JP2941913B2

JP2941913B2 - 画像信号記録装置

Info

Publication number: JP2941913B2
Application number: JP2234986A
Authority: JP
Inventors: 琢山上
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1990-09-04
Filing date: 1990-09-04
Publication date: 1999-08-30
Anticipated expiration: 2014-08-30
Also published as: JPH04114564A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は画像信号を圧縮符号化して記録する画像信号
記録装置に関する。

〔従来の技術〕

従来画像圧縮技術として例えばISO/JTC1/SC2/WG8 N8
00（以下「文献１」という）に記載されているADCT方式
（Adaptive Discrete Cosine Transform/以下「ADCT方
式」という）がある。この方式は数回の試行錯誤を行う
反復処理によって画像に依らず一定の符号量に圧縮する
機能を有する。この調節機能について以下に簡単に説明
する。

ADCT方式ではある符号化パラメータＦによって圧縮率
（すなわち符号量）を制御できる。第３図に示すように
圧縮率はＦの単調減少関数となる。第３図において
（ａ）と（ｂ）は異なる画像に対するＦと圧縮率との関
係を示している。第３図（ａ）（ｂ）よりわかるように
Ｆと圧縮率の関係は画像の内容に依存しているが必ずＦ
の単調減少関数となる。従ってＦを調節しながら数回の
試行錯誤によって所望の圧縮率（符号量）に収束させる
ことが出来る。

但しＦの値はDCT係数の量子化サイズに比例してお
り、大きくすればより粗に量子化することになるので画
質が劣化する。

ADCT方式では画像によって符号量が変化してもよけれ
ば反復処理を行わずにＦを固定して圧縮することも可能
である。従ってＦの値を十分小さく固定して圧縮すれ
ば、符号量は大きくなりかつ画像によって異なってしま
うがどの画像も圧縮による劣化は少なくなる。

ここで、反復処理を行い符号量の制御を伴う圧縮方式
を固定長圧縮（以下FLC:Fixed Length Coding）、反復
処理を行わず符号量の制御を伴わない圧縮方式を可変長
圧縮（以下VLC:Variable Length Coding）とする。

〔発明が解決しようとしている課題〕 VLCにおいては画像に依存して符号量が可変長にな
る、すなわち符号量は画像の内容を反映した量になるの
でパラメータＦの値を十分小さくして符号量を多くすれ
ば圧縮による劣化を究めて小さくすることが可能であ
る。半面可変長であるから記録媒体当たりの記録可能な
枚数が不定になってしまうという欠点がある。

一方FLCにおいては固定長であるから記録媒体当たり
の記録可能な枚数を保証することが可能である。半面画
像の内容に関係なく一定の符号量に圧縮してしまうので
画像によっては著しく劣化してしまうという欠点があ
る。

そこで、本発明は画像の劣化を抑えて、効率良く画像
の圧縮を行うことのできる画像信号記録装置を提供する
ことを目的とする。

〔課題を解決するための手段及び作用〕

上記課題を解決するため、本発明の画像記号記録装置
は、可変長圧縮を行う第１の圧縮手段と、固定長圧縮を
行う第２の圧縮手段と、前記第１又は第２の圧縮手段に
よって圧縮された画像信号を伸長する伸長手段を備え、
一旦記録媒体上に前記第１の圧縮手段によって複数枚の
画像を記録したのち、記録された画像信号を前記伸長手
段によって復号して、再度前記第２の圧縮手段によって
固定長圧縮を行うことを特徴とする。

〔実施例〕

本発明は上述のVLC、FLCの２つの圧縮の利点を生か
し、画質劣化の少なく、かつ記録媒体当たりの記録枚数
を保証することの出来る記録方式を提案するものであ
る。

本発明では、基本的には先ずVLCによって画像を記録
する。このとき画質劣化の少ないようにＦの値は十分小
さく選ばれる。そして、VLCによって記録された複数の
画像の総符号量がある一定の大きさになった時点におい
て、その総符号量において保証されるべき枚数に達して
いなければ、それらの画像を復号し、それらの総符号量
がその枚数の画像に割り当てられた符号量に収まるよう
にFLCで再符号化する。

このとき全ての画像に均等に符号量を割り当てるので
はなく、最初にVLCによって符号化されたときの符号量
に応じて割り当てる符号量を決定する。例えばVLCによ
る符号量が大きな画像はより画像の情報が多いと考えら
れるので、比較的大きな符号量で再符号化する。

この記録方式によって画像の内容を考慮した上でバラ
ンスよく符号量の割当ができ、かつ記録媒体上の記録可
能枚数を保証することが可能となる。

上記処理内容をさらに具体的に説明する。

例えば総記録可能容量が2Mバイトの磁気デイスクを記
録媒体とするデイジタルスチルカメラを想定する。そし
て磁気デイスク１枚に20枚の画像の記録を保証すると仮
定する。そのときは画像１枚当たりの平均割り当て符号
量は100Kバイトである。

たとえばVLCによって複数枚の画像の記録を行ってゆ
き、総記録容量が1900Kバイトを越えたときに20枚以上
の記録ができていたとすると、画質を保った上で保証す
べき記録枚数は記録できたのであるから何も問題はな
い。そこで19枚以下であった場合を仮定する。たとえば
10枚の記録しかできていなかったとする。この10枚の画
像の総符号量が10＊100Kバイト（＝1Mバイト）になるよ
うにFLCで再符号化する。

VLCによって符号化されたときのそれぞれの画像の符
号量をVLCvolume（ｉ）とする。ここでｉは記録された
画像の番号を表す。

VLCによって符号化された画像の総符号量VLCsumは式
（１）で表される。

画像ｉに対する再符号化のための符号量をFLCvolume
（ｉ）とする。FLCvolume（ｉ）は例えばVLCsumをVLCvo
lume（ｉ）の比で分配して与える。このときFLCvolume
（ｉ）は式（２）で与えられる。

VLCsum100Kbytes×10より必ず大きいので式（２）よ
りFLCvolume（ｉ）はVLCvolume（ｉ）より必ず小さくな
る。従って、一旦VLC符号を復号した後にその記録媒体
上のデータを消去すれば、必ず再符号化された符号は記
録媒体上に記録することが出来る。

10枚全てのFLCによる再符号化が終了すると10枚トー
タルの符号量は1Mbytesであるから磁気デイスク上の空
き容量は1Mbytesである。一度再符号化の対象となった
画像は再度再符号化の対象にはしない。すなわち残りの
1Mbytesに対してこれから撮影する10枚の画像の記録を
保証するように同様の記録処理を行う。すなわちｉ（ｉ
＞10）枚目の画像をVLCによって記録したとき磁気デイ
スクの総符号量が1900Kバイトを超え、かつｉが19以下
の時に、新しくVLCによって記録した（ｉ−10）枚の画
像について総符号量が（ｉ−10）＊100Kbytesになるよ
うにFLCで再符号化する。

第２図は本発明の画像信号記録装置の実施例を示して
いる。ここで本発明に直接関係しないカメラのほかの部
分、例えば絞り、シヤツタ等は省略されている。第２図
においてレンズ１により捕らえられた被写体の光学像は
後方に位置する撮像デバイス２例えばChange Coupled D
evice（CCD）によって映像電気信号に変換される。撮像
デバイス２は制御部７によって与えられる制御信号に応
答して被写体の光学像に対応する電荷の蓄積、映像信号
の読み出しを行う。

読み出された映像信号はA/D変喚起３によってデイジ
タル信号に変換される。なお撮像デバイス２とA/D変喚
起３との間には図示はしていないがガンマ補正、色信号
の形成分離、ホワイトバランス処理、Ｙ二色差への変換
等の映像信号処理手段が入る。

デイジタル信号に変換された映像信号は画像メモリ４
に蓄えられる。

圧縮符号化復号化装置５は画像メモリ４から読み出さ
れる画像データを前述のADCT方式によって符号化し、記
録装置６に出力する。あるいは記録装置によって記録媒
体から読み出された符号を復号し画像メモリ４に蓄えら
れる。また、圧縮符号を計数するだけの機能も持つ。そ
の符号量は制御部７が読み出すことができる。

制御部７は装置の機能を統合し全体のシステムの制御
を行う。つまり撮像、画像メモリ４への蓄積、圧縮、記
録媒体への記録といった一連の作業を管理する。又、記
録媒体上のフアイル管理も行う。装置９はレリーズボタ
ン、各種操作部材を含むマンマシンインタフエースであ
る。

通常、制御部７は以下に示す手順でVLCによる記録を
行う。

レリーズボタンが押されると、制御部はピントあわ
せ、絞り、シヤツタなどを動作させ撮像デバイスを露光
して画像情報を画像メモリ４にとりこむ。制御部は圧縮
符号化復号化装置５に対してパラメータＦを渡し、かつ
記録装置に圧縮符号を出力するように指示する。また制
御部は記録装置に圧縮符号の受け取りおよび記録を指示
する。

以上の処理で可変長の圧縮符号が記録装置に記録され
る。

VLCによって符号化された画像の符号量がある一定の
値を越えると全ての可変長符号化された符号は記録装置
６によって記録媒体から読み出され圧縮符号化復号化装
置５によって圧縮前の画像情報に復号され画像メモリ４
に蓄積される。符号化の時と同様にこれらの処理は制御
部７の管理のもとに行われる。そして画像毎に割り当て
るべき符号量を制御部が算出し、その符号量になるよう
にFLCで符号化、記録される。

制御部７は以下に示す手順でFLCによる記録を行う。

制御部は圧縮符号化復号化装置５に対してパラメータ
Ｆを渡し、画像メモリ４の画像データを圧縮させて符号
量を計数させる。このときは圧縮符号化復号化装置５は
圧縮符号は出力せずに一画面の符号量を計数するだけで
ある。

この動作を所望の符号量になるまでＦを変化させなが
ら数回の試行錯誤を繰り返す。

所望の符号量を発生させるＦ（以下Fa）が求められる
と、制御部は再度そのパラメータFaを圧縮符号化復号化
装置５に与えて、かつ記録装置６に圧縮符号を出力する
ように指示する。また制御部は記録装置に圧縮符号の受
け取りおよび記録を指示する。

以上の処理で画面単位の固定長化がなされた圧縮符号
が記録装置６の記録媒体に記録される。

次に、圧縮符号化復号化装置５の構成を第４図に示
す。

第４図において、51はDCT/IDCT部であり、離散コサイ
ン変換、逆変換を行う。52は量子化／逆量子化部であ
り、量子化テーブル53によって設定された量子化パラメ
ータに応じてデータの量子化、逆量子化を行う。53はハ
フマン符号化、復号化部であり、ハフマンテーブル56か
らのパラメータに応じてハフマン符号化、復号化を行
う。54はパラメータ設定用レジスタであり、量子化テー
ブルに記憶された量子化パラメータを変更するための制
御部７からのデータを保持し、そのデータを乗算器に送
る。57はハフマン符号化復号化部53から出力される符号
量をカウントするカウンタである。制御部７はカウンタ
57のカウント値に応じて、パラメータ設定用レジスタ54
に設定するデータを演算する。

以上第４図の各部は、制御部７により制御される。符
号化時には画像メモリ４からの画像データがDCT/IDCT51
で離散コサイン変換され、量子化／逆量子化52で量子化
され、ハフマン符号化復号化部53でハフマン符号化さ
れ、記録装置６に格納される。また、再符号化のために
一旦復号化する時には、記録装置６に格納された符号デ
ータに対し上述とは逆の手順でハフマン復号化、逆量子
化、逆DCTを行い、得られた画像データを画像メモリ４
に格納する。

以上の実施例の具体的なフローチヤートを第１図に示
す。第１図中の記号についてi,j,iv0,VLCsum,VLCvolume
（）,FLCvolume（）,AlocAreaは変数、imaxMV,AVは定数
である。ｉは撮影順に付けられた画像の番号、iv0はVLC
によって記録された画像の最初の番号、VLCsumはVLCに
よって記録され、まだ符号長の調整がなされていない画
像の総符号量、配列VLCvolume（ｉ）はｉ番目の画像のV
LC符号化における符号長、配列FLCvolume（ｉ）はｉ番
目の画像に対する符号量調整のための目的符号長、Aloc
AreaはVLCによって記録される複数の画像を一時的に記
録媒体上に記録しておくための空き容量である。MVは記
録媒体の総記録可能容量、AVは画像当たりの平均割り当
て長である。従って記録媒体当たりの記録可能枚数imax
はMV/AVで与えられる。

ステツプ０で変数の初期化を行う。即ちｉ＝０、iv0
＝１、VLCsum＝０とする。AlocAreaは総記録容量MAから
平均データ量AVを差し引いている。すなわち一枚の画像
程度の余裕をとっている。また、imaxは総記録容量MAを
平均データ量AVで割ったものである。

ステツプ１ではレリーズボタンが押されるのを待ち、
押されるとステツプ２で露光、画像メモリ４への書き込
みを行う。

ステツプ３では画像メモリ４の画像をVLC符号化して
記録媒体に書き込む。この時の記録符号量をVLCvolume
（ｉ）に保存する。

ステツプ４では記録媒体に全ての符号データが記録で
きたか否かを判断する。記録できた場合ステツプ５に進
む。記録できなかった場合とは、記録媒体上には少なく
とも平均データ量AVの大きさの容量が空いているわけで
あるが、その容量を超えてしまった場合であり、例外的
な状態である。この場合ステツプ15で現在までの記録枚
数と保証枚数とを比較する。保証枚数以上の記録がなさ
れていたら、この記録媒体上への記録は終りにする。保
証枚数以上の記録がなされていなかったら、ステツプ16
で記録媒体上の空いた領域にFLCで記録する。そしてこ
の時の記録符号量をVLCvolume（ｉ）に保存する。そし
てステツプ５に進む。

ステツプ５ではｉ、およびVLCsumを更新する。即ちｉ
＝ｉ＋１、VLCsum＝VLCsum＋VLCvolume（ｉ）とする。

ステツプ６では保証枚数の記録がなされたか否かを判
断する。保証枚数の記録がなされていれば（ｉ≧imaxな
らば）符号量の調整はいらないので、ステツプ１にもど
りレリーズボタンが押されるのを待つ。保証枚数の記録
がなされていなければ（ｉ＜imaxならば）ステツプ７に
進む。

ステツプ７においてはVLCsumが可変長符号のための割
り当て容量AlocAreaを超えていないかどうかを調べる。
超えていなければステツプ１にもどる。超えていた場
合、ステツプ８に進む。

ステツプ８〜12のループで画像iv0からｉまでの画像
に対して符号量調整のための再符号化を行う。

ステツプ９では次式によって画像ｊに割り当てる符号
量を定めている。

式（３）は式（２）と同様にVLCvolume（）に比例し
た符号量を割り当てるようにしている。（ｉ−iv0＋
１）は符号量調整の行われていない画像の枚数を表す。
したがってAverageValueを乗ずれば（ｊ−iv0＋１）枚
の画像に割り当てられる総符号量を表すことになる。

ステツプ10で画像ｊを画像メモリに復号する。

ステツプ11で媒体上の符号を消去して、画像メモリ上
の画像に対し、FLCを行い記録する。

ステツプ８〜12のループで（ｉ−iv0＋１）枚の再符
号化は終了したのでステツプ14で変数iv0、VLCsum、Alo
cAreaを更新する。そしてステツプ１に戻る。

〔他の実施例〕

前記実施例では再符号化のときにVLCvolume（ｉ）の
大きさに比例した符号量で符号量を割り当てるようにし
たが、必ずしもこれに限定されるわけではない。例えば
VLCvolume（ｉ）の大きさがAverageValue以下である画
像については再符号化しないようにしてもよい。そのと
きはそれ以外の画像のみを再符号化することで符号量を
調整する。別の例として、VLCvolume（ｉ）がある符号
量ｘ以上の画像はその符号量はｘであるとみなして比例
配分するような方式も考えられる。この考えはある程度
以上の複雑さを持った画像は圧縮してもあまり劣化が目
立たないことを利用している。

また、前記実施例では装置が自動的に再符号化のシー
ケンスに入るようにしているが、ステツプ７においてVL
Csum＞AlocAreaであったときに、使用者に警告を表示し
て、容量が足りないので符号量を調整するか記録媒体を
交換することを促し、使用者が符号量の調整を指示した
ときにははじめてステツプ８以降のシーケンスに進むよ
うにしてもよい。

また、前記実施例では可変長符号量がある一定の量に
なったら符号量の調整を行うようにしたが、VLCによっ
て符号化された画像がある一定の枚数になったときに符
号量の調整を行うようにしてもよい。例えば５枚毎に５
枚単位の再符号化による符号量の調整を行うこともでき
る。

また、上記いずれの場合においても自動的に符号量の
調整を行うようにする場合、連写中に符号量の調整を始
めると連写が止まってしまうので、連写中には符号量の
調整は始めずに、連写が終了してから符号量の調整を行
うようにしてもよい。

また、上述の実施例においては、可変長圧縮を行う第
１の圧縮手段と、固定長圧縮を行う第２の圧縮手段は回
路を共通として、量子化パラメータを固定する場合と試
行錯誤により固定長化すべく可変とする場合とに分け、
制御部７により所定のパラメータを設定することで、第
１、第２の圧縮手段の機能を持たせるようにしたが、各
々全く別々の回路構成としてもよい。

また、圧縮手段と伸長手段も全く別系統としてもよ
い。

上述の方法で記録した後は例えば、圧縮符号を復号す
る手段を有する画像再生装置によりモニタ上に表示した
り、複写装置によりハードコピーを行うようにすること
ができる。

また、記録媒体は、磁気デイスク等の磁気記録方式を
用いるもの、光学デイスク等の光記録方式を用いるもの
や、ICカード、ROM、RAM等の半導体メモリなど画像デー
タを記録できるものであればよい。

また、圧縮のアルゴリズムは上述のJPEG方式に限ら
ず、例えば算術符号化、ランレングス符号化、ハフマン
符号化、MH、MR、MMRなどのフアクシミリ符号化方式等
であってもよい。即ち、例えば、符号化の際に量子化パ
ラメータや、符号化パラメータを変更することにより、
固定長圧縮と可変長圧縮のいずれも可能となる符号化方
式であればよい。

以上の説明から明らかなように、本発明の上記実施例
によれば記録枚数を保証した上で画像に応じた符号量の
割当が出来るので、画像が著しく劣化することは無い。
また通常はVLCを行うためFLCに比べて速く圧縮すること
が出来るため、カメラの連写モードにおいてより多くの
枚数が撮影できるという効果も生ずる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、画像の劣化を抑えて、効率良く画像
の圧縮を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の動作を示すフローチヤー
ト、第２図は同実施例のブロツク図、第３図はパラメータＦと圧縮符号量の関係を示す図、第４図は圧縮符号化復号化部５の構成を示す図である。３……A/D変換器４……画像メモリ５……圧縮符号化復号化装置

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】可変長圧縮を行う第１の圧縮手段と、固定長圧縮を行う第２の圧縮手段と、前記第１又は第２の圧縮手段によって圧縮された画像信
号を伸長する伸長手段を備え、一旦記録媒体上に前記第１の圧縮手段によって複数枚の
画像を記録したのち、記録された画像信号を前記伸長手
段によって復号して、再度前記第２の圧縮手段によって
固定長圧縮を行うことを特徴とする画像信号記録装置。
【請求項２】前記第２の圧縮手段により固定長圧縮を行
う際に、前記複数枚の画像の固定長圧縮による総符号容
量がある一定の符号量になるように個々の画像に符号量
を割り当てることを特徴とする請求項第１項記載の画像
信号記録装置。
【請求項３】前記第２の圧縮手段により固定長圧縮を行
うときの個々の画像の符号割り当てを、前記可変長圧縮
によって圧縮されたときの符号量に比例させて分配する
ことを特徴とする請求項第１項記載の画像信号記録装
置。
【請求項４】前記可変長圧縮によって圧縮されたときの
符号量がある一定の符号量ｘ以上の大きさに達している
画像については、前記可変長圧縮によって圧縮されたと
きの符号量はｘであったと見なすことを特徴とする請求
項第１項記載の画像信号記録装置。
【請求項５】前記可変長圧縮によって圧縮されたときの
符号量がある一定の大きさに達していない画像について
は再度固定長圧縮を行う対象としないことを特徴とする
請求項第１項記載の画像信号記録装置。
【請求項６】更に記録媒体上の可変長圧縮された符号の
総量がある一定符号量に達したかどうかを検知する手段
を備え、達したときに自動的に可変長圧縮によって記録
された符号を復調して再度固定長圧縮を行い記録するこ
とを特徴とする請求項第１項記載の画像信号記録装置。
【請求項７】更に記録媒体上の可変長圧縮された画像の
枚数がある一定枚数に達したかどうかを検知する手段を
備え、達したときに自動的に可変長圧縮によって記録さ
れた符号を復号して再度固定長圧縮を行い記録すること
を特徴とする請求項第１項記載の画像信号記録装置。
【請求項８】更に使用者が前記可変長圧縮符号から固定
長圧縮符号への変換を指示する手段を備え、使用者が前
記の変換を指示したら可変長圧縮によって記録された符
号を復号して再度固定長圧縮を行い記録することを特徴
とする請求項第１項記載の画像信号記録装置。
【請求項９】連写中には前記可変長圧縮符号から固定長
圧縮符号への変換をしないことを特徴とする請求項第１
項記載の画像信号記録装置。