JP5858099B2 - Image processing apparatus, image processing method, and imaging apparatus - Google Patents

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Description

本発明は、例えば、様々な種類の配列方式からなる撮像素子から得たRAWデータを効率よく圧縮符号化する場合に適用して好適な画像処理装置,画像処理方法及び撮像装置に関する。   The present invention relates to an image processing apparatus, an image processing method, and an imaging apparatus that are suitable for use in, for example, efficiently compressing and encoding RAW data obtained from imaging elements having various types of arrangement methods.

従来、ベイヤ配列の撮像素子を用いた撮像装置が一般に知られている。このような撮像素子は、色フィルタを介して被写体の像光を取込み、像光の強さに応じて画像信号を出力する。そして、後続の処理部が画像信号に所定の処理を施すことによって、撮像装置がビューファインダや外部の表示装置に画像を表示させることができる。   2. Description of the Related Art Conventionally, an imaging apparatus using a Bayer array imaging element is generally known. Such an image sensor takes in image light of a subject through a color filter and outputs an image signal according to the intensity of the image light. Then, the subsequent processing unit performs a predetermined process on the image signal, so that the imaging device can display an image on the viewfinder or an external display device.

特許文献1には、ベイヤ配列の撮像素子から得られるRAWデータ(色補間前の画像データ)をそのままJPEGなどで圧縮することが記載されている。   Patent Document 1 describes that RAW data (image data before color interpolation) obtained from a Bayer array image sensor is directly compressed by JPEG or the like.

特許文献2には、ベイヤ配列の撮像素子から得られるRAWデータを圧縮する方法として、G1、G2、R、B4コンポーネント毎に画像圧縮する技術と、ウェーブレット圧縮を用いた具体例が記載されている。   Patent Document 2 describes a technique for compressing RAW data obtained from Bayer-array image sensors and a specific example using wavelet compression for a G1, G2, R, and B4 component. .

特開2002−247376号公報JP 2002-247376 A 特開2003−125209号公報JP 2003-125209 A

従来、グリーンの画素については、水平方向と垂直方向に画素位置が交互にずれているため、画素位置がずれないように、G1、G2という2つのコンポーネントに分けてから圧縮していた。この圧縮は、1枚の画像として本来強い相関を持つ画素間を、サブサンプリングすることで別画面に分離してから行なわれる。このため、分離された画像間の相関を利用できず、圧縮効率が落ちていた。
特に、ウェーブレット変換は画面全体をサブバンド分割することで、非常に高い圧縮効率を実現できるが、従来の方式では別画面に分離するので、ウェーブレット変換が本来有する高い圧縮効率を発揮していなかった。
Conventionally, green pixels are compressed after being divided into two components, G1 and G2, so that the pixel positions are alternately displaced in the horizontal direction and the vertical direction, so that the pixel positions are not displaced. This compression is performed after sub-sampling between pixels that have inherently strong correlation as one image to separate screens. For this reason, the correlation between the separated images cannot be used, and the compression efficiency is lowered.
In particular, wavelet transform can achieve very high compression efficiency by dividing the entire screen into subbands, but the conventional method separates it into separate screens, so it did not demonstrate the high compression efficiency inherent in wavelet transform. .

また、ウェーブレット変換を用いてサブバンド分割を繰り返すことにより、1つの圧縮符号から異なる解像度の画像を得られる。例えば、特許文献2に記載された技術により、ある解像度の画像に対して、半分の解像度の画像をビューファインダ等に表示する場合に、グリーンは2枚に分けた画像のうちのどちらかだけを用いる。この場合、単なる「画素間引き」となり、ビューファインダに表示される画像が折り返しノイズの影響を受けてしまうなど、ウェーブレット変換を使うメリットを十分に享受できていなかった。   In addition, by repeating subband division using wavelet transform, images with different resolutions can be obtained from one compression code. For example, when a half resolution image is displayed on a viewfinder or the like with respect to a certain resolution image by the technique described in Patent Document 2, the green is only one of the two divided images. Use. In this case, the merits of using the wavelet transform could not be fully enjoyed, such as simple “pixel thinning” and the image displayed on the viewfinder being affected by aliasing noise.

また、従来の技術は、ベイヤ配列の撮像素子から得られるRAWデータの圧縮方法に関するものであるが、倍密度のベイヤ配列の撮像素子や斜め方向に画素配列された3板撮像素子システムから得られるRAWデータを圧縮する技術に関するものではない。
したがって、撮像素子の画素配列ごとに異なる圧縮方式を用いなければならず、ハードウェアを共通化することができなかった。
The conventional technique relates to a method for compressing RAW data obtained from Bayer array image sensors, and is obtained from a double-density Bayer array image sensor or a three-plate image sensor system in which pixels are arrayed obliquely. It does not relate to a technique for compressing RAW data.
Therefore, a different compression method must be used for each pixel array of the image sensor, and hardware cannot be shared.

また、特許文献1には、RGBフル画素に色分離しないで圧縮記録する技術が開示されている。この技術は、色分離によるデータレートを増加させることなく、そのまま圧縮することによりデータレートを抑えられるというメリットはあるものの、どのように圧縮するのか詳細が不明である。もし、文字通りベイヤ配列のまま1枚の画像として圧縮する場合には、多くの自然画像の場合において、RGBの画素ごとのレベルは異なる。そして、隣り合う画素がRGBに塗り分けられているため、非常に大きな高周波成分が発生し、圧縮効率が上がらない。換言すれば、圧縮ノイズが非常に多くなってしまうことが予想される。   Patent Document 1 discloses a technique for performing compression recording without color separation into RGB full pixels. Although this technique has an advantage that the data rate can be suppressed by directly compressing the data without increasing the data rate by color separation, the details of how to compress the data are unknown. If the image is literally compressed as a single image in a Bayer array, the level of each RGB pixel is different in many natural images. Since adjacent pixels are separately painted in RGB, a very large high-frequency component is generated, and compression efficiency does not increase. In other words, the compression noise is expected to become very large.

本発明は、3原色のうちの少なくとも1つの色について水平方向または垂直方向に画素位置が交互にずれている画素配列の撮像素子から得られるRAWデータを、効率よく圧縮符号化することを目的とする。   An object of the present invention is to efficiently compress and encode RAW data obtained from an image sensor having a pixel array in which pixel positions are alternately shifted in the horizontal direction or the vertical direction for at least one of the three primary colors. To do.

本発明は、3原色のうちの少なくとも1つの色について水平方向または垂直方向に画素位置が交互にずれている画素配列の撮像素子から出力される画像データのうち、画素位置が交互にずれている色の画像データに対して、サブバンド分割を行う。このサブバンド分割は、隣り合う上下2ラインの画素をジグザグに走査した場合は水平方向のサブバンド変換のみを行い残りの色の画像データに対してサブバンド変換を行わず、または隣り合う左右2列の画素ジグザグに走査した場合は垂直方向のサブバンド変換のみを行い残りの色の画像データに対してサブバンド変換を行わないものである。 According to the present invention, among image data output from an image sensor having a pixel array in which the pixel positions are alternately shifted in the horizontal direction or the vertical direction for at least one of the three primary colors, the pixel positions are alternately shifted. Sub-band division is performed on color image data. In this subband division, when pixels on two adjacent upper and lower lines are scanned in a zigzag manner, only the subband conversion in the horizontal direction is performed and the subband conversion is not performed on the remaining color image data , or the adjacent left and right two when scanned in the column of the pixel zigzag is not conducted subband transform for the remaining colors image data of the command only subband transform in the vertical direction.

本発明によれば、水平または垂直方向に画素位置が交互にずれていても、隣り合う上下2ラインの画素または隣り合う左右2列の画素を単位としてサブバンド分割が行われる。このため、画素位置がずれたまま圧縮符号化することにより、効率よく圧縮符号化することができる。   According to the present invention, even if the pixel positions are shifted alternately in the horizontal or vertical direction, subband division is performed in units of adjacent upper and lower two lines of pixels or adjacent left and right two columns of pixels. For this reason, compression encoding can be performed efficiently by performing compression encoding with the pixel position shifted.

本発明によれば、3原色のうちの少なくとも1つの色について水平方向または垂直方向に画素位置が交互にずれている画素配列の撮像素子から得られる画像データ(RAWデータ)を、効率よく圧縮符号化することができる。   According to the present invention, image data (RAW data) obtained from an image sensor having a pixel array in which pixel positions are alternately shifted in the horizontal direction or the vertical direction for at least one of the three primary colors is efficiently compressed and encoded. Can be

本発明の一実施の形態に係る撮像装置を示す図である。It is a figure which shows the imaging device which concerns on one embodiment of this invention. 撮像素子の画素配列の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the pixel arrangement | sequence of an image pick-up element. 圧縮伸張処理部の圧縮符号化時のブロック図である。It is a block diagram at the time of compression encoding of the compression / decompression processing unit. ウェーブレット変換の分割レベルを例示する図である。It is a figure which illustrates the division | segmentation level of wavelet transformation. ウェーブレット変換の分割レベルを例示する図である。It is a figure which illustrates the division | segmentation level of wavelet transformation. 圧縮伸張処理部の圧縮複号化時のブロック図である。It is a block diagram at the time of compression decoding of a compression / decompression processing unit. 従来技術を示す図である。It is a figure which shows a prior art. 従来技術を倍密度ベイヤ配列に適用した図である。It is the figure which applied the prior art to double density Bayer arrangement. 圧縮伸張I/F部のウェーブレット変換時の処理を示す図である。It is a figure which shows the process at the time of the wavelet transformation of a compression / decompression I / F part. 圧縮伸張I/F部の逆変換時の処理を示す図である。It is a figure which shows the process at the time of the reverse conversion of a compression expansion I / F part. 倍密度ベイヤ配列に対する圧縮伸張I/F部のウェーブレット変換処理を示す図である。It is a figure which shows the wavelet transformation process of the compression expansion I / F part with respect to a double-density Bayer arrangement | sequence. 倍密度ベイヤ配列に対する圧縮伸張I/F部のウェーブレット変換処理の別の例を示す図である。It is a figure which shows another example of the wavelet transformation process of the compression expansion I / F part with respect to a double-density Bayer arrangement | sequence. ウェーブレット変換後のサブバンド画像の画素重心位置を示す図である。It is a figure which shows the pixel gravity center position of the subband image after wavelet transformation. 斜め配列3板方式に対する圧縮伸張I/F部のウェーブレット変換処理を示す図である。It is a figure which shows the wavelet transformation process of the compression expansion I / F part with respect to diagonal arrangement | sequence 3 board system. ベイヤ配列に対する圧縮伸張I/F部のウェーブレット変換処理を示す図である。It is a figure which shows the wavelet transformation process of the compression expansion I / F part with respect to a Bayer arrangement | sequence. 各種の画素配列に対する圧縮伸張I/F部の出力を示す図である。It is a figure which shows the output of the compression expansion I / F part with respect to various pixel arrangement | sequences. RGBフル画素方式に対する圧縮伸張I/F部のウェーブレット変換時の具体的処理を示す図である。It is a figure which shows the specific process at the time of the wavelet transformation of the compression / decompression I / F part with respect to a RGB full pixel system. RGBフル画素方式に対する圧縮伸張I/F部の逆変換時の具体的処理を示す図である。It is a figure which shows the specific process at the time of the reverse conversion of the compression expansion I / F part with respect to a RGB full pixel system. 倍密度ベイヤ配列に対する圧縮伸張I/F部のウェーブレット変換時の具体的処理を示す図である。It is a figure which shows the specific process at the time of the wavelet transformation of the compression expansion I / F part with respect to a double-density Bayer arrangement | sequence. 倍密度ベイヤ配列に対する圧縮伸張I/F部の逆変換時の具体的処理を示す図であるIt is a figure which shows the specific process at the time of reverse conversion of the compression expansion I / F part with respect to a double density Bayer arrangement | sequence. 斜め配列3板方式に対する圧縮伸張I/F部のウェーブレット変換時の具体的処理を示す図である。It is a figure which shows the specific process at the time of the wavelet transformation of the compression expansion I / F part with respect to a diagonal array 3 board system. 斜め配列3板方式に対する圧縮伸張I/F部の逆変換時の具体的処理を示す図である。It is a figure which shows the specific process at the time of reverse conversion of the compression expansion I / F part with respect to a diagonal arrangement | sequence 3 board system. ベイヤ配列に対する圧縮伸張I/F部のウェーブレット変換時の具体的処理を示す図である。It is a figure which shows the specific process at the time of the wavelet transformation of the compression expansion I / F part with respect to a Bayer arrangement | sequence. ベイヤ配列に対する圧縮伸張I/F部の逆変換時の具体的処理を示す図である。It is a figure which shows the specific process at the time of the reverse conversion of the compression expansion I / F part with respect to a Bayer arrangement | sequence. 倍密度ベイヤ配列に対して圧縮伸張I/F部がハール変換を行う例を示す図である。It is a figure which shows the example which a compression / decompression I / F part performs Haar conversion with respect to a double-density Bayer array. 斜め配列3板方式に対して圧縮伸張I/F部がハール変換を行う例を示す図である。It is a figure which shows the example which a compression expansion | extension I / F part performs Haar conversion with respect to a diagonal array 3 board system. ベイヤ配列に対して圧縮伸張I/F部がハール変換を行う例を示す図である。It is a figure which shows the example which a compression / decompression I / F part performs Haar conversion with respect to a Bayer arrangement | sequence.

以下、発明を実施するための最良の形態(以下実施の形態とする。)について説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
1.第1の実施の形態(圧縮符号化、又は復号化の制御:ウェーブレット変換を用いる例)
2.第2の実施の形態(圧縮符号化、又は復号化の制御:ハール変換を用いる例)
3.変形例
Hereinafter, the best mode for carrying out the invention (hereinafter referred to as an embodiment) will be described. The description will be given in the following order.
1. First embodiment (control of compression encoding or decoding: an example using wavelet transform)
2. Second Embodiment (Control of compression encoding or decoding: example using Haar transform)
3. Modified example

<1.第1の実施の形態>
[ウェーブレット変換を用いて画像を圧縮符号化、又は復号化する例]
<1. First Embodiment>
[Example of compressing and decoding an image using wavelet transform]

以下、本発明の第1の実施の形態について、図1〜図24を参照しながら説明する。
以下の実施の形態では、RGBフル画素を有さない、ベイヤ配列の撮像素子や倍密度のベイヤ配列の撮像素子、斜め方向に画素配列された撮像素子を3枚用いた撮像システムから得られるいずれのRAWデータにおいても、R/G/B 3コンポーネント毎に効率よく圧縮符号化する撮像装置10に適用した例について説明する。以下、RGB画素の要素を含んだ3本のコンポーネント信号のことを、「R/G/B 3コンポーネント」と略称する。
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
In the following embodiments, any one obtained from an imaging system using three Bayer array image sensors, double-density Bayer array image sensors, or three image sensors arrayed in an oblique direction, which do not have RGB full pixels. An example applied to the imaging apparatus 10 that efficiently compresses and encodes each R / G / B 3 component also in the RAW data will be described. Hereinafter, the three component signals including RGB pixel elements are abbreviated as “R / G / B 3 components”.

本例の撮像装置10は、実画素が存在しない為に、水平または垂直方向に画素位置が交互にずれていても、ずれたまま圧縮符号化することにより、圧縮効率を落とすことなく圧縮符号化を実現することができる。   The imaging apparatus 10 of this example does not have a real pixel, so even if the pixel positions are alternately shifted in the horizontal or vertical direction, compression encoding is performed without reducing the compression efficiency by performing compression encoding without shifting. Can be realized.

ここで、水平または垂直方向に画素位置が交互にずれていた間引き画像は、ウェーブレット変換と組み合わせることにより平均化される。このため、半分の解像度になった低域サブバンド画像は、RGBフル画素を有する画像となる。
つまり、ウェーブレット変換による簡易的な、いわゆる色分離(De−ベイヤ)処理が行われることになり、撮像装置10が備える不図示のモニターに表示できるようになる。これは、ウェーブレット変換を用いると、解像度の異なる画像を同一の画像データから得られるためである。そして、ベイヤなどの色分離が必要な撮像素子から得られたRAWデータにおいてもウェーブレット変換を施すことで、モニター等に容易に表示できることになる。
Here, the thinned images whose pixel positions are alternately shifted in the horizontal or vertical direction are averaged by combining with the wavelet transform. For this reason, the low frequency sub-band image having half the resolution is an image having RGB full pixels.
That is, a simple so-called color separation (De-Bayer) process is performed by wavelet transform, and the image can be displayed on a monitor (not shown) included in the imaging apparatus 10. This is because when wavelet transform is used, images with different resolutions can be obtained from the same image data. Also, RAW data obtained from an image sensor that requires color separation such as Bayer can be easily displayed on a monitor or the like by performing wavelet transform.

RGBフル画素の撮像素子から得られる画像をウェーブレット変換した場合には、RGBのそれぞれが4つの画像にサブバンド分割され、RGB合計では12のサブバンド画像に分解される。本例の圧縮符号化方法を用いれば、RAWデータをウェーブレット変換後のサブバンド画像の数の違いとして扱うことが出来る。例えば、ベイヤ配列から得られるRAWデータは4つのサブバンド画像、倍密度のベイヤ配列から得られるRAWデータでは8つのサブバンド画像、斜め方向に画素配列された3板撮像素子システムから得られるRAWデータでは、6つのサブバンド画像として扱える。このため、ウェーブレット変換以降の圧縮符号化処理を共通の処理として実現できる。   When an image obtained from an RGB full-pixel image sensor is subjected to wavelet transform, each of RGB is sub-band divided into four images, and the total RGB is decomposed into 12 sub-band images. If the compression coding method of this example is used, RAW data can be handled as a difference in the number of subband images after wavelet transform. For example, the RAW data obtained from the Bayer array is four subband images, the RAW data obtained from the double-density Bayer array is eight subband images, and the RAW data obtained from a three-plate image sensor system in which pixels are arranged diagonally. Then, it can be handled as six subband images. For this reason, the compression encoding process after the wavelet transform can be realized as a common process.

また、4K画像のように高解像度の画像では、扱うデータ量が膨大となるので、リアルタイム処理を行う場合には、なんらかの並列処理が必要となる。しかし、本例の圧縮符号化方法を用いることで、上述したようにサブバンド画像の数の違いとして扱うことが出来る。このため、画像をサブバンド分割した後の処理として、必要数の処理ブロックを並列に動作させることが可能となり、並列度の分だけ動作速度を抑えることが可能となる。また、後述するように、ウェーブレット変換だけでなく、ハードウェアが簡単なハール変換でも同様の効果が得られる。なお、4Kは、例えば4096サンプル×2160ライン等の高い解像度の仕様の例である。また、2Kは、例えば2048サンプル×1080ライン等の、4Kより低い解像度の仕様の例である。   Further, since a high-resolution image such as a 4K image has a huge amount of data to be handled, some parallel processing is required when performing real-time processing. However, by using the compression encoding method of this example, it can be handled as a difference in the number of subband images as described above. For this reason, it is possible to operate a necessary number of processing blocks in parallel as processing after the image is divided into subbands, and it is possible to suppress the operation speed by the degree of parallelism. Further, as will be described later, the same effect can be obtained not only by the wavelet transform but also by the Haar transform with simple hardware. Note that 4K is an example of high resolution specifications such as 4096 samples × 2160 lines. 2K is an example of a specification with a resolution lower than 4K, such as 2048 samples × 1080 lines.

図1は、4K画像と2K画像を扱う撮像装置10の例を示す。
撮像装置10は、本発明に係る画像圧縮/復号を行うことができる撮像装置の一例である。
レンズブロック101は、絞りやズームの制御を行い、光学映像を撮像素子部102に結像するものである。
FIG. 1 shows an example of an imaging apparatus 10 that handles 4K images and 2K images.
The imaging device 10 is an example of an imaging device that can perform image compression / decoding according to the present invention.
The lens block 101 controls the aperture and zoom, and forms an optical image on the image sensor unit 102.

また、撮像素子部102は、レンズブロック101から入力された光学映像を、映像デジタル信号に変換し、記録RAWデータ(D102)として出力するものである。本例では、撮像素子として図2に示すような画素配列の撮像素子のいずれにも対応が可能である。
<RGB フル画素方式>
・光学プリズムを用いてRGBに分光するRGB3板方式
・センサーの奥行き方向に光の波長感度を有するような構造の単板方式
・液晶TVのように1画素をRGB3ストライプに塗り分けた単板方式
<倍密度ベイヤ配列>
通常のベイヤ配列を画素密度を2倍にするとともに斜め45°に配列することで、Gはフル画素、R画素とB画素は斜め方向に空かされた配置の画素配列(図中の太枠は通常のベイヤ配列における画素)となる。
<斜め配列3板方式>
・1枚の撮像素子としては、斜め45度に画素が配置されており、隣り合う水平または垂直2画素間、あるいは4画素間で、画素補間を行って図中の太枠(通常のベイヤ配列における画素)のうち点線の丸印で示した画素を補間することを前提とした画素配列である。
・この撮像素子を3枚用い光学プリズムと組み合わせて撮像するシステム
・または、上記の画素配列で、センサーの奥行き方向に光の波長感度を有するような構造の単板方式
<ベイヤ配列>
・いわゆる通常のベイヤ配列
The image sensor unit 102 converts the optical video input from the lens block 101 into a video digital signal and outputs it as recorded RAW data (D102). In this example, any image sensor having a pixel array as shown in FIG. 2 can be used as the image sensor.
<RGB full pixel method>
-RGB 3-plate system that splits into RGB using an optical prism-Single-plate system with a structure that has wavelength sensitivity of light in the depth direction of the sensor-Single-plate system in which one pixel is divided into RGB 3 stripes like a liquid crystal TV <Double density Bayer array>
By doubling the pixel density and arranging the normal Bayer array at an angle of 45 °, G is a full pixel, and the R and B pixels are arranged in an oblique direction (a thick frame in the figure). Is a pixel in a normal Bayer array.
<Slant array 3 plate system>
As one image sensor, pixels are arranged at an angle of 45 degrees, and pixel interpolation is performed between two adjacent horizontal or vertical 2 pixels or 4 pixels, and a thick frame (normal Bayer array in the figure) Is a pixel array premised on interpolating pixels indicated by dotted circles.
A system that uses three of these image sensors to image in combination with an optical prism. Or, a single plate system <Bayer array> with a structure that has the wavelength sensitivity of light in the depth direction of the sensor in the above pixel array.
・ So-called normal Bayer array

また、カメラ信号処理部103は、ベイヤ配列などの撮像素子部102が出力する記録RAWデータ(D102)、又は記録メディア部108から読み出され、後述する伸張処理をされた再生RAWデータ(D105)に所定の処理を施す。具体的には、カメラ信号処理部103は、画像として確認できるようにRGBフルの4K画像(いわゆる色分離)を作り出し、ホワイトバランスや明るさなどのカメラ画像調整を行い、モニターアウト部104に記録・再生4K画像(D103)を出力する。
また、モニターアウト部104は、外部の4Kモニターなどに4K画像の映像信号を出力するものである。
The camera signal processing unit 103 also records RAW data (D102) output from the image sensor unit 102 such as a Bayer array, or playback RAW data (D105) read from the recording media unit 108 and subjected to expansion processing described later. Is subjected to predetermined processing. Specifically, the camera signal processing unit 103 creates an RGB full 4K image (so-called color separation) so that it can be confirmed as an image, adjusts the camera image such as white balance and brightness, and records it on the monitor-out unit 104. -Output a playback 4K image (D103).
The monitor-out unit 104 outputs a 4K video signal to an external 4K monitor or the like.

圧縮伸張I/F部105は、ベイヤ配列などの撮像素子からの記録RAWデータ(D102)を、ウェーブレット変換により2K帯域のサブバンド画像に分解するものである。圧縮伸張I/F部105は、3原色のうちの少なくとも1つの色について水平方向または垂直方向に画素位置が交互にずれている画素配列の撮像素子から出力される画像データのうち、画素位置が交互にずれている色の画像データに対して、隣り合う上下2ラインの画素または隣り合う左右2列の画素を単位としてサブバンド分割を行うサブバンド分割部として機能する。   The compression / decompression I / F unit 105 decomposes recorded RAW data (D102) from an image sensor such as a Bayer array into 2K-band subband images by wavelet transform. The compression / decompression I / F unit 105 has a pixel position of image data output from an image sensor having a pixel array in which pixel positions are alternately shifted in the horizontal direction or the vertical direction for at least one of the three primary colors. It functions as a subband splitting unit that performs subband splitting on adjacent upper and lower two lines of pixels or two adjacent left and right pixels for image data of colors that are alternately shifted.

そして、圧縮伸張I/F部105は、画素位置が交互にずれている色の画像データに対して、隣り合う上下2ラインを単位として画素を走査して水平方向のウェーブレット変換を行う。または、圧縮伸張I/F部105は、隣り合う左右2列を単位として画素を走査して垂直方向のウェーブレット変換を行う。   Then, the compression / decompression I / F unit 105 performs horizontal wavelet transform on the image data of colors whose pixel positions are alternately shifted by scanning the pixels in units of two adjacent upper and lower lines. Alternatively, the compression / decompression I / F unit 105 performs vertical wavelet transform by scanning pixels in units of two adjacent left and right columns.

本例では、圧縮伸張I/F部105が以下のサブバンド画像を出力する。
水平方向・垂直方向ともに低域成分である2K帯域のサブバンド画像は、D105−LLとして出力される。
水平方向は高域成分、垂直方向は低域成分である2K帯域のサブバンド画像は、D105−HLとして出力される。
水平方向は低域成分、垂直方向は高域成分である2K帯域のサブバンド画像は、D105−LHとして出力される。
水平方向・垂直方向ともに高域成分である2K帯域のサブバンド画像は、D105−HHとして出力される。
In this example, the compression / decompression I / F unit 105 outputs the following subband images.
A 2K band sub-band image that is a low-frequency component in both the horizontal and vertical directions is output as D105-LL.
A 2K band subband image having a high frequency component in the horizontal direction and a low frequency component in the vertical direction is output as D105-HL.
A subband image in the 2K band having a low frequency component in the horizontal direction and a high frequency component in the vertical direction is output as D105-LH.
A 2K band sub-band image that is a high-frequency component in both the horizontal and vertical directions is output as D105-HH.

撮像素子部102の画素配列によっては、2K帯域のサブバンド画像HL/LH/HHが、RGBそれぞれについて全ては出力されず、出力されないサブバンド画像が存在する場合がある。詳細は別途説明する。
また、記録メディア部108から読み出され、伸張処理された2K帯域のサブバンド画像(D105−LL/HL/LH/HH)を、ウェーブレット逆変換を行って、再生RAWデータ(D105)として出力する。これについても詳細は別途説明する。
Depending on the pixel arrangement of the image sensor unit 102, the subband images HL / LH / HH in the 2K band may not be output for each of RGB, and there may be subband images that are not output. Details will be described separately.
Further, the 2K band subband image (D105-LL / HL / LH / HH) read out from the recording media unit 108 and decompressed is subjected to inverse wavelet transform and output as playback RAW data (D105). . Details of this will also be described separately.

圧縮伸張処理部106は、2K帯域のサブバンド画像(D105−LL/HL/LH/HH)をそれぞれ、圧縮符号化方式を用いて画像圧縮し、それぞれ対応するコードストリーム(D106−LL/HL/LH/HH)として出力するものである。圧縮伸張I/F部105ではウェーブレット変換を用いているので、圧縮伸張I/F部105は、同じウェーブレット変換を用いるJPEG2000などを用いるのが最適であるが、既存のその他の画像圧縮方式を用いても構わない。   The compression / decompression processing unit 106 compresses each 2K band sub-band image (D105-LL / HL / LH / HH) using a compression encoding method, and each corresponding code stream (D106-LL / HL / (LH / HH). Since the compression / decompression I / F unit 105 uses wavelet transform, the compression / decompression I / F unit 105 is optimal to use JPEG2000 or the like using the same wavelet transform, but uses other existing image compression methods. It doesn't matter.

また、圧縮伸張処理部106は、記録メディア部108に収録した各サブバンド画像圧縮データを伸張し、2K帯域の再生サブバンド画像(D105−LL/HL/LH/HH)として出力する。このとき、圧縮伸張処理部106は、圧縮伸張I/F部105から出力された画像データを圧縮符号化する処理を、圧縮伸張I/F部105によって分割される帯域ごと及び3原色の色ごとに並列して行う圧縮符号化部として機能する。   The compression / decompression processing unit 106 decompresses each compressed subband image data recorded in the recording media unit 108, and outputs the decompressed subband image (D105-LL / HL / LH / HH) in 2K band. At this time, the compression / decompression processing unit 106 performs a process of compressing and encoding the image data output from the compression / decompression I / F unit 105 for each band and three primary colors divided by the compression / decompression I / F unit 105. It functions as a compression encoding unit that performs in parallel.

記録メディアインターフェース部107は、記録メディアに対して高速にアクセスし、画像圧縮データの読み書きを行うためのインターフェースを行うものである。
記録メディア部108は、画像圧縮データを収録し、再生するための記録メディア(記録部の一例)であり、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリが適用される。
ビューファインダ信号処理部109は、入力される画像を表示システムに表示するための表示信号として出力する表示信号出力部の一例である。2K帯域のサブバンド画像のうちD105−LLは、水平方向・垂直方向ともに低域のサブバンド画像であるので、2KサイズのRGBフル画像としてモニターが可能である。これにより、カメラ信号処理部103と同様にホワイトバランスや明るさなどのカメラ画像調整を2Kで行うことが可能である。さらに、撮影のための設定情報や、フォーカス合わせを容易にするためのピーキング処理などを行って、ビューファインダ部110に記録・再生2K画像(D109)を出力する。
The recording medium interface unit 107 performs an interface for accessing the recording medium at high speed and reading / writing compressed image data.
The recording medium unit 108 is a recording medium (an example of a recording unit) for recording and reproducing image compression data, and a nonvolatile memory such as a flash memory is applied.
The viewfinder signal processing unit 109 is an example of a display signal output unit that outputs an input image as a display signal for displaying on the display system. Of the 2K subband images, D105-LL is a low-frequency subband image in both the horizontal and vertical directions, and can be monitored as a 2K size RGB full image. As a result, camera image adjustment such as white balance and brightness can be performed at 2K as with the camera signal processing unit 103. Further, setting information for photographing, peaking processing for facilitating focusing, and the like are performed, and a recording / reproducing 2K image (D109) is output to the viewfinder unit 110.

ビューファインダ部110は、ビューファインダ信号処理部109からの記録・再生2K画像(D109)を表示するものである。
システムコントロール部111は、制御ソフトウェアプログラムをもち、そのプログラムに従って撮像装置10全体を制御する。また操作部112からの入力に応じて、各ブロックとデータバスを繋ぎ、データをやりとりし、撮影のための設定や状態を制御するものである。
操作部112は、撮像装置10に対する操作を受け付け、電気信号としてシステムコントロール部111に伝達するものである。
The viewfinder unit 110 displays the recorded / reproduced 2K image (D109) from the viewfinder signal processing unit 109.
The system control unit 111 has a control software program and controls the entire imaging apparatus 10 according to the program. Further, in response to an input from the operation unit 112, each block is connected to a data bus, exchanges data, and controls settings and states for photographing.
The operation unit 112 receives an operation on the imaging device 10 and transmits the operation to the system control unit 111 as an electrical signal.

既述したとおり、圧縮伸張I/F部105は、ウェーブレット変換を用いているため、説明としては、同じくウェーブレット変換を用いて圧縮伸張を行う圧縮伸張処理部106についてまず説明することにする。   As described above, since the compression / decompression I / F unit 105 uses the wavelet transform, the description will be given first of the compression / decompression processing unit 106 that similarly performs the compression / decompression using the wavelet transform.

図3に、圧縮伸張処理部106の圧縮符号化時の詳細なブロック図を示す。
ウェーブレット変換部32は2K帯域のサブバンド画像D105−LLに対して、ウェーブレット変換を施してウェーブレット変換係数D32−LLを出力する。
FIG. 3 shows a detailed block diagram of the compression / decompression processing unit 106 during compression encoding.
The wavelet transform unit 32 performs wavelet transform on the 2K band sub-band image D105-LL and outputs a wavelet transform coefficient D32-LL.

このウェーブレット変換部32は、通常、低域フィルタと高域フィルタとから構成されるフィルタバンクによって実現される。なお、デジタルフィルタは、通常複数タップ長のインパルス応答(フィルタ係数)を持っているため、フィルタリングが行えるだけの入力画像または係数を予めバッファリングしておく必要がある。ウェーブレット変換を多段に行う際にも同様に、前段で生成したウェーブレット変換係数をフィルタリングが行えるだけの係数だけ、バッファリングしておく必要がある。   The wavelet transform unit 32 is usually realized by a filter bank including a low-pass filter and a high-pass filter. Since a digital filter usually has an impulse response (filter coefficient) having a length of a plurality of taps, it is necessary to buffer in advance an input image or coefficient that can be filtered. Similarly, when the wavelet transform is performed in multiple stages, it is necessary to buffer only the coefficients that allow the wavelet transform coefficients generated in the previous stage to be filtered.

ここで、ウェーブレット変換によって生成されるサブバンド画像について説明する。
図4は、サブバンド画像の例を示している。このウェーブレット変換では、通常図4に示すように低域成分が繰り返し変換され、分割されるが、これは画像のエネルギーの多くが低域成分に集中しているためである。このことは、図5Aに示す分割レベル=1から図5Bに示す分割レベル=3のように、分割レベルを進めていくに従って、サブバンド画像が形成されていくことからも分かる。
Here, the subband image generated by the wavelet transform will be described.
FIG. 4 shows an example of a subband image. In this wavelet transformation, as shown in FIG. 4, the low frequency components are usually repeatedly transformed and divided, because most of the image energy is concentrated in the low frequency components. This can also be seen from the fact that subband images are formed as the division level is advanced, such as division level = 1 shown in FIG. 5A to division level = 3 shown in FIG. 5B.

図4におけるウェーブレット変換の分割レベルは3であり、この結果、計10個のサブバンド画像が形成されている。ここで、図4においてL,Hはそれぞれ低域,高域を表し、L,Hの前の数字は分割レベルを表す。すなわち、例えば1LHは、水平方向が低域で垂直方向が高域である分割レベル=1のサブバンド画像を表す。   The division level of the wavelet transform in FIG. 4 is 3, and as a result, a total of 10 subband images are formed. Here, in FIG. 4, L and H represent the low frequency and the high frequency, respectively, and the numbers before L and H represent the division level. That is, for example, 1LH represents a subband image of division level = 1 in which the horizontal direction is a low frequency and the vertical direction is a high frequency.

図3の説明に戻る。ウェーブレット変換係数D32−LLは、次に量子化部33で量子化されて量子化係数D33−LLが出力される。ここでの量子化手段としては、JPEG2000でも使われているスカラ量子化を使えばよい。これは下記の(式1)で示す様に、ウェーブレット変換係数Wを量子化ステップサイズΔで除算した値を、量子化係数qの値とすればよい。
q=W/Δ ・・・・・・・(式1)
Returning to the description of FIG. The wavelet transform coefficient D32-LL is then quantized by the quantizing unit 33 and the quantized coefficient D33-LL is output. As the quantization means here, the scalar quantization used in JPEG2000 may be used. As shown in the following (Equation 1), the value obtained by dividing the wavelet transform coefficient W by the quantization step size Δ may be the value of the quantization coefficient q.
q = W / Δ (Equation 1)

量子化ステップサイズΔD37−LLは後述する符号量計測部37から与えられる。
量子化係数D33−LLは、次にエントロピー符号化部35に出力され、エントロピー符号化部35において任意の情報源圧縮手段を用いて、量子化係数D33−LLを圧縮する動作を行う。エントロピー符号化手段としては、一般に使われているハフマン符号化(MPEGやJPEGで採用されているもので、予めデータに出現する記号の出現頻度に合わせて作成したハフマン符号化テーブルを参照して、符号を生成する方式)や、算術符号化(H.264やJPEG2000で採用されている方式)を利用すればよい。またその際、ここではその詳細については述べないものの、JPEG2000と同じく、量子化係数を、ビットプレーン単位のエントロピー符号化であるEBCOT(Embedded Block Coding with Optimal Truncation)と組み合わせてもよい。
The quantization step size ΔD37-LL is given from a code amount measuring unit 37 described later.
The quantization coefficient D33-LL is then output to the entropy coding unit 35, and the entropy coding unit 35 performs an operation of compressing the quantization coefficient D33-LL using an arbitrary information source compression unit. As the entropy encoding means, commonly used Huffman encoding (used in MPEG and JPEG, refer to the Huffman encoding table created in advance according to the appearance frequency of the symbols appearing in the data, Code generation method) and arithmetic coding (methods adopted in H.264 and JPEG2000) may be used. At this time, although details are not described here, the quantization coefficient may be combined with EBCOT (Embedded Block Coding with Optimal Truncation) which is entropy coding in bit plane units, as in JPEG2000.

エントロピー符号化部35で符号化された結果は、符号化コードストリームD35−LLとして出力され、圧縮伸張処理部106の出力D106−LLとなるとともに、符号量計測部37にも入力する。   The result encoded by the entropy encoding unit 35 is output as an encoded code stream D35-LL, becomes an output D106-LL of the compression / decompression processing unit 106, and is also input to the code amount measurement unit 37.

符号量計測部37では、符号化コードストリームD35−LLの1フレーム内での符号量を累積しながら、制御部36から与えられる目標符号量D36−LLとの比較を行う。そして、目標符号量を超えそうな場合には、量子化部33の量子化ステップサイズD37−LLを1段階大きくするように変更する。
逆に、符号化コードストリームD35−LLの1フレーム内での符号量の累積が、目標符号量を下回りそうな場合には、量子化部33の量子化ステップサイズD37−LLを1段階小さくするように変更する。
The code amount measuring unit 37 compares the code amount within one frame of the encoded code stream D35-LL with the target code amount D36-LL given from the control unit 36. When the target code amount is likely to be exceeded, the quantization step size D37-LL of the quantization unit 33 is changed to be increased by one step.
On the contrary, when the accumulation of the code amount within one frame of the encoded code stream D35-LL is likely to be less than the target code amount, the quantization step size D37-LL of the quantization unit 33 is decreased by one step. Change as follows.

以上が、圧縮伸張処理部106の圧縮符号化時の動作であるが、圧縮伸張処理部106には、2K帯域のサブバンド画像LL成分以外にも、HL成分、LH成分、HH成分が入力される。   The above is the operation at the time of compression encoding of the compression / decompression processing unit 106. In addition to the subband image LL component of 2K band, the compression / decompression processing unit 106 receives HL component, LH component, and HH component. The

HL/LH/HH成分についても、LL成分と同様に、ウェーブレット変換部32をもちいて、分割レベルを上げても良い。しかしながら、図3の例では、すでに圧縮伸張I/F部105で第1レベルのウェーブレット変換がなされている。このため、図4で示した画像のエネルギーの多くが低域成分に集中している性質を用いた通常のウェーブレット変換に合わせて、低域成分のサブバンド画像D105−LLのみを繰り返し変換そして分割される態様としている。   As for the HL / LH / HH component, similarly to the LL component, the wavelet transform unit 32 may be used to increase the division level. However, in the example of FIG. 3, the first level wavelet transform has already been performed in the compression / decompression I / F unit 105. For this reason, only the low-frequency component subband image D105-LL is iteratively transformed and divided in accordance with the normal wavelet transform using the property that much of the image energy shown in FIG. 4 is concentrated in the low-frequency component. It is set as the mode to be done.

なお、例えばハードウェアにより、ウェーブレット変換からエントロピー符号化までの処理が1つの回路で実現できているような場合がある。この場合、あえてウェーブレット変換を行わない回路を新規に開発せずに、既存の1つの回路を4並列で用いて圧縮伸張処理部106を構成することに制約を与えるものではない。
図3の例では、LL成分以外の2K帯域のサブバンド画像D105−HL、D105−LH、D105−HHについては、量子化とエントロピー符号化のみを行い、ウェーブレットの分割レベルは上げないものとしている。
Note that, for example, processing from wavelet transform to entropy encoding may be realized by a single circuit by hardware. In this case, there is no restriction on the configuration of the compression / decompression processing unit 106 using four existing parallel circuits without developing a circuit that does not perform wavelet transformation.
In the example of FIG. 3, only the quantization and entropy coding are performed on the subband images D105-HL, D105-LH, and D105-HH in the 2K band other than the LL component, and the wavelet division level is not increased. .

そして、LL成分以外の2K帯域のサブバンド画像D105−HL、D105−LH、D105−HHは、それぞれ符号化コードストリームD35−HL、D35−LH、D35−HHとして出力される。そして、圧縮伸張処理部106の出力D106−HL、D106−LH、D106−HHとなる。また、符号量計測部37により、それぞれの符号化コードストリームの1フレーム内での符号量を累積しながら、制御部36から与えられる目標符号量D36−HL、D36−LH、D36−HHとの比較を行う。そして、LL成分と同様に、符号化コードストリームの1フレーム内での符号量が目標符号量を超えそうな場合には、量子化部33の量子化ステップサイズを1段階大きくするように変更する。逆に、符号化コードストリームの1フレーム内での符号量の累積が、目標符号量を下回りそうな場合には、量子化部33の量子化ステップサイズを1段階小さくするように変更する。   The subband images D105-HL, D105-LH, and D105-HH in the 2K band other than the LL component are output as encoded code streams D35-HL, D35-LH, and D35-HH, respectively. Then, the outputs D106-HL, D106-LH, and D106-HH of the compression / decompression processing unit 106 are obtained. In addition, the code amount measuring unit 37 accumulates the code amount in one frame of each encoded code stream, while the target code amounts D36-HL, D36-LH, D36-HH given from the control unit 36 are Make a comparison. Similarly to the LL component, when the code amount in one frame of the encoded code stream is likely to exceed the target code amount, the quantization step size of the quantization unit 33 is changed to be increased by one step. . On the other hand, when the accumulation of the code amount within one frame of the encoded code stream is likely to be less than the target code amount, the quantization step size of the quantization unit 33 is changed to be one step smaller.

以上のようにして、それぞれの2K帯域のサブバンド画像に対する符号量を制御する。
制御部36は、それぞれの2K帯域のサブバンド画像に対する目標符号量を、それぞれ対応する符号量計測部37にあらかじめ設定するように説明した。しかし、たとえば、各符号量計測部37から、符号量積算状況の情報を制御部36に送り、それぞれの符号量積算状況に応じて、各サブバンド毎の目標符号量を動的に融通しあって変更してもよい。自然画像では、低域成分を多く含む画像であったり、逆に高域成分を多く含む画像であったりするので、画像の性質に応じた最適な符号量制御が可能である。
以上が、圧縮符号化時の動作説明である。
As described above, the code amount for each sub-band image in the 2K band is controlled.
It has been described that the control unit 36 sets the target code amount for each subband image in the 2K band in the corresponding code amount measurement unit 37 in advance. However, for example, information on the code amount integration status is sent from each code amount measurement unit 37 to the control unit 36, and the target code amount for each subband is dynamically accommodated according to each code amount integration status. May be changed. Since a natural image is an image containing a lot of low-frequency components, or conversely an image containing many high-frequency components, optimal code amount control according to the properties of the image is possible.
The above is the description of the operation at the time of compression encoding.

次に、図6に、圧縮伸張処理部106の圧縮復号化時の詳細なブロック図を示し、圧縮復号時の動作について説明する。
符号化コードストリームD106−LL、D106−HL、D106−LH、D106−HHが入力されるエントロピー復号化部38では、図3で述べたエントロピー符号化に対応した手段に従って復号化を行う。エントロピー復号化の結果、量子化係数D38−LL、D38−HL、D38−LH、D38−HHが生成される。
Next, FIG. 6 shows a detailed block diagram of the compression / decompression processing unit 106 at the time of compression decoding, and the operation at the time of compression decoding will be described.
The entropy decoding unit 38 to which the encoded code streams D106-LL, D106-HL, D106-LH, and D106-HH are input performs decoding according to the means corresponding to the entropy encoding described in FIG. As a result of the entropy decoding, quantization coefficients D38-LL, D38-HL, D38-LH, and D38-HH are generated.

量子化係数D38−LL、D38−HL、D38−LH、D38−HHは、逆量子化部39で量子化係数D38−LL、D38−HL、D38−LH、D38−HHからウェーブレット変換係数D39−LL、D39−HL、D39−LH、D39−HHに変換される。ここでの逆量子化手段は、(式1)の逆の操作になり、以下の(式2)で表すことが出来る。
W=q×Δ ・・・・・・・(式2)
(Wはウェーブレット変換係数、qは量子化係数、Δは量子化ステップサイズ)
The quantization coefficients D38-LL, D38-HL, D38-LH, and D38-HH are converted from the quantization coefficients D38-LL, D38-HL, D38-LH, and D38-HH by the inverse quantization unit 39 to the wavelet transform coefficient D39-. LL, D39-HL, D39-LH, and D39-HH. The inverse quantization means here is the reverse operation of (Equation 1) and can be expressed by the following (Equation 2).
W = q × Δ (Equation 2)
(W is a wavelet transform coefficient, q is a quantization coefficient, Δ is a quantization step size)

ウェーブレット変換係数D39−LLは、ウェーブレット逆変換部40でLL成分の2K帯域のサブバンド画像D105−LLに戻され出力される。
符号化時に、LL成分以外の2K帯域のサブバンド画像D105−HL、D105−LH、D105−HHについても、ウェーブレット再分割を行った場合には、それぞれのサブバンド毎にウェーブレット逆変換部40を設けて、それぞれの2K帯域のサブバンド画像に戻せばよいことは明らかである。
以上が、圧縮復号化時の動作説明である。
The wavelet transform coefficient D39-LL is returned to the 2K band subband image D105-LL of the LL component by the wavelet inverse transform unit 40 and output.
When wavelet subdivision is performed on subband images D105-HL, D105-LH, and D105-HH in 2K bands other than the LL component at the time of encoding, the wavelet inverse transform unit 40 is provided for each subband. Obviously, it is only necessary to return to the subband images of each 2K band.
The above is the description of the operation at the time of compression decoding.

ここで、図7を参照しながら、従来の特許文献2に記載された技術が有していた課題を整理しておく。   Here, with reference to FIG. 7, the problems of the technique described in the conventional patent document 2 are organized.

図7Aは、通常のベイヤ配列を用いた4KベイヤRAW画像の例である。
4K画素があるものの、通常のベイヤ配列ではこれを図示したようにRGBに塗り分けて、RGBのカラーフィルタに対応した光の波長成分のみがそれぞれの画素において、光から電気信号に変換される。通常のベイヤ配列では、Gが市松(チェッカーフラッグ)模様に配置されている。
FIG. 7A is an example of a 4K Bayer RAW image using a normal Bayer array.
Although there are 4K pixels, in a normal Bayer array, this is separately applied to RGB as shown in the figure, and only the wavelength component of light corresponding to the RGB color filter is converted from light to an electrical signal in each pixel. In a normal Bayer array, G is arranged in a checkered pattern.

図7Bは、4KベイヤRAW画像の画素を分離した、R画素、G1画素、G2画素、B画素の4つの色成分のコンポーネントの例を示す。
特許文献2に記載された技術では、上述した4KベイヤRAW画像を、R画素、G1画素、G2画素、B画素と4つの色成分のコンポーネントとして捉えている。
FIG. 7B shows an example of components of four color components of R pixel, G1 pixel, G2 pixel, and B pixel obtained by separating the pixels of the 4K Bayer RAW image.
In the technique described in Patent Document 2, the 4K Bayer RAW image described above is regarded as a component of four color components, that is, an R pixel, a G1 pixel, a G2 pixel, and a B pixel.

図7Cは、図7Bに示した4つの色成分のコンポーネントを画素毎に集めた例を示す。
特許文献2に記載された技術では、図7Bに示した4つの色成分のコンポーネントに含まれる画素を集めて2KのR画像、2KのG1画像、2KのG2画像、2KのB画像とし、それぞれウェーブレット変換を用いた圧縮符号化を行って記録している。
FIG. 7C shows an example in which the components of the four color components shown in FIG. 7B are collected for each pixel.
In the technique described in Patent Document 2, the pixels included in the components of the four color components shown in FIG. 7B are collected into a 2K R image, a 2K G1 image, a 2K G2 image, and a 2K B image, It is recorded after compression encoding using wavelet transform.

ここで、G1画素とG2画素は本来斜め方向に隣接しており、G1画素とG2画素の画素間は非常に高い相関を持っていることが知られている。それにもかかわらず、特許文献2に記載された技術は、わざわざG1画像とG2画像というあたかも独立した2枚の画像(もしくは2つの色成分)として圧縮符号化を行っているため、圧縮効率が低下してしまう。特に、ウェーブレット変換は画面全体をサブバンド変換する点で、高い圧縮効率を実現しているが、従来技術とウェーブレット変換の組合せでは、ウェーブレット変換本来の高い圧縮率を享受しているとは言いがたい。   Here, it is known that the G1 pixel and the G2 pixel are originally adjacent in the oblique direction, and the G1 pixel and the G2 pixel have a very high correlation. Nonetheless, the technique described in Patent Document 2 performs compression encoding as if it were two independent images (or two color components), namely the G1 image and the G2 image. Resulting in. In particular, the wavelet transform achieves high compression efficiency in terms of subband transform of the entire screen, but it cannot be said that the combination of the conventional technology and the wavelet transform enjoys the original high compression rate of the wavelet transform. I want.

また、図7Bに示したように、G1画像とG2画像というサブサンプリングによる「間引き」が行われるため、G1画像もしくはG2画像のみを2Kのモニターに表示した場合には、標本化定理により折り返し歪みが発生することは明白である。そこでG1画像とG2画像の両者を用いて、信号処理で2Kの平均画像を作った後にモニターに表示することが考えられるが、2Kの2倍のデータにアクセスしなければならない。しかし、ウェーブレット変換はサブバンド分割なので、本来ならば、2Kの低域成分にのみアクセスすれば、モニターに表示できる能力を持っている。この点でも、特許文献2に記載された技術は、ウェーブレット変換のメリットを十分に享受しているとは言いがたい。   Further, as shown in FIG. 7B, since “thinning” is performed by sub-sampling of the G1 image and the G2 image, when only the G1 image or the G2 image is displayed on the 2K monitor, the aliasing distortion is caused by the sampling theorem. It is obvious that will occur. Thus, it is conceivable to use both the G1 image and the G2 image to generate a 2K average image by signal processing and display it on a monitor. However, data twice as large as 2K must be accessed. However, since the wavelet transform is subband division, it has the ability to display on a monitor if only the 2K low frequency component is accessed. In this respect as well, it is difficult to say that the technique described in Patent Document 2 fully enjoys the merits of wavelet transform.

図8は、倍密度ベイヤ配列に従来技術を適用した例を示す。
図8Aは、通常のベイヤ配列を、画素密度を2倍にするととともに斜め45度にして画素を配列したものである。
この配列の特徴は、G画像は4Kフル画素、R画像とB画像は斜めに空かされているが、水平方向・垂直方向には4K解像度が得られる点にある。画素密度は、通常のベイヤの2倍となるため、以下の説明では、「倍密度ベイヤ配列」と呼ぶことにする。
FIG. 8 shows an example in which the prior art is applied to a double-density Bayer array.
FIG. 8A shows a normal Bayer array in which the pixel density is doubled and the pixels are arranged at an angle of 45 degrees.
The feature of this arrangement is that the G image has 4K full pixels, and the R image and the B image are slanted, but 4K resolution is obtained in the horizontal and vertical directions. Since the pixel density is twice that of a normal Bayer, it will be referred to as a “double density Bayer array” in the following description.

ここで、この倍密度ベイヤ配列を用いた4K RAW画像を特許文献2に記載された技術に準じて圧縮する場合を考える。この場合、ベイヤ配列とは異なり、図8Bに示すようにGは4K全ての画素が揃っているが、R画像とB画像が市松模様となる。このため、図8Cに示すようにR1画素、R2画素、G画素(ただし4K解像度)、B1画素、B2画素と5つの色成分のコンポーネントと考える。そして、図8Dに示すように画素を集めて2KのR1画像、2KのR2画像、4KのG画像、2KのB1画像、2KのB2画像とし、各画像に対してウェーブレット変換を用いた圧縮符号化を行って記録することになる。   Here, consider a case where a 4K RAW image using this double-density Bayer array is compressed according to the technique described in Patent Document 2. In this case, unlike the Bayer array, as shown in FIG. 8B, G has all 4K pixels, but the R image and B image have a checkered pattern. For this reason, as shown in FIG. 8C, the R1 pixel, the R2 pixel, the G pixel (however, 4K resolution), the B1 pixel, and the B2 pixel are considered as components of five color components. Then, as shown in FIG. 8D, the pixels are collected into a 2K R1 image, a 2K R2 image, a 4K G image, a 2K B1 image, and a 2K B2 image, and a compression code using wavelet transform for each image. Will be recorded.

ベイヤ配列では、G画像のみ2画面にサブサンプリング分離して圧縮したが、倍密度ベイヤ配列では、R画像とB画像の双方をそれぞれ2画面にサブサンプリング分離することになる。さらに、ベイヤ配列では、画素密度の高いG画像を2画面に分離していたので、G画像の圧縮効率が落ちても、もともと画素密度が高く、画素密度の低いR画像とB画像の圧縮画像品質とバランスが取れる。   In the Bayer array, only the G image is sub-sampled and compressed into two screens, but in the double-density Bayer array, both the R image and the B image are sub-sampled and separated into two screens. Further, in the Bayer array, the G image with a high pixel density is separated into two screens. Therefore, even if the compression efficiency of the G image is reduced, the compressed image of the R image and the B image with the originally high pixel density and the low pixel density. Balance with quality.

一方、倍密度ベイヤ配列では、画素密度の低いR画像とB画像の双方をさらに2画面にサブサンプリング分離することになるので、画素密度が低い上に圧縮効率も下がってしまい、G画像の圧縮画像品質に対してバランスがさらに崩れてしまう。
また、ベイヤ配列のG画像で述べたように、サブサンプリングされたR画像とB画像をそのまま2Kのモニターに表示すると折り返しが発生する懸念もある。
On the other hand, in the double-density Bayer array, both the R image and the B image having a low pixel density are further sub-sampled into two screens, so that the pixel density is low and the compression efficiency is lowered. The balance further deteriorates with respect to the image quality.
Further, as described in the Bayer array G image, there is a concern that aliasing may occur when the subsampled R image and B image are displayed as they are on a 2K monitor.

これに対し、本例の撮像装置10は、特に、倍密度ベイヤ配列でのR画像とB画像のRAWデータ圧縮に関して、ウェーブレット変換が持つ本来の特徴を活かした大きな改善を行うことが期待できる。さらに、通常のベイヤ配列からRGBフル画素まで、同じ手法で対応できる。   On the other hand, the imaging apparatus 10 of the present example can be expected to make a significant improvement utilizing the original characteristics of the wavelet transform, particularly regarding the RAW data compression of the R image and B image in the double density Bayer array. Furthermore, the same technique can be used from a normal Bayer array to RGB full pixels.

次に、図9を参照して、圧縮伸張I/F部105のウェーブレット変換時の処理例について説明する。
圧縮伸張I/F部105は、ウェーブレット変換を用いた際に、その効果を最大限に発揮できる。したがって、圧縮伸張処理部106のウェーブレット変換部32と基本構成は同じであるが、図9を用いて、圧縮伸張I/F部105の処理をあらためて説明する。
Next, a processing example at the time of wavelet transform of the compression / decompression I / F unit 105 will be described with reference to FIG.
The compression / decompression I / F unit 105 can exert its effect to the maximum when the wavelet transform is used. Therefore, although the basic configuration is the same as that of the wavelet transform unit 32 of the compression / decompression processing unit 106, the processing of the compression / decompression I / F unit 105 will be described again with reference to FIG.

圧縮伸張I/F部105の入力画像として、記録RAWデータD102が入力される。ここでは、図2に示した4K RGBフル画素が入力されるものとして、4096×2160サイズのR/G/B 3コンポーネントに対して全く同様に処理を行う。
まず、入力画像に対して水平方向のウェーブレット変換を行う。ウェーブレット変換は低域フィルタ(LPF)と高域フィルタ(HPF)によって構成され、それぞれ、2:1のダウンサンプリング(図では下向きの矢印及び数字の2で表している)が行われる。この結果、水平方向が半分のサイズとなった2048×2160の低域サブバンド画像(L)と高域サブバンド画像(H)となる。
The recording RAW data D102 is input as an input image of the compression / decompression I / F unit 105. Here, assuming that the 4K RGB full pixels shown in FIG. 2 are input, the same processing is performed on the R / G / B 3 component of 4096 × 2160 size.
First, horizontal wavelet transform is performed on the input image. The wavelet transform is composed of a low-pass filter (LPF) and a high-pass filter (HPF), and 2: 1 downsampling (represented by a downward arrow and numeral 2 in the figure) is performed. As a result, a 2048 × 2160 low-frequency subband image (L) and a high-frequency subband image (H) having a half size in the horizontal direction are obtained.

次に、2048×2160の低域サブバンド画像(L)に対して、垂直方向のウェーブレット変換を行う。ウェーブレット変換は低域フィルタ(LPF)と高域フィルタ(HPF)を通じて、それぞれ、2:1のダウンサンプリングが行われる。この処理により、垂直方向が半分のサイズとなった2048×1080の低域サブバンド画像(L,L)D105−LLと高域サブバンド画像(L,H)D105−LHとなる。   Next, vertical wavelet transform is performed on the 2048 × 2160 low-frequency subband image (L). In the wavelet transform, 2: 1 down-sampling is performed through a low-pass filter (LPF) and a high-pass filter (HPF), respectively. By this processing, a 2048 × 1080 low-frequency subband image (L, L) D105-LL and a high-frequency subband image (L, H) D105-LH having a half size in the vertical direction are obtained.

また、2048×2160の高域サブバンド画像(H)に対して、垂直方向のウェーブレット変換を行う。ウェーブレット変換は低域フィルタ(LPF)と高域フィルタ(HPF)を通じて、それぞれ、2:1のダウンサンプリングが行われる。この処理により、垂直方向が半分のサイズとなった2048×1080の低域サブバンド画像(H,L)D105−HLと高域サブバンド画像(H,H)D105−HHとなる。   In addition, vertical wavelet transform is performed on the 2048 × 2160 high-frequency subband image (H). In the wavelet transform, 2: 1 down-sampling is performed through a low-pass filter (LPF) and a high-pass filter (HPF), respectively. By this processing, a 2048 × 1080 low-frequency subband image (H, L) D105-HL and a high-frequency subband image (H, H) D105-HH having a half size in the vertical direction are obtained.

以上のように、圧縮伸張I/F部105は、4096×2160サイズのR/G/B 3コンポーネントに対してウェーブレット変換を行い、以下の3コンポーネントを得る。
・水平方向・垂直方向ともに低域フィルタを通した2048×1080サイズのサブバンド画像(L,L)D105−LLがR/G/Bそれぞれの3コンポーネント
・水平方向は低域フィルタ、垂直方向は高域フィルタを通した2048×1080サイズのサブバンド画像(L,H)D105−LHがR/G/Bそれぞれの3コンポーネント
・水平方向は高域フィルタ、垂直方向は低域フィルタを通した2048×1080サイズのサブバンド画像(H,L)D105−HLがR/G/Bそれぞれの3コンポーネント
・水平方向・垂直方向ともに高域フィルタを通した2048×1080サイズのサブバンド画像(H,H)D105−HHがR/G/Bそれぞれの3コンポーネント
このように、4種類の2048×1080サイズのサブバンド画像がR/G/Bそれぞれ3コンポーネント分の計12の2048×1080サイズのサブバンド画像に変換される。
As described above, the compression / decompression I / F unit 105 performs wavelet transform on the R / G / B 3 component of 4096 × 2160 size to obtain the following three components.
・ Subband image (L, L) D105-LL of 2048 × 1080 size that passed through low-pass filter in both horizontal and vertical directions is R / G / B each of three components ・ Low-pass filter in horizontal direction, vertical direction Subband image (L, H) D105-LH of 2048 × 1080 size that has passed through a high-pass filter is R / G / B each of three components. 2048 that has passed through a high-pass filter in the horizontal direction and a low-pass filter in the vertical direction × 1080 size subband image (H, L) D105-HL is a 2048 × 1080 size subband image (H, H) through which a high-pass filter is passed in each of the three components R / G / B in the horizontal and vertical directions. ) D105-HH is R / G / B each 3 components In this way, 4 types of 2048 × 1080 size subbands The image is converted into subband images of 2048 × 1080 size of R / G / B each 3 components worth of total 12.

次に、図10を参照して、圧縮伸張I/F部105のウェーブレット逆変換時の処理を説明する。
圧縮伸張I/F部105の入力画像として、記録メディア部108から読み出され、伸張処理された2048×1080サイズのサブバンド画像(D105−LL/HL/LH/HH)がそれぞれR/G/B 3コンポーネント分入力される。
Next, the processing at the time of wavelet inverse transformation of the compression / decompression I / F unit 105 will be described with reference to FIG.
As input images of the compression / decompression I / F unit 105, sub-band images (D105-LL / HL / LH / HH) of 2048 × 1080 size read out from the recording media unit 108 and decompressed are respectively R / G / B Three components are input.

水平方向・垂直方向ともに低域フィルタを通した2048×1080サイズのサブバンド画像(L,L)D105−LLと、水平方向は低域フィルタ、垂直方向は高域フィルタを通した2048×1080サイズのサブバンド画像(L,H)D105−LHに対して垂直方向のウェーブレット逆変換を行う。ウェーブレット逆変換は、D105−LLに1:2のアップサンプリング(図では上向きの矢印及び数字の2で表している)を行い、低域フィルタ(LPF)に、D105−LHに1:2のアップサンプリングを行って高域フィルタ(HPF)に通す。そして、両者を合成することで垂直方向が2倍のサイズとなった2048×2160の低域サブバンド画像(L)を得る。   2048 × 1080 size subband image (L, L) D105-LL that has passed a low-pass filter in both the horizontal and vertical directions, and a 2048 × 1080 size that has a low-pass filter in the horizontal direction and a high-pass filter in the vertical direction Wavelet inverse transform in the vertical direction is performed on the subband image (L, H) D105-LH. The inverse wavelet transform performs 1: 2 upsampling on D105-LL (indicated by the up arrow and number 2 in the figure), and up to 1: 2 on D105-LH in the low-pass filter (LPF). Sampling and passing through a high pass filter (HPF). Then, by combining the two, a 2048 × 2160 low-frequency subband image (L) having a double size in the vertical direction is obtained.

また、水平方向は高域フィルタ、垂直方向は低域フィルタを通した2048×1080サイズのサブバンド画像(H,L)D105−HLと、水平方向・垂直方向ともに高域フィルタを通した2048×1080サイズのサブバンド画像(H,H)D105−HHに対して垂直方向のウェーブレット逆変換を行う。ウェーブレット逆変換はD105−HLに1:2のアップサンプリングを行い低域フィルタ(LPF)に、D105−HHに1:2のアップサンプリングを行い高域フィルタ(HPF)に通す。そして、両者を合成することで垂直方向が2倍のサイズとなった2048×2160の高域サブバンド画像(H)を得る。   Further, a 2048 × 1080 size subband image (H, L) D105-HL that has passed through a high-pass filter in the horizontal direction and a low-pass filter in the vertical direction, and 2048 × that has passed through a high-pass filter in both the horizontal and vertical directions. Wavelet inverse transform in the vertical direction is performed on the 1080-size subband image (H, H) D105-HH. In the wavelet inverse transform, D105-HL performs 1: 2 upsampling and passes through a low-pass filter (LPF), and D105-HH performs 1: 2 upsampling and passes through a high-pass filter (HPF). Then, by combining them, a 2048 × 2160 high-frequency subband image (H) having a vertical size twice as large is obtained.

次に、垂直方向のウェーブレット逆変換が行われた2048×2160の低域サブバンド画像(L)と2048×2160の高域サブバンド画像(H)に対して、水平方向のウェーブレット逆変換を行う。ウェーブレット逆変換は低域サブバンド画像(L)を1:2のアップサンプリングを行い低域フィルタ(LPF)に、高域サブバンド画像(H)を1:2のアップサンプリングを行い高域フィルタ(HPF)に通す。そして、両者を合成することで水平方向も2倍のサイズとなった4096×2160の再生RAWデータD105を得る。   Next, the wavelet inverse transform in the horizontal direction is performed on the 2048 × 2160 low-frequency subband image (L) and the 2048 × 2160 high-frequency subband image (H) on which the vertical wavelet inverse transform has been performed. . In the wavelet inverse transform, the low-frequency subband image (L) is up-sampled 1: 2 to the low-pass filter (LPF), and the high-frequency sub-band image (H) is up-sampled 1: 2 to the high-pass filter (LP). HPF). Then, by combining them, 4096 × 2160 playback RAW data D105 having a size twice as large in the horizontal direction is obtained.

以上のように、圧縮伸張I/F部105のウェーブレット逆変換時の処理は、記録メディア部108から読み出され、伸張処理された2048×1080サイズのサブバンド画像(D105−LL/HL/LH/HH)を用いて行う。この処理では、サブバンド画像をそれぞれR/G/B 3コンポーネント分用いて、垂直方向・水平方向にウェーブレット逆変換を行うことで、4096×2160サイズのR/G/B 3コンポーネントに復号している。   As described above, the processing at the time of inverse wavelet conversion of the compression / decompression I / F unit 105 is read from the recording media unit 108 and decompressed 2048 × 1080 size subband image (D105-LL / HL / LH / HH). In this process, the subband images are respectively decoded for R / G / B 3 components and subjected to inverse wavelet transform in the vertical and horizontal directions to be decoded into R / G / B 3 components of 4096 × 2160 size. Yes.

では、本例の圧縮伸張I/F部105が、図2に示した倍密度ベイヤ配列に対して、どのように処理するかについて、図11を参照して説明する。   Now, how the compression / expansion I / F unit 105 of this example processes the double-density Bayer array shown in FIG. 2 will be described with reference to FIG.

図11Aは前にも述べたように、通常のベイヤ配列を、画素密度を2倍にするととともに斜め45度にして配列した倍密度ベイヤであり、G画像は4Kフル画素、R画像とB画像は斜めに空かされているが、水平方向・垂直方向には4K解像度が得られる。
このとき、撮像素子部102は、ベイヤ配列の画素密度を2倍にするとともに斜め45°に配列した画素配列である倍密度のベイヤ配列である。
FIG. 11A is a double-density Bayer in which a normal Bayer array is doubled and arranged at an angle of 45 degrees as described above, and the G image is a 4K full pixel, the R image and the B image. Although it is empty at an angle, 4K resolution is obtained in the horizontal and vertical directions.
At this time, the imaging element unit 102 is a double-density Bayer array that is a pixel array that doubles the pixel density of the Bayer array and that is diagonally arranged at 45 °.

そして、圧縮伸張I/F部105は、倍密度のベイヤ配列の撮像素子部102から出力されるRGBの画像データのうち、R及びBの画像データに対しては、隣り合う上下2ラインを単位として画素を走査して水平方向のウェーブレット変換を行うか、または隣り合う左右2列を単位として画素を走査して垂直方向のウェーブレット変換を行って、R及びBのサブバンド画像に分解する。そして、Gの画像データに対しては、1ラインの画素を単位とした水平方向のウェーブレット変換及び1列の画素を単位とした垂直方向のウェーブレット変換を行って、Gのサブバンド画像に分解する。   Then, the compression / decompression I / F unit 105 unites two adjacent upper and lower lines for R and B image data among RGB image data output from the image sensor unit 102 having a double-density Bayer array. The pixel is scanned and horizontal wavelet transform is performed, or the pixel is scanned in units of two adjacent left and right columns and the vertical wavelet transform is performed, and the image is decomposed into R and B subband images. The G image data is decomposed into G subband images by performing horizontal wavelet transform in units of pixels of one line and vertical wavelet transform in units of pixels of one column. .

具体的には、まず、Gについて説明すると、G画像は4Kフル画素があることから、図9で説明した処理と全く同じ処理とすればよいことは明確である。   Specifically, first, G will be described. Since the G image has 4K full pixels, it is clear that the same processing as that described in FIG.

すなわち、圧縮伸張I/F部105は、図11Bに示すように4096×2160サイズのG画像に対して、水平方向のウェーブレット変換を施す。すると、図11Cに示すように水平方向が半分のサイズとなった2048×2160の低域サブバンドG画像(L)と高域サブバンドG画像(H)となる。図中の点線で囲んだ箇所は、JPEG2000で定められた、5×3可逆ウェーブレットフィルタ(ローパス側のフィルタが5タップ、ハイパス側のフィルタが3タップ)を例として、図中左端の画素(星印を付した画素)を中心とした5タップのフィルタ(ローパス側のフィルタ)がかかる画素範囲を示している。これを、水平方向に2画素毎に行うことで、2:1のダウンサンプリングを実現する。詳しくは、JPEG2000の規格などを参照されたい。   That is, the compression / decompression I / F unit 105 performs horizontal wavelet transform on a 4096 × 2160 size G image as shown in FIG. 11B. Then, as shown in FIG. 11C, a 2048 × 2160 low-frequency sub-band G image (L) and a high-frequency sub-band G image (H) that are halved in the horizontal direction are obtained. A portion surrounded by a dotted line in the figure is an example of a 5 × 3 reversible wavelet filter (5 taps for a low-pass filter and 3 taps for a high-pass filter) defined by JPEG2000. A pixel range in which a 5-tap filter (a low-pass filter) centering on the marked pixel) is shown. By performing this every two pixels in the horizontal direction, 2: 1 downsampling is realized. For details, refer to the JPEG2000 standard.

次に、水平方向が半分のサイズとなった2048×2160の低域サブバンドG画像(L)と高域サブバンドG画像(H)それぞれを、図11Cに示すように垂直方向のウェーブレット変換を施す。そして、図11Dに示すように、以下のサブバンド画像を得る。
水平方向・垂直方向ともに低域フィルタを通した2048×1080サイズのサブバンドG画像(LL)。
水平方向は低域フィルタ、垂直方向は高域フィルタを通した2048×1080サイズのサブバンドG画像(LH)。
水平方向は高域フィルタ、垂直方向は低域フィルタを通した2048×1080サイズのサブバンドG画像(HL)。
水平方向・垂直方向ともに高域フィルタを通した2048×1080サイズのサブバンドG画像(HH)。
このように、4K倍密度ベイヤRAW画像を構成するG画像は、4種類の2048×1080サイズのサブバンドG画像に変換される。
Next, as shown in FIG. 11C, a vertical wavelet transform is performed on each of the 2048 × 2160 low-frequency subband G image (L) and high-frequency subband G image (H), which are half the size in the horizontal direction. Apply. Then, as shown in FIG. 11D, the following subband images are obtained.
A 2048 × 1080 size subband G image (LL) that has passed through a low-pass filter in both the horizontal and vertical directions.
A 2048 × 1080 size subband G image (LH) through a low-pass filter in the horizontal direction and a high-pass filter in the vertical direction.
A 2048 × 1080 size subband G image (HL) that has passed through a high-pass filter in the horizontal direction and a low-pass filter in the vertical direction.
A 2048 × 1080 size subband G image (HH) that has passed through a high-pass filter in both the horizontal and vertical directions.
In this way, the G images constituting the 4K double density Bayer RAW image are converted into four types of 2048 × 1080 size subband G images.

ここで、R画像とB画像について検討する。R画像とB画像は、市松模様となるので、図8を参照して説明した方法を用いると、前述したように画素密度が低い上に圧縮効率も下がってしまうため、G画像の圧縮画像品質に対してバランスがさらに崩れてしまう。
そこで、本例の圧縮伸張I/F部105は、R画像とB画像に対して、隣接する上下2ライン単位でウェーブレット変換を行う。
具体的には、圧縮伸張I/F部105は、図11Bに示すように、R画像は隣り合う上下2ライン単位にW型に画素を走査し、あたかも1ラインの画素データであるかのようにウェーブレット変換を行う。
また、圧縮伸張I/F部105は、B画素は隣り合う上下2ライン単位にM型に画素を走査し、あたかも1ラインの画素データであるかのようにウェーブレット変換を行う。
Here, the R image and the B image are examined. Since the R image and the B image have a checkered pattern, if the method described with reference to FIG. 8 is used, the pixel density is low and the compression efficiency is lowered as described above. However, the balance will be further lost.
Therefore, the compression / decompression I / F unit 105 of this example performs wavelet transform on the R image and the B image in units of two adjacent upper and lower lines.
Specifically, as shown in FIG. 11B, the compression / decompression I / F unit 105 scans pixels in the W shape in units of two adjacent upper and lower lines, as if it were pixel data of one line. Perform wavelet transform.
In addition, the compression / decompression I / F unit 105 scans the pixels in the M-type in units of two adjacent upper and lower lines, and performs wavelet conversion as if it were pixel data of one line.

上下2ラインを単位とすることで、1ラインは4096の実画素を有するとみなせるので、R画像とB画像については、4096×1080の画像として扱うことが可能になる。
この4096×1080のR画像を水平方向にウェーブレット変換し、
低域フィルタを通した2048×1080サイズのサブバンドR画像、
高域フィルタを通した2048×1080サイズのサブバンドR画像、
に変換する。
B画像についても同様に
この4096×1080のB画像を水平方向にウェーブレット変換し、
低域フィルタを通した2048×1080サイズのサブバンドB画像、
高域フィルタを通した2048×1080サイズのサブバンドB画像、
に変換する。
By setting the upper and lower two lines as a unit, since one line can be regarded as having 4096 actual pixels, the R image and the B image can be handled as 4096 × 1080 images.
This 4096 × 1080 R image is wavelet transformed in the horizontal direction,
2048 × 1080 size subband R image that has passed through the low-pass filter,
2048 × 1080 size subband R image through high-pass filter,
Convert to
Similarly, for the B image, this 4096 × 1080 B image is wavelet transformed in the horizontal direction,
2048 × 1080 size subband B image that has passed through the low-pass filter,
2048 × 1080 size subband B image that has passed through the high-pass filter,
Convert to

また、水平方向のウェーブレット変換を行った時点で、既に2048×1080サイズのサブバンド画像となり、Gのサブバンド画像とサイズが一致する。したがって、垂直方向にはウェーブレット変換しない。
これは、2048×1080サイズのサブバンド画像が、RGBで揃ったことを意味しており、2048×1080のRGBフル画像が得られたことになり、簡易的ないわゆる色分離が行われたことになる。
これにより、圧縮伸張I/F部105からの出力であるサブバンド画像は、4Kフル画素方式も、4K倍密度ベイヤ配列でも、同じサイズとなるので、圧縮伸張処理部106以降の処理を共通の処理とすることができる。これについては、別途詳細に説明する。
Further, when the wavelet transform in the horizontal direction is performed, the subband image already has a size of 2048 × 1080, and the size matches that of the G subband image. Therefore, no wavelet transform is performed in the vertical direction.
This means that the subband images of 2048 × 1080 size are aligned in RGB, and a full RGB image of 2048 × 1080 has been obtained, so that simple so-called color separation has been performed. become.
As a result, the subband image that is output from the compression / decompression I / F unit 105 has the same size regardless of whether it is a 4K full pixel system or a 4K double-density Bayer array. It can be a process. This will be described in detail separately.

図11Dでは、後述する別の方式と区別し、R画像とB画像は水平方向のウェーブレット変換のみを行ったという説明のために、以下のように記載する。
・低域フィルタを通した2048×1080サイズのサブバンドR画像を、サブバンドR画像(LL)
・高域フィルタを通した2048×1080サイズのサブバンドR画像を、サブバンドR画像(HL)
・低域フィルタを通した2048×1080サイズのサブバンドB画像を、サブバンドB画像(LL)
・高域フィルタを通した2048×1080サイズのサブバンドB画像を、サブバンドB画像(HL)
また、圧縮伸張I/F部105は、R画素はW型、B画素はM型に画素を走査するとして説明したが、R画素とB画素の起点画素位置が異なれば、W型とM型は逆になることは明らかである。
In FIG. 11D, the R image and the B image are described as follows for the purpose of explaining that only the horizontal wavelet transform is performed, in distinction from another method described later.
・ Subband R image (LL) of 2048 × 1080 size through low-pass filter
・ Subband R image (HL) of 2048 × 1080 size through high-pass filter
・ Subband B image of 2048 × 1080 size that passed through low-pass filter, Subband B image (LL)
・ Subband B image (HL) of 2048 × 1080 size through high-pass filter
The compression / expansion I / F unit 105 has been described as scanning the pixel in the R type for the W pixel and the B pixel for the M type. However, if the starting pixel positions of the R pixel and the B pixel are different, the W type and the M type are scanned. Is clearly the opposite.

このように図11を示して、倍密度ベイヤ配列のR画像とB画像は、隣接する上下2ライン単位でウェーブレット変換を行うことで、問題を解決する方法を説明した。しかし、別の方法として、倍密度ベイヤ配列のR画像とB画像は、隣接する左右2画素単位でウェーブレット変換を行うことで、問題を解決する方法を、図12を参照して説明する。   As described above, FIG. 11 illustrates the method for solving the problem by performing wavelet transform on the R image and the B image in the double-density Bayer array in units of two adjacent upper and lower lines. However, as another method, a method of solving the problem by performing wavelet transform on the R image and B image in the double-density Bayer array in units of two adjacent pixels will be described with reference to FIG.

まず、G画像については、G画像は4Kフル画素があることから、図11で説明した処理と全く同じ処理であるのでここでは省略する。   First, regarding the G image, since the G image has 4K full pixels, the process is the same as the process described in FIG.

倍密度ベイヤ配列のR画像とB画像についても、図を見れば明らかであるが、順に説明する。   The R image and B image of the double-density Bayer array are also apparent from the figure, but will be described in order.

このとき、圧縮伸張I/F部105は、倍密度のベイヤ配列の撮像素子部102から出力されるRGBの画像データのうち、R及びBの画像データに対しては、隣り合う左右2列を単位として画素を走査して垂直方向のウェーブレット変換を行う。そして、Gの画像データに対しては、1ラインの画素を単位とした水平方向のウェーブレット変換及び1列の画素を単位とした垂直方向のウェーブレット変換を行う。
具体的には、図12Bに示すように、R画素とB画素については、水平方向にはウェーブレット変換せずに、そのまま垂直方向のウェーブレット変換に送る。このとき、圧縮伸張I/F部105は、図12Cに示すように、R画素について、隣接する左右2画素単位に左向きのW型に画素を走査し、あたかも1列に並んだ画素データであるかのようにウェーブレット変換を行う。
また、圧縮伸張I/F部105は、B画素について隣接する左右2画素単位に右向きのW型に画素を走査し、あたかも1列に並んだ画素データであるかのようにウェーブレット変換を行う。
At this time, the compression / decompression I / F unit 105 performs two adjacent left and right columns for R and B image data out of RGB image data output from the image sensor unit 102 having a double-density Bayer array. A pixel is scanned as a unit to perform wavelet transform in the vertical direction. The G image data is subjected to horizontal wavelet transform in units of one line of pixels and vertical wavelet transform in units of one column of pixels.
Specifically, as shown in FIG. 12B, the R pixel and the B pixel are not subjected to wavelet transformation in the horizontal direction, but are sent to the wavelet transformation in the vertical direction as they are. At this time, as shown in FIG. 12C, the compression / decompression I / F unit 105 scans the pixels in the leftward W-type in units of two adjacent pixels on the left and right sides, and is pixel data arranged in one column. Perform wavelet transform as if.
Further, the compression / decompression I / F unit 105 scans the pixels in the rightward W-type in units of two adjacent left and right pixels with respect to the B pixel, and performs wavelet conversion as if it were pixel data arranged in one column.

左右2画素を単位とすることで、垂直方向は2160の実画素を有するとみなせるので、R画像とB画像については、2048×2160の画像として扱うことが可能になる。
この2048×2160のR画像を垂直方向にウェーブレット変換する。このとき、圧縮伸張I/F部105は、
低域フィルタを通した2048×1080サイズのサブバンドR画像、
高域フィルタを通した2048×1080サイズのサブバンドR画像、
に変換する。
B画像についても同様に
この2048×2160のB画像を垂直方向にウェーブレット変換する。このとき、圧縮伸張I/F部105は、
低域フィルタを通した2048×1080サイズのサブバンドB画像、
高域フィルタを通した2048×1080サイズのサブバンドB画像、
に変換する。
By setting the left and right pixels as a unit, it can be considered that the vertical direction has 2160 real pixels, so that the R image and the B image can be handled as 2048 × 2160 images.
This 2048 × 2160 R image is wavelet transformed in the vertical direction. At this time, the compression / decompression I / F unit 105
2048 × 1080 size subband R image that has passed through the low-pass filter,
2048 × 1080 size subband R image through high-pass filter,
Convert to
Similarly for the B image, the 2048 × 2160 B image is wavelet transformed in the vertical direction. At this time, the compression / decompression I / F unit 105
2048 × 1080 size subband B image that has passed through the low-pass filter,
2048 × 1080 size subband B image that has passed through the high-pass filter,
Convert to

そして、垂直方向のウェーブレット変換を行った時点で、2048×1080サイズのサブバンド画像となり、Gのサブバンド画像とサイズが一致する。
これにより、圧縮伸張I/F部105からの出力であるサブバンド画像は、4Kフル画素方式も、4K倍密度ベイヤ配列でも、同じサイズとなるので、圧縮伸張処理部106以降の処理が、共通の処理とすることができる。これについては、別途詳細に説明する。
When the wavelet transform in the vertical direction is performed, the subband image has a size of 2048 × 1080, and the size matches that of the G subband image.
As a result, the subband image that is output from the compression / decompression I / F unit 105 has the same size regardless of whether it is a 4K full pixel system or a 4K double density Bayer array. Can be processed. This will be described in detail separately.

図12Dでは、後述する別の方式と区別し、R画像とB画像は垂直方向のウェーブレット変換のみを行ったという説明のために、サブバンド画像を以下のように記載している。
・低域フィルタを通した2048×1080サイズのサブバンドR画像を、サブバンドR画像(LL)
・高域フィルタを通した2048×1080サイズのサブバンドR画像を、サブバンドR画像(LH)
・低域フィルタを通した2048×1080サイズのサブバンドB画像を、サブバンドB画像(LL)
・高域フィルタを通した2048×1080サイズのサブバンドB画像を、サブバンドB画像(LH)
In FIG. 12D, subband images are described as follows for the purpose of distinguishing from other methods described later, in order to explain that the R image and the B image are only subjected to the wavelet transform in the vertical direction.
・ Subband R image (LL) of 2048 × 1080 size through low-pass filter
・ Subband R image (LH) of 2048 × 1080 size through high-pass filter
・ Subband B image of 2048 × 1080 size that passed through low-pass filter, Subband B image (LL)
-Subband B image (LH) of 2048x1080 size that passed through the high-pass filter

ここでは、圧縮伸張I/F部105は、R画素を左向きW型、B画素を右向きW型に画素を走査するとして図12を参照して説明したが、R画素とB画素の起点画素位置が異なれば、左向きW型と右向きW型は逆になることは明らかである。   Here, the compression / decompression I / F unit 105 has been described with reference to FIG. 12 assuming that the R pixel is scanned in the left-facing W shape and the B pixel is scanned in the right-facing W shape, but the origin pixel positions of the R and B pixels are described. Obviously, the left-facing W type and the right-facing W type are reversed.

以上のようにして、倍密度ベイヤ配列に対して、どのようにウェーブレット変換処理するかについて、図11と図12を参照して説明した。
次に、図13を参照して、ウェーブレット変換後の低域フィルタを通した2048×1080サイズのサブバンド画像の画素重心位置について説明する。
ここでは、JPEG2000の5×3可逆ウェーブレットフィルタ係数である(−1/8,2/8,6/8,2/8,−1/8)を例に用いて説明する。
As described above, how to perform wavelet transform processing on the double-density Bayer array has been described with reference to FIGS. 11 and 12.
Next, the pixel barycentric position of the 2048 × 1080 size subband image that has passed through the low-pass filter after wavelet transform will be described with reference to FIG.
Here, a description will be given by using, as an example, 5 × 3 reversible wavelet filter coefficients (−1/8, 2/8, 6/8, 2/8, −1/8) of JPEG2000.

図13Aは、G画像に対して5×3可逆ウェーブレットフィルタをかけた場合の例を示す。まず、水平方向の5画素に対して、(−1/8,2/8,6/8,2/8,−1/8)のフィルタ係数を掛ける。3画素目に6/8が掛けられ、これを中心として、左右2画素に対して、対称係数が掛けられるので、水平方向の画素の重心は、3画素目の位置に合致する。   FIG. 13A shows an example in which a 5 × 3 reversible wavelet filter is applied to a G image. First, the filter coefficient of (-1/8, 2/8, 6/8, 2/8, -1/8) is applied to the five pixels in the horizontal direction. 6/8 is multiplied by the third pixel, and the symmetry coefficient is multiplied by the left and right pixels around this, so that the center of gravity of the pixel in the horizontal direction matches the position of the third pixel.

次に、垂直方向の5画素に対して、(−1/8,2/8,6/8,2/8,−1/8)のフィルタ係数を掛ける。3画素目に6/8が掛けられ、これを中心として、上下2画素に対して、対称係数が掛けられるので、垂直方向の画素の重心も、3画素目の位置に合致する。
つまり、G画像に対して低域ウェーブレットフィルタを通した2048×1080サイズのサブバンド画像の画素重心位置は、水平方向にも垂直方向にも6/8のフィルタ係数が掛けられた画素(図中の丸印○)位置となる。
Next, a filter coefficient of (−1/8, 2/8, 6/8, 2/8, −1/8) is applied to the five pixels in the vertical direction. 6/8 is multiplied by the third pixel, and the symmetry coefficient is multiplied by the upper and lower two pixels around this, so that the center of gravity of the pixel in the vertical direction also matches the position of the third pixel.
That is, the pixel centroid position of the 2048 × 1080 size subband image obtained by passing the low-frequency wavelet filter through the G image is a pixel in which the filter coefficient is multiplied by 6/8 in both the horizontal and vertical directions (in the drawing). The circle mark ○).

図13Bは、R画像に対して5×3可逆ウェーブレットフィルタをかけた場合の例を示す。R画像は、図11を参照して説明したように、圧縮伸張I/F部105は、隣り合う上下2ライン単位にW型に画素を走査し、あたかも1ラインの画素データであるかのようにウェーブレット変換される。   FIG. 13B shows an example in which a 5 × 3 reversible wavelet filter is applied to an R image. As described with reference to FIG. 11, the compression / decompression I / F unit 105 scans pixels in the W shape in units of two adjacent upper and lower lines, as if the R image is one line of pixel data. Wavelet transform.

この5画素に対して、(−1/8,2/8,6/8,2/8,−1/8)のフィルタ係数を掛ける。3画素目に6/8が掛けられ、これを中心として、左右2画素に対して、対称係数が掛けられるので、水平方向の画素の重心は、3画素目の位置に合致する。
R画像に対しては、垂直方向にはウェーブレット変換はしないが、先ほどの水平方向のウェーブレット係数に着目してみると、上側のライン上の3画素に対して、(−1/8,6/8,−1/8)のフィルタ係数がかかっている。このため、上側のライン上の3画素の係数の重みは、
−1/8+6/8−1/8=1/2
であることが分かる。
The five pixels are multiplied by filter coefficients of (-1/8, 2/8, 6/8, 2/8, -1/8). 6/8 is multiplied by the third pixel, and the symmetry coefficient is multiplied by the left and right pixels around this, so that the center of gravity of the pixel in the horizontal direction matches the position of the third pixel.
For the R image, the wavelet transform is not performed in the vertical direction. However, when attention is paid to the wavelet coefficient in the horizontal direction as described above, for the three pixels on the upper line, (−1/8, 6 / 8, -1 / 8) filter coefficients are applied. For this reason, the weight of the coefficient of the three pixels on the upper line is
-1 / 8 + 6 / 8-1 / 8 = 1/2
It turns out that it is.

次に下側のライン上の2画素に対して、(2/8,2/8)のフィルタ係数がかかっているので、下側のライン上の2画素の係数の重みは、
2/8+2/8=1/2
であることが分かる。
以上から、R画像の垂直方向の画素の重心は、隣り合う上下2ライン単位にW型に画素が走査された2ライン間の丁度真ん中の位置となることが分かる。
つまり、R画像に対して低域ウェーブレットフィルタを通した2048×1080サイズのサブバンド画像の画素重心位置は、水平方向には、6/8のフィルタ係数が掛けられた画素位置で、垂直方向には、隣り合う上下2ライン単位としたライン間の位置(図中の丸印○)となる。
Next, since the filter coefficients of (2/8, 2/8) are applied to the two pixels on the lower line, the weight of the coefficients of the two pixels on the lower line is
2/8 + 2/8 = 1/2
It turns out that it is.
From the above, it can be seen that the center of gravity of the pixel in the vertical direction of the R image is exactly the middle position between the two lines in which the pixel is scanned in the W shape in units of two adjacent upper and lower lines.
That is, the pixel centroid position of the 2048 × 1080 size subband image obtained by passing the low-frequency wavelet filter with respect to the R image is the pixel position multiplied by the 6/8 filter coefficient in the horizontal direction, and in the vertical direction. Is the position between the lines in the unit of two adjacent upper and lower lines (circles in the figure).

図13Cは、B画像に対して5×3可逆ウェーブレットフィルタをかけた場合の例を示す。B画像は、図11を参照して説明したように、圧縮伸張I/F部105は、隣り合う上下2ライン単位にM型に画素を走査し、あたかも1ラインの画素データであるかのようにウェーブレット変換を行う。   FIG. 13C shows an example in which a 5 × 3 reversible wavelet filter is applied to the B image. As described with reference to FIG. 11, the compression / expansion I / F unit 105 scans pixels in the M-type in units of two adjacent upper and lower lines, as if the B image is one line of pixel data. Perform wavelet transform.

この5画素に対して、(−1/8,2/8,6/8,2/8,−1/8)のフィルタ係数を掛ける。3画素目に6/8が掛けられ、これを中心として、左右2画素に対して、対称係数が掛けられるので、水平方向の画素の重心は、3画素目の位置に合致する。
B画像に対しては、垂直方向にはウェーブレット変換はしないが、先ほどの水平方向のウェーブレット係数に着目してみると、下側のライン上の3画素に対して、(−1/8,6/8,−1/8)のフィルタ係数がかかっている。このため、下側のライン上の3画素の係数の重みは、
−1/8+6/8−1/8=1/2
であることが分かる。
The five pixels are multiplied by filter coefficients of (-1/8, 2/8, 6/8, 2/8, -1/8). 6/8 is multiplied by the third pixel, and the symmetry coefficient is multiplied by the left and right pixels around this, so that the center of gravity of the pixel in the horizontal direction matches the position of the third pixel.
For the B image, the wavelet transform is not performed in the vertical direction. However, when attention is paid to the wavelet coefficient in the horizontal direction, (-1/8, 6) for the three pixels on the lower line. / 8, -1/8) filter coefficients are applied. For this reason, the weight of the coefficient of the three pixels on the lower line is
-1 / 8 + 6 / 8-1 / 8 = 1/2
It turns out that it is.

次に上側のライン上の2画素に対して、(2/8,2/8)のフィルタ係数がかかっているので、上側のライン上の2画素の係数の重みは、
2/8+2/8=1/2
であることが分かる。
以上から、B画像の垂直方向の画素の重心は、隣り合う上下2ライン単位にM型に画素が走査された2ライン間の丁度真ん中の位置となることが分かる。
つまり、B画像に対して低域ウェーブレットフィルタを通した2048×1080サイズのサブバンド画像の画素重心位置は、水平方向には、6/8のフィルタ係数が掛けられた画素位置となる。垂直方向には、隣り合う上下2ライン単位としたライン間の位置(図中の丸印○)となる。
Next, since the filter coefficients of (2/8, 2/8) are applied to the two pixels on the upper line, the coefficient weight of the two pixels on the upper line is
2/8 + 2/8 = 1/2
It turns out that it is.
From the above, it can be seen that the center of gravity of the pixel in the vertical direction of the B image is exactly the middle position between two lines in which the pixel is scanned in an M shape in units of two adjacent upper and lower lines.
That is, the pixel centroid position of the 2048 × 1080 size subband image obtained by passing the B image through the low-frequency wavelet filter is the pixel position multiplied by the 6/8 filter coefficient in the horizontal direction. In the vertical direction, the position is a position between adjacent lines in the upper and lower two lines (circle mark in the figure).

以上をまとめて、低域ウェーブレットフィルタを通した2048×1080サイズのサブバンド画像の画素重心位置は、図13Dに示すようになる。このとき、R画像とB画像は同じ位置、それに対してG画像は、垂直方向には同じ位置であり、水平方向には、わずかに1/2画素ずれているだけであることが分かる。   In summary, the pixel centroid position of the 2048 × 1080 size subband image that has passed through the low-frequency wavelet filter is as shown in FIG. 13D. At this time, it can be seen that the R image and the B image are at the same position, while the G image is at the same position in the vertical direction, and is slightly shifted by 1/2 pixel in the horizontal direction.

ここで、JPEG2000など、ウェーブレットフィルタを用いたサブバンド分割の特徴のひとつに、1/2の解像度の画像サイズが一つの圧縮ストリームから得られることがある。これは、倍密度ベイヤ配列においても、水平方向・垂直方向それぞれ半分の画像サイズの低域サブバンド画像のみを表示した場合に、RGBの画素重心位置が、ほとんど同じであると言うことを示している。つまり、画素重心位置を合わせなくても、ほとんど色ずれのない低域サブバンド画像として表示することが可能であることを示している。 Here, one of the features of subband division using a wavelet filter such as JPEG2000 is that an image size of 1 / 2n resolution can be obtained from one compressed stream. This indicates that even in the double-density Bayer array, when only the low-frequency subband images having half the horizontal and vertical image sizes are displayed, the RGB pixel barycentric positions are almost the same. Yes. That is, it can be displayed as a low-frequency subband image with almost no color shift without matching the pixel centroid position.

もちろん、G画像を1/2画素分水平方向に修正すれば、完全にRGBが一致する。この場合も、水平方向のみを1/2修正するのみであるので、ハードウェア規模も少ないもので済むという効果がある。
また、図12で示したように、R画像とB画像について、垂直方向にのみウェーブレット変換を行う場合にも、詳細な図示はしないものの、図13と同様に考えれば、R画像とB画像は同じ位置、それに対してG画像は、水平方向には同じ位置であり、垂直方向には、わずかに1/2画素ずれているだけであることが分かる。
以上が、倍密度ベイヤ配列に対する処理の詳細である。
Of course, if the G image is corrected in the horizontal direction by a half pixel, RGB completely matches. Also in this case, since only the horizontal direction is corrected by 1/2, there is an effect that the hardware scale is small.
Also, as shown in FIG. 12, even when wavelet transform is performed only in the vertical direction for the R image and the B image, although not shown in detail, considering the same as in FIG. 13, the R image and the B image are It can be seen that the same position, in contrast, the G image is the same position in the horizontal direction and is slightly shifted by 1/2 pixel in the vertical direction.
The above is the details of the process for the double-density Bayer array.

次に、図2の斜め配列3板方式に対する圧縮符号化処理の例について、図14を参照して説明する。   Next, an example of compression encoding processing for the diagonally arranged three-plate method of FIG. 2 will be described with reference to FIG.

図14Aは、1枚の撮像素子部102としては、斜め45度に画素が配置されており、隣り合う水平または垂直2画素間で、あるいは4画素間で、画素補間を行って図中点線の丸印で示した画素を補間することを前提とした画素配列である。
このとき、撮像素子部102は、斜め45°に画素を配列し、水平方向または垂直方向に隣り合う画素間で補間を行うことを前提とした画素配列である斜め配列3板方式である。
In FIG. 14A, as one image sensor unit 102, pixels are arranged at an angle of 45 degrees, and pixel interpolation is performed between two adjacent horizontal or vertical two pixels or between four pixels. This is a pixel array premised on interpolating pixels indicated by circles.
At this time, the image sensor unit 102 is a diagonal array three-plate system that is a pixel array on the assumption that pixels are arrayed at an angle of 45 ° and interpolation is performed between pixels adjacent in the horizontal direction or the vertical direction.

ここでは、上記の画素配列をもつ撮像素子部102を3枚用い光学プリズムと組み合わせて撮像するシステム、または、この画素配列で、センサーの奥行き方向に光の波長感度を有するような構造の単板方式の撮像システムに本発明を適用する方法について説明する。   Here, a system that uses three image sensor sections 102 having the above pixel arrangement and combines them with an optical prism, or a single plate having a structure that has wavelength sensitivity of light in the depth direction of the sensor with this pixel arrangement A method of applying the present invention to a system imaging system will be described.

まず、図中の点線の丸印で示した画素は、周りの画素から補間することを前提としているので、実画素としては存在していないと考えることが出来る。すなわち、図14Bに示すように、グレーで記した画素が存在しないと考えられるので、これは図11を参照して説明した、倍密度ベイヤ配列のRまたはB画素と同じと考えることが出来る。
違うのは、R画像、B画像、G画像の全てが同じパターンであることである。
したがって、R画像、B画像、G画像について、隣接する上下2ライン単位でウェーブレット変換を行えばよい。
First, the pixels indicated by dotted circles in the figure are premised on interpolation from surrounding pixels, and therefore can be considered not to exist as actual pixels. That is, as shown in FIG. 14B, since it is considered that there is no pixel marked in gray, this can be considered the same as the R or B pixel in the double-density Bayer array described with reference to FIG.
The difference is that the R image, the B image, and the G image all have the same pattern.
Therefore, wavelet transform may be performed in units of two adjacent upper and lower lines for the R image, the B image, and the G image.

このとき、圧縮伸張I/F部105は、斜め配列3板方式の撮像素子部102からのRGBの画像データの全てに対して、隣り合う上下2ラインを単位として画素を走査して水平方向のウェーブレット変換を行うか、または隣り合う左右2列を単位として画素を走査して垂直方向のウェーブレット変換を行う。   At this time, the compression / decompression I / F unit 105 scans the pixels in units of two adjacent upper and lower lines with respect to all of the RGB image data from the image sensor unit 102 of the diagonally arranged three-plate method, and performs horizontal scanning. Wavelet transformation is performed, or vertical wavelet transformation is performed by scanning pixels in units of two adjacent left and right columns.

具体的には、圧縮伸張I/F部105は、図14Bに示すように、隣り合う上下2ライン単位にW型に画素を走査し、あたかも1ラインの画素データであるかのようにウェーブレット変換を行う。画素の起点位置によっては、隣り合う上下2ライン単位にM型に画素を走査し、あたかも1ラインの画素データであるかのようにウェーブレット変換を行うことも可能である。
上下2ラインを単位とすることで、1ラインは4096の実画素を有するとみなせるので、4096×1080の画像として扱うことが可能になる。
この4096×1080のRGB画像を水平方向にウェーブレット変換し、
低域フィルタを通した2048×1080サイズのサブバンド画像、
高域フィルタを通した2048×1080サイズのサブバンド画像、
にRGB画像をそれぞれ変換する。
Specifically, as shown in FIG. 14B, the compression / decompression I / F unit 105 scans pixels in the W-type in units of two adjacent upper and lower lines, and performs wavelet transform as if it were pixel data of one line. I do. Depending on the starting position of the pixel, it is possible to scan the pixel in the M-type in units of two adjacent upper and lower lines, and perform wavelet transform as if it were pixel data of one line.
By setting the upper and lower two lines as a unit, since one line can be regarded as having 4096 actual pixels, it can be handled as a 4096 × 1080 image.
This 4096 × 1080 RGB image is wavelet transformed in the horizontal direction,
2048 × 1080 size subband image that has passed through the low-pass filter,
2048 × 1080 size subband image that has passed through the high-pass filter,
The RGB images are converted respectively.

また、水平方向のウェーブレット変換を行った時点で、既に2048×1080サイズのサブバンド画像となっており、垂直方向にはウェーブレット変換しない。
これは、2048×1080サイズのサブバンド画像が、RGBで揃ったことを意味しており、2048×1080のRGBフル画像が得られたことになり、簡易的ないわゆる色分離が行われたことになる。
これにより、圧縮伸張I/F部105からの出力であるサブバンド画像は、4Kフル画素方式も、4K斜め配列3板方式でも、同じサイズとなるので、圧縮伸張処理部106以降の処理を共通の処理とすることができる。これについては、別途詳細に説明する。
Further, when the wavelet transform in the horizontal direction is performed, it is already a subband image of 2048 × 1080 size, and the wavelet transform is not performed in the vertical direction.
This means that the subband images of 2048 × 1080 size are aligned in RGB, and a full RGB image of 2048 × 1080 has been obtained, so that simple so-called color separation has been performed. become.
As a result, the subband image that is output from the compression / decompression I / F unit 105 has the same size in both the 4K full pixel method and the 4K diagonally arranged three-plate method. Can be processed. This will be described in detail separately.

図14Dでは、後述する別の方式と区別し、画像は水平方向のウェーブレット変換のみを行ったという説明のために、2048×1080サイズのサブバンド画像を、以下のように記載する。
・低域フィルタを通した2048×1080サイズのサブバンドR画像を、サブバンドR画像(LL)
・高域フィルタを通した2048×1080サイズのサブバンドR画像を、サブバンドR画像(HL)
・低域フィルタを通した2048×1080サイズのサブバンドG画像を、サブバンドG画像(LL)
・高域フィルタを通した2048×1080サイズのサブバンドG画像を、サブバンドG画像(HL)
・低域フィルタを通した2048×1080サイズのサブバンドB画像を、サブバンドB画像(LL)
・高域フィルタを通した2048×1080サイズのサブバンドB画像を、サブバンドB画像(HL)
In FIG. 14D, a subband image having a size of 2048 × 1080 is described as follows for the purpose of explaining that the image has been subjected only to horizontal wavelet transform, in distinction from another method described later.
・ Subband R image (LL) of 2048 × 1080 size through low-pass filter
・ Subband R image (HL) of 2048 × 1080 size through high-pass filter
・ Subband G image (LL) of 2048 × 1080 size through low-pass filter
・ Subband G image (HL) of 2048 × 1080 size through high-pass filter
・ Subband B image of 2048 × 1080 size that passed through low-pass filter, Subband B image (LL)
・ Subband B image (HL) of 2048 × 1080 size through high-pass filter

図14では、斜め配列3板方式の画像は、隣接する上下2ライン単位でウェーブレット変換を行う処理について説明したが、別の方法として、隣接する左右2画素単位でウェーブレット変換を行うこともできる。ただし、図12で説明した倍密度ベイヤ配列のR画像とB画像の処理で説明した処理と全く同じ処理であるのでここでは省略する。   In FIG. 14, the process of performing wavelet transform on an adjacent upper and lower two line unit has been described for an image with a diagonally arranged three-plate method, but as another method, wavelet transform can be performed on an adjacent left and right two pixel unit. However, since the processing is exactly the same as the processing described in the processing of the R image and B image in the double-density Bayer array described in FIG.

また、図13で倍密度ベイヤ配列のウェーブレット変換後の低域フィルタを通した2048×1080サイズのサブバンド画像の画素重心位置について説明した。
しかし、斜め配列3板方式では、光学的に画素位置が合うように調整されているので、ウェーブレット変換後の低域フィルタを通した2048×1080サイズのサブバンド画像の画素重心位置についてもRGBが揃うことは明らかであるので、ここでは省略する。
以上が、斜め配列3板方式に対する処理の詳細である。
In addition, the pixel centroid position of the 2048 × 1080 size subband image that has passed through the low-pass filter after wavelet transform in the double-density Bayer array is described with reference to FIG.
However, in the diagonal array three-plate method, the pixel positions are optically adjusted so that RGB is also applied to the pixel centroid position of the 2048 × 1080 size subband image that has passed through the low-pass filter after wavelet transform. Since it is clear that they are aligned, they are omitted here.
The above is the details of the processing for the diagonally arranged three-plate method.

次に、図2に示す通常のベイヤ配列に対する処理例について、図15を参照して説明する。   Next, a processing example for the normal Bayer array shown in FIG. 2 will be described with reference to FIG.

図15Aは、いわゆる通常のベイヤ配列である。
このとき、撮像素子部102は、ベイヤ配列である。
FIG. 15A shows a so-called normal Bayer array.
At this time, the image sensor unit 102 is a Bayer array.

図15Bは、RGBそれぞれに分離し、実画素の存在しない位置をグレーで記している。R画像とB画像については、分離した状態ですでに2048×1080サイズの間引き画像となっている。
G画像については、図をみて明らかであるように、これは図11を参照して説明した、倍密度ベイヤ配列のR画素またはB画素と同じと考えることが出来る。
したがって、G画像は、隣接する上下2ライン単位でウェーブレット変換を行えばよい。
In FIG. 15B, the positions where the actual pixels do not exist are shown in gray, separated into RGB. The R image and the B image are already decimated images of 2048 × 1080 size in a separated state.
As is apparent from the drawing, the G image can be considered to be the same as the R pixel or B pixel of the double-density Bayer array described with reference to FIG.
Therefore, the G image may be subjected to wavelet transform in units of two adjacent upper and lower lines.

このとき、圧縮伸張I/F部105は、ベイヤ配列の撮像素子部102からのRGBの画像データのうち、R及びBの画像データに対してはウェーブレット変換を行わない。そして、Gの画像データに対しては、隣り合う上下2ラインを単位として画素を走査して水平方向のウェーブレット変換を行うか、または隣り合う左右2列を単位として画素を走査して垂直方向のウェーブレット変換を行う。
具体的には、圧縮伸張I/F部105は、図15Bに示すように、隣り合う上下2ライン単位にM型に画素を走査し、あたかも1ラインの画素データであるかのようにウェーブレット変換を行う。
At this time, the compression / decompression I / F unit 105 does not perform wavelet transform on R and B image data out of RGB image data from the Bayer array image sensor unit 102. For the G image data, the pixel is scanned in units of two adjacent upper and lower lines and horizontal wavelet transform is performed, or the pixels are scanned in units of two adjacent left and right columns and the vertical direction is scanned. Perform wavelet transform.
Specifically, as shown in FIG. 15B, the compression / decompression I / F unit 105 scans pixels in the M-type in units of two adjacent upper and lower lines, and performs wavelet transform as if it were pixel data of one line. I do.

画素の起点位置によっては、隣り合う上下2ライン単位にW型に画素を走査し、あたかも1ラインの画素データであるかのようにウェーブレット変換を行うことも可能である。   Depending on the starting position of the pixel, it is also possible to scan the pixel in a W-type in units of two adjacent upper and lower lines, and perform wavelet transformation as if it were pixel data of one line.

上下2ラインを単位とすることで、1ラインは4096の実画素を有するとみなせるので、4096×1080の画像として扱うことが可能になる。
この4096×1080のG画像を水平方向にウェーブレット変換し、
低域フィルタを通した2048×1080サイズのサブバンドG画像、
高域フィルタを通した2048×1080サイズのサブバンドG画像、
に変換する。
By setting the upper and lower two lines as a unit, since one line can be regarded as having 4096 actual pixels, it can be handled as a 4096 × 1080 image.
This 4096 × 1080 G image is wavelet transformed in the horizontal direction,
2048 × 1080 size subband G image that has passed through the low-pass filter,
2048 × 1080 size subband G image that has passed through the high-pass filter,
Convert to

また、水平方向のウェーブレット変換を行った時点で、既に2048×1080サイズのサブバンド画像となっており、垂直方向にはウェーブレット変換しない。
これは、R画像とB画像に関しては、間引きであるが、2048×1080サイズのサブバンド画像が、RGBで揃ったことを意味しており、2048×1080のRGBフル画像が得られたことになり、簡易的ないわゆる色分離が行われたことになる。
これにより、圧縮伸張I/F部105からの出力であるサブバンド画像は、4Kフル画素方式も、4K通常ベイヤ配列も、同じサイズとなるので、圧縮伸張処理部106以降の処理を共通の処理とすることができる。これについては、別途詳細に説明する。
Further, when the wavelet transform in the horizontal direction is performed, it is already a subband image of 2048 × 1080 size, and the wavelet transform is not performed in the vertical direction.
This means that the R image and the B image are thinned out, but the subband images of 2048 × 1080 size are arranged in RGB, and the RGB full image of 2048 × 1080 is obtained. Thus, simple so-called color separation is performed.
As a result, the subband image that is output from the compression / decompression I / F unit 105 has the same size in both the 4K full pixel method and the 4K normal Bayer array. It can be. This will be described in detail separately.

図15Dでは、R画像とB画像に関しては間引きであるが、他の方式の処理と共通にするために、また、G画像に関しては、後述する別の方式と区別し、画像は水平方向のウェーブレット変換のみを行ったという説明のために、以下のように記載する。
つまり、2048×1080サイズのR画像を、サブバンドR画像(LL)、
低域フィルタを通した2048×1080サイズのサブバンドG画像を、サブバンドG画像(LL)、
高域フィルタを通した2048×1080サイズのサブバンドG画像を、サブバンドG画像(HL)、
2048×1080サイズのB画像を、サブバンドB画像(LL)、
として記載する。
In FIG. 15D, the R image and the B image are thinned out. However, in order to make the processing common to other methods, the G image is distinguished from another method described later, and the image is a horizontal wavelet. In order to explain that only conversion was performed, the following is described.
That is, an R image of 2048 × 1080 size is converted into a subband R image (LL),
A 2048 × 1080 size subband G image that has been passed through a low-pass filter, a subband G image (LL),
A 2048 × 1080 size subband G image that has been passed through a high-pass filter, a subband G image (HL),
2048 × 1080 size B image, subband B image (LL),
As described.

図15では、通常のベイヤ配列のG画像は、隣接する上下2ライン単位でウェーブレット変換を行う方法を示したが、別の方法として、隣接する左右2画素単位でウェーブレット変換を行う方法もある。しかし、この方法は、図12で説明した倍密度ベイヤ配列のR画像とB画像の処理で説明した処理と全く同じ処理であるのでここでは省略する。   In FIG. 15, the normal Bayer array G image shows a method of performing wavelet transform in units of two adjacent upper and lower lines. As another method, there is a method of performing wavelet transform in units of two adjacent left and right pixels. However, this method is the same as the processing described in the processing of the R image and B image of the double-density Bayer array described in FIG.

また、図13で倍密度ベイヤ配列のウェーブレット変換後の低域フィルタを通した2048×1080サイズのサブバンド画像の画素重心位置について説明したが、通常のベイヤ配列では、R画像とB画像に関しては、他の発明と同様に単なる間引き処理になる。このため、画素位置については、ベイヤ配列そのままであり、説明を省略する。
以上が、通常のベイヤ配列に対する処理の詳細である。
Further, in FIG. 13, the pixel centroid position of the 2048 × 1080 size subband image that has passed through the low-pass filter after wavelet transform of the double-density Bayer array has been described. However, in the normal Bayer array, the R image and the B image are As with other inventions, it is a simple thinning process. For this reason, the pixel position is the Bayer array as it is, and the description is omitted.
The above is the details of the processing for the normal Bayer array.

このように、圧縮伸張I/F部105は、図2に示すような様々な画素配列の撮像素子のいずれにも対応が可能であることを説明した。   As described above, it has been described that the compression / expansion I / F unit 105 can correspond to any of the image pickup elements having various pixel arrays as shown in FIG.

次に、圧縮伸張I/F部105からの出力であるサブバンド画像は、図2に示すような様々な画素配列の撮像素子部102のいずれに対しても、2048×1080サイズとなるので、圧縮伸張処理部106以降の処理が、共通の処理とすることができることについて説明する。   Next, the subband image that is output from the compression / expansion I / F unit 105 has a size of 2048 × 1080 for any of the image sensor units 102 having various pixel arrangements as shown in FIG. It will be described that the processing after the compression / decompression processing unit 106 can be a common processing.

図16は、今まで説明してきた様々な画素配列の撮像素子部102に対して、圧縮伸張I/F部105からの出力であるサブバンド画像についてまとめたものである。   FIG. 16 summarizes subband images that are output from the compression / expansion I / F unit 105 with respect to the image sensor units 102 having various pixel arrangements described so far.

具体的には、
*RGB フル画素方式
・G:2048×1080サイズのサブバンド(LL/HL/LH/HH)4コンポーネント
・B:2048×1080サイズのサブバンド(LL/HL/LH/HH)4コンポーネント
・R:2048×1080サイズのサブバンド(LL/HL/LH/HH)4コンポーネント
→2048×1080サイズのサブバンドが12コンポーネント
In particular,
* RGB full pixel method ・ G: 2048 × 1080 size subband (LL / HL / LH / HH) 4 components ・ B: 2048 × 1080 size subband (LL / HL / LH / HH) 4 components ・ R: 2048 × 1080 size subband (LL / HL / LH / HH) 4 components → 2048 × 1080 size subband 12 components

*倍密度ベイヤ配列
・G:2048×1080サイズのサブバンド(LL/HL/LH/HH)4コンポーネント
・B:2048×1080サイズのサブバンド(LL/HL)2コンポーネント
・R:2048×1080サイズのサブバンド(LL/HL)2コンポーネント
→2048×1080サイズのサブバンドが8コンポーネント
* Double-density Bayer array ・ G: 2048 × 1080 size subband (LL / HL / LH / HH) 4 components ・ B: 2048 × 1080 size subband (LL / HL) 2 components ・ R: 2048 × 1080 size Subband (LL / HL) 2 components → 2048 × 1080 size subband 8 components

*斜め配列3板方式
・G:2048×1080サイズのサブバンド(LL/HL)2コンポーネント
・B:2048×1080サイズのサブバンド(LL/HL)2コンポーネント
・R:2048×1080サイズのサブバンド(LL/HL)2コンポーネント
→2048×1080サイズのサブバンドが6コンポーネント
* Diagonally arranged 3 plate system-G: 2048 x 1080 size subband (LL / HL) 2 components-B: 2048 x 1080 size subband (LL / HL) 2 components-R: 2048 x 1080 size subband (LL / HL) 2 components → 2048 x 1080 size subbands are 6 components

*ベイヤ配列
・G:2048×1080サイズのサブバンド(LL/HL)2コンポーネント
・B:2048×1080サイズのサブバンド(LL)1コンポーネント
・R:2048×1080サイズのサブバンド(LL)1コンポーネント
→2048×1080サイズのサブバンドが4コンポーネント
と2048×1080サイズのサブバンドの個数の違いとしてまとめることが出来る。(図中では、出力されないサブバンド画像を破線で描いている。)
* Bayer array G: 2048 x 1080 size subband (LL / HL) 2 components B: 2048 x 1080 size subband (LL) 1 component R: 2048 x 1080 size subband (LL) 1 component → The 2048 × 1080 size subbands can be summarized as the difference in the number of subbands of 4 components and 2048 × 1080 size. (In the figure, the non-output subband image is drawn with a broken line.)

また、いずれも、RGB画像のそれぞれに2048×1080サイズのサブバンド(LL)(図中の太枠で囲んだサブバンド)が存在しているので、前述したように、簡易的な色分離が行って、画像として確認することが可能である。   In addition, since each of the RGB images has a 2048 × 1080 size subband (LL) (a subband surrounded by a thick frame in the figure), as described above, simple color separation is possible. Can be confirmed as an image.

次に、様々な画素配列の撮像素子に対して、圧縮伸張I/F部105の具体的な処理方法について、説明する。   Next, a specific processing method of the compression / expansion I / F unit 105 will be described for image pickup devices having various pixel arrays.

図17と図18は、RGB フル画素方式に対応する場合の処理方法(図17はウェーブレット変換時の処理、図18は逆変換時の処理)を説明する図である。
図17と図18は、図9と図10と同じものであるので、ここでは重複説明を省略する。図17に示すように、圧縮伸張I/F部105は、RGBフル画素方式の記録RAWデータに対しては、R画像、G画像、B画像の全てに対して同じ処理を行う。このとき、圧縮伸張I/F部105は、R画像、G画像、B画像の水平方向にも垂直方向にもウェーブレット変換を行って、2048×1080サイズのサブバンドを12コンポーネント分出力する。また、図18に示すように、圧縮伸張I/F部105は、その逆変換を行って、RGBフル画素方式の再生RAWデータに戻す。
FIGS. 17 and 18 are diagrams for explaining a processing method (FIG. 17 is a process at the time of wavelet transform, and FIG. 18 is a process at the time of inverse transform) when the RGB full pixel method is supported.
17 and 18 are the same as FIG. 9 and FIG. As illustrated in FIG. 17, the compression / decompression I / F unit 105 performs the same processing on all of the R image, the G image, and the B image with respect to the RGB full pixel recording RAW data. At this time, the compression / decompression I / F unit 105 performs wavelet transform in the horizontal and vertical directions of the R image, the G image, and the B image, and outputs 2048 × 1080 size subbands for 12 components. Also, as shown in FIG. 18, the compression / decompression I / F unit 105 performs the inverse transformation to restore the RGB full-pixel reproduction RAW data.

図19と図20は、倍密度ベイヤ配列の撮像素子に対応する場合の処理方法(図19はウェーブレット変換時の処理、図20は逆変換時の処理)を説明する図である。
図19に示すように、圧縮伸張I/F部105は、倍密度ベイヤ配列の記録RAWデータにおけるG画像には、水平方向にも垂直方向にもウェーブレット変換を行う。しかし、R画像とB画像には、図11Bに示したような走査を行った後水平方向のウェーブレット変換のみを行って、垂直方向のウェーブレット変換回路はバイパス処理を行い、そのまま出力する。ここで、図19では、バイパス処理する部分を斜線で示している。以下の図20〜24でも同様にバイパス処理を行う部分を表現してある。これにより、圧縮伸張I/F部105は、2048×1080サイズのサブバンドを8コンポーネント分出力する。また、図20に示すように、圧縮伸張I/F部105は、逆変換でも、R画像とB画像は、垂直方向のウェーブレット合成回路をバイパス処理し、水平方向のウェーブレット合成のみを行う。G画像は、垂直方向にも水平方向にもウェーブレット合成することで、倍密度ベイヤ配列の再生RAWデータに戻すことが出来る。
19 and 20 are diagrams for explaining a processing method (FIG. 19 is processing at the time of wavelet transform, and FIG. 20 is processing at the time of inverse conversion) in the case of dealing with an image sensor having a double-density Bayer array.
As shown in FIG. 19, the compression / decompression I / F unit 105 performs wavelet transform on the G image in the recording RAW data in the double-density Bayer array both in the horizontal direction and in the vertical direction. However, after scanning as shown in FIG. 11B is performed on the R image and the B image, only the horizontal wavelet transform is performed, and the vertical wavelet transform circuit performs bypass processing and outputs it as it is. Here, in FIG. 19, the portion to be bypassed is indicated by hatching. In the following FIGS. 20 to 24, a portion for performing the bypass processing is also expressed. As a result, the compression / decompression I / F unit 105 outputs 2048 × 1080 size subbands for eight components. Also, as shown in FIG. 20, the compression / decompression I / F unit 105 bypasses the vertical wavelet synthesis circuit and performs only the horizontal wavelet synthesis for the R image and the B image even in inverse transformation. The G image can be returned to the reproduction RAW data of the double-density Bayer array by performing wavelet synthesis in both the vertical direction and the horizontal direction.

図21と図22は、斜め配列の3板方式に対応する場合の処理方法(図21はウェーブレット変換時の処理、図22は逆変換時の処理)を説明する図である。
図21に示すように、圧縮伸張I/F部105は、斜め配列の3板方式の記録RAWデータにおけるR画像、G画像、B画像の全てに対して同じ処理を行う。このとき、圧縮伸張I/F部105は、図14Bに示したような走査を行った後、R画像、G画像、B画像の水平方向のウェーブレット変換のみを行って、垂直方向のウェーブレット変換回路はバイパス処理を行い、そのまま出力する。これにより、圧縮伸張I/F部105は、2048×1080サイズのサブバンドを6コンポーネント分出力する。また、図22に示すように、圧縮伸張I/F部105は、逆変換でも、R画像、G画像、B画像の全てで同じ処理となり、垂直方向のウェーブレット合成回路をバイパス処理し、水平方向のウェーブレット合成のみを行う。これにより、斜め配列の3板方式の再生RAWデータに戻すことが出来る。
FIGS. 21 and 22 are diagrams for explaining a processing method (FIG. 21 is a process at the time of wavelet transform, and FIG. 22 is a process at the time of inverse transform) in the case of corresponding to the diagonally arranged three-plate method.
As shown in FIG. 21, the compression / decompression I / F unit 105 performs the same processing on all of the R image, G image, and B image in the obliquely arranged three-plate recording RAW data. At this time, the compression / decompression I / F unit 105 performs scanning as shown in FIG. 14B, and then performs only the horizontal wavelet transform of the R image, G image, and B image, and the vertical wavelet transform circuit. Performs bypass processing and outputs as is. As a result, the compression / expansion I / F unit 105 outputs 2048 × 1080 size subbands for six components. Also, as shown in FIG. 22, the compression / decompression I / F unit 105 performs the same processing for all of the R image, G image, and B image even in inverse transformation, bypasses the vertical wavelet synthesis circuit, and performs horizontal processing. Only the wavelet synthesis is performed. Thereby, it is possible to return to the reproduction RAW data of the oblique arrangement of the three plates.

図23と図24は、通常のベイヤ配列の撮像素子に対応する場合の処理方法(図23はウェーブレット変換時の処理、図24は逆変換時の処理)を説明する図である。
図23に示すように、圧縮伸張I/F部105は、通常のベイヤ配列の記録RAWデータにおけるG画像には、図15Bに示したような走査を行った後、水平方向のみウェーブレット変換を行うが、R画像とB画像には、水平方向のウェーブレット変換も行わず、バイパス処理をする。垂直方向のウェーブレット変換回路はR画像、G画像、B画像いずれもバイパス処理を行い、そのまま出力する。これにより、2048×1080サイズのサブバンドを4コンポーネント分出力する。
FIG. 23 and FIG. 24 are diagrams for explaining a processing method (FIG. 23 is processing at the time of wavelet transform, and FIG. 24 is processing at the time of inverse conversion) in the case of corresponding to an image sensor with a normal Bayer array.
As shown in FIG. 23, the compression / decompression I / F unit 105 performs the wavelet transform only in the horizontal direction after performing the scan shown in FIG. 15B on the G image in the recording RAW data of the normal Bayer array. However, the R image and the B image are bypassed without performing horizontal wavelet transform. The wavelet transform circuit in the vertical direction performs bypass processing on all of the R image, G image, and B image and outputs them as they are. As a result, 2048 × 1080 size subbands are output for four components.

また図24に示すように、圧縮伸張I/F部105は、逆変換でも、R画像、G画像、B画像いずれも、垂直方向のウェーブレット合成回路をバイパス処理し、G画像のみ、水平方向のウェーブレット合成を行う。R画像とB画像は、水平方向のウェーブレット合成も行わず、バイパス処理をする。これにより、通常のベイヤ配列の再生RAWデータに戻すことが出来る。   Also, as shown in FIG. 24, the compression / decompression I / F unit 105 bypasses the wavelet synthesis circuit in the vertical direction for all of the R image, G image, and B image even in the inverse transformation, and only the G image in the horizontal direction. Perform wavelet synthesis. The R and B images are bypassed without performing horizontal wavelet synthesis. As a result, it is possible to restore the playback RAW data in the normal Bayer array.

このように、圧縮伸張I/F部105において、入力された記録RAWデータの種類に応じてウェーブレット回路のバイパス処理をおこなうことで、様々な画素配列の撮像素子に対して対応することが可能である。したがって、圧縮伸張I/F部105の処理をコントロールするだけで、圧縮伸張処理部106以降の処理が、入力サブバンド画像のコンポーネントの数が違うだけの、共通の処理とすることができる。   In this way, the compression / decompression I / F unit 105 can deal with image pickup devices having various pixel arrays by performing the bypass processing of the wavelet circuit in accordance with the type of input recording RAW data. is there. Therefore, by controlling only the processing of the compression / decompression I / F unit 105, the processing after the compression / decompression processing unit 106 can be made a common process in which the number of components of the input subband image is different.

また、圧縮伸張処理部106以降を並列処理で行うことが可能になる。具体的には、圧縮伸張処理部106では、図3のサブバンド画像D105−LL用の回路,サブバンド画像D105−HL用の回路,サブバンド画像D105−LH用の回路,サブバンド画像D105−HH用の回路をそれぞれRGB用に3系統ずつ(合計12系統)並列に設ける。このため、4K RGBフル画像の場合は全てを使用し、その他の場合は一部のみを使用することが可能になる。これにより、並列度の分だけ動作速度を落とすことが出来る。つまり、リアルタイム処理に適した構成をとることが可能となる。   Further, the compression / decompression processing unit 106 and the subsequent processes can be performed in parallel processing. Specifically, in the compression / decompression processing unit 106, a circuit for the subband image D105-LL, a circuit for the subband image D105-HL, a circuit for the subband image D105-LH, and a subband image D105- in FIG. Three HH circuits are provided in parallel for each of RGB (12 systems in total). For this reason, it is possible to use all in the case of a 4K RGB full image and only a part in other cases. As a result, the operation speed can be reduced by the degree of parallelism. That is, a configuration suitable for real-time processing can be taken.

従来は、4K画像のように高解像度の画像を扱うシステムでは、どうしても扱う信号処理量が多くなっていた。また、撮像素子のS/Nや感度といった特性の点からも、いわゆるベイヤ配列などを用いて、あらかじめ画素数を抑えてRAWデータ記録しないと実現が困難であった。しかしながら、RGB全ての画素が存在しないため、RAWデータのまま圧縮記録を行うと、背景技術欄に記載したように圧縮効率が上がっていなかった。   Conventionally, in a system that handles a high-resolution image such as a 4K image, the amount of signal processing to be handled inevitably increases. Also, from the viewpoint of characteristics such as S / N and sensitivity of the image pickup device, it has been difficult to realize the recording unless RAW data is recorded in advance by using a so-called Bayer array or the like and suppressing the number of pixels. However, since all RGB pixels do not exist, if compression recording is performed with RAW data, the compression efficiency has not increased as described in the Background Art section.

一方、上述した第1の実施の形態に係る圧縮伸張I/F部105や圧縮伸張処理部106を用いることで、ウェーブレット変換の特徴である、画面全体を変換することが可能となり、ウェーブレット変換本来の高い圧縮効率を活かすことが可能となる。特に、倍密度ベイヤ配列でのR画像とB画像のRAWデータ圧縮に関して、ウェーブレット変換が持つ本来の特徴を活かした大きな圧縮効率の改善を行うことが期待できる。   On the other hand, by using the compression / decompression I / F unit 105 and the compression / decompression processing unit 106 according to the first embodiment described above, the entire screen, which is a feature of the wavelet transform, can be converted. The high compression efficiency can be utilized. In particular, regarding the RAW data compression of the R image and the B image in the double-density Bayer array, it can be expected to greatly improve the compression efficiency by taking advantage of the original characteristics of the wavelet transform.

また、サブバンド分割による異なる解像度の画面を1つの圧縮符号から得られ、これらの画面を利用することが可能である。これは、簡易的な色分離処理までも、ウェーブレット変換によって行っているためである。
これにより、低解像度の簡易表示システムではあるが、特別な色分離回路やダウンコンバート回路を必要としない、きわめてハードウェア効率のよいシステムを構築することが可能である。
In addition, it is possible to obtain screens with different resolutions by subband division from one compression code and use these screens. This is because even simple color separation processing is performed by wavelet transformation.
As a result, although it is a low-resolution simple display system, it is possible to construct a very hardware-efficient system that does not require any special color separation circuit or down-conversion circuit.

さらに、圧縮伸張I/F部105の処理や圧縮伸張処理部106は、従来のRGBフル画素方式、倍密度ベイヤ配列、斜め配列の3板方式、通常のベイヤ配列のいずれのパターンにも適応することが可能である。このため、「サブバンド画像コンポーネントの数の違い」としてハードウェアの共通処理をすることができるという効果を奏する。これは、高解像度の画像を扱うシステムにおいて、ハードウェアの並列処理が可能となり、リアルタイム処理を実現できるというメリットも提供することを示している。   Further, the processing of the compression / decompression I / F unit 105 and the compression / decompression processing unit 106 are applicable to any pattern of the conventional RGB full pixel method, double-density Bayer array, three-plate method of diagonal array, and normal Bayer array. It is possible. For this reason, there is an effect that hardware common processing can be performed as “difference in the number of subband image components”. This indicates that, in a system that handles high-resolution images, parallel processing of hardware is possible and real-time processing can be realized.

<2.第2の実施の形態>
[ハール変換を用いて画像を圧縮符号化、又は復号化する例]
<2. Second Embodiment>
[Example of compressing and decoding an image using Haar transform]

次に、本発明の第2の実施の形態に係る撮像装置10に適用した例について、図25〜図27を参照して説明する。
上述したように圧縮伸張I/F部105は、ウェーブレット変換と組み合わせることで、もっとも効果的に圧縮する方法を提供する。しかし、ウェーブレット変換だけでなく、ハードウェア負担の少ないハール変換などでも実現が可能である。このとき、圧縮伸張I/F部105は、画素位置が交互にずれている色の画像データに対して、隣り合う上下2ライン単位として斜め方向に隣り合う2画素ごとにハール変換を行うこととなる。
Next, an example applied to the imaging apparatus 10 according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
As described above, the compression / decompression I / F unit 105 provides the most effective compression method by combining with the wavelet transform. However, not only wavelet transformation but also Haar transformation with less hardware burden can be realized. At this time, the compression / decompression I / F unit 105 performs Haar transform on the image data of colors whose pixel positions are alternately shifted for every two adjacent pixels in the diagonal direction as two adjacent upper and lower line units. Become.

図25は、倍密度ベイヤ配列に対して圧縮伸張I/F部105がハール変換を行う例を示す。   FIG. 25 shows an example in which the compression / decompression I / F unit 105 performs Haar transform on the double-density Bayer array.

図25Aは倍密度ベイヤ配列を示している。
まず、G画像について説明すると、G画像は4Kフル画素があることから、図11で説明した処理と同様に水平方向・垂直方向にウェーブレット変換の変わりにハール変換を行えばよい。
FIG. 25A shows a double density Bayer array.
First, the G image will be described. Since the G image has 4K full pixels, the Haar transform may be performed instead of the wavelet transform in the horizontal direction and the vertical direction in the same manner as the processing described in FIG.

このとき、圧縮伸張I/F部105は、倍密度のベイヤ配列の撮像素子部102から出力されるRGBの画像データのうち、R及びBの画像データに対しては、隣り合う上下2ライン単位として斜め方向に隣り合う2画素ごとにハール変換を行い、Gの画像データに対しては、1ラインの画素を単位とした水平方向のハール変換及び1列の画素を単位とした垂直方向のハール変換を行う。
ハール変換は、2タップのサブバンドフィルタと考えられ、2画素間の和と差をとることと等価である。和がLPFであり、差がHPFとなる。
すなわち、図25Bに示すように4096×2160サイズのG画像に対して、2画素ごとに水平方向のハール変換を施す。これにより、図25Cに示すように水平方向が半分のサイズとなった2048×2160サイズの低域サブバンドG画像(L)(和)と高域サブバンドG画像(H)(差)となる。
At this time, the compression / decompression I / F unit 105 performs the adjacent upper and lower 2-line units for R and B image data out of RGB image data output from the image sensor unit 102 having a double-density Bayer array. The Haar transformation is performed for every two pixels adjacent to each other in the diagonal direction. For the G image data, the horizontal Haar transformation in units of one line of pixels and the vertical direction of Haar in units of one column of pixels. Perform conversion.
The Haar transform is considered as a 2-tap subband filter and is equivalent to taking the sum and difference between two pixels. The sum is LPF and the difference is HPF.
That is, as shown in FIG. 25B, a Haar transform in the horizontal direction is performed for every two pixels on a 4096 × 2160 size G image. As a result, as shown in FIG. 25C, the low-frequency subband G image (L) (sum) and the high-frequency subband G image (H) (difference) having a size of 2048 × 2160 in which the horizontal direction is halved are obtained. .

次に、水平方向が半分のサイズとなった2048×2160の低域サブバンドG画像(L)(和)と高域サブバンドG画像(H)(差)それぞれに対して、図25Cに示すように垂直方向のハール変換を施す。この結果、図25Dに示すように、2048×2160の低域サブバンドG画像(L)(和)と高域サブバンドG画像(H)(差)は、4種類の2048×1080サイズのサブバンドG画像に変換される。
・水平方向・垂直方向ともに低域フィルタ(和)を通した2048×1080サイズのサブバンドG画像(LL)
・水平方向は低域フィルタ(和)、垂直方向は高域フィルタ(差)を通した2048×1080サイズのサブバンドG画像(LH)
・水平方向は高域フィルタ(差)、垂直方向は低域フィルタ(和)を通した2048×1080サイズのサブバンドG画像(HL)
・水平方向・垂直方向ともに高域フィルタ(差)を通した2048×1080サイズのサブバンドG画像(HH)
以上、4種類の2048×1080サイズのサブバンドG画像に変換される。
Next, FIG. 25C shows a 2048 × 2160 low-frequency subband G image (L) (sum) and a high-frequency subband G image (H) (difference) each having a half size in the horizontal direction. Thus, the vertical Haar transformation is performed. As a result, as shown in FIG. 25D, the 2048 × 2160 low-frequency subband G image (L) (sum) and the high-frequency subband G image (H) (difference) are divided into four types of 2048 × 1080-size subbands. It is converted into a band G image.
・ Subband G image (LL) of 2048 × 1080 size that passed through low-pass filter (sum) in both horizontal and vertical directions
・ Sub-band G image (LH) of 2048 × 1080 size through low-pass filter (sum) in the horizontal direction and high-pass filter (difference) in the vertical direction
・ Sub-band G image (HL) of 2048 × 1080 size through high-pass filter (difference) in horizontal direction and low-pass filter (sum) in vertical direction
・ Subband G image (HH) of 2048x1080 size that passed high-pass filter (difference) in both horizontal and vertical directions
As described above, it is converted into four types of 2048 × 1080 size subband G images.

R画像とB画像は、市松模様となるので、R画像とB画像は、隣接する上下2ライン単位でウェーブレット変換する代わりにハール変換を行う。
具体的には、図25Bに示すように、R画素は隣り合う上下2ライン単位の斜め2画素ごとにハール変換を行う。
Since the R image and the B image have a checkered pattern, the R image and the B image are subjected to Haar transform instead of wavelet transform in units of two adjacent upper and lower lines.
Specifically, as shown in FIG. 25B, the R pixel performs Haar transformation for every two diagonal pixels adjacent to each other in the upper and lower two lines.

以上により、
低域フィルタ(和)を通した2048×1080サイズのサブバンドR画像、
高域フィルタ(差)を通した2048×1080サイズのサブバンドR画像、
に変換する。
B画素も同様に隣り合う上下2ライン単位の斜め(Rとは逆斜め方向)2画素ごとにハール変換を行い、
低域フィルタ(和)を通した2048×1080サイズのサブバンドB画像、
高域フィルタ(差)を通した2048×1080サイズのサブバンドB画像、
に変換する。
以上で、既に2048×1080サイズのサブバンド画像となり、Gのサブバンド画像とサイズが一致する。
With the above,
2048 × 1080 size subband R image through low-pass filter (sum),
2048 × 1080 size subband R image through high-pass filter (difference),
Convert to
Similarly, the B pixel is also subjected to Haar transform for every two pixels that are adjacent to each other in the upper and lower two line units (in the diagonal direction opposite to R),
2048x1080 size subband B image through low-pass filter (sum),
2048x1080 size subband B image through high-pass filter (difference),
Convert to
Thus, the subband image of 2048 × 1080 size is already obtained, and the size matches that of the G subband image.

これは、2048×1080サイズのサブバンド画像が、RGBで揃ったことを意味しており、2048×1080サイズのRGBフル画像が得られたことになり、簡易的ないわゆる色分離が行われたことになる。
これにより、圧縮伸張I/F部105からの出力であるサブバンド画像は、4Kフル画素方式も、4K倍密度ベイヤ配列でも、同じサイズとなるので、圧縮伸張処理部106以降の処理が、共通の処理とすることができる。これについては、ウェーブレット変換の場合と同じである。
This means that the subband images of 2048 × 1080 size have been arranged in RGB, and an RGB full image of 2048 × 1080 size was obtained, and simple so-called color separation was performed. It will be.
As a result, the subband image that is output from the compression / decompression I / F unit 105 has the same size regardless of whether it is a 4K full pixel system or a 4K double density Bayer array. Can be processed. This is the same as in the wavelet transform.

図25Cと図25Dでは、R画像とB画像は斜め方向のハール変換を行ったという説明のために、サブバンド画像を以下のように記載する。
・低域フィルタ(和)を通した2048×1080サイズのサブバンドR画像を、サブバンドR画像(LL)
・高域フィルタ(差)を通した2048×1080サイズのサブバンドR画像を、サブバンドR画像(HH)
・低域フィルタ(和)を通した2048×1080サイズのサブバンドB画像を、サブバンドB画像(LL)
・高域フィルタ(差)を通した2048×1080サイズのサブバンドB画像を、サブバンドB画像(HH)
また、ここで図示したR画素とB画素の斜め方向は一例であり、R画素とB画素の起点画素位置が異なれば、逆斜め方向になることは明らかである。
In FIG. 25C and FIG. 25D, the subband image is described as follows for the purpose of explaining that the R image and the B image have been subjected to Haar transform in an oblique direction.
-Subband R image (LL) of 2048x1080 size through low-pass filter (sum)
-Subband R image (HH) of 2048x1080 size through high-pass filter (difference)
-Subband B image (LL) of 2048x1080 size through low-pass filter (sum)
-Subband B image (HH) of 2048x1080 size through high-pass filter (difference)
In addition, the diagonal directions of the R pixel and the B pixel shown here are only examples, and it is clear that if the starting pixel positions of the R pixel and the B pixel are different, the diagonal directions are reversed.

次に、図2に示した斜め配列3板方式に対して、ハール変換を行う場合を、図26を参照して説明する。   Next, a case where Haar transformation is performed on the diagonally arranged three-plate method shown in FIG. 2 will be described with reference to FIG.

図26Aは、斜め配列3板方式の配列を示している。
図26Bでは、図14を参照して説明したように、グレーで記した画素が存在しないと考えられるので、これは図25を参照して説明した、倍密度ベイヤ配列のR画素またはB画素と同じと考えることが出来る。
違うのは、R画像、B画像、G画像の全てが同じパターンであることである。
したがって、R画像、B画像、G画像には、隣接する上下2ライン単位でウェーブレット変換の代わりにハール変換を行えばよいことが分かる。
FIG. 26A shows an array of a diagonal array three-plate system.
In FIG. 26B, as described with reference to FIG. 14, it is considered that there is no pixel marked in gray, so this is the same as the R pixel or B pixel in the double-density Bayer array described with reference to FIG. 25. It can be considered the same.
The difference is that the R image, the B image, and the G image all have the same pattern.
Therefore, it is understood that Haar transform may be performed on R image, B image, and G image instead of wavelet transform in units of two adjacent upper and lower lines.

このとき、圧縮伸張I/F部105は、斜め配列3板方式の撮像素子部102からのRGBの画像データの全てに対して、隣り合う上下2ライン単位として斜め方向に隣り合う2画素ごとにハール変換を行う。
具体的には、図26Bを参照して説明したように、隣り合う上下2ライン単位の斜め2画素ごとにハール変換を行う。
At this time, the compression / expansion I / F unit 105 applies the two adjacent pixels in the diagonal direction as two adjacent upper and lower line units to all of the RGB image data from the diagonally arranged three-plate image sensor unit 102. Perform Haar transform.
Specifically, as described with reference to FIG. 26B, Haar conversion is performed for every two diagonal pixels adjacent to each other in the upper and lower two lines.

以上により、
低域フィルタ(和)を通した2048×1080サイズのサブバンド画像、
高域フィルタ(差)を通した2048×1080サイズのサブバンド画像、
にRGB画像をそれぞれ変換する。
以上で、既に2048×1080サイズのサブバンド画像となることも分かる。
With the above,
2048x1080 size subband image through low-pass filter (sum),
2048x1080 size subband image through high-pass filter (difference),
The RGB images are converted respectively.
From the above, it can be seen that the image is already a 2048 × 1080 size subband image.

これは、2048×1080サイズのサブバンド画像が、RGBで揃ったことを意味しており、2048×1080のRGBフル画像が得られたことになり、簡易的ないわゆる色分離が行われたことになる。
これにより、圧縮伸張I/F部105からの出力であるサブバンド画像は、4Kフル画素方式も、4K斜め配列3板方式でも、同じサイズとなるので、圧縮伸張処理部106以降の処理が、共通の処理とすることができる。これについては、ウェーブレット変換の場合と同じである。
This means that the subband images of 2048 × 1080 size are aligned in RGB, and a full RGB image of 2048 × 1080 has been obtained, so that simple so-called color separation has been performed. become.
As a result, the subband image that is output from the compression / decompression I / F unit 105 has the same size in both the 4K full pixel method and the 4K diagonally arranged three-plate method. Common processing can be performed. This is the same as in the wavelet transform.

図26Cと図26Dでは、斜め方向のハール変換を行ったという説明のために、以下のように記載する。
・低域フィルタ(和)を通した2048×1080サイズのサブバンドR画像を、サブバンドR画像(LL)
・高域フィルタ(差)を通した2048×1080サイズのサブバンドR画像を、サブバンドR画像(HH)
・低域フィルタ(和)を通した2048×1080サイズのサブバンドG画像を、サブバンドG画像(LL)
・高域フィルタ(差)を通した2048×1080サイズのサブバンドG画像を、サブバンドG画像(HH)
・低域フィルタ(和)を通した2048×1080サイズのサブバンドB画像を、サブバンドB画像(LL)
・高域フィルタ(差)を通した2048×1080サイズのサブバンドB画像を、サブバンドB画像(HH)
また、ここで図示した画素の斜め方向は一例であり、R画素とB画素の起点画素位置が異なれば、逆斜め方向になることは明らかである。
In FIG. 26C and FIG. 26D, it describes as follows for the purpose of performing the Haar transformation in the oblique direction.
-Subband R image (LL) of 2048x1080 size through low-pass filter (sum)
-Subband R image (HH) of 2048x1080 size through high-pass filter (difference)
・ Subband G image of 2048 × 1080 size that passed through low-pass filter (sum), subband G image (LL)
・ Subband G image of 2048 × 1080 size that passed through high-pass filter (difference), subband G image (HH)
-Subband B image (LL) of 2048x1080 size through low-pass filter (sum)
-Subband B image (HH) of 2048x1080 size through high-pass filter (difference)
In addition, the diagonal direction of the pixel shown here is an example, and it is clear that if the starting pixel position of the R pixel and the B pixel are different, the diagonal direction is reversed.

次に、図2の通常のベイヤ配列に対して、ハール変換を行う場合を、図27を参照して説明する。   Next, a case where Haar transform is performed on the normal Bayer array of FIG. 2 will be described with reference to FIG.

図27Aは、いわゆる通常のベイヤ配列である。
図27Bは、RGBそれぞれに分離し、実画素の存在しない位置をグレーで記している。R画像とB画像については、分離した状態ですでに2048×1080サイズの間引き画像となっている。
G画像については、図をみて明らかであるように、これは図25を参照して説明した、倍密度ベイヤ配列のRまたはB画素と同じと考えることが出来る。
したがって、G画像は、隣接する上下2ライン単位でウェーブレット変換する代わりにハール変換を行う。
FIG. 27A shows a so-called normal Bayer array.
In FIG. 27B, the positions where the actual pixels do not exist are shown in gray, separated into RGB. The R image and the B image are already decimated images of 2048 × 1080 size in a separated state.
For the G image, as can be seen from the figure, this can be considered the same as the R or B pixel of the double-density Bayer array described with reference to FIG.
Therefore, the G image is subjected to Haar transform instead of wavelet transform in units of two adjacent upper and lower lines.

このとき、圧縮伸張I/F部105は、ベイヤ配列の撮像素子部102からのRGBの画像データのうち、R及びBの画像データに対してはハール変換を行わず、Gの画像データに対しては、隣り合う上下2ライン単位として斜め方向に隣り合う2画素ごとにハール変換を行う。
具体的には、図27Bに示すように、G画素は隣り合う上下2ライン単位の斜め2画素ごとにハール変換を行う。
At this time, the compression / decompression I / F unit 105 does not perform Haar conversion on the R and B image data out of the RGB image data from the Bayer array image sensor unit 102, and applies the G image data to the G image data. Thus, Haar conversion is performed for every two adjacent pixels in the diagonal direction as two adjacent upper and lower line units.
Specifically, as shown in FIG. 27B, the G pixel is subjected to Haar transformation for every two diagonal pixels adjacent to each other in the upper and lower two lines.

以上により、
低域フィルタ(和)を通した2048×1080サイズのサブバンドG画像、
高域フィルタ(差)を通した2048×1080サイズのサブバンドG画像、
に変換する。
以上で、既に2048×1080サイズのサブバンド画像となることも分かる。
これは、R画像とB画像に関しては、間引きであるが、2048×1080サイズのサブバンド画像が、RGB画像の全てで揃ったことを意味する。このため、2048×1080のRGBフル画像が得られたことになり、簡易的ないわゆる色分離が行われたことになる。
これにより、圧縮伸張I/F部105からの出力であるサブバンド画像は、4Kフル画素方式も、4K通常ベイヤ配列でも、同じサイズとなるので、圧縮伸張処理部106以降の処理を、共通の処理とすることができる。これについては、ウェーブレット変換の場合と同じである。
With the above,
2048x1080 size sub-band G image through low-pass filter (sum),
2048 × 1080 size subband G image through high-pass filter (difference),
Convert to
From the above, it can be seen that the image is already a 2048 × 1080 size subband image.
This means that the R-band and B-images are thinned out, but the 2048 × 1080-size subband images are aligned in all of the RGB images. For this reason, an RGB full image of 2048 × 1080 is obtained, and simple so-called color separation is performed.
As a result, the subband image that is output from the compression / expansion I / F unit 105 has the same size regardless of whether it is a 4K full pixel system or a 4K normal Bayer array. It can be a process. This is the same as in the wavelet transform.

図27Cと図27Dでは、G画像は斜め方向のハール変換を行ったという説明のために、
2048×1080サイズのR画像を、サブバンドR画像(LL)、
低域フィルタ(和)を通した2048×1080サイズのサブバンドG画像を、サブバンドG画像(LL)、
高域フィルタ(差)を通した2048×1080サイズのサブバンドG画像を、サブバンドG画像(HH)、
2048×1080サイズのB画像を、サブバンドB画像(LL)、
として記載している。
また、ここで図示したG画素の斜め方向は一例であり、Gの起点画素位置が異なれば、逆斜め方向になることは明らかである。
In FIG. 27C and FIG. 27D, the G image has been subjected to a Haar transformation in an oblique direction.
2048 × 1080 size R image, subband R image (LL),
A 2048 × 1080 size subband G image that has been passed through a low-pass filter (sum) is converted into a subband G image (LL),
A 2048 × 1080 size subband G image that has passed through a high-pass filter (difference) is converted into a subband G image (HH),
2048 × 1080 size B image, subband B image (LL),
It is described as.
In addition, the oblique direction of the G pixel shown here is an example, and it is clear that if the starting pixel position of G is different, the reverse oblique direction is obtained.

以上説明した第2の実施の形態によれば、圧縮伸張I/F部105は、ウェーブレット変換だけでなく、よりハードウェアが簡易であるハール変換でも実現できる。このため、上述した第1の実施の形態と同様に、以降の処理は並列処理が可能となる。また、色分離を簡易に行うことが可能であるため、装置の製造コストを低廉化することができる。
なお、ウェーブレット変換もJPEG2000の5×3可逆ウェーブレット変換係数を参照して説明したが、9×7非可逆変換や、その他の変換係数でも、実現できることは明らかであり、5×3可逆ウェーブレット変換や、ハール変換に限定するものではない。
According to the second embodiment described above, the compression / decompression I / F unit 105 can be realized not only by the wavelet transform but also by Haar transform with simpler hardware. For this reason, as in the first embodiment described above, the subsequent processing can be performed in parallel. In addition, since color separation can be easily performed, the manufacturing cost of the apparatus can be reduced.
Although the wavelet transform has been described with reference to the JPEG2000 5 × 3 reversible wavelet transform coefficient, it is clear that the wavelet transform can be realized by a 9 × 7 irreversible transform or other transform coefficients. It is not limited to Haar transformation.

<3.変形例>
なお、上述した圧縮伸張I/F部105の処理や圧縮伸張処理部106の処理は、ハードウェアにより実行することができるが、ソフトウェアにより実行させることもできる。一連の処理をソフトウェアにより実行させる場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムが専用のハードウェアに組み込まれているコンピュータ、または、各種の機能を実行するためのプログラムをインストールしたコンピュータにより、実行可能である。例えば汎用のパーソナルコンピュータなどに所望のソフトウェアを構成するプログラムをインストールして実行させればよい。
<3. Modification>
The processing of the compression / decompression I / F unit 105 and the processing of the compression / decompression processing unit 106 described above can be executed by hardware, but can also be executed by software. When a series of processing is executed by software, it can be executed by a computer in which a program constituting the software is incorporated in dedicated hardware or a computer in which programs for executing various functions are installed. is there. For example, what is necessary is just to install and run the program which comprises desired software in a general purpose personal computer.

また、上述した実施の形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記録媒体を、システムあるいは装置に供給してもよい。また、そのシステムあるいは装置のコンピュータ(またはCPU等の制御装置)が記録媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行することによっても、機能が実現されることは言うまでもない。   Further, a recording medium on which a program code of software that realizes the functions of the above-described embodiments may be supplied to the system or apparatus. It goes without saying that the function is also realized by a computer (or a control device such as a CPU) of the system or apparatus reading and executing the program code stored in the recording medium.

この場合のプログラムコードを供給するための記録媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、CD−ROM、CD−R、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ROMなどを用いることができる。   As a recording medium for supplying the program code in this case, for example, a flexible disk, a hard disk, an optical disk, a magneto-optical disk, a CD-ROM, a CD-R, a magnetic tape, a nonvolatile memory card, a ROM, or the like is used. Can do.

また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、上述した実施の形態の機能が実現される。加えて、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているOSなどが実際の処理の一部又は全部を行う。その処理によって上述した実施の形態の機能が実現される場合も含まれる。   Further, the functions of the above-described embodiment are realized by executing the program code read by the computer. In addition, based on the instruction of the program code, the OS running on the computer performs part or all of the actual processing. The case where the functions of the above-described embodiment are realized by the processing is also included.

また、以上の実施の形態では撮像装置に本発明を適用しているが、本発明は、撮像装置以外の装置において、倍密度のベイヤ配列や斜め配列3板方式やベイヤ配列の撮像素子から得られるRAWデータを圧縮符号化するためにも適用することができる。
また、本発明は、倍密度のベイヤ配列、斜め配列3板方式、ベイヤ配列以外の画素配列であって、3原色のうちの少なくとも1つの色について水平方向または垂直方向に画素位置が交互にずれている画素配列の撮像素子から得られるRAWデータを圧縮符号化するためにも同様にして適用することができる。
In the above embodiments, the present invention is applied to an image pickup apparatus. However, the present invention is obtained from a double-density Bayer array, an oblique array three-plate method, or a Bayer array image sensor in an apparatus other than the image pickup apparatus. The present invention can also be applied to compression-coding the RAW data to be generated.
In addition, the present invention is a pixel array other than a double-density Bayer array, a diagonal array three-plate system, and a Bayer array, and the pixel positions are shifted alternately in the horizontal direction or the vertical direction for at least one of the three primary colors. The present invention can be similarly applied to compression-coding RAW data obtained from an image sensor having a pixel arrangement.

また、本発明は上述した実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の要旨を逸脱しない限りその他種々の応用例、変形例を取り得ることは勿論である。   Further, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and it is needless to say that other various application examples and modifications can be taken without departing from the gist of the present invention described in the claims.

10…撮像装置,32…ウェーブレット変換部,33…量子化部,35…エントロピー符号化部,36…制御部,37…符号量計測部,38…エントロピー復号化部,39…逆量子化部,40…ウェーブレット逆変換部,101…レンズブロック,102…撮像素子部,103…カメラ信号処理部,104…モニターアウト部,105…圧縮伸張I/F部,106…圧縮伸張処理部,107…記録メディアインターフェース部,108…記録メディア部,109…ビューファインダ信号処理部,110…ビューファインダ部,111…システムコントロール部,112…操作部,D102…記録RAWデータ,D105−LL…サブバンド画像,D105−HL…サブバンド画像,D105−LH…サブバンド画像,D105−HH…サブバンド画像   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Imaging device, 32 ... Wavelet transformation part, 33 ... Quantization part, 35 ... Entropy encoding part, 36 ... Control part, 37 ... Code amount measurement part, 38 ... Entropy decoding part, 39 ... Dequantization part, DESCRIPTION OF SYMBOLS 40 ... Wavelet inverse transformation part, 101 ... Lens block, 102 ... Imaging device part, 103 ... Camera signal processing part, 104 ... Monitor out part, 105 ... Compression / decompression I / F part, 106 ... Compression / decompression processing part, 107 ... Recording Media interface unit 108 ... Recording media unit 109 ... Viewfinder signal processing unit 110 ... Viewfinder unit 111 ... System control unit 112 ... Operation unit D102 ... Recording RAW data D105-LL ... Subband image D105 -HL ... subband image, D105-LH ... subband image, D105-HH ... subband image De image

Claims (6)

3原色のうちの少なくとも1つの色について水平方向または垂直方向に画素位置が交互にずれている画素配列の撮像素子から出力される画像データのうち、前記画素位置が交互にずれている色の画像データに対して、隣り合う上下2ラインの画素をジグザグに走査した場合は水平方向のサブバンド変換のみを行い残りの色の画像データに対してサブバンド変換を行わず、または隣り合う左右2列の画素をジグザグに走査した場合は垂直方向のサブバンド変換のみを行い残りの色の画像データに対してサブバンド変換を行わないサブバンド分割を行うサブバンド分割部と、を備えた
画像処理装置。
Of the image data output from the image sensor having a pixel array in which the pixel positions are alternately shifted in the horizontal direction or the vertical direction for at least one of the three primary colors, an image having a color in which the pixel positions are alternately shifted. When the adjacent upper and lower two lines of pixels are scanned in a zigzag manner for the data, only the horizontal subband conversion is performed, and the subband conversion is not performed for the remaining color image data, or two adjacent left and right columns An image processing apparatus comprising: a subband dividing unit that performs only subband conversion in the vertical direction when the pixels are scanned in a zigzag manner and performs subband division without performing subband conversion on the remaining color image data .
前記サブバンド分割部は、前記画素位置が交互にずれている色の画像データに対して、隣り合う上下2ラインを単位として斜め方向に隣り合う2画素ごとにハール変換を行う
請求項1に記載の画像処理装置。
The subband division unit performs Haar transform for each pixel adjacent in an oblique direction with two adjacent upper and lower lines as a unit with respect to image data of a color in which the pixel positions are alternately shifted. Image processing apparatus.
画像処理装置を構成するサブバンド分割部が、3原色のうちの少なくとも1つの色について水平方向または垂直方向に画素位置が交互にずれている画素配列の撮像素子から出力される画像データのうち、前記画素位置が交互にずれている色の画像データに対して、隣り合う上下2ラインの画素をジグザグに走査した場合は水平方向のサブバンド変換のみを行い残りの色の画像データに対してサブバンド変換を行わず、または隣り合う左右2列の画素をジグザグに走査した場合は垂直方向のサブバンド変換のみを行い残りの色の画像データに対してサブバンド変換を行わないステップを有する
画像処理方法。
Of the image data output from the image sensor having a pixel arrangement in which the pixel positions are alternately shifted in the horizontal direction or the vertical direction for at least one of the three primary colors, the subband dividing unit constituting the image processing device, When image data of the color where the pixel positions are alternately shifted is scanned zigzag on the adjacent upper and lower two lines of pixels, only the horizontal subband conversion is performed and the image data of the remaining color is sub Image processing having a step of performing only subband conversion in the vertical direction and performing no subband conversion on the image data of the remaining colors when band conversion is not performed, or when two adjacent pixels on the left and right are scanned in a zigzag manner Method.
3原色のうちの少なくとも1つの色について水平方向または垂直方向に画素位置が交互にずれている画素配列の撮像素子から出力される画像データのうち、前記画素位置が交互にずれている色の画像データに対して、隣り合う上下2ラインの画素をジグザグに走査した場合は水平方向のサブバンド変換のみを行い残りの色の画像データに対してサブバンド変換を行わず、または隣り合う左右2列の画素をジグザグに走査した場合は垂直方向のサブバンド変換のみを行い残りの色の画像データに対してサブバンド変換を行わないサブバンド分割部と、
前記サブバンド分割部から出力された画像データを圧縮符号化する処理を、前記サブバンド分割部によって分割される帯域ごと及び前記3原色の色ごとに並列して行う圧縮符号化部と、を備えた
画像処理装置。
Of the image data output from the image sensor having a pixel array in which the pixel positions are alternately shifted in the horizontal direction or the vertical direction for at least one of the three primary colors, an image having a color in which the pixel positions are alternately shifted. When the adjacent upper and lower two lines of pixels are scanned in a zigzag manner for the data, only the horizontal subband conversion is performed, and the subband conversion is not performed for the remaining color image data, or two adjacent left and right columns A sub-band splitting unit that performs only vertical sub-band conversion and does not perform sub-band conversion on the remaining color image data,
A compression encoding unit that performs processing for compressing and encoding image data output from the subband splitting unit in parallel for each of the bands divided by the subband splitting unit and for each of the three primary colors. Image processing device.
画像処理装置を構成するサブバンド分割部が、3原色のうちの少なくとも1つの色について水平方向または垂直方向に画素位置が交互にずれている画素配列の撮像素子から出力される画像データのうち、前記画素位置が交互にずれている色の画像データに対して、隣り合う上下2ラインの画素をジグザグに走査した場合は水平方向のサブバンド変換のみを行い残りの色の画像データに対してサブバンド変換を行わず、または隣り合う左右2列の画素をジグザグに走査した場合は垂直方向のサブバンド変換のみを行い残りの色の画像データに対してサブバンド変換を行わないサブバンド分割を行うステップと、
前記サブバンド分割部が、サブバンド分割を行った画像データを圧縮符号化する処理を、分割する帯域ごと及び前記3原色の色ごとに並列して行うステップと、を有する
画像処理方法。
Of the image data output from the image sensor having a pixel arrangement in which the pixel positions are alternately shifted in the horizontal direction or the vertical direction for at least one of the three primary colors, the subband dividing unit constituting the image processing device, When image data of the color where the pixel positions are alternately shifted is scanned zigzag on the adjacent upper and lower two lines of pixels, only the horizontal subband conversion is performed and the image data of the remaining color is sub When band conversion is not performed or when two adjacent pixels on the left and right are scanned in a zigzag manner, only subband conversion in the vertical direction is performed, and subband division is performed for the remaining color image data without performing subband conversion. Steps,
An image processing method comprising: a step in which the subband dividing unit performs a process of compressing and encoding image data subjected to subband division in parallel for each band to be divided and for each of the three primary colors.
3原色のうちの少なくとも1つの色について水平方向または垂直方向に画素位置が交互にずれている画素配列の撮像素子と、
前記撮像素子から出力される画像データのうち、前記画素位置が交互にずれている色の画像データに対して、隣り合う上下2ラインの画素をジグザグに走査した場合は水平方向のサブバンド変換のみを行い残りの色の画像データに対してサブバンド変換を行わず、または隣り合う左右2列の画素をジグザグに走査した場合は垂直方向のサブバンド変換のみを行うサブバンド分割を行い残りの色の画像データに対してサブバンド変換を行わないサブバンド分割部と、
前記サブバンド分割部から出力された画像データを圧縮符号化する処理を、前記サブバンド分割部によって分割される帯域ごと及び前記3原色の色ごとに並列して行う圧縮符号化部と、
前記圧縮符号化部によって圧縮符号化された画像データを記録する記録部と、を備えた
撮像装置。
An image sensor having a pixel array in which pixel positions are alternately shifted in the horizontal direction or the vertical direction for at least one of the three primary colors;
Of the image data output from the image sensor, only horizontal sub-band conversion is performed when the adjacent upper and lower two lines of pixels are scanned in a zigzag manner for the color image data in which the pixel positions are alternately shifted. If the image data of the remaining color is not subjected to subband conversion, or if two adjacent pixels on the left and right are scanned in a zigzag manner, subband division is performed to perform only the subband conversion in the vertical direction. A subband dividing unit that does not perform subband conversion on the image data of
A compression encoding unit that performs the process of compressing and encoding the image data output from the subband splitting unit in parallel for each band divided by the subband splitting unit and for each of the three primary colors;
An image pickup apparatus comprising: a recording unit that records image data compressed and encoded by the compression encoding unit.
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