位置計測装置及び位置計測システム
【課題】本発明は、機動性に優れ、平坦でない計測基準面でも、高い精度で位置データを素早く計測できる位置計測装置を提供する
【解決手段】演算装置２００は、カメラ速度と最大荷重領域の速度とを対応付けた対応テーブルを記憶する記憶部２３０と、足裏圧力が最大となる最大荷重領域の時間変化により最大荷重ベクトルを生成する最大荷重ベクトル生成部２５１と、対応テーブルを参照して、最大荷重ベクトルが示す最大荷重領域の速度から、カメラ速度を算出するカメラ速度算出部２５２と、最大荷重ベクトルが示す最大荷重領域の方向を、カメラ方向として算出するカメラ方向算出部２５３と、カメラ速度と、カメラ方向とに基づいて、カメラ位置を算出するカメラ位置算出部２５４と、を備える。
【解決手段】演算装置２００は、カメラ速度と最大荷重領域の速度とを対応付けた対応テーブルを記憶する記憶部２３０と、足裏圧力が最大となる最大荷重領域の時間変化により最大荷重ベクトルを生成する最大荷重ベクトル生成部２５１と、対応テーブルを参照して、最大荷重ベクトルが示す最大荷重領域の速度から、カメラ速度を算出するカメラ速度算出部２５２と、最大荷重ベクトルが示す最大荷重領域の方向を、カメラ方向として算出するカメラ方向算出部２５３と、カメラ速度と、カメラ方向とに基づいて、カメラ位置を算出するカメラ位置算出部２５４と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動する人物に保持された計測対象の位置データを算出する位置計測装置及び位置計測システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
番組制作や映画制作において、撮影カメラを動かしながら撮影した映像に、ＣＧや別の映像を合成することが広く行われている。この合成に際して、撮影カメラがどのように動いたか、つまり、撮影カメラの位置や姿勢を示すカメラデータが必要になる。
【０００３】
従来から、カメラデータを計測する手法として、バーチャルスタジオで活用しているＶＲ用ペデスタル（例えば、非特許文献１）や、三脚に載せて使用する構造のＤＧＳ（データ・ギャザリング・システム）が知られている。例えば、非特許文献１に記載の技術は、ロボットカメラを取り付ける雲台に特殊な細工を施すことで、ロボットカメラの動きや姿勢をカメラデータとして計測するものである。より具体的には、パン、チルト、ロール等の回転軸の回転角を検出するためのエンコーダが雲台に取り付けられており、ロボットカメラが動いたことによって変化する回転角の変化から、カメラデータを計測する。
【０００４】
また、撮影スタジオに限定される特殊な、ハンディカメラの動きを検出するシステムも知られている。この磁気動き検出システムは、ハンディカメラ本体に３軸方向の磁界を発生する磁気トランスミッタを取り付け、天井に磁気を検出するセンサを複数個配備したものである。
【０００５】
また、ロボットカメラの動きを実際に計測するのではなく、収録映像の画像解析を行うことで、カメラデータを算出するソフトウェアも知られている。この画像解析ソフトウェアは、例えば、収録映像の中から特徴点を抽出して、動きベクトルの変化からカメラデータを逆算するものである。
【０００６】
この他、物体の姿勢を検出するセンサとしては、最近、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）を用いた６軸の慣性センサが脚光を浴びている。この慣性センサは、３個のジャイロセンサと３個の加速度センサとをコンパクトに集積したものである。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】津田他、「スタジオ番組用移動ロボットカメラの開発」、映像情報メディア学会誌、Vol.62、No.1、pp.84〜91(2008)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、非特許文献１に記載の技術では、専用の大型装置（雲台）が必要になると共に、車輪部の構造や原点座標の設定の制約から、平坦でない場所での使用が極めて困難である。
また、従来のＤＧＳは、屋外で使用可能であるが、非特許文献１に記載の技術と同様、専用の大型装置を使用しなければならず、重く、機動性が悪いという欠点がある。
【０００９】
さらに、従来の磁気動き検出システムは、磁気センサの配置制限から、撮影スタジオ以外での使用が困難である。
さらに、従来の画像解析ソフトウェアは、カメラデータの精度が不十分であり、景色のような特徴が少ない映像からカメラデータを算出することが極めて困難である。
【００１０】
さらに、従来の慣性センサは、カメラデータのうち、撮影カメラの姿勢に関しては、高い精度を確保することができる。その一方、従来の慣性センサは、撮影カメラの位置データに関しては、加速度の二重積分で導出するしかなく、その精度がまったく期待できない。
【００１１】
そこで、本発明は、機動性に優れ、平坦でない場所でも、高い精度で位置データを計測できる位置計測装置及び位置計測システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記した課題に鑑みて、本願第１発明に係る位置計測装置は、移動する人物の足裏圧力を計測する履物状又はシート状の足裏圧力計測手段と、足裏圧力が最大となる最大荷重領域に基づいて、移動する人物に保持された計測対象の位置データを算出する位置データ算出手段と、を備える位置計測装置であって、位置データ算出手段が、記憶部と、最大荷重ベクトル生成部と、移動速度算出部と、移動方向算出部と、計測対象位置算出部と、を備えることを特徴とする。
【００１３】
かかる構成によれば、足裏圧力計測手段は、履物状の場合、人物が移動可能であれば計測場所を問わず、シート状の場合、平坦でない場所にも配置可能である。従って、位置計測装置は、専用の大型装置を必要とせずに、平坦でない場所でも、移動する人物の足裏圧力を計測することができる。
【００１４】
ここで、足裏全体のうち、足裏圧力が最大となる最大荷重領域の速度は、人物の移動速度と高い相関関係を有すると考えられる。そして、計測対象は、この人物と共に移動するから、この人物と同じ速度で移動する。つまり、計測対象の移動速度と、最大荷重領域の速度との間には、高い相関関係がある。このため、位置データ算出手段は、記憶部によって、移動する人物に保持された計測対象の移動速度と、人物の両足の足裏圧力から求められた最大荷重領域の速度とが予め対応付けられた対応テーブルを記憶する。
【００１５】
また、位置データ算出手段は、最大荷重ベクトル生成部によって、足裏圧力計測手段で計測された足裏圧力が最大となる最大荷重領域を求め、最大荷重領域の時間変化により最大荷重領域の方向及び速度を示す最大荷重ベクトルを生成する。そして、位置データ算出手段は、移動速度算出部によって、記憶部に記憶された対応テーブルを参照して、最大荷重ベクトルの大きさで表される最大荷重領域の速度から、計測対象の移動速度を算出する。
つまり、位置データ算出手段は、計測対象の移動速度に高い相関を有する最大荷重領域の速度を用いて、計測対象の移動速度を正確に算出する。
【００１６】
また、位置データ算出手段は、移動方向算出部によって、最大荷重ベクトルの方向を計測対象の移動方向として算出する。そして、位置データ算出手段は、計測対象位置算出部によって、移動速度算出部で算出された計測対象の移動速度と、計測対象の移動方向とに基づいて、計測対象の位置データを算出する。例えば、計測対象位置算出部は、計測対象の移動速度を積分して計測対象の移動距離を求めることで、計測対象の移動方向及び移動距離で示される位置データを算出する。この位置データは、予め設定された基準座標に対する計測対象の絶対位置で表現してもよく、計測間隔ごとの計測対象の相対位置で表現してもよい。
【００１７】
また、本願第２発明に係る位置計測装置は、位置データ算出手段において、記憶部が、さらに、人物の両足の荷重バランスと、人物に保持された計測対象の位置ずれ量とが予め対応付けられた誤差テーブルを記憶し、足裏圧力計測手段で計測された両足の足裏圧力の比によって、荷重バランスを算出する荷重バランス算出部と、記憶部に記憶された誤差テーブルを参照して、荷重バランス算出部が算出した荷重バランスから計測対象の位置ずれ量を算出し、算出した位置ずれ量によって計測対象位置算出部で算出された位置データを補正する位置データ補正部と、をさらに備えることを特徴とする。
【００１８】
ここで、計測対象の位置は、前後両足の荷重バランスが均衡しているときを基準にすると、荷重バランスが崩れたときに規則性をもって変化する。従って、位置計測装置は、この荷重バランスを求めて、計測対象の位置ずれを補正することができる。
【００１９】
また、本願第３発明に係る位置計測装置は、足裏圧力計測手段が、人物の履物の靴中又は靴底に装着され、人物の足裏圧力を計測する感圧センサと、感圧センサで計測された足裏圧力を位置データ算出手段に送信する送信部と、を備えることを特徴とする。
【００２０】
かかる構成によれば、位置計測装置は、人物の履物と同程度の大きさに足裏圧力計測手段を小型化することができる。さらに、位置計測装置は、この足裏圧力計測手段が人物と共に移動するため、位置データの計測範囲を極めて広くすることができる。
なお、本発明の履物には、例えば、靴、ブーツ、サンダル又はスリップがあげられる。
【００２１】
また、本願第４発明に係る位置計測装置は、足裏圧力計測手段が、人物の足裏圧力を計測する感圧シートと、感圧シートで計測された足裏圧力を位置データ算出手段に送信する送信部と、を備えることを特徴とする。
かかる構成によれば、位置計測装置は、一般的な感圧シートで足裏圧力計測手段を構成することができる。
【００２２】
また、本願第５発明に係る位置計測装置は、記憶部が、人物ごとに、対応テーブルと誤差テーブルとを記憶し、移動速度算出部が、人物ごとの対応テーブルを参照して、計測対象の移動速度を算出し、位置データ補正部が、人物ごとの誤差テーブルを参照して、位置データの位置ずれ量を補正することを特徴とする。
【００２３】
ここで、計測対象の移動速度と最大荷重領域の速度との相関関係を示す対応テーブル、及び、荷重バランスと計測対象の位置との相関関係を示す誤差テーブルは、個人差が大きく表れる。このため、位置計測装置は、各個人に対応した対応テーブル及び誤差テーブルを用いて、相関関係の個人差を位置データに反映させることができる。
【００２４】
また、本願第６発明に係る位置計測装置は、位置データ算出手段が、計測対象の３次元方向の加速度を計測する加速度センサと、計測対象のパン方向、チルト方向及びヨー方向の角速度を計測するジャイロセンサと、ジャイロセンサが計測した角速度と加速度センサが計測した加速度とから、計測対象の向きを示す姿勢データを算出する姿勢データ算出部と、を備えることを特徴とする。
かかる構成によれば、位置計測装置は、計測対象の位置データに加えて、姿勢データも計測することができる。
【００２５】
また、本願第７発明に係る位置計測装置は、位置データ算出手段が、計測対象としての撮影カメラに装着され、計測対象位置算出部が、撮影カメラが撮影した撮影映像の同期信号が入力され、入力された同期信号に同期させて計測対象の位置データを算出することを特徴とする。
かかる構成によれば、位置計測装置は、撮影カメラが撮影映像を撮影したタイミングに同期させて、撮影カメラの位置データ及び姿勢データをカメラデータとして計測することができる。
【００２６】
また、本願第８発明に係る位置計測装置は、位置データ算出手段において、記憶部が、さらに、撮影カメラが備えるズームレンズのリング回転量と撮影カメラの画角とを予め対応付けた撮影画角テーブルを記憶し、リング回転量を計測するエンコーダと、記憶部が記憶する撮影画角テーブルを参照して、エンコーダが計測したリング回転量から撮影カメラの画角を算出する画角算出部と、を備えることを特徴とする。
かかる構成によれば、位置計測装置は、カメラデータに撮影カメラの画角を付加することができる。
【００２７】
また、本願第９発明に係る位置計測システムは、本願第１発明から本願第８発明までの何れかに係る位置計測装置と、計測対象としての撮影カメラと、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、以下のような優れた効果を奏する。
本願１，９発明によれば、計測対象の移動速度に高い相関関係を有する最大荷重領域の速度を用いて、計測対象の移動速度を正確に算出できるため、位置データを高い精度で計測することができる。さらに、本願１，９発明によれば、足裏圧力計測手段が履物状又はシート状であるため、平坦でない場所でも位置データを計測でき、専用の大型装置を必要とせず、機動性に優れる。
【００２９】
本願２，９発明によれば、人物の荷重バランスが崩れたときでも、この人物に保持された計測対象の位置ずれを補正できるため、位置データをより高い精度で計測することができる。
本願３，９発明によれば、足裏圧力計測手段を小型化できるため、機動性により優れる。さらに、本願３，９発明によれば、足裏圧力計測手段が人物と共に移動するため、位置データの計測範囲を極めて広くすることができる。
【００３０】
本願４，９発明によれば、足裏圧力計測手段で一般的な感圧シートを用いるため、位置計測装置を簡素な構成とし、低コスト化を図ることができる。
本願５，９発明によれば、各個人に対応した対応テーブル及び誤差テーブルを用いて、相関関係の個人差を位置データに反映させるため、位置データをより高い精度で計測することができる。
【００３１】
本願第６，９発明によれば、計測対象の位置データに加えて、姿勢データも計測することができる。
本願第７，９発明によれば、撮影カメラが撮影映像を撮影したタイミングに同期させて、カメラデータを計測するため、撮影映像とカメラデータとの時間軸が一致して、映像加工処理を効率的に行うことができる。
本願第８，９発明によれば、カメラデータに撮影カメラの画角が付加されるので、映像加工処理をより効率的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の第１実施形態に係るカメラデータ計測システムの概略図である。
【図２】図１の圧力データ計測装置の構造を示す図である。
【図３】図２の圧力データ計測装置において、各手段の信号入出力を図示したブロック図である。
【図４】図１の演算装置の構成を示す図である。
【図５】図４の演算装置において、各手段の信号入出力を図示したブロック図である。
【図６】本発明の第１実施形態において、カメラマンが移動する様子を示した説明図である。
【図７】本発明の第１実施形態において、カメラマンが前進するときの最大荷重ベクトルを説明する図である。
【図８】本発明の第１実施形態において、カメラマンが左前方に移動するときの最大荷重ベクトルを説明する図である。
【図９】図５の演算装置が記憶する対応テーブルを説明する図である。
【図１０】本発明の第１実施形態において、カメラマンの荷重バランスを説明する説明図である。
【図１１】図５の演算装置が記憶する誤差テーブルを説明する図であり、（ａ）は前後両足の荷重バランスの関係を示し、（ｂ）は荷重バランスと位置ずれ量との関係を示す。
【図１２】図２の圧力データ計測装置の動作を示すフローチャートである。
【図１３】図５の演算装置の動作を示すフローチャートである。
【図１４】本発明の第２実施形態に係るカメラデータ計測装置の概略図である。
【図１５】図１４の感圧シートの構成を説明する図であり、（ａ）は感圧シートの断面図であり、（ｂ）は感圧シートの上面図である。
【図１６】図１４の圧力データ計測装置において、各手段の信号入出力を図示したブロック図である。
【図１７】本発明の第３実施形態に係るカメラデータ計測装置の概略図である。
【図１８】本発明の第４実施形態において、エンコーダを説明する説明図である。
【図１９】図１８の演算装置において、各手段の信号入出力を図示したブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各実施形態において、同一の機能を有する手段には同一の符号を付し、説明を省略した。
【００３４】
（第１実施形態）
［カメラデータ計測システムの概略］
図１を参照して、本発明の第１実施形態に係るカメラデータ計測システム（位置計測システム）Ｓｙｓの概略について説明する。
図１（ａ）に示すように、カメラデータ計測システムＳｙｓは、カメラデータ計測装置（位置計測装置）１と、計測対象としての撮影カメラ９００とを備える。
このカメラデータ計測装置１は、撮影カメラ９００の姿勢データと位置データとをカメラデータとして計測するものであり、圧力データ計測装置（足裏圧力計測手段）１００と、演算装置（位置データ算出手段）２００とを備える。
【００３５】
圧力データ計測装置１００は、履物状に形成されており、カメラマンＣｍの左右両足の足裏圧力を計測するものである。そして、圧力データ計測装置１００は、計測した足裏圧力を圧力データとして、演算装置２００に送信する。
【００３６】
演算装置２００は、圧力データ計測装置１００から圧力データ（足裏圧力）を受信し、この足裏圧力が最大となる最大荷重領域に基づいて、移動するカメラマンＣｍに保持された撮影カメラ９００の位置データを算出するものである。この演算装置２００は、撮影カメラ９００の後部に装着、固定される。また、演算装置２００は、撮影カメラ９００の姿勢データを計測し、この姿勢データと位置データとをカメラデータとして出力する。
【００３７】
撮影カメラ９００は、テレビ番組等の撮影映像を撮影するカメラであり、カメラマンＣｍが肩に載せて撮影を行う一般的な肩載式のカメラである。つまり、カメラマンＣｍは、撮影カメラ９００を肩に載せた状態で、床や地面を前後左右に移動しながら撮影を行う。また、カメラマンＣｍが撮影ポジションを変えるため、撮影カメラ９００を上下に移動させることもある。
【００３８】
ここで、請求項に記載の「保持」には、撮影カメラ９００をカメラマンＣｍの肩に載せた以外の状態だけでなく、計測対象を手に載せる、手で握る又は手で持ち上げるといった状態が含まれる。
【００３９】
以下の説明では、図１（ｂ）に示すように、ｘ軸を左右方向とし、ｙ軸を上下方向とし、ｚ軸を前後方向とする。また、ｙ軸が回転軸となる回転方向θをパン方向とし、ｘ軸が回転軸となる回転方向φをチルト方向とし、ｚ軸が回転軸となる回転方向Ψをヨー方向とする。
【００４０】
［履物状感圧センサ］
＜履物状感圧センサの構造＞
図２を参照して、圧力データ計測装置１００の構造を説明した後、図３を参照して、圧力データ計測装置１００の信号処理を説明する。
図２に示すように、圧力データ計測装置１００は、右足用の圧力データ計測装置１００Ｒと、左足用の圧力データ計測装置１００Ｌとで構成される。
なお、圧力データ計測装置１００Ｌ，１００Ｒが同一構成のため、圧力データ計測装置１００Ｌのみ説明し、圧力データ計測装置１００Ｒの説明を省略する。
【００４１】
圧力データ計測装置１００Ｌは、靴１１０Ｌと、感圧センサ１２０Ｌと、圧力データ送信部（送信部）１３０Ｌとを備える。
具体的には、圧力データ計測装置１００Ｌは、靴１１０Ｌの靴底に感圧センサ１２０Ｌが装着（貼付）されている。この感圧センサ１２０Ｌは、靴１１０Ｌの靴底と同じ形状であり、靴１１０Ｌの靴底全面で足裏圧力を計測する。また、信号ケーブル１２０Ｌａは、計測した足裏圧力を出力するため、感圧センサ１２０Ｌと圧力データ送信部１３０Ｌとの間を接続している。この圧力データ送信部１３０Ｌは、靴１１０Ｌのかかと側に固定された円筒状の筐体と、この筐体上部から突出したアンテナ１３０Ｌａとで構成される。
【００４２】
＜履物状感圧センサの信号処理＞
感圧センサ１２０Ｌは、カメラマンＣｍの足裏圧力を計測するものである。つまり、感圧センサ１２０Ｌは、撮影カメラ９００を肩に載せたカメラマンＣｍが移動する際、このカメラマンＣｍの足裏のどの部分にどの程度の圧力が加わっているか計測する。そして、感圧センサ１２０Ｌは、計測した足裏圧力を圧力データ送信部１３０Ｌに出力する。
なお、感圧センサ１２０Ｌで足裏圧力を計測する原理は、後記する感圧シート１４０と同様のため、説明を省略する。
【００４３】
圧力データ送信部１３０Ｌは、感圧センサ１２０Ｌから足裏圧力が入力され、この足裏圧力を圧力データとして演算装置２００に送信するものである。ここで、圧力データ送信部１３０Ｌは、カメラマンＣｍの移動を妨げないために、無線通信を行うことが好ましい。また、圧力データ送信部１３０Ｌは、圧力データ計測装置１００が圧力データ計測装置１００Ｌ，１００Ｒのペアのため、左足の圧力データであることの識別情報を、圧力データに付加することが好ましい。
なお、圧力データ送信部１３０Ｌは、一般的なネットワークインタフェースで実現できるため、詳細な説明を省略する。
【００４４】
［演算装置の構成］
図４，図５を参照して、図１の演算装置２００の構成について説明する。
図４に示すように、演算装置２００は、ジャイロセンサ２１０と、加速度センサ２２０と、記憶部２３０（図５）と、圧力データ受信部２４０（受信部、図５）と、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２５０とを備える。
【００４５】
演算装置２００は、基板２９０の上段にジャイロセンサ２１０と加速度センサ２２０とが配置され、基板２９０の下段にＣＰＵ２５０が配置される。また、演算装置２００は、ジャイロセンサ２１０及び加速度センサ２２０とＣＰＵ２５０との間で信号を入出力できるように、図示を省略した回路が形成される。そして、演算装置２００は、前記した各手段が配置された基板２９０を、箱型の筐体２９１に収納する。さらに、演算装置２００は、筐体２９１上部から突出したアンテナ２９２を備える。
【００４６】
図５に示すように、ジャイロセンサ２１０は、パン方向ジャイロセンサ２１１と、チルト方向ジャイロセンサ２１３と、ヨー方向ジャイロセンサ２１５とで構成される。
パン方向ジャイロセンサ２１１は、演算装置２００及びこの演算装置２００が装着された撮影カメラ９００について、パン方向の角速度を計測するものである。
チルト方向ジャイロセンサ２１３は、演算装置２００及び撮影カメラ９００について、チルト方向の角速度を計測するものである。
ヨー方向ジャイロセンサ２１５は、演算装置２００及び撮影カメラ９００について、ヨー方向の角速度を計測するものである。
そして、ジャイロセンサ２１０は、計測したパン方向、チルト方向及びヨー方向の角速度を速度データとしてＣＰＵ２５０に出力する。
【００４７】
加速度センサ２２０は、左右方向加速度センサ２２１と、上下方向加速度センサ２２３と、前後方向加速度センサ２２５とで構成される。
左右方向加速度センサ２２１は、演算装置２００及びこの演算装置２００が装着された撮影カメラ９００について、左右方向（ｘ軸方向）の加速度を計測するものである。
上下方向加速度センサ２２３は、演算装置２００及び撮影カメラ９００について、上下方向（ｙ軸方向）の加速度を計測するものである。
前後方向加速度センサ２２５は、演算装置２００及び撮影カメラ９００について、前後方向（ｚ軸方向）の加速度を計測するものである。
そして、加速度センサ２２０は、計測した左右方向、上下方向及び前後方向の加速度を加速度データとしてＣＰＵ２５０に出力する。
【００４８】
なお、ジャイロセンサ２１０及び加速度センサ２２０は、一般的なＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）慣性センサを利用できるため、詳細な説明を省略する。このＭＥＭＳ慣性センサは、コンパクトに集積可能であり、演算装置２００の小型化に寄与する。
【００４９】
記憶部２３０は、対応テーブルと、誤差テーブルとを記憶するメモリ、ハードディスク等の記憶装置である。
この対応テーブルは、移動するカメラマンＣｍに保持された撮影カメラ９００の移動速度（以下、「カメラ速度」）と、カメラマンＣｍの左右両足の足裏圧力から求められた最大荷重領域の速度とを予め対応付けたものである。
この誤差テーブルは、カメラマンＣｍの前後に開いた両足（以下、「前後両足」）の荷重バランスと、カメラマンＣｍに保持された撮影カメラ９００の位置ずれ量とを予め対応付けたものである。
【００５０】
＜最大荷重領域＞
図６〜図１１を参照して、対応テーブルの前提として最大荷重領域を説明した後、対応テーブル及び誤差テーブルの設定方法を順番に説明する（適宜図５参照）。
【００５１】
図６に示すように、カメラマンＣｍが撮影カメラ９００を肩に載せて、前進する状態を考える。また、撮影カメラ９００は、カメラマンＣｍと同じ方向に移動することになり、撮影カメラ９００及びカメラマンＣｍの移動方向を符号Ｄで図示した。この場合、図７に示すように、カメラマンＣｍの移動に伴って、カメラマンＣｍのつま先Ｅｇにおいて、最大荷重領域Ａの位置が時間変化する。
【００５２】
図７では、カメラマンＣｍの足裏全体Ｆｔを点線で図示し、足裏全体Ｆｔのうち、つま先Ｅｇを破線で図示した。
また、図７では、カメラマンＣｍの移動によるつま先Ｅｇの荷重分布を実線で図示した。この荷重分布は、例えば、円形又は楕円形のように表れる。そして、最大荷重領域Ａは、この荷重分布が最大となる領域であり、図７にハッチングで図示した。
なお、図面を見やすくするため、図７（ｂ）〜（ｄ）では、移動方向Ｄ及び足裏全体Ｆｔの図示を省略した。
【００５３】
より具体的には、図７（ａ）に示すように、カメラマンＣｍが片足を踏み出した直後では（時刻Ｔ１）、最大荷重領域Ａは、つま先Ｅｇの後方に位置する。次に、カメラマンＣｍが片足を踏み込んでいくと（時刻Ｔ２）、最大荷重領域Ａの位置は、図７（ｂ）に示すように、移動方向Ｄと同じ方向で、時刻Ｔ１よりもつま先Ｅｇの前方に動く。
【００５４】
また、カメラマンＣｍが片足をより踏み込んでいくと（時刻Ｔ３）、最大荷重領域Ａは、図７（ｃ）に示すように、時刻Ｔ２よりもつま先Ｅｇの前方に動き、つま先Ｅｇの略中央に位置することになる。さらに、カメラマンＣｍが反対側の足に踏みかえる直前（時刻Ｔ４）、最大荷重領域Ａは、図７（ｄ）に示すように、時刻Ｔ３よりもつま先Ｅｇの前方に移動し、つま先Ｅｇの先端側に近づくことになる。
【００５５】
図８を参照して、カメラマンＣｍが左前方に移動する場合についても、説明する。
まず、カメラマンＣｍが片足を踏み出した直後では（時刻Ｔ１）、最大荷重領域Ａは、図８（ａ）に示すように、つま先Ｅｇの後方に位置する。次に、カメラマンＣｍが片足を踏み込んでいくと（時刻Ｔ２，Ｔ３）、最大荷重領域Ａの位置は、図８（ｂ），（ｃ）に示すように、つま先Ｅｇの左前方に動く。さらに、カメラマンＣｍが反対側の足に踏みかえる直前（時刻Ｔ４）、最大荷重領域Ａは、図８（ｄ）に示すように、時刻Ｔ３よりもつま先Ｅｇの左前方に動き、つま先Ｅｇの先端左側に近づく。
【００５６】
従って、図７，図８に示すように、最大荷重領域Ａの方向は、移動方向Ｄと同じ方向になる。また、最大荷重領域Ａの位置は、時刻Ｔ１〜Ｔ４の間で時間変化するため、この時間変化から最大荷重領域Ａの速度を求めることができる。
【００５７】
ここで、最大荷重領域Ａの速度が速くなるほどカメラマンＣｍの移動速度も速く、最大荷重領域Ａの速度が遅くなるほどカメラマンＣｍの移動速度も遅くなる。このように、カメラマンＣｍの移動速度と、最大荷重領域Ａの速度との間には、高い相関関係がある。さらに、撮影カメラ９００は、カメラマンＣｍと共に移動するから、カメラマンＣｍと同じ移動速度及び移動方向になる。従って、カメラ速度と、最大荷重領域Ａの速度との間には、高い相関関係があると言える。
【００５８】
なお、時刻Ｔ１〜Ｔ４のそれぞれで、最大荷重領域Ａ１〜Ａ４（Ａ）の方向及び速度をベクトル表記したものが、最大荷重ベクトルＶ１〜Ｖ４（Ｖ）である。つまり、最大荷重ベクトルＶは、その方向が最大荷重領域Ａの方向を示し、その大きさが最大荷重領域Ａの速度を示す。
また、カメラマンＣｍが足を踏みかえるときに、左右両足で同時に最大荷重領域Ａが現れる場合も考えられるが、極めて短時間のため、これを無視して扱ってもよい。
【００５９】
＜対応テーブルの設定方法：キャリブレーション＞
続いて、キャリブレーションによって対応テーブルを設定する方法について、具体的に説明する。
なお、キャリブレーションとは、カメラ速度と最大荷重領域Ａの速度とを対応付けることである。
【００６０】
図６に示すように、カメラマンＣｍは、圧力データ計測装置１００を履いて足裏圧力を計測可能な状態とし、撮影カメラ９００を肩に載せる。このとき、撮影カメラ９００の位置変化を計測するために、例えば、撮影カメラ９００の後方に、レーザ測距計や３次元位置計測センサ等の位置変化計測装置（不図示）を配置する。
【００６１】
また、本実施形態では、圧力データ計測装置１００が履物状であるため、カメラマンＣｍの絶対位置（絶対座標）を計測することができない。このため、キャリブレーションは、予め設定されたキャリブレーション原点にカメラマンＣｍが位置した状態で開始することとする。
【００６２】
まず、カメラマンＣｍは、低速なカメラワークを想定して、前後左右、様々な方向に移動する。このとき、圧力データ計測装置１００でカメラマンＣｍの足裏圧力を計測しながら、位置変化計測装置で撮影カメラ９００の位置変化を計測する。そして、足裏圧力から最大荷重領域Ａの速度を求め、撮影カメラ９００の位置変化から、カメラ速度を求める。
【００６３】
ここで、最大荷重領域Ａの速度とカメラ速度との相関関係は、例えば、図９に示すようなガウス分布となる。この図９では、低速なカメラワークでのガウス分布を破線、通常のカメラワークでのガウス分布を実線、高速なカメラワークでのガウス分布を一点鎖線で図示した。
【００６４】
キャリブレーションの手法は、特に制限されないが、本実施形態では、ガウス分布のピークを用いる。低速なカメラワークの場合、最大荷重領域Ａの速度がピークとなるＶａ１と、このときのカメラ速度Ｖｂ１とが対応付けられる（図９の破線）。また、通常のカメラワークの場合、最大荷重領域の速度Ｖａ２と、カメラ速度Ｖｂ２とが対応付けられる（図９の実線）。さらに、高速なカメラワークの場合、最大荷重領域の速度Ｖａ３と、カメラ速度Ｖｂ３とが対応付けられる（図９の一点鎖線）。このように、低速、通常、高速等の様々な速度でカメラワークを想定して、キャリブレーションを繰り返し行う。
【００６５】
ここで、キャリブレーション後に相関関係を示すデータが不足する場合、内挿等の補間処理で対応テーブルの不足データを補うことが好ましい。
また、最大荷重領域Ａは、例えば、カメラマンＣｍの個人差や圧力データ計測装置１００の計測精度に起因して、図７のように一定の形状を保たずに、様々な形状に変化する場合もある。この場合、最大荷重領域Ａの重心位置を求め、最大荷重領域Ａの重心位置の速度と、カメラ速度とを対応付けてもよい。
【００６６】
＜誤差テーブルの設定方法＞
図１０に示すように、カメラマンＣｍの前後両足の荷重バランスが不均衡な場合、肩に載せられた撮影カメラ９００の位置は、前後に誤差（位置ずれ）を有することが多い。そして、撮影カメラ９００の位置は、荷重バランスが前後で不均衡になると、前後に規則性をもって変化する。従って、カメラマンＣｍが荷重バランスを前後に変化させながら、基準位置に対する撮影カメラ９００の位置ずれ量を位置変化計測装置で計測する。
なお、前後の荷重バランスが均衡な状態での撮影カメラ９００の位置を、基準位置とする。
【００６７】
図１１（ａ）に示すように、荷重バランスは、カメラマンＣｍの前足に全荷重が加わった状態では、前足の足裏圧力が１００％で後足の足裏圧力が０％となる。また、荷重バランスは、カメラマンＣｍの前後両足の荷重が均衡な状態では、前後両足の足裏圧力が共に５０％となる。さらに、荷重バランスは、カメラマンＣｍの後足に全荷重が加わった状態では、後足の足裏圧力が１００％で前足の足裏圧力が０％となる。つまり、図１１（ａ）に示すように、後足両足の足裏圧力を合計すると、１００％になる。
この図１１（ａ）では、縦軸が前足の足裏圧力であり、横軸が後足の足裏圧力である。
【００６８】
このとき、図１１（ｂ）に示すように、撮影カメラ９００は、カメラマンＣｍの前足に全荷重が加わった状態だと、前方への位置ずれ量が大きくなる。また、撮影カメラ９００は、カメラマンＣｍの前後両足の荷重が均衡な状態だと、基準位置にあるために、位置ずれが全くない。そして、撮影カメラ９００は、カメラマンＣｍの後足に全荷重が加わった状態だと、後方への位置ずれ量が大きくなる。つまり、誤差テーブルは、図１１（ｂ）に示すように、荷重バランスと、位置ずれ量とを対応付けたものである。
この図１１（ｂ）では、縦軸が位置ずれ量であり、横軸が図１１（ａ）の荷重バランスに対応する。
【００６９】
図５に戻り、演算装置２００の構成について、説明を続ける。
圧力データ受信部２４０は、圧力データ計測装置１００Ｌ，１００Ｒのそれぞれから、左右両足の足裏圧力を圧力データとして受信するものである。そして、圧力データ受信部２４０は、受信した左右両足の圧力データをＣＰＵ２５０に出力する。この圧力データ受信部２４０は、一般的なネットワークインタフェースで実現できるため、詳細な説明を省略する。
【００７０】
ＣＰＵ２５０は、演算装置２００での各種演算を行うものであり、最大荷重ベクトル生成部２５１と、カメラ速度算出部（移動速度算出部）２５２と、カメラ方向算出部（移動方向算出部）２５３と、カメラ位置算出部（計測対象位置算出部）２５４と、荷重バランス算出部２５５と、カメラ位置補正部（位置データ補正部）２５６と、姿勢データ算出部２５７とを備える。ここで、ＣＰＵ２５０は、ジャイロセンサ２１０から速度データが入力され、加速度センサ２２０から加速度データが入力され、圧力データ受信部２４０から左右両足の圧力データが入力される。
【００７１】
最大荷重ベクトル生成部２５１は、左右両足の圧力データ（足裏圧力）が最大となる最大荷重領域Ａを求め、この最大荷重領域Ａの時間変化により最大荷重領域Ａの方向及び速度を示す最大荷重ベクトルＶを生成するものである。
カメラ速度算出部２５２は、記憶部２３０に記憶された対応テーブルを参照して、最大荷重ベクトルＶの大きさで表される最大荷重領域Ａの速度から、カメラ速度を算出するものである。
【００７２】
カメラ方向算出部２５３は、最大荷重ベクトルＶの方向（最大荷重領域Ａの方向）を、撮影カメラ９００の移動方向（以下、「カメラ方向」）として算出するものである。
カメラ位置算出部２５４は、カメラ速度算出部２５２で算出されたカメラ速度と、カメラ方向算出部２５３で算出されたカメラ方向とに基づいて、撮影カメラ９００の位置を示す位置データを算出するものである。
【００７３】
＜位置データの算出＞
図７を参照して、最大荷重ベクトル生成部２５１が最大荷重ベクトルＶ１を生成してから、カメラ位置算出部２５４が位置データを算出するまでの処理を具体的に説明する（適宜図５参照）。
【００７４】
図７（ａ）に示すように、最大荷重ベクトル生成部２５１は、カメラマンＣｍが片足を踏み込む前の時刻Ｔ０から時刻Ｔ１までの最大荷重領域Ａ１の時間変化により、時刻Ｔ１での最大荷重ベクトルＶ１を求める。また、カメラ速度算出部２５２は、対応テーブルを参照して、最大荷重ベクトルＶ１の大きさで表される最大荷重領域Ａ１の速度から、時刻Ｔ１でのカメラ速度を算出する。言い換えるなら、カメラ速度算出部２５２は、対応テーブルから、最大荷重領域Ａ１の速度に対応するカメラ速度を読み出す。そして、カメラ方向算出部２５３は、最大荷重ベクトルＶ１の方向（最大荷重領域Ａ１の方向）を、時刻Ｔ１でのカメラ方向として算出する。
【００７５】
図７（ｂ）に示すように、最大荷重ベクトル生成部２５１は、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までの最大荷重領域Ａ２の時間変化により、時刻Ｔ２での最大荷重ベクトルＶ２を求める。また、カメラ速度算出部２５２は、対応テーブルを参照して、最大荷重ベクトルＶ２の大きさから、時刻Ｔ２でのカメラ速度を算出する。そして、カメラ方向算出部２５３は、最大荷重ベクトルＶ２の方向を、時刻Ｔ２でのカメラ方向として算出する。
なお、時刻Ｔ３，Ｔ４でカメラ速度及びカメラ方向を算出する処理は、時刻Ｔ１，Ｔ２と同様のため、説明を省略する。
【００７６】
その後、カメラ位置算出部２５４は、時刻Ｔ１から時刻Ｔ４までのカメラ速度を積分して、時刻Ｔ１から時刻Ｔ４までの撮影カメラ９００の移動距離を求める。さらに、カメラ位置算出部２５４は、時刻Ｔ１から時刻Ｔ４までのカメラ方向が全て同一方向になるため、カメラ方向に撮影カメラ９００移動距離だけ離れた位置を、時刻Ｔ４での位置データとして算出する。
【００７７】
ここで、前記したように、最大荷重領域Ａは、図７のように一定の形状を保たずに、様々な形状に変化する場合もある。この場合、最大荷重ベクトル生成部２５１は、最大荷重領域Ａの重心位置を求め、最大荷重領域Ａの重心位置の時間変化により、最大荷重ベクトルＶを求めてもよい。
【００７８】
なお、時刻Ｔ１から時刻Ｔ４までの計算間隔で位置データを算出する例で説明したが、カメラ位置算出部２５４は、この計算間隔を任意に設定できる。
また、本実施形態では、圧力データ計測装置１００が履物状であるため、カメラマンＣｍの絶対位置（絶対座標）を計測することができない。このため、カメラデータ計測装置１は、キャリブレーション原点にカメラマンＣｍが位置した状態で、位置データの算出を開始することとする。そして、カメラデータ計測装置１は、計算間隔ごとに、撮影カメラ９００の相対的な位置を示す位置データを算出する。
【００７９】
図５に戻り、演算装置２００の構成について、説明を続ける。
前記したように、圧力データは、左右何れの足であるかの識別情報が付加されている。また、カメラマンＣｍは、両足をそろえた状態で左右どちらの足を最初に踏み出すのか癖として決まっており、その後、左右の足を交互に踏みこむ。従って、荷重バランス算出部２５５は、カメラマンＣｍが最初に踏み出す足の情報を予め設定すると共に、左右の足裏圧力の最大値が反転したときに左右の足が踏み替えられたと判定する。これによって、荷重バランス算出部２５５は、受信した圧力データが前足又は後足の何れに対応するかを識別して、左右両足の足裏圧力の比によって、前後両足の荷重バランスを算出することができる。
【００８０】
カメラ位置補正部２５６は、記憶部２３０に記憶された誤差テーブルを参照して（図１１）、荷重バランス算出部２５５が算出した荷重バランスから、カメラ位置算出部２５４で算出された位置データの位置ずれ量を算出して補正するものである。言い換えるなら、カメラ位置補正部２５６は、誤差テーブルから、荷重バランスに対応する位置ずれ量を読み出す。そして、カメラ位置補正部２５６は、この位置ずれ量だけ撮影カメラ９００の位置を前方又は後方に移動させるように、位置データを補正する。
【００８１】
姿勢データ算出部２５７は、ジャイロセンサ２１０からの速度データと加速度センサ２２０からの加速度データとから、撮影カメラ９００の向きを示す姿勢データを算出するものである。ここで、加速度データにより撮影カメラ９００がどちらの方向に移動しようとしたか分かる。従って、姿勢データ算出部２５７は、例えば、加速度センサ２２０からの加速度データに、ジャイロセンサ２１０からの速度データに相乗しているクロストーク分を補正して積分処理を行う。このようにして、姿勢データ算出部２５７は、パン方向、チルト方向及びヨー方向について、撮影カメラ９００の姿勢データ（Ｐθ，Ｐφ，ＰΨ）を算出する。
【００８２】
その後、ＣＰＵ２５０は、カメラ位置補正部２５６が補正した位置データと、姿勢データ算出部２５７が算出した姿勢データとを、カメラデータとして出力する。
なお、速度データ及び加速度データから姿勢データを算出する方法は、ＭＥＭＳ慣性センサの実装に依存する一般的な処理のため、詳細な説明を省略する。
【００８３】
［履物状感圧センサの動作］
図１２を参照して、図３の圧力データ計測装置１００の動作について説明する（適宜図３参照）。
圧力データ計測装置１００は、感圧センサ１２０によって、カメラマンＣｍの足裏圧力（圧力データ）を計測する（ステップＳ１）。
圧力データ計測装置１００は、圧力データ送信部１３０によって、感圧センサ１２０で計測された圧力データを演算装置２００に送信する（ステップＳ２）。
【００８４】
［演算装置の動作］
図１３を参照して、図５の演算装置２００の動作について説明する（適宜図３参照）。
演算装置２００は、キャリブレーションによって設定した対応テーブルと、誤差テーブルとを、予め記憶部２３０に記憶する（ステップＳ１１）。
【００８５】
演算装置２００は、ジャイロセンサ２１０によって、速度データを計測する（ステップＳ１２）。
演算装置２００は、加速度センサ２２０によって、加速度データを計測する（ステップＳ１３）。
演算装置２００は、姿勢データ算出部２５７によって、速度データ及び加速度データから姿勢データを算出する（ステップＳ１４）。
【００８６】
演算装置２００は、圧力データ受信部２４０によって、左右両足の圧力データを受信する（ステップＳ１５）。
演算装置２００は、最大荷重ベクトル生成部２５１によって、圧力データが最大となる最大荷重領域を求め、この最大荷重領域Ａの時間変化により最大荷重領域の方向及び速度を示す最大荷重ベクトルを生成する（ステップＳ１６）。
【００８７】
演算装置２００は、カメラ速度算出部２５２によって、対応テーブルを参照して、最大荷重ベクトルＶの大きさで表される最大荷重領域Ａの速度から、カメラ速度を算出する（ステップＳ１７）。
演算装置２００は、カメラ方向算出部２５３によって、最大荷重ベクトルの方向をカメラ方向として算出する（ステップＳ１８）。
演算装置２００は、カメラ位置算出部２５４によって、カメラ速度と、カメラ方向とに基づいて位置データを算出する（ステップＳ１９）。
【００８８】
演算装置２００は、荷重バランス算出部２５５によって、左右両足の圧力データの比から荷重バランスを算出する（ステップＳ２０）。
演算装置２００は、カメラ位置補正部２５６によって、誤差テーブルを参照して、荷重バランスから撮影カメラ９００の位置ずれ量を算出し、この位置ずれ量で位置データを補正する（ステップＳ２１）。
その後、演算装置２００は、ＣＰＵ２５０によって、撮影カメラ９００の位置データと姿勢データとを、カメラデータとして出力する。
【００８９】
以上のように、本発明の第１実施形態に係るカメラデータ計測装置１は、カメラ速度に高い相関を有する最大荷重領域の速度を用いて、カメラ速度を正確に算出できるため、カメラデータを高い精度で計測することができる。さらに、カメラデータ計測装置１は、足裏圧力計測装置１００が履物状のために、この足裏圧力計測装置１００を小型化でき、機動性により優れる。
【００９０】
また、カメラデータ計測装置１は、足裏圧力計測装置１００がカメラマンＣｍと共に移動するため、平坦でない場所を含め、カメラデータの計測範囲を極めて広くすることができる。さらに、カメラデータ計測装置１は、カメラマンＣｍの荷重バランスが崩れたときでも、このカメラマンＣｍの肩に載せた撮影カメラ９００の位置ずれを補正するので、カメラデータをより高い精度で計測することができる。
【００９１】
そして、このカメラデータを用いれば、撮影映像にＣＧや他の映像を合成する、撮影映像の一部に追随して映像効果を加える等の映像加工処理が可能になり、映像表現の幅を拡大することができる。これによって、カメラデータ計測装置１のユーザは、映画のような大スペクタクルな映像をテレビ番組として容易に制作できるようになり、迫力があって分かり易い映像を視聴者に提供することができる。
【００９２】
さらに、個人情報保護の観点からニュース番組等において、映像の一部にぼかしを加えて人物等の判別を困難にする映像加工処理を施す機会も増加している。このような場合、カメラデータ計測装置１のユーザは、その映像加工処理を効率的に行うことができる。
【００９３】
なお、第１実施形態では、撮影カメラ９００の姿勢データを計測するため、圧力データ計測装置１００と、演算装置２００とを独立させたが、本発明は、これに限定されない。例えば、この姿勢データを計測しない場合、圧力データ計測装置１００が演算装置２００を内蔵してもよい。
【００９４】
なお、第１実施形態では、撮影カメラ９００が計測対象であることとして説明したが、本発明は、これに限定されない。つまり、本発明は、人物が保持できれば何れの物体を計測対象としてもよい。
【００９５】
（変形例１）
図５に戻り、本発明の第１実施形態に係るカメラデータ計測装置１について、変形例を説明する。
カメラ速度と最大荷重領域の速度との相関関係や、前後両足の荷重バランスと撮影カメラ９００の位置ずれ量との相関関係は、カメラマンＣｍごとの個人差が大きく表れる。
このため、記憶部２３０は、各カメラマンＣｍに対応した対応テーブル及び誤差テーブルを予め記憶する。そして、カメラデータ計測装置１は、カメラマンＣｍの認証処理を行い、認証されたカメラマンＣｍに対応した対応テーブル及び誤差テーブルを用いて、カメラデータを計測する。
【００９６】
以上のように、本発明の変形例１に係るカメラデータ計測装置１は、前記した相関関係の個人差をカメラデータに反映させるので、カメラデータをより高い精度で計測することができる。
【００９７】
（第２実施形態）
［位置センサの構成］
図１４〜図１６を参照して、本発明の第２実施形態に係るカメラデータ計測装置１Ｂについて、第１実施形態と異なる点を説明する。
カメラデータ計測装置１Ｂは、履物状の圧力データ計測装置１００（図２）の代わりに、シート状の圧力データ計測装置１００Ｂを備える点が第１実施形態と異なる。
【００９８】
図１４に示すように、カメラマンＣｍの足下には、感圧シート１４０が敷かれている。この感圧シート１４０は、カメラマンＣｍの移動範囲を少なくともカバーしており、例えば、長方形、正方形、円形、楕円形等の任意形状にできる。また、信号ケーブル１４０ａは、計測した足裏圧力を出力するため、感圧シート１４０と圧力データ送信部１３０との間を接続している。
【００９９】
ここで、感圧シート１４０は、図１５（ａ）に示すように、導電性材料からなる表面層１４１と抵抗材料からなる裏面層１４５とで、導電性ゴムからなる中間層１４３を挟むサンドイッチ構造になっている。また、感圧シート１４０は、図１５（ｂ）に示すように、表面層１４１から見て、縦横メッシュ状に抵抗値の変化を計測できる。つまり、感圧シート１４０は、カメラマンＣｍのつま先Ｅｇにより表面層１４１に圧力が加わると、その大きさと面積に応じて抵抗値が変化することになる。これを利用して、感圧シート１４０は、足裏圧力が加わった位置（絶対座標）と、足裏圧力の大きさとを計測する。その後、感圧シート１４０は、図１６に示すように、計測した足裏圧力の位置及び大きさを、圧力データとして圧力データ送信部１３０に出力する。
【０１００】
ここで、最大荷重領域Ａは、感圧シート１４０で計測された足裏圧力が図１５（ｂ）の１メッシュで最大となる場合、その１メッシュ（１点）になる。また、最大荷重領域Ａは、感圧シート１４０で計測された足裏圧力が図１５（ｂ）の複数メッシュで最大となる場合、それら全てのメッシュが結合した領域になる。
【０１０１】
以上のように、本発明の第２実施形態に係るカメラデータ計測装置１Ｂは、一般的な感圧シート１４０を用いるため、簡素な構成とし、低コスト化を図ることができる。さらに、カメラデータ計測装置１Ｂは、足裏圧力を絶対座標系で計測するため、カメラデータを絶対座標系で表すことができる。
【０１０２】
なお、第２実施形態では、感圧シート１４０が足裏圧力を絶対座標系で計測するため、キャリブレーション及び位置データの計測は、キャリブレーション原点にカメラマンＣｍが位置した状態で開始しなくともよい。
また、第２実施形態では、足裏圧力が絶対座標系で計測されるため、荷重バランス算出部２５５（図５）は、その絶対座標を用いて、左右両足の圧力データが前足又は後足に対応するか識別してもよい。
【０１０３】
（第３実施形態）
［カメラデータ計測装置の構成］
図１７を参照して、本発明の第３実施形態に係るカメラデータ計測装置１Ｃの構成について、第２実施形態と異なる点を説明する。
【０１０４】
カメラデータは、主に、撮影映像の合成に利用されるものである。このため、撮影映像を構成する１枚１枚のフレーム画像ごとに、カメラデータが必要となる。その一方、圧力データ計測装置１００Ｂ、ジャイロセンサ２１０及び加速度センサ２２０は、撮影映像の合成を意識したものでなく、圧力データ、速度データ及び加速度データの計測タイミングが、各フレーム画像に同期していないことが多い。そこで、カメラデータ計測装置１Ｃは、映像加工処理を確実に行うため、撮影映像の同期信号（垂直同期信号）ごとに、カメラデータを計測する。
【０１０５】
具体的には、カメラデータ計測装置１Ｃは、図１７に示すように、撮影カメラ９００から同期信号が入力される。そして、ＣＰＵ２５０Ｃは、圧力データ計測装置１００Ｂからの圧力データと、ジャイロセンサ２１０からの速度データと、加速度センサ２２０からの加速度データとを、同期信号が入力されたタイミングでサンプリングする。そして、ＣＰＵ２５０Ｃは、サンプリングした圧力データと速度データと加速度データとを用いて、同期信号ごとにカメラデータを計測する。
なお、同期信号を用いる以外、カメラデータ計測装置１Ｃの各手段は、図５と同様のため、詳細な説明を省略する。
【０１０６】
以上のように、本発明の第３実施形態に係るカメラデータ計測装置１Ｃは、計測したカメラデータが各フレーム画像に同期するため、映像加工処理を効率的に行うことができる。
【０１０７】
なお、第３実施形態では、同期信号ごとにカメラデータを計測する例で説明したが、本発明は、これに限定されない。例えば、カメラデータ計測装置１Ｃは、圧力データ計測装置１００Ｂ、ジャイロセンサ２１０及び加速度センサ２２０の計測周波数を、撮影映像の同期信号よりも十分に速い周波数とする。そして、カメラデータ計測装置１Ｃは、この計測周波数でカメラデータを計測し、各フレーム画像の撮影時間に一致するカメラデータ、又は、この撮影時間に最も近いカメラデータを出力してもよい。
【０１０８】
（第４実施形態）
［カメラデータ計測装置の構成］
図１８，図１９を参照して、本発明の第４実施形態に係るカメラデータ計測装置１Ｄの構成について、第１実施形態と異なる点を説明する。
カメラデータ計測装置１Ｄは、撮影カメラ９００の撮影画角を算出して、カメラデータに付加する点が、第２実施形態と大きく異なる。
【０１０９】
図１８に示すように、撮影カメラ９００は、回転リング９２０を回転させることで、撮影画角を変更可能なズームレンズ９１０を備える。この撮影カメラ９００は、回転リング９２０にエンコーダ２７０が取り付けられている。
【０１１０】
エンコーダ２７０は、回転リング９２０のリング回転量を計測するものである。このエンコーダ２７０は、ケーブル２７２を介して計測部２６０に接続されており、計測したリング回転量を計測部２６０（図１９のＣＰＵ２５０Ｄ）に出力する。
【０１１１】
図１９に示すように、演算装置２００Ｄは、図５の演算装置２００において、記憶部２３０の代わりに記憶部２３０Ｂを備え、画角算出部２５８とエンコーダ２７０とを追加したものである。
【０１１２】
記憶部２３０Ｂは、さらに、撮影画角テーブルを記憶する。
この撮影画角テーブルは、リング回転量と、撮影カメラ９００の撮影画角とを予め対応付けたものである。
【０１１３】
ＣＰＵ２５０Ｄは、最大荷重ベクトル生成部２５１と、カメラ速度算出部２５２と、カメラ方向算出部２５３と、カメラ位置算出部２５４と、荷重バランス算出部２５５と、カメラ位置補正部２５６と、姿勢データ算出部２５７、画角算出部２５８とを備える。ここで、ＣＰＵ２５０Ｄは、速度データと、加速度データと、圧力データとに加え、エンコーダ２７０からリング回転量が入力される。
【０１１４】
画角算出部２５８は、記憶部２３０Ｂに記憶された撮影画角テーブルを参照して、ＣＰＵ２５０Ｄに入力されたリング回転量から撮影カメラ９００の撮影画角を算出するものである。言い換えるなら、画角算出部２５８は、入力されたリング回転量に対応付けられた撮影カメラ９００の撮影画角を、撮影画角テーブルから読み出すことになる。
【０１１５】
その後、ＣＰＵ２５０Ｄは、画角算出部２５８が算出した撮影画角を、カメラデータに付加して出力する。
以上のように、本発明の第４実施形態に係るカメラデータ計測装置１Ｄは、位置データ及び姿勢データに加えて、撮影画角もカメラデータとして計測することができる。
【０１１６】
なお、第４実施形態において、カメラデータの精度をさらに高くしたい場合、撮影カメラ９００のフォーカスリングにもエンコーダを取り付けて、焦点位置による画角の変化を反映させてもよい。
【０１１７】
なお、第４実施形態では、画角算出部２５８が撮影画角を算出する例で説明したが、本発明は、これに限定されない。例えば、ズームレンズ内に画角を検出するためのエンコーダが内蔵された撮影カメラの場合、本発明は、デジタルデータとして、ズームレンズのコネクター経由で撮影カメラの画角を取得することもできる。
【０１１８】
なお、第３，４実施形態では、第２実施形態に係るカメラデータ計測装置１Ｂへの適用例を説明したが、本発明は、これに限定されない。つまり、第３，４実施形態の手法は、第１実施形態に係るカメラデータ計測装置１にも適用することもできる。
【産業上の利用可能性】
【０１１９】
本発明は、ＶＦＸ映画等の映画制作や、高度な合成を必要とするドラマ番組、情報番組、迅速なポストプロダクション処理が要求される報道番組等の番組制作に利用することができる。
【符号の説明】
【０１２０】
１，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ カメラデータ計測装置（位置計測装置）
１００，１００Ｂ，１００Ｌ，１００Ｒ 圧力データ計測装置（足裏圧力計測手段）
１１０Ｌ，１１０Ｒ 靴
１２０，１２０Ｌ，１２０Ｒ 感圧センサ
１３０，１３０Ｌ，１３０Ｒ 圧力データ送信部（送信部）
１４０ 感圧シート
１４０ａ 信号ケーブル
１４１ 表面層
１４３ 中間層
１４５ 裏面層
２００，２００Ｃ，２００Ｄ 演算装置（位置データ算出手段）
２１０ ジャイロセンサ
２１１ パン方向ジャイロセンサ
２１３ チルト方向ジャイロセンサ
２１５ ヨー方向ジャイロセンサ
２２０ 加速度センサ
２２１ 左右方向加速度センサ
２２３ 上下方向加速度センサ
２２５ 前後方向加速度センサ
２３０ 記憶部
２４０ 圧力データ受信部（受信部）
２５０，２５０Ｃ，２５０Ｄ ＣＰＵ
２５１ 最大荷重ベクトル生成部
２５２ カメラ速度算出部（移動速度算出部）
２５３ カメラ方向算出部（移動方向算出部）
２５４ カメラ位置算出部（計測対象位置算出部）
２５５ 荷重バランス算出部
２５６ カメラ位置補正部（位置データ補正部）
２５７ 姿勢データ算出部
２５８ 画角算出部
２６０ 計測部
２７０ エンコーダ
２９０ 基板
２９１ 筐体
２９２ アンテナ
９００ 撮影カメラ（計測対象）
９１０ ズームレンズ
９２０ 回転リング
Ｓｙｓ カメラデータ計測システム（位置計測システム）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動する人物に保持された計測対象の位置データを算出する位置計測装置及び位置計測システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
番組制作や映画制作において、撮影カメラを動かしながら撮影した映像に、ＣＧや別の映像を合成することが広く行われている。この合成に際して、撮影カメラがどのように動いたか、つまり、撮影カメラの位置や姿勢を示すカメラデータが必要になる。
【０００３】
従来から、カメラデータを計測する手法として、バーチャルスタジオで活用しているＶＲ用ペデスタル（例えば、非特許文献１）や、三脚に載せて使用する構造のＤＧＳ（データ・ギャザリング・システム）が知られている。例えば、非特許文献１に記載の技術は、ロボットカメラを取り付ける雲台に特殊な細工を施すことで、ロボットカメラの動きや姿勢をカメラデータとして計測するものである。より具体的には、パン、チルト、ロール等の回転軸の回転角を検出するためのエンコーダが雲台に取り付けられており、ロボットカメラが動いたことによって変化する回転角の変化から、カメラデータを計測する。
【０００４】
また、撮影スタジオに限定される特殊な、ハンディカメラの動きを検出するシステムも知られている。この磁気動き検出システムは、ハンディカメラ本体に３軸方向の磁界を発生する磁気トランスミッタを取り付け、天井に磁気を検出するセンサを複数個配備したものである。
【０００５】
また、ロボットカメラの動きを実際に計測するのではなく、収録映像の画像解析を行うことで、カメラデータを算出するソフトウェアも知られている。この画像解析ソフトウェアは、例えば、収録映像の中から特徴点を抽出して、動きベクトルの変化からカメラデータを逆算するものである。
【０００６】
この他、物体の姿勢を検出するセンサとしては、最近、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）を用いた６軸の慣性センサが脚光を浴びている。この慣性センサは、３個のジャイロセンサと３個の加速度センサとをコンパクトに集積したものである。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】津田他、「スタジオ番組用移動ロボットカメラの開発」、映像情報メディア学会誌、Vol.62、No.1、pp.84〜91(2008)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、非特許文献１に記載の技術では、専用の大型装置（雲台）が必要になると共に、車輪部の構造や原点座標の設定の制約から、平坦でない場所での使用が極めて困難である。
また、従来のＤＧＳは、屋外で使用可能であるが、非特許文献１に記載の技術と同様、専用の大型装置を使用しなければならず、重く、機動性が悪いという欠点がある。
【０００９】
さらに、従来の磁気動き検出システムは、磁気センサの配置制限から、撮影スタジオ以外での使用が困難である。
さらに、従来の画像解析ソフトウェアは、カメラデータの精度が不十分であり、景色のような特徴が少ない映像からカメラデータを算出することが極めて困難である。
【００１０】
さらに、従来の慣性センサは、カメラデータのうち、撮影カメラの姿勢に関しては、高い精度を確保することができる。その一方、従来の慣性センサは、撮影カメラの位置データに関しては、加速度の二重積分で導出するしかなく、その精度がまったく期待できない。
【００１１】
そこで、本発明は、機動性に優れ、平坦でない場所でも、高い精度で位置データを計測できる位置計測装置及び位置計測システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記した課題に鑑みて、本願第１発明に係る位置計測装置は、移動する人物の足裏圧力を計測する履物状又はシート状の足裏圧力計測手段と、足裏圧力が最大となる最大荷重領域に基づいて、移動する人物に保持された計測対象の位置データを算出する位置データ算出手段と、を備える位置計測装置であって、位置データ算出手段が、記憶部と、最大荷重ベクトル生成部と、移動速度算出部と、移動方向算出部と、計測対象位置算出部と、を備えることを特徴とする。
【００１３】
かかる構成によれば、足裏圧力計測手段は、履物状の場合、人物が移動可能であれば計測場所を問わず、シート状の場合、平坦でない場所にも配置可能である。従って、位置計測装置は、専用の大型装置を必要とせずに、平坦でない場所でも、移動する人物の足裏圧力を計測することができる。
【００１４】
ここで、足裏全体のうち、足裏圧力が最大となる最大荷重領域の速度は、人物の移動速度と高い相関関係を有すると考えられる。そして、計測対象は、この人物と共に移動するから、この人物と同じ速度で移動する。つまり、計測対象の移動速度と、最大荷重領域の速度との間には、高い相関関係がある。このため、位置データ算出手段は、記憶部によって、移動する人物に保持された計測対象の移動速度と、人物の両足の足裏圧力から求められた最大荷重領域の速度とが予め対応付けられた対応テーブルを記憶する。
【００１５】
また、位置データ算出手段は、最大荷重ベクトル生成部によって、足裏圧力計測手段で計測された足裏圧力が最大となる最大荷重領域を求め、最大荷重領域の時間変化により最大荷重領域の方向及び速度を示す最大荷重ベクトルを生成する。そして、位置データ算出手段は、移動速度算出部によって、記憶部に記憶された対応テーブルを参照して、最大荷重ベクトルの大きさで表される最大荷重領域の速度から、計測対象の移動速度を算出する。
つまり、位置データ算出手段は、計測対象の移動速度に高い相関を有する最大荷重領域の速度を用いて、計測対象の移動速度を正確に算出する。
【００１６】
また、位置データ算出手段は、移動方向算出部によって、最大荷重ベクトルの方向を計測対象の移動方向として算出する。そして、位置データ算出手段は、計測対象位置算出部によって、移動速度算出部で算出された計測対象の移動速度と、計測対象の移動方向とに基づいて、計測対象の位置データを算出する。例えば、計測対象位置算出部は、計測対象の移動速度を積分して計測対象の移動距離を求めることで、計測対象の移動方向及び移動距離で示される位置データを算出する。この位置データは、予め設定された基準座標に対する計測対象の絶対位置で表現してもよく、計測間隔ごとの計測対象の相対位置で表現してもよい。
【００１７】
また、本願第２発明に係る位置計測装置は、位置データ算出手段において、記憶部が、さらに、人物の両足の荷重バランスと、人物に保持された計測対象の位置ずれ量とが予め対応付けられた誤差テーブルを記憶し、足裏圧力計測手段で計測された両足の足裏圧力の比によって、荷重バランスを算出する荷重バランス算出部と、記憶部に記憶された誤差テーブルを参照して、荷重バランス算出部が算出した荷重バランスから計測対象の位置ずれ量を算出し、算出した位置ずれ量によって計測対象位置算出部で算出された位置データを補正する位置データ補正部と、をさらに備えることを特徴とする。
【００１８】
ここで、計測対象の位置は、前後両足の荷重バランスが均衡しているときを基準にすると、荷重バランスが崩れたときに規則性をもって変化する。従って、位置計測装置は、この荷重バランスを求めて、計測対象の位置ずれを補正することができる。
【００１９】
また、本願第３発明に係る位置計測装置は、足裏圧力計測手段が、人物の履物の靴中又は靴底に装着され、人物の足裏圧力を計測する感圧センサと、感圧センサで計測された足裏圧力を位置データ算出手段に送信する送信部と、を備えることを特徴とする。
【００２０】
かかる構成によれば、位置計測装置は、人物の履物と同程度の大きさに足裏圧力計測手段を小型化することができる。さらに、位置計測装置は、この足裏圧力計測手段が人物と共に移動するため、位置データの計測範囲を極めて広くすることができる。
なお、本発明の履物には、例えば、靴、ブーツ、サンダル又はスリップがあげられる。
【００２１】
また、本願第４発明に係る位置計測装置は、足裏圧力計測手段が、人物の足裏圧力を計測する感圧シートと、感圧シートで計測された足裏圧力を位置データ算出手段に送信する送信部と、を備えることを特徴とする。
かかる構成によれば、位置計測装置は、一般的な感圧シートで足裏圧力計測手段を構成することができる。
【００２２】
また、本願第５発明に係る位置計測装置は、記憶部が、人物ごとに、対応テーブルと誤差テーブルとを記憶し、移動速度算出部が、人物ごとの対応テーブルを参照して、計測対象の移動速度を算出し、位置データ補正部が、人物ごとの誤差テーブルを参照して、位置データの位置ずれ量を補正することを特徴とする。
【００２３】
ここで、計測対象の移動速度と最大荷重領域の速度との相関関係を示す対応テーブル、及び、荷重バランスと計測対象の位置との相関関係を示す誤差テーブルは、個人差が大きく表れる。このため、位置計測装置は、各個人に対応した対応テーブル及び誤差テーブルを用いて、相関関係の個人差を位置データに反映させることができる。
【００２４】
また、本願第６発明に係る位置計測装置は、位置データ算出手段が、計測対象の３次元方向の加速度を計測する加速度センサと、計測対象のパン方向、チルト方向及びヨー方向の角速度を計測するジャイロセンサと、ジャイロセンサが計測した角速度と加速度センサが計測した加速度とから、計測対象の向きを示す姿勢データを算出する姿勢データ算出部と、を備えることを特徴とする。
かかる構成によれば、位置計測装置は、計測対象の位置データに加えて、姿勢データも計測することができる。
【００２５】
また、本願第７発明に係る位置計測装置は、位置データ算出手段が、計測対象としての撮影カメラに装着され、計測対象位置算出部が、撮影カメラが撮影した撮影映像の同期信号が入力され、入力された同期信号に同期させて計測対象の位置データを算出することを特徴とする。
かかる構成によれば、位置計測装置は、撮影カメラが撮影映像を撮影したタイミングに同期させて、撮影カメラの位置データ及び姿勢データをカメラデータとして計測することができる。
【００２６】
また、本願第８発明に係る位置計測装置は、位置データ算出手段において、記憶部が、さらに、撮影カメラが備えるズームレンズのリング回転量と撮影カメラの画角とを予め対応付けた撮影画角テーブルを記憶し、リング回転量を計測するエンコーダと、記憶部が記憶する撮影画角テーブルを参照して、エンコーダが計測したリング回転量から撮影カメラの画角を算出する画角算出部と、を備えることを特徴とする。
かかる構成によれば、位置計測装置は、カメラデータに撮影カメラの画角を付加することができる。
【００２７】
また、本願第９発明に係る位置計測システムは、本願第１発明から本願第８発明までの何れかに係る位置計測装置と、計測対象としての撮影カメラと、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、以下のような優れた効果を奏する。
本願１，９発明によれば、計測対象の移動速度に高い相関関係を有する最大荷重領域の速度を用いて、計測対象の移動速度を正確に算出できるため、位置データを高い精度で計測することができる。さらに、本願１，９発明によれば、足裏圧力計測手段が履物状又はシート状であるため、平坦でない場所でも位置データを計測でき、専用の大型装置を必要とせず、機動性に優れる。
【００２９】
本願２，９発明によれば、人物の荷重バランスが崩れたときでも、この人物に保持された計測対象の位置ずれを補正できるため、位置データをより高い精度で計測することができる。
本願３，９発明によれば、足裏圧力計測手段を小型化できるため、機動性により優れる。さらに、本願３，９発明によれば、足裏圧力計測手段が人物と共に移動するため、位置データの計測範囲を極めて広くすることができる。
【００３０】
本願４，９発明によれば、足裏圧力計測手段で一般的な感圧シートを用いるため、位置計測装置を簡素な構成とし、低コスト化を図ることができる。
本願５，９発明によれば、各個人に対応した対応テーブル及び誤差テーブルを用いて、相関関係の個人差を位置データに反映させるため、位置データをより高い精度で計測することができる。
【００３１】
本願第６，９発明によれば、計測対象の位置データに加えて、姿勢データも計測することができる。
本願第７，９発明によれば、撮影カメラが撮影映像を撮影したタイミングに同期させて、カメラデータを計測するため、撮影映像とカメラデータとの時間軸が一致して、映像加工処理を効率的に行うことができる。
本願第８，９発明によれば、カメラデータに撮影カメラの画角が付加されるので、映像加工処理をより効率的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の第１実施形態に係るカメラデータ計測システムの概略図である。
【図２】図１の圧力データ計測装置の構造を示す図である。
【図３】図２の圧力データ計測装置において、各手段の信号入出力を図示したブロック図である。
【図４】図１の演算装置の構成を示す図である。
【図５】図４の演算装置において、各手段の信号入出力を図示したブロック図である。
【図６】本発明の第１実施形態において、カメラマンが移動する様子を示した説明図である。
【図７】本発明の第１実施形態において、カメラマンが前進するときの最大荷重ベクトルを説明する図である。
【図８】本発明の第１実施形態において、カメラマンが左前方に移動するときの最大荷重ベクトルを説明する図である。
【図９】図５の演算装置が記憶する対応テーブルを説明する図である。
【図１０】本発明の第１実施形態において、カメラマンの荷重バランスを説明する説明図である。
【図１１】図５の演算装置が記憶する誤差テーブルを説明する図であり、（ａ）は前後両足の荷重バランスの関係を示し、（ｂ）は荷重バランスと位置ずれ量との関係を示す。
【図１２】図２の圧力データ計測装置の動作を示すフローチャートである。
【図１３】図５の演算装置の動作を示すフローチャートである。
【図１４】本発明の第２実施形態に係るカメラデータ計測装置の概略図である。
【図１５】図１４の感圧シートの構成を説明する図であり、（ａ）は感圧シートの断面図であり、（ｂ）は感圧シートの上面図である。
【図１６】図１４の圧力データ計測装置において、各手段の信号入出力を図示したブロック図である。
【図１７】本発明の第３実施形態に係るカメラデータ計測装置の概略図である。
【図１８】本発明の第４実施形態において、エンコーダを説明する説明図である。
【図１９】図１８の演算装置において、各手段の信号入出力を図示したブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各実施形態において、同一の機能を有する手段には同一の符号を付し、説明を省略した。
【００３４】
（第１実施形態）
［カメラデータ計測システムの概略］
図１を参照して、本発明の第１実施形態に係るカメラデータ計測システム（位置計測システム）Ｓｙｓの概略について説明する。
図１（ａ）に示すように、カメラデータ計測システムＳｙｓは、カメラデータ計測装置（位置計測装置）１と、計測対象としての撮影カメラ９００とを備える。
このカメラデータ計測装置１は、撮影カメラ９００の姿勢データと位置データとをカメラデータとして計測するものであり、圧力データ計測装置（足裏圧力計測手段）１００と、演算装置（位置データ算出手段）２００とを備える。
【００３５】
圧力データ計測装置１００は、履物状に形成されており、カメラマンＣｍの左右両足の足裏圧力を計測するものである。そして、圧力データ計測装置１００は、計測した足裏圧力を圧力データとして、演算装置２００に送信する。
【００３６】
演算装置２００は、圧力データ計測装置１００から圧力データ（足裏圧力）を受信し、この足裏圧力が最大となる最大荷重領域に基づいて、移動するカメラマンＣｍに保持された撮影カメラ９００の位置データを算出するものである。この演算装置２００は、撮影カメラ９００の後部に装着、固定される。また、演算装置２００は、撮影カメラ９００の姿勢データを計測し、この姿勢データと位置データとをカメラデータとして出力する。
【００３７】
撮影カメラ９００は、テレビ番組等の撮影映像を撮影するカメラであり、カメラマンＣｍが肩に載せて撮影を行う一般的な肩載式のカメラである。つまり、カメラマンＣｍは、撮影カメラ９００を肩に載せた状態で、床や地面を前後左右に移動しながら撮影を行う。また、カメラマンＣｍが撮影ポジションを変えるため、撮影カメラ９００を上下に移動させることもある。
【００３８】
ここで、請求項に記載の「保持」には、撮影カメラ９００をカメラマンＣｍの肩に載せた以外の状態だけでなく、計測対象を手に載せる、手で握る又は手で持ち上げるといった状態が含まれる。
【００３９】
以下の説明では、図１（ｂ）に示すように、ｘ軸を左右方向とし、ｙ軸を上下方向とし、ｚ軸を前後方向とする。また、ｙ軸が回転軸となる回転方向θをパン方向とし、ｘ軸が回転軸となる回転方向φをチルト方向とし、ｚ軸が回転軸となる回転方向Ψをヨー方向とする。
【００４０】
［履物状感圧センサ］
＜履物状感圧センサの構造＞
図２を参照して、圧力データ計測装置１００の構造を説明した後、図３を参照して、圧力データ計測装置１００の信号処理を説明する。
図２に示すように、圧力データ計測装置１００は、右足用の圧力データ計測装置１００Ｒと、左足用の圧力データ計測装置１００Ｌとで構成される。
なお、圧力データ計測装置１００Ｌ，１００Ｒが同一構成のため、圧力データ計測装置１００Ｌのみ説明し、圧力データ計測装置１００Ｒの説明を省略する。
【００４１】
圧力データ計測装置１００Ｌは、靴１１０Ｌと、感圧センサ１２０Ｌと、圧力データ送信部（送信部）１３０Ｌとを備える。
具体的には、圧力データ計測装置１００Ｌは、靴１１０Ｌの靴底に感圧センサ１２０Ｌが装着（貼付）されている。この感圧センサ１２０Ｌは、靴１１０Ｌの靴底と同じ形状であり、靴１１０Ｌの靴底全面で足裏圧力を計測する。また、信号ケーブル１２０Ｌａは、計測した足裏圧力を出力するため、感圧センサ１２０Ｌと圧力データ送信部１３０Ｌとの間を接続している。この圧力データ送信部１３０Ｌは、靴１１０Ｌのかかと側に固定された円筒状の筐体と、この筐体上部から突出したアンテナ１３０Ｌａとで構成される。
【００４２】
＜履物状感圧センサの信号処理＞
感圧センサ１２０Ｌは、カメラマンＣｍの足裏圧力を計測するものである。つまり、感圧センサ１２０Ｌは、撮影カメラ９００を肩に載せたカメラマンＣｍが移動する際、このカメラマンＣｍの足裏のどの部分にどの程度の圧力が加わっているか計測する。そして、感圧センサ１２０Ｌは、計測した足裏圧力を圧力データ送信部１３０Ｌに出力する。
なお、感圧センサ１２０Ｌで足裏圧力を計測する原理は、後記する感圧シート１４０と同様のため、説明を省略する。
【００４３】
圧力データ送信部１３０Ｌは、感圧センサ１２０Ｌから足裏圧力が入力され、この足裏圧力を圧力データとして演算装置２００に送信するものである。ここで、圧力データ送信部１３０Ｌは、カメラマンＣｍの移動を妨げないために、無線通信を行うことが好ましい。また、圧力データ送信部１３０Ｌは、圧力データ計測装置１００が圧力データ計測装置１００Ｌ，１００Ｒのペアのため、左足の圧力データであることの識別情報を、圧力データに付加することが好ましい。
なお、圧力データ送信部１３０Ｌは、一般的なネットワークインタフェースで実現できるため、詳細な説明を省略する。
【００４４】
［演算装置の構成］
図４，図５を参照して、図１の演算装置２００の構成について説明する。
図４に示すように、演算装置２００は、ジャイロセンサ２１０と、加速度センサ２２０と、記憶部２３０（図５）と、圧力データ受信部２４０（受信部、図５）と、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２５０とを備える。
【００４５】
演算装置２００は、基板２９０の上段にジャイロセンサ２１０と加速度センサ２２０とが配置され、基板２９０の下段にＣＰＵ２５０が配置される。また、演算装置２００は、ジャイロセンサ２１０及び加速度センサ２２０とＣＰＵ２５０との間で信号を入出力できるように、図示を省略した回路が形成される。そして、演算装置２００は、前記した各手段が配置された基板２９０を、箱型の筐体２９１に収納する。さらに、演算装置２００は、筐体２９１上部から突出したアンテナ２９２を備える。
【００４６】
図５に示すように、ジャイロセンサ２１０は、パン方向ジャイロセンサ２１１と、チルト方向ジャイロセンサ２１３と、ヨー方向ジャイロセンサ２１５とで構成される。
パン方向ジャイロセンサ２１１は、演算装置２００及びこの演算装置２００が装着された撮影カメラ９００について、パン方向の角速度を計測するものである。
チルト方向ジャイロセンサ２１３は、演算装置２００及び撮影カメラ９００について、チルト方向の角速度を計測するものである。
ヨー方向ジャイロセンサ２１５は、演算装置２００及び撮影カメラ９００について、ヨー方向の角速度を計測するものである。
そして、ジャイロセンサ２１０は、計測したパン方向、チルト方向及びヨー方向の角速度を速度データとしてＣＰＵ２５０に出力する。
【００４７】
加速度センサ２２０は、左右方向加速度センサ２２１と、上下方向加速度センサ２２３と、前後方向加速度センサ２２５とで構成される。
左右方向加速度センサ２２１は、演算装置２００及びこの演算装置２００が装着された撮影カメラ９００について、左右方向（ｘ軸方向）の加速度を計測するものである。
上下方向加速度センサ２２３は、演算装置２００及び撮影カメラ９００について、上下方向（ｙ軸方向）の加速度を計測するものである。
前後方向加速度センサ２２５は、演算装置２００及び撮影カメラ９００について、前後方向（ｚ軸方向）の加速度を計測するものである。
そして、加速度センサ２２０は、計測した左右方向、上下方向及び前後方向の加速度を加速度データとしてＣＰＵ２５０に出力する。
【００４８】
なお、ジャイロセンサ２１０及び加速度センサ２２０は、一般的なＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）慣性センサを利用できるため、詳細な説明を省略する。このＭＥＭＳ慣性センサは、コンパクトに集積可能であり、演算装置２００の小型化に寄与する。
【００４９】
記憶部２３０は、対応テーブルと、誤差テーブルとを記憶するメモリ、ハードディスク等の記憶装置である。
この対応テーブルは、移動するカメラマンＣｍに保持された撮影カメラ９００の移動速度（以下、「カメラ速度」）と、カメラマンＣｍの左右両足の足裏圧力から求められた最大荷重領域の速度とを予め対応付けたものである。
この誤差テーブルは、カメラマンＣｍの前後に開いた両足（以下、「前後両足」）の荷重バランスと、カメラマンＣｍに保持された撮影カメラ９００の位置ずれ量とを予め対応付けたものである。
【００５０】
＜最大荷重領域＞
図６〜図１１を参照して、対応テーブルの前提として最大荷重領域を説明した後、対応テーブル及び誤差テーブルの設定方法を順番に説明する（適宜図５参照）。
【００５１】
図６に示すように、カメラマンＣｍが撮影カメラ９００を肩に載せて、前進する状態を考える。また、撮影カメラ９００は、カメラマンＣｍと同じ方向に移動することになり、撮影カメラ９００及びカメラマンＣｍの移動方向を符号Ｄで図示した。この場合、図７に示すように、カメラマンＣｍの移動に伴って、カメラマンＣｍのつま先Ｅｇにおいて、最大荷重領域Ａの位置が時間変化する。
【００５２】
図７では、カメラマンＣｍの足裏全体Ｆｔを点線で図示し、足裏全体Ｆｔのうち、つま先Ｅｇを破線で図示した。
また、図７では、カメラマンＣｍの移動によるつま先Ｅｇの荷重分布を実線で図示した。この荷重分布は、例えば、円形又は楕円形のように表れる。そして、最大荷重領域Ａは、この荷重分布が最大となる領域であり、図７にハッチングで図示した。
なお、図面を見やすくするため、図７（ｂ）〜（ｄ）では、移動方向Ｄ及び足裏全体Ｆｔの図示を省略した。
【００５３】
より具体的には、図７（ａ）に示すように、カメラマンＣｍが片足を踏み出した直後では（時刻Ｔ１）、最大荷重領域Ａは、つま先Ｅｇの後方に位置する。次に、カメラマンＣｍが片足を踏み込んでいくと（時刻Ｔ２）、最大荷重領域Ａの位置は、図７（ｂ）に示すように、移動方向Ｄと同じ方向で、時刻Ｔ１よりもつま先Ｅｇの前方に動く。
【００５４】
また、カメラマンＣｍが片足をより踏み込んでいくと（時刻Ｔ３）、最大荷重領域Ａは、図７（ｃ）に示すように、時刻Ｔ２よりもつま先Ｅｇの前方に動き、つま先Ｅｇの略中央に位置することになる。さらに、カメラマンＣｍが反対側の足に踏みかえる直前（時刻Ｔ４）、最大荷重領域Ａは、図７（ｄ）に示すように、時刻Ｔ３よりもつま先Ｅｇの前方に移動し、つま先Ｅｇの先端側に近づくことになる。
【００５５】
図８を参照して、カメラマンＣｍが左前方に移動する場合についても、説明する。
まず、カメラマンＣｍが片足を踏み出した直後では（時刻Ｔ１）、最大荷重領域Ａは、図８（ａ）に示すように、つま先Ｅｇの後方に位置する。次に、カメラマンＣｍが片足を踏み込んでいくと（時刻Ｔ２，Ｔ３）、最大荷重領域Ａの位置は、図８（ｂ），（ｃ）に示すように、つま先Ｅｇの左前方に動く。さらに、カメラマンＣｍが反対側の足に踏みかえる直前（時刻Ｔ４）、最大荷重領域Ａは、図８（ｄ）に示すように、時刻Ｔ３よりもつま先Ｅｇの左前方に動き、つま先Ｅｇの先端左側に近づく。
【００５６】
従って、図７，図８に示すように、最大荷重領域Ａの方向は、移動方向Ｄと同じ方向になる。また、最大荷重領域Ａの位置は、時刻Ｔ１〜Ｔ４の間で時間変化するため、この時間変化から最大荷重領域Ａの速度を求めることができる。
【００５７】
ここで、最大荷重領域Ａの速度が速くなるほどカメラマンＣｍの移動速度も速く、最大荷重領域Ａの速度が遅くなるほどカメラマンＣｍの移動速度も遅くなる。このように、カメラマンＣｍの移動速度と、最大荷重領域Ａの速度との間には、高い相関関係がある。さらに、撮影カメラ９００は、カメラマンＣｍと共に移動するから、カメラマンＣｍと同じ移動速度及び移動方向になる。従って、カメラ速度と、最大荷重領域Ａの速度との間には、高い相関関係があると言える。
【００５８】
なお、時刻Ｔ１〜Ｔ４のそれぞれで、最大荷重領域Ａ１〜Ａ４（Ａ）の方向及び速度をベクトル表記したものが、最大荷重ベクトルＶ１〜Ｖ４（Ｖ）である。つまり、最大荷重ベクトルＶは、その方向が最大荷重領域Ａの方向を示し、その大きさが最大荷重領域Ａの速度を示す。
また、カメラマンＣｍが足を踏みかえるときに、左右両足で同時に最大荷重領域Ａが現れる場合も考えられるが、極めて短時間のため、これを無視して扱ってもよい。
【００５９】
＜対応テーブルの設定方法：キャリブレーション＞
続いて、キャリブレーションによって対応テーブルを設定する方法について、具体的に説明する。
なお、キャリブレーションとは、カメラ速度と最大荷重領域Ａの速度とを対応付けることである。
【００６０】
図６に示すように、カメラマンＣｍは、圧力データ計測装置１００を履いて足裏圧力を計測可能な状態とし、撮影カメラ９００を肩に載せる。このとき、撮影カメラ９００の位置変化を計測するために、例えば、撮影カメラ９００の後方に、レーザ測距計や３次元位置計測センサ等の位置変化計測装置（不図示）を配置する。
【００６１】
また、本実施形態では、圧力データ計測装置１００が履物状であるため、カメラマンＣｍの絶対位置（絶対座標）を計測することができない。このため、キャリブレーションは、予め設定されたキャリブレーション原点にカメラマンＣｍが位置した状態で開始することとする。
【００６２】
まず、カメラマンＣｍは、低速なカメラワークを想定して、前後左右、様々な方向に移動する。このとき、圧力データ計測装置１００でカメラマンＣｍの足裏圧力を計測しながら、位置変化計測装置で撮影カメラ９００の位置変化を計測する。そして、足裏圧力から最大荷重領域Ａの速度を求め、撮影カメラ９００の位置変化から、カメラ速度を求める。
【００６３】
ここで、最大荷重領域Ａの速度とカメラ速度との相関関係は、例えば、図９に示すようなガウス分布となる。この図９では、低速なカメラワークでのガウス分布を破線、通常のカメラワークでのガウス分布を実線、高速なカメラワークでのガウス分布を一点鎖線で図示した。
【００６４】
キャリブレーションの手法は、特に制限されないが、本実施形態では、ガウス分布のピークを用いる。低速なカメラワークの場合、最大荷重領域Ａの速度がピークとなるＶａ１と、このときのカメラ速度Ｖｂ１とが対応付けられる（図９の破線）。また、通常のカメラワークの場合、最大荷重領域の速度Ｖａ２と、カメラ速度Ｖｂ２とが対応付けられる（図９の実線）。さらに、高速なカメラワークの場合、最大荷重領域の速度Ｖａ３と、カメラ速度Ｖｂ３とが対応付けられる（図９の一点鎖線）。このように、低速、通常、高速等の様々な速度でカメラワークを想定して、キャリブレーションを繰り返し行う。
【００６５】
ここで、キャリブレーション後に相関関係を示すデータが不足する場合、内挿等の補間処理で対応テーブルの不足データを補うことが好ましい。
また、最大荷重領域Ａは、例えば、カメラマンＣｍの個人差や圧力データ計測装置１００の計測精度に起因して、図７のように一定の形状を保たずに、様々な形状に変化する場合もある。この場合、最大荷重領域Ａの重心位置を求め、最大荷重領域Ａの重心位置の速度と、カメラ速度とを対応付けてもよい。
【００６６】
＜誤差テーブルの設定方法＞
図１０に示すように、カメラマンＣｍの前後両足の荷重バランスが不均衡な場合、肩に載せられた撮影カメラ９００の位置は、前後に誤差（位置ずれ）を有することが多い。そして、撮影カメラ９００の位置は、荷重バランスが前後で不均衡になると、前後に規則性をもって変化する。従って、カメラマンＣｍが荷重バランスを前後に変化させながら、基準位置に対する撮影カメラ９００の位置ずれ量を位置変化計測装置で計測する。
なお、前後の荷重バランスが均衡な状態での撮影カメラ９００の位置を、基準位置とする。
【００６７】
図１１（ａ）に示すように、荷重バランスは、カメラマンＣｍの前足に全荷重が加わった状態では、前足の足裏圧力が１００％で後足の足裏圧力が０％となる。また、荷重バランスは、カメラマンＣｍの前後両足の荷重が均衡な状態では、前後両足の足裏圧力が共に５０％となる。さらに、荷重バランスは、カメラマンＣｍの後足に全荷重が加わった状態では、後足の足裏圧力が１００％で前足の足裏圧力が０％となる。つまり、図１１（ａ）に示すように、後足両足の足裏圧力を合計すると、１００％になる。
この図１１（ａ）では、縦軸が前足の足裏圧力であり、横軸が後足の足裏圧力である。
【００６８】
このとき、図１１（ｂ）に示すように、撮影カメラ９００は、カメラマンＣｍの前足に全荷重が加わった状態だと、前方への位置ずれ量が大きくなる。また、撮影カメラ９００は、カメラマンＣｍの前後両足の荷重が均衡な状態だと、基準位置にあるために、位置ずれが全くない。そして、撮影カメラ９００は、カメラマンＣｍの後足に全荷重が加わった状態だと、後方への位置ずれ量が大きくなる。つまり、誤差テーブルは、図１１（ｂ）に示すように、荷重バランスと、位置ずれ量とを対応付けたものである。
この図１１（ｂ）では、縦軸が位置ずれ量であり、横軸が図１１（ａ）の荷重バランスに対応する。
【００６９】
図５に戻り、演算装置２００の構成について、説明を続ける。
圧力データ受信部２４０は、圧力データ計測装置１００Ｌ，１００Ｒのそれぞれから、左右両足の足裏圧力を圧力データとして受信するものである。そして、圧力データ受信部２４０は、受信した左右両足の圧力データをＣＰＵ２５０に出力する。この圧力データ受信部２４０は、一般的なネットワークインタフェースで実現できるため、詳細な説明を省略する。
【００７０】
ＣＰＵ２５０は、演算装置２００での各種演算を行うものであり、最大荷重ベクトル生成部２５１と、カメラ速度算出部（移動速度算出部）２５２と、カメラ方向算出部（移動方向算出部）２５３と、カメラ位置算出部（計測対象位置算出部）２５４と、荷重バランス算出部２５５と、カメラ位置補正部（位置データ補正部）２５６と、姿勢データ算出部２５７とを備える。ここで、ＣＰＵ２５０は、ジャイロセンサ２１０から速度データが入力され、加速度センサ２２０から加速度データが入力され、圧力データ受信部２４０から左右両足の圧力データが入力される。
【００７１】
最大荷重ベクトル生成部２５１は、左右両足の圧力データ（足裏圧力）が最大となる最大荷重領域Ａを求め、この最大荷重領域Ａの時間変化により最大荷重領域Ａの方向及び速度を示す最大荷重ベクトルＶを生成するものである。
カメラ速度算出部２５２は、記憶部２３０に記憶された対応テーブルを参照して、最大荷重ベクトルＶの大きさで表される最大荷重領域Ａの速度から、カメラ速度を算出するものである。
【００７２】
カメラ方向算出部２５３は、最大荷重ベクトルＶの方向（最大荷重領域Ａの方向）を、撮影カメラ９００の移動方向（以下、「カメラ方向」）として算出するものである。
カメラ位置算出部２５４は、カメラ速度算出部２５２で算出されたカメラ速度と、カメラ方向算出部２５３で算出されたカメラ方向とに基づいて、撮影カメラ９００の位置を示す位置データを算出するものである。
【００７３】
＜位置データの算出＞
図７を参照して、最大荷重ベクトル生成部２５１が最大荷重ベクトルＶ１を生成してから、カメラ位置算出部２５４が位置データを算出するまでの処理を具体的に説明する（適宜図５参照）。
【００７４】
図７（ａ）に示すように、最大荷重ベクトル生成部２５１は、カメラマンＣｍが片足を踏み込む前の時刻Ｔ０から時刻Ｔ１までの最大荷重領域Ａ１の時間変化により、時刻Ｔ１での最大荷重ベクトルＶ１を求める。また、カメラ速度算出部２５２は、対応テーブルを参照して、最大荷重ベクトルＶ１の大きさで表される最大荷重領域Ａ１の速度から、時刻Ｔ１でのカメラ速度を算出する。言い換えるなら、カメラ速度算出部２５２は、対応テーブルから、最大荷重領域Ａ１の速度に対応するカメラ速度を読み出す。そして、カメラ方向算出部２５３は、最大荷重ベクトルＶ１の方向（最大荷重領域Ａ１の方向）を、時刻Ｔ１でのカメラ方向として算出する。
【００７５】
図７（ｂ）に示すように、最大荷重ベクトル生成部２５１は、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までの最大荷重領域Ａ２の時間変化により、時刻Ｔ２での最大荷重ベクトルＶ２を求める。また、カメラ速度算出部２５２は、対応テーブルを参照して、最大荷重ベクトルＶ２の大きさから、時刻Ｔ２でのカメラ速度を算出する。そして、カメラ方向算出部２５３は、最大荷重ベクトルＶ２の方向を、時刻Ｔ２でのカメラ方向として算出する。
なお、時刻Ｔ３，Ｔ４でカメラ速度及びカメラ方向を算出する処理は、時刻Ｔ１，Ｔ２と同様のため、説明を省略する。
【００７６】
その後、カメラ位置算出部２５４は、時刻Ｔ１から時刻Ｔ４までのカメラ速度を積分して、時刻Ｔ１から時刻Ｔ４までの撮影カメラ９００の移動距離を求める。さらに、カメラ位置算出部２５４は、時刻Ｔ１から時刻Ｔ４までのカメラ方向が全て同一方向になるため、カメラ方向に撮影カメラ９００移動距離だけ離れた位置を、時刻Ｔ４での位置データとして算出する。
【００７７】
ここで、前記したように、最大荷重領域Ａは、図７のように一定の形状を保たずに、様々な形状に変化する場合もある。この場合、最大荷重ベクトル生成部２５１は、最大荷重領域Ａの重心位置を求め、最大荷重領域Ａの重心位置の時間変化により、最大荷重ベクトルＶを求めてもよい。
【００７８】
なお、時刻Ｔ１から時刻Ｔ４までの計算間隔で位置データを算出する例で説明したが、カメラ位置算出部２５４は、この計算間隔を任意に設定できる。
また、本実施形態では、圧力データ計測装置１００が履物状であるため、カメラマンＣｍの絶対位置（絶対座標）を計測することができない。このため、カメラデータ計測装置１は、キャリブレーション原点にカメラマンＣｍが位置した状態で、位置データの算出を開始することとする。そして、カメラデータ計測装置１は、計算間隔ごとに、撮影カメラ９００の相対的な位置を示す位置データを算出する。
【００７９】
図５に戻り、演算装置２００の構成について、説明を続ける。
前記したように、圧力データは、左右何れの足であるかの識別情報が付加されている。また、カメラマンＣｍは、両足をそろえた状態で左右どちらの足を最初に踏み出すのか癖として決まっており、その後、左右の足を交互に踏みこむ。従って、荷重バランス算出部２５５は、カメラマンＣｍが最初に踏み出す足の情報を予め設定すると共に、左右の足裏圧力の最大値が反転したときに左右の足が踏み替えられたと判定する。これによって、荷重バランス算出部２５５は、受信した圧力データが前足又は後足の何れに対応するかを識別して、左右両足の足裏圧力の比によって、前後両足の荷重バランスを算出することができる。
【００８０】
カメラ位置補正部２５６は、記憶部２３０に記憶された誤差テーブルを参照して（図１１）、荷重バランス算出部２５５が算出した荷重バランスから、カメラ位置算出部２５４で算出された位置データの位置ずれ量を算出して補正するものである。言い換えるなら、カメラ位置補正部２５６は、誤差テーブルから、荷重バランスに対応する位置ずれ量を読み出す。そして、カメラ位置補正部２５６は、この位置ずれ量だけ撮影カメラ９００の位置を前方又は後方に移動させるように、位置データを補正する。
【００８１】
姿勢データ算出部２５７は、ジャイロセンサ２１０からの速度データと加速度センサ２２０からの加速度データとから、撮影カメラ９００の向きを示す姿勢データを算出するものである。ここで、加速度データにより撮影カメラ９００がどちらの方向に移動しようとしたか分かる。従って、姿勢データ算出部２５７は、例えば、加速度センサ２２０からの加速度データに、ジャイロセンサ２１０からの速度データに相乗しているクロストーク分を補正して積分処理を行う。このようにして、姿勢データ算出部２５７は、パン方向、チルト方向及びヨー方向について、撮影カメラ９００の姿勢データ（Ｐθ，Ｐφ，ＰΨ）を算出する。
【００８２】
その後、ＣＰＵ２５０は、カメラ位置補正部２５６が補正した位置データと、姿勢データ算出部２５７が算出した姿勢データとを、カメラデータとして出力する。
なお、速度データ及び加速度データから姿勢データを算出する方法は、ＭＥＭＳ慣性センサの実装に依存する一般的な処理のため、詳細な説明を省略する。
【００８３】
［履物状感圧センサの動作］
図１２を参照して、図３の圧力データ計測装置１００の動作について説明する（適宜図３参照）。
圧力データ計測装置１００は、感圧センサ１２０によって、カメラマンＣｍの足裏圧力（圧力データ）を計測する（ステップＳ１）。
圧力データ計測装置１００は、圧力データ送信部１３０によって、感圧センサ１２０で計測された圧力データを演算装置２００に送信する（ステップＳ２）。
【００８４】
［演算装置の動作］
図１３を参照して、図５の演算装置２００の動作について説明する（適宜図３参照）。
演算装置２００は、キャリブレーションによって設定した対応テーブルと、誤差テーブルとを、予め記憶部２３０に記憶する（ステップＳ１１）。
【００８５】
演算装置２００は、ジャイロセンサ２１０によって、速度データを計測する（ステップＳ１２）。
演算装置２００は、加速度センサ２２０によって、加速度データを計測する（ステップＳ１３）。
演算装置２００は、姿勢データ算出部２５７によって、速度データ及び加速度データから姿勢データを算出する（ステップＳ１４）。
【００８６】
演算装置２００は、圧力データ受信部２４０によって、左右両足の圧力データを受信する（ステップＳ１５）。
演算装置２００は、最大荷重ベクトル生成部２５１によって、圧力データが最大となる最大荷重領域を求め、この最大荷重領域Ａの時間変化により最大荷重領域の方向及び速度を示す最大荷重ベクトルを生成する（ステップＳ１６）。
【００８７】
演算装置２００は、カメラ速度算出部２５２によって、対応テーブルを参照して、最大荷重ベクトルＶの大きさで表される最大荷重領域Ａの速度から、カメラ速度を算出する（ステップＳ１７）。
演算装置２００は、カメラ方向算出部２５３によって、最大荷重ベクトルの方向をカメラ方向として算出する（ステップＳ１８）。
演算装置２００は、カメラ位置算出部２５４によって、カメラ速度と、カメラ方向とに基づいて位置データを算出する（ステップＳ１９）。
【００８８】
演算装置２００は、荷重バランス算出部２５５によって、左右両足の圧力データの比から荷重バランスを算出する（ステップＳ２０）。
演算装置２００は、カメラ位置補正部２５６によって、誤差テーブルを参照して、荷重バランスから撮影カメラ９００の位置ずれ量を算出し、この位置ずれ量で位置データを補正する（ステップＳ２１）。
その後、演算装置２００は、ＣＰＵ２５０によって、撮影カメラ９００の位置データと姿勢データとを、カメラデータとして出力する。
【００８９】
以上のように、本発明の第１実施形態に係るカメラデータ計測装置１は、カメラ速度に高い相関を有する最大荷重領域の速度を用いて、カメラ速度を正確に算出できるため、カメラデータを高い精度で計測することができる。さらに、カメラデータ計測装置１は、足裏圧力計測装置１００が履物状のために、この足裏圧力計測装置１００を小型化でき、機動性により優れる。
【００９０】
また、カメラデータ計測装置１は、足裏圧力計測装置１００がカメラマンＣｍと共に移動するため、平坦でない場所を含め、カメラデータの計測範囲を極めて広くすることができる。さらに、カメラデータ計測装置１は、カメラマンＣｍの荷重バランスが崩れたときでも、このカメラマンＣｍの肩に載せた撮影カメラ９００の位置ずれを補正するので、カメラデータをより高い精度で計測することができる。
【００９１】
そして、このカメラデータを用いれば、撮影映像にＣＧや他の映像を合成する、撮影映像の一部に追随して映像効果を加える等の映像加工処理が可能になり、映像表現の幅を拡大することができる。これによって、カメラデータ計測装置１のユーザは、映画のような大スペクタクルな映像をテレビ番組として容易に制作できるようになり、迫力があって分かり易い映像を視聴者に提供することができる。
【００９２】
さらに、個人情報保護の観点からニュース番組等において、映像の一部にぼかしを加えて人物等の判別を困難にする映像加工処理を施す機会も増加している。このような場合、カメラデータ計測装置１のユーザは、その映像加工処理を効率的に行うことができる。
【００９３】
なお、第１実施形態では、撮影カメラ９００の姿勢データを計測するため、圧力データ計測装置１００と、演算装置２００とを独立させたが、本発明は、これに限定されない。例えば、この姿勢データを計測しない場合、圧力データ計測装置１００が演算装置２００を内蔵してもよい。
【００９４】
なお、第１実施形態では、撮影カメラ９００が計測対象であることとして説明したが、本発明は、これに限定されない。つまり、本発明は、人物が保持できれば何れの物体を計測対象としてもよい。
【００９５】
（変形例１）
図５に戻り、本発明の第１実施形態に係るカメラデータ計測装置１について、変形例を説明する。
カメラ速度と最大荷重領域の速度との相関関係や、前後両足の荷重バランスと撮影カメラ９００の位置ずれ量との相関関係は、カメラマンＣｍごとの個人差が大きく表れる。
このため、記憶部２３０は、各カメラマンＣｍに対応した対応テーブル及び誤差テーブルを予め記憶する。そして、カメラデータ計測装置１は、カメラマンＣｍの認証処理を行い、認証されたカメラマンＣｍに対応した対応テーブル及び誤差テーブルを用いて、カメラデータを計測する。
【００９６】
以上のように、本発明の変形例１に係るカメラデータ計測装置１は、前記した相関関係の個人差をカメラデータに反映させるので、カメラデータをより高い精度で計測することができる。
【００９７】
（第２実施形態）
［位置センサの構成］
図１４〜図１６を参照して、本発明の第２実施形態に係るカメラデータ計測装置１Ｂについて、第１実施形態と異なる点を説明する。
カメラデータ計測装置１Ｂは、履物状の圧力データ計測装置１００（図２）の代わりに、シート状の圧力データ計測装置１００Ｂを備える点が第１実施形態と異なる。
【００９８】
図１４に示すように、カメラマンＣｍの足下には、感圧シート１４０が敷かれている。この感圧シート１４０は、カメラマンＣｍの移動範囲を少なくともカバーしており、例えば、長方形、正方形、円形、楕円形等の任意形状にできる。また、信号ケーブル１４０ａは、計測した足裏圧力を出力するため、感圧シート１４０と圧力データ送信部１３０との間を接続している。
【００９９】
ここで、感圧シート１４０は、図１５（ａ）に示すように、導電性材料からなる表面層１４１と抵抗材料からなる裏面層１４５とで、導電性ゴムからなる中間層１４３を挟むサンドイッチ構造になっている。また、感圧シート１４０は、図１５（ｂ）に示すように、表面層１４１から見て、縦横メッシュ状に抵抗値の変化を計測できる。つまり、感圧シート１４０は、カメラマンＣｍのつま先Ｅｇにより表面層１４１に圧力が加わると、その大きさと面積に応じて抵抗値が変化することになる。これを利用して、感圧シート１４０は、足裏圧力が加わった位置（絶対座標）と、足裏圧力の大きさとを計測する。その後、感圧シート１４０は、図１６に示すように、計測した足裏圧力の位置及び大きさを、圧力データとして圧力データ送信部１３０に出力する。
【０１００】
ここで、最大荷重領域Ａは、感圧シート１４０で計測された足裏圧力が図１５（ｂ）の１メッシュで最大となる場合、その１メッシュ（１点）になる。また、最大荷重領域Ａは、感圧シート１４０で計測された足裏圧力が図１５（ｂ）の複数メッシュで最大となる場合、それら全てのメッシュが結合した領域になる。
【０１０１】
以上のように、本発明の第２実施形態に係るカメラデータ計測装置１Ｂは、一般的な感圧シート１４０を用いるため、簡素な構成とし、低コスト化を図ることができる。さらに、カメラデータ計測装置１Ｂは、足裏圧力を絶対座標系で計測するため、カメラデータを絶対座標系で表すことができる。
【０１０２】
なお、第２実施形態では、感圧シート１４０が足裏圧力を絶対座標系で計測するため、キャリブレーション及び位置データの計測は、キャリブレーション原点にカメラマンＣｍが位置した状態で開始しなくともよい。
また、第２実施形態では、足裏圧力が絶対座標系で計測されるため、荷重バランス算出部２５５（図５）は、その絶対座標を用いて、左右両足の圧力データが前足又は後足に対応するか識別してもよい。
【０１０３】
（第３実施形態）
［カメラデータ計測装置の構成］
図１７を参照して、本発明の第３実施形態に係るカメラデータ計測装置１Ｃの構成について、第２実施形態と異なる点を説明する。
【０１０４】
カメラデータは、主に、撮影映像の合成に利用されるものである。このため、撮影映像を構成する１枚１枚のフレーム画像ごとに、カメラデータが必要となる。その一方、圧力データ計測装置１００Ｂ、ジャイロセンサ２１０及び加速度センサ２２０は、撮影映像の合成を意識したものでなく、圧力データ、速度データ及び加速度データの計測タイミングが、各フレーム画像に同期していないことが多い。そこで、カメラデータ計測装置１Ｃは、映像加工処理を確実に行うため、撮影映像の同期信号（垂直同期信号）ごとに、カメラデータを計測する。
【０１０５】
具体的には、カメラデータ計測装置１Ｃは、図１７に示すように、撮影カメラ９００から同期信号が入力される。そして、ＣＰＵ２５０Ｃは、圧力データ計測装置１００Ｂからの圧力データと、ジャイロセンサ２１０からの速度データと、加速度センサ２２０からの加速度データとを、同期信号が入力されたタイミングでサンプリングする。そして、ＣＰＵ２５０Ｃは、サンプリングした圧力データと速度データと加速度データとを用いて、同期信号ごとにカメラデータを計測する。
なお、同期信号を用いる以外、カメラデータ計測装置１Ｃの各手段は、図５と同様のため、詳細な説明を省略する。
【０１０６】
以上のように、本発明の第３実施形態に係るカメラデータ計測装置１Ｃは、計測したカメラデータが各フレーム画像に同期するため、映像加工処理を効率的に行うことができる。
【０１０７】
なお、第３実施形態では、同期信号ごとにカメラデータを計測する例で説明したが、本発明は、これに限定されない。例えば、カメラデータ計測装置１Ｃは、圧力データ計測装置１００Ｂ、ジャイロセンサ２１０及び加速度センサ２２０の計測周波数を、撮影映像の同期信号よりも十分に速い周波数とする。そして、カメラデータ計測装置１Ｃは、この計測周波数でカメラデータを計測し、各フレーム画像の撮影時間に一致するカメラデータ、又は、この撮影時間に最も近いカメラデータを出力してもよい。
【０１０８】
（第４実施形態）
［カメラデータ計測装置の構成］
図１８，図１９を参照して、本発明の第４実施形態に係るカメラデータ計測装置１Ｄの構成について、第１実施形態と異なる点を説明する。
カメラデータ計測装置１Ｄは、撮影カメラ９００の撮影画角を算出して、カメラデータに付加する点が、第２実施形態と大きく異なる。
【０１０９】
図１８に示すように、撮影カメラ９００は、回転リング９２０を回転させることで、撮影画角を変更可能なズームレンズ９１０を備える。この撮影カメラ９００は、回転リング９２０にエンコーダ２７０が取り付けられている。
【０１１０】
エンコーダ２７０は、回転リング９２０のリング回転量を計測するものである。このエンコーダ２７０は、ケーブル２７２を介して計測部２６０に接続されており、計測したリング回転量を計測部２６０（図１９のＣＰＵ２５０Ｄ）に出力する。
【０１１１】
図１９に示すように、演算装置２００Ｄは、図５の演算装置２００において、記憶部２３０の代わりに記憶部２３０Ｂを備え、画角算出部２５８とエンコーダ２７０とを追加したものである。
【０１１２】
記憶部２３０Ｂは、さらに、撮影画角テーブルを記憶する。
この撮影画角テーブルは、リング回転量と、撮影カメラ９００の撮影画角とを予め対応付けたものである。
【０１１３】
ＣＰＵ２５０Ｄは、最大荷重ベクトル生成部２５１と、カメラ速度算出部２５２と、カメラ方向算出部２５３と、カメラ位置算出部２５４と、荷重バランス算出部２５５と、カメラ位置補正部２５６と、姿勢データ算出部２５７、画角算出部２５８とを備える。ここで、ＣＰＵ２５０Ｄは、速度データと、加速度データと、圧力データとに加え、エンコーダ２７０からリング回転量が入力される。
【０１１４】
画角算出部２５８は、記憶部２３０Ｂに記憶された撮影画角テーブルを参照して、ＣＰＵ２５０Ｄに入力されたリング回転量から撮影カメラ９００の撮影画角を算出するものである。言い換えるなら、画角算出部２５８は、入力されたリング回転量に対応付けられた撮影カメラ９００の撮影画角を、撮影画角テーブルから読み出すことになる。
【０１１５】
その後、ＣＰＵ２５０Ｄは、画角算出部２５８が算出した撮影画角を、カメラデータに付加して出力する。
以上のように、本発明の第４実施形態に係るカメラデータ計測装置１Ｄは、位置データ及び姿勢データに加えて、撮影画角もカメラデータとして計測することができる。
【０１１６】
なお、第４実施形態において、カメラデータの精度をさらに高くしたい場合、撮影カメラ９００のフォーカスリングにもエンコーダを取り付けて、焦点位置による画角の変化を反映させてもよい。
【０１１７】
なお、第４実施形態では、画角算出部２５８が撮影画角を算出する例で説明したが、本発明は、これに限定されない。例えば、ズームレンズ内に画角を検出するためのエンコーダが内蔵された撮影カメラの場合、本発明は、デジタルデータとして、ズームレンズのコネクター経由で撮影カメラの画角を取得することもできる。
【０１１８】
なお、第３，４実施形態では、第２実施形態に係るカメラデータ計測装置１Ｂへの適用例を説明したが、本発明は、これに限定されない。つまり、第３，４実施形態の手法は、第１実施形態に係るカメラデータ計測装置１にも適用することもできる。
【産業上の利用可能性】
【０１１９】
本発明は、ＶＦＸ映画等の映画制作や、高度な合成を必要とするドラマ番組、情報番組、迅速なポストプロダクション処理が要求される報道番組等の番組制作に利用することができる。
【符号の説明】
【０１２０】
１，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ カメラデータ計測装置（位置計測装置）
１００，１００Ｂ，１００Ｌ，１００Ｒ 圧力データ計測装置（足裏圧力計測手段）
１１０Ｌ，１１０Ｒ 靴
１２０，１２０Ｌ，１２０Ｒ 感圧センサ
１３０，１３０Ｌ，１３０Ｒ 圧力データ送信部（送信部）
１４０ 感圧シート
１４０ａ 信号ケーブル
１４１ 表面層
１４３ 中間層
１４５ 裏面層
２００，２００Ｃ，２００Ｄ 演算装置（位置データ算出手段）
２１０ ジャイロセンサ
２１１ パン方向ジャイロセンサ
２１３ チルト方向ジャイロセンサ
２１５ ヨー方向ジャイロセンサ
２２０ 加速度センサ
２２１ 左右方向加速度センサ
２２３ 上下方向加速度センサ
２２５ 前後方向加速度センサ
２３０ 記憶部
２４０ 圧力データ受信部（受信部）
２５０，２５０Ｃ，２５０Ｄ ＣＰＵ
２５１ 最大荷重ベクトル生成部
２５２ カメラ速度算出部（移動速度算出部）
２５３ カメラ方向算出部（移動方向算出部）
２５４ カメラ位置算出部（計測対象位置算出部）
２５５ 荷重バランス算出部
２５６ カメラ位置補正部（位置データ補正部）
２５７ 姿勢データ算出部
２５８ 画角算出部
２６０ 計測部
２７０ エンコーダ
２９０ 基板
２９１ 筐体
２９２ アンテナ
９００ 撮影カメラ（計測対象）
９１０ ズームレンズ
９２０ 回転リング
Ｓｙｓ カメラデータ計測システム（位置計測システム）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動する人物の足裏圧力を計測する履物状又はシート状の足裏圧力計測手段と、前記足裏圧力が最大となる最大荷重領域に基づいて、移動する前記人物に保持された計測対象の位置データを算出する位置データ算出手段と、を備える位置計測装置であって、
前記位置データ算出手段は、
移動する前記人物に保持された前記計測対象の移動速度と、当該人物の両足の足裏圧力から求められた前記最大荷重領域の速度とが予め対応付けられた対応テーブルを記憶する記憶部と、
前記足裏圧力計測手段で計測された足裏圧力が最大となる前記最大荷重領域を求め、前記最大荷重領域の時間変化により当該最大荷重領域の方向及び速度を示す最大荷重ベクトルを生成する最大荷重ベクトル生成部と、
前記記憶部に記憶された対応テーブルを参照して、前記最大荷重ベクトルの大きさで表される前記最大荷重領域の速度から、前記計測対象の移動速度を算出する移動速度算出部と、
前記最大荷重ベクトルの方向を前記計測対象の移動方向として算出する移動方向算出部と、
前記移動速度算出部で算出された計測対象の移動速度と、前記計測対象の移動方向とに基づいて、前記計測対象の位置データを算出する計測対象位置算出部と、
を備えることを特徴とする位置計測装置。
【請求項２】
前記位置データ算出手段は、
前記記憶部が、さらに、人物の両足の荷重バランスと、当該人物に保持された前記計測対象の位置ずれ量とが予め対応付けられた誤差テーブルを記憶し、
前記足裏圧力計測手段で計測された両足の足裏圧力の比によって、前記荷重バランスを算出する荷重バランス算出部と、
前記記憶部に記憶された誤差テーブルを参照して、前記荷重バランス算出部が算出した荷重バランスから前記計測対象の位置ずれ量を算出し、算出した当該位置ずれ量によって前記計測対象位置算出部で算出された位置データを補正する位置データ補正部と、
をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の位置計測装置。
【請求項３】
前記足裏圧力計測手段は、
前記人物の履物の靴中又は靴底に装着され、当該人物の足裏圧力を計測する感圧センサと、
前記感圧センサで計測された足裏圧力を前記位置データ算出手段に送信する送信部と、
を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の位置計測装置。
【請求項４】
前記足裏圧力計測手段は、
前記人物の足裏圧力を計測する感圧シートと、
前記感圧シートで計測された足裏圧力を前記位置データ算出手段に送信する送信部と、
を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の位置計測装置。
【請求項５】
前記記憶部は、前記人物ごとに、前記対応テーブルと前記誤差テーブルとを記憶し、
前記移動速度算出部は、前記人物ごとの対応テーブルを参照して、前記計測対象の移動速度を算出し、
前記位置データ補正部は、前記人物ごとの誤差テーブルを参照して、前記位置データの位置ずれ量を補正する
ことを特徴とする請求項２から請求項４の何れか一項に記載の位置計測装置。
【請求項６】
前記位置データ算出手段は、
前記計測対象の３次元方向の加速度を計測する加速度センサと、
前記計測対象のパン方向、チルト方向及びヨー方向の角速度を計測するジャイロセンサと、
前記ジャイロセンサが計測した角速度と前記加速度センサが計測した加速度とから、前記計測対象の向きを示す姿勢データを算出する姿勢データ算出部と、
を備えることを特徴とする請求項１から請求項５の何れか一項に記載の位置計測装置。
【請求項７】
前記位置データ算出手段は、前記計測対象としての撮影カメラに装着され、
前記計測対象位置算出部は、前記撮影カメラが撮影した撮影映像の同期信号が入力され、入力された前記同期信号に同期させて前記計測対象の位置データを算出することを特徴とする請求項６に記載の位置計測装置。
【請求項８】
前記位置データ算出手段は、
前記記憶部が、さらに、前記撮影カメラが備えるズームレンズのリング回転量と前記撮影カメラの画角とを予め対応付けた撮影画角テーブルを記憶し、
前記リング回転量を計測するエンコーダと、
前記記憶部が記憶する撮影画角テーブルを参照して、前記エンコーダが計測したリング回転量から前記撮影カメラの画角を算出する画角算出部と、
を備えることを特徴とする請求項７に記載の位置計測装置。
【請求項９】
請求項１から請求項８の何れか一項に記載の位置計測装置と、
前記計測対象としての撮影カメラと、
を備えることを特徴とする位置計測システム。
【請求項１】
移動する人物の足裏圧力を計測する履物状又はシート状の足裏圧力計測手段と、前記足裏圧力が最大となる最大荷重領域に基づいて、移動する前記人物に保持された計測対象の位置データを算出する位置データ算出手段と、を備える位置計測装置であって、
前記位置データ算出手段は、
移動する前記人物に保持された前記計測対象の移動速度と、当該人物の両足の足裏圧力から求められた前記最大荷重領域の速度とが予め対応付けられた対応テーブルを記憶する記憶部と、
前記足裏圧力計測手段で計測された足裏圧力が最大となる前記最大荷重領域を求め、前記最大荷重領域の時間変化により当該最大荷重領域の方向及び速度を示す最大荷重ベクトルを生成する最大荷重ベクトル生成部と、
前記記憶部に記憶された対応テーブルを参照して、前記最大荷重ベクトルの大きさで表される前記最大荷重領域の速度から、前記計測対象の移動速度を算出する移動速度算出部と、
前記最大荷重ベクトルの方向を前記計測対象の移動方向として算出する移動方向算出部と、
前記移動速度算出部で算出された計測対象の移動速度と、前記計測対象の移動方向とに基づいて、前記計測対象の位置データを算出する計測対象位置算出部と、
を備えることを特徴とする位置計測装置。
【請求項２】
前記位置データ算出手段は、
前記記憶部が、さらに、人物の両足の荷重バランスと、当該人物に保持された前記計測対象の位置ずれ量とが予め対応付けられた誤差テーブルを記憶し、
前記足裏圧力計測手段で計測された両足の足裏圧力の比によって、前記荷重バランスを算出する荷重バランス算出部と、
前記記憶部に記憶された誤差テーブルを参照して、前記荷重バランス算出部が算出した荷重バランスから前記計測対象の位置ずれ量を算出し、算出した当該位置ずれ量によって前記計測対象位置算出部で算出された位置データを補正する位置データ補正部と、
をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の位置計測装置。
【請求項３】
前記足裏圧力計測手段は、
前記人物の履物の靴中又は靴底に装着され、当該人物の足裏圧力を計測する感圧センサと、
前記感圧センサで計測された足裏圧力を前記位置データ算出手段に送信する送信部と、
を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の位置計測装置。
【請求項４】
前記足裏圧力計測手段は、
前記人物の足裏圧力を計測する感圧シートと、
前記感圧シートで計測された足裏圧力を前記位置データ算出手段に送信する送信部と、
を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の位置計測装置。
【請求項５】
前記記憶部は、前記人物ごとに、前記対応テーブルと前記誤差テーブルとを記憶し、
前記移動速度算出部は、前記人物ごとの対応テーブルを参照して、前記計測対象の移動速度を算出し、
前記位置データ補正部は、前記人物ごとの誤差テーブルを参照して、前記位置データの位置ずれ量を補正する
ことを特徴とする請求項２から請求項４の何れか一項に記載の位置計測装置。
【請求項６】
前記位置データ算出手段は、
前記計測対象の３次元方向の加速度を計測する加速度センサと、
前記計測対象のパン方向、チルト方向及びヨー方向の角速度を計測するジャイロセンサと、
前記ジャイロセンサが計測した角速度と前記加速度センサが計測した加速度とから、前記計測対象の向きを示す姿勢データを算出する姿勢データ算出部と、
を備えることを特徴とする請求項１から請求項５の何れか一項に記載の位置計測装置。
【請求項７】
前記位置データ算出手段は、前記計測対象としての撮影カメラに装着され、
前記計測対象位置算出部は、前記撮影カメラが撮影した撮影映像の同期信号が入力され、入力された前記同期信号に同期させて前記計測対象の位置データを算出することを特徴とする請求項６に記載の位置計測装置。
【請求項８】
前記位置データ算出手段は、
前記記憶部が、さらに、前記撮影カメラが備えるズームレンズのリング回転量と前記撮影カメラの画角とを予め対応付けた撮影画角テーブルを記憶し、
前記リング回転量を計測するエンコーダと、
前記記憶部が記憶する撮影画角テーブルを参照して、前記エンコーダが計測したリング回転量から前記撮影カメラの画角を算出する画角算出部と、
を備えることを特徴とする請求項７に記載の位置計測装置。
【請求項９】
請求項１から請求項８の何れか一項に記載の位置計測装置と、
前記計測対象としての撮影カメラと、
を備えることを特徴とする位置計測システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２０１３−１１３６４２（Ｐ２０１３−１１３６４２Ａ）
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５８４２２（Ｐ２０１１−２５８４２２）
【出願日】平成２３年１１月２８日（２０１１．１１．２８）
【出願人】（０００００４３５２）日本放送協会 (2,206)
【出願人】（５９１０５３９２６）財団法人エヌエイチケイエンジニアリングサービス (169)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２８日（２０１１．１１．２８）
【出願人】（０００００４３５２）日本放送協会 (2,206)
【出願人】（５９１０５３９２６）財団法人エヌエイチケイエンジニアリングサービス (169)
【Ｆターム（参考）】
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