JP2007174098A - 映像処理装置及びコンピュータプログラム - Google Patents

映像処理装置及びコンピュータプログラム Download PDF

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Abstract

【課題】高速撮影においてテレビジョンの標準規格で画像を記録し,または,再生することが可能な映像処理装置,コンピュータプログラムを提供する。
【解決手段】上記映像処理装置は,第1の周期で被写体を撮像し第1の画像を生成する撮像手段(111)と;上記撮像手段により生成された第1の画像を複数並べて,第2の画像(301)を生成する画像生成手段(113,127)と;上記画像生成手段により順次に生成される第2の画像を第2の周期で記憶する記憶手段(128)とを備え,上記第2の周期は第1の周期より長く,第2の画像は所定のテレビジョン規格で定められた画像である。
【選択図】図1

Description

本発明は映像処理装置にかかり,特に,高速撮影可能な映像処理装置及びコンピュータプログラムに関する。
近年,ディジタル技術の進展に伴い,通常より高速度で撮像する高速撮影が可能となっている。例えば,野球やゴルフなどのスポーツにおいて,プレイヤーのフォームの様子をスローモーション再生することなど活用されてきている。
高速撮影を行う場合,標準のテレビジョン信号に対しその倍速度分の周波数帯域を持つ信号を撮像によって得る必要がある。例えば,走査速度を3倍速で撮像をする場合には,カメラの出力として標準テレビジョン信号の3倍のデータレートが必要である(例えば,特許文献1,参照)。
特開平6−169419号公報
しかしながら,カメラから出力されるテレビジョン信号は通常のビデオ信号のフォーマットとは異なるため汎用性がなく,信号を伝送する伝送手段や,画像を記録する記録手段が高速撮影専用の撮像装置であった。また,かかる撮像装置の構成は大規模であり,かつ,コストが非常に高いという問題があった。
また,高速撮影で記録された画像には互換性がないため,再生装置によっては,その高速撮影で記録された画像を再生できず,利用者は画像を確認することができない場合があった。
本発明は,上記問題点に鑑みてなされたものであり,本発明の目的は,高速撮影においてテレビジョンの標準規格で画像を記録し,または,再生することが可能な,新規かつ改良された映像処理装置,コンピュータプログラムを提供することである。
上記課題を解決するため,第1の周期で被写体を撮像し第1の画像を生成する撮像手段と;撮像手段により生成された第1の画像を複数並べて,第2の画像を生成する画像生成手段と;画像生成手段により順次に生成される第2の画像を第2の周期で記憶する記憶手段とを備え,上記第2の周期は上記第1の周期より長く,上記第2の画像は所定のテレビジョン規格で定められた画像であることを特徴とする映像処理装置が提供される。
上記第2の画像は,HD(High Definition)画像でもよい。なお,上記HD画像は,例えば,1920×1080画素又は1280×720画素などの画像である。
上記第2の画像には,上記第1の画像が左から右に順に一列に配列されたユニットが1又は2組以上含まれるように構成しても良い。かかる構成により第2の画像に対する視認性が向上する。
上記課題を解決するために,本発明の別の観点によれば,コンピュータを,請求項1又は2に記載の映像処理装置として機能せしめることを特徴とするコンピュータプログラムが提供される。
また,上記課題を解決するために,本発明の別の観点によれば,第1の周期で被写体が撮像されることにより第1の画像が生成され,その第1の画像が複数並べられることで生成される第2の画像を第2の周期で読み出す第2画像読出手段を備え,上記第2の周期は上記第1の周期より長く,上記第2の画像は,所定のテレビジョン規格で定められた画像であることを特徴とする映像処理装置が提供される。
上記第2の画像には,上記第1の画像が左から右に順に一列に配列されたユニットが1又は2組以上含まれるように構成されても良く,また,上記第2の画像は,HD画像でもよい。
上記映像処理装置は,上記第2の画像に含まれる上記第1の画像を順に読み出す第1画像読出手段をさらに備えるようにしてもよい。
上記映像処理装置は,上記第1画像読出手段により読み出された上記第1の画像の解像度を所定の解像度に変換する解像度変換手段をさらに備えるようにしてもよい。なお,所定の解像度は,例えば,SD(Standard Definition)画像の解像度等を例示することができる。かかる構成により,SD画像を表示可能な広く普及しているTV等に変換後の第1の画像を表示することができる。
上記課題を解決するために,本発明の別の観点によれば,コンピュータを,請求項4〜7に記載の映像処理装置として機能せしめることを特徴とするコンピュータプログラムが提供される。
以上説明したように,本発明によれば,高速撮影においてテレビジョンの標準規格で画像を記録し,又は,再生することが可能となる。
以下,本発明の好適な実施の形態について,添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお,以下の説明及び添付図面において,略同一の機能及び構成を有する構成要素については,同一符号を付することにより,重複説明を省略する。
(映像記録装置101について)
まず,図1を参照しながら,本実施の形態にかかる映像記録装置101について説明する。なお,図1は,本実施の形態にかかる映像記録装置101の概略的な構成を示すブロック図である。
図1に示す映像記録装置101は,被写体を撮像することで生成された画像を記録することが可能な装置である。
なお,本実施の形態では,記録される画像は標準規格であるHDの場合を例に挙げて以下に示す。また,ここでのHD規格は,水平方向に1920画素,垂直方向に1080画素の1080/60iのインターレース画像の場合を例に挙げて説明する。
図1に示すように,映像記録装置101は,撮像部111と,同期信号発生回路112と,制御部113と,映像信号増幅器114と,A/D変換部115と,映像信号処理部116と,切替スイッチ117と,メモリ127と,記録部128とを備えている。
撮像部111は,ズームやワイド撮影機能などを具備し,同期信号発生回路112からの同期信号に従い,映像信号増幅器114に映像信号を出力する。また,撮像部111は,撮像素子(撮像デバイス)を少なくとも備えている。
また,上記撮像素子は,受光面に2次元的に設けられた光電変換素子からなる複数の画素により,被写体から受光した光学像を光電変換して電気的な映像信号として出力することが可能である。例えば,撮像素子は,多種からなるCCDなどの固体撮像デバイスが挙げられる。
上記同期信号発生回路112は,撮像部111で撮像する際の基準となるフレーム周波数を基に同期信号を発生する。例えば,同期信号発生回路112が生成する同期信号は,通常のHDのフレーム周波数は略30Hzであり,高速撮影では,例えば,かかる30Hzの所定数倍(30×6=180Hzなど)のフレーム周波数である。
上記制御部113は,映像記録装置101の撮像部111,同期信号発生回路112,映像信号増幅器114,A/D変換部115,映像信号処理部116,切替スイッチ117,メモリ127,および記録部128の処理を制御する。
上記映像信号増幅器114は,高速撮影時には,撮像部111から出力された信号を,通常のHD撮像時よりもゲインを上げてA/D変換部115に出力する。かかるゲインを上げるのは,高速撮影では撮像素子のチャージが短く画像が暗くなるためである。
上記A/D変換部115は,映像信号増幅器114により出力された映像信号をアナログ信号からディジタル信号にA/D変換した映像信号を,映像信号処理部116に出力する。
上記映像信号処理部116は,A/D変換部115により出力されたRGBの映像信号に対して映像処理を施す。当該映像処理は,例えば,A/D変換部115により出力されたRGBの映像信号をY/Pb/PrのHD標準映像信号に変換などすることである。
上記切替スイッチ117は,映像信号を一旦メモリ127に出力するか,そのまま記録部128に出力するか,双方のどちらかを制御部113による切替制御で切り替えることができる。なお,メモリ127に映像信号を出力することで,マルチ画像を生成し,そのマルチ画像を記録部128に出力することができるが,詳細は後述する。
上記メモリ127は,所定大きさの記憶領域を有する記憶手段である。上記メモリ127は,映像信号処理部116から出力されてくる画像を記憶する。
上記映像信号処理部116により映像信号処理が施された映像信号は,HDのディジタル画像を記録可能な記録部128に伝送される。記録部128は,例えば,自装置内に磁気ディスクや半導体メモリ等の記憶手段を備えて,その記憶手段にHDの映像情報などを記憶しても良いし,記録部128に装脱着可能な記録媒体(テープ,光学ディスク,磁気ディスク,または半導体メモリなど)に記録部128が記録しても良い。
次に,図2を参照しながら,本実施の形態にかかる撮像画像について説明する。なお,図2は,本実施の形態にかかる撮像画像の概略的な構成を示す説明図である。
図2に示すように,撮像部111により通常に撮像された画像は,1920×1080からなるHD規格の画像201となる。
また,図2に示すように,高速撮影の場合,撮像部111により撮像された画像は,640×480のVGA相当の画像203となる。
例えば,撮像部111に備わる撮像素子のうち中央部分の640画素(水平方向)×480画素(垂直方向)のみが撮像部111により読み出されるように同期信号発生回路112の同期信号を変更すれば,画素の読み出し周波数はHDの周波数と変わらずに,フレーム周波数を6倍にして上記画像203を読み出すことが可能になる。これにより,6倍速の高速撮影が実現できる。光学的には,640×480の撮像エリアに合うように,例えば,撮像部111のズーム量をワイド側に調整する。
したがって,高速撮影の場合,撮像部111は,被写体を撮像し画像203の映像信号を映像信号増幅器114に出力する。さらに,映像信号増幅器114により出力された画像は,上述の通り,A/D変換部115と映像信号処理部116を介して,メモリ127に出力される。
なお,本実施の形態にかかる映像記録装置101では,例えば,通常撮影又は高速撮影のどちらの撮像モードを選択するかを利用者から入力ボタンなどで指示を受け付けると,制御部113が撮像部111等の各部に高速撮影又は通常撮影の指示をする。
また,本実施の形態にかかる映像記録装置101は,通常撮影又は高速撮影のどちらかの撮像・画像記録が可能な装置である場合を例に挙げて説明したが,かかる例に限定されず,例えば,映像記録装置101は,高速撮影・画像記録のみ可能な装置である場合でも実施可能である。
(マルチ画像について)
次に,図3Aを参照しながら,本実施の形態にかかるマルチ画像について説明する。なお,図3Aは,本実施の形態にかかるマルチ画像の概略的な構成の一例を示す説明図である。
高速撮影を記録する場合,記録部128による記録処理の前に,メモリ127を用いて制御部113により,例えば図3Aに示すような複数枚画像203が埋め込まれた1枚のマルチ画像301が作成される。
より具体的には,図2で上述した通り640×480の画像203が,1枚の画像にA領域,B領域,C領域,…の順にF領域まで6枚の画像203−1〜画像203−6が配置されてマルチ画像301が生成される。なお,図3Aに示すように,画像301は,1920×1080からなるHDの画像であるため,画像201を6枚配置しても多少の画像領域に余りが生じる。
上記マルチ画像301を通常のHDの画像と同様に,記録部128で記録する。
なお,図3Aに示すように,本実施の形態にかかるマルチ画像301は,6枚の画像203が含まれる場合を例に挙げて説明したが,マルチ画像301は,1又は2枚以上の画像203を含むことができる。
さらに,図3Aに示すように,マルチ画像301には,横一列に3枚の画像203からなるユニットが上下に2組存在する場合を例に挙げて説明したが,かかる例に限定されず,例えば,マルチ画像301には,横一列に1又は2枚以上の画像203からなるユニットが上下に1又は2組以上存在する場合でも実施可能である。
上記図3Aに示すマルチ画像301以外にも,例えば,図3B(a)のように,上下又は左右の画像203と重ならないように4枚の画像203を含んだマルチ画像301や,図3B(b)のように,上下又は左右の画像203と重ならないように6枚の画像203を含んだマルチ画像301などでもよい。
本実施の形態に係る映像記録装置101には,以下に示すような優れた効果が存在する。
(1)通常撮影または高速撮影のどちらであっても,記録部128により標準規格としてのHDの画像(高速撮影時にはマルチ画像301)を記録することができる。
(2)記録部128は,HD画像であるマルチ画像301を記録するため,記録機構が複雑化せず,映像記録装置101の大規模化を防ぎ,製作コストを低減することができる。
(3)従来では,高速撮影の際,ビットリダクションが行われるため,記録レートを落とす必要があり,画質が悪かったが,本実施の形態に係る映像記録装置101では,画質を落とさずに,高速撮影できる。
(映像再生装置102について)
まず,図4を参照しながら,本実施の形態にかかる映像再生装置102について説明する。なお,図4は,本実施の形態にかかる映像再生装置102の概略的な構成を示すブロック図である。
図4に示す映像再生装置102は,既に記録された画像を再生し,その画像をディスプレイ装置等に該当する表示部(画面)に出力することが可能な装置である。なお,本実施の形態に係る画像は,動画像などを例示することができる。
また,本実施の形態では,記録される画像はHDの場合を例に挙げて以下に示す。また,ここでのHD規格は,水平方向に1920画素,垂直方向に1080画素の1080/60iのインターレース画像の場合を例に挙げて説明する。
図4に示すように,映像再生装置102は,制御部113aと,切替スイッチ117aと,メモリ127aと,再生部131と,解像度変換部133と,ビデオエンコーダ135と,DAC137(137−1,137−2)とを備えている。
上記制御部113aは,映像再生装置102の切替スイッチ117a,メモリ127a,再生部131,解像度変換部133,ビデオエンコーダ135,およびDAC137の処理を制御する。
上記切替スイッチ117aは,再生部131により読み出された映像信号を一旦メモリ127aに出力するか,そのままDAC137−1に出力するか,双方のどちらかを制御部113aによる切替制御で切り替えることができる。なお,メモリ127aにマルチ画像301を出力することで,映像再生装置102では,マルチ画像301に含まれる画像203各々を取り出して,その画像をDAC137−2に出力することができるが,詳細は後述する。
上記解像度変換部133は,マルチ画像301に含まれる各々の画像203が伝送されてくると,その画像203の解像度を変換する。例えば,上記解像度変換部133は,メモリ127aから出力された上記640×480画素の画像203の水平方向の解像度を変換し,720×480画素の画像に変換することができる。つまり,上記解像度変換部133により画像203から変換された画像は,テレビジョンの標準規格であるNTSC信号の画像に相当する。
上記再生部131は,例えば,自装置内に磁気ディスクや半導体メモリ等の記憶手段を備え,その記憶手段に記録されたHDのマルチ画像301などの画像を読み出しても良いし,再生部131に装脱着可能な記録媒体(テープ,光学ディスク,磁気ディスク,または半導体メモリなど)に記録された画像を再生部131が読み出しても良い。
上記DAC137は,上記ビデオエンコーダ135により表示部に出力可能なように映像信号が変換されると,その映像信号をディジタル信号からアナログ信号に変換した映像信号を,表示部(図示せず)に出力する。上記表示部の画面には,当該画像が出力され,映像再生装置102は,映像を再生することができる。
なお,上記表示部は,例えば,テレビジョン(TV)又は液晶ディスプレイ装置などが例示され,動画像や音声のほか,静止画像などを出力することが可能である。
より具体的には,DAC137−1は,ディジタル信号をアナログからなるY/Pb/Prのコンポーネント信号に変換し,HD画像として出力する。DAC137−2は,ディジタル信号をアナログ信号に変換し,SDの映像信号であるY/Cb/Crのコンポジット信号や,Y/Cのコンポジット信号として出力する。
図5(a)に示すように,通常再生モードでは,HD画像として,1フレームあたり2フィールド画像からなるフレーム画像が順番に画面上に出力される。
即ち,図5(a)に示すように,1フレーム目のフィールド画像1−1,フィールド画像1−2,次に2フレーム目のフィールド画像2−1,フィールド画像2−2,…のように順に再生される。
また,高速撮影した各画像203を再生する高速撮影再生モードでは,通常再生の1/6の再生速度でスローモーション再生が行われる。
即ち,図5(b)上段に示すように,フィールド画像1−1とフィールド画像1−2からなるフレーム画像が6回繰り返して出力される。この1フレームのマルチ画像301から,図5(b)下段に示すように,順に画像203を切り出して読み出すことで,マルチ画像301に存在する6枚全ての画像203が順番に再生される。
なお,図5は,本実施の形態にかかる映像再生装置102による通常再生又は高速撮影再生の概略を示す説明図である。
上述したように,メモリ127aから読み出された640×480画素の画像203は,解像度変換部133により,水平方向の解像度の変換がされる。したがって,例えば,720×480画素の映像信号,即ち標準規格のテレビジョン信号であるNTSC信号に変換すれば,SD画像を容易に再生することができる。こうしてNTSC信号にエンコードすることにより,SD品質の高速撮影画が得られることになる。
なお,本実施の形態にかかる映像再生装置102では,1920×1080/60iのシステムを用いて,6倍の高速撮影を720×480/60iのNTSC信号で出力するシステムを例に挙げて説明したが,かかる例に限定されず,例えば,映像再生装置102では,1920×1080/50iの画像を用いて,640×480画像203を水平方向と垂直方向の解像度を変換して720×576/50iのPAL信号として出力する場合などでも実施可能である。
なお,本実施の形態にかかる映像再生装置102のように,高速撮影再生モードに対応しておらずスローモーション再生できない再生装置などの場合でも,再生装置は,上記通常再生モードでマルチ画像301をそのままHDの画像として画面上に出力することができる。
本実施の形態に係る映像再生装置102には,以下に示すような優れた効果が存在する。
(1)再生部131が読み出す画像がHD画像であるため,映像再生装置102のシステムが大規模になるのを防ぎ,製作コストを低減することができる。
(2)高速撮影再生モードに対応していない再生装置でも,記録された画像がHD画像であるため,利用者は,HD対応の再生装置であれば,記録内容を確認することができる。
(3)高速撮影した各画像203に対してはビットリダクションが行われていないため,画面上に表示される映像の画質の向上化が図れる。
なお,上述した一連の処理は,専用のハードウェアにより行うこともできるし,ソフトウェアにより行うこともできる。一連の処理をソフトウェアによって行う場合には,そのソフトウェアを構成するプログラムが,汎用のコンピュータやマイクロコンピュータ等の情報処理装置にインストールされ,上記情報処理装置を映像記録装置101及び/又は映像再生装置102として機能させる。
以上,添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが,本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば,特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例を想定し得ることは明らかであり,それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
上記実施形態においては,映像記録装置101は,被写体を撮像することで生成された画像を記録することが可能な場合を例にあげて説明したが,本発明はかかる例に限定されない。例えば,映像記録装置101は,上記記録機能とともに,記録された画像をディスプレイ装置等の出力装置に出力する再生機能とを備えてもよい。
また,上記実施形態においては,映像再生装置102は,記録された画像をディスプレイ装置等の出力装置に出力する再生することが可能な場合を例にあげて説明したが,本発明はかかる例に限定されない。例えば,映像再生装置102は,上記再生機能とともに,被写体を撮像することで生成された画像を記録する記録機能とを備えてもよい。
また,上記実施形態においては,映像記録装置101に備わる撮像部111,同期信号発生回路112,制御部113,映像信号増幅器114,A/D変換部115,映像信号処理部116,切替スイッチ117,メモリ127,および記録部128はハードウェアからなる場合を例にあげて説明したが,本発明はかかる例に限定されない。例えば,上記撮像部111,同期信号発生回路112,制御部113,映像信号増幅器114,A/D変換部115,映像信号処理部116,切替スイッチ117,メモリ127,または記録部128のうち少なくとも一つは,1又は2以上のモジュールまたはコンポーネントから構成されるプログラムの場合であってもよい。
また,上記実施形態においては,映像再生装置102に備わる制御部113a,切替スイッチ117a,メモリ127a,再生部131,解像度変換部133,ビデオエンコーダ135,およびDAC137はハードウェアからなる場合を例にあげて説明したが,本発明はかかる例に限定されない。例えば,上記制御部113a,切替スイッチ117a,メモリ127a,再生部131,解像度変換部133,ビデオエンコーダ135,またはDAC137のうち少なくとも一つは,1又は2以上のモジュールまたはコンポーネントから構成されるプログラムの場合であってもよい。
本発明は,高速撮影可能な映像処理装置又はコンピュータプログラムなどに適用可能である。
本実施の形態にかかる映像記録装置の概略的な構成を示すブロック図である。 本実施の形態にかかる撮像画像の概略的な構成を示す説明図である。 本実施の形態にかかるマルチ画像の概略的な構成の一例を示す説明図である。 本実施の形態にかかるマルチ画像の概略的な構成の変形例を示す説明図である。 本実施の形態にかかる映像再生装置の概略的な構成を示すブロック図である。 本実施の形態にかかる映像再生装置による通常再生又は高速撮影再生の概略を示す説明図である。
符号の説明
101 映像記録装置
102 映像再生装置
111 撮像部
112 同期信号発生回路
113 制御部
114 映像信号増幅器
115 A/D変換部
116 映像信号処理部
117 切替スイッチ
127 メモリ
128 記録部
131 再生部
133 解像度変換部
135 ビデオエンコーダ
137 DAC

Claims (8)

  1. 第1の周期で被写体を撮像し第1の画像を生成する撮像手段と;
    前記撮像手段により生成された第1の画像を複数並べて,第2の画像を生成する画像生成手段と;
    前記画像生成手段により順次に生成される前記第2の画像を第2の周期で記憶する記憶手段と;
    を備え,
    前記第2の周期は前記第1の周期より長く,前記第2の画像は所定のテレビジョン規格で定められた画像であることを特徴とする,映像処理装置。
  2. 前記第2の画像は,HD画像であることを特徴とする,請求項1に記載の映像処理装置。
  3. コンピュータを,請求項1又は2に記載の映像処理装置として機能せしめることを特徴とする,コンピュータプログラム。
  4. 第1の周期で被写体が撮像されることにより第1の画像が生成され,その第1の画像が複数並べられることで生成される第2の画像を第2の周期で読み出す第2画像読出手段を備え,
    前記第2の周期は前記第1の周期より長く,前記第2の画像は,所定のテレビジョン規格で定められた画像であることを特徴とする,映像処理装置。
  5. 前記第2の画像は,HD画像であることを特徴とする,請求項4に記載の映像処理装置。
  6. 前記第2の画像に含まれる前記第1の画像を順に読み出す第1画像読出手段をさらに備えることを特徴とする,請求項4又は5に記載の映像処理装置。
  7. 前記第1画像読出手段により読み出された前記第1の画像の解像度を所定の解像度に変換する解像度変換手段をさらに備えることを特徴とする,請求項6に記載の映像処理装置。
  8. コンピュータを,請求項4〜7のいずれかに記載の映像処理装置として機能せしめることを特徴とする,コンピュータプログラム。
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