JP5580629B2 - Video display device - Google Patents
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Description
本発明は、例えば医療用に用いられる映像表示装置に関するものである。 The present invention relates to a video display device used for medical purposes, for example.
従来の医療用に用いられる映像表示装置の構成は、以下のような構成となっていた。 A conventional video display device used for medical purposes has the following configuration.
すなわち、本体ケースと、この本体ケースに設けられた入力端子と、この入力端子に接続された入力部と、この入力部からの映像信号の表示画像を生成する表示画像生成部と、この表示画像生成部に接続された表示部と、を備えた構成となっていた。 That is, a main body case, an input terminal provided in the main body case, an input unit connected to the input terminal, a display image generation unit that generates a display image of a video signal from the input unit, and the display image And a display unit connected to the generation unit.
この表示画像生成部では、映像のフレームにまたがった表示画像の圧縮に用いられる動き検出処理を行って、この動き検出の判定結果に応じて、インターレース画像から、画像精度のより高いプログレッシブ画像への変換を行っていた(例えば下記特許文献1)。
The display image generation unit performs a motion detection process used for compressing the display image across the video frames, and converts an interlaced image to a progressive image with higher image accuracy according to the determination result of the motion detection. Conversion was performed (for example,
上記従来例における課題は、動き検出の処理が複雑であり、その負荷が大きいということであった。 The problem with the conventional example is that the motion detection process is complicated and the load is large.
すなわち、例えば、医療用の映像表示装置は、複数の異なる入力映像信号を、表示画像生成部を経由して、複数の表示画面に同時に表示していかなければならないが、従来例においては、上述のごとく、フレームにまたがった表示画像の圧縮、例えばMPEG等の動画の圧縮の前処理としての動き検出処理は、動画圧縮のために、フレームにまたがった表示画像同士の、全ての画素の動き検出を行うので、複雑な処理となるため、表示画像生成部の負荷が大きくなるという課題があった。 That is, for example, a medical video display apparatus must simultaneously display a plurality of different input video signals on a plurality of display screens via a display image generation unit. As described above, the motion detection process as a pre-processing for compressing the display image across the frames, for example, the compression of the moving image such as MPEG, is to detect the motion of all the pixels of the display images across the frame for the video compression. Therefore, there is a problem that the load on the display image generation unit increases because of complicated processing.
特に、医療用の映像表示装置において、複数の異なる入力映像信号それぞれに対して、その動き検出処理を行い、複数の表示画面に同時に表示を行う場合においては、この処理が複雑となり、負荷が大きくなるという課題を有していたのである。 In particular, in a medical video display device, when performing motion detection processing for each of a plurality of different input video signals and simultaneously displaying them on a plurality of display screens, this processing becomes complicated and the load is large. It had the problem of becoming.
そこで本発明は、動き検出の処理を簡素化し、その負荷を低減することを目的とするものである。 Accordingly, the present invention aims to simplify the motion detection process and reduce the load.
そして、この目的を達成するために本発明は、本体ケースと、この本体ケースに設けられた入力端子と、この入力端子から入力された映像信号を取り込む入力部と、この入力部からの映像信号のフレーム間の映像データを比較して、この映像が静止画であるか動画であるかを判定する動き検出手段と、この動き検出手段の判定結果に基づき表示画像を生成する表示画像生成部と、この表示画像生成部からの表示画像を表示する表示部と、を備え、前記動き検出手段は、比較する映像データのフレーム映像信号を構成するフィールド映像の垂直方向および、水平方向の画素を所定の分割数で格子状に分割し、これらの格子内の画素を含む画素群を比較点として映像データを比較する比較手段と、この比較手段の結果から映像が静止画であるか動画であるかを判定する判定手段と、を有する構成とし、これにより所期の目的を達成するものである。 In order to achieve this object, the present invention provides a main body case, an input terminal provided in the main body case, an input section for capturing a video signal input from the input terminal, and a video signal from the input section. A motion detection unit that compares video data between frames and determines whether the video is a still image or a moving image; a display image generation unit that generates a display image based on a determination result of the motion detection unit; A display unit that displays a display image from the display image generation unit, and the motion detection unit is configured to determine predetermined vertical and horizontal pixels of a field video that constitutes a frame video signal of video data to be compared. divided by the number of divisions in a grid, or the dynamic comparing means for comparing the image data of the pixel group including the pixels in these grid as a comparison point, the image from the result of the comparison means is a still picture And determining means for determining is, configured to have, thereby is to achieve the intended purpose.
以上のように本発明は、本体ケースと、この本体ケースに設けられた入力端子と、この入力端子から入力された映像信号を取り込む入力部と、この入力部からの映像信号のフレーム間の映像データを比較して、この映像が静止画であるか動画であるかを判定する動き検出手段と、この動き検出手段の判定結果に基づき表示画像を生成する表示画像生成部と、この表示画像生成部からの表示画像を表示する表示部と、を備え、前記動き検出手段は、比較する映像データのフレーム映像信号を構成するフィールド映像の垂直方向および、水平方向の画素を所定の分割数で格子状に分割し、これらの格子内の画素を含む画素群を比較点として映像データを比較する比較手段と、この比較手段の結果から映像が静止画であるか動画であるかを判定する判定手段と、を有する構成としたものであるので、処理を簡素化し、その負荷を低減することができる。 As described above, the present invention provides a main body case, an input terminal provided in the main body case, an input section that takes in a video signal input from the input terminal, and an image between frames of the video signal from the input section. A motion detection unit that compares data and determines whether the video is a still image or a moving image, a display image generation unit that generates a display image based on a determination result of the motion detection unit, and the display image generation A display unit configured to display a display image from the unit, wherein the motion detection unit grids pixels in a vertical direction and a horizontal direction of a field video constituting a frame video signal of video data to be compared with a predetermined number of divisions. divided into Jo determines comparing means for comparing the image data of the pixel group including the pixels in these grid as a comparison point, whether the video from the result of the comparison means is a moving or a still image Since those having a structure having a constant section, to simplify the process, it is possible to reduce the load.
すなわち、本発明においては、映像信号のフレーム間の動きを検出する処理として、比較すべきデータを点として、すなわち離散的に設定することで、比較するデータ量を削減し、その処理を簡素化することで負荷を低減することができるのである。 That is, in the present invention, as processing for detecting motion between frames of a video signal, the data to be compared is set as a point, that is, discretely set, thereby reducing the amount of data to be compared and simplifying the processing. By doing so, the load can be reduced.
したがって、例えば医療用の映像表示装置において、複数の異なる入力映像信号それぞれに対して、その動き検出処理を行い、複数の表示画面に同時に表示を行う場合に、表示処理の負荷を軽減する手段として、極めて有効となるものである。 Therefore, for example, in a medical video display device, when performing motion detection processing for each of a plurality of different input video signals and simultaneously displaying on a plurality of display screens, as means for reducing the load of display processing Is extremely effective.
以下、本発明の一実施形態を添付図面を用いて説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明の一実施形態を医療現場、具体的には手術室に配置した状態を示しており、手術台1の上面に患者2が横たわり、医者3、4が内視鏡カメラ5、6を用いた手術を行っている状態を示している。この場合、医者3は、患者2を介して対向する映像表示装置7を見ながら、患部の状態を確認しており、また、医者4は、患者2を介して対向する映像表示装置8を見ながら、患部の状態を確認している。
FIG. 1 shows a state in which an embodiment of the present invention is placed in a medical site, specifically, an operating room. A
つまり、医者3も、医者4も、自分に対する患者2の位置関係が映像表示装置7、8にそのまま表示されるようになっている。具体的には、医者3の右手側の内視鏡カメラ5の情報は、映像表示装置7の向かって右側に表示され、医者3の左手側の内視鏡カメラ6の情報は、映像表示装置7の向かって左側に表示される。
That is, both the
また、医者4の左手側の内視鏡カメラ5の情報は、映像表示装置8の向かって左側に表示され、医者4の右手側の内視鏡カメラ6の情報は、映像表示装置8の向かって右側に表示される。
The information of the
つまり、映像表示装置7、8は、内視鏡カメラ5、6の情報が対向位置に表示されるが、医者3、4の実感にそくした表示となっている。したがって、映像表示装置7においては、患者2の左手側が下方に表示され、逆に映像表示装置8においては、患者2の右手側が下方に表示された状態となっている。
In other words, the
また、映像表示装置7においては、内視鏡カメラ5の映像が右側、内視鏡カメラ6の映像が左側に表示され、逆に、映像表示装置8においては、内視鏡カメラ5の映像が左側、内視鏡カメラ6の映像が右側に表示されている。
In the
いずれにせよ、映像表示装置7、8は、内視鏡カメラ5、6の情報が対向位置に表示されるが、医者3、4の実感にそくした表示となっている。
In any case, the
さらには、本実施形態の映像表示装置7、8では、図1に示すように、内視鏡カメラ5、6からの映像を左右2画面に表示した上に、さらに3画面目の表示画面7a、8aを有しており、この表示画面7a、8aには、サブ表示として、例えば、患者の心電図等のモニター画面を表示している。
Furthermore, in the
このように1つの映像表示装置に、手術映像および、心電図等の情報を映し出すことで、医者は、視線をあちこちに移すことなく、視線を映像表示装置に集中した状態で手術を行うことができるのである。 In this way, by displaying information such as an operation image and an electrocardiogram on one image display device, a doctor can perform an operation with the line of sight concentrated on the image display device without shifting the line of sight around. It is.
前記映像表示装置7、8は、同一構成となっており、図2から図4に示すように本体ケース9の前面側に表示部10が設けられ、さらに、この本体ケース9の下面側には複数の入力端子11、12、13、14、15が設けられている。このうち、入力端子11は、セパレートおよびコンポジット映像端子で、12はコンポーネント映像端子で、13はRGB端子、14はSDI端子(シリアル・デジタル・インターフェース)、15はDVI端子(デジタル・ビジュアル・インターフェース)となっている。
The
そして、前記内視鏡カメラ5、6は、SDI端子14の異なる端子に接続されている。また、後で詳細に説明するが、例えば心電図は、パソコン(図示せず)からRGB端子13に供給されるようになっている。
The
図5は、制御ブロック図を示し、前記内視鏡カメラ5、6および、心電図が入力される入力部16と、この入力部16が接続された画像信号変換部17が接続された表示画像生成部18と、これらの画像信号変換部17、表示画像生成部18を操作する操作部19と、前記表示部10と、を備えている。
FIG. 5 shows a control block diagram, in which the
この図5以降、入力1は、内視鏡カメラ5からの入力を示し、入力2は内視鏡カメラ6からの入力を示し、入力3は心電図を示すものとする。
In FIG. 5 and thereafter,
まず、入力部16では、入力3がアナログデータであるので、入力1、2と同じくデジタルデータに変換する。
First, in the input unit 16, since the
また、その状態で図6に示すごとく、入力1を受けたSDIレシーバ20からは、垂直同期信号1、水平同期信号1、クロック1(74.176MHz)、有効領域信号1、画像データ1が画像信号変換部17に出力される。
In this state, as shown in FIG. 6, from the
さらに、入力2を受けたSDIレシーバ21からは、垂直同期信号2、水平同期信号2、クロック2(74.176MHz)、有効領域信号2、画像データ2が画像信号変換部17に出力される。
Further, from the SDI receiver 21 that has received the
さらにまた、入力3を受けた画像信号用A/D変換処理器22からは、垂直同期信号3、水平同期信号3、クロック3(162MHz)、有効領域信号3、画像データ3が画像信号変換部17に出力される。
Furthermore, from the image signal A / D conversion processor 22 that has received the
なお、上記有効領域信号は、画像データの表示画面上における水平及び垂直方向の有効領域を示す信号となっている。 The effective area signal is a signal indicating an effective area in the horizontal and vertical directions on the display screen of the image data.
このような信号を受けた画像信号変換部17は、図7に示すような構成になっている。
The
すなわち、垂直同期信号1と、水平同期信号1は、同期再設定部23に入力され、また、クロック1、有効領域信号1、画像データ1は、非同期FIFO部24に入力される。
That is, the
さらに、垂直同期信号2と、水平同期信号2は、同期再設定部25に入力され、また、クロック2、有効領域信号2、画像データ2は、非同期FIFO部26に入力される。
Further, the
さらにまた、垂直同期信号3と、水平同期信号3は、同期再設定部27に入力され、また、クロック3、有効領域信号3、画像データ3は、非同期FIFO部28に入力される。
Furthermore, the
また、同期再設定部23、25、27からは、垂直、水平同期信号が第1画面用入力選択部29と、第2画面用入力選択部30、および、第3画面用入力選択部30a、に供給される。なお、第1画面用入力選択部29は、表示部10の右側の画面を設定するものであり、第2画面用入力選択部30は、表示部10の左側の画面を設定するものであり、第3画面用入力選択部30aは、詳細は後述するが、心電図などの監視装置からの映像を補助的に表示する第3画面用に用いられるものである。
In addition, from the
さらにまた、非同期FIFO部24、26、28からは、映像情報が第1画面用入力選択部29、第2画面用入力選択部30、第3画面用入力選択部30a、に供給されるようになっている。
Furthermore, video information is supplied from the
また、第1画面用入力選択部29から図5の表示画像生成部18へは、第1画面用画像データとして、第1画面用垂直同期信号、第1画面用水平同期信号、第1画面用データイネーブル、第1画面用画像データが供給されるようになっている。
Further, from the first screen
また、第2画面用入力選択部30から図5の表示画像生成部18へは、第2画面用画像データとして、第2画面用垂直同期信号、第2画面用水平同期信号、第2画面用データイネーブル、第2画面用画像データが供給されるようになっている。
Further, from the second screen
また、第3画面用入力選択部30aから図5の表示画像生成部18へは、第3画面用画像データとして、第3画面用垂直同期信号、第3画面用水平同期信号、第3画面用データイネーブル、第3画面用画像データが供給されるようになっている。
Further, from the third screen input selection unit 30a to the display
なお、この図7の操作部19は、図1で示したように映像表示装置7、8の左右にどのように映像を表示させるかを設定するものであり、さらには、上述した第3画面の表示設定に用いられるものである。
The
図8は、同期再設定部23、25、27の動作を説明するものであって、本実施形態においては、クロック1、2が74.176MHzであったものを、この図8に示すごとく、150MHzでラッチをし直すものである。
FIG. 8 illustrates the operation of the
つまり、クロック1、2とも150MHzとなり、この150MHzで垂直同期信号1、2および、水平同期信号1、2をラッチし直している。
That is, both the
具体的には、図8(a)は、クロック1、2を示しており、垂直同期信号は、1画面の同期を取るものであるので、その立ち上がりと水平同期信号の立ち上がりを合わせる必要がある。しかし、その状態で図8(b)のごとく、150MHzで単にラッチし直すと、垂直同期信号と水平同期信号の立ち上がりがずれてしまう。
Specifically, FIG. 8A shows
そこで、図9に示すごとく垂直同期信号と水平同期信号の立ち上がりのずれをエッジ検出パルスにより検出し、このエッジ検出パルスを位相誤差よりも大きく遅延させてラッチし直すことにより垂直同期信号と水平同期信号の立ち上がりを合わせることができる。 Therefore, as shown in FIG. 9, the shift of the rising edge of the vertical synchronization signal and the horizontal synchronization signal is detected by the edge detection pulse, and this edge detection pulse is delayed by a larger delay than the phase error and re-latched to re-schedule The rise of the signal can be matched.
逆に、クロック3は、162MHzであったので、これも同期再設定部27で150MHzでラッチし直し、垂直同期信号3と水平同期信号3の立ち上がりを合わせた状態としている。
On the contrary, since the
図10は、非同期FIFO部24、26、28の動作を示すものである。図7の画像データ1、2、3はいずれもR10ビット、G10ビット、B10ビットの合計30ビット幅で画像データバス拡張部31に供給され、偶数画素データ(30ビット)と奇数画素データ(30ビット)とに分離され、その状態で非同期FIFO部24、26、28に供給される。また、図7のクロック1および、有効領域信号1は、ライト制御部32に供給され、ライトイネーブルが非同期FIFO部24、26、30に供給される。
FIG. 10 shows the operation of the
上述のごとく、同期再設定部23、25、27では、150MHzのクロックでラッチし直されているので、この非同期FIFO部24、26、28も150MHzでラッチし直され、それにより非同期FIFO部24、26、28からは、第1画面用入力選択部29、第2画面用入力選択部30に向けてデータイネーブル、偶数画素データ(30ビット)、
奇数画素データ(30ビット)が供給される。図11は、偶数画素データ(30ビット)、
奇数画素データ(30ビット)を形成するための状態を示しており、図11(a)は、入力部16からの出力を示している。つまり、画像データ1は、30ビット幅で画素0、1、2、3・・・、N、N+1・・・とシリーズに供給されている。これを、図11(b)に示すごとく、偶数画素データ(30ビット)と、奇数画素データ(30ビット)に分離することで、表示画像生成部18における処理スピードを高めるようにしている。
As described above, since the
Odd pixel data (30 bits) is supplied. FIG. 11 shows even pixel data (30 bits),
A state for forming odd pixel data (30 bits) is shown, and FIG. 11A shows an output from the input unit 16. That is, the
このように、同期再設定部27で用いられる、入力部16からの入力信号の同期信号を同期させる周波数は150MHzとなっており、この周波数は入力部16からの画素データに同期したクロックの最大周波数162MHz以下の周波数となっている。そして、上述のように30ビットの画素データは、30ビットの偶数画素と、30ビットの奇数画素に分離して、並行処理されるので、処理スピードは、実質的にはほぼ2倍になる。つまり、150MHzの2倍の300MHzまでの入力部16の画素データ同期周波数に対して、入力処理が可能となるのである。
As described above, the frequency used to synchronize the synchronization signal of the input signal from the input unit 16 used in the
なお、図11(b)において、ライトイネーブルが画素データ2〜Nにだけ存在するのは、図11(a)に示すごとく、画素データ2〜Nにだけ有効領域信号が存在しているからである。
In FIG. 11B, the write enable exists only in the
図12は、表示画像生成部18を示しており、第1画面用入力選択部29からは、データイネーブルと、偶数画素データ(30ビット)、奇数画素データ(30ビット)が第1画面用ラインメモリ33と、第1画面用ラインメモリ34に入力される。つまり、本実施形態においては図1に示すごとく、映像表示装置7に配置を換えた表示をさせるためにこれらの第1画面用ラインメモリ33と、第1画面用ラインメモリ34が設けられているものであり、これらの第1画面用ラインメモリ33と、第1画面用ラインメモリ34は、ラインメモリ制御部35に出力がなされる。
FIG. 12 shows the display
また、映像表示装置8に配置を換えた表示をさせるために、第2画面用ラインメモリ36と、第2画面用ラインメモリ37が設けられており、これらの第2画面用ラインメモリ36と、第2画面用ラインメモリ37からもラインメモリ制御部35に出力がなされる。
Further, a second
また、第3画面に表示をさせるために、第3画面用ラインメモリ36aと、第3画面用ラインメモリ37aが設けられており、これらの第3画面用ラインメモリ36aと、第3画面用ラインメモリ37aからもラインメモリ制御部35に出力がなされる。
In order to display on the third screen, a third screen line memory 36a and a third
また、ラインメモリ制御部35からは、画像形成部38に出力がなされ、この画像形成部38では、表示部10に1枚の画面を映し出すための、サイズ変換および、レート変換が行われる。そして、このようにして作成された1枚の画面は一旦フレームメモリ39に記憶され、再び画像形成部38を介して画質処理部40に供給され、ここで色合い調整や、RGB信号への統一化などが行われ、続いて差動信号変換部41で1、0信号の差動信号化が行われた後に表示部10に出力がなされる。
Further, the line memory control unit 35 outputs to the
なお、この図12における42はクロックジェネレータで、信号処理のための画像処理クロックは上述のごとく150MHzで供給され、また、画像形成部38および、画質処理部40には、パネル表示用クロックとして132MHzが供給されている。
Note that
以上のごとく、本実施形態においては、内視鏡カメラ5、6の映像および心電図を映像表示装置7、8に、医者3、4が自分と患者2および、内視鏡カメラ5、6との配置関係をそれぞれ実感できるように映し出すことができ、しかも、その際、同期信号の周波数が合わないものであっても、それを同期再設定することで鮮明画像として映し出すことができるものである。
As described above, in the present embodiment, the images and electrocardiograms of the
このため、医者3、4は、それぞれ患者2を介して対向する映像表示装置7、8を目視しながら適切な治療が行えるものである。
Therefore, the
なお、本実施形態においては、1画素を30ビットとしているが、この限りではなく、1画素は、24ビットなどの他のビット数であってもよい。 In the present embodiment, one pixel is 30 bits. However, the present invention is not limited to this, and one pixel may have another number of bits such as 24 bits.
また、本実施形態においては、第1画面用入力選択部29や、第2画面用入力選択部30の前段の非同期FIFO部24,26,28にて、有効画素データが偶数画素データと奇数画素データに分けて処理されたが、第1画面用入力選択部29や、第2画面用入力選択部30の後段にて、有効領域を再設定することにより、表示画像の最適化(切り取り)を行ってもよい。
In the present embodiment, the effective pixel data is even-numbered pixel data and odd-numbered pixel data in the first screen
以上の説明で本実施形態における、基本的な構成及び作用が理解されたところで、以下、本実施形態における特徴点について説明をする。 Now that the basic configuration and operation of the present embodiment have been understood, the characteristic points of the present embodiment will be described below.
本実施形態においては、図1に示すように、上述した2つの内視鏡カメラの映像のほかに、心電図などの監視装置等の情報や、手術前の患部を写した静止画や、動画などを第3画面に表示することで、3画面を同時に映し出すことが可能となるように構成されている。 In this embodiment, as shown in FIG. 1, in addition to the images of the two endoscopic cameras described above, information such as a monitoring device such as an electrocardiogram, a still image showing an affected area before surgery, a moving image, etc. Is displayed on the third screen so that the three screens can be projected simultaneously.
また、このような医療用画像においては、患部の画質の解像度の向上や、画面のちらつきを低減するために、インターレースされた2フィールドの画像を1つの画像に合成するプログレッシブ変換が行われるが、この変換の前処理として、この変換の前処理として、画像の動き検出を行い、画像が静止画か、動画かを判定した上で、判定結果に対応したプログレッシブ変換を行う構成となっている。 In such a medical image, progressive conversion is performed to synthesize interlaced two-field images into one image in order to improve the resolution of the image quality of the affected area and reduce screen flicker. As a pre-process for this conversion, as a pre-process for this conversion, image motion detection is performed to determine whether the image is a still image or a moving image, and then progressive conversion corresponding to the determination result is performed.
図13に画像形成部(図12の38)の内部ブロック図を示す。 FIG. 13 shows an internal block diagram of the image forming unit (38 in FIG. 12).
画像形成部(図12の38)の内部には、第1、2画面のフレーム映像の動き検出を行う第1、2画面用動き検出部43があり、フレームメモリ(図12の39)に格納された、第1画面用画像データと、第2画面用画像データと、が、メモリコントローラ44に制御されて、第1、2画面用動き検出部43に入力される。 Inside the image forming unit (38 in FIG. 12), there is a first and second screen motion detection unit 43 that detects the motion of the frame images of the first and second screens, and is stored in the frame memory (39 in FIG. 12). The first screen image data and the second screen image data are input to the first and second screen motion detectors 43 under the control of the memory controller 44.
次に、第1、2画面用動き検出部43では、従来技術としてのフレーム映像間の動き検出、いわゆるフレーム映像データ全体を比較しての動き検出を行い、動き度合いを判定し、この判定結果に対応したプログレッシブ変換を、フレームレート変換部45で行う構成となっている。 Next, the motion detector 43 for the first and second screens performs the motion detection between the frame images as a conventional technique, that is, the motion detection by comparing the whole frame image data, determines the degree of motion, and the determination result The frame rate conversion unit 45 performs progressive conversion corresponding to the above.
さらには、画像形成部(図12の38)の内部には、第1、2画面用動き検出部43とは別に、第3画面に表示する映像の動き検出を行う第3画面用動き検出部46があり、フレームメモリ(図12の39)に格納された、第3画面用画像データが、メモリコントローラ44に制御されて、第3画面用動き検出部46に入力される。 Furthermore, in the image forming unit (38 in FIG. 12), a third screen motion detection unit that detects motion of the video displayed on the third screen, separately from the first and second screen motion detection units 43. 46, and the third screen image data stored in the frame memory (39 in FIG. 12) is controlled by the memory controller 44 and input to the third screen motion detector 46.
次に、第3画面用動き検出部46では、フレーム映像間の動き検出、いわゆるフレーム映像データを比較しての動き検出を行い、動き度合いを判定し、この判定結果に対応したプログレッシブ変換を、フレームレート変換部45で行う構成となっている。 Next, the third screen motion detection unit 46 performs motion detection between frame images, that is, motion detection by comparing so-called frame image data, determines the degree of motion, and performs progressive conversion corresponding to the determination result. The frame rate conversion unit 45 performs the configuration.
ここで特筆すべき内容として、この第3画面用動き検出部46での動き検出の手段は、先に説明した第1、2画面用動き検出部43での動き検出手段とは以下の点において異なることである。 Here, as the contents to be noted, the motion detection means in the third screen motion detection unit 46 is different from the motion detection means in the first and second screen motion detection units 43 described above in the following points. Is different.
この相違点としては、第1、2画面用動き検出部43での動き検出手段が、図14のごとく、2つの連続したフレームN映像データ47a、47bと、フレーム(N+1)映像データ48a、48bとの、フィールド1(奇数フィールド)同士、フィールド2(偶数フィールド)同士の映像データ全体を比較して、動き検出を行うものである。
The difference is that the motion detection means in the first and second screen motion detection unit 43 has two consecutive frame
これに対して、第3画面用動き検出部46での動き検出手段は、上記2つの連続したフレーム映像データ全体を比較するのではなく、比較点を設定して、フレーム映像データ全体を比較するのではなく、離散的に比較していることである。 On the other hand, the motion detection means in the third screen motion detection unit 46 does not compare the entire two consecutive frame video data, but sets a comparison point and compares the entire frame video data. Rather than being a discrete comparison.
図15に、この動き検出におけるフレームデータの比較のしかたについて説明する。 FIG. 15 explains how frame data is compared in this motion detection.
図15に示した画面イメージは、フルHD、すなわち、水平方向1920画素、垂直方向1080画素のフレーム画面におけるインターレースされたフィールド映像データ(水平方向1920画素、垂直方向540画素)49を図示したものである。 The screen image shown in FIG. 15 illustrates full HD, that is, interlaced field video data (horizontal 1920 pixels, vertical 540 pixels) 49 in a frame screen of 1920 pixels in the horizontal direction and 1080 pixels in the vertical direction. is there.
本実施の形態では、このフレーム映像データを、水平方向、垂直方向にそれぞれ8分割し、8*8の格子状に分割した状態で、このそれぞれの格子点50の近傍の画素群51のデータを、連続したフレーム映像データ間で比較することで動き検出を行い、このフィールド映像データで構成されるフレーム映像が、動画か、静止画かの判定をするものである。
In the present embodiment, the frame image data is divided into 8 parts in the horizontal and vertical directions and divided into 8 * 8 lattices, and the data of the
次に、その比較の仕方について、より具体的に説明をする。 Next, the comparison method will be described more specifically.
図16は、図15における比較点である画素群51を拡大したものである。
比較点としての画素群51は、格子点50より、水平方向に8画素、垂直方向に2ラインの計16画素より構成されている。それぞれの画素のデータは、Y(輝度)、色差(Cb、Cr)より構成されている。
FIG. 16 is an enlarged view of the
The
次に、上述した16画素より構成される画素群51について、4画素ずつの組み合わせを形成する。この組み合わせ方としては、0ラインの0画素と1画素と、1ラインの0画素と1画素の計4画素を組み合わせた第1の画素組51aと、0ラインの1画素と2画素と、1ラインの1画素と2画素の計4画素を組み合わせた第2の画素組51bと、0ラインの2画素と3画素と、1ラインの2画素と3画素の計4画素を組み合わせた第3の画素組51cと、0ラインの3画素と4画素と、1ラインの3画素と4画素の計4画素を組み合わせた第4の画素組51dと、0ラインの4画素と5画素と、1ラインの4画素と5画素の計4画素を組み合わせた第5の画素組51eと、0ラインの5画素と6画素と、1ラインの5画素と6画素の計4画素を組み合わせた第6の画素組51fと、0ラインの6画素と7画素と、1ラインの6画素と7画素の計4画素を組み合わせた第7の画素組51gと、0ラインの7画素と水平方向の次の画素群の0画素と、1ラインの7画素と水平方向の次の画素群の0画素の計4画素を組み合わせた第8の画素組51hと、計8つの画素組(51a〜51h)についてフィルタリング処理を行い、8つのフィルタリング値を生成する。
Next, a combination of four pixels is formed for the
なお、第8の画素組51hは、格子点50からの水平方向に8番目の7画素と、9番目の水平方向の次の画素群の0画素を組み合わせたが、具体的な組み合わせとしては、9番目の水平方向の次の画素群の0画素を用いないで、格子点50からの水平方向に8番目の7画素を重複して組み合わせても良いし、あるいは、所定の固定値を組み合わせたのでも良い。これは、この機能をデジタル回路で構成した場合において、2の3乗である8画素単位で構成したほうが、回路構成がより簡素化できるためである。
The eighth pixel set 51h is a combination of the eighth pixel in the horizontal direction from the
次に、このフィルタリングの演算について説明するが、上述したように、各画素のデータは、Y(輝度)、色差(Cb、Cr)より構成されており、この中のY(輝度)成分について、それぞれの画素組(51a〜51h)の、4つの画素のY(輝度)データの平均値を求めて、その平均値を画素組のデータとして用いることになる。つまり、8*8=64の格子点(50)において画素群51が設定され、この画素群51は、さらに8つの画素組(51a〜51h)に設定され、これら8つの画素組(51a〜51h)それぞれについてフィルタリング値をもつことになるので、1つのフィールド映像について、8*8*8=512の比較点を持つことになるのである。
Next, the calculation of this filtering will be described. As described above, the data of each pixel is composed of Y (luminance) and color differences (Cb, Cr), and about the Y (luminance) component in this, An average value of Y (luminance) data of four pixels of each pixel group (51a to 51h) is obtained, and the average value is used as pixel group data. That is, the
なお、このY(輝度)成分については、10ビット幅のデジタルデータとなっているが、入力信号のノイズの影響を除去するために、下位8ビットをマスクして上位2ビットのみについてフィルタリング処理を行うようにしている。 The Y (luminance) component is 10-bit digital data, but in order to eliminate the influence of noise in the input signal, the lower 8 bits are masked and only the upper 2 bits are filtered. Like to do.
以上の説明で本実施形態における、フレーム映像間の比較点の設定と、この比較点における比較データの算出のしかたとしてのフィルタリングについて理解されたところで、どのように動画か、静止画かの判定を行ったかについて説明をする。 In the above description, in the present embodiment, it has been understood about the setting of the comparison point between the frame images and the filtering as the method of calculating the comparison data at this comparison point. Explain how you went.
この説明には、図17に示す第3画面用動き検出部(図13の46)の機能ブロック図と、図18に示す、この機能ブロックでの処理を時系列に表したフローチャートを用いて説明する。 This explanation is made using the functional block diagram of the third screen motion detection unit (46 in FIG. 13) shown in FIG. 17 and the flowchart showing the processing in this functional block shown in FIG. 18 in time series. To do.
図17に示すように、第3画面用動き検出部(図13の46)に入力された第3画面用の画像データは、フレーム単位にメモリに格納される。これらのフレーム映像の、奇数フレーム映像の第1のフィールド映像は、第1のフレームメモリ54aに、偶数フレーム映像の第1のフィールド映像は、第2のフレームメモリ54bに、奇数フレーム映像の第2のフィールド映像は、第3のフレームメモリ54cに、偶数フレーム映像の第2のフィールド映像は、第4のフレームメモリ54dに順次格納されることになる。
As shown in FIG. 17, the third screen image data input to the third screen motion detection unit (46 in FIG. 13) is stored in the memory in units of frames. Of these frame images, the first field image of the odd frame image is stored in the first frame memory 54a, and the first field image of the even frame image is stored in the second frame memory 54b. Are sequentially stored in the
この状態において、比較点設定手段55では、上述したフィールド映像単位に、格子状に映像データを分割し、この格子点において比較点を設定する。 In this state, the comparison point setting means 55 divides the video data in a grid pattern for each field video unit described above, and sets the comparison points at the grid points.
次に、上述した比較点において、フィルタリングした比較値を算出し、奇数フレーム同士の比較を行う第1の比較手段56aと、偶数フレーム同士の比較を行う第2の比較手段56bにおいて比較を行い、次に、これら比較手段での結果に基づき、連続したフィールド映像が、静止画か、動画かについて判定を行う判定手段57によって構成されている。 Next, at the above-mentioned comparison points, a filtered comparison value is calculated, and the comparison is performed by the first comparison unit 56a that compares odd frames and the second comparison unit 56b that compares even frames, Next, based on the result of the comparison means, the determination means 57 is configured to determine whether the continuous field video is a still image or a moving image.
この図17に示す機能ブロック構成において、時系列の処理を図18のフローチャートを用いて説明する。 In the functional block configuration shown in FIG. 17, time series processing will be described with reference to the flowchart of FIG.
第1の工程S1においては、比較点設定手段(図17の55)において、フィールド映像の比較点を設定する。本実施の形態においては、フィールド映像を水平方向、垂直方向にそれぞれ8分割し、8*8の格子状に分割し、各格子点において8つの比較値をもっているので、1フィールド映像につき、計512の比較点で比較することになる。 In the first step S1, the comparison point of the field image is set by the comparison point setting means (55 in FIG. 17). In this embodiment, the field image is divided into 8 parts in the horizontal direction and the vertical direction, respectively, and divided into 8 * 8 grids, and each grid point has 8 comparison values. It will be compared at the comparison point.
このようにフィールド映像の分割数、および、比較点の数を2のn乗の数になるように設定することで、ビット単位でのデジタル設計が容易になるので、処理および、回路規模を簡素化できることになる。 In this way, by setting the number of field video divisions and the number of comparison points to be 2 to the power of n, digital design in bit units becomes easy, so the processing and circuit scale are simplified. It will be possible.
次に、第2の工程S2においては、奇数フレーム同士の比較を行う第1の比較手段56aあるいは、偶数フレーム同士の比較を行う第2の比較手段56bにおいて、1フレーム映像間の上述した512の比較点においてそれぞれ比較を行い、比較結果が所定の値(本実施の形態においては4点)よりも大きいかどうかを判定し、比較結果が所定の値よりも大きい場合には、比較したフレーム映像同士は動画であるという判定をする。 Next, in the second step S2, in the first comparison means 56a for comparing odd frames or the second comparison means 56b for comparing even frames, the above-mentioned 512 of one frame video is compared. Each comparison point is compared, and it is determined whether or not the comparison result is larger than a predetermined value (four points in the present embodiment). If the comparison result is larger than the predetermined value, the compared frame images It is determined that each other is a moving image.
次に、第3の工程S3においては、判定手段(図17の57)において、前記判定に基づき、比較した2枚の連続したフレーム映像は、動画であると判定し、判定手段(図17の57)が有する動画判定カウンタを1つカウントアップし、静止画判定カウンタをクリアーする。 Next, in the third step S3, the determination means (57 in FIG. 17) determines that the two consecutive frame images compared based on the determination are moving images, and the determination means (in FIG. 17). 57) counts up one moving image determination counter and clears the still image determination counter.
次に、第4の工程S4においては、判定手段(図17の57)において、上述した動画判定カウンタが所定の値よりも大きいかどうかを確認し、大きい場合には、比較したフレーム映像は、動画であるという判定を行う。 Next, in the fourth step S4, the determination means (57 in FIG. 17) checks whether or not the above-mentioned moving image determination counter is larger than a predetermined value. It is determined that the video is a movie.
次に、静止画かどうかの判定については、上述した第2の工程S2において、判定手段(図17の57)は、512の比較点において、比較結果が所定の値(本実施の形態においては4点)以下の場合には、第5の工程において、判定手段(図17の57)は、前記判定に基づき、比較した2枚の連続したフレーム映像は、静止画であると判定し、判定手段(図17の57)が有する静止画判定カウンタを1つカウントアップし、動画判定カウンタをクリアーする。 Next, regarding the determination of whether or not it is a still image, in the second step S2 described above, the determination means (57 in FIG. 17) indicates that the comparison result is a predetermined value (in this embodiment, at the comparison point 512). 4 points) In the following cases, in the fifth step, the determination means (57 in FIG. 17) determines, based on the determination, that the two consecutive frame images compared are still images. The still image determination counter included in the means (57 in FIG. 17) is incremented by 1, and the moving image determination counter is cleared.
次に、第6の工程S6においては、判定手段(図17の57)において、上述した静止画判定カウンタが所定の値よりも大きいかどうかを確認し、大きい場合には、比較したフレーム映像は、静止画であるという判定を行う。 Next, in the sixth step S6, the determination means (57 in FIG. 17) checks whether or not the above-described still image determination counter is larger than a predetermined value. It is determined that the image is a still image.
本実施形態においては、静止画か動画かの判定基準について、フィールド単位の比較点について、4フィールド映像データ間で所定以上の差異があった場合に、動画であるという判定を行っているが、これは、連続した2フレームの映像を比較することになる。 In the present embodiment, regarding the determination criterion of still image or moving image, when there is a predetermined difference or more between the four field video data for the field-by-field comparison point, it is determined that the image is a moving image. This compares two consecutive frames of video.
すなわち、1フレームの映像データは、2フィールド映像データで構成されているので、結果として2回連続してフレーム映像に所定以上の差異が発生した場合において、これらフレーム映像は、動画であるという判定をすることになるのである。 That is, since one frame of video data is composed of two field video data, if a difference of a predetermined value or more occurs in the frame video twice consecutively, it is determined that these frame videos are moving images. It will be done.
また、動画の判定については、誤った判定を防ぐために、第7の工程S7によるリトライ判定を行っている。 As for the determination of the moving image, the retry determination in the seventh step S7 is performed in order to prevent erroneous determination.
このリトライ判定については、まず、動画であると1回判定した場合は、上述した格子点を水平方向に所定の画素数分オフセットさせて、比較する点をオフセットしてずらせた状態で、これら比較点についてS1以降の同様な判定を再度行っていく。この再判定の結果、静止画であると判定した場合に、最終的な静止画としての判定をすることになる。 Regarding the retry determination, first, when it is determined once as a moving image, the above-described grid points are offset by a predetermined number of pixels in the horizontal direction, and the comparison points are offset and shifted. The same determination after S1 is performed again for the point. As a result of this re-determination, when it is determined that the image is a still image, it is determined as a final still image.
以上のように本発明の実施の形態によると、映像信号のフレーム間の動きを検出する処理として、比較すべきデータを点として、すなわち離散的に設定することで、比較するデータ量を削減し、その処理を簡素化することで負荷を低減することができる。 As described above, according to the embodiment of the present invention, as the processing for detecting the motion between frames of the video signal, the data to be compared is reduced by setting the data to be compared as points, that is, discretely. The load can be reduced by simplifying the process.
したがって、例えば医療用の映像表示装置において、本実施の形態のごとく、手術の画面である内視鏡の映像を主の2画面に表示し、サブの補助的な画面として、手術前の静止画や動画映像等を映し出す場合において、上述したような動き検出の処理を行うことで、この補助的な第3の画面に映し出す映像信号の処理を簡素化でき、全体の映像処理の負荷を軽減することが可能となるので、極めて有効となるものである。 Therefore, for example, in a medical video display device, as in the present embodiment, the video of an endoscope, which is a surgical screen, is displayed on two main screens, and a still image before surgery is used as a sub auxiliary screen. In the case of projecting video and moving images, the motion detection processing as described above can be performed to simplify the processing of the video signal to be projected on the auxiliary third screen, thereby reducing the overall video processing load. This is extremely effective.
以上のように本発明は、本体ケースと、この本体ケースに設けられた入力端子と、この入力端子から入力された映像信号を取り込む入力部と、この入力部からの映像信号のフレーム間の映像データを比較して、この映像が静止画であるか動画であるかを判定する動き検出手段を有し、この動き検出手段の判定結果に基づき表示画像を生成する表示画像生成部と、この表示画像生成部からの表示画像を表示する表示部と、を備え、前記動き検出手段は、映像信号のフレーム間の映像データの比較点設定手段と、この比較点において映像データを比較する比較手段と、この比較手段の結果から映像が静止画であるか動画であるかを判定する判定手段と、を有する構成としたものであるので、処理を簡素化し、その負荷を低減することができる。 As described above, the present invention provides a main body case, an input terminal provided in the main body case, an input section that takes in a video signal input from the input terminal, and an image between frames of the video signal from the input section. A display unit for generating a display image based on a determination result of the motion detection unit, including a motion detection unit that compares the data and determines whether the video is a still image or a moving image; A display unit that displays a display image from the image generation unit, and the motion detection unit includes a comparison point setting unit for comparing video data between frames of the video signal, and a comparison unit that compares the video data at the comparison point. Since the determination unit determines whether the video is a still image or a moving image from the result of the comparison unit, the processing can be simplified and the load can be reduced.
すなわち、本発明においては、映像信号のフレーム間の動きを検出する処理として、比較すべきデータを点として設定することで、比較するデータ量を削減し、その処理を簡素化することで負荷を低減することができるのである。 That is, in the present invention, as processing for detecting motion between frames of a video signal, by setting data to be compared as points, the amount of data to be compared is reduced, and the load is reduced by simplifying the processing. It can be reduced.
したがって、医療用の映像表示装置において、複数の異なる入力映像信号それぞれに対して、その動き検出処理を行い、複数の表示画面に同時に表示を行う場合において、極めて有効となるものである。 Therefore, the medical video display apparatus is extremely effective when performing motion detection processing for each of a plurality of different input video signals and simultaneously displaying them on a plurality of display screens.
したがって、例えば、医療用の映像表示装置として、広く活用が期待されるものである。 Therefore, for example, it is expected to be widely used as a medical video display device.
1 手術台
2 患者
3、4 医者
5、6 内視鏡カメラ
7、8 映像表示装置
9 本体ケース
10 表示部
11 セパレート/コンポジット映像端子
12 コンポーネント映像端子
13 RGB端子
14 SDI端子(シリアル・デジタル・インターフェース)
15 DVI端子(デジタル・ビジュアル・インターフェース)
16 入力部
17 画像信号変換部
18 表示画像生成部
19 操作部
20 SDIレシーバ
21 SDIレシーバ
22 画像信号用A/D変換処理器
23 同期再設定部
24 非同期FIFO部
25 同期再設定部
26 非同期FIFO部
27 同期再設定部
28 非同期FIFO部
29 第1画面用入力選択部
30 第2画面用入力選択部
31 画像データバス拡張部
32 ライト制御部
33 第1画面用ラインメモリ
34 第1画面用ラインメモリ
35 ラインメモリ制御部
36 第2画面用ラインメモリ
37 第2画面用ラインメモリ
38 画像形成部
39 フレームメモリ
40 画質処理部
41 差動信号変換部
42 クロックジェネレータ
43 第1、2画面用動き検出部
44 メモリコントローラ
45 フレームレート変換部
46 第3画面用動き検出部
47 2つの連続したフレームN映像データ47
48 フレーム(N+1)映像データ
49 フィールド映像データ(水平方向1920画素、垂直方向540画素)
50 格子点
51 画素群
51a 第1の画素組
51b 第2の画素組
51c 第3の画素組
51d 第4の画素組
51e 第5の画素組
51f 第6の画素組
51g 第7の画素組
51h 第8の画素組
54a 第1のフレームメモリ
54b 第2のフレームメモリ
54c 第3のフレームメモリ
54d 第4のフレームメモリ
55 比較点設定手段
56a 第1の比較手段
56b 第2の比較手段
57 判定手段
DESCRIPTION OF
15 DVI terminal (digital visual interface)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 16
48 frames (N + 1) video data 49 field video data (horizontal 1920 pixels, vertical 540 pixels)
50
Claims (7)
前記動き検出手段は、
比較する映像データのフレーム映像信号を構成するフィールド映像の垂直方向および、水平方向の画素を所定の分割数で格子状に分割し、これらの格子内の画素を含む画素群を比較点として映像データを比較する比較手段と、この比較手段の結果から映像が静止画であるか動画であるかを判定する判定手段と、を有し、
1回目の比較手段の結果が動画である場合には、映像入力信号のフレーム間の映像データの比較点を水平方向に所定の画素数分オフセットさせ、比較点を更新する、
構成とした映像表示装置。 Compare the video data between frames of the main body case, the input terminal provided in the main body case, the input section for capturing the video signal input from the input terminal, and the video signal from the input section. A motion detection unit that determines whether the image is a still image or a moving image, a display image generation unit that generates a display image based on a determination result of the motion detection unit, and a display image from the display image generation unit A display unit,
The motion detection means includes
Divide the vertical and horizontal pixels of the field video composing the frame video signal of the video data to be compared into a grid pattern with a predetermined number of divisions, and use the pixel group including the pixels in these grids as the comparison point. possess comparing means for comparing, determining means for determining a moving or image is a still image from the result of the comparison means, and
If the result of the first comparison means is a moving image, the comparison point of the video data between frames of the video input signal is offset by a predetermined number of pixels in the horizontal direction, and the comparison point is updated.
A video display device configured.
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