(57)【要約】【課題】背景データを利用するための作業負担が小さく、かつ、画像データのデータ量を効果的に削減することができる。【解決手段】画像データ取得部１０２は、外部から画像データを取得し、背景分離データ生成部１０３は、取得された画像データのうちの所定の領域に含まれる画素の画素値と、画像データ取得部１０２によって取得された画像データに基づいて生成された複数の背景データと背景データを識別する識別情報とを対応づけて記憶する背景データ記憶部１０８に記憶された背景データのうちの所定の領域に含まれる画素の画素値の差分値が閾値以下である場合に、当該所定の領域に背景データに対応する識別情報を格納した背景分離データを生成し、圧縮部１０６は、背景データ記憶部１０８に記憶された背景データ、および、背景分離データ生成部１０３によって生成された背景分離データを圧縮する。【選択図】図１
2010062792.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部から画像データを取得する画像データ取得手段と、
前記画像データ取得手段によって取得された画像データに基づいて生成された複数の背景データと、前記背景データを識別する識別情報とを対応づけて記憶する背景データ記憶手段と、
前記画像データ取得手段によって取得された前記画像データのうちの所定の領域に含まれる画素の画素値と、前記背景データ記憶手段に記憶された前記背景データのうちの前記所定の領域に含まれる画素の画素値との差分値が閾値以下である場合に、当該所定の領域に前記背景データに対応する識別情報を格納した背景分離データを生成する背景分離データ生成手段と、
前記背景データ記憶手段に記憶された前記背景データ、および、前記背景分離データ生成手段によって生成された前記背景分離データを圧縮する圧縮手段と、
を備えることを特徴とする画像圧縮装置。
【請求項２】
前記画像データを記憶する画像データ記憶手段と、
前記画像データ記憶手段に記憶された前フレームの前記画像データから、現フレームの背景以外と判断された領域に含まれる画素の画素値との差分値が閾値以下である領域を検索し、検索された前記領域から前記背景以外と判断された領域までの移動量と、前記領域内の画素の画素値と前記背景以外と判断された領域に含まれる画素の画素値との差分値を算出し、算出された前記移動量と前記差分値を前記背景分離データに格納するフレーム間参照手段と、をさらに備え、
前記圧縮手段は、前記フレーム間参照手段によって算出された前記移動量と前記差分値を格納した背景分離データを圧縮すること、を特徴とする請求項１に記載の画像圧縮装置。
【請求項３】
前記背景分離データ生成手段によって生成された前記背景分離データのうちの、背景以外と判断された前記所定の領域ごとに、前記所定の領域に含まれる画素の画素値の組を格納した回数をカウントし、前記回数が閾値以上となった場合に、当該所定の領域および前記所定の領域に含まれる画素の画素値の組を背景差分データとし、前記背景差分データで前記背景データ記憶手段に記憶した前記背景データを更新する背景トレーニング手段、をさらに備え、
前記圧縮手段は、前記背景差分データを圧縮すること、を特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像圧縮装置。
【請求項４】
背景データの所定の領域ごとに、画像データを示すインデックス情報と、前記画像データを使用した使用頻度とを対応づけて記憶する辞書記憶手段と、
背景データの所定の領域ごとに、前記インデックス情報と、前記所定の領域の画像データとを対応づけて記憶する画像データ記憶手段と、をさらに備え、
前記背景データ記憶手段は、前記所定の領域ごとに前記インデックス情報を格納した前記背景データを記憶し、
前記背景トレーニング手段は、前記背景分離データ生成手段によって背景と判断された前記所定の領域ごとの画像データに基づいて、前記辞書記憶手段に記憶された使用頻度を加減し、前記使用頻度が閾値以下となった場合に、前記辞書記憶手段から当該インデックス情報および使用頻度を削除するとともに、前記画像データ記憶手段から当該インデックス情報および画像データを削除すること、を特徴とする請求項３に記載の画像圧縮装置。
【請求項５】
圧縮された、画素ごとの画像値を記憶した複数の背景データと、画像データのうち、背景と判断された所定の領域に前記背景データに対応する識別情報を格納した背景分離データとを受信する受信手段と、
圧縮された、前記複数の背景データおよび前記背景分離データを伸張する伸張手段と、
前記伸張手段によって伸張された複数の背景データおよび背景分離データに基づいて、画像データを生成する画像データ生成手段と、
を備えることを特徴とした画像伸張装置。
【請求項６】
外部から画像データを取得する画像データ取得工程と、
前記画像データ取得工程によって取得された前記画像データのうちの所定の領域に含まれる画素の画素値と、前記画像データ取得工程によって取得された画像データに基づいて生成された複数の背景データと、前記背景データを識別する識別情報とを対応づけて記憶する背景データ記憶手段に記憶された前記背景データのうちの前記所定の領域に含まれる画素の画素値との差分値が閾値以下である場合に、当該所定の領域に前記背景データに対応する識別情報を格納した背景分離データを生成する背景分離データ生成工程と、
前記背景データ記憶手段に記憶された前記背景データ、および、前記背景分離データ生成工程によって生成された前記背景分離データを圧縮する圧縮工程と、
をコンピュータに実行させることを特徴とする画像圧縮プログラム。
【請求項７】
圧縮された、画素ごとの画像値を記憶した複数の背景データと、画像データのうち、背景と判断された所定の領域に前記背景データに対応する識別情報を格納した背景分離データとを受信する受信工程と、
圧縮された、前記複数の背景データおよび前記背景分離データを伸張する伸張工程と、
前記伸張工程によって伸張された複数の背景データおよび背景分離データに基づいて、画像データを生成する画像データ生成工程と、
をコンピュータに実行させることを特徴とする画像伸張プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像圧縮装置、画像伸張装置、画像圧縮プログラムおよび画像伸張プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、動画データは、データ量が膨大であるため、例えばＭＰＥＧ（Moving Picture Experts Group）形式では、フレーム間予測せずに符号化するＩフレーム（Intra-coded Frame）と、画像を復元する際に前方や後方のフレームを参照するＰフレーム（Predicted Frame）や、Ｂフレーム（Bi-directional Predicted Frame）を用いて、動画データを構成することにより、動画データのデータ量を削減している。しかし、このような技術を用いても、データ量の大きなＩフレームを周期的、かつ、頻繁に挿入する必要があるため、大幅にデータ量を削減することができないという問題があった。
【０００３】
このような問題を解決する技術として、人物のみの画像データを抽出する技術が知られている（例えば特許公報１参照）。かかる技術では、予め人物が不在の際に撮影した背景の画像と、監視時に撮影した画像を比較して人物のみを抽出した画像データを保持することにより、背景の画像データを保持しないため、データ量を削減することができる。
【特許文献１】特開２００５−７１０６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１に記載された技術では、予め背景の画像データを撮像する必要があり、背景が変化した場合には改めて人物等を含まない状態の画像を撮像しなければならないため、背景データを利用するための作業負担が大きいという問題があった。
【０００５】
また、背景の一部や全部が時間の経過によって変化するような場合は、撮像された画像データの背景が予め保持している背景と異なると、変化した背景も人物と判断されてしまうため、データ量を効果的に削減することができないという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、背景データを利用するための作業負担が小さく、かつ、画像データのデータ量を効果的に削減することができる画像圧縮装置、画像伸張装置、画像圧縮プログラムおよび画像伸張プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、外部から画像データを取得する画像データ取得手段と、前記画像データ取得手段によって取得された画像データに基づいて生成された複数の背景データと、前記背景データを識別する識別情報とを対応づけて記憶する背景データ記憶手段と、前記画像データ取得手段によって取得された前記画像データのうちの所定の領域に含まれる画素の画素値と、前記背景データ記憶手段に記憶された前記背景データのうちの前記所定の領域に含まれる画素の画素値との差分値が閾値以下である場合に、当該所定の領域に前記背景データに対応する識別情報を格納する背景分離データを生成する背景分離データ生成手段と、前記背景データ記憶手段に記憶された前記背景データ、および、前記背景分離データ生成手段によって生成された前記背景分離データを圧縮する圧縮手段と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明は、圧縮された、画素ごとの画像値を記憶した複数の背景データと、画像データのうち、背景と判断された所定の領域に前記背景データに対応する識別情報を格納した背景分離データとを受信する受信手段と、圧縮された、前記複数の背景データおよび前記背景分離データを伸張する伸張手段と、前記伸張手段によって伸張された複数の背景データおよび背景分離データに基づいて、画像データを生成する画像データ生成手段と、
を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、取得した画像データから背景データを生成することにより、背景が変化するたびに背景を撮像する必要がないため、背景データを利用するための作業負担を軽減することができる。また、複数の背景データを記憶し、画像データの所定の領域に含まれる画素の画素値と複数の背景データそれぞれの所定の領域に含まれる画素の画素値との差分値が閾値以下であれば、背景データの識別情報で背景データを表現することにより、より多くの画像データを背景データとすることができるため、画像データのデータ量を効果的に削減することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に添付図面を参照して、本発明にかかる画像圧縮装置、画像伸張装置、画像圧縮プログラムおよび画像伸張プログラムの最良な実施の形態を詳細に説明する。なお、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではない。
【００１１】
（第１の実施の形態）
図１は、本実施の形態にかかる画像圧縮装置を適用した警備装置１００の構成を示すブロック図である。警備装置１００は、後述する監視装置２００とネットワークを介して接続している。本実施の形態では、画像データはカラー動画として説明するが、これに限定されるものではなく、カラー動画に代えてモノクロ動画であってもよい。
【００１２】
本実施の形態にかかる警備装置１００は、監視カメラ１０１と、画像データ取得部１０２と、背景分離データ生成部１０３と、圧縮部１０６と、送信部１０７と、背景データ記憶部１０８と、背景トレーニング部１０９と、背景差分生成部１１０とを備えている。なお、送信部１０７は、後述する監視装置２００にネットワークを介して接続され、データを送受信する。
【００１３】
監視カメラ１０１は、監視領域を撮像する。監視カメラ１０１は、撮像した画像をＣＣＤ（Charg Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサなどの撮像素子によって電気信号に変換し、画像データとして入力する。
【００１４】
画像データ取得部１０２は、監視カメラ１０１から入力された画像データを取得する。なお、画像データ受信部１０２は、監視カメラ１０１に代えてネットワークを介して接続された他の監視カメラやサーバから送信された画像データを取得するようにしてもよい。
【００１５】
背景データ記憶部１０８は、背景データと、その背景データを識別する識別情報を記憶する。ここで、背景データとは、画像データであり、画素ごとの画素値で表される。また、背景データは、警備装置１００が最初に動作した時点では、監視カメラ１０１によって撮像され、画像データ取得部１０２によって取得された画像データであり、さらに画像データが取得されるごとに、後述する背景トレーニング部１０９、背景差分生成部１１０によって背景と判断された画素の画素値により更新された画像データである。図２は、背景データ記憶部１０８のデータ構成の一例を示す説明図である。図２に示すように、背景データと、その背景データを識別する識別情報とが対応づけて記憶されている。
【００１６】
背景分離データ生成部１０３は、画像データ取得部１０２によって取得された画像データと、背景データ記憶部１０８に記憶された背景データを用いて、背景分離データを生成する。ここで、背景分離データとは、画像データの所定の領域（例えば、８画素×８画素）の画素の画素値と、背景データ記憶部１０８に記憶されたいずれかの背景データの所定の領域の画素の画素値との差分値が、閾値であった場合に、画像データの所定の領域に、背景データを識別する識別情報を格納することにより、画像データを背景と背景以外（以下、オブジェクトという）とに分離したデータである。
【００１７】
図３は、背景分離データを生成する手順を示す説明図である。図３に示すように、画像データの領域３１の画素値“Ａ”と、背景データＢ１の領域３１の画素値“Ａ”が同一である。よって、背景分離データ生成部１０３は、背景分離データの領域３１に、背景データＢ１の識別情報である“０”を格納する。なお、図３で示す画素値“Ａ”は、８画素×８画素の画素値を示している。後述する“Ｂ”〜“Ｅ”も同様である。他の領域についても、同様に各画素値を比較し、背景データＢ１の画素値と同一値である場合は、背景データＢ１の識別情報である“０”を格納する。
【００１８】
また、画像データの領域３２の画素値“Ｂ”と、背景データＢ２の領域３２の画素値“Ｂ”が同一値である。背景分離データ生成部１０３は、背景分離データの領域３２に、背景データＢ２の識別情報である“１”を格納する。また、画像データの領域３３の画素値“Ａ”と、背景データＢ３の画素３３の画素値“Ａ”が同一値である。背景分離データ生成部１０３は、背景分離データの領域３３に、背景データＢ３の識別情報である“２”を格納する。他の領域についても、同様に各画素値を比較し、背景データＢ２、Ｂ３の画素値と同一値である場合は、識別情報“１”または“２”を格納する。
【００１９】
画素３４の画素値“Ｅ”は、背景データＢ１〜Ｂ３のいずれの画素値とも一致しないため、オブジェクトと判断され、背景分離データにおいても画素値“Ｅ”が保持される。このような処理によって、画像データから背景分離データを生成する。なお、図３では、背景分離データを模式的に表している。実際の背景分離データは、所定の領域ごとに、背景部分には、１つの背景データを示す識別情報を格納し、オブジェクト部分には、オブジェクトを示す情報を格納するとともに、各オブジェクトに含まれる画素の画素値を別途順次格納するような構成が考えられる。このような背景分離データから画像データを再現する場合は、背景分離データに格納されている値を順次読み込み、背景データの識別情報である場合は、背景データの当該領域の画素値を格納し、オブジェクトを示す情報である場合には、オブジェクトの画素の画素値を記憶した領域から画素値を順次読み込んで格納することによって、画像データを再現することができる。
【００２０】
上述した例では、画素値が一致した場合に背景データと判断したが、様々な誤差を考慮すると同一の背景であっても画素値が一致する場合は少ないため、背景データと判断する画素値にある程度の幅を持たせ、画像データの画素値が所定の範囲内の画素値であるか否かにより、背景データであるか否かを判断する。
【００２１】
画像データの所定の領域内に含まれる画素の画素値が背景データの所定の領域に含まれる画素の画像値であるか否か判断するためには、以下の数式（１）を用いる。
【００２２】
【数１】
2010062792.tif 000003
【００２３】
ここで、ＳＡＤ（Sum of Absolute Differences）は、２つの画像データの所定の領域に含まれる画素の画素値の差分値の絶対値を平均した値である。また、Ａは、背景データの画素の画素値であり、Ｂは画像データの画素の画素値を示す。Ｎは、所定の領域の縦および横方向の画素数である。ＳＡＤが閾値以下であれば、この領域の画像は背景データとの差異が小さいため、背景と判断され、対応する背景データの識別情報が格納される。一方、ＳＡＤが閾値より大きければ、この領域の画像は背景データとの差異が大きいため、オブジェクトと判断され、画像データの画素値がそのまま保持される。
【００２４】
背景トレーニング部１０９は、オブジェクトと判断された画素のうち、新たな背景データとなる画像データにおける領域およびその領域に含まれる画素の画素値を判断する。より具体的には、背景トレーニング部１０９は、背景分離データのうちのオブジェクトと判断された領域の画素の画素値が、その領域で以前にオブジェクトと判断された画素値と同一値または所定の範囲内の値である場合に、格納回数をカウントアップし、格納回数が閾値を超えたか否かを判断する。なお、１つの対象領域に対して、複数の画素値の組をとることができ、画素値の組ごとに格納回数をカウントし、閾値を超えたか否かを判断する。画像データにおける領域とは、例えば画像データを分割した所定の領域（例えば、８画素×８画素の領域）の１つまたは複数でもよいし、１画素でもよい。
【００２５】
背景差分生成部１１０は、格納回数が閾値を超えた領域およびその領域に含まれる画素の画素値から背景差分データを生成し、背景差分データで背景データ記憶部１０８に記憶された背景データを更新する。ここで、背景差分データとは、背景データを更新するための画像データにおける領域およびその領域に含まれる画素の画素値の組である。このように、オブジェクトと判断された領域の画素であっても、その後頻繁に同一の画素値を取る場合はその画素値に基づいて背景データが更新されることにより、利用者が改めて背景データの撮像などを行なうことなく背景データを更新することができるため、利用者の作業負担を軽減することができる。
【００２６】
圧縮部１０６は、背景分離データ生成部１０３によって生成された背景分離データを汎用的な静止画圧縮方法によって圧縮する。また、圧縮部１０６は、背景差分生成部１１０によって生成された背景差分データや、背景データ記憶部１０８に格納された背景データを同様に圧縮する。汎用的な静止画圧縮方法とは、例えばＪＰＥＧ（Joint Photographic Experts Group）や、ＶＱ（Vector Quantization）法である。なお、背景分離データの背景部分とオブジェクト部分を異なる圧縮方法で圧縮してもよい。例えば、背景部分は、ＪＰＥＧで圧縮し、オブジェクト部分は、伸長した際により再現性の高い圧縮方法で圧縮してもよい。
【００２７】
送信部１０７は、圧縮部１０６によって圧縮された背景データ、背景分離データおよび背景差分データを監視装置２００に送信する。図４は、送信部１０７によって送信される動画データの一例を示す説明図である。図４では、データ４１〜４３は圧縮された背景データである。データ４４は、圧縮された背景分離データである。最初に、複数の背景データを送信し、次々と画像データごとに生成された背景分離データを送信する。これにより、画像を受信した装置では、背景データと背景分離データから画像データを再現することができる。また、データ４５は、圧縮された背景差分データである。背景差分データを受信した装置では、背景データＢ１を背景差分データで更新することにより、背景データすべてを送信することなく、背景データを更新することができるため、監視装置２００に送信する動画データのデータ量を削減することができる。また、データ４６以降は、更新された背景データに対応した背景分離データが送信される。
【００２８】
次に、上述したように構成されている警備装置１００の動画データ生成処理について説明する。図５は、警備装置１００が行なう動画データ生成処理手順を示すフローチャートである。
【００２９】
まず、画像データ取得部１０２は、監視カメラ１０１が撮像した画像データを取得する（ステップＳ５０１）。画像データ取得部１０２は、画像データが終了したか否かを判断する（ステップＳ５０２）。画像データが終了したと判断した場合は（ステップＳ５０２：Ｙｅｓ）、処理を終了する。
【００３０】
画像データが終了していないと判断した場合は（ステップＳ５０２：Ｎｏ）、背景分離データ生成部１０３は背景データ記憶部１０８から背景データを取得する（ステップＳ５０３）。背景分離データ生成部１０３は、画像データと背景データから背景分離データを生成する（ステップＳ５０４）。
【００３１】
圧縮部１０６は、背景分離データを圧縮する（ステップＳ５０５）。送信部１０７は、圧縮された背景分離データを監視装置２００に送信する（ステップＳ５０６）。なお、送信部１０７は、動画データを最初に送信する際には、背景データ記憶部１０８に記憶された背景データを圧縮部１０６によって圧縮し、監視装置２００に送信する。その後、圧縮された背景分離データを監視装置２００に送信する。
【００３２】
次に、背景トレーニング部１０９は、オブジェクトと判断された領域の画素の画素値が、以前にその位置に格納されていた画素値と同一値またはその差分値が所定の範囲内である場合に格納回数をカウントアップする（ステップＳ５０７）。なお、格納回数をカウントするために、オブジェクトと判断された領域とその領域に含まれる画素の画素値は、最初にオブジェクトと判断された際に格納しておく。背景トレーニング部１０９は、格納回数が閾値を超えたか否かを判断する（ステップＳ５０８）。格納回数が閾値を超えていないと判断した場合は（ステップＳ５０８：Ｎｏ）、ステップＳ５０１に戻る。
【００３３】
格納回数が閾値を超えたと判断した場合は（ステップＳ５０８：Ｙｅｓ）、背景差分生成部１１０は背景差分データを生成する（ステップＳ５０９）。圧縮部１０６は、背景差分データを圧縮する（ステップＳ５１０）。送信部１０７は、圧縮された背景差分データを監視装置２００に送信する（ステップＳ５１１）。背景差分生成部１１０は、背景差分データで背景データ記憶部１０８に記憶された背景データを更新し（ステップＳ５１２）、ステップＳ５０１に戻る。よって、背景トレーニング部１０９および背景差分生成部１１０では、画像データ取得部１０２で画像データが取得されるごとに、オブジェクトが背景であるか否かを判断して上で背景データを更新することにより、予め背景を撮像して保持しておくような静的な背景データの用い方に比べ、背景データを動的に変更することができるため、背景の変化をタイムラグなく背景データに反映することができる。
【００３４】
このように、複数の背景データと、背景と判断された画素の画素値を背景データの識別情報で示した背景分離データを、動画データとして監視装置２００に送信することにより、フレームごとに送信される背景分離データは背景と判断される画素が多くなるため、動画データのデータ量を削減することができる。また、背景分離データを作成する時点で背景データ記憶部１０８に記憶されている背景データに基づきオブジェクトと判断された領域の画素が、それ以降に取得された画像データで、閾値以上の回数が格納されたと判断された場合には、その画素の位置および画素値で背景を更新することにより、利用者が改めて背景を撮像するような作業することなく、背景を更新することができるため、利用者の作業負担を軽減することができる。
【００３５】
次に、上述した警備装置１００から送信された動画データを伸長して画像データを再生する監視装置２００について説明する。図６は、本実施の形態にかかる監視装置２００の構成を示すブロック図である。画像再生装置２００は、受信部２０１と、伸張部２０２と、背景データ記憶部２０３と、画像データ生成部２０４と、表示部２０５とを備えている。
【００３６】
受信部２０１は、外部からネットワークを介して送信された動画データを受信する。外部とは、例えば、インターネットやＬＡＮ（Local Area Network）のようなネットワークに接続された警備装置１００である。
【００３７】
伸張部２０２は、受信部２０１によって受信された動画データを伸長する。より具体的には、伸張部２０２は、上述した図４に示すように、送信される動画データのうち、圧縮されている背景データや背景分離データ、背景差分データを伸張し、背景データや背景分離データ、背景差分データを復元する。伸張部２０２は、復元した背景データと、背景データに含まれる識別情報とを対応づけて背景データ記憶部２０３に格納する。また、伸張部２０２は、背景差分データを用いて、背景データ記憶部２０３に記憶された背景データを更新する。
【００３８】
背景データ記憶部２０３は、背景データと識別情報とを対応づけて記憶する。画像データ生成部２０４は、伸張部２０２によって復元された背景分離データと、背景データ記憶部２０３に記憶された背景データから、１フレームごとの画像データを生成する。表示部２０５は、画像データ生成部２０４によって生成された画像データをモニタに表示する。
【００３９】
次に、上述したように構成されている監視装置２００の画像データ再生処理について説明する。図７は、監視装置２００が行なう画像データ再生処理手順を示すフローチャートである。
【００４０】
まず、受信部２０１は、動画データを受信する（ステップＳ７０１）。受信部２０１は、動画データの受信が終了したか否かを判断する（ステップＳ７０２）。動画データの受信が終了したと判断した場合は（ステップＳ７０２：Ｙｅｓ）、処理を終了する。動画データの受信が終了していないと判断した場合は（ステップＳ７０２：Ｎｏ）、伸張部２０２は圧縮されている動画データを伸長する（ステップＳ７０３）。
【００４１】
伸張部２０２は、伸長されたデータが背景データであるか否かを判断する（ステップＳ７０４）。背景データには、画像の種別を識別する情報、および上述したように背景データを識別する識別情報が含まれ、背景データに含まれた画像の種別を示す情報によって背景データであるか否かを判断する。伸長されたデータが背景データであると判断した場合は（ステップＳ７０４：Ｙｅｓ）、伸張部２０２は伸張したデータを背景データ記憶部２０３に格納する（ステップＳ７０５）。背景データ記憶部２０３には、背景データと識別情報とを対応づけて記憶する。伸長されたデータが背景データでないと判断した場合は（ステップＳ７０４：Ｎｏ）、ステップＳ７０６に進む。
【００４２】
伸張部２０２は、伸長されたデータが背景分離データであるか否かを判断する（ステップＳ７０６）。背景分離データには、画像の種別を識別する情報が含まれ、背景分離データに含まれた画像の種別を示す情報によって背景分離データであるか否かを判断する。伸長されたデータが背景分離データであると判断した場合は（ステップＳ７０６：Ｙｅｓ）、画像データ生成部２０４は伸張したデータ（すなわち背景分離データ）と、背景データ記憶部２０３に記憶された背景データから画像データを生成する（ステップＳ７０７）。
【００４３】
背景データから画像データの生成をより詳細に説明する。画像データ生成部２０４は、背景分離データを読み込み、読み込まれたデータが識別情報であると判断した場合は、その位置に対応する背景データ記憶部２０３に格納された背景データの画素の画素値を画像データに格納する。また、画像データ生成部２０４は、背景分離データを読み込み、読み込まれたデータがオブジェクトを示す情報であると判断した場合は、対応するオブジェクトの画素の画素値を画像データに格納する。このような処理を繰り返すことにより、１つの背景分離データから１つの画像データが生成される。
【００４４】
表示部２０５は、画像データをモニタに表示する（ステップＳ７０８）。なお、画像データ生成部２０４によって生成された画像データは、表示部２０５で表示することに代えて、または表示部２０５で表示するとともに、図示していない記憶部に格納してもよい。伸長されたデータが背景分離データでないと判断した場合は（ステップＳ７０６：Ｎｏ）、ステップＳ７０９に進む。
【００４５】
伸張部２０２は、伸長されたデータが背景差分データであるか否かを判断する（ステップＳ７０９）。背景差分データには、画像の種別を識別する情報と背景データを識別する識別情報が含まれ、背景差分データに含まれた画像の種別を示す情報によって背景差分データであるか否かを判断する。伸長されたデータが背景差分データであると判断した場合は（ステップＳ７０９：Ｙｅｓ）、伸張部２０２は伸張したデータで背景データ記憶部２０３に記憶した識別情報に対応する背景データを更新し（ステップＳ７１０）、ステップＳ７０１に戻る。伸長されたデータが背景差分データでないと判断した場合は（ステップＳ７１０：Ｎｏ）、ステップＳ７０１に戻る。
【００４６】
このように、画像データの背景を複数の背景データの識別情報を用いて表わし、背景データを更新する際も背景差分データで更新することにより、監視装置２００に送信されるデータ量が削減されるため、監視装置２００では遅延なく画像データを再生することができる。
【００４７】
また、変形例として、背景データを、上述したような画素ごとの画素値で表すことに代えて、背景データを所定の領域ごと（例えば８画素×８画素ごとに）に分割し、分割した所定の領域ごとに、画像データに対応づけられたインデックス情報で表す実施の形態について説明する。
【００４８】
図８は、背景データと辞書テーブル、画像テーブルとの関係の一例を示す説明図である。図８に示すように、背景データの領域それぞれに対応した辞書テーブルと、背景データの領域それぞれに対応した画像テーブルを持つ。辞書テーブルは、インデックス情報と使用頻度とを対応づけて記憶する。画像テーブルは、インデックス情報と、画像データを対応づけて記憶する。
【００４９】
図８に示す背景データは、領域ごとにインデックス情報を格納し、領域（０，０）にインデックス情報“１”を格納している。また、領域（０，０）に対応する辞書テーブル（０，０）には、インデックス情報“１”に対応づけて、使用頻度“２”を格納している。背景トレーニング部１０９は、ある領域でインデックス情報に対応する画像データが背景データとして使用された場合に、その領域に対応する辞書テーブルのインデックス情報の使用頻度に１を加算する。また、所定回数画像データが背景として選択されなかった場合に、使用頻度から１を減算し、使用頻度が０になった時点で、そのインデックス情報と使用頻度を辞書テーブルから削除する。同時に、背景データの領域に対応した画像テーブルから、使用頻度が０となったインデックス情報と、対応する画像データを削除する。これにより、背景データをインデックス情報のみで表すことができ、所定の領域ごとに使用頻度が高い画像データのインデックス情報と、領域ごとの画像データを保持するだけで、背景の画像データを生成することができるため、複数の背景データそれぞれについて画素値を保持する場合に比べて、背景データ全体のデータ量を削減することができる。また、上述した処理により、背景データは、領域ごとに使用頻度が高い画像データのみが保持され、背景データは常に最適化されているため、背景分離データを生成する際に画像データと背景データとの無駄な対比がされることなく、処理時間を削減することができる。
【００５０】
なお、領域ごとに使用可能なインデックス情報の数量は、画像データを記憶する記憶部の容量に応じて定めてもよい。例えば、インデックス情報の数量として、１〜１６と定め、画像データが背景と判断された場合に、インデックス情報と使用頻度を辞書テーブルに追加し、インデックス情報と画像データを画像テーブルに追加する。インデックス情報の数量が１６を超えた場合には、辞書テーブルおよび画像テーブルにインデックス情報等の追加を行なわないようにする。
【００５１】
また、上述した実施例では、警備装置１００が、監視カメラ１０１で監視領域を撮像した画像データを、ネットワークを介して接続した監視装置２００に送信し、監視装置２００は、送信された画像データをモニタに表示して監視する監視システムに適用した場合について説明したが、そのほか、携帯電話にモバイル機器向けの地上デジタルテレビ放送で放送局から放送されるコンテンツ（ニュースやスポーツ等の番組の画像データ）や、コンテンツプロバイダのコンテンツサーバから配信されるコンテンツ（映画等の画像データ）の圧縮や伸張処理を行なう際に、上述した画像圧縮装置および画像伸張装置を適用してもよい。
【００５２】
また、本実施の形態の警備装置１００は、上述した装置および方法のみに限定されるものではなく、警備装置１００内のＣＰＵ（プロセッサ）が、上述した実施形態を実現するための画像圧縮プログラムをＲＯＭ（Read Only Memory）から読み出して実行することにより、各種デバイスを動作させることによって実現してもよい。警備装置１００で実行される画像圧縮プログラムは、上述した各部（画像データ取得部、背景分離データ生成部、圧縮部、送信部、背景トレーニング部、背景差分生成部）を含むモジュール構成となっており、実際のハードウェアとしてはＣＰＵが上記ＲＯＭから画像圧縮プログラムを読み出して実行することにより上記各部が主記憶装置上にロードされ、画像データ取得部１０２、背景分離データ生成部１０３、圧縮部１０６、送信部１０７、背景トレーニング部１０９、背景差分生成部１１０が主記憶装置上に生成される。
【００５３】
なお、背景データ記憶部１０８は、主記憶装置上に構成するほか、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、光ディスク、メモリカードなどの一般的に利用されているあらゆる記憶媒体によって構成することもできる。
【００５４】
また、同様に本実施の形態の監視装置２００内のＣＰＵが、上述した実施形態を実現するための画像伸張プログラムをＲＯＭから読み出して実行することにより、各種デバイスを動作させることによって実現してもよい。監視装置２００で実行される画像伸張プログラムは、上述した各部（受信部、伸張部、画像データ生成部、表示部）を含むモジュール構成となっており、実際のハードウェアとしてはＣＰＵが上記ＲＯＭから画像圧縮プログラムを読み出して実行することにより上記各部が主記憶装置上にロードされ、受信部２０１、伸張部２０２、画像データ生成部２０４、表示部２０５が主記憶装置上に生成される。なお、画像圧縮プログラムおよび画像伸張プログラムは、ＲＯＭ等に予め組み込まれて提供される。また、背景データ記憶部２０３は、主記憶装置上に構成するほか、ＨＤＤ、光ディスク、メモリカードなどの一般的に利用されているあらゆる記憶媒体によって構成することもできる。
【００５５】
また、画像圧縮プログラムおよび画像伸張プログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録して提供してもよい。
【００５６】
さらに、画像圧縮プログラムおよび画像伸張プログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成してもよい。また、画像圧縮プログラムおよび画像伸張プログラムをインターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成してもよい。
【００５７】
（第２の実施の形態）
第２の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。本実施の形態が適用される画像圧縮装置および画像伸張装置については、第１の実施の形態と異なる部分について説明する。第１の実施の形態と同様の部分については、第１の実施の形態の説明を参照する。
【００５８】
図９は、本実施の形態に警備装置３００の構成を示すブロック図である。本実施の形態にかかる警備装置３００は、監視カメラ１０１と、画像データ取得部１０２と、背景分離データ生成部１０３と、画像データ記憶部３０４と、フレーム間参照部３０５と、圧縮部１０６と、送信部１０７と、背景データ記憶部１０８と、背景トレーニング部１０９と、背景差分生成部１１０と、伸張部３１１とを備えている。
【００５９】
画像データ記憶部３０４は、後述する伸張部３１１によって伸張された画像データを記憶する。これにより、画像データ記憶部３０４は、後述するフレーム間参照部３０５が次に画像データ取得部１０２によって取得された画像データとの差分値を求めるための前フレームの画像データ（画像データ取得部１０２が取得した画像データの１つ前の画像データ）を記憶する。このように、画像データを圧縮し、さらに伸長した画像データを用いてフレーム間参照部３０５での差分値を求めることにより、圧縮データを伸長する際に生じる誤差を含んだ差分値を算出できるため、監視装置２００で動画データを伸長する際に画像データに誤差が生じる可能性が少なくなり、伸長した画像データの品質を向上することができる。
【００６０】
なお、画像データ記憶部３０４は、伸張部３１１によって伸長された画像データに代えて、画像データ取得部１０２によって取得された画像データを記憶してもよい。この場合は、少なくとも現フレームの画像データと、現フレームの画像データとフレーム間参照する前フレームの画像データ（現在の画像データの１つ前の画像データ）の２つの画像データを保持する。これにより、警備装置３００は、伸張部３１１による圧縮データの伸張を行なわないため、伸張部３１１が不要となり、装置や処理が簡素化されるとともに、画像データの生成の処理時間が短縮することができる。
【００６１】
フレーム間参照部３０５は、背景分離データ生成部１０３によって生成された背景分離データのうち、オブジェクトと判断された領域に含まれる画素の画素値と、画像データ記憶部３０４に記憶された前フレームの画像データの画素値との差分値が閾値以下である領域を検索し、検索された領域とオブジェクトと判断された領域との画像データにおける移動量（Δx，Δy）と、検索された領域の画素の画素値と、オブジェクトと判断された領域の画素の画素値の差分値を算出する。このように、フレーム間参照部３０５は、背景分離データ生成部１０３でオブジェクトと判断された領域のみを対象として、オブジェクトの移動量と画素値の差分値を算出することにより、現フレームで検索対象とする領域が限定されるため、現フレームと前フレームのすべての領域について差分値を算出する場合に比べて処理時間を短縮することができる。また、オブジェクト部分の画素値が差分値で表されることにより、エントロピーが小さくなるため、圧縮率が向上する。さらに、フレーム間参照部３０５は、算出した移動量とオブジェクト部分の画素の画素値の差分値を背景分離データに格納する。
【００６２】
圧縮部１０６は、フレーム間参照部３０５によって算出されたオブジェクトの移動量とオブジェクトの画素値の差分値を格納した背景分離データを圧縮する。
【００６３】
伸張部３１１は、圧縮部１０６によって圧縮された圧縮データからオブジェクトの移動量とオブジェクトの画素値の差分値を含む背景分離データを伸長し、伸張した背景分離データから画像データを生成する。より具体的には、伸張部３１１は、図示しない記憶部に記憶された前フレームの画像データと、オブジェクトの移動量とオブジェクトの画素値の差分値からオブジェクト部分の画素値を算出し、背景分離データの識別情報と背景データの画素値から背景部分の画素値を算出して、画像データを生成する。
【００６４】
監視装置２００での処理について、上述した第１の実施の形態と異なる点を説明する。画像データ生成部２０４は、伸張部２０２によって復元された背景分離データ、背景データ記憶部２０３に記憶された背景データ、および前フレームの画像データから、１フレームごとの画像データを生成する。より具体的には、画像データ生成部２０４は、前フレームの画素値と、背景分離データに格納されているオブジェクトの移動量とオブジェクトの画素値の差分値からオブジェクト部分の画素値を算出し、背景分離データに格納されている識別情報と背景データの画素値から背景部分の画素値を算出して、画像データを生成する。
【００６５】
以上、本発明を第１および第２の実施の形態を用いて説明したが、上記実施の形態に多様な変更または改良を加えることができる。また、第１および第２の実施の形態において説明した機能、構成は、自由に組み合わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本実施の形態にかかる画像圧縮装置を適用した警備装置の構成を示すブロック図である。
【図２】背景データ記憶部のデータ構成の一例を示す説明図である。
【図３】背景分離データを生成する手順を示す説明図である。
【図４】送信部によって送信される動画データの一例を示す説明図である。
【図５】警備装置が行なう動画データ生成処理手順を示すフローチャートである。
【図６】本実施の形態にかかる監視装置の構成を示すブロック図である。
【図７】監視装置が行なう画像データ再生処理手順を示すフローチャートである。
【図８】背景データと辞書テーブル、画像テーブルとの関係の一例を示す説明図である。
【図９】本実施の形態にかかる画像圧縮装置を適用した警備装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００６７】
１００  ３００  警備装置
１０１  監視カメラ
１０２  画像データ取得部
１０３  背景分離データ生成部
１０６  圧縮部
１０７  送信部
１０８  背景データ記憶部
１０９  背景トレーニング部
１１０  背景差分生成部
２００  監視装置
２０１  受信部
２０２  伸張部
２０３  背景データ記憶部
２０４  画像データ生成部
２０５  表示部
３０４  画像データ記憶部
３０５  フレーム間参照部
３１１  伸張部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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