JP5061925B2 - 画像圧縮配信装置、及び画像圧縮配信方法 - Google Patents

Description

本発明は画像圧縮配信装置、及び画像圧縮配信方法に係り、特に画像を圧縮して得た圧縮画像をローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）回線や公衆回線等のネットワークに送信する画像圧縮配信装置、及び画像圧縮配信方法に関する。

現在、画像を特定の圧縮動作間隔及び品質で圧縮を行って得た圧縮画像を記録手段にて記録媒体に記録すると共に、その圧縮画像をＬＡＮ回線や公衆回線等のネットワークで逐次伝送する画像圧縮配信装置が知られている。この画像圧縮配信装置は、監視カメラから入力された画像を圧縮記録して送信する監視カメラシステム等に使用されている。

このような画像圧縮配信装置においては、画像を記録するだけでなく遠隔地で画像を閲覧するため、ネットワークを通して画像を配信することが行われている。画像の記録のフレームレートは、ネットワークの負荷やシステムの負荷状態によって決定される。そのため、記録のフレームレートと配信のフレームレートが異なることが多い。特に近年はハードディスクドライブなどの記憶装置は大容量化しているが、ネットワークの帯域はそれほど増えていないため、配信のフレームレートを記録のフレームレートよりも低く設定することが多い。このため、従来の画像圧縮配信装置は、記録用の圧縮回路と配信用の圧縮回路の２つを持ち、それぞれ独立して圧縮を行っている。

また、従来の画像圧縮配信装置では、一つの画像圧縮手段を図４に示すように時分割で動作させたり、図５に示すように一旦記録用に圧縮した画像データを間引いて配信用の画像データを作成する画像圧縮配信装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

図４（Ａ）は、垂直同期信号（Ｖｓｙｎｃ）３０１の２周期に１回、ＥＮＣ１、ＥＮＣ２、ＥＮＣ３、ＥＮＣ４で示す期間で順次に圧縮動作を行うことで、毎秒３０枚の画像圧縮をするタイミング例を示す。

図４（Ｂ）は、垂直同期信号（Ｖｓｙｎｃ）３０２の４周期に１回、ＩＳＤＮ回線への送信用画像及び記録装置への記録用画像の圧縮動作を交互に行う例で、垂直帰線期間３０３で記録装置への記録用設定値を設定し、続く垂直映像期間の画像圧縮期間ＥＮＣ１−１で記録用画像の画像圧縮を行い、その画像圧縮期間ＥＮＣ１−１の終了直後の垂直帰線期間３０４でＩＳＤＮ回線への送信用設定値を設定し、続く垂直映像期間の画像圧縮期間ＥＮＣ２−１で、ＩＳＤＮ回線への送信用画像の画像圧縮を行う。その２垂直期間後の垂直帰線期間３０５で記録装置への記録用設定値を設定し、続く垂直映像期間の画像圧縮期間ＥＮＣ１−２で記録用画像の画像圧縮を行う。その画像圧縮期間ＥＮＣ１−２の終了直後の垂直帰線期間３０６でＩＳＤＮ回線への送信用設定値を設定し、続く垂直映像期間の画像圧縮期間ＥＮＣ２−２で、ＩＳＤＮ回線への送信用画像の画像圧縮を行う。

図４（Ｃ）は、垂直同期信号（Ｖｓｙｎｃ）３０７の２周期に１回、ＥＮＣ３−１、ＥＮＣ３−２、ＥＮＣ３−３、ＥＮＣ３−４で示す期間で順次にＬＡＮへの配信用画像の圧縮動作を行うと共に、ＩＳＤＮ回線への配信用画像の画像圧縮期間ＥＮＣ４−１を、１垂直周期期間後ろにずらしてＥＮＣ４−１’とすることにより、ＬＡＮへの配信用画像の圧縮動作と、ＩＳＤＮ回線への配信用画像の画像圧縮期間との競合を回避するタイミング例を示す。

また、図５は従来の画像圧縮配信装置の一例のブロック図を示す。この画像圧縮配信装置は、画像圧縮記録通信装置４０１と画像伸張通信装置４０２とが、ＩＳＤＮ回線４０３を介して接続された構成である。圧縮回路４０５は、画像入力端子４０４から入力された画像信号を、画像伸張通信装置４０２からＩＳＤＮ回線４０３、通信回路４０６を介して制御回路４０７に供給された圧縮率、圧縮間隔で圧縮動作を行い、記録装置４０８で記録するための圧縮画像データを生成する。

また、圧縮回路４０５は、間引き回路４０９で間引きを効率的に行わせるために、区切り識別符号を挿入してメモリ４１０に一時記憶する。メモリ４１０に一時記憶された圧縮画像データは、記録装置４０８に記憶されると同時に、間引き回路４０９で画像１枚単位に分解されて、ＩＳＤＮ回線４０３の通信速度に合うように間引かれ、通信回路４０６を介してＩＳＤＮ回線４０３へ配信される。また、メモリ４１０に一時記憶された圧縮画像データは、伸張回路４１１で伸張されて出力端子４１２へ出力される。

画像伸張通信装置４０２は、ＩＳＤＮ回線４０３を介して入力された間引かれた圧縮画像データを通信回路４１４で取り込み、制御回路４１３の制御の下でメモリ４１５に一時記憶した後、伸張回路４１６で伸張して画像出力端子４１７へ出力する。

特開２００２−６４７８９号公報

しかし、記録用の圧縮回路と配信用の圧縮回路の２つを持ち、それぞれ独立して圧縮を行っている従来の画像圧縮配信装置は、２つの圧縮回路が必要であるために回路規模が増大して余分なコストや消費電力がかかってしまうという課題がある。

また、図４に示したように画像圧縮手段を時分割で動作させたり、図５に示したように、一旦記録用に圧縮した画像データを間引く構成の画像圧縮配信装置では、２つの圧縮回路を有しないので、余分なコストや消費電力がかかることはないが、配信のフレームレートが制約されてしまい、設定の自由度が低いという課題がある。

本発明は以上の点に鑑みなされたもので、２つの圧縮回路が必要な構成に比べてコストや消費電力を低減し得ると共に、画像圧縮手段を時分割で動作させたり、圧縮画像データを間引く構成に比べて配信のフレームレートの設定の自由度を向上し得る画像圧縮配信装置、及び画像圧縮配信方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明の画像圧縮配信装置は、入力された画像信号を第１のフレームレートで記録し、第２のフレームレートでネットワークに配信する画像圧縮配信装置であって、入力された画像信号を、第１のフレームレートと第２のフレームレートとの公倍数である第３のフレームレートで圧縮する画像圧縮手段と、画像圧縮手段で圧縮して得られた第３のフレームレートの圧縮画像データを第１のフレームレートに間引く第１の間引き手段と、画像圧縮手段で圧縮して得られた第３のフレームレートの圧縮画像データを第２のフレームレートに間引く第２の間引き手段と、第１の間引き手段から出力される第１のフレームレートの圧縮画像データを記録する記録手段と、第２の間引き手段から出力される第２のフレームレートの圧縮画像データをネットワークに配信する配信手段とを有することを特徴とする。

また、上記の目的を達成するため、本発明の画像圧縮配信方法は、入力された画像信号を第１のフレームレートで記録し、第２のフレームレートでネットワークに配信する画像圧縮配信方法であって、入力された画像信号を、第１のフレームレートと第２のフレームレートとの公倍数である第３のフレームレートで圧縮する第１のステップと、第１のステップで圧縮して得られた第３のフレームレートの圧縮画像データを第１のフレームレートに間引く第２のステップと、第１のステップで圧縮して得られた第３のフレームレートの圧縮画像データを第２のフレームレートに間引く第３のステップと、第２のステップで得られた第１のフレームレートの圧縮画像データを記録する第４のステップと、第３のステップで得られた第２のフレームレートの圧縮画像データをネットワークに配信する第５のステップとを含むことを特徴とする。

本発明の画像圧縮配信装置及び画像圧縮配信方法では、記録時の第１のフレームレートと配信時の第２のフレームレートとの公倍数である第３のフレームレートで画像信号を圧縮し、その圧縮画像データをそれぞれ間引いて記録の第１のフレームレートの圧縮画像信号と配信の第２のフレームレートの圧縮画像信号とを生成する。

本発明によれば、画像信号を所定のフレームレートで圧縮した後、それぞれ記録時のフレームレートと配信時のフレームレートに間引くようにしたため、余分なコストや消費電力がかからず自由度の高い配信のフレームレートの設定ができる。

次に、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明になる画像圧縮配信装置の一実施の形態のブロック図、図２は、本発明の画像圧縮配信装置を用いた監視システムの一例のシステム構成図、図３は、本発明の画像圧縮配信装置による画像圧縮の動作説明用模式図である。

図１において、画像圧縮配信装置１００は、画像入力端子１０１ａ、１０１ｂ、・・・、１０１ｆと、画像入力端子１０１ａ、１０１ｂ、・・・、１０１ｆから映像信号を入力される画像圧縮部１０２と、画像圧縮部１０２からの圧縮画像信号に対してそれぞれ所定の間引き処理を行う間引き処理部１０３ａ及び１０３ｂと、間引き処理部１０３ａの出力信号を記憶する記憶部の一例としてのハードディスクドライブ（ＨＤＤ）１０４と、間引き処理部１０３ｂの出力信号をネットワーク（図示せず）へ送信するネットワークインタフェース（ＮＩＣ）１０５と、装置内の各部を制御する中央処理装置（ＣＰＵ）１０６と、入力部１０７と、ＨＤＤ１０４から読み出した画像信号を外部に出力するための画像出力端子１０８とから構成されている。画像圧縮部１０２は、例えば入力画像信号をＪＰＥＧ（Joint Photographic Experts Group）などのフォーマットで圧縮する。画像圧縮部１０２、間引き処理部１０３ａ及び１０３ｂ、ＨＤＤ１０４、ＮＩＣ１０５は、それぞれ制御部１０６によって制御される。入力部１０７は、制御部１０６に各種の情報を入力する。

図１に示す構成の画像圧縮配信装置１００は、例えば、図２に示す監視システムに用いられる。図２において、監視システムは、画像圧縮配信装置１００と、画像圧縮配信装置１００の画像入力端子１０１ａ、１０１ｂ、・・・、１０１ｆにそれぞれ接続されたカメラ２０１ａ、２０１ｂ、２０１ｃ、・・・、２０１ｆと、画像圧縮配信装置１００の画像出力端子１０８に接続されたモニタ２０２と、画像圧縮配信装置１００のＮＩＣ１０５に接続されたネットワーク２０３と、ネットワーク２０３に接続されたパーソナルコンピュータ（以下、ＰＣと記す）２０４とから構成されている。

本実施の形態では６つの画像入力端子１０１ａ〜１０１ｆにそれぞれ６台のカメラ２０１ａ〜２０１ｆが１対１に対応して別々に接続されているものとする。また、ネットワーク２０３への配信フレームレートの合計は、最大１０フレーム／秒（以下、ｆｐｓと略す）であるものとする。

カメラ２０１ａ〜２０１ｆにより互いに独立して撮像されて出力された画像信号は、画像圧縮配信装置１００で圧縮されてＨＤＤ１０４に記録されると共に、画像圧縮配信装置１００からネットワーク２０３に配信される。これにより、画像圧縮配信装置１００に対して遠隔地にあるＰＣ２０４でも、ネットワーク２０３に接続すればカメラ２０１ａ〜２０１ｆにより撮像された画像を監視・閲覧することができる。

次に、図１及び図２の実施の形態の動作について説明する。まず、ユーザはモニタ２０２の画面に表示されるメニューを見ながら入力部１０７を操作して、６つある入力端子１０１ａ〜１０１ｆの有効／無効を設定する。有効と設定した入力端子の数をＡとすると、制御部１０６は配信のフレームレートＸを
Ｘ＝１０／Ａ （１）
と設定する。ここで、（１）式中の「１０」は、ネットワーク２０３に配信可能なフレームレートの最大値（単位：ｆｐｓ）の一例である。これはネットワーク２０３への負荷を、接続されるネットワーク２０３や配置の性能に合わせて一定にするためである。例えば、画像１枚あたりのデータ量がＫで一定だと仮定すると、すべてのチャンネルの配信によるネットワークの負荷は次式
Ｋ・Ａ・Ｘ＝Ｋ・Ａ・１０／Ａ＝Ｋ・１０（ｂｐｓ） （２）
で表され、負荷は一定となる。いま、Ａ＝５とすると、それぞれのチャンネルの配信のフレームレートＸは、（１）式から２（＝１０／５）ｆｐｓとなる。

次に、ユーザは、モニタ２０２の画面に表示されるメニューを見ながら入力部１０７を操作して、記録のフレームレートＹを設定する。ここで、ＸとＹの公倍数をｃｍ（Ｘ，Ｙ）と表すものとする。制御部１０６は、ＸとＹの公倍数ｃｍ（Ｘ，Ｙ）を算出し、画像圧縮部１０２でそれぞれのチャンネルの画像信号をｃｍ（Ｘ，Ｙ）のフレームレートで圧縮する。

例えば、いま有効と設定した入力端子の数Ａを「５」、記録のフレームレートＹを５ｆｐｓと設定すると、配信のフレームレートＸは（１）式から「２」となるので、制御部１０６は「２」と「５」の公倍数ｃｍ（２，５）＝１０を算出し、それを圧縮フレームレートとして画像圧縮部１０２に設定する。

これにより、画像圧縮部１０２は、入力端子１０１ａ〜１０１ｆのうち有効と設定された５つの入力端子を介して入力される５台のカメラからの各チャンネルの画像信号（撮像信号）を、それぞれ１０ｆｐｓで圧縮する。このとき、画像圧縮部１０２は、５つのチャンネルの画像信号をそれぞれ独立して１０ｆｐｓに圧縮し、圧縮した画像データをチャンネル識別情報と共に順次出力する。これにより、例えば、図３（Ａ）に模式的に示す３０ｆｐｓの各チャンネルの画像信号は、同図（Ｂ）に模式的に示す１０ｆｐｓの圧縮画像信号とされる。

次に、間引き処理部１０３ｂは画像圧縮部１０２から出力される圧縮画像信号を、次式
Ｘ／ｃｍ（Ｘ，Ｙ） （３）
で表される間引き率で間引き、フレームレートＸの画像データを得る。そして、間引き処理部１０３ｂは、このフレームレートＸの画像データをＮＩＣ１０５からネットワーク２０３に送信する。本実施の形態では、間引き処理部１０３ｂは、Ｘ＝２，ｃｍ（Ｘ，Ｙ）＝１０であるから（３）式から１０ｆｐｓの圧縮画像信号を１／５に間引いて、図３（Ｄ）に模式的に示す２ｆｐｓの画像データを得て、これをネットワーク２０３へ配信する。

一方、間引き処理部１０３ａは、画像圧縮部１０２から出力される１０ｆｐｓの圧縮画像信号を、次式
Ｙ／ｃｍ（Ｘ，Ｙ） （４）
で表される間引き率で間引き、フレームレートＹの画像データを得る。そして、間引き処理部１０３ａは、このフレームレートＹの画像データをＨＤＤ１０４に記憶させる。本実施の形態では、間引き処理部１０３ｂは、Ｙ＝５，ｃｍ（Ｘ，Ｙ）＝１０であるから（４）式から１０ｆｐｓの圧縮画像信号を１／２に間引いて、図３（Ｃ）に模式的に示す５ｆｐｓの画像データを得て、これをＨＤＤ１０４に記憶させる。

このように、本実施の形態の画像圧縮配信装置は、記録のフレームレートＹと配信のフレームレートＸの公倍数ｃｍ（Ｘ，Ｙ）のフレームレートで画像信号を圧縮し、その圧縮画像信号を間引いて記録のフレームレートＹの圧縮画像信号と、配信のフレームレートＸの圧縮画像信号を生成するようにしたので、余分なコストや消費電力がかからず自由度の高い配信のフレームレートの設定ができる画像圧縮配信装置を提供することが可能となる。

なお、本実施の形態ではＸとＹの公倍数を用いる例を示したが、設定上可能であるならば単なる公倍数ではなく最小公倍数を用いてもよい。最小公倍数を用いれば圧縮のフレームレートを最小にすることができ、更にシステムのコストや消費電力を抑えることが可能である。

本発明の画像圧縮配信装置の一実施の形態のブロック図である。 本発明の画像圧縮配信装置を用いた監視システムの一実施の形態のシステム構成図である。 本発明の画像圧縮配信装置における圧縮画像データの模式図である。 従来の画像圧縮配信装置により時分割で圧縮動作したときの動作説明図である。 記録用に圧縮した画像データを間引いて配信用の画像データを作成する従来の画像圧縮装置の一例のブロック図である。

符号の説明

１００ 画像圧縮装置
１０１ 映像入力端子
１０２ 画像圧縮部
１０３ 間引き処理部
１０４ 記憶部
１０５ ネットワークインタフェース
１０６ 制御部
１０７ 入力部
１０８ 画像出力端子

Claims (3)

1. 入力された画像信号を第１のフレームレートで記録し、第２のフレームレートでネットワークに配信する画像圧縮配信装置であって、
   入力された前記画像信号を、前記第１のフレームレートと前記第２のフレームレートとの公倍数である第３のフレームレートで圧縮する画像圧縮手段と、
   前記画像圧縮手段で圧縮して得られた前記第３のフレームレートの圧縮画像データを前記第１のフレームレートに間引く第１の間引き手段と、
   前記画像圧縮手段で圧縮して得られた前記第３のフレームレートの圧縮画像データを前記第２のフレームレートに間引く第２の間引き手段と、
   前記第１の間引き手段から出力される前記第１のフレームレートの圧縮画像データを記録する記録手段と、
   前記第２の間引き手段から出力される前記第２のフレームレートの圧縮画像データをネットワークに配信する配信手段と
   を有することを特徴とする画像圧縮配信装置。
2. 前記画像圧縮手段は、チャンネル数Ａの画像信号が入力されるとき、前記第２のフレームレートを、Ｍ／Ａ（ただし、Ｍは前記ネットワークに配信可能なフレームレートの最大値）で表されるフレームレートに設定し、その第２のフレームレートと任意に設定した前記第１のフレームレートとの最小公倍数である第３のフレームレートで前記チャンネル数Ａの画像信号をチャンネル別に独立して圧縮することを特徴とする請求項１記載の画像圧縮配信装置。
3. 入力された画像信号を第１のフレームレートで記録し、第２のフレームレートでネットワークに配信する画像圧縮配信方法であって、
   入力された前記画像信号を、前記第１のフレームレートと前記第２のフレームレートとの公倍数である第３のフレームレートで圧縮する第１のステップと、
   前記第１のステップで圧縮して得られた前記第３のフレームレートの圧縮画像データを前記第１のフレームレートに間引く第２のステップと、
   前記第１のステップで圧縮して得られた前記第３のフレームレートの圧縮画像データを前記第２のフレームレートに間引く第３のステップと、
   前記第２のステップで得られた前記第１のフレームレートの圧縮画像データを記録する第４のステップと、
   前記第３のステップで得られた前記第２のフレームレートの圧縮画像データをネットワークに配信する第５のステップと
   を含むことを特徴とする画像圧縮配信方法。

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