JP3253537B2 - 画像処理装置 - Google Patents

画像処理装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、再生機能を有する
電子スチルカメラ、特に信号をディジタルで処理するデ
ィジタルスチルカメラ等の画像処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】ディジタルスチルカメラは、ビテオカメ
ラと同様にCCDイメージャ等の撮像素子を用いて一枚
分の映像信号を得て、これをディジタル化して、フラッ
シュメモリ等の記録媒体に記録、保持する、静止画撮影
機器である。
【0003】このようなディジタルスチルカメラにおい
て、通常の銀塩カメラに対する特徴としては、現像等の
プロセスを経ることなく、その場で再生できることが挙
げられる。そこで、静止画再生は、内蔵の液晶表示装置
に表示したり、ビデオ信号出力を行って、外部のモニタ
に表示させることで可能になる。
【0004】図2はこの液晶表示装置を備えたディジタ
ルスチルカメラのブロック図である。このカメラについ
て以下に説明する。1は図示省略のレリーズボタンの操
作に連動して入射光を光電変換して撮像信号として出力
するCCDイメージャであり、2は撮像信号に周知のノ
イズ除去及びレベル調整を施すCDS/AGC回路、3
はCDS/AGC回路2を経た撮像信号をディジタル値
に変換するA/D変換器、4はA/D変換器出力を画素
毎に一時保管する第1RAM、5は第1RAMに格納さ
れたディジタルデータを用いて色分離処理を施す信号処
理部、6は色分離処理されたディジタルデータを一時保
管する第2RAM、7は第2RAM6に格納されたディ
ジタルデータに対してJPEG(Joint Phot
ographic Expert Group)方式に
沿った画像圧縮を実行する画像圧縮部、8は画像圧縮デ
ータを格納するフラッシュメモリ、9はフラッシュメモ
リ8に格納された圧縮画像データを画像伸長する画像伸
長部、10は画像伸長された画像データの高域周波数成
分をディジタル的に減衰させるローパスフィルタ(LP
F)、11は表示装置であるLCDモニターの画素数が
フラッシュメモリに格納された画像データよりも少ない
ことを考慮して、LPF10出力を間引き処理する間引
処理部、12は間引き処理された画像データを一時保管
する表示用メモリ、13は表示用メモリ12に格納され
た画像データを映出するLCDモニタである。
【0005】次に図2のブロック図のカメラの動作につ
いて説明する。モード選択スイッチ(図示省略)により
撮影モードが選択されている場合には、CCDイメージ
ャ1より得られた撮像信号は、CDS/AGC回路2で
ノイズ除去及びレベル調整され、更にA/D変換器3で
ディジタルデータに変換され、一時記憶メモリとして働
く第1RAM4に格納される。尚、CCDイメージャ1
の受光部の前面には、図3に示すようにR、G、Bの色
フィルタがモザイク状に配置され、各画素には、R、
G、Bのいずれかの色フィルタ30が対応して配置され
ることになる。
【0006】第1RAM4に格納されたデータのデータ
数は、CCDイメージャ1の画素数と一致し、1画素当
たりにCCDイメージャ1の色フィルタに対応したR、
G、Bのいずれか1つの色のデータが格納されることに
なる。
【0007】こうして1画面分の全画素についてのディ
ジタルデータの第1RAM4への格納が完了すると、信
号処理部5が色分離処理を実行する。この色分離処理で
は、第1RAM4内のある画素及びその周辺の画素のデ
ータを読み出して、各画素毎に欠落したR、G、Bの内
の色信号のデータを周辺の同一色の色フィルタの画素の
色信号データの平均値で補間する色分離処理を実行す
る。例えば、R色の色フィルタが装着された画素につい
ては、G及びB信号を作成する必要があり、それぞれ近
傍に配置されたG及びBの色フィルタが装着された複数
の画素の色信号データを平均することで補間が実現す
る。以下、同様の作業を行い、G色の色フィルタが装着
された画素の各々について、R及びBのデータを、また
B色の色フィルタが装着された画素の各々について、R
及びGのデータを作成する。このような色分離動作によ
り、各画素についてR、G、Bの3色の色信号データを
持たせることが可能になる。尚、色分離処理により得ら
れた各画素毎のR、G、B信号データは一旦第2RAM
6に格納される。
【0008】1画面分の全画素について色分離処理が完
了すると、画像圧縮部7が画像圧縮動作を実行する。こ
の画像圧縮はJPEGに沿ったものである。図4はこの
画像圧縮の流れをブロック図にて表現したもので、第2
RAM6に格納された画像データは水平方向×垂直方向
に8×8の64画素を1個のブロック単位とし、全画面
について複数のブロックに分割され、このブロック毎に
圧縮処理が実行される。即ち、図12に示すように8×
8画素のR信号データがまずDCT(離散コサイン変
換)処理部7aにて2次元のDCT処理されて8×8の
マトリクス状のDCT係数を算出する。このDCT係数
は、マトリクスの上下方向が垂直方向の周波数成分量を
示し、下側ほど高域周波数となる。また、マトリクスの
左右方向が水平方向の周波数成分量を示し、右側ほど高
域周波数となる。
【0009】次いで量子化部7bにて予め量子化テーブ
ル保持部7dに保持される量子化テーブルを用いて量子
化される。ここで、量子化テーブルは8×8のマトリク
スのDCT係数の各成分毎に量子化係数(スケーリング
・ファクタ)がQij(i、j:1〜8の整数)として
設定されたテーブルであり、DCT係数の各成分値を対
応する升目の量子化係数によって割り算してビット数を
落とすことを意味する。ここで、人間の視覚特性に基づ
き、通常は高域になるほど量子化係数を大きくしてビッ
ト数を落とし、データ量の削減を図っている。
【0010】量子化後のデータは、ハフマン符号化部7
cにてハフマン符号化される。ここで、図12の8×8
のマトリクスの左上のDC成分については左隣りのブロ
ックのDC成分との差を量子化した上でハフマン符号化
され、AC成分については図12の矢印のように量子化
された8×8のマトリクス状のDCT係数を矢印に沿っ
たジグザグスキャンにより1次元に並べ直した上でハフ
マン符号化される。
【0011】このハフマン符号化出力は、圧縮画像デー
タとなってフラッシュメモリ8の圧縮データ格納領域8
aに記録される。また、量子化テーブル保持部7dに保
持され、圧縮時に使用された量子化テーブルもフラッシ
ュメモリ8の量子化テーブル格納領域8bに格納され
る。同様の処理を同一の量子化テーブルを用いて、G及
びB信号データについても繰り返し、更に全ブロックに
ついて繰り返される。
【0012】このようにして、撮影時におけるCCDイ
メージャ1から画像圧縮部7にわたる一連の処理を経た
後に、圧縮画像データのフラッシュメモリ8への取り込
みが完了する。尚、フラッシュメモリ8には複数枚の静
止画の圧縮画像データが格納可能であり、格納されたデ
ータはケーブルを介してパーソナルコンピュータ等の外
部機器に転送可能である。また、フラッシュメモリ自体
を装着自在なカードに内蔵させることも可能である。
【0013】次にフラッシュメモリ8に格納された圧縮
画像データをカメラに装着されたLCDモニタ13に映
出する再生モードについて説明する。この再生モードに
おいては、フラッシュメモリ8のデータ格納領域8aか
ら圧縮画像データが画像伸長部9に読み出され、画像伸
長が施されて元のRGB信号データが復元される。図5
はこの画像伸長の流れをブロック図により表現したもの
である。即ち、ハフマン復号化部9aにて圧縮画像デー
タはハフマン復号化され、復号化されたデータは、8×
8の水平及び垂直の周波数成分を表し、この8×8のデ
ータに逆量子化部9bにて逆量子化を施す。この逆量子
化は、量子化テーブル保持部9dに保持されている量子
化テーブルの各升目の係数を復号化の8×8の対応する
データに乗ずることで実現される。尚、量子化テーブル
保持部9dに保持される量子化テーブルは、フラッシュ
メモリ8の量子化テーブル格納領域8bより読み出され
たもので、画像圧縮時に使用された量子化テーブルと全
く同一のものである。
【0014】この逆量子化部9b出力を逆DCT処理部
9cにて逆DCT処理することで、圧縮前の画像データ
が復元されることになる。
【0015】ところで、一般に、カメラに内蔵されるL
CDモニタ13の画素数は、LCDモニタ自体の小型化
及び低コスト化のために、フラッシュメモリ8に格納さ
れた画像データによる画像の画素数に比べて少ないもの
が使用される。このため、画像伸長部9より出力される
画像データをLCDモニタ13に映出する為には、画素
数の削減が不可欠となる。そこで、画素数を削減する最
も簡単な手法として、LCDモニタ13の前段に間引処
理部11を配し、ここで単純に画素を間引くことで対処
することができるが、高周波成分を間引いてサンプリン
グする際には、折り返しノイズが発生して、LCDモニ
タ13の表示品位を低下させる。
【0016】そこで、通常は間引処理部11の前段にL
PF10を配して、画像データを通過させ、高域周波数
成分を減衰させた上で、間引き処理部11にて間引き処
理を実行する。この間引き処理では、例えば、水平及び
垂直方向に2画素に1画素をサンプリングして抜き出せ
ば、画素数は1/4に削減されたことになる。
【0017】こうして間引き処理部11で間引き処理さ
れた画像データが表示用メモリ12に記憶され、1画面
について同様の処理が完了した時点で、LCDモニタ1
3に表示用メモリ12の記録内容が映出され、画像再生
が実現される。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】前記従来例の構成で
は、折り返しノイズの発生を避けるために、ディジタル
LPFを間引処理部の前段に配置する必要がある。特
に、マイクロコンピュータ(マイコン)を用いて、信号
処理部5、画像圧縮部7、画像伸長部9、LPF10及
び間引処理部11の各部の動作を順次ソフトウエア的に
処理する場合には、LPFのフィルタ処理は処理時間の
増大化を招くことになり、再生モードへの移行から再生
画面が映出されるまでに時間を要することになる。
【0019】
【課題を解決するための手段】本発明は、画像データを
DCT処理するDCT処理手段と、DCT処理出力を第
1量子化テーブルを用いて量子化する量子化手段と、量
子化出力をハフマン符号化する符号化手段とを有する画
像圧縮手段と、画像圧縮出力を圧縮画像データとして格
納するメモリ手段と、圧縮画像データをハフマン復号化
する復号化手段と、復号化出力を第2量子化テーブルを
用いて逆量子化する逆量子化手段と、逆量子化出力を逆
DCT処理する逆DCT手段を有する画像伸長手段と、
画像伸長出力中のデータを間引き処理する間引き手段
と、間引き処理出力を表示する表示手段とを備え、第2
量子化テーブルの高域周波数側の係数を第1量子化テー
ブルよりも小さくすることを特徴とし、特にメモリ手段
には、第1量子化テーブルが圧縮画像データと共に格納
され、画像伸長時に第1量子化テーブルをメモリ手段か
ら読み出して、高域周波数側の係数ほど小さくなるよう
にテーブルを変換して第2量子化テーブルとして出力す
るテーブル変換手段を備えることを特徴とする。
【0020】
【発明の実施の形態】以下、図面に従い本発明の一実施
例について説明する。図1は本実施例装置であるディジ
タルスチルカメラのブロック図である。尚、図1におい
て図2と同一部分には同一符号を付して説明を省略す
る。図2のブロック図との相違点は、再生系にテーブル
変換部14が追加されている点及び間引処理部11の前
段のLPF10が除去されている点である。
【0021】テーブル変換部14は、フラッシュメモリ
8のテーブル格納領域8bから圧縮時に用いられた量子
化テーブルを読み出し、係数Qijに8×8の位置に応
じて予め設定された8×8のマトリクス状の変換テーブ
ルの個々の値Tij(Tijは0〜64の値)を乗じた
後に64で割り算して係数Q’ijを算出する。即ち、
Q’ij=Qij×Tij÷64の演算式により係数の
変換が為される。
【0022】ここで、量子化テーブルの係数は、8×8
のマトリクスの升目の右に向かう程、水平方向の高域周
波数成分のための係数となり、同様に下に向かう程、垂
直方向の高域周波数成分のための係数となり、逆量子化
処理では、これらの係数がハフマン復号化データに乗ぜ
られるので、右側及び下側に位置するほど係数を小さく
するように量子化テーブルを変更することで、逆量子化
部9bに一種のLPFの特性を付与させることが可能に
なる。そこで、変換テーブルとしては、図6に示すよう
に、右側に向かうに連れて徐々に小さくなり、同時に下
側に向かうに連れて徐々に小さくなるように設定されて
いる。特に演算を簡略化するために、JPEGの画像圧
縮伸長処理で用いられるジグザグスキャンの順序に対し
て、係数が徐々に小さくなるように変換テーブルが設定
されている。
【0023】こうしてテーブル変換部14で変換された
量子化テーブルは、図7に示すように画像伸長部9の量
子化テーブル保持部9dに入力され、1画面分の画像伸
長が継続される間は保持され、逆量子化部9bはこの保
持部9dに保持される量子化テーブルを用いて、ハフマ
ン復号化部9a出力データに逆量子化を施す。即ち、復
号化データの8×8のマトリクスの各成分に量子化テー
ブルの係数Q’ijを乗じる。この逆量子化データは逆
DCT処理部9cにて逆DCT処理され、伸長された画
像データが得られる。
【0024】ここで、画像圧縮時の量子化時、即ち割り
算を行う量子化テーブルの各係数Qijに比べて、画像
伸長時の逆量子化時、即ち掛け算を行う量子化テーブル
の各係数Q’ijは水平及び垂直方向の高域周波数成分
ほどより小さくなるように設定されているので、画像圧
縮前の画像データに比べて画像伸長後の画像データの高
域周波数成分は減衰されることになる。尚、量子化テー
ブルは、一画面に対して共通であるので、この変換処理
は、一枚の静止画の再生に対して、一回だけ行われる。
【0025】このように、逆量子化処理にLPFの作用
を持たせたので、LPFを通過させずに直接間引処理部
11にて間引き処理を施しても、折り返しノイズの発生
は抑えられる。
【0026】前記実施例では、CCDイメージャ1の有
効画素毎にR、G、B信号の一つを取り出し、色分離処
理により欠落する2色の色信号の補間を行う方式を例に
挙げて説明したが、本件出願人が先に特願平7−386
32号にて提案しているように、色分離処理の際にCC
Dイメージャの画素の欠落色信号を補間するのに代え
て、各画素を水平及び垂直方向に半画素分ずらせた位置
でのR、G、Bの3原色信号を周囲の画素の色信号から
作成して、これ以後の信号処理に際して、この半画素ず
れた位置を画素と見なして扱うことも可能である。
【0027】また、前記実施例では、CCDイメージャ
1に装着された色フィルタは、R、G、Bの原色フィル
タをモザイク状に配置したものを用いたが、特にモザイ
ク状に配置するものに限定されることはない。また、原
色フィルタに代えて補色フィルタを用いることも可能で
あることはいうまでもない。
【0028】更に前記実施例では、量子化テーブルの変
換テーブルとして、ジグザグスキャンに沿って徐々に減
少するものを例に挙げて説明したが、これに限定される
ものではなく、例えば図8のように斜め方向のスキャン
中には同一の値を保持しつつ、右及び下方向に進むに連
れて所定量づつ減少するものでも良いことはいうまでも
ない。
【0029】前記実施例において、信号処理部5、画像
圧縮部7、画像伸長部9、テーブル変換部14及び間引
処理部11の各処理を、図9に示すようにマイコン15
を用いてソフトウエア的にも処理可能である。以下にこ
のソフトウエア的な処理を実行する実施例を他の実施例
として説明する。
【0030】撮影モードにおいては、図10のフローチ
ャートに沿って処理が実行される。即ち、CCDイメー
ジャ1にて撮像信号が作成され(ステップ51)、これ
らの撮像信号がディジタルデータとして第1RAM4に
取り込まれ(ステップ52)、これらのデータを用いて
マイコン15が色分離処理を実行し(ステップ53)、
この色分離結果が第2RAM6に取り込まれる(ステッ
プ54)。更にこれらの第2RAM6内の1ブロック分
の各色データがマイコン15にてDCT処理され(ステ
ップ55)、更に予めROMに用意された量子化テーブ
ルを用いてマイコン15にて量子化され(ステップ5
6)、更にマイコン15にて量子化データをハフマン符
号化して圧縮画像データとし(ステップ57)、量子化
時に用いた量子化テーブル及び圧縮画像データをフラッ
シュメモリ8にそれぞれ格納する(ステップ58、5
9)。
【0031】このステップ55からステップ59の処理
を、1画面分の全ブロックについて、またRGB信号デ
ータの各信号データについて、全てが完了したとステッ
プ60にて判断されるまで繰り返す。
【0032】また、再生モードにおいては、図11のフ
ローチャートに沿って処理が実行される。即ち、フラッ
シュメモリ8から量子化テーブルを読み出し(ステップ
71)、このテーブルを変換テーブルを用いて前述の演
算によりマイコン15にて変換し(ステップ72)、次
いでフラッシュメモリから1ブロック分のRGBデータ
のいずれかの圧縮画像データを読み出し(ステップ7
3)、これをマイコン15にてハフマン復号化し(ステ
ップ74)、次いでマイコン15にてステップ72にて
変換された量子化テーブルを用いて逆量子化し(ステッ
プ75)、この逆量子化データをマイコン15にて逆D
CT処理し(ステップ76)、得られた画像データを更
にマイコン15にて間引処理して(ステップ77)、間
引き処理後の画像データを表示用メモリ12に格納し、
1画面分の全ブロックの全色信号データに関してステッ
プ73〜ステップ78の処理を繰り返し、全ての処理が
完了したとステップ79にて判断されると、表示用メモ
リ12の記憶内容をLCDモニタ13に映出する(ステ
ップ80)。
【0033】尚、予めフラッシュメモリ8のテーブル格
納領域8bに圧縮時に用いる量子化テーブルを格納して
おき、圧縮または伸長時に読み出すようにすることも可
能である。
【0034】前記両実施例では、フラッシュメモリ8に
格納される圧縮画像データは、RGB信号データを用い
ているが、これに限定されるものではなく、例えば色分
離処理により各画素毎にRGBの各データが得られた時
点で、数1の演算式にて輝度(Y)信号データ、R−Y
の色差(V)信号データ及びB−Yの色差(U)信号デ
ータを算出し、これを第2RAM6に格納し、画像圧縮
時にこれらのYUV信号データをブロック毎に圧縮して
フラッシュメモリに格納するように構成しても良い。
【0035】
【数1】
【0036】ここで、人間の目が輝度の変化には敏感で
あるが、色の変化には比較的鈍感であるという特性を有
していることに着目して、できる限りデータ量を削減す
る為に、第2メモリ6への格納前にU及びV信号データ
について水平方向に1/2に間引き処理を実行すること
が一般的である。具体的には、U及びV信号データを2
画素に1画素の割合で抜き出して第2RAM6に格納す
るように書き込みを制御する。この場合、画像圧縮及び
伸長時にはY信号データについては1ブロック単位で8
×8の画素のデータが処理できるが、U及びV信号デー
タについては水平方向に1/2に間引き処理されている
ので水平方向に隣接する2ブロック分で得られる8×8
の画素のデータを圧縮及び伸長の対象とする。また、再
生時には、画像伸長の後に数1をR、G、Bに変換した
式を利用してYUVデータをRGBデータに逆変換する
必要がある。
【0037】
【発明の効果】上述の如く本発明によれば、専用の低域
通過フィルタ回路もしくは、低域通過フィルタに対応す
るソフトウエア的処理なしに、高域周波数の係数を小さ
くした量子化テーブルを用いて伸長処理を行うことで、
画素数の削減を伴う再生処理での、折り返しノイズの発
生を防ぐことができ、回路の簡略化あるいは処理時間の
短縮化を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例のブロック図である。
【図2】従来例のブロック図である。
【図3】本発明の一実施例のCCDイメージャに装着さ
れた色フィルタを説明する図である。
【図4】画像圧縮処理の流れを示すブロック図である。
【図5】従来例の画像伸長処理の流れを示すブロック図
である。
【図6】本発明の一実施例に係わり、画像伸長時の量子
化テーブルの変換を説明する図である。
【図7】本発明の一実施例の画像伸長処理の流れを示す
ブロック図である。
【図8】本発明の他の実施例に係わり、画像伸長時の量
子化テーブルの変換を説明する図である。
【図9】本発明の他の実施例のブロック図である。
【図10】本発明の他の実施例に係わり、撮影モードで
のフローチャートを説明する図である。
【図11】本発明の他の実施例に係わり、再生モードで
のフローチャートを説明する図である。
【図12】JPEGでの画像圧縮を説明する図である。
【符号の説明】
7 画像圧縮部 8 フラッシュメモリ 9 画像伸長部 11 間引処理部 14 テーブル変換部 13 LCDモニタ 15 マイコン
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 5/225 - 5/243 H04N 7/24 - 7/68 H04N 101:00

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 画像データを第1量子化テーブルを用い
    て量子化する量子化手段を有する画像圧縮手段と、 該画像圧縮手段出力を圧縮画像データとして格納するメ
    モリ手段と、 圧縮画像データを第2量子化テーブルを用いて逆量子化
    する逆量子化手段を有する画像伸長手段と、 該画像伸長手段出力中のデータを間引き処理する間引き
    手段と、 該間引き処理出力を表示する表示手段とを備え、 前記第2量子化テーブルの係数は、前記第1量子化テー
    ブルに比べて、高域周波数側に向かうにつれて徐々に小
    さくなることを特徴とする画像処理装置。
  2. 【請求項2】 前記画像圧縮手段は、画像データを離散
    コサイン変換して前記量子化手段に供給するDCT処理
    手段と、前記量子化手段出力をハフマン符号化する符号
    化手段を有することを特徴とする請求項1記載の画像処
    理装置。
  3. 【請求項3】 前記画像伸長手段は、圧縮画像データを
    ハフマン復号化して前記逆量子化手段に供給する復号化
    手段と、前記逆量子化手段出力を逆離散コサイン変換す
    る逆DCT手段を有することを特徴とする請求項1記載
    の画像処理装置。
  4. 【請求項4】 前記メモリ手段には、前記第1量子化テ
    ーブルが前記圧縮画像データと共に格納され、画像伸長
    時に前記第1量子化テーブルを前記メモリ手段から読み
    出して、高域周波数側の係数が徐々に小さくなるように
    テーブルを変換して前記第2量子化テーブルとして出力
    するテーブル変換手段を備えることを特徴とする請求項
    1記載の画像処理装置。
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