JPH01191596A - 画像信号の直交変換符号化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は画像信号の直交変換符号化装置に関し、特に固
体撮像装置を用いて撮像された画像信号の直交変換およ
び符号化を行う直交変換符号化装置に関する。

１」盈１ 例えばＣＯＤ等の固体撮像装置により撮像された画像信
号をメモリカード、磁気ディスク等の記憶装置に記憶す
る場合には、記憶装置の容量を考慮し、画像信号のデー
タを小さな容量に圧縮することが必要である。このよう
な２画像データの圧縮の方法として直交変換符号化が知
られている。

この方法は次のようなものである。まず、画像信号の表
す画像を所定の数のブロックに分割し。

分割されたブロックごとの各画素のデータを直交変換す
る。

画像信号においては、低周波成分が電力的に大きな成分
を占めている。一方、高周波成分は電力的には大きくな
いが、情報的には意味が大きい。

また、視覚的にもこれらに対する特性は異なる。

そこで画像信号をこのような低周波成分および高周波成
分に変換゛して、それぞれの成分に適した量子化を行い
、符号化する。受信または再生側で符号化された信号を
逆変換して元の信号を得る。このようにすれば、効率的
な符号化を行うことができる。

直交変換符号化においては、適当な数の画素を１つのブ
ロックとして画面を複数のブロックに分割し、これらの
ブロックごとに標本値からなる数値列を直交変換する。

すなわち、原画像信号のもっている特徴に適合した、相
互に独立な変換軸で線形変換する。この結果変換された
各項はもとの標本値に比べより独立（より無相関）にな
る。

これにより冗長な情報は抑圧される。この方式はいわば
周波数軸上の操作である。

この結果１画像信号の統計的性質から特定の成分に電力
が集中する。そこで視覚特性も考慮しつつ、電力の大き
な低周波成分に多くのビットを割当て、低電力の高周波
成分は少ないビット数で粗く量子化する。これによりブ
ロックあたりのビット数を低減させることができる。

このように直交変換および符号化することによって、画
像信号を構成する画素のデータを記憶する場合に比較し
て記憶装置の容量を小さくすることができる。

ところで、従来、複数色の色フィルタを前面に有し、こ
れら色フィルタ吟対応させたカラー画像データを各画素
から得るようにしたカラー撮像装置により撮像されたカ
ラー画像信号を直交変換および符号化する場合には、例
えば、撮像装置から出力される信号を色分離し、分離さ
れた各色成分信号から輝度信号および色差信号を合成し
、合成された輝度信号および色差信号に対して、前記の
直交変換および符号化を行っていた。この場合に、輝度
信号および色差信号を作成する装置は、ハードウェアの
規模が太きため、装置全体を軽量、小型化できないとい
う欠点があった。

目　　　的 本発明はこのような従来技術の欠点を解消し、軽量、小
型の装置で直交変換および符号化を行うことのできる画
像信号の直交変換符号化装置を提供することを目的とす
る。

発明の開示 本発明によれば、複数色の色フィルタを前面に有し、こ
れら色フィルタに対応させたカラー画像データを各画素
から得るようにしたカラー撮像手段により撮像されたカ
ラー画像信号を受けて、カラー画像信号の画像データを
ブロック化した後、直交変換および符号化して記録媒体
に記録する画像信号の直交変換符号化装置は、画像信号
の画像データをブロックに分割するブロック化手段と、
ブロック化手段によりブロックに分割された画像データ
を直交変換する直交変換手段と、直交変換手段により直
交変換された画像データを符号化する符号化手段と、符
号化手段により符号化された画像データを記録媒体に記
録する記録手段とを有し、カラー撮像手段により色フィ
ルタに対応させたカラー画像データを各画素から順次得
ることにより撮像されたカラー画像信号を、カラー撮像
手段により得られた順に、ブロック化手段によるブロッ
ク化、直交変換手段による直交変換、符号化手段による
符号化を行うものである。

１１亘ユＩＪ 次に添付図面を参照して本発明による画像信号の直交変
換符号化装置の実施例を詳細に説明する。

第１図には本発明による画像信号の直交変換符号化装置
をカラー画像撮影用のデジタル電子スチルカメラに適用
した一実施例が示されている。なお、本発明の説明に直
接関係のないカメラの他の部分、例えばシャッタ、絞り
、フィルム等の機構は図示を省略している。

本装置はマスターレンズ１２を有し、マスターレンズ１
２の後方にはマスターレンズ１２により捕えられた被写
体の光学像を光信号から映像信号に変換する撮像デバイ
ス１４が配置され、撮像デバイス１４の表面には色フィ
ルタ１６が設けられている。撮像デバイス１４は、同期
信号発生回路３４から信号線１２０を通して送られる同
期信号に応動して被写体の光学像を光信号から映像信号
に変換する。

撮像デバイス１４により得られた画像信号は、信号線１
０２を通してＡＤ変換回路１８に送られる。　ＡＤ変換
回路１日は撮像デバイス１４から送られる画像信号をデ
ジタル信号に変換する。なお、撮像デバイス１４とＡＤ
変換回路１８との間には１図示しないが、ガンマ補正や
、ホワイトバランス処理の手段を挿入してもよい、　Ａ
Ｄ変換回路１８においてデジタル信号に変換されたカラ
ー画像信号は、信号線１０４を通してブロック化回路２
２に送られる。

例えば撮像デバイス１４の色フィルタ１Ｂの各色成分が
第６図のように配置されている場合には、画像信号を構
成する画素が各走査線にＧＲｌまたはＣＢの順で配列さ
れているから、このような画素信号がＡＤ変換回路１８
からブロック化回路２２に出力される。

ブロック化回路２２はＡＤ変換回路１８から入力される
ＲＧＢの成分の画素により構成される画像信号をそれぞ
れ所定の数のブロックに分割するブロック化を行う、ブ
ロック化は、例えば第３Ａ図に示すような画像６０を第
３Ｂ図に示すような複数の領域Ｂ２．８２．６２・・・
、すなわちブロックに分割するものである。第３Ｂ図に
示される１のブロック６２は、例えば１８ｘ　１Ｂ＝　
２５８個の画素により構成されるものが好ましいが、画
像信号を構成する画素数に応じて所定の数の画素から構
成されるブロックとすればよい０例えば第６図に示すよ
うなフィルタにより撮像された画像信号は、Ｇ成分の画
素がＲまたはＢ成分の画素の２倍の数であるから、ブロ
ック化回路２２において作成されるブロックにもＧ成分
の画素がＲまたはＢ成分の画素の２倍の数、含まれてい
る。

ブロック化回路２２においてブロック化された画像信号
は、信号線１０８を通して直交変換回路２４に入力され
る。直交変換回路２４はブロック化された画素信号に対
し、各ブロックごとに直交変換を行う、各ブロックの画
素信号は、直交変換前には例えば第４Ａ図に示すように
、それぞれの画素のレベルの値を有している。同図の例
においては、最も上の最も左の画素はデジタルデータに
おいて１２０のレベルであり、その右の画素は１２７の
レベル、３番目の画素は１０８のレベルを有し、また上
から２番目の最も左の画素は１０７のレベル、その右の
画素は１２０のレベルである。

これを直交変換すると、例えば第４Ｂ図に示すようなデ
ータが得られる。直交変換としては、アダマール変換、
コサイン変換、フーリエ変換等が知られている。直交変
換を行われた第４Ｂ図のようなデータは、横軸方向に元
の画面の水平方向の周波数成分、縦軸方向に元の画面の
垂直方向の周波数成分が対応している。また、データの
配列において、左上方はど低周波数成分のデータが配置
され、右方または下方へいくにつれて高周波数成分のデ
ータ、すなわち隣接する画素との差分値の大きいデータ
が配置されている。

一般の画像は先にも述べたように、低周波成分は電力的
に大きな成分を占め、高周波成分は小、さな成分しかあ
られれないため、第４Ｂ図に示すような直交変換後のデ
ータは、左上方部に大きい値が現れ、右方および下方に
いくにつれて小さい値となる。

直交変換回路２４において直交変換された信号は、信号
線１１０を通して符号化回路２６に送られ、符号化回路
２６においてルックアップテーブル３８から送られる符
号化のためのデータにより符号化される。符号化は、第
４Ｂ図に示されるような行列データを、各データに所定
のビット数を割り当てて行う。例えば第４Ｃ図に示すよ
うなビット数を割り当て、第４Ｂ図のデータ２００には
８ビツトを。

データ１５０　、１３０　、１５０には６ビツトを、デ
ータ１００．９０．４０．７０．８０には４ビツトを、
データ５０、５０．１Ｏ１５，１０，６０，２０には２
ビツトを、それぞれ割り当て、これらのデータを符号化
する。

これらのデータよりも右方および下方に配置されたデー
タにはビット数を割り当てない。すなわち、直交変換後
のデータにおいて所定の範囲よりも右または下に配置さ
れたデータは無視し、記憶しない。

このように低周波数成分のみを記憶し、高周波数成分を
無視する理由は、一般の画像において。

大部分が低周波数成分であるため、高周波数成分を無視
しても画像をおおむね再現できるからである。

ブロック化回路２２においてブロックに分割される画像
は前述のように第３Ａ図に示すようなものであり、第３
Ｂ図に示すように分割される。例えば同図の分割された
ブロック８２ａは同一の色彩の絵柄であるから、ブロッ
ク内において画素信号のレベルの変化が少ない低周波数
成分のデータが配置されており、直交変換されたデータ
は例えば第４Ｂ図のように左上方に集中する。したがっ
て、符号化回路２６においては、例えば第４Ｃ図のよう
な左上方に集中したビット数を割当てて符号化を行うよ
うに、符号化に必要なデータをルックアップテーブル３
８から符号化回路２Ｂに読み出し、これによって符号化
を行う。

これに対して例えば第３Ｂ図の分割されたブロック８２
ｈは細かい絵柄であるから、ブロック内において画素信
号のレベルの変化が大きく、高周波数成分のデータが配
置されており、直交変換されたデータは例えば第４Ｄ図
のようになり、第４Ｂ図のデータに比較して右方および
下方に分散される。

したがって、このデータに対しては第４Ｅ図に示すよう
な右方および下方に広がって分布したビット数を割当て
て符号化を行うように、“ルックアップテーブル３８か
らデータを符号化回路２６に読み出す。

このように、分割されたブロックのそれぞれの絵柄に応
じた符号化に適するデータをルックアップテーブル３８
から符号化回路２６に読み出し、各ブロックの絵柄に応
じた符号化を直交変換されたデータに対して行う。

符号化回路２６において符号化されたデータは、信号線
１１２を通して出力端子３０に出力され、出力端子３０
に接続されたメモリ３２に記憶される。メモリ３２は例
えば半導体メモリなどがカード状の基板上に実装された
いわゆるメモリカード等が有利に用いられ、符号化され
たスチル画像が記憶される。メモリ３２は、例えば出力
端子３０に着脱可能なものが有利に適用される。

同期信号発生回路３４は、制御部３６から信号線１２θ
を通して送られる制御信号により、同期信号を発生し、
信号線１２０によりイメージセンサ１６へ、信号線１２
２によりＡＤ変換回路１８へ、それぞれ信号を出力する
。

−制御部３Ｇは本装置の各機能部を制御する制御部であ
り、信号線１２Ｂを通して同期信号発生回路３４へ、信
号線１２８によりブロック化回路２２へ、信号線１３０
により直交変換回路２４へ、信号線１３２により符号化
回路２６へ、信号線１３Ｂによりルックアップテーブル
３８へ、それぞれ制御信号を出力し、各部の動作を制御
する。

本装置の動作を説明する。

マスターレンズ１２により捕えられた被写体の光学像は
撮像デバイス１４により光信号から映像信号に変換され
、信号線１０２を通してＡｎ変換回路１日に送られる。

映像信号はＡＤ変換回路１８においてデジタル信号に変
換され、信号線１０４を通してブロック化回路２２に送
られる。ブロック化回路２２に入力された画像データは
ブロック化回路２２において前記のようにブロック化さ
れ、信号線１０８を通して直交変換回路２４に送られ、
直交変換回路２４において前記のようにブロックごとに
直交変換され、直交変換されたデータが信号線１１０を
通して符号化回路２６に送られる。

符号化回路２８に送られた直交変換されたデータは、符
号化回路２８でそれぞれのブロックの絵柄に応じて符号
化され、信号線１１２を通してコネクタ３０からメモリ
３２に書き込まれる。

このようにして電子スチルカメラにより撮影されたスチ
ル画像がメモリカード等のメモリ３２に記憶される。

第２図には第１図の電子スチルカメラにより撮影され、
メモリ３２に記憶された画像を再生する再生装置の例が
示されている。

この再生装置はメモリ３２が接続される入力端子４０を
有する。メモリ３２に記憶された画像データは入力端子
４０から入力され、信号線１４２を通して復号化回路４
４に入力される。復号化回路４４は入力された符号化さ
れたデータを復号化し、第４Ｂ図または第４Ｄ図に示す
ようなデータを得る。復号化回路４４により復号化され
たデータは信号線１４４を通して直交逆変換回路４８に
送られる。直交逆変換回路４６は復号化されたデータに
つき直交逆変換を行い、第４Ａ図に示すような各ブロッ
クのデータを得る。

直交逆変換回路４６により得られた各ブロックのデータ
は信号線１４８を通してブロック合成回路４８に送られ
、各ブロックのデータが合成され、元の画像のデータが
作成される。ブロック合成回路４８で合成されたデータ
は信号線１５０を通してＤＡ変換回路５２に送られ、Ｄ
Ａ変換回路５２においてアナログ信号に変換され、信号
線１５２を通してＣＲＴ　５４に出力され、メモリ３２
に記憶されたカラー画像がＣＲＴ５４の画面に再生され
る。

制御部５６は再生装置の各機能部を制御する制御部であ
り、信号線１５６により復号化回路４４へ、信号線１５
８により直交逆変換回路４Ｂへ、信号線１６０によりブ
ロック合成回路４８へ、信号線１６４によりＯＡ変換回
路５２へ、それぞれ制御信号を出力し、各部の動作を制
御する。

次に再生装置の動作を説明する。

メモリ３２が再生装置に装着されると、メモリ３２に記
憶されたデータはコネクタ４０により読み出され、信号
線１４２を通して復号化回路４４に入力される。復号化
回路４４に入力されたデータは復号化回路４４において
復号化され、それぞれ信号線１４４を通して直交逆変換
回路４Ｂに送られる。直交逆変換回路４８に入力された
データは直交逆変換され、ブロックごとのデータが得ら
れる。信号線１４Ｂを通してブロック合成回路４８に送
られたブロックごとのデータは、ブロック合成回路４８
において合成され、信号線１５０を通してＤＡ変換回路
５２に送られ、ＤＡ変換回路５２においてアナログ信号
に変換され、信号線１５２を通してＣＲＴ　５４に送ら
れ、　ＣＲＴ　５４の画面に元のスチル画像が再生表示
される。

上記のように第１図の電子スチルカメラによれば、撮像
デバイス１４で撮像された画像はブロック化回路２２に
おいてブロック化され、直交変換回路２４において分割
された各ブロックごとに直交変換され、符号化回路２６
において低周波数成分のデータのみに大きな記憶容量を
当て高周波数成分のデータには小さな記憶容量を当てる
かまたは記ｉしない、したがって、小さな記憶容量で画
像、を記憶することができるから、メモリ３２に多数の
画像を記憶することができる。

しかも、撮像デバイス１４で撮像され、　ＡＤ変換回路
１８でＡＤ変換された画像データは、サンプリングされ
たデジタルの画素データとなっているから、これをその
ままブロック化回路２２に送ることによりブロック化す
ることができ、撮像データのサンプリングのための特別
の手段を必要としない。

このカメラによれば、撮像された信号から輝度信号色差
信号などの標準テレビジョン信号を合成することなく、
撮像された信号をそのまま直交変換および符号化してデ
ータ圧縮するから、カメラを軽量、小型化することがで
きる。

さらに、直交変換されたデータの符号化において、ブロ
ック化された各ブロックの絵柄ごとに異なるデータをル
ックアップテーブルから読み出し、このデータによって
符号化回路２Ｂにおいて符号化を行うから、絵柄に応じ
たビット数で、記憶すべきデータを作成できる。したが
って、データの圧縮率を高め、符号化効率を向上させる
ことができる。

第５図には本発明によるカラー画像信号の直交変換符号
化装置をデジタル電子スチルカメラに適用した他の実施
例が示されている。

この実施例においては、ＡＤ変換回路１８の出力が信号
線１０４を通してメモリ７０に送られる。メモリ７０に
はメモリ制御部７２から信号線１７０を通して制御信号
が送られる。メモリ７ｏにはＡＤ変換回路から送られた
デジタル画像信号が一旦蓄積され、メモリ制御部７２か
らの制御信号により、画像データをブロック化したデー
タとして直交変換回路２４へ出力する。メモリ制御部７
２には装置全体を制御する制御部３６から信号線１７４
を通して制御信号が送られ、また、同期信号発生回路３
４から信号線１７２を通して同期信号が送られる。

その他の構成は第１図の装置と同様である。

第５図の装置においては、ＡＤ変換回路１８から読み出
された画像データの信号はメモリ７０に記憶され、メモ
リ制御部７２からの制御信号によって、ブロック化され
てメモリ７０から読み出される。したがって、メモリ７
０およびメモリ制御部７２が第１図の装置のブロック化
回路２２に対応し、ブロック化を行う。その他の動作は
第１図の装置と同様であるから説明を省略する。

この実施例の装置においても、撮像された画像データか
ら標準テレビジョン信号を合成することなく、撮像され
た信号のままブロック化するから装置を小型化でき、絵
柄に応じたルックアップテーブルデータによって符号化
するから、データの圧縮率を高め、符号化効率を向上さ
せることができる。

上記の実施例においては、画像信号の直交変換符号化装
置を電子スチルカメラに適用した装置を説明したが、本
発明は電子スチルカメラに限られず′、画像データを直
交変換符号化する必要のある各種装置に適用できるもの
である。

効　　果 本発明によれば、撮像手段により撮像された画像信号か
ら一般的な映像信号を作成することなくそのままデータ
圧縮するから、装置を簡易化でき、軽量、小型の装置を
提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による画像信号の直交変換符号化装置を
デジタル電子スチルカメラに適用した一実施例を示すブ
ロック図、 第２図は第１図の装置により符号化され記憶されたデー
タを復号化する装置の一例を示すブロック図、 第３Ａ図はブロック化される前の画像の一例を示す図、 第３Ｂ図は画像をブロック化する例を示す図、第４Ａ図
は１のブロックの画素データの例を示す図。 第４Ｂ図は第４Ａ図の画素データを直交変換したデータ
の例を示す図、 第４Ｃ図は第４Ｂ図のデータの符号化において割り当て
るビット数の例を示す図、 第４Ｄ図は他の画素データを直交変換したデータの例を
示す図、 第４Ｅ図は第４Ｄ図のデータの符号化において割り当て
るビット数の例を示す図、 第５図は本発明による画像信号の直交変換符号化装置を
デジタル電子スチルカメラに適用した他の実施例を示す
ブロック図。 第６図はフィルタの配置の一例を示す図である。 工」日１分１０Ｌ漫Ｏａ里 １４、、、、、、撮像デバイス １Ｂ、、、、、、ＡＤ変換回路 ２２、、、、、、ブロック化回路 ２４、、、、、、直交変換回路 ２Ｂ、、、、、、符号化回路 ３２、、、、、、メモリ ７０、、、、、、メモリ ７２、、、、、、メモリ制御部 第３Ａ図 第３８図 第４Ａ図 第４８図 第４Ｃ図 第４Ｄ図 第４Ｅ図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複数色の色フィルタを前面に有し、これら色フィル
   タに対応させたカラー画像データを各画素から得るよう
   にしたカラー撮像手段により撮像されたカラー画像信号
   を受けて、該カラー画像信号の画像データをブロック化
   した後、直交変換および符号化して記録媒体に記録する
   画像信号の直交変換符号化装置において、該装置は、 前記画像信号の画像データをブロックに分割するブロッ
   ク化手段と、 該ブロック化手段により前記ブロックに分割された画像
   データを直交変換する直交変換手段と、 該直交変換手段により直交変換された前記画像データを
   符号化する符号化手段と、 該符号化手段により符号化された画像データを前記記録
   媒体に記録する記録手段とを有し、前記カラー撮像手段
   により前記色フィルタに対応させたカラー画像データを
   各画素から順次得ることにより撮像されたカラー画像信
   号を、該カラー撮像手段により得られた順に、前記ブロ
   ック化手段によるブロック化、前記直交変換手段による
   直交変換、前記符号化手段による符号化を行うことを特
   徴とするカラー画像信号の直交変換符号化装置。 ２、特許請求の範囲第１項記載の装置において、前記符
   号化手段は、前記直交変換手段により直交変換された前
   記画像データにより構成されるブロックの絵柄に応じた
   ルックアップテーブルによって符号化することを特徴と
   するカラー画像信号の直交変換符号化装置。 ３、特許請求の範囲第１項または第２項記載の装置にお
   いて、前記符号化手段は、前記直交変換手段により直交
   変換された画像データのうち、低周波数成分のみを符号
   化することを特徴とするカラー画像信号の直交変換符号
   化装置。