JPS6243585B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、例えば黒板等に描かれる文字や図
形等の情報を電話回線等を利用して狭帯域伝送す
る方式に関する。

現在、学習の能率化および広域化等のためにテ
レビジヨン装置の導入が行われており、共同テレ
ビ受信方式（CATV）などが利用されているが、
扱う信号が広帯域を必要とするため、その伝送コ
ストが非常に高くつく難点がある。

これを解決するために、例えば米国のイリノイ
大学では黒板に感圧素子を配列し、筆記時にこの
感圧素子から発生する信号をＸ−Ｙラインによつ
て取り出して伝送する電子黒板システムを考え
た。

しかし、このシステムでは感圧素子を埋め込ん
だ特殊な黒板を必要とするため、やはり高価にな
るばかりか一般的でなかつた。

この発明は上記の点に鑑みてなされたもので、
特殊な黒板等を必要とせず、普通の黒板等（白
板、紙などでもよい）に描かれる文字や図形等の
情報を電話回線等を利用して狭帯域伝送し得るよ
うにすることを目的とする。

そのため、黒板等の情報源を撮像し、その画像
情報を各画素ごとに２値信号に変換し、それ以前
に記憶された画像情報と比較し、新規な画像情報
のみを抽出してその画素の画面上の座標情報を非
同期周波数シフトキーイング方式（AFSK）で変
調して狭帯域伝送するようにした情報伝送方式を
提供するものである。

ところで、黒板にチヨークで文字等が描かれる
場合について見ると、その濃淡は黒板自体の黒色
とそれに描かれるチヨークの白色（白板に黒のフ
エルトペン等で描く場合はこの反対）の２レベル
と見ることができる。また、一旦描かれた文字等
は消さない限り変化しないので、この筆記情報を
伝送するには新しく増加した白色部分だけを伝送
すればよいことになる。本発明はこの点に着目し
てなされたものである。

以下、添付図面を参照してこの発明の実施例を
説明する。

第１図はこの発明による黒板情報伝送システム
のブロツク構成図である。先ず送像部について説
明すると、１は黒板、２はCCD撮像素子を用い
たテレビカメラで、黒板１の全域又は筆記情報を
伝送すべき所要の範囲を常時撮像し得るように固
定される。このテレビカメラ２のCCD撮像素子
は黒板１に対応して、その画面Ｐの横方向（Ｘ座
標）および縦方向（Ｙ座標）に例えば第２図に示
すように256（０〜255）個づつの受光部を有し、
256×256画素の解像力を有するものを用いる。

一方、クロツクパルス発生器３によつて発生さ
れる各ブロツクの動作時間基準となるクロツクパ
ルスCPに基づき、CCD駆動パルス発生回路４に
よつて３種のパルスφ_H、φ_V、φ_Pが発生され、
これによつてテレビカメラ２のCCD撮像素子が
駆動される。すなわち、パルスφ_PはCCDの各受
光部で得られた画像の明暗に応じた電荷を転送レ
ジスタへ送り込む制御信号であり、１フイールド
の周期をもつている。φ_Hは水平レジスタの転送
パルスであり、これをカウンタ５でカウントする
ことによつて画面上でのＸ座標がわかる。また、
φ_Vは垂直レジスタの転送パルスであり、これを
カウンタ６でカウントすることにより画面上での
Ｙ座標がわかる。なお、カウンタ５はパルスφ_V
によつて、カウンタ６はパルスφ_Pによつて夫々
リセツトされる。

このようにしてテレビカメラ２から出力される
画像情報ａは、第３図ａに示すような画素ごとの
アナログ信号である。これを、例えば第３図ａに
Vrで示すような基準レベルをもつ比較器からな
る２値回路７によつて、ａ≦Vrであれば“１”、
ａ＜Vrであれば、“０”として、第３図ｂに示す
ような２値信号ｂに変換する。すなわち、黒板面
の黒が“０”、チヨークによる筆跡の白が“１”
として２値回路７から出力されることになる。

８は新規情報抽出回路で例えばAND回路から
なり、９は座標データ記録用のシフトレジスタ、
１０は比較データ記憶用のRAM（ランダム・ア
クセス・メモリ）である。そして、システムをリ
セツトした時RAM１０の全画素に対応するデー
タのビツトが“１”にされ、その後シフトレジス
タから座標データがマイクロコンピユータ１１に
読出されると、その座標に対応するデータビツト
が“０”になるようにしてある。また、この
RAM１０のデータはカウンタ５および６からの
Ｘ−Ｙ座標データをアドレス信号として以前の画
像情報（この場合反転しているが）が順次読出さ
れて新規情報抽出回路８の一方の入力ｃとして出
力される。

初めはRAM１０のデータは全て“１”になつ
ているのでその出力データｃは“１”であり、２
値回路７からの画像情報ｂが“１”になると新規
情報抽出回路８の出力ｄが“１”になり、そのと
きのＸ−Ｙ座標データをシフトレジスタ９に記録
する。それによつてフラグが立ち、マイクロコン
ピユータ１１がこのＸ−Ｙ座標データを読込むと
同時にRAM１０にライトパルスを送り、この時
のＸ−Ｙ座標データによつてアドレスされている
データビツトを“０”にする。したがつて、以後
この座標の画像情報ｂが出力されるときには
RAM１０の出力ｃが“０”になるので新規情報
抽出回路８の出力は“０”であり、シフトレジス
タ９は動作しない。

このようにして、新たに白くなつた画像情報が
２値回路７から出力された時のみ新規情報抽出回
路８の出力が“１”になつて、シフトレジスタに
その画素の画面上のＸ−Ｙ座標データが記録さ
れ、マイクロコンピユータ１１に読出される。

例えば、２値回路７から第３図ｂに示すような
画像情報が順次出力されたとき、すでに同図ｃに
示すような画像情報が出力されていてRAM１０
に記憶されていれば、同図ｄに示すような新規な
部分の画像情報のみが新規情報抽出回路８から出
力され、その画素のＸ−Ｙ座標データが順次シフ
トレジスタ９に記録され、マイクロコンピユータ
１１に読出されると共にRAM１０に記憶され
る。このようにすれば、マイクロコンピユータ１
１がシフトレジスタ９のデータを読込まないうち
はRAM１０のデータが“０”にならないので、
黒板１に書かれる文字等のスピードが速く、白色
部の増加が伝送速度を上まわつてしまつても、伝
送もれを起すことはない。

ここで、１フレームのうち偶数フイールドの時
間で新規情報の抽出動作を行わせ、寄数フイール
ドの時間にマイクロコンピユータ１１がシフトレ
ジスタ９からデータを受けとる動作を行わせる。

マイクロコンピユータ１１はシフトレジスタ９
から読込んだＸ−Ｙ座標データを並直列変換回路
１２に転送し、並列データを直列データに変換す
る。

ところで、このＸ−Ｙ座標データは前述のよう
にいずれも256座標づつ（第２図参照）であると
すると２進コードで表わすには８ビツトづつで足
りるが、スタート用に１ビツト、ストツプ用に２
ビツトを加えて11ビツトで夫々構成される。すな
わち、Ｘ、Ｙ座標を合わせて22ビツトとなる。そ
して、フイールド毎に２点分の画素を送るとき、
1/30秒毎に１フレームであるから ２×22×30＝1320baud の通信速度となる。並直列変換回路１２の速度は
1500baudとした。

並直列変換回路１２によつて直列化された上記
のような座標データは、変調器１３によつて非同
期周波数シフトキーイング方式で変調される。す
なわち、第４図ａに示すように“０”を1500Hz、
“１”を3000Hzの周波数シフト（FS）信号に変調
する。この変調された信号は実際には第４図ｂに
示すような波形になり、3KHzの帯域で伝送する
ことができる。

このような通信速度で、すなわち1/30秒に２点
の情報を送ることは１秒間に60点の情報を送るこ
とになる。黒板の筆記情報は線画であるのでこの
伝送速度は遅くはない。

例えば「ア」という字の画像について、占有す
る画素数が第５図ａに示すように10×10＝100で
あるとすると、字の部分のみの情報は同図ｂに示
すように８＋４＋８＝20程度であるから、１秒間
に60÷20＝３即ち、３字程度が伝送される。

次に、第１図の受像部について説明する。受像
部は復調器１４、マイクロコンピユータ１５とそ
れに組込まれた直並列変換回路１６およびビデオ
RAM１７、そしてTVデイスプレイ１８からな
る。

復調器１４は第４図ｂに示すように変調されて
伝送されたFS信号を元の２値信号に再現するた
めの回路であり、例えば第６図に示すように、ゼ
ロクロス・デイテクタ１９、立下り微分回路２
０、ワンシヨツトマルチ２１、Ｄタイプのフリツ
プフロツプ回路（以下「Ｄ−FF」と略称する）
２２からなる。

ゼロクロス・デイテクタ１９は伝送された第４
図ｂに示すような波形のFS信号をTTLレベルの
矩形波に変して第７図イに示すようなFS信号を
出力する。この信号が立下り微分回路２０で微分
され、同図ロに示す立下り微分パルスでワンシヨ
ツトマルチ２１をトリガする。ワンシヨツトマル
チ２１の出力は第７図ハに示すように、この時
“１”から“０”になり、一定時間T₀後に立上り
“１”に戻る。この一定時間T₀を3KHzの信号の
周期T₁と1.5KHzの信号の周期T₂に対して、 Ｔ_１／２＜T₀＜T₁、（T₁＝Ｔ_２／２） になるように選び、このワンシヨツトマルチ２１
の出力をＤ−FF２２のクロツク端子CKに入力
し、データ入力端子Ｄにはゼロクロス・デイテク
タ１９の出力を入力させると、Ｄ−FF２２の出
力は第７図ニに示すようになり、２値信号が再現
され復調されたことになる。T₀は例えば250μＳ
とする。

この復調器１４によつて復調された直列データ
は直並列変換回路１６によつて並列データに変換
され、マイクロコンピユータ１５によつてビデオ
RAM１７に転送される。ビデオRAM１７はTV
デイスプレイ１８のTV画面上の座標すなわちア
ドレスと１対１に対応するアドレスのデータメモ
リを備えている。そして、伝送された座標に対応
するアドレスのデータビツトが“１”になつてい
る。

そこで、例えば第３図ｃに示すような画像情報
が既にビデオRAM１７に記憶されていて、その
後同図ｄに示すような画像情報に相当する座標デ
ータが送られると、それが新たにビデオRAM１
７に書込まれ、同図ｂに示す２値回路７の出力と
同じ画像情報がビデオRAM１７に再現される。
このビデオRAMのデータがマイクロコンピユー
タ１５によつてTVデイスプレイ１８に送出さ
れ、デイスプレイされる。

なお、デイスプレイされた情報を消去するには
送像部側で黒板上の文字等を消す際にRAM１０
をリセツトし、その時特定の信号を発生して受像
部側へ送り、その信号によつてビデオRAM１７
の記憶内容を全て“０”にすればよい。しかし、
消去用に特定の信号を伝送するにはそれだけ伝送
信号のビツト数を増加する必要があり、不経済で
あるから、例えば第２図に「０」で示すような一
般に使用されることがないような座標位置を表わ
す信号を使用して消去を行うようにしてもよい。

次に、筆記情報と人のパターンの分離方法につ
いて説明する。これまでの説明によつて一応筆記
情報の伝送が可能であるが、実際には筆記中の人
間の体や手の情報も伝送されてしまう恐れがあ
る。そこで、黒い手袋をはめて字を書く等の光学
的方法によつてこのようなノイズ成分の発生をあ
る程度減少させることができるが、さらに信号処
理によつて分離することが望ましい。

そのための一手段として、パターンの大きさに
よつて分離することができる。すなわち、文字等
の筆記情報のパターンに比べて人の手や体のパタ
ーンははるかに大きいので、画像の大きさの差異
によつて分離することができる。

例えば、画像情報のパルスが第８図ａに示す波
形であるとすると、その微分波形は同図ｂに示す
ようになり、この正負のパルス間隔Ｔは文字等の
画像の方が手等の画像よりはるかに小さい。

これを時間Ｔの間の積分値によつて判別するこ
とができる。但し、文字等でも横線の場合には、
この時間Ｔが長くなることがあるが、その場合に
はライン間の相関を見ると、手等の情報の場合に
は第８図ｃに示すように連続するライン間で信号
パターンがあまり変わらないが、横線等の情報の
場合には急速に“０”になる。

このような判別を行う判別回路を第１図におけ
る２値回路７と新規情報抽出回路８との間に挿入
すれば、文字等の筆記情報のみを新規情報抽出回
路８へ送るようにすることができる。

また、他の分離方法として、パターンの移動に
よる分離方法もある。すなわち、チヨークによつ
て書かれた文字等は消さない限り変化しないが手
先は絶えず移動し、時々画面から消える。そこ
で、第１図のマイクロコンピユータ１１に遅延ル
ーチンをもつプログラムを与え、一定フレーム遅
れた画像を検出することにより、移動する情報を
除去することができる。また、この移動情報のみ
を取り出すことも可能である。

次に、このシステムにおける伝送速度を速める
方法について述べる。伝送速度を速めるには伝送
のボレートを上げれば簡単であるが、そうすると
伝送に必要な帯域が広がつてしまうので好ましく
ない。

そこで、座標情報のビツト数を減少させること
が考えられる。その手段として、連続した入力の
時には１点毎に絶対番地としての座標情報を送る
代りに、２点目からは１点目の位置からの方向の
情報を送ればよい。すなわち、第９図に示すよう
に８ビツトでＸ方向の絶対値と符号およびＹ方向
の絶対値と符号を伝送することが可能になる。

この場合、伝送しようとするデータが直前のデ
ータと比較してＸ、Ｙ方向共に画素８個分以上離
れていなければ第９図に示した８ビツトのデータ
で送り続けることができる。画素８個分以上離れ
た点のデータを送る場合には、前述と同様に絶対
番地としての座標データを送る必要があるのでそ
の場合にはそのデータの直前に例えば
“10001000”というデータを送ることにする。

このようにすれば、前述のように常に絶対番地
としての座標データを送るのに比して約1.4倍の
速度で伝送可能である。また、この方法は第１図
におけるマイクロコンピユータ１１のプログラム
を変更するだけで実施できる。

以上説明したように、この発明の情報伝送方式
によれば、黒板等に筆記される文字等の情報をわ
ずか3KHz程度の狭い帯域で伝送することがで
き、伝送コストが極めて安価になると共に、装置
も比較的簡単である。そのため、オフキヤンパス
の広域講議や研修に、又遠隔地への正確な筆記情
報の伝送等に極めて有用である。

また、この発明による情報伝送方式により、従
来の情報に新らたな情報が加わつたとき、その新
らたな情報のみを抽出して伝送することができる
ことを応用して、例えば、テレビカメラをコンベ
ヤと同期して移動させ、そのコンベヤ上を流れて
いる部品等に異つた部品が混入したような場合
に、その混入した部品を検出して異常情報として
伝送したり、あるいは移動物体をベースにしてそ
の物体を構成している一部の部品が移動物体と異
る動きをした場合に、その異る動きを異常情報と
して検出して伝送する、例えば衝突実験等におい
ても用いることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による黒板情報伝送システム
のブロツク構成図、第２図は撮像画面のＸ−Ｙ座
標の説明図、第３図ａ〜ｄおよび第４図ａ，ｂは
第１図の送像部の説明に供する信号波形図、第５
図は１字分の画素数の説明図、第６図は第１図に
おける復調器の一例を示すブロツク図、第７図イ
〜ニは第６図の各部の信号波形図、第８図ａ〜ｄ
は筆記情報と人の手等の情報との判別方法の説明
に供する信号波形図、第９図は伝送速度を速める
ためのデータのビツト割当の一例を示す説明図で
ある。 １……黒板、２……テレビカメラ、３……クロ
ツクパルス発生器、４……CCD駆動パルス発生
回路、５，６……カウンタ、７……２値回路、８
……新規情報抽出回路、９……シフトレジスタ、
１０……RAM、１１，１５……マイクロコンピ
ユータ、１３……変調器（AFSK）、１４……復
調器、１８……TVデイスプレイ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 情報源を撮像し、その画像情報を各画素ごと
   に２値信号に変換し、それ以前に記憶された画像
   情報と比較し、新規な画像情報のみを抽出してそ
   の画素の画面上の座標情報を非同期周波数シフト
   キーイング方式で変調して狭帯域伝送することを
   特徴とする情報伝送方式。