JPH06319157A - 奥行の情報を含むビデオ画像の伝送装置 - Google Patents

奥行の情報を含むビデオ画像の伝送装置

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JPH06319157A
JPH06319157A JP6057639A JP5763994A JPH06319157A JP H06319157 A JPH06319157 A JP H06319157A JP 6057639 A JP6057639 A JP 6057639A JP 5763994 A JP5763994 A JP 5763994A JP H06319157 A JPH06319157 A JP H06319157A
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image
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David H Morton
デービッド・ヒュー・モートン
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 奥行の情報を含むビデオ画像の伝送装置にお
いて、ディスプレイにおける奥行の表示を改善する。 【構成】 奥行の情報を含むビデオ画像を送信する際
に、少なくとも２つのソース１４、１６からのビデオ信
号を相関させて、奥行の情報を表わす複数のベクトルに
対応するピーク相関値をビデオ画像のピクセル毎にテス
トし、１つの画像を他の画像から得るためにどのベクト
ルが各ピクセルに割当てられるべきかを決定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、奥行の情報を含むビデ
オ画像の伝送装置に関し、特にモノスコープ受信器との
両立性を有するシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術および解決しようとする課題】明析度が比
較的高い分野における最近の進歩にも拘らず、テレビジ
ョンは、ある程度の奥行の情報を送信することができる
までは、改善の余地がある。立体的表示を行なうため赤
と緑のアナグリフ（ａｎａｇｌｙｐｈ）映像を送出する
試みがなされたが、必要な眼鏡を持たない視聴者からの
苦情をもたらす結果となった。三次元（３Ｄ）映像を送
出しようとする試みは、明らかに、実施に際して両立性
を有するモノスコープ画像を送信しなければならない。
【０００３】３Ｄ映像の再生の最も高品質の方法はホロ
グラムにより提供される。しかし、少なくとも部分的に
コヒーレントな光による情景の照明を必要とし、あるい
はもし画像の計数化が必要ならば、マイクロ波またはＸ
−線（計数化の方向に従って）を必要とするため、放送
業者にとっては実用性が小さい。もし例え画像の計数化
の問題がある形式の信号処理により克服することができ
ようとも、１００Ｇビット／秒程度の「生の」ホログラ
ムの現象的帯域巾は冗長度の除去、チャネル・コーディ
ングおよび送信の大きな問題を提起することになろう。
それにも拘らず、表示としてホログラムを凌駕するもの
はなく、他の方法により達成し得るものを遥かに超えた
実在感を伝達する。
【０００４】一方、ステレオスコープは、使用可能な光
を用いて取扱いが比較的簡単であり、冗長度の除去の試
みが例えなされなくとも、原画の帯域巾の僅かに２倍を
要するに過ぎない。また、帯域巾の低減を免がれない。
従って、ステレオコープはスタジオと送信の双方の最も
優れた選択である。ステレオスコープが適さない場合は
ディスプレイにおいてであり、これはほとんどのシステ
ムが偏光眼鏡を必要とし、これがないと画像を見ること
ができないためである。
【０００５】米国特許第 3,674,921号は、モノスコープ
信号および差の信号を送信することにより、ある縮小さ
れた帯域巾にわたってステレスオコープ信号を送信する
方法について記載している。この 0.5 MHZの帯域巾の差
の信号は、２つのソース信号間の高い周波数差から得ら
れる。ほとんどのステレオスコープ情報は、差の信号の
高い周波数領域に集中されるが、差の信号のこの部分の
みを送信することによってさえ、ステレオスコープの受
信に必要とされない情報が送信され、これ以上の帯域巾
の縮小は困難である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】奥行の情報を含むビデオ
画像を送信する際に、少なくとも２つのソースからのビ
デオ信号を相関させて、奥行の情報を表わす複数のベク
トルに対応するピーク相関値をビデオ画像のピクセル毎
にテストし、１つの画像を他の画像から得るためにどの
ベクトルが各ピクセルに割当てられるべきかを決定す
る。
【０００７】
【実施例】本実施態様は、ＰＡＬテレビジョン方式に関
して記述するが、本発明はＮＴＳＣ、Ｍ．Ａ．Ｃ、また
はディジタル手法のＴＶ方式の如き他の方式に対しても
等しく適用し得るものである。
【０００８】図１を参照すると、送信器１０は、情景１
２を視認するための２つのカメラ、即ち参照符号１４を
付したカメラ１と参照符号１６を付したカメラ２とを有
する。カメラ１の出力は主画像即ちモノスコープ画像と
して得られ、ＰＡＬエンコーダ１８および送信回路２０
に加えられる。カメラ２の出力は、移動検出器２２にお
いてカメラ１の出力と比較されて、２つのカメラ出力間
の差に関する情報を含む信号を生じる。この差の情報
は、変調器２４において副搬送波において変調され、送
信回路２０に加えられる。送信回路２０の出力は送信リ
ンク２８に対する入力を形成する。
【０００９】１つ以上のステレオスコープ受信器３０
は、それぞれの受信回路３２においてこの送信された信
号を受取り、この受信回路が主ＰＡＬ符号化信号をＰＡ
Ｌデコーダ３４に加える。副搬送波信号は復調器３６に
送られ、この復調器が変更器３８に送信される差の情報
を生じる。変更器３８はＰＡＬデコーダ３４からのモノ
スコープ・ビデオ出力を受取り、差信号を用いてこれか
ら送信器側のカメラ２の出力を再生する。その時得られ
る２つのビデオ信号はそれぞれ、ステレオスコープ眼鏡
を掛けた視聴者４２により視認されるステレオスコープ
・ディスプレイ４０の第１と第２のビデオ入力に加えら
れる。
【００１０】送信器側の移動検出器２２は、弊英国特許
出願第 2,188,510Ａ号に記載された形式の「移動」検出
器である。
【００１１】移動検出器２２のブロック図は図２に示さ
れている。この移動検出器は２つの段階で作動する。第
１の段階では、図１の左右のカメラ１および２からの入
力が２つの並列のブロック毎に処理するブロック単位Ｆ
ＦＴ（高速フーリェ変換）回路４４に加えられる。これ
らのＦＦＴ回路は、２つの入力信号の輝度成分の２次元
の高速フーリェ変換を計算する。位相差計算回路４６が
２つのブロック単位ＦＦＴ回路の出力を受取る。この位
相差計算回路４６の出力は単位長さのベクトル行列であ
り、その位相角度は変換中の各空間周波数成分毎の２つ
の画像における位相の差に等しい。
【００１２】次いで、その結果として得られる複素ベク
トル行列が更に別のブロック単位ＦＦＴ回路４８に加え
られ、このＦＦＴ回路が前記のベクトルについて逆ＦＦ
Ｔを有効に行なう。その結果として生じる出力５０は、
２つの画像間の相関面即ち、２つのビデオ入力信号の輝
度成分の間の差を示す相関面に対応する実数行列であ
る。具体的に、二つの入力信号間の相関が高い場合、相
関面は低い値を有し、相関が低い場合、即ち十分な差が
存在すると、相関面はピークを示す。探索回路５２は、
この相関面におけるピーク値を見出して、カメラ１と比
較される如きカメラ２の出力における情景の相対的な移
動即ち相対的な奥行に換算して、２つの画像間の差に対
応する１組の「移動」即ち「奥行」を示すベクトル値Ｖ
1乃至Ｖnを生じる。
【００１３】第２の段階は、各ピクセル（画素）毎にこ
れらの可能な各ベクトルを試算し、そして最良の適合を
生じるベクトルを割当てる。左右の画像信号が１対の補
償用の遅延回路５４を通って、これら画像信号を奥行の
ベクトルと再び同期させる。次いで、左右の画像信号
は、これもまたそれぞれ奥行のベルトＶ1乃至Ｖnを受取
る入力を有する一群のシフト画像回路５６に入る。
【００１４】これらのシフト画像回路の各々において、
右の画像信号はその入力であり、このシフト画像回路は
画像を各奥行ベクトルＶi に比例する量だけシフトす
る。次いで、減算器５８が、このシフトされた右の画像
信号とシフトされない左の画像信号との間の差を、シフ
トされた右の画像信号から左の画像信号を減算すること
により計算する。
【００１５】各減算器５８の出力は変調器６０により変
調され、次いで低減フィルタ６２を通って奥行ベクトル
Ｖ1乃至Ｖnの結果に対応する１組の誤差Ｅ1乃至Ｅnを生
じる。次いで、マイクロプロセッサ６４は、各画素毎の
最も小さな誤差を見出し、この誤差を生じた奥行のベク
トルを該当の画素に割当てる。
【００１６】これらの減算は、全体的な画像について行
なわれる必要はない。画像を複数のブロックに分割し
て、各ブロックについて個別に演算することが可能であ
り、各ブロックは典型的には６４×６４ピクセルとな
る。
【００１７】ステレオスコープ送信のための差信号を得
るため用いられる時の移動検出器２２の機能を更に詳細
に説明するため、最初に、２つのカメラの映像の２つの
入力信号から各画素毎に得られる二次元の離散フーリェ
変換値Ｇ1およびＧ2について考察しなければならない。
複素行列Ｚは、下式を用いてＧ1およびＧ2から空間周波
数（ｍ，ｎ）毎に計算される。即ち、
【数１】 位相の相関は、実数成分のみを持つことになるＺの逆フ
ーリェ変換によって与えられる。
【００１８】その結果として得られる位相の相関行列
は、２つの画像間の相対的な変位量が（ｘ，ｙ）で与え
られる時、特定の点（ｘ，ｙ）におけるその高さが２つ
の画像が如何によく相関するかを示す程度に比例する面
として考えることができる。本例における２つの平行状
態にないカメラ入力の場合のように、２つの画像間の単
純なシフトの場合には、相関面はシフトのベクトルに集
中するデルタ関数となる。この考えは、情景における主
な奥行のベクトル毎にこの相関面内にピークが存在する
ということである。これら奥行のベクトルの測定は、前
記相関面内の大きなピーク値を探すことを含む。ピーク
値の相対的な高さは被写体の相対的な奥行を反映するこ
とになる。この方法の斬新な主な特徴は、唯１つではな
くいくつかのピーク値を求めることにより、多くの奥行
ベクトルを一回の演算で検出することを可能にすること
である。
【００１９】ピクセル以下の精度で奥行ベクトルを測定
するためには、相関面においてある補間操作を行なうこ
とが必要である。
【００２０】１つの情景に存在する奥行をできるだけ多
く測定するためには、画像全体について相関操作を行な
うのではなく、画像を複数のブロックに分割することが
役立つ。これは、正確に検出することができる個々のピ
ークの数がブロック毎に約３つのピークにノイズにより
制限される故である。更に、もし奥行のピークがフィー
ルド周期毎に約１ピクセル以上に大きなシフト・ベクト
ルにより分離されるならば、奥行のピーク値を解くこと
ができるのに過ぎない。この手法が２つの画像における
異なるブロックにある被写体を相関付けることができな
い時、ブロックの大きさは予期される最も大きなシフト
に比較して、大きくなろう。６４×６４ピクセルの大き
さは好都合である。他方、少数の最も顕著な奥行のベク
トルを測定することだけが必要ならば、画像全体もしく
は少なくとも非常に大きなブロックを変換することにな
ろう。このブロックへの分割は、奥行のベクトルを測定
する目的のためにのみ行なわれることを想起すべきであ
り、ベクトルは依然としてピクセル毎に割当てられる。
【００２１】この過程の第１の段階は、情景に存在する
１組の奥行のベクトルを生じるが、情景のどの部分が各
奥行にあるかについては全く判らない。第２の段階は、
各ピクセル毎に生じる各ベクトルを「試算する」こと、
および最も良好な「適合」を生じるベクトルを割当てる
ことを含む。ブロック毎の奥行の情報が要求される場合
（例えば、ブロックに基く帯域巾圧縮方式）には、各ピ
クセルに対してベクトルを割当てる必要はなく、またこ
の割当てはブロック毎に行なわれることになる。
【００２２】検出されたベクトル毎に、対象となる奥行
のベクトルによりシフトを生じる時、２つの入力画像間
の係数の差を計算することによって「誤差の面」が形成
される。良く整合する２つの画像の領域が生じる誤差は
小さく、これらの領域はこの特定の奥行のベクトルを有
する被写体に対応すると考えるのが妥当である。ノイズ
の効果を減少するためには、誤差面に対するある種の空
間フィルタ操作を行なうことが望ましい。
【００２３】奥行のベクトルがピクセル以下の精度まで
測定されるならば、誤差面の計算の際に、ある種の空間
の補間操作を用いることが必要となろう。
【００２４】第１の段階において測定された全ての奥行
のベクトルが一旦試算されると、各ピクセルは最も小さ
な誤差値を与えた奥行のベクトルが割当てられる。最大
許容誤差レベルを定義する閾値の誤差レベルを設定する
ことができよう。誤差がこのレベルを越えるピクセル
は、各試算ベクトルにより「奥行は未知」として示すこ
とができよう。このようなピクセルは、おそらくは２つ
のカメラの一方のみにより見出された辺縁部情報の領域
に対応することになろう。
【００２５】入力画像を全体ではなくブロック単位で変
換することにより奥行のベクトルが測定されるならば、
対象となるピクセルの近傍において測定されるベクトル
を試算する価値があるに過ぎない。ピクセルを含むブロ
ックにおいて測定されるベクトルを単に考察することに
より、これらピクセルに割当てられる適正なベクトルを
ほとんどのピクセルが持つことができる機会がある。理
想的には、すぐ周囲のブロック、特にブロック辺縁部付
近のピクセルについて測定されるベクトルは、同様に試
算されねばならない。これは、被写体の小さな部分が２
つのカメラの画像に対して隣接するブロック内にある場
合において重要となる。
【００２６】このように、主信号がモノスコープ・ビデ
オ信号として送信される。差の情報は、奥行および辺縁
部の情報からなっている。ステレオスコープ信号の２つ
の画像は前述のように相関付けられ、また本方法のベク
トル割当て機能は奥行の割当てとなる。前記の英国特許
出願第２１８８５１０Ａ号の移動検出器におけるカバー
されないバックグランドであったものは、２つのカメラ
の一方だけにより見出される辺縁部情報となる。
【００２７】奥行および辺縁部の形態における差信号
は、帯域巾の縮小に適している。この差信号は、フィル
タおよびサブサンプリングの形態、ならびに奥行と輝度
の関数としての非線形量子化の形態を取り得るが、これ
は奥行が増加しかつ輝度レベルが低下するに伴って、奥
行の判断に際して人間の目の精度が減退するためであ
る。差信号は、データ・チャネルとして、あるいは例示
したように更に多くの従来の送信方式における副搬送波
として符号化することができる。
【００２８】理想の状態においては、モノスコープ信号
はある和の形態となって差信号を補完する。しかし、こ
の試みは、常に左右の信号から補間される信号を視認す
るモノスコープの視聴者を置き去りにすることになるた
め、不適当であろう。この方法は、両立性のあるモノス
コープ信号としての元の左または右の信号の一方を送信
することよりも確かに受入れ難いことであろう。
【００２９】ステレオスコープ信号はディスプレイの目
的のためには適当でない。しかし、ステレオ信号をモノ
信号、奥行および辺縁部信号として符号化することによ
り、ディスプレイの選択の自由は残される。ディスプレ
イは、これを見るためにおそらく眼鏡を必要としようが
今日の技術を用いて実現し得るステレオスコープとなり
得よう。最後には、ディスプレイにおけるコンピュータ
が実時間におけるホログラムを生じるため必要な位相お
よび振幅を計算することもできよう。このようなホログ
ラムは、更に多くのカメラ、相関手法および送信帯域巾
を用いなければ、ラテラル（ｌａｔｅｒａｌ）ステレオ
スコープとなるに過ぎないが、通常はこれで充分である
筈である。
【００３０】ステレオスコープの垂直方向成分が必要で
あれば、第３のカメラおよび別の相関操作が必要となろ
う。
【００３１】このように、移動の追従のため展開される
位相相関アルゴリズムはステレオスコープ送信の問題に
対して直接適用し得ることが判る。従って、移動の追従
のために設計されたハードウェアが等しく適合すること
になろう。これらの手法を用いて、１つのデータ・チャ
ネルもしくは副搬送波にステレオ情報を送出することに
よって、モノスコープ表示方式と両立性のある信号を送
信することができる。ステレオ情報は、今日ではステレ
オグラムに復号することができ、将来はホログラフ表示
を選択することになろう。
【００３２】上記の方法はまた、ロボットと共に使用さ
れる遠隔検出手法としても使用することができよう。危
険な環境におけるロボットは、その周囲の景観をオペレ
ータに対して中継するためしばしばステレオスコープ・
テレビジョンを使用している。本文に述べた手法は、ロ
ボットから被写体までの距離を知り表示するため使用す
ることもでき、またこのため、別のレーダーまたは超音
波距離計の必要を回避することになろう。システムの帯
域巾もまた減少されることになろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実体化した送信器および受信器を示す
ブロック図である。
【図２】本発明の実施態様において使用される「移動」
検出器のブロック図である。
【符号の説明】
１０…送信器、 １２…情景、 １４…カメラ１、 １６…カメラ２、 １８…ＰＡＬエンコーダ、 ２０…送信回路、 ２２…移動検出器、 ２４…変調器、 ２８…送信リンク、 ３０…ステレオスコープ受信器、 ３２…受信回路、 ３４…ＰＡＬデコーダ、 ３６…復調器、 ３８…変更器、 ４０…ステレオスコープ・ディスプレイ、 ４２…視聴者、 ４４…ブロック単位ＦＦＴ（高速フーリェ変換）回路、 ４６…位相差計算回路、 ４８…ブロック単位ＦＦＴ回路、 ５０…出力、 ５２…探索回路、 ５４…補償用遅延回路、 ５６…シフト画像回路、 ５８…減算器、 ６０…変調器、 ６２…低域フィルタ。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 奥行の情報を含むビデオ画像の伝送装置
    において、 ａ） 送信側には、 同じ情景（１２）の異なる表示から得られる、少なくと
    も２つのビデオ・ソース（２，１４）からのビデオ信号
    を受け取る入力手段と、 第１のビデオ・ソースからの第１のビデオ信号を他のビ
    デオ・ソースの各々からのビデオ信号に相関させて、奥
    行の情報を示す並進的なベクトルに対応する複数のピー
    ク相関値を決定する手段（４４，４６，４８）と、 ビデオ画像の複数のピクセルの各々について、前記ベク
    トルのいずれが該当ピクセルに対してビデオ画像の１つ
    を他のビデオ画像から得る際に最適の適合を生じるかを
    テストする手段（６４）と、 最適の適合を生じる該当のベクトルを各ピクセルに割当
    てる手段（６４）と、 前記第１のビデオ・ソースからの前記第１のビデオ信号
    を送出し、且つ前記第１のビデオ信号が、奥行を含む表
    示を形成するためにどのように変更される必要があるか
    を示す差の情報として、前記ベクトルを送出する送信手
    段（２０）と、を備え、 ｂ） 受信側には、 奥行の幻想を与えることができるディスプレイと、 送出された前記第１のビデオ信号を受け取り、且つ該第
    １のビデオ信号が奥行を含む表示を形成するためにどの
    ように変更される必要があるかを示す、送出された前記
    差の情報を受け取る入力手段と、 受け取られた前記第１のビデオ信号を、前記差の情報で
    変更して第２のビデオ信号を形成する手段と、 前記第１のビデオ信号と前記第２のビデオ信号を前記デ
    ィスプレイに与える手段と、を備えたことを特徴とする
    奥行の情報を含むビデオ画像の伝送装置。
  2. 【請求項２】 前記ディスプレイがステレオスコープデ
    ィスプレイであることを特徴とする請求項１の伝送装
    置。
  3. 【請求項３】 前記ディスプレイがホログラフ・ディス
    プレイであることを特徴とする請求項１の伝送装置。
JP6057639A 1986-11-06 1994-03-28 奥行の情報を含むビデオ画像の伝送装置 Pending JPH06319157A (ja)

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