JP2000023192A - 画像処理システム - Google Patents
画像処理システムInfo
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- JP2000023192A JP2000023192A JP10185171A JP18517198A JP2000023192A JP 2000023192 A JP2000023192 A JP 2000023192A JP 10185171 A JP10185171 A JP 10185171A JP 18517198 A JP18517198 A JP 18517198A JP 2000023192 A JP2000023192 A JP 2000023192A
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Abstract
持しかつ圧縮率を高くして、低速の通信インタフェース
で通信することができる画像処理システムを提供するこ
とを課題とする。 【解決手段】 Y信号、V信号及びU信号を含むデジタ
ル動画像信号を入力する入力手段(4)と、入力手段に
入力される動画像信号をフレーム単位で格納するフレー
ムメモリ(3)と、フレームメモリに格納される画像信
号を4×4のブロックに分割し、Y信号のブロックは該
ブロック内の4×4の信号から1個以上の信号を間引
き、V信号及びU信号の各ブロックは該ブロック内の4
×4の信号を平均化して圧縮を行う圧縮手段(5)とを
有する画像処理システム。
Description
し、特にデジタル動画像処理技術に関する。
及び米国マイクロソフト社が提唱するYVU9がある。
YVU9は、パーソナルコンピュータにおける動画圧縮
技術として標準化されつつある。
ムの画像信号は、Y信号(輝度信号)とV信号(色信
号)とU信号(色信号)とからなる。YVU信号は、P
AL方式のビデオ信号である。V信号は(R−Y)信号
に相当し、U信号は(B−Y)信号に相当する。ここ
で、R信号は赤色信号であり、B信号は青色信号であ
る。
×240画素)を4×4画素のブロックに分割し、ブロ
ック単位で処理を行う。
ked)の圧縮方法を示す。以下、YVU9(pack
ed)を、単にYVU9という。
は、4×4のY信号S1をそのままY信号S2とする。
すなわち、Y信号は、画像の解像度に大きな影響を及ぼ
すので圧縮を行わない。
は、4×4のV信号S1の平均値Vmを圧縮信号S2と
する。
は、4×4のU信号S1の平均値Umを圧縮信号S2と
する。
である。これと同様の処理を、1フレーム内の各ブロッ
クについて行う。さらに、各フレームについて処理を行
い、動画の処理を行う。
ンピュータには、USB(universal serial bus) 及び
IEEE1394規格の2種類のシリアルデジタル通信
インタフェースが搭載される予定である。USBは、転
送レートが比較的低速(1.5Mビット/秒又は12M
ビット/秒)である。IEEE1394は、転送レート
が比較的高速(100M、200M又は400Mビット
/秒)である。
ーソナルコンピュータで動画の処理を行いたいとの要求
がある。IEEE1394は、高速通信を行うためのも
のである。IEEE1394の通信量が多くなると、I
EEE1394を用いても実質的な通信レートは低くな
ってしまう。したがって、IEEE1394は頻繁に使
用すべきでなく、可能な限りUSBにより通信を行うこ
とが好ましい。
USBで通信することが好ましい。しかし、YVU9は
圧縮率が比較的低いので、1フレームのデータ量は多く
なってしまう。その結果、通信可能な時間当たりのコマ
数(フレーム数)が少なくなってしまう。表示装置に
は、わずか約12〜13コマ/秒しか表示することがで
きない。
である。YVU9を用いた動画は、テレビジョン方式に
比べてコマ数が少ないので、動画の動きがスムーズでは
なく、動画としての画質が悪くなる。
PEG(moving picture experts group)等がある。M
PEGは、高画質を保ちながら圧縮率を高くすることが
できるが、圧縮処理のための演算量が膨大である。MP
EGの圧縮を行うには、高性能なDSP(digital sign
al processor)又は大規模なハードウエアを必要とし、
コストが向上する。
率を高くして、低速の通信インタフェースで通信するこ
とができる画像処理システムを提供することである。
量を少なくして、低コストで画像信号を処理することが
できる画像処理システムを提供することである。
ば、Y信号、V信号及びU信号を含むデジタル動画像信
号を入力する入力手段と、前記入力手段に入力される動
画像信号をフレーム単位で格納するフレームメモリと、
前記フレームメモリに格納される画像信号を4×4のブ
ロックに分割し、Y信号のブロックは該ブロック内の4
×4の信号から1個以上の信号を間引き、V信号及びU
信号の各ブロックは該ブロック内の4×4の信号を平均
化して圧縮を行う圧縮手段とを有する画像処理システム
が提供される。
いてもデータ量を減らすことにより、動画像信号の圧縮
率を高くすることができる。
像信号処理システムの構成を示すブロック図である。
ーブルで接続されている。周辺機器1は、ビデオソース
2、フレームメモリ3、メモリコントローラ4、圧縮処
理部5及び通信手段6を有する。
号)の供給源であり、例えば固体撮像素子又は記憶装置
(ビデオデッキ又はコンパクトディスク(CD)プレー
ヤ)である。
は、周辺機器1はCCDカメラである。固体撮像素子2
は、動画を撮像し、画像信号DYVUを生成する。撮像
された動画がRGB信号等である場合には、YVU信号
に変換し、画像信号DYVUを生成する。画像信号DY
VUは、例えば30コマ/秒の動画のYVU信号であ
る。
から受けた画像信号DYVUをフレーム単位でフレーム
メモリ3に書き込む。フレームメモリ3は、DRAM又
はビデオRAM(VRAM)である。1フレームは、例
えば320×240画素(CIFサイズ)である。
DYVUは、Y信号DY、V信号DV、U信号DUから
なる。各信号DY、DV、DUは、320×240のデ
ータを有する。
3に記憶されている1フレームの画像信号DYVUの中
の1ブロックS1(図2)を読み出し、圧縮処理部5に
供給する。1ブロックS1は、4×4画素である。
1が圧縮処理部5に供給される。その後、次のブロック
が供給される。図2に示すように、ブロックの順番は、
ラスタスキャンと同じであり、1フレームの左上から右
上に順次移動する。右端まで移動すると、一段下に下が
り、左端から右端に向けて順次移動する。同様にして、
ブロックの移動を行い、右下のブロックが最終ブロック
となる。
M(differential pulse code modulation)及びハフマ
ン符号化を順に行う。YVU圧縮処理は、ブロック単位
でYVU9と同様にV信号及びU信号の圧縮を行い、さ
らにY信号についても圧縮を行う。YVU圧縮処理のみ
では圧縮率が低いので、さらに公知のDPCM及びハフ
マン符号化を行うことにより、データ量を減らし、30
コマ/秒の処理を可能にする。YVU圧縮処理の詳細
は、後に図3(A)〜(C)を参照しながら説明する。
信号を外部に送信する。周辺機器1の通信手段6とコン
ピュータ11の通信手段12は、通信ケーブルで接続さ
れている。通信手段6及び12は、例えばUSB通信イ
ンタフェースであり、12Mビット/秒の転送レートを
有する。圧縮処理部5で高圧縮を行うことにより、30
コマ/秒の通信が可能になる。
処理部13及び表示装置14を有する。コンピュータ1
1は、例えばパーソナルコンピュータである。ほとんど
のパーソナルコンピュータ11がUSB通信インタフェ
ース12を標準装備することが予想されるので、USB
通信インタフェース12を使用することの利点は大き
い。通信手段12は、受信した圧縮信号S2を伸張処理
部13に供給する。
行う。具体的には、圧縮処理部5で行ったYVU圧縮処
理、DPCM及びハフマン符号化に対応する各伸張処理
を行う。YVU圧縮処理に対応するYVU伸張処理の詳
細は、後に図4を参照しながら説明する。
を表示装置14に供給する。表示装置14には、30コ
マ/秒の動画を表示することができる。この30コマ/
秒の動画は、YVU9による動画よりもコマ数が多く、
画質を向上させることができる。なお、表示装置14
は、パーソナルコンピュータ11の外付けのものであっ
てもよい。
ついて行い、さらに各フレームについて処理を行うこと
により動画を処理する。
5で行うYVU圧縮処理を示す。図3(A)は、Y信号
の圧縮処理を示す。Y信号S1は、4×4の1ブロック
の原画像信号である。YVU9ではY信号についての圧
縮処理を行わないが、本実施例では第2列の4画素の信
号Y02,Y12,Y22,Y32を間引き、圧縮信号S2を生
成する。ここで、信号Ynmは、n行m列のY信号を示
す。1ブロックのデータ量は、16個から12個に減
る。
V信号S1は、4×4の1ブロックの原画像信号であ
る。本実施例では、YVU9と同様に、4×4のV信号
S1を平均化し、平均V信号Vmを圧縮信号S2として
生成する。1ブロックのデータ量は、16個から1個に
減る。
U信号S1は、4×4の1ブロックの原画像信号であ
る。本実施例では、YVU9と同様に、4×4のU信号
S1を平均化し、平均U信号Umを圧縮信号S2として
生成する。1ブロックのデータ量は、16個から1個に
減る。
“Vm,Um,Y00,Y01,Y03,Y10,Y11,Y13,
Y20,Y21,Y23,Y30,Y31,Y33”の順で並ぶ。す
なわち、Y信号についてはブロック内でラスタスキャン
の順番で並ぶ。
ハフマン符号化を行い、圧縮信号を生成する。圧縮信号
は、USB通信インタフェースを介して送信される。
U伸張処理を示す。圧縮信号S2は、上記の圧縮処理部
5で圧縮された画像信号である。伸張処理部13は、圧
縮信号S2のうち間引かれた第2列のデータを補間し
て、伸張信号S3を生成する。補間データy02、y12、
y22、y32は、次式により左右2画素の平均化処理によ
り求める。
03、Y11とY13、Y21とY23、Y31とY33がそれぞれ隣
接するデータであるので、上記の補間処理を高速かつ容
易に行うことができる。
タの値を全て平均化V信号Vmの値にすることができ
る。U信号の伸張も同様に、例えば4×4の伸張データ
の値を全て平均化U信号Umの値にすることができる。
ロック当たり16個から12個に減らすことができる。
すなわち、本実施例によるYVU圧縮処理は、YVU9
に比べ、データ量を約12/16にすることができる。
ト/秒のUSB通信インタフェースを用いて30コマ/
秒の動画を通信することができない。YVU圧縮処理さ
れた画像信号に対して、さらにDPCM及びハフマン符
号化を行うことにより、さらに圧縮率を高め、データ量
を減らす。DPCM及びハフマン符号化は、可逆式符号
化であるので、これらの符号化により画質が劣化するこ
とはない。
データ量を少なくすることができ、USB通信インタフ
ェースにおいて30コマ/秒の動画を通信することがで
きる。
は、約12〜13コマ/秒の動画を通信することがで
き、YVU9、DPCM及びハフマン符号化を行った場
合には、約20コマ/秒の動画を通信することができ
る。
理を可能にし、コマ数を多くすることができるので、画
質を向上させることができる。テレビジョン方式と同じ
く30コマ/秒で動画を表示し、高画質を維持できるこ
との利点は大きい。
均化処理により伸張することができるので、画質の劣化
が少なく、高画質を維持することができる。1フレーム
(静止画)としての画質はYVU9に比べてわずかに落
ちるが、コマ数が増えるので動画としての画質が向上す
る。人間の視覚によれば、静止画としての画質がわずか
に落ちても、コマ数が増えれば、全体として画質が向上
したと感じる。
Y信号の圧縮処理の他の方法を示す。図3(A)では第
2列の4画素を間引いたが、その他の画素を間引いても
よい。例えば、各行について第2列又は第3列のいずれ
かの画素を間引く。すなわち、各行で1画素を間引き、
1ブロック内で4画素を間引く。この場合、1つの行で
2画素以上間引くと、左右2画素の平均化処理による補
間が困難になるので、各行について1画素の間引きが好
ましい。
が、少なすぎると圧縮率が低くなり、多すぎると画質が
劣化するので、1〜4画素が好ましく、4画素がより好
ましい。
のさらに他の処理を示す。各列について第2行又は第3
行のいずれかの画素を間引く。すなわち、各列で1画素
を間引き、1ブロック内で4画素を間引く。この場合
は、上下2画素の平均化処理により補間することができ
る。
他の処理を示す。第3列の4画素を間引いてもよい。こ
の場合、図7(B)に示すように、ブロック信号S3と
その右隣のブロック信号S3’を用いて伸張を行う。具
体的には、補間データy03、y13、y23、y33は、次式
により求める。信号Y04、Y14、Y24、Y34は、隣のブ
ロック信号S3’の信号である。
の画素を間引いてもよい。間引く画素の組み合わせは種
々のものを採用することができる。
ことができるが、それらの情報は圧縮処理部5と伸張処
理部13において共通に保持する必要がある。例えば、
圧縮処理部5及び伸張処理部13が、それらの情報を固
定値として予め保持していてもよい。また、周辺装置1
からコンピュータ11に圧縮信号S2を送信する際に、
それらの情報をヘッダ内に付加して圧縮信号S2と共に
送信してもよい。これらの情報を送信すれば、間引く画
素数又は画素位置を可変にすることができる。
SB通信インタフェースを用いて、時間当たりのコマ数
が多い動画を通信することができる。コマ数が多けれ
ば、動画としての画質が向上する。通信インタフェース
は、USBの他、RS−232C又はIRDA(赤外線
による無線通信)等でもよい。また、通信インターフェ
ースは、シリアル通信が好ましいが、パラレル通信でも
よい。
ができるが、圧縮処理のための演算量が膨大であるた
め、高性能なDSPや大規模なハードウエアを必要と
し、コストが向上する。本実施例によれば、間引き又は
2画素平均化処理等の簡単な演算のみで圧縮及び伸張を
行えるので、ハードウエア量を少なくし、コストを下げ
ることができる。
U信号を4×4のブロック単位で処理するので、圧縮前
及び伸張後はYVU9と同様の処理が可能であり、標準
化されつつあるYVU9の資源を活用できる利点があ
る。
は上記の実施例に限定されず変更してもよい。また、D
PCM及びハフマン符号化の他に、他の符号化方法を用
いてもよい。
本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種
々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に
自明であろう。
V信号及びU信号のみならず、Y信号についてもデータ
量を減らすことにより、動画像信号の圧縮率を高くする
ことができる。圧縮率を高くすれば、低い転送レートの
通信インタフェースでも通信することができる。また、
Y信号は間引きにより圧縮するので演算が簡単であり、
ハードウエア量を少なくし、コストを下げることができ
る。
を示すブロック図である。
(B)はV信号の圧縮方法を示し、図3(C)はU信号
の圧縮方法を示す図である。
示す図である。
方法を示す図である。
し、図7(B)はその伸張方法を示す図である。
Claims (9)
- 【請求項1】Y信号、V信号及びU信号を含むデジタル
動画像信号を入力する入力手段と、 前記入力手段に入力される動画像信号をフレーム単位で
格納するフレームメモリと、 前記フレームメモリに格納される画像信号を4×4のブ
ロックに分割し、Y信号のブロックは該ブロック内の4
×4の信号から1個以上の信号を間引き、V信号及びU
信号の各ブロックは該ブロック内の4×4の信号を平均
化して圧縮を行う圧縮手段とを有する画像処理システ
ム。 - 【請求項2】さらに、前記圧縮手段で圧縮された画像信
号を外部に送信する通信インタフェースを有する請求項
1記載の画像処理システム。 - 【請求項3】前記通信インタフェースは、USB通信イ
ンタフェースである請求項2記載の画像処理システム。 - 【請求項4】前記圧縮手段は、Y信号のブロック内の4
×4の信号から4個の信号を間引く請求項1〜3のいず
れかに記載の画像処理システム。 - 【請求項5】前記圧縮手段は、Y信号のブロック内の4
×4の信号から各行について1画素ずつ又は各列につい
て1画素ずつ間引く請求項4記載の画像処理システム。 - 【請求項6】前記通信インタフェースは、前記圧縮手段
が間引く信号の数又は位置を前記圧縮した信号と共に外
部に送信する請求項2又は3記載の画像処理システム。 - 【請求項7】前記圧縮手段は、前記圧縮された信号に対
してさらにDPCM及びハフマン符号化を行う請求項1
〜6のいずれかに記載の画像処理システム。 - 【請求項8】さらに、前記圧縮手段により圧縮された画
像信号を伸張する伸張手段と、 前記伸張手段により伸張された画像信号を表示する表示
手段とを有する請求項1〜7のいずれかに記載の画像処
理システム。 - 【請求項9】Y信号、V信号及びU信号を含むデジタル
動画像信号が4×4のブロック単位で圧縮された圧縮信
号であって、Y信号は間引かれ、V信号及びU信号は平
均化された圧縮信号を入力する入力手段と、 前記Y信号、V信号及びU信号の圧縮信号を伸張する伸
張手段と、 前記伸張手段により伸張された画像信号の表示を指示す
る表示指示手段とを有する画像処理システム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18517198A JP3795672B2 (ja) | 1998-06-30 | 1998-06-30 | 画像処理システム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18517198A JP3795672B2 (ja) | 1998-06-30 | 1998-06-30 | 画像処理システム |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000023192A true JP2000023192A (ja) | 2000-01-21 |
JP3795672B2 JP3795672B2 (ja) | 2006-07-12 |
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ID=16166084
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP18517198A Expired - Fee Related JP3795672B2 (ja) | 1998-06-30 | 1998-06-30 | 画像処理システム |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3795672B2 (ja) |
-
1998
- 1998-06-30 JP JP18517198A patent/JP3795672B2/ja not_active Expired - Fee Related
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