JPH01218187A - 画像信号の圧縮記録装置および伸長再生装置 - Google Patents

画像信号の圧縮記録装置および伸長再生装置

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JPH01218187A
JPH01218187A JP63040873A JP4087388A JPH01218187A JP H01218187 A JPH01218187 A JP H01218187A JP 63040873 A JP63040873 A JP 63040873A JP 4087388 A JP4087388 A JP 4087388A JP H01218187 A JPH01218187 A JP H01218187A
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幹夫 渡辺
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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】 1生皇1 本発明は画像信号の圧縮記録装置および伸長再生装置に
関し、特に撮像された画像信号のデータを圧縮して記録
媒体に記録する圧縮記録装置と。
記録媒体から圧縮されたデータを読み出して伸長し、撮
像された画像を再生する伸長再生装置に関する。
背景技術 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、画像データの圧縮の方法としては例えば直交変換符
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、
符号化してメモリカード等の記憶装置に記憶する。再生
側では記憶装置から読み出した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。
ところで直交変換符号化においては、例えば作成するブ
ロックのサイズを設定してブロック化し、これによりブ
ロック化されたデータを直交変換した後、係数切り捨て
を行う係数切り捨て閾値を設定して画像データからこの
閾値を減算することにより、閾値以下のデータを除去す
る係数切り捨てを行う、さらに、係数切り捨てを行われ
たデータに対して所定のステップ幅を設定し、このステ
ップ幅によって係数量子化を行う、すなわち1画像デー
タの最大値または平均値によりダイナミックレンジを設
定し、このダイナミックレンジに画像データを納めるよ
うにする。さらに、量子化して得られた画像データの周
波数分布に応じたルックアップテーブルにより符号化を
行う、なお、このルックアップテーブルは画像の周波数
分布によらない一是のものでもよい。
したがってこのようにして符号化され、記憶装置に記憶
された画像データを再生する場合には、画像データの記
憶の時に設定されたブロックのサイズ、係数切り捨て閾
値、係数量子化のステップ幅、ルックアップテーブル等
のデータが画像データとともに必要である。このため、
記憶装置にこれらのデータを記憶することが要求される
目   的 本発明はこのような要求に鑑み、画像データを圧縮符号
化して記憶装置に記憶する場合に、圧縮符号化のための
各種の設定データを画像データとともに記憶装置に記憶
させる画像信号の圧縮記録装置、およびこのように記憶
された画像データを再生する画像信号の伸長再生装置を
提供することを目的とする。
聚」111元 本発明によれば、画像信号を受けて、画像信号の画像デ
ータを圧縮符号化して記録媒体に記録する画像信号の圧
縮記録装置は、画像信号の画像データを圧縮符号化する
圧縮符号化手段と、圧縮符号化手段により画像データを
圧縮符号化するための圧縮符号化データを設定する符号
化データ設定手段と、圧縮符号化手段により圧縮符号化
された画像データおよび符号化データ設定手段により設
定された符号化データを記録媒体に書き込むデータ書き
込み手段とを有し、データ書き込み手段は、圧縮符号化
された画像データおよび圧縮符号化のための符号化デー
タをそれぞれ記録媒体の異なる領域に書き込むものであ
る。
実施例の説明 次に添付図面を参照して本発明による画像信号の圧縮記
録装置および伸長再生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圧縮記録装置をデジ
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1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1Bが設けられている0色フィルタ18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18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、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。AD
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を通して前処理回路10Bに
送られ、例えば撮像デバイス14に設けられた色フィル
タ1Bの配列に対応して入力されるR、G、B信号から
輝度、色差信号などへ変換され、信号線10Bを通して
ブロック化回路22に送られる。前処理回路106は必
要に応じて設ければよい。
ブロック化回路22は前処理回路106から入力される
ROBまたは輝度1色差信号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1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8
2.82.82・・・、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B2は、例
えば16x 1B= 258個の画素により構成される
ものが好ましいが1画像性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。
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110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220を通して係数切り捨て回路204に送られる。
係数切り捨て回路204には信号線232を通して画品
質選択回路202から係数切り捨て閾値のデータが送ら
れる0画品質選択回路202は。
操作者が図示しない画品質設定手段により設定した画品
質に応じて係数切り捨て閾値を係数切り捨て回路204
に出力する。
係数切り捨て回路204は、直交変換回路24から入力
された画像データを係数切り捨て閾値と比較し1画像デ
ータが閾値よりも小さい場合にはこれをOとし、閾値よ
りも大きい場合には画像データから閾値を減算する。す
なわち、設定された閾値によって画像データをカットす
ることにより、小さな値のデータを除去する。係数切り
捨て回路204の出力は信号線222を通して係数量子
化回路206に送られる。係数量子化回路208には、
画品質選択回路202から信号線234を通してステッ
プ幅のデータが送られる0画品質選択回路202は、操
作者が図示しない画品質設定手段により設定した画品質
に応じてステップ幅のデータを係数量子化回路206に
出力する。
係数量子化回路20Bは画品質選択回路202から信号
線234を通して送られる量子化ステップ幅によって画
像データを量子化する。すなわち、画像データに大きい
値のデータがある場合に、最大値または平均値のデータ
を基準にしてダイナミックレンジを設定する。このよう
に量子化された係数量子化回路206の出力は信号線2
2Bを通して符号化回路2Bに送られる。符号化回路2
6はルックアップテーブル38から信号線138を通し
て送られる符号化のためのデータにより、入力される画
像データを符号化する。
符号化は1例えば入力される画像データが第4B図に示
されるような行列データである場合に、各データに所定
のビット数を割り当てて行う0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1.データ150.130 、150 G、
:は6ビツトヲ、データ100.9o、40.70,8
0ニハ4ヒツトヲ、データ50.50.10゜5.1O
160,20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、直交変換等の処理を施されたデータにお
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。
符号化は、分割されたブロックのそれぞれの絵柄に応じ
てルックアップテーブル38から符号化のためのデータ
を符号化回路2Bに読み出し、各ブロックの絵柄に応じ
た符号化を行う、すなわちそのブロック内において変化
の多い絵柄は多くのビットを割り当て、変化の少ない絵
柄は少ないビットを割り当てる。
符号化回路26において符号化されたデータは、信号線
228を通してコネクタ30に出力され、コネクタ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。
コネクタ30にはまた、画品質選択回路202から信号
線238を通して係数切り捨て閾値および均一量子化の
ためのステップ幅のデータが、ルックアップテーブル3
8から信号線240を通して符号化のためのルックアッ
プテーブルデータが、それぞれ送られ、これらのデータ
もメモリ32に記憶される。
同期信号発生回路34は、制御部38から信号線126
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3Bは本装置の各機能部を制御する制御部であり
、信号a126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2eへ、信号線136に゛よリルックアップテープル
38へ、信号線230により画品質選択回路202へ、
信号線236により前処理回路108へ、それぞれ制御
信号を出力し、各部の動作を制御する。制御部38はま
た、信号線244を通してコネク・り30に書き込みの
ための制御信号を送り、コネクタ30に送られる各デー
タをそれぞれメモリ32の所定のアドレスに記録させる
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AD変換回路18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10B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220を
通して係数切り捨て回路204に送られる。
係数切り捨て回路204に送られたデータは、係数切り
捨て回路204において係数切り捨て閾値と比較され、
閾値を越える値を切り捨てられる。係数切り捨てを行わ
れたデータは係数量子化回路206に送られ、係数量子
化回路20Bにおいてステップ幅により均一量子化され
る。均一量子化されたデータは符号化回路2Bに送られ
、ルックアップテーブルデータによって符号化され、信
号線228を通してコネクタ30に送られる。
符号化回路28からコネクタ30に送られた画像データ
は制御部36から信号線244を通して送られる制御信
号により、メモリ32の所定のアドレスに記憶される0
例えば第5図に示すようにメモリ32のブロックの領域
に、符号化回路2Bから出力されるブロック化されたn
個の各画像データが記憶される。
また、画品質選択回路202から送られる係数切り捨て
閾値および均一量子化のためのステップ幅のデータ、ル
ックアップテーブル3日から送られる符号化のためのル
ックアップテーブルデータも、同様に制御部3Bから信
号線244を通して送られる制御信号により、メモリ3
2の所定のアドレスに記憶される0例えば第5図に示す
ようにメモリ32のへ7グーの領域に、係数切り捨て閾
値、ステップ幅、ビット割当情報が順次記憶される。
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
ル画像のデータが圧縮符号化データとともに、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が接続されるコネクタ40を
有する。コネクタ40には信号線142が接続されてい
る。メモリ32に記憶された画像データは、制御部56
から信号線270を通して送られる制御信号により指定
されたメモリ32のアドレスからコネクタ40に読み出
され、信号線142を通して復号化回路44に入力され
る。また、メモリ32に記憶された圧縮符号化データは
、同様に制御部56から信号線270を通して送られる
制御信号によってそれぞれ指定されたメモリ32のアド
レスからコネクタ40に読み出され、信号線272を通
して復号化回路44に、信号線276を通して係数加算
回路252に、それぞれ送られる。
復号化回路44は入力されたデータを復号化し、例えば
第4C図に示すような入力データから第4B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260を通して係数加算回路252に入
力され、係数加算回路252において係数を加算される
。これは第1図の係数切り捨て回路において切り捨てら
れた係数切り捨て閾値を画像データに加算し、画像デー
タを元の値に戻すものである。
係数加算されたデータは、信号線284を通して直交逆
変換回路48に入力され、直交逆変換回路4Bにおいて
直交逆変換される。直交逆変換された各ブロックのデー
タは信号[14Gを通して一画面分のメモリから構成さ
れるブロック合成回路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
通して後処理回路250に送られる。後処理回路250
は、第1図に示す記録装置において前処理回路108に
よって前処理が行われない態様にあっては画像データを
RGB信号またはNTSC信号などに変換する0画像デ
ータは後処理回路250を通した後、信号線152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に出力され、メモリ32に記憶されたカラ
ー画像がCRT 54の画面に再生される。
制御部58は再生装置の各機能部を制御する制御部であ
り、信号線15Bにより復号化回路44へ、信号線26
8により後処理回路250へ、信号線268により係数
加算回路252へ、信号線158により直交逆変換回路
4Bへ、信号線180によりブロック合成回路(一画面
分のメモリ)48へ、信号線164によりDA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。制御部5Bはまた、信号線270を通してコネク
タ40に読み出しのための制御信号を送り、メモリ32
の所定のアドレスに記録された画像データおよび圧縮符
号化データをそれぞれコネクタ40に読み出す。
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の所
定のアドレスに記憶された画像データは制御部56から
の制御信号によりコネクタ40に読み出され、信号線1
42を通して復号化回路44に入力される。すなわち、
第5図のブロックの領域に記憶された各ブロックの画像
データがコネクタ40に読み出され、復号化回路44に
入力される。また、第5図に示すメモリ32のヘッダー
の所定のアドレスに記憶された圧縮符号化データも制御
部56からの制御信号によりコネクタ40に読み出され
、符号化のためのルックアップテーブルデータは信号線
272を通して復号化回路44に、係数切り捨て閾値デ
ータは信号線27Bを通して係数加算回路252に、そ
れぞれ入力される。
復号化回路44に入力された画像データは、信号線27
2を通して復号化回路44に送られた符号化のためのル
ックアップテーブルデータを用いて復号化され、信号線
260を通して係数加算回路252に入力される。なお
、復号化された画像データは、係数加算回路252に入
力される前に、図示しない係数逆量子化回路において逆
量子化を行われる。
この逆量子化はメモリ32から読み出された正規化係数
のデータを用いて行われる。
係数加算回路252に入力された画像データは、信号線
276を通して係数加算回路252に送られる係数切り
捨て閾値データを用いて、閾値を加算される。閾値を加
算された画像データは、信号線264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146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4
8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、OA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され、各ブ
ロックごとに直交変換され、係数切り捨て、係数量子化
および符号化が行われてメモリ32に記憶される。した
がって1画像データを圧縮してメモリ32に記憶するか
ら、小さな容量のメモリ32に多くの画像データを記憶
することができる。
第1図の装置によれば、直交変換されたデータの符号化
において、設定された閾値によって係数切り捨てを行い
、設定されたステップ幅によって係数量子化を行ってい
るから、操作者の所望の画質となるように画像データを
符号化することができる。係数切り捨てされた画像デー
2夕は、設定された正規化係数によって量子化されるか
ら、ダイナミックレンジを適切にすることができ、デー
タのオーバーフローが生じない、また、ブロック化され
た各ブロックの絵柄ごとに異なるルックアップテーブル
を用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1図の装置によれば、上記の係数切り捨て閾値、係数
量子化ステップ幅、ルックアップテーブルの各データを
メモリ32に記憶するから、メモリ32に記憶されたこ
れらのデータを用いて、第2図に示すような再生装置に
よって画像データの伸長復号化を行うことができる。
第2図の再生装置によれば、メモリ32の画像データを
記憶するアドレスと異なるアドレス1こ上記の符号化の
ための各データを記憶させるから、第2図の再生装置に
より再生を行う場合に、これらの各データを読み出すこ
とにより第1図の装置により行われた符号化に応じて復
号化を行うことができる。
上記の実施例においては、画像信号を直交変換して符号
化する装置および符号化された画像の再生装置について
説明したが、本発明は直交変換以外の方法によって画像
データを圧縮符号化する装置および再生装置についても
適用できる。したかって、メモリに記憶される圧縮符号
化のための各種のデータも上記のデータに限らず、各種
のデータを用いることができる。
また、上記の実施例の記録装置は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、画像信号を圧縮符号化して記録媒体に
記憶させることができるから、小さな記憶容量の記録媒
体に多くの画像信号を記憶させることができる。しかも
、圧縮符号化において設定された各種の圧縮符号化デー
タを記録媒体の画像信号を記憶する領域と異なる領域に
記憶させておくから、再生時にはこのデータを読み出す
ことにより、圧縮符号化された画像信号を適切に伸長復
号化することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による画像信号の圧縮記録装置をデジタ
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図は本発明による画像信号の伸長再生装置の一実施
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5図は第1図の装置により画像信号を記録する記録媒
体の記憶内容の例を示す図である。 部 の 号の説明 14、、、、、、撮像デバイス 18、、、、、、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 44、、、、、、復号化回路 4B、、、、、、直交逆変換回路 4B、、、、、、ブロック合成回路 52、、、、、、DA変換回路 204  、 、 、 、 、係数切り捨て回路20B
 、 、 、 、 、係数量子化回路252 、 、 
、 、 、係数加算回路特許出願人 富士写真フィルム
株式会社代 理 人 番数 孝雄 丸山 隆夫 第2図 第3A図 第38図 第4A図 第48図 第4C図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、画像信号を受けて、該画像信号の画像データを圧縮
    符号化して記録媒体に記録する画像信号の圧縮記録装置
    において、該装置は、 前記画像信号の画像データを圧縮符号化する圧縮符号化
    手段と、 該圧縮符号化手段により前記画像データを圧縮符号化す
    るための圧縮符号化データを設定する符号化データ設定
    手段と、 前記圧縮符号化手段により圧縮符号化された画像データ
    および前記符号化データ設定手段により設定された前記
    符号化データを前記記録媒体に書き込むデータ書き込み
    手段とを有し、 該データ書き込み手段は、前記圧縮符号化された画像デ
    ータおよび前記圧縮符号化のための符号化データをそれ
    ぞれ前記記録媒体の異なる領域に書き込むことを特徴と
    する画像信号の圧縮記録装置。 2、特許請求の範囲第1項記載の装置において、前記圧
    縮符号化手段は、前記画像データをブロック化するブロ
    ック化手段と、該ブロック化手段によりブロック化され
    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画像データを係数切り捨て
    閾値により切り捨てる係数切り捨て手段と、該係数切り
    捨て手段により切り捨てられた画像データをステップ幅
    により量子化する係数量子化手段と、該係数量子化手段
    により量子化された画像データをルックアップテーブル
    により符号化する符号化手段とを有し、 前記符号化データ設定手段は、前記係数切り捨て閾値、
    前記ステップ幅、前記ルックアップテーブルの各データ
    を設定することを特徴とする画像信号の圧縮記録装置。 3、特許請求の範囲第1項記載の装置により記録された
    前記記録媒体から、前記圧縮符号化された画像データお
    よび前記圧縮符号化のための符号化データをそれぞれ読
    み出すデータ読み出し手段と、 該データ読み出し手段により前記記録媒体から読み出さ
    れた前記符号化データを用いて前記圧縮符号化された画
    像データを伸長復号化する伸長復号化手段とを有し、 前記記録媒体に圧縮符号化されて記録された画像データ
    を伸長して再生する画像信号の伸長再生装置。
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