(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズを装着し、複数の画像から成る映像信号を発生するビデオカメラと、
ビデオカメラのパン、チルト、ズーム、またはピントを調節するカメラ制御装置であり、前記カメラ制御装置は、カメラ制御装置によるビデオカメラのパン、チルト、ズーム、またはピントを調節する信号を示す補正指示信号を発生する手段を備えるカメラ制御装置と、
映像信号を所定の圧縮率で圧縮する圧縮手段であり、前記圧縮手段が、補正指示信号に応答して動きベクトルを生成するための手段を含み、映像信号の空間領域を所定の圧縮率で圧縮する手段と、映像信号の時間領域を所定の圧縮率で圧縮する手段とを備え、
前記補正指示信号に応答して圧縮率を変更する命令を前記圧縮手段に出力する処理装置であり、前記圧縮率を変更する命令が、前記補正指示信号に応答して空間領域の圧縮率と時間領域の圧縮率を変更する命令である処理装置
とを備えるビデオカメラ装置。
【請求項２】
前記空間領域の圧縮率を達成する手段が、映像信号を所定の量子化率で量子化する量子化器を備え、前記補正指示信号に応答して空間領域の圧縮率を変更する命令が、量子化器によって映像信号の前記量子化率を変えるための前記圧縮手段に対して行なう命令を含んでいる
請求項１のビデオカメラ装置。
【請求項３】
前記空間領域を所定の圧縮率で圧縮する手段が、あるフィルタ長を有する圧縮フィルタを備え、補正指示信号に応答して空間領域圧縮率を変更する命令は前記フィルタ長を変化させる命令を含む請求項１のビデオカメラ装置。
【請求項４】
前記空間領域を所定の圧縮率で圧縮する手段が、複数のフィルタ係数を有するフィルタを備え、補正指示信号に応答して空間領域圧縮率を変更する命令は、少なくとも１つのフィルタ係数を変化させる命令を含む請求項１のビデオカメラ装置。
【請求項５】
前記空間領域を所定の圧縮率で圧縮する手段が、あるフィルタ形状を有する圧縮フィルタを備え、補正指示信号に応答して空間領域圧縮率を変更する命令は、前記フィルタ形状を変化させる命令を含む請求項１のビデオカメラ装置。
【請求項６】
前記カメラ制御装置は、リモートコントローラを備える請求項１のビデオカメラ装置。
【請求項７】
前記リモートコントローラは、ビデオカメラのパン、チルト、ズーム、またはピントを調節する制御信号を発生する手段を備え、前記制御信号は補正指示信号を発生する手段に提供され、補正指示信号を発生する手段は、制御信号に応答して補正指示信号を発生する請求項６のビデオカメラ装置。
【請求項８】
前記カメラ制御装置は、ビデオカメラのパン、チルト、ズーム、またはピントの調節状態を検出し、ビデオカメラのパン、チルト、ズーム、またはピントの調節状態の検出に応答して補正指示信号を発生するトランスジューサを備える請求項１のビデオカメラ装置。
【請求項９】
前記処理装置は、ビデオカメラのパン、チルト、ズーム、またはピントの調節を開始すると空間領域圧縮率を増大させる命令を前記圧縮手段に出力する請求項１のビデオカメラ装置。
【請求項１０】
前記処理装置は、ビデオカメラのパン、チルト、ズーム、またはピントの調節を終了すると空間領域圧縮率を減少させる命令を前記圧縮手段に出力する請求項１のビデオカメラ装置。
【請求項１１】
前記処理装置は、ビデオカメラのパン、チルト、ズーム、またはピントの調節に比例して空間領域圧縮率を変更する命令を前記圧縮手段に出力する請求項１のビデオカメラ装置。
【請求項１２】
前記動きベクトルが、画像のフレーム間における変化に関する情報からなる請求項１のビデオカメラ装置。
【請求項１３】
前記ビデオカメラ装置は、画像を解析して、画像が動いているかどうか判断し画像が動いている場合、動きベクトルを生成する手段をさらに備え、前記動きベクトルは、画像の動きに関する情報を含む請求項１のビデオカメラ装置。
【請求項１４】
前記補正指示信号は、ビデオカメラのパンを示す請求項１のビデオカメラ。
【請求項１５】
前記補正指示信号は、ビデオカメラのチルトを示す請求項１のビデオカメラ装置。
【請求項１６】
前記補正指示信号は、レンズのズームを示す請求項１のビデオカメラ装置。
【請求項１７】
前記補正指示信号はレンズのピント合わせを示す請求項１のビデオカメラ装置。
【請求項１８】
前記ビデオカメラ装置は、蓄積媒体に映像信号を蓄積する手段をさらに備え、圧縮率を変更する命令を前記蓄積媒体に蓄積する請求項１のビデオカメラ装置。
【請求項１９】
前記ビデオカメラ装置は、蓄積媒体に映像信号を蓄積する手段をさらに備え、時間領域圧縮率を変更する命令を蓄積媒体に蓄積する請求項12のビデオカメラ装置。
【請求項２０】
ビデオカメラのパン、チルト、ズーム、またはピントの調節が画像を動かすようにする場合、空間領域の圧縮率を減少させ、時間領域の圧縮率を増加させる請求項１のビデオカメラ装置。
【請求項２１】
遠方のビデオカメラ監視モジュールであって、
映像信号を発生するビデオカメラと、
ビデオカメラモジュールを通信網に接続して、前記ビデオカメラモジュールが通信網を通して監視局と通信できるように、ビデオカメラモジュールを通信網に接続する第１のネットワークインタフェースと、
ビデオカメラのパン、チルト、ズーム、またはピントを調節するカメラ制御装置であり、前記カメラ制御装置は、カメラ制御装置によるビデオカメラのパン、チルト、ズーム、またはピントを調節する信号を示す補正指示信号を発生する手段を備えるカメラ制御装置と、
映像信号を所定の圧縮率で圧縮する圧縮手段であり、前記圧縮手段が、補正指示信号に応答して動きベクトルを生成するための手段を含み、映像信号の空間領域を所定の圧縮率で圧縮する手段と、映像信号の時間領域を所定の圧縮率で圧縮する手段とを備え、
前記補正指示信号に応答して圧縮率を変更する命令を前記圧縮手段に出力する処理装置であり、前記圧縮率を変更する命令が、前記補正指示信号に応答して空間領域の圧縮率と時間領域の圧縮率を変更する命令である処理装置
とを備える遠方を監視するビデオ監視装置。
【請求項２２】
通信網に接続する第２のネットワークインタフェースをさらに備える請求項21のビデオ監視装置。
【請求項２３】
画像を解析して画像が動いているか判断し、画像が動いていれば動きベクトルを生成するビデオ監視装置であり、前記動きベクトルは画像の動きに関する情報を含む請求項21のビデオ監視装置。
【請求項２４】
補正指示信号は、ビデオカメラのパンを示す請求項21のビデオ監視装置。
【請求項２５】
補正指示信号は、ビデオカメラのチルトを示す請求項21のビデオ監視装置。
【請求項２６】
補正指示信号は、レンズのズームを示す請求項21のビデオ監視装置。
【請求項２７】
補正指示信号は、レンズのピント合わせを示す請求項22のビデオ監視装置。
【請求項２８】
映像信号を蓄積媒体に蓄積する手段をさらに備え、圧縮率を変更する命令を前記蓄積媒体に蓄積する請求項22のビデオ監視装置。
【請求項２９】
映像信号を蓄積媒体に蓄積する手段をさらに備え、時間領域圧縮率を変更する命令を前記蓄積媒体に蓄積する請求項22のビデオ監視装置。
【請求項３０】
映像信号を蓄積媒体に蓄積する手段をさらに備え、空間領域圧縮率を変更する命令を前記蓄積媒体に蓄積する請求項21のビデオ監視装置。
【請求項３１】
レンズを装着し、複数の画像から成る映像信号を発生するビデオカメラと、
ビデオカメラのパン、チルト、ズーム、またはピントを調節するカメラ制御装置であり、前記カメラ制御装置は、カメラ制御装置によるビデオカメラのパン、チルト、ズーム、またはピントを調節する信号を示す補正指示信号を発生する手段を備えるカメラ制御装置と、
映像信号を所定の圧縮率で圧縮する圧縮手段であり、前記圧縮手段が、補正指示信号に応答して動きベクトルを生成するための手段を含み、映像信号の空間領域を所定の圧縮率で圧縮する手段と、映像信号の時間領域を所定の圧縮率で圧縮する手段とを備え、
前記補正指示信号に応答して圧縮率を変更する命令を前記圧縮手段に出力する処理装置であり、前記圧縮率を変更する命令が、前記補正指示信号に応答して空間領域の圧縮率と時間領域の圧縮率を変更する命令である処理装置と、
蓄積媒体に映像信号を蓄積し、圧縮率を変更する命令を前記蓄積媒体に蓄積する手段
とを備えるビデオカメラ装置。
【請求項３２】
複数の画像から成る映像信号を発生するステップと、
前記ビデオカメラのパン、チルト、ズーム、またはピントの調節を行い、前記ビデオカメラのパン、チルト、ズーム、またはピントを調節する信号を示す補正指示信号を発生するステップと、
映像信号を所定の圧縮率で圧縮するステップであり、前記映像信号を所定の圧縮率で圧縮するステップが、補正指示信号に応答して動きベクトルを生成するためのステップを含み、映像信号の空間領域を所定の圧縮率で圧縮するステップと、映像信号の時間領域を所定の圧縮率で圧縮するステップとを備え、
前記補正指示信号に応答して圧縮率を変更する命令を圧縮手段に出力するステップであり、前記圧縮率を変更する命令が、前記補正指示信号に応答して空間領域の圧縮率と時間領域の圧縮率を変更する命令であるステップと、
を含む、調節可能なビデオカメラとビデオカメラのパン、チルト、ズーム、またはピントの調節を行なうコントローラとを備えるビデオカメラ装置に用いる映像信号の圧縮方法。
【請求項３３】
前記映像信号を所定の圧縮率で圧縮するステップは、映像信号の時間領域の圧縮を行なうステップを含み、前記処理装置は、前記圧縮手段に命令をさらに出力して、補正指示信号に応答して時間領域圧縮率を変更する請求項32の方法。
【請求項３４】
レンズを装着し、複数の画像から成る映像信号を発生するビデオカメラと、
ビデオカメラのパン、チルト、ズーム、またはピントを調節するカメラ制御装置であり、前記カメラ制御装置は、ビデオカメラのパン、チルト、ズーム、またはピントを調節する制御信号を発生させる手段を含むリモートコントローラと、前記制御信号を受け取り、受け取った制御信号に応答してカメラ制御装置によってビデオカメラのパン、チルト、ズーム、またはピントを調節する信号を示す補正指示信号を発生する手段を備え、
映像信号を所定の圧縮率で圧縮する圧縮手段であり、前記圧縮手段が、補正指示信号に応答して動きベクトルを生成するための手段を含み、映像信号の空間領域を所定の圧縮率で圧縮する手段と、映像信号の時間領域を所定の圧縮率で圧縮する手段とを備え、
前記補正指示信号に応答して圧縮率を変更する命令を前記圧縮手段に出力する処理装置であり、前記圧縮率を変更する命令が、前記補正指示信号に応答して空間領域の圧縮率と時間領域の圧縮率を変更する命令である処理装置とを備えるビデオカメラ装置。
【発明の詳細な説明】
背    景
本発明は一般にビデオ圧縮分野に関する。特に、本発明は、ビデオカメラの補正知識を用いてビデオカメラが発生した映像信号を圧縮する資源の利用を最適化する装置に関する。
ビデオ監視カメラは、建物の安全管理の監視目的のために広く用いられている。1台以上のビデオカメラを監視するさまざまな位置に配置するのが普通である。カメラの出力は中央局で表示または記録される。また、中央局から離れた場所に多数のカメラを分散させることも可能である。例えば、都市のさまざまな地点の店舗にカメラを設置して、中央局から監視してもよい。遠隔操作カメラを空港の中心から離れた場所に設置して中央局から監視できる。
このような装置では、ビデオカメラが収集した情報を中央監視局に送る必要がある。この理由により、比較的狭い帯域を持つ通信チャネルを通して送信できるように、ビデオデータを圧縮することが望ましいこともある。
周知のビデオ圧縮装置は、空間領域と時間領域圧縮の２つの基本方式を装備している。空間領域圧縮は圧縮アルゴリズムにより映像信号の特定フレームの画素を送信することにより情報を圧縮し、これによりフレームの再生に必要な情報量を低減させる。これに対して、時間領域圧縮は時間によって情報が変化することを利用する。それゆえ、時間領域圧縮はフレーム間で起こる画像の変化を利用することにより、フレームの再生に必要な情報量を低減させる。これらの変化はビデオフレームの実際の内容の代わりに生成、送信される動きベクトルに反映される。空間領域と時間領域圧縮実現の説明は、ＭＰＥＧ勧告ISO/IEC1172−2に掲載されている（ここでは、ＭＰＥＧ規格と呼ぶ）。
ＭＰＥＧ規格は、映像処理の良く知られたいくつかの規格の一つである。従来のＭＰＥＧエンコーダは、例えば、特定フレームの情報量の量子化ステップを調整してメモリを節約するため、空間領域の圧縮比率を変化できる。このようなエンコーダは、フレーム間の画像の動きの検出と空間領域の圧縮率を調整する機能（動きベクトルの補正）も備えている。
ビデオカメラが監視するシーンで、動きは被写体の動き（例えば、カメラの視界中を人が横切るなど）、またはカメラの移動（カメラのパン、チルト、ズーム、ピント合わせにより）の結果として起こることもある。画像が動くと、動きベクトルを生成するため移動情報を抽出しなければならない。時間領域圧縮を行なって情報を伝送する従来の装置（例えば、ＭＰＥＧ圧縮方式を用いる）は、比較的大きなメモリ空間と計算速度を必要とする。
本発明は、カメラの移動により生じた画像の動きに関する周知の情報を用いた、ビデオデータの圧縮に必要な計算とメモリオーバヘッドの低減に関する。特に、本発明は、カメラの補正結果により生成した情報を用いて補正し、時間領域圧縮と空間領域圧縮のトレードオフを図る。画像から情報を抽出するより、カメラを実際に制御する手段から情報を得る。
発明の要約
本発明は、圧縮処理を行なうビデオカメラ装置とその装置で用いられる方法である。この装置は補正可能なビデオカメラを装備している。カメラは複数の画像から構成される映像信号を発生する。映像信号の圧縮率は、圧縮手段により決定され、圧縮した映像信号を発生する。カメラ制御装置はビデオカメラを補正する。カメラ制御装置は、カメラ制御装置によるビデオカメラの補正を示す補正指示信号を発生する手段を内蔵している。処理回路は制御装置が生成した補正指示信号に応答して、圧縮率を変更する命令を圧縮手段に出力する。この制御装置から得られたカメラ補正の知識が、圧縮率の変更に用いられる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明のビデオカメラ装置の第１実施例のブロック図である。
図２は、本発明のビデオカメラ装置の第２実施例のブロック図である。
図３は、本発明のビデオカメラ装置の第３実施例のブロック図である。
図４は、本発明のビデオ監視装置のブロック図である。
図５は、本発明のビデオ監視装置の操作方法を示すフローチャートである。
詳細な説明
以下は本発明の詳細な説明である。本発明は説明を目的とするものであり、本発明を制限するものではない。本発明の範囲は添付した請求の範囲により決定される。
図１に示すビデオカメラ監視装置は、Ａ／Ｄ色空間変換回路２０、パン−チルト−ズーム（ＰＴＺ）装置１８、ユーザインタフェース３２を備えた制御パネル３０、制御翻訳回路４０（関連メモリを備える適切にプログラムされたマイクロプロセッサ）、及び圧縮装置５０を内蔵する。カメラ１０は、映像信号１９（画素から成る画像から構成）を発生し、色空間変換回路２０に供給して、続いて、出力５２からデジタル色差信号Ｃｒ，Ｃｂと輝度信号Ｙを出力する。カメラ１０は焦点調整機構１４とズーム調整機構１６とを備えるズームレンズ１２を装着している。ＰＴＺ機構１８は、制御パネル３０から命令を入力してカメラ１０のパン、チルト、ズームができるようにする。制御パネル３０と制御翻訳回路４０は、好ましくは、Florida州Deerfield BeachのSensormatic Electronics社から「Touchtracker」の名称で販売されている単一プロセッサベースの装置に装備されている。関連するレンズ、ＰＴＺ装置１８、色空間変換回路２０を内蔵するカメラ１０は、好ましくは、Sensormatic Electronics社から「SpeedDome」の名称で販売されているセルフコンテイン式の「ドーム（dome）」内に収容されている。
圧縮装置５０は、好ましくは、ＭＰＥＧ規格で説明したような周知のＭＰＥＧ装置を用いた圧縮アルゴリズムを実行するハードウェアとソフトウェアを搭載する従来のビデオ圧縮装置である。ＭＰＥＧ規格は、ある程度の圧縮（空間領域と時間領域圧縮を含む）を行なう装置を対象としている。圧縮率が異なるあらゆる圧縮装置を用いることができる。例えば、フィルタ長、フィルタ係数、またはフィルタ形状を調整して空間領域圧縮率を変更する圧縮フィルタ（あらかじめ定められたフィルタ長、形状、係数を持つ）を備える周知の装置を使用することができ、これらは圧縮装置５０により表されるものと同等と考えられる。ビデオ圧縮ハードウェアとソフトウェアは当業者に周知であるので、本発明に密接な関連がある局面のみを説明する。
圧縮装置５０は、デジタル化された色差信号Ｃｒ，Ｃｂと輝度信号Ｙを受け取る色空間変換回路２０の出力５２に接続した入力５３を備えている。また、圧縮装置は出力５４から制御翻訳回路４０が生成した動きベクトルを受け取る入力５５も備えている。これらの動きベクトルの生成と目的を以下に説明する。圧縮装置５０の入力５７から、制御翻訳回路４０の出力５６からの空間領域圧縮率に関する命令を受け取る。この詳細も以下に説明する。圧縮装置５０は、通信チャネルを通して送信するために、圧縮した映像信号をマルチプレクサ８０に出力する出力５８を備えている。
好ましい圧縮装置の基本構成要素は以下の通りである。すなわち、減算器６０、離散コサイン変換器６２、量子化器６４、可変長符号化器６６、逆量子化器６８、離散コサイン逆変換器７０、加算器７２、画像蓄積予測器７４。量子化器６４は、離散コサイン変換器６２から供給された離散コサイン変換信号を量子化する。供給された信号の空間領域圧縮率は量子化器６４で可変可能である。そのため、量子化器６４は少なくとも２つの量子化マトリックスを有し、各マトリックスは異なる比率で空間領域圧縮を行なう。入力５７からレジスタ６５に変数を書き込むと、量子化マトリックスの１つが選択される。これらのすべての構成要素は当業者に周知であり、ＭＰＥＧの参考書に詳しく記載されている。
上記に検討したように、ＭＰＥＧ規格だけでなく他の圧縮方式も空間領域と時間領域圧縮の２つの圧縮モードから成る。空間領域圧縮モードにおいて、圧縮装置５０は、ビデオカメラ１０が生成したビデオフレーム情報を圧縮する。各ビデオフレームは非常に多くの画素から成る画像を運ぶ。時間領域圧縮モードにおいて、動きベクトルはフレーム間の画像の変化を表すために生成される。従って、動きベクトルはビデオフレームによって運ばれる画像の動きを示す。
カメラ１０が静止しているときは、映像信号のフレーム間の差は、カメラがパン、チルト、ズーム、ピント合わせしたときと比べ少ない。さらに、カメラが固定されていると、人間の目はカメラが移動中のときに比べ画像の細部まで詳しく識別できる。それゆえ、圧縮動作はカメラが移動中のときより固定しているときの方が各フレームの細部まで圧縮しなければならない。すなわち、カメラが固定されているとき、空間領域圧縮率は小さくなければならない。ここで説明した好ましい圧縮装置の場合、このことは粗い量子化に対応する。
カメラが移動中であるときや、ズームまたはピント合わせの際は、信号を正確に再生するため圧縮動作で画像の変化方法に関するより多くの情報を運ばなければならない。このため、カメラが固定しているときより大きな帯域幅が必要である。空間領域圧縮率を大きくすると（空間領域の量子化ステップを細かくすると）、パン、チルト、ズーム、ピント合わせに応じて時間領域圧縮（動きベクトルの生成）帯域を解放する。しかし、この方法は圧縮した信号を再生したとき細部が正確に再現されない。それにもかかわらず、これは受け入れ可能な解決策といえる。なぜなら、人間の目は静止している物体より移動している物体の細部を識別できないからである。
カメラ１０が固定していてピント合わせされているときで、レンズ１２をズームしないときは、制御翻訳回路４０は時間領域圧縮を行なわない（動きベクトルを生成しない）。空間領域圧縮率は小さい。すなわち、適切な値をレジスタ６５に書き込んで、量子化ステップの粗い量子化マトリックスが選択される。こうして、高精細な細部まで量子化した圧縮信号が出力５８から出力される。
圧縮装置５０の入力５３に供給される出力５２からの映像信号は制御翻訳回路４０で設定される空間領域圧縮率に基づいて、ＭＰＥＧアルゴリズムにより圧縮され、圧縮映像信号として出力５８から出力される。この信号はマルチプレクサ８０から出力８２に渡され、通信チャネルを通して送信されるか、蓄積装置に蓄積される。
制御パネル３０、制御翻訳回路４０、ＰＴＺ装置１８がカメラ制御装置を構成する。ユーザがユーザ入力３２を用いて、カメラ１０にパン、チルト、ズームまたはピントを合わせるように命令すると、制御パネル３０が出力３１から制御信号を出力する。制御信号は制御翻訳回路４０の入力４１に供給される。応答時に、制御翻訳回路４０は補正指示信号を発生して、出力４２から出力しＰＴＺ装置１８の入力４３に供給して、カメラ１０をパン、チルト、ズーム、ピント合わせを行なう。補正指示信号に応答して、制御翻訳回路４０は一連の動きベクトルを生成する。動きベクトルは、カメラ１０で生成される画像がユーザから受け取った命令でどのように変化するか表す。動きベクトルは、ＭＰＥＧ規格で規定された形式で出力され、時間領域圧縮を行なう。動きベクトルは、制御翻訳回路４０のメモリのルックアップテーブルに格納される。このため、任意の特定のパン、チルト、ズーム、ピント合わせを行なう場合は、ルックアップテーブルに特定の動きベクトル対が蓄積される。パン、チルト、ズーム、ピント合わせ操作の合成を示すベクトルは、ある程度のパン、チルト、ズーム、ピント合わせに関連する各ベクトルを互いに乗算することにより求めることができる。動きベクトルはマルチプレクサ８０に送られ、空間領域圧縮の結果として生成された圧縮信号と多重化される。
カメラ制御装置がカメラ１０を補正（パン、チルト、ズーム、ピント合わせ）するとき、制御翻訳回路４０が圧縮装置に命令を出力して、空間領域圧縮率を増加させる。好適な実施例において、制御翻訳回路は、量子化器６４に命令を出力して量子化マトリックスを選択し、高次の空間領域圧縮を行ない適切な値をレジスタ６５に書き込んで量子化ステップを細かくする。パン、チルト、ズーム、ピント合わせを増加または減少させると、制御翻訳回路４０は圧縮装置４０に命令を出力し空間領域圧縮率を適当な比率で増加または減少させる。こうして、カメラをその周囲に対して移動またはズームやピント合わせすると、圧縮動作は各フレームの細部に対して（空間領域圧縮）ではなく、画像フレーム間の変化（時間領域圧縮）に対し重み付けされる。
パン、チルト、ズーム、ピント合わせを停止すると、制御翻訳回路４０は動きベクトルの生成を停止する。また、空間領域圧縮率を適切な低いレベルに調整する。
ここで説明した装置により、ビデオカメラの補正に応じて圧縮率を変更できる。これにより、カメラがパン、チルト、ズーム、ピント合わせしているかどうかについての知識に基づいて空間領域圧縮と時間領域圧縮率のトレードオフを図ることができる。ＭＰＥＧ圧縮装置の量子化ステップを調整して、空間領域圧縮率を変更する装置を参考にして装置を説明したが、当業者であれば本発明の好適な実施例の原理は、異なる圧縮方式を採用している装置にも同じように適用可能で、圧縮レベルを変更できることがわかるであろう。
この装置はカメラ１０が生成した画像を蓄積する機能も備えている。圧縮率を変更する命令は、ビデオカセットレコーダ９０に供給され、映像信号のフレーム間のビデオテープに記録される。すなわち、制御翻訳回路５０および／または動きベクトルからの命令出力はビデオテープに記録される。従って、ビデオテープを圧縮装置５０で再生したとき、空間および／または時間領域圧縮率と動きベクトルを変更する命令は記録された信号から抽出され、上述したように用いられる。
図２に示す本発明の第２実施例で、補正指示信号は、制御パネルで発生された制御信号によってではなく、パン、チルト、ズーム、ピント合わせの状態を検出するトランスジューサで発生される。トランスジューサ１１８はカメラ１０のパンの状態を検出して、出力１１９からパン補正信号を出力する。またトランスジューサ１２０は、カメラ１０のチルト状態を検出して、出力１２１からチルト補正信号を出力する。さらにトランスジューサ１１４は、レンズ１２のズーム状態を検出して、出力１１５からズーム指示信号を出力する。またさらにトランスジューサ１１６は、レンズ１２のピント合わせの状態を検出して、出力１１７からピント合わせ信号を出力する。トランスジューサ１１４，１１６，１１８，１２０が、出力１１５，１１７，１１９，１２１からそれぞれ出力した信号は処理装置の入力１２５，１２７，１２９，１３２にそれぞれ供給される。処理装置１４０は出力１５４，１５６を生成する。これらの出力は上述した出力５４，５６と同じで、同じように用いられる。
図３に示すものは本発明の第３実施例である。第３実施例は、簡略化した高精度動き推定回路９０を内蔵している点を除き、第１実施例と同じである。この装置はＭＰＥＧ規格で説明した従来の動き推定回路と全く同じである。動き推定回路９０は入力９１から色空間変換回路２０が発生した信号を受け取る。動き推定回路はＭＰＥＧ規格に準拠して出力９２，９３において合成動きベクトルを生成する。これらの動きベクトルは制御翻訳回路４０で生成された動きベクトルと乗算され、より簡単な動きベクトルを生成する。
上述した装置は、遠方からの監視が可能なビデオ監視装置の一部である。以下はこの装置の説明である。
上述した装置を内蔵するビデオ監視装置２１０は図４にブロック図で示されている。以下に説明する監視装置は本発明の第１実施例を内蔵している（図１）。しかし、以下の説明により、当業者は第１、第２、第３実施例を内蔵する監視装置を製作することができるだろう。
装置２１０は監視局２２０とビデオカメラモジュール２４０とから構成されている。監視局２２０は、公衆通信交換網２８０を介してビデオカメラモジュール２４０と通信する。公衆通信交換網２８０は地方の電話局が管理する標準的な電話網が好ましい。公衆通信交換網２８０は、例えば、光ファイバ網、携帯電話網、ethernetや部分的なＩＳＤＮ網などのローカルエリアネットワークでもよい。
この装置２１０を１つの監視局と１つのカメラモジュールだけを用いて説明したが、公衆通信交換網の回線交換機能を用いた公衆通信交換網を通して複数の監視局とカメラモジュールを接続できる。
ビデオカメラ２４２を装備したビデオカメラモジュール２４０は監視局２２０から離れた場所に設置されている、例えば、カメラモジュールは、町のさまざまな位置のいくつかの店の１つに設置される。本発明により、すべてのカメラモジュールを公衆電話網を通して中央監視局から監視できる。大きな空港にも装置２１０が設置され得る。辺鄙な場所の建物であれば中央局から監視することもできる。辺鄙な場所では、電話網を通し中央監視局に接続する傾向があるが、その際、本発明を用いると監視局へのビデオカメラモジュールの接続に追加配線は必要ない。
監視局２２０は、公衆通信交換網２８０へ監視局を接続するネットワークインタフェース２２２を備えている。ネットワークインタフェース２２２は、電話回線インタフェース２２３と通信ハードウェア２２４（ＩＳＤＮ基本速度インタフェースまたはモデムに内蔵）から成る。
本発明を搭載した公衆通信交換網は、通常２８０００〜１２８０００ビット／秒の速度で動作する。しかし、ビデオデータは、通常約８０００００００ビット／秒の通信速度を必要とする。カメラ２４２で撮影したビデオデータは、上述した圧縮装置によりカメラモジュール２４０で圧縮される。そして、信号処理装置２２６は、カメラモジュール２４０から受け取った圧縮画像信号を伸長（解凍）する。ネットワークインタフェース２２２と伸長回路２２６は、マイクロプロセッサ２２８、例えばMotorola社の６８０３０、Intel社の４８６または同等のマイクロプロセッサにより制御される。監視局２２０はビデオモニタ２３０を内蔵している。マイクロプロセッサ２２８は監視局２２０全体の動作を制御する。制御信号を送るには、マイクロプロセッサ２２８とネットワークインタフェース２２２とをデータバス２３６で接続する。キーボード２３２、マウス、トラックボール入力装置２３４（Florida州Deerfield BeachのSensormatic Electronics社から入手可能なTouchtrackerカメラコントローラが好ましい）などのユーザインタフェースを装備し、マイクロプロセッサ２２８が公衆通信交換網２８０を通してビデオカメラモジュール２４０に送信する命令をオペレータが入力できるようにする。このように、カメラモジュール２４０のあらゆる動作を遠方から制御するため、命令を監視局２２０からカメラモジュール２４０に送ることができる。例えば、ユーザはカメラ２４２にパン、チルト、ズーム、ピントを合わせを行なうように命令をすることができる。従って、キーボード２３２と入力装置２３４は、図１について上述した制御パネル３０とユーザ入力３２の機能を実行する。このような機能を実行する装置は、同時係属中の米国特許出願第０８／１６６，５９９号に開示されており、ここに参照として援用する。制御信号は、通信チャネル２８０を通してカメラモジュール２４０に送られる。
カメラモジュール２４０は、ある領域を監視するビデオ監視カメラ２４２、ビデオ圧縮装置２４６、ネットワークインタフェース２５０とを内蔵した一体型装置である。カメラ２４２は、ビデオ圧縮装置２４６に供給される画像信号２４４を発生する。圧縮装置２４６は、図１を参照して上述したビデオ圧縮装置５０と同じである。ビデオ圧縮装置２４６は、California州Santa ClaraのIntegrated Information Technology社からVision Controller/Vision Processorの名称で販売されているもの、または同等の圧縮回路が好ましい。ビデオ圧縮装置は、上述したデータマルチプレクサ８０を内蔵している。処理された信号は２４８は、カメラ２４２を公衆通信交換網２８０に接続するネットワークインタフェース２５０に供給される。通信ハードウェア２５２とラインインタフェース２５４とから構成されるネットワークインタフェース２５０は、監視局２２０のネットワークインタフェース２２２と基本的に同じである。マイクロプロセッサ２２８と同じ型であってもよいマイクロプロセッサ２５６はカメラ２４２とネットワークインタフェース２５０の動作を制御する。データバス２５８は、マイクロプロセッサ２５６、カメラ２４２、ビデオ圧縮ハードウェア２４６、ネットワークインタフェース２５０との間で制御データを送る。マイクロプロセッサ２２８は、キーボード２３２、入力装置２３４、マイクロプロセッサ２２８が発生した制御信号を（通信チャネル２８０を介して）受け取る。マイクロプロセッサ２５６は、図１を参照して上述した制御翻訳回路４０の機能を実行するようにプログラムされている。すなわち、マイクロプロセッサ２２８は、受け取る制御信号をカメラ補正指示信号に変換し、これはデータバス２５８を通してカメラ２４２に送られる。圧縮パラメータの変更を要求する圧縮装置２４６への命令は、カメラ補正指示信号に応答してマイクロプロセッサ２５６で生成され、データバス２５８を介して圧縮装置２４６の適切なピンに供給される。同様に、動きベクトルもマイクロプロセッサ２５６によるカメラ補正指示信号に応答して生成され、圧縮装置２４６に供給されて多重化される。
カメラモジュール２４０は、ディスクドライブまたはランダムアクセスメモリから成るデジタル・ファーストイン・ファーストアウト（ＦＩＦＯ）メモリ２６６によるメモリ機能を搭載している。メモリ２６６は所定の時間、例えば３分間にわたり処理した画像信号２４８を蓄積する。それゆえ、メモリ２６６は、カメラ２４２が以前の所定の時間にわたって取得した記録を継続的に保持する。メモリ２６６は、データバス２５８によりマイクロプロセッサ２５６に接続されている。ビデオカセットレコーダ（ＶＣＲ）ディスクやランダムアクセスメモリなどの蓄積装置２７０が、カメラ２４２の出力を蓄積し、圧縮装置２４６で再生できるように、カメラ２４２と圧縮装置２４６に接続されている。この実施例で、制御翻訳回路４０の出力５４と５６はカメラ２４２の出力と共に蓄積される。代わりに、圧縮して蓄積されるように、データを圧縮装置２４６から蓄積装置２７０に供給できる。蓄積装置２７０は、さまざまなものを用いることができる。これらのいくつかを以下に説明する。蓄積装置２７０の動作は、データバス２５８を介してマイクロプロセッサ２５６から制御できる。電子的に制御可能なＶＣＲ、例えばPanasonic AG-6730を用いることができる。
カメラモジュール２４０は、カメラ２４２から出力される画像信号２４４を解析して、カメラ２４２の監視被写体が動いたかどうか検出する動き検出回路２６０を内蔵している。動き検出回路は、データバス２５８によりマイクロプロセッサ２５６に接続されている。カメラモジュール２４０には、マイクロプロセッサ２５６に接続されたアラーム装置インタフェース２６８が装備されている。アラーム装置インタフェースは、マイクロプロセッサ２５６がさまざまな種類のアラーム受信を容易にできるようにし、これにより、メモリ２６６や蓄積装置２７０への蓄積、あるいは公衆通信交換網２８０を通した送信を開始する。動き検出器２６０が被写体の動きを検出、またはアラームインタフェース２６８を介してアラーム信号を受け取った場合、信号２６２を発生してマイクロプロセッサ２５６に送る。マイクロプロセッサ２５６は、信号２６２に応答して開始信号２６４を発生し、これにより第２インタフェース２５０に公衆通信交換網２８０を介して信号処理装置２４６が処理した画像の送信を開始させる。
アラームや動き検出信号２６２が発生した信号をマイクロプロセッサ２５６が受け取ると、マイクロプロセッサ２５６が各種動作を開始できる。例えば、マイクロプロセッサは、蓄積装置２７０への蓄積の開始、経過時間から実時間への記録モードの変更、カメラ２４２の出力を圧縮して公衆通信交換網２８０を通して送信するか、メモリ２６６や蓄積装置２７０の内容を公衆通信交換網２８０に出力するように命令できる。これらはすべてマイクロプロセッサ２５６のプログラミング方法とシステム構成に左右される。開始信号２６４も監視局２２０から送信できる。
公衆通信交換網２８０が公衆電話通信網である好適な実施例で、カメラモジュール２４０と監視局２２０はそれぞれ自分自身の電話番号を持っている。ラインインタフェース２２３，２５４は互いに、または公衆通信交換網２８０に接続された他のモジュールを呼び出して通信を開始できる。従って、例えば、マイクロプロセッサ２５６が上述したように開始信号を発生すると（例えば、動き検出に応答して）、カメラモジュール２４０のラインインタフェース２５４は監視局２２０を呼び出す。呼は監視局２２０のラインインタフェース２２３で受け取られる。次いで、カメラモジュール２４０と監視局２２０との間でハンドシェーキングを開始すると、インタフェース２５０からの圧縮ビデオデータをインタフェース２２２が受け取る。伸長回路２２６が受け取った圧縮データをモニタ２３０に表示できるように、伸長（解凍）する。
同様に、ユーザまたはアラームが発生した開始信号に応答して、マイクロプロセッサ２２８が、監視局２２０からカメラモジュール２４０を呼び出して通信を開始し、カメラ２４２、蓄積装置２７０、メモリ２６６からデータを受け取る。カメラモジュール２４０の各構成要素の動作は、いったんカメラモジュールと監視局との間で通信を確立すると、監視局２３０から制御できる。
本発明は２つのモードで好適に動作できる。第１のモードで、監視局２２０は第１のネットワークインタフェース２２２を用いて、カメラモジュール２４０を呼び出すことができる。その後、監視局２２０のユーザは、キーボード２３２または入力装置２３４を用いて遠方からカメラモジュール２４０の動作を制御できる。例えば、ユーザはカメラモジュール２４０に命令を出力してメモリ２６６の内容を出力させ、蓄積装置２７０の内容を再生やカメラモジュール２４０の内容を単にリアルタイムで監視する。第２のモードで、カメラモジュール２４０は監視局２２０を呼び出す。例えば、カメラモジュール２４０で検出したアラームイベントは、監視局２２０への呼び出しを開始することができる。次いで、カメラモジュール２４０は、カメラ２４２で取得した生データを送信して、ＦＩＦＯ２６６または蓄積装置２７０の内容を再生する。
図５は、好ましい操作方法のフローチャートである。図５に記載した方法のステップは、「Ｓ」を前に付けた番号で示される。図５の方法で、カメラモジュール２４０の動作は、カメラモジュール２４０の電源を投入し、ビデオ圧縮ハードウェア２４６を初期化して開始する（ステップＳ１とＳ２）。圧縮装置２４６の初期化には、圧縮装置２５６のＲＩＳＣプロセッサへの命令コードへのダウンロードだけでなく、圧縮プロセスのデータレートと初期量子化パラメータなどのダウンロードが含まれる。マイクロプロセッサ２５６は、アラームインタフェース２６８と動き検出器２６０を常時監視する（Ｓ３）。例えば、ドアの開放や、動きのアラーム条件が検出された場合、マイクロプロセッサ２５６は、データバス２５８を介して蓄積装置２７０に命令を送出して、蓄積を開始し、マイクロプロセッサ内のタイマーを設定する（Ｓ４）。蓄積は所定の期間Ｔ１の間続く（Ｓ５）。Ｔ１の最後で、マイクロプロセッサ２５６は、通信ハードウェア２５２に命令を出力して、公衆通信交換網２８０を通して監視局２２０を呼び出す（Ｓ６）。呼び出しが成功するまで規定回数呼び出しを続ける（Ｓ７）。呼び出しが成功すると、マイクロプロセッサ２５６は、蓄積装置２７０に命令を出力してちょうど蓄積したばかりの情報を圧縮装置２４６に出力させる。代わりに、この情報が蓄積装置２７０に圧縮して蓄積されていればこのステップをバイパスできる。マイクロプロセッサ２５６は、通信ハードウェア２５２に命令を出力して、公衆通信交換網２８０を介して監視局２２０に圧縮装置２４６の圧縮した出力を送信する。圧縮データは伸長装置２２６で伸長され、蓄積装置２７０に蓄積された画像がモニタ２３０に表示される。
上述した方法で、メモリ２６６を蓄積装置２７０に置き換えることができる。代わりに、監視局２２０へ記録情報を送信する代わりに、マイクロプロセッサ２５６は、カメラ２４２のリアルタイム出力を公衆通信交換網２８０を通し圧縮して送信できる。代わりに、カメラ２４２のビデオデータ出力は、Ｔに等しい期間の間メモリ２６６に連続的に蓄積できる。従って、所定の時間で、前のＴ秒の間のビデオデータはメモリ２６６に蓄積される。トリガー条件が発生し、監視局２２０を呼び出したとき、すぐ前のＴ秒の間に蓄積された圧縮ビデオデータがメモリ２６６から出力され、監視局２２０へ送信される。これにより、監視モジュールは、トリガーイベントのすぐ前で発生したことに関する情報を得ることができる。メモリ２６６を用いる代わりに、所定の時間で、ビデオカメラ２４２の出力が蓄積されるように、蓄積装置２７０に加え第2のスタンバイ蓄積装置を追加できる。すなわち、１つの蓄積装置がいっぱいになると、他の蓄積装置が蓄積を開始して、第１の蓄積装置は第２の蓄積装置がいっぱいになるのを待つ。代わりに、規定の間隔でサンプルされたビデオデータをメモリ２６６に蓄積することもできる。
【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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