JP2006020024A - Electronic zoom device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子ズーム装置に関し、例えばテレビジョンカメラ等の撮像装置に適用することができる。本発明は、入力画像データの1水平走査期間で、複数ラインの画像データをライン単位で繰り返し垂直フィルタに出力して内挿演算処理することにより、簡易な構成により、自由にズーム倍率を設定することができるようにする。 The present invention relates to an electronic zoom device, and can be applied to an imaging device such as a television camera. In the present invention, in one horizontal scanning period of input image data, image data of a plurality of lines is repeatedly output to a vertical filter in units of lines and subjected to interpolation calculation processing, so that a zoom magnification can be freely set with a simple configuration. To be able to.
従来、テレビジョンカメラ等の撮像装置においては、電子ズームにより撮像結果を拡大するようになされている。このような電子ズームにおいては、例えば特開2000−209480号公報に開示されているように、フレームメモリを介して垂直方向、水平方向に画サイズを拡大するようになされている。 Conventionally, in an imaging apparatus such as a television camera, an imaging result is enlarged by an electronic zoom. In such an electronic zoom, for example, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-209480, the image size is enlarged in the vertical direction and the horizontal direction via a frame memory.
これに対して特開平5−227464号公報等には、CCDイメージセンサから間引きして撮像結果を出力するようにして、この間引きに係る画素数、ライン数を電子ズームの倍率により可変すると共に、撮像結果を出力する領域を可変し、これによりイメージセンサの駆動の制御により電子ズームする方法が提案されるようになされている。 On the other hand, in Japanese Patent Laid-Open No. 5-227464, etc., the number of pixels and the number of lines related to the thinning are changed according to the magnification of the electronic zoom, by thinning out from the CCD image sensor and outputting the imaging result. There has been proposed a method of electronic zooming by changing a region where an imaging result is output, and thereby controlling driving of an image sensor.
しかしながらフレームメモリを使用する方法においては、大容量のメモリを使用しなければならない問題がある。特に、撮像素子が高解像度化すると、その分、フレームメモリの容量も増大することになる。 However, the method using the frame memory has a problem that a large-capacity memory must be used. In particular, when the resolution of the image sensor increases, the capacity of the frame memory increases accordingly.
これに対してイメージセンサの駆動の制御により電子ズームする方法にあっては、結局、イメージセンサのライン数、画素数により電子ズームの倍率が制限され、これにより電子ズームの倍率を自由に設定できない問題がある。
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、簡易な構成により、自由にズーム倍率を設定することができる電子ズーム装置を提案しようとするものである。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to propose an electronic zoom device that can freely set the zoom magnification with a simple configuration.
かかる課題を解決するため請求項1の発明においては、画像データを所望のズーム倍率により拡大して出力画像データを出力する電子ズーム装置に適用して、少なくとも3個以上の複数のラインメモリを有し、複数のラインメモリを順次循環的に選択して順次入力される画像データをラインメモリに記録すると共に、複数のラインメモリのうちの残りのラインメモリから複数ラインの画像データを同時並列的に読み出して出力するメモリ回路と、メモリ回路から出力される複数ラインの画像データを内挿演算処理して出力する垂直フィルタと、垂直フィルタの出力データを内挿演算処理し、ズーム倍率により水平方向に拡大した出力画像データを出力する水平フィルタとを備え、メモリ回路は、ズーム倍率に応じて、入力画像データの1水平走査期間で、複数ラインの画像データをライン単位で繰り返し出力することにより、ズーム倍率により垂直方向に拡大した画像データが垂直フィルタより出力されるようにし、ズーム倍率に応じて、複数のクロック周期で1の画像データを出力することにより、ズーム倍率により水平方向に拡大した画像データが水平フィルタより出力されるようにする。
In order to solve this problem, the invention of
請求項1の構成により、メモリ回路が、ズーム倍率に応じて、画像データの1水平走査期間で、複数ラインの画像データをライン単位で繰り返し出力することにより、ズーム倍率により垂直方向に拡大した画像データが垂直フィルタより出力されるようにし、ズーム倍率に応じて、複数のクロック周期で1の画像データを出力することにより、ズーム倍率により水平方向に拡大した画像データが水平フィルタより出力されるようにすれば、これら繰り返しの出力に係るライン数、画素数に係る内挿処理による出力画像データを得ることができ、これにより簡易な構成により種々の倍率による電子ズームの処理を実行することができる。 According to the configuration of the first aspect, the memory circuit repeatedly outputs a plurality of lines of image data in units of lines in one horizontal scanning period of the image data in accordance with the zoom magnification, thereby enlarging the image in the vertical direction with the zoom magnification. By outputting the data from the vertical filter and outputting one image data at a plurality of clock cycles according to the zoom magnification, the image data expanded in the horizontal direction by the zoom magnification is output from the horizontal filter. By doing so, output image data can be obtained by interpolation processing relating to the number of lines and the number of pixels relating to these repeated outputs, and thus electronic zoom processing at various magnifications can be executed with a simple configuration. .
本発明によれば、簡易な構成により、自由に倍率を設定することができる。 According to the present invention, the magnification can be set freely with a simple configuration.
以下、適宜図面を参照しながら本発明の実施例を詳述する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate.
(1)実施例の構成
図1は、本発明の実施例に係る撮像装置を示すブロック図である。この撮像装置1は、固体撮像素子であるイメージセンサ2により所望の被写体を撮像し、撮像結果による画像データD2をモニタにより表示し、また記録媒体に記録する。
(1) Configuration of Embodiment FIG. 1 is a block diagram illustrating an imaging apparatus according to an embodiment of the present invention. The
ここでイメージセンサ2は、駆動回路3の制御によりライン間引き、画素間引きにより撮像結果を出力可能であり、例えばCMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor )による撮像素子が適用される。イメージセンサ2は、ピクセルクロックPCK等の各種動作基準信号により動作して、このようなライン間引き、画素間引きによる撮像結果を撮像信号S1により出力する。またイメージセンサ2は、モニタへの出力に供する画像データD2の解像度に比して高い解像度による撮像結果を出力するようになされ、この実施例においては、640画素×480ラインによるVGA(Video Graphics Array)のイメージセンサが適用されるようになされている。
Here, the
駆動回路3は、この撮像装置1全体の動作を制御するシステムコントローラ6の制御により、モニタへの出力に供する画像データD2の解像度に応じた画素数、ライン数により撮像信号S1を出力するように、イメージセンサ2を駆動する。
The
すなわち駆動回路3は、例えば記録媒体への記録に供する画像データD2がQVGA(Quarter VGA)による320画素×240ラインによるものの場合、2ライン周期で1ラインをライン間引きして、また2画素周期で1画素を画素間引きして撮像信号S1を出力するようにイメージセンサ2に駆動信号を出力する。また例えば記録媒体への記録に供する画像データD2がSQVGAによる160画素×120ラインによるものの場合、4ライン周期で3ラインをライン間引きして、また4画素周期で3画素を画素間引きして撮像信号S1を出力するようにイメージセンサ2に駆動信号を出力する。
That is, for example, when the image data D2 to be recorded on the recording medium is 320 pixels × 240 lines by QVGA (Quarter VGA), the
カメラ信号処理回路4は、イメージセンサ2から出力される撮像信号S1をアナログディジタル変換処理してホワイトバランス調整等の処理を実行した後、輝度信号、色差信号による画像データD1に変換してメモリ回路7に出力する。カメラ信号処理回路4は、クロック生成回路5から出力されるピクセルクロックPCKにより動作してこれら一連の処理を実行し、このピクセルクロックPCKに同期して画像データD1を出力する。
The camera
クロック生成回路5は、図示しない基準信号生成回路によりこの撮像装置1の動作基準信号であるマスタークロックMCKを生成して各部に出力する。さらにクロック生成回路5は、分周回路5AによりマスタークロックMCKを分周して、イメージセンサ2、駆動回路3、カメラ信号処理回路4の動作基準クロックであるピクセルクロックPCKを生成し、また分周回路5BによりマスタークロックMCKを分周して、後述するメモリ回路7の動作基準クロックであるレート可変クロックZCKを生成する。クロック生成回路5は、これら分周回路5A、5Bの分周比をクロックコントローラ5Cの制御により切り換えるようになされ、このクロックコントローラ5Cによる分周比の制御が、この撮像装置1全体の動作を制御するシステムコントローラ6により制御されるようになされている。
The
これによりこの実施例においては、メモリ回路7における処理速度に対して、イメージセンサ2、カメラ信号処理回路4における処理速度を種々に可変できるようになされている。
Thus, in this embodiment, the processing speeds of the
この撮像装置1は、カメラ信号処理回路4から出力される画像データD1を、メモリ回路7に一時保持し、垂直フィルタ8、水平フィルタ9により順次垂直方向及び水平方向に内挿処理することにより、電子ズームの処理を実行する。
The
すなわち垂直フィルタ8は、メモリ回路7から同時並列的に出力される複数ラインの画像データをライン内挿処理し、これにより電子ズーム処理に係る各ラインの画像データを生成する。具体的に垂直フィルタ8は、例えば図2に示すように、メモリ回路7からの各タップ出力をそれぞれ重み付けする乗算回路10A、10Bと、この乗算回路10A、10Bの出力データを加算する加算回路11、この加算回路11の出力データを一時保持して出力するフリップフロップ回路12、乗算回路10A、10B、加算回路11の出力段にそれぞれ設けられたバッファ回路等による内挿回路により構成される。この実施例において、垂直フィルタ8は、内挿結果を出力するフリップフロップ回路12にイネーブルの制御信号を受け付けるものが適用され、これにより所望するタイミングで処理結果の出力を中止できるようになされている。なお垂直フィルタ8は、この図2に示す2タップによる内挿回路に限らず、図2との対比により図3及び図4に示すように、4タップ、8タップによる内挿回路を使用する場合等、必要に応じて種々の構成を広く適用することができる。
That is, the
しかして垂直フィルタ8は、ライン内挿比に応じた重み付け係数coefA、coefBがシステムコントローラ6の制御により乗算回路10A、10Bに設定されるようになされ、これにより入力画像データD1の各ラインに対するサンプリング位相に応じた重み付け係数coefA、coefBの設定により、順次、出力画像データD2の各ラインの画像データを生成するようになされている。
Thus, the
水平フィルタ9は、順次入力される画像データを内挿処理し、これにより電子ズーム処理に係る水平方向の画像データを生成する。具体的に水平フィルタ9は、例えば図5に示すように、入力画像データのクロック周期に対応する遅延回路であるフリップフロップ回路13Aと、入力画像データ及びこのフリップフロップ回路13Aの出力データをそれぞれ重み付けする乗算回路14A、14Bと、この乗算回路14A、14Bの出力データを加算する加算回路15、この加算回路15の出力データを一時保持して出力するフリップフロップ回路16、乗算回路14A、14B、加算回路15の出力段にそれぞれ設けられたバッファ回路等による補間回路により構成される。この実施例において、水平フィルタ9は、遅延回路を構成するフリップフロップ回路13A、補間結果を出力するフリップフロップ回路16にイネーブルの制御信号を受け付けるものが適用され、これにより所望するタイミングで内挿処理を中止できるようになされている。なお水平フィルタ9は、この図5に示す2タップの直線補間による内挿回路に限らず、図5との対比により図6及び図7に示すように、4タップ、8タップによる補間回路を使用する場合等、必要に応じて種々の構成を広く適用することができる。
The
水平フィルタ9は、内挿比に応じた重み付け係数coefA、coefBがシステムコントローラ6の制御により乗算回路14A、14Bに設定され、これにより入力画像データD1の水平方向に係るサンプリング位相に応じた重み付け係数coefA、coefBの設定により、順次、出力画像データD2の水平方向に係る各画像データを生成するようになされている。
In the
メモリ回路7は、カメラ信号処理回路4から出力される画像データを一時保持し、この保持した画像データを垂直フィルタ8に出力する。ここでメモリ回路7は、カメラ信号処理回路4から出力される画像データD1の水平方向の最大のサンプリング数に対応するメモリ容量を有し、かつこの画像データD1を記録、再生する複数のラインメモリ25A〜25C、入力画像データD1をこれらラインメモリ25A〜25Cに振り分けるセレクタ26、これらラインメモリ25A〜25Cからの出力画像データを垂直フィルタ8の各タップ入力に振り分けるセレクタ27、これらラインメモリ25A〜25C、セレクタ26、27の動作を制御するメモリコントローラ28により構成される。
The
このメモリ回路7は、これら複数のラインメモリ25A〜25Cを順次選択して、順次入力される画像データを記録しながら、続く垂直フィルタ8、水平フィルタ9の処理に対応するように、残りのラインメモリ25A〜25Cから保持した画像データを出力する。このためメモリ回路7は、少なくとも3個以上の複数のラインメモリを有するように形成され、この複数のラインメモリを順次循環的に選択して順次入力される画像データD1をラインメモリに記録すると共に、これら複数のラインメモリのうちの残りのラインメモリから複数ラインの画像データを同時並列的に読み出して出力するようになされている。ここでこの実施例においては、続く垂直フィルタ8によるライン内挿処理が2タップによる内挿演算処理により実行されることにより、メモリ回路7は、ラインメモリ25A〜25Cの数が3個に設定されて、入力画像データD1を記録していない残りの2個のラインメモリから同時並列的に2ラインの画像データを出力できるようになされている。
The
この画像データの出力において、メモリ回路7は、ズーム倍率に応じて、上下、所定個数のラインについては、ラインメモリ25A〜25Cへの記録を中止し、これにより無駄な処理を防止する。またこのズーム倍率、ラインに応じて、続く垂直フィルタ8に対する1ライン分の画像データ出力を、1水平走査期間間に、複数回、繰り返す。これによりこの撮像装置1では、1水平走査期間で複数ラインの内挿処理を垂直フィルタ8で繰り返し実行するようになされ、これらにより電子ズーム処理における垂直方法の処理を実行するようになされている。
In the output of the image data, the
しかして図8に示すように、VGAでは、1画面が480ライン×640画素により形成されるのに対し、CIF(Common Intermediate Format)では、1画面が288ライン×352画素により形成され、QVGAでは、1画面が240ライン×320画素により形成される。またQCIF(Quarter CIF)では、1画面が144ライン×176画素により形成され、SQVGA(Super Quarter CIF)では、1画面が120ライン×160画素により形成される。 Thus, as shown in FIG. 8, in VGA, one screen is formed by 480 lines × 640 pixels, whereas in CIF (Common Intermediate Format), one screen is formed by 288 lines × 352 pixels. One screen is formed by 240 lines × 320 pixels. In QCIF (Quarter CIF), one screen is formed by 144 lines × 176 pixels, and in SQVGA (Super Quarter CIF), one screen is formed by 120 lines × 160 pixels.
これにより図9に示すように、VGA(図9(B))においては、水平同期信号HD(図9(A))による1水平走査期間が、概ね800画素分の期間に相当し、この800画素分の期間で、640画素による1ライン分の撮像結果を出力することになる。これに対してこのVGAによるデータ転送速度でCIF、QVGAによる撮像結果を出力する場合、20画素分の期間で区切って、1水平走査期間で2ライン分の撮像結果を出力することができ(図9(C)及び(D))、QCIF、SQVGAによる撮像結果にあっては、同様にして、1水平走査期間で、4ラインの撮像結果を出力することができる(図9(E)及び(F))。これらによりイメージセンサ2の駆動の制御により電子ズームの処理を実行すると仮定すると、CIFでは最大で3.2倍のズーム倍率を確保することができるのに対し、QVGAでは最大で4倍のズーム倍率を確保することができるのに対し、QCIF、SQVGAではそれぞれ最大で12.8倍、16倍のズーム倍率を確保することができる。
Accordingly, as shown in FIG. 9, in the VGA (FIG. 9B), one horizontal scanning period by the horizontal synchronizing signal HD (FIG. 9A) corresponds to a period of about 800 pixels. The imaging result for one line by 640 pixels is output in the period for pixels. On the other hand, when outputting the imaging results by CIF and QVGA at the data transfer speed by VGA, it is possible to output the imaging results for two lines in one horizontal scanning period divided by a period of 20 pixels (see FIG. 9 (C) and (D)), the imaging results by QCIF and SQVGA can output the imaging results of 4 lines in one horizontal scanning period (FIGS. 9E and 9D). F)). Assuming that the electronic zoom process is executed by controlling the drive of the
この実施例においては、出力画像データD2に応じて画素間引きしてイメージセンサ2から撮像信号S1が出力されることにより、メモリ回路7では、出力画像データD2をVGAにより出力する場合には、1水平走査期間で1ライン分しか画像データを出力できないのに対し、それぞれCIF、QVGAにより画像データD2を出力する場合、1水平走査期間で1ラインの画像データ出力を2回、繰り返すことができ、QCIF、SQVGAにより画像データD2を出力する場合には、1水平走査期間で、1ラインの画像データ出力を4回、繰り返すことが可能となる。
In this embodiment, pixels are thinned out in accordance with the output image data D2, and the imaging signal S1 is output from the
これにより図10に示すように、メモリ回路7は、入力画像データD1に係る水平同期信号HD(図10(A1))の1水平走査期間毎に、順次循環的にラインメモリ25A〜25Cを選択して、入力画像データD1をラインメモリ25A〜25Cに記録しながら(図10(B1)〜(C1)、(B2)〜(C2))、記録に供していないラインメモリ25A〜25Cに保持した画像データを垂直フィルタ8に出力するようにして、2倍のズーム倍率により画像データD2を出力する場合には、時間軸圧縮して、1水平走査期間で、ライン単位による画像データの出力を2回繰り返し(図10(B1)〜(C1))、この2回の繰り返しによる画像データをそれぞれ垂直フィルタ8でライン内挿処理するようになされている(図10(E1))。しかしてこの場合、この2回の画像データ出力の繰り返しにより垂直フィルタ8で2ラインの画像データを生成することができ、これにより2倍のズーム倍率を確保できるようになされている。
As a result, as shown in FIG. 10, the
これに対して3倍のズーム倍率により画像データD2を出力する場合には、時間軸圧縮により1水平走査期間で、ライン単位による画像データの出力を3回繰り返し(図10(B2)〜(C2))、この3回の繰り返しによる画像データをそれぞれ垂直フィルタ8でライン内挿処理するようになされている(図10(E2))。これによりこの場合、この3回の画像データ出力の繰り返しにより3ラインの画像データを生成することができ、3倍のズーム倍率を確保できるようになされている。 On the other hand, when outputting the image data D2 with a zoom magnification of 3 times, the output of the image data in units of lines is repeated three times in one horizontal scanning period by time axis compression (FIG. 10 (B2) to (C2 )), And the image data obtained by the three repetitions are each subjected to line interpolation processing by the vertical filter 8 (FIG. 10 (E2)). Thus, in this case, three lines of image data can be generated by repeating the image data output three times, and a zoom magnification of 3 times can be secured.
なおメモリ回路7は、このような整数値によらないズーム倍率による電子ズームの処理においては、図11に示すように、入力画像データD1に対する出力画像データD2の各ラインのサンプリング位相に応じて、各水平走査期間毎に、繰り返し出力の回数が異なり、例えば1倍から2倍の間のズーム倍率による電子ズームにおいては、このような1水平走査期間における1ライン出力と、1水平走査期間における2ライン出力とを切り換えることになる。なおこの図11においては、符号(A1)〜(D1)により1倍のズーム倍率による場合の画像データ入出力の処理を示し、この1倍のズーム倍率による処理との対比により、符号(A2)〜(D2)により1.5倍程度のズーム倍率による場合を示し、この場合、ライン単位による画像データ出力を2回繰り返す水平走査期間と、ライン単位による画像データ出力が1回だけの水平走査期間とが、ズーム倍率、内挿処理に係るラインのサンプリング位相に応じて繰り返されることになる。
In the electronic zoom processing with a zoom magnification that does not depend on such an integer value, the
しかして図12は、この一連のメモリ回路7における画像データの処理を示す略線図であり、メモリ回路7においては、この場合、カメラ信号処理回路4から出力される1水平走査期間の画像データD1を、この1水平走査期間で、ライン単位で、繰り返し出力するようになされている(図12(A)〜(C))。
FIG. 12 is a schematic diagram showing the processing of the image data in the series of
ところで図13は、ライン内挿による電子ズーム処理において、ズーム倍率により繰り返し垂直フィルタ8に入力することが必要となるライン単位の画像データ出力回数を示す特性曲線図であり、VGAによる撮像結果を各種のフォーマットによりそれぞれ出力する場合を示すものである。
FIG. 13 is a characteristic curve diagram showing the number of output times of image data in units of lines that need to be repeatedly input to the
これにより十分なズーム倍率を確保しようとした場合、このようなメモリ回路7におけるアドレス制御による繰り返しの出力だけでは、必要な回数分だけ垂直フィルタ8に画像データを出力できないことが判る。
As a result, when it is attempted to secure a sufficient zoom magnification, it can be seen that image data cannot be output to the vertical filter 8 a necessary number of times only by repeated output by address control in the
これによりこの実施例において、メモリ回路7におけるアドレス制御による繰り返しの出力だけでは、必要な回数分だけ垂直フィルタ8に画像データを出力できない場合、分周回路5A、5Bにおける分周比の切り換えにより、メモリ回路7の処理速度に対してイメージセンサ2、カメラ信号処理回路4の処理速度を低下させ、必要な回数分だけ垂直フィルタ8に画像データを出力する。
As a result, in this embodiment, when image data cannot be output to the
すなわち図10(A1)〜(E2)との対比により図14(A3)〜(E3)に示すように、この実施例においては、システムコントローラ6によるクロックコントローラ5Cの制御により、イメージセンサ2、カメラ信号処理回路4における処理速度が低下し、メモリ回路7に入力する画像データD1の1水平走査期間の長さが、例えば2倍によるズーム倍率の場合に比して2倍に設定される。これによりメモリ回路7は、この場合、このようにして延長された1水平走査期間により、4ラインの繰り返しにより画像データを出力し、4倍のズーム倍率を確保する。またこれによりメモリ回路7は、1水平走査期間の間で、繰り返しの画像データ出力を実施できない場合でも、図14(A4)〜(E4)に示すように、この場合、2ラインの繰り返し出力を実行し得、これにより2倍のズーム倍率を確保することができるようになされている。
That is, as shown in FIGS. 14 (A3) to (E3) in comparison with FIGS. 10 (A1) to (E2), in this embodiment, the
しかして図15は、このレート変換時におけるメモリ回路7における画像データの処理を示す略線図であり、メモリ回路7においては、この場合、カメラ信号処理回路4から出力される延長された1水平走査期間に係る画像データD1を、この延長された1水平走査期間で、ライン単位で、繰り返し出力するようになされている(図15(A)〜(C))。
FIG. 15 is a schematic diagram showing the processing of the image data in the
メモリ回路7においては、これら一連の処理に対応するように、また垂直フィルタ8に続く水平フィルタ9における処理に対応するように、メモリコントローラ28により各ラインメモリ25A〜25Cの動作が制御される。
In the
すなわちメモリコントローラ28は、上位のコントローラにより指示されるズーム倍率に応じて、垂直方向については、垂直フィルタ8におけるライン内挿処理に供する有効表示領域についてのみ、選択的にラインメモリ25A〜25Cに入力し、これにより無駄なラインに係る処理を防止する。また水平方向については、図16に示すように、1ライン分の入力画像データD1を全てラインメモリ25A〜25Cに格納し、この格納した画像データより水平方向の内挿処理に供する有効表示領域についてのみ、選択的にラインメモリ25A〜25Cより出力し、またライン単位で繰り返し出力し、これによりこの場合も無駄な処理を防止する(図16(A)〜(D))。
That is, the
また図17に示すように、ズーム倍率に応じたラインメモリ25A〜25Cの読み出しアドレス制御、垂直フィルタ8の出力段に設けられたフリップフロップ回路12のイネーブル制御、水平フィルタ9の遅延回路を構成するフリップフロップ回路16のイネーブル制御により、ズーム倍率に応じた複数クロック周期の間、同一の画素に係る画像データを水平フィルタ9に供給して内挿演算処理を繰り返す。すなわち例えばラインメモリ25B、25Cより画像データD2を出力する場合にあって(図17(A))、2倍によるズーム倍率により水平方向に電子ズームの処理を実行する場合、これらラインメモリ25B、25Cの読み出しアドレスの生成に係るアドレスカウンタの歩進速度を1/2に低下させ、これによりズーム倍率に応じてラインメモリ25B、25Cからの画像データ出力速度を低下させる(図17(B)及び(C))。これによりこの場合、連続する2クロック周期で同一画素に係る画像データD2を垂直フィルタ8に繰り返し入力し、各クロック周期で内挿処理を繰り返す(図17(D))。またフリップフロップ回路12、フリップフロップ回路16のイネーブル制御により、この垂直フィルタ8による繰り返しに係る画像データのうち、連続する画素に係る画像データを水平フィルタ9の乗算回路14A、14Bに、同時並列的に、かつズーム倍率に応じたクロック周期の間、入力し、ここで内挿処理を実行する(図17(E)及び(F))。しかしてこの図17においては、ラインメモリ25B、25Cの出力データY4、Y5、Y6、……の組み合わせの表示Y4/Y5、Y5/6、……により、垂直フィルタ8の出力データと水平フィルタ9の出力データとの対応関係を示す。これによりこの実施例においては、カメラ信号処理回路4から出力される画像データD2の水平方向に連続するサンプリング点間に、ズーム倍率に応じた複数のサンプリング点に係る画像データを生成できるようになされている。
Further, as shown in FIG. 17, the read address control of the
これに対して図18は、図15との対比によりイメージセンサ2及びカメラ信号処理回路4におけるデータ転送速度を低減させた場合の、ラインメモリ25A〜25Cの書き込み制御を示すタイムチャートである。メモリコントローラ28は、この場合、クロック生成回路5における分周回路5A、5Bの設定切り換えに連動して、ラインメモリへの書き込みアドレス生成に係るアドレスカウンタの歩進速度を低下させる(図18(A)〜(D)及び(F))。またこれと連動してライトイネーブル信号を所定周期で出力し(図18(E))、これらにより出力画像データD2の処理速度により動作して、ズーム倍率に応じてデータ転送速度が低減されてなる入力画像データD1を順次ラインメモリに記録する(図18(F)及び(G))。またこのようにして記録した画像データの出力については、図17について、上述したと同様にして出力する。
On the other hand, FIG. 18 is a time chart showing the write control of the
しかしてこれらにより水平フィルタ9から出力される電子ズーム処理結果による画像データにおいては、ズーム倍率に応じて1水平走査期間の間で複数ラインが出力され、またイメージセンサ2、カメラ信号処理回路4における処理速度に応じて変化するフレームレートにより出力されることになる。記録系/モニタ系30は、この水平フィルタ9から出力される電子ズーム処理により画像データを取得してモニタ装置により表示する。またシステムコントローラ6の制御によりこの取得した画像データをデータ圧縮して所定の記録媒体に記録する。
Accordingly, in the image data obtained as a result of the electronic zoom processing output from the
システムコントローラ6は、ユーザーによる操作に応動してこの撮像装置1全体の動作を制御する制御手段であり、ズームの操作子31の操作に応動してズーム倍率を計算し、この計算したズーム倍率により電子ズームの処理を実行するように、メモリコントローラ28にズーム倍率を指示し、またクロックコントローラ5Cに分周回路5A、5Bの制御を指示する。
The
(2)実施例の動作
以上の構成において、この撮像装置1では(図1)、イメージセンサ2による撮像結果が画像データに変換されてカメラ信号処理回路4により処理された後、メモリ回路7、垂直フィルタ8、水平フィルタ9により順次処理されて記録系/モニタ系30に出力され、これにより撮像結果をモニタすることができるようになされ、また記録媒体に記録して保存することができるようになされている。
(2) Operation of Embodiment In the above configuration, in the imaging apparatus 1 (FIG. 1), after the imaging result by the
この一連の処理において、カメラ信号処理回路4から出力される画像データD1は、イメージセンサ2の駆動によるライン間引き、画素間引きにより、記録系/モニタ系30への出力に係る画像データD2のライン数、水平解像度によりメモリ回路7に入力される。またこのようにして入力される画像データD1は、メモリ回路7に設けられた複数のラインメモリ25A〜25Cを順次循環的にライン単位で記録され、また画像データD1の記録に供していない残りのラインメモリより、同時並列的に画像データが読み出されて垂直フィルタ8に入力され、ここで垂直フィルタ8によるライン内挿処理により、垂直方向に電子ズームの処理が実行される。また続く水平フィルタ9における内挿処理により水平方向に電子ズームの処理が実行される。
In this series of processing, the image data D1 output from the camera
しかしてこの電子ズームの処理において、ズーム倍率1により画像データを出力する場合、すなわち何ら電子ズームにより画像を拡大することなくモニタに表示する場合、垂直フィルタ8においては、同時並列的に入力される複数ラインの1つを選択出力するように内挿係数が設定されてライン内挿演算処理され、また水平フィルタ9においては、同様に、1系統のサンプリング値を選択出力するように内挿係数が設定されて内挿演算処理され、これにより1倍による電子ズーム処理結果による画像データD2が水平フィルタ9から出力される。
In this electronic zoom processing, when image data is output at a zoom magnification of 1, that is, when an image is displayed on the monitor without being enlarged by any electronic zoom, the
これに対してズーム倍率1倍以上の場合には、画像データD1 は、ズーム倍率に応じた各内挿処理に係るサンプリング位相に応じて、垂直フィルタ8、水平フィルタ9における内挿係数が設定されて垂直フィルタ8、水平フィルタ9によりそれぞれ内挿演算処理される。この処理において、例えばズーム倍率が2倍未満の場合には、水平フィルタ9から出力される画像データD2の特定のラインでは、画像データD1の連続する2ラインにより2ライン分の内挿演算処理を実行することが必要になる。またズーム倍率が2倍の場合には、水平フィルタ9から出力される画像データD2の全てのラインで、画像データD1の連続する2ラインより2ライン分の内挿演算処理を実行することが必要になる。またズーム倍率が2倍を越え、3倍未満の場合には、画像データD1の連続する2ラインより2ライン分又は3ライン分の内挿演算処理を実行することが必要になる。
On the other hand, when the zoom magnification is 1 or more, the image data D1 is set with interpolation coefficients in the
画像データD1においては、このようなズーム倍率に応じて変化するライン内挿処理に対して、画像データD1の1水平走査期間で、ライン単位で、垂直フィルタ8への出力が繰り返され、これによりズーム倍率に応じて必要なライン内挿演算処理が垂直フィルタ8で繰り返される。
In the image data D1, output to the
また水平方向については、同様にして、ズーム倍率が2倍未満の場合には、水平フィルタ9から出力される画像データD2の特定の画素では、画像データD1の連続する2画素により2画素の内挿演算処理を実行することが必要になる。またズーム倍率が2倍の場合には、水平フィルタ9から出力される画像データD2の全ての画素で、画像データD1の連続する2画素より2画素の内挿演算処理を実行することが必要になる。またズーム倍率が2倍を越え、3倍未満の場合には、画像データD1の連続する2画素より2画素、又は3画素の内挿演算処理を実行することが必要になる。
Similarly, in the horizontal direction, when the zoom magnification is less than two times, the specific pixel of the image data D2 output from the
画像データD1においては、このようなズーム倍率に応じて変化する水平方向の内挿処理に対して、メモリ回路7からの読み出し速度が低下されて画像データD1の複数クロック周期で1画素の画像データD1が垂直フィルタ8に出力され、また画像データD1のクロック周期による内挿演算処理が垂直フィルタ8の出力段に設けられたフリップフロップ回路、水平フィルタ9の遅延回路を構成するフリップフロップ回路のイネーブル制御により一時的に処理が中止され、これらにより水平方向への電子ズームの処理が実行される。
In the image data D1, the reading speed from the
これらによりこの撮像装置1では、複数のラインメモリによるメモリ回路を用いて電子ズームの処理を実行することができ、その分、簡易な構成により電子ズームの処理を実行することができる。また電子ズームの倍率にあっても、イメージセンサ2のライン数、画素数に何ら制限されることなく設定することができ、これにより自由にズーム倍率を設定することができる。
As a result, the
このようにして1水平走査期間におけるライン単位の画像データ出力を繰り返して、1水平走査期間に繰り返しの出力に係る時間的な余裕が無い場合、この撮像装置1では、撮像系であるイメージセンサ2、カメラ信号処理回路4の動作基準であるピクセルクロックPCKの周波数が低減されて、入力画像データD1の1水平走査期間が拡大され、これにより不足する1水平走査期間の時間的な余裕が確保される。この場合、画像データは、この拡大した1水平走査期間で、メモリ回路からライン単位で繰り返し出力される。
When image data output in units of lines in one horizontal scanning period is repeated in this way and there is no time allowance for repeated output in one horizontal scanning period, in this
これによりこの撮像装置1では、大きなズーム倍率によっても、電子ズームの処理を実行することができ、一段と自由にズーム倍率を設定することができる。
As a result, the
(3)実施例の効果
以上の構成によれば、入力画像データの1水平走査期間で、複数ラインの画像データをライン単位で繰り返し垂直フィルタに出力して内挿演算処理することにより、簡易な構成により、自由にズーム倍率を設定することができる。
(3) Advantages of the Embodiment According to the above configuration, a plurality of lines of image data are repeatedly output to the vertical filter in units of lines in one horizontal scanning period of the input image data, and an interpolation calculation process is performed. Depending on the configuration, the zoom magnification can be freely set.
またこのとき、撮像系であるイメージセンサ2、カメラ信号処理回路4の動作基準であるピクセルクロックPCKの周波数を低減し、入力画像データD1の1水平走査期間を拡大することにより、大きなズーム倍率によっても、電子ズームの処理を実行することができ、一段と自由にズーム倍率を設定することができる。
At this time, by reducing the frequency of the pixel clock PCK, which is the operation reference of the
図19は、図1との対比により本発明の実施例2に係る撮像装置を示すブロック図である。この撮像装置40は、カメラ信号処理回路4とメモリ回路7との間に水平縮小フィルタ42が配置され、この水平縮小フィルタ42によりカメラ信号処理回路4から出力される画像データの水平方向に係るサンプリング数が低減される。また水平縮小フィルタ42においては、ライン単位で、間欠的に画像データの出力を中止し、これによりカメラ信号処理回路4から出力される画像データのライン数が低減される。
FIG. 19 is a block diagram illustrating an imaging apparatus according to the second embodiment of the present invention in comparison with FIG. In this
この撮像装置40は、イメージセンサ2における画素間引き、ライン間引きの処理を中止して水平縮小フィルタ42によりこれらの処理が実行される点を除いて、実施例1に係る撮像装置1と同一に構成される。
The
この実施例のように、メモリ回路7の入力段で画像データのライン数、画素数を低減するようにして処理するようにしても、実施例1と同様の効果を得ることができる。
As in this embodiment, even if the processing is performed by reducing the number of lines and the number of pixels of the image data at the input stage of the
図20は、図1との対比により本発明の実施例3に係る撮像装置を示すブロック図である。この撮像装置50は、水平フィルタ9の出力段にFIFOによるメモリ回路52が設けられ、このメモリ回路52により電子ズーム処理に係る画像データのタイミングが補正される。具体的にこの実施例においては、このメモリ回路52により、水平同期信号、垂直同期信号に同期した一定のレートにより画像データを出力する。
FIG. 20 is a block diagram illustrating an imaging apparatus according to the third embodiment of the present invention in comparison with FIG. The
この実施例のように電子ズーム処理結果による画像データのタイミングを補正して出力するようにすれば、一定の処理速度により画像データの各サンプリング値を連続して出力することができ、これにより広く汎用のモニタ系、記録系により画像データを処理することができる。 If the timing of the image data based on the result of the electronic zoom processing is corrected and output as in this embodiment, each sampling value of the image data can be output continuously at a constant processing speed. Image data can be processed by a general-purpose monitor system or recording system.
なお上述の実施例においては、水平方向については全てのサンプリング値をラインメモリに記録して処理する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、水平拡大領域の画像データだけ選択的にラインメモリに記録して処理するようにしてもよい。 In the above-described embodiment, the case where all sampling values are recorded in the line memory and processed in the horizontal direction has been described. However, the present invention is not limited to this, and only the image data in the horizontal enlargement area is selectively displayed. It may be recorded in a memory and processed.
また上述の実施例においては、入力画像データD1のクロック周波数を低減した場合には、ラインメモリのイネーブル制御により、間欠的にラインメモリに記録する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、同一の領域に同一のサンプリング値を繰り返し記録するようにしてもよい。 In the above-described embodiment, the case has been described in which when the clock frequency of the input image data D1 is reduced, the line memory is intermittently recorded by the enable control of the line memory. However, the present invention is not limited to this. The same sampling value may be repeatedly recorded in the same area.
また上述の実施例においては、メモリ回路、垂直フィルタ、水平フィルタによる処理により電子ズームの処理を実行する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、イメージセンサの駆動制御による電子ズームの手法を組み合わせるようにしてもよい。 In the above-described embodiments, the case where the electronic zoom processing is executed by the processing by the memory circuit, the vertical filter, and the horizontal filter has been described. However, the present invention is not limited to this, and the electronic zoom method by the drive control of the image sensor is described. May be combined.
また上述の実施例においては、撮像結果をモニタし、記録媒体に記録する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えばビデオカメラ等、種々の映像機器に広く適用することができる。 In the above-described embodiments, the case where the imaging result is monitored and recorded on the recording medium has been described. However, the present invention is not limited to this, and can be widely applied to various video devices such as a video camera.
本発明は、撮像装置、種々の映像機器に適用することができる。 The present invention can be applied to an imaging apparatus and various video devices.
1、40、50……撮像装置、2……イメージセンサ、4……カメラ信号処理回路、5……クロック生成回路、6……システムコントローラ、7……メモリ回路、8……垂直フィルタ、9……水平フィルタ
DESCRIPTION OF
Claims (2)
少なくとも3個以上の複数のラインメモリを有し、前記複数のラインメモリを順次循環的に選択して順次入力される前記画像データを前記ラインメモリに記録すると共に、前記複数のラインメモリのうちの残りのラインメモリから複数ラインの前記画像データを同時並列的に読み出して出力するメモリ回路と、
前記メモリ回路から出力される前記複数ラインの画像データを内挿演算処理して出力する垂直フィルタと、
前記垂直フィルタの出力データを内挿演算処理し、前記ズーム倍率により水平方向に拡大した前記出力画像データを出力する水平フィルタとを備え、
前記メモリ回路は、
前記ズーム倍率に応じて、前記入力画像データの1水平走査期間で、前記複数ラインの画像データをライン単位で繰り返し出力することにより、前記ズーム倍率により垂直方向に拡大した画像データが前記垂直フィルタより出力されるようにし、
前記ズーム倍率に応じて、複数のクロック周期で1の画像データを出力することにより、前記ズーム倍率により水平方向に拡大した画像データが前記水平フィルタより出力されるようにする
ことを特徴とする電子ズーム装置。 In an electronic zoom device that expands image data at a desired zoom magnification and outputs output image data,
A plurality of line memories having at least three or more, wherein the plurality of line memories are sequentially and cyclically selected to record the sequentially input image data in the line memory; A memory circuit for simultaneously reading out and outputting the image data of a plurality of lines from the remaining line memory; and
A vertical filter for interpolating and outputting the image data of the plurality of lines output from the memory circuit;
A horizontal filter for interpolating the output data of the vertical filter and outputting the output image data expanded in the horizontal direction by the zoom magnification;
The memory circuit includes:
According to the zoom magnification, the image data enlarged in the vertical direction by the zoom magnification is output from the vertical filter by repeatedly outputting the image data of the plurality of lines in units of lines in one horizontal scanning period of the input image data. To be output,
According to the zoom magnification, by outputting one image data at a plurality of clock cycles, image data enlarged in the horizontal direction by the zoom magnification is output from the horizontal filter. Zoom device.
前記ズーム倍率に応じて、前記撮像手段のクロック周波数を低減して、前記入力画像データの1水平走査期間を拡大し、前記入力画像データの1水平走査期間で、前記メモリ回路からのライン単位の画像データの出力回数を増大させる
ことを特徴とする請求項1に記載の電子ズーム装置。
Having an imaging means for acquiring the input image data;
In accordance with the zoom magnification, the clock frequency of the imaging means is reduced to enlarge one horizontal scanning period of the input image data, and in one horizontal scanning period of the input image data, the line unit from the memory circuit The electronic zoom device according to claim 1, wherein the number of times image data is output is increased.
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