JPH1141613A - デジタルカメラ - Google Patents

デジタルカメラ

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JPH1141613A
JPH1141613A JP9192582A JP19258297A JPH1141613A JP H1141613 A JPH1141613 A JP H1141613A JP 9192582 A JP9192582 A JP 9192582A JP 19258297 A JP19258297 A JP 19258297A JP H1141613 A JPH1141613 A JP H1141613A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 固体撮像素子上に形成されたカラーフィルタ
の配列に適した符号化、復号化を比較的少ない演算によ
り行う手段を備えるデジタルカメラを提供する。 【解決手段】 CCDにおいて市松状に配置されている
カラーフィルタを透過して得られる緑G信号は、二次元
低域通過フィルタ301と二次元高域通過フィルタ30
2へ入力され、二次元低域通過フィルタ301によって
高周波数帯域が除去された信号はサブサンプリング手段
303において1/2の情報量に削減され、緑Gの低域
信号GLを得る。また、二次元高域通過フィルタ302
によって低周波数帯域が除去された信号はサブサンプリ
ング手段304において1/2の情報量に削減され緑G
の高域信号GHを得る。他のカラーフィルタを透過して
得られる2つの信号、例えば赤R信号、青信号Bと、前
記の2つの信号緑高域信号GH、緑低域信号GLの合計
4つの信号を基本信号としフィルタバンクによって帯域
分割を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は固体撮像素子を用い
るデジタルカメラに関し、特に撮像して符号化された撮
像データを出力するカメラ部と、符号化されたデータを
復号化して撮像データを得るための復号部とで構成され
るデジタルカメラに関する。
【0002】
【従来の技術】図8は、従来のデジタルカメラとこれに
接続されるパソコン等の概略構成を示すブロック図であ
る。同図において、固体撮像素子(CCD)100はタ
イミング発生手段101により駆動され、撮像データを
出力信号として出力する。この出力信号はAGC手段お
よびサンプルホールド手段102によって増幅かつサン
プリングされ、さらにA/D変換手段103によってデ
ジタル信号に変換される。そして、このデジタル信号
は、ホワイトバランス手段107によってホワイトバラ
ンスが調整され、さらに色補間処理手段108によって
前記CCD100上に形成されているカラーフィルタ配
列に対する色補間処理が行われ、かつガンマ補正手段1
09によりガンマ補正が行われた後、D/A変換手段1
11によってアナログ化されたビデオ出力112として
出力される。ただしビデオ信号がNTSCの場合は、D
/A変換手段111にNTSCカラーエンコーダが含ま
れる。
【0003】また、このデジタルカメラからのビデオ信
号を取込む装置がパソコンのようなデジタル機器である
場合には、ビデオ信号を取り込む時に信号のディジタル
化が必須であり、前記ビデオ出力112をビデオ入力1
13に接続し、A/D変換手段114によってデジタル
画像を得て出力装置115に出力する。ただし、ビデオ
信号がNTSCカラー信号の場合は、A/D変換手段1
14にNTSCカラーデコーダが含まれる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このような従来のデジ
タルカメラでは次のような問題が生じている。第1の問
題点は、デジタル出力信号の帯域が大きく、図8におけ
るA/D変換手段114と出力装置115の間に高速な
ディジタルインタフェースを用いなければならないこと
である。その理由は、ビデオ信号がNTSCカラー信号
の場合には、A/D変換手段114はカラー搬送波周波
数の4 倍の周波数14.31818MHzという高い周波数を必
要とし、A/D変換手段114が8bitデータを生成
する場合には14.31818Mbyte/sec の帯域が必要なためで
ある。
【0005】第2の問題点は、第1の問題点を避けるた
めにカメラ内に画像圧縮符号化手段を含めてホワイトバ
ランス手段107、色補間処理手段108、ガンマ補正
手段109などの色信号処理手段の出力に接続する場
合、標準の圧縮符号化手段では規模や演算量が大きくな
ってしまうことである。その理由は、標準の画像圧縮符
号化技術であるJPEGやMPEGは、符号化に規模や
演算量の大きい乗算器を多用するDCT(離散コサンイ
ン変換)などの複雑な演算を要するためである。
【0006】第3の問題点は、第2の問題点を避けるた
めに、特開昭59−70091号公報や特開平7−17
0886号公報のようにカラーフィルタを備えたCCD
から得られる色画像信号をカラーフィルタの各色毎に画
像圧縮符号化を行う場合には、標準の圧縮符号化手段で
は規模や演算量が大きくなってしまい、またDPCMな
どの画像圧縮符号化方式を用いる場合には、圧縮率と画
質の両立が困難なことである。その理由は、標準の画像
圧縮符号化技術であるJPEGやMPEGは、符号化に
規模や演算量の大きい乗算器を多用するDCTなどの複
雑な演算を要するためであり、簡便な画像圧縮符号化方
式であるDPCMなどでは圧縮率を上げるに従って画質
の劣化が著しいためである。
【0007】第4の問題点は、第3の問題点において、
ベイヤー配列に従うカラーフィルタを備えたCCDから
得られる色画像信号をカラーフィルタの各色毎に画像符
号化を行う場合には、ベイヤー配列のうち市松状に配置
されている色の画像信号はブロック符号化を適用するの
が困難なことである。その理由は、標準の画像符号化技
術であるJPEGやMPEGはDCTを用いたブロック
符号化を行っており、正方格子状に配置された画像信号
以外の市松状に配列されている色の画像信号を圧縮符号
化するには不向きなためである。
【0008】第5の問題点は、そもそもカメラ側の色信
号処理関連の手段の規模や演算量が大きいことである。
その理由は、カメラ内部にホワイトバランス手段、色補
間処理手段、ガンマ補正手段を含むためであり、回路規
模や演算量、消費電力、カメラ体積の点から不利であ
る。
【0009】本発明の目的は、固体撮像素子上に形成さ
れたカラーフィルタの配列に適した符号化を比較的少な
い演算により行う手段を備えることにより、回路構成を
簡略化でき、カメラの小型化、低消費電力化を可能にし
たデジタルカメラを提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、カラーフィル
タを備えた固体撮像素子と、前記撮像素子の出力信号を
デジタル信号へ変換するA/D変換手段と、前記A/D
変換手段の出力信号を前記カラーフィルタの各色要素毎
に分離する手段と、分離された各色要素信号をそれぞれ
個別に圧縮符号化する手段を備えるカメラ部を有し、前
記圧縮符号化手段は2つ以上の周波数帯域に信号を分割
し、かつ各周波数帯域の信号を量子化するバンドフィル
タバンクで構成されていることを特徴とする。ここで、
各色要素毎に分割する手段は、ベイヤー配列に従うカラ
ーフィルタのうち市松状に配置されているカラーフィル
タを通した画像信号を、二次元フィルタバンクによって
2つの帯域に信号を分離するように構成される。この場
合、前記各色要素毎に分離する手段は、前記分離された
信号の一方の帯域が、前記市松状のカラーフィルタと異
なる他のカラーフィルタを通した画像信号の帯域と一致
するように構成されることが好ましい。また、前記分離
された2つの帯域の信号を合成する二次元フィルタバン
クを備えることが好ましい。
【0011】また、本発明のデジタルカメラでは、前記
デジタルカメラのカメラ部で複数の周波数帯域に分割さ
れかつ量子化された信号を逆量子化する手段と、前記複
数の帯域の信号を合成する手段と、合成された信号のホ
ワイトバランスの補正を行う手段と、ホワイトバランス
補正された信号の色補間処理を行う手段と、色補間処理
された信号のガンマ補正を行う手段を備える復号化部を
備える。
【0012】
【発明の実施の形態】図1は本発明の一実施形態のデジ
タルカメラの全体構成を示すブロック図であり、同図を
用いて概略構成を説明する。同図左側のカメラ部は、固
体撮像素子(CCD)100はタイミング発生手段10
1により駆動され、CCD100内に蓄積された信号電
荷は、サンプルホールド手段およびゲインコントロール
アンプ(S/H,AGC)102へ出力される。このサ
ンプルホールド手段およびゲインコントロールアンプ1
02で波形の整形およびゲインの調節が行なわれ、その
後A/D変換手段103に出力される。このA/D変換
手段103でデジタル変換されたデジタル信号は色毎の
分離手段104へ出力される。この分離手段104でカ
ラーフィルタの各色要素赤R、緑G、青Bの各信号に分
離されそれぞれR符号化装置105R、G符号化装置1
05G、B符号化装置105Gへ出力される。
【0013】また、図1の右側の復号化部は、カメラ部
でカラーフィルタの各色毎に分割された信号を合成すべ
く、R’信号、G’信号、B’信号は加算手段106に
出力され合成される。この加算手段106からの信号は
ホワイトバランス手段107に出力され、さらに色補間
処理手段108に出力された後、ガンマ補正手段109
に出力され、出力画像110として出力される。
【0014】ここで、前記CCDは異なる色のカラーフ
ィルタが配列されており、図2の例では、市松状に高解
像度が必要な色(緑G)を配置し、残りの部分に比較的
解像度の要求されない2 種類の色信号(赤Rおよび青
B)を水平列ごとに交互に配置するいわゆるベイヤー配
列のカラーフィルタを示している。ただし、同図ではカ
ラーフィルタに原色である赤R、緑G、青Bの3 色をベ
イヤー配列で配置した例を示しているが、補色であるシ
アンCy、マゼンタMg、イエローYeの組み合わせ
や、原色、補色、または無色の組み合わせであってもよ
い。
【0015】前記G符号化装置105Gと、このG符号
化装置により符号化された信号を合成する装置の一例を
図3に示す。前記符号化装置105Gは、図2に示した
ような市松状に配置されているカラーフィルタを透過し
て得られる緑G信号は、二次元低域通過フィルタ301
と二次元高域通過フィルタ302へ出力される。二次元
低域通過フィルタ302によって高周波数帯域が除去さ
れた信号はサブサンプリング手段303へ出力する。サ
ブサンプリング手段303において1/2の情報量に削
減され、緑Gの低域信号GLを得る。同様に、二次元高
域通過フィルタ302によって低周波数帯域が除去され
た信号はサブサンプリング手段304へ出力する。サブ
サンプリング手段304において1/2の情報量に削減
され緑Gの高域信号GHを得る。
【0016】また、前記G符号化装置によって周波数分
離されたGL’信号及びGH’信号は、それぞれアップ
サンプリング手段305,306に出力され、それぞれ
二次元高域通過フィルタ307、二次元低域通過フィル
タ308に出力され、加算手段309によって合成さ
れ、のG’信号として出力される。
【0017】なお、前記R符号化装置105R及びB符
号化装置105Bの赤R信号及び青B信号と、前記G符
号化装置105G内で分離された緑高域信号GH、緑低
域信号GLの4つの信号が基本信号とされ、次に述べる
フィルタバンクによって周波数毎に分割され、量子化
(圧縮、符号化)が行われる。また、逆に周波数毎に分
割された状態のまま逆量子化(伸長、復号化)が行われ
る。
【0018】前記したR,B,GH,GLの4つの基本
信号をそれぞれ周波数毎に分割する分析フィルタバンク
の一例を図4及び図5に示す。図4において、前記4つ
の基本信号のいずれかである入力信号Xは、二次元低域
通過フィルタ401、および二次元高域通過フィルタ4
02に出力される。二次元低域通過フィルタ401にお
いて高周波帯域が除去された信号はサブサンプリング手
段403に出力される。さらに、二次元低域通過フィル
タ405と二次元高域通過フィルタ404で低域周波数
信号、高域周波数信号に分割され、サブサンプリング手
段407,408でそれぞれサンプリングされる。そし
て、サンプリングされた信号と、前記二次元高域通過フ
ィルタ402において低周波数帯域が除去されてサンプ
リング手段404でサンプリングされた信号はそれぞれ
量子化手段409,410,411により量子化され、
信号XLL、信号XLH、信号XHとして出力される。
【0019】また、この符号化された信号を復号化する
ために、図5において、前記信号XLL、信号XLH、
信号XHはそれぞれ逆量子化手段412,413,41
4に入力され、それぞれアップサンプリング手段41
5,416,422に入力される。前記アップサンプリ
ング手段415,416でサンプリングされた信号はそ
れぞれ二次元高域通過フィルタ417及び二次元低域通
過フィルタ418に入力され、加算手段419において
合成される。さらに、アップサンプリング手段420で
サンプリングされた後、二次元高域通過フィルタ421
に入力される。また、サンプリング手段422でサンプ
リングされた信号は二次元低域通過フィルタ423に入
力される。そして、前記各フィルタ421,423の出
力は加算手段424で加算され、合成された信号X’と
して出力される。
【0020】また、前記4つの基本信号を周波数毎に分
割する分析フィルタバンクの他の例を図6及び図7に示
す。図6において、前記4つの基本信号のいずれかであ
る入力信号Xは、水平低域通過フィルタ501、および
水平高域通過フィルタ502へ出力される。水平低域通
過フィルタ501において高周波帯域が除去された信号
はサブサンプリング手段503に入力される。このサン
プリング信号は垂直低域通過フィルタ505と垂直高域
通過フィルタ506に入力され、それぞれの出力はサブ
サンプリング手段509,510でサンプリングされ、
各サンプリング信号は量子化手段513,514で量子
化され、信号XLL、信号XLH信号として出力され
る。同様に、前記水平高域通過フィルタ502において
低周波帯域が除去された信号はサブサンプリング手段5
04に入力される。このサンプリング信号は垂直低域通
過フィルタ507と垂直高域通過フィルタ508に入力
され、それぞれの出力はサブサンプリング手段511,
512でサンプリングされ、各サンプリング信号は量子
化手段515,516で量子化され、信号XHL、信号
XLHとして出力される。
【0021】また、この符号化された信号を復号化する
ために、図7において、前記信号XLL、信号XLH、
信号XHL、信号XHHはそれぞれ逆量子化手段51
7,518,519,520に入力され、さらにアップ
サンプリング手段521,522,523,524に入
力される。そして、アップサンプリング手段521,5
22の各サンプリング信号は、それぞれ垂直高域通過フ
ィルタ525および垂直低域通過フィルタ526に入力
され、各出力は加算手段529において合成される。さ
らにアップサンプリング手段531に入力され、水平高
域通過フィルタ533に入力される。同様にして、アッ
プサンプリング手段523,524の各サンプリング信
号は、それぞれ垂直高域通過フィルタ527および垂直
低域通過フィルタ528に入力され、各出力は加算手段
530において合成される。さらにアップサンプリング
手段532に入力され、水平低域通過フィルタ534に
入力される。そして、前記垂直高域通過フィルタ533
と垂直低域通過フィルタ534の出力は加算手段535
において合成されて信号X’として出力される。
【0022】このように、前記構成のデジタルカメラで
は、カメラ部側においてCCDの出力信号はデジタル信
号へ変換した後に、カラーフィルタの各色要素毎に分離
し、分離された各色毎に色信号処理を行う前に圧縮符号
化を行う。この符号化によってデジタル信号の情報量が
削減されるため、出力装置との間に従来のような高速な
ディジタルインタフェースを用いる必要がなくなる。一
方、復号化部側ではカメラ側で符号化された信号を各色
毎に復号化した後に、ホワイトバランス、色補間処理、
ガンマ補正といった処理を行う。したがって、このホワ
イトバランス、色補間処理、ガンマ補正といった色信号
処理関連の手段をカメラ部側に含める必要がなくなるた
め、カメラ部側の手段の規模や演算量が削減され、消費
電力も削減される。また、撮像後にホワイトバランスや
ガンマ補正のパラメータを変更することが可能となる。
【0023】また、画像圧縮符号化にはサブバンド符号
化を用いているため、構成の簡略化が可能となる。すな
わち、2つ以上の帯域に信号を分割するサブバンドフィ
ルタバンクに用いられているフィルタの一例として、2
つの帯域に信号を分割する2タップの低域通過フィル
タ、および2タップ高域通過フィルタを示す。 2タップ低域通過フィルタ {1,1} 2タップ高域通過フィルタ {1,−1} また別の一例として2つの帯域に信号を分割する5 タッ
プの低域通過フィルタ、および3タップ高域通過フィル
タを示す。 5タップ低域通過フィルタ {−1, 2,6,2,−
1} 3タップ高域通過フィルタ {1,−2,1} これらの2種類のフィルタのように、サブバンド符号化
ではフィルタに簡単な係数のフィルタを用いることがで
きるため、加減算手段のみでフィルタを構成できる。し
たがって、DCTで用いられているような複雑な積算手
段が必要なくなり画像圧縮符号化手段や復号化手段の規
模や演算量が削減され消費電力も削減される。
【0024】さらに、図3に示したように、実施形態で
は、CCDにおいてベイヤー配列に従うカラーフィルタ
のうち、市松状に配置されている色の画像信号は二次元
フィルタバンクによって2つの帯域に信号を分割する。
その一方の信号の帯域は、他の2色のカラーフィルタを
通した画像信号の帯域と一致する。もう一方の信号は、
他の2色のカラーフィルタを通した画像信号の色補間処
理において解像度の補償や撮像物体の境界に発生する偽
色を抑制するために用いることができる。標準の画像圧
縮符号化方式であるJPEGやMPEGでは特定の大き
さの長方形のブロック毎にDCTを行うが、画素が正方
格子状に配置されていない場合には適用することが困難
である。一方、二次元フィルタバンクでは正方格子状以
外に市松状に配置されている画素の周波数帯域分割が容
易である。
【0025】なお、本発明にかかる符号化、復号化を行
うフィルタバンクの回路構成として、前記実施形態で
は、水平1段、垂直1段の計2段のフィルタバンクを示
したがこれ以上の段数であってもよい。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、カラーフ
ィルタの各色要素毎に画像信号を分離し、分離された各
色毎に色信号処理を行う前に符号化するため、デジタル
信号の情報量が削減でき、高速なデジタルインタフェー
スを用いなくてもよいという効果がある。また、サブバ
ンド符号化を用いることにより、フィルタに簡単な係数
のフィルタを用いることができ、加減算手段のみでフィ
ルタを構成できるので、比較的少ない演算量で符号化で
きるという効果がある。さらに、ベイヤー配列に従うカ
ラーフィルタのうち市松状に配置されているカラーフィ
ルタを通した色の画像信号を二次元フィルタバンクによ
って2つの帯域に信号を分離しているので、市松状に配
置されている画素の帯域分割が容易になる。また、カメ
ラ部側に色信号処理関連の手段を含まないために、カメ
ラ側の色信号処理関連の手段の規模を簡易化し、かつそ
の演算量を低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のデジタルカメラの実施形態の全体構成
を示すブロック図である。
【図2】CCDにおけるカラーフィルタ配列を示す図で
ある。
【図3】G信号を周波数分割し、再度合成する回路構成
を示すブロック図である。
【図4】本発明にかかる符号化、復号化の回路構成の一
例を示すブロック図のその1である。
【図5】本発明にかかる符号化、復号化の回路構成の一
例を示すブロック図のその2である。
【図6】本発明にかかる符号化、復号化の回路構成の他
の例を示すブロック図のその1である。
【図7】本発明にかかる符号化、復号化の回路構成の他
の例を示すブロック図のその2である。
【図8】従来のデジタルカメラの一例のブロック図であ
る。
【符号の説明】
100 固体撮像素子CCD 101 タイミング発生手段 102 サンプルホールド手段およびゲインコントロー
ルアンプ 103 A/D変換手段 104 分離手段 105R R信号符号化装置 105G G信号符号化装置 105B B信号符号化装置 106 加算手段 107 ホワイトバランス手段 108 色補間手段 109 ガンマ補正手段 110 出力画像 301,308 二次元低域通過フィルタ 302,307 二次元高域通過フィルタ 303,304 ダウンサンプリング手段 305,306 アップサンプリング手段 309 加算手段 401,405 二次元低域通過フィルタ 402,406 二次元高域通過フィルタ 403,404 ダウンサンプリング手段 407,408 ダウンサンプリング手段 409,410,411 量子化手段 412〜414 逆量子化手段 415,416,420,422 アップサンプリング
手段 417,421 二次元高域通過フィルタ 418,423 二次元低域通過フィルタ 419,424 加算手段 501,539 水平低域通過フィルタ 502,538 水平高域通過フィルタ 503,504 ダウンサンプリング手段 505,507 二次元低域通過フィルタ 506,508二次元高域通過フィルタ 509〜512 ダウンサンプリング手段 513〜516 量子化手段 517〜520 逆量子化手段 521〜524 アップサンプリング手段 525,527 垂直高域通過フィルタ 526,528 垂直低域通過フィルタ 529,530 加算手段

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 カラーフィルタを備えた固体撮像素子
    と、前記撮像素子の出力信号をデジタル信号へ変換する
    A/D変換手段と、前記A/D変換手段の出力信号を前
    記カラーフィルタの各色要素毎に分離する手段と、分離
    された各色要素信号をそれぞれ個別に圧縮符号化する手
    段を備えるカメラ部を有し、前記圧縮符号化手段は2つ
    以上の周波数帯域に信号を分割し、かつ各周波数帯域の
    信号を量子化するバンドフィルタバンクで構成されてい
    ることを特徴とするデジタルカメラ。
  2. 【請求項2】 前記各色要素毎に分割する手段は、ベイ
    ヤー配列に従うカラーフィルタのうち市松状に配置され
    ているカラーフィルタを通した画像信号を、二次元フィ
    ルタバンクによって2つの帯域に信号を分離するように
    構成される請求項1に記載のデジタルカメラ。
  3. 【請求項3】 前記各色要素毎に分離する手段は、前記
    分離された信号の一方の帯域が、前記市松状のカラーフ
    ィルタと異なる他のカラーフィルタを通した画像信号の
    帯域と一致する請求項2に記載のデジタルカメラ。
  4. 【請求項4】 請求項2または3に記載のデジタルカメ
    ラにおいて分離された2つの帯域の信号を合成する二次
    元フィルタバンクを備える請求項2または3に記載のデ
    ジタルカメラ。
  5. 【請求項5】 請求項1ないし4に記載のデジタルカメ
    ラのカメラ部で複数の周波数帯域に分割されかつ量子化
    された信号を逆量子化する手段と、前記複数の帯域の信
    号を合成する手段と、合成された信号のホワイトバラン
    スの補正を行う手段と、ホワイトバランス補正された信
    号の色補間処理を行う手段と、色補間処理された信号の
    ガンマ補正を行う手段を備える復号化部を備える請求項
    1ないし4のいずれかに記載のデジタルカメラ。
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Cited By (3)

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US7359549B2 (en) 2002-09-30 2008-04-15 Ricoh Company, Ltd. Imaging device, image processing method, and recording medium
US9526373B2 (en) 2014-07-02 2016-12-27 As Wilfa Pump and heating method for coffee brewing
JP2017085556A (ja) * 2015-10-30 2017-05-18 キヤノン株式会社 画像処理装置、撮像装置、画像処理方法及びプログラム

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