JP2703687B2 - 電子ズーム方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、入力した画像信号から
電子的にズームされた画像信号を得るための電子ズーム
方式に関するものであり、例えば、一般住宅や集合住宅
において、来客の顔や姿をテレビカメラで撮影し、住宅
内でモニター確認することのできるテレビインターホン
に利用するのに適するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のテレビインターホンでの撮像範囲
は水平角度で６０度、垂直角度で４５度程度であり、来
客の身長の高低や動きがあると、住宅内の使用者が見た
い部位を見れないという欠点があった。そこで、テレビ
カメラのレンズを広角にして撮像範囲を拡大することが
考えられるが、ただ単にレンズを広角にしただけでは来
客の顔などの最も見たい対象が逆に小さくなって見にく
くなるので、広角レンズが捉えた画像の一部を電子的に
ズーム拡大して表示する方式が提案されている。この電
子ズームを実現するためには、電子ズームしたい領域の
画像をフレームメモリと呼ばれる専用メモリに一時記憶
させて、それを画面全体に拡大して読み出せば良い。

【０００３】我が国のテレビジョン方式（ＮＴＳＣ規
格）では、２枚のフィールド（奇フィールドと偶フィー
ルドのペア）のインターレース（飛び越し走査）によ
り、１枚のフレームを構成することとなっており、汎用
のＣＣＤなどの撮像手段やモニターテレビもこれに従う
タイミングで動作するものが殆どなので、電子ズームす
る場合にも、インターレースを行う必要がある。

【０００４】一方、近年、フィールドメモリと呼ばれる
安価で標準的なＬＳＩが利用可能であるが、これは図３
に示すように、入力画像データの１ライン分のシリアル
メモリよりなる入力ラインメモリＭｉと、出力画像デー
タの１ライン分のシリアルメモリよりなる出力ラインメ
モリＭｏを入力側と出力側に独立して有しており、１ラ
イン単位で本体のダイナミックメモリアレイＭａに対し
て書き込み／読出しの操作を行うものである。このよう
にすれば、ライン単位のアクセスとなるので、高速の画
像データを１個ずつ書き込み／読出しする必要がなくな
り、内部のメモリアレイはそれほど高速のものを使わな
くても済む。この種のメモリを利用してインターレース
方式の電子ズームの機能を実現できれば、安価で簡便な
構成にできるので、好都合である。電子ズームのために
は、ズームしたい部位の画像データを一旦フィールドメ
モリに記憶させ、これを画面全体に読出して表示すれば
良い。しかし、この処理はリアルタイムに行われる必要
があるので、現在のフレームの書き込みと以前に書き込
んだフレームの読出しを並行して行わなければいけな
い。単純には、インターレースのタイミングで入力され
る画像データをそのままフィールドメモリに入力するこ
ととし、書き込みの直前に１フレーム前の画像データを
読み出せば良い（以下、「フレーム単位処理」という）
が、ズーム動作をさせる場合には書き込みと読み出しで
は場所とタイミングを変える必要があるので、不都合が
生じる。

【０００５】例えば、図４において、ズームしたい領域
Ｚを画面全体に拡大ズームする場合、領域Ｚの画像デー
タをフィールドメモリに取り込む。領域Ｚの１ラインず
つの画像データは、図２に示すフィールドメモリの入力
用ラインメモリＭｉに１画素ずつ入力され、１ラインの
入力を完了すれば、それらをまとめてメモリアレイＭａ
に転送する。これをズームしたい領域Ｚの全体にわたっ
て行い、１フレーム時間の後、この逆の操作で読み出し
を行う。このとき、ズームしたい領域Ｚの最後の画素Ｌ
が書き込まれるタイミングを１フィールド期間の初めか
ら測定してＴ（Ｌ）とすると、図５に示すようになる。
（現在のフィールドは奇フィールドと仮定するが、偶フ
ィールドでも同様である。）さて、この最後の画素Ｌの
データは、図４に示すように、次のフレームで読み出さ
れるわけであるが、電子ズームを行うために、画素Ｌの
読み出されるタイミングＴ’（Ｌ）は明らかにフィール
ド期間の最後になる。しかし、このとき同一のフィール
ド内で次のフレームのズーム領域のデータを書き込む必
要があり、ズーム領域が変化しないとすれば、このタイ
ミングは前フレームと同様にＴ（Ｌ）となる。ここで、
現フレームの書き込みのタイミングＴ（Ｌ）は前フレー
ムの読み出しのタイミングＴ’（Ｌ）よりも早いから、
タイミングＴ’（Ｌ）で前フレームのデータを読み出す
以前に、タイミングＴ（Ｌ）において現フレームのデー
タが書き込まれてしまい、前フレームのデータは消され
てしまうことになる。したがって、１フレーム後に読み
出すフレーム単位処理では、電子ズームを実現すること
ができない。

【０００６】次に、１つのフィールドで書き込んだデー
タを次のフィールドで読み出すフィールド単位処理につ
いて考えてみる。図６乃至図８にフィールド単位処理の
様子を示す。図６（ａ）に示したのは、ＮＴＳＣ規格に
よるフィールドｔにおけるインタレース画像の一例であ
る。ＮＴＳＣ規格では、走査線数は５２５本と定められ
ており、一般に走査線番号で１０番から２６２番が奇フ
ィールド、２７３番から５２５番が偶フィールドを構成
する。その他の走査線は帰線期間となる。インタレース
を行うので、偶フィールドの２７３番から５２５番の走
査線はそれぞれ奇フィールドの走査線の間に位置する。
図６（ｂ）にフィールドメモリの動作を示す。電子ズー
ムを行うのであれば、フィールドメモリに格納するのは
ズーム領域だけで良いが、ここでは説明を容易にするた
め、全領域を格納することとする。フィールドｔにおけ
る画像データは対応するメモリ領域に格納されると同時
に１フィールド前（ｔ−１）に格納された偶フィールド
のデータが読み出されるが、このとき単純に読み出す
と、図６（ｃ）のように、２７３番を先頭に５２５番ま
でのデータが出力画像に読み出される。図７（ｄ）〜
（ｆ）に、その次のフィールド（ｔ＋１）の様子を示
す。図６（ａ）〜（ｃ）及び図７（ｄ）〜（ｆ）を通し
て１フレームを構成するわけであるが、これにより得ら
れる図６（ｃ）の出力画像と図７（ｆ）の出力画像の合
成画像を図８（ｇ）に示す。図８（ｇ）の合成画像と、
図６（ａ）又は図７（ｄ）の標準フレーム構成の入力画
像を比較してみると、明らかに奇フィールドと偶フィー
ルドの走査線の構成が逆になっていることが分かる。こ
のことは画像が正しい構成で表示されず、斜め線はギザ
ギザになり、動きのある画像が不自然になるということ
を意味している。このように、単純なフィールド単位処
理では不都合が生じる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述のよう
な点に鑑みてなされたものであり、その目的とするとこ
ろは、標準的なフィールドメモリを用いてリアルタイム
の電子ズーム機能を実現する際に、走査線が不正な配列
になって、画像表示へ悪影響を及ぼすことを回避するこ
とにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の電子ズーム方式
にあっては、上記の課題を解決するために、奇フィール
ドと偶フィールドを飛び越し走査するテレビジョン方式
において、図１に示すように、入力した画像信号から同
期信号を抽出する同期分離手段１と、画像信号をデジタ
ル化するＡ／Ｄ変換手段２と、２枚のフィールドメモリ
により構成されるフレームメモリ３と、このフレームメ
モリ３の出力をアナログ化するＤ／Ａ変換手段４と、同
期信号に基づいて奇フィールドと偶フィールドのうち一
方の期間では、フレームメモリを構成する第１のフィー
ルドメモリに入力画像を水平ライン単位で書き込むと共
に、フレームメモリを構成する第２のフィールドメモリ
から水平ライン単位で読み出した画像信号を入力画像に
対して１水平走査期間遅れたタイミングで走査される画
像信号として出力し、奇フィールドと偶フィールドのう
ち他方の期間では、フレームメモリを構成する第２のフ
ィールドメモリに入力画像を水平ライン単位で書き込む
と共に、フレームメモリを構成する第１のフィールドメ
モリから水平ライン単位で読み出した画像信号を入力画
像と同じタイミングで走査される画像信号として出力す
るように、フレームメモリ３への水平ライン単位の書き
込み／読出しのタイミングを奇フィールドと偶フィール
ドで切り替えて、奇フィールドと偶フィールドを入力画
像と同じ順番で飛び越し走査するズーム画像がフレーム
メモリ３から得られるように、フレームメモリ３の書き
込み／読出しを制御するフレームメモリ制御手段５とを
有することを特徴とするものである。

【０００９】また、図２に示すように、広角レンズを装
着したテレビカメラ６及び来客の音声を集音するマイク
ロホン７を有する子器８と、子器８からの画像信号と音
声信号を伝送する信号伝送系９と、子器８からの画像を
表示するモニターテレビ１０及び子器８からの音声を出
力するスピーカ１１を有する親器１２からなるテレビイ
ンターホンにおいて、図１に示す構成の電子ズーム手段
１３を親器１２に備えることが好ましい。

【００１０】

【作用】図９〜１１に本発明の作用を示す。ここでは、
標準的なフィールドメモリを用いて１フィールド前の画
像データを読み出すフィールド単位処理を行うものとす
る。まず、奇フィールドにおいては、図９（ａ），
（ｂ）に示すように、奇フィールド中のデータが対応す
るフィールドメモリの対応するラインに格納されなが
ら、同時に、図９（ｃ）に示すように、前フィールドで
格納された偶フィールドのデータが読み出される。この
とき、フレームメモリ制御手段５は偶フィールドのデー
タを１ライン遅延させて読み出す。つまり、１０番の走
査線のタイミングでは、読み出し操作を開始せず、ウェ
イトし、１１番の走査線のタイミングで偶フィールドの
２７３番のデータを読み出す。このように、１ライン遅
れで読み出して行くと、最後の５２５番の走査線の読み
出しは行われない。このようにすると、画面内の位置は
全体的に１ライン下に移動する。このフィールドでは、
最初のラインにデータは出力されないが、このラインに
はデータ０を挿入しておけば画面では黒レベルとなり、
通常モニターテレビはオーバースキャンしており、画面
の境界近くは表示されないことが多く、表示されたとし
てもブランキングと同じ黒となるので、問題はない。次
の偶フィールドの動作は、奇フィールドのような特殊な
タイミングの変更は行わず、図７と同様のタイミングで
読み出す。このような走査により合成された出力画像
は、図１１（ｇ）に示すように、正規の走査線の配列に
等しくなり、表示される画像も正しくなるわけである。

【００１１】以上の操作は、奇フィールドの読み出しの
タイミングを１ライン分ずらすのみであるから、フレー
ムメモリ制御手段５において容易に且つコストアップに
ならずに実現できるものである。電子ズーム処理を行う
には、フレームメモリ３の書き込み時にズーム領域のみ
を書き込み、これを画面全体に読み出せば良く、走査線
の配列の順番（奇／偶フィールドの走査線の順番）は上
記と同様の走査を行えば良いものである。

【００１２】

【実施例】図２に本発明の一実施例の構成を示す。本実
施例では、例えば、一般住宅や集合住宅において、来客
の顔や姿をテレビカメラで撮影し、住宅内でモニター確
認することのできるテレビインターホンの親器に、図１
に示す構成の電子ズーム手段１３を利用したものであ
る。このテレビインターホンは、広角レンズを装着した
テレビカメラ６及び来客の音声を集音するマイクロホン
７を有する子器８と、子器８からの画像信号と音声信号
を伝送する信号伝送系９と、子器８からの画像を表示す
るモニターテレビ１０及び子器８からの音声を出力する
スピーカ１１を有する親器１２からなり、広角レンズを
用いていることにより、図４に示すように、画面Ｇに映
し出される来客の顔や姿は比較的小さいが、ズームした
い領域Ｚのみを電子ズーム手段１３により拡大してモニ
ターテレビ１０に映し出すことにより、見やすい大きさ
の映像が得られるものである。また、画質についても、
上述のように、奇フィールドと偶フィールドが正しい順
番で配列されるので、良好な画質が得られるものであ
る。

【００１３】図１に示す構成の電子ズーム手段では、フ
レームメモリ３として標準的なフィールドメモリＬＳＩ
を使用し、内部のメモリを２分して、奇フィールドと偶
フィールドに割り当ててフレームメモリとして使用すれ
ば良く、また、書き込みと読出しを並行して行うので、
１個のフィールドメモリで電子ズーム機能を実現でき
る。また、同期分離手段１は、画像信号から水平同期信
号や垂直同期信号を分離できれば良く、汎用の回路で実
現できるので、安価に構成できる。さらに、Ａ／Ｄ変換
手段２やＤ／Ａ変換手段４も汎用のＩＣを使用して構成
できる。したがって、本発明では、インターレース方式
の電子ズーム機能を安価に実現できるものである。

【００１４】

【発明の効果】請求項１記載の電子ズーム方式によれ
ば、同期信号に基づいて奇フィールドと偶フィールドの
うち一方の期間では、フレームメモリを構成する第１の
フィールドメモリに入力画像を水平ライン単位で書き込
むと共に、フレームメモリを構成する第２のフィールド
メモリから水平ライン単位で読み出した画像信号を入力
画像に対して１水平走査期間遅れたタイミングで走査さ
れる画像信号として出力し、奇フィールドと偶フィール
ドのうち他方の期間では、フレームメモリを構成する第
２のフィールドメモリに入力画像を水平ライン単位で書
き込むと共に、フレームメモリを構成する第１のフィー
ルドメモリから水平ライン単位で読み出した画像信号を
入力画像と同じタイミングで走査される画像信号として
出力するように、フレームメモリへの水平ライン単位の
書き込み／読出しのタイミングを奇フィールドと偶フィ
ールドで切り替えて、奇フィールドと偶フィールドを入
力画像と同じ順番で飛び越し走査するズーム画像がフレ
ームメモリから得られるように、フレームメモリの書き
込み／読出しを制御するようにしたから、標準的な低コ
ストのフィールドメモリを用いて、奇フィールドと偶フ
ィールドの順番が正しく配列された電子ズーム画像を得
ることができるという効果がある。

【００１５】また、請求項２に記載したように、広角レ
ンズを用いたテレビカメラを備えるテレビインターホン
の親器に、本発明の電子ズーム方式を適用すれば、来客
の顔や姿を拡大して良好な画質で確認することができ、
しかも、コストの上昇は最小限に抑えることができると
いう効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本構成を示すブロック図である。

【図２】本発明の一実施例の構成を示すブロック図であ
る。

【図３】本発明に用いるフィールドメモリの構成を示す
ブロック図である。

【図４】従来の電子ズーム方式におけるズーム領域の説
明図である。

【図５】従来の電子ズーム方式の動作を示すタイムチャ
ートである。

【図６】従来の電子ズーム方式の奇フィールド期間の動
作説明図である。

【図７】従来の電子ズーム方式の偶フィールド期間の動
作説明図である。

【図８】従来の電子ズーム方式の出力画像を示す説明図
である。

【図９】本発明の電子ズーム方式の奇フィールド期間の
動作説明図である。

【図１０】本発明の電子ズーム方式の偶フィールド期間
の動作説明図である。

【図１１】本発明の電子ズーム方式の出力画像を示す説
明図である。

【符号の説明】

１ 同期分離手段 ２ Ａ／Ｄ変換手段 ３ フレームメモリ ４ Ｄ／Ａ変換手段 ５ フレームメモリ制御手段 ６ テレビカメラ ７ マイクロホン ８ 子器 ９ 信号伝送系 １０ モニターテレビ １１ スピーカ １２ 親器 １３ 電子ズーム手段

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 奇フィールドと偶フィールドを飛び越し
   走査するテレビジョン方式において、入力した画像信号
   から同期信号を抽出する同期分離手段と、画像信号をデ
   ジタル化するＡ／Ｄ変換手段と、２枚のフィールドメモ
   リにより構成されるフレームメモリと、このフレームメ
   モリの出力をアナログ化するＤ／Ａ変換手段と、同期信
   号に基づいて奇フィールドと偶フィールドのうち一方の
   期間では、フレームメモリを構成する第１のフィールド
   メモリに入力画像を水平ライン単位で書き込むと共に、
   フレームメモリを構成する第２のフィールドメモリから
   水平ライン単位で読み出した画像信号を入力画像に対し
   て１水平走査期間遅れたタイミングで走査される画像信
   号として出力し、奇フィールドと偶フィールドのうち他
   方の期間では、フレームメモリを構成する第２のフィー
   ルドメモリに入力画像を水平ライン単位で書き込むと共
   に、フレームメモリを構成する第１のフィールドメモリ
   から水平ライン単位で読み出した画像信号を入力画像と
   同じタイミングで走査される画像信号として出力するよ
   うに、フレームメモリへの水平ライン単位の書き込み／
   読出しのタイミングを奇フィールドと偶フィールドで切
   り替えて、奇フィールドと偶フィールドを入力画像と同
   じ順番で飛び越し走査するズーム画像がフレームメモリ
   から得られるように、フレームメモリの書き込み／読出
   しを制御するフレームメモリ制御手段とを有することを
   特徴とする電子ズーム方式。
2. 【請求項２】 広角レンズを装着したテレビカメラ及
   び来客の音声を集音するマイクロホンを有する子器と、
   子器からの画像信号と音声信号を伝送する信号伝送系
   と、子器からの画像を表示するモニターテレビ及び子器
   からの音声を出力するスピーカを有する親器からなるテ
   レビインターホンにおいて、前記同期分離手段と、前記
   Ａ／Ｄ変換手段と、前記フレームメモリと、前記Ｄ／Ａ
   変換手段と、前記フレームメモリ制御手段とから成る電
   子ズーム手段を親器に備えたことを特徴とする請求項１
   記載の電子ズーム方式。