JP2014216668A - 撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】装置を小型化しつつ、複数の画像処理ユニットで画像処理を分散して行うことができる。
【解決手段】画像信号を出力する撮像素子2と、直列に接続され、同種の画像処理を行う複数段の画像処理回路100,200,300,400とを備え、複数段の画像処理回路100,200,300,400のうち、初段に撮像素子2の出力が入力され、複数段の画像処理回路100,200,300,400の各々は、画像信号の全ての領域のうち、一部の領域の画像処理を行い、画像処理が処理済みの領域の画像信号と、画像処理が未処理の領域の画像信号とを後段の画像処理回路に出力することで、画像信号の全ての領域の画像処理を完了する撮像装置。
【選択図】図1
【解決手段】画像信号を出力する撮像素子2と、直列に接続され、同種の画像処理を行う複数段の画像処理回路100,200,300,400とを備え、複数段の画像処理回路100,200,300,400のうち、初段に撮像素子2の出力が入力され、複数段の画像処理回路100,200,300,400の各々は、画像信号の全ての領域のうち、一部の領域の画像処理を行い、画像処理が処理済みの領域の画像信号と、画像処理が未処理の領域の画像信号とを後段の画像処理回路に出力することで、画像信号の全ての領域の画像処理を完了する撮像装置。
【選択図】図1
Description
本発明は、撮像装置に関する。
従来より、一枚の画像データを複数領域に分割し、分割した各領域の画像データを複数の画像処理ユニット(例えば、ASIC)を用いて画像処理を分散して行う装置が知られている。例えば、複数のインタフェースを備えた撮像素子が、分割した各領域の画像データを各インタフェースから出力し、複数のICブロックが各インタフェースから出力された各領域の画像データの画像処理を行うデジタルカメラが知られている(例えば、特許文献1参照)。また、撮像素子の出力を一旦受ける回路(フロントブロック)を備え、フロントブロックが画像データを複数領域に分割して複数のICブロック(リアブロック)に対して出力し、複数のICブロックがフロントブロックから出力された各領域の画像データの画像処理を行う撮像装置が知られている(例えば、特許文献2参照)。
しかしながら、特許文献1に記載の技術では、撮像素子のインタフェースが多くなるためパッケージが大きくなるという問題がある。
また、特許文献2に記載の技術では、汎用的な一系統出力の撮像素子を用いているが、撮像素子の出力を一旦受ける回路を用いている。そのため、回路の追加によりパッケージが大きくなるという問題がある。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、装置を小型化しつつ、複数の画像処理ユニットで画像処理を分散して行うことができる撮像装置を提供することを目的とする。
本発明は、画像信号を出力する撮像素子と、直列に接続され、同種の画像処理を行う複数段の画像処理回路と、を備え、前記複数段の画像処理回路のうち、初段に前記撮像素子の出力が入力され、前記複数段の画像処理回路の各々は、前記画像信号の全ての画素のうち、一部の領域の前記画像処理を行い、前記画像処理が処理済みの領域の画像信号と、前記画像処理が未処理の領域の画像信号とを後段の前記画像処理回路に出力することで、前記画像信号の全ての領域の前記画像処理を完了することを特徴とする撮像装置である。
本発明によれば、撮像素子は画像信号を出力する。また、複数段の画像処理回路は、直列に接続され、同一の画像処理を行う。また、複数段の画像処理回路のうち、初段に撮像素子の出力が入力され、複数段の画像処理回路の各々は、画像信号の全ての領域のうち、一部の領域の画像処理を行い、画像処理が完了した領域の画像信号と、画像処理が完了していない領域の画像信号とを後段の画像処理回路に出力することで、画像信号の全ての領域の画像処理を完了する。これにより、装置を小型化しつつ、複数の画像処理ユニットで画像処理を分散して行うことができる。
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。図1は、本実施形態における撮像装置10の構成を示したブロック図である。図示する例では、撮像装置10は、レンズ1と、撮像素子2と、操作部4と、モニタ5と、画像処理ブロック100,200,300,400(画像処理回路)と、DRAM106,206,306,406とを備えている。また、図示する例では、撮像素子2、画像処理ブロック100、画像処理ブロック200、画像処理ブロック300、画像処理ブロック400、モニタ5の順にデータが入出力されるように、直列に接続されている。このように、撮像装置10は、初段の画像処理ブロック100と、2段目の画像処理ブロック200と、3段目の画像処理ブロック300と、最後段の画像処理ブロック400との複数段の画像処理ブロックを備えている。
レンズ1は、被写体像を撮像素子2の撮像面に結像させるレンズである。撮像素子2は、撮像面に結像した光学像をデジタルデータであるBayerデータ(画像信号)に変換する。操作部4は、画像処理ブロック100,200,300,400のうちいずれか1つ、或いは複数に接続し、ユーザーから入力される処理変更の指示を伝える。図示する例では、操作部4は、画像処理ブロック100に接続している。モニタ5は、例えば液晶ディスプレイであり、画像処理ブロック400から入力される画像信号に基づいて映像を表示する。
画像処理ブロック100,200,300,400は撮像素子2が生成したBayerデータの画像処理を行う。画像処理ブロック100,200,300,400は、例えばLSI(Large Scale Integration)化した部品である。また、このLSIは、例えば、デジタルカメラの全機能を1つで実現するシステムLSIである。画像処理ブロック100,200,300,400の詳細な構成については後述する。
DRAM106,206,306,406は、入力されたBayerデータや、処理中や処理結果のデータを一時記録する。なお、図示する例では、DRAM106は、画像処理ブロック100に接続されており、画像処理ブロック100が用いるデータを一時記録する。また、DRAM206は、画像処理ブロック200に接続されており、画像処理ブロック200が用いるデータを一時記録する。また、DRAM306は、画像処理ブロック300に接続されており、画像処理ブロック300が用いるデータを一時記録する。また、DRAM406は、画像処理ブロック400に接続されており、画像処理ブロック400が用いるデータを一時記録する。
次に、画像処理ブロック100の構成について説明する。図2は、本実施形態における画像処理ブロック100の構成を示したブロック図である。図示する例では、画像処理ブロック100は、撮像入力部101と、前段処理補正処理部102と、撮像用TG部103と、データ領域設定部104と、3板化画像処理部107と、圧縮伸縮部108と、記録部109と、表示画像出力部110と、送信データ抽出部111と、出力合成部112と、画像データ送信部113と、CPU114と、通信部115とを備えている。
撮像入力部101は、撮像素子2が出力するBayerデータの入力を受け付ける。また、撮像入力部101は、受け付けたBayerデータを前段処理補正処理部102に対して出力する。なお、高解像度、高フレームレートの撮像素子2の出力では必要なデータレートが高いため、Bayerデータをシリアル化している。これにより、撮像素子2から画像処理ブロック100に対してBayerデータを送信するための信号線の配線数を減らすことができ、小型化することもできる。さらに、一定期間内で必ず信号が変化する様にコード化を行うことで、信号のDC成分の変動を抑えて、非常に高い周波数でも安定してBayerデータを送信出来る工夫をする場合もある。この場合には、撮像入力部101がデコード化及びパラレル化を行い、元データに戻す。
前段処理補正処理部102は、撮像入力部101から入力されたBayerデータの画素欠陥補正や、シェーディング補正等を行う。また、前段処理補正処理部102は、補正したBayerデータをDRAM106に記録させる。撮像用TG部103は、撮像素子2が被写体を撮像するタイミング、すなわち、撮像面に結像した光学像をデジタルデータであるBayerデータに変換して出力するタイミングを指定するための信号を撮像素子2に対して出力する。この信号に基づいて、撮像素子2はBayerデータを出力する。
データ領域設定部104は、外部から入力されたデータもしくは設定に応じて、画像処理用に取り込むデータ領域の指示および処理結果のデータ出力領域を設定する。この設定は、予め設定してあっても良く、操作部4からの指示に基づいて設定するようにしてもよい。また、設定情報を、シリアル通信で画像処理ブロック200,300,400に対して送信するようにしてもよい。
3板化画像処理部107は、DRAM106に一時保存したBayerデータのうち、データ領域設定部104が設定した領域のBayerデータに対して画像処理を行う。なお、3板化画像処理部107が行う画像処理としては、例えば、データ領域設定部104が設定した領域のBayerデータをカラー化し、更に画質を向上させる処理である。画質を向上させる処理は、例えば、ノイズリダクション処理や輪郭強調処理である。
圧縮伸縮部108は、3板化画像処理部107が画像処理を行ったデータを圧縮し、圧縮データを生成する。また、圧縮伸縮部108は、圧縮データを伸張する。記録部109は、圧縮伸縮部108が圧縮した圧縮データを記録メディア(図示せず)に記録させる。また、記録部109は、記録メディアが記録している圧縮データを読み出して圧縮伸縮部108に対して出力する。
表示画像出力部110は、タイミングジェネレータを内蔵し、3板化画像処理部107が画像処理を行ったBayerデータを、データ領域設定部104が設定した領域に処理済みデータとして出力する。なお、このタイミングジェネレータに使われるクロックは、撮像素子2を駆動するクロックと同じ原振から必要に応じてPLL逓倍/分周したクロックである。また、表示画像出力部110は、タイミングジェネレータが生成したタイミング信号を出力合成部112に対して出力する。これにより、撮像素子2のフレームレートと、表示レートとを完全に一致させることができ、表示用信号の所定位置にBayerデータを常に出力出来る。すなわち、Bayerデータの位置がずれていくことはない。
送信データ抽出部111は、表示画像出力部110が処理済みデータを出力するタイミングに合わせて、前段処理補正処理部102が補正してDRAM106が記録しているBayerデータのうちデータ領域設定部104が設定した領域のBayerデータを、データ領域設定部104が設定した領域に未処理データとして出力する。
出力合成部112は、データ領域設定部104からの指示と、表示画像出力部110から入力されるタイミング信号とに基づいて、表示画像出力部110が出力した処理済みデータと、送信データ抽出部111が出力したBayerデータとを切り替えて出力する。画像データ送信部113は、出力合成部112が出力したデータを画像データとして次段(2段目)の画像処理ブロック200に対して送信する。
CPU114は、画像処理ブロック100が備える各部の動作を制御する。また、CPU114は、操作部4が受け付けた入力に基づいて処理を変更する。通信部115は、各画像処理ブロック100,200,300,400の制御を行っているCPU間で制御情報を送受信する。例えば、通信部115は、CAN(Controller Area Network、コントローラー・エリア・ネットワーク)の様なマルチマスター式のシリアル通信手段であり、予め自分のIDを定めておいても良いし、起動時にIDを自動的に割り振る機能を持たせても良い。また、1対1のマスタースレーブ式のシリアル通信をデイジーチェーンして情報を伝達させる様にしても良い。
次に、画像処理ブロック200の構成について説明する。図3は、本実施形態における画像処理ブロック200の構成を示したブロック図である。図示する例では、画像処理ブロック200は、画像データ受信部203と、データ領域設定部204と、Bayer抽出部205と、3板化画像処理部207と、圧縮伸縮部208と、記録部209と、表示画像出力部210と、出力合成部212と、画像データ送信部213と、CPU214と、通信部215とを備えている。
画像データ受信部203は、画像処理ブロック100から送信された画像データを受信する。データ領域設定部204は、外部から入力されたデータもしくは設定に応じて、画像処理用に取り込むデータ領域の指示および処理結果のデータ出力領域を設定する。この設定は、予め設定してあっても良く、シリアル通信で画像処理ブロック100から受信するようにしてもよい。Bayer抽出部205は、前段の画像処理ブロックである画像処理ブロック100から画像データ受信部203が受信した画像データのうち、データ領域設定部204が設定した領域のBayerデータを抽出してDRAM206に記録させる。
3板化画像処理部207は、Bayer抽出部205が抽出してDRAM206に記録させたBayerデータに対して画像処理を行う。3板化画像処理部207が行う画像処理は、画像処理ブロック100の3板化画像処理部107が行う画像処理と同様である。圧縮伸縮部208は、3板化画像処理部207が画像処理を行ったデータを圧縮し、圧縮データを生成する。また、圧縮伸縮部208は、圧縮データを伸張する。記録部209は、圧縮伸縮部208が圧縮した圧縮データを記録メディア(図示せず)に記録させる。また、記録部209は、記録メディアが記録している圧縮データを読み出して圧縮伸縮部208に対して出力する。
表示画像出力部210は、タイミングジェネレータを内蔵し、3板化画像処理部207が画像処理を行ったBayerデータを、データ領域設定部204が設定した領域に処理済みデータとして出力する。なお、前段である画像処理ブロック200から入力される画像データに含まれている水平、垂直同期信号を基準にタイミングジェネレータを動作させることで、入力に合わせた表示位置にデータを出力することができる。
出力合成部212は、データ領域設定部204からの指示と、表示画像出力部210から入力されるタイミング信号とに基づいて、表示画像出力部210が出力した処理済みデータと、画像データ受信部203が受信した画像データとを切り替えて出力する。画像データ送信部213は、出力合成部212が出力したデータを画像データとして次段(3段目)の画像処理ブロック300に対して送信する。
CPU214は、画像処理ブロック200が備える各部の動作を制御する。また、CPU214は、操作部4が受け付けた入力に基づいて処理を変更する。通信部215は、各画像処理ブロック100,200,300,400の制御を行っているCPU間で制御情報を送受信する。
次に、画像処理ブロック300の構成について説明する。図4は、本実施形態における画像処理ブロック300の構成を示したブロック図である。図示する例では、画像処理ブロック300は、画像データ受信部303と、データ領域設定部304と、Bayer抽出部305と、3板化画像処理部307と、圧縮伸縮部308と、記録部309と、表示画像出力部310と、出力合成部312と、画像データ送信部313と、CPU314と、通信部315とを備えている。画像処理ブロック300が備える各部は、画像処理ブロック200が備える各部と同様である。
次に、画像処理ブロック400の構成について説明する。図5は、本実施形態における画像処理ブロック400の構成を示したブロック図である。図示する例では、画像処理ブロック400は、画像データ受信部403と、データ領域設定部404と、Bayer抽出部405と、3板化画像処理部407と、圧縮伸縮部408と、記録部409と、表示画像出力部410と、出力合成部412と、画像データ送信部413と、CPU414と、通信部415とを備えている。画像処理ブロック400が備える各部は、画像処理ブロック200が備える各部と同様である。
次に、画像データ送信部113、213,313,413の詳細について説明する。以下、説明を簡単にするために、撮像素子2の撮像フレームレートとモニタ5の表示フレームレートは同じで、有効画素数も同じ場合として説明する。本実施形態では、撮像素子2が出力したBayerデータを4つの領域に縦短冊状に分割し、画像処理ブロック100,200,300,400がそれぞれ異なる1つの領域の画像処理を行う。なお、画像処理ブロック100,200,300,400が行う画像処理は、出力する画素の周辺領域を不要とする画像処理を行う場合を例として説明する。
図6は、本実施形態における撮像素子2が出力するBayerデータのフォーマットを示した概略図である。図示する例では、撮像素子2が出力するBayerデータのフォーマットが、一般的なテレビ信号フォーマットと同じ場合の例である。このフォーマットでは、HSYNC,VSYNC,データ,クロックでデータを送信している。HSYNCは、水平方向のデータの開始を示している。VSYNCは垂直方向のデータの開始を示している。よって、HSYNCからのクロック数とVSYNCからのライン数とをカウントすることで、有効領域を判別出来る。更に、図示するようにデータの有効を示すDE信号を付加して送ってもよい。また、一般的にはRGBを各8bitのデータで送るシステムが多いが、YCbCr422形式で転送する場合もある。また、このようなフォーマットの信号は、HDMI(登録商標)や、HDSDIや、Display Portや、V−by−One(登録商標)等、シリアルデータとして送信する規格が有り、これを流用してもよい。
次に、画像処理ブロック100,200,300,400が出力する画像データについて説明する。図7は、本実施形態における画像処理ブロック100,200,300,400が出力する画像データの概要を示した概略図である。図7(A)は、画像処理ブロック100が出力する画像データを示している。図7(B)は、画像処理ブロック200が出力する画像データを示している。図7(C)は、画像処理ブロック300が出力する画像データを示している。図7(D)は、画像処理ブロック400が出力する画像データを示している。画像処理ブロック400が出力する画像データは、そのままモニタ5に入力されて表示される。
図中の波線は、各画像処理ブロック100,200,300,400で処理するBayerデータの境界を示している。また、斜線が引かれている領域はBayerデータ(未処理データ)を示している。また、斜線が引かれていない領域は処理済みデータを示している。
図示する例では、Bayerデータを、縦短冊状に、処理領域1〜4の4つの領域に分割している。水平方向の画素数を0画素から4N−1画素とすると、処理領域1は、水平方向に0画素目からN−1画素目までの領域である。また、処理領域2は、水平方向にN画素目から2N−1画素目までの領域である。また、処理領域3は、水平方向に2N画素目から3N−1画素目までの領域である。また、処理領域4は、水平方向に3N画素目から4N−1画素目までの領域である。
また、図示する例では、初段の画像処理ブロック100は、処理領域1の画像処理を行う。また、2段目の画像処理ブロック200は、処理領域2の画像処理を行う。また、3段目の画像処理ブロック300は、処理領域3の画像処理を行う。また、最後段の画像処理ブロック400は、処理領域4の画像処理を行う。上述したとおり、各画像処理ブロック100,200,300,400が画像処理を行う領域は、データ領域設定部104,204,304,404が設定する。
図7(A)を参照して、初段の画像処理ブロック100が出力する画像データについて説明する。初段の画像処理ブロック100は、撮像素子2が出力するBayerデータを一旦DRAM106に一時記録させ、担当エリアである処理領域1の画像処理を行い、処理結果を含んだ画像データを2段目の画像処理ブロック200に対して送信する。これにより、画像処理ブロック100は、処理領域1については画像処理後の処理済みデータを出力し、処理領域2〜4については画像処理を行っていないBayerデータを出力する。
また、このとき、画像処理ブロック100は、処理領域2〜4のBayerデータについてはDRAM106に一時記録させ、処理領域1の画像処理が完了する前に出力する。すなわち、画像処理ブロック100は、撮像素子2から入力されるBayerデータのうち処理領域2〜4のBayerデータよりも、処理領域1の処理済みデータ(映像出力)のVSYNCを所定期間遅らせて出力する。従って、処理領域2〜4のBayerデータは、映像出力である処理領域1のVSYNCよりも早いタイミングで出力されることになる。なお、画像処理ブロック100は、最初(1フレーム目)の画像データを出力する時には、処理領域2〜4のBayerデータとともに、処理領域1の処理済みデータとして、例えばブルーバックや、予め各処理領域に登録しておいた画像やロゴ等を出力する。
図8は、本実施形態における画像処理ブロック100が出力する1フレーム目および2フレーム目の画像データを示した概略図である。図示する例では、画像処理ブロック100は、1フレーム目の画像データを出力する際には、処理領域1の処理済みデータとしてブルーバック801を出力し、処理領域2〜4のBayerデータを出力している。また、画像処理ブロック100は、2フレーム目の画像データを出力する際には、処理領域1の処理済みデータと、処理領域2〜4のBayerデータを出力している。
以下、図7の説明に戻る。Bayerデータの領域を後段の画像処理ブロック200,300,400に指示するために、本実施形態では、BHSTRx、BHENDx、HSTRx、VHENDx、BVSTRx、BVENDxを用いている。BHSTRx、BHENDxは、画像処理ブロックxでの、水平方向のBayerデータ入力位置を示している。なお、初段のみは、Bayerデータ出力位置を示している。VHSTRx、VHENDxは、表示用画像の出力位置を示している。なお、いずれも、表示用のHSYNC、VSYNCを基準にしている。
BVSTRx、BVENDxは、Bayerデータの垂直方向の入出力位置を示している。VVSTRx、VVENDxは、処理済みデータ(表示用データ)の垂直方向の出力位置を示している。また、本実施形態では、Bayerデータを縦短冊状に分割しているため、垂直方向は全ブロック共通である。なお、Bayerデータを縦横に分割している場合は、垂直方向も各ブロック個別に設定する。
次に、図7(B)を参照して、2段目の画像処理ブロック200が出力する画像データについて説明する。2段目の画像処理ブロック200は、初段の画像処理ブロック100が送信する画像データを受信し、担当エリアである処理領域2の画像処理を行い、処理結果を含んだ画像データを3段目の画像処理ブロック300に対して送信する。このとき、画像処理ブロック200は、処理領域2については、画像処理後の処理済みデータを出力し、処理領域1,3,4については、画像処理ブロック100から送信された画像データをそのまま出力する。これにより、画像処理ブロック200は、処理領域1,2については処理済みデータを出力し、処理領域3,4については画像処理を行っていないBayerデータを出力する。
次に、図7(C)を参照して、3段目の画像処理ブロック300が出力する画像データについて説明する。3段目の画像処理ブロック300は、2段目の画像処理ブロック200が送信する画像データを受信し、担当エリアである処理領域3の画像処理を行い、処理結果を含んだ画像データを4段目の画像処理ブロック400に対して出力する。このとき、画像処理ブロック300は、処理領域3については、画像処理後の処理済みデータを出力し、処理領域1,2,4については、画像処理ブロック200から送信された画像データをそのまま出力する。これにより、画像処理ブロック300は、処理領域1,2,3については処理済みデータを出力し、処理領域4についてはBayerデータを出力する。
次に、図7(D)を参照して、4段目の画像処理ブロック400が出力する画像データについて説明する。4段目の画像処理ブロック400は、3段目の画像処理ブロック300が送信する画像データを受信し、担当エリアである処理領域4の画像処理を行い、処理結果を含んだ画像データをモニタ5に対して出力する。このとき、画像処理ブロック400は、処理領域4については、画像処理後の処理済みデータを出力し、処理領域1〜3については、画像処理ブロック300から送信された画像データをそのまま出力する。これにより、画像処理ブロック400は、処理領域1〜4について処理済みデータを出力する。この結果、画像処理ブロック400は、処理領域1〜4全ての画像データが同じフレームのBayerデータを画像処理した処理済みデータである画像データを出力する。また、モニタ5は、この画像データに基づいた映像を表示する。
上述したとおり、各画像処理ブロック100,200,300,400の画像処理は、Bayerデータの入力から所定の期間遅れたタイミングで、表示用の同期信号に合わせて処理済みデータを出力する。この結果として、各画像処理ブロック100,200,300,400は、処理領域1〜4の画像処理を分散処理する場合においても、同期して処理を行うことができ、同一のフレームのBayerデータを画像処理して生成した画像データを出力することができる。
上述したとおり、本実施形態によれば、撮像装置10は、直列に接続された複数の画像処理ブロック100,200,300,400を備えている。また、画像処理ブロック100,200,300,400は、撮像素子2から出力された画像信号における全ての領域のうち、一部の領域のBayerデータの画像処理を行い、先段から受信したデータと、自装置が画像処理を行ったデータとを後段に出力する。これにより、画像処理ブロック100,200,300,400を直列に接続した場合においても、複数の画像処理ブロック100,200,300,400で画像処理を分散して行うことができる。すなわち、複数のインタフェースを備えた専用の撮像素子を用いることなく、また、撮像素子2の出力を一旦受ける回路を用いることなく、複数の画像処理ブロック100,200,300,400で画像処理を分散して行うことができる。従って、装置を小型化しつつ、複数の画像処理ユニットで画像処理を分散して行うことができる。また、1つの画像処理ブロックでは画像処理を行うことができないサイズのBayerデータを、より容易に複数の画像処理ブロック100,200,300,400で並列にて画像処理を行い、モニタ5に表示させることができる。
なお、本実施形態によれば、複数のインタフェースを備えた専用の撮像素子と比較して、撮像素子の開発期間を短縮することができ、なおかつ、価格を安価にすることができる。また、本実施形態によれば、撮像素子の出力を一旦受ける回路は、高速信号線が集中するが、撮像素子の出力を一旦受ける回路が、不要となるため、設計の難易度も高くならず、撮像素子の開発期間を短縮できる。
また、上述した例では、Bayerデータを4分割し、4つの画像処理ブロック100,200,300,400を用いて4並列にて画像処理を行っているが、これに限らず、画像処理ブロックの段数を増減させ、4並列以外の並列数にて画像処理を行うことも容易に行うことができる。すなわち、必要な処理能力に応じて、画像処理ブロックの数(段数)を容易に増やすことができる。
次に、画像データからBayerデータと処理済みデータとを取り出す方法について説明する。図9は、本実施形態における画像データの各ラインに含まれるデータと、VSYNCと、HSYNCとの関係例を示した概略図である。VSYNCは、垂直方向のデータの開始を示している。HSYNCは、水平方向のデータの開始を示している。Lineは、画像データの行を示している。Bayerは、Bayerデータを示している。Videoは、処理済みデータを示している。図示する例では、画像データの0〜2ライン目には、Bayerデータのみが含まれており、画像データ3の3〜5ライン目には、Bayerデータと処理済みデータとが含まれている。
図10は、本実施形態における画像データからBayerデータを取り出す回路の例を示したブロック図である。図示するように、VSYNCと、HSYNCと、CLKと、BHSTRxと、BHENDxと、BVSTRxと、BVENDxとを用いることで、画像データからBayerデータを抽出することができる。図11は、本実施形態における画像データから処理済みデータを取り出す回路の例を示したブロック図である。図示するように、VSYNCと、HSYNCと、CLKと、VHSTRxと、VHENDxと、VVSTRxと、VVENDxとを用いることで、画像データから処理済みデータを抽出することができる。
なお、これまでの説明では、Bayerデータを縦短冊状に分割して並列にて画像処理を行っているが、これに限らず、横短冊状に分割してもよく、縦横両方に分割してもよい。図12は、本実施形態において、縦横両方に4分割した場合での画像処理ブロック100,200,300,400が出力する画像データの概要を示した概略図である。
図12(A)は、画像処理ブロック100が出力する画像データを示している。図12(B)は、画像処理ブロック200が出力する画像データを示している。図12(C)は、画像処理ブロック300が出力する画像データを示している。図12(D)は、画像処理ブロック400が出力する画像データを示している。画像処理ブロック400が出力する画像データは、そのままモニタ5に入力されて表示される。縦横両方に分割する方法は、例えば、画像処理ブロック100,200,300,400の制約によって縦短冊状で分割処理出来ない場合や、分割記録したデータを単独でモニタ5に表示したい場合等のときに有効である。
なお、縦短冊状に分割したときは、Bayerデータと処理済みデータとを縦方向にずらして画像データとして出力していたが、この例では、Bayerデータと処理済みデータとを縦方向にずらすと、他の処理領域のデータを潰してしまうため、フレーム単位でずらす必要がある。図示する例では、画像処理ブロック100,200,300は、処理済みデータと、1フレーム前の処理で入力されたBayerデータとを同時に出力している。
また、画像処理方法によっては、直後のフレームで処理済みデータを出力することが困難な場合がある。例えば、1フレーム全てのデータを受けてから処理を始める必要が有る場合等では、直後に処理済みデータを生成することができない。この場合は、2フレーム前の入力データから生成した処理済みデータと、現在の入力フレームのBayerデータとを同時に出力する。すなわち、処理済みデータは2フレーム遅延となる。
なお、図7に示したように、縦短冊状に分割したときに、各画像処理ブロック100,200,300,400の画像処理に時間がかかる場合には、縦にずらすことができるため、フレーム単位ではなくライン単位で遅延量を調整でき、表示までのレイテンシ(遅延時間)を最低限に抑えることができる。
次に、画像処理ブロック100,200,300,400が、画像処理を行う処理領域1〜4を設定する初期化手順について説明する。図13は、本実施形態における画像処理ブロック100,200,300,400の初期化処理手順を示したフローチャートである。この初期化処理手順は、予め画像処理の分担が決まっている場合での処理手順である。なお、初段の画像処理ブロック100をマスター側とし、2段目以降の画像処理ブロック200,300,400をスレーブ側とする。
図13(A)は、マスター側の画像処理ブロック100の初期化処理手順を示したフローチャートである。
(ステップS101)データ領域設定部104は、Bayerデータの出力領域を設定する。その後、ステップS102の処理に進む。
(ステップS102)データ領域設定部104は、画像処理を行う処理領域を設定する。その後、ステップS103の処理に進む。
(ステップS103)データ領域設定部104は、Video出力領域(処理済みデータを出力するタイミング)を設定する。その後、ステップS104の処理に進む。
(ステップS104)データ領域設定部104は、Video出力乗せ換え領域(処理済みデータを出力する領域)を設定する。その後、処理を終了する。
(ステップS101)データ領域設定部104は、Bayerデータの出力領域を設定する。その後、ステップS102の処理に進む。
(ステップS102)データ領域設定部104は、画像処理を行う処理領域を設定する。その後、ステップS103の処理に進む。
(ステップS103)データ領域設定部104は、Video出力領域(処理済みデータを出力するタイミング)を設定する。その後、ステップS104の処理に進む。
(ステップS104)データ領域設定部104は、Video出力乗せ換え領域(処理済みデータを出力する領域)を設定する。その後、処理を終了する。
図13(B)は、スレーブ側の画像処理ブロック200,300,400の初期化処理手順を示したフローチャートである。
(ステップS201)データ領域設定部204,304,404は、Bayerデータの取り込み領域を設定する。その後、ステップS202の処理に進む。
(ステップS202)データ領域設定部204,304,404は、画像処理を行う処理領域を設定する。その後、ステップS203の処理に進む。
(ステップS203)データ領域設定部204,304,404は、Video出力領域(処理済みデータを出力するタイミング)を設定する。その後、ステップS104の処理に進む。
(ステップS204)データ領域設定部204,304,404は、Video出力乗せ換え領域(処理済みデータを出力する領域)を設定する。その後、処理を終了する。
(ステップS201)データ領域設定部204,304,404は、Bayerデータの取り込み領域を設定する。その後、ステップS202の処理に進む。
(ステップS202)データ領域設定部204,304,404は、画像処理を行う処理領域を設定する。その後、ステップS203の処理に進む。
(ステップS203)データ領域設定部204,304,404は、Video出力領域(処理済みデータを出力するタイミング)を設定する。その後、ステップS104の処理に進む。
(ステップS204)データ領域設定部204,304,404は、Video出力乗せ換え領域(処理済みデータを出力する領域)を設定する。その後、処理を終了する。
次に、画像処理ブロック100,200,300,400が、設定パラメータを変更する設定パラメータ変更手順について説明する。なお、設定パラメータは、画像処理ブロック100,200,300,400に設定するBayerデータの出力領域またはBayerデータの取り込み領域と、画像処理を行う処理領域と、Video出力領域と、Video出力乗せ換え領域とである。
図14は、本実施形態における画像処理ブロック100,200,300,400の設定パラメータ変更手順を示したフローチャートである。図14(A)は、マスター側の画像処理ブロック100のパラメータの変更手順を示したフローチャートである。
(ステップS301)データ領域設定部104は、設定パラメータを算出する。その後、ステップS302の処理に進む。
(ステップS301)データ領域設定部104は、設定パラメータを算出する。その後、ステップS302の処理に進む。
(ステップS302)CPU114は、データ領域設定部104が算出した設定パラメータを、通信部115を介してCPU間通信にて画像処理ブロック200,300,400に対して送信する。その後、ステップS303の処理に進む。
(ステップS303)CPU114は、ステップS302の処理で送信した設定パラメータの反映準備が完了したことを示す反映準備完了メッセージが、画像処理ブロック200,300,400の全てから受信するまで待機する。画像処理ブロック200,300,400の全てから反映準備完了メッセージを受信した場合、ステップS304の処理に進む。
(ステップS303)CPU114は、ステップS302の処理で送信した設定パラメータの反映準備が完了したことを示す反映準備完了メッセージが、画像処理ブロック200,300,400の全てから受信するまで待機する。画像処理ブロック200,300,400の全てから反映準備完了メッセージを受信した場合、ステップS304の処理に進む。
(ステップS304)CPU114は、ステップS301で算出した設定パラメータの反映タイミングまで待機する。設定パラメータの反映タイミングになった場合、ステップS305の処理に進む。なお、設定パラメータの反映タイミングとしては、例えば、1フレームのBayerデータの画像処理が完了したタイミングである。
(ステップS305)CPU114は、設定パラメータの反映を開始する指示を示す反映指示メッセージを、通信部115を介してCPU間通信にて画像処理ブロック200,300,400に対して送信する。その後、ステップS306の処理に進む。
(ステップS305)CPU114は、設定パラメータの反映を開始する指示を示す反映指示メッセージを、通信部115を介してCPU間通信にて画像処理ブロック200,300,400に対して送信する。その後、ステップS306の処理に進む。
(ステップS306)データ領域設定部104は、ステップS301の処理で算出した設定パラメータを反映する。なお、設定パラメータの反映手順は、図13(A)に示した初期化処理手順と同様である。その後、処理を終了する。
図14(B)は、スレーブ側の画像処理ブロック200,300,400のパラメータの変更手順を示したフローチャートである。
(ステップS401)CPU214,314,414は、画像処理ブロック100から送信された設定パラメータを、通信部215,315,415を介してCPU間通信にて受信する。その後、ステップS303の処理に進む。
(ステップS402)CPU214,314,414は、ステップS401の処理で受信した設定パラメータの反映準備を行う。その後、ステップS403の処理に進む。
(ステップS401)CPU214,314,414は、画像処理ブロック100から送信された設定パラメータを、通信部215,315,415を介してCPU間通信にて受信する。その後、ステップS303の処理に進む。
(ステップS402)CPU214,314,414は、ステップS401の処理で受信した設定パラメータの反映準備を行う。その後、ステップS403の処理に進む。
(ステップS403)CPU214,314,414は、設定パラメータの反映準備が完了したことを示す反映準備完了メッセージを、通信部215,315,415を介して画像処理ブロック100に対して送信する。その後、ステップS404の処理に進む。
(ステップS404)CPU214,314,414は、画像処理ブロック100から反映指示メッセージを受信するまで待機する。画像処理ブロック100から反映指示メッセージを受信した場合、ステップS405の処理に進む。
(ステップS404)CPU214,314,414は、画像処理ブロック100から反映指示メッセージを受信するまで待機する。画像処理ブロック100から反映指示メッセージを受信した場合、ステップS405の処理に進む。
(ステップS405)データ領域設定部204,304,404は、ステップS401の処理で受信した設定パラメータを反映する。なお、設定パラメータの反映手順は、図13(B)に示した初期化処理手順と同様である。その後、処理を終了する。
上述したとおり、設定パラメータを変更する場合、マスター側の画像処理ブロック100が設定パラメータを算出し、算出した設定パラメータをスレーブ側の画像処理ブロック200,300,400に対してシリアル通信によって送信する。なお、画像処理ブロック100は、設定パラメータを、画像処理ブロック200,300,400に対して順に送信してもよく、画像処理ブロック200,300,400全てに対して一斉に送信にしてもよい。
また、スレーブ側の画像処理ブロック200,300,400は、設定パラメータを受信した場合、設定パラメータの反映準備を行い、反映準備完了メッセージを画像処理ブロック100に対して送信する。画像処理ブロック200,300,400は、反映指示メッセージをシリアル通信にて送信してもよく、各画像処理ブロック100,200,300,400に接続した専用のオープンドレインの信号ライン(全ての準備が整わないとHighとならない)を用いてもよい。
また、マスター側の画像処理ブロック100は、全ての画像処理ブロック200,300,400の反映準備が完了したことを確認した場合、反映タイミングであるか否か確認する。例えば、画像データ送信部113が出力する画像データのライン数に基づいて、新たな処理を開始するタイミングであるか確認し、新たな処理を開始するタイミングの場合、反映タイミングと判定する。
撮像素子2からBayerデータが入力された直後は、新しいフレームの処理を開始するタイミングのため、各画像処理ブロック100,200,300,400の応答や通信の遅延により各画像処理ブロック100,200,300,400での反映タイミングが乱れる可能性がある。そこで、本実施形態では、撮像素子2からBayerデータが入力されたタイミングの前後の所定の期間(予め定めた期間)以外のタイミングを待ち、画像処理ブロック100は、その期間で画像処理ブロック200,300,400に対して反映指示メッセージを送信する。なお、画像処理ブロック100は、反映指示メッセージをシリアル通信にて送信してもよく、各画像処理ブロック100,200,300,400に接続した専用の信号ラインの信号レベルを変化させて送信してもよい。
これにより、画像処理ブロック200,300,400は、反映指示メッセージを受信した場合、次のフレームの処理開始時に設定パラメータを反映させて画像処理を行う。また、画像処理ブロック100も、反映指示メッセージを送信した場合、次のフレームの処理開始時に設定パラメータを反映させて画像処理を行う。
次に、モニタ5に対して画像データを出力する方法について説明する。最後段の画像処理ブロック400からモニタ5に対する画像データの出力は、モニタ5のインタフェースに合わせた信号とする必要がある。しかしながら、画像処理ブロック100,200,300,400間での画像データの送受信においては、必ずしも標準的なVideo信号である必要はなく、モニタ5に対して画像データを出力するタイミングとモニタ5のインタフェースの入力タイミングとが、略一致できていればよい。
例えば、画像処理ブロック100,200,300,400間での画像データの送受信では、独自のシリアル通信や、撮像素子2のインタフェースで利用されているLVDSや、SLVSや、MIPI等の信号を使ってもよい。これにより、撮像素子2を接続するインタフェースである撮像入力部101をデータ入力部と兼用することができ、回路の共有化により回路規模を削減することができる。但し、この場合、完全にモニタ5の表示フォーマットに一致した出力が出来ないため、最後段の画像処理ブロック400にデータ転送効率のムラを吸収するバッファを設け、連続データとして出力するように構成する。
図15は、本実施形態において、撮像素子2の出力フォーマットとモニタ5の表示フォーマットとが一致していない場合、最後段の画像処理ブロック400に設けるバッファの構成を示したブロック図である。図示する例では、バッファ420は、ラインカウンタ4201,4202と、セレクタ4203,4204と、ラインメモリ4205,4206とを備えている。なお、バッファ420は、画像データ送信部413とモニタ5との間に構成される。
セレクタ4203は、画像データ送信部413が出力した画像データを、1ライン毎に、ラインメモリ4205とラインメモリ4206とに切り替えて記録させる。また、セレクタ4204は、ラインメモリ4205とラインメモリ4206とが記録している画像データを、モニタ5の表示フォーマットに合わせたタイミングで、モニタ5に対して出力する。
このように、バッファ420は、モニタ5に対して画像データを出力する直前に、不連続な画像データを一旦ラインメモリ4205,4206に記録させ、転送ムラの分、遅延させて画像データを出力することにより、連続した画像データを生成して出力することができる。例えば、バッファ420を設けることで、より多くのBayerデータを送信したい場合、初段から最後段までの画像処理ブロック100,200,300,400間の画像データの通信データレートを、モニタ5の表示データレートよりも速くすることができる。
次に、各画像処理ブロック100,200,300,400の記録部109,209,309,409が、記録メディアに記録させた圧縮データに基づいて、画像を再生する方法について説明する。上述したとおり、各画像処理ブロック100,200,300,400は、画像処理を行った処理済みデータを圧縮データとして記録している。なお、圧縮データは複数に分割(本実施形態では4分割)されて、各画像処理ブロック100,200,300,400に記録されている。そのため、1つの画像データとして復元してモニタ5に表示させるために、各画像処理ブロック100,200,300,400は、画像データを復元するために必要なファイル名や、再生する表示領域情報などを付加データとして圧縮データと一緒に記録させる。
また、画像処理ブロック100,200,300は、画像処理時には、処理対象のBayerデータを後段の画像処理ブロック200,300,400に対して送信していたが、再生時にはBayerデータは必要ないため、処理済みデータのみを後段の画像処理ブロック200,300,400に対して送信する。本実施形態では、初段の画像処理ブロック100がマスターとして動作し、スレーブ側の画像処理ブロック200,300,400に再生の開始を指示する。
以下、画像データの再生時の処理手順について説明する。初めに、画像処理ブロック100は、操作部4が入力を受け付けた指示に応じて、再生する処理済みデータを読み込む。このとき、画像処理ブロック100は、付加データに基づいて、対応する各画像処理ブロック200,300,400が記録している処理済みデータのファイル名を読み出し、各画像処理ブロック200,300,400に対して、シリアル通信で当該ファイル名の処理済みデータの読み込み開始を指示する。このとき、対応する処理済みデータが削除されている場合や壊れている場合は、ユーザーにその情報を通知(例えばモニタ5や、図示せぬ操作パネルにメッセージを出力)する。
続いて、各画像処理ブロック100,200,300,400で画像データの再生準備ができた場合、初段の画像処理ブロック100は、データ領域設定部104が指定した領域に処理済みデータを配置した画像データを2段目の画像処理ブロック200に対して出力する。続いて、2段目の画像処理ブロック200は、初段の画像処理ブロック100から入力された画像データに対して、データ領域設定部204が指定した領域に処理済みデータを配置し、3段目の画像処理ブロック300に対して出力する。
続いて3段目の画像処理ブロック300は、2段目の画像処理ブロック200から入力された画像データに対して、データ領域設定部304が指定した領域に処理済みデータを配置し、4段目の画像処理ブロック400に対して出力する。続いて4段目の画像処理ブロック400は、3段目の画像処理ブロック300から入力された画像データに対して、データ領域設定部404が指定した領域に処理済みデータを配置し、モニタ5に対して出力する。これにより、各画像処理ブロック100,200,300,400が分散して記録している処理済みデータに基づいて、1枚の画像データをモニタ5に表示させることができる。
なお、スロー再生やコマ送り、早送り、巻き戻し、チャプタージャンプ等のトリックプレイは、例えば、映像表示(画像データ)のVSYNC直後に、何フレーム後にタイムコード幾つのデータを出力するという指示をシリアル通信で送信してもよいし、画像データ出力の所定の位置、例えばVSYNC直後などに、処理変更の指示と、反映タイミング情報を入れ込み、各画像処理ブロック100,200,300,400でそれを読んで処理を変更してもよい。これにより、同期した再生やトリックプレイを行うことができる。
次に、画像処理に周辺画像が必要な場合について説明する。上述した例では、画像処理ブロック100,200,300,400は、周辺画像が必要のない画像処理を行う例を用いて説明したが、これに限らず、周辺画像が必要な画像処理を行うようにしてもよい。例えば、Bayerデータは通常12bit程度であり、モニタ5の表示フォーマットは、RGB各8bitの24bitである。この場合、Bayerデータを詰めれば、モニタ5の表示フォーマットでの1画素で、Bayerデータの2画素のデータを送ることができる。すなわち、モニタ5の表示フォーマット上では、Bayerデータは横に半分の領域に纏めて出力できる。
このBayerデータをモニタ5の表示フォーマット領域の右側に詰めて送ることで、より広い領域を後段に送ることができる上に、モニタ5の表示フォーマット領域の左側から順に処理結果を載せ替えて出力しても、必要なBayerデータを書き換えずに出力できる。
図16は、本実施形態において、画像処理に周辺画像が必要な場合での画像処理ブロック100,200,300,400が出力する画像データの概要を示した概略図である。図16(A)は、画像処理ブロック100が出力する画像データを示している。図16(B)は、画像処理ブロック200が出力する画像データを示している。図16(C)は、画像処理ブロック300が出力する画像データを示している。図16(D)は、画像処理ブロック400が出力する画像データを示している。画像処理ブロック400が出力する画像データは、そのままモニタ5に入力されて表示される。
以下、縦短冊状に4分割しており、画像処理には左右の余分画素として、左右50画素余分にBayerデータが必要で、撮像素子2からは画像処理用の余分領域として、上下左右各8画素余分に入力される場合について説明する。なお、余分画素を必用とする理由は、多くの画像処理が注目画素の周囲の画素データを利用して処理を行うためである。この場合において、左から順次画像処理を行う場合は、図16(A)に示すように、画像処理ブロック100は、処理領域2〜4のBayerデータを右側に詰めて送信し、処理領域1の処理済みデータを左側に配置して送信する。
また、画像処理ブロック200は、図16(B)に示すように、処理領域3,4のBayerデータを右側に詰めて送信し、処理領域1,2の処理済みデータを左側に配置して送信する。また、画像処理ブロック300は、図16(C)に示すように、処理領域4のBayerデータを右側に詰めて送信し、処理領域1〜3の処理済みデータを左側に配置して送信する。また、画像処理ブロック400は、図16(D)に示すように、処理領域1〜4の処理済みデータを図7に示した例と同様に出力する。
以下、画像データの横幅が4N画素であり、Bayerデータをその領域の右詰めで出力する場合の具体例について説明する。なお、通常は水平ブランキング期間が有るので、更に右側にデータを詰めることができるが、ここでは説明を簡単にするため、水平ブランキング期間を使用しないこととして説明する。
Bayerデータを右に詰めた場合、Bayerデータの水平方向0画素目は、画像データの2N画素目の位置に出力される。但し、実際に必要なBayerデータは、処理領域2以降で用いるBayerデータであるため、撮像素子2から入力されるBayerデータのうち、水平方向(N−50)画素目から(4N−1)画素目のデータである。よって、画像処理ブロック100は、撮像素子2から入力されるBayerデータのうち、水平方向(N−50)画素目から(4N−1)画素目のデータを出力する。
また、画像処理ブロック100がBayerデータを出力する位置は、画像データ上の[2N+(N−50)/2]画素目から[2N+(4N−1)/2]画素目迄であり、処理済みデータを0画素目から(N−1)画素目迄に出力する。なお、0.5画素目とは、画像データ上の1画素にBayerデータ2画素分のデータを出力できるため、Bayerデータ2画素のうち右側に割り当てられた位置を示す。
また、画像処理ブロック200は、画像処理ブロック100から入力された画像データ上の[2N+(N−50)/2]画素目から[2N+(2N−1+50)/2]画素目迄のBayerデータを取り込み、処理済みデータをN画素目から2N−1画素目迄に出力する。同様に計算して、画像処理ブロック300は、[2N+(2N−50)/2]画素目から[2N+(3N−1+50)/2]画素目迄のBayerデータを取り込み、処理済みデータを2N画素目から3N−1画素目迄に出力する。また、画像処理ブロック400は、[2N+(3N−50)/2]画素目から[2N+(4N−1)/2]画素目迄のBayerデータを取り込み、処理済みデータを3N画素目から4N−1画素目迄に出力する。
なお、撮像素子2が、4N−1画素目よりも右側に画像処理に利用可能なBayerデータを出力する場合は、そのBayerデータも利用して画像処理を行ってもよい。このときは、この追加の画素の分Bayerデータの出力位置を左側にずらして計算すればよい。また、垂直方向も、表示の垂直ブランキングの範囲で、画像処理用に広げてBayerデータを出力してもよい。また、上述した例は、縦短冊状の処理領域1〜4のうち左側から順に画像処理を行うためBayerデータを右側に詰めているが、縦短冊状の処理領域1〜4のうち右側から順に画像処理を行う場合にはBayerデータを左側に詰めて出力すればよい。
なお、上述した例では、24bitの画像データに12bitのBayerデータを詰める場合での例を用いて説明したが、これに限らない。例えば、16bitの画像データに10bitのBayerデータを詰める場合は、画像データ上の5画素中に8画素のBayerデータを入れ込むことができる。この場合、Bayerデータを8画素単位で計算し、8画素単位の基準位置からのオフセット量を計算すればよい。
図17は、本実施形態において、16bitの画像データに12bitのBayerデータを詰める場合の画像データとBayerデータとの位置関係を示した概略図である。図示する例では、画像データの0画素目から4画素目まで示されており、各画素はb0からb15の16bitで示されている。また、画像データの0画素目には、Bayerデータの0画素目の10bitと1画素目の6bitとが含まれている。また、画像データの1画素目には、Bayerデータの1画素目の4bitと、Bayerデータの2画素目の10bitと、Bayerデータの3画素目の2bitとが含まれている。画像データの2画素目から4画素目に含まれているBayerデータは、図示するとおりである。
このように、画像データの1画素のbit数とBayerデータの1画素のbit数が異なる場合においても、Bayerデータの1画素のbit数よりも画像データの1画素のbit数が大きい場合には、Bayerデータを詰めて出力することができる。
また、上述した例では、縦短冊状の処理領域1〜4のうち左側から順に画像処理を行う例について説明したが、これに限らず、どのような順に画像処理を行ってもよい。この場合、Bayerデータは、各処理領域内にて詰めて出力する。
図18は、本実施形態において、処理領域2、処理領域3、処理領域1、処理領域4の順に画像処理を行う場合での画像処理ブロック100,200,300,400が出力する画像データの概要を示した概略図である。この場合、初段の画像処理ブロック100は、処理領域2の画像処理を行う。また、2段目の画像処理ブロック200は、処理領域3の画像処理を行う。また、3段目の画像処理ブロック300は、処理領域1の画像処理を行う。また、最後段の画像処理ブロック400は、処理領域4の画像処理を行う。
処理領域1の画像処理を行うには、−8画素目から(N+49)画素目迄のBayerデータが必要であり、処理領域2の画像処理を行うには、(N−50)画素目から(2N+49)画素目迄のBayerデータが必要であり、処理領域3の画像処理を行うには、(2N−50)画素目から(3N+49)画素目迄のBayerデータが必要であり、処理領域4の画像処理を行うには、(3N−50)画素目から(4N−1+8)画素目迄のBayerデータが必要であるとする。
図18(A)は、画像処理ブロック100が出力する画像データを示している。画像処理ブロック100は、処理領域1の画像処理に必要なBayerデータを処理領域1内に左側から詰めて出力する。また、画像処理ブロック100は、処理領域2の処理済みデータを、処理領域2に出力する。また、画像処理ブロック100は、処理領域3の画像処理に必要なBayerデータを処理領域3内に左側から詰めて出力する。また、画像処理ブロック100は、処理領域4の画像処理に必要なBayerデータを処理領域4内に左側から詰めて出力する。
図18(B)は、画像処理ブロック200が出力する画像データを示している。画像処理ブロック200は、処理領域3のBayerデータを取り込み、処理済みデータを処理領域3に出力する。また、画像処理ブロック200は、処理領域1,3,4については、画像処理ブロック100から入力された画像データをそのまま出力する。
図18(C)は、画像処理ブロック300が出力する画像データを示している。画像処理ブロック300は、処理領域1のBayerデータを取り込み、処理済みデータを処理領域1に出力する。また、画像処理ブロック300は、処理領域2〜4については、画像処理ブロック200から入力された画像データをそのまま出力する。
図18(D)は、画像処理ブロック400が出力する画像データを示している。画像処理ブロック400は、処理領域4のBayerデータを取り込み、処理済みデータを処理領域4に出力する。また、画像処理ブロック400は、処理領域1〜3については、画像処理ブロック300から入力された画像データをそのまま出力する。
このように、処理領域1〜4の画像処理で必要なBayerデータを、当該処理領域1〜4内のみに詰めて出力する場合、画像処理の処理順序を変更しやすいというメリットがある。なお、図示する例では、水平方向に余裕が有り、右側を余らせてBayerデータを送っているが、垂直方向により広い範囲を取り込んで処理をしたい場合は、この余り部分も利用し、垂直方向にも詰めてBayerデータを出力してもよい。
図19は、本実施形態において、Bayerデータを垂直方向に詰めた場合の画像データとBayerデータとの位置関係を示した概略図である。図示する例では、画像データの垂直方向のラインが示されており、各ラインにはBayerデータが詰めて配置されている。例えば、画像データの上から1行目(一番上)のラインには、Bayerデータの1ライン目と、2ライン目の一部が詰めて配置されている。また、画像データの上から2行目のラインには、Bayerデータの2ライン目の一部と3ライン目の一部が詰めて配置されている。その他のラインに詰めて配置されているBayerデータについては図示するとおりである。このように、Bayerデータを、画像データの垂直方向に詰めて出力することができる。なお、画像データの垂直方向に詰めたBayerデータは、例えば、図20に示した回路を用いて1ライン毎に分離することができる。図20は、本実施形態において、画像データの垂直方向に詰めたBayerデータを、1ライン毎に分離するための回路を示したブロック図である。
次に、画像データのうち一部分の画像を子画面表示する場合について説明する。これは、例えば画像データのうち左端の画像の一部をモニタ5の中央部にウィンドウを開いて拡大表示させたい場合に有用である。Bayerデータが左端の領域である処理領域1内に有る場合、処理領域1の画像処理を担当する画像処理ブロック100,200,300,400で拡大処理して表示する方法が効率的である。本実施形態において撮像素子2が出力したBayerデータの画像処理を行っている最中では、各画像処理ブロック100,200,300,400は担当領域の画像処理を行う。この画像処理結果を利用して拡大/縮小処理をすることで、効率的に拡大/縮小画像を得ることができる。
しかしながら、この拡大/縮小画像の表示位置に後段で利用するBayerデータが存在する場合、Bayerデータが上書きされるため後段の画像処理で必要なBayerデータを送ることができなくなってしまう。そこで、このように後段で利用するBayerデータが上書きされてしまう場合、上書きされるBayerデータを用いた画像処理を行った後に、拡大/縮小画像に用いる処理領域の画像処理を行うように処理の順番を入れ替える。
図21は、本実施形態において、処理領域1に含まれる画像と、処理領域4に含まれる画像とを拡大表示する場合での画像処理ブロック100,200,300,400が出力する画像データの概要を示した概略図である。図示する例では、処理領域1に含まれる画像を処理領域1,2上に子画面表示し、処理領域4に含まれる画像を処理領域3,4上に子画面表示する例を示している。
この場合、処理領域2の画像処理を行う前に処理領域1の画像処理を行うと、処理領域2の画像処理に用いるBayerデータが上書きされてしまう。そのため、処理領域2の画像処理は、処理領域1の画像処理よりも先に行う。また、処理領域3の画像処理を行う前に処理領域4の画像処理を行うと、処理領域3の画像処理に用いるBayerデータが上書きされてしまう。そのため、処理領域3の画像処理は、処理領域4の画像処理よりも先に行う。従って、図示する例では、処理領域2、処理領域3、処理領域1、処理領域4の順に画像処理を行っている。
図21(A)は、画像処理ブロック100が出力する画像データを示している。画像処理ブロック100は、処理領域1の画像処理に必要なBayerデータを処理領域1内に左側から詰めて出力する。また、画像処理ブロック100は、処理領域2の処理済みデータを、処理領域2に出力する。また、画像処理ブロック100は、処理領域3の画像処理に必要なBayerデータを処理領域3内に左側から詰めて出力する。また、画像処理ブロック100は、処理領域4の画像処理に必要なBayerデータを処理領域4内に左側から詰めて出力する。
図21(B)は、画像処理ブロック200が出力する画像データを示している。画像処理ブロック200は、処理領域3のBayerデータを取り込み、処理済みデータを処理領域3に出力する。また、画像処理ブロック200は、処理領域1,3,4については、画像処理ブロック100から入力された画像データをそのまま出力する。
図21(C)は、画像処理ブロック300が出力する画像データを示している。画像処理ブロック300は、処理領域1のBayerデータを取り込み、処理済みデータを処理領域1に出力する。また、画像処理ブロック300は、処理領域2〜4については、画像処理ブロック200から入力された画像データをそのまま出力する。また、画像処理ブロック300は、処理領域1に含まれる一部の画像を拡大して、処理領域1,2上に子画面表示されるように、処理領域1,2の所定領域を子画面画像で上書きして出力する。
図21(D)は、画像処理ブロック400が出力する画像データを示している。画像処理ブロック400は、処理領域4のBayerデータを取り込み、処理済みデータを処理領域4に出力する。また、画像処理ブロック400は、処理領域1〜3については、画像処理ブロック300から入力された画像データをそのまま出力する。また、画像処理ブロック300は、処理領域4に含まれる一部の画像を拡大して、処理領域3,4上に子画面表示されるように、処理領域3,4の所定領域を子画面画像で上書きして出力する。
このように、処理領域1〜4の画像処理順を変更することで、画像処理に用いるBayerデータを上書きせず、効率的に拡大/縮小画像を子画面表示することができる。また、画像処理ブロック100,200,300,400は、子画面表示用の画像を生成する際にも通常の処理済みデータを生成できるため、子画面画像を表示しない表示画像用の処理済みデータを各自で記録することができる。すなわち、子画面表示を行う場合においても、全体画像を記録することができる。
次に、画像データのうち一部分の画像を子画面表示する場合での、画像処理の処理順を決定する方法について説明する。図22は、本実施形態において、画像データ中にBayerデータが配置される位置と、そのBayerデータから拡大/縮小画面として表示される位置とを示した概略図である。
画像1301は、入力画像である。図22(A)は、一部の画像を拡大した画像と、全体画像の縮小画像とを子画面表示した例を示した概略図である。図示する例では、処理領域1,2,3上に、処理領域1,2の一部の画像を拡大した画像1302を子画面表示し、処理領域3,4上に、処理領域1〜4の全体画像の縮小画像1303を子画面表示している。
図22(B)は、一部の画像を拡大した画像を子画面表示した例を示した概略図である。図示する例では、処理領域1,2上に、処理領域1,2の一部の画像を拡大した画像1304を子画面表示し、処理領域3,4上に、処理領域3,4の一部の画像を拡大した画像1305を子画面表示している。
図22(C)は、一部の画像を拡大した画像を子画面表示した例を示した概略図である。図示する例では、処理領域1,2上に、処理領域1,2の一部の画像を拡大した画像1306を子画面表示し、処理領域3,4上に、処理領域2,3の一部の画像を拡大した画像1307を子画面表示している。
図22(D)は、一部の画像を拡大した画像を子画面表示した例を示した概略図である。図示する例では、処理領域1,2上に、処理領域2,3の一部の画像を拡大した画像1308を子画面表示し、処理領域3,4上に、処理領域1,2の一部の画像を拡大した画像1309を子画面表示している。
このような表示を行う場合、マスター側の画像処理ブロック100のデータ領域設定部104は、画像処理に必要なBayerデータの取り込み前に、Bayerデータが書き換えられない順番を検索する。検索した結果、解が見つかれば、データ領域設定部104は、その解の通りに順番を入れ替えて処理を行うように設定パラメータを算出する。解が見つからない場合は、データ領域設定部104は、表示位置の変更や、操作者にメッセージを出力し変更を促す等の処理を行う。
次に、データ領域設定部104が画像処理順を検索する際に用いるアルゴリズムの例を説明する。検索時の画像処理の順番が、処理領域1、処理領域2、処理領域3、処理領域4の順番であるときには、左側の処理領域から順に後段のBayerデータに上書きするかを確認し、上書きする場合は上書きされる処理領域をその前に移動し、上書きしなければ、次の処理領域を処理した際に後段のBayerデータを上書きしないかを確認し、上書きするなら、そのBayerデータを前に移動する。以上を繰り返し、最後の領域にたどり着いたら、その順番で処理を行う。
なお、画像処理順を先に移動した場合は、移動したBayerデータを画像処理した時に、後段のBayerデータを上書きするかを確認し、上書きする場合はその画像処理の前に順番を移動する。このとき、以前評価したBayerデータが再度前に移動した場合は、移動の繰り返しになるので、解無しと判定し、ユーザーに修正を要求する、或いは表示の順番を入れ替える処理を行うことで対応する。
図22(A)に示した場合では、処理領域1を基準に処理領域2を見ると、Bayerデータを上書きする。従って、処理領域2の画像処理を処理領域1の画像処理よりも先に行うように設定する。また、処理領域2を基準に処理領域1を見ると、Bayerデータを上書きしない。続いて、処理領域2を基準に処理領域3を見ると、Bayerデータを上書きする。従って、処理領域3の画像処理を処理領域2の画像処理よりも先に行うように設定する。また、処理領域3を基準に処理領域2,1を見るとBayerデータを上書きしない。また、処理領域3を基準に処理領域4を見ると、Bayerデータを上書きする。従って、処理領域4の画像処理を処理領域3の画像処理よりも先に行うように設定する。また、処理領域4を基準に処理領域1〜3を見ると、Bayerデータを上書きしない。また、処理領域3と処理領域1,2および処理領域2と処理領域1との関係は確認済みである。従って、この場合には、データ領域設定部104は、処理領域4、処理領域3、処理領域2、処理領域1の順番で画像処理を行うように処理順を設定する。
同様のアルゴリズムを用いると、図22(B)に示した例では、処理領域2、処理領域1、処理領域3、処理領域4の順番で画像処理を行うように、データ領域設定部104は処理順を設定する。また、図22(C)に示した例では、処理領域4、処理領域3、処理領域2、処理領域1の順番で画像処理を行うように、データ領域設定部104は処理順を設定する。
なお、図22(D)に示した例では、処理領域1を基準に処理領域3を見るとBayerデータを上書きする。よって、処理領域3の処理を処理領域1よりも先に行うように設定する。また、処理領域3を基準に処理領域2を見るとBayerデータを上書きする。よって処理領域2の処理を処理領域3よりも先に行うように設定する。また、処理領域2を基準に処理領域1を見るとBayerデータを上書きする。よって、処理領域1の処理を処理領域2よりも先に行うように設定する。これは、以前基準とした処理領域1の処理順が先になったので矛盾し、画像処理を行うことができる順番が無いことが判明する。この原因は、元画像に対して子画面画像を左右逆に表示させているためである。この場合はユーザーにできないことを知らせ、修正を求めても良いし、あるいは、自動的に右左の子画面を入れ替えて表示を行う等の処理を行など、自動的に修正するようにしてもよい。
次に、画像処理の処理順を入れ替える際の処理手順について説明する。画像処理の処理順を入れ替える場合、順番の切換の瞬間は、各画像処理ブロック100,200,300,400の入力領域と表示領域が異なる。その為、切り替わり時は、Bayerデータの出力位置、取り込み位置を入れ替え、入れ替え後の表示が開始されるタイミングでBayerデータの出力位置、取り込み位置を本来の位置に入れ替える。
図23は、本実施形態において、画像処理の処理順を入れ替える際に、画像処理ブロック100,200,300,400が出力する画像データの概要を示した概略図である。図示する例では、処理領域1、処理領域2、処理領域3、処理領域4の順に画像処理を行っている際に、画像処理順を処理領域2、処理領域1、処理領域3、処理領域4の順に変更している。
図示する例では、画像処理の処理順の切り替わり時に、画像処理ブロック100は、変更後の処理領域2に、処理領域1のBayerデータを出力している。また、処理済みデータの出力が完了した後、処理領域1のBayerデータを本来の位置である処理領域1に入れ替え、処理領域2の処理済みデータを本来の位置である処理領域2に入れ替えている。
なお、今までは、各画像処理ブロック100,200,300,400が画像処理を行う領域を等分する場合で説明していたが、必ずしも等分とする必要は無く、撮像素子2からの入力のフレームレートで画像処理を完了出来れば、それぞれ異なる分割比で処理を行っても良い。例えば、初段の画像処理ブロック100は、操作部4を管理し、設定パラメータの計算をしている上に、撮像素子2からのデータを一旦DRAM106に保存している為、負荷が大きい。そこで、例えば各画像処理ブロック100,200,300,400で必要なDRAM帯域を計算し、その帯域比に応じて画像の分割比を決めても良い。
また、撮像素子2が出力するBayerデータが画像データよりも大きい場合、水平・垂直のブランキング期間を利用してBayerデータを送っても良い。通常、数十ラインのブランキング期間があるので、その程度の差であれば、この領域を用いてBayerデータを送る事が出来る。
なお、Bayerデータが、水平・垂直ブランキング期間を用いても送信することが出来ないくらい大きい場合、Bayerデータをモニタ5の表示フォーマットに応じた解像度に変換してDRAM106に記録させるようにしてもよい。解像度変換は、例えば間引き処理でも良いし、同色画素を用いての補間処理により縮小しても良い。或いは簡易的に3板化して縮小し、Bayerデータに戻す処理をしても良い。或いは、画像送信フォーマットを拡大して送信し、最終段の画像処理ブロック400で、画像フォーマットを変更してデータを送っても良い。
図24は、本実施形態におけるリサイズ部を備えた画像処理ブロック500の構成を示したブロック図である。図示する例では、画像処理ブロック500は、撮像入力部101と、前段処理補正処理部102と、撮像用TG部103と、データ領域設定部104と、3板化画像処理部107と、圧縮伸縮部108と、記録部109と、表示画像出力部110と、送信データ抽出部111と、出力合成部112と、画像データ送信部113と、CPU114と、通信部115と、リサイズ部501とを備えている。
撮像入力部101と、前段処理補正処理部102と、撮像用TG部103と、データ領域設定部104と、3板化画像処理部107と、圧縮伸縮部108と、記録部109と、表示画像出力部110と、送信データ抽出部111と、出力合成部112と、画像データ送信部113と、CPU114と、通信部115と、画像処理ブロック100が備える各部と同様である。リサイズ部501は、前段処理補正処理部102が補正したBayerデータのリサイズを行い、リサイズ後のBayerデータをDRAM106に記録させる。
図25は、本実施形態におけるリサイズ部501の構成を示したブロック図である。HSYNCは水平開始信号である。VSYNCは垂直開始信号である。COL_INは入力色情報である。COL_OUTは色情報(何色から出力を開始するか)である。縮小率は、例えば出力座標の間隔である。この場合、例えば1/2縮小であれば、縮小率として2を設定する。Data_INは入力データである。Data_OUTは縮小したデータである。DEN_OUTは縮小データ有効フラグである。K00〜K11は画素補間する際の、各データの重み係数である。K00〜K11は、HSYNCと、VSYNCと、COL_INと、COL_OUTと、縮小率とから、出力データ毎に求められる。
例えば、HSYNCとVSYNCとを基準に、入力された座標をカウントする。出力する開始座標と、色情報(COL_IN,COL_OUT)から、出力する色と同色の4色の内側に補間位置が有るかを比較し、内側に有れば、各画素から補間座標迄の距離に応じて重み係数を求め、重み付け加算をして、データを出力する。同時に、そのデータが有効である事を示す為のDEN_OUTフラグを立てる。また、このとき、次の補間座標の縮小率を加算して求める。なお、VSYNCの入力で、水平/垂直補間座標の初期化をし、HSYNCの入力で、水平補間座標の初期化と、垂直補間座標の更新(縮小率分座標を加算)を行う。以上を繰り返して、リサイズ後のBayerデータ(縮小画像)を出力する。
上述した画像処理ブロック500を、図1に示した撮像装置10の画像処理ブロック100と入れ替えることで、撮像素子2が出力するBayerデータがモニタ5の表示フォーマットよりも大きい場合においても、Bayerデータの画像処理を行いモニタ5に表示させることができる。
また、図2に示した画像処理ブロック100が備える撮像入力部101を、画像データ受信部203,303,403と同様の回路としてもよい。図26は、本実施形態において、撮像入力部の代わりに画像データ受信部を備えた画像処理ブロックの構成を示したブロック図である。図示する例では、画像処理ブロック600は、前段処理補正処理部102と、撮像用TG部103と、データ領域設定部104と、3板化画像処理部107と、圧縮伸縮部108と、記録部109と、表示画像出力部110と、送信データ抽出部111と、出力合成部112と、画像データ送信部113と、CPU114と、通信部115と、画像データ受信部601とを備えている。
撮像入力部101と、前段処理補正処理部102と、撮像用TG部103と、データ領域設定部104と、3板化画像処理部107と、圧縮伸縮部108と、記録部109と、表示画像出力部110と、送信データ抽出部111と、出力合成部112と、画像データ送信部113と、CPU114と、通信部115と、画像処理ブロック100が備える各部と同様である。画像データ受信部601は、画像データ受信部203,303,403と同様である。図1に示した撮像装置10の画像処理ブロック100を画像処理ブロック600に入れ替えることで、初段の画像処理ブロック600は、撮像入力部とデータ受信部とを共用にした画像データ受信部601を用いて、撮像素子2からのBayerデータの入力を受け付けることができる。
また、上述した例では、モニタ5の入力が1系統である例を用いて説明したが、例えば、モニタ5が高解像度モニタである場合、入力が2系統の場合がある。図27は、本実施形態におけるモニタ5の入力が2系統である場合の撮像装置20の構成を示したブロック図である。図示する例では、撮像装置20は、レンズ1と、撮像素子2と、操作部4と、モニタ5と、画像分割転送部6と、画像処理ブロック100−1,2と、画像処理ブロック400−1,2と、DRAM106−1,2と、DRAM406−1,2とを備えている。
レンズ1と、撮像素子2と、操作部4と、モニタ5とは、撮像装置10が備える各部と同様である。画像処理ブロック100−1,2は、撮像装置10が備える画像処理ブロック100と同様である。画像処理ブロック400−1,2は、撮像装置10が備える画像処理ブロック400と同様である。画像分割転送部6は、入力されたデータを分割して出力する。なお、分割方法は、縦に2分割でも、横に2分割でもどちらでもよい。
図示する例では、撮像素子2が出力したBayerデータは、画像分割転送部6に入力される。また、画像分割転送部6は、撮像素子2から入力されたBayerデータを2つに分割し、一方を画像処理ブロック100−1に入力し、他方を画像処理ブロック100−2に入力する。また、画像処理ブロック100−1と画像処理ブロック400−1は、順にデータが入出力されるように直列に接続されている。また、画像処理ブロック100−2と画像処理ブロック400−2は、順にデータが入出力されるように直列に接続されている。画像処理ブロック400−1,2が出力した画像データはモニタ5に入力される。モニタ5は、入力された画像データに基づいて映像を表示する。
この構成により、撮像素子2が出力したBayerデータを2系統で処理し、モニタ5に表示させることができる。例えば、左右オーバーラップ付きの領域等の画像処理に用いることができる。
以上、この発明の位置実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
なお、上述した実施形態における撮像装置10、20が備える各部の機能全体あるいはその一部は、これらの機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現しても良い。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記録部のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時刻の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時刻プログラムを保持しているものも含んでも良い。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。
1・・・レンズ、2・・・撮像素子、4・・・操作部、5・・・モニタ、6・・・画像分割転送部、10,20・・・撮像装置、100,200,300,400,500,600・・・画像処理ブロック、101・・・撮像入力部、102・・・前段処理補正処理部、103・・・撮像用TG部、104,204,304,404・・・データ領域設定部、107,207,307,407・・・3板化画像処理部、108,208,308,408・・・圧縮伸縮部、109,209,309,409・・・記録部、110,210,310,410・・・表示画像出力部、111・・・送信データ抽出部、112,212,312,412・・・出力合成部、113,213,313,413,601・・・画像データ送信部、114,214,314,414・・・CPU、115,215,315,415・・・通信部、203,303,403・・・画像データ受信部、205,305,405・・・Bayer抽出部、420・・・バッファ、501・・・リサイズ部、4201,4202・・・ラインカウンタ、4203,4204・・・セレクタ、4205,4206・・・ラインメモリ
Claims (7)
- 画像信号を出力する撮像素子と、
直列に接続され、同種の画像処理を行う複数段の画像処理回路と、
を備え、
前記複数段の画像処理回路のうち、初段に前記撮像素子の出力が入力され、
前記複数段の画像処理回路の各々は、前記画像信号の全ての領域のうち、一部の領域の前記画像処理を行い、
前記画像処理が処理済みの領域の画像信号と、前記画像処理が未処理の領域の画像信号と、を後段の前記画像処理回路に出力することで、前記画像信号の全ての領域の前記画像処理を完了する
ことを特徴とする撮像装置。 - 複数段の前記画像処理回路の各々は、前記画像信号のうち、互いに異なる領域毎に前記画像処理を行う
ことを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。 - 前記画像信号の全ての領域のうち、一部の画像を拡大または縮小して、該画像信号の全ての領域に対して、重ねて表示する場合、
前記画像処理回路は、前記一部の画像の表示位置に基づき、前記画像処理を行う領域を変更する
ことを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。 - 前記画像処理回路は、前記一部の画像を拡大または縮小して重ねて表示する領域を含む前記一部の領域における前記画像処理を、他の前記一部の領域の前記画像処理よりも先に行う
ことを特徴とする請求項3に記載の撮像装置。 - 前記画像処理回路の処理量に応じて、前記一部の領域の大きさを変更する
ことを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。 - 前記画像処理回路は、前記画像処理が処理済みの領域が含まれる前記画像信号の次フレームの前記画像信号が入力されたときに、当該画像処理が処理済みの領域の前記画像信号と、前記次フレームの前記画像処理が未処理の領域の前記画像信号とを後段の前記画像処理回路に出力する
ことを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。 - 前記画像処理回路は、それぞれ同一の回路構成の受信部を備え、
初段の前記画像処理回路は、前記受信部で前記撮像素子の出力を受信し、
後段の前記画像処理回路は、前記受信部で前記前段の画像処理回路が出力した、前記画像処理が処理済みの領域の画像信号と前記画像処理が未処理の領域の画像信号とを受信する
ことを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
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