JPH02306782A - 画像合成装置 - Google Patents

画像合成装置

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JPH02306782A
JPH02306782A JP1128053A JP12805389A JPH02306782A JP H02306782 A JPH02306782 A JP H02306782A JP 1128053 A JP1128053 A JP 1128053A JP 12805389 A JP12805389 A JP 12805389A JP H02306782 A JPH02306782 A JP H02306782A
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television camera
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小池 雄
Shigeru Shimoda
茂 下田
Yasuaki Kanetsugu
保明 金次
Masaki Hayashi
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ASUTORO DESIGN KK
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Japan Broadcasting Corp
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    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N5/00Details of television systems
    • H04N5/222Studio circuitry; Studio devices; Studio equipment
    • H04N5/262Studio circuits, e.g. for mixing, switching-over, change of character of image, other special effects ; Cameras specially adapted for the electronic generation of special effects
    • H04N5/2628Alteration of picture size, shape, position or orientation, e.g. zooming, rotation, rolling, perspective, translation

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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〕 本発明はテレビジョン画像の簡易的な合成を行なう画像
合成装置に関するものである。
〔従来の技術〕
テレビジョン放送を行なう場合には、スタジオのセット
の一部に、あらかじめ用意された挿入画像(はめ込み画
像)を挿入する手法が用いられる。
かかる場合に、第4図に示されるようなスタジオセット
401のR、R、R、Rの長方形部分をテレビジョンカ
メラ402で真正面から撮影すると、ディスプレイ画面
403において相似の長方形の映像が得られる。この状
態からテレビジョンカメラ402を右、左、上、下の方
向に回転し、またズーム倍率の変換を行なうと、ディス
プレイ画面403の映像は例えば符号404にて示すよ
うに変形する。これを−次透視変換と称し、ディスプレ
イ画面403上の新たな座標をX。
Yとし、元の座標をx、yとすると、上記X、 Yは次
の変換式で表現することができる。
X−m・(dx+ey十f)/ (ax+by+c) Y−m  ・ (gx+hy+  i)/(ax+by
+c)            ・・・ (1)この−
次透視変換をディジタル信号処理で行なう場合には□、
まずディスプレイ画面403の元の座標値x、yを用い
て(1)式による演算を行なう。次に、得られた座標値
のうちディスプレイ画面403の新たな座1.IX、Y
に最も近い座標値を持つ元の座標の画データを新たな座
標の画データとするか、あるいは近傍の複数画素(元の
)の画データの平均値を求め、この平均値を新たな座標
の画データとするか、のうちのいずれか一方が採用され
ていた。従って、ディスプレイ画面403の横画素数を
P 1縦画素数をPvにすると、上I 記(1)式の演算を一画面当りP o x P v回繰
り返す必要が生じ、高速処理が困難になっていた。
そこで、従来においてはスタジオセット401を真正面
から撮影しておき、挿入画像の縮小、拡大を行なって画
像合成を行なっているだけであった。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、現実にはテレビジョンカメラを回転し、
ズーム倍率を変えて撮影したい場合がある。このため、
第4図の符号404に示すように変形した映像のハツチ
ングにより示されるエリアに挿入画像の挿入を行ない、
自然な画像を合成することのできる画像合成装置の開発
が求められていた。
そこで本発明は、テレビジョンカメラを回転し、ズーム
倍率を変えて撮影した場合にも、自然な合成画を得るこ
とが可能な画像合成装置を提供することを目「自とする
〔課題を解決するための手段〕
本発明に係る画像合成装置は、テレビジョンカメラの回
転角およびズーム倍率をそれぞれ検出する第1および第
2のセンサと、テレビジョンカメラにより得られる実画
像に挿入する挿入画像の画データが記憶されたメモリと
、上記の実画像にメモリ内の画データが挿入されるべき
ディスプレイ画面における4角の座標データを、第1及
び第2のセンサの出力に基づき算出する4角データ算出
手段と、この算出結果からメモリ内の画データをディス
プレイ画面における実画像の画データに挿入する際に、
メモリから画データを読出すスタートアドレスデータと
アドレス歩進の倍率を示す倍率データとを当該メモリの
水平方向及び垂直方向のアドレス毎に求める読出制御デ
ータ演算手段と、ディスプレイ画面の水平方向及び垂直
方向対応にメモリ内の画データの読出しをスタートアド
レスデータ及び倍率データに基づき行って変形画像を作
成する変形画像作成手段と、これにより作成された変形
画像をテレビジョンカメラにより得られた実画像へ挿入
する挿入手段とを備えることを特徴とする。
〔作用〕
本発明に係る画像合成装置は、以上の通りに構成される
ので、4角データ算出9手段により挿入画像の画データ
が挿入されるべきディスプレイ画面における4角の座標
データ、すなわち、第4図では符号404て示すように
変形した映像のハツチングにより示されるエリアの4角
(Qo−Q3)の座標データが算出される。更に、この
4角を含むエリアと挿入画像の画データが格納されたメ
モリのエリアとの水平方向と垂直方向の倍率関係から、
当該メモリから画データを読出すスタートアドレスデー
タとアドレス歩進の倍率が求まることになり、これらを
上記メモリの水平方向及び垂直方向アドレス毎に求めて
おいて、これらのデータに基づき上記メモリから画デー
タを読出すならば、画データを水平方向及び垂直方向の
各アドレス毎に縮小、拡大した如くの変形画像が得られ
、この変形画像は上記4角を含む四角のエリアに入る形
となる。このため、挿入手段で変形画像をテレビジョン
カメラで得られた実画像に挿入し、適切な合成がなされ
ることとなる。
〔実施例〕
以下、添付図面の第1図ないし第3図を参照して、本発
明の一実施例に係る画1象合成装置を説明する。
第1図は本発明の一実施例に係る画像合成装置を示す構
成図である。同図において、テレビジョンカメラ101
の設合102には2つのロータリーエンコーダ(第1の
センサ)103,104が取付けられている。ロータリ
ーエンコーダ103は同図の直交座標系でX軸を回転軸
とする回転角θ を検出し、ロータリーエンコーダ10
4はY軸を回転軸とする回転角θ を検出する。レンズ
にはポテンショメータ(第2のセンサ)105が取り付
けられ、投影倍率mの検出が行なわれる。
ロータリーエンコーダ103,104及びポテンショメ
ーター05の出力信号は変換回路106へ導かれ、コン
ピューター07が処理可能な例えば16ビツトのデータ
にディジタル変換され、コンピューター07へ転送され
る。
テレビジョンカメラ101はパネルの中央に長方形の窓
があるスタジオセット108を撮影し、この撮影により
得られた画データを挿入手段109へ送出する。テレビ
ジョンカメラ101を基準位置に置き、スタジオセット
108を真正面から投影倍率m−1で撮影した場合に、
ディスプレイ画面におけるスタジオセット108の枠1
10の4角の座標値を R(x、y)・ ORORO R(x、y)。
t   RI   RI R(x +Y  )+ 2   R2R2 R(x、y) 3  1?3   R3 とし、テレビジョンカメラ101をX軸を回転軸として
θ 、Y軸を回転軸としてθ それぞれy 回転し、投影倍率がmであるときのディスプレイ画面上
における上記の枠110の4角の座標値をQ(x、y)
口QOQO Q(x、y)。
l   QI   QI Q(x、y)。
2   Q2   Q2 Q(x、y) 3   Q3   Q3 とすると、 x !m・ (X1?CO8θy−zRsin θy)
/(x  cos θ 争sin θy Rx −y R51n θ工 +zcos θ ” cos θ ) Rx      y Y   −m@(x   sin  θ  II si
n θQ        l?      x    
   y+ Y RCO3θ8 +z   sln  θ  ’ cos  θ  )X
Rx        y (x  cosθ ・slnθy RX −yRsln θ8 +zcos  θ  ” cos  θ  )Rx  
      y (但し、Q−Q  −Q  、R−Ro−R3゜zR;
基準位置のZ軸の座標値) ・・・ (2) となる。
コンピュータ107は自らが有する主メモリ内のプログ
ラムに従って、変換回路106がら与えられる回転角θ
 、θ とズーム倍率mとのデーx      y 夕に基づき、上記の(2)式を用いて4角の座標値を求
める。なお、XRI  YH+  ZRについてはあら
かじめ主メモリにデータとして与えられているものとす
る。
一方、メモリ111には挿入画像111Aの画データが
格納されている。この挿入画像111Aは図示のように
長方形であり、4角のアドレスをpo (0,O)。
Pl (W、O)。
P2 (W、h)。
P3(屹h) とすると、挿入画像111AをQ、Q、。
Q2.Q3を4角とする四角形に変形するには、メモリ
ー11からのメモリリードの際の水平(H)方向及び垂
直方向(V)方向のスタートアドレスS  (y)、S
  (x)と倍率MH(y)。
11      V Nl v  (x )とを、次式(3)で表わされるも
のとするとよい。
Mo  (y ) −((xQl−xQo) /Wl  ((h−y) /
hl+((x02−XQ3)/W) (y/h)S、、
(y) =  MH(y)  ・ (xQo((h−y)/hl +XQ3(y/h)〕 M v  (x ) −((xQ3−XQo)/h) ((xQlx)  (XQI  XQO) 1+((X
 Q2  X Ql) / h 1((x −xQo)
  (xQl−Xqo) ISv(x) −M v  (x )  ・ 〔yQo((xQl−X)/(XQl−xQo))+y
Q1((X−XQo)/(xQl−XQo))〕・・・
 (3) コビュータ107は主メモリ内のプログラムに基づいて
(3)式を用いて、水平方向と垂直方向のアドレス毎に
スタートアドレスデータと倍率データとを演算して求め
る。このときの演算回数は、ディスプレイ画面の横画素
数をP 1縦画素数をPvとすると一画面当りP o 
+ P v回繰り返せばよく、従来のP n X P 
v回に比べて大幅に演算回数を減少させることかでき、
従って高速処理が可能である。なお、W、hのデータは
あらかじめコンピューター07の主メモリ内に与えられ
て格納されている。このようにして得られたスタートア
ドレスデータと倍率データは変形画像作成手段112へ
送られる。このように、コンピュータ107は4角デー
タ算出手段及び読出制御データ演算手段として機能する
第2図に変形画像作成手段112の詳細な構成を示す。
変形画像作成手段112は水平方向と垂直方向との変形
を行なうものであるから、メモリアクセス部200.2
00■は同様な構成となるので、++ メモリアクセス部200 、、の内部のみを詳細に示す
。バッファメモリ201,202は変形後の画像の両デ
ータを格納するもので、物理的に2っである必要はない
。倍率データを格納するための倍率レジスタ203と、
スタートアドレスデータを格納するためのスタートアド
レスレジスタ204は、それぞれRA Mにより構成さ
れる。また、カウンタ205は垂直アドレスデータを発
生する。
画素に対応する画データの読出しクロックを発生する発
振器206の出力は、ラッチ回路207及びカウンタ2
08へ与えられる。カウンタ208はh進カウンタであ
り、その出力のMSBはカウンタ205及びセレクタ2
09へ与えられる。セレクタ209の接点は通常、接点
a側に倒されており、パルスが与えられている間だけ接
点す側に倒される。カウンタ205はW進カウンタであ
り、その出力は倍率レジスタ203、スタートアドレス
レジスタ゛204へ与えられ、それぞれアドレス対応の
倍率データ、スタートアドレスデータがこれらレジスタ
から出力される。倍率レジスタ203の出力は加算器2
10へ与えられ、スタートアドレスレジスタ204の出
力はセレクタ209の接点すへ与えられる。なお、倍率
レジスタ203への水平方向の倍率データMH(y)の
セットと、スタートアドレスレジスタ204の水平方向
のスタートアドレスデータSH(y)のセットはコンピ
ュータ107によって行なわれる。
加算器210は倍率レジスタ203から出力される倍率
データの逆数をラッチ回路207の出力に加えることに
より、セレクタ209の接点a側への出力データを送出
する。ラッチ回路207の出力は前述のように加算器2
10へ与えられるとともに、メモリー11をアクセスす
る水平アドレスデータとなっている。バッファメモリ2
01にはカウンタ208,205の出力がそれぞれ水平
アドレスデータ、垂直アドレスデータとして与えられる
。セレクタ211,212はメモリアクセス部200.
200vの出力のいずれか一方を選択するための構成で
ある。制御信号R/Wはり−ドグライトの切換信号で、
セレクタ211〜214の切換信号Sとともにコンピュ
ーター07から与えられる。
このように構成された変形画像作成手段112は、挿入
画像111人の水平方向の変形に関し、以下のように動
作する。これを第3図を参照して説明する。
コンピューター07により、倍率レジスタ203及びス
タートアドレスレジスタ204へ、倍率データM、、(
y)およびスタートアドレスデータS、、(y)が垂直
アドレス毎にセットされる。
また、メモリー11のR/W1はリード信号がアクティ
ブに、バッファメモリ201のR/W2はライト信号が
アクティブにされ、セレクタ211゜212のSはメモ
リアクセス部200 、、の出力を選択し、カウンタ2
05.208がコンピュータ107によるイニシャライ
ズによりそれぞれrWJ、rhJとされて動作開始とな
る。このとき、カウンタ208のMSBはH(−rlJ
 )となり、セレクタ209が接点す側へ倒されるとと
もに、カウンタ205の出力が「0」とされる。
すると、スタートアドレスレジスタ204のアドレス「
#0」に対応してスタートアドレスデータS、、(0)
が出力され、セレクタ209を介してラッチ回路207
ヘセツトされる。そして、この間に発振器206のパル
スでカウンタ208が歩進され、その出力が「0」とな
る。従って、メモリ111ではアドレス(S、、(0)
、0)がアクセスされ、バッファメモリ201ではアド
レス(0,0)がアクセスされる。
ここで、SH(0)が負の値であると、メモリ111か
ら画データは読出されず、黒の画データに対応するデー
タが出力される。カウンタ208が「0」となることに
より、そのMSBが「0」となり、セレクタ209は接
点aを選択する。加算器210では倍率レジスタ203
のアドレス「#0」に対応する倍率データMI((0)
の逆数と、ラッチ回路207の出力SH(0)との加算
が行なわれ、その結果はラッチ回路207ヘラツチされ
る。この結果、メモリー11ではアドレス(S  (0
)+1/M、、(0)、1)がアクセス++ され、バッファメモリ201ではアドレス(0゜1)か
アクセスされる。
以下、同様にして水平アドレスのみが歩進され、メモリ
ー11の画データの読出しとバッファメモリ201への
画データの書込みが続けられる。カウンタ208がrh
Jとなると、カウンタ205が歩進されて「1」となり
、セレクタ209が接点すを選択して、スタートアドレ
スデータ511(1)がラッチ回路207ヘセツトされ
る。このとき、メモリー11ではアドレス(SH(1)
0)がアクセスされ、バッファメモリ201ではアドレ
ス(1,0)がアクセスされる。更に、カウンタ208
が歩進されてメモリ111のアドレス(S、I (1)
 +1/M、、(1)、1)とバッファメモリ201の
アドレス(1,1)とがアクセス、される。
以下、同様な動作が繰返されて、メモリ111のアドレ
ス(S、、(h)+W/M、、(h))と、バッファメ
モリ201のアドレス(W、h)とがアクセスされて変
形面1m 201 Aがバッファメモリ201内に作成
される。結局、この水平方向の変形は、挿入画像111
Aの水平方向の倍率が大きいほど水平方向のアドレスの
歩進幅を少なくするとともに、メモリ111の外部(負
のアドレス)から読出す回数を少なくし、倍率が小さく
なるほど水平方向のアドレスの歩進幅を多くするととも
に、メモリ111の外部(負のアドレス)から読出す回
数を多くする操作を、スタートアドレスデータS、1 
(y)、倍率データM、、(y)で行なっている。図示
するならば、第3図のg。−Nwを水平方向に渡るよう
にして画データを読み出しながら、矢印の方向へ読み出
しを移してゆくのである。
なお、上記における加算器210での加算の結果が整数
にならないことも予想されるので、加算器210に小数
点以下の切上げ、切捨て、四捨五入等のうちいずれかの
機能を加算器210に持たせる。
次に、このようにして得られたバッファメモリ201内
の画データを用いて、メモリアクセス部200vが垂直
方向の画像変形を行なう。この場合、メモリ111にバ
ッファメモリ201を対応させ、バッファメモリ201
にバッファメモリ202を対応させて水平方向と垂直方
向とを逆にし、メモリアクセス部200vの内部構造を
メモリアクセス部200 、、の内部構造と同様に構成
することができる。
このような変形画像作成手段112の動作により作成さ
れた変形面+1202 Aの画データは、バッファメモ
リ202内に第3図のように格納される。結局、ここの
垂直方向の変形は、バッファメモリ201内の変形画像
201Aの水平方向の倍率が大きいほど垂直方向のアド
レスの歩進幅を少なくするとともに、バッファメモリ1
11の外部(負のアドレス)から読出す回数を少なくし
、倍率が小さくなるほど垂直方向のアドレスの歩進幅を
多くするとともに、バッファメモリ202の外部(負の
アドレス)から読出す回数を多くする操作を、スタート
アドレスデータSv (x)、倍率データM v  (
x )で行なっている。図示するならば、第3図のd。
−dhを垂直方向へ渡るようにして画データを読み出し
ながら、矢印方向へ読み出しを移してゆ(のである。
挿入手段109はテレビジョンカメラ101により撮影
されて得られた第1図の実画像130の映像信号を得て
おり、この映像信号の水平同期信号及び垂直同期信号を
検出し、これらに基づき変形画像作成手段112のバッ
ファメモリ202から変形画像202Aの画データを読
出し、公知のスーパーインポーズの手法により実画像の
画データへ挿入し、作成された映像信号を例えばCRT
ディスプレイ装置113へ送出する。これにより、スタ
ジオセット108の枠110の部分のメモリ111の挿
入画像111Aが挿入された自然な合成画像を得ること
ができる。
なお、本実施例のようなメモリ読出しを行なうと、挿入
画像111Aの細い線などは変形画像に現われなくなる
可能性もあるが、テレビジョンで用いられる挿入画像で
は細い線はあまり用いられることかなく、本実施例は、
特に、簡易な処理の場合に有効である。
〔発明の効果〕
以上、詳細に説明したように本発明に係る画像合成装置
によると、4角データ算出手段により挿入画像の画デー
タが挿入されるべきディスプレイ画面における4角の座
標データ、すなわち、第4図では符号404のように変
形した映像のハツチングにより示されるエリアの4角(
Qo−Q3)の座(票データが算出される。更に、この
4角を含むエリアと挿入画像の画データが格納されたメ
モリのエリアとの水平方向と垂直方向との倍率関係から
、当該メモリから画データを読出すスタートアドレスデ
ータとアドレス歩進の倍率とが求まることになり、これ
らを上記メモリの水平方向及び垂直方向アドレス毎に求
めておいて、これらのデータに基づき上記メモリから画
データを読出すならば、画データを水平方向及び垂直方
向の各アドレス毎に縮小、拡大した如くの変形画像が得
られ、この変形画像は上記4角を含む四角のエリアに入
る形となる。そして、挿入手段で変形画像をテレビジョ
ンカメラで得られた実画像に挿入して適切な合成がなさ
れる。このため、テレビジョンカメラを回転し、ズーム
倍率を変えて撮影した場合にも、自然な合成画を得るこ
とが可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例に係る画像合成装置の構成図
、第2図は第1図の一実施例の要部を示す構成図、第3
図は本発明の一実施例に係る画像合成装置の動作を説明
するための図、第4図は一次透視変換の説明図である。 101・・・テレビジョンカメラ、103゜104・・
・ロータリーエンコーダ(第1のセンサ)、105・・
・ポテンショメータ(第2のセンサ)、106・・・変
換回路、107・・・コンピュータ、108・・・スタ
ジオセット、109・・・挿入手段、111・・・メモ
リ、112・・・変形画像作成手段、113・・・CR
Tディスプレイ装置、200  (200v)・・・メ
モリアクセス部、I 201.202・・・バッフ7メモリ、203・・・倍
率レジスタ、204・・・スタートアドレスレジスタ、
205.208・・・カウンタ、207・・・ラッチ回
路、209.211〜214・・・セレクタ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、テレビジョンカメラの回転角を検出する第1のセン
    サと、 前記テレビジョンカメラのズーム倍率を検出する第2の
    センサと、 前記テレビジョンカメラにより得られる実画像に挿入す
    る挿入画像の画データが記憶されたメモリと、 前記テレビジョンカメラにより得られる実画像に前記メ
    モリ内の画データが挿入されるべきディスプレイ画面に
    おける4角の座標データを、前記第1及び第2のセンサ
    の出力に基づき算出する4角データ算出手段と、 この4角データ算出手段の算出結果から前記メモリ内の
    画データを前記ディスプレイ画面における実画像の画デ
    ータに挿入する際に、前記メモリから画データを読出す
    スタートアドレスデータとアドレス歩進の倍率を示す倍
    率データとを当該メモリの水平方向及び垂直方向のアド
    レス毎に求める読出制御データ演算手段と、 前記ディスプレイ画面の水平方向及び垂直方向対応に前
    記メモリ内の画データの読出しを、前記スタートアドレ
    スデータ及び倍率データに基づき行って変形画像を作成
    する変形画像作成手段と、この変形画像作成手段により
    作成された変形画像を前記テレビジョンカメラにより得
    られた実画像へ挿入する挿入手段とを備えることを特徴
    とする画像合成装置。2、前記変形画像作成手段は、ス
    タートアドレスデータから前記メモリのアクセスを開始
    し、以後のアドレスデータは前回用いたアドレスデータ
    に倍率データの逆数のデータを加算して得たデータを用
    いることを特徴とする請求項1記載の画像合成装置。
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