JP2004146940A - Network system for transmitting video - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、映像送信装置と映像受信装置とをネットワークに接続した映像伝送用ネットワークシステムに係り、特に、カメラで撮像した映像データを高画質のまま高圧縮してネットワークに伝送する映像伝送用ネットワークシステムに関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば監視用カメラ装置で撮像した監視画像データをネットワークを使用して伝送する場合、監視に必要な画像品質を維持したまま、ネットワーク上での転送レートを低減して伝送するために、撮像した画像データを一律にJPEGやMPEGなどの一般的な画像圧縮符号化によってデータサイズを縮小している。
【0003】
しかし、撮像画像データをカメラに取り込んだ後、JPEGやMPEGの標準の圧縮率でデータ圧縮したのでは、動画像が多いときなど画像データサイズをあまり小さくできないという問題がある。
【0004】
このため、従来は、例えば特開2001―128180号公報(特許文献1)に記載されている様に、まず背景のデータを圧縮して伝送した後、それよりも小さい画像サイズの動画を圧縮して伝送し、復号装置側では、背景となる画像データを復号した後に動画データを復号して、背景画像の中に動画を重ねあわせることにより、観察者に見かけ上、画像サイズが大きく動画像の画質が良いと感じさせ、伝送するデータ量の削減を図っている。
【0005】
【特許文献1】
特開2001―128180号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来技術は、動画像の画質は実際には良くなく、これを見かけ上、良好な画質であると観察者に感じさせているに過ぎない。一般的な監視システムであれば、この従来技術は伝送負荷を軽減する上で便利であるが、監視対象の重要度が高い場合、実際に高画質な動画の伝送が必要となる。
【0007】
本発明の目的は、高画質な画像データを高圧縮し小さなデータ量でネットワークに伝送することができる映像伝送用ネットワークシステムを提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の映像伝送用ネットワークシステムは、撮像画像の各画素のデータの時間変化を示す画素状態データを求める画素状態データ検出手段を有し前記撮像画像の動画部分と静止画部分とを前記画素状態データを用いて分離し前記動画部分をデータ圧縮して前記動画部分の圧縮データと前記画素状態データとをネットワークに送信する映像送信装置と、前記ネットワークから受信した前記動画部分の圧縮データと前記画素状態データとから前記撮像画像を復元しディスプレイに表示する映像受信装置とを備えたことを特徴とする。
【0009】
この構成により、動画部分のみデータ圧縮することで伝送データ量の削減が図れ、この圧縮データと、元々データ量の少ない画素状態データとを受信した映像受信装置は、圧縮データ及び画素状態データから高品質の映像を再生することができる。また、画素状態データを使用するため、フレームメモリ等を使用せずにリアルタイムに高い圧縮率で画像データを圧縮符号化することができ、しかも、フレームメモリを使用して前後の画像データを比較し動画部分と静止画部分とを分離する必要がないので、低価格な回路で高速に画像処理を行うことが可能となる。
【0010】
好適には、上記において、前記画素状態データ検出手段は前記映像送信装置が有する撮像素子に内蔵されていることを特徴とする。この構成により、映像送信装置における画素状態データを求める処理負荷が軽減される。
【0011】
更に好適には、上記において、前記画素状態データ検出手段は、時間を置いて前記撮像素子の感光部から2本の垂直転送路に読み出された電荷量の差分を求めるものであることを特徴とする。この構成により、ハードウェア処理により高速に画素状態データが得られ、画像データの送信に先行して画素状態データをネットワークに送信するのが容易となる。
【0012】
更に好適には、上記において、前記画素状態データは圧縮データに先行してネットワークに送信されることを特徴とする。この構成により、画像データの圧縮データより情報量がはるかに少なく高速転送が可能な画素状態データを利用し、各種処理において画像データの転送前に画素状態を予測したリアルタイムな処理が可能となる。
【0013】
更に好適には、前記映像受信装置は、受信した前記画素状態データを使用して前記ディスプレイに表示する前記撮像画像の表示データを加工処理することを特徴とし、前記加工処理は、前記表示データの残像防止処理、動画部分以外の輝度低下処理、動画部分以外のコントラスト低下処理、静止画部分による焼き付き防止処理、動画部分の強調処理のうちの少なくとも1つであることを特徴とする。この構成により、見やすい画像を表示することが可能となり、また、応答性の遅れを補うことができ、ディスプレイの寿命を延ばすことが可能となる。
【0014】
上記目的は、上記のいずれかに記載の映像伝送用ネットワークシステムを構成する映像送信装置または映像受信装置によっても達成される。これにより、動画部分のみデータ圧縮することで伝送データ量の削減が図れ、この圧縮データと、元々データ量の少ない画素状態データとを受信した映像受信装置は、圧縮データ及び画素状態データから高品質の映像を再生することができる。また、画素状態データを使用するため、フレームメモリ等を使用せずにリアルタイムに高い圧縮率で画像データを圧縮符号化することができ、しかも、フレームメモリを使用して前後の画像データを比較し動画部分と静止画部分とを分離する必要がないので、低価格な回路で高速に画像処理を行うことが可能となる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【0016】
図1は、本発明の一実施の形態に係る映像伝送用ネットワークシステムの構成図である。この映像伝送用ネットワークシステムは、ネットワーク5に接続された映像送信装置の1つである監視用ネットワークカメラ装置10と、映像受信装置の1つのである監視用ネットワークディスプレイ装置17により構成される。
【0017】
監視用ネットワークカメラ装置10は、撮像対象からの光を電気信号に変換する撮像素子部11と、撮像素子部11から出力される画素データを画像データに変換する画像データ変換部12と、画像データ変換部12から出力される画像データを圧縮し符号化する画像圧縮符号化部13と、ネットワーク5に接続されネットワーク5上の他の装置との間でデータの送受信を行い前記の画像圧縮符号化部13で圧縮され符号化された画像データをネットワーク5に伝送するネットワーク部14と、画像データを一時的に記憶するメモリ部15と、これらの撮像素子部11、画像データ変換部12、画像圧縮符号化部13、ネットワーク部14、メモリ部15を制御する制御部16とを備える。
【0018】
本実施の形態に係る撮像素子部11は、監視映像の元となる前記の画素データの他に後述する画素状態データを出力し、ネットワーク部14からは、画素データから生成され圧縮された画像データに先行して、画素状態データがネットワーク5に出力される。
【0019】
監視用ネットワークディスプレイ装置17は、ネットワーク5に接続されネットワーク5上の他の装置との間でデータの送受信を行い前記の監視用ネットワークカメラ装置10から送られてきた画像データ及び画素状態データを受信するネットワーク部18と、JPEGやMPEGで符号化されネットワーク5上を伝送されてきた画像データを復号化する画像復号化変換部19と、動画のみでネットワーク5上を伝送されてきた画像データをこの画像データに先行して高速伝送されてきた画素状態データを用いて完全な映像信号に復元する映像データ作成部20と、この映像信号を表示するディスプレイ表示部21と、画像データを一時的に記憶するメモリ部22と、これらのネットワーク部18、画像復号化変換部19、映像データ作成部20、ディスプレイ表示部21、メモリ部22を制御する制御部23とを備える。
【0020】
図2は、図1に示す撮像素子部11の機能構成図である。CCD(電荷結合素子)等で構成された撮像素子部11には、縦横に多数配列され受光光量に応じた電荷を蓄積する感光部(一列のみ図示)25と、この感光部25に蓄積された電荷(画素データ)を読み出し垂直方向に転送する第1垂直転送路26と、第1垂直転送路26によって転送されてきた画素データを水平方向に転送して撮像素子部11から出力する第1水平転送路27とを備える。ここまでの構成は、通常のCCDの構成と同じである。
【0021】
本実施の形態に係る撮像素子部11は更に、第1垂直転送路26に並置され感光部25の蓄積電荷が読み出される第2垂直転送路28と、第2垂直転送路28に並置され第1垂直転送路26と第2垂直転送路28に読み出された各電荷量を画素単位に比較し差分データを画素状態データとして求め垂直方向に転送する第3垂直転送路29と、この第3垂直転送路29によって転送されてきた画素状態データを水平方向に転送して撮像素子部11から出力する第2水平転送路30とを備える。
【0022】
次に、上述した構成の監視用ネットワークシステムの動作について説明する。図3は、撮像素子部11の動作手順を示すフローチャートである。この撮像素子部11は、制御部16の動作指令を受け、画素データを出力する時の水平走査周波数の2倍以上の周波数で動作する。同様に、垂直走査周波数も2倍以上で動作する。
【0023】
例えば、1秒間に30フレームの映像を撮像し画素データを出力する場合、先ず、感光部25の蓄積電荷を第1垂直転送路26に読み出した(ステップS1)後、遅くとも1/60秒後には感光部25の蓄積電荷を今度は第2垂直転送路28に読み出す(ステップS2)。そして、第1垂直転送路26と第2垂直転送路28とに夫々読み出された電荷量を比較し差分データを画素状態データとして画素毎に求める(ステップS3)。
【0024】
次に、差分データとして求められた画素状態データを、第3垂直転送路29に格納し(ステップS4)、第3垂直転送路29を高速駆動して画素状態データを第2水平転送路30に転送する(ステップS5)。また、第1垂直転送路26を駆動して画素データを第1水平転送路27に転送する(ステップS6)。
【0025】
そして、第2水平転送路30を高速駆動して画素状態データを撮像素子部11から出力し(ステップS7)、第1水平転送路27を駆動して画素データを撮像素子部11から出力する(ステップS8)。即ち、本実施の形態では、画素データの出力に先行して画素状態データを撮像素子部11から出力する。尚、感光部25から第2垂直転送路28に読み出された電荷は、差分データの作成後には廃棄される。
【0026】
この様にして、撮像素子部11から出力された画素データは、画像データ変換部12に出力され、画像データとしての本来の水平周波数、垂直周波数に変換されて、映像出力信号となる。
【0027】
撮像素子部11から出力された画素状態データは、上記例で言えば1/60秒間における撮像画像間の差分データであり、撮像画像に動き即ち変化がある場合に差分が生じるデータである。この画素状態データは、必要に応じ、1ビットから数ビットの小データに変換され、制御部16に高速転送される。動画と静止画の区別を行うときは、画素状態データを1ビットのデータとし、各画素の増減状態のデータを含ませるときは、数ビットのデータとする。
【0028】
画像圧縮符号化部13は、JPEGやMPEG等のデータ圧縮を行うが、このとき、画素状態データから動画部分と静止画部分とを識別した制御部16からの指令に基づき、動画部分と静止画部分とを分離し、動画部分のみをデータ圧縮する。画素状態データは、画像データ変換部12から画像圧縮符号化部13に出力される映像出力信号に比べ高速転送可能なため、動画部分と静止画部分の分離はリアルタイムで行える。
【0029】
この様に、本実施の形態では、撮像画像中の動画部分のみをリアルタイムに切り出してJPEG圧縮あるいはMPEG圧縮するため、撮像画像全面をデータ圧縮する場合に比較してデータ量を削減することが可能となる。
【0030】
ネットワーク部14は、画像圧縮符号化部13で圧縮符号化された映像信号と、その他の制御データ及び画素状態データをネットワーク5に送信する。このとき、画素状態データを映像信号に先行して送信する。
【0031】
監視用ネットワークディスプレイ装置17は、監視用ネットワークカメラ装置10から送信されてきた各種データをネットワーク部18で受信する。受信された映像信号すなわち符号化された画像データは画像復号化変換部19で復号化される。また、映像データ作成部20は、動画のみでネットワーク5上を伝送されてきた画像データ(画像復号化変換部19で復号化された画像データ)を、先行して高速伝送されてきた画素状態データを用いて完全な映像信号に復元し、ディスプレイ表示部21はこの映像信号を表示する。これにより、高画質な監視映像が表示される。
【0032】
この様にして監視映像をディスプレイ表示部21に表示するとき、本実施の形態に係る制御部23は、先行して伝送されてきた画素状態データを使用して、動画部分の画素の先行点灯、消灯などを行い、ディスプレイ表示部21での画素の点灯、消灯に伴う遅延による残像、ボケなどを低減する。
【0033】
更に、図4に示す様に、制御部23は、画素状態データを使用し,監視映像中の動画部分40と静止画部分41とを分離し、静止画部分41の画素のコントラストと輝度を低下させて表示する。これにより、静止画部分41の長時間表示による焼き付き等が防止される。
【0034】
以上のように、本実施の形態によれば、撮像素子部11から出力される画素状態データを利用して撮像画像中の動画部分を静止画部分から分離して動画部分に対してのみデータ圧縮し、画素状態データと共に送信するため、データ圧縮率が向上して伝送負荷が軽減すると共に、高画質な監視映像を再生することが可能となる。
【0035】
また、画素状態データを画像データに先行して送信するため、このディスプレイ装置側では画素状態データを利用して、表示画面の残像を低減したり、静止画部分の焼き付きを容易に防止可能となり、更に、動画部分を静止画部分に対して強調するなどの優れた機能を付加することが可能となる。
【0036】
なお、上述した実施の形態では、画素状態データを撮像素子部で作成したが、撮像素子部から出力された画素データ間の差分をとって画素状態データとすることでもよい。また、監視用ネットワークカメラ装置と監視用ネットワークディスプレイ装置とで監視用ネットワークシステムを構成したが、他のネットワーク装置にも本発明を同様に適用可能である。
【0037】
【発明の効果】
本発明によれば、高いデータ圧縮率で画像データの圧縮ができ、しかも高画質の画像伝送が可能となる映像伝送用ネットワークシステムを構築することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る映像伝送用ネットワークシステムの構成図
【図2】本発明の実施の形態に係る映像伝送用ネットワークカメラ装置に搭載される撮像素子部の機能構成図
【図3】本発明の実施の形態に係る撮像素子部の動作手順を示すフローチャート
【図4】本発明の実施の形態に係る映像伝送用ネットワークディスプレイ装置における焼き付き防止の説明図
【符号の説明】
10 監視用ネットワークカメラ装置
11 撮像素子部
12 画像データ変換部
13 画像圧縮符号化部
14、18 ネットワーク部
15、22 メモリ部
16、23 制御部
17 監視用ネットワークディスプレイ装置
19 画像復号化変換部
20 映像データ作成部
21 ディスプレイ表示部
25 感光部
26 第1垂直転送路
27 第1水平転送路
28 第2垂直転送路
29 第3垂直転送路
30 第2水平転送路
40 動画部分
41 静止画部分[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a video transmission network system in which a video transmission device and a video reception device are connected to a network, and more particularly, to a video transmission network for compressing video data captured by a camera while maintaining high image quality and transmitting the video data to the network. About the system.
[0002]
[Prior art]
For example, when transmitting surveillance image data captured by a monitoring camera device using a network, the captured image is transmitted at a reduced transfer rate on the network while maintaining the image quality required for monitoring. The data size is reduced uniformly by general image compression encoding such as JPEG or MPEG.
[0003]
However, if the image data is compressed at a standard compression ratio of JPEG or MPEG after capturing the captured image data into the camera, there is a problem that the image data size cannot be reduced so much when there are many moving images.
[0004]
For this reason, conventionally, as described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-128180 (Patent Document 1), first, background data is compressed and transmitted, and then a moving image having a smaller image size is compressed. The decoding device side decodes the moving image data after decoding the background image data, and superimposes the moving image on the background image, so that the observer apparently has a large image size of the moving image. The image quality is felt good, and the amount of data to be transmitted is reduced.
[0005]
[Patent Document 1]
JP 2001-128180 A
[Problems to be solved by the invention]
However, according to the above-described conventional technology, the image quality of a moving image is not actually good, and the observer simply feels that the image quality is good. For a general monitoring system, this conventional technique is convenient in reducing the transmission load, but when the importance of the monitoring target is high, transmission of a high-quality moving image is actually required.
[0007]
An object of the present invention is to provide a video transmission network system capable of transmitting high-quality image data to a network with high compression and a small data amount.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
A video transmission network system according to the present invention that achieves the above object has pixel state data detecting means for obtaining pixel state data indicating a time change of data of each pixel of a captured image. And a video transmitting device that separates the moving image portion using the pixel state data and compresses the moving image portion to transmit the compressed data of the moving image portion and the pixel state data to a network, and the moving image portion received from the network. A video receiving device for restoring the captured image from the compressed data and the pixel state data and displaying the restored image on a display.
[0009]
With this configuration, it is possible to reduce the amount of transmission data by compressing only the moving image portion. Quality video can be played. In addition, since the pixel state data is used, image data can be compression-encoded at a high compression rate in real time without using a frame memory or the like. Since there is no need to separate the moving image portion and the still image portion, high-speed image processing can be performed with a low-cost circuit.
[0010]
Preferably, in the above, the pixel state data detecting means is incorporated in an image sensor included in the video transmitting device. With this configuration, the processing load for obtaining the pixel state data in the video transmission device is reduced.
[0011]
More preferably, in the above, the pixel state data detecting means obtains a difference between the charge amounts read from the photosensitive portion of the image sensor to two vertical transfer paths at a time interval. And With this configuration, pixel state data can be obtained at high speed by hardware processing, and it becomes easy to transmit pixel state data to a network prior to transmission of image data.
[0012]
More preferably, in the above, the pixel state data is transmitted to the network prior to the compressed data. With this configuration, it is possible to perform real-time processing using pixel state data, which has a much smaller amount of information than compressed data of image data and is capable of high-speed transfer, and predicts a pixel state before transfer of image data in various processes.
[0013]
More preferably, the video receiving device is characterized by processing the display data of the captured image to be displayed on the display using the received pixel state data, the processing is the processing of the display data It is characterized by at least one of an afterimage prevention process, a brightness reduction process other than a moving image portion, a contrast reduction process other than a moving image portion, a burn-in prevention process using a still image portion, and a moving image portion enhancement process. With this configuration, it is possible to display an easy-to-view image, to compensate for a delay in responsiveness, and to extend the life of the display.
[0014]
The above object is also achieved by a video transmitting device or a video receiving device constituting the video transmission network system according to any of the above. As a result, the amount of transmission data can be reduced by compressing only the moving image portion, and the video receiving apparatus that receives the compressed data and the pixel state data originally having a small data amount can perform high-quality decoding on the compressed data and the pixel state data. Video can be played. In addition, since the pixel state data is used, image data can be compression-encoded at a high compression rate in real time without using a frame memory or the like. Since there is no need to separate the moving image portion and the still image portion, high-speed image processing can be performed with a low-cost circuit.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0016]
FIG. 1 is a configuration diagram of a video transmission network system according to an embodiment of the present invention. The network system for video transmission includes a monitoring
[0017]
The surveillance
[0018]
The imaging element unit 11 according to the present embodiment outputs pixel state data, which will be described later, in addition to the above-described pixel data that is a source of a monitoring image. The
[0019]
The monitoring
[0020]
FIG. 2 is a functional configuration diagram of the imaging element unit 11 shown in FIG. In the imaging device section 11 composed of a CCD (charge coupled device) or the like, a large number of photosensitive units (only one row is shown) 25 arranged vertically and horizontally to accumulate electric charges according to the amount of received light, and the photosensitive units 25 are accumulated. A first
[0021]
The imaging element unit 11 according to the present embodiment further includes a second
[0022]
Next, the operation of the monitoring network system having the above configuration will be described. FIG. 3 is a flowchart illustrating an operation procedure of the imaging element unit 11. The imaging element unit 11 receives an operation command from the
[0023]
For example, when capturing 30 frames of video per second and outputting pixel data, first, the charge stored in the photosensitive section 25 is read out to the first vertical transfer path 26 (step S1), and after 1/60 second at the latest. This time, the charge stored in the photosensitive section 25 is read out to the second vertical transfer path 28 (step S2). Then, the charge amounts read to the first
[0024]
Next, the pixel state data obtained as the difference data is stored in the third vertical transfer path 29 (step S4), and the third
[0025]
Then, the second horizontal transfer path 30 is driven at high speed to output pixel state data from the image sensor unit 11 (step S7), and the first horizontal transfer path 27 is driven to output pixel data from the image sensor unit 11 (step S7). Step S8). That is, in the present embodiment, the pixel state data is output from the imaging element unit 11 prior to the output of the pixel data. The charge read from the photosensitive section 25 to the second
[0026]
In this way, the pixel data output from the imaging element unit 11 is output to the image data conversion unit 12, where it is converted into the original horizontal frequency and vertical frequency as image data to become a video output signal.
[0027]
The pixel state data output from the imaging element unit 11 is difference data between the captured images in 1/60 seconds in the above example, and is data that causes a difference when the captured image moves or changes. This pixel state data is converted from one bit to several bits of small data as necessary, and is transferred to the
[0028]
The image
[0029]
As described above, in the present embodiment, since only the moving image portion in the captured image is cut out in real time and JPEG-compressed or MPEG-compressed, the data amount can be reduced as compared with the case where the entire captured image is data-compressed. It becomes.
[0030]
The
[0031]
The monitoring
[0032]
When the monitoring image is displayed on the
[0033]
Further, as shown in FIG. 4, the
[0034]
As described above, according to the present embodiment, the moving image portion in the captured image is separated from the still image portion using the pixel state data output from the imaging element portion 11 and data compression is performed only on the moving image portion. Since the data is transmitted together with the pixel state data, the data compression ratio is improved, the transmission load is reduced, and a high-quality monitoring video can be reproduced.
[0035]
In addition, since the pixel state data is transmitted prior to the image data, the display device uses the pixel state data to reduce afterimages on the display screen and easily prevent burn-in of a still image portion. Further, it is possible to add an excellent function such as emphasizing a moving image portion to a still image portion.
[0036]
In the above-described embodiment, the pixel state data is created by the image sensor unit. However, a difference between pixel data output from the image sensor unit may be used as pixel state data. Further, although the monitoring network system is configured by the monitoring network camera device and the monitoring network display device, the present invention is similarly applicable to other network devices.
[0037]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to construct a video transmission network system capable of compressing image data at a high data compression rate and transmitting high-quality images.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a video transmission network system according to an embodiment of the present invention; FIG. 2 is a functional configuration diagram of an imaging element unit mounted on a video transmission network camera device according to an embodiment of the present invention; FIG. 3 is a flowchart showing an operation procedure of the image sensor according to the embodiment of the present invention. FIG. 4 is an explanatory diagram of prevention of burn-in in the video transmission network display device according to the embodiment of the present invention.
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