JP4229113B2 - 画像データ処理装置および処理方法 - Google Patents

Description

この発明は、ディジタルカメラ、携帯電話機等の画像処理部と画像表示装置とを備える画像データ処理装置および処理方法に関する。

ディジタルカメラ、カメラ付き携帯電話機等では、液晶（ＬＣＤ（Liquid Crystal Display)）、有機ＥＬ(Electroluminescence:電界発光効果)パネル等の小型の表示装置を備
えている。最近では、表示装置の高精細化の要請に伴い、表示装置の画素数が増大しつつある。

現状では、例えばＱＶＧＡ(Quarter Video Graphics Array，320×240画素)の解像度程度の表示装置が使用されている。この場合では、３０ｆｐｓ(frame per second)の表示に対して、１画素当たり２バイトの画像を表示するために、46080000BPS(Bit Per Second)
の通信が必要である。信号処理部と表示装置との間の通信を８ビットバスで行うとすると、通信路としてのフレキシブル配線基板上では、4608000Hzのクロックに基づく通信がな
される。

表示装置をより高精細化して例えばＶＧＡ（Video Graphics Array,640ｘ480 画素）の表示装置を想定すると、18432000Hzのクロックに基づく通信が必要となり、クロック周波数をＱＶＧＡの場合と同程度に抑えようとすれば、３２ビットのバス幅が必要となる。

このように、クロック周波数が高くなると、ＥＭＩ(Electro-Magnetic Interference:電磁妨害)が大きくなるので、輻射対策が必要となる。例えばフレキシブル配線基板を電磁波吸収シートで覆ったり、フレキシブル配線基板にアルペット（商品名、ＰＥＴにアルミニウムを蒸着したもの）を貼ったり、カーボンペーストを塗布したり、フェライトビーズで信号をなまらせる、等の対策が必要となる。

これらの対策は、フレキシブル配線基板の設置スペースがより大きなものとなったり、コストの上昇をもたらす問題がある。また、バス幅を広げる方法は、システムＬＳＩ(Large Scale Integrated Circuit：大規模集積回路)のピン数の増加、フレキシブル配線基板の幅の増大等を生じさせ、スペースおよびコストの面でデメリットが多い。

下記の特許文献１には、かかる問題点を解決するために、表示装置に対して伝送すべきデータ量を圧縮技術によって減少させることが記載されている。

特許第３６０８５１２号公報

特許文献１に記載されている画像表示システムでは、コンピュータ本体において、ディジタル映像データに対してデータ圧縮を行い、圧縮されたデータをディスプレイ装置に対して伝送し、ディスプレイ装置において、伸長を行い、ディジタル映像データによって表示を行うようになされる。

しかしながら、特許文献１に記載のものは、圧縮・伸長の比率を固定とするものであって、映像データに適応して情報量を制御することによって、有効にＥＭＩの対策を行うことについては何ら開示されていない。

したがって、この発明の目的は、表示部に対する映像データを圧縮する場合に、映像データの伝送のクロック周波数をより低くすることが可能な画像データ処理装置および処理方法を提供することにある。

上述した課題を解決するために、この発明は、表示用画像データを出力する画像処理部と、
表示用画像データを圧縮する圧縮部と、
圧縮部により圧縮された圧縮画像データがフレキシブル配線基板からなる通信路を介して供給され、供給された圧縮データを伸張する伸長部と、
伸長部が一体に設けられ、伸長部からの表示用画像データによって表示を行う画像表示部と、
異なる複数の除数をそれぞれ用いた圧縮符号化によって発生する複数の発生データ量をそれぞれ見積もる複数の見積手段と、
見積もった複数の発生データ量のうち、最も大きい発生データ量が輻射妨害を許容できるもの以下に少なくできる設定データ量以下の場合に、見積もった最も大きい発生データ量が小さいほど通信路を介して伝送される圧縮画像データのクロックの周波数を下げるようにクロックの周波数を設定し、見積もった最も大きい発生データ量が設定データ量より多い場合に、クロックの周波数を輻射妨害を許容できる最高のクロックの周波数に設定するとともに、見積もった複数の発生データ量に応じて圧縮部の圧縮率を制御する制御部と
を有する画像データ処理装置である。

また、この発明は、表示用画像データを出力する画像処理ステップと、
表示用画像データを圧縮する圧縮ステップと、
圧縮ステップにより圧縮された圧縮画像データをフレキシブル配線基板からなる通信路を介して受け取り、受け取った圧縮画像データを伸長する伸長ステップと、
伸長ステップにより得られた表示用画像データによって表示を行う画像表示ステップと、
異なる複数の除数をそれぞれ用いた圧縮符号化によって発生する複数の発生データ量をそれぞれ見積もる見積ステップと、
見積もった複数の発生データ量のうち、最も大きい発生データ量が輻射妨害を許容できるもの以下に少なくできる設定データ量以下の場合に、見積もった最も大きい発生データ量が小さいほど通信路を介して伝送される圧縮画像データのクロックの周波数を下げるようにクロックの周波数を設定し、見積もった最も大きい発生データ量が設定データ量より多い場合に、クロックの周波数を輻射妨害を許容できる最高のクロックの周波数を設定するとともに、見積もった複数の発生データ量に応じて圧縮部の圧縮率を制御する制御ステップと
を有する画像データ処理方法である。

この発明によれば、圧縮によりデータ量が設定データ量より少ない場合には、通信路を介して伝送される圧縮画像データのクロックの周波数を下げることができる。その結果、不要輻射の量を減少させることができ、また、消費電力および発熱量を減少させることが可能となる。

以下、この発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、一実施の形態による電子機器例えばディジタルカメラの全体的構成を概略的に示す。参照符号１は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）、ＣＭＯＳ(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等の撮像素子からなる画像入力デバイスである。画像入力デバイス１からのディジタル撮像信号が画像処理部２に供給される。

画像処理部２では、オートフォーカス、自動絞り制御、オートホワイトバランスのために必要な演算、解像度および色再現性を高めるための信号処理等がなされる。また、画像処理部２では、ＪＰＥＧ（Joint Photographic Experts Group)の圧縮処理がなされ、圧
縮後のデータがリムーバブルなメディアであるメモリ３に格納される。また、画像処理部２からは、表示用の画像データが出力される。表示用の画像データは、画像入力デバイス１により取り込まれた撮像信号を画像処理部２で処理した撮像画像データ、またはメモリ３から読み出され、画像処理部２にて伸長された再生画像データである。

表示用の画像データは、圧縮部４にて圧縮され、出力部５および通信路としてのフレキシブル配線基板６を介して表示装置７に対して伝送される。表示装置７は、液晶、有機ＥＬパネル等の表示素子を有している。表示素子に対してディスプレイドライバ９が設けられている。フレキシブル配線基板６を介して伝送された圧縮画像データが伸長部８において伸長され、伸長後の画像データがディスプレイドライバ９に供給される。ディスプレイドライバ９において、ゲイン調整、γ調整などの画像調整がなされる。

図２は、一実施の形態の外観の一部を示す。プリント配線板１０に対してＩＣチップ１１、個別部品等が実装されている。例えばＩＣチップ１１は、画像処理部２、圧縮部４および出力部５を構成するＤＳＰである。プリント配線板１０とフレキシブル配線基板６の一端が接続され、その他端がディスプレイ７の回路部品１２と接続されている。回路部品１２は、伸長部８およびディスプレイドライバ９を構成するＩＣチップ等が含まれている。

フレキシブル配線基板６は、薄いポリイミド、ポリエステル等のフィルム状のベース上に薄い銅箔パターンを形成し、絶縁フィルムなどで保護被覆した柔軟性を有する基板である。フレキシブル配線基板６は、例えば８ビットパラレルでデータ伝送可能なものである。ディスプレイ７は、例えば液晶であり、液晶パネルを構成するガラス板または有機材料上に伸長部８およびディスプレイドライバ９の回路部品を一体に設け、一方、液晶パネルの下側にプリント配線板１０を配置することによって、液晶パネルをシールド材として利用することができ、シールド材を新たに設けることを省略できる。

図３は、圧縮部４の一例を示す。圧縮方式としては、例えばＪＰＥＧを使用している。入力端子２１からの表示用画像データが圧縮器２２のブロック化回路２３に供給される。ブロック化回路２３において例えば（８×８画素）のブロックによって１枚の画像が分割され、各ブロックがＤＣＴ(Discrete Cosine Transform：離散コサイン変換)部２４に供
給される。

ＤＣＴ部２４によって、各ブロックに対応して１個の直流成分の係数と、６３個の交流成分の係数とが発生する。これらの係数データが例えば直流成分の係数データから開始してジグザク走査によって出力され、量子化器２５に入力される。量子化器２５の量子化特性が制御部３４からの制御信号ＣＴＬ１によって制御される。一例として、（８×８）の各ＤＣＴ係数に対する除数の行列である量子化マトリクスが制御信号ＣＴＬ１によって規定される。量子化マトリクスの除数によって係数データが割算され、その商が丸められることで量子化出力が得られる。量子化器２５の出力がエントロピー符号化を行う可変長符号化器２６にて符号化される。

圧縮器２２により圧縮された表示用画像データが可変長符号化器２６からクロック制御部２７に対して出力される。クロック制御部２７は、制御部３４からの制御信号ＣＴＬ２によって、出力端子２８から出力部５を介してフレキシブル配線基板６に出力されるデータのクロック周波数を制御する。クロック周波数は、伝送データのビットに同期したクロックの周波数である。

入力端子２１からの画像データは、見積器３０，３１，３２および３３に入力される。これらの見積器３０〜３３は、圧縮器２２と同様の構成を有し、それぞれ量子化マトリクスＱ０，Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３によって量子化を行うものである。量子化マトリクスＱ０が通常、使用される標準的なものに設定され、量子化マトリクスＱ０に対して量子化マトリクスＱ１がより発生符号量を減少させるものとされる。さらに、量子化マトリクスＱ１に比して量子化マトリクスＱ２がより発生符号量を減少させ、量子化マトリクスＱ２に比して量子化マトリクスＱ３がより発生符号量を減少させるものに設定されている。

見積器３０で見積もられた符号量ａｍ０、見積器３１で見積もられた符号量ａｍ１、見積器３２で見積もられた符号量ａｍ２、見積器３３で見積もられた符号量ａｍ３が制御部３４に供給される。制御部３４には、設定符号量ＴＧＴが与えられており、見積もられた符号量ａｍ０〜ａｍ３と設定符号量ＴＧＴの大小関係に応じたコントロール信号ＣＬＴ１およびＣＬＴ２が生成される。ここで、設定符号量ＴＧＴは、クロック周波数Ｆｃを最高のクロック周波数ｆ４に設定し、クロック周波数ｆ４で圧縮画像データをディスプレイ７に伝送した時に、輻射妨害を許容できるもの以下に少なくできるように設定されたデータ量である。

図４は、クロック周波数Ｆｃの制御を説明するものである。見積器３０の圧縮符号化によって発生する圧縮画像データの発生符号量ａｍ０が設定符号量ＴＧＴ以下の場合には、発生符号量ａｍ０に応じてクロック周波数Ｆｃを周波数ｆ４より低いものに変更する。符号量ＡＭ０，ＡＭ１，ＡＭ２，ＡＭ３は、それぞれクロック周波数を切り換えるかどうかを判定するためのしきい値であり、（ＡＭ０＜ＡＭ１＜ＡＭ２＜ＴＧＴ）の関係に設定されている。なお、クロック周波数Ｆｃとしては、例えばｆ４，ｆ３，ｆ２，ｆ１（ｆ４＞ｆ３＞ｆ２＞ｆ１）が用意されている。何れのクロック周波数であっても、圧縮画像データを所定期間例えば１フレーム期間にディスプレイ７に対して伝送可能な周波数に選定されている。

この発明の一実施の形態における制御部３４によってなされる、クロック周波数および量子化マトリクスの制御について、図５のフローチャートを参照して説明する。ステップＳ１において、量子化マトリクスＱがＱ０に初期設定される。見積器３０は、量子化マトリクスＱ０を使用した場合の符号量ａｍ０を出力する。

ステップＳ２において、見積符号量ａｍ０が設定符号量ＴＧＴ以下か否かが判定される。設定符号量ＴＧＴ以下であれば、量子化マトリクスＱが変更されずに、ステップＳ３において、符号量ａｍ０が最小しきい値ＡＭ０と比較され、（ａｍ０≦ＡＭ０）か否かが判定される。そうであれば、ステップＳ４において、クロック周波数Ｆｃをｆ１に設定するコントロール信号ＣＴＬ２がクロック制御部２７に対して供給される。

ステップＳ３において、符号量ａｍ０がしきい値ＡＭ０より大きい場合には、ステップＳ５において、符号量ａｍ０がしきい値ＡＭ１と比較され、（ａｍ０≦ＡＭ１）か否かが判定される。そうであれば、ステップＳ６において、クロック周波数Ｆｃをｆ２に設定するコントロール信号ＣＴＬ２がクロック制御部２７に対して供給される。

ステップＳ５において、符号量ａｍ０がしきい値ＡＭ１より大きい場合には、ステップＳ７において、符号量ａｍ０がしきい値ＡＭ２と比較され、（ａｍ０≦ＡＭ２）か否かが判定される。そうであれば、ステップＳ８において、クロック周波数Ｆｃをｆ３に設定するコントロール信号ＣＴＬ２がクロック制御部２７に対して供給される。

ステップＳ７において、符号量ａｍ０がしきい値ＡＭ２より大きい場合には、ステップＳ９において、クロック周波数Ｆｃをｆ４に設定するコントロール信号ＣＴＬ２がクロック制御部２７に対して供給される。

上述した処理によって、標準の量子化マトリクスＱ０を使用した時の符号量ａｍ０が設定符号量ＴＧＴ以下の場合では、発生する符号量に応じてクロック周波数をｆ４より低い周波数に下げることができる。クロック周波数を下げることによって、輻射による妨害をより小さくすることができる。なお、上述の説明では、クロック周波数を４段階に切り換えているが、異なる数の段階に切り換えても良く、連続的にクロック周波数を変更するようにしても良い。

ステップＳ２において、符号量ａｍ０が設定符号量ＴＧＴより大きいと判定されると、ステップＳ１１において、クロック周波数Ｆｃがｆ４に設定される。クロック周波数Ｆｃがｆ４に固定された状態で、ステップＳ１２およびＳ１３の符号量制御の処理がなされる。

ステップＳ１２では、見積器３１、３２、３３のそれぞれで見積もられた符号量ａｍ１、ａｍ２、ａｍ３が制御部３４に取り込まれる。そして、ステップＳ１３において、符号量ａｍ１、ａｍ２、ａｍ３に基づいて適切な量子化マトリクスが選択される。量子化マトリクスＱ０に対して、量子化マトリクスＱ１、Ｑ２、Ｑ３は、この順序で発生符号量が単調減少するものに設定されている。

したがって、符号量ａｍ１≦設定符号量ＴＧＴの関係が満たされる場合では、量子化マトリクスＱ１が使用されることが決定され、圧縮器２２の量子化器２５に対して、量子化マトリクスＱ１を使用して量子化を行うことを指示する制御信号ＣＴＬ１が出力される。圧縮器２２が複数の量子化マトリクスＱ０〜Ｑ３を有し、制御信号ＣＴＬ１によって一つの量子化マトリクスを選択する構成、並びに制御部３４から選択された量子化マトリクスを量子化器２５に供給する構成の何れも可能である。

符号量ａｍ１＞設定符号量ＴＧＴの場合には、符号量ａｍ２≦設定符号量ＴＧＴの関係が満たされるかどうかが判定される。この関係が満たされる場合には、圧縮器２２の量子化器２５において、量子化マトリクスＱ２を使用して量子化を行うようになされる。さらに、符号量ａｍ２＞設定符号量ＴＧＴの場合には、圧縮器２２の量子化器２５において、量子化マトリクスＱ３を使用して量子化を行うようになされる。量子化マトリクスＱ３を使用したときの符号量ａｍ３は、かなり小となるように設定されており、通常の場合では、符号量ａｍ３＞設定符号量ＴＧＴの関係が生じないように、量子化マトリクスＱ３が設定されている。

上述したように、この発明の一実施の形態においては、圧縮器２２で圧縮した結果の符号量が設定符号量に比して少ない場合には、圧縮画像データをディスプレイ７に対して伝送するクロック周波数を低下させる処理を行う。クロック周波数を下げることによって、発生する不要輻射を少なくでき、他の回路に対して与える妨害を少なくできる。また、クロック周波数が下がることによって、消費電力の低減、発熱量の減少の利点が生じる。

次に、この発明の一実施の形態における処理の時間的流れについて説明する。最初に、図６を参照して圧縮・伸長の処理を伴わない場合の処理、すなわち、従来の処理におけるタイミングを示す。図６において、ＦＤがフレーム同期信号を示し、ＶＤがフィールド同期信号を示す。従来では、表示画像が作成されると、作成された表示画像がディスプレイに対して伝送される通信処理がなされ、ディスプレイにおいて、受信した画像が表示される。このように、１フレームずつのタイミングでもって、表示画像の作成、通信処理、表示処理が順次なされる。

図７は、この発明の一実施の形態における順次処理の例である。１フレームの表示画像が作成され、作成された表示画像が１フレーム期間で圧縮され、圧縮画像データがディスプレイに対して伝送され、ディスプレイにおいて、解凍（伸長）され、伸長後の画像が表示される。図６に示される処理と同様に、フレームずつのタイミングでもって、表示画像の作成、通信処理、表示処理が順次なされる。

図８は、この発明の一実施の形態においてパイプライン処理を行う例である。１フレームの表示画像が作成され、作成された表示画像が作成された部分から圧縮され、通信処理、伸長処理および表示処理も同様にパイプライン処理でなされる。

図９は、この発明の一実施の形態において順次処理を行う例である。但し、作成された１フレーム分の表示画像を圧縮処理によって、１フィールド期間に伝送できるデータ量に減少させる。したがって、通信を１フィールド期間で行うことが可能となり、通信時間を短縮化できる。通信時間の短縮化によって輻射妨害を減少させることができる。

この発明は、上述したこの発明の実施の形態に限定されるものでは無く、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。例えば圧縮符号化としては、ＪＰＥＧ以外の符号化方法を使用できる。また、撮像デバイスを持たず、メモリ等に格納されている画像データを表示する画像ビュウアーに対してもこの発明を適用することができる。

この発明の一実施の形態の全体の構成を示すブロック図である。 この発明の一実施の形態の内部構成の外観を示す略線図である。 この発明の一実施の形態における圧縮部の構成を示すブロック図である。 この発明の一実施の形態におけるクロック周波数の制御の説明に用いる略線図である。 この発明の一実施の形態におけるクロック周波数および量子化テーブルの制御動作の流れを示すフローチャートである。 従来の構成の処理の流れを示すタイミングチャートである。 この発明の一実施の形態の順次処理の流れを示すタイミングチャートである。 この発明の一実施の形態のパイプライン処理の流れを示すタイミングチャートである。 この発明の一実施の形態において圧縮処理によって通信時間を短縮化した順次処理の流れを示すタイミングチャートである。

符号の説明

１・・・画像入力デバイス
２・・・画像処理部
４・・・圧縮部
６・・・フレキシブル配線基板
７・・・ディスプレイ
８・・・伸長部
２２・・・圧縮器
２５・・・量子化器
２７・・・クロック周波数制御部
３０〜３３・・・見積器
３４・・・制御部

Claims (6)

1. 表示用画像データを出力する画像処理部と、
   上記表示用画像データを圧縮する圧縮部と、
   上記圧縮部により圧縮された圧縮画像データがフレキシブル配線基板からなる通信路を介して供給され、供給された上記圧縮データを伸張する伸長部と、
   上記伸長部が一体に設けられ、上記伸長部からの表示用画像データによって表示を行う画像表示部と、
   異なる複数の除数をそれぞれ用いた圧縮符号化によって発生する複数の発生データ量をそれぞれ見積もる複数の見積手段と、
   見積もった複数の上記発生データ量のうち、最も大きい発生データ量が輻射妨害を許容できるもの以下に少なくできる設定データ量以下の場合に、見積もった上記最も大きい発生データ量が小さいほど上記通信路を介して伝送される上記圧縮画像データのクロックの周波数を下げるようにクロックの周波数を設定し、見積もった上記最も大きい発生データ量が上記設定データ量より多い場合に、上記クロックの周波数を上記輻射妨害を許容できる最高のクロックの周波数に設定するとともに、見積もった複数の上記発生データ量に応じて上記圧縮部の圧縮率を制御する制御部と
   を有する画像データ処理装置。
2. 上記画像処理部に対して画像データを供給する画像入力部をさらに有する
   請求項１に記載の画像データ処理装置。
3. 上記制御部において、
   １または複数のしきい値が設定され、
   見積もった上記最も大きい発生データ量と、上記１または複数のしきい値とを比較することにより、設定された複数のクロックの周波数のうち見積もった上記最も大きい発生データ量に応じたクロックの周波数を設定するように制御する
   請求項１に記載の画像データ処理装置。
4. 表示用画像データを出力する画像処理ステップと、
   上記表示用画像データを圧縮する圧縮ステップと、
   上記圧縮ステップにより圧縮された圧縮画像データをフレキシブル配線基板からなる通信路を介して受け取り、受け取った圧縮画像データを伸長する伸長ステップと、
   上記伸長ステップにより得られた表示用画像データによって表示を行う画像表示ステップと、
   異なる複数の除数をそれぞれ用いた圧縮符号化によって発生する複数の発生データ量をそれぞれ見積もる見積ステップと、
   見積もった複数の上記発生データ量のうち、最も大きい発生データ量が輻射妨害を許容できるもの以下に少なくできる設定データ量以下の場合に、見積もった上記最も大きい発生データ量が小さいほど上記通信路を介して伝送される上記圧縮画像データのクロックの周波数を下げるようにクロックの周波数を設定し、見積もった上記最も大きい発生データ量が上記設定データ量より多い場合に、上記クロックの周波数を上記輻射妨害を許容できる最高のクロックの周波数を設定するとともに、見積もった複数の上記発生データ量に応じて上記圧縮部の圧縮率を制御する制御ステップと
   を有する画像データ処理方法。
5. 上記画像処理ステップで処理される画像データを供給する画像入力ステップをさらに有する
   請求項４に記載の画像データ処理方法。
6. 上記制御ステップにおいて、
   見積もった上記最も大きい発生データ量と、設定した上記１または複数のしきい値とを比較することにより、設定された複数のクロックの周波数のうち見積もった上記最も大きい発生データ量に応じたクロックの周波数を設定する
   請求項４に記載の画像データ処理方法。

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