JPH0321183A - 画像通信システム及び方法 - 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】 Ａ．産業」二の利川分封 本発明は、画像が電話回線またはコンビュタ・ネットワ
ークを通じて高速送信されるビデオコンファレンスに関
する。

Ｂ，従来技術 画像（ビデオ）と電話の組み合わせは、約２０年前に、
アメリカ電信電話会社（ＡＴ＆Ｔ）が゜“ビクチャホン
゜゜を発表した頃にさかのぼる。このシステムが日の目
を見なかったのは、主に、当時は何百という長距離線路
を引くのに等しい帯域幅が必要だったことと、増加する
電線を、交換機をすべて使用しても収容できなかったか
らである。

ビデオ信号の圧縮により、画像の情報量を減らしても、
情報を失わずに転送し、圧縮された状態からビデオ信号
を再生するようになり、既存の電話網を利用できるよう
になった。しかし、このようなシステムは、圧縮用のコ
ンピュータが高価で、これに１，Ｉ７用電話回線のコス
トが加わるため、小規摸なグループあるいは個人の会話
，詔八、遠隔地点間の教育用、商用のデモンストレーシ
ョン、設備機器のモニタといった用途には採用されにく
い。

ビデオコンファレンスのメリットは明らかである。出向
などの時間と費用が大幅に削減される。

内部の専門家とすぐに相談でき、企業の全部署間の調整
も容易になる。求められているのは、たとえばオフィス
からオフィスへなど、部署単位で利用できるような低コ
ストのビデオコンファレンス・システムである。ワーク
ステーションの通信速度や接続性が改良されてきており
、実際に個々のオフィス間でリアルタイムにビデオコン
ファレンスができる可能性も出てきた。

ビデオコンファレンスに求められる機能は、唇の動き、
表情の変化、指さしなどが瞬間的に捉えられるリアルタ
イムの動画機能である。

本発明は、後者の目標を達成するために、転迭された画
像の中心部分など、主な関心対象となる所定の画像領域
でフルモーションのビデ才コンファレンスを可能にする
ものである。

Ｃ．発明が解決しようとする問題点 本発明により、主な関心対象である画像の所定領域につ
いて、フルモーション・ビデオコンファレンス・シスデ
ムに必要な画像の高速転送が達成される。具体的には、
転送速度は、所定の領域において大幅に高速化される（
たとえば約２倍）。

これにより、話し手の唇の動きなどのモーションを聞き
手が捉えることができる。

Ｄ　問題点を解決するための手段 本発明は、カメラと、走査された画像が連続した領域に
対応するイメージ・データを伝える手段とを含むビデオ
通信装置を対象にしている。この連続領域は、領域が重
なり合うように選択される、さらに、画像を受信して表
示する手段も提供される。重なり合った領域に対応する
データの転送、受信、表示それぞれの速度は、重なって
いない領域に対応ずるデータよりも高速である。重なり
（才一バラップ）は、前記の主な関心対象である領域で
最大であるため、データ転送速度も最大となり、その領
域に伴うモーションは許容できるものになる。

本発明を実施する際、送信側と受信側との代表的なビデ
オ通信では、高速なトークン・リング・ネットワークの
データ・パケットが利用される。

本発明は、このような環境では、ワークスデションに実
施しやすく、ワークステーションの普通の用途に用いら
れるものと同し通信用プロトコルを用いる。このような
変史に伴うコストは、他のビデオコンファレンス・シス
デムに比べれば穏当である。

Ｅ，実施例 第１図は、２局からなるビデオコンファレンスーネット
ワークの概略図である。各局ｌＯは、般に入手できる機
器すなわちビデオ・カメラｌ２とモニタＩ４、画像プロ
セッサｌ８とＩＢＭのトークンーリング・アダプタ２０
とを加えるため変更されたデスクトップ・コンピュータ
１６（ＩＢＭ　　ＰＣ／Ａ’ｒなど）、』５よび■ｌ３
Ｍトークン・リング通信リンク２２との接続ラインから
構１＆されろ。本発明は、このようムネッｌ・ワーク内
において、画像空間内のあらかしめ選択された領域で画
像な＾速に更新するという印象を与える方法を提供する
。このような高速更新により、フルモーション効果が得
られ、よって実物に近い画像を表扇できる。

第１図のネットワークに適したものと認められている画
像ブ〔１セッザ１８は、Ｉｍａｇｉｎｇ１’ｅｃｈｎｏ
ｌｏＨｙ　ｆｃｏｒｐｏｒａＬｃｄ製のＦＧ−１００−
Ａ′Ｆである。このプロセッサは、いろいろなレジスタ
制ｆａｌｌｍ能を持つシングル・ボードのりデルタイム
ーブ［Ｉセッリ゛からなる。レジスク制御機能には、人
力カメラの選択、ズーム（ビクセル・ザイズ）選択、索
引デーブル選択、メモリ空間の指定、タイミングと同期
の制御、才ンボード画像処狸、充分な８ビット精度など
がある。

第Ｉ図で、ビデオ・カメラｌ２によって受信される両像
は、画像プロセッサ１８によって連続的にデシタル化さ
れる。画像データが読み込まれ、通信用バク−ット２４
（第２図）にまとめられて、１〜−クン・リング・アダ
プタ２０を介してトークン・リング・リンク２２を経山
し、受信局に入る。受信局は、パケットに分けられたデ
ータを受信してコンピュータｌ６のメモリに格納する，
１データはこのメモリから、画ｆ象ブロセッ→ナｌ８の
ビデオ・メモリに読み出される。ブロセッザの出力は後
にモニタ１４に表示される。画像ブロセッザ１８は常に
現在のビデオ・メモリを示ず。ずなわちビデオ・モニタ
Ｉ４に表示される内容は、そのとき有効なものによって
決まる。自動インクリメント（画像プロセッザ１８の読
み書き機能）に上り、ビデオ・データがフェッチされ、
このデタが相応の高速でビデオ・メモリに人力される。

画像プロセッサが自動モードにセツ１−された場合、開
始アドレスが与えられると、画像ブロセッザ自体がアド
レスを自動的に更新するので、アドレス位置を指定する
必要はない。

トークン・リング・リンク２２では、ソフ！・ウエアに
よって、ｌ’　Ｃ　Ｐ　／　Ｉ　Ｐ　（　’ｌ’ｒａｎ
ｓｉＬｉｏｎＣ　ｏ　ｎ　ｔ　ｒ　ｏ　ｌ　Ｐ　ｒ　ｏ
　ｌ、ｏｃｏｌ　／　ＩｎＬｔ：ｒｎｃｌ．　Ｉ’ｒｏ
Ｌｏｃａｌ　）　０）　ＵＤ　Ｐ　（Ｕｓｅｒ　Ｉ）ａ
ｔａｇｒａｍ　Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）が用いられる。

このブ口トコルでは、受信の確認応答が送信側に戻らな
いので、ネッ］一ワークのオーバヘッドが低減する。

先にも述べたとおり、画像データは通信パケッ１・にま
とめられる。．パゲッ１−のザイズは許容最大値にセッ
１−され、運用システ−ムでは２Ｋバイトである。第２
図に示すとおり、パケット２４はそれぞれ宛先情報、ヘ
ッダ（パケットに含まれるビクセル情報デークの開始位
置■、Ｊ）、および全画像空間の中の所定の領域を占め
る全ビクセルが含まれる。位置Ｉ、、Ｊは、画像プロセ
ッサ１８の自動インクリメント書き込みモードでは、ビ
デオ・メモリ位置の算出に用いられる。この手段により
、パケットが失われた場合でも、あるいはパケットの構
成が乱れた場合てち、データは正しい位置に置かれる。

連続した矩形のブロック（第２図のバケッｉ・２４をな
す）はそれぞれ、１バイトのｔｎ報を表す。したがって
、ビクセル開始情報を表す座Ｗ（１、Ｊ　）のそれぞれ
には２バイトが用いられ、転送された゛゜Ｎ′領域のピ
クセルはそれぞれ、モノクロ転送時のその位置の光の強
度に比例する値で表される。この値は、カラー転送ｌｈ
”ｉには、カラー索引テーブルと合わせて用いることち
てきる。

山像プロセッサ１８が採る画像収集七一ドでは、毎秒３
０枚の割合で画像が連続収集される。

画像ブ［Ｊセッザでメニューを選択ずれば、解像モード
かズーム・モード、お』：び受信モードか迭信モードの
選択ができる。自動通信とビデオ・ボード初期化用のソ
フトウェアでは、従米の万決によるセットアップ操作と
トークン・リング２２上の開放通信が可能になる。

１２０Ｘ１２６ピクセルの解像度で第１図のネットワー
クを稼働させた場合、画像のＪＸｉ受イ旨６１“Ｊ；っ
て、１秒間に約９枚の画像の史新が終ｒずる。このパラ
メータは、１・−クン・リングの通イ１１速度、毎秒約
１　４　０　Ｋバイ１・に相″１ずる。フルモーション
のヒデオコンファレンスを実現するためには、感覚転送
速度を約２倍、すｔ１：わらｆｒ７砂１８枚のオーダで
画像を更新し終える必要がある。

この転送速度は、ビデオ・メモリのアクセスにかかる時
間からいって、また、外部で画像を圧縮するのに充分な
時間がとれないので、第１図のネットワークでは不可能
である。この点を考慮した場合、本発明は、以Ｆに述べ
るとおり、更新画像を増やす上で好都合かつ低コストの
手段を提供するものである。

第３図は、ビデオ・カメラｌ２から見た全画像空間２６
を示す。これはＸＸＹビクセルで構成される。たとえば
Ｘ＝５　１　２、Ｙ＝４８０ピクセルのとき、全画像空
間のビクセル数は２４５，７６０である。

第４八図ないし第４Ｄ図で、第３図の画像空間２６は、
■ないし４とした４つの゜゜Ｎ゜゜領域に分けられてい
る。各領域は画像空間２６の角に接し、それぞれの４゜
法はＮＸ　（Ｘ方向のビクセル数）ｘＮＹ　ｔＹ力向の
ビクセル数）としている。

この例ではぐ説門の便宜」二）、各領域の大きさ（ビク
セル数）は全画像空間２６の２分の１にし１１ てある。したがって各領域は３２０Ｘ３８４ビクセルつ
まり１２２，８８０ビクセルである。

第４Ａ図で、領域Ｎ＝１は画像２６の左」二にある。画
像全体の寸法（Ｘ．Ｙ）がそれぞれ５１２、４８０ピク
セＪＬ，、領域の寸法（ＮＸ．ＮＹ）がそれぞれ３８４
，３２０とすれば、開始ビクセル２８の座標（■、Ｊ）
は（０、Ｏ）である。第４Ｂ図で領域Ｎ＝２は左下にあ
る。開始ビクセル３０の座標（ｒ、．Ｊ　）は（０．１
６０）であル１，第４Ｃ図で領域Ｎ＝３は画像２６の右
七にあり、開始ビクセル３２の座標（■、Ｊ）は（１２
８、０）である。第４Ｄ図で領＠Ｎ＝４は右下にあり、
開始ビクセル３４の座標（■、．Ｊ　）は（１２８、ｌ
６０）である。

４つの゜”Ｎ　”領域ｌないし４は、第５図の流れ図に
より、ネットワークのあるスデーションから別のステー
ションに周期的に転送される。したがって初期化の後、
指定された開始ビクセルから転送しようとする領域の画
像データは、プロセッサｌ８のビデオ・メモリからフエ
ツチされ、コン１２ ビュータｌ６に格納される。画像データは次に、前述の
ようにトークン・リング・パケット２４（第２図）にま
とめられ、対応するヘッダが付けられてから、受信局に
送られる。ストップ信号（たとえばキーボード割り込み
や通信システムのコマンドとして生成）が受信されない
場合、画像の後続の領域は同しように転送される。

第６図の流れ図は、受信局で生じる事象を示す。ここで
，初期化の後、受信局で受信されたパケット２４は、コ
ンピュータのメモリに読み込まれ、開始ビクセル座ｆｆ
ｉ（Ｉ．’Ｊ）のパケットーデー夕値が読み出される。

パケットからのビデオ・データは、開始ビクセルから始
まり、”Ｎ”領域の画像の所定サイズに一致する画像プ
ロセッサのビデオ・メモリにセットされる。連続した領
域の画像は次に、適当なモニタ■４に表示される。Ｍｉ
ｉ記の全画像空間の各領域を周期的に転送することは、
第１図のネットワークで容易に実現できる。各パケット
に関連するヘッダにより、ビデオ・メモリとの間でデー
タをランダムに分割できるからである，， 第７図では、第４八図ないし第４Ｄ図の領域は重なり合
っている。たとえば画像空間２６の中央部Ａでは、”　
Ｎ　”領域ｌないし４の各部は、４重オーバラップにな
るよう重なり合っている。これは、通常の画像更新速度
が２倍になることを意味する。実施例では、この中央部
は全画像空間の６分のｌすなわち４０，９６０ビクセル
である。辺に接する中間部２６すなわちＩ３．Ｃ、上部
および下部（画像空間２６のＤ．Ｅ）は、２重オーバラ
ップであるため、通常の速度で史新される。領域Ｂは、
゛Ｎ　”領域ｌ、２（第４Ａ図、第４Ｂ図）の重なり部
分によって，領域Ｃは領域３、４（第４Ｃ図、第４Ｄ図
）によって、領域Ｄは頒域１、３（第４Ａ図、第４Ｃ図
）、領域Ｅは領域２、４（第４Ｂ図、第４Ｄ図）にＪ：
ってそれぞれ形成される。中間部を合わせた領域は、全
画像空間の２分のｌの１２２，８８０ビクセルである。

角σノ領域すなわちＦ．Ｇ．ｌｌ、ｒ　（−５′Ｚ画像
空間の３分の１の８１，９２０ビクセル）には重なりが
むく、２分の１の速度で更新される。領域Ｆは、”　Ｎ
　”領域１　（第４Ａ図）の画像部分、Ｇは領域３（第
４Ｃ図）の部分、Ｉ−＋は領域２（第４Ｂ図）の部分、
および１は領域４（第４Ｄ図）の部分である。

通常の約２倍の速度で更新される中央部は、般的には、
特別な関心の対象となる領域である。

したがってビデオコンファレンスの間、話し手のＨの動
き、指さし、その他の細かい動作は、この領域ではノ、
ムーズな動きとなる。このようなスムーズな動きが、画
像空間２６の中で画像が重なっていない角の領域１”．
Ｇ．Ｈ、■では得られないことは明らかであるが、経験
からわかるように、一般には角の部分に対しては江怠が
向けられること（ｉほとんどむく、また人問の目は普通
、画像空間の中央都Ａで焦点が合う。

運用システムでは、中央部Ａにおける画像の更新は、通
′７：（の速度の２倍よりいくらか速い。これはトーク
ン・リング・パケットの構成に関係している，，たとえ
ばパケットの転送は、パケット・サ１５ イズが最大で、パケット２４がデータで完全に』Ｉ１｛
ぬられているとき最適な状態となることが分かっている
。

これまでの説明から明らかなｊ：うに、画像のリフレッ
シュは、それが最も必要とされる部分、変化が最も大き
く、認知対象と考えられる領域に集中する。周期的な転
送の対象として選択された領域は、特定の位置を占め、
全画像空間の約２分の１の大きさの矩形の領域として説
明したが、このようなパラメータは例示のためだりに用
いたものであり、本発明を、そσ）ように限定したもの
とみなすべきではない。たとえば、オーバラップ領域の
サイズは拡大あるいは縮小できる。才一．バラップ領域
の数は、１−−クン・リングの動作あるいはトークン・
リング・パケットの１１４大ｆ直に応して変史できる。

さらに、才一バラップ領域は、ユーザの希望に」二って
異なる条件に合わせて柊動さーＵることち叫能である。

このように、どの領域を優先的に史新するかによって、
感覚（ｐｃｒｃｐｉｖｐｄ　）中云迭速度なｌ６ どの領域で速めるかが決定される。本発明は、ビデオコ
ンファレンスのほか、部品の連続検査、オブジェクトの
認識、ロボット工学など広範囲の分封に適用できる。

Ｆ．発明の効果 本発明によれば，王な関心対象である画像の所定領域に
ー）いて、フルモーションを提供することが可能になる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を利用できるビデオコンファ１ノンス
・システムの構成を示すブロック図である。 第２図は、画像空間の中のある領域の画像を表すデータ
・パケットの構成を示す概略図である。 第３図は、代表的な画像空間の全体を、その構成要素で
あるピクセルの集合として示した図である。 第４八図ないし第４　１）図は、第３図の画像空間つの
領域を示す図である。 第５図は、第４八図ないし第４　１）図の各領域の画像
を受信局に繰り返し転送する様子を示す流れ図である。 第６図は、第５図による画像の反復転送の受｛ｉＭ局が
受信する様子を示す流れ図である。 第７図は、第４八図ないし第４　１）図の各領域がビデ
オ・サイクルで正しく表示されるときの谷領域の才一バ
ラップを示す図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）主な関心の対象である画像領域についてフルモー
   ションを提供する画像通信システムであって、 全画像空間に対応する画像データを生成する手段と、 前記全画像空間内の連続した領域が重なり合ったときに
   、重なった部分と重なっていない部分の両方があり、前
   記生成手段に接続されて、前記連続した領域のそれぞれ
   に対応する前記画像データの各部を転送する手段と、 前記画像データの前記各部を受信する手段とを含み、 前記領域の前記重なった部分において、感覚転送速度が
   前記重なっていない部分よりも高速であって、 前記主な関心の対象である画像領域が前記領域の所定の
   重なった部分によって規定される、画像通信システム。
2. （２）主な関心の対象である領域において画像の感覚転
   送速度を高速化する方法であって、 （ａ）全画像空間を走査して、前記空間に対応する画像
   データを生成するステップと、 （ｂ）前記全画像空間内に連続した領域があり、前記領
   域に重なった部分と重なっていない部分とがあって、前
   記領域のそれぞれに対応する前記画像データの各部を周
   期的に転送するステップと、 （ｃ）前記画像データの前記各部を受信するステップと
   、 （ｄ）前記画像データの受信された各部を表示し、前記
   領域の所定の部分に表示される画像が重なっていない部
   分の画像に対して転送速度が速いという特性を示させる
   ステップとを含む、画像通信方法。