JP2006270666A

JP2006270666A - 画像記録装置及び監視システム

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Publication number: JP2006270666A
Application number: JP2005087553A
Authority: JP
Inventors: Naohiro Yoshimura; 尚洋吉村
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2005-03-25
Filing date: 2005-03-25
Publication date: 2006-10-05
Anticipated expiration: 2025-03-25
Also published as: JP4698260B2

Abstract

【課題】監視システムにて、センサやモーションディテクト機能を用いることなく、異常の検知とそれに基づくアラーム信号の送信を可能にする。
【解決手段】本発明の画像記録装置は、撮像装置から出力された画像信号を、フレーム相関を利用した予測圧縮符号化した後に記録し、符号化された画像信号をネットワークに適宜送信する。画像記録装置は、１つのフレームが符号化される毎に、そのフレームを含む過去に符号化された所定数のフレームの全データサイズを求めて、全データサイズが所定の閾値以上であるか否かを判別し、全データサイズが閾値以上である場合、アラーム信号をネットワークに送信する。予測圧縮符号化は、ＭＰＥＧ方式に基づいて行われ、所定数は、１ＧＯＰに含まれるフレーム数と等しいことが好ましい。
【選択図】図６

Description

本発明は、主として監視画像を記録するために用いられる画像記録装置と、そのような画像記録装置を含む監視システムとに関する。

ビルディング等の建物やショッピングセンター等の店舗では、一般的に、複数の監視カメラで撮影した動画像(以下、「画像」と称する)を、監視室にて表示することで、不審者の侵入や盗難等について監視がなされている。ハードディスクに代表される記録媒体の密度密度の向上と、ＭＰＥＧ(Moving Picture Experts Group)方式に代表される画像圧縮符号化技術の発展と、ネットワーク通信技術の発展とによって、監視カメラで撮影された画像を、画像記録装置にて圧縮符号化して記録媒体に記録すると共に、ＬＡＮ(Local Area Network)等のネットワークを介して、再生手段及び表示手段を具えた管理装置に、圧縮符号化された画像を転送する監視システムが普及しつつある(特許文献１参照)。

建物や店舗が大規模になるほど、監視カメラ及び画像記録装置の設置台数は増加する。故に、全ての監視カメラの画像を管理装置に表示しても、監視員がそれらの画像を同時に見ることは困難であり、さらには設置スペースの関係から、管理装置の表示画面の数は、設置された監視カメラの数よりも少なくされる。また、監視カメラの設置台数が多い場合、全ての画像記録装置の画像データを管理装置に常時転送すると、ネットワークの帯域が不足して、画像データの転送に支障を来す。

以上の事情から、ある種の監視システムでは、人物を検知するセンサが監視カメラと共に設けられており、そのセンサが反応すると、画像記録装置から管理装置にその旨を伝えるアラーム信号が送られて、管理装置は、その画像記録装置から画像を取得して表示する。また、画像を解析して人物の移動等の画像の変化を検知するモーションディテクト機能を画像記録装置に与えて、画像の変化又は動きが検知された場合に、画像記録装置から管理装置にアラーム信号を送ることも行われている。このような構成によって、監視員は異常の発生を迅速に知ることが可能となり、ある監視カメラの画像が管理装置にて表示されていない場合に、その監視カメラの監視区域において何らかの変化があると、別の監視カメラの画像に代わって、その監視カメラの画像が管理装置に表示される。また、全ての監視カメラの画像を管理装置に常時転送する必要もなくなる。なお、管理装置にてリアルタイムで確認できなかった画像(又はある時間帯の画像)は、画像記録装置に記録されている画像データを再生することで別途確認可能である。

特開２０００−１０６６６７公報

しかしながら、監視カメラと共にセンサを設けた監視システムには、以下の問題がある。例えば、受動式の赤外線センサを設けても、熱源である人物(又は動物)の検知しかできず、遮断式の赤外線センサを設けても、ある場所を人物(又は物体)が横切ったことのみしか検知できない。従って、アラーム信号を送信するトリガとして、又は、管理装置にて監視画像を切り替えるトリガとしてセンサ出力が用いられる場合、監視カメラの周辺に幾つかのセンサを組み合わせて設置する必要がある。これでは、監視システムのコストと、監視システムの設置及び設定の手間とが増大してしまう。また、監視カメラが配置される環境は様々であって、ある種のセンサが配置不可能である事態も頻繁に起こり得る。

一方で、画像記録装置にモーションディテクト機能を与えるためには、その機能に対応したハードウェアを付加する必要があることから、監視システムのコストが増大する。さらに、モーションディテクト機能では、所定の範囲内における画像の変化が検出されることから、その範囲の外にて画像に変化が起こった場合には、アラーム信号の送信や監視画像の切替えが管理装置にて行われない事態が起こり得る。

本発明は、上記の問題を解決するものであり、センサやモーションディテクト機能を用いることなく、異常の検知及びアラーム信号の送信を可能とし、監視区域に異常があった監視カメラの画像を、管理装置にて切替表示することを可能にする画像記録装置及び監視システムを提供する。

本発明の画像記録装置は、撮像装置から出力された画像信号を、フレーム相関を利用した予測圧縮符号化して記録すると共に、符号化された画像信号をネットワークに適宜送信する画像記録装置において、１つのフレームが符号化される毎に、そのフレームを含む過去に符号化された所定数のフレームの全データサイズを求めて、前記全データサイズが所定の閾値以上であるか否かを判別し、前記全データサイズが前記閾値以上である場合、アラーム信号を前記ネットワークに送信することを特徴とする。

本発明の監視システムは、複数の画像記録装置と、前記複数の画像記録装置と通信接続される管理装置とを具えており、各画像記録装置は、それに接続された撮像装置から出力された画像信号を符号化して記録すると共に、符号化された画像信号を前記管理装置に適宜送信し、前記管理装置は、前記複数の画像記録装置の中の少なくとも１つの画像記録装置から送信される画像信号を再生する監視システムにおいて、各画像記録装置は、フレーム相関を利用した予測圧縮符号化を前記画像信号に施し、１つのフレームが符号化される毎に、そのフレームを含む過去に符号化された所定数のフレームの全データサイズを求めて、前記全データサイズが所定の閾値以上であるか否かを判別し、前記全データサイズが前記閾値以上である場合、アラーム信号を前記管理装置に送信し、前記管理装置は、ある画像記録装置のアラーム信号を受信した後、その画像記録装置から送られる画像信号を再生することを特徴とする。

本発明では、画像信号を構成する１つのフレームが、画像記録装置にて符号化されると、そのフレームを含む過去に符号化された所定数のフレームの全データサイズが求められる。フレーム相関を利用した予測圧縮符号化が画像信号に施されることから、全データサイズは、画像に変化又は動きがないとほぼ一定であるが、撮影された画像に変化又は動きが生じると、顕著に増加する。故に、全データサイズがある閾値以上であるか否かを判別することで、撮影装置の撮像領域に異常が発生したか否かを判断し、異常が発生した場合にアラーム信号を送信して、その旨を監視室に通報することが可能となる。また、監視室に居る監視員は、撮像装置の画像を見ることなく、異常発生を知ることができる。

また、本発明の監視システムでは、アラーム信号を受信した後に、そのアラーム信号を送信した画像記録装置から送られる画像信号が、管理装置にて再生されることで、異常の発生に対応して、監視画像の切替えが管理装置にて行われる。さらに、所定数のフレームの全データサイズに基づいて異常の発生が判断されるので、本発明の画像記録装置及び監視システムは、従来の画像記録装置に特別なハードウェアを追加することなく、ソフトウェアの変更又は追加を行うことで実施可能である。なお、予測圧縮符号化は、ＶＢＲ(可変ビットレート)モードで行われる。また、予測圧縮符号化は、ＭＰＥＧ方式に基づいて行われ、全データサイズを求めるフレーム数は、１ＧＯＰに含まれるフレーム数と等しくされるのが好ましい。

以下、本発明を図を用いて説明する。図１は、本発明の実施例である監視システムの概要を示す説明図である。監視システムは、複数の撮像装置、具体的には監視カメラ(1)と、それら監視カメラ(1)の各々について設けられた画像記録装置(3)と、それら画像記録装置(3)とネットワーク(5)を介して通信する管理装置(7)とを含んでいる。監視カメラ(1)が撮影した画像に係る画像信号は、画像記録装置(3)にて圧縮符号化されて記録される。監視カメラ(1)は常時撮影を行っていることから、画像記録装置(3)は、記録された画像信号のデータ量が所定値を超えないように、古い画像信号を削除しつつ新たな画像信号を記録媒体に記録する。ネットワーク(5)はＬＡＮ又はＷＡＮ(Wide Area Network)等であって、例えば、監視カメラ(1)等から地理的にかなり離れた場所に管理装置(7)が設けられて、管理装置(7)と画像記録装置(3)との間で、公共通信網及びインターネットを介して通信が行われてもよい。管理装置(7)は、ネットワーク(5)に接続された画像記録装置(3)から画像信号を選択的に取得して、再生及び表示する。また、後述するように、ある画像記録装置(3)から管理装置(7)にアラーム信号が送られると、管理装置(7)は、その画像記録装置(3)から画像信号を取得して再生する。

画像記録装置(3)では、監視カメラ(1)から送られた(デジタル)画像信号に、フレーム相関を利用した予測圧縮符号化が施される。本実施例では、監視カメラ(1)の画像信号は、ＭＰＥＧ方式に基づいて圧縮符号化される。図２は、ＭＰＥＧ方式における画像信号のフレーム構成を時系列的に示す説明図である。周知のように、ＭＰＥＧ方式では、画像信号を構成するフレームが、３つのタイプに分類されて符号化される。図２中にて文字「Ｉ」が付されたフレーム(Ｉピクチャ)は、イントラピクチャ(フレーム内符号化画像)であり、その他のピクチャの情報を用いずに自己の情報のみで符号化される。文字「Ｐ」が付されたフレーム(Ｐピクチャ)は、予測符号化ピクチャ(フレーム間予測符号化画像)と呼ばれており、過去のイントラピクチャ又は予測符号化ピクチャを参照して、時間軸上で前向き予測符号化される。文字「Ｂ」が付されたフレーム(Ｂピクチャ)は、双方向予測符号化ピクチャ(双方向予測符号化画像)であり、過去及び将来のＩピクチャ又はＰピクチャを参照して時間軸上で前向き及び後向き予測符号化される。Ｂピクチャのデータは、前後のピクチャの相関を利用して作成されるので、画像の背景の複雑さに影響されることなく、画像に変化又は動きがあると増加する。

図３は、画像記録装置(3)の構成を示すブロック図である。監視カメラ(1)から出力された画像信号は、ＭＰＥＧ符号化手段(31)にて符号化される。ＭＰＥＧ符号化手段(31)は、動き推定部、ＤＣＴ(Discrete Cosine Transform)部、量子化部及び局部復号部等(何れも図示せず)から構成されている。なお、ＭＰＥＧ符号化手段(31)は、ＶＢＲモードで符号化を行う。図４は、ＭＰＥＧ符号化手段(31)で符号化された画像信号におけるピクチャの並び順の一例を示している。図４に示すように、通常、ＭＰＥＧ方式で符号化された画像信号では、タイプが異なる複数のピクチャが、所定の規則に基づいて配列されており、この配列を構成するピクチャ群は、ＧＯＰ(Group of pictures)と呼ばれている。図４に示す例では、また通常、Ｉピクチャから次のＩピクチャの手前にあるＢピクチャまでのピクチャが、１ＧＯＰになっている。なお、図４に示す数字は、ピクチャの再生順序を示している。

一般的な監視カメラは、ズーム、パン又はチルト等の機能を有しておらず、常に一定の監視区域を撮影している。また、監視システムで用いられる監視カメラは、それらの機能を有していても、一定の監視区域を撮影している状態が長い。本実施例の監視システムの監視カメラ(1)も同様であって、画像記録装置(3)では、基本的にシーンチェンジ検出が行われないことから、ＭＰＥＧ符号化手段(31)で符号化された画像信号では、図４に示すＧＯＰが、ピクチャの配列が変更されることなく、繰り返されることになる。

監視カメラ(1)が一定の監視区域を撮影していることから、侵入者が監視区域に入るなどの異常が起こらない限り、撮影された画像に変化又は動きは生じない。このような場合、ＭＰＥＧ符号化手段(31)で符号化された画像信号において、Ｉピクチャのデータサイズは一定になる。ＰピクチャとＢピクチャは、上述のようにフレーム相関を利用して予測符号化されるので、それらのデータサイズは、Ｉピクチャと比較して小さくなる。一方、監視カメラ(1)の監視区域にて異常が発生して、監視カメラ(1)が撮影した画像に変化又は動きが生じた場合、ＰピクチャとＢピクチャのデータサイズは増加する。そして、結果的に、ＧＯＰ全体のデータサイズも増加する。

画像記録装置(3)のピクチャサイズ取得手段(33)は、ＭＰＥＧ符号化手段(31)において、画像信号を構成する各ピクチャの符号化が完了する毎に、そのピクチャのデータサイズを求める。異常判定手段(35)は、ピクチャサイズ取得手段(33)から送られるピクチャのデータサイズ情報に基づいて、異常事態に起因した変化又は動きが、監視カメラ(1)の画像に生じたか否かを判定して、そのような変化又は動きが生じた場合には、異常が発生した旨を制御手段(37)に知らせる。制御手段(37)は、画像記録装置(3)における各種制御及び処理を行うものであり、異常が発生した旨が通知されると、アラーム信号を生成して通信手段(39)に送ると共に、その送信を指示する。通信手段(39)は、所定の通信プロトコル(例えば、ＴＣＰ/ＩＰ)に基づいて、ネットワーク(5)を介して画像記録装置(3)と管理装置(7)との間で行われる通信を管理しており、制御手段(37)からの指示があると、アラーム信号を管理装置(7)に送信する。また、管理装置(7)から画像の送信要求が送られて、該要求が通信手段(39)にて受信されると、制御手段(37)の指示により、ＭＰＥＧ符号化手段(31)は、管理装置(7)での復号化処理に必要な情報を付加して、符号化された画像信号を通信手段(39)に出力する。そして、通信手段(39)は、画像信号を通信プロトコルに基づいた所定の形式に変換して、管理装置(7)に送信する。

上記の処理と並行して、画像記録装置(3)では、ＭＰＥＧ符号化手段(31)で符号化された画像信号が、記録媒体ドライバ(41)を介して記録媒体(43)に記録する処理が継続して行われる。また、管理装置(7)から画像記録装置(3)に、記録媒体(43)に記録された画像信号の送信要求が送られると、制御手段(37)からの指示により、記録されている画像信号の全て又は一部が管理装置(7)に送信される。

例えば、制御手段(37)は、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭ等と、ＲＯＭに記憶されてＣＰＵで実行されるプログラムとで実現される。ＭＰＥＧ符号化手段(31)は、ＡＳＩＣ(Application Specific Integrated Circuit)で実現される。ピクチャサイズ取得手段(33)及び異常判定手段(35)は、それらに関する処理を記述したプログラムが上述のＣＰＵにて実行されることで実現される。また、記録媒体(43)にはハードディスクが、通信手段(39)には、ネットワークインターフェースカードが用いられる。

図５は、管理装置(7)の概要を示すブロック図である。管理装置(7)は、画像記録装置(3)に画像の送信要求を適宜送信し、受信した画像信号を復号化して表示手段(71)に再生する。通信手段(73)は、ネットワーク(5)を介して管理装置(7)と画像記録装置(3)との間で行われる通信を管理する。制御手段(75)は、管理装置(7)における各種制御及び処理を行う。例えば、画像記録装置(3)からアラーム信号が送られると、制御手段(75)は、通信手段(73)を通じて、画像の送信要求をその画像記録装置(3)に送る。画像記録装置(3)から受信した画像信号は、ＭＰＥＧ復号化手段(77)にて復号化されて、表示手段(71)にて再生される。通信手段(73)が、制御手段(75)の指令に基づいて、ネットワーク(5)に接続された画像記録装置(3)に対して順番に、画像の送信要求又は送信中止要求を、所定の周期で送信することで、表示手段(71)にて監視画像の切替えが順番に且つ周期的に行われる。なお、制御手段(75)及びＭＰＥＧ復号化手段(77)等を複数設けて、表示手段(71)の表示画面を分割可能にすることで、管理装置(7)において複数の監視画像を表示することができる。この場合、例えば、複数の監視画像が順次切り替えられる。制御手段(75)には、警報手段(79)が接続されており、管理装置(7)にアラーム信号が送られると、制御手段(75)は、警報手段(79)に警報を発するように指令を出す。

先と同様に、例えば、制御手段(75)は、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭ等と、ＲＯＭに記憶されてＣＰＵで実行されるプログラムとで実現される。ＭＰＥＧ復号化手段(77)には、ＡＳＩＣが用いられ、通信手段(73)には、ネットワークインターフェースカードが用いられる。表示手段(71)には、ＬＣＤ表示装置が用いられる。また、警報手段(79)は、スピーカやランプ等で構成されて、監視区域における異常の発生を音声で及び視覚的に通知する。

次に、異常判定手段(35)を用いた画像記録装置(3)の画像信号送信動作について説明する。図６は、この動作を示すフローチャートである。ＭＰＥＧ符号化手段(31)は、監視カメラ(1)から出力された画像信号に対して、ＭＰＥＧ方式に基づいて符号化を行い、記録媒体(43)に記録する(Ｓ１)。ステップＳ１の処理は常時行われて、ＭＰＥＧ符号化手段(31)が、出力された画像信号の１フレーム分について、Ｉピクチャ、Ｐピクチャ又はＢピクチャの符号化が完了すると、ピクチャサイズ取得手段(33)は、符号化が完了したピクチャのピクチャサイズを取得し、異常判定手段(35)に送る(Ｓ３)。そして、異常判定手段(35)は、今回及び過去に送られたピクチャサイズ情報を用いて、現在までに符号化が完了した１ＧＯＰ分のピクチャについて全データサイズを計算する(Ｓ５)。

ＭＰＥＧ符号化手段(31)から出力される画像信号が、図４に示すようなピクチャ配列を有している場合、例えば、番号１４が付されたＢピクチャの符号化が完了すると、図中にてＧ１で示す、番号３が付されたＩピクチャから番号１４が付されたＢピクチャまでの合計１５個のピクチャについて、全データサイズ(これらデータサイズの和)が、ステップＳ５にて計算される。ステップＳ５は繰り返し実行されるが、ピクチャ群Ｇ１の後は、ピクチャ群Ｇ２、Ｇ３、さらにはＧ４について、全データサイズが求められる。

ステップＳ５の後、異常判定手段(35)は、計算した全データサイズが所定の閾値以上であるか否かを判別する(Ｓ７)。この閾値は、ＭＰＥＧ符号化手段(31)の特性等を考慮して決定される。ステップＳ７にて、全データサイズが所定の閾値未満である場合、ステップＳ３が再度行われる。全データサイズが所定の閾値以上である場合、つまり異常が発生したと判定される場合、制御手段(37)は、通信手段(39)を通じて、アラーム信号を管理装置(7)に送信する(Ｓ９)。ステップＳ９の後、画像記録装置(3)は、画像信号の送信を現在行っているか否かを確認する(Ｓ１１)。画像信号が送信されていない場合、通信手段(39)にて画像の送信要求を受信したか否か判別されて(Ｓ１３)、管理装置(7)から送られた送信要求が受信されると、ＭＰＥＧ符号化手段(31)から通信手段(39)に画像信号が出力されて、管理装置(7)に送信される(Ｓ１５)。なお、ステップ１３において、画像記録装置(3)が画像信号を送信している場合、ステップＳ１３が行われることなく、画像信号の送信が継続される。また、ステップＳ１５の後、ステップＳ３以後の処理が再度行われる。

次に、画像記録装置(3)が送信したアラーム信号に基づく管理装置(7)の動作について説明する。図７は、この動作を示すフローチャートである。管理装置(7)の制御手段(75)は、通信手段(73)にてアラーム信号を受信したか否かを判別し(Ｓ３１)、アラーム信号を受信すると、警報手段(79)に警報を発するように指示する(Ｓ３３)。その後、管理装置(7)が、アラーム信号を送信した画像記録装置(3)から画像信号を受信中であるか否かが判別される(Ｓ３５)。

ステップＳ３５にて、アラーム信号を送信した画像記録装置(3)から画像信号を受信していないと判断された場合、現在画像信号を送信している画像記録装置(3)に対して、画像の送信中止要求が送信されて(Ｓ３７)、アラーム信号を送信した画像記録装置(3)に対して、画像の送信要求が送信される(Ｓ３９)。ステップＳ３９の後、その画像記録装置(3)から送られた画像信号が表示手段(71)にて再生される(Ｓ４１)。その後、ステップＳ３１が再度行われる。また、ステップＳ３５にて、アラーム信号を送信した画像記録装置(3)から画像信号を現在受信している場合、その画像信号の再生が継続される。

上記実施例では、管理装置(7)の送信要求に基づいて画像記録装置(3)から画像信号が送信されているが、管理装置(7)にて、ネットワーク(5)に接続された全ての画像記録装置(3)から送信される画像信号を受信して、アラーム信号の受信に応じて、再生される画像信号が選択されてもよい。また、上記実施例では、異常の発生からアラーム信号の送信に至る処理を迅速に行うために、画像信号の１つのピクチャの符号化が完了する毎に、そのピクチャを含む過去１ＧＯＰ分のピクチャについて全データサイズが計算されているが、１つのＧＯＰについて符号化が完了する毎に、そのＧＯＰについて全データサイズが計算されて、異常判定が行われてもよい。

上記実施例の説明は、本発明を説明するためのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限定し、或は範囲を減縮する様に解すべきではない。本発明の各部構成は上記実施例に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能であることは勿論である。

本発明の実施例である監視システムの概要を示す説明図である。ＭＰＥＧ方式における画像信号のフレーム構成を時系列的に示す説明図である。本発明の実施例である画像記録装置の構成を示すブロック図である。本発明の実施例である画像記録装置にて符号化された画像信号における、ピクチャの並び順を示している。本発明の監視システムに含まれる管理装置の概要を示すブロック図である。本発明の画像記録装置の画像信号送信動作を示すフローチャートである。アラーム信号に基づく管理装置の動作を示すフローチャートである。

符号の説明

(1) 監視カメラ
(3) 画像記録装置
(5) ネットワーク
(7) 管理装置
(31) ＭＰＥＧ符号化手段
(33) ピクチャサイズ取得手段
(35) 異常判定手段
(37) 制御手段
(71) 表示手段
(75) 制御手段
(77) ＭＰＥＧ復号化手段
(79) 警報手段

Claims

撮像装置から出力された画像信号を、フレーム相関を利用した予測圧縮符号化して記録すると共に、符号化された画像信号をネットワークに適宜送信する画像記録装置において、
１つのフレームが符号化される毎に、そのフレームを含む過去に符号化された所定数のフレームの全データサイズを求めて、前記全データサイズが所定の閾値以上であるか否かを判別し、
前記全データサイズが前記閾値以上である場合、アラーム信号を前記ネットワークに送信することを特徴とする画像記録装置。
前記予測圧縮符号化は、ＭＰＥＧ方式に基づいて行われ、前記所定数は、１ＧＯＰに含まれるフレーム数と等しい、請求項１に記載の画像記録装置。
複数の画像記録装置と、前記複数の画像記録装置と通信接続される管理装置とを具えており、各画像記録装置は、それに接続された撮像装置から出力された画像信号を符号化して記録すると共に、符号化された画像信号を前記管理装置に適宜送信し、前記管理装置は、前記複数の画像記録装置の中の少なくとも１つの画像記録装置から送信される画像信号を再生する監視システムにおいて、
各画像記録装置は、フレーム相関を利用した予測圧縮符号化を前記画像信号に施し、
１つのフレームが符号化される毎に、そのフレームを含む過去に符号化された所定数のフレームの全データサイズを求めて、前記全データサイズが所定の閾値以上であるか否かを判別し、
前記全データサイズが前記閾値以上である場合、アラーム信号を前記管理装置に送信し、
前記管理装置は、ある画像記録装置のアラーム信号を受信した後、その画像記録装置から送られる画像信号を再生することを特徴とする監視システム。
前記予測圧縮符号化は、ＭＰＥＧ方式に基づいて行われ、前記所定数は、１ＧＯＰに含まれるフレーム数と等しい、請求項３に記載の監視システム。