(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信路を通じて伝送するための画像を撮像するＣＣＤカメラの制御装置であって、
露光時間に生成されたＣＣＤの電荷を読み出すように制御するカメラデバイスドライバと、
ＣＣＤから読み出されたデータを基に画像情報を作成して圧縮する画像圧縮ドライバと、
圧縮された画像情報を通信路を通じて伝送する通信ドライバと、
前記カメラデバイスドライバから入手した被写体の輝度に基づいてＣＣＤの前記露光時間を設定し、前記露光時間と通信路の通信容量と画像情報サイズとに基づいて、前記画像圧縮ドライバによる圧縮した画像情報の作成回数を制御する制御演算手段と
を備えることを特徴とするＣＣＤカメラ制御装置。
【請求項２】
前記制御演算手段が、前記画像圧縮ドライバで作成される画像情報の圧縮率及び可逆率を制御することを特徴とする請求項１に記載のＣＣＤカメラ制御装置。
【請求項３】
前記制御演算手段が、前記通信ドライバを通じて入力するユーザからの要求に応じて、前記画像圧縮ドライバに、前記画像情報の作成回数または圧縮率及び可逆率のいずれか一方を優先した画像情報の作成を行わせることを特徴とする請求項２に記載のＣＣＤカメラ制御装置。
【請求項４】
通信路を通じて伝送するための画像を撮像するＣＣＤカメラの制御方法であって、
被写体の輝度に合わせてＣＣＤの露光時間を制御し、前記露光時間と通信路の通信容量と画像情報サイズとに基づいて、圧縮して伝送する画像情報の作成回数を制御することを特徴とするＣＣＤカメラ制御方法。
【請求項５】
通信路を通じて伝送するための画像を撮像するＣＣＤカメラの制御方法であって、
被写体の輝度に合わせてＣＣＤの露光時間を制御し、前記露光時間と通信路の通信容量と画像情報サイズとに基づいて、伝送する画像情報の圧縮率及び可逆率を制御することを特徴とするＣＣＤカメラ制御方法。
【請求項６】
通信路を通じて伝送するための画像を撮像するＣＣＤカメラの制御方法であって、
被写体の輝度に合わせてＣＣＤの露光時間を制御し、前記露光時間と通信路の通信容量と画像情報サイズとに基づいて、圧縮して伝送する画像情報の作成回数と前記画像情報の圧縮率及び可逆率とを制御するとともに、ユーザからの要求に応じて、前記作成回数または圧縮率及び可逆率のいずれか一方を優先させるように制御することを特徴とするＣＣＤカメラ制御方法。
【請求項７】
前記請求項４、５または６に記載のＣＣＤカメラ制御方法を規定するプログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディジタル通信を用いて画像を伝送するＣＣＤカメラの制御方法及び制御装置に関し、特に、圧縮して伝送する画像の高品質な表示を可能にするものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の監視カメラでは、映像をアナログ信号として伝送しているが、特開平７−２８８８０６号公報に開示されているように、映像をディジタルの静止画像に加工し、ディジタル通信によって画像情報を伝送することにより監視を行うことができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ディジタル化した画像情報をディジタル通信で伝送する方式では、再生される映像の動きの滑らかさは、単位時間内に表示できる画像の枚数であるフレームレートによって決定される。動画のように滑らかに表示するためには毎秒３０枚程度以上のフレームレートが望ましい。
【０００４】
しかし、フレームレートは、ＣＣＤカメラの露光時間や、画像の情報量と通信路の通信容量との比率によって制限されるため、高いフレームレートで高品質な画像を表示することは難しい。
【０００５】
本発明は、こうした従来の課題を解決するものであり、ＣＣＤカメラの露光時間や通信路の通信容量が許容する範囲内で高いフレームレートを維持することができ、高品質な画像を表示することができるカメラ制御装置を提供し、その制御方法を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明では、ＣＣＤカメラの制御処理を、画像の輝度情報を入力する処理と、デバイスの制御量を演算する処理と、カメラデバイスを制御する処理と、画像を静止画像の形式に加工し圧縮する処理と、外部機器との通信を行う処理とに分割している。
【０００７】
そして、被写体の輝度に合わせてＣＣＤの露光時間を制御し、この露光時間と通信路の通信容量と画像情報のサイズとを考慮して、画像情報の作成・圧縮処理を行う回数と、画像の圧縮率及び可逆率とを制御している。
【０００８】
こうした制御により、高いフレームレートで高品質な画像を表示することが可能になる。かかる処理はコンピュータとプログラムとを用いて行われる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、通信路を通じて伝送するための画像を撮像するＣＣＤカメラの制御装置において、露光時間に生成されたＣＣＤの電荷を読み出すように制御するカメラデバイスドライバと、ＣＣＤから読み出されたデータを基に画像情報を作成して圧縮する画像圧縮ドライバと、圧縮された画像情報を通信路を通じて伝送する通信ドライバと、カメラデバイスドライバから入手した被写体の輝度に基づいてＣＣＤの露光時間を設定し、この露光時間と通信路の通信容量と画像情報サイズとに基づいて、画像圧縮ドライバによる圧縮した画像情報の作成回数を制御する制御演算手段とを設けたものであり、ＣＣＤカメラの露光時間と通信路の通信容量との両方を考慮して、圧縮画像情報の間引きを制御することができる。画像圧縮ドライバは、一回の圧縮処理時間を多く取れるため画像の圧縮率を上げて画像情報のサイズを小さくし、これによりフレームレートを上げることができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、制御演算手段が、画像圧縮ドライバで作成される画像情報の圧縮率及び可逆率を制御するようにしたものであり、ＣＣＤカメラの露光時間と通信路の通信容量との両方を考慮して、画像情報の圧縮率を制御することができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、制御演算手段が、通信ドライバを通じて入力するユーザからの要求に応じて、画像圧縮ドライバに、画像情報の作成回数または圧縮率及び可逆率のいずれか一方を優先した画像情報の作成を行わせるようにしたものであり、ユーザは画質とフレームレートのいずれかを優先して画像を見ることができる。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、通信路を通じて伝送するための画像を撮像するＣＣＤカメラの制御方法において、被写体の輝度に合わせてＣＣＤの露光時間を制御し、この露光時間と通信路の通信容量と画像情報サイズとに基づいて、圧縮して伝送する画像情報の作成回数を制御するようにしたものであり、ＣＣＤカメラの露光時間と通信路の通信容量との両方を考慮して、圧縮画像情報の間引きを制御することができる。それにより、一回の圧縮処理時間を多く取れるため、画像の圧縮率を上げて画像情報のサイズを小さくし、フレームレートを上げることができる。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、被写体の輝度に合わせてＣＣＤの露光時間を制御し、この露光時間と通信路の通信容量と画像情報サイズとに基づいて、伝送する画像情報の圧縮率及び可逆率を制御するようにしたものであり、ＣＣＤカメラの露光時間と通信路の通信容量との両方を考慮して、画像情報の圧縮率を制御することができる。
【００１４】
請求項６に記載の発明は、被写体の輝度に合わせてＣＣＤの露光時間を制御し、この露光時間と通信路の通信容量と画像情報サイズとに基づいて、圧縮して伝送する画像情報の作成回数と画像情報の圧縮率及び可逆率とを制御するとともに、ユーザからの要求に応じて、この作成回数または圧縮率及び可逆率のいずれか一方を優先させるように制御するものであり、ユーザは画質とフレームレートのいずれかを優先して画像を見ることができる。
【００１５】
請求項７に記載の発明は、請求項４、５または６に記載のＣＣＤカメラ制御方法を規定するプログラムを記録媒体に記録したものであり、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータに読み込ませることによって各ＣＣＤカメラ制御方法を実施することが可能になる。
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００１７】
本発明の実施形態におけるＣＣＤカメラ装置は、図１に示すように、各被写体の輝度情報を取得するとともに、指定された露光時間に生成されたＣＣＤの電荷を読み出すカメラデバイスドライバ12と、画像データを静止画像の形式で圧縮処理する画像圧縮ドライバ13と、圧縮された画像データをパーソナルコンピュータ（ＰＣ）16に伝送し、ＰＣ16からのユーザの要求を受け取る通信ドライバ14と、カメラデバイスドライバ12、画像圧縮ドライバ13及び通信ドライバ14の動作を制御する制御演算タスク11とを備えている。
【００１８】
このＣＣＤカメラ装置15の動作を規定するプログラムは、制御演算タスク11、カメラデバイスドライバ12、画像圧縮ドライバ13及び通信ドライバ14の各機能毎に分割されており、それぞれは独立した動作が可能であり、メッセージ通信によりデータと処理制御とを受け渡す。
【００１９】
制御演算タスク11は、カメラデバイスドライバ12から受け取った被写体の輝度情報と輝度制御目標値との差から、ＣＣＤの露光時間を算出する。また、通信路の通信容量（ｂｉｔ／ｓｅｃ）とＣＣＤ露光時間の積算値と画像情報サイズとを比較して、画像作成処理を行うかどうか、画像の圧縮率と可逆率をどの程度にするかを決定する。
【００２０】
カメラデバイスドライバ12は、制御演算タスク11が求めた露光時間に従いカメラデバイスからの電荷読み出しを行う。
【００２１】
画像圧縮ドライバ13は、制御演算タスク11の指示によって画像情報をＰＣ16が表示できる形式に変換して圧縮処理を行う。
【００２２】
通信ドライバ14は、ディジタル通信により、ＰＣ16への画像情報の伝送と、ユーザからの要求の通信処理を行う。
ＰＣ16は、受け取った画像情報を展開して表示する。
【００２３】
図２は、カメラデバイスドライバ12の動作手順を示すフローチャートである。この図に従ってカメラデバイスドライバ12の動作について説明する。
【００２４】
ステップ21：カメラデバイスドライバ12は、ＣＣＤの垂直同期信号割込みにより起動し、
ステップ22：まず、制御演算タスク11から与えられたＣＣＤ露光時間とフレーム期間とを比較し、その大小に応じて処理を振り分ける。
【００２５】
ステップ23：露光時間がフレーム期間内の時は、フレーム期間と露光時間との差分の時間だけ電荷の掃き出しを設定し、その後の露光時間に生成された電荷の読み出しＯＮを設定する。
【００２６】
ステップ25：次いで、被写体の輝度情報を取得して、制御演算タスク11に伝え、
ステップ26：露光時間を、制御演算タスク11から与えられた新しい露光時間に更新する。
【００２７】
ステップ27：その後、制御演算タスク11に制御量演算の要求を出して、
ステップ28：処理を終了する。
【００２８】
また、ステップ22において、露光時間がフレーム期間と等しい時は、
ステップ24：電荷の掃き出しは行わずに、露光時間に生成された電荷の読み出しＯＮを設定する。その後は露光時間がフレーム期間内の時と同様に輝度情報を入力し（ステップ25）、新しい露光時間に更新し（ステップ26）、制御量演算の要求を出して（ステップ27）、処理を終了する（ステップ28）。
【００２９】
また、ステップ22において、露光時間がフレーム期間より大きい時には、
ステップ29：露光時間がフレーム期間の整数倍かどうかを判定し、整数倍の時には、
ステップ2A：電荷の読み出しＯＦＦを設定し、
ステップ2B：露光時間からフレーム期間を差し引いたものを次の露光時間として設定し、
ステップ28：処理を終了する。
【００３０】
また、ステップ29において、露光時間がフレーム期間の整数倍でない時には、ステップ2C：フレーム期間の整数倍であって露光時間よりも大きい最小の値と露光時間との差分の時間だけ電荷を掃き出すように設定し、また、電荷の読み出しＯＦＦを設定する。
【００３１】
ステップ2D：露光時間から今回露光した分の時間（フレーム期間から掃き出し期間を減算した期間）を差し引いたものを次の露光時間として設定し、
ステップ28：処理を終了する。
【００３２】
このように、露光時間がフレーム期間より長いときは、電荷の読み出しを停止したまま露光が続けられる。そして、カメラデバイスドライバ12は、次のＣＣＤの垂直同期信号で起動され、ステップ21以降の手順を繰り返す。このとき、ステップ22の露光時間として、ステップ2Bまたはステップ2Dで設定した露光時間を使用する。
【００３３】
次に、制御演算タスク11の動作を図３のフローチャートで説明する。
【００３４】
ステップ31：制御演算タスク11は、カメラデバイスドライバ12から制御演算要求を受けて起動する。
【００３５】
ステップ32：輝度制御の目標値と、カメラデバイスドライバ12から入力した輝度情報との差から次回のＣＣＤ露光時間を算出する。
【００３６】
ステップ33：また、通信路の通信容量（ｂｉｔ／ｓｅｃ）とＣＣＤ露光時間の積算値と画像情報サイズとを比較することにより、毎秒何枚の画像情報が送信できるかを判定し、画像情報の間引きを決定する。そして、この決定に従って、いまＣＣＤから読み出された電荷を基に画像情報の作成・伝送を行うかどうかを決定し、
ステップ34：画像情報を伝送するときは、画像の圧縮率と可逆率とをどの程度にするかを決定し、
ステップ35：画像圧縮ドライバ13に画像の圧縮要求を出す。
【００３７】
また、ステップ33において、画像情報の作成・伝送を行わないときは、
ステップ36：そのまま終了する。
【００３８】
このように、このＣＣＤカメラ装置では、図２のフローチャートで示したように、カメラデバイスドライバ12が、制御演算タスク11によって算出された露光時間に従って、ＣＣＤカメラの露光時間を被写体の輝度に合わせて制御する。ただし、ＣＣＤは周期駆動しなければならないため、画像情報の出力はフレーム期間の整数倍となる。
【００３９】
一方、ＰＣ16への出力のフレームレートは、Rate-Distortion Theoryにより、通信路の容量と、画像情報のサイズとによって決定される。
【００４０】
この場合、ＣＣＤ露光時間が画像の送信時間より短い時には、画像情報を作成しても全ての画像は送信できないことが予想されるので、制御演算タスク11は、画像圧縮ドライバ13に対する画像圧縮処理要求（ステップ35）の回数を制限して、無駄な圧縮処理を無くしている。画像圧縮ドライバ13は、その分、一回の圧縮処理時間を多く取ることが可能になり、画像の圧縮率を上げて画像情報のサイズを小さくすることができる。その結果、フレームレートを上げることが可能になる。
【００４１】
逆に、ＣＣＤ露光時間が、通信路の容量により制約される送信時間より長い時には、ＣＣＤの露光中は画像の更新が無いことを伝えることによって無駄な伝送を無くし通信路を有効に利用することが可能になる。
【００４２】
また、ＣＣＤの露光時間が長い時には、動きのある被写体では画質が悪くなるが、しかし、この時は通信路容量に対して画像の枚数が減り通信路に余裕が生じているから、その分、画像の圧縮の圧縮率を下げ、可逆率を上げることにより画質の劣化を補うことができる。
【００４３】
これらの画像の圧縮率と可逆率の制御量がユーザからの要求で調節できるようにすれば、ユーザは、画質とフレームレートのどちらかを優先して画像を見ることができる。
【００４４】
なお、本発明のカメラ制御方法は、記録媒体に、この方法を規定するプログラムを記録し、このプログラムをコンピュータに読み込ませることによって簡単に実施することが可能である。
【００４５】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明のカメラ制御装置及び制御方法は、ＣＣＤの露光時間及び伝送路容量の両方を考慮して、画像データを作成し、その圧縮率、可逆率を制御しているため、高いフレームレートで高い品質の画像情報を表示することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態におけるＣＣＤカメラ装置の構成を示すブロック図、
【図２】カメラデバイスドライバによるカメラ制御のフローチャート、
【図３】制御演算タスクのフローチャートである。
【符号の説明】
11  制御演算タスク
12  カメラデバイスドライバ
13  画像圧縮ドライバ
14  通信ドライバ
15  ＣＣＤカメラ
16  パソコン
【図１】
0004164186.tif 000002
【図２】
0004164186.tif 000003
【図３】
0004164186.tif 000004