JP3227173B2 - 撮像装置及びその方法 - Google Patents

撮像装置及びその方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本願発明は撮像装置及びその方法
に係り、特に映像信号の圧縮符号化処理に関する。
【０００２】
【従来の技術】最近、動画像信号を記録するのに 1／２
インチや８ミリ幅の磁気テ−プを用いるいわゆるＶＴＲ
（ビデオテ−プレコ−ダ）の映像信号処理の分野にデジ
タル信号処理を行う、いわゆるデジタルＶＴＲが考えら
れている。
【０００３】デジタルＶＴＲでは時間軸方向の画像相関
を用いた種々の画像処理がある。
【０００４】その一例として、画像の時間軸方向の相関
を用いてフレーム相関画像圧縮処理がある。
【０００５】図５にフレーム相関画像圧縮処理の原理図
を示す。
【０００６】図５において、矢印ｔで示す時間軸方向に
画面ｎと、この１フレーム後の画面ｎ＋１を示す。
【０００７】画面ｎの注目画素Ｐnに基づいて次の画面
ｎ＋１の符号化画素Ｐn+1をフレーム間符号化する例を
示す。
【０００８】動画像信号には隣接画面間に強い相関があ
り、基本的には同一場所の画素データは大部分同一値を
示すという前提（仮定）に基づいている。
【０００９】ここで単純なフレーム間予測で符号化する
とすれば、前述の前提条件からはずれる画像の変化分で
ある、画素Ｐn と画素Ｐn+1の差分値だけを符号化する
ので、一次元ＤＰＣＭ同様の手法（例えば、非線形量子
化等）にてデータ量の削減が可能となる。
【００１０】従って、フレーム間で画素データ値が近い
ほど相関が強いとして、例えば完全な静止画の場合は
『前フレームと同一』という情報を送出するだけで足り
てしまうほどのデータ量圧縮効果を有する方式である。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、画像の
相関が少ない場合には相関の予測値からの予測誤差をデ
ータ化して伝送する必要があるため、画面全体が大きく
動く場合には一時的に大量のデータが発生する可能性を
含むものでもある。
【００１２】従って、前述したデジタル信号処理系を備
える携帯型の撮像記録装置の場合、手振れによる画面の
変位の為、画像の時間軸相関を用いた種々の画像処理が
効率よく施せないという問題点が生じる。
【００１３】本願発明は斯かる背景下において、画像の
時間軸相関を利用した圧縮符号化において符号化効率が
高い撮像装置及びその方法を提供することを目的とす
る。
【００１４】
【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るため、本願発明にかかる撮像装置は、撮影画像を映像
信号に変換する撮像手段と、前記撮像手段によって撮像
された映像信号の不本意な動きを検出し、前記検出され
た不本意な動きを除去するために前記映像信号を補正す
る画像補正手段と、前記画像補正手段によって補正され
た映像信号に対して動き補償画面間圧縮符号化を行う符
号化手段とを有することを特徴とする。また、本願発明
にかかる撮像方法は、撮影画像を映像信号に変換し、前
記撮像された映像信号の不本意な動きを検出し、前記検
出された不本意な動きを除去するために前記映像信号を
補正し、前記補正された映像信号に対して動き補償画面
間圧縮符号化を行うことを特徴とする。
【００１５】
【００１６】
【実施例】以下、本願発明にかかる第１の実施例である
撮像装置を図１〜３を用いて詳細に説明する。
【００１７】図１に本実施例にかかる撮像装置のブロッ
ク図、図２は振れ補正を説明する動作図、図３は映像情
報表示画面を説明する図である。
【００１８】図１において、１は撮像光学系、２はＣＣ
Ｄ等の固体撮像素子で、前記撮像光学系１からの撮影画
像の入射光が固体撮像素子２上に結像し、ここで光電変
換され映像信号を得る。
【００１９】３は前記映像信号をデジタル映像信号に変
換するＡ／Ｄコンバータである。
【００２０】４はデジタル信号処理回路（ＤＳＰ回路）
でγ変換やニ−特性処理や色バランス調整等の周知のビ
デオカメラ信号処理が施される。
【００２１】５は画面の振れを補正する振れ補正回路、
６は一旦映像信号を記憶しておく画像メモリ、７は画像
圧縮回路、８は画像信号の保存用メモリ、９はメモリ制
御回路、１０は前記画像圧縮回路７、メモリ制御回路
９、後述するアドレス制御回路１１等を制御するシステ
ム制御用マイコン（以下、シスコンと称す）である。
【００２２】１１は映像信号を保存用メモリ８に記憶処
理を制御するアドレス制御回路、１２はカメラワークで
多用されるパニング検出用のブレ／パン・センサ、１３
は操作キーである。
【００２３】以上のように構成された撮像装置の画像記
憶までの信号処理動作を説明する。
【００２４】撮像光学系１より撮影画像の光学像が撮像
素子２上に結像される。
【００２５】前記結像された光学像は撮像素子２により
電気信号（映像信号）に変換される。
【００２６】前記映像信号はＡ／Ｄコンバータ３により
デジタル映像信号に変換され、ＤＳＰ回路４に入力され
て所定の信号処理が行われる。
【００２７】前記ＤＳＰ回路４より出力された映像信号
は振れ補正回路５に入力され撮影画像の振れを補正す
る。
【００２８】図２を用いて前記振れ補正回路５の制御動
作を具体的に説明する。
【００２９】図２（ａ）に示す様に実質的な有効画面ｈ
×ｖ（水平×垂直）に対して水平、垂直共に余裕を持つ
Ｈ0×Ｖ0という撮像画面を設定し、一旦画像メモリ６へ
記憶する。
【００３０】これを図２（ｂ）に示す通り、画像の振れ
を打ち消す様な有効画面の切り出しを、メモリアドレス
設定の操作により実現している。
【００３１】つまり、振れ補正回路５には画面の振れを
検出する為に画像信号の動きベクトル検出回路を有し、
手振れにより発生する画面振れに対応した動きベクトル
を検出する。
【００３２】図２（ｂ）の例では１フレーム間でＡから
Ｂへ移動したことを検出して動きベクトルｖがメモリ制
御回路９に入力され、前記動きベクトルｖに対応してメ
モリ制御回路９はベクトルｖの影響を打ち消す様に読み
出しアドレスを変更する。
【００３３】仮に画面ｎの画面左上の画像デ−タ読出し
開始点Ｐn を、Ｐn(Ｘ，Ｙ）＝（Ｘn，Ｙn） 動きベクトルｖを、ｖ（Ｘ，Ｙ）＝（Ｘv，Ｙv） とすると、画面ｎ＋１のデ−タ読出し開始点Ｐn+1は、
Ｐn+1(Ｘ，Ｙ）＝（Ｘn+Ｘv，Ｙn+Ｙv） と設定される。
【００３４】この様なメモリアドレスの操作にて、画像
メモリ６からは相対的に画面の振れが除去された映像信
号が得られる。
【００３５】上述の様にして得られた安定化した画像信
号は極めて時間軸方向の相関が強化されたものである。
前記映像信号を圧縮処理回路７で時間軸の相関処理を含
むデータ量圧縮処理を施し、画像のデ−タ量を削減した
後で保存記録用の大容量固体メモリ８へ格納する。
【００３６】画像圧縮の方法としては前述した時間的な
画像相関を用いたフレーム間相関処理と前記フレーム間
相関処理における画質劣化を減少させるための動きベク
トル補償、更にこれを時間軸で前後（過去と未来）から
行う両側予測フレーム間圧縮等を適宜組み合わせること
でデジタル映像信号のデータ量を数１０〜数１００分の
１程度圧縮することが実現可能である。
【００３７】具体的には、ＭＰＥＧ（Ｍｏｖｉｎｇ Ｐ
ｉｃｔｕｒｅ Ｅｘｐｅｒｔ Ｇｒｏｕｐ）提案のアル
ゴリズムである通称ＭＰＥＧ−Ｉにより、いわゆる１／
２インチＶＴＲ程度の標準画質程度は確保できる。
【００３８】前述した圧縮処理及び保存用の格納処理は
操作キ−１３に基づきシスコン１０と前記シスコン１０
により制御されるアドレス制御回路１１の操作にて実現
される。
【００３９】更に、カメラ本体の動きを別センサ−にて
直接的に検出するブレ／パン・センサ１２を付加すれ
ば、振れ補正や画像圧縮処理がより効率的に行なえる。
【００４０】前記ブレ／パン・センサ１２は加速度検出
系等の１次元センサを複数個用いて必要な検出軸を構成
する。例えば、カメラワ−クで多用されるパニング検出
の場合には、ブレ／パン・センサ１２の水平方向の１次
元センサから振れ補正回路５又はシスコン１０へ、パニ
ング情報（方向、速度、タイミング等）を伝達する。
【００４１】前記パニング情報を受けて振れ補正回路５
はパニング中のパニング方向の補正は中止するように対
応することによりパニングの開始と終了時点での不自然
な処理を防止できる。
【００４２】また、シスコン１０を介して圧縮回路７へ
伝達されたパニング情報に基づいて水平方向の相関処理
が適切に実行可能と成り、圧縮処理の最適化に寄与でき
る。
【００４３】ここで、映像情報表示画面の一例を図３に
示す。
【００４４】本例ではＮＴＳＣ方式（走査線５２５本）
のＴＶ信号を基本として、画像の縦横比率を映画画面に
近付けた横長のアスペクト比（９：１６）のＴＶ信号を
入力信号としている。この画面の有効率を縦横各々９４
％とすると（４９５×８８０）画素の情報が毎秒３０画
面分発生し、図１中に示す入力端子３へ供給される。
【００４５】前記入力端子３から入力されたコンポジッ
ト映像信号はＡ／Ｄコンバータ６にてデジタルデ−タ化
された後、ビデオ信号処理回路９にて必要に応じてコン
ポ−ネント（例えばＹ：Ｒ−Ｙ：Ｂ−Ｙ＝４：２：２）
の信号化の処理を施す。ここで１画素当たり輝度（Ｙ）
を８ｂｉｔ，色差を各々１／２のサンプリングレ−トで
８ｂｉｔ量子化すると１時間で約７００Ｇｂｉｔとな
る。
【００４６】また、ステレオ音声信号の４８ｋＨｚ／１
６ｂｉｔディジタル化で、１時間当り約５．５Ｇｂｉｔ
となり、これに前述の圧縮処理を施すとＡＶ合計で約４
Ｇｂｉｔとなる。
【００４７】以下、本願発明の第２の実施例である撮像
装置を図４を用いて説明する。
【００４８】図４は本実施例にかかる撮像装置のブロッ
ク図である。
【００４９】尚、図４中で図１と同一部分には同一の符
号を付し、その説明は省略する。
【００５０】１４は画像圧縮回路７から出力されるデジ
タル映像信号の誤り符号を訂正する誤り訂正符号付加回
路、１５は光磁気等のディスク、デジタルＶＴＲ等のテ
ープ媒体等を用いた記録系、１６は記録系１５のメカ的
制御のためのサーボ系である。
【００５１】つまり、第２の実施例では記録媒体として
固体メモリを用いない撮像装置を示しており、前述した
３つの構成以外は第１の実施例と同じであって、映像信
号の処理動作も第１の実施例で説明した同一の処理動作
を行う。
【００５２】
【発明の効果】以上詳細に説明してきたように本願発明
によれば撮像された映像信号の不本意な動きを除去で
き、且つ上記不本意な動きの除去により画像相関が強化
されるので、動き補償画面間圧縮符号化を行う際の動き
補償の処理スピードを向上させ、また動き補償の誤補償
を防止し、データ圧縮の効率を大幅に向上させることが
できる。
【００５３】特に、小型の携帯型の撮像装置を構成した
場合に発生する手振れの影響を除去する上で絶大な効果
を発揮する事が期待できるものである。
【００５４】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる第１の実施例の撮像装置のブロ
ック図である。
【図２】本発明にかかる実施例の振れ補正を説明する図
である。
【図３】本発明にかかる実施例の映像情報表示画面を説
明する図である。
【図４】本発明にかかる第２の実施例の撮像装置のブロ
ック図である。
【図５】時間軸相関方式画像圧縮の概念図である。
【符号の説明】 ２ 撮像素子 ３ Ａ／Ｄコンバータ ５ 振れ補正回路 ７ 画像圧縮回路 ９ メモリ制御回路 １０ システム制御用マイコン １２ ブレ／パン・センサ

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 撮影画像を映像信号に変換する撮像手段
    と、 前記撮像手段によって撮像された映像信号の不本意な動
    きを検出し、前記検出された不本意な動きを除去するた
    めに前記映像信号を補正する画像補正手段と、 前記画像補正手段によって補正された映像信号に対して
    動き補償画面間圧縮符号化を行う符号化手段とを有する
    ことを特徴とする撮像装置。
  2. 【請求項２】 撮影画像を映像信号に変換し、 前記撮像された映像信号の不本意な動きを検出し、 前記検出された不本意な動きを除去するために前記映像
    信号を補正し、 前記補正された映像信号に対して動き補償画面間圧縮符
    号化を行うことを特徴とする撮像方法。
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