JPH10257366A - 画像処理装置及び方法 - Google Patents

画像処理装置及び方法

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JPH10257366A
JPH10257366A JP5597097A JP5597097A JPH10257366A JP H10257366 A JPH10257366 A JP H10257366A JP 5597097 A JP5597097 A JP 5597097A JP 5597097 A JP5597097 A JP 5597097A JP H10257366 A JPH10257366 A JP H10257366A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ズーム中の符号化効率と画質の低下を防ぐ。 【解決手段】 走査装置58のズーム操作中、システム
制御回路56は、スイッチ22をa接点に強制し、Iピ
クチャのみの符号化状態にする。これにより、撮影画像
はフレーム(又はフィールド)内符号化されて、半導体
メモリ36に記録される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、画像圧縮技術を利
用した画像処理装置及び方法に関する。
【0002】
【従来の技術】動画像を高能率に圧縮符号化する方式と
してMPEG(Moving Pictue Expe
rts Grup)方式が広く知られている。MPEG
方式は、離散コサイン変換(DCT)、適応量子化及び
可変長符号化を基本とし、フレーム(又はフィールド)
相関に基づく動き補償付フレーム(又はフィールド)間
予測符号化を適応的に組み合わせた符号化方式である。
具体的には、各フレームを画面内で符号化するIピクチ
ャと、時間的に先行するIピクチャからフレーム(又は
フィールド)間動き補償予測符号化するPピクチャと、
先行するIピクチャ(又はPピクチャ)と後行するIピ
クチャ(又はPピクチャ)の両方からフレーム(又はフ
ィールド)間動き補償予測符号化するBピクチャとを適
当な順序に配置し、画質を維持しつつ、高い圧縮率を達
成する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】近年の画像符号化方式
は、様々な符号化テクニックの集合体ともいえる構成に
なっている。様々な符号化技法の中には、撮影状況や被
写体によって得手不得手がある。しかし、圧縮処理回路
に入力された画像信号を分析して初めて、どの符号化技
法を用いるのが適切かを判断できる。MPEG方式は、
いわば、これらの複合的符号化技法の集大成的なものに
なっており、MPEG方式を用いたカメラ一体型記録再
生装置も既に商品化されている。
【0004】MPEG方式は、画面間相関を利用するの
で、従来の民生用ディジタルVCR方式の圧縮符号化方
式より圧縮率が高く、少ない記録容量でより長い時間記
録でき、携帯型のカメラ装置に適している。
【0005】しかし、ズームイン(拡大)又はズームア
ウト(縮小)等のカメラ操作の期間は、予測符号化画像
を生成するのに適さない。つまり、ズーム中では画面間
の相関がとりにくいので、予測誤差により不要なデータ
が大量に発生してしまい、符号化効率が悪くなるだけで
なく、画質も劣化する。
【0006】本発明は、このような問題点を解決し、画
像に対して連続的な変化を与えた場合にも符号化効率及
び画質が悪化しない画像処理装置及び方法を提示するこ
とを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明に係る画像処理装
置は、光学像を電気的信号に変換し、画像情報を出力す
る撮像手段と、当該撮像手段の撮影画像に連続的な変化
を与える撮像制御手段と、当該撮像手段の出力画像情報
をデータ圧縮する画像圧縮手段と、当該撮像制御手段に
よる当該撮影画像の連続的な変化に対して当該画像圧縮
手段の圧縮条件を所定圧縮条件に規制する圧縮制御手段
とからなることを特徴とする。
【0008】本発明に係る画像処理装置はまた、被写体
像を光電変換する撮像手段と、撮影画像を変倍するズー
ム手段と、画面間符号化処理と両面内符号化処理の少な
くとも2方式を有し、当該撮像手段の出力画像を圧縮す
る圧縮手段と、当該ズーム手段の動作中は、当該圧縮手
段に当該画面内符号化処理を含む所定の符号化処理を選
択させる制御手段とからなることを特徴とする。
【0009】本発明に係る画像処理装置又は方法は、画
像信号を入力する入力手段又はステップと、前記画像信
号に対して連続的な変化を与える処理手段又はステップ
と、イントラ符号化モード及びインター符号化モードを
有し、前記入力手段又はステップによって入力された画
像信号を符号化する符号化手段又はステップと、前記処
理手段又はステップの処理に応じて前記符号化手段又は
ステップの符号化モードを制御する制御手段又はステッ
プとを有することを特徴とする。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施の形態を詳細に説明する。
【0011】図1は、本発明の一実施例の概略構成ブロ
ック図を示す。10は、複数レンズ群からなる撮影レン
ズ、12は、撮影レンズ10を変倍するズーム駆動装
置、14は、撮影レンズ10による光学像を電気信号に
変換する撮像素子、16は撮像素子14のアナログ出力
をディジタル信号に変換するA/D変換器、18はA/
D変換器16の出力データにガンマ補正及び色バランス
補正等の周知のカメラ信号処理を施すカメラ信号処理回
路である。
【0012】22は、ブロック化回路20からのブロッ
ク単位の画像データ(a接点)又は、予測画面との予測
誤差(b接点)を選択するスイッチ、24は、スイッチ
22の出力を離散コサイン変換し、DCT係数データを
出力するDCT回路、26はDCT回路24から出力さ
れるDCT係数データを、指定された量子化ステップ・
サイズで量子化する量子化回路、28は量子化回路26
の出力を可変長符号化する可変長符号化回路、30は可
変長符号化回路28の出力をバッファリングするバッフ
ァ、32は、バッファ30のデータ量に応じて量子化回
路32の量子化ステップを制御するレート制御回路であ
る。
【0013】32は、バッファ30からのデータを、半
導体メモリ36における記録形式に変換するフォーマッ
ト回路である。
【0014】38は、量子化回路26の出力を逆量子化
する逆量子化回路、40は逆量子化回路38の出力を逆
離散コサイン変換する逆DCT回路である。42は、画
面間予測(インター)符号化モード(Pピクチャ(前方
向予測)とBピクチャ(双方向予測))では逆DCT回
路40の出力に予測値を加算して出力し、画面内(イン
トラ)符号化モード(Iピクチャ)では逆DCT回路4
0の出力をそのまま出力する加算器である。44は、加
算器42の出力と、ブロック化回路20からの現在の画
面の画像データとを比較し、所定サイズのブロック単位
で動きを検出する動きベクトル検出回路、46は、動き
ベクトル検出回路44により検出された動きベクトルに
従い、予測画面の画像データを画面内で移動させて動き
を相殺する動き補償回路である。動き補償回路44の出
力が予測値として、減算器48及びスイッチ50を介し
て加算器42に印加される。減算器48は、ブロック化
回路20の出力と動き補償回路異48の出力(予測値)
との差、即ち予測誤差を算出して、スイッチ22のb接
点に供給する。
【0015】52は、カメラ信号処理回路18ディジタ
ル出力をアナログ信号に変換するD/A変換器、54
は、D/A変換器52の出力信号を映像表示する電子ビ
ュー・ファインダである。これより、ユーザは、撮影中
又は撮影準備中の映像を観察できる。
【0016】56は全体を制御するシステム制御回路、
58はシステム制御回路56にユーザが種々の指令を入
力する操作キーからなる操作装置である。
【0017】本実施例の動作を説明する。撮像素子14
は、撮影レンズ10による光学像を電気信号に変換す
る。撮像素子14の出力信号はA/D変換器16により
ディジタル信号に変換され、カメラ信号処理回路18に
より周知のカメラ信号処理を施される。
【0018】ブロック化回路20は、カメラ信号処理回
路18から出力される画像データを8画素×8画素のブ
ロックに分割し、その出力は、スイッチ22のa接点、
減算器48及び動きベクトル検出回路44に印加され
る。減算器48は、ブロック化回路20からの画素デー
タと、動き補償回路46から出力される予測値との差分
(予測誤差)を算出し、スイッチ22のb接点に印加す
る。スイッチ22は、Iピクチャ(画面内(イントラ)
符号化モード)ではa接点に接続し、Pピクチャ又はB
ピクチャ(画面間(インター)符号化モード)ではb接
点に接続する。従って、Iピクチャでは、DCT回路2
4にはブロック化回路20の出力が印加され、Pピクチ
ャ又はBピクチャでは、減算器48の出力(予測誤差)
が印加される。
【0019】DCT回路24は、スイッチ22からのデ
ータをブロック単位で離散コサイン(DCT)変換し、
DCT係数データを量子化回路26に出力する。量子化
回路26は、レート制御回路32により指定される量子
化ステップ・サイズで、DCT回路24からのDCT係
数データを量子化し、可変長符号化回路28は、量子化
回路26の出力を可変長符号化する。
【0020】レート制御回路32は、バッファ30のデ
ータ蓄積量を監視し、それがオーバーフローしないよう
に量子化回路26の量子化ステップ・サイズを制御す
る。
【0021】逆量子化回路38は、量子化回路26で選
択されたのと同じ量子化ステップ・サイズで、量子化回
路26の出力を逆量子化し、DCT係数の代表値を出力
する。逆DCT回路40は、逆量子化回路38の出力を
逆離散コサイン変換する。スイッチ50は画面内符号化
モード(Iピクチャ)では開放され、画面間符号化モー
ド(Pピクチャ又はBピクチャ)では閉成される。従っ
て、加算器42は、画面間符号化モードでは、逆DCT
回路40の出力に予測値(動き補償回路46の出力)を
加算し、画面内符号化モードでは逆DCT回路40の出
力をそのまま出力する。
【0022】動きベクトル検出回路44は、ブロック化
回路20からの現フレームの画素データと加算器42か
らの予測フレームの画素データとを比較し、画像の動き
を検出する。動き補償回路46は、動きベクトル検出回
路42で検出された動きベクトルに従い、その動きを相
殺するように加算器42からの予測フレームの画素デー
タを画面内で移動する。動き補償回路46の出力は、予
測値として減算器48及びスイッチ50を介して加算器
42に印加される。
【0023】可変長符号化回路28の出力はバッファ3
0によりレート調整されてフォーマット回路34に印加
される。フォーマット回路34はバッファ30からのデ
ータを半導体メモリ36の記録形式に整えて半導体メモ
リ36に印加する。具体的には、フォーマット回路34
は、MPEG1のデータ構造におけるスライスヘッダ及
びシーケンスへッダ等の各種へッダを符号化データに付
加して、MPEG1方式に対応したMPEG画像データ
を生成し、半導体メモリ36に書き込む。
【0024】また、カメラ信号処理回路18の出力は、
D/A変換器52によってアナログ信号に変換され、電
子ビュー・ファインダ54に印加される。これにより、
撮影準備中の画像又は記録する画像をモニタできる。
【0025】図2は、このように半導体メモリ36に記
録された画像を再生する再生系の概略構成ブロック図を
示す。60は半導体メモリ36から読み出された符号デ
ータの入力端子、62は入力バッファ、64は可変長復
号化回路、66は逆量子化回路、68は逆DCT回路、
70は逆DCT回路68の出力に予測値を加算する加算
器、72は符号化方式の識別情報に基づき、Iピクチャ
では逆DCT回路68の出力(a接点)を選択し、Pピ
クチャ又はBピクチャでは加算器70の出力(b接点)
を選択するスイッチ、74は、スイッチ72の出力から
動き補償する予測値を出力する動き補償回路、76はス
イッチ72の出力をバッファリングする出力バッファ、
78は出力バッファ76の出力をアナログ信号に変換す
るD/A変換器、80はD/A変換器78の出力を映像
表示するモニタ、82は出力バッファ76の出力データ
を外部にディジタル出力するディジタル・インターフェ
ース(例えば、IEEE1394)、84はディジタル
出力端子である。
【0026】入力端子60に入力した符号データは入力
バッファ64を介して可変長復号化回路64に印加さ
れ、可変長復号化される。可変長復号化回路64の出力
は逆量子化回路66により逆量子化され、逆DCT回路
68により逆DCT変換される。
【0027】Iピクチャの逆DCT回路68の出力はそ
のまま、スイッチ72を介して出力バッファ76と動き
補償回路74に印加される。Pピクチャ又はBピクチャ
の逆DCT回路68の出力は予測フレームとの差分信号
になっており、加算器70で予測値を加算された後、ス
イッチ72を介して出力バッファ76と動き補償回路7
4に印加される。動き補償回路74は、スイッチ72か
らのデータ(復元された画像データ)から、加算器70
で加算すべき予測値を算出し、加算器70に供給する。
【0028】出力バッファ76は、圧縮符号化のための
ブロック順の画像データをラスタ順に変換して、出力す
る。出力バッファ76の出力はD/A変換器78とディ
ジタル・インターフェース82に印加される。D/A変
換器78は出力バッファ76の出力をアナログ信号に変
換して液晶表示装置等のモニタ80に印加する。これに
より、再生画像が表示される。また、ディジタル・イン
ターフェース82がバッファ76からのデータを所定の
形式でディジタル出力端子84に出力する。
【0029】このようなカメラ一体型記録再生装置にお
いて、被写体像を光学的にズームイン/アウト(拡大/
縮小)するとき、操作者が、画像をモニタしながら走査
装置58のズームレバーを操作する。このズーム操作に
応じて、システム制御回路56は、ズーム駆動装置12
を介して撮影レンズ10のズーミング用レンズを光軸方
向に移動させ、所望の画角に変更させる。システム制御
回路56はまた、ズーム期間中はスイッチ22を強制的
にa接点に接続する。これにより、ズーム期間中は、全
てIピクチャとなり、ズーム中における画角の連続的な
拡大又は縮小の過程で画面間の相関がとりにくくなるこ
とにとって生じる、不要なデータ量の増加を防ぐことが
できる。また、記録される画像がIピクチャのみとなる
ので、画質も良くなる。
【0030】図3を参照して、ズーム操作中の符号化モ
ード制御を詳細に説明する。本実施例のカメラ一体型記
録再生装置を撮影モードにセットして、撮影を開始す
る。先ず、符号化に用いるパラメータを初期化する(S
1)。この段階では、Iピクチャ、Pピクチャ及びBピ
クチャの何れも使用可能である。ユーザの記録開始の指
示に従い、撮影画像の記録、即ち、撮影画像の符号化処
理を開始する(S2)。
【0031】ズーム操作の有無を常時、監視し(S
3)、ズーム操作(ズームイン又はズームアウト)があ
ると、Iピクチャのみの符号化モードに固定して(S
4)、撮影画像を符号化する(S5)。ズーム操作がな
ければ、通常通り、Iピクチャ、Pピクチャ及びBピク
チャを使用する符号化モードで撮影画像を符号化する
(S6)。
【0032】撮影(記録)終了の操作があるまで、S1
以降を繰り返し(S6)、撮影終了の操作により撮影を
終了する。
【0033】このように、本実施例では、ズーム動作に
対してIピクチャのみの符号化処理に限定するので、ズ
ーム中に符号化データ量が極端に増大するのを防止で
き、結果的に画像の劣化を抑制できる。
【0034】撮影光学系の高倍率化に伴い、本実施例
は、ズームを極端に速く制御できる場合に特に適してい
る。光学ズーム以外に電子ズームに対しても、本発明を
適用できることはいうまでもない。
【0035】半導体メモリを記録媒体とする実施例を説
明したが、磁気テープや磁気ディスク、光磁気ディスク
を記録媒体としてもよい。
【0036】画像圧縮方式は、MPEG1方式以外に
も、MPEG2方式、更には、画面間符号化と画面内符
号化を併用するその他の符号化方式であってもよい。
【0037】近年、ズーム倍率が高くなってきており、
広角から望遠の各端間の移動時間への要求はほぼ不変の
ままなので、結果的にズーム速度が高速化してきてい
る。また、微妙な画角のトリミングも要求されるので、
低速駆動も可能にしなければならない。上記実施例で
は、ズーム動作中はズーム速度に関わらず、Iピクチャ
のみとなってしまうので、ズーム速度が低速の場合には
符号化効率が低下してしまう。このような問題に対して
は、ズーム速度に応じて、符号化モードを選択するよう
にすればよい。図4は、その変更実施例の符号化モード
選択のフローチャートを示す。
【0038】先ず、符号化に用いるパラメータを初期化
する(S11)。この段階では、Iピクチャ、Pピクチ
ャ及びBピクチャの何れも使用可能である。ユーザの記
録開始の指示に従い、撮影画像の記録、即ち、撮影画像
の符号化処理を開始する(S12)。
【0039】ズーム操作の有無を常時、監視し(S1
3)、ズーム操作(ズームイン又はズームアウト)があ
ると、ズーム速度を調べる(S14)。そして、ズーム
速度を高速であれば、Iピクチャのみの符号化モードに
固定して(S14)、撮影画像を符号化し(S17)、
ズーム速度が中速であれば、IピクチャとPピクチャを
使用する符号化モードに設定して(S16)、撮影画像
を符号化し(S17)、ズーム速度が低速であるかズー
ム操作が無い場合には(S13,S14)、通常通り、
Iピクチャ、Pピクチャ及びBピクチャを使用する符号
化モードで撮影画像を符号化する(S17撮影(記録)
終了の操作があるまで、S11以降を繰り返し(S1
8)、撮影終了の操作により撮影を終了する。
【0040】従来では、画面間の動きベクトル検出結果
により画面間相関の有無を判断していたが、ズーム撮影
のように画角が変化しながら画面全体が変化するような
場合には、単純なブロックマッチングでは、画面間相関
を適切に判断するのは困難である。本実施例のように、
カメラ系からの撮影条件情報に応じて画像圧縮条件を制
御することで、効率的で高画質の画像圧縮が可能にな
る。
【0041】
【発明の効果】以上の説明から容易に理解できるよう
に、本発明によれば、画像信号を連続的に変化させる場
合(例えば、ズーム中における撮影画像の連続的な拡大
又は縮小の過程)において、データ量の不要な増加を防
ぐことができると共に、画質を良好に維持できる。即
ち、変化中の符号化処理を画面内(イントラ)符号化モ
ード(Iピクチャ・モード)に限定することにより、極
端な画質劣化を抑制できる。
【0042】また、画像信号の連続的な変化の速度が高
速の場合にはIピクチャのみ、中速の場合にはIピクチ
ャとPピクチャというように、変化速度に応じて利用す
る符号化モードを限定することにより、符号化効率との
バランスを取りつつ、良好な画質で撮影画像を記録でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施例の概略構成ブロック図であ
る。
【図2】 本実施例の再生系の概略構成ブロック図であ
る。
【図3】 本実施例の符号化モード選択のフローチャー
トである。
【図4】 符号化モード選択の変更フローチャートであ
る。
【符号の説明】
10:撮影レンズ 12:ズーム駆動装置 14:撮像素子 16:A/D変換器 18:カメラ信号処理回路 20:ブロック化回路 22:スイッチ 24:DCT回路 26:量子化回路 28:可変長符号化回路 30:バッファ 32:レート制御回路 34:フォーマット回路 36:半導体メモリ 38:逆量子化回路 40:逆DCT回路 42:加算器 44:動きベクトル検出回路 46:動き補償回路 48:減算器 50:スイッチ 52:D/A変換器 54:電子ビュー・ファインダ 56:システム制御回路 58:操作装置 60:符号データ入力端子 62:入力バッファ 64:可変長復号化回路 66:逆量子化回路 68:逆DCT回路 70:加算器 72:スイッチ 74:動き補償回路 76:出力バッファ 78:D/A変換器 80:モニタ 82:ディジタル・インターフェース 84:ディジタル出力端子

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光学像を電気信号に変換し、画像情報と
    して出力する撮像手段と、 当該撮像手段の撮影画像に連続的な変化を与える撮像制
    御手段と、 当該撮像手段の出力画像情報をデータ圧縮する画像圧縮
    手段と、 当該撮像制御手段による当該撮影画像の連続的な変化に
    対して当該画像圧縮手段の圧縮条件を所定圧縮条件に規
    制する圧縮制御手段とからなることを特徴とする画像処
    理装置。
  2. 【請求項2】 当該撮像制御手段が、当該撮像手段の撮
    影倍率を変更するズーム制御手段である請求項1に記載
    の画像処理装置。
  3. 【請求項3】 当該ズーム制御手段が光学ズームを制御
    する光学ズーム制御手段である請求項2に記載の画像処
    理装置。
  4. 【請求項4】 当該ズーム制御手段が、電子ズームを制
    御する電子ズーム制御手段である請求項2に記載の画像
    処理装置。
  5. 【請求項5】 当該所定圧縮条件が、画面内符号化方式
    を含む請求項1に記載の画像処理装置。
  6. 【請求項6】 当該所定圧縮条件が、ズーム速度が高速
    のときにはIピクチャであり、ズーム速度が中速のとき
    にはIピクチャとPピクチャである請求項1に記載の画
    像処理装置。
  7. 【請求項7】 被写体像を光電変換する撮像手段と、撮
    影画像を変倍するズーム手段と、画面間符号化処理と画
    面内符号化処理の少なくとも2方式を有し、当該撮像手
    段の出力画像を情報圧縮する圧縮手段と、当該ズーム手
    段の動作中は、当該圧縮手段に当該画面内符号化処理を
    含む所定の符号化処理を選択させる制御手段とからなる
    ことを特徴とする画像処理装置。
  8. 【請求項8】 当該画面内符号化処理がフィールド内符
    号化処理である請求項7に記載の画像処理装置。
  9. 【請求項9】 更に、当該圧縮手段から出力される圧縮
    画像情報を記録媒体に記録する記録手段を有する請求項
    7に記載の画像処理装置。
  10. 【請求項10】 当該画面内符号化処理がフレーム内符
    号化処理である請求項7に記載の画像処理装置。
  11. 【請求項11】 当該制御手段は、当該圧縮手段に、ズ
    ーム速度が高速のときにはIピクチャを選択させ、ズー
    ム速度が中速のときにはIピクチャとPピクチャを選択
    させる請求項7に記載の画像処理装置。
  12. 【請求項12】 当該ズーム手段が光学的ズーム手段で
    ある請求項7に記載の画像処理装置。
  13. 【請求項13】 当該ズーム手段が電子ズーム手段であ
    る請求項7に記載の画像処理装置。
  14. 【請求項14】 当該ズーム手段が光学的ズーム手段及
    び電子ズーム手段からなる請求項7に記載の画像処理装
    置。
  15. 【請求項15】 画像信号を入力する入力手段と、 前記画像信号に対して連続的な変化を与える処理手段
    と、 イントラ符号化モード及びインター符号化モードを有
    し、前記入力手段によって入力された画像信号を符号化
    する符号化手段と、 前記処理手段の処理に応じて前記符号化手段の符号化モ
    ードを制御する制御手段とを有することを特徴とする画
    像処理装置。
  16. 【請求項16】 前記制御手段は、前記処理手段によっ
    て与えられる連続的な変化の速度に応じて前記符号化手
    段の符号化モードを制御する請求項15に記載の画像処
    理装置。
  17. 【請求項17】 前記制御手段は、前記処理手段が処理
    中は前記符号化手段の符号化モードをイントラ符号化モ
    ードとする請求項15に記載の画像処理装置。
  18. 【請求項18】 画像信号を入力する入力ステップと、 前記画像信号に対して連続的な変化を与える処理ステッ
    プと、 イントラ符号化モード及びインター符号化モードを有
    し、前記入力ステップによって入力された画像信号を符
    号化する符号化ステップと、 前記処理ステップの処理に応じて前記符号化ステップの
    符号化モードを制御する制御ステップとを有することを
    特徴とする画像処理方法。
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