JP4241918B2

JP4241918B2 - 動画像圧縮装置

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Publication number: JP4241918B2
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Inventors: 晴洋古藤
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
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Filing date: 2003-09-19
Publication date: 2009-03-18
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Description

本発明は、動画像圧縮装置に関し、特に、画像間の時間的相関を利用した動画像圧縮装置に関するものである。

テレビカメラ等で撮像された映像を伝送路で伝送する場合、伝送する映像の情報量により伝送する伝送路の伝送容量を決めなければならない。しかし、公衆回線やインターネット等では、定められた伝送容量しかなく、しかも多数のユーザが同時に使用できる伝送帯域は、制限されている。従って、制限された伝送容量を利用してより多くの映像情報を送るために、例えば、動画像圧縮装置を用いて映像情報を圧縮して送る方法が一般的である。

而して、ＮＴＳＣ方式においては、テレビカメラで撮像された映像は、３０フレーム／秒（６０フィールド／秒）で画像が出力される。動画像圧縮装置では、このテレビカメラで撮像された画像を基に現在のフレーム画像と時間的に前のフレーム画像との画素相関を取り、この画素相関が高いことを利用し圧縮処理を行って伝送容量を少なくしている。

この画素相関を利用する動画像圧縮方式では、主に次の２種類の符号化方式が用いられている。１つは、自分自身のデータのみで１枚の画像を作り出せるイントラ符号化（所謂、画像内符号化）と呼ばれる方式である。他の１つは、１つ前のフレーム画像のデータを利用し、現在のフレーム画像と、１つ前のフレーム画像間の差分データのみを符号化するインター符号化（所謂、画像間符号化）と呼ばれる方式である。

インター符号化において最もデータ量が減少するのは、時間的に前後した画像間に差がないこと、即ち、時間的に前後した2枚の画像データ間の差分がゼロの場合である。この場合、１つ前のフレーム画像データと同一であることから、符号化をせず、１つ前のフレーム画像データと同一であることを示すフラグを立てる。このフラグは、not_coded フラグ（以下、フラグＦ_０と表示する。）と呼ばれる。従って、このように時間的に前後した２枚の画像データ間の差分がゼロの場合、符号化を行なわず、フラグＦ_０を１つ立てるだけでよいため、伝送する情報は、極めて少なくできる。

また画像圧縮では、画面内を決まった数の画素単位で区切ったブロックと呼ばれる単位で圧縮処理を行う画像圧縮方式がある。一般に使用されるブロックは、１６画素×１６画素で区切ったマクロブロックと呼ばれる単位である。なお、１６画素×１６画素は、一例であって、４×４、８×８等のブロックであっても良いことは言うまでもない。

さて、上述の画像圧縮処理でマクロブロック単位にフラッグＦ_０を付ける場合、１つ前のフレーム画像データとの比較は、マクロブロック単位の比較になる。従って、動画像圧縮装置がマクロブロックの比較結果を同一もしくは相関性が高いと判断した場合、フラグＦ_０を立て、このマクロブロックの圧縮符号化処理を終了する。

一方、相関性が低いと判断した場合、通常の符号化方法を適用する。例えば、１つ前のフレームのマクロブロックデータとの差分データを符号化するインター符号化や、そのマクロブロックのデータ全てを符号化するイントラ符号化、もしくは動きベクトルと呼ばれる符号化方法等を用いて圧縮符号化データを生成する。

一例として図２を用いて、マクロブロック単位のイントラ符号化とインター符号化について説明する。図２において、画像２１をイントラ符号化し、時間的に後の画像２２をインター符号化した場合を説明する。

画像２１は、例えば、１６画素×１６画素で区切ったマクロブロック２３単位に画像２１全体をイントラ符号化し、圧縮符号化データを生成する。画像２２は、インター符号化を行なうために画像２１との相関関係を利用する。即ち、画像２２内のマクロブロック２４の圧縮符号化データを生成するには、画像２１内でマクロブロック２４と同じ位置にあるマクロブロック２３と比較する。もしマクロブロック２３とマクロブロック２４が同一、もしくは相関性が高ければフラッグＦ_０を立て、このマクロブロックの圧縮符号化処理を終了する。相関性が低ければ、差分データを符号化するインター符号化を行なう。なお、相関性が高いか、低いかの判定は、従来から知られているマクロブロック２３とマクロブロック２４の輝度値の差分を取る方法あるいはそれぞれのヒストグラムを比較する方法等により判定する。

また、動画像圧縮装置の重要な要素として、画像を符号化した時に発生する発生符号量の制御がある。画像データを圧縮符号化した場合、圧縮処理に用いた原画像の複雑さにより圧縮符号化データ量は増減する。細かい絵柄が多い画像やインター符号化を行った場合に相関が低い画像は、圧縮符号化後のデータ量が増える傾向にある。圧縮符号化データを伝送容量が所定の帯域に狭められた伝送路に流す場合や、一定のデータ量以下に圧縮符号化データ量を抑えたい場合、発生符号量の制御を行い目標符号量以下に抑える必要がある。

発生符号量の制御の様子を図３を用いて説明する。図３のグラフの横軸は、符号化の時間を表し、縦軸は発生符号量を表す。横軸と平行に引いた線は、目標符号量３１、例えば、４５Ｋｂｐｓである。１つの画像データを動画像圧縮装置で圧縮符号化処理すると、その圧縮符号化処理時点３２では、圧縮符号化データの発生符号量が目標符号量３１を超えて増大する。しかし、この圧縮符号化データを伝送することで発生符号量は徐々に減少し、３３時点では、目標符号量３１以下に減少する。次の画像データを圧縮符号化処理すると発生符号量が３４と増大する。この増減を繰り返し、発生符号量が目標符号量３１に近くなるよう動画像圧縮装置を制御する。発生符号量を増やすには、例えばイントラ符号化を多く行えばよい。また別な方法では、通常の画像圧縮では切り捨てられる画像の細かい絵柄を表すのに必要な、高精細な画素成分を表すデータ量を増やすことで発生符号量を増やすことができる。しかし目標符号量３１を超えた場合、何らかの手段で発生符号量を減らさなければならない。これについては後述する。

次に動画像圧縮装置の構成について、図５を用いて説明する。動画像圧縮装置は、圧縮処理部５１、送信バッファ５２、発生符号量制御部５３からなる。さて、圧縮処理部５１に入力された画像データ５４は、圧縮処理部５１に入力され、所定の画像圧縮処理が行われ、圧縮データ５５を出力する。なお、圧縮処理部５１は、ソフト的な信号処理を含むものである。

圧縮符号化データ５５は、送信バッファ５２に蓄積され、外部からの送信要求により圧縮符号化データ出力５６として外部に出力する。送信バッファ５２に入力された圧縮符号化データ５５のデータ量は、発生符号量情報５７として発生符号量制御部５３へ出力する。

発生符号量制御部５３は、発生符号量情報５７と図３に示す目標符号量３１に基いて発生符号量の差分量を計算し、次の画像データを圧縮符号化処理する場合の発生符号量を設定し、この設定された発生符号量を発生符号量制御信号５８として圧縮処理部５１へ出力し、圧縮処理部５１の発生符号量を制御する。

次に図５に示す動画像圧縮装置の動作を説明する。画像データ５４は、圧縮処理部５１で画像圧縮符号化処理され、圧縮符号化データ５５として出力される。圧縮符号化データ５５は、送信バッファ５２を介し、圧縮データ５６として動画像圧縮装置から出力される。

而して、目標符号量３１に対し発生符号量が増えた場合、発生符号量制御部５３は、送信バッファ５２に入力される圧縮符号化データ５５のデータ量から目標符号量３１との差分値を計算し、発生符号量を減らすように設定値を変更する。この設定値を発生符号量制御信号５８として圧縮処理部５１へ出力し、圧縮処理部５１の発生符号量を減らす。一方、目標符号量３１に対し発生符号量が減った場合は、発生符号量制御部５３は、発生符号量を増やすように設定値を変更する。この設定値を発生符号量制御信号５８として圧縮処理部５１へ出力し発生符号量を増やすように制御する。発生符号量を増やす方法は、前述したようにイントラ符号化を多く行う方法や、画像の高精細な画素成分を表すデータ量を増やす方法がある。

発生符号量を減らす方法は、主に２つの方法が使われる。第１の方法は、一定期間内に符号化する画像枚数を減らす方法である。この方法の利点は符号化する動画像の枚数を半分にすれば、圧縮符号化データ量が半分になることが期待できる。しかし、この方法の欠点は、動画像の表示枚数が減るので、画像に映し出された物体の動きがなめらかで無くなることである。また時間的に隣接する２つの動画像の間隔が離れるので、動いている物体が撮影された画像の相関が低くなることである。

第２の方法は、画像の高精細な画素成分を表すデータを減らす方法である。この方法の利点は、動いている物体の精細度に対して人間の目は鈍感であるので画質劣化をあまり感じないことである。しかし、欠点としては、発生符号量を大きく減少させた場合、画質劣化が顕著に現われることである。特に、静止画を圧縮処理した場合に画質劣化を感じやすい。なお、上述した第１と第２のいずれの方法も画像の動きと画質の両方を良くすることは出来ない。

また、符号量を削減する方法として画像符号化装置（例えば、特許文献１参照。）が知られている。この装置は、画像の位置に応じて画質を制御すること、即ち、画像中央部の画質を保ったまま画像周辺部の画質劣化を許容する符号量制御方式である。

更に、符号量を削減する方法として動画像符号化方式（例えば、特許文献２参照。）が知られている。この方法は、動きベクトル情報及び量子化後のブロックデータをもとに、ブロックデータのデータ補正により強制的に非符号化マクロブロック領域を発生させ、符号化量削減を行い、他方のマクロブロックへ符号量を割当てることで画面全体の画質を向上させる技術である。

特開２０００−３３３１７２号公報（第３−５頁、第３図）

特開平９−３７２６８号公報（第４−５頁、第１図）

発生符号量を減らすのに、符号化する画像枚数を減らす方法や画像の精細度を落とす方法では画像の動きと画質を両立させることは出来ない。また、上記特許文献１記載の技術では、符号量が多い場合に対応が難しい問題がある。また、上記特許文献２記載の技術では、動きベクトル情報及び量子化後のブロックデータをもとに、強制的に非符号化マクロブロック領域を発生させるものであるが、符号化すべき有効ブロックか、無効ブロックかの判定をする必要があり、その判定が難しいと言う問題がある。

本発明の目的は、重要な画像情報が含まれた領域の画像は劣化させずに発生符号量を減らすことのできる動画像圧縮装置を提供することである。

本発明の他の目的は、発生符号量が増大しても重要な画像情報が含まれた領域の画像は劣化させず重要度に応じて発生符号量を減らすことのできる動画像圧縮装置を提供することである。

本発明の動画像圧縮装置は、映像信号生成部と、上記映像信号生成部からの映像信号を所定のブロック毎に圧縮符号化処理する圧縮符号化処理部と、上記圧縮符号化処理部からの符号化データを蓄積し外部に送信する送信バッファと、上記送信バッファの蓄積符号量に基き上記圧縮符号化処理部を制御する発生符号量制御部からなり、上記発生符号量制御部は、上記送信バッファの符号量に応じた非符号化領域情報を記録するメモリーを有し、上記非符号化領域情報に基き上記圧縮符号化処理部を制御するように構成される。

また、本発明の動画像圧縮装置に於いて、上記圧縮符号化処理部は、上記映像信号の内、上記非符号化領域情報に対応する所定のブロックを非符号化処理とするように構成される。

また、本発明の動画像圧縮装置に於いて、上記非符号化領域情報を複数設け、上記送信バッファの符号量に応じて上記非符号化領域情報を選択するように構成される。

更にまた、本発明の動画像圧縮装置に於いて、上記非符号化処理による上記符号化データには、非符号化を示すフラグを付けて送信するように構成される。

以上説明したように本発明の構成を用いれば発生符号量が増大した場合でも画面内の重要な画像情報が含まれた領域の画像は劣化させず、画面全体として発生符号量を減らすことができ、また、画面の重要な領域を適宜設定することが出来る動画像圧縮装置を実現することができる。

動画像圧縮装置を用いた監視装置は、例えば、公共の建物や場所、銀行、スーパ等の店舗、ダム、基地、飛行場等の立入り禁止区域等への侵入者あるいは侵入物体（以下侵入物体と称す）を監視する目的で、数多く用いられている。このような監視装置の場合、被写体は、カメラが撮影した画像の中心に位置するように監視装置を設置することが多い。特に、カメラ位置を固定した場合、この傾向が顕著である。従って、撮影した画像の中央部が重要な画像情報の含まれた領域となる。また、画像の周辺部は、あまり重要でない画像情報が含まれた領域である。従って、以下の説明では、簡単のために中央部が重要な画像情報の含まれた領域、周辺部は、あまり重要でない画像情報が含まれた領域として説明するが、本発明は、これに限定されるものではないことは勿論である。

図１は、符号化される２枚の画像１および２を示している。画像１は、例えば、監視カメラで撮像した撮像画面の所定時点の１フレーム画像（または１フィールド画像）であり、本発明の画像情報の重要度を示すために画像１を２つの領域に分けた状態を示している。即ち、画像情報の重要な領域３（太線の枠の内側領域）およびあまり重要でない領域４（太線の枠の外側領域）を示す。このように重要度を加味して発生符号量を低減するものをここでは発生符号量低減パターン１と称することにする。また、画像２は、画像１と同様に監視カメラで撮像した撮像画面であるが、画像情報の重要度を示すための領域５とあまり重要でない領域６の範囲が画像１と異なっている。即ち、画像情報の重要度を示すための領域５の範囲を広く、あまり重要でない領域６の範囲を狭くした場合を示している。この画像２のようなものをここでは発生符号量低減パターン２と呼ぶことにする。なお、図１は、画像１および２と発生符号量低減パターン１および２の両方を示している。

而して、重要な画像情報が含まれる領域３および５は、画像データの圧縮符号化が必要なことからcoded領域（以下符号化領域と称す）と呼び、それ以外の領域４および６は、あまり重要な画像情報が含まれないため、画像データの圧縮符号化を行わないことからnot_coded領域（以下非符号化領域と称す）と呼ぶことにする。なお、７および８で示すような領域は、マクロブロックであり、例えば、図２に示す１６画素×１６画素のブロックを示す。また、図１に示す画像１および２は、例えばそれぞれ６×６個のマクロブロックで構成されていることを示す。

領域３と領域４あるいは領域５と領域６のそれぞれの２つの領域、即ち、画像情報の重要な領域とあまり重要でない領域の境界は、マクロブロック７あるいは８の境界と一致するように各領域は、分けられている。また、これら２つの境界領域の広さは、適宜変更できるように構成されている。例えば、画像１（発生符号量低減パターン１）と画像２（発生符号量低減パターン２）を比べると、非符号化領域４は、非符号化領域６よりも広い。従って、もし強制的に非符号化領域４の領域の全てのマクロブロック７を符号化せず、フラグＦ_０（not_coded フラグ）を立てた場合、符号化データ量は、同一の画像データに対して非符号化領域６の全てのマクロブロック８を符号化せず、フラッグＦ_０を立てた場合の符号化データ量に比べ、１画像当たりのデータ量は減少する。つまり、非符号化領域が広い画像１は、画像２よりも圧縮符号化データ量は、減少する。なお、発生符号量低減パターン１および２の形状については、例えば、監視する視野範囲に前もって重要な領域と重要でない領域を実験的に設定すれば容易に実現が可能である。

次に上述した圧縮符号化データ量を減少させる発生符号量の制御の様子を図４を用いて説明する。図４に示すグラフは、図３と同様に横軸が時間、縦軸が発生符号量を表す。目標符号量４１、例えば、４５Ｋｂｐｓの線に平行して符号量の多い方向にしきい値４２、さらに符号量の多い方向にしきい値４３を設定する。しきい値４２としきい値４３は、発生符号量がそのしきい値を超えた時に発生符号量の制御を行うために設定されるもので、本実施例の場合、例えば、しきい値４２は、５５Ｋｂｐｓおよびしきい値４３は、６０Ｋｂｐｓに設定されている。また、折線４４は、図３で示す折線と同じように１つの画像データを動画像圧縮装置で圧縮符号化処理すると、その圧縮符号化処理時点４５では、圧縮符号化データの発生符号量が目標符号量４１を超えて増大する。しかし、この圧縮符号化データを伝送することで発生符号量は、徐々に減少し、４６時点では、目標符号量４１以下に減少する。次の画像データを圧縮符号化処理すると発生符号量が４７と増大する。この増減を繰り返し、発生符号量が制御される。

而して、例えば、発生符号量が目標符号量４１を超え、更に、時間ｔ１でしきい値４２を超えた場合、例えば、画像２の符号化領域５と非符号化領域６のような発生符号量低減パターン２を使用して発生符号量を低減する。即ち、非符号化領域６のマクロブロック全てを符号化せず、強制的に非符号化処理であることを示すフラグＦ_０を立てる。この処理により発生符号量は、領域６の全てのマクロブロック７を符号化する場合に比べ、大幅に減少し、発生符号量は、４８と減少する。次に、発生符号量が時間ｔ２でしきい値４３を超え、符号量が４９となった場合、目標符号量４１に近づけるには、時間ｔ１でしきい値４２を超えた場合よりも多く符号量を減らさなければならない。従って、発生符号量低減パターン２より非符号化領域が広い発生符号量低減パターン１を選択し、強制的に非符号化領域４のマクロブロック全てにフラッグＦ_０を立てる。このような選択をすると、発生符号量低減パターン１の方が非符号化領域４の領域が広いため、発生符号量低減パターン２よりも多く符号量を減らし、目標符号量４１に近づけることが出来る。

次に、本発明の原理を実現する本発明の動画像圧縮装置の構成の一実施例を図６を用いて説明する。図６において、６０は、映像信号生成部で、監視カメラ等の被写体を撮像した映像信号が出力される。映像信号生成部６０からの映像信号は、Ａ／Ｄ変換部６１でデジタル画像データに変換され、圧縮符号化処理部６２の圧縮処理部６３および非符号化フラグ発生部６４に印加される。圧縮処理部６３は、後述する発生符号量制御部６７の制御の基に所定の符号量になるように制御され、圧縮符号化データが切替スイッチ６５を介して送信バッファ６６に送られ、蓄積される。また、非符号化フラグ発生部６４は、後述の発生符号量制御部６７の制御の基に、非符号化処理を示すフラグＦ_０を発生し、切替スイッチ６５に印加される。送信バッファ６６の出力は、伝送データとして外部の伝送路６８に供給される。なお、外部の伝送路６８は、専用回線であったり、あるいは、ネットワーク回線を使用することができる。なお、伝送路６８に伝送されるデータ量は、送信バッファ６６を介して発生符号量制御部６７にも送られる。

なお、図６に示した上記の実施例では、圧縮符号化処理部６２として、圧縮処理部６３、非符号化フラグ発生部６４、切替スイッチ６５からなるハード構成を示したが、このハード構成に限定されるものではなく、例えば、圧縮処理部６３は、非符号化フラグ発生部６４と切替スイッチ６５に相当する機能を内蔵し、圧縮符号化処理部６２が1つの信号処理装置としてソフト処理で実現するものでも良いことは勿論である。

而して、圧縮処理部６３に入力された画像データは、マクロブロック単位にそれぞれ符号化され、画像圧縮処理が行われ、圧縮符号化データを切替スイッチ６５に出力する。また、同時に圧縮処理部６３は、入力された画像データの内、現在圧縮処理を行っているマクロブロックが画像のどの位置であるかを例えば、図１に示すマクロブロック位置情報Ｄ１、Ｄ２、・・・Ｄｎとして、発生符号量制御部６７へ出力する。

切替スイッチ６５は、発生符号量制御部６７からの選択信号により圧縮処理部６３からの圧縮符号化データと非符号化フラグ発生部６４からのフラグＦ_０の２種類の圧縮データの内、どちらか一方を選択し、送信バッファ６６に出力され、蓄積される。

送信バッファ６６に入力、蓄積された圧縮符号化データのデータ量は、発生符号量情報として発生符号量制御部６７へ出力される。発生符号量制御部６７は、入力された発生符号量情報とマクロブロック位置情報Ｄ１、Ｄ２、・・・Ｄｎとから圧縮処理の設定条件を決め、圧縮処理部６３および非符号化フラグ発生部６４へ発生符号量制御信号を、また、切替スイッチ６５に選択信号を出力する。

次に、圧縮符号化処理部６２および発生符号量制御部６７の動作を説明する。まず、発生符号量制御部６７は、前もって発生符号量低減パターン１および２を内蔵するメモリーに記憶する。記憶する方法は、種々考えられるが、例えば、監視カメラのオペレータが前もって監視カメラを据付けるとき、カメラの視野を見ながら重要な監視エリアと重要でない監視エリアをマクロブロック単位で定め、これに対応する発生符号量低減パターン１および２をそれぞれ記憶する。ここで、記憶された発生符号量低減パターン１とパターン２の様子を、図７を例にして、以下、詳細に説明する。１つのマクロブロックに対応する領域には、‘１’もしくは‘０’を書き込むことが出来る。例えば、重要な監視エリアに含まれるマクロブロックには‘０’を書き込み、重要でない監視エリアに含まれるマクロブロックには‘１’を書き込む。ここで、発生符号量低減パターン１は、パターン２よりも重要でない監視エリアが広いため、‘１’を書き込んだマクロブロックの数が多くなっている。

圧縮符号化処理部６２に印加される画像データは、圧縮処理部６３で画像圧縮符号化処理され、圧縮符号化データを切替スイッチ６５へ出力する。通常、切替スイッチ６５は、圧縮処理部６３が出力する圧縮符号化データを送信バッファ６６へ出力する。この場合、送信バッファ６６は、発生符号量情報を発生符号量制御部６７に供給する。

発生符号量制御部６７は、送信バッファ６６から与えられた発生符号量情報を基に前もって設定されている図４に示す目標符号量４１と比較する。その結果、発生符号量が多ければ発生符号量が少なくなるように、また、発生符号量が少なければ発生符号量が多くなるように発生符号量制御部６７は、圧縮処理部６３、非符号化フラグ発生部６４を制御する。なお、発生符号量が多い場合は、更に、前もって設定されているしきい値４２およびしきい値４３とも比較し、画像データの非符号化処理の範囲を設定する。

具体的に説明すると、圧縮処理部６３の発生符号量が図４で示すしきい値４２を超えているが、しきい値４３を超えていない場合、即ち、発生データ量が４７で示される場合、発生符号量低減のために図７に示す発生符号量低減パターン２に従って発生符号量制御部６７は、入力されたマクロブロック位置情報から現在圧縮処理を行っているマクロブロック位置が非符号化領域６であるか、符号化領域５であるかを発生符号量低減パターン２と比較する。発生符号量低減パターン２において、‘１’が書き込まれたマクロブロックは、非符号化領域６であり、‘０’が書き込まれたマクロブロックは、符号化領域５である。比較結果から非符号化領域６の領域であれば、この非符号化領域情報を圧縮処理部６３、非符号化フラグ発生部６４に出力する。そして切替スイッチ６５を端子ｂに切替え、非符号化フラグ発生６４から出力するフラグＦ_０を選択し、送信バッファ６６に出力するように制御する。これにより非符号化領域６の全てのマクロブロックの符号化データが強制的にフラグＦ_０となり、発生符号量が大幅に低減する。

また、発生符号量がしきい値４３を超えた場合、更なる発生符号量低減のために図７に示す発生符号量低減パターン１に従って発生符号量制御部６７は、入力されたマクロブロック位置情報から現在圧縮処理を行っているマクロブロック位置が非符号化領域４であるか、符号化領域３であるかを発生符号量低減パターン１と比較する。発生符号量低減パターン１において、‘１’が書き込まれたマクロブロックは、非符号化領域４であり、‘０’が書き込まれたマクロブロックは、符号化領域３である。比較結果から非符号化領域４の領域であれば、切替スイッチ６５を端子ｂに切替え、非符号化フラグ発生部６４から出力するフラグＦ_０を選択し、送信バッファ６６に出力するように制御する。これにより非符号化領域４の全てのマクロブロックの符号化データがフラグＦ_０となり、発生符号量が更に低減する。なお、上記以外の動作、即ち、符号化領域３、５の場合および発生符号量がしきい値４２以下の場合においては、通常の圧縮動作が行われる。即ち、切替スイッチ６５は、端子ａに接続され、圧縮処理部６３からの圧縮符号化データが送信バッファ６６に出力される。

以上のようにしきい値４３を超えたときに使用する発生符号量低減パターン１は、しきい値４２を越えたときに使用する発生符号量低減パターン２よりも非符号化領域が広いため、しきい値４３を超えた場合は、しきい値４２を超えた場合に比べ、より多くの発生符号量を減らすことが出来る。

なお、この例ではしきい値を決めるレベルは、図４に示すように２つのレベルとしたが、これらのレベルは、監視対象により、また監視エリアにより２つ以上でも適宜設定できることは言うまでもない。また、発生符号量低減パターンは、本実施例では２個で説明したが、しきい値を決めるレベルを増やした場合、しきい値ごとに非符号化領域の広さの違いをより段階的に複数個に分けることが出来る。

さらに、発生符号量低減パターン１と発生符号量低減パターン２とを合わせて、１つの発生符号量低減パターンで表すことも出来る。その例を図８に示し、これを発生符号量低減パターン３と呼ぶことにする。この発生符号量低減パターン３では、各マクロブロック位置に書きこむ値が‘０’，‘１’，‘２’の３種類になっている。ここで、発生符号量が、図４で示すしきい値４２を超え、しきい値４３を超えていない場合、即ち、発生符号量低減パターン２に相当する場合は、発生符号量低減パターン３上のマクロブロック位置の値が‘１’より大きい場合(‘２’)は非符号領域、それ以外の場合（‘０’と‘１’）は符号領域と判断する。また発生符号量が図４で示すしきい値４３を超えた場合、即ち、発生符号量低減パターン１に相当する場合は、発生符号量低減パターン３上のマクロブロック位置の値が‘０’より大きい場合(‘１’と‘２’)は非符号領域、それ以外の場合(‘０’)は符号領域と判断する。

しきい値を決めるレベルの数を増やす場合、各マクロブロック位置に書き込む値の種類も増やせばよい。例えば、Ｎレベルのしきい値に分けた場合、各マクロブロック位置に書き込む値の種類を（Ｎ＋１）種類にする。上記の発生符号量低減パターン３の場合は、２レベルのしきい値に分けたため、マクロブロック位置に書き込む値の種類は（２＋１）＝３種類となる。また、しきい値を決めるレベルは、１箇所でもよい。

更に、画像の coded 領域と not_coded 領域の区切りは、図１に示す発生符号量低減パターン１および２のように矩形である必要はなく、画面の左右半分や上下半分、その他マクロブロック境界を区切り位置とすれば、任意の形状にすることが出来る。

ここで、図９のフローチャートで、圧縮符号化処理部６２の圧縮符号化処理動作を説明する。まず、発生符号量制御部６７からの非符号化領域情報入力（ステップ９１）に基づき、現在処理するマクロブロックが、非符号化領域のマクロブロックか否かを判定する（ステップ９２）。そして、符号化領域のマクロブロックである場合、圧縮符号化処理し、圧縮符号化データを出力する（ステップ９３）。非符号化領域のマクロブロックである場合、非符号化フラグＦｏを出力する（ステップ９４）。これらの処理を、最終マクロブロックまで繰り返す（ステップ９５）。

以上説明したように送信バッファ６６の符号量が図４に示すしきい値４２あるいは４３を超える場合，発生符号量低減パターン１または２を適応することによって目標符号量４１の範囲内に符号量を低減した画像を送ることが可能となり、しかも重要な領域の画像情報は、高精細に送ることができる。

なお、上記説明では動画像の圧縮符号化について説明したが、これを復号するためには、符号化データとフラグＦ_０とを受信した受信側では、従来と同様に複合化装置で復号することができるので、詳細な説明は省略する。

以上、本発明について詳細に説明したが、本発明は、ここに記載された監視カメラ装置の実施例に限定されるものではなく、上記以外に、撮像装置の視野内の重要な領域を高精細に、しかも画像全体では符号量を大幅に低減する動画像圧縮装置に広く適応することが出来ることは、言うまでも無い。

本発明の原理を説明するための画像領域を示す図である。本発明に使用するイントラ符号化とインター符号化説明するための図である。従来の発生符号量の制御の一例を説明するための図である。本発明に使用する発生符号量の制御の一実施例を示す図である。従来の動画像圧縮装置の一例のブロック構成を示す図である。本発明の一実施例のブロック構成を示す図である。本発明の動作を説明するための図である。本発明の他の一実施例の動作を説明するための図である。本発明の動作を説明するための動作フローを説明するための図である。

符号の説明

１、２、２１、２２：画像、３、５：符号化領域、４、６：非符号化領域、７、８、２３、２４：マクロブロック、４１：目標符号量、４２、４３：しきい値、６０：映像信号生成部、６１：Ａ／Ｄ変換部、６２：圧縮符号化処理部、６３：圧縮処理部、６４：非符号化フラグ発生部、６５：切替スイッチ、６６：送信バッファ、６７：発生符号量制御部、６８：伝送路。

Claims

位置を固定されたカメラからの映像信号を所定のブロック毎に圧縮符号化処理する圧縮符号化処理部と、上記圧縮符号化処理部からの符号化データを蓄積し外部に送信する送信バッファと、上記送信バッファの蓄積符号量と目標符号化量との比較に基づき上記圧縮符号化処理部を制御する発生符号量制御部と、を備え、
上記発生符号量制御部は、上記目標符号量より多い方向に設定する、上記送信バッファの符号量についての複数の閾値と、上記カメラの撮像画面を上記ブロックの境界と一致する境界で複数に分割した領域からなる、上記複数の閾値のそれぞれに対応して前もって定めた非符号化領域の情報とを記録するメモリーを有し、上記送信バッファの符号量が上記複数の閾値のいずれかを超えたときに当該閾値に対応する非符号化領域の圧縮符号化データに代えて所定のフラグを上記送信バッファに出力するよう上記圧縮符号化処理部を制御することを特徴とする動画像圧縮装置。