特開 2023-141291 カメラシステムおよびカメラシステムの制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023141291

(43)【公開日】2023-10-05

(54)【発明の名称】カメラシステムおよびカメラシステムの制御方法

(51)【国際特許分類】

   H04N 23/60 20230101AFI20230928BHJP

   H04N 7/18 20060101ALI20230928BHJP

   B61L 23/00 20060101ALN20230928BHJP

【ＦＩ】

H04N5/232 300

H04N7/18 J

B61L23/00 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022047526

(22)【出願日】2022-03-23

(71)【出願人】

【識別番号】000001122

【氏名又は名称】株式会社日立国際電気

(74)【代理人】

【識別番号】110000062

【氏名又は名称】弁理士法人第一国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】奥平 将俊

(72)【発明者】

【氏名】近藤 雅俊

【テーマコード（参考）】

5C054

5C122

5H161

【Ｆターム（参考）】

5C054CA04

5C054CC02

5C054EA01

5C054EA03

5C054EA05

5C054EA07

5C054FD07

5C054FF02

5C054GB01

5C054GB05

5C054HA30

5C122DA03

5C122DA11

5C122EA01

5C122FA18

5C122FK23

5C122GC07

5C122GC53

5C122GC86

5C122HA10

5C122HA40

5C122HA86

5C122HA90

5C122HB02

5H161AA01

5H161MM01

5H161MM11

5H161NN01

5H161NN10

(57)【要約】

【課題】データ損失およびデータ損失によるモニタ上の映像停止等の不具合を防ぐ技術を提供する。
【解決手段】複数のカメラを備えるカメラシステムであって、複数のカメラは、ＧＯＰ形式の映像データを出力し、複数のカメラは、Ｉフレーム生成タイミングが互いに重ならない映像データを出力するカメラシステム。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のカメラを備えるカメラシステムであって、
複数の前記カメラは、ＧＯＰ形式の映像データを出力し、
複数の前記カメラは、Ｉフレーム生成タイミングが互いに重ならない映像データを出力する、
カメラシステム。

【請求項2】

請求項１に記載のカメラシステムであって、
複数の前記カメラは、前記カメラシステムで管理している時刻に同期し、同期した時刻に基づきＩフレームを生成する、
カメラシステム。

【請求項3】

請求項１または請求項２に記載のカメラシステムであって、
前記カメラシステムは、システム制御装置を備え、
前記システム制御装置は、前記カメラシステムで管理している時刻に基づき、複数の前記カメラの各々に対してＩフレーム生成タイミングを指定する、
カメラシステム。

【請求項4】

請求項２または請求項３に記載のカメラシステムであって、
前記カメラシステムで管理している時刻は、ＧＰＳ信号に同期する、
カメラシステム。

【請求項5】

請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載のカメラシステムであって、
複数の前記カメラは、ＧＯＰ周期が他の前記カメラとは異なる映像データを出力する前記カメラを含む、
カメラシステム。

【請求項6】

複数のカメラを備えるカメラシステムの制御方法であって、
複数の前記カメラは、ＧＯＰ形式の映像データを出力し、
複数の前記カメラは、Ｉフレーム生成タイミングが互いに重ならない映像データを出力する、
カメラシステムの制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、カメラシステムおよびカメラシステムの制御方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

列車に乗降する際の乗客の安全確保は、列車運行にとって重要な課題である。このような安全対策の一環として、車両の側面に取り付けられたカメラでドア付近を撮影し、そのカメラ映像を運転台のモニタに表示させる列車監視システムが開発されている（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

このようなシステムを利用することで、列車の運転士は、駅停車時に運転台のモニタで乗客の乗降を確認し、列車の運行を行うことが可能となる。従来は、乗客の安全の監視にはリアルタイム性が求められるため、遅延が発生しないアナログシステムが優先して用いられていたが、近年では、ＩＰ技術の進歩により低遅延伝送が可能となったので、すべての装置がＩＰネットワークに接続されるようになった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１８－１１３６０２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、車両内のネットワークの通信帯域には限りがあるため、モニタ装置で複数のカメラの映像データを同時に表示させようとすると通信経路の途中で通信帯域を超過し、データ損失が発生してしまうことがあった。

【0006】

本発明の目的は、データ損失およびデータ損失によるモニタ上の映像停止等の不具合を防ぐ技術を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記の課題を解決するために、代表的な本発明のカメラシステムの一つは、複数のカメラを備えるカメラシステムであって、複数のカメラは、ＧＯＰ形式の映像データを出力し、複数のカメラは、Ｉフレーム生成タイミングが互いに重ならない映像データを出力するものである。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、データ損失およびデータ損失によるモニタ上の映像停止等の不具合を防ぐことができる。

【0009】

上記した以外の課題、構成および効果は、以下の発明を実施するための形態における説明により明らかにされる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】実施形態に係るカメラシステムの構成例を示す図である。

【図2】実施形態のネットワークカメラの機能ブロックを示す図である。

【図3】実施形態のネットワークカメラがシステム制御装置からＩフレーム生成タイミングを設定された際の動作を示す図である。

【図4】実施形態のシステム制御装置の機能ブロックを示す図である。

【図5】実施形態のシステム制御装置が各ネットワークカメラに対してＩフレーム生成タイミングを設定する際の動作を示す図である。

【図6】変形例のシステム制御装置が各ネットワークカメラに対してＩフレーム生成タイミングを設定する際の動作を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではない。また、図面の記載において、同一部分には同一の符号を付して示している。

【0012】

本実施形態の映像データの通信量の平滑化技術を適用するシステムは、ＬＡＮ等のネットワークインタフェースを備えたネットワークカメラ、ネットワークスイッチ、映像データを復号化し映像表示を行うモニタ装置、システムに接続している各機器を制御するシステム制御装置、およびこれらを接続するネットワークケーブルから構成される。これらの装置で構成されたシステムにおいて、システム制御装置が各ネットワークカメラに対してシステムで管理している時刻に基づいたＩフレーム生成タイミングを個別に設定することで、ネットワーク上を流れる映像データの通信量が平滑化されるように制御を行う。

【0013】

ネットワークカメラとして、例えば、Ｈ．２６４やＨ．２６５などの、ＧＯＰ（Group of Picture）形式の圧縮符号化ストリームで映像データを出力するネットワークカメラがある。ＧＯＰ形式の映像データは、Ｉフレーム（Intra-coded Frame）、Ｐフレーム（Predicted Frame）、またはＢフレーム（Bi-directional predicted Frame）のいずれかの形式による、連続する複数フレームの画像で構成される。Ｉフレームは時間方向の予測を用いず単体で符号化された画像であり、Ｐフレームは前方予測で符号化された画像であり、Ｂフレームは前方・後方・双方向のいずれかで符号化された画像である。

【0014】

Ｉフレームは、前記の通り時間方向の予測を用いず単体で符号化された画像であるため、一般的にはＰフレームやＢフレームに比べて非常に大きなデータ量になることが知られている。したがって、システム上に複数のネットワークカメラがあり、それらカメラが出力する映像データが同一経路を経由する場合において、Ｉフレームの映像データのタイミングが重なると瞬間的に通信経路の帯域を超えてしまう可能性がある。

【0015】

本実施形態では、前記Ｉフレームの生成タイミングを故意にずらすために、制御を受けるネットワークカメラには設定されたタイミングに応じてＩフレームを生成する機能があり、制御を行うシステム制御装置には通信経路の帯域と前記ネットワークカメラの台数に応じて、各カメラに対して個別のＩフレーム生成タイミングを自動的に設定する機能がある。

【0016】

また、システムが管理する時刻の基準としてＧＰＳ信号を使用しても良い。この場合、システム制御装置がＧＰＳに同期した後、ＮＴＰなどで各ネットワークカメラが従属同期しても良いし、各装置が独自にＧＰＳに対して同期しても良い。

【0017】

本実施形態では、本発明を列車のドア監視に用いる場合について説明する。図１には、本実施形態に係るカメラシステムの構成例を示してある。

【0018】

図１のカメラシステム１００は、車両１１１～１１６の６両で編成された列車に搭載されている。図面左方向に向かって列車が進行する場合には、左端に示す１両目の車両１１１が先頭となり、右端に示す６両目の車両１１６が最後尾となる。また逆に、図面右方向に向かって列車が進行する場合には、右端に示す６両目の車両１１６が先頭となり、左端に示す１両目の車両１１１が最後尾となる。以下では、列車の進行方向において先頭となる車両（例えば、１両目の車両１１１）に運転士が搭乗し、列車の運行（運転やドアの開閉等）の操作を一人で行う場合を例にして説明する。

【0019】

カメラシステム１００は、ネットワークカメラ１２１、モニタ装置１２２、記録装置１２３、システム制御装置１２４、上位システム１２５、ネットワークスイッチ１２６を含むが、これら以外の要素を含んでいてもよい。これらの機器は、ネットワークケーブルを用いて接続される。また、これらの機器には、電源供給ケーブルが接続されており、各車両の電源供給部（不図示）から電源が供給される。

【0020】

車両１１１～１１６の各々には、４台のネットワークカメラ１２１－１～１２１－４と、ネットワークスイッチ１２６が設置されている。また、１両目の車両１１１および６両目の車両１１６には運転室があり、この運転室内に２台のモニタ装置１２２－１～１２２－２が設置されている。各車両のネットワークカメラ１２１およびモニタ装置１２２は、その車両のネットワークスイッチ１２６にネットワークケーブルで接続されている。更に、１両目の車両１１１には、記録装置１２３と、システム制御装置１２４と、上位システム１２５も設置されている。記録装置１２３およびシステム制御装置１２４は、ネットワークスイッチ１２６にネットワークケーブルで接続されており、上位システム１２５は、システム制御装置１２４にネットワークケーブルで接続されている。なお、６両目の車両１１６にも、１両目の車両１１１と同様にシステム制御装置１２４や上位システム１２５を設け、これらの装置を多重化してもよい。

【0021】

また、各車両のネットワークスイッチ１２６は、隣接する車両のネットワークスイッチ１２６とネットワークケーブルで接続されている。このように、隣り合う車両にそれぞれ搭載されたネットワークスイッチ１２６同士を接続することで、列車内に１つのネットワークを構成している。なお、これらのネットワークケーブルは、例えば、車両床下を経由してツナギ箱（不図示）へ接続され、車両間についてはそれぞれ隣り合う車両のツナギ箱間をジャンパ線で接続する。

【0022】

上位システム１２５は、例えば、列車の運行を管理する装置である。上位システム１２５としては、一例として、ＴＭＳ（Train Management System）が用いられる。上位システム１２５は、列車の運行中には、列車の運行情報をシステム制御装置１２４に所定の周期で出力することができる。列車の運行情報には、列車速度情報、ドア開閉情報（例えば、ドアの開閉状態を示す情報）、次に停車する駅もしくは現在停車中の駅のプラットホームにおける乗降口情報（例えば、開扉すべきドアが列車の右側か左側かを示す情報）、車両数、列車進行方向情報などが含まれる。

【0023】

各車両のネットワークカメラ１２１は、予め定められた視野（画角）内を所定のフレームレート（例えば、３０ｆｐｓ）で撮影することができる。また、各車両のネットワークカメラ１２１は、撮影した映像を符号化して得られたＧＯＰ形式の映像データを、ネットワークスイッチ１２６やネットワークケーブルを通じてモニタ装置１２２や記録装置１２３に送信する。

【0024】

記録装置１２３は、各車両のネットワークカメラ１２１から受信した映像データを、その映像データの送信元を識別するカメラ識別情報および撮像時刻と関連付けて常時記録することができる。記録装置１２３に記録された映像データは、主に事故や犯罪の発生等の有事の際に、解析資料や証拠映像として使用される。

【0025】

運転室のモニタ装置１２２は、各車両のネットワークカメラ１２１から送信されるライブの映像データを表示することができる。また、運転室のモニタ装置１２２は、記録装置１２３に記録された過去の映像データを表示することもできる。運転士は、モニタ装置１２２を用いて、各車両のネットワークカメラ１２１により撮影されたカメラ映像を確認することができる。

【0026】

２台のモニタ装置１２２－１～１２２－２は、これらの表示を運転士が同時に見ることができるように、上下もしくは左右に並べて配置することが好ましい。また、本実施形態では、モニタ装置１２２－１のディスプレイ領域を上下２分割および左右６分割の１２分割にしてあり、モニタ装置１２２－２も同様である。したがって、モニタ装置１２２－１だけで、６両編成の列車のカメラ映像（列車の片側にある合計１２のカメラ映像）を同時に表示することができる。また、モニタ装置１２２－２を併用することで、最大で１２両編成の列車のカメラ映像を同時に表示することもできる。また、モニタ装置１２２－１に表示された複数のカメラ映像の中から運転士に選択された画像をモニタ装置１２２－２に拡大表示するなど、各モニタ装置を他の用途に使用することも可能である。

【0027】

システム制御装置１２４は、運転士から受けた指示に応じて、または列車の運行状態に応じて、モニタ装置１２２の表示を制御することができる。システム制御装置１２４は、例えば、列車が駅に停車中の場合はモニタ装置１２２の表示がオンとなり、列車が走行中の場合はモニタ装置１２２の表示がオフとなるように制御する。このような表示制御は、例えば、上位システム１２５から取得できる列車速度情報に基づいて実行することが可能である。なお、列車の速度がゼロか否かに応じて表示のオン／オフを制御してもよいし、列車の速度が所定の閾値以下であるか否かに応じて表示のオン／オフを制御してもよい。

【0028】

また、システム制御装置１２４は、モニタ装置１２２による表示対象のネットワークカメラ１２１を切り替える制御も行う。例えば、駅で列車の右側のドアが開扉する場合には、列車の右側に設置されたネットワークカメラ１２１－１，１２１－２を表示対象とし、列車の左側のドアが開扉する場合には、列車の左側に設置されたネットワークカメラ１２１－３，１２１－４を表示対象とする。表示対象のネットワークカメラ１２１は、例えば、乗降口情報や列車進行方向情報に基づいて特定することができる。

【0029】

ここで、本実施形態のシステム制御装置１２４は、各々のネットワークカメラ１２１に対してＩフレーム生成タイミングを送信するように構成されている。これにより、モニタ装置１２２は、各々のネットワークカメラ１２１からＩフレーム生成タイミングが互いに重ならないように映像データを受信できるので、カメラ映像を映像停止等の不具合なく表示することが可能となる。

【0030】

図２は本実施形態のネットワークカメラ１２１の機能ブロックを示している。本実施形態のネットワークカメラ１２１は、撮像部１２１１と、符号化部１２１２と、主記憶部１２１３と、制御部１２１４と、ネットワークインタフェース（Ｉ／Ｆ）１２１５とが、バス１２１６を介して互いに接続されている。

【0031】

撮像部１２１１は、レンズ等の光学系を通じて撮像面に結像された光信号を電気信号に変換し、デジタルデータ（ＲＡＷデータ）として出力することができる。符号化部１２１２は、撮像部から出力されるデジタルデータを所定の方式で圧縮・符号化し、ＩフレームやＰフレーム、Ｂフレームを含むＧＯＰ形式の映像データを生成することができる。主記憶部１２１３は、撮像部１２１１により撮像されたデジタルデータや、符号化部１２１２により符号化された映像データなどを記憶することができる。制御部１２１４は、後述するように、符号化部１２１２の動作を制御することができる。ネットワークＩ／Ｆ１２１５は、ネットワークを通じて、主記憶部１２１３上の映像データを外部の装置に送信し、また、外部の装置から送信された各種の制御信号を受信するためのインタフェースである。

【0032】

図３は本実施形態のネットワークカメラ１２１がシステム制御装置１２４からＩフレーム生成タイミングを設定された際の動作を示している。ネットワークカメラ１２１は、システム制御装置１２４から受信したＩフレーム生成タイミングの時刻になった時に新たなＩフレームを生成し、以後そのタイミングを基準としてＧＯＰ構造を継続する。この動作により、Ｉフレーム生成タイミングがシステム制御装置１２４からの制御を受ける前後で時間軸上をｔ２、ｔ３、ｔ４からｔ２’、ｔ３’、ｔ４’へ移動することになる。

【0033】

図４は本実施形態のシステム制御装置１２４の機能ブロックを示している。本実施形態のシステム制御装置１２４は、ＧＰＳアンテナ１２４１と、ＧＰＳ受信機１２４２とが高周波同軸ケーブル１２４３で接続され、前記ＧＰＳ受信機１２４２と、主記憶部１２４４と、制御部１２４５と、ネットワークインタフェース（Ｉ／Ｆ）１２４６とがバス１２４７を介してお互いに接続されている。

【0034】

ＧＰＳアンテナ１２４１は、ＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号を受信し、ＧＰＳ受信機１２４２に送ることができる。ＧＰＳ受信機１２４２は、受信したＧＰＳ信号に同期し、時刻情報を主記憶部１２４４に送ることができる。主記憶部１２４４は、ＧＰＳ信号に同期した時刻情報、ネットワークカメラ１２１の台数、ＧＯＰ周期などを記憶することができる。制御部１２４５は、後述するように、前記主記憶部１２４４に記憶した情報を元に各ネットワークカメラ１２１に設定するＩフレーム生成タイミングを計算し、各カメラに設定することができる。ネットワークＩ／Ｆ１２４６は、ネットワークを通じて、主記憶部１２４４上のＩフレーム生成タイミングを各カメラに送信するためのインタフェースである。

【0035】

図５は本実施形態のシステム制御装置１２４が各ネットワークカメラ１２１に対してＩフレーム生成タイミングを設定する際の動作を示している。システム制御装置１２４は、ＧＰＳに同期した時刻、ネットワークカメラ１２１の台数、ＧＯＰ周期から各カメラに設定すべきＩフレーム生成タイミングを計算する。単純な例としては、ネットワークカメラ１２１の台数が１０台、すべてのカメラのＧＯＰ周期が１０秒の場合は、各カメラのＩフレーム生成タイミングが１秒ずつずれるように、各カメラに対して設定を行う。また、ネットワークカメラの台数が１０台、すべてのカメラのＧＯＰ周期が１秒の場合は、各カメラのＩフレーム生成タイミングが１００ミリ秒ずつずれるように、各カメラに対して設定を行う。

【0036】

このように、本実施形態の映像データの通信量の平滑化技術によれば、従来のシステムでは対応しきれていなかった映像データの通信量の平滑化を行い、限られた通信帯域内で収まるよう制御することで、データ損失およびデータ損失によるモニタ上の映像停止等の不具合を防ぐことができる。

【0037】

＜変形例＞
上記の実施形態では、複数のネットワークカメラ１２１は、ＧＯＰ周期がすべて同じである映像データを出力する構成であったが、複数のネットワークカメラ１２１は、ＧＯＰ周期が他のネットワークカメラ１２１とは異なる映像データを出力するネットワークカメラ１２１を含む構成とすることもできる。

【0038】

図６は本変形例のシステム制御装置が各ネットワークカメラ１２１に対してＩフレーム生成タイミングを設定する際の動作を示している。例えば、人の乗降が多いドア（特に注意して確認するべきドア）を撮影するネットワークカメラ１２１のＧＯＰ周期を短くし、代わりに人の乗降が少ないドアを撮影するネットワークカメラ１２１のＧＯＰ周期を長くする。これにより、全体の映像データを平滑化する。具体的には、例えば、人の乗降が多いドアを撮影するカメラ１のＧＯＰ周期を５秒に、カメラ２ないしカメラ８のＧＯＰ周期を１０秒に、人の乗降が少ないドアを撮影するカメラ９およびカメラ１０のＧＯＰ周期を２０秒にする。乗降する人の多寡は、あらかじめ駅ごと、ドアごとに記憶しておいてもよいし、画像処理、センサなどにより検出してもよく、具体的な手段は問わない。

【0039】

なお、上述した実施形態では、本発明を列車のドア監視に用いる場合について説明した。しかし、本発明の適用分野はこれに限定されない。本発明は、ＧＯＰ形式の映像データを出力する複数のカメラを備えるカメラシステム一般に適用可能である。

【0040】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。

【符号の説明】

【0041】

１００：カメラシステム、１１１～１１６：車両、１２１：ネットワークカメラ、１２２：モニタ装置、１２３：記録装置、１２４：システム制御装置、１２５：上位システム、１２６：ネットワークスイッチ、１２１１：撮像部、１２１２：符号化部、１２１３：主記憶部、１２１４：制御部、１２１５：ネットワークＩ／Ｆ、１２１６：バス、１２４１：ＧＰＳアンテナ、１２４２：ＧＰＳ受信機、１２４３：高周波同軸ケーブル、１２４４：主記憶部、１２４５：制御部、１２４６：ネットワークＩ／Ｆ、１２４７：バス。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】