JP2002112253A - ネットワーク化した監視/管制システム及び方法 - Google Patents
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Abstract
が十分でない。 【解決手段】監視/管制システムは、圧縮されたディジ
タルビデオ信号から低レベル特徴を動的に抽出するため
の特徴抽出装置と、該特徴抽出装置に接続されて低レベ
ルの特徴をコンテンツ記述子として符号化する記述エン
コーダを含む。該記述エンコーダにはイベント検出器が
接続されてコンテンツ記述子からセキュリティイベント
を検出する。更に、制御信号プロセッサがイベント検出
器に接続され、セキュリティイベントの検出に応答し制
御信号を発生する。
Description
テムに関し、特にセキュリティイベントに関する情報を
捕捉し且つ記憶し、ネットワークを用いてこれらイベン
トに応答する監視システムに関する。なお、本願は、2
000年5月17日付けで出願された米国特許願Se
r.No.09/573−467の一部継続出願であ
る。
ng Picture Expert Group)は、画像(ビデオ)及び音
声(オーディオ)情報をデジタル圧縮フォーマットで高
い品質且つ効率の良い符号化を行う際に用いられる標準
規格群である。例えば、静止画像の符号化のためのMP
EG−1、動画像(ビデオ)の符号化のためのMPEG
−2、マルチメディア符号化に関するMPEG−4のよ
うな幾つかのMPEG規格が存在する。
く最近行われている規格化は、正式名では「マルチメデ
ィアコンテント記述インタフェース(Multimedia Conte
nt Description Interface)」と称するMPEG−7で
ある。この規格、即ち、MPEG−7においては、種々
な種類もしくは形式のマルチメディアコンテンツを記述
するのに使用することができる記述子及び記述スキーム
(DS)の集まりを具現化することが計画されている。
なお、ここで言う記述子及び記述スキームは、特定のユ
ーザにとって関心のある内容の高速且つ効率的な検索を
可能にするものである。
G−7規格は従来の符号化規格に取って代わるものでは
なく、従来の規格表現上に構築されるものであることを
念頭に置かれることである。また、この規格は、コンテ
ンツが記憶されるフォーマットには関与しない。
検索での使用であると期待される。単純な用途もしくは
アプリケーション環境においては、ユーザは特定のオブ
ジェクトの幾つかの属性を指定する。この低レベルの表
示においては、これら属性は、上記特定のオブジェクト
のテクスチャ、動きもしくは運動及び形状を記述する記
述子を含むことができる。一層高レベルの表示を得るた
めには、幾つかの低レベル記述子を組合せた手の混んだ
記述スキームが考えられ得る。
受信及び復号は2つの基本的な段階で行われる。第1の
段階においては、圧縮されたビデオデータから特徴が抽
出され、第2の段階では、抽出された特徴を用いてビデ
オの再構築もしくは再編成が行われる。
(demux)110が圧縮されたビットストリーム101
を受ける。該デマルチプレクサは、受信したビットスト
リームのパケットに同期し、ビットストリームのビデオ
部分、オーディオ部分及びデータ部分を一次ビットスト
リーム102に分離する。この時点では依然として圧縮
されている1次ビットストリームはメモリコントローラ
130を用いて共有メモリ装置120に送られる。フロ
ントエンド パーサ140は、圧縮されたビットストリ
ームをパース(解析)する。このパーサ140は、ビッ
トストリームの高レベルのシンタックス(構文)、例え
ば、MPEG−2規格でスライスレイヤより上のシンタ
ックスを抽出する機能を有する。
ルのビットはシンボル プロセッサ150に転送され
る。このシンボル プロセッサ150は主に、可変長復
号(VLD)動作を行う。MPEGビットストリームで
は、例えば、運動ベクトル及び離散コサイン変換(DC
T)係数が可変長コードによって、マクロブロックコー
ド等のような他の情報と共に符号化されている。
クを取り込んでビデオ信号を再編成する。シンボルプロ
セッサから、抽出されたマクロブロック及び運動ベクト
ル情報がアドレス発生部160に送られ、DCT情報
は、逆離散コサイン変換部、即ちIDCT部170に送
られる。
0にビデオデータを書き込んだり該メモリ装置120か
らデータを読み取ったりするためのメモリアドレスを発
生する機能を有する。該アドレス発生器は、予測モー
ド、現在ブロック位置及び運動ベクトル値のような情報
に大きく依存する。これら情報の幾つかは、運動補償装
置180に転送され、該運動補償装置180はメモリ装
置から読み出されたデータとIDCT部170から受け
取ったデータとを結合する機能を有する。
の場合には、メモリから読み取られるデータは予測情報
であるので、メモリから読み出すデータが無い場合が有
り得る。再編成されたデータは、運動補償装置180か
らメモリ120に書き込まれる。このデータを表示すべ
き時点になると、表示プロセッサ190が当該データを
読み込んで必要となり得る付加的な処理を行う。ユーザ
インタフェース195はメモリコントローラ130との
相互作用で、限定された位置アクセスを実現する。
は、家庭や企業を通し多くのインテリジェントな電子デ
バイスをネットワーク化することができる程充分に低コ
ストで実現できる。現在ではまた、ワールド ワイド ウ
ェブ(World Wide Web:WWW)を利用してデバイス間
でディジタルデータをオーディオ、画像及びビデオの形
態で転送したり、相互にデータ情報を共有することも可
能である。
versal Plug and Play:UPNP)が、ネットワーク化
されるデバイスに対し使用が容易で汎用性があり規格に
基づく接続を実現する上でイニシアティブを取ってい
る。UPNPは、パーソナルコンピュータ、即ちPC、
ディジタル装置及び無線装置をネットワーク化するため
の構成要素である。UPNPは、家庭、企業並びにウエ
ブ(Web)接続が可能なあらゆる箇所でネットワーク化
されたデバイス間でのデータの制御及び転送を行うため
にTCP/IP及び上記 Web 或るいはその他の単純な
制御プロトコル(Simple Control Protocol:SCP)
を用いる。
ン要することなくネットワーク内で動作するように企図
されている。即ち、UPNPは、ネットワークを動的に
結合したり、インターネットプロトコル(Internet Pro
tocol:IP)アドレスを得たり、要求に応じ当該UP
NP自体及びその能力を公示したり、ネットワーク内の
他のデバイスの存在及び能力に関し学習したりすること
ができるデバイスである。また、このUPNPは、ネッ
トワークの結合に加え、不所望な状態を何ら残すことな
くネットワークから離脱することができるデバイスであ
る。
ム)従来の殆どの監視システムにおいては、屋内及び屋
外の場面もしくはシーンについてのビデオを得るのに閉
回路テレビジョン(CCTV)方式を採用している。こ
の種のセキュリティ システムにおいては、典型的に、
保安作業員が同時に観察可能なようにビデオをモニタ上
に表示したり、後で再生して観察するために微速度モー
ドでビデオを記録したりする。
る。第1に、人間がビデオ監視のような作業において処
理することができる可視情報の量には限界がある。時間
が経てば、有意味なセキュリティ イベントが容易に見
過ごされ得る。また、多数のビデオを観察しなければな
らない場合には、監視の有効性が低減する。事後的に分
析するために記録されたビデオでは実時間ベースでの関
与が不可能である。加えて、ビデオ記録の容量には限界
があり、更に故障の可能性がある。
されておらず、またインデックスも付けられていない。
有意味なセキュリティイベントを探知するための効果的
な手段無しでは、保安作業員が総ての稼動中のカメラか
らの出力を監視したり或るいは記録することはコスト的
に見合わない。セキュリティイベントを大雑把に検出す
るためにビデオ運動検出を利用することができる。例え
ば、保安領域内でのあらゆる運動を有意味なイベントと
見做すことができる。しかしながら、複雑な場面、即ち
シーンにおいては、非常に単純な運動検出スキームでは
不充分である。
は、群運動ベクトルを用いてイベントを検出する監視シ
ステムが記述されている。また、米国特許第6,031,
582号明細書には、運動ベクトルに対応する信号強度
差を用いてイベントを検出する監視システムが記述され
ている。
は、疑わしい或るいは特色を表していないイベントを検
出するために周囲環境を監視するパーソナルコンピュー
タ(PC)ベースの家庭用セキュリティシステム(保安
システム)が記述されている。或る閾イベントが検出さ
れると、このシステムは付加的なイベントに対し緻密な
監視を行う。このようにして、累積された検出イベント
が或る閾値を越えると、セキュリティシステムは適当な
対処活動を行う。このシステムは、パターン認識により
音響及びビデオイベントを検出する。音響イベントは、
予め記録されているファイルを用い、高速フーリエ変換
で処理され、時間の関数として種々な離散的な特性周波
数を有する振幅に変換され、他方、検出されたビデオイ
ベントは、運動(大きさ及び持続期間)、光のコントラ
ストの変化及び明暗の変化で表される。個々のイベント
は、関連の重大度を有する。応答は、予め記録されてい
るメッセージを用い関連の番号の電話設備を用いて行わ
れる。
は、或る領域の実像を、第1の解像レベルの電子的ビデ
オ信号に変換するためのビデオカメラを有する異常検出
/監視システムが記述されている。このシステムは、上
記領域内に存在する個々人の運動を標本化するための手
段を備えている。標本化された運動のビデオ信号は、犯
罪意図を有する人物を表す既知の運動特性と電子的に比
較される。その上で、犯罪意図のレベルを決定し、適当
な警報信号を発生する。
1/SC29/WG11/N2861、「MPEG−7
Applications Document v.9」(1999年7月発行)
には、カメラが要注意領域を監視し何らかのイベントが
生じた場合に活動をトリガする監視システムが開示され
ている。このシステムでは、情報を有していない或るい
は限られた情報しか有していないデータベースを構築
し、時間の経過と共にビデオデータベース及びメタデー
タを形成する。(「エンコーダ」側での)メタコンテン
ツの抽出及び(「デコーダ」側での)メタデータの利用
においては同じデータベースを用いるものとしている。
ては、実時間ベースでのイベントの解析が要求される。
上記のMPEG−7 Applications Document では、ど
のようにして実時間パフォーマンスを達成するかに関す
る情報は与えられていない。更にまた、高速で信頼性が
あり且つ正確なイベント検出を達成するために抽出しな
ければならない実際のメタデータについては規定がな
い。最後に、この文書には、抽出装置及び他のネットワ
ーク化したデバイスの動作に関し何ら言うべきものがな
い。
ットワーク化技術を利用する改良された監視システムを
実現することが望ましい。
信号から低レベルの特徴を動的に抽出する特徴抽出装置
と、上記特徴抽出装置に接続されて上記低レベルの特徴
をコンテンツ記述子として符号化する記述エンコーダを
含む監視/管制システムを提供するものである。上記シ
ステムはまた、上記記述エンコーダに接続されて、上記
コンテンツ記述子からセキュリティイベントを検出する
ためのイベント検出器と、上記イベント検出器に接続さ
れて、セキュリティイベントの検出に応答し制御信号を
発生するための制御信号プロセッサとを含む。
により接続された電話器、パーソナルコンピュータ及び
ビデオレコーダを含む。該ネットワークは、上記制御信
号を搬送するための低周波帯域幅のネットワークと、上
記圧縮されたディジタルビデオ信号及び上記コンテンツ
記述子を搬送するための高周波帯域幅のネットワークと
を含む。メモリ装置は、上記圧縮されたディジタルビデ
オ信号、上記コンテンツ記述子、上記制御信号、ユーザ
入力及びユーザのコンフィギュレーション オプション
を記憶する。
抽出装置に接続されて上記圧縮ディジタルビデオ信号か
ら運動ベクトル並びにマクロブロック及びDCT係数を
抽出するシンボルプロセッサを具備すると共に上記メモ
リ装置に接続されて、上記圧縮されたディジタルビデオ
信号及び上記コンテンツ記述子を含む圧縮された出力デ
ィジタルビデオ信号を発生するためのビットストリーム
プロセッサを具備する。
ステム 図2は、本発明による監視/管制システム300を備え
たネットワーク200を示す。このシステムは、1個ま
たは複数個のディジタルビデオカメラ201乃至20
2、モニタ(テレビジョン:TV)203及びリモート
コントローラ203’、ビデオレコーダ(VCR)20
4、電話器205、無線電話器206、記憶装置(HD
D)207、パーソナルコンピュータ208、汎用ディ
スク装置(DVD−RW)209及び遠隔場所のパーソ
ナルコンピュータ(PC)210から構成されている。
上記装置201乃至210及び監視/管制システム30
0は、ネットワークを介して相互に通信することができ
る。ここで、ネットワークは、例えば、ローカルインタ
ネット211及び広域インタネット212並びに無線区
間213を含むことができる。
高周波帯域幅のデータメッセージ或るいはビデオコンテ
ンツを搬送する。
線或るいは他の何らかのプロトコルを用いて装置間で転
送することができる。これら制御信号は、両立性のある
異なった装置をして他の装置の制御を可能にすると共
に、これら制御信号は、装置間で共有したり通信したり
することができる。例えば、制御信号を用いてカメラ2
01乃至202をオン/オフ制御したり、カメラを(上
下或るいは左右に)動かしてズームイン或るいはズーム
アウトすることができる。メッセージは自動的に発生し
たり或るいはユーザによって発生することができる。例
えば、カメラを周期的にオン/オフすることができる
し、或るいはユーザがリモートコントローラ203’、
PC(ローカルコンピュータ208或るいは遠隔コンピ
ュータ209)、VCR204、DVD209或るいは
TVを用いてカメラを制御することができる。同様にし
て、パーソナルコンピュータ(PC)或るいは電話器を
用いて制御信号を他の装置や消費者の電子デバイス、例
えばVCRやDVDに送ることができる。
94規格に従い伝送することができる。カメラがオン状
態にある時には、ビデオをモニタ上にフルウインドウ或
るいは映像内映像(PIP)ウインドウとして表示する
ことができる。該ビデオはまた、VCR、DVD或るい
はHDD(ハードディスクドライブ)で記録することも
可能である。ビデオ情報は、将来の操作及び観察の目的
で、例えば、MPEG−7コンテンツベースの記述子の
ような高レベルのメタデータを含むように符号化され
る。この符号化は、カメラ内で行うこともできるし、或
るいはパーソナルコンピュータもしくはPCまたは監視
/管制システム300で行うことも可能である。PCは
またコード変換を行うことができる。即ち、該PCは、
ビデオ情報をMPEG−2またはMPEG−4から、可
能ならば低いビットレート、低い空間解像度或るいはN
TSCフォーマットで他のより望ましい符号化された情
報に変換することができる。符号化されたビデオ情報
は、VCR、DVD或るいはHDDに記録することがで
きる。符号化に就いては追って詳細に説明する。
リティイベントに高速且つ効率的にアクセスするため
に、ビデオブラウザ(閲覧ソフトウエア)を用いてビデ
オを点検することができる。例えば、ユーザが一週間留
守にして家のビデオを記録して置いた場合には、ユーザ
は家に近付く人物を含む場面のみを観察するだけで良
く、その他の有意味なセキュリティイベントを含まない
何百時間分ものビデオを観察する必要はない。
本システムは、電話器に対する制御信号を用い、警察、
消防署或るいは緊急機関のような適切な非常対処機関に
ダイヤルすることができる。本システムはまた、イベン
トの性質に依存し他の任意適当な電話番号を選択するこ
とも可能である。更にまた、第3世代(3G)のセル方
式電話器(携帯電話)が利用可能である場合には、カメ
ラの出力をそのまま、3G電話器と通信可能な電話設備
に送ることができる。
る)300の主たる構成要素を示す。本監視/管制シス
テムもしくはSCSは、記述エンコーダ320及びイベ
ント検出器330に接続されたビデオ受信/復号/表示
器(「デコーダ」)を備えている。また、追って詳細に
説明するように、記述エンコーダ320及びイベント検
出器330は相互に接続されている。制御信号プロセッ
サ340がイベント検出器の出力端に接続されている。
復号器、即ちデコーダはユーザ入力305を受け付けて
SCSのコンフィギュレーションを設定する。ここで、
受け付けることができる入力の種類並びにSCSの動作
に対する該入力の影響について詳細に説明する。図1に
示したシステムの場合と同様に、圧縮されたディジタル
入力ビットストリーム301は、ビデオデコーダ310
により受け取られる。SCSの出力309は、表示可能
なビデオデータストリーム、制御信号及び増補もしくは
拡張ビットストリームを含むことができる。制御信号発
生器は、検出されたセキュリティイベントに応答して制
御信号341を発生する。この場合の1つの利点は、増
補もしくは拡張ビットストリームがセキュリティイベン
トを検出するのに有用な情報を含んでいることである。
が改良されたセキュリティ動作を行うのを可能にするた
めに、本発明のシステムは、記述エンコーダ320を用
いて特徴の抽出を行う。記述エンコーダは、出力ビット
ストリームを拡張(増補)するためにコンテンツの記述
を発生する。増補もしくは拡張ビットストリームは元の
入力ビットストリーム301を含むことができる。
を用いて、高レベルのコンテンツを発生し、デコーダ3
10にセキュリティイベントを表す信号を供給する。制
御信号プロセッサ340は、セキュリティイベントに応
答して制御信号を発生し、この制御信号は、ネットワー
ク装置201乃至210に伝送される。
300をより詳細に示す図である。本発明のSCSは、
図1の再生システムとは、内部動作及び出力に関して異
なる。図4に示してある点線は、従来のビデオ再生シス
テムには存在しない構成要素に対する接続を示してい
る。
ルチプレクサ(demux)410と、メモリ装置50
0及びメモリコントローラ430と、フロントエンドパ
ーサ440と、シンボル(記号)プロセッサ450とを
含んでいる。これらシステム構成要素は、第1段階の復
号中、特徴の抽出455に用いられる。
0、逆離散コサイン変換部、即ち逆DCT(IDCT)
470、運動補償装置480及び表示プロセッサ490
を備えている。これら構成要素は、第2段階の復号中に
イメージもしくは像の再編成(再生)及び表示402を
発生するのに用いられる。尚、後述する或る種の動作モ
ードにおいては、従来の受信部とは対照的に、第2段階
の復号中に用いられる叙上の構成要素をオフにして全メ
モリ帯域幅及び処理優先度を特徴の抽出及び第1段階の
復号に割当てることができる。
10及びMPEG−7記述エンコーダ320の動作の結
果として行われる。特徴抽出装置455は本明細書で説
明する動的特徴抽出を実行する。運動ベクトル情報、D
CT係数及び形状情報を含む低レベルのデータはシンボ
ル(記号)プロセッサ450から特徴抽出装置455に
転送される。
サーチ及び検索に有用であるMPEG−7記述子に写像
することができる。この写像(マッピング)は、記述エ
ンコーダ320によって行われる。また、該エンコーダ
は、フロント エンド パーサ440及びシステム デマ
ルチプレクサ410から情報を受けることができる。
は、選択された規格、例えば、MPEG−7規格に従っ
て記述スキームを実体化(instantiate)する。尚、他
の規格に応じて他の形式のエンコーダもを使用可能であ
ることは理解されたい。規格に従っての符号化で、装置
201乃至210間の相互動作が可能になる。記述スキ
ームはイベント検出器330に転送される。抽出された
データも、メモリコントローラ430を介してメインメ
モリ装置500に転送することができる。
ベントを検出し、検出されたイベントをシステムの他の
構成要素、特に、制御信号プロセッサ340に信号で報
知する。ユーザ入力305は、個人情報及びオプション
入力305に対しシステムのコンフィギュレーションを
設定するのに用いられる。ここで個人情報には、例え
ば、職場、携帯電話、ページャ、e−メイルアドレス、
警察署、消防署、救急機関のような接触先電話番号、接
触の優先度、即ち、e−メイルを先に送り、特定の時間
内に応答がない場合には警察署に電話するとか或るいは
総ての接触先に報知する等の接触優先順位、日/時のカ
ストマイズ、例えば、VCR、DVD、TV、PC、モ
ニタ等のビデオ出力を送るための作業場所を呼出して6
pm以前にはe−メイルを送り、6pm以後には携帯電
話を呼出す等の日/時カストマイズ情報を含む。
システムのメモリ500は、4種類のビデオデータ、即
ち、元の圧縮されたビットストリーム(BS)510の
総てもしくは一部分、関心のあるビデオを再編成した
り、その概要を作成するために選択されたフレーム(セ
キュリティフレーム)520、記述スキーム(DS)5
30及びユーザ入力(UI)540を記憶する。このメ
モリはまたイベント検出器により出力される制御信号
(CS)501並びに上述したようコンフィギュレーシ
ョンに関するユーザオプション(UP)502を記憶す
る。
有することに加えて、ビットストリーム プロセッサ4
91を介し拡張ビットストリーム401を出力すること
ができる。該ビットストリーム プロセッサは、このデ
ータを、メモリコントローラを介してメイン メモリ装
置から受け取る。出力ビットストリームは、圧縮された
コンテンツ、即ち、元のビットストリーム301、コン
テンツのサマリ(要約)及びコンテンツの記述を含むこ
とができる。ビットストリーム プロセッサは、この情
報をコンテンツが存在する場所から遠隔のユーザに対し
伝送したりネットワークを介して記録装置に電送するの
に適した仕方でフォーマット化する。
を出力する目的は、ユーザに対して、信号で伝送された
セキュリティイベントを遡及的に追跡するのを容易にす
る情報を提供するためである。上記の記述は、コンテン
ツ内のキーポイントの高速検索に使用することができ
る。
御信号341は、制御信号プロセッサ340によって発
生される。該制御信号プロセッサは、イベント検出器か
らセキュリティイベントが検出された旨の報告を受け、
ユーザのオプション情報を参照し、対応のネットワーク
装置に適切な制御信号を発生する機能を有する。
(i)ユーザ入力として与えられる保安接触情報、(i
i)カメラの運動、切換及び操作並びに記録、電話発呼
のような活動データ等の装置制御パラメータ及び(ii
i)例えば、HDD207に対する拡張ビットストリー
ム401の伝送及び電話器205或るいはPC210へ
の適切な電話番号の送出等のルーチング(経過指定)情
報に分類することができる。
ム、即ちSCS300は、圧縮されたディジタルビデオ
信号から動的に特徴、即ち特徴を抽出する。これら特徴
を用いてセキュリティイベントを検出し、対処活動もし
くはアクションを自動的に開始することができる。
置との動作両立性にある。この動作両立性は、ビデオの
コンテンツを配送し再生するのに標準の圧縮技術を用い
且つコンテンツを記述し、検索しアクセスするのに標準
の記述スキーム(DS)を用いることにより実現するこ
とができる。本発明のSCSはイベントのステータスに
依存し、数多の異なったモードで動作可能である。
チ 第1のモードにおいては、受信した圧縮ビットストリー
ムは本発明の監視/管制システム、即ちSCSによりパ
ース(解析)されて部分的に復号される。この「部分復
号」とは、第1段階の復号動作を含むだけの復号と定義
される。このモードにおいては、ビデオを再編成するた
めの第2段階の復号は不能である。換言するならば、こ
の部分復号モードにおいては、従来の受信システムとは
異なり、アドレスの発生も行わなければ逆DCTの計算
も行われず、また運動補償も行わなければ、勿論のこと
表示も行われない。即ち、第2段の復号化は側路される
のである。このモードにおけるSCSの主たる目的は、
圧縮されたビデオ信号から抽出された特徴によりセキュ
リティイベントをサーチすることである。
を、部分復号並びに特徴の抽出、符号化及びイベントの
検出専用に割り当てることができる。その結果、このモ
ードにおいて、本システムは、圧縮された入力ビットス
トリームの選択された要素(エレメンツ)を効率良く処
理してコンテンツについての低レベル及び高レベルの情
報を抽出することが可能である。部分復号で、比較的短
時間内に有意味な特徴を抽出できる。例えば、数時間分
のビデオを、数分或いはそれより短い時間内で処理する
ことが可能である。
トリーム要素の例としては、ビットストリーム内の運動
ベクトル、DCT係数及び映像/マクロブロック符号が
挙げられる。これら要素はシンボル プロセッサ450
及びフロントエンドパーサ440から出力される。更
に、副ビットストリームから情報を抽出することも可能
である。この種の情報はシステムのデマルチプレクサ
(demux)410から出力される。この種のデータ
の一例として、MPEG−7メタデータがあり、日時ス
タンプ情報のようなコンテンツに関する注釈情報を含む
ことができる。
を抽出することにより得られる利点は、比較的短い時間
内に特徴を収集しセキュリティイベントを検出すること
ができる点にある。この部分復号モードは、特記すべき
イベントが未だ検出されていない場合の受動的監視に対
して最も良好に適用可能である。
力 第1段階の部分復号モードとは対照的に、第2のモード
は、分析中のビデオを再編成してローカル表示装置に出
力する点で第1のモードと異なる。この全復号モードに
おいては、部分復号モードについて述べたのと同じ仕方
で特徴を抽出しコンテンツ記述子として符号化する。し
かしながら、この特徴抽出はビデオデータの表示と同時
に行われる。言い換えるならば、ビデオを再生しながら
であるので、特徴の抽出及び符号化は動的、即ちダイナ
ミックであると言える。
ラを備え単一または複数のビットストリームがSCSに
入力され常に信号が表示されるシステムに対して適用可
能である。表示装置は単一であっても或いは複数であっ
ても良い。多数のカメラを用い然も表示装置が少数であ
る場合には、本SCSは、ビットストリームを再編成
し、再編成したビットストリームを表示するように制御
を行うことができる。主要な点は、ビデオを再編成し且
つ表示しながら圧縮されたビデオ信号を分析することで
ある。カメラ及び表示装置がそれぞれ1台しか設けられ
ていない特殊事例においては、本SCSは、セキュリテ
ィイベントの検出で全符号化モードに入ることができ
る。
を可能最高のビットレートで受信し処理しつつ、ビット
ストリームの部分復号が行われる。部分的に復号された
ビットストリームは、メモリ装置500に格納される。
同時に、ビデオを表示することができるように、メモリ
装置に格納されている復号されたビットストリームから
第2段階の再編成が行われる。特徴を抽出し符号化イベ
ントを検出するのに要する期間中、フレーム レートを
例えば毎秒15フレーム或るいはそれ以下に減少して、
より多くのシステムリソース(資源)が特徴抽出、符号
化及びイベント検出に利用可能になるようにすることが
できる。
ビデオから特徴を連続的に抽出する。セキュリティイベ
ントが検出されると、該イベントの分析のためにより多
くのシステムリソースが必要となり得る。この場合に
は、復号用リソースには低い優先度が与えられ、それに
より、充分ではあるが低い時間的解像度のビデオ信号を
表示したり記録したり或いは伝送するのに充分なリソー
スを与えることができる。
は、選択された規格に従うメタデータが利用可能な圧縮
データから抽出されることである。ここで、利用可能な
データは、圧縮されたビットストリームから抽出される
低レベルの特徴或るいは副データストリームからの情報
だけあっても良く、完全な或るいは完全ではない何らか
のMPEG−7メタデータを含んでいる。このようにし
て他の装置との動作両立性が達成される。
の文献に報告されている。この種の抽出の主たる利点
は、デマルチプレクサ、パーサ及びシンボルプロセッサ
の出力に依拠することにより逆DCTの計算を回避でき
るという理由から計算が単純であるという点に見られ
る。シンボルプロセッサの出力には、運動ベクトル情報
及びDCT係数が含まれる。
色、輝度(ルミナンス)及び運動である。また、特徴抽
出装置455の出力は、記述子の値を実体化する記述エ
ンコーダ320にも送られる点に留意されたい。実体化
された記述子(description instantiations)は、次い
で、イベント検出器330で用いられる。
は、シンボルプロセッサ450の出力には、ブロックの
ルミナンス及びクロミナンスの「dc(直流)」値が含
まれていることに注目されたい。従って、I−フレーム
の「dc画像」は、シンボルプロセッサ450の出力を
用いて容易に構成することができる。dc画像を用いて
場面の変化を如何に検出するかに関しては周知である。
また、dc画像から、主たるカラー(主色)、カラーヒ
ストグラム、コンパクトカラー、GOF/GOPカラー
ヒストグラム、カラー組成ヒストグラム、カラーのレイ
アウト等々のようなカラー記述子を決定することも可能
である。例えば、下に掲げた表1における主色記述子の
バイナリ構文を参照されたい。
はYcrCb、カラー量子化、即ち、ビンの数、色閾値
の初期値等々に対する色空間デフォルト値は、主カラー
数もしくは主色数の場合と同様に特徴抽出装置自体によ
って決定され点に留意されるべきである。その場合、信
頼度、色値及び百分率は、マクロブロックの色のdc値
を用いて、当該マクロブロックに属するそれぞれのピク
セルの色と同様に画像自体から決定される。このことか
ら、主色をシンボルプロセッサ450の出力からどのよ
うにして決定できるかがおおよそ理解されるであろう。
は、シンボルプロセッサの出力を異なった仕方で処理し
なければならない。この処理は、マクロブロックが通常
予測的に符号化されているために異なってくる。dc成
分を得るために、DCT領域で運動の補償を行う方法、
例えば、米国特許願第08/742,124号明細書「D
igital video decoder and method of decoding a vide
o signal」に記載されている方法のような方法を用いる
ことができる。この場合の計算オーバヘッドは、逆DC
Tの計算に要するオーバヘッドよりも相当に低い。
比較的容易に抽出することができる。その理由は、運動
について補償が行われたフレームの場合、シンボルプロ
セッサの出力には、各マクロブロック毎に運動ベクトル
が含まれているからである。運動ベクトルからの特徴抽
出には幾つかの試みが提案されている。例えば、米国特
許願第09/236,838号明細書「Method of featu
re extraction of video sequences」を参照されたい。
PEG−7運動記述子には、運動アクティビティ(活動
度)、カメラの運動、運動軌跡及びパラメトリック運動
が含まれる。下に掲げる表2に示すような運動活動度記
述子のバイナリ表示構文を参照されたい。
ボルプロセッサから出力される運動ベクトルから容易に
算出することができる。例えば、強度パラメータは、運
動ベクトルの大きさの標準偏差を最初に計算し次いで該
標準偏差を3ビット値に量子化することにより算出され
る。
ットストリームを発生するのに使用しなければならない
良好に規格化されたエンコーダ構造がある。適合点は、
プロフィル/レベル定義に基づいている。即ち、MPE
G−2Main Profile@High Level(MP@HL)エンコ
ーダは、映像のサイズ、データ レート等々の点で制限
されている。しかしながら、運動の評価を行わなければ
ならない幾つかのブロック、DCTを行う必要のあるブ
ロック等々が存在することが知られている。ベース及び
エンハンスメント レイヤを符号化しなければならない
スケーラビリティ プロフィルの1つで動作している場
合には、エンコーダの構造をどのように変更する必要が
あるかは知られている。これは、規格により明瞭に定義
されている。
ムはMPEG−7エンコーダと同様である。しかしなが
ら、多くの異なった型式のメタデータには広汎な記述ス
キームが所属する。各種のデータを如何に作成するかは
特殊であり、規格によって特定されていない。MPEG
−7にとっては、記述スキームをどのように実体化する
かに関して特定するのは恐らく無理であり、然もこれは
規格の規範的な部分であるので、MPEG−7エンコー
ダについての構造規格は存在しないと言える。従って、
各DSはケースバイケースで実体化しなければならず、
特定のアプリケーションの範囲内で有意味になることが
できる。
ンコーダは、特定の目的或るいは用途が念頭に無い場合
には有意味でないことである。ここで、目的とするとこ
ろは、改良されたコンテンツベースでのアクセスを達成
することであり、従って、本発明のSCSが実体化する
記述スキーム並びに本システムに独特な実体化方法(in
stantiation method)について以下に説明する。
点は、本発明のセキュリティシステムは他の装置との動
作両立性を達成するためにメタデータを符号化すること
である。この他の装置との動作両立性が必要なければ、
MPEG−7規格に従ってメタデータを符号化する必要
はない。即ち、システムは単に、それ自身が所有する内
部的で且つ該特定のシステムだけが理解する記述子及び
記述スキームを使用するだけで良い。この場合には、増
補もしくは拡張ビットストリームをも出力する必要はな
い。
キーム実体化モジュール)の詳細 記述スキーム(DS)は、記述子の容器と考えることが
できる。また、記述スキームは、各種の記述子を組織化
するデータ構造であると見ることもできる。これと関連
して、MPEG−7マルチメディア記述スキーム ワー
キング ドラフト(Multimedia Description Scheme Wor
king draft)から抜粋した付録Aに記述されているMP
EG−7ビデオセグメント記述スキーム(DS)の用語
上の意味について参照されたい。
ー)及び運動記述子がビデオセグメントDS(VideoSeg
ment DS)でどのように取り上げられているかについ
て述べておき度い。この場合、記述スキームは、先に述
べたように構成記述子の各々を決定することにより実体
化(instantiate)することができる。ビデオセグメン
トDS(VideoSegment DS)は、圧縮領域もしくは定
義域での特徴の抽出により実体化することが可能である
ことに留意されたい。このように、ビデオセグメントD
Sは、個々の記述子をそれ自体で使用することを可能に
すると共に、ここで述べている監視アプリケーションを
可能にする他の記述子と組合せて使用することを許容す
る。
造上の特性を記述するMPEG−7規格のDSの一例で
ある。他のこの種のDSには、セグメントDS及びその
子供、例えば運動領域DS(Moving Region DS)等々
が含まれる。他のDSには、要約DS(Summary DS)
により可能化される要約(summarization)のようなア
プリケーションを強調するDSがある。
キームにおける各種記述子の相対重み付けを表す。従っ
て、相対重み付けは、要求に応じMPEG−7DSイン
スタンシエータで実体化することができる。エンティテ
ィ関連グラフDS(Entity-Relation Graph DS)は、
異なったエンティティ間における関係を表現する。シン
ボルプロセッサの出力は、「よりアクティブである」、
「最もアクティブである」、「より高速である」、「よ
り大きい」、「より新しい」等々のような関係の同定も
しくは識別を可能にする。従って、このクラスの対応の
エンティティ関係グラフは圧縮された定義域において実
体化することができる。
タDS(Media Locator DS)、グリッド(Grids)及
びヒストグラム(Histograms)のような基本的なDSが
ある。これらDSは総てのDSに適用可能であり、従っ
て基本的に重要である。エンコーダ320に組み込まれ
ているシンボル プロセッサ450の出力を処理するこ
とで、これら記述子スキームの総てを複製することがで
きる。例えば、圧縮されたビットストリーム内に存在す
るタイム スタンプ情報を用いて、監視アプリケーショ
ンに対し非常に重要な特徴である時間DS(Time D
S)を副次的に生成する、即ち複製することができる。
DS)、概念上のアスペクト(例えば、意味論的記述ス
キーム)、コンテンツの本来的性質(例えば、モデルD
S)を表現する「高レベル」のDSをも含む。
10、フロントエンドパーサ440及びシンボル プロ
セッサ450が提供する情報を用いて強力な記述スキー
ムの部分集合をインスタンシエート(instantiate)、
即ち実体化することが可能である。
報からの高レベル情報の推測が行われる。と言うのは、
直接且つ自動的に得ることができるのは低レベルの情報
だけだからである。単純な例として、保安領域に侵入す
る侵入者の検出について考察してみる。保安領域を監視
している観察者は、当該領域のセマンチックな、即ち高
レベルの特徴における変化に注目することにより侵入者
を直ちに検出し得ることは言うまでもない。他方、本発
明の自動セキュリティイベント検出システムは、排他的
にカメラによって捕捉されるオーディオ−ビデオ情報の
自動処理に依拠する。カメラからのオーディオ−ビデオ
情報(信号)は、色、運動、音量等々のような低レベル
の特徴しか含んでおらず、標識の付いた保安領域や侵入
者のような意味論的情報は含んでいない。しかしなが
ら、一般に、侵入者の侵入のような意味論的イベント
は、カメラにより捕捉されるオーディオ−ビデオシーン
の低レベルの特徴に対し直接的なインパクトを与える。
動アクテビティ(活動度)は、侵入者が存在しない場合
は零である。と言うのは、このシーンもしくは場面には
運動する客体、即ちオブジェクトが存在しないからであ
る。侵入者が侵入すると直ちに、運動アクテビティが急
激に増加する。侵入者が去ると、運動アクテビティは再
び通常の低レベルに戻り、この低レベルに留どまる。こ
の場合には、オーディオ−ビデオシーンの運動特徴だけ
で、侵入の開始及び終わりを検出するのに充分である。
同様に、侵入者の顔が捕らえられると、場面のテクスチ
ャに変化が生じ、場面に顔の存在が表示される。また、
この場合には、侵入により音量を大きくすることができ
よう。
たオーディオ−ビデオ情報の低レベルの特徴における変
化で屡々、場面の意味論的内容に変化が生ずることであ
る。なお、保安領域内への侵入者の侵入は、イベントの
単なる一例であることは言うまでもない。本発明のシス
テムは、このような単純なイベントに制限されるもので
はなく、低レベルの特徴を用いて検出することできるあ
らゆるイベントに適用可能である。
いるオーディオ−ビデオ情報からイベントを検出するこ
とも可能である。このような「事後的」監視も保安シス
テムにおいては有価値である。
徴の他の特定の利用例として、イベントが終了したこと
(例えば、侵入者がカメラの視野から去ったこと)を観
察し、このようなイベントを生起せしめた客体もしくは
オブジェクトのパラメトリックな運動を抽出することで
ある。ここでパラメトリックな運動とは、MPEG−7
によって採用されているビデオ記述子である。このパラ
メトリック運動を用いて、カメラ201乃至202の位
置を自動的にイベントを追跡するよう調節することがで
きる。イベントを検出したのと同じカメラで、当該イベ
ントを追跡し続けることが不可能である場合には、パラ
メトリック運動を用いて他の要所要所に配置されたカメ
ラを選択することもできる。
テムの目的は、正常な状態から異常な状態を識別するこ
とにある。侵入者の例をとれば、状態の変化が音響及び
運動の活動度、即ちアクテビティにより識別され、この
場合正常な状態のオーディオ−ビデオ特徴は実質的に零
である。しかしながら、殆どの実際上の保安用途におい
て、正常の状態は零ではない。これを、便宜上、非零正
常状態(NZ−NS)監視と称する。
を説明するための第1の例として、静止していたり運動
している人々、自転車に乗っている者、自動車、バス及
びトラック並びに非常に複雑なオーディオもしくは音響
信号が存在する交通領域を観察するために取り付けられ
ているカメラを考える。MPEG−7記述子を用いデー
タの学習で、事故、暴行、交通違反等々のようなセキュ
リティイベントを抽出することが可能である。NZ−N
S監視はまた、混雑している商店等で万引きの検出や誤
魔化しの検出に使用することもできる。本システムはま
た、自動化された製造設備でコンベアベルト上の不合格
部品を検出したり何らかの機械から出る煙りや奇妙な雑
音を検出するのにも有用である。
出器330からの割込みを受けて、図2のネットワーク
に接続されている他の装置に対し適当な制御信号を発生
する。このような制御信号で、セキュリティイベントを
検出している場合にはテレビジョン上に現れるPIPウ
インドウを発生したり、電話番号をダイヤルしたりまた
予め記録されているメッセージを再生したり、或るいは
e−メイルを送ったり、或るいはパーソナルコンピュー
タ上にウインドウを立ち上がらせてカメラの1つからの
映像を表示したりすることができる。また、このような
制御信号はユーザの選択したオプションに従いカストマ
イズすることが可能である。更にまた、応答活動の順序
に優先度を割り当てることもできる。
/TV及び記録装置にビデオ内容を供給する。これによ
りイベントが検出され、警報が起動され、電話設備を介
して関連の人に接触が取られる。ユーザはまた、リモー
トコントローラのような他の両立性のある装置を介して
カメラを制御することもできる。遠隔監視用途例におい
ては、SCS300は上述のローカル(局所的)監視シ
ステムの総ての活動行うと共にそれに加えて外部監視を
も行う。この外部監視及び管制は遠隔パーソナルコンピ
ュータ210を用いて行うことができる。
用することにより、20の異なった領域を観察するのに
20個のモニタを設ける必要性を効果的に排除すること
ができる。即ち、CSP340は、検出されたイベント
に依存し監視すべき場面もしくはシーンを自動的に選択
することができる。加えて、記録すべきビデオの量を、
異常なイベントだけを記録することにより大きく減少す
ることが可能である。
例と関連し説明したが、本発明の精神及び範囲内で種々
な他の適応や変更が可能であることは理解されるべきで
ある。このような変更は、本発明の範囲に包摂されるも
のであることを付記する。
である。
ークのブロックダイヤグラムである。
ントを検出し信号で報知するための監視/管制システム
の概略ブロックダイヤグラムである。
ックダイヤグラムである。
置のブロックダイヤグラムである。
Claims (16)
- 【請求項1】 監視/管制システムにおいて、 圧縮さ
れたディジタルビデオ信号から低レベルの特徴を抽出す
る特徴抽出装置と、 前記特徴抽出装置に接続されて前
記低レベルの特徴をコンテンツ記述子として符号化する
記述エンコーダと、 前記記述エンコーダに接続されて、前記コンテンツ記述
子からセキュリティイベントを検出するためのイベント
検出器と、 前記イベント検出器に接続されて、セキュ
リティイベントの検出に応答し制御信号を発生するため
の制御信号プロセッサとを含むことを特徴とする監視/
管制システム。 - 【請求項2】 請求項1に記載の監視/管制システムに
おいて、更に、互いにネットワークにより接続された電
話器、パーソナルコンピュータ及びビデオレコーダを含
むことを特徴とする監視/管制システム。 - 【請求項3】 請求項1に記載の監視/管制システムに
おいて、前記ネットワークが、前記制御信号を搬送する
ための低周波帯域幅のネットワークと、前記圧縮された
ディジタルビデオ信号及び前記コンテンツ記述子を搬送
するための高周波帯域幅のネットワークとを含むことを
特徴とする監視/管制システム。 - 【請求項4】 請求項1に記載の監視/管制システムに
おいて、更に、前記圧縮されたディジタルビデオ信号、
前記コンテンツ記述子、前記制御信号、ユーザ入力及び
ユーザのコンフィギュレーション オプションを記憶す
るメモリ装置を含むことを特徴とする監視/管制システ
ム。 - 【請求項5】 請求項1に記載の監視/管制システムに
おいて、更に、前記特徴抽出装置に接続されて前記圧縮
ディジタルビデオ信号から運動ベクトル並びにマクロブ
ロック及びDCT係数を抽出するシンボルプロセッサを
具備していることを特徴とする監視/管制システム。 - 【請求項6】 請求項4に記載の監視/管制システムに
おいて、更に、前記メモリ装置に接続されて、前記圧縮
されたディジタルビデオ信号及び前記コンテンツ記述子
を含む圧縮された出力ディジタルビデオ信号を発生する
ためのビットストリームプロセッサを含むことを特徴と
する監視/管制システム。 - 【請求項7】 請求項6に記載の監視/管制システムに
おいて、前記圧縮された出力ディジタルビデオ信号がネ
ットワークを介し遠隔ビデオ受信部に伝送されることを
特徴とする監視/管制システム。 - 【請求項8】 請求項1に記載の監視/管制システムに
おいて、コンテンツ記述子がビデオ符号化規格に従って
符号化されることを特徴とする監視/管制システム。 - 【請求項9】 請求項1に記載の監視/管制システムに
おいて、エンコーダが、コンテンツ記述子に従い、圧縮
された入力ディジタルビデオ信号の要約を生成すること
を特徴とする監視/管制システム。 - 【請求項10】 請求項9に記載の監視/管制システム
において、圧縮入力ディジタルビデオ信号の前記要約が
メモリ装置に記憶されることを特徴とする監視/管制シ
ステム。 - 【請求項11】 請求項1に記載の監視/管制システム
において、前記コンテンツ記述子が、前記圧縮入力ディ
ジタルビデオ信号における運動活動度に準拠することを
特徴とする監視/管制システム。 - 【請求項12】 請求項1に記載の監視/管制システム
において、更に、少なくとも1つのカメラ、モニタ、ビ
デオレコーダ、電話器、記憶装置、パーソナルコンピュ
ータ、汎用ディスク(DVD)及び遠隔パーソナルコン
ピュータとを含み、前記総ての装置がネットワークによ
り互いに接続されて制御信号により操作されることを特
徴とする監視/管制システム。 - 【請求項13】 請求項1に記載の監視/管制システム
において、前記制御信号が保安関連情報、装置制御パラ
メータ及びルーチング情報を含むことを特徴とする監視
/管制システム。 - 【請求項14】 請求項1に記載の監視/管制システム
において、前記圧縮されたディジタルビデオ信号におけ
る正常な非零状態を異常非零状態から識別しセキュリテ
ィイベントを検出することを特徴とする監視/管制シス
テム。 - 【請求項15】 請求項1に記載の監視/管制システム
において、制御信号がそれぞれ優先度を有することを特
徴とする監視/管制システム。 - 【請求項16】 セキュリティイベントに対し応答する
方法において、 圧縮されたディジタルビデオ信号から低レベルの特徴を
動的に抽出し、 前記低レベルの特徴をコンテンツ記述子として符号化
し、前記コンテンツ記述子からセキュリティイベントを
検出し、 前記セキュリティイベントの検出に応答して制御信号を
発生することを含むことを特徴とする方法。
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