JP2017076869A - カラー動画像処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡単な処理によりカラー動画像のデータ量を高い効率で低減する。
【解決手段】画像処理装置８には、カメラ（図示せず）からのＲＧＢ動画像データが入力される。ＲＧＢ／ＨＳＶ変換部８２ａは、ＲＧＢ動画像データをＨＳＶ動画像データに変換する。色彩データ削減部８２ｂは、ＨＳＶ動画像データの成分のうち、Ｖ（明度データ）については全てのフレームを出力し、Ｈ（色相データ）およびＳ（彩度データ）については、所定のキーフレームのみを出力する。このように、色彩データ（Ｈ，Ｓ）について、キーフレーム以外のフレームを間引くことにより、出力するカラー動画像データのデータ量を削減することができる。
【選択図】図２

Description

本発明はカラー動画像処理装置に関する。

監視エリアをカメラで撮像して生成した動画像データをネットワーク経由で監視装置へ伝送するシステムが知られている。すなわち、例えば特許文献１には、駅のホームに沿って複数台のカメラを設置し、各カメラからの動画像データをＬＡＮ（Local Area Network）経由で監視室などに配置された監視装置（制御装置、操作パネル、モニタ）へ伝送する監視システムが記載されている。また、特許文献２には、コンビニエンスストアなどに設置された複数台のカメラからの動画像データを本部および店舗のオーナー宅へインターネット経由で伝送する監視システムが記載されている。

このような動画像データをネットワーク経由で伝送するシステムでは、通常、伝送する動画像データに対してデータ圧縮処理を施しており、例えば特許文献２に記載された監視システムでは、伝送する動画像データに対してモーションＪＰＥＧ（Joint Photographic Coding Experts Group）やＭＰＥＧ（Moving Picture Coding Experts Group）などの動画像圧縮符号化を施している。

特開２０１２−１１９８９号公報 特開２００６−１８６５０６号公報

しかしながら、モーションＪＰＥＧには、処理は比較的簡単ではあるが、データ圧縮率が低いという問題がある。また、ＭＰＥＧには、データ圧縮率は高いが、両方向予測符号化処理を伴うため、処理が複雑であるという問題がある。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡単な処理によりカラー動画像のデータ量を高い効率で圧縮（低減）することである。

本発明に係るカラー動画像処理装置は、原色のカラー動画像データを明度データおよび色彩データに変換するカラー動画像データ変換手段と、前記明度データについては全フレームを出力し、前記色彩データについては所定数のフレーム毎に出力する色彩データ削減手段と、を有するカラー動画像処理装置である。

本発明によれば、簡単な処理によりカラー動画像のデータ量を高い効率で圧縮することができる。

本発明の実施形態に係るカラー動画像処理装置を含む監視システムの構成を示す図である。 図１における画像処理装置の概略構成を示すブロック図である。 図２における画像処理装置から出力されるＨＳＶ動画像データのフレームのタイミングの一例を示す図である。 図２におけるキーフレーム設定部および画像変化量算出部の処理の第１の例を示すフローチャートである。 図２におけるキーフレーム設定部および画像変化量算出部の処理の第２の例を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
〈カラー動画像処理装置を含む監視システム〉
図１は、本発明の実施形態に係るカラー動画像処理装置を含む監視システムの構成を示す図である。この監視システムは鉄道車両の駅のホームを監視するシステムである。

この監視システム１は、ＬＡＮなどのネットワーク２に接続された複数台の撮像システム３，３・・・、および監視サーバ４により構成されている。監視サーバ４には、操作パネル５およびモニタ装置６が接続されている。また、撮像システム３は、カメラ７および画像処理装置８からなる。

撮像システム３は、駅のホームの上方の所定の位置に設置されており、カメラ７がホームを撮像して生成したカラー動画像データに対して、画像処理装置８により所定のカラー動画像処理（詳細については後述）を施し、ネットワーク２を介して監視サーバ４へ送信する。

監視サーバ４は、駅の車掌室などに設置されており、撮像システム３から送信されたカラー動画像データに基づいて、カラー動画像をモニタ装置６に表示する。操作パネル５により、モニタ装置６の画像表示モード（複数台のカメラの同時表示、切り換え表示等）を設定することができる。

カメラ７は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）のイメージセンサと、そのイメージセンサで生成されたアナログＲＧＢ信号に対して、ノイズ除去やゲイン調整を行った後にデジタル化してＲＧＢ画像データとするアナログフロントエンドと、そのＲＧＢ画像データに対して、ガンマ補正や輪郭補正などのカメラ信号処理を施すＤＳＰ（Digital Signal Processor）と、カメラ信号処理を受けたＲＧＢ画像データを画像処理装置８へ出力する出力Ｉ／Ｆ（インタフェース）部とを備えた周知の構成のカメラである。画像処理装置８の構成については後述する。

監視サーバ４は、制御部（ＣＰＵ）、主記憶部（ＲＡＭ、ＲＯＭ）、補助記憶部（ハードディスク装置）、ネットワークＩ／Ｆ部などを有する周知のコンピュータにより構成されている。

〈画像処理装置の構成〉
図２は、画像処理装置８の概略構成を示すブロック図である。図示のように、画像処理装置８は、入力Ｉ／Ｆ部８１、制御部８２、記憶部８３、操作表示部８４、およびネットワークＩ／Ｆ部８５を備えている。

入力Ｉ／Ｆ部８１は、カメラ７から出力されるＲＧＢ画像データが入力される入力手段であり、例えばＵＳＢ（Universal Serial Bus：登録商標）コントローラである。制御部８２は、画像処理装置８全体の制御やデータの演算、加工を行うＣＰＵである。

記憶部８３は、ＲＡＭ、ＲＯＭなどの主記憶部と、ハードディスク装置などの補助記憶部からなる。操作表示部８４は、画像処理装置８を操作するための各種スイッチやボタンなどからなる操作部と、操作部から入力された設定情報などを表示する表示部とからなる。ネットワークＩ／Ｆ部８５は、画像処理装置８をネットワーク２に接続するための通信制御手段である。

制御部８２は、ハードディスク装置やＲＯＭに記憶されているプログラムおよびデータをＲＡＭに展開して処理することにより実現される機能ブロックとして、ＲＧＢ／ＨＳＶ変換部８２ａ、色彩データ削減部８２ｂ、キーフレーム設定部８２ｃ、および画像変化量算出部８２ｄを備えている。これらの機能ブロックが本発明に係るカラー動画像処理装置に対応する。

ＲＧＢ／ＨＳＶ変換部８２ａは、入力Ｉ／Ｆ部８１から出力された原色系のカラー動画像データであるＲＧＢ動画像データを顕色系と呼ばれる、色相（Ｈ：Hue）、彩度(Ｓ：Saturation)、明度（Ｖ：Value）からなるＨＳＶ動画像データに変換する。

色彩データ削減部８２ｂは、ＲＧＢ／ＨＳＶ変換部８２ａにより変換されたＨＳＶ動画像データの成分のうち、明度データについては全てのフレームを出力し、色彩データ（色相データ、彩度データ）については、所定のキーフレームのみを出力する。このように、色彩データについて、キーフレーム以外のフレームを間引くことにより、出力するカラー動画像データのデータ量を削減することができる。

キーフレーム設定部８２ｃは、色彩データ削減部８２ｂにより出力されるキーフレームを設定する。キーフレームの設定方法としては、キーフレームの間隔を一定（例えば１５フレーム）に固定する方法（以下、固定モード）と、キーフレームの間隔を明度データの変化量に応じて変化させる方法（以下、可変モード）とがある。

また、可変モードには、フレーム間差分値、すなわち現在のフレームの明度データと直前のフレームの明度データとの差分値に応じて、キーフレーム間隔を変化させる第１の可変モードと、過去の複数のフレーム間差分値の累積値に応じてキーフレーム間隔を変化させる第２の可変モードとがある。これらの可変モードの詳細については後述する。

画像変化量算出部８２ｄは、キーフレーム設定部８２ｃが可変モードに設定されているとき、明度データのフレーム間の変化量を算出する。より詳しくは、第１の可変モードに設定されているときはフレーム間差分値を算出し、第２の可変モードに設定されているときは複数のフレーム間差分値の累積値を算出する。算出結果はキーフレーム設定部８２ｃに送られる。

〈ＨＳＶ動画像データフレーム〉
図３は、画像処理装置８から出力されるＨＳＶ動画像データのフレームのタイミングの一例を示す図である。この図において、横軸（時間軸ｔ）の１目盛は１フレーム期間を表している。

この図は、キーフレーム設定部８２ｃにおいて、キーフレーム間隔が５フレームの固定モードに設定された場合のタイミングを示している。図示のように、Ｖ（明度データ）については全てのフレームであるＶ１〜Ｖ１２が出力される。一方、Ｈ（色相データ）とＳ（彩度データ）については、５フレーム毎のキーフレームであるＨ１，Ｈ６，Ｈ１１と、Ｓ１，Ｓ６，Ｓ１１が出力され、キーフレーム以外のフレームは間引かれている。

〈キーフレーム設定部の処理の第１の例〉
図４は、キーフレーム設定部８２ｃおよび画像変化量算出部８２ｄの処理の第１の例を示すフローチャートである。この処理は第１の可変モードに設定されている時の処理である。

まず、キーフレーム設定部８２ｃは、キーフレーム間隔を初期値に設定する（ステップＳ１）。ここで、初期値は、予め操作表示部８４から監視者により入力され、記憶部８３に格納されている。

次に、画像変化量算出部８２ｄは、色彩データ削減部８２ｂに入力される明度データのフレーム間差分値を算出する（ステップＳ２）。このフレーム間差分値の算出に使用する明度データは所定の閾値により２値化された明度データを用いることが好適である。このとき、画像変化量算出部８２ｄは変化量検出手段として機能する。

次に、キーフレーム設定部８２ｃは、画像変化量算出部８２ｄによる算出結果と閾値とを比較し、その大小関係に応じて、キーフレーム間隔を変化させる。すなわち、フレーム間差分値が第１の閾値Th1より大きいときは（ステップＳ３：Yes）、キーフレーム間隔を短縮する（ステップＳ４）。また、フレーム間差分値が第２の閾値Th2（＜Th1）より小さいときは（ステップＳ５：Yes）、キーフレーム間隔を延長する（ステップＳ６）。また、第２の閾値Th2以上であり、かつ第１の閾値Th1以下であるときは（ステップＳ５：No）、キーフレーム間隔を変化させない。このとき、キーフレーム設定部８２ｃは、第１の色彩データ出力間隔変更手段として機能する。

〈キーフレーム設定部の処理の第２の例〉
図５は、キーフレーム設定部８２ｃおよび画像変化量算出部８２ｄの処理の第２の例を示すフローチャートである。この処理は第２の可変モードに設定されている時の処理である。

キーフレーム設定部８２ｃは、まず第１の例のステップＳ１と同様にキーフレーム間隔を初期値に設定し（ステップＳ１１）、次にフレーム間差分値の累積値を初期値（＝０）に設定する（ステップＳ１２）。

次いで画像変化量算出部８２ｄは、色彩データ削減部８２ｂに入力される明度データのフレーム間差分値を算出し（ステップＳ１３）、その算出値を累積値に加算して、累積値を更新する（ステップＳ１４）。このとき、画像変化量算出部８２ｄは累積変化量検出手段として機能する。

次に、キーフレーム設定部８２ｃは、更新された累積値と閾値とを比較し、その大小関係に応じて、キーフレーム間隔を変化させる。すなわち、累積値が第３の閾値Th3より大きいときは（ステップＳ１５：Yes）、キーフレーム間隔を短縮する（ステップＳ１６）。また、累積値が第４の閾値Th4（＜Th3）より小さいときは（ステップＳ１７：Yes）、キーフレーム間隔を延長する（ステップＳ１８）。また、第４の閾値Th4以上であり、かつ第３の閾値Th3以下であるときは（ステップＳ１７：No）、キーフレーム間隔を変化させない。このとき、キーフレーム設定部８２ｃは、第２の色彩データ出力間隔変更手段として機能する。

以上詳細に説明したように、本発明の実施形態に係る撮像システムは下記（１）〜（２）の特徴を備えている。
（１）色彩データについて、キーフレーム以外のフレームを間引くという簡単な処理により、カラー動画像データのデータ量を削減することができる。
（２）明度データについては間引かずに送信するので、監視サーバ４のモニタ装置６の観察者に対して、変幻灯と同様、静止画でも動画のように見せることができる。このため、駅のホームにおける落下検知には十分に活用することができる。

なお、以上説明した実施形態に対して下記（１）〜（６）のような変形が可能である。
（１）カメラ７および画像処理装置８の機能を兼備したカメラを構成する。この構成の場合、カメラ内でＲＧＢ／ＨＳＶ変換および色彩データの間引き処理を行う。
（２）ＲＧＢ／ＨＳＶ変換部８２ａ、色彩データ削減部８２ｂ、キーフレーム設定部８２ｃ、および画像変化量算出部８２ｄをハードウェアにより構成する。
（３）ＨＳＶ動画像データの代わりにＨＳＬ（Ｈ：Hue，Ｓ：Saturation，Ｌ：Lightness）動画像データを用いる。この場合、Ｌが明度データである。
（４）ＨＳＶ動画像データの代わりにＹＵＶ動画像データを用いる。この場合、Ｙが明度（輝度）データである。
（５）複数台のカメラに対して１台の画像処理装置を設ける。
（６）コンピュータの記憶装置などに保存しておいたＲＧＢ動画像データを画像処理装置８に入力する。

８２ａ…ＲＧＢ／ＨＳＶ変換部、８２ｂ…色彩データ削減部、８２ｃ…キーフレーム設定部、８２ｄ…画像変化量算出部。

Claims (3)

1. 原色のカラー動画像データを明度データおよび色彩データに変換するカラー動画像データ変換手段と、
   前記明度データについては全フレームを出力し、前記色彩データについては所定数のフレーム毎に出力する色彩データ削減手段と、
   を有するカラー動画像処理装置。
2. 請求項１に記載されたカラー動画像処理装置において、
   前記明度データの１フレーム間の変化量を検出する変化量検出手段と、
   前記変化量検出手段の検出結果に基づいて、前記所定数を変化させる第１の色彩データ出力間隔変更手段と、
   を有するカラー動画像処理装置。
3. 請求項１に記載されたカラー動画像処理装置において、
   前記明度データの複数フレーム間の累積変化量を検出する累積変化量検出手段と、
   前記累積変化量検出手段の検出結果に基づいて、前記所定数を変化させる第２の色彩データ出力間隔変更手段と、
   を有するカラー動画像処理装置。
   

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