カメラ設置シミュレータプログラム
【課題】 カメラの設置前に、どのような範囲を撮影することができるかシミュレーションする。
【解決手段】 所定領域の上面図６が上面窓４に表示され、上面窓４内の任意の位置に配置されたカメラ上面表示子１０を、その配置位置に表示する。カメラ上面表示子１４の表示に応じて、上面窓４内にカメラの水平視野表示子１８を表示する。同時に立面窓１２内に、カメラ立面表示子１６を表示し、カメラの垂直視野表示子２０を表示する。３Ｄ映像表示窓４６に、カメラで撮影されると予想される３Ｄ映像を表示する。
【解決手段】 所定領域の上面図６が上面窓４に表示され、上面窓４内の任意の位置に配置されたカメラ上面表示子１０を、その配置位置に表示する。カメラ上面表示子１４の表示に応じて、上面窓４内にカメラの水平視野表示子１８を表示する。同時に立面窓１２内に、カメラ立面表示子１６を表示し、カメラの垂直視野表示子２０を表示する。３Ｄ映像表示窓４６に、カメラで撮影されると予想される３Ｄ映像を表示する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定のエリアにカメラを設置した場合、どのように撮影されるか撮影範囲をシミュレーションするプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、上記のシミュレーションに関連する技術として、特許文献１に開示されているものがある。これの技術は、表示画面にモニタリング対象場所のレイアウト図と、カメラの設置位置と、このカメラによって得られる映像が、レイアウト図の上でどの範囲であるかを示す映像枠の中心位置と、この映像枠の大きさとがデータとして与えられており、表示画面上にレイアウト図を表示し、このレイアウト図上にカメラの位置と、映像枠とが表示される。
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１４８４０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の技術は、設置されたカメラの位置と、レイアウト図上のどの範囲が撮影されるかを表す映像枠とで、大まかに表示するものであるので、実際にカメラを配置する前にカメラを配置したら、どのような範囲を撮影可能であるかを事前に知ることには利用できない。特に、レイアウト図においても映像枠は、映像枠の大きさと映像枠の中心位置とから算出したものであるので、正確さに欠ける。
【０００５】
本発明は、カメラを実際に設置する前に、カメラを設置したらどのような範囲を撮影することができるかを正確にシミュレーションすることができるプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様のカメラ設置シミュレータプログラムは、所定エリアにおけるカメラの配置及び当該カメラの撮影範囲をシミュレーションするためのものである。前記カメラ設置シミュレータプログラムを実行するコンピュータは、前記所定エリアのデータに基づいて当該所定エリアの一部又は全部を表すエリア画像を表示装置に表示させる処理を行う。所定エリアは、二次元表示することもできるし、三次元表示することもできる。 前記エリア画像上に、前記カメラを表すカメラ表示子を重ねて配置して表示させる処理も、コンピュータは行う。前記エリア画像上のスケール、前記カメラ表示子の配置位置、当該配置位置を基点とした前記カメラの向き、前記カメラの画角、及び前記カメラの種類のうち、少なくとも１つは任意に設定可能であり、当該設定に応じて前記カメラの前記エリア上の撮影範囲を決定する処理を、コンピュータが行う。前記エリア画像上に、前記決定された撮影範囲を表す撮影範囲表示子を重ねて表示させる処理を、コンピュータが行う。
【０００７】
このように構成されたカメラ設置シミュレータプログラムでは、カメラの配置位置、向き、カメラの画角等に応じて、カメラが撮影可能な撮影範囲を決定し、その決定された撮影範囲を表している撮影範囲表示子をエリア画像上に表示している。従って、どのような範囲を撮影可能であるかを確認することができる。
【０００８】
また、前記カメラ設置シミュレータプログラムを実行するコンピュータは、前記設定に応じて当該カメラの前記エリア上の死角範囲を決定する処理と、前記表示装置に表示したエリア画像上に当該死角範囲を表す死角範囲表示子を重ねて表示させる処理とを行うこともできる。死角範囲は、例えば、カメラと、カメラの撮影範囲のうち、カメラに近い側の縁との間の撮影不能な範囲である。このように構成すると、どの範囲が撮影不能であるかを事前に知ることができ、カメラをどのように配置すれば、この死角範囲を減少させることができるか、事前に判断することができる。
【０００９】
さらに、前記エリア画像は、前記所定エリアの一部又は全部を表す上面図及び立面図を含むものとすることができる。この場合、前記カメラ設置シミュレータプログラムを実行するコンピュータは、前記カメラ表示子を前記上面図上に重ねて配置して表示させる処理と、前記カメラ表示子を配置した前記上面図上の位置に対応する立面図上の位置に、前記カメラを表す別のカメラ表示子を重ねて配置して表示させる処理と、前記上面図及び立面図上それぞれに、前記設定に応じて決定された撮影範囲及び死角範囲表示子を表示させる処理とを行う。
【００１０】
このように構成すると、カメラ表示子を上面図上に配置すると、上面図及び立面図それぞれに撮影範囲と死角範囲とをそれぞれ表す撮影範囲表示子及び死角範囲表示子が表示される。従って、上面及び立面の双方から、撮影範囲及び死角を把握することができる。
【００１１】
また、前記カメラ設置シミュレータプログラムを実行するコンピュータは、前記設定に応じて決定された撮影範囲及び前記エリア画像に基づいて三次元グラフィックスを生成し、前記表示装置に表示させる処理を行うこともできる。このように構成すると、三次元で撮影範囲を見ることができ、実際の撮影画像に近い感覚で撮影範囲を把握することができる。
【００１２】
さらに、前記カメラ設置シミュレータプログラムを実行するコンピュータは、前記エリア画像上に、撮影対象を表す撮影対象表示子を重ねて配置して表示させる処理と、前記撮影範囲表示子に前記撮影対象表示子の一部又は全部が重なった場合に、前記撮影対象の三次元情報と、前記設定に応じて決定された撮影範囲及び前記エリアに基づいて、前記撮影対象表示子の重なった部分を含む三次元グラフィックスを生成し、前記表示装置に表示させる処理とを行うこともできる。撮影対象としては、種々のものがあるが、例えばエリアが建物の場合、その建物の内外を通過する人体や、建物の外部に駐車される車等がある。
【００１３】
このように構成すると、実際の撮影範囲をシミュレーションした三次元グラフィックス中に、撮影対象表示子も表示され、しかもその表示は、撮影対象の三次元情報に基づいて行われているので、撮影対象が実際にどのように撮影されるかを正確に把握することができる。
【００１４】
あるいは、前記カメラ設置シミュレータプログラムを実行するコンピュータは、ポインティング手段を備えたものとすることができる。例えばマウスやタブレットをポインティング手段として使用することができる。この場合、前記エリア画像上に重ねて表示されている前記カメラ表示子の位置及び前記撮影範囲表示子の範囲は、表示画面上で前記カメラ表示子および前記撮影範囲表示子を前記ポインティング手段で指定しドラッグすることで、変更が可能である。
【００１５】
このように構成することによって、種々にカメラの位置や撮影範囲を変更した状態で、どのような撮影可能であるかを知ることができるので、最適なカメラの配置位置や撮影範囲を、カメラを実際に設置する前に知ることができる。
【００１６】
また、前記カメラ設置シミュレータプログラムを実行するコンピュータは、ポインティング手段を備えることができる。この場合、前記エリア画像上に重ねて表示されている前記撮影対象表示子の位置及び向きは、表示画面上で前記撮影対象表示子を前記ポインティング手段で指定しドラッグすることで、変更が可能である
【００１７】
このように構成することによって、撮影対象がエリア上の様々な位置に存在する場合でも、どのような撮影されるかを、カメラの設置前に知ることができる。
【００１８】
また、前記所定エリアのデータは、二次元画像データとすることができる。このように構成すると、三次元画像データを使用するよりもデータ量が少なく、またコンピュータのＣＰＵの負担が少なくなり、迅速な処理を行うことができる。特に、監視カメラの設置対象であるビル構内等の平面図（上面図）であれば、当該ビルの管理者から入手することも可能であるので、新たに上面図を作成する手間も省けるので利便性がとても高い。
【発明の効果】
【００１９】
以上のように、本発明によれば、カメラを実際に設置する前に、カメラを設置したらどのような範囲を撮影することができるかをシミュレーションすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の１実施形態のカメラ設置シミュレーション用プログラムは、コンピュータ、例えばパーソナルコンピュータで実行されるもので、パーソナルコンピュータの表示手段、例えば液晶表示装置の画面に、図１に示すような画像を表示する。なお、パーソナルコンピュータは、図示していないが、演算手段としてのＣＰＵ、記憶手段としてのメモリ、ハードディスク、指示手段としてのキーボード、ポインティング手段としてのマウスやタブレット等を備えている。
【００２１】
画面には、ベースとなる窓２が表示されている。この窓２の左上部に、矩形の上面図窓４が表示されている。この上面図窓４内には、所定エリア、例えばカメラを設置しようとする領域、例えばビルの内外を表す上面図６が表示されている。この上面図６を表示するための表示データは、二次元画像データであり、図示していないが、ベース窓２に表示されているファイル読み込み用のタブをマウス等によって選択して、読み込まれたものであり、読み込む表示データは、種々の異なるものに変更可能である。例えば、当該ビルの管理者から受領した紙に印刷された上面図を、スキャナで読み取り、ｊｐｇデータとして取り込むことができる。上面図窓４は、上面図６の一部のみを表示しており、上面図窓４に、上面図６の他の部分を表示する場合には、上面図窓４の下部にあるスライダ４ａを操作する。
【００２２】
上面図窓４の斜め下方には、カメラ選択窓８が表示されている。カメラ選択窓８には、複数のカメラ、例えばビデオカメラの型番と、そのカメラの使用場所（例えば屋内用、屋外用）と、最小画角と、最大画角とが、リスト形式で表示されている。カメラの型番と使用場所とからカメラの種類を特定することができる。これらリストの内容を判断して、所望のものをマウス等で選択し、上面図６上にドラッグアンドドロップすると、カメラを表すシンボルであるカメラ表示子、例えばカメラ上面図表示子１０が上面図６上に、これに重ねて表示される。同時に、上面図窓４の下方に配置されている立面図窓１２内の立面図１４内にも、カメラを表すシンボルである別のカメラ表示子、例えばカメラ立面図表示子１６が表示される。
【００２３】
同時に、カメラ上面図表示子１０から伸びる水平視野表示子１８が上面図６上に表示され、カメラ立面図表示子１６から伸びる垂直視野表示子２０が立面図１４上に表示される。水平視野表示子１８は、カメラが撮影可能な撮影範囲を水平面に投影した水平視野を表したもので、垂直視野表示子２０は、カメラが撮影可能な撮影範囲を、その光軸が通る垂直面に投影した垂直視野を表したものである。
【００２４】
これら水平視野表示子１８や垂直視野表示子２０をどのような大きさに表示するかを決定するために、上面図窓４内には、実線で水平基準線２２が表示されており、この水平基準線２２を何メートルとして認識するかを、事前にユーザーがマウス等を操作することによって設定している。同様に立面図１４上に描いた基準面、例えば地面を表す地面表示子２４の上方に破線で描いた高さ基準線表示子２６の地面表示子２４からの高さを何メートルとして認識するかを、事前にユーザーがマウス等を操作することによって設定している。また、立面図１４ではカメラ立面表示子１６から地面表示子２４に垂直に表示されたカメラ位置表示子３０と、このカメラ位置表示子３０からの距離を表す目盛表示子３２、３２・・・が表示されている。
【００２５】
水平視野表示子１８及び垂直視野表示子２０は、カメラ上面表示子１０が上面図６に配置されたとき、予め定めた高さ、予め定めた俯角及び予め定めた方向にカメラが配置され、カメラは最大画角の状態にあると設定されて、表示されている。
【００２６】
水平視野表示子１８は、後述するように台形状に表示され、この台形の内側にある領域が撮影可能な範囲である。垂直視野表示子２０は、立面図１４に符号３４で示す光軸表示子を通り地面に垂直な面に投影したカメラの撮影範囲を示しており、地面表示子２４に近い近表示子２０ａと、地面表示子２４から遠い遠表示子２０ｂとを有している。この近表示子２０ａと遠表示子２０ｂと地面表示子２４とで囲われた範囲が撮影可能な範囲である。
【００２７】
すなわち、図２に示すようにカメラの撮影範囲４６は、カメラが地面側を向いているＣＣＤカメラの場合、地面に底面を有する四角錘となる。これは、カメラのレンズがカバーするエリアは、円錐形であるが、その円錐形の中をＣＣＤが四角形に切り取った形になるからである。このシミュレータでは、上面図に表示する水平視野は、図２の撮影範囲４６を真上から見た形になるため、四角錘の地面に接している台形形の底面を描画したものが水平視野表示子１８になる。
【００２８】
また、垂直視野は、図３に示すように、カメラ光軸４８を含み、地面に垂直な平面Ｓを考え、この平面Ｓに撮影範囲４６を投影したものとなる。即ち、撮影範囲４６におけるカメラに近い側面５０と面Ｓとが交わって線分５２ができ、視野４６のカメラから遠い側面５４が面Ｓと交わって線分５６ができ、これら線分５２、５６と地面とからなる三角形状が垂直表示子２０になる。
【００２９】
この側面５０とカメラとの間が撮影不能な死角範囲となり、これを地面に投影したものを上面図に表すと、カメラ上面表示子１０側にある水平視野表示子１８の短い縁とカメラ上面表示子１０との間の破線で示した部分である。また、死角範囲を上記平面Ｓに投影したものを立面図に表すと、近表示子２０ａとカメラ位置表示子３０との間のハッチングを付した部分である。
【００３０】
カメラ上面表示子１０は、これをマウス等でクリックして任意の方向にドラッグすることによって、配置位置を変更することができ、これによって水平視野表示子１８の位置を変更することができ、水平視野表示子１８をクリックして回転させることによって、カメラ上面表示子１０、それの方向（光軸表示子３４の方向）及び水平視野表示子１８の方向を変化させることができる。
【００３１】
カメラ立面表示子１６は、これをマウス等でクリックして上下方向にドラッグすることにより、カメラ立面表示子１６の高さ位置を変更することができ、これによって水平視野表示子１８及び垂直視野表示子２０の大きさ、死角範囲を変更することができる。また、垂直視野表示子２０をマウス等でクリックした状態で回転させることによって俯角を変更することができ、これによって水平視野表示子１８及び垂直視野表示子２０の大きさ、死角範囲を変更することができる。
【００３２】
上記の説明では、カメラの画角は最大の場合を前提として説明したが、水平視野表示子１８または垂直視野表示子２０の縁をマウス等でクリックして、内側に向かって移動させることによって画角を最小画角とした状態まで水平視野表示子１８及び垂直視野表示子２０を連続的に変更することができ、逆に最小画角とした状態から水平視野表示子１８または垂直視野表示子２０の縁をマウス等でクリックして、外側に向かって移動させることによって画角を最大画角とした状態まで水平視野表示子１８及び垂直視野表示子２０を連続的に変更することができる。
【００３３】
カメラ選択窓８の下方には、撮影対象アイコン、例えば人物アイコン３６と車アイコン３８とが表示されている。人物アイコン３６または車アイコン３８をクリックして、上面図６にドラッグアンドドロップすると、撮影対象表示子、例えば人物上面表示子４０または車上面表示子４２が表示される。これら人物上面表示子４０または車上面表示子４２の配置位置及び方向は、ドラッグすることによって変更可能である。これらの配置位置が水平視野表示子１８内であると、立面図１４内に人物立面表示子４４または車立面表示子（図示せず）が表示される。人物アイコン３６または車アイコン３８を上面図６にドラッグしたとき、人物アイコン３６の場合には身長設定窓（図示せず）が、車アイコン３８の場合には長さ設定窓（図示せず）が表示され、この窓にキーボードを操作して身長または長さを設定する。人物アイコンが表す人物の幅及び奥行寸法は、入力された身長に比例して設定され、同様に、車アイコン３８が表す車の幅及び高さ寸法も車の長さに比例して予め設定される。従って、上述したように身長、車の長さを設定することによって、人物及び車の三次元データが全て揃う。
【００３４】
カメラ選択窓８の上部の３Ｄ映像表示窓４６に、水平視野表示子１８及び垂直視野表示子２０によって確定された撮影範囲と想定される３Ｄ映像が表示される。この３Ｄ映像は、上述したカメラ上面表示子１０の配置位置及び方向と、カメラ立面表示子１６の配置位置から決定されたカメラの三次元座標の位置から、地面を見た状態を上面図を座標変換することによって得た画像を、上記水平視野表示子１８及び垂直視野表示子２０によって規定された範囲に限定して表示したものである。但し、上面図は二次元画像データであり、上面図に表示されている様々な物体の高さデータは取得できないので、３Ｄ映像では高さは表現されていない。しかし、高さデータを使用していないので、３Ｄ映像の生成に要する時間は短縮することができる。
【００３５】
但し、人物アイコン３６及び車アイコン３８に対応する人物及び車に対しては上述したように三次元データが揃っているので、人物上面表示子４０や車上面表示子が水平視野表示子１８内に全部または一部入っている場合、人物立面表示子４４や車立面表示子が垂直視野表示子２０内に全部または一部入っている場合、これらに対応する像が３Ｄ映像表示部４６に三次元表示される。しかも、その像は、カメラから見た大きさに対応したものとして表示される。
【００３６】
従って、例えばカメラを監視用に使用しようとする場合、監視したい場所に人物上面表示子４０や車上面表示子４２を配置し、カメラ上面表示子１０の配置位置や方向を変更し、かつカメラ立面表示子１６の高さや俯角を調整することによって、人物や車をどのように撮影することができるかを、３Ｄ映像表示窓４４の表示から認識できる。また、人物上面表示子６０や車上面表示子４２をドラッグすることによって、移動する人物や車がどのように表示されるかを３Ｄ映像表示窓４４の表示から認識できる。
【００３７】
なお、上記の説明は、カメラ上面表示子１０を１つだけ表示する場合のものであるが、複数のカメラ上面表示子１０を同時に上面図６上に表示し、同時に複数のカメラの水平視野表示子１８を上面図６上に表示することもできる。この場合、立面図１４には、上面図でマウス等でクリックされている水平視野表示子１８に対応する垂直視野表示子２０のみが表示される。
【００３８】
以下、水平視野表示子１８及び垂直視野表示子２０の表示アルゴリズムを説明する。
【００３９】
まず垂直視野表示子２０の表示について説明する。カメラ上面表示子１６を上面図６に配置したときに、図４に示すカメラの設置高さＺｃ、俯角ρ（高さ基準線表示子２６に対応する高さ基準線５８と光軸４８との角度）、画角は自動的に設定される。画角が設定されると、図３に示す面Ｓ内における画角である垂直画角θｖは算出される。線分５２及び地面の交点Ａとカメラ位置表示子３０に相当するカメラ位置線６０及び地面の交点０間の距離ｒｇ１と、線分５６及び地面の交点Ｂと交点０間の距離ｒｇ２、線分５２、５６の長さｒｓ１、ｒｓ２が判明すれば、線分５２、５６に相当する近表示子２０ａ、遠表示子２０ｂは表示可能になる。カメラの設置位置をＣとすると、角ＣＡ０はρ＋θｖ／２であり、角ＣＢ０はρ−θｖ／２であるので、ｒｇ１、ｒｇ２は、式（１）、式（２）で表され、ｒｓ１、ｒｓ２は式（３）、（４）で表される。
【００４０】
ｒｇ１＝Ｚｃ／（ｔａｎ（ρ＋（θｖ／２））・・・（１）
ｒｇ２＝Ｚｃ／（ｔａｎ（ρ−（θｖ／２））・・・（２）
ｒｓ１＝Ｚｃ／（ｓｉｎ（ρ＋（θｖ／２））・・・（３）
ｒｓ２＝Ｚｃ／（ｓｉｎ（ρ−（θｖ／２））・・・（４）
【００４１】
従って、立面図１４において、カメラ位置表示子３０から地面表示子２４に沿ってｒｇ１、ｒｇ２の位置に、カメラ位置表示子３０上のＺｃに相当する位置から長さｒｓ１、ｒｓ２に相当する長さの直線を描くことによって近表示子２０ａ、遠表示子２０ｂをそれぞれ表示することができる。カメラの設置高さＺｃ、俯角ρ、画角のいずれかが変更されるごとに、式（１）、式（２）に基づいてｒｇ１、ｒｇ２を演算して、近表示子２０ａ、遠表示子２０ｂをそれぞれ表示する。
【００４２】
しかし、俯角や画角の変更によっては、遠表示子２０ｂが図５に示すように、水平よりも上に来ることがある。即ちθｖ／２＞ρのときがある。このとき、ｒｇ２を演算することはできない。その場合、カメラ位置表示子３０から予め定めた一定距離ｒｇｅにおいて立てた垂線及び線分５６の交点Ｄと前記垂線及び高さ基準線５８の交点Ｅとの距離ｒｚ２が判明すれば、線分５６を表示することができる。角ＤＣＥはθｖ／２−ρであるので、ｒｚ２は式３で表される。
【００４３】
ｒｚ２＝ｒｇｅ・ｔａｎ（θｖ−ρ）・・・（５）
【００４４】
従って、立面図１４においてカメラ位置表示子３０からｒｇｅに相当する位置の垂線上にあるＺｃ＋ｒｚ２に相当する位置にカメラ位置表示子３０上のＺｃに相当する位置から直線を描くことによって遠表示子２０ｂを表示することができる。
【００４５】
次に、水平視野表示子１８の表示について説明する。図３において交点Ａは、カメラ視野４６の地面に投影された台形状底面のカメラ側にある上辺の両端Ａｒ、Ａｌの中点になる。同様に交点Ｂは、カメラ視野４６の地面に投影された台形状底面のカメラから遠い側にある下辺の両端Ｂｒ、Ｂｌの中点になる。水平視野表示子１８を描くためには、Ａｒ、Ａｌ、Ｂｒ、Ｂｌの座標を算出する必要があり、そのためには交点Ａから上辺の一方の端までの距離ｒｗ１、交点Ｂから可変の一方の端までの距離ｒｗ２、上述したｒｇ１、ｒｇ２が必要である。ｒｇ１、ｒｇ２は、式（１）、（２）によって算出されている。
【００４６】
次にｒｗ１、ｒｗ２を算出するが、そのためには、角ＡｒＣＡと角ＢｒＣＢとが必要である。図６は、レンズ主点ＯとＣＣＤとの関係を表した図で、ｆは焦点距離、ＷはＣＣＤの横サイズ、θｈは水平画角である。水平画角θｈは、ＣＣＤにおいてレンズの焦点が中点となる横方向の線分Ｗの両端に対して主点Ｏがなす角度である。図７（ａ）のＣＣＤ上端においてＣＣＤの横サイズは、Ｗで変化していないがレンズ主点ＯからＣＣＤの上端の中点までの距離ｆｔは焦点距離ｆよりも長くなり、このときの水平視野角θｈｔは水平画角θｈよりも小さい。図７（ｂ）においても同様で、ＣＣＤ下端においてＣＣＤの横サイズは、Ｗで変化していないがレンズ主点ＯからＣＣＤの下端の中点までの距離ｆｂは焦点距離ｆよりも長くなり、下端における水平視野角θｈｂは水平画角θｈよりも小さくなる。これらの視野角θｈｔ、θｈｂは、ｆｔ、ｆｂが求まれば算出することができる。
【００４７】
そこで、図８に示すように垂直方向の断面を考える。このとき、光軸４８はＣＣＤの中央を貫いているとすると、ｆは式６から求められる。
【００４８】
ｆ＝ｆｔ・ｃｏｓ（θｖ／２）・・・（６）
【００４９】
次に、図６と図７（ａ）から式７、式８の関係が求められる。
【００５０】
Ｗ／ｆ＝２ｔａｎ（θｈ／２）・・・式（７）
Ｗ／ｆｔ＝２ｔａｎ（θｈｔ／２）・・・式（８）
【００５１】
ここで式７に式６を代入すると、式９の関係が得られる。
【００５２】
Ｗ／ｆｔ＝２ｔａｎ（θｈ／２）ｃｏｓ（θｖ／２）・・・式（９）
【００５３】
式（９）に式（８）を代入すると、式（１０）の関係が得られる。
【００５４】
ｔａｎ（θｈｔ／２）＝ｔａｎ（θｈ／２）ｃｏｓ（θｖ／２）・・・式（１０）
【００５５】
式１０から式１１が得られる。
【００５６】
θｈｔ＝２ｔａｎ−１｛ｔａｎ（θｈ／２）ｃｏｓ（θｖ／２）｝・・・式（１１）
【００５７】
ここで、ｆｔ＝ｆｂであるので、θｈｔ＝θｈｂである。ここで、図３において求めたいｒｗ１、ｒｗ２は式（１０）を用いて式（１２）、式（１３）のように算出できる。
【００５８】
ｒｗ１＝ｒｓ１・ｔａｎ（θｈｂ／２）＝ｒｓ１・ｔａｎ（θｈ／２）ｃｏｓ（θｖ／２）・・・式（１２）
ｒｗ２＝ｒｓ２・ｔａｎ（θｈｔ／２）＝ｒｓ２・ｔａｎ（θｈ／２）ｃｏｓ（θｖ／２）・・・式（１３）
【００５９】
このようにしてｒｇ１、ｒｇ２、ｒｗ１、ｒｗ２が算出されたので、点Ａｒ、Ａｌ、Ｂｒ、Ｂｌの座標を算出することができる。
【００６０】
上記のようにして求めたｒｇ１、ｒｇ２、ｒｗ１、ｒｗ２は、ミリ単位である。上面図６上に描画するためにはミリスケールをピクセルスケールに変換する係数ｋｗｍ（ピクセル／ミリ）を用いて変換する。カメラ上面表示子１０が上面図６右方向に水平回転角が０ｒａｄを向いているときの上面図６上での水平視野表示子１８を図９に示す。このとき、カメラの上面図６上の点をＣｍとすると、水平視野表示子１８の境界点となる点Ａｍｒ、Ａｍｌ、Ｂｍｒ、Ｂｍｌの座標は、以下の式（１４）乃至式（１７）のように求められる。
【００６１】
Ａｍｌ＝Ｃｍ＋ｋｗｍ（ｒｇ１，−ｒｗ１）・・・（１４）
Ａｍｒ＝Ｃｍ＋ｋｗｍ（ｒｇ１，ｒｗ１）・・・・（１５）
Ｂｍｌ＝Ｃｍ＋ｋｗｍ（ｒｇ２，−ｒｗ２）・・・（１６）
Ｂｍｒ＝Ｃｍ＋ｋｗｍ（ｒｇ２，ｒｗ２）・・・・（１７）
【００６２】
式（１４）乃至（１７）は、カメラの水平回転角が０ｒａｄの場合である。図１０のようにカメラの水平回転角がαｒａｄの場合には、式（１８）で示す回転行列Ｒを考える。
【００６３】
Ｒ＝｜ｃｏｓα −ｓｉｎα｜
｜ｓｉｎα ｃｏｓα｜ ・・・（１８）
【００６４】
式（１４）乃至（１７）の第２項に対して式（１８）で表す回転角αの二次元回転行列を掛けることで、点Ａｍｌ、Ａｍｒ、Ｂｍｌ、Ｂｍｒの座標は、式（１９）乃至（２２）のように求められる。
【００６５】
Ａｍｌ＝Ｃｍ＋ｋｗｍ・Ｒ（ｒｇ１，−ｒｗ１）・・・（１９）
Ａｍｒ＝Ｃｍ＋ｋｗｍ・Ｒ（ｒｇ１，ｒｗ１）・・・・（２０）
Ｂｍｌ＝Ｃｍ＋ｋｗｍ・Ｒ（ｒｇ２，−ｒｗ２）・・・（２１）
Ｂｍｒ＝Ｃｍ＋ｋｗｍ・Ｒ（ｒｇ２，ｒｗ２）・・・・（２２）
【００６６】
この座標を用いることによって上面図６上に水平カメラ視野表示子１８を描画することができ、上面図６上でカメラ上面表示子１０の水平回転角αが変更されるごとに、そのときのαを用いて式（１９）乃至（２２）を用いてＡｍｌ、Ａｍｒ、Ｂｍｌ、Ｂｍｒの新たな座標を算出し、水平視野表示子１８を再描画する。
【００６７】
カメラの俯角ρが小さい場合、ｒｇ２が大きな値になって上面図６内に水平視野表示子１８を全て描画できないことがある。また、俯角が小さくなくても水平視野表示子１８の奥行きを制限したいこともある。これらの場合、図１１のように視野の奥行きを予め定めたｒｄに制限して描画することができる。この場合、ｒｇ２の代わりにｒｄを用いると、線分ＣＢｌｎ長さｒｓｔは、式（２３）で定まる。
【００６８】
ｒｓｔ＝ｒｄ／（ｃｏｓ（ρ−（θｖ／２）））・・・（２３）
【００６９】
ここで、式（１３）において、ｒｓ２＝ｒｄとした上で、式（２３）を代入すると式（２４）でｒｗ２が求まる。
【００７０】
ｒｗ２＝ｒｄ・（ｔａｎ（θｈ／２）ｃｏｓ（θｖ／２））／（ｃｏｓ（ρ−（θｖ／２）））・・・（２４）
【００７１】
これを用い、後は上述したのと同様に計算を行えば、奥行きを制限した状態で上面図６上に水平視野表示子１８を描画することができる。
【００７２】
このようにして水平視野表示子１８の各座標Ａｍｌ、Ａｍｒ、Ｂｍｌ、Ｂｍｒが決定されているので、カメラ立面表示子１６の高さ位置、カメラ上面表示子１０の上面図６上の座標位置とから確定されるカメラ位置から、前記各各座標Ａｍｌ、Ａｍｒ、Ｂｍｌ、Ｂｍｒで区画された上面図６の範囲を見た状態に、この範囲を座標変換することによって３Ｄ映像表示窓４６に表示する３Ｄ映像が得られる。
【００７３】
上記の実施形態では、上面図６に水平視野表示子１８を、立面図１４に垂直視野表示子２０を表示した上に、３Ｄ映像表示窓４６に撮影視野を３Ｄ表示したが、上面図６及び立面図１４に代えて、撮影しようとするエリアを三次元表示する表示窓を設け、この三次元表示されたエリア内に、カメラ表示子を配置して、３Ｄ映像表示窓４６に撮影範囲を３次元表示することもできる。
【００７４】
或いは、３Ｄ映像表示窓４４に３Ｄ映像を表示したり、人物表示子４０や車表示子４２を上面図６や立面図１４上に表示したが、配置したカメラの水平及び垂直視野表示子１８、２０だけを表示するようにすることもできる。
【００７５】
上記の実施形態では、水平視野表示子１８を正確に描画するために、式（１２）、（１３）を用いてｒｗ１、ｒｗ２を求めたが、描画精度との兼ね合いで或る程度ｒｗ１、ｒｗ２の精度が低くてもよい場合には、ｒｗ１、ｒｗ２は式（２５）、（２６）によって求めることもできる。
【００７６】
ｒｗ１＝ｒｓ１・ｔａｎ（θｈ／２）・・・（２５）
ｒｗ２＝ｒｓ２・ｔａｎ（θｈ／２）・・・（２６）
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の１実施形態のカメラ設置シミュレータ用プログラムに基づいてコンピュータが表示している画像を示す図である。
【図２】図１のプログラムによってシミュレーションしようとするカメラの視界を示す図である。
【図３】図２のカメラ視界と平面Ｓとの関係を示す図である。
【図４】俯角が大きい場合の垂直画角の範囲の表示の説明図である。
【図５】俯角が小さい場合の垂直画角の表示の説明図である。
【図６】水平画角とレンズ主点、ＣＣＤの関係を示す図である。
【図７】ＣＣＤの上端及び下端における水平視野角の説明図である。
【図８】ＣＣＤの中央、上端及び下端における焦点距離の関係を示す図である。
【図９】上面図上における水平回転角が０ｒａｄの場合の水平視野表示子の表示状態を示す図である。
【図１０】上面図上における水平回転角がαｒａｄの場合の水平視野表示子の表示状態を示す図である。
【図１１】視野の奥行きを制限した場合のカメラ視界の説明図である。
【符号の説明】
【００７８】
４ 上面図表示窓
６ 上面図
１０ カメラ上面表示子
１２ 立面図表示窓
１４ 立面図
１６ カメラ立面表示子
１８ 水平視野表示子
２０ 垂直視野表示子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定のエリアにカメラを設置した場合、どのように撮影されるか撮影範囲をシミュレーションするプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、上記のシミュレーションに関連する技術として、特許文献１に開示されているものがある。これの技術は、表示画面にモニタリング対象場所のレイアウト図と、カメラの設置位置と、このカメラによって得られる映像が、レイアウト図の上でどの範囲であるかを示す映像枠の中心位置と、この映像枠の大きさとがデータとして与えられており、表示画面上にレイアウト図を表示し、このレイアウト図上にカメラの位置と、映像枠とが表示される。
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１４８４０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の技術は、設置されたカメラの位置と、レイアウト図上のどの範囲が撮影されるかを表す映像枠とで、大まかに表示するものであるので、実際にカメラを配置する前にカメラを配置したら、どのような範囲を撮影可能であるかを事前に知ることには利用できない。特に、レイアウト図においても映像枠は、映像枠の大きさと映像枠の中心位置とから算出したものであるので、正確さに欠ける。
【０００５】
本発明は、カメラを実際に設置する前に、カメラを設置したらどのような範囲を撮影することができるかを正確にシミュレーションすることができるプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様のカメラ設置シミュレータプログラムは、所定エリアにおけるカメラの配置及び当該カメラの撮影範囲をシミュレーションするためのものである。前記カメラ設置シミュレータプログラムを実行するコンピュータは、前記所定エリアのデータに基づいて当該所定エリアの一部又は全部を表すエリア画像を表示装置に表示させる処理を行う。所定エリアは、二次元表示することもできるし、三次元表示することもできる。 前記エリア画像上に、前記カメラを表すカメラ表示子を重ねて配置して表示させる処理も、コンピュータは行う。前記エリア画像上のスケール、前記カメラ表示子の配置位置、当該配置位置を基点とした前記カメラの向き、前記カメラの画角、及び前記カメラの種類のうち、少なくとも１つは任意に設定可能であり、当該設定に応じて前記カメラの前記エリア上の撮影範囲を決定する処理を、コンピュータが行う。前記エリア画像上に、前記決定された撮影範囲を表す撮影範囲表示子を重ねて表示させる処理を、コンピュータが行う。
【０００７】
このように構成されたカメラ設置シミュレータプログラムでは、カメラの配置位置、向き、カメラの画角等に応じて、カメラが撮影可能な撮影範囲を決定し、その決定された撮影範囲を表している撮影範囲表示子をエリア画像上に表示している。従って、どのような範囲を撮影可能であるかを確認することができる。
【０００８】
また、前記カメラ設置シミュレータプログラムを実行するコンピュータは、前記設定に応じて当該カメラの前記エリア上の死角範囲を決定する処理と、前記表示装置に表示したエリア画像上に当該死角範囲を表す死角範囲表示子を重ねて表示させる処理とを行うこともできる。死角範囲は、例えば、カメラと、カメラの撮影範囲のうち、カメラに近い側の縁との間の撮影不能な範囲である。このように構成すると、どの範囲が撮影不能であるかを事前に知ることができ、カメラをどのように配置すれば、この死角範囲を減少させることができるか、事前に判断することができる。
【０００９】
さらに、前記エリア画像は、前記所定エリアの一部又は全部を表す上面図及び立面図を含むものとすることができる。この場合、前記カメラ設置シミュレータプログラムを実行するコンピュータは、前記カメラ表示子を前記上面図上に重ねて配置して表示させる処理と、前記カメラ表示子を配置した前記上面図上の位置に対応する立面図上の位置に、前記カメラを表す別のカメラ表示子を重ねて配置して表示させる処理と、前記上面図及び立面図上それぞれに、前記設定に応じて決定された撮影範囲及び死角範囲表示子を表示させる処理とを行う。
【００１０】
このように構成すると、カメラ表示子を上面図上に配置すると、上面図及び立面図それぞれに撮影範囲と死角範囲とをそれぞれ表す撮影範囲表示子及び死角範囲表示子が表示される。従って、上面及び立面の双方から、撮影範囲及び死角を把握することができる。
【００１１】
また、前記カメラ設置シミュレータプログラムを実行するコンピュータは、前記設定に応じて決定された撮影範囲及び前記エリア画像に基づいて三次元グラフィックスを生成し、前記表示装置に表示させる処理を行うこともできる。このように構成すると、三次元で撮影範囲を見ることができ、実際の撮影画像に近い感覚で撮影範囲を把握することができる。
【００１２】
さらに、前記カメラ設置シミュレータプログラムを実行するコンピュータは、前記エリア画像上に、撮影対象を表す撮影対象表示子を重ねて配置して表示させる処理と、前記撮影範囲表示子に前記撮影対象表示子の一部又は全部が重なった場合に、前記撮影対象の三次元情報と、前記設定に応じて決定された撮影範囲及び前記エリアに基づいて、前記撮影対象表示子の重なった部分を含む三次元グラフィックスを生成し、前記表示装置に表示させる処理とを行うこともできる。撮影対象としては、種々のものがあるが、例えばエリアが建物の場合、その建物の内外を通過する人体や、建物の外部に駐車される車等がある。
【００１３】
このように構成すると、実際の撮影範囲をシミュレーションした三次元グラフィックス中に、撮影対象表示子も表示され、しかもその表示は、撮影対象の三次元情報に基づいて行われているので、撮影対象が実際にどのように撮影されるかを正確に把握することができる。
【００１４】
あるいは、前記カメラ設置シミュレータプログラムを実行するコンピュータは、ポインティング手段を備えたものとすることができる。例えばマウスやタブレットをポインティング手段として使用することができる。この場合、前記エリア画像上に重ねて表示されている前記カメラ表示子の位置及び前記撮影範囲表示子の範囲は、表示画面上で前記カメラ表示子および前記撮影範囲表示子を前記ポインティング手段で指定しドラッグすることで、変更が可能である。
【００１５】
このように構成することによって、種々にカメラの位置や撮影範囲を変更した状態で、どのような撮影可能であるかを知ることができるので、最適なカメラの配置位置や撮影範囲を、カメラを実際に設置する前に知ることができる。
【００１６】
また、前記カメラ設置シミュレータプログラムを実行するコンピュータは、ポインティング手段を備えることができる。この場合、前記エリア画像上に重ねて表示されている前記撮影対象表示子の位置及び向きは、表示画面上で前記撮影対象表示子を前記ポインティング手段で指定しドラッグすることで、変更が可能である
【００１７】
このように構成することによって、撮影対象がエリア上の様々な位置に存在する場合でも、どのような撮影されるかを、カメラの設置前に知ることができる。
【００１８】
また、前記所定エリアのデータは、二次元画像データとすることができる。このように構成すると、三次元画像データを使用するよりもデータ量が少なく、またコンピュータのＣＰＵの負担が少なくなり、迅速な処理を行うことができる。特に、監視カメラの設置対象であるビル構内等の平面図（上面図）であれば、当該ビルの管理者から入手することも可能であるので、新たに上面図を作成する手間も省けるので利便性がとても高い。
【発明の効果】
【００１９】
以上のように、本発明によれば、カメラを実際に設置する前に、カメラを設置したらどのような範囲を撮影することができるかをシミュレーションすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の１実施形態のカメラ設置シミュレーション用プログラムは、コンピュータ、例えばパーソナルコンピュータで実行されるもので、パーソナルコンピュータの表示手段、例えば液晶表示装置の画面に、図１に示すような画像を表示する。なお、パーソナルコンピュータは、図示していないが、演算手段としてのＣＰＵ、記憶手段としてのメモリ、ハードディスク、指示手段としてのキーボード、ポインティング手段としてのマウスやタブレット等を備えている。
【００２１】
画面には、ベースとなる窓２が表示されている。この窓２の左上部に、矩形の上面図窓４が表示されている。この上面図窓４内には、所定エリア、例えばカメラを設置しようとする領域、例えばビルの内外を表す上面図６が表示されている。この上面図６を表示するための表示データは、二次元画像データであり、図示していないが、ベース窓２に表示されているファイル読み込み用のタブをマウス等によって選択して、読み込まれたものであり、読み込む表示データは、種々の異なるものに変更可能である。例えば、当該ビルの管理者から受領した紙に印刷された上面図を、スキャナで読み取り、ｊｐｇデータとして取り込むことができる。上面図窓４は、上面図６の一部のみを表示しており、上面図窓４に、上面図６の他の部分を表示する場合には、上面図窓４の下部にあるスライダ４ａを操作する。
【００２２】
上面図窓４の斜め下方には、カメラ選択窓８が表示されている。カメラ選択窓８には、複数のカメラ、例えばビデオカメラの型番と、そのカメラの使用場所（例えば屋内用、屋外用）と、最小画角と、最大画角とが、リスト形式で表示されている。カメラの型番と使用場所とからカメラの種類を特定することができる。これらリストの内容を判断して、所望のものをマウス等で選択し、上面図６上にドラッグアンドドロップすると、カメラを表すシンボルであるカメラ表示子、例えばカメラ上面図表示子１０が上面図６上に、これに重ねて表示される。同時に、上面図窓４の下方に配置されている立面図窓１２内の立面図１４内にも、カメラを表すシンボルである別のカメラ表示子、例えばカメラ立面図表示子１６が表示される。
【００２３】
同時に、カメラ上面図表示子１０から伸びる水平視野表示子１８が上面図６上に表示され、カメラ立面図表示子１６から伸びる垂直視野表示子２０が立面図１４上に表示される。水平視野表示子１８は、カメラが撮影可能な撮影範囲を水平面に投影した水平視野を表したもので、垂直視野表示子２０は、カメラが撮影可能な撮影範囲を、その光軸が通る垂直面に投影した垂直視野を表したものである。
【００２４】
これら水平視野表示子１８や垂直視野表示子２０をどのような大きさに表示するかを決定するために、上面図窓４内には、実線で水平基準線２２が表示されており、この水平基準線２２を何メートルとして認識するかを、事前にユーザーがマウス等を操作することによって設定している。同様に立面図１４上に描いた基準面、例えば地面を表す地面表示子２４の上方に破線で描いた高さ基準線表示子２６の地面表示子２４からの高さを何メートルとして認識するかを、事前にユーザーがマウス等を操作することによって設定している。また、立面図１４ではカメラ立面表示子１６から地面表示子２４に垂直に表示されたカメラ位置表示子３０と、このカメラ位置表示子３０からの距離を表す目盛表示子３２、３２・・・が表示されている。
【００２５】
水平視野表示子１８及び垂直視野表示子２０は、カメラ上面表示子１０が上面図６に配置されたとき、予め定めた高さ、予め定めた俯角及び予め定めた方向にカメラが配置され、カメラは最大画角の状態にあると設定されて、表示されている。
【００２６】
水平視野表示子１８は、後述するように台形状に表示され、この台形の内側にある領域が撮影可能な範囲である。垂直視野表示子２０は、立面図１４に符号３４で示す光軸表示子を通り地面に垂直な面に投影したカメラの撮影範囲を示しており、地面表示子２４に近い近表示子２０ａと、地面表示子２４から遠い遠表示子２０ｂとを有している。この近表示子２０ａと遠表示子２０ｂと地面表示子２４とで囲われた範囲が撮影可能な範囲である。
【００２７】
すなわち、図２に示すようにカメラの撮影範囲４６は、カメラが地面側を向いているＣＣＤカメラの場合、地面に底面を有する四角錘となる。これは、カメラのレンズがカバーするエリアは、円錐形であるが、その円錐形の中をＣＣＤが四角形に切り取った形になるからである。このシミュレータでは、上面図に表示する水平視野は、図２の撮影範囲４６を真上から見た形になるため、四角錘の地面に接している台形形の底面を描画したものが水平視野表示子１８になる。
【００２８】
また、垂直視野は、図３に示すように、カメラ光軸４８を含み、地面に垂直な平面Ｓを考え、この平面Ｓに撮影範囲４６を投影したものとなる。即ち、撮影範囲４６におけるカメラに近い側面５０と面Ｓとが交わって線分５２ができ、視野４６のカメラから遠い側面５４が面Ｓと交わって線分５６ができ、これら線分５２、５６と地面とからなる三角形状が垂直表示子２０になる。
【００２９】
この側面５０とカメラとの間が撮影不能な死角範囲となり、これを地面に投影したものを上面図に表すと、カメラ上面表示子１０側にある水平視野表示子１８の短い縁とカメラ上面表示子１０との間の破線で示した部分である。また、死角範囲を上記平面Ｓに投影したものを立面図に表すと、近表示子２０ａとカメラ位置表示子３０との間のハッチングを付した部分である。
【００３０】
カメラ上面表示子１０は、これをマウス等でクリックして任意の方向にドラッグすることによって、配置位置を変更することができ、これによって水平視野表示子１８の位置を変更することができ、水平視野表示子１８をクリックして回転させることによって、カメラ上面表示子１０、それの方向（光軸表示子３４の方向）及び水平視野表示子１８の方向を変化させることができる。
【００３１】
カメラ立面表示子１６は、これをマウス等でクリックして上下方向にドラッグすることにより、カメラ立面表示子１６の高さ位置を変更することができ、これによって水平視野表示子１８及び垂直視野表示子２０の大きさ、死角範囲を変更することができる。また、垂直視野表示子２０をマウス等でクリックした状態で回転させることによって俯角を変更することができ、これによって水平視野表示子１８及び垂直視野表示子２０の大きさ、死角範囲を変更することができる。
【００３２】
上記の説明では、カメラの画角は最大の場合を前提として説明したが、水平視野表示子１８または垂直視野表示子２０の縁をマウス等でクリックして、内側に向かって移動させることによって画角を最小画角とした状態まで水平視野表示子１８及び垂直視野表示子２０を連続的に変更することができ、逆に最小画角とした状態から水平視野表示子１８または垂直視野表示子２０の縁をマウス等でクリックして、外側に向かって移動させることによって画角を最大画角とした状態まで水平視野表示子１８及び垂直視野表示子２０を連続的に変更することができる。
【００３３】
カメラ選択窓８の下方には、撮影対象アイコン、例えば人物アイコン３６と車アイコン３８とが表示されている。人物アイコン３６または車アイコン３８をクリックして、上面図６にドラッグアンドドロップすると、撮影対象表示子、例えば人物上面表示子４０または車上面表示子４２が表示される。これら人物上面表示子４０または車上面表示子４２の配置位置及び方向は、ドラッグすることによって変更可能である。これらの配置位置が水平視野表示子１８内であると、立面図１４内に人物立面表示子４４または車立面表示子（図示せず）が表示される。人物アイコン３６または車アイコン３８を上面図６にドラッグしたとき、人物アイコン３６の場合には身長設定窓（図示せず）が、車アイコン３８の場合には長さ設定窓（図示せず）が表示され、この窓にキーボードを操作して身長または長さを設定する。人物アイコンが表す人物の幅及び奥行寸法は、入力された身長に比例して設定され、同様に、車アイコン３８が表す車の幅及び高さ寸法も車の長さに比例して予め設定される。従って、上述したように身長、車の長さを設定することによって、人物及び車の三次元データが全て揃う。
【００３４】
カメラ選択窓８の上部の３Ｄ映像表示窓４６に、水平視野表示子１８及び垂直視野表示子２０によって確定された撮影範囲と想定される３Ｄ映像が表示される。この３Ｄ映像は、上述したカメラ上面表示子１０の配置位置及び方向と、カメラ立面表示子１６の配置位置から決定されたカメラの三次元座標の位置から、地面を見た状態を上面図を座標変換することによって得た画像を、上記水平視野表示子１８及び垂直視野表示子２０によって規定された範囲に限定して表示したものである。但し、上面図は二次元画像データであり、上面図に表示されている様々な物体の高さデータは取得できないので、３Ｄ映像では高さは表現されていない。しかし、高さデータを使用していないので、３Ｄ映像の生成に要する時間は短縮することができる。
【００３５】
但し、人物アイコン３６及び車アイコン３８に対応する人物及び車に対しては上述したように三次元データが揃っているので、人物上面表示子４０や車上面表示子が水平視野表示子１８内に全部または一部入っている場合、人物立面表示子４４や車立面表示子が垂直視野表示子２０内に全部または一部入っている場合、これらに対応する像が３Ｄ映像表示部４６に三次元表示される。しかも、その像は、カメラから見た大きさに対応したものとして表示される。
【００３６】
従って、例えばカメラを監視用に使用しようとする場合、監視したい場所に人物上面表示子４０や車上面表示子４２を配置し、カメラ上面表示子１０の配置位置や方向を変更し、かつカメラ立面表示子１６の高さや俯角を調整することによって、人物や車をどのように撮影することができるかを、３Ｄ映像表示窓４４の表示から認識できる。また、人物上面表示子６０や車上面表示子４２をドラッグすることによって、移動する人物や車がどのように表示されるかを３Ｄ映像表示窓４４の表示から認識できる。
【００３７】
なお、上記の説明は、カメラ上面表示子１０を１つだけ表示する場合のものであるが、複数のカメラ上面表示子１０を同時に上面図６上に表示し、同時に複数のカメラの水平視野表示子１８を上面図６上に表示することもできる。この場合、立面図１４には、上面図でマウス等でクリックされている水平視野表示子１８に対応する垂直視野表示子２０のみが表示される。
【００３８】
以下、水平視野表示子１８及び垂直視野表示子２０の表示アルゴリズムを説明する。
【００３９】
まず垂直視野表示子２０の表示について説明する。カメラ上面表示子１６を上面図６に配置したときに、図４に示すカメラの設置高さＺｃ、俯角ρ（高さ基準線表示子２６に対応する高さ基準線５８と光軸４８との角度）、画角は自動的に設定される。画角が設定されると、図３に示す面Ｓ内における画角である垂直画角θｖは算出される。線分５２及び地面の交点Ａとカメラ位置表示子３０に相当するカメラ位置線６０及び地面の交点０間の距離ｒｇ１と、線分５６及び地面の交点Ｂと交点０間の距離ｒｇ２、線分５２、５６の長さｒｓ１、ｒｓ２が判明すれば、線分５２、５６に相当する近表示子２０ａ、遠表示子２０ｂは表示可能になる。カメラの設置位置をＣとすると、角ＣＡ０はρ＋θｖ／２であり、角ＣＢ０はρ−θｖ／２であるので、ｒｇ１、ｒｇ２は、式（１）、式（２）で表され、ｒｓ１、ｒｓ２は式（３）、（４）で表される。
【００４０】
ｒｇ１＝Ｚｃ／（ｔａｎ（ρ＋（θｖ／２））・・・（１）
ｒｇ２＝Ｚｃ／（ｔａｎ（ρ−（θｖ／２））・・・（２）
ｒｓ１＝Ｚｃ／（ｓｉｎ（ρ＋（θｖ／２））・・・（３）
ｒｓ２＝Ｚｃ／（ｓｉｎ（ρ−（θｖ／２））・・・（４）
【００４１】
従って、立面図１４において、カメラ位置表示子３０から地面表示子２４に沿ってｒｇ１、ｒｇ２の位置に、カメラ位置表示子３０上のＺｃに相当する位置から長さｒｓ１、ｒｓ２に相当する長さの直線を描くことによって近表示子２０ａ、遠表示子２０ｂをそれぞれ表示することができる。カメラの設置高さＺｃ、俯角ρ、画角のいずれかが変更されるごとに、式（１）、式（２）に基づいてｒｇ１、ｒｇ２を演算して、近表示子２０ａ、遠表示子２０ｂをそれぞれ表示する。
【００４２】
しかし、俯角や画角の変更によっては、遠表示子２０ｂが図５に示すように、水平よりも上に来ることがある。即ちθｖ／２＞ρのときがある。このとき、ｒｇ２を演算することはできない。その場合、カメラ位置表示子３０から予め定めた一定距離ｒｇｅにおいて立てた垂線及び線分５６の交点Ｄと前記垂線及び高さ基準線５８の交点Ｅとの距離ｒｚ２が判明すれば、線分５６を表示することができる。角ＤＣＥはθｖ／２−ρであるので、ｒｚ２は式３で表される。
【００４３】
ｒｚ２＝ｒｇｅ・ｔａｎ（θｖ−ρ）・・・（５）
【００４４】
従って、立面図１４においてカメラ位置表示子３０からｒｇｅに相当する位置の垂線上にあるＺｃ＋ｒｚ２に相当する位置にカメラ位置表示子３０上のＺｃに相当する位置から直線を描くことによって遠表示子２０ｂを表示することができる。
【００４５】
次に、水平視野表示子１８の表示について説明する。図３において交点Ａは、カメラ視野４６の地面に投影された台形状底面のカメラ側にある上辺の両端Ａｒ、Ａｌの中点になる。同様に交点Ｂは、カメラ視野４６の地面に投影された台形状底面のカメラから遠い側にある下辺の両端Ｂｒ、Ｂｌの中点になる。水平視野表示子１８を描くためには、Ａｒ、Ａｌ、Ｂｒ、Ｂｌの座標を算出する必要があり、そのためには交点Ａから上辺の一方の端までの距離ｒｗ１、交点Ｂから可変の一方の端までの距離ｒｗ２、上述したｒｇ１、ｒｇ２が必要である。ｒｇ１、ｒｇ２は、式（１）、（２）によって算出されている。
【００４６】
次にｒｗ１、ｒｗ２を算出するが、そのためには、角ＡｒＣＡと角ＢｒＣＢとが必要である。図６は、レンズ主点ＯとＣＣＤとの関係を表した図で、ｆは焦点距離、ＷはＣＣＤの横サイズ、θｈは水平画角である。水平画角θｈは、ＣＣＤにおいてレンズの焦点が中点となる横方向の線分Ｗの両端に対して主点Ｏがなす角度である。図７（ａ）のＣＣＤ上端においてＣＣＤの横サイズは、Ｗで変化していないがレンズ主点ＯからＣＣＤの上端の中点までの距離ｆｔは焦点距離ｆよりも長くなり、このときの水平視野角θｈｔは水平画角θｈよりも小さい。図７（ｂ）においても同様で、ＣＣＤ下端においてＣＣＤの横サイズは、Ｗで変化していないがレンズ主点ＯからＣＣＤの下端の中点までの距離ｆｂは焦点距離ｆよりも長くなり、下端における水平視野角θｈｂは水平画角θｈよりも小さくなる。これらの視野角θｈｔ、θｈｂは、ｆｔ、ｆｂが求まれば算出することができる。
【００４７】
そこで、図８に示すように垂直方向の断面を考える。このとき、光軸４８はＣＣＤの中央を貫いているとすると、ｆは式６から求められる。
【００４８】
ｆ＝ｆｔ・ｃｏｓ（θｖ／２）・・・（６）
【００４９】
次に、図６と図７（ａ）から式７、式８の関係が求められる。
【００５０】
Ｗ／ｆ＝２ｔａｎ（θｈ／２）・・・式（７）
Ｗ／ｆｔ＝２ｔａｎ（θｈｔ／２）・・・式（８）
【００５１】
ここで式７に式６を代入すると、式９の関係が得られる。
【００５２】
Ｗ／ｆｔ＝２ｔａｎ（θｈ／２）ｃｏｓ（θｖ／２）・・・式（９）
【００５３】
式（９）に式（８）を代入すると、式（１０）の関係が得られる。
【００５４】
ｔａｎ（θｈｔ／２）＝ｔａｎ（θｈ／２）ｃｏｓ（θｖ／２）・・・式（１０）
【００５５】
式１０から式１１が得られる。
【００５６】
θｈｔ＝２ｔａｎ−１｛ｔａｎ（θｈ／２）ｃｏｓ（θｖ／２）｝・・・式（１１）
【００５７】
ここで、ｆｔ＝ｆｂであるので、θｈｔ＝θｈｂである。ここで、図３において求めたいｒｗ１、ｒｗ２は式（１０）を用いて式（１２）、式（１３）のように算出できる。
【００５８】
ｒｗ１＝ｒｓ１・ｔａｎ（θｈｂ／２）＝ｒｓ１・ｔａｎ（θｈ／２）ｃｏｓ（θｖ／２）・・・式（１２）
ｒｗ２＝ｒｓ２・ｔａｎ（θｈｔ／２）＝ｒｓ２・ｔａｎ（θｈ／２）ｃｏｓ（θｖ／２）・・・式（１３）
【００５９】
このようにしてｒｇ１、ｒｇ２、ｒｗ１、ｒｗ２が算出されたので、点Ａｒ、Ａｌ、Ｂｒ、Ｂｌの座標を算出することができる。
【００６０】
上記のようにして求めたｒｇ１、ｒｇ２、ｒｗ１、ｒｗ２は、ミリ単位である。上面図６上に描画するためにはミリスケールをピクセルスケールに変換する係数ｋｗｍ（ピクセル／ミリ）を用いて変換する。カメラ上面表示子１０が上面図６右方向に水平回転角が０ｒａｄを向いているときの上面図６上での水平視野表示子１８を図９に示す。このとき、カメラの上面図６上の点をＣｍとすると、水平視野表示子１８の境界点となる点Ａｍｒ、Ａｍｌ、Ｂｍｒ、Ｂｍｌの座標は、以下の式（１４）乃至式（１７）のように求められる。
【００６１】
Ａｍｌ＝Ｃｍ＋ｋｗｍ（ｒｇ１，−ｒｗ１）・・・（１４）
Ａｍｒ＝Ｃｍ＋ｋｗｍ（ｒｇ１，ｒｗ１）・・・・（１５）
Ｂｍｌ＝Ｃｍ＋ｋｗｍ（ｒｇ２，−ｒｗ２）・・・（１６）
Ｂｍｒ＝Ｃｍ＋ｋｗｍ（ｒｇ２，ｒｗ２）・・・・（１７）
【００６２】
式（１４）乃至（１７）は、カメラの水平回転角が０ｒａｄの場合である。図１０のようにカメラの水平回転角がαｒａｄの場合には、式（１８）で示す回転行列Ｒを考える。
【００６３】
Ｒ＝｜ｃｏｓα −ｓｉｎα｜
｜ｓｉｎα ｃｏｓα｜ ・・・（１８）
【００６４】
式（１４）乃至（１７）の第２項に対して式（１８）で表す回転角αの二次元回転行列を掛けることで、点Ａｍｌ、Ａｍｒ、Ｂｍｌ、Ｂｍｒの座標は、式（１９）乃至（２２）のように求められる。
【００６５】
Ａｍｌ＝Ｃｍ＋ｋｗｍ・Ｒ（ｒｇ１，−ｒｗ１）・・・（１９）
Ａｍｒ＝Ｃｍ＋ｋｗｍ・Ｒ（ｒｇ１，ｒｗ１）・・・・（２０）
Ｂｍｌ＝Ｃｍ＋ｋｗｍ・Ｒ（ｒｇ２，−ｒｗ２）・・・（２１）
Ｂｍｒ＝Ｃｍ＋ｋｗｍ・Ｒ（ｒｇ２，ｒｗ２）・・・・（２２）
【００６６】
この座標を用いることによって上面図６上に水平カメラ視野表示子１８を描画することができ、上面図６上でカメラ上面表示子１０の水平回転角αが変更されるごとに、そのときのαを用いて式（１９）乃至（２２）を用いてＡｍｌ、Ａｍｒ、Ｂｍｌ、Ｂｍｒの新たな座標を算出し、水平視野表示子１８を再描画する。
【００６７】
カメラの俯角ρが小さい場合、ｒｇ２が大きな値になって上面図６内に水平視野表示子１８を全て描画できないことがある。また、俯角が小さくなくても水平視野表示子１８の奥行きを制限したいこともある。これらの場合、図１１のように視野の奥行きを予め定めたｒｄに制限して描画することができる。この場合、ｒｇ２の代わりにｒｄを用いると、線分ＣＢｌｎ長さｒｓｔは、式（２３）で定まる。
【００６８】
ｒｓｔ＝ｒｄ／（ｃｏｓ（ρ−（θｖ／２）））・・・（２３）
【００６９】
ここで、式（１３）において、ｒｓ２＝ｒｄとした上で、式（２３）を代入すると式（２４）でｒｗ２が求まる。
【００７０】
ｒｗ２＝ｒｄ・（ｔａｎ（θｈ／２）ｃｏｓ（θｖ／２））／（ｃｏｓ（ρ−（θｖ／２）））・・・（２４）
【００７１】
これを用い、後は上述したのと同様に計算を行えば、奥行きを制限した状態で上面図６上に水平視野表示子１８を描画することができる。
【００７２】
このようにして水平視野表示子１８の各座標Ａｍｌ、Ａｍｒ、Ｂｍｌ、Ｂｍｒが決定されているので、カメラ立面表示子１６の高さ位置、カメラ上面表示子１０の上面図６上の座標位置とから確定されるカメラ位置から、前記各各座標Ａｍｌ、Ａｍｒ、Ｂｍｌ、Ｂｍｒで区画された上面図６の範囲を見た状態に、この範囲を座標変換することによって３Ｄ映像表示窓４６に表示する３Ｄ映像が得られる。
【００７３】
上記の実施形態では、上面図６に水平視野表示子１８を、立面図１４に垂直視野表示子２０を表示した上に、３Ｄ映像表示窓４６に撮影視野を３Ｄ表示したが、上面図６及び立面図１４に代えて、撮影しようとするエリアを三次元表示する表示窓を設け、この三次元表示されたエリア内に、カメラ表示子を配置して、３Ｄ映像表示窓４６に撮影範囲を３次元表示することもできる。
【００７４】
或いは、３Ｄ映像表示窓４４に３Ｄ映像を表示したり、人物表示子４０や車表示子４２を上面図６や立面図１４上に表示したが、配置したカメラの水平及び垂直視野表示子１８、２０だけを表示するようにすることもできる。
【００７５】
上記の実施形態では、水平視野表示子１８を正確に描画するために、式（１２）、（１３）を用いてｒｗ１、ｒｗ２を求めたが、描画精度との兼ね合いで或る程度ｒｗ１、ｒｗ２の精度が低くてもよい場合には、ｒｗ１、ｒｗ２は式（２５）、（２６）によって求めることもできる。
【００７６】
ｒｗ１＝ｒｓ１・ｔａｎ（θｈ／２）・・・（２５）
ｒｗ２＝ｒｓ２・ｔａｎ（θｈ／２）・・・（２６）
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の１実施形態のカメラ設置シミュレータ用プログラムに基づいてコンピュータが表示している画像を示す図である。
【図２】図１のプログラムによってシミュレーションしようとするカメラの視界を示す図である。
【図３】図２のカメラ視界と平面Ｓとの関係を示す図である。
【図４】俯角が大きい場合の垂直画角の範囲の表示の説明図である。
【図５】俯角が小さい場合の垂直画角の表示の説明図である。
【図６】水平画角とレンズ主点、ＣＣＤの関係を示す図である。
【図７】ＣＣＤの上端及び下端における水平視野角の説明図である。
【図８】ＣＣＤの中央、上端及び下端における焦点距離の関係を示す図である。
【図９】上面図上における水平回転角が０ｒａｄの場合の水平視野表示子の表示状態を示す図である。
【図１０】上面図上における水平回転角がαｒａｄの場合の水平視野表示子の表示状態を示す図である。
【図１１】視野の奥行きを制限した場合のカメラ視界の説明図である。
【符号の説明】
【００７８】
４ 上面図表示窓
６ 上面図
１０ カメラ上面表示子
１２ 立面図表示窓
１４ 立面図
１６ カメラ立面表示子
１８ 水平視野表示子
２０ 垂直視野表示子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定エリアにおけるカメラの配置及び当該カメラの撮影範囲をシミュレーションするためのカメラ設置シミュレータプログラムであって、
前記カメラ設置シミュレータプログラムを実行するコンピュータは、
前記所定エリアのデータに基づいて当該所定エリアの一部又は全部を表すエリア画像を表示装置に表示させる処理と、
前記エリア画像上に、前記カメラを表すカメラ表示子を重ねて配置して表示させる処理と、
前記エリア画像上のスケール、前記カメラ表示子の配置位置、当該配置位置を基点とした前記カメラの向き、前記カメラの画角、及び前記カメラの種類のうち、少なくとも１つは任意に設定可能であり、当該設定に応じて前記カメラの前記エリア上の撮影範囲を決定する処理と、
前記エリア画像上に、前記決定された撮影範囲を表す撮影範囲表示子を重ねて表示させる処理とを行う
ことを特徴とするカメラ設置シミュレータプログラム。
【請求項２】
前記カメラ設置シミュレータプログラムを実行するコンピュータは、
前記設定に応じて当該カメラの前記エリア上の死角範囲を決定する処理と、
前記表示装置に表示したエリア画像上に当該死角範囲を表す死角範囲表示子を重ねて表示させる処理とを行う
ことを特徴とする請求項１記載のカメラ設置シミュレータプログラム。
【請求項３】
前記エリア画像は、前記所定エリアの一部又は全部を表す上面図及び立面図を含み、
前記カメラ設置シミュレータプログラムを実行するコンピュータは、
前記カメラ表示子を前記上面図上に重ねて配置して表示させる処理と、
前記カメラ表示子を配置した前記上面図上の位置に対応する立面図上の位置に、前記カメラを表す別のカメラ表示子を重ねて配置して表示させる処理と、
前記上面図及び立面図上それぞれに、前記設定に応じて決定された撮影範囲及び死角範囲表示子を表示させる処理とを行う
ことを特徴とする請求項２記載のカメラ設置シミュレータプログラム。
【請求項４】
前記カメラ設置シミュレータプログラムを実行するコンピュータは、
前記設定に応じて決定された撮影範囲及び前記エリア画像に基づいて三次元グラフィックスを生成し、前記表示装置に表示させる処理を行うことを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載のカメラ設置シミュレータプログラム。
【請求項５】
前記カメラ設置シミュレータプログラムを実行するコンピュータは、
前記エリア画像上に、撮影対象を表す撮影対象表示子を重ねて配置して表示させる処理と、
前記撮影範囲表示子に前記撮影対象表示子の一部又は全部が重なった場合に、前記撮影対象の三次元情報と、前記設定に応じて決定された撮影範囲及び前記エリアに基づいて、前記撮影対象表示子の重なった部分を含む三次元グラフィックスを生成し、前記表示装置に表示させる処理とを行う
ことを特徴とする請求項４記載のカメラ設置シミュレータプログラム。
【請求項６】
前記カメラ設置シミュレータプログラムを実行するコンピュータは、ポインティング手段を備え、
前記エリア画像上に重ねて表示されている前記カメラ表示子の位置及び前記撮影範囲表示子の範囲は、表示画面上で前記カメラ表示子および前記撮影範囲表示子を前記ポインティング手段で指定しドラッグすることで、変更が可能である
ことを特徴とする請求項１〜５のうちいずれか記載のカメラ設置シミュレータプログラム。
【請求項７】
前記カメラ設置シミュレータプログラムを実行するコンピュータは、ポインティング手段を備え、
前記エリア画像上に重ねて表示されている前記撮影対象表示子の位置及び向きは、表示画面上で前記撮影対象表示子を前記ポインティング手段で指定しドラッグすることで、変更が可能である
ことを特徴とする請求項１〜６のうちいずれか１項に記載のカメラ設置シミュレータプログラム。
【請求項８】
前記所定エリアのデータは、二次元画像データであることを特徴とする請求項１〜７いずれか記載のカメラ設置シミュレータプログラム。
【請求項１】
所定エリアにおけるカメラの配置及び当該カメラの撮影範囲をシミュレーションするためのカメラ設置シミュレータプログラムであって、
前記カメラ設置シミュレータプログラムを実行するコンピュータは、
前記所定エリアのデータに基づいて当該所定エリアの一部又は全部を表すエリア画像を表示装置に表示させる処理と、
前記エリア画像上に、前記カメラを表すカメラ表示子を重ねて配置して表示させる処理と、
前記エリア画像上のスケール、前記カメラ表示子の配置位置、当該配置位置を基点とした前記カメラの向き、前記カメラの画角、及び前記カメラの種類のうち、少なくとも１つは任意に設定可能であり、当該設定に応じて前記カメラの前記エリア上の撮影範囲を決定する処理と、
前記エリア画像上に、前記決定された撮影範囲を表す撮影範囲表示子を重ねて表示させる処理とを行う
ことを特徴とするカメラ設置シミュレータプログラム。
【請求項２】
前記カメラ設置シミュレータプログラムを実行するコンピュータは、
前記設定に応じて当該カメラの前記エリア上の死角範囲を決定する処理と、
前記表示装置に表示したエリア画像上に当該死角範囲を表す死角範囲表示子を重ねて表示させる処理とを行う
ことを特徴とする請求項１記載のカメラ設置シミュレータプログラム。
【請求項３】
前記エリア画像は、前記所定エリアの一部又は全部を表す上面図及び立面図を含み、
前記カメラ設置シミュレータプログラムを実行するコンピュータは、
前記カメラ表示子を前記上面図上に重ねて配置して表示させる処理と、
前記カメラ表示子を配置した前記上面図上の位置に対応する立面図上の位置に、前記カメラを表す別のカメラ表示子を重ねて配置して表示させる処理と、
前記上面図及び立面図上それぞれに、前記設定に応じて決定された撮影範囲及び死角範囲表示子を表示させる処理とを行う
ことを特徴とする請求項２記載のカメラ設置シミュレータプログラム。
【請求項４】
前記カメラ設置シミュレータプログラムを実行するコンピュータは、
前記設定に応じて決定された撮影範囲及び前記エリア画像に基づいて三次元グラフィックスを生成し、前記表示装置に表示させる処理を行うことを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載のカメラ設置シミュレータプログラム。
【請求項５】
前記カメラ設置シミュレータプログラムを実行するコンピュータは、
前記エリア画像上に、撮影対象を表す撮影対象表示子を重ねて配置して表示させる処理と、
前記撮影範囲表示子に前記撮影対象表示子の一部又は全部が重なった場合に、前記撮影対象の三次元情報と、前記設定に応じて決定された撮影範囲及び前記エリアに基づいて、前記撮影対象表示子の重なった部分を含む三次元グラフィックスを生成し、前記表示装置に表示させる処理とを行う
ことを特徴とする請求項４記載のカメラ設置シミュレータプログラム。
【請求項６】
前記カメラ設置シミュレータプログラムを実行するコンピュータは、ポインティング手段を備え、
前記エリア画像上に重ねて表示されている前記カメラ表示子の位置及び前記撮影範囲表示子の範囲は、表示画面上で前記カメラ表示子および前記撮影範囲表示子を前記ポインティング手段で指定しドラッグすることで、変更が可能である
ことを特徴とする請求項１〜５のうちいずれか記載のカメラ設置シミュレータプログラム。
【請求項７】
前記カメラ設置シミュレータプログラムを実行するコンピュータは、ポインティング手段を備え、
前記エリア画像上に重ねて表示されている前記撮影対象表示子の位置及び向きは、表示画面上で前記撮影対象表示子を前記ポインティング手段で指定しドラッグすることで、変更が可能である
ことを特徴とする請求項１〜６のうちいずれか１項に記載のカメラ設置シミュレータプログラム。
【請求項８】
前記所定エリアのデータは、二次元画像データであることを特徴とする請求項１〜７いずれか記載のカメラ設置シミュレータプログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００９−１０５８０２（Ｐ２００９−１０５８０２Ａ）
【公開日】平成２１年５月１４日（２００９．５．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２７７４１９（Ｐ２００７−２７７４１９）
【出願日】平成１９年１０月２５日（２００７．１０．２５）
【出願人】（０００２２３１８２）ティーオーエー株式会社 (190)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年５月１４日（２００９．５．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１０月２５日（２００７．１０．２５）
【出願人】（０００２２３１８２）ティーオーエー株式会社 (190)
【Ｆターム（参考）】
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