JP4467224B2 - 画像送受信システム、画像送信装置並びに画像受信装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像送受信システム、画像送信装置並びに画像受信装置に係り、連続する映像等の画像を画像送信装置から画像受信装置に送信する画像送受信システム、画像送信装置並びに画像受信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の特開平６−６２４０９号の公報には、複数のビデオカメラのうち、動きのある画像を撮像しているビデオカメラからの映像信号のみを記録することで、動きのない不要な映像を記録することなく、効率の高い監視を行うことが可能な監視用映像信号記録装置が示されている。
【０００３】
当該監視用映像信号記録装置では、３台のビデオカメラより入力された映像信号が第１の切換器と第２の切換器に入力されている。第２の切換器の出力はフレームメモリ回路と比較回路とに加えられ、比較回路においてフレームメモリ回路を経由した１フレーム前の信号と比較され、動き判別回路が画像の動きを検出する。動きのある映像を撮像しているビデオカメラを検出した入力切換回路は第１の切換器と識別信号付加回路を制御し、動きのある映像信号にビデオカメラに対応する識別信号を付加して記録するように構成されている。
【０００４】
また、画像中から動きの大きな物体の含まれる領域を取り出し拡大して表示し追尾動作を安定させるテレビドアフォンが、特開平５−６８１９５号の公報に示されている。
【０００５】
当該ドアフォンでは、以下の処理を行うことによって、画像の拡大表示を行っている。先ず、ＣＣＤカメラにより撮像しＡ／Ｄ変換器によりデジタル化し画像メモリに記憶させる。動き検出手段により現在の画像と前の画像とを比較し、動きがある部分を検出する。画像は各領域に分割され、計算手段により動き検出手段により検出した動きのある場所の大きさを比較判定する。分割領域の動き判定手段により分割画像の動きがあるしきい値の範囲内であるかどうかを判断し、その判断結果により記録した画像を拡大表示している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の特開平６−６２４０９号の公報に示されている監視用映像信号記録装置では、監視カメラのＣＣＤ等の撮像手段又はその撮像手段の後段の増幅回路等で発生する映像信号のノイズのために、実際には動きのある被写体が含まれていないにも関わらず画像が切り換わってしまうという不具合を生ずる。特に監視カメラのように、暗い被写体を撮影する可能性が高い場合には、映像信号のレベルに対して撮像手段等から発生するノイズの割合が増えるために、何も動く被写体が存在してないにもかかわらず動き識別回路が映像信号の変化によって被写体に動きがあると判断して、ノイズの多い映像を記録し続けることになる。
【０００７】
また、監視カメラシステムのように、監視カメラから監視用映像信号記録装置までの距離が長い場合には、監視カメラではノイズの発生が少なくても、映像信号が伝送される経路で外部から電磁波等の影響を受けて映像信号にノイズが乗る可能性が高い。特にビルに設けられた監視カメラでは、信号を伝送する経路が長いことと、エレベータや空調機、シャッター等の動力源や動力線から発生する電磁ノイズの影響を受けやすい。このような場合にも、実際には動く被写体が存在してないにもかかわらず動き識別回路が映像信号の変化によって被写体に動きがあると判断して、ノイズが含まれている映像を記録し続けることになる。
【０００８】
また、特開平６−６２４０９号の公報に示されている監視用映像信号記録装置や、特開平５−６８１９５号の公報に示されているテレビドアフォンでは、監視カメラが撮像した画像の画角全体の映像信号を、別の場所又は遠隔地に存在する画像の処理回路等に伝送する必要がある。一般に映像信号の情報量は大変多いので、数Ｍｂｐｓ以上の転送レートを確保するとともにノイズに強い配線を用いる必要がある。また、監視カメラが複数台備えられている場合には、それぞれの監視カメラ毎に専用の映像信号の配線を設ける必要があった。これは、ビル等の建物内や屋外、遠隔地の複数の場所に監視カメラを設置して映像を管理する際には、たいへんな設置費用を要するものである。
【０００９】
この映像信号の伝送にあたって、デジタル情報化した画像データをパケット通信等の通信手段を用いて混合して伝送することによって、複数台の監視カメラで撮像した画像を少ない本数の送信線を共用して送信することが可能となるのであるが、その際には画像の画素数や階調を例えば１／１０〜１／１００程度に大幅に減少させて伝送するようにしないと、全ての映像情報を送信することができない。
【００１０】
従って従来の監視カメラでは、撮影した映像信号をＬＡＮやインターネット等の通信網を介して離れた場所に送信する場合に、撮像した画像のフレーム数を極端に減少して送信するか、又は１フレームの画像サイズや階調が極端に減少させてから送信しなければならず、結果的に高画質な監視映像を送信することができないという不具合を生じていた。
【００１１】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、画像送信装置にて記憶している画像の各フレームの最大差分範囲のみを送信することによって、映像の伝送に必要な情報量を減少させつつ、画像受信装置側では高画質な映像を表示又は記録することが可能な画像送信装置並びに画像送受信システムを提供することを目的としている。
【００１２】
また本発明は、画像送信装置等の通信機器から動きのある部分の映像情報又は画像の最大差分範囲のみを受信して、少ない情報の伝送量で高画質な映像を表示又は記録することが可能な画像送受信システム並びに画像受信装置を提供することを目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明に係る画像送受信システムは、画像を記憶する記憶手段から、前画像である第１の画像と現画像である第２の画像とを読み出して、両画像の差である差分画像を抽出し、該抽出した差分画像に含まれるノイズ成分を除去したノイズ除去差分画像を生成し、前記ノイズ除去差分画像について最大差分範囲を検出し、検出された最大差分範囲以外の部分の色を黒もしくは透明に設定、検出された最大差分範囲以外の部分の色情報を零に設定または検出された最大差分範囲以外の部分を削除する処理を行う送信側情報処理手段と、前記処理の行われたノイズ除去差分画像を他の通信機器に送信する送信手段とを備えたことを特徴としている。
【００１４】
本発明によれば、画像送信装置にて記憶している画像の各フレームの最大差分範囲のみを送信することによって、映像の伝送に必要な情報量を減少させることが可能となる。
【００１５】
また、前記目的を達成するために、本発明に係る画像受信装置は、本発明に係る画像送信装置から、最大差分範囲以外の部分の色が黒もしくは透明に設定、最大差分範囲以外の部分の色情報が零に設定または最大差分範囲以外の部分が削除されたノイズ除去差分画像を受信する受信手段と、初期値を零とする全画像を記憶する受信側記憶手段と、前記受信側記憶手段に記憶された全画像と前記受信手段の受信したノイズ除去差分画像とを加算した画像を生成し、該生成した画像を、最新の全画像として前記受信側記憶手段に記憶するとともに、該生成した画像を表示手段または記録手段に出力する第１の処理を実施する受信側情報処理手段とを備えたことを特徴としている。
【００１６】
本発明によれば、動きのある部分の映像情報又は画像の最大差分範囲のみを受信して、少ない情報の伝送量で高画質な映像を表示又は記録することが可能となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下添付図面に従って、本発明に係る画像送受信システム、画像送信装置並びに画像受信装置の好ましい実施の形態について詳説する。
【００１８】
図１は、本発明に係る画像送受信システムの全体構成図を示す。
【００１９】
同図に示すように画像送信システムには、被写体像を撮像した画像の各フレームの差分画像を抽出してＬＡＮやインターネット等の通信網１２を介して画像受信装置９０に送信するカメラ１０、１０Ａ、１０Ｂと、カメラ１０にて撮像した画像を画像受信装置９０に送信する際に差分画像の画像信号を中継する無線基地局１４及び無線通信網１６とが設けられている。
【００２０】
例えばカメラ１０等で撮像された画像の各フレームの差分画像は、無線基地局１４と無線通信網１６と、通信網１２とを介して画像受信装置９０に送信される。カメラ１０から通信網１２等を介して画像の各フレームの差分を受信した画像受信装置９０では、現在までに記憶手段等に記録されている全画像と新たに受信した差分画像とから、最新の全画像を生成する処理を行って、該生成した全画像を表示手段に表示したり、記録手段に記録する処理を行う。
【００２１】
図２に、本発明に係る画像送信装置の信号処理系ブロック図を示す。
【００２２】
同図に示すように画像送信装置の一形態であるカメラ１０の撮像処理部には、撮像レンズを介して受光面に結像した被写体像を光電変換して画像信号として出力する撮像手段１５０と、アナログ信号用の画像処理手段１５３と、アナログの画像信号をデジタルの画像データに変換するＡ／Ｄ変換器１５４とが設けられている。
【００２３】
また、画像データ等の情報を通信網１２や無線基地局１４を介して画像受信装置９０等の他の通信機器と送受信するための通信手段として、画像データ等の情報を電波等の搬送波に乗せて送信又は受信する送受信手段１５７（送信手段）と、搬送波及び画像データ等を送受信するアンテナ１５６と、画像データ等の情報を通信ケーブルを介して他の通信機器と送受信する通信コネクタ１６２とが設けられている。
【００２４】
また、カメラ１０には、画像データに対して圧縮処理等を実施する圧縮伸張手段１６７と、各種の文字を画像とともに表示手段１６８にオンスクリーンディスプレイするＯＳＤ１６９と、画像データに対してホワイトバランス処理を実施したり、ガンマ変換、ＹＣ変換処理、画素数の変換処理、電子ズーム処理、トリミング処理等を実施する信号処理手段１７０と、表示用の画像データを一時的に記憶しておくフレームメモリ１７１と、デジタルの画像データを表示用のコンポジット信号等に変換するＤ／Ａ変換器１７２とが設けられている。
【００２５】
また、カメラ１０には、電源スイッチやモード切替スイッチ等から構成される入力手段１７４と、入力手段１７４を介して入力された入力情報のインターフェースとなるＩ／Ｏ１７５と、記録媒体１７７（記憶手段、記録手段）を着脱可能に装着する記録媒体装着部１７８と、記録媒体１７７に対して画像データ等の情報を記録したり読み出したりする記録媒体インターフェース１７９とが設けられている。
【００２６】
また、カメラ１０には、カメラ１０全体の制御を行うとともに画像処理や通信処理を実施する情報処理手段１８０（差分抽出手段、ノイズ除去手段の機能を備えていてもよい）と、情報の書き換えが可能であるとともに記憶した調整用の各種定数等を記憶する不揮発性メモリ１８２（記憶手段、記録手段）と、カメラ１０の動作プログラムや定数等が記憶されているＲＯＭ１８３と、プログラム実行時の作業領域となるＲＡＭ１８４（記憶手段）とが設けられている。
【００２７】
また、カメラ１０には、時を刻むカレンダ時計１９０と、カメラ１０を駆動するための各種電力を供給する電源１９１と、カメラ１０を駆動する電力を貯蔵している電池１９１Ａと、撮像時に必要に応じて光を発光して被写体の光量不足を補う発光手段１９３と、該発光手段１９３の発光タイミングや発光時間等の調節を行う発光制御手段１９４とが設けられている。なお、カメラ１０の動作電源として電池１９１Ａを使用する代わりに、外部の電源から電力の供給を受けるようにしてもよい。
【００２８】
また、電子カメラ１０には、撮像した最新の画像の１フレームと前回サンプリングした１フレームの画像の差分画像を抽出する差分抽出手段１９５と、２つの画像の差分を抽出した際等に発生するノイズ成分若しくはレベルの低い画像情報の除去若しくは減衰を実施してノイズ除去差分画像を生成するノイズ除去手段１９６とが設けられている。
【００２９】
また、カメラ１０に周囲の音声を集音して音声信号に変換するマイクと、該音声信号を増幅するとともに情報処理手段１８０で読み取り可能なデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換器を備え、画像とともに各サンプリングにおける音声の差分データ又は変化率のみを記録媒体１７７に記録したり、送受信手段１５７を介して画像受信装置９０に送信するようにしてもよい。
【００３０】
不揮発性メモリ１８２やＲＡＭ１８４又は記録媒体１７７等の記憶手段には、撮像手段１５０が撮像した画像等の第１の画像と、撮像した時刻の異なる第２の画像を記憶することが可能となっている。
【００３１】
また、差分抽出手段１９５（又は情報処理手段１８０）は、不揮発性メモリ１８２やＲＡＭ１８４又は記録媒体１７７等の記憶手段に記憶されている第１の画像と第２の画像との差である差分画像を抽出することが可能となっている。
【００３２】
また、不揮発性メモリ１８２、ＲＯＭ１８３又は記録媒体１７７等の記録手段には、差分抽出手段１９５が抽出した差分画像を形成している差分情報に含まれるノイズ成分を除去する際に、除去するノイズの除去基準となる閾値を記録することが可能となっている。
【００３３】
また、ノイズ除去手段１９６（又は情報処理手段１８０）は、差分抽出手段１９５が抽出した差分画像を形成している差分情報のうち、不揮発性メモリ１８２又は記録媒体１７７等の記録手段に記録されている閾値よりも小さい部分における差分情報を除去した、ノイズ除去差分画像を生成することが可能となっている。
【００３４】
また、送受信手段１５７（送信手段）は、ノイズ除去手段１９６が生成したノイズ除去差分画像を、画像受信装置９０等の他の通信機器に送信することが可能となっている。
【００３５】
図３に、本発明に係る画像送信装置が実施する画像の差分情報を抽出してネットワークに送信する処理のフローチャートを示す。
【００３６】
情報処理手段１８０は、ステップＳ１００「一定の周期で画像をサンプリングする」（以降Ｓ１００のように省略して記載する。）にて、最新の画像をサンプリングする処理を行う。
【００３７】
撮像する像はレンズによって撮像手段１５０の受光面に結像され、結像した被写体像は所定のサンプリング周期毎に光電変換されて画像処理手段１５３に出力される。画像処理手段１５３では、この画像信号に対して相関二重サンプリングや増幅、ノイズの低減処理等の画像処理を実施し、Ａ／Ｄ変換器１５４にてデジタルデータに変換する。そして、情報処理手段１８０の指令により信号処理手段１７０に転送され、画像のホワイトバランスやガンマ補正、ＹＣ変換、ズーム処理、画素数変換処理等の画像処理が施され、一時期ＶＲＡＭ又はＲＡＭ１８４等の記憶手段に記憶する。
【００３８】
このようにしてカメラ１０にて、最新の画像の１フレームがサンプリングされた状態になる。また、前回サンプリングした１フレームの画像も消去せずにＲＡＭ１８４等の記憶手段に記憶しておく。
【００３９】
図４に、画像送信装置が実施する画像の差分抽出処理とノイズ除去処理を実施する際の画像処理の経過を示す。
【００４０】
同図では、最新の画像の１フレームを「Ｎ」とし、前回サンプリングした１フレームの画像を「Ｎ−１」としている。なお、画像「Ｎ」及び画像「Ｎ−１」には、撮像手段１５０や画像処理手段１５３、Ａ／Ｄ変換器１５４等で発生するノイズが部分的に含まれている。なお、ノイズは、後述する差分抽出の演算時にも、画像「Ｎ」と画像「Ｎ−１」の若干の違い等によって発生する可能性がある。なおこのノイズには、画像「Ｎ」等に含まれる植物の葉や影の移動、小生物の移動、反射した光の照射等が含まれる。
【００４１】
次のＳ１０２「前画像と現画像の差分抽出」にて情報処理手段１８０は、ＲＡＭ１８４等の記憶手段に記録されている最新の画像の１フレーム（第２の画像）と前回サンプリングした１フレーム画像（第１の画像）を読み出して、差分抽出手段１９５に出力し、前記両画像の差を算出する処理を指示する。なお、この両画像の差分抽出処理を差分抽出手段１９５が実施する代わりに、情報処理手段１８０や圧縮伸張手段１６７、信号処理手段１７０等が実施するようにしても本発明の目的を達成することが可能である。Ｓ１０２にて、前画像と現画像の差分を抽出して得られる差分画像の例を、図４の（２０）に示す。
【００４２】
次のＳ１０４「差が特定値以上の箇所抽出、二値化」にて情報処理手段１８０は、Ｓ１０２にて差分抽出手段１９５が算出した差分画像を形成している差分情報をノイズ除去手段１９６に出力する。そして、ノイズ除去手段１９６に対して、画像の差分情報に対して二値化する旨の指示を出力する。
【００４３】
前記ノイズ除去の指示を情報処理手段１８０から取得したノイズ除去手段１９６では、取得した画像の差分情報について特定の閾値以上の値のみを抽出する処理を行って、抽出した部分について二値化処理又は数値化処理を行う。ノイズ除去手段１９６にて二値化処理が終了すると、情報処理手段１８０はＳ１０６「差の大きさが小さい領域を削除」にて、ノイズ除去手段１９６に対して、二値化した際の差の大きさが所定の閾値よりも小さい値を有する領域を削除する処理を行う。
【００４４】
この閾値は、差分情報に含まれるノイズ成分を除去する際に除去するノイズの除去基準となる閾値であって、ＲＯＭ１８３や不揮発性メモリ１８２等に予め記録されており、情報処理手段１８０又はノイズ除去手段１９６がその記録されている閾値を読み出して演算に利用する。Ｓ１０４及びＳ１０６にてノイズ除去を実施した後に得られるノイズ除去差分画像の例を、図４の（２２）に示す。
【００４５】
次にＳ１０８「最大差分エリア算出」にて情報処理手段１８０は、ノイズ除去手段１９６に対して、前記差の大きさが小さい領域を削除した後の画像の差分について、最大差分範囲を検出する処理を指示する。該最大差分エリア検出の指示を取得したノイズ除去手段１９６は、ノイズ除去後の差分画像に対して差分の値の大きいエリアを検出する処理を行う。
【００４６】
次にＳ１１０「最大差分エリア以外の部分を黒く塗り潰す」にて情報処理手段１８０は、ノイズ除去手段１９６に対して、前記最大差分エリアの色情報を「黒」に設定する指示を出力する。該最大差分エリア以外の部分を黒く塗りつぶす旨の指示を取得したノイズ除去手段１９６は、差分の値の大きいエリア以外の部分についての色情報を「黒」に設定して塗りつぶす処理を行う。本実施例では「黒」に塗りつぶす例で説明したが、差分の大きいエリア以外の部分を削除してもよいし、差分の大きいエリア以外の部分の色を透明にしてもよいし、差分の大きいエリア以外の部分の色情報（階調等）を「０」に設定するようにしてもよい。Ｓ１０８及びＳ１１０にて最大差分エリアを抽出した後のノイズ除去差分画像の例を図４の（２４）に示す。
【００４７】
なお上記の説明では、Ｓ１０４〜Ｓ１１０にて実施するノイズ除去処理を、ノイズ除去手段１９６が実施する例で説明したが、情報処理手段１８０自身が実施するようにしてもよいし、圧縮伸張手段１６７又は信号処理手段１７０が実施するようにしても、本発明の目的を達成することが可能である。
【００４８】
Ｓ１１０にてノイズ除去手段１９６が最大差分エリア以外の部分を黒く塗りつぶす処理が終了すると、情報処理手段１８０はＳ１１２「処理後の元画像を高周波数成分間引き圧縮する」にて、ノイズ除去手段１９６がノイズ除去処理を実施した後の最大差分エリア検出後の画像を、圧縮伸張手段１６７に伝送する処理を行う。また、情報処理手段は、ノイズ除去手段１９６がノイズ除去処理を実施した後のノイズ除去差分画像等を、圧縮伸張手段１６７に伝送するようにしてもよい。
【００４９】
特に、差分の値の大きいエリア以外の部分についての色情報を「黒」に設定して塗りつぶす処理を行なった画像は、圧縮の際に真っ黒の部分は最低周波数成分となるので、元画像と比べて非常に高圧縮を実現することが可能となる。したがって、後段で差分画像を画像受信措置９０に送信する際に送信する画像の情報量を減少させることが可能となり、通信網１２等の通信負荷を軽くすることが可能となる。また、通信網１２等の通信負荷に余裕がある場合には、より多くのフレーム数を画像受信装置９０に送信することが可能となる。したがって、全てのフレームを送信する場合と比較して、結果的に送信する動画像の品質を高めることが可能となる。
【００５０】
そして情報処理手段１８０は、前記最大差分エリア検出後の画像、又はノイズ除去差分画像に対して圧縮処理の実施を指示する情報を、圧縮伸張手段１６７に対して出力する。圧縮伸張手段１６７では、情報処理手段１８０からの圧縮処理の指示に基づいて、所定の圧縮フォーマットにて最大差分エリアの画像の圧縮処理を実施する。当該圧縮処理は、ＪＰＥＧ、ＧＩＦその他の圧縮形式を用いるようにしてもよい。
【００５１】
前記のＳ１１０にて最大差分エリア以外の部分を黒く塗りつぶしたり削除した画像又は、Ｓ１０２にて抽出した差分画像を画像受信装置等の他の通信機器に送信する画像とすることによって、圧縮処理後の画像データの画像サイズを大幅に減少させることが可能となる。特に定点撮影カメラや監視カメラでは、動きのない部分が大部分であるために、本発明のように動きのある部分（第１の画像と第２の画像の差分画像）のみを記録又は送信することによって、送信する画像のデータ量を大幅に減少させることが可能となる。また、従来のＭＰＥＧ等の動画像の圧縮手法でも時間軸方向に圧縮することによって映像情報を圧縮しているが、１グループの映像中に必ず１画面内で閉じた情報による複合化画面が挿入されるので、本発明に係る画像の差分を抽出して送信する方法の方がはるかに送信する画像の情報量が少なくて済む。
【００５２】
該圧縮処理が終了した最大差分エリア等の画像は、情報処理手段１８０の指示に基づいて一時期ＲＡＭ１８４等の記憶手段に一時記憶される。該最大差分エリアの画像を画像受信装置９０に送信する場合には、情報処理手段１８０はＳ１１４「ネットワークに送信」にて、ＲＡＭ１８４等の記憶手段に記憶されている最大差分エリア等の画像データに対して、画像受信装置９０固有のアドレスと、抽出した最大差分エリア等の元画像に対する場所情報とを関連付けて、送受信手段１５７に対して出力する処理を行う。該画像データは、アンテナ１５６又は通信コネクタ１６２を介して通信網１２に出力され、画像受信装置９０に送信される。
【００５３】
なお、前記画像データと関連付けて送信する「抽出した最大差分エリア等の元画像に対する場所情報」は、図４の（２２）に示す座標（Ｘ，Ｙ）などの位置情報等である。
【００５４】
また、前記最大差分エリアの画像を記録媒体１７７に記録する場合には、情報処理手段１８０はＲＡＭ１８４等の記録手段に記憶されている最大差分エリアの画像データと、抽出した最大差分エリアの元画像に対する場所情報とを関連付けて、記録媒体インターフェース１７９に対して出力する。記録媒体インターフェース１７９は、前記情報処理手段１８０から取得した画像データ等を、記録媒体１７７に対して記録する処理を行う。
【００５５】
なお、上記の説明では画像送信装置を撮像手段を備えたカメラとした実施の形態で説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、連続した動画の等の画像を記憶する記憶手段から画像を読み出して、他の通信機器に送信することが可能なパソコンやＰＤＡ（Personal Data Assistance）、携帯電話その他の電子機器であっても本発明の目的を達成することが可能である。
【００５６】
図５に、本発明に係る画像受信装置の信号処理系ブロック図を示す。
【００５７】
同図によれば、画像受信装置９０の情報送受信部には、通信回線９６０とインターネット等の通信網１２を介して他の通信機器（カメラ１０、１０Ａ、１０Ｂ等）と差分画像等の情報の送受信を行うための送受信手段９６５（受信手段）が設けられている。
【００５８】
また、画像受信装置９０には、カメラ１０等の画像送信装置から受信した画像や文字等の情報を表示する表示手段９６８と、情報処理手段の指令に基づいて表示手段９６８に対して表示用の画像信号を出力する表示制御手段９６９（出力手段）と、管理者が入力手段９７４を介して入力した各種情報を読み取って後述する情報処理手段に伝達したり、情報処理手段からの指示に基づいてＬＥＤ等の通知手段に表示指令を出力するＩ／Ｏ９７５とが設けられている。
【００５９】
また、画像受信装置９０には、画像受信装置９０の全体の制御や全画像の生成等の各種処理を行う情報処理手段（ＣＰＵ）９８０（出力手段）と、情報処理手段９８０を動作させるプログラムや各種定数が記録されているＲＯＭや情報処理手段９８０が処理を実行する際の作業領域となる記憶手段であるＲＡＭとから構成されるメモリ９８１と、画像受信装置９０の処理に関する各種定数やネットワーク上の自己の属性情報、ＵＲＬ（Uniform Resource Locators）、アドレス、サイトアドレス、ゲートウェイ情報ＤＮＳ（Domain Name System）等の接続情報等の情報や画像を記録するハードディスク等の記録手段９８６（記憶手段）と、時刻を刻むカレンダ時計９９０とが設けられている。
【００６０】
同図に示すように情報処理手段９８０と、表示制御手段９６９、Ｉ／Ｏ９７５、メモリ９８１、記録手段９８６、カレンダ時計９９０等を含む各周辺回路はバス９９９で接続されており、情報処理手段９８０は各々の周辺回路を制御することが可能であるとともに、情報処理手段９８０が実行する処理プログラムに基づいて周辺の各機器を制御することが可能となっている。
【００６１】
前記送受信手段９６５（受信手段）は、画像送信装置（カメラ１０、１０Ａ、１０Ｂ等）から差分画像を受信することが可能となっている。また、メモリ９８１又は記録手段９８６等の記憶手段には、前記送受信手段９６５が受信した差分画像を記憶することが可能となっている。
【００６２】
また、前記情報処理手段９８０は、前記メモリ９８１又は記録手段９８６等の記憶手段に記憶されている全画像、及び差分画像を読み出して加算し、最新の全画像を生成することが可能となっている。
【００６３】
また表示制御手段９６９（出力手段）は、情報処理手段９８０の指示に基づいて、前記生成した全画像を、表示手段９６８に出力することが可能となっている。また、情報処理手段９８０は、前記生成した全画像を、記録手段９８６やビデオテープ、ＤＶＤその他の記録手段に出力することが可能となっている。
【００６４】
図６に、画像受信装置が実施する画像生成処理の状態を示す。
【００６５】
電源投入後その他のような最初の状態では、画像送信装置（カメラ１０等）からは差分画像（ノイズ除去差分画像）を未だ受信していないので、記録手段９８６又はメモリ９８１等の記憶手段に記憶されている「Ｍ−３」の画像の情報は「零」である。
【００６６】
送受信手段９６５が、通信網１２と通信回線９６０を介して差分画像（図６に示す「ｎ−２」の差分画像）を受信すると、該受信した差分画像は一時期メモリ９８１又は記録手段９８６に記憶される。次に情報処理手段９８０は、メモリ９８１又は記録手段９８６に記録されている全画像「Ｍ−３」と差分画像「ｎ−２」とを読み出して、前記画像「Ｍ−３」と、差分画像「ｎ−２」とを加算する処理を実施して、最新の全画像「Ｍ−２」を生成する。この場合には、画像「Ｍ−３」の画像としての情報が「零」であったので、差分画像が最新の全画像となる。したがって、全画像「Ｍ−２」と差分画像「ｎ−２」とは同一の画像となる。
【００６７】
なお、画像受信装置９０が受信した画像を表示手段９６８に表示する場合には、情報処理手段９８０が生成した全画像を表示手段９６８に表示する旨の指示を表示制御手段９６９に対して出力する。すると表示手段９６８には、「Ｍ−２」の全画像が表示される。
【００６８】
次に送受信手段９６５が、通信網１２と通信回線９６０を介して差分画像（図６に示す「ｎ−１」の差分画像）を受信すると、該受信した差分画像は一時期メモリ９８１又は記録手段９８６に記憶される。次に情報処理手段９８０は、メモリ９８１又は記録手段９８６に記録されている全画像「Ｍ−２」と差分画像「ｎ−１」とを読み出して、前記画像「Ｍ−２」と、差分画像「ｎ−１」とを加算する処理を実施して、最新の全画像「Ｍ−１」を生成する。この時点で最新の全画像「Ｍ−１」として、カメラ１０にて撮像した画像「Ｎ−１」（図４参照）が再現される。
【００６９】
画像受信装置が受信した画像を表示手段９６８に表示する場合には、情報処理手段９８０が生成した最新の全画像と、表示手段９６８に表示する旨の指示を表示制御手段９６９に対して出力する。すると表示手段９６８には、「Ｍ−１」の全画像が表示される。
【００７０】
次に送受信手段９６５が、通信網１２と通信回線９６０を介して差分画像（図６に示す「ｎ」の差分画像）を受信すると、該受信した差分画像は一時期メモリ９８１又は記録手段９８６に記憶される。次に情報処理手段９８０は、メモリ９８１又は記録手段９８６に記録されている全画像「Ｍ−１」と差分画像「ｎ」とを読み出して、前記全画像「Ｍ−１」と、差分画像「ｎ」とを加算する処理を実施して、最新の全画像「Ｍ」を生成する。この時点で最新の全画像「Ｍ」として、カメラ１０にて撮像した画像「Ｎ」（図４参照）が再現される。
【００７１】
画像受信装置が受信した画像を表示手段９６８に表示する場合には、情報処理手段９８０が生成した全画像と、表示手段９６８に表示する旨の指示を表示制御手段９６９に対して出力する。すると表示手段９６８には、「Ｍ」の全画像が表示される。
【００７２】
また、画像受信装置が受信した画像を記録手段９８６に記録する場合に情報処理手段９８０は、情報処理手段９８０が生成した全画像を記録手段９８６に記録する処理を行う。また、生成した全画像を記録手段９８６に記録する代わりに、送受信手段９６５が画像送信手段から受信した差分画像をそのまま記録手段９８６に記録しておき、画像の再生時に記録手段９８６に記録されている差分画像を読み出して、画像生成処理を実施するようにしてもよい。
【００７３】
上記の処理を繰り返して実施することによって画像受信装置９０では、受信した差分画像に基づいて、カメラ１０等の画像送信装置にて撮像した画像を再現することが可能となる。このときに、カメラ１０等の画像送信装置から画像受信装置９０に送信される画像は、ノイズ除去差分画像のような撮像した画像の一部であるために、その差分画像の情報量は少ない情報量となる。また、カメラ１０等にて撮像した画像に動きがない場合（時間的に変化がない場合）や、動きがあっても所定の閾値よりも小さい場合においては、画像受信装置９０側に送信する画像の情報量はたいへん少ない情報量となる。
【００７４】
特に監視カメラや交差点における監視カメラのような定点撮像を実施する場合には、撮像した画像に殆ど動きがないので、監視カメラの画像データをカメラ１０等の画像送信装置から画像受信装置９０に送信する際には、画像の情報量を大幅に減少させることが可能となる。したがって、画像の伝送に際して設備費の安価なインターネットやＬＡＮ等の通信網１２を介して連続した画像又は映像を送信することが可能となる。
【００７５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、画像送信装置にて記憶している画像の各フレームの最大差分範囲のみを送信することによって、映像の伝送に必要な情報量を減少させることが可能となる。
【００７６】
また、本発明によれば、動きのある部分の映像情報又は画像の最大差分範囲のみを受信して、少ない情報の伝送量で高画質な映像を表示又は記録することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像送受信システムの全体構成図
【図２】本発明に係る画像送信装置の信号処理系ブロック図
【図３】画像の差分情報を抽出してネットワークに送信する処理のフローチャート
【図４】画像送信装置が実施する画像の差分抽出処理とノイズ除去処理を実施する際の画像処理の経過を示す図
【図５】本発明に係る画像受信装置の信号処理系ブロック図
【図６】 画像受信装置が実施する画像生成処理の状態を示す図
【符号の説明】
１０、１０Ａ、１０Ｂ…カメラ、１２…通信網、１４…無線基地局、１６…無線通信網、９０…画像受信装置、１５０…撮像手段、１５３…画像処理手段、１５４…Ａ／Ｄ変換器、１５６…アンテナ、１５７…送受信手段、１６２…通信コネクタ、１６７…圧縮伸張手段、１６８…表示手段、１６９…ＯＳＤ、１７０…信号処理手段、１７１…フレームメモリ、１７２…Ｄ／Ａ変換器、１７４…入力手段、１７５…Ｉ／Ｏ、１７７…記録媒体、１７８…記録媒体装着部、１７９…記録媒体インターフェース、１８０…情報処理手段、１８２…不揮発性メモリ、１８３…ＲＯＭ、１８４…ＲＡＭ、１９０…カレンダ時計、１９１…電源、１９３…発光手段、１９４…発光制御手段、１９５…差分抽出手段、１９６…ノイズ除去手段、１９９…バス、９６０…通信回線、９６５…送受信手段、９６８…表示手段、９６９…表示制御手段、９７４…入力手段、９７５…Ｉ／Ｏ、９８０…情報処理手段、９８１…メモリ、９８６…記録手段、９９０…カレンダ時計、９９９…バス
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像送受信システム、画像送信装置並びに画像受信装置に係り、連続する映像等の画像を画像送信装置から画像受信装置に送信する画像送受信システム、画像送信装置並びに画像受信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の特開平６−６２４０９号の公報には、複数のビデオカメラのうち、動きのある画像を撮像しているビデオカメラからの映像信号のみを記録することで、動きのない不要な映像を記録することなく、効率の高い監視を行うことが可能な監視用映像信号記録装置が示されている。
【０００３】
当該監視用映像信号記録装置では、３台のビデオカメラより入力された映像信号が第１の切換器と第２の切換器に入力されている。第２の切換器の出力はフレームメモリ回路と比較回路とに加えられ、比較回路においてフレームメモリ回路を経由した１フレーム前の信号と比較され、動き判別回路が画像の動きを検出する。動きのある映像を撮像しているビデオカメラを検出した入力切換回路は第１の切換器と識別信号付加回路を制御し、動きのある映像信号にビデオカメラに対応する識別信号を付加して記録するように構成されている。
【０００４】
また、画像中から動きの大きな物体の含まれる領域を取り出し拡大して表示し追尾動作を安定させるテレビドアフォンが、特開平５−６８１９５号の公報に示されている。
【０００５】
当該ドアフォンでは、以下の処理を行うことによって、画像の拡大表示を行っている。先ず、ＣＣＤカメラにより撮像しＡ／Ｄ変換器によりデジタル化し画像メモリに記憶させる。動き検出手段により現在の画像と前の画像とを比較し、動きがある部分を検出する。画像は各領域に分割され、計算手段により動き検出手段により検出した動きのある場所の大きさを比較判定する。分割領域の動き判定手段により分割画像の動きがあるしきい値の範囲内であるかどうかを判断し、その判断結果により記録した画像を拡大表示している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の特開平６−６２４０９号の公報に示されている監視用映像信号記録装置では、監視カメラのＣＣＤ等の撮像手段又はその撮像手段の後段の増幅回路等で発生する映像信号のノイズのために、実際には動きのある被写体が含まれていないにも関わらず画像が切り換わってしまうという不具合を生ずる。特に監視カメラのように、暗い被写体を撮影する可能性が高い場合には、映像信号のレベルに対して撮像手段等から発生するノイズの割合が増えるために、何も動く被写体が存在してないにもかかわらず動き識別回路が映像信号の変化によって被写体に動きがあると判断して、ノイズの多い映像を記録し続けることになる。
【０００７】
また、監視カメラシステムのように、監視カメラから監視用映像信号記録装置までの距離が長い場合には、監視カメラではノイズの発生が少なくても、映像信号が伝送される経路で外部から電磁波等の影響を受けて映像信号にノイズが乗る可能性が高い。特にビルに設けられた監視カメラでは、信号を伝送する経路が長いことと、エレベータや空調機、シャッター等の動力源や動力線から発生する電磁ノイズの影響を受けやすい。このような場合にも、実際には動く被写体が存在してないにもかかわらず動き識別回路が映像信号の変化によって被写体に動きがあると判断して、ノイズが含まれている映像を記録し続けることになる。
【０００８】
また、特開平６−６２４０９号の公報に示されている監視用映像信号記録装置や、特開平５−６８１９５号の公報に示されているテレビドアフォンでは、監視カメラが撮像した画像の画角全体の映像信号を、別の場所又は遠隔地に存在する画像の処理回路等に伝送する必要がある。一般に映像信号の情報量は大変多いので、数Ｍｂｐｓ以上の転送レートを確保するとともにノイズに強い配線を用いる必要がある。また、監視カメラが複数台備えられている場合には、それぞれの監視カメラ毎に専用の映像信号の配線を設ける必要があった。これは、ビル等の建物内や屋外、遠隔地の複数の場所に監視カメラを設置して映像を管理する際には、たいへんな設置費用を要するものである。
【０００９】
この映像信号の伝送にあたって、デジタル情報化した画像データをパケット通信等の通信手段を用いて混合して伝送することによって、複数台の監視カメラで撮像した画像を少ない本数の送信線を共用して送信することが可能となるのであるが、その際には画像の画素数や階調を例えば１／１０〜１／１００程度に大幅に減少させて伝送するようにしないと、全ての映像情報を送信することができない。
【００１０】
従って従来の監視カメラでは、撮影した映像信号をＬＡＮやインターネット等の通信網を介して離れた場所に送信する場合に、撮像した画像のフレーム数を極端に減少して送信するか、又は１フレームの画像サイズや階調が極端に減少させてから送信しなければならず、結果的に高画質な監視映像を送信することができないという不具合を生じていた。
【００１１】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、画像送信装置にて記憶している画像の各フレームの最大差分範囲のみを送信することによって、映像の伝送に必要な情報量を減少させつつ、画像受信装置側では高画質な映像を表示又は記録することが可能な画像送信装置並びに画像送受信システムを提供することを目的としている。
【００１２】
また本発明は、画像送信装置等の通信機器から動きのある部分の映像情報又は画像の最大差分範囲のみを受信して、少ない情報の伝送量で高画質な映像を表示又は記録することが可能な画像送受信システム並びに画像受信装置を提供することを目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明に係る画像送受信システムは、画像を記憶する記憶手段から、前画像である第１の画像と現画像である第２の画像とを読み出して、両画像の差である差分画像を抽出し、該抽出した差分画像に含まれるノイズ成分を除去したノイズ除去差分画像を生成し、前記ノイズ除去差分画像について最大差分範囲を検出し、検出された最大差分範囲以外の部分の色を黒もしくは透明に設定、検出された最大差分範囲以外の部分の色情報を零に設定または検出された最大差分範囲以外の部分を削除する処理を行う送信側情報処理手段と、前記処理の行われたノイズ除去差分画像を他の通信機器に送信する送信手段とを備えたことを特徴としている。
【００１４】
本発明によれば、画像送信装置にて記憶している画像の各フレームの最大差分範囲のみを送信することによって、映像の伝送に必要な情報量を減少させることが可能となる。
【００１５】
また、前記目的を達成するために、本発明に係る画像受信装置は、本発明に係る画像送信装置から、最大差分範囲以外の部分の色が黒もしくは透明に設定、最大差分範囲以外の部分の色情報が零に設定または最大差分範囲以外の部分が削除されたノイズ除去差分画像を受信する受信手段と、初期値を零とする全画像を記憶する受信側記憶手段と、前記受信側記憶手段に記憶された全画像と前記受信手段の受信したノイズ除去差分画像とを加算した画像を生成し、該生成した画像を、最新の全画像として前記受信側記憶手段に記憶するとともに、該生成した画像を表示手段または記録手段に出力する第１の処理を実施する受信側情報処理手段とを備えたことを特徴としている。
【００１６】
本発明によれば、動きのある部分の映像情報又は画像の最大差分範囲のみを受信して、少ない情報の伝送量で高画質な映像を表示又は記録することが可能となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下添付図面に従って、本発明に係る画像送受信システム、画像送信装置並びに画像受信装置の好ましい実施の形態について詳説する。
【００１８】
図１は、本発明に係る画像送受信システムの全体構成図を示す。
【００１９】
同図に示すように画像送信システムには、被写体像を撮像した画像の各フレームの差分画像を抽出してＬＡＮやインターネット等の通信網１２を介して画像受信装置９０に送信するカメラ１０、１０Ａ、１０Ｂと、カメラ１０にて撮像した画像を画像受信装置９０に送信する際に差分画像の画像信号を中継する無線基地局１４及び無線通信網１６とが設けられている。
【００２０】
例えばカメラ１０等で撮像された画像の各フレームの差分画像は、無線基地局１４と無線通信網１６と、通信網１２とを介して画像受信装置９０に送信される。カメラ１０から通信網１２等を介して画像の各フレームの差分を受信した画像受信装置９０では、現在までに記憶手段等に記録されている全画像と新たに受信した差分画像とから、最新の全画像を生成する処理を行って、該生成した全画像を表示手段に表示したり、記録手段に記録する処理を行う。
【００２１】
図２に、本発明に係る画像送信装置の信号処理系ブロック図を示す。
【００２２】
同図に示すように画像送信装置の一形態であるカメラ１０の撮像処理部には、撮像レンズを介して受光面に結像した被写体像を光電変換して画像信号として出力する撮像手段１５０と、アナログ信号用の画像処理手段１５３と、アナログの画像信号をデジタルの画像データに変換するＡ／Ｄ変換器１５４とが設けられている。
【００２３】
また、画像データ等の情報を通信網１２や無線基地局１４を介して画像受信装置９０等の他の通信機器と送受信するための通信手段として、画像データ等の情報を電波等の搬送波に乗せて送信又は受信する送受信手段１５７（送信手段）と、搬送波及び画像データ等を送受信するアンテナ１５６と、画像データ等の情報を通信ケーブルを介して他の通信機器と送受信する通信コネクタ１６２とが設けられている。
【００２４】
また、カメラ１０には、画像データに対して圧縮処理等を実施する圧縮伸張手段１６７と、各種の文字を画像とともに表示手段１６８にオンスクリーンディスプレイするＯＳＤ１６９と、画像データに対してホワイトバランス処理を実施したり、ガンマ変換、ＹＣ変換処理、画素数の変換処理、電子ズーム処理、トリミング処理等を実施する信号処理手段１７０と、表示用の画像データを一時的に記憶しておくフレームメモリ１７１と、デジタルの画像データを表示用のコンポジット信号等に変換するＤ／Ａ変換器１７２とが設けられている。
【００２５】
また、カメラ１０には、電源スイッチやモード切替スイッチ等から構成される入力手段１７４と、入力手段１７４を介して入力された入力情報のインターフェースとなるＩ／Ｏ１７５と、記録媒体１７７（記憶手段、記録手段）を着脱可能に装着する記録媒体装着部１７８と、記録媒体１７７に対して画像データ等の情報を記録したり読み出したりする記録媒体インターフェース１７９とが設けられている。
【００２６】
また、カメラ１０には、カメラ１０全体の制御を行うとともに画像処理や通信処理を実施する情報処理手段１８０（差分抽出手段、ノイズ除去手段の機能を備えていてもよい）と、情報の書き換えが可能であるとともに記憶した調整用の各種定数等を記憶する不揮発性メモリ１８２（記憶手段、記録手段）と、カメラ１０の動作プログラムや定数等が記憶されているＲＯＭ１８３と、プログラム実行時の作業領域となるＲＡＭ１８４（記憶手段）とが設けられている。
【００２７】
また、カメラ１０には、時を刻むカレンダ時計１９０と、カメラ１０を駆動するための各種電力を供給する電源１９１と、カメラ１０を駆動する電力を貯蔵している電池１９１Ａと、撮像時に必要に応じて光を発光して被写体の光量不足を補う発光手段１９３と、該発光手段１９３の発光タイミングや発光時間等の調節を行う発光制御手段１９４とが設けられている。なお、カメラ１０の動作電源として電池１９１Ａを使用する代わりに、外部の電源から電力の供給を受けるようにしてもよい。
【００２８】
また、電子カメラ１０には、撮像した最新の画像の１フレームと前回サンプリングした１フレームの画像の差分画像を抽出する差分抽出手段１９５と、２つの画像の差分を抽出した際等に発生するノイズ成分若しくはレベルの低い画像情報の除去若しくは減衰を実施してノイズ除去差分画像を生成するノイズ除去手段１９６とが設けられている。
【００２９】
また、カメラ１０に周囲の音声を集音して音声信号に変換するマイクと、該音声信号を増幅するとともに情報処理手段１８０で読み取り可能なデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換器を備え、画像とともに各サンプリングにおける音声の差分データ又は変化率のみを記録媒体１７７に記録したり、送受信手段１５７を介して画像受信装置９０に送信するようにしてもよい。
【００３０】
不揮発性メモリ１８２やＲＡＭ１８４又は記録媒体１７７等の記憶手段には、撮像手段１５０が撮像した画像等の第１の画像と、撮像した時刻の異なる第２の画像を記憶することが可能となっている。
【００３１】
また、差分抽出手段１９５（又は情報処理手段１８０）は、不揮発性メモリ１８２やＲＡＭ１８４又は記録媒体１７７等の記憶手段に記憶されている第１の画像と第２の画像との差である差分画像を抽出することが可能となっている。
【００３２】
また、不揮発性メモリ１８２、ＲＯＭ１８３又は記録媒体１７７等の記録手段には、差分抽出手段１９５が抽出した差分画像を形成している差分情報に含まれるノイズ成分を除去する際に、除去するノイズの除去基準となる閾値を記録することが可能となっている。
【００３３】
また、ノイズ除去手段１９６（又は情報処理手段１８０）は、差分抽出手段１９５が抽出した差分画像を形成している差分情報のうち、不揮発性メモリ１８２又は記録媒体１７７等の記録手段に記録されている閾値よりも小さい部分における差分情報を除去した、ノイズ除去差分画像を生成することが可能となっている。
【００３４】
また、送受信手段１５７（送信手段）は、ノイズ除去手段１９６が生成したノイズ除去差分画像を、画像受信装置９０等の他の通信機器に送信することが可能となっている。
【００３５】
図３に、本発明に係る画像送信装置が実施する画像の差分情報を抽出してネットワークに送信する処理のフローチャートを示す。
【００３６】
情報処理手段１８０は、ステップＳ１００「一定の周期で画像をサンプリングする」（以降Ｓ１００のように省略して記載する。）にて、最新の画像をサンプリングする処理を行う。
【００３７】
撮像する像はレンズによって撮像手段１５０の受光面に結像され、結像した被写体像は所定のサンプリング周期毎に光電変換されて画像処理手段１５３に出力される。画像処理手段１５３では、この画像信号に対して相関二重サンプリングや増幅、ノイズの低減処理等の画像処理を実施し、Ａ／Ｄ変換器１５４にてデジタルデータに変換する。そして、情報処理手段１８０の指令により信号処理手段１７０に転送され、画像のホワイトバランスやガンマ補正、ＹＣ変換、ズーム処理、画素数変換処理等の画像処理が施され、一時期ＶＲＡＭ又はＲＡＭ１８４等の記憶手段に記憶する。
【００３８】
このようにしてカメラ１０にて、最新の画像の１フレームがサンプリングされた状態になる。また、前回サンプリングした１フレームの画像も消去せずにＲＡＭ１８４等の記憶手段に記憶しておく。
【００３９】
図４に、画像送信装置が実施する画像の差分抽出処理とノイズ除去処理を実施する際の画像処理の経過を示す。
【００４０】
同図では、最新の画像の１フレームを「Ｎ」とし、前回サンプリングした１フレームの画像を「Ｎ−１」としている。なお、画像「Ｎ」及び画像「Ｎ−１」には、撮像手段１５０や画像処理手段１５３、Ａ／Ｄ変換器１５４等で発生するノイズが部分的に含まれている。なお、ノイズは、後述する差分抽出の演算時にも、画像「Ｎ」と画像「Ｎ−１」の若干の違い等によって発生する可能性がある。なおこのノイズには、画像「Ｎ」等に含まれる植物の葉や影の移動、小生物の移動、反射した光の照射等が含まれる。
【００４１】
次のＳ１０２「前画像と現画像の差分抽出」にて情報処理手段１８０は、ＲＡＭ１８４等の記憶手段に記録されている最新の画像の１フレーム（第２の画像）と前回サンプリングした１フレーム画像（第１の画像）を読み出して、差分抽出手段１９５に出力し、前記両画像の差を算出する処理を指示する。なお、この両画像の差分抽出処理を差分抽出手段１９５が実施する代わりに、情報処理手段１８０や圧縮伸張手段１６７、信号処理手段１７０等が実施するようにしても本発明の目的を達成することが可能である。Ｓ１０２にて、前画像と現画像の差分を抽出して得られる差分画像の例を、図４の（２０）に示す。
【００４２】
次のＳ１０４「差が特定値以上の箇所抽出、二値化」にて情報処理手段１８０は、Ｓ１０２にて差分抽出手段１９５が算出した差分画像を形成している差分情報をノイズ除去手段１９６に出力する。そして、ノイズ除去手段１９６に対して、画像の差分情報に対して二値化する旨の指示を出力する。
【００４３】
前記ノイズ除去の指示を情報処理手段１８０から取得したノイズ除去手段１９６では、取得した画像の差分情報について特定の閾値以上の値のみを抽出する処理を行って、抽出した部分について二値化処理又は数値化処理を行う。ノイズ除去手段１９６にて二値化処理が終了すると、情報処理手段１８０はＳ１０６「差の大きさが小さい領域を削除」にて、ノイズ除去手段１９６に対して、二値化した際の差の大きさが所定の閾値よりも小さい値を有する領域を削除する処理を行う。
【００４４】
この閾値は、差分情報に含まれるノイズ成分を除去する際に除去するノイズの除去基準となる閾値であって、ＲＯＭ１８３や不揮発性メモリ１８２等に予め記録されており、情報処理手段１８０又はノイズ除去手段１９６がその記録されている閾値を読み出して演算に利用する。Ｓ１０４及びＳ１０６にてノイズ除去を実施した後に得られるノイズ除去差分画像の例を、図４の（２２）に示す。
【００４５】
次にＳ１０８「最大差分エリア算出」にて情報処理手段１８０は、ノイズ除去手段１９６に対して、前記差の大きさが小さい領域を削除した後の画像の差分について、最大差分範囲を検出する処理を指示する。該最大差分エリア検出の指示を取得したノイズ除去手段１９６は、ノイズ除去後の差分画像に対して差分の値の大きいエリアを検出する処理を行う。
【００４６】
次にＳ１１０「最大差分エリア以外の部分を黒く塗り潰す」にて情報処理手段１８０は、ノイズ除去手段１９６に対して、前記最大差分エリアの色情報を「黒」に設定する指示を出力する。該最大差分エリア以外の部分を黒く塗りつぶす旨の指示を取得したノイズ除去手段１９６は、差分の値の大きいエリア以外の部分についての色情報を「黒」に設定して塗りつぶす処理を行う。本実施例では「黒」に塗りつぶす例で説明したが、差分の大きいエリア以外の部分を削除してもよいし、差分の大きいエリア以外の部分の色を透明にしてもよいし、差分の大きいエリア以外の部分の色情報（階調等）を「０」に設定するようにしてもよい。Ｓ１０８及びＳ１１０にて最大差分エリアを抽出した後のノイズ除去差分画像の例を図４の（２４）に示す。
【００４７】
なお上記の説明では、Ｓ１０４〜Ｓ１１０にて実施するノイズ除去処理を、ノイズ除去手段１９６が実施する例で説明したが、情報処理手段１８０自身が実施するようにしてもよいし、圧縮伸張手段１６７又は信号処理手段１７０が実施するようにしても、本発明の目的を達成することが可能である。
【００４８】
Ｓ１１０にてノイズ除去手段１９６が最大差分エリア以外の部分を黒く塗りつぶす処理が終了すると、情報処理手段１８０はＳ１１２「処理後の元画像を高周波数成分間引き圧縮する」にて、ノイズ除去手段１９６がノイズ除去処理を実施した後の最大差分エリア検出後の画像を、圧縮伸張手段１６７に伝送する処理を行う。また、情報処理手段は、ノイズ除去手段１９６がノイズ除去処理を実施した後のノイズ除去差分画像等を、圧縮伸張手段１６７に伝送するようにしてもよい。
【００４９】
特に、差分の値の大きいエリア以外の部分についての色情報を「黒」に設定して塗りつぶす処理を行なった画像は、圧縮の際に真っ黒の部分は最低周波数成分となるので、元画像と比べて非常に高圧縮を実現することが可能となる。したがって、後段で差分画像を画像受信措置９０に送信する際に送信する画像の情報量を減少させることが可能となり、通信網１２等の通信負荷を軽くすることが可能となる。また、通信網１２等の通信負荷に余裕がある場合には、より多くのフレーム数を画像受信装置９０に送信することが可能となる。したがって、全てのフレームを送信する場合と比較して、結果的に送信する動画像の品質を高めることが可能となる。
【００５０】
そして情報処理手段１８０は、前記最大差分エリア検出後の画像、又はノイズ除去差分画像に対して圧縮処理の実施を指示する情報を、圧縮伸張手段１６７に対して出力する。圧縮伸張手段１６７では、情報処理手段１８０からの圧縮処理の指示に基づいて、所定の圧縮フォーマットにて最大差分エリアの画像の圧縮処理を実施する。当該圧縮処理は、ＪＰＥＧ、ＧＩＦその他の圧縮形式を用いるようにしてもよい。
【００５１】
前記のＳ１１０にて最大差分エリア以外の部分を黒く塗りつぶしたり削除した画像又は、Ｓ１０２にて抽出した差分画像を画像受信装置等の他の通信機器に送信する画像とすることによって、圧縮処理後の画像データの画像サイズを大幅に減少させることが可能となる。特に定点撮影カメラや監視カメラでは、動きのない部分が大部分であるために、本発明のように動きのある部分（第１の画像と第２の画像の差分画像）のみを記録又は送信することによって、送信する画像のデータ量を大幅に減少させることが可能となる。また、従来のＭＰＥＧ等の動画像の圧縮手法でも時間軸方向に圧縮することによって映像情報を圧縮しているが、１グループの映像中に必ず１画面内で閉じた情報による複合化画面が挿入されるので、本発明に係る画像の差分を抽出して送信する方法の方がはるかに送信する画像の情報量が少なくて済む。
【００５２】
該圧縮処理が終了した最大差分エリア等の画像は、情報処理手段１８０の指示に基づいて一時期ＲＡＭ１８４等の記憶手段に一時記憶される。該最大差分エリアの画像を画像受信装置９０に送信する場合には、情報処理手段１８０はＳ１１４「ネットワークに送信」にて、ＲＡＭ１８４等の記憶手段に記憶されている最大差分エリア等の画像データに対して、画像受信装置９０固有のアドレスと、抽出した最大差分エリア等の元画像に対する場所情報とを関連付けて、送受信手段１５７に対して出力する処理を行う。該画像データは、アンテナ１５６又は通信コネクタ１６２を介して通信網１２に出力され、画像受信装置９０に送信される。
【００５３】
なお、前記画像データと関連付けて送信する「抽出した最大差分エリア等の元画像に対する場所情報」は、図４の（２２）に示す座標（Ｘ，Ｙ）などの位置情報等である。
【００５４】
また、前記最大差分エリアの画像を記録媒体１７７に記録する場合には、情報処理手段１８０はＲＡＭ１８４等の記録手段に記憶されている最大差分エリアの画像データと、抽出した最大差分エリアの元画像に対する場所情報とを関連付けて、記録媒体インターフェース１７９に対して出力する。記録媒体インターフェース１７９は、前記情報処理手段１８０から取得した画像データ等を、記録媒体１７７に対して記録する処理を行う。
【００５５】
なお、上記の説明では画像送信装置を撮像手段を備えたカメラとした実施の形態で説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、連続した動画の等の画像を記憶する記憶手段から画像を読み出して、他の通信機器に送信することが可能なパソコンやＰＤＡ（Personal Data Assistance）、携帯電話その他の電子機器であっても本発明の目的を達成することが可能である。
【００５６】
図５に、本発明に係る画像受信装置の信号処理系ブロック図を示す。
【００５７】
同図によれば、画像受信装置９０の情報送受信部には、通信回線９６０とインターネット等の通信網１２を介して他の通信機器（カメラ１０、１０Ａ、１０Ｂ等）と差分画像等の情報の送受信を行うための送受信手段９６５（受信手段）が設けられている。
【００５８】
また、画像受信装置９０には、カメラ１０等の画像送信装置から受信した画像や文字等の情報を表示する表示手段９６８と、情報処理手段の指令に基づいて表示手段９６８に対して表示用の画像信号を出力する表示制御手段９６９（出力手段）と、管理者が入力手段９７４を介して入力した各種情報を読み取って後述する情報処理手段に伝達したり、情報処理手段からの指示に基づいてＬＥＤ等の通知手段に表示指令を出力するＩ／Ｏ９７５とが設けられている。
【００５９】
また、画像受信装置９０には、画像受信装置９０の全体の制御や全画像の生成等の各種処理を行う情報処理手段（ＣＰＵ）９８０（出力手段）と、情報処理手段９８０を動作させるプログラムや各種定数が記録されているＲＯＭや情報処理手段９８０が処理を実行する際の作業領域となる記憶手段であるＲＡＭとから構成されるメモリ９８１と、画像受信装置９０の処理に関する各種定数やネットワーク上の自己の属性情報、ＵＲＬ（Uniform Resource Locators）、アドレス、サイトアドレス、ゲートウェイ情報ＤＮＳ（Domain Name System）等の接続情報等の情報や画像を記録するハードディスク等の記録手段９８６（記憶手段）と、時刻を刻むカレンダ時計９９０とが設けられている。
【００６０】
同図に示すように情報処理手段９８０と、表示制御手段９６９、Ｉ／Ｏ９７５、メモリ９８１、記録手段９８６、カレンダ時計９９０等を含む各周辺回路はバス９９９で接続されており、情報処理手段９８０は各々の周辺回路を制御することが可能であるとともに、情報処理手段９８０が実行する処理プログラムに基づいて周辺の各機器を制御することが可能となっている。
【００６１】
前記送受信手段９６５（受信手段）は、画像送信装置（カメラ１０、１０Ａ、１０Ｂ等）から差分画像を受信することが可能となっている。また、メモリ９８１又は記録手段９８６等の記憶手段には、前記送受信手段９６５が受信した差分画像を記憶することが可能となっている。
【００６２】
また、前記情報処理手段９８０は、前記メモリ９８１又は記録手段９８６等の記憶手段に記憶されている全画像、及び差分画像を読み出して加算し、最新の全画像を生成することが可能となっている。
【００６３】
また表示制御手段９６９（出力手段）は、情報処理手段９８０の指示に基づいて、前記生成した全画像を、表示手段９６８に出力することが可能となっている。また、情報処理手段９８０は、前記生成した全画像を、記録手段９８６やビデオテープ、ＤＶＤその他の記録手段に出力することが可能となっている。
【００６４】
図６に、画像受信装置が実施する画像生成処理の状態を示す。
【００６５】
電源投入後その他のような最初の状態では、画像送信装置（カメラ１０等）からは差分画像（ノイズ除去差分画像）を未だ受信していないので、記録手段９８６又はメモリ９８１等の記憶手段に記憶されている「Ｍ−３」の画像の情報は「零」である。
【００６６】
送受信手段９６５が、通信網１２と通信回線９６０を介して差分画像（図６に示す「ｎ−２」の差分画像）を受信すると、該受信した差分画像は一時期メモリ９８１又は記録手段９８６に記憶される。次に情報処理手段９８０は、メモリ９８１又は記録手段９８６に記録されている全画像「Ｍ−３」と差分画像「ｎ−２」とを読み出して、前記画像「Ｍ−３」と、差分画像「ｎ−２」とを加算する処理を実施して、最新の全画像「Ｍ−２」を生成する。この場合には、画像「Ｍ−３」の画像としての情報が「零」であったので、差分画像が最新の全画像となる。したがって、全画像「Ｍ−２」と差分画像「ｎ−２」とは同一の画像となる。
【００６７】
なお、画像受信装置９０が受信した画像を表示手段９６８に表示する場合には、情報処理手段９８０が生成した全画像を表示手段９６８に表示する旨の指示を表示制御手段９６９に対して出力する。すると表示手段９６８には、「Ｍ−２」の全画像が表示される。
【００６８】
次に送受信手段９６５が、通信網１２と通信回線９６０を介して差分画像（図６に示す「ｎ−１」の差分画像）を受信すると、該受信した差分画像は一時期メモリ９８１又は記録手段９８６に記憶される。次に情報処理手段９８０は、メモリ９８１又は記録手段９８６に記録されている全画像「Ｍ−２」と差分画像「ｎ−１」とを読み出して、前記画像「Ｍ−２」と、差分画像「ｎ−１」とを加算する処理を実施して、最新の全画像「Ｍ−１」を生成する。この時点で最新の全画像「Ｍ−１」として、カメラ１０にて撮像した画像「Ｎ−１」（図４参照）が再現される。
【００６９】
画像受信装置が受信した画像を表示手段９６８に表示する場合には、情報処理手段９８０が生成した最新の全画像と、表示手段９６８に表示する旨の指示を表示制御手段９６９に対して出力する。すると表示手段９６８には、「Ｍ−１」の全画像が表示される。
【００７０】
次に送受信手段９６５が、通信網１２と通信回線９６０を介して差分画像（図６に示す「ｎ」の差分画像）を受信すると、該受信した差分画像は一時期メモリ９８１又は記録手段９８６に記憶される。次に情報処理手段９８０は、メモリ９８１又は記録手段９８６に記録されている全画像「Ｍ−１」と差分画像「ｎ」とを読み出して、前記全画像「Ｍ−１」と、差分画像「ｎ」とを加算する処理を実施して、最新の全画像「Ｍ」を生成する。この時点で最新の全画像「Ｍ」として、カメラ１０にて撮像した画像「Ｎ」（図４参照）が再現される。
【００７１】
画像受信装置が受信した画像を表示手段９６８に表示する場合には、情報処理手段９８０が生成した全画像と、表示手段９６８に表示する旨の指示を表示制御手段９６９に対して出力する。すると表示手段９６８には、「Ｍ」の全画像が表示される。
【００７２】
また、画像受信装置が受信した画像を記録手段９８６に記録する場合に情報処理手段９８０は、情報処理手段９８０が生成した全画像を記録手段９８６に記録する処理を行う。また、生成した全画像を記録手段９８６に記録する代わりに、送受信手段９６５が画像送信手段から受信した差分画像をそのまま記録手段９８６に記録しておき、画像の再生時に記録手段９８６に記録されている差分画像を読み出して、画像生成処理を実施するようにしてもよい。
【００７３】
上記の処理を繰り返して実施することによって画像受信装置９０では、受信した差分画像に基づいて、カメラ１０等の画像送信装置にて撮像した画像を再現することが可能となる。このときに、カメラ１０等の画像送信装置から画像受信装置９０に送信される画像は、ノイズ除去差分画像のような撮像した画像の一部であるために、その差分画像の情報量は少ない情報量となる。また、カメラ１０等にて撮像した画像に動きがない場合（時間的に変化がない場合）や、動きがあっても所定の閾値よりも小さい場合においては、画像受信装置９０側に送信する画像の情報量はたいへん少ない情報量となる。
【００７４】
特に監視カメラや交差点における監視カメラのような定点撮像を実施する場合には、撮像した画像に殆ど動きがないので、監視カメラの画像データをカメラ１０等の画像送信装置から画像受信装置９０に送信する際には、画像の情報量を大幅に減少させることが可能となる。したがって、画像の伝送に際して設備費の安価なインターネットやＬＡＮ等の通信網１２を介して連続した画像又は映像を送信することが可能となる。
【００７５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、画像送信装置にて記憶している画像の各フレームの最大差分範囲のみを送信することによって、映像の伝送に必要な情報量を減少させることが可能となる。
【００７６】
また、本発明によれば、動きのある部分の映像情報又は画像の最大差分範囲のみを受信して、少ない情報の伝送量で高画質な映像を表示又は記録することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像送受信システムの全体構成図
【図２】本発明に係る画像送信装置の信号処理系ブロック図
【図３】画像の差分情報を抽出してネットワークに送信する処理のフローチャート
【図４】画像送信装置が実施する画像の差分抽出処理とノイズ除去処理を実施する際の画像処理の経過を示す図
【図５】本発明に係る画像受信装置の信号処理系ブロック図
【図６】 画像受信装置が実施する画像生成処理の状態を示す図
【符号の説明】
１０、１０Ａ、１０Ｂ…カメラ、１２…通信網、１４…無線基地局、１６…無線通信網、９０…画像受信装置、１５０…撮像手段、１５３…画像処理手段、１５４…Ａ／Ｄ変換器、１５６…アンテナ、１５７…送受信手段、１６２…通信コネクタ、１６７…圧縮伸張手段、１６８…表示手段、１６９…ＯＳＤ、１７０…信号処理手段、１７１…フレームメモリ、１７２…Ｄ／Ａ変換器、１７４…入力手段、１７５…Ｉ／Ｏ、１７７…記録媒体、１７８…記録媒体装着部、１７９…記録媒体インターフェース、１８０…情報処理手段、１８２…不揮発性メモリ、１８３…ＲＯＭ、１８４…ＲＡＭ、１９０…カレンダ時計、１９１…電源、１９３…発光手段、１９４…発光制御手段、１９５…差分抽出手段、１９６…ノイズ除去手段、１９９…バス、９６０…通信回線、９６５…送受信手段、９６８…表示手段、９６９…表示制御手段、９７４…入力手段、９７５…Ｉ／Ｏ、９８０…情報処理手段、９８１…メモリ、９８６…記録手段、９９０…カレンダ時計、９９９…バス
Claims (7)
- 画像を記憶する記憶手段から、前画像である第１の画像と現画像である第２の画像とを読み出して、両画像の差である差分画像を抽出し、該抽出した差分画像に含まれるノイズ成分を除去したノイズ除去差分画像を生成し、前記ノイズ除去差分画像について最大差分範囲を検出し、検出された最大差分範囲以外の部分の色を黒もしくは透明に設定、検出された最大差分範囲以外の部分の色情報を零に設定または検出された最大差分範囲以外の部分を削除する処理を行う送信側情報処理手段と、前記処理の行われたノイズ除去差分画像を他の通信機器に送信する送信手段とを備えた画像送信装置と、前記画像送信装置から前記ノイズ除去差分画像を受信する受信手段と、初期値を零とする全画像を記憶する受信側記憶手段と、前記受信側記憶手段に記憶された全画像と前記受信手段の受信したノイズ除去差分画像とを加算した画像を生成し、該生成した画像を、最新の全画像として前記受信側記憶手段に記憶するとともに、該生成した画像を表示手段または記録手段に出力する第１の処理を実施する受信側情報処理手段とを備えた画像受信装置と、から構成されることを特徴とする画像送受信システム。
- 前記受信側情報処理手段は、新たなノイズ除去差分画像の受信に応じて前記第１の処理を繰り返す第２の処理を実施することを特徴とする請求項１記載の画像送受信システム。
- 前記画像送信装置は、前記検出された最大差分範囲以外の部分の色が黒に設定されたノイズ除去差分画像を所定のフォーマットにて圧縮する圧縮手段をさらに備え、
前記送信手段は圧縮されたノイズ除去差分画像を他の通信機器に送信することを特徴とする請求項１または２記載の画像送受信システム。 - 画像を記憶する記憶手段から、前画像である第１の画像と現画像である第２の画像とを読み出して、両画像の差である差分画像を抽出し、該抽出した差分画像に含まれるノイズ成分を除去したノイズ除去差分画像を生成し、前記ノイズ除去差分画像について最大差分範囲を検出し、検出された最大差分範囲以外の部分の色を黒もしくは透明に設定、検出された最大差分範囲以外の部分の色情報を零に設定または検出された最大差分範囲以外の部分を削除する処理を行う送信側情報処理手段と、前記処理の行われたノイズ除去差分画像を他の通信機器に送信する送信手段とを備えた画像送信装置。
- 前記検出された最大差分範囲以外の部分の色が黒に設定されたノイズ除去差分画像を所定のフォーマットにて圧縮する圧縮手段をさらに備え、
前記送信手段は圧縮されたノイズ除去差分画像を他の通信機器に送信することを特徴とする請求項４記載の画像送信装置。 - 請求項４または５記載の画像送信装置から、最大差分範囲以外の部分の色が黒もしくは透明に設定、最大差分範囲以外の部分の色情報が零に設定または最大差分範囲以外の部分が削除されたノイズ除去差分画像を受信する受信手段と、初期値を零とする全画像を記憶する受信側記憶手段と、前記受信側記憶手段に記憶された全画像と前記受信手段の受信したノイズ除去差分画像とを加算した画像を生成し、該生成した画像を、最新の全画像として前記受信側記憶手段に記憶するとともに、該生成した画像を表示手段または記録手段に出力する第１の処理を実施する受信側情報処理手段とを備えた画像受信装置。
- 前記受信側情報処理手段は、新たなノイズ除去差分画像の受信に応じて前記第１の処理を繰り返す第２の処理を実施することを特徴とする請求項６記載の画像受信装置。
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