JP2002238017A - デジタル映像信号記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】非同期カメラ群からなる監視観察システムの各
カメラ信号を同期化するにあたり、カメラNが増大する
に比例して必要だったデジタルメモリーを大幅に削減し
低価格システムを構築する。 【解決手段】非同期カメラ群からの非同期状態の信号を
一旦基準の回転数を持った回転型VTRに記録し再生時の
ドラムスピードをカメラ信号毎に可変制御し同期化並び
に記録保存も可能にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は回転型ヘッドを搭載
した磁気記録装置をメモリー媒体として活用し、記録信
号と再生信号間で線形周波数変換を可能にし、多数台の
非同期カメラで構成された監視、観察目的等のシステム
に用いて好適な非同期同期変換に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】銀行の金銭自動支払機（ATM）や大型シ
ョッピングモールのパーキングロット、コンビニエンス
ストア等不特定多数の人間が集まる場所での不法行為
を監視するのに、例えば多数台のTVカメラ、N台とそれ
らからのN枚の画像をN個の分割画像に変換し、通常1台
のTVモニター上に表示するシステムがある。そうした場
所では広域に警備員などを適宜配置するのが困難なケー
スをカバーするのに利用されるが、広域にまたがるカメ
ラ設置上、同軸ケーブルを使用する外部同期手段を用い
た、カメラ信号の同期化は、コスト的、物理的に困難な
ので、それらを省き、デジタルメモリー、例えばFIFO
(First in First Out) を使用し、そのメモリーキャパ
シテイを略略1画面分、即ち、ワンフレーム分以上を用
意し書きこみ、読み出しをリアルタイムに行いN台の何
れのカメラも一定の周波数に時間軸を変換し、しかる後
に任意カメラを選択的に切り替える方式を取らなければ
ならなかった。そうでなければ任意カメラを切り替えモ
ニターに表示する時に、画像を乱すトランジェントノイ
ズを発生させることなく、画像を切り替える、所謂同期
変換はできなかった。

【０００３】上記手法は非同期カメラ群からなるシステ
ムにあって、任意の組み合わせで複数台を時系列に逐次
切り替えて表示させる場合には必要不可欠な技術であ
る。即ちデジタルメモリーを使用し同期カメラに変換し
た事になる。この状態で画像を切り替えれば何ら画像の
乱れはない。この方法は同軸ケーブルを張り巡らす外部
同期の為の工事費用削減の観点では大きな利便性がある
ものの、原理上の欠陥が内在したままであった。即ちTV
の標準動画信号処理をデイジタルメモリー介在で時間変
換する場合で、メモリーの書きこみ信号よりも読み取り
信号周波数が高い場合には、書き終わっていないのに読
み取り信号が先行する、即ち追い越し現象が発生する。

【０００４】従って、全く信号が書かれていないケース
ではノイズを読み出すだけであり、あるいは既に前に書
かれた信号に上書きしている場合では，上書き信号とそ
の一つ前のフィールド画面の両方の信号を読み出す結果
となり、モニター上の画像には、二つのフィールドにま
たがる、場合によっては全く相関のない画像が表示画面
上部に部分的な混在してしまう。

【０００５】これを防止するのには、追い越し防止制御
手段を併用する。書きこみタイミングと読み取りタイミ
ングを常に監視し、追い越しが予測されるフィールドの
読み出しの場合には、読み出しを一つ前のフィールド信
号の2度読みにかえるのである。偶数、奇数フィールド
単位のデジタルメモリー(FIFO)をここに独立に２フィー
ルド分用意し、書きこみ，読み出しを交互に繰り返し制
御可能にしておき，書きこみ時間より所定の遅延した時
間で読み出しを始めるが前述のように追い越しが予測さ
れるフィールドでは書きこみN番目のフィールドで続行
するが、読み取りは（N-1）フィールドを再度読むので
ある。かかる場合でもTV信号のインターリーブの関係は
保存されるよう遅延時間の調整は予め施される。

【０００６】図２，図３にこれらの関係を模式的に描い
た。図２で "τ" は書きこみフィールドW1より若干送れ
て、読み出しフィールド、R1フィールドが読み出される
事例を表し、図２でのR1、R2フィールドまでは正常読み
出しが可能であり、R3フィールドで追い越しが予測され
るのでW2を2回読み出す事になる。即ちR1、R2、R2、R3
となる。図３には追い越し制御しない場合で、異なる２
つのフィールド画像(新，旧)が混在しTVモニター上に現
れる画像の例である。図３で R1、R2の画像は正常読み
出しされた例、R3は追い越し現象が発生した例でありR3
の"a" で示す部分は上書きされた新しい画像、R3の"b"
で示す部分は古い画像である

【０００７】非同期のカメラ台数Nで構成される監視，
観察システムでは、同期変換の為の該デジタルメモリ
ー、FIFOも該追い越し制御回路も各カメラ毎に１対１対
応する必要があった。カメラ台数Nが16台以上になる事
もめずらしくはなく、極めて煩雑になり、そして高価に
なり装置自体の大きさもそして重さも増加する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】多数台の非同期カメラ
群、N台を切り替えて同一モニターにN分割画像として表
示をする監視、観察システムにあって、デジタルメモリ
ーを使い非同期信号を記録させ、基準周波数で読み出
し、それらのカメラ信号を同期化カメラ信号に変換後，
切り替える必要があるが、カメラ台数Nが増大すると，
極めて煩雑になる各種メモリーコントロール、追い越し
制御回路、高価なメモリー、FIFOによるコストが莫大に
なる。通常の監視システムでは上記の技術に加え、タイ
ムラプスVTR等に同期化したカメラ信号を記録するトー
タルシステム構成が必要である。

【０００９】本発明の目的は従来のシステムの複雑で煩
雑な回路構成を省き、コスト低減可能なシステム構築す
るために、回転型のロータリードラムと回転ヘッドで構
成される磁気記録再生装置で非同期同期変換の周波数変
換処理を行うと同時にそれら信号の記録再生機能も一体
にしたトータルシステムを提供するものである。従っ
て、従来のシステムの大幅なコスト削減効果と機能拡大
を実現することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の根源にある概念はトータル監視，観察デザ
インをコストエフェクテイブに構築する考えである。即
ち，従来多数台のカメラ信号をデジタルメモリに個々に
非同期ビデオ信号として一旦記録し、それを一定基準周
波数で読み取り、所謂非同期カメラのビデオ信号を同期
化したビデオ信号に変換しそれらを分割画像とし、モニ
ターに表示する一方、タイムラプスビデオなどでそれら
信号を記録し一定期間保存するシステムであった。

【００１１】本発明は情報を磁気記録装置に記録再生す
る機能とTVカメラのビデオ信号に関し、非同期同期変換
機能を一体にしたシステム構築である。図１のTVカメラ
群、S10の（１）、（２）、（３）は非同期カメラであ
る。そのカメラ群の任意カメラ（１）はA/Dコンバター
（４）、スイッチャー（７）を経由し帯域圧縮回路
（８）で所定の帯域に制限される。例えばウエーブレッ
ト変換による圧縮、MPEG 2、MPEG 4等による圧縮がなさ
れるが，特に圧縮方式にはこだわらない。

【００１２】デジタル磁気記録再生装置(以下DTSと省略
する)の記録再生課程での必要時間に適合する所定のデ
ーター転送速度でDTS、S12に非同期カメラ信号として記
録され、再生時にその記録周波数、図５の（６１）が基
準値(５９)と、コンパレーター（６０）で比較され、そ
の偏差量が一旦検出され、異なっていれば基準値に合致
するようにロタリードラムの回転スピードの増減（５
１）が行われ、一定の周波数で出力される。非同期カメ
ラ群S10の何れのカメラ信号であってもこの方法により
再生時における、水平同期信号周波数は常に一定にな
る。尚個々のカメラの位相差がある場合ではデジタルシ
フトレジスターにより位相の微調整は簡便にできる。特
に図示は省く。言いかえれば、DTSは信号の非同期/同期
変換装置として機能している。

【００１３】

【作用及び効果】監視目的等では、通常タイムラプスモ
ードと呼称する一定の時間間隔で実際に記録はしてもそ
れを見る頻度は極めて少ない事実がある。事件が発生し
た場合等、極限られた場合である。一方生態事象の観察
や、長時間にわたり時間的に変化する観察実験等であっ
ても、必要な情報はイベント(変化点)発生の場合であ
り、殆どの画像は実験観察上で，意味が薄く、不必要で
ある。従ってその特定された時間や特別な場合における
所望の画像を取得し、それらを分析できる機能があれば
いいのであって，必要もないのに複雑高価なメモリーを
大量に搭載しなければ、システムとして機能出来なかっ
た従来システムは早晩改善されるべきであった。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態について
説明する。本発明の監視観察システムはDTSを非同期同
期変換装置として活用できるようにシステム設計を行っ
たものである。非同期カメラ信号をDTSの記録再生課程
で制約を受ける転送レートでデーターを転送，バッファ
リングする図１のSDRAM（９）、とそれらを記録再生す
るS12の磁気記録媒体（１３）と，再生信号の記録周波
数を基準周波数と比較する手段、図５の（５９）、（６
０）、（６１）と、図４、S16に模式的に図示した日時
や番地で所定の記録済みデータートラック、例えば図４
の磁気記録テープ（３１）上の（３２）、（３３）、
（３４）、（３５）を任意に選択し再生する手段、図４
の（４５）、（４６）、（４７）と、基準周波数と再生
の任意トラック信号の周波数が一致するようにロータリ
ードラムのスピードを増減する手段図５の（５１）から
構成される。

【００１５】以下上記各構成要素について詳細に説明す
る。N台で構成される監視観察システムの非同期カメラ
群、従ってそれらカメラ信号の水平同期信号は個々に僅
かに違っている。例えばそれらの具体的な値の一例は、
メーカーやカメラのモデルによっても異なるが、水平同
期信号の放送規格は６３．５５６μSec.±０．０００３
％であるのに対し、CCTV等工業用カメラでは（＋）０．
０００６％から、（−）０．００１％程度であり周波数
のバラツキは大きいのである。

【００１６】図１、S10の（１）、（２）、（３）は同
軸ケーブルでビデオ信号処理ボードS11に接続されA/Dコ
ンバーター（４）でデジタル信号化がなされる。予め決
定されるシーケンスでそれらカメラ信号の中の任意の1
個の信号はスイッチャー（７）で選択され帯域圧縮回路
（８）に導き所定の画像信号圧縮が施される。

【００１７】ワンフレームのTVカラー画像信号は輝度と
色情報からなり、通常４：２：２のサンプリングレート
が使われる。そこでオリジナル画像のデーター量は（64
0x480）画素ｘ2 Byte = 614.4Kbyte (491.2 K bit)であ
るがDTSの磁気記録再生課程でのボトルネックである転
送レートの制約は 現状、6Mbpsであり、ワンフィールド
(1/60Sec)のリアルタイム画像データーを考慮すると、1
00Kbpsであるから、それに対応させるためには1/5以下
の圧縮レートが必要になる。これに適した圧縮はウエー
ブレット変換(DWT)や離散コサイン変換（DCT）を原理と
するMPEG 2 やMPEG 4が選ばれる。

【００１８】上記転送レートを調節する観点でSDRAM
（９）を磁気記録再生装置DTS、S12との間に配置させ、
データー転送レートをコントローラー（１０）で制御す
る。これらはシステムコントロールを制御するマイクロ
プロセッサーCPU、S14で管理される。又SDRAM（９）の
もう一つの役目はDTSのリードアフターライト機能、S12
の（１６）を搭載し確実に記録されたかどうかを記録ト
ラック毎に検証するがこの場合、再度記録するための遅
延時間も吸収できるように考慮し、所謂データーバッフ
ァリング機能も考慮しメモリー容量は32x32x64x64Byte
= 393.2Kbyteが搭載されている。

【００１９】DTSでは通常のVTRとは異なる機能を保有し
ている。記録ヘッドと再生ヘッドを独立に持ち独立に機
能させる。記録済みトラックに僅かに遅れて追従する記
録ヘッドとは独立な再生ヘッドで再生し、所定の波形等
化、図５（５７）、エラー訂正、ECC（５８）を利用
し、訂正可能な状態かどうかを検証し、そうでなければ
再度記録再生を繰り返す。これらはシステムコントロー
ルをするマイクロプロセッサーCPU、S14の制御下にあ
る。

【００２０】リードアフターライト機能（１６）を搭載
したDTS で任意トラックに記録される信号には個々に予
めカメラIDが付与される。同時に日時、時刻データーも
画像と一緒に付与され個々のファイルとして管理されて
いる。任意のこれらファイルにアクセスするには図４の
CPU（４７）から所定のコマンドを発行する。磁気テー
プ（３１）上には、例えば（３２）のように磁化パター
ンが形成されるる。所定の選択されるべき磁化トラック
までテープ駆動装置（４５）を制御し再生ヘッドを位置
させる。DTSはトラッキングサーボを必要としない4ヘッ
ド構成のノントラッキング方式と、テープスピード可変
での再生が可能な通常のVTRにはない機能を搭載してい
る。従って、例えば所望のアドレスN番地の手前、数十
トラックからスピードダウンさせ適確に所望の位置を同
定し、次にポーズモードに変える。この状態で、基準周
波数（５９）と再生信号の周波数（６１）が一致させる
ようにドラム回転数の制御回路（５１）は周波数比較器
（６０）出力によりスピードが増減させられる。

【００２１】図４のCPU（４７）で制御された選択回路
（３７）からの任意に選択された1 out of Nの画像の水
平同期信号が基準周波数と一致した再生信号はTVモニタ
ー用の２次元マッピング機能を持つワンフレ−ムメモリ
ー（３８）に書きこまれ、必要であれば所定の間引きに
よる画素数の調整が施される。そしてTVモニターに表示
するための2次元配列が決定される。その信号はD/Aコン
バーター（３９）、ビデオアンプ（４０）経由でTVモニ
ターS17に表示される。

【００２２】TVモニター、S17の表示は分割画像表示の
例であるがフル画面表示の場合もりそれらは適宜せんた
くされる。S17の画像（４１）、（４２）、（４３）は1
60x160画素に間引かれて表示した例、そして画像（４
４）は320x320画素に間引かれて表示した場合を示して
いる。この画面S17の中の番号１，３，９，１３は新規
更新された画像であり，番号２，４，５，６，７，７，
８，１０，１１，１２は，既に書きこまれ何ら変更の要
の無い画像，しばしば実験などでは多用される。つまり
事象の比較実験、あるいは材料を変えた場合での使用
前、使用後等に供される便利な機能である。

【００２３】DTSからの再生信号（８１）は同期分離回
路（８２）で同期信号を分離し、カラーバースト信号抽
出回路（８３）で約９サイクルのバースト信号が抽出さ
れる。このバースト信号の持つ位相情報によりロックド
発信木器（８４）をトリガーする。時系列で入力される
各水平同期信号毎にトリガーされ、水平同期期間にわた
り連続発信する信号を得る。メモリー（８６）に書きこ
む周波数（８５）は僅かな時間軸変動分（ジッター）を
保有している。

【００２４】メモリに一旦書きこまれたデジタル信号
は、13.5MHzの水晶発信器（８７）で読み出され、DTSに
記録された何れのカメラからのTV信号（８１）であって
も同様な手段により同期化がなされる。尚追い越し制御
回路は搭載しているが特に図示していない。D/Aコンバ
ーター（８８）、ビデオアンプ（８９）経由でモニター
に表示される。

【実施例】

【００２５】銀行のATMコーナーでの監視例を示す。通
常2~3台のATM（７１）、（７２）、（７３）の前に立つ
人間（７４）、（７５）が同一カメラ視野S18で捕らえ
られている。銀行の支店の規模等によってATMの設置台
数に見合ったカメラ台数Nが、主に屋内の天井などに設
置される。カメラ群Nから1台のカメラが選択され、なお
かつそれら画像は一定の時間間隔でタイムラプスビデオ
に納められる。

【００２６】回転体、例えば8mmVTRドラムのヘッド表面
のコロージョンやクロッグ等の現象を時系列で捉える場
合の事例を示す。ストロボを回転中のヘッド表面に照射
し、顕微鏡その場観察画像取得するものである。モニタ
ー画像、S19は時間的に変化したヘッド表面の4枚の画像
（９１）、（９２）、（９３）、（９４）を4分割表示
した例である。

【図面の簡単な説明】

【図１】磁気記録再生装置の全体のブロック図である。

【図２】デジタルメモリーを使い非同期同期変換をやる
場合に発生する追い越し現象を説明する図である。

【図３】追い越し現象が無い場合とある場合のモニター
画面を表す図である。

【図４】磁気記録再生装置から再生される信号処理のブ
ロック図である。

【図５】磁気記録再生装置のドラムスピード制御し同期
化を実現する方法のブロック図である。

【図６】デジタルメモリーを利用する非同期同期変換方
法のブロック図である。

【図７】、銀行ATMコーナーでの実施例を表す図であ
る。

【図８】実験観察用の研究補助ツールとして活用した実
施例を示す図である。

【符号の説明】

M1 デジタルメモリー書きこみ信号 M2 デジタルメモリー読み出し信号 S10 非同期カメラ群 S11 磁気記録再生の為の信号処理回路 S12 磁気記録再生装置 S13 再生信号処理回路 S15 デイスプレイモニター S18 磁気記録再生装置の機構部 12 記録ヘッド 13 磁気テープ 14 再生ヘッド 16 リードアフターライト制御回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｎ 5/93 Ｃ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】非同期の複数台のTVカメラで構成される監
   視、観察システムにあって、任意カメラからの画像デー
   ターの記録が可能なデジタル磁気記録再生装置で任意の
   1台のカメラに対応した画像ファイル単位で記録した後
   に、該ファイルを即再生できる機能を保有し該再生時に
   磁気記録再生装置の回転ドラムの回転数を個々のカメラ
   毎に可及的に微調、制御し記録時に保有する水平同期信
   号周波数f1とは異なる再生時の水平同期信号周波数f2に
   変換できる特徴を有する磁気記録再生装置
2. 【請求項２】非同期の複数の個々に異なる周波数を持っ
   たN台のカメラ信号を磁気記録再生装置に記録し,選択的
   に任意1台のカメラ信号を抽出できる機能で選択的に信
   号を再生し、デジタルメモリーに記録し、記録とは異な
   る基準周波数で読み出す周波数変換機能を保有した磁気
   記録再生装置。