JP3717720B2

JP3717720B2 - 電子カメラ

Info

Publication number: JP3717720B2
Application number: JP23706099A
Authority: JP
Inventors: 大川瀬; 正祐樋口
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1999-08-24
Filing date: 1999-08-24
Publication date: 2005-11-16
Anticipated expiration: 2019-08-24
Also published as: JP2001061099A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、所望の画像を撮像し、この画像情報を記録・表示することが可能な電子カメラに関する。
【０００２】
【従来の技術】
いわゆる電子カメラにおいて、撮影レンズ系を介して得られた被写体像はＣＣＤ（固体撮像素子）によって電気信号に変換され、さらにＡ／Ｄ変換器によってデジタル画像信号に変換される。これにより、ＬＣＤへの画像表示、小型記録メディアへの記録等を行うために種々の画像処理を施すことが可能な被写体像の画像情報が得られる。例えば画像記録に関し、被写体像の画像情報は、所定の画像処理が施されたのち、例えばＪＰＥＧ(Joint Photographic Coding Experts Group)方式の画像圧縮伸長回路に供給される。ＪＰＥＧ方式はカラー静止画像のデータ圧縮方式の一つとしてよく知られており、人間の視覚特性に基づいて特定の画像情報を削減し、画像の記憶容量を少なくする。圧縮伸長回路により圧縮された画像情報は所定のインターフェースを介してフラッシュメモリ、スマートメディア等の小型記録メディアに記録される。
【０００３】
このような従来の電子カメラにおいては、言うまでもなく画像記録における画質向上が重要な課題であり、固体撮像素子の高精細化、演算プロセッサの能力向上とあいまって不断の研究開発が進められている。
【０００４】
画質向上を実現するためには、例えば、電子カメラに新たな専用の処理系を実装することが考えられる。しかしながら、特に普及型の電子カメラでは極めて厳格なコストを要求される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記事情を考慮してなされたものであり、高画質の画像記録を行い得る安価な構成の電子カメラを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の課題を解決するために次のような手段を講じた。
（１）本発明の電子カメラは、被写体光を撮像手段により受光し、これにより電子的な画像情報として得られた被写体像を電子的に記録可能な電子カメラであって、前記撮像手段により得られた複数画素の画像データを画像処理する画像処理手段と、前記画像データに対して画素数を変更する際に画素補間をするときの補間位置を算出する補間位置算出部と、前記画像データのｎ点とｎ＋１点との間を予め等分割し、この等分割した各位置に対応するように予め設けられた補間係数を記憶する補間係数記憶部と、前記補間位置算出部での算出によって前記予め等分割した位置とは異なる位置に得られた補間位置を、前記予め等分割された位置のうち前記算出された画素補間位置に最も近い分割位置に更に修正する補間位置修正部と、前記修正された補間位置及びこの補間位置に対応するように予め設けられた補間係数とにより前記画像データの補間演算を行う補間演算部とを有し、該補間演算部により少なくとも３次以上の高次多項式の近似式による補間処理を行う補間処理手段と、前記補間処理手段により補間処理をされた画像データを圧縮処理する画像圧縮処理手段と、を具備することを特徴とする。
（２）本発明の電子カメラは、上記（１）に記載の電子カメラであって、且つ前記画像処理手段は、前記撮像手段に設けられた撮像素子から出力された色毎のデータを擬似的に３板化する処理を行うことを特徴とする。
【０００７】
（３）本発明の電子カメラは、上記（１）に記載の電子カメラであって、且つ前記画像処理手段は、前記撮像手段により得られた画像データから変換された色相データのサンプリングレートを変換する処理を行うことを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【０００９】
図１は、本発明の一実施形態に係る電子カメラの概略構成を示す概略ブロック図である。
【００１０】
撮影レンズ系１１を通過した被写体の画像は、撮像素子１２で電気信号に変換される。撮像素子１２で変換された電気信号は、撮像回路１３でアナログ画像信号に変換された後に、Ａ／Ｄ変換器１４によってデジタル画像信号に変換される。そして、このデジタル画像信号は、所定の処理を経て、例えば、外部メモリである着脱可能な着脱メモリ２０（例えば、フラッシュメモリ、スマートメディア等）にインターフェース（Ｉ／Ｆ）２１を介して記録される。なお、着脱メモリ２０は通常カードスロット２２に装着される。また、電子カメラは、例えばランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）等からなり高速に動作するバッファメモリ３０を有している。このバッファメモリ３０は、画像の圧縮伸長における作業用メモリとして、或いは一時的な画像記憶手段としての高速バッファとして使用される。バッファメモリ３０の記録領域は、本発明においては、元画像用の記録領域３１と、キュービック補間画像用の記録領域３２とを有している。なお、キュービック補間画像用の記録領域３２をバッファメモリ３０から独立したメモリにより構成しても良く、例えばキュービック補間処理用の演算回路（又は、ＩＣ）の内蔵メモリに設けても良い。
【００１１】
圧縮伸長回路４０は、デジタル画像信号の圧縮を行ったり、圧縮された画像信号を展開（伸長）するためのものである。
【００１２】
また、電子カメラには、通常、画像表示用のＬＣＤ５０（液晶表示装置）が搭載されており、このＬＣＤ５０は着脱メモリ２０に記録された画像の確認や、撮影しようとする画像を表示する。即ち、バッファメモリ３０からの画像情報が一旦ビデオメモリ５１に取り込まれ、次にビデオ出力回路５２によってこれがビデオ画像に変換されて画像表示ＬＣＤ５０により表示される。また、ビデオ出力回路５２の出力はビデオ出力用の外部端子５３を介して外部表示装置にビデオ画像が出力できるようになっている。
【００１３】
シスコン７０は、電子カメラの各機器の全体の制御を行うもので、その機能の詳細は後述する。シスコン７０は、レリーズからなる操作部７３からの入力を受け付けてレリーズの操作に応じて撮像を行ったり、画像処理を指示したりする。また、シスコン７０は、被写体の撮像時における光量が不足している場合には、ストロボ発光部７１に依頼してストロボをオンにして撮影するように制御する。また、シスコン７０には図示しない撮影距離検出部があり、被写体との距離を検出する機能を有する。また、操作部７３は、各種モードの設定も行うことができるようになっており、そのモード設定はモードＬＣＤに表示される。
【００１４】
外部インターフェース（外部Ｉ／Ｆ）６１は、外部入出力端子６０に接続されて、外部機器とのデータの入出力を行う。この外部入出力端子６０には、例えばパーソナルコンピュータ等が接続され、着脱メモリ２０内の画像をパーソナルコンピュータ等に転送したり、パーソナルコンピュータ等から画像データを入力したりする。
【００１５】
また、電子カメラの各部は基本的に電池により駆動されるようになっており、電源部８０を介してカメラ電池８１からの電力がカメラ回路を含む各部に供給される。また、カメラ電池８１は電源部８０からの制御により充電可能なものとなっている。
【００１６】
ところで、シスコン７０には、本発明の特徴点に係る構成要素として、画素数変換処理部７０１と、キュービック補間処理部７０２とを備える。
【００１７】
画素数変換処理部７０１は、被写体像のデジタル画像信号をＡ／Ｄ変換器１４から入力し、該デジタル信号が示す画像の画素数を所望の画素数に変換する。このような画素数変換処理部７０１による画素数変換処理、すなわち画像情報の情報量変更処理にキュービック補間処理が適用されている。画像情報量の変更とは、ここでは、所定の画素データを間引きすること、所定の画素データ同士を加算すること、及び画素データを移動することを含む。
【００１８】
キュービック補間（演算）処理は、３次畳み込み補間演算処理とも称され、一般に、見た目にきれいな高画質の画像が得られる補間処理手法である。なお、本願発明はキュービック補間演算処理のみに限定されず、少なくとも３次以上の高次多項式の近似式による異なる補間演算処理が適用されても良い。
【００１９】
図２は、本実施形態の要部に関するより詳細な構成を示すブロック図である。
【００２０】
同図に示されるように、Ａ／Ｄ変換器１４の出力段に、ＲＧＢ３板化処理部１００、色空間変換部、サンプリングレート変換部１０１、拡大／縮小処理部１０２、および圧縮／伸長（ＪＰＥＧ）部４０が接続されている。これらＲＧＢ３板化処理部１００、色空間変換部、サンプリングレート変換部１０１、拡大／縮小処理部１０２、および圧縮／伸長（ＪＰＥＧ）部４０は共通のバスに接続されており、このバスを介してバッファメモリ３０の記録対象である元画像やキュービック補間画像に対しアクセス可能となっている。
【００２１】
そして、上記ＲＧＢ３板化処理部１００によるＲＧＢデータの３板化処理、サンプリングレート変換部１０１による画像情報のサンプリングレート変換処理、および拡大／縮小処理部１０２による画像情報の拡大／縮小処理の少なくとも一部（本実施形態ではこれら３つの処理全て）にキュービック補間処理が適用されている。
【００２２】
キュービック補間処理の基本概念について、１次元イメージに基づいて説明する。
【００２３】
図３は、１次元の補間モデルを示す図である。図３の（ａ）に示すように、従来では、２点間を結ぶ直線によって所望の位置における出力値を計算する直線補間が一般的であった。このようにすると、計算に必要な既知の出力値を有する位置は２点でよいが、あくまでも２点間の比例平均の出力値を求めるものであるので、例えば、その２点間に最大値又は最小値がある場合は補間点を適切に検出できないことになる。本発明では、この補間精度を上げるために、少なくとも３次以上の多次多項式による近似式による補間演算（特に本実施形態ではキュービック補間演算）を用いて所望の位置における出力値を得ている。図３の（ｂ）は、４点の値から３次多項式の係数を求め、求められた３次多項式による近似式に位置データを入れて出力を得ている例を示す。図３の（ｂ）において、位置ｎ−１、ｎ、ｎ＋１、ｎ＋２の４点の出力値から３次多項式の係数を求め、その３次多項式から位置ｘ′における出力値を求めることによって所望の位置における補間値が得られることになる。これを例えば、直線補間で行った場合を考慮すると、最大値をとる位置はｎ＋１になるので、図３の（ｂ）の場合と異なり、正確な位置が得られない。
【００２４】
図４は、キュービック補間処理部の構成を示すブロック図である。キュービック補間処理部７０２は、補間位置算出部９１と、補間位置修正部９２と、補間係数テーブル９３と、補間演算部９４とにより構成され、次のように動作する。
【００２５】
バッファメモリ３０の元画像用の記録領域３１に記録されている元画像データの例えば４×４＝１６画素分の画像データが補間位置算出部９１に入力される。補間位置算出部９１は、入力された元画像データに基づいて、例えば、図３（ｂ）における、ｎ点とｎ＋１点との間の補間位置ｘ’を算出する。次に、補間位置修正部９２は、演算を簡略化するために、例えば、ｎ点とｎ＋１点との間を１６等分した場合におけるｘ’点に最も近い点に補間位置を修正する。このように補間位置を修正することにより、予め用意された補間係数テーブル９３を用いて演算が行えるようになる。修正された補間位置に関して補間係数テーブル９３から所定の補間係数が読み出されるとともに、補間演算部９４は読み出された補間係数を上記４×４の画素データのそれぞれに適用し、所定の演算式に従って画素データのレベル値（補間画素データ）を算出する。補間された画素データはキュービック補間画像用の記録領域３２に記録される。
【００２６】
このようなキュービック補間処理部７０２によれば、複雑な計算を行うことなく、高速に補間位置における出力値が算出可能となる。
【００２７】
図５は、ＲＧＢ３板化を説明するための図である。
【００２８】
例えば撮像素子１２により図５（ａ）に示すようなＲＧＢデータが得られたとする。このＲＧＢデータでは「Ｒ(ed)」，「Ｇ(reen)」，「Ｂ(lue)」それぞれのデータが１画素を挟んで離散的な配置となっているが、図５（ｂ）に示すように、全画素について１画素毎に「Ｒ」，「Ｇ」，「Ｂ」のデータを用意する必要がある。なお、図５（ｃ）は、Ｙ＝ａＲ＋ｂＧ＋ｃＢ，ｃｂ＝α（Ｂ−Ｙ），Ｃｒ＝β（Ｒ−Ｙ）によりＲＧＢ表現が輝度−色差表現に変換された場合を示す。この輝度−色差表現に対するキュービック補間処理については後述する。
【００２９】
ＲＧＢ３板化処理部１００は、図５（ｂ）に示すようなデータを得るべく、データが存在しない色のデータを補間により得る。この場合の補間処理に上述したキュービック補間処理部７０２による補間処理が適用される。
【００３０】
図５（ｄ）は、補間により求める画素と、その際に用いられる画素の範囲を示している。図５（ｄ）において、括弧で括られたＲはデータが存在しない画素である。
【００３１】
図５（ｄ）〜（ｆ）において、ＲＧＢの括弧内の部分の（Ｒ）（Ｇ）（Ｂ）はそれぞれ当該色情報がないことを示している。図５の（ｄ）は、Ｒ（レッド）の補間の様子を示す図であって、この場合において、Ｒ（レッド）の色情報を有する周りの点▲１▼と点▲２▼及び点▲３▼におけるＲ（レッド）の色情報は、図中破線Ａで示したデータ（１６個のＲのデータ）を用いて補間できる。また、同様にして、点▲４▼、点▲５▼及び点▲６▼におけるＲ（レッド）の色情報は、図中破線Ｂで示したデータで求めることができる。このような補間方法により、全ての格子点の色情報が求められる。次に、Ｇ（グリーン）の場合には、Ｇのデータのある画素とない画素とが交互に配置されているので、例えば、破線Ｃ内の１６個のデータを用いて、図中の斜線で示した（Ｇ）のデータが得られる。なお、図５の（ｆ）に示すＢ（ブルー）の場合には、配置はＲ（レッド）の場合と同様であるので、Ｒ（レッド）と同様な方法によって画素のない部分におけるデータを補間することができる。この場合において、補間係数テーブルとして用意されているのは、１６画素（３次多項式の２次元補間であれば、上記のように１６個のデータ）分であるので、補間係数テーブルとしては小さいテーブルを用意すれば良く、更にテーブルによって補間係数を与えているので、複雑な計算を要することがないので、小さな回路で、擬似３板化が実現できる。
【００３２】
図６は、サンプリングレート変換を説明するための図である。
【００３３】
ＲＧＢデータが上述したように色空間変換部により輝度及び色相（色差）データに変換され、例えば図６に示すように、輝度データ２００と、いわゆる「４４４」相当の色相データ２０１とが得られているとする。サンプリングレート変換部１０１は、この「４４４」相当の色相データ２０１から画素データの間引きによりＸ方向の画素数を１／２にして「４２２」相当の色相データを得る。あるいは、「４４４」相当の色相データ２０１から画素データの間引きにより、Ｘ方向の画素数を１／２にすると共にＹ方向の画素数についてもこれを１／２にして「４２０」相当の色相データを得る。このような画素数変換において、サンプリング位相の設定によっては、存在しない空間における画像データを補間生成する必要があり、キュービック補間処理部７０２による補間処理が適用され、存在しない画素のデータが補間される。
【００３４】
図７は、画像の拡大／縮小を説明するための図である。
【００３５】
図７において、白丸は拡大／縮小処理前の画素を示しており、黒丸（Ｐ１１，Ｐ１２，Ｐ１３，Ｐ２１，Ｐ２２，．．．）は拡大／縮小処理後の画素を示している。同図から明らかなように、Ｘ座標０〜４までの区間の画素の配列ピッチは白丸の画素と黒丸の画素とで異なっており、黒丸の画素の方が白丸の画素よりもピッチが荒く画素数が減少している。つまり、図７は画像を縮小した場合を示している。画像拡大についてはこの場合と逆になる。
【００３６】
拡大／縮小処理部１０２は、与えられたの拡大／縮小率に応じて画素数を変更するが、このとき、上記と同様にキュービック補間処理部７０２による補間処理が適用される。
【００３７】
以上説明したように、ＲＧＢ３板化処理、サンプリングレート変換処理、拡大／縮小処理など、画素数を変更する処理にキュービック補間演算処理が適用されているので、画質向上のための専用のハードウェアを付加することなくシステム構成の制約を受けないで安価に高画質の画像を記録可能になる。
【００３８】
また、複雑な演算を行わず予め用意されたテーブル（補間係数テーブル）を参照して補間演算を実行するので、高速処理が可能になると共に、高性能な演算素子などを必要としない。
【００３９】
なお、キュービック補間処理は、ＲＧＢ３板化処理、サンプリングレート変換処理、拡大／縮小処理の全てに適用されなくても良く、例えばサンプリングレート変換処理のみに適用するなど、適用範囲は任意に変更され得る。
【００４０】
また、本発明は、上述した実施形態のみに限定されず、種々変形して実施可能である。
【００４１】
【発明の効果】
本発明によれば、画素数を変更する際に行われる３次以上の高次多項式の近似式による補間処理を複雑な演算を行わずに行い得る補間処理手段を具備する構成としていることから、高速かつ高精度に画像記録を行い得る電子カメラを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る電子カメラの概略構成を示す概略ブロック図
【図２】実施形態の要部に関するより詳細な構成を示すブロック図
【図３】１次元の補間モデルを示す図
【図４】キュービック補間処理部の構成を示すブロック図
【図５】ＲＧＢ３板化を説明するための図
【図６】サンプリングレート変換を説明するための図
【図７】画像の拡大／縮小を説明するための図
【符号の説明】
１１…撮影レンズ系、
１２…撮像素子、
１３…撮像回路、
１４…Ａ／Ｄ変換器、
２０…着脱メモリ、
２１…インターフェース（Ｉ／Ｆ）、
２２…カードスロット、
３０…バッファメモリ、
３１…元画像用の記録領域
３２…キュービック補間画像用の記録領域、
４０…圧縮伸長回路、
５０…ＬＣＤ、
５１…ビデオメモリ、
５２…ビデオ出力回路、
５３…外部端子、
７０…シスコン
７３…操作部、
７１…ストロボ発光部、
６１…外部インターフェース（外部Ｉ／Ｆ）、
８０…電源部、
８１…カメラ電池。

Claims

被写体光を撮像手段により受光し、これにより電子的な画像情報として得られた被写体像を電子的に記録可能な電子カメラであって、
前記撮像手段により得られた複数画素の画像データを画像処理する画像処理手段と、
前記画像データに対して画素数を変更する際に画素補間をするときの補間位置を算出する補間位置算出部と、前記画像データのｎ点とｎ＋１点との間を予め等分割し、この等分割した各位置に対応するように予め設けられた補間係数を記憶する補間係数記憶部と、前記補間位置算出部での算出によって前記予め等分割した位置とは異なる位置に得られた補間位置を、前記予め等分割された位置のうち前記算出された画素補間位置に最も近い分割位置に更に修正する補間位置修正部と、前記修正された補間位置及びこの補間位置に対応するように予め設けられた補間係数とにより前記画像データの補間演算を行う補間演算部とを有し、該補間演算部により少なくとも３次以上の高次多項式の近似式による補間処理を行う補間処理手段と、
前記補間処理手段により補間処理をされた画像データを圧縮処理する画像圧縮処理手段と、
を具備することを特徴とする電子カメラ。
前記画像処理手段は、前記撮像手段に設けられた撮像素子から出力された色毎のデータを擬似的に３板化する処理を行うことを特徴とする請求項１に記載の電子カメラ。
前記画像処理手段は、前記撮像手段により得られた画像データから変換された色相データのサンプリングレートを変換する処理を行うことを特徴とする請求項１に記載の電子カメラ。