JP4426114B2 - ディジタル画像のデータ記憶および低減方法とこの方法を使用する監視システム - Google Patents
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Description
【０００１】
〔技術分野〕
本発明は、一般的に、時系列的な順序を有するディジタル画像のためのデータ記憶および低減方法に関する。特に、本発明は、カメラと、ディジタル記憶装置と、画像が生成された時点を反映した時系列的な順序を有する複数の画像をカメラから受け取ってその画像をディジタル記憶装置の中にディジタル方式で記憶するためにカメラとディジタル記憶装置とに作動的に接続されている画像記憶コントローラとを有し、この方法を使用する監視システムに関する。本発明は、さらに、こうしたディジタル画像を記憶する方法にも関する。
〔背景技術〕
監視カメラシステムは、一般的に、銀行の出納係窓口またはカジノの賭博台のような業務場所における様々な区域を監視するために使用されている。従来においては、こうした監視システムはアナログビデオカメラを含み、このアナログビデオカメラは、標準的なＶＨＳカセットのような磁気テープカセット上に、監視ゾーン内のあらゆる活動状態を連続的に記録する。典型的には、こうしたカセットは、数時間、例えば２、４または８時間の公称記録時間を有する。テープカセットが記録でいっぱいになると、そのカセットは、人間のオペレータによって空のカセットと交換されなければならない。
【０００２】
記録ヘッドに対して磁気テープを移動させる速度を低減させ、それによって１秒間当たりに記憶されるフレーム数を低減させることによって、最大記録時間を増加させることが可能である。こうして、標準ＶＨＳテープの最大記録時間が例えば４８時間に延長され、それによって、当然のことながら、カセット交換までの時間も延長される。しかし、頻繁にテープを交換しなくてすむことの代償として、記録時間全体において画像品質が著しく低下する。
【０００３】
最近では、ディジタルビデオカメラが市場に現れている。こうしたカメラは、一定のレートでディジタルスナップショット画像すなわち静止画像のシーケンスを生成する。例えば、ヨーロッパタイプのカメラが１秒間当たり２５個の画像すなわちフレーム数（ｆｐｓ）のレートで画像を生成し、一方、ＵＳタイプのカメラが３０ｆｐｓで動作する。この画像のシーケンスをプレイバックした時には、画像間の迅速な切換を人間の観察者が意識しない。その代わりに、スナップショット画像のシーケンスが動画の連続ストリームとして体験される。
【０００４】
ディジタルカメラの出力が、磁気ディスク（ハードディスク）、光ディスク（ＣＤ、ＤＶＤ）またはディジタル磁気テープ（ＤＡＴ）のような適切な記憶媒体上に記憶される。同様に、アナログカメラの出力が、ディジタル画像シーケンスの形でディジタル化されて、こうした記憶媒体上に記憶されてもよい。
【０００５】
こうした画像は、一般的に、ＪＰＥＧ、ＭＰＥＧ、ウェーブレットまたはフラクタル圧縮のようなデータ圧縮アルゴリズムによって圧縮され、これらの圧縮アルゴリズムでは特定の画像情報が取り除かれ、それに応じて記憶空間の量が低減させられる。各ディジタル画像がどうしても大量の記憶空間（典型的には１０ＫＢから１０００ＫＢ）を必要とするので、高密度の最新のディジタル記憶媒体を使用する場合でも、使用可能な全記憶空間が、カメラによって生成される画像シーケンスによって最終的に消費されてしまう。こうした状況においては、１つの選択肢は、例えばオペレータに磁気ディスクか光ディスクかディジタルテープカセットを交換させることによって、空の記憶空間を有する別のディジタル記憶媒体に手作業で切り換えることである。
【０００６】
しかし、追加の記憶空間を定期的に提供するために人間のオペレータに依存することは、様々な用途において、特に、監視システムが例えば夜分または夜間のような非業務時間中に使用されることになっている用途においては、望ましくない。
【０００７】
現在使用されている記憶媒体がディジタル画像で完全にまたはほぼ完全にいっぱいになってしまった状況に自動的に対処する自明な方法の１つは、最も古い画像を先入れ先出し（ＦＩＦＯ）ベースで削除し、それによってこうした古い画像で占められていた記憶空間を新たな画像を記憶するために連続的に再使用するということである。
【０００８】
しかし、このアプローチは少なくとも２つの欠点を有し、その第１の欠点は、履歴画像情報の保存が制限されているということである。それぞれの記憶媒体は、ディジタル情報を記憶する上で使用可能な最大量の記憶空間を有する。この最大量の記憶空間の現実の値にかかわらず、各記憶媒体は特定の数の画像だけしか記憶できず、この画像数は、記憶媒体の最大記憶容量、各画像の画素解像度、および、これらの画像の頻度すなわちレート（ｆｐｓ）に依存している。例えば、特定の記憶媒体が、例えば２時間の記録時間に相当する画像シーケンスを記憶することだけしかできない場合には、記憶空間を再使用するこうした自動手続きが使用される時に、２時間前よりも前に生じたイベントのすべてが完全にかつ取消不可能な形で失われることだろう。
【０００９】
第２の欠点は、こうした自動ＦＩＦＯ手続きが、本来的に、最も古い画像情報が常に最も重要度が低いという仮定の下で動作するということである。しかし、多くの状況において、例えば、警報状況が発生し、この警報状況がより古い画像情報の中に含まれている場合には、より古い特定の画像情報の方がより新しい特定の画像情報よりも実際には重要度が高いことがある。
〔発明の概要〕
本発明の目的は、カメラに基づく監視システムに対して大きな改善をもたらすことである。特に、本発明の目的は、時系列的に古い画像情報が従来技術のシステムよりも長い期間にわたって保持されることが可能であるように、監視カメラシステムによって記録され記憶される画像情報の広がりを時系列的に拡大することである。
【００１０】
別の目的は、履歴的な警報イベントに関連した画像の描写機能の強化を提供することである。さらに別の目的は、この監視システムによって提供される時系列の画像情報の適用範囲を動的に規定する選択権を監視システムのユーザに提供することである。
【００１１】
一般的に、上述の目的は、新たなディジタル画像を高画像品質で記憶して、特定のより古い画像または画像グループの画像品質を時間経過に応じて低減させ、これによってこうした特定の画像に必要な記憶空間を低減させることによって実現される。
【００１２】
さらに明確に述べると、本発明のこうした主要な目的は、時系列的に新しい第１の画像または画像グループが、第１の量の記憶空間を必要とする第１の画像品質で記憶され、そして、上記第１の画像または画像グループよりも時系列的に古い第２の画像または画像グループが、上記第１の量の記憶空間よりも小さい第２の量の記憶空間を必要とする第２の画像品質にその画像品質を低減させることによって処理される、時系列的な順序を有するディジタル画像のためのデータ記憶および低減方法によって実現される。
【００１３】
本発明の主要な目的は、さらに、カメラと、ディジタル記憶装置と、画像が生成された時点を反映する時系列的な順序を有する複数の画像をカメラから受け取ってその画像を記憶装置の中にディジタル方式で記憶するためにカメラと記憶装置とに作動的に接続されている画像記憶コントローラとを含む監視システムにおいて、記憶装置内に記憶されている個別の画像または画像グループに対して、各画像または各画像グループの時系列的な位置の関数である定性値を求める第１の手段と、特定の画像または画像グループをその定性値に対応して記憶装置内に記憶されている画像の中から選択する第２の手段と、上記特定の画像または画像グループを圧縮または削除する第３の手段とを画像記憶コントローラに備えることによって実現される。
【００１４】
本発明の他の目的と利点と特徴とが、下記の詳細な説明と添付された特許請求項と添付図面とを検討する時に明らかになるだろう。
【００１５】
以下では、次の添付図面を参照しながら、本発明をさらに詳細に説明する。
〔詳細な説明〕
図１は、本発明の好ましい実施形態による監視システムの全体図である。カメラ３０が監視ゾーン１０を監視するように配置されており、この監視ゾーンは任意の特定した容積または面積であり、何らかの理由から監視が必要とされている。したがって、監視ゾーンは、銀行、郵便局、カジノ、工場、オフィス構内、刑務所、犯罪者拘置所または留置室、警察署、家の庭、ガレージ、または、他の任意の監視区域の選択された部分であってよい。後続の開示では、カメラ３０は、ディジタルビデオカメラ、すなわち、例えば２５ｆｐｓのような予め決められたレートのスナップショットすなわち静止画像のシーケンスを提供するように構成されているカメラであると想定されている。しかし、カメラ３０は、同様に、アナログビデオ出力を提供する従来通りのアナログカメラであってもよく、このアナログビデオ出力は市販されているイメージディジタイザによってディジタル画像に変換される。カメラ３０は画像記憶コントローラ４０に接続されており、この画像記憶コントローラは、ＰＣ互換コンピュータのような任意の市販されているコンピュータ、または、より詳細に後述する機能性を提供するためのハードウェアとソフトウェアロジックを含むスタンドアロンの装置によって実現できる。あるいは、この画像記憶コントローラは、カメラ３０内部の電子回路によって実現されてもよい。
【００１６】
画像記憶コントローラ４０は、ハードディスクまたは他のディジタル記憶媒体のようなランダムアクセス記憶装置５０に作動的に接続されている。このシステムが、画像記憶コントローラ４０に作動的に接続されておりかつ監視ゾーン１０の内側または外側で生じる異常事態を検出するように構成されている警報検出器２０を含んでもよい。より詳細に後述するこの警報検出器２０は、例えば、市販されている赤外線動作検出器、煙検出器、湿度検出器、ドアまたは窓取付け形の磁気センサ、音響センサ、レーザ検出器、手動警報ボタン等であってよい。
【００１７】
図２ａは、図１に示してある監視システムの全体的な動作原理を示す。カメラ３０は、上述のように、規則正しい間隔の時間瞬間における監視ゾーン内の瞬間的な状況のスナップショットを表す連続したディジタル画像シーケンスを生成するように構成されている。カメラ３０が、例えば２５ｆｐｓ（１秒間当たりのフレーム数または画像数）のような定レートで画像を生成する。カメラ３０によって生成された画像は、ステップ１００で各々の新しい画像を受け取る画像記憶コントローラ４０に順次供給される。
【００１８】
ステップ１１０では、画像記憶コントローラ４０は、利用可能な十分な記憶空間が現時点で記憶装置５０内に存在するかどうかを調べる。回答が肯定である場合には、制御がステップ１２０に移行させられ、ステップ１２０では新しい画像が記憶装置５０に送られてその中に記憶される。一方、ステップ１１０で、利用可能な十分な記憶空間が存在しないと判定された場合には、制御がステップ１３０に移行させられる。本発明の主要要素を表すステップ１３０に関しては、次のセクションで詳細に説明する。概略的に説明すれば、ステップ１３０のタスクは、記憶装置５０内に既に記憶されている個々の画像または画像グループの重要度を評価し、「犠牲にされる」べき１つまたは複数のこれらの画像を選択し、その次に、その１つまたは複数の画像の品質を低減させるか、または、完全に取り除くことである。こうすることの目的は、ステップ１００で受け取られた新しい画像を記憶するのに十分なだけ大きい幾らかの記憶空間を解放することである。記憶空間を解放し終わった後に、制御は、こうして解放された記憶空間が新しい画像を記憶するのに十分であるかどうか、すなわち、記憶装置５０内に利用可能な十分な記憶空間が現時点で存在するかどうかどうかを調べるために、ステップ１１０に戻される。
【００１９】
図２ａの動作原理全体に対する代案として、図２ｂに示してあるように、この動作を２つに分割してもよい。第１のプロセスはエンドレスのループであり、このプロセスではステップ２００で新しい画像が受け取られ、ステップ２２０で記憶装置内に記憶される。その次に、制御がステップ２００に戻され、その次の新しい画像がカメラ３０から到着すると直ぐに、この手続きが繰り返される。第１のプロセスから独立している第２のプロセスでは、ステップ２１０において、記憶装置５０内に利用可能な十分な記憶空間が存在するかどうか、例えば、自由なすなわち未使用の記憶空間が予め決められた閾値を上回るか下回るかが判定される。ステップ２１０の判定の結果が肯定である場合には、制御は直ちにステップ２１０の最初に戻される。そうでない場合には、図２ａに関して説明したステップ１３０に完全に対応するステップ２３０が実行される。その次に、制御がステップ２１０の最初に戻され、ステップ２１０とステップ２３０とによってエンドレスの手続きが行われる。
【００２０】
図３には画像記憶コントローラ４０の主要構成部品が示されている。画像記憶モジュール３１０が、カメラ３０から新しい画像シーケンスを受け取って、記憶装置５０内にこれらの画像を順次記憶するように構成されている。画像記憶コントローラ４０は、さらに、画像評価モジュール３２０と、画像選択モジュール３３０と、画像低減モジュール３４０とを含み、これらのモジュールはすべて、図２ａおよび図２ｂにおけるステップ１３０または２３０の動作を行うように構成されている。画像記憶コントローラ４０は、さらに、画像評価モジュール３２０と画像選択モジュール３３０と画像低減モジュール３４０と画像記憶装置５０とに作動的に接続されている記憶空間検出モジュール３５０も含む。タイムゾーン管理モジュール３６０が、画像評価モジュール３２０と画像記憶装置５０とユーザ対話装置３８０とに作動的に接続されている。後者は、例えば、キーパッド、モニタ、カーソル制御装置、ジョイスティック等のような入力／出力手段を有するコンピュータまたは他の任意の装置であってよい。
【００２１】
最後に、警報処理モジュール３７０が警報検出器２０と画像評価モジュール３２０とに作動的に接続されている。上述のモジュールとは別に、画像記憶コントローラ４０は、モジュール３１０〜３７０の個々の動作と、これらのモジュールとカメラ３０と警報検出器２０と画像記憶装置５０とユーザ対話装置３８０とこれらモジュール間の相互作用とを制御するためのコントローラ手段を含む。このコントローラ手段は、図３には示していない別個のモジュールとして実現されてもよく、または、モジュール３１０〜３７０のどれかによって具体化されてもよい。さらに、画像記憶コントローラ４０の全ての部分は、コンピュータプログラムを実行することが可能な任意の装置上で実行されるソフトウェアルーチンとして実現されてもよい。あるいは、上述のモジュールの一部または全部が、集積半導体回路、論理ゲート、ディスクリートのアナログまたはディジタル素子、メモリ素子等のような様々なハードウェア部品として実現されてもよい。
【００２２】
次に、本発明の３つの好ましい実施形態を詳細に説明する。
〔第１の実施形態〕
本発明の第１の実施形態では、時系列的に古い（履歴的）ビデオ画像データの利用範囲が、こうした時系列的により古い情報に属する画像の一部分を排除することによって、すなわち、特定の古いビデオ画像データに関して１秒間当たりのフレーム数（ｆｐｓ）を低減させることによって拡大される。監視システムのユーザまたは管理者が、ユーザ対話装置３８０とタイムゾーン管理モジュール３６０とを介してタイムゾーンテーブルを指定することができる。例えば、ユーザ定義タイムゾーンテーブルは次の形であってもよい。
【００２３】
【表１】
【００２４】
上述のタイムゾーンテーブルは、例えば警備巡回の時間間隔が約３０分間である場合に有用であり、したがって、最高品質（例えば、２５ｆｐｓ）で１時間のビデオ記憶を有することが好ましい。監視システムが最初に起動された時には、画像記憶装置５０が、最高品質（すなわち、２５ｆｐｓ）のビデオ画像データでいっぱいになっている。
【００２５】
ステップ１１０またはステップ２１０において、記憶空間検出モジュール３５０によって、記憶装置５０内の利用可能な記憶空間が予め決められた閾値を下回っていると判定されると直ちに、画像評価モジュール３２０と画像選択モジュール３３０と画像低減モジュール３４０とが、記憶装置５０内に記憶されているビデオ画像シーケンスのより古い部分の処理を開始する。記憶装置５０が３９９，９６０個の画像を記憶することが可能であると仮定し、かつ、最初に画像が最大ｆｐｓ（この場合には２５ｆｐｓ）で記憶されていると仮定すると、記憶装置５０は、２６７分間のビデオ画像を記憶し終わる直前にいっぱいになる。この時点で、画像評価モジュール３２０は、タイムゾーン管理モジュール３６０によって管理されているタイムゾーンテーブルにアクセスして、６０分以上前のビデオ画像データを１５ｆｐｓに低減させるべきであるということを知る。この画像評価モジュール３２０は、６０分以上前の画像のビデオ品質における必要な低減を実行するように画像選択モジュール３３０に要求する。したがって、画像選択モジュール３３０は、廃棄されなければならない６０分以上前の画像の（２５−１５）／２５＝４０％を識別する。画像低減モジュール３４０は、ビデオデータの各秒において、当初の２５個の画像の中から１０個の画像を削除することを実行するように命じられる。
【００２６】
その次に、ステップ１１０／２１０が記憶装置５０内で利用可能な記憶空間がほとんど存在しないということを再び判定する時に、画像評価モジュール３２０と画像選択モジュール３３０と画像簡略化モジュール３４０とが、１８０分以上前の画像に関してｆｐｓ値を１５から２に低減させる。こうして、記憶装置５０は、すべての画像が２５ｆｐｓで記憶された場合の最大記憶時間である２６７分間に比較して１８６３分間のビデオ画像データを維持することが可能である。当然のことながら、最大記憶時間のこうした大きな延長を実現するための代償は、より古い画像ほどビデオ画像品質が低減させられるということである。しかし、監視という目的では、２ｆｐｓのビデオ画像品質でさえ、これらのビデオ画像に含まれる関連情報を識別するのに十分であることが多い。
【００２７】
上述の記憶スケジュールを図４にグラフの形で示す。
【００２８】
この第１の実施形態では、監視性能が、ユーザによって定義されかつモジュール３６０によって管理される警報設定テーブルを備えることによってさらに改善される。一例として、この警報設定テーブルを次のように設定してもよい。
【００２９】
【表２】
【００３０】
上述のテーブルから明らかなように、監視システムが、警報検出器２０によって検出されて警報処理モジュール３７０に報告される警報イベントに対応して第２のモードに入る。これに対応して、画像評価モジュール３２０と画像選択モジュール３３０と画像低減モジュール３４０は、例えば実際の警報イベントの発生の５分前に開始して例えば警報イベントの５分後に終了する警報シーケンス内の画像に対してより高いｆｐｓ値を使用するように動作させられる。
【００３１】
イベントの過程の一例を図５ａ〜５ｅに示す。警報イベントが時間Ｔ（分）に発生したと仮定され、したがって、上述の警報モードが警報イベントを中心とした１０分間にわたって動作していた。図５ａ〜５ｅのグラフは、それぞれにＴ＝０分、Ｔ＝３０分、Ｔ＝１２０分、Ｔ＝４００分、および、Ｔ＝２０００分のフレームレート分布を示す。１０分間の警報シーケンスが太い水平線で示されている。Ｔ＝１２０とＴ＝４００の場合（図５ｃおよび図５ｄ）に、２ｆｐｓゾーンは以前よりも早く終了することが見てとれるはずである。言い換えると、１０分間の警報シーケンスを高品質で記憶するために、最も古い画像を犠牲にすることによって長期記憶の品質が低減させられている。この見返りとして、この監視システムは、図４の１８６３分という限界よりも著しく古い、５ｆｐｓの警報画像情報（図５ｅ）を記憶することが可能である。
〔第２の実施形態〕
第２の実施形態では、画像記憶コントローラは、適応アルゴリズムにしたがって動作するように構成されており、この適応アルゴリズムは、記憶されたビデオ画像データを分単位にグループ化し、各分に関する重要度係数（重み）または定性値を算出する。記憶装置５０の記憶空間の一部が解放されなければならない場合には、このフレームレートが、最小値を有する分のビデオ画像データに対して低減させられる。個々の分のビデオデータは次式にしたがって算出され、
Ｖｎ＝Ａｎ・Ｆ（Ｔ）／（Ｔ・ｆｐｓｎ）
ここで、ｎは、各分に関する固有の識別子であり、
Ｖｎは、分ｎの定性値であり、
Ａｎは、分ｎの警報イベント重みであり、
Ｆ（Ｔ）は、異なった時期（ａｇｅ）の画像に関する重要度係数を記述する、時間に依存した不連続関数であり、
Ｔは、画像の時期であり、すなわち、それぞれの分の中で画像が生成された時点から経過した分の数であり、
ｆｐｓｎは、それぞれの分内での画像の現在フレームレートである。
【００３２】
例えば、関数Ｆ（Ｔ）は次の通りに設定されてもよい。
【００３３】
Ｔ＜６０の時に、Ｆ（Ｔ）＝１００、
６０＜Ｔ＜１８０の時に、Ｆ（Ｔ）＝９０、
１８０＜Ｔ＜６００の時に、Ｆ（Ｔ）＝８０、
６００＜Ｔの時に、Ｆ（Ｔ）＝７０
である。
【００３４】
Ａｎは通常の状態の間は１に設定され、警報と、これを中心とした例えば１０分間の前／後の警報シーケンスの間は８に設定される。
【００３５】
画像記憶コントローラは、最小の重みＶｎを有する特定の分のビデオデータを選択する。選択された分のビデオデータに関して、フレームレート（ｆｐｓ）が５０％低減させられ、すなわち、この選択された分のビデオデータから１つおきにフレームが削除される。その選択された分のビデオデータの画像品質がこのように低減させられるや否や、その重みＶｎが２倍にされ、それによって、その選択された分のビデオデータが直ぐにもう一度選択され、過剰に画像品質が低減させられることが防止される。
【００３６】
イベントの過程の一例を図６ａ〜６ｅに示す。この例では、記憶装置５０の最大記憶容量は２７０，０００フレームである。さらに、特定の分間に関するフレームレートが１ｆｐｓよりも低い値に低減させられている時は、その特定の分の画像シーケンス全体が取り除かれる。
〔第３の実施形態〕
第３の実施形態では、画像記憶コントローラ４０は、個々の画像の重要度を評価するために次式にしたがって動作するように構成されており、
Ｖ＝Ｗ・Ｋ１／（現在時間−画像生成時間）
ここで、Ｖは画像の現在値であり、
Ｗは画像の現在重みであり、周囲画像の状態に依存し、
Ｋ１は、画像が属する時間セグメントを記述する重要度係数である。特定の時間セグメントに関して常に最高のビデオ品質が望ましい場合には、重要度係数が非常に高く、最も重要性が低い／最も古い時間セグメントにおいては、重要度係数が低い値に設定される。
【００３７】
隣接する画像が取り除かれる時には、Ｗは、２つの隣接する画像の場合の１よりも大きい数を乗算される。さらに、重みＷは、特定の画像の重要性を増大させるために使用される。例えば、警報イベントが警報検出器２０によって検出された場合には、警報の前と後の特定の時間期間に属するフレームに、より高いＷが与えられる。さらに、ユーザは、重要度が高い特定のタイムゾーンを定義することができる。例えば、午後１７時と午後２４時との間の時間が危険性が高い時間と見なされる場合には、この時間期間に属する画像に関して重みＷが増大させられる。
〔第４の実施形態〕
単純ではあるが依然として効果的である実施形態を以下で説明するが、この実施形態では画像品質の低減は、（何分間かのビデオデータのような）画像グループではなく個々の画像に関して行われる。
【００３８】
一例として述べると、複数の画像ＡＢＣＤＥＦＧＨＩが記憶装置内に記憶され、これらの画像は時系列的な順序を有し、画像Ａが最も古い。最初に画像ＡＢ．．．Ｉのすべてに同じ重み１が与えられる。この重みを、次のように括弧の中に示す。
Ａ（１）、Ｂ（１）、Ｃ（１）、Ｄ（１）、Ｅ（１）、Ｆ（１）、Ｇ（１）、Ｈ（１）、Ｉ（１）
次に、画像記憶コントローラが画像の１つを犠牲にすることが必要であると判定し、画像Ａが最も古くかつ全ての画像が等しい重みを有するので、画像Ａが選択されると仮定する。これに対応して、隣接する画像、すなわち、この場合には画像Ｂの重みが２倍にされ、その結果として、次の状況が生じる。
Ｂ（２）、Ｃ（１）、Ｄ（１）、Ｅ（１）、Ｆ（１）、Ｇ（１）、Ｈ（１）、Ｉ（１）
このシーケンスから削除されるべきその次の画像は、画像Ｂの方が古いという事実にも係わらず、画像Ｃである。画像Ｂのより大きな重みが、そのより古い時期よりも勝っている。画像Ｃが削除される時には、隣接する画像、すなわち、画像Ｂと画像Ｄの重みが次のように２倍にされる。
Ｂ（４）、Ｄ（２）、Ｅ（１）、Ｆ（１）、Ｇ（１）、Ｈ（１）、Ｉ（１）
削除されるべき次の画像はＥであり、画像Ｂは、その時期がＢの増大した重みに勝るまで削除されないだろう。
〔他の実施形態〕
特定の画像シーケンスに関するフレームレート（ｆｐｓ）を低減させることによって画像品質の必要な低減が実現される上述のアプローチに対する代案として、記憶装置５０内に記憶された画像データを、それ自体としては公知である任意のデータ圧縮アルゴリズムを選択された画像または画像シーケンスに適用することによって低減させてもよい。例えば、ＪＰＥＧ圧縮、ＭＰＥＧ圧縮、フラクタル圧縮、または、ウェーブレット圧縮を使用してよい。通常は、ディジタル画像が記憶装置５０内に最初に記憶される時に、ディジタル画像はすでにある程度は圧縮されるだろう。このような場合には、画像品質の低減は、圧縮レートを増加させること、および／または、こうした最初に圧縮された画像に別の圧縮アルゴリズムを適用することを含む。あるいは、画像品質の低減は、これらの選択された画像に関する色彩情報を廃棄することによって、または、例えば画像中の１つおきの画素を犠牲にして個々の画像のサイズを縮小することによって行われてもよい。
【００３９】
さらに、それぞれの個別画像に割り当てられる初期重みまたは重要度係数が、対象となる画像と先行の画像との間の差の関数であってもよい。この差が大きい（おそらくは警報検出器２０によって検出される、監視ゾーン内のある種の動きを示す）場合には、対象となる画像に高い初期重みが割り当てられ、そうでない場合には、低い初期重みが、その対象となる画像に割り当てられる。
【００４０】
カメラ３０が、市販されている任意のコンピュータネットワークを介して画像記憶コントローラ４０と画像記憶装置５０とに接続されることが有利である。したがって、カメラ３０は、それ自体としては公知である市販されている任意のネットワークカメラであってもよい。
【００４１】
上記では本発明を幾つかの実施形態によって説明してきた。しかし、上述の実施形態以外の他の実施形態が、添付の特許請求項によって定義される通りの本発明の範囲内で同様に実現可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 好ましい実施形態による監視システムを示す略ブロック図である。
【図２ａ】 本発明による方法の主要な段階の概略的な流れ図である。
【図２ｂ】 図２ａの流れ図とは別の流れ図である。
【図３】 監視システムの好ましい実施形態の主要な構成部品を示すブロック図である。
【図４】 様々な瞬間における画像記憶スケジュールの説明図である。
【図５ａ】 様々な瞬間における画像記憶スケジュールの説明図である。
【図５ｂ】 様々な瞬間における画像記憶スケジュールの説明図である。
【図５ｃ】 様々な瞬間における画像記憶スケジュールの説明図である。
【図５ｄ】 様々な瞬間における画像記憶スケジュールの説明図である。
【図５ｅ】 様々な瞬間における画像記憶スケジュールの説明図である。
【図６ａ】 様々な瞬間における画像記憶スケジュールの説明図である。
【図６ｂ】 様々な瞬間における画像記憶スケジュールの説明図である。
【図６ｃ】 様々な瞬間における画像記憶スケジュールの説明図である。
【図６ｄ】 様々な瞬間における画像記憶スケジュールの説明図である。
【図６ｅ】 様々な瞬間における画像記憶スケジュールの説明図である。
〔技術分野〕
本発明は、一般的に、時系列的な順序を有するディジタル画像のためのデータ記憶および低減方法に関する。特に、本発明は、カメラと、ディジタル記憶装置と、画像が生成された時点を反映した時系列的な順序を有する複数の画像をカメラから受け取ってその画像をディジタル記憶装置の中にディジタル方式で記憶するためにカメラとディジタル記憶装置とに作動的に接続されている画像記憶コントローラとを有し、この方法を使用する監視システムに関する。本発明は、さらに、こうしたディジタル画像を記憶する方法にも関する。
〔背景技術〕
監視カメラシステムは、一般的に、銀行の出納係窓口またはカジノの賭博台のような業務場所における様々な区域を監視するために使用されている。従来においては、こうした監視システムはアナログビデオカメラを含み、このアナログビデオカメラは、標準的なＶＨＳカセットのような磁気テープカセット上に、監視ゾーン内のあらゆる活動状態を連続的に記録する。典型的には、こうしたカセットは、数時間、例えば２、４または８時間の公称記録時間を有する。テープカセットが記録でいっぱいになると、そのカセットは、人間のオペレータによって空のカセットと交換されなければならない。
【０００２】
記録ヘッドに対して磁気テープを移動させる速度を低減させ、それによって１秒間当たりに記憶されるフレーム数を低減させることによって、最大記録時間を増加させることが可能である。こうして、標準ＶＨＳテープの最大記録時間が例えば４８時間に延長され、それによって、当然のことながら、カセット交換までの時間も延長される。しかし、頻繁にテープを交換しなくてすむことの代償として、記録時間全体において画像品質が著しく低下する。
【０００３】
最近では、ディジタルビデオカメラが市場に現れている。こうしたカメラは、一定のレートでディジタルスナップショット画像すなわち静止画像のシーケンスを生成する。例えば、ヨーロッパタイプのカメラが１秒間当たり２５個の画像すなわちフレーム数（ｆｐｓ）のレートで画像を生成し、一方、ＵＳタイプのカメラが３０ｆｐｓで動作する。この画像のシーケンスをプレイバックした時には、画像間の迅速な切換を人間の観察者が意識しない。その代わりに、スナップショット画像のシーケンスが動画の連続ストリームとして体験される。
【０００４】
ディジタルカメラの出力が、磁気ディスク（ハードディスク）、光ディスク（ＣＤ、ＤＶＤ）またはディジタル磁気テープ（ＤＡＴ）のような適切な記憶媒体上に記憶される。同様に、アナログカメラの出力が、ディジタル画像シーケンスの形でディジタル化されて、こうした記憶媒体上に記憶されてもよい。
【０００５】
こうした画像は、一般的に、ＪＰＥＧ、ＭＰＥＧ、ウェーブレットまたはフラクタル圧縮のようなデータ圧縮アルゴリズムによって圧縮され、これらの圧縮アルゴリズムでは特定の画像情報が取り除かれ、それに応じて記憶空間の量が低減させられる。各ディジタル画像がどうしても大量の記憶空間（典型的には１０ＫＢから１０００ＫＢ）を必要とするので、高密度の最新のディジタル記憶媒体を使用する場合でも、使用可能な全記憶空間が、カメラによって生成される画像シーケンスによって最終的に消費されてしまう。こうした状況においては、１つの選択肢は、例えばオペレータに磁気ディスクか光ディスクかディジタルテープカセットを交換させることによって、空の記憶空間を有する別のディジタル記憶媒体に手作業で切り換えることである。
【０００６】
しかし、追加の記憶空間を定期的に提供するために人間のオペレータに依存することは、様々な用途において、特に、監視システムが例えば夜分または夜間のような非業務時間中に使用されることになっている用途においては、望ましくない。
【０００７】
現在使用されている記憶媒体がディジタル画像で完全にまたはほぼ完全にいっぱいになってしまった状況に自動的に対処する自明な方法の１つは、最も古い画像を先入れ先出し（ＦＩＦＯ）ベースで削除し、それによってこうした古い画像で占められていた記憶空間を新たな画像を記憶するために連続的に再使用するということである。
【０００８】
しかし、このアプローチは少なくとも２つの欠点を有し、その第１の欠点は、履歴画像情報の保存が制限されているということである。それぞれの記憶媒体は、ディジタル情報を記憶する上で使用可能な最大量の記憶空間を有する。この最大量の記憶空間の現実の値にかかわらず、各記憶媒体は特定の数の画像だけしか記憶できず、この画像数は、記憶媒体の最大記憶容量、各画像の画素解像度、および、これらの画像の頻度すなわちレート（ｆｐｓ）に依存している。例えば、特定の記憶媒体が、例えば２時間の記録時間に相当する画像シーケンスを記憶することだけしかできない場合には、記憶空間を再使用するこうした自動手続きが使用される時に、２時間前よりも前に生じたイベントのすべてが完全にかつ取消不可能な形で失われることだろう。
【０００９】
第２の欠点は、こうした自動ＦＩＦＯ手続きが、本来的に、最も古い画像情報が常に最も重要度が低いという仮定の下で動作するということである。しかし、多くの状況において、例えば、警報状況が発生し、この警報状況がより古い画像情報の中に含まれている場合には、より古い特定の画像情報の方がより新しい特定の画像情報よりも実際には重要度が高いことがある。
〔発明の概要〕
本発明の目的は、カメラに基づく監視システムに対して大きな改善をもたらすことである。特に、本発明の目的は、時系列的に古い画像情報が従来技術のシステムよりも長い期間にわたって保持されることが可能であるように、監視カメラシステムによって記録され記憶される画像情報の広がりを時系列的に拡大することである。
【００１０】
別の目的は、履歴的な警報イベントに関連した画像の描写機能の強化を提供することである。さらに別の目的は、この監視システムによって提供される時系列の画像情報の適用範囲を動的に規定する選択権を監視システムのユーザに提供することである。
【００１１】
一般的に、上述の目的は、新たなディジタル画像を高画像品質で記憶して、特定のより古い画像または画像グループの画像品質を時間経過に応じて低減させ、これによってこうした特定の画像に必要な記憶空間を低減させることによって実現される。
【００１２】
さらに明確に述べると、本発明のこうした主要な目的は、時系列的に新しい第１の画像または画像グループが、第１の量の記憶空間を必要とする第１の画像品質で記憶され、そして、上記第１の画像または画像グループよりも時系列的に古い第２の画像または画像グループが、上記第１の量の記憶空間よりも小さい第２の量の記憶空間を必要とする第２の画像品質にその画像品質を低減させることによって処理される、時系列的な順序を有するディジタル画像のためのデータ記憶および低減方法によって実現される。
【００１３】
本発明の主要な目的は、さらに、カメラと、ディジタル記憶装置と、画像が生成された時点を反映する時系列的な順序を有する複数の画像をカメラから受け取ってその画像を記憶装置の中にディジタル方式で記憶するためにカメラと記憶装置とに作動的に接続されている画像記憶コントローラとを含む監視システムにおいて、記憶装置内に記憶されている個別の画像または画像グループに対して、各画像または各画像グループの時系列的な位置の関数である定性値を求める第１の手段と、特定の画像または画像グループをその定性値に対応して記憶装置内に記憶されている画像の中から選択する第２の手段と、上記特定の画像または画像グループを圧縮または削除する第３の手段とを画像記憶コントローラに備えることによって実現される。
【００１４】
本発明の他の目的と利点と特徴とが、下記の詳細な説明と添付された特許請求項と添付図面とを検討する時に明らかになるだろう。
【００１５】
以下では、次の添付図面を参照しながら、本発明をさらに詳細に説明する。
〔詳細な説明〕
図１は、本発明の好ましい実施形態による監視システムの全体図である。カメラ３０が監視ゾーン１０を監視するように配置されており、この監視ゾーンは任意の特定した容積または面積であり、何らかの理由から監視が必要とされている。したがって、監視ゾーンは、銀行、郵便局、カジノ、工場、オフィス構内、刑務所、犯罪者拘置所または留置室、警察署、家の庭、ガレージ、または、他の任意の監視区域の選択された部分であってよい。後続の開示では、カメラ３０は、ディジタルビデオカメラ、すなわち、例えば２５ｆｐｓのような予め決められたレートのスナップショットすなわち静止画像のシーケンスを提供するように構成されているカメラであると想定されている。しかし、カメラ３０は、同様に、アナログビデオ出力を提供する従来通りのアナログカメラであってもよく、このアナログビデオ出力は市販されているイメージディジタイザによってディジタル画像に変換される。カメラ３０は画像記憶コントローラ４０に接続されており、この画像記憶コントローラは、ＰＣ互換コンピュータのような任意の市販されているコンピュータ、または、より詳細に後述する機能性を提供するためのハードウェアとソフトウェアロジックを含むスタンドアロンの装置によって実現できる。あるいは、この画像記憶コントローラは、カメラ３０内部の電子回路によって実現されてもよい。
【００１６】
画像記憶コントローラ４０は、ハードディスクまたは他のディジタル記憶媒体のようなランダムアクセス記憶装置５０に作動的に接続されている。このシステムが、画像記憶コントローラ４０に作動的に接続されておりかつ監視ゾーン１０の内側または外側で生じる異常事態を検出するように構成されている警報検出器２０を含んでもよい。より詳細に後述するこの警報検出器２０は、例えば、市販されている赤外線動作検出器、煙検出器、湿度検出器、ドアまたは窓取付け形の磁気センサ、音響センサ、レーザ検出器、手動警報ボタン等であってよい。
【００１７】
図２ａは、図１に示してある監視システムの全体的な動作原理を示す。カメラ３０は、上述のように、規則正しい間隔の時間瞬間における監視ゾーン内の瞬間的な状況のスナップショットを表す連続したディジタル画像シーケンスを生成するように構成されている。カメラ３０が、例えば２５ｆｐｓ（１秒間当たりのフレーム数または画像数）のような定レートで画像を生成する。カメラ３０によって生成された画像は、ステップ１００で各々の新しい画像を受け取る画像記憶コントローラ４０に順次供給される。
【００１８】
ステップ１１０では、画像記憶コントローラ４０は、利用可能な十分な記憶空間が現時点で記憶装置５０内に存在するかどうかを調べる。回答が肯定である場合には、制御がステップ１２０に移行させられ、ステップ１２０では新しい画像が記憶装置５０に送られてその中に記憶される。一方、ステップ１１０で、利用可能な十分な記憶空間が存在しないと判定された場合には、制御がステップ１３０に移行させられる。本発明の主要要素を表すステップ１３０に関しては、次のセクションで詳細に説明する。概略的に説明すれば、ステップ１３０のタスクは、記憶装置５０内に既に記憶されている個々の画像または画像グループの重要度を評価し、「犠牲にされる」べき１つまたは複数のこれらの画像を選択し、その次に、その１つまたは複数の画像の品質を低減させるか、または、完全に取り除くことである。こうすることの目的は、ステップ１００で受け取られた新しい画像を記憶するのに十分なだけ大きい幾らかの記憶空間を解放することである。記憶空間を解放し終わった後に、制御は、こうして解放された記憶空間が新しい画像を記憶するのに十分であるかどうか、すなわち、記憶装置５０内に利用可能な十分な記憶空間が現時点で存在するかどうかどうかを調べるために、ステップ１１０に戻される。
【００１９】
図２ａの動作原理全体に対する代案として、図２ｂに示してあるように、この動作を２つに分割してもよい。第１のプロセスはエンドレスのループであり、このプロセスではステップ２００で新しい画像が受け取られ、ステップ２２０で記憶装置内に記憶される。その次に、制御がステップ２００に戻され、その次の新しい画像がカメラ３０から到着すると直ぐに、この手続きが繰り返される。第１のプロセスから独立している第２のプロセスでは、ステップ２１０において、記憶装置５０内に利用可能な十分な記憶空間が存在するかどうか、例えば、自由なすなわち未使用の記憶空間が予め決められた閾値を上回るか下回るかが判定される。ステップ２１０の判定の結果が肯定である場合には、制御は直ちにステップ２１０の最初に戻される。そうでない場合には、図２ａに関して説明したステップ１３０に完全に対応するステップ２３０が実行される。その次に、制御がステップ２１０の最初に戻され、ステップ２１０とステップ２３０とによってエンドレスの手続きが行われる。
【００２０】
図３には画像記憶コントローラ４０の主要構成部品が示されている。画像記憶モジュール３１０が、カメラ３０から新しい画像シーケンスを受け取って、記憶装置５０内にこれらの画像を順次記憶するように構成されている。画像記憶コントローラ４０は、さらに、画像評価モジュール３２０と、画像選択モジュール３３０と、画像低減モジュール３４０とを含み、これらのモジュールはすべて、図２ａおよび図２ｂにおけるステップ１３０または２３０の動作を行うように構成されている。画像記憶コントローラ４０は、さらに、画像評価モジュール３２０と画像選択モジュール３３０と画像低減モジュール３４０と画像記憶装置５０とに作動的に接続されている記憶空間検出モジュール３５０も含む。タイムゾーン管理モジュール３６０が、画像評価モジュール３２０と画像記憶装置５０とユーザ対話装置３８０とに作動的に接続されている。後者は、例えば、キーパッド、モニタ、カーソル制御装置、ジョイスティック等のような入力／出力手段を有するコンピュータまたは他の任意の装置であってよい。
【００２１】
最後に、警報処理モジュール３７０が警報検出器２０と画像評価モジュール３２０とに作動的に接続されている。上述のモジュールとは別に、画像記憶コントローラ４０は、モジュール３１０〜３７０の個々の動作と、これらのモジュールとカメラ３０と警報検出器２０と画像記憶装置５０とユーザ対話装置３８０とこれらモジュール間の相互作用とを制御するためのコントローラ手段を含む。このコントローラ手段は、図３には示していない別個のモジュールとして実現されてもよく、または、モジュール３１０〜３７０のどれかによって具体化されてもよい。さらに、画像記憶コントローラ４０の全ての部分は、コンピュータプログラムを実行することが可能な任意の装置上で実行されるソフトウェアルーチンとして実現されてもよい。あるいは、上述のモジュールの一部または全部が、集積半導体回路、論理ゲート、ディスクリートのアナログまたはディジタル素子、メモリ素子等のような様々なハードウェア部品として実現されてもよい。
【００２２】
次に、本発明の３つの好ましい実施形態を詳細に説明する。
〔第１の実施形態〕
本発明の第１の実施形態では、時系列的に古い（履歴的）ビデオ画像データの利用範囲が、こうした時系列的により古い情報に属する画像の一部分を排除することによって、すなわち、特定の古いビデオ画像データに関して１秒間当たりのフレーム数（ｆｐｓ）を低減させることによって拡大される。監視システムのユーザまたは管理者が、ユーザ対話装置３８０とタイムゾーン管理モジュール３６０とを介してタイムゾーンテーブルを指定することができる。例えば、ユーザ定義タイムゾーンテーブルは次の形であってもよい。
【００２３】
【表１】
上述のタイムゾーンテーブルは、例えば警備巡回の時間間隔が約３０分間である場合に有用であり、したがって、最高品質（例えば、２５ｆｐｓ）で１時間のビデオ記憶を有することが好ましい。監視システムが最初に起動された時には、画像記憶装置５０が、最高品質（すなわち、２５ｆｐｓ）のビデオ画像データでいっぱいになっている。
【００２５】
ステップ１１０またはステップ２１０において、記憶空間検出モジュール３５０によって、記憶装置５０内の利用可能な記憶空間が予め決められた閾値を下回っていると判定されると直ちに、画像評価モジュール３２０と画像選択モジュール３３０と画像低減モジュール３４０とが、記憶装置５０内に記憶されているビデオ画像シーケンスのより古い部分の処理を開始する。記憶装置５０が３９９，９６０個の画像を記憶することが可能であると仮定し、かつ、最初に画像が最大ｆｐｓ（この場合には２５ｆｐｓ）で記憶されていると仮定すると、記憶装置５０は、２６７分間のビデオ画像を記憶し終わる直前にいっぱいになる。この時点で、画像評価モジュール３２０は、タイムゾーン管理モジュール３６０によって管理されているタイムゾーンテーブルにアクセスして、６０分以上前のビデオ画像データを１５ｆｐｓに低減させるべきであるということを知る。この画像評価モジュール３２０は、６０分以上前の画像のビデオ品質における必要な低減を実行するように画像選択モジュール３３０に要求する。したがって、画像選択モジュール３３０は、廃棄されなければならない６０分以上前の画像の（２５−１５）／２５＝４０％を識別する。画像低減モジュール３４０は、ビデオデータの各秒において、当初の２５個の画像の中から１０個の画像を削除することを実行するように命じられる。
【００２６】
その次に、ステップ１１０／２１０が記憶装置５０内で利用可能な記憶空間がほとんど存在しないということを再び判定する時に、画像評価モジュール３２０と画像選択モジュール３３０と画像簡略化モジュール３４０とが、１８０分以上前の画像に関してｆｐｓ値を１５から２に低減させる。こうして、記憶装置５０は、すべての画像が２５ｆｐｓで記憶された場合の最大記憶時間である２６７分間に比較して１８６３分間のビデオ画像データを維持することが可能である。当然のことながら、最大記憶時間のこうした大きな延長を実現するための代償は、より古い画像ほどビデオ画像品質が低減させられるということである。しかし、監視という目的では、２ｆｐｓのビデオ画像品質でさえ、これらのビデオ画像に含まれる関連情報を識別するのに十分であることが多い。
【００２７】
上述の記憶スケジュールを図４にグラフの形で示す。
【００２８】
この第１の実施形態では、監視性能が、ユーザによって定義されかつモジュール３６０によって管理される警報設定テーブルを備えることによってさらに改善される。一例として、この警報設定テーブルを次のように設定してもよい。
【００２９】
【表２】
上述のテーブルから明らかなように、監視システムが、警報検出器２０によって検出されて警報処理モジュール３７０に報告される警報イベントに対応して第２のモードに入る。これに対応して、画像評価モジュール３２０と画像選択モジュール３３０と画像低減モジュール３４０は、例えば実際の警報イベントの発生の５分前に開始して例えば警報イベントの５分後に終了する警報シーケンス内の画像に対してより高いｆｐｓ値を使用するように動作させられる。
【００３１】
イベントの過程の一例を図５ａ〜５ｅに示す。警報イベントが時間Ｔ（分）に発生したと仮定され、したがって、上述の警報モードが警報イベントを中心とした１０分間にわたって動作していた。図５ａ〜５ｅのグラフは、それぞれにＴ＝０分、Ｔ＝３０分、Ｔ＝１２０分、Ｔ＝４００分、および、Ｔ＝２０００分のフレームレート分布を示す。１０分間の警報シーケンスが太い水平線で示されている。Ｔ＝１２０とＴ＝４００の場合（図５ｃおよび図５ｄ）に、２ｆｐｓゾーンは以前よりも早く終了することが見てとれるはずである。言い換えると、１０分間の警報シーケンスを高品質で記憶するために、最も古い画像を犠牲にすることによって長期記憶の品質が低減させられている。この見返りとして、この監視システムは、図４の１８６３分という限界よりも著しく古い、５ｆｐｓの警報画像情報（図５ｅ）を記憶することが可能である。
〔第２の実施形態〕
第２の実施形態では、画像記憶コントローラは、適応アルゴリズムにしたがって動作するように構成されており、この適応アルゴリズムは、記憶されたビデオ画像データを分単位にグループ化し、各分に関する重要度係数（重み）または定性値を算出する。記憶装置５０の記憶空間の一部が解放されなければならない場合には、このフレームレートが、最小値を有する分のビデオ画像データに対して低減させられる。個々の分のビデオデータは次式にしたがって算出され、
Ｖｎ＝Ａｎ・Ｆ（Ｔ）／（Ｔ・ｆｐｓｎ）
ここで、ｎは、各分に関する固有の識別子であり、
Ｖｎは、分ｎの定性値であり、
Ａｎは、分ｎの警報イベント重みであり、
Ｆ（Ｔ）は、異なった時期（ａｇｅ）の画像に関する重要度係数を記述する、時間に依存した不連続関数であり、
Ｔは、画像の時期であり、すなわち、それぞれの分の中で画像が生成された時点から経過した分の数であり、
ｆｐｓｎは、それぞれの分内での画像の現在フレームレートである。
【００３２】
例えば、関数Ｆ（Ｔ）は次の通りに設定されてもよい。
【００３３】
Ｔ＜６０の時に、Ｆ（Ｔ）＝１００、
６０＜Ｔ＜１８０の時に、Ｆ（Ｔ）＝９０、
１８０＜Ｔ＜６００の時に、Ｆ（Ｔ）＝８０、
６００＜Ｔの時に、Ｆ（Ｔ）＝７０
である。
【００３４】
Ａｎは通常の状態の間は１に設定され、警報と、これを中心とした例えば１０分間の前／後の警報シーケンスの間は８に設定される。
【００３５】
画像記憶コントローラは、最小の重みＶｎを有する特定の分のビデオデータを選択する。選択された分のビデオデータに関して、フレームレート（ｆｐｓ）が５０％低減させられ、すなわち、この選択された分のビデオデータから１つおきにフレームが削除される。その選択された分のビデオデータの画像品質がこのように低減させられるや否や、その重みＶｎが２倍にされ、それによって、その選択された分のビデオデータが直ぐにもう一度選択され、過剰に画像品質が低減させられることが防止される。
【００３６】
イベントの過程の一例を図６ａ〜６ｅに示す。この例では、記憶装置５０の最大記憶容量は２７０，０００フレームである。さらに、特定の分間に関するフレームレートが１ｆｐｓよりも低い値に低減させられている時は、その特定の分の画像シーケンス全体が取り除かれる。
〔第３の実施形態〕
第３の実施形態では、画像記憶コントローラ４０は、個々の画像の重要度を評価するために次式にしたがって動作するように構成されており、
Ｖ＝Ｗ・Ｋ１／（現在時間−画像生成時間）
ここで、Ｖは画像の現在値であり、
Ｗは画像の現在重みであり、周囲画像の状態に依存し、
Ｋ１は、画像が属する時間セグメントを記述する重要度係数である。特定の時間セグメントに関して常に最高のビデオ品質が望ましい場合には、重要度係数が非常に高く、最も重要性が低い／最も古い時間セグメントにおいては、重要度係数が低い値に設定される。
【００３７】
隣接する画像が取り除かれる時には、Ｗは、２つの隣接する画像の場合の１よりも大きい数を乗算される。さらに、重みＷは、特定の画像の重要性を増大させるために使用される。例えば、警報イベントが警報検出器２０によって検出された場合には、警報の前と後の特定の時間期間に属するフレームに、より高いＷが与えられる。さらに、ユーザは、重要度が高い特定のタイムゾーンを定義することができる。例えば、午後１７時と午後２４時との間の時間が危険性が高い時間と見なされる場合には、この時間期間に属する画像に関して重みＷが増大させられる。
〔第４の実施形態〕
単純ではあるが依然として効果的である実施形態を以下で説明するが、この実施形態では画像品質の低減は、（何分間かのビデオデータのような）画像グループではなく個々の画像に関して行われる。
【００３８】
一例として述べると、複数の画像ＡＢＣＤＥＦＧＨＩが記憶装置内に記憶され、これらの画像は時系列的な順序を有し、画像Ａが最も古い。最初に画像ＡＢ．．．Ｉのすべてに同じ重み１が与えられる。この重みを、次のように括弧の中に示す。
Ａ（１）、Ｂ（１）、Ｃ（１）、Ｄ（１）、Ｅ（１）、Ｆ（１）、Ｇ（１）、Ｈ（１）、Ｉ（１）
次に、画像記憶コントローラが画像の１つを犠牲にすることが必要であると判定し、画像Ａが最も古くかつ全ての画像が等しい重みを有するので、画像Ａが選択されると仮定する。これに対応して、隣接する画像、すなわち、この場合には画像Ｂの重みが２倍にされ、その結果として、次の状況が生じる。
Ｂ（２）、Ｃ（１）、Ｄ（１）、Ｅ（１）、Ｆ（１）、Ｇ（１）、Ｈ（１）、Ｉ（１）
このシーケンスから削除されるべきその次の画像は、画像Ｂの方が古いという事実にも係わらず、画像Ｃである。画像Ｂのより大きな重みが、そのより古い時期よりも勝っている。画像Ｃが削除される時には、隣接する画像、すなわち、画像Ｂと画像Ｄの重みが次のように２倍にされる。
Ｂ（４）、Ｄ（２）、Ｅ（１）、Ｆ（１）、Ｇ（１）、Ｈ（１）、Ｉ（１）
削除されるべき次の画像はＥであり、画像Ｂは、その時期がＢの増大した重みに勝るまで削除されないだろう。
〔他の実施形態〕
特定の画像シーケンスに関するフレームレート（ｆｐｓ）を低減させることによって画像品質の必要な低減が実現される上述のアプローチに対する代案として、記憶装置５０内に記憶された画像データを、それ自体としては公知である任意のデータ圧縮アルゴリズムを選択された画像または画像シーケンスに適用することによって低減させてもよい。例えば、ＪＰＥＧ圧縮、ＭＰＥＧ圧縮、フラクタル圧縮、または、ウェーブレット圧縮を使用してよい。通常は、ディジタル画像が記憶装置５０内に最初に記憶される時に、ディジタル画像はすでにある程度は圧縮されるだろう。このような場合には、画像品質の低減は、圧縮レートを増加させること、および／または、こうした最初に圧縮された画像に別の圧縮アルゴリズムを適用することを含む。あるいは、画像品質の低減は、これらの選択された画像に関する色彩情報を廃棄することによって、または、例えば画像中の１つおきの画素を犠牲にして個々の画像のサイズを縮小することによって行われてもよい。
【００３９】
さらに、それぞれの個別画像に割り当てられる初期重みまたは重要度係数が、対象となる画像と先行の画像との間の差の関数であってもよい。この差が大きい（おそらくは警報検出器２０によって検出される、監視ゾーン内のある種の動きを示す）場合には、対象となる画像に高い初期重みが割り当てられ、そうでない場合には、低い初期重みが、その対象となる画像に割り当てられる。
【００４０】
カメラ３０が、市販されている任意のコンピュータネットワークを介して画像記憶コントローラ４０と画像記憶装置５０とに接続されることが有利である。したがって、カメラ３０は、それ自体としては公知である市販されている任意のネットワークカメラであってもよい。
【００４１】
上記では本発明を幾つかの実施形態によって説明してきた。しかし、上述の実施形態以外の他の実施形態が、添付の特許請求項によって定義される通りの本発明の範囲内で同様に実現可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 好ましい実施形態による監視システムを示す略ブロック図である。
【図２ａ】 本発明による方法の主要な段階の概略的な流れ図である。
【図２ｂ】 図２ａの流れ図とは別の流れ図である。
【図３】 監視システムの好ましい実施形態の主要な構成部品を示すブロック図である。
【図４】 様々な瞬間における画像記憶スケジュールの説明図である。
【図５ａ】 様々な瞬間における画像記憶スケジュールの説明図である。
【図５ｂ】 様々な瞬間における画像記憶スケジュールの説明図である。
【図５ｃ】 様々な瞬間における画像記憶スケジュールの説明図である。
【図５ｄ】 様々な瞬間における画像記憶スケジュールの説明図である。
【図５ｅ】 様々な瞬間における画像記憶スケジュールの説明図である。
【図６ａ】 様々な瞬間における画像記憶スケジュールの説明図である。
【図６ｂ】 様々な瞬間における画像記憶スケジュールの説明図である。
【図６ｃ】 様々な瞬間における画像記憶スケジュールの説明図である。
【図６ｄ】 様々な瞬間における画像記憶スケジュールの説明図である。
【図６ｅ】 様々な瞬間における画像記憶スケジュールの説明図である。
Claims (12)
- 画像が生成された時点を反映した時系列順序で時系列位置にディジタル画像または画像グル−プを記憶するデータ記憶および低減方法において、
前記の記憶した画像または画像グループをそれぞれの定性値と関係付けすることと、
前記の時系列順序で前記の記憶した画像または画像グループの一時的時系列位置に対応して前記定性値を繰返し更新することと、
前記の記憶した画像または画像グループの中から最も低い定性値を持った特定の画像または画像グルールを選択することと、
選択した特定の画像または画像グループを圧縮または削除することと、
前記の選択した特定の画像または画像グループに時系列的に隣接している画像に対する前記定性値を増加させることと、
を特徴とする方法。 - 好ましくは前記画像グループのｆｐｓ（１秒間当たりのフレーム数）値を低減させるために、前記の選択した特定の画像グループ内の時系列的に隣接していない画像を削除する請求項１に記載の方法。
- 前記の選択した特定の画像または画像グループにＪＰＥＧ、ＭＰＥＧ、ウェーブレット、または、フラクタル圧縮を適用する請求項２に記載の方法。
- 前記の選択した特定の画像または画像グループ内の個々の画素の色彩に関しては情報を廃棄する請求項１に記載の方法。
- 前記の選択された特定の画像または画像グループ内の個々の画素を廃棄する請求項１に記載の方法。
- 前記重要度係数を、警報イベントに関連した画像に対して増大させる請求項１から５のいずれか１項に記載の方法。
- カメラ（３０）と、
ディジタル記憶装置（５０）と、
画像が生成された時点を反映した時系列順序を有する複数の画像を前記カメラから受け取って前記記憶装置の中にディジタル方式で記憶するために、前記カメラと前記記憶装置とに作動的に接続されている画像記憶コントローラと、
を含む監視システムにおいて、前記画像記憶コントローラは、
前記記憶装置（５０）内に記憶されている個別の画像または画像グループに対し定性値を繰り返し決定する第１の手段（３２０）であって、該定性値は前記時系列順序でそれぞれの前記画像または画像グループの一時的時系列位置に対応して決定される第１の手段と、
前記記憶装置内に記憶されている画像の中から特定の画像または画像グループを最も低い定性値により選択する第２の手段（３３０）と、
前記の選択された特定の画像または画像グループを圧縮または削除する第３の手段（３４０）と、
前記の選択した特定の画像または画像グループに時系列的に隣接している画像に対する前記定性値を増加させる手段と、
を備えることを特徴とする監視システム。 - 前記記憶装置内で利用可能な記憶空間の量を求めるための、および、前記記憶空間が予め決められた値を下回っている場合に前記第１、第２および第３の手段（３２０、３３０、３４０）を起動するための第４の手段（３５０）をさらに含む請求項７に記載の監視システム。
- 前記記憶装置（５０）内に記憶されている画像が前記画像の時系列的な位置に応じて異なったタイムゾーンに分けられるタイムゾーンテーブルを維持するための第５の手段（３６０）をさらに含み、前記第１の手段（３２０）は前記第５の手段に作動的に接続されており、かつ、各画像の前記定性値をそのタイムゾーンに対応して決定するように構成されている請求項７または８に記載の監視システム。
- ユーザが前記タイムゾーンテーブルを定義または再定義することを可能にするための、前記第５の手段（３６０）に作動的に接続されている第６の手段（３６０）をさらに含む請求項９に記載の監視システム。
- 外部警報信号に応答し、かつ、前記警報信号に応答して前記第１の手段（３２０）に警報イベントを供給するように構成されている第７の手段（３７０）をさらに含み、前記第１の手段は、好ましくは前記警報イベントに時系列的に近い時間間隔内の画像に関する前記定性値を局所的に増大させることによって、前記定性値を求める時に前記警報イベントを計算に入れるように構成されている請求項７から１０のいずれか１項に記載の監視システム。
- 前記第１、第２および第３の手段（３２０、３３０、３４０）は、好ましくは前記記憶装置（５０）内の前記画像のサブセットに対して１秒間当たりのフレーム数（ｆｐｓ）値を低減するように、前記サブセット内の互いに定間隔を置いた時系列的に隣接していない画像を選択して削除するように構成されている請求項７から１１のいずれか１項に記載の監視システム。
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