JP2004096354A - 画像処理装置、画像処理方法及び撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】動画及び静止画が記録可能な撮像装置などにおいて、動画と静止画の画像圧縮処理を同時に、かつ円滑に行なうことを目的とする。
【解決手段】カメラ部から入力された動画像データと静止画像データとを一時記憶するメモリと、該メモリから読み出した動画像データの圧縮処理を所定の周期で実行しつつ、該メモリから読み出した静止画像データの圧縮処理を、動画像データの圧縮処理の合間に実行するよう構成された、動画と静止画に共通の画像圧縮手段を設ける。
【選択図】 図1
【解決手段】カメラ部から入力された動画像データと静止画像データとを一時記憶するメモリと、該メモリから読み出した動画像データの圧縮処理を所定の周期で実行しつつ、該メモリから読み出した静止画像データの圧縮処理を、動画像データの圧縮処理の合間に実行するよう構成された、動画と静止画に共通の画像圧縮手段を設ける。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、動画と静止画とを画像処理する画像処理装置及び方法と撮像装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、動画及び静止画が記録できる撮像記録装置として、民生用のデジタルビデオカメラやデジタルスチルカメラがある。
【0003】
民生用のデジタルビデオカメラでは、記録媒体として磁気テープを用いて、動画の記録と時分割で静止画の記録が行なえる構成となっている。また、デジタルスチルカメラでは、動画を撮影するモードと静止画を撮影するモードとを有し、それぞれのモードを切り替えて撮影可能な構成となっている。
【0004】
また、最近は静止画をより高画質に記録するニーズが高まっており、また撮像素子(CCD)の高画素化も相成って、上記のようなデジタルビデオカメラにおいてもデジタルスチルカメラ同様にメモリカードに高画質静止画を記録する装置も存在する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記したデジタルビデオカメラやデジタルスチルカメラのように、撮像した画像を動画及び静止画で記録可能な従来の撮像記録装置においては、動画撮影と静止画撮影をメニューで切り替えたり、個別の操作トリガに連動させたりして、異なる処理回路を用いて記録処理している為、動画と静止画を同時に記録処理することは出来ないか、または出来たとしても相当な負荷を生じる行為であった。
【0006】
また、一般的に動画はMPEG(Moving Picture Experts Group)、静止画はJPEG(Joint Photographic Coding Experts Group)と言われるように、通常異なる画像圧縮フォーマットで処理されている。従って、従来の動画及び静止画が記録再生可能な汎用的な装置においては、動画用、静止画用に夫々異なる符号化/復号化器を備えねばならず、装置のハード構成を増大させ、部品コストの増加を招く要因ともなっていた。
【0007】
本発明は上記の如き問題点を解決するため、動画及び静止画が記録可能な撮像装置などに用いて好適な、動画と静止画の画像処理を同時に、かつ円滑に行なう為の画像処理装置を提供することを第1の目的とする。
【0008】
また、本発明は動画記録を行ないながら静止画記録を行なう際、動画記録を中断することなく静止画記録を行なえる撮像装置を提供することを第2の目的とする。
【0009】
さらに、本発明は動画及び静止画が記録可能な撮像装置において、動画の画像処理と静止画の画像処理に対して、両者に同一の圧縮回路を用いて処理を実行することで、処理の簡略化やハード構成の削減を達成することをその他の目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
斯かる目的を達成する為の手段として、本発明は以下の構成からなる手段を有する。
【0011】
本発明の画像処理装置は、画像の入力手段と、前記入力手段によって入力された動画像データと静止画像データとを記憶可能なメモリ手段と、前記メモリ手段から読み出された前記動画像データの画像処理を所定の周期で実行しつつ、前記メモリ手段から読み出した前記静止画像データの画像処理を、前記動画像データの画像処理が行われていない前記所定周期より短い期間で実行する画像処理手段とを備えたことを特徴とする。
【0012】
また、本発明の撮像装置は、画像の撮像手段と、前記撮像手段に対して静止画の撮影を指示する指示手段と、前記撮像手段によって撮像された動画像データの画像処理を所定の周期で実行しつつ、前記指示手段の指示入力に対応して静止画データの画像処理を、前記動画像データの画像処理が行われていない前記所定周期より短い期間で実行する画像処理手段とを備えたことを特徴とする。
【0013】
さらに、本発明の画像処理方法は、画像を入力するステップと、入力された動画像データと静止画像データとを記憶するステップと、前記記憶ステップで記憶された前記動画像データを読み出して、画像処理を所定の周期で実行しつつ、前記静止画像データを読み出して、前記動画像データの画像処理が行われていない前記所定周期より短い期間で前記静止画像データの画像処理を実行する画像処理ステップとを有することを特徴とする。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態を説明する。
【0015】
(第1の実施の形態)
図1は本発明の第1の実施形態に係る撮像装置100の概略構成図である。
【0016】
図1において、101は撮像装置100の動作制御を行なうためのCPUであり、CPU102と各ブロックはHost BUS102または画像データBUS103で接続されている。
【0017】
撮像装置100の基本的な撮影動作について説明する。
【0018】
撮影時、レンズ104と絞り105を通過した光は、撮像素子106へ集光する。撮像素子106では入射された光をアナログ画像信号に変換して、このアナログ画像信号を出力する。出力されたアナログ画像信号はアナログ処理回路107で電圧のゲインとオフセットの調節や、信号のガンマ補正が行なわれる。
【0019】
ここで、アナログ処理回路107で処理された画像を液晶ディスプレイ(LCD)119で撮影中の映像として表示することが出来る。
【0020】
続いて、アナログ処理回路107で処理されたアナログ画像信号は、アナログ−デジタル変換回路(A/D)108にてデジタル画像信号に変換されて、画像データBUS103を通じて、フレームメモリコントローラ109による書き込み/読み出し制御のもと、フレームメモリ110へ一時記憶される。
【0021】
フレームメモリ110に一時記憶されたデジタル画像信号に対して、信号処理回路111で所定の色空間に変換する。
【0022】
さらに、信号処理回路111で処理されたデジタル画像信号に対して、JPEG2000圧縮/伸張器112で圧縮処理を施す。ここでの動作の詳細は後述する。
【0023】
JPEG2000圧縮/伸張器112で圧縮処理されたデジタル画像信号は、外部と電気的に接続されたインタフェース(I/F)113へ送られて、他の機器へ伝送することが出来る。
【0024】
また、JPEG2000圧縮/伸張器112で圧縮処理されたデジタル画像信号は、光磁気ディスクや固体メモリからなる記憶媒体118へ送られ、記録される。
【0025】
続いて、撮像装置100の基本的な再生動作について説明する。
【0026】
再生時、記憶媒体118から再生されるデジタル画像信号は、JPEG2000圧縮/伸張器112で伸張処理が施され、ビデオメモリ(VRAM)114にてLCD119や外部のテレビジョン(TV)117で表示するための信号調整を行ない、デジタル−アナログ変換回路(D/A)116でアナログ画像信号に変換された後、LCD119や外部のTV117にて画像を表示する。
【0027】
また、撮影時或いは再生時において、CPU101はHostBUS102を通じてアナログ処理回路107と、フレームメモリコントローラ109、フレームメモリ110、信号処理回路111、JPEG2000圧縮/伸張器112、I/F113、VRAM114とに処理タイミングを提供するクロックを送信する。また、CPU101は操作部115からユーザによる指示入力コマンドを受け付け、指示に応じた動作を実行するよう各部に対して制御を行なう。
【0028】
以上が、図1の説明である。なお、図1の撮像装置100が撮影或いは再生可能な画像は、動画または静止画である。
【0029】
図2は本発明の第1の実施形態に係る撮像装置100の外観図であり、図2(a)は正面斜視図、図2(b)は背面斜視図、図2(c)は後述の接続端子部210の部分拡大図である。
【0030】
図2(a)、(b)、(c)において、撮像装置100の構成は、本体部201にLCDパネル204がヒンジ部203によって回転可能に支持されている。
【0031】
また、本体部201は撮影用のレンズ104、装置を操作する操作部115、外部の機器と接続する為の接続端子部210とその接続端子部蓋体206を有する。接続端子部蓋体206は接続部211にて接続されており、接続端子部蓋体206が開閉可能な構造になっている。
【0032】
図2(c)のように、接続端子部210の構成としてS端子212やRCAピンプラグ213を備えており、これを通じて例えばTV117に画像信号を出力することができる。
【0033】
上記構成を有する撮像装置100の動作について、図3のフローチャートを参照しながら説明する。
【0034】
操作部115より動画の撮影命令が入力されると、CPU101はHostBUSを通じてアナログ処理回路107と、フレームメモリコントローラ109、フレームメモリ110へ処理を開始するタイミングを測るためのクロックを伝送する。(ステップS301)
次に、フレームメモリコントローラ109はHostBUSを通じてアナログ処理回路107と、フレームメモリコントローラ109、フレームメモリ110、信号処理回路111へ動画の各フレームのタイミングに合わせた画像の読み取りタイミング信号を伝送する。(ステップS302)
次に、撮像素子106はフレームメモリコントローラ109からの画像読み取りタイミング信号に基づいたタイミングで、蓄積した電荷をアナログ信号としてアナログ処理回路107へ伝送して、アナログ処理回路107はこのアナログ信号に所定のゲインやオフセット、ガンマ補正の処理を行なう。(ステップS303)
次に、アナログ処理回路107で処理されて得られたアナログ画像信号はA/D108にてデジタル信号に変換される。(ステップS304)
次に、デジタル信号に変換された画像信号は、フレームメモリコントローラ109からの画像読み取りタイミング信号に基づいたタイミングでフレームメモリ110へ一時記憶される。(ステップS305)
次に、CPU101はフレームメモリ110に一時記憶されているデジタル画像信号を信号処理回路111へ伝送して、信号処理回路111でデジタル画像信号中の撮像素子による色空間を所定の色空間へ変換する。(ステップS306)次に、色空間変換を施されたデジタル画像信号をJPEG2000圧縮/伸張器112へ伝送してJPEG2000方式による画像圧縮を施す。(ステップS307)
次に、JPEG2000圧縮/伸張器112から出力された圧縮デジタル画像信号は記憶媒体118で記録される。(ステップS308)
以上、図3を用いて操作部115より動画の撮影命令が入力されたときの撮像装置100の動作について説明してきたが、操作部115より静止画の撮影命令が入力されたときの撮像装置100の動作も同様である。
【0035】
ここで、ステップS307で処理するJPEG2000圧縮に関して、JPEG2000圧縮/伸張器112の詳細な構成を図7に示し、これを参照しながら詳細に説明する。
【0036】
図7はJPEG2000圧縮/伸張器112のブロック図であり圧縮の為のブロックが701から706で構成され、伸張の為のブロックが707から712で構成される。
【0037】
撮影時など、JPEG2000圧縮/伸張器112に非圧縮画像データが入力されると、コンポーネント変換部701で色空間変換を施す。変換された各色成分のデータは、必要に応じて所定の間引き処理が行われて出力される。なお、入力画像データがモノクログレースケールの画像である場合は、コンポーネント変換を行なう必要は無い。後述の説明は、上記のように色空間変換が行われた画像データの、各色成分毎に行われる処理について説明するものである。
【0038】
次いで、タイル分割部702では、入力した画像データを所定の大きさからなる複数個の矩形タイルに分割して出力する。このタイルの大きさは、最大で各色成分のデータ全体の大きさとすることができ、この場合は実質的にタイル分割は行われないことと同一である。
【0039】
離散ウェーブレット変換部703は、入力した各色成分のタイル毎の画像データに対して、2次元の離散ウェーブレット変換を施して周波数成分に分解し、複数の周波数帯域のそれぞれに属する変換係数群(以降、サブバンドと称する)を出力する。
【0040】
図8は離散ウェーブレット変換部703により出力されるサブバンドの構成を示した図であり、2次元のウェーブレット変換を低周波帯域に対して再帰的に2レベル行ったものである。
【0041】
なお、離散ウェーブレット変換部703では可逆符号化と非可逆符号化が選択可能であって、非可逆符号化を行ないたい場合にはウェーブレット変換後の係数が実数になる実数型のフィルタを、可逆符号化を行ないたい場合にはウェーブレット変換後の係数が整数になる整数型のフィルタが用いられる。
【0042】
次いで、量子化部704は入力したサブバンド毎に、所定の方法により設定された量子化ステップを用いて量子化を行ない、量子化インデックスを生成して出力する。なお、上述した可逆符号化を行ないたい場合には、量子化部704では量子化を行なわず、入力した変換係数そのものを出力する。
【0043】
次いで、算術符号部705は、入力したサブバンドをさらに複数の矩形ブロック(以降、コードブロックと称す)に分割(サブバンドと矩形ブロックが同サイズの時は分割しない)し、このコードブロックを単位として独立に算術符号化を行ない、符号化データを生成する。この時、量子化インデックスを表すビットは、上位ビットプレーンから順に、算術符号化され符号化データが生成される。
【0044】
符号列形成部706は、所定の方法により設定されたプログレッシブ形態に基づいて符号列を形成し、出力する。以上のようにして、JPEG2000方式で圧縮された画像データが生成される。
【0045】
次に再生時など、JPEG2000圧縮/伸張器112に圧縮画像データが入力されると、符号列入力部707は入力された画像データの符号列から、タイルのサイズ、プログレッシブ形態や量子化ステップ等の復号処理に必要な各種パラメータを抽出する。抽出された各種パラメータは後段の復号処理において適宜用いられる。また、実際の符号列(データ部)は続いて算術復号部708に出力される。
【0046】
なお、復号対象となる全体の符号列には、分割されている複数タイル分の符号列が、上述したコンポーネント変換部701にて得られた色成分の数だけ含まれる。本実施の形態では復号処理は各色成分毎に独立して行なうこととし、復号対象となる色成分を構成する各タイルの符号列を順に復号してゆく。
【0047】
算術復号部708では入力した符号列に対して復号処理を行ない、量子化インデックスを出力する。この復号処理ではコードブロック内の量子化インデックスを上位ビットプレーンから順に復号され、量子化インデックスが復元される。
【0048】
次いで、逆量子化部709は入力した量子化インデックスを、先に符号列から読み込まれた量子化ステップを元に逆量子化を行ない、変換係数を復元して出力する。
【0049】
次いで、逆離散ウェーブレット変換部710は、入力した変換係数から2次元の逆離散ウェーブレット変換を施すことにより、これに対応する色成分データ(符号化対象画像がモノクロ画像の時は画像濃度データ)を復元して出力する。
【0050】
以上の処理は各タイル単位で行われ、画像構成部711は復元された各タイルの各色成分データを元の1枚の符号化対象画像を構成する色成分データになるよう構成して、コンポーネント逆変換部712に出力する。
【0051】
コンポーネント逆変換部712は、入力した各色成分データに所定の変換を施すことにより、元の符号化対象画像の色空間を持つ画像データを復元して出力する。この時、元の色成分データがコンポーネント変換部701にて間引き処理されている場合は、逆変換を行なう前に必要な解像度に変換(データ補間)される。以上のようにして、コンポーネント逆変換部712から出力されて、伸張された非圧縮の画像データが生成される。
【0052】
次に、撮像装置100に搭載したJPEG2000圧縮/伸張器112の圧縮動作について、図4に示すフローチャートに従って説明する。
【0053】
撮像装置100が撮影可能な状態にあるとき、撮影動作に伴ってJPEG2000圧縮/伸張器112に非圧縮画像データが入力されると、まず画像データのビット情報におけるDCレベルを量子化に適するようにシフトさせ、色空間がYCbCrとなるように色変換を行なう。(ステップS401)
【0054】
次に、画像データを複数個のタイルに分割して、分割されたタイル毎に離散ウェーブレット変換を行なう。(ステップS402)
離散ウェーブレット変換を行ったタイルは低解像度成分と垂直高解像度成分、水平高解像度成分、ななめ方向の高解像度成分とに情報が分離されている。
【0055】
次に、離散ウェーブレット変換されたタイルを所定の量子化ステップにて量子化する。(ステップS403)
次に、量子化されたタイルは多値のウェーブレット係数を含んでいるので、JPEG2000の規格に従って2値算術符号化するための2値のビットモデルを作成する。(ステップS404)
次に、係数ビットモデル化されたタイルを算術符号化し(ステップS405)、全てのタイルが算術符号化されるのを待って、JPEG2000の規格に従ったコードストリームに変換する。(ステップS406)
JPEG2000のコードストリームは画像の解像度と、S/Nの高さ(JPEG2000規格におけるLayer)、色情報(JPEG2000規格におけるComponent)、画像の任意の大きさに分割した小領域(JPEG2000規格におけるのPosition)との復号優先順に基づいて整列されて出力される。
【0056】
以上が、JPEG2000圧縮/伸張器112の説明である。JPEG2000圧縮/伸張器112は既に説明したように、動画の圧縮/伸張処理(いわゆるMotion−JPEG2000規格に基づく処理)が可能であり、もちろんJPEG2000規格に基づく静止画の圧縮/伸張処理が可能である。
【0057】
動画または静止画の撮影、圧縮、記録等に関する処理については前述したとおりである。続いて、撮像装置100においてJPEG2000圧縮/伸張器112を用いて、動画と静止画とを同時に撮影処理する構成について、以下に説明する。
【0058】
動画の撮影中に操作部115から静止画の撮影命令が入力されたときの動作について、図5のフローチャートを参照しながら説明する。
【0059】
動画の撮影動作を行なっているときに、静止画の撮影命令がユーザによって入力されると、CPU101は撮影中の動画のフレームレートを検出して、静止画撮影処理が行なえるほど、時間的なゆとりがある動画フレームレートかどうかを判断する。(ステップS501)
ステップS501において、もし動画処理と同時に静止画処理が行なえるほど、時間的ゆとりのある動画フレームレートであると判断した場合は、動画フレームの処理の空き時間を利用して後述の処理方法にて静止画の処理を行ない(ステップS503)、終了となる。
【0060】
ステップS501において、もし動画処理と同時に静止画処理が行なえるほど、時間的ゆとりのない動画フレームレートであると判断した場合は、CPU101の制御に基づき撮影中の動画のフレームレートを現状の設定値より所定値だけ下げて(ステップS502)、ステップS501へ戻る。
【0061】
次に、動画の撮影中に操作部115から静止画の撮影命令が入力されたときの撮像装置100の動作について、図6に示す時系列処理表を参照して説明する。
【0062】
図6は、JPEG2000圧縮/伸張器112において、フレームメモリコントロール109より通知されるフレームの切り替えを知らせるタイミングを基準に、連続した動画処理と3つの静止画処理を実行した際の、時間経過に沿った時系列処理表であり、JPEG2000圧縮/伸張器112の圧縮演算処理の推移を示している。
【0063】
処理切替タイミングの目盛は、6目盛で通常の動画1フレームに相当する時間間隔を表している。また、図6のWTは離散ウェーブレット変換処理、Qは量子化処理、ACは算術符号化処理の夫々の実行期間を表している。
【0064】
はじめに、動画を撮影中において、JPEG2000圧縮/伸張器112は入力された任意の動画フレームaの画像データに対してWT、Q、ACの各処理(圧縮処理)を施して出力する。前記JPEG2000圧縮/伸張器112がフレームaの圧縮処理を終えたとき、直前に撮影された静止画データがフレームメモリ110内にあるときは、次の動画フレームbの処理が開始されるまでの期間で、静止画データの圧縮処理を実行する(静止画▲1▼処理)。もし、静止画撮影が実行されておらず、動画処理のみのときは、この静止画処理に充てている期間はブランク期間である。
【0065】
ただし、動画の各フレームを遅延なく処理するために、静止画▲1▼処理のうち動画のフレームa処理とフレームb処理の隙間で静止画処理する内容は、WTとQのみとする。
【0066】
静止画▲1▼のQ処理を終えた静止画データは再びフレームメモリ110へ一時記憶(退避)される。
【0067】
静止画▲1▼のQ処理を終えると、前記JPEG2000圧縮/伸張器112は、次の動画フレームbの画像データに対してWT、Q、ACの各処理を施して出力する。動画フレームbの圧縮処理を終えると、次の動画フレームcの処理が開始されるまでの期間で、前記JPEG2000圧縮/伸張器112は静止画▲1▼の演算途中の静止画データをフレームメモリ110より読み出して、続きのAC処理を行ない出力する。さらに、これまでに2度目の静止画撮影によって静止画▲2▼の静止画データがフレームメモリ110に記憶されていたならば、静止画▲1▼のAC処理と同時に静止画▲2▼のWTとQの処理を行なう。
【0068】
静止画▲2▼のQ処理を終えた静止画データは再びフレームメモリ110へ一時記憶(退避)される。
【0069】
以下、動画撮影中に静止画撮影が実行された場合のJPEG2000圧縮/伸張器112の処理として、動画の各フレームの圧縮処理と静止画▲1▼、静止画▲2▼、静止画▲3▼に示すように(WT,Q)処理と(AC)処理とのパイプライン処理を行ない、繰り返す。
【0070】
そして、圧縮処理が完了した動画の各フレームや、AC処理までが完了した静止画データについては、処理完了のタイミングで記録媒体118に記録される。
【0071】
以上の動作を行なうことで、動画の圧縮処理と任意のタイミングで撮影された静止画の圧縮処理が平行して行なえる。動画の撮影中に静止画の撮影命令が入力された場合に、動画のフレームレートを可変することで、静止画圧縮処理用の隙間を意図的に作り、動画とは異なる画像サイズや演算係数にて静止画圧縮処理を行なうことができる。
【0072】
なお、上記の実施形態では静止画の離散ウエーブレット処理(WT)と量子化処理(Q)算術符号化処理(AC)においてパイプライン処理を行ったが、これに限らず、JPEG2000のPacketあるいはLayer、Resolution、sub−band、code−block、precinctの所定レベルごとにパイプライン処理を施しても同様の効果が得られる。
【0073】
また、上記の実施形態に限らず、動画撮影中に静止画撮影が実行された場合は、静止画の処理を行なうための所定の処理時間を設けるために動画の撮影のフレームレートを変更して、撮像素子による撮像処理、アナログ処理、A/D、フレームメモリへの一時記憶、信号処理をパイプライン処理しても、次上記の実施形態と同様の効果が得られる。
【0074】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、動画の撮影処理中に静止画の撮影処理が生じた場合でも、動画及び静止画の圧縮、記録処理が同時かつ円滑に行える。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の撮像装置のブロック図である。
【図2】(a)、(b)、(c)は本発明の撮像装置の外観図である。
【図3】本発明の撮像装置の動作を示すフローチャートである。
【図4】本発明のJPEG2000圧縮/伸張器の動作を示すフローチャートである。
【図5】本発明の撮像装置における、撮影時の画像処理の動作を示したフローチャートである。
【図6】本発明のJPEG2000圧縮/伸張器の動作の流れを示す時系列処理表である。
【図7】JPEG2000圧縮/伸張器のブロック図である。
【図8】画像のサブバンド構成図である。
【符号の説明】
104 レンズ
105 絞り
109 フレームメモリコントローラ
110 フレームメモリ
112 JPEG2000圧縮/伸張器
115 操作部
118 記録媒体
201 撮像装置本体
【発明の属する技術分野】
本発明は、動画と静止画とを画像処理する画像処理装置及び方法と撮像装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、動画及び静止画が記録できる撮像記録装置として、民生用のデジタルビデオカメラやデジタルスチルカメラがある。
【0003】
民生用のデジタルビデオカメラでは、記録媒体として磁気テープを用いて、動画の記録と時分割で静止画の記録が行なえる構成となっている。また、デジタルスチルカメラでは、動画を撮影するモードと静止画を撮影するモードとを有し、それぞれのモードを切り替えて撮影可能な構成となっている。
【0004】
また、最近は静止画をより高画質に記録するニーズが高まっており、また撮像素子(CCD)の高画素化も相成って、上記のようなデジタルビデオカメラにおいてもデジタルスチルカメラ同様にメモリカードに高画質静止画を記録する装置も存在する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記したデジタルビデオカメラやデジタルスチルカメラのように、撮像した画像を動画及び静止画で記録可能な従来の撮像記録装置においては、動画撮影と静止画撮影をメニューで切り替えたり、個別の操作トリガに連動させたりして、異なる処理回路を用いて記録処理している為、動画と静止画を同時に記録処理することは出来ないか、または出来たとしても相当な負荷を生じる行為であった。
【0006】
また、一般的に動画はMPEG(Moving Picture Experts Group)、静止画はJPEG(Joint Photographic Coding Experts Group)と言われるように、通常異なる画像圧縮フォーマットで処理されている。従って、従来の動画及び静止画が記録再生可能な汎用的な装置においては、動画用、静止画用に夫々異なる符号化/復号化器を備えねばならず、装置のハード構成を増大させ、部品コストの増加を招く要因ともなっていた。
【0007】
本発明は上記の如き問題点を解決するため、動画及び静止画が記録可能な撮像装置などに用いて好適な、動画と静止画の画像処理を同時に、かつ円滑に行なう為の画像処理装置を提供することを第1の目的とする。
【0008】
また、本発明は動画記録を行ないながら静止画記録を行なう際、動画記録を中断することなく静止画記録を行なえる撮像装置を提供することを第2の目的とする。
【0009】
さらに、本発明は動画及び静止画が記録可能な撮像装置において、動画の画像処理と静止画の画像処理に対して、両者に同一の圧縮回路を用いて処理を実行することで、処理の簡略化やハード構成の削減を達成することをその他の目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
斯かる目的を達成する為の手段として、本発明は以下の構成からなる手段を有する。
【0011】
本発明の画像処理装置は、画像の入力手段と、前記入力手段によって入力された動画像データと静止画像データとを記憶可能なメモリ手段と、前記メモリ手段から読み出された前記動画像データの画像処理を所定の周期で実行しつつ、前記メモリ手段から読み出した前記静止画像データの画像処理を、前記動画像データの画像処理が行われていない前記所定周期より短い期間で実行する画像処理手段とを備えたことを特徴とする。
【0012】
また、本発明の撮像装置は、画像の撮像手段と、前記撮像手段に対して静止画の撮影を指示する指示手段と、前記撮像手段によって撮像された動画像データの画像処理を所定の周期で実行しつつ、前記指示手段の指示入力に対応して静止画データの画像処理を、前記動画像データの画像処理が行われていない前記所定周期より短い期間で実行する画像処理手段とを備えたことを特徴とする。
【0013】
さらに、本発明の画像処理方法は、画像を入力するステップと、入力された動画像データと静止画像データとを記憶するステップと、前記記憶ステップで記憶された前記動画像データを読み出して、画像処理を所定の周期で実行しつつ、前記静止画像データを読み出して、前記動画像データの画像処理が行われていない前記所定周期より短い期間で前記静止画像データの画像処理を実行する画像処理ステップとを有することを特徴とする。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態を説明する。
【0015】
(第1の実施の形態)
図1は本発明の第1の実施形態に係る撮像装置100の概略構成図である。
【0016】
図1において、101は撮像装置100の動作制御を行なうためのCPUであり、CPU102と各ブロックはHost BUS102または画像データBUS103で接続されている。
【0017】
撮像装置100の基本的な撮影動作について説明する。
【0018】
撮影時、レンズ104と絞り105を通過した光は、撮像素子106へ集光する。撮像素子106では入射された光をアナログ画像信号に変換して、このアナログ画像信号を出力する。出力されたアナログ画像信号はアナログ処理回路107で電圧のゲインとオフセットの調節や、信号のガンマ補正が行なわれる。
【0019】
ここで、アナログ処理回路107で処理された画像を液晶ディスプレイ(LCD)119で撮影中の映像として表示することが出来る。
【0020】
続いて、アナログ処理回路107で処理されたアナログ画像信号は、アナログ−デジタル変換回路(A/D)108にてデジタル画像信号に変換されて、画像データBUS103を通じて、フレームメモリコントローラ109による書き込み/読み出し制御のもと、フレームメモリ110へ一時記憶される。
【0021】
フレームメモリ110に一時記憶されたデジタル画像信号に対して、信号処理回路111で所定の色空間に変換する。
【0022】
さらに、信号処理回路111で処理されたデジタル画像信号に対して、JPEG2000圧縮/伸張器112で圧縮処理を施す。ここでの動作の詳細は後述する。
【0023】
JPEG2000圧縮/伸張器112で圧縮処理されたデジタル画像信号は、外部と電気的に接続されたインタフェース(I/F)113へ送られて、他の機器へ伝送することが出来る。
【0024】
また、JPEG2000圧縮/伸張器112で圧縮処理されたデジタル画像信号は、光磁気ディスクや固体メモリからなる記憶媒体118へ送られ、記録される。
【0025】
続いて、撮像装置100の基本的な再生動作について説明する。
【0026】
再生時、記憶媒体118から再生されるデジタル画像信号は、JPEG2000圧縮/伸張器112で伸張処理が施され、ビデオメモリ(VRAM)114にてLCD119や外部のテレビジョン(TV)117で表示するための信号調整を行ない、デジタル−アナログ変換回路(D/A)116でアナログ画像信号に変換された後、LCD119や外部のTV117にて画像を表示する。
【0027】
また、撮影時或いは再生時において、CPU101はHostBUS102を通じてアナログ処理回路107と、フレームメモリコントローラ109、フレームメモリ110、信号処理回路111、JPEG2000圧縮/伸張器112、I/F113、VRAM114とに処理タイミングを提供するクロックを送信する。また、CPU101は操作部115からユーザによる指示入力コマンドを受け付け、指示に応じた動作を実行するよう各部に対して制御を行なう。
【0028】
以上が、図1の説明である。なお、図1の撮像装置100が撮影或いは再生可能な画像は、動画または静止画である。
【0029】
図2は本発明の第1の実施形態に係る撮像装置100の外観図であり、図2(a)は正面斜視図、図2(b)は背面斜視図、図2(c)は後述の接続端子部210の部分拡大図である。
【0030】
図2(a)、(b)、(c)において、撮像装置100の構成は、本体部201にLCDパネル204がヒンジ部203によって回転可能に支持されている。
【0031】
また、本体部201は撮影用のレンズ104、装置を操作する操作部115、外部の機器と接続する為の接続端子部210とその接続端子部蓋体206を有する。接続端子部蓋体206は接続部211にて接続されており、接続端子部蓋体206が開閉可能な構造になっている。
【0032】
図2(c)のように、接続端子部210の構成としてS端子212やRCAピンプラグ213を備えており、これを通じて例えばTV117に画像信号を出力することができる。
【0033】
上記構成を有する撮像装置100の動作について、図3のフローチャートを参照しながら説明する。
【0034】
操作部115より動画の撮影命令が入力されると、CPU101はHostBUSを通じてアナログ処理回路107と、フレームメモリコントローラ109、フレームメモリ110へ処理を開始するタイミングを測るためのクロックを伝送する。(ステップS301)
次に、フレームメモリコントローラ109はHostBUSを通じてアナログ処理回路107と、フレームメモリコントローラ109、フレームメモリ110、信号処理回路111へ動画の各フレームのタイミングに合わせた画像の読み取りタイミング信号を伝送する。(ステップS302)
次に、撮像素子106はフレームメモリコントローラ109からの画像読み取りタイミング信号に基づいたタイミングで、蓄積した電荷をアナログ信号としてアナログ処理回路107へ伝送して、アナログ処理回路107はこのアナログ信号に所定のゲインやオフセット、ガンマ補正の処理を行なう。(ステップS303)
次に、アナログ処理回路107で処理されて得られたアナログ画像信号はA/D108にてデジタル信号に変換される。(ステップS304)
次に、デジタル信号に変換された画像信号は、フレームメモリコントローラ109からの画像読み取りタイミング信号に基づいたタイミングでフレームメモリ110へ一時記憶される。(ステップS305)
次に、CPU101はフレームメモリ110に一時記憶されているデジタル画像信号を信号処理回路111へ伝送して、信号処理回路111でデジタル画像信号中の撮像素子による色空間を所定の色空間へ変換する。(ステップS306)次に、色空間変換を施されたデジタル画像信号をJPEG2000圧縮/伸張器112へ伝送してJPEG2000方式による画像圧縮を施す。(ステップS307)
次に、JPEG2000圧縮/伸張器112から出力された圧縮デジタル画像信号は記憶媒体118で記録される。(ステップS308)
以上、図3を用いて操作部115より動画の撮影命令が入力されたときの撮像装置100の動作について説明してきたが、操作部115より静止画の撮影命令が入力されたときの撮像装置100の動作も同様である。
【0035】
ここで、ステップS307で処理するJPEG2000圧縮に関して、JPEG2000圧縮/伸張器112の詳細な構成を図7に示し、これを参照しながら詳細に説明する。
【0036】
図7はJPEG2000圧縮/伸張器112のブロック図であり圧縮の為のブロックが701から706で構成され、伸張の為のブロックが707から712で構成される。
【0037】
撮影時など、JPEG2000圧縮/伸張器112に非圧縮画像データが入力されると、コンポーネント変換部701で色空間変換を施す。変換された各色成分のデータは、必要に応じて所定の間引き処理が行われて出力される。なお、入力画像データがモノクログレースケールの画像である場合は、コンポーネント変換を行なう必要は無い。後述の説明は、上記のように色空間変換が行われた画像データの、各色成分毎に行われる処理について説明するものである。
【0038】
次いで、タイル分割部702では、入力した画像データを所定の大きさからなる複数個の矩形タイルに分割して出力する。このタイルの大きさは、最大で各色成分のデータ全体の大きさとすることができ、この場合は実質的にタイル分割は行われないことと同一である。
【0039】
離散ウェーブレット変換部703は、入力した各色成分のタイル毎の画像データに対して、2次元の離散ウェーブレット変換を施して周波数成分に分解し、複数の周波数帯域のそれぞれに属する変換係数群(以降、サブバンドと称する)を出力する。
【0040】
図8は離散ウェーブレット変換部703により出力されるサブバンドの構成を示した図であり、2次元のウェーブレット変換を低周波帯域に対して再帰的に2レベル行ったものである。
【0041】
なお、離散ウェーブレット変換部703では可逆符号化と非可逆符号化が選択可能であって、非可逆符号化を行ないたい場合にはウェーブレット変換後の係数が実数になる実数型のフィルタを、可逆符号化を行ないたい場合にはウェーブレット変換後の係数が整数になる整数型のフィルタが用いられる。
【0042】
次いで、量子化部704は入力したサブバンド毎に、所定の方法により設定された量子化ステップを用いて量子化を行ない、量子化インデックスを生成して出力する。なお、上述した可逆符号化を行ないたい場合には、量子化部704では量子化を行なわず、入力した変換係数そのものを出力する。
【0043】
次いで、算術符号部705は、入力したサブバンドをさらに複数の矩形ブロック(以降、コードブロックと称す)に分割(サブバンドと矩形ブロックが同サイズの時は分割しない)し、このコードブロックを単位として独立に算術符号化を行ない、符号化データを生成する。この時、量子化インデックスを表すビットは、上位ビットプレーンから順に、算術符号化され符号化データが生成される。
【0044】
符号列形成部706は、所定の方法により設定されたプログレッシブ形態に基づいて符号列を形成し、出力する。以上のようにして、JPEG2000方式で圧縮された画像データが生成される。
【0045】
次に再生時など、JPEG2000圧縮/伸張器112に圧縮画像データが入力されると、符号列入力部707は入力された画像データの符号列から、タイルのサイズ、プログレッシブ形態や量子化ステップ等の復号処理に必要な各種パラメータを抽出する。抽出された各種パラメータは後段の復号処理において適宜用いられる。また、実際の符号列(データ部)は続いて算術復号部708に出力される。
【0046】
なお、復号対象となる全体の符号列には、分割されている複数タイル分の符号列が、上述したコンポーネント変換部701にて得られた色成分の数だけ含まれる。本実施の形態では復号処理は各色成分毎に独立して行なうこととし、復号対象となる色成分を構成する各タイルの符号列を順に復号してゆく。
【0047】
算術復号部708では入力した符号列に対して復号処理を行ない、量子化インデックスを出力する。この復号処理ではコードブロック内の量子化インデックスを上位ビットプレーンから順に復号され、量子化インデックスが復元される。
【0048】
次いで、逆量子化部709は入力した量子化インデックスを、先に符号列から読み込まれた量子化ステップを元に逆量子化を行ない、変換係数を復元して出力する。
【0049】
次いで、逆離散ウェーブレット変換部710は、入力した変換係数から2次元の逆離散ウェーブレット変換を施すことにより、これに対応する色成分データ(符号化対象画像がモノクロ画像の時は画像濃度データ)を復元して出力する。
【0050】
以上の処理は各タイル単位で行われ、画像構成部711は復元された各タイルの各色成分データを元の1枚の符号化対象画像を構成する色成分データになるよう構成して、コンポーネント逆変換部712に出力する。
【0051】
コンポーネント逆変換部712は、入力した各色成分データに所定の変換を施すことにより、元の符号化対象画像の色空間を持つ画像データを復元して出力する。この時、元の色成分データがコンポーネント変換部701にて間引き処理されている場合は、逆変換を行なう前に必要な解像度に変換(データ補間)される。以上のようにして、コンポーネント逆変換部712から出力されて、伸張された非圧縮の画像データが生成される。
【0052】
次に、撮像装置100に搭載したJPEG2000圧縮/伸張器112の圧縮動作について、図4に示すフローチャートに従って説明する。
【0053】
撮像装置100が撮影可能な状態にあるとき、撮影動作に伴ってJPEG2000圧縮/伸張器112に非圧縮画像データが入力されると、まず画像データのビット情報におけるDCレベルを量子化に適するようにシフトさせ、色空間がYCbCrとなるように色変換を行なう。(ステップS401)
【0054】
次に、画像データを複数個のタイルに分割して、分割されたタイル毎に離散ウェーブレット変換を行なう。(ステップS402)
離散ウェーブレット変換を行ったタイルは低解像度成分と垂直高解像度成分、水平高解像度成分、ななめ方向の高解像度成分とに情報が分離されている。
【0055】
次に、離散ウェーブレット変換されたタイルを所定の量子化ステップにて量子化する。(ステップS403)
次に、量子化されたタイルは多値のウェーブレット係数を含んでいるので、JPEG2000の規格に従って2値算術符号化するための2値のビットモデルを作成する。(ステップS404)
次に、係数ビットモデル化されたタイルを算術符号化し(ステップS405)、全てのタイルが算術符号化されるのを待って、JPEG2000の規格に従ったコードストリームに変換する。(ステップS406)
JPEG2000のコードストリームは画像の解像度と、S/Nの高さ(JPEG2000規格におけるLayer)、色情報(JPEG2000規格におけるComponent)、画像の任意の大きさに分割した小領域(JPEG2000規格におけるのPosition)との復号優先順に基づいて整列されて出力される。
【0056】
以上が、JPEG2000圧縮/伸張器112の説明である。JPEG2000圧縮/伸張器112は既に説明したように、動画の圧縮/伸張処理(いわゆるMotion−JPEG2000規格に基づく処理)が可能であり、もちろんJPEG2000規格に基づく静止画の圧縮/伸張処理が可能である。
【0057】
動画または静止画の撮影、圧縮、記録等に関する処理については前述したとおりである。続いて、撮像装置100においてJPEG2000圧縮/伸張器112を用いて、動画と静止画とを同時に撮影処理する構成について、以下に説明する。
【0058】
動画の撮影中に操作部115から静止画の撮影命令が入力されたときの動作について、図5のフローチャートを参照しながら説明する。
【0059】
動画の撮影動作を行なっているときに、静止画の撮影命令がユーザによって入力されると、CPU101は撮影中の動画のフレームレートを検出して、静止画撮影処理が行なえるほど、時間的なゆとりがある動画フレームレートかどうかを判断する。(ステップS501)
ステップS501において、もし動画処理と同時に静止画処理が行なえるほど、時間的ゆとりのある動画フレームレートであると判断した場合は、動画フレームの処理の空き時間を利用して後述の処理方法にて静止画の処理を行ない(ステップS503)、終了となる。
【0060】
ステップS501において、もし動画処理と同時に静止画処理が行なえるほど、時間的ゆとりのない動画フレームレートであると判断した場合は、CPU101の制御に基づき撮影中の動画のフレームレートを現状の設定値より所定値だけ下げて(ステップS502)、ステップS501へ戻る。
【0061】
次に、動画の撮影中に操作部115から静止画の撮影命令が入力されたときの撮像装置100の動作について、図6に示す時系列処理表を参照して説明する。
【0062】
図6は、JPEG2000圧縮/伸張器112において、フレームメモリコントロール109より通知されるフレームの切り替えを知らせるタイミングを基準に、連続した動画処理と3つの静止画処理を実行した際の、時間経過に沿った時系列処理表であり、JPEG2000圧縮/伸張器112の圧縮演算処理の推移を示している。
【0063】
処理切替タイミングの目盛は、6目盛で通常の動画1フレームに相当する時間間隔を表している。また、図6のWTは離散ウェーブレット変換処理、Qは量子化処理、ACは算術符号化処理の夫々の実行期間を表している。
【0064】
はじめに、動画を撮影中において、JPEG2000圧縮/伸張器112は入力された任意の動画フレームaの画像データに対してWT、Q、ACの各処理(圧縮処理)を施して出力する。前記JPEG2000圧縮/伸張器112がフレームaの圧縮処理を終えたとき、直前に撮影された静止画データがフレームメモリ110内にあるときは、次の動画フレームbの処理が開始されるまでの期間で、静止画データの圧縮処理を実行する(静止画▲1▼処理)。もし、静止画撮影が実行されておらず、動画処理のみのときは、この静止画処理に充てている期間はブランク期間である。
【0065】
ただし、動画の各フレームを遅延なく処理するために、静止画▲1▼処理のうち動画のフレームa処理とフレームb処理の隙間で静止画処理する内容は、WTとQのみとする。
【0066】
静止画▲1▼のQ処理を終えた静止画データは再びフレームメモリ110へ一時記憶(退避)される。
【0067】
静止画▲1▼のQ処理を終えると、前記JPEG2000圧縮/伸張器112は、次の動画フレームbの画像データに対してWT、Q、ACの各処理を施して出力する。動画フレームbの圧縮処理を終えると、次の動画フレームcの処理が開始されるまでの期間で、前記JPEG2000圧縮/伸張器112は静止画▲1▼の演算途中の静止画データをフレームメモリ110より読み出して、続きのAC処理を行ない出力する。さらに、これまでに2度目の静止画撮影によって静止画▲2▼の静止画データがフレームメモリ110に記憶されていたならば、静止画▲1▼のAC処理と同時に静止画▲2▼のWTとQの処理を行なう。
【0068】
静止画▲2▼のQ処理を終えた静止画データは再びフレームメモリ110へ一時記憶(退避)される。
【0069】
以下、動画撮影中に静止画撮影が実行された場合のJPEG2000圧縮/伸張器112の処理として、動画の各フレームの圧縮処理と静止画▲1▼、静止画▲2▼、静止画▲3▼に示すように(WT,Q)処理と(AC)処理とのパイプライン処理を行ない、繰り返す。
【0070】
そして、圧縮処理が完了した動画の各フレームや、AC処理までが完了した静止画データについては、処理完了のタイミングで記録媒体118に記録される。
【0071】
以上の動作を行なうことで、動画の圧縮処理と任意のタイミングで撮影された静止画の圧縮処理が平行して行なえる。動画の撮影中に静止画の撮影命令が入力された場合に、動画のフレームレートを可変することで、静止画圧縮処理用の隙間を意図的に作り、動画とは異なる画像サイズや演算係数にて静止画圧縮処理を行なうことができる。
【0072】
なお、上記の実施形態では静止画の離散ウエーブレット処理(WT)と量子化処理(Q)算術符号化処理(AC)においてパイプライン処理を行ったが、これに限らず、JPEG2000のPacketあるいはLayer、Resolution、sub−band、code−block、precinctの所定レベルごとにパイプライン処理を施しても同様の効果が得られる。
【0073】
また、上記の実施形態に限らず、動画撮影中に静止画撮影が実行された場合は、静止画の処理を行なうための所定の処理時間を設けるために動画の撮影のフレームレートを変更して、撮像素子による撮像処理、アナログ処理、A/D、フレームメモリへの一時記憶、信号処理をパイプライン処理しても、次上記の実施形態と同様の効果が得られる。
【0074】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、動画の撮影処理中に静止画の撮影処理が生じた場合でも、動画及び静止画の圧縮、記録処理が同時かつ円滑に行える。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の撮像装置のブロック図である。
【図2】(a)、(b)、(c)は本発明の撮像装置の外観図である。
【図3】本発明の撮像装置の動作を示すフローチャートである。
【図4】本発明のJPEG2000圧縮/伸張器の動作を示すフローチャートである。
【図5】本発明の撮像装置における、撮影時の画像処理の動作を示したフローチャートである。
【図6】本発明のJPEG2000圧縮/伸張器の動作の流れを示す時系列処理表である。
【図7】JPEG2000圧縮/伸張器のブロック図である。
【図8】画像のサブバンド構成図である。
【符号の説明】
104 レンズ
105 絞り
109 フレームメモリコントローラ
110 フレームメモリ
112 JPEG2000圧縮/伸張器
115 操作部
118 記録媒体
201 撮像装置本体
Claims (17)
- 画像の入力手段と、
前記入力手段によって入力された動画像データと静止画像データとを記憶可能なメモリ手段と、
前記メモリ手段から読み出された前記動画像データの画像処理を所定の周期で実行しつつ、前記メモリ手段から読み出された前記静止画像データの画像処理を、前記動画像データの画像処理が行われていない前記所定周期より短い期間で実行する画像処理手段とを備えたことを特徴とする画像処理装置。 - 請求項1において、前記画像処理手段は前記静止画像データの画像処理を複数の前記期間に分けて実行することを特徴とする画像処理装置。
- 請求項2において、前記画像処理手段は前記静止画像データに対する複数からなる画像処理回路を備え、前記画像処理回路を複数の前記期間に分散させて画像処理を実行することを特徴とする画像処理装置。
- 請求項1において、前記画像処理手段は前記静止画像データを、画像を構成する小ブロック単位に分割して、前記小ブロック毎に前記静止画像データの画像処理を実行することを特徴とする画像処理装置。
- 請求項1において、前記画像処理手段は前記所定の周期を変更可能であることを特徴とする画像処理装置。
- 請求項1において、前記画像処理手段は前記所定の周期を前記動画像データのフレーム周期に対応して設定することを特徴とする画像処理装置。
- 請求項1において、前記画像処理手段は前記動画像データと前記静止画像データに対して、処理の一部又は全部に対して共通の画像圧縮方式を用いて画像圧縮を行なうことを特徴とする画像処理装置。
- 請求項7において、前記画像処理手段は前記静止画像データについてはJPEG2000方式を用いて、前記動画像データについてはMotionJPEG2000方式を用いて画像圧縮を行なうことを特徴とする画像処理装置。
- 画像の撮像手段と、
前記撮像手段に対して静止画の撮影を指示する指示手段と、
前記撮像手段によって撮像された動画像データの画像処理を所定の周期で実行しつつ、前記指示手段の指示入力に対応して静止画データの画像処理を、前記動画像データの画像処理が行われていない前記所定周期より短い期間で実行する画像処理手段とを備えたことを特徴とする撮像装置。 - 請求項9において、前記画像処理手段は前記静止画像データの画像処理を複数の前記期間に分けて実行することを特徴とする撮像装置。
- 請求項10において、前記画像処理手段は前記静止画像データに対する複数からなる画像処理回路を備え、前記画像処理回路を複数の前記期間に分散させて画像処理を実行することを特徴とする撮像装置。
- 請求項9において、前記画像処理手段は前記静止画像データを、画像を構成する小ブロック単位に分割して、前記小ブロック毎に前記静止画像データの画像処理を実行することを特徴とする撮像装置。
- 請求項9において、前記画像処理手段は前記所定の周期を変更可能であることを特徴とする撮像装置。
- 請求項9において、前記画像処理手段は前記所定の周期を前記撮像手段が前記動画像データを撮像するときのフレーム周期に対応して設定することを特徴とする撮像装置。
- 請求項9において、前記画像処理手段は前記動画像データと前記静止画像データに対して、処理の一部又は全部に対して共通の画像圧縮方式を用いて画像圧縮を行なうことを特徴とする撮像装置。
- 請求項15において、前記画像処理手段は前記静止画像データについてはJPEG2000方式を用いて、前記動画像データについてはMotionJPEG2000方式を用いて画像圧縮を行なうことを特徴とする撮像装置。
- 画像を入力するステップと、
入力された動画像データと静止画像データとを記憶するステップと、
前記記憶ステップで記憶された前記動画像データを読み出して、画像処理を所定の周期で実行しつつ、前記静止画像データを読み出して、前記動画像データの画像処理が行われていない前記所定周期より短い期間で前記静止画像データの画像処理を実行する画像処理ステップとを有することを特徴とする画像処理方法。
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