JP3034933B2 - 画像データ記録装置 - Google Patents

画像データ記録装置

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JP3034933B2
JP3034933B2 JP27046090A JP27046090A JP3034933B2 JP 3034933 B2 JP3034933 B2 JP 3034933B2 JP 27046090 A JP27046090 A JP 27046090A JP 27046090 A JP27046090 A JP 27046090A JP 3034933 B2 JP3034933 B2 JP 3034933B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、記録媒体に静止画データを圧縮符号化し
て記録する際に、記録媒体に記録できる静止画の枚数を
保証するようにした画像データ記録装置に関し、特に電
子スチルビテオカメラに適用して好適なものである。
〔従来の技術〕
自然画像(静止画)に対する高能率な圧縮符号化技術
として、直交変換に可変長符号を組み合わせた方式が有
効とされ、カラー静止画符号化方式の国際標準にもこの
方式が採用されることが決定している(画像電子学会
誌;Vol.18,No.6,P398〜P407参照)。
この種の符号化方式では、符号量制御パラメータによ
って復号画像の画質と符号化後の符号量との関係を制御
することが出来る。復号画像と符号量との関係は、符号
量が多いほど、すなわち圧縮の度合が小さいほど原画像
からの画質の劣化は小さく、逆に、符号量が少ないほ
ど、すなわち圧縮の度合が大きいほど原画像からの画質
の劣化は大きい。ただし、この種の符号化方式では、符
号化に際して画像の局所的相関を利用した適応的処理を
行っているため、対象画像の画質に応じた高能率な圧縮
符号が可能なっている。
〔発明が解決しようとする課題〕
ところで、この種の符号化方式では、任意の複数の静
止画に対して同じ符号量制御パラメータで符号化を行う
と、一般に絵柄の細かな画像は符号量が多くなり、ベタ
の多い平坦な画像は符号量が少なくなる。従って、得ら
れる符号量は対象画像毎に異なり、任意の各静止画に対
して一定の符号量が得られるように符号化することは極
めて困難である。特に、これまでの静止画符号化方式の
応用は、主に静止画テレビ電話やファクシミリ等の画像
伝送、画像データベースの蓄積等が考えられてきたた
め、一定の符号量が得られるように符号化を行うことは
必ずしも要求されなかった。
しかし、この種の符号化方式を、例えば電子スチルビ
デオカメラに適用する場合は、記録媒体一枚当たりに記
録できる静止画の枚数を、常に一定に保つ機能が要求さ
れる。特に民生用のカメラでは、撮影者に何枚の静止画
を記録できるかを知らせる機能は重要である。
この発明は一定の記憶容量の記録媒体に任意の複数枚
の静止画を圧縮符号化して記録する際に、記録できる静
止画の枚数を常に一定に保つことの出来る画像データ記
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〕
この発明は、静止画データを、直交変換と可変長符号
とを組み合わせた方式で圧縮符号化し、記録媒体に記録
する画像データ記録装置において、上記静止画データの
圧縮符号化後の符号量が上記記録媒体の記憶残容量を超
えるときは、上記記録媒体に記録してある他の静止画デ
ータの間引き処理を行い、上記他の静止画のサイズを縮
小することによって上記記録媒体における記憶残容量を
増加させ、上記静止画データを上記記録媒体に記録す
る。
また、この発明は、静止画データを、直交変換と可変
長符号とを組み合わせた方式で圧縮符号化し、記録媒体
に記録する画像データ記録装置において、上記静止画デ
ータの圧縮符号化後の符号量が所定の符号量を超えると
きは、上記静止画の周辺部のダイナミックレンジを下
げ、階調範囲を圧縮することによって上記圧縮符号化後
の符号量が上記所定の符号量以下となるように制御す
る。
さらに、この発明は、静止画データを、直交変換と可
変長符号とを組み合わせた方式で圧縮符号化し、記録媒
体に記録する画像データ記録装置において、上記静止画
データの圧縮符号化後の符号量が上記記録媒体の記憶残
容量を超えるときは、上記記録媒体に記録してある他の
静止画の周辺部のダイナミックレンジを下げ、階調範囲
を圧縮することによって上記圧縮符号化後の符号量を低
減させて上記記録媒体の記憶残容量を増加させ、上記静
止画データを上記記録媒体に記録する。
〔作 用〕
この発明の構成において、静止画の圧縮符号化後の符
号量が記録媒体の記録残容量よりも多いときは、記録媒
体に既に記録してある他の静止画データを読み出し、こ
の読み出した静止画データの水平および垂直方向の間引
き処理を行い、読み出した静止画のサイズを縮小して符
号量を低減した後、再び記録媒体に記録し、記録媒体の
記録残容量を増加させたのちに新たな静止画データを記
録する。
また、静止画のサイズを縮小してデータ量を削減する
ことに代え、静止画の周辺部のダイナミックレンジを下
げることによって階調範囲を圧縮し、周辺部を淡い画面
とすることによって静止画の符号量が所定の符号量以下
となるようにを制御するようにしてもよい。
このようにすれば、記録媒体に記録できる静止画の枚
数を、記録する静止画の内容にかかわらず常に一定に保
つことができる。
〔実施例〕
第1図は、この発明による画像データ記録装置の一実
施例を示すブロック図で、この発明を電子スチルビデオ
カメラに適用した例を示している。
第1図において、撮像部1はレンズを通して結像され
る被写体像を光電変換するCCD等の固体撮像素子からな
り、得られる出力映像信号を、信号処理部2に供給す
る。信号処理部2は映像信号を2つの色差信号R−Y,B
−Yと輝度信号Yとに分け、色差信号R−Y,B−Yはマ
ルチプレクサ3に、輝度信号YはAD変換器4にそれぞれ
供給する。マルチプレクサ3は2つの色差信号R−Y,B
−Yをライン毎に点順次にドット多重して色信号Cに変
換し、AD変換器4に供給する。AD変換器4は色信号Cと
輝度信号Yとをディジタル信号に変換し、メモリ制御部
5を介してフレームメモリ6またはDA変換器7に供給す
る。フレームメモリ6はAD変換器4でディジタルデータ
に変換した色信号Cおよび輝度信号Yを一画像(一静止
画)分記憶する記憶回路で、その出力は垂直フィルタ8
を介して圧縮伸張部9に供給する。圧縮伸張部9は画像
データを直交変換と可変長符号とを組み合わせた方式で
圧縮符号化し、メモリインターフェイス10を介して書き
換え可能な外部メモリ11に供給する。システムコントロ
ーラ12はメモリ制御部5、フレームメモリ6、垂直フィ
ルタ8、圧縮伸張部9およびメモリインターフェイス10
の各回路に接続され、これらの各回路を制御する。ま
た、DA変換器7の出力はNTSCエンコーダ13に供給され、
NTSC方式の同期信号およびカラーバースト信号等が付加
されてNTSC方式の映像信号として出力端子14から出力さ
れる。
第2図は圧縮伸張部9の一例を示すブロック図で、圧
縮符号化部20と伸張復号化部30とから構成される。
圧縮符号化部20は、垂直フィルタ8を介してフレーム
メモリ6から供給される静止画データに対し、1ブロッ
ク(8×8画素)毎に2次元DCT(離散コサイン変換)
を施すDCT回路21、得られる8×8個のDCT係数Fij(i,j
=0,1,…,7)を、各係数毎に異なる量子化ステップ幅で
量子化する量子化回路22、量子化回路22で量子化したDC
T係数のうち、直流成分は前のブロックで量子化した直
流成分と差分を取るDC成分符号化回路23、量子化回路22
で量子化したDCT係数のうち、交流成分はブロック毎に
ジグザグスキャンして低次の係数から高次の係数へと一
次元の数列に変換し、連続する零の個数をランレングス
符号化するAC成分符号化回路24、DC成分符号化回路23か
ら得られる差分データのビット数をハフマン符号化する
と共に、AC成分符号化回路24から得られるランレングス
データおよび有効係数のビット数を2次元ハフマン符号
化するハフマン符号化回路25から構成されている。
DCTは周波数領域における直交変換の一種で、得られ
る8×8個の変換係数Fijはそれぞれ1ブロック分の画
像データを空間周波数に分解した成分を表しており、係
数F00は8×8個の画像データの平均値に比例した値
(直流成分)を表し、変数i,jが大きくなるにつれて周
波数の高い成分(交流成分)を表す。
また、量子化回路22における量子化ステップ幅はシス
テムコントローラ12から供給される8×8個の閾値から
なる量子化マトリクスの各閾値に、係数2n(n=0,±1,
±2,…)を乗算した値によって規定される。係数2nの巾
nはスケールファクタと称され、圧縮する画像の画質お
よび圧縮率を調整するのに使用される。第3図および第
4図に輝度信号および色信号の量子化マトリクスの一例
を示す。
ハフマン符号化はDC成分およびAC成分とも量子化した
係数値そのものを使用せず、その値を表現するのに必要
なビット数を符号化する。そして、ハフマン符号とは別
にそのビット数の値を付加情報として付け加える。例え
ば、量子化した係数が10進数で2とした場合、2進数で
表現すると“000…010"となるが、これを表現するのに
必要なビット数2をこの値を代表する値としてハフマン
符号化し、2ビットのデータ“10"を付加ビットとして
付加する。他方、量子化した係数が負の場合は付加ビッ
トから1を引いたデータを付加する。例えば、量子化し
た係数が10進数で−2とした場合、2進数(2の補数表
示)で表現すると“111…110"となり、下2ビットが付
加ビットとなるが、“10"から1を引いた“01"を付加ビ
ットとして付加する。こうすることにより、量子化した
係数が正のときは付加ビットが1で始まり、負であれば
0で始まり、正負の判定が容易に行える。
伸張復号化部30は、圧縮符号化部20で圧縮符号化した
画像データの復号および伸張を行う回路で、ハフマン復
号化回路31でハフマン符号の復号を行い、次いで、DC成
分復号化回路32でDC成分の差分復号化を行い、AC成分復
号化回路33でAC成分のランレングス復号化を行い、ジグ
ザグスキャンの順序にデータを並べ替えて1ブロック分
の変換係数を得る。こうして得た変換係数に逆量子化回
路34で量子化マトリクスの各閾値にスケールファクタn
を乗算した値を乗算して逆量子化を行い、さらに、IDCT
(逆離散コサイン変換)回路35で逆離散コサイン変換を
行い、復号伸張処理を終了する。
この構成において、ハフマン符号化回路25から得られ
る符号量は、量子化回路22における量子化の際に量子化
ステップ幅を変化させることによって制御することが出
来る。例えば、前述したスケールファクタnを大きくす
ることによって量子化ステップ幅を大きくし、得られる
符号量を減少させ、逆に、スケールファクタnを小さく
することによって量子化ステップ幅を小さくし、得られ
る符号量を増加させることが出来る。この定性的な関係
は対象画像によらず一般的に成立する関係であるが、ス
ケールファクタと圧縮後の符号量との定量的な関係は一
意には定まらず、対象画像毎に異なってくる。従って、
同じスケールファクタで、すなわち、同じ量子化ステッ
プ幅で対象画像を符号化しても対象画像の内容により得
られる符号量は異なってくる。
そこで、ハフマン符号化回路25から得られる符号量を
システムコントローラ12で測定し、対象画像の圧縮後の
符号量が所定の符号量を超えるときは、対象画像を水平
および垂直方向に一定のサイズ縮小することによってデ
ータ量を削減し、圧縮後の符号量が所定の符号量以下と
なるように制御する。画像の縮小処理は、フレームメモ
リ6に記憶した画像データに対し、読み出し時のサンプ
リング周波数を低下させることにより水平方向のデータ
の間引きを行い、垂直フィルタ8によって走査線数の変
換を行うことにより垂直方向のデータの間引きを行う。
画像の縮小率は圧縮後の符号量に応じてシステムコント
ローラ12で制御する。
また、外部メモリ11のメモリ残容量が記録しようとす
る画像の符号量よりも少ない場合は、既に外部メモリ11
に記憶してある他の画像を読み出し、この読み出した他
の画像に対して縮小処理を行い、符号量を削減したのち
再び外部メモリ11記録することにより外部メモリ11のメ
モリ残容量を増加させて画像データの記録を行う。外部
メモリ11のメモリ残容量のチェックは、メモリ上の各メ
モリブロックを管理するディレクトリテーブルにより行
う。
なお、前述の実施例においては、対象画像の圧縮後の
符号量が所定の符号量を超えるときは、対象画像を水平
および垂直方向に一定のサイズ縮小することによってデ
ータ量を削減し、圧縮後の符号量が所定の符号量以下と
なるように制御するようにしたが、画像の周辺部のダイ
ナミックレンジを下げることで階調範囲を圧縮し、この
部分を淡い画面とすることにより対象画像の符号量を制
御するようにしてもよい。この場合、例えば、カラー画
像において、原画像が1画素当たり各8ビットの輝度信
号Y,色差信号R−YおよびB−Yで構成されているとす
ると、各信号を4ビットに圧縮するには、各信号をLSB
側に4ビットシフトして残りの4ビットを記録すればよ
い。このようにすることで、淡い画像が生成できる。第
5図(a)に、画面の中心領域Aは8ビットで表示し、
周辺領域Bは圧縮した4ビットで表示する場合の画面例
を示す。また、第5図(b)に、画面の中心領域Aは8
ビットで表示し、周辺領域Bは6ビットで、周辺領域C
は4ビットで、周辺領域Dは2ビットでそれぞれ表示す
る場合の画面例を示す。
また、外部メモリ11の記録残容量が記録しようとする
画像の符号量よりも少ない場合は、既に外部メモリ11に
記憶してある他の画像を読み出し、この読み出した他の
画像に対して画像の周辺部のダイナミックレンジを下げ
る処理を行い、符号量を消減して外部メモリ11のメモリ
残容量を増加させたのち、画像データの記録を行う。
〔発明の効果〕
この発明によれば、所定の記録容量の記録媒体に記録
できる静止画の枚数を、記録する静止画の内容にかかわ
らず常に一定に保つことができ、記録媒体にあと何枚の
静止画を記録できるかを、使用者に知らせることが可能
となる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明による画像データ記録装置の一実施例
を示すブロック図、 第2図は第1図における圧縮伸張部の一例を示すブロッ
ク図、 第3図および第4図は量子化マトリクスの一例を示す
表、 第5図は周辺部の段階的表示例である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−231881(JP,A) 特開 昭60−105383(JP,A) 特開 平4−144489(JP,A) 特開 平4−81184(JP,A) 特開 平4−81176(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04N 5/91 - 5/956 H03M 7/30 H04N 5/781 H04N 7/24 - 7/68

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】静止画データを、直交変換と可変長符号と
    を組み合わせた方式で圧縮符号化し、記録媒体に記録す
    る画像データ記録装置において、 上記静止画データの圧縮符号化後の符号量が上記記録媒
    体の記憶残容量を超えるときは、上記記録媒体に記録し
    てある他の静止画データの間引き処理を行うことによっ
    て上記他の静止画のサイズを縮小し、上記記録媒体にお
    ける記憶残容量を増加させる手段と、上記静止画データ
    を上記記録媒体に記録する手段と、 を備えたことを特徴とする画像データ記録装置。
  2. 【請求項2】静止画データを、直交変換と可変長符号と
    を組み合わせた方式で圧縮符号化し、記録媒体に記録す
    る画像データ記録装置において、 上記静止画データの圧縮符号化後の符号量が所定の符号
    量を超えるときは、上記静止画データの間引き処理を行
    うことによって上記静止画のサイズを縮小し、上記圧縮
    符号化後の符号量が上記所定の符号量以下となるように
    制御する手段と、上記静止画データの圧縮符号化後の符
    号量が上記記録媒体の記憶残容量を超えるときは、上記
    記録媒体に記録してある他の静止画データの間引き処理
    を行うことによって上記他の静止画のサイズを縮小し、
    上記記録媒体における記憶残容量を増加させる手段と、
    上記静止画データを上記記録媒体に記録する手段と、 を備えたことを特徴とする画像データ記録装置。
  3. 【請求項3】静止画データを、直交変換と可変長符号と
    を組み合わせた方式で圧縮符号化し、記録媒体に記録す
    る画像データ記録装置において、 上記静止画データの圧縮符号化後の符号量が所定の符号
    量を超えるときは、上記静止画の周辺部のダイナミック
    レンジを下げ、階調範囲を圧縮することによって上記圧
    縮符号化後の符号量が上記所定の符号量以下となるよう
    に制御する手段を備えたことを特徴とする画像データ記
    録装置。
  4. 【請求項4】静止画データを、直交変換と可変長符号と
    を組み合わせた方式で圧縮符号化し、記録媒体に記録す
    る画像データ記録装置において、 上記静止画データの圧縮符号化後の符号量が上記記録媒
    体の記憶残容量を超えるときは、上記記録媒体に記録し
    てある他の静止画の周辺部のダイナミックレンジを下
    げ、階調範囲を圧縮することによって上記圧縮符号化後
    の符号量を低減させて上記記録媒体の記憶残容量を増加
    させる手段と、上記静止画データを上記記録媒体に記録
    する手段と、 を備えたことを特徴とする画像データ記録装置。
  5. 【請求項5】静止画データを、直交変換と可変長符号と
    を組み合わせた方式で圧縮符号化し、記録媒体に記録す
    る画像データ記録装置において、 上記静止画データの圧縮符号化後の符号量が所定の符号
    量を超えるときは、上記静止画の周辺部のダイナミック
    レンジを下げ、階調範囲を圧縮することによって上記圧
    縮符号化後の符号量が上記所定の符号量以下となるよう
    に制御する手段と、上記静止画データの圧縮符号化後の
    符号量が上記記録媒体の記憶残容量を超えるときは、上
    記記録媒体に記録してある他の静止画の周辺部のダイナ
    ミックレンジを下げ、階調範囲を圧縮することによって
    上記圧縮符号化後の符号量を低減させて上記記録媒体の
    記憶残容量を増加させる手段と、上記静止画データを上
    記記録媒体に記録する手段と、 を備えたことを特徴とする画像データ記録装置。
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