(57)【要約】【課題】パーソナルコンピュータのＣＰＵに負荷をかけないＰＣ内蔵型画像処理装置を提供する。【解決手段】撮像手段が出力する映像信号をＡ／Ｄ変換して画像データを生成する画像入力手段を備え、パーソナルコンピュータに前記画像データを転送する画像処理装置において、前記画像データを記憶するためのメモリと、前記画像データに重畳させるグラフィックデータを記憶するためのメモリと、前記画像データと前記グラフィックデータとの合成データを生成するデータ合成手段と、を備える。【選択図】図１
2008225220.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像手段が出力する映像信号をＡ／Ｄ変換して画像データを生成する画像入力手段を備え、パーソナルコンピュータに前記画像データを転送する画像処理装置において、
前記画像データを記憶するためのメモリと、
前記画像データに重畳させるグラフィックデータを記憶するためのメモリと、
前記画像データと前記グラフィックデータとの合成データを生成するデータ合成手段と、を備えたことを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
撮像手段が出力する映像信号をＡ／Ｄ変換して画像データを生成する画像入力手段を備え、パーソナルコンピュータに前記画像データを転送する画像処理装置において、
前記画像データを一時的に記憶する画像データ書き込みバッファと、
前記画像データに重畳させるグラフィックデータを一時的に記憶するグラフィックデータ書き込みバッファと、
画像データ書き込みバッファに記憶された前記画像データと
前記グラフィックデータ書き込みバッファに記憶されたグラフィックデータとをそれぞれ所定の領域に記憶するメモリと、
前記メモリに記憶された画像データを記憶する画像データ読み出しバッファと、
前記メモリに記憶されたグラフィックデータを記憶するグラフィックデータ読み出しバッファと、を備えたことを特徴とする画像処理装置。
【請求項３】
前記画像データ書き込みバッファに記憶された画像データは、前記画像データ書き込みバッファの所定の容量分のデータが記憶されると、前記メモリにまとめて書き出され、
グラフィックデータ書き込みバッファに記憶されたグラフィックデータは、随時前記メモリに書き出されることを特徴とする請求項２記載の画像処理装置。
【請求項４】
撮像手段が出力する映像信号をＡ／Ｄ変換して画像データを生成する画像入力手段を備え、
通信手段を介してパーソナルコンピュータに前記画像データを転送する画像処理装置において、
前記画像データおよび前記画像データに重畳させるグラフィックデータを記憶するためのメモリと、
前記メモリにアクセス可能な演算手段と、を備え、
前記演算手段は、前記パーソナルコンピュータから前記通信手段を介して所定の指令を受け取ると、前記メモリにアクセスし、前記所定の指令に応じたグラフィックデータを作成することを特徴とする画像処理装置。
【請求項５】
前記通信手段は、ＰＣＩバスであることを特徴とする請求項４記載の画像処理装置。
【請求項６】
請求項１乃至４いずれかに記載の画像処理装置を内蔵したことを特徴とするパーソナルコンピュータ。
【請求項７】
請求項１乃至４いずれかに記載の画像処理装置と、
パーソナルコンピュータと、を備えたことを特徴とする画像処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パーソナルコンピュータに接続され、ＣＣＤカメラの画像を取り込んで画像解析処理し、パーソナルコンピュータの機能を使って画像を表示する機能を持った画像処理装置に関する。  
【背景技術】
【０００２】
従来の画像処理装置は、フレームメモリに取り込んだビデオ画像とコンピュータグラフィック画像を合成装置により合成し、合成された画像をビデオ画像信号に変換する装置を使用して、カメラ画像にパーソナルコンピュータの画像を重ねてモニタに表示していた。（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、従来のパーソナルコンピュータ内蔵用画像処理装置は、カメラから画像を取り込み、ＰＣＩバスなどを経由して画像データをパーソナルコンピュータ本体の主記憶に転送し、パーソナルコンピュータのＣＰＵが画像データを加工してグラフィックボードに転送し、モニタに表示していた
図５において、１１１はＣＣＤカメラであり撮像した映像をビデオ信号にして出力する。１１０は従来の典型的な画像処理ボードで、このボードを構成する１１２は画像入力回路であり、カメラのビデオ信号をＡ／Ｄ変換して画像データを出力する。また、ビデオ信号から複合同期信号を分離抽出して出力する機能も併せ持つ。１１３は画像メモリで１画面分の画像データを記憶できる。１１４は書き込みアドレス生成回路で、前記画像入力回路１１２から得た同期信号に一致するタイミングで、画像のＸＹ座標を走査する画像メモリのアドレスを発生する。あるいは、逆に画像入力回路を通して、書き込みアドレス生成回路の同期信号をカメラ側に出力し、ＣＣＤカメラの動作タイミングを書き込みアドレスに一致させる。一方、後述するホストＰＣは、バスＩ／Ｆ１１６を介して、１１５の読み出しアドレス生成回路を起動させる。一般的に、アドレス生成回路は転送効率を上げるため、ホストＰＣが画像データを読み出す度に読み出すＸＹ座標が自動的にインクリメントする機能を持つ。
１２０はホストＰＣで、１１９のＣＰＵはバスインターフェースを介し、画像処理ボードから１画面分のカメラ画像データを通常ＤＲＡＭで構成される１１８の主記憶に転送したあと、転送された画像データを１画素ずつ読み出しながら、主記憶の別の領域に記憶しているグラフィックデータを確認して、描画されている画素は適当な色のデータに置き換えてゆく作業を行うことで、グラフィックを合成した画像データを主記憶上の別の領域に作成する。
１２１はグラフィックボードで、前記ＣＰＵは、作成したグラフィック合成後の画像データをバスＩ／Ｆ１２４を介して、１２３のグラフィックコントローラに転送する。グラフィックコントローラは、ボードに接続されたディスプレイモニタ１２２に画像を表示する。
【０００４】
このように、従来のＰＣ内蔵型画像処理装置は、画像処理ボード内のメモリに蓄えられたカメラ画像のデータを、ホストパーソナルコンピュータの主記憶に転送し、グラフィックを合成した画像データを作成して、グラフィックボードを介してディスプレイモニタに表示している。
【特許文献１】特開平５−１１７２７号公報（第３−４頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の画像合成表示装置つき画像処理装置は、モニタに表示するビデオ信号を出力するものであったため、パーソナルコンピュータ画面上に配置されサイズおよび位置を自由に動かすことができるウインドウの中に画像を表示させることができなかった。
また、従来のＰＣ内蔵型画像処理装置は、ホストＰＣは画像データが転送される度に、グラフィックを合成したデータを作成する必要がある。そのため、随時更新される画像を十数フレーム／秒程度でリアルタイム表示をしようとすると、１秒間に十数回もパーソナルコンピュータのソフトウェアでグラフィック合成データの作成を行う必要が生じるので、パーソナルコンピュータのＣＰＵにかなりの負荷がかかってしまうという問題があった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、グラフィック合成画像の作成を画像処理装置のハードウェアで行うことにより、パーソナルコンピュータのＣＰＵに負荷をかけないＰＣ内蔵型画像処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
請求項１に記載の発明は、撮像手段が出力する映像信号をＡ／Ｄ変換して画像データを生成する画像入力手段を備え、パーソナルコンピュータに前記画像データを転送する画像処理装置において、前記画像データを記憶するためのメモリと、前記画像データに重畳させるグラフィックデータを記憶するためのメモリと、前記画像データと前記グラフィックデータとの合成データを生成するデータ合成手段と、を備えたことを特徴とするものである。
また、請求項２に記載の発明は、撮像手段が出力する映像信号をＡ／Ｄ変換して画像データを生成する画像入力手段を備え、パーソナルコンピュータに前記画像データを転送する画像処理装置において、前記画像データを一時的に記憶する画像データ書き込みバッファと、前記画像データに重畳させるグラフィックデータを一時的に記憶するグラフィックデータ書き込みバッファと、画像データ書き込みバッファに記憶された前記画像データと
前記グラフィックデータ書き込みバッファに記憶されたグラフィックデータとをそれぞれ所定の領域に記憶するメモリと、前記メモリに記憶された画像データを記憶する画像データ読み出しバッファと、前記メモリに記憶されたグラフィックデータを記憶するグラフィックデータ読み出しバッファと、を備えたことを特徴とするものである。
また、請求項３に記載の発明は、前記画像データ書き込みバッファに記憶された画像データは、前記画像データ書き込みバッファの所定の容量分のデータが記憶されると、前記メモリにまとめて書き出され、グラフィックデータ書き込みバッファに記憶されたグラフィックデータは、随時前記メモリに書き出されることを特徴とするものである。
また、請求項４に記載の発明は、撮像手段が出力する映像信号をＡ／Ｄ変換して画像データを生成する画像入力手段を備え、通信手段を介してパーソナルコンピュータに前記画像データを転送する画像処理装置において、前記画像データおよび前記画像データに重畳させるグラフィックデータを記憶するためのメモリと、前記メモリにアクセス可能な演算手段と、を備え、前記演算手段は、前記パーソナルコンピュータから前記通信手段を介して所定の指令を受け取ると、前記メモリにアクセスし、前記所定の指令に応じたグラフィックデータを作成することを特徴とするものである。
また、請求項６に記載の発明は、前記通信手段は、ＰＣＩバスであることを特徴とするものである。
また、請求項７に記載の発明は、請求項１乃至４いずれかに記載の画像処理装置を内蔵したことを特徴とするものである。
また、請求項８に記載の発明は、請求項１乃至４いずれかに記載の画像処理装置と、パーソナルコンピュータと、を備えたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
請求項１に記載の発明によると、ホストＰＣのソフトウェアで頻雑に行わなければならなかった処理をハードウェアで処理することができ、その分のホストＣＰＵの能力を他の処理に回すことができる。
また、請求項２に記載の発明によると、ＦＰＧＡなどにバッファや調停回路を集積することで、回路の部品点数を減らすことができ、装置の小型化またはメモリ数が削減され低コスト化できる。
また、請求項３に記載の発明によると、データの転送量が減ってバスの使用効率が高まり、ホストＰＣ側ソフトウェア負荷をさらに低減することができ、グラフィック描画を高速化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
【実施例１】
【０００９】
図１は、本発明のグラフィック合成機能を有するＰＣ内蔵画像処理装置となる第１実施例の構成図である。
図１において、１２は画像入力回路（画像入力手段）でカメラ（撮像手段）１１の映像信号をＡ／Ｄ変換して画像データにする。
１３は前記の画像データを格納するための画像メモリである。画像メモリ１３のアドレスは、１６のアドレス変換回路によりライト時とリード時で異なったアドレスが生成される。画像取り込み時は１７の書き込み座標回路が出力するＸＹ座標に対応するライトアドレスが生成される。一方で、ＰＣＩバス（通信手段）経由でホストＰＣに画像を転送するときは、１８の読み出し座標回路が出力するＸＹ座標に対応するリードアドレスが生成される。
また、１４は画像データに重畳させるグラフィックのデータを格納するためのメモリで、ＰＣＩバス経由でホストＰＣに画像を転送するときは前記１８の読み出し座標回路が出力するＸＹ座標に対応するメモリアドレスがアドレス変換回路１６により生成され、グラフィックメモリのリードアドレスとして使用される。
１５は、画像データ合成回路（データ合成手段）で、画像メモリ１３から読みだされた画素データとグラフィックメモリ１４から読み出された画素データから各画素の合成画像データを作成する。
また、１９はホストＰＣがグラフィックデータをランダムアクセスするためのインターフェース回路となっている。２０はＰＣＩバスインターフェースで、アクセスの種類によって読み出したい画像の座標設定、グラフィックと合成した画像データの読み出し、グラフィックメモリの読み書きを、各回路とインターフェースする。
本発明が従来技術と異なる部分は、グラフィックメモリ１４とデータ合成回路１５を備えた部分である。
【００１０】
本発明のＰＣ内蔵画像処理装置の動作について、図２に基づいて説明する。
まず、手順５１において、ホストＰＣはＰＣＩバスから本発明の装置のグラフィックＩ／Ｆを使ってカメラ画像に重ね合わせるグラフィックデータをグラフィックメモリ１４に記憶させておく。
【００１１】
次に、手順５２において、書き込み座標回路がカメラの走査線タイミングに合わせて生成して出力するＸＹ座標を、アドレス変換回路が画像メモリ１３のメモリアドレスに変換し、画像入力回路によりＡ／Ｄ変換されたデータが画像メモリのデータとして入力され、画像メモリへの書き込みが行われる。これは、他の手順との順序とは無関係に周期的に動作することができる。
【００１２】
次に、手順５３において、ホストＰＣはカメラ画像表示の更新が必要になったとき、読み出し座標回路に画像データ読み出しのスタートをかける。すると以下、一連の手順５４に示すように、読み出し座標回路の示すＸＹ座標が、各アドレス変換回路によりメモリアドレスに変換され、画像メモリおよびグラフィックメモリから、それぞれ画像データとグラフィックデータが読み出される。そして、データ合成回路により、グラフィックデータが無色を示す０だった場合は、画像メモリのデータがＰＣＩバスに出力され、グラフィックデータが０でない場合はそのグラフィックデータもしくはグラフィックデータに割り付けられたカラーデータがＰＣＩバスに出力される。
以上が、手順５４の読み出し座標回路が全画面分のＸＹを走査するまで行われ、ホストＰＣは１画面分のグラフィックが合成されたカメラ画像のデータを得ることができる。
【実施例２】
【００１３】
図３は第２実施例の構成を示す図である。１個のメモリに画像データとグラフィックデータの両方を記憶させる。
第１実施例との差異はＦＩＦＯメモリなどで実現される２１の画像データ書き込みバッファと、２２のグラフィックデータ書き込みバッファと、２３の画像データ読み出しバッファと、２４のグラフィックデータ読み出しバッファとを追加したところにある。
【００１４】
１３は、画像メモリであるが、グラフィックメモリも兼ねているので、本実施例では以下、画像兼グラフィックメモリと呼ぶ。画像兼グラフィックメモリ１３は、たとえば前半と後半で画像データとグラフィックデータ格納用に分け、Ａ／Ｄ変換された画像データは書き込まれるべき前半部のメモリアドレスと共に２１のバッファにいったん書き込まれ、ホストＰＣからライトされたグラフィックデータは書き込まれるべき後半部のメモリアドレスと共に２２のバッファにいったん書き込まれる。
画像書き込みバッファは容量の半分ほどデータがたまると、画像兼グラフィックメモリにデータをまとめて書き出す。また、１画面分の画像取り込みが完了した時も画像データ書き込みバッファに残っているデータをメモリに書き出す。グラフィック書き込みバッファのほうは随時書き込みを行う。
【００１５】
ホストＰＣから合成画像データのリード要求が生じた場合、画像兼グラフィックメモリの前半部から２３の画像データ読み出しバッファに読み出しを行う。また、メモリの後半部からは２４のグラフィックデータ読み出しバッファに読み出しを行う。１５の画像データ合成回路は画像データ読み出しバッファとグラフィックデータ読み出しバッファそれぞれ先頭に位置するデータを合成した画素データを出力する。このようにして合成データの準備ができたなら、ウエイトを解除してホストＰＣにデータを読み込ませると共に、画像データ読み出しバッファとグラフィックデータ読み出しバッファの先頭データを廃棄させ、次の画素の合成画像データを準備する。
【００１６】
ホストＰＣからの合成画像データ読み出しは連続したアドレスのデータを読み出すことになるので、読み出しバッファにまとめて読み出すことにより、ＳＤＲＡＭなどの連続アクセスが得意なメモリを効率よく使用することができるが、オーバーフローによるデータ消失などが発生しないよう、書き込みおよび読み出しの各バッファの容量およびメモリアクセス優先順位を調整する。また、読み出しバッファ容量を大きくすると最初のデータリードで画像とグラフィック両方のデータが揃うのが遅れてしまうが、ＳＤＲＡＭでも画像とグラフィックで異なるバンクを使用して、読み出しを交互に行うようにすれば問題を解決できる。
【実施例３】
【００１７】
図４は第３実施例の構成を示す図である。ホストＰＣはグラフィックＩ／Ｆで直接グラフィックメモリ１４にアクセスするのではなく、２５のローカルＣＰＵ（演算手段）を介してグラフィックの描画などを行う。ローカルＣＰＵのコマンドとして、始点・終点の座標を与えて直線や矩形などを描かせる機能や、フォントコードを与えるだけで文字を描画させる機能を用意しておくことにより、ホストＰＣが描画演算をしなくて済む。
本実施例によれば、ＰＣＩバス（通信手段）のデータ転送量が減るので、パーソナルコンピュータ側の負荷をさらに低減させることが可能となる。
【００１８】
なお、上記実施例においては、ＰＣ内蔵型画像処理装置として説明したが、必ずしも内蔵していなくても構わない。この場合は、ＰＣＩバスの部分を公知の通信手段に置き換えればよい。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１実施例を示すＰＣ内蔵型画像処理装置の構成図
【図２】本発明の第１実施例の装置の動作を示す流れ図
【図３】第２実施例を示すＰＣ内蔵型画像処理装置の構成図
【図４】第３実施例を示すＰＣ内蔵型画像処理装置の構成図
【図５】従来のＰＣ内蔵型画像処理装置の構成図
【符号の説明】
【００２０】
１０  ＰＣ内蔵型画像処理装置
１１  カメラ（撮像手段）
１２  画像入力回路（画像入力手段）
１３  画像メモリ
１４  グラフィックメモリ
１５  データ合成回路（データ合成手段）
１６  アドレス変換回路
１７  書き込み座標発生回路
１８  読み出し座標発生回路
１９  グラフィック・インターフェース回路
２０  ＰＣＩバス（通信手段）インターフェース
２１  画像データ書き込みバッファ
２２  グラフィックデータ書き込みバッファ
２３  画像データ読み出しバッファ
２４  グラフィックデータ読み出しバッファ
２５  ローカルＣＰＵ（演算手段）
【図１】
2008225220.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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