專利名稱：幀轉(zhuǎn)換器和轉(zhuǎn)換方法,數(shù)字?jǐn)z像機(jī)以及監(jiān)視系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及一種用于轉(zhuǎn)換壓縮編碼的圖像數(shù)據(jù)的系統(tǒng)，尤其涉及一種減少由于壓縮編碼而引起的延遲的圖像數(shù)據(jù)傳輸方法。
對圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮編碼并通過網(wǎng)絡(luò)傳輸被編碼數(shù)據(jù)的系統(tǒng)已經(jīng)付諸使用，例如電視電話系統(tǒng)，電視會(huì)議系統(tǒng)，監(jiān)視系統(tǒng)等等。這種系統(tǒng)采用例如ITU-T,H.261,MPEG(運(yùn)動(dòng)圖像專家組)等編碼方法，使得高清晰度的圖像信息在較窄的傳輸帶寬內(nèi)傳輸。
在利用幀間信息壓縮圖像數(shù)據(jù)，例如MPEG那樣，并傳輸被壓縮的圖像數(shù)據(jù)的系統(tǒng)中，除去網(wǎng)絡(luò)上的延遲之外，一般在壓縮處理期間發(fā)生數(shù)量級為150-500ms的傳輸延遲。
因而，上述系統(tǒng)具有的問題是，例如，當(dāng)一機(jī)械系統(tǒng)受到控制而對圖像數(shù)據(jù)發(fā)送側(cè)的電視攝像機(jī)進(jìn)行掃視/俯仰、變焦距、聚焦等操作，同時(shí)在接收側(cè)的監(jiān)視器上觀看產(chǎn)生的圖像數(shù)據(jù)時(shí)，會(huì)插入一個(gè)較長的時(shí)間延遲，直到響應(yīng)輸入的控制指令使圖像在監(jiān)視器上顯示為止。特別是，由于用于掃視/俯仰的電視攝像機(jī)的控制涉及控制轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)座的轉(zhuǎn)動(dòng)，這加重了長的延遲時(shí)間的問題。
另一方面，在傳輸作為一個(gè)GOP(圖像組)的多個(gè)圖像的系統(tǒng)中，例如MPEG，當(dāng)圖像數(shù)據(jù)流在多個(gè)圖像源當(dāng)中轉(zhuǎn)換時(shí)，存在的問題是發(fā)生相應(yīng)于構(gòu)成GOP的最大的圖像數(shù)的時(shí)間間隔的轉(zhuǎn)換延遲。
本發(fā)明是為了解決上述問題而作出的，因而本發(fā)明的目的在于提供一種圖像數(shù)據(jù)傳輸方法，其能夠減少和圖像數(shù)據(jù)的壓縮處理相關(guān)的延遲。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種圖像數(shù)據(jù)的傳輸方法，其能夠減少由轉(zhuǎn)換具有GOP結(jié)構(gòu)的圖像數(shù)據(jù)流而可能引起的轉(zhuǎn)換延遲。
按照本發(fā)明的一個(gè)方面的圖像數(shù)據(jù)傳輸方法用于一種圖像數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，所述圖像數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)包括多個(gè)圖像數(shù)據(jù)傳輸裝置，用于壓縮編碼圖像數(shù)據(jù)并傳輸被壓縮編碼的圖像數(shù)據(jù)；圖像數(shù)據(jù)接收裝置，用于接收圖像數(shù)據(jù)；用于控制圖像數(shù)據(jù)傳輸裝置的控制裝置；和用于互聯(lián)各個(gè)裝置的網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)圖像數(shù)據(jù)傳輸裝置被控制裝置控制時(shí)，控制裝置獲取關(guān)于多個(gè)圖像數(shù)據(jù)傳輸裝置的能力的信息。當(dāng)控制裝置根據(jù)關(guān)于所述能力的信息決定被控制的圖像數(shù)據(jù)傳輸裝置具有受由壓縮編碼而引起的延遲的影響的功能時(shí)，或者當(dāng)被控制的圖像數(shù)據(jù)傳輸裝置使用許多功能當(dāng)中的受由壓縮編碼而引起的延遲的影響的功能時(shí)，圖像數(shù)據(jù)傳輸裝置被控制而執(zhí)行減少所述延遲的壓縮編碼。利用這種結(jié)構(gòu)，當(dāng)圖像數(shù)據(jù)傳輸裝置被控制從而操作一個(gè)機(jī)械系統(tǒng)，例如同時(shí)觀看圖像接收裝置的監(jiān)視器時(shí)，可以減少被插入的延遲時(shí)間，直到響應(yīng)輸入的控制指令使圖像在監(jiān)視器上顯示為止。
此外，按照本發(fā)明的另一個(gè)方面的圖像數(shù)據(jù)傳輸方法，所述方法和一種圖像數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)一起使用，所述圖像數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)包括多個(gè)圖像數(shù)據(jù)傳輸裝置，用于把圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為具有GOP結(jié)構(gòu)的壓縮編碼的數(shù)據(jù)流，并傳輸被壓縮編碼的數(shù)據(jù)流；圖像數(shù)據(jù)接收裝置，用于接收所述的數(shù)據(jù)流；選擇器，用于從多個(gè)圖像數(shù)據(jù)傳輸裝置中選擇一個(gè)圖像數(shù)據(jù)傳輸裝置；以及用于互聯(lián)各個(gè)裝置的網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)選擇器從任意一個(gè)圖像數(shù)據(jù)傳輸裝置轉(zhuǎn)換到另一個(gè)圖像數(shù)據(jù)傳輸裝置時(shí)，在緊跟轉(zhuǎn)換之后的一個(gè)預(yù)定的時(shí)間間隔內(nèi)改變GOP的結(jié)構(gòu)，使得減少由所述轉(zhuǎn)換而引起的延遲。利用這種結(jié)構(gòu)，可以減少當(dāng)多個(gè)圖像數(shù)據(jù)流在圖像數(shù)據(jù)傳輸裝置當(dāng)中被轉(zhuǎn)換時(shí)可能發(fā)生的轉(zhuǎn)換延遲時(shí)間。


圖1概括表示按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的圖像數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)；圖2是表示構(gòu)成圖1的圖像數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的相應(yīng)裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的方塊圖；圖3表示在圖1所示攝像機(jī)的存儲單元中存儲的信息的例子；圖4A和4B表示在圖1所示的控制裝置和譯碼器中的各個(gè)存儲單元中存儲的信息的例子；圖5表示用于使圖1所示的控制裝置和譯碼器獲得每個(gè)攝像機(jī)的功能的步驟；圖6表示用于使圖1所示的控制裝置和譯碼器選擇并操作每個(gè)攝像機(jī)的步驟；圖7是圖1所示的控制裝置執(zhí)行的用于選擇和控制攝像機(jī)的流程圖；圖8A-8C是表示在圖1中選擇了攝像機(jī)1的狀態(tài)下用于選擇攝像機(jī)2控制的定時(shí)圖；圖9A和圖9B是用于說明在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中的高效壓縮處理和低延遲壓縮處理的第一個(gè)例子的曲線；圖10A-10D是用于說明在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中的高效壓縮處理和低延遲壓縮處理的第二個(gè)例子的圖解；圖11A-11E是用于說明在本發(fā)明的實(shí)施例中的GOP同步的圖解；圖12A-12C是用于說明在本發(fā)明的實(shí)施例中減少攝像機(jī)轉(zhuǎn)換延遲的第一示例的方法的定時(shí)圖；圖13是用于說明在本發(fā)明的實(shí)施例中減少攝像機(jī)轉(zhuǎn)換延遲的第一示例的方法的流程圖；圖14A-14C是用于說明在本發(fā)明的實(shí)施例中減少攝像機(jī)轉(zhuǎn)換延遲的第二示例的方法的定時(shí)圖；圖15是用于說明在本發(fā)明的實(shí)施例中減少攝像機(jī)轉(zhuǎn)換延遲的第二示例的方法的流程圖。
下面參照圖1-15詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施例。
(1)圖像數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和操作的概貌圖1表示按照本發(fā)明實(shí)施例的圖像數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。所示的圖像數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)包括多個(gè)(圖中是3個(gè))電視攝像機(jī)(以后稱為“攝像機(jī)”)1,2,3；控制裝置6；譯碼器7；多個(gè)(圖中是兩個(gè))監(jiān)視器8,9；以及LAN(局域網(wǎng))5。
每個(gè)攝像機(jī)1,2,3按照MPEG2或其類似物壓縮成像的數(shù)據(jù)，并向LAN5發(fā)送被壓縮的圖像數(shù)據(jù)。電視攝像機(jī)2具有轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)架4。LAN5是通過一總線，例如符合IEEE1394的總線(以后稱為“1394總線”)，互聯(lián)各個(gè)裝置的網(wǎng)絡(luò)?？刂蒲b置6(例如可以由個(gè)人計(jì)算機(jī)或遠(yuǎn)方指令器來實(shí)現(xiàn))，通過LAN5向攝像機(jī)1,2,3發(fā)送指令，以便對攝像機(jī)1,2,3進(jìn)行控制或類似的操作。譯碼器7對通過LAN5接收的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行譯碼。監(jiān)視器8,9分別以不同的尺寸顯示由譯碼器7譯碼的圖像數(shù)據(jù)。
圖2是構(gòu)成圖1所示的圖像數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的各個(gè)裝置的內(nèi)部方塊圖。因?yàn)楦鱾€(gè)攝像機(jī)具有相同的結(jié)構(gòu)，所以圖2中只示出了攝像機(jī)2。同樣理由，只示出了監(jiān)視器8。
攝像機(jī)2包括光學(xué)系統(tǒng)11；用于獲取由光學(xué)系統(tǒng)11聚焦的物體的圖像的成像單元12；用于驅(qū)動(dòng)成像單元12的驅(qū)動(dòng)單元13；以及用于對由驅(qū)動(dòng)單元13驅(qū)動(dòng)的成像輸出進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)壓縮處理例如MPEG2等的編碼器14。
攝像機(jī)2還包括控制單元15，用于進(jìn)行攝像機(jī)2中各個(gè)元件的控制；存儲單元16，用于存儲各種信息；以及網(wǎng)絡(luò)接口17?？刂茊卧?包括CPU、DSP與邏輯電路，用于產(chǎn)生和確定例如通過LAN5和外部控制裝置6交換的控制信息?？刂茊卧?5還控制和編碼器14相關(guān)的參數(shù)，并記錄這些參數(shù)，用于轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)接口17的操作。因而，控制單元15利用高于IEEE1394的鏈路層的協(xié)議實(shí)現(xiàn)。存儲單元16預(yù)先存儲關(guān)于攝像機(jī)的能力的信息，例如是否每個(gè)攝像機(jī)具有轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)架4，以及攝像機(jī)的固有信息，例如產(chǎn)品號。在存儲單元16中存儲的內(nèi)容可以通過DMA從網(wǎng)絡(luò)接口17中直接讀取。網(wǎng)絡(luò)接口17具有網(wǎng)絡(luò)接口功能，例如IEEE1394的物理層和鏈路層，并和控制單元15、存儲單元16交換信息，以及輸入、輸出作為編碼器14的輸出的圖像數(shù)據(jù)流。
控制裝置6包括控制單元21，鍵控單元22，網(wǎng)絡(luò)接口23和存儲單元24?？刂茊卧?1可以包括CPU，用于控制網(wǎng)絡(luò)接口17。更具體地說，控制單元21用于產(chǎn)生和確定例如通過LAN5和外部控制裝置6交換的控制信息?？刂茊卧?1也利用軟件來實(shí)現(xiàn)，用于管理和控制和LAN5相連的各個(gè)裝置(攝像機(jī)、譯碼器)的配置和能力，以及網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)湫畔?連接結(jié)構(gòu))。鍵控單元22可以是鍵盤、為用戶提供的鼠標(biāo)，用于向控制單元22輸入各種指令。網(wǎng)絡(luò)接口23具有網(wǎng)絡(luò)接口功能，例如IEEE1394的物理層和鏈路層，例如用于和控制單元21以及存儲單元24交換信息。存儲單元24用于存儲和LAN5連接的各個(gè)裝置的配置和能力、以及網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)湫畔?。在存儲單?4中存儲的內(nèi)容可以通過DMA從網(wǎng)絡(luò)接口23中直接讀取。此外，控制裝置6可以配備包括LCD的顯示單元。
譯碼器7包括用于控制譯碼器7的各個(gè)元件的控制單元31；鍵控單元32；網(wǎng)絡(luò)接口33；用于存儲各種信息的存儲單元34；以及譯碼器35?？刂茊卧?1包括CPU、DSP和邏輯電路，用于產(chǎn)生和確定例如通過LAN5和外部攝像機(jī)2交換的控制信息?？刂茊卧?1還控制和譯碼器35相關(guān)的參數(shù)，并記錄這些參數(shù)，用于轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)接口33的操作。此外，控制單元31利用高于IEEE1394的鏈路層的協(xié)議實(shí)現(xiàn)?？刂茊卧?1也可以利用軟件來實(shí)現(xiàn)，用于管理和控制和LAN5相連的各個(gè)裝置的配置和能力，以及網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)湫畔?。鍵控單元32可以是鍵盤、為用戶提供的鼠標(biāo)，用于輸入各種指令。網(wǎng)絡(luò)接口33具有網(wǎng)絡(luò)接口功能，例如IEEE1394的物理層和鏈路層，例如用于和控制單元31以及存儲單元34交換信息；用于輸入和輸出由攝像機(jī)2產(chǎn)生的、由LAN5輸入的圖像數(shù)據(jù)流；用于傳輸同步信息包(packet)(對于1394總線的循環(huán)開始信息包)。應(yīng)當(dāng)注意，雖然在本實(shí)施例中譯碼器7發(fā)送同步信息包，但是當(dāng)利用在IEEE1394中規(guī)定的循環(huán)主機(jī)確定方法時(shí)，攝像機(jī)2中的網(wǎng)絡(luò)接口17,23之一以及控制裝置6都可以作為循環(huán)主機(jī)，于利用IEEE1394中定義的循環(huán)主機(jī)確定方法時(shí)發(fā)送循環(huán)開始信息包。存儲單元34存儲可譯碼的壓縮方法的類型、連接的監(jiān)視器的尺寸、譯碼器7的能力(例如可用于顯示的圖像的尺寸)和譯碼器7的固有信息(例如產(chǎn)品號)。在存儲單元34中存儲的內(nèi)容可以通過DMA從網(wǎng)絡(luò)接口33中直接讀取。譯碼器35對通過網(wǎng)絡(luò)接口33接收的數(shù)據(jù)流進(jìn)行被譯碼，并向監(jiān)視器8輸出譯碼的數(shù)據(jù)流。
圖3表示在攝像機(jī)2的存儲單元16中存儲的信息的例子。存儲單元16存儲銷售者ID和產(chǎn)品號作為攝像機(jī)2的固有信息，以及有無實(shí)時(shí)控制功能(掃視，俯仰，變焦距，聚焦，外部控制轉(zhuǎn)換)作為裝置的能力信息。存儲單元16可以是非易失性存儲器，例如快速ROM。
圖4A和圖4B分別表示控制單元6中的存儲單元24和譯碼器7中的存儲單元34中存儲的信息的例子。每個(gè)存儲單元24,34存儲關(guān)于攝像機(jī)1的信息，包括作為攝像機(jī)1的固有信息的銷售者ID和產(chǎn)品號，以及作為攝像機(jī)的能力信息的有無實(shí)時(shí)控制功能(掃視，俯仰，變焦距，聚焦，外部控制轉(zhuǎn)換)。類似地，每個(gè)存儲單元24，34存儲關(guān)于攝像機(jī)2的信息，包括作為攝像機(jī)2的固有信息的銷售者ID和產(chǎn)品號，以及作為攝像機(jī)的能力信息的有無實(shí)時(shí)控制功能(掃視，俯仰，變焦距，聚焦，外部控制轉(zhuǎn)換)。存儲單元24,34包括DRAM，并存儲所述的在接通電源時(shí)通過LAN5獲得的各種信息，包括網(wǎng)絡(luò)配置的改變，總線的重設(shè)或攝像機(jī)的選擇。
下面概要地說明圖1所示的圖像數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的操作。用戶可以使用控制裝置6的鍵控單元22從攝像機(jī)1,2,3中選擇任意一個(gè)攝像機(jī)。所選擇的攝像機(jī)的圖像通過LAN5發(fā)送到譯碼器7，由譯碼器7譯碼，并在監(jiān)視器8,9上顯示。在這種情況下，攝像機(jī)可以按照各種方式(掃視，俯仰，變焦距，聚焦，外部控制轉(zhuǎn)換)被控制。此外，使用控制裝置6的鍵控單元2可以把已經(jīng)選擇的攝像機(jī)轉(zhuǎn)換到另一個(gè)攝像機(jī)。應(yīng)當(dāng)注意，可以使用譯碼器7的鍵控單元32進(jìn)行上述的鍵控。
(2)減少傳輸延遲的方法在圖1所示的圖像數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中的攝像機(jī)1,2,3具有傳輸延遲，這是由于在傳輸之前圖像數(shù)據(jù)要被進(jìn)行壓縮因而執(zhí)行的壓縮處理而引起的。此外，當(dāng)攝像機(jī)被控制進(jìn)行掃視，俯仰，變焦距，聚焦時(shí)，為了響應(yīng)相關(guān)的機(jī)械系統(tǒng)所需的延遲被加到由于壓縮處理而引起的傳輸延遲上，從而產(chǎn)生較長的延遲時(shí)間，直到響應(yīng)由控制裝置6輸入的控制指令使圖像在監(jiān)視器上顯示為止。
因而，為了減少延遲時(shí)間，本發(fā)明的實(shí)施例采用下述減少延遲時(shí)間的方法。具體地說，控制裝置6識別攝像機(jī)是否具有可能受到延遲時(shí)間的影響的功能，例如掃視，俯仰，變焦距，聚焦。當(dāng)所述的攝像機(jī)具有這種功能并且實(shí)際上正在使用其中的任何一種功能時(shí)，攝像機(jī)便被控制，迫使編碼器進(jìn)行產(chǎn)生較短的延遲時(shí)間的壓縮處理。下面詳細(xì)說明這種方法。
(2-1)用于獲取攝像機(jī)的各種信息的處理首先參看圖5，說明控制裝置6和譯碼器7獲得各個(gè)攝像機(jī)的功能的處理。在這種情況下，當(dāng)圖1所示的圖像數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)或者和該系統(tǒng)連接的裝置被接通電源時(shí)，在和LAN5相連的1394總線上發(fā)生總線復(fù)位。然后，在總線復(fù)位并進(jìn)行識別網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涮幚碇?，控制裝置6和譯碼器7分別向攝像機(jī)1,2,…,n按照順序發(fā)送信息請求指令。在收到信息請求指令時(shí)，作為響應(yīng)，每個(gè)攝像機(jī)返回在存儲單元中存儲的信息。以攝像機(jī)2為例，因?yàn)榇鎯卧?6存儲圖3所示的信息，故攝像機(jī)2便返回該信息。返回的信息被分別存儲在控制裝置6的存儲單元24和譯碼器7的存儲單元34中，如前面所述圖4A和圖4B所示。類似地，關(guān)于各個(gè)攝像機(jī)的這種信息被分別存儲在控制單元6和譯碼器7的存儲單元24、34中。
這一程序的執(zhí)行使得控制裝置6和譯碼器7識別到各個(gè)攝像機(jī)的能力的信息。當(dāng)用戶選擇攝像機(jī)時(shí)，關(guān)于攝像機(jī)能力的信息可以被顯示。
另一個(gè)辦法是，在選擇攝像機(jī)的同時(shí)可以獲得每個(gè)攝像機(jī)的能力的信息。圖6說明這個(gè)比較方案的程序。在這個(gè)程序中，當(dāng)控制裝置6或譯碼器7選擇好一個(gè)攝像機(jī)時(shí)，便向該被選擇的攝像機(jī)發(fā)送信息請求指令。在收到信息請求指令之后，被選擇的攝像機(jī)便作為響應(yīng)返回存儲在存儲單元中的信息。接著，用戶便可以操縱被選擇的攝像機(jī)。
(2-2)和選擇與操縱攝像機(jī)有關(guān)的處理下面參看圖7，說明當(dāng)選擇和操縱任一攝像機(jī)時(shí)圖1所示的圖像數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的操作。如上所述，雖然可以由控制裝置6或者譯碼器7進(jìn)行攝像機(jī)的選擇和操作，但是下面的說明假定使用控制裝置6進(jìn)行所述的選擇和操作。
首先，如步驟A1所示，用戶使用控制裝置6的鍵控單元22發(fā)出用于選擇任一攝像機(jī)的指令。當(dāng)輸入該指令時(shí)，控制裝置6的控制單元21便參考一個(gè)被選的攝像機(jī)能力的信息，如步驟A2所示。具體地說，控制單元21按照圖5所示的程序在總線復(fù)位時(shí)獲得關(guān)于攝像機(jī)能力的信息。當(dāng)該信息被預(yù)先存儲在存儲單元24中時(shí)，控制單元21便參考被存儲的信息。另一方面，為了按照圖6所示的程序，即在選擇攝像機(jī)時(shí)獲得關(guān)于攝像機(jī)能力的信息，此時(shí)，控制單元21便發(fā)送一個(gè)攝像機(jī)信息請求指令，并在存儲單元24中返回響應(yīng)內(nèi)存儲關(guān)于攝像機(jī)能力的信息。
如步驟A3所示，控制單元21檢查由用戶輸入的攝像機(jī)控制指令，確定所述控制指令是否要求實(shí)時(shí)控制。實(shí)時(shí)控制指的是掃視，俯仰，調(diào)焦距，聚焦，如圖3和圖4A,4B所示。當(dāng)不要求實(shí)時(shí)控制時(shí)(步驟A3為否)，則程序執(zhí)行步驟A6，其中控制單元21選擇能夠進(jìn)行高效傳輸?shù)膲嚎s處理。具體地說，控制裝置6的控制單元21通過網(wǎng)絡(luò)接口23和LAN5發(fā)出一個(gè)指令，命令被選擇的攝像機(jī)選擇能夠高效傳輸?shù)膲嚎s處理。該指令通過網(wǎng)絡(luò)接口17被輸入到所選擇的攝像機(jī)例如攝像機(jī)2的控制單元15。然后，控制單元15解釋該指令，從而按照所述的解釋使編碼器14選擇所述的壓縮處理。稍后將詳細(xì)說明能夠進(jìn)行高效傳輸?shù)膲嚎s處理。
與此相反，當(dāng)在步驟A3為是時(shí)，程序執(zhí)行步驟A4，由控制單元21確定是否存在實(shí)時(shí)控制。當(dāng)控制單元21確定實(shí)行實(shí)時(shí)控制時(shí)，程序執(zhí)行步驟A5，其中由控制單元21選擇能夠進(jìn)行低延遲(短的延遲時(shí)間)傳輸?shù)膲嚎s處理。能夠進(jìn)行低延遲(短的延遲時(shí)間)傳輸?shù)膲嚎s處理將在稍后詳細(xì)說明。當(dāng)控制單元21在步驟A4確定在預(yù)定的時(shí)間間隔內(nèi)不進(jìn)行實(shí)時(shí)控制時(shí)，程序執(zhí)行步驟A6，而由控制單元21選擇能夠進(jìn)行高效傳輸?shù)膲嚎s處理。然后，重復(fù)執(zhí)行前面步驟A4的處理，直到在步驟A1進(jìn)行的攝像機(jī)選擇結(jié)束(步驟A7)。另一方面，攝像機(jī)本身可以確定在預(yù)定的時(shí)間間隔內(nèi)是否實(shí)行實(shí)時(shí)控制，使得攝像機(jī)本身選擇合適的壓縮處理。此外，在步驟A2參考裝置的能力之后，控制單元21根據(jù)掃視/俯仰功能的有無可以確定所選擇的攝像機(jī)是否具有轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)架，并且在被選擇的攝像機(jī)具有轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)架時(shí)，不管有無實(shí)時(shí)控制，都選擇能夠進(jìn)行低延遲(短的延遲時(shí)間)傳輸?shù)膲嚎s處理。接著，當(dāng)確定在預(yù)定的時(shí)間間隔內(nèi)沒有命令執(zhí)行實(shí)時(shí)控制時(shí)，控制單元21可以轉(zhuǎn)換到能夠進(jìn)行高效傳輸?shù)膲嚎s處理。
圖8A到圖8C是表示當(dāng)選定攝像機(jī)1時(shí)用于選擇攝像機(jī)2所執(zhí)行的控制的定時(shí)圖。如這些定時(shí)圖中所示，攝像機(jī)2在時(shí)刻t0從攝像機(jī)1被選擇但是不被控制的狀態(tài)被選擇。從時(shí)刻t1開始進(jìn)行攝像機(jī)1的實(shí)時(shí)控制，接著，在時(shí)刻t2控制結(jié)束。在這種情況下，因?yàn)閺臅r(shí)刻t0到時(shí)刻t1沒有進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，所以攝像機(jī)2傳輸在監(jiān)視器8上顯示的高效壓縮的圖像。此外，因?yàn)閺臅r(shí)刻t1到時(shí)刻t2進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，所以攝像機(jī)2發(fā)送在監(jiān)視器8上顯示的低延遲的壓縮圖像。然后，在從結(jié)束控制的時(shí)刻t2經(jīng)過預(yù)定的時(shí)間間隔之后，攝像機(jī)2發(fā)送在監(jiān)視器8上顯示的高效壓縮的圖像。
(2-3)高效壓縮處理和低延遲壓縮處理舉兩個(gè)例子說明高效壓縮處理和低延遲壓縮處理。圖9A和9B用于說明第一個(gè)例子，圖10A-10D用于說明第二個(gè)例子。
首先說明第一個(gè)例子。按照第一個(gè)例子的方法是改變包括攝像機(jī)內(nèi)編碼器的FIFO存儲器的VBV緩沖器的尺寸，從而使得能夠在高效壓縮處理和低延遲壓縮處理之間轉(zhuǎn)換。更具體地說，如圖9A所示，當(dāng)VBV具有較大的尺寸時(shí)，延遲時(shí)間則較大，因而壓縮效率較高。相反，如圖9B所示，當(dāng)VBV緩沖器具有較小的尺寸時(shí)，延遲時(shí)間較短，因而壓縮效率較低。
按照第二個(gè)例子的方法是轉(zhuǎn)換MPEG編碼的結(jié)構(gòu)，使得能夠在高效壓縮處理和低延遲壓縮處理之間轉(zhuǎn)換。更具體地說，如圖10A和圖10B所示，因?yàn)楫?dāng)使用幀結(jié)構(gòu)時(shí)，由于幀結(jié)構(gòu)至少引起一場加上一個(gè)時(shí)間片的延遲，所以延遲時(shí)間較長，壓縮效率較高。相反，如圖10C和10D所示，當(dāng)使用場結(jié)構(gòu)時(shí)，由于場結(jié)構(gòu)將至少只引起一個(gè)時(shí)間片的延遲，因而延遲時(shí)間較短，壓縮效率較低。
如上所述，按照本發(fā)明的本發(fā)明實(shí)施例，當(dāng)攝像機(jī)使用可以受延遲時(shí)間影響的功能時(shí)，例如掃視，俯仰，變焦距，聚焦，攝像機(jī)中的編碼器執(zhí)行產(chǎn)生短的延遲時(shí)間的壓縮處理，從而減少延遲時(shí)間。
(3)減少攝像機(jī)轉(zhuǎn)換延遲的方法圖1所示的攝像機(jī)1-3使用MPEG2以壓縮數(shù)據(jù)，并以包括多個(gè)(例如15個(gè))圖像的GOP為單位傳輸圖像數(shù)據(jù)。在圖11所示的例子中，每個(gè)攝像機(jī)由作為1394總線上的循環(huán)主機(jī)的裝置(圖1的譯碼器7)取一個(gè)循環(huán)開始信息包在網(wǎng)絡(luò)上傳輸。然后，每個(gè)攝像機(jī)使用所述的信息包建立GOP同步，并向編碼器輸入攝像機(jī)的圖像數(shù)據(jù)。為此，從一個(gè)攝像機(jī)向另一個(gè)攝像機(jī)的轉(zhuǎn)換引起一個(gè)轉(zhuǎn)換延遲，其至多持續(xù)一個(gè)相應(yīng)于構(gòu)成GOP的最大圖像數(shù)的時(shí)間間隔。
因而，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例依靠以下的方法減少轉(zhuǎn)換延遲時(shí)間。具體地說，在把攝像機(jī)轉(zhuǎn)換為另一個(gè)攝像機(jī)之后立即在一個(gè)預(yù)定的時(shí)間間隔內(nèi)改變GOP結(jié)構(gòu)。下面說明改變GOP結(jié)構(gòu)的兩個(gè)例子。
(3-1)第一種方法按照第一種方法，提供一個(gè)計(jì)數(shù)器用于對每個(gè)GOP的正在被傳輸?shù)膱D像數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，使得，直到下一個(gè)GOP同步，傳輸一個(gè)特定的GOP，其具有的圖像數(shù)等于通過從正常的GOP中的圖像數(shù)中減去在攝像機(jī)轉(zhuǎn)換完成之后瞬間的計(jì)數(shù)器的一個(gè)計(jì)數(shù)值而計(jì)算出來的值。
圖12A-12C是和第一種方法的操作相關(guān)的定時(shí)圖以及所要求的網(wǎng)絡(luò)資源容量，圖13以流程圖的形式說明第一種方法。假定在每個(gè)攝像機(jī)中一個(gè)GOP包括由I,B,B,P,B,B,P,B,B,P,B,B,P,B,B構(gòu)成的15個(gè)圖像。
首先，如圖12A-12C所示，假定來自攝像機(jī)1的數(shù)據(jù)流被傳輸并在圖1的顯示器8或9上顯示。還假定在時(shí)刻t1向攝像機(jī)2的控制單元15輸入從攝像機(jī)1轉(zhuǎn)換為攝像機(jī)2的指令，其中t1是從GOP在同步時(shí)刻t0經(jīng)過時(shí)間間隔T之后時(shí)刻(圖13中的步驟B1)。在控制單元15中，GOP計(jì)數(shù)器對圖像進(jìn)行計(jì)數(shù)，以便確定當(dāng)前傳輸?shù)膱D像位于離開每個(gè)GOP的頭部的位置。然后，GOP計(jì)數(shù)器輸出那個(gè)時(shí)刻的計(jì)數(shù)值Gn(步驟B2)。
在傳輸一個(gè)圖像之后(B3)，計(jì)數(shù)值Gn被減1(步驟B4)。重復(fù)上述處理，直到計(jì)數(shù)值Gn被減計(jì)數(shù)到0或更小(步驟B5)。然后，當(dāng)計(jì)數(shù)值Gn成為0或更小時(shí)，換句話說，當(dāng)達(dá)到GOP同步的下一個(gè)定時(shí)時(shí)，傳輸包括15個(gè)圖像的GOP(步驟B6)。
用這種方式，在從圖12A-12C中的時(shí)刻t1到t2的時(shí)間間隔內(nèi)，攝像機(jī)2傳送其數(shù)量等于從15減去在時(shí)間間隔T內(nèi)傳送的圖像數(shù)而計(jì)算出的數(shù)量的圖像，并且當(dāng)在時(shí)刻t2達(dá)到GOP同步的下一個(gè)定時(shí)時(shí)，攝像機(jī)2傳送包括15個(gè)圖像的數(shù)據(jù)流或GOP，如同在轉(zhuǎn)換之前攝像機(jī)1那樣。在這種情況下，在轉(zhuǎn)換中所需的網(wǎng)絡(luò)資源容量始終保持為一個(gè)信道的一部分。
上述的操作是在假定攝像機(jī)1-3的GOP循環(huán)被同步的情況下進(jìn)行的。對于其中攝像機(jī)的操作離開GOP同步的系統(tǒng)，可以從命令轉(zhuǎn)換的時(shí)刻(其被認(rèn)為是起點(diǎn))開始一個(gè)新的GOP循環(huán)。此外，即使在具有同步的攝像機(jī)的系統(tǒng)中，也允許在轉(zhuǎn)換完成之后的時(shí)刻在GOP循環(huán)中有一定偏移，使得同步被逐漸地恢復(fù)。具體地說，假定一個(gè)GOP包括15個(gè)圖像，并且命令在GOP內(nèi)的第9個(gè)圖像處轉(zhuǎn)換，在完成轉(zhuǎn)換后立即傳送由6個(gè)圖像構(gòu)成的GOP之后可以不恢復(fù)GOP同步，而是代之以例如可以在由12個(gè)圖像構(gòu)成的GOP被傳送3次之后恢復(fù)同步。此外，這種特定的GOP可以不小于一般的GOP。例如，當(dāng)命令在一個(gè)GOP內(nèi)的第9個(gè)圖像轉(zhuǎn)換時(shí)，可以傳送包括21個(gè)圖像的GOP，以便在跳過一次GOP同步之后恢復(fù)同步。
(3-2)第二種方法第二種方法涉及從一個(gè)攝像機(jī)轉(zhuǎn)換到另一個(gè)攝像機(jī)之后的時(shí)刻到下一個(gè)GOP同步只傳輸Ⅰ個(gè)圖像。
圖14A-14C表示和第二種方法的操作有關(guān)的定時(shí)圖，以及所要求的網(wǎng)絡(luò)資源容量，圖15以流程圖的形式說明第二種方法。和第一種方法類似，假定在每個(gè)攝像機(jī)中一個(gè)GOP包括由I,B,B,P,B,B,P,B,B,P,B,B,P,B,B構(gòu)成的15個(gè)圖像。
首先，如圖14A-14C所示，假定來自攝像機(jī)1的數(shù)據(jù)流被傳輸并在圖1的顯示器8或9上顯示。還假定在時(shí)刻t1向攝像機(jī)2的控制單元15輸入從攝像機(jī)1轉(zhuǎn)換為攝像機(jī)2的指令，其中t1是從GOP在同步時(shí)刻t0經(jīng)過時(shí)間間隔T之后時(shí)刻(圖15中的步驟C1)。在控制單元15中，GOP計(jì)數(shù)器對圖像進(jìn)行計(jì)數(shù)，以便確定當(dāng)前傳輸?shù)膱D像位于離開每個(gè)GOP的頭部的位置。然后，GOP計(jì)數(shù)器輸出那個(gè)時(shí)刻的計(jì)數(shù)值Gn(步驟C2)。
在傳輸Ⅰ個(gè)圖像之后(C3)，計(jì)數(shù)值Gn被減1(步驟C4)。重復(fù)上述處理，直到計(jì)數(shù)值Gn被減計(jì)數(shù)到0或更小(步驟C5)。然后，當(dāng)計(jì)數(shù)值Gn成為0或更小時(shí)，換句話說，當(dāng)達(dá)到GOP同步的下一個(gè)定時(shí)時(shí)，傳輸包括15個(gè)圖像的GOP(步驟C6)。
用這種方式，在從圖14A-14C中的時(shí)刻t1到t2的時(shí)間間隔內(nèi)，攝像機(jī)2只傳送Ⅰ個(gè)圖像。并且當(dāng)在時(shí)刻t2達(dá)到下一個(gè)GOP同步的定時(shí)時(shí)，攝像機(jī)2傳送包括由I,B,B,P,B,B,P,B,B,P,B,B,P,B,B構(gòu)成的15個(gè)圖像的數(shù)據(jù)流，如同在轉(zhuǎn)換之前攝像機(jī)1那樣。在這種情況下，在轉(zhuǎn)換中所需的網(wǎng)絡(luò)資源容量始終保持為一個(gè)信道的一部分。
上述的操作是在假定攝像機(jī)1-3的GOP循環(huán)被同步的情況下進(jìn)行的，并且GOP同步被用作用于確定是否結(jié)束只傳輸Ⅰ個(gè)圖像的這種傳輸方式的條件。另一方面，可以設(shè)想，只傳輸Ⅰ個(gè)圖像的這種傳輸方式可以根據(jù)其它條件結(jié)束，即，當(dāng)經(jīng)過一個(gè)預(yù)置的恒定時(shí)間間隔時(shí)，當(dāng)對視頻圖像的分析表明視頻圖像的變化等于或小于一個(gè)閾值時(shí)，當(dāng)發(fā)出結(jié)束指令時(shí)，當(dāng)在網(wǎng)絡(luò)上監(jiān)視的通信量發(fā)生改變時(shí)，以及當(dāng)通信量超過一個(gè)閾值時(shí)。
如上所述，按照本發(fā)明的本實(shí)施例，在攝像機(jī)轉(zhuǎn)換完成之后立即開始的一個(gè)預(yù)定的時(shí)間間隔內(nèi)，通過改變GOP的結(jié)構(gòu)可以減少轉(zhuǎn)換延遲。
如上所詳細(xì)說明的那樣，按照本發(fā)明，當(dāng)圖像數(shù)據(jù)傳輸裝置由控制裝置控制時(shí)，控制裝置獲取關(guān)于圖像數(shù)據(jù)傳輸裝置的能力的信息。當(dāng)控制裝置根據(jù)關(guān)于所述能力的信息決定被控制的圖像數(shù)據(jù)傳輸裝置具有受由壓縮編碼而引起的延遲的影響的功能時(shí)，或者當(dāng)被控制的圖像數(shù)據(jù)傳輸裝置使用受由壓縮編碼而引起的延遲的影響的功能時(shí)，圖像數(shù)據(jù)傳輸裝置被控制實(shí)行減少所述延遲的壓縮編碼。因此，可以提供一種圖像數(shù)據(jù)傳輸方法，其具有減少延遲時(shí)間的顯著優(yōu)點(diǎn)，所述延遲時(shí)間被插入，直到響應(yīng)輸入的控制指令使圖像在監(jiān)視器上顯示為止，例如，當(dāng)圖像數(shù)據(jù)傳輸裝置被控制從而操作一個(gè)機(jī)械系統(tǒng)，同時(shí)在圖像接收裝置上觀看監(jiān)視器時(shí)。
此外，按照本發(fā)明，當(dāng)選擇器從任意一個(gè)圖像數(shù)據(jù)傳輸裝置轉(zhuǎn)換到另一個(gè)圖像數(shù)據(jù)傳輸裝置時(shí)，在緊跟轉(zhuǎn)換之后的一個(gè)預(yù)定的時(shí)間間隔內(nèi)，改變GOP的結(jié)構(gòu)，使得減少由所述轉(zhuǎn)換而引起的延遲。因此，可以提供一種圖像數(shù)據(jù)傳輸方法，當(dāng)多個(gè)圖像數(shù)據(jù)流在圖像數(shù)據(jù)傳輸裝置當(dāng)中被轉(zhuǎn)換時(shí)，其具有減少可能發(fā)生的轉(zhuǎn)換延遲時(shí)間的優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求
1．一種圖像數(shù)據(jù)傳輸方法，包括以下步驟提供多個(gè)圖像數(shù)據(jù)傳輸裝置，用于壓縮編碼圖像數(shù)據(jù)并傳輸被壓縮編碼的圖像數(shù)據(jù)；提供圖像數(shù)據(jù)接收裝置，用于接收所述圖像數(shù)據(jù)；提供用于控制所述圖像數(shù)據(jù)傳輸裝置的控制裝置；提供用于互聯(lián)上述各個(gè)裝置的網(wǎng)絡(luò)；當(dāng)所述圖像數(shù)據(jù)傳輸裝置被所述控制裝置控制時(shí)，獲取關(guān)于所述多個(gè)圖像數(shù)據(jù)傳輸裝置的能力的信息；以及當(dāng)所述控制裝置根據(jù)關(guān)于所述能力的信息確定被控制的圖像數(shù)據(jù)傳輸裝置具有受由壓縮編碼而引起的延遲的影響的功能時(shí)，或者當(dāng)所述被控制的圖像數(shù)據(jù)傳輸裝置使用許多功能當(dāng)中的一種受由壓縮編碼而引起的延遲的影響的功能時(shí)，實(shí)行減少所述延遲的壓縮編碼。
2．如權(quán)利要求1所述的圖像數(shù)據(jù)傳輸方法，還包括以下步驟當(dāng)所述圖像數(shù)據(jù)傳輸裝置的任何一個(gè)在一個(gè)預(yù)定的時(shí)間間隔內(nèi)不被控制時(shí)，或者當(dāng)所述圖像數(shù)據(jù)傳輸裝置的任何一個(gè)在一個(gè)預(yù)定的時(shí)間間隔內(nèi)不使用受延遲影響的功能時(shí)，轉(zhuǎn)換為具有高的傳輸效率的壓縮編碼。
3．如權(quán)利要求1所還的圖像數(shù)據(jù)傳輸方法，其中當(dāng)一個(gè)圖像數(shù)據(jù)傳輸裝置被選定時(shí)，所述控制裝置通過網(wǎng)絡(luò)獲取關(guān)于能力的信息。
4．如權(quán)利要求2所述的圖像數(shù)據(jù)傳輸方法，其中當(dāng)一個(gè)圖像數(shù)據(jù)傳輸裝置被選定時(shí)，所述控制裝置通過網(wǎng)絡(luò)獲取關(guān)于能力的信息。
5．如權(quán)利要求1所述的圖像數(shù)據(jù)傳輸方法，其中當(dāng)所述圖像數(shù)據(jù)傳輸裝置和所述網(wǎng)絡(luò)相連時(shí)，所述控制裝置通過所述網(wǎng)絡(luò)獲取關(guān)于能力的信息并存儲所述信息。
6．如權(quán)利要求2所述的圖像數(shù)據(jù)傳輸方法，其中當(dāng)所述圖像數(shù)據(jù)傳輸裝置和所述網(wǎng)絡(luò)相連時(shí)，所述控制裝置通過所述網(wǎng)絡(luò)獲取關(guān)于能力的信息并存儲所述信息。
7．如權(quán)利要求1-6中任何一個(gè)所述的圖像數(shù)據(jù)傳輸方法，其中所述減少所述延遲的壓縮編碼，利用在編碼時(shí)使用的被減小容量的緩沖存儲器進(jìn)行。
8．如權(quán)利要求1-6中任何一個(gè)所述的圖像數(shù)據(jù)傳輸方法，其中所述減少所述延遲的壓縮編碼，包括使用場結(jié)構(gòu)的編碼。
9．一種圖像數(shù)據(jù)傳輸方法，包括以下步驟提供多個(gè)圖像數(shù)據(jù)傳輸裝置，用于把圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成具有GOP結(jié)構(gòu)的壓縮編碼的數(shù)據(jù)流并傳輸所述被壓縮編碼的數(shù)據(jù)流；提供圖像數(shù)據(jù)接收裝置，用于接收所述數(shù)據(jù)流；提供用于選擇所述圖像數(shù)據(jù)傳輸裝置中的一個(gè)的選擇器；提供用于互聯(lián)所述各個(gè)裝置的網(wǎng)絡(luò)；以及當(dāng)所述選擇器從任意一個(gè)圖像數(shù)據(jù)傳輸裝置轉(zhuǎn)換到另一個(gè)圖像數(shù)據(jù)傳輸裝置時(shí)，在緊跟轉(zhuǎn)換之后的一個(gè)預(yù)定的時(shí)間間隔內(nèi)改變GOP的結(jié)構(gòu)，以減少由所述轉(zhuǎn)換引起的延遲。
10．如權(quán)利要求9所述的圖像數(shù)據(jù)傳輸方法，其中所述改變GOP結(jié)構(gòu)的步驟，包括在命令轉(zhuǎn)換的時(shí)刻停止發(fā)送當(dāng)前的GOP，并開始一個(gè)新的GOP循環(huán)。
11．如權(quán)利要求9所述的圖像數(shù)據(jù)傳輸方法，還包括以下步驟提供一個(gè)計(jì)數(shù)器，用于對每個(gè)GOP的傳輸?shù)膱D像數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，并且直到下一個(gè)GOP同步發(fā)送一個(gè)GOP，其具有的圖像數(shù)等于通過從正常的GOP中的圖像數(shù)中減去在攝像機(jī)轉(zhuǎn)換完成之后瞬間所述計(jì)數(shù)器的一個(gè)計(jì)數(shù)值而計(jì)算出來的值。
12．如權(quán)利要求9所述的圖像數(shù)據(jù)傳輸方法，其中所述改變GOP結(jié)構(gòu)的步驟，包括在緊跟轉(zhuǎn)換之后的一個(gè)預(yù)定時(shí)間間隔內(nèi)只傳輸Ⅰ個(gè)圖像的步驟。
13．如權(quán)利要求9所述的圖像數(shù)據(jù)傳輸方法，其中所述改變GOP結(jié)構(gòu)的步驟，包括從轉(zhuǎn)換完成后的時(shí)刻到下一個(gè)GOP同步只傳輸Ⅰ個(gè)圖像的步驟。
全文摘要
一種圖像數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng),可減少由圖像數(shù)據(jù)的壓縮處理而引起的延遲。所述圖像數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)包括:攝像機(jī),用于壓縮編碼的圖像數(shù)據(jù)和傳輸被壓縮編碼的圖像數(shù)據(jù);譯碼器;控制裝置,監(jiān)視器和LAN。當(dāng)控制裝置選定一個(gè)被控制的攝像機(jī)時(shí),該控制裝置通過LAN獲取關(guān)于攝像機(jī)的能力的信息。當(dāng)被控制的攝像機(jī)使用許多功能當(dāng)中的受由于壓縮編碼而引起的延遲的影響的功能時(shí),在該攝像機(jī)中實(shí)行減少所述延遲的壓縮編碼。
文檔編號H04N7/24GK1289211SQ0011887
公開日2001年3月28日 申請日期2000年6月22日 優(yōu)先權(quán)日1999年9月22日
發(fā)明者篠原利章, 都築健吾, 佐佐木雄飛 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社