JP4854620B2 - 電子ズーム装置およびプログラム - Google Patents

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Description

この発明は、電子ズーム装置およびプログラムに関し、特にたとえばディジタルカメラに適用され、指示されたズーム倍率に従ったズーム画像データを生成する電子ズーム装置およびプログラムに関する。
従来のこの種の電子ズーム装置の一例が、特許文献1に開示されている。この背景技術では、メモリから読出した画素データをズーム補間回路(ズーム処理回路)によってズーム処理し、ズーム画像データをビデオエンコーダでたとえばNTSCコンポジット信号に変換してLCDディスプレイに表示する。
特開2002‐320135号公報[H04N 5/228, G03B 19/02, H04N 5/262, H04N 101:00]
特許文献1の背景技術では、メモリから読出した画素データをそのままズーム処理回路へ与えるので、スムーズな連続ズームが可能ではあるものの、高倍率ズームを行うとき画質が低下してしまう、という問題がある。
たとえば、図1に示すように、2倍(x2)ズームの場合、メモリの画素(「元画素」)1,2から画素21aを作り、元画素3,4から画素22aを作り、…以下同様である。しかしながら、3倍(x3)ズームの場合には、元画素1,2から画素31aを作り、元画素4,5から画素32aを作り、…以下同様である。ところが、3倍ズームの場合には、ズーム処理後の画素の中には、元画素を反映していない画素が存在する。つまり、元画素3,6,…が欠落する。したがって、3倍以上の高倍率のズームのときに画質の低下が生じる。
それゆえに、この発明の主たる目的は、新規な、電子ズーム装置を提供することである。
この発明の他の目的は、3倍以上の倍率でも画質の低下を生じない、電子ズーム装置を提供することである。
この発明は、上記の課題を解決するために、以下の構成を採用した。なお、括弧内の参照符号および補足説明等は、この発明の理解を助けるために後述する実施形態との対応関係を示したものであって、この発明を何ら限定するものではない。
この発明は、第1メモリに格納された画像データのうちズーム倍率に基づいて決まる指定画素から水平方向に連続する所定量の元画素データを第1メモリから第1読み出す読出し手段、ズーム倍率がn以上のとき第1読出し手段によって読み出された元画素データに1/n倍(nは自然数)の水平方向の間引き処理を施して間引き画素データを出力し、ズーム倍率がn未満のとき元画素データをそのまま出力する水平間引き手段、間引き画素データまたは元画素データを書き込む第2メモリ、ズーム倍率がn未満のとき第2メモリから元画素データを読み出し、ズーム倍率がn以上のとき第2メモリから、元画素データを読み出すときのn倍の速さで間引き画素データを読出す第2読出し手段、および第2読出し手段によって読み出した間引き画素データまたは元画素データにズーム処理を施してズーム画像を作成するズーム処理手段を備える、電子ズーム装置である。
この発明は、実施例ではディジタルカメラ(10:実施例において相当する部分を例示する参照符号。以下、同じ。)に適用され、そのディジタルカメラ(10)では、SDRAMのような第1メモリ(26)から元画素データを読み出す。ズーム倍率がn未満のときには、水平間引き手段(30)は能動化されず、水平間引き手段(30)からは第1メモリ(26)から読み出した元画素データがそのまま出力される。
ズーム倍率がn未満のとき1/n水平間引き手段(30)は能動化されない。したがって、この場合には、1/n水平間引き手段(30)からは元画素データがそのまま出力されるので、従来と同様に、その元画素データを使ってズーム処理手段(36)がn倍未満のズーム処理を実行する。
たとえば、水平間引き手段が1/2水平間引きを実行するように設定した場合、ユーザの指定ズーム倍率が「2.0」未満のとき、水平間引き手段は元画素データを出力する。したがって、読出し手段(32)は、元画素データを読み出して第2メモリ(34)に書き込む。ズーム処理手段(36)は、第2メモリから読み出した元画素データを、ユーザが指定するズーム倍率に応じてズーム処理して出力する。たとえば、ユーザが上述のようにズーム倍率「2.0」未満を指定したとき、図1に示すようにしてズーム処理手段(36)は、2.0倍未満のズーム処理を実行する。
ズーム倍率がn以上のときには、水平間引き手段(30)が能動化され、水平間引き手段(30)からは1/n水平間引きをした間引き画素データを出力する。
たとえば、水平間引き手段が1/2水平間引きを実行するように設定した場合、ユーザの指定ズーム倍率が「3」のとき、水平間引き手段は1/2水平間引きした間引き画素データを出力する。したがって、読出し手段(32)は、1/2水平間引きした間引き画素データを読み出して第2メモリ(34)に書き込む。ズーム処理手段(36)は、第2メモリから読み出した1/2水平間引きした間引き画素データを、ユーザが指定するズーム倍率に応じてズーム処理してズーム画像を出力する。たとえば、ユーザが上述のようにズーム倍率「3」を指定したとき、ズーム処理手段(36)は、1.5倍のズーム処理を実行する。1/2水平間引き手段(30)が既に2倍処理をしているので、ズーム処理手段で1.5倍ズームを行なえば、3倍(=2×1.5)のズーム画像がズーム処理手段から出力されることになる。
ただし、このとき読出し手段(32)が元画素データを読み出すときの1.5倍の速さで1/2水平間引き画素データを出力するので、ズーム処理手段(36)からのズーム画像データが表示装置の表示画素に対して不足することはない。
また、1/2水平間引き手段(30)では水平方向に隣接する2つの元画素データ毎に1つの間引き画素データを生成するのであるので、上述のように3倍ズーム処理を実行しても元画素の欠落は生じない。したがって、3倍ズームのときでも画質低下をなくすことができる。
さらに、ユーザの指定ズーム倍率が「4」のとき、ズーム処理手段(36)は、第2メモリから読み出した1/2水平間引きした間引き画素データを、ユーザが指定するズーム倍率に応じて2倍ズーム処理してズーム画像を出力する。たとえば、ユーザが上述のようにズーム倍率「4」を指定したとき、ズーム処理手段(36)は、2.0倍のズーム処理を実行する。1/2水平間引き手段(30)が既に2倍処理をしているので、ズーム処理手段で2.0倍ズームを行なえば、4倍(=2×2.0)のズーム画像がズーム処理手段から出力されることになる。この場合も、元画素データの欠落がないので、画質低下は生じない。
なお、好ましくは、nとしては2のべき乗の値である。そうすれば、水平間引き手段の構成が複雑にならないという利点がある。
この発明によれば、水平間引き処理によって全ての元画素データを使って1/n水平間引きした間引き画素データを予め作成し、その間引き画素データに対してズーム処理するようにしたので、スムーズな連続ズームが可能であり、しかも3倍や4倍のような高倍率ズームのときにも元画素の欠落がないので画質低下が生じない。
この発明の上述の目的,その他の目的,特徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。
図2を参照して、この実施例のディジタルカメラ10は、撮像装置12を含む。キー入力装置14によってカメラモードが選択されかつ撮影操作が行われると、撮像装置12およびカメラ処理回路16がCPU18によって起動される。撮像装置12は、被写界の光学像に対応する1フレームの生画像信号(電荷)を出力し、カメラ処理回路16は、撮像装置12から出力された生画像信号に基づいてディジタル信号である画像データを作成する。作成された画像データは、I/F回路20を通してファイル形式でメモリカード22に記録される。つまり、カメラモードでは、撮影操作が行われる毎に1フレームの画像データが作成され、作成された画像データを格納する画像ファイルがメモリカード22に記録される。
なお、1フレームの画像データは、一例として、水平640画素×垂直480画素の解像度を有する。また、メモリカード22は着脱自在の記録媒体であり、スロット(図示せず)に装着されたときにI/F回路20によってアクセス可能となる。
キー入力装置14によって再生モードが選択されると、CPU18は、I/F回路20を通してメモリカード22にアクセスし、メモリカード22に記録された画像ファイルから1フレームの画像データを読み出す。読み出された画像データは、メモリ制御回路24によってSDRAMのようなメモリ(第1メモリ)26に書き込まれる。
画像データの書き込みが完了すると、CPU18は、キー入力装置14によって任意に指示される指示ズーム倍率(n)の逆数であるズーム係数(1/n)と開始アドレス(Xs,Ys)とをバッファコントローラ32に設定する。バッファコントローラ32は、設定されたズーム係数および開始アドレスに基づいて規定されるズームエリアの画像データをラスタ走査態様でメモリ26から読み出すべく、読出しリクエストをメモリ制御回路24に出力する。
たとえば、図3に示すように、指示ズーム倍率が“1.0”であれば、開始アドレス(Xs,Ys)=(X1,Y1)を基準アドレスとする水平640画素×垂直480画素のエリアが、ズームエリアとしてメモリ26に割り当てられる。また、指示ズーム倍率が“1.5”であれば、開始アドレス(Xs,Ys)=(X2,Y2)を基準アドレスとする水平480画素×垂直360画素のエリアが、ズームエリア(切り出し領域)としてメモリ26に割り当てられる。
なお、キー入力装置14によって指示される指示ズーム倍率は、後述するズーム回路36にも与えられる。
メモリ制御回路24は、読出しリクエスト(REQ)が与えられる毎に、水平方向に連続する144画素の画素データをメモリ26から読み出す。この画素データは、1/2水平(H)間引き回路30に入力される。この1/2水平間引き回路30は、たとえばディジタルローパスフィルタを含み、図4に示すように、水平方向に隣接する2つの画素データを平均して1つの間引き画素データm1,m2…を作るようにして、メモリ26から読出した元の画素(元画素データ)を水平方向に1/2に間引き処理する。そして、間引き処理後の画素(「間引き画素」という。)のデータを第2メモリとしてのイメージバッファ34に入力する。
ただし、この1/2水平間引き回路30はバッファコントローラ32によって能動化/不能動化され、能動化されているときは上述の間引き画素をイメージバッファ34に与えるが、能動化されていないときには、メモリ制御回路24がメモリ26から読出した元画素データをそのままイメージバッファ34に与える。
後に説明するように、1/2水平間引き回路30を使用する、つまりそれが能動化されるのは、ズーム係数が1/2以下のとき、つまりズーム倍率が2以上のときである。
イメージバッファ34には、各々が144画素の画像データを格納できる容量を持つ2つのバンクAおよびBが形成される。1/2水平間引き回路30が能動化されないとき、つまり、ズーム倍率が2未満のときには、1回の読出しリクエスト(REQ)に応答してメモリ26から1/2水平間引き回路30を経て転送される144画素の元画素データが、バンクAおよびBに交互に書き込まれる。ただし、1/2水平間引き回路30が能動化される場合、つまりズーム倍率が2以上のときには、1回の読出しリクエスト(REQ)に応答してメモリ26からは144画素分の元画素データが読み出されるのであるが、1/2水平間引き回路30で1/2水平間引き処理を行なうことによって、1回の読出しリクエストごとには72画素分の間引き画素データが、バンクAおよびBに交互に書き込まれる。そして、いずれの場合にも、バンクAおよびBのうち書き込みが行われていないバンクの画素データが、ズーム回路36によって読み出される。
ズーム回路36は、イメージバッファ34から読み出された画素データに指示ズーム倍率に従うズーム処理を施す。ズーム処理によって作成されるズーム画像データは、指示ズーム倍率に関係なく、水平640画素×垂直480画素の解像度を有する。
通常、ズーム回路36では、よく知られているように、先に説明した図1に示すようなズーム処理を実行する。たとえばズーム倍率が「1」(x1)の場合には、元画素データをそのまま出力する。ズーム倍率が2の場合、元画素1と元画素2とでズーム画像の表示画素21aを作り、元画素3と元画素4とで表示画素22aを作り、以下同様。このようなズーム処理は、1/2水平間引き回路30で1/2水平間引き処理した間引き画素データを使う場合でも変わらない。
なお、ビデオエンコーダ38は、ズーム回路36から出力されたズーム画像の表示用画素データに基づいて、NTSC方式に従うコンポジット画像信号を生成する。生成されたコンポジット画像信号は、LCD表示器40に与えられる。この結果、所望のズーム倍率を有する静止画像が、モニタ画面に表示される。なお、このコンポジット信号は、一例として、図5に示すように、水平640画素×垂直480画素の有効画像エリアを有する。非有効画像エリアも含めると、コンポジット画像信号のサイズは、水平800画素×垂直525画素となる。
バッファコントローラ32は、この実施例では、図6に示すように構成される。バッファコントローラ32に含まれる計数回路44は、SG42からの基本クロックをカウントし、Hカウント値,Vカウント値および画素クロックを出力する。詳しく述べると、SG42から与えられた発信周波数信号(基本クロック信号)は、画素クロックとして計数回路44からそのまま出力される。図示しないHカウンタが基本クロックをカウントすることによって、“0”〜“799”の間で変化するHカウント値を出力する。図示しないVカウンタはこのHカウント値毎にインクリメントされ、基本クロックに応答して、“0”〜“524”の間で変化するVカウント値を出力する。
なお、Hカウント値およびVカウント値は、ビデオエンコーダ38のエンコード処理にも用いられる。したがって、図5に示すコンポジット画像信号の走査タイミングは、計数回路44からのHカウント値およびVカウント値によって規定される。
PRE信号発生回路46は、Hカウント値およびVカウント値に基づいてPRE信号(直前の1H期間内の開始信号)を発生する。このPRE信号毎に、上記読出しリクエスト(REQ信号、X_ADRS、Y_ADRS)がメモリ26に与えられる。
BEGIN信号発生回路48は、Hカウント値およびVカウント値に基づいてBEGIN信号(表示開始信号)を発生する。実施例の場合、BEGIN信号は、Hカウント値が“50‐689”を示しかつVカウント値が“20‐499”までの値を示す期間にわたって立ち上がる。そして、このBEGIN信号に応答してバッファ切換信号が出力され、イメージバッファ34のバンクAからデータを読出してズーム回路36に与え、後続の画素データをバンクBに書き込む。
MASK信号発生回路50は、画素クロック,BEGIN信号およびCPU18から与えられるズーム係数に基づいてMASK信号(表示をマスクする期間を規定する信号)を発生する。実施例の場合、MASK信号は、図5に示す有効画像エリアの水平方向終端に表示すべき画素の生成に必要な画素を含む144画素の画素データがイメージバッファ34のバンクAまたはBに確保された時点、換言すれば、図3に示すズームエリアの水平方向終端に存在する画素を含む144画素の画素データがバンクAまたはBに確保された時点で、立ち上がり、その有効画像エリアの水平方向終端に対応するタイミングで立ち下がる。
NEXT/POST信号発生回路52は、画素クロック,BEGIN信号,MASK信号,ズーム係数およびORゲート54からのREQ信号に基づいて、NEXT信号(イメージバッファ34を更新するための更新信号)およびPOST信号(次の1H期間の開始信号)を発生する。このNEXT信号は、MASK信号が出力されるまで出力され、それによってイメージバッファ34のバンクAまたはBからの画素データが順次読み出されるが、MASK信号が出されると、そのときは表示禁止期間であるため、NAXT信号は出力されない。ただし、NEXT信号の間隔(1W)は、当然、ズーム係数に従って決定される。そして、MASK信号期間において、最後のNEXT信号から1W後のNEXT信号のタイミングで次の1Hの開始信号(POST)が生成される。
このNEXT/POST信号発生回路52にはレジスタ52aが設けられ、このレジスタ52aには、CPU18から送られてくるズーム係数(1/n)に応じて、イメージバッファ34に書き込むべき画素データのワード数を設定する。
実施例では、上述のように、1/2水平間引き回路30は、ズーム倍率が2倍(x2)以上のとき能動化される。1/2水平間引き回路30は図4に示すように水平方向に隣接する2つの元画素を平均して1つの間引き画素m1,m2…を作り、その間引き画素データm1,m2…をイメージバッファ34に書き込む。1/2水平間引き回路30を使わない場合、たとえばズーム倍率が「x1」(1.0倍)のとき、イメージバッファ34に書き込むべきワード数を「18」として設定している。これに対して、1/2水平間引き回路30を使う場合には、たとえば、ズーム倍率が「x2」のときには、1/2倍の「9」のワード数がこのレジスタ52aに設定される。そして、この設定ワード数をカウントする毎に、NEXT信号を出力する。このNEXT信号に応答して読出しリクエストREQが出力されるので、1/2水平間引き回路30を使う場合には、使わない場合に比べて、2倍の元画素データがメモリ26から読み出されて1/2水平間引き回路30に与えられることになる。したがって、イメージバッファ34すなわちズーム回路36で必要な数の画素データが供給され、ズーム処理に際して画素データが不足することはない。
ORゲート54は、PRE信号,BEGIN信号,NEXT信号およびPOST信号を受け、それらの信号毎にREQ信号(メモリ26への読出しリクエスト信号)を出力する。バンク切換回路56は、REQ信号が発生する毎に、メモリ26から転送された画素データの書き込み先をバンクAおよびBの間で切り換える。ズーム回路36向けの画素データは、バンク切換回路56によって指定されていないバンクから読み出される。
X_ADRS発生回路58は、PRE信号,BEGIN信号,NEXT信号およびPOST信号と開始アドレス(Xs,Ys)を定義する水平アドレス値Xsとに基づいて、メモリ26の読出し水平アドレスX_ADRSを発生する。Y_ADRS発生回路60は、PRE信号,BEGIN信号,NEXT信号およびPOST信号と開始アドレス(Xs,Ys)を定義する垂直アドレス値Ysとに基づいて、メモリ26の読出し垂直アドレスY_ADRSを発生する。水平アドレスX_ADRSおよび垂直アドレスY_ADRSの値は、ラスタ走査態様に対応する態様で更新される。
実施例の場合、X_ADRS発生回路58は、PRE信号が発生したとき水平アドレスX_ADRSを“Xs”に設定し、BEGIN信号またはNEXT信号が発生したとき水平アドレスX_ADRSを“144”だけ増加させ、そしてPOST信号が発生したとき水平アドレスX_ADRSを“Xs”に戻す。
また、Y_ADRS発生回路60は、PRE信号が発生したとき垂直アドレスY_ADRSを“Ys”に設定し、BEGIN信号またはNEXT信号が発生したとき垂直アドレスY_ADRSの値を保留とし、POST信号が発生したとき垂直アドレスY_ADRSをズーム係数(ズーム倍率)に従う値だけ増加させる。
図2に示す実施例において、ユーザがキー入力装置14によって指定したズーム倍率が「2」未満のときには、1/2水平間引き回路30は使用しないので、このときには、ズーム回路36による処理は、従来の一般的な図1に示すような処理となる。
ユーザ指定のズーム倍率が2より大きいとき、たとえば「3」のとき、ズーム回路36にはズーム倍率1.5(ズーム係数1/1.5)がCPU18から指示される。図7に示すように、ズーム回路36では、1/2水平間引き回路30から出力され第2メモリすなわちイメージバッファ34から読み出された間引き画素データm1とm2とを合成して1.5倍ズームの画素データ1.51aを生成し、間引き画素データm2とm3とを合成して次の画素データ1.52aを生成し、以下同様にして1.5倍ズーム画像の順次の画素データを生成する。
図7の場合、1/2水平間引き回路30が既に図4に示すように2倍処理をしているので、ズーム回路36で1.5倍ズームを行なえば、3倍(=2×1.5)のズーム画像がズーム回路36から出力されることになる。
ただし、このときバッファコントローラ32が元画素データを読み出すときの1.5倍の速さでメモリ34から1/2水平間引き画素データを出力するので、ズーム回路36からのズーム画像データが表示装置の表示画素に対して不足することはない。
また、1/2水平間引き回路30では水平方向に隣接する2つの元画素データ毎に1つの間引き画素データを生成するのであるので、上述のように3倍ズーム処理を実行しても元画素の欠落は生じない。したがって、3倍ズームのときでも画質低下をなくすことができる。
さらに、ユーザの指定ズーム倍率が「4」のとき、ズーム回路36にはズーム倍率2.(ズーム係数1/2.0)がCPU18から指示される。図8に示すように、ズーム回路36では、1/2水平間引き回路30から出力され第2メモリすなわちイメージバッファ34から読み出された間引き画素データm1とm2とを合成して2.0倍ズームの画素データ21aを生成し、間引き画素データm3とm4とを合成して次の画素データ22aを生成し、以下同様にして2.0倍ズーム画像の順次の画素データを生成する。
図8の場合、1/2水平間引き回路30が既に2倍処理をしているので、ズーム回路36で2.0倍ズームを行なえば、4倍(=2×2.0)のズーム画像がズーム回路36から出力されることになる。
ただし、このときも、バッファコントローラ32が元画素データを読み出すときの2.0倍の速さでメモリ34から1/2水平間引き画素データを出力するので、ズーム回路36からのズーム画像データが表示装置の表示画素に対して不足することはない。しかも、元画素データの欠落がないので、画質低下は生じない。
上述の実施例では、1/2水平間引き回路30を用いて1/2水平間引き処理をした間引き画素データm1,m2,…を作成し、ズーム指定倍率が2より大きいとき、その間引き画素データそれを用いて拡大ズームを施すようにしたが、この間引き係数は1/3,1/4,…1/nと任意である。間引き係数が小さくなれば、第2メモリから読み出し回数を多くせざるを得ないので、処理時間との兼ね合いで間引き係数を決めればよい。ただし、この間引き係数(n)は、2のべき乗の数値が望ましい。なぜなら、そのほうが1/n水平間引き回路30の回路構成が簡単になるからである。
なお、上述の実施例では、メモリカードからの再生画像にズーム処理を施すようにしているが、スルー画像にズーム処理を施すようにしてもよい。その場合、撮影操作の都度メモリ26に記憶される画像データが使用される。
この発明によれば、1/n水平間引き処理によって一旦全ての画素データを取り込むので、パノラマ画像やHD画像のような多くの画素を処理する必要がある場合でも、画質低下がなく、効率よく処理できる。
図1は従来のズーム処理の一例を示す図解図である。 図2はこの発明の一実施例の構成を示すブロック図である。 図3は図2実施例に適用されるメモリ上の指定エリアのマッピング状態を示す図解図である。 図4は図2実施例におる1/2水平間引き回路の間引き処理の一例を示す図解図である。 図5はLCD表示器に与えられる画像信号の一例を示す図解図である。 図6は図2実施例に適用されるバッファ制御回路の構成の一例を示すブロック図である。 図7は図2実施例においてズーム倍率3のときのズーム処理の一例を示す図解図である。 図8は図2実施例においてズーム倍率4のときのズーム処理の一例を示す図解図である。
符号の説明
10 …ディジタルカメラ
12 …撮像装置
14 …キー入力装置
16 …カメラ処理回路
18 …CPU
24 …メモリ制御回路
26 …メモリ
30 …1/2水平間引き回路
32 …バッファコントローラ
34 …イメージバッファ
36 …ズーム回路

Claims (3)

  1. 第1メモリに格納された画像データのうちズーム倍率に基づいて決まる指定画素から水平方向に連続する所定量の元画素データを前記第1メモリから読み出す第1読出し手段、
    ズーム倍率がn以上のとき前記第1読出し手段によって読み出された元画素データに1/n倍(nは自然数)の水平方向の間引き処理を施して間引き画素データを出力し、前記ズーム倍率がn未満のとき前記元画素データをそのまま出力する水平間引き手段、
    前記間引き画素データまたは前記元画素データを書き込む第2メモリ、
    前記ズーム倍率がn未満のとき前記第2メモリから前記元画素データを読み出し、前記ズーム倍率がn以上のとき前記第2メモリから前記間引き画素データを読出す第2読出し手段、および
    前記第2読出し手段によって読み出した前記間引き画素データまたは前記元画素データにズーム処理を施してズーム画像を作成するズーム処理手段を備える、電子ズーム装置。
  2. 前記nは2のべき乗である、請求項1記載の電子ズーム装置。
  3. 電子ズーム装置のコンピュータを、
    第1メモリに格納された画像データのうちズーム倍率に基づいて決まる指定画素から水平方向に連続する所定量の元画素データを前記第1メモリから読み出す第1読出し手段、
    ズーム倍率がn以上のとき前記第1読出し手段によって読み出された元画素データに1/n倍(nは自然数)の水平方向の間引き処理を施して間引き画素データを出力し、前記ズーム倍率がn未満のとき前記元画素データをそのまま出力する水平間引き手段、
    前記間引き画素データまたは前記元画素データを書き込む第2メモリ、
    前記ズーム倍率がn未満のとき前記第2メモリから前記元画素データを読み出し、前記ズーム倍率がn以上のとき前記第2メモリから前記間引き画素データを読出す第2読出し手段、および
    前記第2読出し手段によって読み出した前記間引き画素データまたは前記元画素データにズーム処理を施してズーム画像を作成するズーム処理手段として機能させるための、プログラム。
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