JP6792370B2 - Image processing equipment, its control method, and computer programs - Google Patents
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本発明は、ベイヤー配列の画像データの符号化技術に関するものである。 The present invention relates to a technique for encoding image data of a Bayer array.
一般に、デジタルカメラに代表される撮像装置は、ベイヤー配列の撮像素子を搭載している。ベイヤー配列は、赤(R)、緑(G)、青(B)の画素がモザイク状に配列された構造である。そして、ベイヤー配列中の2×2画素は、1つ赤(R)、2つの緑(G0、G1)および1つの青(B)の画素で構成される。従って、このような撮像素子で撮像して得られた直後の画像データの画素の配列もベイヤー配列となっている。 In general, an image pickup device represented by a digital camera is equipped with a Bayer array image pickup element. The Bayer array has a structure in which red (R), green (G), and blue (B) pixels are arranged in a mosaic pattern. The 2 × 2 pixels in the Bayer array are composed of one red (R), two green (G0, G1) and one blue (B) pixels. Therefore, the array of pixels of the image data immediately after being imaged by such an image sensor is also a Bayer array.
ベイヤー配列の画像データの各画素は、上記の通り1色成分の情報しか持たない。そのため、一般に、デモザイクと呼ばれる補間処理がベイヤー配列の画像データに対して適用され、1画素がR(赤)、G(緑)およびB(青)の複数成分を持つ画像データが生成される。そして、記録や転送効率の観点から、デモザイク処理で得られた画像データは、符号化され、そのデータ量が圧縮される。圧縮符号化の代表であるJPEG(Joint Photographic Experts Group)は、RGB色空間の画像データをYUV色空間の画像データに変換してから圧縮符号化する。しかし、1成分当たりのビット数が同じであるなら、デモザイク後の画像データは、デモザイク前のベイヤー配列の画像データの3倍のデータ量となる。つまり、JPEGは、ベイヤー配列の画像データの3倍のデータ量の画像データを符号化対象としていると言える。 As described above, each pixel of the image data of the Bayer array has only information on one color component. Therefore, in general, an interpolation process called demosaic is applied to the image data of the Bayer array, and image data in which one pixel has a plurality of components of R (red), G (green), and B (blue) is generated. Then, from the viewpoint of recording and transfer efficiency, the image data obtained by the demosaic processing is encoded and the amount of the data is compressed. JPEG (Joint Photographic Experts Group), which is a representative of compression coding, converts image data in RGB color space into image data in YUV color space and then compresses and encodes it. However, if the number of bits per component is the same, the amount of image data after demosaic is three times the amount of image data of the Bayer array before demosaic. That is, it can be said that JPEG targets image data having a data amount three times as much as the image data of the Bayer array.
これに対し、デモザイク処理を行わず、ベイヤー配列の画像データを成分毎(R、G0、B、G1)に分類し、各成分の画像データを独立して符号化する技術が知られている(たとえば、特許文献1)。 On the other hand, there is known a technique of classifying the image data of the Bayer array into each component (R, G0, B, G1) without performing demosaic processing and encoding the image data of each component independently ( For example, Patent Document 1).
ベイヤー配列の画像データに含まれる総画素数の半分はG成分の画素である。それ故、このG成分の画素を如何に効率的に符号化するかが重要である。特許文献1の手法では、元々画素位置が近く、同色で相関が高いG0成分とG1成分を別コンポーネントに分類してしまう。それ故、符号化処理におけるウェーブレット変換はベイヤー配列の画像データがサブサンプリングした状態で行われるため、高周波成分と低周波成分との切り分け時に折り返し雑音(Folding noise)が印加され、圧縮率の低下につながる。
Half of the total number of pixels included in the image data of the Bayer array is the pixels of the G component. Therefore, it is important how to efficiently encode the pixels of the G component. In the method of
一方で、ベイヤー配列の画像データを色空間変換を行って、1つの輝度成分(Y)、3つの色差成分(Dg、Co、Cg)を生成し、それぞれの成分の画像データを符号化する技術が知られている(特許文献2)。これは、人間の眼が輝度成分に対する感度が高いという視感度特性を利用したもので、色成分毎の冗長データの削減を狙った圧縮効率向上方法の一つである。この方式のDg成分は、G1−G0(微分によるハイパスフィルタ)で表され、G成分に対する高周波成分を算出している。しかし、この特許文献2では、G成分に対する低周波成分は算出していないので、圧縮効率の点で改善の余地がある。
On the other hand, a technique of performing color space conversion on the image data of the Bayer array to generate one luminance component (Y) and three color difference components (Dg, Co, Cg) and encoding the image data of each component. Is known (Patent Document 2). This utilizes the luminosity factor characteristic that the human eye has high sensitivity to the luminance component, and is one of the compression efficiency improvement methods aiming at reducing redundant data for each color component. The Dg component of this method is represented by G1-G0 (high-pass filter by differentiation), and the high frequency component with respect to the G component is calculated. However, in
本発明は、ベイヤー配列の画像データを、更に効率良く圧縮符号化する技術を提供しようとするものである。 The present invention is intended to provide a technique for more efficiently compressing and encoding image data of a Bayer array.
この課題を解決するため、例えば本発明の画像符号化装置は以下の構成を備える。すなわち、
ベイヤー配列の画像データを符号化する画像符号化装置であって、
ベイヤー配列の画像データのG0成分データ及びG1成分データから、G成分の低周波成分で構成されるGL成分データ、及び、G成分の高周波成分で構成されるGH成分データを生成する生成手段と、
ベイヤー配列の画像データのR成分データ、B成分データ、及び、前記GL成分データから、輝度成分で構成される輝度成分データ、第1の色差成分で構成される第1の色差成分データ、第2の色差成分で構成される第2の色差成分データを生成する輝度色差変換手段と、
前記輝度成分データ、前記第1の色差成分データ、前記第2の色差成分データ、及び、前記GH成分データを、成分ごとに符号化する符号化手段と
を有し、
前記符号化手段は、前記輝度成分データの符号量が、前記第1の色差成分データの符号量および前記第2の色差成分データの符号量よりも大きくなり、前記GH成分データの符号量が、前記第1の色差成分データの符号量および前記第2の色差成分データの符号量よりも小さくなるように、各成分データを符号化することを特徴とする。
In order to solve this problem, for example, the image coding apparatus of the present invention has the following configuration. That is,
An image coding device that encodes image data in a Bayer array.
A generation means for generating GL component data composed of low frequency components of G component and GH component data composed of high frequency components of G component from G0 component data and G1 component data of image data of Bayer array.
From the R component data, B component data, and the GL component data of the image data of the Bayer array, the luminance component data composed of the luminance component, the first luminance component data composed of the first luminance component, and the second Luminance color difference conversion means for generating the second color difference component data composed of the color difference components of
The luminance component data, the first color difference component data, the second color difference component data, and the GH component data, have a coding means for coding each component,
In the coding means, the code amount of the brightness component data is larger than the code amount of the first color difference component data and the code amount of the second color difference component data, and the code amount of the GH component data is increased. It is characterized in that each component data is encoded so as to be smaller than the code amount of the first color difference component data and the code amount of the second color difference component data .
本発明によれば、ベイヤー配列の画像データを、これまでよりも更に効率良く圧縮符号化することが可能となる。 According to the present invention, the image data of the Bayer array can be compressed and encoded more efficiently than before.
以下、添付図面に従って本発明に係る実施形態を詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[第1の実施形態]
第1の実施形態では、デジタルカメラに代表される撮像装置に適用した例である。図1は、撮像装置100における画像符号化に係る主要部のブロック構成図である。撮像装置100は、撮像部101、プレーン形成部102、メモリI/F部103、メモリ104、プレーン変換部105、色変換部106、周波数変換部107、制御部108、量子化部109、エントロピー符号化部110及び出力部111を有する。なお、記憶媒体112は、例えば脱着可能なメモリカードである。また、本装置は、ユーザインターフェースとして機能する操作部115を有する。
[First Embodiment]
The first embodiment is an example applied to an imaging device typified by a digital camera. FIG. 1 is a block configuration diagram of a main part related to image coding in the
撮像部101は、光を電気信号に変換するセンサが2次元に配列された構造を有する。そして、各センサの前面には赤(R)、緑(G)、青(B)のいずれかのカラーフィルターが配置されている。このカラーフィルターの並びはベイヤー配列である。撮像部101は、各センサで得られた各色成の電気信号をデジタルの画像データとしてプレーン形成部202に供給する。カラーフィルタはベイヤー配列となっているので、プレーン形成部202に供給される画像データの各画素もベイヤー配列である。本第1の実施形態における符号化対象の画像データは、デモザイク処理を行う前段階のベイヤー配列の画像データであるので、以降、このベイヤー配列の画像データをRAW画像データと言う。
The
プレーン形成部102は、撮像部101からのRAW画像データを受信する。また、プレーン形成部102は、RAW画像データから、R成分データで構成されるRプレーン、G0成分データで構成されるG0プレーン、G1成分データで構成されるG1プレーン、B成分データで構成されるBプレーンを形成(分離)する。図2は、RAW画像データと、R,G0,G1,Bプレーンとの関係を示している。RAW画像データの水平方向の画素数をW,垂直方向の画素数をHとしたとき、R,G0,G1,Bプレーンの各々の水平方向の画素数はW/2、垂直方向の画素数はH/2となる。プレーン形成部102は、形成したRプレーン、G0プレーン、G1プレーン、Bプレーンを、メモリI/F部103を介してメモリ104に一時的に格納する。
The
メモリI/F部103は、各処理部からメモリ104に対するアクセス要求を調停し、メモリ104に対する読出し/書き込み制御を行う。
The memory I /
メモリ104は、各処理部から出力される各種データを一時的に記憶保持するために設けられるものであり、RAMで構成される。
The
プレーン変換部105は、メモリI/F部103を介して、メモリ104からG0プレーン、G1プレーンを読み出す。そして、プレーン変換部105は、これら2つのプレーンの相関を利用した所定の画素演算を行い、G成分の高周波成分(以降GHと呼ぶ)データと低周波成分(以降GLと呼ぶ)データを生成する。そして、プレーン変換部105は、生成したGLデータで構成されるGLプレーン、GHデータで構成されるGHプレーンを、メモリI/F部103を介してメモリ104に書き込む。このプレーン変換部105で行う画素演算の詳細は後述する。
The
色変換部106は、メモリ104に格納されるGLプレーン、Rプレーン、BプレーンをメモリI/F部103を介して読み出し、該3プレーンに対して輝度色差変換を行う。そして、色変換部106は、輝度色差変換で得られた各プレーンをメモリI/F部103を介してメモリ104に再び書き込む。この時、生成される各プレーンは、輝度Yを示すYプレーン、色差U,Vを示すUプレーン及びVプレーンである。
The
周波数変換部107は、メモリI/F部103を介してメモリ104から読み出したYプレーン、Uプレーン、Vプレーン、及び、GHプレーンに対して、ウェーブレット変換を実行する。そして、周波数変換部107は、このウェーブレット変換で得られた複数種類のサブバンドの変換係数データを量子化部109に送る。ここで、ウェーブレット変換とは、周波数解析手法の一つで、画像データの周波数成分を低域(ローパスフィルタ処理を実施)と高域(ハイパスフィルタ処理を実施)に切り分ける処理を指す。入力画像データに対して、2次元ウェーブレット変換を1回実施した(分解レベル1)際のサブバンド形成結果を図4に示す。図4で示す「L」は低周波成分を意味し、「H」は高周波成分を意味する。例えば、HHサブバンドは、垂直方向と水平方向についてハイパスフィルタ処理を施して得られた変換係数データの集合である。また、ウェーブレット変換は再帰的に何度も実行しても良い。2回目以降のウェーブレット変換(分解レベル2以降)を行う対象は、直前に実行したウェーブレット変換(ここでは分解レベル1のウェーブレット変換)のLLサブバンドとなる。
The
制御部108は、本装置全体の制御を司るものである。そして、制御部108は、操作部115を介してユーザからの指示を受け付ける。この指示には、記録指示、記録品位、RAW画像データの総目標符号量等が含まれる。制御部108は、操作部115を介してのユーザからの指示入力があると、その指示された情報を制御部108内の不図示のメモリに格納する。そして、制御部108は、そのメモリに格納された情報に基づき、総目標符号量のうち、Yプレーン、Uプレーン、Vプレーン、及び、GHプレーンの割り当てるプレーン目標符号量を量子化部109に設定する。
The
量子化部109は、ウェーブレット変換部108から供給される変換係数データに対して、量子化を実行し、量子化後の変換係数データをエントロピー符号化部110に送る。なお量子化を行う際に用いる量子化パラメータ(量子化ステップ)は、制御部108によって設定されたプレーン目標符号量を基に決定する。
The
エントロピー符号化部110は、量子化後の変換係数をエントロピー符号化して、符号化データを生成する。そして、エントロピー符号化部110は、生成された符号化データを出力部111に供給する。
The
出力部111は、エントロピー符号化部110から供給されてきたYプレーン、Uプレーン、Vプレーン、及び、GHプレーンの各符号化データを、予め設定されたフォーマットに従い連結する。そして、出力部111は、復号に必要な情報を含むファイルヘッダを生成し、そのファイルヘッダと符号化データとを1つのファイルとして、記憶媒体112に書き込む。この記憶媒体111は、例えばSDカード等の、着脱自在な不揮発性メモリである。
The
次に、第1の実施形態におけるRAW画像データ(1フレーム)に対する符号化処理を、図3のフローチャートに従って説明する。なお、第1の実施形態では1フレーム単位での処理を例に示すが、1フレームを複数のタイルに分割し、各タイルに対して後述の符号化処理を実行してもよい。 Next, the coding process for the RAW image data (1 frame) in the first embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. In the first embodiment, the processing in units of one frame is shown as an example, but one frame may be divided into a plurality of tiles, and the coding processing described later may be executed for each tile.
ステップS301にて、プレーン形成部102は、撮像部101が出力したベイヤー配列のRAW画像データを入力し、Rプレーン、G0プレーン、G1プレーン、Bプレーンを形成する。そして、プレーン形成部102は、形成したRプレーン、G0プレーン、G1プレーン、Bプレーンを、メモリI/F部103を介してメモリ104に書き込む。
In step S301, the
ステップS302では、プレーン変換部105は、メモリI/F部103を介してメモリ104から、G0プレーン、G1プレーンを読み出し、GL成分データで構成されるGLプレーンを生成する。
In step S302, the
このGL成分データの生成方法を図5を用いて説明する。プレーン変換部105は、入力したG0プレーン、G1プレーンの同じ座標位置の画素データを加算平均し、その加算平均した値をGL成分データとして生成する。つまり、GLプレーンは、G0プレーンとG1プレーンの加算平均の集合である。加算平均処理は当該画素間の移動平均(積分)処理であって、ローパスフィルタ処理と同意である。そして、加算平均値は、G成分に対する低周波成分データに相当する。プレーン変換部105は、生成したGLプレーンをメモリI/F部103を介してメモリ104に書き込む。
The method of generating the GL component data will be described with reference to FIG. The
ステップS303にて、プレーン変換部105は、メモリI/F部103を介してメモリ104から、G0プレーン、G1プレーンを読み出し、GH成分データで構成されるGHプレーンを生成する。具体的には、図5に示すように、プレーン変換部105は、入力したG0プレーン、G1プレーンの同じ座標位置の画素データの差分平均を演算し、その差分平均値をGH成分データとして生成する。つまり、GHプレーンは、G0プレーンとG1プレーンの差分平均値の集合である。差分平均処理は2つのG0、G1プレーン間の移動差分(微分)演算であって、ハイパスフィルタ処理と同意である。そして差分平均値は、G成分に対する高周波成分データに相当する。そして、プレーン変換部105は、生成したGHプレーンをメモリI/F部103を介してメモリ104に書き込む。
In step S303, the
ステップS304にて、色変換部106は、GLプレーンとRプレーンとBプレーンをメモリI/F部103を介してメモリ104から読み出し、輝度色差変換を行い、1枚の輝度プレーン、2枚の色差プレーンを生成する。具体的には、色変換部106は式(1)に従って輝度色差変換を行い、輝度成分データで構成されるYプレーン、色差Uの色差成分データで構成されるUプレーン、及び、色差Vの色差成分データで構成されるVプレーンを生成する。なお、第1の実施形態の輝度色差変換では、整数型可逆コンポーネント変換式を例に説明するが、他の同様の変換式でも適用可能である。
In step S304, the
ステップS305にて、周波数変換部107が、Yプレーン、Uプレーン、Vプレーン、並びに、GHプレーンを、メモリI/F部103を介してメモリ104から読み出す。そして、周波数変換部107は、読み出した各プレーンに対してウェーブレット変換を実行してサブバンドを形成する。なお、第1の実施形態の周波数変換は、JPEG等の符号化技術で用いられる離散コサイン変換で代用してもよく、ウェーブレット変換に限定されるものではない。
In step S305, the
ステップS306にて、制御部108は、自身のメモリに記憶された情報を参照して、各プレーンのプレーン目標符号量の比率を決定する。制御部108は、人間の視感度特性を考慮し、Yプレーンのプレーン目標符号量が他のプレーンの目標符号量よりも大きくなるように、各プレーン目標符号量の比率を決定する。なお、Yプレーンを除く、Uプレーン、Vプレーン、GHプレーンのプレーン目標符号量の比率に関しては、各プレーン目標符号量比率が均等になるように割り振ってもよいし、それぞれ変えてもよい。
In step S306, the
また、制御部108は、プレーンごとに、周波数変換部107によってウェーブレット変換を実行して生成した各サブバンドのサブバンド目標符号量も決定する。一般的に、ウェーブレット変換で得られたサブバンドのうち、低域のサブバンドに画像のエネルギーがより多く集中する。従って、同一分解レベル内での各サブバンド目標符号量の比率は、低域サブバンドのサブバンド目標符号量の比率を多く設定することが画質劣化を抑えるために必要である。一方で、GHプレーンはG成分に対する高周波成分を多く含んでいる。このため、GHプレーンについては、低域サブバンドのサブバンド目標符号量比率のみを優遇した目標符号量設定方法だけでは、画像のエッジ等の劣化が大きくなる可能性が高い。そのため、GHプレーンのHHサブバンドのサブバンド目標符号量の比率は、他のプレーンで設定するHHサブバンドのサブバンド目標符号量の比率よりも多く設定する。このように設定することで、高周波成分の情報を残し画像のエッジ等の劣化を抑えることができる。
The
ここで、各プレーン、各サブバンドのサブバンド目標符号量比率の設定例を図6に示す。図示の場合、各プレーンのプレーン目標符号量の比率は、Y:U:V:GH=40:15:15:30(パーセント)である。また、GHプレーン内での各サブバンドのサブバンド目標符号量比率は、LL:HL:LH:HH=40:20:20:20である。そして、GHプレーン以外の各サブバンドのサブバンド目標符号量比率を、LL:HL:LH:HH=45:22:22:11である。制御部108は、RAWデータ全体の総目標符号量が100%となるようにプレーン毎のプレーン目標符号量の配分比率を決定する。そして、制御部108は、1つのプレーンのプレーン目標符号量が100%となるようにサブバンド目標符号量を決定する。
Here, FIG. 6 shows an example of setting the subband target code amount ratio of each plane and each subband. In the figure, the ratio of the plane target code amount of each plane is Y: U: V: GH = 40: 15: 15: 30 (percentage). The subband target code amount ratio of each subband in the GH plane is LL: HL: LH: HH = 40: 20: 20: 20. Then, the sub-band target code amount ratio of each sub-band other than the GH plane is LL: HL: LH: HH = 45: 22: 22: 11. The
なお、図6に示すサブバンド形成結果は説明を簡単にするため、ウェーブレット変換によるサブバンド分割回数を1回としている。そして、制御部108は、RAWデータ全体の総目標符号量をT、図6の条件でプレーン目標符号量比率を設定した際の、各サブバンド目標符号量を以下のように求める。
[Yプレーン]
LLサブバンドのサブバンド目標符号量=T×(40/100)×(45/100)
HLサブバンドのサブバンド目標符号量=T×(40/100)×(22/100)
LHサブバンドのサブバンド目標符号量=T×(40/100)×(22/100)
HHサブバンドのサブバンド目標符号量=T×(40/100)×(11/100)
[Uプレーン]
LLサブバンドのサブバンド目標符号量=T×(15/100)×(45/100)
HLサブバンドのサブバンド目標符号量=T×(15/100)×(22/100)
LHサブバンドのサブバンド目標符号量=T×(15/100)×(22/100)
HHサブバンドのサブバンド目標符号量=T×(15/100)×(11/100)
[Vプレーン]
LLサブバンドのサブバンド目標符号量=T×(15/100)×(45/100)
HLサブバンドのサブバンド目標符号量=T×(15/100)×(22/100)
LHサブバンドのサブバンド目標符号量=T×(15/100)×(22/100)
HHサブバンドのサブバンド目標符号量=T×(15/100)×(11/100)
[GHプレーン]
LLサブバンドのサブバンド目標符号量=T×(30/100)×(40/100)
HLサブバンドのサブバンド目標符号量=T×(30/100)×(20/100)
LHサブバンドのサブバンド目標符号量=T×(30/100)×(20/100)
HHサブバンドのサブバンド目標符号量=T×(30/100)×(20/100)
なお、図6には、RAWデータ全体の総目標符号量を100%としたときに、各サブバンドに割り当てられる目標符号量を、カッコ内に記載している。
In addition, in order to simplify the explanation of the subband formation result shown in FIG. 6, the number of subband divisions by the wavelet transform is set to one. Then, the
[Y plane]
Subband target code amount of LL subband = T × (40/100) × (45/100)
Subband target code amount of HL subband = T × (40/100) × (22/100)
Subband target code amount of LH subband = T × (40/100) × (22/100)
Subband target code amount of HH subband = T × (40/100) × (11/100)
[U plane]
Subband target code amount of LL subband = T × (15/100) × (45/100)
Subband target code amount of HL subband = T × (15/100) × (22/100)
Subband target code amount of LH subband = T × (15/100) × (22/100)
Subband target code amount of HH subband = T × (15/100) × (11/100)
[V plane]
Subband target code amount of LL subband = T × (15/100) × (45/100)
Subband target code amount of HL subband = T × (15/100) × (22/100)
Subband target code amount of LH subband = T × (15/100) × (22/100)
Subband target code amount of HH subband = T × (15/100) × (11/100)
[GH plane]
Subband target code amount of LL subband = T × (30/100) × (40/100)
Subband target code amount of HL subband = T × (30/100) × (20/100)
Subband target code amount of LH subband = T × (30/100) × (20/100)
Subband target code amount of HH subband = T × (30/100) × (20/100)
In FIG. 6, when the total target code amount of the entire RAW data is 100%, the target code amount assigned to each subband is shown in parentheses.
ステップS307にて、量子化部109は、周波数変換部107から供給される周波数変換後の変換係数データを、その変換係数データが属するプレーン、サブバンドの種類に応じて、量子化する。また、量子化部109が用いる量子化パラメータは、ステップS306で算出したサブバンド目標符号量に基づき決定する。
In step S307, the
ステップS308にて、エントロピー符号化部110は、量子化後の各サブバンドの変換係数データを圧縮符号化して、符号化データとして出力部111に供給する。出力部111は、各プレーンの各サブバンドの符号化データを予め設定された順番に連結する。また、出力部111は、復号に必要な情報を含む情報を含むファイルヘッダを作成する。ファイルヘッダに格納する情報には、RAW画像データの水平、垂直方向の画素数、1画素当たりのビット数、プレーンとサブバンドの種類毎の量子化パラメータ等である。そして、出力部111は、ファイルヘッダとそれに後続する符号化データで構成されるファイルを、記憶媒体112に書き込む。
In step S308, the
以上のように第1の実施形態によれば、撮像装置100は、ベイヤー配列のRAW画像データから、R,G0,G1,Bの色成分データをそれぞれ独立したプレーンを生成する。そして撮像装置100は、そのうちG0、G1プレーンの加算平均処理を行うことで、GLプレーンを生成する。また、撮像装置100は、G0、G1プレーンの減算平均処理を行うことで、GHプレーンを生成する。ここで、加算平均はローパスフィルタ演算であるため、GLプレーンの生成処理はRAWデータのG成分に対する低周波成分を抽出する処理に相当する。また、減算平均はハイパスフィルタ演算であるため、GHプレーンの生成処理はRAWデータのG成分に対する高周波成分を抽出する処理に相当する。そして、第1の実施形態の撮像装置100は、符号化効率を更に高めるため、GL,R、Bプレーンを、輝度色差であるY、U、Vプレーンに変換する。そして撮像装置100は、変換して得られたYUVの各プレーンに加え、GHプレーンそれぞれに対して周波数変換、量子化、エントロピー符号化を行う。
As described above, according to the first embodiment, the
上記のように、第1の実施形態の撮像装置100(符号化装置)は、周波数変換前にG成分に対する高周波成分と低周波成分を予め生成する。この結果、G0、G1プレーン形成時のサブサンプリングによって発生していた折り返り雑音の発生を抑制し、周波数変換効率の悪化を軽減することが可能である。そして、Rプレーン、GLプレーン、Bプレーンを用いて、YUVへの輝度色差変換が行われる。そして、視感度特性に応じた目標符号量の重み付けを行うため、Yプレーンの目標符号量を他のプレーンの目標符号量よりも多く割り当てる。これにより、画質劣化を抑えつつ、符号化処理の圧縮効率を高めることができる。 As described above, the image pickup apparatus 100 (encoding apparatus) of the first embodiment generates a high frequency component and a low frequency component with respect to the G component in advance before frequency conversion. As a result, it is possible to suppress the generation of folding noise generated by subsampling during the formation of the G0 and G1 planes, and to reduce the deterioration of the frequency conversion efficiency. Then, the luminance color difference conversion to YUV is performed using the R plane, the GL plane, and the B plane. Then, in order to weight the target code amount according to the luminosity factor characteristic, the target code amount of the Y plane is assigned more than the target code amount of the other planes. As a result, the compression efficiency of the coding process can be improved while suppressing the deterioration of the image quality.
また、上記第1の実施形態では、制御部108が、量子化部109に、プレーンの種類とサブバンドの種類に応じたサブバンド目標符号量を設定することで、符号量の調整を行うものとした。しかし、これによって本発明は限定されない。例えば、JPEG2000でも、ウェーブレット変換で得られた変換係数データを量子化する。そして、JPEG2000では、量子化で得られた変換係数データを、同じビット位置で構成されるビットプレーンを2値データと見なし、各ビットプレーンを単位にエントロピー符号化(算術符号化)を行う。今、或る着目色成分の着目サブバンドのビットiのビットプレーンの符号化データをCiと表現し、その符号量をA(Ci)と表すとする。このとき、着目色成分の着目サブバンドの符号化データの総符号量C_totalは、
C_total=ΣA(Ci) (i=0,1,2、…、MSB)
である。従って、着目色成分の着目サブバンドの目標符号量をA_Targetとするなら、次式を満たすkの最小値を求める。
C_total−ΣA(Ck)≦A_Target
そして、ビット0からビットkまでのビットプレーンの符号化データを破棄すれば良い。以下に説明する各実施形態でも、上記第1の実施形態と同様に量子化パラメータで符号量を調整するものとして説明するが、JPEG2000を採用することのメリットを生かしてビットプレーンの破棄処理によって符号量調整を行うようにしても良い。
Further, in the first embodiment, the
C_total = ΣA (Ci) (i = 0,1,2, ..., MSB)
Is. Therefore, if the target code amount of the focus subband of the focus color component is A_Target, the minimum value of k that satisfies the following equation is obtained.
C_total-ΣA (Ck) ≤ A_Target
Then, the coded data of the bit plane from bit 0 to bit k may be discarded. In each of the embodiments described below, the code amount is adjusted by the quantization parameter as in the first embodiment, but the code is specified by the bit plane discarding process by taking advantage of the merits of adopting JPEG2000. The amount may be adjusted.
[第1の実施形態の変形例1]
上記第1の実施形態は撮像装置に適用する例であった。以下では、パーソナルコンピュータなどの汎用の情報処理装置で実行するアプリケーションプログラムで実現する例を、第1の実施形態の変形例として説明する。
[
The first embodiment is an example of application to an imaging device. Hereinafter, an example realized by an application program executed by a general-purpose information processing device such as a personal computer will be described as a modified example of the first embodiment.
図10は、本変形例における情報処理装置のブロック構成図である。本装置の電源がONになると、CPU1001はROM1002に格納されたブートプログラムを実行し、HDD(ハードディスクドライブ)1004からOS(オペレーティングシステム)1005をRAM1003にロードし、OSを実行する。この結果、CPU101は、キーボード1009、マウス1010を介してユーザからの指示の受け付けと、表示制御部1011を制御して表示装置1012へのメニュー等の表示が可能となる。つまり、本装置がユーザが利用する情報処理装置として機能する。そして、ユーザがマウス1010等からアプリケーションプログラム1006の起動を指示すると、CPU1001はそのアプリケーションプログラム1006をRAM1002にロードし、実行する。この結果、本装置がRAW画像データを符号化する画像処理装置として機能する。そして、HDD1004に格納されたRAW画像データファイル1007に含まれる未符号化RAWデータを符号化し、符号化ファイル1008として生成する。
FIG. 10 is a block configuration diagram of the information processing device in this modified example. When the power of this device is turned on, the
上記において、アプリケーションプログラム1006を実行した際の、CPU1001の処理手順は、図3のフローチャートとほぼ同じである。異なる点は、図8の各ステップをCPU1001が実行する点である。また、図1におけるメモリ104や各ステップでの一時記憶に用いるメモリとして、RAM1003が利用されることになる。
In the above, the processing procedure of the
[第1の実施形態の変形例2]
上記第1の実施形態では、目標符号量比率を図6のように設定したが、目標符号量の設定を他の方法で行う場合について、変形例2として説明する。
[
In the first embodiment, the target code amount ratio is set as shown in FIG. 6, but a case where the target code amount is set by another method will be described as a
この変形例では、図11のように、分解レベル3までウェーブレット変換を行い、各サブバンドに対して目標符号量を割り当てる。なお、本変形例においては、撮像装置100の操作部115および表示部(不図示)を使用して、ユーザにより設定された圧縮率に応じて、各プレーン、各サブバンドへの目標符号量の分配の比率を変えている。圧縮率はユーザが操作部および表示部により設定するものとするが、撮像装置100の撮影モードに応じて、ユーザが圧縮率を自動的に設定するようにしてもよい。
In this modification, as shown in FIG. 11, the wavelet transform is performed up to the
図11(a)は、圧縮率として1/3圧縮が設定された場合の、各プレーン、各サブバンドの目標符号量の比率を示しており、図11(b)は、1/5圧縮が設定された場合の、各プレーン、各サブバンドの符号量の比率を示している。 FIG. 11A shows the ratio of the target code amount of each plane and each subband when 1/3 compression is set as the compression ratio, and FIG. 11B shows 1/5 compression. The ratio of the code amount of each plane and each subband when set is shown.
RAW画像全体の目標符号量を100%として、1/3圧縮の場合、Yプレーンに35%、Uプレーン、Vプレーンにそれぞれ23%、GHプレーンに19%の比率で目標符号量が割り当てられる。同様に、1/5圧縮の場合、Yプレーンに45%、Uプレーン、Vプレーンにそれぞれ19%、GHプレーンに17%の比率で目標符号量が割り当てられる。つまり、本変形例では、Yプレーンの目標符号量>Uプレーンの目標符号量=Vプレーンの目標符号量>GHプレーンの目標符号量となるように目標符号量が設定される。 Assuming that the target code amount of the entire RAW image is 100%, in the case of 1/3 compression, the target code amount is assigned at a ratio of 35% to the Y plane, 23% to the U plane and the V plane, and 19% to the GH plane. Similarly, in the case of 1/5 compression, the target code amount is assigned at a ratio of 45% to the Y plane, 19% to the U plane and V plane, and 17% to the GH plane. That is, in this modification, the target code amount is set so that the target code amount of the Y plane> the target code amount of the U plane = the target code amount of the V plane> the target code amount of the GH plane.
画像データにおいて、輝度成分は重要な成分であるため、Yプレーンには、他のプレーンよりも多くの符号量が割り当てられるようにしている。また、Yプレーン、Uプレーン、Vプレーンは、RGBの画像を形成するのに必要となる成分であるため、GHプレーンよりも多くの符号量が割り当てられるようにしている。 Since the luminance component is an important component in image data, the Y plane is assigned a larger amount of code than the other planes. Further, since the Y plane, the U plane, and the V plane are components necessary for forming an RGB image, a larger amount of code is assigned than the GH plane.
また、1/5圧縮の場合、1/3圧縮の場合よりも全体の符号量が少なくなり、各プレーンの比率を1/3圧縮と同じにすると、Yプレーンへ割り当てられる符号量が小さくなってしまう。そこで、1/5圧縮においては、1/3圧縮の場合よりも、Yプレーンの目標符号量の分配の比率を大きくすることにより、Yプレーンの符号量を確保している。 Further, in the case of 1/5 compression, the total code amount is smaller than in the case of 1/3 compression, and if the ratio of each plane is the same as 1/3 compression, the code amount assigned to the Y plane becomes smaller. It ends up. Therefore, in 1/5 compression, the code amount of the Y plane is secured by increasing the distribution ratio of the target code amount of the Y plane as compared with the case of 1/3 compression.
各プレーンに割り当てられた符号量は、さらに各サブバンドへ割り当てられる。図11では、RAW画像全体の目標符号量を100%として、各サブバンドへの目標符号量の分配の比率を示している。 The code amount assigned to each plane is further assigned to each subband. In FIG. 11, the ratio of distribution of the target code amount to each subband is shown with the target code amount of the entire RAW image as 100%.
画像データでは、高域成分よりも低域成分が重要となる。そのため、Y、U、Vプレーンでは、分解レベル2および分解レベル1において、HLサブバンド=LHサブバンド>HHサブバンドとなるように、目標符号量が設定される。それに対し、GHプレーンでは、分解レベル2および分解レベル1において、HLサブバンド=LHサブバンド≦HHサブバンドとなるように、目標符号量が設定される。これは、GHプレーンは、緑の高域成分に対応するデータであるため、Y、U、Vプレーンよりも、高域成分のデータは重要な役割を持ってくる。そのため、GHプレーンでは、HHサブバンドの目標符号量は、HLサブバンド、LHサブバンドの目標符号量以上になるようにしている。
In the image data, the low frequency component is more important than the high frequency component. Therefore, in the Y, U, and V planes, the target code amount is set so that HL subband = LH subband> HH subband at
本変形例において、1/3圧縮の場合、GHプレーンの分解レベル1および2において、HLサブバンド=LHサブバンド=HHサブバンドとし、1/5圧縮の場合、GHプレーンの分解レベル1および2において、HLサブバンド=LHサブバンド<HHサブバンドとなるように目標符号量を設定した。
In this modification, in the case of 1/3 compression, HL subband = LH subband = HH subband at the
しかし、これに限らず、HLサブバンド=LHサブバンド>HHサブバンドとなる場合であっても、GHプレーンにおいては、他のプレーンよりも高域成分に重みづけを行って目標符号量を設定するようにしてもよい。例えば、Y、U、VプレーンにおけるHLサブバンドまたはLHサブバンドに対するHHサブバンドの目標符号量の比率よりも、GHプレーンにおけるHLサブバンドまたはLHサブバンドに対するHHサブバンドの目標符号量が大きくなるようにすることにより、GHプレーンの高域成分のサブバンドに重みづけを行って目標符号量を設定することができる。 However, not limited to this, even when HL subband = LH subband> HH subband, in the GH plane, the high frequency component is weighted more than other planes to set the target code amount. You may try to do so. For example, the target code amount of the HH subband to the HL subband or the LH subband in the GH plane is larger than the ratio of the target code amount of the HH subband to the HL subband or the LH subband in the Y, U, and V planes. By doing so, it is possible to set the target code amount by weighting the subbands of the high frequency components of the GH plane.
[第2の実施形態]
第1の実施形態に係る制御部108が行う符号量制御では、Yプレーンのプレーン目標符号量を他のプレーンの目標符号量よりも多くする、静的な目標符号量設定方法について説明した。それに対し、本第2の実施形態では、プレーン形成部102が出力した各色プレーンの分散から、GHプレーンの発生符号量を推定し、GHプレーン、Rプレーン、Bプレーンのプレーン目標符号量を動的に設定する方法を説明する。
[Second Embodiment]
In the code amount control performed by the
また、第1の実施形態に係るプレーン変換部105は、ベイヤー配列を構成する斜め方向に位置するG0画素、G1画素の2画素間で所定の画素演算を行い、G成分に対する低周波成分及び高周波成分を算出していた。これに対し本第2の実施形態では、隣り合う上下2ラインのG0画素とG1画素、または、隣り合う左右2列のG0画素、G1画素を単位として所定の画素演算を行い、G成分に対する低周波成分及び高周波成分を算出する方法についても説明する。
Further, the
図7は、第2の実施形態に係る撮像装置700における符号化に係る主要部のブロック構成図である。第1の実施形態における図1との違いは、特徴解析部701が追加された点である。この特徴解析部701は、メモリ104に格納されるG0プレーンを読み出し、G0プレーンの分散を算出する。そして、特徴解析部701は、算出した分散情報を符号量制御部108に供給する。なお、第2の実施形態における分散算出で用いる色成分はGプレーンとしたが、Rプレーン、Gプレーン、Bプレーン、それぞれの分散の平均であってもよい。また、本第2の実施形態に係る撮像装置700が有する構成要素の少なくとも一つはハードウェア構成を有する。
FIG. 7 is a block configuration diagram of a main part related to coding in the image pickup apparatus 700 according to the second embodiment. The difference from FIG. 1 in the first embodiment is that the
一般的に、エッジが多く存在する画像は分散が大きく、G成分に対する高周波成分を表すGHプレーンの発生符号量は多くなる。従って分散が大きい場合は、GHプレーンのプレーン目標符号量を多めに割り振ることで、画像のエッジを維持し易くする。これが、分散を算出する目的である。 In general, an image having many edges has a large variance, and the amount of code generated by the GH plane representing the high frequency component with respect to the G component is large. Therefore, when the variance is large, it is easy to maintain the edge of the image by allocating a large amount of plane target code of the GH plane. This is the purpose of calculating the variance.
以下、本第2の実施形態における撮像装置100におけるRAW画像データの1フレームに対する符号化処理を図8のフローチャートを参照して説明する。なお、ここでは、1フレーム単位での処理を例に示すが、任意の大きさのタイルに分割して、それぞれで独立して後述の符号化処理を実行してもよい。
Hereinafter, the coding process for one frame of the RAW image data in the
ステップS801では、プレーン形成部102は、撮像部101からのベイヤー配列のRAW画像データを、図9に示すように、R、G、Bの色成分毎の独立したプレーンを形成して、メモリI/F部103を介してメモリ104に書き込む。図9に示すGプレーンは、ベイヤー配列の上下に隣接する2ライン間で、G1画素を上方向に移動させてG0画素と左右で隣接するように敷き詰めた配置となっている。そのため、Gプレーンの水平サイズは、RAW画像データの水平方向画素数と同じであり、RプレーンやBプレーンの水平方向の画素数の2倍になる。また、ステップS801にて、ベイヤー配列の左右に隣接する2列間で、G0画素を左方向に移動させてG1画素と上下で隣接するように敷き詰めた配置としてもよい。この場合、Gプレーンの垂直サイズは、RプレーンやBプレーンと比べて2倍になる。
In step S801, the
ステップS802にて、特徴解析部701は、GプレーンをメモリI/F部103を介してメモリ104から読み出し、分散を算出する。分散の算出式は式(2)に示す通りである。数式中のσ2は分散、NはGプレーンを構成する総画素数、XaveはGプレーンを構成する全画素値の平均値、XiはGプレーンを構成するi番目の画素の値をそれぞれ表す。そして、特徴解析部701は、算出した分散σ2を制御部108に供給する。
In step S802, the
ステップS803にて、プレーン変換部105は、GプレーンをメモリI/F部103を介してメモリ104から読み出し、GLプレーンを生成する。そして、プレーン変換部105は、生成したGLプレーンをメモリI/F部103を介して再びメモリ104に書き込む。GLプレーンは、例えば、周波数変換部107が行うウェーブレット変換のローパスフィルタ処理を水平方向に1回適用することで生成すればよい。ただし、プレーン変換部105は、Gプレーンの水平方向に沿って偶数番目の画素をサブサンプリングしながらウェーブレット変換のフィルタ処理を実行する。このため、生成されるGLプレーンの水平サイズは、RプレーンやBプレーンと同じになる。
In step S803, the
また、ステップS801で、プレーン形成部102が、ベイヤー配列の左右に隣接する2列間で、G0画素とG1画素とが上下に隣接するように配置することでGプレーンを形成したとする。この場合、プレーン変換部105は、周波数変換部107が行うウェーブレット変換のローパスフィルタ処理を垂直方向に1回適用すればよい。そして、プレーン変換部105は、生成したGLプレーンをメモリI/F部103を介してメモリ104に書き込む。
Further, it is assumed that in step S801, the
ステップS804にて、プレーン変換部105は、GプレーンをメモリI/F部103を介してメモリ104から読み出し、GHプレーンを生成する。そして、プレーン変換部105は、生成したGHプレーンをメモリI/F部103を介して再びメモリ104に書き込む。GHプレーンは、例えば、周波数変換部107が行うウェーブレット変換のハイパスフィルタ処理を水平方向に1回適用することで生成すればよい。ただし、プレーン変換部105は、Gプレーンの水平方向に沿って奇数番目の画素列をサブサンプリングながらウェーブレット変換のフィルタ処理を実行する。このため、生成されるGHプレーンの水平サイズは、RプレーンやBプレーンと同じになる。
In step S804, the
また、ステップS801で、プレーン形成部102が、ベイヤー配列の左右に隣接する2列間で、G0画素とG1画素とが上下に隣接するように配置することでGプレーンを形成したとする。この場合、プレーン変換部105は、周波数変換部107が行うウェーブレット変換のハイパスフィルタ処理を垂直方向に1回適用すればよい。そして、プレーン変換部105は、生成したGHプレーンをメモリI/F部103を介してメモリ104に書き込む。
Further, it is assumed that in step S801, the
ステップS805にて、色変換部106は、GLプレーンとRプレーンとBプレーンをメモリI/F部103を介してメモリ104から読み出し、これら3つのプレーンに対して輝度色差変換処理を実行する。そして、色変換部106は、輝度色差変換処理で得られたYプレーン、Uプレーン、VプレーンをメモリI/F部103を介してメモリ104に書き込む。次式(3)は、輝度色差変換の実数型非可逆変換式の例である。
Y=0.2126×R+0.7152×GL+0.0722×B
U=−0.1146×R−0.3854×GL+0.5×B
V=0.5×R−0.4542×GL−0.0458×B …(3)
In step S805, the
Y = 0.2126 x R + 0.7152 x GL + 0.0722 x B
U = -0.1146 x R-0.3854 x GL + 0.5 x B
V = 0.5 × R-0.4542 × GL-0.0458 × B… (3)
ステップS806にて、周波数変換部107は、Yプレーン、Uプレーン、Vプレーン、及び、GHプレーンを、メモリI/F部103を介してメモリ104から読み出し、ウェーブレット変換を実行して、各プレーンのサブバンドを形成する。そして、周波数変換部107は、形成したサブバンドを、量子化部109に供給する。
In step S806, the
ステップS807にて、制御部108は各プレーンのプレーン目標符号量を決定する。制御部108は、Yプレーンのプレーン目標符号量が他のプレーン目標符号量よりも大きくなるように、重みづけを行う。ここで設定するプレーン目標符号量の比率は、第1の実施形態と同様にY:U:V:GH=40:15:15:30とする。なお、サブバンド毎のサブバンド目標符号量の設定方法は第1の実施形態と同様とし、その説明は省略する。
ステップS808にて、制御部108は、予め設定された複数の閾値(実施形態では、T1、T2であり、T1<T2の関係を持つ)と、特徴解析部701から供給された分散σ2との比較判定を行う。分散σ2が閾値T1以上、閾値T2以下の場合は、プレーン目標符号量の比率を変更せずに処理をステップS810に進める。そうでない場合、つまり、分散σ2<T1、又は、分散σ2>T2である場合、制御部108は処理をステップS809に進める。
In step S807, the
In step S808, the
ステップS809にて、制御部108は、特徴解析部701が出力する分散σ2に基づいてGHプレーン、Uプレーン、Vプレーンのプレーン目標符号量を修正する。σ2<T1である場合、符号化対象のRAW画像データは平坦な画像と見なせる。それ故、制御部108は、GHプレーンのプレーン目標符号量が少なくなるように修正する。具体的には、制御部108は、Y:U:V:GHプレーンのプレーン目標符号量の比率を、40:20:20:20と修正する。また、分散σ2>T2の場合、符号化対象のRAW画像データは、輝度について起伏の多い(エッジの多い)画像と見なせる。それ故、制御部108は、GHプレーンのプレーン目標符号量を更に多くなるように修正する。具体的には、制御部108は、Y:U:V:GHのプレーン目標符号量の比率を、40:10:10:40と修正する。ここで、RAW画像データ全体の総目標符号量をTとした場合、各プレーンの目標符号量は以下のように求められる。
[σ2<T1の場合]
Yプレーンのプレーン目標符号量=T×(40/100)
Uプレーンのプレーン目標符号量=T×(20/100)
Vプレーンのプレーン目標符号量=T×(20/100)
GHプレーンのプレーン目標符号量=T×(20/100)
[T1≦σ2≦T2の場合]
Yプレーンのプレーン目標符号量=T×(40/100)
Uプレーンのプレーン目標符号量=T×(15/100)
Vプレーンのプレーン目標符号量=T×(15/100)
GHプレーンのプレーン目標符号量=T×(30/100)
[T2<σ2の場合]
Yプレーンのプレーン目標符号量=T×(40/100)
Uプレーンのプレーン目標符号量=T×(10/100)
Vプレーンのプレーン目標符号量=T×(10/100)
GHプレーンのプレーン目標符号量=T×(40/100)
そして、各プレーンのサブバンド目標符号量を決定する。サブバンド目標符号量の設定方法は、第1の実施形態と同様である。
In step S809, the
[For σ 2 <T1]
Plain target code amount of Y plane = T × (40/100)
U-plane plane target code amount = T × (20/100)
V plane plane target code amount = T × (20/100)
GH plane plane target code amount = T × (20/100)
[When T1 ≤ σ 2 ≤ T2]
Plain target code amount of Y plane = T × (40/100)
U-plane plane target code amount = T × (15/100)
Plane target code amount of V plane = T × (15/100)
Plane target code amount of GH plane = T × (30/100)
[When T2 <σ 2 ]
Plain target code amount of Y plane = T × (40/100)
U-plane plane target code amount = T × (10/100)
V-plane plane target code amount = T × (10/100)
Plane target code amount of GH plane = T × (40/100)
Then, the subband target code amount of each plane is determined. The method for setting the subband target code amount is the same as that in the first embodiment.
ステップS810にて、量子化部109は、周波数変換部107で供給された変換係数データを、制御部108から設定されたサブバンド目標符号量に対応する量子化パラメータ(量子化ステップ)で量子化する。量子化パラメータは、ステップS807或いはステップS809で設定したサブバンド目標符号量に基づき決定される。
In step S810, the
ステップS811にて、エントロピー符号化部110は、量子化後の各サブバンドの変換係数データを圧縮符号化して、符号化データとして出力部111に供給する。出力部111は、各プレーンの各サブバンドの符号化データを予め設定された順番に連結する。また、出力部111は、復号に必要な情報を含む情報を含むファイルヘッダを作成する。そして、ファイルヘッダとそれに後続する符号化データで構成されるファイルを、記憶媒体112に書き込む。
In step S811, the
以上のように本第2の実施形態によれば、少なくとも、先に説明した第1の実施形態と同様の効果を奏することが可能となる。そして、本第2の実施形態では、符号化対象のRAW画像データに含まれるエッジの多少を推定するため、特徴解析部701が、Gプレーンについて分散を求めるようにした。そして、制御部108は、その分散に基づき、Yプレーン以外のU,V,GHプレーンの目標符号量の比率を適応的に決定した。具体的には、特徴解析部701が出力する分散が、2つの閾値T1,T2間にある場合には、制御部108は、その分散は標準的であるものとみなし、デフォルトの目標符号量の比率を設定する。そして、分散が閾値T2を上回る場合は、エッジ(高周波成分)が多いと判定し、GHプレーンの目標符号量の比率が多くなるようにGHプレーン、Uプレーン、Vプレーンの目標符号量の比率を修正する。逆に、特徴解析部701が出力する分散が閾値T1を下回る場合、制御部108は、エッジ(高周波成分)が少ないと推定し、GHプレーンの目標符号量の比率が少なくなるようにGHプレーン、Uプレーン、Vプレーンの目標符号量の比率を修正する。つまり、分散が大きいほど、GHプレーンに割り当てる符号量を増やし、U,Vプレーンに割り当てる符号量を少なくした。この結果、エッジ(高周波成分)の多い画像に対しても、圧縮効率を高めることができ、結果的に主観画質の劣化を抑制することが可能となる。
As described above, according to the second embodiment, at least the same effect as that of the first embodiment described above can be obtained. Then, in the second embodiment, in order to estimate the number of edges included in the RAW image data to be encoded, the
[第3の実施形態]
上記の実施形態では、RAW画像データ全体に対して目標符号量を設定し、設定した目標符号量となるように、符号化を行った。それに対し、本実施形態では、目標符号量を設定するのではなく、サブバンド毎に量子化パラメータを設定し、設定した量子化パラメータで量子化を行うものとする。基本的な構成は第1の実施形態、第2の実施形態と同じであるため、異なる部分のみ説明する。
[Third Embodiment]
In the above embodiment, a target code amount is set for the entire RAW image data, and coding is performed so as to obtain the set target code amount. On the other hand, in the present embodiment, instead of setting the target code amount, the quantization parameter is set for each subband, and the quantization is performed with the set quantization parameter. Since the basic configuration is the same as that of the first embodiment and the second embodiment, only different parts will be described.
本実施形態では、ウェーブレット変換(S305、S806)後、目標符号量の算出(S306、、S807)をせずに、各プレーンのサブバンド毎に量子化パラメータの設定を行う。そしてその後、量子化(S307、S810)、エントロピー符号化(S308、S811)を行う。 In the present embodiment, after the wavelet transform (S305, S806), the quantization parameter is set for each subband of each plane without calculating the target code amount (S306, S807). After that, quantization (S307, S810) and entropy coding (S308, S811) are performed.
量子化パラメータについては、以下のように設定する。
Yプレーンの3LLの量子化ステップ値:3LLy
Yプレーンの3HLの量子化ステップ値:3HLy
Yプレーンの3LHの量子化ステップ値:3LHy
Yプレーンの3HHの量子化ステップ値:3HHy
Yプレーンの2HLの量子化ステップ値:2HLy
Yプレーンの2LHの量子化ステップ値:2LHy
Yプレーンの2HHの量子化ステップ値:2HHy
Yプレーンの1HLの量子化ステップ値:1HLy
Yプレーンの1LHの量子化ステップ値:1LHy
Yプレーンの1HHの量子化ステップ値:1HHy
U/Vプレーンの3LLの量子化ステップ値:3LLuv
U/Vプレーンの3HLの量子化ステップ値:3HLuv
U/Vプレーンの3LHの量子化ステップ値:3LHuv
U/Vプレーンの3HHの量子化ステップ値:3HHuv
U/Vプレーンの2HLの量子化ステップ値:2HLuv
U/Vプレーンの2LHの量子化ステップ値:2LHuv
U/Vプレーンの2HHの量子化ステップ値:2HHuv
U/Vプレーンの1HLの量子化ステップ値:1HLuv
U/Vプレーンの1LHの量子化ステップ値:1LHuv
U/Vプレーンの1HHの量子化ステップ値:1HHuv
GHプレーンの3LLの量子化ステップ値:3LLgh
GHプレーンの3HLの量子化ステップ値:3HLgh
GHプレーンの3LHの量子化ステップ値:3LHgh
GHプレーンの3HHの量子化ステップ値:3HHgh
GHプレーンの2HLの量子化ステップ値:2HLgh
GHプレーンの2LHの量子化ステップ値:2LHgh
GHプレーンの2HHの量子化ステップ値:2HHgh
GHプレーンの1HLの量子化ステップ値:1HLgh
GHプレーンの1LHの量子化ステップ値:1LHgh
GHプレーンの1HHの量子化ステップ値:1HHgh
とすると、
3LLy=3HLy=3LHy=3HHy≦2HLy=2LHy<2HHy≦1HLy=1LHy<1HHy …(4)
3LLuv≦3HLuv=3LHuv<3HHuv<2HLuv=2LHuv<2HHuv≦1HLuv=1LHuv<1HHuv …(5)
3LLgh=3HLgh=3LHgh≦3HHgh≦2HLgh=2LHgh=2HHgh<1HLgh=1LHgh=1HHgh …(6)
3LLy≦3LLuv<3LLgh …(7)
1HHy<1HHuv<1HHgh …(8)
を満たすように、各プレーンのサブバンドの量子化パラメータを設定する。
The quantization parameters are set as follows.
Quantization step value of 3LL of Y plane: 3LLy
3HL quantization step value of Y plane: 3HLy
Quantization step value of 3LH of Y plane: 3LHy
3HH quantization step value of Y plane: 3HHy
2HL quantization step value of Y plane: 2HLy
2LH quantization step value of Y plane: 2LHy
2HH quantization step value of Y plane: 2HHy
1HL quantization step value of Y plane: 1HLy
1LH quantization step value of Y plane: 1LHy
1HH quantization step value of Y plane: 1HHy
Quantization step value of 3LL of U / V plane: 3LLuv
U / V plane 3HL quantization step value: 3HLuv
Quantization step value of 3LH of U / V plane: 3LHuv
U / V plane 3HH quantization step value: 3HHuv
2HL quantization step value of U / V plane: 2HLuv
2LH quantization step value of U / V plane: 2LHuv
2HH quantization step value of U / V plane: 2HHuv
1HL quantization step value of U / V plane: 1HLuv
1LH quantization step value of U / V plane: 1LHuv
1HH quantization step value of U / V plane: 1HHuv
GH plane 3LL quantization step value: 3LLgh
GH plane 3HL quantization step value: 3HLgh
GH plane 3LH quantization step value: 3LHgh
GH plane 3HH quantization step value: 3HHgh
2HL quantization step value of GH plane: 2HLgh
2LH quantization step value of GH plane: 2LHgh
2HH quantization step value of GH plane: 2HHgh
GH plane 1HL quantization step value: 1HLgh
GH plane 1LH quantization step value: 1LHgh
GH plane 1HH quantization step value: 1HHgh
Then
3LLy = 3HLy = 3LHy = 3HHy ≦ 2HLy = 2LHy <2HHy ≦ 1HLy = 1LHy <1HHy… (4)
3LLuv ≦ 3HLuv = 3LHuv <3HHuv <2HLuv = 2LHuv <2HHuv ≦ 1HLuv = 1LHuv <1HHuv… (5)
3LLgh = 3HLgh = 3LHgh ≦ 3HHgh ≦ 2HLgh = 2LHgh = 2HHgh <1HLgh = 1LHgh = 1HHgh… (6)
3LLy≤3LLuv <3LLgh ... (7)
1HHy <1HHuv <1HHgh ... (8)
Set the quantization parameters for the subbands of each plane to satisfy.
量子化パラメータを設定する際には、制御部108が、上記を満たす量子化ステップ値を算出してもよいし、上記を満たす量子化ステップ値を不図示の不揮発性メモリに予め記憶しておき、不揮発性メモリから読み出して設定するようにしてもよい。また、第1の実施形態の変形例2のように、圧縮率が設定可能な場合は、圧縮率に応じて異なる量子化ステップ値を設定するようにしてもよい。
When setting the quantization parameter, the
上記の関係となる量子化ステップ値を設定することで、通常は、Yプレーンの発生符号量>U/Vプレーンの発生符号量>GHプレーンの発生符号量となる。 By setting the quantization step value having the above relationship, usually, the generated code amount of the Y plane> the generated code amount of the U / V plane> the generated code amount of the GH plane.
これは、画像データにおいて、輝度成分は重要な成分であるため、Yプレーンは量子化ステップ値を小さくして、劣化が比較的目立ちにくい他のプレーンよりもより細かく量子化することで劣化を目立たなくしている。また、Yプレーン、Uプレーン、Vプレーンは、RGBの画像を形成するのに必要となる成分であるため、GHプレーンより量子化ステップ値を小さくて、GHプレーンより細かく量子化することで劣化を目立たなくしている。GHプレーンは、他のプレーンよりも量子化ステップ値を大きくして、他のプレーンよりも粗く量子化することで発生符号量を抑えている。 This is because the luminance component is an important component in image data, so the Y plane has a smaller quantization step value and is quantized more finely than other planes where deterioration is relatively inconspicuous, so that deterioration is noticeable. I have lost it. Further, since the Y plane, the U plane, and the V plane are components necessary for forming an RGB image, the quantization step value is smaller than that of the GH plane, and the quantization is made finer than that of the GH plane to deteriorate the deterioration. It makes it inconspicuous. The GH plane has a larger quantization step value than the other planes and quantizes coarser than the other planes to suppress the amount of generated code.
分解レベル2のサブバンドにおける量子化ステップ値は、Y、U,Vプレーンにおいては、2HL=2LH<2HHとなっているのに対し、GHプレーンでは、2HL=2LH=2HHとなっている。分解レベル1のサブバンドにおける量子化ステップ値についても、Y、U,Vプレーンにおいては、1HL=1LH<1HHとなっているのに対し、GHプレーンでは、1HL=1LH=1HHとなっている。画像においては低域成分のほうが重要度が高いため、Y、U,Vプレーンにおいては、サブバンドHL、LHは、サブバンドHHよりも量子化ステップ値を小さくして、サブバンドHHよりも劣化が少なくなるようにしている。そして、サブバンドHHは重要度が低いため量子化ステップ値を大きくし、より粗く量子化して発生符号量を抑えるようにしている。それに対し、GHプレーンは、緑の高域成分のデータであるため、他のプレーンよりも高域成分の重要度が高くなる。そのため、Y、U,Vプレーンのように、サブバンドHHだけ量子化ステップ値を大きくせずに、サブバンドHL,サブバンドLHと同じ量子化ステップ値にし、サブバンドHHの劣化を防いでいる。
The quantization step value in the
(その他の実施例)
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア(プログラム)を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ(またはCPUやMPU等)がプログラムを読み出して実行する処理である。
(Other Examples)
The present invention is also realized by executing the following processing. That is, software (program) that realizes the functions of the above-described embodiment is supplied to the system or device via a network or various storage media, and the computer (or CPU, MPU, etc.) of the system or device reads the program. This is the process to be executed.
101…撮像部、102…プレーン形成部、103…メモリI/F部、104…メモリ、105…プレーン変換部、106…色変換部、107…周波数変換部、108…制御部、109…量子化部、110…エントロピー符号化部、111…出力部、112…記憶媒体、115…操作部、701…特徴解析部 101 ... Imaging unit, 102 ... Plane forming unit, 103 ... Memory I / F unit, 104 ... Memory, 105 ... Plane conversion unit, 106 ... Color conversion unit, 107 ... Frequency conversion unit, 108 ... Control unit, 109 ... Quantization Unit, 110 ... Entropy coding unit, 111 ... Output unit, 112 ... Storage medium, 115 ... Operation unit, 701 ... Feature analysis unit
Claims (13)
ベイヤー配列の画像データのG0成分データ及びG1成分データから、G成分の低周波成分で構成されるGL成分データ、及び、G成分の高周波成分で構成されるGH成分データを生成する生成手段と、
ベイヤー配列の画像データのR成分データ、B成分データ、及び、前記GL成分データから、輝度成分で構成される輝度成分データ、第1の色差成分で構成される第1の色差成分データ、第2の色差成分で構成される第2の色差成分データを生成する輝度色差変換手段と、
前記輝度成分データ、前記第1の色差成分データ、前記第2の色差成分データ、及び、前記GH成分データを、成分ごとに符号化する符号化手段と
を有し、
前記符号化手段は、前記輝度成分データの符号量が、前記第1の色差成分データの符号量および前記第2の色差成分データの符号量よりも大きくなり、前記GH成分データの符号量が、前記第1の色差成分データの符号量および前記第2の色差成分データの符号量よりも小さくなるように、各成分データを符号化することを特徴とする画像符号化装置。 An image coding device that encodes image data in a Bayer array.
A generation means for generating GL component data composed of low frequency components of G component and GH component data composed of high frequency components of G component from G0 component data and G1 component data of image data of Bayer array.
From the R component data, B component data, and the GL component data of the image data of the Bayer array, the luminance component data composed of the luminance component, the first luminance component data composed of the first luminance component, and the second Luminance color difference conversion means for generating the second color difference component data composed of the color difference components of
The luminance component data, the first color difference component data, the second color difference component data, and the GH component data, have a coding means for coding each component,
In the coding means, the code amount of the brightness component data is larger than the code amount of the first color difference component data and the code amount of the second color difference component data, and the code amount of the GH component data is increased. An image coding apparatus, characterized in that each component data is encoded so as to be smaller than the code amount of the first color difference component data and the code amount of the second color difference component data .
所定の分解レベルのサブバンドを符号化する際に、前記輝度成分データ、前記第1の色差成分データ、及び、前記第2の色差成分データについては、HHサブバンドの目標符号量が、HLサブバンド、LHサブバンドの目標符号量よりも小さくなるように、目標符号量を設定し、前記GH成分データについては、HLまたはLHサブバンドの目標符号量に対するHHサブバンドの目標符号量の割合が、前記輝度成分データ、前記第1の色差成分データ、または、前記第2の色差成分データよりも大きくなるように、サブバンドの目標符号量を設定することを特徴とする請求項3に記載の画像符号化装置。 In the coding means, a target code amount is set for each subband, and coding is performed so as to obtain the set target code amount.
When encoding a subband of a predetermined decomposition level, for the brightness component data, the first color difference component data, and the second color difference component data, the target code amount of the HH subband is the HL sub. The target code amount is set so as to be smaller than the target code amount of the band and the LH subband, and for the GH component data, the ratio of the target code amount of the HH subband to the target code amount of the HL or LH subband is The third aspect of claim 3 , wherein the target code amount of the subband is set so as to be larger than the brightness component data, the first color difference component data, or the second color difference component data. Image encoding device.
さらに、画像データの圧縮率を設定する圧縮率設定手段を有し、
前記符号化手段は、前記圧縮率設定手段により設定された圧縮率によって、各サブバンドに分配する目標符号量の比率を異ならせることを特徴とする請求項3に記載の画像符号化装置。 The coding means determines the target code amount of the subband by distributing the target code amount assigned to the component data to each subband.
Further, it has a compression rate setting means for setting the compression rate of image data.
The image coding apparatus according to claim 3 , wherein the coding means has a different ratio of a target code amount to be distributed to each subband depending on a compression rate set by the compression rate setting means.
ベイヤー配列の画像データのG0成分データ及びG1成分データから、G成分の低周波成分で構成されるGL成分データ、及び、G成分の高周波成分で構成されるGH成分データを生成する生成手段と、
ベイヤー配列の画像データのR成分データ、B成分データ、及び、前記GL成分データから、輝度成分で構成される輝度成分データ、第1の色差成分で構成される第1の色差成分データ、第2の色差成分で構成される第2の色差成分データを生成する輝度色差変換手段と、
前記輝度成分データ、前記第1の色差成分データ、前記第2の色差成分データ、及び、前記GH成分データを、成分ごとに符号化する符号化手段とを有し、
前記符号化手段は、成分データをウェーブレット変換して複数のサブバンドを生成し、サブバンド毎に設定される量子化パラメータに基づいて各サブバンドを量子化し、量子化後のデータを符号化し、
前記符号化手段は、所定の分解レベルのサブバンドの量子化パラメータを、前記輝度成分データ、前記第1の色差成分データ、及び、前記第2の色差成分データについては、HHサブバンドの量子化パラメータを、HLサブバンド、LHサブバンドの量子化パラメータよりも大きくなるように設定し、前記GH成分データについては、HHサブバンドの量子化パラメータを、HLサブバンド、および、LHサブバンドの量子化パラメータ以上となるように設定することを特徴とする画像符号化装置。 An image coding device that encodes image data in a Bayer array.
A generation means for generating GL component data composed of low frequency components of G component and GH component data composed of high frequency components of G component from G0 component data and G1 component data of image data of Bayer array.
From the R component data, B component data, and the GL component data of the image data of the Bayer array, the luminance component data composed of the luminance component, the first luminance component data composed of the first luminance component, and the second Luminance color difference conversion means for generating the second color difference component data composed of the color difference components of
It has a luminance component data, a first color difference component data, a second color difference component data, and a coding means for encoding the GH component data for each component.
The coding means wavelet transforms the component data to generate a plurality of subbands, quantizes each subband based on the quantization parameter set for each subband, and encodes the quantized data.
The coding means quantizes the quantization parameter of the subband of a predetermined decomposition level, and for the brightness component data, the first color difference component data, and the second color difference component data, the HH subband. The parameters are set to be larger than the quantization parameters of the HL subband and the LH subband, and for the GH component data, the quantization parameters of the HH subband are set to the quantization of the HL subband and the LH subband. picture image encoding apparatus and sets so that the above parameters.
前記G0成分データと前記G1成分データの加算平均を低周波成分データと算出することで前記GL成分データを生成し、
前記G0成分データと前記G1成分データの減算平均を高周波成分データと算出することで前記GH成分データを生成する
ことを特徴とする請求項1又は8に記載の画像符号化装置。 The generation means
The GL component data is generated by calculating the addition average of the G0 component data and the G1 component data as low frequency component data.
The image coding apparatus according to claim 1 or 8 , wherein the GH component data is generated by calculating the subtraction average of the G0 component data and the G1 component data as high frequency component data.
生成手段が、ベイヤー配列の画像データのG0成分データ及びG1成分データから、G成分の低周波成分で構成されるGL成分データ、及び、G成分の高周波成分で構成されるGH成分データを生成する生成工程と、
輝度色差変換手段が、ベイヤー配列の画像データのR成分データ、B成分データ、及び、前記GL成分データから、輝度成分で構成される輝度成分データ、第1の色差成分で構成される第1の色差成分データ、第2の色差成分で構成される第2の色差成分データを生成する輝度色差変換工程と、
符号化手段が、前記輝度成分データ、前記第1の色差成分データ、前記第2の色差成分データ、及び、前記GH成分データを、成分ごとに符号化する符号化工程と
を有し、
前記符号化工程では、前記輝度成分データの符号量が、前記第1の色差成分データの符号量および前記第2の色差成分データの符号量よりも大きくなり、前記GH成分データの符号量が、前記第1の色差成分データの符号量および前記第2の色差成分データの符号量よりも小さくなるように、各成分データを符号化することを特徴とする画像符号化装置の制御方法。 It is a control method of an image coding device that encodes image data of a Bayer array.
The generation means generates GL component data composed of low frequency components of G component and GH component data composed of high frequency components of G component from G0 component data and G1 component data of image data of Bayer array. Generation process and
A first color difference conversion means is composed of a brightness component data composed of a brightness component and a first color difference component from the R component data, the B component data, and the GL component data of the image data of the Bayer array. A brightness color difference conversion step for generating color difference component data and a second color difference component data composed of a second color difference component, and
Encoding means, said luminance component data, the first color difference component data, the second color difference component data, and the GH component data, possess an encoding step of encoding each component,
In the coding step, the code amount of the brightness component data becomes larger than the code amount of the first color difference component data and the code amount of the second color difference component data, and the code amount of the GH component data becomes larger. A control method of an image coding apparatus, characterized in that each component data is encoded so as to be smaller than the code amount of the first color difference component data and the code amount of the second color difference component data .
生成手段が、ベイヤー配列の画像データのG0成分データ及びG1成分データから、G成分の低周波成分で構成されるGL成分データ、及び、G成分の高周波成分で構成されるGH成分データを生成する生成工程と、The generation means generates GL component data composed of low frequency components of G component and GH component data composed of high frequency components of G component from G0 component data and G1 component data of image data of Bayer array. Generation process and
輝度色差変換手段が、ベイヤー配列の画像データのR成分データ、B成分データ、及び、前記GL成分データから、輝度成分で構成される輝度成分データ、第1の色差成分で構成される第1の色差成分データ、第2の色差成分で構成される第2の色差成分データを生成する輝度色差変換工程と、A first color difference conversion means is composed of a brightness component data composed of a brightness component and a first color difference component from the R component data, the B component data, and the GL component data of the image data of the Bayer array. A brightness color difference conversion step for generating color difference component data and a second color difference component data composed of a second color difference component, and
符号化手段が、前記輝度成分データ、前記第1の色差成分データ、前記第2の色差成分データ、及び、前記GH成分データを、成分ごとに符号化する符号化工程とを有し、The coding means includes a coding step of coding the luminance component data, the first color difference component data, the second color difference component data, and the GH component data for each component.
前記符号化工程では、成分データをウェーブレット変換して複数のサブバンドを生成し、サブバンド毎に設定される量子化パラメータに基づいて各サブバンドを量子化し、量子化後のデータを符号化し、In the coding step, the component data is wavelet-transformed to generate a plurality of sub-bands, each sub-band is quantized based on the quantization parameter set for each sub-band, and the quantized data is encoded.
前記符号化工程では、所定の分解レベルのサブバンドの量子化パラメータを、前記輝度成分データ、前記第1の色差成分データ、及び、前記第2の色差成分データについては、HHサブバンドの量子化パラメータを、HLサブバンド、LHサブバンドの量子化パラメータよりも大きくなるように設定し、前記GH成分データについては、HHサブバンドの量子化パラメータを、HLサブバンド、および、LHサブバンドの量子化パラメータ以上となるように設定することを特徴とする画像符号化装置の制御方法。In the coding step, the quantization parameter of the subband of a predetermined decomposition level is set, and the HH subband is quantized for the brightness component data, the first color difference component data, and the second color difference component data. The parameters are set to be larger than the quantization parameters of the HL subband and the LH subband, and for the GH component data, the quantization parameters of the HH subband are set to the quantization of the HL subband and the LH subband. A control method for an image encoding device, characterized in that it is set so as to be equal to or greater than the quantization parameter.
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