JP3183301B2 - フレーム間差分信号変化検出通信方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画像信号のフレーム間
予測符号化方法および画像通信方法におけるフレーム間
差分信号を用いる画像変化検出通信方法に関し、特に符
号化装置の状態と通信接続状態の新しい連動機能に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の画像信号のフレーム間予測符号化
方式を図３に示す。カメラより取込まれた映像信号１は
フレーム間予測回路２によりフレームメモリ８から得ら
れる前符号化フレームの信号を予測信号として減算し、
差分画像を作成する。差分画像は変換回路３により直交
変換および量子化される。量子化の結果得られる量子化
番号は、エントロピー符号器４により符号化され符号化
データとなる。符号化データはバッファメモリ５でバッ
ファリングされる。量子化の結果得られる量子化代表値
は逆変換回路６により逆量子化および逆直交変換され、
ローカルデコーダ７に入力される。ローカルデコーダ７
はフレームメモリ８から得られる前符号化フレームの信
号を加算し、ローカルデコード信号を作成する。ローカ
ルデコード信号はフレームメモリ８に入力され、次フレ
ームの予測信号として利用される。以上がコーダ部９を
構成する部分である。

【０００３】また、バッファメモリ５に格納されている
符号化データは伝送装置１０により回線１００に出力さ
れる。この、回線１００は一般交換回線や専用回線等が
利用される。

【０００４】この結果、カメラより取込まれた映像信号
１は、信号の時間的変化を示す差分画像として符号化さ
れ伝送信号となるために、変化の少ない画像では情報量
を大幅に削減することが出来る。すなわち、符号化装置
は設定された回線を用いて、入力画像変化に対する符号
量を極力削減し、入力画像に近い高品質な画像を伝送す
るように動作する。

【０００５】回線１００を経由した信号は伝送装置１１
により受信され、以下のデコーダ部１２により復号化さ
れる。受信された符号化データはバッファメモリ１３を
経由し、エントロピーデコーダ１４により量子化番号に
復号される。量子化番号は逆変換回路１５により逆量子
化および逆直交変換され、ローカルデコーダ１６に入力
される。ローカルデコーダ１６はフレームメモリ１７か
ら得られる前符号化フレームの信号を加算し、ローカル
デコード信号１８を作成する。ローカルデコード信号は
フレームメモリ１７に入力されると共に、外部に出力さ
れ、テレビ信号に変換されてモニタ等に表示される。こ
のローカルデコード信号はコーダ部のローカルデコード
信号に完全に等しい。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の方式で
は、画像を符号化伝送する場合、コーダ部９とデコーダ
部１２は伝送装置１０と１１により回線１００を介し
て、画像の変化とは無関係に接続されるとになる。具体
的には、送信側Ａと受信側Ｂを常時回線で接続しておき
映像通信を行う方法、定期的に受信側Ｂより発信し送信
側Ａに接続して映像通信を行う方法がある。しかしどち
らの方法でも、画像の変化が少ない場合に、通信すべき
情報は極めて少ないにも拘らず回線を使用することが必
要になり、通信の効率が低くなる欠点がある。

【０００７】本発明は、上記に鑑みてなされたもので、
その目的とするところは、画像の変化が発生した時だけ
回線を接続して通信を行うようにし、通信効率を向上す
るとともにフレーム間符号化伝送を適用して伝送効率を
向上したフレーム間差分信号を用いる画像変化検出通信
方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本願第１の発明のフレーム間差分信号変化検出通信
方法は、ローカルデコード画像と入力画像との差分画像
を作成し、差分画像の変化量を表すパラメータ値をしき
い値と比較し、パラメータ値がしきい値以上のとき、送
信部から受信部への回線を接続し、差分画像の符号化伝
送を開始するとともにローカルデコード画像を更新し、
パラメータ値がしきい値未満のとき、新たな差分画像の
符号化伝送を中止するとともにローカルデコード画像を
保持し、送信すべき符号化データが無くなると、送信部
から受信部への回線を切断することを要旨とする。

【０００９】また、本願第２の発明のフレーム間差分信
号変化検出通信方法は、請求項１記載の送信部からの符
号化データがフレーム間予測符号化伝送されるときに、
複数の対地からの符号化データを順次受信するとともに
受信データから該当するデータの対地を識別し、複数の
フレームメモリから該当する対地のローカルデコード信
号を格納するフレームメモリを用いてフレーム間予測復
号を行うことを要旨とする。

【００１０】

【作用】本発明のフレーム間差分信号を用いる画像変化
検出通信方法では、符号化システムにおいて、ローカル
デコード画像と入力画像との差分画像の変化量を表すパ
ラメータ値がしきい値以上のとき、送信部から受信部へ
の回線を接続し、差分画像の符号化伝送を開始して、ロ
ーカルデコード画像を更新し、パラメータ値がしきい値
未満のとき、新たな差分画像の符号化伝送を中止して、
ローカルデコード画像を保持し、送信すべき符号化デー
タが無くなると、送信部から受信部への回線を切断し、
パラメータ値がしきい値以下の差分画像の符号化伝送に
よる効率の低下を防止する。

【００１１】また、本発明のフレーム間差分信号を用い
る画像変化検出通信方法では、請求項１記載の送信部か
らの符号化データがフレーム間予測符号化伝送される復
号化システムにおいて、複数の対地、すなわち複数の相
対する地点である複数の通信相手からの符号化データを
順次受信し、受信データから該当するデータの対地（通
信相手）を識別し、複数のフレームメモリから該当する
対地のローカルデコード信号を格納するフレームメモリ
を用いてフレーム間予測復号を行う。

【００１２】

【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を説明す
る。

【００１３】図１は、本発明の一実施例に係わるフレー
ム間差分信号を用いる画像変化検出通信方法を実施する
回路構成を示すブロック図である。この実施例は、上述
した図３に示す方式と比較して、コーダ部からなる送信
部においてはフレームメモリ８ａ，８ｂおよびバッファ
メモリ５ａ，５ｂの制御方法を変更するとともに変化検
出回路２０を追加し、伝送装置１０に自動発信・自動切
断機能を追加した点が異なっている。

【００１４】更に詳しくは、変換回路３の出力は変化検
出回路２０に入力される。変化検出回路２０では入力さ
れる量子化番号を評価回路２１によって変化量を表すパ
ラメータ値Ｄとする。評価回路２１は例えば量子化番号
の絶対値を画面全体に渡って総和する方法、量子化番号
の絶対値の最大値を求める方法、または量子化番号の絶
対値が一定のしきい値を越える個数を求める方法、ある
いはこれらの方法を組み合せた方法等を用いることが出
来る。

【００１５】しきい値回路２２はパラメータ値Ｄとしき
い値Ｔを比較し、Ｄ≧ＴまたはＤ＜Ｔを出力する。Ｄ≧
Ｔの場合には、伝送装置１０に対し送信指令を出力する
とともに、フレーム更新回路２３に対しフレーム更新を
指示する。しきい値Ｔは画像の変化を有効とする基準を
指定するもので、小さい値は僅かな変化をも有効とみな
し、大きな値は僅かな変化を無視するように動作する。
従って利用目的によって最適な値を設定すれば良い。

【００１６】フレーム更新回路２３はフリップフロップ
回路であり、Ｄ≧Ｔなる入力フレームが検出される毎に
値を反転し、フレームメモリ８ａ，８ｂおよびバッファ
メモリ５ａ，５ｂの入出力面を交替する。このときフレ
ームメモリ内のローカルデコード画像は更新され、バッ
ファメモリ内に蓄積された符号化データは伝送装置１０
より送信される。なお、ここでは、まずローカルデコー
ド画像をフレームメモリへ入力し、それから入出力面を
交替する。また、Ｄ＜Ｔなる入力フレームであった場合
には、フレームメモリ面を切り替えないことにより、そ
の入力フレームはすべて無効とみなされることになり、
フレームメモリ内のローカルデコード画像は保持され
る。またバッファメモリ面の切り替えも行わないため当
該フレームの符号化データは送信されない。

【００１７】伝送装置１０はＤ≧Ｔのフレームが検出さ
れると送信指示信号を受取り、予めセットされている対
地に対し回線を接続し、バッファメモリ内の符号化デー
タを送信する。送信データが無くなると回線を切断す
る。Ｄ≧Ｔのフレームが接続する場合には、片方のバッ
ファメモリから送信中に、他のバッファメモリに入力が
行われ、送信終了を待ってバッファメモリ面を切り替え
ることにより、継続的に符号化データを送信することが
できる。データ送信が間に合わない場合や、回線接続が
成立しない間はこの機構によってコーダ部９はウエイト
状態に入る。Ｄ＜Ｔではバッファメモリ内の符号化デー
タが無くなると回線を切断する。

【００１８】この符号化装置では回線が接続・切断され
ても、フレームメモリ内のローカルデコード画像を保持
しておくことによって、回線切断中に入力画像に変化が
発生した場合にも、再度回線を接続してフレーム間差分
画像を符号化伝送するフレーム間予測符号化を用いて伝
送効率を高める。ただし、最初の通信ではフレームメモ
リ内にローカルデコード画像が存在していないため、最
初のフレームはフレーム内符号化により入力画像を符号
化伝送する必要がある。また受信装置が回線切断時にフ
レームメモリ内容を保持する機能を有しない場合には、
回線接続の都度最初のフレームをフレーム内符号化を適
用する。

【００１９】次にデコーダ部１２からなる受信部の動作
を説明する。受信部には前述した図３に示した復号化装
置を適用することもできる。しかし回線切断状態でのフ
レームメモリ保持機能と、複数ローカルデコード信号の
並列保持機能を追加することにより、本発明の効果を最
も高めることができる。図１の受信部は図３と比較し、
伝送装置またはエントロピーデコーダ１４より発信者を
識別する信号を取出せるようにしたこと、およびフレー
ムメモリ１７ａ，１７ｂ，…，１７ｎを複数個に拡張し
た点が異なっている。

【００２０】伝送装置１１は着信を受けるとその発信者
を識別し、フレームメモリ切り替え回路３０に発信者情
報を出力する。また、同じ発信者からでもカメラの異な
る画像である場合には、受信符号化データのヘッダ情報
より画像種別を識別し、フレームメモリ切り替え回路３
０に画像種別情報を出力する。

【００２１】フレームメモリ切り替え回路３０は発信者
情報および画像種別情報より、対応するフレームメモリ
面を決定する。すなわち着信の後、発信者情報および画
像種別情報の組み合せが新規である場合１つのフレーム
メモリ番号とともに登録する。発信者情報および画像種
別情報の組み合せが既に登録されている場合、登録され
ているフレームメモリ番号を使用する。フレームメモリ
面の数より発信者情報および画像種別情報の組み合せの
数が大きくなった場合には最も古い登録を削除する。

【００２２】フレームメモリ１７ａ，１７ｂ，…，１７
ｎよりフレームメモリ切り替え回路３０から指定される
フレームメモリ番号のフレームメモリが選択され復号に
利用される。この方法により複数種類の画像をフレーム
単位にデコードすることが出来るようになる。すなわ
ち、対地Ａからの画像をフレームメモリ１７ａを用いて
デコードした後回線を切断し、次に着信した対地Ｂから
の画像をフレームメモリ１７ｂを用いてデコードする。
以下同様にしてｎ番の対地との通信をフレームメモリ１
７ｎを用いて行う。この結果フレームメモリには各対地
のローカルデコード画像が保持され、次回の通信時にフ
レーム間予測画像として使用できるようになる。復号中
のローカルデコード画像は１８として外部に出力され、
テレビ信号に変換されてモニタ等に表示される。

【００２３】ローカルデコード画像はローカルデコード
１６より出力されると共に、フレームメモリに記憶され
る。従って、フレームメモリ中には最大ｎ個の対地のロ
ーカルデコード画像が存在できることになる。フレーム
メモリよりデータを読み出す回路４０を追加することに
よって、復号中のローカルデコード画像の他、記憶され
ているフレームメモリ中の最大ｎ個の対地の画像１８
ａ，１８ｂ，…，１８ｎを同時出力することが出来る。

【００２４】図２は本発明の符号化装置の動作を説明す
るタイムチャートである。画像信号はフレーム番号Ｆ
ｉ，ｉ＝０，１，…によって表示している。入力画像ａ
は、フレームメモリ内にある前符号化フレームのローカ
ルデコード画像を参照画像ｂとして比較され、差分信号
となる。差分信号からその変化量が評価され、有効な変
化が検出された場合フレームメモリを更新する。ｃに示
す信号はフレームメモリ面の切り替えを示し、これに対
応して、フレームメモリおよびバッファメモリが切り替
えられる。バッファメモリより出力するデータが存在す
る期間回線状態ｆは接続状態、データが無くなる期間で
は切断状態となっている。

【００２５】受信信号ｇには対地Ｃ１，Ｃ２，…，Ｃｎ
よりの信号が入力される。対地Ｃｉの信号をデコードす
るにはフレームメモリＭｉが利用される。

【００２６】なお、上記実施例では、画像変化が発生す
ると、回線を接続することとしているが、タイマによる
定期的な通信の併用、受信側から定期的にポーリングす
る方法の併用等により通信の信頼性を高めることができ
る。また、実施例で示した機能ブロックはハードウエア
およびソフトウエアのいずれによっても構成することが
できる。更に、符号化方法としてフレーム間予測変換符
号化を例として示したが、動き補償予測等の技術を併用
する場合にも変化検出回路に動きベクトル等の予測パラ
メータを取り込むことにより容易に拡張することができ
る。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
符号化システムにおいては、ローカルデコード画像と入
力画像の差分画像の変化量を表すパラメータ値がしきい
値以上のとき、送信部から受信部への回線を接続し、差
分画像の符号化伝送を開始して、ローカルデコード画像
を更新し、パラメータ値がしきい値未満のとき、新たな
差分画像の符号化伝送を中止して、ローカルデコード画
像を保持し、送信すべき符号化データが無くなると、送
信部から受信部への回線を切断し、また復号化システム
においては、複数の対地からの符号化データを順次受信
し、受信データから該当するデータの対地を識別し、複
数のフレームメモリから該当する対地のローカルデコー
ド信号を格納するフレームメモリを用いてフレーム間予
測復号を行っているので、有効な画像変化が発生すると
回線を接続して通信を行うため、映像により監視を行う
システム等では高い通信効率を得ることができる。特
に、符号化システムでは、画像変化の検出にフレーム間
予測符号器を有するフレームメモリを利用することによ
りハードウエア的に小さな負担で本機能を追加すること
ができる。また、回線接続切断の期間にわたってフレー
ムメモリ内のローカルデコード信号を保持することによ
りフレーム間符号化を適用し高い符号化効率を維持する
ことができる。復号化システムでは、フレームメモリ内
ローカルデコード信号を保持し、読み出す機能によって
回線接続切断の期間にわたって画像を出力できる。更
に、フレームメモリ面を増やすことにより複数の対地か
らのフレーム間符号化信号を順次フレーム単位でデコー
ドすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係わるフレーム間差分信号
を用いる画像変化検出通信方法を実施する回路構成を示
すブロック図である。

【図２】図１に示す実施例の動作を示すタイムチャート
である。

【図３】従来方式の符号化復号化処理および通信条件を
説明するための画像信号のフレーム間予測符号化方式の
構成図である。

【符号の説明】

２ フレーム間予測回路 ３ 直交交換および量子化を行う変換回路 ４ エントロピー符号器 ５ａ，５ｂ バッファメモリ ６ 逆量子化および逆直交交換を行う逆変換回路 ７ ローカルデコード ８ａ，８ｂ フレームメモリ ９ コーダ部 １０ 送信部の伝送装置 １１ 受信部の伝送装置 １２ デコーダ部 １３ バッファメモリ １４ エントロピーデコーダ １５ 逆量子化および逆直交変換を行う逆変換回路 １６ ローカルデコーダ １７ａ，１７ｂ，…，１７ｎ フレームメモリ １８ ローカルデコード信号 ２０ 変化検出回路 ２１ 評価回路 ２２ しきい値回路 ２３ フレーム更新回路 ３０ フレームメモリ切り替え回路 ４０ データ読み出し回路

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ローカルデコード画像と入力画像との差
   分画像を作成し、差分画像の変化量を表すパラメータ値
   をしきい値と比較し、パラメータ値がしきい値以上のと
   き、送信部から受信部への回線を接続し、差分画像の符
   号化伝送を開始するとともにローカルデコード画像を更
   新し、パラメータ値がしきい値未満のとき、新たな差分
   画像の符号化伝送を中止するとともにローカルデコード
   画像を保持し、送信すべき符号化データが無くなると、
   送信部から受信部への回線を切断することを特徴とする
   フレーム間差分信号変化検出通信方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の送信部からの符号化デー
   タがフレーム間予測符号化伝送されるときの復号化シス
   テムにおいて、 複数の対地からの符号化データを順次受信するとともに
   受信データから該当するデータの対地を識別し、複数の
   フレームメモリから該当する対地のローカルデコード信
   号を格納するフレームメモリを用いてフレーム間予測復
   号を行うことを特徴とするフレーム間差分信号変化検出
   通信方法。