JPH114428A - 遠方監視システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 現場の監視カメラで撮影した画像をＭＰＥＧ
１等でコーデックして監視室側に伝送するのでは、装置
構成が大掛かりになるし、リアルタイム性を確保するの
に画質の低下がおきる。 【解決手段】 符号器Ａ及び復号器Ｂは、監視対象の同
じ撮影画像を保存しておく画像メモリ１１、１７を設
け、符号器は、監視カメラ１０の撮影画像と画像メモリ
の保存画像との差分情報を差分演算部１２で求め、この
差分情報により画像更新部１４が画像メモリの保存画像
の更新をし、可逆符号化部１３が差分情報を可逆符号化
して伝送し、復号器は、差分情報を受信したときに可逆
復号化部１６で復号し、画像更新部１８が差分情報を画
像メモリに保存する画像に加算して画像メモリの保存画
像の更新及びディスプレイ装置１９に表示する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、監視情報に画像を
含む遠方監視システムに係り、特に現場で撮影した画像
を符号化処理して監視室に伝送し、監視室で復号化処理
して監視画像を得るための画像情報伝送処理技術に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】電力系統設備や各種プラントの監視方式
として、計測信号による監視に加えて、監視対象の撮影
画像や周辺の音情報を監視室に伝送し、監視室でディス
プレイ装置やスクリーンに画像表示したり、スピーカか
ら音を出すことで監視を行う方式が普及してきている。

【０００３】この画像情報による監視において、現場の
撮影画像をリアルタイムで監視室に伝送するためには、
ディジタル化された画像情報量が極めて大きくなる。

【０００４】例えば、６４０×４８０ドットのカラー画
像をＲＧＢ各８ビットで量子化すると、そのデータ量
は、約９２０キロバイトにもなり、１枚の高密度（２Ｈ
Ｄ）のフロッピーディスクに１コマ画像しか記録できな
い量になる。また、この画像情報を伝送するのに、２
８.８ｋｂｐｓの回線では４分１２秒かかり、ＩＳＤＮ
の６４ｋｂｐｓの回線では２分程度かかってしまう。

【０００５】このような膨大な情報量になる画像を伝送
するには、画像圧縮の技術が不可欠となっており、静止
画に対してはＪＰＥＧ、動画像に対してはＭＰＥＧ１が
国際標準となっており、実際のシステムにおいてもこれ
らの画像圧縮方式により画像情報を伝送している。

【０００６】図４は、ＭＰＥＧ１ビデオコーデックの構
成を示す。ビデオ符号器Ａは、情報源符号器１により画
像をＤＣＴ、量子化、ハーフペル動き補償、双方向予測
等により情報量圧縮した符号化を行い、これをビデオ信
号多重化符号器２により階層構造符号化や可変長符号化
によりデータ圧縮とフォーマットの生成を行い、これを
送信バッファ３に一旦転送して一定量の伝送情報とす
る。

【０００７】また、符号化制御部４は、送信バッファ３
に転送される情報量とその容量から符号器１、２に対す
る情報量の増減を指示する。

【０００８】ビデオ復号器Ｂは、伝送路５を介して伝送
されてきた画像情報を受信バッファ６でバッファリング
し、これをビデオ信号多重化復号器７により圧縮データ
の切り出しを行って復号し、これを情報源復号器８によ
り圧縮データを伸長して復号画像を得る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従来の監視システムに
おける画像情報の伝送には、ＭＰＥＧ１ビデオコーデッ
ク等による画像圧縮と伸長により情報量及び伝送時間を
小さくすることができるが、複雑な処理のための専用の
大規模ＬＳＩを必要とする。

【００１０】また、画像情報にリアルタイム性を確保す
るために圧縮率を高めると画質の低下になってしまう。

【００１１】本発明の目的は、比較的簡単な符号器と復
号器構成にしながら少ない情報量の伝送で良好な画質の
画像による監視ができる遠方監視システムを提供するこ
とにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するため、監視システムでは監視対象の状態変化が
まれに起きること、及び状態変化領域が画像全体に比し
て小さいことに着目し、監視対象に状態変化が発生した
ときのみその差分情報を伝送するようにしたもので、以
下の構成を特徴とする。

【００１３】（第１の発明）現場側は監視対象を監視カ
メラで撮影した画像を符号器で符号化し、この画像情報
を伝送路を介して受信した監視室側は復号器で復号して
ディスプレイ装置に監視画像の表示を得る遠方監視シス
テムにおいて、前記符号器及び復号器は、前記監視対象
の同じ撮影画像を保存しておく画像メモリをそれぞれ設
け、前記符号器は、前記監視カメラの撮影画像と前記画
像メモリの保存画像とに差が発生したときにその差分情
報による画像メモリの保存画像の更新及び差分情報を可
逆又は不可逆で符号化して伝送する手段を設け、前記復
号器は、前記差分情報を受信したときに可逆又は不可逆
で復号し、この復号した差分情報を前記画像メモリに保
存する画像に加算して画像メモリの保存画像の更新及び
ディスプレイ装置に表示する手段を設けたことを特徴と
する。

【００１４】（第２の発明）前記符号器及び復号器の画
像メモリは、前記監視カメラの撮影画像枠よりも少し大
きい枠の画像情報を保存しておき、前記符号器は、監視
画像に定める特徴点の動きベクトルが変化していないと
きは前記差分情報の発生にもその伝送を抑止する手段を
備えたことを特徴とする。

【００１５】（第３の発明）前記符号器及び復号器の画
像メモリは、前記監視カメラの監視状態別又は全撮影範
囲の撮影画像を保存しておき、前記符号器及び復号器
は、前記監視カメラが監視状態を変えたことを前記特徴
点の動きベクトルから判定し、この動きベクトルを基に
前記画像メモリから読み出す監視画像を切り替える手段
を備えたことを特徴とする。

【００１６】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施形態を示す
画像伝送処理装置である。符号器Ａは、監視カメラ１０
で撮影した監視画像と、画像メモリ１１に保存する監視
画像とを差分演算部１２で比較してその差分情報を得
る。この差分演算部１２の演算による差分情報が発生し
たとき、この差分情報を可逆符号化部１３で符号化して
伝送画像情報とする。

【００１７】また、画像更新部１４は、差分情報が発生
したとき、画像メモリ１１に保存する監視画像と差分情
報とを加算して画像メモリ１１の監視画像の更新画像と
して画像メモリ１１に上書きする。

【００１８】復号器Ｂは、符号器Ａから伝送路１５を介
して伝送されてくる監視画像の差分情報を可逆復号化部
１６で復号し、この復号した差分情報と画像メモリ１７
に保存する監視画像とを画像更新部１８により加算し、
これを画像メモリ１７の更新画像とすると共にディスプ
レイ装置１９への表示画像とする。

【００１９】上記の構成において、画像メモリ１１と１
７には、同じ監視画像を保存しておく。この同じ監視画
像の保存には、例えば、前処理として現場のカメラ１０
で撮影した監視画像（静止画像）をフロッピーディスク
やＣＤ−Ｒなどの記憶メディアに記録して画像メモリ１
７にコピーするか、監視画像を通信回線を利用して伝送
することで画像メモリ１７に保存する。

【００２０】このように、画像メモリ１１と１７に同じ
画像情報が保存され、監視カメラ１０を固定したまま監
視を開始する。この監視における符号器Ａと復号器Ｂで
の処理は、図２の（ａ）に符号器Ａの処理を、（ｂ）に
復号器Ｂの処理を示す。

【００２１】符号器Ａは、監視カメラ１０が撮影した画
像情報を入力し（Ｓ１）、この画像情報と画像メモリ１
１に保存する画像情報との差分を差分演算部１２で計算
し（Ｓ２）、この計算結果に差分が発生したか否かで監
視対象に変化があるか否かをチェックする（Ｓ３）。

【００２２】このチェックで変化がなければ次の撮影画
像についての差分演算に戻るという監視を継続し、変化
が発生したときにはその差分情報を可逆符号化部１３で
符号化して伝送路１５側へ伝送し（Ｓ４）、さらに画像
更新部１４が差分情報に画像メモリ１１の情報に加算し
て画像メモリ１１の保存画像情報とする更新処理を行う
（Ｓ５）。

【００２３】したがって、符号器Ａ側は、画像メモリ１
１に保存する監視画像と監視カメラ１０で撮影した監視
画像とに変化があったときのみ、しかもその差分情報の
みを復号器Ｂ側に伝送する。

【００２４】次に、復号器Ｂは、図２の（ｂ）に示すよ
うに、符号器Ａからの差分情報を受信し（Ｓ６）、この
差分情報を可逆復号化部１６により復号し（Ｓ７）、こ
の復号した差分情報と画像メモリ１７に保存する監視画
像とを画像更新部１８が加算し（Ｓ８）、この画像情報
をディスプレイ装置１９に出力して監視画像として表示
し（Ｓ９）、さらに画像メモリ１７の画像情報を更新す
る（Ｓ１０）。

【００２５】したがって、復号器Ｂ側は、差分情報のみ
を受信し、この差分情報を復号し、これを画像メモリ１
７に保存する画像と加算して監視画像を得ると共に画像
メモリ１７の保存情報を更新する。この更新により、画
像メモリ１１と１７の保存画像情報は、監視対象に変化
が発生した後も互いに同じ画像情報に更新され、監視対
象にさらなる変化が発生したときも同じ画像情報に更新
される。

【００２６】以上までのことから、本実施形態では、監
視対象に変化があったときのみ、しかも変化の差分情報
のみが可逆符号化と復号化して符号器Ａと復号器Ｂ間で
伝送され、復号器Ｂ側にロスレスな監視画像を得ること
ができる。

【００２７】これらのことから、符号器Ａ及び復号器Ｂ
は、従来のＭＰＥＧ１のような複雑で高価な回路構成を
不要にしながら必要伝送量と必要伝送時間を大幅に削減
でき、しかも可逆符号化と復号化により高品質の画像を
得ることができる。

【００２８】なお、伝送速度との兼ね合いでリアルタイ
ム性を確保するため、差分情報を不可逆で圧縮して伝送
することも可能である。

【００２９】また、上記の実施形態においては、監視カ
メラ１０を固定しておくという条件を持たせるが、実際
には監視カメラを完全に固定するのは難しく、カメラが
少しでも揺れた場合には監視対象に変化があったとして
差分情報が発生してしまい、大きな情報を伝送すること
になる。

【００３０】この不都合を解消するには、図３の（ａ）
に画像と動きベクトルの関係を示すように、監視画像の
いくつかの特徴点の動きベクトルを定期的に調べ、その
大きさが全て同じであるときには監視カメラの揺れによ
る差分情報の発生と判定し、差分情報の伝送及び差分情
報による画像メモリ１１の更新を抑止することで対応で
きる。

【００３１】この場合、監視カメラ１０で撮影した画像
と画像メモリ１１、１７の保存画像及び表示画像にずれ
が発生するのを無くすため、図３の（ａ）に破線で示す
ように、画像メモリ１１、１７に保存する画像を撮影画
像より少し拡大した枠のものとすることで済む。

【００３２】また、上記の実施形態においては、監視カ
メラ１０を固定しておくという条件を持たせるため、監
視カメラ１０が監視する対象物や監視方向が変更された
ときに画像メモリ１１、１７に保存する画像情報を変更
する必要がある。

【００３３】この不都合を解消するには、監視カメラ１
０の監視状態別又は全撮影範囲の撮影画像を画像メモリ
１１、１７に用意しておき、監視カメラ１０がパン・チ
ルトして監視状態を変えたときに連動して画像メモリ１
１、１７から読み出す監視画像を切り替えることで対応
できる。

【００３４】この場合においても、図３の（ｂ）に示す
ように、画像メモリ１１、１７にはカメラがパン・チル
トする全範囲をカバーする画像（破線で範囲を示す）を
用意しておき、カバーがパン・チルトしたことを特徴点
の動きベクトルから判定し、このときの動きベクトルの
みを符号化して伝送し、復号器側では受信した動きベク
トルを基に画像メモリ１１、１７からの読み出し範囲を
切り替えることでも対応できる。

【００３５】

【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば、監視対
象に状態変化が発生したときのみその差分情報を伝送す
るようにしたため、符号化及び復号化のための回路構成
を簡単にしながら必要な伝送量と伝送時間を大幅に削減
でき、リアルタイム性を確保した監視を可能にしたり、
良好な画質も得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態を示す画像伝送処理装置の構
成図。

【図２】実施形態における符号器と復号器の処理フロ
ー。

【図３】実施形態における画像枠と特徴ベクトルの関係
図。

【図４】ＭＰＥＧ１の符号器と復号器の構成図。

【符号の説明】

１０…監視カメラ １１、１７…画像メモリ １２…差分演算部 １３…可逆符号化部 １４、１８…画像更新部 １５…伝送路 １６…可逆復号化部 １９…ディスプレイ装置

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 現場側は監視対象を監視カメラで撮影し
   た画像を符号器で符号化し、この画像情報を伝送路を介
   して受信した監視室側は復号器で復号してディスプレイ
   装置に監視画像の表示を得る遠方監視システムにおい
   て、 前記符号器及び復号器は、前記監視対象の同じ撮影画像
   を保存しておく画像メモリをそれぞれ設け、 前記符号器は、前記監視カメラの撮影画像と前記画像メ
   モリの保存画像とに差が発生したときにその差分情報に
   よる画像メモリの保存画像の更新及び差分情報を可逆又
   は不可逆で符号化して伝送する手段を設け、 前記復号器は、前記差分情報を受信したときに可逆又は
   不可逆で復号し、この復号した差分情報を前記画像メモ
   リに保存する画像に加算して画像メモリの保存画像の更
   新及びディスプレイ装置に表示する手段を設けたことを
   特徴とする遠方監視システム。
2. 【請求項２】 前記符号器及び復号器の画像メモリは、
   前記監視カメラの撮影画像枠よりも少し大きい枠の画像
   情報を保存しておき、 前記符号器は、監視画像に定める特徴点の動きベクトル
   が変化していないときは前記差分情報の発生にもその伝
   送を抑止する手段を備えたことを特徴とする請求項１に
   記載の遠方監視システム。
3. 【請求項３】 前記符号器及び復号器の画像メモリは、
   前記監視カメラの監視状態別又は全撮影範囲の撮影画像
   を保存しておき、 前記符号器及び復号器は、前記監視カメラが監視状態を
   変えたことを前記特徴点の動きベクトルから判定し、こ
   の動きベクトルを基に前記画像メモリから読み出す監視
   画像を切り替える手段を備えたことを特徴とする請求項
   １又は２に記載の遠方監視システム。