(57)【要約】【課題】画像リフレッシュと圧縮符号化の際のパラメータの設定変更とによる、フレームレートの低下と伝送路の伝送容量の増大を防ぐ画像伝送装置を提供する。【解決手段】圧縮符号化における画像リフレッシュと圧縮符号化の際のパラメータの設定変更とを同一フレームで行う画像処理手段（１−４、１−１６、１−３）を備えたことを特徴とする。【選択図】  図１
2004180238.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
動画像を圧縮符号化した圧縮データを伝送路へ出力し、該伝送路を介して受信した前記圧縮データを圧縮復号化した画像をモニタで表示する画像伝送装置において、前記圧縮符号化における画像リフレッシュと前記圧縮符号化の際のパラメータの設定変更とを同一フレームで行う画像処理手段を備えたことを特徴とする画像伝送装置。
【請求項２】
動画像を圧縮符号化した圧縮データを伝送路へ出力する画像伝送装置において、前記圧縮符号化における画像リフレッシュと前記圧縮符号化の際のパラメータの設定変更とを同一フレームで行う画像処理手段を備えたことを特徴とする画像伝送装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の画像伝送装置において、前記画像処理手段は、前記画面リフレッシュを行うタイミング信号を設定変更タイミング発生回路へ入力して設定変更タイミングを調整するか、前記設定変更を行うタイミング信号を画面リフレッシュタイミング発生回路へ入力することで画面リフレッシュタイミングを調整するかの少なくとも一方の調整をすることで、圧縮符号化処理手段での前記画面リフレッシュと前記設定変更を同一画像フレームで行うことを特徴とする画像伝送装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、動画像を圧縮符号化する画像伝送装置の画像リフレッシュと圧縮符号化の際のパラメータの設定変更に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年のデジタル化に伴い、監視システムの分野でＭＰＥＧ（Ｍｏｖｉｎｇ  Ｐｉｃｔｕｒｅ  Ｅｘｐｅｒｔｓ  Ｇｒｏｕｐ）などの動画像データの圧縮・伸張技術が利用され始めている。動画像圧縮では、動画像のフレームを１単位としてフレーム内における空間的な圧縮符号化と、あるフレームとその次のフレームの差分情報だけを符号化する時間的な圧縮符号化を組み合わせた処理で実現される（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
監視システムでは、侵入者監視などのように動画像としての監視目的があり、監視対象の動きが重視される。また、多少の圧縮劣化を許容しながらもＭＰＥＧ−４などによる数百ｋｂｉｔ／ｓｅｃの低ビットレート圧縮が要求されることがある。
【０００４】
ここで、従来の画像圧縮伝送装置の構成について図２を用いて説明する。まず送信側のカメラ１−１で撮影した動画像データ１−２は、圧縮符号化処理部１−３と動き判別処理部１−１４へ入力する。圧縮符号化処理部１−３では、Ｉ−ＶＯＰ挿入タイミング信号発生回路２−１から出力するＩ−ＶＯＰ挿入タイミング信号２−２を入力し、この信号を判別して、フレーム内で空間的な圧縮だけを行うフレーム内符号化、もしくは前のフレームからの差分情報だけを圧縮する予測符号化のどちらかの圧縮符号化を行う。圧縮符号化した動画像データは圧縮データ１−６として伝送路１−７へ出力する。伝送路１−７を介して受信側に伝送した圧縮データ１−８は、圧縮復号化処理部１−９へ入力する。圧縮復号化処理部１−９では、圧縮データ１−８に対し圧縮復号化処理を行い、動画像データ１−１０としてモニタ１−１１へ出力する。
【０００５】
モニタ１−１１を見ている監視員などが圧縮符号化処理の際の各種パラメータの設定変更を行うときは、設定変更用スイッチ１−１２を押して設定変更信号１−１３を伝送路１−７へ出力する。伝送路１−７を介して送信側に伝送した設定変更信号１−１３は、設定変更タイミング信号発生回路２−３へ入力する。また、監視対象に異常が発生したときだけ高画質な画像で監視を行いたい場合などのように、カメラ１−１から出力する動画像１−２にある特別な変化があったとき、動き判別処理部１−１４で画像の変化を認識して、設定変更信号１−１５を設定変更タイミング信号発生回路２−３へ送る。設定変更信号１−１３および１−１５を受信した設定変更タイミング発生回路２−３は、設定変更タイミング信号２−４を圧縮符号化処理部１−３へ送り、次に圧縮符号化を行うフレームから設定を変更する。
【０００６】
次に、従来の画像圧縮伝送装置の一例として、圧縮符号化処理部１−３の圧縮符号化方式をＭＰＥＧ−４とした場合の動作について説明する。ＭＰＥＧ−４では３つの符号化タイプがあり、フレーム内符号化を行ったフレームをＩ−ＶＯＰ（Ｉｎｔｒａ−Ｖｉｄｅｏ  Ｏｂｊｅｃｔ  Ｐｌａｎｅ）、前方向予測符号化を行ったフレームをＰ−ＶＯＰ（Ｐｒｅｄｉｃｔｉｖｅ−Ｖｉｄｅｏ  Ｏｂｊｅｃｔ  Ｐｌａｎｅ）、両方向予測符号化を行ったフレームをＢ−ＶＯＰ（Ｂｉ−ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｌｙ  ｐｒｅｄｉｃｔｉｖｅ−Ｖｉｄｅｏ  Ｏｂｊｅｃｔ  Ｐｌａｎｅ）と呼ぶ。
【０００７】
Ｉ−ＶＯＰでは、他のフレームとは独立してフレーム内符号化を行うことで、画面全体をリフレッシュする。このため、発生符号量が莫大に増加するが、シーンの切り替わり点や予測効率が悪い画像に対しては符号化効率が良い。
【０００８】
Ｐ−ＶＯＰでは、時間的に過去に位置するＩまたはＰ−ＶＯＰから予測符号化を行い、動きのある部分だけをリフレッシュする。このため、画面内で物体が動いているような画像において、Ｉ−ＶＯＰよりも高い符号化効率を得ることができる。
【０００９】
Ｂ−ＶＯＰでは、時間的に前後に位置するＩまたはＰ−ＶＯＰを用いて、前方向、後方向、または両方向のＶＯＰから予測符号化を行い、予測方向はマクロブロック単位に決定される。Ｂ−ＶＯＰを導入することで、物体の消失や出現がある画像において符号化効率を向上する。ただし、Ｂ−ＶＯＰはその後のＰやＢ−ＶＯＰの参照画像としては用いられず、Ｉ，Ｐ−ＶＯＰのみが参照画像となる。
【００１０】
以降では、説明簡単のために、ＩおよびＰ−ＶＯＰを用い、Ｂ−ＶＯＰを使用しない場合について説明する。
【００１１】
図３（ａ）に、Ｉ−ＶＯＰによるイントラリフレッシュの概念図を示す。図の左から右に従って圧縮復号化を行ったフレームの時間変化を表している。３−１は、圧縮復号化処理部１−９に圧縮データ１−８を受信し、圧縮復号化を始めて最初に処理したフレームであり、符号化タイプがＰ−ＶＯＰである。３−１の時点で差分情報が送られてきても、その元となる画像がないため、モニタ１−１１には何も表示されない。３−２、３−３と時間が経つにつれて、前の画像からの差分情報だけが表示される。ここで、Ｉ−ＶＯＰ挿入タイミング信号発生回路２−１からＩ−ＶＯＰ挿入タイミング信号２−２が圧縮符号化処理部１−３に入力すると、次のフレームである３−４ではＩ−ＶＯＰとなり、フレーム内の全画像が圧縮符号化されているので、このデータを圧縮復号化処理すると全ての画像がモニタ１−１１に表示される。次のフレームである３−５では再びＰ−ＶＯＰとなり、差分情報だけを更新して表示する。
【００１２】
図３（ｂ）は、図３（ａ）における発生符号量の時間変化をフレーム単位で表している。３−１，３−２，３−３，３−５のフレームでは、Ｐ−ＶＯＰであるため差分情報しか圧縮符号化されず発生符号量が小さい。３−４のフレームはＩ−ＶＯＰであり、フレーム内の全てが圧縮符号化されているため、発生符号量がＰ−ＶＯＰに対して大幅に増加し、その分だけデータ伝送に時間がかかっているのでフレーム数が低下する。
【００１３】
次に、図２の設定変更タイミング信号２−４が圧縮符号化処理部１−３に入力した場合の動作を、図４（ａ）を用いて説明する。図の左から右に従って圧縮復号化を行ったフレームの時間変化を表している。圧縮復号化処理部１−９で圧縮データ１−８を受信し、圧縮復号化を始めてから２フレームまでは、図３（ａ）と同様に、３−１，３−２となり、前の画像からの差分情報だけが表示される。ここで、設定変更タイミング発生回路２−３から圧縮符号化処理部１−３へ設定変更タイミング信号２−４が送られると、次に圧縮符号化を行う５−１のフレームから、圧縮符号化の際のパラメータの設定を変更する。この設定変更の内容が、圧縮符号化の画像サイズ変更、高画質設定などの設定変更であれば差分情報が大きくなり、設定変更直後の５−１のフレームでは、画面内の殆どの画像が圧縮符号化され、画面全体がモニタ１−１１に表示される。この場合、差分情報が非常に大きいために発生符号量が大幅に増加し、その分だけデータ伝送に時間を費やすためフレーム数が低下する。
【００１４】
ここで、設定変更タイミング信号発生時から４−１の圧縮符号化された画像までの間に、Ｉ−ＶＯＰ挿入タイミング信号発生回路２−１からＩ−ＶＯＰ挿入タイミング信号２−２が圧縮符号化処理部１−３に入力すると、次に符号化する４−２のフレームはＩ−ＶＯＰとなり、フレーム内の全ての画像が符号化されるため、発生符号量が大幅に増加し、その分だけデータ伝送に時間がかかるため、フレーム数が更に低下する。
【００１５】
図４（ｂ）は、図４（ａ）における発生符号量の時間変化をフレーム単位で表している。３−１，３−２のフレームはＰ−ＶＯＰであり、差分情報しか圧縮符号化されていないため発生符号量が小さい。４−１のフレームはＰ−ＶＯＰであるが、設定変更を行っているため発生符号量が増大し、次に挿入される発生符号量の大きいＩ−ＶＯＰの４−２のフレームとほぼ同レベルとなる。
【００１６】
このように、設定変更のフレームとＩ−ＶＯＰ挿入のフレームが連続した場合や、時間的に近い距離にある場合は、発生符号量が大幅に増加した状態が続いてしまい、伝送路の圧迫およびフレーム数の低下となってしまう。
【００１７】
【特許文献１】
特開平９−３３１５３３号公報（要約、図１）
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
画像リフレッシュの方式をＩ−ＶＯＰとし、一定間隔でＩ−ＶＯＰを挿入した場合、Ｉ−ＶＯＰを挿入したフレームでは莫大な符号量が発生する。また、画像サイズの変更や高画質設定などの設定変更を行ったフレームも、Ｉ−ＶＯＰを挿入した場合と同等の符号量を発生する。このＩ−ＶＯＰ挿入のフレームと設定変更を行ったフレームが時間的に近い位置にあると、発生符号量が増大する期間が続き、フレームレートの低下および伝送路の伝送容量が増大する。
【００１９】
本発明の目的は、画像リフレッシュと圧縮符号化の際のパラメータの設定変更とによる、フレームレートの低下と伝送路の伝送容量の増大を防ぐ画像伝送装置を提供することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、動画像を圧縮符号化した圧縮データを伝送路へ出力し、該伝送路を介して受信した前記圧縮データを圧縮復号化した画像をモニタで表示する画像伝送装置において、前記圧縮符号化における画像リフレッシュと前記圧縮符号化の際のパラメータの設定変更とを同一フレームで行う画像処理手段を備えたことを特徴とする画像伝送装置である。
【００２１】
本発明は、動画像を圧縮符号化した圧縮データを伝送路へ出力する画像伝送装置において、前記圧縮符号化における画像リフレッシュと前記圧縮符号化の際のパラメータの設定変更とを同一フレームで行う画像処理手段を備えたことを特徴とする画像伝送装置である。
【００２２】
本発明は、上記記載の画像伝送装置において、前記画像処理手段は、前記画面リフレッシュを行うタイミング信号を設定変更タイミング発生回路へ入力して設定変更タイミングを調整するか、前記設定変更を行うタイミング信号を画面リフレッシュタイミング発生回路へ入力することで画面リフレッシュタイミングを調整するかの少なくとも一方の調整をすることで、圧縮符号化処理手段での前記画面リフレッシュと前記設定変更を同一画像フレームで行うことを特徴とする画像伝送装置である。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明による画像圧縮伝送装置の実施の形態の構成について、図１を用いて説明する。
【００２４】
まず送信側のカメラ１−１で撮影した動画像データ１−２は、圧縮符号化処理部１−３と動き判別処理部１−１４へ入力する。圧縮符号化処理部１−３では、Ｉ−ＶＯＰ挿入タイミング信号発生回路１−４から出力するＩ−ＶＯＰ挿入タイミング信号１−５を入力し、この信号を判別して、フレーム内符号化もしくは予測符号化のどちらかの圧縮符号化を行う。またＩ−ＶＯＰ挿入タイミング信号１−５は、設定変更タイミング信号発生回路１−１６へも送られ、設定変更のタイミング調整に使用される。その動作については後で説明する。圧縮符号化した動画像データは圧縮データ１−６として伝送路１−７へ出力する。伝送路１−７を介して受信側に伝送した圧縮データ１−８は、圧縮復号化処理部１−９へ入力する。圧縮復号化処理部１−９では、圧縮データ１−８に対し圧縮復号化処理を行い、動画像データ１−１０としてモニタ１−１１へ出力する。
【００２５】
モニタ１−１１を見ている監視員などが圧縮符号化処理の設定変更を行うときは、設定変更用スイッチ１−１２から設定変更信号１−１３を伝送路１−７へ出力する。伝送路１−７を介して送信側に伝送した設定変更信号１−１３は、設定変更タイミング信号発生回路１−１６へ入力する。また、監視対象に異常が発生した場合だけ高画質画像で監視を行いたい場合などのように、カメラ１−１から出力する動画像１−２にある特別な変化があったとき、動き判別処理部１−１４で画像の変化を認識して、設定変更信号１−１５を設定変更タイミング信号発生回路１−１７へ送る。設定変更信号１−１３および１−１５を受信した設定変更タイミング発生回路１−１６は、Ｉ−ＶＯＰ挿入タイミング信号発生回路１−４から入力したＩ−ＶＯＰ挿入タイミング信号１−５を判別し、設定変更のタイミングを少し遅らせることでＩ−ＶＯＰ挿入タイミングに合わせて設定変更タイミング信号１−１７を圧縮復号化処理部１−３へ送信する。これにより、圧縮符号化処理部１−３では、設定変更とＩ−ＶＯＰの圧縮符号化を同フレームで行ことが可能となる。
【００２６】
また、設定変更タイミング信号１−１７をＩ−ＶＯＰ挿入タイミング信号発生回路１−４に送ると、設定変更のタイミングを変更せずに、Ｉ−ＶＯＰ挿入タイミングを少し遅らせることで、設定変更タイミングに合わせてＩ−ＶＯＰ挿入タイミング信号１−５を圧縮符号化処理部１−３へ送り、設定変更とＩ−ＶＯＰの符号化を同フレームで行うことも可能である。
【００２７】
また、Ｉ−ＶＯＰ挿入タイミング信号１−５を、設定変更タイミング信号発生回路１−１６に送り、設定変更のタイミング調整を行うとともに、設定変更タイミング信号１−１７をＩ−ＶＯＰ挿入タイミング信号発生回路１−４に送り、Ｉ−ＶＯＰ挿入タイミングを調整して、同一タイミングとすることで、設定変更とＩ−ＶＯＰの符号化を同フレームで行うことも可能である。
【００２８】
次に、設定変更タイミング信号１−１７が圧縮符号化処理部１−３に入力したときのフレームの時間変化について、図５（ａ）を用いて説明する。図の左から右に従って圧縮復号化を行ったフレームの時間変化を表している。圧縮復号化処理部１−９で圧縮データ１−８を受信し、圧縮復号化を始めてから２フレームまでは、図３（ａ）および図４（ａ）と同様に、３−１，３−２となり、前の画像からの差分情報だけが表示される。ここで、設定変更タイミング発生回路１−１６に設定変更信号１−１３および１−１５が入力すると、設定変更タイミング信号発生回路１−１６は、Ｉ−ＶＯＰ挿入タイミング信号１−５を判別して、Ｉ−ＶＯＰ挿入タイミングまで設定変更タイミング信号１−１７を圧縮復号化処理部１−３へ送信せずにウェイト状態となる。このため、次のフレームは設定変更を行わずに図３（ａ）と同様の３−３となり、Ｐ−ＶＯＰであるため、前の画像からの差分情報だけが表示される。
【００２９】
ここで、Ｉ−ＶＯＰ挿入タイミング信号発生回路１−４から、Ｉ−ＶＯＰ挿入タイミング信号１−５が、圧縮符号化処理部１−３および設定変更タイミング信号発生回路１−１６に入力すると、設定変更タイミング信号発生回路１−１６から、設定変更タイミング信号１−１７が、圧縮復号化処理部１−３へ入力し、Ｉ−ＶＯＰの圧縮符号化と設定変更とが同時に行われる。この時の設定変更の内容が、差分情報を多く発生してしまう変更内容であっても、同時にフレーム内の全体を符号化するＩ−ＶＯＰの圧縮符号化を行うため、このフレームの発生符号量は、設定変更を行わずに通常のＩ−ＶＯＰを圧縮符号化したフレームと同程度となる。つまり、Ｉ−ＶＯＰの圧縮符号化と設定変更とを同時に行ってもフレーム数が低下しない。次のフレームである５−２では、図３（ａ）と同様にＰ−ＶＯＰの圧縮符号化を行う。
【００３０】
図５（ｂ）は、図５（ａ）における発生符号量の時間変化をフレーム単位で表している。３−１，３−２，３−３のフレームはＰ−ＶＯＰであり、差分情報しか圧縮符号化されていないため発生符号量が小さい。５−１のフレームは、Ｉ−ＶＯＰの圧縮符号化と設定変更とを行っているが、前述したように、このフレームの発生符号量は、設定変更を行わずに通常のＩ−ＶＯＰを圧縮符号化したフレームと同程度となり、発生符号量は通常のＩ−ＶＯＰと同レベルとなる。
【００３１】
このように、本発明の実施の形態による画像圧縮伝送装置では、Ｉ−ＶＯＰ挿入と設定変更とを同一画像フレームで行うことにより、設定変更に発生する差分情報で増大する演算をＩ−ＶＯＰの圧縮符号化として行うため、発生符号量が増大せず、フレーム数の低下を防ぐことが可能である。また、発生符号量の増加時間を抑制するため、伝送路の伝送容量の増大を防ぐことが可能となる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、画像リフレッシュと圧縮符号化の際のパラメータの設定変更とによる、フレームレートの低下と伝送路の伝送容量の増大を防ぐ画像伝送装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による画像伝送装置の実施の形態の構成を示すブロック図である。
【図２】従来による画像伝送装置の構成を示すブロック図である。
【図３】Ｉ−ＶＯＰによるイントラリフレッシュの概念と、発生符号量の時間変化を示す図である。
【図４】従来によるＩ−ＶＯＰ挿入と設定変更のタイミングと、発生符号量の時間変化を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態によるＩ−ＶＯＰ挿入と設定変更のタイミングと、発生符号量の時間変化を示す図である。
【符号の説明】
１−１：カメラ、１―２：動画像データ、１―３：圧縮符号化処理部、１―４：本発明の実施の形態によるＩ−ＶＯＰ挿入タイミング信号発生回路、１―５：本発明の実施の形態によるＩ−ＶＯＰ挿入タイミング信号、１―６：圧縮データ、１―７：伝送路、１―８：圧縮データ、１―９：圧縮復号化処理部、１―１０：動画像データ、１―１１：モニタ、１―１２：設定変更用スイッチ、１―１３：設定変更信号、１―１４：動き判別処理部、１―１５：設定変更信号、１―１６：本発明の実施の形態による設定変更タイミング信号発生回路、１―１７：本発明の実施の形態による設定変更タイミング信号、２―１：従来によるＩ−ＶＯＰ挿入タイミング信号発生回路、２―２：従来によるＩ−ＶＯＰ挿入タイミング信号、２―３：従来による設定変更タイミング信号発生回路、２―４：従来による設定変更タイミング信号、３―１：デコード開始フレーム画像、３―２：デコード開始から第２番目のフレーム画像、３―３：デコード開始から第３番目のフレーム画像、３―４：デコード開始から第４番目のフレーム画像（Ｉ−ＶＯＰ挿入）、３―５：デコード開始から第５番目のフレーム画像、４―１：Ｐ−ＶＯＰで設定変更を行ったフレーム画像、４―２：Ｐ−ＶＯＰで設定変更を行った次のフレーム画像、５―１：Ｉ−ＶＯＰで設定変更を行ったフレーム画像、５―２：Ｉ−ＶＯＰで設定変更を行った次のフレーム画像。
【図１】
2004180238.tif 000003
【図２】
2004180238.tif 000004
【図３】
2004180238.tif 000005
【図４】
2004180238.tif 000006
【図５】
2004180238.tif 000007