JP2992904B2 - ディジタル画像信号記録装置 - Google Patents

ディジタル画像信号記録装置

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【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ディジタルデータで圧縮符号化し
て記録するディジタル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、例えば文献1、“ISO/JTC1
/SC2/WG8 N800"に記載されているADCT方式(Adaptive D
iscrete Cosine Transform)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によって符号
量を制御できる。パラメータFと符号量との関係は第6
図に示すように、符号量はパラメータFの単調減少関数
となる。第6図において、(a)と(b)は異なる画像
に対するパラメータFと符号量との関係を示している。
第6図(a),(b)よりわかるように、パラメータF
と符号量の関係は画像の内容に依存しているが、必ず単
調減少関数となる。従ってパラメータFを調整しながら
数回の試行錯誤によって所望の符号量或は圧縮率に収束
させることができる。この収束のさせ方については、前
記文献1に記載しているように、NewTon Raphson Metho
dを用いる手法や文献2、1989年電子情報通信学界秋期
全国大会予稿集PP6−45講演番号D・45“DCT符号化方式
の符号量制御方法”根本、他に記載されているようにさ
らにより高速に収束させようとした研究がなされてい
る。
前記文献2では2〜3回の反復で所望のビットレート
(符号量)に±5%の誤差内で収束できることが述べら
れている。現在、DCT(Discrete Cosine Treansform)
演算を高速に行うことのできるハードウエアとしてはIn
mos社のA121などが知られている。この1Cは一画面分(6
40×480画素)のDCT演算を約20milli−secで実行する。
ADCT符号化方式のうちDCT以外の処理は並列処理できる
ものとすると、この圧縮符号化において、一回の試行錯
誤(すなわち、あるパラメータFを与える圧縮を行い圧
縮符号量を得る)のに最低でも30milli−sec必要であ
る。符号量の収束に3回の反復が必要であるとすると、
90milli−sec必要であるから、1秒間に約11回の圧縮符
号化しかできないことになる。
電子スチルカメラにおいて、撮像素子CCDによって撮
像された情報をADCT方式によって圧縮し、磁気ディスク
に記録する場合を考えると、磁気ディスクへの書き込み
のための時間も必要であるため、実際には秒当り10回程
度の撮影しかできないことになる。従って、このような
圧縮方式では電子スチルカメラの仕様としては不充分な
ものになってしまうという問題があった。
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、
特に連写モードに好適な圧縮符号化部を備えたディジル
タ画像記録装置を提供することを目的とするものであ
る。
〔課題を解決するための手段〕 前記目的を達成するため、本発明ではディジタル画像
記録装置をつぎの(1)〜(4)のとおりに構成するも
のである。
(1)画像信号をディジタル化し圧縮符号化して記録媒
体に記録するディジタル画像信号記録装置であって、前
記圧縮符号化の手段として、画面の符号量が所定量にな
る様に値が決定されたパラメータを用いて圧縮を行う第
1の圧縮手段と前画面を圧縮符号化した際に用いた圧縮
パラメータの値に基づいて可変長圧縮を行う第2の圧縮
手段とを有し、更に、連写モード時に第2の圧縮手段を
少くとも1回以上選んで前記圧縮符号化を行わせる選択
手段を有するディジタル画像信号記録装置。
(2)前記(1)において、選択手段は、連写モード時
に、1枚目は第1の圧縮手段を選び2枚目以降には第2
の圧縮手段を選んで圧縮符号化を行わせるものであるデ
ィジタル画像信号記録装置。
(3)画像信号をディジタル化し圧縮符号化して記録媒
体に記録するディジタル画像信号記録装置であって、前
記圧縮符号化手段として、固定長圧縮を行う第1の圧縮
手段と可変長圧縮を行う第2の圧縮手段とを備え、か
つ、連写モード時、連写速度に応じて第1の圧縮手段,
第2の圧縮手段のいづれか一方を選び前記圧縮符号化を
行わせる選択手段を備えたディジタル画像信号記録装
置。
(4)前記(1)において、第1の圧縮手段は前記パラ
メータを用いて圧縮した際の符号量に基づいて各画面の
符号量が所定量となるように導出されたパラメータを用
いて圧縮を行う手段であるディジタル画像信号記録装
置。
〔作用〕
前記(1)の構成により連写モード時に1回以上の可
変長圧縮が行われる。前記(2)の構成により連写モー
ド時に1枚目には固定長圧縮が行われ、2枚目以降には
可変長圧縮が行われる。前記(3)の構成により連写モ
ードに連写速度に応じて固定長圧縮,可変長圧縮のいづ
れか一方で圧縮符号化が行われる。前記(4)の構成に
より各画面の符号量が所定量となるように導出されたパ
ラメータを用いて圧縮が行われる。
〔実施例〕
以下本発明を実施例により詳しく説明する。
第2図は本発明の一実施例の“電子スチルカメラ”の
ブロック図である。ここでは、カメラの他の部分、例え
ば絞り,シャッタ等は省略されている。
図において、レンズ1により捕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 CCD(Charge Coup
led Device)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
の読出しを行う。
読出された映像信号は、A/D(アナログ−ディジタ
ル)変換器3によってディジタル信号に変換される。な
お、撮像デバイス2とA/D変換器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
バランス処理等の映像信号を処理する手段等が入る。デ
ィ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
画像データを前記ADCT圧縮方式によって符号化し、記録
装置6に出力する。又、圧縮符号を記録装置6に出力せ
ずに符号量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、電子スチルカメラの機能を統合する。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
ファイル管理も行う。
使用者が通常の記録モードを不図示のモードスイッチ
によって指定しているときは、制御部7は以下に示す手
順で記録を行う。
使用者が不図示のレリーズボタンを押すと、制御部7
はピント合わせ,絞り,シャッタなどを動作させ、撮像
デバイス2を露出して画像情報を画像メモリ4に取り込
む。制御部7は圧縮符号化装置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装置5は記録装置
6に圧縮符号は出力せず一画面の符号量を計数するだけ
である。
この動作を所望(一定)の符号量になるまでパラメー
タFを変化させながら数回の試行錯誤を繰返す。
所望の符号量を発生させるF(以下と記す)が求め
られると、制御部7は再度そのパラメータを圧縮符号
化装置5に与えて圧縮動作を開始させる。そして、制御
部7は記録装置6に対し圧縮符号の記録を指示する。
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に記録される。このように圧縮符号量を画
像に依らず一定に固定する圧縮符号化を固定長圧縮とい
う。
使用者が連写モードをモードスイッチによって指定し
ているときは、制御部7は以下の手順で記録を行う。
最初の一枚目の記録においては、前述の通常記録モー
ドと同一の手順で固定長圧縮を行い記録を行う。2枚目
以降は反復処理による圧縮符号量の固定長圧縮は行わ
ず、一枚目の記録に用いられたの値を用いて圧縮,記
録する。すなわち、画像をメモリ4に入れた後は、制御
部7はを圧縮符号化装置5に与えて、記録装置6に圧
縮符号を出力するように指示して圧縮動作を行わせる。
それと同時に、制御部7は記録装置6に対して圧縮符号
の記録を指示する。このように圧縮符号量が画像ごとに
異なる圧縮符号化を可変長圧縮という。
ところで、連写される画像の相関は強いことが予想さ
れる。従って、一枚目の画像について固定長圧縮を行っ
たパラメータを2枚目以降のパラメータとして用いる
ことにより、2枚目以降の圧縮符号量も一枚目の画像の
圧縮符号量と非常に近い値となる可能性が高い。このよ
うにして、所望の符号量に近い圧縮符号量で、所定時間
内に、固定長圧縮のみの場合に比べて格段に多い枚数の
画像を記録することができる。
以上の実施例の具体的なフローチャートを第1図に示
す。
図において、ステップ1ではリレーズボタンが押され
るのを待ち、押されるとステップ2で撮像デバイス2の
露出,メモリ4への画像の書き込みを行う。ステップ3
で所望の圧縮符号量を与えるパラメータを求める。ス
テップ4で、ステップ3で求めたを用いて圧縮して記
録装置6の記録媒体に記録する。
ステップ5で連写モードが設定されていなければ記録
は終了する。そうでなければ、ステップ6でレリーズボ
タンが押されているかを調べる。押されていなければ記
録は終了となる。そうでなければ、ステップ7へ進み、
撮像デバイス2の露出,メモリ4への画像信号の書き込
みを行う。そして、ステップ8でステップ3で求めた
を用いて画像信号を圧縮して記録装置6の記録媒体に記
録する。そして、ステップ5へ戻る。以上のように、ス
テップ5以降では、反復処理によって所望の符号量を発
生するパラメータを求めること(固定長圧縮)はしな
い。
つぎに第1図のステップ3の処理について詳しく説明
する。
文献1に述べられているように、圧縮符号量はパラメ
ータFの単調減少関数となり、その関係は次式で近似さ
れる。
Log Bit=A Log F+B ……(1) 式(1)において、Bitは圧縮符号量、A,Bは画像に依
存した定数である。ここで、ある2つのパラメータF1,F
2に対して実験的に圧縮符号量Bit1,Bit2が求まったとす
ると、式(1)から定数A,Bの推定値,は次式で求
められる。
式(1),(2),(3)より所望の符号量 を発生させるパラメータは次式で推定される。
第1図のステップ3では、式(2),(3),(4)
を反復的に用いての収束を行う。この処理フローチャ
ートを第3図に示す。
第3図において、変数iterationは反復処理の回数を
表わす。f0,f1,f2はそれぞれ現在の試行におけるパラメ
ータFの値及び前回,前々回の試行におけるFの値であ
る。b0,b1,b2はそれぞれパラメータFがf0,f1,f2のとき
の圧縮符号量である。
以下にフローの説明を述べる。ステップ1で変数の初
期化を行う。ステップ2ではパラメータFの値をf0とし
て圧縮して、符号量b0を得る。ステップ3でiteration
を1だけアップする。ステップ4において、初回の反復
処理のときはの値は−2/3とする。2回目のときはス
テップ7に進み、式(2)を用いての推定値を計算す
る。3回目以降のときはステップ12において、現在と前
回の試行における圧縮符号量b0とb1が所望の符号量 とどのような関係にあるか調べる。より速く収束するた
めにはf0,f1,の関係は第4図のような条件になること
が経験的に望ましい。ステップ12に示すこの条件を満た
さない第6図のような状態で次のfの推定値を求める
と、収束できないことがある。このことは式(1)は単
なる近似式であるためと考えられる。そこで、ステップ
12の条件式が満足されない場合、ステップ13において前
々回のデータをf1,b1として、ステップ7での推定値
を求めている。
ステップ8で式(3)を用いてを求め、ステップ10
で次のFの試行値f0を求めている。
ステップ11で現在の試行値f0と前回の試行値f1を比較
し、一致していれば収束したとみなし、の値をf0とす
る。そうでなければステップ2へ戻る。
なお、前記実施例では、連続モード時の一枚目の画像
に対しては、固定長圧縮を行い、所望の符号量を与える
パラメータを求め、2枚目以降の画像については、そ
のの値を用い可変長圧縮を行うようにした。しかし、
本発明はこれに限定されるものではない。
前記実施例によれば、一枚目の画像の記録により多く
の時間を要してしまう。そこで、一枚目の画像について
も、パラメータFをあらかじめ定められた値に設定し、
反復を用いずに可変長符号化してしまう手法で本発明を
実施してもよい。このときのFの値は経験的に定めるこ
とになる。
又、前記実施例では、連写モードでは必ず可変長モー
ド圧縮を行うようにしたが、10コマ/sec程度の連写では
固定長圧縮も可能であるため、連写速度に応じて固定長
圧縮/可変長圧縮を切り換えるようにして実施してもよ
い。
前述したように可変長圧縮を用いると画像によって符
号量が異なってしまう。従って、記録媒体に何枚記録が
できるか保証できなくなってしまう。例えば、シャッタ
を押したにもかかわらず記録できないという問題も生じ
る。そのときには、使用者に記録媒体の空容量が不足し
ていることを知らせ、記録媒体を交換することを促し、
交換されるのを待ち、交換された記録媒体に再度記録す
るというような対策がとられる。
又、前記実施例では、連写モードにおいて、自動的に
固定長圧縮/可変長圧縮を切り換えるようにしたが、使
用者が通常モード/連写モードにかぎらず、手動で固定
長圧縮/可変長圧縮を切り換えるようにしてもよい。そ
の場合、連写モードにおいて、固定長圧縮を選択のとき
は設定可能な連写速度は10コマ/secとし、可変長圧縮を
選択のときは設定可能な連写速度は30コマ/secとするよ
うな仕様が考えられる。
実施例では圧縮方式としてADCTを用いた例について説
明したが、本発明はADCT方式に限らず、可変長圧縮,固
定長圧縮の両方の圧縮符号化手段をもつカメラにおいて
実施できる。
〔発明の効果〕
以上説明した様に、本発明に依れば、画面の符号量が
所定量になる様に値が決定されたパラメータを用いて圧
縮を行う第1の圧縮手段と、前画面を圧縮符号化した際
に用いた圧縮パラメータの値に基づいて可変長圧縮を行
う第2の圧縮手段を備え、かつ連続記録モード時に第2
の圧縮手段を少くとも1回以上選んで圧縮符号化を行う
選択手段を有しているので、連写モードにおける例えば
2画面以降の画面の符号量を所定量に制御し易く、しか
も短時間で符号量の制御を行うことができ、最大記録枚
数をなるべく減らさずにしかも高速に連写が行える。
【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ャー
ト、第2図は同実施例のブロック図、第3図は第2図の
ステップ3の詳細を示す図、第4図はが速く収束する
ときの条件を示す図、第5図はが収束しないことのあ
る条件を示す図、第6図はパラメータFと圧縮符号量の
関係を示す図である。 5……圧縮符号化装置 7……制御部

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】画像信号をディジタル化し圧縮符号化して
    記録媒体に記録するディジタル画像信号記録装置であっ
    て、前記圧縮符号化の手段として、画面の符号量が所定
    量になる様に値が決定されたパラメータを用いて圧縮を
    行う第1の圧縮手段と前画面を圧縮符号化した際に用い
    た圧縮パラメータの値に基づいて可変長圧縮を行う第2
    の圧縮手段とを有し、更に、連写モード時に第2の圧縮
    手段を少くとも1回以上選んで前記圧縮符号化を行わせ
    る選択手段を有することを特徴とするディジタル画像信
    号記録装置。
  2. 【請求項2】選択手段は、連続記録モード時に、1枚目
    は第1の圧縮手段を選び2枚目以降には第2の圧縮手段
    を選んで圧縮符号化を行わせるものであることを特徴と
    する請求項1記載のディジタル画像信号記録装置。
  3. 【請求項3】画像信号をディジタル化し圧縮符号化して
    記録媒体に記録するディジタル画像信号記録装置であっ
    て、前記圧縮符号化手段として、固定長圧縮を行う第1
    の圧縮手段と可変長圧縮を行う第2の圧縮手段とを備
    え、かつ、連写モード時、連写速度に応じて第1の圧縮
    手段,第2の圧縮手段のいづれか一方を選び前記圧縮符
    号化を行わせる選択手段を備えたことを特徴とするディ
    ジタル画像信号記録装置。
  4. 【請求項4】前記第1の圧縮手段は前記パラメータを用
    いて圧縮した際の符号量に基づいて各画面の符号量が所
    定量となるように新たに導出されたパラメータを用いて
    圧縮を行う手段であることを特徴とする請求項1記載の
    ディジタル画像信号記録装置。
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