JP4231236B2 - 映像伝送装置及び方法並びにプログラム及び記録媒体 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、入力映像を複数に分割して伝送する映像伝送装置及び方法並びにプログラム及び記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、ＨＤＴＶ（High-Definision TV）のように画像フレームを構成する画素数が大きい映像を伝送しようとする場合には、画素数に応じた大きな帯域幅が必要になる。従って、大きな帯域幅に対応した特別な映像伝送装置や高帯域の伝送路が必要とされる。しかし、このような映像伝送装置は一般的に高価であり実用的でない。
【０００３】
そこで、コストを低減するために、従来より図６に示すようなシステムを構成することが提案されている。すなわち、送信側では伝送する映像を複数の領域に分割するとともに、比較的帯域の小さい安価な複数の映像伝送装置を用いて複数の分割映像を同時に伝送し、受信側では複数の分割映像を合成して画素数の大きい元の画像を再生する。
【０００４】
図６においては、入力映像を例えば図３に示すような位置で４つの映像領域（１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ）に分割して伝送する場合を想定している。すなわち、入力映像１は映像分割回路２に入力され、４つの部分映像１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄに分割される。
４つの部分映像１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄは、独立した４つの映像送信回路４(1)，４(2)，４(3)，４(4)にそれぞれ入力される。映像送信回路４(1)，４(2)，４(3)，４(4)から送信される４つの部分映像１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄは、独立した４つの伝送路５(1)，５(2)，５(3)，５(4)を経由して伝送され、それぞれ独立した４つの映像受信回路６(1)，６(2)，６(3)，６(4)で受信される。
【０００５】
映像受信回路６(1)，６(2)，６(3)，６(4)で受信された４つの部分映像１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄは、映像再生回路８においてつなぎ合わされ、元の入力映像１と同じ映像として再生される。
各々の映像送信回路４及び各々の映像受信回路６はそれぞれ帯域の小さい部分映像１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄだけを処理するので、これらの回路には市販の安価な装置をそのまま採用することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来の映像伝送装置においては、分割された部分映像１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄが各映像送信回路４(1)，４(2)，４(3)，４(4)に入力されてから、伝送路５(1)，５(2)，５(3)，５(4)を通り、映像受信回路６(1)，６(2)，６(3)，６(4)で受信され映像再生回路８の入力に到着するまでの所要時間（遅延時間）が部分映像１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ毎に異なる可能性がある。
【０００７】
従って、映像再生回路８は時間的に異なる入力映像１から分割された部分映像１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄをつなぎ合わせて誤った再生映像９を生成する可能性がある。
このような誤動作を防ぐためには、映像再生回路８においてつなぎ合わせる部分映像１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄの時間を合わせるように処理すればよい。
【０００８】
例えば、各映像送信回路４(1)，４(2)，４(3)，４(4)において部分映像１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄが入力された時刻の情報を付加して部分映像１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄを出力するようにすれば、映像再生回路８はつなぎ合わせる部分映像１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄの時間を合わせることができる。
ところが、４つの映像送信回路４(1)，４(2)，４(3)，４(4)は独立した装置なので、それぞれに内蔵されている時計の時刻は一致しない。従って、４つの映像送信回路４(1)，４(2)，４(3)，４(4)がそれぞれの部分映像１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄに付加する時刻を合わせるためには、例えば１つの映像送信回路４(1)の時刻を他の映像送信回路４(2)，４(3)，４(4)の時計回路にコピーするような機能が必要とされる。
【０００９】
しかし、一般に市販されている映像伝送装置においては図６に示すような複数の装置の並列動作を想定していないので、４つの映像送信回路４(1)，４(2)，４(3)，４(4)の時刻を合わせることができない。
従って、４つの映像送信回路４(1)，４(2)，４(3)，４(4)の時刻を合わせるためには映像伝送装置に改造を加える必要があり、安価にシステムを構成することができない。
【００１０】
本発明は、広帯域の映像を安価な装置を用いて伝送するとともに、時間ずれのない映像を受信側で再生することが可能な映像伝送装置及び方法並びにプログラム及び記録媒体を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１は、入力映像を複数の部分映像に空間分割する映像分割手段と、分割された複数の部分映像をそれぞれ送信する複数の部分映像送信手段と、複数の伝送路を介して伝送された複数の部分映像をそれぞれ受信する複数の部分映像受信手段と、受信した複数の部分映像を合成して入力映像を再生する画像再生手段とで構成される映像伝送装置において、前記伝送路の送信側に、前記映像分割手段が出力する複数の部分映像それぞれについて有効画像領域の上端あるいは下端の走査ラインに含まれる特定位置の連続した画素群を、対応する入力映像のフレーム番号を冗長表現した情報を表す画素群に置き換える画素群置換手段と、前記画素群置換手段が出力する部分映像毎に圧縮を行って前記複数の部分映像送信手段に出力する映像情報圧縮手段とを設け、前記伝送路の受信側に、前記部分映像受信手段が受信した圧縮された複数の部分映像をそれぞれ伸張する部分映像伸張手段と、前記部分映像伸張手段が出力する複数の部分映像の各々の有効画像領域の上端あるいは下端の走査ラインに含まれる特定位置の連続する画素群からそれぞれフレーム番号の情報を抽出するフレーム番号抽出手段と、前記フレーム番号抽出手段が抽出したフレーム番号のうち、同一のフレーム番号を持つ複数の部分映像を同期させて空間的につなぎ合わせて、対応する入力映像と等価な画素構成の再生映像を出力する映像同期手段とを設けたことを特徴とする。
【００１２】
請求項１においては、フレーム番号の情報を各々の分割映像に含めて伝送する。また、送信側では例えばＭＰＥＧ２のような映像の圧縮を行い、受信側では圧縮された映像の伸張を行うことを想定している。
【００１３】
フレーム番号は１つの入力映像から分割された全ての分割映像に共通なので、フレーム番号が同じ複数の分割映像をつなぎ合わせることで元の入力映像を再生できる。
しかし、映像の圧縮／伸張を行うと、ＤＣＴ変換などによって映像の高周波成分が捨てられたり、高周波成分の雑音成分が増えるので、伝送されたフレーム番号の情報を受信側で正しく認識できなくなる可能性がある。
【００１４】
そこで、請求項１では入力映像の有効画像領域の上端あるいは下端の走査ラインに含まれる特定位置の連続した画素群を、入力映像のフレーム番号を冗長表現した画素情報によって置き換える。従って、伝送される分割映像上の特定の画素群がフレーム番号を冗長表現しているので、圧縮によって情報が多少変形されている場合であっても正しいフレーム番号を受信側で認識することが可能である。
【００１５】
従って、受信側の映像同期手段は受信した複数の部分映像の各々の有効画像領域の上端あるいは下端の走査ラインに含まれる特定位置の連続する画素群からそれぞれフレーム番号の情報を抽出し、同一のフレーム番号を持つ複数の部分映像を同期させて出力する。
このため、入力映像から分割された複数の部分映像が互いに異なる遅延時間の経過後に受信される場合であっても、同じフレームの部分映像をつなぎ合わせて正しい映像を再生できる。
また、部分映像受信手段としては市販の安価な映像送信装置を改造することなくそのまま利用できるので、安価な映像伝送装置を実現できる。
【００１６】
請求項２は、請求項１の映像伝送装置において、前記画素群置換手段は、入力映像のフレーム番号を２進数の複数ビットで表現し、フレーム番号の各ビットを有効画像領域の上端あるいは下端の走査ライン中の連続する複数画素に対応付けるとともに、フレーム番号のビット毎に、ビットの値が０の場合には対応する複数画素の全てを第１の値に置換し、ビットの値が１の場合には対応する複数画素の全てを第２の値に置換することを特徴とする。
【００１７】
請求項２においては、フレーム番号をビット毎に連続する複数画素に対応付けるので、各々のビットの値を冗長表現することができる。また、各ビットを連続する複数画素に対応付けるので、この信号の周波数を下げることができ、圧縮／伸張の影響を受けにくくなる。
【００２１】
請求項３は、請求項１の映像伝送装置において、前記映像同期手段は、各々の部分映像からフレーム番号の全ビットに対応付けられた第１画素群を抽出し、前記第１画素群から各ビットを表す第２画素群をそれぞれ抽出し、第２画素群に含まれる各画素の値の平均値もしくは総和を検出値として求め、ビットの０に対応付けられた第１の値とビットの１に対応付けられた第２の値との中間値に相当する閾値を用いて、ビット毎に前記検出値の１，０を識別し、全ビットの識別結果からフレーム番号を得ることを特徴とする。
【００２２】
請求項３においては、受信した部分映像の中から、冗長表現されたフレーム番号の情報を抽出し、フレーム番号を認識することができる。
請求項４は、入力映像を複数の部分映像に空間分割する映像分割手段と、分割された複数の部分映像をそれぞれ送信する複数の部分映像送信手段と、複数の伝送路を介して伝送された複数の部分映像をそれぞれ受信する複数の部分映像受信手段と、受信した複数の部分映像を合成して入力映像を再生する画像再生手段とで構成される映像伝送装置を制御するための映像伝送方法であって、前記伝送路の送信側で、前記映像分割手段が出力する複数の部分映像それぞれについて有効画像領域の上端あるいは下端の走査ラインに含まれる特定位置の連続した画素群を、対応する入力映像のフレーム番号を冗長表現した情報を表す画素群に置き換える画素群置換手順と、
前記伝送路の送信側で、前記画素群置換手順が出力する部分映像毎に圧縮を行って前記複数の部分映像送信手段に出力する映像情報圧縮手順と、前記伝送路の受信側で、前記部分映像受信手段が受信した圧縮された複数の部分映像をそれぞれ伸張する部分映像伸張手順と、前記伝送路の受信側で、前記部分映像伸張手順が出力する複数の部分映像の各々の有効画像領域の上端あるいは下端の走査ラインに含まれる特定位置の連続する画素群からそれぞれフレーム番号の情報を抽出するフレーム番号抽出手順と、前記伝送路の受信側で、前記フレーム番号抽出手順が抽出したフレーム番号のうち、同一のフレーム番号を持つ複数の部分映像を同期させて空間的につなぎ合わせて、対応する入力映像と等価な画素構成の再生映像を出力する映像同期手順とを設けたことを特徴とする。
【００２３】
請求項４の方法を実施することにより、請求項１の装置と同様の映像伝送制御が実現する。
請求項５は、請求項４の映像伝送方法において、前記画素群置換手順では、入力映像のフレーム番号を２進数の複数ビットで表現し、フレーム番号の各ビットを有効画像領域の上端あるいは下端の走査ライン中の連続する複数画素に対応付けるとともに、フレーム番号のビット毎に、ビットの値が０の場合には対応する複数画素の全てを第１の値に置換し、ビットの値が１の場合には対応する複数画素の全てを第２の値に置換することを特徴とする。
【００２４】
請求項５の方法を実施することにより、請求項２の装置と同様の映像伝送制御が実現する。
【００２５】
請求項６は、請求項４の映像伝送方法において、前記映像同期手順では、各々の部分映像からフレーム番号の全ビットに対応付けられた第１画素群を抽出し、前記第１画素群から各ビットを表す第２画素群をそれぞれ抽出し、第２画素群に含まれる各画素の値の平均値もしくは総和を検出値として求め、ビットの０に対応付けられた第１の値とビットの１に対応付けられた第２の値との中間値に相当する閾値を用いて、ビット毎に前記検出値の１，０を識別し、全ビットの識別結果からフレーム番号を得ることを特徴とする。
【００２６】
請求項６の方法を実施することにより、請求項３の装置と同様の映像伝送制御が実現する。
請求項７は、入力映像を複数の部分映像に空間分割する映像分割手段と、分割された複数の部分映像をそれぞれ送信する複数の部分映像送信手段と、複数の伝送路を介して伝送された複数の部分映像をそれぞれ受信する複数の部分映像受信手段と、受信した複数の部分映像を合成して入力映像を再生する画像再生手段とで構成される映像伝送装置を制御するためのプログラムであって、前記伝送路の送信側で、前記映像分割手段が出力する複数の部分映像それぞれについて有効画像領域の上端あるいは下端の走査ラインに含まれる特定位置の連続した画素群を、対応する入力映像のフレーム番号を冗長表現した情報を表す画素群に置き換える画素群置換手順と、前記伝送路の送信側で、前記画素群置換手順が出力する部分映像毎に圧縮を行って前記複数の部分映像送信手段に出力する映像情報圧縮手順と、前記伝送路の受信側で、前記部分映像受信手段が受信した圧縮された複数の部分映像をそれぞれ伸張する部分映像伸張手順と、
前記伝送路の受信側で、前記部分映像伸張手順が出力する複数の部分映像の各々の有効画像領域の上端あるいは下端の走査ラインに含まれる特定位置の連続する画素群からそれぞれフレーム番号の情報を抽出するフレーム番号抽出手順と、前記伝送路の受信側で、前記フレーム番号抽出手順が抽出したフレーム番号のうち、同一のフレーム番号を持つ複数の部分映像を同期させて空間的につなぎ合わせて、対応する入力映像と等価な画素構成の再生映像を出力する映像同期手順とを設けたことを特徴とする。
【００２７】
請求項７のプログラムをコンピュータで実行することにより、請求項１の装置と同様の映像伝送制御が実現する。
請求項８は、請求項７のプログラムにおいて、前記画素群置換手順では、入力映像のフレーム番号を２進数の複数ビットで表現し、フレーム番号の各ビットを有効画像領域の上端あるいは下端の走査ラインに含まれる中の連続する複数画素に対応付けるとともに、フレーム番号のビット毎に、ビットの値が０の場合には対応する複数画素の全てを第１の値に置換し、ビットの値が１の場合には対応する複数画素の全てを第２の値に置換することを特徴とする。
【００２８】
請求項８のプログラムをコンピュータで実行することにより、請求項２の装置と同様の映像伝送制御が実現する。
【００２９】
請求項９は、請求項７のプログラムにおいて、前記映像同期手順では、各々の部分映像からフレーム番号の全ビットに対応付けられた第１画素群を抽出し、前記第１画素群から各ビットを表す第２画素群をそれぞれ抽出し、第２画素群に含まれる各画素の値の平均値もしくは総和を検出値として求め、ビットの０に対応付けられた第１の値とビットの１に対応付けられた第２の値との中間値に相当する閾値を用いて、ビット毎に前記検出値の１，０を識別し、全ビットの識別結果からフレーム番号を得ることを特徴とする。
【００３０】
請求項９のプログラムをコンピュータで実行することにより、請求項３の装置と同様の映像伝送制御が実現する。
請求項１０は、請求項７，請求項８及び請求項９のいずれかに記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。
請求項１０の記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータで実行することにより、請求項７〜請求項９と同様の映像伝送制御が実現する。
【００３１】
【発明の実施の形態】
本発明の映像伝送装置及び方法並びにプログラム及び記録媒体の１つの実施の形態について図１〜図５を参照して説明する。この形態は全ての請求項に対応する。
図１はこの形態の映像伝送装置の構成を示すブロック図である。図２はフレーム番号抽出回路の構成例を示すブロック図である。図３は入力映像の例を示す正面図である。図４は部分映像の例を示す正面図である。図５はフレーム番号と置換される画素群との対応関係を示す模式図である。
【００３２】
この形態では、請求項１の映像分割手段，部分映像送信手段，伝送路，部分映像受信手段，画像再生手段，画素群置換手段及び映像情報圧縮手段は、それぞれ，映像分割回路２，映像送信回路４，伝送路５，映像受信回路６，映像再生回路８，画素置換回路３及び映像圧縮回路１１に対応する。
【００３３】
また、部分映像伸張手段及び映像同期手段は、それぞれ映像伸張回路１２及び映像同期回路７に対応する。
この形態の映像伝送装置は、図１に示すように映像分割回路２，画素置換回路３，データ変換回路１３，映像圧縮回路１１，映像送信回路４，伝送路５，映像受信回路６，映像伸張回路１２，フレーム番号抽出回路１４，映像同期回路７及び映像再生回路８を備えている。
【００３４】
なお、図１に示す各回路の機能については、ハードウェアを用いて実現することもできるしコンピュータのソフトウェアで実現することもできる。
この例では、入力映像１を４つの部分映像１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄに分割する場合を想定しているので、映像圧縮回路１１，映像送信回路４，伝送路５，映像受信回路６，映像伸張回路１２及びフレーム番号抽出回路１４はそれぞれ４つ並列的に設けてある。
【００３５】
勿論、映像の分割数は４以外でもよいので、その分割数に応じて各回路や伝送路５の数を決定すればよい。ここでは、分割数が４の場合のみを想定して説明する。
この映像伝送装置に入力される入力映像１は、画像のフレーム毎に、図３，図４に示すように左上，右上，左下，右下の各部分映像１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄに４分割される。
【００３６】
４つの部分映像１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄの信号は、画素置換回路３からそれぞれ出力され同時に画素置換回路３に入力される。また、入力映像１のフレーム番号を示す信号が映像分割回路２から出力されデータ変換回路１３に入力される。
【００３７】
画素置換回路３は、４つの部分映像１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄのそれぞれについて、特定の走査ラインにある特定位置の連続した画素群の各画素を、冗長性を持たせたフレーム番号に相当する画素に置換する。
データ変換回路１３は、図５に示すようなフレーム番号を入力し、図５に示すような冗長表現されたフレーム番号を生成する。なお、ここでは説明を単純化するためにフレーム番号を２進数の３ビットで構成し、各ビットをそれぞれ４つの画素に対応付ける場合を想定している。
【００３８】
また、各画素は０〜１５（１６進数表記で０〜Ｆ）の階調を取りうるものとし、フレーム番号の各ビットの１／０を表す画素の階調に、ＨＩＧＨ＝１５／ＬＯＷ＝０を割り当ててある。
この場合、フレーム番号は１０進数で０〜７のいずれかの値になる。また、冗長表現されたフレーム番号のビットｂ２，ｂ１，ｂ０にそれぞれ４画素が対応付けられ、３ビットのフレーム番号に１２画素が対応付けられる。
【００３９】
従って、図５に示すように、例えばフレーム番号が１０進数の５、すなわち２進数の「１０１」である場合には、１２画素の最初の４画素全てがビットの「１」を表す階調「Ｆ」に対応付けられ、１２画素の次の４画素全てがビットの「０」を表す階調「０」に対応付けられ、１２画素の最後の４画素全てがビットの「１」を表す階調「Ｆ」に対応付けられる。
【００４０】
このような冗長表現されたフレーム番号を表す１２画素分のデータがデータ変換回路１３から出力される。すなわち、データ変換回路１３は入力されるフレーム番号を冗長表現されたフレーム番号に変換する。
画素置換回路３は、映像分割回路２から入力される部分映像１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄのそれぞれについて、部分映像中の特定の走査ラインの特定位置にある１２画素を、データ変換回路１３から出力される冗長表現されたフレーム番号のデータに置き換える。
【００４１】
特定の走査ラインとは、例えば無効画像領域あるいは有効画像領域の上端あるいは下端などである。
図４に示す具体例においては、左上及び右上の部分映像１ａ，１ｂについては有効画像領域の最初の走査ラインを特定の走査ラインに割り当て、左下及び右下の部分映像１ｃ，１ｄについては有効画像領域の最終走査ラインを特定の走査ラインに割り当ててある。
【００４２】
従って、画素置換回路３が出力する部分映像１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄのそれぞれには、冗長表現されたフレーム番号の情報を示す１２画素がそれぞれ含まれている。
３から出力される各部分映像１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄは、それぞれ独立した映像圧縮回路１１(1)，１１(2)，１１(3)，１１(4)に入力される。各映像圧縮回路１１は、伝送する部分映像の情報量を減らすために、入力される部分映像を例えばＭＰＥＧ２のような映像圧縮手法を用いて圧縮する。
【００４３】
各映像圧縮回路１１(1)，１１(2)，１１(3)，１１(4)で圧縮された部分映像１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄは、それぞれ映像送信回路４(1)，４(2)，４(3)，４(4)で情報伝送に適した信号に変換され、伝送路５(1)，５(2)，５(3)，５(4)に送出される。
部分映像１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄは、それぞれ伝送路５(1)，５(2)，５(3)，５(4)を経由して映像受信回路６(1)，６(2)，６(3)，６(4)で受信される。
【００４４】
映像伸張回路１２(1)，１２(2)，１２(3)，１２(4)は、それぞれ映像受信回路６(1)，６(2)，６(3)，６(4)で受信された部分映像１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄを伸張して圧縮前の各部分映像を再生する。
映像同期回路７は、受信した部分映像１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄをそれぞれ一時的に蓄積し、時間（フレーム）が揃うように信号処理する。すなわち、各部分映像１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄが出力されるタイミングを調整し、同一フレームに属する４つの部分映像１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄを同期させて同時に出力する。
【００４５】
１つの入力映像１に対して４つの部分映像１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄは同時に映像分割回路２から出力されるが、映像圧縮回路１１(1)，１１(2)，１１(3)，１１(4)における圧縮処理の所要時間，伝送路５(1)，５(2)，５(3)，５(4)における遅延時間，映像伸張回路１２(1)，１２(2)，１２(3)，１２(4)における伸張処理の所要時間の違いなどの影響を受けるため、同一フレームの部分映像１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄが映像同期回路７の入力に同時に到着するとは限らない。すなわち、映像同期回路７の入力側では部分映像１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄは非同期である。
【００４６】
しかし、映像同期回路７が出力のタイミングを調整するので、映像再生回路８に入力される部分映像１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄのフレームを同期させることができる。
一方、フレーム番号抽出回路１４(1)，１４(2)，１４(3)，１４(4)は、それぞれ受信した部分映像１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄからフレーム番号を抽出する。抽出されたフレーム番号の情報は映像同期回路７に入力され、同期のために利用される。
【００４７】
フレーム番号抽出回路１４は、例えば図２に示すように構成される。図２の例では、フレーム番号抽出回路１４には特定画素群抽出回路２１，３つの総和算出回路２２及び３つの比較回路２３が備わっている。
特定画素群抽出回路２１は、入力された部分映像（１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄのいずれか）における特定の走査ラインの特定位置から、例えば図４に示すような連続する１２画素を抽出する。
【００４８】
特定画素群抽出回路２１が抽出した１２画素のうち、最初の４画素の情報（画素毎の階調）は総和算出回路２２(1)の入力に印加され、次の４画素の情報は総和算出回路２２(2)の入力に印加され、最後の４画素の情報は総和算出回路２２(3)の入力に印加される。
【００４９】
各総和算出回路２２(1)，２２(2)，２２(3)の入力に印加される各々４画素の情報は、それぞれ冗長表現されたフレーム番号のビットｂ０，ｂ１，ｂ２に相当する。
各総和算出回路２２(1)，２２(2)，２２(3)は、それぞれに入力される４画素の階調の総和を算出する。その結果がそれぞれ比較回路２３(1)，２３(2)，２３(3)の一方の入力に印加される。また、比較回路２３(1)，２３(2)，２３(3)の他方の入力には予め定めた閾値ｔｈが印加される。
【００５０】
この例では閾値ｔｈを次のように定めてある。
ｔｈ＝（ＨＩＧＨ＋ＬＯＷ）×４／２
すなわち、ビットの「１」に対応する階調「ＨＩＧＨ」とビットの「０」に対応する階調「ＬＯＷ」との中間値を閾値ｔｈに定めてある。
各比較回路２３は、総和算出回路２２から印加される値（４画素の階調の総和）ｘを閾値ｔｈと比較し、その結果を２値信号として出力する。すなわち、（ｘ＜ｔｈ）であれば出力の２値信号を「０」に定め、（ｘ≧ｔｈ）であれば出力の２値信号を「１」に定める。
【００５１】
画素置換回路３で置換される画素の値は「ＨＩＧＨ」及び「ＬＯＷ」のいずれかである。しかし、映像受信回路６で受信され映像伸張回路１２から出力される部分映像は、映像圧縮及び伸長の処理を受けているため、映像分割回路２から出力される部分映像と類似しているものの、厳密には等しくなく、変形されている。また、各部分映像内の特定の画素群、すなわちフレーム番号に相当する画素も同様な変形を受ける。
【００５２】
そのため、特定画素群抽出回路２１が抽出した各画素の値は「ＨＩＧＨ」，「ＬＯＷ」のいずれかであるとは限らない。
しかし、図２のフレーム番号抽出回路１４においては、４画素の総和を総和算出回路２２で算出し、「ＨＩＧＨ」，「ＬＯＷ」の中間値である閾値ｔｈを用いて各ビットの識別を行うので、各画素の階調が多少の変形の影響を受けている場合であっても、正しいビットの値を再現できる。すなわち、フレーム番号の冗長性のために変形の影響を避けることができる。
【００５３】
従って、比較回路２３(1)，２３(2)，２３(3)の出力に現れる３ビットの２値信号は各部分画像に付加されたフレーム番号を表す。
このようにして各部分映像１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄからそれぞれ検出されたフレーム番号を用いて、映像同期回路７はフレーム番号が同一の４つの部分映像１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄを１組の映像として同時に出力する。
【００５４】
映像再生回路８は、映像同期回路７から出力される４つの部分映像１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄを空間的につなぎ合わせて入力映像１と等価な１つの再生映像９を生成する。
このように、あらかじめフレーム番号を表す画素に冗長性を持たせておくことで、圧縮／伸長処理を受けて変形した画素についても、受信側でフレーム番号に相当する画素群を抽出し閾値処理をすることで、ある圧縮度の範囲内であれば、正しくフレーム情報を再生することができる。
【００５５】
特に、通常使用される圧縮処理では、広く普及しているＭＰＥＧ２のように、ＤＣＴ変換を用いて映像の高周波成分を捨て、低周波成分側を残すことで圧縮を実現することが多い。この場合、圧縮及び伸長処理された再生映像は、混入する高周波成分の雑音は比較的大きく、混入する低周波数成分の雑音は比較的少ない特徴を持つ。
【００５６】
本発明では、同一の走査ライン上にフレーム番号の各ビットを表す画素列（本例では４画素）を連続的に配置してある。前述したように、混入する比較的大きな高周波成分雑音により４画素それぞれの画素値の変化は比較的大きい。しかし、混入する低周波数成分の雑音は比較的少ないため、連続する４画素の直流成分（ＤＣ成分）つまり４画素の平均値は変化が少ない。
【００５７】
つまり、本発明では個々の画素値では圧縮による変化の大きい４画素をそのまま使用するのではなく、より変化の少ない４画素の平均値をもとに閾値処理して、フレーム番号を再生するため、より高い圧縮度で圧縮しても正しいフレーム番号を再生することができる。
圧縮による画素値の変化の具体例について説明する。例えば、送信側の画素置換回路３においてフレーム番号ｉ＝５である場合に、そのフレーム番号を表す１２個の画素の画素値（階調）は「ＦＦＦＦ００００ＦＦＦＦ」（１６進表示）になるが、圧縮／伸長処理の影響を受けて変形し、受信側の映像同期回路７の入力では、例えば「ＥＣＢＡ１４３４ＡＣＤＥ」（１６進表示）等になる。このような変形が生じる場合であっても、図２のフレーム番号抽出回路１４は正しいフレーム番号「５」を３ビットの２値信号として出力する。
【００５８】
また、より高い圧縮度の場合であっても、フレーム番号の各ビットに対応付ける画素数（本例では４）を更に大きくすれば、正しくフレーム番号を再生することができる。すなわち、フレーム番号の各ビットに対応付ける画素数については、圧縮度に応じて決定すればよい。
なお、フレーム番号を構成する２進数のビット数については、フレーム番号取りうる値の範囲により必要に応じて変更すればよい。
【００５９】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、あらかじめフレーム番号を表す画素に冗長性を持たせておくので、圧縮／伸長処理を受けて画素が変形する場合であっても、受信側で正しいフレーム番号を検出でき、複数の部分映像を正しくつなぎ合わせて再生することができる。
【００６０】
このため、画素数の大きい映像を伝送する場合であっても、広帯域に対応した高価な映像伝送装置を使用することなく、正しく映像を伝送できる。従って、安価な映像伝送が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態の映像伝送装置の構成を示すブロック図である。
【図２】フレーム番号抽出回路の構成例を示すブロック図である。
【図３】入力映像の例を示す正面図である。
【図４】部分映像の例を示す正面図である。
【図５】フレーム番号と置換される画素群との対応関係を示す模式図である。
【図６】従来技術の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ 入力映像
１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ 部分映像
２ 映像分割回路
３ 画素置換回路
４ 映像送信回路
５ 伝送路
６ 映像受信回路
７ 映像同期回路
８ 映像再生回路
９ 再生映像
１１ 映像圧縮回路
１２ 映像伸張回路
１３ データ変換回路
１４ フレーム番号抽出回路
２１ 特定画素群抽出回路
２２ 総和算出回路
２３ 比較回路
ｂ０，ｂ１，ｂ２ ビット
【発明の属する技術分野】
本発明は、入力映像を複数に分割して伝送する映像伝送装置及び方法並びにプログラム及び記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、ＨＤＴＶ（High-Definision TV）のように画像フレームを構成する画素数が大きい映像を伝送しようとする場合には、画素数に応じた大きな帯域幅が必要になる。従って、大きな帯域幅に対応した特別な映像伝送装置や高帯域の伝送路が必要とされる。しかし、このような映像伝送装置は一般的に高価であり実用的でない。
【０００３】
そこで、コストを低減するために、従来より図６に示すようなシステムを構成することが提案されている。すなわち、送信側では伝送する映像を複数の領域に分割するとともに、比較的帯域の小さい安価な複数の映像伝送装置を用いて複数の分割映像を同時に伝送し、受信側では複数の分割映像を合成して画素数の大きい元の画像を再生する。
【０００４】
図６においては、入力映像を例えば図３に示すような位置で４つの映像領域（１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ）に分割して伝送する場合を想定している。すなわち、入力映像１は映像分割回路２に入力され、４つの部分映像１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄに分割される。
４つの部分映像１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄは、独立した４つの映像送信回路４(1)，４(2)，４(3)，４(4)にそれぞれ入力される。映像送信回路４(1)，４(2)，４(3)，４(4)から送信される４つの部分映像１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄは、独立した４つの伝送路５(1)，５(2)，５(3)，５(4)を経由して伝送され、それぞれ独立した４つの映像受信回路６(1)，６(2)，６(3)，６(4)で受信される。
【０００５】
映像受信回路６(1)，６(2)，６(3)，６(4)で受信された４つの部分映像１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄは、映像再生回路８においてつなぎ合わされ、元の入力映像１と同じ映像として再生される。
各々の映像送信回路４及び各々の映像受信回路６はそれぞれ帯域の小さい部分映像１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄだけを処理するので、これらの回路には市販の安価な装置をそのまま採用することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来の映像伝送装置においては、分割された部分映像１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄが各映像送信回路４(1)，４(2)，４(3)，４(4)に入力されてから、伝送路５(1)，５(2)，５(3)，５(4)を通り、映像受信回路６(1)，６(2)，６(3)，６(4)で受信され映像再生回路８の入力に到着するまでの所要時間（遅延時間）が部分映像１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ毎に異なる可能性がある。
【０００７】
従って、映像再生回路８は時間的に異なる入力映像１から分割された部分映像１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄをつなぎ合わせて誤った再生映像９を生成する可能性がある。
このような誤動作を防ぐためには、映像再生回路８においてつなぎ合わせる部分映像１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄの時間を合わせるように処理すればよい。
【０００８】
例えば、各映像送信回路４(1)，４(2)，４(3)，４(4)において部分映像１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄが入力された時刻の情報を付加して部分映像１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄを出力するようにすれば、映像再生回路８はつなぎ合わせる部分映像１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄの時間を合わせることができる。
ところが、４つの映像送信回路４(1)，４(2)，４(3)，４(4)は独立した装置なので、それぞれに内蔵されている時計の時刻は一致しない。従って、４つの映像送信回路４(1)，４(2)，４(3)，４(4)がそれぞれの部分映像１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄに付加する時刻を合わせるためには、例えば１つの映像送信回路４(1)の時刻を他の映像送信回路４(2)，４(3)，４(4)の時計回路にコピーするような機能が必要とされる。
【０００９】
しかし、一般に市販されている映像伝送装置においては図６に示すような複数の装置の並列動作を想定していないので、４つの映像送信回路４(1)，４(2)，４(3)，４(4)の時刻を合わせることができない。
従って、４つの映像送信回路４(1)，４(2)，４(3)，４(4)の時刻を合わせるためには映像伝送装置に改造を加える必要があり、安価にシステムを構成することができない。
【００１０】
本発明は、広帯域の映像を安価な装置を用いて伝送するとともに、時間ずれのない映像を受信側で再生することが可能な映像伝送装置及び方法並びにプログラム及び記録媒体を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１は、入力映像を複数の部分映像に空間分割する映像分割手段と、分割された複数の部分映像をそれぞれ送信する複数の部分映像送信手段と、複数の伝送路を介して伝送された複数の部分映像をそれぞれ受信する複数の部分映像受信手段と、受信した複数の部分映像を合成して入力映像を再生する画像再生手段とで構成される映像伝送装置において、前記伝送路の送信側に、前記映像分割手段が出力する複数の部分映像それぞれについて有効画像領域の上端あるいは下端の走査ラインに含まれる特定位置の連続した画素群を、対応する入力映像のフレーム番号を冗長表現した情報を表す画素群に置き換える画素群置換手段と、前記画素群置換手段が出力する部分映像毎に圧縮を行って前記複数の部分映像送信手段に出力する映像情報圧縮手段とを設け、前記伝送路の受信側に、前記部分映像受信手段が受信した圧縮された複数の部分映像をそれぞれ伸張する部分映像伸張手段と、前記部分映像伸張手段が出力する複数の部分映像の各々の有効画像領域の上端あるいは下端の走査ラインに含まれる特定位置の連続する画素群からそれぞれフレーム番号の情報を抽出するフレーム番号抽出手段と、前記フレーム番号抽出手段が抽出したフレーム番号のうち、同一のフレーム番号を持つ複数の部分映像を同期させて空間的につなぎ合わせて、対応する入力映像と等価な画素構成の再生映像を出力する映像同期手段とを設けたことを特徴とする。
【００１２】
請求項１においては、フレーム番号の情報を各々の分割映像に含めて伝送する。また、送信側では例えばＭＰＥＧ２のような映像の圧縮を行い、受信側では圧縮された映像の伸張を行うことを想定している。
【００１３】
フレーム番号は１つの入力映像から分割された全ての分割映像に共通なので、フレーム番号が同じ複数の分割映像をつなぎ合わせることで元の入力映像を再生できる。
しかし、映像の圧縮／伸張を行うと、ＤＣＴ変換などによって映像の高周波成分が捨てられたり、高周波成分の雑音成分が増えるので、伝送されたフレーム番号の情報を受信側で正しく認識できなくなる可能性がある。
【００１４】
そこで、請求項１では入力映像の有効画像領域の上端あるいは下端の走査ラインに含まれる特定位置の連続した画素群を、入力映像のフレーム番号を冗長表現した画素情報によって置き換える。従って、伝送される分割映像上の特定の画素群がフレーム番号を冗長表現しているので、圧縮によって情報が多少変形されている場合であっても正しいフレーム番号を受信側で認識することが可能である。
【００１５】
従って、受信側の映像同期手段は受信した複数の部分映像の各々の有効画像領域の上端あるいは下端の走査ラインに含まれる特定位置の連続する画素群からそれぞれフレーム番号の情報を抽出し、同一のフレーム番号を持つ複数の部分映像を同期させて出力する。
このため、入力映像から分割された複数の部分映像が互いに異なる遅延時間の経過後に受信される場合であっても、同じフレームの部分映像をつなぎ合わせて正しい映像を再生できる。
また、部分映像受信手段としては市販の安価な映像送信装置を改造することなくそのまま利用できるので、安価な映像伝送装置を実現できる。
【００１６】
請求項２は、請求項１の映像伝送装置において、前記画素群置換手段は、入力映像のフレーム番号を２進数の複数ビットで表現し、フレーム番号の各ビットを有効画像領域の上端あるいは下端の走査ライン中の連続する複数画素に対応付けるとともに、フレーム番号のビット毎に、ビットの値が０の場合には対応する複数画素の全てを第１の値に置換し、ビットの値が１の場合には対応する複数画素の全てを第２の値に置換することを特徴とする。
【００１７】
請求項２においては、フレーム番号をビット毎に連続する複数画素に対応付けるので、各々のビットの値を冗長表現することができる。また、各ビットを連続する複数画素に対応付けるので、この信号の周波数を下げることができ、圧縮／伸張の影響を受けにくくなる。
【００２１】
請求項３は、請求項１の映像伝送装置において、前記映像同期手段は、各々の部分映像からフレーム番号の全ビットに対応付けられた第１画素群を抽出し、前記第１画素群から各ビットを表す第２画素群をそれぞれ抽出し、第２画素群に含まれる各画素の値の平均値もしくは総和を検出値として求め、ビットの０に対応付けられた第１の値とビットの１に対応付けられた第２の値との中間値に相当する閾値を用いて、ビット毎に前記検出値の１，０を識別し、全ビットの識別結果からフレーム番号を得ることを特徴とする。
【００２２】
請求項３においては、受信した部分映像の中から、冗長表現されたフレーム番号の情報を抽出し、フレーム番号を認識することができる。
請求項４は、入力映像を複数の部分映像に空間分割する映像分割手段と、分割された複数の部分映像をそれぞれ送信する複数の部分映像送信手段と、複数の伝送路を介して伝送された複数の部分映像をそれぞれ受信する複数の部分映像受信手段と、受信した複数の部分映像を合成して入力映像を再生する画像再生手段とで構成される映像伝送装置を制御するための映像伝送方法であって、前記伝送路の送信側で、前記映像分割手段が出力する複数の部分映像それぞれについて有効画像領域の上端あるいは下端の走査ラインに含まれる特定位置の連続した画素群を、対応する入力映像のフレーム番号を冗長表現した情報を表す画素群に置き換える画素群置換手順と、
前記伝送路の送信側で、前記画素群置換手順が出力する部分映像毎に圧縮を行って前記複数の部分映像送信手段に出力する映像情報圧縮手順と、前記伝送路の受信側で、前記部分映像受信手段が受信した圧縮された複数の部分映像をそれぞれ伸張する部分映像伸張手順と、前記伝送路の受信側で、前記部分映像伸張手順が出力する複数の部分映像の各々の有効画像領域の上端あるいは下端の走査ラインに含まれる特定位置の連続する画素群からそれぞれフレーム番号の情報を抽出するフレーム番号抽出手順と、前記伝送路の受信側で、前記フレーム番号抽出手順が抽出したフレーム番号のうち、同一のフレーム番号を持つ複数の部分映像を同期させて空間的につなぎ合わせて、対応する入力映像と等価な画素構成の再生映像を出力する映像同期手順とを設けたことを特徴とする。
【００２３】
請求項４の方法を実施することにより、請求項１の装置と同様の映像伝送制御が実現する。
請求項５は、請求項４の映像伝送方法において、前記画素群置換手順では、入力映像のフレーム番号を２進数の複数ビットで表現し、フレーム番号の各ビットを有効画像領域の上端あるいは下端の走査ライン中の連続する複数画素に対応付けるとともに、フレーム番号のビット毎に、ビットの値が０の場合には対応する複数画素の全てを第１の値に置換し、ビットの値が１の場合には対応する複数画素の全てを第２の値に置換することを特徴とする。
【００２４】
請求項５の方法を実施することにより、請求項２の装置と同様の映像伝送制御が実現する。
【００２５】
請求項６は、請求項４の映像伝送方法において、前記映像同期手順では、各々の部分映像からフレーム番号の全ビットに対応付けられた第１画素群を抽出し、前記第１画素群から各ビットを表す第２画素群をそれぞれ抽出し、第２画素群に含まれる各画素の値の平均値もしくは総和を検出値として求め、ビットの０に対応付けられた第１の値とビットの１に対応付けられた第２の値との中間値に相当する閾値を用いて、ビット毎に前記検出値の１，０を識別し、全ビットの識別結果からフレーム番号を得ることを特徴とする。
【００２６】
請求項６の方法を実施することにより、請求項３の装置と同様の映像伝送制御が実現する。
請求項７は、入力映像を複数の部分映像に空間分割する映像分割手段と、分割された複数の部分映像をそれぞれ送信する複数の部分映像送信手段と、複数の伝送路を介して伝送された複数の部分映像をそれぞれ受信する複数の部分映像受信手段と、受信した複数の部分映像を合成して入力映像を再生する画像再生手段とで構成される映像伝送装置を制御するためのプログラムであって、前記伝送路の送信側で、前記映像分割手段が出力する複数の部分映像それぞれについて有効画像領域の上端あるいは下端の走査ラインに含まれる特定位置の連続した画素群を、対応する入力映像のフレーム番号を冗長表現した情報を表す画素群に置き換える画素群置換手順と、前記伝送路の送信側で、前記画素群置換手順が出力する部分映像毎に圧縮を行って前記複数の部分映像送信手段に出力する映像情報圧縮手順と、前記伝送路の受信側で、前記部分映像受信手段が受信した圧縮された複数の部分映像をそれぞれ伸張する部分映像伸張手順と、
前記伝送路の受信側で、前記部分映像伸張手順が出力する複数の部分映像の各々の有効画像領域の上端あるいは下端の走査ラインに含まれる特定位置の連続する画素群からそれぞれフレーム番号の情報を抽出するフレーム番号抽出手順と、前記伝送路の受信側で、前記フレーム番号抽出手順が抽出したフレーム番号のうち、同一のフレーム番号を持つ複数の部分映像を同期させて空間的につなぎ合わせて、対応する入力映像と等価な画素構成の再生映像を出力する映像同期手順とを設けたことを特徴とする。
【００２７】
請求項７のプログラムをコンピュータで実行することにより、請求項１の装置と同様の映像伝送制御が実現する。
請求項８は、請求項７のプログラムにおいて、前記画素群置換手順では、入力映像のフレーム番号を２進数の複数ビットで表現し、フレーム番号の各ビットを有効画像領域の上端あるいは下端の走査ラインに含まれる中の連続する複数画素に対応付けるとともに、フレーム番号のビット毎に、ビットの値が０の場合には対応する複数画素の全てを第１の値に置換し、ビットの値が１の場合には対応する複数画素の全てを第２の値に置換することを特徴とする。
【００２８】
請求項８のプログラムをコンピュータで実行することにより、請求項２の装置と同様の映像伝送制御が実現する。
【００２９】
請求項９は、請求項７のプログラムにおいて、前記映像同期手順では、各々の部分映像からフレーム番号の全ビットに対応付けられた第１画素群を抽出し、前記第１画素群から各ビットを表す第２画素群をそれぞれ抽出し、第２画素群に含まれる各画素の値の平均値もしくは総和を検出値として求め、ビットの０に対応付けられた第１の値とビットの１に対応付けられた第２の値との中間値に相当する閾値を用いて、ビット毎に前記検出値の１，０を識別し、全ビットの識別結果からフレーム番号を得ることを特徴とする。
【００３０】
請求項９のプログラムをコンピュータで実行することにより、請求項３の装置と同様の映像伝送制御が実現する。
請求項１０は、請求項７，請求項８及び請求項９のいずれかに記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。
請求項１０の記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータで実行することにより、請求項７〜請求項９と同様の映像伝送制御が実現する。
【００３１】
【発明の実施の形態】
本発明の映像伝送装置及び方法並びにプログラム及び記録媒体の１つの実施の形態について図１〜図５を参照して説明する。この形態は全ての請求項に対応する。
図１はこの形態の映像伝送装置の構成を示すブロック図である。図２はフレーム番号抽出回路の構成例を示すブロック図である。図３は入力映像の例を示す正面図である。図４は部分映像の例を示す正面図である。図５はフレーム番号と置換される画素群との対応関係を示す模式図である。
【００３２】
この形態では、請求項１の映像分割手段，部分映像送信手段，伝送路，部分映像受信手段，画像再生手段，画素群置換手段及び映像情報圧縮手段は、それぞれ，映像分割回路２，映像送信回路４，伝送路５，映像受信回路６，映像再生回路８，画素置換回路３及び映像圧縮回路１１に対応する。
【００３３】
また、部分映像伸張手段及び映像同期手段は、それぞれ映像伸張回路１２及び映像同期回路７に対応する。
この形態の映像伝送装置は、図１に示すように映像分割回路２，画素置換回路３，データ変換回路１３，映像圧縮回路１１，映像送信回路４，伝送路５，映像受信回路６，映像伸張回路１２，フレーム番号抽出回路１４，映像同期回路７及び映像再生回路８を備えている。
【００３４】
なお、図１に示す各回路の機能については、ハードウェアを用いて実現することもできるしコンピュータのソフトウェアで実現することもできる。
この例では、入力映像１を４つの部分映像１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄに分割する場合を想定しているので、映像圧縮回路１１，映像送信回路４，伝送路５，映像受信回路６，映像伸張回路１２及びフレーム番号抽出回路１４はそれぞれ４つ並列的に設けてある。
【００３５】
勿論、映像の分割数は４以外でもよいので、その分割数に応じて各回路や伝送路５の数を決定すればよい。ここでは、分割数が４の場合のみを想定して説明する。
この映像伝送装置に入力される入力映像１は、画像のフレーム毎に、図３，図４に示すように左上，右上，左下，右下の各部分映像１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄに４分割される。
【００３６】
４つの部分映像１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄの信号は、画素置換回路３からそれぞれ出力され同時に画素置換回路３に入力される。また、入力映像１のフレーム番号を示す信号が映像分割回路２から出力されデータ変換回路１３に入力される。
【００３７】
画素置換回路３は、４つの部分映像１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄのそれぞれについて、特定の走査ラインにある特定位置の連続した画素群の各画素を、冗長性を持たせたフレーム番号に相当する画素に置換する。
データ変換回路１３は、図５に示すようなフレーム番号を入力し、図５に示すような冗長表現されたフレーム番号を生成する。なお、ここでは説明を単純化するためにフレーム番号を２進数の３ビットで構成し、各ビットをそれぞれ４つの画素に対応付ける場合を想定している。
【００３８】
また、各画素は０〜１５（１６進数表記で０〜Ｆ）の階調を取りうるものとし、フレーム番号の各ビットの１／０を表す画素の階調に、ＨＩＧＨ＝１５／ＬＯＷ＝０を割り当ててある。
この場合、フレーム番号は１０進数で０〜７のいずれかの値になる。また、冗長表現されたフレーム番号のビットｂ２，ｂ１，ｂ０にそれぞれ４画素が対応付けられ、３ビットのフレーム番号に１２画素が対応付けられる。
【００３９】
従って、図５に示すように、例えばフレーム番号が１０進数の５、すなわち２進数の「１０１」である場合には、１２画素の最初の４画素全てがビットの「１」を表す階調「Ｆ」に対応付けられ、１２画素の次の４画素全てがビットの「０」を表す階調「０」に対応付けられ、１２画素の最後の４画素全てがビットの「１」を表す階調「Ｆ」に対応付けられる。
【００４０】
このような冗長表現されたフレーム番号を表す１２画素分のデータがデータ変換回路１３から出力される。すなわち、データ変換回路１３は入力されるフレーム番号を冗長表現されたフレーム番号に変換する。
画素置換回路３は、映像分割回路２から入力される部分映像１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄのそれぞれについて、部分映像中の特定の走査ラインの特定位置にある１２画素を、データ変換回路１３から出力される冗長表現されたフレーム番号のデータに置き換える。
【００４１】
特定の走査ラインとは、例えば無効画像領域あるいは有効画像領域の上端あるいは下端などである。
図４に示す具体例においては、左上及び右上の部分映像１ａ，１ｂについては有効画像領域の最初の走査ラインを特定の走査ラインに割り当て、左下及び右下の部分映像１ｃ，１ｄについては有効画像領域の最終走査ラインを特定の走査ラインに割り当ててある。
【００４２】
従って、画素置換回路３が出力する部分映像１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄのそれぞれには、冗長表現されたフレーム番号の情報を示す１２画素がそれぞれ含まれている。
３から出力される各部分映像１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄは、それぞれ独立した映像圧縮回路１１(1)，１１(2)，１１(3)，１１(4)に入力される。各映像圧縮回路１１は、伝送する部分映像の情報量を減らすために、入力される部分映像を例えばＭＰＥＧ２のような映像圧縮手法を用いて圧縮する。
【００４３】
各映像圧縮回路１１(1)，１１(2)，１１(3)，１１(4)で圧縮された部分映像１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄは、それぞれ映像送信回路４(1)，４(2)，４(3)，４(4)で情報伝送に適した信号に変換され、伝送路５(1)，５(2)，５(3)，５(4)に送出される。
部分映像１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄは、それぞれ伝送路５(1)，５(2)，５(3)，５(4)を経由して映像受信回路６(1)，６(2)，６(3)，６(4)で受信される。
【００４４】
映像伸張回路１２(1)，１２(2)，１２(3)，１２(4)は、それぞれ映像受信回路６(1)，６(2)，６(3)，６(4)で受信された部分映像１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄを伸張して圧縮前の各部分映像を再生する。
映像同期回路７は、受信した部分映像１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄをそれぞれ一時的に蓄積し、時間（フレーム）が揃うように信号処理する。すなわち、各部分映像１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄが出力されるタイミングを調整し、同一フレームに属する４つの部分映像１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄを同期させて同時に出力する。
【００４５】
１つの入力映像１に対して４つの部分映像１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄは同時に映像分割回路２から出力されるが、映像圧縮回路１１(1)，１１(2)，１１(3)，１１(4)における圧縮処理の所要時間，伝送路５(1)，５(2)，５(3)，５(4)における遅延時間，映像伸張回路１２(1)，１２(2)，１２(3)，１２(4)における伸張処理の所要時間の違いなどの影響を受けるため、同一フレームの部分映像１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄが映像同期回路７の入力に同時に到着するとは限らない。すなわち、映像同期回路７の入力側では部分映像１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄは非同期である。
【００４６】
しかし、映像同期回路７が出力のタイミングを調整するので、映像再生回路８に入力される部分映像１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄのフレームを同期させることができる。
一方、フレーム番号抽出回路１４(1)，１４(2)，１４(3)，１４(4)は、それぞれ受信した部分映像１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄからフレーム番号を抽出する。抽出されたフレーム番号の情報は映像同期回路７に入力され、同期のために利用される。
【００４７】
フレーム番号抽出回路１４は、例えば図２に示すように構成される。図２の例では、フレーム番号抽出回路１４には特定画素群抽出回路２１，３つの総和算出回路２２及び３つの比較回路２３が備わっている。
特定画素群抽出回路２１は、入力された部分映像（１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄのいずれか）における特定の走査ラインの特定位置から、例えば図４に示すような連続する１２画素を抽出する。
【００４８】
特定画素群抽出回路２１が抽出した１２画素のうち、最初の４画素の情報（画素毎の階調）は総和算出回路２２(1)の入力に印加され、次の４画素の情報は総和算出回路２２(2)の入力に印加され、最後の４画素の情報は総和算出回路２２(3)の入力に印加される。
【００４９】
各総和算出回路２２(1)，２２(2)，２２(3)の入力に印加される各々４画素の情報は、それぞれ冗長表現されたフレーム番号のビットｂ０，ｂ１，ｂ２に相当する。
各総和算出回路２２(1)，２２(2)，２２(3)は、それぞれに入力される４画素の階調の総和を算出する。その結果がそれぞれ比較回路２３(1)，２３(2)，２３(3)の一方の入力に印加される。また、比較回路２３(1)，２３(2)，２３(3)の他方の入力には予め定めた閾値ｔｈが印加される。
【００５０】
この例では閾値ｔｈを次のように定めてある。
ｔｈ＝（ＨＩＧＨ＋ＬＯＷ）×４／２
すなわち、ビットの「１」に対応する階調「ＨＩＧＨ」とビットの「０」に対応する階調「ＬＯＷ」との中間値を閾値ｔｈに定めてある。
各比較回路２３は、総和算出回路２２から印加される値（４画素の階調の総和）ｘを閾値ｔｈと比較し、その結果を２値信号として出力する。すなわち、（ｘ＜ｔｈ）であれば出力の２値信号を「０」に定め、（ｘ≧ｔｈ）であれば出力の２値信号を「１」に定める。
【００５１】
画素置換回路３で置換される画素の値は「ＨＩＧＨ」及び「ＬＯＷ」のいずれかである。しかし、映像受信回路６で受信され映像伸張回路１２から出力される部分映像は、映像圧縮及び伸長の処理を受けているため、映像分割回路２から出力される部分映像と類似しているものの、厳密には等しくなく、変形されている。また、各部分映像内の特定の画素群、すなわちフレーム番号に相当する画素も同様な変形を受ける。
【００５２】
そのため、特定画素群抽出回路２１が抽出した各画素の値は「ＨＩＧＨ」，「ＬＯＷ」のいずれかであるとは限らない。
しかし、図２のフレーム番号抽出回路１４においては、４画素の総和を総和算出回路２２で算出し、「ＨＩＧＨ」，「ＬＯＷ」の中間値である閾値ｔｈを用いて各ビットの識別を行うので、各画素の階調が多少の変形の影響を受けている場合であっても、正しいビットの値を再現できる。すなわち、フレーム番号の冗長性のために変形の影響を避けることができる。
【００５３】
従って、比較回路２３(1)，２３(2)，２３(3)の出力に現れる３ビットの２値信号は各部分画像に付加されたフレーム番号を表す。
このようにして各部分映像１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄからそれぞれ検出されたフレーム番号を用いて、映像同期回路７はフレーム番号が同一の４つの部分映像１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄを１組の映像として同時に出力する。
【００５４】
映像再生回路８は、映像同期回路７から出力される４つの部分映像１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄを空間的につなぎ合わせて入力映像１と等価な１つの再生映像９を生成する。
このように、あらかじめフレーム番号を表す画素に冗長性を持たせておくことで、圧縮／伸長処理を受けて変形した画素についても、受信側でフレーム番号に相当する画素群を抽出し閾値処理をすることで、ある圧縮度の範囲内であれば、正しくフレーム情報を再生することができる。
【００５５】
特に、通常使用される圧縮処理では、広く普及しているＭＰＥＧ２のように、ＤＣＴ変換を用いて映像の高周波成分を捨て、低周波成分側を残すことで圧縮を実現することが多い。この場合、圧縮及び伸長処理された再生映像は、混入する高周波成分の雑音は比較的大きく、混入する低周波数成分の雑音は比較的少ない特徴を持つ。
【００５６】
本発明では、同一の走査ライン上にフレーム番号の各ビットを表す画素列（本例では４画素）を連続的に配置してある。前述したように、混入する比較的大きな高周波成分雑音により４画素それぞれの画素値の変化は比較的大きい。しかし、混入する低周波数成分の雑音は比較的少ないため、連続する４画素の直流成分（ＤＣ成分）つまり４画素の平均値は変化が少ない。
【００５７】
つまり、本発明では個々の画素値では圧縮による変化の大きい４画素をそのまま使用するのではなく、より変化の少ない４画素の平均値をもとに閾値処理して、フレーム番号を再生するため、より高い圧縮度で圧縮しても正しいフレーム番号を再生することができる。
圧縮による画素値の変化の具体例について説明する。例えば、送信側の画素置換回路３においてフレーム番号ｉ＝５である場合に、そのフレーム番号を表す１２個の画素の画素値（階調）は「ＦＦＦＦ００００ＦＦＦＦ」（１６進表示）になるが、圧縮／伸長処理の影響を受けて変形し、受信側の映像同期回路７の入力では、例えば「ＥＣＢＡ１４３４ＡＣＤＥ」（１６進表示）等になる。このような変形が生じる場合であっても、図２のフレーム番号抽出回路１４は正しいフレーム番号「５」を３ビットの２値信号として出力する。
【００５８】
また、より高い圧縮度の場合であっても、フレーム番号の各ビットに対応付ける画素数（本例では４）を更に大きくすれば、正しくフレーム番号を再生することができる。すなわち、フレーム番号の各ビットに対応付ける画素数については、圧縮度に応じて決定すればよい。
なお、フレーム番号を構成する２進数のビット数については、フレーム番号取りうる値の範囲により必要に応じて変更すればよい。
【００５９】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、あらかじめフレーム番号を表す画素に冗長性を持たせておくので、圧縮／伸長処理を受けて画素が変形する場合であっても、受信側で正しいフレーム番号を検出でき、複数の部分映像を正しくつなぎ合わせて再生することができる。
【００６０】
このため、画素数の大きい映像を伝送する場合であっても、広帯域に対応した高価な映像伝送装置を使用することなく、正しく映像を伝送できる。従って、安価な映像伝送が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態の映像伝送装置の構成を示すブロック図である。
【図２】フレーム番号抽出回路の構成例を示すブロック図である。
【図３】入力映像の例を示す正面図である。
【図４】部分映像の例を示す正面図である。
【図５】フレーム番号と置換される画素群との対応関係を示す模式図である。
【図６】従来技術の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ 入力映像
１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ 部分映像
２ 映像分割回路
３ 画素置換回路
４ 映像送信回路
５ 伝送路
６ 映像受信回路
７ 映像同期回路
８ 映像再生回路
９ 再生映像
１１ 映像圧縮回路
１２ 映像伸張回路
１３ データ変換回路
１４ フレーム番号抽出回路
２１ 特定画素群抽出回路
２２ 総和算出回路
２３ 比較回路
ｂ０，ｂ１，ｂ２ ビット
Claims (10)
- 入力映像を複数の部分映像に空間分割する映像分割手段と、分割された複数の部分映像をそれぞれ送信する複数の部分映像送信手段と、複数の伝送路を介して伝送された複数の部分映像をそれぞれ受信する複数の部分映像受信手段と、受信した複数の部分映像を合成して入力映像を再生する画像再生手段とで構成される映像伝送装置において、
前記伝送路の送信側に、
前記映像分割手段が出力する複数の部分映像それぞれについて有効画像領域の上端あるいは下端の走査ラインに含まれる特定位置の連続した画素群を、対応する入力映像のフレーム番号を冗長表現した情報を表す画素群に置き換える画素群置換手段と、
前記画素群置換手段が出力する部分映像毎に圧縮を行って前記複数の部分映像送信手段に出力する映像情報圧縮手段とを設け、
前記伝送路の受信側に、
前記部分映像受信手段が受信した圧縮された複数の部分映像をそれぞれ伸張する部分映像伸張手段と、
前記部分映像伸張手段が出力する複数の部分映像の各々の有効画像領域の上端あるいは下端の走査ラインに含まれる特定位置の連続する画素群からそれぞれフレーム番号の情報を抽出するフレーム番号抽出手段と、
前記フレーム番号抽出手段が抽出したフレーム番号のうち、同一のフレーム番号を持つ複数の部分映像を同期させて空間的につなぎ合わせて、対応する入力映像と等価な画素構成の再生映像を出力する映像同期手段とを設けた
ことを特徴とする映像伝送装置。 - 請求項１の映像伝送装置において、
前記画素群置換手段は、
入力映像のフレーム番号を２進数の複数ビットで表現し、
フレーム番号の各ビットを有効画像領域の上端あるいは下端の走査ライン中の連続する複数画素に対応付けるとともに、フレーム番号のビット毎に、ビットの値が０の場合には対応する複数画素の全てを第１の値に置換し、
ビットの値が１の場合には対応する複数画素の全てを第２の値に置換する
ことを特徴とする映像伝送装置。 - 請求項１の映像伝送装置において、
前記映像同期手段は、
各々の部分映像からフレーム番号の全ビットに対応付けられた第１画素群を抽出し、
前記第１画素群から各ビットを表す第２画素群をそれぞれ抽出し、
第２画素群に含まれる各画素の値の平均値もしくは総和を検出値として求め、
ビットの０に対応付けられた第１の値とビットの１に対応付けられた第２の値との中間値に相当する閾値を用いて、ビット毎に前記検出値の１，０を識別し、全ビットの識別結果からフレーム番号を得る
ことを特徴とする映像伝送装置。 - 入力映像を複数の部分映像に空間分割する映像分割手段と、分割された複数の部分映像をそれぞれ送信する複数の部分映像送信手段と、複数の伝送路を介して伝送された複数の部分映像をそれぞれ受信する複数の部分映像受信手段と、受信した複数の部分映像を合成して入力映像を再生する画像再生手段とで構成される映像伝送装置を制御するための映像伝送方法であって、
前記伝送路の送信側で、前記映像分割手段が出力する複数の部分映像それぞれについて
有効画像領域の上端あるいは下端の走査ラインに含まれる特定位置の連続した画素群を、対応する入力映像のフレーム番号を冗長表現した情報を表す画素群に置き換える画素群置換手順と、
前記伝送路の送信側で、前記画素群置換手順が出力する部分映像毎に圧縮を行って前記複数の部分映像送信手段に出力する映像情報圧縮手順と、
前記伝送路の受信側で、前記部分映像受信手段が受信した圧縮された複数の部分映像をそれぞれ伸張する部分映像伸張手順と、
前記伝送路の受信側で、前記部分映像伸張手順が出力する複数の部分映像の各々の有効画像領域の上端あるいは下端の走査ラインに含まれる特定位置の連続する画素群からそれぞれフレーム番号の情報を抽出するフレーム番号抽出手順と、
前記伝送路の受信側で、前記フレーム番号抽出手順が抽出したフレーム番号のうち、同一のフレーム番号を持つ複数の部分映像を同期させて空間的につなぎ合わせて、対応する入力映像と等価な画素構成の再生映像を出力する映像同期手順と
を設けたことを特徴とする映像伝送方法。 - 請求項４の映像伝送方法において、
前記画素群置換手順では、
入力映像のフレーム番号を２進数の複数ビットで表現し、
フレーム番号の各ビットを有効画像領域の上端あるいは下端の走査ライン中の連続する複数画素に対応付けるとともに、
フレーム番号のビット毎に、ビットの値が０の場合には対応する複数画素の全てを第１の値に置換し、
ビットの値が１の場合には対応する複数画素の全てを第２の値に置換する
ことを特徴とする映像伝送方法。 - 請求項４の映像伝送方法において、
前記映像同期手順では、
各々の部分映像からフレーム番号の全ビットに対応付けられた第１画素群を抽出し、
前記第１画素群から各ビットを表す第２画素群をそれぞれ抽出し、
第２画素群に含まれる各画素の値の平均値もしくは総和を検出値として求め、
ビットの０に対応付けられた第１の値とビットの１に対応付けられた第２の値との中間値に相当する閾値を用いて、ビット毎に前記検出値の１，０を識別し、全ビットの識別結果からフレーム番号を得る
ことを特徴とする映像伝送方法。 - 入力映像を複数の部分映像に空間分割する映像分割手段と、分割された複数の部分映像をそれぞれ送信する複数の部分映像送信手段と、複数の伝送路を介して伝送された複数の部分映像をそれぞれ受信する複数の部分映像受信手段と、受信した複数の部分映像を合成して入力映像を再生する画像再生手段とで構成される映像伝送装置を制御するためのプログラムであって、
前記伝送路の送信側で、前記映像分割手段が出力する複数の部分映像それぞれについて有効画像領域の上端あるいは下端の走査ラインに含まれる特定位置の連続した画素群を、対応する入力映像のフレーム番号を冗長表現した情報を表す画素群に置き換える画素群置換手順と、
前記伝送路の送信側で、前記画素群置換手順が出力する部分映像毎に圧縮を行って前記複数の部分映像送信手段に出力する映像情報圧縮手順と、
前記伝送路の受信側で、前記部分映像受信手段が受信した圧縮された複数の部分映像を
それぞれ伸張する部分映像伸張手順と、
前記伝送路の受信側で、前記部分映像伸張手順が出力する複数の部分映像の各々の有効画像領域の上端あるいは下端の走査ラインに含まれる特定位置の連続する画素群からそれぞれフレーム番号の情報を抽出するフレーム番号抽出手順と、
前記伝送路の受信側で、前記フレーム番号抽出手順が抽出したフレーム番号のうち、同一のフレーム番号を持つ複数の部分映像を同期させて空間的につなぎ合わせて、対応する入力映像と等価な画素構成の再生映像を出力する映像同期手順と
を設けたことを特徴とするプログラム。 - 請求項７のプログラムにおいて、
前記画素群置換手順では、
入力映像のフレーム番号を２進数の複数ビットで表現し、
フレーム番号の各ビットを有効画像領域の上端あるいは下端の走査ライン中の連続する複数画素に対応付けるとともに、フレーム番号のビット毎に、ビットの値が０の場合には対応する複数画素の全てを第１の値に置換し、
ビットの値が１の場合には対応する複数画素の全てを第２の値に置換する
ことを特徴とするプログラム。 - 請求項７のプログラムにおいて、
前記映像同期手順では、
各々の部分映像からフレーム番号の全ビットに対応付けられた第１画素群を抽出し、
前記第１画素群から各ビットを表す第２画素群をそれぞれ抽出し、
第２画素群に含まれる各画素の値の平均値もしくは総和を検出値として求め、
ビットの０に対応付けられた第１の値とビットの１に対応付けられた第２の値との中間値に相当する閾値を用いて、ビット毎に前記検出値の１，０を識別し、全ビットの識別結果からフレーム番号を得る
ことを特徴とするプログラム。 - 請求項７，請求項８及び請求項９のいずれかに記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
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