JPH01202093A - 立体テレビジョン伝送方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は両眼式立体映像を表示するのに必要な左右の１
対の映像信号を伝送する方式に関して、特に、左右いず
れかの映像信号を主映像の信号とし、他方の映像信号を
副映像の信号として映像伝送情報を大幅に圧縮し伝送す
る立体テレビジョン伝送方式に関する。

［発明の概要］ 本発明に係る立体テレビジョン伝送方式は、両眼式立体
映像を表示するのに必要な左右映像情報を伝送するとき
に、左右いずれかの映像信号を主映像の信号とし、他方
の映像信号を副映像の信号として伝送する方式に関する
もので、 副映像の信号として、副映像を画面において特定の区分
領域（区域）に分割し、その区域の映像の該当する主映
像における水平座標差信号と、補正と追加の映像信号を
伝送し、受信側で副映像を作成することにより、 左右映像の画質を損なうことなく映像伝送情報を大幅に
圧縮し、また通常の単一の映像表示と両立できるように
したものである。

［従来の技術］ 従来から知られているとおり、左右２箇所から撮られた
１対の映像をなんらかの方法で観察者の左右眼に選択的
に分離して見せることによって両眼式立体映像が得られ
る。そして、この２つの映像信号を送るために、１つの
映像を伝送するときの２倍の情報量を送る必要がある。

そこで、２倍の情報量を必要としないで伝送する方法と
して、従来は■左像と左像のうち一方を全色彩映像（主
）とし、他方を白黒映像（副）で伝送したり、■左右い
ずれかの像はそのままで他方の映像の高域周波数成分を
削減して伝送したりしていた。また、左右の像を駒毎に
交互に切換えて伝送する方式も知られている。

これら方式とは全く違ったものとして、“左右の映像は
ほとんど同じ映像であり、対応するそれぞれの像は横に
ずれている像であるという性質から、左右いずれかの像
の映像信号にその互いのずれ、すなわち水平座標差情報
を多重して伝送し、再生側でその座標差情報にしたがっ
て伝送された映像信号から他方の映像信号を作成する”
という技術も知られている（医用電子と生体工学２３−
３１９８２　Ｐ２２長田：奥行信号分離式立体画像装置
と両眼立体視特性）。この技術は、１つの映像信号とそ
の映像における各画素の奥行を表す奥行信号（水平座標
差情報）を併せて伝送するというものである（特願昭５
３−１８０７８号　特許第１２８７４１７号「立体テレ
ビジョンの奥行情報信号の形成方法」、特願昭５２−９
６６５１号　特許第１０４２９２０号「立体画像表示装
置」）。

［発明が解決しようとする課題］ 従来から知られている立体テレビジョン伝送方式、すな
わち（ｉ）左像と左像のうち一方を色彩像で他方を白黒
像で伝送したり、（ｉｆ）左右いずれかの像はそのまま
で他方の高域周波数成分を削減して伝送したり、（Ｈｉ
）左右の像を駒毎に交互に切替えて伝送する方式はいず
れにしても、■全色の映像が伝送できない■空間的分解
能、また時間的分解能が十分でないなどの画質の劣化を
容認して、２つの映像のそれぞれの情報量を削減して伝
送するものであった。その結果として、両眼の対応する
像の画質が異なると左右眼での視野が闘争する現象が生
じ、非常に視覚的負担になるという欠点があった。

また、非立体映像の表示との両立性も不十分であった。

さらに、立体映像の左映像と右映像はほとんど同じで、
水平方向にのみずれているという性質から、左右いずれ
かの像（主映像）の映像信号に互いの座標差情報を多重
して伝送すればよいという考え方は、例えば左右像はほ
とんど同じであるが後にある物体が左映像では見えるが
右映像では前にある物体により隠されているような、前
景と後景の重なり方が左右の映像で異なっている場合に
対しては対処できないという欠点がある。

そこで、本発明の目的は上述の点に鑑みて、１）左右い
ずれかの映像を、従来の非立体映像に対しても、従来の
方式のままで劣化なく伝送かつ再生できること（両立性
）。

２）立体映像の伝送情報量を従来の非立体映像の伝送量
より大幅に増やさないこと。

３）左右いずれの映像も（一部の像の欠落も含めて）画
質劣化なく伝送再生できること。

を満足させ、左右映像いずれかの主映像と、もう一方の
副映像を受信側で作成するのに必要な副映像の水平座標
差信号ならびに追加・補正映像信号を付加して伝送する
方式を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明では、左右に位置する撮像機から取り出したいず
れかの映像信号の一方を主映像信号とし、他方を副映像
信号として伝送する立体テレビジョン伝送方式において
、主映像と、画面上で分割した区域毎の副映像信号と同
じ幅の区域の主映像信号とを比較し、相関の最大となる
前記主映像信号と前記副映像信号との水平座標差信号と
、そのときの主映像と副映像との映像差信号を情報圧縮
した信号と、あるいは対応すべき主映像信号がないとき
の副映像追加映像信号とを、伝送する。

［作　用］ 上述した主映像および副映像の水平座標差信号の検出に
は、主映像と副映像の比較方法により、３つの方法が考
えられる。以後、主映像を右映像として説明するが、左
映像とした場合も同じである。

第１の方法は第２図に示すように、テレビジョン方式変
換での動き像検出の場合のように左右の映像を同じ大き
さの区域に分割し、その分割された同一座標の区域の主
映像と副映像をずらしながら比較し両映像信号の差が最
小になる位置を求める方法である。

これに対して、主副映像いずれかを予め定められた格子
状の区域に分割し、その分割された区域の一つ一つにつ
いて、同じ垂直位置にありかつ同じ大きさの区域をもつ
他方の映像を水平方向に一定画素分ずつずらして両映像
信号を比較し、両者の相関の最も高い区域を探し出す方
法がある。この方法にも、最初に分割する映像が主映像
であるか副映像であるかにより、２種類が考えられる。

すなわち、第２の方法は主映像を分割し、その区域に対
応して副映像との水平座標差信号を検出し、受信側で主
映像をその水平座標差だけずらして副映像を再生する方
法（座標差情報主像付属型）である。たとえば第３図の
例のように、物体ＡＢＣＤＧが手前に、）ＩＥＦが奥に
配置されている場合、左映像はＨがＤにより隠され、右
映像ではＦがＧにより隠されて、第４図のようになる。

そして、左像を主映像として分割し、副映像の左像を再
生するのに必要な水平座標差は第４図下欄のようになる
。

第３の方法は副映像を分割して、その区域に対応して主
映像との水平座標差信号を検出し、受信側で主映像を水
平座標差だけずらして副映像を再生する方法（座標差情
報副像付属型）である。左像を主映像として、副映像の
左像を分割して、左像を再生するに必要な座標差は第５
図下欄のようになる。この第３の方法が本発明による立
体テレビジョン信号の伝送方式である。

これらの３つの方法を比較する。まず第１の方法では、
第２図のように映像信号の差が最小のとき、主映像の区
域に対し副映像の区域は一般に左右いずれかにずれてお
り、座標差分の領域（斜線で示した部分）は全部を補正
信号としなければならなくなり、情報量が大きくなる。

また座標差の検出精度も低くなる。さらに奥行が大きく
、本来の座標差がその区域の横幅より大きい場合には、
座標差が求まらないことになる。

次に第２の方法では第４図のように、主（右）映像の区
域番号１，２，３，４．７の映像信号Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄ、
Ｇを同じ区域番号の副（左）映像信号にそのまま用いれ
ば良いので水平座標差は０、主映像の区域番号６の映像
信号Ｅを副映像信号の区域番号５の映像信号Ｅに用いる
必要があるので水平座標差は１、副映像の区域番号６の
映像信号Ｆは主映像中に存在しないので追加映像信号と
して副映像の区域番号６の映像信号Ｆを追加映像登録回
路に登録する必要がある。また、主映像の区域番号５の
映像信号Ｈは副映像では不必要であるので、水平座標差
信号に不要を示す符号Ｘを付する。

上述した第４図の例において、主映像の映像信号Ｈは副
映像では不必要であるが、この映像信号Ｈが不必要であ
るかどうかは、副映像信′号の一水平領域すべてを比較
することにより、初めて判断できる。さらに、追加映像
Ｆが必要かどうかは主映像信号を基準として比較しただ
けでは判断できず、第３の方法と同様な副映像信号を基
準として、主映像信号との比較が新たに必要となる。ま
た、追加映像に関する情報として、副映像の区域番地６
に追加映像信号Ｆを追加するという副映像の区域番号も
必要となる。

これに対して第３の方法では、第５図に示すように主（
右）映像の区域番号１，２，３，４．７の映像信号Ａ、
Ｂ、Ｃ，Ｄ、Ｇを同じ区域番号の副（左）映像信号にそ
のまま用いればよいので水平座標差はＯ１副映像の区域
番号５の副映像信号Ｅは主映像の区域番号６の映像信号
Ｅを用いる必要があるので水平座標差は１、副映像の区
域番号６の映像信号Ｆは主映像にないので、水平座標差
信号に追加画像があることを示す符号Ｙを付すと共に、
追加映像登録回路に追加映像信号Ｆを登録する。

本発明による第３の方法では、副映像の各区域を１区域
ずつずらして主映像信号との比較を行うが、この比較で
対応する映像信号のないときはその副映像信号Ｆをその
まま追加映像信号として登録すればよく、追加映像信号
は順次送り出されるので区域番号の情報は必要としない
。

このように本発明の「副映像に主映像のどの部分を取り
出すか」という考え方の方が、第２のｒ主映像を副映像
のどの部分に書込むか」という考え方より、必要とする
情報量についても映像信号処理についても簡単で優れて
いる。

［実施例］ 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。

第１図は、左右映像信号から伝送信号を作成する回路構
成図である。

第１図に示す構成図において、左右に設置した撮像機１
．２で撮った主（右）映像信号と副（左）映像信号とを
、それぞれＡ／Ｄ変換器３゜４で変換してフィールドメ
モリ（ＲＭ）　５およびフィールドメモリ（ＬＭ）　６
に記憶させる。これら二つのフィールドメモリからの読
み出しは、次に述べる区域分割回路７により制御される
。

区域分割回路７は予め定められた格子状に分割された区
域の左上端の開始座標、右下端の座標で指定される区域
の水平・垂直座標信号を水平座標信号回路９および垂直
座標信号回路８を介して、順次走査的に出力する。また
、区域分割回路７の各座標信号は後述の計数回路１４の
主区域走査終了信号によって、画面左端より水平方向に
画面右端まで副映像の読み出し区域を順次隣の区域に移
動させると共に、副映像の読み出し区域が画面右端に達
したとき、すぐ下の画面左端の区域に移動させる。つい
で、前と同様な水平方向および垂直方向の移動を繰返し
行い、画面全領域を走査する。

また、この区域分割回路７に予め読み出し区域の水平・
垂直幅を設定しておく（通常、８画素×８画素程度であ
る）。

副（左）映像信号のフィールドメモリ６の読み出し座標
は水平・垂直座標回路９．８から直接人力され、区域分
割回路７により予め定められた格子状の区域の副（左）
映像信号が読み出される。

一方、計数回路１４は区域分割信号が入力したとき計数
し始め、水平座標差信号として、加算器２１および座標
差記録回路１５に出力する。主（右）映像信号のフィー
ルドメモリ５の読み出し座標のうち、水平座標は加算器
２１で水平座標信号に計数回路１４からの水平座標差信
号を加えたものであり、主映像読み出し区域は１画素ず
つ水平に移動する。したがって、フィールドメモリ５お
よび６の読み出し水平座標信号は、同じ大きさの水平幅
の区域を走査する。主映像読み出し区域が画面右端に達
したとき、計数回路１４は主区域走査終了信号を出力す
る。

上記定められた区域内の副映像に対して最も相関の高い
主映像の区域との座標差を求めるため、２次元比較回路
ｌＯでは、フィールドメモリ６および５より読み出され
た副映像信号と主映像信号との一致の程度を比較する。

すなわち、区域内の各画素について、上記の副映像信号
と主映像信号との映像信号レベルの差（映像差信号）を
求め、絶対値積算回路１１に入力し、その絶対値をその
区域内について積算する。その差の積算値を最小値判定
回路１３に入れ、記憶器１２に既に記憶されている前の
差の積算値と新しい差の積算値とを比較して、大きけれ
ばそのままにし、小さければ記憶器１２の内容をその新
しい差の積算値に更新すると共に、そのときの水平座標
差信号を座標差記録回路１５に、また映像差信号を情報
圧縮回路２４で圧縮した圧縮映像差信号を映像差記録回
路２５に記録させる。情報圧縮回路２４は、例えば、非
線形変換回路で大きな変化には粗く、緩やかな変化には
細かく量子化して情報量の低減を行う。

主映像読み出し区域の１画素ずつの水平移動により、記
憶器１２には差の積算値の最小の値が、座標差記録回路
１５および映像差記録回路２５には、それぞれ、そのと
きの水平座標差信号および圧縮映像差信号が保存される
。副映像読み出し区域での最初の最小値判定のために、
記憶器１２には記憶できる最大値を初期値として入力し
ておく。

計数回路１４の主区域走査終了信号は座標差登録回路１
６、補正映像登録回路１７および積算器１９にも入力さ
れる。この主区域走査終了信号が出力されたとき、座標
差記憶回路１５に記憶されている水平座標差信号を座標
差登録回路１６に記憶させると共に、映像差記録回路２
５に記録されている圧縮映像差信号を補正映像登録回路
１７に記憶させる。

また、定められた区域内の副映像に対して相関の高い主
映像の区域が存在しないときは、記憶器１２に記憶され
ている差の積算値はある一定の値より大きくなる。その
際、最小値判定回路１３は主映像信号中に副映像信号と
して採用できる信号が存在しないことを示す追加信号を
出力する。主区域走査終了信号の出力時に前記追加信号
により、副（左）映像信号を追加映像登録回路１８に記
憶させると共に、追加映像信号があることを示す符号Ｙ
を座標差信号の代わりに座標差登録回路１６に記憶させ
る。

以上述べた３種の信号、副映像区域類に並んだ水平座標
差信号・補正映像信号・追加映像信号は多重符号化回路
２３により主映像信号に加えられる。この多重方式とし
ては従来の周波数多重、あるいは時分割多重方式を用い
るが、クロストークの防止を考えれば、後者の方法が利
点は多い。

この方法において、ある区域の副映像はどこの主映像と
最も相関が強いかを探すのに、主映像の一水平領域を１
画素ずつずらしていたのでは演算時間がかかるので、次
に述べるように、粗比較と精比較との２段階にわけて処
理することもできる。

この座標差信号検出回路の一例を第６図に示す。本図に
おいて、区域分割回路７は、フィールドメモリ６からの
副映像信号を、８行す画素の大きさの区域に区切り、１
フレームをそれぞれｎ×ｍ個の区域に分割して順次読み
出す。第７図にその区域分割の一例を示す。

第７図において、いま読み出された副映像の区域が（ｉ
、ｊ）とすると、区域分割回路７は同じ垂直位置ｉにあ
る同じ８行す画素の大きさの主映像の各区域（ｉ、１）
　　（ｉ、２）−−−（１，ｎ）の映像信号を水平方向
に順次読み出し、２次元比較回路ｌＯで先に読み出され
た副映像信号と比較する（水平方向のみの差を仮定して
いるので、垂直方向は同一としている）。このときの両
映像信号の差Ｅｔ、ｏ、、、、Ｅｊ。

、、、Ｅｎのうち、最小値となる区域を最小値判定回路
１３で判定し、その区域を座標差記録回路１５に記録す
る（このときの最小値区域をＳとする。１〈ｓ＜ｎ）。

このため、副映像の１区域について１回の比較が必要で
あり、そのためにｎ×演算時間の遅延回路３０が主映像
の伝送線上に必要となる。

次の第２の精比較は、粗比較で映像信号の差が最小値に
なる主区域Ｓの一つ前の区域、すなわち主区域ｓ−１か
ら主区域ｓ＋１まで１画素ずつ水平に８行す画素の大き
さの区域を穆動させ、２次元比較回路２６で副映像の区
域（ｉ、ｊ）の映像信号と比較し、第２の最小値判定回
路２７で両映像信号の差が最小になる位置ｋを求める。

副映像の区域番号ｊを用いると、［（Ｓ−１−Ｊ）　ｂ
＋ｋｌが座標差信号になる。したがって、ｓ−１番目の
区域から最大２ｂ回比較することとなるため、さらに２
ｂＸ演算時間の遅延回路３１を主映像側の伝送゛線上に
挿入して副映像との遅延量を合わせる。主映像を１画素
ずつずらした時に必要な比較回数ｎＸｂ回はｎ＋２ｂ回
で済むので、演算速度は大幅に速まる。

副映像の区域（ｉ、Ｊ）の映像信号についての処理が終
了すると、次の副映像の区域（ｉ、ｊ＋１）に穆り、同
様な処理を続行し、最後には副映像の区域（ａ＋　、　
ｎ）に達し、１フレームの処理を終了する。

この例では、左右映像の相関を求めるために、副映像信
号と主映像信号の差を求め、その絶対値を積算している
が、各映像信号の乗算の累積値の最大値を求める方法を
用いてもよい。

受信側ではまず受信信号から主映像信号、座標差信号、
追加映像信号および補正映像信号を分離し取り出し、順
にフィールドメモリ（ＲＭ）と、座標差信号、追加映像
および補正映像信号の各記憶回路に記憶する。補正映像
信号は逆非線形変換処理を経て、元の情報に復元して記
憶する。

そして、送信側と同様に画面の予め決められた区域の開
始座標、例えば左上端の座標で指定される区域の垂直、
水平座標を順次走査的に変えて、フィールドメモリ（Ｒ
Ｍ）　５から映像信号を取り出して主（右）映像信号と
する。一方、各区域毎の水平座標に当該座標差を加算し
て水平座標として、フィールドメモリ（ＲＭ）　５から
映像信号を取り出し、その区域に対応した補正映像信号
で補正する。また、座標差信号において追加映像の符号
があるときは追加映像信号を追加し、フィールドメモリ
（ＬＭ）　６に記録する。そして、これより取り出した
信号を副（左）映像信号とし、フィールドメモリ（ＲＭ
）　５より取り出した主（右）映像信号とともに立体表
示装置に送る。

［発明の効果］ 副映像信号を全て伝送する方式と、本発明の方式による
場合とを情報量の面より比較してみる。

まず区域の分割数は少ないほど座標差信号の情報量は少
なくなるが、一方で対応する映像の比較が鮮明でなくな
り、また座標差の精度も悪くなる。さらに主映像と副映
像との映像差信号が０となる場合が少なく、そのときは
補正映像信号を必要とするので、必ずしも情報量の削減
にはならない。

それゆえ、比較に用いる映像の格子状の区域を８×８〜
ＩＯＸ　１０画素程度にする。ＨＤＴＶを例にとると、
１フレーム中の画素数は垂直方向の走査線数が１１２５
本、水平方向の標本数（画素数）が１９２０点であるの
で、１１２５ｘ　１９２０／　（８ｘ　８）　＝　３３
７５０の区域に分割される。主映像に対して副映像が水
平方向に最大で画面の半分、すなわち、画素数で９６０
程度までずれるとすると、一つの区域に対する座標差信
号の最大値は９６０、すなわち１０ビツトが必要となる
。よって、座標差登録回路の記憶容量として、３３７５
０　ｘｌＯビット＝　３３７．５キロビツトが必要とな
る。

一方、副映像信号の３原色の内の一色について２５６階
調をつけて伝送するとすると、１１２５ｘ　１９２０×
８ビツト〜１７メガビツトの情報が必要になる。

いま、−画面中の映像差０の部分が１７４で、残りの３
７４については補正映像信号が必要であると仮定する。

主区域走査終了信号の出力時には一般に、記憶器１２（
第１図参照）には主映像と副映像との差の積算値の最小
の値が記憶されている。そして、比較する区域中に前景
Ａと背景Ｂの二種の部分のみがあるとすると、その区域
上で映像差信号の積算値が最も小さくなるのは、第２図
に示すように、前景Ａと背景Ｂのうち面積の広い方の景
色の映像差が小さい場合である。それゆ、え、前景Ａお
よび背景Ｂの占める面積の小さい方の主映像と副映像の
映像差信号が補正映像信号となり、補正映像に必要な領
域は前記比較区域の半分以下になる。この補正映像信号
を情報圧縮、例えば１／２に非線形変換して伝送すると
、全画面のｌ／２×１／２　Ｘ３／４　＝３／１６に情
報を削減できる。

また、−画面中必要な追加映像信号を全画面の１７５と
見なすと、その追加映像信号は副映像信号にのみ存在す
る両眼非対応像なので、少々画質が劣化しても気付かれ
ないため、画素数を半分に減らして伝送することができ
る。

その結果、本方式での副映像信号の情報量は、本来の副
映像信号の３３７．５ｋｂ／１７Ｍｂ＋３／１６＋１／
１０４０．３と３割減となる。

他の実施例のとき、例えば第　図のように背景像と手前
の像があるとき、水平座標差信号は　図のようになるが
、奥行の変化がない（あるいは、緩やかなときがある）
と座標差も緩やかに変化するので、その差の信号を全領
域について伝送しないで、粗く標本化（１／２）　Ｌ、
て伝送したとしても立体像の画質は損われない。

【図面の簡単な説明】

第１図は左右映像信号から伝送信号を作成する回路構成
図、 第２図は主副映像を同一の固定区域で比較したときの模
式図、 第３図は物体Ａ−Ｇの配置例を示す図、第４図は主映像
に付属して水平座標差信号を伝送するときの説明図、 第５図は副映像に付属して水平座標差信号を伝送すると
きの説明図、 第６図は他の実施例による主副映像の座標差信号検出回
路を示す図、 第７図は映像分割例を示す図、 第８図は区域中に２種の映像があるときに座標差の現れ
る様子を示す模式図、 第９図は本発明による伝送信号の他の例を示す図である
。 １．２・・・撮像機、 ３．４・・・Ａ／Ｄ変換器、 ５．６・・・フィールドメモリ、 ７・・・区域分割回路、 ８・・・垂直座標信号回路、 ９・・・水平座標信号回路、 １０・・・２次元比較回路、 １１・・・絶対値比較回路、 １２・・・記憶器、 １３・・・最小値判定回路、 １４・・・計数回路。 １５・・・座標差記録回路、 １６・・・座標差登録回路、 １７・・・補正映像登録回路、 １８・・・追加映像登録回路、 １９・・・積算器、 ２１・・・加算器、 ２３・・・多重符号化回路、 ２４・・・情報圧縮回路、 ２５・・・映像差記録回路、 ３１・・・遅延回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）左右に位置する撮像機から取り出したいずれかの映
   像信号の一方を主映像信号とし、他方を副映像信号とし
   て伝送する立体テレビジョン伝送方式において、 主映像と、画面上で分割した区域毎の副映像信号と同じ
   幅の区域の主映像信号とを比較し、相関の最大となる前
   記主映像信号と前記副映像信号との水平座標差信号と、
   そのときの主映像と副映像との映像差信号を情報圧縮し
   た信号と、あるいは対応すべき主映像信号がないときの
   副映像追加映像信号とを、伝送することを特徴とした立
   体テレビジョン伝送方式。