JP2019068386A - 符号化装置、その制御方法、および制御プログラム、並びに撮像装置 - Google Patents

符号化装置、その制御方法、および制御プログラム、並びに撮像装置 Download PDF

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Abstract

【課題】撮影画像(RAWデータ)およびデプスマップを符号化処理する際、静止画の連写および動画のフレームレートの低下を抑制する。【解決手段】符号化処理部103aは、撮像によって得られたRAWデータとRAWデータの画素毎の奥行きを示すデプスマップとを符号化処理して符号化データを得る際、RAWデータのフレームレートとデプスマップの更新間隔との比率に基づいてデプスマップを複数の分割領域に分割し、RAWデータと複数の分割領域を有するデプスマップとを時分割によって符号化処理する。【選択図】図2

Description

本発明は、符号化装置、その制御方法、および制御プログラム、並びに撮像装置に関し、特に、映像信号を符号化可能な撮像装置に関する。
撮像装置の1つであるデジタルカメラ又はデジタルカムコーダーの普及によって、デジタル方式によって静止画像又は動画像が撮影されている。デジタル方式で得られた画像は、ソフトウェア又はファームウェアなどを用いた演算処理によって、容易に画像処理を施すことができる。画像処理の1つとして、例えば、レンズの収差補正又はダイナミックレンジの調整などが挙げられる。このような画像処理技術はコンピューテーショナルフォトグラフィーと呼ばれている。
例えば、DFD(Depth from Defocus)法又はステレオ法などに代表される奥行推定手法によって生成された奥行情報(デプスマップと呼ぶ)を記録して、当該デプスマップに基づいて画像処理を行う撮像装置がある(特許文献1参照)。
特開2014−168227号公報
ところで、デプスマップを生成する際には膨大な演算を必要とするので、静止画の連写撮影又は動画の記録の場合には、撮影画像に対してデプスマップの生成タイミングが離散的となる。
デプスマップは、撮影画像における各点に対応する奥行き情報を有する2次元データであり、画素数に比例してその情報量も増加するので圧縮して記録することが望ましい。そこで、デプスマップをモノクロ画像として扱えば画像データに用いられる圧縮技術を応用することが可能であり、撮影画像と同様の圧縮方式を適用することによって新たに符号化器を追加することなく圧縮記録することができる。
ところが、撮影画像およびデプスマップを1つの符号化器によって、時分割で符号化処理を実行すると、デプスマップの符号化処理に伴って所謂処理レイテンシが発生してしまう。この結果、撮影画像に対する符号化処理が局所的に低下してしまい、例えば、静止画の連写の際に撮影の間隔を一定に保つことが困難となる。また、動画撮影の際にはフレームレートが低下する可能性がある。
そこで、本発明の目的は、撮影画像およびデプスマップを符号化処理する際、静止画の連写および動画のフレームレートの低下を抑制することのできる撮像装置、その制御方法、および制御プログラムを提供することにある。
上記の目的を達成するため、本発明による符号化装置は、撮像によって得られたRAWデータと前記RAWデータの画素毎の奥行きを示すデプスマップとを符号化処理して符号化データを得る符号化装置であって、前記RAWデータの更新間隔と前記デプスマップの更新間隔との比率に基づいて前記デプスマップを複数の分割領域に分割する分割手段と、前記RAWデータと前記複数の分割領域を有するデプスマップとを時分割によって符号化処理する符号化手段と、を有することを特徴とする。
本発明によれば、静止画の連写および動画のフレームレートの低下を抑制することができる。
本発明の第1の実施形態による撮像装置の一例についてその構成を説明するためのブロック図である。 図1に示す撮像部の出力であるRAWデータの構成を示す図である。 図1に示す撮像部に備えられた撮像素子の構成についてその一例を説明するための図である。 図1に示すRAWデータ符号化・復号処理部で行われるRAWデータおよびデプスマップの符号化処理を説明するためのフローチャートである。 図1に示すRAWデータ符号化・復号処理部で符号化されるRAWデータおよびデプスマップの一例を示す図である。 図1に示すRAWデータ符号化・復号処理部で行われるデブスマップの領域分割の一例を説明するための図である。 図4に示すRAWデータ符号化・復号処理部103で行われる符号化処理の結果についてその一例を示す図である。 本発明の第2の実施形態によるカメラで用いられるRAWデータ符号化・復号処理部の構成についてその一例を示すブロック図である。 本発明の第2の実施形態によるカメラに備えられたRAWデータ符号化・復号処理部で行われるRAWデータおよびデプスマップの符号化処理を説明するためのフローチャートである。 本発明の第2の実施形態によるカメラに備えられたRAWデータ符号化・復号処理部で行われるデブスマップの再領域分割の一例を示す図である。 図9に示すRAWデータ符号化・復号処理部で行われる符号化処理の結果についてその一例を示す図である。 図10に示す部分領域を再配置した一例を示す図である。
以下に、本発明の実施の形態による撮像装置の一例について図面を参照して説明する。
[第1の実施形態]
図1は、本発明の第1の実施形態による撮像装置の一例についてその構成を説明するためのブロック図である。そして、図1(a)は撮像装置の構成を示すブロック図であり、図1(b)は図1(a)に示すRAWデータ符号化・復号処理部の構成を示すブロック図である。
図示の撮像装置は、例えば、静止画および動画を撮影可能なデジタルカメラ(以下単にカメラと呼ぶ)100である。カメラ100は制御部101を備えており、制御部101はカメラ100全体の制御を司る。
撮像部102は、レンズ光学系および撮像素子を有しており、レンズ光学系は光学レンズおよび絞りを備えるととともに、フォーカス制御およびレンズ駆動部を備え、光学ズームが可能である。撮像素子は、例えば、CCDイメージセンサー又はCMOSセンサーであり、レンズ光学系を介して結像した光学像(被写体像)に応じた電気信号を生成する。そして、撮像素子は当該電気信号をデジタル信号に変換してRAWデータとしてRAWデータ符号化・復号処理部103およびデプスマップ生成部104に送る。
図2は、図1に示す撮像部の出力であるRAWデータの構成を示す図である。
図示のように、RAWデータは、ベイヤー配列のR(赤)、G1(緑)、G2(緑)、およびB(青)の4つの色要素で構成されている。
図3は、図1に示す撮像部に備えられた撮像素子の構成についてその一例を説明するための図である。そして、図3(a)は平面図であり、図3(b)は側面から見た図である。
撮像素子において、画素の各々は1つのマイクロレンズ(ML)200を備えるとともに、当該ML200に対応づけられた2つの光電変換部201および202を有している。そして、撮像素子の各画素はレンズ光学系の射出瞳の異なる領域から出射する光束を受光する。ここでは、光電変換部20の出力に応じてRAWデータ(A画像と呼ぶ)が出力され、電変換部202の出力に応じてRAWデータ(B画像と呼ぶ)が出力される。
再び図1を参照して、図1(b)に示すように、RAWデータ符号化・復号処理部103は、RAWデータ符号化処理部103aおよびRAWデータ復号処理部103bを有しており、これらは独立して符号化処理および復号処理を行う。
RAWデータ符号化処理部103aは、主に撮像部102から入力されたRAWデータおよび後述するデプスマップ生成部104によって生成されたデプスマップを符号化して得られた符号化データをメモリ105に出力する。RAWデータ復号処理部103bは、メモリ105に格納された符号化データを復号して得た復号データであるRAWデータを画像処理部107に送るとともに、復号したデプスマップをメモリ105に出力する。
なお、RAWデータおよびデプスマップは、後述するようにして、時分割で符号化・復号処理される。
デプスマップ生成部104は、A画像およびB画像を用いて、既知のDFD法又はステレオ法などを用いて画像中における各点(画素毎)の奥行き距離を算出してデプスマップを生成する。そして、デプスマップ生成部104はデプスマップをメモリ105に出力する。
メモリ105は、カメラ100を構成する各部から出力される各種データを格納するために用いられる。メモリ105は、例えば、揮発性メモリで構成される記憶領域である。メモリI/F部106は、カメラ100の各部からのメモリ・アクセス要求を調停して、メモリ105に対する読み出しおよび書き込み制御を行う。
画像処理部107は、RAWデータ符号化・復号処理部103から入力されたRAWデータに対して、デモザイク処理、ノイズ除去処理、光学歪み補正処理、および色補正処理などの画像処理を行って画像データを生成する。そして、画像処理部107は、当該画像データを表示部108および画像データ符号化部109に出力する。
画像処理部107は、RAWデータ符号化・復号処理部103による符号化データの生成と独立したタイミングで画像処理を行う。つまり、画像処理部107は、RAWデータ符号化・復号処理部103によってメモリ105に格納された符号化データを復号して得られたRAWデータを独立したタイミングで画像処理する。また、画像処理部107は復号されたデプスマップを用いてA画像およびB画像について画像位置合わせおよび画像合成処理を行って仮想フォーカス距離に対するリフォーカス処理を実行する。
表示部108は、例えば、液晶ディスプレイ又は有機ELディスプレイであり、画像処理部107の出力である画像データに応じた画像を表示する。
画像データ符号化部109aは、画像処理部107の出力である画像データに対して、静止画の場合には、例えば、JPEG、動画の場合には、例えば、MPEGの符号化方式に応じて符号化処理して得られた符号化データをメモリ105に出力する。
記録処理部110は、メモリ105に格納された符号化データなどの各種データを記録媒体111に記録する。なお、記録媒体111は、例えば、不揮発性メモリで構成される記録メディアである。
図4は、図1に示すRAWデータ符号化・復号処理部で行われるRAWデータおよびデプスマップの符号化処理を説明するためのフローチャートである。なお、図示のフローチャートに係る処理は制御部101の制御下で行われる。
また、図5は、図1に示すRAWデータ符号化・復号処理部で符号化されるRAWデータおよびデプスマップの一例を示す図である。
ここでは、4096×2160画素のRAWデータを60フレーム/秒の動画として記録するものする。また、デプスマップは、RAWデータのフレームレートの4分の1である15フレーム/秒の更新間隔で生成されるものとする。なお、RAWデータは、A画像およびB画像の双方を符号化して記録することもできるが、ここでは、説明の簡略化のため1つのRAWデータを符号化するものとする。
符号化処理が開始されると、RAWデータ符号化・復号処理部103は、RAWデータのフレームレートに対するデプスマップの更新間隔(フレームレート)をデプスマップ生成部104から取得する(ステップS401)。なお、ここでは、更新間隔をデプスマップ生成部104から取得するものとしたが、RAWデータの記録開始から最初のデプスマップが生成される時間を測定することによって更新間隔を得るようにしてもよい。
続いて、RAWデータ符号化・復号処理部103は、RAWデータのフレームレートとデプスマップの更新間隔との比率に基づいてデプスマップの領域分割を行う(ステップS402)。
図6は、図1に示すRAWデータ符号化・復号処理部で行われるデブスマップの領域分割の一例を説明するための図である。そして、図6(a)は水平方向および垂直方向に分割した例を示す図であり、図6(b)は水平方向に分割した例を示す図である。また、図6(c)は垂直方向に分割した例を示す図である。
ここでは、4フレームのRAWデータに対して1つデプスマップが生成されるので、デプスマップは、図6に示すように4つの分割領域d[0]〜d[3]に分割される。分割する際には、図6(a)に示すように、水平・垂直方向に分割するか又は図6(b)に示すように水平方向にのみ分割する。さらには、図6(c)に示すように垂直方向にのみに分割するようにしてもよい。なお、各分割領域の面積が均一であれば、図6(a)〜図6(c)のいずれに分割してもよい。
続いて、制御部101はRAWデータ符号化・復号処理部103による符号化データの記録が停止したか否かを判定する(ステップS403)。符号化データの記録が停止すると(ステップS403において、YES)、制御部101はRAWデータ符号化・復号処理部103による符号化処理を終了する。
一方、符号化データの記録が停止しないと(ステップS403において、NO)、制御部101はRAWデータ符号化・復号処理部103を制御して、RAWデータの符号化処理を行う(ステップS404)。そして、RAWデータ符号化・復号処理部103はRAWデータの符号化処理が完了すると、符号化対象となるデプスマップの分割領域を決定する(ステップS405)。
図6に示すように、分割領域の各々にはインデックス番号が付加されており、RAWデータ符号化・復号処理部103はインデックス番号をインクリメントするインデックス・カウンタを有している。RAWデータ符号化・復号処理部103はRAWデータの1フレーム毎にインデックス・カウンタをインクリメントする。また、RAWデータ符号化・復号処理部103は、インデックス番号が分割数となるとインデックス・カウンタをリセットする。そして、RAWデータ符号化・復号処理部103はインデックス・カウンタのカウント値に基づいて分割領域を決定する。
デプスマップは、前述のように、メモリ105に格納されている。よって、RAWデータ符号化・復号処理部103は、ディスマップの先頭アドレス、起点座標、水平・垂直画素数などの情報を設定して当該情報に応じて、決定した分割領域のデプスマップ符号化処理を行う(ステップS406)。そして、処理はステップS403に戻る。
図7は、図4に示すRAWデータ符号化・復号処理部で行われる符号化処理の結果についてその一例を示す図である。
上述のように、RAWデータ符号化・復号処理部103はRAWデータのフレームレートとデプスマップの更新間隔との比率に基づいてデプスマップを領域分割する。これによって、1つのデプスマップを時間軸方向に分散して符号化するように制御が行われる。よって、図7に示すように、デプスマップの符号化処理を平準化してRAWデータの記録を最大限に行うことができる。
さらに、ここでは、RAWデータのフレームレートとデプスマップの更新間隔とが固定された例について説明した。メモリ105のアクセスの混雑度などの要因によってRAWデータのフレームに対してデプスマップの更新間隔が変動することがある。この場合には、メモリ105に複数のデプスマップを一時的に格納するバッファ領域を設ければ、デプスマップの符号化タイミングの平準化を容易に調整することができる。
但し、デプスマップの更新間隔が変動して、バッファ領域がオーバーフローすることもあるので、バッファ領域における蓄積量を測定してデプスマップの符号化処理を制御することが望ましい。例えば、静止画の連写の場合には、デプスマップの記録を優先して、バッファ領域の蓄積量が所定の閾値を超えた場合には、RAWデータの更新間隔を変更する。これによって、デプスマップためのバッファ領域がオーバーフローしないようにする。
また、動画の場合には、RAWデータのフレームレートを変更することは望ましくないので、バッファ領域の蓄積量が所定の閾値を超えた場合には、新たに入力されるデプスマップを破棄するように制御してもよい。
このように、本発明の第1の実施形態では、RAWデータのフレームレートとデプスマップの更新間隔との比率に基づいてデプスマップを領域分割して、デプスマップを符号化処理する。これによって、デプスマップに係る符号化負荷を平準化して、静止画の連写および動画のフレームレートの低下を抑制することができる。
[第2の実施形態]
続いて、本発明の第2の実施形態によるカメラについて説明する。なお、第2の実施形態によるカメラの構成は図1に示すカメラと同様であるが、RAWデータ符号化・復号処理部103の構成が異なる。
図8は、本発明の第2の実施形態によるカメラで用いられるRAWデータ符号化・復号処理部の構成についてその一例を示すブロック図である。
図示のRAWデータ符号化・復号処理部800はRAWデータ符号化処理部800aおよびRAWデータ復号処理部800bを有している。RAWデータ符号化処理部800aおよびRAWデータ復号処理部800bの各々はRAWデータにおける色要素(R、G1、G2、およびB)を並列処理可能な4コア構成を有している。これによって、デプスマップを処理する際には、デブスマップの分割領域を並列処理する。
図示のように、RAWデータ符号化処理部800aはプレーン分離部801および第1〜第4の符号化処理コア802〜805を有している。また、RAWデータ復号処理部800bはプレーン合成部810および第1〜第4の復号処理コア812〜815を有している。
プレーン分離部801はRAWデータを色要素R、G1、G2、およびBに分離して、それぞれ第1〜第4の符号化処理コア802〜805に送る。第1、第2、第3、および第4の符号化処理コア802、803、804、および805はそれぞれ色要素R、G1、G2、およびBについて符号化処理を行う。
第1、第2、第3、および第4の復号処理コア812、813、814、および815は符号化データを受けてそれぞれ色要素R、G1、G2、およびBについて復号処理を行う。そして、プレーン合成部811は復号処理された色要素R、G1、G2、およびBについて合成処理を行う。
図9は、本発明の第2の実施形態によるカメラに備えられたRAWデータ符号化・復号処理部で行われるRAWデータおよびデプスマップの符号化処理を説明するためのフローチャートである。
なお、図示のフローチャートに係る処理は制御部101の制御下で行われる。図9において、図4に示すフローチャートのステップと同一のステップについては同一の参照符号を付して説明を省略する。また、ここでは、第1の実施形態と同様に、4096×2160画素のRAWデータを60フレーム/秒の動画として記録するものする。また、デプスマップは、RAWデータのフレームレートの4分の1である15フレーム/秒の更新間隔で生成されるものとする。
ステップS402において、RAWデータ符号化・復号処理部800はデプスマップを、例えば、図6(a)に示すように4つの領域に分割する。
ステップS405の処理の後、4並列で符号化処理を行うため、RAWデータ符号化・復号処理部800は、ステップS402で領域分割されたディスマップをさらに再分割する(ステップS906)。
図10は、本発明の第2の実施形態によるカメラに備えられたRAWデータ符号化・復号処理部で行われるデブスマップの再領域分割の一例を示す図である。
ステップS906の処理では、分割領域d[0]〜d[3]の各々がさらに4つの部分領域に分割される。図示の例では、分割領域d[0]は部分領域d[00]〜d[03]に分割され、分割領域d[1]は部分領域d[10]〜d[13]に分割される。また、分割領域d[2]は部分領域d[20]〜d[23]に分割され、分割領域d[3]は部分領域d[30]〜d[33]に分割される。
前述のように、デプスマップは、メモリ105に格納されている。よって、RAWデータ符号化・復号処理部800は、ディスマップの先頭アドレス、起点座標、水平・垂直画素数などの情報を4つの分割領域分纏めて設定して当該情報に応じて、決定した分割領域のデプスマップ符号化処理を行う(ステップS907)。そして、処理はステップS403に戻る。
図11は、図9に示すRAWデータ符号化・復号処理部で行われる符号化処理の結果についてその一例を示す図である。
上述のように、RAWデータ符号化・復号処理部800はRAWデータのフレームレートとデプスマップの更新間隔との比率に基づいてデプスマップを領域分割する。さらに、RAWデータ符号化・復号処理部800は、符号化処理の並列処理数に基づいて分割領域を再分割する。これによって、1つのデプスマップを時間軸方向に分散して、かつ並列符号化処理を行う制御が行われる。よって、図11に示すように、第1の実施形態よりもさらにデプスマップの符号化処理を平準化してRAWデータの記録を最大限に行うことができる。
ここでは、RAWデータ符号化・復号処理部800の並列処理数に合わせて分割領域を図10に示すように再分割した。一方、図10に示す4つの分割領域d[0]〜d[3]を有するデプスマップを再配置するようにしてもよい。
図12は、図10に示す部分領域を再配置した一例を示す図である。
図12に示すように、ベイヤー配列におけるR、G1、G2、およびBの位置に画素単位に部分領域をインターリーブして再配置したデプスマップを生成する。これによって、4つの部分領域を意識することなく、RAWデータのように見せかけて並列符号化処理を行うことができる。
このように、本発明の第2の実施形態では、RAWデータのフレームレートとデプスマップの更新間隔との比率に応じてデプスマップを領域分割し、さらに符号化処理の並列処理数に基づいて分割領域を再分割してデプスマップを符号化処理する。これによって、デプスマップに係る符号化負荷を平準化して、静止画の連写および動画のフレームレートの低下を抑制することができる。
以上、本発明について実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。
例えば、上記の実施の形態の機能を制御方法として、この制御方法を符号化装置に実行させるようにすればよい。また、上述の実施の形態の機能を有するプログラムを制御プログラムとして、当該制御プログラムを符号化装置が備えるコンピュータに実行させるようにしてもよい。なお、制御プログラムは、例えば、コンピュータに読み取り可能な記録媒体に記録される。
[その他の実施形態]
本発明は、上述の実施形態の1以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。
101 制御部
102 撮像部
103,800 RAWデータ符号化・復号処理部
104 デプスマップ生成部
105 メモリ
106 メモリI/F部
107 画像処理部
108 表示部
110 記録処理部
111 記録媒体

Claims (11)

  1. 撮像によって得られたRAWデータと前記RAWデータの画素毎の奥行きを示すデプスマップとを符号化処理して符号化データを得る符号化装置であって、
    前記RAWデータの更新間隔と前記デプスマップの更新間隔との比率に基づいて前記デプスマップを複数の分割領域に分割する分割手段と、
    前記RAWデータと前記複数の分割領域を有するデプスマップとを時分割によって符号化処理する符号化手段と、
    を有することを特徴とする符号化装置。
  2. 前記デプスマップは一時的にメモリに記憶されることを特徴とする請求項1に記載の符号化装置。
  3. 前記分割手段は、さらに前記分割領域を複数の部分領域に分割し、
    前記符号化手段は前記複数の部分領域を有するデブスマップを色要素の各々について並列して符号化処理を行うことを特徴とする請求項1又は2に記載の符号化装置。
  4. 前記分割手段は、前記符号化手段における並列処理の数に基づいて前記デプスマップにおける分割領域を複数の部分領域に分割することを特徴とする請求項3に記載の符号化装置。
  5. 前記色要素はベイヤー配列で配列されており、前記分割手段は前記デプスマップにおける部分領域をベイヤー配列に対応させて並べ替えることを特徴とする請求項4に記載の符号化装置。
  6. 前記RAWデータを所定の更新間隔で符号化処理する際、前記メモリに記憶されたデプスマップの量が所定の閾値を超えると、前記RAWデータの更新間隔を変更する制御手段を有することを特徴とする請求項2に記載の符号化装置。
  7. 前記RAWデータを所定の更新間隔で符号化処理する際、前記メモリに記憶されたデプスマップの量が所定の閾値を超えると、新たに前記メモリに記憶されるデプスマップを破棄する制御手段を有することを特徴とする請求項2に記載の符号化装置。
  8. 被写体を撮像してRAWデータを得る撮像手段と、
    前記RAWデータに基づいてデプスマップを生成する生成手段と、
    請求項1乃至7のいずれか1項に記載の符号化装置と、
    前記符号化装置によって得られた符号化データを記録媒体に記録する記録手段と、
    を有することを特徴とする撮像装置。
  9. 前記記録媒体に記録された符号化データを復号して復号データとする復号手段を有することを特徴とする請求項8に記載の撮像装置。
  10. 撮像によって得られたRAWデータと前記RAWデータの画素毎の奥行きを示すデプスマップとを符号化処理して符号化データを得る符号化装置の制御方法であって、
    前記RAWデータの更新間隔と前記デプスマップの更新間隔との比率に基づいて前記デプスマップを複数の分割領域に分割する分割ステップと、
    前記RAWデータと前記複数の分割領域を有するデプスマップとを時分割によって符号化処理する符号化ステップと、
    を有することを特徴とする制御方法。
  11. 撮像によって得られたRAWデータと前記RAWデータの画素毎の奥行きを示すデプスマップとを符号化処理して符号化データを得る符号化装置で用いられる制御プログラムであって、
    前記符号化装置が備えるコンピュータに、
    前記RAWデータの更新間隔と前記デプスマップの更新間隔との比率に基づいて前記デプスマップを複数の分割領域に分割する分割ステップと、
    前記RAWデータと前記複数の分割領域を有するデプスマップとを時分割によって符号化処理する符号化ステップと、
    を実行させることを特徴とする制御プログラム。
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