JPH06125547A - 動画像カラーテレビ電話 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】回線を介して動画像を伝送するテレビ電話に関
し、受信画像の二値画像を鮮明に表示させる動画像カラ
ーテレビ電話を提供することにある。 【構成】二値画像信号を二値画像符号に符号化する二値
画像符号化手段６、二値画像符号を二値画像信号に復号
化する二値画像復号化手段１０、及び、動画像復号化器
９で復号化した動画像信号に二値画像信号を重畳させる
画像重畳手段１２を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、テレビ信号等の動画像
信号を符号化して伝送する画像伝送技術に係り、特に、
動画像に含まれる文字等の二値画像を受信側で鮮明に表
示させる動画像カラーテレビ電話に関する。

【０００２】

【従来の技術】テレビ信号等の動画像信号をディジタル
的に圧縮し、公衆回線等を用いて伝送するテレビ電話，
テレビ会議システムが普及しつつある。それら装置の中
で、伝送速度が６４［ｋｂ／ｓ］から１.５[Ｍｂ／ｓ］
のものについては、相互通信を図るために、国際電信電
話諮問委員会（ＣＣＩＴＴ）において、圧縮方式や画面
フォーマットの標準化が検討されＨ.２６１として勧告
化されている。

【０００３】この動画像伝送の標準化方式を図２を用い
て簡単に説明する。この方式は、符号化（現）フレーム
の画像信号と直前に符号化伝送した（前）フレームの画
像信号との差分を符号化するフレーム間符号化方式と符
号化フレームの画像信号そのものを符号化するフレーム
内符号化方式とを組合せたものである。

【０００４】まず、フレーム間符号化方式を説明する。
テレビカメラ２で得た画像信号は、フォーマット変換器
４のＡ／Ｄ変換器２０１によってディジタル化した後、
色輝度分離・並べ替え回路２０２によって色輝度分離と
定められた画像信号フォーマットに並び替える。この並
び替えた画像信号３００を水平８画素、垂直８ラインの
６４画素からなるブロック毎に読み出し、減算器２０３
で予測信号３０１とブロック内の各対応する画素毎に差
分を求め差分信号３０２とする。

【０００５】予測信号３０１は、直前に画像符号化伝送
したフレームから次のように作成する。直前に符号化伝
送したフレームの画像信号はフレームメモリ２０９に格
納しておく。動き検出回路２１１は、前フレームから現
フレームに到る間に符号化するブロックが動いた方向と
大きさである動きベクトル３０３を検出する。動きベク
トル３０３は、可変長符号化回路２１２により符号化し
て伝送する。可変遅延回路２１０では、動きベクトル３
０３をもとに前フレームから符号化するブロックに対応
した画素を読み出し、スイッチ２１３を切り替えてこれ
を予測信号301とする。

【０００６】差分信号３０２は、直交変換器２０４で直
交変換の一つであるＤＣＴ(Discrete Cosine Transfor
m）を施し、量子化器２０５で量子化する。量子化した
信号は、可変長符号化回路２１２によって可変長符号化
する。また、同時に逆量子化器２０６、及び、逆直交変
換器２０７で逆量子化，逆直交変換(逆ＤＣＴ)し、再生
差分信号３０４とする。この信号３０４に加算器２０８
で先の予測信号３０１を加え再生信号３０５を得る。ま
た、再生信号３０５は、次のフレームの処理のためにフ
レームメモリ２０９に格納する。なお、動きベクトル３
０３を用いるフレーム間符号化方式は、動き補償フレー
ム間符号化方式と呼ばれている。

【０００７】次に、フレーム内符号化方式について説明
する。フレーム内符号化方式は、スイッチ２１３を切り
替え予測信号３０１を０とすることで、画像信号３００
が差分を求めることなく、直交変換器２０４，量子化器
２０５によって直交変換，量子化する。量子化された信
号は、可変長符号化回路２１２によって可変長符号化す
る。

【０００８】受信側では、伝送されてきた符号を可変長
復号化回路２１４で可変長復号化し、以下、符号化側の
逆量子化器２０６，逆直交変換器２０７，加算器２０
８，フレームメモリ２０９、及び、可変遅延回路２１０
の動作と同様にして、復号化側の逆量子化器２１５，逆
直交変換器２１６，加算器２１７，フレームメモリ21
8、及び、可変遅延回路２１９によって再生画像信号３
０６を得る。この時、伝送された符号の符号化方式がフ
レーム内符号化であれば、スイッチ２２２を切り替えて
予測信号３０７を０とする。再生画像信号３０６は、フ
ォーマット再生器１４の並び替え・色輝度合成回路２２
０で並び替え・色輝度合成し、さらに、Ｄ／Ａ変換器２
２１によってアナログ化してディスプレイ１５に表示す
る。こうして動画像伝送を行なう方式が標準化された方
式である。

【０００９】一方、このような動画像符号化方式を利用
したテレビ電話の利用形態には、相手の顔を見ながらの
会話以外に、テレショッピング等の画像や音声等をメデ
ィアとする情報サービスがある。これらの情報サービス
に用いられる画像は、複数の選択子で構成されるメニュ
ー画面や画像を説明するために文字を含むことが多い。
この場合、情報の受信者は、受信画面に表示される文字
が鮮明で読み易いことを望んでいる。その要求に対する
アプローチの一つとして、特開平3−217186 号公報があ
る。これは、パソコンからの文字コードを符号化フォー
マットに対応するグラフィックデータに展開することで
鮮明な文字を伝送しようとするものである。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】先に述べた標準化方式
のように、画像符号化方式の多くは、画像信号の冗長度
を圧縮するために、ＤＣＴ等の直交変換や量子化を採用
している。直交変換は、画像信号を空間周波数成分に分
解すると高周波成分の係数が少ないことを利用して圧縮
するものである。しかし、画像中に文字を含むと文字部
分の信号レベルは、文字部分以外の動画像部分に比べて
非常に高い、あるいは、低いことが多く、そのまま直交
変換を行なうと高周波成分の係数が多くなり充分な圧縮
効果が得られないという問題があった。また、直交変換
や量子化は、非可逆符号化であるために、受信側では解
像度が落ち鮮明な文字が表示できないという問題があっ
た。本発明の目的は、圧縮効果を低下させることなしに
鮮明な文字等の二値画像の伝送を可能とする動画像カラ
ーテレビ電話を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的達成のため、本
発明は動画像符号化器，音声符号化器，動画像復号化
器，音声復号化器、及び、回線インターフェースを有す
る動画像カラーテレビ電話において、二値画像信号を符
号化する二値画像符号化手段と、二値画像符号を復号化
する二値画像復号化手段と、二値画像を動画像に重畳す
る画像重畳手段を持たせた。さらに、二値画像信号を動
画像信号に挿入して複合画像信号を作成する画像信号複
合手段を持たせた。さらに、複合画像信号を動画像信号
と二値画像信号に分離する画像信号分離手段持たせた。
さらに、動画像信号から二値画像信号を検出，分離する
画像信号分離手段を持たせた。

【００１２】

【作用】動画像カラーテレビ電話の動作を説明しながら
各手段の作用について述べる。動画像符号化器は、テレ
ビカメラ等によって与えられた動画像信号を先に述べた
ような動画像符号化方式によって動画像符号に変換す
る。音声符号化器は、マイク等によって与えられた音声
信号を同様に標準の音声符号化方式により音声符号に変
換する。二値画像符号化手段は、外部に接続したパソコ
ン等から与えられた文字画像等の二値画像信号を二値画
像符号に変換する符号化を行なう。二値画像信号から二
値画像符号への変換は、ディスプレイの表示サイズ、分
解能で１ビットの情報量を持つ二値画像信号（ビットマ
ップデータ）に対し、有効信号が出現するまでの無効信
号の数であるランレングスを求め、このランレングスを
出現確率が高いほど符号長が短くなるような可変長符号
に割り当てる変換を行なったり、文字画像を定められた
文字コードとすることによって行なう。この符号化は、
可逆符号化であり復号化で完全に元の信号に復元でき
る。回線インタフェースは、動画像符号，音声符号、及
び、二値画像符号を定められた通信プロトコルに従って
伝送符号として回線に出力する。また、回線インタフェ
ースは、回線から入力された伝送符号を通信プロトコル
に従って各符号に分解し、動画像復号化器，音声復号化
器、及び、二値画像復号手段に分配して与える。動画像
復号化器は、動画像符号を動画像信号に変換する。音声
復号化器は、音声符号を音声信号に変換する。二値画像
復号手段は、二値画像符号を二値画像信号に変換する。
この変換は、可変長符号をランレングスにしたり、文字
コードを文字画像にすることで二値画像信号（ビットマ
ップデータ）に戻す。画像重畳手段は、動画像信号と二
値画像信号から動画像に二値画像を重畳した動画像信号
を作成する。この動画像信号をディスプレイに与えて動
画像を表示させる。

【００１３】画像信号複合手段は、動画像信号の非表示
部分に二値画像信号を挿入した複合画像信号を作成す
る。また、画像信号分離手段は、複合画像信号を動画像
信号と二値画像信号に分離したり、動画像信号の二値画
像成分を抽出，分離する。

【００１４】このように送信側で動画像と二値画像をそ
れぞれ別々に符号化して伝送し、受信側でそれぞれの符
号を復号化した後、動画像に二値画像を重畳して表示す
ることにより鮮明な二値画像を含む動画像の伝送が可能
となる。さらに、動画像と二値画像を容易に分離できる
複合画像信号を作成することにより、それぞれの画像単
独を用いたデータ処理が可能となり応用範囲が広がる。
また、複合画像信号を動画像信号と二値画像信号に分離
したり、動画像信号の二値画像成分を抽出，分離するこ
とで画像編集における操作性の向上が図れる。

【００１５】

【実施例】以下、動画像や音声等のマルチメディアを対
象とする情報サービスのシステムに、本発明の動画像カ
ラーテレビ電話を用いた一実施例を説明する。本実施例
は、テレビカメラによって撮影した商品の動画像，パソ
コンで作成したその商品の名称等を示す二値画像の文
字、及び、音声によるその商品の説明を送信側から伝送
し、受信側で図３に示すように、動画像カラーテレビ電
話１のディスプレイ１５に伝送された動画像と文字の重
畳表示、同時にスピーカ１６から音声の出力を行なうよ
うな例である。

【００１６】図１は本発明である動画像カラーテレビ電
話の第１の実施例を示す構成図である。送信側は、テレ
ビカメラ２，マイク３，フォーマット変換器４，動画像
符号化器５，二値画像符号化手段６、及び、音声符号化
器７で構成している。受信側は、動画像復号化器９，二
値画像復号化手段１０，音声復号化器１１，画像重畳手
段１２，画像信号複合手段１３，フォーマット再生器１
４，ディスプレイ１５、及び、スピーカ１６で構成して
いる。また、送受共通な要素に回線インタフェース８が
ある。

【００１７】フォーマット変換器４は、テレビカメラ２
によって与えられた動画像信号のアナログ信号からディ
ジタル信号への変換，色輝度分離、及び、定められたフ
ォーマットに並び替える処理を行なう。その後、動画像
符号化器５が標準の動画像符号化方式で動画像符号１０
２に変換する。また、同時に音声符号化器７がマイク３
によって与えられた音声信号を同様に標準の音声符号化
方式で音声符号１０３に変換する。

【００１８】二値画像符号化手段６は、外部に接続した
パソコン等（図示せず）から得られる二値画像信号１０
０を二値画像符号１０１に変換する。二値画像符号化手
段６は、図４に示すように、フレームメモリ５０，ラン
レングス検出回路５１，可変長符号テーブル５２で構成
している。二値画像信号１００は、図５に示すような受
信側ディスプレイの表示サイズ，表示分解能で、１ビッ
ト（０と１の二値）の情報量を持つビットマップデータ
である。この二値画像信号１００は、フレームメモリ５
０に一旦格納する。ランレングス検出回路５１は、フレ
ームメモリ５０からデータを読み出し、１が出現するま
での０の数であるランレングスを求める。可変長符号テ
ーブル５２は、このランレングスに対し、出現確率が高
いほど符号長が短くなるような可変長符号を割り当て
る。このようにして、冗長度を圧縮した符号に変換す
る。また、二値画像信号１００として、二値画像の冗長
度を圧縮したものと考えられる文字コードを利用するこ
ともできる。

【００１９】回線インタフェース８は、定められた通信
プロトコルに従い、二値画像符号１０１，動画像符号１
０２、及び、音声符号１０３を合成した伝送符号１０４
として回線に出力する。

【００２０】受信側では、回線インタフェース８が、回
線から入力された伝送符号１０５を通信プロトコルに従
って分解し、二値画像符号１０６，動画像符号１０７、
及び、音声符号１０８を二値画像復号手段１０，動画像
復号化器９、及び、音声復号化器１１に分配して与え
る。動画像復号化器９は、送信側の動画像符号化方式に
対応する動画像復号化方式により動画像符号１０７を動
画像信号１０９に変換する。音声復号化器１１も送信側
の音声符号化方式に対応する音声復号化方式により、音
声符号１０８を音声信号に変換する。

【００２１】二値画像復号手段１０も送信側の二値画像
符号化方式に対応する二値画像復号化方式により、二値
画像符号１０６を二値画像信号１１０に変換する。二値
画像復号化手段１０は、図６に示すように可変長復号テ
ーブル６０，ランレングス再生回路６１，文字ＲＯＭ６
２、及び、フレームメモリ６３で構成している。伝送さ
れた二値画像符号１０６は、可変長復号テーブル６０に
よってランレングス１２０、または、文字コード１２１
に変換する。ランレングス再生回路６１は、ランレング
スを二値画像信号（ビットマップデータ）に変換する。
文字ROM62 は、文字コード１２１に対応した二値画像信
号（ビットマップデータ）を与える。これら二値画像信
号は、一旦、フレームメモリ６３に格納する。

【００２２】画像重畳手段１２は、図７に示すように、
高速に動作するスイッチ７０とレベル信号発生器７１に
よって構成している。フレームの表示信号に同期して、
動画像復号化器９から出力される動画像信号１０９を二
値画像複号化手段１０から出力される二値画像信号１１
０によって制御する。二値画像信号１１０が無効(０)の
場合は、スイッチ７０はａ側を選択し、動画像信号１０
９をフォーマット再生器１４に出力する。二値画像信号
１１０が有効（１）の場合は、スイッチ７０はｂ側を選
択し、レベル信号発生器７１によって与えられる二値画
像レベルの信号をフォーマット再生器１４に出力する。
フォーマット再生器１４は、動画像信号１０９の並び替
え・色輝度合成、さらに、ディジタル信号からアナログ
信号に変換する。この表示信号により、動画像に二値画
像が重畳された画像をディスプレイ１５に表示する。

【００２３】画像信号複合手段１３は、図８に示すよう
な高速に動作するスイッチ８０で構成し、動画像信号に
二値画像信号を挿入した複合動画像信号を作成する。カ
ラー動画像信号の一つであるＮＴＳＣ（National Telev
ision System Committee）信号は、図に示すように垂直
帰線消去期間に文字信号を重畳することが可能で、文字
放送等にも用いられている。画像信号複合手段１３は、
動画像信号１０９の垂直帰線消去期間の文字信号が重畳
可能な部分に二値画像信号１１０を挿入(重畳)させた複
合動画像信号を作成する。

【００２４】この複合動画像信号は、容易に動画像信号
と二値画像信号に分離することができる。そこで、この
複合動画像信号をＶＴＲ（Video Tape Recoder）等の動
画像記憶装置に記憶させておき、必要に応じて再生信号
から動画像，二値画像それぞれを抽出し、個別にデータ
処理することが可能になる。

【００２５】図９は本発明である動画像カラーテレビ電
話の第２の実施例を示すブロック図である。第１の実施
例に対し画像信号分離手段１７を加えている。入力信号
として、動画像記憶装置等に記憶させた複合動画像信号
を用いる。画像信号分離手段１７は、図１０に示すよう
に高速に動作するスイッチ９０で構成している。フォー
マット変換器４でディジタル化された復号画像信号は、
同期信号の制御によりスイッチ９０を切り替え、動画像
成分は動画像符号化器５に、垂直帰線消去期間に挿入
（重畳）された二値画像成分は二値画像符号化器６に、
それぞれ分離して出力する。その後の処理、また、音声
信号の処理は、第１の実施例と同様である。このよう
に、記憶していた複合動画像信号を入力することで、二
値画像信号の入力タイミングの制御や編集作業が容易に
なる。

【００２６】また、画像信号分離手段１７を図１１に示
すように補間回路９２とコンパレータ９３で構成するこ
とにより、動画像に二値画像が重畳された動画像信号を
入力信号とする場合にも対応できる。フォーマット変換
器４でディジタル化された画像信号は、コンパレータ９
３で画素ごとに文字等の二値画像レベルかの判断を行な
い、二値画像符号化器６に二値画像信号を与える。補間
回路９２は、画像信号の二値画像レベルの部分の信号を
二値画像レベルに近接する部分のレベルから求めて設定
する。このようにして、二値画像信号と画像信号に分離
する。その後の処理、また、音声信号の処理は、第１の
実施例と同様である。

【００２７】以上説明したように、送信側で文字等の二
値画像と動画像を個別に符号化し、受信側でそれぞれを
復号化した後、画像を重畳することで、鮮明な二値画像
表示が可能な画像伝送ができる。本実施例では、完全に
二値の二値画像について説明したが、色情報を持つ文字
やアイコンなど擬似の二値画像に応用できることは明ら
かである。

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、文字等の二値画像には
可逆符号化を行なうために受信側で鮮明な二値画像表示
が可能となる。また、動画像に含まれる二値画像により
画像符号化の直交変換で高周波成分の係数が増えること
がなく、充分な圧縮効果が得られる。二値画像符号化を
行なうことにより、二値画像符号が新たに増えることに
なるが、二値情報を圧縮した符号で、しかも、通常、二
値画像が短時間に変化することはないため符号量は多く
ない。

【００２９】さらに、動画像と二値画像を容易に分離で
きる複合画像信号を作成することにより、それぞれの画
像単独を用いたデータ処理等の応用範囲が広がる。

【００３０】さらに、複合画像信号を動画像信号と二値
画像信号に分離したり、動画像信号の二値画像成分を抽
出，分離することで、伝送画像編集における操作性の向
上が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例である動画像カラーテレ
ビ電話のブロック図。

【図２】標準化方式の動画像符号・復号化器のブロック
図。

【図３】動画像に二値画像を重畳した表示例を示す斜視
図。

【図４】二値画像符号化手段のブロック図。

【図５】二値画像の説明図。

【図６】二値画像復号化手段のブロック図。

【図７】画像重畳手段のブロック図。

【図８】画像信号複合手段のブロック図。

【図９】本発明の第２の実施例である動画像カラーテレ
ビ電話のブロック図。

【図１０】画像信号分離手段の第１のブロック図。

【図１１】画像信号分離手段の第２のブロック図。

【符号の説明】

１…動画像カラーテレビ電話、２…テレビカメラ、３…
マイク、４…フォーマット変換器、５…動画像符号化
器、６…二値画像符号化手段、７…音声符号化器、８…
回線インタフェース、９…動画像復号化器、１０…二値
画像復号化器、１１…音声復号化器、１２…画像重畳手
段、１３…画像信号復号手段、１４…フォーマット再生
器、１５…ディスプレイ、１６…スピーカ。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】動画像符号化器，音声符号化器，動画像復
   号化器，音声復号化器、及び、回線インターフェースを
   有する動画像カラーテレビ電話において、二値画像信号
   を符号化する二値画像符号化手段と、二値画像符号を復
   号化する二値画像復号化手段と、二値画像を動画像に重
   畳する画像重畳手段を有することを特徴とする動画像カ
   ラーテレビ電話。
2. 【請求項２】請求項１において、動画像信号に前記二値
   画像信号を挿入して複合画像信号とする画像信号複合手
   段を設けた動画像カラーテレビ電話。
3. 【請求項３】請求項１において、動画像信号に前記二値
   画像信号を挿入した複合画像信号を前記動画像信号と前
   記二値画像信号に分離する画像信号分離手段を有する動
   画像カラーテレビ電話。
4. 【請求項４】請求項１において、動画像信号から前記二
   値画像成分を抽出し、前記二値画像信号と二値画像成分
   のない動画像信号とに分離する画像信号分離手段を有す
   る動画像カラーテレビ電話。