JP2004328441A - Image capturing device and image processor - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ホスト装置からビデオ信号を入力し、該信号の画像情報を取り込んでプリンタに出力したり、ネットワークを介して他の装置に送信したり、プロジェクタに出力するための画像取り込み装置、及び該画像取り込み装置を内蔵して、画像または文字に係る画像情報の処理を行う画像処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
ビデオ信号形式には、水平同期信号(以下H信号と略す)と、垂直同期信号(以下V信号と略す)と、レッド、グリーン、ブルーの画像信号(以下R、G、B信号と略す)の5つの信号から構成されるセパレート型と、V信号が重畳されたH信号と、R、G、B信号の4つの信号で構成されるコンポジットシンク型と、V信号、H信号がG信号に重畳、もしくはR、G、B信号すべてに重畳したR、G、Bの3つの信号から構成されるコンポジットビデオ型がある。
【0003】
画像情報を取り込むには、V信号から画像フレームの開始を示すフレーム開始信号を検知し、H信号からは、画像走査ラインの開始を示すライン開始信号を検知する必要がある。セパレート型では、V信号、H信号が独立しているため、フレーム開始、ライン開始を特別な処理をせずとも検知することができる。しかしコンポジットシンク型やコンポジットビデオ型では、V信号とH信号が重畳しているため、各々の信号を分離する必要がある。基本的には片方の信号を取り出すことで残りの信号は分離でき、一般的には周波数の低いV信号を取り出す方法をとることが多い。例えば、コンポジットビデオ型を例にとって以下に説明する。このコンポジットビデオ型では、ビデオ信号は、図9に示すような信号波形であり、通常、コンポジットビデオ信号と称されている。このコンポジットビデオ信号は、図9に示すように、H信号とV信号が重畳されたパルス状の同期信号(以下、複合同期信号と称す)に更に画像信号が重畳された形の信号となっており、ほとんどの場合、この複合同期信号の振幅値は、0.3Vp−p程度である。そのため、この振幅値に注目し、例えば図10に示すように、適当な閾値電圧(図10の場合は、0.15V)に設定されたコンパレータ回路を用いると、このコンポジットビデオ信号から画像信号のみを取り除いて、H信号とV信号が重畳された複合同期信号のみを分離させることができる。
次に、このようにして得られた複合同期信号をV信号とH信号のそれぞれの同期信号に分離する方法について説明する。上述したように、基本的には片方の同期信号、即ち周波数の低いV信号を取り出すことにより残りのH信号は分離することができる。
【0004】
図11は、複合同期信号からV信号を分離する方法を説明するためのタイムチャート図である。この複合同期信号からV信号を分離するためには、図11に示すように、複合同期信号の立ち下がりを起点として、適当なパルス幅を持ちながら一定周期で繰り返し生じる垂直同期信号検出用パルスを発生させ、この垂直同期信号検出用パルスの立ち上がり(図11中の黒丸)で、前記複合同期信号をサンプリングし、1(または、High)ならば非垂直同期部、0(または、Low)ならば垂直同期部(即ち、V信号)と判定して図11に示すごとくV信号を分離することができる。
【0005】
この垂直同期信号検出用パルスのパルス幅であるが、通常、画像サイズ情報より得られる大凡の値を用いている。一例をあげると、水平画素数*垂直画素数=640*480のVGAモードでは、水平同期信号の1周期(以下水平周期と略す)が30μs程度なので、その30%の9μsを垂直同期信号検出用パルスのパルス幅とし、また水平画素数*垂直画素数=1024*768のXGAモードでは、水平周期が20μs程度なので、その30%の6μsを垂直同期信号検出用パルスのパルス幅とするのが、これまでの通例である。
【0006】
この垂直同期信号検出用パルスのパルス幅を決めるにあたり、水平周期の30%とすることに関しては、次のような理由があり、図12を用いて簡単に説明する。
【0007】
図12は、複合同期信号の種類およびタイミングを説明するタイムチャート図である。最近のモニター装置とかビデオディスプレイ装置といった表示装置は、表示の高品質化のために種種のパルス信号を用いて処理を行うものが多く、そのために、図12に示すように垂直同期部(V信号)領域内にセレーション(逆極性パルス)とか等化パルスといった複雑な不要パルスが混入している場合がある。この垂直同期部(V信号)領域内にセレーション(逆極性パルス)が混入した例を示すものが複合同期信号Aであり、また、このセレーションと重なるように更に等化パルスも混入した例を示すものが複合同期信号Bである。
【0008】
なお、複合同期信号Cは、垂直同期部(V信号)領域内にセレーションも等化パルスも混入していないビデオ同期信号を示している。このような種々の複合同期信号を想定してみると、例えば、複合同期信号Aのようなケースでは、前記垂直同期信号検出用パルスのパルス幅が短すぎるとH信号をV信号として誤認してサンプリングしてしまう恐れがあり、一方、複合同期信号Bのようなケースでは、前記垂直同期信号検出用パルスのパルス幅が50%から60%の長いパルス幅になると、等化パルスをV信号としてサンプリングし誤認してしまう恐れがある。そのために、これまでの経験から、垂直同期信号検出用パルスのパルス幅は、水平周期の30%程度とするのが通例となっている(例えば、非特許文献1)。
【0009】
【非特許文献1】
アナログデバイス、ドキュメント、(日本時間、2003年2月14日検索)インターネット<URL、http://www.analog.com/UploadedFiles/Datasheets/9119016AD9888_a.pdf>
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
すべてのホスト装置のビデオ信号が前記VGAやXGAのような規格に沿ったものとは限らず、独自のタイミングで信号を出力している機器も多い。特に計測器、工業プラント制御機器、医療機器などが出力しているビデオ信号では一品一様のケースも目立つ。また近年では画像サイズがVGAやXGAの規格サイズでも垂直周波数、水平周波数が複数存在するようになった。そのため、複合同期信号からV信号を取り出す方法自体は、従来通り、同期信号の立ち下がりを起点に垂直同期信号検出用パルスを発生して該同期信号をサンプリングする方法で問題ないが、垂直同期信号検出用パルスのパルス幅の決定においては、画像サイズからだけでは決めにくくなってきている。
【0011】
また、水平周期を計測し、該周期の30%を前記パルス幅とすればよいわけだが、そもそも複合同期信号からV信号、H信号を分離しなければ水平周期を計測することができない。しかも、複合同期信号の水平周期を計測しようとしても、計測したタイミングが偶然にも垂直同期の部分と重なってしまうということもある。以上のように、種々の複雑なビデオ信号を発生するあらゆるホスト装置に対応可能な画像取り込み装置が求められている。
【0012】
そこで本発明は、ホスト装置が生成する画像サイズ情報を必要とせず、しかも多種多様なビデオ信号、特に複合同期信号から垂直同期信号及び水平同期信号を分離可能とし、あらゆるホスト装置に対応可能な画像取り込み装置を提供することを課題とするものである。
【0013】
【課題を解決するための手段】
そのため、本発明では複合同期信号からV信号を取り出すための垂直同期信号検出用パルス幅の適性値を求めるにあたり、まず概略の水平周期を計測して垂直同期信号検出用パルス幅の概略の適性値を求め、次に該パルス幅値を用いてV信号を取り出すと共にH信号の周期(即ち、水平周期)を計測し、計測の結果求まった正確な水平周期の30%の値を最終的な垂直同期信号検出用パルス幅として用いることが可能な装置構成とした。
【0014】
即ち、概略の水平周期を求めるために、複合同期信号の立ち下がりの数をカウントする第1のカウンタと、第1のカウンタのイネーブル時間を管理する第2のカウンタからなる第1の水平周期概略計測部、及び複合同期信号をV信号、H信号に分離するシンクセパレータから出力されたV信号をカウント開始プリトリガとし、計測対象のH信号周期の間、計測イネーブル信号を出力する第3のカウンタと、該イネーブル信号が1の間の時間を計測する第4のカウンタからなる第2の水平周期詳細計測部、さらに第1の水平周期概略計測部、第2の水平周期詳細計測部のシーケンスを制御するためのCPUを用いる構成とした。
【0015】
従って、本発明の画像取り込み装置は、ホス卜装置からのビデオ信号を受信し、該ビデオ信号から水平同期信号と垂直同期信号と画像信号の3つの信号をそれぞれ分離して検出するビデオ信号受信部を備え、前記ホスト装置において生成した画像を前記ビデオ信号受信部を介して取り込む画像取り込み装置であって、前記ビデオ信号受信部は、自ら発生する垂直同期信号検出用パルスを用いて、前記水平同期信号と前記垂直同期信号とが重畳された複合同期信号から、前記水平同期信号と前記垂直同期信号とを分離するシンクセパレータと、前記複合同期信号の所定時間内に発生するパルス数を計測することにより、前記垂直同期信号検出用パルスのパルス幅値を概略設定し、概略設定した前記パルス幅値に基づいてCPUを介しながら前記垂直同期信号検出用パルスのパルス幅を制御する水平周期概略計測部と、該水平周期概略計測部によって概略設定された前記垂直同期信号検出用パルスを用いて前記シンクセパレータにおいて分離するように出力された前記水平同期信号と前記垂直同期信号とから、再度、前記垂直同期信号検出用パルスのパルス幅を再設定し、再設定された前記パルス幅値に基づいてCPUを介しながら前記垂直同期信号検出用パルスのパルス幅を制御し直す水平周期詳細計測部とを少なくとも具備することを特徴とするものである。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【0017】
図1(a)は、本発明の実施の形態の画像取り込み装置の外部接続構成を示すブロック図である。この実施の形態の画像取り込み装置1は、ホスト装置から出力されるビデオ信号を取り込み、画像情報をプリンタに出力したり、ネットワークを介して他の装置に送信したり、プロジェクタに出力したり、ハードディスクなどの補助記憶装置やメモリカードに保存したりするものである。当然ながらすべの出力を備えていなければならないものではなく、必要に応じて前記のいずれかの画像情報出力装置に対して、適宜、出力可能に構成することができる。
【0018】
なお、このホスト装置としては、例えばオフィスにて使用されるようなパーソナルコンピュータやワークステーション等が一例であり、その他、医療分野、産業分野、計測分野等の画像処理を行う分野において使用される専用の制御モニター装置等も含まれる。
【0019】
一方、図1(b)は、本発明の他の実施形態を示す外部接続構成例を示すものであるが、図1(b)のように、画像取り込み装置1と同等の機能を有する画像取り込み部をプリンタに内蔵した一体型の装置(画像処理装置)においても、本発明を適用することができる。また当然ながら、プリンタに限らず前述のようなプロジェクタ、ハードディスクなどの補助記憶装置、メモリカード、ネットワーク機器などといった適宜の画像情報出力装置の中に組み込まれた一体型装置(画像処理装置)として構成することも可能である。
【0020】
図2は、画像取り込み装置1の全体構成を示すブロック図である。ホスト装置から出力されるビデオ信号をビデオ信号受信部26にて受信する。ビデオ信号受信部26は、該ビデオ信号を垂直同期信号、水平同期信号、画像信号に分離して画像メモリ書き込み/読み出し制御部27に出力する。
【0021】
画像メモリ書き込み/読み出し制御部27は、分離された画像信号を解析して画像情報を得、画像メモリ28に対してその画像情報を書き込む。画像メモリ28に書き込まれた画像情報は、画像メモリ書き込み/読み出し制御部27を介してプリンタインタフェース部29から読み出され、外部に接続されたプリンタに出力されたり、ネットワークインタフェース部30から読み出されてネットワーク上に送信されたり、ビデオ信号出力部31から読み出されてプロジェクタに出力されたり、ディスクドライブインタフェース部32から読み出されて外部に接続されたハードディスクやフロッピーディスク、CD−R、CD−RWなどの補助記憶装置に保存されたり、メモリカードインタフェース部33から読み出されて外部に接続されたメモリカードに保存される。
【0022】
なお前述の各インタフェース規格としては、例えばプリンタインタフェースとしてはIEEE1284、USB、IEEE1394などがあり、ネットワークインタフェースとしては100BASE−TX、ビデオ信号出力規格としてはVGA、XGAなどの他、RS−170Aなどがある。またディスクドライブインタフェースとしてはSCSIやATA、メモリカードインタフェースとしてはPCMCIAなどがあり、前記各インタフェース部は、それらの規格に沿った信号仕様で画像情報を外部に出力、送信するものである。
【0023】
一方、制御系としては、プリンタ内部の統括的な制御を行うCPU(Central Processing Unit)21、CPU21により実行される制御プログラムや制御データが格納されたROM(Read Only Memory)22、CPU21に作業メモリ空間を提供するRAM(Random Access Memory)23、ユーザが登録したカスタム情報等が格納されており、バックアップバッテリにより電源遮断時でもデータを保持可能なNVRAM(non−volatile RAM)24、操作パネル34からのキー入力や操作パネル34の表示部への出力制御を行う操作パネル制御部25などが設けられている。
【0024】
図3は、図2のビデオ信号受信部26の内部ブロック図である。ホスト装置から出力されるビデオ信号には、垂直同期信号VIN、水平同期信号HIN、レッド(赤)アナログ画像信号RA、グリーン(緑)アナログ画像信号GA、ブルー(青)アナログ画像信号BAがある。信号RA、GA、BAは、各々ACカップリング41で交流成分が取り出され、オペアンプ42で増幅されてA/Dコンバータ43でデジタル画像信号RD、GD、BDに変換される。ビデオ信号の水平同期信号は、水平同期信号HINとして独立の信号で出力されている場合と、画像信号、例えばグリーンに重畳されている場合があるため、セレクタ45にてどちらか一方が選択される。
【0025】
グリーンアナログ画像信号GAに重畳された水平同期信号は、ACカップリング41で交流成分が取り出され、コンパレータ44でデジタル信号化された後、セレクタ45に入力される。セレクタ45から出力された水平同期信号は、シンクセパレータ46を介して水平同期信号HSYNC、即ち信号HOUTとして画像メモリ書き込み/読み出し制御部27に出力される。
【0026】
ビデオ信号の垂直同期信号は、垂直同期信号VINとして独立の信号で出力されている場合と、水平同期信号HINに重畳されている場合と、画像信号、例えばグリーンに重畳されている場合がある。このうち単独のV信号として出力されている場合は、該VIN信号がセレクタ46を介して信号VOUTとして出力される。V信号が水平同期信号HINに重畳されている場合は、セレクタ45でHINが選択され、シンクセパレータ46でV信号が分離され、セレクタ49で該V信号、即ちVSYNCが選択されて信号VOUTとして画像メモリ書き込み/読み出し制御部27に出力される。
【0027】
V信号が画像信号、例えばグリーンに重畳されている場合は、セレクタ45でコンパレータ44から出力されるV信号が重畳したH信号が選択され、シンクセパレータ46で該V信号が分離され、セレクタ49でシンクセパレータ46から出力されるV信号、即ちVSYNCが選択されて信号VOUTとして画像メモリ書き込み/読み出し制御部27に出力される。水平周期概略計測部47は、概略の水平周期を計測するブロックであり、また水平周期詳細計測部48は、詳細な水平周期を計測するブロックであるが、詳細は次の図4の水平周期計測ブロック2の説明にて記述する。
【0028】
図4は、図3の水平周期計測ブロック2の内部ブロック図である。本ブロック内の水平周期概略計測部47にてセレクタ45より出力された複合同期信号に対して概略の水平周期計測を行い、さらに水平周期詳細計測部48にて詳細の水平周期計測を行って最終的なV信号分離に使用する垂直同期信号検出用パルス幅値を求め、該パルス幅値をシンクセパレータ46に設定して、複合同期信号から分離したV信号を信号VSYNCとしてセレクタ49に出力する。
【0029】
その具体的な処理手順について、図4及び図5を参照しながら説明する。なお、図5は、前述の水平周期概略計測部47での水平周期計測における、複合同期信号とカウンタ51のカウント値CNT1の遷移を示すタイムチャート図であり、ここではカウンタ52のカウントイネーブル時間tを20msとして動作させ、カウンタ52のカウント終了時点でのカウンタ51のカウント結果がCNT1=1066となった例を示している。
【0030】
まず、CPU21は、信号CLKをカウントクロックとするカウンタ52に対してカウント時間tを設定する。次にCPU21は、カウンタ52に対してカウント開始信号STを出力する。カウンタ52は、カウント時間tだけ、カウンタ51に対してカウントイネーブル信号EN2に1を出力する。カウンタ51は信号EN2が1の間、複合同期信号の立ち下がりをカウントクロックとしてカウントアップする。カウント時間tが経過すると信号EN2は0となり、カウンタ51はカウント動作を停止すると同時にCPU21はカウント終了を検知する。
【0031】
CPU21は、カウンタ51のカウント値CNT1を読み出し、概略の水平周期をt/CNT1の演算にて算出し、複合同期信号からV信号を分離するために使用する垂直同期信号検出用パルスのパルス幅PLSを演算式t/CNT1*0.3より算出してシンクセパレータ46にセットする。
【0032】
図5に示す例では、カウンタ52のカウントイネーブル時間tを20msとして動作させ、カウンタ52のカウント終了時点でのカウンタ51のカウント結果がCNT1=1066となり、この場合、CPU21はPLS=t/CNT1*0.3=5.62[μs]を複合同期信号からV信号を分離するために使用する垂直同期信号検出用パルスのパルス幅値としてシンクセパレータ46にセットすることとなる。
【0033】
図6は、前記のようにしてPLSに5.62[μs]を設定した結果、V信号が複合同期信号から分離されるようになった状態を示すタイムチャート図である。この段階でも十分精度良くV信号を分離することができるが、さらに詳細に水平周期を計測して前記垂直同期信号検出用パルスPLSのパルス幅値を算出して適用する実施例について図4及び図7を参照しながら次に述べる。なお、詳細な説明は省くが、水平周期の詳細値は、図3のA/Dコンバータ43でアナログ画像信号をデジタル信号化する際に必要となるため、複合同期信号からのV信号分離が前記水平周期の概略計測だけで十分としても水平周期の詳細計測が不要となるものではない。
【0034】
図7は、前述の水平周期詳細計測部48での水平周期詳細計測における、VSYNC信号、HSYNC信号と、カウンタ53、カウンタ54の遷移を示すタイムチャート図である。ここではカウンタ54のカウントクロック信号CLKの周期Tを0.1μs、カウンタ54のカウントイネーブルタイミングを、VSYNC後10番目のHSYNCから11番目のHSYNCの間としている。
【0035】
カウントイネーブルタイミングをVSYNC直後ではなくN番目(本例では10番目)とするのは、図12の複合同期信号Bのように垂直同期部およびその前後に等化パルスが存在するケースにおいても正しい水平周期を計測できるようにするためである。通常、同期信号に等化パルスが存在する場合は、垂直同期部の前後3水平周期程度までであるため、VSYNC以降で等化パルスが存在しなくなるタイミングまでのHSYNCパルス数は2*3=6程度となり、本例のようにマージンをみてN=10程度とすることで十分である。
【0036】
図4において、カウンタ53は、シンクセパレータ46から出力されるVSYNC以降、N番目のHSYNCからN+1番目のHSYNCの間、カウンタ54のカウントイネーブル信号EN3に1を出力する。クロック周期をTとする信号CLKをカウントクロックとするカウンタ54は、信号EN3が1の間、カウントアップする。N+1番目のHSYNCが出力されると信号EN3は0となり、カウンタ54はカウント動作を停止すると同時にCPU21はカウント終了を検知する。
【0037】
CPU21はカウンタ54のカウント値CNT4を読み出し、詳細な水平周期を演算式T*CNT4にて算出し、複合同期信号からV信号を分離するために使用する垂直同期信号検出用パルスのパルス幅PLSを演算式T*CNT4*0.3より算出してシンクセパレータ46にセットする。
【0038】
図7に示す例では、カウンタ54のカウント終了値は189となり、詳細な水平周期の値は、CPU21によって、T*CNT4=0.1[μs]*189=18.9[μs]と求まり、垂直同期信号検出用パルスのパルス幅PLSは、PLS=T*CNT4*0.3=5.67[μs]と求まる。最後にCPU21はPLS=5.67[μs]をシンクセパレータ46に設定し、複合同期信号からV信号を分離するために使用される。以上のような手順により、より詳細な垂直同期信号検出用パルスのパルス幅の値が決定されることとなる。
【0039】
図8は、図12のような3つのケースの複合同期信号に対して、本発明の同期信号分離フローが適用できる様子を示したタイムチャート図で、図8(a)は、図12の複合同期信号Aについての詳細水平周期計測、図8(b)は、図12の複合同期信号Bについての概略水平周期計測、図8(c)は、図12の複合同期信号Cについての概略水平周期計測、図8(d)は、図12の複合同期信号Cについての詳細水平周期計測の様子を示したタイムチャート図である。図12の複合同期信号Aについての概略水平周期計測、図12の複合同期信号Bについての詳細水平周期計測については、各々図5、図7にて説明したとおりである。このように各々のケースについて本発明が適用可能である。
【0040】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ビデオ信号を入力し、該信号の画像情報を取り込んでプリンタに出力したり、ネットワークを介して他の装置に送信したり、プロジェクタに出力するための画像取り込み装置において、複合同期信号からの同期信号分離に関して従来のような画像サイズ情報を必要とせず、さらに垂直同期部に等化パルスが存在するケースや垂直同期部にセレーションがないケースにおいても確実に行うことができ、同期信号分離の確度を飛躍的に向上させることが可能となる。結果、画像取り込み装置の接続対象ホスト装置の種類、台数を大幅に増やすことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の画像取り込み装置の外部接続構成例(a)、及び他の外部接続構成例(b)を示すブロック図である。
【図2】本発明の画像取り込み装置の全体構成を示すブロック図である。
【図3】本発明に係るビデオ信号受信部の内部ブロック図である。
【図4】本発明に係る水平周期計測ブロックの内部ブロック図である。
【図5】本発明に係る水平周期概略計測部の動作を説明するタイムチャート図である。
【図6】本発明に係る水平周期概略計測部の動作を説明するタイムチャート図である。
【図7】本発明に係る水平周期詳細計測部の動作を説明するタイムチャート図である。
【図8】本発明に係る水平周期概略計測部または水平周期詳細計測部の動作を説明するタイムチャート図である。
【図9】コンポジットビデオ信号波形を説明するための波形図である。
【図10】コンポジットビデオ信号から複合同期信号を分離する回路例である。
【図11】複合同期信号からV信号を分離する方法を説明するタイムチャート図である。
【図12】複合同期信号の種類およびタイミングを説明するタイムチャート図である。
【符号の説明】
1 画像取り込み装置
2 水平周期計測ブロック
21 CPU
22 ROM
23 RAM
24 NVRAM
25 操作パネル制御部
26 ビデオ信号受信部
27 画像メモリ書き込み/読み出し制御部
28 画像メモリ
29 プリンタインタフェース部
30 ネットワークインタフェース部
31 ビデオ信号出力部
32 ディスクドライブインタフェース部
33 メモリカードインタフェース部
34 操作パネル
41 ACカップリング回路
42 オペアンプ
43 A/Dコンバータ
44 コンパレータ
45 セレクタ
46 シンクセパレータ
47 水平周期概略計測部
48 水平周期詳細計測部
49 セレクタ
51 カウンタ
52 カウンタ
53 カウンタ
54 カウンタ
RA レッドアナログ画像信号
GA グリーンアナログ画像信号
BA ブルーアナログ画像信号
HIN 水平同期信号
VIN 垂直同期信号
RD レッドデジタル画像信号
GD グリーンデジタル画像信号
BD ブルーデジタル画像信号
HOUT ビデオ信号受信部26から出力される水平同期信号
VOUT ビデオ信号受信部26から出力される垂直同期信号
CNT1 カウンタ51のカウント値
EN2 カウンタ51のカウントイネーブル信号
CLK カウンタ52、カウンタ54のクロック信号
t カウンタ52のカウント時間
ST カウンタ52の起動信号
PLS シンクセパレータ46での同期信号分離に用いるワンショットパルス幅の設定値
HSYNC シンクセパレータ46から出力される水平同期信号
VSYNC シンクセパレータ46から出力される垂直同期信号
EN3 カウンタ54のカウントイネーブル信号
CNT4 カウンタ54のカウント値[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention provides an image capturing device for inputting a video signal from a host device, capturing image information of the signal and outputting the image information to a printer, transmitting the image information to another device via a network, and outputting to a projector, and The present invention relates to an image processing device that incorporates the image capturing device and performs processing of image information related to images or characters.
[0002]
[Prior art]
Video signal formats include a horizontal synchronizing signal (hereinafter abbreviated as H signal), a vertical synchronizing signal (hereinafter abbreviated as V signal), and red, green, and blue image signals (hereinafter abbreviated as R, G, and B signals). A separate type composed of five signals, an H signal on which a V signal is superimposed, a composite sync type composed of four signals of R, G and B signals, and a V signal and an H signal superimposed on a G signal Alternatively, there is a composite video type composed of three signals of R, G, and B superimposed on all the R, G, and B signals.
[0003]
In order to capture image information, it is necessary to detect a frame start signal indicating the start of an image frame from the V signal, and to detect a line start signal indicating the start of the image scanning line from the H signal. In the separate type, since the V signal and the H signal are independent, the frame start and the line start can be detected without any special processing. However, in the composite sync type and the composite video type, since the V signal and the H signal are superimposed, it is necessary to separate each signal. Basically, by extracting one signal, the remaining signal can be separated, and in general, a method of extracting a V signal having a low frequency is often used. For example, a composite video type will be described below. In this composite video type, a video signal has a signal waveform as shown in FIG. 9 and is usually called a composite video signal. As shown in FIG. 9, the composite video signal is a signal in which an image signal is further superimposed on a pulse-like synchronization signal (hereinafter, referred to as a composite synchronization signal) in which an H signal and a V signal are superimposed. In most cases, the amplitude value of the composite synchronization signal is about 0.3 Vp-p. Therefore, paying attention to this amplitude value, for example, as shown in FIG. 10, if a comparator circuit set to an appropriate threshold voltage (0.15 V in FIG. 10) is used, only the image signal is converted from this composite video signal. And only the composite synchronizing signal on which the H signal and the V signal are superimposed can be separated.
Next, a description will be given of a method of separating the composite synchronization signal obtained in this manner into synchronization signals of a V signal and an H signal. As described above, basically, by extracting one of the synchronization signals, that is, the V signal having a low frequency, the remaining H signal can be separated.
[0004]
FIG. 11 is a time chart for explaining a method of separating the V signal from the composite synchronization signal. In order to separate the V signal from the composite synchronizing signal, as shown in FIG. 11, a vertical synchronizing signal detecting pulse which has a proper pulse width and is repeated at a constant period from the falling of the composite synchronizing signal is used as a starting point. The composite synchronizing signal is sampled at the rising edge of the pulse for detecting the vertical synchronizing signal (the black circle in FIG. 11), and if it is 1 (or High), it is a non-vertical synchronizing part. The V signal can be separated as shown in FIG. 11 by judging that the signal is a vertical synchronizing unit (that is, a V signal).
[0005]
As the pulse width of the pulse for detecting the vertical synchronization signal, an approximate value obtained from image size information is usually used. As an example, in the VGA mode in which the number of horizontal pixels * the number of vertical pixels = 640 * 480, one cycle of the horizontal synchronization signal (hereinafter abbreviated as horizontal cycle) is about 30 .mu.s. In the XGA mode in which the number of horizontal pixels * the number of vertical pixels = 1024 * 768, the horizontal period is about 20 μs, so that 30% of 6 μs is set as the pulse width of the pulse for detecting the vertical synchronization signal. This is the usual way.
[0006]
In determining the pulse width of the pulse for detecting the vertical synchronizing signal, 30% of the horizontal cycle is used for the following reason, and will be briefly described with reference to FIG.
[0007]
FIG. 12 is a time chart illustrating the types and timings of the composite synchronization signal. Many display devices such as recent monitor devices and video display devices perform processing using various kinds of pulse signals in order to improve display quality. For this reason, as shown in FIG. In some cases, complicated unnecessary pulses such as serrations (reverse polarity pulses) and equalization pulses are mixed in the region. An example in which serrations (reverse polarity pulses) are mixed in the vertical synchronizing section (V signal) region is a composite synchronizing signal A, and an example in which equalization pulses are further mixed so as to overlap with the serrations. This is the composite synchronization signal B.
[0008]
The composite synchronizing signal C indicates a video synchronizing signal in which neither a serration nor an equalizing pulse is mixed in the vertical synchronizing section (V signal) area. Assuming such various composite synchronization signals, for example, in the case of the composite synchronization signal A, if the pulse width of the vertical synchronization signal detection pulse is too short, the H signal is erroneously recognized as the V signal. On the other hand, in the case of the composite synchronizing signal B, if the pulse width of the pulse for detecting the vertical synchronizing signal has a long pulse width of 50% to 60%, the equalizing pulse is converted to a V signal. There is a risk of sampling and misidentifying. For this reason, from the experience so far, the pulse width of the pulse for detecting the vertical synchronization signal is generally set to about 30% of the horizontal period (for example, Non-Patent Document 1).
[0009]
[Non-patent document 1]
Analog devices, documents, (Japan time, search February 14, 2003) Internet <URL, http: // www. analog. com / UploadedFiles / Datasheets / 91119016AD9888_a. pdf>
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
The video signals of all host devices do not always conform to the standards such as VGA and XGA, and many devices output signals at their own timing. In particular, in the case of video signals output from measuring instruments, industrial plant control equipment, medical equipment, and the like, cases where individual products are uniform are conspicuous. In recent years, even when the image size is VGA or XGA standard size, a plurality of vertical frequencies and horizontal frequencies are present. Therefore, the method of extracting the V signal from the composite synchronization signal itself does not pose a problem as in the conventional method in which a pulse for detecting a vertical synchronization signal is generated starting from the fall of the synchronization signal and the synchronization signal is sampled. It is becoming difficult to determine the pulse width of the detection pulse only from the image size.
[0011]
Further, it is sufficient to measure the horizontal period and set 30% of the period as the pulse width. However, the horizontal period cannot be measured unless the V signal and the H signal are separated from the composite synchronization signal. In addition, even when trying to measure the horizontal period of the composite synchronization signal, the measured timing sometimes coincides with the vertical synchronization part. As described above, there is a demand for an image capturing device that can correspond to any host device that generates various complicated video signals.
[0012]
Therefore, the present invention does not require the image size information generated by the host device, and can separate the vertical synchronizing signal and the horizontal synchronizing signal from a variety of video signals, in particular, a composite synchronizing signal, so that the image can be compatible with any host device. It is an object to provide a capturing device.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, in the present invention, when determining the appropriate value of the pulse width for detecting the vertical synchronization signal for extracting the V signal from the composite synchronization signal, first, the approximate horizontal period is measured and the approximate appropriate value of the pulse width for detecting the vertical synchronization signal is determined. Then, the V signal is extracted using the pulse width value, the period of the H signal (ie, the horizontal period) is measured, and the value of 30% of the accurate horizontal period obtained as a result of the measurement is used as the final vertical value. The device configuration can be used as a pulse width for detecting a synchronization signal.
[0014]
That is, in order to obtain an approximate horizontal cycle, a first horizontal cycle comprising a first counter for counting the number of falling edges of the composite synchronization signal and a second counter for managing the enable time of the first counter. A measuring unit, and a third counter that outputs a measurement enable signal during a period of the H signal to be measured using the V signal output from the sync separator that separates the composite synchronization signal into a V signal and an H signal as a count start pre-trigger; Controlling a sequence of a second horizontal cycle detail measuring section comprising a fourth counter for measuring the time during which the enable signal is 1 and further to a first horizontal cycle detail measuring section and a second horizontal cycle detail measuring section. The configuration uses a CPU for performing the operation.
[0015]
Therefore, the image capturing device of the present invention receives a video signal from a host device and separates and detects three signals of a horizontal synchronizing signal, a vertical synchronizing signal, and an image signal from the video signal. An image capturing device that captures an image generated in the host device through the video signal receiving unit, wherein the video signal receiving unit uses the pulse for detecting a vertical synchronization signal generated by itself to perform the horizontal synchronization. A sync separator for separating the horizontal synchronization signal and the vertical synchronization signal from a composite synchronization signal in which a signal and the vertical synchronization signal are superimposed, and measuring the number of pulses generated within a predetermined time of the composite synchronization signal. The pulse width value of the pulse for detecting the vertical synchronization signal is roughly set, and based on the roughly set pulse width value, A horizontal cycle rough measuring section for controlling the pulse width of the direct sync signal detecting pulse, and the vertical sync signal detecting pulse which is roughly set by the horizontal cycle rough measuring section is output so as to be separated by the sync separator. The pulse width of the vertical synchronization signal detection pulse is reset again from the horizontal synchronization signal and the vertical synchronization signal, and the vertical synchronization signal detection is performed via a CPU based on the reset pulse width value. And a horizontal cycle detail measuring unit for re-controlling the pulse width of the application pulse.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0017]
FIG. 1A is a block diagram showing an external connection configuration of the image capturing device according to the embodiment of the present invention. The
[0018]
The host device is, for example, a personal computer or a workstation used in an office, for example, and may be a dedicated computer used in an image processing field such as a medical field, an industrial field, and a measurement field. And the like.
[0019]
On the other hand, FIG. 1B shows an example of an external connection configuration showing another embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1B, an image capture device having the same function as the
[0020]
FIG. 2 is a block diagram showing the overall configuration of the
[0021]
The image memory write /
[0022]
As the above-mentioned interface standards, for example, there are IEEE1284, USB, IEEE1394 and the like as printer interfaces, 100BASE-TX as a network interface, VGA and XGA as video signal output standards, and RS-170A as well as video signal output standards. . The disk drive interface includes SCSI or ATA, and the memory card interface includes PCMCIA. Each of the interface units outputs and transmits image information to the outside according to signal specifications conforming to those standards.
[0023]
On the other hand, the control system includes a CPU (Central Processing Unit) 21 for performing overall control inside the printer, a ROM (Read Only Memory) 22 in which control programs and control data executed by the
[0024]
FIG. 3 is an internal block diagram of the video
[0025]
The AC component of the horizontal synchronizing signal superimposed on the green analog image signal GA is extracted by an
[0026]
The vertical synchronizing signal of the video signal may be output as an independent signal as the vertical synchronizing signal VIN, may be superimposed on the horizontal synchronizing signal HIN, or may be superimposed on an image signal, for example, green. When the signal is output as a single V signal, the VIN signal is output as the signal VOUT via the
[0027]
When the V signal is superimposed on the image signal, for example, green, the
[0028]
FIG. 4 is an internal block diagram of the horizontal
[0029]
The specific processing procedure will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is a time chart showing the transition between the composite synchronizing signal and the count value CNT1 of the
[0030]
First, the
[0031]
The
[0032]
In the example shown in FIG. 5, the
[0033]
FIG. 6 is a time chart showing a state in which the V signal is separated from the composite synchronization signal as a result of setting PLS to 5.62 [μs] as described above. At this stage, the V signal can be separated with sufficient accuracy. However, an embodiment in which the horizontal period is measured in more detail, and the pulse width value of the pulse PLS for detecting the vertical synchronization signal is calculated and applied is shown in FIGS. 7 will be described below. Although detailed description is omitted, the detailed value of the horizontal period is required when the analog image signal is converted into a digital signal by the A /
[0034]
FIG. 7 is a time chart showing the VSYNC signal, the HSYNC signal, and the transition of the
[0035]
The count enable timing is set to be Nth (in this example, 10th) instead of immediately after VSYNC even in the case where the vertical synchronizing portion and the equalizing pulse before and after the vertical synchronizing portion like the composite synchronizing signal B in FIG. This is to enable the period to be measured. Normally, when an equalization pulse is present in the synchronization signal, it is up to about three horizontal periods before and after the vertical synchronization unit. Therefore, the number of HSYNC pulses after VSYNC until the timing when the equalization pulse no longer exists is 2 * 3 = 6. It is sufficient to set N = approximately 10 in view of the margin as in this example.
[0036]
In FIG. 4, the
[0037]
The
[0038]
In the example shown in FIG. 7, the count end value of the
[0039]
FIG. 8 is a time chart showing how the synchronization signal separation flow of the present invention can be applied to the three cases of composite synchronization signals as shown in FIG. 12, and FIG. 8B is a schematic horizontal cycle measurement of the composite synchronization signal B in FIG. 12, and FIG. 8C is a schematic horizontal cycle of the composite synchronization signal C in FIG. FIG. 8D is a time chart showing a detailed horizontal cycle measurement of the composite synchronization signal C in FIG. The schematic horizontal cycle measurement of the composite synchronization signal A of FIG. 12 and the detailed horizontal cycle measurement of the composite synchronization signal B of FIG. 12 are as described with reference to FIGS. 5 and 7, respectively. Thus, the present invention is applicable to each case.
[0040]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a video signal is input, and image information of the signal is captured and output to a printer, transmitted to another device via a network, or output to a projector. The image capture device does not require the conventional image size information for the synchronization signal separation from the composite synchronization signal, and is reliable even in the case where the equalization pulse exists in the vertical synchronization unit or the case where there is no serration in the vertical synchronization unit. And the accuracy of synchronization signal separation can be dramatically improved. As a result, it is possible to greatly increase the types and the number of host devices to be connected to the image capturing device.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram illustrating an example of an external connection configuration (a) of an image capturing device according to an embodiment of the present invention, and another example of an external connection configuration (b).
FIG. 2 is a block diagram illustrating an overall configuration of an image capturing device according to the present invention.
FIG. 3 is an internal block diagram of a video signal receiving unit according to the present invention.
FIG. 4 is an internal block diagram of a horizontal cycle measurement block according to the present invention.
FIG. 5 is a time chart illustrating the operation of the horizontal cycle schematic measurement unit according to the present invention.
FIG. 6 is a time chart illustrating the operation of the horizontal cycle schematic measurement unit according to the present invention.
FIG. 7 is a time chart illustrating the operation of the horizontal cycle detail measurement unit according to the present invention.
FIG. 8 is a time chart for explaining the operation of the horizontal cycle rough measurement section or horizontal cycle detail measurement section according to the present invention.
FIG. 9 is a waveform diagram for explaining a composite video signal waveform.
FIG. 10 is an example of a circuit for separating a composite synchronization signal from a composite video signal.
FIG. 11 is a time chart illustrating a method of separating a V signal from a composite synchronization signal.
FIG. 12 is a time chart illustrating types and timings of a composite synchronization signal.
[Explanation of symbols]
1 Image capture device
2 Horizontal cycle measurement block
21 CPU
22 ROM
23 RAM
24 NVRAM
25 Operation panel control unit
26 Video signal receiver
27 Image Memory Write / Read Control Unit
28 Image memory
29 Printer interface
30 Network interface
31 Video signal output section
32 Disk drive interface
33 Memory card interface
34 Operation panel
41 AC coupling circuit
42 Operational Amplifier
43 A / D converter
44 Comparator
45 selector
46 sink separator
47 Horizontal Cycle Outline Measurement Unit
48 Horizontal Cycle Detail Measurement Unit
49 Selector
51 counter
52 counter
53 counter
54 counter
RA red analog image signal
GA green analog image signal
BA Blue analog image signal
HIN horizontal sync signal
VIN vertical sync signal
RD Red digital image signal
GD green digital image signal
BD blue digital image signal
HOUT horizontal synchronization signal output from the video
VOUT Vertical synchronization signal output from the video
EN2 count enable signal of
CLK Clock signal of the
Start signal of
Set value of one-shot pulse width used for synchronization signal separation in
HSYNC Horizontal sync signal output from
VSYNC Vertical sync signal output from
EN3 count enable signal of
Count value of
Claims (6)
前記ビデオ信号受信部は、
自ら発生する垂直同期信号検出用パルスを用いて、前記水平同期信号と前記垂直同期信号とが重畳された複合同期信号から、前記水平同期信号と前記垂直同期信号とを分離するシンクセパレータと、
前記複合同期信号の所定時間内に発生するパルス数を計測することにより、前記垂直同期信号検出用パルスのパルス幅値を概略設定し、概略設定した前記パルス幅値に基づいてCPUを介しながら前記垂直同期信号検出用パルスのパルス幅を制御する水平周期概略計測部と、
該水平周期概略計測部によって概略設定された前記垂直同期信号検出用パルスを用いて前記シンクセパレータにおいて分離するように出力された前記水平同期信号と前記垂直同期信号とから、再度、前記垂直同期信号検出用パルスのパルス幅を再設定し、再設定された前記パルス幅値に基づいてCPUを介しながら前記垂直同期信号検出用パルスのパルス幅を制御し直す水平周期詳細計測部と、を少なくとも具備することを特徴とする画像取り込み装置。A video signal receiving unit that receives a video signal from a host device, and separates and detects three signals of a horizontal synchronization signal, a vertical synchronization signal, and an image signal from the video signal, and includes an image generated by the host device. An image capturing device for capturing via the video signal receiving unit,
The video signal receiving unit,
A sync separator that separates the horizontal synchronization signal and the vertical synchronization signal from a composite synchronization signal in which the horizontal synchronization signal and the vertical synchronization signal are superimposed, using a vertical synchronization signal detection pulse generated by itself,
By measuring the number of pulses generated within a predetermined time of the composite synchronizing signal, the pulse width value of the pulse for detecting the vertical synchronizing signal is roughly set, and the pulse width value is set via the CPU based on the pulse width value that is roughly set. A horizontal period rough measuring unit for controlling a pulse width of a pulse for detecting a vertical synchronization signal,
From the horizontal synchronization signal and the vertical synchronization signal output so as to be separated in the sync separator using the vertical synchronization signal detection pulse roughly set by the horizontal cycle outline measurement unit, the vertical synchronization signal A horizontal cycle detail measuring unit that resets the pulse width of the detection pulse and re-controls the pulse width of the vertical synchronization signal detection pulse via the CPU based on the reset pulse width value. An image capturing device, comprising:
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