JP4042106B2 - 画像信号変換方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、縮小画像を拡大して元の大きさに復元する際に用いて好適な画像信号変換方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
店舗等をカメラで撮像した画像により監視する監視用カメラシステムにおいては、複数のカメラを使うのが一般的である。例えば４台のカメラを用いて互いに異なる場所を撮像する。その４台のカメラによる撮像画像を一度に監視するため、それぞれの撮像画像を１／４に縮小し、それらの縮小画像を合成して４つの画像よりなる１つの画面（合成画像）を生成し、モニタに表示することが一般的に行われている（特許文献１参照）。また、合成画像は記録装置に記録される。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００３−９１４３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
奇数フィールドと偶数フィールドにより１フレームが構成される画像信号を縮小して記録し、この記録された縮小画像を再生するとき、フレーム単位でのスチル再生を行うと奇数フィールドと偶数フィールドの時間的なずれによる動画像のぶれが発生する。このぶれを防止するには、片フィールドスチル再生（一方のフィールドのみを再生する静止画像再生）にする必要がある。しかしながら、片フィールドスチル再生では、走査線の数が１／２になってしまい、垂直方向の解像度が１／２に低下してしまうという問題点がある。
【０００５】
この問題点を解決するため、本出願人は、スチル再生を行った場合にぶれが発生せず、垂直方向の解像度を低下させることなく画像信号を縮小することができる画像信号変換方法を、特願２００２−１７４９７号（平成１４年１月２５日出願）にて提案した。
【０００６】
監視用カメラシステムにおいては、一旦縮小して記録した画像を拡大して元の大きさに復元して、監視画像を詳細に確認したいという要望がある。この場合、縮小して記録した画像を拡大処理すればよい。ところが、上記先願に記載の画像信号変換方法により１／４に縮小して記録した画像を単純に拡大すると、復元画像（拡大画像）にはジャギが発生して視覚上非常に不自然になるという問題点があった。
【０００７】
本発明はこのような問題点に鑑みなされたものであり、スチル再生を行った場合にぶれが発生せず、垂直方向の解像度を低下させることなく縮小した画像信号を、ジャギの発生を抑え、視覚上自然な画像に拡大して元の画像を復元することができる画像信号変換方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述した従来の技術の課題を解決するため、奇数フィールドと偶数フィールドとにより１フレームが構成される原画像信号における前記奇数フィールドまたは前記偶数フィールドのいずれか一方のフィールドのみを用いた縮小画像信号であり、前記いずれか一方のフィールドの奇数番目のラインを前記縮小画像信号の第１のフィールドとし、前記いずれか一方のフィールドの偶数番目のラインを前記縮小画像信号の第２のフィールドとした縮小画像信号を拡大して前記原画像信号を復元する画像信号変換方法であって、前記縮小画像信号の前記第１のフィールドを、１フィールド内の奇数番目のラインとして割り当てると共に、前記縮小画像信号の前記第２のフィールドを、前記１フィールド内の偶数番目のラインとして割り当てることにより、奇数フィールドのフィールド画像信号と偶数フィールドのフィールド画像信号とを順次生成する第１の工程と、前記奇数フィールドのフィールド画像信号の第ｎ−１ラインと第ｎライン（ｎは正の整数）を第ｎ−１ライン×（３／４）＋第ｎライン×（１／４）なる第１の関係で混合して、前記奇数フィールドにおける前記第ｎラインの画像信号を生成し、前記偶数フィールドのフィールド画像信号の第ｎ−１ラインと第ｎラインを第ｎ−１ライン×（１／４）＋第ｎライン×（３／４）なる第２の関係で混合して、前記偶数フィールドにおける前記第ｎラインの画像信号を生成する第２の工程とを含むことを特徴とする画像信号変換方法を提供する。
さらに、この構成において、前記縮小画像信号は前記原画像信号の水平方向の画素を間引くことにより水平方向に１／２に縮小した信号であり、前記第１の工程は、前記縮小画像信号の水平方向の画素数を２倍して前記原画像信号の水平方向の画素数を復元する工程を含む画像信号変換方法を提供する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の画像信号変換方法について、添付図面を参照して説明する。図１は図５中の画像信号変換装置５の具体的構成例を示すブロック図であり、本発明の一実施形態を実現するためのブロック図、図２は本発明の一実施形態の動作を説明するための図、図３は図５中の画像信号変換装置２Ａ〜２Ｄの具体的構成例を示すブロック図、図４は図３に示す画像信号変換装置２Ａ〜２Ｄの動作を説明するための図、図５は監視用カメラシステムの全体構成例を示すブロック図、図６は図５に示す監視用カメラシステムの動作を説明するための図である。
【００１０】
まず、図５及び図６を用いて、監視用カメラシステムの全体構成例について説明する。図５において、４台のカメラ１Ａ〜１Ｄで撮像した図６（Ａ）に示す画像信号は、それぞれ、画像縮小装置である画像信号変換装置２Ａ〜２Ｄに入力され、画面の大きさとして１／４に縮小される。画像信号変換装置２Ａ〜２Ｄを画像信号変換装置２と総称することがあり、画像信号変換装置２の具体的構成及び動作は後述する。
【００１１】
画像信号変換装置２Ａ〜２Ｄより出力された縮小画像信号は、それぞれ、切換回路３の端子ａ〜ｄに入力される。切換回路３は、端子ａ〜ｄに時分割で順次接続することにより、図６（Ｂ）に示すように、４つの縮小画像よりなる１つの画面を生成する。図６（Ｂ）に示す合成画像は、例えばハードディスク・ドライブよりなる記録装置４に入力されて記録される。
【００１２】
記録装置４に記録された画像を拡大して元の大きさに復元して、監視画像を詳細に確認したい場合には、記録装置４に記録された画像信号を再生して画像拡大装置である画像信号変換装置５に入力して、図６（Ｃ）に示すように、元の大きさに拡大する。画像信号変換装置５の具体的構成及び動作は後述する。
【００１３】
ここで、図３及び図４を用いて、画像信号変換装置２の具体的構成及び動作について説明する。図３に示すように、画像信号変換装置２は、水平方向のフィルタ処理を行う水平フィルタ２１と、原画像を構成する２つのフィールドの内のいずれか一方のフィールド（例えば奇数フィールド）に対応する画像信号を抽出し、この抽出したフィールドの画像信号について水平方向の間引き処理を行うライン振り分け／水平間引き処理部２２とを備える。抽出するフィールドは偶数フィールドでもよいが、本実施形態では、奇数フィールドを抽出フィールドとして説明する。
【００１４】
また、画像信号変換装置２は、抽出した奇数フィールドの奇数ラインを格納する奇数ライン用メモリ２３と、抽出した奇数フィールドの偶数ラインを格納する偶数ライン用メモリ２４と、奇数ライン用メモリ２３及び偶数ライン用メモリ２４への画像信号の書き込みを制御する書き込み制御部２５と、奇数ライン用メモリ２３及び偶数ライン用メモリ２４からの画像信号の読み出しを制御する読み出し制御部２６とを備える。書き込み制御部２５による書き込み制御信号は、ライン振り分け／水平間引き処理部２２にも入力される。
【００１５】
ＮＴＳＣ方式の信号を扱う場合、１フレーム当たりの有効走査線を４８０本として扱うことが多い。１フレーム当たりの有効走査線は４８０本とすると、１フィールド当たり、２４０本である。図４（Ａ）は、カメラ１Ａ〜１Ｄで撮像した原画像の奇数フィールドを示している。図４（Ａ）では、便宜上、走査線２４０本よりなる奇数フィールドの奇数ラインを実線にて、偶数ラインを破線にて示している。奇数フィールドの画像信号は、ライン振り分け／水平間引き処理部２２によって水平方向の画素が間引かれて、水平方向に１／２に縮小される。
【００１６】
そして、図４（Ｂ）に示すように、実線で示す奇数ライン（１２０本）は奇数ライン用メモリ２３に書き込まれて、縮小画像の奇数フィールドとして読み出される。また、図４（Ｃ）に示すように、破線で示す偶数ライン（１２０本）は偶数ライン用メモリ２４に書き込まれて、縮小画像の偶数フィールドとして読み出される。図４（Ｃ）に示す偶数フィールドの各ラインは、図４（Ｂ）に示す奇数フィールドの各ライン間に位置している。これにより、原画像の奇数フィールドの２４０本の走査線は間引かれることなく、縮小画像の奇数フィールドと偶数フィールドとに振り分けられ、垂直方向に１／２に縮小される。
【００１７】
このようにして、原画像の奇数フィールドは、画面の大きさとして１／４に縮小される。画像信号変換装置２では、原画像の偶数フィールドを使用しないので、原画像の偶数フィールドは欠落する。従って、時間軸方向には情報が間引かれることになる。
【００１８】
以上のようにして得られた４つの縮小画像を合成して記録装置４に記録した画像信号をスチル再生するには、フレームスチル再生（両フィールドスチル再生）を行うことにより、原画像のフィールドスチル再生と同等の垂直解像度を得ることができる。
【００１９】
次に、図１及び図２を用いて、本発明の一実施形態となる画像信号変換装置５の具体的構成及び動作について説明する。図１において、記録装置４より再生された合成画像信号の内、拡大の対象とされた縮小画像（例えば、図６（Ｂ）の“Ａ”の部分）は、奇数フィールド用メモリ５１または偶数フィールド用メモリ５２に入力される。奇数フィールド用メモリ５１及び偶数フィールド用メモリ５２は、縮小画像の１フレーム分の容量を有するものとすればよい。書き込み制御部５３は、記録装置４より再生された合成画像信号の同期信号に基づいて生成されたタイミング信号に基づいて、拡大の対象とされた縮小画像のみを奇数フィールド用メモリ５１または偶数フィールド用メモリ５２に書き込むための書き込み制御信号を生成することができる。
【００２０】
縮小画像の奇数フィールドは奇数フィールド用メモリ５１に格納され、偶数フィールドは偶数フィールド用メモリ５２に格納される。奇数フィールド用メモリ５１と偶数フィールド用メモリ５２に格納された奇数フィールドと偶数フィールドの画像信号は、読み出し制御部５４による読み出し制御により交互に読み出されて、水平拡大部５５に入力される。水平拡大部５５は、４−８サンプル変換部５５１と補間フィルタ５５２とを有する。
【００２１】
４−８サンプル変換部５５１は、入力された画像信号にいわゆる０挿入を行って画素数を見掛け上２倍にする。補間フィルタ５５２は、４−８サンプル変換部５５１の出力を補間処理して、不要帯域成分を除去する。これにより、水平方向の画素は原画像に相当するものに復元される。
【００２２】
読み出し制御部５４による読み出し制御信号は、水平拡大部５５にも入力される。水平拡大部５５は、水平拡大された奇数フィールドのラインと水平拡大された偶数フィールドのラインとを１フィールド内でタイミングを合わせて交互に読み出すことにより、図２に示すように、走査線２４０本よりなる１フィールドの画像信号を復元する。縮小画像信号の奇数フィールドの画像信号が拡大画像（復元画像）の奇数ラインとして割り当てられ、偶数フィールドの画像信号が拡大画像（復元画像）の偶数ラインとして割り当てられる。
【００２３】
このようにして復元された画像信号は、フィールド高さ合わせ処理部５６に入力される。ところで、記録装置４より再生された合成画像信号は、時間軸方向に間引かれて３０フィールドである。水平拡大部５５より出力される画像信号は、ＮＴＳＣ方式に準拠しているため、図２に示すように、全く同じ画像信号が奇数フィールド及び偶数フィールドとして２フィールド連続して出力されることになる。
【００２４】
水平拡大部５５より出力される画像信号をフィールド高さ合わせ処理部５６による処理をせずそのまま表示すると、奇数フィールドと偶数フィールドの画面高さが同一であるので、ジャギが目立ってしまう。そこで、本発明では、フィールド高さ合わせ処理部５６によって次のような処理をする。
【００２５】
それぞれの奇数フィールドでは、そのフィールド内で、
現ライン＝１つ上のライン×（３／４）＋現ライン×（１／４） …（１）
なる処理をする。
それぞれの偶数フィールドでは、そのフィールド内で、
現ライン＝１つ上のライン×（１／４）＋現ライン×（３／４） …（２）
なる処理をする。
【００２６】
図２を例にして説明すると、奇数フィールドの例えばラインＬ３は、
Ｌ３＝Ｌ２×（３／４）＋Ｌ３×（１／４）
となり、
偶数フィールドの例えばラインＬ３は、
Ｌ３＝Ｌ２×（１／４）＋Ｌ３×（３／４）
となる。なお、最上部のラインＬ１は、上記（１），（２）による処理を行うことができないので、そのまま出力すればよい。
【００２７】
以上により、本発明では、スチル再生を行った場合にぶれが発生せず、垂直方向の解像度を低下させることなく縮小した画像信号を、ジャギの発生を抑え、視覚上自然な画像に拡大して元の画像を復元することが可能となる。
【００２８】
本発明は以上説明した本実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において変更可能である。例えば、本実施形態では４つの縮小画像を合成した合成画像を例にしたが、縮小画像の数は任意である。
【００２９】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明の画像信号変換方法は、奇数フィールドと偶数フィールドとにより１フレームが構成される原画像信号における奇数フィールドまたは偶数フィールドのいずれか一方のフィールドのみを用いた縮小画像信号であり、いずれか一方のフィールドの奇数番目のラインを縮小画像信号の第１のフィールドとし、いずれか一方のフィールドの偶数番目のラインを縮小画像信号の第２のフィールドとした縮小画像信号を拡大して原画像信号を復元する画像信号変換方法であって、縮小画像信号の第１のフィールドを、１フィールド内の奇数番目のラインとして割り当てると共に、縮小画像信号の第２のフィールドを、１フィールド内の偶数番目のラインとして割り当てることにより、奇数フィールドまたは偶数フィールドであるフィールド画像信号を得るようにしたので、原画像信号を復元することができる。
【００３０】
そして、奇数フィールドであるフィールド画像信号の第ｎ−１ラインと第ｎラインを第１の関係で混合して、奇数フィールドにおける第ｎラインの画像信号を生成し、偶数フィールドであるフィールド画像信号の第ｎ−１ラインと第ｎラインを第２の関係で混合して、偶数フィールドにおける第ｎラインの画像信号を生成するようにしたので、ジャギの発生を抑えることができる。
【００３１】
最も好適な形態として、第１の関係を、第ｎ−１ライン×（３／４）＋第ｎライン×（１／４）とし、第２の関係を、第ｎ−１ライン×（１／４）＋第ｎライン×（３／４）としたので、スチル再生を行った場合にぶれが発生せず、垂直方向の解像度を低下させることなく縮小した画像信号を、ジャギの発生を抑え、視覚上自然な画像に拡大して元の画像を復元することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を実現するためのブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態の動作を説明するための図である。
【図３】図５中の画像信号変換装置２Ａ〜２Ｄの具体的構成例を示すブロック図である。
【図４】図３に示す画像信号変換装置２Ａ〜２Ｄの動作を説明するための図である。
【図５】監視用カメラシステムの全体構成例を示すブロック図である。
【図６】図５に示す監視用カメラシステムの動作を説明するための図である。
【符号の説明】
５１ 奇数フィールド用メモリ
５２ 偶数フィールド用メモリ
５３ 書き込み制御部
５４ 読み出し制御部
５５ 水平拡大部
５６ フィールド高さ合わせ処理部

Claims (2)

1. 奇数フィールドと偶数フィールドとにより１フレームが構成される原画像信号における前記奇数フィールドまたは前記偶数フィールドのいずれか一方のフィールドのみを用いた縮小画像信号であり、前記いずれか一方のフィールドの奇数番目のラインを前記縮小画像信号の第１のフィールドとし、前記いずれか一方のフィールドの偶数番目のラインを前記縮小画像信号の第２のフィールドとした縮小画像信号を拡大して前記原画像信号を復元する画像信号変換方法であって、
   前記縮小画像信号の前記第１のフィールドを、１フィールド内の奇数番目のラインとして割り当てると共に、前記縮小画像信号の前記第２のフィールドを、前記１フィールド内の偶数番目のラインとして割り当てることにより、奇数フィールドのフィールド画像信号と偶数フィールドのフィールド画像信号とを順次生成する第１の工程と、
   前記奇数フィールドのフィールド画像信号の第ｎ−１ラインと第ｎライン（ｎは正の整数）を第ｎ−１ライン×（３／４）＋第ｎライン×（１／４）なる第１の関係で混合して、前記奇数フィールドにおける前記第ｎラインの画像信号を生成し、前記偶数フィールドのフィールド画像信号の第ｎ−１ラインと第ｎラインを第ｎ−１ライン×（１／４）＋第ｎライン×（３／４）なる第２の関係で混合して、前記偶数フィールドにおける前記第ｎラインの画像信号を生成する第２の工程と
   を含むことを特徴とする画像信号変換方法。
2. 前記縮小画像信号は前記原画像信号の水平方向の画素を間引くことにより水平方向に１／２に縮小した信号であり、
   前記第１の工程は、前記縮小画像信号の水平方向の画素数を２倍して前記原画像信号の水平方向の画素数を復元する工程を含むことを特徴とする請求項１記載の画像信号変換方法。

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