(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一旦デジタル圧縮された第１画像をデジタル伸張し、前記デジタル伸張された第１画像に第２画像を挿入して再度デジタル圧縮を行う画像情報挿入装置において、
デジタル圧縮された第１画像をデジタル伸張して出力するデコーダと、
前記第２画像から縁取り画像を生成し、その縁取り画像の高周波成分を削減する一方、高周波成分が削減された縁取り画像及びデジタル伸張された第１画像を合成して出力する縁取り回路と、
前記縁取り回路から出力される画像に第２画像を挿入する挿入回路と、
前記挿入回路から出力される画像を再度デジタル圧縮するエンコーダと
を有することを特徴とする画像情報挿入装置。
【請求項２】
前記デコーダは、前記デジタル圧縮された第１画像を構成する画像ブロックのうち第２画像を挿入する位置に対応する画像ブロックのみをデジタル伸張することを特徴とする請求項１記載の画像情報挿入装置。
【請求項３】
前記挿入回路は、第２画像の高周波成分を削減して出力する第２高周波成分削減回路と、
前記第２高周波成分削減回路から出力される画像と前記縁取り回路から出力される画像とを加算する加算器と
を有することを特徴とする請求項１又は２記載の画像情報挿入装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像情報挿入装置に係り、特に、デジタル圧縮された画像に他の画像を挿入する画像情報挿入装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、放送番組データをキー局から全国各地のローカル局に配信する場合、ベースバンド信号が利用されていた。このような配信の方法をＨＤＴＶ（High Definition TV）に応用する場合、放送番組データの情報量の多さからＭＰＥＧ２圧縮方式などのデジタル圧縮技術を利用することが考えられる。
【０００３】
例えばキー局はＨＤＴＶの放送番組データをデジタル圧縮し、そのデジタル圧縮信号を映像伝送回線に送出する。映像伝送回線に送出されたデジタル圧縮信号は、映像伝送回線を介してローカル局に配信される。そして、デジタル圧縮信号を受信したローカル局は必要に応じてデジタル圧縮信号に処理を施し、そのデジタル圧縮信号を更に下位の放送局，一般家庭などに配信する。
【０００４】
このときローカル局がデジタル圧縮信号に施す処理としては、例えば緊急・ことわり情報等に対応する文字，画像を挿入する所謂スーパーインポーズ（Superimpose）がある。このスーパーインポーズは、例えば図８に示すような画像情報挿入装置で行われていた。
【０００５】
図８は、画像情報挿入装置の一例の構成図を示す。図８の画像情報挿入装置１００は、デコーダ１０１と，乗算回路１０２と，加算回路１０３と，エンコーダ１０４と，画像情報発生回路１０５と，膨張回路１０６と，反転回路１０７とを含むように構成される。なお、説明の便宜上、キー局から配信される画像を１次元の走査線信号として説明する。
【０００６】
キー局は、例えば図９（ａ）に示すような画像をデジタル圧縮し、そのデジタル圧縮信号をローカル局に配信する。キー局から配信されたデジタル圧縮信号は、映像伝送回線を介して画像情報挿入装置１００のデコーダ１０１に供給される。デコーダ１０１は受信したデジタル圧縮信号を伸張して図９（ａ）の画像を乗算回路１０２に供給する。
【０００７】
一方、画像情報発生回路１０５は、図９（ａ）の画像に挿入する為の図９（ｂ）に示すような画像を発生する。画像情報発生回路１０５は、図９（ｂ）の画像を膨張回路１０６及び加算回路１０３に供給する。膨張回路１０６及び反転回路１０７は、受信した図９（ｂ）の画像から図９（ｃ）に示すようなキー信号を生成する。生成された図９（ｃ）のキー信号は、反転回路１０７から乗算回路１０２に供給される。なお、キー信号は、図９（ｂ）の画像を挿入する位置を示し、縁取り処理に利用される。
【０００８】
乗算回路１０２は、図９（ａ）の画像と図９（ｃ）のキー信号とを乗算し、その乗算結果である図９（ｄ）に示すような画像を加算回路１０３に供給する。そして、加算回路１０３は、図９（ｄ）の画像と図９（ｂ）の画像とを加算し、その加算結果である図９（ｅ）に示すような画像をエンコーダ１０４に供給する。ここで、図９（ｅ）の画像は、図９（ａ）の画像に縁取り処理後の図９（ｂ）の画像が挿入されたものである。
【０００９】
なお、キー信号は図９（ｆ）に示すような形状であってもよい。この場合、加算回路１０３は、図９（ｇ）に示すような画像をエンコーダ１０４に供給する。そして、エンコーダ１０４は、受信した図９（ｅ）又は図９（ｇ）の画像を再びデジタル圧縮し、そのデジタル圧縮信号を更に下位の放送局，一般家庭などに配信していた。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図８（ｅ）の画像は、図８（ｂ）の画像が挿入された位置付近が矩形波となっており、高周波成分を含んでいる。この結果、図８（ｅ）の画像を再びデジタル圧縮すると、情報量が増大する。また、図８（ｇ）の画像では、図８（ｂ）の画像が挿入された位置付近が三角波となっており、高周波成分を含んでいる。この結果、図８（ｇ）の画像を再びデジタル圧縮すると、情報量が増大する。
【００１１】
したがって、一旦デジタル圧縮した画像を伸張し、伸張した画像に緊急・ことわり情報等に対応する文字，画像を挿入し、再度デジタル圧縮して更に下位の放送局，一般家庭などに配信する場合、情報量の増大及び圧縮・伸張の繰り返しにより画質が劣化するという問題があった。
【００１２】
また、デジタル圧縮を画像ブロック単位で行い、緊急・ことわり情報等に対応する文字，画像を挿入する位置の画像ブロック，又はその画像ブロックと動きベクトル補正を行った画像ブロックとが交差する画像ブロックについてのみ画像処理を行う方法がある。この方法では、文字，画像を挿入する位置付近の画像ブロックを伸張し、伸張した画像に文字，画像を挿入して再度デジタル圧縮する一方、文字，画像を挿入する位置付近以外の画像ブロックを元のデジタル圧縮信号のまま送信する。
【００１３】
しかしながら、再度デジタル圧縮した画像ブロックの情報量は、元の画像ブロックの情報量より多くなることが多い。この結果、文字，画像を挿入する位置付近以外の画像ブロックも再度デジタル圧縮せざるを得ないことが多く、画像全体を再度デジタル圧縮する場合と同様に画質が劣化するという問題があった。
【００１４】
本発明は、上記の点に鑑みなされたもので、デジタル圧縮・伸張の繰り返しによる画質劣化を低減することができ、画像を挿入する位置付近の情報量を低減することができ、画質劣化を低減しつつ一旦デジタル圧縮された画像に他の画像を挿入することが可能な画像情報挿入装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
そこで、上記課題を解決するため、本発明は、一旦デジタル圧縮された第１画像をデジタル伸張し、前記デジタル伸張された第１画像に第２画像を挿入して再度デジタル圧縮を行う画像情報挿入装置において、デジタル圧縮された第１画像をデジタル伸張して出力するデコーダと、前記第２画像から縁取り画像を生成し、その縁取り画像の高周波成分を削減する一方、高周波成分が削減された縁取り画像及びデジタル伸張された第１画像を合成して出力する縁取り回路と、前記縁取り回路から出力される画像に第２画像を挿入する挿入回路と、前記挿入回路から出力される画像を再度デジタル圧縮するエンコーダとを有することを特徴とする。
【００１６】
このように、縁取り画像に含まれる高周波成分を削減することにより、第２画像を第１画像に挿入する時の情報量の増加を極力抑えることができる。したがって、デジタル圧縮による画質劣化を低減することが可能である。
【００１７】
また、本発明は、前記デコーダを、前記デジタル圧縮された第１画像を構成する画像ブロックのうち第２画像を挿入する位置に対応する画像ブロックのみをデジタル伸張することを特徴とする。
【００１８】
このように、第１画像を構成する画像ブロックのうち第２画像を挿入する位置に対応する画像ブロックのみをデジタル伸張することにより、デジタル圧縮及びデジタル伸張の繰り返しによる画質劣化を低減することが可能である。
【００１９】
また、本発明は、前記挿入回路を、第２画像の高周波成分を削減して出力する第２高周波成分削減回路と、前記第２高周波成分削減回路から出力される画像および前記縁取り回路から出力される画像を加算する加算器とを有するように構成してもよい。
【００２０】
このように、第２画像の高周波成分を削減して出力することにより、情報量の増加を極力抑えた第２画像を生成できる。したがって、デジタル圧縮による画質劣化を低減することが可能である。
【００２１】
なお、前記縁取り回路を、前記第２画像を膨張処理して出力する膨張回路と、前記膨張回路から出力される画像を反転して出力する反転回路と、前記反転回路から出力される画像の高周波成分を削減した縁取り画像を生成し、その縁取り画像を出力する第１高周波成分削減回路と、前記縁取り画像とデジタル伸張された第１画像とを乗算して出力する乗算器とを有するように構成してもよい。
【００２２】
このように、第２画像を膨張処理及び反転処理し、その膨張処理及び反転処理の後で高周波成分を削減することにより、情報量の増加を極力抑えた縁取り画像を生成できる。したがって、デジタル圧縮による画質劣化を低減することが可能である。
【００２３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施例について図面に基づいて説明する。
【００２４】
図１は、本発明の画像情報挿入装置の第１実施例の構成図を示す。図１の画像情報挿入装置１は、デコーダ１０と，乗算回路１１と，加算回路１２と，エンコーダ１３と，画像情報発生回路１４と，膨張回路１５と，反転回路１６と，テーパ回路１７と，判定回路１８と，スイッチ１９とを含むように構成される。
【００２５】
なお、本実施例では説明の便宜上、画像を構成する複数の走査線信号のうち一の走査線信号に着目し、画像情報挿入装置に供給される画像を１次元の走査線信号として説明する。
【００２６】
例えばキー局は、図２（ａ）に示すような画像をデジタル圧縮し、そのデジタル圧縮信号を配信する。配信されたデジタル圧縮信号は、映像伝送回線を介して、ローカル局などに配置された画像情報挿入装置１のデコーダ１０及びスイッチ１９の端子（ａ）に供給される。デコーダ１０は受信したデジタル圧縮信号を伸張して図２（ａ）の画像を乗算回路１１に供給する。なお、デコーダ１０は、動きベクトル，量子化スケール，予測方法などの符号化パラメータをエンコーダ１３に供給している。
【００２７】
一方、画像情報発生回路１４は、図２（ａ）に挿入する為の図２（ｂ）に示すような画像を発生する。画像情報発生回路１４は、図２（ｂ）の画像を膨張回路１５，加算回路１２，判定回路１８に供給する。膨張回路１５は、受信した図２（ｂ）の画像に膨張処理を施し、膨張処理後の画像を反転回路１６に供給する。
【００２８】
膨張回路１５は、例えば図３に示すように構成される。膨張回路１５は、前段のテーパ部２５と，後段のクリップ部２６とを含む。テーパ部２５は、例えば矩形波から台形波を発生し、その台形波をクリップ部２６に供給する。クリップ部２６は、供給された台形波をクリップすることにより、膨張処理が施された膨張波を発生する。
【００２９】
反転回路１６は、膨張回路１５から供給される膨張処理の施された画像を反転し、その反転した画像をテーパ回路１７に供給する。テーパ回路１７は、反転回路１６から供給された画像の高周波成分を削減し、図２（ｃ）に示すような画像を発生する。テーパ回路１７は、発生した図２（ｃ）の画像をキー信号として乗算回路１１に供給する。なお、キー信号は、図２（ｂ）の画像を挿入する位置を示し、図２（ｂ）の周辺が黒信号となるようにしている。
【００３０】
テーパ回路１７は、例えば図４に示すように、遅延器２７−１〜２７−ｎと加算器２８とを含むように構成される。テーパ回路１７は、例えば矩形波が遅延器２７−１の方向から供給されると矩形波から台形波を発生する。つまり、テーパ回路１７は、矩形波に含まれる高周波成分を削減している。
【００３１】
乗算回路１１は、図２（ａ）の画像と図２（ｃ）のキー信号とを乗算し、その乗算結果である図２（ｄ）に示すような画像を加算回路１２に供給する。なお、膨張回路１５と，反転回路１６と，テーパ回路１７と，乗算回路１１とが縁取り回路を構成する。
【００３２】
加算回路１２は、図２（ｄ）の画像と図２（ｂ）の画像とを加算し、その加算結果である図２（ｅ）に示すような画像をエンコーダ１３に供給する。なお、加算回路１２が例えばスーパーインポーズ回路を構成している。図２（ｅ）の画像はキー信号部分の画像レベルが徐々に変化しており、高周波成分が削減されている。したがって、図２（ｂ）の画像を挿入する位置付近の情報量を低減することができる。
【００３３】
エンコーダ１３は、受信した図２（ｅ）の画像を再びデジタル圧縮し、そのデジタル圧縮信号をスイッチ１９の端子（ｂ）に供給する。なお、エンコーダ１３は、デコーダ１０から供給される符号化パラメータを適宜再利用することで再びデジタル圧縮する部分を少なくしている。
【００３４】
判定回路１８は、画像情報発生回路１４から供給される画像（ｂ）に応じてエンコーダ１３の処理と、スイッチ１９の切換処理とを制御する。供給される全てのデジタル圧縮信号を伸張し、伸張した画像に処理を施し、再度デジタル圧縮する場合、スイッチ１９は端子（ｂ）に接続されている。
【００３５】
一方、デジタル圧縮を画像ブロック単位で行い、図２（ｂ）の画像を挿入する位置に対応する画像ブロック，又はその画像ブロックと動きベクトル補正を行った画像ブロックとが交差する画像ブロックについて画像処理を行う場合、スイッチ１９は画像処理を行った画像ブロックを出力するときに端子（ｂ）に接続される。また、スイッチ１９は、画像処理を行っていない画像ブロックを出力するときに端子（ａ）に接続される。
【００３６】
以上のように、図２（ｂ）の画像を挿入する位置付近の情報量を例えば１／２〜３／４程度に低減することができるので、デジタル圧縮・伸張の繰り返しによる画質劣化を低減することができる。
【００３７】
図５は、本発明の画像情報挿入装置の第２実施例の構成図を示す。図５の画像情報挿入装置２は、図１のテーパ回路１７の代わりにレイズドｃｏｓ回路２０を有している。なお、第１実施例と同様な箇所についての説明は省略する。
【００３８】
レイズドｃｏｓ回路２０は、反転回路１６から供給された画像にコサインロールオフフィルタ処理を行い、図２（ｆ）に示すような画像を発生する。レイズドｃｏｓ回路２０は、発生した図２（ｆ）の画像をキー信号として乗算回路１１に供給する。
【００３９】
レイズドｃｏｓ回路２０は、例えば図６に示すように、２段のテーパ部２９―１，２９−２を含む。レイズドｃｏｓ回路２０は、例えば矩形波がテーパ部２９−１の方向から供給されると、その矩形波をコサインロールオフ処理してテーパ部２９−２から出力する。つまり、レイズドｃｏｓ回路２０は、矩形波に含まれる高周波成分を削減している。
【００４０】
乗算回路１１は、図２（ａ）の画像と図２（ｆ）のキー信号とを乗算し、その乗算結果である画像を加算回路１２に供給する。加算回路１２は、乗算回路１１から供給される画像と図２（ｂ）の画像とを加算し、その加算結果である図２（ｇ）に示すような画像をエンコーダ１３に供給する。図２（ｇ）の画像はキー信号部分の画像レベルが緩やかに変化しており、高周波成分が削減されている。したがって、図２（ｂ）の画像を挿入する位置付近の情報量を低減することができる。
【００４１】
以上のように、図２（ｂ）の画像を挿入する位置付近の情報量を低減することができるので、デジタル圧縮・伸張の繰り返しによる画質劣化を低減することができる。
【００４２】
図７は、本発明の画像情報挿入装置の第３実施例の構成図を示す。図７の画像情報挿入装置３は、図５の画像情報挿入装置２の構成にレイズドｃｏｓ回路２１を追加した構成となっている。レイズドｃｏｓ回路２１は、画像情報発生回路１４と加算回路１２との間に設置される。なお、第１実施例又は第２実施例と同様な箇所についての説明は省略する。
【００４３】
レイズドｃｏｓ回路２１は、画像情報発生装置１４から供給された図２（ｂ）の画像にコサインロールオフフィルタ処理を行い、図２（ａ）に挿入する為の画像自体の高周波成分を削減する。そして、レイズドｃｏｓ回路２１は、コサインロールオフフィルタ処理後の画像を加算回路１２に供給する。
【００４４】
加算回路１２は、図２（ｆ）の画像とレイズドｃｏｓ回路２１から供給された画像とを加算し、その加算結果である図２（ｈ）に示すような画像をエンコーダ１３に供給する。図２（ｈ）の画像はキー信号部分及び図２（ａ）に挿入する為の画像自体の画像レベルが徐々に変化しており、高周波成分が削減されている。したがって、図２（ｇ）の画像の情報量を更に低減することができる。
【００４５】
以上のように、本発明の画像情報挿入装置は、図２（ａ）の元画像に対して乗算する図２（ｃ）又は図２（ｆ）のキー信号の情報帯域を低減しているものの、図２（ａ）の元画像の情報帯域を制限する処理を行っていない。したがって、本発明では、図２（ａ）の元画像の画質が劣化することがない。
【００４６】
また、図２（ｅ），図２（ｇ），図２（ｈ）の画像は高周波成分が少なく、再びデジタル圧縮したとしても情報量の増大を防止することができる。また、ビットレートの制限がある場合であっても、画質の劣化を防止することができる。
【００４７】
なお、本実施例では、画像情報挿入装置１〜３にデコーダ１０及びエンコーダ１３を備える例について説明したが、デコーダ１０及びエンコーダ１３を画像情報挿入装置１〜３の外に設けてもよい。この場合、画像情報挿入装置１〜３の前段にデコーダ１０が設けられる一方、後段にエンコーダ１３が設けられる。また、デコーダ１０又はエンコーダ１３のどちらか一方を画像情報挿入装置１〜３の外に設けてもよい。
【００４８】
【発明の効果】
上述の如く、本発明によれば、縁取り画像に含まれる高周波成分を削減することにより、第２画像を第１画像に挿入する時の情報量の増加を極力抑えることができる。したがって、デジタル圧縮・伸張の繰り返しによる画質劣化を低減することが可能である。
【００４９】
また、本発明によれば、第１画像を構成する画像ブロックのうち第２画像を挿入する位置に対応する画像ブロックのみをデジタル伸張することにより、デジタル圧縮及びデジタル伸張の繰り返しによる画質劣化を低減することが可能である。
【００５０】
また、本発明によれば、第２画像を膨張処理及び反転処理し、その膨張処理及び反転処理の後で高周波成分を削減することにより、情報量の増加を極力抑えた縁取り画像を生成できる。したがって、デジタル圧縮による画質劣化を低減することが可能である。
【００５１】
また、本発明によれば、第２画像自体の高周波成分を削減して出力することにより、情報量の増加を極力抑えた第２画像を生成できる。したがって、デジタル圧縮による画質劣化を低減することが可能である。
【００５２】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像情報挿入装置の第１実施例の構成図である。
【図２】本発明の画像情報挿入装置の処理の一例について説明している図である。
【図３】膨張回路の一例の構成図である。
【図４】テーパ回路の一例の構成図である。
【図５】本発明の画像情報挿入装置の第２実施例の構成図である。
【図６】レイズドｃｏｓ回路の一例の構成図である。
【図７】本発明の画像情報挿入装置の第３実施例の構成図である。
【図８】画像情報挿入装置の一例の構成図である。
【図９】画像情報挿入装置の処理の一例について説明している図である。
【符号の説明】
１，２，３    画像情報挿入装置
１０    デコーダ
１１    乗算回路
１２    加算回路
１３    エンコーダ
１４    画像情報発生回路
１５    膨張回路
１６    反転回路
１７    テーパ回路
１８    判定回路
１９    スイッチ
２０，２１    レイズドｃｏｓ回路
【図１】
0004435997.tif 000002
【図２】
0004435997.tif 000003
【図３】
0004435997.tif 000004
【図４】
0004435997.tif 000005
【図５】
0004435997.tif 000006
【図６】
0004435997.tif 000007
【図７】
0004435997.tif 000008
【図８】
0004435997.tif 000009
【図９】
0004435997.tif 000010