JP2006311435A - 画像処理装置、撮像装置、画像処理システム - Google Patents

画像処理装置、撮像装置、画像処理システム Download PDF

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Abstract

【課題】コスト上昇を抑え大画素の撮像素子に対応が可能な画像処理装置を提供すること。
【解決手段】フォーマット変換部33にてRGBデータをYCbCrデータに変換した後、その変換したデータに対して、一次元圧縮部34にて一次元圧縮処理を行い、その圧縮後の一次元圧縮画像データをベースバンドLSI22へ出力する。一次元圧縮部34は、その圧縮処理には処理の対象となるデータ付近の数バイトのデータを記憶すればよいため、大きな記憶メモリが不要である。また、圧縮データは、入力データである非圧縮データに比べて容量がすくない。従って撮像部31の高画素化にともない非圧縮データの容量が多くなっても圧縮データを転送することで、高速なデータ転送が不要となり、カメラインタフェース35の高速化が不要となる。
【選択図】 図1

Description

本発明は画像処理装置、撮像装置、画像処理システムに関するものである。
近年、デジタルカメラ等の撮像装置は、100万画素を越える画素数が大きいCCDやCiS等の撮像素子が用いられるようになってきている。このため、撮像装置を構成し撮像素子から出力される画像データを処理する画像処理装置,信号処理装置において処理の高速化が求められている。
図3は、従来の撮像装置の一部ブロック回路図である。撮像装置10は、カメラモジュール11、ベースバンドLSI12、画像メモリ13を有している。カメラモジュール11は、撮像素子を含む撮像部14と、該撮像部14の出力信号を処理する画像処理LSI15を備えている。撮像部14は、入射光に応じた撮像素子の出力信号をA/D変換し、該変換により生成した画像データを出力する。この画像データは、1画素が赤色(R),緑色(G),青色(B)の各色のデータにより構成される。画像処理LSI15はフォーマット変換部(YCbCr変換部)とインタフェース部を備え、3原色(RGB)の画像データを輝度色差(YCbCr)により表現する画像データに変換し、該画像データをインタフェース部を介してベースバンドLSI12に出力する。
ベースバンドLSI12は圧縮処理部16とインタフェース部(図示略)を有し、カメラモジュール11からインタフェース部を介して入力される画像データを画像メモリ13に格納する。圧縮処理部16は画像メモリ13に格納された画像データを読み出し、該画像データを所定の形式(例えばJPEG形式)の圧縮データに変換し、変換後のデータを画像メモリ13に格納する。
ところで、撮像素子が高画素化されると、それにともない各LSI12,15が処理するデータ量、画像処理LSI15からベースバンドLSI12に転送されるデータの量が増大する。データの転送に要する時間は、次の撮影までに要する時間に影響を与えるが、この次の撮影までの時間はカメラの性能に関わるため長くすることができない。
解決する1つの方法として、画像処理LSI15とベースバンドLSI12との間の転送速度を上げることが考えられる。転送速度を上げるため、画像処理LSI15とベースバンドLSI12との間でデータを転送するために用いられるクロック信号の周波数を高くする。しかし、従来のインタフェース部はクロック信号の高速化に対応することができず、対応可能なインタフェース部の採用はLSIのコスト上昇を招く。
解決する別の方法として、画像処理LSI15内でデータをJPEG形式に圧縮し、画像処理LSI15とベースバンドLSI12との間の転送量を少なくすることが考えられる。しかし、画像処理LSI15内でデータをJPEG形式に圧縮するためには、圧縮処理前後のデータを格納するメモリを画像処理LSI15に備える必要がある。また、JPEG形式の圧縮処理は2次元DCT演算処理を含み、2次元DCT演算処理は垂直8ライン分のデータを用いる処理であるため、その8ライン分のデータを格納するメモリが必要となる。更に、二次元圧縮処理の間に撮像素子から入力される画像データを格納するメモリが必要となる。このように大容量のメモリを搭載することは、画像処理LSI15のチップサイズを増大させると共にチップコストを上昇させる。
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的はコスト上昇を抑え大画素の撮像素子に対応が可能な画像処理装置、信号処理装置、及び画像処理システムを提供することにある。
上記目的を達成するため、請求項1,5,8に記載の発明によれば、画像処理部にて所定の画像処理を行ったデータに対して、一次元圧縮部にて圧縮処理を行い、その圧縮後の圧縮データを外部へ出力する。一次元圧縮部は、その圧縮処理には処理の対象となるデータ付近の数バイトのデータを記憶すればよいため、大きな記憶メモリが不要である。また、圧縮データは、入力データである非圧縮データに比べて容量がすくない。従って撮像部の高画素化にともない非圧縮データの容量が多くなっても圧縮データを転送することで、高速なデータ転送が不要となり、出力部の高速化が不要となる。従って、コスト上昇を抑え大画素の撮像部に容易に対応することができる。
請求項2,6,9に記載の発明によれば、一次元圧縮部の圧縮処理に対応する一次元伸張処理を行う一次元伸張部を備えている。従って、一次元圧縮部にて圧縮したデータから、その圧縮処理の方法に対応していない装置であっても伸張データを得ることができる。また、一次元伸張部は、一次元圧縮部が圧縮データを出力する経路とは別の経路から圧縮データを入力するため、一次元圧縮部にて生成した圧縮データの送出に影響を与えることなく伸張データを入力することができる。
請求項3,7,10に記載の発明によれば、二次元圧縮部は、外部から入力されるデータに対して二次元圧縮処理を実施する。従って、二次元圧縮処理により更に圧縮したデータを生成することができる。二次元圧縮部がDCT演算処理を行う場合、そのDCT演算処理には8×8画素のブロックデータが必要となるが、必要なブロックデータを外部から逐次供給することで、大容量の記憶メモリを搭載する必要が無く、画像処理装置のチップサイズの増大を抑え、ひいては画像処理装置のコスト上昇を抑えることができる。
請求項4に記載の発明によれば、画像処理部は、前記撮像部から入力される画像データをYCbCrデータに変換するYCbCr変換部である。YCbCr変換後のデータはRGBデータに比べて容量が多くなるため、一次元圧縮部にて圧縮データを生成することで、変換により非圧縮データの容量が多くなっても圧縮データを転送することで、高速なデータ転送が不要となり、出力部の高速化が不要となる。従って、コスト上昇を抑え大画素の撮像部に容易に対応することができる。
以上記述したように、本発明によれば、コスト上昇を抑え大画素の撮像素子に対応が可能な画像処理装置、信号処理装置、及び画像処理システムを提供することができる。
以下、本発明を具体化した一実施形態を図1及び図2に従って説明する。
図1は、画像処理システムの一部ブロック回路図である。
画像処理システム20は本実施形態ではデジタルスチルカメラ(DSC)であり、撮像装置としてのカメラモジュール21、ベースバンドLSI22、画像メモリ23を備えている。カメラモジュール21とベースバンドLSI22は、互いに接続されている。また、カメラモジュール21とベースバンドLSI22は、システムバス24を介して互いに接続されている。システムバス24には、画像処理システム20が有する図示しない周辺回路が接続されている。周辺回路は、画像処理システム20全体を制御するCPU、パーソナルコンピュータなどと画像処理システム20を接続するためのインタフェース回路、画像データを格納する外部メモリを接続するためのインタフェース回路、を含む。
カメラモジュール21は、撮像部31と、画像処理装置としての画像処理LSI32とを備えている。
撮像部31は例えばカラーフィルタ、CCD撮像素子、アナログフロントエンド回路を備える。カラーフィルタは例えばベイヤ配列された赤色(R),緑色(G),青色(B)のフィルタから構成されている。撮像素子は、マトリックス状に配列された複数の受光セル(画素)を備え、入射光に応じて各受光セルに蓄積した電荷を持つ信号を行及び列に従って出力する。アナログフロントエンド回路は、撮像素子の出力信号をデジタル信号にA/D変換し、該変換した信号を画像データ(ベイヤデータ)として出力する。この画像データは、1画素に対して赤色(R),緑色(G),青色(B)の各色のデータにより構成される。尚、撮像部31は、CCD撮像素子やCiS(CMOS Image Sensor)等を備える構成としてもよい。
画像処理LSI32は、3原色(RGB)の画像データを輝度色差(YCbCr)により表現する画像データに変換し、該画像データをベースバンドLSI12に出力するように構成されている。画像処理LSI32は、画像処理部としてのフォーマット変換部(YCbCr変換部)33、一次元圧縮部34、出力部としてのカメラインタフェース35、一次元伸張部36、二次元圧縮部37を備えている。
フォーマット変換部33は、3原色(RGB)の画像データを輝度色差(YCbCr)により表現する画像データに変換し、変換したデータを出力する。一次元圧縮部34は、フォーマット変換部33から順次入力される画像データを所定の方式により一次元圧縮し、圧縮した画像データを出力する。一次元圧縮の方式として例えば、ハフマン符号が用いられる。一次元圧縮部34は、圧縮処理に必要なデータを記憶するために数バイトの容量を持つ記憶部34aを備え、順次入力される画像データを記憶部34aに記憶する。そして、一次元圧縮部34は、記憶部34aに記憶したデータをハフマン符号化方式に従って圧縮し、圧縮後の画像データを出力する。カメラインタフェース35は、一次元圧縮部34から出力される画像データをベースバンドLSI22に出力する。
一次元圧縮部34から出力される1画面分の画像データのデータ量は、撮像部31から出力される1画面分の画像データのデータ量、フォーマット変換部33から出力される1画面分の画像データのデータ量に比べて少ない。従って、カメラインタフェース35は、周波数の高いクロック信号を用いずとも画像データの転送が可能である。
一次元伸張部36と二次元圧縮部37は、内部バス38に接続され、その内部バス38はシステムバス24に接続されている。一次元伸張部36は、一次元圧縮部34の圧縮方式と対応する伸張方式にて入力データに対して伸張処理を行い、該伸張したデータを出力するように構成されている。一次元伸張部36は、伸張処理に必要なデータを記憶するために数バイトの容量を持つ記憶部36aを備え、内部バス38を介して入力されるデータを記憶部36aに記憶する。そして、一次元伸張部36は、記憶部36aに記憶したデータに伸張処理を行い、伸張したデータを出力する。
二次元圧縮部37は、所定の圧縮方式(JPEG形式)にてデータを圧縮するように構成されている。つまり、二次元圧縮部37は、処理に必要なデータを記憶する容量を持つ記憶部37aを備え、二次元圧縮部37は内部バス38を介して入力されるデータを記憶部37aに記憶する。そして、二次元圧縮部37は、記憶部37aに記憶したデータに対してDCT演算処理,符号化処理を行い、処理後のデータを出力する。
ベースバンドLSI22は、カメラインタフェース41、外部インタフェース42を有している。ベースバンドLSI22は画像メモリ23に接続されている。画像メモリ23は1画面分の画像データを記憶可能なメモリ容量を持ち、例えばSDRAMにて構成されている。ベースバンドLSI22は、カメラインタフェース41を介して入力される画像データを画像メモリ23に記憶する。
また、ベースバンドLSI22は、画像メモリ23に記憶された画像データを所定方式(JPEG形式)の圧縮データに変換するために画像処理LSI32を制御する制御機能を有している。画像処理LSI32は、所定の一次元圧縮方式により圧縮した画像データを出力する。先ず、ベースバンドLSI22は、画像処理LSI32の一次元伸張部36を利用し、画像メモリ23に記憶された画像データを伸張した伸張データを取得し、該データを画像メモリ23に記憶する。次に、ベースバンドLSI22は、画像処理LSI32の二次元圧縮部37を利用し、伸張済みの画像データを圧縮したJPEG形式の圧縮画像データを取得し、この圧縮画像データを画像メモリ23に記憶する。尚、一次元圧縮方式により圧縮処理された画像データを一次元圧縮画像データ、二次元圧縮方式により圧縮処理された画像データを二次元圧縮画像データという。
詳述すると、ベースバンドLSI22は、画像メモリ23に記憶された一次元圧縮画像データを伸張する場合、画像処理LSI32に伸張処理のための伸張コマンドを出力する。画像処理LSI32は、伸張コマンドに応答して一次元伸張部36にて伸張処理するための準備を行い、その準備が完了するとベースバンドLSI22に割り込み信号を出力する。ベースバンドLSI22は、割り込み信号に応答して画像メモリ23から一次元圧縮画像データを順次読み出し、システムバス24を介して画像処理LSI32に出力する。画像処理LSI32は、一次元圧縮画像データを内部バス38を介して順次入力し、一次元伸張部36は、入力された一次元圧縮画像データを伸張処理し、伸張した伸張画像データを内部バス38,システムバス24を介してベースバンドLSI22に出力する。ベースバンドLSI22は、システムバス24を介して入力した伸張画像データを画像メモリ23に記憶する。
このように、画像処理LSI32が一次元圧縮部34と一次元伸張部36とを備え、ベースバンドLSI22は、画像処理LSI32から入力した一次元圧縮画像データを、その画像処理LSI32が持つ一次元伸張部36を利用して伸張データを取得する。このため、一次元圧縮部34による圧縮方式が不明であっても、伸張データを確実に得ることができる。
次に、ベースバンドLSI22は、画像処理LSI32に圧縮処理のための圧縮コマンドを出力する。画像処理LSI32は、圧縮コマンドに応答して二次元圧縮部37にて圧縮処理するための準備を行い、その準備が完了するとベースバンドLSI22に割り込み信号を出力する。ベースバンドLSI22は、割り込み信号に応答して画像メモリ23から伸張データを順次読み出し、システムバス24を介して画像処理LSI32に出力する。画像処理LSI32は、伸張データを内部バス38を介して順次入力し、二次元圧縮部37は、入力された伸張データを圧縮処理し、圧縮した二次元圧縮画像データを内部バス38,システムバス24を介してベースバンドLSI22に出力する。ベースバンドLSI22は、システムバス24を介して入力した二次元圧縮画像データを画像メモリ23に記憶する。
図2は、画像処理システム20において二次元圧縮画像データを生成するための処理フローである。
先ず、ステップ51(YCbCr変換手段)において、画像処理LSIのフォーマット変換部33は、撮像部31から入力される画像データ(ベイヤデータ)をYCbCrで表現されるデータに変換し、一次元圧縮部34に出力する。ステップ52(一次元圧縮手段)において、一次元圧縮部34は、入力データを既存の一次元圧縮手法により圧縮し、圧縮した一次元圧縮画像データをカメラインタフェース35に出力する。ステップ53(圧縮データ送出手段)において、カメラインタフェース35は、一次元圧縮部34から入力される一次元圧縮画像データをベースバンドLSI22に送出する。
ステップ54(圧縮データ蓄積手段)において、ベースバンドLSI22のカメラインタフェース41は、画像処理LSI32から入力した一次元圧縮画像データを画像メモリ23に格納する。ステップ55(蓄積圧縮データ送出手段)において、ベースバンドLSI22は、画像メモリ23に格納された一次元圧縮画像データをシステムバス24を介して画像処理LSI32に出力する。
ステップ56(一次元伸張手段)において、画像処理LSI32の一次元伸張部36は、内部バス38を介して入力した一次元圧縮画像データを伸張処理する。そして、ステップ57(伸張データ送出手段)において、一次元伸張部36は、伸張した伸張画像データを内部バス38、システムバス24を介してベースバンドLSI22に送出する。
ステップ58(伸張データ蓄積手段)において、ベースバンドLSI22は、画像処理LSI32からシステムバス24を介して入力した伸張画像データを画像メモリ23に格納する。ステップ59(ブロックデータ送出手段)において、ベースバンドLSI22は、画像メモリ23からDCT演算処理される1つのブロックデータ(8×8画素分の画像データ)を読出し、該ブロックデータを画像処理LSI32に送出する。
ステップ60(二次元圧縮手段)において、画像処理LSI32の二次元圧縮部37は、内部バス38を介して入力した伸張画像データを圧縮処理する。そして、ステップ61(二次元圧縮データ送出手段)において二次元圧縮部37は、圧縮処理した二次元圧縮画像データを送出する。
以上記述したように、本実施形態によれば、以下の効果を奏する。
(1)フォーマット変換部33にてRGBデータをYCbCrデータに変換した後、その変換したデータに対して、一次元圧縮部34にて一次元圧縮処理を行い、その圧縮後の一次元圧縮画像データをベースバンドLSI22へ出力する。一次元圧縮部34は、その圧縮処理には処理の対象となるデータ付近の数バイトのデータを記憶すればよいため、大きな記憶メモリが不要である。また、圧縮データは、入力データである非圧縮データに比べて容量がすくない。従って撮像部31の高画素化にともない非圧縮データの容量が多くなっても圧縮データを転送することで、高速なデータ転送が不要となり、カメラインタフェース35の高速化が不要となる。従って、コスト上昇を抑え大画素の撮像部31に容易に対応することができる。
(2)一次元圧縮部34の圧縮処理に対応する一次元伸張処理を行う一次元伸張部36を備えている。従って、一次元圧縮部34にて圧縮したデータから、その圧縮処理の方法に対応していない装置であっても伸張データを得ることができる。また、一次元伸張部36は内部バス38を介して圧縮データを入力する、つまり一次元圧縮部34が圧縮データを出力する経路とは別の経路から圧縮データを入力するため、一次元圧縮部34にて生成した圧縮データの送出に影響を与えることなく伸張データを入力することができる。
(3)画像処理LSI32は二次元圧縮部37を備え、二次元圧縮部37は、外部から入力されるデータに対して二次元圧縮処理を実施する。従って、二次元圧縮処理により更に圧縮したデータを生成することができる。二次元圧縮部37がJPEG形式のデータを生成する場合のようにDCT演算処理を行う場合、そのDCT演算処理には8×8画素のブロックデータが必要となるが、必要なブロックデータをベースバンドLSI22が画像メモリ23から読み出して逐次供給することで、大容量の記憶メモリを搭載する必要が無く、画像処理LSI32のチップサイズの増大を抑え、ひいてはカメラモジュール21のコスト上昇を抑えることができる。
(4)フォーマット変換部33は、撮像部31から入力される画像データをYCbCrデータに変換する。YCbCr変換後のデータはRGBデータに比べて容量が多くなるため、一次元圧縮部34にて圧縮データを生成することで、変換により非圧縮データの容量が多くなっても圧縮データを転送することで、高速なデータ転送が不要となり、出力部の高速化が不要となる。従って、コスト上昇を抑え大画素の撮像部31に容易に対応することができる。
尚、上記実施形態は、以下の態様に変更してもよい。
・上記実施形態は、画像処理システム20をデジタルスチルカメラに具体化したが、その他のシステム、例えばデジタルビデオカメラ、カメラ付き携帯電話、パーソナルコンピュータに内蔵されるデジタルカメラ、等に具体化しても良い。
・上記実施形態では、一次元圧縮部34はハフマン符号化方式に従って入力データを一次元圧縮したが、その他の方式により一次元圧縮を行っても良い。例えば、一次元圧縮部34は、順次入力される2つの画像データの差を算出し、その差分をハフマン符号化方式に従ってビットレートに置き換えることで画像データ全体を圧縮する構成としてもよい。また、ハフマン符号以外の方式を用いても良い。
一実施形態の画像処理システムの一部ブロック回路図である。 圧縮処理のフローチャートである。 従来の画像処理システムの一部ブロック回路図である。
符号の説明
21 カメラモジュール
22 ベースバンドLSI
23 画像メモリ
31 撮像部
32 画像処理LSI
33 フォーマット変換部
34 一次元圧縮部
35 カメラインタフェース
36 一次元伸張部
37 二次元圧縮部

Claims (10)

  1. 撮像部から入力される画像データに対して所定の画像処理を行い、処理後のデータを出力する画像処理部と、
    前記処理後のデータに対して一次元圧縮処理を行い、その処理後の圧縮データを出力する一次元圧縮部と、
    前記圧縮データを出力する出力部と、
    を備えたことを特徴とする画像処理装置。
  2. 請求項1記載の画像処理装置において、
    前記一次元圧縮部が行う一次元圧縮処理に対応する一次元伸張処理を外部から入力されるデータに対して実施し、処理後のデータを外部へ出力する一次元伸張部を備えたことを特徴とする画像処理装置。
  3. 請求項1又は請求項2記載の画像処理装置において、
    外部から入力されるデータに対して二次元圧縮処理を実施し、処理後のデータを外部へ出力する二次元圧縮部を備えたことを特徴とする画像処理装置。
  4. 請求項1〜3のうちの何れか一項に記載の画像処理装置において、
    前記画像処理部は、前記撮像部から入力される画像データをYCbCrデータに変換するYCbCr変換部であることを特徴とする画像処理装置。
  5. 入射光に応じた画像データを出力する撮像部と、
    前記画像データに対して所定の画像処理を行う画像処理装置と、
    を備え、
    前記画像処理装置は、
    前記撮像部から入力される画像データに対して所定の画像処理を行い、処理後のデータを出力する画像処理部と、
    前記処理後のデータに対して一次元圧縮処理を行い、その処理後の圧縮データを出力する一次元圧縮部と、
    前記圧縮データを出力する出力部と、
    を有することを特徴とする撮像装置。
  6. 請求項5記載の撮像装置において、
    前記画像処理装置は、
    前記一次元圧縮部が行う一次元圧縮処理に対応する一次元伸張処理を外部から入力されるデータに対して実施し、処理後のデータを外部へ出力する一次元伸張部を備えたことを特徴とする撮像装置。
  7. 請求項5又は請求項6記載の撮像装置において、
    前記画像処理装置は、
    外部から入力されるデータに対して二次元圧縮処理を実施し、処理後のデータを外部へ出力する二次元圧縮部を備えたことを特徴とする撮像装置。
  8. 入射光に応じた画像データを出力する撮像部と、
    前記画像データに対して所定の画像処理を行う画像処理装置と、
    前記画像処理装置から出力される画像データを画像メモリに格納する信号処理装置と、
    を備え、
    前記画像処理装置は、
    前記撮像部から入力される画像データに対して所定の画像処理を行い、処理後のデータを出力する画像処理部と、
    前記処理後のデータに対して一次元圧縮処理を行い、その処理後の圧縮データを出力する一次元圧縮部と、
    前記圧縮データを出力する出力部と、
    を有し、
    前記信号処理装置は、
    前記出力部から出力される圧縮データを画像メモリに格納する圧縮データ蓄積手段を備えたことを特徴とする画像処理システム。
  9. 請求項8記載の画像処理システムにおいて、
    前記信号処理装置は、前記画像メモリから圧縮データを読み出して前記画像処理装置に出力する蓄積圧縮データ送出手段を備え、
    前記画像処理装置は、前記信号処理装置から入力される圧縮データに対して前記一次元圧縮部の圧縮処理に対応する伸張処理を実施し、伸張画像データを生成する一次元伸張手段を備えたことを特徴とする画像処理システム。
  10. 請求項9記載の画像処理システムにおいて、
    前記信号処理装置は、前記伸張画像データを画像メモリに格納する伸張データ蓄積手段と、前記画像メモリからブロックデータを読み出し、該ブロックデータを前記信号処理装置へ出力するブロックデータ送出手段を備え、
    前記信号処理装置は、前記ブロックデータに対して二次元圧縮処理を行い、その処理後の圧縮データを出力する二次元圧縮手段を備えたことを特徴とする画像処理システム。
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