JP2005295247A

JP2005295247A - ネットワークカメラ

Info

Publication number: JP2005295247A
Application number: JP2004107970A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Goda; 秀章郷田
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 2004-03-31
Filing date: 2004-03-31
Publication date: 2005-10-20

Abstract

【課題】画像処理部に画像メモリを必要とさせないで消費電力及びＣＰＵの負荷を抑制したネットワークカメラを得る。
【解決手段】制御部３０がアイリス制御部３０ａ、画像信号読出し間隔制御部３０ｂ、画像データ送出制御部３０ｃ、読み出し間隔設定部３０ｄ、信号読出し間隔延長可能判定部３０ｅを有してネットワーク２の帯域等で制限される出力フレームレートと、撮像部１１での画像撮像間隔を連携させ、画像素子の画像蓄積時間の延長による高感度を実現して、撮像部１１の後段の画像処理部１３で必要があった画像メモリ１４を削減する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ネットワークカメラに関し、特に、画像メモリの部品代を削減し、消費電力を抑制したネットワークカメラに関する。

近年、ＬＡＮ等のネットワークの発達により、ネットワークを介して画像を伝送するネットワークカメラと、伝送された画像を閲覧する情報端末（例えば、パソコン）とを用いて、遠隔で監視を行うネットワークカメラシステムが実用化されるようになってきた。

図５は、従来のネットワークカメラシステムの一例である。

図５に示すように、従来のネットワークカメラシステムは、ネットワーク２と、ネットワーク２に接続されたネットワークカメラ１と、ネットワーク２に接続された情報端末３とを備えてなる。

そして、情報端末３のユーザは、ネットワーク２を介してネットワークカメラ１から送出される画像信号を収集して利用する（特許文献１，特許文献２、参照）。

このような、ネットワークカメラ１では、伝送するネットワーク２の状態により、伝送可能な帯域に制限がある場合がある。かかる場合には、ネットワーク２の状態に応じて動画信号のフレームレートを落として、時間当たりの伝送するデータ量を削減することが一般的である。

図６は、従来のネットワークカメラの一例のブロック図である。

ネットワークカメラ１は、図６に示すように、被写体を撮影するレンズ１０と、レンズ１０からの撮像光を電荷に変換し蓄積する撮像部１１（ＣＣＤを含む）と、撮像部１１に蓄積された電荷を所定の読み出し間隔で出力させる撮像素子駆動部１２と、撮像部１２からの出力信号（以下画像信号）を圧縮に必要な形態に変換処理する画像処理部１３（ＡＤ変換含む）と、画像処理部１３からの画像データが一時記憶される第１の画像メモリ１４とを備える。

また、ネットワークカメラ１は、画像処理部１３で処理された画像データを圧縮する画像圧縮部１５と、圧縮された画像データを一時記憶する第２の画像メモリ１６と、圧縮された画像データを、ネットワーク２（ＬＡＮケーブル）へ送出するネットワークインタフェース１７と、ユーザが必要事項（例えば、感度アップ選択，伝送する画像名等）を入力する入力部１８と、演算用のＲＡＭおよび制御用プログラム等を格納したＲＯＭからなるメモリ１９とを備える。

更に、ネットワークカメラ１は、レンズ１０と撮像素子駆動部１２と画像処理部１３と画像圧縮部１５とネットワークインタフェース１７と入力部１８とメモリ１９との制御を行う、ＣＰＵ等からなる制御部２０を備える。

上記のように構成された従来のネットワークカメラは、定期的に露光が行われており、非ネットワーク型のカメラで従来から使用されているＮＴＳＣやＰＡＬシステムに準拠した３０フレーム／秒もしくは２５フレーム／秒で露光，画像取得が行われるのが一般的である。

そして、レンズ１０を通して撮像された光学画像は、撮像部１１によって電荷に変換されて蓄積され、蓄積された電荷は、撮像素子駆動部１２によって読み出されて画像処理部１３に出力される。次に、画像処理部１３により、この画像信号が必要な形態に変換される。このとき、画像圧縮部１５とのフレーム同期がとられた画像データとなって、画像圧縮部１５に出力される。

また、制御部２０は、この画像データの輝度レベルが十分でない場合は、アイリスを開くことによって受光量を増やそうとする。

しかし、アイリス開放でも輝度レベルが十分でない場合は電子感度アップ機能（受光量のアップ）を起動させて、撮像部１１の信号読出し間隔を延長する。このようにすれば、撮像部１１では露光時間が延長され、輝度レベルを上げることができる。

次いで、輝度レベルの上げられた画像データを画像圧縮部１５へ送り、初期設定（後述）の圧縮率で圧縮し、ネットワークインタフェース１７へ送る。すると、ネットワークインタフェース１７では圧縮された画像データをパケット化してネットワーク２へ送出する。

ところで、前述のように、輝度レベルが十分でない場合には、信号読出し間隔を延長して輝度レベルを上げているが、画像処理部１３では、規定のフレーム数を出力しなければならないため、撮像部１１の読出し間隔の延長によって間引かれたフレームを補間する必要が生じる。

そこで、撮像部１１から得られた画像信号を、次の読出しが行われるまで第１の画像メモリ１４に保存しておき、画像処理部１３によって規定のフレームレートに合わせて定期的に読出し、出力する。そして、画像圧縮部１５で圧縮処理された画像データを、第２の画像メモリ１６に保存し、ネットワーク２のトラフィックに対応したフレームレートで、ネットワークインタフェース１７を介してネットワーク２へ出力する。
特開２００３−３２４７１０号公報特開２００３−２２８５４０号公報

しかしながら、ネットワーク２では、前述のように、伝送路の制約から出力可能なフレームレートが制限されているため、撮像部が本来備えているフレームレート（例えば、３０フレーム／秒）を生かしきれずに、一部画像を間引いて出力せざるを得ず（動画がスムーズな動きとならない）、無駄な電力を消費したり、ＣＰＵの負荷を低減できない等の欠点があった。

また、周囲が暗くなった場合、撮像部の露光間隔を広げ、撮像素子内部での光電変換量を増大させる「電子感度アップ」機能を備えたネットワークカメラ１では、撮像部として定められた出力フレームレートを維持するため、露光間隔の延長によって間引かれたフレームを補うための画像メモリ（図６では、第１の画像メモリ１４）が必要であった。そのため、部品代が高くなり、ネットワークカメラのコストダウンの面から好ましくなかった。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、画像処理部に画像メモリを必要とさせないで消費電力及びＣＰＵの負荷を抑制したネットワークカメラの提供を目的とする。

この目的を達成するために本発明のネットワークカメラは、光学画像を電荷に変換して蓄積する光電変換手段と、前記光電変換手段に蓄積された電荷を所定の読み出し間隔で読み出させ、これを画像信号として出力させる駆動手段と、前記駆動手段で読み出された画像信号をデジタル変換して、フレーム同期をとって出力する画像処理手段と、前記画像処理手段で処理された画像信号を圧縮して画像メモリに一旦蓄積して出力する画像圧縮手段と、設定されているフレームレートで前記画像圧縮手段で圧縮された画像信号を、パケットでネットワークに送出する通信インターフェース手段と、前記画像信号の輝度レベルと予め設定されている輝度レベルと比較し、該輝度レベル以下と判定したときは、前記通信インターフェース手段で設定されているフレームレートと比較し、前記フレームレートが遅いときは前記読出し駆動手段の読み出し間隔を延長させる制御信号を前記駆動手段に出力させる手段とを備えたことを要旨とする。

以上の構成を図示すると、例えば図１に示すようになる。このようにすれば、信号読出し間隔延長可能定手段（信号読出し間隔延長可能判定部３０ｅ）が、光電変換手段（撮像部１１）に蓄積された電荷の読出し間隔が延長可能か否かを判断し、電荷の読み出し間隔の延長が可能な場合には、前記駆動手段の信号読出し間隔を延長することにより露光時間を延長する。

本発明によれば、伝送するフレームレートに応じて画像を蓄積して増感（受光量を高く）するので、暗い場所でも十分な監視を行うことが可能となり、撮像部に最適な露光動作がネットワーク送出部（ネットワークインタフェース）と連携して行われるので、消費電力を削減することができる。

また、画像圧縮等の処理で用いる画像メモリを利用して画像を保存するので、従来、画像圧縮部より前段の回路で備えていた画像メモリ（図６の第１の画像メモリ１４）を削減することができる。

［実施形態］
本実施の形態は、制御部３０がネットワーク２の帯域等で制限される出力フレームレートと、撮像部１１での画像撮像間隔（画像信号読み出し間隔ともいう）を連携させ、画像素子の画像蓄積時間の延長による高感度を実現して、撮像部の後段の画像処理部で必要があった画像メモリ１４を削減する。

図１は、本実施形態のネットワークカメラのブロック図である。本実施形態（図１）と、従来例（図６）との主な相違点は、制御部３０に信号読出し間隔延長可能判定部３０ｅ（後述）を追加した点と、２つ存在した画像メモリ（第１，第２の画像メモリ）を、１つの画像メモリ１６にした点である。

図１において、１０はレンズ、１１は撮像部、１２は撮像素子駆動部、１３は画像処理部、１５は画像圧縮部、１７はネットワークインタフェース、１８は入力部、１９はメモリである。

また、本実施形態のネットワークカメラは、図５のネットワークカメラ１に代替して使用する。

図１に示すように、制御部３０は、輝度レベル判定機能を有するアイリス制御部３０ａ，画像信号読出し間隔制御部３０ｂ，画像データ送出制御部３０ｃ，読み出し間隔設定部３０ｄに加えて、信号読出し間隔延長可能判定部３０ｅを備える。

つまり、制御部３０は、アイリス（図示省略）の開度を制御するアイリス制御部３０ａと、撮像素子駆動部１２を介して撮像部１１に蓄積された電荷を読み出す間隔を制御する信号読出し間隔制御部３０ｂと、画像圧縮部１５からネットワークインタフェース１７への画像信号の送出を制御する画像データ送出制御部３０ｃと、ネットワークインタフェース１７でパケット化された画像データの送出間隔を設定する送出間隔設定部３０ｄとを備える。また、信号読出し間隔延長可能判定部３０ｅが、撮像部１１に蓄積された電荷の読出し間隔が延長可能か否かを判断し、電荷の読み出し間隔の延長が可能な場合には、撮像素子駆動部１２の画像信号の読出し間隔を延長することにより撮像部１１での露光時間を延長する。

上記のように構成された本実施の形態のネットワークカメラについて以下に動作を説明する。本実施の形態では、いま十分明るい状態での撮像部１１の読み出し間隔を１／３０秒（３０フレーム／ｓｅｃ）とする。

図２は、本実施形態における初期設定を行う際のフローチャート図、図３は初期設定の設定項目の一覧表、図４は本実施形態の動作を示すフローチャート図である。

先ず、ユーザは、ネットワークカメラをネットワーク２に接続する以前に、ネットワークカメラに対して初期設定を行う。

ユーザは、図２に示すように、初期設定画面（図示せず）を表示させて、この画面で設定メニューを選択する（ステップＳ１）、例えば、入力部１８をユーザが操作して最初にネットワーク関連の設定を行う（ステップＳ２）。

ネットワーク関連の設定項目には、IPアドレス，サブネットマスク，DNS，デフォルトゲートウェイ等がある。

次いで、図３に示すように、ネットワークのトラフィックに対応した設定を行う（ステップＳ３）。

即ち、伝送する画像名に対応して画像サイズ，圧縮率，フレームレートを設定する。これは、画面に表示され、いずれかを選択することによって設定される。

画像サイズは、640×480（VGA）と、320×240（VGA）と、160×120（VGA）の中から選択する（ステップＳ３ａ）。この画像サイズは、画面に表示され、いずれかを選択することによって設定する。

圧縮率は、Hi（高圧縮率），Mid（中圧縮率），Low（低圧縮率）の中から選択して設定する（ステップＳ３b）。

フレームレートは、３０（フレーム/秒）と、１５（フレーム/秒）と、１０（フレーム/秒）と、５（フレーム/秒）と、１（フレーム/秒）の中から選択して設定する（ステップＳ３c）。

以上で、初期設定が終了し、初期設定の終了したネットワークカメラのネットワークインタフェース１７とネットワーク２とを接続する（図５参照）。

次に、初期設定およびネットワークへの接続を終了したネットワークカメラの動作を、図４を参照しつつ説明する。

レンズ１０を通して撮像された光学画像は、撮像部１１によって電荷に変換されて蓄積され（ステップＳ１１）、蓄積された電荷である画像信号は、撮像素子駆動部１２により読み出されて出力される（ステップＳ１２）。この画像信号は、画像処理部１３により必要な形態に変換する（ステップＳ１３）。このとき、画像圧縮部１５とのフレーム同期がとられた画像信号にされる。

次に、制御部３０のアイリス制御部３０ａはこの画像処理部１３からの画像データの輝度レベルに基づいて、アイリスを変化させる（ステップＳ１４）。

次に、アイリス制御部３０ａがアイリス最大で輝度信号レベルが十分か否かを判定する（ステップＳ１５）。

ステップＳ１５において、輝度レベルが十分と判定されたときは（ステップＳ１５：Ｙｅｓ）、画像データを画像圧縮部１５へそのまま送る（ステップＳ１６）。画像圧縮部１５は、初期設定で定められた圧縮率に基づいて、担当者、ＪＰＥＧ圧縮のパラメータを選択して画像圧縮する（ステップＳ１７）。

そして、ネットワークインタフェース１７は、画像信号をパケット化し、各種のデータを付加して、規定のフレームレートで、ネットワーク２へ送出する（ステップＳ１８）。

一方、ステップＳ１５において、輝度レベルが十分ではないとアイリス制御部３０ａが判定したときは（ステップＳ１５：Ｎｏ）、信号読出し間隔延長可能判定部３０ｅは、ネットワークインタフェース１７の出力フレームレートを読み込み（参照）して（ステップＳ１９）、この出力フレームレートとメモリ１９に保存されている基準の読み出しフレーム間隔（明るいときの：３０フレーム／秒）と比較する（Ｓ２０）。

ステップＳ２０において、ネットワークインターフェース１７の出力フレームレートと基準の読み出しフレーム間隔とが同じときは、処理をステップＳ１６に戻してそのまま画像圧縮部１５に出力する。つまり、撮像部１１の信号の読み出し間隔が３０フレーム／ｓｅｃで、ネットワークインターフェースの出力フレームレートが３０フレーム／ｓｅｃであれば、読み出し間隔は延長しないでそのまま画像圧縮部１５に出力する。

また、ステップＳ２０において出力フレームレートが基準の読み出しフレーム間隔より遅い場合は、撮像素子駆動部１２に対して画像信号の読み出し間隔を延長させる制御信号を送出する（Ｓ２１）。つまり、撮像部１１の信号の読み出し間隔が３０フレーム／ｓｅｃより、ネットワークインターフェース１７の出力フレームレートが遅い場合は、読み出し間隔を延長させる。

例えば、出力フレームレートが７．５フレーム／秒＝1／７．５秒間隔であれば、４フレーム分の信号読出し間隔の延長が可能である。

これによって、撮像素子駆動部１２の読み出しパルスが間引きされ、その結果、露光時間の延長となる（Ｓ２２）。

このようにして十分な輝度レベルの得られた画像信号は、画像圧縮部１５へ送られ（ステップＳ１６）、初期設定で定められた圧縮率（ＪＰＥＧ圧縮のパラメータ）に基づいて圧縮（ＪＰＥＧ方式等）され（ステップＳ１７）、ネットワークインタフェース１７へ送られ、画像信データをパケット化して送出する（ステップＳ２０）。

すなわち、本実施の形態のネットワークカメラは、撮像部からの画像の輝度レベルが低いときは、ネットワークインターフェース１７の出力フレームレートと予め設定されている基準の読み出しフレーム間隔と比較し、このフレーム間隔を上限として露光間隔の延長を行っている。つまり、出力フレームレートが基準の読み出しフレーム間隔より遅いときは、画像信号の読み出し間隔を延長している。

従って、画像処理部１３においては、高価な画像メモリを要しないので、コストが低減する。

本発明の実施形態のネットワークカメラのブロック図である。同実施形態における、初期設定を行う際のフローチャート図である。同実施形態における、初期設定の設定項目の一覧表である。同実施形態の動作を示すフローチャート図である。従来のネットワークカメラシステムの一例を示す図である。従来のネットワークカメラの一例のブロック図である。

符号の説明

１０レンズ
１１撮像部
１２撮像素子駆動部
１３画像処理部
１４第１の画像メモリ
１５画像圧縮部
１６第２の画像メモリ
１７ネットワークインタフェース
１８入力部
１９メモリ
３０制御部
３０ａアイリス制御部
３０ｂ画像信号読出し間隔制御部
３０ｃ画像データ送出制御部
３０ｄ読み出し間隔設定部
３０ｅ信号読出し間隔延長可能判定部

Claims

光学画像を光電変換して蓄積する光電変換手段と、
前記光電変換手段に蓄積された電荷を所定の読み出し間隔で読み出して得た画像信号を出力する駆動手段と、
前記駆動手段から読み出した画像信号をデジタル変換して、フレーム同期をとって出力する画像処理手段と、
前記画像処理手段で処理された画像信号を圧縮する画像圧縮手段と、
前記画像圧縮手段で圧縮した圧縮画像信号をメモリするメモリ手段と、
設定されているフレームレートで前記圧縮画像信号を、パケット単位で通信ネットワークに送出する通信インターフェース手段と、
前記画像信号の輝度レベルと予め設定されている輝度レベルと比較し、該輝度レベル以下と判定したときは、前記通信インターフェース手段で設定されているフレームレートと比較し、前記フレームレートが遅いときは前記読出し駆動手段の読み出し間隔を延長させる制御信号を前記駆動手段に出力する手段と
を有することを特徴とするネットワークカメラ。