(57)【要約】【課題】高品質な映像を少ないデータ量で伝送する。【解決手段】撮像画像の各画素のデータの時間変化を示す画素状態データを求める手段を有し前記撮像画像の動画部分と静止画部分とを前記画素状態データを用いて分離し前記動画部分をデータ圧縮して前記動画部分の圧縮データと前記画素状態データとをネットワーク５に送信する監視用ネットワークカメラ装置１０と、ネットワーク５から受信した前記動画部分の圧縮データと前記画素状態データとから前記撮像画像を復元しディスプレイ２１に表示する監視用ネットワークディスプレイ装置１７とを備える。情報量の少ない画素状態データを用いるため静止画像と動画像との分離が高速且つ容易となり、また、高画質の画像データの高圧縮と再生が可能となる。【選択図】　図１
2004146940.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像画像の各画素のデータの時間変化を示す画素状態データを求める画素状態データ検出手段を有し前記撮像画像の動画部分と静止画部分とを前記画素状態データを用いて分離し前記動画部分をデータ圧縮して前記動画部分の圧縮データと前記画素状態データとをネットワークに送信する映像送信装置と、前記ネットワークから受信した前記動画部分の圧縮データと前記画素状態データとから前記撮像画像を復元しディスプレイに表示する映像受信装置とを備えたことを特徴とする映像伝送用ネットワークシステム。
【請求項２】
前記画素状態データ検出手段は前記映像送信装置が有する撮像素子に内蔵されていることを特徴とする請求項１に記載の映像伝送ネットワークシステム。
【請求項３】
前記画素状態データ検出手段は、時間を置いて前記撮像素子の感光部から２本の垂直転送路に読み出された電荷量の差分を求めるものであることを特徴とする請求項２に記載の映像伝送ネットワークシステム。
【請求項４】
前記画素状態データは圧縮データに先行してネットワークに送信されることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の映像伝送用ネットワークシステム。
【請求項５】
前記映像受信装置は、受信した前記画素状態データを使用して前記ディスプレイに表示する前記撮像画像の表示データを加工処理することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の映像伝送用ネットワークシステム。
【請求項６】
前記加工処理は、前記表示データの残像防止処理、動画部分以外の輝度低下処理、動画部分以外のコントラスト低下処理、静止画部分による焼き付き防止処理、動画部分の強調処理のうちの少なくとも１つであることを特徴とする請求項５に記載の映像伝送用ネットワークシステム。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の映像伝送用ネットワークシステムを構成する映像送信装置。
【請求項８】
請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の映像伝送用ネットワークシステムを構成する映像受信装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、映像送信装置と映像受信装置とをネットワークに接続した映像伝送用ネットワークシステムに係り、特に、カメラで撮像した映像データを高画質のまま高圧縮してネットワークに伝送する映像伝送用ネットワークシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば監視用カメラ装置で撮像した監視画像データをネットワークを使用して伝送する場合、監視に必要な画像品質を維持したまま、ネットワーク上での転送レートを低減して伝送するために、撮像した画像データを一律にＪＰＥＧやＭＰＥＧなどの一般的な画像圧縮符号化によってデータサイズを縮小している。
【０００３】
しかし、撮像画像データをカメラに取り込んだ後、ＪＰＥＧやＭＰＥＧの標準の圧縮率でデータ圧縮したのでは、動画像が多いときなど画像データサイズをあまり小さくできないという問題がある。
【０００４】
このため、従来は、例えば特開２００１―１２８１８０号公報（特許文献１）に記載されている様に、まず背景のデータを圧縮して伝送した後、それよりも小さい画像サイズの動画を圧縮して伝送し、復号装置側では、背景となる画像データを復号した後に動画データを復号して、背景画像の中に動画を重ねあわせることにより、観察者に見かけ上、画像サイズが大きく動画像の画質が良いと感じさせ、伝送するデータ量の削減を図っている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１―１２８１８０号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来技術は、動画像の画質は実際には良くなく、これを見かけ上、良好な画質であると観察者に感じさせているに過ぎない。一般的な監視システムであれば、この従来技術は伝送負荷を軽減する上で便利であるが、監視対象の重要度が高い場合、実際に高画質な動画の伝送が必要となる。
【０００７】
本発明の目的は、高画質な画像データを高圧縮し小さなデータ量でネットワークに伝送することができる映像伝送用ネットワークシステムを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の映像伝送用ネットワークシステムは、撮像画像の各画素のデータの時間変化を示す画素状態データを求める画素状態データ検出手段を有し前記撮像画像の動画部分と静止画部分とを前記画素状態データを用いて分離し前記動画部分をデータ圧縮して前記動画部分の圧縮データと前記画素状態データとをネットワークに送信する映像送信装置と、前記ネットワークから受信した前記動画部分の圧縮データと前記画素状態データとから前記撮像画像を復元しディスプレイに表示する映像受信装置とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
この構成により、動画部分のみデータ圧縮することで伝送データ量の削減が図れ、この圧縮データと、元々データ量の少ない画素状態データとを受信した映像受信装置は、圧縮データ及び画素状態データから高品質の映像を再生することができる。また、画素状態データを使用するため、フレームメモリ等を使用せずにリアルタイムに高い圧縮率で画像データを圧縮符号化することができ、しかも、フレームメモリを使用して前後の画像データを比較し動画部分と静止画部分とを分離する必要がないので、低価格な回路で高速に画像処理を行うことが可能となる。
【００１０】
好適には、上記において、前記画素状態データ検出手段は前記映像送信装置が有する撮像素子に内蔵されていることを特徴とする。この構成により、映像送信装置における画素状態データを求める処理負荷が軽減される。
【００１１】
更に好適には、上記において、前記画素状態データ検出手段は、時間を置いて前記撮像素子の感光部から２本の垂直転送路に読み出された電荷量の差分を求めるものであることを特徴とする。この構成により、ハードウェア処理により高速に画素状態データが得られ、画像データの送信に先行して画素状態データをネットワークに送信するのが容易となる。
【００１２】
更に好適には、上記において、前記画素状態データは圧縮データに先行してネットワークに送信されることを特徴とする。この構成により、画像データの圧縮データより情報量がはるかに少なく高速転送が可能な画素状態データを利用し、各種処理において画像データの転送前に画素状態を予測したリアルタイムな処理が可能となる。
【００１３】
更に好適には、前記映像受信装置は、受信した前記画素状態データを使用して前記ディスプレイに表示する前記撮像画像の表示データを加工処理することを特徴とし、前記加工処理は、前記表示データの残像防止処理、動画部分以外の輝度低下処理、動画部分以外のコントラスト低下処理、静止画部分による焼き付き防止処理、動画部分の強調処理のうちの少なくとも１つであることを特徴とする。この構成により、見やすい画像を表示することが可能となり、また、応答性の遅れを補うことができ、ディスプレイの寿命を延ばすことが可能となる。
【００１４】
上記目的は、上記のいずれかに記載の映像伝送用ネットワークシステムを構成する映像送信装置または映像受信装置によっても達成される。これにより、動画部分のみデータ圧縮することで伝送データ量の削減が図れ、この圧縮データと、元々データ量の少ない画素状態データとを受信した映像受信装置は、圧縮データ及び画素状態データから高品質の映像を再生することができる。また、画素状態データを使用するため、フレームメモリ等を使用せずにリアルタイムに高い圧縮率で画像データを圧縮符号化することができ、しかも、フレームメモリを使用して前後の画像データを比較し動画部分と静止画部分とを分離する必要がないので、低価格な回路で高速に画像処理を行うことが可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
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。
【００１６】
図１は、本発明の一実施の形態に係る映像伝送用ネットワークシステムの構成図である。この映像伝送用ネットワークシステムは、ネットワーク５に接続された映像送信装置の１つである監視用ネットワークカメラ装置１０と、映像受信装置の１つのである監視用ネットワークディスプレイ装置１７により構成される。
【００１７】
監視用ネットワークカメラ装置１０は、撮像対象からの光を電気信号に変換する撮像素子部１１と、撮像素子部１１から出力される画素データを画像データに変換する画像データ変換部１２と、画像データ変換部１２から出力される画像データを圧縮し符号化する画像圧縮符号化部１３と、ネットワーク５に接続されネットワーク５上の他の装置との間でデータの送受信を行い前記の画像圧縮符号化部１３で圧縮され符号化された画像データをネットワーク５に伝送するネットワーク部１４と、画像データを一時的に記憶するメモリ部１５と、これらの撮像素子部１１、画像データ変換部１２、画像圧縮符号化部１３、ネットワーク部１４、メモリ部１５を制御する制御部１６とを備える。
【００１８】
本実施の形態に係る撮像素子部１１は、監視映像の元となる前記の画素データの他に後述する画素状態データを出力し、ネットワーク部１４からは、画素データから生成され圧縮された画像データに先行して、画素状態データがネットワーク５に出力される。
【００１９】
監視用ネットワークディスプレイ装置１７は、ネットワーク５に接続されネットワーク５上の他の装置との間でデータの送受信を行い前記の監視用ネットワークカメラ装置１０から送られてきた画像データ及び画素状態データを受信するネットワーク部１８と、ＪＰＥＧやＭＰＥＧで符号化されネットワーク５上を伝送されてきた画像データを復号化する画像復号化変換部１９と、動画のみでネットワーク５上を伝送されてきた画像データをこの画像データに先行して高速伝送されてきた画素状態データを用いて完全な映像信号に復元する映像データ作成部２０と、この映像信号を表示するディスプレイ表示部２１と、画像データを一時的に記憶するメモリ部２２と、これらのネットワーク部１８、画像復号化変換部１９、映像データ作成部２０、ディスプレイ表示部２１、メモリ部２２を制御する制御部２３とを備える。
【００２０】
図２は、図１に示す撮像素子部１１の機能構成図である。ＣＣＤ（電荷結合素子）等で構成された撮像素子部１１には、縦横に多数配列され受光光量に応じた電荷を蓄積する感光部（一列のみ図示）２５と、この感光部２５に蓄積された電荷（画素データ）を読み出し垂直方向に転送する第１垂直転送路２６と、第１垂直転送路２６によって転送されてきた画素データを水平方向に転送して撮像素子部１１から出力する第１水平転送路２７とを備える。ここまでの構成は、通常のＣＣＤの構成と同じである。
【００２１】
本実施の形態に係る撮像素子部１１は更に、第１垂直転送路２６に並置され感光部２５の蓄積電荷が読み出される第２垂直転送路２８と、第２垂直転送路２８に並置され第１垂直転送路２６と第２垂直転送路２８に読み出された各電荷量を画素単位に比較し差分データを画素状態データとして求め垂直方向に転送する第３垂直転送路２９と、この第３垂直転送路２９によって転送されてきた画素状態データを水平方向に転送して撮像素子部１１から出力する第２水平転送路３０とを備える。
【００２２】
次に、上述した構成の監視用ネットワークシステムの動作について説明する。図３は、撮像素子部１１の動作手順を示すフローチャートである。この撮像素子部１１は、制御部１６の動作指令を受け、画素データを出力する時の水平走査周波数の２倍以上の周波数で動作する。同様に、垂直走査周波数も２倍以上で動作する。
【００２３】
例えば、１秒間に３０フレームの映像を撮像し画素データを出力する場合、先ず、感光部２５の蓄積電荷を第１垂直転送路２６に読み出した（ステップＳ１）後、遅くとも１／６０秒後には感光部２５の蓄積電荷を今度は第２垂直転送路２８に読み出す（ステップＳ２）。そして、第１垂直転送路２６と第２垂直転送路２８とに夫々読み出された電荷量を比較し差分データを画素状態データとして画素毎に求める（ステップＳ３）。
【００２４】
次に、差分データとして求められた画素状態データを、第３垂直転送路２９に格納し（ステップＳ４）、第３垂直転送路２９を高速駆動して画素状態データを第２水平転送路３０に転送する（ステップＳ５）。また、第１垂直転送路２６を駆動して画素データを第１水平転送路２７に転送する（ステップＳ６）。
【００２５】
そして、第２水平転送路３０を高速駆動して画素状態データを撮像素子部１１から出力し（ステップＳ７）、第１水平転送路２７を駆動して画素データを撮像素子部１１から出力する（ステップＳ８）。即ち、本実施の形態では、画素データの出力に先行して画素状態データを撮像素子部１１から出力する。尚、感光部２５から第２垂直転送路２８に読み出された電荷は、差分データの作成後には廃棄される。
【００２６】
この様にして、撮像素子部１１から出力された画素データは、画像データ変換部１２に出力され、画像データとしての本来の水平周波数、垂直周波数に変換されて、映像出力信号となる。
【００２７】
撮像素子部１１から出力された画素状態データは、上記例で言えば１／６０秒間における撮像画像間の差分データであり、撮像画像に動き即ち変化がある場合に差分が生じるデータである。この画素状態データは、必要に応じ、１ビットから数ビットの小データに変換され、制御部１６に高速転送される。動画と静止画の区別を行うときは、画素状態データを１ビットのデータとし、各画素の増減状態のデータを含ませるときは、数ビットのデータとする。
【００２８】
画像圧縮符号化部１３は、ＪＰＥＧやＭＰＥＧ等のデータ圧縮を行うが、このとき、画素状態データから動画部分と静止画部分とを識別した制御部１６からの指令に基づき、動画部分と静止画部分とを分離し、動画部分のみをデータ圧縮する。画素状態データは、画像データ変換部１２から画像圧縮符号化部１３に出力される映像出力信号に比べ高速転送可能なため、動画部分と静止画部分の分離はリアルタイムで行える。
【００２９】
この様に、本実施の形態では、撮像画像中の動画部分のみをリアルタイムに切り出してＪＰＥＧ圧縮あるいはＭＰＥＧ圧縮するため、撮像画像全面をデータ圧縮する場合に比較してデータ量を削減することが可能となる。
【００３０】
ネットワーク部１４は、画像圧縮符号化部１３で圧縮符号化された映像信号と、その他の制御データ及び画素状態データをネットワーク５に送信する。このとき、画素状態データを映像信号に先行して送信する。
【００３１】
監視用ネットワークディスプレイ装置１７は、監視用ネットワークカメラ装置１０から送信されてきた各種データをネットワーク部１８で受信する。受信された映像信号すなわち符号化された画像データは画像復号化変換部１９で復号化される。また、映像データ作成部２０は、動画のみでネットワーク５上を伝送されてきた画像データ（画像復号化変換部１９で復号化された画像データ）を、先行して高速伝送されてきた画素状態データを用いて完全な映像信号に復元し、ディスプレイ表示部２１はこの映像信号を表示する。これにより、高画質な監視映像が表示される。
【００３２】
この様にして監視映像をディスプレイ表示部２１に表示するとき、本実施の形態に係る制御部２３は、先行して伝送されてきた画素状態データを使用して、動画部分の画素の先行点灯、消灯などを行い、ディスプレイ表示部２１での画素の点灯、消灯に伴う遅延による残像、ボケなどを低減する。
【００３３】
更に、図４に示す様に、制御部２３は、画素状態データを使用し，監視映像中の動画部分４０と静止画部分４１とを分離し、静止画部分４１の画素のコントラストと輝度を低下させて表示する。これにより、静止画部分４１の長時間表示による焼き付き等が防止される。
【００３４】
以上のように、本実施の形態によれば、撮像素子部１１から出力される画素状態データを利用して撮像画像中の動画部分を静止画部分から分離して動画部分に対してのみデータ圧縮し、画素状態データと共に送信するため、データ圧縮率が向上して伝送負荷が軽減すると共に、高画質な監視映像を再生することが可能となる。
【００３５】
また、画素状態データを画像データに先行して送信するため、このディスプレイ装置側では画素状態データを利用して、表示画面の残像を低減したり、静止画部分の焼き付きを容易に防止可能となり、更に、動画部分を静止画部分に対して強調するなどの優れた機能を付加することが可能となる。
【００３６】
なお、上述した実施の形態では、画素状態データを撮像素子部で作成したが、撮像素子部から出力された画素データ間の差分をとって画素状態データとすることでもよい。また、監視用ネットワークカメラ装置と監視用ネットワークディスプレイ装置とで監視用ネットワークシステムを構成したが、他のネットワーク装置にも本発明を同様に適用可能である。
【００３７】
【発明の効果】
本発明によれば、高いデータ圧縮率で画像データの圧縮ができ、しかも高画質の画像伝送が可能となる映像伝送用ネットワークシステムを構築することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る映像伝送用ネットワークシステムの構成図
【図２】本発明の実施の形態に係る映像伝送用ネットワークカメラ装置に搭載される撮像素子部の機能構成図
【図３】本発明の実施の形態に係る撮像素子部の動作手順を示すフローチャート
【図４】本発明の実施の形態に係る映像伝送用ネットワークディスプレイ装置における焼き付き防止の説明図
【符号の説明】
１０　監視用ネットワークカメラ装置
１１　撮像素子部
１２　画像データ変換部
１３　画像圧縮符号化部
１４、１８　ネットワーク部
１５、２２　メモリ部
１６、２３　制御部
１７　監視用ネットワークディスプレイ装置
１９　画像復号化変換部
２０　映像データ作成部
２１　ディスプレイ表示部
２５　感光部
２６　第１垂直転送路
２７　第１水平転送路
２８　第２垂直転送路
２９　第３垂直転送路
３０　第２水平転送路
４０　動画部分
４１　静止画部分
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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