リアルタイム映像伝送技術

HpVTとは

高度な通信技術を保有した映像IoT

HpVTは、カメラから映像を取込み、Raspberry Piのハードウェアエンコーディング処理（H.264圧縮変換処理）、画像解析処理用の画像変換処理、メタ情報の取得、パケット分割処理、FECによる訂正処理を行い、UDPベースのIPネットワーク映像・メタ情報（解析処理結果を含む）伝送を行う技術です。
また、画像解析処理プログラム（OpenCV等）との連携インターフェイスも提供します。HpVTは、Raspberry Piのハードウェアエンコーディングを使用しており、Raspberry Piに本ライブラリーを組み合わせて使用します。
目的に合わせた画像解析プログラムを用意するだけで、画像解析プログラムとの連携、映像の取込みから映像伝送までの一連の仕組みを構築できるプラットフォームです。

※HpVT映像伝送プロトコルは、NICT（国立研究開発法人情報通信研究機構）との共同研究成果、または、共同研究の成果を活用したものです。

テクノロジー紹介

HpVT開発背景

映像IoTが抱える課題

近年、映像や画像の取得端末（カメラなど）をインターネットに接続し、データを収集する「映像IoT」が、交通・輸送、防災・気象分野など活躍の場を広げ、その必要性に注目が集まっています。
しかし、IPカメラをモバイル通信網やWi-Fiなどの不安定な無線ネットワークで使用する従来の方法は、映像の再生が大幅に遅れたり、フリーズした直後に早送りされたり、映像の品質が担保されず、現場での活用は難しいのが現実です。
HpVTは、このような高遅延・パケットロス環境における通信課題を解決し、高品質な映像をリアルタイムで届ける映像IoTの更なる発展を目指し開発されました。

HpVTの特徴

低遅延で安定した動画再生

実時間との遅れを検知してフレームの再生時刻を制御します。パケット送出制御と、独自パケット・バッファリングにより効率的で安定したパケット送受信を行います。FEC（前方誤り訂正）機能で、パケットロスを補完します。

通信状況のモニタリング自動で適応制御

映像圧縮変換時にパラメータを制御することで、ネットワーク環境に応じた解像度、フレームレート、ビットレート、映像再生遅延量の変更が可能です。通信状況をモニタリングし、自動で適応制御を行います。

画像解析プログラムとの連携インターフェイス

画像解析プログラムとの連携インターフェイスを提供しており、OpenCV等を使った高度な画像解析処理を実現することができます。また、解析結果を伝送し、AR（拡張現実）等の高度な視覚表現も実現します。

HpVTの性能

一般的な映像転送
optRTP導入前参考画像

帯域変動・パケットロスが発生する不安定な回線を使用した場合、画質の劣化とブロックノイズが入った映像となります。

HpVTにおける映像転送
optRTP導入前参考画像

HpVTの技術により、パケットロスが発生する不安定な回線の場合でも、伝送損失を低減し、パケット損失のリカバリーを実現することで、鮮明な映像をお届けします。

参考文献

・T. Murata, P. Pavarangkoon, S. Phon-Amnuaisuk, T. Mizuhara, K. Yamamoto, K. Muranaga and T. Aoki, "A Programming Environment for Visual IoT on Raspberry Pi," in The 5th IEEE International Conference on Cloud and Big Data Computing (CBDCom 2019), Fukuoka, Japan, Aug. 5-8, pp. 987-992, 2019, doi: 10.1109/DASC/PiCom/CBDCom/CyberSciTech.2019.00180.

・T. Murata, T. Mizuhara, P. Pavarangkoon, K. Yamamoto, K. Muranaga and T. Aoki, "Design and Development of Real-Time Video Transmission System Using Visual IoT Device," Proc. 12th Multi-disciplinary International Conference on Artificial Intelligence (MIWAI 2018), Lecture Notes in Artificial Intelligence, vol. 11248, Hanoi, Vietnam, Nov. 18-20, pp. 263-269, 2018, doi: 10.1007/978-3-030-03014-8_25.

・T. Murata, T. Mizuhara, P. Pavarangkoon, K. Yamamoto, K. Muranaga and T. Aoki, "A Proposal of Visual IoT for Real-Time Monitoring," IEICE Technical Report, vol. 118, no. 38, Yokohama, Japan, May. 17-18, pp. 43-46, 2018.

・M. Kasim, K. T. Murata, N. Midun, T. Mizuhara, P. Pavarangkoon and S. Phon-Amnuaisuk, "Use Case of HPVT in Counting Stars: A Vision-Based Approach of Monitoring Natural Events," International Conference on Computational Intelligence in Information System, vol. 1321, Tokyo, Japan, Nov. 13-15, pp. 172-181, 2021, doi: 10.1007/978-3-030-68133-3_17.

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