JP2005159758A - 画像中継システム - Google Patents

Abstract

【課題】 システム構築やメンテナンス等の対象となる装置の増加を抑制してシステム運営を容易とし、かつ主装置と撮像装置との通信範囲を拡大することが可能な画像中継システムを提供すること。
【解決手段】 撮像装置から主装置に対する画像データの送信を中継装置によって中継する画像中継システムであって、中継装置が、対象物を撮影して画像データを出力する撮像手段と、撮像手段から出力される第１の画像データ(M1)を主装置に対して送信する制御を行うとともに、撮像装置から中継要求(C21)がなされたときに撮像装置から主装置への第２の画像データ(M2)の送信を中継する制御を行う通信制御手段と、を備えることを特徴とする。
【選択図】 図３

Description

本発明は、撮像装置から主装置に対する画像データの送信を中継装置によって中継する画像中継システムに関する。

遠方に設置した撮像装置から所望の監視場所に設置された主装置に対して画像データの送信を行う際に、撮像装置と主装置の間に中継装置を設置して画像データを中継する画像中継システムが知られている。このようなシステムは、例えば、工場における構内の各場所の監視を行う等の用途に用いられる。かかるシステムに関する従来技術は、例えば、特開平１１−６８６３６号公報（特許文献１）などの文献に記載されている。
特開平１１−６８６３６号公報

従来では、撮像装置と中継装置とは互いに独立したものであり、個別に機能するものであった。このため、主装置と撮像装置との通信範囲を拡大する際や撮像装置の設置台数を増やす際には、システム構築やメンテナンス等の対象となる装置が増えて煩雑となり、取り扱いがしにくくシステム運営上不便であった。

そこで、本発明は、システム構築やメンテナンス等の対象となる装置の増加を抑制してシステム運営を容易とし、かつ主装置と撮像装置との通信範囲を拡大することが可能な画像中継システムを提供することを目的とする。

本発明は、撮像装置から主装置に対する画像データの送信を中継装置によって中継する画像中継システムであって、上記中継装置が、対象物を撮影して画像データを出力する撮像手段と、上記撮像手段から出力される第１の画像データを上記主装置に対して送信する制御を行うとともに、上記撮像装置から中継要求がなされたときに上記撮像装置から上記主装置への第２の画像データの送信を中継する制御を行う通信制御手段と、を備えることを特徴とするものである。

好ましくは、上記撮像装置、上記主装置及び上記中継装置の相互間におけるデータ通信は無線通信により行われる。

好ましくは、上記中継装置は、上記第１の画像データ及び／又は上記第２の画像データを一時的に記憶する記憶手段を更に備える。

好ましくは、上記撮像装置、上記主装置及び上記中継装置の相互間におけるデータ通信は一のフレームを複数のスロットに時分割して当該スロットを単位に行われるものであり、上記中継装置の上記通信制御手段は、少なくとも一の上記フレームを空けた間隔毎に、一又は複数の上記スロットを上記撮像装置又は上記主装置からの通信割り込みに備えて確保する制御を行う。

好ましくは、上記中継装置の上記通信制御手段は、上記フレームのそれぞれにおいて、少なくとも一の上記スロットの一部に上記撮像装置又は上記主装置からの通信割り込みに備えた受け待ち区間を確保する制御を行う。

好ましくは、上記中継装置は、上記第１の画像データを圧縮して第１の圧縮画像データを生成する画像圧縮手段を備え、上記撮像装置は、上記第２の画像データを圧縮して第２の圧縮画像データを生成する画像圧縮手段を備え、上記中継装置の上記通信制御手段は、上記主装置に対して、上記第１の圧縮画像データと上記第２の圧縮画像データとを交互に送信する制御を行う。

好ましくは、上記中継装置は、上記第１の画像データを圧縮して第１の圧縮画像データを生成し、かつ上記第２の画像データを圧縮して第２の圧縮画像データを生成する画像圧縮手段を更に備え、上記中継装置の上記通信制御手段は、上記主装置に対して上記第１の圧縮画像データと上記第２の圧縮画像データとを一にまとめて送信する制御を行う。

本発明によれば、中継機能と撮像機能とを物理的、電気的に接続して一体化した中継装置を用いることにより、システム構築やメンテナンス等の対象となる装置の増加を抑制してシステム運営を容易とし、かつ主装置と撮像装置との通信範囲を拡大することが可能となる。

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。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態の画像中継システムの構成を説明する図である。図１に示す画像中継システムは、中継装置１００、カメラ部（撮像手段）２０１を有する撮像装置２００、表示器（表示手段）３０１を有する主装置３００を含んで構成され、撮像装置２００から主装置３００に対する画像データの送信を中継装置１００によって中継するものである。本実施形態の中継装置１００は、画像データの中継処理を行う他、カメラ部（撮像手段）１０１によって撮像して得られる画像データを主装置３００に送信する機能も兼ねる。また本実施形態では、中継装置１００、撮像装置２００及び主装置３００の相互間におけるデータ通信は無線通信により行われる。主装置３００は、受信した画像データをアナログの画像信号に変換して図示しない外部装置（表示装置等）に出力するとともに、当該画像信号に基づいて表示器３０１による画像表示を行う。

図２は、中継装置１００の詳細構成を説明する図である。図２に示すように、中継装置１００は、カメラ部１０１、制御部１０３、メモリ（記憶手段）１０７、無線通信部１０９、アンテナ１１１を含んで構成されている。

カメラ部１０１は、対象物を撮影して画像データを出力するものである。このカメラ部１０１は、例えばＣＣＤ等の撮像素子と、当該撮像素子から出力される電気信号に所定の信号処理を行って画像データを生成して出力する信号処理部などを含んで構成される。

制御部１０３は、中継装置１００の全体動作を制御するものであり、中継制御部１０５を含んでいる。この制御部１０３は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を含むコンピュータと所定の動作プログラムとが協働して実現されるものである。

中継制御部１０５は、無線通信部１０９と協働して、カメラ部１０１から出力される第１の画像データを主装置３００に対して送信する制御を行うとともに、撮像装置２００から所定の中継要求がなされたときに当該撮像装置２００から主装置３００への第２の画像データの送信を中継する制御を行う。すなわち本実施形態では、この中継制御部１０５と無線通信部１０９とが「通信制御手段」に対応している。

メモリ１０７は、第１の画像データ及び／又は第２の画像データ、或いはその他制御部１０３の動作に関連する各種データを一時的に記憶するものである。このメモリ１０７は、揮発性、不揮発性のいずれのものでもよく、ハードディスク装置等の大容量記憶デバイスであってもよい。

無線通信部１０９は、撮像装置２００又は主装置３００との相互間におけるデータ通信を行うための無線信号（電波）を生成し、アンテナ１１１を介して送信（放射）するものである。

本実施形態の画像中継システムはこのような構成を有しており、次に当該システムにおけるデータ通信の内容について詳細に説明する。

図３は、第１の実施形態の画像中継システムにおけるデータ通信の内容（フレームの構成例）について説明する図である。本実施形態の画像中継システムでは、中継装置１００、撮像装置２００及び主装置３００の相互間におけるデータ通信は一のフレームを複数のスロットに時分割して当該スロット（ＴＤＤスロット）を単位に行われる。図３に示す例では、各フレームが４つのスロットに時分割されている。以下の説明では便宜上、各フレームを時間の早い順にフレーム１、２、３、４…と表記し、各スロットを時間の早い順にスロットＡ、Ｂ、Ｃ及びＤと表記する。

図３に示すように、フレーム１のスロットＢでは、中継装置１００の中継制御部１０５は、カメラ部１０１から出力される第１の画像データＭ１を主装置３００に対して送信する。また、フレーム１のスロットＤでは、制御信号及び／又は音声信号を含む制御データＣＢ１が主装置３００から中継装置１００に対して送信される。

ここで、本実施形態の中継装置１００は、一のフレームを空けた間隔（隔フレーム）ごとに、一のスロット（本例ではスロットＤ）を撮像装置２００（又は主装置３００）からの通信割り込みに備えて確保する制御が行われている。より具体的には、中継装置１００は、主装置からのデータＣＢ１を隔フレームごとに受け付けるようにしている。したがって、次のフレーム２では、主装置３００から中継装置１００への上記データＣＢ１の送信は行われずにスロットＤが確保される。

なお、上述したスロットの確保は、少なくとも一のフレームを空けた間隔毎になされればよく、二以上のフレームを空けた間隔毎になされてもよい。また、各フレームにおいて確保されるスロットの数も一に限定されず、複数のスロットが確保されてもよい。

フレーム２のスロットＢにおいても、中継装置１００の中継制御部１０５は、カメラ部１０１から出力される第１の画像データＭ１を主装置３００に対して送信する。また、フレーム２のスロットＤは上述したように割り込みに備えて確保されており、当該スロットＤにおいて撮像装置２００から中継装置１００に対して中継要求（発呼要求）を含む制御データＣ２１が送信される。

フレーム３のスロットＢでは、中継装置１００から、撮像装置２００と主装置３００の双方に対して所定の制御データＣ１２が送信される。また、フレーム３のスロットＣでは、撮像装置２００から中継装置１００に対して第２の画像データＭ２が送信される。撮像装置２００からの中継要求がなされたため、中継装置１００からの第１の画像データの送信は中止される。

フレーム４のスロットＢでは、中継装置１００から主装置３００に対して第２の画像データＭ２が送信される。すなわち、第２の画像データの中継がなされる。以降のフレームにおいても上記と同様にして、各装置の相互間におけるデータ通信が行われる。

図４は、フレームの他の構成例を説明する図である。上述した図３に示す例では、隔フレームごとに通信割り込み用のスロットが確保されていたが、図４に示すように、スロットの一部区間を通信割り込み用（受け待ち用）の未送信区間として確保し、この未送信区間を利用して制御データＣＢ１等の送受信を行うようにしてもよい。具体的には、図４では、スロットＤを更に各区間Ｄ’、Ｅに分割し、後半の一部区間Ｅを受け待ち用の未送信区間として確保する例が示されている。この一部区間Ｅの確保は、全フレームについて行われてもよく、隔フレームごとに行われてもよい。

（第２の実施形態）
図５は、第２の実施形態の画像中継システムの構成を説明する図である。図５に示す画像中継システムは、基本的に上述した第１の実施形態の画像中継システムと同様な構成を有するものであり、更に本例の画像中継システムでは、中継装置１００ａはカメラ部２０１から出力される第１の画像データを圧縮して第１の圧縮画像データを生成する画像圧縮部（画像圧縮手段）１０２を更に備える。また、撮像装置２００ａは撮像して得られた第２の画像データを圧縮して第２の圧縮画像データを生成する画像圧縮部（画像圧縮手段）２０２を更に備える。また、主装置３００ａは各装置から送られる第１又は第２の圧縮画像データを復元する画像復元部（画像復元手段）３０２を更に備える。

図６は、中継装置１００ａの詳細構成を説明する図である。図６に示すように、中継装置１００ａは、カメラ部１０１、画像圧縮部１０２、制御部１０３、メモリ（記憶手段）１０７、無線通信部１０９、アンテナ１１１を含んで構成されている。画像圧縮部１０２以外の構成要素については、上述した第１の実施形態の中継装置１００に含まれるものと同様であり、ここでは詳細な説明を省略する。

画像圧縮部１０２は、カメラ部１０１から出力される第１の画像データに対して所定の圧縮処理を行い、第１の圧縮画像データを生成する。この画像圧縮部１０２は、例えば画像処理専用のＤＳＰ（digital signal processor）等により構成される。なお、制御部１０１においてソフトウェア（プログラム）によるデータ処理を行うことにより当該画像圧縮部１０２が実現されてもよい。

ここで、画像圧縮部１０２による画像データの圧縮方法としては、例えば、量子化テーブルを参照して画像データの高周波成分を削除するように変更し、圧縮率を上げて画像のデータサイズを縮小させる方法を採用できる。この方法では、画像の大きさ（画面サイズ）は変わらないが画像の解像度が低くなる（荒くなる）。また、画像の大きさの縮小を行って画像のデータサイズを縮小させる方法も採用し得る。この方法では、画像の解像度は変わらないが画像の大きさが小さくなる。

なお、撮像装置２００ａに含まれる画像圧縮部２０２についても、上述した画像圧縮部１０２と同様な動作を行う。

本実施形態の画像中継システムはこのような構成を有しており、次に当該システムにおけるデータ通信の内容について詳細に説明する。

図７は、第２の実施形態の画像中継システムにおけるデータ通信の内容（フレームの構成例）について説明する図である。本実施形態においても、中継装置１００ａ、撮像装置２００ａ及び主装置３００ａの相互間におけるデータ通信は一のフレームを複数のスロットに時分割して当該スロット（ＴＤＤスロット）を単位に行われる。

図７に示すように、フレーム１のスロットＢでは、中継装置１００ａは、画像圧縮部１０２から出力される第１の圧縮画像データｍ１を主装置３００ａに対して送信する。また、フレーム１のスロットＣでは、撮像装置２００ａから第２の圧縮画像データｍ２が中継装置１００に対して送信される。中継装置１００ａは、このフレーム１で取得した第２の圧縮画像データｍ２を次のフレーム２のスロットＢにおいて主装置３００ａに対して送信する（中継動作）。また、フレーム３及び４においても、フレーム１及び２と同様な送信処理が繰り返される。すなわち本実施形態では、中継装置１００ａは主装置３００ａに対して、自装置からの第１の圧縮画像データｍ１の送信と撮像装置２００ａからの第２の圧縮画像データの送信（中継）とを交互に行う。第１又は第２の圧縮画像データを受信した主装置３００ａは、当該圧縮画像データのそれぞれを画像復元部３０２によって分離・復元し、第１及び第２の画像データを得る。このとき、第１及び第２の画像データに対して、画像を拡大または縮小する処理を行ってもよい。

なお、上述した説明では撮像装置２００ａ側で画像データの圧縮処理が行われていたが、これを中継装置１００ａの側で行ってもよい。この場合には、撮像装置として画像圧縮機能を有しない安価なものを用いることができる。

（第３の実施形態）
図８は、第３の実施形態の画像中継システムの構成を説明する図である。図８に示す画像中継システムは、基本的に上述した各実施形態の画像中継システムと同様な構成を有するものである。本例の画像中継システムでは、中継装置１００ｂは、カメラ部１０１と、当該カメラ部１０１から出力される第１の画像データを圧縮して第１の圧縮画像データを生成すると共に撮像装置２００ｂから送信される第２の画像データを圧縮して第２の圧縮画像データを生成する画像圧縮部（画像圧縮手段）１０２ｂを更に備える。また、撮像装置２００ｂはカメラ部２０１を備える。また、主装置３００ｂは、中継装置１００ｂから送られる第１又は第２の圧縮画像データを復元する画像復元部（画像復元手段）３０２ｂを備える。なお、中継装置１００ｂの詳細構成は上述した第２の実施形態の中継装置１００ａと同様であるためここでは説明を省略する。本実施形態の中継装置１００ｂは、第１及び第２の圧縮画像データを生成するとともにこれらを１つにまとめて主装置３００ｂへ送信する制御を行う。以下、その詳細について説明する。

図９は、第３の実施形態の画像中継システムにおけるデータ通信の内容（フレームの構成例）について説明する図である。本実施形態においても、中継装置１００ｂ、撮像装置２００ｂ及び主装置３００ｂの相互間におけるデータ通信は一のフレームを複数のスロットに時分割して当該スロット（ＴＤＤスロット）を単位に行われる。

図９に示すように、フレーム１のスロットＣでは、撮像装置２００ｂから中継装置１００ｂに対して第２の画像データＭ２が送信される。中継装置１００ｂの画像圧縮部１０２ｂは、カメラ部１０１から出力される第１の画像データを圧縮して第１の圧縮画像データするとともに、撮像装置２００ｂから取得した第２の画像データを圧縮して第２の圧縮画像データを生成する。その後、画像圧縮部１０２ｂは、これら第１及び第２の圧縮画像データを１つにまとめた合成データｍ１２を生成する。この合成データは、フレーム２のスロットＢにおいて中継装置１００ｂから主装置３００ｂに対して送信される。以後も同様な送信処理が繰り返される。すなわち本実施形態では、中継装置１００ｂは主装置に対して、自装置からの第１の画像データＭ１と撮像装置２００ｂからの第２の画像データとを圧縮・合成して合成データｍ１２を生成し、これを主装置３００ｂに送信する。合成データｍ１２を受信した主装置３００ｂは、当該合成データｍ１２を画像復元部３０２ｂによって分離・復元し、第１及び第２の画像データを得る。このとき、第１及び第２の画像データに対して、画像を拡大または縮小する処理を行ってもよい。

なお、上述した説明では中継装置１００ｂ側で画像データの圧縮処理が行われていたが、撮像装置２００ｂ側においても画像圧縮処理を行うようにしてもよい。この場合には、中継装置１００ｂ側における画像圧縮処理の負担を軽減することができる。

このように、上述した各実施形態の画像中継システムでは、中継機能と撮像機能とを物理的、電気的に接続して一体化した中継装置を用い、当該装置からの画像データを主装置に送信する動作と、撮像装置からの画像データを中継する動作を、データ通信方法を工夫することによって両立させている。これにより、システム構築やメンテナンス等の対象となる装置の増加を抑制してシステム運営を容易とし、かつ主装置と撮像装置との通信範囲を拡大することを可能としている。

（変形実施例）
なお、本発明は、上述した各実施形態の内容に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。

例えば、上述した実施形態では中継装置、撮像装置及び主装置の相互間におけるデータ通信は無線通信により行われていたが、これら各装置の相互間におけるデータ通信は通信ケーブル等を用いての有線通信により行われてもよい。

また、上述した各実施形態において、撮像装置２００等は画像信号を出力する手段、画像を表示する手段、音声を集音して音声データを生成する手段などを備えていてもよく、主装置３００等は画像データを更に所望のデータ形式に変換する画像変換手段や音声データに基づいて音声出力を行う手段などを備えていてもよい。

また、上述した各実施形態では、画像データの送信／中継に着目して説明していたが、音声データについても同様にして送信／中継の対象としてもよい。

また、上述した実施形態では、中継装置と撮像装置とをそれぞれ１台ずつ設置する場合について説明していたが、各装置は複数あってもよい。

第１の実施形態の画像中継システムの構成を説明する図である。 第１の実施形態の中継装置の詳細構成を説明する図である。 第１の実施形態の画像中継システムにおけるデータ通信の内容（フレームの構成例）について説明する図である。 フレームの他の構成例を説明する図である。 第２の実施形態の画像中継システムの構成を説明する図である 第２の実施形態の中継装置の詳細構成を説明する図である。 第２の実施形態の画像中継システムにおけるデータ通信の内容（フレームの構成例）について説明する図である。 第３の実施形態の画像中継システムの構成を説明する図である。 第３の実施形態の画像中継システムにおけるデータ通信の内容（フレームの構成例）について説明する図である。

符号の説明

１００…中継装置
１０１…カメラ部（撮像手段）
１０３…制御部
１０５…中継制御部
１０７…メモリ（記憶手段）
１０９…無線通信部
１１１…アンテナ
２００…撮像装置
２０１…カメラ部（撮像手段）
３００…主装置
３０１…表示器（表示手段）

Claims (7)

1. 撮像装置から主装置に対する画像データの送信を中継装置によって中継する画像中継システムであって、
   前記中継装置は、
   対象物を撮影して画像データを出力する撮像手段と、
   前記撮像手段から出力される第１の画像データを前記主装置に対して送信する制御を行うとともに、前記撮像装置から中継要求がなされたときに前記撮像装置から前記主装置への第２の画像データの送信を中継する制御を行う通信制御手段と、
   を備えることを特徴とする画像中継システム。
2. 前記撮像装置、前記主装置及び前記中継装置の相互間におけるデータ通信は無線通信により行われる、請求項１に記載の画像中継システム。
3. 前記中継装置は、前記第１の画像データ及び／又は前記第２の画像データを一時的に記憶する記憶手段を更に備える、請求項１に記載の画像中継システム。
4. 前記撮像装置、前記主装置及び前記中継装置の相互間におけるデータ通信は一のフレームを複数のスロットに時分割して当該スロットを単位に行われるものであり、
   前記中継装置の前記通信制御手段は、少なくとも一の前記フレームを空けた間隔毎に、一又は複数の前記スロットを前記撮像装置又は前記主装置からの通信割り込みに備えて確保する制御を行う、請求項１に記載の画像中継システム。
5. 前記中継装置の前記通信制御手段は、前記フレームのそれぞれにおいて、少なくとも一の前記スロットの一部に前記撮像装置又は前記主装置からの通信割り込みに備えた受け待ち区間を確保する制御を行う、請求項１に記載の画像中継システム。
6. 前記中継装置は、前記第１の画像データを圧縮して第１の圧縮画像データを生成する画像圧縮手段を備え、
   前記撮像装置は、前記第２の画像データを圧縮して第２の圧縮画像データを生成する画像圧縮手段を備え、
   前記中継装置の前記通信制御手段は、前記主装置に対して、前記第１の圧縮画像データと前記第２の圧縮画像データとを交互に送信する制御を行う、請求項１に記載の画像中継システム。
7. 前記中継装置は、前記第１の画像データを圧縮して第１の圧縮画像データを生成し、かつ前記第２の画像データを圧縮して第２の圧縮画像データを生成する画像圧縮手段を更に備え、
   前記中継装置の前記通信制御手段は、前記主装置に対して前記第１の圧縮画像データと前記第２の圧縮画像データとを一にまとめて送信する制御を行う、請求項１に記載の画像中継システム。
   
   

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