JP2531236B2 - 画像信号処理回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ディジタル式電子スチル・カメラにおける
画像信号処理回路に関する。

〔従来の技術〕

ディジタル式電子スチル・カメラでは、撮像素子の出
力を一旦、バッファ・メモリに格納し、当該バッファ・
メモリの記憶信号を高能率に符号化して圧縮し、主メモ
リに記憶し、必要に応じて再生するという処理方式を採
用している。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来、符号化装置としては、DPCM方式などの種々の符
号化方式を採用するものが知られているが、何れも、再
生時に一旦情報を原信号に復号してから、目的の映像信
号に変換処理している。従って、再生処理のための回路
規模が大型化するという欠点がある。

そこで本発明は、高圧縮率が得られると共に、原信号
に戻すことなく、所望の映像信号を形成できる画像信号
処理回路を提示することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る画像信号処理回路は、X₀,X₁,X₂,X₃の４
色を単位とする成分信号を符号化する画像信号処理回路
であって、Ａ＝X₀＋X₁＋X₂＋X₃、Ｂ＝X₀＋X₁−X₂−X₃、
Ｃ＝X₀−X₁−X₂＋X₃、Ｄ＝X₀−X₁＋X₂−X₃によってA,B,
C,Dを求め、Ａに多くのビットを割り当て、B,C,Dにより
少ないビットを割り当てることを特徴とする。

〔作用〕

上記式によるA,B,C,Dを求めて、上記のビット割り当
てを行うと、１つの画素をより少ないビット数で表現で
き、高圧縮率を達成できる。また、このA,B,C,Dから
は、原信号に戻すことなく輝度及び色差信号を求めるこ
とができ、従って、再生時間を短縮でき、再生回路自体
も簡単化できる。

〔実施例〕

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。

先ず、本実施例の基本原理を説明する。一般に、単板
式固体撮像素子では、高解像度を得るために、第４図に
示すようなモザイク型カラー・フィルタを採用してお
り、最終的には、これらの画素からの信号を加減算する
ことにより、輝度信号Ｙ及び色差信号P,Qを得ることが
できる。尚、第４図で、Cyはシアン、Yeはイエロー、Ｇ
はグリーン、Ｍはマゼンタである。（2i−１）行、（2j
−１）列の画素の輝度Ｙ及び色差P,Qは、次式で与えら
れる。

Ｙ_{2i−1,2j−１} ＝Cy_i,j＋Ｇ_i,j＋Ye_i,j＋Ｍ_i,j Ｐ_{2i−1,2j−１} ＝Cy_i,j＋Ｇ_i,j−（Ye_i,j＋Ｍ_i,j） Ｑ_{2i−1,2j−１} ＝Cy_i,j−Ｇ_i,j−（Ye_i,j−Ｍ_i,j） ……（１） 但し、｛Cy_i,j,G_i,j,Ye_i,j,M_i,j｝は４画素ずつのブロ
ックＨ_i,jを構成する各色情報である。また、（2i−
１）行、2j列の画素の輝度Ｙ及び色差P,Qは、次式で与
えられる。

Ｙ_2i−1,2j ＝Ye_i,j＋Ｍ_i,j＋Cy_i,j＋１＋Ｇ_i,j＋１ Ｐ_2i−1,2j ＝−〔Ye_i,j＋Ｍ_i,j−（Cy_i,j＋１＋Ｇ_i,j＋１）〕 Ｑ_2i−1,2j ＝−〔Ye_i,j−Ｍ_i,j−（Cy_i,j＋１−Ｇ_i,j＋１）〕 ……（２） 従って、一般的には、 Ｙ_2i−1,2j ＝（1/2）〔Ｙ_{2i−1,2j−１}−Ｐ_{2i−1,2j−１} ＋（Ｙ_{2i−1,2j＋１}＋Ｐ_{2i−1,2j＋１}）〕 Ｐ_2i−1,2j ＝（1/2）〔Ｙ_{2i−1,2j−１}＋Ｐ_{2i−1,2j−１} −（Ｙ_{2i−1,2j＋１}＋Ｐ_{2i−1,2j＋１}）〕 Ｑ_2i−1,2j ＝（1/2）〔Ｒ_{2i−1,2j−１}−Ｑ_{2i−1,2j−１} −（Ｒ_{2i−1,2j＋１}＋Ｑ_{2i−1,2j＋１}）〕 ……（３） 但し、 Ｒ_{2i−1,2j−１} ＝Cy_i,j−Ｇ_i,j＋（Ye_i,j−Ｍ_i,j） である。

同様に、2i行、（2i−１）列の画素の輝度及び色差信
号は、次式で与えられる。

Ｙ_2i,2j−１ ＝Ｇ_i,j＋Ｍ_i,j＋Cy_ｉ＋1,j＋Ye_ｉ＋1,j Ｐ_2i,2j−１ ＝−〔Ｇ_i,j＋Ｍ_i,j−（Cy_ｉ＋1,j＋Ye_ｉ＋1,j）〕 Ｑ_2i,2j−１ ＝−〔Ｇ_i,j−Ｍ_i,j−（Cy_ｉ＋1,j−Ye_ｉ＋1,j）〕…
…（４） 従って、 Ｙ_2i,2j−１ ＝（1/2）〔Ｙ_{2i−1,2j−１}−Ｒ_{2i−1,2j−１} ＋（Ｙ_{2i＋1,2j−１}＋Ｒ_{2i＋1,2j−１}）〕 Ｐ_2i,2j−１ ＝（1/2）〔Ｙ_{2i−1,2j−１}＋Ｒ_{2i−1,2j−１} −（Ｙ_{2i＋1,2j−１}＋Ｒ_{2i＋1,2j−１}）〕 Ｑ_2i,2j−１ ＝（1/2）〔Ｒ_{2i＋1,2j−１}−Ｑ_{2i＋1,2j−１} −（Ｐ_{2i＋1,2j−１}＋Ｑ_{2i−1,2j−１}）〕 ……（５） となる。

2i行、2j列の画素の輝度及び色差は、式（４）を導出
したのと同じ考え方で、 Ｙ_2i,2j ＝（1/2）〔Ｙ_2i−1,2j−Ｒ_2i−1,2j ＋（Ｙ_2i＋1,2j＋Ｒ_2i＋1,2j）〕 Ｐ_2i,2j ＝（1/2）〔Ｙ_2i−1,2j＋Ｒ_2i−1,2j −（Ｙ_2i＋1,2j＋Ｒ_2i＋1,2j）〕 Ｑ_2i,2j ＝（1/2）〔Ｐ_2i＋1,2j−Ｑ_2i＋1,2j −（Ｐ_2i＋1,2j＋Ｑ_2i−1,2j）〕 ……（６） となる。但し、 Ｒ_2i−1,2j ＝Cy_i,j＋１−Ｇ_i,j＋１＋（Ye_i,j−Ｍ_i,j） ＝（1/2）〔Ｑ_{2i−1,2j＋１}＋Ｒ_{2i−1,2j＋１} ＋Ｒ_2i−1,2j−Ｑ_2i−1,2j〕 である。

以上の結果、１ブロック毎に、 Ａ_i,j＝Ｙ_{2i−1,2j−１} ＝Cy_i,j＋Ｇ_i,j＋Ye_i,j＋Ｍ_i,j Ｂ_i,j＝Ｐ_{2i−1,2j−１} ＝Cy_i,j＋Ｇ_i,j−（Ye_i,j＋Ｍ_i,j） Ｃ_i,j＝Ｑ_{2i−1,2j−１} ＝Cy_i,j−Ｇ_i,j−（Ye_i,j−Ｍ_i,j） Ｄ_i,j＝Ｒ_{2i−1,2j−１} ＝Cy_i,j−Ｇ_i,j＋（Ye_i,j−Ｍ_i,j） ……（７） という４つの情報Ａ_i,j,B_i,j,C_i,j,D_i,jを憶しておけ
ば、一旦元の情報｛Cy_i,j,G_i,j,Ye_i,j,M_i,j｝に戻すこ
となしに、輝度信号及び色差信号を演算できる。しか
も、Ａ_i,jは和で求められるから電力が大きく、従って
多くのビット数で記憶する必要があるが、他の３つは差
で求められるので、電力が小さく、少ないビット数で記
憶できる。例えば、Ａ_i,jをｎビットで表現し、他のＢ
_i,j,C_i,j,D_i,jをｍ（＜ｎ）ビットで表現するとした場
合には、全てをｎビットで表現する場合に比べ、メモリ
容量は、（ｎ＋3m）/4nで済む。

従って、本実施例のように、４画素ずつを１ブロック
とし、１つのブロックに対して式（７）の情報を記憶し
ておけば、上記した課題は有効に解決できることにな
る。

第３図は電子スチル・カメラにおける画像信号の処理
回路の構成ブロック図を示す。10は第４図のようなモザ
イク色フィルタを持つ撮像素子である。撮像素子10の出
力は、各々８ビットでバッファ・メモリ12に一旦記憶さ
れる。必要に応じてプリニーなどの非線形変換を行って
からA/D変換してもよい。符号化回路14は、詳細は後述
するが、４画素を１ブロックとして、ブロック毎に上記
演算により情報｛Ａ_i,j,B_i,j,C_i,j,D_i,j｝を求め、その
出力符号はメイン・メモリ16に記憶される。再生回路18
はメモリ16から記憶符号を読み出し、上記演算により輝
度及び色差信号を求める。そして、映像信号処理回路20
は、再生回路18からの輝度及び色差信号に対して、γ補
正、色補正、同期信号付加などの周知の処理を行い、映
像信号を出力する。

第１図は符号化回路14の詳細な構成ブロック図を示
す。22,24,26,28は加減算器であり、和出力からは加算
結果を、差出力からは減算結果を出力する。（i,j）ブ
ロックが指定されると、バッファ・メモリ12からはCy
_i,j,G_i,j,Ye_i,j,M_i,jが読み出され、加減算器22〜28に
より、S1,S2,S3,S4にはそれぞれ式（７）のＡ_i,j,B_i,j,
C_i,j,D_i,jが得られる。Ａ_i,jのオーバーフローを避ける
ために、加減算器22〜28での加算は10ビットで行うのが
好ましい。Ａ_i,jには８ビット、Ｂ_i,j,C_i,jには各６ビ
ット、Ｄ_i,jには４ビットを割り当てるために、除算器3
0,32,34,36でS1,S2,S3,S4の信号をそれぞれ、２ビッ
ト、４ビット、４ビット、６ビットだけ右にシフトす
る。データ変換回路38は除算器30,32,34,36の出力を合
成し、１ブロック当たり３バイトの情報を出力する。

第２図は再生回路18の詳細な構成ブロック図を示す。
メイン・メモリ16から読み出された３バイト情報は、デ
コーダ40でＡ_i,j,B_i,j,C_i,j,D_i,jに分離され、乗算器で
それぞれ左シフトされ、10ビット・データに変換され
る。加減算器50にはＡ_i,jとＢ_i,jが入力され、その和出
力と、遅延回路52で１画素分遅延された差出力とは加減
算器54に印加される。加減算器54の和出力及び差出力は
除算器56,58で1/2にされる（即ち、１ビット右にシフト
される）。これにより、信号線60にはＹ_{2i−1,2j−１}、
信号線61にはＹ_2i−1,2j、信号線62には
Ｐ_{2i−1,2j−１}、信号線63にはＰ_2i−1,2jが得られる。
スイッチ64,65を１画素毎にa,b接点で切り換えることに
より、信号線66YにはＹ信号が、信号線66PにはＰ信号が
得られる。

同様に、加減算器68、１画素分の遅延回路69、加減算
器70及び除算器71,72により、信号線73にはＱ
_{2i−1,2j−１}、信号線74にはＱ_2i−1,2j、信号線65には
Ｒ_{2i−1,2j−１}、信号線76にはＲ_2i−1,2jが得られる。
スイッチ77,78を１画素毎にa,b接点で切り換えることに
より、信号線66QにはＱ信号が、信号線66RにはＲ信号が
得られる。

以上の動作の結果、式（１）〜（３）の演算が実行さ
れ、信号線66Y,66P,66Q,66Rには、奇数ラインの１ライ
ン分の信号が順次出力される。

信号線66YのＹ信号と信号線66RのＲ信号を加減算器80
で加減算し、その和出力と、遅延回路81により１水平期
間分遅延された差出力とを加減算器82に印加する。加減
算器82の和出力及び差出力を除算器83,84で1/2にする。
また、信号線66PのＰ信号と信号線66QのＱ信号を加減算
器85で加減算し、その差出力と、遅延回路86により１水
平期間分遅延された和出力とを加減算器87に印加する。
加減算器87の差出力を除算器88で1/2にする。スイッチ9
0のａ接点には信号線66YのＹ信号が印加され、ｂ接点に
は除算器83の出力が印加される。また、スイッチ91のａ
接点には信号線66PのＰ信号が印加され、ｂ接点には除
算器84の出力が印加される。スイッチ92のａ接点には信
号線66QのＱ信号が印加され、ｂ接点には除算器88の出
力が印加される。

インターレース走査のときには、最初の第フィールド
ではスイッチ90,91,92をそのａ接点に接続し、第２フィ
ールドではｂ接点に接続する。こうすることによって、
信号線94Y,94P,94Qにはそれぞれインターレース走査の
Y,P,Q信号が得られる。また、ノンインターレース走査
の場合には、１水平ライン毎にスイッチ90,91,92を切り
換えればよい。

上記実施例では、第４図のモザイク色フィルタを想定
して説明したが、他の配列でも、最終的に式（１）のよ
うな演算で輝度及び色差を得ることができるものであれ
ば、何でもよい。また、本実施例では、ビット割り当て
のために除算器を用いて線形処理を行っているが、テー
ブル変換などを用いて非線形符号化を行ってもよい。更
には、エントロピー・コーディングなどを用いて可変長
符号化して、メイン・メモリ16に記憶するようにしても
よい。

上記式（１）〜（６）の演算は勿論、マイクロコンピ
ュータのプログラム動作によっても実現できる。この場
合でも、メイン・メモリ16の記憶情報を元の情報に戻す
ことなしに、直接、輝度及び色差信号を得ることができ
ることは言うまでもない。

〔発明の効果〕

以上の説明から容易に理解できるように、本発明によ
れば、画像データを高圧縮率で符号化でき、従って、そ
の格納用のメモリの容量が少なくて済む。また、その再
生に際しては、原信号形態に戻すことなく、直接、輝度
及び色差信号に変換できるので、再生に要する時間を短
くでき、再生回路を簡単化できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の符号化回路の構成ブロック図、第２図
は本発明の再生回路の構成ブロック図、第３図は第１図
及び第２図を用いた電子スチル・カメラの構成ブロック
図、第４図はモザイク式色フィルタの構成図である。 10……撮像素子、12……バッファ・メモリ、14……符号
化回路、16……メイン・メモリ、18……再生回路、20…
…映像信号処理回路

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】X₀,X₁,X₂,X₃の４色を単位とする成分信号
   を符号化する画像信号処理回路であって、Ａ＝X₀＋X₁＋
   X₂＋X₃、Ｂ＝X₀＋X₁−X₂−X₃、Ｃ＝X₀−X₁−X₂＋X₃、Ｄ
   ＝X₀−X₁＋X₂−X₃によってA,B,C,Dを求め、Ａに多くの
   ビットを割り当て、B,C,Dにより少ないビットを割り当
   てることを特徴とする画像信号処理回路。