JP2007067823A - Imaging and compressive recording and reproducing device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the power consumption of a camera recorder constituted by combining a pixel-shift applied imaging section and a compressive recording section while suppressing the deterioration of picture quality of a reproduced image to a necessary minimum. <P>SOLUTION: An imaging section which is applied with a pixel shift sends an image output from an imaging element to the compressive recording section without interpolation synthesis to compress the image, which is recorded on a recording medium. When the recorded compressed image data are reproduced, the compressed image data are decompressed by a reproduction section and then the pixel interpolation synthesis is carried out. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、画像を撮像する撮像部と、撮像した画像を圧縮して記録する圧縮記録部を有するカメラレコーダ、および、記録された圧縮画像を伸張する再生部を有するプレーヤーにおいて、低消費電力で高画質な記録・再生を行う方式および装置に関する。   The present invention provides low power consumption in a camera recorder having an imaging unit that captures an image, a compression recording unit that compresses and records the captured image, and a player that has a playback unit that expands the recorded compressed image. The present invention relates to a method and apparatus for recording / reproducing with high image quality.

CCDやCMOSなど画素型の固体撮像素子を撮像部に用いたカメラ一体型レコーダ(カメラレコーダ)が数多く製品化されている。撮像部の構成には、図2(a)のように画素毎にRGBの異なるカラーフィルタを2次元的に配置して1枚の撮像素子でカラー画像を得る1CCD方式や、図2(b)のようにRGBのコンポーネント毎に3枚の撮像素子を独立に配置してより高い解像度でカラー画像を得る3CCD方式など様々なタイプが提案されている。カメラレコーダにおいて撮像素子は、機能的にもコスト的にも中心的な重要部品である。特に3CCD方式のように、撮像部を複数の撮像素子で構成する方式では製品コストに対する撮像素子のコストの割合が大きくなるため、撮像素子の低コスト化が強く求められている。CCDの低コスト化は半導体チップであるCCDの面積を小型化することで達成されるが、同じ画素数のまま単純に面積を小さくすると1画素当たりの光照射面積も小さくなり、感度が落ちて信号対雑音比(SN比)が低下してしまう。このような性質から、半導体チップの総面積を一定とした場合、撮像素子の設計には以下の2通りの思想がある。
(1)1画素当たりの面積が小さくSN比は低下するが高解像度を目標とする
(2)低解像度であるが1画素当たりの面積を大きくとり高いSN比を目標とする
つまり、撮像素子において解像度とSN比とはトレードオフの関係にあり、所望の性能とコストを両立するためにバランスのよい解像度やチップ面積を決める必要があった。
Many camera-integrated recorders (camera recorders) using pixel-type solid-state imaging devices such as CCDs and CMOSs as imaging units have been commercialized. As the configuration of the imaging unit, as shown in FIG. 2A, a 1CCD system in which color filters different in RGB are two-dimensionally arranged for each pixel to obtain a color image with one imaging element, or FIG. As described above, various types such as a 3CCD system that obtains a color image with a higher resolution by independently arranging three image sensors for each RGB component have been proposed. In a camera recorder, an image sensor is a central important component both in terms of function and cost. In particular, in a method in which an image pickup unit is configured by a plurality of image pickup devices, such as the 3CCD method, the cost ratio of the image pickup device to the product cost is increased, and thus the cost reduction of the image pickup device is strongly demanded. The cost reduction of the CCD can be achieved by reducing the area of the CCD, which is a semiconductor chip. However, if the area is simply reduced with the same number of pixels, the light irradiation area per pixel also becomes smaller and the sensitivity is lowered. The signal-to-noise ratio (S / N ratio) decreases. Due to these properties, when the total area of the semiconductor chip is constant, the design of the image sensor has the following two ideas.
(1) The area per pixel is small and the SN ratio is reduced, but high resolution is targeted. (2) Although the resolution is low, the area per pixel is large and a high SN ratio is targeted. The resolution and the SN ratio are in a trade-off relationship, and it is necessary to determine a well-balanced resolution and chip area in order to achieve both desired performance and cost.

このような背景の中、SN比の良い低解像度のCCDを用いて、より高い解像度の画像を合成するために「画素ずらし」という手法が考案されてきた(特許文献1参照)。画素ずらしにより、例えば水平方向に半分の解像度しかないCCDを3枚用いて、CCDからの画像を補間合成することで2倍の水平解像度のカラー画像を得ることが可能となる。前述のように、CCDの総面積が同じであれば、水平解像度が半分のCCDのほうが1画素当たりの面積を大きくすることができるため、画素ずらしによって感度が高くSN比の高い映像信号を得ることが可能になる。   Against this background, a technique called “pixel shifting” has been devised in order to synthesize a higher resolution image using a low resolution CCD with a good S / N ratio (see Patent Document 1). By shifting pixels, for example, by using three CCDs having only half the resolution in the horizontal direction and interpolating and synthesizing images from the CCD, it becomes possible to obtain a color image having twice the horizontal resolution. As described above, if the total area of the CCD is the same, the CCD with half the horizontal resolution can increase the area per pixel, so that a video signal with high sensitivity and high S / N ratio is obtained by shifting pixels. It becomes possible.

以下、水平方向の画素ずらしによる解像度変換について図3乃至図5を使って具体的に説明する。図3は、3枚のCCDでRGBの各チャンネルを独立に撮像する3CCDカメラにおける、3枚のCCDの配置の仕方を示す模式図である。この例ではRGB個々の画素の垂直位置が同一になるように、すなわち、レンズから入射した光がプリズム等で垂直方向に分光されて、RGB各チャンネルのCCDの対応する画素位置に入射するように、3枚のCCDが配置されているものとする。図3(a)、(b)の各々は、上からGチャンネル、Rチャンネル、BチャンネルのCCDが縦に並んでいることを示している。画素ずらしを用いないカメラにおいて、図3(a)のように水平方向の解像度(以下、水平解像度と記載する)がN画素であるRGBが独立した3枚のCCDは、各画素の水平位置が同じになるように物理配置される。これに対して画素ずらしを応用したカメラでは、図3(b)のように水平解像度がN/2画素しかないCCDを3枚用い、Gチャンネル用のCCDの画素を基準に、Rチャンネル及びBチャンネルのCCDの画素が物理的に1/2画素水平にシフトした位置に来るように配置される。   Hereinafter, resolution conversion by horizontal pixel shift will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 3 is a schematic diagram showing how the three CCDs are arranged in a three-CCD camera that independently images RGB channels with three CCDs. In this example, the vertical positions of the RGB individual pixels are made the same, that is, the light incident from the lens is split in the vertical direction by a prism or the like, and is incident on the corresponding pixel position of the CCD of each RGB channel. Assume that three CCDs are arranged. Each of FIGS. 3A and 3B shows that CCDs of G channel, R channel, and B channel are arranged vertically from above. In a camera that does not use pixel shifting, as shown in FIG. 3A, three CCDs with independent RGB, whose horizontal resolution (hereinafter referred to as horizontal resolution) is N pixels, each pixel has a horizontal position. Physically arranged to be the same. On the other hand, a camera that applies pixel shifting uses three CCDs with a horizontal resolution of only N / 2 pixels as shown in FIG. 3B, and uses the R channel and B channel with reference to the CCD pixels for the G channel. The CCD pixels of the channel are arranged so as to come to a position physically shifted horizontally by 1/2 pixel.

図4は、図3(b)のような水平方向の画素ずらしを施した撮像部によってサンプリングされたGチャンネル、Rチャンネル及びBチャンネルの信号(以下、各々をG信号、R信号及びB信号と記載する)の水平方向の位置関係と画素の信号レベルを示す模式図である。図4の横軸は水平方向の画素位置であり、縦軸は画素の信号レベルを表している。上記のようにG信号を基準に、1/2画素ずれた位相でサンプリングされたR信号及びB信号は、図4(a)のような水平方向の位置関係になる。それゆえ、G信号と、R信号及びB信号とは、それぞれ図4(b)に示すように互いに水平方向に1/2画素シフトした位置のサンプル列となる。   FIG. 4 shows G channel, R channel, and B channel signals (hereinafter referred to as G signal, R signal, and B signal, respectively) sampled by an image pickup unit that has been subjected to horizontal pixel shift as shown in FIG. FIG. 6 is a schematic diagram showing a positional relationship in a horizontal direction and a signal level of a pixel. In FIG. 4, the horizontal axis represents the pixel position in the horizontal direction, and the vertical axis represents the signal level of the pixel. As described above, the R signal and the B signal sampled with a phase shifted by 1/2 pixel with respect to the G signal have a horizontal positional relationship as shown in FIG. Therefore, the G signal, the R signal, and the B signal are sample rows at positions shifted by ½ pixel in the horizontal direction, as shown in FIG. 4B.

次に、これら水平解像度がN/2画素の信号を水平方向にオーバーサンプルし、水平解像度をN画素に画素補間合成する処理を行う。図5は、RGB各チャンネルのCCDによって得られた画素信号をオーバーサンプルして出力する処理を示す模式図である。図5の横軸は水平方向の画素位置であり、縦軸は画素の信号レベルを表している。水平方向に1/2画素シフトしたR信号及びB信号を含む、水平解像度がN/2画素の信号に対して図5(a)のように同じサンプルデータが2つずつ並ぶように2倍オーバーサンプル化の処理を施した信号であるG’信号、R’信号及びB’信号を生成する。その後、これらの信号から
Y’=(G’+R’)/2
の近似式で水平解像度がN画素の輝度信号Y’を合成する。最終的にこのY’信号を用いて、RGB信号の高周波成分を以下の式で近似して高周波成分を補強し、得られたR’’信号、G’’信号及びB’’信号を出力する。ただし、添え字のLはその信号の低周波成分、Hはその信号の高周波成分を意味する。
R’’=LPF(R’−Y’)+Y’=RL’+YH
G’’=LPF(G’−Y’)+Y’=GL’+YH
B’’=LPF(B’−Y’)+Y’=BL’+YH
ただし、関数:LPF()は信号の低周波成分のみを通過させる低域通過フィルタ(Low Pass Filter)を表す。
Next, a signal having a horizontal resolution of N / 2 pixels is oversampled in the horizontal direction, and a process of interpolating and synthesizing the horizontal resolution to N pixels is performed. FIG. 5 is a schematic diagram showing a process of over-sampling and outputting pixel signals obtained by the CCD of each RGB channel. In FIG. 5, the horizontal axis represents the pixel position in the horizontal direction, and the vertical axis represents the signal level of the pixel. 5 times over so that the same sample data is arranged two by two as shown in FIG. 5A with respect to the signal of horizontal resolution N / 2 pixels including R signal and B signal shifted by 1/2 pixel in the horizontal direction. A G ′ signal, an R ′ signal, and a B ′ signal, which are signals subjected to sampling processing, are generated. Then, Y ′ = (G ′ + R ′) / 2 from these signals
The luminance signal Y ′ having a horizontal resolution of N pixels is synthesized by the approximate expression of Finally, using this Y ′ signal, the high frequency component of the RGB signal is approximated by the following formula to reinforce the high frequency component, and the obtained R ″ signal, G ″ signal and B ″ signal are output. . However, the subscript L means the low frequency component of the signal, and H means the high frequency component of the signal.
R ″ = LPF (R′−Y ′) + Y ′ = R L ′ + Y H
G '' = LPF (G'- Y ') + Y' = G L '+ Y H'
B ″ = LPF (B′−Y ′) + Y ′ = B L ′ + Y H
The function LPF () represents a low-pass filter that passes only the low-frequency component of the signal.

このような画素ずらし及びオーバーサンプルによる画素補間合成によって、低コストでSN比のよいCCDで撮像された信号を用いて、より高い解像度の画像を合成することが可能になる。   Such pixel interpolation and pixel interpolation / combination by oversampling makes it possible to synthesize an image with a higher resolution using a signal captured by a low-cost CCD with a good S / N ratio.

一方、カメラレコーダでは撮像と同時に撮影した画像をメディアに記録することが行われる。この際、記録メディアの利用効率を高めるために画像を圧縮記録部で圧縮符号化して記録することが一般的になっている。圧縮記録部で行う画像圧縮の方式には以下の2通りがある。
(1)圧縮・伸張の処理プロセスを通して完全に情報が復元される可逆圧縮
(2)画像の空間的・時間的相関を利用して視覚的に冗長な情報を削減する非可逆圧縮
一般の自然画像に対して高い圧縮効率を得るためにはJPEG(非特許文献1参照)やMPEG(非特許文献2及び非特許文献3参照)に代表される非可逆圧縮が不可欠であるが、非可逆であるが故に圧縮率を高めるほど再生画像に歪みが増大することが知られている。
On the other hand, in the camera recorder, an image taken at the same time as imaging is recorded on a medium. At this time, in order to increase the utilization efficiency of the recording medium, it is a general practice to record the image by compressing and encoding the image with a compression recording unit. There are the following two image compression methods performed by the compression recording unit.
(1) Lossless compression in which information is completely restored through a compression / decompression process (2) Lossless compression that reduces visually redundant information by using spatial and temporal correlation of images General natural images In order to obtain high compression efficiency, irreversible compression represented by JPEG (see Non-patent Document 1) and MPEG (see Non-Patent Document 2 and Non-Patent Document 3) is indispensable, but is irreversible. Therefore, it is known that the higher the compression rate, the more the distortion in the reproduced image.

今日広く利用されているデジタルスチルカメラやデジタルカメラレコーダといった従来の撮像圧縮記録再生装置は、撮像部と圧縮記録部とを一体化した製品であり、前述のような低コスト化と高画質化のトレードオフの中で最適な設計が試みられている。
特開昭56−8978号公報 ISO/IEC 10918−1 Information technology − Digital compression and coding of continuous−tone still images:Requirements and guidelines ISO/IEC 13818−2 Information technology − Generic coding of moving pictures and associated audio information: Video ITU−T Infrastructure of audiovisual services − Coding of moving video: Advanced video coding for generic audiovisual services
Conventional imaging compression / recording / reproduction devices such as digital still cameras and digital camera recorders that are widely used today are products in which an imaging unit and a compression recording unit are integrated. Optimal design is being tried in the trade-off.
Japanese Patent Laid-Open No. 56-8978 ISO / IEC 10918-1 Information technology-Digital compression and coding of continuous-tone still images: Requirements and guidelines ISO / IEC 13818-2 Information technology-Generic coding of moving pictures and associated audio information: Video ITU-T Infrastructure of audiovisual services-Coding of moving videos: Advanced video coding for generic audio services

しかしながら、画素ずらしを応用した撮像部と圧縮記録部とを組み合わせた従来のカメラレコーダにおいては、撮像部がオーバーサンプルすることでデータレートを増大させた信号を、圧縮記録部で所望のデータレートに圧縮することにより、再生画像の品質が必要以上に低下するのみならず、圧縮記録部および再生部の処理クロックレートが高まることから、より多くの電力を消費するといった課題があった。すなわち、撮像部はより低解像度の撮像素子から得た画像をもとに、画素ずらしによってより高い解像度の画像にアップコンバートしてデータレートを増大させる動作をしていた。一方で圧縮記録部では入力されるアップコンバート済みの高解像度画像を所望のデータレートになるように非可逆圧縮することで必要以上に歪みを生じさせるという矛盾が生じていた。   However, in a conventional camera recorder that combines an image pickup unit that applies pixel shift and a compression recording unit, a signal whose data rate has been increased by oversampling the image pickup unit is converted to a desired data rate by the compression recording unit. The compression not only reduces the quality of the reproduced image more than necessary, but also increases the processing clock rate of the compression recording unit and the reproduction unit, which causes a problem of consuming more power. In other words, the imaging unit performs an operation of increasing the data rate by up-converting the image to a higher resolution image by shifting pixels based on the image obtained from the lower resolution imaging device. On the other hand, in the compression recording unit, there is a contradiction in that an up-converted high-resolution image to be input is irreversibly compressed so as to have a desired data rate, thereby causing distortion more than necessary.

このような課題に鑑みて本発明の撮像圧縮記録再生装置は、再生画像の画質劣化を必要最小限に抑制すると共に、消費電力を削減することを目的とする。   In view of such a problem, an object of the imaging compression / recording / reproducing apparatus of the present invention is to suppress degradation of the image quality of a reproduced image to a necessary minimum and to reduce power consumption.

上記課題を解決するために本発明の撮像圧縮記録再生装置は、複数の撮像素子のうち少なくとも1枚が他の撮像素子に対応する位置から位相がずれた位置に配置された撮像部と、撮像部からの画像を圧縮する圧縮記録部と、圧縮記録部からの圧縮画像データを記録媒体に記録及び、記録媒体から圧縮画像データを読み出す画像記録再生部と、画像記録再生部からの圧縮画像データを伸張する画像伸張手段と、画像伸張手段からの画像に対して補間及び合成して高解像度化する補間合成手段とを有する構成としたものである。   In order to solve the above problems, an imaging compression recording / reproducing apparatus of the present invention includes an imaging unit in which at least one of a plurality of imaging elements is arranged at a position shifted in phase from a position corresponding to another imaging element, and an imaging A compression recording unit for compressing an image from the recording unit, an image recording / reproducing unit for recording the compressed image data from the compression recording unit on the recording medium, and reading the compressed image data from the recording medium, and a compressed image data from the image recording / reproducing unit And an interpolating and synthesizing means for increasing the resolution by interpolating and synthesizing the image from the image expanding means.

本発明の撮像圧縮記録再生装置によれば、画素ずらしを応用した撮像部において、撮像素子から出力される画像を補間合成せずに圧縮記録部に送って記録媒体に記録し、記録された圧縮画像データを再生するときには、再生部において画素補間合成を行うようにしたため、圧縮記録部への入力データレートが低下し、所望のデータレートに圧縮する際の圧縮率を低減することができる。その結果、再生画像の画質劣化を必要最小限に抑制する効果がある。また、圧縮記録部への入力データレートが低下することで、圧縮・伸張の処理クロックレートも下がり、消費電力を削減する効果がある。さらに、H.264/MPEG4−AVC圧縮方式のように画素サンプルの位相情報を多重して記録伝送できる圧縮記録方式を採用することで、様々な画素ずらし方式に柔軟に互換することが可能になる。   According to the imaging compression / recording / reproducing apparatus of the present invention, in an imaging unit to which pixel shift is applied, an image output from the imaging device is sent to the compression recording unit without interpolation and synthesis, and is recorded on the recording medium. When image data is reproduced, pixel interpolation / synthesis is performed in the reproduction unit, so that the input data rate to the compression recording unit is reduced, and the compression rate when the image data is compressed to a desired data rate can be reduced. As a result, there is an effect of suppressing the deterioration of the image quality of the reproduced image to the minimum necessary. In addition, since the input data rate to the compression recording unit decreases, the compression / decompression processing clock rate also decreases, and there is an effect of reducing power consumption. Further, H.C. By adopting a compression recording method that can multiplex and record and transmit the phase information of pixel samples like the H.264 / MPEG4-AVC compression method, it becomes possible to flexibly be compatible with various pixel shifting methods.

以下、図面を用いて本発明の実施の形態について説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

(実施の形態1)
図1を用いて本発明の実施の形態1にかかる撮像圧縮記録再生装置について説明する。図1は、本発明の実施の形態1にかかる撮像圧縮記録再生装置としてのカメラレコーダの構成を示すブロック図である。このカメラレコーダは、画像記録のための構成として、画素ずらしを応用した撮像部105、その後段に接続された圧縮記録部111、画像記録再生部112、記録制御手段106、記録メモリ制御手段108及び記録画像メモリ107を有している。撮像部105は、画素ずらしによって配置された3枚の撮像素子(CCD)102、A/D変換手段103及び撮像部制御手段104を有している。3枚の撮像素子はそれぞれRチャンネル、Gチャンネル、Bチャンネルに対応しており、水平方向の解像度は再生時に必要な解像度の半分である。また、その配置の仕方は、従来の画素ずらしを用いたカメラレコーダと同様である。すなわち、3枚のCCDのうちの2枚(図3(b)においてはRチャンネル及びBチャンネル)が、他のCCD(Gチャンネル)に対応する位置から水平方向に位相が1/2画素ずれた位置に配置される。圧縮記録部111は、画像補正手段109及び画像圧縮手段110を有している。また、画像再生のための構成として、画像記録再生部112、再生部117、再生制御手段113、再生メモリ制御手段118及び再生画像メモリ114を有している。再生部117は画像伸張手段115及び画素ずらし補間合成手段116を有している。なお、119は圧縮した画像データを記録する記録メディアである。
(Embodiment 1)
The imaging compression recording / reproducing apparatus according to the first exemplary embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a camera recorder as an imaging compression recording / reproducing apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. This camera recorder has an image recording unit 105 that applies pixel shift, a compression recording unit 111, an image recording / reproducing unit 112, a recording control unit 106, a recording memory control unit 108, A recorded image memory 107 is provided. The imaging unit 105 includes three imaging elements (CCD) 102, A / D conversion unit 103, and imaging unit control unit 104 arranged by shifting pixels. The three image sensors correspond to the R channel, the G channel, and the B channel, respectively, and the horizontal resolution is half that required for reproduction. The arrangement is the same as that of a conventional camera recorder using pixel shift. That is, two of the three CCDs (R channel and B channel in FIG. 3B) are shifted in phase by 1/2 pixel in the horizontal direction from the position corresponding to the other CCD (G channel). Placed in position. The compression recording unit 111 includes an image correction unit 109 and an image compression unit 110. Further, as a configuration for image reproduction, the image recording / reproducing unit 112, the reproducing unit 117, the reproduction control unit 113, the reproduction memory control unit 118, and the reproduction image memory 114 are provided. The reproduction unit 117 includes an image expansion unit 115 and a pixel shift interpolation synthesis unit 116. Reference numeral 119 denotes a recording medium for recording compressed image data.

以下、画像記録時および画像再生時の動作を順番に説明する。   Hereinafter, operations during image recording and image reproduction will be described in order.

記録時においては、撮像部105では画素ずらしによって配置された撮像素子102が画像を撮像し、A/D変換手段103は撮像した映像信号をデジタル信号に変換して出力する。撮像部制御手段104は撮像部105の各手段の動作タイミングなどを適切に制御する。撮像部105で撮影されたデジタルの画像信号は記録メモリ制御手段108によって記録画像メモリ107に格納される。画像補正手段109は前記記録画像メモリ107からデジタル画像を順番に読み出し、レベルや色調を最適に補正する。   At the time of recording, in the image pickup unit 105, the image pickup element 102 arranged by pixel shifting picks up an image, and the A / D conversion means 103 converts the picked up video signal into a digital signal and outputs it. The imaging unit control unit 104 appropriately controls the operation timing of each unit of the imaging unit 105. A digital image signal photographed by the imaging unit 105 is stored in the recorded image memory 107 by the recording memory control unit 108. The image correcting unit 109 sequentially reads digital images from the recorded image memory 107 and optimally corrects the level and color tone.

次に画像圧縮手段110は補正されたデジタル画像を所望のデータレートになるように画像圧縮する。記録制御手段106は圧縮記録部111の各手段の動作タイミングなどを適切に制御する。画像記録再生部112は、記録時においては、圧縮記録部111によって所望のデータレートに圧縮された圧縮画像データを入力とし、記録メディア119に対して圧縮画像データを書き込む。   Next, the image compression means 110 compresses the corrected digital image so as to obtain a desired data rate. The recording control unit 106 appropriately controls the operation timing of each unit of the compression recording unit 111. At the time of recording, the image recording / reproducing unit 112 receives the compressed image data compressed to a desired data rate by the compression recording unit 111 and writes the compressed image data to the recording medium 119.

このように記録時においては、撮像素子102から出力される画像を補間合成せずにそのまま撮像部105から出力し、この画像を圧縮記録部111において圧縮して圧縮画像データとして記録メディア119に記録する。   Thus, at the time of recording, the image output from the image sensor 102 is output as it is from the imaging unit 105 without being interpolated, and this image is compressed by the compression recording unit 111 and recorded as compressed image data on the recording medium 119. To do.

再生時においては、再生部117は画像記録再生部112が記録メディア119から読み出した圧縮画像データを入力とし、画像伸張手段115で圧縮を解いて圧縮記録部111における画像圧縮手段110への入力信号、すなわち記録時における圧縮前の画像とほぼ等価な復号画像を再生する。ただし、前記画像圧縮手段110が非可逆の圧縮方式である場合には、前記画像圧縮手段110の入力信号と前記画像伸張手段115の出力信号は完全に一致することは無い。   At the time of reproduction, the reproduction unit 117 receives the compressed image data read from the recording medium 119 by the image recording / reproduction unit 112, decompresses the image by the image expansion unit 115, and inputs an input signal to the image compression unit 110 in the compression recording unit 111. That is, a decoded image substantially equivalent to the image before compression at the time of recording is reproduced. However, when the image compression means 110 is an irreversible compression method, the input signal of the image compression means 110 and the output signal of the image expansion means 115 do not completely match.

画素ずらし補間合成手段116は、復号された画像に対して画素補間合成処理を行う。すなわち、従来の画素ずらしを用いたカメラレコーダでの画素補間合成処理と同様に、RGB各チャンネルの信号をオーバーサンプルした後で合成を行い、撮像素子の解像度に対して2倍の解像度の画像を得る。このように、本発明の撮像圧縮記録再生装置は、記録時に画素補間合成処理を行わない代わりに、再生時に画像伸張手段115の出力信号に対して画素ずらし補間合成手段116が画素ずらしの補間合成処理を行う。   The pixel shift interpolation synthesis unit 116 performs pixel interpolation synthesis processing on the decoded image. That is, in the same manner as pixel interpolation synthesis processing in a camera recorder using conventional pixel shift, after performing oversampling of the RGB channel signals, synthesis is performed, and an image having a resolution twice that of the image sensor is obtained. obtain. As described above, the imaging compression / recording / reproducing apparatus of the present invention does not perform the pixel interpolating / synthesizing process at the time of recording. Process.

以上の構成により、画素ずらしによって低解像度の撮像素子を用いて撮像および圧縮記録することを目的としたカメラレコーダにおいて、解像度を改善する画素ずらしによるアップコンバートは再生時に画素ずらし補間合成手段116によって行うため、画像圧縮手段110に入力される画像は低解像度のデータレートになる。このため、画像圧縮手段110において所望のデータレートに圧縮する際の圧縮率は最小限になる。画像圧縮手段110の圧縮方式が非可逆圧縮である場合、圧縮率は小さいほど高画質であることから、高い画質で撮像された映像信号を記録メディア119に記録することが可能になる。また、圧縮記録部の処理クロックは低解像度の画像を処理する速度でよいため、消費電力を低減することも可能である。再生時の画素ずらし補間合成手段116における画素ずらしによるアップコンバート処理は、従来例の記録時に行われていたものと同様の方法を適用することが可能である。   With the above configuration, in a camera recorder intended to capture and compress and record using a low-resolution imaging device by pixel shifting, up-conversion by pixel shifting to improve resolution is performed by the pixel shifting interpolation synthesizing means 116 during playback. Therefore, the image input to the image compression unit 110 has a low resolution data rate. For this reason, the compression rate when the image compression unit 110 compresses to a desired data rate is minimized. When the compression method of the image compression unit 110 is irreversible compression, the smaller the compression rate, the higher the image quality. Therefore, it becomes possible to record a video signal captured with high image quality on the recording medium 119. Further, since the processing clock of the compression recording unit may be a speed for processing a low-resolution image, it is possible to reduce power consumption. For the up-conversion processing by pixel shift in the pixel shift interpolation / combination means 116 at the time of reproduction, the same method as that performed at the time of recording in the conventional example can be applied.

また、圧縮画像データには低解像度の画素数のみが記録されているため、画像伸張手段の処理クロックは低解像度の画像を処理する速度でよいため、消費電力を低減することも可能になる。   Further, since only the number of low-resolution pixels is recorded in the compressed image data, the processing clock of the image expansion means may be a speed for processing a low-resolution image, so that power consumption can be reduced.

なお、本実施の形態では、画素ずらしの方向を水平方向として説明したが、垂直方向、水平・垂直両方などの方向としてもよい。その場合、撮像素子の配置をそのような方向にずらして配置すると共に、再生時の補間合成処理において、撮像素子の配置に合わせて処理を行えばよい。   In the present embodiment, the pixel shifting direction has been described as the horizontal direction, but the vertical direction or both horizontal and vertical directions may be used. In that case, the arrangement of the image pickup elements may be shifted in such a direction, and the process may be performed in accordance with the arrangement of the image pickup elements in the interpolation / synthesis process during reproduction.

なお、説明の都合上圧縮画像データは記録メディアに記録されているものを読み出す形態で説明したが、ネットワーク等で伝送されてくる場合も同様の処理が可能であり、画像データは静止画像でも動画像でもよい。   For convenience of explanation, the compressed image data has been described in the form of reading what is recorded on the recording medium. However, the same processing can be performed when the compressed image data is transmitted over a network or the like. It may be a statue.

(実施の形態2)
次に図6乃至図8を用いて本発明の実施の形態2にかかる撮像圧縮記録再生装置について説明する。図6は、本発明の実施の形態2にかかる撮像圧縮記録再生装置としてのカメラレコーダの記録側の構成を示すブロック図である。本実施の形態2のカメラレコーダが実施の形態1と異なる部分は、圧縮記録部611がサンプル位相情報多重手段613を有し、撮像部105における撮像素子の位相ずれに関する情報、換言すると撮像画素サンプルの位相情報を圧縮画像データに多重することである。102は画素ずらしで配置された撮像素子、103はA/D変換手段、104は撮像部制御手段、105は撮像部、106は記録制御手段、107は記録画像メモリ、108は記録メモリ制御手段、109は画像補正手段、110は画像圧縮手段、611は圧縮記録部、112は画像記録再生部、613はサンプル位相情報多重手段である。画像圧縮手段110の後段にサンプル位相情報多重手段613が追加されている点に特徴がある。撮像部105の画素ずらしには水平、垂直、あるいは水平・垂直両方など多様な方式が考えられる。固定的な方式を採用することで再生側と暗黙の互換性を確保することも可能であるが、可変するような場合には記録側と再生側で画素がどのような位相関係になっているのかという情報を共有する必要がある。そこで本発明ではサンプル位相情報多重手段613によって、圧縮画像データに画素サンプルの位相情報を多重して記録伝送する。
(Embodiment 2)
Next, an imaging compression recording / reproducing apparatus according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of the recording side of the camera recorder as the imaging compression recording / reproducing apparatus according to the second embodiment of the present invention. The difference between the camera recorder of the second embodiment and the first embodiment is that the compression recording unit 611 has sample phase information multiplexing means 613, and information relating to the phase shift of the image sensor in the imaging unit 105, in other words, an imaging pixel sample. Is multiplexed with the compressed image data. Reference numeral 102 denotes an image sensor arranged by shifting pixels, 103 denotes an A / D conversion means, 104 denotes an imaging section control means, 105 denotes an imaging section, 106 denotes a recording control means, 107 denotes a recording image memory, 108 denotes a recording memory control means, 109 is an image correcting unit, 110 is an image compressing unit, 611 is a compression recording unit, 112 is an image recording / reproducing unit, and 613 is a sample phase information multiplexing unit. It is characterized in that a sample phase information multiplexing unit 613 is added after the image compression unit 110. Various methods such as horizontal, vertical, or both horizontal and vertical are conceivable for pixel shifting of the imaging unit 105. It is possible to ensure implicit compatibility with the playback side by adopting a fixed method, but in the case of variable, the phase relationship between the pixels on the recording side and the playback side It is necessary to share this information. Therefore, in the present invention, the sample phase information multiplexing means 613 multiplexes and records and transmits the phase information of the pixel sample on the compressed image data.

サンプルの位相情報はどのような形式で多重化しても良いが、一例として位相のタイプをコード化して伝送することが考えられる。サンプルの位相情報をコード化して多重する具体例として、図7に画像圧縮方式の国際標準であるH.264/MPEG4−AVC(以下、H.264と表記する)の規格書に記載されているVUI (Video Usability Information)のparameter syntaxで定義されるサンプル位相のタイプを示す。H.264ではこれらのタイプをchroma_sample_loc_type_top_fieldとchroma_sample_loc_type_bottom_fieldで指定できる。例えば、Gサンプルの位置を輝度サンプルの位置と考えて×及び□のサンプル位置を基準にすると、水平に1/2画素シフトしたRサンプルとBサンプルの位置はタイプ3のサンプルということになる。水平、垂直ともに1/2画素シフトした場合にはタイプ1のサンプルになる。インターレース信号において、2つのフィールドからフレームを構成した際に上側のラインになるトップフィールドはchroma_sample_loc_type_top_field、下側のラインになるボトムフィールドはchroma_sample_loc_type_bottom_fieldにサンプル位相のタイプ番号を指定することで画素ずらしの位相情報を伝送することができる。   The phase information of the sample may be multiplexed in any format, but as an example, it can be considered that the phase type is encoded and transmitted. As a specific example of coding and multiplexing the phase information of the sample, FIG. The sample phase type is defined by the parameter syntax of VUI (Video Usability Information) described in the H.264 / MPEG4-AVC (hereinafter referred to as H.264) standard. H. In H.264, these types can be specified by chroma_sample_loc_type_top_field and chroma_sample_loc_type_bottom_field. For example, assuming that the position of the G sample is the position of the luminance sample and the sample positions of x and □ are used as a reference, the positions of the R sample and B sample shifted horizontally by 1/2 pixel are type 3 samples. When both horizontal and vertical are shifted by 1/2 pixel, it becomes a type 1 sample. In an interlaced signal, when a frame is composed of two fields, the top field that becomes the upper line is chroma_sample_loc_type_top_field, and the bottom field that is the lower line is shifted by specifying the phase number of the sample phase in chroma_sample_loc_type_bottom_field. Can be transmitted.

以上のように、H.264では記録側と再生側の互換性を重視して、サンプルの位相情報を多重できるように規定されているが、本発明の画素ずらしの位相情報をVUI parameter syntaxを利用して記録伝送することが可能である。この例のように、本発明の画素ずらしを応用したカメラレコーダの圧縮記録方式は、国際標準方式と互換性を保ったまま適用することも可能である。   As described above, H.P. H.264 specifies that the phase information of the sample can be multiplexed with emphasis on compatibility between the recording side and the reproduction side. However, the phase information of the pixel shift according to the present invention is recorded and transmitted using the VUI parameter syntax. Is possible. As in this example, the compression recording method of the camera recorder to which the pixel shift of the present invention is applied can be applied while maintaining compatibility with the international standard method.

図8は図1の再生側とほぼ同様であり、811はサンプル位相情報分離手段、112は画像記録再生部、113は再生制御手段、114は再生画像メモリ、115は画像伸張手段、116は画素ずらし補間合成手段、817は再生部、118は再生メモリ制御手段、119は記録メディアである。画像記録再生部112の後段にサンプル位相情報分離手段811が追加されている点に特徴がある。   8 is almost the same as the reproduction side of FIG. 1, 811 is a sample phase information separation means, 112 is an image recording / reproduction unit, 113 is a reproduction control means, 114 is a reproduction image memory, 115 is an image expansion means, and 116 is a pixel. Shift interpolating and synthesizing means, 817 is a reproduction unit, 118 is reproduction memory control means, and 119 is a recording medium. A feature is that a sample phase information separating unit 811 is added after the image recording / reproducing unit 112.

前記サンプル位相情報分離手段811は読み出された圧縮画像データからサンプルの位相情報を分離し、画素ずらし補間合成手段116に対してどのタイプの補間合成を行うか指示する。圧縮符号化方式がH.264の場合、サンプル位相情報分離手段の処理はVUI parameterを検出し、parameterのシンタックスにしたがってchroma_sample_loc_type_top_fieldとchroma_sample_loc_type_bottom_fieldのフィールドを取り出す処理になる。   The sample phase information separation means 811 separates the phase information of the sample from the read compressed image data, and instructs the pixel shift interpolation synthesis means 116 what type of interpolation synthesis is performed. The compression encoding method is H.264. In the case of H.264, the processing of the sample phase information separating means detects VUI parameter, and extracts the fields of chroma_sample_loc_type_top_field and chroma_sample_loc_type_bottom_field according to the syntax of parameter.

なお、実施の形態2ではH.264の例を中心に説明したが、他の圧縮符号化方式においてもアプリケーションの固有データとして圧縮画像データにサンプルの位相情報を多重化することが可能である。   In the second embodiment, the H.264 standard is used. The example of H.264 has been mainly described, but it is possible to multiplex sample phase information into compressed image data as application specific data even in other compression coding systems.

本発明の撮像圧縮記録再生装置によれば、再生画像の画質劣化を必要最小限に抑制すると共に消費電力を削減することができるため、バッテリ駆動であり高画質の映像を必要とする業務用のカメラレコーダ等にも適用可能である。   According to the imaging compression / recording / reproducing apparatus of the present invention, it is possible to suppress deterioration in the image quality of a reproduced image and to reduce power consumption. It can also be applied to a camera recorder or the like.

実施の形態1の基本構成を示すブロック図FIG. 2 is a block diagram showing a basic configuration of the first embodiment. 1CCDと3CCDの方式説明図1CCD and 3CCD system explanatory diagram 3CCDにおける画素ずらしの概念図Conceptual diagram of pixel shift in 3CCD 画素ずらしを応用した撮像部の撮像サンプル図Imaging sample diagram of the imaging unit using pixel shifting 画素ずらしを応用したアップコンバートの説明図Illustration of up-conversion using pixel shift 実施の形態2の記録側のブロック図Block diagram on the recording side of the second embodiment H.264のVUI parameterで定義されるサンプル位相のタイプを示した図H. A diagram showing sample phase types defined by H.264 VUI parameters 実施の形態2の再生側のブロック図Block diagram on the playback side in the second embodiment

符号の説明Explanation of symbols

101 画素ずらし手段
102 撮像素子
103 A/D変換手段
104 撮像部制御手段
105 撮像部
106 記録制御手段
107 記録画像メモリ
108 記録メモリ制御手段
109 画像補正手段
110 画像圧縮手段
111 実施の形態1の圧縮記録部
112 画像記録再生部
113 再生制御手段
114 再生画像メモリ
115 画像伸張手段
116 画素ずらし補間合成手段
117 実施の形態1の再生部
118 再生メモリ制御手段
119 記録メディア
611 実施の形態2の圧縮記録部
613 サンプル位相情報多重手段
811 サンプル位相情報分離手段
817 実施の形態2の再生部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Pixel shifting means 102 Image pick-up element 103 A / D conversion means 104 Imaging part control means 105 Imaging part 106 Recording control means 107 Recording image memory 108 Recording memory control means 109 Image correction means 110 Image compression means 111 Compression recording of Embodiment 1 Unit 112 image recording / playback unit 113 playback control unit 114 playback image memory 115 image expansion unit 116 pixel shift interpolation synthesis unit 117 playback unit of the first embodiment 118 playback memory control unit 119 recording medium 611 compression recording unit 613 of the second embodiment Sample phase information multiplexing means 811 Sample phase information separation means 817 Reproduction unit of embodiment 2

Claims (2)

複数の撮像素子のうち少なくとも1枚が他の撮像素子に対応する位置から位相がずれた位置に配置された撮像部と、前記撮像部からの画像を圧縮する圧縮記録部と、
前記圧縮記録部からの圧縮画像データを記録媒体に記録及び、前記記録媒体から前記圧縮画像データを読み出す画像記録再生部と、
前記画像記録再生部からの前記圧縮画像データを伸張する画像伸張手段と、
前記画像伸張手段からの画像に対して補間及び合成処理を行って高解像度化する補間合成手段とを有する撮像圧縮記録再生装置。
An imaging unit in which at least one of the plurality of imaging elements is arranged at a position shifted in phase from a position corresponding to another imaging element, a compression recording unit that compresses an image from the imaging unit,
An image recording / reproducing unit for recording the compressed image data from the compression recording unit on a recording medium, and reading the compressed image data from the recording medium;
Image expansion means for expanding the compressed image data from the image recording / reproducing unit;
An imaging compression / recording / reproducing apparatus comprising: an interpolating and synthesizing unit that performs interpolation and synthesizing processing on the image from the image expansion unit to increase the resolution.
前記撮像素子の位相ずれに関する情報であるサンプル位相情報を前記圧縮画像データに多重するサンプル位相情報多重手段と、
前記圧縮画像データに多重化された前記サンプル位相情報を分離するサンプル位相情報分離手段とをさらに有し、
前記補間合成手段は、前記圧縮画像データから分離された前記サンプル位相情報に基づいて画素ずらしの補間合成方法を選択する請求項1記載の撮像圧縮記録再生装置。
Sample phase information multiplexing means for multiplexing sample phase information, which is information related to the phase shift of the image sensor, on the compressed image data;
Sample phase information separating means for separating the sample phase information multiplexed on the compressed image data;
The imaging compression recording / reproducing apparatus according to claim 1, wherein the interpolation synthesis unit selects a pixel shift interpolation synthesis method based on the sample phase information separated from the compressed image data.
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