JP3932379B2 - 画像処理装置と撮像素子 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像処理装置に係り、特に、ワークメモリに記憶された画像データに基づいて演算処理を行うに好適な画像処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
撮像素子によって得られた画像データを処理する画像処理技術は、不審者の侵入や異常を検知する監視システムや車の安全走行を支援する車載システムなどに適用され始めている。これらのシステムで画像処理技術を適用するには、画像処理装置の小スペース化および低価格化が求められている。小スペース化および低価格化を実現するには、限られたCPU(中央演算装置)の演算能力とハードウエア物量で画像処理を高速に行う工夫が必要である。画像処理装置を小型化する方式としては、例えばシングルチップを採用する方法がある。シングルチップとは、演算処理を行うCPU、プログラムを格納するROM(Read Only Memory)、ワークメモリとして使用するRAM(Random Access Memory)、およびネットワーク、シリアルポートなどシステム構築に必要となる機能が1チップのパッケージに集約されたものである。このシングルチップを使用すると、これまで複数のデバイスを使用して構成していたシステムを1チップとし、小スペース化および低価格化できる。
【0003】
一方、シングルチップを用いて高速な画像処理を行うには、シングルチップ内のメモリを使用して画像処理を行う必要がある。それは、CPUからシングルチップの外にある外部メモリへのアクセスがシングルチップ内部のローカルメモリ(ワークメモリ)へのアクセスに比べて一般的に遅いからである。そのため、外部メモリを使用して画像処理を行った場合、実用的な処理能力を出すことは困難となる。例えば、車載システムに採用されている白線認識機能については、ビデオレートでの認識が求められており、高速処理が必要である。しかし、外部メモリを使用して処理を行ったのでは要求性能を満足することは困難である。また自動車の制御などに用いられる耐環境型のシングルチップでは、シングルチップ内にあるメモリ容量は小さいので、高速処理を行うことのできるデータ量が限られている。
【0004】
そこで、特開2001−101396号公報に記載されているように、外部メモリに格納された画像データをプロセッサと1チップに統合されたローカルメモリにDMA(Direct Memory Access)転送で送り、高速に画像処理する方法が提案されている。また、特開平6−4651号公報に記載されているように、画像処理を高速に行うために、処理に使用する領域のデータだけを転送するようにしたものが提案されている。これら従来技術においては、どちらも外部メモリに画像データを格納しておいて、必要な画像データを必要になったときにローカルメモリに転送して処理する構成を採用している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術のうち前者のものでは、外部メモリに格納されている画像データの中から、画像処理に必要な画像データのみをローカルメモリに転送し、高速処理を実現している。
【0006】
具体的には、撮像素子で得られた画像データを配線を介して画像処理用LSIに入力し、画像処理用LSIで処理された画像データをデータ転送手段によって、バスを介して外部メモリに転送し、外部メモリに格納された画像データをシングルチップのローカルメモリに転送するようになっている。この場合、1画面分の画像データを外部メモリに転送し、外部メモリに格納された画像データのうち必要な画像データのみをシングルチップのローカルメモリに転送し、高速な画像処理を行うようになっている。画像データを外部メモリに転送するに際して、1画面分の画像データをそのまま転送する方法を採用しているが、車載用画像処理装置において、道路上の白線を認識することを考慮すると、画面全体に白線が現われるわけではないので、白線が出現する領域の画像データを外部メモリに転送することも考えられる。しかし、従来技術では、画像処理アルゴリズムや車位置の変化によって白線を探索する領域が変わる可能性があることを考慮し、1画面全体の画像データを外部メモリに格納する構成を採用している。
【0007】
しかし、このような構成では、外部メモリが十分な容量である場合には問題は発生しないが、低価格化を重視した装置では、外部メモリの容量が十分でないか、または、全くない場合も考えなければならない。このとき、シングルチップ内のローカルメモリが十分な容量を備えていない場合、画像データを格納しておく記憶手段がなくなるため、画像処理システムを構築することはできない。実際に、現在使用できるシングルチップでは、ローカルメモリの容量が小さいために、記憶手段としてのローカルメモリだけを搭載した画像処理装置で実用化できるアプリケーションは限られている。
【0008】
一方、後者の従来技術においては、画像処理に使用するデータのみを転送して高速な処理を行うようにしているが、原画像に関するデータを格納するに十分なメモリがない場合には、画像データをメモリに格納できなくなり、画像処理システムを構築することはできない。
【0009】
本発明の課題は、外部メモリを用いることなくローカルメモリとしての画像データ記憶手段を小容量化できる画像処理装置と、この画像処理装置に小容量化しやすい画像データを供給する撮像素子とを提供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、転送による画像データを記憶する画像データ記憶手段と、前記画像データ記憶手段に記憶された画像データに基づいて演算処理を行う演算処理手段と、画像データを入力するとともに、入力した画像データのうち入力画像データの量よりも少ない複数の画像データを前記画像データ記憶手段に転送するデータ転送手段とを備え、前記データ転送手段が、前記複数の画像データとして、前記演算処理手段で演算処理の対象とする画面上の複数領域内の画像データを転送する画像処理装置を提案する。
【0011】
本発明は、また、転送による画像データを記憶する画像データ記憶手段と、前記画像データ記憶手段に記憶された画像データに基づいて演算処理を行う演算処理手段と、被写体からの光の情報を電荷の情報に変換して一画面分の画像データを順次生成する撮像素子と、前記撮像素子から画像データを入力するとともに、入力した画像データのうち入力画像データの量よりも少ない複数の画像データを前記画像データ記憶手段に転送するデータ転送手段とを備え、前記画像データ記憶手段の物理的な記憶容量は、前記撮像素子から出力される画像データの量よりも少なく設定され、前記データ転送手段が、前記複数の画像データとして、前記演算処理手段で演算処理の対象とする画面上の複数領域内の画像データを転送する画像処理装置を提案する。
【0012】
前記データ転送手段は、前記演算処理手段で演算処理の対象とする画面上の複数領域内の画像データを単一の領域の画像データ毎に複数回に分けて転送することを特徴とする画像処理装置。
【0013】
前記データ転送手段は、前記複数の画像データとして、種類の相異なる画像データを種類別に転送してもよい。
【0014】
前記データ転送手段は、画像データに対して輪郭強調のフィルタ処理によりエッジ部分の画像データを抽出し、画像中の濃度変化が一定以上となる複数のエッジ部分の画像データを転送するとともに、前記複数のエッジ部分の座標情報を転送することもできる。
【0015】
前記データ転送手段は、画像データに対して輪郭強調のフィルタ処理によりエッジ部分の画像データを抽出し、前記演算処理手段で演算処理の対象とする画面上の複数領域内の画像データのうち画像中の濃度変化が一定以上となる複数のエッジ部分の画像データを転送するとともに、前記複数のエッジ部分の座標情報を転送することも可能である。
【0016】
本発明は、さらに、転送による画像データを記憶する画像データ記憶手段と、前記画像データ記憶手段に記憶された画像データに基づいて演算処理を行う演算処理手段と、画像データを入力するとともに、入力した画像データのうち入力画像データの量よりも少ない複数の画像データを前記画像データ記憶手段に転送するデータ転送手段とを備え、前記データ転送手段が、前記複数の画像データとして、前記演算処理手段で演算処理の対象とする画面上の複数領域内の画像データを転送する画像処理装置に前記転送による画像データを供給する撮像素子であって、被写体からの光の情報を電荷の情報に変換して一画面分の画像データを順次生成する画像データ生成手段と、前記画像データ生成手段の生成による一画面分の画像データのうち前記複数領域に属する画像データを選択する領域選択手段とを備え、前記画像処理装置に転送する撮像素子を提案する。
【0017】
前記領域選択手段により選択された複数の領域に属する画像データを、前記複数の領域を特定する領域情報とともに出力するデータ出力手段を備えることができる。
【0018】
画像データを記憶する画像データ記憶手段に対して、前記データ出力手段の出力による画像データをDMA転送方法またはSRAMアクセスによる転送方法によって転送するデータ転送手段を備えるようにしてもよい。
前記一画面分の画像データを生成するための露光時間終了を検知する露光時間検知手段と、前記露光時間検知手段により露光時間終了の検知を条件に、画像データを記憶する画像データ記憶手段に対して、前記データ出力手段の出力による画像データを転送するデータ転送手段とを備えることも可能である。
【0019】
この場合、前記露光時間検知手段により露光時間終了が検知されたときに、画像データを転送するための転送要求を転送先に出力する転送要求出力手段を備える。
【0020】
上記いずれかの撮像素子において、前記画像データ生成手段の生成による画像データを一画面分の画素に対応づけて記憶する画像データ記憶手段を備え、前記画像データ記憶手段に記憶された画像データのアドレスを、前記画像データを演算処理するための演算処理手段のメモリ空間に関連づけてマッピングすることができる。
【0021】
本発明は、転送による画像データを記憶する画像データ記憶手段と、前記画像データ記憶手段に記憶された画像データに基づいて演算処理を行う演算処理手段と、画像データを入力するとともに、入力した画像データのうち入力画像データの量よりも少ない複数の画像データを前記画像データ記憶手段に転送するデータ転送手段とを備え、前記データ転送手段が、前記複数の画像データとして、前記演算処理手段で演算処理の対象とする画面上の複数領域内の画像データを転送する画像処理装置に前記転送による画像データを供給す る撮像素子であって、被写体からの光の情報を電荷の情報に変換して一画面分の画像データを順次生成する画像データ生成手段と、前記画像データ生成手段の生成による一画面分の画像データのうち前記複数領域に属する画像データを単一の領域毎に順次選択する領域選択手段とを備え、前記画像処理装置に転送する撮像素子を提案する。
【0022】
本発明は、また、転送による画像データを記憶する画像データ記憶手段と、前記画像データ記憶手段に記憶された画像データに基づいて演算処理を行う演算処理手段と、画像データを入力するとともに、入力した画像データのうち入力画像データの量よりも少ない複数の画像データを前記画像データ記憶手段に転送するデータ転送手段とを備え、前記データ転送手段が、前記複数の画像データとして、前記演算処理手段で演算処理の対象とする画面上の複数領域内の画像データを転送する画像処理装置に前記転送による画像データを供給する撮像素子であって、被写体からの光の情報を電荷の情報に変換して一画面分の画像データを順次生成する画像データ生成手段と、前記画像データ生成手段の生成による一画面分の画像データのうち複数の領域に属する画像データを単一の領域毎に順次選択する領域選択手段と、前記領域選択手段により選択された画像データを保持するとともに、保持された画像データを単一の領域毎に順次転送するデータ転送手段とを備え、前記画像処理装置に転送する撮像素子を提案する。
【0023】
上記手段によれば、画像データを画像データ記憶手段に記憶する前に、演算処理に用いる画像データのうち入力画像データの量よりも少ない複数の画像データを選択し、選択された画像データのみを画像データ記憶手段に記憶するので、外部メモリを用いることなく、ローカルメモリ(ワークメモリ)としての画像データ記憶手段の記憶容量を少なくでき、小スペース化および低価格化できる。また、画像データ記憶手段に記憶される画像データの量が減るので、画像データを転送するバスの負荷が軽減され、その分、演算処理手段(CPU)による高速処理が可能になる。さらに画像データ記憶手段への書き込み処理を最小限に削減できる。
【0024】
また、画像データを転送する場合、画面上の複数領域の画像データまたは画像中の濃度変化が一定以上となる複数のエッジ部分の画像データを転送すると、データ量を削減できる。さらに、画面上の複数領域の画像データのうち画像中の濃度変化が一定以上となる複数のエッジ部分の画像データを座標情報とともに転送すると、さらにデータ量を減らすことができる。
【0025】
また、本発明に係る撮像素子によれば、1画面分の画像データのうち複数の領域に属する画像データを選択して出力するようにしているため、撮像素子によって得られた画像データを転送するときの転送速度を高めることができる。さらに、撮像素子に画像データの選択・転送機能を付加して1チップモジュールとすれば、小スペース化および低価格化できる。
【0026】
【発明の実施の形態】
次に、図面を参照して、本発明の一実施形態を説明する。図1は、本発明の一実施形態を示す画像処理装置であって、道路の白線を認識して自車位置を同定する画像処理装置のブロック構成図である。車載システムとしての画像処理装置は、小スペース化および低価格化が実用化の必須条件であり、しかも高い安全性が求められている自動車に適用されることを考慮し、本実施形態では、耐環境型のシングルチップを採用する。さらに、シングルチップを採用し、シングルチップ内の限られたローカルメモリを使用した画像処理装置によって、小さいハードウエア物量で高速な画像処理を実現する。図1を参照して、具体的な内容を説明する。
【0027】
図1において、画像処理装置は、シングルチップ1、画像処理LSI2、撮像素子3を備えて構成されており、シングルチップ1は画像処理LSI2とバス4を介して接続され、画像処理LSI2は撮像素子3に接続されている。
【0028】
撮像素子3は、外界からの光、すなわち被写体からの光の情報を電荷の情報に変換し、1画面分の画像データを順次、例えば、1/60s毎にデジタルの画像データを生成する画像データ生成手段としての機能を備えており、一般的には、CCD(Charge Coupled Device)とCMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)のセンサを用いて構成されている。撮像素子3で生成されてデータ化された画像データは、撮像素子データ出力5として画像処理LSI2に入力される。画像処理LSI2では、入力された画像データが画像処理され、画像処理された画像データのうち特定の複数の画像データが処理データ量削減手段30によって選択される。処理データ量削減手段30によって転送すべき画像データを選択すると、データ転送量を削減する処理が行われる。
【0029】
処理データ量削減手段30によって選択された画像データは、データ転送手段20によって、バス4を介してシングルチップ1にデータ転送6されるようになっている。この場合、撮像素子3により、図2に示すように、画面100に関する1画面分の画像データが順次生成され、画像データが画像処理LSI2に入力されたときに、領域100よりも小さい領域A120、領域B130内に属する画像データをバス4を介してシングルチップ1に転送する。領域A120、領域B130の設定7は、シングルチップ1のROM13に格納されたプログラムによって決定され、この決定に従い制御信号がシングルチップ1からバス4を介して画像処理LSI2に入力され、領域A120、領域B130が設定される。
【0030】
シングルチップ1は、画像データに基づいて演算処理を行う演算処理手段としてのCPU11、ワークメモリまたはローカルメモリであって、転送による画像データを記憶する画像データ記憶手段としてのRAM12、プログラムなどを記憶するROM13を備えて構成されており、CPU11は、RAM11に記憶された画像データを処理して、道路上の白線の認識を行うようになっている。白線を認識するプログラムは、ROM13に格納されており、ROM13に格納されたプログラムはRAM12に格納された画像データと同様に、CPU11から高速なアクセスが可能になっている。
【0031】
上記構成における画像処理装置においては、図3に示すように、まず、撮像素子3で被写体からの光を基に画像データを生成するために画像を取得し(ステップS10)、生成した1画面分の画像データを画像処理LSI2に順次転送し、画像処理LSI2において、画像データを記憶するに先立って、処理データ量を削減する処理を行う(ステップS11)。この処理データ量削減処理とは、シングルチップ1内のRAM12に記録する画像データを処理するに必要となるデータに限定する処理のことであり、本実施形態では、図2に示す領域A120、領域B130に属する画像データのみを選択して転送する処理のことである。領域A120、領域B130にはそれぞれ白線101に関する画像データが含まれており、これらの画像データがシングルチップ1に転送されると、これらの画像データはシングルチップ1のRAM12に格納される(ステップS12)。このあと、RAM12に記憶された画像データに基づいてCPU11による演算処理が開始され、白線101を認識する処理が実行される(ステップS13)。
【0032】
このように、本実施形態においては、画像データをRAM12に格納する前に、撮像素子3から入力された画像データの量よりも少ない画像データを選択してデータ量を削減しているため、従来技術のように、画像データを全て格納する外部メモリが不要となり、小さいハードウエア物量でシステムを構成でき、ハードウエア物量の削減およびバス4の負荷を低減することが可能になる。
【0033】
なお、本実施形態においては、処理データ量削減処理とデータ格納処理とを別々に処理しているが、実際には、入力データを1画像データずつ処理するに必要なデータか不必要なデータかを選別してRAM12に書き込む処理を行っているため、パイプライン処理となっている。
【0034】
次に、図4を参照して、データ転送手段20の具体的構成を説明する。図4において、データ転送手段20は、図2に示す領域A120と領域B130に属する画像データをシングルチップ1のRAM12に転送する機能を備えているとともに、領域A120に属する画像データを選択する領域選択手段A21と、領域B130に属する画像データを選択する領域選択手段B22を備えて構成されている。各領域選択手段A21、領域選択手段B22には、配線51を介して撮像素子3の出力による画像データが入力されるようになっており、領域選択手段A21と領域選択手段B22は同一の機能であるため、ここでは、領域選択手段A21についてのみ説明する。配線51を介して入力された画像データは、ライト制御手段24で制御された書き込み信号によってデータバッファ25に書き込まれる。ここで、ライト制御手段24は、配線51を介して入力された画像データの座標位置を同定する回路を保持しており、入力された画像データが領域A120内の画像データであるか否かを判別する機能を備えて構成されている。そして、入力された画像データが領域A120内の画像データであった場合は、データバッファ25への書き込みを許可し、書き込み処理が行われる。その結果として、データバッファ25には、領域A120内の画像データのみが記録される。そしてデータバッファ25に、ある一定数以上の画像データが格納されると、シングルチップ1内のRAM12への転送要求がデータバッファ25から発生し、RAM12への画像データの転送が開始される。このとき、リード制御手段23は、シングルチップ1からのDMA転送に必要な読み出し制御を行い、データバッファ25に格納された画像データを読み出す処理を制御する。そして読み出された画像データはDMA転送によってRAM12へ転送される。
【0035】
データバッファ25からシングルチップ1に対して転送要求が出力されると、この転送要求はシングルチップ1のCPU11に対して割込みとして処理される。図5を参照して、このときの処理フローを説明する。
【0036】
まず、データバッファ25からシングルチップ1のCPU11に対して転送要求が出力されると、CPU11はデータバッファ25からの転送要求を受けて、割込みを発生させる(ステップS20)。ここで、シングルチップ1内のCPU11は、割込み要因の解析を行う(ステップS21)。すなわち、データバッファ25に格納された画像データの数が一定数以上になったことに起因してデータバッファ25から転送要求が入力された否かの解析を行い、データバッファ25に格納された画像データの数が一定数以上になったことに起因して発生した転送要求のときには、転送元アドレスとしてデータバッファ25の出力アドレスを設定する(ステップS22)。次に、データの転送先アドレスを設定する(ステップS23)。ここでは、図6に示すように、RAM12のメモリ空間140におけるメモリ空間A121が領域A120のデータを格納する領域と仮定し、メモリ空間A121の先頭アドレスを転送先アドレスとして設定する。転送元アドレスの設定と転送先アドレスの設定が終了すると、データバッファ25に格納されているデータの総数からDMA転送の転送回数を決定し、転送回数の設定を行う(ステップS24)。最後に、DMA転送を起動し(ステップS25)、データバッファ25の画像データをシングルチップ1のRAM12のメモリ空間121へDAM転送する。これらの処理は、1画面分の画像データに関する画像処理が終了するまで繰り返し続けられる。
【0037】
なお、領域選択手段B22のデータバッファが転送要求を出した場合も、同様の処理フローによってDMA転送を実施する。この処理は、1画面分の画像処理が終了するまで繰り返し続けられる。
【0038】
本実施形態によれば、処理に必要な画像データのみをシングルチップ1内のRAM(ローカルメモリ)12に転送するので、データの記憶容量を小さくできる。また、転送量も小さいため、バスの負荷を低減し、CPU11の処理能力の低下を防止できる。さらに、複数のデータ転送手段を備えているため、複数の領域のデータを演算しやすいようにメモリ空間に転送することが可能である。これは、転送後の白線認識処理時に、データの並び替えなどの処理を行う必要がなく、演算量を削減できる。
【0039】
前記実施形態では、シングルチップ1内のRAM12に転送する画像データとして2つの領域に属する画像データについて述べたが、3つ以上の領域に属する画像データを転送する構成を採用することもできる。図7を参照して、3つ以上の領域に属する画像データを転送するときの実施形態を説明する。図7における実施形態では、半導体部品のリード線310の部分の検査を想定しており、リード線310の検査は、広い視野を用いながらも高い計測精度が要求されるアプリケーションである。リード線310を検査する画像処理装置は、計測精度を高くするために、画像300を高精細画像で取得するようになっている。この画像300の中には、チップ301の位置決めを行うためにチップ301に付されたマーカー311と、検査対象であってチップ301の端部から引き出されたリード線310がある。この検査の場合、画面全体の画像データを使用する訳ではなく、マーカー311とリード線310が存在する可能性のある領域320、321、322、323に属する画像データのみを使用する。これらの領域は、時間やロッド、部品によってばらつくので、一定ではなく、プログラムによって設定する必要がある。
【0040】
本実施形態では、画像処理に使用する領域320、321、322、323に対応したメモリ空間341、342、343、344がRAM12のメモリ空間340上に確保されており、それぞれの領域に属する画像データは各領域に対応したデータ転送手段によって、画像処理に必要な画像データとしてシングルチップ1上のRAM12に転送される。この場合、CPU11において各リード線310の長さが認識され、リード線310の良否が判定される。
【0041】
本実施形態によれば、高精細の画像データを使用しているにも関わらず、処理に必要な画像データのみを転送するようにしているため、小さい記憶容量で処理に必要なデータをRAMに記録できる。また転送する領域の範囲をプログラムで制御することにより、任意の領域に属する画像データの転送が可能になる。さらに、各領域にはデータ転送手段が複数設けられているため、各データ転送手段を互いに重複させることも可能であり、アプリケーションに柔軟に適用できる。
【0042】
本実施形態によれば、通常であれば大きな記憶容量が必要となる高精細画像を使用するアプリケーションにも、必要最小限の記憶容量しか持たない装置の適用が可能になる。
【0043】
前記各実施形態においては、RAM12に記憶するデータ量を削減するに際して、処理する領域を限定することによって実現する方法を述べたが、以下の実施形態では、図8に示すように、白線のエッジ部分の情報を利用したデータ削減方法について説明する。
【0044】
図8(a)に示すように、撮像素子3の生成による1画面分の画像データのうち領域110に属する画像データを基に白線を認識するに際しては、白線102を認識するために用いられた画像データに対して輪郭強調のフィルタ処理を行うと、白線102の両側をエッジ部分として抽出することが可能になる。すなわち、画像中の濃度変化(輝度変化)が一定以上となるエッジ部分の画像データを抽出することが可能になる。白線102の認識処理は、白線102の持つエッジ情報を利用して行っているため、処理にはエッジ部分の情報(画像データ)のみを使用している場合が多い。このエッジ部分の情報のみを認識処理に使用すると、記憶するデータ量は、領域110に属する画像データを全て記憶するよりも小さい(少ない)データ量でよいことになる。さらに、記録する情報としては、エッジ部分と判断された位置の座標情報を用いることもできる。図8(b)では、エッジ部分の画像データのデータ転送処理に加えて、領域A120、領域B130を特定する座標情報とを組合わせてデータ転送することで、すなわち種類の相異なる情報を種類別に転送することで、さらに処理に必要とされるデータの記憶容量を小さくできる。このときのデータ転送手段20の具体的構成を図9に示す。
【0045】
データ転送手段20は、領域選択手段A21、領域選択手段B22に加えて前処理手段400を備えて構成されている。このデータ転送手段20は、配線53を介して入力された画像データに対して、前処理手段400において白線を認識するための画像データに対して輪郭強調のフィルタ処理を行ってエッジ部分を抽出し、エッジ部分の情報(画像データ)のみを領域選択手段A21、領域選択手段B22を用いてシングルチップ1内のRAM(ローカルメモリ)12に転送する。このときの領域選択手段A21は図4に示す領域選択手段A21と同一のものを使用できる。ただし、ライト制御手段24においては、入力された画像データの座標だけではなく、エッジ部分の画像データか否かを判断する機能が追加されている。
【0046】
本実施形態によれば、エッジ部分の画像データのみを処理に使用するという前提で画像データに関するデータを転送すると、画像処理装置に必要な記憶容量を削減できる。さらに、処理する領域を画面上で限定することによって、領域を限定することによるデータ量の削減とともにエッジ部分の情報に限定する方法とを組合わせた効果を得ることができる。すなわち、処理に必要とされるデータの記憶容量をさらに小さくできる。
【0047】
前記各実施形態では、撮像素子3は画像データを単純に出力するデバイスとして扱ってきたが、図1に示す処理データ量削減手段30を撮像素子3に付加する構成を採用できる。図10を参照して、この構成の実施形態を説明する。
【0048】
図10において、本実施形態における画像処理装置においては、撮像素子3に領域選択手段510が設けられており、画像処理LSI2にデータ転送手段500が設けられている。すなわち、撮像素子3は、被写体からの光の情報を電荷の情報に変換して1画面分の画像データを順次生成する画像データ生成手段と、生成された画像データのうち複数の領域に属する画像データを選択する領域選択手段と、選択された複数の領域に属する画像データを、各領域を特定する領域情報とともにバス520を介して出力するデータ出力手段としての機能を備えて構成されている。
【0049】
領域選択手段510は、図11に示すように、領域A650と領域B651の領域を設定するための処理を実行し、画面100に属する領域A650を設定するに際しては、領域A650の始点座標600、幅601、高さ602に関するデータを設定し、領域B651に関する領域設定を行うに際しては、領域B651の始点座標610、幅611、高さ612に関するデータを設定する。各領域A650、領域B651に関する始点座標、幅、高さに関するデータが設定されると、これらの領域情報は、図11(b)に示す領域記憶手段620、621にそれぞれ記録される。各領域記憶手段620、621に記録されたデータはセンサデータリード手段630によって読み出され、各領域を特定する領域情報とともに配線632を介して出力される。この場合、撮像素子3では、領域記憶手段620に記憶された画像データに基づいて画像データを出力する機能を持ったセンサデータリード手段630によって出力データの制御が行われる。
【0050】
具体的には、CMOSセンサの受光素子の配列をSRAMに見立てて、SRAMアクセスの回路をセンサデータリード手段630に加えればよいことになる。このときは、座標値をアドレスにしてデータの読み取り処理を行う。またCMOSセンサからの出力をセンサデータリード手段630において、撮像素子3外部への出力が必要なものと不必要なものとに分け、必要なデータのみを出力するように制御することもできる。さらに、有効データおよび無効データを両方出力し、出力されているデータが有効か無効かを識別する信号を出力するようにすることもできる。
【0051】
例えば、撮像素子3から複数の領域に関するデータを出力する場合、図12に示すように、有効データ信号521が出力される毎に、領域Aを特定する領域データ523とともに領域Aに属する画像データとしての出力データ522を出力し、領域Bを特定する領域データ523を出力するとともに領域Bに属する画像データ(出力データ)522を出力する。ここで、領域A、領域Bを特定する領域データ523は、出力データ522としてのDATAa、DATAbがどの領域に属する出力データかを判断する情報であればよく、座標情報、領域のIDなどの情報を使用できる。
【0052】
このように、本実施形態においては、撮像素子3で生成された画像データのうち特定の領域に属する画像データのみを配線520を介して画像処理LSI2に出力し、画像処理LSI2のデータ転送手段500によってバス4を介してシングルチップ1に転送するに際して、シングルチップ1のRAM12に記録する必要のあるデータの選択を撮像素子3で行っているので、画像処理LSI2はデータの転送機能を備えるだけでよい。
【0053】
したがって、本実施形態によれば、撮像素子3にデータの選択機能を付加させることにより、処理に使用するデータのみを高速に読み出すことが可能になる。
【0054】
次に、図13を参照して、画像処理LSI2に設けられたデータ転送手段500を撮像素子3に付加したときの実施形態を説明する。
【0055】
本実施形態における撮像素子3は、データ転送手段500と領域選択手段510の機能を備えて構成されている。本実施形態における画像処理装置は、シングルチップ1と撮像素子3から構成されており、前記実施形態よりもより小型化が可能になる。そして撮像素子3とシングルチップ1との間はバス4で接続され、シングルチップ1のメモリ空間に撮像素子3のレジスタなどがマッピングされている。このとき、撮像素子3のレジスタとは、図11の領域記憶手段620に対応したものである。また撮像素子3が有する受光素子の1つ1つをシングルチップ1のメモリ空間にマッピングして、撮像素子3を外部メモリとして扱うこともできる。すなわちRAM12に記憶された画像データのアドレスを、CPU11のメモリ空間に関連づけてマッピングできる。これは、DMA転送を可能にする回路または図11で説明した回路を付加すれば可能である。
【0056】
本実施形態における撮像素子3から画像データをシングルチップ1のRAM12に転送するに際しては、図14に示すように、露光時間700の終了検知を条件に行う。すなわち、撮像素子3は1/60s〜1s毎に画像を取り込んで画像データを生成するに際して、露光時間700を終了する毎に画像データを生成するようになっており、画像素子3にはこの露光時間700を検知する露光時間検知手段が設けられている。そして露光時間検知手段によって露光時間の終了が検知されると、撮像素子3からシングルチップ1に対して割込み701が発生するようになっている。シングルチップ1のCPU11は撮像素子3からの割込み701に応答して、DM転送702の開始を撮像素子3に指令し、データ転送手段500の処理により、撮像素子3からシングルチップ1のRAM12へのDMA転送が開始される。この場合ライン毎に割込みを発生させたときには、1ライン毎にDMA転送が発生する。またフィールド毎に割込みを発生させた場合は、フィールド毎にDMA転送を起動する。なお、図14で示されているタイミングチャートは、画像の1ライン毎と定義してもよいし、フィールド毎と定義してもよい。特に、CMOSセンサの場合は、図13はライン毎のタイミングチャートとみることが現在のCMOSセンサの動作では一般的である。
【0057】
本実施形態に係る撮像素子3によれば、画面中の指定の領域の画像データを転送する機能を備えて1チップモジュール化されているので、小スペース化および低価格化できる。
【0058】
前記各実施形態においては、画像データを転送するに際して、複数の領域の画像データを一度に転送するものに述べたが、生成された一画面分の画像データの中から複数の領域の画像データを選択し、選択された画像データを単一の領域に分け、各単一の領域の画像データを複数回に分けて転送することもできる。
【0059】
また、生成された一画面分の画像データの中から単一の領域の画像データを複数個選択し、選択された画像データを単一の領域毎に複数回に分けて順次転送することもできる。この場合、シングルチップのメモリに、単一の領域の画像データを複数回に分けて転送する処理プログラムを格納することで実現できる。例えば、処理プログラムの実行により、一回の露光で得られた一画面分の画像データに対して、複数回に分けてメモリに転送する領域を設定し、撮像素子から順次シングルチップ内のメモリに転送することで実現できる。
【0060】
また、画像データを単一の領域毎に複数回転送する場合には、データ転送手段の領域選択手段としては、単一の領域選択手段によって単一の領域を複数回選択するものも使用できる。
【0061】
さらに、一画面分の画像データのうち複数の領域の画像データを複数回に分けて転送することは、撮像素子がメモリの働きも兼ねることになり、撮像素子で生成された画像データを全て転送し終わるまでは、撮像素子が画像データを保持することになる。
【0062】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、画像データを画像データ記憶手段に記憶する前に、演算処理に用いる画像データのうち入力画像データの量よりも少ない複数の画像データを選択し、選択された画像データのみを画像データ記憶手段に記憶するようにしたため、外部メモリを用いることなく、ローカルメモリとしての画像データ記憶手段の記憶容量を少なくでき、小スペース化および低価格化できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施形態を示す画像処理装置のブロック構成図である。
【図2】 白線認識に使用する画像データの概念図である。
【図3】 図1に示す装置の作用を説明するフローチャートである。
【図4】 データ転送手段のブロック構成図である。
【図5】 DMA転送の処理を説明するフローチャートである。
【図6】 DMA転送で転送先となるメモリ空間の構成説明図である。
【図7】 本発明の他の実施形態を示す図であって、(a)はチップの画像表示例を示す図、(b)はメモリ空間の構成図である。
【図8】 (a)、(b)はエッジ部分を利用した記憶容量の削減方法を説明する図である。
【図9】 データ転送手段の他の実施形態を示すブロック構成図である。
【図10】 本発明の第2実施形態を示す画像処理装置のブロック構成図である。
【図11】 (a)、(b)は領域選択手段の構成説明図である。
【図12】 撮像素子の出力による出力データの構成を説明するタイムチャートである。
【図13】 本発明の第3実施形態を示す画像処理装置のブロック構成図である。
【図14】 図13に示す装置の作用を説明するタイムチャートである。
【符号の説明】
1 シングルチップ
2 画像処理LSI
3 撮像素子
4 バス
5 撮像素子データ出力
6 データ転送
7 設定
11 CPU
12 RAM
13 ROM
20 データ転送手段
30 処理データ量削減手段
Claims (4)
- 転送による画像データを記憶する画像データ記憶手段と、
前記画像データ記憶手段に記憶された画像データに基づいて演算処理を行う演算処理手段と、
被写体からの光の情報を電荷の情報に変換して一画面分の画像データを順次生成する撮像素子と、
前記撮像素子から画像データを入力するとともに、入力した画像データのうち入力画像データの量よりも少ない複数の画像データを前記画像データ記憶手段に転送するデータ転送手段とを備え、
前記画像データ記憶手段の物理的な記憶容量は、前記撮像素子から出力される画像データの量よりも少なく設定され、
前記データ転送手段が、前記複数の画像データとして、前記演算処理手段で演算処理の対象とする画面上の複数領域内の種類が相異なる画像データを種類別に転送することを特徴とする画像処理装置。 - 請求項1に記載の画像処理装置において、
前記データ転送手段は、前記演算処理手段で演算処理の対象とする画面上の複数領域内の画像データを単一の領域の画像データ毎に複数回に分けて転送することを特徴とする画像処理装置。 - 請求項1または2に記載の画像処理装置において、
前記データ転送手段は、画像データに対して輪郭強調のフィルタ処理によりエッジ部分の画像データを抽出し、画像中の濃度変化が一定以上となる複数のエッジ部分の画像データを転送するとともに、前記複数のエッジ部分の座標情報を転送することを特徴とする画像処理装置。 - 請求項1ないし3のいずれか一項に記載の画像処理装置において、
前記データ転送手段は、画像データに対して輪郭強調のフィルタ処理によりエッジ部分の画像データを抽出し、前記演算処理手段で演算処理の対象とする画面上の複数領域内の画像データのうち画像中の濃度変化が一定以上となる複数のエッジ部分の画像データを転送するとともに、前記複数のエッジ部分の座標情報を転送することを特徴とする画像処理装置。
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