JP5847569B2 - Image compression method and imaging apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、画像圧縮方法及び撮像装置に関する。 The present invention relates to an image compression method and an imaging apparatus.
近年では、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラにおいて、多画素化が進んでいる。ここで、画像処理LSI(Large Scale Integration)内又は画像処理LSIチップとメモリ等のチップ間で転送される画像データは、画像Busを経由する。そのため、下記の特許文献1及び2のように、撮像画像を一旦メモリに転送した後、画像処理LSIに転送して画像処理を行う場合、多画素化によってサイズが大きくなった画像データの転送の際に、画像Busに大きな負荷がかかる。
In recent years, the number of pixels has been increasing in digital still cameras and digital video cameras. Here, image data transferred in an image processing LSI (Large Scale Integration) or between an image processing LSI chip and a chip such as a memory passes through an image bus. Therefore, as described in
そこで、画像処理LSIのクロック周波数や画像Bus部のbit幅を増加させることも考えられる。しかし、画像処理LSIのクロック周波数を増加させる場合には、撮像装置の消費電力が上昇する。また、画像Bus部のbit幅を増加させる場合には、製品の生産コストが上昇する。 Therefore, it is conceivable to increase the clock frequency of the image processing LSI and the bit width of the image bus portion. However, when the clock frequency of the image processing LSI is increased, the power consumption of the imaging device increases. Further, when the bit width of the image bus portion is increased, the production cost of the product increases.
上記のような問題に対し、例えば、下記の特許文献3には、取得した撮像画像データに対し画像圧縮を含めた各種画像処理を行った後、最終的な画像データのみをメインメモリに格納することにより、画像Busに画像データを転送する回数を減少させる方法が開示されている。 To deal with the above problems, for example, in Patent Document 3 below, after various image processing including image compression is performed on acquired captured image data, only final image data is stored in the main memory. Thus, a method for reducing the number of times image data is transferred to the image bus is disclosed.
また、画像データを可変長符号化方式で圧縮することにより、画像データの転送の際の画像Bus部の負荷を小さくする方法が提案されている。例えば、下記の特許文献4には、画像を画素の係数値L及び連続する係数値Lの個数Rを用いてRL列で表現した後、複数のコードテーブルを切り替えながらRL列の符号化を行うことにより、画像圧縮を行う方法が開示されている。 In addition, there has been proposed a method for reducing the load on the image bus portion when transferring image data by compressing the image data using a variable length coding method. For example, in Patent Document 4 below, an image is expressed as an RL sequence using the coefficient values L of pixels and the number R of consecutive coefficient values L, and then the RL sequence is encoded while switching a plurality of code tables. Thus, a method for performing image compression is disclosed.
撮像画像中には、予め画像処理において使用しないことが判明している画素情報が含まれる場合がある。特に、異なる露光時間で撮像された複数の撮像画像を合成することにより、ダイナミックレンジの広いワイドダイナミックレンジ画像を生成する場合には、長時間露光撮像画像の高輝度領域及び短時間露光撮像画像の低輝度領域に含まれる画素情報を使用しないことが予め判明している。 The captured image may include pixel information that has been previously determined not to be used in image processing. In particular, when a wide dynamic range image having a wide dynamic range is generated by combining a plurality of captured images captured at different exposure times, the high-intensity region of the long-exposure captured image and the short-exposure captured image It has been known in advance that pixel information included in the low luminance area is not used.
しかし、上記の引用文献3及び4に記載の技術では、画像圧縮後のワイドダイナミックレンジ処理において予め不要と判明している長時間露光撮像画像の高輝度領域及び短時間露光撮像画像の低輝度領域に含まれる画素情報についても一律に圧縮を行うため、圧縮効率が悪い。 However, in the techniques described in the above cited references 3 and 4, the high-intensity region of the long-exposure captured image and the low-intensity region of the short-exposure captured image that are previously known to be unnecessary in the wide dynamic range processing after image compression Since the pixel information contained in is also uniformly compressed, the compression efficiency is poor.
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、ワイドダイナミックレンジ処理前に、ワイドダイナミックレンジ処理に使用する画像の効率的な圧縮をすることが可能な、新規かつ改良された撮像装置及び画像処理装置を提供することにある。 Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to efficiently compress an image used for wide dynamic range processing before the wide dynamic range processing. It is an object of the present invention to provide a new and improved imaging apparatus and image processing apparatus that are possible.
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、第1露光時間で撮像された第1画像と、前記第1露光時間より短い第2露光時間で撮像されて前記第1画像とともに画像合成処理が成される第2画像とが入力され、前記第1画像のうち前記画像合成処理の際に使用されない高輝度の画素値をDC変換するとともに、前記第2画像のうち前記画像合成処理の際に使用されない低輝度の画素値をDC変換するDC成分変換部を備えることを特徴とする、撮像装置が提供される。 In order to solve the above-described problem, according to an aspect of the present invention, a first image captured with a first exposure time and a first image captured with a second exposure time shorter than the first exposure time together with the first image A second image to be subjected to image composition processing is input, and high-intensity pixel values that are not used in the image composition processing of the first image are DC-converted, and the image composition of the second image is composed of the second image. There is provided an imaging apparatus including a DC component conversion unit that performs DC conversion on low-luminance pixel values that are not used during processing.
この構成により、第1画像のうち画像合成処理の際に使用されない高輝度の画素値、及び第2画像のうち画像合成処理の際に使用されない低輝度の画素値がDC変換される。その結果、第1画像及び第2画像を効率的に圧縮することが可能になる。 With this configuration, a high-luminance pixel value that is not used in the image composition process in the first image and a low-luminance pixel value that is not used in the image composition process in the second image are DC-converted. As a result, the first image and the second image can be efficiently compressed.
また、前記DC成分変換部は、前記第1画像のうち前記画像合成処理の際に使用されない高輝度の画素値を第1変換値でDC変換する第1画素変換部と、前記第2画像のうち前記画像合成処理の際に使用されない低輝度の画素値を第2変換値でDC変換する第2画素変換部と、を備える。 In addition, the DC component conversion unit includes a first pixel conversion unit that DC-converts a high-luminance pixel value that is not used in the image synthesis process in the first image with a first conversion value, and the second image A second pixel conversion unit configured to DC-convert low-brightness pixel values that are not used in the image composition processing using the second conversion values.
この構成により、第1画像のうち画像合成処理の際に使用されない高輝度の画素値が第1変換値でDC変換され、第2画像のうち画像合成処理の際に使用されない低輝度の画素値が第2変換値でDC変換される。その結果、第1画像及び第2画像を効率的に圧縮することが可能になる。 With this configuration, a high-luminance pixel value that is not used in the image composition process in the first image is DC-converted with the first conversion value, and a low-luminance pixel value that is not used in the image composition process in the second image. Is DC-converted with the second conversion value. As a result, the first image and the second image can be efficiently compressed.
また、前記撮像装置は、前記画像合成処理を行う画像合成部を更に備え、前記画像合成部は、前記第1画像のうち高輝度の画素値を判定するための第1閾値と、前記第1画像のうち低輝度の画素値を判定するための第2閾値と、に基づいて画像合成を行い、前記第1画素変換部は、前記第1閾値より大きい前記第1画像の画素値を、前記第1変換値でDC変換を行い、前記第2画素変換部は、前記第2閾値に基づき、前記第2画像のうち低輝度の画素値を判定するための第3閾値を算出し、前記第3閾値より小さい前記第2画像の画素値を、前記第2変換値でDC変換を行う。 In addition, the imaging apparatus further includes an image composition unit that performs the image composition process, and the image composition unit includes a first threshold value for determining a high-luminance pixel value in the first image, and the first value. Image synthesis based on a second threshold value for determining a low-luminance pixel value in the image, wherein the first pixel conversion unit calculates a pixel value of the first image that is greater than the first threshold value, DC conversion is performed using the first conversion value, and the second pixel conversion unit calculates a third threshold value for determining a low-luminance pixel value in the second image based on the second threshold value. The pixel value of the second image that is smaller than 3 threshold values is DC-converted with the second conversion value.
この構成により、第1画像のうち画像合成処理の際に使用されない第1閾値より大きい画素値が第1変換値でDC変換され、第2画像のうち画像合成処理の際に使用されない第2閾値より小さい画素値が第2変換値でDC変換される。その結果、第1画像のうち高輝度の画素値及び第2画像のうち低輝度の画素値を容易に判別するとともに、第1画像及び第2画像を効率的に圧縮することが可能になる。また、第1画像及び第2画像が合成されることにより、ダイナミックレンジの広い画像が生成される。 With this configuration, a pixel value larger than the first threshold value that is not used in the image composition process in the first image is DC-converted with the first conversion value, and the second threshold value that is not used in the image composition process in the second image. A smaller pixel value is DC-converted with the second conversion value. As a result, it is possible to easily determine the high-luminance pixel value of the first image and the low-luminance pixel value of the second image, and to efficiently compress the first image and the second image. In addition, an image having a wide dynamic range is generated by combining the first image and the second image.
また、前記第1変換値は、前記第1閾値であり、前記第2変換値は、前記第3閾値である。 Further, the first conversion value is the first threshold value, and the second conversion value is the third threshold value.
この構成により、第1画像のうち高輝度の画素値が画像合成処理における第1閾値でDC変換されるとともに、第2画像のうち低輝度の画素値が画像合成処理における第2閾値でDC変換される。その結果、DC変換される画素値と、DC変換されない画素値との差が小さくなり、第1画像及び第2画像を効率的に圧縮することが可能になる。 With this configuration, a high-luminance pixel value in the first image is DC-converted at the first threshold value in the image synthesis process, and a low-luminance pixel value in the second image is DC-converted at the second threshold value in the image synthesis process. Is done. As a result, the difference between the pixel value that is DC-converted and the pixel value that is not DC-converted is small, and the first image and the second image can be efficiently compressed.
また、前記撮像装置は、画像を圧縮する画像圧縮部と、前記第1画像及び第2画像の一方において前記DC成分変換部によってDC変換される画素数を、前記第1画像及び前記第2画像の他方の画素値に基づいて予測するDC成分予測部と、を更に備え、前記画像圧縮部は、画像圧縮方式の異なる第1画像圧縮部及び第2画像圧縮部を備え、前記DC成分予測部によって予測された前記DC変換される画素数に基づいて、前記第1画像圧縮部又は前記第2画像圧縮部を選択し、前記第1画像及び前記第2画像の一方の圧縮を行う。 In addition, the imaging device may include an image compression unit that compresses an image, and the number of pixels that are DC-converted by the DC component conversion unit in one of the first image and the second image, and the first image and the second image. A DC component prediction unit that predicts based on the other pixel value, and the image compression unit includes a first image compression unit and a second image compression unit having different image compression methods, and the DC component prediction unit The first image compression unit or the second image compression unit is selected on the basis of the number of pixels to be DC-converted predicted by the above, and one of the first image and the second image is compressed.
この構成により、第1画像及び第2画像の一方の画像圧縮が行われる前に、第1画像及び第2画像の一方のDC変換される画素数が予測され、圧縮方式が選択される。その結果、入力された第1画像及び第2画像に適切な圧縮方式を選択することが可能になる。 With this configuration, before one image compression of the first image and the second image is performed, the number of pixels to be DC-converted in one of the first image and the second image is predicted, and a compression method is selected. As a result, it is possible to select an appropriate compression method for the input first image and second image.
また、前記第1画像圧縮部の圧縮方式は、ランレングス符号化方式であり、前記第2画像圧縮部の圧縮方式は、ランレングス符号化方式以外の方式である。 The compression method of the first image compression unit is a run-length encoding method, and the compression method of the second image compression unit is a method other than the run-length encoding method.
この構成により、第1画像及び第2画像の一方をより効率的に圧縮することが可能になる。 With this configuration, one of the first image and the second image can be more efficiently compressed.
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、第1露光時間で撮像された第1画像と、前記第1露光時間より短い第2露光時間で撮像されて前記第1画像とともに画像合成処理が成される第2画像とが入力され、前記第1画像のうち前記画像合成処理の際に使用されない高輝度の画素値をDC変換するとともに、前記第2画像のうち前記画像合成処理の際に使用されない低輝度の画素値をDC変換するDC成分変換工程を含むことを特徴とする、画像処理方法。 In order to solve the above-described problem, according to another aspect of the present invention, a first image captured in a first exposure time and a second exposure time shorter than the first exposure time are captured and the first image is captured. A second image that is subjected to image composition processing together with one image, and DC conversion of a high-luminance pixel value that is not used in the image composition processing in the first image; An image processing method comprising a DC component conversion step of DC converting low-luminance pixel values that are not used in the image composition processing.
この構成により、第1画像のうち画像合成処理の際に使用されない高輝度の画素値、及び第2画像のうち画像合成処理の際に使用されない低輝度の画素値がDC変換される。その結果、第1画像及び第2画像を効率的に圧縮することが可能になる。 With this configuration, a high-luminance pixel value that is not used in the image composition process in the first image and a low-luminance pixel value that is not used in the image composition process in the second image are DC-converted. As a result, the first image and the second image can be efficiently compressed.
以上説明したように本発明によれば、ワイドダイナミックレンジ処理前に、ワイドダイナミックレンジ処理に使用する画像の効率的な圧縮をすることが可能になる。 As described above, according to the present invention, it is possible to efficiently compress an image used for wide dynamic range processing before the wide dynamic range processing.
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。 Exemplary embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, in this specification and drawing, about the component which has the substantially same function structure, duplication description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol.
<1.ワイドダイナミックレンジ処理について>
本発明の好適な実施形態についての説明に先立ち、ワイドダイナミックレンジ(以下、WDRという。)画像合成処理について、図1〜図5を参照しながら説明する。
<1. Wide dynamic range processing>
Prior to description of a preferred embodiment of the present invention, wide dynamic range (hereinafter referred to as WDR) image composition processing will be described with reference to FIGS.
ダイナミックレンジとは、撮像素子の飽和信号出力レベルとノイズの最大値との差である。WDR画像とは、一定の露光量で撮像した場合に撮像素子が表現できるダイナミックレンジよりも広いダイナミックレンジを有する画像である。WDR画像は、複数の露光時間の異なる画像を合成することにより生成される。 The dynamic range is the difference between the saturation signal output level of the image sensor and the maximum value of noise. A WDR image is an image having a dynamic range wider than the dynamic range that can be expressed by the image sensor when the image is captured with a constant exposure amount. A WDR image is generated by combining a plurality of images having different exposure times.
図1は、WDR処理を行う撮像装置の全体構成の一例を示した説明図である。WDR処理を行う撮像装置は、図1に示すように、レンズ101と、撮像素子103と、画像圧縮部107と、画像Bus部109と、画像記憶部111と、画像伸張部113と、画像合成部115と、を主に備える。
FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating an example of the overall configuration of an imaging apparatus that performs WDR processing. As shown in FIG. 1, an imaging apparatus that performs WDR processing includes a
レンズ101は、被写体から入射した光を集光し、撮像素子103で結像させる。なお、レンズ101に入射する光量は、絞り(不図示)によって調節される。
The
撮像素子103は、レンズ101を透過して入射した光を電気信号に変換する複数の光電変換素子で構成される。撮像素子103は、被写体像が入射する撮像面を有し、受光した光量に応じた電気信号を生成する。なお、利用可能な撮像素子103としては、例えば、CCDイメージセンサやCMOSイメージセンサなどがある。
The
撮像素子103は、生成した電気信号を画像圧縮部107に出力する。
The
画像圧縮部107は、入力された画像を圧縮(符号化)する。圧縮方式は、例えば、JPEG(Joint Photographic Experts Group)、PNG(Portable Network Graphics)等のフォーマット、もしくは独自フォーマットであり、可逆圧縮が一般的である。
The
画像圧縮部107は、画像Bus部109を介して、圧縮画像を画像記憶部111に出力する。
The
また、撮像装置は、画像圧縮部107の代わりに、Pack処理を行うPack処理部を備えていても良い。
Further, the imaging apparatus may include a pack processing unit that performs pack processing instead of the
(Pack処理の概要)
撮像素子103から入力される画素値は12bitで表現されることが多い。一方で、画像処理LSIがSDRAMへ転送する最小単位は1byte(=8bit)である。1画素が12bitで表現されている場合は、転送するためには2byte必要になるため、そのまま転送すると、上位4bitは、無駄になってしまう。このため、上位4bitに次の画素を挿入して、上記のように無駄なbitを転送しない方式のことを、Pack処理という。
(Outline of Pack processing)
Pixel values input from the
ここで、WDR処理を行う撮像装置においては、長時間露光撮像画像P1及び短時間露光撮像画像P2の2枚の画像データを使用する。そのため、まず、長時間露光撮像画像P1がレンズ101、撮像素子103などの光学系によって撮像された後、画像圧縮部107によって圧縮され、画像記憶部111に一時的に記憶される。次に、短時間露光撮像画像P2がレンズ101、撮像素子103などの光学系によって撮像された後、画像圧縮部107によって圧縮され、画像記憶部111に一時的に記憶される。
Here, in the imaging apparatus performs the WDR process uses a long two image data of the exposure captured image P 1 and the short-exposure captured image P 2. Therefore, first, the long-exposure captured image P 1 is captured by an optical system such as the
画像記憶部111は、例えばSDRAM(Synchronous DRAM)等のメモリであり、撮像された画像を一時的に記憶する。画像記憶部111に記憶された圧縮画像は、画像合成のために伸張される際に読み出される。
The
画像伸張部113は、画像記憶部111に記憶された長時間露光撮像画像及び短時間露光撮像画像を圧縮(符号化)した圧縮画像を伸張(復号化)する。画像伸張部113は、画像圧縮部107の圧縮方式に対応した方法で圧縮画像の伸張を行う。
The
画像伸張部113は、伸張した画像を、画像合成部115に出力する。
The
長時間露光撮像画像を圧縮後、伸張した画像(以下、長時間露光伸張画像P1’)と、短時間露光撮像画像を圧縮後、伸張した画像(以下、短時間露光伸張画像P2’)と、が画像合成部115に入力される。画像合成部115は、長時間露光伸張画像P1’及び短時間露光伸張画像P2’を合成することにより、WDR画像P3を生成する。
An image expanded after compressing the long-exposure captured image (hereinafter referred to as long-exposure expanded image P 1 ′) and an image expanded after compressing the short-exposure captured image (hereinafter referred to as short-exposure expanded image P 2 ′) Are input to the
以下では、図2を参照しながら、画像合成部115の機能構成の詳細について説明する。図2は、画像合成部115の機能構成を示した説明図である。
Hereinafter, the functional configuration of the
図2に示すように、画像合成部115は、レベル判定部131と、合成処理部133とを備える。長時間露光伸張画像P1’は、画像合成部115のレベル判定部131及び合成処理部133に入力される。短時間露光伸張画像P2’は、露光比率αを乗算された後、合成処理部133に入力される。なお、露光比率αは露光時間の異なる長時間露光撮像画像及び短時間露光撮像画像を合成するための係数であり、例えば、下記の式101で表される。
As shown in FIG. 2, the
レベル判定部131は、予めROM等に記録された閾値TH0及び閾値TH1(TH1>TH0)を用いて、入力された長時間露光伸張画像P1’を構成する各画素の閾値判定を行う。レベル判定部131は、長時間露光伸張画像P1’の各画素値と閾値との大小関係によって、各画素が3種類のCase(Case1〜Case3)のいずれかに属するかを判定する。
The
ここで、長時間露光伸張画像P1’の位置(x,y)における画素値をLP(x,y)とする。 Here, the pixel value at the position (x, y) of the long-time exposure expanded image P 1 ′ is LP (x, y).
・・・(105)
・・・(107)
... (105)
... (107)
上記の式103が成立する場合を、Case1とする。式105が成立する場合を、Case2とする。式107が成立する場合を、Case3とする。
A case where the
レベル判定部131は、長時間露光伸張画像P1’を構成する各画素の閾値判定を行うと、判定結果を合成処理部133に出力する。
When the
なお、レベル判定部131は、長時間露光伸張画像P1’を構成する各画素の閾値判定を行う代わりに、短時間露光伸張画像P2’を構成する各画素の閾値判定を行ってもよい。
The
合成処理部133は、レベル判定部131の判定結果に基づき、長時間露光伸張画像P1’の位置(x,y)における画素値LP(x,y)と短時間露光伸張画像P2’の位置(x,y)における画素値SP(x,y)とから、生成するWDR画像P3の位置(x,y)における画素値P3(x,y)を算出する。
Based on the determination result of the
(Case1)
Case1においては、短時間露光伸張画像P2’の低輝度領域で、輝度の違いを表現できずに画像情報が欠落してしまう黒つぶれが発生していることがある。そのため、合成処理部133は、短時間露光伸張画像P2’の画素値SP(x,y)を用いずに、長時間露光伸張画像P1’の画素値LP(x,y)を、WDR画像の画素値P3(x,y)として出力する。
(Case 1)
In
(Case2)
Case2においては、合成処理部133は、下記の式109に基づいてWDR画像の画素値P3(x,y)を算出し、算出した値を出力する。なお、式109のβは、長時間露光伸張画像P1’及び短時間露光伸張画像P2’を合成する割合を表す係数である。
(Case2)
In Case 2, the
(Case3)
Case3においては、長時間露光伸張画像P1’の高輝度領域で、輝度の違いを表現できずに画像情報が欠落してしまう白とびが発生していることがある。そのため、合成処理部133は、長時間露光伸張画像P1’の画素値LP(x,y)を用いずに、短時間露光伸張画像P2’の画素値SP(x,y)に画素値に露光比率αを乗算した値を、WDR画像の画素値P3(x,y)として出力する。
(Case3)
In Case 3, there may be a whiteout in which the difference in luminance cannot be expressed and the image information is lost in the high luminance region of the long-time exposure extended image P 1 ′. For this reason, the
以上、図2を参照しながら、画像合成部115の詳細な機能構成について説明した。
The detailed functional configuration of the
ここで、図3〜図5を参照しながら、画像合成部115で用いられない画像情報について考える。図3は、長時間露光撮像画像P1及び短時間露光撮像画像P2における、光量と信号値との関係を示した説明図である。図4は、長時間露光撮像画像P1における輝度ヒストグラムの一例を示した説明図である。図5は、短時間露光撮像画像P2における輝度ヒストグラムの一例を示した説明図である。
Here, image information that is not used in the
図3に示すように、LP<TH0(Case1)の領域では、短時間露光撮像画像P2の画素値はWDR画像P3の合成において使用されない。また、LP>TH1(Case3)の領域では、長時間露光撮像画像P1の画素値はWDR画像P3の合成において使用されない。 As shown in FIG. 3, in the region of the LP <TH0 (Case1), the pixel value of the short-time exposure captured image P 2 is not used in the synthesis of WDR image P 3. In the region of LP> TH1 (Case 3), the pixel value of the long exposure captured image P 1 is not used in the synthesis of the WDR image P 3 .
ここで、図4に示すように、露光時間が長い長時間露光撮像画像P1においては、WDR画像P3の合成に使用しない、高い信号値を有する画素が多く存在する場合がある。また図5に示すように、露光時間が短い短時間露光撮像画像P2においては、WDR画像P3の合成に使用しない、低い信号値を有する画素が多く存在する場合がある。 Here, as shown in FIG. 4, in the long-time exposure time is long exposure captured image P 1, is not used in the synthesis of the WDR image P 3, there is a case where pixels there are many with high signal value. Further, as shown in FIG. 5, in the short-exposure period is shorter exposure captured image P 2, is not used in the synthesis of the WDR image P 3, there is a case where pixels there are many with low signal value.
つまり、長時間露光撮像画像P1及び短時間露光撮像画像P2は、WDR画像P3の合成に不要な画素情報を多く包含している。 In other words, long exposure captured image P 1 and the short-exposure captured image P 2 encompasses many unnecessary pixel information for the synthesis of WDR image P 3.
以下では、上記のような不要な画素情報を長時間露光撮像画像P1及び短時間露光撮像画像P2が多く包含していることによる撮像装置への影響について説明する。 The following describes effects of the image pickup apparatus according to an unwanted pixel information as described above long-time exposure captured image P 1 and the short-exposure captured image P 2 encompasses many.
上述したように、WDR処理は、長時間露光撮像画像P1及び短時間露光撮像画像P2の2枚の画像データを使用する。そのため、長時間露光撮像画像P1及び短時間露光撮像画像P2が、WDR処理前に一時的に、画像Bus部109経由で画像記憶部111に記録される。
As described above, WDR process uses a long two image data of the exposure captured image P 1 and the short-exposure captured image P 2. Therefore, long-time exposure taken image P 1 and the short-exposure captured image P 2 is temporarily prior to WDR processing, are recorded in the
ここで、近年では画像データが多画素化している。そのため、要求処理速度を実現するためには、画像処理LSIのクロック周波数を上げることが必要となり、画像データの画像記憶部111への転送の際に発生する消費電力が増大する現象が生じている。
Here, in recent years, image data has become multi-pixel. Therefore, in order to realize the required processing speed, it is necessary to increase the clock frequency of the image processing LSI, and there is a phenomenon that power consumption generated when transferring image data to the
また、画像記憶部111へ転送する前に行う画像圧縮処理又はPack処理においては、WDR処理の際に不要な画素情報が形成する領域のAC成分も含めて圧縮又はPack処理を行うため、非効率であるという現象が生じている。
In addition, in the image compression process or the Pack process performed before transferring to the
ここで、WDR処理の際に不要な画素情報は、長時間露光撮像画像P1の高輝度領域及び短時間露光撮像画像P2の低輝度領域である。図4に示すように、長時間露光撮像画像P1では、露光時間が長く高輝度側の信号値を有する画素数が多い傾向が強い。換言すれば、長時間露光撮像画像P1において、画像全体の面積に対する高輝度領域の面積の割合が大きくなる傾向が強い。また、図5に示すように、短時間露光撮像画像P2では、露光時間が短く低輝度側の信号値を有する画素数が多い傾向が強い。換言すれば、短時間露光撮像画像P2において、画像全体の面積に対する低輝度領域の面積の割合が大きくなる傾向が強い。 Here, unnecessary pixel information during WDR processing is long high luminance region and low luminance region of the short-time exposure captured image P 2 of the exposure captured image P 1. As shown in FIG. 4, the long-time exposure captured image P 1, the number of pixels is large strong tendency to have a signal value of the long exposure time high luminance side. In other words, in the long-time exposure captured image P1, the ratio of the area of the high brightness area to the area of the entire image is likely to increase. Further, as shown in FIG. 5, the short-time exposure captured image P 2, a large number of pixels a strong tendency to have a signal value of the short exposure time low luminance side. In other words, the short-time exposure captured image P 2, a tendency that the ratio of the area of the low-intensity region to the area of the entire image increases strongly.
つまり、WDR処理に不要な画像情報が多く含まれたまま非常に効率の悪い画像圧縮及び圧縮画像の転送が行われることとなる。 That is, very inefficient image compression and transfer of compressed images are performed while a large amount of image information unnecessary for WDR processing is included.
本発明者は、ワイドダイナミックレンジ処理前に、ワイドダイナミックレンジ処理に使用する画像の効率的な圧縮をすることが可能な技術について鋭意検討を行った結果、以下で説明するような技術に想到した。
<2.第1の実施形態>
[2−1:本実施形態に係る撮像装置10の全体構成]
まず、図6を参照しながら、本発明の第1の実施形態に係る撮像装置10の全体構成について説明をする。図6は、本実施形態に係る撮像装置10の全体構成の一例を示した説明図である。なお、図6に示した全体構成は一例であり、一部の構成要素を省略したり、追加したり、或いは、変更したりしてもよい。また、撮像装置10は、例えば、静止画像を撮影可能なデジタルスチルカメラ、動画像を撮影可能なビデオカメラ、或いは、デジタルスチルカメラやビデオカメラと同等の撮像機能を搭載した携帯電話、ゲーム機、情報端末、パーソナルコンピュータなどである。
As a result of intensive studies on a technique capable of efficiently compressing an image used for the wide dynamic range process before the wide dynamic range process, the present inventor has come up with a technique as described below. .
<2. First Embodiment>
[2-1: Overall Configuration of
First, the overall configuration of the
本実施形態に係る撮像装置10は、図6に示すように、レンズ101と、撮像素子103と、DC成分変換部105と、画像圧縮部107と、画像Bus部109と、画像記憶部111と、画像伸張部113と、画像合成部115と、を備える。
As illustrated in FIG. 6, the
図6のP11は、WDR処理に用いる長時間露光撮像画像を表す。また、図6のP21は、WDR画像生成に用いる短時間露光撮像画像を表す。 P 11 in FIG. 6 represents a long-time exposure captured image used in the WDR processing. Further, P 21 in FIG. 6 represents a short-time exposure captured image used for WDR image generation.
レンズ101は、被写体から入射した光を撮像素子103まで導光する。なお、レンズ101に入射する光量は、絞り(不図示)によって調節される。
The
撮像素子103は、レンズ101を透過して入射した光を電気信号に変換する複数の光電変換素子で構成される。撮像素子103は、被写体像が入射する撮像面を有し、受光した光量に応じた電気信号を生成する。なお、利用可能な撮像素子103としては、例えば、CCDイメージセンサやCMOSイメージセンサなどがある。
The
撮像素子103は、順次撮像した長時間露光撮像画像P11及び短時間露光撮像画像P21をDC成分変換部105に出力する。
The
DC成分変換部105に長時間露光撮像画像P11及び短時間露光撮像画像P21が入力されると、DC成分変換部105は、長時間露光撮像画像P11及び短時間露光撮像画像P21において、WDR処理に用いない領域についてはDC変換する。なお、本稿において、DC変換とは、値を一定の値で置き換えることをいう。DC成分変換部105が行うDC変換処理についての詳細については後述する。
Prolonged exposure captured image P 11 and the short-exposure captured image P 21 to the DC
DC成分変換部105は、DC変換を行うと、長時間露光変換画像P12及び短時間露光変換画像P22を、画像圧縮部107に出力する。
When the DC conversion is performed, the DC
画像圧縮部107は、入力された長時間露光変換画像P12及び短時間露光変換画像P22を圧縮する。圧縮方式は、例えば、JPEG、PNG等のフォーマット、もしくは独自フォーマットであり、可逆圧縮が一般的である。
画像圧縮部107は、長時間露光変換画像P12及び短時間露光変換画像P22を圧縮すると、圧縮後の各画像を、画像Bus部109を介して画像記憶部111に出力する。
When the long-time exposure converted image P 12 and the short-time exposure converted image P 22 are compressed, the
また、撮像装置10は、画像圧縮部107の代わりに、Pack処理を行うPack処理部を備えていても良い。
In addition, the
画像記憶部111は、例えばSDRAM(Synchronous DRAM)等のメモリであり、撮像された画像を一時的に記憶する。画像記憶部111に記憶された圧縮画像は、画像合成のために伸張される際に読み出される。
The
画像記憶部111に記録された長時間露光変換画像P12及び短時間露光変換画像P22を圧縮(符号化)した圧縮画像を、画像伸張部113は、伸張(復号化)する。画像伸張部113は、画像圧縮部107の圧縮方式に対応した方法で圧縮画像の伸張を行う。
The compressed image compressed (encoded) a long exposure converted image P 12 and short exposure conversion image P 22 recorded in the
画像伸張部113は、圧縮画像を伸張すると、伸張した画像を画像合成部115に出力する。
When the compressed image is expanded, the
画像合成部115は、長時間露光撮像画像を圧縮後、伸張した画像と、短時間露光撮像画像を圧縮後、伸張した画像とを合成することにより、WDR画像P3を生成する。画像合成部115の機能構成については、図2及び上記で説明した内容と同様である。
[2−2:DC成分変換部105の機能構成]
以下では、図7〜図9を参照しながら、DC成分変換部105の詳細な機能構成について説明する。図7は、DC成分変換部105の機能構成を示した説明図である。図8及び図9は、DC成分変換部105が行う処理の流れの一例を示した説明図である。
[2-2: Functional Configuration of DC Component Conversion Unit 105]
Hereinafter, a detailed functional configuration of the
図7に示すように、DC成分変換部105は、第1レベル判定部121と、第1画素変換部123と、第2レベル判定部125と、第2画素変換部127とを備える。
As illustrated in FIG. 7, the DC
TH0’及びTH1は、WDR処理にて使用する画像情報を決定するための閾値である。長時間露光撮像画像P11の画素値LP(x,y)がTH1より大きい場合に、WDR処理において長時間露光撮像画像P11を使用しないこととなる。また、短時間露光撮像画像P21の画素値SP(x,y)がTH0’より小さい場合に、WDR処理において短時間露光撮像画像P21を使用しないこととなる。 TH0 ′ and TH1 are threshold values for determining image information used in the WDR process. Pixel value LP (x, y) of the long-time exposure captured image P 11 If is greater than TH1, and thus not using the long-time exposure captured image P 11 in the WDR processing. Moreover, so that the pixel value SP (x, y) of the short time exposure captured image P 21 is when TH0 'smaller, after a brief period of exposure captured image P 21 in the WDR processing.
まず、図8を参照しながら、長時間露光撮像画像P11が入力された際に、第1レベル判定部121及び第1画素変換部123が行う処理の流れについて説明する。
First, referring to FIG. 8, when the inputted long-time exposure captured image P 11, a description is given of the flow of processing by the first
図8に示すように、長時間露光撮像画像P11は、第1レベル判定部121及び第1画素変換部123に入力される(S101)。
As shown in FIG. 8, the long-time exposure captured image P 11 is input to the first
第1レベル判定部121は、入力された長時間露光撮像画像P11の位置(x,y)における画素値LP(x,y)と、予めROM等に記録されたWDR処理に使用する閾値TH1との大小関係を判定する。画素値LP(x,y)が閾値TH1より大きい場合、第1レベル判定部121は、DC成分変換FlagをHiとする。一方、画素値LP(x,y)が閾値TH1以下の場合、第1レベル判定部121は、DC成分変換FlagをLowとする。第1レベル判定部121は、DC成分変換Flagを第1画素変換部123に出力する(S103)。
The first
入力されたDC成分変換FlagがHiである場合、第1画素変換部123は、画素値LP(x,y)を閾値TH1で置換する(S105)。
When the input DC component conversion Flag is Hi, the first
一方、入力されたDC成分変換FlagがLowである場合、第1画素変換部123は、画素値LP(x,y)を保持する(S107)。
On the other hand, when the input DC component conversion Flag is Low, the first
DC成分変換部105は、長時間露光撮像画像P11を構成する全画素について、上記のステップS103〜S107の処理を行う。
DC
DC成分変換部105は、長時間露光撮像画像P11を変換した長時間露光変換画像P12を、画像圧縮部107に出力し、一連の処理を終了する(S109)。
DC
なお、ステップS105では画素値LP(x,y)をWDR処理で使用する閾値TH1で置換したが、置換する値は閾値TH1に限られない。例えば、閾値TH1の近傍の任意の値で置換してもよい。 In step S105, the pixel value LP (x, y) is replaced with the threshold value TH1 used in the WDR process. However, the replacement value is not limited to the threshold value TH1. For example, it may be replaced with an arbitrary value near the threshold value TH1.
ここで、長時間露光撮像画像P11のDC変換領域以外の領域内において、DC変換領域との境界付近に位置する画素の画素値は閾値TH1又は閾値TH1の近傍の値を有する。 Here, the long-time exposure region other than the DC conversion region of the captured image P 11, the pixel values of pixels positioned in the vicinity of the boundary between the DC conversion region has a value in the vicinity of the threshold value TH1 or threshold TH1.
上記のように、長時間露光撮像画像P11のDC変換領域(画像中のDC成分変換対象となる領域)の画素値を、WDR処理で使用する閾値TH1又は閾値TH1の近傍の値で置換することにより、DC変換領域とDC変換領域以外の領域との境界付近で画素値が緩やかに変化する、つまり高周波のAC成分が発生することがない。特に、長時間露光撮像画像P11のDC変換領域の画素値を、閾値TH1で置換することにより、AC成分の発生をより効果的に抑制することが可能になる。 As described above, the pixel value of the DC transform domain long exposure captured image P 11 (region to be a DC component converted in the image) is replaced with the value in the vicinity of the threshold value TH1 or threshold TH1 used in WDR processing As a result, the pixel value gradually changes near the boundary between the DC conversion region and the region other than the DC conversion region, that is, no high-frequency AC component is generated. In particular, the pixel value of the DC transform domain long exposure captured image P 11, by replacing the threshold TH1, it is possible to more effectively suppress the occurrence of the AC component.
次に、図9を参照しながら、短時間露光撮像画像P21が入力された際に、第2レベル判定部125及び第2画素変換部127が行う処理の流れについて説明する。
Next, referring to FIG. 9, when the short-time exposure captured image P 21 is input will be described flow of processing second
図9に示すように、短時間露光撮像画像P21は、第2レベル判定部125及び第2画素変換部127に入力される(S201)。
As shown in FIG. 9, the short-time exposure captured image P 21 is input to the second
第2レベル判定部125は、入力された短時間露光撮像画像P21の位置(x,y)における画素値SP(x,y)と、予めROM等に記録された閾値TH0’との大小関係を判定する。画素値SP(x,y)が閾値TH0’より小さい場合、第2レベル判定部125は、DC成分変換FlagをHiとする。一方、画素値SP(x,y)が閾値TH0’以上の場合、第2レベル判定部125は、DC成分変換FlagをLowとする。第2レベル判定部125は、DC成分変換Flagを第2画素変換部127に出力する(S203)。
The second
ここで、例えば、上記の閾値TH0’と、WDR処理に用いる画像の低輝度領域を判定するための閾値TH0とには、以下の式111が成立する。
Here, for example, the following
入力されたDC成分変換FlagがHiである場合、第2画素変換部127は、画素値SP(x,y)を閾値TH0’で置換する(S205)。
When the input DC component conversion Flag is Hi, the second
一方、入力されたDC成分変換FlagがLowである場合、第2画素変換部127は、画素値SP(x,y)を保持する(S207)。
On the other hand, when the input DC component conversion Flag is Low, the second
DC成分変換部105は、短時間露光撮像画像P21を構成する全画素について、上記のステップS203〜S207の処理を行う。
DC
DC成分変換部105は、短時間露光撮像画像P21を変換した短時間露光変換画像P22を、画像圧縮部107に出力し、一連の処理を終了する(S209)。
DC
なお、ステップS205では画素値SP(x,y)をWDR処理で使用する閾値TH0に基づいて定められる閾値TH0’で置換したが、置換する値は閾値TH0’に限られない。例えば、閾値TH0’の近傍の任意の値で置換してもよい。 In step S205, the pixel value SP (x, y) is replaced with the threshold value TH0 'determined based on the threshold value TH0 used in the WDR process. However, the replacement value is not limited to the threshold value TH0'. For example, it may be replaced with an arbitrary value near the threshold TH0 '.
ここで、短時間露光撮像画像P21のDC変換領域以外の領域内において、DC変換領域との境界付近に位置する画素の画素値は閾値TH0’又はTH0’の近傍の値を有する。 Here, in the short time exposure captured image region other than the DC transform domain P 21, the pixel values of pixels positioned in the vicinity of the boundary between the DC conversion region has a value in the vicinity of the threshold value TH0 'or TH0'.
上記のように、短時間露光撮像画像P21のDC変換領域(画像中のDC成分変換対象となる領域)の画素値を、WDR処理で使用する閾値TH0によって定められる閾値TH0’又は閾値TH0’の近傍の値で置換することにより、DC変換領域とDC変換領域以外の領域との境界付近で画素値が緩やかに変化する、つまり高周波のAC成分が発生することがない。特に、短時間露光撮像画像P21のDC変換領域の画素値を、閾値TH0’で置換することにより、AC成分の発生をより効果的に抑制することが可能になる。 As described above, the pixel value of the DC transform domain short-time exposure captured image P 21 (region to be a DC component converted in the image), the threshold is determined by the threshold TH0 to be used in the WDR processing TH0 'or threshold TH0' By substituting with a value in the vicinity of the pixel value, the pixel value gradually changes near the boundary between the DC conversion region and the region other than the DC conversion region, that is, a high-frequency AC component does not occur. In particular, the pixel value of the DC transform domain short-time exposure captured image P 21, by replacing the threshold TH0 ', it is possible to more effectively suppress the occurrence of the AC component.
以上では、図7〜図9を参照しながら、DC成分変換部105の機能構成及びDC成分変換部105が行う処理の流れについて説明した。
The functional configuration of the DC
以下では、図10〜図12を参照しながら、本実施形態に係る撮像装置10を利用することによる効果について説明する。図10は、DC成分変換部105の処理前の画像のDC変換領域の空間周波数分布の一例を示した説明図である。図11は、DC成分変換部105の処理後の画像の空間周波数分布の一例を示した説明図である。
Below, the effect by using the
ここで、DC変換領域は、長時間露光撮像画像P11又は短時間露光撮像画像P21において、WDR処理に使用しない画素情報からなり、DC成分変換部105によりWDR画像生成の際の閾値TH0’又は閾値TH1で画素値が置換される領域をさす。 Here, DC transform domain, the long-time exposure captured image P 11 or the short exposure captured image P 21, made from the pixel information is not used in the WDR processing, threshold TH0 during WDR image generated by the DC component conversion section 105 ' Or the area | region where a pixel value is substituted by threshold value TH1.
図10に示すように、長時間露光撮像画像P11又は短時間露光撮像画像P21中のWR画像合成に使用しない領域には、空間周波数が0でないAC成分が含まれる。ここで、多くの圧縮方式では、近傍画素との差分を用いて原画像を表現することにより圧縮している。そのため、画像圧縮は、近傍画素との差分(AC成分)が小さいほど圧縮効率が向上する。そこで、WDR処理に使用しない領域(DC変換領域)のAC成分については、図11に示すように0とすることで、圧縮効率を向上することができる。 As shown in FIG. 10, in a region not used for WR image synthesis during long exposure captured image P 11 or the short exposure captured image P 21, include AC component spatial frequency is not 0. Here, in many compression methods, compression is performed by expressing an original image using a difference from neighboring pixels. Therefore, in the image compression, the compression efficiency improves as the difference (AC component) from the neighboring pixels is smaller. Therefore, the compression efficiency can be improved by setting the AC component in the region not used for WDR processing (DC conversion region) to 0 as shown in FIG.
図12は、WDR処理に用いる画像におけるDC変換領域の一例を示した説明図である。但し、WDR処理に用いる画像とは、長時間露光撮像画像P11又は短時間露光撮像画像P21をさす。 FIG. 12 is an explanatory diagram showing an example of a DC conversion region in an image used for WDR processing. However, the images used for WDR processing, refers to long-time exposure captured image P 11 or the short exposure captured image P 21.
図12のAR1及びAR2は、WDR処理に用いる画像におけるDC変換領域である。 AR1 and AR2 in FIG. 12 are DC conversion regions in an image used for WDR processing.
長時間露光撮像画像P11の場合には、画素値が閾値TH1より大きくなり、白とびが発生している画素がDC変換領域AR1及びAR2に含まれる。DC変換領域AR1及びAR2に含まれる画素については、上述したように画素値が閾値TH1で変換される。 In the case of long-time exposure captured image P 11, the pixel value is larger than the threshold value TH1, the pixel overexposure occurs is included in the DC conversion regions AR1 and AR2. As for the pixels included in the DC conversion areas AR1 and AR2, the pixel values are converted with the threshold value TH1 as described above.
また、短時間露光撮像画像P21の場合には、画素値が閾値TH0’未満となり、黒つぶれが発生している画素がDC変換領域AR1及びAR2に含まれる。DC変換領域AR1及びAR2に含まれる画素については、上述したように画素値が閾値TH0’で変換される。 In the case of short exposure captured image P 21, the pixel value is less than the threshold value TH0 ', pixels underexposure is occurring is included in DC conversion regions AR1 and AR2. As for the pixels included in the DC conversion areas AR1 and AR2, the pixel values are converted with the threshold value TH0 ′ as described above.
また、図12のAR3は、WDR処理に用いる画像におけるDC変換領域以外の領域であり、WDR処理に用いる画像の値が保持される。 AR3 in FIG. 12 is an area other than the DC conversion area in the image used for the WDR process, and holds the value of the image used for the WDR process.
DC変換領域は、長時間露光撮像画像P11における高輝度領域や、短時間露光撮像画像P21における低輝度領域であり、広範囲に及ぶ場合がある。図12に示すように、DC変換領域(図12のAR1及びAR2)のAC成分は0であるため、本実施形態のようにこの領域をランレングス符号化方式により圧縮した場合、圧縮後の画像のサイズは、様々な圧縮方式の最小値となる。 DC conversion region, and the high luminance region in the long-time exposure captured image P 11, a low luminance region in the short-exposure captured image P 21, there are cases where extensive. As shown in FIG. 12, since the AC component of the DC conversion region (AR1 and AR2 in FIG. 12) is 0, when this region is compressed by the run-length encoding method as in this embodiment, the compressed image Is the minimum value of various compression methods.
以上、図6〜図12を参照しながら、本発明の第1の実施形態に係る撮像装置10について説明した。
The
以上説明したように本発明の第1の実施形態によれば、本実施形態に係る撮像装置10は、予めWDR処理に使用しないと判明している領域については、AC成分をDC成分とするように画像空間周波数の分布変換を行う。このため、画像圧縮の圧縮効率が向上する。
As described above, according to the first embodiment of the present invention, the
さらに、圧縮率向上により、転送データ量が低減されるので、画像処理LSIのI/O(Input−Output)バッファでの充放電を押さえ、かつ、SDRAM等の記憶装置の消費電力を抑制することができる。このため、画像情報をSDRAM等の記憶装置へ転送する際の消費電力を低減することが可能となる。 Further, since the amount of transferred data is reduced by improving the compression rate, charging / discharging in the I / O (Input-Output) buffer of the image processing LSI is suppressed, and power consumption of a storage device such as an SDRAM is suppressed. Can do. For this reason, it is possible to reduce power consumption when transferring image information to a storage device such as an SDRAM.
<3.第2の実施形態>
[3−1:本実施形態に係る撮像装置20の全体構成]
まず、図13を参照しながら、本発明の第2の実施形態に係る撮像装置20の全体構成について説明をする。図13は、本実施形態に係る撮像装置20の全体構成の一例を示した説明図である。なお、図13に示した全体構成は一例であり、一部の構成要素を省略したり、追加したり、或いは、変更したりしてもよい。また、撮像装置20は、例えば、静止画像を撮影可能なデジタルスチルカメラ、動画像を撮影可能なビデオカメラ、或いは、デジタルスチルカメラやビデオカメラと同等の撮像機能を搭載した携帯電話、ゲーム機、情報端末、パーソナルコンピュータなどである。
<3. Second Embodiment>
[3-1: Overall Configuration of
First, the overall configuration of the
撮像装置20は、図13に示すように、レンズ101と、撮像素子103と、DC成分変換部105と、画像圧縮部107と、画像Bus部109と、画像記憶部111と、画像伸張部113と、画像合成部115と、を主に備える。
As illustrated in FIG. 13, the
図13のP11は、WDR処理に用いる長時間露光撮像画像を表す。また、図13のP21は、WDR画像生成に用いる短時間露光撮像画像を表す。 P 11 in FIG. 13 represents a long-time exposure captured image used in the WDR processing. Also, P 21 in FIG. 13 represents the short-time exposure captured image used in the WDR image generation.
レンズ101と、撮像素子103と、DC成分変換部105と、画像Bus部109と、画像記憶部111と、画像合成部115の機能構成は上述した本発明の第1の実施形態と共通しているため、説明を省略する。
The functional configurations of the
レンズ101を通過した被写体像は撮像素子103で電気信号に変換され、DC成分変換部105及びDC成分予測部141に入力される。撮像装置20では、長時間露光撮像画像P11及び短時間露光撮像画像P21が撮像され、DC成分変換部105及びDC成分予測部141に入力されることとなる。
The subject image that has passed through the
DC成分予測部141は、長時間露光撮像画像P11の入力時に、長時間露光撮像画像P11の画素情報に基づき、短時間露光撮像画像P21のDC変換領域に含まれる画素数を予測し、予測結果を画像圧縮部107に出力する。
DC
また、画像圧縮部107は、第1画像圧縮部143と、第2画像圧縮部145とを備える。第1画像圧縮部143は、ランレングス符号化以外の圧縮方式により、入力された画像の圧縮を行う。第2画像圧縮部145は、ランレングス符号化により、入力された画像の圧縮を行う。
In addition, the
ここで、ランレングス符号化とは、画像中の同じ値のデータが並んでいる場合に、そのデータの値及び並びの数を記録していくことにより、データ量を削減する(圧縮する)方法である。一般的に、画像中のDC成分がAC成分と比較して多く含まれる状況では、ランレングス符号化が、他の圧縮方式に比べ圧縮効率が高い。 Here, run-length encoding is a method for reducing (compressing) the amount of data by recording the value of data and the number of arrangements when data of the same value in the image are arranged. It is. In general, in a situation where more DC components are included in an image than AC components, run-length encoding has higher compression efficiency than other compression methods.
しかし、通常自然画像においては、DC成分がAC成分と比較して多く含まれる状況(換言すれば、画像中に同じ値のデータが並んでいる状況)はほとんどなく、ランレングス符号化方式を自然画像に適用した場合、元の画像よりもサイズが大きくなってしまうこともあり、自然画像に対して、ランレングス符号化方式を適用することはなかった。 However, in a normal natural image, there are almost no situations where the DC component is contained more than the AC component (in other words, the situation where data of the same value is lined up in the image), and the run-length encoding method is natural. When applied to an image, the size may be larger than the original image, and the run-length encoding method has not been applied to a natural image.
これに対し、本実施形態に係る撮像装置20では、WDR処理に使用しない画像領域に対してはDC成分変換部105によるDC変換が行われるため、DC成分変換領域が広域に及ぶ結果、ランレングス符号化方式を効果的に適用することができる場合がある。
On the other hand, in the
画像圧縮部107は、短時間露光撮像画像P21のDC変換領域に含まれる画素数の予測結果に基づき、第1画像圧縮部143又は第2画像圧縮部145を選択し、機能させる。
より具体的には、短時間露光撮像画像P21のDC変換領域に含まれる画素数の予測値SP_DC_NUMが圧縮方式選択閾値ENC_SEL_THより小さい場合に、画像圧縮部107は、ランレングス符号化以外の方式を適用した第1画像圧縮部143を選択し、機能させる。
More specifically, a short time when the exposure captured image predictive value SP_DC_NUM number of pixels included in the DC transform domain P 21 is a compression method selection threshold ENC_SEL_TH smaller, the
一方で、短時間露光撮像画像P21のDC変換領域に含まれる画素数の予測値SP_DC_NUMが圧縮方式選択閾値ENC_SEL_THより大きい場合に、画像圧縮部107は、圧縮効率の高いランレングス符号化方式を適用した第2画像圧縮部145を選択し、機能させる。
On the other hand, if the predicted value SP_DC_NUM the number of pixels included in the DC conversion region of the short-exposure captured image P 21 is larger than the compression method selection threshold ENC_SEL_TH,
なお、短時間露光撮像画像P21のDC変換領域とは、上述したように、長時間露光撮像画像P11の対応する位置における画素の画素値LP(x,y)が閾値TH0より小さい領域である。 Incidentally, a short time DC conversion area of the exposed imaged image P 21 and, as described above, a long time corresponding pixel value LP (x, y) of a pixel at the position of the exposure captured image P 11 is the threshold value TH0 a smaller area is there.
画像伸張部113は、第1画像伸張部147と、第2画像伸張部149とを備える。なお、第1画像伸張部147は、画像圧縮部107の第1画像圧縮部143の圧縮方式に対応する伸張方式により、入力された圧縮画像を伸張する。第2画像伸張部149は、画像圧縮部107の第2画像圧縮部145の圧縮方式に対応する伸張方式、つまりランレングス復号化により、入力された圧縮画像の伸張を行う。画像伸張部113は、画像圧縮部107で選択された画像圧縮方式に対応する画像伸張方式として、第1画像伸張部147又は第2画像伸張部149を選択し、機能させる。
The
[3−2:本実施形態に係る撮像装置20が行う画像圧縮処理の流れ]
以下では、図14を参照しながら、本実施形態に係る撮像装置20の画像圧縮処理の流れについて説明する。図14は、本実施形態に係る撮像装置20の画像圧縮処理の流れの一例を示した流れ図である。なお、一連の処理の開始時には、短時間露光撮像画像P21のDC変換領域に含まれる画素数の予測値SP_DC_NUMは0とおく。
[3-2: Flow of Image Compression Process Performed by
Hereinafter, the flow of image compression processing of the
図14に示すように、長時間露光撮像画像P11がDC成分変換部105及びDC成分予測部141に入力されると、DC成分変換部105は、長時間露光撮像画像P11において、画素値LPが閾値TH1より大きい領域についてDC変換を行う(S301)。
As shown in FIG. 14, when the long-time exposure captured image P 11 is inputted to the DC
次に、DC成分予測部141は、長時間露光撮像画像P11の各画素について、画素値LPと、閾値TH0との大小関係を判定する(S303)。
Then, DC
長時間露光撮像画像P11の位置(x,y)における画素の画素値LP(x,y)が閾値TH0より小さい場合、DC成分予測部141は、当該画素と対応する短時間露光撮像画像P21の画素はDC変換領域に含まれると予測し、以下の式113のように、SP_DC_NUMを1加算する(S305)。
Position of the long-time exposure captured image P 11 (x, y) when the pixel value LP (x, y) of the pixels in the threshold TH0 smaller, DC
長時間露光撮像画像P11の位置(x,y)における画素の画素値LP(x,y)が閾値TH0より大きい場合、DC成分予測部141は、当該画素と対応する短時間露光撮像画像P21の画素はDC変換領域に含まれないと予測し、以下の式115のように、SP_DC_NUMの値を保持する(S307)。
Position of the long-time exposure captured image P 11 (x, y) pixel value LP (x, y) of a pixel in the case is larger than the threshold value TH0, DC
DC成分予測部141は、上記のステップS303〜ステップS307までの処理を、長時間露光撮像画像P11に含まれる全ての画素について行う。
DC
次に、第1画像圧縮部143は、長時間露光撮像画像P11の圧縮を行い、圧縮画像を画像記憶部111へ転送する(S309)。
Next, the first
次に、画像圧縮部107は、短時間露光撮像画像P21のDC変換領域に含まれる画素数の予測値SP_DC_NUMと、圧縮方式選択閾値ENC_SEL_THとの大小関係を判定する(S311)。
Next, the
短時間露光撮像画像P21のDC変換領域に含まれる画素数の予測値SP_DC_NUMが圧縮方式選択閾値ENC_SEL_THより大きい場合には、画像圧縮部107は、短時間露光撮像画像P21の圧縮方式を第2画像圧縮部145に変更する(S313)。
If the short-time exposure captured image pixel number of the predicted value SP_DC_NUM included in DC transform domain P 21 is greater than the compression method selection threshold ENC_SEL_TH, the
一方、短時間露光撮像画像P21のDC変換領域に含まれる画素数の予測値SP_DC_NUMが圧縮方式選択閾値ENC_SEL_THより小さい場合には、画像圧縮部107は、短時間露光撮像画像P21の圧縮方式を第1画像圧縮部143とする(S315)。
On the other hand, if the predicted value SP_DC_NUM the number of pixels included in the DC conversion region of the short-exposure captured image P 21 is a compression method selection threshold ENC_SEL_TH smaller than, the
次に、短時間露光撮像画像P21がDC成分変換部105に入力されると、DC成分変換部105は、短時間露光撮像画像P21において、画素値SPが閾値TH0’より小さい領域についてDC変換を行う。さらに、画像圧縮部107は、ステップS311〜ステップS315で選択した圧縮方式で短時間露光撮像画像P21の圧縮を行う。画像圧縮部107は、圧縮画像を画像記憶部111に転送し、一連の処理を終了する(S317)。
Next, when the short-time exposure captured image P 21 is inputted to the
以上、図14を参照しながら、本実施形態に係る撮像装置20の画像圧縮処理の流れについて説明した。なお、一部の処理ステップについては、処理の順序を入れ替えても良い。
The flow of the image compression process of the
また、上記の説明では、画像圧縮部107が第1画像圧縮部143又は第2画像圧縮部145の選択を行うこととしたが、本実施形態に係る技術の適用範囲はかかる例に限定されない。例えば、撮像装置20が備える制御部(不図示)が第1画像圧縮部143又は第2画像圧縮部145の選択を行ってもよい。
In the above description, the
以上、図13〜図14を参照しながら、本発明の第2の実施形態に係る撮像装置20について説明した。
The
以上説明したように本発明の第2の実施形態によれば、本実施形態に係る撮像装置20は、予めWDR処理に使用しないと判明している長時間露光撮像画像P11の高輝度領域及び短時間露光撮像画像P21の低輝度領域については、AC成分をDC成分とするように画像空間周波数の分布変換を行う。このため、画像圧縮の圧縮効率が向上する。
According to the second embodiment of the present invention described above, the
さらに、圧縮率向上により、転送データ量が低減されるので、画像処理LSIのI/O(Input−Output)バッファでの充放電を押さえ、かつ、SDRAM等の記憶装置の消費電力を抑制することができる。このため、画像情報をSDRAM等の記憶装置へ転送する際の消費電力を低減することが可能となる。 Further, since the amount of transferred data is reduced by improving the compression rate, charging / discharging in the I / O (Input-Output) buffer of the image processing LSI is suppressed, and power consumption of a storage device such as an SDRAM is suppressed. Can do. For this reason, it is possible to reduce power consumption when transferring image information to a storage device such as an SDRAM.
また、本実施形態によれば、WDR画像生成に使用する長時間露光撮像画像P11を入力中に、次に入力する短時間露光撮像画像P21のDC成分変換領域の画素数を予測し、DC成分変換領域の画素数の予測値に基づいて、短時間露光撮像画像P21の圧縮方式を選択することが可能である。つまり、WDR処理に使用しないDC変換領域が大きい画像に対しては、同じ値のデータが並んでいる画像に対する圧縮効率が高い方式により圧縮を行う。そのため、圧縮効率が従来と比較して大幅に向上する。 Further, according to this embodiment, while the input of the long-time exposure captured image P 11 used to WDR image generation, then it predicts the number of pixels DC component conversion region of the short-exposure captured image P 21 to be input, based on the predicted value of the number of pixels of the DC component transform domain, it is possible to select the compression method of the short-time exposure captured image P 21. That is, for an image having a large DC conversion area that is not used for WDR processing, compression is performed by a method with high compression efficiency for an image in which data of the same value is arranged. Therefore, the compression efficiency is greatly improved as compared with the conventional case.
また、上記では、第2画像圧縮部145の圧縮方式としてランレングス符号化を用い、第2画像伸張部149の伸張方式としてランレングス復号化を用いる例について説明したが、本実施形態に係る技術の適用範囲はかかる例に限定されない。第2画像圧縮部145の圧縮方式は、同じ値のデータが並んでいる場合に圧縮効率が高い方式であればよく、第2画像伸張部149の伸張方式は、第2画像圧縮部145の圧縮方式に対応した伸張方式であればよい。
In the above description, an example in which run-length encoding is used as the compression method of the second
[3−3:第2の実施形態の変形例]
DC成分予測部141が、短時間露光撮像画像P21の入力時に、短時間露光撮像画像P21の画素情報に基づき、長時間露光撮像画像P11のDC変換領域に含まれる画素数を予測し、予測結果を画像圧縮部107に出力する構成にしてもよい。なお、DC成分予測部141及び画像圧縮部107以外の全体構成については、第2の実施形態に係る撮像装置20と同様である。
[3-3: Modification of Second Embodiment]
DC
以下では、DC成分予測部141が、短時間露光撮像画像P21の入力時に、短時間露光撮像画像P21の画素情報に基づき、長時間露光撮像画像P11のDC成分変換領域に含まれる画素数を予測する場合の処理の流れについて、図15を参照しながら説明する。図15は、本実施形態に係る撮像装置20の画像圧縮処理の流れの一例を示した流れ図である。なお、一連の処理の開始時には、長時間露光撮像画像P11のDC変換領域に含まれる画素数の予測値LP_DC_NUMは0とおく。
Pixel Hereinafter, DC
図15に示すように、短時間露光撮像画像P21がDC成分変換部105及びDC成分予測部141に入力されると、DC成分変換部105は、短時間露光撮像画像P21において、画素値SPが閾値TH0’より小さい領域についてDC変換を行う(S401)。
As shown in FIG. 15, when the short-time exposure captured image P 21 is inputted to the DC
次に、DC成分予測部141は、短時間露光撮像画像P21の各画素について、画素値SPと、閾値TH1’との大小関係を判定する(S403)。ここで、TH1’は、例えばWDR画像生成で用いる閾値TH1(LP>TH1であればWDR画像生成の際に短時間露光撮像画像P21のみを用いる。)を用いて、以下の式117で表される。
Then, DC
短時間露光撮像画像P21の位置(x,y)における画素の画素値SP(x,y)が閾値TH1’より大きい場合、当該画素と対応する長時間露光撮像画像P11の画素はDC変換領域に含まれると予測し、以下の式119のように、LP_DC_NUMを1加算する(S405)。 Position of the short-time exposure captured image P 21 (x, y) when the pixel value SP (x, y) of pixels in is larger than the threshold TH1 ', the pixels of the long exposure captured image P 11 corresponding to the pixel is DC converter It is predicted to be included in the area, and LP_DC_NUM is incremented by 1 as shown in the following expression 119 (S405).
短時間露光撮像画像P21の位置(x,y)における画素の画素値SP(x,y)が閾値TH1’より小さい場合、DC成分予測部141は、当該画素と対応する長時間露光撮像画像P11の画素はDC変換領域に含まれないと予測し、以下の式121のように、LP_DC_NUMの値を保持する(S407)。
Position of the short-time exposure captured image P 21 (x, y) when the pixel value SP (x, y) of the pixels in the threshold TH1 'smaller, DC
DC成分予測部141は、上記のステップS403〜ステップS407までの処理を、短時間露光撮像画像P21に含まれる全ての画素について行う。
DC
次に、第1画像圧縮部143は、短時間露光撮像画像P21の圧縮を行い、圧縮画像を画像記憶部111へ転送する(S409)。
Next, the first
次に、画像圧縮部107は、長時間露光撮像画像P11のDC変換領域に含まれる画素数の予測値LP_DC_NUMと、圧縮方式選択閾値ENC_SEL_THとの大小関係を判定する(S411)。
Next, the
長時間露光撮像画像P11のDC変換領域に含まれる画素数の予測値LP_DC_NUMが圧縮方式選択閾値ENC_SEL_THより大きい場合には、画像圧縮部107は、長時間露光撮像画像P11の圧縮方式を第2画像圧縮部145に変更する(S413)。
When long exposure captured image predictive value LP_DC_NUM number of pixels included in the DC transform domain P 11 is greater than the compression method selection threshold ENC_SEL_TH, the
一方、長時間露光撮像画像P11のDC変換領域に含まれる画素数LP_DC_NUMが圧縮方式選択閾値ENC_SEL_THより小さい場合には、画像圧縮部107は、長時間露光撮像画像P11の圧縮方式を第1画像圧縮部143とする(S415)。
On the other hand, if the number of pixels LP_DC_NUM included in DC conversion region of the long-exposure captured image P 11 is a compression method selection threshold ENC_SEL_TH smaller than, the
次に、長時間露光撮像画像P11がDC成分変換部105に入力されると、DC成分変換部105は、長時間露光撮像画像P11において、画素値SPが閾値TH1より大きい領域についてDC変換を行う。さらに、画像圧縮部107は、ステップS411〜ステップS415で選択した圧縮方式で長時間露光撮像画像P11の圧縮を行う。画像圧縮部107は、圧縮画像を画像記憶部111に転送し、一連の処理を終了する(S417)。
Next, when the long-time exposure captured image P 11 is inputted to the
以上、図15を参照しながら、第2の実施形態の変形例に係る画像圧縮処理の流れについて、説明した。なお、一部の処理ステップについては、処理の順序を入れ替えても良い。 The flow of the image compression process according to the modification of the second embodiment has been described above with reference to FIG. Note that the processing order of some processing steps may be changed.
また、上記の説明では、画像圧縮部107が第1画像圧縮部143又は第2画像圧縮部145の選択を行うこととしたが、本実施形態に係る技術の適用範囲はかかる例に限定されない。例えば、撮像装置20が備える制御部(不図示)が第1画像圧縮部143又は第2画像圧縮部145の選択を行ってもよい。
In the above description, the
以上説明したように、本発明の第2の実施形態の変形例によれば、WDR画像生成に使用する短時間露光撮像画像P12を入力中に、次に入力する長時間露光撮像画像P11のDC成分変換領域の画素数を予測し、DC成分変換領域の画素数の予測値に基づいて、長時間露光撮像画像P11の圧縮方式を選択することが可能である。つまり、WDR処理に使用しないDC変換領域が大きい画像に対しては、同じ値のデータが並んでいる画像に対する圧縮効率が高い方式により圧縮を行う。そのため、圧縮効率が従来と比較して大幅に向上する。 As described above, according to the modification of the second embodiment of the present invention, the long-time exposure captured image P 11 that is input next while the short-exposure captured image P 12 used for WDR image generation is being input. predicting the number of pixels of the DC component transform domain, based on the predicted value of the number of pixels of the DC component transform domain, it is possible to select the compression method of the long-time exposure captured image P 11. That is, for an image having a large DC conversion area that is not used for WDR processing, compression is performed by a method with high compression efficiency for an image in which data of the same value is arranged. Therefore, the compression efficiency is greatly improved as compared with the conventional case.
また、上記では、第2画像圧縮部145の圧縮方式としてランレングス符号化を用い、第2画像伸張部149の伸張方式としてランレングス復号化を用いる例について説明したが、本実施形態に係る技術の適用範囲はかかる例に限定されない。第2画像圧縮部145の圧縮方式は、同じ値のデータが並んでいる場合に圧縮効率が高い方式であればよく、第2画像伸張部149の伸張方式は、第2画像圧縮部145の圧縮方式に対応した伸張方式であればよい。
In the above description, an example in which run-length encoding is used as the compression method of the second
図16は、本実施形態に係る撮像装置において撮像される撮像画像の輝度ヒストグラムの一例を示した説明図である。図16に示した例のように、画像中の明暗の差が激しく、高輝度領域が小さい画像に対して、同じ値のデータが並んでいる画像に対する圧縮効率が高い方式により圧縮を行うことにより、特に圧縮効率が向上する。 FIG. 16 is an explanatory diagram illustrating an example of a luminance histogram of a captured image captured by the imaging apparatus according to the present embodiment. As in the example shown in FIG. 16, by compressing an image with a large difference in brightness and darkness in an image and a small high-luminance region by a method with high compression efficiency for an image in which data of the same value is arranged. Especially, the compression efficiency is improved.
換言すれば、前述したWDR画像生成における以下の判定式103〜105が成立する場合Case1〜Case3において、Case2に該当する画像領域がほとんどなく、Case3に該当する画像領域と比較して、Case1に該当する画像領域が画像全体の広範囲に及ぶ場合に、同じ値のデータが並んでいる画像に対する圧縮効率が高い方式により圧縮を行うことにより、特に圧縮効率が向上する。
In other words, when the following
・・・(105)
・・・(107)
... (105)
... (107)
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to such examples. It is obvious that a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains can come up with various changes or modifications within the scope of the technical idea described in the claims. Of course, it is understood that these also belong to the technical scope of the present invention.
10,20 撮像装置
101 レンズ
103 撮像素子
105 DC成分変換部
107 画像圧縮部
109 画像Bus部
111 画像記憶部
113 画像伸張部
115 画像合成部
121 第1レベル判定部
123 第1画素変換部
125 第2レベル判定部
127 第2画素変換部
131 レベル判定部
133 合成処理部
141 DC成分予測部
143 第1画像圧縮部
145 第2画像圧縮部
147 第1画像伸張部
149 第2画像伸張部
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記画像合成処理を行う画像合成部と、を備え、
前記画像合成部は、
前記第1画像のうち高輝度の画素値を判定するための第1閾値と、
前記第1画像のうち低輝度の画素値を判定するための第2閾値と、
に基づいて画像合成を行い、
前記DC成分変換部は、前記第1閾値より大きい前記第1画像の画素値を、前記第1閾値でDC変換を行い、
前記第2閾値に基づき、前記第2画像のうち低輝度の画素値を判定するための第3閾値を算出し、前記第3閾値より小さい前記第2画像の画素値を、前記第3閾値でDC変換を行うことを特徴とする、撮像装置。 A first image captured at a first exposure time and a second image captured at a second exposure time shorter than the first exposure time and subjected to image composition processing together with the first image are input, A DC component that DC-converts a high-luminance pixel value that is not used in the image synthesis process in one image and DC-converts a low-luminance pixel value that is not used in the image synthesis process in the second image. A conversion unit ;
An image composition unit for performing the image composition processing,
The image composition unit
A first threshold for determining a high-luminance pixel value in the first image;
A second threshold value for determining a low-luminance pixel value in the first image;
Image composition based on
The DC component conversion unit performs DC conversion on a pixel value of the first image that is larger than the first threshold with the first threshold,
Based on the second threshold value, a third threshold value for determining a low-luminance pixel value in the second image is calculated, and a pixel value of the second image smaller than the third threshold value is calculated by the third threshold value. An imaging apparatus characterized by performing DC conversion .
前記第1画像のうち前記画像合成処理の際に使用されない高輝度の画素値を前記第1閾値でDC変換する第1画素変換部と、
前記第2画像のうち前記画像合成処理の際に使用されない低輝度の画素値を前記第3閾値でDC変換する第2画素変換部と、
を備えることを特徴とする、請求項1に記載の撮像装置。 The DC component converter is
A first pixel conversion unit that DC-converts a high-luminance pixel value that is not used in the image synthesis process in the first image with the first threshold ;
A second pixel conversion unit that DC-converts a low-luminance pixel value that is not used in the image synthesis process in the second image with the third threshold ;
The imaging apparatus according to claim 1, further comprising:
前記第1画像及び第2画像の一方において前記DC成分変換部によってDC変換される画素数を、前記第1画像及び前記第2画像の他方の画素値に基づいて予測するDC成分予測部と、を更に備え、
前記画像圧縮部は、
画像圧縮方式の異なる第1画像圧縮部及び第2画像圧縮部を備え、
前記DC成分予測部によって予測された前記DC変換される画素数に基づいて、前記第1画像圧縮部又は前記第2画像圧縮部を選択し、前記第1画像及び前記第2画像の一方の圧縮を行う
ことを特徴とする、請求項1または2に記載の撮像装置。 An image compression unit for compressing the image;
A DC component prediction unit that predicts the number of pixels DC-converted by the DC component conversion unit in one of the first image and the second image based on the other pixel value of the first image and the second image; Further comprising
The image compression unit
A first image compression unit and a second image compression unit having different image compression methods;
Based on the number of pixels to be DC-converted predicted by the DC component prediction unit, the first image compression unit or the second image compression unit is selected, and one of the first image and the second image is compressed. and performing image pickup apparatus according to claim 1 or 2.
前記第2画像圧縮部の圧縮方式は、ランレングス符号化方式以外の方式である
ことを特徴とする、請求項3に記載の撮像装置。 The compression method of the first image compression unit is a run-length encoding method,
The imaging apparatus according to claim 3 , wherein a compression method of the second image compression unit is a method other than a run-length encoding method.
前記画像合成処理を行う画像合成工程と、を含み、
前記画像合成工程においては、
前記第1画像のうち高輝度の画素値を判定するための第1閾値と、
前記第1画像のうち低輝度の画素値を判定するための第2閾値と、
に基づいて画像合成を行い、
前記DC成分変換工程においては、前記第1閾値より大きい前記第1画像の画素値を、前記第1閾値でDC変換を行い、
前記第2閾値に基づき、前記第2画像のうち低輝度の画素値を判定するための第3閾値を算出し、前記第3閾値より小さい前記第2画像の画素値を、前記第3閾値でDC変換を行うことを特徴とする、画像処理方法。 A first image captured at a first exposure time and a second image captured at a second exposure time shorter than the first exposure time and subjected to image composition processing together with the first image are input, A DC component that DC-converts a high-luminance pixel value that is not used in the image synthesis process in one image and DC-converts a low-luminance pixel value that is not used in the image synthesis process in the second image. Conversion process ;
An image composition step for performing the image composition process,
In the image composition step,
A first threshold for determining a high-luminance pixel value in the first image;
A second threshold value for determining a low-luminance pixel value in the first image;
Image composition based on
In the DC component conversion step, the pixel value of the first image that is larger than the first threshold is subjected to DC conversion using the first threshold,
Based on the second threshold value, a third threshold value for determining a low-luminance pixel value in the second image is calculated, and a pixel value of the second image smaller than the third threshold value is calculated by the third threshold value. An image processing method characterized by performing DC conversion .
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