JP4510861B2 - 複数経路画像受信装置 - Google Patents

Description

この発明は複数経路画像受信装置に関し、特に圧縮された画像を伝送するのに好適な複数経路画像受信装置に関する。

従来から、伝送の信頼性を上げるために、画像の異経路多重化伝送が採用されている。この従来装置の一例を、図６を参照して説明する。

図６は、現用系／予備系２重化映像伝送装置を示すものであり、入力画像４０はまず分配器４１によって２経路に分配される。ディジタル圧縮符号化伝送を行う場合には、該２経路の各系統に画像圧縮符号化器（エンコーダ）４２、４４と、復号化器（デコーダ）４３、４５が使用される。いま、画像圧縮符号化器４２と復号化器４３の系統を現用系、画像圧縮符号化器４４と復号化器４５の系統を予備系とすると、正常時には、スイチャ４６は前記現用系を選択し、出力画像４７を出力する。一方、現用系に障害が発生した場合には、スイチャ４６は伝送路を直ちに予備系に切替えて、出力画像４７を出力する。

上記の現用系／予備系２重化映像伝送装置によれば、画像伝送の高信頼性を確保することができる。

しかしながら、前記の現用系／予備系２重化映像伝送装置では、大部分の時間を占める正常伝送時には、予備系は全く使用されず、伝送路の使用効率が悪いという問題があった。

本発明の目的は、前記した従来技術の問題点を除去し、伝送の高信頼性を確保した状態で、予備系の伝送容量を有効利用できる複数経路画像受信装置を提供することにある。

前記目的を達成するために、本発明は、同一の画像を、互いにフレーム内符号化タイミングをずらして符号化され、並列的に、複数経路を経て送られてきた符号化画像データを復号化する復号化手段と、該復号化手段によって復号化された、フレーム内符号化タイミングをずらされた関係にある各経路からの画像の対応する画素同士の平均値を取って合成処理する合成処理手段と、前記各経路の復号化出力および前記合成処理手段の出力を選択的に出力する出力選択手段を具備し、該出力選択手段は前記複数経路が正常の時には前記合成処理手段の出力を選択し、該複数経路の中に異常が生じた時には正常な経路の復号化出力を選択するようにした点に特徴がある。

本発明によれば、複数の経路で画像を伝送する複数経路画像受信装置において、各経路の画像が時間的にずれた関係となるようにし、該複数経路が正常である時には、該複数経路からの画像を、画像の対応する画素同士の平均値を取って合成処理するようにしたので、より原画に近い高品質の出力画像を得ることができるようになる。このため、予備系の伝送容量を有効利用できるようになる。また、前記複数経路のうちのいずれかに障害が発生し異常になった場合には、正常な経路を選択できるので、伝送の高信頼性を保つことができる。

以下に、図面を参照して、本発明を詳細に説明する。図１は本発明の一実施形態の構成を示すブロック図である。

本実施形態では、入力画像１は前処理器２に入力する。該前処理器２は該入力画像１と同一の映像を２系統に分けて出力する通常の分配器から構成されている。該前処理器２で分配された画像は第１の符号化器３と第２の符号化器４に入力する。ここに、該符号化器３、４として、ＭＰＥＧ２等を用いることができるが、本発明はこれに限定されず、任意の方式の符号化器を使用することができる。

次に、該第１、第２の符号化器３、４で圧縮符号化された画像は、周知の方式で伝送路を伝送され、それぞれ、受信局側に設けられた第１、第２の復号化器５、６に入力して、復号化される。該第１、第２の復号化器５、６で復号化された画像Ａ，Ｂは後処理器７に入力する。該後処理器７は、平均化処理部７ａとデータ選択部７ｂとから構成されており、該平均化処理部７ａは該画像Ａ，Ｂの平均値、すなわち（Ａ＋Ｂ）／２を求める処理をする。また、データ選択部７ｂは、２系統の伝送路が正常の時には、該平均化処理部７ａの出力を選択し、第１系統の伝送路に異常が起きた時には第２系統の伝送路を選択し、一方第２系統の伝送路に異常が起きた時には第１系統の伝送路を選択する。該データ選択部７ｂからは出力画像Ｃが出力される。

さて、本実施形態では、前記第１、第２の符号化器３、４で行われる符号化のタイミング、すなわちフレーム内符号化が行われるタイミングがずらされている。ＭＰＥＧ２では、周知のように、Ｉ、Ｐ、Ｂの３種類のピクチャからＧＯＰ（group of pictures)が構成され、その配列はＩ，Ｂ，Ｂ，Ｐ，Ｂ，Ｂ，Ｐ，…と、１５個のピクチャで一周期となる構成が採られている。そこで、本実施形態では、該周期のフレーム内符号化（Ｉピクチャ）が行われるタイミングが、前記第１、第２の符号化器３、４でずらされている。このずらしは、該第１、第２の符号化器３、４を独立に運転させておれば、ほぼ常に実現されることができる。

第１、第２の符号化器３、４から得られたＩピクチャの異なる画像データを、前記第１、第２の復号化器５、６で復号化すると、該復号化器５、６の出力の画像Ａ，Ｂに含まれる符号化劣化が、統計的に独立に近くなる。そして、後処理器７中の平均化処理部７ａで該画像Ａ，Ｂの平均値を取ることにより、符号化劣化の平滑化を図ることができるようになる。本実施形態のように、２系統の符号化劣化が統計的に独立の場合、該２系統の符号化劣化の平均を取ると、劣化量を１／２にすることができ、ＳＮ比にして、約３ｄＢの改善となる。

次に、前記２系統のうち、一つの系統に障害が発生した時には、データ選択部７ｂは、正常な系統の画像を選択して出力する。

以上のように、本実施形態によれば、２系統共正常な時には、両系統の伝送路を経て送られてきた時間的にずれた関係にある画像が平均されて、ＳＮ比が約３ｄＢ改善された画像を出力することができるので、２系統の伝送路を有効に活用することができる。また、該２系統のうちのいずれか一系統に障害が発生した場合には、正常な系統の画像を用いることができるので、従来と同様に、高信頼性を保つことができる。

次に、本発明の第２の実施形態を図２を参照して説明する。この実施形態では、入力画像１１は前処理器１２で分配された後、一方は第１系統の符号化器１３に入り、他方は画像位置ずらし部１２ａで画像位置がずらされた後、第２系統の符号化器１４に入力する。第１系統の符号化器１３で符号化された画像データは周知の方式で伝送路を伝搬され、受信側の復号化器１５で復号化され、後処理器１７に入る。第２系統の符号化器１４で符号化された画像データは、第１系統と同様に、周知の方式で伝送路を伝搬され、受信側の復号化器１６で復号化され、後処理器１７の画像位置戻し部１７ａに入る。復号化器１５の出力の画像Ａと画像位置戻し部１７ａの出力の画像Ｂは、平均化処理部１７ｂに入力し、（Ａ＋Ｂ）／２の処理を受ける。そして、前記第１、第２の両系統が共に正常の時には、データ選択部１７ｃにて、該平均化処理部１７ｂが選択され、（Ａ＋Ｂ）／２の画像が出力画像Ｃとして出力される。一方、前記第１、第２の系統のうち、一つの系統に障害が発生した時には、データ選択部１７ｃは正常な系統の出力を選択し、出力画像Ｃとして出力する。

次に、前記画像位置ずらし部１２ａと画像位置戻し部１７ａの動作について説明する。

いま、入力画像１１が図３(a) に示されている画像であるとすると、前処理器１２は該画像１１を第１系統の符号化器１３に入力する。符号化器１３は該画像１１のマクロブロクＡ１、Ａ２、Ａ３、…、Ａｎに対して、符号化を行う。これに対して、画像位置ずらし部１２ａは図３(b) に示されているように、画像１１を右方向に数画素、下方向に数ラインずらして出力する。ずらされた画像１１Ｂの、例えばマクロブロックＢ１は画像１１のマクロブロクＡ１、Ａ２、Ａ５、Ａ６の各一部から構成され、マクロブロックＢ２は画像１１のマクロブロクＡ２、Ａ３、Ａ６、Ａ７の各一部から構成されることになる。また、前記ずらし処理によりはみ出した画像１１の斜線部は、画像１１Ｂの網点部に付け足されることになる。この結果、第２系統の符号化器１４は前記マクロブロックＢ１、Ｂ２、Ｂ３、…、Ｂｎに対して符号化を行うことになる。なお、前記の例では、画像１１は右方および下方にずらされているが、本発明はこれに限定されず、左右上下のいずれであってもよい。

次に、画像位置戻し部１７ａは、復号化器１６によって復号化された画像１６Ｂ（図３(b) 参照）を画像Ｂに戻す働きをする。なお、該画像位置ずらし、および画像位置戻しは、フレームメモリ、ＦＩＦＯ等を用いて、画像の書き込みおよび読出しのアドレスあるいはタイミングを制御することにより、当業者であれば容易に実施できるので、詳細な説明は省略する。

以上の説明から明らかなように、本実施形態によれば、第２系統の画像を空間的にずらすことにより、２個の符号化器１３、１４は、画像１１に対する符号化範囲の境界が相対的に異なることになる。例えば、ＭＰＥＧ２のようなブロックベースの符号化器であるとすると、前記したように、各ブロックの境界の画面上での位置が、２系統で相対的にずれることになる。その結果、前記符号化器１３、１４の出力画像に畳重する符号化劣化が、前記第１実施形態と同様に、統計的に独立に近くなる。また、後処理器１７では、ずらした方の系統の画像のずれを元に戻した上で、両系統の画像の平均値を出力する。この結果、前記２系統の伝送路が正常の時には、前記第１実施形態と同様に、約３ｄＢのＳＮ比の向上を図ることができる。なお、前記２系統の伝送路のうちの一方に障害が発生した場合には、後処理器１７のデータ選択部１７ｃが正常な経路を選択して出力するので、高信頼性を保つことができるのは、従来装置と同様である。

次に、本発明の第３の実施形態を、図４を参照して説明する。図において、２１は入力画像を示し、２３、２４は符号化器、２５、２６は復号化器を示し、これらは前記第１または第２実施形態と同様である。この実施形態の特徴は、前処理器２２にサンプリング変換フィルタ２２ａを設け、後処理器２７に逆サンプリング変換フィルタ２７ａを設けた点にある。

本実施形態においては、該サンプリング変換フィルタ２２ａにより、図５に示されているように、入力画像２１の整数画素位置（○の位置）に対し、丁度その間の半画素位置（×の位置）に、サンプリング変換後の画像の画素が来るようにする。なお、半画素位置に限らず、任意の非整数画素位置に来るように、サンプリング変換してもよい。この処理により、各経路の画像が空間的にずれた関係にある画像が得られる。

該サンプリング変換フィルタ２２ａで処理された画像は符号化器２４で符号化された後、周知の方式で伝送される。受信側で受信された画像は復号化器２６で復号化され、逆サンプリング変換フィルタ２７ａに入力する。逆サンプリング変換フィルタ２７ａは、該復号化された画像を逆サンプリング変換した後、平均化処理部２７ｂに送出する。平均化処理部２７ｂは、復号化器２５の出力画像Ａと該サンプリング変換フィルタ２２ａの出力画像Ｂを平均化する。データ選択部２７ｃは、両系統が正常の時には該平均化処理部２７ｂの出力を出力画像Ｃとして選択する。一方、いずれか一方に異常が生じた時には、正常である経路を選択する。

本実施形態によれば、符号化器２４はサンプリング変換フィルタ２２ａで処理された画像を符号化するので、第１系統の符号化器２３による符号化劣化と、第２系統の符号化器２４による符号化劣化とは統計的に独立に近くなる。この結果、前記平均化処理部２７ｂで、復号化された両系統の画像Ａ、Ｂを平均化すると、前記第１、第２実施形態と同様に、ＳＮ比が原理的に約３ｄＢ向上することになる。したがって、第２経路、すなわち予備回線の有効活用を図ることができる。また、片系統の障害時には、正常な系統の画像を出力できるので、高信頼性を確保することができる。

なお、上記の各実施形態では、伝送路を２系統で説明したが、本発明はこれに限定されず、３以上の経路を使用した多重化伝送にも適用できることは明らかである。また、上記の各実施形態では、各経路の画像が時間的または空間的にずれた関係になるようにしたが、時間的にずれた関係と空間的にずれた関係を組み合わせるようにしてもよい。

本発明の第１実施形態の概略の構成を示すブロック図である。 本発明の第２実施形態の概略の構成を示すブロック図である。 第２実施形態の動作の説明図である。 本発明の第３実施形態の概略の構成を示すブロック図である。 第３実施形態の動作の説明図である。 従来装置の概略の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１、１１、２１…入力画像、２、１２、２２…前処理器、３、４、１３、１４、２３、２４…符号化器、５、６、１５、１６、２５、２６…復号化器、７、１７、２７…後処理器、７ａ、１７ｂ、２７ｂ…平均化処理部、７ｂ、１７ｃ、２７ｃ…データ選択部、１２ａ…画像位置ずらし部、１７ａ…画像位置戻し部、２２ａ…サンプリング変換フィルタ、２７ａ…逆サンプリング変換フィルタ。

Claims (1)

1. 同一の画像を、互いにフレーム内符号化タイミングをずらして符号化され、並列的に、複数経路を経て送られてきた符号化画像データを復号化する復号化手段と、
   該復号化手段によって復号化された、フレーム内符号化タイミングをずらされた関係にある各経路からの画像の対応する画素同士の平均値を取って合成処理する合成処理手段と、
   前記各経路の復号化出力および前記合成処理手段の出力を選択的に出力する出力選択手段を具備し、
   該出力選択手段は前記複数経路が正常の時には前記合成処理手段の出力を選択し、該複数経路の中に異常が生じた時には正常な経路の復号化出力を選択するようにしたことを特徴とする複数経路画像受信装置。

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