JP2009055359A

JP2009055359A - 映像送信装置

Info

Publication number: JP2009055359A
Application number: JP2007220283A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Hirata; 聡平田; Susumu Ito; 享伊藤; Mikio Komatsu; 幹生小松; Yoshihiro Tanigawa; 嘉浩谷川
Original assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2007-08-27
Filing date: 2007-08-27
Publication date: 2009-03-12
Anticipated expiration: 2027-08-27
Also published as: JP4888279B2

Abstract

【課題】伝送速度が異なる複数種類の伝送路を介して映像データを伝送する場合の伝送効率を向上する。
【解決手段】インターホン親機１からインターホン副親機２Ａ，２Ｂ，２Ｃに映像データを送信するに当たり、例えば、伝送速度が最も速い伝送路（インターホン副親機２Ａに接続された伝送路）Ｌｓに対しては、全てのフレームにおいて各領域ＲijをＩピクチャで構成した映像データを送信する。また、伝送速度が最も遅い伝送路（無線アダプタ５＜無線インターホン副親機２Ｃ＞に接続された伝送路）Ｌｓに対しては、フレームの各領域ＲijをＩピクチャで構成した映像データの間に、例えばフレームの各領域ＲijにおけるＩピクチャとＰピクチャの比率を２：２３とした映像データを２フレーム分だけ送信する。故に、それぞれの伝送路Ｌｓに応じた適切なデータ量の映像データを送信することで伝送効率を向上することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の映像受信装置に対してディジタルの映像データを送信する映像送信装置に関するものである。

従来、複数の映像受信装置に対してアナログの映像信号を送信する映像送信装置として、インターホンシステムにおけるインターホン親機等が提供されている（例えば、特許文献１参照）。このようなインターホン親機（映像送信装置）は、宅外に設置されているドアホン子器から受け取った映像信号を自身の表示デバイス（液晶ディスプレイなど）に表示すると同時に伝送路を介して接続され、且つ宅内に設置されているインターホン副親機等に映像信号を送信する機能を有している。
特開２００４−２９５４０８号公報

ところで、映像送信装置が互いに伝送速度の異なる複数種類の伝送路を介して複数の映像受信装置に接続されている場合、従来では、最も伝送速度の遅い伝送路に合わせた低フレームレートの映像しか伝送することができず、伝送速度の速い伝送路に接続されている映像受信装置においても低画質の映像しか再生できないことになって伝送効率が著しく低下するという問題があった。

本発明は上記事情に鑑みて為されたものであり、その目的は、伝送速度が異なる複数種類の伝送路を介して映像データを伝送する場合の伝送効率を向上することができる映像送信装置を提供することにある。

請求項１の発明は、上記目的を達成するために、互いに伝送速度が異なる複数種類の伝送路を介して複数の映像受信装置に接続され、各映像受信装置に対して前記伝送路を介してディジタルの映像データを送信する映像送信装置であって、動画像の映像データを圧縮する映像圧縮手段と、映像圧縮手段で圧縮された映像データを前記伝送路に送出する送信手段と、送信手段から各伝送路への映像データの送出手順を制御する制御手段とを備え、映像圧縮手段は、動画像を構成する各フレームを複数の領域に分割するとともに個々の領域毎に、単独で伸長可能な基準映像符号化方式並びに基準映像符号からの差分を補償する補償映像符号化方式で圧縮処理を行い、制御手段は、伝送路の伝送速度が相対的に速いほど１フレームに含まれる基準映像符号化方式で圧縮された映像データの割合を増やし、伝送路の伝送速度が相対的に遅いほど１フレームに含まれる補償映像符号化方式で圧縮された映像データの割合を増やして送信手段から当該伝送路へ映像データを送出させることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、伝送速度が速い伝送路には圧縮率の低い基準映像符号化方式で圧縮された映像データの割合を増やし、伝送速度が遅い伝送路には圧縮率の高い補償映像符号化方式で圧縮された映像データの割合を増やして伝送するため、それぞれの伝送路の伝送速度に応じた映像データを送信することができ、その結果、伝送速度が異なる複数種類の伝送路を介して映像データを伝送する場合の伝送効率を向上することができる。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、映像圧縮手段は、基準映像符号化方式で圧縮処理を行う第１の圧縮処理部と、補償映像符号化方式で圧縮処理を行う第２の圧縮処理部とを有することを特徴とする。

請求項２の発明によれば、圧縮に要する処理時間を短縮することができる。

本発明によれば、伝送速度が異なる複数種類の伝送路を介して映像データを伝送する場合の伝送効率を向上することができるという効果がある。

以下、本発明の技術思想を戸建て住戸用のインターホンシステムに用いられるインターホン親機に適用した実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。但し、本発明の技術思想が適用可能な映像送信装置はインターホン親機に限定されるものではない。また、以下の説明ではインターホンシステムの通話（音声伝送）に関する構成については図示並びに説明を省略する。

まず、本実施形態におけるインターホンシステム（映像伝送システム）について説明する。このインターホンシステムは、図２に示すように住戸Ｈの外玄関に設置されたドアホン子器１００と、住戸Ｈの屋内に設置されたインターホン親機（映像送信装置）１と、伝送路（ＬＡＮケーブル）Ｌｓを介してインターホン親機１と接続されたルータ３と、宅内に設置されるとともに伝送路Ｌｓを介してルータ３と接続されたインターホン副親機２Ａと、宅内に設置されるとともに伝送路Ｌｓを介してルータ３と接続された中継装置４と、宅内に設置されるとともに伝送路Ｌｓを介して中継装置４に接続されたインターホン副親機２Ｂ並びに無線アダプタ５と、宅内に設置されて無線アダプタ５と通信する無線インターホン副親機２Ｃと、伝送路Ｌｓを介してルータ３と接続されルータ３を含む宅内ネットワークを広域ネットワーク（インターネット）に接続するためのインターネット接続装置６とで構成される。

ルータ３は、イーサネット（登録商標）と呼ばれるＬＡＮ規格（IEEE 802.3）に準拠した従来周知のものであって、通信速度が最大10Mbpsの10BASE-Tと通信速度が最大100Mbpsの100BASE-TXの両方式に対応している。ルータ３には複数のポート（図示せず）が設けられており、それぞれのポートにＬＡＮケーブル（伝送路Ｌｓ）が接続されている。インターネット接続装置６は、ＤＳＬモデム若しくはケーブルモデム、ＯＮＵ(Optical Network Unit)からなり、ルータ３を介してインターホン親機１やインターホン副親機２Ａ，２Ｂ，２Ｃをインターネットに接続する機能を有している。但し、この種のルータ３やインターネット接続装置６については従来周知であるから詳細な説明を省略する。

ドアホン子器１００は、通話用のマイクロホン及びスピーカ、来訪者を撮像するＣＣＤカメラのような撮像装置、来訪者に操作される呼出釦、呼出釦が操作された時に信号線Ｌｄを介して呼出信号を送出する呼出信号送出回路などを具備した従来周知のものであって、撮像装置で撮像した映像（アナログの映像信号）を信号線Ｌｄを介してインターホン親機１に送信するとともに、インターホン親機１との間で信号線Ｌｄを介してアナログの音声信号を双方向で送受信する。

映像送信装置たるインターホン親機１は、図１に示すようにドアホン子器１００から信号線Ｌｄを介して伝送されるアナログの映像信号を取り込む映像入力部１０と、映像入力部１０で取り込んだアナログの映像信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部１１と、Ａ／Ｄ変換部１１で変換されたディジタルの映像信号に対して後述する圧縮処理を行う映像圧縮処理部１２と、マイクロコンピュータを主構成要素とする制御部１３と、制御部１３と伝送路Ｌｓとの間をインタフェースしてパケットを送受信するネットワークインタフェース部１４とを備えるとともに、図示は省略しているが、通話用のマイクロホン及びスピーカ、映像を表示するための表示デバイス（例えば、液晶ディスプレイ）、呼出音に応答する際に操作される応答釦、応答釦が操作された時にドアホン子器１００との間に形成される通話路を介して音声信号を授受する通話回路なども備えている。なお、ネットワークインタフェース部１４は10BASE-Tと100BASE-TXの両方式に対応している。

映像受信装置たるインターホン副親機２Ａ，２Ｂは、映像入力部１０，Ａ／Ｄ変換部１１，映像圧縮処理部１２を除く基本的な構成がインターホン親機１と共通であって、インターホン親機１との間でディジタルの音声データ並びに映像データをパケットにより送受信することでドアホン子器１００と通話するとともにドアホン子器１００の撮像装置で撮像された映像（動画像）を表示デバイスに表示することができる。

同じく映像受信装置たる無線インターホン副親機２Ｃは、映像入力部１０，Ａ／Ｄ変換部１１，映像圧縮処理部１２を除く基本的な構成がインターホン親機１と共通であって、無線アダプタ５との間でディジタルの音声データ並びに映像データを無線信号により送受信することでドアホン子器１００と通話するとともにドアホン子器１００の撮像装置で撮像された映像（動画像）を表示デバイスに表示することができる。尚、無線アダプタ５は無線ＬＡＮの規格（IEEE 802.11a/b/g等）に対応した従来周知のものであるから詳細な説明は省略する。

中継装置４は、ルータ３と同様に複数のポート（図示せず）を具備し何れかのポートに受信したパケットを他のポートに中継するものであって、例えば、ルータ３から受けたパケットをインターホン副親機２Ｂ及び無線アダプタ５の両方若しくは一方に送出するとともに、インターホン副親機２Ｂ及び無線アダプタ５から受け取ったパケットをルータ３へ送出している。ここで、宅内ネットワークを構成する全ての機器、すなわち、インターホン親機１、インターホン副親機２Ａ，２Ｂ，２Ｃ、ルータ３、中継装置４、無線アダプタ５には固有のアドレス（プライベートＩＰアドレス）が割り当てられ、各機器同士は当該アドレスによって互いを識別してパケットを送受信することができる。

而して、来訪者がドアホン子器１００の呼出釦を操作すると信号線Ｌｄを介してドアホン子器１００からインターホン親機１へ呼出信号が送信されるとともに、ドアホン子器１００では撮像装置が起動して来訪者を撮像した映像信号が信号線Ｌｄを介してインターホン親機１へ送信される。インターホン親機１では、呼出信号を受信すると制御部１３がスピーカから呼出音を鳴動させるとともに映像入力部１０で受け取ったアナログの映像信号によって表示デバイスに来訪者の映像を表示させる。そして、住戸Ｈの住人がインターホン親機１の応答釦を操作すれば、制御部１３がドアホン子器１００との間に通話路を形成して通話回路を起動することにより、インターホン親機１とドアホン子器１００との間で通話が可能となる。また、インターホン親機１の制御部１３は、呼出信号を受け取ると呼出音鳴動のコマンドを含むパケットをネットワークインタフェース部１４より全ての映像受信装置（インターホン副親機２Ａ，２Ｂ，２Ｃ）に向けて送信（マルチキャスト）するとともに、後述するように映像圧縮処理部１２に映像の圧縮処理を行わせ、圧縮された映像データを含むパケットを各インターホン副親機２Ａ，２Ｂ，２Ｃに個別に送信（ユニキャスト）する。インターホン副親機２Ａ，２Ｂ，２Ｃでは、呼出信号のパケットを受信するとスピーカから呼出音を鳴動させ、さらに映像データのパケットを受信すると当該映像データを伸長して表示デバイスに来訪者の映像を表示させる。そして、住戸Ｈの住人が何れかのインターホン副親機２Ａ，２Ｂ，２Ｃの応答釦を操作すれば、当該インターホン副親機２Ａ，２Ｂ，２Ｃとインターホン親機１との間で音声データを含むパケットが送受信され、インターホン親機１を介して何れかのインターホン副親機２Ａ，２Ｂ，２Ｃとドアホン子器１００との間で通話が可能となる。

ところで、映像受信装置たるインターホン副親機２Ａ，２Ｂ，２Ｃのうち、インターホン副親機２Ａのみが100BASE-TXに対応し、インターホン副親機２Ｂは10BASE-Tにしか対応していないため、これら２つのインターホン副親機２Ａ，２Ｂにパケットを伝送する伝送路Ｌｓでは伝送速度が互いに異なっている。また、無線インターホン副親機２Ｃについても、無線アダプタ５との間の通信速度がIEEE 802.11b規格における最大速度（約11Mbps）以下に制限されるために他の２つのインターホン副親機２Ａ，２Ｂにパケットを伝送する伝送路Ｌｓと伝送速度が互いに異なっている。このように映像送信装置たるインターホン親機１から映像受信装置たる各インターホン副親機２Ａ，２Ｂ，２Ｃへ映像データを送信する伝送路Ｌｓの伝送速度（通信速度）が互いに異なっているため、映像データのデータ量を固定してしまうと最も通信速度の遅い伝送路Ｌｓ、例えば、無線インターホン副親機２Ｃ（無線アダプタ５）と接続された伝送路Ｌｓがボトルネックとなって伝送効率が低下してしまうことになる。具体的には、通信速度の速い伝送路Ｌｓに合わせて映像データのデータ量を多くすると通信速度の遅い伝送路Ｌｓに接続された映像受信装置（例えば、無線インターホン副親機２Ｃ）では映像を再生することができず、反対に、通信速度の遅い伝送路Ｌｓに合わせて映像データのデータ量を少なくすると通信速度の速い伝送路Ｌｓに接続された映像受信装置（例えば、インターホン副親機２Ａ）では本来再生可能な画質よりも低い画質で映像を再生しなければならず、その結果、映像データの伝送効率が低下してしまうことになる。

そのために本実施形態では、以下で説明するように伝送路Ｌｓの通信速度に応じて映像データのデータ量を増減することによって伝送効率の向上を図っている。

まず、インターホン親機１の映像圧縮処理部１２における圧縮処理について詳細に説明する。映像圧縮処理部１２では、ＭＰＥＧ規格（例えば、ＭＰＥＧ−４）に準拠した圧縮方式で映像データを圧縮している。具体的には、同一フレーム内の周辺画素のみを用いて対象画素を予測するフレーム内予測符号化方式（基準映像符号化方式）で映像データを圧縮する第１の圧縮処理部（図示せず）と、時間的に隣接するフレームのうち過去のフレームの画素を用いて対象画素の差分を予測する片方向フレーム間予測符号化方式（補償映像符号化方式）で映像データを圧縮する第２の圧縮処理部（図示せず）とを有し、それぞれの圧縮処理部が同時且つ並行して映像データを圧縮している。ここで、第１の圧縮処理部で圧縮された映像データは単独で伸長可能なデータであって通常Ｉ(Intra coded)ピクチャと呼ばれ、第２の圧縮処理部で圧縮された映像データはＩピクチャとペアでのみ伸長可能なデータであって通常Ｐ(Predictive coded)ピクチャと呼ばれる。さらに本実施形態における映像圧縮処理部１２では、図３に示すように縦横に等間隔で分割した複数（図示例では５×５＝２５）の領域Ｒij（i,j=1,2,…,25）を各フレーム毎に設定し、第１及び第２の圧縮処理部がそれぞれ各領域Ｒij内の画素について基準映像符号化方式と補償映像符号化方式で圧縮処理を実行して図示しないメモリに格納している。すなわち、当該メモリには各フレームについてそれぞれの領域Ｒij毎にＩピクチャの映像データとＰピクチャの映像データとが両方とも格納されており、制御部１３において、各領域Ｒij毎にＩピクチャ又はＰピクチャの何れか一方の映像データを選択することで一つのフレームに対応する映像データを構成することができ、ＩピクチャとＰピクチャの比率に応じて一つのフレームを構成する映像データのデータ量を増減することが可能である。例えば、図３（ａ）に示すように全ての領域ＲijでＩピクチャを選択すればデータ量が最も多くなるとともに最も高画質となり、Ｐピクチャの比率が増えるにつれてデータ量が減少して画質が低下することになる。

而して、映像送信装置たるインターホン親機１から映像受信装置たるインターホン副親機２Ａ，２Ｂ，２Ｃに映像データを送信するに当たり、例えば、伝送速度が最も速い伝送路（インターホン副親機２Ａに接続された伝送路）Ｌｓに対しては、図３（ａ）に示すように全てのフレームＦ_m,Ｆ_m+1,Ｆ_m+2,Ｆ_m+3,…において各領域ＲijをＩピクチャで構成した映像データを送信し、伝送速度が２番目に速い伝送路（インターホン副親機２Ｂに接続された伝送路）Ｌｓに対しては、図３（ｂ）に示すようにフレームの各領域ＲijをＩピクチャで構成した映像データの間に、例えばフレームの各領域ＲijにおけるＩピクチャとＰピクチャの比率を９：１６とした映像データを２フレーム分だけ送信し、伝送速度が最も遅い伝送路（無線アダプタ５＜無線インターホン副親機２Ｃ＞に接続された伝送路）Ｌｓに対しては、図３（ｃ）に示すようにフレームの各領域ＲijをＩピクチャで構成した映像データの間に、例えばフレームの各領域ＲijにおけるＩピクチャとＰピクチャの比率を２：２３とした映像データを２フレーム分だけ送信すれば、それぞれの伝送路Ｌｓに応じた適切なデータ量の映像データを送信することができ、映像データのデータ量を固定した場合と比較して伝送効率を向上することができる。なお、各伝送路Ｌｓ毎の伝送速度（通信速度）については、予め各インターホン副親機２Ａ，２Ｂ，２Ｃからインターホン親機１にパケットで通知するか、あるいは手動で設定し、各インターホン副親機２Ａ，２Ｂ，２Ｃのアドレスと対応付けてメモリに記憶しておけばよい。

ここで、一つのフレームにおいて各領域Ｒijの符号化方式として基準映像符号化方式（Ｉピクチャ）及び補償映像符号化方式（Ｐピクチャ）の何れを選択するかという制御部１３の選択方法について説明する。

１番目の選択方法は、複数のフレームに亘って各領域Ｒij毎の平均輝度を算出し、平均輝度が所定値よりも高い領域ＲijをＩピクチャ、所定値よりも低い領域ＲijをＰピクチャとする方法である。２番目の選択方法は、複数のフレームに亘って各領域Ｒij毎のコントラストの平均値を算出し、当該平均値が所定値よりも高い領域ＲijをＩピクチャ、所定値よりも低い領域ＲijをＰピクチャとする方法である。３番目の選択方法は、フレーム内で人物が写っている領域ＲijをＩピクチャ、人物が写っていない領域ＲijをＰピクチャとする方法である。この３番目の選択方法においては、例えば、人の目、口、鼻などの特徴部分に対するパターンマッチングによって人物の写っている領域Ｒijと人物が写っていない領域Ｒijを区別すればよい。なお、ドアホン子器１００で来訪者を撮像する場合、通常、来訪者の顔が画面中央に写ることが多いので、４番目の選択方法として、単純に中央の領域ＲijをＩピクチャ、周辺の領域ＲijをＰピクチャとする方法としてもよい。

ここで、本実施形態におけるインターホンシステムはルータ３並びにインターネット接続装置６を介してインターネットに接続されているから、インターホン親機１からインターネットを介して宅外の映像受信装置に映像データを送信することも可能である。そして、このように宅外の映像受信装置に映像データを送信する際にも、上述した宅内の映像受信装置（インターホン副親機２Ａ，２Ｂ，２Ｃ）に映像データを送信する場合と同じ手順で送信することにより、映像送信装置たるインターホン親機１からインターネットを介して宅外の映像受信装置に至る伝送路の伝送速度に応じた適切なデータ量の映像データを送信することができる。

本発明に係る映像送信装置たるインターホン親機の実施形態を示すブロック図である。同上を用いたインターホンシステムのシステム構成図である。同上の動作説明図である。

符号の説明

１映像送信装置（インターホン親機）
１０映像入力部
１１Ａ／Ｄ変換部
１２映像圧縮処理部
１３制御部
１４ネットワークインタフェース部

Claims

互いに伝送速度が異なる複数種類の伝送路を介して複数の映像受信装置に接続され、各映像受信装置に対して前記伝送路を介してディジタルの映像データを送信する映像送信装置であって、
動画像の映像データを圧縮する映像圧縮手段と、映像圧縮手段で圧縮された映像データを前記伝送路に送出する送信手段と、送信手段から各伝送路への映像データの送出手順を制御する制御手段とを備え、
映像圧縮手段は、動画像を構成する各フレームを複数の領域に分割するとともに個々の領域毎に、単独で伸長可能な基準映像符号化方式並びに基準映像符号からの差分を補償する補償映像符号化方式で圧縮処理を行い、
制御手段は、伝送路の伝送速度が相対的に速いほど１フレームに含まれる基準映像符号化方式で圧縮された映像データの割合を増やし、伝送路の伝送速度が相対的に遅いほど１フレームに含まれる補償映像符号化方式で圧縮された映像データの割合を増やして送信手段から当該伝送路へ映像データを送出させることを特徴とする映像送信装置。
映像圧縮手段は、基準映像符号化方式で圧縮処理を行う第１の圧縮処理部と、補償映像符号化方式で圧縮処理を行う第２の圧縮処理部とを有することを特徴とする請求項１記載の映像送信装置。