JP2531240B2

JP2531240B2 - 画像信号処理回路

Info

Publication number: JP2531240B2
Application number: JP63118852A
Authority: JP
Inventors: 卓佐々木
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1988-05-16
Filing date: 1988-05-16
Publication date: 1996-09-04
Anticipated expiration: 2011-09-04
Also published as: JPH01288191A

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の画像信号を符号化する画像信
号処理回路であって、Ａ＝X₀＋X₁、Ｂ＝X₂＋X₃、Ｃ＝X₀
−X₁及びＤ＝X₂−X₃によってA,B,C,Dを求め、Ａ及びＢ
に多くのビットを割り当て、Ｃ及びＤにはより少ないビ
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} ＝Gy_i,j＋Ｇ_i,j−（Ye_i,j＋Ｍ_i,j）Ｑ_{2i−1,2j−１} ＝Gy_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。ここで、Ａ_i,j＝Cy_i,j＋Ｇ_i,j Ｂ_i,j＝Ye_i,j＋Ｍ_i,j Ｃ_i,j＝Cy_i,j−Ｇ_i,j Ｄ_i,j＝Ye_i,j−Ｍ_i,j ……（２）とすると、（１）式は次のように変形できる。

Ｙ_{2i−1,2j−１}＝Ａ_i,j＋Ｂ_i,j Ｐ_{2i−1,2j−１}＝Ａ_i,j−Ｂ_i,j Ｑ_{2i−1,2j−１}＝Ｃ_i,j−Ｄ_i,j ……（３）また、（2i−１）行、2j列の画素の輝度Ｙ及び色差P,
Qは、Ｙ_2i−1,2j ＝Ye_i,j＋Ｍ_i,j＋Cy_i,j＋１＋Ｇ_i,j＋１Ｐ_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）〕であるので、Ｙ_2i−1,2j＝Ａ_i,j＋１＋Ｂ_i,j Ｐ_2i−1,2j＝Ａ_i,j＋１−Ｂ_i,j Ｑ_2i−1,2j＝Ｃ_i,j＋１−Ｄ_i,j ……（４）となる。

同様に、2i行、（2j−１）列の画素の輝度及び色差信
号は、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）〕であり、従って、Ｙ_2i,2j−１＝（1/2）〔Ｙ_{2i−1,2j−１}−Ｃ_i,j−Ｄ_i,j ＋（Ｙ_{2i＋1,2j−１}−Ｃ_ｉ＋1,j＋Ｄ_ｉ＋1,j）〕Ｐ_2i,2j−１＝（1/2）〔Ｙ_{2i−1,2j−１}−Ｃ_i,j−Ｄ_i,j −（Ｙ_{2i＋1,2j−１}＋Ｃ_ｉ＋1,j＋Ｄ_ｉ＋1,j）〕Ｑ_2i,2j−１＝（1/2）〔Ｐ_{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（５）を導出
したのと同じ考え方で、Ｙ_2i,2j ＝（1/2）〔Ｙ_2i−1,2j−Ｃ_i,j＋１−Ｄ_i,j ＋（Ｙ_2i＋1,2j＋Ｃ_i,j＋１＋Ｄ_i,j）〕Ｐ_2i,2j ＝（1/2）〔Ｙ_2i−1,2j＋Ｃ_i,j＋１−Ｄ_i,j −（Ｙ_2i＋1,2j＋Ｃ_i,j＋１＋Ｄ_i,j）〕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。

以上をまとめると、（２）式により、１ブロック毎に
Ａ_i,j,B_i,j,C_i,j,D_i,jを記憶しておけば、上記の演算に
より、元の色情報に戻すことなしに直接、所望の輝度及
び色差信号を得ることができる。しかも、Ａ_i,j,B_i,jは
和で表現されるので、多くのビットを割り当てる必要が
あるが、Ｃ_i,j,D_i,jは差で表現されるので、電力が小さ
く、少ないビット数の割り当てで済む。従って、Ａ_i,j,
B_i,jのためには多くの記憶容量を用意し、Ｃ_i,j,D_i,jに
は相対的に少ない記憶容量を用意すればよく、１ブロッ
ク毎にＡ_i,j,B_i,j,C_i,j,D_i,jを計算してメモリの記憶
し、再生時に上記演算を行えばよいことになる。

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。符号化回路12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。（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22,24により上記Ａ_i,j,B_i,j,C_i,j,D_i,jが得られ
る。加減算器22,24は、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。加減算器22の和出力から
Ａ_i,jが出力され、差出力からＣ_i,jが出力され、加減算
器24の和出力からＢ_i,jが出力され、差出力からＤ_i,jが
出力される。Ａ_i,j,B_i,jのオーバーフローを避けるため
に、加減算器22,24は９ビットで演算を行う。30,34は1/
4の除算器、32,36は1/32の除算器である。除算器30,34
はビット・シフトによりＡ_i,j,B_i,jを８ビットにし、除
算器32,36にはＣ_i,j,D_i,jを４ビットにする。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に印加され、デコーダ40は、それぞれ8,8,4,4
ビットのＡ_i,j,B_i,j,C_i,j,D_i,jに分離して出力する。加
算器42,44はビット・シフトにより、４ビットのＣ_i,j,D
_i,jを16倍して８ビットに変換する。加減算器50はＡ_i,j
とＢ_i,jを加減算し、和出力からＹ_{2i−1,2j−１}を出力
し、差出力からＰ_{2i−1,2j−１}を出力する。加減算器52
は、Ａ_i,jと、遅延回路54により１ブロックの読出周期
Ｔ分だけ遅延されたＢ_i,j（従って、実際には
Ｂ_i,j−１）との和と差を計算する。式（４）から分か
るように、スイッチ56,58をT/2の周期で切り換えると、
スイッチ56の出力から１奇数ライン分の輝度信号Ｙが得
られ、スイッチ58の出力から１奇数ライン分の色差信号
Ｐが得られる。

乗算器42,44で８ビットにされたＣ_i,j,D_i,jは、加減
算器62,64、遅延回路66により同様の演算処理を施さ
れ、スイッチ68,70をT/2の周期で切り換えることによ
り、スイッチ68の出力から１奇数ライン分のＲ（＝Ｃ＋
Ｄ）が得られ、スイッチ70の出力から１奇数ライン分の
色差信号Ｑが得られる。

スイッチ56からのＹ信号とスイッチ68からのＲ信号を
加減算器72で加減算し、その和出力と、遅延回路74によ
り１水平期間分遅延された差出力とを加減算器76に印加
する。加減算器76の和出力及び差出力を除算器77,78で1
/2にする。また、スイッチ58からのＰ信号とスイッチ70
からのＱ信号を加減算器80で加減算し、その差出力と、
遅延回路81により１水平期間分遅延された和出力とを加
減算器82に印加する。加減算器82の差出力を除算器83で
1/2にする。スイッチ90のａ接点にはスイッチ56からの
Ｙ信号が印加され、ｂ接点には除算器77の出力が印加さ
れる。また、スイッチ91のａ接点にはスイッチ58からの
Ｐ信号が印加され、ｂ接点には除算器78の出力が印加さ
れる。スイッチ92のａ接点にはスイッチ70からのＱ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。

インターレース走査のときには、最初の第１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90,91,92から、インターレースされた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。

上記各式の演算は、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

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】X₀,X₁,X₂,X₃の４色を単位とする成分信号
の画像信号を符号化する画像信号処理回路であって、Ａ
＝X₀＋X₁、Ｂ＝X₂＋X₃、Ｃ＝X₀−X₁及びＤ＝X₂−X₃によ
ってA,B,C,Dを求め、Ａ及びＢに多くのビットを割り当
て、Ｃ及びＤには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。