JP2011151503A - 画像伝送システム及び画像伝送方法 - Google Patents

Abstract

【課題】伝送速度がより高速であればより詳細な画像を伝送し、伝送速度がより低速であれば、撮像から受信までの時間差の長時間化を抑えつつ、観測、監視等の目的に応じた重要な情報を迅速に伝送する。
【解決手段】本画像伝送システムは、移動体ａ及び地上装置ｂを備え、伝送速度１（低），２（中），３（高）の複数の伝送路から使用する伝送路を設定する伝送路設定手段を備える。移動体ａに、目標物画像を抽出するなどして画像センサａ１が取得した画像のデータ量を小規模化する画像処理手段を備え、伝送速度２の伝送路が設定された場合に画像処理手段の処理した画像を地上装置に無線伝送し、伝送速度３の伝送路が設定された場合に、画像取得装置が取得した画像全体を移動体から地上装置に無線伝送する。移動体ａは伝送速度１の場合は、種別などの目標物特定情報を地上装置に伝送する。
【選択図】図２

Description

本発明は、移動体が取得した画像を地上の基地局等へ無線伝送する画像伝送システム及び画像伝送方法に関する。

特許文献１にも記載されるように、従来、画像を効率的に伝送表示する方法には、表示画像を中心部分から周辺に順次送る方法や全体画像を低解像度の画像から高解像度の画像へ次第に解像度を上げて伝送表示する方法があった。
特許文献１に係る発明にあっては、受信者の指示で画像における重要な部分についての効率的な伝送を可能とするために、受信側における視点を中心とする部分の画像を走査し優先的に符号化して伝送することを行う。

特開平７−２８４０９５号公報

しかし、移動体が取得した画像を地上の基地局等へ無線伝送する画像伝送システムにおいては、以下のような問題がある。
航空機等の移動体から地上、海上等の基地局へ画像を伝送する場合、移動体の位置及び基地局の位置により、移動体から基地局、基地局から移動体の見通しが利く場合（見通し内）と、見通しが利かない（見通し外）とで、使用できる伝送路が異なる場合がある。
見通し内では、移動体と基地局との間で各種電波による一対一の無線通信が可能であり、通信衛星を介した通信も、電離層で反射させる短波通信も使用できる。
見通し外では、通信衛星を介した通信や、電離層で反射させる短波通信などを使用することとなる。
また、電波取得上の制約から、限定された通信回線しか使用できないという事情もある。
したがって、移動体と基地局との位置関係等の状況に応じて使用できる伝送路が異なり、その伝送路の伝送速度がそれぞれ異なるから、送信データの伝送速度が異なることとなる。
このように使用できる伝送路の伝送速度が変化する条件下で、観測や監視のために移動体において取得した画像を基地局等に伝送するにあたっては、伝送速度が十分に高速であれば、視点周辺部や中央部等の一部に限定された画像や低解像度化した画像でなく、全体の高解像度画像を伝送することが可能かつ有効である一方、伝送速度が低速になれば、一画像のデータ量を落してでも、基地局での画像の受信ができるだけ遅れないように、すなわち、撮像から受信までの時間差の長時間化を抑えて、画像から得られえる情報を迅速に伝える必要がある。

本発明は以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであって、伝送速度の異なる複数の伝送路が選択的に使用可能となる条件下において、使用できる伝送路により移動体から画像を移動体外の通信装置へ無線伝送するにあたり、伝送速度がより高速であればより詳細な画像を伝送することができ、伝送速度がより低速であれば、撮像から受信までの時間差の長時間化を抑えつつ、観測、監視等の目的に応じた重要な情報を迅速に伝送することができる画像伝送システム及び画像伝送方法を提供することを課題とする。

以上の課題を解決するための請求項１記載の発明は、移動体上の画像取得装置が取得した画像を同移動体から同移動体外の通信装置に無線伝送する画像伝送システムにおいて、
伝送速度が異なる複数の伝送路から使用する伝送路を設定する伝送路設定手段を備え、
前記移動体に、
前記画像取得装置が取得した画像のデータ量を小規模化する画像処理手段を備え、
前記画像処理手段は、前記伝送路設定手段により設定された伝送路の伝送速度が所定値よりも低い場合に、当該伝送速度が前記所定値よりも高い場合に比較して、伝送する画像のデータ量が少なくなるようにデータ量を小規模化することを特徴とする画像伝送システムである。

請求項２記載の発明は、前記画像処理手段は、前記画像取得装置が取得した画像中の目標物を含み画像全体より狭い範囲の画像を抽出することによりデータ量を小規模化処理する機能を有し、
前記複数の伝送路は、第１の伝送速度を有する第１の伝送路と、第１の伝送速度より遅い第２の伝送路とを含み、
前記伝送路設定手段により第１の伝送路が設定された場合、前記画像取得装置が取得した画像全体を第１の伝送路で無線伝送し、
前記伝送路設定手段により第２の伝送路が設定された場合、前記画像処理手段が抽出した画像を第２の伝送路で無線伝送することを特徴とする請求項１に記載の画像伝送システムである。

請求項３記載の発明は、前記画像取得装置が取得した画像中の目標物を特定する目標物特定情報を生成する目標物特定手段を前記移動体に備え、
前記複数の伝送路は、第２の伝送速度より遅い第３の伝送路を含み、
前記伝送路設定手段により第３の伝送路が設定された場合、前記目標物特定手段が生成した目標物特定情報を第３の伝送路で無線伝送することを特徴とする請求項２に記載の画像伝送システムである。

請求項４記載の発明は、前記移動体から前記通信装置を、又は前記通信装置から前記移動体を見通せるか否か判別する見通し内外判別手段を備え、
前記複数の伝送路は、見通し内通信に対応する伝送路と、見通し外通信に対応する伝送路とを含み、
前記伝送路設定手段は、
前記見通し内外判別手段により見通し内と判別された場合、見通し内通信に対応する伝送路を設定し、
前記見通し内外判別手段により見通し外と判別された場合、見通し外通信に対応する伝送路を設定することを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか一に記載の画像伝送システムである。

請求項５記載の発明は、移動体上の画像取得装置が取得した画像を同移動体から同移動体外の通信装置に無線伝送する画像伝送方法において、
伝送速度が異なる複数の伝送路から使用する伝送路を設定する伝送路設定を行うとともに、
前記伝送路設定により設定された伝送路の伝送速度が所定値よりも低い場合に、当該伝送速度が前記所定値よりも高い場合に比較して、伝送する画像のデータ量が少なくなるようにデータ量を小規模化することを特徴とする画像伝送方法である。

本発明によれば、伝送速度が異なる複数の伝送路から使用する伝送路を設定する伝送路設定手段を備え、さらに移動体に、画像取得装置と、画像取得装置が取得した画像のデータ量を小規模化する画像処理手段とを備え、画像処理手段は、伝送路設定手段により設定された伝送路の伝送速度が所定値よりも低い場合に、伝送速度が所定値よりも高い場合に比較して、伝送する画像のデータ量が少なくなるようにデータ量を小規模化するので、伝送速度の異なる複数の伝送路が選択的に使用可能となる条件下において、使用する伝送路により移動体から画像を地上等に設置される移動体外の通信装置へ無線伝送するにあたり、伝送速度がより高速であればより詳細な画像を伝送することができ、伝送速度がより低速であれば、データ量が小規模化された画像を伝送することで、撮像から受信までの時間差の長時間化を抑えつつ、観測、監視等の目的に応じた重要な情報を迅速に伝送することができるという効果がある。

画像のデータ量の小規模化処理は、画像取得装置が取得した画像中の目標物を含み画像全体より狭い範囲の画像を抽出する処理が好ましい。目標物であるための要件は予め設定して画像から目標物を探索する処理手段を上記移動体上に構成する。これにより、観測、監視等の目的に応じた重要な情報を伝送することができる。小規模化処理を、中央部や視点中心などの他の基準による部分抽出処理としたり、部分抽出処理とせずに解像度を落す処理としたり、フレームレートを落す処理、画質の劣化を伴う圧縮率の高い圧縮処理としてもよい。
また、伝送路設定手段により設定された伝送路の伝送速度が、さらに低い場合には、目標物特定手段が生成した目標物特定情報を無線伝送することが有効となる。目標物特定情報は、厳密に個体まで特定する情報でなくとも、認識した物体の分類、種別等でよく、大まかに特定する情報であるほど迅速に情報を伝えることができる。

本発明の一実施形態に係る画像伝送システムの構成図である。 本発明の一実施形態に係る移動体上の処理を示すフローチャートである。

以下に本発明の一実施形態につき図面を参照して説明する。以下は本発明の一実施形態であって本発明を限定するものではない。

図１に示すように、本実施形態の画像伝送システムは、移動体としての航空機ａと、地上の基地局に設置された地上装置ｂとを備える。
航空機ａは、画像取得装置としての画像センサとａ１と、情報記憶部ａ２と、データ処理部ａ３と、画像処理部ａ４と、画像圧縮部ａ５と、符号化部ａ６と、無線受信/復調機ａ７と、データ/指令復号化部ａ８と、無線送信機ａ９と、デジタル変調部ａ１０と、機体データバスａ１１とを備える。
地上装置ｂは、無線受信機ｂ１と、デジタル復調部ｂ２と、復号化部ｂ３と、画像/機体情報分割部ｂ４と、画像伸張/画像解析/加工部ｂ５と、表示部ｂ６、地上データバスｂ７と、機体オペレーションシステム部ｂ８と、機体指令符号化/変調部ｂ９と、無線送信機ｂ１０とを備える。

航空機ａと地上装置ｂとは無線通信を行う。地上装置ｂの機体オペレーションシステム部ｂ８の航空機ａに対する指令等が機体指令符号化/変調部ｂ９で符号化され、変調されて無線送信機ｂ１０により無線伝送される。
無線送信機ｂ１０から伝送された無線信号を航空機ａの無線受信/復調機ａ７が受信し、復調してデータ/指令復号化部ａ８が複合化して、機体オペレーションシステム部ｂ８からの指令等を読み出し、機体データバスａ１１を介してデータ処理部ａ３に提供する。データ処理部ａ３は、機体オペレーションシステム部ｂ８からの指令その他の提供されたデータを必要により情報記憶部ａ２に保存したり、以下に述べるような必要な処理を行ったりする。

本実施形態において見通し内外判別手段はデータ処理部ａ３に構成され、データ処理部ａ３がＧＰＳ等による航空機ａ及び地上装置ｂの位置情報及び地形情報に基づき、航空機ａから地上装置ｂを見通せるか否か判別する。

本実施形態においては画像伝送システムが最大限利用可能な伝送路として、通信衛星ｃを介した衛星通信伝送路を含む伝送速度が１（低），２（中），３（高）の伝送路が存在する状況にある。また、伝送速度１，２，３のそれぞれに、航空機ａ・地上装置ｂ間の見通し内でのみ伝送可能な見通し内通信と、航空機ａ・地上装置ｂ間の見通し外で伝送可能な見通し外通信とが含まれる状況にある。

本実施形態において伝送路設定手段はデータ処理部ａ３に構成され、データ処理部ａ３は、初期的には伝送速度３（高）の伝送路を使用する伝送路として設定するとともに、直前の一定情報量の伝送時間を監視して、その伝送時間が所定の基準より短くなれば順次伝送速度を落す、すなわち、伝送速度を３（高）→伝送速度２（中）→伝送速度１（低）と変更設定する。反対に、データ処理部ａ３は、直前の一定情報量の伝送時間を監視して、その伝送時間が所定の基準より長くなれば伝送速度を上げる。
それとともにデータ処理部ａ３は、見通し内外判別に基づき、見通し内通信又は見通し外通信を選択設定する。

本実施形態において目標物特定手段はデータ処理部ａ３に構成される。情報記憶部ａ２には、あらゆる物体の外観を立体的に表す３Ｄデータ、特徴、種別、名称その他属性を表すデータが蓄積されている。機体オペレーションシステム部ｂ８は、目標物設定を航空機ａに送信し、航空機ａの情報記憶部ａ２に目標物設定が保持される。目標物設定としては、例えば、航空機、船舶等の分類や、機種、船種等の種別である。

次に、処理の流れに沿って説明する。
まず、機体オペレーションシステム部ｂ８が、撮影画像の伝送処理を、航空機ａによるオート処理に任せるか、機体オペレーションシステム部ｂ８から撮影画像の伝送に関する選択（伝送路、圧縮方法、伝送対象画像部位の選択など）を指令するマニュアル処理とするかの指令を航空機ａに送信する。
オート処理が選択されると（図２ ステップＳ１で「オート」）、データ処理部ａ３は、画像センサａ１の撮像した画像から、移動物等の物体を認識し、情報記憶部ａ２に記憶されている目標物設定に当てはまる物体のデータと照合して目標物に該当するか否か判別する（ステップＳ２）。

データ処理部ａ３は、ステップＳ２の処理の結果、目標物が画像中にあるか否か判断する（ステップＳ３）。
データ処理部ａ３は、ステップＳ３でＮＯの場合、「目標物未発見」を示す信号を地上装置ｂに発信し（ステップＳ４）、次に撮影される画像に対するステップＳ２に移行する。

データ処理部ａ３は、ステップＳ３でＹＥＳの場合、使用する伝送路について伝送速度１，２，３の別、見通し内通信・見通し外通信の別を判断する（ステップＳ５）。

データ処理部ａ３は、伝送速度が３で見通し内通信又は見通し外通信の場合、画像処理部ａ４により画像センサａ１が撮像した画像の全体を取り出させて時分割伝送するための画像分割を行わせ（ステップＳ６）、目標物を中心に優先度を高めて伝送する分割画像部位の優先順位を決め（ステップＳ７）、その順位に従って順次分割画像を画像圧縮部ａ５によりＪＰＥＧやＪＰＥＧ２０００等の方式で圧縮させ（ステップＳ８）、画像圧縮部ａ５で圧縮された画像を符号化部ａ６により符号化させる。
符号化部ａ６が符号化した画像データを、デジタル変調部ａ１０が変調し、無線送信機ａ９が無線伝送する（ステップＳ９）。

データ処理部ａ３は、伝送速度が２で見通し内通信又は見通し外通信の場合、画像処理部ａ４により画像センサａ１が撮像した画像全体から目標物のみの画像又は目標物を含み画像全体より狭い範囲の画像を抽出させ、さらに時分割伝送するための画像分割を行わせ（ステップＳ１０）、目標物を中心に優先度を高めて伝送する分割画像部位の優先順位を決め（ステップＳ７）、その順位に従って順次分割画像を画像圧縮部ａ５によりＪＰＥＧやＪＰＥＧ２０００等の方式で圧縮させる（ステップＳ８）、画像圧縮部ａ５で圧縮された画像を符号化部ａ６により符号化させる。
符号化部ａ６が符号化した画像データは、デジタル変調部ａ１０が変調し、無線送信機ａ９が無線伝送する（ステップＳ９）。

データ処理部ａ３は、伝送速度が１で見通し内通信又は見通し外通信の場合、情報記憶部ａ２に記憶されている物体のデータに基づき、ステップＳ２で認識した目標物の目標物特定情報（例えば種別）を判定し（ステップＳ１１）、この目標物特定情報を符号化部ａ６により符号化させる。
符号化部ａ６が符号化した目標物特定情報は、デジタル変調部ａ１０が変調し、無線送信機ａ９が無線伝送する（ステップＳ９）。

一方、地上装置ｂにおいては、画像及び目標物特定情報を無線受信機ｂ１、デジタル復調部ｂ２、複合化部ｂ３によって受信、復調、複合化し、画像/機体情報分割部ｂ４によって画像と目標物特定情報とに分割する。画像伸張/画像解析/加工部ｂ５は、必要に応じて圧縮画像に対する伸張処理、目標物の距離、移動方向等を特定するための画像解析、画像を見易くするための画質調整等の加工処理を行う。表示部ｂ６は画像や目標物特定情報を表示する。

ａ 航空機（移動体）
ｂ 地上装置（移動体外の通信装置）
ｃ 通信衛星

Claims (5)

1. 移動体上の画像取得装置が取得した画像を同移動体から同移動体外の通信装置に無線伝送する画像伝送システムにおいて、
   伝送速度が異なる複数の伝送路から使用する伝送路を設定する伝送路設定手段を備え、
   前記移動体に、
   前記画像取得装置が取得した画像のデータ量を小規模化する画像処理手段を備え、
   前記画像処理手段は、前記伝送路設定手段により設定された伝送路の伝送速度が所定値よりも低い場合に、当該伝送速度が前記所定値よりも高い場合に比較して、伝送する画像のデータ量が少なくなるようにデータ量を小規模化することを特徴とする画像伝送システム。
2. 前記画像処理手段は、前記画像取得装置が取得した画像中の目標物を含み画像全体より狭い範囲の画像を抽出することによりデータ量を小規模化処理する機能を有し、
   前記複数の伝送路は、第１の伝送速度を有する第１の伝送路と、第１の伝送速度より遅い第２の伝送路とを含み、
   前記伝送路設定手段により第１の伝送路が設定された場合、前記画像取得装置が取得した画像全体を第１の伝送路で無線伝送し、
   前記伝送路設定手段により第２の伝送路が設定された場合、前記画像処理手段が抽出した画像を第２の伝送路で無線伝送することを特徴とする請求項１に記載の画像伝送システム。
3. 前記画像取得装置が取得した画像中の目標物を特定する目標物特定情報を生成する目標物特定手段を前記移動体に備え、
   前記複数の伝送路は、第２の伝送速度より遅い第３の伝送路を含み、
   前記伝送路設定手段により第３の伝送路が設定された場合、前記目標物特定手段が生成した目標物特定情報を第３の伝送路で無線伝送することを特徴とする請求項２に記載の画像伝送システム。
4. 前記移動体から前記通信装置を、又は前記通信装置から前記移動体を見通せるか否か判別する見通し内外判別手段を備え、
   前記複数の伝送路は、見通し内通信に対応する伝送路と、見通し外通信に対応する伝送路とを含み、
   前記伝送路設定手段は、
   前記見通し内外判別手段により見通し内と判別された場合、見通し内通信に対応する伝送路を設定し、
   前記見通し内外判別手段により見通し外と判別された場合、見通し外通信に対応する伝送路を設定することを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか一に記載の画像伝送システム。
5. 移動体上の画像取得装置が取得した画像を同移動体から同移動体外の通信装置に無線伝送する画像伝送方法において、
   伝送速度が異なる複数の伝送路から使用する伝送路を設定する伝送路設定を行うとともに、
   前記伝送路設定により設定された伝送路の伝送速度が所定値よりも低い場合に、当該伝送速度が前記所定値よりも高い場合に比較して、伝送する画像のデータ量が少なくなるようにデータ量を小規模化することを特徴とする画像伝送方法。

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