JP2000312311A

JP2000312311A - 信号処理装置

Info

Publication number: JP2000312311A
Application number: JP12000599A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Shimamoto; 洋島本; Masayuki Sugawara; 正幸菅原
Original assignee: Nippon Hoso Kyokai NHK; Japan Broadcasting Corp
Current assignee: Japan Broadcasting Corp
Priority date: 1999-04-27
Filing date: 1999-04-27
Publication date: 2000-11-07

Abstract

(57)【要約】【課題】超高精細な撮像の高速処理を実現すると共
に、簡単な回路構成で装置の小型化を図ること。【解決手段】並列信号処理部３の入力側に設けられた
メモリ２０に対して、テレビジョンカメラから得られた
デジタルの映像信号の書込みを制御して２次元空間的に
任意の領域に分割し、各分割領域毎に映像信号を並列に
信号処理する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、信号処理装置に係
り、特に、超高精細テレビジョンカメラから得られる超
高精細映像信号をデジタル化して並列信号処理を行う映
像信号処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば、テレビジョンカメラの出
力映像信号をデジタル処理するためには、実時間での処
理が必要なことから、高速な信号処理回路が必要であ
る。

【０００３】さらに、解像度の高いテレビジョンカメラ
になってくると、処理する信号も大量になってくるた
め、実時間処理するためには、信号処理回路を並列化す
る必要がある。

【０００４】従来、並列信号処理回路は、入力されたデ
ジタル信号を時系列に順番に分割して並列化処理を行っ
ている（特開平７−２３１４１７号公報等参照）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】テレビジョンカメラか
ら得られる映像信号は２次元情報であるため、１次元信
号として出力される映像信号を時系列で分割した場合、
一つの処理回路に入力される信号は、空間的に連続では
なく、空間フィルタなどの２次元信号処理を並列に行う
には、並列化された複数のチャンネル間で信号のやりと
りを行うなど複雑な処理が必要となる。

【０００６】一方、画像領域毎の撮像素子出力を並列信
号処理する技術（特開平５−１５３４８８号公報等参
照）も知られているが、この技術を１次元信号として出
力される映像信号の並列信号処理にそのまま適用させる
ことはできない。

【０００７】そこで、本発明の目的は、超高精細な映像
の高速処理を実現すると共に、簡単な回路構成で小型化
を図ることが可能な信号処理装置を提供することにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、映像信号をデ
ジタル変換後に並列的に処理する装置であって、前記デ
ジタル変換後の映像信号を、画素配列方向である水平方
向および該水平方向に直交する垂直方向に分割して２次
元空間的な複数の分割領域を形成する領域分割手段と、
前記各分割領域に隣接する隣接分割領域の一部の映像を
のりしろ映像として、当該各分割領域の映像信号に付加
する付加手段と、前記分割領域の分割数に対応した数を
有し、かつ、前記のりしろ映像が付加された映像信号の
信号量に対応した記憶領域を有する複数のメモリと、前
記各メモリに記憶された前記のりしろ映像が付加された
映像信号を、当該各メモリに対応した前記分割領域毎に
並列して信号処理する並列信号処理手段と、前記並列し
て信号処理された各のりしろ映像が付加された映像信号
を、映像出力用として合成する映像合成手段とを具える
ことによって、信号処理装置を構成する。

【０００９】ここで、前記付加手段によって、前記分割
領域の一部の映像信号をのりしろ映像として付加するこ
とにより、前記分割領域よりも、水平方向、垂直方向、
又はその両方向に対して広い領域の映像信号を用いて信
号処理を行うことができる。

【００１０】前記複数のメモリを、複数のフィールドメ
モリ又はＦＩＦＯメモリとフィールドメモリの組み合わ
せにより構成し、前記映像信号を当該メモリに記録する
タイミングを分割領域毎にずらしていくとき、各メモリ
の記録タイミングを分割領域よりも前後に広いタイミン
グで取り込むことにより、分割領域より広い領域の映像
信号を各メモリに取り込むことができる。

【００１１】前記映像信号は、撮像装置から得られた超
高精細映像信号としてもよい。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施の形態を詳細に説明する。

【００１３】［概要］本発明は、例えば、撮像装置から
得られた超高解像度用の映像信号フォーマットで出力さ
れた信号出力を並列デジタル信号処理する装置におい
て、映像信号を２次元領域で分割し、かつ、各分割領域
毎にのりしろ映像を付加させることにより、映像信号を
並列に２次元信号処理を実行するようにしたものであ
る。

【００１４】すなわち、超高精細テレビジョンカメラな
どの撮像装置から得られた超高精細映像信号をＡＤ変換
後に並列的にデジタル信号で処理する装置において、領
域分割部と並列信号処理部と領域合成部とを備え、映像
信号を各並列信号処理系統の入力側に設けられたメモリ
ヘの書き込みを制御することによって２次元空間的な領
域に分割し、それぞれの分割領域に対して並列に信号処
理を行う。

【００１５】この場合、それぞれの分割領域には隣接す
る分割領域の一部の映像信号をのりしろ映像として付加
し、分割した領域よりも水平方向、垂直方向、又はその
両方向に広い領域の映像信号（のりしろ映像）を用いて
信号処理する。

【００１６】以下、具体的な例を挙げて説明する。

【００１７】［第１の例］本発明の第１の実施の形態
を、図１〜図５に基づいて説明する。

【００１８】（システム構成）まず、本システムの構成
を概略して説明する。図１は、本発明に係る信号処理装
置の構成を示す。ここでは、超高精細テレビジョンカメ
ラを例に挙げて説明する。

【００１９】本装置は、Ａ／Ｄ変換部１と、領域分割部
２と、並列信号処理部３と、領域合成部４と、Ｄ／Ａ変
換部５とに大別される。

【００２０】Ａ／Ｄ変換部１では、例えば、テレビジョ
ンカメラのＣＣＤ撮像素子から出力されたアナログの映
像信号を、デジタル信号に変換する。

【００２１】領域分割部２は、複数（ここでは、ｎ＝６
個）のフィールドメモリ２０を備えている。これらフィ
ールドメモリ２０を用いて、Ａ／Ｄ変換部１でデジタル
化された映像信号が、複数の領域に分割される。本例で
は、映像信号は、６つの分割領域に分けられるものとす
る（後述する図２参照）。

【００２２】この場合、隣合う分割領域の画素データ
（例えば、３０〜４０画素分）をのりしろ映像として各
分割領域に付加するようにする。従って、フィールドメ
モリ２０の記憶領域は、のりしろ映像を含む大きさ（水
平方向、垂直方向に対する大きさ）を有している。

【００２３】各分割領域の画素数としては、例えば、水
平方向６４０画素、垂直方向５１８画素とすることがで
きる。これにより、汎用デジタルＬＳＩ等が用い易くな
り、また、信号の伝送においても低速なシリアル伝送を
用いることができる。

【００２４】並列信号処理部３は、各フィールドメモリ
２０に対応した複数の信号処理回路３０を備えている。
各信号処理回路３０には、領域分割部２の各フィールド
メモリ２０から出力された各分割領域毎の映像信号が低
速なシリアル信号等として伝送され、パラレル信号等に
変換した後でフィルタ等の処理が並行して実行される。

【００２５】具体的な処理としては、ゲインコントロー
ル、輪郭補償、コアリング、ガンマ補正等の処理が並列
して実行される。

【００２６】そして、処理が終了した信号は、シリアル
信号等に変換され、次段の領域合成部４へ伝送される。

【００２７】領域合成部４は、各信号処理回路３０に対
応したＦＩＦＯ（Ｆｉｒｓｔ−Ｉｎ、Ｆｉｒｓｔ−Ｏｕ
ｔ）メモリ４０と、切替スイッチ４１（マルチプレクサ
等）とを備えている。各ＦＩＦＯメモリ４０に伝送され
た分割領域毎の信号は、切替スイッチ４１を通して超高
精細な映像信号として合成される。

【００２８】Ｄ／Ａ変換部５では、その合成されたデジ
タルの映像信号をアナログ化して出力信号として出力す
る。

【００２９】（システム動作）次に、本装置の動作を、
図１に基づいて説明する。

【００３０】テレビジョンカメラのＣＣＤ撮像素子から
入力された映像信号は、Ａ／Ｄ変換部１においてＡＤ変
換され、デジタル信号に変換される。そして、デジタル
化された映像信号は、２次元空間的に分割した分割領域
毎に用意されたフィールドメモリ２０に記録される。

【００３１】フィールドメモリ２０に記録された各分割
領域の映像信号は、それぞれの信号処理回路３０で並列
に処理される。

【００３２】その並列処理された各映像信号は、ＦＩＦ
Ｏメモリ４０、切替スイッチ４１を介して、再び１つの
映像信号（全体画面）に合成される。この合成された映
像信号は、Ｄ／Ａ変換されて出力信号として出力され、
超高精細なＣＲＴ等のモニタに表示される。

【００３３】（水平方向に対するのりしろ映像の付加）
次に、映像信号の水平方向に、のりしろ映像を付加する
場合を、図２および図３に基づいて説明する。

【００３４】図２に示す水平ライン１、および、図３に
示すメモリの動作タイミングの例について説明する。

【００３５】図２は、映像信号を２次元領域で分割した
例を示す。

【００３６】ここでは、入力映像信号は、縦２段（垂直
方向Ｙ）、横３段（水平方向Ｘ）の合計６個の分割領域
１００（以下、分割領域１〜６という）に分割されてい
るものとし、各フィールドメモリ２０（以下、フィール
ドメモリ１〜６という）に記録されるものとする。

【００３７】フィールドメモリ１〜６は、分割領域１〜
６と、この分割領域１〜６に隣接する分割領域における
のりしろ映像部分Ｐ（図３中のハッチング領域）とに相
当する記憶容量を持ち、非同期のリード・ライト動作を
可能とする。

【００３８】この場合、のりしろ映像部分Ｐは、水平成
分と垂直成分とに分割される。水平成分におけるのりし
ろ映像部分Ｐは位置Ｘ₁〜Ｘ₃に対応し、垂直成分におけ
るのりしろ映像部分Ｐは位置Ｙ₁（＝水平ラインｅ）〜
Ｙ₃（＝水平ラインｇ）に対応する。

【００３９】図３は、フィールドメモリ２０の動作タイ
ミングの１例を示す。

【００４０】なお、図３に示す各種記号は、以下の内容
を示すものとする。

【００４１】ａ：分割領域１に相当する水平走査期間ｂ：分割領域２に相当する水平走査期間ｃ：分割領域３に相当する水平走査期間ｄ：フィールドメモリの記録／読出し猶予期間Ｄ：隣合う分割領域との重複期間Ｈ：入力映像信号の水平走査期間ｄｄ：任意の遅延時間図２および図３において、まず、フィールドメモリ１に
は、入力映像信号の水平走査期間Ｈの１／３に相当する
期間ａと、分割領域１および分割領域２が重なる期間Ｄ
（のりしろ映像）との画像データ（図２中、ハッチング
領域の位置Ｘ₃までの長さ）を順次記録する。

【００４２】記録後、記録／読み出し猶予期間ｄを経
て、Ｈの期間内に低速で読み出す。読み出された画像デ
ータは、信号処理回路１（信号処理回路３０）へ順次送
られ、演算処理される。

【００４３】その後、クロック速度変換のため、ＦＩＦ
Ｏメモリ１（ＦＩＦＯメモリ４０）に記録され、任意の
タイミングで再び最初の入力映像信号と同じクロック速
度で読み出される。

【００４４】以上と同様な動作をフィールドメモリ２〜
６についても同様に順次実行する。

【００４５】また、フィールドメモリ２においては、隣
り合う分割領域が分割領域１と分割領域３の２つあるの
で、重複期間Ｄは、水平走査期間ｂの前後に２つ付加さ
れる。

【００４６】フィールドメモリ３においては、隣り合う
分割領域が前の分割領域２にあるので、重複期間Ｄは水
平走査期間の前に付加される。

【００４７】以下、フィールドメモリ４，５，６におい
ても、フィールドメモリ１，２，３と同様な動作が実行
される。

【００４８】そして、ＦＩＦＯメモリ１〜６から出力さ
れた画像データは、出力する画像フォーマットに合わせ
て切替スイッチ４１で高速に切り替えられて１つの映像
に合成され、必要に応じてＤ／Ａ変換処理された後、出
力される。

【００４９】（垂直方向に対するのりしろ映像の付加）
次に、映像信号の垂直方向に、のりしろ映像を付加する
場合を、図２および図４に基づいて説明する。

【００５０】図２に示す水平ライン（ｅ−１），ｅ，
ｆ，ｇ，（ｇ＋１）、および、図４に示すメモリの動作
タイミングの例について説明する。

【００５１】なお、図４に示す各種記号は、以下の内容
を示すものとする。

【００５２】ａ：分割領域１，４に相当する水平走査期間ｄ：フィールドメモリの記録／読出し猶予期間Ｄ：隣り合う分割領域との重複期間Ｈ：入力映像信号の水平走査期間ｄｄ：任意の遅延時間ＭＥＭ１（ｅ−１）〜ＭＥＭ４（ｇ＋１）：フィールド
メモリ内の１ライン分のデータＭＥＭ１’（ｅ−１）〜ＭＥＭ４’（ｇ＋１）：ＦＩＦ
Ｏメモリ内の１ライン分のデータそして、図４に示すように、まず、水平ライン（ｅ−
１）が出力されているとき、フィールドメモリ１には、
期間（ａ＋Ｄ）の間の映像データＭＥＭ１（ｅ−１）が
記録される。

【００５３】この映像データは、上記説明と同様に、低
速で読み出され、演算処理され、クロック速度変換後、
映像データＭＥＭ１’（ｅ−１）として出力される。

【００５４】水平ライン（ｅ−１）が出力されている間
には、分割領域１の垂直下方に位置する分割領域４の映
像データを記録するフィールドメモリ４は動作していな
い。

【００５５】水平ラインｅが出力されているときは、フ
ィールドメモリ１および４は、同時に同じタイミングで
映像データＭＥＭ１（ｅ）と映像データＭＥＭ４（ｅ）
とを記録する。このとき、ＭＥＭ１（ｅ）とＭＥＭ４
（ｅ）とは、同じ映像データである。

【００５６】同様に、水平ラインｆが出力されていると
きは、同じ映像データがそれぞれフィールドメモリ１，
４に、ＭＥＭ１（ｆ），ＭＥＭ４（ｆ）として記録され
る。

【００５７】水平ライン（ｇ＋１）が出力されていると
きは、フィールドメモリ１は動作せず、フィールドメモ
リ４にのみ映像データＭＥＭ４（ｇ＋１）として記録さ
れる。

【００５８】以上の動作タイミングでメモリ制御が実行
されることにより、フィールドメモリ１には、水平ライ
ン１から分割領域としての水平ラインｆよりも１ライン
分多い水平ラインｇ（図２の位置Ｙ₃）までの映像デー
タが記録されることになる。

【００５９】一方、フィールドメモリ４には、分割領域
である水平ラインｆよりも１ライン分前の水平ラインｅ
（図２の位置Ｙ₁）から水平ラインｈまでの映像データ
が記録されることになる。

【００６０】また、上述したメモリ制御の動作タイミン
グは、フィールドメモリ２および５、さらには、フィー
ルドメモリ３および６においてもそれぞれ同様に実行さ
れる。

【００６１】なお、各メモリに重複して記録される隣り
合う分割領域のライン数は、水平ラインｆに対して水平
ラインｅ又は水平ラインｇの１ラインとして説明した
が、実際にはそれ以上でもよい。

【００６２】以上により、各メモリに重複して記録され
た画像データが、のりしろ映像が付加された映像信号と
なる。

【００６３】（演算処理）次に、演算処理について説明
する。

【００６４】図５は、空間フィルタ処理等の２次元画像
演算処理を行う場合、計算の結果出力される領域よりも
１次元的又は２次元的により広い領域の被計算映像信号
が、のりしろ映像が付加された映像信号として必要な理
由を説明するものである。

【００６５】例として、空間エンハンスフィルタを実現
する場合、その計算式の１例は、以下のようになる。

【００６６】Ｏ（ｘ，ｙ）＝２＊Ｍ（ｘ，ｙ）−｛Ｍ（ｘ，ｙ−１）＋Ｍ（ｘ−１，ｙ）＋Ｍ（ｘ＋１，ｙ）＋Ｍ（ｘ，ｙ＋１）｝／４ …（１）ただし、Ｏ（ｘ，ｙ）：計算結果Ｍ（ｘ，ｙ）：被計算画素データ（ｘ，ｙ）：空間座標ｘは右方向，ｙは下方に行くに従って増加するこのように、映像信号の空間位置（ｘ，ｙ）に対する２
次元画像処理を行う場合、空間位置（ｘ，ｙ）の周りの
位置（ｘ，ｙ−１）、（ｘ−１，ｙ）、（ｘ＋１，
ｙ）、（ｘ，ｙ＋１）などの映像信号が必要となる。す
なわち、２次元画像処理には、処理の結果得られる領域
よりも広い領域の入力映像信号が必要である。このよう
な理由から、のりしろ映像を付加させる。

【００６７】［第２の例］本発明の第２の実施の形態
を、図６および図７に基づいて説明する。なお、前述し
た第１の例と同一部分については、その説明を省略し、
同一符号を付す。

【００６８】本例では、図６に示すように、領域分割部
２内のフィールドメモリ２０の前段に、ＦＩＦＯメモリ
２１をさらに設けて構成したものである。図７は、本シ
ステムにおける動作タイミングの例を示す。なお、図
中、記号ｄは、ＦＩＦＯメモリ２１の記録／読出し猶予
期間である。その他の記号は、前述した図３の動作タイ
ミングと同様である。

【００６９】このＦＩＦＯメモリ２１を設けたことによ
り、フィールドメモリ２０の動作速度も低速にすること
が可能となる。

【００７０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
並列信号処理部の入力側に設けられたメモリに対して、
テレビジョンカメラから得られたデジタルの映像信号の
書込みを制御して２次元空間的に任意の領域に分割し、
各分割領域毎に映像信号を並列に信号処理するようにし
たので、より解像度の高いテレビジョンカメラにおいて
も高速で信号処理を行うことができ、また、解像度の低
いテレビジョンカメラにおいても各信号処理回路の動作
速度を低く抑えることができ、これにより、映像信号の
高速処理を実現すると共に、汎用ＬＳＩを用いて装置の
小型化を図ることができる。

【００７１】また、本発明によれば、各分割領域に隣接
する分割領域の一部の映像信号をのりしろ映像として付
加したので、本来の分割領域の周囲にのりしろ映像を有
することから、空間フィルタなどの２次元信号処理を行
っても分割領域画像端部において信号処理の影響を受け
るようなことがなく、これにより、超高精細な撮像シス
テムを構成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態であるシステム構成
を示すブロック図である。

【図２】映像信号を２次元領域で分割した例を示すブロ
ック図である。

【図３】映像の水平方向に隣合うフィールドメモリの動
作タイミングを示す説明図である。

【図４】映像の垂直方向に隣合うフィールドメモリの動
作タイミングを示す説明図である。

【図５】２次元画像処理の例を示す説明図である。

【図６】本発明の第２の実施の形態であるシステム構成
を示すブロック図である。

【図７】図６に示したシステムにおけるフィールドメモ
リの動作タイミングを示す説明図である。

【符号の説明】

１Ａ／Ｄ変換部２領域分割部３並列信号処理部４領域合成部５Ｄ／Ａ変換部２０フィールドメモリ２１ＦＩＦＯ３０信号処理回路４０ＦＩＦＯ４１切替スイッチ１００分割領域

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】映像信号をデジタル変換後に並列的に処
理する装置であって、前記デジタル変換後の映像信号を、画素配列方向である
水平方向および該水平方向に直交する垂直方向に分割し
て２次元空間的な複数の分割領域を形成する領域分割手
段と、前記各分割領域に隣接する隣接分割領域の一部の映像を
のりしろ映像として、当該各分割領域の映像信号に付加
する付加手段と、前記分割領域の分割数に対応した数を有し、かつ、前記
のりしろ映像が付加された映像信号の信号量に対応した
記憶領域を有する複数のメモリと、前記各メモリに記憶された前記のりしろ映像が付加され
た映像信号を、当該各メモリに対応した前記分割領域毎
に並列して信号処理する並列信号処理手段と、前記並列して信号処理された各のりしろ映像が付加され
た映像信号を、映像出力用として合成する映像合成手段
とを具えたことを特徴とする信号処理装置。
【請求項２】前記付加手段によって、前記分割領域の
一部の映像信号をのりしろ映像として付加することによ
り、前記分割領域よりも、水平方向、垂直方向、又はそ
の両方向に対して広い領域の映像信号を用いて信号処理
を行うことを特徴とする請求項１記載の信号処理装置。
【請求項３】前記複数のメモリを、複数のフィールド
メモリ又はＦＩＦＯメモリとフィールドメモリの組み合
わせにより構成し、前記映像信号を当該メモリに記録するタイミングを分割
領域毎にずらしていくとき、各メモリの記録タイミング
を分割領域よりも前後に広いタイミングで取り込むこと
により、分割領域より広い領域の映像信号を各メモリに
取り込むことを特徴とする請求項１又は２記載の信号処
理装置。
【請求項４】前記映像信号は、撮像装置から得られた
超高精細映像信号であることを特徴とする請求項１ない
し３のいずれかに記載の信号処理装置。