JP6545205B2 - データ配信システム及びデータ配信方法 - Google Patents
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Description
配信制御装置40は、通信事業者網4の網内装置である。警備装置20、データ送信装置30、配信制御装置40、複数の端末装置50、及び、データ解析装置60は、それぞれ通信事業者網4に通信接続され、通信事業者網4内に配置された配信制御装置40と通信する。通信事業者網4は、W−CDMA(Wideband Code Division Multiple Access)、CDMA2000又はLTE(Long Term Evolution)等の通信方式に従ったネットワークである。なお、通信事業者網4は、イントラネット等の有線ネットワークでもよい。
なお、各画像送信装置10は、異なる解像度、画質、フレームレート等の撮像画像を、それぞれ異なる属性を有する複数の画像データに符号化する。または、各画像送信装置10は、同一の解像度、画質、フレームレート等の撮像画像を、異なる品質の撮像画像に変換し、それぞれ異なる属性を有する複数の画像データに符号化してもよい。または、データ配信システム1は一つの画像送信装置10のみを有し、一つの画像送信装置10が、それぞれ異なるネットワークカメラが撮像した撮像画像を、それぞれ異なる属性を有する複数の画像データに符号化してもよい。
拡張パケット生成部341は、第1通信部31を介して画像送信装置10から受信した所定のデータに係る画像パケットのペイロード部の情報から、その所定のデータの属性を特定し、特定した属性をその画像パケットのヘッダ部に含ませることにより拡張パケットを生成する。拡張パケット生成部341は、それぞれ異なる属性を有する複数のパケットのそれぞれについて拡張パケットを生成する。
拡張パケット送信部342は、拡張パケット生成部341が生成した拡張パケットを第2通信部32を介して配信制御装置40に送信する。
拡張パケット受信部431は、データ送信装置30から送信された拡張パケットを通信部41を介して受信する。
特定部432は、拡張パケット受信部431が受信した拡張パケットのヘッダ部に含まれる属性が、配信先情報421において配信先端末アドレスに対応付けて記憶されている属性に対応する端末装置50を特定する。
配信用パケット生成部433は、拡張パケット受信部431が受信した拡張パケットに基づいて配信用パケットを生成する。
パケット配信部434は、配信用パケット生成部433が生成した配信用パケットを、通信部41を介して、特定部432が特定した各端末装置50に配信する。
変更部435は、所定の条件に基づいて、配信先情報421において配信先端末アドレスに対応付けて記憶されている各属性を変更する。
まず、各画像送信装置10は、ネットワークカメラが撮像した撮像画像を取得し、取得した撮像画像をそれぞれ異なる属性を有する複数のデータに符号化し、符号化した各データに係る画像パケットをそれぞれ生成する(ステップS101)。
ヘッダ部は、画像送信装置ID及びデータ送信装置アドレス等を有する。画像送信装置IDは、画像送信装置10を一意に識別可能なユニークな値である。データ送信装置アドレスは、データ送信装置30のアドレスであり、例えばデータ送信装置30のIPアドレス及びポート番号等である。画像パケットの構成はペイロード部の構成によって3種類に分類される。
図5(d)は、画像列形式情報のデータ構造の一例を示す模式図である。図5(d)に示すように、画像列形式情報は、画像の解像度を示す解像度情報、画像の符号化品質(量子化パラメータ等)を示す画質情報、又は、1秒間に含まれる画像の枚数(フレーム数)を示すフレームレート情報等を有する。
画像列形式情報は、時系列で連続する画像列(複数フレームの画像)について、復号し表示するために必要な共通の形式情報である。例えば、H.264/MPEG−4 AVC規格では、画像列形式情報として、SPS(Sequence Parameter Set)、PPS(Picture Parameter Set)等が設定される。
また、解像度情報として、SPSのframe_mbs_only_flag、pic_width_in_mbs_minus1、pic_height_in_map_units_minus1等が設定される。frame_mbs_only_flagは、ピクチャにフレーム・マクロブロックしか含まれない場合、即ちインターレースでない場合に1となり、そうでない場合に0となる。pic_width_in_mbs_minus1は(ピクチャの水平方向のマクロブロックの数−1)であり、pic_height_in_map_units_minus1は(ピクチャの垂直方向のマクロブロックの数−1)である。マクロブロックの水平及び垂直方向の画素数が16である場合、水平方向の画素数及び垂直方向の画素数は、以下の式により算出される。
水平方向の画素数=(pic_width_in_mbs_minus1+1)×16
垂直方向の画素数=(2−frame_mbs_only_flag)×(pic_height_in_map_units_minus1+1)×16
例えば、解像度が4K(4096×2160)である場合、frame_mbs_only_flag=1, pic_width_in_mbs_minus1=255, pic_height_in_map_units_minus1=134に設定される。一方、解像度がFullHD(1920×1080)である場合、frame_mbs_only_flag=0, pic_width_in_mbs_minus1=119, pic_height_in_map_units_minus1=33に設定される。
また、画質情報として、PPSのpic_init_qp_minus26等が設定される。pic_init_qp_minus26は、スライスの量子化パラメータの初期値である。
フレームレート情報として、SPSに含まれるVUI(Video Usability Information)のnum_units_in_tick、time_scale等が設定される。フレームレートは、time_scaleをnum_units_in_tickで除算することにより、算出される。例えば、フレームレートが60fpsである場合、num_units_in_tick=1000, time_scale=60000に設定される。一方、フレームレートが30fpsである場合、num_units_in_tick=1000, time_scale=30000に設定される。
画像列形式情報には、上記した情報以外の情報が含まれていてもよい。
図5(e)は、画像形式情報のデータ構造の一例を示す模式図である。図5(e)に示すように、画像形式情報は、フレームタイプ等を有する。フレームタイプは、そのフレームが、フレーム間予測を用いずに符号化されるIフレーム(基準フレーム)、前方向予測のみを用いて符号化されるPフレーム、又は、前方向予測、後方向予測、両方向予測の内の何れかを選択して符号化されるBフレームの内の何れであるかを示す。画像形式情報は、符号化された画像の形式等のように、所定単位の画像データを復号し表示するために必要な形式情報である。例えば、H.264/MPEG−4 AVC規格では、画像形式情報として、スライス・ヘッダ(slice header)等が設定される。また、フレームタイプとして、スライス・ヘッダ(slice header)のslice_type等が設定される。また、画像形式情報には、上記した情報以外の情報が含まれていてもよい。
所定単位の画像データが1つのパケットのサイズを超える場合、所定単位の画像データは、複数の部分画像データに分割されて複数のパケットに格納される。例えば、H.264/MPEG−4 AVC規格では、所定単位は、スライス(slice)である。以下では、1フレームに1スライスが含まれる(即ち1スライスが1フレームである)ものとして説明するが、1フレームに複数のスライスが含まれてもよい。画像形式情報は、所定単位の画像データの先頭に格納される。
解像度タイプは、画像列形式情報に含まれる解像度情報に対応する識別子(ID)である。例えば、解像度が4Kである場合、解像度タイプとして1が設定され、解像度がFullHDである場合、解像度タイプとして2が設定される。なお、解像度タイプとして、IDではなく、水平方向の画素数と垂直方向の画素数の組が設定されてもよい。
画質タイプは、画像列形式情報に含まれる画質情報に対応する識別子(ID)である。例えば、量子化パラメータの初期値(pic_init_qp_minus26)が第1閾値(-6)以下である高画質な画像である場合、画質タイプとして1が設定され、量子化パラメータの初期値が第1閾値より大きく且つ第2閾値(14)より小さい中画質な画像である場合、画質タイプとして2が設定され、量子化パラメータの初期値が第2閾値以上である低画質な画像である場合、画質タイプとして3が設定される。なお、画質タイプとして、IDではなく、量子化パラメータの初期値又は量子化パラメータの初期値の最小値及び最大値の組等が設定されてもよい。
フレーム番号は、最新の拡張画像パケットに含まれる画像のフレーム番号を示す。フレーム番号の最小値は1であり、最大値はフレームレートの値であり、フレーム番号は、フレーム毎に、1から単調に増加し、最大値まで達すると1に戻る。画像列形式情報が含まれる画像パケットを受信した場合、フレーム番号は、初期値(0)に設定される。
フレームタイプは、画像形式情報に含まれるフレームタイプであり、最新の拡張画像パケットに含まれる画像のフレームタイプを示す。画像列形式情報が含まれる画像パケットを受信した場合、フレーム番号は、初期値(Iフレーム等の、独立して復号可能な基準フレームを示す情報)に設定される。
フレームレートタイプとして、フレームレートと、1秒間に基準フレームが発生する数(基準フレームレートと称する)の約数とが設定される。なお、基準フレームレートは、フレームレートを、基準フレームが発生するフレーム間隔(GOP(Group Of Picture))で除算することにより算出される。GOPは、画像形式情報に含まれるフレームタイプが基準フレームである画像パケットが発生する間隔から算出される。なお、GOPは予め設定されていてもよい。フレーム番号間隔は、フレームレートを各フレームレートタイプで除算することにより算出される。例えば、H.264/MPEG−4 AVC規格に従う場合、フレームレートが60fpsであり、GOPが2であるとき、基準フレームが出現する基準フレームレートは30となり、フレーム番号間隔とフレームレートタイプの組として{(1, 60), (2, 30), (4, 15), (6, 10), (10, 6), (12, 5), (20, 3), (30, 2), (60, 1)}が設定される。画像列形式情報が含まれる画像パケットを受信した場合、フレーム番号間隔とフレームレートタイプの組として、全てのフレームレートを含む特別な値(例えば(0,0))が初期値として設定される。
なお、拡張パケット生成部341は、画像パケットのペイロード部を解析することにより、画像パケットに含まれるデータの属性を特定してもよい。例えば、ペイロード部に含まれる画像データが、水平方向の解像度に対する垂直方向の解像度が4:3になるようにRGB値による各画素が配置されたRAWデータであり、各フレームの先頭にスタートデータが含まれ、各フレームの最後にストップデータが含まれる場合について説明する。拡張パケット生成部341は、一又は複数の画像パケットからスタートデータ及びストップデータを検出し、スタートデータとストップデータの間の画素数から画像の解像度を特定する。また、拡張パケット生成部341は、スタートデータが存在する間隔から画像のフレームレートを特定する。
これにより、拡張パケット生成部341は、画像パケットに含まれるデータの属性がペイロード部に記載されていない画像パケットについても、画像パケットに含まれるデータの属性を特定することができる。
但し、ヘッダ部は、データ送信装置アドレスの代わりに配信制御装置アドレスを有し、さらに、データ品質情報を有する。配信制御装置アドレスは、配信制御装置40のアドレスであり、例えば配信制御装置40のIPアドレス及びポート番号等である。拡張パケットの構成も、画像パケットの構成と同様に、ペイロード部の構成によって3種類に分類される。
図7(e)は、データ品質情報のデータ構造の一例を示す模式図である。図7(e)に示すように、データ品質情報は、解像度タイプ、画質タイプ及びフレームレートタイプ等の情報を有する。解像度タイプ、画質タイプ及びフレームレートタイプとして、それぞれ拡張パケット生成用情報331に記憶された解像度タイプ、画質タイプ及びフレームレートタイプが設定される。
このように、画像パケットのペイロード部には、画像パケットに含まれるデータの属性が記載されており、拡張パケット生成部341は、画像パケットのペイロード部に記載された属性を読み出すことにより、画像パケットに含まれるデータの属性を特定する。
なお、画像パケットに画像列形式情報が含まれない場合、拡張パケット生成部341は、拡張パケット生成用情報331に記憶されたフレーム番号間隔の内、拡張パケット生成用情報331に記憶されたフレーム番号から1を減算した値を除算した場合に余りが0になるフレーム番号間隔を抽出する。そして、拡張パケット生成部341は、抽出した各フレーム番号間隔に対応するフレームレートタイプをデータ品質情報のフレームレートタイプとして設定する。
例えば、フレーム番号間隔とフレームレートタイプの組として{(1, 60), (2, 30), (4, 15), (6, 10), (10, 6), (12, 5), (20, 3), (30, 2), (60, 1)}が設定されている場合、フレーム番号が2である拡張パケットについては、フレーム番号間隔として、フレーム番号2から1を減算した値である1を割った場合に余りが0となる1のみが抽出され、データ品質情報のフレームレートタイプとして、60が設定される。後述する処理により、この拡張パケットは、フレームレートが60である画像データを要求する端末装置50に配信されるが、フレームレートが60未満である画像データを要求する端末装置50には配信されない。
配信先端末アドレスは、配信用パケットの配信先の端末装置50のアドレスであり、例えば端末装置50のIPアドレス及びポート番号等である。
要求解像度タイプ、要求画質タイプ及び要求フレームレートタイプは、それぞれ各端末装置50において受信し表示することが要求されている画像に係る解像度タイプ、画質タイプ及びフレームレートタイプである。なお、要求解像度タイプ、要求画質タイプ及び要求フレームレートタイプとして、単一の値ではなく、複数の値、又は、値域(最小値及び最大値)が設定されてもよい。
一方、特定した画像送信装置IDが、配信先情報421として記憶されている画像送信装置IDの内の何れかに対応する場合(ステップS301のYes)、特定部432は、配信先情報421から、対応する項目(配信先端末アドレス、要求解像度タイプ、要求画質タイプ、要求フレームレートタイプ)を抽出する。次に、特定部432は、受信した拡張パケットに含まれるデータ品質情報における解像度タイプ、画質タイプ及びフレームレートタイプといった属性を特定し、特定したこれらの属性が、抽出した項目の内の要求解像度タイプ、要求画質タイプ及び要求フレームレートタイプ(属性)に対応するか否かを判定する(ステップS302)。
特定部432は、データ品質情報における解像度タイプ、画質タイプ及びフレームレートタイプが、それぞれ配信先情報421における要求解像度タイプ、要求画質タイプ及び要求フレームレートタイプに一致する場合、又は、包含される場合、各タイプが対応すると判定する。なお、特定部432は、データ品質情報におけるフレームレートタイプが、全てのフレームレートを含む特別な値である場合、配信先情報421における任意の要求フレームレートタイプに対応すると判定する。
データ品質情報における各タイプが配信先情報421における各タイプに対応しない場合(ステップS302のNo)、特定部432は、特に処理を実行せずに一連のステップを終了する。この場合、拡張パケットに基づく配信用パケットは、何れの端末装置50にも配信されない。
一方、データ品質情報における各タイプが配信先情報421における各タイプに対応する場合(ステップS302のYes)、配信用パケット生成部433は、拡張パケットに基づいて、配信用パケットを生成し(ステップS303)、一連のステップを終了する。
但し、ヘッダ部は、配信制御装置アドレスの代わりに配信先端末アドレスを有し、データ品質情報は、ヘッダ部から除去される。配信先端末アドレスは、配信先情報421において、画像送信装置ID及び各タイプが対応すると判定された項目における配信先端末アドレスである。配信用パケットの構成も、拡張パケットの構成と同様に、ペイロード部の構成によって3種類に分類される。
例えば、受信した画像データの解像度が(4096×2160)である場合、その画像データは、解像度が(4096×2160)である画像データを要求する端末装置50に配信されるが、解像度が(1920×1080)である画像データを要求する端末装置50には配信されない。逆に、受信した画像データの解像度が(1920×1080)である場合、その画像データは、解像度が(1920×1080)である画像データを要求する端末装置50に配信されるが、解像度が(4096×2160)である画像データを要求する端末装置50には配信されない。
同様に、受信した画像データの画質が高画質である場合、その画像データは、画質が高画質である画像データを要求する端末装置50に配信されるが、画質が低画質である画像データを要求する端末装置50には配信されない。逆に、受信した画像データの画質が低画質である場合、その画像データは、画質が低画質である画像データを要求する端末装置50に配信されるが、画質が高画質である画像データを要求する端末装置50には配信されない。
また、受信した画像データのフレームレートが60であり、フレーム番号が2である場合、その画像データは、フレームレートが60である画像データを要求する端末装置50に配信されるが、フレームレートが60未満である画像データを要求する端末装置50には配信されない。
例えば、配信制御装置40の変更部435は、配信制御装置40と端末装置50の間の通信品質に応じて、その端末装置50のアドレスと対応付けて記憶された各属性を変更する。その場合、各端末装置50は、配信用パケットを受信する受信ビットレート、又は、受信すべき配信用パケットに対する受信できなかった配信用パケットの割合(パケットロス率)等を測定し、測定した受信ビットレート又はパケットロス率等を通信品質情報として配信制御装置40に送信する。変更部435は、通信部41を介して各端末装置50から通信品質情報を受信すると、通信品質が低い程、受信する画像の品質が低品質となり、通信品質が高い程、受信する画像の品質が高品質となるように、配信先情報421において各端末装置50と対応付けられた各属性を変更する。例えば、変更部435は、受信ビットレートが低い程、解像度が低くなるように要求解像度タイプを変更し、画質が低くなるように要求画質タイプを変更し、又は、フレームレートが低くなるように要求フレームレートタイプを変更する。また、変更部435は、パケットロス率が高い程、解像度が低くなるように要求解像度タイプを変更し、画質が低くなるように要求画質タイプを変更し、又は、フレームレートが低くなるように要求フレームレートタイプを変更する。
これにより、各端末装置50が利用するネットワークの通信品質が悪くなった場合等に、各端末装置50が受信するパケットのデータ量を自動的に低減させることが可能となり、ネットワークの通信品質の向上を図ることが可能となる。
これにより、警備装置20が監視対象を警備中でない場合は、各端末装置50が受信するパケットのデータ量を低減させてネットワーク負荷を軽減させつつ、警備装置20が監視対象を警備中である場合は、各端末装置50に良好な画像を表示させることが可能となる。
これにより、警備エリア2における侵入人物、不審物体等の検知といったイベントが検知されていない通常時は、各端末装置50が受信するパケットのデータ量を低減させてネットワーク負荷を軽減させつつ、イベントが検知された場合は、各端末装置50に良好な画像を表示させることが可能となる。
また、配信制御装置40は、パケットを配信すべき端末装置50を即時に特定し、配信するため、受信したパケットを長期にわたって保持しておく必要がない。したがって、配信制御装置40における記憶容量の低減を図ることが可能となる。
また、配信制御装置40は、所定のデータに係るパケットを、パケット単位で取捨選択することによって、各端末装置50へ割り振るため、パケットからデータを再構成して端末装置50が必要とする属性にデータ変換(例えば、画像データの品質変換)する必要がなく、処理負荷を軽減させることが可能となる。
また、端末装置50が必要とするデータの属性に応じて、画像送信装置10が属性の異なる複数のデータを送信する必要がなく、画像送信装置10側における通信量を低減させることが可能となる。
また、配信制御装置40は、データのヘッダ部のみにアクセスすればよく、ペイロード部(データ自体)にアクセスする必要がないため、配信制御装置40の管理者によるデータの閲覧を難しくすることが可能となり、セキュリティ性の向上及びプライバシーの保護を図ることが可能となる。特に、ペイロード部のデータを暗号化して送信した場合であっても、ヘッダ部のみに基づいてパケット単位で取捨選択できるため、配信制御装置40におけるデータの閲覧をより一層困難にすることができる。
10 画像送信装置
20 警備装置
30 データ送信装置
40 配信制御装置
50 端末装置
60 データ解析装置
42 記憶部
431 拡張パケット受信部
432 特定部
433 配信用パケット生成部
434 パケット配信部
435 変更部
Claims (8)
- データ送信装置と、配信制御装置とを有するデータ配信システムであって、
前記データ送信装置は、所定のデータに係るパケットのペイロード部の情報から前記所定のデータの品質に係る属性を特定し、前記特定した属性を前記パケットのヘッダ部に含ませることにより拡張パケットを生成するとともに、前記拡張パケットを前記配信制御装置に送信し、
前記配信制御装置は、
複数の端末装置の識別情報のそれぞれと、複数の前記属性の内の何れかの属性とを対応付けて記憶する記憶部と、
前記データ送信装置から送信された拡張パケットを受信する拡張パケット受信部と、
前記受信した拡張パケットのヘッダ部に含まれる前記属性が、前記記憶部において前記識別情報に対応付けて記憶されている前記属性に対応する端末装置を特定する特定部と、
前記受信した拡張パケットに基づくパケットを前記特定した端末装置に配信するパケット配信部と、
を有することを特徴とするデータ配信システム。 - 前記パケットの前記ペイロード部には、前記所定のデータの前記属性が記載されており、
前記データ送信装置は、前記パケットの前記ペイロード部に記載された前記属性を読み出すことにより、前記所定のデータの前記属性を特定する、請求項1に記載のデータ配信システム。 - 前記データ送信装置は、前記パケットの前記ペイロード部を解析することにより、前記所定のデータの前記属性を特定する、請求項1に記載のデータ配信システム。
- 前記データ送信装置は、前記拡張パケットにおいて、前記端末装置が復号可能な暗号化方式によって前記ペイロード部を暗号化する、請求項1〜3の何れか一項に記載のデータ配信システム。
- 前記配信制御装置は、前記配信制御装置と前記端末装置の間の通信品質に応じて、前記記憶部において当該端末装置の識別情報と対応付けて記憶された前記属性を変更する変更部を更に有する、請求項1〜4の何れか一項に記載のデータ配信システム。
- 前記所定のデータを解析してイベントを検知し、イベントを検知した場合にイベントの検知通知を送信するデータ解析装置を更に有し、
前記配信制御装置は、前記データ解析装置から前記イベントの検知通知を受信した場合、前記記憶部に記憶された属性を変更する変更部を更に有する、請求項1〜4の何れか一項に記載のデータ配信システム。 - 前記所定のデータは、警備装置により警備される監視対象に係るデータであり、
前記記憶部は、前記警備装置が前記監視対象を警備中であるか否かを示す警備状態情報を更に記憶し、
前記配信制御装置は、前記警備装置が前記監視対象を警備中である場合、前記記憶部に記憶された属性を変更する変更部を更に有する、請求項1〜4の何れか一項に記載のデータ配信システム。 - データ送信装置と、記憶部を有する配信制御装置とを有するデータ配信システムにおけるデータ配信方法であって、
前記データ送信装置が、所定のデータに係るパケットのペイロード部の情報から前記所定のデータの品質に係る属性を特定し、前記特定した属性を前記パケットのヘッダ部に含ませることにより拡張パケットを生成するとともに、前記拡張パケットを前記配信制御装置に送信し、
前記配信制御装置が、
複数の端末装置の識別情報のそれぞれと、前記複数の属性の内の何れかの属性とを対応付けて前記記憶部に記憶し、
前記データ送信装置から送信された拡張パケットを受信し、
前記受信した拡張パケットのヘッダ部に含まれる前記属性が、前記記憶部において前記識別情報に対応付けて記憶されている前記属性に対応する端末装置を特定し、前記受信した拡張パケットに基づくパケットを前記特定した端末装置に配信する、
ことを含むことを特徴とするデータ配信方法。
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