(57)【要約】【課題】複数のカメラ装置により撮影した画像を通信ネットワークにより離れた場所へ伝送する際に、通信ネットワークの通信状況に関わらず、各カメラ装置によりそれぞれ撮影した画像を同期させることが可能なネットワークカメラシステムおよびカメラ装置並びに画像同期方法の提供することを目的とする。【解決手段】複数のカメラ装置２，３が、通信ネットワークを介して基準時間情報を取得し、取得した基準時間情報に基づいて内部時計の時間を他のカメラ装置２，３と同期させ、内部時計の時間を基準にして他のカメラ装置２，３と同じタイミングで各画像フレームを撮影し、撮影した各画像フレームのデータを通信ネットワークを介して録画装置１へ伝送する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像データを記録する録画装置と、同録画装置と通信ネットワークを介して接続される複数のカメラ装置とから構成され、
前記カメラ装置は、
前記通信ネットワークを介して基準時間情報を取得する手段と、
前記取得した基準時間情報に基づいて内部時計の時間を他のカメラ装置と同期させる同期手段と、
前記内部時計の時間を基準にして他のカメラ装置と同じタイミングで各画像フレームを撮影する撮影手段と、
同撮影手段により撮影した各画像フレームのデータを前記通信ネットワークを介して前記録画装置へ伝送する伝送手段と
を有することを特徴とするネットワークカメラシステム。
【請求項２】
前記カメラ装置は、ネットワークタイムプロトコルにより基準時間情報を提供するタイムサーバを参照することで基準時間情報を取得することを特徴とする請求項１記載のネットワークカメラシステム。
【請求項３】
前記同期手段が、フレームレート、クロック周波数精度、フレームずれ目標精度から算出される更新間隔ごとに内部時計の時間を設定するものであることを特徴とする請求項１または２に記載のネットワークカメラシステム。
【請求項４】
前記更新間隔が、前記フレームレートをＲｆ（フレーム／秒）、クロック周波数精度をＲｃ、フレームずれ目標精度をＡとしたとき、Ｔ＝Ａ／（２×Ｒｃ×Ｒｆ）により求まる時間以下の間隔としたことを特徴とする請求項３記載のネットワークカメラシステム。
【請求項５】
前記カメラ装置が、前記取得した基準時間情報を他のカメラ装置に提供する手段を有することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のネットワークカメラシステム。
【請求項６】
前記伝送手段は、前記各画像フレームのデータとこの各画像フレームを撮影した時間データとを１パッケージとして前記録画装置へ伝送するものであることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のネットワークカメラシステム。
【請求項７】
画像データを記録する録画装置と通信ネットワークを介して接続されるカメラ装置であって、
前記通信ネットワークを介して基準時間情報を取得する手段と、
前記取得した基準時間情報に基づいて内部時計の時間を他のカメラ装置と同期させる同期手段と、
前記内部時計の時間を基準にして他のカメラ装置と同じタイミングで各画像フレームを撮影する撮影手段と、
同撮影手段により撮影した各画像フレームのデータを前記通信ネットワークを介して前記録画装置へ伝送する伝送手段と
を有することを特徴とするカメラ装置。
【請求項８】
画像データを記録する録画装置と、同録画装置と通信ネットワークを介して接続される複数のカメラ装置とから構成されるネットワークカメラシステムによる画像同期方法であって、
前記カメラ装置が、前記通信ネットワークを介して基準時間情報を取得し、
前記カメラ装置が、前記取得した基準時間情報に基づいて内部時計の時間を他のカメラ装置と同期させ、
前記カメラ装置が、前記内部時計の時間を基準にして他のカメラ装置と同じタイミングで各画像フレームを撮影し、
前記カメラ装置が、前記撮影した各画像フレームのデータを前記通信ネットワークを介して前記録画装置へ伝送する
ことを特徴とする画像同期方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のカメラ装置により撮影した画像を通信ネットワークにより離れた場所へ伝送するネットワークカメラシステムおよびカメラ装置並びに画像同期方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数の監視カメラにより撮影した画像を離れた場所へ伝送する方式として、アナログ伝送方式とデジタル伝送方式とが知られている。図５に示すように、アナログ伝送方式では、複数のアナログカメラ１０１，１０２により撮影された、例えばＮＴＳＣ（Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ  Ｓｔａｎｄａｒｄｓ  Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ）方式のアナログ映像信号が離れた場所の録画ユニット１００へと伝送される。この場合、必然的に各アナログカメラ１０１，１０２の各画像フレームは、伝送先の録画ユニット１００のクロック周波数により同期して記録されるので、各アナログカメラ１０１，１０２により撮影された映像の時間軸がずれるという問題は発生しない。
【０００３】
一方、図６に示すように、デジタル伝送方式では、デジタルカメラ２０１，２０２によりデジタルデータとして撮影された各画像フレームが離れた場所の録画ユニット２００へと伝送され、伝送先の録画ユニット２００により各画像フレームがそのまま録画される（他のデジタル伝送方式の例としては、特許文献１を参照。）。このとき、伝送経路の違いにより、各デジタルカメラ２０１，２０２の各画像フレームのデータの録画ユニット２００への到達時間に差が生じ、各映像の時間軸がずれてしまうことがある。
【０００４】
例えば、図６に示すように、デジタルカメラ２０１と録画ユニット２００との間が無線ネットワーク２０３で接続され、デジタルカメラ２０２と録画ユニット２００との間が有線ネットワーク２０４で接続されている場合に、電子レンジ２０５などの妨害波を発生する機器が近くに存在すると、無線ネットワーク２０３に通信障害が発生し、デジタルカメラ２０１の各画像フレームが録画ユニット２００に到達するまでに時間を要することがある。
【０００５】
つまり、デジタルカメラ２０１，２０２により同じタイミングで各画像フレームが撮影されていたとしても、図７に示すように、これらの各画像フレームが各デジタルカメラ２０１，２０２から録画ユニット２００に到達するまでに時間差が発生する。そのため、録画ユニット２００の内部時計を基準に各デジタルカメラ２０１，２０２の各画像フレームを記録すると、録画ユニット２００に記録される各画像フレームにずれが発生する。
【０００６】
一方、デジタルカメラ２０１，２０２の内部時計を基準として各デジタルカメラ２０１，２０２の各画像フレームを記録する場合、撮影した各画像フレームに時間情報を付して録画ユニット２００まで伝送することで、伝送経路の違いによる各画像フレームのずれを防止することが可能である。しかし、デジタルカメラ２０１，２０２の内部時計が互いにずれていた場合、実際には同じタイミングで撮影した各画像フレームであっても、互いの内部時計の時間差分だけずれが発生する（図８参照。）。
【特許文献１】特開平８−１７１６９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本発明においては、複数のカメラ装置により撮影した画像を通信ネットワークにより離れた場所へ伝送する際に、通信ネットワークの通信状況に関わらず、各カメラ装置によりそれぞれ撮影した画像を同期させることが可能なネットワークカメラシステムおよびカメラ装置並びに画像同期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、本発明は、複数のカメラ装置が、通信ネットワークを介して基準時間情報を取得し、取得した基準時間情報に基づいて内部時計の時間を他のカメラ装置と同期させ、内部時計の時間を基準にして他のカメラ装置と同じタイミングで各画像フレームを撮影し、撮影した各画像フレームのデータを通信ネットワークを介して録画装置へ伝送する構成としたものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、複数のカメラ装置の内部時計の時間を互いに同期して同じタイミングで撮影された各画像フレームのデータが録画装置へ伝送されるので、通信ネットワークの通信状況に関わらず、複数のカメラ装置によりそれぞれ撮影された画像を同期させて記録することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本願の第１の発明は、画像データを記録する録画装置と、録画装置と通信ネットワークを介して接続される複数のカメラ装置とから構成され、カメラ装置は、通信ネットワークを介して基準時間情報を取得する手段と、取得した基準時間情報に基づいて内部時計の時間を他のカメラ装置と同期させる同期手段と、内部時計の時間を基準にして他のカメラ装置と同じタイミングで各画像フレームを撮影する撮影手段と、撮影手段により撮影した各画像フレームのデータを通信ネットワークを介して録画装置へ伝送する伝送手段とを有するネットワークカメラシステムである。本発明によれば、複数のカメラ装置の内部時計の時間を互いに同期して同じタイミングで撮影された各画像フレームのデータが録画装置へ伝送されるので、通信ネットワークの通信状況に関わらず、複数のカメラ装置によりそれぞれ撮影された画像を同期させて記録することが可能となる。
【００１１】
本願の第２の発明は、カメラ装置が、ネットワークタイムプロトコル（ＮＴＰ）により基準時間情報を提供するタイムサーバを参照することで基準時間情報を取得することを特徴とするネットワークカメラシステムである。本発明によれば、ネットワークタイムプロトコルによりタイムサーバの基準時間情報を参照することで、複数のカメラ装置の内部時計の時刻を同期させることができる。
【００１２】
本願の第３の発明は、同期手段が、フレームレート、クロック周波数精度、フレームずれ目標精度から算出される更新間隔ごとに内部時計の時間を設定するものであるネットワークカメラシステムである。本発明によれば、カメラ装置のフレームレートおよびクロック周波数精度に応じて、設定したフレームずれ目標精度内に各画像フレームのずれを維持することが可能となる。
【００１３】
本願の第４の発明は、更新間隔が、フレームレートをＲｆ（フレーム／秒）、クロック周波数精度をＲｃ、フレームずれ目標精度をＡとしたとき、Ｔ＝Ａ／（２×Ｒｃ×Ｒｆ）により求まる時間以下の間隔としたネットワークカメラシステムである。本発明によれば、カメラ装置のフレームレートＲｆ（フレーム／秒）およびクロック周波数精度Ｒｃに応じて、設定したフレームずれ目標精度Ａ内に各画像フレームのずれを維持することが可能となる。
【００１４】
本発明の第５の発明は、カメラ装置が、取得した基準時間情報を他のカメラ装置に提供する手段を有するネットワークカメラシステムである。本発明によれば、複数のカメラ装置のうち１つのカメラ装置の内部時計の時間に対して他のカメラ装置の内部時計の時間を同期させ、これらのカメラ装置により同じタイミングで撮影された各画像フレームが録画装置へ伝送されるので、通信ネットワークの通信状況に関わらず、複数のカメラ装置によりそれぞれ撮影された画像を同期させて記録することが可能となる。
【００１５】
本願の第６の発明は、伝送手段は、各画像フレームのデータとこの各画像フレームを撮影した時間データとを１パッケージとして録画装置へ伝送するものであるネットワークカメラシステムである。本発明によれば、録画装置は、各画像フレームを撮影した時間データに基づいて各画像フレームのデータを記録することができるので、各画像フレームのタイミングが矛盾することがない。
【００１６】
本願の第７の発明は、画像データを記録する録画装置と通信ネットワークを介して接続されるカメラ装置であって、通信ネットワークを介して基準時間情報を取得する手段と、取得した基準時間情報に基づいて内部時計の時間を他のカメラ装置と同期させる同期手段と、内部時計の時間を基準にして他のカメラ装置と同じタイミングで各画像フレームを撮影する撮影手段と、撮影手段により撮影した各画像フレームのデータを通信ネットワークを介して録画装置へ伝送する伝送手段とを有するカメラ装置である。本発明のカメラ装置によれば、複数のカメラ装置の内部時計の時間を互いに同期して同じタイミングで各画像フレームを撮影して録画装置へ伝送することができるので、通信ネットワークの通信状況に関わらず、複数のカメラ装置によりそれぞれ撮影された画像を同期させて記録することが可能となる。
【００１７】
本願の第８の発明は、画像データを記録する録画装置と、録画装置と通信ネットワークを介して接続される複数のカメラ装置とから構成されるネットワークカメラシステムによる画像同期方法であって、カメラ装置が、通信ネットワークを介して基準時間情報を取得し、カメラ装置が、取得した基準時間情報に基づいて内部時計の時間を他のカメラ装置と同期させ、カメラ装置が、内部時計の時間を基準にして他のカメラ装置と同じタイミングで各画像フレームを撮影し、カメラ装置が、撮影した各画像フレームのデータを通信ネットワークを介して録画装置へ伝送することを特徴とする画像同期方法である。本発明によれば、複数のカメラ装置の内部時計の時間を互いに同期して同じタイミングで各画像フレームを撮影して録画装置へ伝送することができるので、通信ネットワークの通信状況に関わらず、複数のカメラ装置によりそれぞれ撮影された画像を同期させて記録することが可能となる。
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１９】
（実施の形態）
図１は本発明の実施の形態におけるネットワークカメラシステムの概略構成図である。
【００２０】
図１において、本発明の実施の形態におけるネットワークカメラシステムは、画像データを記録する録画装置１と、この録画装置１と通信ネットワークを介して接続される複数のカメラ装置２，３とから構成される。録画装置１とカメラ装置２，３とは、ルータ装置４および通信ネットワークとしてのインターネット５を介して接続されている。
【００２１】
なお、本実施の形態においては、カメラ装置２とルータ装置４とは、通信ネットワークとしての無線ＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）６により接続されているものとする。また、カメラ装置３とルータ装置４とは、通信ネットワークとしての有線ＬＡＮ７により接続されているものとする。
【００２２】
図２は図１の録画装置１とカメラ装置２，３のブロック図である。
【００２３】
図２に示すように、録画装置１は、ハードディスクやフラッシュメモリ等の記憶手段１０と、画像データを記憶手段１０に記録する録画手段１１とを有する。また、録画装置１は、ＮＴＰ（ネットワークタイムプロトコル）により基準時間（時刻）情報を提供するタイムサーバ機能１２を有する。
【００２４】
カメラ装置２は、録画装置１から基準時間情報を取得する時間情報取得手段２１と、時間情報取得手段２１により取得した基準時間情報に基づいて内部時計２０を設定する同期手段２２と、内部時計２０の時間を基準とする所定のタイミングで各画像フレームを撮影する撮影手段２３と、撮影手段２３により撮影した各画像フレームのデータを一時記憶するバッファとしての一時記憶手段２４と、撮影手段２３により撮影した各画像フレームのデータを録画装置１へ伝送する伝送手段２５とを有する。
【００２５】
同期手段２２は、内部時計２０を他のカメラ装置（例えば、カメラ装置３）と同期させるため、時間情報取得手段２１により取得した基準時間情報に基づいて内部時計２０を設定するものである。このとき、同期手段２２は、撮影手段２３により撮影する各画像フレームのフレームレートＲｆ（フレーム／秒）、クロック周波数精度Ｒｃおよびフレームずれ目標精度Ａから次式（１）により算出される更新間隔Ｔ（秒）ごとに、時間情報取得手段２１により正確な基準時間情報を取得して内部時計の時間を設定する。
【００２６】
Ｔ＝Ａ÷（２×Ｒｃ×Ｒｆ）  ・・・式（１）
なお、式（１）の分母に“２”を入れている理由は、カメラ装置２，３の内部時計が互いに逆方向（進方向と退方向）にずれた場合、時間のずれが２倍となるためである。
【００２７】
例えば、フレームレートＲｆ＝３０（フレーム／秒）、クロック周波数精度Ｒｃ＝１００（ｐｐｍ）およびフレームずれ目標精度Ａ＝５（％）とした場合、更新間隔ＴはＴ＝０．０５÷（２×０．０００１×３０）＝８．３３３３（秒）とする。
【００２８】
フレームずれ目標精度Ａは、フレームずれをフレーム間隔の何％まで許容するかを目標として設定するものである（図３（ｂ）参照。）。更新間隔は、式（１）によって算出されるＴより小さくても良い。更新間隔がＴより小さい場合、実際のフレームずれ精度は、目標値よりも高い精度で実現される。
【００２９】
撮影手段２３は、同期手段２２により他のカメラ装置３と同期された内部時計２０の時間を基準として、他のカメラ装置３と同じタイミングで各画像フレームを撮影するものである。なぜなら、カメラ装置２，３間で互いに同期した内部時計２０により、時間軸にずれのないフレーム撮影日時を記録しても、撮影手段２３を駆動するタイミングがカメラ装置２，３間で統一されていないと、最大でフレーム周期の半分のずれが生じるからである（図３（ａ）参照。）。
【００３０】
また、撮影手段２３は、撮影した各画像フレームのデータとこの各画像フレームを撮影した撮影日時を示す情報（時間データ）とを１パッケージとして、一時記憶手段２４に格納する。例えば、撮影した各画像フレームのデータが静止画像ファイルの場合、その画像ファイルのヘッダ情報の部分に撮影日時を示す情報を埋め込む。あるいは、撮影順序の情報を含む画像ファイル名とし、撮影時間間隔と、最初のフレームの撮影日時を別のファイルとして格納しても良い。また、最初のフレームだけではなく、複数フレームおきに撮影日時を記録するようにしても良い。
【００３１】
伝送手段２５は、撮影手段２３により撮影され、一時記憶手段２４に格納された各画像フレームのデータを随時録画装置１へと伝送するものである。各画像フレームのデータは、一時記憶手段２４に一旦格納されてから伝送されるので、撮影手段２３により撮影した各画像フレームは、一時記憶手段２４が満杯にならない限り、すべて録画装置１へと伝送される。なお、静止画像ファイルとして、具体的にはＪＰＥＧ（Ｊｏｉｎｔ  Ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｉｃ  Ｅｘｐｅｒｔｓ  Ｇｒｏｕｐ）形式等のファイルを用いることが可能である。
【００３２】
カメラ装置３は、カメラ装置２と同じ構成である。
【００３３】
上記構成のネットワークカメラシステムでは、各カメラ装置２，３の同期手段２２が、それぞれ更新間隔Ｔ（秒）ごとに時間情報取得手段２１により正確な基準時間情報を録画装置１から取得して、互いの内部時計２０の時間を同期させる。これにより、各カメラ装置２，３のそれぞれの撮影手段２３により同じタイミングで撮影が行われ、撮影された各画像フレームのデータが伝送手段２５により録画装置１へと伝送され、録画手段１１により記憶手段１０へと記録される。
【００３４】
こうして記録された各画像フレームのデータは、カメラ装置２，３によってそれぞれの互いに同期された内部時計２０の時間を基準として撮影されたものであるため、カメラ装置２の無線ＬＡＮ６およびカメラ装置３の有線ＬＡＮ７の通信状況に関わらず、各画像フレームの時間軸にずれのないものとなる。
【００３５】
なお、本実施の形態において録画装置１は、ルータ装置４により構成される無線ＬＡＮ６および有線ＬＡＮ７の外側、すなわちＷＡＮ（ワイドエリアネットワーク）側に配置されているが、この録画装置１はＬＡＮ側（無線ＬＡＮ６および有線ＬＡＮ７側）に配置されても良い。また、タイムサーバ機能１２は、ルータ装置４に備えても良い。あるいは、複数のカメラ装置２，３のうちの１つが、時間情報取得手段２１により取得した基準時間情報を他のカメラ装置２，３に提供するタイムサーバ機能１２を備える構成とすることもできる。
【００３６】
次に、撮影手段２３により撮影される画像が、複数の画像フレームが１つのファイルとして一時記憶手段２４に記憶される形式（例えば、ＭＰＥＧ（Ｍｏｖｉｎｇ  Ｐｉｃｔｕｒｅ  Ｅｘｐｅｒｔｓ  Ｇｒｏｕｐ）形式）の映像の場合について説明する。
【００３７】
図４の（ａ）に示すように、ＭＰＥＧ映像の１枚の画像フレームには、圧縮された１枚画像の「Ｉピクチャ」と、以前のＩピクチャと異なる部分の差分信号だけを持つ「Ｐピクチャ」と、前後のＩ、Ｐピクチャを元に動きを予測して間を埋める「Ｂピクチャ」との３つのデータが存在する。この場合、伝送手段２５は、複数のピクチャからなる各画像フレームのデータ（動画ファイル）と各画像フレームのＩピクチャを撮影した時間データ（撮影日時ファイル）とを１パッケージとして録画装置１へ伝送する。
【００３８】
図４の（ｂ）は撮影日時ファイルの中身を示している。同図に示すように、撮影日時ファイルには、各画像フレームのＩピクチャ撮影日時のリストが記録されている。また、録画装置１の記憶手段１０には、図４の（ｃ）に示すように、動画ファイル（例：ＣＡＭ１＿００１．ｍｐｅｇ）と撮影日時ファイル（例：ＣＡＭ１＿００１．ｔｉｍ）とが１パッケージとして記録される。
【００３９】
なお、すべてのＩピクチャの撮影日時を記録する必要はない。また、撮影日時を記録するピクチャは、Ｉピクチャ以外でも良い。また、映像は、ＭＰＥＧ形式以外の形式でも良い。また、動画ファイルと撮影日時ファイルとは、別々のファイルとする必要はなく、１ファイルとしても良い。要するに、動画を再生する際に各画像フレームの撮影日時が読み出せる形式で記録されていれば良い。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は、複数のカメラ装置により撮影した画像を通信ネットワークにより離れた場所へ伝送するネットワークカメラシステムおよびカメラ装置並びに画像同期方法として有用である。特に、本発明は、複数のカメラ装置により撮影した画像を通信ネットワークにより離れた場所へ伝送する際に、通信ネットワークの通信状況に関わらず、各カメラ装置によりそれぞれ撮影した画像を同期させることが可能なネットワークカメラシステムおよびカメラ装置並びに画像同期方法として好適である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施の形態におけるネットワークカメラシステムの概略構成図
【図２】図１の録画装置とカメラ装置のブロック図
【図３】（ａ）フレーム周期の半分のずれが発生した様子を示す図、（ｂ）フレームずれ目標精度を示す図
【図４】（ａ）ＭＰＥＧ動画ファイルの構造を示す図、（ｂ）撮影日時ファイルの中身を示す図、（ｃ）１パッケージとして記録される動画ファイルと撮影日時ファイルを示す図
【図５】複数の監視カメラにより撮影した画像をアナログ伝送方式により離れた場所へ伝送する例を示す図
【図６】複数の監視カメラにより撮影した画像をデジタル伝送方式により離れた場所へ伝送する例を示す図
【図７】複数の監視カメラにより撮影した画像が伝送経路の問題によりずれる様子を示す図
【図８】複数の監視カメラにより撮影した画像が監視カメラの内部時計の問題によりずれる様子を示す図
【符号の説明】
【００４２】
１    録画装置
２，３    カメラ装置
４    ルータ装置
５    インターネット
６    無線ＬＡＮ
７    有線ＬＡＮ
１０    記憶手段
１１    録画手段
１２    タイムサーバ機能
２０    内部時計
２１    時間情報取得手段
２２    同期手段
２３    撮影手段
２４    一時記憶手段
２５    伝送手段
【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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