JP3227213B2 - 撮像方法及び装置 - Google Patents

撮像方法及び装置

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JP3227213B2 JP20553692A JP20553692A JP3227213B2 JP 3227213 B2 JP3227213 B2 JP 3227213B2 JP 20553692 A JP20553692 A JP 20553692A JP 20553692 A JP20553692 A JP 20553692A JP 3227213 B2 JP3227213 B2 JP 3227213B2
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は撮影対象画像の圧縮
画像データを得る為の撮像方法及び装置に関するもので
あり、特に各撮影対象画像に対して前露光と本露光を行
う撮像方法及び装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来から、画像データを直交変換し、量
子化することにより圧縮する技術は知られており、ま
た、その際に使用する量子化パラメータを変更すること
により、上記画像データを圧縮した際の発生符号量を制
御することも知られている。ただし、量子化パラメータ
を変更する為にはどの様な量子化パラメータが最適化を
知る為の行程が必要であり、同一画像に数回の符号化行
程を繰り返す必要が有った。一方、上記単純な繰り返し
を回避する為に、複数毎の画像を撮影する連写モードを
実行する場合に着目し、圧縮対象の画像よりも前に撮影
した別画像を圧縮した時に適用した量子化パラメータを
圧縮対象の画像を圧縮する際にも適用する技術等は知ら
れている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来、圧縮画像データ
を生成する対象となる各撮影画像に対して、最適な量子
化パラメータを精度良く求めようとすると、その為の時
間が掛かるという問題が有った。また、上述した方法で
その時間を短縮しようとすると、各撮影画像毎に精度良
く最適な量子化パラメータを求めることができないとい
う問題が有った。
【0004】本発明は上記従来例に鑑みて成されたもの
であり、撮影時に前露光と本露光を行う動作に着目し、
圧縮画像データを生成するべき対象となる各撮影画像毎
に、量子化パラメータの最適化処理を伴う圧縮を高速に
行うことを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の撮像方法によれば、撮影対象画像の圧縮画像
データを得る為の撮像方法であって、各撮影対象画像の
圧縮画像データを生成する毎に、撮影対象画像を露光
し、該画像の最適露光量を算出する前露光ステップと、
再度前記撮影対象画像を露光し、該画像を表す最終的な
圧縮画像データを生成する基となる画像信号を発生する
本露光ステップと、前記前露光ステップにて得られた画
像信号を直交変換し、量子化することにより圧縮し、該
圧縮結果に基づいて最適量子化パラメータを決定する量
子化パラメータ決定ステップと、前記量子化パラメータ
決定ステップで決定した最適量子化パラメータに基づい
て、前記本露光ステップにて得られた画像信号を直交変
換し、量子化することにより圧縮し、該圧縮結果を最終
的な圧縮画像データとする圧縮ステップを実行し、各撮
影対象画像に対する、前記本露光ステップと、前記量子
化パラメータ決定ステップとを並行して行う様にしたこ
とを特徴とする。
【0006】
【実施例】図2は、本発明の撮像方法を実施する電子ス
チルカメラのブロック図であり、101はレンズ、10
2は絞り、103はシャッター、104は画像を電気信
号に変換する固体撮像素子、105は固体撮像素子の出
力をAD変換するAD変換回路、106はAD変換され
た信号を処理するために一時的にデータを蓄積するメモ
リである。107はメモリ106から読み出した固体撮
像素子104の出力から輝度信号と色差信号を演算によ
って作り出し演算結果を再びメモリ106に記憶する信
号処理回路である。108はメモリ106からの信号を
8×8のブロックに分割しブロック毎に8×8のDCT
係数にDCT変換(離散コサイン変換)しメモリ106
に記憶するDCT変換回路である。109はメモリ10
6から読み出したDCT係数の符号量を圧縮するために
DCT係数を量子化する量子化回路である。110はD
CT係数の量子化に用いる量子化係数を設定する量子化
テーブルである。111は量子化テーブルの各係数に係
数をかけることによって量子化のステップを調整するた
めの量子化ステップ調整回路である。112は量子化さ
れたDCT係数をブロック毎にジグザグ走査するジグザ
グ走査回路である。113はDCT係数のDC成分のブ
ロック間の差分をとって、更にデータ量を圧縮するため
のDPCM回路である。114はDPCM回路の出力を
ハフマン符号化するハフマン符号化回路である。115
はハフマン符号化する際に参照するハフマンテーブルで
ある。116はジグザグスキャンされたDCT係数のA
C成分中非ゼロ係数と非ゼロ係数の間隔すなわちゼロが
続く長さをカウントするランレングス符号化回路であ
る。117は各ブロックに割り当てられた符号長を越え
そうになった時点で高次の係数を強制的にゼロにする打
ち切り回路である。118はゼロラン長とゼロに続く非
ゼロ係数に対してハフマン符号を割り付けるハフマン符
号化回路である。119はハフマン符号化回路が参照す
るハフマンテーブルである。120は符号量を検出する
符号量検出回路である。121は圧縮符号化されたデー
タを記録するメモリカードである。符号量検出回路12
0によって検出された符号量をもとにして目標符号量に
するために量子化ステップ調整回路111において量子
化テーブルの各係数にかける係数値と各ブロックに割り
当てる符号量を決定する。各ブロックの符号量が指定量
を越えてしまいそうな場合AC係数の高次の係数を強制
的にゼロとすることで符号化を打ち切る。122はシス
テム全体の動作を制御するシステム制御回路である。1
23は撮影を開始するためのレリーズスイッチであり、
124は連写と単写モードを切り替えるモード切り替ス
イッチである。
【0007】図3は1枚の画像を撮影する撮像シークエ
ンスを示した図である。時刻T0にレリーズ123がオ
ンされると時刻T0からT1の間に測光動作が行われ、
概ね適正シャッタースピードと絞り値が決定される。次
に時刻T1〜T2にシャッター103を開いて前露光を
行い時刻T2にシャッター103を閉じてから、露光電
荷の読み出しを行い、時刻T3からT4の間に実績の露
光電荷の情報を基にして最適露光量算出を行う。次に時
刻T4に再びシャッター103を開き、本露光を行う。
時刻T5からT6間に露光電荷読み出しAD変換回路1
05でAD変換を行いメモリ106に記憶する。T6か
らT7間でメモリ106から信号処理回路107に読み
出し、輝度信号(Y)、色差信号(R−Y)、色差信号
(B−Y)を生成する。次に時刻T7〜T8間にDCT
変換回路108においてDCT変換を行う。時刻T8か
らT9で後述するやり方で圧縮符号化を行う。圧縮され
た画像信号をT9からT10の間にメモリカード121
に記録する。
【0008】圧縮時に行うDCT演算に先立って画像デ
ータは通常8×8画素のブロックに分割される。図6は
画像のブロック化を示した図である。図6の(a)のよ
うに画像は画面左上から順に8×8画素ずつのブロック
に分割されそれぞれのブロック毎の各画素は図6の
(b)のようにs00〜s77でインデックスされる。図7
は各ブロック毎のDCT係数を示す図である。図6の
(b)の8×8画素の信号に対して(1)式のDCT演
算を施すことによって図7の(a)のように8×8のD
CT係数S00〜S77が得られる。逆DCT演算は(2)
式で示される。
【0009】
【外1】
【0010】図7の(b)に示す量子化テーブルに示さ
れる係数Q00〜Q77に対して量子化ステップ補正係数F
をかけたQ’00〜Q’77で各インデックスに対応するD
CT係数を除算することによって量子化されたDCT係
数Sq00〜Sq77を得る。
【0011】量子化されたDCT係数を符号化する手法
について説明する図を図8に示す。量子化されたDCT
係数Sq00〜Sq77は図8の(a)に示される順序でジ
グザグスキャンされる。このようにすることでブロック
の直流成分を示すSq00から空間周波数の低い方から高
くなる順にDCT係数が並べられる。このようにジグザ
グスキャンを行うと図8の(b)に示すように直流成分
を示すSq00すなわちDC係数と交流成分を示すSq01
〜Sq77までのAC係数が並ぶことになる。一般的な画
像の性質として空間周波数の高いエネルギー成分は小さ
くなること、また前述した量子化によって高周波成分で
はAC係数がゼロになることが多くなる。したがってジ
グザグスキャンされたAC係数の非ゼロ係数から非ゼロ
係数までのゼロのラン長とゼロに続く非ゼロ係数のペア
をハフマン符号化することによってAC係数のデータ量
の圧縮を行うことができる。一方、DC係数に関しては
隣接ブロックのDC係数との差分をとるDPCM予測値
をハフマン符号化することによってデータ量が圧縮され
る。この際、符号量の大小は量子化の仕方できまる。荒
く量子化を行えばAC係数のゼロ成分が多くなりデータ
量は少なくなるが画質も劣化する。
【0012】DCTを用いた符号化は基本的には可変長
になる。しかしカードに記録する枚数が一定になるよう
何らかの固定長化の工夫を施すのが一般的であり、2パ
ス方式という方法をとるのが通例である。ここで本発明
の対比例の一例として、2パス方式のアルゴリズムを図
4、図5に示す。図4は2パス方式の第1ステップを、
図5は2パス方式の第2ステップを示している。
【0013】図4、図5に基づいて固定長化の手法につ
いて簡単に説明する。DCT演算を施して各ブロックの
画像データをDCT係数に変換しメモリに記憶するまで
は符号化に先立って行われる。第1ステップではまず、
量子化テーブルに対して量子化ステップ補正係数Fを仮
設定することで量子化巾を仮に設定する。次に量子化、
ジグザグスキャン、符号化を行う。次に各ブロックの符
号量を算出し、画像全体の符号量が目標とする符号量と
なるための第2ステップにおける量子化ステップ補正係
数Fを予測するとともに各ブロックに目標符号量を達成
するためのブロック毎最大符号量を割り当てることによ
って第1ステップが終了する。次に第2ステップにおい
ては、第1ステップにおいて設定された量子化ステップ
補正係数Fによって量子化巾を設定し量子化を行い、ジ
グザグスキャン、符号化を行うが、AC係数の符号化の
際、第1ステップで決められたブロック毎の割り当てを
越えそうになった時点でそのブロックのより高周波の高
周波成分の符号化を打ち切ることで符号量が設定符号量
を越えないようにすることで固定長化を行う。符号化さ
れたデータに復号時に必要な各種のマーカコードを付加
して第2ステップを終了する。
【0014】しかしながら上記例では連写時に撮影毎に
2ステップの符号化を行うために実際に圧縮符号化され
たデータを得るまでのタイムが大きくなる。これに対す
る本発明の一実施例の撮影シーケンスについて図1を用
いて説明する。
【0015】図1は本発明の一実施例の撮影シーケンス
を示す図である。
【0016】図1を用いて実施例の動作を説明する。
【0017】時刻T4’までは、図3の時刻T4までの
動作と同様である。T4’よりシャッター103を開い
て本露光動作に入るが、同時に前露光動作で露光された
信号をメモリ106から読み出して信号処理動作を行
う。次にT5’からT6’の間にDCT変換を行い、T
6’からT8’の間に図4に示した圧縮符号化第1ステ
ップの動作を行う。本露光動作はT7’に終了する(た
だし露光秒時によっては圧縮符号化第1ステップの終了
後になる可能性もある)。次に時刻T8’からT9’の
間に露光電荷の読み出し、T9’からT10’の間に本
露光信号に対する信号処理、T10’からT11’の間
に、DCT変換T11’からT12’の間に図5に示し
た圧縮符号化第2ステップの動作を行う。T12’から
T13’の間に圧縮データをメモリカード121に記録
する。前露光時の画像は本露光時の画像とほとんど変わ
らないのでこのように本露光時の最適量子化ステップを
前露光のデータを基に本露光動作中に求めることで圧縮
に要する時間を短縮することができる。
【0018】上述した実施例においては、本発明を実施
すべき方法としてDCTを用いたが、これに限らずアダ
マーム変換やK−L変換であってもよい。
【0019】また、上述の実施例では電子スチルカメラ
を用いて、本発明を説明したが、本発明は電子スチルカ
メラに限定されるものではなく、例えば、フラットベッ
トスキャナー等のOA機器としての原稿読取装置にも同
様に適用できる。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、撮
影時に前露光と本露光を行う動作に着目し、各撮影画像
毎の前露光で得られる信号を用いて最適な量子化パラメ
ータを決定すると共に、その量子化パラメータを用いて
符号化するべき対象となる信号を生成する本露光を上記
決定の行程と並行して行う様にしたことにより、圧縮画
像データを生成するべき対象となる各撮影画像毎に、量
子化パラメータの最適化処理を伴う圧縮を高速に行うこ
とが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明における撮影シークエンスを示す図。
【図2】電子スチルカメラのブロック図。
【図3】1枚の画像を撮影する本発明の対比例としての
撮像シークエンスを示した図。
【図4】2パス方式の第1ステップ。
【図5】2パス方式の第2ステップを示す図。
【図6】画像野ブロック化を示した図。
【図7】各ブロック毎のDCT係数を示す図。
【図8】量子化されたDCT係数を符号化する手法につ
いて説明する図。
【符号の説明】
104 固体撮像素子 108 DCT変換回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04N 5/76 - 5/956 H04N 1/41 H04N 7/24 - 7/68 H04N 101:00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 撮影対象画像の圧縮画像データを得る為
    の撮像方法であって、 各撮影対象画像の圧縮画像データを生成する毎に、 撮影対象画像を露光し、該画像の最適露光量を算出する
    前露光ステップと、 再度前記撮影対象画像を露光し、該画像を表す最終的な
    圧縮画像データを生成する基となる画像信号を発生する
    本露光ステップと、 前記前露光ステップにて得られた画像信号を直交変換
    し、量子化することにより圧縮し、該圧縮結果に基づい
    て最適量子化パラメータを決定する量子化パラメータ決
    定ステップと、 前記量子化パラメータ決定ステップで決定した最適量子
    化パラメータに基づいて、前記本露光ステップにて得ら
    れた画像信号を直交変換し、量子化することにより圧縮
    し、該圧縮結果を最終的な圧縮画像データとする圧縮ス
    テップを実行し、 各撮影対象画像に対する、前記本露光ステップと、前記
    量子化パラメータ決定ステップとを並行して行う様にし
    たことを特徴とする撮像方法。
  2. 【請求項2】 撮影対象画像の圧縮画像データを得る為
    の撮像装置であって、 各撮影対象画像の圧縮画像データを生成する毎に、撮影
    対象画像を露光して該画像の最適露光量を算出する前露
    光と、再度前記撮影対象画像を露光して該画像を表す最
    終的な圧縮画像データを生成する基となる画像信号を発
    生する本露光とを行う露光手段と、 前記前露光にて得られた画像信号を直交変換し、量子化
    することにより圧縮し、該圧縮結果に基づいて最適量子
    化パラメータを決定する量子化パラメータ決定手段と、 前記量子化パラメータ決定手段で決定した最適量子化パ
    ラメータに基づいて、前記本露光ステップにて得られた
    画像信号を直交変換し、量子化することにより圧縮し、
    該圧縮結果を最終的な圧縮画像データとする圧縮手段と
    を備え、 各撮影対象画像に対する、前記本露光と、前記量子化パ
    ラメータの決定動作とを並行して行う様にしたことを特
    徴とする撮像装置。
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