DE19635018A1 - Three-dimensional image information transmission method - Google Patents

Three-dimensional image information transmission method

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Abstract

The method involves accepting a first and a second sequence of images (Q1, Q2), which were taken under different viewpoints,and determining the differences in the images of the first and second sequence. The method then encodes the image difference by means of a digital redundancy-reduced coding (3). The images of one of the first and second sequences are transmitted in visible lines of a television image according to a colour TV standard. This includes a vertical blanking interval, which does not contain image information representing the sequence. The encoded data of the other sequence is transmitted in the vertical interval. Pref. the coded data includes a digital data valve. The data valve depends on pulse shaping of the analogue signal with the video signal during the combining of the horizontal and vertical raster blanking intervals.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Übertragung von dreidimensionaler Bildinformation, bei dem eine erste und ei­ ne zweite Bildfolge mit unter unterschiedlichen Blickwinkeln aufgenommenen Bildern verwendet wird. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Empfang einer derart übertragenen dreidimensionalen Bildinformation sowie jeweilige Schaltungs­ anordnungen zur Durchführung der Übertragung bzw. des Emp­ fangs.The invention relates to a method for the transmission of three-dimensional image information, in which a first and egg ne second sequence of pictures with different angles captured images is used. The invention relates also a method for receiving such a transmitted three-dimensional image information and respective circuit arrangements for carrying out the transfer or emp catch.

Ein bekanntes Verfahren zur Erzeugung und Darstellung dreidi­ mensionaler Bilder ist in der DE 32 14 021 A1 einleitend be­ schrieben. Nach einem Polarisationsverfahren wird für zwei Bildkanäle je ein Fernsehgerät verwendet, denen je ein Pola­ risator vorgesetzt ist. Jedes Fernsehgerät strahlt je eine aus unterschiedlichen Blickwinkeln aufgenommene Bildfolge aus. Mittels einer Polarisationsbrille, die jedem Auge eines Betrachters nur das polarisierte Licht eines der Bildfolgen zuleitet, erhält der Betrachter einen dreidimensionalen Bildeindruck.A known method for generating and displaying dreidi Dimensional pictures is introductory in DE 32 14 021 A1 wrote. After a polarization process is done for two Image channels each used a television set, each of which a Pola risk is set. Each television set radiates one Sequence of pictures taken from different angles out. By means of polarizing glasses, which each eye one Only the polarized light of one of the image sequences the viewer receives a three-dimensional one Image impression.

Zur Übertragung der beiden Bildfolgen vom Sender zu den Fern­ sehgeräten müssen beide Bildfolgen in getrennten Fernseh­ übertragungskanälen übertragen werden. In entsprechender Wei­ se muß die Aufnahme der Bilder sowie deren Verarbeitung bis zu senderseitigen Übertragung und der Empfang in den Fernseh­ geräten getrennt voneinander erfolgen, so daß zwei vollstän­ dige Sende- bzw. Empfangskanäle erforderlich sind.To transmit the two image sequences from the transmitter to the remote visual devices must both picture sequences in separate television transmission channels are transmitted. In corresponding Wei se must take the pictures and process them by to transmitter-side transmission and reception on television devices take place separately from each other, so that two complete only send or receive channels are required.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eingangs genannte Verfahren und Schaltungsanordnungen anzugeben, um die dreidi­ mensionale Übertragung von Bildern mit weniger Aufwand und einfacheren Mitteln auszuführen. The object of the invention is the aforementioned Methods and circuit arrangements to specify the dreidi Dimensional transmission of images with less effort and simpler means to perform.  

Das erfindungsgemäße Verfahren wendet in vorteilhafter Weise zur Übertragung dreidimensionaler Bildinformation die her­ kömmliche Fernsehtechnik an in Kombination mit heutzutage verfügbaren digitalen Bildverarbeitungsmaßnahmen. Ein zwi­ schen den Kanälen vorliegender Bildunterschied, aus dem emp­ fangsseitig wieder ein zweiter Bildkanal zur Erzeugung des dreidimensionalen Effekts abgeleitet wird, wird in den für den Hauptkanal ohnehin nicht genutzten Leerzeilen der Verti­ kalaustastlücke übertragen. Das 3D-Verfahren ist somit ab­ wärtskompatibel im Hinblick auf Empfangsgeräte, die keine 3D- Empfangsmöglichkeit aufweisen. Darüber hinaus sind die anzu­ wendenden Signalverarbeitungsverfahren an sich prinzipiell bekannt.The method according to the invention advantageously turns for the transmission of three-dimensional image information conventional television technology in combination with nowadays available digital image processing measures. A two between the channels present picture difference, from the emp a second image channel on the output side for generating the three-dimensional effect is derived in the for the main channel of the Verti, which is not used anyway transmitted calabary blank. The 3D process is thus over thermally compatible with regard to receivers that do not have 3D Have reception facilities. In addition, the are to be in principle applying signal processing methods known.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Gezeigt sind ein Sendeeinrichtung 100 sowie eine Empfangseinrichtung 101. Dem Sender werden zwei Videosignale Q1, Q2 zugeführt, die mit zwei Kameras aufgenommen sind, die die zu übertra­ gende Szene aus unterschiedlichen Blickwinkeln in einer ge­ meinsamen Bildebene aufnehmen. In einer Subtraktionseinrich­ tung 1 wird eine Bilddifferenz gebildet, die den Bildunter­ schied der beiden Kanäle ausgibt. Der Bildunterschied enthält im wesentlichen Bildkanteninformation. Zur weiteren Verarbei­ tung wird dieser Bildunterschied in einem Wandler 2 analog­ digital gewandelt. In einer Einrichtung 3 wird die Bilddiffe­ renz einer Quellenkodierung unterzogen. Hierzu eignen sich bekannte, standardisierte Verfahren zur Kodierung bewegter oder stehender Bilder oder Bildfolgen, beispielsweise solche Verfahren nach den Normierungskremien JPEG oder MPEG. Die Ko­ dierungseinrichtung 3 dient dazu, den Datenstrom bezüglich der vorhandenen Redundanz zu komprimieren. Ein in seiner Wir­ kungsweise noch näher zu beschreibender Datenpuffer 4 dient zur zeitlichen Pufferung der Daten. Anschließend werden die redundanzkomprimierten, kodierten Daten in einem Wandler 5 digital-analog gewandelt. Parallel dazu wird der Hauptkanal in einer Zeitverzögerungseinrichtung 10 zeitlich verzögert, um die Verarbeitungszeit der Einrichtung 2 . . . 5 zu kompensie­ ren. Das Hauptbild der Quelle Q1 wird wie bekannt, einer Farbkodierung 7, z. B. nach den Farbstandards PAL, NTSC oder SECAM unterzogen. Diesen Standards ist gemeinsam, daß das dort herkömmlicherweise übertragene Bild nicht alle vorgese­ henen Zeilen belegt. Am Anfang und am Ende des Bildes, wäh­ rend der sogenannten Vertikalaustastlücke, werden Zeilen übertragen, die keine diesem Bild zuordenbare Bildinformation enthalten. Gegebenenfalls sind dort einige Zeilen mit digita­ ler Videotextinformation belegt. In die freien Zeilen der Vertikalaustastlücke wird nun die komprimierte Bildinformati­ on, die am Ausgang des D/A-Wandlers 5 vorliegt, mittels der Einrichtung 8 eingetastet. Die am Wandler 5 ausgangsseitig anliegenden Daten haben das Format eines herkömmlichen Video­ signals. Sie werden deshalb in einer Einrichtung 6 in her­ kömmlicher Weise farbkodiert. Eine Zeitsteuereinrichtung 9 dient dazu, den Datenpuffer 4 in Abhängigkeit von der Ein­ tastung in die Vertikalaustastlücke durch die Einrichtung 8 derart zu steuern, daß die Daten eines vollständig kodierten Differenzbildes während der Vertikalaustastlücke zur Ein­ tastung bereitstehen.The invention is explained in more detail below on the basis of the exemplary embodiment shown in the drawing. A transmitting device 100 and a receiving device 101 are shown . The transmitter is supplied with two video signals Q1, Q2, which are recorded with two cameras, which record the scene to be transmitted from different angles in a common image plane. In a Subtraktionseinrich device 1 , an image difference is formed, which outputs the image difference of the two channels. The image difference essentially contains image edge information. For further processing, this difference in image is converted analog to digital in a converter 2 . In a device 3 , the image difference is subjected to source coding. Known, standardized methods for coding moving or still images or image sequences are suitable for this purpose, for example such methods according to the standardization bodies JPEG or MPEG. The coding device 3 serves to compress the data stream with respect to the existing redundancy. A data buffer 4 , which we will describe in more detail below, serves to buffer the data over time. The redundancy-compressed, coded data are then converted from digital to analog in a converter 5 . In parallel, the main channel is delayed in a time delay device 10 by the processing time of the device 2 . . . 5 to compensate. The main image of the source Q1 is, as is known, a color coding 7 , z. B. subjected to the color standards PAL, NTSC or SECAM. These standards have in common that the image conventionally transmitted there does not occupy all the lines provided. At the beginning and at the end of the picture, during the so-called vertical blanking interval, lines are transmitted which do not contain any picture information that can be assigned to this picture. If necessary, some lines are filled with digital teletext information. In the free lines of the vertical blanking interval, the compressed image information which is present at the output of the D / A converter 5 is now keyed in by means of the device 8 . The data applied to the converter 5 on the output side have the format of a conventional video signal. They are therefore color-coded in a conventional way in a device 6 . A timing device 9 is used to control the data buffer 4 as a function of the keying into the vertical blanking interval by means 8 such that the data of a fully coded difference image are available for keying during the vertical blanking interval.

Es ist weiterhin möglich, das erzeugte Signal mit herkömmli­ chen Fernsehgeräten zu empfangen, da die den 3D-Effekt bewir­ kende zusätzliche Information in den ohnehin für das 2D-Bild nicht sichtbaren Zeilen der Vertikalaustastlücke vorliegt. Ein erfindungsgemäßes System arbeitet somit abwärtskompati­ bel. Die vom Fernsehsignal belegte Bandbreite wird nicht er­ höht. Der Reduktionsfaktor zur Reduzierung des Videosignals Q2, der durch die Differenzbildung und die Datenkompression erreicht wird, ist am Verhältnis der vom 2D-Bild belegten sichtbaren Zeilen eines Halbbilds zur Anzahl der durch die Differenzinformation belegten Zusatzzeilen in der Verti­ kalaustastlücke zu orientieren. Für den PAL-Farbfernseh­ standard ergibt sich ein Verhältnis von 287/4 = 71. Mit heutzutage verfügbaren Quellenkodierungsalgorithmen, die von der Einrichtung 3 zu verarbeiten sind, kann ein solcher Re­ duktionsfaktor ohne weiteres erreicht werden. Die Datenrate am Ausgang des A/D-Wandlers 2 beträgt bekanntlich ungefähr 150 Mbit/s, nach dem Quellenkoder 3 liegen dann ca. 3 Mbit/s vor, der Pufferspeicher 4 setzt diese wieder auf 150 Mbit/s zur Einblendung in die Zeilen der Vertikalaustastlücke um.It is also possible to receive the generated signal with conventional televisions, since the additional effect causing the 3D effect is present in the lines of the vertical blanking interval which are not visible to the 2D image. A system according to the invention thus works downwards compatible. The bandwidth occupied by the television signal is not increased. The reduction factor for reducing the video signal Q2, which is achieved by the difference formation and the data compression, is based on the ratio of the visible lines of a field occupied by the 2D image to the number of additional lines occupied by the difference information in the vertical blanking gap. For the PAL color television standard, there is a ratio of 287/4 = 71. With source coding algorithms available today that are to be processed by the device 3 , such a reduction factor can be easily achieved. The data rate at the output of the A / D converter 2 is known to be approximately 150 Mbit / s, after the source encoder 3 there are approximately 3 Mbit / s, the buffer memory 4 sets this again to 150 Mbit / s for insertion into the lines of Vertical blanking gaps around.

Folgende Abwandlungen sind möglich. Anstelle des Digital-Ana­ log-Wandlers 5 und des PAL-Koders 6 ist es möglich, die aus dem Pufferspeicher 4 ausgelesenen Daten einer Impulsformein­ richtung zuzuführen und abhängig vom zu übertragenden Daten­ wert eine Impulsformung vorzunehmen. Für den zu übertragenden Datenwert "0" wird dann ein Analogsignalimpuls mit einer er­ sten Impulsform, für den Datenwert "1" ein Analogsignalimpuls mit einer zweiten anderen Impulsform übertragen. Bei dieser Variante werden die Datenwerte "direkt" in die noch nicht be­ legten Zeilen der Vertikalaustastlücke eingefügt. Zur Ermitt­ lung des Bildunterschieds zwischen den Videosignalen Q1, Q2 ist es möglich, anstelle der in der Zeichnung dargestellten Differenzbildung 1 eine Prädiktion durchzuführen, bei der ein Bild des Signals Q1 als Referenzbild verwendet wird und die Bilder des 2D-Kanals durch eine Prädiktion gebildet werden.The following modifications are possible. Instead of the digital-to-analog converter 5 and the PAL encoder 6 , it is possible to supply the data read from the buffer memory 4 to a pulse shaping device and to perform pulse shaping depending on the data to be transmitted. For the data value "0" to be transmitted, an analog signal pulse is then transmitted with a first pulse shape, for the data value "1" an analog signal pulse is transmitted with a second other pulse shape. In this variant, the data values are inserted "directly" into the lines of the vertical blanking interval that have not yet been filled. To determine the image difference between the video signals Q1, Q2, it is possible to carry out a prediction instead of the difference formation 1 shown in the drawing, in which an image of the signal Q1 is used as a reference image and the images of the 2D channel are formed by a prediction .

Das von der Eintasteinrichtung 8 abgegebene kombinierte Si­ gnal wird über eine Antenne 11 abgestrahlt und vom Empfänger 101 mit einer Antenne 20 empfangen. Empfängerseitig erfolgt zuerst eine PAL-Dekodierung 21 für alle Zeilen, also den sichtbaren Bereich und die Vertikalaustastlücke. Anschließend wird in einer Einrichtung 22 das herkömmliche 2D-Bild von den in der Vertikalaustastlücke kodiert vorhandenen Daten ge­ trennt. Das herkömmliche 2D-Bild wird einem Bildschirm 24 zu­ geführt und gegebenenfalls durch ein Zeitglied 23 verzögert, um die Laufzeit durch den anderen Kanal auszugleichen. In letzterem Verarbeitungskanal werden die in der Sendeeinrich­ tung 100 durchgeführten Verarbeitungsschritte wieder rückgän­ gig gemacht. Es erfolgt eine Analog-Digital-Wandlung in einem A/D-Wandler 25, eine Quellendekodierung in einem Dekoder 26 sowie eine Datenpufferung in einem Datenpufferspeicher 27, der die in der Vertikalaustastlücke empfangenen zeitkompri­ mierten Daten wieder zeitgerecht aufbereitet, so daß sie zur Bildung des 3D-Effekts gleichzeitig mit dem Bild des anderen Kanals angezeigt werden. Anschließend werden die Daten digi­ tal-analog gewandelt in einem D/A-Wandler 28. An diesem liegt ausgangsseitig ein dem im Sender mit der Einrichtung 1 gebil­ deten Differenzsignal entsprechendes Signal an. Durch eine Summationseinrichtung 29 wird dieses Differenzsignal mit dem Hauptbild überlagert und einer Anzeigeeinrichtung 30 zuge­ führt. Das von den Bildschirmen 24, 30 abgegebene Licht wird horizontal mit einem Polarisator 31 bzw. vertikal mit einem entsprechenden Polarisator 32 polarisiert. Um den 3D-Effekt zu erkennen, muß ein Betrachter eine Brille benutzen, die für rechtes und linkes Auge unterschiedliche Polarisationsfilter aufweist, so daß das linke und das rechte Auge des Betrach­ ters die beiden Bilder wieder getrennt aufnehmen können.The combined signal emitted by the scanning device 8 is emitted via an antenna 11 and received by the receiver 101 with an antenna 20 . At the receiver end, PAL decoding 21 is first carried out for all lines, that is to say the visible area and the vertical blanking interval. The conventional 2D image is then separated in a device 22 from the data encoded in the vertical blanking interval. The conventional 2D image is fed to a screen 24 and possibly delayed by a timer 23 in order to compensate for the running time through the other channel. In the latter processing channel, the processing steps carried out in the transmitting device 100 are undone again. There is an analog-to-digital conversion in an A / D converter 25 , a source decoding in a decoder 26 and data buffering in a data buffer memory 27 , which prepares the time-compressed data received in the vertical blanking interval again in a timely manner so that they form the 3D effect can be displayed simultaneously with the image of the other channel. The data is then digitally converted in a D / A converter 28 . On the output side there is a signal corresponding to the difference signal formed in the transmitter with the device 1 . This difference signal is superimposed on the main image by a summation device 29 and leads to a display device 30 . The light emitted by the screens 24 , 30 is polarized horizontally with a polarizer 31 or vertically with a corresponding polarizer 32 . In order to recognize the 3D effect, a viewer must use glasses which have different polarization filters for the right and left eyes, so that the left and right eyes of the viewer can again take the two images separately.

Claims (7)

1. Verfahren zur Übertragung von dreidimensionaler Bildinfor­ mation, bei dem eine erste und eine zweite Bildfolge (Q1, Q2) mit unter unterschiedlichen Blickwinkeln aufgenommenen Bil­ dern zugeführt wird, zwischen Bildern der ersten und zweiten Bildfolgen (Q1, Q2) ein Unterschied ermittelt wird, der Bild­ unterschied mittels einer digitalen redundanzvermindernden Kodierung (3) kodiert wird, die Bilder einer der ersten und zweiten Bildfolgen (Q1) in sichtbaren Zeilen eines Fernseh­ bildes gemäß einem Farbfernsehstandard, der für diese Bild­ folge nicht mit Bildinformation belegte Zeilen einer Verti­ kalaustastlücke umfaßt, übertragen werden und die kodierten Daten in Zeilen der Vertikalaustastlücke übertragen werden.1. A method for transmitting three-dimensional image information, in which a first and a second image sequence (Q1, Q2) with images taken at different angles of view are supplied, a difference is determined between images of the first and second image sequences (Q1, Q2), the picture is differentiated by means of a digital redundancy-reducing coding ( 3 ), the pictures of one of the first and second picture sequences (Q1) in visible lines of a television picture according to a color television standard, which for this picture sequence does not contain picture information, lines of a vertical blanking interval, are transmitted and the coded data are transmitted in lines of the vertical blanking interval. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kodierten Daten als digitale Datenwerte vorliegen, die nach einer vom Datenwert abhängigen Impulsformung als analo­ ges Signal mit dem Videosignal während der Zeilen der Verti­ kalaustastlücke verknüpft werden.2. The method according to claim 1, characterized in that the encoded data are available as digital data values that after a pulse shaping dependent on the data value as analog ges signal with the video signal during the lines of the verti gaps in the calendar. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kodierten Daten digital-analog gewandelt werden und nach einer Farbkodierung gemäß einem Fernsehfarbstandard mit dem Videosignal während der Zeilen der Vertikalaustastlücke ver­ knüpft werden.3. The method according to claim 1, characterized in that the encoded data is converted from digital to analog and after a color coding according to a television color standard with the Video signal during the lines of the vertical blanking interval be knotted. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung des Bildunterschieds eine Prädiktion durchgeführt wird, die zwischen zeitlich entsprechenden Bildern der ersten und zweiten Bildfolge gebildet wird.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that a prediction was carried out to form the image difference that is between the temporally corresponding images of the first and second image sequence is formed. 5. Verfahren zum Empfangen von nach einem Verfahren der An­ sprüche 1 bis 4 übertragenen dreidimensionalen Bildinformati­ on, bei dem die in den Zeilen der Vertikalaustastlücke ent­ haltenen kodierten Daten abgetrennt werden (22), die in den sichtbaren Zellen des Fernsehbildes enthaltenen Bilder auf einem ersten Anzeigemittel (24) zu Anzeige gebracht werden, die kodierten Daten redundanzdekodiert werden, aus den deko­ dierten Daten und den in den sichtbaren Zeilen enthaltenen Bildern der eigen der ersten und zweiten Bildfolge wiederher­ gestellt werden (29) und auf einem zweiten Anzeigemittel (30) zur Anzeige gebracht werden.5. A method for receiving three-dimensional image information transmitted according to a method of claims 1 to 4, in which the encoded data contained in the lines of the vertical blanking intervals are separated (22), the images contained in the visible cells of the television image on a first Display means ( 24 ) are displayed, the coded data are redundantly decoded, from the decoded data and the images contained in the visible lines of the own of the first and second image sequence are restored ( 29 ) and on a second display means ( 30 ) Be brought. 6. Vorrichtung zur Durchführung der Übertragung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch Mittel zur Bereitstellung jeweils der ersten und zweiten Bildfolge (Q1, Q2) mit aus unterschiedlichen Blickwinkeln aufgenommenen Bildern, Mitteln (1) zur Ermittlung eines Bild­ unterschieds zwischen den Bildern der ersten und zweiten Bildfolge (Q1, Q2), denen Bilder der ersten und zweiten Bild­ folgen zuführbar sind, Mittel (3) zur digitalen redundanzver­ mindernden Kodierung des Bildunterschieds, Mitteln (7) zur Erzeugung eines Fernsehsignals mit Bildern in sichtbaren Zei­ len und einer Vertikalaustastlücke mit nicht in diesen Bil­ dern sichtbaren Zeilen, denen die Bilder einer der ersten und zweiten Bildfolge zuführbar sind, und Mitteln (8) zur Einta­ stung der kodierten Daten in die Zeilen der Vertikalaus­ tastlücke.6. Device for carrying out the transmission according to one of claims 1 to 4, characterized by means for providing the first and second image sequence (Q1, Q2) with images taken from different angles, means ( 1 ) for determining an image difference between the images the first and second picture sequence (Q1, Q2), which pictures of the first and second picture follow can be fed, means ( 3 ) for digital redundancy-reducing coding of the picture difference, means ( 7 ) for generating a television signal with pictures in visible lines and one Vertical blanking interval with lines not visible in these images, to which the images of one of the first and second image sequences can be fed, and means ( 8 ) for keying the coded data into the lines of the vertical blanking interval. 7. Vorrichtung zur Durchführung des Empfangs eines nach einem der Ansprüche 1 bis 4 übertragenen Fernsehsignals nach An­ spruch 5, gekennzeichnet durch Mittel (22) zur Abtrennung von in den Zeilen der Vertikalaus­ tastlücke enthaltender Information, denen das Fernsehsignal zugeführt wird, Mitteln (26) zur Redundanzdekodierung der ab­ getrennten Information, denen die Information zugeführt wird, Mitteln (29) zur Wiederherstellung der Bilder der anderen der ersten und zweiten Bildfolgen aus der dekodierten Information und den in den sichtbaren Zeilen des Fernsehsignals enthalte­ nen Bildern, und Anzeigemittel (30) für die wiederhergestell­ ten Bilder und Anzeigemittel (24) für die Bilder in den sichtbaren Zeilen des Fernsehbildes.7. Device for performing the reception of a transmitted according to one of claims 1 to 4 television signal according to claim 5, characterized by means ( 22 ) for separating in the lines of the vertical blanking containing information to which the television signal is supplied, means ( 26 ) for redundancy decoding of the separated information to which the information is supplied, means ( 29 ) for restoring the images of the other of the first and second image sequences from the decoded information and the images contained in the visible lines of the television signal, and display means ( 30 ) for the restored pictures and display means ( 24 ) for the pictures in the visible lines of the television picture.
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