(57)【要約】【課題】  本発明の目的は、部品点数を増大させることなく、複数台のカメラの映像を高いフレームレートで記録できる映像データ圧縮装置を提供することである。【解決手段】  メモリ１０４に書き込まれた複数の映像データを、入力のフレームレートより早いフレームレートで１系統の混合映像データとして読み出し、画素数変換部１０５にて画素数変換を行った後に、画像間予測符号化部１０６にて符号化を行う。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力された複数の映像データを圧縮する映像データ圧縮装置において、
前記複数の映像データを記憶する記憶手段と、
前記複数の映像データをそれぞれ前記記憶手段に書込み、前記記憶手段から前記複数の映像データを読み出す選択制御手段と、
前記記憶手段から読み出された映像データの画素数を変換する画素数変換手段と、
前記画素数変換手段で画素数変換された映像データを画像間の予測符号化を用いて符号化する画像間予測符号化手段と、を有し、
前記選択制御手段は、前記記憶手段に書き込まれた映像データを前記映像データのフレーム周期又はフィールド周期の１／ｎ（正の整数）倍の周期で読み出し、
前記画素数変換手段は、前記記憶手段から読み出された映像データの画素数を１／ｍ（正の整数）倍の画素数に変換することを特徴とする映像データ圧縮装置。
【請求項２】
請求項１記載の映像データ圧縮装置において、
前記選択制御手段は、前記記憶手段から前記複数の映像データ毎に複数フレームまたは複数フィールドの単位で読み出すことを特徴とする映像データ圧縮装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の映像データ圧縮装置において、
前記選択制御手段は、前記画像間予測符号化手段における単位時間に処理可能な画素数に応じて、ｎとｍの値を制御することを特徴とする映像データ圧縮装置。
【請求項４】
請求項１、２又は３に記載の映像データ圧縮装置において、
前記選択制御手段は、前記記憶手段から映像データを読み出す周期を毎秒３０枚、毎秒６０枚又は毎秒１２０枚のフレーム周期又はフィールド周期となるように制御することを特徴とする映像データ圧縮装置。
【請求項５】
請求項１、２、３又は４に記載の映像データ圧縮装置において、
複数の映像データをリアルタイムで表示する表示手段を有し、
前記選択制御手段は、前記画像間予測符号化手段で符号化される映像データとは別に前記記憶手段から映像データを読み出し、前記表示手段へ出力することを特徴とする映像データ圧縮装置。
【請求項６】
入力された複数の映像データを圧縮する映像データ圧縮装置において、
前記複数の映像データの画素数を変換する画素数変換手段と、
前記画素数変換手段で画素数を変換された複数の映像データを記憶する記憶手段と、
前記記憶手段への複数の映像データの書込み、前記記憶手段から複数の映像データを読み出す選択制御手段と、
前記選択制御手段により読み出された映像データを画像間の予測符号化を用いて符号化を行う画像間予測符号化手段と、を有し、
前記画素数変換手段は、前記映像データの画素数をフレーム又はフィールド毎に１／ｍ（正の整数）倍の画素数に変換し、
前記選択制御手段は、前記画素数変換手段で変換されたｍ個の映像データを合成して前記記憶手段に書込み、前記入力された複数の映像データのフレーム周期又はフィールド周期で読み出すことを特徴とする映像データ圧縮装置。
【請求項７】
請求項６記載の映像データ圧縮装置において、
前記選択制御手段は、前記記憶手段から前記複数の映像データ毎に複数フレーム又は複数フィールドの単位で読み出すことを特徴とする映像データ圧縮装置。
【請求項８】
請求項６又は７記載の映像データ圧縮装置において、
前記選択制御手段は、前記画像間予測符号化手段における単位時間に処理可能な画素数に応じて、ｍの値を制御することを特徴とする映像データ圧縮装置。
【請求項９】
請求項６、７又は８に記載の映像データ圧縮装置において、
前記選択制御手段は、前記記憶手段から映像データを読み出す周期を毎秒３０枚、毎秒６０枚又は毎秒１２０枚のフレーム周期又はフィールド周期となるように制御することを特徴とする映像データ圧縮装置。
【請求項１０】
請求項６、７、８又は９に記載の映像データ圧縮装置において、
複数の映像データをリアルタイムで表示する表示手段を有し、
前記選択制御手段は、前記画像間予測符号化手段で符号化される映像データとは別に前記記憶手段から映像データを読み出し、前記表示手段へ出力することを特徴とする映像データ圧縮装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は映像データを圧縮する映像データ圧縮装置に係り、特に、監視カメラシステムのように複数の映像データを圧縮する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数の映像データを圧縮する装置を開示したものとして、以下のものがある。
具体的には、「従来のフレーム内予測を適用した圧縮方法を用いた画像蓄積装置に比べて高い圧縮率が得られ、記録時間の長時間化が図れる優れた画像蓄積方法および画像蓄積装置を提供する」（特許文献１の発明の解決しようとする課題）ことを課題とし、「本来フレーム間予測を適用した圧縮手段には不適な各フレーム間の相関が無い画像信号を記録媒体に一時保存し並び替えることにより、フレーム間予測を適用した圧縮手段に適した画像信号が得られ、圧縮効率を向上できる」（特許文献１の課題を解決するための手段）ことの開示がある。
【０００３】
【特許文献１】特開平２００１−１６５４１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、上記背景技術では、撮影するカメラの台数が増えるほど、時間単位で処理しなければならない映像データの量が増えるため、圧縮処理の際、大きな負担となってしまう。
【０００５】
そこで、本発明では、複数のカメラで撮影された映像データの圧縮処理の際の負担を軽減することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、以下の映像データ圧縮装置を提供する。
本発明に係る映像データ圧縮装置は、入力された複数の映像データを記憶する記憶手段と、複数の映像データをそれぞれ記憶手段に書込み、記憶手段から複数の映像データを読み出す選択制御手段と、記憶手段から読み出された映像データの画素数を変換する画素数変換手段と、画素数変換手段で画素数変換された映像データを画像間の予測符号化を用いて符号化する画像間予測符号化手段と、を有し、選択制御手段は、記憶手段に書き込まれた映像データを映像データのフレーム周期又はフィールド周期の１／ｎ（正の整数）倍の周期で読み出し、画素数変換手段は、記憶手段から読み出された映像データの画素数を１／ｍ（正の整数）倍の画素数に変換する。
【０００７】
画素数変換手段により映像データの画素数を１／ｍ（正の整数）倍の画素数に変換しているため、画像間予測符合化手段の負担を軽減することができる。また、選択制御手段は、記憶手段に書き込まれた映像データを映像データのフレーム周期又はフィールド周期の１／ｎ（正の整数）倍の周期で読み出しているため、例えば、入力された複数の画像データがそれぞれ異なるカメラで撮影されている場合、カメラ毎の映像データのフレームレートを落とさずに符合化することが可能となる。
本発明に係る映像データ圧縮装置は、複数のカメラで撮影された複数の映像データの画素数を変換する画素数変換手段と、画素数変換手段で画素数を変換された複数の映像データを記憶する記憶手段と、記憶手段への複数の映像データの書込み、記憶手段から複数の映像データを読み出す選択制御手段と、選択制御手段により読み出された映像データを画像間の予測符号化を用いて符号化を行う画像間予測符号化手段と、を有し、画素数変換手段は、映像データの画素数をフレーム又はフィールド毎に１／ｍ（正の整数）倍の画素数に変換し、選択制御手段は、画素数変換手段で変換されたｍ個の映像データを合成して記憶手段に書込み、入力された複数の映像データのフレーム周期又はフィールド周期で読み出す。
【０００８】
画素数変換手段により映像データの画素数を１／ｍ（正の整数）倍の画素数に変換しているため、画像間予測符合化手段の負担を軽減することができる。また、例えば、入力された複数の画像データがそれぞれ異なるカメラで撮影されている場合、カメラ毎の映像データのフレームレートを落とさずに符合化することが可能となる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、使い勝手を向上した映像データ圧縮装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に、本発明の実施の形態を説明する。
【実施例１】
【００１１】
図１は、本発明の第１の実施形態を示す映像データ圧縮装置のブロック構成図である。１０１は、映像データをｎ個入力する入力部である。１０２は、入力部１０１の出力をデジタル画像信号に変換する複数個からなるＡ／Ｄ変換部、１０３はＦＩＦＯ等からなるメモリである。メモリ１０３には、複数個の映像データそれぞれのフレーム画像が蓄積される。メモリ１０３にすでに書き込まれている複数個の映像データそれぞれのフレーム画像は、連続した同一映像データ複数フレームで切り替えられ複数個の映像データが混合されて１系統の映像データとして読み出される。１０４は、メモリ１０３の書込みと読込み領域の指定とタイミングを制御する選択制御部である。１０５は、メモリ１０３から読み出された画像を１／ｍ倍の画素数に変換する画素数変換部である。選択制御部１０４は、画素数変換部１０５のｍの値を制御する。メモリ１０３から読み出され、画素数変換部１０５で画素数変換された連続した同一映像データ複数フレームは、その複数フレーム毎に、画像間予測符号化部１０６にて、ＭＰＥＧ等の符号化方法により圧縮変換されて、記録部１０７に記録される。１０８は、モニタ等からなる表示部である。表示部１０８には、選択制御部１０４により画像間予測符号化部１０６にて圧縮変換される映像データとは別の映像データがメモリ１０３から読み出されて表示される。
【００１２】
図２は、図１の装置における選択制御部１０４の動作説明図であって、複数の映像データのメモリ１０３内での記憶と読み出しの領域指定およびタイミング制御の説明図である。
【００１３】
図２において、２１はメモリ１０３に記憶される１フレームの時間が１／３０秒の４個の映像データを示している。図中のｋ−ｌ、すなわち、１−２、１−３、１−４・・・、２−２、２−３、２−４・・・、３−２、３−３、３−４・・・、４−２、４−３、４−４・・・において、「ｋ」（ｋ＝１，２，３，４）は４個のラベル付けされた映像データであることを示し、「ｌ」は各々の映像データにおいて時系列に番号付けされたフレームを示す。すなわち、１−１は映像データ１のフレーム１を表わす。本図示の例は、映像データ１、映像データ２、映像データ３、映像データ４をメモリ１０３に毎フレーム記憶することとした場合である。２２は、メモリ１０３の記録状態を時系列に模式的に示したもの、２３は、メモリ１０３から４フレームずつ映像データ単位で読み出された混合映像データを示している。メモリの記録状態２２において、四角枠１つが1フレーム分の映像データ格納領域を示す。また、太線の四角枠はその時刻に読出し・書き込みされる領域を示し、矢印は読出し・書込み動作を示す。２３は、書込み時における１フレームあたりの時間の１／４倍である１／１２０秒でメモリ１０３から４フレームずつ映像データ単位で読み出された混合映像データである。上記のように、選択制御部１０４により、メモリ１０３の読み出しと書き込みを制御することで、入力映像データの並べ変えがなされる。
【００１４】
図３は、図１の装置においてメモリへ入力される複数の映像データと前記メモリから読み出される混合映像データの説明図である。
【００１５】
図３において、３１は、メモリ１０３に書き込まれる４個の入力映像データを示し、１−１、・・・、４−９でラベル付けされるフレームのみを示す。３２は、メモリ１０３から読み出される混合映像データを示し、１−２、・・・、４−８でラベル付けされるフレームのみ示している。図３に示すように、選択制御部１０４がメモリに書き込む１フレームあたりの時間の１／４倍の時間でメモリから１フレームの映像データを読み出すと、個々の入力映像データのフレームレートと同等の１秒間に３０枚のフレームレートで４個の映像データをメモリから混合映像データとして読み出すことができる。上記のように、選択制御部１０４は、メモリ１０３への入力フレームレートと同等もしくは近い記録フレームレートとなるように、メモリ１０４に書き込まれる１フレームあたりの時間の１／ｎ倍の時間で、メモリ１０４から１フレームの映像データを読み出す。
【００１６】
図２、図３において、メモリ１０３から複数の映像データ毎に複数フレームまたは複数フィールドの単位でまとめて読み出しているが、画像間予測符号化部１０６にて、複数フレームまたは複数フィールドの単位でまとめて映像データが入力されなくてもフレーム間の予測符号化が可能な場合には、選択制御部１０４は複数の映像データ毎に複数フレームまたは複数フィールドの単位でまとめて読み出さなくてもよい。
【００１７】
次に、選択制御部１０４のｎとｍの値の制御方法について説明する。メモリ１０３から読み出された混合映像データは、画素数変換部１０５で１フレームあたりの画像の画素数が小さくなるように画素数変換される。変換後の画素数のサイズは、画像間予測符号化部１０６の圧縮可能なフレームレート、画像の画素数などで決定される。例えば、画像間予測符号化部１０６の最大圧縮能力が、１秒間あたり水平７０４画素、垂直４８０画素の画像を３０枚とした場合、秒３０枚のフレームレート、水平７０４画素、垂直４８０画素である４個の入力映像データを入力フレームレートをおとさずに記録するためには、選択制御部１０４によりメモリ１０３から秒１２０枚のフレームレートで４個の映像データを同一映像データ連続フレーム毎に混合して読み出し、選択制御部１０４により画素数変換部１０５においてメモリ１０３から読み出された画像を１／４の画素数、例えば水平３５２画素、垂直２４０画素の画像データに変換すればよい。
【００１８】
本実施例によれば、選択制御部１０４により複数の映像データが同一映像データ連続フレームとなるように並べ替えられるので、画像間予測符号化部１０６においてフレーム間の予測符号化が可能となる。また、選択制御部１０４により複数の入力映像データのフレームレートより早くメモリ１０３から同一映像データ連続フレームとなるように並べ替えらた混合映像データが読み出され、画像間予測符号化部１０６の符号化能力に合うように画素数変換部１０５で画素数変換がなされるので、画像間予測符号化部１０６の単位時間に符号化可能な画素数に応じて複数の入力映像データのフレームレートと同等もしくはそれに近いフレームレートで複数の映像データ各々をフレーム間の予測符号化をすることが可能となる。
【００１９】
なお、本実施例では、フレーム間の予測符号化を行っているが、本実施例のフレームをすべてフィールドと置き換えることで、フィールド間の予測符号化を行うことが実現できる。
【００２０】
また、選択制御部１０４は、画像間予測符号化部１０６へ出力する画像データの１画素あたりのデータレート、つまりクロック周波数により、ｎとｍの値を制御してもよい。画像間予測符号化部１０６が、１秒間あたり水平７０４画素、垂直４８０画素の画像を３０枚符号化する場合の入力画像データのクロック周波数は、１３．５ＭＨｚとなる。例えば、画像間予測符号化部１０６が５４ＭＨｚのクロック周波数の入力画像データを符号化可能である場合には、選択制御部１０４は、メモリ１０３から秒１２０枚のフレームレート、つまりメモリ１０４に書き込まれる１フレームあたりの時間の１／４倍（ｎ＝４）の時間で４個の映像データを同一映像データ連続フレーム毎に混合して読み出し、１３．５ＭＨｚの４倍の５４ＭＨｚのクロック周波数で１倍（ｍ＝１）の画素数の画像データを画像予測符号化部１０６に出力することで、４個の映像データのそれぞれを水平７０４画素、垂直４８０画素の画素数で１秒間に３０枚符号化することができる。
【実施例２】
【００２１】
図４は、本発明の第２の実施形態を示す映像データ圧縮装置のブロック構成図である。以下、図1と対応する部分は同一符号をつけて重複する説明を省略する。４０１は、複数個の映像データをそれぞれ１／ｍ倍の画素数に変換する画素数変換部である。４０２はＦＩＦＯ等からなるメモリである。メモリ４０２には、ｎ個の映像データそれぞれのフレーム画像が蓄積される。メモリ４０２にすでに書き込まれているｎ個の映像データそれぞれのフレーム画像は、連続した同一映像データ複数フレームで切り替えられ複数個の映像データが混合されて１系統の映像データとして読み出される。４０３は、画素数変換部のｍの値を制御し、メモリ１０３の書込みと読込み領域の指定とタイミングを制御する選択制御部である。表示部１０８には、選択制御部４０３により画像間予測符号化部１０６にて圧縮変換される映像データとは別の映像データがメモリ４０２から読み出されて表示される。
【００２２】
図５は、図４の装置における選択制御部４０３の動作説明図であって、複数の映像データのメモリ４０２内での記憶と読み出しの領域指定およびタイミング制御の説明図である。
【００２３】
図５において、５１は水平７０４画素、垂直４８０画素の画像でフレームの時間が１／３０秒の４個の映像データを示している。図中のｋ−ｌ、すなわち、１−２、１−３、１−４・・・、２−２、２−３、２−４・・・、３−２、３−３、３−４・・・、４−２、４−３、４−４・・・において、「ｋ」（ｋ＝１，２，３，４）は４個のラベル付けされた映像データであることを示し、「ｌ」は各々の映像データにおいて時系列に番号付けされたフレームを示す。すなわち、１−１は映像データ１のフレーム１を表わす。本図示の例は、映像データ１、映像データ２、映像データ３、映像データ４をメモリ１０３に毎フレーム記憶することとした場合である。５１に示された画像データは、画素数変換部４０１で水平３５２画素、垂直２４０画素である１／４倍の画素数に画素数変換され、メモリ４０２に記録される。５２は、メモリ４０２の記録状態を時系列に模式的に示したもの、５３は、メモリ４０２から４フレームずつ合成映像データ単位で読み出された混合映像データを示している。メモリの記録状態５２において、四角枠１つが映像データ圧縮装置に入力された時点での映像データの1フレーム分の格納領域を示す。また、太線の四角枠はその時刻に読出し・書き込みされる領域を示し、矢印は読出し・書込み動作を示す。５３は、書込み時における１フレームあたりの時間と同じ時間でメモリ４０２から合成映像データ単位で読み出された混合映像データである。上記のように、選択制御部４０３により、メモリ４０２の読み出しと書込みを制御することで、入力映像データを合成し、合成映像データの並べ変えがなされる。四角枠内の破線は１フレーム内の合成された映像データの状態を示す。このように、選択制御部４０３が、画素数変換部４０１が１／４倍に画素数変換するように制御し、メモリに４個の映像データを合成するように書込み、入力映像データにおける１フレームあたりの時間でメモリから１フレームの合成映像データを読み出すと、個々の入力映像データのフレームレートと同等の１秒間に３０枚のフレームレートで４個の映像データをメモリから混合映像データとして読み出すことができる。上記のように、選択制御部４０３は、複数の入力映像データのフレームレートと同等もしくは近いフレームレートとなるように、画素数変換してメモリ４０２に複数映像データを合成して書込み、入力映像データの１フレームあたりの時間より短い時間で、メモリ４０２から１フレームの合成映像データを読み出す。また、図５の５３の関係をみると分かるように、１フレーム中に相関ある部分が同じ箇所（映像データ１と映像データ３は左側、映像データ２と映像データ４は右側）であるため、画像間予測符合化部１０６での符合化に適したものとなっている。また、図５でのメモリの書き込み及び読み出しと異なり、読み出す際に１フレーム中の入力された映像データの並びが、左上が映像データ１、右上が映像データ２、左下が映像データ３、右下が映像データ４となるよう制御して、より画像間予測符合化部１０６の符合化に適したものとしても良い。
【００２４】
図５において、メモリ４０２から複数の映像データ毎に複数フレームまたは複数フィールドの単位でまとめて読み出しているが、画像間予測符号化部１０６にて、複数フレームまたは複数フィールドの単位でまとめて映像データが入力されなくてもフレーム間の予測符号化が可能な場合には、選択制御部１０４は複数の映像データ毎に複数フレームまたは複数フィールドの単位でまとめて読み出さなくてもよい。
【００２５】
次に、選択制御部４０３のｍの値の制御方法について説明する。複数個の映像データは、画素数変換部４０１で１フレームあたりの画像の画素数が小さくなるように画素数変換される。変換後の画素数のサイズは、画像間予測符号化部１０６の圧縮可能なフレームレート、画像の画素数などにより、選択制御部４０３によって制御される。例えば、画像間予測符号化部１０６の最大圧縮能力が、１秒間あたり水平７０４画素、垂直４８０画素の画像を３０枚とした場合、秒３０枚のフレームレート、水平７０４画素、垂直４８０画素である４個の入力映像データに対して入力フレームレートをおとさずに記録するためには、画素数変換部４０１で４個の映像データを１／４倍の画素数、つまり水平３５２画素、垂直２４０画素の画像に変換し、選択制御部４０３によりメモリ４０２に４個の映像データを合成して水平７０４画素、垂直４８０画素の１枚の画像になるように書込み、選択制御部４０３によりメモリ４０２から秒３０枚のフレームレートで４個の映像データを合成した画像を読み出せばよい。
【００２６】
本実施例によれば、選択制御部４０３により複数の映像データが同一混合映像データ連続フレームとなるように並べ替えられるので、画像間予測符号化部１０６においてフレーム間の予測符号化が可能となる。また、選択制御部４０３により、画像間予測符号化部１０６の符号化能力に合うように画素数変換部４０１で画素数変換がなされた映像データがメモリ４０２に合成して書き込まれ、複数の入力映像データのフレームレートと同等もしくは早くメモリ４０２から同一合成映像データ連続フレームとなるように並べ替えらた混合映像データが読み出されるので、画像間予測符号化部１０６の単位時間に符号化可能な画素数に応じて複数の入力映像データのフレームレートと同等もしくはそれに近いフレームレートで複数の映像データ各々をフレーム間の予測符号化をすることが可能となる。
【００２７】
また、この実施例では、水平画素数と垂直画素数を同じ割り合いで画素数変更しているが、これに限らず、水平画素数をそのままで垂直方向のみを半分するなど、それぞれの画素数変更の割り合いを変更することも可能である。
【００２８】
なお、本実施例では、フレーム間の予測符号化を行っているが、本実施例のフレームをすべてフィールドと置き換えることで、フィールド間の予測符号化を行うことが実現できる。
【００２９】
以上の実施例によれば、部品点数を増大させることなく、複数台のカメラの映像を高いフレームレートで記録することができる映像データ圧縮装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明による映像データ圧縮装置の第１の実施形態の構成を示すブロック図
【図２】本発明による実施例１における複数の映像データのメモリへの書込み・読込み動作を説明する映像データ及びメモリ記録状態図
【図３】本発明による実施例１における複数の映像データのメモリの入出力を示す映像データ図
【図４】本発明による映像データ圧縮装置の第２の実施形態の構成を示すブロック図
【図５】本発明による実施例２における複数の映像データのメモリへの書込み・読込み動作を説明する映像データ及びメモリ記録状態図
【符号の説明】
【００３１】
１０１・・・映像データ入力部
１０２・・・Ａ／Ｄ変換部
１０３・・・メモリ
１０４・・・選択制御部
１０５・・・画素数変換部
１０６・・・画像間予測符号化部
１０７・・・記録部
１０８・・・表示部
２１・・・メモリに入力される複数の映像データ
２２・・・時系列に並べられたメモリの記録状態を示す模式図
２３・・・メモリから出力される混合映像データ
３１・・・メモリに入力される複数の映像データ
３２・・・メモリから出力される混合映像データ
４０１・・・画素数変換部
４０２・・・メモリ
４０３・・・選択制御部
５１・・・メモリに入力される複数の映像データ
５２・・・時系列に並べられたメモリの記録状態を示す模式図
５３・・・メモリから出力される混合映像データ
【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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