(57)【要約】【課題】ホームセキュリティシステム等に適用される画像送信装置において、画質の低下を抑制しつつ、さらなる低ビットレート化を実現する。【解決手段】入力画像の画像情報から、監視対象として重要な監視対象領域の画像情報と監視対象として重要でない非監視対象領域の画像情報とを分離する。そして、前記非監視対象領域の画像情報を送信せずに、前記監視対象領域の画像情報のみを送信する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力画像の画像情報から、監視対象として重要な監視対象領域の画像情報と監視対象として重要でない非監視対象領域の画像情報とを分離し、前記非監視対象領域の画像情報を送信せずに、前記監視対象領域の画像情報を送信することを特徴とする画像送信装置。
【請求項２】
入力画像の画像情報を解析して移動体の検出を行い、その結果に基づいて、監視対象としての重要度を判断し、前記監視対象領域の画像情報と前記非監視対象領域の画像情報とを分離する画像分離手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の画像送信装置。
【請求項３】
入力画像の画像情報を解析して顔画像又は人体画像の検出を行い、その結果に基づいて、監視対象としての重要度を判断し、前記監視対象領域の画像情報と前記非監視対象領域の画像情報とを分離する画像分離手段を備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像送信装置。
【請求項４】
入力画像の画像情報を解析して特定の被写体の画像の検出を行い、その結果に基づいて、監視対象としての重要度を判断し、前記監視対象領域の画像情報と前記非監視対象領域の画像情報とを分離する画像分離手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の画像送信装置。
【請求項５】
入力画像を構成する画素領域に基づいて、監視対象としての重要度を判断し、前記監視対象領域の画像情報と前記非監視対象領域の画像情報とを分離する画像分離手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の画像送信装置。
【請求項６】
前記画像分離手段は、入力画像の予め定められた特定の画素領域についてのみ、監視対象としての重要度を判断し、前記監視対象領域の画像情報と前記非監視対象領域の画像情報とを分離することを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれか一項に記載の画像送信装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の画像送信装置から送信された前記監視対象領域の画像情報を受信する受信手段と、
前記受信手段によって受信された画像情報と予め記憶している前記非監視対象領域の画像情報を合成する画像合成手段と、
前記画像合成手段によって合成された画像情報を表示するモニタを備えたことを特徴とする画像受信装置。
【請求項８】
請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の画像送信装置と、請求項７に記載の画像受信装置とを備えたことを特徴とする画像伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像された画像から監視対象物の画像情報を低ビットレートで送信する画像送信装置等の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、画像情報を圧縮して送信する場合に、画像の領域によって情報量（ビットレート）を変えて送信する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
近年、画像情報を圧縮して送信する技術は、家屋内外の要所に配設されたカメラで撮像された画像を家屋内のモニタで表示可能とするいわゆるホームセキュリティシステムへの応用が検討されている。ホームセキュリティシステムにおいては、カメラからモニタに画像情報を送信する際に、無線ＬＡＮの他にもBluetooth、ZigBee、特定小電力無線など低消費電力の無線方式を適用する技術が検討されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−３２０７０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
これらの低消費電力の無線通信方式は、無線ＬＡＮと比較すると、電力を抑えた分通信信頼性を確保するため、通信に使用できる周波数帯域は狭い。そのため、ホームセキュリティシステムにこれら低消費電力の無線通信を適用する場合には、画像情報を圧縮することにより、送信に必要なビットレートを少なくすることが要求される。
【０００６】
画像情報を圧縮する技術としては、Ｈ．２６４やＭＰＥＧ等の規格が知られている。ホームセキュリティシステムの用途において良好な動画性能を得るためには、ＱＶＧＡ相当の解像度（３２０×２４０ドット）では、１５〜３０ｆｐｓ程度以上のフレームレートが望ましい。また、ＶＧＡ相当の解像度（６４０×４８０ドット）でも、７．５〜１５ｆｐｓ程度以上のフレームレートが望ましい。ところが、上記解像度とフレームレートの組み合わせによる画像情報をＨ．２６４やＭＰＥＧ等の規格を適用して圧縮した場合であっても、低消費電力の無線通信方式で伝送可能なビットレートを超えることがある。そこで、カメラとモニタ間の通信に低消費電力の無線通信方式を適用してホームセキュリティシステムを構築するためには、実用上問題となる画質の低下を抑制しつつ、さらなる低ビットレート化を実現する技術が要求されている。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、実用上問題となる監視領域の画質の低下を抑制しつつ、さらなる低ビットレート化を実現可能な画像送信装置等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】
上記目的を達成するために本発明の画像送信装置は、入力画像の画像情報から、監視対象として重要な監視対象領域の画像情報と監視対象として重要でない非監視対象領域の画像情報とを分離し、前記非監視対象領域の画像情報を送信せずに、前記監視対象領域の画像情報を送信するものである。
【０００９】
この発明において、入力画像の画像情報を解析して移動体の検出を行い、その結果に基づいて、監視対象としての重要度を判断し、前記監視対象領域の画像情報と前記非監視対象領域の画像情報とを分離する画像分離手段を備えることが好ましい。
【００１０】
この発明において、入力画像の画像情報を解析して顔画像又は人体画像の検出を行い、その結果に基づいて、監視対象としての重要度を判断し、前記監視対象領域の画像情報と前記非監視対象領域の画像情報とを分離する画像分離手段を備えることが好ましい。
【００１１】
この発明において、入力画像の画像情報を解析して特定の被写体の画像の検出を行い、その結果に基づいて、監視対象としての重要度を判断し、前記監視対象領域の画像情報と前記非監視対象領域の画像情報とを分離する画像分離手段を備えることが好ましい。
【００１２】
この発明において、入力画像を構成する画素領域に基づいて、監視対象としての重要度を判断し、前記監視対象領域の画像情報と前記非監視対象領域の画像情報とを分離する画像分離手段を備えることが好ましい。
【００１３】
この発明において、前記画像分離手段は、入力画像の予め定められた特定の画素領域についてのみ、監視対象としての重要度を判断し、前記監視対象領域の画像情報と前記非監視対象領域の画像情報とを分離することが好ましい。
【００１４】
また、本発明の画像受信装置は、前記画像送信装置から送信された前記監視対象領域の画像情報を受信する受信手段と、前記受信手段によって受信された画像情報と予め記憶している前記非監視対象領域の画像情報を合成する画像合成手段と、前記画像合成手段によって合成された画像情報を表示することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の画像伝送システムは、前記画像送信装置と、前記画像受信装置とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の画像送信装置によれば、ホームセキュリティシステムのカメラとモニタ間の通信に本装置を適用する場合であっても、監視対象領域の画像情報のビットレートを十分に確保して、同領域における人物や車両の特定等の用途に必要十分な画質が得られる。また、非監視対象領域の画像情報を送信しないことにより、全体としてのビットレートを下げることができる。従って、通信に使用できる周波数帯域が狭い場合であっても、信頼性の高い通信を確保して、画像のコマ落ち等の不具合を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態による画像送信装置及び画像受信装置並びにホームセキュリティ向け無線画像音声伝送システムのブロック図。
【図２】カメラによって撮像された入力画像を示す図。
【図３】監視対象領域と非監視対象領域に分離された入力画像を示す図。
【図４】画像送信装置から送信される監視対象領域の画像を示す図。
【図５】画像受信装置のメモリに予め記憶されている合成用の基準画像を示す図。
【図６】移動体を検出することにより、監視対象としての重要度を判断する例を示す図。
【図７】顔画像を検出することにより、監視対象としての重要度を判断する例を示す図。
【図８】特定の被写体の画像を検出することにより、監視対象としての重要度を判断する例を示す図。
【図９】入力画像を構成する画素領域に基づいて、監視対象としての重要度を判断する例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の一実施形態による画像送信装置を備えたホームセキュリティ向けの無線画像音声伝送システム（画像伝送システム）について図面を参照して説明する。図１は、無線画像音声伝送システム１を示す。無線画像音声伝送システム１は、屋外又は屋内に設置される画像音声送信装置１０と、屋内に設置される画像音声受信装置２０等によって構成される。監視対象場所が複数存在する場合は、それぞれの場所に１又は複数の画像音声送信装置１０が設けられる。
【００１９】
画像音声送信装置１０は、カメラ（撮像手段）１１によって撮像した画像情報及びマイク１２によって集音した音声情報を送信する。画像音声受信装置２０は、画像音声送信装置１０から送信された画像情報及び音声情報を受信して、モニタ２４及びスピーカ２５によって再生する。これにより、訪問者や不審者の画像や音声を確認でき、これらの情報は、必要に応じて、画像音声受信装置２０等に保存される。画像音声送信装置１０と画像音声受信装置２０とは、例えば低消費電力の無線通信方式の一つである特定小電力無線を用いて通信される。また、画像音声送信装置１０と画像音声受信装置２０は、必要に応じて双方向に通信可能に構成され、画像情報及び音声情報の他、各種の制御信号が送受信される。
【００２０】
画像音声送信装置１０は、カメラ１１と、マイク１２と、メモリ１３と、ＣＰＵ（画像分離手段、画像圧縮手段）１４と、送信部１５と、電池（図示せず）等を備える。カメラ１１は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の撮像素子（Image Sensor）を有し、画像音声送信装置１０の周辺の被写体を撮像して電子的な画像情報に変換して出力する。マイク１２は、画像音声送信装置１０の周辺の音声を集音して電子的な音声情報に変換して出力する。メモリ１３は、カメラ１１から入力された画像情報の他、ＣＰＵ１４の動作に必要な情報を記憶する。ＣＰＵ１４は、画像音声送信装置１０の各部を制御する。送信部１５は、カメラ１１から入力された画像情報及びマイク１２から入力された音声情報の他、各種の信号を特定小電力無線にて送信する。特定小電力無線のような低消費電力の無線通信方式は、送信に要する電力を抑制できるので、電池の消耗を抑制し、その交換サイクルを長くすることができる。
【００２１】
画像音声受信装置２０は、受信部（受信手段）２１と、メモリ２２と、ＣＰＵ２３と、モニタ２４と、スピーカ２５等を備える。受信部２１は、送信部１５から送信された画像情報及び音声情報の他、各種の信号を受信する。メモリ２２は、受信部２１によって受信された画像情報の他、ＣＰＵ２３の動作に必要な情報を記憶する。ＣＰＵ２３は、画像音声受信装置２０の各部を制御する。モニタ２４は、受信部２１によって受信された画像情報を再生する。スピーカ２５は、受信部２１によって受信された音声情報を再生する。
【００２２】
図２は、カメラ１１によって撮像された入力画像を示す。この入力画像は、ＣＰＵ１４に入力される（画像情報入力ステップ）。入力画像には、カメラ１１の周辺の画像、例えば、木々の画像や訪問者等の人物が存在する場合はその人物の画像が含まれる。ホームセキュリティシステム向けの無線画像音声伝送システム１に画像音声送信装置１０を適用する場合は、訪問者等の人物や車両等が監視対象として重要とされ、その背景の木々等は監視対象から外してもよい。
【００２３】
そこで、図３に示すように、本実施形態においては、カメラ１１によって撮像され、入力された入力画像をＣＰＵ１４が解析して、重要な監視対象が存在する監視対象領域と、重要な監視対象が存在しない非監視対象領域に分離する（画像情報分離ステップ）。同図においては、ＣＰＵ１４によって、重要な監視対象としての人物が存在する領域が監視対象領域と判断され、木々等の背景要素が存在するが重要な監視対象が存在しない領域は、非監視対象領域と判断される。なお、ＣＰＵ１４が入力画像を監視対象領域と非監視対象領域に分離する際には、必要に応じて、入力画像の画像情報がメモリ１３に記憶される。
【００２４】
図４は、画像音声送信装置１０から画像音声受信装置２０に送信される画像情報を示す。図４に示すように、ＣＰＵ１４は、送信部１５を介して、非監視対象領域の画像情報を送信せずに、監視対象領域の画像情報を送信する。これによって、画像音声受信装置２０に送信する全情報量が削減される。このとき、画像音声受信装置２０が受信する画像情報は、図４に示す監視対象領域の画像情報のみとなるので、画像音声受信装置２０の側で必要に応じて非監視対象領域の画像情報を補完する。
【００２５】
非監視対象領域の画像情報を補完するにあたっては、図５に示す合成用の基準画像が用いられる。この基準画像は、訪問者等が存在しない状況で、カメラ１１によって予め撮像され、画像音声送信装置１０から送信されている。基準画像を受信した画像音声受信装置２０は、非監視対象領域の画像情報を補完する際に利用できるように、メモリ２２に記憶しておく。
【００２６】
画像音声送信装置１０から送信された監視対象領域の画像情報を受信部２１が受信すると、ＣＰＵ２３は、受信部２１によって受信された監視対象領域の画像情報とメモリ２２に記憶されている非監視対象領域の画像情報を合成する。これにより、図２に示した入力画像と同等の、すなわち人物等の監視対象に木々等の背景が合成された画像が得られる。このようにして、非監視対象領域の画像情報が補完された画像は、モニタ２４から出力される。
【００２７】
以下、図６乃至図９を参照して、カメラ１１から入力された入力画像から、重要な監視対象が存在する監視対象領域と、重要な監視対象が存在しない非監視対象領域に分離する手法について説明する。上記各図は、重要な監視対象の存否の判断基準を異にしている。これらの手法は、適宜組み合わせることができる。
【００２８】
図６は、ＣＰＵ１４が入力画像の画像情報を解析して移動体の検出を行い、その結果に基づいて、監視対象としての重要度を判断する例を示す。同図においては、移動体として人物が検出され、背景の木々は移動体として検出されない。
【００２９】
移動体は、カメラ１１から逐次入力される入力画像を比較し、その差異を抽出することにより検出される。入力画像の比較においては、例えば、各画素の輝度情報を空間微分することにより輝度勾配を算出し、それを小領域ごとに比較することにより、木々の揺れ等の動きを無視しつつ、監視対象としての重要な物体の動きを検出することができる。輝度勾配の比較は、小領域ごとにヒストグラムを作成し、連続する入力画像の間でその類似度を算出することによりなされる。類似度が所定の閾値以上であれば、移動体があると判断でき、類似度が閾値以下であれば、移動体がないと判断できる。
【００３０】
図７は、ＣＰＵ１４が入力画像の画像情報を解析して目、鼻、口等の画像によって特徴づけられる人間の顔画像の検出を行い（パターンマッチング）、その結果に基づいて、監視対象としての重要度を判断する例を示す。同図においては、検出された顔画像を含む小領域が監視対象領域と扱われる。顔画像の検出は、ＣＰＵ１４が入力画像の画像情報を検索し、その中に多数の顔画像から予め標準化された特徴と類似する情報が含まれているか否か、について判断することによりなされる。
【００３１】
この例においては、顔画像の検出の検出に替えて、頭、胴体、手、脚等の画像によって特徴づけられる人体画像の検出を行ってもよい。
【００３２】
図８は、ＣＰＵ１４が入力画像の画像情報を解析して特定の被写体の画像の検出を行い（パターンマッチング）、その結果に基づいて、監視対象としての重要度を判断する例を示す。同図においては、特定の被写体の例として、宅配業者のトラック等の車両が検出されている。車両の検出は、例えば、入力画像の画像情報中に、車両の特徴である円筒形の車輪の画像と類似する情報が含まれているか否か、について判断することによりなされる。その際、車輪の軸間距離も考慮して判断してもよい。
【００３３】
ＣＰＵ１４が画像として検出する車両は、トラックに限られることなく、乗用車や二輪車であってよく、また工場内に画像音声送信装置１０を設置する場合には、その工場で用いられている台車等であってもよい。さらには、ＣＰＵ１４が画像として検出する被写体は、特定の特徴を有する対象物であれば、特に限定されない。例えば、車両のナンバープレート又は動物等の顔や身体であってもよい。
【００３４】
図９は、ＣＰＵ１４が入力画像を構成する画素領域に基づいて、監視対象としての重要度を判断する例を示す。同図においては、入力画像の中央領域に人物等の監視対象物が存在する可能性が高いとみなして、当該領域を監視対象領域として、その他の領域を非監視対象領域として扱う。住居の入り口におけるカメラ１１の配置によっては、訪問者が現れる領域は、特定の領域に限られることがある。また、不審者が侵入しようとする領域は、特定の領域に限られることがある。このような場合、訪問者や不審者が現れる可能性が高い特定の領域を予め定めて監視対象領域とみなすことにより、ＣＰＵ１４の負担が軽減され、画像音声送信装置１０の消費電力を低減できる。
【００３５】
また、訪問者や不審者が現れる可能性が高い特定の領域について、図６乃至図８に示した判断基準で、入力画像の画像情報を監視対象領域の画像情報と非監視対象領域の画像情報に分離してもよい。この場合は、訪問者や不審者が現れる可能性が高くない領域は、非監視対象領域とされ、訪問者や不審者が現れる可能性が高い特定の領域の画像情報のみが解析される。これにより、ＣＰＵ１４が解析する画像情報が限定されるので、ＣＰＵ１４の負担が軽減され、画像音声送信装置１０の消費電力を低減できる。
【００３６】
以上のように、本実施形態の画像音声送信装置１０及び無線画像音声伝送システム１によれば、入力画像の画像情報から監視対象領域の画像情報と非監視対象領域の画像情報とが分離される。そして、非監視対象領域の画像情報を送信せずに、監視対象領域の画像情報が各種の制御信号と共に送信される。従って、ホームセキュリティシステムのカメラとモニタ間の通信に本装置を適用する場合であっても、監視対象領域の画像情報のビットレートを十分に確保して、同領域における人物や車両の特定等の用途に必要十分な画質が得られる。また、非監視対象領域の画像情報を送信しないことにより、全体としてのビットレートを下げることができる。従って、通信に使用できる周波数帯域が狭い場合であっても、信頼性の高い通信を確保して、画像のコマ落ち等の不具合を抑制することができる。
【００３７】
なお、本発明は上記実施形態の構成に限られることなく、少なくとも以下の構成を有していればよい。すなわち、監視対象として重要でない非監視対象領域の画像情報を送信せずに、監視対象として重要な監視対象領域の画像情報を送信するように構成されていればよい。また、本発明は種々の変形が可能である。例えば、無線画像音声伝送システム１は、ホームセキュリティの用途に限られることなく、オフィスや工場のセキュリティの用途に適用してもよい。また、画像音声送信装置１０等の施工の容易さを考慮すると、画像音声送信装置１０と画像音声受信装置２０とは、無線にて通信できる形態が最も望ましいが、両者が通信線を介して有線にて通信するように構成されていてもよい。この場合においても、画像信号の送信に必要とされるビットレートを低減できるので、狭い周波数帯域での通信が可能となる。
【符号の説明】
【００３８】
１    無線画像音声伝送システム（画像伝送システム）
１０    画像音声送信装置
１１    カメラ
１４    ＣＰＵ（画像分離手段、画像圧縮手段）
１５    送信部
２０    画像音声受信装置（画像受信装置）
２１    受信部（受信手段）
２３    ＣＰＵ（画像合成手段）
２４    モニタ
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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