(57)【要約】【課題】監視カメラシステムのように画像信号を複数チャネル入力するようなシステムにおいても、安定した符号量と画質を小さいシステム規模で実現できる画像符号化装置及び記録再生装置とコンピュータ・ソフトウエアを提供する。【解決手段】複数チャネルの画像信号を入力する画像信号入力手段１１と、画像信号入力手段１１から入力された複数チャネルの画像信号の中から１チャネルを選択する画像信号選択手段１２と、画像信号選択手段１２の出力信号を所定のレートで画像圧縮する画像圧縮手段１５と、画像信号選択手段１２が選択したチャネル及び画像圧縮手段１５が出力する圧縮画像データの符号量を記録する符号量記録手段１６と、画像信号選択手段１２が選択したチャネルと同じチャネルの符号量を符号量記録手段から読み出し、読み出した符号量を用いてレートを決定して画像圧縮手段１５のレート制御を行なうレート制御手段１８とを有する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数チャネルの画像信号を入力する画像信号入力手段と、該画像信号入力手段から入力された複数チャネルの画像信号の中から１チャネルを選択する画像信号選択手段と、該画像信号選択手段の出力信号を所定のレートで画像圧縮する画像圧縮手段と、前記画像信号選択手段が選択したチャネル及び前記画像圧縮手段が出力する圧縮画像データの符号量を記録する符号量記録手段と、前記画像信号選択手段が選択したチャネルと同じチャネルの符号量を前記符号量記録手段から読み出し、読み出した符号量を用いてレートを決定して前記画像圧縮手段のレート制御を行なうレート制御手段とを有することを特徴とする画像符号化装置。
【請求項２】
請求項１記載の画像符号化装置において、
前記レート制御手段は、前記符号量記録手段から読み出した符号量と目標符号量との差分によってレート制御を行なうことを特徴とする画像符号化装置。
【請求項３】
複数チャネルの画像信号を入力する画像信号入力手段と、該画像信号入力手段から入力された複数チャネルの画像信号の中から１チャネルを選択する画像信号選択手段と、該画像信号選択手段の出力信号を画像圧縮する画像圧縮手段と、前記画像信号選択手段が選択したチャネル及び前記画像圧縮手段が出力する圧縮画像データの符号量を記録する符号量記録手段と、前記画像信号選択手段が選択したチャネルと同じチャネルの符号量を複数個前記符号量記録手段から読み出し、符号量を平均化する符号量平均化手段と、前記符号化平均化手段から出力する符号量を基に、前記画像圧縮手段のレート制御を行なうレート制御手段とを有することを特徴とする画像符号化装置。
【請求項４】
請求項３記載の画像符号化装置において、
前記レート制御手段は、前記符号量平均化手段の符号量と目標符号量との差分によってレート制御を行なうことを特徴とする画像符号化装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像符号化装置において、
前記レート制御手段は、１ピクチャ毎に独立した制御を行なうことを特徴とする画像符号化装置。
【請求項６】
画像記録手段と、画像再生手段とを備える記録再生装置において、
前記画像記録手段は、請求項１〜５のいずれか１項に記載の画像符号化装置を有することを特徴とする記録再生装置。
【請求項７】
複数チャネルの画像信号を入力する画像信号入力機能と、該画像信号入力手段から入力された複数チャネルの画像信号の中から１チャネルを選択する画像信号選択機能と、該画像信号選択手段の出力信号を所定のレートで画像圧縮する画像圧縮機能と、前記画像信号選択手段が選択したチャネル及び前記画像圧縮手段が出力する圧縮画像データの符号量を記録する符号量記録機能と、前記画像信号選択手段が選択したチャネルと同じチャネルの符号量を前記符号量記録手段から読み出し、読み出した符号量を用いてレートを決定して前記画像圧縮手段のレート制御を行なうレート制御機能とをコンピュータに実現させるプログラムからなるコンピュータ・ソフトウエア。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像符号化装置及び記録再生装置とコンピュータ・ソフトウエアであり、特に監視カメラシステムのように画像信号を複数チャネル記録する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
画像信号を圧縮符号化する方式として、ＪＰＥＧやＭＰＥＧなどの方式が知られており、これらの方式を用いたカメラやレコーダが一般的になっている。また、近年、監視カメラシステムの分野においても、上記方式のデジタル記録メディアを用いた製品が普及し始めている。
【０００３】
監視カメラシステムの場合、数週間にわたる長時間記録を行なう為、記録可能時間の予測が重要である。しかしながら、画像信号を圧縮符号化する際、一定の細かさで量子化すると、入力する画像の複雑さによって、符号量がばらついてしまい、監視カメラシステムの場合はデジタル記録メディアへの記録時間がばらつくことになり、好ましくない。
【０００４】
そこで、従来の画像符号化装置は、１ピクチャあたりの符号量や、単位時間あたりの符号量を一定にするようなレート制御を行なっていた（例えば、特許文献１等参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−４１２４０公報（第３−８頁、第１図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
監視カメラシステムの一形態として、複数チャネルのアナログ信号を入力し、１フレームごとにチャネルを切り替えて、チャネル数よりも少ない数の画像符号化装置に画像信号を入力するようなものが考えられる（例えば、１６チャネルの入力に対して、画像符号化装置１つなど）。このようなシステムの場合、フレーム毎にシーンチェンジが起こっているような状態になる。すなわち、入力する画像の複雑さが毎フレーム変わることになるので、単位時間あたりの符号量を一定にするような制御を行なうと、あるチャネルで画像が複雑になると、それにつられて他のそれほど複雑ではないチャネルの画像も量子化が粗くなり、再生時の画像が見難くなるという問題があった。
【０００７】
仮符号化全体が終了してから本番符号化を実行する「２パス符号化」や、仮符号化を本番符号化と並列にパイプライン処理ができる「カスケード符号化」についても、特許文献１に述べられている。これから符号化しようとしている画像の複雑さを符号化によって知ることによって、一定の符号量、最適な量子化の細かさで符号化することが出来るが、リアルタイム性が損なわれ、また、システム規模が大きくなってしまった。
【０００８】
また、各チャネル入力毎に符号化装置を持ち、符号化後のデータを選択して記録するようなシステムにすれば、上記従来技術に述べられている単位時間あたりの符号量を一定にするようなレート制御が有効になるが、これも当然システム規模が増大する。
【０００９】
本発明の目的は、監視カメラシステムのように画像信号を複数チャネル入力するようなシステムにおいても、安定した符号量と画質を小さいシステム規模で実現できる画像符号化装置及び記録再生装置とコンピュータ・ソフトウエアを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決する為に、本発明にかかる画像符号化装置は、複数チャネルの画像信号の中から１チャネルを選択する画像信号選択手段と、画像信号選択手段の出力信号を画像圧縮する画像圧縮手段と、チャネルと圧縮画像データの符号量を記録する符号量記録手段を設ける。そして、各チャネルを符号化する前に、同じチャネルで前回符号化した時の符号量を符号量記録手段から読み出して、各チャネルの画像の複雑さに応じたレート制御を行なうレート制御手段を備える構成とする。
【００１１】
本発明は、複数チャネルの画像信号を入力する画像信号入力手段と、該画像信号入力手段から入力された複数チャネルの画像信号の中から１チャネルを選択する画像信号選択手段と、該画像信号選択手段の出力信号を所定のレートで画像圧縮する画像圧縮手段と、前記画像信号選択手段が選択したチャネル及び前記画像圧縮手段が出力する圧縮画像データの符号量を記録する符号量記録手段と、前記画像信号選択手段が選択したチャネルと同じチャネルの符号量を前記符号量記録手段から読み出し、読み出した符号量を用いてレートを決定して前記画像圧縮手段のレート制御を行なうレート制御手段とを有する画像符号化装置である。
【００１２】
また、本発明は、前記レート制御手段は、前記符号量記録手段から読み出した符号量と目標符号量との差分によってレート制御を行なう画像符号化装置である。
【００１３】
そして、本発明は、複数チャネルの画像信号を入力する画像信号入力手段と、該画像信号入力手段から入力された複数チャネルの画像信号の中から１チャネルを選択する画像信号選択手段と、該画像信号選択手段の出力信号を画像圧縮する画像圧縮手段と、前記画像信号選択手段が選択したチャネル及び前記画像圧縮手段が出力する圧縮画像データの符号量を記録する符号量記録手段と、前記画像信号選択手段が選択したチャネルと同じチャネルの符号量を複数個前記符号量記録手段から読み出し、符号量を平均化する符号量平均化手段と、前記符号化平均化手段から出力する符号量を基に、前記画像圧縮手段のレート制御を行なうレート制御手段とを有する画像符号化装置である。
【００１４】
更に、本発明は、前記レート制御手段は、前記符号量平均化手段の符号量と目標符号量との差分によってレート制御を行なう画像符号化装置である。
【００１５】
また、本発明は、前記レート制御手段は、１ピクチャ毎に独立した制御を行なう画像符号化装置である。
【００１６】
そして、本発明は、画像記録手段と、画像再生手段とを備える記録再生装置において、前記画像記録手段は、上記の画像符号化装置を有する記録再生装置である。
【００１７】
更に、本発明は、複数チャネルの画像信号を入力する画像信号入力機能と、該画像信号入力手段から入力された複数チャネルの画像信号の中から１チャネルを選択する画像信号選択機能と、該画像信号選択手段の出力信号を所定のレートで画像圧縮する画像圧縮機能と、前記画像信号選択手段が選択したチャネル及び前記画像圧縮手段が出力する圧縮画像データの符号量を記録する符号量記録機能と、前記画像信号選択手段が選択したチャネルと同じチャネルの符号量を前記符号量記録手段から読み出し、読み出した符号量を用いてレートを決定して前記画像圧縮手段のレート制御を行なうレート制御機能とをコンピュータに実現させるプログラムからなるコンピュータ・ソフトウエアである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を説明する。
本発明の画像符号化装置及び記録再生装置の実施形態について、図１〜図５を用いて説明する。図１は、実施形態１の画像符号化装置の説明図である。図２は、実施形態１の画像符号化装置の出力信号と各ピクチャの符号量の一例の説明図である。図３は、実施形態１の画像符号化装置における各チャネルの量子化の細かさ及び符号量の一例の説明図である。図４は、実施形態２の画像符号化装置の説明図である。図５は、実施形態３の記録再生装置の説明図である。
【００１９】
実施形態１を説明する。本実施形態１の画像符号化装置は、そのブロック図を図１に示すように、画像信号入力手段１１、画像信号選択手段１２、選択制御手段１３、Ａ／Ｄ変換手段１４、画像圧縮手段１５、符号量記録手段１６、レート制御手段１８、符号化データ出力手段１９を備えている。
【００２０】
図２は、実施形態１の画像符号化装置における画像信号選択手段１２の出力信号と、各ピクチャの符号量の一例である。２１は画像信号選択手段１２の出力信号、２２は画像圧縮手段の各ピクチャの符号量である。
【００２１】
図３は、実施形態１の画像符号化装置の符号量記録手段１６に記録された各チャネルの前回の符号量に基づいて量子化するときの量子化の細かさと、今回の各チャネルの符号量と一例である。量子化の細かさに関しては、「↑」が前回よりも量子化を細かく、「↓」が前回よりも量子化を粗く、「→」が前回と同じ量子化の細かさを示す。
【００２２】
以下、実施形態１の画像符号化装置の構成を具体的に説明する。選択制御手段１３はチャネル選択の制御信号を画像信号選択手段１２、符号量記録手段１６、レート制御手段１８に供給する。画像信号入力手段１１に入力された画像信号は画像信号選択手段１２に供給される。画像信号選択手段１２の出力信号はＡ／Ｄ変換手段１４に供給される。Ａ／Ｄ変換手段１４の出力信号は画像圧縮手段１５に供給される。画像圧縮手段１５で圧縮符号化された符号化データは符号化データ出力手段１９に供給されるとともに、そのときの符号量を符号量記録手段１６に供給する。符号量記録手段１６は符号量をレート制御手段１７に供給する。レート制御手段１７は画像圧縮手段１５に制御信号を供給する。
【００２３】
次に、実施形態１の画像符号化装置の動作の一例を説明する。画像信号入力手段１１に入力された複数チャネルの画像信号は、選択制御手段１３によって制御されている画像信号選択手段１２によって、例えば、図２の２１のようにフレーム毎に切り替えられる。画像信号選択手段１２の出力信号はＡ／Ｄ変換手段１４によってＡ／Ｄ変換された後に、画像圧縮手段１５で圧縮符号化され、図２の２２のような符号量の符号化データが出力される。画像圧縮の方式として、ＪＰＥＧやＭＰＥＧなどが考えられるが、本実施形態では特に指定しない。また、本実施例の説明を容易にするために、１ピクチャあたりの目標符号量を例えば５０とし、符号量の単位については特に言及しない。最初の１順目は初期値の量子化の細かさで符号化する為、チャネルによって符号量がばらつく。例えば、複雑な画像のチャネル１は符号量が７０になり、単純な画像のチャネル２は符号量が２０になる。画像圧縮手段１０５で量子化した符号量は、そのときのチャネルと共に符号量記録手段１０６に表１のように記録される。２順目になると、画像圧縮手段１５が各チャネルを符号化するときに、レート制御手段１８は１順目のそれぞれの符号量を符号量記録手段１６から読み出し、１順目よりも量子化を細かくするか粗くするかを決定する。例えば、チャネル１の場合は目標符号量５０に対して大きい為、１順目よりも量子化を粗くし、チャネル２は目標符号量５０よりも小さい為、１順目よりも量子化を細かくする。３順目についても同様に２順目の各チャネルの符号量と目標符号量５０を考慮して、量子化の細かさを決定する。
【００２４】
なお、特に選択制御手段１３、符号量記録手段１６、レート制御手段１８などの制御系に関しては、制御の複雑さや、回路規模の増大等を考慮し、一部、または、全てをソフトウェアで実現するのが望ましい。
【００２５】
本発明は、符号量記録手段１６によって各チャネルの符号量を記録し、各チャネル毎に符号量のフィードバック制御を行なうことによって、監視カメラシステムのように画像信号を複数チャネル入力するようなシステムにおいても、安定した符号量と画質を小さいシステム規模で実現できる画像符号化装置を提供することができる。
【００２６】
実施形態２を説明する。図４は、実施形態２の画像符号化装置のブロック図である。図４において、１７は符号量平均化手段である。図１に対応する部分には同一符号を付けて重複する説明を省略する。
【００２７】
実施形態２の画像符号化装置は、実施形態１に対して、符号量記録手段１６から同一チャネルの符号量を複数個読み出し、符号量平均化手段１７によって平均化された符号量と目標符号量とによってレート制御することにより、一時的な符号量の変化に対して過剰なレート制御を行なうことを防ぐようにしたものであり、実施形態１と同様の効果が得られる。
【００２８】
実施形態３を説明する。本実施形態は、記録再生装置８であり、図５に示すように、画像符号化装置１及び画像記録手段２を備えた画像記録部４と復号化装置５及び画像再生手段６を備えて画像再生部７とからなり、記録媒体９に対し、画像を記録し再生する。本実施形態における画像符号化装置１は、上記実施形態１又は２の画像符号化装置を使用する。画像記録手段２、復号化装置５及び画像再生手段６は、従来の装置を使用することができる。これにより、安定した符号量と画質を小さいシステム規模で実現できる記録再生装置とすることができる。
【００２９】
なお、上記実施形態では画像符号化装置と記録再生装置を説明したが、複数チャネルの画像信号を入力する画像信号入力機能と、該画像信号入力手段から入力された複数チャネルの画像信号の中から１チャネルを選択する画像信号選択機能と、該画像信号選択手段の出力信号を所定のレートで画像圧縮する画像圧縮機能と、前記画像信号選択手段が選択したチャネル及び前記画像圧縮手段が出力する圧縮画像データの符号量を記録する符号量記録機能と、前記画像信号選択手段が選択したチャネルと同じチャネルの符号量を前記符号量記録手段から読み出し、読み出した符号量を用いてレートを決定して前記画像圧縮手段のレート制御を行なうレート制御機能とをコンピュータに実現させるプログラムからなるコンピュータ・ソフトウエアを使用することにより、従来の画像符号化装置又は記録再生装置を本発明の画像符号化装置又は記録再生装置とすることができる。
【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば、画像信号を複数チャネル入力するようなシステムにおいても、安定した符号量と画質を小さいシステム規模で実現できる画像符号化装置及び記録再生装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１の画像符号化装置の説明図。
【図２】実施形態１の画像符号化装置の出力信号と各ピクチャの符号量の一例の説明図。
【図３】実施形態１の画像符号化装置における各チャネルの量子化の細かさ及び符号量の一例の説明図。
【図４】実施形態２の画像符号化装置の説明図。
【図５】実施形態３の記録再生装置の説明図。
【符号の説明】
１  画像符号化装置
１１  画像信号入力手段
１２  画像信号選択手段
１３  選択制御手段
１４  Ａ／Ｄ変換手段
１５  画像圧縮手段
１６  符号量記録手段
１７  符号量平均化手段
１８  レート制御手段
１９  符号化データ出力手段
２１  画像信号選択手段の出力信号
２２  画像圧縮手段の各ピクチャの符号量
３  画像記録手段
４  画像記録部
５  画像復号化装置
６  画像再生手段
７  画像再生部
８  記録再生装置
９  記録媒体
【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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