JP2001045337A

JP2001045337A - 画像伝送方式

Info

Publication number: JP2001045337A
Application number: JP21937199A
Authority: JP
Inventors: Shuji Usui; 修司臼井
Original assignee: Hitachi Denshi KK
Current assignee: Hitachi Denshi KK
Priority date: 1999-08-03
Filing date: 1999-08-03
Publication date: 2001-02-16

Abstract

(57)【要約】【課題】圧縮画像伝送方式を用いた監視システムでの
パン・チルト・ズーム等の操作における圧縮・伸張に伴
う処理遅延時間を低減し、快適な遠隔操作環境を実現す
るシステムを提供すること。【解決手段】電動雲台に搭載したテレビカメラの画像
信号を複数の画像符号化モードを持つ画像圧縮装置で符
号化する際、テレビカメラおよび雲台を制御する信号の
変化を検出し、制御信号の変化を検出した場合に符号化
モードを遅延時間の短くなるモードに自動的に切り替わ
るように構成し、快適な遠隔操作システムを実現する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、テレビカメラを用
いたネットワーク環境において、電動雲台に取付けた監
視カメラの画像信号を参照しながら、テレビカメラおよ
び電動雲台を遠隔操作する場合の運用性向上に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＣＰＵやメモリの性能向上と、デ
ジタル処理技術の進歩から、あらゆるアナログ信号処理
がデジタル化されつつある。画像信号も例外でなく、二
百数十Ｍｂｐｓ以上を必要とする非圧縮のデジタル画像
データも、動画像圧縮の国際標準であるＭＰＥＧ２方式
等を用いることにより、数Ｍｂｐｓ程度の伝送路で高品
位な画像伝送が可能となってきた。特に、伝送路の有効
活用およびコスト低減には画像圧縮が必須であり、多数
のテレビカメラを用いた監視システムでも、１本のデジ
タル伝送路を用いて多画面を伝送するシステムが実用に
供されつつある。ここでは、電動雲台に取付けたテレビ
カメラをネットワークを介して遠隔制御するシステムの
一例を図２を用いて説明する。テレビカメラ１の出力画
像信号ａは、画像圧縮装置３で圧縮され、伝送路７にノ
ード６を介して接続される。また、ノード８に接続さ
れた画像伸張装置１１は、圧縮データを伸張してテレビ
モニタ１２に出力する。一方、テレビカメラ１を取付け
た電動雲台２は、次のようにして制御される。テレビモ
ニタ１２を見ながら目的の被写体を撮影するためには、
雲台制御器１４を操作する。雲台制御器１４の制御デ
ータは、データ送信端末１３を経由して伝送路７のノー
ド１０に加わる。ここで、ノード９に接続されたデー
タ受信端末５は、雲台制御器１４からの制御データを分
離し、電動雲台２に加える。

【０００３】上記の例では、雲台制御器１４の機能とし
て、電動雲台２の水平(パン)、垂直(チルト)の２種類の
制御を説明したが、実際の制御では、この他にカメラ側
の制御として、ズーミング、フォーカシング、絞り、色
温度フィルタ切換、シャッタスピード等も設定できるよ
う構成されている場合が多い。所で、画像信号をデジタ
ル伝送する場合、非圧縮のデータのままでは、データ量
が膨大で、伝送路の効率を低下させてしまう。そこ
で、画像圧縮技術を応用することで、数十分の一のビッ
トレートで監視画像レベルを達成可能である。しかし、
動画像の圧縮は画像の時間・空間的な相関を利用するこ
とから、一定のビットレートで高画質を得るためには、
複雑な処理が必要となり、圧縮処理時間、すなわち遅延
時間が長くなってしまう。また、処理遅延時間を短く
しようとすると、高度な圧縮手法が使えず画質の劣化に
つながる。このように、画質と遅延時間はトレードオフ
の関係になる。このため、監視業務に使用する場合を考
えた場合、特に電動雲台に取り付けたテレビカメラの画
像信号を、遠隔地から、しかも、受信画像を見ながら制
御する場合、遅延が大きいと操作と受信画像との間にタ
イムラグが生じ、自由な操作が難しくなる。特に動き
の早い被写体に対して、パン・チルト、ズーム、フォー
カスを駆使した追跡には遅延時間が致命傷となる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前述のごとく、従来技
術によって圧縮画像伝送方式による遠隔監視システムを
構築し、パン・チルト、ズーム、フォーカス等の操作を
行った場合、システムの応答速度が遅いことから操作性
が著しく劣る欠点がある。本発明は、これらの欠点を除
去し、快適な遠隔操作環境を実現するシステムを提供す
ることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、テレビカメラの画像信号を、複数の符号化
モードを持つ高能率符号化装置を介して圧縮伝送し、再
び画像信号に伸張復元するように構成する。この時、撮
像装置及び雲台を制御する信号の変化を検出する回路を
持ち、制御信号の変化によって符号化モードを変更する
ように構成する。更に、複数の符号化モードを持つ画像
圧縮装置において、少なくとも１モードは、遅延時間を
最少とするモードを有し、撮像装置または雲台を制御す
る信号に変化が伴うときは、この低遅延モードを選択す
るようにする。また、符号化に伴う処理時間を短縮する
ため、水平・垂直画素を削減した画像によって符号化す
るモードで、遅延時間の短縮化を図ることも可能とする
ようにしたものである。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施例を、図
１を用いて詳細に説明する。なお、図２と異なる部分
は、制御変化検出器４が新たに追加されたことである。
制御変化検出器４は、電動雲台２に供給される制御デー
タの変化を検出し、その検出結果を元に画像圧縮装置３
の圧縮モードを変化させるようにしている。このシステ
ムで、雲台制御器１４、データ送信端末１３の制御側
と、データ受信端末１５、制御変化検出器４の被制御側
について、より詳細な説明を行う。はじめに、雲台制御
器１４及びデータ送信端末１３の構成例を、図３を用い
て説明する。ここでは、電動雲台２を、水平／垂直方
向に制御する場合について説明する。雲台制御器１４に
は、水平方向の位置を指定するためのＨポテンショメー
タ１００と、垂直方向の位置を指定するためのＶポテン
ショメータ１０１が取り付けられている。Ｈポテンショ
メータ１００の制御電圧は、データ送信端末１３のＨ用
ＡＤ変換器１０２によってデジタルＨデータに変換さ
れ、切替器ＳＷ１のｘ端子に接続される。また、切替
器ＳＷ１のｙ端子には、Ｈヘッダ発生器１０３の出力が
接続されており、切替器ＳＷ１のｚ端子は切替器ＳＷ３
のｘ端子に接続されている。

【０００７】一方、Ｖポテンショメータ１０１の制御電
圧は、Ｖ用ＡＤ変換器１０４によりデジタルＶデータに
変換され、切替器ＳＷ２のｘ端子に接続される。ま
た、切替器ＳＷ２のｙ端子にはＶヘッダ発生器１０５の
出力が接続されており、切替器ＳＷ２のｚ端子は切替器
ＳＷ３のｙ端子に接続されている。切替器ＳＷ１，ＳＷ
２の切換えを、切換制御器１０６で制御することによ
り、図３に一例を示す、「制御データ送信順序(例)」の
ようなデータ配列を得る。なお、図３の制御データ送信
例の場合、Ｈヘッダの次にＨデータが続き、さらにＶヘ
ッダの次にＶデータが続くようになっているが、ヘッダ
とデータの順序を１組として扱えば、Ｖヘッダ、Ｖデー
タ、Ｈヘッダ、ＨデータとＨとＶが入れ替わってもなん
ら問題はない。また、あらかじめ、送信側で送出デー
タの順序を決めておけば、データヘッダ(ＨやＶヘッダ
と同様なもの)を１種類だけ先頭に付けて、各種データ
を順序よく伝送することにより、それぞれのヘッダを削
減することも可能でる。なお、切替器ＳＷ３のｚ端子に
得られた制御データは、ノード１０からネットワーク
(伝送路)７経由でノード９に伝送される。

【０００８】次に、データ受信端末５と制御変化検出器
４の動作を図４により説明する。ノード９からの制御デ
ータは、Ｈデータメモリ２００、Ｈヘッダ検出器２０
１、Ｖデータメモリ２０２、Ｖヘッダ検出器２０３に接
続される。Ｈヘッダ検出器２０１は、送信側で付与され
たＨヘッダと同一データを検出すると、Ｈデータメモリ
２００に書き込み指令を送る。その結果、Ｈデータメ
モリ２００の出力には、電動雲台２の水平方向制御デー
タが得られる。同様に、Ｖヘッダ検出器２０３は、送信
側で付与されたＶヘッダと同一データを検出すると、Ｖ
データメモリ２０２に書き込み指令を送る。その結
果、Ｖデータメモリ２０２の出力には、電動雲台２の垂
直方向制御データが得られる。水平方向制御データは、
電動雲台２の制御に使用されるほか、Ｈ差分検出器２０
７とＨデータメモリ２０４に加えられる。Ｈデータメ
モリ２０４は、水平方向制御データを、タイマ２０６の
出力タイミングでメモリする。タイマ２０６の出力タ
イミングは、雲台制御器１４出力の変化を検出できれば
よく、０．１秒以下が好ましい。以下、出力タイミング
を０．１秒として説明する。つまり、Ｈデータメモリ
２０４の出力は、０．１秒ごとに更新され、Ｈ差分検出
器２０７に加えられる。その結果、Ｈ差分検出器２０７
の出力により、０．１秒間に制御データが変化したか否
かが分かる。なお、差分値を“変化あり”と判定する
か、“変化ナシ”と判定するかについては、しきい値を
設定することが可能であり、微少な動きやノイズなどに
よるデータの変化は無視するように構成することも可能
である。

【０００９】同様に、垂直方向制御データは、電動雲台
２の制御に使用されるほか、Ｖ差分検出器２０８とＶデ
ータメモリ２０５に加えられる。Ｖデータメモリ２０
４は、垂直方向制御データをタイマ２０６の出力タイミ
ングでメモリする。つまり、Ｖデータメモリ２０５の出
力は、０．１秒毎に更新され、Ｖ差分検出器２０８に加
えられる。その結果、Ｖ差分検出器２０８の出力によ
り、０．１秒間に制御データが変化したか否かが分か
る。なお、差分のしきい値設定は、水平方向のＨ差分
検出器２０７と同様な考えで設定することが可能で、水
平・垂直でそれぞれ異なる思想で設定しても問題ない。
Ｈ差分検出器２０７の出力とＶ差分検出器２０８の出力
は、論理和回路２０９で合成され、モード切換信号ｂと
して画像圧縮装置３に送られる。以上は、雲台に関して
のみの説明であったが、カメラ本体に関するズーム、フ
ォーカス等の変化も、上記の方法を応用して容易に変化
を検出できることはいうまでもない。なお、カメラ及
び周辺回路の制御信号が増加する毎に論理和回路２０９
入力が増えることになる。また、この様な制御及び検出
は、ＣＰＵを用いてソフト処理を行っても同様な効果を
実現できるのは明らかである。

【００１０】次に、この様にして変化を検出した時、画
像圧縮装置３でどのように制御するかの一例を、図５を
用いて説明する。画像圧縮装置３では、一般に複雑な画
像(解像度が高い)に対しては、圧縮が難しく、処理時間
が増す傾向にある。このため、予め水平・垂直画素を
１／２に間引くなどして、低解像度の間引き画像に変換
しておけば、圧縮処理時間を短くすることが可能であ
る。また、ＭＰＥＧ圧縮方式では、フレーム内(Ｉモー
ド)と前方向予測（ＩＰモード）による圧縮モードは原
理的に処理時間が短い。しかし、双方向予測（ＩＰＢ
モード）を用いる圧縮モードは、前処理と後処理が必要
になり、原理的に処理時間が、上記に比べて必要とな
る。したがって、圧縮処理時間を短くするには、入力画
像の複雑度を軽減させるか、符号化モードで原理的に遅
延時間の短くなるモードを選択するのが良い。

【００１１】以下、この具体例を、図５を用いて説明す
る。画像信号ａは、全画像処理回路３０１と間引画像処
理回路３０２に加えられる。間引画像処理回路３０２で
は、画像の複雑度を軽減するため、入力画像の水平・垂
直画素を間引く処理を行う。間引きされた画像は、切替
器ＳＷ４のｙ端子に接続され、切替器ＳＷ４のｘ端子に
は、全画像処理回路３０１の出力が接続される。切替器
ＳＷ４の切換制御は、モード切換信号ｂによって行わ
れ、雲台制御信号の変化が無いまたは少ない場合は、全
画像処理回路３０１の出力を選択し、遅延時間は長いも
のの高画質化を図る。そして、雲台制御信号の変化を検
出した場合、間引画像処理回路３０２の出力を選択し
て、圧縮処理部３０３に加える。なお、圧縮処理部３
０３にもモード切換信号ｂを加えて入力画像の変化を知
らせている。この間引き画像を使用する場合の効果は、
水平・垂直方向の画素を１／２又は１／３にすること
で、処理対象画素が１／４、１／９となり遅延の短縮化
に寄与することは明白である。また、切替器ＳＷ５から
は、圧縮処理部３０３に対し、高画質のＩＰＢモードと
遅延時間の短いＩまたはＩＰモードをモード切換信号ｂ
で切換えている。これら間引き画像を使用するか圧縮モ
ードを選択するかは、自由であるが同時に使用した方
が、遅延時間の短縮に寄与することは明らかである。

【００１２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
遠隔制御によってテレビカメラおよび雲台を制御するシ
ステムにおいて、カメラおよび雲台を制御している時
は、符号化モードを遅延時間の短くなるモードに自動的
に切替えるようにしているため、運用性の向上が図れ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の全体構成を示すブロック図

【図２】従来の全体システムの一例を示すブロック図

【図３】本発明の雲台制御器とデータ送信端末のブロッ
ク図及び送信データ配列図

【図４】本発明に係わるデータ受信端末と制御変化検出
器の一例を示すブロック図

【図５】本発明に係わる画像圧縮装置の一例を示すブロ
ック図

【符号の説明】

１：テレビカメラ、２：電動雲台、３：画像圧縮装置、
４：制御変化検出器、５：データ受信端末、６，８，
９，１０：ノード、７：伝送路、１１：画像伸張装置、
１２：テレビモニタ、１３：データ送信端末、１４：雲
台制御器、１００：Ｈポテンショメータ、１０１：Ｖポ
テンショメータ、１０２：Ｈ用ＡＤ変換器、１０３：Ｈ
ヘッダ発生器、１０４：Ｖ用ＡＤ変換器、１０５：Ｖヘ
ッダ発生器、１０６：切換制御器、２００，２０４：Ｈ
データメモリ、２０１：Ｈヘッダ検出器、２０２，２０
５：Ｖデータメモリ、２０３：Ｖヘッダ検出器、２０
６：タイマ、２０７：Ｈ差分検出器、２０８：Ｖ差分検
出器、２０９：論理和回路、３０１：全画像処理器、３
０２：間引画像処理器、３０３：圧縮処理部、ＳＷ１〜
ＳＷ５：切替器、ａ：画像信号、ｂ：モード切替信号。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】雲台に搭載した撮像装置から得られる画
像信号を、複数通りの画像符号化モードを持つ画像圧縮
装置を介して圧縮伝送し、受信側で再び画像信号に伸張
復元するシステムにおいて、撮像装置及び雲台を制御す
る信号の変化を検出する回路を有し、制御信号の変化を
検出した際、符号化モードを変更するように構成したこ
とを特徴とする画像伝送方式。
【請求項２】請求項１に記載の画像伝送方式におい
て、ｎ(１以上の正数)通りの符号化モードを持つ画像圧
縮装置のうち、少なくとも１モードは遅延時間を最少と
するモード持ち、撮像装置または雲台を制御する信号の
変化が発生したときに低遅延モードを選択するようにし
たことを特徴とする画像伝送方式。
【請求項３】請求項１に記載の画像伝送方式におい
て、カメラ雲台を制御する信号の変化を検出したとき
に、水平・垂直画素を削減した画像によって符号化した
圧縮画像を選択するようにしたことを特徴とする画像伝
送方式。