JP2007174097A - 映像信号処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数チャンネルの映像信号を時間的に欠落することなく効率的に同期処理する。
【解決手段】映像信号処理装置１０は、映像受信回路部１１から出力される複数チャンネル１〜Ｎの映像信号を合成する映像合成回路部１２と、映像信号を合成前の各チャンネルの映像信号に分割するとともに分割した各チャンネルの映像信号を用いて１画面内に複数の映像が配置されてなる映像信号を構築する画面構築回路部１５とを備える。従って、複数チャンネルの映像信号を映像合成回路部１２で合成し、画面構築回路部１５により、合成された映像信号を合成前の各チャンネルの映像信号に分割するとともに分割した各チャンネルの映像信号を用いて１画面内に複数の映像が配置されてなる映像信号を構築するから、複数チャンネルの映像信号を時間的に欠落することなく効率的に同期処理することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数チャンネルの映像信号を合成して１画面に複数の映像を同時に表示させる映像信号処理装置に関するものである。

従来の映像信号処理装置においては、複数チャンネルの映像信号（ディジタル信号）を処理するためには各チャンネルの映像信号を個別に処理（表示や記録など）する複数の処理回路を用いるか、あるいは複数チャンネルの映像信号を一つの処理回路で時分割して処理していた（例えば、特許文献１参照）。
特開２０００−８３１９３号公報

しかしながら、前者の構成ではチャンネル数に応じた数の処理回路が必要になるので回路規模が大きくなってコストが増大するという問題があり、後者の構成では複数チャンネルのフルタイムの映像信号を処理することができないという問題があった。さらに、何れの構成においても各チャンネルの映像信号が独立して処理されるので、各チャンネルの映像を１画面に合成して表示するために各チャンネル間で映像信号を時間的に正確に同期させることは困難であった。

本発明は上記事情に鑑みて為されたものであり、その目的は、複数チャンネルの映像信号を時間的に欠落することなく効率的に同期処理することができる映像信号処理装置を提供することにある。

請求項１の発明は、上記目的を達成するために、複数のチャンネル毎にディジタルの映像信号を受信し複数のチャンネルの映像信号を並列に出力する映像受信手段と、映像受信手段から出力される複数チャンネルの映像信号を合成する映像合成手段と、合成された映像信号を合成前の各チャンネルの映像信号に分割するとともに分割した各チャンネルの映像信号を用いて１画面内に複数の映像が配置されてなる映像信号を構築する画面構築手段とを備えたことを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、映像合成手段は、ＩＴＵ−Ｒ ＢＴ．６０１若しくはＩＴＵ−Ｒ ＢＴ．６５６で規定された信号形式の映像信号を出力することを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において、映像合成手段は、各チャンネルの映像信号を記憶する複数のフレームメモリを有することを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１〜３の何れかの発明において、映像合成手段は、各チャンネルの映像信号の画面サイズを変更する画面サイズ変更手段を有することを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項１〜４の何れかの発明において、映像合成手段は、インタレース方式における奇数フィールドと偶数フィールドにそれぞれ異なる映像信号を割り当てて１フレームとした映像信号を合成することを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項１〜５の何れかの発明において、映像合成手段で合成された映像信号を記録する映像記録手段と、映像合成手段から出力される映像信号と映像記録手段に記録された映像信号を択一的に画面構築手段に出力する選択手段とを備えたことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、複数チャンネルの映像信号を映像合成手段で合成し、画面構築手段により、合成された映像信号を合成前の各チャンネルの映像信号に分割するとともに分割した各チャンネルの映像信号を用いて１画面内に複数の映像が配置されてなる映像信号を構築するから、複数チャンネルの映像信号を時間的に欠落することなく効率的に同期処理することができる。

請求項２の発明によれば、画面構築手段として汎用の画像処理回路を利用することができる。

請求項３の発明によれば、画面構築手段においては複数チャンネルの映像信号についてフレーム同期を取る必要が無く、例えば、低フレームレートの監視映像と高フレームレートの動画映像を同期処理することができる。

請求項４の発明によれば、画面構築手段においては複数チャンネルの映像信号について画面サイズを変更する必要が無く、例えば、親画面と同時に子画面を表示する場合（いわゆるピクチャー・イン・ピクチャー）でも子画面用の映像信号をそのまま処理することができる。

請求項５の発明によれば、映像品質を劣化させずに多チャンネルの映像信号を同期処理することができる。

請求項６の発明によれば、映像記録手段により映像合成手段で合成された映像信号をそのまま記録することで複数チャンネルの映像信号をあたかも１チャンネルの映像信号として取り扱えるので、複数チャンネルの映像信号をそれぞれ個別に記録する場合に比較して処理量を低減することができる。

本実施形態の映像信号処理装置１０は、図１に示すようにそれぞれにＣＣＤ撮像素子等の撮像手段を具備し撮像手段で撮像した映像（映像信号）を伝送線Ｌｓを介して伝送する機能を有した複数の映像信号送信器２₁，２₂，…，２_Nと、伝送線Ｌｓを介して伝送される映像信号を受信し、受信した映像を表示並びに記録（録画）する機能を有した映像信号受信器１とを備えた映像伝送システムにおける映像信号受信器１に搭載されている。なお、映像信号受信装置１を住戸インターホン親機とし、映像信号送信器２群を監視カメラとすることで、この映像伝送システムを防犯システムとして使用してもよい。

映像信号送信器２_i（ｉ＝１，２，…，Ｎ）は、撮像手段（例えば、ＣＭＯＳあるいはＣＣＤ撮像素子）から出力される１ライン毎のＲ，Ｇ，Ｂの画素データ（例えば、Ｒ，Ｇ，Ｂのそれぞれに８ビットを使用したＲＧＢ−２４ビットのデータ）と、ライン番号（先頭から何番目の水平ラインであるかを示す番号）とが対になった映像データを含むパケットを伝送線Ｌｓを介して映像信号受信器１に順次送信する。但し、ＣＭＯＳあるいはＣＣＤのような個体撮像素子は、実際に画面に表示される有効画素の周辺部にオプティカル・ブラックと呼ばれる光の当たらない画素（無効画素）を有しており、アナログのビデオ信号（例えば、ＮＴＳＣ方式のビデオ信号）に変換（デコード）した際の同期信号（垂直同期信号並びに水平同期信号）が無効画素のエリアに挿入される。但し、複数の映像信号送信器２_iを個別に伝送線で接続しても構わない。なお、以下では説明を簡単にするために映像信号送信器２_iから送信される（ディジタルの）映像信号をチャンネルｉ（ｉ＝１，２，…，Ｎ）の映像信号と呼ぶ。ここで、ディジタル映像伝送においても、垂直同期信号および水平同期信号を使用する。

映像信号受信器１は、本発明に係る映像信号処理装置１０と、映像信号処理装置１０から出力されるディジタルの映像信号をアナログのビデオ信号に変換して映像を表示する映像表示装置２０とを備えている。映像表示装置２０は、液晶ディスプレイあるいはＣＲＴなどの表示デバイスや、映像信号処理装置１０から出力されるディジタルの映像信号をアナログ信号に変換するとともに垂直同期信号や水平同期信号を付加することでアナログのビデオ信号（例えば、ＮＴＳＣ方式のビデオ信号）に変換（デコード）する回路などを備えている。もちろん、映像表示装置２０は映像を必ずしもディジタル形式からアナログ形式に変換する必要は無く、表示デバイスがディジタル表示対応型であればディジタル形式のまま映像表示してもかまわない。但し、このような構成を有する映像表示装置２０は従来周知であるから、詳細についての図示並びに説明は省略する。

映像信号処理装置１０は、伝送線Ｌｓを介して複数の映像信号送信器２₁，２₂，…，２_Nから各チャンネル１〜Ｎの映像信号を受信し、複数チャンネル１〜Ｎの映像信号を並列に出力する映像受信回路部１１と、映像受信回路部１１から出力される複数チャンネル１〜Ｎの映像信号を合成する映像合成回路部１２と、映像合成回路部１２で合成された映像信号を記録（録画）する映像録画回路部１３と、映像合成回路部１２から出力される映像信号と映像録画回路部１３に録画された映像信号を択一的に出力するセレクタ１４と、セレクタ１４で選択された映像信号を合成前の各チャンネルの映像信号に分割するとともに分割した各チャンネルの映像信号を用いて１画面内に複数の映像が配置されてなる映像信号を構築する画面構築回路部１５とを備えている。

映像合成回路部１２は、複数チャンネル（図示例ではチャンネル１〜４の４チャンネル）の映像信号から２乃至４チャンネルの映像信号を選択して合成する処理を行う。例えば、図２（ａ）に示すようにチャンネル１及びチャンネル２の映像信号について同じライン番号の映像データ同士を順番に連結することで２つのチャンネル１，２の映像が左右に並んだような映像信号を合成したり、あるいは、図２（ｂ）に示すようにチャンネル１とチャンネル２並びにチャンネル３とチャンネル４の映像信号について各々同じライン番号の映像データ同士を順番に連結するとともにチャンネル１とチャンネル２を連結した映像信号とチャンネル３とチャンネル４を連結した映像信号をさらに連結することで４つのチャンネル１〜４の映像が上下左右に配列されたような映像信号を合成する。但し、合成後の映像信号においても、合成前の映像信号と同様に有効画素の周囲に無効画素が配置される。なお、選択したチャンネル数の関係で合成後の映像信号の有効画素エリアが余る場合、映像合成回路部１２ではブランクデータや空き領域を示す画素データ（例えば、青一色の画素データなど）で余った有効画素エリアを埋めるなどの処理を行う。

映像録画回路部１３は、映像合成回路部１２で合成された映像信号をメモリ（図示せず）に記録する処理（録画処理）を行う。但し、録画処理に必要なメモリの容量を削減するためにＭＰＥＧ（Moving Picture Experts Group）やモーションＪＰＥＧ（Joint Photographic Experts Group）などの一般的な映像データ圧縮方式を用いて圧縮してもよい。

画面構築回路部１５は、セレクタ１４で選択された映像信号（映像合成回路部１２が出力する映像信号若しくは映像録画回路部１３が出力する映像信号）から有効画素を取り出して元のチャンネルの映像信号に分割し、例えば、図３（ａ）に示すようにチャンネル１，２の２つの映像が４マスの左上と右下に配置された画面を構築する映像信号を生成したり、あるいは図３（ｂ）に示すようにチャンネル１の映像の右隅にチャンネル２の映像が縮小して配置された（ピクチャー・イン・ピクチャー）画面を構築する映像信号を生成したり、あるいは図３（ｃ）に示すようにチャンネル１〜４の映像が４マス（縦横左右）に縮小して配置された画面を構築する映像信号を生成したり、あるいは図３（ｄ）に示すようにチャンネル１の映像の右側にチャンネル２〜４の映像が縮小して縦に並べて配置された画面を構築する映像信号を生成する。なお、これら種々の画面構成（レイアウト）の何れを採用するかは外部から画面構築回路部１５に指定される。そして、画面構築回路部１５で生成された映像信号が映像表示装置２０に出力されて表示デバイスの画面に表示される。

上述のように本実施形態の映像信号処理装置１０によれば、複数チャンネルの映像信号を映像合成回路部１２で合成し、画面構築回路部１５により、合成された映像信号を合成前の各チャンネルの映像信号に分割するとともに分割した各チャンネルの映像信号を用いて１画面内に複数の映像が配置されてなる映像信号を構築するから、複数チャンネルの映像信号を時間的に欠落することなく効率的に同期処理することができる。なお、本発明が適用される画像は、インタレース方式のものに限らず、ノンインタレース（プログレッシブ）方式のものであってもよいことはいうまでもない。

ところで、映像合成回路部１２がＩＴＵ−Ｒ ＢＴ．６０１若しくはＩＴＵ−Ｒ ＢＴ．６５６で規定された信号形式で合成後の映像信号を出力するようにすれば、画面構築回路部１５として汎用の画像処理回路を利用することができる。なお、何れの信号形式においてもアナログのビデオ信号（ＮＴＳＣ方式やＰＡＬ方式）の画面サイズに合わせて水平及び垂直方向の有効画素エリアが固定されているが、本実施形態の場合、合成後の映像信号の画面サイズに合わせて有効画素エリアの大きさは任意でよい。また、何れの信号形式においても輝度Ｙと色差Ｕ，Ｖにそれぞれ８ビットで合計２４ビットのディジタルデータに有効範囲を設けてフルレンジの使用が禁じられているが、本実施形態においては、画面構築回路部１５において支障がなければ輝度Ｙと色差Ｕ，Ｖをフルレンジで使用しても構わない。

ここで、図４に示すように各チャンネル１〜Ｎの映像信号を記憶する複数（Ｎ個）のフレームメモリ（映像受信回路部１１からの映像フレームをタイミング調整回路１２ｂへ転送するために映像フレーム２つ分の容量が用意されており、２つのフレームメモリの片方が映像受信回路部１１から映像を書き込まれている間は、２つのフレームメモリのもう片方に記録済みの映像フレームをタイミング調整回路１２ｂが取り込み、この２つのフレームメモリの映像書き込み状態と転送状態とが順次交代するように使用される）１２ａと、フレームメモリ１２ａから各チャンネル１〜Ｎの映像信号を読み出すタイミングを調整するタイミング調整回路１２ｂとを映像合成回路部１２に具備しておけば、各チャンネル１〜Ｎのフレームレートが一定でない場合であっても映像信号を合成することができ、後段の画面構築回路部１５においては複数チャンネル１〜Ｎの映像信号についてフレーム同期を取る必要が無く、例えば、低フレームレートの監視映像と高フレームレートの動画映像を映像信号処理装置１０で同期処理することができる。また、図５に示すように各チャンネル１〜Ｎの映像信号の画面サイズを変更する画面サイズ変更部１２ｃを映像合成回路部１２に具備すれば、画面構築回路部１５においては複数チャンネル１〜Ｎの映像信号について画面サイズを変更する必要が無く、例えば、親画面と同時に子画面を表示する場合（ピクチャー・イン・ピクチャー）でも子画面用の映像信号をそのまま処理することができ、しかも、画面をサイズ縮小して記憶処理が可能となるため、記憶媒体にコピーする場合に記憶媒体の容量が小さくて済むという利点がある。但し、図４において各チャンネル１〜Ｎの映像信号のフレームレートが全て同一であれば、フレームメモリ１２ａは伝送映像の１画面分の容量だけ有しておけばよい。

ところで、上述したようにＩＴＵ−Ｒ ＢＴ．６０１やＩＴＵ−Ｒ ＢＴ．６５６で規定された信号形式においては、ＮＴＳＣ方式やＰＡＬ方式のように１フレームの映像を奇数フィールドと偶数フィールドに分けて走査するインタレース方式に合わせて、奇数フィールドの映像信号と偶数フィールドの映像信号とで１フレームの映像信号が構成されている。そこで、映像合成回路部１２においてインタレース方式における奇数フィールドと偶数フィールドにそれぞれ異なる映像信号を割り当てて１フレームとした映像信号を合成すれば、映像品質を劣化させずに多チャンネルの映像信号を同期処理することができる。例えば、奇数フィールドはチャンネル１〜４の映像信号を合成したインタレース方式又はプログレッシブ方式の映像信号とし、偶数フィールドはチャンネル５〜８の映像信号を合成したインタレース方式又はプログレッシブ方式の映像信号とし、合計８チャンネルの映像信号を１フレームの映像信号として同期処理することができる。この場合、１フレームの映像信号のフレームレートは映像表示装置２０において時間的に映像信号が欠落しない程度に高速であることが必要である。但し、映像信号の欠落がある程度許容されるシステムであれば、フレームレートが低速であっても構わない。

ここで、図６に示すようにゲート装置１０３の接続口に対して機能モジュール１０８のコネクタを接続するだけで機能モジュール１０８の電力路と、情報路とを同時に確保でき、しかも機能モジュール１０８をどのゲート装置１０３にも接続できるレイアウトフリーで施工性に優れた配線システムがある。かかる配線システムは、建物内の適所において埋め込み配設している１乃至複数のスイッチボックス１０２を設け、各スイッチボックス１０２間に壁面内に先行配線した電力線１１０と、情報線１１１とを送り配線するとともに、始端のスイッチボックス１０２に対しては配線盤１０１内に引き込まれ主幹ブレーカＭＢと、分岐ブレーカＢＢとを介して屋内に引き込まれて電力線１１０を導入し、また外部のインターネット網ＮＴにゲートウェイ１２０（ルータ、ハブ内蔵）を介して接続されている情報線１１１を導入してある。そして、このような配線システムに本発明に係る映像信号処理装置１０を含む映像伝送システムを組み込むことも可能である。

本発明の実施形態を示すブロック図である。 （ａ）（ｂ）は同上における合成後の映像信号の状態を示す図である。 （ａ）〜（ｄ）は同上における画面構築回路部で構築される画面を示す図である。 同上における映像合成回路部の要部を示すブロック図である。 同上における映像合成回路部の要部を示すブロック図である。 同上を組み込む配線システムのシステム構成図である。

符号の説明

１ 映像信号受信器
２ 映像信号送信器
１０ 映像信号処理装置
１１ 映像信号受信回路部
１２ 映像合成回路部
１３ 映像録画回路部
１４ セレクタ
１５ 画面構築回路部
２０ 映像表示装置

Claims (6)

1. 複数のチャンネル毎にディジタルの映像信号を受信し複数のチャンネルの映像信号を並列に出力する映像受信手段と、映像受信手段から出力される複数チャンネルの映像信号を合成する映像合成手段と、合成された映像信号を合成前の各チャンネルの映像信号に分割するとともに分割した各チャンネルの映像信号を用いて１画面内に複数の映像が配置されてなる映像信号を構築する画面構築手段とを備えたことを特徴とする映像信号処理装置。
2. 映像合成手段は、ＩＴＵ−Ｒ ＢＴ．６０１若しくはＩＴＵ−Ｒ ＢＴ．６５６で規定された信号形式の映像信号を出力することを特徴とする請求項１記載の映像信号処理装置。
3. 映像合成手段は、各チャンネルの映像信号を記憶する複数のフレームメモリを有することを特徴とする請求項１又は２記載の映像信号処理装置。
4. 映像合成手段は、各チャンネルの映像信号の画面サイズを変更する画面サイズ変更手段を有することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の映像信号処理装置。
5. 映像合成手段は、インタレース方式における奇数フィールドと偶数フィールドにそれぞれ異なる映像信号を割り当てて１フレームとした映像信号を合成することを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の映像信号処理装置。
6. 映像合成手段で合成された映像信号を記録する映像記録手段と、映像合成手段から出力される映像信号と映像記録手段に記録された映像信号を択一的に画面構築手段に出力する選択手段とを備えたことを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の映像信号処理装置。

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