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映像伝送システム、映像伝送装置、映像伝送方法、探査ロボット、及びプログラム

国内特許コード P08P006465
掲載日 2008年9月12日
出願番号 特願2007-044723
公開番号 特開2008-211405
登録番号 特許第5017646号
出願日 平成19年2月23日(2007.2.23)
公開日 平成20年9月11日(2008.9.11)
登録日 平成24年6月22日(2012.6.22)
発明者
  • 岩橋 政宏
  • 木村 哲也
出願人
  • 国立大学法人長岡技術科学大学
発明の名称 映像伝送システム、映像伝送装置、映像伝送方法、探査ロボット、及びプログラム
発明の概要

【課題】状況に応じて映像成分を適応的に伝送し、伝送路の帯域を有効に活用できるようにする。
【解決手段】遠隔操作により自走可能なロボット1に搭載されたカメラ11により得られる映像信号を成分分解部13にて時間方向及び空間方向に複数の映像成分に分解し、成分選択部16により状況に応じて映像成分を適切に選択して送信し、受信側で映像を再生表示させるようにして、常に映像成分のすべてを伝送する場合と比較して、伝送するデータ量を低減し、データの伝送に要する伝送路の帯域を低減できるようにする。
【選択図】図1

従来技術、競合技術の概要

高い旋回性能と安定した重心バランスにより、段差の乗越えや狭小空間への進入が可能なクローラ型走行ロボットが開発されている(例えば、特許文献1参照。)。このような走行ロボットにカメラを搭載して、撮影された映像の映像信号を遠隔地点に伝送することで、表示された映像を見ながらロボットを遠隔操作するためのロボットビジョン・システムも開発されている。その際、膨大な映像信号をインターネット等の通信ネットワーク経由で伝送する方法が各種提案されている(例えば、特許文献2参照。)。


【特許文献1】特開2005-111595号公報
【特許文献2】特開2002-305743号公報

産業上の利用分野

本発明は、映像伝送システム、映像伝送装置、映像伝送方法、探査ロボット、及びプログラムに関し、特に、自走式ロボットに搭載されたカメラにより得られた映像信号を伝送するシステムに用いて好適なものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
撮像装置を搭載した移動機能を有するロボットの前記撮像装置により得られる映像信号を、伝送路を介して遠隔地の受信側装置に伝送する映像伝送装置であって、
前記撮像装置により得られる映像信号を時空間分解処理して複数の映像成分に分解する分解手段と、
前記分解手段により分解された複数の映像成分の中から、状況に応じて送信する映像成分を選択する選択手段と、
前記選択手段により選択された映像成分を送信する送信手段とを備え、
前記分解手段は、前記撮像装置により得られる映像信号を、当該映像信号を構成する複数のフレームについてのフレーム間処理により時間方向に複数の成分に分解する時間的順変換手段、及びフレーム内処理により空間方向に複数の成分に分解する空間的順変換手段を有し、
前記時間的順変換手段は、前記映像信号を構成する連続したフレームを隣接する複数のフレームからなるフレーム群に分割して、各フレーム群に対して順方向に時間的変換処理としてN×N画素(Nは正の整数)の順方向の直交変換を施し、前記時間的変換処理して得られた低域のM×M画素(Mは正の整数かつM<N)を時間方向に係る第1成分とし、残りの成分を時間方向に係る第2成分とすることを特徴とする映像伝送装置。
【請求項2】
撮像装置を搭載した移動機能を有するロボットの前記撮像装置により得られる映像信号を、伝送路を介して遠隔地の受信側装置に伝送する映像伝送装置であって、
前記撮像装置により得られる映像信号を時空間分解処理して複数の映像成分に分解する分解手段と、
前記分解手段により分解された複数の映像成分の中から、状況に応じて送信する映像成分を選択する選択手段と、
前記選択手段により選択された映像成分を送信する送信手段とを備え、
前記分解手段は、前記撮像装置により得られる映像信号を、当該映像信号を構成する複数のフレームについてのフレーム間処理により時間方向に複数の成分に分解する時間的順変換手段、及びフレーム内処理により空間方向に複数の成分に分解する空間的順変換手段を有し、
前記時間的順変換手段は、前記映像信号を構成する連続したフレームを隣接する複数のフレームからなるフレーム群に分割して、各フレーム群に対して順方向に時間的変換処理としてSステージ(Sは正の整数)のオクターブ分割を施し、前記時間的変換処理して得られた第Tステージ(Tは正の整数かつT>S)の低域成分の復号に用いられる成分を時間方向に係る第1成分とし、残りの成分を時間方向に係る第2成分とすることを特徴とする映像伝送装置。
【請求項3】
前記空間的順変換手段は、前記映像信号を構成する各フレーム内の画素を隣接する複数の画素からなる画素群に分割して、各画素群に対して順方向に空間的変換処理としてP×P画素(Pは正の整数)の順方向の直交変換を施し、前記空間的変換処理して得られた低域のQ×Q画素(Qは正の整数かつQ<P)を空間方向に係る第1成分とし、残りの成分を空間方向に係る第2成分とすることを特徴とする請求項1又は2記載の映像伝送装置。
【請求項4】
前記空間的順変換手段は、前記映像信号を構成する各フレーム内の画素を隣接する複数の画素からなる画素群に分割して、各画素群に対して順方向に空間的変換処理としてXステージ(Xは正の整数)のオクターブ分割を施し、前記空間的変換処理して得られた第Yステージ(Yは正の整数かつY>X)の低域成分の復号に用いられる成分を空間方向に係る第1成分とし、残りの成分を空間方向に係る第2成分とすることを特徴とする請求項1又は2記載の映像伝送装置。
【請求項5】
前記選択手段は、前記ロボットの観察時には、時間解像度を低くするように映像成分を選択し、前記ロボットの移動動作時には空間解像度を低くするように成分を選択することを特徴とする請求項1~4の何れか1項に記載の映像伝送装置。
【請求項6】
請求項1又は2記載の映像伝送装置から送信された映像成分を受信する受信手段と、
前記受信手段により受信した映像成分を合成して映像信号を生成する合成手段と、
前記合成手段により生成された映像信号に係る映像を表示する表示手段とを備えることを特徴とする映像伝送装置。
【請求項7】
前記合成手段により生成された映像信号の各フレーム画像を繋ぎ合わせてパノラマ画像を生成し前記表示手段に表示させるパノラマ生成手段を備えることを特徴とする請求項6記載の映像伝送装置。
【請求項8】
撮像装置を搭載した移動機能を有するロボットと遠隔地の受信側装置とが、伝送路を介して通信可能に接続される映像伝送システムであって、
前記撮像装置により得られる映像信号を時空間分解処理して複数の映像成分に分解する分解手段と、
前記分解手段により分解された複数の映像成分の中から、状況に応じて送信する映像成分を選択する選択手段と、
前記選択手段により選択された映像成分を送信する送信手段と、
前記送信手段と前記伝送路を介して接続され、前記送信手段より送信された映像成分を受信する受信手段と、
前記受信手段により受信した映像成分を合成して映像信号を生成する合成手段と、
前記合成手段により生成された映像信号に係る映像を表示する表示手段とを備え、
前記分解手段は、前記撮像装置により得られる映像信号を、当該映像信号を構成する複数のフレームについてのフレーム間処理により時間方向に複数の成分に分解する時間的順変換手段、及びフレーム内処理により空間方向に複数の成分に分解する空間的順変換手段を有し、
前記時間的順変換手段は、前記映像信号を構成する連続したフレームを隣接する複数のフレームからなるフレーム群に分割して、各フレーム群に対して順方向に時間的変換処理としてN×N画素(Nは正の整数)の順方向の直交変換を施し、前記時間的変換処理して得られた低域のM×M画素(Mは正の整数かつM<N)を時間方向に係る第1成分とし、残りの成分を時間方向に係る第2成分とすることを特徴とする映像伝送システム。
【請求項9】
撮像装置を搭載した移動機能を有するロボットと遠隔地の受信側装置とが、伝送路を介して通信可能に接続される映像伝送システムであって、
前記撮像装置により得られる映像信号を時空間分解処理して複数の映像成分に分解する分解手段と、
前記分解手段により分解された複数の映像成分の中から、状況に応じて送信する映像成分を選択する選択手段と、
前記選択手段により選択された映像成分を送信する送信手段と、
前記送信手段と前記伝送路を介して接続され、前記送信手段より送信された映像成分を受信する受信手段と、
前記受信手段により受信した映像成分を合成して映像信号を生成する合成手段と、
前記合成手段により生成された映像信号に係る映像を表示する表示手段とを備え、
前記分解手段は、前記撮像装置により得られる映像信号を、当該映像信号を構成する複数のフレームについてのフレーム間処理により時間方向に複数の成分に分解する時間的順変換手段、及びフレーム内処理により空間方向に複数の成分に分解する空間的順変換手段を有し、
前記時間的順変換手段は、前記映像信号を構成する連続したフレームを隣接する複数のフレームからなるフレーム群に分割して、各フレーム群に対して順方向に時間的変換処理としてSステージ(Sは正の整数)のオクターブ分割を施し、前記時間的変換処理して得られた第Tステージ(Tは正の整数かつT>S)の低域成分の復号に用いられる成分を時間方向に係る第1成分とし、残りの成分を時間方向に係る第2成分とすることを特徴とする映像伝送システム。
【請求項10】
撮像装置を搭載した移動機能を有するロボットの前記撮像装置により得られる映像信号を、伝送路を介して遠隔地の受信側装置に伝送する映像伝送方法であって、
前記撮像装置により得られる映像信号を時空間分解処理して複数の映像成分に分解する分解工程と、
前記分解工程にて分解して得られる複数の映像成分の中から、状況に応じて送信する映像成分を選択する選択工程と、
前記選択工程にて選択された映像成分を送信する送信工程とを有し、
前記分解工程は、前記撮像装置により得られる映像信号を、当該映像信号を構成する複数のフレームについてのフレーム間処理により時間方向に複数の成分に分解する時間的順変換工程、及びフレーム内処理により空間方向に複数の成分に分解する空間的順変換工程を有し、
前記時間的順変換工程では、前記映像信号を構成する連続したフレームを隣接する複数のフレームからなるフレーム群に分割して、各フレーム群に対して順方向に時間的変換処理としてN×N画素(Nは正の整数)の順方向の直交変換を施し、前記時間的変換処理して得られた低域のM×M画素(Mは正の整数かつM<N)を時間方向に係る第1成分とし、残りの成分を時間方向に係る第2成分とすることを特徴とする映像伝送方法。
【請求項11】
撮像装置を搭載した移動機能を有するロボットの前記撮像装置により得られる映像信号を、伝送路を介して遠隔地の受信側装置に伝送する映像伝送方法であって、
前記撮像装置により得られる映像信号を時空間分解処理して複数の映像成分に分解する分解工程と、
前記分解工程にて分解して得られる複数の映像成分の中から、状況に応じて送信する映像成分を選択する選択工程と、
前記選択工程にて選択された映像成分を送信する送信工程とを有し、
前記分解工程は、前記撮像装置により得られる映像信号を、当該映像信号を構成する複数のフレームについてのフレーム間処理により時間方向に複数の成分に分解する時間的順変換工程、及びフレーム内処理により空間方向に複数の成分に分解する空間的順変換工程を有し、
前記時間的順変換工程では、前記映像信号を構成する連続したフレームを隣接する複数のフレームからなるフレーム群に分割して、各フレーム群に対して順方向に時間的変換処理としてSステージ(Sは正の整数)のオクターブ分割を施し、前記時間的変換処理して得られた第Tステージ(Tは正の整数かつT>S)の低域成分の復号に用いられる成分を時間方向に係る第1成分とし、残りの成分を時間方向に係る第2成分とすることを特徴とする映像伝送方法。
【請求項12】
撮像装置を搭載した移動機能を有するロボットの前記撮像装置により得られる映像信号を、伝送路を介して遠隔地の受信側装置に伝送する処理をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
前記撮像装置により得られる映像信号を時空間分解処理して複数の映像成分に分解する分解ステップと、
前記分解ステップにて分解して得られる複数の映像成分の中から、状況に応じて送信する映像成分を選択する選択ステップと、
前記選択ステップにて選択された映像成分を送信する送信ステップとをコンピュータに実行させ、
かつ前記分解ステップは、前記撮像装置により得られる映像信号を、当該映像信号を構成する複数のフレームについてのフレーム間処理により時間方向に複数の成分に分解する時間的順変換ステップ、及びフレーム内処理により空間方向に複数の成分に分解する空間的順変換ステップを有し、
前記時間的順変換ステップでは、前記映像信号を構成する連続したフレームを隣接する複数のフレームからなるフレーム群に分割して、各フレーム群に対して順方向に時間的変換処理としてN×N画素(Nは正の整数)の順方向の直交変換を施し、前記時間的変換処理して得られた低域のM×M画素(Mは正の整数かつM<N)を時間方向に係る第1成分とし、残りの成分を時間方向に係る第2成分とすることを特徴とするプログラム。
【請求項13】
撮像装置を搭載した移動機能を有するロボットの前記撮像装置により得られる映像信号を、伝送路を介して遠隔地の受信側装置に伝送する処理をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
前記撮像装置により得られる映像信号を時空間分解処理して複数の映像成分に分解する分解ステップと、
前記分解ステップにて分解して得られる複数の映像成分の中から、状況に応じて送信する映像成分を選択する選択ステップと、
前記選択ステップにて選択された映像成分を送信する送信ステップとをコンピュータに実行させ、
かつ前記分解ステップは、前記撮像装置により得られる映像信号を、当該映像信号を構成する複数のフレームについてのフレーム間処理により時間方向に複数の成分に分解する時間的順変換ステップ、及びフレーム内処理により空間方向に複数の成分に分解する空間的順変換ステップを有し、
前記時間的順変換ステップでは、前記映像信号を構成する連続したフレームを隣接する複数のフレームからなるフレーム群に分割して、各フレーム群に対して順方向に時間的変換処理としてSステージ(Sは正の整数)のオクターブ分割を施し、前記時間的変換処理して得られた第Tステージ(Tは正の整数かつT>S)の低域成分の復号に用いられる成分を時間方向に係る第1成分とし、残りの成分を時間方向に係る第2成分とすることを特徴とするプログラム。
【請求項14】
移動機能を有する探査ロボットであって、
移動中であるか観察中であるかを検知する状況検知手段と、
映像を撮影する撮像手段と、
前記撮像手段により得られる映像信号を時空間分解処理して複数の映像成分に分解する分解手段と、
前記状況検知手段での検知結果に応じて、前記分解手段により分解された複数の映像成分の中から、伝送路を介して遠隔地の受信側装置に送信する映像成分を選択する選択手段と、
前記選択手段により選択された映像成分を前記伝送路に対して送信する送信手段とを備え、
前記分解手段は、前記撮像手段により得られる映像信号を、当該映像信号を構成する複数のフレームについてのフレーム間処理により時間方向に複数の成分に分解する時間的順変換手段、及びフレーム内処理により空間方向に複数の成分に分解する空間的順変換手段を有し、
前記時間的順変換手段は、前記映像信号を構成する連続したフレームを隣接する複数のフレームからなるフレーム群に分割して、各フレーム群に対して順方向に時間的変換処理としてN×N画素(Nは正の整数)の順方向の直交変換を施し、前記時間的変換処理して得られた低域のM×M画素(Mは正の整数かつM<N)を時間方向に係る第1成分とし、残りの成分を時間方向に係る第2成分とすることを特徴とする探査ロボット。
【請求項15】
移動機能を有する探査ロボットであって、
移動中であるか観察中であるかを検知する状況検知手段と、
映像を撮影する撮像手段と、
前記撮像手段により得られる映像信号を時空間分解処理して複数の映像成分に分解する分解手段と、
前記状況検知手段での検知結果に応じて、前記分解手段により分解された複数の映像成分の中から、伝送路を介して遠隔地の受信側装置に送信する映像成分を選択する選択手段と、
前記選択手段により選択された映像成分を前記伝送路に対して送信する送信手段とを備え、
前記分解手段は、前記撮像手段により得られる映像信号を、当該映像信号を構成する複数のフレームについてのフレーム間処理により時間方向に複数の成分に分解する時間的順変換手段、及びフレーム内処理により空間方向に複数の成分に分解する空間的順変換手段を有し、
前記時間的順変換手段は、前記映像信号を構成する連続したフレームを隣接する複数のフレームからなるフレーム群に分割して、各フレーム群に対して順方向に時間的変換処理としてSステージ(Sは正の整数)のオクターブ分割を施し、前記時間的変換処理して得られた第Tステージ(Tは正の整数かつT>S)の低域成分の復号に用いられる成分を時間方向に係る第1成分とし、残りの成分を時間方向に係る第2成分とすることを特徴とする探査ロボット。
【請求項16】
撮像装置を搭載した移動機能を有するロボットと遠隔地の受信側装置とが、伝送路を介して通信可能に接続される映像伝送システムであって、
前記撮像装置により得られる映像信号を時空間分解処理して複数の映像成分に分解する分解手段と、
前記分解手段により分解された複数の映像成分を送信する送信手段と、
前記送信手段と前記伝送路を介して接続され、前記送信手段より送信された複数の映像成分の中から、状況に応じた映像成分だけを選択して受信する受信手段と、
前記受信手段により受信した映像成分を合成して映像信号を生成する合成手段と、
前記合成手段により生成された映像信号に係る映像を表示する表示手段とを備え、
前記分解手段は、前記撮像装置により得られる映像信号を、当該映像信号を構成する複数のフレームについてのフレーム間処理により時間方向に複数の成分に分解する時間的順変換手段、及びフレーム内処理により空間方向に複数の成分に分解する空間的順変換手段を有し、
前記時間的順変換手段は、前記映像信号を構成する連続したフレームを隣接する複数のフレームからなるフレーム群に分割して、各フレーム群に対して順方向に時間的変換処理としてN×N画素(Nは正の整数)の順方向の直交変換を施し、前記時間的変換処理して得られた低域のM×M画素(Mは正の整数かつM<N)を時間方向に係る第1成分とし、残りの成分を時間方向に係る第2成分とすることを特徴とする映像伝送システム。
【請求項17】
撮像装置を搭載した移動機能を有するロボットと遠隔地の受信側装置とが、伝送路を介して通信可能に接続される映像伝送システムであって、
前記撮像装置により得られる映像信号を時空間分解処理して複数の映像成分に分解する分解手段と、
前記分解手段により分解された複数の映像成分を送信する送信手段と、
前記送信手段と前記伝送路を介して接続され、前記送信手段より送信された複数の映像成分の中から、状況に応じた映像成分だけを選択して受信する受信手段と、
前記受信手段により受信した映像成分を合成して映像信号を生成する合成手段と、
前記合成手段により生成された映像信号に係る映像を表示する表示手段とを備え、
前記分解手段は、前記撮像装置により得られる映像信号を、当該映像信号を構成する複数のフレームについてのフレーム間処理により時間方向に複数の成分に分解する時間的順変換手段、及びフレーム内処理により空間方向に複数の成分に分解する空間的順変換手段を有し、
前記時間的順変換手段は、前記映像信号を構成する連続したフレームを隣接する複数のフレームからなるフレーム群に分割して、各フレーム群に対して順方向に時間的変換処理としてSステージ(Sは正の整数)のオクターブ分割を施し、前記時間的変換処理して得られた第Tステージ(Tは正の整数かつT>S)の低域成分の復号に用いられる成分を時間方向に係る第1成分とし、残りの成分を時間方向に係る第2成分とすることを特徴とする映像伝送システム。
産業区分
  • テレビ
  • 工業用ロボット
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2007044723thum.jpg
出願権利状態 権利存続中
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