特許 7089757 撮像システム及び撮像方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-06-15

(45)【発行日】2022-06-23

(54)【発明の名称】撮像システム及び撮像方法

(51)【国際特許分類】

   H04N 5/222 20060101AFI20220616BHJP

   G03B 17/56 20210101ALI20220616BHJP

   H04N 5/232 20060101ALI20220616BHJP

【ＦＩ】

H04N5/222 100

G03B17/56 B

H04N5/222 400

H04N5/232 290

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2018165630

(22)【出願日】2018-09-05

(65)【公開番号】P2020039059

(43)【公開日】2020-03-12

【審査請求日】2021-08-25

(73)【特許権者】

【識別番号】591247765

【氏名又は名称】株式会社昭特製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100170070

【弁理士】

【氏名又は名称】坂田 ゆかり

(72)【発明者】

【氏名】渡部 啓二郎

(72)【発明者】

【氏名】今西 哲明

【審査官】佐藤 直樹

(56)【参考文献】

【文献】特開２００２－２０４３７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００９－５２２９０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－００２８３４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０４Ｎ ５／２２２

Ｇ０３Ｂ １７／５６

Ｈ０４Ｎ ５／２３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被写体を撮像する撮像システムであって、
枠体と、前記枠体に設けられ、平面視において前記枠体に対する車輪の向きが回転しない第１固定車輪及び第２固定車輪と、前記枠体に設けられ、平面視において前記枠体に対する車輪の向きが回転可能な１個以上の自由車輪と、を有する移動架台と、
前記移動架台に着脱可能に取り付けられた取付部であって、前記移動架台に載置された状態において鉛直方向に略沿って設けられた回転軸を有する取付部と、
前記取付部に設けられたカメラと、
前記カメラの位置及び前記カメラの回転角度を演算する演算部と、
を備え、
前記第１固定車輪には、当該第１固定車輪の回転数を取得する第１エンコーダが設けられ、
前記第２固定車輪には、当該第２固定車輪の回転数を取得する第２エンコーダが設けられ、
前記回転軸には、当該回転軸の回転角度を取得するセンサが設けられ、
前記演算部は、前記第１エンコーダ及び前記第２エンコーダが取得した回転数に基づいて、前記第１固定車輪と前記第２固定車輪とを結んだ第１線の中心である中心点の移動量及び前記第１線の回転角度を求め、前記中心点の移動量及び前記第１線の回転角度に基づいて、前記中心点を通り前記第１線と略直交する第２線上に位置する前記回転軸の位置を求め、前記回転軸の位置と、前記第１線の回転角度と、前記センサが取得した回転角度と、前記回転軸と前記カメラとの位置関係とに基づいて前記カメラの位置及び前記カメラの回転角度を求める
ことを特徴とする撮像システム。

【請求項2】

前記取付部は、前記回転軸に設けられ、水平方向に対して±９０度以下の範囲内で揺動可能な棒状のアームと、前記アームの先端に設けられ、前記カメラが設けられるヘッドと、を有するクレーンであり、
前記演算部は、前記回転軸の回転角度と、前記アームの水平方向に対する角度と、前記回転軸と前記ヘッドとの位置関係と、前記ヘッドが取得した前記カメラのパラメータとに基づいて前記カメラの位置及び前記カメラの回転角度を求める
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像システム。

【請求項3】

前記カメラの位置及び前記カメラの回転角度に基づいて、前記カメラが撮像した映像とコンピュータグラフィック（ＣＧ）画像とを合成する合成部を備え、
前記演算部は、前記移動架台が移動する基準面に任意の基準位置及び任意の基準線を設定し、前記中心点の移動量として前記基準位置に対する移動量を求め、前記第１線の回転角度として前記基準線に対する回転角度を求める
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像システム。

【請求項4】

コンピュータグラフィック（ＣＧ）座標系と、カメラ座標系との位置関係を算出する位置算出部と、
前記位置算出部が算出した結果に基づいて前記カメラが撮像した映像とＣＧ画像とを合成する合成部と、
を備え、
前記位置算出部は、前記ＣＧ座標系での位置が分かっている２点を設定し、前記２点のうちの第１点を前記カメラにより撮像し、前記第１点を撮像した際の前記カメラのパン角度、チルト角度、及び高さを検出し、これらに基づいて前記カメラ座標系での前記第１点の位置を求め、前記２点のうち第２点を前記カメラにより撮像し、前記第２点を撮像した際の前記カメラのパン角度、チルト角度及び高さを検出し、これらに基づいて前記カメラ座標系での前記第２点の位置を求め、前記カメラ座標系における前記第１点および前記第２点の位置に基づいて前記ＣＧ座標系と前記カメラ座標系との位置関係を算出する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像システム。

【請求項5】

枠体と、前記枠体に設けられ、平面視において前記枠体に対する車輪の向きが回転しない第１固定車輪及び第２固定車輪と、前記枠体に設けられ、平面視において前記枠体に対する車輪の向きが回転可能な１個以上の自由車輪と、を有する移動架台に、回転軸を有する取付部を介して搭載されたカメラにより被写体を撮像する撮像方法であって、
前記第１固定車輪に設けられ、当該第１固定車輪の回転数を取得する第１エンコーダと、前記第２固定車輪に設けられ、当該第２固定車輪の回転数を取得する第２エンコーダとからそれぞれ前記第１固定車輪の回転数及び前記第２固定車輪の回転数を取得する第１ステップと、
前記第１固定車輪の回転数及び前記第２固定車輪の回転数に基づいて、前記第１固定車輪と前記第２固定車輪とを結んだ第１線の中心である中心点の移動量及び前記第１線の回転角度を求める第２ステップと、
前記中心点の移動量及び前記第１線の回転角度に基づいて、前記中心点を通り前記第１線と略直交する第２線上に位置する前記回転軸の位置を求める第３ステップと、
前記回転軸に設けられたセンサから前記回転軸の回転角度を取得し、前記回転軸の位置と、前記第１線の回転角度と、前記回転軸の回転角度と、前記回転軸と前記カメラとの位置関係と、に基づいて前記カメラの位置及び前記カメラの回転角度を求める第４ステップと、
を含むことを特徴とする撮像方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、撮像システム及び撮像方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、移動架台が移動する床面の基準位置および移動架台の基準角度を設定し、基準位置からの移動架台の移動量および基準角度からの自転角度を検出し、基準位置および基準角度並びに移動架台の移動量及び自転角度から被写体に対するカメラの位置お及び角度を把握する撮像方法及び撮像システムが開示されている。移動架台は、少なくとも３個の車輪を有し、それぞれにエンコーダが設けられており、移動架台の自転角度は、各車輪の中心を通り移動方向に対して平行な少なくとも３本の直線を引いた場合にその直線が互いに離隔している任意の２個の車輪にそれぞれ設けられたエンコーダによって把握された移動量から算出される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第３９２６６０１号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載の発明では、移動架台としてペデスタルを用いている。ペデスタルとは、カメラを任意の方向に平行移動させる手段であり、大型でありかつ高価である。したがって、ペデスタルを用いた撮像システムは、スタジオに常設する用途には向いているが、持ち運びが困難であるため、中継やイベント撮影に適していないという問題がある。

【0005】

また、特許文献１に記載のペデスタルはハンドルを有し、ハンドルの切角でペデスタルの移動方向が定められる。そのため、特許文献１に記載の発明は、ハンドルを用いない移動架台に適用することはできないという問題がある。

【0006】

また、特許文献１に記載の発明では、ペデスタルの３つの車輪を操舵してペデスタルの進行方向を定め、かつ、３つの車輪を利用して計測を行っている。しかしながら、実際には、３つの車輪を誤差なく同一の方向に向ける（３車輪のアライメントをとる）のは機構的に困難である。したがって、特許文献１に記載の発明では、３つの車輪の向きのズレにより車輪の床面に対するすべりが生じ、これが原因で計測誤差が発生するおそれがある。

【0007】

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、小型で持ち運びが容易でありながら、カメラの位置及び角度を正確に把握することができる撮像システム及び撮像方法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】

上記課題を解決するために、本発明に係る撮像システムは、被写体を撮像する撮像システムであって、枠体と、前記枠体に設けられ、平面視において前記枠体に対する車輪の向きが回転しない第１固定車輪及び第２固定車輪と、前記枠体に設けられ、平面視において前記枠体に対する車輪の向きが回転可能な１個以上の自由車輪と、を有する移動架台と、前記移動架台に着脱可能に取り付けられた取付部であって、前記移動架台に載置された状態において鉛直方向に略沿って設けられた回転軸を有する取付部と、前記取付部に設けられたカメラと、前記カメラの位置及び前記カメラの回転角度を演算する演算部と、を備え、前記第１固定車輪には、当該第１固定車輪の回転数を取得する第１エンコーダが設けられ、前記第２固定車輪には、当該第２固定車輪の回転数を取得する第２エンコーダが設けられ、前記回転軸には、当該回転軸の回転角度を取得するセンサが設けられ、前記演算部は、前記第１エンコーダ及び前記第２エンコーダが取得した回転数に基づいて、前記第１固定車輪と前記第２固定車輪とを結んだ第１線の中心である中心点の移動量及び前記第１線の回転角度を求め、前記中心点の移動量及び前記第１線の回転角度に基づいて、前記中心点を通り前記第１線と略直交する第２線上に位置する前記回転軸の位置を求め、前記回転軸の位置と、前記第１線の回転角度と、前記センサが取得した回転角度と、前記回転軸と前記カメラとの位置関係とに基づいて前記カメラの位置及び前記カメラの回転角度を求めることを特徴とする。

【0009】

本発明に係る撮像システムによれば、移動架台の固定車輪は平面視において枠体に対する車輪の向きが回転せず、移動架台の自由車輪は、平面視において枠体に対する車輪の向きが回転可能である。移動架台には、鉛直方向に略沿って設けられた回転軸を有する取付部と、取付部に設けられたカメラとが着脱可能に取り付けられている。これにより、小型で持ち運びが容易になる。また、第１固定車輪及び第２固定車輪の回転数に基づいて第１固定車輪と第２固定車輪とを結んだ第１線の中心である中心点の移動量及び第１線の回転角度を求め、中心点の移動量及び第１線の回転角度に基づいて回転軸の位置（中心点を通り前記第１線と略直交する第２線上に位置する）を求め、回転軸の位置と第１線の回転角度とセンサが取得した回転角度と回転軸と前記カメラとの位置関係とに基づいて、カメラの位置及び前記カメラの回転角度を求める。これにより、カメラの位置及び角度を正確に把握することができる。特に、互いの位置精度を確保しやすい２つの車輪を利用して移動及び計測を行うため、取得する位置情報の精度を高くすることができる。

【0010】

ここで、前記取付部は、前記回転軸に設けられ、水平方向に対して±９０度以下の範囲内で揺動可能な棒状のアームと、前記アームの先端に設けられ、前記カメラが設けられるヘッドと、を有するクレーンであり、前記演算部は、前記回転軸の回転角度と、前記アームの水平方向に対する角度と、前記回転軸と前記ヘッドとの位置関係と、前記ヘッドが取得した前記カメラのパラメータとに基づいて前記カメラの位置及び前記カメラの回転角度を求めてもよい。これにより、ローアングルからハイアングルまで広範囲の撮像が可能である。

【0011】

ここで、前記カメラの位置及び前記カメラの回転角度に基づいて、前記カメラが撮像した映像とコンピュータグラフィック（ＣＧ）画像とを合成する合成部を備え、前記演算部は、前記移動架台が移動する基準面に任意の基準位置及び任意の基準線を設定し、前記中心点の移動量として前記基準位置に対する移動量を求め、前記第１線の回転角度として前記基準線に対する回転角度を求めてもよい。これにより、カメラの位置や角度を正確に把握し、撮像画像とＣＧ画像とを違和感なく合成することができる。

【0012】

ここで、コンピュータグラフィック（ＣＧ）座標系と、カメラ座標系との位置関係を算出する位置算出部と、前記位置算出部が算出した結果に基づいて前記カメラが撮像した映像とＣＧ画像とを合成する合成部と、を備え、前記位置算出部は、前記ＣＧ座標系での位置が分かっている２点を設定し、前記２点のうちの第１点を前記カメラにより撮像し、前記第１点を撮像した際の前記カメラのパン角度、チルト角度、及び高さを検出し、これらに基づいて前記カメラ座標系での前記第１点の位置を求め、前記２点のうち第２点を前記カメラにより撮像し、前記第２点を撮像した際の前記カメラのパン角度、チルト角度及び高さを検出し、これらに基づいて前記カメラ座標系での前記第２点の位置を求め、前記カメラ座標系における前記第１点および前記第２点の位置に基づいて前記ＣＧ座標系と前記カメラ座標系との位置関係を算出してもよい。これにより、撮像画像とＣＧ画像とを容易に合成することができる。

【0013】

上記課題を解決するために、本発明に係る撮像方法は、枠体と、前記枠体に設けられ、平面視において前記枠体に対する車輪の向きが回転しない第１固定車輪及び第２固定車輪と、前記枠体に設けられ、平面視において前記枠体に対する車輪の向きが回転可能な１個以上の自由車輪と、を有する移動架台に、回転軸を有する取付部を介して搭載されたカメラにより被写体を撮像する撮像方法であって、前記第１固定車輪に設けられ、当該第１固定車輪の回転数を取得する第１エンコーダと、前記第２固定車輪に設けられ、当該第２固定車輪の回転数を取得する第２エンコーダとからそれぞれ前記第１固定車輪の回転数及び前記第２固定車輪の回転数を取得する第１ステップと、前記第１固定車輪の回転数及び前記第２固定車輪の回転数に基づいて、前記第１固定車輪と前記第２固定車輪とを結んだ第１線の中心である中心点の移動量及び前記第１線の回転角度を求める第２ステップと、前記中心点の移動量及び前記第１線の回転角度に基づいて、前記中心点を通り前記第１線と略直交する第２線上に位置する前記回転軸の位置を求める第３ステップと、前記回転軸に設けられたセンサから前記回転軸の回転角度を取得し、前記回転軸の位置と、前記第１線の回転角度と、前記回転軸の回転角度と、前記回転軸と前記カメラとの位置関係と、に基づいて前記カメラの位置及び前記カメラの回転角度を求める第４ステップと、を含むことを特徴とする。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、小型で持ち運びが容易でありながら、カメラの位置及び角度を正確に把握することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明に係る撮像システム１の概略を示す図である。

【図2】ドリー１０の概略を示す平面図である。

【図3】撮像システム１の電気的な構成を示すブロック図である。

【図4】微小時間の間にドリー１０が移動した様子を模式的に示す図である。

【図5】撮像システム１が行う処理の流れを示すフローチャートである。

【図6】変形例にかかるドリー１０Ａの概略を示す平面図である。

【図7】変形例にかかるドリー１０Ｂの概略を示す平面図である。

【図8】変形例にかかるドリー１０Ｃの概略を示す平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。本発明の撮像システムは、映画、テレビ等で被写体を撮影する際に用いられる移動式のカメラシステムである。

【0017】

図１は、本発明に係る撮像システム１の概略を示す図である。撮像システム１は、ドリー１０と、三脚２０と、アーム３０と、ヘッド４０と、カメラ５０と、操作部６０と、を有する。

【0018】

ドリー１０は、スタジオの床面や地面（以下、基準面Ｘという）の上を移動する移動架台である。図２は、ドリー１０の概略を示す平面図（鉛直方向上側から見た図）である。ドリー１０は、主として、枠体１１と、後輪１２、１３と、前輪１４と、を有する。

【0019】

枠体１１は、土台部１１ａと、土台部１１ａから放射状に延びる３本の脚部１１ｂと、を有する。本実施の形態では、車輪が３つであるため、脚部１１ｂも３本である。脚部１１ｂの先端には、三脚２０が載置される載置部１１ｃが設けられている。

【0020】

また、脚部１１ｂの先端には、それぞれ後輪１２、１３及び前輪１４が設けられている。後輪１２、１３及び前輪１４は脚部１１ｂの底面側に設けられている。

【0021】

後輪１２、１３は、平面視において（鉛直方向上側から見て）、枠体１１（脚部１１ｂ）に対する車輪の向きが回転しない固定車輪である。後輪１２、１３には、それぞれ、後輪１２、１３の回転数を取得するエンコーダ７２、７３（図３参照）が設けられている。

【0022】

前輪１４は、平面視において枠体１１に対する車輪の向きが回転可能な自由車輪である。前輪１４の向きが変わることで、ドリー１０の移動方向が変わる。

【0023】

ドリー１０は、通常、後輪１２、１３が前輪１４よりも進行方向後ろ側に位置した状態で移動する。ただし、進行方向が逆になると、後輪１２、１３が前輪１４よりも進行方向前側に位置した状態で移動する。ドリー１０は、カメラマンや取扱者等が押す力により移動する。

【0024】

図１の説明に戻る。三脚２０は、ドリー１０に着脱可能に取り付けられており、ドリー１０の移動に伴って移動する。

【0025】

三脚２０は、３本の脚２１ａを含む土台部２１と、土台部２１に設けられた回転軸２２と、を有する。３本の脚２１ａは、それぞれ載置部１１ｃに載置される。回転軸２２は、三脚２０がドリー１０に載置された状態において、鉛直方向に略沿って設けられており、土台部２１に対して回転可能である。回転軸２２には、アーム３０が設けられている。

【0026】

アーム３０は、棒状の部材であり、水平方向に対して±９０度以下の範囲内で揺動可能である。したがって、ローアングルからハイアングルまで広範囲の撮像が可能である。図１では、アーム３０が水平方向に延設された状態を実線で図示している。また、アーム３０は、回転軸２２の回転に伴って回転軸２２を中心に回転する。三脚２０及びアーム３０は、本発明の取付部に相当する。

【0027】

ドリー１０から取り外した三脚２０は、土台部２１の脚２１ａを閉じ、アーム３０を回転軸２２と略平行にすることで、棒状となり、持ち運びが容易となる。

【0028】

ヘッド４０は、アーム３０の先端に設けられている。カメラ５０は、ヘッド４０に設けられている。ヘッド４０は、パン・チルト機構を有し、カメラ５０をパン・チルトする。アーム３０、ヘッド４０及びカメラ５０は、すでに公知の技術を用いることができるため、説明を省略する。

【0029】

操作部６０は、アーム３０のヘッド４０が設けられていない側の端近傍に設けられている。操作部６０には、図示しない入力装置や表示部が設けられている。また、操作部６０の内部には、制御部７０（図３参照）が設けられている。

【0030】

図３は、撮像システム１の電気的な構成を示すブロック図である。制御部７０は、演算装置であるＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等のプログラム制御デバイスであり、記憶部（図示せず）に格納されたプログラムにしたがって動作する。制御部７０は、主として、演算部７１、位置算出部７５として機能する。

【0031】

制御部７０には、エンコーダ７２、７３が接続されている。エンコーダ７２、７３はそれぞれ後輪１２、１３の回転数を取得し、この情報は演算部７１に入力される。

【0032】

また、制御部７０には、回転軸２２に設けられたセンサ２３が接続されている。センサ２３は回転軸２２の回転角度を取得し、この情報は演算部７１に入力される。

【0033】

また、制御部７０には、アーム３０に接続されたセンサ３１が接続されている。センサ３１は、アーム３０の水平方向に対する角度を取得し、この情報は演算部７１に入力される。

【0034】

また、制御部７０には、ヘッド４０が接続されている。ヘッド４０は、カメラ５０のパラメータ（パン、チルトに関する情報等）を取得し、この情報は演算部７１及び位置算出部７５に入力される。

【0035】

演算部７１は、入力された情報に基づいて回転軸２２の位置及びカメラ５０の位置を演算する。位置算出部７５は、コンピュータグラフィック（ＣＧ）座標系と、基準位置を原点とするカメラ座標系との位置関係を算出する。

【0036】

制御部７０には、合成部８０が接続されている。制御部７０で求められた情報は合成部８０に入力される。合成部８０は、例えば、制御部７０に接続されたコンピュータである。合成部８０は、制御部７０が算出した結果に基づいてカメラ５０が撮像した映像とＣＧ画像とを合成する。ＣＧ画像は、あらかじめ合成部８０に入力されていてもよいし、合成部８０に接続されたコンピュータ等（図示省略）から入力されてもよい。

【0037】

なお、図３に示す撮像システム１の構成は、本実施形態の特徴を説明するにあたって主要構成を説明したのであって、例えば一般的な情報処理装置が備える構成を排除するものではない。図３に示す機能構成は、撮像システム１の構成を理解しやすくするために分類したものであり、構成要素の分類の仕方や名称は図３に記載の形態に限定されない。

【0038】

また、制御部７０が設けられる位置は操作部６０の内部に限られない。例えば、操作部６０に接続されたコンピュータが制御部７０として機能してもよい。操作部６０に接続されたコンピュータを制御部７０とする場合でも、制御部７０が撮像システム１に含まれることに変わりはない。

【0039】

ここで、演算部７１の処理について図４を用いて説明する。図４は、微小時間（ｔ＝Ｔ１～Ｔ２、ｔは時間を示す）の間にドリー１０が移動した様子を模式的に示す図である。また、図４に示す座標はカメラ座標系である。

【0040】

演算部７１は、エンコーダ７２が取得した回転数に基づいて、微小時間経過したときの後輪１２の移動量Ａを求める。また、演算部７１は、エンコーダ７３が取得した回転数に基づいて、微小時間経過したときの後輪１３の移動量Ｂを求める。移動量Ａ、Ｂは、回転数に後輪１２、１３が１回転で走る距離を積算することにより求められる。

【0041】

また、演算部７１は、移動量Ａ、Ｂに基づいて、微小時間経過したときのドリー１０の移動量ΔＤを求める。移動量ΔＤは、数式（１）により求められる。
ΔＤ＝（Ａ＋Ｂ）／２ ・・・（１）

【0042】

また、演算部７１は、移動量Ａ、Ｂに基づいて、微小時間経過したときの線Ｃの回転角度Δθを求める。線Ｃは、後輪１２と後輪１３とを結んだ線である。図４における２点鎖線は、ｔ＝Ｔ１のときの線Ｃと平行な線である。線Ｃの回転角度Δθは、以下の数式（２）により求められる。
Δθ＝（Ａ－Ｂ）／Ｌ ・・・（２）

【0043】

そして、演算部７１は、ドリー１０の移動量ΔＤ及び線Ｃの回転角度Δθに基づいて、微小時間経過したときの点Ｄのｘ方向の位置変化Δｘ及びｙ方向の位置変化Δｙを求める。点Ｄは、線Ｃの中心である。位置変化Δｘ、Δｙは、以下の数式（３）、（４）により求められる。
Δｘ＝ΔＤ×ｓｉｎθ ・・・（３）
Δｙ＝ΔＤ×ｃｏｓθ ・・・（４）

【0044】

演算部７１は、数式（３）、（４）により求められた位置変化Δｘ、Δｙを積算することで、ドリー１０の基準位置Ｏに対する移動量及び基準線に対する回転角度、すなわちドリー１０の点Ｄの位置（ｘ，ｙ）を求める。ここで、基準位置Ｏは、基準面における原点である。また、基準線は、カメラ座標におけるｘ方向に沿った線である。ドリー１０が移動を開始する前は、点Ｄが基準位置Ｏに位置し、線Ｃが基準線と平行であるとする。

【0045】

また、演算部７１は、点Ｄの位置（ｘ，ｙ）に基づいて、回転軸２２の中心Ｅの位置（Ｘ，Ｙ）を求める。中心Ｅの位置（Ｘ，Ｙ）は、以下の数式（３）、（４）により求められる。ここで、ＹＬは、点Ｄを通り線Ｃと略直交する線Ｆ上における点Ｄと回転軸２２の位置とのオフセット量である。また、回転角度θは、回転角度Δθを積算することで求められる値であり、基準線に対する回転角度である。
Ｘ＝ｘ－ＹＬ×ｓｉｎθ ・・・（３）
Ｙ＝ｙ－ＹＬ×ｃｏｓθ ・・・（４）

【0046】

中心Ｅは、線Ｆ上に配置されるが、オフセット量ＹＬは、三脚２０、アーム３０、ヘッド４０、カメラ５０等の大きさや重さによって変化し得る。

【0047】

図５は、撮像システム１が行う処理の流れを示すフローチャートである。演算部７１は、基準面Ｘ上にカメラ座標系を設定する（ステップＳ１０）。カメラ座標系の原点は、図４に示す基準位置Ｏである。ここで、ドリー１０は、点Ｄが基準位置Ｏと略一致し、線Ｃがカメラ座標系のｘ軸と略平行となるように、基準面に設置することが好ましい。

【0048】

次に、位置算出部７５は、コンピュータグラフィック（ＣＧ）座標系と、基準位置を原点とするカメラ座標系との位置関係を算出する（ステップＳ１１）。以下、ステップＳ１１の処理について説明する。

【0049】

まず、ＣＧ座標系での位置が分かっているＡ点、Ｂ点の２点を基準面に設定する。Ａ点、Ｂ点は、ＣＧ座標系におけるｘ軸上の点とすることが望ましい。

【0050】

カメラ５０でＡ点を撮像し、このときのパラメータ（カメラ５０のパン角度、チルト角度等）を検出し、カメラ座標系におけるＡ点の位置を求める。同様に、カメラ５０でＢ点を撮像し、このときのパラメータを検出し、カメラ座標系におけるＢ点の位置を求める。

【0051】

そして、カメラ座標系におけるＡ点、Ｂ点の位置から、カメラ座標系に対するＣＧ座標系の回転角度θ及びＣＧ座標系におけるカメラ５０の位置を求める。そして、このＣＧ座標系におけるカメラ５０の位置算出結果に基づいてＣＧ座標系とカメラ座標系との位置関係を算出する。これにより、ステップＳ１１の処理を終了する。

【0052】

なお、ステップＳ１０、Ｓ１１の処理は必須ではない。例えば、ステップＳ１０においてカメラ座標系とＣＧ座標系と一致させた場合には、ステップＳ１１は不要である。また、例えば、ステップＳ１１を行う場合には、ステップＳ１０は不要である。

【0053】

次に、演算部７１は、ドリー１０の基準位置Ｏに対する移動量及び基準線に対する回転角度（すなわち、点Ｄの位置（ｘ，ｙ））を算出する（ステップＳ１２）。

【0054】

そして、演算部７１は、ドリー１０の基準位置Ｏに対する移動量及び基準線に対する回転角度に基づいてカメラ５０の位置及び回転角度を求める（ステップＳ１３）。

【0055】

ステップＳ１３では、まず、演算部７１は、ドリー１０の基準位置Ｏに対する移動量、すなわち点Ｄの位置（ｘ，ｙ）に基づいて回転軸２２の中心Ｅの位置（Ｘ，Ｙ）を求める。また、演算部７１は、センサ２３から回転軸２２の回転角度を取得する。そして、演算部７１は、中心Ｅの位置（Ｘ，Ｙ）と、ドリー１０の基準線に対する回転角度θと、回転軸２２の回転角度と、中心Ｅとカメラ５０との位置関係とに基づいてカメラ５０の位置及び回転角度を求める。

【0056】

本実施の形態では、中心Ｅとカメラ５０との位置関係は以下のように求められる。演算部７１は、回転軸２２の回転角度に基づいて、アーム３０の基準線に対する回転角度を求める。また、演算部７１は、アーム３０の水平方向に対する角度を取得する。そして、アーム３０のｘ軸に対する回転角度及び水平方向に対する角度と、アーム３０の長さ（回転軸２２とヘッド４０との距離）に基づいて、回転軸２２に対するヘッド４０の位置及びヘッド４０の回転角度を求める。なお、アーム３０の長さは予め定められた値である。次に、演算部７１は、ヘッド４０からカメラ５０のパラメータを取得し、カメラ５０のパラメータに基づいて、ヘッド４０の位置に対するカメラ５０の位置と、ヘッド４０の回転角度に対するカメラ５０の回転角度を求める。そして、演算部７１は、回転軸２２に対するヘッド４０の位置及びヘッド４０の回転角度と、ヘッド４０の位置に対するカメラ５０の位置及びヘッド４０の回転角度に対するカメラ５０の回転角度とに基づいて中心Ｅとカメラ５０との位置関係を求める。

【0057】

そして、合成部８０は、ステップＳ１１で位置算出部７５により求められたカメラ座標系との位置関係と、ステップＳ１３で演算部７１により求められたカメラ５０の位置及び回転角度に基づいて、カメラ５０が撮像した映像とＣＧ画像とを合成する（ステップＳ１４）。なお、ステップＳ１０でカメラ座標系とＣＧ座標系を一致させてステップＳ１１を省略した場合には、合成部８０は、ステップＳ１３で演算部７１により求められたカメラ５０の位置及び回転角度に基づいてカメラ５０が撮像した映像とＣＧ画像とを合成する（ステップＳ１４）。

【0058】

制御部７０は、撮像が終了したか否かを判定する（ステップＳ１５）。撮像が終了していない場合（ステップＳ１５でＮＯ）は、制御部７０は、処理をステップＳ１２に戻し、ステップＳ１２～１５の処理を繰り返し行う。撮像が終了した場合（ステップＳ１５でＹＥＳ）は、制御部７０は処理を終了する。

【0059】

本実施の形態によれば、ペデスタルを用いず、ドリー１０と三脚２０とを着脱可能とすることで、小型で持ち運びが容易な撮像システム１とすることができる。特に、本実施の形態のドリー１０は、操舵機構を含まないため、より自由な動きが可能になるとともに、全体の構造が簡易になる。したがって、小型で安価な撮像システム１とすることができる。

【0060】

また、本実施の形態によれば、カメラ５０の位置及び回転角度を確実に把握することができる。そして、カメラ５０の正しい位置情報を取得することで、カメラ５０で撮像した画像とＣＧ画像とを違和感なく合成することができる。

【0061】

例えば、ペデスタルの３つの車輪を操舵してペデスタルの進行方向を定める場合には、３つの車輪を誤差なく同一の方向に向けるのは機構的に困難であり、３つの車輪の向きのズレにより車輪の床面に対するすべりが生じる。そして、３つの車輪を利用して計測を行う必要があるため、車輪の床面に対するすべりにより計測誤差が発生するおそれがある。それに対し、本実施の形態のドリー１０は、互いの位置精度を確保しやすい２つの車輪を利用して移動及び計測を行うため、取得する位置情報の精度を高くすることができる。

【0062】

また、本実施の形態によれば、基準面に設置されたＣＧ座標系の２点をカメラで撮像することでカメラ座標系とＣＧ座標系との位置関係を把握することができる。例えば、色の異なる２種類の板材を組み合わせた位置校正用シートを用いる場合には、位置校正用シートまで移動架台を移動させなければならないが、本実施の形態ではその必要がないため、位置関係の把握が容易である。

【0063】

なお、本実施の形態では、三脚２０とアーム３０とを有する取付部をドリー１０に載置したが、アーム３０は必須ではない。例えば、回転軸２２の上端近傍にヘッド４０が設けられていてもよい。この場合には、回転軸２２の位置及び回転角度とヘッド４０の位置及び回転角度が略同一であるため、演算部７１は、カメラ５０のパラメータに基づいて回転軸２２（中心Ｅ）とカメラ５０との位置関係を求めればよい。

【0064】

なお、本実施の形態のドリー１０は、土台部１１ａから放射状に延びる３本の脚部１１ｂを有する枠体１１を用いたが、枠体の形態はこれに限られない。図６は、変形例にかかるドリー１０Ａの概略を示す平面図である。ドリー１０Ａは、平面視略Ｔ字形状の枠体１１Ａを有する。このときの回転軸２２の中心Ｅ１は、線Ｃの中心、すなわち点Ｄと略一致する。言い換えれば、中心Ｅ１は、線Ｆ上に位置し、オフセット量ＹＬ（図４参照）が０である。図７は、変形例にかかるドリー１０Ｂの概略を示す平面図である。ドリー１０Ｂは、平面視略三角形状の枠体１１Ｂを有する。

【0065】

また、本実施の形態のドリー１０は、２つの後輪１２、１３と、１つの前輪１４とを有したが、ドリーが有する車輪の数はこれに限られない。図８は、変形例にかかるドリー１０Ｃの概略を示す平面図である。ドリー１０Ｃは、略矩形形状の枠体１１Ｃと、２つの後輪１２、１３と、２つの前輪１４、１５とを有する。前輪１５は、前輪１４と同様、平面視において枠体１１に対する車輪の向きが回転可能な自由車輪である。回転軸２２の中心Ｅ２は、線Ｆ上に位置する。なお、ドリー１０Ｃには、４本の脚２１ａを有する取付部が載置される。

【0066】

また、本実施の形態では、基準位置Ｏに対する点Ｄの位置（ｘ，ｙ）と、基準線に対する回転角度θとに基づいてカメラ５０の位置及び回転角度を求めたが、点Ｄの位置変化でΔｘ、Δｙ及び回転角度Δθからカメラ５０の位置及び回転角度を求めてもよい。例えば、ある時点（ｔ＝Ｔ１）における点Ｄの位置（ｘ，ｙ）及び基準線に対する回転角度θ、すなわちｔ＝Ｔ１におけるカメラ５０の位置及び回転角度を基準とし、微小時間経過後（ｔ＝Ｔ２）における点Ｄの位置変化Δｘ、Δｙ及び回転角度Δθに基づいて、ｔ＝Ｔ２におけるカメラ５０の位置及び回転角度を求めてもよい。

【0067】

以上、この発明の実施形態を、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。ここで、「略」とは、厳密に同一である場合のみでなく、同一性を失わない程度の誤差や変形を含む概念である。また、本発明において「近傍」とは、基準となる位置の近くのある範囲（任意に定めることができる）の領域を含むことを意味する。例えば、Ａの近傍という場合に、Ａの近くのある範囲の領域であって、Ａを含んでもいても含んでいなくてもよいことを示す概念である。

【符号の説明】

【0068】

１ ：撮像システム
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ：ドリー
１１、１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ：枠体
１１ａ ：土台部
１１ｂ ：脚部
１１ｃ ：載置部
１２、１３：後輪
１４、１５：前輪
２０ ：三脚
２１ ：土台部
２１ａ ：脚
２２ ：回転軸
２３ ：センサ
３０ ：アーム
３１ ：センサ
４０ ：ヘッド
５０ ：カメラ
６０ ：操作部
７０ ：制御部
７１ ：演算部
７２、７３：エンコーダ
７５ ：位置算出部
８０ ：合成部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】