JPH0846973A - 画像通信装置及びシステム - Google Patents

画像通信装置及びシステム

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JPH0846973A
JPH0846973A JP17921394A JP17921394A JPH0846973A JP H0846973 A JPH0846973 A JP H0846973A JP 17921394 A JP17921394 A JP 17921394A JP 17921394 A JP17921394 A JP 17921394A JP H0846973 A JPH0846973 A JP H0846973A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 符号化の際の画像フォーマットが固定であっ
ても、その画像サイズより小さなサイズに最小の画像ブ
ロックを単位として動画像をはめ込むことにより、任意
のサイズで動画像を符号化して、画像全体を効率良く送
信することを目的とする。 【構成】 画像メモリ27において、入力処理部21を
介して入力された動画像データと、静止画像設定部24
で設定された静止画像データと、送信画像制御部35に
より生成された特定画像データとを、その送信画像制御
部によるアドレス制御に従ってメモリライト制御部26
により合成し、メモリリード制御部31により読み出し
て、画像コーデック部に転送する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は画像通信装置及び方法及
びシステムに関し、例えば、通信回線を介して画像デー
タ等の送受信を行う画像通信装置及び方法及びシステム
に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のアナログの電話回線の場合、例え
ば電話は音声のみ伝送可能であり、ファクシミリ装置等
の画像通信装置においても低速でしか画像データを伝送
できなかった。
【0003】しかし、近年の通信技術や半導体技術、光
技術の進歩にともない、デジタル回線が整備され、高速
で大容量のデータの伝送が可能になった。
【0004】特に、デジタル伝送の特徴としては、伝送
による品質低下がなく同レベルの品質が保たれること、
伝送データのメディアの特性に応じた伝送路を必要とせ
ず、メディアの統合が図れること等があり、複合メディ
ア端末間の伝送が可能になった。よって、従来の音声の
みを伝送していた電話機に加え、映像をも同時に伝送可
能な電話端末機、いわゆるTV電話装置が出現してい
る。
【0005】こうした状況の中、異なる複合端末間にお
いても相互通信が可能になるよう、CCITT(国際電
信電話諮問委員会)等による国際標準化が進められてお
り、デジタル回線を用いたテレビ電話、テレビ会議シス
テム等のAV(Audio Visual)サービスとしてのAVサー
ビス用のサービス規定、プロトコル規定、マルチメディ
ア多重化フレーム構成規定がCCITT勧告(または草
案)H.320,H.242,H.221等として発表
されている。
【0006】H.221では、64Kbpsから192
0KbpsまでのAVサービスにおけるフレーム構成及
び端末能力の交換や通信モードのFAS(Fram Alignmen
t Signal) 、BAS(Bit Allocation Signal) の符号割
当が定義されている。また、H.242ではBASを用
いたAV端末間での能力交換及び通信モード切り替えな
どのプロトコルが定義され、H320ではAVサービス
全般のシステム概要が定義されている。
【0007】上記勧告(または勧告草案)においては、
エンドツーエンドの物理コネクションの設定及びインチ
ャネルでのFASによる同期確立後、インチャネルでB
ASを用いた端末能力の交換シーケンス、通信モードの
指定によるモード切り替えシーケンスなどの手順により
端末間で画像,音声,データなどのマルチメディア通信
を行うための方法が規定されている。
【0008】但し、各端末において自己の端末能力を状
況に応じて変化させたり、変換された能力の範囲内でど
の通信モードを用いるかは規定の範囲外である。
【0009】画像、音声及びデータを同時に通信するマ
ルチメディア通信における各メディアの情報転送速度
は、音声情報は音声符号化方式を指定することで決定さ
れ、データ情報は、その使用の有無、使用する場合の転
送速度を指定することにより決定され、設定した通信路
全体の情報転送速度から、音声情報の転送速度とデータ
情報の転送速度を引いた残りが画像情報の転送速度とな
る。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のTV電話装置によれば、符号化するための送信
画像フォーマットが規定されているために、例えば用途
に応じて画像フォーマットを変更することができない。
【0011】例えば、ITU−TS(旧CCITT)の
H.261勧告に対しては、CIF(Common Intermedi
ate Format)とQCIF(Quarter CIF )の2種類の規
定フォーマットしかないために、通常の画質と更に高精
度細な画質との2種類の解像度の切り替えのみしか行え
ず、最適な解像度に可変に設定することができないとい
う問題がある。
【0012】また、送信したい画像の入力画像フォーマ
ットと規定フォーマットが合わない時に、入力画像フォ
ーマットを規定フォーマットの大きさに合わせるために
入力画像フォーマットを拡大あるいは縮小したり、受信
した規定フォーマットと出力画像のフォーマットが合わ
ない時に、規定フォーマットを出力画像フォーマットに
合わせるために、規定画像フォーマットを拡大あるいは
縮小せねばならない。よって、無駄な変倍処理を必要と
したり、変倍処理に伴って画質の低下を引き起こしてし
まう等の問題がある。
【0013】例えば、静止画像に動画像をはめ込んで画
面を表示する形式で送受信を行う場合には、送信側では
まず静止画像を規定のフォーマットで送信し、次いで動
画像を規定のフォーマットで送信する。即ち、2フレー
ムの送信を行い、受信側では受信した動画像フレームの
画像を縮小変倍して、先に受信した静止画像にはめ込む
処理を行うことにより、1フレーム分の画像を生成して
いた。
【0014】従って本発明は上述した課題を解決するた
めに、画像フォーマットが固定であっても、柔軟に画像
を分割して任意のサイズで動画像を、更に効率良く送受
信可能な画像通信装置及びシステムの提供を目的とす
る。
【0015】
【課題を解決するための手段】本発明は上述した目的を
達成するために、以下の構成を備える。
【0016】即ち、送信すべき1画面中の所要領域を動
画像領域として指定する領域指定手段と、前記領域指定
手段による指定に基づいて動画像と静止画像とを組み合
わせる組み合せ手段と、前記組み合せ手段により組み合
わされた1画面を構成する画像データを符号化する符号
化手段とを有することを特徴とする。
【0017】更に、前記符号化手段により符号化した画
像データを送信する画像送信手段と、前記領域指定手段
により指定した領域情報を送信する領域情報送信手段と
を有することを特徴とする。
【0018】更に、符号化された画像データを受信する
画像受信手段と、前記画像受信手段により受信した画像
データを復号する復号手段と、領域情報を受信する領域
情報受信手段と、前記領域情報に従って1画面の画像を
合成する合成手段と、前記合成手段により合成された1
画面の画像を表示する表示手段とを有することを特徴と
する。
【0019】例えば、前記符号化手段は画像データをブ
ロック単位で符号化し、前記領域指定手段は前記ブロッ
ク単位で領域を指定することを特徴とする。
【0020】例えば、前記組み合せ手段は前記領域指定
手段により少なくとも2領域が指定された場合に、それ
ぞれ異なる動画像を組み合わせることを特徴とする。
【0021】例えば、前記静止画像は前記動画像の一部
であることを特徴とする。
【0022】更に、特定画像データを生成する特定画像
データ生成手段を有し、前記領域指定手段は更に特定画
像領域も指定可能であり、前記組み合せ手段は前記領域
指定手段により動画像領域として指定された領域内に動
画像を、特定画像領域として指定された領域内に前記特
定画像データ生成手段により生成された特定画像データ
を、それ以外の領域に静止画像を組み合わせることを特
徴とする。
【0023】例えば、前記符号化手段はフレーム間差分
による符号化を行うことを特徴とする。
【0024】更に、音声処理を行う音声処理部と、前記
音声処理部で処理された音声データを符号化する音声符
号化部と、前記音声符号化部で符号化された音声データ
を送信する音声送信手段とを有することを特徴とする。
【0025】また、第1の画像通信装置は送信すべき1
画面中の所要領域を動画像領域として指定する領域指定
手段と、前記領域指定手段による指定に基づいて動画像
と静止画像とを組み合わせる組み合せ手段と、前記組み
合せ手段により組み合わされた1画面を構成する画像デ
ータを符号化する符号化手段と、前記領域指定手段によ
り指定された領域内に動画像を記憶し、指定された領域
外に静止画像を記憶する画像記憶制御手段と、前記画像
記憶手段に記憶された1画面を構成する画像データを符
号化する符号化手段と、前記符号化手段により符号化し
た画像データを送信する画像送信手段と、前記領域指定
手段により指定した領域情報を送信する領域情報送信手
段とを有し、第2の画像通信装置は前記符号化手段によ
り符号化された画像データを受信する画像受信手段と、
前記画像受信手段により受信した画像データを復号する
復号手段と、前記領域指定手段により指定された領域情
報を受信する領域情報受信手段と、前記領域情報に従っ
て1画面の画像を可視再生する再生手段とを有すること
を特徴とする。
【0026】
【作用】以上の構成において、更に効率良く符号化して
送信することが可能となる。また、受信した複数の画像
を抽出して選択表示あるいは同時表示することが可能と
なるという特有の作用効果が得られる。
【0027】
【実施例】以下、本発明に係る一実施例について、図面
を参照して詳細に説明する。
【0028】図1は本実施例のTV電話装置の構成を示
すブロック図である。図1において、1はマイク、2は
スピーカ、3はシステム制御部14の指示により、音量
レベル調整のための利得調整機能、音声入出力手段とし
てマイク1とスピーカ2を使用した時にエコーを消去す
るためのエコーキャンセル機能、ダイヤルトーン,呼出
トーン,ビジートーン,着信音などのトーン生成機能等
をもつ音声処理部、4はシステム制御部14の指示によ
り、64kbpsPCM(A−law)、64kbps
PCM(μ−law)、7kHzオーディオ(SB−A
DPCM)、32kbpsADPCM,16kbps
(たとえば、APC−AB)8kbpsなどの音声符号
化/復号化アルゴリズムにしたがって、送信音声信号を
A/D変換し符号化する機能、受信音声信号を復号化し
てD/A変換する機能をもつ音声コーデック部、5は標
準装備されており人物等を撮像するカメラ、6はカメラ
5よりの入力画像や相手装置からの受信画像、及びシス
テム制御部14からの画像を表示するモニタ、7は各種
画像編集処理を行う画像処理部、8は送信画像編集部、
9は受信画像編集部である。尚、送信画像編集部8の詳
細構成は後述する図2に、受信画像編集部9の詳細構成
は後述する図3に示す。18は領域判別部であり、画像
処理部7において後述する各種画像領域を判別するため
の領域情報を作成、又は解読する。
【0029】また、図1において10はシステム制御部
14内の特定画像管理テーブルに基づいて、画像に挿入
するテキストデータやグラフィックデータをビットマッ
プデータに変換し、画像処理部7に転送する特定画像生
成部、11は送信画像を符号化する機能、受信画像を復
号化する機能をもつ画像コーデック部である。画像コー
デック部11は、大容量の画像の生データに対して動き
補償,コマ落とし,フレーム間予測及びフレーム間補
償,DCT変換,ベクトル量子化変換などの種々の手法
によって帯域圧縮を行い、画像データがデジタル回線で
伝送可能となるように小容量化している。尚、現在IS
DN回線の基本インターフェースは64kbpsである
が、この伝送速度で伝送可能な画像の符号化方式として
は、ITU−TS勧告のH.261がある。
【0030】図1において12は音声コーデック部4か
らの音声データ、画像コーデック部11からの画像デー
タ、システム制御部14からのBASを送信フレーム単
位に多重化するとともに、受信フレームを構成単位であ
る各メディアに分離し、各部に通知する多重分離部であ
り、CCITT勧告としてH.221がある。
【0031】また、13はISDNユーザ網インターフ
ェースに従って回線を制御する回線インターフェース、
14はCPU,ROM,RAM,補助記憶装置,キャラ
クタジェネレータ,画像信号生成回路などを備え、装置
の各部の状態を監視し、装置全体の制御,状態に応じた
操作/表示画面作成およびアプリケーションプログラム
の実行などを行うシステム制御部、15は送信画像編集
部8と受信画像編集部9における画像メモリのアドレス
指定を管理する領域指定管理テーブル、16は特定画像
データを管理する特定画像管理テーブル、17は本装置
の制御をするために操作者が領域指定情報や制御情報入
力に使用するキーボード,タッチパネル等よりなる操作
部である。本実施例における各領域指定情報は予め操作
者により操作パネル17から入力されており、領域指定
管理テーブル15に格納されている。
【0032】以下、図2を参照して、送信画像編集部8
について詳細に説明する。図2は送信画像編集部8の詳
細構成を示すブロック図である。
【0033】図2において、21は画像データを入力し
てコンポジット信号であればYC分離し、更にC信号に
ついては復調してCr,Cb信号に分離し、RGB信号
が必要であれば色変換する機能を有する入力処理部、2
2は入力画像データの画像フォーマットを必要な画像フ
ォーマットに変倍する変倍処理部、23は同期を取るた
めに画像データを一時的に蓄積しておくバッファ、24
は送信画像処理部35の指示に従って、メモリ27に書
き込む静止画像を設定する静止画像設定部、25は入力
された画像データと、静止画像設定部24からの静止画
像データと、画像制御部35からの特定画像データとの
うち、どのデータを画像メモリ27に書き込むかを選択
する選択部である。尚、静止画像設定部24は送信画像
制御部35の指示に従って各種静止画像を格納するメモ
リをその内部に有しており、画像メモリ27から画像デ
ータを静止画像として取り込むことも可能である。
【0034】また、26は画像メモリ27への書き込み
アドレスを発生し、かつ選択部25を制御するメモリラ
イト制御部、27は画像メモリ、28,29,30はメ
モリライト制御部26に対して、画像メモリ27への領
域指定とその領域でどのデータの選択をするかを設定す
る領域指定部a,b,c、31は画像メモリ27からの
読み出しアドレス信号を発生するメモリリード制御部、
32,33,34はメモリリード制御部31に対して、
画像メモリ27への領域指定とその領域で画像コーデッ
ク部11へ転送する画像の領域を設定する領域指定部
d,e,f、35は特定画像データや静止画像データの
設定や、メモリライト制御部26とメモリリード制御部
31への領域指定データを、各領域指定部28〜30,
32〜34に設定する送信画像制御部である。
【0035】以下、図3を参照して、受信画像編集部9
について詳細に説明する。図3は受信画像編集部9の詳
細構成を示すブロック図である。
【0036】図3において、41は画像メモリ45への
書き込みアドレス信号を発生するメモリライト制御部、
42,43,44はメモリライト制御部41に対して、
画像メモリ45への領域指定を設定する領域指定部a,
b,c、45は画像メモリ、46は画像メモリ45から
の読み出しアドレス信号を発生するメモリリード制御
部、47,48,49はメモリリード制御部46に対し
て、画像メモリ45への領域指定を設定する領域指定部
d,e,f、50は画像フォーマットを必要な画像フォ
ーマットに変倍する変倍処理部、51は変倍処理部50
からの画像データと受信画像制御部54からの特定画像
データとを合成する合成部、52は受信画像制御部54
からの指示により、合成部51に対してその合成の切り
替えタイミングを制御するオーバーアレイコントロー
ラ、53は合成部51から出力された画像データをデジ
タル信号からアナログ信号に変換するDAC(Digital A
nalogConverter)、54は特定画像データの出力やメモ
リライト制御部41とメモリリード制御部42への領域
指定データを各領域指定部42〜44,47〜49に設
定する、あるいは、オーバーアレイコントローラ52へ
のオーバーアレイ切り替え制御を設定する受信画像制御
部である。
【0037】以上説明した構成により、図1に示すカメ
ラ5から入力された符号化前の画像に対して、送信画像
編集部8で送信画像領域に入力された画像をはめ込むの
はもちろんのこと、送信領域の一部または全部に静止画
像データや送信画像制御部35で生成された特定画像デ
ータをはめ込むことができる。
【0038】また、受信した後に画像コーデック部11
で復号化された画像に対して、受信画像編集部9で受信
画像領域から任意に領域を選択し、その画像の一部また
は全部を抽出し、受信画像制御部54で生成した特定画
像データと上記画像とを重ねてモニタ6に表示すること
が可能となる。
【0039】尚、上述した図2に示す送信画像制御部3
5及び図3に示す受信画像制御部54とは、図1に示す
システム制御部14によって制御されており、システム
制御部14内の領域指定管理テーブル15の内容に従っ
て、それぞれの画像メモリ27,45へのアクセスを制
御する。
【0040】また、送信画像編集部8において合成され
た送信画像内の各領域情報、及び受信画像編集部9にお
いて受信された受信画像内の各領域情報は、図1に示す
領域判別部18において管理され、送信画像制御部35
及び受信画像制御部54にその制御を委ねる。また、領
域判別部18において生成された領域情報は、符号化さ
れた画像データの送受信に先だって各TV電話機間で送
受信される。
【0041】以下、上述した送信画像へのデータはめ込
み処理や、受信画像の重ね処理の具体例を図4に示し、
説明する。
【0042】図4の(a)は、送信画像制御部35から
例えば領域指定部a28に対して、4角を(x2,y
2),(x2,y3),(x3,y2),(x3,y3)で示
される領域を指定し、その領域を動画像領域と定めた例
を示す。この場合メモリライト制御部26は、画像メモ
リ27へのアクセスがその領域に達した場合には選択部
25をバッファ23からの入力画像に切り替えて、画像
メモリ27にその入力画像、即ち動画像の対応するデー
タを書き込む。更に、図4の(a)では、送信画像制御
部35から例えば他の領域指定部b29に対して、(x
0,y0),(x0,y1 ),(x1,y0),(x1,y
1)で示される領域を指定し、その領域内を静止画像領
域と定めた例も同時に示す。メモリライト制御部26は
画像メモリ27へのアクセスがその領域に達した場合に
は、選択部25を静止画像設定部24からの静止画像デ
ータに切り替えて、画像メモリ27にその静止画像デー
タの対応するデータを書き込む。尚、領域指定部28〜
30は互いに重なって使用されることがなければ、どち
らを使用するようにしてもよい。
【0043】図4の(b)は、図4の(a)で示される
画像に対して更に送信画像制御部35から発生される特
定画像データをはめ込んだ例を示す。この特定画像デー
タの領域指定は、上述した例と同様にまず領域指定部2
8〜30のどれか一つに対して領域の指定を行い、メモ
リライト制御部26はその領域に達した場合に、特定画
像データの対応するデータを画像メモリ27に書き込
む。
【0044】上述したようにして送信画像編集部8にお
いて生成された画像データは、画像コーデック部11に
転送される。
【0045】次に、図5を参照して、本実施例における
領域指定の方法について説明する。図5は本実施例にお
ける各種の領域指定方法を示す図である。
【0046】図5の(a)は、カメラ5から2人の人物
の映像が入力されている場合に、2人のメインとなる画
像部分のみをそれぞれ動画像として画像メモリ27に取
り込み、それ以外の部分は、静止画像データを取り込ん
だ例を示す。この場合には、動画像として送信する必要
のない部分には画像コーデック部11で符号化データが
発生しないようにし、領域指定した重要な2箇所の画像
データのみに符号化データを割り当てるようにして、画
像データの転送効率を向上させることができる。また、
この2つの動画像領域を全く独立した画像として扱うこ
とにより、1つのカメラ5からマルチの画像入力が可能
となる。
【0047】図5の(b)は、例えばカメラ5をa,
b,cの複数台備え、画像入力をa,b,cで順次切り
替えながら画像メモリ27に書き込むことにより、マル
チ画像入力を実現している例を示す。
【0048】この場合のマルチ画像の入力方法として
は、同期信号を送信画像制御部35で発生して各カメラ
a〜cに送出し、各カメラa〜cはその同期に合わせて
入力画像を送信画像編集部8に転送し、送信画像編集部
8で各カメラa〜cの画像データを順に切り替えながら
画像メモリ27に書き込む方法と、各カメラa〜cの入
力画像をすべて同時かつ非同期に受信し、バッファ23
で一担バッファリングして、送信画像制御部35で発生
した同期に合わせて各カメラa〜cの入力画像を順に画
像メモリ27に書き込む方法とがある。
【0049】その画像の書き込み領域の指定は上述した
方法と同様に、各カメラa〜c毎に領域指定部28〜2
9のいずれかにその領域を設定し、処理が設定された領
域に達した場合に、その領域を指定されたカメラからの
入力画像を画像メモリ27に書き込む。こうすることに
より、複数のカメラからの入力をひとつの画像メモリに
書き込むことが可能となり、また残りの不要部分は特定
画像データや静止画像データを書き込むことにより、符
号化の割り当てを必要部分に集中させて画像データの転
送効率を向上させることができる。
【0050】図5の(c)は、静止画像を送信画像フォ
ーマットの全領域に指定し、その一部にカメラ5から入
力された動画像を領域指定してはめ込んだ場合の例を示
す。
【0051】図5の(c)において、静止画像はカメラ
5からの入力画像の一部が、静止画像設定部24におい
て取り出されて設定されている。また、新規に生成した
静止画像を全領域に指定することももちろん可能であ
る。
【0052】この場合も、静止画像として扱う領域分の
データは一度送信してしまうとその後は動画像としての
差分データが発生しなくなるため、送信画像の符号化が
動画像部分のみに集中して、画像データの転送効率が向
上する。
【0053】以下、図1に示す画像コーデック部11に
おける符号化処理について図6を参照して説明する。図
6はコーデック部11における符号化処理を行う詳細構
成を示すブロック図である。
【0054】図6において、60は符号化処理を行う符
号化処理部、61はシステム制御部14からの指示に従
って、符号化処理部60を構成する各部への制御をした
り、必要な情報の生成を行う符号化制御部、62は符号
化対象となる画像フレームを間引くことにより発生符号
量を抑制するコマ落し処理部、63は前フレームと現フ
レームの同一のマクロブロック(以下、MB)について
フレーム間の平均二乗誤差やフレーム内の分散等を算出
して、符号化対象を前フレームと現フレームの画像の差
分値(INTER)とするか又は現フレームの原画像値
INTRAとするかを判別するINTER/INTRA
判別処理部、64は対象となる現フレームのブロックが
前フレームのある範囲内をサーチしてパターンマッチン
グするかどうか、つまり動き補償(MC)するか否かを
判別するMC判別部、65はMC判別部64の判別結果
によって動き補償の有無と動きベクトル(方向,大き
さ)を指示することにより、MC制御を行うMC制御
部、66はINTER/INTRA判別部63の判別結
果によりINTER/INTRA処理を行うINTER
/INTRA処理部、67は動き補償した後にフィルタ
処理を行うフィルタ処理部、68は同一のMBに対して
INTERのフレームが続くと受信側で量子化誤差が累
積する、あるいは伝送エラーなどによる複合画像の乱れ
が生じた場合に復旧できない等の問題が生じるために、
ある期間でINTRAフレームを発生させてリフレッシ
ュを行うためのリフレッシュ周期カウンタ、69は量子
化した際のデータの発生効率をよくするためにしきい値
を制御し、ある値以下のデータは0値としてデータを発
生しないようにする量子化しきい値制御部、70は送信
バッファ81のデータ蓄積量に応じて量子化ステップサ
イズを制御する量子化ステップサイズ制御部、71は送
信バッファ81の蓄積量を検出する送信量検出部、72
はフレームヘッダ,GOB(Group of Block)ヘッダ,
MBヘッダを生成するヘッダ情報生成部である。
【0055】73はフレームメモリ、74,75はIN
TER/INTRA処理を選択するスイッチ、76はI
NTER処理の際の前フレームと現フレームとの差分を
とる減算器、77は直交変換により空間領域から周波数
領域に変換するDCT変換(不可逆符号化)部、78は
量子化器、79は発生したデータを可変長符号化するV
LC(可逆符号化)部、80は多重化部、81は送信バ
ッファ、82は誤り訂正フレームを生成するBCH部、
83は逆量子化器、84は逆DCT変換部、85は前フ
レームと現フレームとを加算する加算器、86,87は
読みだしフレームと書込みフレームとを交互に切換える
スイッチ、88,89はフレームメモリ、90はスイッ
チ86,87とフレームメモリ88,89を制御するF
M制御部、91は前フレームをサーチして現フレームと
のパターンマッチングを検出する動き補償部、92,9
3はフィルタ処理部94のON/OFFを選択するスイ
ッチ、94はフィルタ処理部、95はFIFOメモリ9
6へのデータの入力をON/OFFするスイッチ、96
はFIFOメモリである。
【0056】尚、図6において、実線は画像信号の入出
力を、破線は制御信号の入出力方向を示す 次に、上述した図6に示す構成により符号化処理を施さ
れる1画面(1フレーム)の画像データの構成につい
て、図7を参照して詳細に説明する。図7の(a)に、
1画面の画像フォーマット例を示す。尚、以下、A画素
×BラインをA×Bで表わす。
【0057】ITU−TS勧告H.261においては、
取り扱うビデオ信号としては、NTSC,PAL,デジ
タルテレビ(HDTV)規格等の異なった複数の規格が
存在するため、お互いに通信ができるように世界共通の
ビデオ信号フォーマットを採用している。
【0058】これをCIFと称し、標本数が輝度Yは3
52×288、色差Cr,Cbは176×144で規定
されている。
【0059】標本点(サンプリング点)については、図
7の(b)に示すように、色差(Cr,Cb)は、輝度
4地点(Y1,Y2,Y3,Y4)の等距離にある点と
定められている。
【0060】更に、CIFを水平、垂直共に1/2とし
た1/4のフォーマットをQCIFと称し、標本数が輝
度Yは176×144、色差Cr,Cbは、88×72
で定義されている。
【0061】図7に示すように、上記CIF,QCIF
の各フォーマットは、GOBフォーマット複数個で構成
され、GOBフォーマットはMBフォーマット33個で
構成される。更に、MBフォーマットはY1,Y2,Y
3,Y4の4個の8×8の輝度ブロックと、8×8の色
差ブロックCr,Cbの合計6ブロックで構成されてお
り、階層構造になっている。
【0062】図7に示す画像データの階層構造により、
符号化をMB単位で行うことが可能となる。
【0063】GOBは、その標本数を輝度Yが176×
48、色差Cr,Cbが88×24に定義され、CIF
の1/12,QCIFの1/3に相当する。また、CI
FがGOB1〜GOB12で構成されるとすると、QC
IFはGOB1,GOB3,GOB5で構成される。
【0064】符号化された画像データは図6に示す多重
化部80において多重化され、多重化フレーム構成とな
る。以下、符号化された画像データのフレーム構成を図
8に示す。尚、図8においては説明の都合上、フレーム
ヘッダ(FH)を付加したまま説明を行う。
【0065】図8において、上段はGOBによるフレー
ム構成を示している。1フレームのデータの先頭にFH
が付加され、1フレームの画面を12分割した1ブロッ
クをGOBとして、GOB1からGOB12までが順次
伝送される。
【0066】フレームを構成する各GOBは、図8の下
段に示すように分割される。図8の下段は、上段で示す
FH及びGOBの詳細構成を示している。
【0067】FHは、図6で示したヘッダ情報生成部7
2において生成され、後述するPSC,TR,PTYP
Eで構成されている。PSCはフレーム開始符号あり、
20ビットの“0000 0000 0000 000
1 0000”である。TRはフレーム番号で、5ビッ
トの“1”から“30”までの値を使用する。PTYP
Eはタイプ情報で6ビットで、スプリット・スクリーン
指示情報,書画カメラ指示情報,画面凍結解除,情報源
フォーマット指示情報(CIF,QCIF)が含まれて
いる。
【0068】また、GOBヘッダもヘッダ情報生成部7
2において生成され、後述するGBSC,GN,GQU
ANTで構成されている。GBSCはGOB開始符号で
あり、16ビットの“0000 0000 0000
0001”である。GNはGOB番号で、4ビットの
“1”から“12”までの値を使用する。GNが“0”
である場合には、FHのPSCとして使用されているの
で、FHのPSCとGOBのGBSC+GNは、共に2
0ビットの連続した値と見なすことができる。また、G
QUANTは量子化特性情報で、図6に示す量子化ステ
ップサイズ制御部70において決定された5ビットの量
子化ステップサイズ情報Qを含む。
【0069】MBヘッダもヘッダ情報生成部72におい
て生成され、後述するMBA,MTYPE,MQUAN
T,MVD,CBPで構成されている。MBAはMBの
位置を表すマクロブロックアドレスであり、1GOBを
構成する33個のMBのうちの先頭MBのみが絶対値
で、以降のMBにおいては、その差分の可変長符号であ
る。MTYPEはMBのタイプ情報であり、INTRA
(フレーム内符号化)、INTER(フレーム間差分符
号化)、MC(動き補償付きフレーム間差分符号化)、
FIL(フィルタ)等、そのMBのデータに施した処理
タイプを示す。MQUANTは量子化特性情報であり、
上述しTGQUANTと同じ情報を持つ。MVDは動き
ベクトル情報Vである。CBPは差分値が有意である有
意ブロックパターンであり、MBを構成する4個のYブ
ロックとCr,Cbのうち、有効とする画素ブロックの
番号を情報として含む。尚、CBPにおいて、MBを構
成するブロックのうちYには1から4まで、Cbには
5、Crには6の番号が割当てられている。
【0070】MBヘッダの後には、圧縮符号化した画像
データTCOEFFが続く。TCOEFFには、上述し
たように、Y4個及びCr,Cbのうち、CBPにおい
て有意ブロックとして指定された画素ブロックが圧縮さ
れて入っている。そして画素ブロックの終端には、EO
Bが付加されている。
【0071】上述したように符号化された画像データ
は、BCH82において誤り訂正フレームビットが付加
されて、誤り訂正フレームとして実際に回線上に伝送さ
れる。この誤り訂正フレームの構成について、図9を参
照して説明する。
【0072】図9において、1フレームは、誤り訂正の
有無を示す誤り訂正フレームビットSnが1ビット、動
画像データであるか否かを示すフィル識別子Fiが1ビ
ット、BCH符号化が施された画像データが492ビッ
ト、誤り訂正パリティが18ビットの512ビットで構
成されている。更に、8フレームで1マルチフレームを
構成している。
【0073】以上説明した画像の圧縮方法は、ITU―
TSのH.261として勧告化されており、この勧告に
準拠していれば、同勧告に準拠した他のTV電話との相
互通信が可能となる。
【0074】以下、本実施例における符号化方法につい
て簡単に説明する。本実施例では、以下に挙げる方法を
組み合わせることにより、効率的な符号化を行ってい
る。
【0075】自然界の映像には画素間の相関が強いこ
とや、周波数成分が低周波に集中し、高周波は小さいこ
と等を利用して、フレーム内のデータを8×8のブロッ
クとし、2次元DCT変換するフレーム内符号化方法。
【0076】前フレームと現フレームの同位置の画像
ブロックにおいて両者の相関が強い時にフレーム間の差
分を取り、その差分値に対して8×8のブロックを2次
元DCT変換するフレーム間符号化方法。
【0077】前フレームから現フレームへ類似した画
像ブロックが相対的に隣接移動した場合に、これを検知
してその画像ブロックの移動量と移動方向の情報を送る
のみで画像データそのものを送らずに済ませることで発
生データ量を減らす動き補償。
【0078】DCT変換後の各周波数ごとの係数値が
低周波領域では値が発生するが、高周波領域では値が発
生しにくくゼロ値が続くことを利用したゼロランレング
ス符号化方法。
【0079】データの発生量に応じてデータの量子化
ステップ幅を変更することでデータの発生量を調整する
量子化方法。
【0080】発生頻度の高いデータパターンに対して
は短い符号値を、発生頻度の低いデータパターンに対し
ては長い符号値を割当てることで、トータル的に発生し
たデータ量よりも少ないデータ量に変換する可変長符号
化方法。
【0081】フレームをスキップして、画像データそ
のものを落してしまう駒落し方法。
【0082】以上説明した複数の符号化方法を効果的に
使用して画像データを圧縮し、低レートの通信において
も動画像を通信可能としている。
【0083】また、本実施例においては、図4の(b)
に示した動画像データと特定画像データと静止画像デー
タの各指定領域の境界を、符号化する最小単位(8×
8)のブロックの境界にあわせる。従って、符号化され
るブロック毎に上記の各種データの領域指定を行なうこ
とが可能となる。また、動画像データの符号化と、特定
画像データを含む静止画像データの符号化とを、上述し
たようにMBヘッダ内のMTYPE等の情報によりブロ
ック単位に明確に分けて行うことができるため、画像に
応じた最適な符号化が可能となる。
【0084】また、静止画像の場合には、初めの1フレ
ームをINTRAモードで送信し、後続のフレームはI
NTERモードで送信することにより、数フレーム目に
は差分値が発生しなくなり、最終的にはそのブロックは
データを送る必要がなくなる。したがって、非常に効率
の良い符号化が可能となる。
【0085】以下、図10を参照して本実施例のTV電
話機を用いた画像通信システムについて説明する。図1
0は、本実施例の画像通信システムにおける送信端末と
受信端末間(TV電話機間)の画像データ、及びその画
像データの有効領域を指定する指定領域情報の一例を模
式的に示した図である。図10においては、本実施例に
おけるTV電話機を送信端末及び受信端末の2台用意
し、その間における画像通信の様子を示している。
【0086】図10の(a)は、画像データを送信する
送信端末において、領域判別部18で指定領域情報を作
成して、受信端末に転送する例を示す。まず、送信端末
が符号化する指定領域を、(x0,y0)と(x1,y1)
を結んだ線分を対角線にもつ四角形(以下、[(x0,
y0),(x1,y1)]と表記する)として設定し、
その指定領域に特定画像データ又は静止画像データを書
き込む。次にその符号化する指定領域内で、動画像をは
め込む指定領域を[(x2,y2),(x3,y3)]とし
て設定し、その指定領域に、カメラから入力した動画像
データをはめ込む。
【0087】送信端末では、以上のようにして生成され
た指定領域[(x0,y0),(x1,y1)]の画像デー
タを符号化して、まず指定領域[(x0,y0),(x
1,y1)]及び[(x2,y2),(x3,y3)]の領域
情報を送信し、次いでその符号化された画像データを送
信する。
【0088】受信端末では、送信端末から送信された指
定領域情報と符号化された画像データとを受信して画像
データを復号化してメモリに書き込み、受信した指定領
域情報から動画像の指定領域を認識する。そして、動画
像領域のみをモニタに表示したい場合には、その指定領
域[(x2,y2),(x3,y3)]から動画像データを
抽出して、モニタに表示する。尚、モニタに表示する際
のモニタ上における指定領域は、受信端末側で自由に設
定することがもちろん可能である。
【0089】次に、図10の(b)に、受信端末が指定
領域情報を作成して送信端末に転送する例を示す。ま
ず、受信端末が符号化すべき指定領域[(x0,y0),
(x1,y1)]を設定し、その指定領域に特定画像デー
タ又は静止画像データを書き込む。次に、その符号化す
る指定領域内で、動画像をはめ込む指定領域[(x2,
y2),(x3,y3)]を設定する。そして、指定領域
[(x0,y0),(x1,y1)],[(x2,y2),
(x3,y3)]の指定領域情報を送信端末側に送信す
る。
【0090】送信端末は、受信端末から送られた指定領
域情報を受信してメモリに書き込む。送信端末はその指
定領域情報に基づいて、符号化する指定領域[(x0,
y0),(x1,y1)]を設定し、その指定領域に特定
画像データ又は静止画像データを書き込む。そして、そ
の符号化する指定領域内で動画像をはめ込む指定領域
[(x2,y2),(x3,y3)]を設定し、その指定領
域に、カメラから入力した動画像データをはめ込む。送
信端末では、このようにして生成された指定領域[(x
0,y0),(x1,y1)]の画像データを符号化し、符
号化された画像データのみを受信端末へ送信する。
【0091】そして受信端末は符号化された画像データ
を受信し、復号化してメモリに書き込み、自ら作成した
指定領域情報から動画像の指定領域を認識する。そして
その動画像領域のみをモニタに表示したい場合には、指
定領域[(x2,y2),(x3,y3)]から動画像デー
タを抽出して、モニタに表示する。尚、モニタに表示す
る際のモニタ上における指定領域は、受信端末側で自由
に設定することがもちろん可能である。
【0092】尚、上述したような動画像の指定領域は、
図1に示すシステム制御部14内の領域指定管理テーブ
ル15に書き込まれることにより、管理される。
【0093】以上説明したように、本実施例のTV電話
機を用いた画像通信システムにおいては、符号化の際の
画像フォーマットが固定であっても、その画像サイズよ
り小さな任意のサイズで動画像を符号化して送信するこ
とが可能であり、同様に受信してモニタに表示すること
が可能である。
【0094】尚、本実施例においては図1に示すように
音声情報と画像情報とが処理可能なTV電話機を例にし
て説明を行ったが、本発明はこのようなTV電話機に限
定されるものではなく、動画像を通信する装置及び方法
及びシステムであれば、何でもよい。
【0095】尚、本発明は、複数の機器から構成される
システムに適用しても、1つの機器から成る装置に適用
しても良い。また、本発明はシステム或は装置にプログ
ラムを供給することによって達成される場合にも適用で
きることは言うまでもない。
【0096】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、符
号化の際の画像フォーマットが固定であっても、その画
像サイズより小さなサイズに最小の画像ブロックを単位
として動画像をはめ込み、それ以外の領域には静止画像
を埋め込んでという様に、動画像と静止画像とを組み合
わせて符号化することができる。更に、符号化データを
送信し、受信側ではその動画像領域のみを抜き取ってモ
ニタに表示することで、任意のサイズで動画像を符号化
して送信することが可能となる。従って、用途や状況に
応じて画像サイズを変化させて、最適な符号化処理を実
行させることが可能となり、最適な画質で画像通信が行
えるという特有の効果が得られる。
【0097】また、静止画像の差分値データについては
いずれ収束してなくなってしまうため、符号化の対象が
動画像領域に集中し、動画像の転送効率が向上するとい
う効果も得られる。
【0098】また、静止画像領域に動画像領域を含ませ
ることにより、静止画像に動画像をはめ込んで表示した
画像を送信することも可能であり、操作者の利便性が飛
躍的に向上する。
【0099】また、受信側で生成した静止画像に送信側
から送信された動画像をはめ込んで表示する際に、受信
側から動画像をはめ込む位置を指定し、送信側がその指
定された位置に動画像をはめ込んで送信することによ
り、受信側でははめ込み処理と動画像の変倍処理を行う
必要がなくなるため、画像通信システムが経済的に構築
でき、かつ画質も良好な状態で得られるという効果があ
る。
【0100】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る一実施例のTV電話機のブロック
構成図である。
【図2】本実施例における送信画像編集部の詳細構成を
示すブロック図である。
【図3】本実施例における受信画像編集部の詳細構成を
示すブロック図である。
【図4】本実施例における送信画像へのデータはめ込み
処理や受信画像の重ね処理を説明するための図である。
【図5】本実施例における領域指定方法を説明するため
の図である。
【図6】本実施例における画像コーデック部の詳細構成
を示すブロック図である。
【図7】本実施例における画像フォーマットを示す図で
ある。
【図8】本実施例における画像データの多重化フレーム
構成を示す図である。
【図9】本実施例における誤り訂正フレーム同期を示す
図である。
【図10】本実施例における通信方法の例を示す図であ
る。
【符号の説明】
1 マイク 2 スピーカ 3 音声処理部 4 音声コーデック部 5 カメラ 6 モニタ 7 画像処理部 8 送信画像編集部 9 受信画像編集部 10 特定画像生成部 11 画像コーデック部 12 多重分離部 13 回線インターフェース部 14 システム制御部 15 領域指定管理テーブル 16 特定画像管理テーブル 17 操作部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H04B 14/04 Z H04N 1/41 B 5/265 5/907 B 5/937 7/08 7/081 7/18 A H04N 5/93 C 7/08 Z

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 送信すべき1画面中の所要領域を動画像
    領域として指定する領域指定手段と、 前記領域指定手段による指定に基づいて動画像と静止画
    像とを組み合わせる組み合せ手段と、 前記組み合せ手段により組み合わされた1画面を構成す
    る画像データを符号化する符号化手段とを有することを
    特徴とする画像通信装置。
  2. 【請求項2】 前記符号化手段により符号化した画像デ
    ータを送信する画像送信手段と、 前記領域指定手段により指定した領域情報を送信する領
    域情報送信手段とを更に有することを特徴とする請求項
    1記載の画像通信装置。
  3. 【請求項3】 符号化された画像データを受信する画像
    受信手段と、 前記画像受信手段により受信した画像データを復号する
    復号手段と、 領域情報を受信する領域情報受信手段と、 前記領域情報に従って1画面の画像を合成する合成手段
    と、 前記合成手段により合成された1画面の画像を表示する
    表示手段とを更に有することを特徴とする請求項1記載
    の画像通信装置。
  4. 【請求項4】 前記符号化手段は画像データをブロック
    単位で符号化し、 前記領域指定手段は前記ブロック単位で領域を指定する
    ことを特徴とする請求項1記載の画像通信装置。
  5. 【請求項5】 前記組み合せ手段は前記領域指定手段に
    より少なくとも2領域が指定された場合に、それぞれ異
    なる動画像を組み合わせることを特徴とする請求項1記
    載の画像通信装置。
  6. 【請求項6】 前記静止画像は前記動画像の一部である
    ことを特徴とする請求項1記載の画像通信装置。
  7. 【請求項7】 特定画像データを生成する特定画像デー
    タ生成手段を更に有し、 前記領域指定手段は更に特定画像領域も指定可能であ
    り、 前記組み合せ手段は前記領域指定手段により動画像領域
    として指定された領域内に動画像を、特定画像領域とし
    て指定された領域内に前記特定画像データ生成手段によ
    り生成された特定画像データを、それ以外の領域に静止
    画像を組み合わせることを特徴とする請求項1記載の画
    像通信装置。
  8. 【請求項8】 前記符号化手段はフレーム間差分による
    符号化を行うことを特徴とする請求項1記載の画像通信
    装置。
  9. 【請求項9】 音声処理を行う音声処理部と、 前記音声処理部で処理された音声データを符号化する音
    声符号化部と、 前記音声符号化部で符号化された音声データを送信する
    音声送信手段とを更に有することを特徴とする請求項3
    記載の画像通信装置。
  10. 【請求項10】 第1の画像通信装置は送信すべき1画
    面中の所要領域を動画像領域として指定する領域指定手
    段と、 前記領域指定手段による指定に基づいて動画像と静止画
    像とを組み合わせる組み合せ手段と、 前記組み合せ手段により組み合わされた1画面を構成す
    る画像データを符号化する符号化手段と、 前記領域指定手段により指定された領域内に動画像を記
    憶し、指定された領域外に静止画像を記憶する画像記憶
    制御手段と、 前記画像記憶手段に記憶された1画面を構成する画像デ
    ータを符号化する符号化手段と、 前記符号化手段により符号化した画像データを送信する
    画像送信手段と、 前記領域指定手段により指定した領域情報を送信する領
    域情報送信手段とを有し、 第2の画像通信装置は前記符号化手段により符号化され
    た画像データを受信する画像受信手段と、 前記画像受信手段により受信した画像データを復号する
    復号手段と、 前記領域指定手段により指定された領域情報を受信する
    領域情報受信手段と、 前記領域情報に従って1画面の画像を可視再生する再生
    手段とを有することを特徴とする画像通信システム。
  11. 【請求項11】 前記符号化手段は画像データをブロッ
    ク単位で符号化し、 前記領域指定手段は前記ブロック単位で領域を指定する
    ことを特徴とする請求項10記載の画像通信システム。
  12. 【請求項12】 前記組み合せ手段は前記領域指定手段
    により少なくとも2領域が指定された場合に、それぞれ
    異なる動画像を組み合わせることを特徴とする請求項1
    0記載の画像通信システム。
  13. 【請求項13】 前記静止画像は前記動画像の一部であ
    ることを特徴とする請求項10記載の画像通信システ
    ム。
  14. 【請求項14】 特定画像データを生成する特定画像デ
    ータ生成手段を更に有し、 前記領域指定手段は更に特定画像領域も指定可能であ
    り、 前記組み合わせ手段は前記領域指定手段により動画像領
    域として指定された領域内に動画像を、特定画像領域と
    して指定された領域内に前記特定画像データ生成手段に
    より生成された特定画像データを、それ以外の領域に静
    止画像を組み合わせることを特徴とする請求項10記載
    の画像通信システム。
  15. 【請求項15】 前記符号化手段はフレーム間差分によ
    る符号化を行うことを特徴とする請求項10記載の画像
    通信システム。
  16. 【請求項16】 前記第1の画像通信装置は音声データ
    を入力して音声処理をおこなう音声入力部と、 前記音声入力部で入力された音声データを符号化する音
    声符号化部と、 前記音声符号化部で符号化された音声データを送信する
    音声送信手段とを更に有し、 前記第2の画像通信装置は前記音声符号化部で符号化さ
    れた音声データを受信する音声受信手段と、 前記音声受信手段で受信した音声データを復号する音声
    復号部と、 前記音声復号部で復号された音声データを処理して出力
    する音声出力部とを更に有することを特徴とする請求項
    10記載の画像通信システム。
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