JP3639672B2 - Imaging apparatus and method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮像装置及び方法に関し、より具体的には、手ぶれ及び振動などによるぶれを補正するぶれ補正機能を具備する撮像装置及び方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
画像をディジタル記憶する場合、そのデータ量は膨大なものとなるので、通常は、何らかの方法で情報圧縮される。高能率な画像圧縮方式として、直交変換と可変長符号化を組み合わせた符号化方法が広く知られている。例えば、静止画圧縮方式の国際標準であるJPEG方式がある。
【0003】
JPEG方式の概略を簡単に説明する。画像データを所定の大きさのブロック(例えば、8×8画素よりなるブロック)に分割し、そのブロック毎に2次元離散コサイン変換を行ない、その変換係数を線形又は非線形に量子化する。量子化された変換係数を次のようにハフマン符号化(可変長符号化)する。即ち、変換係数の直流成分に関しては、近傍ブロックの直流成分との差分値をハフマン符号化し、交流成分についてはジグザグ・スキャンにより低周波数成分から高周波数成分へとシリアル化し、値が0の無効成分の連続する個数とそれに続く有効な成分の値との組に対してハフマン符号化を実行する。
【0004】
JPEG方式は、基本的には静止画像用の圧縮方式であるが、高速処理させることにより動画にも対応させる製品も出てきている。Motion JPEG方式と呼ばれる。
【0005】
JPEG方式のようなフレーム内符号化方式で動画像を圧縮符号化する場合、データ伝送速度又は記録媒体の容量などの制約があるので、フレーム当たりのデータ量を一定以下に抑えたいとする要望がある。データ量をうまく制御できないとフレームが欠落したりするからである。これには、例えば、過去のデータ量から次の圧縮率を決定する構成が知られている。
【0006】
他方、小型ビデオカメラ等では、手ぶれや振動により被写体像がぶれて見づらい映像となってしまうことがよくある。最近では、高倍率のレンズが採用されており、特にテレ側の時はぶれが大きく目立つ。この種のぶれを補正するぶれ補正装置が既に実用化されており、例えば、角速度を検出するジャイロ・センサ若しくは撮影画像信号のフィールド間又はフレーム間の動きを検出する動き検出回路によりぶれを検出し、その検出結果に従い、光学的又は電子的に画像のぶれを補正する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、過去のデータ量から次の圧縮率を決定する従来例では、次のような問題がある。即ち、カメラをパンしている間は、映像信号から高域成分が減るので、圧縮率が低く設定される傾向になるが、パンを停止した直後では、どのような被写体であるのかを予測することができないので、パン停止直後で圧縮データ量が所定の量を越えてしまう可能性がある。圧縮データ量が規定値を越えてしまうと、再生時にフレーム落ちしてしまうことがある。
【0008】
本発明は、このような問題点を解決し、パンによってもフレーム落ちが生じないようにした撮像装置及び方法を提示することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明では、当該機器の動きが一定方向か否かを動き判定手段により判定し、その結果により、撮影画像の圧縮率を制御する。例えばパン中であれば高圧縮率に設定する。これにより、パン操作等の際にもフレーム落ちしない画像圧縮を実現できる。
【0010】
ぶれ補正装置に含まれる動き検出手段を流用することで、付加的な要素を設けずに済み、安価に実現できる。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【0012】
図1は、本発明の第1実施例の概略構成ブロック図を示す。10は手ぶれを光学的に補正する可変頂角プリズムであり、撮影光学系に組み込まれている。可変頂角プリズム10の詳細な構造は後述する。12は撮影光学系による光学像を電気信号に変換する撮像素子、14は撮像素子12を駆動及び制御する駆動制御回路、16は撮像素子14の出力信号をカメラ信号処理(ガンマ補正及び色バランス補正など)するカメラ信号処理回路、18はカメラ信号処理回路16のアナログ出力をディジタル信号に変換するA/D変換器、20はA/D変換器18から出力される画像データを外部制御信号に従った圧縮条件等に従って圧縮符号化する画像圧縮回路である。
【0013】
22は、本カメラの手ぶれを検出する角速度センサ、24は角速度センサ22の出力信号(角速度)から直流成分をカットするDCカット・フィルタ、26はDCカット・フィルタ24の出力信号を増幅するアンプ、28はアンプ26の出力信号(角速度)を制御目標の角度を示す信号に変換する信号処理回路である。他方、30は可変頂角プリズム10の頂角を検出する頂角センサ、32は頂角センサ30の出力を増幅するアンプである。34は信号処理回路28の出力(目標角度)からアンプ32の出力(現在角度)を減算する減算器、36は減算器34の出力レベルに応じて、可変頂角プリズム10の頂角を変更するアクチュエータ38を駆動する駆動回路である。なお、手段22〜38は、ピッチ(縦)方向とヨー(横)方向に独立して2系統装備されている。
【0014】
40は、アンプ26の出力からパン状態か否かを検出し、その検出結果に従い信号処理回路28及び画像圧縮回路20を制御するパン検出回路である。
【0015】
図2は、可変頂角プリズム10の詳細な断面構造を示す。可変頂角プリズム10は、平行平板である2枚のガラス板50,52を一定間隔だけ離し、それらの縁部分を蛇腹54でつないで密閉する。そして、その内部空間に高屈折率の液体56で満たしてある。ガラス板50には、紙面に垂直な方向の回転軸58が固定され、ガラス板52には紙面に平行な方向の回転軸60が固定されている。回転軸58,60により、可変頂角プリズム10は直交する2方向で頂角を変更できる。
【0016】
角速度センサ22は、カメラの移動に伴う縦方向及び横方向の角速度を検出し、その出力はDCカット・フィルタ24により直流分をカットされた後、アンプ26により増幅されて信号処理回路28及びパン検出回路40に印加される。パン検出回路40はアンプ26の出力からカメラがパンされているか否かを検出し、パンと判定されたときには、信号処理回路28にぶれ補正の演算係数を変更させると共に、画像圧縮回路20の圧縮率を後述するように制御する。
【0017】
信号処理回路28はパンでないときには、アンプ26の出力信号からぶれ補正の目標角度を算出する。他方、頂角センサ30は、可変頂角プリズム10の頂角を常時、検出してその頂角を示す信号を出力し、アンプ32は頂角センサ30の出力信号を増幅して減算器34に印加する。従って、減算器34は、目標角度と現在角度の差、即ち、目標角度までの角度量を算出することになる。駆動回路36は減算器34の出力に応じてアクチュエータ38を駆動し、可変頂角プリズム10の頂角を目標角度まで変位させる。これにより、撮影光学系の光軸が、カメラぶれを相殺するように偏向され、カメラぶれが光学的に補正される。
【0018】
例えば、図2に示すように、ガラス板50を回転軸58を中心にσだけ回転させると、入射光束62は楔形プリズムの原理によりφだけ偏向する。同じように、他方のガラス板54を回転軸60を中心に回転させることで、入射光束62を紙面に垂直な面内で偏向させることができる。2枚のガラス板50,54を同時に制御することにより、カメラぶれを補正できる。
【0019】
撮像素子20は可変頂角プリズム10を含む撮影光学系を介して入射する光学像を電気信号に変換する。撮像素子10の出力はカメラ信号処理回路16によりカメラ信号処理された後、A/D変換器18によりディジタル信号に変換され、画像圧縮回路20に印加される。画像圧縮回路20はパン検出回路40の制御下でA/D変換器18の出力画像データを圧縮し、圧縮データを記録系又は通信系に供給する。
【0020】
図3は、画像圧縮回路20の概略構成ブロック図を示す。ラスタ/ブロック変換回路70は、A/D変換器18の出力画像データをラスタ形式から8×8画素のブロックに分割し、ブロック順に出力する。DCT回路72は回路70の出力画像データを、ブロック単位で2次元離散コサイン変換により直交変換する。量子化回路74は、DCT回路72から出力される変換係数を量子化し、可変長符号化回路76は量子化回路74の出力を可変長符号化する。先に説明したように、回路76は、直流成分に関しては近傍ブロックの直流成分との差分値を可変長符号化し、交流成分については、低周波数成分から高周波数成分へのジグザグスキャンによるデータ列を、無効成分(値が0)の連続する個数とそれに続く有効な成分の値との組に対して可変長符号化する。可変長符号化回路76の出力は圧縮データとして外部に出力される。
【0021】
データ量監視回路78は、可変長符号化回路76による圧縮データのデータ量を監視し、その監視結果を量子化係数設定回路80に供給する。量子化係数設定回路80は、データ量監視回路78の出力及びパン検出回路40の出力に従い量子化回路74の量子化係数を変更設定する。
【0022】
図4は、量子化係数設定回路80の動作フローチャートを示す。パン検出回路40の出力からパン中か否かを判定する(S1)。パン中であれば、データ量監視回路78の出力に関わらず、高圧縮率になるように量子化回路74の量子化係数を設定する(S2)。
【0023】
パン中でなければ(S1)、データ量監視回路78からの圧縮データ量を第1の閾値TH1と比較する(S3)。圧縮データ量が閾値TH1以下の場合には(S3)、圧縮データ量が第2の閾値TH2(<TH1)より大きいかどうかを調べる(S4)。そして、圧縮データ量が閾値TH2以下の場合には、圧縮率が所定量だけ前より低くなるように量子化回路74の量子化係数を変更する(S5)。圧縮データ量が第1の閾値TH1より大きい場合には(S3)、圧縮率が所定量だけ前より高くなるように量子化回路74の量子化係数を変更する(S6)。圧縮データ量が第1の閾値TH1以下で、第2の閾値TH2より多い場合には、量子化係数を以前のままとする。
【0024】
このように、圧縮条件を変更制御することにより、パン中及びその後に、フレーム落ちの生じさせない動画像圧縮を行なうことができる。
【0025】
【発明の効果】
以上の説明から容易に理解できるように、本発明によれば、常にリアルタイムでフレーム落ちのない動画像圧縮を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施例の概略構成ブロック図である。
【図2】 可変頂角プリズム10の断面構成図である。
【図3】 画像圧縮回路20の概略構成ブロック図である。
【図4】 量子化係数設定回路80の動作フローチャートである。
【符号の説明】
10:可変頂角プリズム
12:撮像素子
14:駆動制御回路
16:カメラ信号処理回路
18:A/D変換器
20:画像圧縮回路
22:角速度センサ
24:DCカット・フィルタ
26:アンプ
28:信号処理回路
30:頂角センサ
32:アンプ
34:減算器
36:駆動回路
38:アクチュエータ
40:パン検出回路
50,52:ガラス板
54:蛇腹
56:高屈折率の液体
58:回転軸
60:回転軸
70:ラスタ/ブロック変換回路
72:DCT回路
74:量子化回路
76:可変長符号化回路
78:データ量監視回路
80:量子化係数設定回路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an imaging apparatus and method , and more specifically, to an imaging apparatus and method having a shake correction function for correcting shake due to hand shake and vibration.
[0002]
[Prior art]
When an image is digitally stored, the amount of data becomes enormous, and information is usually compressed by some method. As a highly efficient image compression method, an encoding method that combines orthogonal transform and variable length encoding is widely known. For example, there is a JPEG system that is an international standard for still image compression systems.
[0003]
An outline of the JPEG method will be briefly described. Image data is divided into blocks of a predetermined size (for example, blocks of 8 × 8 pixels), two-dimensional discrete cosine transform is performed for each block, and the transform coefficient is quantized linearly or nonlinearly. The quantized transform coefficient is Huffman encoded (variable length encoding) as follows. That is, for the DC component of the transform coefficient, the difference value from the DC component of the neighboring block is Huffman-coded, and the AC component is serialized from a low frequency component to a high frequency component by zigzag scanning, and an invalid component with a value of 0 Huffman coding is performed on a set of consecutive numbers of the following and effective component values that follow.
[0004]
The JPEG method is basically a still image compression method, but there are products that can handle moving images by high-speed processing. It is called the Motion JPEG format.
[0005]
When a moving image is compressed and encoded by an intra-frame encoding method such as the JPEG method, there is a restriction such as a data transmission speed or a capacity of a recording medium, and thus there is a demand for keeping the data amount per frame below a certain level. is there. This is because if the amount of data cannot be controlled well, frames will be lost. For example, a configuration in which the next compression rate is determined from the past data amount is known.
[0006]
On the other hand, in a small video camera or the like, a subject image often blurs due to camera shake or vibration, and is difficult to see. Recently, high-power lenses have been adopted, and blurring is particularly noticeable especially on the telephoto side. A shake correction device that corrects this type of shake has already been put into practical use.For example, a shake detection device that detects a motion between fields of a captured image signal or between frames of a captured image signal or a frame is detected. The image blur is corrected optically or electronically according to the detection result.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional example in which the next compression rate is determined from the past data amount has the following problems. That is, while the camera is panning, the high frequency component is reduced from the video signal, so the compression rate tends to be set low. However, immediately after the panning is stopped, what kind of subject is predicted Therefore, the compressed data amount may exceed a predetermined amount immediately after panning is stopped. If the amount of compressed data exceeds a specified value, frames may be dropped during playback.
[0008]
It is an object of the present invention to provide an imaging apparatus and method that solves such problems and prevents frame dropping even when panning.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In the present invention, whether or not the motion of the device is in a certain direction is determined by the motion determination means, and the compression rate of the captured image is controlled based on the result. For example, a high compression rate is set during panning. As a result, it is possible to realize image compression that does not drop a frame even during a pan operation or the like.
[0010]
By diverting the motion detection means included in the shake correction device, it is not necessary to provide additional elements, and can be realized at low cost.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0012]
FIG. 1 shows a schematic block diagram of a first embodiment of the present invention. Reference numeral 10 denotes a variable apex angle prism that optically corrects camera shake, and is incorporated in the photographing optical system. The detailed structure of the variable apex angle prism 10 will be described later.
[0013]
22 is an angular velocity sensor that detects camera shake of the camera, 24 is a DC cut filter that cuts a DC component from an output signal (angular velocity) of the
[0014]
[0015]
FIG. 2 shows a detailed cross-sectional structure of the variable apex angle prism 10. The variable apex angle prism 10 seals two
[0016]
The
[0017]
When the pan is not pan, the
[0018]
For example, as shown in FIG. 2, when the
[0019]
The
[0020]
FIG. 3 shows a schematic block diagram of the
[0021]
The data amount monitoring
[0022]
FIG. 4 shows an operation flowchart of the quantization
[0023]
If not panning (S1), the compressed data amount from the data amount monitoring
[0024]
In this way, by controlling the change of the compression condition, it is possible to perform moving image compression that does not cause frame dropping during and after panning.
[0025]
【The invention's effect】
As can be easily understood from the above description, according to the present invention, it is possible to always perform moving image compression without frame dropping in real time.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic block diagram of an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional configuration diagram of a variable apex angle prism 10. FIG.
FIG. 3 is a block diagram of a schematic configuration of an
4 is an operation flowchart of a quantization
[Explanation of symbols]
10: variable apex angle prism 12: imaging device 14: drive control circuit 16: camera signal processing circuit 18: A / D converter 20: image compression circuit 22: angular velocity sensor 24: DC cut filter 26: amplifier 28: signal processing Circuit 30: Apex angle sensor 32: Amplifier 34: Subtractor 36: Drive circuit 38: Actuator 40:
Claims (6)
機器の動きを検出する動き検出手段と、
当該動き検出手段の検出出力に従い当該機器の動きが一定方向か否かを判定する動き判定手段と、
当該撮像手段による撮影画像信号を画面内で情報圧縮する画像圧縮手段と、
当該動き判定手段の出力に従い当該画像圧縮手段の圧縮率を制御する制御手段
とからなることを特徴とする撮像装置。Imaging means for converting an optical image into an electrical signal;
Motion detection means for detecting the motion of the device;
Movement determining means for determining whether the movement of the device is in a certain direction according to the detection output of the movement detecting means;
Image compression means for compressing information in the screen of the image signal taken by the imaging means;
An image pickup apparatus comprising: a control unit that controls a compression rate of the image compression unit according to an output of the motion determination unit.
機器の動きを検出する動き検出ステップと、A motion detection step for detecting the motion of the device;
当該動き検出ステップの検出出力に従い当該機器の動きが一定方向か否かを判定する動き判定ステップと、A motion determination step for determining whether the motion of the device is in a certain direction according to the detection output of the motion detection step;
当該撮像ステップによる撮影画像信号を画面内で情報圧縮する画像圧縮ステップと、An image compression step for compressing information in a screen of a captured image signal obtained by the imaging step;
当該動き判定ステップの出力に従い当該画像圧縮ステップの圧縮率を制御する制御ステップA control step for controlling the compression rate of the image compression step according to the output of the motion determination step
とからなることを特徴とする撮像方法。An imaging method characterized by comprising:
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