JP2009124278A - Imaging device - Google Patents

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JP2009124278A
JP2009124278A JP2007293825A JP2007293825A JP2009124278A JP 2009124278 A JP2009124278 A JP 2009124278A JP 2007293825 A JP2007293825 A JP 2007293825A JP 2007293825 A JP2007293825 A JP 2007293825A JP 2009124278 A JP2009124278 A JP 2009124278A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an imaging device (video camera for consumer use), capable of performing advanced signal processing using an image memory, and of being reduced in size with suppressed power consumption, and operating at a low-power consumption. <P>SOLUTION: The imaging device is equipped with a camera signal processing circuit, having a data compression and decompression means 105, and when image data to be applied to image processing for high image quality are temporarily stored in an image memory, the image data are stored in the memory, after compressing the image data. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、小型で高画質でのビデオカメラに関する。   The present invention relates to a small video camera with high image quality.

民生用ビデオカメラを取り巻く環境としては、高精細の画像表示が出来るパーソナルコンピュータやハイビジョンテレビが普及しつつ有る。そのため、民生用ビデオカメラの開発においては、従来よりも高解像度かつ高画質で撮影できる製品をユーザに提供することが重要な課題のひとつになっている。   As environments surrounding consumer video cameras, personal computers and high-definition televisions capable of displaying high-definition images are becoming widespread. Therefore, in the development of consumer video cameras, it has become an important issue to provide users with products that can shoot with higher resolution and higher image quality than before.

高解像度且つ高画質のビデオカメラを実現するにあたっては、画像メモリを用いた高画質化のための動画像処理技術や画素数の多い撮像素子を用いた高解像度の静止画撮影処理技術を開発して、それを製品に搭載することが必要になってくる。例えば、特許文献1によれば、時間的に連続する複数枚のインタレース画像から、動きの有無を検出して、過去のフィールド情報を用いて画面内での補間と、時間軸方向での補間を適応的に切り替えることにより、良好なプログレッシブ画像を生成する技術に関して記載されている。このように画像メモリを用いることで、時間軸方向での情報を用いた高度なフィルタリング処理を行なうことで、高画質の画像生成を行なうことが期待できる。   To realize a high-resolution and high-quality video camera, we developed moving image processing technology for image quality improvement using an image memory and high-resolution still image shooting processing technology using an image sensor with a large number of pixels. It will be necessary to install it in the product. For example, according to Patent Document 1, the presence / absence of motion is detected from a plurality of interlaced images that are temporally continuous, and interpolation in the screen using past field information and interpolation in the time axis direction are performed. Are described in terms of techniques for generating good progressive images by adaptively switching between. By using the image memory in this way, it is expected that high-quality image generation can be performed by performing advanced filtering processing using information in the time axis direction.

特開昭62-111586号公報JP-A-62-111586

一方、一般に民生用のビデオカメラは、手に持って撮影を行なう機会が多いことから、小型で軽量なものがユーザから熱望されている。装置を小型で軽量なものとするための重要な要素技術としては、低消費電力が挙げられる。その理由は電力消費量が大きくなると連続使用時間の低下に対応するためバッテリ容量を増やす必要が生じたり、電力消費により発生する熱を外部へ逃がす熱対策を行なう必要が生じたりすることで、装置が大型化するからである。このように民生用ビデオカメラにおいては、小型軽量と高画質高性能を兼ね備える為には、高度で複雑な信号処理をなるべく少ない消費電力で行なう技術が重要となる。   On the other hand, a consumer video camera generally has many opportunities to shoot with a hand, so that a small and lightweight camera is eagerly desired by users. Low power consumption is an important elemental technology for making the device small and light. The reason for this is that when the power consumption increases, it is necessary to increase the battery capacity to cope with the decrease in continuous use time, or it is necessary to take heat measures to release the heat generated by power consumption to the outside. This is because the size increases. In this way, in a consumer video camera, in order to combine a small size and light weight with high image quality and high performance, a technique for performing advanced and complicated signal processing with as little power consumption as possible is important.

民生用ビデオカメラにおいて画像メモリを用いた高度な信号処理を行ないつつ、電力消費量を抑えて装置を小型化する為の低消費電力化の為の技術課題を解決することを目的とする。   An object of the present invention is to solve a technical problem for reducing power consumption in order to reduce power consumption while performing advanced signal processing using an image memory in a consumer video camera.

本発明では、カメラ信号処理回路にデータ圧縮・伸張手段を持たせて、高画質化のための画像処理を行なうための画像データを一時的に画像メモリに格納する際に、画像データを圧縮してからメモリに格納する。   In the present invention, the camera signal processing circuit is provided with data compression / decompression means so that the image data is compressed when temporarily storing the image data for image processing for improving the image quality in the image memory. Then store it in memory.

本発明のビデオカメラでは、カメラ信号処理回路に設けられたデータ圧縮・伸張手段でデータを圧縮してから画像メモリへの書き込みを行なうため、メモリへのアクセス頻度を抑えることで消費電力を低減する。また、データを圧縮してからメモリに格納する為、画像データ量も圧縮手段の無い方式に比べて減らすことも出来る。すなわち、メモリの数量自体も減らすことが出来ることになり、これもまた消費電力の低減に繋がる。   In the video camera of the present invention, since data is compressed by data compression / decompression means provided in the camera signal processing circuit and then written to the image memory, power consumption is reduced by suppressing the frequency of access to the memory. . In addition, since the data is compressed and stored in the memory, the amount of image data can also be reduced as compared with a method without compression means. That is, the quantity of memory itself can be reduced, which also leads to a reduction in power consumption.

本発明ではフレーム相関を利用して高画質処理を行なう画像信号処理回路を有するビデオカメラにおいて、該画像信号処理回路に、デジタルデータ列の圧縮・伸張手段を設けて、フレーム相関処理のための参照画像のメモリに読み書きする際に、該圧縮・伸張手段を利用して、圧縮データをメモリに格納する様にすることで、メモリへのアクセス頻度をなるべく抑えた、低消費電力のビデオカメラシステムを実現するため次のような形態をとる。   In the present invention, in a video camera having an image signal processing circuit for performing high image quality processing using frame correlation, the image signal processing circuit is provided with a means for compressing / decompressing a digital data sequence, and is used as a reference for frame correlation processing. A video camera system with low power consumption that suppresses the frequency of access to the memory as much as possible by using the compression / decompression means to store the compressed data in the memory when reading and writing to the image memory. In order to achieve this, it takes the following form.

図1は本発明におけるビデオカメラシステムの一例を示すものである。同図において、101は撮像レンズ、102は撮像素子、103はY/C変換回路、104は高画質処理回路、105はカメラ信号処理開回路を制御するマイクロプロセッサ、106は圧縮伸張回路、107はメモリインターフェース回路、108はフレームメモリを示している。また、100は103のY/C変換回路、104の高画質処理回路、105のマイクロプロセッサ、106の圧縮伸張回路及び107のメモリインターフェース回路から構成されるカメラ信号処理回路を示しており、通常はこれらを纏めてLSIの形態をとることが多くなっている。本ビデオカメラシステムの概略動作は次の通りである。被写体から到達する光が撮像レンズ101によって撮像素子102の受光面上に結像される。該撮像素子はCMOS(Complimentary Metal Oxide Semiconductor)センサやCCD(Charge-Coupled Device)センサ等の一般的なイメージセンサであり、該撮像素子の受光面上には、グリッド状にフォトダイオードが並べられている。各々のフォトダイオードでは到達する光を逐次電気的エネルギーに変換して電荷として蓄える。また、該撮像素子では蓄えられる電荷を任意の時間毎に不要電荷としての排出または、撮像信号としての読み出しが繰り返される。該撮像素子では排出と読み出しの間隔を制御することで露光時間の最適化が出来るようになっている。該撮像素子から読み出された撮像信号は、カメラ信号処理回路100に供給されて、Y/C変換回路103により撮像信号であるRGB信号から輝度及び色信号に変換される。図2はRGBベイヤー配列のカラーフィルターを持つ撮像素子からプログレッシブ読み出しされた撮像信号から、Y:Cr:Cb(4:2:2)のインタレース信号を生成する場合のイメージを示した図である。同図において上段は第1のフィールドにおける輝度信号と色信号、下段は第2のフィールドにおける輝度信号と色信号の生成の様子を示している。例えばRGB撮像信号のB22の座標に相当するYCrCb信号は、Y22、Cb22、Cr22ということになる。すなわち、垂直方向の座標をv、水平方向の座標をhとした場合の各座標における輝度信号と色信号は、同図中でYvh、Cbvh、Crvhとして示されており、インタレース方式の信号処理では第1のフィールドで生成される信号と第2のフィールドで生成される信号の垂直方向に互いに補間するラインの座標の信号となる。また、生成される色信号は水平座標に対して偶数座標のみ存在しているが、これは4:2:2フォーマットの画像信号を扱う場合を例にしている為である。一般的に4:2:2フォーマットの画像信号では色に対する解像度の視感度が低いことを利用して水平方向に間引きを行なうことで情報量の削減を行なっている。特定の座標に対する輝度信号と色信号は、先ず該特定の座標に対するR、G、Bの信号を予測した後、ついで予測したRGBの値に係数をかけることで生成することができる。最も単純な方法では垂直3画素、水平3画素の領域から各座標のR、G、Bの値を予測して、輝度信号Yと色信号Cb、Crを生成する方法がある。例えばB22の座標に対する輝度信号と色信号は該単純な予測方法を用いて次のような式で生成することが可能である。
R22=(R11+R13+R31+R33)÷4・・・(式1)
B22=B22 ・・・(式2)
G22=(G12+G21+G23+G32)÷4・・・(式3)
Y22=+0.299×R22+0.587×G22+0.114×B22
Cb22=−0.196×R22−0.331×G22+0.500×B22
Cr22=+0.500×R22−0.419×G22−0.081×B22
以上のように該Y/C変換回路では輝度信号と色信号の生成が行なわれる。なおここでは、説明を簡略化するために3画素×3画素の領域から輝度信号と色信号が生成される過程を一例示したが、実際にはRGB信号の補間処理(式1〜3)は各信号の帯域を均一にするために、広範囲の領域に対してフィルタリングをかけるのが一般的である。
FIG. 1 shows an example of a video camera system according to the present invention. In the figure, 101 is an imaging lens, 102 is an imaging device, 103 is a Y / C conversion circuit, 104 is a high image quality processing circuit, 105 is a microprocessor that controls a camera signal processing open circuit, 106 is a compression / decompression circuit, and 107 is A memory interface circuit 108 is a frame memory. Reference numeral 100 denotes a camera signal processing circuit including a Y / C conversion circuit 103, a high-quality processing circuit 104, a microprocessor 105, a compression / decompression circuit 106, and a memory interface circuit 107. These are often integrated into an LSI form. The general operation of this video camera system is as follows. Light arriving from the subject is imaged on the light receiving surface of the image sensor 102 by the imaging lens 101. The image sensor is a general image sensor such as a CMOS (Complimentary Metal Oxide Semiconductor) sensor or a CCD (Charge-Coupled Device) sensor. Photodiodes are arranged in a grid on the light receiving surface of the image sensor. Yes. Each photodiode sequentially converts the reaching light into electric energy and stores it as electric charges. In addition, the electric charge stored in the image pickup device is repeatedly discharged as an unnecessary charge or read out as an image pickup signal every arbitrary time. In the image sensor, the exposure time can be optimized by controlling the interval between discharge and readout. The image pickup signal read from the image pickup device is supplied to the camera signal processing circuit 100, and is converted from the RGB signal, which is the image pickup signal, into luminance and color signals by the Y / C conversion circuit 103. FIG. 2 is a diagram illustrating an image when an interlace signal of Y: Cr: Cb (4: 2: 2) is generated from an image signal that is progressively read out from an image sensor having an RGB Bayer array color filter. . In the figure, the upper part shows the luminance signal and the color signal in the first field, and the lower part shows how the luminance signal and the color signal are generated in the second field. For example, YCrCb signals corresponding to the coordinates of B22 of the RGB imaging signal are Y22, Cb22, and Cr22. That is, the luminance signal and the color signal at each coordinate when the vertical coordinate is v and the horizontal coordinate is h are shown as Yvh, Cbvh, and Crvh in FIG. Then, the signal of the coordinate of the line which interpolates mutually in the perpendicular direction of the signal produced | generated by the 1st field and the signal produced | generated by the 2nd field. Further, the generated color signal has only even coordinates with respect to the horizontal coordinate, because this is an example in which an image signal in 4: 2: 2 format is handled. In general, image signals in 4: 2: 2 format reduce the amount of information by thinning out in the horizontal direction using the low visibility of the resolution with respect to color. Luminance signals and color signals for specific coordinates can be generated by first predicting R, G, and B signals for the specific coordinates, and then multiplying the predicted RGB values by coefficients. As the simplest method, there is a method of generating the luminance signal Y and the color signals Cb and Cr by predicting the R, G and B values of each coordinate from the region of three vertical pixels and three horizontal pixels. For example, the luminance signal and the color signal for the coordinates of B22 can be generated by the following formula using the simple prediction method.
R22 = (R11 + R13 + R31 + R33) ÷ 4 (Formula 1)
B22 = B22 (Expression 2)
G22 = (G12 + G21 + G23 + G32) ÷ 4 (Expression 3)
Y22 = + 0.299 × R22 + 0.587 × G22 + 0.114 × B22
Cb22 = −0.196 × R22−0.331 × G22 + 0.500 × B22
Cr22 = + 0.500 × R22−0.419 × G22−0.081 × B22
As described above, the Y / C conversion circuit generates the luminance signal and the color signal. Here, in order to simplify the description, a process of generating a luminance signal and a color signal from an area of 3 pixels × 3 pixels is illustrated as an example, but in reality, RGB signal interpolation processing (Equations 1 to 3) is performed. In order to make the band of each signal uniform, it is common to apply filtering to a wide area.

103のY/C変換回路で生成された輝度信号と色信号は、高画質処理回路104及び圧縮・伸張回路106に送られる。該圧縮・伸張回路では、該Y/C変換回路により生成された輝度信号と色信号の圧縮処理が行われる。圧縮処理により生成された輝度及び色を示す符号データはメモリインターフェース回路107を介してフレームメモリ108に一時保存される。さらに、該圧縮・伸張回路は該フレームメモリに一時保存された符号データを該メモリーインターフェース経由で読み出して、ベースバンドの輝度信号及び色信号に戻して該高画質処理回路へ供給することも行なう。図3は該圧縮・伸張回路の構成の一例を示したものである。同図において、201はDPCM(Differential Pulse Code Modulation)処理回路、202は圧縮処理回路、203は書き込みバッファ、204は伸張処理回路、205は逆DPCM処理回路、206は読み出しバッファを示している。該DPCM処理回路はDPCM処理を輝度信号Y、色信号Cb及び色信号Crそれぞれ信号成分ごとに個別(図4参照)で行なう。DPCM処理手順としては、始に水平の各ラインの先頭画像信号レベルを最初に基準値として出力して、以降隣接するデータとの差分値を出力する。図5はある1ラインに着目した場合のDPCM処理の様子を示したものであり、上段はDPCM処理前の信号、下段はDPCM処理後の信号に対応させたものである。例えば、DPCM処理前のY(輝度)信号をYi、Cb信号をCbj、Cr信号をCrkとしたとき、DPCM処理後のY信号をDi、Cb信号をDbj、Cr信号をDrkと対応させている。このとき、DPCM処理の様子は、図5に記された符号を用いて次のような式で表現される。 The luminance signal and the color signal generated by the Y / C conversion circuit 103 are sent to the high image quality processing circuit 104 and the compression / decompression circuit 106. In the compression / decompression circuit, the luminance signal and the color signal generated by the Y / C conversion circuit are compressed. Code data indicating luminance and color generated by the compression processing is temporarily stored in the frame memory 108 via the memory interface circuit 107. Further, the compression / decompression circuit reads out the code data temporarily stored in the frame memory via the memory interface, returns it to the baseband luminance signal and color signal, and supplies them to the image quality processing circuit. FIG. 3 shows an example of the configuration of the compression / decompression circuit. In the figure, 201 denotes a DPCM (Differential Pulse Code Modulation) processing circuit, 202 denotes a compression processing circuit, 203 denotes a write buffer, 204 denotes an expansion processing circuit, 205 denotes an inverse DPCM processing circuit, and 206 denotes a read buffer. The DPCM processing circuit performs DPCM processing individually for each signal component of the luminance signal Y, the color signal Cb, and the color signal Cr (see FIG. 4). As a DPCM processing procedure, first, the head image signal level of each horizontal line is first output as a reference value, and thereafter a difference value from adjacent data is output. FIG. 5 shows the state of DPCM processing when attention is paid to a certain line. The upper stage corresponds to the signal before DPCM processing, and the lower stage corresponds to the signal after DPCM processing. For example, before the DPCM process Y (luminance) signal Yi, Cbj and Cb signal, when the Crk the Cr signal, after the DPCM processing Y signals D i, a Cb signal Db j, a Cr signal and Dr k corresponding I am letting. At this time, the state of the DPCM processing is expressed by the following formula using the reference numerals shown in FIG.

Di={D0,D1,D2,・・・,(Dn−1)}
={Y0,Y0−Y1,Y1−Y2,・・・,(Yn−2)−(Yn−1)
Dbj={Db0,Db1,Db2,・・・,(Dbn−1)}
={Cb0,Cb0−Cb1,Cb1−Cb2,・・・,(Cbm−2)−(Cbm)}
Drk={Dr0,Dr1,Dr2,・・・,(Drn−1)}
={Cr0,Cr0−Cr1,Cr1−Cr2,・・・,(Crm−2)−(Crm)}
該DPCM処理回路でのデータの先頭の判別はデータの有効範囲を示すアサート信号を用いるが例えばそれは、図5のW_REQに示すような形態をとる。
202の圧縮処理回路は、ロスレスの圧縮方式によるデータ圧縮を行い書き込みバッファ203にデータを転送する。ここで用いるロスレスの圧縮アルゴリズムの例としてはハフマン法による可変長符号方式が上げられる。ハフマン法では出現確率の高い値に対して短い符号長を与えるように符号化することでデータ量を圧縮することが可能であること一般的に知られている。一方、一般的に自然画像信号では隣接する画像信号の相関性が高いという性質、すなわち隣接する輝度と色の信号レベルが大半の場合において近いレベルとなる性質が有るため、該DPCM処理回路によるDPCM処理後の画像信号は絶対値の小さい値ほど出現確立が高くなる。この性質を利用して、出現確率の高い絶対値の低い値ほど、符号長の短い符号を与えるハフマン符号化を適用することで、ロスレスのデータ圧縮を実現することが可能である。該圧縮処理回路で圧縮された符号データはビット列として書き込みバッファ203に供給され、該着込みバッファでは該ビット列をバイト単位にパッキング処理をしつつ、FIFO(First In First Out)バッファに溜め込む。該溜め込まれたバイトデータはフレームメモリ108にアクセスするバースト単位でメモリインターフェース107に転送される。また、該書き込みバッファは例外処理として1ライン分の圧縮処理が終了した時点で、バースト単位分のデータ量に満たない場合は、ダミーのデータを埋め込んで該メモリーインターフェース107へのデータ転送も行なう。
Di = {D0, D1, D2,..., (Dn-1)}
= {Y0, Y0-Y1, Y1-Y2, ..., (Yn-2)-(Yn-1)
Dbj = {Db0, Db1, Db2,..., (Dbn-1)}
= {Cb0, Cb0-Cb1, Cb1-Cb2, ..., (Cbm-2)-(Cbm)}
Drk = {Dr0, Dr1, Dr2,..., (Drn-1)}
= {Cr0, Cr0-Cr1, Cr1-Cr2, ..., (Crm-2)-(Crm)}
In the DPCM processing circuit, the head of data is determined by using an assert signal indicating the valid range of data. For example, it takes the form shown by W_REQ in FIG.
A compression processing circuit 202 performs data compression by a lossless compression method and transfers data to the write buffer 203. An example of the lossless compression algorithm used here is a variable-length code method based on the Huffman method. In the Huffman method, it is generally known that the amount of data can be compressed by encoding so as to give a short code length to a value having a high appearance probability. On the other hand, a natural image signal generally has a property that the correlation between adjacent image signals is high, that is, a property in which the signal levels of adjacent luminance and color are close to each other in most cases. The smaller the absolute value of the processed image signal, the higher the probability of occurrence. By utilizing this property, it is possible to realize lossless data compression by applying Huffman coding that gives a code having a shorter code length to a lower absolute value having a higher appearance probability. The code data compressed by the compression processing circuit is supplied to the write buffer 203 as a bit string, and the bit buffer is stored in a FIFO (First In First Out) buffer while packing the bit string in units of bytes. The accumulated byte data is transferred to the memory interface 107 in burst units for accessing the frame memory 108. In addition, when the compression processing for one line is completed as an exception processing in the write buffer, if the data amount is less than the burst unit, dummy data is embedded and data transfer to the memory interface 107 is also performed.

一方、フレームメモリ108からのデータ読み出しにおいては、図6に示すようなリードリクエスト信号(R-REQ)を基準にデータ読み出しを行なう必要があり、その際のレイテンシ、すなわちリクエスト発生からリードデータ出力までの遅延時間を極力少なくする必要が有るため、該リクエストが発生以前からフレームメモリ108から伸張処理回路204への圧縮データ読み出しが行われる。読み出された圧縮データは該伸張処理回路でバイト単位のデータからシリアルのデータへと変換されて、DPCM信号に複合される。複合されたDPCM信号は、205の逆DPCM処理回路により逆DPCM変換処理され先読みデータとして206の読み出しバッファに蓄えられる。該読み出しバッファはFIFOバッファであり、リードリクエストに応じて過去のフレームの画像データを高画質処理回路104に転送する。   On the other hand, in reading data from the frame memory 108, it is necessary to read data based on a read request signal (R-REQ) as shown in FIG. 6, and the latency at that time, that is, from request generation to read data output. Therefore, the compressed data is read from the frame memory 108 to the decompression processing circuit 204 before the request is generated. The read compressed data is converted from byte-unit data to serial data by the decompression processing circuit, and is combined with the DPCM signal. The composite DPCM signal is subjected to inverse DPCM conversion processing by the inverse DPCM processing circuit 205 and stored in the read buffer 206 as prefetched data. The read buffer is a FIFO buffer, and transfers image data of past frames to the high image quality processing circuit 104 in response to a read request.

該高画質処理回路では、フレームメモリ108に一時保存された過去のフィールドの輝度信号及び色信号と、該Y/C変換回路で生成された現在の輝度信号及び色信号を用いて高画質な画像処理を行なう。該画像処理の一例としては、例えば画像信号のドット数変換などがある。ドット数変換とは、例えば元々垂直方向nドット、水平方向mドットの画像を4倍のドット数で表現したり、あるいは1/4のドット数で表現したりする解像度変換処理である。通常解像度変換処理は、変換後の座標の信号レベルを周囲の信号レベルから予測して保管する方法が一般的に行なわれている。図7はインタレース信号を垂直方向のドット数を2倍にする場合における垂直方向の補間する様子の一例を示したものであり、上段が第一のフィールドの補間の様子を、下段が第二のフィールドの補間の様子を示したものである。ここでは第一のフィールドでは0.5ドット垂直方向にオフセットした画像を、第二のフィールドではオリジナルの画像から全くオフセットしない画像を作ることを想定した補間の様子を示している。インタレース画像における垂直方向のドット数を2倍にする際、この補間方法によれば、過去のフィールド情報用いることで、補間後の画像を座標の近いドットから保管することが出来る為、過去のフィールド情報を用いない補間方式(図8)に比べて精度良く保管データの予測することが可能となる。以上高画質処理に関しては、ドット数変換を行なう場合を例としてあげたが、高画質処理についてはこれに限定するものではなく、フレーム間予測によるノイズ低減処理など、フレーム間の情報を用いて画質を向上するすべての処理をさすものである。   The high image quality processing circuit uses a past field luminance signal and color signal temporarily stored in the frame memory 108 and a current luminance signal and color signal generated by the Y / C conversion circuit to generate a high quality image. Perform processing. An example of the image processing is, for example, dot number conversion of an image signal. The dot number conversion is a resolution conversion process that originally expresses an image of n dots in the vertical direction and m dots in the horizontal direction with a quadruple number of dots or a dot number of 1/4. Usually, the resolution conversion processing is generally performed by predicting and storing the signal level of the coordinate after conversion from the surrounding signal level. FIG. 7 shows an example of the vertical interpolation in the case of doubling the number of dots in the vertical direction of the interlace signal. The upper row shows the interpolation of the first field, and the lower row shows the second interpolation. This shows the state of interpolation of the field. Here, an interpolation state is illustrated assuming that an image offset in the vertical direction by 0.5 dots is created in the first field, and an image that is not offset at all from the original image is created in the second field. When doubling the number of vertical dots in an interlaced image, according to this interpolation method, the past field information can be used to store the interpolated image from dots with close coordinates. The stored data can be predicted with higher accuracy than the interpolation method (FIG. 8) that does not use field information. As for the high-quality processing, the case where the number of dots is converted has been described as an example. However, the high-quality processing is not limited to this, and the image quality using inter-frame information such as noise reduction processing by inter-frame prediction is used. It refers to all the processing that improves.

第1の実施例では、高画質処理のために過去のフィールド情報を用いるカメラシステムで、高画質処理で参照する過去のフィールド情報をロスレスの圧縮・伸張を介してフレームメモリに一時保管する場合について説明したが、ここではロッシーな圧縮処理をしたのちにフレームメモリに一時保管する場合の実施例について説明する。図9及び図10は図1における圧縮・伸張回路106に不可逆の圧縮処理を適用した場合の一例を示す図である。図9において301及び302はビットシフト回路を示しており、301のビットシフト回路ではバス幅を縮小する方向にビットシフト、302のビットシフト回路は301のビットシフト回路で縮小したバス幅を元に戻す方向にビットシフトする。一方、図10においては401のローパスフィルタ回路を示しており、フィールドメモリに格納するデータに帯域制限を掛ける役割を果たす。何れも新たに追加された回路により不可逆の圧縮がかかるが、第1の実施例に対してより圧縮効果か見込めるため、フレームメモリへのアクセス頻度さらに低減することが出来る。この場合における、過去のフィールド情報を利用して高画質処理は、過去の情報を間接的に利用したものが考えられる。間接的に利用する方法では、圧縮・伸張処理が必ずしも可逆である必要はなく。そのような高画質処理の一例としては、例えばY/C変換回路103で作られた信号に対して、フィルタリング処理をかける際において、同一の画面内で過去のフィールド情報に応じてフィルタリング係数を変える場合に利用できる。フィルタリング係数を変えるパラメータとしては例えば動きベクトルなどがあり、フィルタリング処理としては帯域制限処理が上げられる。デジタル記録方式のカメラでは、一般にMPEG(Moving Picture Experts Group)などの画像圧縮フォーマットが用いられており、圧縮するベースバンドの画像信号の周波数分布により圧縮効率は密接な関係がある。例えば高周波成分が多い信号に対して、無理に圧縮効率を上げようとすると、圧縮処理は破綻して、ブロックノイズなどの要因となる。一方では、人間の視覚特性においては、動きの激しいものに対する周波数分解能が低下する為、ベースバンドの段階で信号に帯域制限がかかっていても大きなあらは見えない。そこで、高画質処理回路では、過去のフィールド情報からは動き情報だけを検出し、動きの激しい部分は厳しく帯域制限を動きの少ない部分には緩く帯域制限をかける事が可能となり、MPEGなどの動画像圧縮フォーマットに好適な画像処理が実現するため、高効率で高画質の動画圧縮信号を生成することが出来る。以上のように、実施例2では不可逆の圧縮処理を可能とする構成をとることで、必要に応じて高画質処理のための画像メモリに格納する画像データの圧縮処理において、可逆、不可逆を適宜切り替えることで、さらに効率よく高画質処理を行なうことが可能になる。   In the first embodiment, in a camera system that uses past field information for high image quality processing, past field information referred to in high image quality processing is temporarily stored in a frame memory via lossless compression / decompression. As described above, an embodiment in the case of temporarily storing in the frame memory after performing lossy compression processing will be described. FIG. 9 and FIG. 10 are diagrams showing an example when irreversible compression processing is applied to the compression / decompression circuit 106 in FIG. In FIG. 9, reference numerals 301 and 302 denote bit shift circuits. The bit shift circuit 301 performs bit shift in the direction of reducing the bus width, and the 302 bit shift circuit is based on the bus width reduced by the 301 bit shift circuit. Bit shift in the return direction. On the other hand, FIG. 10 shows a low-pass filter circuit 401, which plays a role of band-limiting the data stored in the field memory. In any case, irreversible compression is applied by the newly added circuit. However, since the compression effect can be expected more than in the first embodiment, the frequency of access to the frame memory can be further reduced. In this case, the high-quality image processing using the past field information may conceivably use the past information indirectly. In the method of using indirectly, the compression / decompression process does not necessarily need to be reversible. As an example of such high image quality processing, for example, when filtering processing is performed on a signal generated by the Y / C conversion circuit 103, the filtering coefficient is changed in accordance with past field information within the same screen. Available in case. As a parameter for changing the filtering coefficient, for example, there is a motion vector, and as a filtering process, a band limiting process is raised. In a digital recording camera, an image compression format such as MPEG (Moving Picture Experts Group) is generally used, and the compression efficiency is closely related to the frequency distribution of the baseband image signal to be compressed. For example, if the compression efficiency is forcibly increased for a signal having many high-frequency components, the compression processing fails and causes block noise or the like. On the other hand, in human visual characteristics, since the frequency resolution for a fast moving object is lowered, even if the signal is band-limited at the baseband stage, a large amount cannot be seen. Therefore, the high-quality image processing circuit can detect only motion information from past field information, and it is possible to limit the band severely in a portion where motion is severe and loosely restrict the bandwidth to a portion where there is little motion. Since image processing suitable for the image compression format is realized, a high-efficiency and high-quality moving image compression signal can be generated. As described above, in the second embodiment, by adopting a configuration that enables irreversible compression processing, reversible and irreversible are appropriately selected in the compression processing of image data stored in the image memory for high-quality processing as necessary. By switching, it becomes possible to perform high-quality image processing more efficiently.

以上、本発明の好適な実施例を説明した。本発明は、その一実施形態として、画像メモリ利用した高画質処理を行なうビデオカメラで利用できる。   The preferred embodiments of the present invention have been described above. As an embodiment, the present invention can be used in a video camera that performs high-quality image processing using an image memory.

本発明におけるビデオカメラシステムの一例。(実施例1)An example of the video camera system in this invention. Example 1 インタレース信号生成のイメージ図。(実施例1)The image figure of interlace signal generation. Example 1 図3は該圧縮・伸張回路の構成の一例。(実施例1)FIG. 3 shows an example of the configuration of the compression / decompression circuit. Example 1 色信号Cb及び色信号Crを個別DPCMにすることの説明図。(実施例1)Explanatory drawing of making color signal Cb and color signal Cr into separate DPCM. Example 1 ある1ラインに着目した場合のDPCM処理の様子。(実施例1)State of DPCM processing when paying attention to one line. Example 1 フレームメモリ108からのデータ読み出しタイミングを説明図。(実施例1)FIG. 6 is an explanatory diagram of data read timing from the frame memory. Example 1 垂直方向の補間する様子の一例。(実施例1)An example of a state of vertical interpolation. Example 1 過去のフィールド情報を用いない補間方式。(実施例1)An interpolation method that does not use past field information. Example 1 圧縮・伸張回路に不可逆の圧縮処理を適用した場合の一例。(実施例2)An example when irreversible compression processing is applied to a compression / decompression circuit. (Example 2) 圧縮・伸張回路に不可逆の圧縮処理を適用した場合の一例。(実施例2)An example when irreversible compression processing is applied to a compression / decompression circuit. (Example 2)

符号の説明Explanation of symbols

100 カメラ信号処理回路
101 撮像レンズ
102 撮像素子
103 Y/C変換回路
104 高画質処理回路
105 マイクロプロセッサ
106 圧縮伸張回路
107 メモリインターフェース回路
108 フレームメモリ
201 DPCM(Differential Pulse Code Modulation)処理回路
202 圧縮処理回路
203 書き込みバッファ
204 伸張処理回路
205 逆DPCM処理回路
206 読み出しバッファ
301 ビットシフト回路
302 ビットシフト回路
401 ローパスフィルタ回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Camera signal processing circuit 101 Image pick-up lens 102 Image pick-up element 103 Y / C conversion circuit 104 High image quality processing circuit 105 Microprocessor 106 Compression / decompression circuit 107 Memory interface circuit 108 Frame memory 201 DPCM (Differential Pulse Code Modulation) processing circuit 202 Compression processing circuit 203 Write Buffer 204 Decompression Processing Circuit 205 Inverse DPCM Processing Circuit 206 Read Buffer 301 Bit Shift Circuit 302 Bit Shift Circuit 401 Low Pass Filter Circuit

Claims (4)

光を電気信号に変換する撮像素子と、該撮像素子に被写体の光像を結像させる光学レンズと、該撮像素子から読み出される撮像信号から被写体の明るさ及び色をしめす画像信号を生成する構成される信号処理回路から構成される撮像装置であって、該信号処理回路は、撮像信号をある規格で決まった信号フォーマットの画像信号に変換する変換処理回路と、該変換処理回路により生成された画像信号を画像情報として一時的にメモリ手段に保管するためのメモリインターフェース回路、該メモリ手段に一時記憶された複数枚の画像情報と画像信号を用いて新たな画像信号を生成する加工処理回路、該変換処理回路及び該加工処理回路で生成された画像信号をある任意の単位で圧縮及び伸張を行なう圧縮伸張回路で構成され、該メモリ手段に画像データを書き込む際は画像データを圧縮、該メモリ手段から画像データを読み出す際は画像データを伸張させることを可能とし、それを利用することで該メモリ手段と該信号処理回路の間で受け渡しをするデータ量を削減することを特徴とした撮像装置。   An image sensor that converts light into an electrical signal, an optical lens that forms an optical image of the subject on the image sensor, and an image signal that indicates the brightness and color of the subject from the image signal read from the image sensor An image pickup apparatus configured by a signal processing circuit that is generated by the conversion processing circuit that converts the image pickup signal into an image signal of a signal format determined by a certain standard, and the conversion processing circuit A memory interface circuit for temporarily storing an image signal as image information in a memory means, a processing circuit for generating a new image signal using a plurality of pieces of image information and image signals temporarily stored in the memory means, A compression / decompression circuit that compresses and decompresses the image signal generated by the conversion processing circuit and the processing circuit in an arbitrary unit, and stores the image signal in the memory means. When writing data, it is possible to compress the image data, and when reading the image data from the memory means, it is possible to expand the image data, and by using this, the data is transferred between the memory means and the signal processing circuit. An imaging apparatus characterized by reducing the amount of data. 請求項1に記載の撮像装置であって、任意の単位で行なわれる圧縮及び伸張処理は、DPCMと可変長符号化処理による可逆の圧縮伸張処理であることを特徴とした撮像装置。   2. The imaging apparatus according to claim 1, wherein the compression / decompression processing performed in an arbitrary unit is a reversible compression / decompression processing by DPCM and variable-length encoding processing. 請求項1または請求項2に記載の撮像装置であって、任意の単位で行なわれる圧縮処理において、該加工処理に必要な周波数分解能に着目して該加工処理のための参照画像の解像度変換を行なうことで画像データ量を削減したうえで圧縮処理を行なって、該メモリ手段に一時保管することを特徴とした撮像装置。   The imaging apparatus according to claim 1 or 2, wherein in the compression processing performed in an arbitrary unit, resolution conversion of a reference image for the processing is performed by paying attention to a frequency resolution necessary for the processing. An image pickup apparatus characterized by performing a compression process after reducing the amount of image data and performing temporary storage in the memory means. 請求項1または請求項2に記載の撮像装置であって、任意の単位で行なわれる圧縮処理において、該加工処理に必要なビット精度に基づいて量子化荒くすることで画像データ量を削減したうえで圧縮処理を行なって、該メモリ手段に一時保管することを特徴とした撮像装置。   3. The image pickup apparatus according to claim 1, wherein, in the compression processing performed in an arbitrary unit, the amount of image data is reduced by roughening the quantization based on the bit accuracy required for the processing. An image pickup apparatus characterized in that the image data is compressed and temporarily stored in the memory means.
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