複数のカメラの連動トラッキングシステム
【課題】競馬、競艇等のレースを撮像する複数のカメラの制御をし、１台のメインカメラのトラッキングに合わせて他のサブカメラをメインカメラと同じ対象に合わせるように自動的にトラッキング制御し、サブカメラがメインカメラと同じターゲットを撮像するシステムを提供することを目的とする。
【解決手段】この発明のカメラ雲台制御システムは、競馬、メインカメラの雲台の操作に連動して、メインカメラの雲台情報に基づき同じターゲットを撮像するように合わせて上記複数のサブカメラの雲台を自動的に制御し、メインカメラ１台のコントローラで操作することにより前記複数のカメラがメインカメラの撮像点と同一撮像点で撮影できる。さらに、前記複数のカメラが予め定められた軌道上の同一撮像点で撮影できることを特徴とする。
【解決手段】この発明のカメラ雲台制御システムは、競馬、メインカメラの雲台の操作に連動して、メインカメラの雲台情報に基づき同じターゲットを撮像するように合わせて上記複数のサブカメラの雲台を自動的に制御し、メインカメラ１台のコントローラで操作することにより前記複数のカメラがメインカメラの撮像点と同一撮像点で撮影できる。さらに、前記複数のカメラが予め定められた軌道上の同一撮像点で撮影できることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、競馬、競艇等のレースを撮像する複数のカメラの制御をし、１台のメインカメラのトラッキングに合わせて、他のサブカメラをメインカメラと同じ対象に合わせるように自動的にトラッキング制御するシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、競艇等において、フライングやコース妨害等を審判するため、あるいは場内テレビで観客に見せるために、レース画像を複数のカメラで撮像している。
しかし、複数のカメラで同一対象を撮像するために、従来はそれぞれのカメラをオペレータが操作しなければならず人手が掛かり、またそれぞれ独自に撮像しているため、カメラ毎の撮像点（同期）のバラツキが生じていた。
【０００３】
例えば、現状の競艇場でのトラッキングシステムは、審判用に３台のカメラが設置されている。該カメラは、軌道作成に対して３台のカメラ雲台毎に雲台コントローラを持ち、実際に軌道上にボートを走らせ３人で同時にボートを撮像して軌道を予め作成し、該軌道に沿ってレース画像を撮像する方法であり、作成時間、および人数（最小４名）を必要とする。
また、３人でそれぞれボートを追うため、本来撮像点が同一であることが望ましいが各カメラ撮像点のばらつきが出てしまう。
【０００４】
従来複数の監視カメラ等で同じターゲットを撮像することは周知である。例えば、特開２００３−１８４４８号公報は、観測カメラによりターゲットの位置情報を得て収録用カメラを追尾させ収録する方法が記載されている。特開２００３−１０１９９４号公報には、監視カメラにより移動物体を検出し、エリアを特定してカメラを切り替える方法が開示されている。特開２００５−３３８２７号公報は、同様に２台以上の監視カメラが連動して同じターゲットを追尾・撮影する方法が示されている。特開２００５−１３０４６２号公報は、異なる位置から複数のカメラで撮影された映像の内、いずれかの映像を選択して表示する装置が記載されている。
【０００５】
しかし、上記従来の複数カメラのターゲット追尾方式は、任意のエリアに対してカメラを連動させる必要があり、自動追尾の制御が複雑になる。また、より広い範囲をカバーするため追尾の精度が出ない欠点がある。また、移動体を認識して追尾する方法においては、移動体を認識しなければならないための装置が複雑になる。例えば、特開２００３−１８４４８号公報や特開２００５−３３８２７号公報のものは、観測用カメラの映像に基づき、収録体対象の特徴を検出して追尾しているが、その動作は複雑である。特開２００３−１０１９９４号公報や特開２００５−１３０４６２号公報のものは、エリアを分割して単にカメラを切り替えているに過ぎない。
【０００６】
競馬、競艇等のレースを撮像する複数のカメラの制御をし、１台のメインカメラのトラッキングに合わせて、他のサブカメラをメインカメラと同じ対象に合わせるように自動的にトラッキング制御する場合、競馬、競艇等のレースにおける艇や馬等の走行する軌道はほぼ決まっており、このような軌道を予め定めておけば任意のエリアの任意のターゲットを追尾することに比較してその追尾の制御がはるかに簡単になり、装置が安価で容易に実現できると共に、精度も向上する。
【特許文献１】特開２００３−１８４４８号公報
【特許文献２】特開２００３−１０１９９４号公報
【特許文献３】特開２００５−３３８２７号公報
【特許文献４】特開２００５−１３０４６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記課題に鑑みてなされたもので、競馬、競艇等のレースを撮像する複数のカメラの制御をし、１台のメインカメラのトラッキングに合わせて、他のサブカメラをメインカメラと同じ対象に合わせるように自動的にトラッキング制御するシステムにおいて、上記複数のカメラの雲台をメインカメラの雲台情報から同じターゲットを撮像するように合わせて制御し、サブカメラがメインカメラと同じターゲットを撮像するように自動制御するシステ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】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明は、軌跡作成の簡易化、各カメラ撮像点の一致化のため今回新方式として、パーソナルコンピュータを使用し、軌道作成処理およびカメラ撮像点一致処理を計算処理させ、一人で簡単に作成、変更出来るようにした。
【０００９】
すなわち、この発明のカメラ雲台制御システムは、競馬、競艇等のレース画像を同時に複数のカメラで撮像するシステムにおいて、メインカメラの雲台の操作に連動して他のサブカメラのそれぞれの雲台を自動的に制御し、メインカメラ１台のコントローラで操作することにより前記複数のカメラがメインカメラの撮像点と同一撮像点で撮影できることを特徴とする。
【００１０】
さらに、前記複数のカメラが予め定められた軌道上の同一撮像点で撮影できることを特徴とする。
さらに、上記軌道上の同一撮像点で撮影できるカメラ雲台制御システムにおいて、前記軌道作成は予め複数の地点を通る所定の軌道を定め、該軌道情報と前記複数の地点情報を前記雲台のパン、チルトのデータとして記憶させ、該データによりコンピュータで計算して前記サブカメラの雲台のパン、チルトを前記メインカメラの撮像箇所と同一の地点のパン、チルトに自動的に制御することにより前記複数のカメラが予め定められた軌道上の同一撮像点で撮影できることを特徴とする。
【００１１】
またさらに、上記カメラ雲台制御システムにおいて、前記メインカメラの撮像時のパン、チルトから同一の地点を撮像するサブカメラのパン、チルトをコンピュータで計算し、前記サブカメラの雲台のパン、チルトを前記メインカメラの撮像箇所と同一の地点のパン、チルトに自動的に制御することにより前記複数のカメラが同一撮像点で撮影できることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
この発明のカメラ雲台制御システムは、システムとパーソナルコンピュータを組み合わせ計算処理させ、メインカメラの撮像対象をメインカメラの雲台情報から得ているのでメインカメラ1台のコントローラで操作することにより前記複数のカメラがメインカメラの撮像点と同一撮像点で撮影できる自動制御を簡単に実現することができる。
【００１３】
またさらに、メインカメラ1台のコントローラで操作することにより前記複数のカメラがメインカメラの撮像点と同一撮像点で撮影できる自動制御を予め定められた軌道上の同一撮像点で撮影することにより、上記サブカメラの制御を簡単に、安定に、また精度よくすることができる。同時に、複数のカメラを一人で簡単な操作により前記複数のカメラが予め定められた軌道上の同一撮像点で撮影でき、軌道を外れることがない効果がある。
【００１４】
本発明のカメラ制御システムを採用することにより、従来撮像のため複数のオペレータがカメラの数だけ必要だったのに対し、本発明のシステムによればメインカメラのオペレータ一人でよく、人手が大幅にカットできる。また、複数のカメラは常に同一地点で撮像するので、カメラによる撮像対象のズレが生じない効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照し、実施例に基づき本発明を詳細に説明する。
図１は、競艇場の全体及びカメラ配置の俯瞰図を示す。ピットで待機していた各艇はスタートの合図と共に第２ターンマークを回り込んでスタートの準備をする。
【実施例】
【００１６】
図２に、実際の競艇のレースの概要を示す。出場艇数は６艇以下である。スタートの所に大時計２６があり、レースはスタートライン２３を前後１秒以内の間に通過し、第１ターンマーク２４を回り込み、ついで第２ターンマーク２５を回り込む。このようにして第１、第２ターンマークの外側を３周してゴール２３への先着順に順位が決まる。なお、計時０秒前にスタートラインを越えるとフライングになり失格し、また１秒以上遅れて通過しても失格になる。
【００１７】
本番ピット２１の係留されている各艇に選手が乗り込み、競艇開始の合図と共に大時計が掲示を開始すると、各艇は第２ターンマーク２２を回り込み、なるべくいいコースを取ろうとする。選手は、スタートライン近くのコース内側からスタートしたり、あるいはコース外側で計時数秒前に遠くからスタートしてダッシュし、勢いを付けてスタートラインを越えたりする作戦を取る。第１ターンマーク及び第２ターンマークをどう回るかが大きく勝敗を左右し、この時艇同士の接触等が生じ易い。
【００１８】
艇の横腹に追突すると艇が転覆するので違反となる。また、他の艇のコースの直前を邪魔すると違反になる。これらを監視するため、審判員は主審がスタート及びゴールライン２３付近にいて、また副審が第１ターンマーク２４及び第２ターンマーク２２の近くにいてレースを監視している。同時に、図１に示すように、審判用カメラが上記審判員とほぼ同じ箇所に３台設けられていて、レース展開をすべて撮像している。この撮像画像は、違反があった場合等に再現して審判の資料として供される。
【００１９】
前述のように、従来これらカメラはすべてオペレータによって撮像されており、３台のカメラは同じターゲットを撮像している。
従来これら複数のカメラはそれぞれオペレータがいて個別に撮像していたが、本発明ではメインカメラ（センターカメラ）１を操作することによってサブカメラ（１マークカメラ）２、およびサブカメラ（２マークカメラ）３を自動的に制御し、メインカメラの撮像点と同じ撮像点でサブカメラも撮像する。従って、サブカメラにはオペレータがいない。
【００２０】
図３にシステムの概要が、また図４，図５に詳細な構成が示される。図３〜図５
に示されるように、メインパネルのコントローラ５でメインカメラの雲台を制御（オペレータがターゲットを撮像）すると、同じターゲットを向くようにサブカメラ２，３の雲台制御情報がＰＣで計算されて、該制御情報がコントロールユニットに送られて、サブカメラ２，３の雲台が制御される。このことにより、サブカメラ２，３は、メインカメラ１と同じターゲットを撮像することになる。この時、ターゲットの撮像軌道は事前に定められているので、雲台情報に多少の誤差が生じても最終的に軌道上の地点の最も近い点に位置修整がなされ、雲台の制御誤差による制御情報の誤差を吸収することができるので制御が楽になり、精度も増す効果がある。なお、必要に応じて、従来のようにサブカメラを手動でも操作できるようにサブパネル６，７も設けられている。
【００２１】
この自動制御の方法は以下の通りである。
それぞれのカメラの雲台には、雲台のパン（以下、ＰＡＮという。）移動軸（水平移動）とチルト（以下、ＴＩＬＴという。）移動軸（垂直移動）にロータリーエンコーダを取り付けてある。
【００２２】
システム電源立上げ時の初期化時、雲台のＰＡＮ、ＴＩＬＴの原点設定動作を行ない、原点位置のロータリーエンコーダパルス数を基準（０，０）に設定し、その後の移動量をロータリーエンコーダのパルス数で制御する。
【００２３】
雲台はＰＡＮが０〜１８０度／６３５００パルス、ＴＩＬＴが０〜４５度／１５０００パルスで動作する。
競艇場の配置図は、例えば図６に示される。図６において、第２ターンマーク（以下、２Ｍターンマークという。）、第１ターンマーク（以下、１Ｍターンマークという。）の直線距離および傾きは各競艇場で図面化されていて、数値が分かっている。従って、この2点のターンマークの物理的位置（ターンマーク間距離、傾き）、および各カメラ雲台設置高さを基準にして、各カメラ雲台の２Ｍターンマーク、１Ｍターンマーク位置のＰＡＮパルス値、ＴＩＬＴパルス値を取得し、さらに各カメラ雲台のＰＡＮ角度、ＴＩＬＴ角度関係（振り角度、向き角度）を算出し、各ターンマークとの距離（カメラ雲台、ターンマーク間距離）を算出する。
【００２４】
算出したデータ（角度、距離）より、２点のターンマークの物理的位置（ターンマーク間距離、傾き）のターンマーク間距離値と同等となるように、カメラ雲台水平位置のＴＩＬＴ値および傾き値と同等となる平行位置のＰＡＮ値を計算し、各カメラ雲台の２つのターンマーク点に対する設置基準値を算出する。
【００２５】
各雲台の設置基準値を算出後、基準カメラ雲台（センターカメラ（１））にその他のカメラ雲台（２Ｍ、１Ｍカメラ）の向く位置を一致させる動作を行わすため、２Ｍターンマークと１Ｍターンマークを基準にした各カメラの位置の横方向（Ｘ軸）と縦方向（Ｙ軸）の距離を算出する。
【００２６】
基準カメラ雲台の位置に対して２Ｍカメラ（３）、１Ｍカメラ（２）の位置関係（横方向、縦方向の距離）を出し、設置基準値と各カメラ間位置関係を基本データとする。
基準カメラ雲台の向いているポイントからの基準カメラ雲台の位置の横方向、縦方向の距離を算出し、基準カメラ雲台と２Ｍカメラ雲台、１Ｍカメラ雲台の位置関係より、基準カメラ雲台の向いているポイントと２Ｍカメラ雲台、１Ｍカメラ雲台の横方向、縦方向、斜辺方向の距離（直角三角形）を出す。そして、横方向、縦方向の距離から、ＰＡＮ角度、斜辺の距離とカメラ高さからＴＩＬＴ角度を算出し、ＰＡＮ角度、ＴＩＬＴ角度よりＰＡＮパルス値とＴＩＬＴパルス値を算出し、制御することで基準カメラ雲台の向いているポイントと２Ｍカメラ雲台、１マークカメラ雲台の向くポイントを一致させる。
【００２７】
この計算例を図６，図７，図８を用いて説明する。図６は、競艇場の配置図の例であり、図７はこの計算例における図６に対応させたＸＹ座標軸（左下が原点）を示す。図８は、その計算説明図である。
【００２８】
座標軸制御計算方法は、以下のとおりである。
（１）ＰＣ画面に競艇場の平面図を座標化し表示して、カメラ軌跡を描き、カメラ設置位置からの軌跡座標より、雲台のパン角度、チルト角度、およびレンズセンター距離よりフォーカス制御、レンズ焦点距離から撮像範囲を計算から割り出し、自動軌跡追従システムを構成する。
【００２９】
例として図６の競艇場を示す。図６において、競艇場のトラッキングカメラ設置図より横４４０ｍを１０００ドット（Ｄｏｔ）構成とし、横４４０ｍ、縦２０４ｍの全体エリアを座標化し、図７のようにＰＣ画面に表示させる。
【００３０】
４４０ｍ＝１０００Ｄｏｔ
２０４ｍ＝４６４Ｄｏｔ
従って、１Ｄｏｔ距離：４４０ｍ／１０００＝０．４４ｍとなる。
角度計算し、角度を雲台移動パルス数に変換し制御する。
雲台のパルス数は、
パン ６３５００パルス／１８０度
チルト １５０００パルス／４５度
である。
【００３１】
以下、図６，図７，図８を参照し、メインカメラ（センターカメラ）１を例にして上記計算例を示す。なお、サブカメラの計算も同様にして行えばよい。
（２）パン角度
パン角度計算式は、以下の通りである。
図７において、
Ａ＝２０４ｍ Ｂ＝１３．５ｍ Ｃ＝２２０ｍ Ｄ＝１０ｍ Ｅ＝２１０ｍ
である。
・カメラ９０度位置（正面方向）から左側の場合のＸ座標を求める。
図７において、
（Ｃ＋Ｄ）／０．４４）＝（２３０ｍ／０．４４ｍ）＝５２３Ｄｏｔ
また、この時のパルス数(ＰＡＮ９０度境界のパルス数)は、３１７５０である。
【００３２】
図７において、
Ｘ＜５２３Ｄｏｔの場合（ＰＡＮパルス数＜３１７５０の場合）
Φ１＝ｔａｎ−１（ΔＹ／ΔＸ）
ΔＹ＝Ｙ座標値×（Ａ／分割ドット数）＋Ｂ （ｍ）
ただし、Ｙ軸分割ドット数：４６４
ΔＸ＝Ｘ−（Ｘ座標値×（（Ｃ＋Ｄ＋Ｅ）／分割ドット数）） （ｍ）
ただし、Ｘ軸分割ドット数：１０００
Ｘ＞＝５２３Ｄｏｔの場合（ＰＡＮパルス数＞＝３１７５０の場合）
Φ２＝９０＋ｔａｎ−１ΔＥ／ΔＹ
ΔＥ＝（Ｘ座標値×（（Ｃ＋Ｄ＋Ｅ）／分割ドット数））−Ｘ （ｍ）
【００３３】
競艇場とカメラ位置との間には、図７におけるＢの距離が隔てられているので、競艇場の０，０〜０（図７の７１），１０００（図７の７２）の雲台パン角度は次のようになる。
０，０の方向：ｔａｎ−１（１３．５／２３０）＝３．３６度
パルス数：３．３６／０．００２８≒１２００パルス
１０００の方向：９０＋ｔａｎ−１（２１０／１３．５）＝１７６．３２度
パルス数：１７６．３２／０．００２８≒６２９７１パルス
【００３４】
・次に、カメラ９０度位置（正面方向）から右側の場合のＸ座標を求める。
Ｘ＜５２３の場合（ＰＡＮパルス数＜３１７５０の場合）
Φ１＝ｔａｎ−１（ΔＹ／ΔＸ）
ΔＹ＝Ｙ座標値×（Ａ／分割ドット数）＋Ｂ （ｍ）
Ｙ軸分割ドット数：４６４
ΔＸ＝Ｘ−（Ｘ座標値×（（Ｃ＋Ｄ＋Ｅ）／分割ドット数）） （ｍ）
Ｘ軸分割ドット数：１０００
Ｘ＞＝５２３の場合（ＰＡＮパルス数＞＝３１７５０）
Φ２＝９０＋ｔａｎ−１ΔＥ／ΔＹ
ΔＥ＝（Ｘ座標値×（（Ｃ＋Ｄ＋Ｅ）／分割ドット数））−Ｘ （ｍ）
なお、０〜０，１０００の雲台パン角度は、前記と同様に、
０：ｔａｎ−１（１３．５／２３０）＝３．３６度
パルス数：３．３６／０．００２８≒１２００パルス
１０００：９０＋ｔａｎ−１（２１０／１３．５）＝１７６．３２度
パルス数：１７６．３２／０．００２８≒６２９７１パルス
となる。
【００３５】
（３）チルト角度
カメラは地上より一定の高さにあるので競艇水面は少し見下ろす関係にある。この計算のため、カメラの高さ調整が必要になる。図９にこのための計算例を示す。
カメラの高さ調整のためのチルト角度調整は、図９おいて、チルト角度（ΦＴ）計算をカメラとＸ，Ｙ座標位置の距離をもとめ算出する。
【００３６】
Ｈ＝２４．２５ｍ（カメラ高さ）の場合、
Ｘ＜５２３の場合（図７において、正面より左側の場合）、
ΦＴ＝９０−ｔａｎ−１（（√ΔＸ２乗＋ΔＹ２乗）／Ｈ）
ΔＹ＝Ｙ座標値×（Ａ／分割ドット数）＋Ｂ （ｍ）
ΔＸ＝Ｘ−（Ｘ座標値×（（Ｃ＋Ｄ＋Ｅ）／分割ドット数）） （ｍ）
Ｘ＝５２３の場合（正面方向の場合）、
ΦＴ＝９０−ｔａｎ−１ΔＹ／Ｈ
ΔＹ＝Ｙ座標値×（Ａ／分割ドット数）＋Ｂ （ｍ）
Ｘ＞５２３の場合（図７において、正面より右側の場合）、
ΦＴ＝９０−ｔａｎ−１（（√ΔＥ２乗＋ΔＹ２乗）／Ｈ）
ΔＹ＝Ｙ座標値×（Ａ／分割ドット数）＋Ｂ （ｍ）
ΔＥ＝Ｘ座標値×（（Ｃ＋Ｄ＋Ｅ）／分割ドット数））−Ｘ （ｍ）
【００３７】
（４）フォーカス
なお、フォーカス距離計算は、図１０を参照し、カメラ高さより算出し自動化する。
【００３８】
Ｈ＝２４．２５ｍ（カメラ高さ）の場合、
Ｘ＜５２３の場合（図７において、正面より左側の場合）、
ＦＭ＝√（（ΔＸ２乗＋ΔＹ２乗）＋Ｈ２乗）） （ｍ）
ΔＹ＝Ｙ座標値×（Ａ／分割ドット数）＋Ｂ （ｍ）
ΔＸ＝Ｘ−（Ｘ座標値×（（Ｃ＋Ｄ＋Ｅ）／分割ドット数））
Ｘ＝５２３の場合（正面方向の場合）、
ＦＭ＝√ΔＹ２乗＋Ｈ２乗
ΔＹ＝Ｙ座標値×（Ａ／分割ドット数）＋Ｂ （ｍ）
Ｘ＞５２３の場合（図７において、正面より右側の場合）、
ＦＭ＝（（√ΔＥ２乗＋ΔＹ２乗）＋Ｈ２乗）
ΔＹ＝Ｙ座標値×（Ａ／分割ドット数）＋Ｂ （ｍ）
ΔＥ＝Ｘ座標値×（（Ｃ＋Ｄ＋Ｅ）／分割ドット数）−Ｘ
となる。
【００３９】
（５）レンズの焦点距離計算（撮像範囲）
参考までに、図７，図８を用いてレンズの焦点距離計算（撮像範囲）について説明する。レンズの焦点距離計算（撮像範囲）はレンズセンター位置座標より算出する。
レンズ焦点距離はＺｏｏｍデータ（８Ｂｉｔ）より焦点距離位置を算出し、水平、垂直の撮像範囲を表示させる。
【００４０】
レンズ画角＝（ｔａｎ−１（Ｌ／２）／ｆ）×２
Ｌ：センサ有効受光長 ｆ：レンズ焦点距離
ＣＣＤカメラ撮像サイズ゛
２／３インチ ８．８ｍｍ×６．６ｍｍ
使用レンズ
Ｊ２１ａ×７．８Ｂ 焦点距離：７．８ｍｍ〜１６４ｍｍ
【００４１】
垂直方向撮像範囲は、次のようになる。
最大レンズ画角 Φｆ＝ｔａｎ−１（（Ａ＋Ｂ）／Ｈ）−ｔａｎ−１（Ｂ／Ｈ）
最大撮像範囲レンズ焦点距離ｆ＝（Ｌ／２）／ｔａｎ（Φｆ／２）
Φｆｘ＝（ｔａｎ−１（Ｌ／２）／f）×２
Ｌ：垂直有効受光長：６．６ｍｍ ｆ：レンズ焦点距離：７．８mm〜１６４mm
ΔＺ＝ｔａｎ（９０−ΦＴ）×Ｈ＝ＦＷＶ０ （ｍ）
ΔＦＷＶ１＝ｔａｎ（９０−ΦＴ−（Φｆｘ／２））×Ｈ （ｍ）
ΔＦＷＶ２＝ｔａｎ（９０−ΦＴ＋（Φｆｘ／２））×Ｈ （ｍ）
【００４２】
垂直撮像範囲座標は、次のようになる。
Ｘ＜５２３の場合（図７において、正面より左側の場合）、
ΔＦＷＶ１（Ｘ）＝ＦＷＶ０（Ｘ）＋（（ＣｏｓΦ１×（ΔＦＷＶ０−ΔＦＷＶ１））／０．４４）（Ｄｏｔ）
・ ΔＦＷＶ１（Ｙ）＝ＦＷＶ０（Ｙ）−（（ＳｉｎΦ１×（ΔＦＷＶ０−ΔＦＷＶ１））／０．４４）（Ｄｏｔ）
ΔＦＷＶ２（Ｘ）＝ＦＷＶ０（Ｘ）−（（ＣｏｓΦ１×（ΔＦＷＶ２−ΔＦＷＶ０））／０．４４）（Ｄｏｔ）
ΔＦＷＶ２（Ｙ）＝ＦＷＶ０（Ｙ）＋（（ＳｉｎΦ１×（ΔＦＷＶ２−ΔＦＷＶ０））／０．４４）（Ｄｏｔ）
Ｘ＝５２３の場合（正面方向の場合）、
ΔＦＷＶ１（Ｘ）＝ＦＷＶ０（５２３）（Ｄｏｔ）
ΔＦＷＶ１（Ｙ）＝ＦＷＶ０（Ｙ）−（（ΔＦＷＶ０−ΔＦＷＶ１）／０．４４）（Ｄｏｔ）
ΔＦＷＶ２（Ｘ）＝ＦＷＶ０（５２３）
ΔＦＷＶ２（Ｙ）＝ＦＷＶ０（Ｙ）＋（（ΔＦＷＶ２−ΔＦＷＶ０）／０．４４）（Ｄｏｔ）
Ｘ＞５２３の場合（図７において、正面より右側の場合）、
ΔＦＷＶ１（Ｘ）＝ＦＷＶ０（Ｘ）−（（Ｃｏｓ（１８０−Φ２）×（ΔＦＷＶ０−ΔＦＷＶ１））／０．４４）（Ｄｏｔ）
ΔＦＷＶ１（Ｙ）＝ＦＷＶ０（Ｙ）−（（Ｓｉｎ（１８０−Φ２）×（ΔＦＷＶ０−ΔＦＷＶ１））／０．４４）（Ｄｏｔ）
ΔＦＷＶ２（Ｘ）＝ＦＷＶ０（Ｘ）＋（（Ｃｏｓ（１８０−Φ２）×（ΔＦＷＶ２−ΔＦＷＶ０））／０．４４）（Ｄｏｔ）
ΔＦＷＶ２（Ｙ）＝ＦＷＶ０（Ｙ）＋（（Ｓｉｎ（１８０−Φ２）×（ΔＦＷＶ２−ΔＦＷＶ０））／０．４４）（Ｄｏｔ）
Φｆｈ＝（ｔａｎ−１（Ｌ／２）／ｆ）×２
Ｌ：水平有効受光長：８．８ｍｍ ｆ：レンズ焦点距離：７．８ｍｍ〜１６４ｍｍ
ΔＨＷ１＝ΔＨＷ２＝ｔａｎ（Φｆｈ／２）×ΔＺ （ｍ）
ΔＺ＝ｔａｎ（９０−ΦＴ）×Ｈ （ｍ）
【００４３】
水平撮像範囲座標は、次のようになる。
ΔＨＷ１＝ΔＨＷ２＝ｔａｎ（Φｆｈ／２）×ΔＺ （ｍ）
ΔＺ＝ｔａｎ（９０−ΦＴ）×Ｈ （ｍ）
Ｘ＜５２３の場合（図７において、正面より左側の場合）、
ＦＷＨ１
Ｘ座標＝ＦＷＨ０（Ｘ）−（（ＳｉｎΦ１×ΔＨＷ１）／０．４４）（Ｄｏｔ）
Ｙ座標＝ＦＷＨ０（Ｙ）−（（ＣｏｓΦ１×ΔＨＷ１）／０．４４）（Ｄｏｔ）
ＦＷＨ２
Ｘ座標＝ＦＷＨ０（Ｘ）＋（（ＳｉｎΦ１×ΔＨＷ１）／０．４４）（Ｄｏｔ）
Ｙ座標＝ＦＷＨ０（Ｙ）＋（（ＣｏｓΦ１×ΔＨＷ１）／０．４４）（Ｄｏｔ）
Ｘ＝５２３の場合（正面方向の場合）、
ＦＷＨ１
Ｘ座標＝ＦＷＨ０（５２３）−（ΔＨＷ１／０．４４）（Ｄｏｔ）
Ｙ座標＝ＦＷＨ（Ｙ）（Ｄｏｔ）
ＦＷＨ２
Ｘ座標＝ＦＷＨ０（５２３）＋（ΔＨＷ１／０．４４）（Ｄｏｔ）
Ｙ座標＝ＦＷＨ（Ｙ）（Ｄｏｔ）
Ｘ＞５２３（図７において、正面より右側の場合）、
ＦＷＨ１
Ｘ座標＝ＦＷＨ０（Ｘ）−（（Ｓｉｎ（１８０-Φ２）×ΔＨＷ１）／０．４４）（Ｄｏｔ）
Ｙ座標＝ＦＷＨ０（Ｙ）＋（（Ｃｏｓ（１８０-Φ２）×ΔＨＷ１）／０．４４）（Ｄｏｔ）
ＦＷＨ２
Ｘ座標＝ＦＷＨ０（Ｘ）＋（（Ｓｉｎ（１８０-Φ２）×ΔＨＷ１）／０．４４）（Ｄｏｔ）
Ｙ座標＝ＦＷＨ０（Ｙ）−（（Ｃｏｓ（１８０-Φ２）×ΔＨＷ１）／０．４４）（Ｄｏｔ）
である。
【００４４】
軌道作成については、図１のように各カメラ雲台を軌道上の曲線ポイントと直線ポイントに向け、各ポイントのＰＡＮパルス値、ＴＩＬＴパルス値を入力することで、軌道を作成する。
【００４５】
軌道の曲線部分は曲線補間計算、直線部分に対しては直線補間計算をパーソナルコンピュータで計算させ軌道作成を行う。
曲線補間は４点から制御されるベジェ曲線で行い、点Ａから始まり、Ｂ，Ｃに制御され、Ｄ点で終端する曲線である。４点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを制御点とするベジュ曲線は、次の式で生成される。Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは位置ベクトルで、ｔは［０..１]のスカラーである。ｔを媒介変数とする３次式となる。
【００４６】
ｒ（ｔ）＝Ａ・（１−ｔ）３＋３・Ｂ・ｔ・（１−ｔ）２＋３・Ｃ・ｔ２・（１−ｔ）＋Ｄ・ｔ３
この式はｔ＝０のときＡ、ｔ＝１のときＢとなるが、ｔが０から１に変化するとともに、r（ｔ）の値はＡ＞Ｂ＞Ｃ＞Ｄの順に移っていく。
【００４７】
今回は基準点データ間の最も差の大きいデータ数を分解能として使用し曲線データを作成している。
直線補間については、カメラ雲台は旋回動作であり、旋回移動動作を直線動動作にする必要があり、直線ポイント間の距離を算出し（余弦定理）、等間隔移動とするようカメラ雲台移動角度計算を行い、カメラ雲台の制御パルス値変換し補間をかける。
【００４８】
曲線部と直線部の判定とし、各ポイント間の直線距離を計算し、曲線部の直線距離は短く、直線部の直線距離は長くなるので、直線補間をかける距離の入力を設け、軌道の作成時に曲線補間部と直線補間部を分け、計算して軌道を作成する。
以上のような制御を行うことで、複数のカメラ雲台を軌道上の同じ点を捉え連動動作が行える。
【００４９】
今回は競艇場でのカメラ雲台の設置は、スタンド側に3台のカメラ雲台が設置されており、１方向からの計算式を用い競艇場用に開発した。
競馬場等の競技では４方向にカメラ雲台が設置されている場合は上記考え方を導入し、基準カメラ雲台の位置とその他のカメラ雲台位置関係（距離関係）を算出し、４方向よりの計算式を組むことで実現可である。
【００５０】
なお、この発明の複数カメラの同期自動トラッキングシステムは、競艇、競馬に限らず、例えば、下記のように決まったコース軌道の競技に対して、複数台のカメラを使用し各アングルから撮映が必要とされる分野にも用いることができる。
・競艇、競馬等のパトロール業務
・イベント撮像業務
【００５１】
また、上記計算式制御の場合、基準カメラ雲台の自由移動に対して他カメラ雲台撮像点一致制御を基準カメラ雲台のポイントから各カメラ雲台撮像点一致計算で行い制御した場合は時間的なズレが発生し、厳密には同時移動が出来ない。従って、前記計算式制御方式を元に各カメラ雲台に対して、共通のトラッキング撮像範囲の絶対座標を作成し、移動座標値を雲台制御パルス値に変換し、該絶対座標を基に全カメラ雲台を撮像点一致制御する方がよい。このように、平面座標図より軌道作成して軌道連動動作、座標値制御することで、自由移動トッラキング連動動作が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明によれば、従来人手が掛かった複数カメラによる競馬、競艇等の同期撮影が一人の操作にによりできることになり、省力化が図れるので実用性、利便性が高い。現に近日中に当該システムを採用の予定である。
【００５３】
また、このことにより経費も削減され、また撮像精度も向上する。さらにはこの発明の複数カメラ自動制御システムの他の分野への応用も期待できるので、産業上の利用性は高い。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】競艇場の全体及びカメラ配置の俯瞰図である。
【図２】実際の競艇のレースの例を示す図である。
【図３】本発明のシステム構成の概念図である。
【図４】本発明の具体的なシステム構成を示す図である。
【図５】本発明のさらに詳細なシステム構成を示す図である。
【図６】競艇場の配置図の例を示す図である。
【図７】この計算例における図６に対応させたＸＹ座標軸を示す図である。
【図８】図７の計算説明図である。
【図９】カメラの高さ調整のためのチルト角度調整の計算図である。
【図１０】カメラの高さ調整のためのチルト角度調整の計算記号説明図である。
【符号の説明】
【００５５】
１ メインカメラ
２ 第１マークカメラ
３ 第２マークカメラ
５ メインパネル
６ サブパネル１
７ サブパネル２
８ コントローラ
９ ＰＣ
１０ 雲台駆動装置
１１ カメラ雲台
１２ 雲台駆動装置
１３ カメラ雲台
１４ 雲台駆動装置
１５ カメラ雲台
【技術分野】
【０００１】
本発明は、競馬、競艇等のレースを撮像する複数のカメラの制御をし、１台のメインカメラのトラッキングに合わせて、他のサブカメラをメインカメラと同じ対象に合わせるように自動的にトラッキング制御するシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、競艇等において、フライングやコース妨害等を審判するため、あるいは場内テレビで観客に見せるために、レース画像を複数のカメラで撮像している。
しかし、複数のカメラで同一対象を撮像するために、従来はそれぞれのカメラをオペレータが操作しなければならず人手が掛かり、またそれぞれ独自に撮像しているため、カメラ毎の撮像点（同期）のバラツキが生じていた。
【０００３】
例えば、現状の競艇場でのトラッキングシステムは、審判用に３台のカメラが設置されている。該カメラは、軌道作成に対して３台のカメラ雲台毎に雲台コントローラを持ち、実際に軌道上にボートを走らせ３人で同時にボートを撮像して軌道を予め作成し、該軌道に沿ってレース画像を撮像する方法であり、作成時間、および人数（最小４名）を必要とする。
また、３人でそれぞれボートを追うため、本来撮像点が同一であることが望ましいが各カメラ撮像点のばらつきが出てしまう。
【０００４】
従来複数の監視カメラ等で同じターゲットを撮像することは周知である。例えば、特開２００３−１８４４８号公報は、観測カメラによりターゲットの位置情報を得て収録用カメラを追尾させ収録する方法が記載されている。特開２００３−１０１９９４号公報には、監視カメラにより移動物体を検出し、エリアを特定してカメラを切り替える方法が開示されている。特開２００５−３３８２７号公報は、同様に２台以上の監視カメラが連動して同じターゲットを追尾・撮影する方法が示されている。特開２００５−１３０４６２号公報は、異なる位置から複数のカメラで撮影された映像の内、いずれかの映像を選択して表示する装置が記載されている。
【０００５】
しかし、上記従来の複数カメラのターゲット追尾方式は、任意のエリアに対してカメラを連動させる必要があり、自動追尾の制御が複雑になる。また、より広い範囲をカバーするため追尾の精度が出ない欠点がある。また、移動体を認識して追尾する方法においては、移動体を認識しなければならないための装置が複雑になる。例えば、特開２００３−１８４４８号公報や特開２００５−３３８２７号公報のものは、観測用カメラの映像に基づき、収録体対象の特徴を検出して追尾しているが、その動作は複雑である。特開２００３−１０１９９４号公報や特開２００５−１３０４６２号公報のものは、エリアを分割して単にカメラを切り替えているに過ぎない。
【０００６】
競馬、競艇等のレースを撮像する複数のカメラの制御をし、１台のメインカメラのトラッキングに合わせて、他のサブカメラをメインカメラと同じ対象に合わせるように自動的にトラッキング制御する場合、競馬、競艇等のレースにおける艇や馬等の走行する軌道はほぼ決まっており、このような軌道を予め定めておけば任意のエリアの任意のターゲットを追尾することに比較してその追尾の制御がはるかに簡単になり、装置が安価で容易に実現できると共に、精度も向上する。
【特許文献１】特開２００３−１８４４８号公報
【特許文献２】特開２００３−１０１９９４号公報
【特許文献３】特開２００５−３３８２７号公報
【特許文献４】特開２００５−１３０４６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記課題に鑑みてなされたもので、競馬、競艇等のレースを撮像する複数のカメラの制御をし、１台のメインカメラのトラッキングに合わせて、他のサブカメラをメインカメラと同じ対象に合わせるように自動的にトラッキング制御するシステムにおいて、上記複数のカメラの雲台をメインカメラの雲台情報から同じターゲットを撮像するように合わせて制御し、サブカメラがメインカメラと同じターゲットを撮像するように自動制御するシステ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】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明は、軌跡作成の簡易化、各カメラ撮像点の一致化のため今回新方式として、パーソナルコンピュータを使用し、軌道作成処理およびカメラ撮像点一致処理を計算処理させ、一人で簡単に作成、変更出来るようにした。
【０００９】
すなわち、この発明のカメラ雲台制御システムは、競馬、競艇等のレース画像を同時に複数のカメラで撮像するシステムにおいて、メインカメラの雲台の操作に連動して他のサブカメラのそれぞれの雲台を自動的に制御し、メインカメラ１台のコントローラで操作することにより前記複数のカメラがメインカメラの撮像点と同一撮像点で撮影できることを特徴とする。
【００１０】
さらに、前記複数のカメラが予め定められた軌道上の同一撮像点で撮影できることを特徴とする。
さらに、上記軌道上の同一撮像点で撮影できるカメラ雲台制御システムにおいて、前記軌道作成は予め複数の地点を通る所定の軌道を定め、該軌道情報と前記複数の地点情報を前記雲台のパン、チルトのデータとして記憶させ、該データによりコンピュータで計算して前記サブカメラの雲台のパン、チルトを前記メインカメラの撮像箇所と同一の地点のパン、チルトに自動的に制御することにより前記複数のカメラが予め定められた軌道上の同一撮像点で撮影できることを特徴とする。
【００１１】
またさらに、上記カメラ雲台制御システムにおいて、前記メインカメラの撮像時のパン、チルトから同一の地点を撮像するサブカメラのパン、チルトをコンピュータで計算し、前記サブカメラの雲台のパン、チルトを前記メインカメラの撮像箇所と同一の地点のパン、チルトに自動的に制御することにより前記複数のカメラが同一撮像点で撮影できることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
この発明のカメラ雲台制御システムは、システムとパーソナルコンピュータを組み合わせ計算処理させ、メインカメラの撮像対象をメインカメラの雲台情報から得ているのでメインカメラ1台のコントローラで操作することにより前記複数のカメラがメインカメラの撮像点と同一撮像点で撮影できる自動制御を簡単に実現することができる。
【００１３】
またさらに、メインカメラ1台のコントローラで操作することにより前記複数のカメラがメインカメラの撮像点と同一撮像点で撮影できる自動制御を予め定められた軌道上の同一撮像点で撮影することにより、上記サブカメラの制御を簡単に、安定に、また精度よくすることができる。同時に、複数のカメラを一人で簡単な操作により前記複数のカメラが予め定められた軌道上の同一撮像点で撮影でき、軌道を外れることがない効果がある。
【００１４】
本発明のカメラ制御システムを採用することにより、従来撮像のため複数のオペレータがカメラの数だけ必要だったのに対し、本発明のシステムによればメインカメラのオペレータ一人でよく、人手が大幅にカットできる。また、複数のカメラは常に同一地点で撮像するので、カメラによる撮像対象のズレが生じない効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照し、実施例に基づき本発明を詳細に説明する。
図１は、競艇場の全体及びカメラ配置の俯瞰図を示す。ピットで待機していた各艇はスタートの合図と共に第２ターンマークを回り込んでスタートの準備をする。
【実施例】
【００１６】
図２に、実際の競艇のレースの概要を示す。出場艇数は６艇以下である。スタートの所に大時計２６があり、レースはスタートライン２３を前後１秒以内の間に通過し、第１ターンマーク２４を回り込み、ついで第２ターンマーク２５を回り込む。このようにして第１、第２ターンマークの外側を３周してゴール２３への先着順に順位が決まる。なお、計時０秒前にスタートラインを越えるとフライングになり失格し、また１秒以上遅れて通過しても失格になる。
【００１７】
本番ピット２１の係留されている各艇に選手が乗り込み、競艇開始の合図と共に大時計が掲示を開始すると、各艇は第２ターンマーク２２を回り込み、なるべくいいコースを取ろうとする。選手は、スタートライン近くのコース内側からスタートしたり、あるいはコース外側で計時数秒前に遠くからスタートしてダッシュし、勢いを付けてスタートラインを越えたりする作戦を取る。第１ターンマーク及び第２ターンマークをどう回るかが大きく勝敗を左右し、この時艇同士の接触等が生じ易い。
【００１８】
艇の横腹に追突すると艇が転覆するので違反となる。また、他の艇のコースの直前を邪魔すると違反になる。これらを監視するため、審判員は主審がスタート及びゴールライン２３付近にいて、また副審が第１ターンマーク２４及び第２ターンマーク２２の近くにいてレースを監視している。同時に、図１に示すように、審判用カメラが上記審判員とほぼ同じ箇所に３台設けられていて、レース展開をすべて撮像している。この撮像画像は、違反があった場合等に再現して審判の資料として供される。
【００１９】
前述のように、従来これらカメラはすべてオペレータによって撮像されており、３台のカメラは同じターゲットを撮像している。
従来これら複数のカメラはそれぞれオペレータがいて個別に撮像していたが、本発明ではメインカメラ（センターカメラ）１を操作することによってサブカメラ（１マークカメラ）２、およびサブカメラ（２マークカメラ）３を自動的に制御し、メインカメラの撮像点と同じ撮像点でサブカメラも撮像する。従って、サブカメラにはオペレータがいない。
【００２０】
図３にシステムの概要が、また図４，図５に詳細な構成が示される。図３〜図５
に示されるように、メインパネルのコントローラ５でメインカメラの雲台を制御（オペレータがターゲットを撮像）すると、同じターゲットを向くようにサブカメラ２，３の雲台制御情報がＰＣで計算されて、該制御情報がコントロールユニットに送られて、サブカメラ２，３の雲台が制御される。このことにより、サブカメラ２，３は、メインカメラ１と同じターゲットを撮像することになる。この時、ターゲットの撮像軌道は事前に定められているので、雲台情報に多少の誤差が生じても最終的に軌道上の地点の最も近い点に位置修整がなされ、雲台の制御誤差による制御情報の誤差を吸収することができるので制御が楽になり、精度も増す効果がある。なお、必要に応じて、従来のようにサブカメラを手動でも操作できるようにサブパネル６，７も設けられている。
【００２１】
この自動制御の方法は以下の通りである。
それぞれのカメラの雲台には、雲台のパン（以下、ＰＡＮという。）移動軸（水平移動）とチルト（以下、ＴＩＬＴという。）移動軸（垂直移動）にロータリーエンコーダを取り付けてある。
【００２２】
システム電源立上げ時の初期化時、雲台のＰＡＮ、ＴＩＬＴの原点設定動作を行ない、原点位置のロータリーエンコーダパルス数を基準（０，０）に設定し、その後の移動量をロータリーエンコーダのパルス数で制御する。
【００２３】
雲台はＰＡＮが０〜１８０度／６３５００パルス、ＴＩＬＴが０〜４５度／１５０００パルスで動作する。
競艇場の配置図は、例えば図６に示される。図６において、第２ターンマーク（以下、２Ｍターンマークという。）、第１ターンマーク（以下、１Ｍターンマークという。）の直線距離および傾きは各競艇場で図面化されていて、数値が分かっている。従って、この2点のターンマークの物理的位置（ターンマーク間距離、傾き）、および各カメラ雲台設置高さを基準にして、各カメラ雲台の２Ｍターンマーク、１Ｍターンマーク位置のＰＡＮパルス値、ＴＩＬＴパルス値を取得し、さらに各カメラ雲台のＰＡＮ角度、ＴＩＬＴ角度関係（振り角度、向き角度）を算出し、各ターンマークとの距離（カメラ雲台、ターンマーク間距離）を算出する。
【００２４】
算出したデータ（角度、距離）より、２点のターンマークの物理的位置（ターンマーク間距離、傾き）のターンマーク間距離値と同等となるように、カメラ雲台水平位置のＴＩＬＴ値および傾き値と同等となる平行位置のＰＡＮ値を計算し、各カメラ雲台の２つのターンマーク点に対する設置基準値を算出する。
【００２５】
各雲台の設置基準値を算出後、基準カメラ雲台（センターカメラ（１））にその他のカメラ雲台（２Ｍ、１Ｍカメラ）の向く位置を一致させる動作を行わすため、２Ｍターンマークと１Ｍターンマークを基準にした各カメラの位置の横方向（Ｘ軸）と縦方向（Ｙ軸）の距離を算出する。
【００２６】
基準カメラ雲台の位置に対して２Ｍカメラ（３）、１Ｍカメラ（２）の位置関係（横方向、縦方向の距離）を出し、設置基準値と各カメラ間位置関係を基本データとする。
基準カメラ雲台の向いているポイントからの基準カメラ雲台の位置の横方向、縦方向の距離を算出し、基準カメラ雲台と２Ｍカメラ雲台、１Ｍカメラ雲台の位置関係より、基準カメラ雲台の向いているポイントと２Ｍカメラ雲台、１Ｍカメラ雲台の横方向、縦方向、斜辺方向の距離（直角三角形）を出す。そして、横方向、縦方向の距離から、ＰＡＮ角度、斜辺の距離とカメラ高さからＴＩＬＴ角度を算出し、ＰＡＮ角度、ＴＩＬＴ角度よりＰＡＮパルス値とＴＩＬＴパルス値を算出し、制御することで基準カメラ雲台の向いているポイントと２Ｍカメラ雲台、１マークカメラ雲台の向くポイントを一致させる。
【００２７】
この計算例を図６，図７，図８を用いて説明する。図６は、競艇場の配置図の例であり、図７はこの計算例における図６に対応させたＸＹ座標軸（左下が原点）を示す。図８は、その計算説明図である。
【００２８】
座標軸制御計算方法は、以下のとおりである。
（１）ＰＣ画面に競艇場の平面図を座標化し表示して、カメラ軌跡を描き、カメラ設置位置からの軌跡座標より、雲台のパン角度、チルト角度、およびレンズセンター距離よりフォーカス制御、レンズ焦点距離から撮像範囲を計算から割り出し、自動軌跡追従システムを構成する。
【００２９】
例として図６の競艇場を示す。図６において、競艇場のトラッキングカメラ設置図より横４４０ｍを１０００ドット（Ｄｏｔ）構成とし、横４４０ｍ、縦２０４ｍの全体エリアを座標化し、図７のようにＰＣ画面に表示させる。
【００３０】
４４０ｍ＝１０００Ｄｏｔ
２０４ｍ＝４６４Ｄｏｔ
従って、１Ｄｏｔ距離：４４０ｍ／１０００＝０．４４ｍとなる。
角度計算し、角度を雲台移動パルス数に変換し制御する。
雲台のパルス数は、
パン ６３５００パルス／１８０度
チルト １５０００パルス／４５度
である。
【００３１】
以下、図６，図７，図８を参照し、メインカメラ（センターカメラ）１を例にして上記計算例を示す。なお、サブカメラの計算も同様にして行えばよい。
（２）パン角度
パン角度計算式は、以下の通りである。
図７において、
Ａ＝２０４ｍ Ｂ＝１３．５ｍ Ｃ＝２２０ｍ Ｄ＝１０ｍ Ｅ＝２１０ｍ
である。
・カメラ９０度位置（正面方向）から左側の場合のＸ座標を求める。
図７において、
（Ｃ＋Ｄ）／０．４４）＝（２３０ｍ／０．４４ｍ）＝５２３Ｄｏｔ
また、この時のパルス数(ＰＡＮ９０度境界のパルス数)は、３１７５０である。
【００３２】
図７において、
Ｘ＜５２３Ｄｏｔの場合（ＰＡＮパルス数＜３１７５０の場合）
Φ１＝ｔａｎ−１（ΔＹ／ΔＸ）
ΔＹ＝Ｙ座標値×（Ａ／分割ドット数）＋Ｂ （ｍ）
ただし、Ｙ軸分割ドット数：４６４
ΔＸ＝Ｘ−（Ｘ座標値×（（Ｃ＋Ｄ＋Ｅ）／分割ドット数）） （ｍ）
ただし、Ｘ軸分割ドット数：１０００
Ｘ＞＝５２３Ｄｏｔの場合（ＰＡＮパルス数＞＝３１７５０の場合）
Φ２＝９０＋ｔａｎ−１ΔＥ／ΔＹ
ΔＥ＝（Ｘ座標値×（（Ｃ＋Ｄ＋Ｅ）／分割ドット数））−Ｘ （ｍ）
【００３３】
競艇場とカメラ位置との間には、図７におけるＢの距離が隔てられているので、競艇場の０，０〜０（図７の７１），１０００（図７の７２）の雲台パン角度は次のようになる。
０，０の方向：ｔａｎ−１（１３．５／２３０）＝３．３６度
パルス数：３．３６／０．００２８≒１２００パルス
１０００の方向：９０＋ｔａｎ−１（２１０／１３．５）＝１７６．３２度
パルス数：１７６．３２／０．００２８≒６２９７１パルス
【００３４】
・次に、カメラ９０度位置（正面方向）から右側の場合のＸ座標を求める。
Ｘ＜５２３の場合（ＰＡＮパルス数＜３１７５０の場合）
Φ１＝ｔａｎ−１（ΔＹ／ΔＸ）
ΔＹ＝Ｙ座標値×（Ａ／分割ドット数）＋Ｂ （ｍ）
Ｙ軸分割ドット数：４６４
ΔＸ＝Ｘ−（Ｘ座標値×（（Ｃ＋Ｄ＋Ｅ）／分割ドット数）） （ｍ）
Ｘ軸分割ドット数：１０００
Ｘ＞＝５２３の場合（ＰＡＮパルス数＞＝３１７５０）
Φ２＝９０＋ｔａｎ−１ΔＥ／ΔＹ
ΔＥ＝（Ｘ座標値×（（Ｃ＋Ｄ＋Ｅ）／分割ドット数））−Ｘ （ｍ）
なお、０〜０，１０００の雲台パン角度は、前記と同様に、
０：ｔａｎ−１（１３．５／２３０）＝３．３６度
パルス数：３．３６／０．００２８≒１２００パルス
１０００：９０＋ｔａｎ−１（２１０／１３．５）＝１７６．３２度
パルス数：１７６．３２／０．００２８≒６２９７１パルス
となる。
【００３５】
（３）チルト角度
カメラは地上より一定の高さにあるので競艇水面は少し見下ろす関係にある。この計算のため、カメラの高さ調整が必要になる。図９にこのための計算例を示す。
カメラの高さ調整のためのチルト角度調整は、図９おいて、チルト角度（ΦＴ）計算をカメラとＸ，Ｙ座標位置の距離をもとめ算出する。
【００３６】
Ｈ＝２４．２５ｍ（カメラ高さ）の場合、
Ｘ＜５２３の場合（図７において、正面より左側の場合）、
ΦＴ＝９０−ｔａｎ−１（（√ΔＸ２乗＋ΔＹ２乗）／Ｈ）
ΔＹ＝Ｙ座標値×（Ａ／分割ドット数）＋Ｂ （ｍ）
ΔＸ＝Ｘ−（Ｘ座標値×（（Ｃ＋Ｄ＋Ｅ）／分割ドット数）） （ｍ）
Ｘ＝５２３の場合（正面方向の場合）、
ΦＴ＝９０−ｔａｎ−１ΔＹ／Ｈ
ΔＹ＝Ｙ座標値×（Ａ／分割ドット数）＋Ｂ （ｍ）
Ｘ＞５２３の場合（図７において、正面より右側の場合）、
ΦＴ＝９０−ｔａｎ−１（（√ΔＥ２乗＋ΔＹ２乗）／Ｈ）
ΔＹ＝Ｙ座標値×（Ａ／分割ドット数）＋Ｂ （ｍ）
ΔＥ＝Ｘ座標値×（（Ｃ＋Ｄ＋Ｅ）／分割ドット数））−Ｘ （ｍ）
【００３７】
（４）フォーカス
なお、フォーカス距離計算は、図１０を参照し、カメラ高さより算出し自動化する。
【００３８】
Ｈ＝２４．２５ｍ（カメラ高さ）の場合、
Ｘ＜５２３の場合（図７において、正面より左側の場合）、
ＦＭ＝√（（ΔＸ２乗＋ΔＹ２乗）＋Ｈ２乗）） （ｍ）
ΔＹ＝Ｙ座標値×（Ａ／分割ドット数）＋Ｂ （ｍ）
ΔＸ＝Ｘ−（Ｘ座標値×（（Ｃ＋Ｄ＋Ｅ）／分割ドット数））
Ｘ＝５２３の場合（正面方向の場合）、
ＦＭ＝√ΔＹ２乗＋Ｈ２乗
ΔＹ＝Ｙ座標値×（Ａ／分割ドット数）＋Ｂ （ｍ）
Ｘ＞５２３の場合（図７において、正面より右側の場合）、
ＦＭ＝（（√ΔＥ２乗＋ΔＹ２乗）＋Ｈ２乗）
ΔＹ＝Ｙ座標値×（Ａ／分割ドット数）＋Ｂ （ｍ）
ΔＥ＝Ｘ座標値×（（Ｃ＋Ｄ＋Ｅ）／分割ドット数）−Ｘ
となる。
【００３９】
（５）レンズの焦点距離計算（撮像範囲）
参考までに、図７，図８を用いてレンズの焦点距離計算（撮像範囲）について説明する。レンズの焦点距離計算（撮像範囲）はレンズセンター位置座標より算出する。
レンズ焦点距離はＺｏｏｍデータ（８Ｂｉｔ）より焦点距離位置を算出し、水平、垂直の撮像範囲を表示させる。
【００４０】
レンズ画角＝（ｔａｎ−１（Ｌ／２）／ｆ）×２
Ｌ：センサ有効受光長 ｆ：レンズ焦点距離
ＣＣＤカメラ撮像サイズ゛
２／３インチ ８．８ｍｍ×６．６ｍｍ
使用レンズ
Ｊ２１ａ×７．８Ｂ 焦点距離：７．８ｍｍ〜１６４ｍｍ
【００４１】
垂直方向撮像範囲は、次のようになる。
最大レンズ画角 Φｆ＝ｔａｎ−１（（Ａ＋Ｂ）／Ｈ）−ｔａｎ−１（Ｂ／Ｈ）
最大撮像範囲レンズ焦点距離ｆ＝（Ｌ／２）／ｔａｎ（Φｆ／２）
Φｆｘ＝（ｔａｎ−１（Ｌ／２）／f）×２
Ｌ：垂直有効受光長：６．６ｍｍ ｆ：レンズ焦点距離：７．８mm〜１６４mm
ΔＺ＝ｔａｎ（９０−ΦＴ）×Ｈ＝ＦＷＶ０ （ｍ）
ΔＦＷＶ１＝ｔａｎ（９０−ΦＴ−（Φｆｘ／２））×Ｈ （ｍ）
ΔＦＷＶ２＝ｔａｎ（９０−ΦＴ＋（Φｆｘ／２））×Ｈ （ｍ）
【００４２】
垂直撮像範囲座標は、次のようになる。
Ｘ＜５２３の場合（図７において、正面より左側の場合）、
ΔＦＷＶ１（Ｘ）＝ＦＷＶ０（Ｘ）＋（（ＣｏｓΦ１×（ΔＦＷＶ０−ΔＦＷＶ１））／０．４４）（Ｄｏｔ）
・ ΔＦＷＶ１（Ｙ）＝ＦＷＶ０（Ｙ）−（（ＳｉｎΦ１×（ΔＦＷＶ０−ΔＦＷＶ１））／０．４４）（Ｄｏｔ）
ΔＦＷＶ２（Ｘ）＝ＦＷＶ０（Ｘ）−（（ＣｏｓΦ１×（ΔＦＷＶ２−ΔＦＷＶ０））／０．４４）（Ｄｏｔ）
ΔＦＷＶ２（Ｙ）＝ＦＷＶ０（Ｙ）＋（（ＳｉｎΦ１×（ΔＦＷＶ２−ΔＦＷＶ０））／０．４４）（Ｄｏｔ）
Ｘ＝５２３の場合（正面方向の場合）、
ΔＦＷＶ１（Ｘ）＝ＦＷＶ０（５２３）（Ｄｏｔ）
ΔＦＷＶ１（Ｙ）＝ＦＷＶ０（Ｙ）−（（ΔＦＷＶ０−ΔＦＷＶ１）／０．４４）（Ｄｏｔ）
ΔＦＷＶ２（Ｘ）＝ＦＷＶ０（５２３）
ΔＦＷＶ２（Ｙ）＝ＦＷＶ０（Ｙ）＋（（ΔＦＷＶ２−ΔＦＷＶ０）／０．４４）（Ｄｏｔ）
Ｘ＞５２３の場合（図７において、正面より右側の場合）、
ΔＦＷＶ１（Ｘ）＝ＦＷＶ０（Ｘ）−（（Ｃｏｓ（１８０−Φ２）×（ΔＦＷＶ０−ΔＦＷＶ１））／０．４４）（Ｄｏｔ）
ΔＦＷＶ１（Ｙ）＝ＦＷＶ０（Ｙ）−（（Ｓｉｎ（１８０−Φ２）×（ΔＦＷＶ０−ΔＦＷＶ１））／０．４４）（Ｄｏｔ）
ΔＦＷＶ２（Ｘ）＝ＦＷＶ０（Ｘ）＋（（Ｃｏｓ（１８０−Φ２）×（ΔＦＷＶ２−ΔＦＷＶ０））／０．４４）（Ｄｏｔ）
ΔＦＷＶ２（Ｙ）＝ＦＷＶ０（Ｙ）＋（（Ｓｉｎ（１８０−Φ２）×（ΔＦＷＶ２−ΔＦＷＶ０））／０．４４）（Ｄｏｔ）
Φｆｈ＝（ｔａｎ−１（Ｌ／２）／ｆ）×２
Ｌ：水平有効受光長：８．８ｍｍ ｆ：レンズ焦点距離：７．８ｍｍ〜１６４ｍｍ
ΔＨＷ１＝ΔＨＷ２＝ｔａｎ（Φｆｈ／２）×ΔＺ （ｍ）
ΔＺ＝ｔａｎ（９０−ΦＴ）×Ｈ （ｍ）
【００４３】
水平撮像範囲座標は、次のようになる。
ΔＨＷ１＝ΔＨＷ２＝ｔａｎ（Φｆｈ／２）×ΔＺ （ｍ）
ΔＺ＝ｔａｎ（９０−ΦＴ）×Ｈ （ｍ）
Ｘ＜５２３の場合（図７において、正面より左側の場合）、
ＦＷＨ１
Ｘ座標＝ＦＷＨ０（Ｘ）−（（ＳｉｎΦ１×ΔＨＷ１）／０．４４）（Ｄｏｔ）
Ｙ座標＝ＦＷＨ０（Ｙ）−（（ＣｏｓΦ１×ΔＨＷ１）／０．４４）（Ｄｏｔ）
ＦＷＨ２
Ｘ座標＝ＦＷＨ０（Ｘ）＋（（ＳｉｎΦ１×ΔＨＷ１）／０．４４）（Ｄｏｔ）
Ｙ座標＝ＦＷＨ０（Ｙ）＋（（ＣｏｓΦ１×ΔＨＷ１）／０．４４）（Ｄｏｔ）
Ｘ＝５２３の場合（正面方向の場合）、
ＦＷＨ１
Ｘ座標＝ＦＷＨ０（５２３）−（ΔＨＷ１／０．４４）（Ｄｏｔ）
Ｙ座標＝ＦＷＨ（Ｙ）（Ｄｏｔ）
ＦＷＨ２
Ｘ座標＝ＦＷＨ０（５２３）＋（ΔＨＷ１／０．４４）（Ｄｏｔ）
Ｙ座標＝ＦＷＨ（Ｙ）（Ｄｏｔ）
Ｘ＞５２３（図７において、正面より右側の場合）、
ＦＷＨ１
Ｘ座標＝ＦＷＨ０（Ｘ）−（（Ｓｉｎ（１８０-Φ２）×ΔＨＷ１）／０．４４）（Ｄｏｔ）
Ｙ座標＝ＦＷＨ０（Ｙ）＋（（Ｃｏｓ（１８０-Φ２）×ΔＨＷ１）／０．４４）（Ｄｏｔ）
ＦＷＨ２
Ｘ座標＝ＦＷＨ０（Ｘ）＋（（Ｓｉｎ（１８０-Φ２）×ΔＨＷ１）／０．４４）（Ｄｏｔ）
Ｙ座標＝ＦＷＨ０（Ｙ）−（（Ｃｏｓ（１８０-Φ２）×ΔＨＷ１）／０．４４）（Ｄｏｔ）
である。
【００４４】
軌道作成については、図１のように各カメラ雲台を軌道上の曲線ポイントと直線ポイントに向け、各ポイントのＰＡＮパルス値、ＴＩＬＴパルス値を入力することで、軌道を作成する。
【００４５】
軌道の曲線部分は曲線補間計算、直線部分に対しては直線補間計算をパーソナルコンピュータで計算させ軌道作成を行う。
曲線補間は４点から制御されるベジェ曲線で行い、点Ａから始まり、Ｂ，Ｃに制御され、Ｄ点で終端する曲線である。４点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを制御点とするベジュ曲線は、次の式で生成される。Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは位置ベクトルで、ｔは［０..１]のスカラーである。ｔを媒介変数とする３次式となる。
【００４６】
ｒ（ｔ）＝Ａ・（１−ｔ）３＋３・Ｂ・ｔ・（１−ｔ）２＋３・Ｃ・ｔ２・（１−ｔ）＋Ｄ・ｔ３
この式はｔ＝０のときＡ、ｔ＝１のときＢとなるが、ｔが０から１に変化するとともに、r（ｔ）の値はＡ＞Ｂ＞Ｃ＞Ｄの順に移っていく。
【００４７】
今回は基準点データ間の最も差の大きいデータ数を分解能として使用し曲線データを作成している。
直線補間については、カメラ雲台は旋回動作であり、旋回移動動作を直線動動作にする必要があり、直線ポイント間の距離を算出し（余弦定理）、等間隔移動とするようカメラ雲台移動角度計算を行い、カメラ雲台の制御パルス値変換し補間をかける。
【００４８】
曲線部と直線部の判定とし、各ポイント間の直線距離を計算し、曲線部の直線距離は短く、直線部の直線距離は長くなるので、直線補間をかける距離の入力を設け、軌道の作成時に曲線補間部と直線補間部を分け、計算して軌道を作成する。
以上のような制御を行うことで、複数のカメラ雲台を軌道上の同じ点を捉え連動動作が行える。
【００４９】
今回は競艇場でのカメラ雲台の設置は、スタンド側に3台のカメラ雲台が設置されており、１方向からの計算式を用い競艇場用に開発した。
競馬場等の競技では４方向にカメラ雲台が設置されている場合は上記考え方を導入し、基準カメラ雲台の位置とその他のカメラ雲台位置関係（距離関係）を算出し、４方向よりの計算式を組むことで実現可である。
【００５０】
なお、この発明の複数カメラの同期自動トラッキングシステムは、競艇、競馬に限らず、例えば、下記のように決まったコース軌道の競技に対して、複数台のカメラを使用し各アングルから撮映が必要とされる分野にも用いることができる。
・競艇、競馬等のパトロール業務
・イベント撮像業務
【００５１】
また、上記計算式制御の場合、基準カメラ雲台の自由移動に対して他カメラ雲台撮像点一致制御を基準カメラ雲台のポイントから各カメラ雲台撮像点一致計算で行い制御した場合は時間的なズレが発生し、厳密には同時移動が出来ない。従って、前記計算式制御方式を元に各カメラ雲台に対して、共通のトラッキング撮像範囲の絶対座標を作成し、移動座標値を雲台制御パルス値に変換し、該絶対座標を基に全カメラ雲台を撮像点一致制御する方がよい。このように、平面座標図より軌道作成して軌道連動動作、座標値制御することで、自由移動トッラキング連動動作が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明によれば、従来人手が掛かった複数カメラによる競馬、競艇等の同期撮影が一人の操作にによりできることになり、省力化が図れるので実用性、利便性が高い。現に近日中に当該システムを採用の予定である。
【００５３】
また、このことにより経費も削減され、また撮像精度も向上する。さらにはこの発明の複数カメラ自動制御システムの他の分野への応用も期待できるので、産業上の利用性は高い。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】競艇場の全体及びカメラ配置の俯瞰図である。
【図２】実際の競艇のレースの例を示す図である。
【図３】本発明のシステム構成の概念図である。
【図４】本発明の具体的なシステム構成を示す図である。
【図５】本発明のさらに詳細なシステム構成を示す図である。
【図６】競艇場の配置図の例を示す図である。
【図７】この計算例における図６に対応させたＸＹ座標軸を示す図である。
【図８】図７の計算説明図である。
【図９】カメラの高さ調整のためのチルト角度調整の計算図である。
【図１０】カメラの高さ調整のためのチルト角度調整の計算記号説明図である。
【符号の説明】
【００５５】
１ メインカメラ
２ 第１マークカメラ
３ 第２マークカメラ
５ メインパネル
６ サブパネル１
７ サブパネル２
８ コントローラ
９ ＰＣ
１０ 雲台駆動装置
１１ カメラ雲台
１２ 雲台駆動装置
１３ カメラ雲台
１４ 雲台駆動装置
１５ カメラ雲台
【特許請求の範囲】
【請求項１】
競馬、競艇等のレース画像を同時に複数のカメラで撮像するシステムにおいて、
メインカメラの雲台の操作に連動して他のサブカメラのそれぞれの雲台を自動的に制御し、メインカメラ1台のコントローラで操作することにより前記複数のカメラがメインカメラの撮像点と同一撮像点で撮影できることを特徴とするカメラ雲台制御システム。
【請求項２】
前記複数のカメラが予め定められた軌道上の同一撮像点で撮影できることを特徴とする前記請求項１記載のカメラ雲台制御システム。
【請求項３】
前記軌道作成は予め複数の地点を通る所定の軌道を定め、該軌道情報と前記複数の地点情報を前記雲台のパン、チルトのデータとして記憶させ、該データによりコンピュータで計算して前記サブカメラの雲台のパン、チルトを前記メインカメラの撮像箇所と同一の地点のパン、チルトに自動的に制御することにより前記複数のカメラが予め定められた軌道上の同一撮像点で撮影できることを特徴とする前記請求項２記載のカメラ雲台制御システム。
【請求項４】
前記メインカメラの撮像時のパン、チルトから同一の地点を撮像するサブカメラのパン、チルトをコンピュータで計算し、前記サブカメラの雲台のパン、チルトを前記メインカメラの撮像箇所と同一の地点のパン、チルトに自動的に制御することにより前記複数のカメラが同一撮像点で撮影できることを特徴とする前記請求項１または２記載のカメラ雲台制御システム。
【請求項１】
競馬、競艇等のレース画像を同時に複数のカメラで撮像するシステムにおいて、
メインカメラの雲台の操作に連動して他のサブカメラのそれぞれの雲台を自動的に制御し、メインカメラ1台のコントローラで操作することにより前記複数のカメラがメインカメラの撮像点と同一撮像点で撮影できることを特徴とするカメラ雲台制御システム。
【請求項２】
前記複数のカメラが予め定められた軌道上の同一撮像点で撮影できることを特徴とする前記請求項１記載のカメラ雲台制御システム。
【請求項３】
前記軌道作成は予め複数の地点を通る所定の軌道を定め、該軌道情報と前記複数の地点情報を前記雲台のパン、チルトのデータとして記憶させ、該データによりコンピュータで計算して前記サブカメラの雲台のパン、チルトを前記メインカメラの撮像箇所と同一の地点のパン、チルトに自動的に制御することにより前記複数のカメラが予め定められた軌道上の同一撮像点で撮影できることを特徴とする前記請求項２記載のカメラ雲台制御システム。
【請求項４】
前記メインカメラの撮像時のパン、チルトから同一の地点を撮像するサブカメラのパン、チルトをコンピュータで計算し、前記サブカメラの雲台のパン、チルトを前記メインカメラの撮像箇所と同一の地点のパン、チルトに自動的に制御することにより前記複数のカメラが同一撮像点で撮影できることを特徴とする前記請求項１または２記載のカメラ雲台制御システム。
【図５】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００７−１６６５６４（Ｐ２００７−１６６５６４Ａ）
【公開日】平成１９年６月２８日（２００７．６．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３６４１５９（Ｐ２００５−３６４１５９）
【出願日】平成１７年１２月１７日（２００５．１２．１７）
【出願人】（０００１４４６７０）株式会社プラスミック (9)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年６月２８日（２００７．６．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１２月１７日（２００５．１２．１７）
【出願人】（０００１４４６７０）株式会社プラスミック (9)
【Ｆターム（参考）】
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