專利名稱：自動(dòng)跟蹤照明設(shè)備、照明控制器和跟蹤設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在諸如宴會(huì)廳、大廳或舞臺(tái)等場(chǎng)所中可自動(dòng)地跟蹤表演者或空中其它物體、并對(duì)其散光照明的自動(dòng)跟蹤照明設(shè)備、照明控制器和跟蹤設(shè)備。
通常，作為用于自動(dòng)跟蹤被照明的移動(dòng)目標(biāo)例如人并對(duì)其散光照明的自動(dòng)跟蹤照明設(shè)備，日本已公開專利SOH 6433803中公開了一種這樣的照明設(shè)備。其中，被照明的目標(biāo)人攜帶一個(gè)超聲波或無(wú)線電波的發(fā)射器，它在具有15m×7.5m面積的照明區(qū)的天花板表面上設(shè)有二十個(gè)接收傳感器，確定該發(fā)射器、即從來(lái)自接收傳感器的接收信號(hào)確定攜帶該發(fā)射器人的位置，和使燈具的照射方向自動(dòng)跟蹤該人。
在具有上述結(jié)構(gòu)的自動(dòng)跟蹤照明設(shè)備中，為了準(zhǔn)確地確定發(fā)射器的位置，需在照明區(qū)的天花板表面設(shè)置若干接收器并理清使設(shè)備的可使用性變差的該照明區(qū)內(nèi)接收器之間的位置關(guān)系。
同時(shí)如通常所知的，照明控制器是控制燈具的方向的，該燈具用于對(duì)在舞臺(tái)上移動(dòng)的人或其它物體散光照明、并使照明位置隨作為目標(biāo)被照明的人的移動(dòng)而跟蹤被照明人的位置。
在傳統(tǒng)的照明控制器件有一個(gè)使操作者位于被照明區(qū)附近(即，使操作者位于可至少直視該照明位置的地方)的結(jié)構(gòu)，通過(guò)得到的所需被照明區(qū)的直視、用遠(yuǎn)距控制器等操作照明，并繼續(xù)操作使目標(biāo)照明位置和燈具的照明位置相互吻合。
在另一種傳統(tǒng)照明控制器中具有一種結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中，一個(gè)攝相機(jī)被固定在燈具的光體截面以使燈具的照明方向與攝相機(jī)的拍攝方向彼此平行，操作者繼續(xù)操作結(jié)果不用借助所需被照明區(qū)的直視，而是借助設(shè)在顯示圖像的顯示裝置的觸摸板等通過(guò)攝相機(jī)觀察被攝圖像、而使目標(biāo)照明位置與燈具的照明位置相互吻合。
在又一種傳統(tǒng)照明控制器中具有一種結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中，一個(gè)拍攝方向固定的攝相機(jī)設(shè)置在燈具附近，當(dāng)用該攝相機(jī)觀察被攝圖像、且操作者輸入一個(gè)目標(biāo)照明位置時(shí)，照明方向從當(dāng)前的照明位置移到指定的目標(biāo)照明位置。
不過(guò)，在上述照明控制器中的用遠(yuǎn)距控制器操作的照明控制器中，操作者必須位于需照明區(qū)的附近、且在照明位置到達(dá)目標(biāo)照明位置之前、在觀察照明位置的同時(shí)連續(xù)地操作。這種結(jié)構(gòu)存在一個(gè)問(wèn)題，即操作者需具有一定的技術(shù)，且工作負(fù)擔(dān)均加給了操作者。
在具有將攝相機(jī)固定到燈具的光體截面以使燈具的照明方向與攝相機(jī)的拍攝方向相互平行、且通過(guò)該攝相機(jī)根據(jù)被攝圖像控制該照明方向的結(jié)構(gòu)的照明控制器中，操作者不必位于所需被照明區(qū)的附近，但是在照明位置到達(dá)目標(biāo)照明位置之前，操作者必須與上述情況相似地連續(xù)進(jìn)行操作。這種結(jié)構(gòu)存在的問(wèn)題是工作負(fù)擔(dān)均加給了操作者。
在利用攝影方向被固定的攝相機(jī)的圖像來(lái)控制照明方向的照明控制器中，在照明位置到達(dá)目標(biāo)照明位置之前、一旦輸入目標(biāo)照明位置、操作者就不需連續(xù)操作，但是在實(shí)施控制前必須輸入點(diǎn)光源、照相機(jī)等的安裝位置。因此必須測(cè)量這些安裝位置，這樣引起的問(wèn)題是使大量工作必須用于初始設(shè)定。
另外，近年來(lái)，用于跟蹤被跟蹤物體的跟蹤設(shè)備借助TV攝相機(jī)自動(dòng)地拍攝新娘或其它物體的圖像，并根據(jù)在諸如婚禮大廳和旅館的宴會(huì)廳中物體的移動(dòng)自動(dòng)地對(duì)物體進(jìn)行散光照明。這種跟蹤設(shè)備大體分成兩類，一類跟蹤不確定的物體，另一類跟蹤確定的物體。
該前類設(shè)備事先將顯示在顯示拍攝裝置拍攝的圖象的顯示屏上的被跟蹤物體的特征(例如，顏色和形狀)存儲(chǔ)，并通過(guò)檢測(cè)連續(xù)輸入的圖像來(lái)檢測(cè)與上述物體特征最相似的位置。其具體方法即所謂的樣板匹配。樣板匹配是存儲(chǔ)包括作為樣板的被跟蹤物體的區(qū)的圖像數(shù)據(jù)，把連續(xù)輸入的圖像分成與樣板大小相同的塊，計(jì)算每個(gè)象素的樣板與每個(gè)塊間差值的絕對(duì)值，累加該絕對(duì)值并選取與被跟蹤物體位置相比具有最小該累加值的塊的位置。
該后類設(shè)備通過(guò)用位置檢測(cè)傳感器檢測(cè)附加在被跟蹤物體上的紅外光發(fā)射器的信號(hào)、彩色圖或反射帶等或用所謂數(shù)字化方法選取這些信號(hào)而檢測(cè)被跟蹤物體的位置。
例如，日本已公開專利HEI 6-260002公開了一種結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)用安裝在點(diǎn)光源主體上的位置檢測(cè)傳感器的光接收元件接收來(lái)自被跟蹤物體攜帶的紅外光發(fā)射器的紅外光而測(cè)定被跟蹤物體的位置、并控制點(diǎn)光源的照明方向。另外，日本公開專利HEI 5-46041公開了一種結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)在將反射帶等反射標(biāo)記附加在該物體上之后，通過(guò)數(shù)字化來(lái)自拍攝裝置的圖像、選取亮度點(diǎn)而測(cè)定被跟蹤物體的位置。
根據(jù)已有技術(shù)的使用樣板匹配的跟蹤設(shè)備，可測(cè)出相應(yīng)位于同一座標(biāo)的樣板和塊的象素值之間的差值。因此，當(dāng)被跟蹤物體的形狀改變時(shí)(例如，被跟蹤物體是一個(gè)人)，與正確位置間差值的絕對(duì)值的累加值會(huì)有害的增長(zhǎng)，這樣有時(shí)會(huì)導(dǎo)致對(duì)被跟蹤物體的跟蹤失敗。此外，在具有若干外形與被跟蹤物體相似的物體存在的環(huán)境中，易出現(xiàn)跟蹤精度下降的問(wèn)題。
為了解決樣板匹配的這些問(wèn)題，提出了一種用于選取被跟蹤物體的彩色信息并具有例如一個(gè)作為頻率曲線的特征值的方法。這種的方法特征是，該頻率曲線不取決于形狀，彩色信息對(duì)照明變化等具有相應(yīng)的公差。但是當(dāng)被跟蹤物體與照明之間的距離和角度在跟蹤過(guò)程中變化時(shí)、彩色信息變化，因此，存儲(chǔ)的彩色信息不能被選取以致引起跟蹤困難。
另一方面，當(dāng)以人看不見的紅外光作信號(hào)標(biāo)記而使用紅外光發(fā)射器時(shí)，利用測(cè)定標(biāo)記位置的跟蹤方法的特征是可以增加輸出功率，且當(dāng)紅外光能被穩(wěn)定接收時(shí)，可進(jìn)行穩(wěn)定地跟蹤。不過(guò)，存在的問(wèn)題是靠被跟蹤物體本身或其它物體產(chǎn)生的標(biāo)記有時(shí)是看不見的，因此必須將若干標(biāo)記(紅外光發(fā)射器)附加到被跟蹤的物體以防發(fā)生該問(wèn)題。另外，基于某種使用環(huán)境，即存在的是具有諸如距離測(cè)量設(shè)備的紅外組件的光源或攝相機(jī)的鹵燈而不是紅外光發(fā)射器，當(dāng)來(lái)自非紅外光發(fā)射器的紅外光進(jìn)行有害跟蹤時(shí)，將導(dǎo)致被跟蹤物體的跟蹤失敗。
再有，當(dāng)用反射帶等作為反射標(biāo)記時(shí)，在因其它反射物體的存在而在照明區(qū)出現(xiàn)多個(gè)亮點(diǎn)的情況下，僅用亮度二進(jìn)制數(shù)據(jù)確定物體位置的方法對(duì)被跟蹤物體誤鑒別的可能性變大，同時(shí)該方法變得缺乏實(shí)用性。
本發(fā)明是鑒于上述問(wèn)題提出的，本發(fā)明的一個(gè)目的是提出一個(gè)改善了可操作性的自動(dòng)跟蹤照明設(shè)備。
另外，本發(fā)明已針對(duì)前述問(wèn)題進(jìn)行了改進(jìn)，本發(fā)明的另一個(gè)目的是提出一個(gè)可使操作者不需位于照明位置附近通過(guò)在顯示裝置上觀察照明位置而確定目標(biāo)照明位置、和通過(guò)指定以前的目標(biāo)照明位置而將照明位置移入目標(biāo)照明位置的照明控制器，因此減輕了操作者的負(fù)擔(dān)、取消了輸入燈具、攝相機(jī)等的安裝位置的需要、且在初始設(shè)定時(shí)基本沒有工作量。
另外，本發(fā)明已針對(duì)前述問(wèn)題進(jìn)行了改進(jìn)，本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供一個(gè)可以高精度穩(wěn)定地跟蹤被跟蹤物體的跟蹤設(shè)備。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的和解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的第一方面包括一個(gè)有方向性的照明裝置；一個(gè)改變?cè)撜彰餮b置的照明方向的驅(qū)動(dòng)裝置；一個(gè)圖像拍攝裝置，在與照明方向一起變化其圖像拍攝方向時(shí)，用于在與照明方向相同的方向拍攝圖像。一個(gè)圖像鑒別裝置，用于根據(jù)該圖像拍攝裝置的圖像、鑒別被照明的目標(biāo)，并確定被照明目標(biāo)的座標(biāo)；一個(gè)計(jì)算裝置，用于從圖像鑒別裝置中被照明目標(biāo)的移動(dòng)量計(jì)算沿照明方向的移動(dòng)量；和一個(gè)控制裝置，用于依據(jù)計(jì)算裝置的計(jì)算結(jié)果控制驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)。因此，這種設(shè)備也適用于既無(wú)發(fā)射器也無(wú)類似裝置的被照明目標(biāo)。另外，也不需在天花板表面設(shè)置若干接受器或類似裝置、從而改善了可操作性。同時(shí)，在初始設(shè)定階段，照明裝置的照明方向能可視地與圖像鑒別裝置的被照明目標(biāo)的座標(biāo)吻合。
本發(fā)明的第二個(gè)方面包括一個(gè)有方向性的照明裝置；一個(gè)用于改變?cè)撜彰餮b置的照明方向的驅(qū)動(dòng)裝置；一個(gè)設(shè)置在照明空間內(nèi)以便能拍攝照明裝置的照明空間內(nèi)的一個(gè)圖像的圖像拍攝裝置；一個(gè)圖像鑒別裝置，用于從該圖像拍攝裝置的圖像、鑒別被照明的目標(biāo)，并確定被照明目標(biāo)的座標(biāo)；一個(gè)計(jì)算裝置，用于從圖像鑒別裝置中被照明目標(biāo)的座標(biāo)以及在照明空間中、照明裝置和拍攝裝置之間的位置關(guān)系，計(jì)算沿照明方向的移動(dòng)量；和一個(gè)控制裝置，用于依據(jù)計(jì)算裝置的計(jì)算結(jié)果控制驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)。因比，這種設(shè)備也可適用于例如照明方向經(jīng)一反射鏡的反射而改變的燈具，且該設(shè)備能控制多個(gè)照明裝置。
本發(fā)明的第三個(gè)方面包括一個(gè)有方向性的照明裝置；一個(gè)用于改變照明裝置的照明方向的第一驅(qū)動(dòng)裝置；一個(gè)設(shè)置在照明空間內(nèi)以便能拍攝照明裝置的照明空間內(nèi)的一個(gè)圖像的圖像拍攝裝置；一個(gè)用于改變圖像拍攝裝置的圖像拍攝方向的第二驅(qū)動(dòng)裝置；一個(gè)用于儲(chǔ)存圖像拍攝裝置的圖像拍攝方向的儲(chǔ)存裝置；一個(gè)圖像鑒別裝置，用于從該圖像拍攝裝置的圖像、鑒別被照明的目標(biāo)，并確定被照明目標(biāo)的座標(biāo)；一個(gè)第二計(jì)算裝置，用于從圖像鑒別裝置中的被照明目標(biāo)的移動(dòng)量計(jì)算第二驅(qū)動(dòng)裝置的移動(dòng)量；一個(gè)第一計(jì)算裝置，用于從第二計(jì)算裝置的計(jì)算結(jié)果、照明空間內(nèi)該圖像拍攝裝置與照明裝置間的位置關(guān)系以及儲(chǔ)存在儲(chǔ)存裝置中的圖像拍攝裝置的圖像拍攝方向計(jì)算照明裝置沿照明方向的移動(dòng)量；一個(gè)第一控制裝置，用于根據(jù)第一計(jì)算裝置的計(jì)算結(jié)果控制第一驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)；和一個(gè)第二控制裝置，用于根據(jù)第二計(jì)算裝置的計(jì)算結(jié)果控制第二驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)。因此，拍攝裝置可使用不具廣角的鏡頭，這樣可使位于遠(yuǎn)處的被照明目標(biāo)的圖像被清楚地拍攝、用便于圖像鑒別操作。
基于本發(fā)明第三方面，本發(fā)明的第四方面包括多個(gè)圖像拍攝裝置，因此，第二計(jì)算裝置從該多個(gè)圖像拍攝裝置的圖像拍攝方向計(jì)算在照明空間內(nèi)被照明的目標(biāo)的三維座標(biāo)。這樣，即使照明空間的底面不平時(shí)，被照明的目標(biāo)也可被準(zhǔn)確地拍攝。
為了解決前述的問(wèn)題，根據(jù)本發(fā)明的第五方面提出一個(gè)照明控制器，包括一個(gè)從光源發(fā)光的燈具；一個(gè)用于使該燈具繞一個(gè)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)部件；一個(gè)可繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)的圖像拍攝裝置，用于在圖像拍攝區(qū)拍攝圖像及輸出圖像；一個(gè)顯示該圖像的顯示裝置；和一個(gè)用于指示在顯示裝置上顯示的顯示圖像的點(diǎn)的輸入裝置。該照明控制器包括一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)量計(jì)算部件，用于針對(duì)來(lái)自被輸入裝置指示的顯示圖像上的位置與該顯示圖像原點(diǎn)位置間相對(duì)距離的指示點(diǎn)的散光照明、計(jì)算該燈具的轉(zhuǎn)動(dòng)量；而后根據(jù)該轉(zhuǎn)動(dòng)量、驅(qū)動(dòng)部件轉(zhuǎn)動(dòng)該燈具。
另外，根據(jù)本發(fā)明的第六個(gè)方面提出一個(gè)照明控制器，該控制器包括一個(gè)從光源發(fā)光的燈具；一個(gè)使燈具繞平面軸和傾斜軸轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)部件；一個(gè)可繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)的圖像拍攝裝置，用于在圖像拍攝區(qū)內(nèi)拍攝圖像和輸出圖像；一個(gè)顯示該圖像的顯示裝置；和一個(gè)指示顯示在該顯示裝置上的被顯示圖像上的點(diǎn)的輸入裝置，該照明控制器含有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)量計(jì)算部件，針對(duì)沿水平方向來(lái)自被輸入裝置指示的顯示圖像上的位置與該顯示圖像原點(diǎn)位置間相對(duì)距離的指示點(diǎn)的散光照明、計(jì)算該燈具繞平面軸轉(zhuǎn)動(dòng)的量；和針對(duì)沿垂直方向來(lái)自被輸入裝置指示的顯示圖像上的位置與該顯示圖像原點(diǎn)位置之間相對(duì)距離的指示點(diǎn)的散光照明、計(jì)算該燈具繞傾斜軸轉(zhuǎn)動(dòng)的量，而后驅(qū)動(dòng)部件根據(jù)計(jì)算的轉(zhuǎn)動(dòng)量轉(zhuǎn)動(dòng)該燈具。
另外，根據(jù)本發(fā)明的第七方面，所述的圖像拍攝裝置以平行于燈具發(fā)射光軸的形式被安裝到該燈具上，并與該燈具一塊轉(zhuǎn)動(dòng)。
而且，根據(jù)本發(fā)明的第八方面，所說(shuō)的轉(zhuǎn)動(dòng)量計(jì)算部件以確定的比例常數(shù)倍增由輸入裝置指示的顯示圖像上的位置與該顯示圖像原點(diǎn)位置之間的相對(duì)距離，以便計(jì)算形成在圖像拍攝裝置形成的投影平面上兩點(diǎn)間的相對(duì)距離，進(jìn)而根據(jù)該投影平面上的相對(duì)距離和該圖像拍攝裝置的焦距計(jì)算該圖像拍攝裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)量，并計(jì)算該燈具的轉(zhuǎn)動(dòng)量。
另外，根據(jù)本發(fā)明的第九方面，一個(gè)常數(shù)計(jì)算部件通過(guò)基于轉(zhuǎn)動(dòng)之前顯示圖像上照明空間的確定點(diǎn)的位置與轉(zhuǎn)動(dòng)之后顯示圖像上確定點(diǎn)的位置之間的相對(duì)距離的一個(gè)確定的轉(zhuǎn)動(dòng)量，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)該圖像拍攝裝置以計(jì)算該常數(shù)比例并提供該確定的轉(zhuǎn)動(dòng)量。
另外，根據(jù)本發(fā)明的第十方面，提供一個(gè)用來(lái)改變?cè)搱D像拍攝裝置焦距的焦距改變裝置，并根據(jù)被改變的焦距設(shè)定多個(gè)比例常數(shù)。
此外，根據(jù)本發(fā)明的第十一方面，在顯示圖像上的照明區(qū)轉(zhuǎn)動(dòng)之后，操作者用輸入裝置將確定點(diǎn)的位置輸入。
另外，根據(jù)本發(fā)明的第十二方面，包括一個(gè)圖像選取裝置，用于在顯示圖像上的照明區(qū)從該顯示圖像轉(zhuǎn)動(dòng)之前、選取包含確定點(diǎn)位置的確定區(qū)內(nèi)的一個(gè)圖像；檢索裝置，用于在該轉(zhuǎn)動(dòng)之后，在從該顯示圖像選取的確定區(qū)中檢索近似該圖像的一個(gè)區(qū)；和一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)后位置計(jì)算裝置，用于在顯示圖像上的照明空間從該顯示圖像上檢索區(qū)的位置轉(zhuǎn)動(dòng)之后、計(jì)算該確定點(diǎn)的位置。
為了實(shí)現(xiàn)前述目的，根據(jù)本發(fā)明的第十三方面提供一個(gè)跟蹤設(shè)備，該設(shè)備包括一個(gè)在確定區(qū)內(nèi)拍攝圖像的圖像拍攝裝置；一個(gè)標(biāo)記檢測(cè)裝置，用于根據(jù)該圖像拍攝裝置發(fā)出的第一視頻信號(hào)檢測(cè)附加在被跟蹤物體上的標(biāo)記；一個(gè)跟蹤物體設(shè)定裝置，用于在來(lái)自該圖像拍攝裝置的第二視頻信號(hào)中設(shè)定一個(gè)包含被跟蹤物體的區(qū)作為跟蹤物體區(qū)；一個(gè)特征值儲(chǔ)存裝置，用于儲(chǔ)存由跟蹤物體設(shè)定裝置設(shè)定的跟蹤物體區(qū)的特征值；一個(gè)物體選取裝置，計(jì)算因來(lái)自該圖像拍攝裝置的第二視頻信號(hào)而儲(chǔ)存于特征值儲(chǔ)存裝置中的被跟蹤物體特征值的相似性、并基于計(jì)算結(jié)果得到一個(gè)被跟蹤物體的存在位置；和一個(gè)位置檢測(cè)裝置，用于檢測(cè)由該標(biāo)記檢測(cè)裝置和/或該物體選取裝置連續(xù)輸入的視頻信號(hào)中的被跟蹤物體的位置。在標(biāo)記可被檢測(cè)的情況下，即使被跟蹤物體的形狀或顏色發(fā)生變化，該物體也能被穩(wěn)定地跟蹤。在標(biāo)記不能被檢測(cè)的情況下，使用被跟蹤物體的顏色、形狀等特征值對(duì)該物體進(jìn)行跟蹤。因此，可確保對(duì)被跟蹤物體的連續(xù)高精度跟蹤。
另外，在本發(fā)明第十三方面的基礎(chǔ)上根據(jù)本發(fā)明的第十四方面，用紅外光發(fā)射器設(shè)置標(biāo)記、且該紅外光發(fā)射器與視頻信號(hào)同步發(fā)射。使用這種結(jié)構(gòu)，標(biāo)記能不受來(lái)自非該紅外光發(fā)射器的紅外光的影響而被穩(wěn)定地選取，因此被跟蹤物體能夠被高精度地跟蹤。
另外，在本發(fā)明第十三方面的基礎(chǔ)上，根據(jù)本發(fā)明的第十五方面，當(dāng)標(biāo)記檢測(cè)裝置不能檢測(cè)該標(biāo)記時(shí)，位置檢測(cè)裝置使用該物體選取裝置。用這種結(jié)構(gòu)，當(dāng)該標(biāo)記被檢測(cè)時(shí)不需執(zhí)行費(fèi)時(shí)的物體選取，因此，被跟蹤物體的位置可被高速檢測(cè)。
另外，在本發(fā)明第十三方面的基礎(chǔ)上，根據(jù)本發(fā)明的第十六方面，當(dāng)標(biāo)記檢測(cè)裝置檢測(cè)多個(gè)設(shè)置的標(biāo)記時(shí)，位置檢測(cè)裝置使用該物體選取裝置。用這種結(jié)構(gòu)，當(dāng)只檢測(cè)一個(gè)標(biāo)記時(shí)，不需執(zhí)行費(fèi)時(shí)的物體選取。因此，當(dāng)存在多個(gè)設(shè)置的標(biāo)記時(shí)，被跟蹤物體的位置可被高速檢測(cè)，且執(zhí)行物體選取可改善跟蹤可靠性。
另外，在本發(fā)明第十三方面的基礎(chǔ)上，根據(jù)本發(fā)明的第十七方面，位置檢測(cè)裝置借助標(biāo)記檢測(cè)裝置利用設(shè)置的被檢測(cè)標(biāo)記的位置得到被跟蹤物體的位置，并輸出物體選取裝置的結(jié)果。這樣可提高跟蹤可靠性。
而且，在本發(fā)明第十三方面的基礎(chǔ)上，根據(jù)本發(fā)明的第十八方面，設(shè)置一個(gè)特征值校正裝置，用以根據(jù)由位置檢測(cè)裝置檢測(cè)的被跟蹤物體的位置、校正儲(chǔ)存在特征值儲(chǔ)存裝置中的特征值。這樣，能改善跟蹤可靠性。
另外，在本發(fā)明第十三至十八方面中任一個(gè)的基礎(chǔ)上，根據(jù)本發(fā)明的第十九方面，設(shè)置一個(gè)調(diào)節(jié)圖像拍攝裝置的拍攝方面的圖像拍攝方向調(diào)節(jié)裝置，該調(diào)節(jié)裝置根據(jù)位置檢測(cè)裝置的輸出調(diào)節(jié)圖像拍攝裝置的圖像拍攝方向。這樣，被跟蹤物體可在寬范圍內(nèi)被跟蹤。
另外，在本發(fā)明第十三至第十九方面中任何一個(gè)方面的基礎(chǔ)上，根據(jù)本發(fā)明的第二十方面，與圖像拍攝裝置分開安裝的照明設(shè)備具有方向性并可改變其照明方向，以及裝有一個(gè)基于位置檢測(cè)裝置檢測(cè)的被跟蹤物體的位置來(lái)控制該照明設(shè)備照明方向的照明控制裝置、以便該照明設(shè)備對(duì)被跟蹤物體散光照明。由此，可對(duì)被跟蹤物體高精度跟蹤和穩(wěn)定的散光照明。


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圖1是表示第一實(shí)施例的自動(dòng)跟蹤照明設(shè)備的示意圖；圖2是表示上述自動(dòng)跟蹤照明設(shè)備外觀的透視圖；圖3是表示上述設(shè)備的CCD攝相機(jī)圖像拍攝平面與實(shí)際照明空間之間關(guān)系的視圖；圖4是表示上述CCD攝相機(jī)圖像拍攝平面與實(shí)際照明空間之間關(guān)系的細(xì)部圖；圖5是表示第二實(shí)施例的自動(dòng)跟蹤照明設(shè)備的示意圖；圖6是表示上述自動(dòng)跟蹤照明設(shè)備和被照明目標(biāo)之間位置關(guān)系的側(cè)視圖；
圖7是表示上述CCD攝相機(jī)的圖像拍攝平面的視圖；圖8是表示上述設(shè)備的點(diǎn)光源與被照明目標(biāo)之間的位置關(guān)系的平面圖；圖9是表示上述點(diǎn)光源與被照明目標(biāo)之間位置關(guān)系的側(cè)視圖；圖10是表示上述點(diǎn)光源在底平面上的投影圖；圖11是表示第三實(shí)施例的自動(dòng)跟蹤照明設(shè)備的示意圖；圖12是表示上述自動(dòng)跟蹤照明設(shè)備與被照明目標(biāo)之間位置關(guān)系的側(cè)視圖；圖13是上述自動(dòng)跟蹤照明設(shè)備在底平面上的投影圖；圖14是表示第四實(shí)施例的自動(dòng)跟蹤照明設(shè)備的示意圖；圖15是上述設(shè)備的CCD攝相機(jī)在底平面上的投影圖；圖16是表示上述CCD攝相機(jī)與被照明目標(biāo)之間位置關(guān)系的側(cè)視圖；圖17是表示樣板匹配方法基本程序?qū)嵗牧鞒虉D；圖18是表示本發(fā)明照明控制器第五實(shí)施例結(jié)構(gòu)的示意圖；圖19是燈具、圖像拍攝裝置和驅(qū)動(dòng)部件的透視圖；圖20是表示顯示裝置和顯示圖像的前視圖；圖21是表示照明空間和投影平面之間關(guān)系的示意圖；圖22是表示投影平面與顯示圖像之間關(guān)系的示意圖；圖23是用于說(shuō)明比例常數(shù)的設(shè)定方法的顯示圖像的前視圖；圖24是說(shuō)明本發(fā)明照明控制器第六實(shí)施例結(jié)構(gòu)的示意圖；圖25是說(shuō)明顯示裝置和顯示圖像的前視圖；圖26是說(shuō)明本發(fā)明照明控制器第七實(shí)施例結(jié)構(gòu)的示意圖；圖27是在顯示圖像上轉(zhuǎn)動(dòng)燈具后，在照明空間獲得確定點(diǎn)位置的計(jì)算方法的顯示圖像的前視圖；圖28是說(shuō)明本發(fā)明照明控制器第八實(shí)施例結(jié)構(gòu)的示意圖；圖29是表示第九實(shí)施例的方框圖；圖30上述實(shí)施例操作的說(shuō)明圖；圖31上述實(shí)施例基本部件操作的說(shuō)明圖；圖32是表示第十實(shí)施例基本部件的框圖；圖33是說(shuō)明上述實(shí)施例操作的圖；圖34是說(shuō)明上述實(shí)施例操作的圖；圖35是第十一實(shí)施例操作的說(shuō)明圖；
圖36是第十二實(shí)施例操作的說(shuō)明圖；圖37是第十三實(shí)施例操作的說(shuō)明圖；圖38是第十四實(shí)施例操作的說(shuō)明圖；圖39是上述實(shí)施例操作的說(shuō)明圖；圖40是第十五實(shí)施例的框圖；圖41是上述實(shí)施例操作的說(shuō)明圖；圖42是第十六實(shí)施例的框圖；圖43是上述實(shí)施例操作的說(shuō)明圖；圖44是上述實(shí)施例操作的說(shuō)明圖。
下面結(jié)合

本發(fā)明。
(第一實(shí)施例)如圖1和2所示，本實(shí)施例的自動(dòng)跟蹤照明設(shè)備包括一個(gè)設(shè)置在天花板平面13上用作照明裝置的點(diǎn)光源1，用于跟蹤在照明空間9中被照明的目標(biāo)8；一個(gè)在水平方向和垂直方向轉(zhuǎn)動(dòng)地支撐點(diǎn)光源1的支架2；一個(gè)以在水平方向轉(zhuǎn)動(dòng)該支架2而改變點(diǎn)光源1照明方向水平角(PAN)的水平驅(qū)動(dòng)裝置3a；一個(gè)以在垂直方向轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)光源1而改變點(diǎn)光源1照明方向垂直角(TILT)的垂直驅(qū)動(dòng)裝置3b；一個(gè)設(shè)置在點(diǎn)光源1旁邊，用作圖像拍攝裝置且在與點(diǎn)光源1照明方向相同方向拍攝圖像的小型CCD攝相機(jī)4；一個(gè)用作圖像鑒別裝置的圖像鑒別部件5，用于從圖像拍攝裝置的圖像鑒別例如一個(gè)人的被照明目標(biāo)8，并確定被照明目標(biāo)8的座標(biāo)；一個(gè)用作計(jì)算裝置的座標(biāo)計(jì)算部件6，用于從圖像鑒別部件5中被照明目標(biāo)8座標(biāo)的移動(dòng)量計(jì)算點(diǎn)光源1在照明方向上的移動(dòng)量；和一個(gè)用作控制裝置的可動(dòng)控制部件7，用于將來(lái)自座標(biāo)計(jì)算部件6的計(jì)算結(jié)果轉(zhuǎn)變成水平驅(qū)動(dòng)裝置3a和垂直驅(qū)動(dòng)裝置3b的電機(jī)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)、并將該信號(hào)輸出給水平驅(qū)動(dòng)裝置3a和垂直驅(qū)動(dòng)裝置3b。
下面參考圖3和4說(shuō)明該自動(dòng)跟蹤照明設(shè)備的操作。假設(shè)CCD攝相機(jī)4的圖像拍攝平面42有一個(gè)指向X方向內(nèi)的水平角和一個(gè)指向Y方向內(nèi)的垂直角。在本實(shí)施例中，為簡(jiǎn)化說(shuō)明起見，僅介紹X方向。
首先，圖像鑒別部件5借助樣板匹配、顏色匹配等現(xiàn)有圖像處理技術(shù)處理來(lái)自CCD攝相機(jī)的圖像。
圖17是說(shuō)明傳統(tǒng)樣板匹配方法的基本程序?qū)嵗牧鞒虉D。圖像鑒別部件5例發(fā)根據(jù)該流程圖用樣板匹配進(jìn)行圖像處理。圖像鑒別部件5用A/D轉(zhuǎn)化程序(步1)將從CCD攝相機(jī)輸入的視頻信號(hào)轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號(hào)，然后從得到的圖像選取預(yù)定的特征值(樣板)(步2)。之后，圖像鑒別部件5將選取的特征值與預(yù)先儲(chǔ)存的物體特征值(標(biāo)準(zhǔn)樣板)比較，并計(jì)算它們之間的相似性(步3)。當(dāng)?shù)玫降南嗨菩猿^(guò)規(guī)定值時(shí)，該物體的座標(biāo)被確定(步4)。
圖像鑒別部件5通過(guò)這樣一種程序識(shí)別被攝物體(被照明目標(biāo)8)的圖樣檢測(cè)被照明目標(biāo)8在CCD攝相機(jī)4的圖像拍攝平面42內(nèi)從圖像拍攝平面42中心的位移。
其次，座標(biāo)計(jì)算部件6通過(guò)被照明目標(biāo)8從圖像拍攝平面42中心的位移計(jì)算在點(diǎn)光源1的照明方向上的移動(dòng)量。當(dāng)點(diǎn)光源1的當(dāng)前照明方向(圖3和4中方向A)處在CCD攝相機(jī)4的圖像拍攝平面42的近似中心時(shí)，被照明目標(biāo)8從圖像拍攝平面42中心的位移設(shè)定為nx。為使點(diǎn)光源1的照明方向與被照明物體8吻合，需在水平方向的θp的角移動(dòng)量移動(dòng)點(diǎn)光源1。假設(shè)CCD攝像機(jī)4的鏡頭41的焦距為f，則點(diǎn)光源1在水平方向的移動(dòng)角量θP變?yōu)棣萈＝tan-1(nx/f)類似地，在垂直方向，用相似的方法可得到點(diǎn)光源1在照明方向上的移動(dòng)角量。
另外，可動(dòng)控制部件7將座標(biāo)計(jì)算部件6的計(jì)算結(jié)果轉(zhuǎn)變成水平驅(qū)動(dòng)裝置3a的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，并把該信號(hào)送到水平驅(qū)動(dòng)裝置3a。例如，當(dāng)水平驅(qū)動(dòng)裝置3a和垂直驅(qū)動(dòng)裝置3b的電動(dòng)機(jī)被從諸如電位計(jì)的傳感器回送的檢測(cè)值伺服驅(qū)動(dòng)時(shí)，可動(dòng)控制部件7從與所需轉(zhuǎn)動(dòng)角度相應(yīng)的傳感器的檢測(cè)值、輸出用于水平驅(qū)動(dòng)裝置3a和垂直驅(qū)動(dòng)裝置3b的電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，從而操作水平驅(qū)動(dòng)裝置3a和垂直驅(qū)動(dòng)裝置3b的電動(dòng)機(jī)。
經(jīng)過(guò)上述一系列處理過(guò)程，當(dāng)隨著被照明目標(biāo)8的移動(dòng)、被照明的目標(biāo)8從CCD攝相機(jī)4的圖像拍攝平面42的中心被移動(dòng)時(shí)，可動(dòng)控制部件7連續(xù)驅(qū)動(dòng)水平驅(qū)動(dòng)裝置3a和垂直驅(qū)動(dòng)裝置3b以消除位置偏差，即使得點(diǎn)光源1的照明方向與被照明物體8相吻合。然后，重復(fù)上述的處理過(guò)程，點(diǎn)光源1即可對(duì)被照明物體8跟蹤和散光照明。
(第二實(shí)施例)如圖5所示，本實(shí)施例的自動(dòng)跟蹤照明設(shè)備包括一個(gè)設(shè)置在照明空間9的天花板13上用作照明裝置的點(diǎn)光源1，用于對(duì)位于照明空間9中的被照明目標(biāo)8例如人跟蹤和散光照明；一個(gè)在水平方向和垂直方向可旋轉(zhuǎn)地支撐點(diǎn)光源1的支架2；一個(gè)在水平方向轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)光源1的水平驅(qū)動(dòng)裝置3a；一個(gè)在垂直方向轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)光源1的垂直驅(qū)動(dòng)裝置3b；一個(gè)小型CCD攝相機(jī)4，該CCD攝相機(jī)4用作設(shè)置在天花板13上與點(diǎn)光源1位置不同的位置上的圖像拍攝裝置并在照明空間9中拍攝圖像；一個(gè)用作圖像鑒別裝置的圖像鑒別部件5，通過(guò)處理CCD攝相機(jī)4拍攝的圖像、確定被照明目標(biāo)8的座標(biāo)；一個(gè)用作計(jì)算裝置的座標(biāo)計(jì)算部件6，用于根據(jù)圖像鑒別部件5中被照明目標(biāo)8的移動(dòng)量計(jì)算點(diǎn)光源1在照明方向上的移動(dòng)量；和一個(gè)用作控制裝置的可動(dòng)控制部件7，用于把座標(biāo)計(jì)算部件6的計(jì)算結(jié)果轉(zhuǎn)變成水平驅(qū)動(dòng)裝置3a和垂直驅(qū)動(dòng)裝置3b的電動(dòng)機(jī)所用的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，并將該輸出信號(hào)輸出給水平驅(qū)動(dòng)裝置3a和垂直驅(qū)動(dòng)裝置3b。
正面參考圖6至10說(shuō)明自動(dòng)跟蹤照明設(shè)備的操作。為簡(jiǎn)化說(shuō)明，這是將CCD攝相機(jī)4設(shè)定在如圖6所示的照明空間9的天花板表面13的近似中心的情形。
在初始設(shè)置階段，通過(guò)把點(diǎn)光源1和CCD攝相機(jī)4安裝在天花板13上的規(guī)定位置，從而在照明空間9內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)光源1和對(duì)規(guī)定位置散光照明、并目視地使照明方向與通過(guò)圖像鑒別部件5得到被照明目標(biāo)的位置吻合，點(diǎn)光源1和CCD攝相機(jī)4的安裝位置、安裝角度等參數(shù)可得到。而后，在正常使用階段，座標(biāo)計(jì)算部件6從基于初始階段得到的參數(shù)的被照明目標(biāo)的移動(dòng)量計(jì)算點(diǎn)光源1的移動(dòng)量；這樣就不需在初始設(shè)定階段從設(shè)計(jì)圖紙上檢查點(diǎn)光源1和CCD攝相機(jī)4的座標(biāo)，從而節(jié)省了工作人員的工作時(shí)間。
當(dāng)從設(shè)計(jì)圖紙上得到點(diǎn)光源1和CCD攝相機(jī)4的座標(biāo)時(shí)，有時(shí)點(diǎn)光源1和CCD攝相機(jī)4的實(shí)際安裝位置從設(shè)計(jì)圖紙的位置偏移。因安裝位置移動(dòng)引起點(diǎn)光源1照明方向移動(dòng)，因此就需要調(diào)整點(diǎn)光源1和CCD攝相機(jī)4的安裝位置或重新設(shè)定座標(biāo)。但是，根據(jù)本實(shí)施例的自動(dòng)跟蹤照明設(shè)備，點(diǎn)光源1的照明方向在初始設(shè)定階段被目視地調(diào)整。因比，實(shí)際安裝位置相對(duì)設(shè)計(jì)圖上安裝位置的偏移可被減少，這樣就使點(diǎn)光源1的照明方向以較高的精度被控制。
在正常使用階段中，圖像鑒別部件5首先用樣板匹配、彩色匹配等已有的圖像處理技術(shù)處理來(lái)自CCD攝相機(jī)4的圖像，以便鑒別被照明目標(biāo)8并確定其座標(biāo)。作為結(jié)果，如圖7所示，得到了被照明目標(biāo)8設(shè)定于圖像拍攝平面42中的座標(biāo)(Xt1、Yt1、0)。在這種情況，認(rèn)為被照明目標(biāo)8位于照明空間9的座平面(水平面)上，其Z座標(biāo)被定為0。還設(shè)定CCD攝相機(jī)4的座標(biāo)為(0、0、0、Z)，點(diǎn)光源1的座標(biāo)為(Xs、Ys、Zs)。
CCD攝相機(jī)4在圖像拍攝平面42內(nèi)的座標(biāo)和實(shí)際照明空間9內(nèi)的座標(biāo)可用簡(jiǎn)單的比例關(guān)系表示。假設(shè)在X方向和Y方向的比例常數(shù)分別是KX和KY，則在實(shí)際照明空間9中被照明目標(biāo)的座標(biāo)(Xt、Yt、0)可由下列等式表示Xt＝Kt×Xt1Yt＝Ky×Yt1在這種情況，當(dāng)在如圖8所示的實(shí)際照明空間9中、點(diǎn)光源1與被照明目標(biāo)8間的位置關(guān)系被得到時(shí)，可從它們兩者的座標(biāo)計(jì)算出點(diǎn)光源1的水平角和垂直角。點(diǎn)光源1的座標(biāo)是(Xs、Ys、Zs)，因此從點(diǎn)光源1看的被照明目標(biāo)8的座標(biāo)表示為(Xt-Xs、Yt-Ys、-Zs)。從點(diǎn)光源1投影在照明空間9的底面上的投影點(diǎn)(Xs、Ys、0)到被照明目標(biāo)8的距離L可表示為下述等式L＝((Xt-Xs)2+(Yt-Ys)2)1/2利用距離L，點(diǎn)光源1的水平角θp和垂直角θt可表示為下列等式θp＝cos-1((Yt-Ys)/L)θt＝tan-1(Zs/L)在上述的方法中，座標(biāo)計(jì)算部件6從被照明目標(biāo)8的移動(dòng)量計(jì)算點(diǎn)光源1的水平角度θp和垂直角θt的移動(dòng)量，可動(dòng)控制部件7把該水平角θp和垂直角θt分別轉(zhuǎn)變成水平驅(qū)動(dòng)裝置3a和垂直驅(qū)動(dòng)裝置3b的驅(qū)動(dòng)信號(hào)、并將該信號(hào)輸出到水平驅(qū)動(dòng)裝置3a和垂直驅(qū)動(dòng)裝置3b。然后，水平驅(qū)動(dòng)裝置3a和垂直驅(qū)動(dòng)裝置3b在水平方向以水平角θp在垂直方向以垂直角θt轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)光源1，結(jié)果點(diǎn)光源1的照明方向控制得與被照明目標(biāo)8吻合。當(dāng)圖像鑒別部件5在下一處理周期中檢知被照明目標(biāo)8座標(biāo)的偏移時(shí)，座標(biāo)計(jì)算部件6根據(jù)被照明目標(biāo)8的移動(dòng)量計(jì)算點(diǎn)光源1的移動(dòng)量，可動(dòng)控制部件7依據(jù)座標(biāo)計(jì)算部件6的計(jì)算結(jié)果控制水平驅(qū)動(dòng)裝置3a和垂直驅(qū)動(dòng)裝置3b，從而使點(diǎn)光源1跟蹤被照明目標(biāo)8。重復(fù)這一處理過(guò)程，點(diǎn)光源1就能跟蹤被照明目標(biāo)8的移動(dòng)。
(第三實(shí)施例)如圖11所示，本實(shí)施例的自動(dòng)跟蹤照明設(shè)備包括一個(gè)用作照明裝置的點(diǎn)光源1、用于在照明空間9中跟蹤和散光照明被照明目標(biāo)8；一個(gè)在水平方向和垂直方向轉(zhuǎn)動(dòng)地支撐點(diǎn)光源1的支架2；用作第一驅(qū)動(dòng)裝置的一個(gè)水平驅(qū)動(dòng)裝置3a和一個(gè)垂直驅(qū)動(dòng)裝置3b、用于分別在水平方向和垂直方向轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)光源1；一個(gè)用作圖像拍攝裝置的小型CCD攝相機(jī)4，用于拍攝照明空間9中被照明目標(biāo)8的圖像；一個(gè)用作第二驅(qū)動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)臺(tái)10、用于使CCD攝像機(jī)4跟蹤被照明物體8的移動(dòng)；一個(gè)用作儲(chǔ)存裝置的儲(chǔ)存部件11、用來(lái)儲(chǔ)存CCD攝相機(jī)4的圖像拍攝方向；一個(gè)用作圖像鑒別裝置的圖像鑒別部件5、借助現(xiàn)有圖像處理技術(shù)從CCD攝相機(jī)4的圖像鑒別被照明目標(biāo)8并確定被照明目標(biāo)8的座標(biāo)；一個(gè)用作第一和第二計(jì)算裝置的座標(biāo)計(jì)算部件6、用于從圖像鑒別部件5中的被照明目標(biāo)8的移動(dòng)量和存于儲(chǔ)存部件11中CCD攝相機(jī)4的圖像拍攝方向計(jì)算點(diǎn)光源1和CCD攝相機(jī)4的移動(dòng)量，一個(gè)用作第一控制裝置的可動(dòng)控制部件7、用將座標(biāo)計(jì)算部件6的計(jì)算結(jié)果轉(zhuǎn)變成水平驅(qū)動(dòng)裝置3a和垂直驅(qū)動(dòng)裝置3b的電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)、并將該信號(hào)輸出給水平驅(qū)動(dòng)裝置3a和垂直驅(qū)動(dòng)裝置3b；和一個(gè)用作第二控制裝置的可動(dòng)控制部件12、用于把座標(biāo)計(jì)算部件6的計(jì)算結(jié)果轉(zhuǎn)變成轉(zhuǎn)臺(tái)10的驅(qū)動(dòng)信號(hào)、并將該信號(hào)輸出給轉(zhuǎn)臺(tái)10。
這個(gè)自動(dòng)跟蹤照明設(shè)備的操作將結(jié)合圖11至13予以說(shuō)明。
在這里，由于可動(dòng)控制部件12根據(jù)執(zhí)行與第一實(shí)施例相似操作的座標(biāo)計(jì)算部件6的計(jì)算結(jié)果使CCD攝相機(jī)4的圖像拍攝方向與被跟蹤目標(biāo)8吻合，故對(duì)此不予說(shuō)明。
現(xiàn)在，CCD攝相機(jī)4的當(dāng)前圖像拍攝方向存在儲(chǔ)存部件11中。CCD攝相機(jī)4的水平角θmp(t)和垂直角θmp(t)通過(guò)累加轉(zhuǎn)臺(tái)10相對(duì)作為參照的圖12所示Y軸方向和圖13所示水平方向的移動(dòng)量而計(jì)算，且圖像拍攝方向(θmp(t)，θmt(t))可由下列等式表示θmp(t)＝Δθmp+θmp(t-1)θmp(t)＝Δθmt+θmt(t-1)這里，θmp(t-1)和θmt(t-1)分別是上一個(gè)處理周期中CCD攝相機(jī)4的水平角和垂直角，而Δθmp和Δθmt分別是當(dāng)前處理周期中CCD攝相機(jī)4的水平角移動(dòng)量和垂直角移動(dòng)量。
如圖13所示，當(dāng)點(diǎn)光源1和CCD攝相機(jī)4被投影在照明空間9的底面上時(shí)，從CCD攝相機(jī)4投影在該底面上的點(diǎn)(0，0，0)到被照明目標(biāo)8的距離Lm可用CCD攝相機(jī)4的垂直角θmt(t)以下面的等式表示Lm＝Zm/tan(θmt(t))另外，被照明目標(biāo)8的座標(biāo)(Xt、Yt、0)可用下面的等式表示
Xt＝Lm·cos(θmp(t))Yt＝Lm·sin(θmp(t))在這里，假設(shè)點(diǎn)光源1的座標(biāo)是(Xs，Ys，Zs)，則從點(diǎn)光源1看的被照明目標(biāo)8的座標(biāo)變?yōu)?Xt-Xs，Yt-Ys，-Zs)，而從點(diǎn)光源1的座標(biāo)投影在照明空間9的底面上的點(diǎn)(Xs、Ys、0)到被照明目標(biāo)8的距離Ls可用下面的等式表示Ls＝((Xt-Xs)2+(Yt-Ys)2)1/2利用該距離Ls，點(diǎn)光源1的水平角θsp和垂直角θst可分別由以下等式表示θsp＝cos-1((Yt-Ys)/Ls)θst＝tan-1(Zs/Ls)當(dāng)這樣得到點(diǎn)光源1的水平角θsp和垂直角θst時(shí)，可動(dòng)控制部件7將水平角θsp和垂直角θst分別轉(zhuǎn)變成水平驅(qū)動(dòng)裝置3a和垂直驅(qū)動(dòng)裝置3b的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，并與第一實(shí)施例類似地把該信號(hào)輸出給水平驅(qū)動(dòng)裝置3a和垂直驅(qū)動(dòng)裝置3b，以便在需要的方向上轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)光源1，并使點(diǎn)光源1的照明方向跟蹤被照明的目標(biāo)8。反復(fù)進(jìn)行上述處理，點(diǎn)光源1即可跟蹤被照明目標(biāo)8。
根據(jù)這個(gè)實(shí)施例，CCD攝相機(jī)4的圖像拍攝方向可跟蹤被照明目標(biāo)8，因此，CCD攝相機(jī)4的鏡頭可使用非廣角鏡頭。因此，即使位置很遠(yuǎn)，被照明目標(biāo)8的圖象也能清晰地拍攝，這樣，在進(jìn)行圖像處理時(shí)能容易地鑒別被照明目標(biāo)8。
由于用與第二實(shí)施例類似的方法，在初始設(shè)定階段，目視地使點(diǎn)光源1的照明方向與用圖像鑒別部件5得到的照明目標(biāo)的位置吻合，故對(duì)此不予說(shuō)明。
(第四實(shí)施例)根據(jù)本實(shí)施例，第三實(shí)施例的自動(dòng)跟蹤照明設(shè)備設(shè)置兩個(gè)用作圖像拍攝裝置的CCD攝相機(jī)，用以在照明空間內(nèi)拍攝被照明目標(biāo)。
如圖14所示，這個(gè)自動(dòng)跟蹤照明設(shè)備包括一個(gè)用作照明裝置的點(diǎn)光源1，用于對(duì)照明空間9中的被照明目標(biāo)8散光照明；一個(gè)在水平方向和垂直方向上轉(zhuǎn)動(dòng)地支撐點(diǎn)光源1的支架2；用作第一驅(qū)動(dòng)裝置的一個(gè)水平驅(qū)動(dòng)裝置3a和一個(gè)垂直驅(qū)動(dòng)裝置3b，用于分別在水平方向和垂直方向轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)光源1；兩個(gè)用作圖像拍攝裝置的CCD攝相機(jī)4a和4b，用以在照明空間9中拍攝被照明目標(biāo)8的圖像；用作第二驅(qū)動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)臺(tái)10a和10b，用以使相應(yīng)的CCD攝相機(jī)4a和4b跟蹤被照明目標(biāo)8的移動(dòng)；用作圖像鑒別裝置的圖像鑒別部件5a和5b，用于使用已有圖像處理技術(shù)從CCD攝相機(jī)4a和4b的圖像鑒別被照明的目標(biāo)8，并檢測(cè)被照明目標(biāo)8的座標(biāo)；用作第二計(jì)算裝置的座標(biāo)計(jì)算部件15a和15b，用于從由圖鑒別部件5a和5b檢測(cè)的被照明目標(biāo)8的移動(dòng)量分別計(jì)算CCD攝相機(jī)4a和4b的移動(dòng)量；用作第二控制裝置的可動(dòng)控制部件12a和12b，用于根據(jù)座標(biāo)計(jì)算部件15a和15b的計(jì)算結(jié)果輸出用于分別驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)10a和10b的信號(hào)；一個(gè)用作儲(chǔ)存裝置的儲(chǔ)存部件11，用于儲(chǔ)存CCD攝相機(jī)4a和4b的圖像拍攝方向；一個(gè)三維座標(biāo)計(jì)算部件14，用于根據(jù)座標(biāo)計(jì)算部件15a和15b分別檢出座標(biāo)，計(jì)算被照明目標(biāo)8的三維座標(biāo)；一個(gè)用作第一計(jì)算裝置的座標(biāo)計(jì)算部件6，用以根據(jù)三維座標(biāo)計(jì)算部件14的計(jì)算結(jié)果和儲(chǔ)存在儲(chǔ)存部件11的CCD攝相機(jī)4a和4b的圖像拍攝方向計(jì)算點(diǎn)光源1的照明方向；和一個(gè)用作第一控制裝置的可動(dòng)控制部件7，用以將座標(biāo)計(jì)算部件6的計(jì)算結(jié)果轉(zhuǎn)變成水平驅(qū)動(dòng)裝置3a和垂直驅(qū)動(dòng)裝置3b的驅(qū)動(dòng)信號(hào)和將該信號(hào)輸出給水平驅(qū)動(dòng)裝置3a和垂直驅(qū)動(dòng)裝置3b。
下面結(jié)合圖14至16說(shuō)明本自動(dòng)跟蹤照明設(shè)備的操作。這里由于CCD攝相機(jī)4a和4b以及轉(zhuǎn)臺(tái)10a和10b分別以與第一和第三實(shí)施例類似的處理過(guò)程操作，故它們不予說(shuō)明。應(yīng)說(shuō)明的是，在上述系列處理過(guò)程中CCD攝相機(jī)4a和4b同步操作。
在這個(gè)階段，設(shè)定CCD攝相機(jī)4a和4b的座標(biāo)為(0，0，Zm1)和(Xm2，Ym2，Zm2)，CCD攝相機(jī)4a具有水平角θm1p和垂直角θm1t，CCD攝相機(jī)4b具有水平角θm2p和垂直角θm2t，那么代表CCD攝相機(jī)4a的圖像拍攝方向的直線由下列等式表示X＝t·cos(θm1t)·sin(θm1p) …(A1)Y＝t·cos(θm1t)·cos(θm1p) …(A2)Z＝-t·sin(θm1t)+Zm1…(A3)而代表CCD攝相機(jī)4b的圖像拍攝方向的直線由下列等式表示X＝r·cos(θm2t)·sin(θm2p)+Xm2…(A4)Y＝r·cos(θm2t)·cos(θm2p)+Ym2…(A5)Z＝-r·sin(θm2t)+Zm2…(A6)這里，t和r是代表相應(yīng)直線的系數(shù)。由于兩條直線的交點(diǎn)具有被照明目標(biāo)8的座標(biāo)(Xt、Yt、Zt)，因此，通過(guò)設(shè)定來(lái)自等式(1)至(6)的兩直線座標(biāo)相等而求解上述等式，系數(shù)t可由以下等式得到t＝(Xm2·cos(θm2t)-Ym2·sin(θm2p)))/[cos(θm1t)×(sin(θm1p)·cos(θm2p)-cos(θm1p)·sin(θm2p))]當(dāng)把上述等式代入等式(1)至(3)時(shí)，被照明目標(biāo)8的座標(biāo)(Xt、Yt、Zt)可由下列等式得出Xt＝t·cos(θm1t)·sin(θm1p)Yt＝t·cos(θm1t)·cos(θm1p)Zt＝-t·sin(θm1t)+Zm1通過(guò)使用通過(guò)上述處理得到的兩直線的交點(diǎn)，即被照明目標(biāo)8的座標(biāo)(Xt，Yt，Zt)，隨后的處理與第二實(shí)施例相似，座標(biāo)計(jì)算部件6計(jì)算點(diǎn)光源1的水平角和垂直角的移動(dòng)量；可動(dòng)控制部件7將座標(biāo)計(jì)算部件6的計(jì)算結(jié)果轉(zhuǎn)變成水平驅(qū)動(dòng)裝置3a和垂直驅(qū)動(dòng)裝置3b的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，并把該信號(hào)輸出到水平驅(qū)動(dòng)裝置3a和垂直驅(qū)動(dòng)裝置3b。而后，水平驅(qū)動(dòng)裝置3a和垂直驅(qū)動(dòng)裝置3b基于該驅(qū)動(dòng)信號(hào)在需要的方向轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)光源1。于是，重復(fù)這個(gè)處理過(guò)程，點(diǎn)光源1的照明方向就跟蹤被照明目標(biāo)8的移動(dòng)。
當(dāng)CCD攝相機(jī)4a和4b的安裝座標(biāo)僅在高度上不同和垂直方向疊加時(shí)，即當(dāng)Xm2＝0和Ym2＝0時(shí)，系數(shù)t可從下面所示的等式求出，因此，兩直線交點(diǎn)，即被照明目標(biāo)8的座標(biāo)可被相似地求出。
t＝cos(θm2t)×(Zm1-Zm2)/(sin(θm1t)·cos(θm2t)-cos(θm1t)·sin(θm2t)三維座標(biāo)計(jì)算部件14計(jì)算被照明目標(biāo)8的三維座標(biāo)，座標(biāo)計(jì)算部件6基于該三維座標(biāo)計(jì)算點(diǎn)光源1的移動(dòng)量。因此，即使在照明空間9的底面不平滑時(shí)，被照明目標(biāo)8也能被正確跟蹤。
由于用與第二實(shí)施例類似的方法，在初始設(shè)定階段，借助圖像鑒別部件5a和5b目視地使點(diǎn)光源1的照明方向與被照明目標(biāo)的位置吻合，故對(duì)它不予說(shuō)明。
下面將結(jié)合圖18至23說(shuō)明本發(fā)明第五實(shí)施例的照明控制器，結(jié)合圖24和25說(shuō)明第六實(shí)施例，結(jié)合圖26和27說(shuō)明第七實(shí)施例，結(jié)合圖28說(shuō)明第八實(shí)施例。
(第五實(shí)施例)圖18是說(shuō)明照明控制器的示意圖。圖19是燈具、圖像拍攝裝置和驅(qū)動(dòng)部件的透視圖。圖20是說(shuō)明顯示裝置和顯示圖像的前視圖。圖21是表示照明空間和投影平面間關(guān)系的示意圖。圖22是表示投影平面和顯示圖像之間關(guān)系的示意圖。圖23是一個(gè)用于說(shuō)明比例常數(shù)設(shè)定方法的顯示圖像的前視圖。
在圖18中，標(biāo)號(hào)51表示燈具。燈具51在其燈主體51a上設(shè)有一光源51b，燈具將幅射光照到一個(gè)臺(tái)上。
驅(qū)動(dòng)部件52a在水平方向轉(zhuǎn)動(dòng)燈具51，而驅(qū)動(dòng)部件52b在上下方向轉(zhuǎn)動(dòng)燈具51。驅(qū)動(dòng)部件52a和52b根據(jù)來(lái)自下文說(shuō)明的中央處理單元54的輸入的驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。燈具51和驅(qū)動(dòng)部件52a和52b設(shè)置在舞臺(tái)設(shè)備室的后部。
如圖19所示，作為圖像拍裝置的攝相機(jī)53安裝在燈具51的照明主體部件51a的外表面，使得其圖像拍攝方向與燈具51的的照明方向平行，本實(shí)施例中的CCD攝相機(jī)屬NTSC系統(tǒng)。攝相機(jī)53以1/30秒或1/10秒的規(guī)定時(shí)間間隔在圖像區(qū)連續(xù)拍攝圖像，并將拍攝圖像輸出到中央處理單元54。攝相機(jī)53設(shè)有單個(gè)或多個(gè)鏡頭，且攝相機(jī)53的焦距已知。
中央處理單元54有一個(gè)圖像輸入顯示部件54a，一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)量計(jì)算部件54b和一個(gè)常數(shù)計(jì)算部件54c。根據(jù)本實(shí)施例，一個(gè)具有插在其擴(kuò)展槽中用于輸入NTSC系統(tǒng)信號(hào)的視頻板的個(gè)人計(jì)算機(jī)被用作中央處理單元54。
圖像輸入顯示部件54a將從攝相機(jī)53輸入的拍攝圖像輸出到顯示裝置55，以在顯示屏上顯示該圖像。
顯示裝置55由CRT顯示器等構(gòu)成，且如圖20所示，它設(shè)有一個(gè)顯示下文說(shuō)明的顯示圖像53的拍攝圖像顯示區(qū)A和一個(gè)操作照明控制器的操作圖像區(qū)B。
輸入裝置56是一個(gè)諸如鼠標(biāo)器或控制桿的對(duì)準(zhǔn)裝置，用于移動(dòng)顯示在顯示裝置55上的鼠標(biāo)。使鼠標(biāo)位于操作圖像區(qū)B中的插畫或位于顯示屏上拍攝圖像顯示區(qū)A中顯示的顯示圖像S3、并敲擊輸入裝置56而進(jìn)行照明控制器的操作選擇。另外，顯示圖像S3與中央處理單元54的一個(gè)存儲(chǔ)器(未示出)的圖像儲(chǔ)存區(qū)相對(duì)應(yīng)，例如，一個(gè)象素對(duì)應(yīng)一個(gè)比特。
當(dāng)操作者用輸入裝置56選擇和敲擊顯示裝置55上拍攝圖像顯示區(qū)A中顯示圖像S3上的點(diǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)量計(jì)算部件54b計(jì)算燈具51繞平面軸和繞傾斜軸的轉(zhuǎn)動(dòng)量，以使照明施加到由圖像上的敲擊位置指示的實(shí)際空間中的位置、且隨著驅(qū)動(dòng)信號(hào)送到驅(qū)動(dòng)部件52a和52b而輸出該轉(zhuǎn)動(dòng)量。常數(shù)計(jì)算部件54c計(jì)算用于計(jì)算轉(zhuǎn)動(dòng)量的比例常數(shù)。
輸入裝置56和顯示裝置55連接到中央處理單元54，中央處理單元54被連接到驅(qū)動(dòng)部件52a和52b。攝相機(jī)連接到中央處理單元54。
下面結(jié)合圖21和22說(shuō)明一種使得當(dāng)操作者指定顯示圖像S3上的點(diǎn)時(shí)，與該指定相應(yīng)燈具51發(fā)射光區(qū)域的中心點(diǎn)(下文稱作照明點(diǎn))與該指定的點(diǎn)吻合的繞燈具51的平面軸的轉(zhuǎn)動(dòng)量和繞燈具的傾斜軸的轉(zhuǎn)動(dòng)量的計(jì)算方法。
圖21表示從舞臺(tái)上方空間觀看的平面圖，其中有壁C和人D或被光照明的物體等(該空間下文稱作照明空間)。
由攝相機(jī)53拍攝的照明空間的每一點(diǎn)會(huì)聚在點(diǎn)0(攝相機(jī)53中的一個(gè)位置)并投影到具有半徑f且以焦距f離開該點(diǎn)0的理想圖像拍攝面S1上。投影在該理想拍攝面S1上的圖像還投影在位于攝相機(jī)53CCD表面的投影面S2上。如圖22所示，投影在投影平面S2上的圖像在顯示裝置55的拍攝圖像顯示區(qū)A中的顯示圖像S3上，以確定比率放大或縮小被顯示。隨后，投影平面S2內(nèi)的圖像尺寸對(duì)顯示裝置55的顯示圖像S3內(nèi)的圖像尺寸之比假設(shè)為相應(yīng)于比例常數(shù)的轉(zhuǎn)換比Kx和Ky。下文將說(shuō)明轉(zhuǎn)換比Kx和Ky。
關(guān)于照明空間、理想圖像拍攝面S1、投影面S2和顯示圖像S3之間的上述關(guān)系，以相對(duì)點(diǎn)0的光軸L構(gòu)成角Dx的人D右肩的圖像穿過(guò)點(diǎn)0和理想圖像拍攝面S1，投影在投影面S2內(nèi)距原點(diǎn)0’nβ[mm]的位置以Kx的放大倍率顯示在顯示圖像S3內(nèi)距原點(diǎn)0”Xb[點(diǎn)]的位置。原點(diǎn)0’是投影面S2的中點(diǎn)位置，原點(diǎn)0”是投影面S3的中心位置，原點(diǎn)0’和0”與照明空間內(nèi)的照明點(diǎn)對(duì)應(yīng)。另外如圖20所示，顯示圖像S3左上角的座標(biāo)是(0，0)，右上角的座標(biāo)是(Xf，Yf)，屏幕原點(diǎn)0”中心座標(biāo)是(Xf/2，Yf/2)。
假設(shè)，如圖20所示，顯示裝置55的顯示圖像S3上的點(diǎn)P(Xp，Yf/2)由操作者指定則圖22中所示的顯示圖像S3的原點(diǎn)0”與指定點(diǎn)P間的相對(duì)距離Xβ可按下式求出。應(yīng)該注意，該相對(duì)距離通過(guò)給兩點(diǎn)間的絕對(duì)距離添加正號(hào)或負(fù)號(hào)而表示一種相對(duì)關(guān)系。
等式(1)Xβ=Xp-(Xf2)]]>假定X方向的轉(zhuǎn)換比Kx已知，則從該轉(zhuǎn)換比Kx和顯示圖像S3上的相對(duì)距離Xβ，投影面S2上兩點(diǎn)對(duì)應(yīng)的相對(duì)距離nβ可由等式(2)得出nβ=(1kx)Xβ]]>根據(jù)上述等式，用以使照明燈具51從當(dāng)前位置轉(zhuǎn)動(dòng)到與顯示圖像S3上的P點(diǎn)對(duì)應(yīng)的照明空間中一個(gè)位置的繞平面軸的轉(zhuǎn)動(dòng)量βX由以下等式(3)得出βX=tan-1(nβf)]]>=tan-1(XβKX·f)----(1)]]>上式說(shuō)明了X方向上平面軸轉(zhuǎn)動(dòng)量βx和在顯示圖像S3上自原點(diǎn)0”沿水平方向的相對(duì)距離Xβ之間的關(guān)系。不過(guò)，在Y方向上傾斜軸轉(zhuǎn)動(dòng)量和在顯示圖像S3上沿垂直方向的相對(duì)距離之間的關(guān)系與上述關(guān)系相似。
下面將結(jié)合圖23說(shuō)明在常數(shù)計(jì)算部件54C中計(jì)算轉(zhuǎn)換比Kx和Ky的方法。轉(zhuǎn)換比Kx和Ky是取決于焦距f的數(shù)值。但是，除非其變化，焦距f是一個(gè)常數(shù)，因此，通常在啟動(dòng)照明控制器操作之前的初始設(shè)定階段中計(jì)算轉(zhuǎn)換比。
首先。常數(shù)計(jì)算部件54C以預(yù)定轉(zhuǎn)動(dòng)量dx轉(zhuǎn)動(dòng)燈具51的平面軸。之后，被攝相機(jī)53拍攝的圖像，它在轉(zhuǎn)動(dòng)前已具有且如圖23A所示的顯示圖像S3，作為以繞平面軸的轉(zhuǎn)動(dòng)量αx轉(zhuǎn)動(dòng)燈具51而引起攝相機(jī)53轉(zhuǎn)動(dòng)的結(jié)果變成如圖23B所示顯示圖像S3。
然后，常數(shù)計(jì)算部件54C要求操作者執(zhí)行一個(gè)輸入以指示在以轉(zhuǎn)動(dòng)量αx轉(zhuǎn)動(dòng)之前，位置在顯示圖像S3的原點(diǎn)0”顯示的點(diǎn)，在該轉(zhuǎn)動(dòng)之后，圖像中該點(diǎn)顯示的位置。即是在圖23A，在轉(zhuǎn)動(dòng)之前，原點(diǎn)0”指示一個(gè)略向人頸部右手側(cè)位移的點(diǎn)，在原點(diǎn)0”被顯示的點(diǎn)被移到圖23B中原點(diǎn)0”的左手側(cè)。這樣，操作者通過(guò)輸入裝置56指示略向顯示在原點(diǎn)0”左手側(cè)的人的頸部的右手側(cè)移動(dòng)點(diǎn)Q(Xq，Yq)。應(yīng)該注意，這種情況中，攝相機(jī)53僅繞平面軸轉(zhuǎn)動(dòng)，故Yq不變化地保持(Yf/2)。
隨后，按以下方式從轉(zhuǎn)動(dòng)量αx，原點(diǎn)0”與顯示圖像S3上的點(diǎn)Q之間的相對(duì)距離，以及焦距f得出轉(zhuǎn)換比Kx。
首先，原點(diǎn)0”與顯示圖像S3上的點(diǎn)Q間的相對(duì)距離Xα如下所示Xα=Xq-(Xf2)----(2)]]>而后，轉(zhuǎn)動(dòng)量αx與示于圖22中的角βx相對(duì)應(yīng)，相對(duì)距離nα與示于圖22中的相對(duì)距離nβ相對(duì)應(yīng)。這樣，根據(jù)與顯示圖像S3上的相對(duì)距離Xα[點(diǎn)]對(duì)應(yīng)的位于投影面S2上的相對(duì)距離nα[mm]、焦距f以及轉(zhuǎn)動(dòng)量αx，可由下式求出轉(zhuǎn)換比KxKx=Xαnα]]>nα＝f·tanαxKx=Xαf·tanαx----(3)]]>常數(shù)計(jì)算部件54C計(jì)算并保持該數(shù)值。與繞平面軸轉(zhuǎn)動(dòng)相似，該常數(shù)計(jì)算部件54C以轉(zhuǎn)動(dòng)量αy繞傾斜軸轉(zhuǎn)動(dòng)燈具1以計(jì)算并保持該轉(zhuǎn)換比Ky。Ky=yαf·tanαY----(4)]]>也就是說(shuō)，通過(guò)以預(yù)定轉(zhuǎn)動(dòng)量繞平面軸或傾斜軸轉(zhuǎn)動(dòng)燈具1和攝相機(jī)53，且得出有多少照明空間中相同點(diǎn)經(jīng)顯示圖像S3上的轉(zhuǎn)動(dòng)而移動(dòng)，則可得到代表轉(zhuǎn)動(dòng)量間關(guān)系的轉(zhuǎn)換比Kx、Ky、投影平面S2上的相對(duì)距離和顯示圖像S3上的相對(duì)距離。
下面將分別說(shuō)明用于初始設(shè)定階段和操作階段的上述結(jié)構(gòu)的照明控制器的操作。
在初始設(shè)定階段，由攝相機(jī)53以規(guī)定時(shí)間間隔拍攝的圖像被顯示為圖20中所示拍攝圖像顯示區(qū)A內(nèi)的顯示圖像S3，操作者操作示于圖20顯示裝置55中的操作圖像區(qū)B，以便建立轉(zhuǎn)換比Kx和Ky的設(shè)定模式。常數(shù)計(jì)算部件54C先以轉(zhuǎn)動(dòng)量αx轉(zhuǎn)動(dòng)平面軸、并要求操作者輸入圖像上在以轉(zhuǎn)動(dòng)量αx轉(zhuǎn)動(dòng)前被顯示在顯示圖像S3的原點(diǎn)0”處的點(diǎn)，在轉(zhuǎn)動(dòng)后被顯示的位置。當(dāng)操作者用輸入裝置56敲擊圖像顯示區(qū)A中顯示圖像S3上的該位置時(shí)，原點(diǎn)0”和被敲擊位置之間的相對(duì)距離可被求出，且進(jìn)而可從該相對(duì)距離和轉(zhuǎn)動(dòng)量αx算出與X方相向相應(yīng)的轉(zhuǎn)換比Kx。
接著，該常數(shù)計(jì)算部件54C以轉(zhuǎn)動(dòng)量αy轉(zhuǎn)動(dòng)傾斜軸，并要求操作者輸入圖像上在以轉(zhuǎn)動(dòng)量αy轉(zhuǎn)動(dòng)之前被顯示在原點(diǎn)0”處的點(diǎn)，在該轉(zhuǎn)動(dòng)之后該點(diǎn)位置被顯示的位置。當(dāng)操作者用輸入裝置56敲擊示于圖像20中圖像顯示區(qū)A中顯示圖像S3上的該位置時(shí)，原點(diǎn)0”與被敲擊位置之間的相對(duì)距離可被求出，進(jìn)而與Y方向相關(guān)的轉(zhuǎn)換比KY可由該相對(duì)距離和轉(zhuǎn)動(dòng)量αy求出常數(shù)計(jì)算部件54C按上述方法計(jì)算轉(zhuǎn)換比KX和KY，且轉(zhuǎn)換比KX和KY用于轉(zhuǎn)動(dòng)量計(jì)算部件54b的后續(xù)計(jì)算。
下面說(shuō)明在操作階段中照明控制器的操作。
在該操作階段，攝相機(jī)53以規(guī)定時(shí)間間隔拍攝的圖像顯示為示于圖20中拍攝圖像顯示區(qū)A中的顯示圖像S3，原點(diǎn)0”是與照明點(diǎn)對(duì)應(yīng)的顯示圖像S3的中心。當(dāng)操作者用輸入裝置56敲擊顯示圖像S3上的所需位置時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)量計(jì)算裝置54b計(jì)算X方向和Y方向上輸入位置與原點(diǎn)0”之間的相對(duì)距離、并將該距離代入等式(5)和(6)計(jì)算繞平面軸的轉(zhuǎn)動(dòng)量和繞傾斜軸的轉(zhuǎn)動(dòng)量。然后，轉(zhuǎn)動(dòng)量計(jì)算部件54b將具有轉(zhuǎn)動(dòng)量信息的驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出給驅(qū)動(dòng)部件52a和52b，驅(qū)動(dòng)部件52a、52b根據(jù)該驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)燈具51，從而繞平面軸和傾斜軸轉(zhuǎn)動(dòng)燈具51。
如上所述，在操作階段，當(dāng)操作者用輸入裝置55選定并敲擊顯示裝置55的顯示圖像53上的一個(gè)點(diǎn)時(shí)，繞平面軸和傾斜軸的轉(zhuǎn)動(dòng)量被計(jì)算，這樣該位置成為顯示圖像S3的中心位置，從而轉(zhuǎn)動(dòng)該燈具51。此后，燈具51與輸入裝置56選定的顯示圖像S3上的位置對(duì)應(yīng)散光照明該位置以及其在照明空間中的周邊。
(第六實(shí)施例)圖24是表示照明控制器的示意圖。圖25是表示顯示裝置和顯示圖像的前示圖。應(yīng)注意，對(duì)與前述第五實(shí)施例有關(guān)的所述照明控制器中那些相同的部件、在圖24中以相同的標(biāo)號(hào)標(biāo)出，且對(duì)這些相同的部件不詳細(xì)說(shuō)明。本第二實(shí)施照明控制器與前述第五實(shí)施例所述照明控制器不同之處及其特征如下述結(jié)構(gòu)。
即，第一個(gè)特征結(jié)構(gòu)是提供一個(gè)可改變攝相機(jī)53的焦距的焦距改變裝置53a。
第二個(gè)特征結(jié)構(gòu)如下所述。在第五實(shí)施例中常數(shù)計(jì)算部件54c僅保持一組轉(zhuǎn)換比，且該轉(zhuǎn)換此根據(jù)焦距等參數(shù)而變化。因此，在第六實(shí)施例中，設(shè)有對(duì)應(yīng)于焦距的多個(gè)轉(zhuǎn)換比且由操作者選用。
第三個(gè)特征結(jié)構(gòu)是在圖25所示的操作圖像區(qū)B顯示圖像標(biāo)號(hào)，并通過(guò)選擇標(biāo)號(hào)選擇與每一個(gè)標(biāo)號(hào)對(duì)應(yīng)的焦距，從而設(shè)定和選擇了對(duì)應(yīng)于鏡頭的轉(zhuǎn)換比。
在具有上述結(jié)構(gòu)的照明控制器中，在初始設(shè)定階段、轉(zhuǎn)換比根據(jù)焦距而設(shè)定，在操作階段中、隨著適當(dāng)?shù)剡x擇焦距，可進(jìn)行照明位置的控制。因此，通過(guò)增加焦距，可將窄范圍內(nèi)的圖像拍攝并顯示在顯示圖像S3的最大范圍上，這樣，用輸入裝置56能更精細(xì)地選擇目標(biāo)照明位置。另一方面，通過(guò)減小焦距，圖像可在寬范圍內(nèi)拍攝并在顯示圖像S3上顯示，這樣雖然位置選定精度降低。但操作者能在寬范圍內(nèi)隨著對(duì)圖像的觀看選定目標(biāo)照明位置。
(第七實(shí)施例)圖26是表示照明控制器的示意圖。圖27是一個(gè)顯示圖像的前示圖。應(yīng)注意，對(duì)與前述第五實(shí)施例所述照明控制器的相同的那些部件在圖26中使用同一標(biāo)號(hào)表示，且對(duì)相同的部件不作詳細(xì)說(shuō)明。此第三實(shí)施例照明控制器的特征與前述第五實(shí)施例所述照明控制器不同，其特征如下所述。
該特征結(jié)構(gòu)是在中央處理單元54中設(shè)置圖像選取裝置54d、檢索裝置54e、和轉(zhuǎn)動(dòng)后位置計(jì)算裝置54f。
在常數(shù)計(jì)算部件54C被其計(jì)算的轉(zhuǎn)換比KX和KY轉(zhuǎn)動(dòng)燈具51之前，圖像選取裝置54d在以圖27A所示的顯示圖像S3的原點(diǎn)0”為中心的規(guī)定區(qū)域內(nèi)從顯示圖像S3選擇并存儲(chǔ)圖像E1。
如圖27B所示，檢索裝置54e通過(guò)從常數(shù)計(jì)算部件54c以轉(zhuǎn)動(dòng)量αx或轉(zhuǎn)動(dòng)量αy轉(zhuǎn)動(dòng)燈具51后得到的顯示圖像S3中選取的規(guī)定區(qū)域中的圖像E2的區(qū)域接近圖像E1的圖形匹配而進(jìn)行檢索。
轉(zhuǎn)動(dòng)后位置計(jì)算裝置54f計(jì)算被檢索區(qū)的中心點(diǎn)Q(Xq，Yq)且將其輸出到常數(shù)計(jì)算部件54C。
這樣，常數(shù)計(jì)算部件54C從顯示圖像S3上的原點(diǎn)0”與由轉(zhuǎn)動(dòng)后位置計(jì)算裝置54f計(jì)算的Q點(diǎn)之間的相對(duì)距離以及轉(zhuǎn)動(dòng)量αx和αy計(jì)算轉(zhuǎn)換比KX和KY。因此，操作者不需輸入一個(gè)在轉(zhuǎn)動(dòng)燈具51前顯示在顯示圖像S3原點(diǎn)0”處的點(diǎn)在轉(zhuǎn)動(dòng)后被顯示的圖像上的位置，這樣就能容易地設(shè)定轉(zhuǎn)換比KX和KY。
當(dāng)將由等式(3)表示的轉(zhuǎn)換比KX代入等式(1)時(shí)可得出βx=tan-1(XβKX·f)]]>=tan-1(Xβ(Xαf·tanαx)·f)]]>=tan-1(Xβ·tanαxXα)----(5)]]>上述等式既不包含焦距f也不包含轉(zhuǎn)換比KX。如圖22所示，等式(5)表示通過(guò)顯示圖像S3上X方向的Xβ[點(diǎn)]、在移動(dòng)照明方向上得到轉(zhuǎn)動(dòng)量βX的等式。相似地，在Y方向上得出下式βy=tan-1(Yβ·tanαyXα)----(6)]]>因此，常數(shù)計(jì)算部件54C可計(jì)算等式(5)中的tanαy/Xα和tanαy/Yα作為常數(shù)，保持該數(shù)值并以代替焦距f的數(shù)值和轉(zhuǎn)換比KX、KY來(lái)計(jì)算燈具51的轉(zhuǎn)動(dòng)量。當(dāng)采用這種方法時(shí)，該計(jì)算不需使用焦距，因此可使用不知其焦距的攝相機(jī)。
另外根據(jù)本實(shí)施例，燈具1和攝相機(jī)3按計(jì)算的轉(zhuǎn)動(dòng)比KX和KY，一旦以αx和αy度的轉(zhuǎn)動(dòng)量繞平面軸或傾斜軸轉(zhuǎn)動(dòng)，得到與顯示圖像S3上一點(diǎn)位置的瞬時(shí)變化距離對(duì)應(yīng)的信息。但是這種配置不是限制性的，也可以使它們轉(zhuǎn)動(dòng)多次，且使轉(zhuǎn)動(dòng)總量與顯示圖像S3上的相對(duì)距離的變化總量對(duì)應(yīng)而得到轉(zhuǎn)換比KX和KY。
根據(jù)本實(shí)施例，以上述方法得出的數(shù)值被用作轉(zhuǎn)換比KX和KY。但是，該比值并不限于該值它們可以例如是校正理想成像面S1與投影面S2之間產(chǎn)生的象差的函數(shù)這種方式使顯示圖像S3即使在其邊緣部分也設(shè)有象差，因此可更準(zhǔn)確地選定位置。
根據(jù)本實(shí)施例的內(nèi)容，一個(gè)CRT顯示器用作顯示裝置55，一個(gè)鼠標(biāo)器，操作桿等用作輸入裝置56。但是它們并不限于這些裝置，例如可以用液晶顯示器作為顯示裝置55，用觸面板作為輸入裝置56。在這種情況下，該配置的優(yōu)點(diǎn)是整個(gè)設(shè)備可被小型化。
根據(jù)本實(shí)施例的內(nèi)容，檢索裝置54e用圖形匹配方法從燈具51轉(zhuǎn)動(dòng)后得到的顯示圖像S3在規(guī)定區(qū)內(nèi)檢索與圖像E1近似的區(qū)域。但該方法不限于圖形匹配，它只要是一個(gè)檢索近似于圖像E1的區(qū)域的一個(gè)方法就可以。因此，也可采用選取圖像E1的特征量并注意檢索與該特征量近似的區(qū)域(第八實(shí)施例)圖28是根據(jù)本發(fā)明第八實(shí)施例的照明控制器的示意圖。應(yīng)注意，與前述第五實(shí)施例所述照明控制器的部件相同的那些部件以圖26中的相同標(biāo)號(hào)標(biāo)注，且對(duì)這些相同的部件不具體說(shuō)明。
在圖18，24和26示出的實(shí)施例中，圖像拍攝裝置53平行于燈具51射出光的光軸安裝在燈具51的主體51a的外表面，而如圖28所示，在本實(shí)施例中，分別可轉(zhuǎn)動(dòng)地圖像拍攝裝置53和燈具51相互分開設(shè)置。
圖28中所示的照明控制器包括驅(qū)動(dòng)部件52c、52d用以分別繞平面軸(在水平方面)和傾斜軸(在垂直方向)轉(zhuǎn)動(dòng)圖像拍攝裝置53；方向計(jì)算部件54g，用以通過(guò)計(jì)算圖像拍攝裝置53的轉(zhuǎn)動(dòng)量、計(jì)算圖像拍攝裝置53的水平角和垂直角；和座標(biāo)計(jì)算部件54h，根據(jù)方向計(jì)算部件54g的計(jì)算結(jié)果計(jì)算被照明目標(biāo)的座標(biāo)、并將該座標(biāo)計(jì)算結(jié)果輸出給轉(zhuǎn)動(dòng)量計(jì)算部件54b。
這個(gè)照明控制器的操作將結(jié)合圖12、13介紹如下。燈具51和圖像拍攝裝置53分別與圖12、13中的點(diǎn)光源1和CCD攝相機(jī)4對(duì)應(yīng)。
圖像拍攝裝置53的水平角θmp(t)和垂直角θmt(t)是以示于圖12的Y軸方向和示于圖13的水平方向?yàn)榛鶞?zhǔn)的角，這些數(shù)值通過(guò)方向計(jì)算部件54g從輸入裝置56被輸入而得出。
如圖13所示，當(dāng)燈具51和圖像拍攝裝置53被投影在照明空間9的底面上時(shí)，從圖像拍攝裝置53被投影在該底平面上的點(diǎn)(0，0，0)到被照明目標(biāo)8的距離Lm可用圖像拍攝裝置53的垂直角θmt(t)以下面的等式表示。
Lm＝Zm/tan(θmt(t))而且，被照明目標(biāo)8的座標(biāo)(Xt，Yt，0)可用下列等式表示。該目標(biāo)座標(biāo)由座標(biāo)計(jì)算部件54h計(jì)算并輸出給轉(zhuǎn)動(dòng)量計(jì)算部件54b。
Xt＝Lm·cos(θmp(t))
Yt＝Lm·sin(θmp(t))在這種情況下，假定燈具51的座標(biāo)是(Xs，Ys，Zs)，則從燈具51觀看的被照明目標(biāo)8的座標(biāo)變成(Xt-Xs，Yt-Ys，-Zs)，從燈具51被投影在照明空間9的底平面上的點(diǎn)(Xs，Ys，0)到被照明目標(biāo)8的距離Ls可由以下等式表示Ls＝((Xt-Xs)2+(Yt-Ys)2)1/2使用該距離Ls，燈具51的水平角θsp和垂直角θst可由下列等式表示θsp＝cos-1((Yt-Ys)/Ls)θst＝tan-1(Zs/Ls)在這樣得出燈具51的水平角θsp和垂直角θst后，啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)部件52a，52b將燈具51轉(zhuǎn)到被照明目標(biāo)的方向。
下面將結(jié)合附圖介紹本發(fā)明跟蹤設(shè)備的優(yōu)選實(shí)施例。
(第九實(shí)施例)圖29表示本發(fā)明跟蹤設(shè)備的框圖。本跟蹤設(shè)備設(shè)置圖像拍攝裝置的單色CCD攝相機(jī)60和彩色CCD攝相機(jī)，并包括信號(hào)處理部件62，用于處理來(lái)自CCD攝相機(jī)10的視頻信號(hào)；數(shù)字化部件63，用于數(shù)字化從信號(hào)處理部件62的輸出；圖像儲(chǔ)存部件64，用于將來(lái)自數(shù)字化部件63的輸出，以IR圖像數(shù)據(jù)的形式儲(chǔ)存；信號(hào)處理部件66，用于處理來(lái)自CCD攝相機(jī)65的視頻信號(hào)；圖像儲(chǔ)存部件67，用于將來(lái)自信號(hào)處理部件66的輸出以彩色圖像數(shù)據(jù)儲(chǔ)存；主控制單元80，用于控制上述的部件及下文所述的處理；儲(chǔ)存控制部件68，用于根據(jù)主控制單元80的指令控制圖像儲(chǔ)存部件64和67；以及特征值儲(chǔ)存部件69，用于儲(chǔ)存基于彩色圖像獲得的被跟蹤物體的特征值。此時(shí)，在單色CCD攝相機(jī)60的前表面設(shè)置僅透射紅外光的紅外光透射濾光器61。
根據(jù)本跟蹤設(shè)備，作為標(biāo)記的紅外光發(fā)射器91預(yù)先裝在被跟蹤物體90上并通過(guò)綜合根據(jù)CCD攝相機(jī)60拍攝的圖像選擇從紅外光發(fā)射器91輸出的紅外光以檢測(cè)被跟蹤物體位置的處理與根據(jù)在初始設(shè)定中被選定和儲(chǔ)存的被跟蹤物體90的圖像特征，從CCD攝相機(jī)65拍攝的彩色圖像檢測(cè)被跟蹤物體位置的處理而輸出被跟蹤物體90的位置。重復(fù)這些處理程序，就可連續(xù)地跟蹤被跟蹤物體。此時(shí)，紅外光發(fā)射器91由在紅外區(qū)(例如，890nm波長(zhǎng)附近)有一個(gè)峰的紅外光發(fā)射二極管(下文稱作紅外LED)或類似器件構(gòu)成。當(dāng)DC電流流過(guò)該紅外LED時(shí)，它始終發(fā)光。這樣，根據(jù)本跟蹤設(shè)備，在該標(biāo)記可被檢測(cè)的情況下即使在被跟蹤物體90的形狀和顏色變化時(shí)，被跟蹤物體90也可被跟蹤，而在該標(biāo)記不能被檢測(cè)的情況下依據(jù)彩色圖像跟蹤被跟蹤物體90，這樣，被跟蹤物體90可被連續(xù)地跟蹤。此時(shí)，上述的主控制單元80由微計(jì)算機(jī)構(gòu)成。
為了進(jìn)行上述操作，一個(gè)指示跟蹤的啟動(dòng)和結(jié)束的操作開關(guān)70連接到主控制單元80。很顯然，操作開關(guān)70可被做成分開的跟蹤啟動(dòng)開關(guān)和跟蹤結(jié)束開關(guān)。另外，根據(jù)本實(shí)施例的跟蹤設(shè)備， CCD攝相機(jī)60和CCD攝相機(jī)65的鏡頭焦距，CCD尺寸等基本相同，且CCD攝相機(jī)60和65在大致相同的區(qū)域內(nèi)拍攝圖像下面結(jié)合圖30介紹主控制單元80的操作。
首先，當(dāng)操作開關(guān)70指示跟蹤啟動(dòng)時(shí)(步1)，確認(rèn)操作開關(guān)70是否指示跟蹤結(jié)束(步2)。當(dāng)?shù)玫礁櫧Y(jié)束的指示時(shí)，該跟蹤結(jié)束(步3)。當(dāng)沒有得跟蹤結(jié)束的指示時(shí)，確認(rèn)初始設(shè)定是否已經(jīng)執(zhí)行(步4)。當(dāng)初始設(shè)定尚未執(zhí)行時(shí)，用于儲(chǔ)存被跟蹤目標(biāo)90的圖像的特征(顏色、形狀等)的步驟作為初始設(shè)定的程序被執(zhí)行。
此時(shí)，當(dāng)進(jìn)行初始設(shè)定時(shí)，主控制單元80指示儲(chǔ)存控制部件68從CCD攝相機(jī)65輸入一個(gè)彩色圖像、并將它存入圖像儲(chǔ)存部件67(步5)。然后，由CCD攝相機(jī)65拍攝的視頻信號(hào)CLVD在信號(hào)處理部件66中分成紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)(轉(zhuǎn)換成RGB信號(hào))三元色成份，并模數(shù)轉(zhuǎn)換(以下稱作A/D轉(zhuǎn)換)等等，而后作為彩色圖像數(shù)據(jù)存入圖像儲(chǔ)存部件67。當(dāng)該彩色圖像數(shù)據(jù)存入圖像儲(chǔ)存部件67后，儲(chǔ)存控制部件68將結(jié)果告知主控制單元。為了在例如屏幕中心被跟蹤物體90的初始位置中即一個(gè)規(guī)定的區(qū)(儲(chǔ)存區(qū))選定被跟蹤物體90固有的特征值，主控制單元80閱讀位于圖像儲(chǔ)存部件67中儲(chǔ)存區(qū)相應(yīng)地址上的數(shù)據(jù)并處理該數(shù)據(jù)，從而計(jì)算被跟蹤物體的特征值并將結(jié)果存入特征值儲(chǔ)存部件69(步6)。使用圖像儲(chǔ)存部件67儲(chǔ)存區(qū)中圖像數(shù)據(jù)本身或一個(gè)矩形圖作為特征值是適宜的。根據(jù)本實(shí)施例，圖像數(shù)據(jù)本身(R(i，j)，G(i，j)，B(i，j))被儲(chǔ)存作一個(gè)樣板。應(yīng)注意，R(i，j)，G(i，j)，B(i，j)分別是當(dāng)將左上角座標(biāo)設(shè)定為(0，0)時(shí)，在座標(biāo)(i，j)處R成分，G成分及B成分的相應(yīng)值，樣板尺寸是I×J(即，0≤j＜I，0≤j＜J)。
當(dāng)初始設(shè)定完成時(shí)，主控制單元80執(zhí)行檢測(cè)從附加在被跟蹤物體90的紅外光發(fā)射器91輸出的紅外光的程序。
穿過(guò)紅外光透過(guò)濾光器11由CCD攝相機(jī)拍攝的一個(gè)視頻信號(hào)IRVD在信號(hào)處理部件62中進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換等等。之后，以規(guī)定的閾值在數(shù)字化部件63中被數(shù)字化，并作為IR圖像數(shù)據(jù)存入圖像儲(chǔ)存部件64(步7)。此時(shí)，根據(jù)本跟蹤設(shè)備，單色CCD的靈敏度，紅外光透過(guò)濾光器61的靈敏度以及紅外光發(fā)射器91的輸出特性分別構(gòu)成圖31中分別以A、B和C所示的特征曲線(注A和B表示相對(duì)靈敏度，C表示相對(duì)輸出)，紅外光以圖31中D部分所示的靈敏度輸入CCD攝相機(jī)60。因此，只有700nm至1000nm波長(zhǎng)的光被透射，從而僅具有以上波長(zhǎng)的區(qū)可經(jīng)數(shù)字處理被選取。當(dāng)將IR圖像數(shù)據(jù)存入圖像儲(chǔ)存部件64的過(guò)程完成時(shí)，儲(chǔ)存控制部件68將結(jié)果通知主控制單元80，且主控制單元80計(jì)算屏幕上的標(biāo)記，即由標(biāo)記檢測(cè)裝置檢測(cè)紅外光發(fā)射器91的位置(步8)。
主控制單元80執(zhí)行用于分割圖像儲(chǔ)存部件64中數(shù)字化了的IR圖像數(shù)據(jù)的所謂標(biāo)記處理以檢測(cè)該標(biāo)記，計(jì)算重心位置(中心位置)和每個(gè)被標(biāo)記區(qū)的面積，并儲(chǔ)存得出的重心和面積。當(dāng)紅外光發(fā)射器91在CCD攝相機(jī)60的視場(chǎng)中時(shí)，一般選擇一個(gè)區(qū)作為帶有標(biāo)記的提出的物體區(qū)。當(dāng)紅外光發(fā)射器91被擋在其它物體的后面或處于CCD攝相機(jī)60的視場(chǎng)之外時(shí)，該區(qū)不被選取，另外，有時(shí)因紅外光源或除紅外光發(fā)射器91之外的反射光的影響，會(huì)有多個(gè)區(qū)被選取。如果有多個(gè)提出的物體區(qū)被選取，則明顯不是因紅外光發(fā)射器91的輸出光的那些提出的物體區(qū)將根據(jù)以下程序被排除。
程序1當(dāng)選取提出的物體區(qū)的面積在規(guī)定尺寸以內(nèi)時(shí)，該選取的面積作為一個(gè)提出的物體區(qū)。
程序2當(dāng)提出的物體區(qū)的重心距預(yù)先選取的物體區(qū)的重心間的距離最小時(shí)，該提出的物體區(qū)被選作一個(gè)提出的物體區(qū)。
也就是說(shuō)。主控制單元基于在程序1中被選作被跟蹤的提出物體的區(qū)的重心，依據(jù)程序2中紅外光發(fā)射器91的光選取該區(qū)域。即是，主控制單元80從與被選區(qū)的重心(中心位置)對(duì)應(yīng)的屏幕中心得到位移ΔX、ΔY，并將位移作跟蹤信號(hào)輸出。
當(dāng)沒有選擇區(qū)存在時(shí)，即當(dāng)標(biāo)記(紅外光發(fā)射器91)在步8中不被檢測(cè)時(shí)，主控制單元80指示儲(chǔ)存控制部件68輸入一個(gè)彩色圖像(步10)。
*隨后，由CCD攝相機(jī)65拍攝的視頻信號(hào)CLVD在信號(hào)處理部件66中轉(zhuǎn)換成三元色信號(hào)(被轉(zhuǎn)換成RGB信號(hào))，進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換等等并以彩色圖像數(shù)據(jù)的形式存入圖像儲(chǔ)存部件67。當(dāng)彩色圖像數(shù)據(jù)存入圖像儲(chǔ)存部件67的過(guò)程完成時(shí)，儲(chǔ)存控制部件68將結(jié)果通知主控制單元80。而后，主控制單元80執(zhí)行檢索一個(gè)屏幕塊的程序，該屏幕塊具有與在初始設(shè)定階段中存于特征值儲(chǔ)存部件69中被跟蹤物體90的特征值相似的特征值。即是，主控制單元從圖像儲(chǔ)存部件67閱讀每個(gè)屏幕塊的圖像數(shù)據(jù)，計(jì)算與初始設(shè)定相似的特征值，將每個(gè)屏幕塊的特征值與(在初始設(shè)定階段儲(chǔ)存在特征值儲(chǔ)存部件69中的)被跟蹤物體90的特征值比較，從而計(jì)算一個(gè)評(píng)價(jià)值并執(zhí)行獲取帶有被跟蹤物體90的位置(屏幕塊)的物體選取程序(步11)。當(dāng)圖像數(shù)據(jù)被用作特征值時(shí)，用被跟蹤目標(biāo)90的圖像數(shù)據(jù)(樣板)與屏幕塊(輸入圖像)相應(yīng)座標(biāo)處象素值之間差值絕對(duì)值的疊加總和進(jìn)行評(píng)階值座標(biāo)(X、Y)的計(jì)算。此時(shí)，假設(shè)在輸入圖像的座標(biāo)(i，j)處的R的數(shù)值是Rin(I，j)，在輸入圖像座標(biāo)(I，j)處G成分的數(shù)值是Gin(I，j)，在輸入圖像座標(biāo)(I，j)處B成分的數(shù)值是Bin(I，j)，在樣板座標(biāo)(i，j)處R成分的數(shù)值是Rtp(i，j)，在樣板座標(biāo)(I，j)處G成分的數(shù)值是Gtp(i，j)，在樣板座標(biāo)(I，j)處B成分的數(shù)值是Btp(i，j)，和當(dāng)左上角是原點(diǎn)時(shí)屏幕塊的偏移是X、Y，則評(píng)價(jià)值座標(biāo)根據(jù)下式得出其中，與樣板圖像越相似的屏幕塊圖像，則該值越小。

這樣通過(guò)上述等式對(duì)于所有屏幕塊計(jì)算得出的產(chǎn)生最小數(shù)值屏幕塊以及該屏幕塊偏移X、Y，被跟蹤物體存在的位置可被知道。然后，主控制單元80通過(guò)從屏幕的左上位置移動(dòng)到屏幕的中心移動(dòng)該偏移值(即進(jìn)行位置檢測(cè))而得出偏移量ΔX，ΔY，并將該偏移量作為跟蹤信號(hào)輸出(步12)。
在步12或步9中偏移量ΔX、ΔY輸出后，主控制單元80將流程返回到步2確認(rèn)是否指令跟蹤結(jié)束，并重復(fù)以上程序繼續(xù)跟蹤直到跟蹤結(jié)束的指令被發(fā)出。
就是說(shuō)，作為標(biāo)記的紅外光發(fā)射器91基于來(lái)自CCD攝相機(jī)60的視頻信號(hào)產(chǎn)生的IR圖像被檢測(cè)，當(dāng)紅外光發(fā)射器91不能被檢測(cè)時(shí)，該程序依據(jù)來(lái)自CCD攝相機(jī)65的視頻信號(hào)的彩色圖像進(jìn)行。因此，當(dāng)紅外光發(fā)射器91可以被檢測(cè)時(shí)，被跟蹤物體90可以高可靠性被跟蹤。當(dāng)紅外光發(fā)射器91不能被檢測(cè)時(shí)，被跟蹤物體90的跟蹤通過(guò)彩色圖像程序繼續(xù)?；诓噬珗D像程序的跟蹤只要跟蹤在短時(shí)間有效，就能進(jìn)行充分的跟蹤特性，當(dāng)紅外光發(fā)射器91重新被檢測(cè)時(shí)，經(jīng)彩色圖像程序產(chǎn)生的跟蹤誤差可被消除，因此，被跟蹤物體90能高精度地被跟蹤。
(第九實(shí)施例)本實(shí)施例跟蹤設(shè)備的特征在于通過(guò)檢測(cè)與第八實(shí)施例相似的標(biāo)記跟蹤被跟蹤物體，當(dāng)該標(biāo)記不能被檢測(cè)時(shí)、基于輸入圖像的特征值跟蹤被跟蹤物體，該標(biāo)記由紅外發(fā)射器構(gòu)成。該紅外發(fā)射器間斷地與來(lái)自圖像拍攝裝置的視頻信號(hào)同步發(fā)射。就是說(shuō)，在有來(lái)自除紅外光發(fā)射器91之外的紅外光(噪音)存在的情況下，通過(guò)控制來(lái)自紅外光發(fā)射器91的光發(fā)射周期來(lái)提高本跟蹤設(shè)備的跟蹤精度。
圖32是表示本實(shí)施例跟蹤設(shè)備特征的部件框圖，下面將介紹該跟蹤設(shè)備的操作特點(diǎn)。
一個(gè)來(lái)自由對(duì)紅外光區(qū)內(nèi)的光敏感的單色CCD攝相機(jī)構(gòu)成的圖像拍攝裝置79的視頻信號(hào)被輸入到同步選取裝置78和A/D轉(zhuǎn)換裝置74。然后，同步選取裝置78從該視頻信號(hào)中選取如圖32A所示的垂直同步信號(hào)。這個(gè)垂直同步信號(hào)(脈沖信號(hào))以1/60秒的間隔產(chǎn)生，它代表圖像一個(gè)場(chǎng)的時(shí)間。這樣選取的垂直同步信號(hào)被發(fā)送到同步發(fā)射裝置73并作為無(wú)線電波被發(fā)射。應(yīng)該注意，從同步發(fā)射裝置73發(fā)射無(wú)線電波的系統(tǒng)可是一個(gè)諸如FM或AM的普通調(diào)制系統(tǒng)，該輸出可低到幾十米的程度。從同步發(fā)射裝置73發(fā)射的同步信號(hào)(垂直同步信號(hào))被紅外發(fā)射器91的同步接收裝置92解調(diào)并被輸入到紅外LED驅(qū)動(dòng)裝置93。紅外LED驅(qū)動(dòng)裝置93產(chǎn)生一個(gè)間斷紅外LED驅(qū)動(dòng)信號(hào)，該信號(hào)的電平在同步信號(hào)每個(gè)脈沖的高電平和低電平之間轉(zhuǎn)換，并輸出信號(hào)，如圖33B所示。因此，紅外LED94分別與圖像拍攝裝置79的場(chǎng)的周期同步地打開和關(guān)閉。這樣，當(dāng)圖像拍攝裝置79拍攝紅外光發(fā)射器91的圖像時(shí)，來(lái)自紅外LED94的紅外光圖像的整個(gè)場(chǎng)周期中的某一場(chǎng)中被拍攝，且該紅外光圖像在下一場(chǎng)中完全不被拍攝。
來(lái)自圖像拍攝裝置79并被輸入到A/D轉(zhuǎn)換裝置74的視頻信號(hào)被該A/D轉(zhuǎn)換裝置74轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，該數(shù)字信號(hào)被一次輸入到一個(gè)圖像儲(chǔ)存裝置75。此時(shí)，圖像儲(chǔ)存裝置75儲(chǔ)存一場(chǎng)數(shù)據(jù)。這種存儲(chǔ)器被稱為場(chǎng)存儲(chǔ)器，它可以是通常用于電視機(jī)等等中數(shù)字處理的存儲(chǔ)器。儲(chǔ)存在圖像儲(chǔ)存裝置75中的數(shù)據(jù)在下一個(gè)畫幅被讀出并被輸入圖像微分裝置76。圖像微分裝置76通過(guò)從圖像儲(chǔ)存裝置75的數(shù)據(jù)間，即前一畫幅圖像和目前圖像之間得到的差別選取該圖像的變化部分。
例如圖34A所示，雖然當(dāng)包含來(lái)自紅外光發(fā)射器91的紅外光91’，和來(lái)自非紅外光發(fā)射器91的紅外光的噪聲成分N存在于圖33A所示場(chǎng)E中時(shí)，圖33A所示場(chǎng)F中的圖像中(紅外光發(fā)射器91被關(guān)閉)只有噪音成分N存在。因此，通過(guò)利用圖像微分裝置76選取場(chǎng)E(圖34A)中的圖像與場(chǎng)F(圖34B)中圖像間的差別可得到圖34C所示的圖像，這樣，只有來(lái)自紅外光發(fā)射器91的紅外光91’能作為標(biāo)記被檢測(cè)。就是說(shuō)，常常是在含有來(lái)自非紅外光發(fā)射器91的紅外光的噪聲成分N始終照明的情況下，且即使當(dāng)閃光時(shí)，它也不會(huì)與圖像拍攝裝置79的場(chǎng)同步閃光。因此用圖像微分裝置76經(jīng)微分處理可消除噪聲成分N，這樣就只有紅外LED94被選取。
特別是在啟動(dòng)照明的瞬間，經(jīng)類似于來(lái)自同步紅外LED94的紅外光91’的連續(xù)兩場(chǎng)之間的微分處理可能會(huì)錯(cuò)誤地選擇平滑的噪聲光。因此，在后續(xù)的兩場(chǎng)再進(jìn)行微分處理，并確定該光是僅當(dāng)連續(xù)兩次選擇時(shí)來(lái)自紅外LED94的紅外光91’。
這樣，本跟蹤設(shè)備只檢測(cè)來(lái)自包含干擾噪聲的圖像的紅外LED94的發(fā)光和指定照明位置。因此，通過(guò)將點(diǎn)光源等導(dǎo)向該位置就能對(duì)人進(jìn)行跟蹤和散光照明。
(第十一實(shí)施例)本實(shí)施例跟蹤設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)和基本操作與第九實(shí)施例大體相似，因此其特性操作將結(jié)合圖35予以說(shuō)明。
當(dāng)在第8步中至少有一個(gè)作為標(biāo)記的提出的物體區(qū)被檢測(cè)時(shí)，本跟蹤設(shè)備的主控制單元80確認(rèn)是否多個(gè)標(biāo)記已被檢測(cè)(步9)，當(dāng)與第八實(shí)施例類似地存在一個(gè)標(biāo)記時(shí)，選擇類似于第八實(shí)施例的被選擇區(qū)的重心作為來(lái)自紅外光發(fā)射器91的紅外光，進(jìn)行用于得到從屏幕中心到被選擇區(qū)重心的偏移ΔX、ΔY的位置檢測(cè)、并輸出該偏移ΔX、ΔY(步10)。當(dāng)在步9中檢測(cè)多個(gè)標(biāo)記時(shí)，主控制單元指令儲(chǔ)存控制部件68輸入彩色圖像(步11)。然后，主控制單元執(zhí)行類似第八實(shí)施例的用于計(jì)算每個(gè)屏幕塊的評(píng)價(jià)值座標(biāo)(X、Y)的物體選取程序(步驟12)。接著，根據(jù)這個(gè)評(píng)階值座標(biāo)(X、Y)和被找出的提出標(biāo)記的位置，最可能是標(biāo)記的位置根據(jù)以下程序得出。
程序1當(dāng)在屏幕塊中不存在提出的標(biāo)記時(shí)，該屏幕塊從提出的物體區(qū)排除。
程序2
評(píng)價(jià)值座標(biāo)(X、Y)大于規(guī)定值的任何屏幕塊從該提出的物體區(qū)中排除。
程序3在剩余的屏幕塊中，在前一個(gè)程序中被選取的最靠近被跟蹤物體90的位置的屏幕塊被選取。
而后，主控制單元80經(jīng)上述程序1至3得出選取的屏幕塊和其偏移X、Y，再進(jìn)行通過(guò)以該偏移值從屏幕的左上位置移向屏幕中心而得出偏移量ΔX、ΔY的位置檢測(cè)(步13)并輸出該偏移量ΔX、ΔY作為跟蹤信號(hào)。
當(dāng)沒有選取區(qū)存在時(shí)，即當(dāng)在步8中沒有標(biāo)記(提出的標(biāo)記)被檢測(cè)時(shí)，與第八實(shí)施例相同的操作(步10至步12)在步14至步16中執(zhí)行。
在步10、13和16中輸出偏移量ΔX、ΔY后，主控制單元80類似第八實(shí)施例使流程返回到步2以確認(rèn)跟蹤是否指示結(jié)束，并重復(fù)前述的程序繼續(xù)跟蹤直至跟蹤結(jié)束被指示。
就是說(shuō)，當(dāng)紅外光發(fā)射器91可被檢測(cè)時(shí)，本跟蹤設(shè)備進(jìn)行IR圖像處理，當(dāng)紅外光發(fā)射器91不能被檢測(cè)或當(dāng)多個(gè)提出標(biāo)記被檢測(cè)時(shí)，進(jìn)行彩色圖像處理。因此，當(dāng)紅外光發(fā)射器91能單獨(dú)被檢測(cè)時(shí)，該跟蹤可高可靠地進(jìn)行，即使當(dāng)紅外光發(fā)射器91不能被檢測(cè)時(shí)，該跟蹤通過(guò)彩色圖像處理被繼續(xù)。另外，當(dāng)多個(gè)提出標(biāo)記被檢測(cè)時(shí)，最可能是標(biāo)記的提出的標(biāo)記經(jīng)彩色圖像處理被選作標(biāo)記。因此，該跟蹤的可靠性能夠提高。
(第十二實(shí)施例)本實(shí)施例跟蹤設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)和基本操作與第九實(shí)施例大體相似，因此其特有操作將結(jié)合圖36予以說(shuō)明。
當(dāng)一個(gè)作為提出的標(biāo)記的提出物體區(qū)在步8中被檢測(cè)時(shí)，本跟蹤設(shè)備的主控制單元80根據(jù)IR圖像進(jìn)行位置檢測(cè)(步9)，之后，指令彩色圖像輸入(步10)。接著主控制單元80進(jìn)行與第八實(shí)施例相似的物體選取處理、用以計(jì)算每個(gè)屏幕塊的評(píng)價(jià)值座標(biāo)(X，Y)(步11)。根據(jù)這個(gè)評(píng)價(jià)值和被找到的提出標(biāo)記的位置，具體最大可能性的標(biāo)記位置依據(jù)以下程序得出。
程序1當(dāng)一個(gè)屏幕塊中不存在提出的標(biāo)記時(shí)，將該屏幕塊從提出的物體區(qū)中刪除。
程序2將評(píng)價(jià)值座標(biāo)(X、Y)大于規(guī)定值的任何屏幕塊從提出的物體區(qū)中刪除。
程序3在剩余的屏幕塊中，在前一個(gè)程序中被選取的最靠近被跟蹤物體位置的屏幕塊被選取。
而后，主控制單元80經(jīng)上述程序1至3得出選取的屏幕塊和其偏移X、Y，再進(jìn)行通過(guò)以該偏移值從屏幕的左上位置移向屏幕中心而得出偏移量ΔX、ΔY的位置檢測(cè)(步12)，并輸出該偏移量ΔX、ΔY作為跟蹤信號(hào)。
當(dāng)沒有選取區(qū)存在時(shí)，即當(dāng)在步8中沒有標(biāo)記(提出的標(biāo)記)被檢測(cè)時(shí)，與第八實(shí)施例相同的操作(步10至步12)在步13至15中進(jìn)行。從具有最小評(píng)價(jià)值的屏幕決的屏幕中心的偏移量ΔX、ΔY被輸出為跟蹤信號(hào)。
在步12和15中輸出偏移量ΔX、ΔY之后，主控制單元80使流程返回到步2類似第八實(shí)施例地確認(rèn)跟蹤結(jié)束是否被指令，并重復(fù)前述的程序而繼續(xù)跟蹤直至跟蹤結(jié)束被指令。
就是說(shuō)，即使當(dāng)該標(biāo)記被檢測(cè)時(shí)，本跟蹤設(shè)備通過(guò)對(duì)IR圖像和彩色圖像的處理，綜合它們的結(jié)果計(jì)算被跟蹤物體的位置，因此改善了跟蹤可靠性。
(第十三實(shí)施例)本實(shí)施例跟蹤設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)和基本操作大體與第十二實(shí)施例相似，其特有的操作將結(jié)合圖37予以說(shuō)明。
在步12到15中輸出偏移量ΔX、ΔY后，本跟跟設(shè)備的主控制單元80儲(chǔ)存被判定包含步12或步15中被跟蹤物體90的屏幕塊的特征值(圖像數(shù)據(jù))代替在初始階段儲(chǔ)存的物體特征值，即更新特征值(步16)，并使流程回到步2以確認(rèn)跟蹤結(jié)束是否被指令，并重復(fù)前述程序而繼續(xù)跟蹤直至跟蹤結(jié)束被指令。
如上所述，本跟蹤設(shè)備進(jìn)行IR圖像或彩色圖像的處理，并根據(jù)該結(jié)果更新被跟蹤物體90的特征值。因此，即使當(dāng)樣板信息在彩色圖像處理程序中被被壞時(shí)，更新該特征值就可改善該跟蹤可靠性。
(第十四實(shí)施例)圖38表示本實(shí)施例跟蹤設(shè)備的方框圖。該跟蹤設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)和基本操作大體與第八實(shí)施例相似，且其特征在于，設(shè)有一個(gè)轉(zhuǎn)臺(tái)71、轉(zhuǎn)臺(tái)71帶有控制平面軸(在水平方向)和傾斜軸(在垂直方向)兩個(gè)軸的電機(jī)，CCD攝相機(jī)60和65位于轉(zhuǎn)臺(tái)71上，且轉(zhuǎn)臺(tái)71根據(jù)來(lái)自主控制單元80的控制信號(hào)(跟蹤信號(hào))在平面和傾斜方向上轉(zhuǎn)動(dòng)。
該跟蹤設(shè)備主控制單元的操作將結(jié)合圖39說(shuō)明如下，由于步1至步15的操作與第十二實(shí)施例相同，故不予說(shuō)明。
根據(jù)該跟蹤設(shè)備，在步12或步15中，主控制單元80計(jì)算被跟蹤物體90的位置并輸出從屏幕中心的偏移量ΔX、ΔY。然后基于這個(gè)輸出，主控制單元80控制轉(zhuǎn)臺(tái)71、使從屏幕中心以ΔX、ΔY偏離的被跟蹤物體90被移到屏幕中心(步16)。此時(shí)ΔX和ΔY分別與平面方向和傾斜方向?qū)?yīng)，因此，以ΔX和ΔY作為偏差進(jìn)行反饋控制。應(yīng)該注意，從主控制單元80輸出的控制信號(hào)可通過(guò)提供的具有連續(xù)傳遞功能的轉(zhuǎn)臺(tái)71和通過(guò)連續(xù)傳遞或控制使數(shù)據(jù)傳遞啟動(dòng)或停止來(lái)進(jìn)行的數(shù)據(jù)傳遞所執(zhí)行。
在步16中控制轉(zhuǎn)臺(tái)71后，主控制單元80使流程返回到步2以確認(rèn)跟蹤結(jié)束是否被指令，其后重復(fù)前述程序而繼續(xù)跟蹤。
本跟蹤設(shè)備控制根據(jù)被跟蹤物體90的位置控制其上安裝的CCD攝相機(jī)60和65的轉(zhuǎn)臺(tái)71，因此可在較寬的角內(nèi)跟蹤被跟蹤物體90。
很顯然，轉(zhuǎn)臺(tái)71可被安裝在任何其它實(shí)施例的跟蹤設(shè)備上。
(第十五實(shí)施例)圖40表示本實(shí)施例跟蹤設(shè)備的方框圖。本跟蹤設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)與第十三實(shí)施例大體相同，其特征在于，轉(zhuǎn)臺(tái)71設(shè)有一個(gè)電位計(jì)，當(dāng)前姿態(tài)由來(lái)自主控制單元80的控制信號(hào)輸出，并設(shè)置因與轉(zhuǎn)臺(tái)71聯(lián)鎖而被控對(duì)被跟蹤物體90散光照明的照明設(shè)備72。此時(shí)，照明設(shè)備72具有方向性且設(shè)置在離開轉(zhuǎn)臺(tái)71的位置。
下面結(jié)合圖41說(shuō)明本跟蹤設(shè)備的操作，對(duì)于與第十一實(shí)施例相同的步1至步15的操作不予說(shuō)明。
在步12或步15中，主控制單元80計(jì)算被跟蹤物體90的位置，并輸出從屏幕中心的偏移量ΔX、ΔY。
接著，主控制單元80從轉(zhuǎn)臺(tái)71閱讀與平面和傾斜方向轉(zhuǎn)動(dòng)角相應(yīng)的電位計(jì)值，并得出轉(zhuǎn)臺(tái)71的姿態(tài)進(jìn)而得出連接的CCD攝相機(jī)60和65的姿態(tài)(步16)。然后在步17中，主控制單元從CCD攝相機(jī)60或CCD攝相機(jī)65的位置和CCD攝相機(jī)60和65的姿態(tài)計(jì)算CCD攝相機(jī)的光軸與底平面的交點(diǎn)或該光軸與規(guī)定高度的交點(diǎn)，之后，執(zhí)行座標(biāo)轉(zhuǎn)換程序以從照明設(shè)備72的交點(diǎn)和位置計(jì)算該照明設(shè)備的方向。另外，隨后類似于第十四實(shí)施例的步16主控制單元80控制轉(zhuǎn)臺(tái)71(步18)。其后，主控制單元控制照明設(shè)備72以使照明指向被跟蹤物體90(步19)。
在進(jìn)行步19的處理之后，主控制單元80使流程返回到步2以確認(rèn)跟蹤結(jié)束是否被指令。然后重復(fù)上述的處理，則當(dāng)被跟蹤物體移動(dòng)時(shí)，該被跟蹤物體90可被連續(xù)散光照明。
很顯然，轉(zhuǎn)臺(tái)71和照明設(shè)備72可安裝在任何其它實(shí)施例的跟蹤設(shè)備。
(第十六實(shí)施例)根據(jù)本實(shí)施例，由對(duì)紅外光區(qū)的光敏感的單色CCD攝相機(jī)(下文稱“紅外攝相機(jī)”)和彩色CCD攝相機(jī)(下文稱“彩色攝相機(jī)”)構(gòu)成的兩細(xì)攝相機(jī)裝置設(shè)置在一個(gè)轉(zhuǎn)臺(tái)上。通過(guò)計(jì)算被跟蹤物體的三維座標(biāo)，無(wú)論提出的標(biāo)記能否被紅外攝相機(jī)檢測(cè)，被跟蹤物體的位置可被高精地檢測(cè)。
圖42表示第十六實(shí)施例跟蹤設(shè)備的框圖。如圖中所示，該跟蹤設(shè)備設(shè)置第一和第二紅外攝相機(jī)103A和103B；第一和第二彩色攝相機(jī)104A和104B；具有控制平面軸(在水平方向)和傾斜軸(在垂直方向)兩軸的電機(jī)，且在水平方向和垂直方向轉(zhuǎn)動(dòng)地支承第一紅外攝相機(jī)103A和第一彩色攝相機(jī)104A的第一攝相機(jī)轉(zhuǎn)臺(tái)105A；具有控制平面機(jī)104A的第一攝相機(jī)轉(zhuǎn)臺(tái)105A；具有控制平面軸(在水平方向)和傾斜軸(在垂直方向)的兩軸的電機(jī)，且在水平方向和垂直方向上轉(zhuǎn)動(dòng)地支承第二紅外攝相機(jī)103B和第二彩色攝相機(jī)104B的第二攝相機(jī)轉(zhuǎn)臺(tái)105B。另外，在照明空間對(duì)被照明目標(biāo)(被跟蹤物體)散光照明的點(diǎn)光源101在水平方向和垂直方向被具有控制平面軸(在水平方向)和傾斜軸(在垂直方向)兩軸的電機(jī)的點(diǎn)光源轉(zhuǎn)臺(tái)102轉(zhuǎn)動(dòng)地支承。
此外，本跟蹤設(shè)備設(shè)有第一圖像鑒別部件106A，來(lái)自第一紅外攝相機(jī)103A和第一彩色攝相機(jī)104A的視頻信號(hào)輸入該第一圖像鑒別部件106A；和第二圖像鑒別部件106B，來(lái)自第二紅外攝相機(jī)103B和第二彩色攝相機(jī)104B的視頻信號(hào)輸入該第二圖像鑒別部件106B。這些圖像鑒別部件106A和106B具有相同的結(jié)構(gòu)和功能，以第一圖像鑒別部件106A為例進(jìn)行說(shuō)明，它可利用已有圖像處理技術(shù)根據(jù)來(lái)自紅外攝相機(jī)103A的視頻信號(hào)鑒別提出的標(biāo)記并檢測(cè)座標(biāo)，它可利用已有圖像處理技術(shù)根據(jù)來(lái)自彩色攝相機(jī)104A的視頻信號(hào)鑒別提出的被跟蹤物體并檢測(cè)座標(biāo)。在本實(shí)施例中，更優(yōu)選的是，基于來(lái)自彩色攝相機(jī)的視頻信號(hào)的被跟蹤物體的檢測(cè)，僅在提出的標(biāo)記不能被紅外攝相機(jī)檢測(cè)時(shí)進(jìn)行。
另外，該跟蹤設(shè)備設(shè)有三維座標(biāo)計(jì)算部件107，該計(jì)算部件107在被第一和第二圖像鑒別部件106A和106B檢測(cè)的提出點(diǎn)的位置座標(biāo)中選擇一個(gè)的一個(gè)最一致的位置座標(biāo)作為所選點(diǎn)；第一座標(biāo)計(jì)算部件108A根據(jù)三維座標(biāo)計(jì)算部件107的計(jì)算結(jié)果計(jì)算第一紅外攝相機(jī)103A和第一彩色攝相機(jī)104A的移動(dòng)量(在方向上的操作參數(shù))；第二座標(biāo)計(jì)算部件108B根據(jù)三維座標(biāo)計(jì)算部件107的計(jì)算結(jié)果計(jì)算第二紅外攝相機(jī)103B和第二彩色攝像機(jī)104B的移動(dòng)量(在方向上的操作參數(shù))；以及第一和第二可移動(dòng)控制部件109A和109B，用以根據(jù)第一和第二座標(biāo)計(jì)算部件108A和108B的計(jì)算結(jié)果驅(qū)動(dòng)和控制第一和第二攝相機(jī)轉(zhuǎn)臺(tái)105A、105B。
再有，本跟蹤設(shè)備設(shè)置用于儲(chǔ)存點(diǎn)光源101照明方向的儲(chǔ)存部件111；第三座標(biāo)計(jì)算部件112，根據(jù)被儲(chǔ)存部件111儲(chǔ)存的照明方向數(shù)據(jù)和三維座標(biāo)計(jì)算部件107的計(jì)算結(jié)果計(jì)算點(diǎn)光源101的移動(dòng)量(在方向上的操作參數(shù))，以及第三可動(dòng)控制部件113，根據(jù)第三座標(biāo)計(jì)算部件112的計(jì)算結(jié)果驅(qū)動(dòng)和控制點(diǎn)光源轉(zhuǎn)臺(tái)102。
下面結(jié)合圖43和44說(shuō)明本自動(dòng)跟蹤照明設(shè)備的操作。
首先，當(dāng)跟蹤啟動(dòng)被操作開關(guān)指令時(shí)(步1)，確認(rèn)操作開關(guān)是否指令跟蹤結(jié)束(步2)。當(dāng)跟蹤結(jié)束被指令時(shí)，該跟蹤結(jié)束(步3)。另一方面，當(dāng)跟蹤結(jié)束被指令時(shí)，確認(rèn)提出的標(biāo)記是否被第一紅外攝相機(jī)103A檢測(cè)(步4)。當(dāng)至少一個(gè)提出的標(biāo)記被檢測(cè)時(shí)(步4是)，確認(rèn)提出的標(biāo)記是否被第二紅外攝相機(jī)103B檢測(cè)(步5)。當(dāng)提出的標(biāo)記也被第二紅外攝相機(jī)103B檢測(cè)時(shí)(步5是)，被第一和第二紅外攝相機(jī)103A和103B檢測(cè)的提出標(biāo)記的座標(biāo)中的位置最一致的座標(biāo)組合被選為一個(gè)所選點(diǎn)(步6)。
另一方面，在步5中，當(dāng)任何提出的標(biāo)記不被第二紅外攝相機(jī)103B檢測(cè)時(shí)(步5否)，則計(jì)算被第二彩色攝相機(jī)104B檢測(cè)的提出的被跟蹤物體的位置座標(biāo)(步7)。在被第一紅外攝相機(jī)103A檢測(cè)的提出標(biāo)記的座標(biāo)和被第二彩色攝相機(jī)104B檢測(cè)的提出物體的座標(biāo)中最一致的位置座標(biāo)組合被選為一個(gè)選擇點(diǎn)(步8)。
另外，在第4步中，當(dāng)任何提出標(biāo)記未被第一紅外攝相機(jī)103A檢測(cè)時(shí)(步4否)，確認(rèn)提出標(biāo)記是否被第二紅外攝相機(jī)103B檢測(cè)(步9)。當(dāng)至少一個(gè)提出標(biāo)記被第二紅外攝相機(jī)103B檢測(cè)時(shí)(步9是)，計(jì)算被第一彩色攝相機(jī)104A檢測(cè)的被跟蹤的提出物體的位置座標(biāo)(步10)。在被第二紅外攝相機(jī)103B檢測(cè)的提出標(biāo)記的座標(biāo)和被第第一彩色攝相機(jī)104A檢測(cè)的提出物體的座標(biāo)中最一致的位置座標(biāo)組合被選為一個(gè)選擇點(diǎn)(步11)。
另一方面，在第9步中，當(dāng)任何提出標(biāo)記未被第二紅外攝相機(jī)103B檢測(cè)時(shí)(步9否)，計(jì)算被第一和第二彩色攝相機(jī)104A和104B檢測(cè)的提出的被跟蹤物體的位置座標(biāo)(步12)。且在被第一和第二彩色攝相機(jī)104A和104B檢測(cè)的提出物體座標(biāo)中的位置最一致的座標(biāo)組合被選為一個(gè)選擇點(diǎn)(步13)。
如上所述，根據(jù)第一和第二紅外攝相機(jī)的選取結(jié)果(步6)；通過(guò)第一紅外攝相機(jī)103A和第二彩色攝相機(jī)104B的選取結(jié)果(步8)；第二紅外攝相機(jī)103B和第一彩色攝相機(jī)104A的選取結(jié)果(步11)；以及第一和第二彩色攝相機(jī)104A和104B的選取結(jié)果(步13)；檢測(cè)被選點(diǎn)的位置(步14)，并用三維座標(biāo)計(jì)算部件112確定其位置座標(biāo)。
在提出點(diǎn)中的被選點(diǎn)的確定，例如，對(duì)被第一和第二紅外攝相機(jī)103A和103B檢測(cè)的提出標(biāo)記中確定的被選點(diǎn)的說(shuō)明，如下所述?；旧舷嗤姆椒ㄓ糜诓?，步11和步13中。
首先，從三維位置座標(biāo)P和在前面的計(jì)算過(guò)程中確定物體移動(dòng)速度確定的可能移動(dòng)區(qū)SP(參看圖44)。假定來(lái)自第一紅外攝相機(jī)103A的圖像信號(hào)的圖像鑒別所選取的兩提出標(biāo)記的屏幕位置座標(biāo)是L1和L2，而來(lái)自第二紅外攝相機(jī)103B圖像信號(hào)的圖像鑒別所選取的兩個(gè)提出標(biāo)記的屏幕位置座標(biāo)是R1和R2。那么通過(guò)組合這些提出的標(biāo)記點(diǎn)，就得出P(L1R1)，P(L1R2)，P(L2R1)，P(L2R2)4個(gè)計(jì)算出的三維座標(biāo)。對(duì)于每個(gè)三維位置座標(biāo)，確認(rèn)其是否處在可能移動(dòng)區(qū)SP之內(nèi)，并考慮移動(dòng)方向等的一致性，就可選出作為選擇點(diǎn)的最佳點(diǎn)。在圖43所示的例中，由于除點(diǎn)P(L2R1)外的3個(gè)點(diǎn)超出了可能移動(dòng)區(qū)SP，故提出的標(biāo)記點(diǎn)P(L2R1)被選為選擇點(diǎn)。
如上所述，根據(jù)該實(shí)施例，通過(guò)將紅外攝相機(jī)和彩色攝相機(jī)安裝在轉(zhuǎn)臺(tái)上而構(gòu)成兩細(xì)攝相機(jī)裝置。通過(guò)計(jì)算被跟蹤物體的三維座標(biāo)，該物體的位置可被高精度地檢測(cè)，特別是當(dāng)任何提出的標(biāo)記不能被紅外攝相機(jī)檢測(cè)時(shí)，被跟蹤物體的位置也能被高精度地檢測(cè)。
在本實(shí)施例中，只有當(dāng)提出的標(biāo)記不能被紅外攝相機(jī)檢測(cè)時(shí)，才根據(jù)來(lái)自彩色攝相機(jī)的視頻信號(hào)對(duì)被跟蹤物體檢測(cè)，但它并不限制n的范圍?；趤?lái)自彩色攝相機(jī)的視頻信號(hào)的物體檢測(cè)可獨(dú)立于基于紅外攝相機(jī)的提出標(biāo)記的檢測(cè)進(jìn)行，另外，選擇點(diǎn)的確定可基于先于紅外攝相機(jī)選取結(jié)果的彩色攝相機(jī)的選取結(jié)果進(jìn)行。
如上所說(shuō)，本發(fā)明的第一方面包括一個(gè)有方向性的照明裝置；一個(gè)用于改變?cè)撜彰餮b置的照明方向的驅(qū)動(dòng)裝置；一個(gè)圖像拍攝裝置，用于在其圖像拍攝方向與照明方向一起改變的同時(shí)在與照明方向一致的方向拍攝圖像；一個(gè)圖像鑒別裝置用于根據(jù)來(lái)自圖像拍攝裝置的圖像鑒別被照明目標(biāo)，并確定被照明目標(biāo)的座標(biāo)；一個(gè)計(jì)算裝置，用于根據(jù)圖像鑒別裝置中的被照明目標(biāo)的移動(dòng)量計(jì)算照明方向上的移動(dòng)量；和一個(gè)控制裝置，用于根據(jù)該計(jì)算裝置的計(jì)算結(jié)果控制驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)。因此，這種配置也可有效地處理既無(wú)發(fā)射器又無(wú)類似部件的被照明目標(biāo)。另外，不需在天花板上設(shè)置接收器等，這就改善了可操作性。再有，在初始設(shè)定階段，照明裝置的照明方向被可視地與圖像鑒別裝置的被照明目標(biāo)的座標(biāo)相吻合。這種配置可免去輸入照明裝置和圖像拍攝裝置的座標(biāo)的需要，因此可節(jié)省勞力和工作時(shí)間。再有，通過(guò)在初始階段輸入照明裝置和圖像拍攝裝置的座標(biāo)的方法時(shí)，由于該照明裝置和圖像拍攝裝置的安裝位置的位移會(huì)在照明裝置的照明方向上產(chǎn)生誤差。不過(guò)，根據(jù)本發(fā)明，在初始設(shè)定階段，照明裝置的照明方向可視地與圖像鑒別裝置的被照明目標(biāo)的座標(biāo)吻合。因此，在工作時(shí)間中，安裝位置的位移可被吸收，且使照明裝置能以較高的精度跟蹤被照明目標(biāo)。
本發(fā)明的第二方面包括一個(gè)有方向性的照明裝置；一個(gè)用于改變照明裝置照明方向的驅(qū)動(dòng)裝置；一個(gè)設(shè)置在照明空間中的圖像拍攝裝置，以便能在照明裝置的照明空間中拍攝圖像；一個(gè)圖像鑒別裝置，用于根據(jù)來(lái)自圖像拍攝裝置的圖像鑒別被照明的目標(biāo)，并確定被照明目標(biāo)的座標(biāo)；一個(gè)計(jì)算裝置，用于根據(jù)圖像鑒別裝置中被照明目標(biāo)的座標(biāo)和在照明空間中照明裝置與圖像拍攝裝置之間的位置關(guān)系，計(jì)算在照明方向上的移動(dòng)量，和一個(gè)控制裝置，用于根據(jù)計(jì)算裝置的計(jì)算結(jié)果控制驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)。因此，這種配置也可控制設(shè)備，例如，一個(gè)經(jīng)反射鏡反射改變照明方向的燈具，它還可控制多個(gè)照明裝置。另外，這種配置通過(guò)類似本發(fā)明第一方面地吸收照明裝置和圖像拍攝裝置的安裝位置偏移而使照明裝置能較高的精度跟蹤被照明目標(biāo)。
本發(fā)明的第三方面包括一個(gè)有方向性的照明裝置；一個(gè)用以改變?cè)撜彰餮b置照明方向的第一驅(qū)動(dòng)裝置；一個(gè)設(shè)置在照明空間內(nèi)的圖像拍攝裝置，以便能在該照明裝置的照明空間中拍攝圖像；一個(gè)用以改變?cè)搱D像拍攝裝置的圖像拍攝方向的第二驅(qū)動(dòng)裝置；一個(gè)用以儲(chǔ)存該圖像拍攝裝置的圖像拍攝方向的儲(chǔ)存裝置；一個(gè)圖像鑒別裝置，用以根據(jù)來(lái)自該圖像拍攝裝置的圖像鑒別被照明目標(biāo)，并確定被照明目標(biāo)的座標(biāo)；一個(gè)第二計(jì)算裝置，用以根據(jù)圖像鑒別裝置中被照明目標(biāo)的移動(dòng)量計(jì)算第二驅(qū)動(dòng)裝置的移動(dòng)量；一個(gè)第一計(jì)算裝置，用于根據(jù)第二計(jì)算裝置的計(jì)算結(jié)果，圖像拍攝裝置和照明空間中的照明裝置的位置關(guān)系以及儲(chǔ)存在儲(chǔ)存裝置中的圖像拍攝裝置的圖像拍攝方向計(jì)算照明裝置的照明方向上的移動(dòng)量；一個(gè)第一控制裝置，用于根據(jù)第一計(jì)算裝置的計(jì)算結(jié)果控制第一驅(qū)動(dòng)裝置；和一個(gè)第二控制裝置，用以根據(jù)第二計(jì)算裝置的計(jì)算結(jié)果控制第二驅(qū)動(dòng)裝置。因此，這種配置可使非廣角鏡頭用于圖像拍攝裝置，從而使遠(yuǎn)離的被照明目標(biāo)被清晰地拍攝并易于進(jìn)行圖像鑒別。另外，這種配置通過(guò)類似本發(fā)明第一方面那樣吸收照明裝置和圖像拍攝裝置的安裝位置偏差而以較高精度使照明裝置跟蹤被照明的目標(biāo)。
本發(fā)明的第四方面包括多個(gè)圖像拍攝裝置，這樣，第二計(jì)算裝置根據(jù)多個(gè)圖像拍攝裝置的圖像拍攝方向計(jì)算照明空間中被照明目標(biāo)的三維座標(biāo)。因此，即使當(dāng)照明空間的底面不平時(shí)，這種配置也可正確捕獲被照明目標(biāo)。
另外，由于本發(fā)明的照明控制器按上述構(gòu)成。根據(jù)本發(fā)明的第五方面，轉(zhuǎn)動(dòng)量計(jì)算部件根據(jù)被輸入裝置指定的顯示圖像上的位置與該顯示圖像原點(diǎn)位置之間的相對(duì)距離計(jì)算對(duì)指定點(diǎn)散光照明的燈具的轉(zhuǎn)動(dòng)量，驅(qū)動(dòng)部件根據(jù)該轉(zhuǎn)動(dòng)量轉(zhuǎn)動(dòng)該燈具。因此，即使當(dāng)操作者處在照明位置附近，操作者也能隨著觀看顯示圖像上的照明位置確定該目標(biāo)照明位置，且只要通過(guò)指定一次目標(biāo)照明位置就可將該照明位置移到該目標(biāo)照明位置。因此，這種配置產(chǎn)生的效果是，提供一種將照明工作加給操作者的消除了輸入燈具和圖像拍攝裝置等等的安裝位置的需要的，并基本不需為初始設(shè)定花費(fèi)勞動(dòng)的照明控制器。
根據(jù)本發(fā)明的第六方面，轉(zhuǎn)動(dòng)量計(jì)算部件根據(jù)被輸入裝置指定的顯示圖像上的位置與該顯示圖像原點(diǎn)位置之間沿水平方向的相對(duì)距離計(jì)算用于散光照明該指定點(diǎn)的燈具繞平面軸的轉(zhuǎn)動(dòng)量；根據(jù)被輸入裝置指定的顯示圖像上的位置與該顯示圖像原點(diǎn)位置之間沿垂直方向的相對(duì)距離計(jì)算用于散光照明該指定點(diǎn)的燈具繞傾斜軸的轉(zhuǎn)動(dòng)量，和根據(jù)該轉(zhuǎn)動(dòng)量該驅(qū)動(dòng)部件轉(zhuǎn)動(dòng)該燈具。因此，即使當(dāng)操作者位于該照明位置附近時(shí)，隨著觀看顯示圖像上的該照明位置，操作者可確定該目標(biāo)照明位置，只要通過(guò)指定一次目標(biāo)照明位置，照明位置就能被移到該目標(biāo)照明位置。因此，這種配置產(chǎn)生的效果是，設(shè)置了一個(gè)將照明工作賦予操作者的照明控制器。
根據(jù)本發(fā)明的第七方面，圖象拍攝裝置平行于燈具的輻射光的光軸安裝到燈具上，并與燈具一起轉(zhuǎn)動(dòng)。因此，除本發(fā)明的第五或第六方面的效果之外，這種結(jié)構(gòu)的效果在于配置了這樣一種照明控制器，它將照明工作加給操作者，不再需要輸入燈具，圖象拍攝裝置等的安裝位置，并不需要初始設(shè)定的大量勞動(dòng)。
根據(jù)本發(fā)明的第八方面，除了本發(fā)明第五至第七方面的任一方面的效果外，轉(zhuǎn)動(dòng)量計(jì)算部件以規(guī)定的比例常數(shù)擴(kuò)大被輸入裝置指定的顯示圖像上的位置與該顯示圖像原點(diǎn)位置之間的相對(duì)距離，以便計(jì)算形成在圖像拍攝裝置中投影面上兩點(diǎn)間的相對(duì)距離，進(jìn)而根據(jù)該投影面上的相對(duì)距離和圖像拍攝裝置的焦距計(jì)算燈具繞軸的轉(zhuǎn)動(dòng)量。因此這種配置產(chǎn)生的效果是，照明控制器消除了輸入燈具和圖像拍攝裝置等的安裝位置的需要且基本不必花費(fèi)勞力進(jìn)行初始設(shè)定。
根據(jù)本發(fā)明的第九方面，除了本發(fā)明第八方面的效果之外，該常數(shù)計(jì)算部件以規(guī)定的轉(zhuǎn)動(dòng)量轉(zhuǎn)動(dòng)燈具，并根據(jù)轉(zhuǎn)動(dòng)前顯示圖像上照明空間的規(guī)定點(diǎn)的位置與轉(zhuǎn)動(dòng)后顯示圖像上該點(diǎn)位置間的相對(duì)距離以及規(guī)定的轉(zhuǎn)動(dòng)量計(jì)算該常數(shù)比例。因此，這種配置產(chǎn)生的效果是，可提供一個(gè)使操作者可以設(shè)定比例常數(shù)的照明控制器。
根據(jù)本發(fā)明的第十方面，除本發(fā)明第八或第九方面的效果外，焦距改變裝置改變圖像拍攝裝置的焦距，并建立與該焦距對(duì)應(yīng)的多個(gè)比例常數(shù)。因此，這種配置產(chǎn)生的效果是，可設(shè)置一個(gè)照明控制器，該照明控制器能夠在增加焦距時(shí)，通過(guò)在窄范圍內(nèi)拍攝圖像并將其顯示在顯示圖像的整個(gè)范圍內(nèi)而精確地指定目標(biāo)照明位置，和能夠在減小焦距時(shí)，通過(guò)在寬范圍拍攝圖像并將其顯示為顯示圖像而使操作者能隨著在一個(gè)寬范圍內(nèi)觀看該拍攝圖像同時(shí)指定該目標(biāo)照明位置。
根據(jù)本發(fā)明的第十一方面，除了本發(fā)明第九或第十方面的效果外，常數(shù)計(jì)算部件以規(guī)定的轉(zhuǎn)動(dòng)量轉(zhuǎn)動(dòng)該燈具，并要求操作者輸入在轉(zhuǎn)動(dòng)前，被顯示在顯示圖像的原點(diǎn)處的圖像上的點(diǎn)，在轉(zhuǎn)動(dòng)后被顯示的位置，并根據(jù)輸入位置和顯示圖像原點(diǎn)間的相對(duì)距離和規(guī)定的轉(zhuǎn)動(dòng)量計(jì)算比例常數(shù)。因此，這種配置產(chǎn)生的效果是，可設(shè)置一個(gè)允許方便地設(shè)置比例常數(shù)且基本不需進(jìn)行初始設(shè)定的照明控制器。
根據(jù)本發(fā)明的第十二方面，除去本發(fā)明第九或第十方面的效果之外，在顯示圖像的照明空間從顯示圖像轉(zhuǎn)動(dòng)之前，圖像選取裝置的包含規(guī)定點(diǎn)位置的規(guī)定區(qū)內(nèi)選取一個(gè)圖像，在轉(zhuǎn)動(dòng)之后，檢索裝置從顯示圖像選取的規(guī)定區(qū)內(nèi)檢索一個(gè)與圖像近似的區(qū)域，以及在顯示圖像上的照明空間從顯示圖像上被檢索區(qū)的位置轉(zhuǎn)動(dòng)后計(jì)算規(guī)定點(diǎn)的位置的轉(zhuǎn)動(dòng)后位置計(jì)算裝置。因此，這種配置的效果是，可設(shè)置一個(gè)無(wú)需任何特殊操作而方便地設(shè)置比例常數(shù)且基本不需進(jìn)行初始設(shè)定的照明控制器。
另外，由于上述結(jié)構(gòu)的本發(fā)明的跟蹤設(shè)備，根據(jù)本發(fā)明的第十三方面包括一個(gè)用于在規(guī)定區(qū)域內(nèi)拍攝圖像的圖像拍攝裝置；一個(gè)標(biāo)記檢測(cè)裝置，根據(jù)來(lái)自該圖像拍攝裝置的第一視頻信號(hào)檢測(cè)附加在被跟蹤物體上的標(biāo)記；一個(gè)跟蹤物體設(shè)定裝置，用于在來(lái)自圖像拍攝裝置的第二視頻信號(hào)中設(shè)定包含被跟蹤物體的區(qū)域作為跟蹤物體區(qū)；一個(gè)特征值儲(chǔ)存裝置，用于儲(chǔ)存由跟蹤物體設(shè)定裝置設(shè)定的跟蹤物體區(qū)的特征值；一個(gè)物體選擇裝置、根據(jù)來(lái)自圖像拍攝裝置的第二視頻信號(hào)計(jì)算與儲(chǔ)存在特征值儲(chǔ)存裝置中被跟蹤物體的特征值相關(guān)的相似性、并根據(jù)計(jì)算結(jié)果得出被跟蹤物體的位置；和一個(gè)位置檢測(cè)裝置，用于在由標(biāo)記檢測(cè)裝置和/或物體選取裝置連續(xù)輸入的視頻信號(hào)中檢測(cè)被跟蹤物體的位置。使用這種配置，即使當(dāng)標(biāo)記可被檢測(cè)時(shí)被跟蹤物體的形狀或顏色變化時(shí)，也能被穩(wěn)定地跟蹤被跟蹤目標(biāo)。當(dāng)該標(biāo)記不能被檢測(cè)時(shí)，利用被跟蹤物體的顏色、形狀等的特征值對(duì)被跟蹤物體跟蹤。因此，這種配置產(chǎn)生的效果是，被跟蹤物體可以確保高精度被連續(xù)地可靠跟蹤。
根據(jù)本發(fā)明的第十四方面，且基于本發(fā)明的第十三方面，該標(biāo)記由紅外光發(fā)射器構(gòu)成。該紅外光發(fā)射器與視頻信號(hào)同步發(fā)射。使用這種配置，該標(biāo)記可不受來(lái)自非紅外光發(fā)射器的紅外光的干擾而穩(wěn)定地被跟蹤，因此這種配置產(chǎn)生的效果是，被跟蹤物體可以高精度被跟蹤。
按照基于本發(fā)明的第十三方面的本發(fā)明的第十五方面，當(dāng)標(biāo)記檢測(cè)裝置不能檢測(cè)該標(biāo)記時(shí)，位置檢測(cè)裝置使用物體選取裝置。用這種配置，當(dāng)標(biāo)記被檢測(cè)時(shí)，不需進(jìn)行費(fèi)時(shí)的物體選取，因此這種配置產(chǎn)生的效果是，被跟蹤物體的位置的檢測(cè)可高速進(jìn)行。
基于本發(fā)明的第十三方面根據(jù)本發(fā)明的第十六方面，當(dāng)標(biāo)記檢測(cè)裝置檢測(cè)多個(gè)提出的標(biāo)記時(shí)，位置檢測(cè)裝置使用物體選取裝置。使用這種配置，當(dāng)只有一個(gè)標(biāo)記被檢測(cè)時(shí)，費(fèi)時(shí)的物體選取不需進(jìn)行。因此，這種配置產(chǎn)生的效果是，被跟蹤物體的位置可以高速被檢測(cè)，當(dāng)存在多個(gè)提出的標(biāo)記時(shí)，通過(guò)進(jìn)行物體選取可改善跟蹤的可靠性。
而且，基于本發(fā)明的第十三方面，根據(jù)本發(fā)明的第十七方面，位置檢測(cè)裝置利用被標(biāo)記檢測(cè)裝置檢測(cè)的提出標(biāo)記的位置和物體選取裝置的輸出結(jié)果得出被跟蹤物體的位置。因此，這種配置產(chǎn)生的結(jié)果是改善了跟蹤可靠性。
而且，基于本發(fā)明的第十三方面，根據(jù)本發(fā)明的第十八方面，設(shè)置一個(gè)特征值更新裝置，用于根據(jù)由位置檢測(cè)裝置檢測(cè)的被跟蹤物體位置更新儲(chǔ)存在特征值儲(chǔ)存裝置中的特征值。因此，這種配置產(chǎn)生的效果是可改善跟蹤的可靠性。
而且基于本發(fā)明第十三至第十八方面，且根據(jù)本發(fā)明的第十九方面，設(shè)置一個(gè)調(diào)整該圖像拍攝裝置的圖像拍攝方向的圖像拍攝方向調(diào)整裝置，且該圖像拍攝方向調(diào)整裝置的圖像拍攝方向根據(jù)位置檢測(cè)裝置的輸出調(diào)整。因此，這種配置產(chǎn)生的效果是可在寬范圍內(nèi)跟蹤被跟蹤物體。
而且基于本發(fā)明第十三方面至第十九方面、且根據(jù)本發(fā)明第二十方面，與該圖像拍攝裝置分開設(shè)置的照明設(shè)備具有方向性并可改變其照明方向并接裝一個(gè)照明控制裝置用于根據(jù)位置檢測(cè)裝置檢測(cè)的被跟蹤物體的位置、控制該照明設(shè)備的照明方向，以便照明設(shè)備散光照明被跟蹤目標(biāo)。因此，這種配置產(chǎn)生的效果是被跟蹤物體能被高精度地跟蹤和確實(shí)地散光照明。
權(quán)利要求
1.自動(dòng)跟蹤照明設(shè)備包括一個(gè)有方向性的照明裝置；一個(gè)用于改變所述照明裝置的照明方向的驅(qū)動(dòng)裝置；一個(gè)圖像拍攝裝置，用于當(dāng)拍攝方向隨所述照明方向一起改變時(shí)，在與所述照明方向相同的方向上拍攝圖像；一個(gè)圖像鑒別裝置，用于從來(lái)自所述圖像拍攝裝置的圖像鑒別被照明目標(biāo)，并確定所述被照明目標(biāo)的座標(biāo)；一個(gè)計(jì)算裝置，用于根據(jù)所述圖像鑒別裝置中所述被照明目標(biāo)的移動(dòng)量計(jì)算所述照明方向的移動(dòng)量；和一個(gè)控制裝置，用于根據(jù)所述計(jì)算裝置的計(jì)算結(jié)果控制所述驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)。
2.自動(dòng)跟蹤照明設(shè)備包括一個(gè)有方向性的照明裝置；一個(gè)用于改變所述照明裝置的照明方向的驅(qū)動(dòng)裝置；一個(gè)在照明空間中設(shè)置的圖像拍攝裝置以便能在所述照明裝置的所述照明空間內(nèi)拍攝圖像；一個(gè)圖像鑒別裝置，用于從來(lái)自所述圖像拍攝裝置的圖像鑒別被照明目標(biāo)，并確定該被照明目標(biāo)的座標(biāo)；一個(gè)計(jì)算裝置，用于根據(jù)所述圖象鑒別裝置中所述被照明目標(biāo)的座標(biāo)和在所述照明空間中所述照明裝置與所述圖像拍攝裝置間的位置關(guān)系計(jì)算所述照明方向的移動(dòng)量；和一個(gè)控制裝置，用于根據(jù)所述計(jì)算裝置的計(jì)算結(jié)果控制所述驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)。
3.自動(dòng)跟蹤照明設(shè)備包括一個(gè)有方向性的照明裝置；一個(gè)第一驅(qū)動(dòng)裝置，用于改變所述照明裝置的照明方向；一個(gè)設(shè)在照明空間中的圖像拍攝裝置，以便能在所述照明裝置的所述照明空間內(nèi)拍攝圖像；一個(gè)第二驅(qū)動(dòng)裝置，用于改變所述圖像拍攝裝置的圖像拍攝方向；一個(gè)儲(chǔ)存裝置，用于儲(chǔ)存所述圖像拍攝裝置的圖像拍攝方向；一個(gè)圖像鑒別裝置，用于從來(lái)自所述圖像拍攝裝置的圖像鑒別被照明的目標(biāo)，并確定所述被照明目標(biāo)的座標(biāo)；一個(gè)第二計(jì)算裝置，用于根據(jù)所述圖像鑒別裝置中所述被照明目標(biāo)的移動(dòng)量計(jì)算所述第二驅(qū)動(dòng)裝置的移動(dòng)量；一個(gè)第一計(jì)算裝置，用于根據(jù)所述第二計(jì)算裝置的計(jì)算結(jié)果，所述圖像拍攝裝置和所述照明空間中的所述照明裝置的位置關(guān)系以及儲(chǔ)存在所述儲(chǔ)存裝置中所述圖像拍攝裝置的圖像拍攝方向計(jì)算在所述照明裝置的照明方向上的移動(dòng)量；一個(gè)第一控制裝置，用于根據(jù)所述第一計(jì)算裝置的計(jì)算結(jié)果控制所述的第一驅(qū)動(dòng)裝置；和一個(gè)第二控制裝置，用于根據(jù)所述第二計(jì)算裝置的計(jì)算結(jié)果控制所述的第二驅(qū)動(dòng)裝置。
4.如權(quán)利要求3所述的自動(dòng)跟蹤照明設(shè)備，其特征在于包括多個(gè)所述的圖像拍攝裝置，因此所述的第二計(jì)算裝置根據(jù)所說(shuō)多個(gè)圖像拍攝裝置的圖像拍攝方向計(jì)算所述照明空間中所述被照明目標(biāo)的三維座標(biāo)。
5.一個(gè)照明控制器包括一個(gè)從光源發(fā)射光的燈具；一個(gè)使該燈具繞一個(gè)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)部件；一個(gè)可繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)的圖像拍攝裝置，用于在圖像拍攝區(qū)拍攝圖像并輸出圖像，一個(gè)顯示該圖像的顯示裝置；和一個(gè)輸入裝置，用于指定顯示在顯示裝置上的顯示圖像上的點(diǎn)，該照明控制器含有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)量計(jì)算部件，用于根據(jù)由輸入裝置指定的顯示圖像上的位置和該顯示圖像原點(diǎn)位置間的相對(duì)距離計(jì)算對(duì)該指定點(diǎn)散光照明的燈具的轉(zhuǎn)動(dòng)量；從而驅(qū)動(dòng)部件根據(jù)該轉(zhuǎn)動(dòng)量轉(zhuǎn)動(dòng)該燈具。
6.一個(gè)照明控制器包括一個(gè)從光源發(fā)射光的燈具；一個(gè)繞平面軸和傾斜軸轉(zhuǎn)動(dòng)該燈具的驅(qū)動(dòng)部件；一個(gè)能繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)的圖像拍攝裝置，用于在圖像拍攝區(qū)內(nèi)拍攝圖像并輸出圖像；一個(gè)用于顯示該圖像的顯示裝置；和一個(gè)輸入裝置，用在顯示裝置上顯示的顯示圖像上指定一個(gè)點(diǎn)，該照明控制器含有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)量計(jì)算部件，用于根據(jù)被該輸入裝置指定的該顯示圖像上的位置與該顯示圖像原點(diǎn)位置之間沿水平方向的相對(duì)距離計(jì)算對(duì)該指定點(diǎn)散光照明的燈具繞平面軸的轉(zhuǎn)動(dòng)量和根據(jù)該輸入裝置指定的該顯示圖像上的位置與該顯示圖像原點(diǎn)位置之間沿垂直方向的相對(duì)距離計(jì)算對(duì)該指定點(diǎn)散光照明的燈具繞傾斜軸的轉(zhuǎn)動(dòng)量；從而驅(qū)動(dòng)部件根據(jù)該轉(zhuǎn)動(dòng)量轉(zhuǎn)動(dòng)燈具。
7.一個(gè)如權(quán)利要求5或6的照明控制器，其特征在于所述的圖像拍攝裝置平行于該燈具的發(fā)光光軸而安裝到該燈具上并與該燈具一起轉(zhuǎn)動(dòng)。
8.一個(gè)如權(quán)利要求5至7的任何一個(gè)中的照明控制器，其特征在于所述的轉(zhuǎn)動(dòng)量計(jì)算部件以規(guī)定的比例常數(shù)增大被輸入裝置指定的該顯示圖像上的位置與該顯示圖像原點(diǎn)位置間的相對(duì)距離以便計(jì)算該圖像拍攝裝置中形成的投影面內(nèi)兩點(diǎn)間的相對(duì)距離，進(jìn)而根據(jù)該投影面內(nèi)的相對(duì)距離和該圖像拍攝裝置的焦距計(jì)算該圖像拍攝裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)量；并計(jì)算該燈具的轉(zhuǎn)動(dòng)量。
9.一個(gè)如權(quán)利要求8的照明控制器，其特征在于設(shè)置一個(gè)常數(shù)計(jì)算部件用于根據(jù)在轉(zhuǎn)動(dòng)前在該顯示圖像上該照明空間的規(guī)定點(diǎn)的位置與在轉(zhuǎn)動(dòng)后在該顯示圖像上規(guī)定點(diǎn)的位置之間的相對(duì)距離的特定的轉(zhuǎn)動(dòng)量轉(zhuǎn)動(dòng)該圖像拍攝裝置而計(jì)算所述的比例常數(shù)和所述的特定轉(zhuǎn)動(dòng)量。
10.一個(gè)如權(quán)利要求8或9的照明控制器，其特征在于設(shè)置一個(gè)改變所述圖像拍攝裝置的焦距的焦距改變裝置，對(duì)應(yīng)于改變的焦距而設(shè)定多個(gè)比例常數(shù)。
11.一個(gè)如權(quán)利要求9或10的照明控制器，其特征在于在該顯示圖像上所說(shuō)的照明空間的轉(zhuǎn)動(dòng)之后，操作者用該輸入裝置輸入該規(guī)定的位置。
12.一個(gè)如權(quán)利要求9或10的照明控制器，其特征在于包括一個(gè)圖像選取裝置，用于在該顯示圖像上的照明空間轉(zhuǎn)動(dòng)之前從該顯示圖像選取一個(gè)含規(guī)定點(diǎn)位置的規(guī)定區(qū)內(nèi)圖像；一個(gè)檢索裝置，用于在轉(zhuǎn)動(dòng)之后從顯示圖像選取的所述規(guī)定區(qū)內(nèi)檢索與該圖像近似的區(qū)域；和一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)后位置計(jì)算裝置，用于在該顯示圖像上的照明空間轉(zhuǎn)動(dòng)后從該顯示圖像上的檢索區(qū)的位置計(jì)算該規(guī)定點(diǎn)的位置。
13.一個(gè)跟蹤設(shè)備，包括一個(gè)在規(guī)定區(qū)內(nèi)拍攝圖像的圖像拍攝裝置；一個(gè)標(biāo)記檢測(cè)裝置，用于根據(jù)來(lái)自所說(shuō)圖像拍攝裝置的第一視頻信號(hào)檢測(cè)附加在被跟蹤物體上的標(biāo)記；一個(gè)跟蹤物體設(shè)定裝置，用于在來(lái)自所述圖像拍攝裝置的第二視頻信號(hào)中設(shè)定一個(gè)含被跟蹤物體的區(qū)作為跟蹤物體區(qū)；一個(gè)特征值儲(chǔ)存裝置，用于儲(chǔ)存由所述跟蹤物體設(shè)定裝置設(shè)定的跟蹤物體區(qū)的特征值；一個(gè)物體選取裝置，用于根據(jù)來(lái)自所說(shuō)圖像拍攝裝置的第二視頻信號(hào)計(jì)算與儲(chǔ)存在所說(shuō)特征值儲(chǔ)存裝置中被跟蹤物體特征值相關(guān)的相似性，并根據(jù)一個(gè)計(jì)算結(jié)果得出被跟蹤物體存在的位置；和位置檢測(cè)裝置，用于利用所說(shuō)標(biāo)記檢測(cè)裝置和/或所說(shuō)的物體選取裝置在連續(xù)輸入的視頻信號(hào)中檢測(cè)被跟蹤物體的位置。
14.一個(gè)如權(quán)利要求13的跟蹤設(shè)備，其特征在于該標(biāo)記由紅外光發(fā)射器提供，所說(shuō)的紅外光發(fā)射器與該視頻信號(hào)同步發(fā)射。
15.一個(gè)如權(quán)利要求13的跟蹤設(shè)備，其特征在于當(dāng)該標(biāo)記檢測(cè)裝置不能檢測(cè)該標(biāo)記時(shí)，位置檢測(cè)裝置使用物體選取裝置。
16.一個(gè)如權(quán)利要求13的跟蹤設(shè)備，其特征在于當(dāng)該標(biāo)記檢測(cè)裝置檢測(cè)多個(gè)提出的標(biāo)記時(shí)，該位置檢測(cè)裝置使用該物體選取裝置。
17.一個(gè)如權(quán)利要求13的跟蹤設(shè)備，其特征在于位置檢測(cè)裝置利用被標(biāo)記檢測(cè)裝置檢測(cè)的提出標(biāo)記的位置和物體選取裝置的輸出結(jié)果得出被跟蹤物體的位置。
18.一個(gè)如權(quán)利要求13的跟蹤設(shè)備，其特征在于設(shè)置一個(gè)特征值修改裝置，用于根據(jù)被該位置檢測(cè)裝置檢測(cè)的被跟蹤物體的位置修改儲(chǔ)存在特征值儲(chǔ)存裝置中的特征值
19.一個(gè)如權(quán)利要求13至18任一項(xiàng)的跟蹤設(shè)備，其特征在于設(shè)置一個(gè)圖像拍攝方向調(diào)整裝置用于調(diào)整圖像拍攝裝置的圖像拍攝方向，所述圖像拍攝方向調(diào)整裝置的圖像拍攝方向根據(jù)該位置檢測(cè)裝置的輸出而調(diào)整。
20.一個(gè)如權(quán)利要求13至19任一項(xiàng)的跟蹤設(shè)備，其特征在于與該圖像拍攝裝置分開設(shè)置的照明設(shè)備具有方向性并能改變其照明方向，和一個(gè)根據(jù)該位置檢測(cè)裝置檢測(cè)的被跟蹤物體的位置控制該照明設(shè)備照明方向的照明控制裝置，從而使照明設(shè)備散光照明被跟蹤物體。
全文摘要
自動(dòng)跟蹤照明設(shè)備包括,設(shè)在天花板表面可沿水平和垂直方向轉(zhuǎn)動(dòng)的點(diǎn)光源,水平和垂直驅(qū)動(dòng)裝置改變點(diǎn)光源的水平垂直角。CCD攝像機(jī)拍攝照明空間中被照明目標(biāo)的圖象。圖像鑒別部件處理來(lái)自攝像機(jī)的圖象鑒別被照明目標(biāo)確定其坐標(biāo)。坐標(biāo)計(jì)算部件根據(jù)被照明目標(biāo)的移動(dòng)量計(jì)算點(diǎn)光源的移動(dòng)量?？梢苿?dòng)控制部件將坐標(biāo)計(jì)算部件的計(jì)算結(jié)果轉(zhuǎn)換成水平和垂直驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)信號(hào),將驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出給水平和垂直驅(qū)動(dòng)裝置,沿需要的方向轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)光源。
文檔編號(hào)G01S17/00GK1177747SQ9711744
公開日1998年4月1日 申請(qǐng)日期1997年6月19日 優(yōu)先權(quán)日1996年6月19日
發(fā)明者川島壽一, 吉田稔, 古川聰, 萩尾健一 申請(qǐng)人:松下電工株式會(huì)社