JP2005167924A - 撮像装置及び撮像方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 監視範囲の画像データを取り残すことなく高速で伝送することができる撮像装置を提供すること。
【解決手段】 監視範囲を撮像する広角撮像素子１１と、アナログ画像信号をデジタル画像信号にＡＤ変換するＡＤコンバータ１２と、所定のプログラムによって画像信号を処理する画像信号処理部１３と、輝度閾値を設定する輝度閾値設定部１４と、ネットワーク２０を介して端末装置３０と通信する通信ＩＦ１５とを有し、画像信号処理部１３は、広角撮像素子１１によって撮像された監視範囲の画像を複数の画像ブロックに分割する画像分割回路１３ａと、画像ブロックの輝度を画像ブロック毎に取得する輝度取得回路１３ｂと、画像信号をエンコードするエンコーダ１３ｃと、ＲＯＭ及びＲＡＭで構成されたメモリ１３ｄとを備える構成とすることにより、監視範囲の画像データを高速で伝送するようにした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば監視範囲を撮像した画像データをネットワーク経由で伝送する撮像装置及び撮像方法に関する。

従来の撮像装置は、監視範囲を撮像した画像データをネットワーク経由で伝送する場合、伝送するデータ量が画像サイズに依存するためネットワークのトラフィック量が多いときは、例えば撮像した画像のこま数を減少させて画像データをネットワークに接続された端末装置に伝送していた。

しかしながら、画像のこま数を減少させると端末装置側の画像表示が不自然になるという課題があり、この課題を解決するため、例えば特許文献１に示すような画像通信システムが提案されている。

特許文献１に示された画像通信システムは、テレビカメラが接続された動画像データ伝送部と、ネットワークを介して動画像データ伝送部に接続された監視部とを備えている。

動画像データ伝送部は、ビデオ信号デコーダと、画像データから任意の切り出し画像位置を限定する切り出し位置制御部と、画像圧縮する圧縮ユニットと、通信を制御する通信制御部とを備え、監視部は、動画像データ伝送部との通信を制御する通信制御部と、圧縮された画像データを伸張する伸張処理部と、画像を表示する端末機とを備えている。

従来の画像通信システムは、切り出し位置制御部によって、画像データの全領域のうち任意の切り出し画像領域の位置を限定し、切り出された領域のみを圧縮した画像を伝送することにより、ネットワークのトラフィック量が多い場合でもテレビカメラが撮像した画像のこま数を減少させずに高速で画像データを伝送することができるようになっている。
特開平９−２９８４６９号公報（第３−５頁、第２図）

しかしながら、このような従来の画像通信システムによる監視範囲の画像データの伝送では、端末機を使用する使用者が手動で監視範囲の切り出し位置を設定する構成となっているので、監視範囲の画像が刻々と変化する場合は、画像データを取り残すことなく高速で伝送することが困難であるという問題があった。

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、ネットワークのトラフィック量が多く、監視範囲の画像が刻々と変化する場合でも、監視範囲の画像データを取り残すことなく高速で伝送することができる撮像装置を提供するものである。

本発明の撮像装置は、監視範囲を撮像する撮像手段と、前記撮像手段によって撮像された前記監視範囲の画像を複数の画像ブロックに分割する画像分割手段と、前記画像ブロックの輝度を取得する輝度取得手段と、前記画像ブロックの輝度に基づいて画像圧縮率を前記画像ブロック毎に設定し、前記画像ブロックの画像データを画像圧縮する画像圧縮手段と、前記画像圧縮手段によって画像圧縮された前記画像データを送信する画像データ送信手段とを備えたことを特徴とする構成を有している。

この構成により、画像圧縮手段は、画像ブロックの輝度に応じて画像圧縮率を画像ブロック毎に設定し、画像ブロックの画像データを画像圧縮するので、輝度閾値よりも小さい輝度を有する画像ブロックの画像圧縮率を上げて画像データサイズを小さくすることができ、ネットワークのトラフィック量が多い場合でも、実時間で変化する監視範囲の画像データを取り残すことなく高速で伝送することができる。

また、本発明の撮像装置は、前記画像ブロックの輝度閾値を設定する輝度閾値設定手段を備え、前記画像データ送信手段は、前記輝度閾値以上の輝度を有する画像ブロックの画像データのみを送信することを特徴とする構成を有している。

この構成により、画像データ送信手段は、輝度閾値以上の輝度を有する画像ブロックの画像データのみを送信するので、ネットワークのトラフィック量が多い場合でも、実時間で変化する監視範囲の画像データを取り残すことなく高速で伝送することができる。

さらに、本発明の撮像装置は、前記輝度取得手段は、所定の時間間隔で前記画像ブロックの輝度を取得することを特徴とする構成を有している。

この構成により、所定の時間間隔で取得された監視範囲の画像データを伝送することができる。

さらに、本発明の撮像装置は、前記画像ブロックに対応する前記監視範囲内のブロックの照度を検知する照度検知手段を備え、前記画像圧縮手段は、前記照度に基づいて前記画像圧縮率を前記画像ブロック毎に設定することを特徴とする構成を有している。

この構成により、画像圧縮手段は、照度に基づいて画像圧縮率を画像ブロック毎に設定するので、監視範囲内の明るい場所と暗い場所とで画像圧縮率を別個に設定することができ、明るい場所及び暗い場所のいずれかの解像度を上げて監視することができる。

さらに、本発明の撮像装置は、前記監視範囲を照射する照明装置の電源スイッチのオン及びオフのいずれかの状態を検知する照明スイッチ検知手段を備え、前記画像圧縮手段は、前記照明スイッチ検知手段の検出結果に基づいて前記画像圧縮率を前記ブロック毎に設定することを特徴とする構成を有している。

この構成により、照明装置の電源スイッチがオフの場所に相当する画像ブロックの画像圧縮率を上げて画像データのファイルサイズを小さくすることができる。

本発明の撮像方法は、監視範囲の画像を複数の画像ブロックに分割した後、前記画像ブロックの輝度に基づいて前記画像ブロックの画像データを画像圧縮することを特徴とする方法である。

この方法により、輝度閾値よりも小さい輝度を有する画像ブロックの画像圧縮率を上げて画像データサイズを小さくすることができ、ネットワークのトラフィック量が多い場合でも、実時間で変化する監視範囲の画像データを取り残すことなく高速で伝送することができる。

本発明は、画像ブロックの輝度に基づいて画像圧縮率を画像ブロック毎に設定し、画像ブロックの画像データを画像圧縮する画像圧縮手段を設けることにより、ネットワークのトラフィック量が多く、監視範囲の画像が刻々と変化する場合でも、監視範囲の画像データを取り残すことなく高速で伝送することができるという効果を有する撮像装置を提供することができるものである。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。

（第１の実施の形態）
まず、本発明の第１の実施の形態の撮像装置の構成について説明する。

図１に示すように、本実施の形態の撮像装置１０は、予め定められた監視範囲を撮像する広角撮像素子１１と、広角撮像素子１１から出力されるアナログ画像信号をデジタル画像信号にＡＤ変換するＡＤコンバータ１２と、所定のプログラムによって画像信号を処理する画像信号処理部１３と、輝度閾値を設定する輝度閾値設定部１４と、ネットワーク２０を介して端末装置３０と通信する通信ＩＦ（Interface）１５とを備えている。

画像信号処理部１３は、広角撮像素子１１によって撮像された監視範囲の画像を複数の画像ブロックに分割する画像分割回路１３ａと、画像ブロックの輝度を画像ブロック毎に取得する輝度取得回路１３ｂと、画像信号をエンコードするエンコーダ１３ｃと、ＲＯＭ及びＲＡＭで構成されたメモリ１３ｄとを備えている。

広角撮像素子１１は、例えば、複数の光学センサ素子がマトリクス状に配列されて構成され、水平方向の長さに対する垂直方向の長さの比率すなわちアスペクト比が４：１の形状と、約１１５度の水平方向の画角とを有している。この広角撮像素子１１によって撮像された広角画像は、従来の監視システムに使用されるＶＧＡ（Video Graphics Array）の表示サイズである６４０ドット×４８０ドットの表示に対して、例えば、水平方向を３倍に拡張した大きさである１９２０ドット×４８０ドットの表示サイズで端末装置３０のディスプレイ（図示せず）に表示されるようになっている。したがって、画角が狭く画像の端部が歪み易い従来の監視システムで撮像した画像とは異なり、広角撮像素子１１は、利用者が監視範囲全体を詳細に監視できる広画角で低歪みの画像を取得できるようになっている。

画像分割回路１３ａは、図２に示すように、広角撮像素子１１によって撮像された広角画像を複数の画像ブロックに分割するようになっている。図２（ａ）は、画像分割回路１３ａによって広角画像がｍ行ｎ列に分割された例を示している。また、図２（ｂ）は、画像分割回路１３ａによって広角画像がｎ列に分割された例を示している。

輝度取得回路１３ｂは、画像分割回路１３ａによって分割された画像ブロックの輝度、例えば平均輝度を画像ブロック毎に取得するようになっている。なお、輝度取得回路１３ｂは、平均輝度を例えば１分毎に取得するようになっている。

エンコーダ１３ｃは、例えばＪＰＥＧ（Joint Photographic Coding Experts Group）フォーマットによって、画像ブロックの画像のデータを各ブロックの輝度に応じた所定の画像圧縮率で画像圧縮するようになっている。

メモリ１３ｄは、画像分割回路１３ａ、輝度取得回路１３ｂ及びエンコーダ１３ｃがそれぞれ有するＣＰＵ（図示せず）が実行するプログラムを記憶するＲＯＭと、各ＣＰＵがプログラムを実行する際に生じる一時的なデータを記憶するＲＡＭとで構成されている。

輝度閾値設定部１４は、例えばＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等で構成され、予め設定された輝度閾値を記憶するようになっている。

通信ＩＦ１５は、ネットワーク２０を介し、所定の通信プロトコルに基づいて画像データ及び制御信号等のパケットを端末装置３０と授受するようになっている。なお、ネットワーク２０は、イーサーネット、インターネット等で構成され、端末装置３０は、受信した画像データを表示するディスプレイを有している。

次に、本実施の形態の撮像装置の動作について、図１〜図３を用いて説明する。

図３において、まず、広角撮像素子１１によって、監視範囲が撮像される（ステップＳ１１）。次いで、ＡＤコンバータ１２によって、広角撮像素子１１から出力されるアナログ画像信号がデジタル画像信号にＡＤ変換される（ステップＳ１２）。

引き続き、画像分割回路１３ａによって、監視範囲の画像が複数の画像ブロックに分割される（ステップＳ１３）。次いで、輝度取得回路１３ｂによって、複数に分割された画像ブロックの輝度がブロック毎に取得される（ステップＳ１４）。

さらに、輝度取得回路１３ｂによって、輝度閾値設定部１４から輝度閾値が読み出され、各画像ブロックの平均輝度と輝度閾値とがブロック毎に比較される（ステップＳ１５）。具体的には、画像ブロックが図２（ａ）のように分割されていた場合は、例えば、１行１列の画像ブロックから開始して、１行２列、１行３列のように比較が実行される。

ステップＳ１５において、画像ブロックの平均輝度が輝度閾値よりも小さいと判断された場合は、輝度取得回路１３ｂによって、該当画像ブロックの座標データが記憶され（ステップＳ１６）、画像ブロックの平均輝度が輝度閾値よりも小さいと判断された場合は、後述のステップＳ１７に進む。なお、前述の該当画像ブロックの座標データとは、例えば図２（ａ）における行と列とで表された画像ブロックの位置データをいう。

さらに、輝度取得回路１３ｂによって、全画像ブロックの比較が終了したか否かが判断される（ステップＳ１７）。ここで、全画像ブロックの比較が終了したと判断された場合は、エンコーダ１３ｃによって、該当画像ブロックの画像データが画像ブロックの輝度に応じた所定の画像圧縮率で画像圧縮される（ステップＳ１８）。一方、ステップＳ１７において、全画像ブロックの比較が終了したと判断されなかった場合は、ステップＳ１５に戻る。

そして、通信ＩＦ１５によって、圧縮された画像ブロックの画像データがネットワーク２０経由で端末装置３０に送信される（ステップＳ１９）。

なお、前述のステップＳ１８において、輝度閾値以上の輝度を有する画像ブロックの画像データを同一の画像圧縮率で圧縮するようにしてもよい。

また、前述のステップＳ１１からステップＳ１９までの処理は、所定の時間間隔、例えば１分間隔で実行するよう構成してもよい。所定の時間間隔で監視画像データの送信を繰り返し行う際、ステップＳ１９において前回送信しなかった画像ブロックの輝度をステップＳ１５において比較し、該当する画像ブロックの輝度が輝度閾値よりも大きい場合は、該当する画像ブロックの画像データのみを画像圧縮して送信する構成としてもよい。この構成の場合は、ステップＳ１９において前回送信しなかった画像ブロックに隣接する画像ブロックは、輝度が変化する可能性が高いので、前回の送信時の輝度と現在の輝度とを比較することが好ましい。

さらに、画像ブロックに対応する監視範囲内のブロックの照度を検知する照度検知手段を設け、前述のステップＳ１５における輝度と輝度閾値との比較に代えて、ブロックの照度と予め定められた照度閾値とを比較する構成としてもよい。

さらに、監視範囲内のブロックを照射する照明装置の電源スイッチのオン及びオフのいずれかの状態を検出する照明スイッチ検出手段を設け、例えば照明装置の電源スイッチがオンのブロックの画像データのみを端末装置３０に送信する構成としてもよい。

以上のように、本実施の形態の撮像装置１０によれば、輝度取得回路１３ｂは、画像分割回路１３ａによって複数に分割された画像ブロックの平均輝度を取得して平均輝度と輝度閾値とを画像ブロック毎に比較し、通信ＩＦ１５は、平均輝度が輝度閾値よりも大きい画像ブロックの画像圧縮された画像データを端末装置に送信する構成としたので、ネットワーク２０のトラフィック量が多く、監視範囲の画像が刻々と変化する場合でも、監視範囲の画像データを取り残すことなく高速で端末装置３０に伝送することができる。

なお、以上の説明では、輝度閾値設定部１４を撮像装置１０に設けた例について説明したが、輝度閾値設定部１４を端末装置３０に設けて端末装置３０で設定した輝度閾値の設定データを通信ＩＦ１５経由で撮像装置１０に送信するよう構成した場合についても同様に実施可能である。

（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態の撮像装置の構成は、図１に示された本発明の第１の実施の形態の撮像装置１０の構成と同様であるので、構成の説明は省略する。

次に、本発明の実施の形態の撮像装置の動作について図４を用いて説明する。なお、本発明の第１の実施の形態の撮像装置１０と同様なステップについては同一の符号を付し、説明を省略する。

ステップＳ１５において、画像ブロックの平均輝度が輝度閾値よりも小さいと判断された場合は、エンコーダ１３ｃによって、該当画像ブロックの画像データが画像圧縮率Ａで画像圧縮される（ステップＳ２１）。一方、画像ブロックの平均輝度が輝度閾値よりも小さいと判断された場合は、エンコーダ１３ｃによって、該当画像ブロックの画像データが画像圧縮率Ｂで画像圧縮される（ステップＳ２２）。

ここで、画像圧縮率Ａは画像圧縮率Ｂよりも大きい。すなわち、画像圧縮率Ａで画像圧縮された画像は、画像圧縮率Ｂで画像圧縮された画像よりも解像度が低く、データサイズは小さい。

さらに、輝度取得回路１３ｂによって、全画像ブロックの比較が終了したか否かが判断される（ステップＳ１７）。ここで、全画像ブロックの比較が終了したと判断された場合は、通信ＩＦ１５によって、全画像ブロックの画像データがネットワーク２０経由で端末装置３０に送信される（ステップＳ１９）。一方、ステップＳ１７において、全画像ブロックの比較が終了したと判断されなかった場合は、ステップＳ１５に戻る。

なお、ステップＳ２１及びステップＳ２２において、画像圧縮率Ａは画像圧縮率Ｂより大きいと設定したのは、監視範囲内で輝度閾値より大きい輝度を有する範囲の監視を重視し、高解像度の画像で監視するためである。これとは反対に、監視範囲内で輝度閾値より小さい輝度を有する範囲の監視を重視する場合は、画像圧縮率Ａを画像圧縮率Ｂより小さく設定すればよい。したがって、輝度閾値に基づいて画像の解像度を設定することができるので、輝度閾値より明るい場所及び暗い場所のいずれに重点を置くかを選択し、選択した方の範囲を高解像度の画像で監視することができる。

また、画像データ全体のファイルサイズをさらに減少させるため、明るい場所及び暗い場所のうち、重点を置かない方の画像圧縮率をさらに上げる構成としてもよい。

さらに、監視範囲全体の画像の平均輝度を輝度取得回路１３ｂに取得させ、この監視範囲全体の画像の平均輝度に基づき、明るい場所及び暗い場所の画像の画像圧縮率を設定する構成としてもよい。

さらに、画像ブロックに対応する監視範囲内のブロックの照度を検知する照度検知手段を設け、前述のステップＳ１５における輝度と輝度閾値との比較に代えて、ブロックの照度と予め定められた照度閾値とを比較し、照度に応じて画像圧縮率を設定する構成としてもよい。

さらに、監視範囲内のブロックを照射する照明装置の電源スイッチのオン及びオフのいずれかの状態を検出する照明スイッチ検出手段を設け、照明装置の電源スイッチのオン及びオフのいずれかの状態に基づき、画像圧縮率を画像ブロック毎に設定する構成としてもよい。

以上のように、本実施の形態の撮像装置によれば、輝度取得回路１３ｂは、画像分割回路１３ａによって複数に分割された画像ブロックの平均輝度を取得して平均輝度と輝度閾値とを画像ブロック毎に比較し、エンコーダ１３ｃは、画像ブロックの平均輝度に基づいた画像圧縮率で画像データを画像圧縮する構成としたので、輝度閾値よりも小さい輝度を有する画像ブロックの画像圧縮率を上げてファイルサイズを小さくすることができ、ネットワーク２０のトラフィック量が多く、監視範囲の画像が刻々と変化する場合でも、監視範囲の画像データを取り残すことなく高速で端末装置３０に伝送することができる。

なお、以上の説明では、ＶＧＡ表示サイズの水平方向を３倍に拡張した表示サイズで撮像できる広角撮像素子１１で構成した例について説明したが、ＶＧＡ表示サイズの水平方向を４倍又は５倍等に拡張したもので構成した場合でも同様に実施可能である。

以上のように、本発明にかかる撮像装置は、監視範囲の画像データを取り残すことなく高速で伝送することができるという効果を有し、撮像装置及び撮像方法等として有用である。

本発明の第１及び第２の実施の形態の撮像装置のブロック図 広角画像を複数の画像ブロックに分割した例を示す図 本発明の第１の実施の形態の撮像装置の各ステップのフローチャート 本発明の第２の実施の形態の撮像装置の各ステップのフローチャート

符号の説明

１０ 撮像装置
１１ 広角撮像素子（撮像手段）
１２ ＡＤコンバータ
１３ 画像信号処理部
１３ａ 画像分割回路（画像分割手段）
１３ｂ 輝度取得回路（輝度取得手段）
１３ｃ エンコーダ（画像圧縮手段）
１３ｄ メモリ
１４ 輝度閾値設定部（輝度閾値設定手段）
１５ 通信ＩＦ（送信手段）
２０ ネットワーク
３０ 端末装置

Claims (6)

1. 監視範囲を撮像する撮像手段と、
   前記撮像手段によって撮像された前記監視範囲の画像を複数の画像ブロックに分割する画像分割手段と、
   前記画像ブロックの輝度を取得する輝度取得手段と、
   前記画像ブロックの輝度に基づいて画像圧縮率を前記画像ブロック毎に設定し、前記画像ブロックの画像データを画像圧縮する画像圧縮手段と、
   前記画像圧縮手段によって画像圧縮された前記画像データを送信する画像データ送信手段とを備えたことを特徴とする撮像装置。
2. 前記画像ブロックの輝度閾値を設定する輝度閾値設定手段を備え、前記画像データ送信手段は、前記輝度閾値以上の輝度を有する画像ブロックの画像データのみを送信することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記輝度取得手段は、所定の時間間隔で前記画像ブロックの輝度を取得することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の撮像装置。
4. 前記画像ブロックに対応する前記監視範囲内のブロックの照度を検知する照度検知手段を備え、前記画像圧縮手段は、前記照度に基づいて前記画像圧縮率を前記画像ブロック毎に設定することを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれかに記載の撮像装置。
5. 前記監視範囲を照射する照明装置の電源スイッチのオン及びオフのいずれかの状態を検知する照明スイッチ検知手段を備え、前記画像圧縮手段は、前記照明スイッチ検知手段の検出結果に基づいて前記画像圧縮率を前記ブロック毎に設定することを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれかに記載の撮像装置。
6. 監視範囲の画像を複数の画像ブロックに分割した後、前記画像ブロックの輝度に基づいて前記画像ブロックの画像データを画像圧縮することを特徴とする撮像方法。

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