JP4374152B2 - 画像伝送システムおよび画像送信装置および画像受信装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像データの伝送を行う分野において、画像信号の符号化を行う装置Ａと、画像信号の復号化を行う装置Ｂが、ＬＡＮ等の伝送路を介して接続されてデジタル信号の伝送を行う画像伝送システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
特開2001-57675号公報には、複数のカメラ装置で符号化された画像符号化信号を、伝送路を介して監視室に伝送し、リアルタイム復号化を行うことにより、監視を行う監視カメラシステムが開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
監視地点に設置されたカメラ装置等を用いて外部の画像情報を取り込み、符号化した後に伝送路に画像符号化信号の供給を行う符号化装置と、監視室に設置された、伝送路から符号化された画像情報を取得して復号化処理を行う復号化装置とが、ＬＡＮ等の伝送路経由で接続された、上記の従来技術に記載のようなシステム構成において、監視地点の画像情報を監視室でリアルタイムに監視する場合は、符号化装置と復号化装置の動作クロックの違いから、符号化処理と復号化処理にずれが生ずる。例えば、所定時間内に符号化処理される画像フレーム数と、同一時間内に復号化処理される画像フレーム数とが不一致を起こすおそれがある。従って、復号化装置における復号化処理の前後で、処理される画像フレーム数にずれが生じることになってしまう。
一方、復号化部は、復号化処理を行う為に、一時的にデータを蓄積するための有限な蓄積領域、すなわち蓄積部を有している。画像フレーム数のずれが生じると、蓄積部において、オーバーフローまたはアンダーフロー状態が発生し、復号化処理に破綻をきたすおそれもある。例えば、MPEG圧縮方法により圧縮された画像はI,P,Bの３種類であり、この画像が送信され、複合化装置で処理を行うことになるが、複合化処理に破綻をきたした場合で、Iピクチャが処理できなくなると、他のP,B画像も再生できないこととなり、結果として１フレームの画像だけでなく、他の複数の画像を再生できないこととなり、監視カメラとしての機能が十分に果たされてないおそれがある。
【０００４】
また、監視地点に設置された外部カメラ装置が、監視地点に設置された画像情報の符号化装置と独立した装置である場合、外部カメラ装置と符号化装置の動作クロックの違いから、符号化装置の前後で、入力される画像フレーム数と、出力される符号化画像信号のフレーム数との間にずれが生じるおそれがある。符号化部及び復号化部は、復号化処理を行う為に、一時的にデータを蓄積するための有限な蓄積領域、すなわち蓄積部を有しているが、前記画像フレーム数のずれが生じると、この蓄積部において、オーバーフローまたはアンダーフロー状態が発生し、符号化処理及び復号化処理に破綻をきたすおそれがある。符号化処理及び復号化処理が破綻すると、上記で述べたのと同様の問題点が発生する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記で述べた問題点を解決するため、本発明は、デジタルデータを出力する第１の装置と、該第１の装置から出力されたデジタルデータを伝送路を介して受信して処理する第２の装置により画像伝送システムを構成する。そして、前記第２の装置が、前記第２の装置の動作クロックに同期した同期パケットを、前記伝送路を介して前記第１の装置に送信し、前記第１の装置が、受信した前記同期パケットに基づいて、前記第２の装置の動作クロックに同期した動作クロックを生成し、生成した動作クロックに基づいて前記デジタルデータの処理を行うこととする。この構成により、第１の装置と第２の装置の同期化を図ることができ、同期ずれを防止できる。
【０００６】
さらに、第１の装置を画像の符号化を行い、符号化データを送信する画像送信装置とし、第２の装置を受信した符号化データの複合化を行う画像受信装置とした場合に、同期ずれに伴って生じる複合化処理の破綻を防止でき、信頼性の高い画像伝送システムを構築することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を、図面を用いて説明する。
図１は本発明が実施される典型的な、画像伝送システムの一例である。以下、図１を例にとり説明する。
図１の画像伝送システムは、ＬＡＮ等の伝送路部1001と、装置Ａ1000と装置Ｂ1002で構成される。本実施例においては、装置Ａ1000は、外部画像情報の符号化処理を行い、伝送路経由で装置Ｂ1001に画像符号化信号を送信する画像送信装置であり、装置Ｂ1002が、受信した画像符号化信号の復号化処理を行う画像受信装置である。装置Ｂ1002は、装置Ｂ1002の動作クロックに同期した同期基準信号200を所定の間隔で送信し、伝送路部1001を介して装置Ａ1000に供給する。装置Ａ1000は、装置Ｂ1002から供給される同期基準信号200を入力する。そして、装置Ａ1000は、同期基準信号200を用いて装置Ｂ1002に同期したクロックを生成し、装置Ａ1000の動作クロックとして使用する。
【０００８】
同期基準信号200を装置Ｂ1002から装置Ａ1000に供給する一例として、所定間隔で、同期パケットを伝送路1001経由で装置Ａ1000に供給する方法が挙げられる。この場合、装置Ａ1000では、同期パケットの取得タイミングに対して分周処理を行う等の処理により、装置Ｂ1002に同期した、装置Ａ1000の動作クロックを生成する。この処理の詳細については、後で述べる。
【０００９】
本システムは、装置Ａ1000の動作クロックと、装置Ｂ1002の動作クロックとの同期をとることにより、装置間の同期化を実現している。本画像圧縮伝送システムでは、符号化処理と復号化処理との間で同期を取ることにより、符号化処理と復号化処理との間に同期ずれの発生を防いでいるので、符号化処理される画像フレーム数と、復号化処理される画像フレーム数との間にずれの発生による処理の破綻を防止することができる。
【００１０】
図２は、図１に示す画像伝送システムを構成する装置Ｂ1002の詳細な一例である。以下、図２を例にとり、説明する。
【００１１】
装置Ｂ1002は、復号化処理部10と、蓄積部11と、発信部12とで構成され、画像符号化信号103を入力し、画像出力信号105及び同期基準信号200を出力する。復号化処理部10は、画像符号化信号103の復号化処理を行い、画像復号化信号や、画像符号化信号を出力する。蓄積部11は、復号化処理部10における復号化処理関連データ104を一時蓄積するために使用する、一時蓄積用バッファ領域である。発信部12は、装置Ｂ1002の動作クロックを生成すると共に、この動作クロックに同期した同期基準信号200を出力する。
【００１２】
同期基準信号200の一例として、所定間隔で、同期パケットを出力する、同期パケットをパケット転送する方法が挙げられる。図３にこの同期パケットを示す。
パケットは、ヘッダ部とデータ部により構成されており、ヘッダ部には、Stream IDというデータ部の種類が音声データ、MPEG画像データ、あるいは音声つきMPEG画像であるといった、データ部の種類が何であるか、を示す情報が入っている。同期パケットでは、ヘッダ部のこのStream ID部分に、このパケットが同期パケットであることを示す情報を入れる。なお、データ部には、受信する装置Ａ1000が同期のタイミングさえわかればよいので何も入れなくてもよいし、複合化装置が出力した時間を示す情報を入れることとしてもよい。
【００１３】
発信部12は、例えば、５４Mhzで動作するVCO（基準発振器）と、図３に示される同期パケットを、５４Mhzで動作するVCOが発振するクロックに基づいて所定間隔で同期パケットを装置Ｂ1002に送信する。同期パケットを送信する間隔は、予め定めてられており、装置Ａ1000も所定間隔がいくつであるかを認識している。同期パケットを送信する所定間隔は、その間隔が短いほど正確な同期合わせを行うことができるが、画像符号化信号103と同期パケットの伝送路は共通である事が多く、同期パケットの送信間隔が短いと伝送路が混雑するため、伝送路の伝送能力や装置Ａ1000の送信データ量などによって装置Ａ1000の圧縮データの送信を妨げられないように定められる。
【００１４】
図４は、図１に示す画像伝送システムを構成する装置Ａ1000の詳細な一例である。以下、図４を例にとり、説明する。
装置Ａ1000は、同期基準信号200を入力信号とし、画像符号化信号103を出力信号とする。装置Ａ1000は、外部画像情報入力部20と、画像符号化処理部21と、蓄積部22と、発信部23とで構成される。
外部画像情報入力部20は、例えばカメラ等で構成され、外部画像情報100を撮影して画像信号として装置Ａ1000に取り込む。画像符号化処理部21は、取り込まれた画像入力信号101に対する符号化処理をおこない、画像符号化信号103を生成するブロックである。蓄積部22は、符号化処理部21における符号化処理関連データ102を一時蓄積するために使用する、一時蓄積用バッファ領域である。発信部は、同期基準信号200を利用して、装置Ａ1000の動作クロックを生成するブロックである。
【００１５】
図２において述べたように、装置Ｂ1002からは、所定間隔で、同期パケットが送信される。発信部は、装置Ａ1000の基本クロックを生成するVCO（基準発振器）と、VCOから出力されたクロックと受信した同期パケットのタイミングを比較し、所定間隔で出力された同期パケットの示すタイミングから、同期パケット分周することにより、VCOから出力されたクロックを装置Ｂ1002の動作クロックに同期させて、装置Ａ1000の動作クロック202を生成する。装置Ａ1000の画像符号化処理部21、蓄積部22、外部画像情報入力部20はこの動作クロックに基づいて処理を行う。従って、装置Ａ1000と装置Ｂ1002の同期ずれの問題を解消でき、複合化処理の破綻を防止することができる。
例えば、装置Ｂ1002も装置Ａ1000も５４Mhzで動作しているが、それぞれが独立して動作する発振器が生成したクロックであるため、いずれか一方が正確に５４Mhzで動作しない場合があり、例えば装置Ｂ1002が５４Mhzで１フレームを1/30秒で処理を行い、装置Ａ1000が５４Mhzよりも速いクロックで動作して１フレームを1/31秒で処理し、１秒間に31枚の圧縮画像データを送信するおそれがある。この場合、複合化装置Ｂ1000の複合化処理が間に合わず、画像を複合化できなくなって、画像をとばしてしまう。しかし、本実施例のように、例えば、１／（５４×１０^３）秒間隔で同期パケットを送信していれば、同期化回路は受信したパケット間隔１／（５４×１０^３）秒を、５４×１０^３等分したタイミングのクロックを生成することにより、複合化装置Ｂ1000と同期した動作クロック202を生成でき、装置Ａ1000はこの動作クロックに基づいて画像を符号化するために、「装置Ａ1000が５４Mhzよりも速いクロックで動作して１フレームを1/31秒で処理し、１秒間に31枚の圧縮画像データを送信する」というような事態を防止できる。
【００１６】
図５は、図１に示す画像伝送システムを構成する装置Ａ1000の別の詳細な一例である。以下、図５を例にとり、説明する。
装置Ａ1000は、装置Ｃ1003と装置Ｄ1004とで構成される。装置Ｃ1003は、例えばカメラ等で構成され、外部画像情報100を撮影し、画像入力信号101として装置Ａ1000に取り込むブロックである。装置Ｃ1003と装置Ｄ1004とは非同期な関係にある。
装置Ｄ1004は、装置Ｃ1003から供給される画像入力信号101と同期基準信号200を入力とし、画像符号化信号103を出力信号とするブロックである。また、装置Ｃ1003は、画像符号化処理部31と、蓄積部32と、発信部33と、同期制御部34と、カウンタ部35、および不図示の装置Ｃ1003から供給される画像入力信号101を入力する入力手段とで構成される。
【００１７】
画像符号化処理部31は、画像入力信号101に対する符号化処理をおこない、画像符号化信号103を出力するブロックである。また、入力画像信号101の構成単位毎に、構成単位の検出を知らせる信号、すなわち、構成単位検出信号500をカウンタ部35に供給するブロックである。構成単位の一例として、画像信号におけるフレーム、フィールドが挙げられる。
蓄積部31は、復号化処理部31における復号化処理関連データ102を一時蓄積するために使用する、一時蓄積用バッファ領域である。発信部33は、同期基準信号200を用いて、装置Ａの動作クロックに同期した、装置Ｄ1004の動作クロックを生成するブロックである。発信部33は図４において述べた発信部23と同様の処理により、装置Ｂ1002と同期化された動作クロック22を生成し、同期制御部34、蓄積部32、画像符号化処理部31に供給する。
カウンタ部35は、所定期間毎に、画像符号化処理部31に入力される構成単位数をカウントし、カウント値Ａ501を同期制御部34二供給するブロックである。カウントは、構成単位検出信号500が発行されるタイミングで実行する。また、所定期間毎にカウント値の初期化を行う。
【００１８】
装置Ｃ1003が、装置Ｄ1004及び装置Ｂ1002と非同期な関係にある場合、装置Ｂにおいて所定期間毎に復号化されるべき構成単位数Ａと、所定期間内に装置Ｃ1003から供給される入力画像信号101の構成単位数Ｂとにずれ、すなわち同期ずれが発生する。この同期ずれが原因となり、符号化処理及び復号化処理が所有する蓄積部がアンダーフローもしくはオーバーフロー状態に陥り、処理破綻をきたす。
同期制御部34は、前記同期ずれを検出するブロックである。また、同期ずれを検出した場合、画像符号化処理部３１に対して、同期ずれ補正の命令を示す同期制御信号502を出力する。同期制御信号502の一例を以下に示す。
前記構成単位数Ａが前記構成単位数Ｂに比べて大きかった場合、例えば同期ずれに相当する構成単位の符号化処理を行わないように命令する。前記構成単位数Ａが前記構成単位数Ｂに比べて小さかった場合、例えば同期ずれに相当する構成単位の処理期間、符号化処理の一時停止を命令する。画像符号化処理部31では、前記同期制御信号502の命令に従い、符号化処理のスキップ、一時停止等の処理を実行する。
【００１９】
本実施例におけるシステムでは、画像信号の符号化処理を行う装置と非同期な外部画像情報入力装置を用いたシステム構成が可能となる。すなわち、外部画像情報の入力装置として、既存のアナログカメラ装置を流用して、デジタル圧縮画像データの送信と符号化装置と複合化装置の同期があったシステムを構築することができる。
【００２０】
図６は、本発明が実施される画像伝送システムの一例である。以下、図６を例にとり説明する。
【００２１】
本図が示す画像伝送システムは、ＬＡＮ等の伝送路部１００１と、装置Ｂと、複数の装置Ａ、すなわち装置Ａ０１０３０から装置ＡＮ１０３１までのＮ個（Ｎは正の数）の装置Ａで構成されるシステムである。Ｎ個の装置Ａは、図３または図４に記載の装置Ａで構成される。
【００２２】
各装置は、各々、同期基準信号２００を用いて、装置Ｂの動作クロックと同期したクロックを生成し、各装置の動作クロックとして使用することで、各装置間の同期を取ることができる。各装置Ａからの供給される画像符号化信号０から画像符号化信号ＮまでのＮ個の画像符号化信号は、伝送路部１０００を介して、装置Ｂに総画像符号化信号として供給される。装置Ｂへの画像符号化信号の供給は、各装置Ａ毎の時分割転送等を用いることで実現可能である。
【００２３】
本実施例におけるシステムを用いることで、複数の外部画像情報を入力し、符号化及び復号化を行うことができる。さらに、装置Ａを図４のように構成すれば、外部画像情報の取り込み装置として、既存のアナログ形式のカメラ装置を流用することが可能となる。
【００２４】
なお、装置Ａ０1030に装置Ｂ1002を同期させるのではなくて、装置Ｂ1002に装置Ａ０1030を同期させているため、本実施例のように複数の装置Ａを接続した場合に、ホストとなる装置Ｂ1002の基準クロックに複数の装置Ａを同期化できるため、簡易な構成でシステム全体の同期化を行うことができる。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば、デジタルデータ伝送を行う伝送システムの機器間における同期ずれを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明を具体化する画像伝送システムのブロック図の一例である。
【図２】 図１に示す装置Ｂのブロック図の詳細な一例である。
【図３】 同期パケットを示す図である。
【図４】 図１に示す装置Ａのブロック図の詳細な一例である。
【図５】 図１に示す装置Ａのブロック図の他の一例である。
【図６】 画像伝送システムのブロック図の他の一例である。
【符号の説明】
１０…画像符号化処理部、１１…蓄積部、１２…発信部、
２０…外部画像情報入力部、２１…画像符号化処理部、２２…蓄積部、
２３…発信部、
３１…外部画像情報入力部、３１…画像符号化処理部、３２…蓄積部
３３…発信部、３４…同期制御部、３５…カウンタ部、
９０…外部入力情報、９１…外部出力情報、９２…外部画像情報０、
９３…外部画像情報Ｎ、
１００…外部画像情報、１０１…入力画像信号、１０２…符号化処理関連データ、
１０３…画像符号化信号、１０４…復号化処理関連データ、
１０５…画像出力信号、１０６…画像符号化信号０、
１０７…画像符号化信号Ｎ、１０８…総画像符号化信号、２００…同期基準信号、
２０１…動作クロック、２０２…動作クロック、
５００…構成単位検出信号、５０１…カウンタ値、５０２…同期制御信号、
１０００…装置Ａ、１００１…伝送路部、１００２…装置Ｂ、
１００３…装置Ｃ、１００４…装置Ｄ、１０３０…装置Ａ、
１０３１…装置Ａ

Claims (10)

1. デジタルデータを出力する第１の装置と、該第１の装置から出力されたデジタルデータを伝送路を介して受信して処理する第２の装置とを備えて構成される画像伝送システムにおいて、
   前記第１の装置は、基本クロックを生成し、該基本クロックを補正することにより第１の装置の動作クロックを生成し、該補正して生成した第１の装置の動作クロックに基づいて前記デジタルデータを出力し、
   前記第２の装置は、前記基本クロックと非同期である第２の装置の動作クロックに同期した同期パケットを、前記伝送路を介して前記第１の装置に送信し、
   前記第１の装置は、受信した前記同期パケットに基づいて、前記基本クロックを前記第２の装置の動作クロックに同期するように補正することにより前記第１の装置の動作クロックを生成し、該補正して生成した動作クロックに基づいて前記デジタルデータの出力を行うことを特徴とする画像伝送システム。
2. 前記第１の装置は、デジタル信号を符号化して、前記第２の装置にデジタル符号化データを送信する画像符号化処理部を有し、
   前記第２の装置は、受信したデジタル符号化データの復号化処理を行い、画像復号化信号の生成及び出力を行う画像復号化処理部と、前記第２の装置の動作クロックを生成し、前記第２の装置の動作クロックに同期した同期パケットを出力する発信部とを有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. 前記第１の装置は、
   画像を撮影して画像信号を生成する画像情報入力部と、
   画像情報入力部から出力された画像信号を符号化して、前記第２の装置にデジタル符号化データを送信する画像符号化処理部と、
   前記受信した同期パケットに基づいて、前記第２の装置に同期した動作クロックを生成し、該動作クロックを該画像情報入力部と該画像符号化処理部に供給する発信部とを有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。
4. 前記第１の装置は、
   画像を撮影して画像信号を前記第１の装置とは非同期で生成する外部装置から出力された信号を入力する入力手段と、
   該第１の装置の動作クロックを生成する発信部と、
   該入力手段から入力された画像信号を符号化して、前記第２の装置にデジタル符号化データを送信する画像符号化処理部と、
   所定期間内に前記画像符号化処理部に入力する前記入力画像信号の構成単位数をカウントするカウンタ部と、
   前記カウンタ部におけるカウンタ値を用いて画像符号化処理部における符号化処理と前記第２の装置における復号化処理との同期ずれを検出して符号化処理と復号化処理の同期制御を行う同期制御部とを有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像伝送システム。
5. 前記第１の装置を複数有し、前記第２の装置が伝送路を介して複数の前記第１の装置と接続されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像伝送システム。
6. デジタルデータを伝送路を介して画像受信装置に送信する画像送信装置であって、
   基本クロックを生成し、該基本クロックを補正することにより該画像送信装置の動作クロックを生成し、該補正して生成した画像送信装置の動作クロックに基づいて前記デジタルデータを出力し、
   前記画像受信装置から前記伝送路を介して送信された、該基本クロックと非同期である前記画像受信装置の動作クロックに同期した同期パケットを受信し、
   受信した前記同期パケットに基づいて、該基本クロックを前記画像受信装置の動作クロックに同期するように補正することにより該画像送信装置の動作クロックを生成し、該補正して生成した動作クロックに基づいて前記デジタルデータの出力を行うことを特徴とする画像送信装置。
7. 前記画像送信装置は、
   画像を撮影して画像信号を生成する画像情報入力部と、
   画像情報入力部から出力された画像信号を符号化して、前記画像受信装置にデジタル符号化データを送信する画像符号化処理部と、
   前記受信した同期パケットに基づいて、前記画像受信装置に同期した動作クロックを生成し、該動作クロックを該画像情報入力部と該画像符号化処理部に供給する発信部とを有することを特徴とする請求項６に記載の画像送信装置。
8. 前記画像送信装置は、
   画像を撮影して画像信号を前記画像送信装置とは非同期で生成する外部装置から出力された信号を入力する入力手段と、
   該画像送信装置の動作クロックを生成する発信部と、
   該入力手段から入力された画像信号を符号化して、前記画像受信装置にデジタル符号化データを送信する画像符号化処理部と、
   所定期間内に前記画像符号化処理部に入力する前記入力画像信号の構成単位数をカウントするカウンタ部と、
   前記カウンタ部におけるカウンタ値を用いて画像符号化処理部における符号化処理と前記画像受信装置における復号化処理との同期ずれを検出して符号化処理と復号化処理の同期制御を行う同期制御部とを有することを特徴とする請求項６に記載の画像送信装置。
9. 基本クロックを生成し、該基本クロックを補正することにより第１の動作クロックを生成して、該第１の動作クロックに基づいてデジタルデータを出力する画像送信装置から出力されたデジタルデータを伝送路を介して受信して処理する画像受信装置であって、
   該基本クロックと非同期である画像受信装置の動作クロックを生成し、該画像受信装置の動作クロックに同期した同期パケットであって、該画像送信装置が前記基本クロックを該画像受信装置の動作クロックに同期するように補正することにより前記第１の動作クロックを生成するときに用いる該同期パケットを、パケット転送により、前記伝送路を介して該画像送信装置に送信することを特徴とする画像受信装置。
10. 前記画像送信装置が出力するデジタルデータは符号化されたデジタル符号化データであり、
    前記画像受信装置は、
    受信したデジタル符号化データの復号化処理を行い、画像復号化信号の生成及び出力を行う画像復号化処理部と、前記動作クロックを生成し、前記動作クロックに同期した同期パケットを出力する発信部とを有することを特徴とする、請求項９に記載の画像受信装置。

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