JP5023784B2 - 映像監視装置 - Google Patents

Description

この発明は、プラントなどにおける機器の監視や、設備への侵入監視を、ビデオカメラで撮影した映像で行う映像監視装置に関する。

従来の映像監視装置においては、映像データを短時間ごとに細分化し、記録領域もアドレスを付加した格納領域に細分化して、各々の映像データに撮像時刻をつけて、格納領域に記録している。記録時間として最長記録時間を設定しておき、映像データを記録するときに記録対象となる格納領域に古い映像データがあれば、
（現在時−古い映像データの撮像時刻）＞最長記録時間
が成立する場合には、対象となる格納領域を、現在時の映像データで上書きし、
（現在時−古い映像データの撮像時刻）＜最長記録時間
が成立する場合には、対象となる格納領域の次のアドレスの領域に、現在時の映像データを上書きしている。このような方法で、最長記録時間を越える古い映像データの上に新しい映像データを上書きすることで、映像データの記録時間を長時間にしている。（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−１５３１６５ 映像監視システム（請求項４、０００９段、００２４段〜００３２段、図１１〜図１５）

従来の映像監視装置では、事前に設定された最長記録時間を越える長時間の記録は保証されないという問題点があった。また、記録対象となる格納領域に以前に記録された古い映像データの撮像時刻と現在時との時間が最長記録時間より小さい場合では、「対象となる格納領域の次のアドレスの格納領域」の映像データの撮像時刻を確認せずに強制的にデータが書き換えられる。このため、最長記録時間を越えていない映像データが削除されることがあり、最長記録時間までの映像データを記録できない場合があるという問題点があった。

これらの問題点を解消するために、本発明においては、所定の記録容量に最長記録時間を設定せずに長期間の映像データを記録できるようにすることを課題とする。

この発明に係る映像監視装置においては、映像データの記録領域を上限設定の無い複数に区分けし段階をつけ、第１段階は映像データを間引かずにすべての映像フレームを記録し、第２段階以降の段階には映像フレームを間引いて記録する。段階を上げるごとに、各段階の記録容量を小さく、間引率を小さく、記録時間を長くする。すなわち、間引率の段階間比率を１未満、記録時間の段階間比率を１より大きい値とし、各段階の記録容量の段階間比率となる間引率の段階間比率と記録時間の段階間比率の積を１未満とする。これにより、段階を上げるにしたがって、小さい記録容量で記録時間を長期間化することができる。

この発明は、映像データの記録領域を上限設定の無い複数に区分けし段階をつけ、段階を大きくするごとに記録容量を小さく、間引率を小さく、記録時間を長くすることで、所定の記録容量に最長記録時間を設定せずに長期間映像データの記録を可能にする。

実施の形態１．
図１はこの発明を実施するための実施の形態１における映像監視装置のブロック図、図２はこの発明を実施するための実施の形態１における記録領域のブロック図、図３はこの発明を実施するための実施の形態１における記録映像の状態図、図４はこの発明を実施するための実施の形態１における記録領域管理図、図５はこの発明を実施するための実施の形態１における映像監視装置のフロー図である。

図１において、映像を撮影するためのビデオカメラ１０が撮影対象となる方向に向けて設置され、このビデオカメラ１０により撮影された映像を符号化するための符号化装置２０が接続されている。この符号化装置２０により符号化された映像データは符号化装置２０に接続される映像蓄積装置３０にて記録される。図１では、ビデオカメラ１０、符号化装置２０、映像蓄積装置３０は別個の機器として記載しているが、互いに一体となっていてもかまわない。

符号化装置２０は、映像をデジタルデータに符号化するものであるが、この実施の形態では、連続する映像を短い時間ごとの画像（映像フレーム）として構成し、この画像をそれぞれデジタル化するものである。その際に映像フレーム１枚ごとにＪＰＥＧ（Ｊｏｉｎｔ Ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｉｃ Ｅｘｐｅｒｔｓ Ｇｒｏｕｐ）圧縮を行い、これらの映像フレームを連続して記録するＭｏｔｉｏｎＪＰＥＧ方式で符号化することが考えられる。なお、映像フレームの圧縮方式にはさまざまな方式があり、また連続する映像フレームの相関を元に圧縮するＭＰＥＧ（Ｍｏｖｉｎｇ Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｅｘｐｅｒｔｓ Ｇｒｏｕｐ）方法などもあるが、これら別の方式を適用することも可能である。

映像蓄積装置３０は、符号化装置２０で符号化された映像データを受信する受信手段３１と、映像データを管理する管理手段３２と、映像データから一部の映像フレームを間引く動作を行う間引手段３３と、映像データを記録する蓄積手段３４と、映像データの記録先である記録領域３５からなり、３１ないし３５はいずれも論理的に構成されるものである。

図２において、記録領域３５は複数の領域に区切ってあり、第１段階、第２段階のように段階が付されている。この段階には特に上限は設けられていない。また、この第ｎ段階に分割した領域はそれぞれ論理的にリング状の記録領域を構成しており、第ｎ段階リング記録領域４１とする。ここで、一般に記録領域は対象となる記録領域を指すアドレスが先頭アドレスから末尾アドレスまでとなるが、リング状の記録領域は末尾アドレスに１を加えると先頭アドレスになるものである。蓄積手段３４から映像データの映像フレームの記録の指示があると、対象となる段階のリング記録領域４１の書込位置４２に記録される。

第１段階リング記録領域４１ａは映像データを全映像フレーム記録する。記録方法としては、書込位置４２ａが示す位置に映像フレームを記録すると、書込位置４２ａに１加算される。この記録領域がリング状になっているため書き込み位置が１周すると、以前に映像データが書き込まれた位置に新しい映像データが書き込まれることになる。

第２段階リング記録領域４１ｂでは、映像データを一部間引いて記録する。このとき、削減なしの原映像データに対する、データを間引いた後の映像データの、同時間における映像フレーム数の比率を間引率とする。例えば、原映像データが３０ｆｐｓ（ｆｒａｍｅ ｐｅｒ ｓｅｃｏｎｄ）で、圧縮後の映像データが５枚のうち４枚を削減し１枚を残した６ｆｐｓであれば間引率２０％となる。第２段階の間引率をＰ_２とすると、映像データを記録するときに、（１／Ｐ_２）枚に１枚の映像フレームを記録する。

第３段階リング記録領域４１ｃ以降でも第２段階と同様であり、第ｎ段階リング記録領域４１の間引率をＰ_ｎとすると、映像データを記録するときに、（１／Ｐ_ｎ）枚に１枚の映像フレームを記録する。ここで、（１／Ｐ_ｎ）は必ずしも整数とは限らず、整数にならない場合は四捨五入などの処置を施せばよい。

第ｎ段階リング記録領域４１の段階間の間引率の比率をｐとする。すなわち、ｐ＝Ｐ_ｎ＋１／Ｐ_ｎである。また、第ｎ段階リング記録領域４１の記録時間をＱ_ｎ、段階間の記録時間の比率をｑ＝Ｑ_ｎ＋１／Ｑ_ｎとする。第１段階の間引率は１であり、第１段階の記録時間をｔとすると、Ｐ_ｎ＝ｐ^ｎ−１、Ｑ_ｎ＝ｔｑ^ｎ−１となる。

また、第ｎ段階リング記録領域４１の記録容量Ｓ_ｎは以下の式で定まる値である。

Ｓ_ｎ＝映像フレーム枚数×１フレームあたりの容量
映像フレーム枚数＝Ｑ_ｎ×１秒あたりのフレーム数（ｆｐｓ）
１秒あたりのフレーム数＝原映像データの１秒あたりのフレーム数×Ｐ_ｎ
より、
Ｓ_ｎ＝Ｐ_ｎ×Ｑ_ｎ×原映像データの１秒あたりのフレーム数×１フレームあたりの容量
…… （式１）

ここで、原映像データの１秒あたりの映像フレーム数は、符号化装置２０で符号化する際に定められる値であり、一般には３０ｆｐｓであることが多い。また、１フレームあたりの容量は、対象となる映像の解像度や圧縮の精度により、ある一定の範囲内の値になり、それら映像データを記録できるように最大値を採用する。以降、原映像データの１秒あたりのフレーム数＝ａ、１フレームあたりの容量＝ｂとおくと、（式１）よりＳ_ｎ＝ａｂＰ_ｎＱ_ｎと表すことができる。

第１段階から第ｎ段階までのリング記録容量の合計Ｔ_ｎは、以下の式で与えられる。

Ｔ_ｎ＝ａｂＰ_１Ｑ_１＋ａｂＰ_２Ｑ_２＋……＋ａｂＰ_ｎＱ_ｎ
＝Σ（ｋ＝１ ｔｏ ｎ）ａｂＰ_ｋＱ_ｋ
＝Σ（ｋ＝１ ｔｏ ｎ）ａｂｐ^{（ｋ−１）}×ｔｑ^{（ｋ−１）}
＝ａｂｔ（１−ｐ^{（ｎ−１）}ｑ^{（ｎ−１）}）／（１−ｐｑ） …… （式２）

ここで、段階を上げるごとに、記録時間を長時間化して記録容量を下げるためには、以下の通りである。

記録時間の段階間比率 ｑ＞１
記録容量の段階間比率 ｐｑ＜１ …… （式３）
間引率の段階間比率 ｐ＜１

（式２）と（式３）より、段階に上限を設定しない場合の記録容量Ｔは以下の通りである。

Ｔ＝ｌｉｍ（ｎ→∞）Ｔ_ｎ
＝ａｂｔ／（１−ｐｑ）

以上をまとめると、下記の条件の場合に、映像データを最長記録時間を設定せずに長期間記録できる。
間引率の段階間比率 ｐ＜１
記録時間の段階間比率 ｑ＞１
記録容量の段階間比率 ｐｑ＜１
総記録容量 Ｔ＝ａｂｔ／（１−ｐｑ）
ただし、ａ＝原映像データの１秒あたりのフレーム数
ｂ＝１フレームあたりの容量
ｔ＝第１段階の記録時間

上記の条件を満たす例として、下記の場合について説明する。下記条件を（条件Ａ）とする。
間引率の段階間比率 ｐ＝０．５
記録時間の段階間比率 ｑ＝１．５
各段階の記録容量の段階間比率 ｐｑ＝０．７５
原映像データの１秒あたりのフレーム数 ａ＝３０ ｆｐｓ
１フレームあたりの容量 ｂ＝１００ｋｂｙｔｅ
第１段階の記録時間 ｔ＝８６４００秒（＝１日）
総記録容量 Ｔ＝ａｂｔ／（１−ｐｑ）≒１．０４Ｔｂｙｔｅ

図３は、（条件Ａ）での第１段階、第２段階、第３段階における映像フレームの記録状態の一部を例として示したものである。ただし、図面に表示するため第１段階の記録時間は３２フレーム分、すなわち３２／３０秒に縮小して表示している。また、図示した状態は、第１段階、第２段階、第３段階とも、各リング記録領域を映像フレームで満たした状態である。

第１段階では、撮影したデータすべてを記録するため、時系列に映像フレームが連続することになり、記録容量は３２フレーム分となる。第２段階では、間引率が０．５であるため、２枚に１枚のデータを間引くことになり、記録時間は第１段階の１．５倍のため４８／３０秒、記録容量は２４フレーム分となる。第３段階では、間引率が０．２５であるため、４枚に３枚のデータを間引き１枚のデータを残すことになり、記録時間は第２段階の１．５倍のため７２／３０秒、記録容量は１８フレーム分となる。

初期状態である記録領域３５に映像フレームが記録されていない状態から、最初の映像フレームは第１段階、第２段階、第３段階の各段階に記録され、２番目の映像フレームは第１段階のみに記録される。３番目の映像フレームは第１段階と第２段階に記録され、４番目の映像フレームは第１段階のみに記録され、５番目の映像フレームは第１段階、第２段階、第３段階に記録される。このようにして６番目から３２番目までの映像フレームが記録される。３３番目の映像フレームは第１段階、第２段階、第３段階に記録されるが、第１段階ではリング記録領域４１ａの容量である３２フレーム分にすべて記録されているので、最初の映像フレームの記録してある場所に上書きされ、最初の映像フレームは削除されることになる。３４番目の映像フレームは、第１段階のみに記録され、第１段階の２番目の映像フレームの記録してある場所に上書きされて、２番目の映像フレームは削除される。同様に、４９番目の映像フレームは、第１段階、第２段階、第３段階に記録されるが、第１段階は１７番目の映像フレームが記録してある場所に上書きされ、第２段階は最初の映像フレームが記録してある場所に上書きされる。７３番目の映像フレームは、第１段階、第２段階、第３段階に記録されるが、第１段階は４１番目の映像フレームの記録してある場所に上書きされ、第２段階は２５番目の映像フレームの記録してある場所に上書きされ、第３段階は最初の映像フレームの記録してある場所に上書きされる。この７３番目の映像フレームが記録された状態が図３の示す状態になり、第１段階は４２番目から７３番目までの３２枚の映像フレームが、第２段階は２７番目から７３番目まで２枚に１枚の割合で２４枚の映像フレームが、第３段階は５番目から７３番目まで４枚に１枚の割合で１８枚の映像フレームが記録されていることになる。

図４は、（条件Ａ）での第ｎ段階における間引率、間引率の段階間比率、記録密度、記録時間（日数）、記録時間の段階間比率、記録容量、記録容量の段階間比率を示したものである。例えば、第１０段階では総容量の２％に当たる１９Ｇｂｙｔｅの記録容量に間引率０．００２の映像データを約３８．４日間記録が可能であり、第１６段階では総容量の０．４％に当たる３Ｇｂｙｔｅの記録容量に間引率０．００００３の映像データを約４３７．９日間記録が可能である。なお、間引率０．００００３の映像データとは、約１９分に１フレームの映像である。このように、段落を上げるに従い記録容量を減少させるため、最終的には記録容量が１フレーム未満になる。記録容量が１フレーム未満ということは、この段階には映像を記録できないことになり、その前段階が上限となる。すなわち、段階ｎは以下の方程式を満たす値となる。

ｔ×ａ×（ｐｑ）^ｎ−１＞１ …… （式４）

（条件Ａ）での（式４）を満たすｎは、ｎ＜５２．３となり、第５２段階まで記録領域を作成することとなる。

次に、（条件Ａ）における動作について、図５のフローを用いて説明する。まず、撮影を開始するときの記録領域３５の初期状態は、映像フレームが記録されていない状態とする。撮影を開始する（１０１）と、管理手段３２内に保持しているカウンタｃを０に設定する（１０２）。カウンタｃはビデオカメラ１０で撮影され符号化装置２０で符号化された元となる映像データの１枚ごとの映像フレームを指すものであり、最初の映像フレームがｃ＝０、２番目の映像フレームがｃ＝１に対応することとなる。

ビデオカメラ１０にて１フレーム分の映像を撮影し（１０３）、符号化装置２０で映像が映像フレームに符号化される（１０４）。映像蓄積装置３０の受信手段３１で符号化された映像フレームが受け取られ蓄積手段３４に一時蓄積される（１０５）。管理手段３２内にあり第ｎ段階を示すｎを１にする（１０６）。すなわち、第１段階から検討していくことを示している。続いて、間引手段３３でｃが２^ｎ−１で割り切れるかどうか判断する（１０７）。ｃが２^ｎ−１で割り切れる場合は、このカウンタｃが示す映像フレームを間引きすることなく第ｎ段階に記録するということであり１０８ステップに進み、割り切れない場合はこの映像フレームを間引くこととして第ｎ段階には記録しないということであり１１１ステップに進む。１０８ステップでは第ｎ段階のリング記録領域４１ｎの書込位置４２ｎに映像フレームを書き込む。このとき、書込位置４２ｎが示す場所に映像フレームが記録されているか否かは関係なく書き込む。すなわち、映像フレームが記録されていると、撮影した直後の映像フレームで上書きされ、以前の映像フレームは削除されることになる。次に書込位置を１つ進め、ｎに１を加える（１０９）。ｎが（式４）を満たす上限を超えているかどうか、すなわち（条件Ａ）においてｎ＞５２かどうかを判断し（１１０）、超えていない場合は、１０７ステップに戻り、次の段階について同様に検討し、超えている場合は１１１ステップに進む。１１１ステップではｃに１を加え、次の映像フレームについて検討する。１０３から１１１までのフローを繰り返すこととなるが、さらに具体的に以下で説明する。

撮影を開始しカウンタｃ＝０に設定して１フレーム撮影し符号化して受信手段で映像フレームを受信する（１０１から１０５）と、まず、第１段階での検討をするため、１０６ステップにてｎ＝１とする。１０７のステップにおいてｃ＝０は２^１−１＝１で割り切れ、１０８ステップに進み最初の映像フレームが第１段階の書込位置４２ａに書き込まれ、１０９ステップで第１段階の書込位置４２ａを１つ進め、ｎに１加えてｎ＝２とする。１１０ステップではｎが５２を超えていないので、１０７ステップに進む。ｃ＝０は２^２−１＝２で割り切れ、再び１０８ステップに進み第２段階の書込位置４２ｂに最初の映像フレームが書き込まれ、１０９ステップで第２段階の書込位置４２ｂを１つ進め、ｎに１加えてｎ＝３となる。１１０ステップではｎが５２を超えていないので、１０７ステップに進む。第３段階、第４段階と第５１段階まで同様に処理され、第５２段階における１０７ステップ、１０８ステップ、１０９ステップと進むと、１０９ステップでｎ＝５３となる。１１０ステップではｎ＞５２のため１１１ステップに進み、ｃに１を加えて、ｃ＝１となり１０３ステップに進む。このようにして最初の映像フレームは、第１段階から第５２段階までのリング記録領域に保存される。

１０３ステップで２番目の映像フレームが撮影され、符号化されて受信手段で受信される（１０４、１０５）と、１０６ステップで再びｎ＝１とされて第１段階から検討される。１０７のステップでｃ＝１は２^１−１＝１で割り切れ、１０８ステップに進み２番目の映像フレームが第１段階の書込位置４２ａに書き込まれ、１０９ステップで第１段階の書込位置４２ａを１つ進め、ｎに１加えてｎ＝２となる。１１０ステップではｎが５２を超えていないので、１０７ステップに戻る。ｃ＝１は２^２−１＝２で割り切れないため、２番目の映像フレームを第２段階に保存しないこととして１１１ステップに進み、ｃに１を加えて、ｃ＝２となり１０３ステップに進む。このようにして、２番目の映像フレームは第１段階のみのリング記録領域に保存される。

１０３ステップで３番目の映像フレームが撮影され、符号化されて受信手段で受信される（１０４、１０５）と、１０６ステップで再びｎ＝１とされて第１段階から検討される。１０７のステップでｃ＝２は２^１−１＝１で割り切れ、１０８ステップで３番目の映像フレームが第１段階の書込位置４２ａに書き込まれ、１０９ステップで第１段階の書込位置４２ａを１つ進め、ｎに１を加えてｎ＝２となる。１１０ステップではｎが５２を超えていないので、１０７ステップに戻る。ｃ＝２は２^２−１＝２で割り切れるため、再び１０８ステップで３番目の映像フレームが第２段階の書込位置４２ｂに書き込まれ、１０９ステップで第２段階の書込位置４２ｂを１つ進め、ｎに１を加えてｎ＝３となる。１１０ステップではｎが５２を超えていないので、１０７ステップに戻る。ｃ＝２は２^３−１＝４で割り切れないため、３番目の映像フレームを第３段階に保存しないこととして１１１ステップに進み、ｃに１を加えｃ＝３となり１０３ステップに進む。このようにして、３番目の映像フレームは第１段階および第２段階のリング記録領域に保存される。

このようにすると、４番目の映像フレームはｃ＝３となり、ｎ＝１のみで割り切れるため、第１段階のみに記録される。５番目の映像フレームはｃ＝４となり、ｎ＝１、２、３で割り切れるため、第１段階、第２段階、第３段階に記録される。

上記のフローを繰り返し、約１日後（約８６４００秒後）で２５９２０００番目の映像が撮影され符号化されて受信手段で受信される（１０３、１０４、１０５）と、１０７ステップではｃ＝２５９１９９９は２^１−１＝１で割り切れ、１０８ステップで２５９２０００番目の映像フレームが第１段階の書込位置４２ａに書き込まれ、１０９ステップで第１段階の書込位置４２ａを１つ進める。（条件Ａ）では、第１段階のリング記録領域４１ａは２５９２０００フレーム分のため、書込位置４２ａはリング状の記録領域の特性から最初に戻り、最初の映像フレームが記録された場所を示すことになる。ｎに１加えてｎ＝２となり１１０ステップを経て１０７ステップに戻ると、ｃ＝２５９１９９９は２^２−１＝２で割り切れないため、この映像フレームを第２段階に保存せず１１１ステップに進み、ｃに１を加えられ、ｃ＝２５９２０００となり１０３ステップに進む。

１０３ステップで２５９２００１番目の映像フレームが撮影され、符号化されて受信手段で受信される（１０４、１０５）と、１０６ステップで再びｎ＝１とされて第１段階から検討される。１０７のステップでｃ＝２５９２０００は２^１−１＝１で割り切れ、１０８ステップに進む。第１段階の書込位置４２ａには、ｃ＝０に対応する最初の映像フレームが記録されているが、この上にｃ＝２５９２０００に対応する映像フレームで上書きすることになり、ｃ＝０に対応する最初の映像フレームは第１段階から削除されることになる。１０９ステップで第１段階の書込位置４２ａを１つ進めると、この第１段階の書込位置４２ａはｃ＝１に対応する２番目の映像フレームが記録されている場所を示すこととなる。ｎに１を加えてｎ＝２となる。１１０ステップではｎが５２を超えていないので、１０７ステップに戻る。その後ｃ＝２５９２０００について、第２段階以上に関する記録を検討することとなる。以上のとおりで、第１段階は１日分（２５９２０００フレーム分）の映像データが記録されることになる。

このように、映像データの記録領域を複数に区分けし段階をつけ、各段階に映像データを間引いて記録し、段階を大きくするごとに記録容量を小さく、間引率を小さく、記録時間を長くすることで、所定の記録容量に最長記録時間を設定せずに長期間映像データの記録を可能にすることができる。

実施の形態２．
なお、実施の形態１では間引率の段階間比率および記録時間の段階間比率を一定値としていたが、間引率の段階間比率および記録時間の段階間比率を段階ごとに異なる値としてもよい。

図６は、この発明を実施するための実施の形態２における記録領域管理図である。図６において、リング記録領域の段階を第１段階から第１０段階まで示しているが、間引率の段階間比率と、記録時間の段階間比率を段階ごとに異なる値にしている。間引率の段階間比率は、記録密度が段階ごとに利用者の利用しやすい値になるようにしており、例えば第２段階では１０ｆｐｓ、第５段階では５秒に１枚の記録（１／５ｆｐｓ）としている。さらに、記録時間の段階間比率を段階ごとに定めることにより、記録時間を利用しやすい値に設定することができる。

また、図６のような設定にすることで、第３段階では記録密度を２ｆｐｓとしているが、符号化装置２０で例えばＭＰＥＧ方式を採用する場合、ＭＰＥＧ方式では１枚の画像から１４枚分を動きの変化だけを記録するようにして圧縮するため、ＭＰＥＧ方式の映像から画像部分のみを抜き出すこととなり利用しやすい。

このように、映像データの間引率の段階間比率および記録時間の段階間比率を段階ごとに異なる値とすることにより、各段階の記録密度と記録時間を利用しやすい値にした上で、所定の記録容量に最長記録時間を設定せずに長期間映像データの記録を可能にすることができる。

実施の形態３．
なお、実施の形態１ではすべての段階の記録領域で現在時から映像を記録することとしていたが、図７に示すように段階をまたいで時系列とすることもできる。

図７はこの発明を実施するための実施の形態３における記録映像の状態図、図８はこの発明を実施するための実施の形態３における記録領域管理図、図９はこの発明を実施するための実施の形態３における映像監視装置のフロー図である。

図７は、実施の形態１で例示した（条件Ａ）における第１段階、第２段階、第３段階での映像フレームの記録状態の一部を示したものである。ただし、図面に表示するため第１段階の記録時間は３２フレーム分、すなわち３２／３０秒としている。また、図示した状態は、第１段階、第２段階、第３段階とも、リング記録領域を映像フレームで満たした状態である。

第１段階では、撮影したデータすべてを記録するため、時系列に映像フレームが連続することになり、記録容量は３２フレーム分となる。第２段階では、間引率が０．５であるため、２枚に１枚のデータを間引くこととなるが、第１段階の記録期間と重ならないように記録する期間を定めている。このため、第１段階の記録期間は現在時から３１／３０秒前、第２段階の記録期間は３２／３０秒前から７９／３２秒前までとなる。第３段階では４枚に３枚のデータを間引き１枚のデータを残すことになり、第２段階の記録期間と重ならないように記録する期間を定めている。

初期状態である記録領域３５に映像フレームが記録されていない状態では、最初の映像フレームは第１段階に記録される。２番目以降の映像フレームも撮影された後は第１段階に記録される。３２番目の映像フレームが第１段階に記録されると、第１段階のリング記録領域４１ａはすべて映像フレームで満たされる。３３番目の映像フレームが撮影されると、第１段階のリング記録領域４１ａの書込位置には最初の映像フレームがすでに記録されているので、これを第２段階に複写して、３３番目の映像フレームを第１段階の最初の映像フレームが記録されている場所に上書きする。第２段階へは２枚に１枚の割合で間引きをしながら書き込むため、３４番目の映像フレームを撮影したときには、第１段階の書込位置にある２番目の映像フレームを第２段階へ複写することなく間引いて、３４番目の映像フレームを第１段階の２番目の映像フレームが記録されている場所に上書きする。３５番目の映像フレームを撮影したときは、３番目の映像フレームを第２段階に複写し、その上に３５番目の映像フレームを上書きする。３６番目の映像フレームを撮影したときは、４番目の映像フレームを第２段階へ複写することなく間引いて、その上に３６番目の映像フレームを上書きする。このようにして、第１段階が映像フレームで満たされた後は、第２段階へ２枚に１枚の割合で複写・間引きをしながら、撮影した映像フレームで第１段階の書込位置に上書きすることとなる。

第２段階から第３段階への複写・間引きも同様である。７９番目の映像フレームを撮影したときには、第１段階の書込位置にある４７番目の映像フレームを第２段階へ複写して、７９番目の映像フレームを第１段階の４７番目の映像フレームが記録されている場所に上書きする。この時点で、第２段階のリング記録領域４１ｂは全て映像フレームで満たされ、第２段階の書込位置が最初の映像フレームが記録されている場所を示すことになる。８０番目の映像フレームを撮影したときは、４８番目の映像フレームを第２段階へ複写することなく間引いて、その上に８０番目の映像フレームを上書きする。８１番目の映像フレームを撮影したときは、４９番目の映像フレームを第２段階へ複写する必要があるが、第２段階の書込位置にも最初の映像フレームがありそれを第３段階の書込位置４２ｃへ複写した上で、第２段階の書込位置へ４９番目の映像フレームを上書きし、第１段階の書込位置へ８１番目の映像フレームを上書きする。８２番目の映像フレームを撮影したときは、５０番目の映像フレームを第２段階へ複写することなく間引いて、第１段階の書込位置へ上書きする。８３番目の映像フレームを撮影したときは、５１番目の映像フレームを第２段階へ複写するが、第２段階の書込位置にある３番目の映像フレームを第３段階へ複写することなく間引いて、５１番目の映像フレームを第２段階へ複写し、８３番目の映像フレームを第１段階の書込位置へ上書きする。８４番目の映像フレームを撮影したときは、５２番目の映像フレームを第２段階へ複写することなく間引いて、第１段階の書込位置へ上書きする。８５番目の映像フレームを撮影したときは、５３番目の映像フレームを第２段階へ複写するが、第２段階の書込位置にある５番目の映像フレームを第３段階の書込位置へ複写して、５３番目の映像フレームを第２段階へ複写して書込位置へ上書きし、８５番目の映像フレームを第１段階の書込位置へ上書きする。このようにして、第２段階が映像フレームで満たされた後は、第３段階へ２枚に１枚の割合で複写・間引きをしながら、第１段階から複写する映像フレームを第２段階の書込位置に映像フレームを上書きすることとなる。

図８は、（条件Ａ）での第ｎ段階における間引率、間引率の段階間比率、記録密度、記録期間、記録時間の段階間比率、記録容量、記録容量の段階間比率を示したものである。このうち、記録期間以外は実施の形態１と同じである。記録期間は、第１段階が現在時から１日前まで、第２段階が１日前から２．５日前まで、第３段階が２．５日前から４．７日前までのように、段階ごとに時系列で重ならないようにしている。このため、第１０段階では７５日前から１１３日前まで、第１６段階では８６７日前から１３００日前までのように、実施の形態１と比較して長期間の記録が可能となる。

次に動作について図９のフローを用いて説明する。撮影開始時には記録領域３５に映像フレームが記録されていない状態とする。撮影を開始する（１２１）と、すべての段階のカウンタｃ_ｎを０にする（１２２）。カウンタｃ_ｎは第ｎ段階における映像フレームを示すものである。ビデオカメラ１０にて１フレーム分の映像を撮影し（１２３）、符号化装置２０で映像フレームを符号化する（１２４）。第１段階のリング記録領域４１ａへの保存から検討するので、ｎ＝１とする（１２５）。符号化装置２０から発信された映像フレームは映像蓄積装置３０の受信手段３１で受け取られる（１２６）。間引手段で第ｎ段階の書込位置４２に以前に記録した映像フレームがあるかどうか判断し（１２７）、映像フレームがない場合は第ｎ段階の書込位置にすぐに映像フレームを書き込んでもよいため１２８ステップに進み、映像フレームがある場合にはこの映像フレームを次の段階に複写するか間引くかを検討するため１３０フレームに進む。１３０ステップでは、カウンタｃ_ｎが第ｎ＋１段階と第ｎ段階の間引率の段階間比率の逆数（Ｐ_ｎ＋１／Ｐ_ｎ）で割り切れるかどうか判断する（１３０）。割り切れる場合は、カウンタｃ_ｎが示す映像フレームを第ｎ＋１段階に複写するため１３１段階に進み、割り切れない場合はカウンタｃ_ｎが示す映像フレームを第ｎ＋１段階から間引くため１２８ステップに進む。１３１ステップでは、第ｎ段階の書込位置４２の示す映像フレームを蓄積手段３４に渡す。この蓄積手段３４は、バッファの役目をするものであり、第ｎ＋１段階での検討をするときに第ｎ＋１段階の書込位置４２に記入されるものである。１３１ステップを終了すると、第ｎ段階におけるフローと第ｎ＋１段階におけるフローに分かれることになるが、第ｎ段階においては１２８ステップに移動し、第ｎ＋１段階においては１３２ステップに移動する。

１３２ステップでは、次の段階について検討するためｎに１を加え１２６ステップに移動する。以降、蓄積手段３４においてある映像フレームについて１２６ステップから１３２ステップで前述と同様に検討する。

１２８ステップでは、第ｎ段階の書込位置４２に映像フレームを書き込む。このとき、第ｎ段階の書込位置４２が示す場所に、すでに映像フレームがあるか否かは関係なく書き込む。すなわち、映像フレームがある場合には上書きすることになる。１２９ステップではカウンタｃ_ｎに１を加え、書込位置を１つ進める。すべての段階の検討が終了したときに、次の映像を撮影するため１２３ステップに移動する。以降１２３から１３２のステップを繰り返すことになるが、さらに具体的に以下で説明する。

記録領域に映像フレームが記録されていない初期状態で撮影を開始する（１２１）と、カウンタｃ_ｎ＝０、すなわち第１段階のカウンタｃ_１＝０、第２段階のカウンタｃ_２＝０、第３段階のカウンタｃ_３＝０、のように設定する（１２２）。最初の映像を撮影し（１２３）符号化される（１２４）と、第１段階から検討することとしてｎ＝１とする（１２５）。受信手段３１で映像フレームを受け取り（１２６）、ｃ_１＝０では第１段階の書込位置４２ａにはデータはないため（１２７）、１２８ステップに進み第１段階の書込位置４２ａに最初の映像フレームを書き込む。ｃ_１に１を加えてｃ_１＝１とし、第１段階の書込位置４２ａを１つ進める（１２９）。最初の映像フレームでは第２段階以上に渡す映像フレームがなかったため全ての段階の検討が終了したこととなり、１２３ステップに進み、２番目の映像を撮影する。

２番目の映像が符号化装置２０で符号化され（１２４）、ｎ＝１とする（１２５）。受信手段３１で映像フレームを受け取り（１２６）、第１段階の書込位置にデータがないため（１２７）、第１段階の書込位置４２ａに映像フレームを書込み（１２８）、ｃ_１に１を加えてｃ_１＝２とし、第１段階の書込位置４２ａを１つ進める（１２９）。同様にして、２５９２０００番目の映像まで撮影し、第１段階リング記録領域４１ａに書き込む（１２８）。１２９ステップで、ｃ_１に１を加えてｃ_１＝２５９２０００とし、第１段階の書込位置４２ａを１つ進める（１２９）と、第１段階の書込位置４２ａは、最初の映像フレームが記録されている場所を示すことになる。

２５９２００１番目の映像を撮影し（１２３）符号化され（１２４）、ｎ＝１とする（１２５）。受信手段で映像フレームを受け取り（１２６）、１２７ステップでは、第１段階の書込位置４２ａは、最初の映像フレームが記録されている場所を示すためデータがあることになり、１３０ステップに移動する。ｃ_１＝２５９２０００が、（Ｐ_２／Ｐ_１）＝２で割り切れるため１３１ステップに移動する。第１段階の書込位置４２ａの映像フレームである最初の映像フレームを蓄積手段３４に渡し（１３１）、１２８ステップおよび１３２ステップに移動する。１２８ステップで第１段階の書込位置４２ａに２５９２００１番目の映像フレームを書き込むと、最初の映像フレームは削除される。１２９ステップでｃ_１に１を加えてｃ_１＝２５９２００１とし、第１段階の書込位置４２ａを１つ進める。また、１３２ステップでｎに１を加えｎ＝２とし１２６ステップに移動する。蓄積手段３４から最初の映像フレームを受け取り、第２段階の書込位置にデータがないので（１２７）、１２８ステップに移動し、第２段階の書込位置４２ｂに最初の映像フレームを書き込む。ｃ_２に１を加えてｃ_２＝１とし、第２段階の書込位置４２ｂを１つ進める（１２９）。第１段階、第２段階の検討が終了し、第３段階以降の段階へは渡す映像フレームがないため、全ての段階での検討が終了したこととなり、１２３ステップに移動する。

２５９２００２番目の映像を撮影し（１２３）符号化され（１２４）、ｎ＝１とする（１２５）。受信手段で映像フレームを受け取り（１２６）、１２７ステップでは、第１段階の書込位置４２ａは、２番目の映像フレームが記録されている場所を指し示すためデータがあることになり、１３０ステップに移動する。ｃ_１＝２５９２００１が、（Ｐ_２／Ｐ_１）＝２で割り切れないため、第２段階への２番目の映像フレームの複写をせずに間引くこととし、１２８ステップに移動する。第１段階の書込位置４２ａに２５９２００２番目の映像フレームを書き込むと、２番目の映像フレームは削除される。これにより、２番目の映像フレームは記録領域３５から削除され、間引かれたことになる。１２９ステップでｃ_１に１を加えてｃ_１＝２５９２００２とし、第１段階の書込位置４２ａを１つ進める。第１段階での検討が終了し、第２段階以降の段階へは渡す映像フレームがないため、全ての段階で検討が終了したこととなり、１２３ステップに移動する。このようにして、第１段階から第２段階へは２枚に１枚の割合で映像フレームが複写・間引きをされることとなる。第２段階から第３段階、およびそれ以上についても同様に行われる。

このように、記録領域に記録する映像を、段階をまたいで時系列にすることにより、さらに長期間映像データの記録を可能にすることができる。

実施の形態４．
なお、実施の形態３では段階を上げるごとに映像フレームを一定の割合で間引いたが、図１０に示すように、第ｎ段階から第ｎ＋１段階に映像データを移動させるときに、同じ映像フレームが連続する場合には、同一の映像フレームの最初のものだけを残し、２枚目以降を削除するようにしてもよい。

この実施の形態では、プラントなどの機器監視や、侵入監視などに適用することを目的としているため、プラントの機器については異常が発生していない場合、侵入監視では侵入者がいない場合に、長期にわたって映像データが変化しない場合がある。このような同じ映像フレームが連続する場合に、同一の映像フレームの最初のものだけを残し、２枚目以降を削除することにより映像データの記録時間を長期化することができる。

図１０はこの発明を実施するための実施の形態４における記録映像の状態図を示す。図１０は、実施の形態１で例示した（条件Ａ）における第１段階、第２段階、第３段階での映像フレームの記録状態を示したものであり、第１段階の記録時間を３２／３０秒にして図示している。第１段階では撮影したデータすべてを記録するため、現在時から時系列に映像フレームが連続することになり、記録容量は３２フレーム分である。第２段階では、間引率が０．５であるため、２枚に１枚のデータを間引くこととなるが、第１段階の記録期間と重ならないように記録期間を定めている。第３段階では同じ映像が連続する場合に、連続する映像の最初の１枚のみを残し、２枚目以降を削除することで記録容量を削減している。

動作について、第２段階の書込位置４２ｂにある映像データを蓄積手段３４に渡した後、第３段階の書込位置４２ｃより１つ前の位置にある映像データと比較する。この２つの映像データが一致すると第３段階の書込位置４２ｃに映像データを書き込まないで、蓄積手段３４にある映像データを削除する。

このように、同じ映像データが連続する場合に、最初の１枚のみを残し２枚目以降を削除することにより、記録容量を削減することができ、一定の記録領域に長期間映像データを記録することができる。

実施の形態５．
なお、実施の形態３では段階を上げるごとに映像フレームを一定の割合で間引いたが、図１２に示すように、第ｎ段階から第ｎ＋１段階に映像データを移動させるときに、映像データの容量を縮小するようにしてもよい。

図１１はこの発明を実施するための実施の形態５における映像監視装置のブロック図、図１２はこの発明を実施するための実施の形態５における記録映像の状態図を示す。図１１では、実施の形態１の映像監視装置のブロック図である図１と比較して、映像蓄積装置３０に映像縮小手段３６を追加している。

図１２は、実施の形態１で例示した条件における第１段階、第２段階、第３段階での映像フレームの記録状態を示したものであり、第１段階の記録時間を３２／３０秒にして図示している。第１段階では撮影したデータすべてを記録するため、現在時から時系列に映像フレームが連続することになり、記録容量は３２フレーム分である。第２段階では、間引率が０．５であるため、２枚に１枚のデータを間引くこととなるが、第１段階の記録期間と重ならないように記録期間を定めている。第３段階では、映像縮小手段３６にて第２段階の映像フレームを１つずつ縮小し、１フレームあたりの容量を減少させて記録している。

動作について、第２段階の書込位置４２ｂにある映像データを蓄積手段３４に渡した後、映像縮小手段３６に渡し、映像を縮小する。映像縮小では、例えば撮影時の映像データが横６４０ピクセル、縦４８０ピクセルのデータであれば、それを横３２０ピクセル、縦２４０ピクセルのデータにすることで、１／４の容量に縮小させることができる。また、映像データが赤（Ｒ）８ｂｉｔ、緑（Ｇ）８ｂｉｔ、青（Ｂ）８ｂｉｔの２４ｂｉｔカラー映像であれば、赤（Ｒ）４ｂｉｔ、緑（Ｇ）４ｂｉｔ、青（Ｂ）４ｂｉｔの１２ｂｉｔカラー映像とすることで１／２の容量に縮小させることができる。この縮小したデータを第３段階の書込位置に記録する。

このように、映像蓄積装置に映像縮小手段を備え、第ｎ段階の時点で映像を縮小することにより、記録容量を縮小させることができ、一定の記録領域に長期間映像データを記録することができる。

実施の形態６．
図１３はこの発明を実施するための実施の形態６における映像監視装置のブロック図、図１４はこの発明を実施するための実施の形態６における記録映像の状態図を示す。

図１３において、実施の形態１における映像監視装置に、イベント入力手段５０を設け、このイベント入力手段５０を映像蓄積装置３０に接続するとともに、この映像蓄積装置３０にイベント記録手段３７と、イベント記録領域３８を設けたものである。イベント入力手段５０は、この実施の形態における映像監視装置の目的が、プラントの機器監視であれば温度や振動など機器の状態を監視するセンサーであり、侵入監視であれば赤外線センサーなど人の有無を監視するセンサーである。また、本装置とは独立する他の装置からイベントとして入力されるものであってもよく、さらには作業員によって入力されるものであってもよい。本装置に接続するイベント入力手段５０が出力する信号として、このイベント入力手段５０による加工等により、イベントとして映像を記録する必要のある開始時刻と終了時刻が含まれるものとする。

次に動作について説明する。イベント入力手段５０からの信号に含まれる開始時刻と終了時刻を、映像蓄積装置３０内の受信手段３１が受け取り、管理手段３２に渡す。この開始時刻と終了時刻からイベント記録手段３７により映像データを記録領域３５から選出しイベント記録領域３８に記録する。図１４において、イベントにより記録が必要な時間帯はイベント記録時間２００であり、開始時刻２０１から終了時刻２０２の期間を示す。この開始時刻２０１と終了時刻２０２が共に含まれる最小の段階を探すと、第１段階では開始時刻２０１が含まれず、第２段階以降であれば開始時刻２０１、終了時刻２０２の両者とも含まれるため、第２段階となる。このため、イベント記録手段３７により、イベント記録時間２００に対応する映像データとしてイベント記録データ２０３を第２段階から選出し、イベント記録領域３８に複写する。

このように、映像蓄積装置にイベント入力手段とイベント記録手段とイベント記録領域を設け、イベントによる記録の必要な時間帯を別の領域に複写することにより、イベントに関する映像データという重要度の高い映像を参照しやすくすることができる。

なお、イベント記録時間に対する記録データを開始時刻および終了時刻が共に含まれる最小の段階としたが、必ずしも最小の段階から選出せず、イベントにより記録する映像データの間引率を小さくして、イベントとして記録する映像データの容量を縮小してもよい。

実施の形態７．
実施の形態６では、映像データの記録方法が実施の形態１で示した方法による場合において、イベントにより記録する映像データの選出について説明したが、実施の形態７では映像データの記録方法が実施の形態３のような段階をまたいで時系列である場合について説明する。

図１５はこの発明を実施するための実施の形態７における記録映像の状態図を示す。なお、装置の構成は実施の形態６で示した図１３と同じである。

イベント入力手段５０からの信号に含まれる開始時刻と終了時刻を、映像蓄積装置３０内の受信手段３１が受け取り、管理手段３２に渡す。この開始時刻と終了時刻からイベント記録手段３７により映像データを記録領域３５から選出しイベント記録領域３８に記録する。図１５において、イベントにより記録が必要な時間帯はイベント記録時間２００であり、開始時刻２０１から終了時刻２０２の期間を示す。イベント記録時間２００が示す期間の映像データが、１つの段階内で収まらない場合は、複数の段階から映像データを選出し、１つの映像データとして接続させる。図１５では開始時刻２０１における映像データが第３段階にあり、終了時刻２０２における映像データが第２段階にあるため、第３段階と第２段階からイベント記録時間２００に当たる部分を選出し、連続する映像データであるイベント記録データ２０３とした上で、イベント記録領域３８に複写する。

このように、実施の形態７においては、段階をまたがって時系列で保存してある映像データがある場合、イベントの開始時刻から終了時刻までの映像データを複数の段階から選出し、連続したイベント記録データとしてイベント記録領域に記録することにより、イベントが入力された時点における間引率でイベントを保存することができる。

実施の形態８．
図１６は、複数台のビデオカメラおよび符号化装置をネットワークに接続し、複数台のビデオカメラからの映像データを記録できるようにした場合の実施の形態を示すものである。図１６において、複数のビデオカメラ１０ａ、１０ｂで撮影された映像をそれぞれ符号化するため、複数の符号化装置２０ａ、２０ｂが接続されている。これら符号化装置２０ａ、２０ｂにより符号化された映像データは、ネットワーク７０を介して映像蓄積装置３０にて記録される。記録された映像データを参照するために、ネットワーク７０に映像監視端末６０を接続する。

映像蓄積装置３０は、複数の符号化装置２０ａ、２０ｂからの映像データを受信する受信手段３１と、映像データを管理する管理手段３２と、映像データから一部の映像フレームを間引く動作を行う間引手段３３と、映像データを蓄積する蓄積手段３４と、映像データの記録先である複数の記録領域３５ａ、３５ｂと、映像監視端末に映像を配信する配信手段３９からなる。これら、受信手段３１、管理手段３２、間引手段３３、蓄積手段３４、複数の記録領域３５ａ、３５ｂ、配信手段３９は論理的なものである。ビデオカメラ１０ａで撮影した映像データは対応する記録領域３５ａに記録され、ビデオカメラ１０ｂで撮影した映像データは対応する記録領域３５ｂに記録される。また、映像監視端末６０からは、記録領域３５に記録されている映像を、配信手段３９およびネットワーク７０を介して参照することができる。

このように、複数のビデオカメラと符号化装置を設け、映像蓄積装置に複数の記録領域を設けることにより、１つの映像監視装置で複数の範囲の監視をすることができる。

この発明の実施の形態１を示す映像監視装置のブロック図である。 この発明の実施の形態１を示す記録領域のブロック図である。 この発明の実施の形態１を示す記録映像の状態図である。 この発明の実施の形態１を示す記録領域管理図である。 この発明の実施の形態１を示す映像監視装置のフロー図である。 この発明の実施の形態２を示す記録領域管理図である。 この発明の実施の形態３を示す記録映像の状態図である。 この発明の実施の形態３を示す記録領域管理図である。 この発明の実施の形態３を示す映像監視装置のフロー図である。 この発明の実施の形態４を示す記録映像の状態図である。 この発明の実施の形態５を示す映像監視装置のブロック図である。 この発明の実施の形態５を示す記録映像の状態図である。 この発明の実施の形態６を示す映像監視装置のブロック図である。 この発明の実施の形態６を示す記録映像の状態図である。 この発明の実施の形態７を示す記録映像の状態図である。 この発明の実施の形態８を示す映像監視装置のブロック図である。

符号の説明

１０、１０ａ、１０ｂ ビデオカメラ
２０、２０ａ、２０ｂ 符号化装置
３０ 映像蓄積装置
３３ 間引手段
３５ 記録領域
３６ 映像縮小手段
３７ イベント記録手段
３８ イベント記録領域
５０ イベント入力手段
７０ ネットワーク

Claims (9)

1. ビデオカメラと、該ビデオカメラで撮影した映像を符号化する符号化装置と、符号化された映像を記録する記録領域および映像を間引く間引手段を有する映像蓄積装置とを備えた映像監視装置において、前記記録領域を間引率および記録時間の異なる上限設定の無い複数の段階の記録領域に分割し、前記間引率の段階間比率が１未満で、前記記録時間の段階間比率が１より大きく、前記間引率の段階間比率と前記記録時間の段階間比率の積が１未満であることを特徴とする映像監視装置。
2. 間引率の段階間比率および記録時間の段階間比率が、一定であることを特徴とする請求項１に記載の映像監視装置。
3. 間引率および記録時間が段階ごとに異なることを特徴とする請求項１に記載の映像監視装置。
4. 記録領域に記録する映像を、段階をまたいで時系列としたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の映像監視装置。
5. 間引手段は、２つの画像フレームの相関に基づき片方のフレームを削除するものであることを特徴とする請求項４に記載の映像監視装置。
6. 映像蓄積装置に、フレームごとの画像の解像度を低下させる映像縮小手段を備えることを特徴とする請求項４に記載の映像監視装置。
7. イベントの種類および期間を映像蓄積装置へ提供するイベント入力手段と、前記イベント入力手段の出力信号により前記期間の映像を記録領域から選出しイベント記録領域に複写するイベント記録手段とを有することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の映像監視装置。
8. イベントの種類および期間を映像蓄積装置へ提供するイベント入力手段と、前記イベント入力手段の出力信号により前記期間の映像を複数の段階の記録領域から選出し連続した映像に連結しイベント記録領域に複写するイベント記録手段とを有することを特徴とする請求項４に記載の映像監視装置。
9. 複数の符号化装置と、映像蓄積装置とをネットワークで接続したことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の映像監視装置。

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