JP6777587B2 - 映像出力判定装置、映像出力判定方法及びそれを用いた映像信号スイッチャー - Google Patents

Description

本発明は、モニタに表示される２サンプルインターリーブ方式の映像信号が撮像装置から出力された元の映像信号と一致しているかどうかを自動的に判定する映像出力判定装置、映像出力判定方法及びそれを用いた映像信号スイッチャーに関する。

撮像装置で撮像した映像についての非圧縮のデジタル映像信号及びデジタル音声信号を、１本の同軸ケーブルで伝送するＳＤＩ（Serial Digital Interface）信号フォーマットを用いたシステムにおいて、４ｋ×２ｋ信号（例えば、１フレームで３８４０列×２１６０ラインの超高解像度信号）を伝送する技術が開発されている。このような伝送レートの信号は、データ量が大きいため、リアルタイム伝送することが困難である。

このような伝送レートの信号をリアルタイム伝送する方式として、２サンプルインターリーブ（２ＳＩ：2-Sample Interleave）方式が採用されている（例えば、特許文献１参照）。２ＳＩ方式は、映像信号の偶数ライン及び奇数ラインを構成する画素を、それぞれ、隣り合う２画素ごとに交互に２つのチャンネルに割り当て、計４つのチャンネルを用いて当該割り当てた画素を３Ｇ−ＳＤＩ信号を用いて伝送する方式である。

このように分割された４つの３Ｇ−ＳＤＩ信号は、１つの１２Ｇ−ＳＤＩ信号に多重化されて物理的に単一のチャンネルを介して受信側へ伝送される。そして、受信側では、４つのチャンネルで分割された画素が再度配置され、元の映像信号を確認することが可能である。

図６は、４つの３Ｇ−ＳＤＩ信号を多重化して１つの１２Ｇ−ＳＤＩ信号として伝送する従来の映像出力表示システムを示す。図６には、複数の撮像装置１と、映像信号ルーター２と、映像信号スイッチャー３と、モニタ４と、を備えたシステムが示されている。

撮像装置１は、撮影した映像を構成する４ｋ×２ｋ映像信号を２ＳＩ方式を用いて４分割して得られた４つの３Ｇ−ＳＤＩ信号を、４つのチャンネルを介して出力する。

映像信号ルーター２は、各撮像装置１から入力した４つの３Ｇ−ＳＤＩ信号毎に出力チャンネルを決定するクロスポイント回路５と、クロスポイント回路５で決定された出力チャンネルを介して出力された４つの３Ｇ−ＳＤＩ信号を１つの１２Ｇ−ＳＤＩ信号に多重化する多重化回路６と、を含む。

クロスポイント回路５には、複数の撮像装置１の各々からの４つのチャンネルを構成する４つのケーブル及びコネクタをそれぞれ接続するための複数の入力端子と、出力チャンネルに接続された複数の出力端子と、複数の入力端子にそれぞれ接続される複数の入力ラインと、複数の出力端子にそれぞれ接続される複数の出力ラインと、を含む。

クロスポイント回路５は、複数の入力ラインと複数の出力ラインとが格子状に配列されており、入力ラインと出力ラインが交差するクロスポイントの所で入力ラインと出力ラインを接続し得るように構成されている。クロスポイント回路５は、後述の映像信号スイッチャー３のユーザ入力部７からの制御信号に基づいて、所望のクロスポイントの所で入力ラインと出力ラインを接続することにより、入力端子に入力された所望の映像信号を所望の出力端子に出力することができる。

映像信号スイッチャー３は、ユーザ入力部７と、映像処理装置８と、を含む。ユーザ入力部７は、ユーザ入力を受け取り、当該ユーザ入力に応じた処理をクロスポイント回路５及び／又は映像処理装置８に実行させるための制御信号を送信することができる。例えば、ユーザ入力部７は、所望の撮像装置１からの映像の選択・切替えを行いモニタ４に出力するように、クロスポイント回路５の入力ラインと出力ラインを接続する制御信号をクロスポイント回路５に送信することができる。

映像処理装置８は、複数の撮像装置１から出力され、多重化回路６によって多重化された２ＳＩ方式の１２Ｇ−ＳＤＩ信号を受信し、ユーザ入力部７に対するユーザ入力に基づいて映像の加工処理を行うなどの映像処理を行うことができる。

モニタ４は、映像信号スイッチャー３から出力された信号に基づく映像を表示する。このように、４つの３Ｇ−ＳＤＩ信号を多重化して１つの１２Ｇ−ＳＤＩ信号として伝送することにより、撮像装置１で撮影した映像を４ｋ×２ｋ映像としてモニタ４に表示することができる。

特開２００９−１３０６３９号公報

図６に示すような映像出力表示システムにおいては、１つの撮像装置１につき４本のケーブルを用いており、クロスポイント回路５の入力端子に接続するコネクタ数が多いことから、例えば形状が同様のケーブルやコネクタを用いて複数の撮像装置１と映像信号ルーター２との間を接続した場合など、人的ミスによるコネクタの接続間違いが起こり得る。そのため、複数の３Ｇ−ＳＤＩ信号を多重化した１２Ｇ−ＳＤＩ信号が元の映像信号と一致しているかどうかを確認する必要がある。

従来、モニタに表示される２ＳＩ方式の映像信号が撮像装置から出力された元の映像信号と一致しているかどうかを自動的に判定するシステムは存在しなかった。そのため、複数の信号を多重化した信号の出力が正しいかどうかは、モニタに映像を映して、画素の順番が正しいかどうかを目視で確認する方法により判断していた。

特に、２ＳＩ方式の場合、４つに分割された信号における２つの画素を交互にマッピングして１つの映像を作成するため、目視では画素の順番が正しいかどうかを瞬時に判断するのは困難である。そのため、画素の順番が正しいかどうかの判断は、大きいモニタを使用して、画素の配置を１つ１つ細かくチェックすることによってなされていた。

しかしながら、１つの撮像装置１からの映像信号につき、このような細かいチェックをする必要であるため、時間と労力がかかっており、また大きなモニタを用意することも非常に手間がかかるものであった。また、チェック漏れなどの人的ミスがあった場合には、誤った画素配置の映像信号が伝送される事態も生じる。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、モニタに表示される２ＳＩ方式の映像信号が撮像装置から出力された元の映像信号と一致しているかどうかを自動的に判定する映像出力判定装置、映像出力判定方法及びそれを用いた映像信号スイッチャーを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る映像出力判定装置は、２サンプルインターリーブ方式で伝送された１フレームでＭ列×Ｎラインの複数の画素を含む入力映像信号を受信し、前記入力映像信号における任意の１フレームからなるフレームデータを取得するフレームデータ取得部と、当該取得したフレームデータを第１乃至第４の画素グループにグループ化することによりグループ化データを生成するグループ化部と、当該生成されたグループ化データにおける前記第１乃至第４の画素グループの配置をそれぞれ入れ替えることにより複数のパターンデータを生成するパターンデータ生成部と、前記複数のパターンデータ毎に、異なる画素グループで隣り合う画素間の輝度差を計算し、前記輝度差の絶対値の和又は前記輝度差の二乗の和を計算する輝度差計算部と、前記複数のパターンデータのうち、前記輝度差の絶対値の和又は前記輝度差の二乗の和の値が最も小さいパターンデータを選択するパターンデータ選択部と、前記取得したフレームデータと当該選択されたパターンデータとが一致しているかどうかを判定して、当該判定結果を出力する判定部と、を備え、前記グループ化部は、前記フレームデータの奇数ライン上で隣り合う２つの画素を交互にグループ化することによって前記第１及び第２の画素グループを構成し、前記フレームデータの偶数ライン上で隣り合う２つの画素を交互にグループ化することによって前記第３及び第４の画素グループを構成し、前記輝度差計算部は、前記パターンデータ毎に、全画素について、Ｍ列目を除く偶数列目の各画素と、当該偶数列目の画素と同一ライン上で異なる画素グループで隣り合う各画素との輝度差を計算し、Ｎライン目を除く偶数ライン目の各画素と、当該偶数ライン目の画素と同一列上で異なる画素グループで隣り合う各画素との輝度差を計算することを特徴とする。

本発明の一態様に係る映像信号スイッチャーは、映像出力判定装置は、本発明に係る映像出力判定装置と、前記入力映像信号と前記装置から前記判定結果とを受信する映像処理装置と、を備え、前記映像処理装置は、前記判定結果が前記取得したフレームデータと前記選択されたパターンデータとが一致していないことを示す場合には、エラー表示をするように前記入力映像信号の映像処理を行うことを特徴とする。

本発明の一態様に係る映像出力判定方法は、２サンプルインターリーブ方式で伝送された１フレームでＭ列×Ｎラインの複数の画素を含む入力映像信号を受信し、前記入力映像信号における任意の１フレームからなるフレームデータを取得するステップと、当該取得したフレームデータを第１乃至第４の画素グループにグループ化することによりグループ化データを生成するステップと、当該生成されたグループ化データにおける前記第１乃至第４の画素グループの配置をそれぞれ入れ替えることにより複数のパターンデータを生成するステップと、前記複数のパターンデータ毎に、異なる画素グループで隣り合う画素間の輝度差を計算し、前記輝度差の絶対値の和又は前記輝度差の二乗の和を計算するステップと、前記複数のパターンデータのうち、前記輝度差の絶対値の和又は前記輝度差の二乗の和の値が最も小さいパターンデータを選択するステップと、前記取得したフレームデータと当該選択されたパターンデータとが一致しているかどうかを判定して、当該判定結果を出力するステップと、を含み、前記グループ化するステップは、前記フレームデータの奇数ライン上で隣り合う２つの画素を交互にグループ化することによって前記第１及び第２の画素グループを構成するステップと、前記フレームデータの偶数ライン上で隣り合う２つの画素を交互にグループ化することによって前記第３及び第４の画素グループを構成するステップと、を含み、前記輝度差を計算するステップは、全画素について、Ｍ列目を除く偶数列目の各画素と、当該偶数列目の画素と同一ライン上で異なる画素グループで隣り合う各画素との輝度差を計算するステップと、Ｎライン目を除く偶数ライン目の各画素と、当該偶数ライン目の画素と同一列上で異なる画素グループで隣り合う各画素との輝度差を計算するステップと、を含むことを特徴とする。

本発明によると、モニタに表示される２ＳＩ方式の映像信号が撮像装置から出力された元の映像信号と一致しているかどうかを自動的に判定することが可能となるため、人的ミスを防止できるとともに、大きなモニタを用意して目視で細かくチェックをする必要がないため、画素の順番が正しいかどうかのチェックを低コストに行うことが可能となる。

本発明の実施例に係る映像出力判定装置の構成を示す図である。 本発明の実施例に係る映像出力判定装置における処理フローを示す図である。 ステップ２０２におけるデータのグループ化方法を示す図である。 ステップ２０４における隣り合う画素間の輝度差の計算方法を説明するための図である。 本発明の実施例に係る映像出力判定装置を用いた映像出力表示システムの構成を示す図である。 ４つの３Ｇ−ＳＤＩ信号を多重化して１つの１２Ｇ−ＳＤＩ信号として伝送する従来の映像出力表示システムの構成を示す図である。

（実施例）
図１は、本発明の実施例に係る映像出力判定装置の構成を示す。図１には、フレームデータ取得部１１と、グループ化部１２と、パターンデータ生成部１３と、輝度差計算部１４と、判定部１５と、パターンデータ選択部１６と、を含む映像出力判定装置１０が示されている。本発明は、モニタに表示される２ＳＩの映像信号の画素を抽出し、その画素と隣接する画素の連続性を調べ、その並びが正しいかどうかを判断するものである。映像出力判定装置１０は、後述する図５に示す映像信号スイッチャー１００内に設けられている。

図２は、本発明の実施例に係る映像出力判定装置における処理フローを示す。図２に示されるように、ステップ２０１で、フレームデータ取得部１１が、２ＳＩ方式で伝送された入力映像信号を受信し、当該受信した入力映像信号における任意の１フレームからなるフレームデータを取得して、グループ化部１２に出力する。入力映像信号は、４ｋ×２ｋ信号（例えば、１フレームで３８４０列×２１６０ラインの画素を含む超高解像度信号）とすることができる。

ステップ２０２で、グループ化部１２が、入力したフレームデータを第１乃至第４の画素グループＧ１乃至Ｇ４にグループ化することによりグループ化データを生成し、パターンデータ生成部１３に出力する。図３は、ステップ２０２におけるデータのグループ化方法を示す。図３に示されるように、入力映像信号及びそのフレームデータは、１フレームでＭ列×Ｎラインの複数の画素を含む。ここで、フレーム内における画素の位置を、（列番号，ライン番号）で示す。

ステップ２０２では、フレームデータの奇数ライン上で隣り合う２画素を、フレームの１列目の画素から２画素ずつ交互に第１及び第２の画素グループＧ１及びＧ２とし、フレームデータの偶数ライン上で隣り合う２画素を、フレームの１列目の画素から２画素ずつ交互に第３及び第４の画素グループＧ３及びＧ４とするようにグループ化することによってグループ化データを生成する。

例えば、図３に示されるように、奇数ラインの画素（１，１）及び（２，１）を第１の画素グループＧ１とし、奇数ラインの画素（３，１）及び（４，１）を第２の画素グループＧ２とし、以降、同一ライン上で２画素ずつ第１及び第２の画素グループＧ１及びＧ２とするように交互にグループ化する。同様に、偶数ラインの画素（１，２）及び（２，２）を第３の画素グループＧ３とし、偶数ラインの画素（３，２）及び（４，２）を第４の画素グループＧ４とし、以降、同一ライン上で２画素ずつ第３及び第４の画素グループＧ３及びＧ４とするように交互にグループ化する。

垂直方向については、例えば、奇数ラインの画素（１，３）及び（２，３）と画素（３，３）及び（４，３）とをそれぞれ第１及び第２の画素グループＧ１及びＧ２とし、偶数ラインの画素（１，４）及び（２，４）と画素（３，４）及び（４，４）とをそれぞれ第３及び第４の画素グループＧ３及びＧ４とし、以降、ライン毎に交互に第１及び第２の画素グループＧ１及びＧ２と第３及び第４の画素グループＧ３及びＧ４とするようにグループ化する。

ステップ２０３で、パターンデータ生成部１３が、入力したグループ化データにおける第１乃至第４の画素グループＧ１乃至Ｇ４の配置をそれぞれ入れ替えることによりその組み合わせから作成可能な複数のパターンデータを生成する。ステップ２０３では、第１乃至第４の画素グループＧ１乃至Ｇ４の配置をそれぞれ入れ替えることにより、全部で４！＝４×３×２×１＝２４通りの２ＳＩ方式のパターンデータを生成することができる。

ステップ２０４で、輝度差計算部１４が、パターンデータ毎に、異なる画素グループで隣り合う画素間の輝度差を計算する。図４を用いて、ステップ２０４における隣り合う画素間の輝度差の計算方法を説明する。図４（ａ）に示すように、ステップ２０４では、輝度差計算部１４は、パターンデータ毎に、全画素について、Ｍ列目を除く偶数列目の各画素と、当該偶数列目の画素と同一ライン上で異なる画素グループで隣り合う各画素との輝度差を計算し、また、Ｎライン目を除く偶数ライン目の各画素と、当該偶数ライン目の画素と同一列上で異なる画素グループで隣り合う各画素との輝度差を計算する。

このように、ステップ２０４では、奇数ライン目の各画素と、当該奇数ライン目の画素と同一列上で異なる画素グループで隣り合う各画素との輝度差を計算するのではなく、偶数ライン目の各画素と、当該偶数ライン目の画素と同一列上で異なる画素グループで隣り合う各画素との輝度差を計算している。それにより、画素が誤って入れ替わっている場合に、より顕著に輝度差が生じさせることができる。

例えば、図４（ｂ）が元の映像信号と一致するように正しく画素が配列されたパターンデータを示し、図４（ｃ）が図４（ｂ）に示すパターンデータから、第１の画素グループＧ１の輝度Ｂと第３の画素グループＧ３の輝度Ｂが入れ替わっているパターンデータとする。このとき、図４（ｃ）に示すように、奇数ライン目の画素（１，１）と当該奇数ライン目の画素と同一列上で異なる画素グループで隣り合う画素（１，２）との輝度差はＢ５−Ｂ１であるのに対し、偶数ライン目の画素（１，２）と当該偶数ライン目の画素と同一列上で異なる画素グループで隣り合う画素（１，３）との輝度差はＢ１−Ｂ１３であるため、より顕著に輝度差が生じることが理解される。

ステップ２０５で、輝度差計算部１４が、パターンデータ毎に、ステップ２０４で計算した各輝度差の絶対値の和（ＳＡＤ：Sum of Absolute Differences）又は各輝度差の２乗の和（ＳＳＤ：Sum of Squared Differences）を計算する。

ステップ２０６で、判定部１５が、例えば画面が真っ白の場合など、計算したＳＡＤ又はＳＳＤの値が所定の閾値よりも低いかどうかを判定する。計算したＳＡＤ又はＳＳＤの値が所定の閾値よりも低い場合、ステップ２０１に戻って、フレームデータを新しく取得し直す。計算したＳＡＤ又はＳＳＤの値が所定の閾値以上である場合、以下のステップ２０８に進む。ここで、ステップ２０６を省略して、ステップ２０５から以下のステップ２０７に移行するように構成してもよい。

ステップ２０７で、パターンデータ選択部１６が、全てのパターンデータのうち、ＳＡＤ又はＳＳＤの値が最も小さいパターンデータを選択する。当該選択したパターンデータは、画素グループの各画素が元の映像信号と一致するように正しく配列されたパターンデータとされる。

ステップ２０８で、判定部１５が、ステップ２０１で取得したフレームデータとステップ２０８で選択されたパターンデータとが一致しているかどうかを判定し、当該判定結果を出力する。

図５は、本発明の実施例に係る映像出力判定装置を用いた映像出力表示システムを示す。図５には、図６で示した映像出力表示システムの映像信号スイッチャー３に、本発明に係る映像出力判定装置１０がさらに設けられて構成された映像信号スイッチャー１００を備えた映像出力表示システムが示されている。

図５に示す映像出力表示システムでは、映像処理装置８には、多重化回路６からの入力映像信号を受信すると共に、ステップ２０１で取得したフレームデータとステップ２０８で選択されたパターンデータとが一致してるかどうかの判定結果が映像出力判定装置１０から受信される。ステップ２０１で取得したフレームデータとステップ２０８で選択されたパターンデータとが一致しないと判定された場合には、映像処理装置８は、当該判定結果に基づいて、モニタ４においてエラー表示をするように入力映像信号の映像処理を行うことができる。

このように、本発明に係る映像出力判定装置を用いた映像出力表示システムによると、映像信号スイッチャー１００内に本発明に係る映像出力判定装置１０を設けることにより、映像信号スイッチャー１００のユーザ入力部７によって所望の映像に切替えられた場合に、その映像信号と元の映像信号とが一致しているかどうかを瞬時に判断することができ、一致していない場合にはエラー表示を行うことが可能となる。

Claims (4)

1. ２サンプルインターリーブ方式で伝送された１フレームでＭ列×Ｎラインの複数の画素を含む入力映像信号を受信し、前記入力映像信号における任意の１フレームからなるフレームデータを取得するフレームデータ取得部と、
   当該取得したフレームデータを第１乃至第４の画素グループにグループ化することによりグループ化データを生成するグループ化部と、
   当該生成されたグループ化データにおける前記第１乃至第４の画素グループの配置をそれぞれ入れ替えることにより複数のパターンデータを生成するパターンデータ生成部と、
   前記複数のパターンデータ毎に、異なる画素グループで隣り合う画素間の輝度差を計算し、前記輝度差の絶対値の和又は前記輝度差の二乗の和を計算する輝度差計算部と、
   前記複数のパターンデータのうち、前記輝度差の絶対値の和又は前記輝度差の二乗の和の値が最も小さいパターンデータを選択するパターンデータ選択部と、
   前記取得したフレームデータと当該選択されたパターンデータとが一致しているかどうかを判定して、当該判定結果を出力する判定部と、
   を備え、
   前記グループ化部は、
   前記フレームデータの奇数ライン上で隣り合う２つの画素を交互にグループ化することによって前記第１及び第２の画素グループを構成し、
   前記フレームデータの偶数ライン上で隣り合う２つの画素を交互にグループ化することによって前記第３及び第４の画素グループを構成し、
   前記輝度差計算部は、前記パターンデータ毎に、全画素について、
   Ｍ列目を除く偶数列目の各画素と、当該偶数列目の画素と同一ライン上で異なる画素グループで隣り合う各画素との輝度差を計算し、Ｎライン目を除く偶数ライン目の各画素と、当該偶数ライン目の画素と同一列上で異なる画素グループで隣り合う各画素との輝度差を計算することを特徴とする装置。
2. 前記判定部は、前記輝度差の絶対値の和又は前記輝度差の二乗の和の値が所定の閾値よりも低いかどうかをさらに判定し、
   前記輝度差の絶対値の和又は前記輝度差の二乗の和の値が所定の閾値以上であると判定された場合に、前記パターンデータ選択部が、前記輝度差の絶対値の和又は前記輝度差の二乗の和の値が最も小さいパターンデータを選択することを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 請求項１又は２に記載の装置と、
   前記入力映像信号と前記装置から前記判定結果とを受信する映像処理装置と、を備え、
   前記映像処理装置は、前記判定結果が前記取得したフレームデータと前記選択されたパターンデータとが一致していないことを示す場合には、エラー表示をするように前記入力映像信号の映像処理を行うことを特徴とする映像信号スイッチャー。
4. ２サンプルインターリーブ方式で伝送された１フレームでＭ列×Ｎラインの複数の画素を含む入力映像信号を受信し、前記入力映像信号における任意の１フレームからなるフレームデータを取得するステップと、
   当該取得したフレームデータを第１乃至第４の画素グループにグループ化することによりグループ化データを生成するステップと、
   当該生成されたグループ化データにおける前記第１乃至第４の画素グループの配置をそれぞれ入れ替えることにより複数のパターンデータを生成するステップと、
   前記複数のパターンデータ毎に、異なる画素グループで隣り合う画素間の輝度差を計算し、前記輝度差の絶対値の和又は前記輝度差の二乗の和を計算するステップと、
   前記複数のパターンデータのうち、前記輝度差の絶対値の和又は前記輝度差の二乗の和の値が最も小さいパターンデータを選択するステップと、
   前記取得したフレームデータと当該選択されたパターンデータとが一致しているかどうかを判定して、当該判定結果を出力するステップと、
   を含み、
   前記グループ化するステップは、
   前記フレームデータの奇数ライン上で隣り合う２つの画素を交互にグループ化することによって前記第１及び第２の画素グループを構成するステップと、
   前記フレームデータの偶数ライン上で隣り合う２つの画素を交互にグループ化することによって前記第３及び第４の画素グループを構成するステップと、
   を含み、
   前記輝度差を計算するステップは、全画素について、
   Ｍ列目を除く偶数列目の各画素と、当該偶数列目の画素と同一ライン上で異なる画素グループで隣り合う各画素との輝度差を計算するステップと、
   Ｎライン目を除く偶数ライン目の各画素と、当該偶数ライン目の画素と同一列上で異なる画素グループで隣り合う各画素との輝度差を計算するステップと、
   を含むことを特徴とする方法。

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