JPH06509449A

JPH06509449A - スマート・トラッキング・システム

Info

Publication number: JPH06509449A
Application number: JP3517834A
Authority: JP
Inventors: シーバー，ジョナサン・ディー; シーバー，ジョセフ・エス; スチュアート，ウィリアム・ケイ
Original assignee: ヴィジョナリー・プロダクツ・インコーポレーテッド
Priority date: 1990-09-05
Filing date: 1991-09-04
Publication date: 1994-10-20
Also published as: WO1992004641A1; AU8853391A; EP0549716A1

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】スマート・トラッキング・システム（関連出願）本願は、１９８９年８月２２０出願の係属中の米国特許出願第０７／３９６゜９８７号であり、その主題が参考のため本文に援用される現米国特許第４，９８０．８７１号ｒＵＩＬｒａｓｏｎｉｃ　Ｔｒａｃｋｉｎｇ　ＳｙｓｔｅｍＪである。

（技術分野）測定およびトラッキング・システムに関し、特にカメラが運動する主体を追跡する方法が主体の運動の状況および履歴に依存するシステムに関する。

（背景技術）米国特許第４，９８０，８７１号に開示される如き自動トラッキング・システムが人間の鑑賞者のためビデオ・カメラを向ける時、考慮すべき多数の美的要因がある。特に、主体をカメラ・フレーム内の中心に置くこと、安定した背景に対するカメラの運動の平滑性、置くカメラの運動方向の連続性の如き諸要因は、人間のに１’を者にビデオ画像の審美的な快感をもたらす全要素である。反対に、急激なあるいは連続的なカメラの運動および一貫しないカメラのトラッキング速度により特徴付けられるビデオ画像は、ＩＣＣ若者視覚的満足の基準を損なう傾向を有する。

１１　ｇ２的な自動化されたトラッキング・システムは、追跡される主体とカメラの方向間の誤差を取除くため２段階のプロセスを使用する。第１に、このトラッキング・システムは、追跡される主体とトラッキング装置／カメラの方向間の角度的誤差を測定する。次に、誤差情報を用いてトラッキング装置／カメラの運動を制御する補正信号を生じる。次いで、新しいカメラ位置が将来の角度誤差の計算時に使用される。結果として生じるトラッキングは、トラッキングがあたかも非常に不正確であるかのように２賞者にとって非常に不快なものになる傾向を有する機械的なものである。例えば、主体の各運動に対するカメラ位置の間断ない再調整は、鑑賞者の急激な目の疲労を生じ得る。

更に、典型的な自動化トークン・シーケンスは、主体が講演を行うとか素早いペースの審美的演目に参加しているとかに拘わらず、全ての主体および状況に対して同じ追跡法およびスタイルを用いる。このようなトラッキング・システムが異なるスタイルに設定するかあるいはこのようなスタイル間で変更することができないということが、かかるシステムの用途を著しく制限する。

自動化トラッキング・システムとは異なり、人間のカメラマンは、完璧ではない正確さでカメラを主体に向ける。カメラマンは更に、主体が運動する状況に従ってトラッキング・スタイルと、主体の運動の直後の履歴とを調整する。結果として得られるビデオは、鑑賞者にとって自動化システムの厳密で機械的なトラッキングよりも更に視覚的に楽しい最小のトラッキングの誤りを含む。

従って、本発明の目的は、主体の位置とトラッキング装置／カメラが向けられる方向間の角度誤差を選択的に許容することにより、人間の鑑賞者にとって視覚的および審美的に楽しい方法で運動主体を追跡することをカメラに許すシステムの提供にある。

本発明の別の目的は、主体が運動する状況に適当な特定のスタイルで運動主体を追跡することをカメラに許すシステムの提供にある。

本発明の他の目的は、主体の運動の過去の履歴に基いて、システムにより決定されるスタイルで運動主体を追跡することをカメラに許すシステムの提供にある。

（発明の概要）主体の運動に向けてこれを追跡することを装置に許すためのシステムは、信号ソースと、このソースから信号を受取りこれから制御信号を生成する制御装置とを含む。記憶装置が、複数組のデータ値を記憶し、この組の各々が特定の動作モードにおける前記システムの動作パラメータを表わす。前記複数組のデータ値の１つを選択する装置が設けられる。プロセッサが、選択されたデータ値に従って制御信号を処理して、処理された制御信号をｌ−しる。駆動装置が、処理された制御信号に応答して本装置を軸心の周囲に運動させて主体に向けられた状態に維持する。

一実施態様において、複数の組のデータ値の１つを選択するための装置は、所定のデータ値およびその対応する動作パラメータを示すユーザが定義する信号を含む。第２の実施態様では、データ値の組を選択する装置は、制御信号を処理する時、選択されたデータ値の組が運動主体に対して適当であるかどうかを判定するプロセッサの機能である。もしそうでなければ、プロセッサは、新しいデータ値を選定し、これによりシステムの動作モードを変更する。

本発明の上記および他の特徴、目的および利点については、図面に関して以下の詳細な記述を読むことにより更によく理解されよう。

（図面の簡単な説明）図１は、本発明による使用に適するトラッキング・システムの駆動装置の概略図、図２は、本発明による使用に適するトラッキング・システムの送信機を身につけた運動選手の如き主体の概略図、図３は、本発明による駆動装置の機能ブロック図、図４は、従来技術の自動トラッキング・システムの誤差補正プロセスのフローチャート、図５は、本発明の第１の実施例による図３の駆動装置により実行される誤差補正プロセスのフローチャート、図６Ａは図５のプロセスの不動帯を計算するアルゴリズム・ステップのフローチャート、図６Ｂは、図５のプロセスの不動帯を偏移させるアルゴリズム・ステップのフローチャート、図６０は、図５のプロセスの連続性制御のためのアルゴリズム・ステップのフローチャート、図６Ｄは、図５のプロセスの運動側御のためのアルゴリズム・ステップのフローチャート、図７は、本発明の第２の実施例による図３の駆動装置により実行される誤差補正プロセスのフローチャート、および図８は、図７のプロセスの自動的な状況決定のためのアルゴリズム・ステップのフローチャートである。

（実施例）本発明は、１つの実施例においては２つのユニットを含む能動トラッキング・システムであるスマート・トラッキング・システムを提供する。第１のユニットは、追跡される主体により携帯される小型のバッテリ駆動される全方向性超音波送信機である。この送信機は、人間の聴取範囲を越える周波数の音の短いバーストを生じる。第２のユニットは、取付けられたカメラを傾斜させパンさせることが可能なモータ駆動のカメラ駆動装置を含む。本発明はまた、主体により身につけられた送信機を必要とすることなく受動トラッキング・システムにより実現されることを理解すべきである。

１つの実施例においては、バッテリ駆動の超音波受信機がカメラ駆動装置に取付けられる。受信機は、主体が身につけた送信機と同じ周波数に同調されている。

受信機は、送信機により生成されマイクロフォンにより受取られる超音波信号を検出して増幅する電子回路と共に３個の超音波マイクロフォンを使用する。マイクロフォンは、カメラのレンズの軸を中心としてこれに直角の仮想的な四角の四隅の内の３つに配置される。主体から出た信号は、カメラが主体に真っすぐに向けられるだけで、３個全てのマイクロフォンに同時に到達する。受信機は、マイクロフォンにより受取られた信号の相対的な到達時間を測定し、カメラが主体に真っすぐに向かない方向および程度を決定し、モータを駆動するサーボ・システムをしてカメラ（および受信機）を主体に向けるように向きを変えさせる。この方向変更即ちトラッキングは、人間の観察者にとって視覚的に快適な方法で行われ、様々な状況に適合し得る。

図１において、テレビジ三１ンあるいは映画のカメラあるいは他の装置１０（以下本文では一般性を失うことなく、カメラと呼ぶ）が、全体的に１２で示されるモータ駆動装置の一部であるプラットフォーム即ち支持部に取付けられ、この駆動装置は更に三脚１４または他の支持部に取付けられる。駆動装置１２は、カメラ１０を水平軸１６の周囲に水平より下方的３０°から水平より約３０°上方まで上下に傾斜させることができる。この駆動装置はまた、カメラを垂直軸１８の周囲で繰返して３６０°の円になるよう左右にパンすることができる。駆動装置は、マイクロフォン２ＯＡ、２０Ｂおよび２０Ｃを介して受取った超音波信号に応答して、カメラ支持部を移動させるように直流モータ（図示せず）を制御する。

記録されるべき図２に示される如き主体２２に、自ら身につけあるいは携帯される超音波送信機２４が提供される。送信ユニットは、例えば、主体の腰の周囲に付けるためのバックルを持つ弾性ベルト２６を含む。このベルトには、ベルト２６に埋込まれた可撓性に富むケーブルにより接続された３個以上のトランスジューサ装置ｉ！２（図には唯１つのトランスジューサ装置２８が示される）が取付けられている。

駆動装置１２は、それぞれ２個の直流モータ４２．４４を含んでいる。周知の機構によれば、モータ４２がカメラ支持部を上下に傾斜させ、モータ４４がカメラ支持部を左右にパンさせる。カメラは支持部に対して固定されるため、同じ運動を受ける。モータは、駆動装置ハウジング内部の回路板（図示せず）上に省かれた電ｒ・回路により駆動される。、この回路は、バッテリ（これも図示せず）により給電される。

３個の超音波トランスジューサ２０Ａ、２０Ｂおよび２０Ｃの各々用の３個の検出回路３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃが図３のブロック図に示されている。また、２個のＤＣモータ４２．４４の各々に１個ずつ、２個のモータ駆動回路３２．３４も示される。制御回路３６およびディジタル・プロセッサ４６が、検出器をモータ駆動回路に接続している。トランスジューサ２０Ａ１２０Ｂおよび２０Ｃはそれぞれ、送信機により放出された超音波バーストを受取り、対応する電気信号をその関連する検出回路へ与える。検出回路は、超音波バーストの存在を検出して方形パルスを生じ、その前エツジが検出されたバーストの初めと一致する。これらのパルス５０Ａ、５０ｒｌ、５０Ｃがコン１−ローラ３６へ送られ、これが３個の検出器からのパルス間の遅れを測定してディジタル誤差レジスタ（図示せず）に２送信号ＶＥＲＲおよびＨＥＲＲをロードする。これらの４ビット信号は、それぞれ、カメラの方向と主体との間の垂直および水平軸に沿った角度誤差を表わす。

ＶＥＲＲおよびＨＥＲＲは、超音波バーストが受取られる毎に更新される。

直流モータ４２．４４を含む送信機２４の構造および機能、およびカメラを主体に向は続けるため駆動装置１２が送信機２４の場所を追跡する方法については、参考のため本文に援用される米国特許第４．９８０．８７１号に詳細に論述されており、簡潔化のため繰返さない。

ディジタル・プロセッサ４６は、それぞれバス５２．５４上でＶＥＲＲおよびＨＥＲＲ信号を受取る。プロセッサ４６は、マイクロプロセッサでよい。本発明における使用に適する１つのこのようなマイクロプロセッサは、米国アリシナ州ＰｈｏｅｎｉｘのＭｏＬｏｒｏｌａ社から入手可能なモデルＭＣ６８７０５Ｃ８である。プロセッサ４６は、要求される特定のトラッキング・スタイルによりＶＥＲＲおよびＨＥＲＲの値を以下に更に詳細に述べる方法で操作する。これら処理された誤差信号ＰＶＥＲＲおよびＰＨＥＲＲは、それぞれカメラを主体に向は続けるため傾斜およびパン用モータを適正な方向および適正な速度で駆動する同じ水平（即ち、パン）および垂直（即ち、傾斜）モータ駆動回路３２．３４により直流モータ駆動電圧に変換される。

（スマート・トラッキング・プロセス・Ｓｍａｒｔ　Ｔｒａｃｋｉｎｇ　Ｐｒ。

ｃｅｓｓｅｓ）典型的な自動化トラッキング・システムは、図４に示される基本的な２ステツプのプロセスを用いて追跡された主体の位置とカメラの方向間の誤差を取除（。

第１に、トラッキング・システムは、図４におけるブロック７ｏで示される如く追跡された主体とトラッキング装置／カメラ間の角度誤差を測定する。次に、ブロック７２により示されるように、この誤差情報を用いて補正信号を生成してモータ速度およびトラッキング装置／カメラの運動を制御する。次に、このトラッキング装置／カメラの新しい位置は将来の角度誤差の計算時に使用される。

本発明においては、トラッキング・システムの応答特性を調整するための多くの信号処理技術が、人間の鑑賞者に対して快いビデオを結果として生じる属性を与える。第１の実施例では、誤差信号ＶＥＲＲおよびＨＥＲＲが、所定のトラッキング・スタイルを示すバス６０を介して与えられる２ビツトのユーザが与える５ＴＹＬＥ信号に従って、ディジタル・プロセッサ４６により処理される。

この５ＴＹＬＥ信号は、ディジタル・プロセッサ４６あるいは別個の半導体メモリーに記憶された１組のパラメータを選択する。これらのパラメータは、選択されたトラッキングのスタイル即ちモードに対する受入れ得るシステムの制約を表わす多くのデータ変数ならびに追跡された主体の位置についての実時間データを表わす変数を含む。このシステムのパラメータ・セットは、プロセッサ４６により使用されて誤差信号ＶＥＲＲおよびＨＥＲＲの値を調整する一連の計算を行う。処理された信号ＰＶＥＲＲおよびＰＨＥＲＲは、それぞれバス６２．６４に１＝＋えられてそれぞれモータ駆動回路３２．３４を制御し、これが更に鑑賞者の目に結果として得る運動ができるだけ快い制約条件に近似するようにカメラ１０を主体に向けさせる。

第２の実施例では、所定のトラッキング−スタイルを記述するユーザが与える５ＴＹＩ、Ｅ信号が、幾つかの変数の最も新しい値により記述された如き追跡された（ｔｒａｃｋｅｄ）主体の運動の過去の履歴に基いて、ディジタル・プロセッサ４６により生じる信号と置換される。

図５および図７は、それぞれ第１および第２の実施例に従ってディジタル・プロセッサ４６により信号ＶＥＲＲおよびＨＥＲＲを処理するため実行されるプロセスを示している。このプロセスは、トラッキング・システムの応答特性を調整してこれに人間の鑑賞とにとって快いビデオを結果として生じる属性を与える。

ブロック７８．８０．８２．８４．８６．８８．９０．９２により表わされるこれらのアルゴリズＪトプロセスの各々については、以下に詳細に述べる。

本発明の教示においては、垂直方向の誤差信号ＶＥＲＲの処理は、水平方向の誤差信号ＨＥＲＲの処理と実質的に同じである。従って、本発明の概念は、誤差信号ＨＥ　ＲＲの処理に関してのみ説明される。

本発明の第１の実施例によれば、トラッキング・システムのユーザ／オペレータが主体を追跡する所定のスタイル即ちモードを選択する。この選択は、図５のブロック７８に示されるように、システムの電力供給と同時に行われる。ユーザは、選択されたモードを線６０に与えられる２ビツトの５ＴＹＬＥ信号でディジタル・プロセッサ４６と通信する。プロセッサ４６は、パワーアップと同時に初期のトラッキング・モード即ちスタイルを表わす既定セットのパラメータを選択するように任意にプログラムされる。所定のモードの選択と同時に、プロセッサ４６は全ての関連変数を選択された特定のトラッキング・スタイルと関連する適当な値にセットする。

図５のブロック８０により示される如き追跡される主体の位置とトラッキング装＠／カメラが向けられる方向間の水平および垂直方向の角度誤差を測定するプロセスは、先に述べてあり、これらの機能を誤差信号ＶＥＲＲおよびＨＥＲＲがディジタル・プロセッサ４６へ与えられる点を伴う。同様に、図５のブロック９０により示される如きモータ４２．４４をそれぞれ制御するための４ビツトのオフセット２進信号のＤＣ電圧への変換については、現在許与された米国特許出願箱０７／３９６，９８７号に詳細に記載されており、これ以上記述しない。ブロック８２．８４．８６．８８により示されるアルゴリズム・ステップは、５ＴＹＬＥ信号と関連してディジタル・プロセッサ４６により実施され、以下に詳細に記述される。

（不動帯コントローラ：Ｄｃａｄｚｏｎｃ　Ｃｔｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）人間の鑑賞者にとって更に快い追跡スタイルを生じるためディジタル・プロセッサ４６により実行される第１のプロセスは、図５の処理ブロック８２により示され図６Ａに示されるアルゴリズム・ステップで実現される不動帯コントローラを含む。常にカメラのフレーム内で主体を中心に保持する要望が他の美的な目標に優先する現在あるトラッキング・システムとは異なり、本発明は、カメラ位置を調整することなく、主体を「不動帯」と呼ばれるカメラ・フレームの中心部分内のどこへも移動させる。

不動帯コントローラは、ディジタル・プロセッサ４６に記憶された、種々のシステムのパラメータを表わす多数の変数により実現される。これらのパラメータの値は、ユーザにより規定される所定のトラッキング・スタイルに従って変化する。プロセッサ４６は、これら変数を処理して所定のコントローラ機能を達成する。

不動帯については、カメラ位置が再調整される前に各方向に許される角度誤差の範囲と対応する１対の角度値（ＬＥＡＤ　ＬＥＦＴおよびＤＥＡＤ　ＲＩＧＨＴ）により記述される。最初に、不動帯は主体の中心に対して対称的であり、（− ＴＨＥＴＡおよび＋ＴＨＥＴＡ）にセットされ、ここで変数ＴＨＥＴＡは角度値でありトラッキング状況のパラメータである。不動帯の前角度範囲は、ＴＨＥＴＡ値の２倍に等しい。

追跡される主体とトラッキング装置／カメラの方向間で１つの軸に沿った角度誤差の値を表わす。不動帯コントローラは、誤差変数値を取り、この変数を不動帯に当たる新しい誤差変数に再マツプする。事例の目的のため、誤差変数は水平軸ＨＥＲＲ上の角度誤差を表わすが、これは垂直軸ＶＥＲＲに沿った角度誤差も等しく表わし得る。

図６Ａにおいて、不動帯（ｄｃａｄｚｏｎｃ）は、値（ＤＥＡＤ　ＬＥＦＴ。

ＤＥＡＤ　ＲＩＧＨＴ）により表わされる。従って、ディジタル・プロセッサ４６は、判断ステップ９６により示される如（、ＥＲＲＯＲ値が依然不動帯内にあるかどうかを判定する。誤差変数の値が不動帯内にあれば、処理ステップ９４により示されるように誤差変数はゼロにセットされる。誤差変数値が不動帯内にない時は、主体は不動帯のいずれかの側から出た状態にある。

ステップ９６により示されるように誤差の値が不動帯内にないと一旦判定されると、誤差の方向は判断ステップ９８で示されるように判定される。もし誤差の値が不動帯の左にあれば、ＤＥＡＤ　ＬＥＦＴ値は、処理ステップ１００により示されるように誤差値（Ｖａｌｕｅ　ｏｒ　ＥＲＲＯＲ）から差引かれる。反対に、誤差の値が不動帯の右にあれば、処理ステップ１０２により示されるようにＤＥＡＤ　ＬＥＦＴ値が誤差値（ＥＲＲＯＲ値）から差引かれる。このように、１ミ体が不動帯のいずれかの側から出る時、角度誤差は、主体がカメラ・フレームの中心からどれだけ離れているかではなく、どれだけ不動帯のエツジから離れているかを記述するように、不動帯のエツジを差引くことにより変換される。

最後に、不動帯は減少された応答帯として構成される。この構成においては、減少した応答帯におけるシステムに対する応答、即ち誤差とモータ速度間の関係は、ゼロの利得ではな（非常に低い利得にセットすることができる。このような構成は、不動帯構成の場合におけるように全（移動しないのではなく、システムが追跡された主体に対してカメラを緩やかに再び中心に置く。しかし、このような構成は、低い速度におけるモータ４２．４４に対する非常に厳しい制御を必要とし、典型的なアナログ・モータ・コントローラではなく精密ステッピング・モータによってのみ実現を可能にする。更に、このような構成は、以下に述べるように、方向的な連続性コントローラおよび運動コントローラにより行われる処理を複雑にする。

（不動帯偏移コントローラ：Ｄｅａｄｚｏｎｅ　５ｈｉｒｔ　Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）ディジタル・プロセッサ４６により実行される第２のプロセスは、図５におけるブロック８４により示され図６Ｂに示されるアルゴリズム・ステップにより実現される不動帯偏移コントローラを含む。主体が不動帯から出てカメラが主体を追跡し始めると、不動帯は偏移する。不動帯偏移の目的は、カメラがＴＨＥＴＡだけ常に遅れるのではな（、運動する主体に追いつかせることである。不動帯が偏移され得る前に、多くの制限が初期設定される。変数ＭＡＸＤＥＡＤは、ＴＨＥＴＡに不動帯の１つのエツジがカメラ・フレームの中心方向に偏移する最大角度数を加えた値を表わす。ＭＡＸＤＥＡＤ値は、モータ速度の関数である。ＭＡＸＤＥＡＤが最小値であるＴＨＥＴＡより大きくなるモータ速度は、不動帯が偏移を許される点である。ＭＡＸＤＥＡＤが（２・ＴＨＥＴＡ）に等しいモータ速度は、トラッキング・システムが主体をリードし始めるのに充分なだけ不動帯が偏移した点である。

変数ＤＥＡＤＳＨＩ　ＦＴは、不動帯が偏移される度／秒単位の最大速度を表わし、同様にモータ速度の関数である。値ＤＥＡＤＳＨＩ　ＦＴは、典型的にはモータ速度のある小部（ｓｏｍｅ　ｓｍａｌｌ　ｆｒａｃｔｉｏｎ）である〇不動帯を偏移する前に、ＭＡＸＤＥＡＤおよびＤＥＡＤＳＨＩ　ＦＴの変数値がＭＯＴＯＲ５ＰＥＥＤ値の関数にセットされ、この値は処理ステップ１０４で示される如（モータ４４の速度のその時の値を表わす。

不動帯の偏移は次のように生じる。判断ステップ１０６により示されるように、Ｅ　ＲＲＯＲ値は、不動帯の右エツジＤＥΔＤ　ＲＩＧＨＴに比較される。ＥＲＲＯＲ値が不動帯の右エツジを越えるならば、処理ステップ１０８により示されるように不動帯は左方へ偏移される。この左方の偏移は、ＤＥＡＤＳＨＩ　ＦＴ値をＤＥＡＤ　ＬＥＦＴ値およびＤＥＡＤ　ＲＩＧＨＴ値の双方から差引（ことにより行われる。ＥＲＲＯＲ値が不動帯の右エツジを越えなければ、判断ステップ１１Ｏにより示されるように、ＥＲＲＯＲ値が不動帯の左エツジを越えるかどうか判定するため比較が行われる。Ｅ　ＲＲＯＲ値が不動帯の左エツジを越えるならば、処理ステップ１１２により示されるように、不動帯は右方へ偏移される。不動帯のこの右方の偏移は、ＤＥＡＤ　ＲＩＧＨＴ値およびＤＥＡＤ　ＬＥＦＴ値の双方にＤＥＡＤＳＨＩ　ＦＴ値を加算することにより行われる。

ＤＥＡＤ　ＬＥＦＴおよびＤＥＡＤ　ＲＩＧＨＴの新しい値は偏移された不動帯を表わし、これは次に、不動帯がＭＡＸＤＥＡＤの許容制限を越えて偏移されたかどうかを判定するためＭＡＸＤＥＡＤ値と比較される。これを行うために、判断ステップ１１４により示されるように、ＤＥＡＤ　ＬＥＦＴ値は−ＭＡＸＤＥＡＤ値と比較される。不動帯の左エツジが許容制限を越えるならば、即ち、ＤＥＡＤ　ＬＥＦＴ＜−ＭＡＸＤＥＡＤならば、不動帯は左限界まで偏移される。

これは、処理ステップ１１６により示されるように、ＤＥＡＤ　ＬＥＦＴを−ＭＡＸＤＥＡＤにセットし、ＤＥＡＤ　ＲＩＧＨＴを（２・Ｔ）ＩＥＴＡ−ＭＡＸＤＥＡＤ）に等しくセットすることにより行われる。

不動帯の左エツジが許容限界内にあるならば、判断ステップ１１８により示されるように、不動帯の右エツジであるＤＥＡＤ　ＲＩＧ）（ＴがＭＡＸＤＥＡＤ値と比較される。もし不動帯の右エツジが許容限界を越えるならば、処理ステップ１２０により示されるように、不動帯は、ＤＥＡＤ　ＲＩＧＨＴをＭＡＸＤＥＡＤに等しくセットし、ＤＥＡＤ　ＬＥＦＴを（ＭＡＸＤＥＡＤ−２・ＴＨＥＴＡ）に等しくセットすることにより右限界まで偏移される。

」１記のプロセスを例証するため、主体が不動帯の右側から出てカメラが主体を追跡し始めるものと仮定する。カメラは運動中であるため、ＭＡＸＤＥＡＤ値がその最小の中心値であり不動帯をカメラの運動方向とは反対方向に偏移させる前記ＴＨＥＴＡより大きい。もしＴＨＥＴＡに５°の値が与えられるならば、初期の不動帯は（−５、＋５）０となる。その時のモータ速度が２５°／秒であれば、典型的な値は最大許容不動帯値ＭＡＸＤＥＡＤに対して９°、また不動帯偏移の最大レート（ｒａｔｅ）ＤＥＡＤＳＨＩＦＴに対しては１°／秒となり得る。

４秒の期間にわたり、不動帯は（−５、＋５）から（−９、＋１）へ偏移する。

この時、カメラは、不動帯が偏移されなかった場合に結果としてなる５°ではなく、１°だけ主体より遅れることになる。

カメラが更に早い速度で移動する時、不動帯の限界ＭＡＸＤＥＡＤは最終的には１０°より太き（偏移し、不動帯が（＜−１０、〈０）へ偏移し始め、追跡される主体より前になる効果を生じる。主体が遅（なると、最大不動帯であるＭＡＸＤＥＡＤは再び５°まで減少し、不動帯は再びその中心位置と対応するその通常の休息値（−５、＋５）へ偏移し始め、主体をカメラ・フレームにおける対称的な不動帯内に移動させる。

不動帯の大きさく２・ＴＨＥＴＡ）　、不動帯が偏移される速度を制御する関数ＤＥＡＤＳＨＴ　ＦＴ、および運動する主体がカメラにより先行される量を制御する関数ＭＡＸＤＥＡＤは全て、ユーザにより規定される如き追跡法に依存して調整されるパラメータである。ＤＥＡＤＳＨＩ　ＦＴ関数の選択がシステムの制御サーボ・ループの全体的な安定性に影響を及ぼし、当業者には明らかなように、不安定性を回避するように選定されねばならないことに注目されたい。

（連続性の制御：Ｃｏｎｔｉｎｕｉｔｙ　Ｃｏｎｔｒｏｌ）人間の鑑賞者にとって更に快いトラッキング・スタイルを生じるためディジタル・プロセッサ４６により実行される第３のプロセスは、図５における処理ブロック８６により表わされる、図６０に示したアルゴリズム・ステップにより実現される方向の連続性コントローラを含む。人間の鑑賞者は、画像の運動方向の変化に非常に敏感である。従って、カメラの運動方向が変化する回数を最小化することが重要である。！ｃ賞者は、低速で生じるか、あるいはトラッキング装ｆｆｉ／カメラが高速運動から停車へ、また逆方向に移動する時に生じる方向の変化に特に敏感である。方向の連続性コントローラは、鑑賞者にとって不快である一連の方向の変化が生じないことを保証する。不動帯および不動帯偏移コントローラと同様に、方向の連続性コントローラはディジタル・プロセッサ４６に記憶され種々のシステｔ・・パラメータを表わす多数の変数で実現される。これらパラメータ値は、ユーザにより規定される所定のトラッキング・モードに従って変化する。プロセッサ４６は、この変数を処理して所定のコントローラ機能を得る。

方向の連続性コントローラに関する変数は下記の如くである。ＬＡＳＴ　ＤＩＲＥＣＴ変数は、カメラが最後に運動しつつあった方向の符号を表わす。ＥＲＲＯＲＤＩＲＥＣＴは、カメラの方向と主体の位置間の角度誤差の符号、即ちカメラが主体に対して接近するため運動しなければならない方向を表わす。５ＴＡＢＬＥ　ＴＩＭＥ変数は、カメラの最後の運動以後経過した時間を秒単位で表わす。

ＲＥＶＥＲ８Ｅ　ＤＥＬＡＹ変数は、カメラが運動を開始する前に主体が新しい方向に運動することが要求される最小時間を表わす。ＲＥＶＥＲ３Ｅ　ＤＥＬ　Ａ　Ｙ変数により指定される時間が満たされるまで、カメラは方向を変えることが許されない。ＲＥＶＥＲ５Ｅ　ＤＥＬＡＹ時間の一部が、主体がカメラ・フレームの不動帯と交差する時に費やされることに注目されたい。

方向の連続性コントローラにより実行されるアルゴリズｔトステップは、図６Ｃに示される。どの時点においても、ＬＡＳＴ　ＤＩＲＥＣＴおよび５ＴＡＢＬＥ　ＴＩＭＥ変数は、カメラの最後の運動方向およびこのような運動後に経過した時間をそれぞれ表わす。他の制御プロセスがカメラを同じ方向に運動させようとすれば、このような運動は許容され、経過時間がリセットされる。これを行うには、判断ステップ１２２に示されるように、プロセッサ４６はＬＡＳＴ　ＤＩＲＥＣＴ変数の値をゼロと比較する。処理ステップ１２６に示されるように、ＬＡＳＴ　ＤＴＲＥＣＴの値がカメラが最近運動しなかったことを示すゼロに等しければ、カメラは誤り方向に運動が許される。ステップ１２６において、５ＴＡＢＬＥ　ＴＩＭＥ変数の値はゼロにセットされ、ＬＡＳＴ　ＤＩＲＥＣＴ変数の値はＥＲＲＯＲＤＩＲＥＣＴ変数の値にセットされる。

判断ステップ１２２においてＬＡＳＴ　ＤＩＲＥＣＴ変数がカメラが最近運動しなかったことを示すゼロに等しくなければ、判断ステップ１２６に示されるように、ＥＲＲＯＲＤＩＲＥＣＴ変数の値はＬＡＳＴ　ＤＩＲＥＣＴ変数に比較される。先に述べたように、ＥＲＲＯＲＤＩＲＥＣＴ変数が誤り方向および最後のカメラの方向が同じであることを示すＬＡＳＴ　ＤＩＲＥＣＴ変数と等しければ、処理ステップ１２６が実行される。

処理ステップ１２８に示されるように、誤りの方向および最後のカメラの方向が等しくなければ、最後の運動後の経過時間５ＴＡＢＬＥ　ＴＩＭＥがＲＥＶＥＲ３Ｅ　ＤＥＬＡＹ定数と比較される。５ＴＡＢＬＥ　ＴＩＭＥ変数値がＲＥＶＥＲ８Ｅ　ＤＥＬＡＹ値より大きいかあるいはこれと等しければ、先に述べたように、処理ステップ１２６が実行される。しかし、処理ステップ１３０に示されるように、最後の運動後の経過時間がＲＥＶＥＲ３Ｅ　ＤＥＬＡＹ変数に指定された時間より小さければ、カメラは方向を反転することは許されない。処理ステラ、　プ１３０において、５ＴＡＢＬＥ　ＴＩＭＥの値が増分され、ＥＲＲＯＲ値はゼロにセットされる。ＬＡＳＴ　ＤＩＲＥＣＴ変数の値は変化しないままである。

このように、方向連続性コントローラは、カメラがその最近の運動方向に運動することを許容する。しかし、カメラが方向を反転することが許される前に、時間の最小閾値が要求される。ＲＥＶＥＲ３Ｅ　ＤＥＬＡＹ変数に、指定された時間遅延値は、ユーザが規定する５ＴＹＬＥ信号により示される如きトラッキング状況の１つのパラメータである。ＲＥＶＥＲ５Ｅ　ＤＥＬＡＹ変数値の典型的な範囲は、トラッキング・システムのサーボ・ループにおける不安定性を生じることなく、１秒の１／６から５秒より長いことがある。

（運動コントローラ　Ｃｏｔｔｏｎ　Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）ディジタル・プロセッサ４６により実行される第４のプロセスは、図５の処理ブロック８８により示される、図６Ｄに示すアルゴリズム・ステップにより実現される運動コントローラを含む。

大半のビデオ画像において、背景は典型的には主体よりも大きな画像部分を示す。背景に対する情景の運動が急激であると、例えこれが主体の不統一な運動の追跡の結果生じるものでも、画像は鑑賞者を不快にさせることになる。運動コントローラは、カメラを駆動するモータに対する減速度時定数とは異なる加速度時定数を選択することにより、システムの応答において疑似フィルタ機能を行う。

その結果、カメラが停止される時主体をオーパージ、−卜する傾向を避けながら、カメラの運動は平滑に開始する。フィルタ機能に加えて、運動コントローラは、主体の運動コントローラの状況に応じてカメラの最大速度および加速度に制限を課す。他の処理コントローラにおけるように、運動コントローラは、ディジタル・プロセッサ４６に記憶され種々のシステム・パラメータを表わす多数の変数で実現あれる。これらのパラメータ値は、ユーザにより選択される所望のトラッキング・モードに従って変化する。

運動コントローラと関連する変数は下記の如くである。変数ＥＲＲＯＲは、不動帯コントローラにより使用される変数と同様なものと定義される。変数ＬＡＳＴＥＲＲＯＲは先のＥＲＲＯＲ値を表わす。変数ＭＡＸＡＣＣは、選択されたトラッキング・モードに対して角度／平方秒で測定された最大許容加速度を表わす。

変数ＭΔＸＶＥＬは、選択されたトラッキング・モードに対して角度／平方秒で測定された最大許容速度を表わす。変数Ｋ　ＡＣＣは、モータ４４が加速される率を制御する指数平滑性時定数（ｅｘｐｏｎｅｎｔｉａｌｌｙ　ｓｍｏｏｔｈｉｎｇｔｉｍｅ　ｃｏｎｓｔａｎｔ）を表わす。値（１−Ｋ　ＡＣＣ）は、ワンタイム（ｏｎｅ　ｔｉｍｅ）ステップ後に残る信号の指数平均履歴（ｃｘｐｏｎｃｎｔ　ｉａ　Ｉ　ｌｙ　ａｖｅｒａｌｚｅｄ　ｂｉｓＬｏｒｙ）の分数である。

変数Ｋ　ＤＥＡＣＣは、モータ４４が減速される速度を制御する指数平滑性時定数を表わす。値（１−ＫＤＥＡＣＣ）は、ワンタイム・ステップ後に残る信号の指数平均履歴の分数である。典型的に、速度Ｋ　ＤＥＡＣＣは、カメラの運動が停止する時主体のオーバーシュートを回避しながら、加速をできるだけ平滑にする変数Ｋ　ＡＣＣより大きいかあるいはこれと等しい。Ｋ　ＡＣＣおよびＫ　ＤＥＡＣＣの両方の値は、ゼロと１の間の範囲内にある。

運動コントローラは下記の如くに動作する。ＥＲＲＯＲ値がトラッキング・モードにより予め定められる最大許容速度より大きいカメラ速度をもたらすならば、速度は制限される。これは、判断ステップ１３２に示されるように、ＥＲＲＯＲ値をＭＡＸＶＥＬ値と比較することにより行われる。手順ステップ１３４に示されるように、ＥＲＲＯＲ値がＭＡＸＶＥＬ値より大きければ、速度はＥＲＲＯＲ値をＭＡＸＶＥＬ値に等しくセットすることにより制限される。ステップ１３２においてＥＲＲＯＲ値がＭＡＸＶＥＬより大きくなければ、判断ステップ１３６に示されるように、これは−ＭＡＸＶＥＬ値と比較される。ＥＲＲＯＲ値が−ＭＡＸＶＥＬ値より小さければ、処理ステップ１３８に示されるように、速度は再びＥＲＲＯＲ値を−ＭＡＸＶＥＬに等しくセットすることにより制限される。

Ｅ　ＲＲＯＲのその時の値とＥ　ＲＲＯＲの前の値開の差であるＬＡＳＴ　ＥＲＲＯＲ（加速度である）がトラッキング状況により予め定められる最大加速度より大きければ、カメラの速度はその時のカメラ速度に最大加速度を加えたものに制限される。このためには、判断ステップ１４０に示されるように、ＥＲＲＯＲ値はＬＡＳＴ　ＥＲＲＯＲおよびＭＡＸＡＣＣの和と比較される。ＥＲＲＯＲ値がステップ１４０において大きければ、処理ステップ１４２に示されるように、ＥＲＲＯＲ値をＬＡＳＴ　ＥＲＲＯＲとＭＡＸＡＣＣの和にセットすることにより制限される。さもなければ、Ｅ　ＲＲＯＲ値は、判断ステップ１４４に示されるよ、うに、その時の速度から最大許容加速度を差引いたものと比較される。ＥＲＲＯＲ値がＬ　Ａ　Ｓ　Ｔ　Ｅ　ＲＲＯＲからＭＡＸＡＣＣを差引いた値より小さければ、処理ステップ１４６に示されるように、加速度はＥＲＲＯＲ値をＬＡＳＴＥ　ＲＲＯＲからＭＡＸＡＣＣを差引いたものをセットすることにより再び制限される。

加速度または速度の制限の後、判断ステップ１４８に示されるように、ディジタル・プロセッサ４６は、カメラが加速中であるかどうかを判定する。カメラが加速中ならば、処理ステップ１５０に示されるように、より平滑な加速が得られる。平滑な加速は、ＥＲＲＯＲ値および下式（１）により最後の平滑化された誤差ＬＳＥＲＲＯＲの値を用いて、平滑な誤差値Ｎ５ＥＲＲＯＲを計算することにより達成される。

ＮＳＥ■０Ｒ＝（＋−Ｋ　ＡＣＣ）・１ＥＲＲＯＲ＋にＡＣＣ・ＥＲ１？ＯＲＣ式１）処理ステップ１５０は、低域フィルタ処理と等価である。次に、式（１）の新しい平滑誤差Ｎ５ＥＲＲＯＲを用いてモータ４４の速度を制御する。

カメラが加速中でなければ、判断ステップ１５２に示されるように、プロセッサ４６は、カメラが減速中であるかどうかを判定する。カメラが減速中であれば、処理ステップ１５４に示されるように、平滑な減速が行われる。平滑な減速は、Ｅ　ＲＲＯＲ値および下式（２）により最後に平滑化された誤差ＬＳＥＲＲ（’ ）Ｈの値を用いて平滑誤差値を泪算することにより達成される。

Ｎ５Ｅｌ？ＲＯＭ−（＋−にＤＥＡＣＣ）・Ｉ−（ｉＥＲＲＯＲ＋Ｋ　ｒｌＥＡｃｃ＋ＥＲＲＯＲ（式２）上記の疑似低域フィルタ処理法は、加速中および減速中は異なる時定数を使用する。加速の平滑性にχ・ｔす４鑑賞者の感度は、減速の平滑性に対する感度よりも大きい１、望ましい実施態様において、Ｋ　ＡＣＣとＫ　ＤＥＡＣＣ間の比は典型的には１２である。

本発明の第１の実施例において、トラッキング・システムのユーザは、システト性能が主体の運動の状況に対して特に同調されるようにトラッキング状況を指定する。モードまたはトラッキング・スタイルの典型的な選択は、低速、一般および高速の諸動作モートを含み得る。講演、緩速スポーツ、子供達の遊戯、あるいは走ることのない運動に適する低速動作モードは、主体が敏速な運動状態にあるならば主体より遅れる傾向を有する低速の平滑な運動を特徴とする。一般的な動きに適する一般動作モードは、主体が全速度で走る状態にある時にのみ主体に遅れる傾向を佇する平滑な動きに適する。テニス、バスケット・ポール、サッカーあるいは全速走行および動きの急激な変化を伴う動きに適する高速動作モードは、最も速く運動する主体でさえ素−「？＜追跡するのに適しており、もし動きがこれを覆うのに充分な速さでなければ、視覚的に快い以上に素早く応答する傾向を有する。

（自動状況判定コントローラ　Ａｕｔｏｍａｔｉｃ　Ｃｏｎｔｅｘｔ　Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ　Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）本発明の第２の実施例によれば、所定のトラッキング・スタイルを記述するユーザが供給する５ＴＹＬＥ信号は、以下に述べるように、システム変数の一部に対する最近の値により記述される如き追跡される主体の運動の過去の履歴に基いて、ディジタル・プロセッサ４６により生成される信号で置換される。

図７は、信号ＶＥＲＲおよびＨＥＲＲを処理するためディジタル・プロセッサ４６により実行されるプロセスを示す。本例においては、トラッキング・システムの応答特性が人間の鑑賞者にとって下位的なビデオを結果として生じる属性を与えるように、プロセッサ４６が先に述べたプロセスを自動的に調整する。図７において、ブロック７８．８０．８２．８４．８６．８８．９０により示されるアルゴリズト処理は、図５に関して述べたものおよび本発明の第１の実施例と類似している。

ディジタル・プロセッサ４６により実行される第５のプロセスは、図７で処理ブロック９２により表わされ図８に示されるアルゴリズム・ステップにより実現される自動状況コントローラを含む。

トラッキング・システｔ、の機能の一部が追跡される主体の位置を決定することであるため、将来の運動スタイルをよきするため使用することが可能な大量の情報が得られる。典型的には、主体が行う実際の動きはその運動範囲内では非常に安定している。本発明の第２の実施例において、主体の運動のパラメータは記憶され、次いでトラッキング状況などと関連することが予期されるパラメータと比較される。抽出されたパラメータは、運動の特殊な特性、その時の状況が適正に追跡する時間の百分率、主体の最大角加速度、および主体の最小角速度を含む。

これらのパラメータは、最良のパラメータとしてよりも計算の容易さのため選択される。

自動状況判定コントローラ（ａｕｔｏｍａｔｉｃ　ｃｏｎｔｅｘｔ　ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）と関連する変数は下記の如くである。ＣＯＮ　Ｔ　Ｅ　Ｘ　Ｔ変数は、５ＴＹＬＥ信号と等価であり、その時選択されたトラッキングの状況即ちモードを示す。ＭＩＳＳＴＲＡＣＫＩＮＧ変数は、主体が不動帯の外側にある時間長さを表わす。ＭＡＸＭＩＳＳＴＲＡＣＫ変数は、ＣＯＮＴＥＸＴ変数により選択された特定のトラッキング・スタイルに対して主体が不動帯の外側にあることを許される時間の最大許容百分率を表わす。ＡＶＧ　ＭＯＶＥ変数は、主体が１つの方向に運動した平均時間を表わす。ＭＯＴＯＲ５ＰＥＥＤ変数は、第１の実施例に関して前に定義されたものと同じである。

ＤＥＬＴＡ　ＥＲＲＯＲ変数は、主体の角度誤差が最後に測定されて以後の度単位の角度誤差における変化を表わす。ＤＥＬＴＡ　ＥＲＲＯＲはＭＯＴＯＲ５ＰＥＥＤに加算されて、主体の速度ＣＵＲＲＥＮＴ　５ＰＥＥＤを生じる。ＤＥＬＴＡ　５ＰＥＥＤ変数は、主体の角度誤差が最後に測定されて以後の０／秒単位のＣＵＲＲＥＮＴ　５ＰＥＥＤにおける変化を表わす。ＭＡＸ　５ＰＥＥＤ変数は、主体の最大角速度を表わず。ＭＡＸ　ＡＣＣ変数は、主体の最大角加速度を表わす。

運動コントローラ８８による処理に続いて、自動状況判定コントローラ９２がその時のトラッキング状況が主体の運動に対して適当であるかどうかを判定する。

図８において、Ｅ　ＲＲＯＲの新しい各部により、その時のシステム・モードが主体の追跡に失敗した時間数が処理ステップ１６０において示されるように計算される。Ｅ　ＲＲＯＲ変数の絶対値を用いて、主体がその時追跡失敗状態にあるかどうかを判定する。Ｆ、　ＲＲＯＲ値の絶対値が最大許容誤差より小さいかあるいはこれと等しければ、ＭＩ　５ＳＴＲＡＣＫＩＮＧ値は増分されず、主体が依然として受入れ得る範囲内で運動しつつあることを示す。しかし、ＥＲＲＯＲ値の絶対値が最大許容角度誤差より大きければ、ＭＩＳＳＴＲＡＣＫＩＮＧ値が増分されて主体が受入れ得る範囲からデータことを示す。

システ１５が追跡失敗状態にある時間の百分率は、判断ブロック１６２に示されるように、合計時間によりＭＴ　５ＳＴＲＡＣＫＩＮＧ値を除すことにより計算され、その時のモードＭＡＸＭＩ　５ＳＴＲＡＣＫに対する最大許容百分率と比較される。処理ステップ１６４に示されるように、システムが追跡失敗状態にある時間の百分率であれば、ＭＩＳＳＴＲＡＣＫ値はＭＡＸＭＴ　５ＳＴＲＡＣＫ値より大きく、得られるＣ０ＮＴＥＸＴ変数の値が次に速い状況即ちトラッキング・モードにセットされる。次に、主体の最大角速度が処理ステップ１６６に示されるように計算される。これは、ＭＡＸ　５ＰＥＥＤ値を、下式（３）などにおいて計算される、ＭＡＸ　５ＰＥＥＤの最終値および主体のその時の速度ＣＵＲＲＥＮＴ　５ＰＥＥＤの絶対値の最も大きなもの値にセットすることにより行われる。

ＣＩＩＲＲＥＮＴ　Ｓｒ’ＥＥＤ＝（ＭＯＴＯＲＳｌ’ＥＥＤ＋ＤＥＬＴＡ　ＥＲＲＯＲ）　式（３）主体の速度の絶対値は、ＭＡＸ　５ＰＥＥＤ値が方向に依存するように使用される。

次に、主体の最大角加速度ＭＡＸ　ＡＣＣが処理ブロック１６８により示される如（計算される。これは、下式（４）などにおいて計算されるＭＡＸ　ＡＣＣの最終値と主体のその時の加速度の絶対値ＣＵＲＲＥＮＴ　ＡＣＣの最も大きなものにＭＡＸ　ＡＣＣ値をセットすることにより行われる。

ＣＵＲＲＥＮＴ　ＡＣＣ＝ＤＥＬＴＡ　Ｓｌ’ＥＥＤ　（式４）主体の速度差の絶対値は、ＭＡＸ　ＡＣＣの値が方向に依存するように使用される。

最後に、主体の運動の平均値は、処理ステップ１７０に示されるように計算される。平均時間は、方向の変化間の平均時間を計算してこの平均値にＡＶＧ　ＭＯＶＥ変数をセットするのみで計算される。

得られる各状況即ちモードとは、主体の適当な運動範囲と対応する値の範囲が関連している。判断ブロック１７２に示されるように、主体の運動を特徴付けるその時の値が比較的遅い状況の値に更に密に一致するかどうかの判定が行われる。

主体の運動の特性が比較的遅いモード即ち状況と密に一致するならば、処理ステップ１７４に示されるように、ＣＯＮ　Ｔ　Ｅ　Ｘ　Ｔ値は次の遅い状況にセットされる。

さもなければ、追跡状況は同じままである。

（変数の範囲：Ｖａｒｉａｂｌｃ　Ｒａｎｇｅｓ）トラッキング・システムの実際の物理的構成に従って、他の色々な変数が関連し得る。例えば、ＧＡＩＮ変数はトラッキング・システムにおけるサーボ・ループの全体的利得の制御のため必要となる。ＭＯＴＯＲ０ＦＦＳＥＴ値は、アナログ・モータを使用する時、システムが要求される最小始動電圧を勘定に入れることを可能にする。モータ制御プロセスの間ＭＯＴＯＲ０ＦＦＳＥＴ値をＥＲＲＯＲ値に加算することにより、このようなモータのゼロ交差応答は平衡し得る。

ＭＯＴＯＲ０ＦＦＳＥＴ変数をゼロにセットすることは、システムにおける他の変数で補償することが難しい方法で不動帯に加算する効果を生じる。

本発明のいずれかの実施態様に開示される全トラッキング・システムが単一のサーボ・システムを形成するため、異なる各モードのパラメータ・セットに含まれる変数に対して実際の値を与えることは困難である。このようなパラメータ値は、電気機械システム全体の特定の考慮に非常に依存する。しかし、以下に列挙するのは、遅い動作のトラッキング・モードと速い動作のトラッキング・モード間の選択変数に対する妥当な範囲を提示する多くの比である。トラッキング・システムの全体的利得、即ちＥＲＲＯＲに対するＭＯＴＯＲ５ＰＥＥＤの応答は、４１の定数範囲にわたる。Ｋ　ＤＥＡＣＣに対するＫ　ＡＣＣの比は、１：３の定数範囲にわたる。Ｋ　ＡＣＣおよびＫ　ＤＥＡＣＣの値は、それぞれ３：ｌの定数範囲にわたる。ＲＥＶＥＲ３Ｅ　ＤＥＬＡＹ時間は、１／６乃至６秒にわたる。最後に、ＴＨＥＴＡの値は５・１の定数範囲にわたる。

（別の実施態様）本発明についてはＤＣモータを使用する例示の超音波トラッキング・システムに関して記述したが、当業者には、本発明がどんなトラッキング・システムに対しても等しく適用し得ることが明らかであろう。

このようなシステムは、実施例におけるように能動的にも、あるいは主体の追跡のため送信機を必要としない赤外線トラッキング・システムの如き受動的なトラッキング・システｔ１にもなり得る。他のこのようなトラッキング・システムは、フレームＩＩｉ位の運動比較およびパターン認識技術を用いてカメラ・フレーム内に維持されるべき画像の各部を識別するシステムを含む。更に他のシステムは、実施例における如（サンプル化され、あるいは連続的であり、また赤外線、無線周波あるいは音波の伝送を用いて送信機／受信機間で通信することもできる。他のシステｌ、は、アナログ・モータ・コントローラの代わりにカメラまたはトラッキング装置を制御する精密ステッピング・モータを使用することもある。

」１記の実施例においては、ブロック７８．８０．８２．８４．８６．８８．９０．９２により表わされるアルゴリズム処理が、複数のシステム変数およびプログラムされたディジタル・プロセッサにより実現される。当業者には、小型、中型あるいは大型の論理構成要素ならびにアナログ回路要素を用いる構成により、機能的に等価のプロセスが達成できることが明らかであろう。このようなハードウェア構成は、充分に当業者の範す内にあり、本発明の範囲および趣旨の範囲内にある。

本発明については、多軸系統の１つの軸を表わす水平方向の角度誤差信号ＨＥＲＲと関連して記述した。当業者には、設計者が垂直方向軸の運動に対する人間の目の異なる感度を勘案するならば、本文に開示した制御機能が垂直方向の誤差信号ＶＥＲＨに対しても等しく適用し得ることが明らかであろう。当業者には、ディジタル・プロセッサ４６が図３に示される如き水平および垂直方向の角度誤差信号の両方に対する制御機能を実施できること、あるいは２個のこのようなディジタル・プロセッサが各運動軸に１つずつ使用可能であることが更に明らかであろう。

更に、多くの動きが各軸における異なる運動を有するため、本トラッキング・システムは、異なるトラッキング・モードを各軸に対して割当てることが可能である。反対に、本トラッキング・システムは、水平および垂直方向軸のトラッキング・システムを相互に固定し、これらモードのパラメータが特定の２軸運動を生じるように定義される自動的あるいはユーザが選定するトラッキング・モードを提供し得る。

更に、本発明の概念が、１組の基準が与えられられて、トラッキング・システムの特定のパラメータを用いてこの基準を満たすようにシステム性能を最適化する如何なるトラッキング・システムにも適用することを理解すべきである。実施例は多くの視覚的基準を列記した。当業者には、適正なシステム・パラメータが与えられれば、本文には開示しないが主体のスマート・トラッキングと関連する他の基準が本発明に開示された装置および方法により同様に達成されることが明らかであろう。前記基準を満たすようにトラッキング・システムの性能を最適化するためのこのような基準および手段は本発明の範囲内に含まれる。

従って、限定の意図ではなく例示としてのみ詳細な開示がなされたことが明らかであろう。当業者には、種々の変更、修正および改善が容易に着想され、本発明の趣旨および範囲から逸脱することな〈実施が可能であろう。本発明は、頭書の特許請求の範囲およびその相等技術によってのみ限定されるものである。

し− ＦＩＧ、　５ＦＩＧ、６Ｃ補正書の翻訳文提出書（特許法第１８４条の８）平成　５年　３Ｊｌ　５日［司

Claims

【特許請求の範囲】

１．運動する主体に向けてその運動を追跡することを装置に許容するシステムにおいて、ａ．追跡することができる信号を空成する信号ソースと、ｂ．前記ソースから信号を受取り、該信号から相対的な方位における変化に伴う連続的なアナログ機能として変化する制御信号の形態の関連方位データを生成する制御手段と、ｃ．各々が主体の予期される運動に従って前記制御信号を処理する選択された値を表わす複数組のデータ値を記憶する手段と、ｄ．前記組のデータ値の１つを選択する手段と、ｃ．前記選択手段により選択された前記組のデータ値の１つに従って前記制御信号を処理して処理された制御信号を生じる手段と、ｆ．前記処理された制御信号に応答して少なくとも１つの軸の周囲に前記装置を運動させて該装置を主体に向け続ける駆動装置と、を設けてなるシステム。
２．前記データ値の組の各々が、特定範囲の予期される主体による運動に対して、前記装置の選択された加速度と該装置の選択された減速度とを表わすデータ値を含む請求項１記載のシステム。
３．前記データ値の組の芥々が、前記主体による予期される運動の特定範囲に対して、前記装置の選択された角速度と、該装置の軸および主体間の最大許容角度誤差とを表わすデータ値を含む請求項１記載のシステム。
４．前記選択手段が、前記複数の組のデータ値のどれが選択されるべきかを示すユーザが定義する信号を含む請求項１、２または３に記載のシステム。
５．前記選択手段が、前記主体の過去の運動に基いて主体の将来の相対的運動を予期して前記複数の組のデータ価の１つを自動的に選択する手段を含む請求項１、２または３に記載のシステム。
６．カメラにより運動する主体のインテリジェントな自動的追跡を行う方法において、ａ．カメラが軸の周囲に運動した最後の包囲を検出し、ｂ．カメラが最後に運動した後に経過した時間間隔を表わす経過時間値を計算し、ｃ．前記カメラに対する主体のその時の方位を表わす誤差方向を決定し、ｄ．前記誤差方向と前記最後の方向を比較し、ｅ．前記最後の方向および前記誤差方向が等しければ、前記カメラを誤差方向に軸周囲に運動させ、ｆ．前記最後の方向および前記誤差方向が等しくなければ、前記経過時間値を予め定めた値と比較し、ｇ．前記経過時間値が少なくとも予め定めた値と等しければ、前記カメラをエラー方向に軸周囲に運動させるステップを含む方法。
７．ｈ．前記経過時間値が前記予め定めた値より小さければ、前記カメラのその時の方位角度を維持するステップを更に含む請求項６記載の方法。
８．前記予め定めた値が、予め定めた運動の種類に対して主体による方向変化間の平均時間を表わすように選択される請求項６記載の方法。
９．カメラにより運動する主体をインテリジェントに自動的な追跡を行う装置において、ａ．前記カメラに対する前記主体のその時の方位を表わす誤差方向を決定する手段と、ｂ．前記カメラが軸周囲に運動した最後の方向を検出する手段と、ｃ．カメラが最後に運動した後に経過した時間間隔を表わすを経過時間値を計算する手段と、ｄ．前記誤差方向および最後の方向が等しくなければ、最後の方向を誤差方向と比較し、経過時間値を予め定めた値と比較する手段と、ｅ．前記経過時間値が少なくとも予め定めた値と等しいか、あるいは前記最後の方向が誤差方向と等しければ、前記決定装置および前記比較手段に応答して、前記カメラを誤差方向に前記１つの軸の周囲に運動させる駆動装置と、を設けてなる装置。
１０．前記決定手段が、前記主体からソース信号を受取り、少なくとも１つの面に沿った該信号から主体の位置とカメラ間の角度誤差を表わす制御信号を連続的に生成する制御手段を含む請求項９記載の装置。
１１．運動する主体をカメラのフレーム内でインテリジェントに自動的な追跡を行う方法において、ａ．前記カメラを軸の同朋に運動させて主体をカメラ・フレーム内に置き、ｂ．前記カメラの軸の周囲の角速度および角加速度に対する予め定めた限度を確立し、ｃ．前記主体の中心の周囲に実質的に対称的なカメラ・フレーム内の中心領域を画成し、ｄ．前記予め定めた限度を越えない速度で前記カメラを軸の周囲に運動させて主体を前記領域内に保持し、ｅ．所与の時間間隔において前記主体が前記中心領域の外にあった合計時間を表わす第１の百分率を計算し、ｆ．前記所与の時間間隔内の主体の最大角速度と最大角加速度を計算し、ｇ．前記主体の予期される運動に従って前記カメラの角加速度と角速度に対する前記予め定めた限度を再定義するステップを含む方法。
１２．ステップ（ｇ）が、前記第１の百分率を予め定めた最大許容百分率と比較して、該第１の百分率が確立された予め定めた限度を越える時、カメラの前記角速度と角加速度に対する増分値をもつ新しい予め定めた限度を選択することを含む請求項１１記載の方法。
１３．ステップ（ｇ）が、前記主体の前記最大許容角速度と最大角加速度が前記カメラの角速度と角加速度に対して予め定めた限度より小さい時、該カメラの角速度と角加速度に対する減分値をもつ新しい予め定めた限度を選択することを含む請求項１１記載の方法。
１４．鑑賞者にとって視覚的に快い方法でカメラのフレーム内に運動する主体を保持することをカメラに許容する装置において、ａ．軸周囲における前記カメラの角速度と角加速度に対する複数の予め定めた限度を記憶する手段と、ｂ．前記記憶手段に応答して、前記領域内に主体を保持するため予め定めた限度を越えない速度で前記カメラを軸の周囲に運動させる駆動装置と、ｃ．前記カメラ・フレーム内に前記主体の中心周囲に実質的に対称的な中心領域を画成する手段と、ｄ．所与の時間間隔において前記主体が前記中心領域の外にあった合計時間を表わす第１の百分率を計算する第１の手段と、ｅ．前記所与の時間間隔内の主体の最大加速度と最大角加速度を計算する第２の手段と、ｆ．前記第１および第２の手段に応答して、前記主体の符来の運動を予期して前記カメラの角加速度と角速度に対して前記記憶手段からの新しい予め定めた限度を選択する手段と、を設けてなる装置。
１５．前記選択手段が、前記第１の百分率を前記記憶手段に記憶された予め定めた量大許容百分率と比較し、前記第１の百分率が予め定めた最大許容百分率を越える時、カメラの角速度と角加速度に対する新しい予め定めた限度を選択する手段を含む請求項１４記載の装置。
１６．前記選択手段が、前記主体の最大角速度と最大角加速度を前記カメラの角速度と角加速度に対するその時の予め定めた限度と比較し、主体の最大角速度と最大角加速度がその侍の予め定めた限度より実質的に小さいかあるいはこれより実質的に大きい時、カメラの角加速度と角速度に対する新しい予め定めた限度を選択する手段を含む請求項１４記載の装置。
１７．カメラのフレーム内で運動する主体をインテリジェントに自動的な追跡を行う方法において、ａ．第１の時間において１つの軸に沿って前記主体の中心の周囲に実質的に対称的である１対の角度座標によりカメラ・フレーム内に中心領域を画成し、ｂ．第２の時間において前記１つの軸に沿って主体とカメラ間の角度誤差を決定し、ｃ．前記角度誤差が中心領域内にあるかどうかを決定し、ｄ．前記角度誤差が中心領域内になければ、前記カメラが前記第２の時間における角度誤差を減じるように運動しなければならない方向を表わす誤差方向を決定し、ｅ．前記誤差方向における前記１つの軸の周囲に前記カメラを運動させ、ｆ．前記中心領域が誤差方向と反対の方向に偏移されるように、中心領域の角度座標を再定義するステップを含む方法。
１８．ステップ（ｆ）が、ｆ．１　前記角度誤差値から中心領域の角度座標の１つの値を差引いて差の値を形成し、ｆ．２　前記角度座標の各々から前記差の値を差引いて新しい角度座標を形成するステップを含む請求項１７記載の方法。
１９．ｇ．前記角度誤差が前記中心領域内にあるならば、前記カメラをその時の方位に維持するステップを更に含む請求項１７記載の方法。
２０．連動する主体をカメラのフレーム内でインテリジェントに自動的な追跡を行う装置において、ａ．第１の時間において１つの軸に沿って前記主体の中心の周囲に実質的に対称的な１対の角度記号により前記カメラ・フレーム内の中心領域を画成する手段と、ｂ．第２の時間において前記１つの軸に沿って前記主体とカメラ間に角度誤差を定義する手段と、ｃ．前記角度誤差が中心領域内にあるかどうかを決定する手段と、ｄ．前記角度誤差が中心領域内になければ、前記カメラが前記第２の時間における角度誤差を減じるように運動しなければならない方向を表わす誤差方向を決定する手段と、ｅ．前記誤差方向における前記１つの軸の周囲に前記カメラを運動させる手段と、ｆ．前記中心領域が誤差方向と反対の方向に偏移されるように、中心領域の角度座標を再定義する手段と、を設けてなる装置。
２１．前記再定義手段が、前記角度誤差の値から前記中心領域を画成する角度座標の１つの値を差引いて差の値を形成する手段と、前記角度座標の各々から差の値を差引いて新しい角度座標を形成する手段とを含む請求項２０記載の装置。
２２．鑑賞者にとって視覚的に快い方法でカメラ・フレーム内に運動する主体を保持することをカメラに許容する装置において、ａ．追跡することができる信号を生成する主体と、ｂ．前記主体から信号を受取り、該信号から制御信号の形態の相対的方位データを連続的に生成する制御手段とを設け、該制御信号は、少なくとも１つの面に沿った前記主体とカメラの位置間の角度誤差を表わし、ｃ．前記主体の過去の運動に基いて主体の将来の相対的運動を予期する手段と、ｄ．前記制御信号に応答して、前記手段により予期される運動が与えられると、該制御信号により表わされる角度誤差が受入れ得る範囲内にあるかどうかを判定し、前記角度誤差が受入れ得る範囲内になければ、前記制御信号を処理する手段と、ｅ．前記処理された制御信号に応答して、前記カメラを軸に沿って選択的に運動させて前記主体をカメラ・フレーム内に保持する駆動装置と、を設けてなる装置。