JP3450357B2 - 画像処理装置及びその方法 - Google Patents

画像処理装置及びその方法

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JP3450357B2 JP20388492A JP20388492A JP3450357B2 JP 3450357 B2 JP3450357 B2 JP 3450357B2 JP 20388492 A JP20388492 A JP 20388492A JP 20388492 A JP20388492 A JP 20388492A JP 3450357 B2 JP3450357 B2 JP 3450357B2
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  • Compression Of Band Width Or Redundancy In Fax (AREA)
  • Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)
  • Image Processing (AREA)
  • Television Signal Processing For Recording (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、複数画面の画像データ
を例えばデジタル記録する画像記録装置及び画像処理装
置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から複数画面の画像データを圧縮し
て記録媒体に記録する技術は知られている。
【0003】かかる技術の一例として、与えられる画像
データをJPEG方式と呼ばれる圧縮方式が知られてい
る。
【0004】かかる圧縮方式を用いて与えられる複数の
画像データを固定長に圧縮するに際しては、1枚当たり
の符号量の割当をLとすると連写開始からn枚の画像を
連写終了するまで2パス方式の圧縮方式を繰り返し行う
ことによって各画像の符号量L1 〜Ln をそれぞれ符号
量L以下に抑える。
【0005】
【発明が解決しようとしている課題】しかしながら上記
従来例では、連続記録時に撮影毎に2ステップの符号化
を行うためにデータ圧縮作業に時間がかかり、連続記録
スピードを上げる際の制約となっていた。
【0006】かかる点に鑑み、本発明においては連続記
録時に連続記録開始から終了までの総符号量を高速に所
定の符号量に抑えるようにすることによって、連続記録
のスピードの低下を防止しようとするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、本願発明にかかる画像処理装置は、一連のn(nは
4以上の自然数)画面の画像データを入力する入力手段
と、前記入力手段によって入力された画像データを量子
化する量子化手段と、前記量子化手段によって量子化さ
れた画像データを可変長符号化する符号化手段と、前記
量子化手段に使用される量子化ステップを画面単位に制
御する制御手段とを有し、前記制御手段は、前記n画面
において最終的に符号化する画面の画像データに対する
量子化ステップを、前記n画面分の画像データに対して
予め割り当てられた符号量から既に符号化されたn−1
画面分の画像データの符号量の和を差引いた符号量に基
づいて制御し、前記最終的に符号化する画面以外の画面
の画像データに対する量子化ステップを、符号化対象画
面の前画面の画像データを符号化した際の符号量に基づ
いて制御することを特徴とする。
【0008】上述の目的を達成するため、本願発明にか
かる画像処理方法は、一連のn(nは4以上の自然数)
画面の画像データを入力する入力工程と、前記入力され
た画像データを量子化する量子化工程と、前記量子化さ
れた画像データを可変長符号化する符号化工程と、前記
量子化工程で使用される量子化ステップを画面単位に制
御する制御工程とを有し、前記制御工程では、前記n画
面において最終的に符号化する画面の画像データに対す
る量子化ステップを、前記n画面分の画像データに対し
て予め割り当てられた符号量から既に符号化されたn−
1画面分の画像データの符号量の和を差引いた符号量に
基づいて制御し、前記最終的に符号化する画面以外の画
面の画像データに対する量子化ステップを、符号化対象
画面の前画面の画像データを符号化した際の符号量に基
づいて制御することを特徴とする。
【0009】
【実施例】図3は、本発明の一実施例の電子スチルカメ
ラのブロック図であり、101はレンズ、102は絞
り、103はシャッター、104は画像を電気信号に変
換する固体撮像素子、105は固体撮像素子の出力をA
D変換するAD変換回路、106はAD変換された信号
を処理するために一時的にデータを蓄積するメモリであ
る。107はメモリ106から読み出した固体撮像素子
104の出力から輝度信号と色差信号を演算によって作
り出し演算結果を再びメモリ106に記憶する信号処理
回路である。108はメモリ106からの信号を8×8
のブロックに分割しブロック毎に8×8のDCT係数に
DCT変換(離散コサイン変換)しメモリ106に記憶
するDCT変換回路である。109はメモリ106から
読み出したDCT係数の符号量を圧縮するためにDCT
係数を量子化する量子化回路である。110はDCT係
数の量子化に用いる量子化係数を設定する量子化テーブ
ルである。111は量子化テーブルの各係数に係数をか
けることによって量子化のステップを調整するための量
子化ステップ調整回路である。112は量子化されたD
CT係数をブロック毎にジグザグ走査するジグザグ走査
回路である。113はDCT係数のDC成分のブロック
間の差分をとって更にデータ量を圧縮するためのDPC
M回路である。114はDPCM回路の出力をハフマン
符号化するハフマン符号化回路である。115はハフマ
ン符号化する際に参照するハフマンテーブルである。1
16はジグザグスキャンされたDCT係数のAC成分中
非ゼロ係数と非ゼロ係数の間隔すなわちゼロが続く長さ
をカウントするランレングス符号化回路である。117
は各ブロックに割り当てられた符号長を越えそうになっ
た時点で高次の係数を強制的にゼロにする打ち切り回路
である。118はゼロラン長とゼロに続く非ゼロ係数に
対してハフマン符号を割り付けるハフマン符号化回路で
ある。119はハフマン符号化回路が参照するハフマン
テーブルである。120は符号量を検出する符号量検出
回路である。121は圧縮符号化されたデータを記録す
るメモリカードである。符号量検出回路120によって
検出された符号量をもとにして目標符号量にするために
量子化ステップ調整回路111において量子化テーブル
の各係数にかける係数値と各ブロックに割り当てる符号
量を決定する。各ブロックの符号量が指定量を越えてし
まいそうな場合AC係数の高次の係数を強制的にゼロと
することで符号化を打ち切る。122はシステム全体の
動作を制御するシステム制御回路である。123は撮影
を開始するためのレリーズスイッチであり、124は連
写と単写モードを切り替えるモード切り替えスイッチで
ある。
【0010】図4は1枚の画像を撮影する撮像シークエ
ンスを示した図である。時刻T0にレリーズ123がオ
ンされると時刻T0からT1の間に測光動作が行われ、
概ね適正シャッタースピードと絞り値が決定される。次
に時刻T1〜T2にシャッター103を開いて前露光を
行い時刻T2にシャッター103を閉じてから、露光電
荷の読み出しを行い、時刻T3からT4の間に実際の露
光電荷の情報を基にして最適露光量算出を行う。次に時
刻T4に再びシャッター103を開き、本露光を行う。
時刻T5からT6間に露光電荷読み出しAD変換回路1
05でAD変換を行いメモリ106に記憶する。T6か
らT7間でメモリ106から信号処理回路107に読み
出し、輝度信号(Y)、色差信号(R−Y)、色差信号
(B−Y)を生成する。次に時刻T7〜T8間にDCT
変換回路108においてDCT変換を行う。時刻T8か
らT9で後述するやり方で圧縮符号化を行う。圧縮され
た画像信号をT9からT10の間にメモリカード121
に記録する。
【0011】圧縮時に行うDCT演算に先立って画像デ
ータは通常8×8画素のブロックに分割される。図8は
画像のブロック化を示した図である。図8の(a)のよ
うに画像は画面左上から順に8×8画素ずつのブロック
に分割されそれぞれのブロック毎の各画素は図8の
(b)のようにs00〜s77でインデックスされる。図9
は各ブロック毎のDCT係数を示す図である。図8の
(b)の8×8画素の信号に対して(1)式のDCT演
算を施すことによって図9の(a)のように8×8のD
CT係数S00〜S77が得られる。逆DCT演算は(2)
式で示される。
【0012】
【外1】
【0013】図9の(b)に示す量子化テーブルに示さ
れる係数Q00〜Q77に対して量子化ステップ補正係数F
をかけたQ’00〜Q’77で各インデックスに対応するD
CT係数を除算することによって量子化されたDCT係
数Sq00〜Sq77を得る。
【0014】量子化されたDCT係数を符号化する手法
について説明する図を図10に示す。量子化されたDC
T係数Sq00〜Sq77は図10の(a)に示される順序
でジグザグスキャンされる。このようにすることでブロ
ックの直流成分を示すSq00から空間周波数の低い方か
ら高くなる順にDCT係数が並べられる。このようにジ
グザグスキャンを行うと図10の(b)に示すように直
流成分を示すSq00すなわちDC係数と交流成分を示す
Sq01〜Sq77までのAC係数が並ぶことになる。一般
的な画像の性質として空間周波数の高いエネルギー成分
は小さくなること、また前述した量子化によって高周波
成分ではAC係数がゼロになることが多くなる。したが
ってジグザグスキャンされたAC係数の非ゼロ係数から
非ゼロ係数までのゼロのラン長とゼロに続く非ゼロ係数
のペアをハフマン符号化することによってAC係数のデ
ータ量の圧縮を行うことができる。一方、DC係数に関
しては隣接ブロックのDC係数との差分をとるDPCM
予測値をハフマン符号化することによってデータ量が圧
縮される。この際、符号量の大小は量子化の仕方できま
る。荒く量子化を行えばAC係数がゼロ成分が多くなり
データ量は少なくなるが画質も劣化する。
【0015】図5はスイッチ124が連写モードに設定
されたときに圧縮符号化を行う際の本発明の効果を示す
ための対比例のシークエンスを示した図である。DCT
を用いた符号化は基本的には可変長になる。しかしカー
ドに記録する枚数が一定になるよう何らかの固定長化の
工夫を施すのが一般的である。従来は2パス方式という
方法をとるのが通例であった。2パス方式のアルゴリズ
ムを図6、図7に示す。図6は2パス方式の第1ステッ
プを、図7は2パス方式の第2ステップを示している。
【0016】図6及び図7に基づいて固定長化の手法に
ついて簡単に説明する。DCT演算を施して各ブロック
の画像データをDCT係数に変換しメモリに記憶するま
では符号化に先立って行われる。第1ステップではま
ず、量子化テーブルに対して量子化ステップ補正係数F
を仮設定することで量子化巾を設定する。次に量子化、
ジグザグスキャン、符号化を行う。次に各ブロックの符
号量を算出し、画像全体の符号量が目標とする符号量と
なるための第2ステップにおける量子化ステップ補正係
数Fを予測するとともに各ブロックに目標符号量を達成
するためのブロック毎最大符号量を割り当てることによ
って第1ステップが終了する。次に第2ステップにおい
ては、第1ステップにおいて設定された量子化ステップ
補正係数Fによって量子化巾を設定し量子化を行い、ジ
グザグスキャン、符号化を行うが、AC係数の符号化の
際、第1ステップで決められたブロック毎の割り当てを
越えそうになった時点でそのブロックのより高周波の高
周波成分の符号化を打ち切ることで符号量が設定符号量
を越えないようにすることで固定長化を行う。符号化さ
れたデータに復号時に必要な各種のマーカコードを付加
して第2ステップを終了する。
【0017】上述した対比例の方法では2ステップによ
る符号化を行った後にデータ圧縮を行うのでデータ圧縮
に要する時間が大きくなるという問題が生じる。
【0018】次に、本発明の一実施例における連写時の
符号化シークエンスについて図1を用いて説明する。図
2は1パス方式による符号化のフローチャートである。
【0019】以下、図1と図2を用いて本発明の実施例
の動作を説明する。モード切り替スイッチ124が連写
モードに設定された状態でレリーズスイッチ123がオ
ンされると連写が開始されるが、1枚目の画像は1パス
方式で符号化される。1パス方式の符号化は、図2に示
すような手順で行われる。すなわち、量子化ステップ補
正係数Fをあらかじめ所定の値に設定し(S101)量
子化(S103)、ジグザグスキャン(S105)、符
号化(S107〜S113)、マーカコードの付加(S
119)、符号量(S115)の算出を行う。連写の場
合の動作について図1を用いて説明する。この際、1枚
目の圧縮符号量が1枚当たりの割り当て符号量と一致し
ない可能性が高いので、カードには1枚目の画像は記録
せず、1枚当たりに割り当てられた画像の符号量をLと
するとLだけの空きスペースをカード上に残した状態
で、メモリ106に圧縮前の画像データを連写終了まで
一時的に記憶する。ただしメモリ106は画像2枚分の
容量を持っていることを前提とする。また、この1枚目
の画像圧縮過程において次の画像の量子化巾を決定す
る。連写の際は続く2枚の画像間では絵柄が大きく変わ
ることがないため、先に記録する画像を評価することに
よって次に撮影する画像の圧縮に対する量子化ステップ
をほぼ適正な値に決めることができる。1枚当たり割り
当てられた画像の符号量をLとすると連写開始1枚目の
画像はLと一致しない可能性が高いが2枚以降の画像の
符号量はほぼLに近づけることが可能となる。レリーズ
スイッチ213がオフされると連写が終了するが、連写
枚数をn、1枚当たりの割り当て符号量をL、2枚目の
画像の符号量をL2 、n枚目の画像の符号量をLn とす
ると、L1 が、連写枚数に1枚当たりの割当符号量の積
nLという符号量からL2 からLn までの符号量の和を
差し引いた符号量となるよう2パス方式によって圧縮符
号化する。
【0020】図11は本発明の別の実施例における連写
時の符号化シークエンスを示す図である。
【0021】図11と図2を用いて本発明の動作を説明
する。モード切り替スイッチ124が連写モードに設定
された状態でレリーズスイッチ123がオンされると連
写が開始されるが、1枚目の画像は前述の図2の1パス
方式で符号化される。本実施例においては、図11に示
されるように、1枚当たりの符号割当量をLとすると1
枚目の画像の符号量が2Lよりも十分小さい値になるよ
う量子化ステップ補正係数Fを設定し、1枚目の圧縮符
号量が1枚当たりの割り当て符号量と一致していなくて
もそのまま記録する。また、この1枚目の過程において
次の画像の量子化巾を決定する。連写の際は続く2枚の
画像間で絵柄が大きく変わることがないため、先に記録
する画像を評価することによって次に撮影する画像の圧
縮に対する量子化ステップをほぼ適正な値に決めること
ができる。1枚当たりに割り当てられた画像の符号量を
Lとすると連写開始1枚目の画像はLと一致しない可能
性が高いが2枚以降の画像の符号量はほぼLに近付ける
ことが可能となる。レリーズスイッチ213がオフされ
ると連写が終了するが、連写枚数をn、1枚当たりの割
り当て符号量をL、1枚目の画像の符号量をL1 、n−
1枚目の符号量をLn −1、n枚目の画像の符号量をL
n とすると、Ln が連写枚数に1枚当たりの割当符号量
の積nLという符号量からL1 からLn −1までの符号
量の和を差し引いた符号量となるよう2パス方式によっ
て圧縮符号化する。
【0022】連写終了前の最後の画像の圧縮は連写終了
後に行うのである程度時間がかかっても構わない。した
がって2パス方式でなくとも符号量がLn に収束するま
で量子化ステップ補正係数Fを変えながら1パス方式の
符号化を繰り返すことによって符号量がLn となるよう
な繰り返し方式としてもよい。
【0023】また、本発明は電子スチルカメラ以外にも
画像ファイル装置やカラー複写機等にも適用することが
でき、電子スチルカメラに限るものではない。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように本発明よれば、一連
のn(nは4以上の自然数)画面分の画像データの符号
量を所定量に制御しながら、高速に符号化処理すること
ができ、かつn画面分の画像データに予め割り当てられ
た符号量を無駄なく有効に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明における連写時の符号化シークエンスを
示した図。
【図2】1パス方式による符号化のフローチャート。
【図3】電子スチルカメラのブロック図。
【図4】1枚の画像を撮影する撮像シークエンスを示し
た図。
【図5】スイッチ124が連写モードに設定されたとき
に圧縮符号化を行う際の、本発明の対比例のシークエン
スを示した図。
【図6】2パス方式の第1ステップを示した図。
【図7】2パス方式の第2ステップを示した図。
【図8】画像のブロック化を示した図。
【図9】各ブロック毎のDCT係数を示した図。
【図10】量子化されたDCT係数を符号化する手法に
ついて説明した図。
【図11】本発明の別の実施例のシーケンスを示した
図。
【符号の説明】
108 DCT変換回路 109 量子化回路 112 ジグザグ走査回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04N 7/24 - 7/68 H04N 1/41 - 1/419 H04N 5/91 - 5/956 H04N 5/78 - 5/781 H03M 7/30 - 7/50

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一連のn(nは4以上の自然数)画面の
    画像データを入力する入力手段と、 前記入力手段によって入力された画像データを量子化す
    る量子化手段と、 前記量子化手段によって量子化された画像データを可変
    長符号化する符号化手段と、 前記量子化手段に使用される量子化ステップを画面単位
    に制御する制御手段とを有し、 前記制御手段は、前記n画面において最終的に符号化す
    る画面の画像データに対する量子化ステップを、前記n
    画面分の画像データに対して予め割り当てられた符号量
    から既に符号化されたn−1画面分の画像データの符号
    量の和を差引いた符号量に基づいて制御し、前記最終的
    に符号化する画面以外の画面の画像データに対する量子
    化ステップを、符号化対象画面の前画面の画像データを
    符号化した際の符号量に基づいて制御することを特徴と
    する画像処理装置。
  2. 【請求項2】 一連のn(nは4以上の自然数)画面の
    画像データを入力する入力工程と、 前記入力された画像データを量子化する量子化工程と、 前記量子化された画像データを可変長符号化する符号化
    工程と、 前記量子化工程で使用される量子化ステップを画面単位
    に制御する制御工程とを有し、 前記制御工程では、前記n画面において最終的に符号化
    する画面の画像データに対する量子化ステップを、前記
    n画面分の画像データに対して予め割り当てられた符号
    量から既に符号化されたn−1画面分の画像データの符
    号量の和を差引いた符号量に基づいて制御し、前記最終
    的に符号化する画面以外の画面の画像データに対する量
    子化ステップを、符号化対象画面の前画面の画像データ
    を符号化した際の符号量に基づいて制御することを特徴
    とする画像処理方法。
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WO2005034504A1 (ja) * 2003-09-30 2005-04-14 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha 撮像装置および撮像方法

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