KR101241662B1 - 화상 데이터 처리 장치, 화상 데이터 처리 방법 및 기록매체 - Google Patents

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Abstract

시각적으로 열화가 적은 화상 데이터의 압축을 실현한다. 비선형 압축과 DPCM 압축이 직렬로 이루어진다. 비선형 변환을 이용한 압축기(41)에는, 각 색 성분의 화상 데이터(1화소가 L비트)가 각각 입력되고, 원화상 데이터로부터 추출된 화상 정보에 의거하여 설정된 적절한 압축 변환 테이블(TB1)에 따라 화상 데이터가 M비트(M<L)로 압축된다. 압축기(41)에서는, 후단의 감마 보정에서 이용되는 감마 커브 특성에 유사한 특성의 압축 변환을 행한다. 비선형 압축기(41)에 의해, M비트로 압축 변환된 화상 데이터가 DPCM 압축기(42)에 입력된다. DPCM 압축기(42)에서 양자화 테이블(TB2)을 사용하여 최종적으로 N비트(예를 들면 N=10)로 압축된다. 압축된 화상 데이터가 패킹부(43)를 통하여 화상 메모리(7)에 격납된다.
Figure R1020077028007
화상 데이터, 압축

Description

화상 데이터 처리 장치, 화상 데이터 처리 방법 및 기록매체{IMAGE DATA PROCESSING DEVICE, IMAGE DATA PROCESSING METHOD, AND RECORDING MEDIUM}
본 발명은, 화상 처리 장치에 관한 것으로, 특히 디지털 스틸 카메라, 카메라·레코더(비디오 카메라와 레코더가 일체 구성으로 된 장치) 등의 촬상 장치에서 촬상된 화상 데이터를 처리하는데 적용되는 화상 데이터 처리 장치, 화상 데이터 처리 방법 및 처리 방법을 컴퓨터에 실행시키는 프로그램에 관한 것이다.
디지털 카메라, 카메라·레코더 등의 촬상 장치에서는, 셔터의 압하에 응답하여, 정지화의 받아들임이 행하여진다. 촬상된 원화상 데이터는 촬상 신호 처리나 인코드 처리 등의 내부 신호 처리가 시행되어, 예를 들면 착탈 가능한 기록 매체에 기록된다. 그때, 촬상된 원화상 데이터는, 내부 신호 처리가 이루어지기 전에 일단, 화상 메모리에 보존된다. 이 화상 메모리는 DRAM(Dynamic Random Access Memory)나 SDRAM(Synchronous DRAM) 등으로 구성된다. 근래의 고화소수화에 수반하여, 화상 메모리로서 보다 대규모 용량이 필요하게 되고, 하드웨어 비용 상승이나, 소비 전력의 증대가 문제로 되어 있다.
그 때문에, 특허 문헌 1(일본 특개2002-111989호 공보)에 기재되어 있는 바와 같이, 종래의 촬상 장치에서는, 촬상된 원화상 데이터를 압축하고, 압축 후의 데이터를 화상 메모리(원화상 데이터 버퍼 메모리)에 격납하고, 이 화상 메모리로부터. 판독된 데이터를 재차 신장하고 나서 그 후의 처리를 행하도록 하고 있다. 일반적인 원화상 데이터의 압축 처리로서는, 원화상 신호에 대한 DPCM 처리, 하프만 부호화, 산술 부호화, 이들을 적절히 이용한 JPEG 로스레스 부호화, Ziv-Lempel법으로 대표되는 유니버설 부호화 등이 알려져 있다.
예를 들면, DPCM 처리는, 근접하는 화소와 대상 화소의 상관성이 높으면 높을수록, 높은 압축률을 얻을 수 있다. 따라서, 상관성이 높은 상위 비트 예를 들면 1화상 12 비트의 화상 데이터 내의 상위의 6 내지 8 비트에 대해서는 DPCM 처리는 유효하지만, 상관성이 낮은 하위 비트에 대해서는 DPCM 처리를 시행하여도 높은 압축률을 얻을 수 없다. 또한, DPCM에서는, 화상의 에지와 같이, 상관성이 낮은 화상을 압축하면, 왜곡이 증가하는 문제가 있다. 또한, DPCM에서는, 에러의 전파(傳播)가 생기는 문제가 있다.
화상 메모리로부터 판독한 압축 데이터를 신장하여 원화상 데이터를 얻어서, 원화상 데이터에 대해 감마 보정, 화이트 밸런스 보정, 리니어 매트릭스 등의 신호 처리를 행하고, 휘도 신호와 2개의 색차 신호를 생성하도록 된다. 감마 보정은, 브라운관의 발광 특성의 비선형성을 카메라측에서 역보정하기 위한 처리이다. 감마 보정에서는, 휘도가 높은 화상 데이터가 압축되는 비율이 높기 때문에, 감마 보정의 특성에 맞추어서 휘도가 높은 화상 데이터가 압축되는 비율이 높은 비선형 변환을 이용한 압축 방식이 제안되어 있다.
이러한 비선형 변환을 이용한 압축 처리는, 구성 자체가 매우 간이하게 할 수 있지만, 압축률을 올리면 올릴수록, 하위 비트의 정보가 결락(缺落)되고, 솔라리제이션(solarization) 등 시각적으로 보기 흉한 화질 열화를 발생하기 때문에, 높은 압축률을 얻을 수 없다. 솔라리제이션은, 극단적으로 노광 과잉으로 되어 버려 사진 유제(乳劑)의 현상 가능한 농도가 저하되는 것을 의미한다. 시각상으로는, 양자화 비트 수가 적어진 거친 계조의 화상이 되고, 평탄한 화상 부분에서 화질의 열화가 눈에 띄는 문제가 있다.
이와 같이, 종래의 압축 처리는, 압축 처리의 종류에 의해, 생기는 압축 왜곡이 다른 것이 보통이다. 또한, 어느 압축 처리에서도, 압축률을 높게 할 수록, 화질의 열화가 커지는 경향이 있다.
따라서 본 발명의 목적은, 부호화 효율을 향상시키고, 화질을 향상시키는 것이 가능한 화상 데이터 처리 장치, 화상 데이터 처리 방법 및 프로그램을 제공하는 데 있다.
상술한 과제를 해결하기 위해, 본 발명은, 촬상 소자에 의해 촬상된 원화상 데이터를 압축하는 화상 데이터 처리 장치에 있어서,
컬러 필터의 동일 색 성분의 신호를 취출(取出)하는 수단과,
동일 색(同色) 성분으로 분리된 각각의 화상 데이터에 대해, 각 화소를 L비트로부터 M(<L)비트로 압축하는 제 1의 압축 처리를 행하는 제 1의 압축 수단과,
제 1의 압축 수단과 직렬로 접속되고, 제 1의 압축 처리와 발생하는 왜곡의 특성이 다른 제 2의 압축 처리를 행하고, 각 화소를 M비트로부터 N(<M)비트로 압축하는 제 2의 압축 수단과,
제 2의 압축 수단으로부터의 압축 후의 데이터를 보존하는 화상 메모리와,
제 2의 압축 처리의 반대의 처리인 제 2의 신장 처리에 의해, 화상 메모리에 보존된 데이터의 각 화소를 N비트로부터 M비트로 신장하는 제 2의 신장 수단과,
제 2의 신장 수단과 직렬로 접속되고, 제 1의 압축 처리의 반대의 처리인 제 1의 신장 처리에 의해 제 2의 신장 수단의 출력 데이터의 각 화소를 M비트로부터 L비트로 신장하는 제 1의 신장 수단과,
제 1의 신장 수단으로부터의 화상 데이터에 대해 감마 보정을 포함하는 신호 처리를 행하는 신호 처리 수단을 구비하는 화상 데이터 처리 장치이다.
본 발명은, 촬상 소자에 의해 촬상된 원화상 데이터를 압축하는 화상 데이터 처리 방법에 있어서,
컬러 필터의 동일 색 성분의 신호를 취출하는 스텝과,
동일 색 성분으로 분리된 각각의 화상 데이터에 대해, 각 화소를 L비트로부터 M(<L)비트로 압축하는 제 1의 압축 처리를 행하는 제 1의 압축 스텝과,
제 1의 압축 스텝 후에, 제 1의 압축 처리와 발생하는 왜곡의 특성이 다른 제 2의 압축 처리를 행하고, 각 화소를 M비트로부터 N(<M)비트로 압축하는 제 2의 압축 스텝과,
제 2의 압축 스텝으로부터의 압축 후의 데이터를 화상 메모리에 보존하는 스텝과,
제 2의 압축 처리의 반대의 처리인 제 2의 신장 처리에 의해, 화상 메모리에 보존된 데이터의 각 화소를 N비트로부터 M비트로 신장하는 제 2의 신장 스텝과,
제 2의 신장 스텝 후에, 제 1의 압축 처리의 반대의 처리인 제 1의 신장 처리에 의해 제 2의 신장 스텝에서 신장된 데이터의 각 화소를 M비트로부터 L비트로 신장하는 제 1의 신장 스텝과,
제 1의 신장 스텝에서 신장된 화상 데이터에 대해 감마 보정을 포함하는 신호 처리를 행하는 신호 처리 스텝으로 이루어지는 화상 데이터 처리 방법이다.
본 발명은, 촬상 소자의 컬러 필터의 동일 색 성분의 신호를 취출하는 스텝과,
동일 색 성분으로 분리된 각각의 화상 데이터에 대해, 각 화소를 L비트로부터 M(<L)비트로 압축하는 제 1의 압축 처리를 행하는 제 1의 압축 스텝과,
제 1의 압축 스텝 후에, 제 1의 압축 처리와 발생하는 왜곡의 특성이 다른 제 2의 압축 처리를 행하고, 각 화소를 M비트로부터 N(<M)비트로 압축하는 제 2의 압축 스텝과,
제 2의 압축 스텝으로부터의 압축 후의 데이터를 화상 메모리에 보존하는 스텝과,
제 2의 압축 처리의 반대의 처리인 제 2의 신장 처리에 의해, 화상 메모리에 보존된 데이터의 각 화소를 N비트로부터 M비트로 신장하는 제 2의 신장 스텝과,
제 2의 신장 스텝 후에, 제 1의 압축 처리의 반대의 처리인 제 1의 신장 처리에 의해 제 2의 신장 스텝에서 신장된 데이터의 각 화소를 M비트로부터 L비트로 신장하는 제 1의 신장 스텝과,
제 1의 신장 스텝에서 신장된 화상 데이터에 대해 감마 보정을 포함하는 신호 처리를 행하는 신호 처리 스텝으로 이루어지는 화상 데이터 처리 방법을 컴퓨터에 실행시키는 프로그램이다.
본 발명에 의하면, 복수의 특성이 다른 압축 방법을 조합시킴에 의해, 다른 특성을 가진 노이즈로 압축 왜곡이 분산되고, 시각적으로 열화가 억제되기 때문에, 높은 압축률을 실현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시 형태에 의한 촬상 장치의 구성을 도시하는 블록도.
도 2는 본 발명의 한 실시 형태에서 화상 처리부의 한 예를 도시하는 블록도.
도 3은 화상 처리부에서의 압축/신장기의 구성의 한 예를 도시하는 블록도.
도 4는 화상 메모리의 데이터 버스 폭에의 패킹의 설명에 이용하는 약선도.
도 5는 비선형 변환을 이용한 압축기의 구성예를 도시하는 블록도.
도 6은 비선형 변환을 이용한 신장기의 구성예를 도시하는 블록도.
도 7은 비선형 변환을 이용한 압축기의 변환 커브의 설명에 이용하는 약선도.
도 8은 비선형 변환을 이용한 압축기의 변환 커브를 절선(折線) 커브로 실현한 예를 도시하는 약선도.
도 9는 본 발명의 한 실시 형태에서의 DPCM 압축/신장기의 구성의 한 예를 도시하는 블록도.
도 10의 A, 도 10의 B 및 도 10의 C는, 본 발명의 한 실시 형태에서의 DPCM 압축기의 양자화 테이블을 선택하기 위한 화상의 레벨 분포의 히스토그램의 예를 도시하는 약선도.
도 11은 본 발명의 한 실시 형태에서의 DPCM 압축기의 양자화 테이블의 한 예를 도시하는 약선도.
도 12는 본 발명의 한 실시 형태에서의 DPCM 압축기의 양자화 테이블을 절선 커브로 실현한 예를 도시하는 약선도.
도 13은 화상 처리부에서의 압축/신장기의 구성의 다른 예를 도시하는 블록도.
도 14는 ADRC 압축기의 한 예를 도시하는 블록도.
도 15는 ADRC 신장기의 한 예를 도시하는 블록도.
(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)
1 : 촬상 장치
3 : 촬상 소자
6 : 화상 처리부
7 : 화상 메모리
10 : 마이크로 컴퓨터
41,91 : 비선형 변환을 이용한 압축기
42 : DPCM 압축기
46 : DPCM 신장기
47,97 : 비선형 변환을 이용한 신장기
92 : ADRC 압축기
96 : ADRC 신장기
이하, 본 발명의 한 실시 형태에 관해 도면을 참조하여 설명한다. 도 1은, 본 발명의 한 실시 형태에서의 촬상 장치(1)의 한 구성예를 도시한다. 이 촬상 장치(1)는, 렌즈부(2)와, 촬상 소자(3)와, 타이밍 생성부(4)와, 프런트 엔드(5)와, 화상 처리부(6)와, 화상 메모리(7)와, 화상 모니터(8)와 외부 기억 매체(9)와 카메라 제어 마이크로 컴퓨터(10)를 구비하여 구성된다.
렌즈부(2)는, 피사체로부터의 광을 집광하는 것이고, 렌즈(11), 조리개(12) 및 셔터(13)를 포함한다. 조리개(12)는, 광량을 제어한다. 셔터(13)는, 광의 통과를 차단함으로써 노광을 제어한다. 조리개(12)가 셔터(13)의 기능을 겸비하여도 좋다. 이들 조리개(12) 및 셔터(13)가 카메라 제어 마이크로 컴퓨터(10)에 의해 제어된다.
촬상 소자(3)는, CCD(Charged Coupled Device), CM0S 센서(Complemetary Metal Oxide Semiconductor sensor) 등의 화상 센서이고, 피사체의 광 정보를 전기 신호로 변환한다. 센서 표면에는, 3원색 필터, 보색 필터 등의 복수의 색 필터가 배치된다. 타이밍 생성부(4)는, 촬상 소자(3)를 구동한다. 또한, 타이밍 생성부(4)는, 고속·저속 전자 셔터 등의 노광 제어도 행한다. 이 타이밍 생성부(4)는, 카메 라 제어 마이크로 컴퓨터(10)에 의해 제어된다.
프런트 엔드(5)는, 촬상 소자(3)로부터 출력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한다. 이 프런트 엔드(5)의 내부에서는, 촬상 소자(3)에서의 노이즈 성분을 제거하여 촬상 신호를 취출하는 상관2중 샘플링, 촬상 신호의 레벨을 제어하는 게인 컨트롤, 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환의 각 처리가 이루어진다. 프런트 엔드(5)는, 카메라 제어 마이크로 컴퓨터(10)에 의해 제어된다.
화상 처리부(6)는, 디지털 신호로 변환된 촬상 소자(3)로부터의 촬상 데이터에 의거하여 각종 디지털 신호 처리를 행하고, 휘도 신호 및 색 신호를 생성한다. 또한, 화상 처리부(6)는, 화상 데이터를 JPEG(Joint Pohtograpihic Experts Group) 등의 소정의 파일 형식으로 부호화하는 기능을 갖는다.
화상 메모리(7)는, 화상 처리부(6)에서의 신호 처리할 때에 일시적으로 화상 데이터를 격납하기 위한 기억 소자이고, 예를 들면 DRAM(Dynamic Random Access Memory), SDRAM(Synchoronous DRAM) 등이 사용된다. 화상 메모리(7)에 프런트 엔드(5)로부터의 원화상 데이터가 격납되는 경우, 메모리 용량의 절감을 위해, 화상 처리부(6)에 의해 압축된 압축 데이터가 화상 메모리(7)에 기억된다.
화상 모니터(8)는, 촬상 소자(3)에 의해 촬상된 화상(스루 화상)을 유저가 확인하고, 또한, 촬상 장치의 조작에 필요한 메뉴를 표시하고, 또한, 재생 화상 데이터를 표시하기 위한 모니터이다. 예를 들면 LCD 패널(Liquid Crystal Display Panel) 등이 사용된다. 외부 기억 매체(9)는 화상 데이터를 격납하기 위한 기록 매체이고, 재기록 가능한 불휘발성 메모리로서 플래시 메모리가 사용되는 경우가 많 다.
카메라 제어 마이크로 컴퓨터(10)는, 촬상 장치(1) 전체의 제어를 행한다. 즉, 조리개(12)에 의한 노광 제어, 셔터(13)의 개폐 제어, 타이밍 생성부(4)에서의 전자 셔터 제어, 프런트 엔드(5)에서의 게인 컨트롤, 화상 처리부(6)에서의 각종 모드 제어나 파라미터 제어가 마이크로 컴퓨터(10)에 의해 이루어진다.
도 2는, 본 발명의 한 실시 형태에서의 화상 처리부(6)의 한 구성예를 도시한다. 화상 처리부(6)는, 신호 처리부(21)와 검파부(22)와, 압축부(23)와 신장부(24)와, 메모리 컨트롤러(25)와, 메모리 인터페이스(26)와, 모니터 인터페이스(27)와, 마이크로 컴퓨터 인터페이스(28)를 구비한다. 또한, 이들 각 부분은 데이터 버스(29) 및 제어 버스(30)에 의해 상호 접속되어 있다. 도 2에서, 화상 데이터의 흐름이 실선으로 도시되고, 제어 데이터의 흐름이 파선으로 도시되어 있다.
신호 처리부(21)는, 프런트 엔드(5)에서 디지털화된 원화상 정보(RAW 데이터)에 대해 촬상 소자(3)에 관련되는 보정 예를 들면 결함 보정을 행한다. 보정 후의 원화상 데이터가 압축부(23)에서 압축되고, 메모리 컨트롤러(25) 및 메모리 인터페이스(26)를 통하여 화상 메모리(7)에 기록된다. 화상 메모리(7)로부터 판독된 압축 데이터가 신장부(24)에서 신장되고, 신장부(24)로부터 원화상 데이터가 얻어진다.
화상 메모리(7)로부터 판독되고, 신장 처리로 얻어진 원화상 데이터가 신호 처리부(21)에 공급된다. 신호 처리부(21)는, 디지털 클램프, 화이트 밸런스, 감마 보정, 보간 연산, 필터 연산, 매트릭스 연산, 휘도 생성 연산, 색 생성 연산 등의 디지털 신호 처리를 행하고, 휘도 및 색차 신호로 이루어지는 화상 신호를 생성한다. 또한, 신호 처리부(21)는 JPEG 등의 소정의 파일 형식에 부호화한 화상 데이터를 생성한다.
또한, 본 발명은, 원화상 데이터에 대해 신호 처리를 행하고, 얻어진 휘도 신호 및 색차 신호로 이루어지는 화상 신호를 압축하여 화상 메모리에 기록하는 구성에 대해서도 적용하는 것이 가능하다. 또한, 외부 기억 매체(9)에 대해서도, 화상 메모리(7)와 마찬가지로, 압축한 화상 데이터를 기억하도록 하여도 좋다.
검파부(22)는, 각종 카메라 제어의 기준이 되는 카메라 촬상 화상의 검파 처리를 행한다. 이 검파부(22)가 검출하는 검파 신호는, 예를 들면 오토 포커스에 관한 검파 신호, 자동 노출 제어에 관한 검파 신호 등이다. 검파부(22)는, 오토 포커스에 관한 검파 신호로서, 촬상 화상상의 소정의 위치에 설정된 오토 포커스 검파 에어리어 내에서의 휘도의 에지 성분을 검출하고, 그 에지 성분을 검출하고, 그 에지 성분을 적산하여 얻어지는 콘트라스트 값을 출력한다. 또한, 검파부(22)는 자동 노출 제어에 관한 검파 신호로서, 촬상 화면상의 소정의 위치에 설정된 휘도의 검파 에어리어의 휘도를 검출하고, 그 휘도 레벨을 출력한다.
압축부(23)는, 예를 들면 정지화를 받아들일 때에 프런트 엔드(5)로부터의 캡처 화상을 색별로 압축한다. 이 압축된 화상 데이터는 메모리 인터페이스(26)에서, 화상 메모리(7)의 버스 폭에 따라 패킹을 행한다. 패킹된 데이터는 메모리 인터페이스(26)를 통하여 화상 메모리(7)에 일단 보존된다. 한편, 화상 메모리(7)로부터 압축 데이터를 메모리 인터페이스(26)에 판독하고, 패킹 처리를 푼다. 그 후, 신장부(24)는, 신호 처리부(21)에서의 신호 처리를 위해 디패킹된 화상 데이터를 신장한다.
메모리 컨트롤러(25)는, 화상 처리부(6) 내의 각 부분 사이 또는 각 부분과 화상 메모리(7) 사이에서의 화상 데이터의 수수나 데이터가 흐르는 데이터 버스(29)를 제어한다. 메모리 인터페이스(26)는, 화상 처리부(6)에서의 신호 처리할 때에 이용되는 화상 메모리(7) 사이에서 화상 데이터나 압축된 데이터의 수수를 행한다. 모니터 인터페이스(27)는, 화상 데이터를 화상 모니터(8)에 표시하기 위해 각종 표시 포맷으로 변환한다. 예를 들면, NTSC 모니터에 표시하기 위한 NTSC 인코더 등이 알려져 있다. 마이크로 컴퓨터 인터페이스(28)는, 화상 처리부(6)를 제어하는 카메라 제어 마이크로 컴퓨터(10)와 화상 처리부(6) 사이의 제어 데이터나 화상 데이터의 수수를 행한다.
도 3은, 화상 처리부(6)에서의 압축부(23), 신장부(24), 메모리 컨트롤러(25), 메모리 인터페이스(26)의 부분을 기능 구성으로서 도시한 것이다. 이 화상 처리 장치는, 다른 제 1 및 제 2의 압축 처리를 행하는 것으로, 제 1의 압축 처리로서 비선형 압축을 행하고, 제 2의 압축 처리로서 DPCM 압축을 행한다. 제 1 및 제 2의 압축 처리는, 압축에 의해 생기는 화상 왜곡이 서로 다른 것이다. 압축 방식이 다른 경우, 화상 왜곡이 다른 것이 많기 때문에, 직렬로 조합되는 2종류의 압축 방식으로서는, 여러가지의 것이 가능하다. 예를 들면 비선형 압축과 ADRC(Adaptive Dynamic Range Coding) 등의 다른 압축 회로와의 조합이라도 좋고, 또한, 3종류 이상의 압축 방식을 조합시켜도 좋다.
도 3을 참조하여, 정지화상을 L비트 예를 들면 L=14부터 N(N<L)비트 예를 들면 N=10로 압축하는 처리를 설명한다. 또한, 압축 동작과 신장 동작이 동시에 이루어지지 않기 때문에, 도 3의 구성은, 압축 및 신장에서 공용하는 것이다.
타이밍 발생기(40)에 대해 화상 데이터의 수평 동기 신호 및 수직 동기 신호, 화상 데이터의 이네이블 신호 등이 입력된다. 타이밍 발생기(40)에서는, 압축기(41 및 42), 신장기(46 및 47), 패킹부(43), 디패킹부(45), 화상 메모리(7) 등에 분배하는 타이밍 신호 및 컨트롤 신호를 생성한다.
비선형 변환을 이용한 압축기(41)는, 3원색 신호의 각 색 성분의 화상 데이터(1화소가 L비트)가 각각 입력된다. 예를 들면 프런트 엔드(5)로부터의 원화상 데이터로부터 휘도 정보가 화상 정보(PI1)로서 추출되고, 마이크로 컴퓨터(10)에 이 정보(PI1)가 출력된다. 마이크로 컴퓨터(10)에서는, 이 정보로부터 입력 화상의 특성을 식별하고, 그 정보에 적절한 압축 변환 테이블(TB1)을 설정한다. 설정된 압축 변환 테이블(TB1)을 비선형 변환을 이용한 압축기(41)에 피드백한다. 또한, 화상 정보(PI1)는, 검파부(22)에서 구하여진 자동 노출 제어를 위한 정보를 이용하도록 하여도 좋다.
비선형 변환을 이용한 압축기(41)에서는, 이 압축 변환 테이블(TB1)에 따라 화상 데이터를 M비트(M<L) 예를 들면 M=12로 압축한다. 이 압축기(41)에서는, 후단의 신호 처리부(21)(도 1 참조)의 감마 보정에서 이용되는 감마 커브 특성에 유사한 특성의 압축 변환을 행함으로써, 후단의 신호 처리와 같은 무게부여를 화상 데이터에 대해 행한다.
비선형 압축기(41)에 의해, 비선형 변환에 의해 M비트로 압축 변환된 화상 데이터가 DPCM 압축기(42)에 입력된다. DPCM 압축기(42)에서 양자화 테이블(TB2)을 사용하여 최종적으로 N비트(예를 들면 N=10)로 압축된다. 양자화 테이블(TB2)을 설정하기 위한 정보(PI2)가 생성된다. 압축된 화상 데이터가 패킹부(43)에 입력되고, 화상 메모리의 버스 폭에 채워넣어진 다음, 화상 메모리(7)에 격납된다. 도 4는, 버스 폭이 16비트인 경우에 패킹된 화상 데이터의 한 예를 도시한다. 이 한 실시 형태에서는, 비선형 변환을 이용한 압축기(41)의 압축비가 1/4이고, DPCM 압축기(42)의 압축비가 1/4이고, 종합하여 1/16의 압축비가 실현되어 있다.
다음에, 도 3을 참조하여 N비트로부터 L비트로의 신장시의 처리를 설명한다. 신장 처리는, 상술한 압축 처리와 반대의 순서로 이루어지는 처리이다. 신장 처리도 압축 처리와 마찬가지로, 3원색 성분의 각 색 신호마다 이루어진다. 화상 메모리(7)에 격납되어 있던 화상 데이터가 판독되고, 디패킹부(45)에 입력된다. 버스 폭에 다중화되고 있던 압축 데이터가 디패킹부(45)에 의해 N비트의 화상 데이터로 되돌아오고, 제 2의 신장 수단으로서의 DPCM 신장기(46)에 입력된다.
DPCM 신장기(46)는, 역변환 테이블(TB12)에 의해 N비트로부터 M비트로 신장을 행한다. 신장 후의 화상 데이터는, 제 1의 신장 수단으로서의 비선형 변환을 이용한 신장기(47)에 입력된다. 신장기(47)는, 압축기(41)에서 선택된 압축 변환 테이블(TB1)과 쌍(對)의 역압축 테이블(TB11)에 따라 화상 데이터를 원래의 비트수인 L비트로 신장한다. 비선형 변환을 이용한 신장기(47)로부터의 L비트의 각 색 성분의 원화상 데이터가 신호 처리부(21)(도 2 참조)에 공급되고, 디지털 클램프, 화이 트 밸런스, 감마 보정, 보간 연산, 필터 연산, 매트릭스 연산, 휘도 생성 연산, 색 생성 연산 등의 디지털 신호 처리에 의해 휘도 및 색차 신호로 이루어지는 화상 신호가 생성된다.
도 5는, 비선형 변환을 이용한 압축을 위한 구성을 도시한다. 어떤 색에 대응하는 화상 데이터가 압축기(41) 및 휘도 추출부(53)에 공급된다. 휘도 추출부(53)는, 프런트 엔드(5)로부터의 원화상 데이터로부터 휘도에 대응하는 화상 정보(PI1)를 추출한다. 추출된 화상 정보(PI1)가 압축 변환 규칙 설정부(51)에 공급된다.
압축 변환 규칙 설정부(51)는, 추출된 휘도 정보(PI1)에 의거하여 압축 변환 규칙을 압축 변환 테이블(52)에 설정한다. 즉, 압축 변환 규칙에 의해 압축 변환 테이블의 특성이 설정된다. 설정된 압축 변환 테이블(TB1)이 압축기(41)에 대해 공급된다. 압축기(41)가 압축 변환 테이블(TB1)에 따라 비선형 변환을 이용한 압축 처리를 행한다. 압축 후의 M비트의 데이터가 다음 단의 DPCM 압축기(42)에 공급된다. 사용된 압축 변환 테이블의 특성을 식별하는 정보가 압축 데이터와 관련지어서 전송되고, 신장시에 신장 변환 테이블을 지시하기 위해 사용된다. 이 정보를 마이크로 컴퓨터(10)에 보존하여도 좋다.
도 6은, 비선형 변환을 이용한 신장을 위한 구성을 도시한다. 화상 메모리(7)로부터 판독되고, DPCM 신장기(46)에 의해 M비트로 신장 후의 데이터가 변환 규칙 설정부(54) 및 비선형 변환을 이용한 신장기(46)에 공급된다. 변환 규칙 설정부(54)는, 압축시에 사용된 압축 변환 테이블과 쌍을 이루는 신장 변환 테이 블(TB11)을 신장 변환 테이블(55)로부터 출력시킨다. 신장기(46)가 신장 변환 테이블(TB11)에 따라 데이터를 N비트로 신장한다.
도 7은, 압축 변환 테이블(TB1)에 대응하는 커브의 한 예를 도시한다. 압축 변환 테이블(TB1)은, 압축 전의 데이터와 압축 후의 데이터의 변환쌍의 집합으로 이루어진다. 압축기(41)는, 압축 변환 테이블(TB1)에서의 변환쌍을 참조하여 데이터를 압축한다. 압축 변환 테이블(TB1)은, 고정 영역과 가변 영역으로 이루어진다. 고정 영역에서는, 각 변환쌍이 고정이다. 가변 영역에서는, 압축 변환 규칙 설정부(51)에 의해 적절히 변환쌍이 변경 가능하게 되어 있다.
도 7의 예에서는, 가변 영역에 3종류의 변환 커브(61, 62 및 63)가 도시되어 있다. 휘도 추출부(53)에 의해 추출된 휘도 정보(PI1)에 의해, 이들의 커브가 선택된다. 예를 들면 휘도 정보가 프레임 단위로 추출되는 경우에는, 프레임 단위로 변환 커브가 전환된다. 추출된 휘도가 저휘도이면, 변환 커브(61)가 채용되고, 중휘도이면, 변환 커브(62)가 채용되고, 고휘도이면, 변환 커브(63)가 채용된다. 또한, 이들의 변환 커브(61, 62, 63)는, 후단의 신호 처리부(21)에서 이용되는 감마 보정 커브와 같은 것이 바람직하다.
예를 들면 압축 변환 테이블(TB1)은, 도 8에 도시하는 바와 같이, 절선(折線) 커브로 근사된 것이 사용된다. 예를 들면 임계치(TH0, TH1, TH2, TH3)와 오프셋(FT0, OFT1, OFT2, OFT3)에 의해 절선 커브가 규정된다. 즉,(TH0, OFT0)에 의해 직선(64a)이 규정되고, (TiH1, OFT1)에 의해 직선(64b)이 규정되고, (TH2, OFT2)에 의해 직선(64c)이 규정되고, (TH3, OFT3)에 의해 직선(64d)이 규정되고, 압축 전의 데이터의 최대치(2)의 14승(乘)의 값과, 압축 후의 데이터의 최대치(2)의 12승의 값에 의해 직선(64e)이 규정된다. 직선(64a)부터 직선(64e)이 될수록 기울기가 작게 되어 있다. 예를 들면 직선(64a, 64b 및 64c)이 고정이 되고, 직선(64d 및 64e)이 가변으로 된다.
압축 전의 데이터가 각 임계치와 비교되고, 5개의 선(64a 내지 64e)의 어느 범위에 포함되는지가 결정된다. 각 직선은, 1차함수로서 표시되기 때문에, 각 직선상의 압축 후의 데이터의 값은, 1차 보간에 의해 구할 수 있다. 또한, 임계치 또는 오프셋을 변경함으로써, 압축 변환 테이블의 특성을 추출된 휘도 정보(PI1)에 적응하여 변경할 수 있다. 예를 들면 오프셋(OFT3)을 오프셋(OFT4)으로 변경함으로써, 직선(64d 및 64e)을 각각 직선(65d 및 65e)으로 변경할 수 있다.
또한, 변환 커브를 고정 영역과 가변 영역으로 나눌 필요는 없고, 전체의 커브를 가변할 수 있도록 하여도 좋다. 또한, 1차 보간으로 한하지 않고, 비선형 보간에 의해 대표점으로서의 오프셋 이외의 값을 구하도록 하여도 좋다.
도 9는, 압축 동작과 신장 동작의 회로를 공용하도록 구성된 DPCM 압축기(42 및 46)를 도시한다. 비선형 변환을 이용한 압축기(41)에 의해, L비트 예를 들면 14비트로부터 M비트 예를 들면 12비트로 압축된 입력 화상 데이터가 감산기(70)에 공급된다. 감산기(70)에서, 예측기(71)에서 지연 요소(D)로 규정되는 과거의 화소 예를 들면 같은 라인의 인접한 화소로부터 예측된 예측치와의 예측오차가 구하여진다. a는, 예측치를 생성하기 위한 무게부여의 계수이다.
예측오차가 차분 히스토 검출기(72), 양자화기(73) 및 양자화/역양자화 기(74)에 입력된다. 양자화/역양자화기(74)는, 양자화를 행하는 처리와, 그 역으로 양자화치를 대표치로 변환하는 역양자화를 행하는 처리를 동시에 행하는 구성을 갖고 있다. 양자화/역양자화기(74)의 양자화 특성은, 양자화기(73)의 양자화 특성 및 역양자화기(75)의 역양자화 특성과 동일하게 된다. 양자화/역양자화기(74)의 출력 데이터가 셀렉터(76)를 통하여 가산기(77)에 공급된다.
셀렉터(76)는, 압축/신장 전환 신호(SC)에 의해, 압축시에는, 입력 단자(a)를 선택하고, 신장시에, 입력 단자(b)를 선택하도록 제어된다. 압축시에는, 양자화/역양자화기(74)의 출력과 예측기(71)의 출력이 가산기(77)에서 가산된 데이터가 감산기(70)에 공급되고, 예측오차가 계산된다. 양자화기를 피도백 그룹에 넣어서, 신장기와 같은 구성의 회로를 마련함으로써, 양자화기에서 발생하는 양자화 잡음의 신장기에서의 누적을 회피하고 있다.
차분 히스토 검출기(72)는, 포착된 1장의 정지화상에 관해 예측오차의 발생 빈도를 나타내는 히스토그램를 작성하고, 화상 정보(PI2)로서 이 값을 출력한다. 차분 히스토 검출기(72)에서 얻어지는 히스토그램은, 화상 신호에 의해 분포에 현저한 치우침이 보인다. 검출된 히스토그램에 의거하여, 양자화기(73) 및 양자화/역양자화기(74)에서 이용하는 양자화 테이블(TB2)을 적응적으로 변화시키고, 효율적인 압축이 이루어진다. 압축시에는, 양자화기(73)로부터 N비트 예를 들면 10비트로 압축된 압축 데이터가 얻어진다. 압축 데이터는, 화상 메모리(7)에 기록된다.
화상 메모리(7)로부터 판독된 데이터가 역양자화기(75)에 공급된다. 역양자화기(75)는, 양자화기(73)에서 사용된 양자화 테이블(TB2)과 쌍을 이루는 역변환 테이블(TB12)에 의해, N비트를 M비트로 신장한다. 어느 역변환 테이블을 선택하는지를 지시하는 정보는, 화상 메모리(7)에 격납된다. 단, 마이크로 컴퓨터(10)로부터의 정보에 의해 역변환 테이블을 설정하여도 좋다.
역양자화기(75)로부터의 M비트로 신장된 예측오차가 셀렉터(76)를 통하여 가산기(77)에 공급된다. 가산기(77)에는, 예측기(71)에서 생성된 예측치가 피드백되고, 복원치가 가산기(77)로부터 얻어진다. 이 복원치가 비선형 변환을 이용한 신장기(47)에 대해 공급된다.
도 10의 A, 도 10의 B 및 도 10의 C는, 감산기(70)의 출력으로 얻어지는, 예측오차의 발생 빈도를 나타내는 히스토그램의 모식적인 예를 도시한다. 횡축이 예측오차를 나타내고, 종축이 빈도를 나타낸다. 예측오차는, 횡축에 따라 값이 점차로 커지는데, 예측오차의 최소치로부터 최대치의 범위를 소정 수로 분할하고, 분할 범위의 각각의 발생 빈도를 검출하여도 좋다. 한 예로서, 1장의 화상에 관해 예측오차의 발생 빈도가 조사되고, 히스토그램이 작성된다. 히스토그램에 의거하여 양자화기(73) 및 양자화/역양자화기(74)의 비선형 압축에 사용되는 양자화 테이블(TB2)이 설정된다.
도 11은, 양자화 테이블(TB2)의 한 예를 도시한다. 횡축이 예측오차를 나타내고, 종축이 대표치를 나타낸다. 참조 부호 81이 표준적인 양자화 테이블을 나타내고, 양자화 테이블(81)에 대해 양자화 테이블(82) 및 양자화(83)가 설정되어 있다. 이들의 양자화 테이블은, 차분이 큰 부분보다 작은 부분의 쪽이 인간의 눈의 감도가 민감한 것에 의거하여, 예측오차가 큰 부분의 압축률이 작은 부분에 비교하 여 높게 되어 있다.
도 10의 A에 도시하는 바와 같이, 예측오차의 분포가 작은 값에 집중하고 있는 화상, 즉, 평탄한 화상에 대해서는, 양자화 테이블(82)이 설정된다. 양자화 테이블(82)은, 0부터 임계치(A)로 나타내는 비교적 작은 레벨의 범위의 예측오차에 대해서는, 각각 다른 대표치를 출력하고, 임계치(A)를 넘는 레벨의 예측오차에 대해서는, 공통으로 최대의 대표치를 출력하는 것이다. 즉, 예측오차의 작은 레벨에 대해 비트의 배분을 많이 하는 것이다. 여기서는, 1프레임 등의 1장의 화상에서 발생하는 비트 수가 소정의 치 이하로 되어 있기 때문에, 사용할 수 있는 비트 수를 어떻게 예측오차에 대해 배분하는지가 압축의 왜곡을 적게 하기 위해 필요하다.
도 10의 B에 도시하는 바와 같이, 예측오차의 분포가 어느 정도의 크기까지의 레벨 범위에 비교적 균등하게 포함되어 있는 통상의 화상에 대해서는, 양자화 테이블(81)이 설정된다. 양자화 테이블(81)은, 0부터 임계치(B)(>A)로 나타내는 범위의 예측오차에 대해서는, 각각 다른 대표치를 출력하고, 임계치(B)를 넘는 레벨의 예측오차에 대해서는, 공통으로 최대의 대표치를 출력하는 것이다. 즉, 예측오차가 작은 레벨 및 중간의 레벨에 대해 비트의 배분을 많이 하는 것이다.
도 10의 C에 도시하는 바와 같이, 예측오차의 분포가 큰 레벨 범위까지 분포하고 있는 화상, 즉, 그림이 세밀하기 때문에 인접 화소 사이의 상관이 작은 화상에 대해서는, 양자화 테이블(83)이 설정된다. 양자화 테이블(83)은, 0부터 임계치 C(>B)로 나타내는 레벨의 범위의 예측오차에 대해서는, 각각 다른 대표치를 출력하고, C를 넘는 레벨의 예측오차에 대해서는, 공통으로 최대의 대표치를 출력하는 것 이다. 즉, 예측오차가 작은 레벨부터 큰 레벨까지의 전체에 대해 비트를 배분하는 것이다.
상술한 바와 같이, 포착한 1장의 정지화상의 예측오차의 레벨 분포에 따라 양자화 테이블을 설정함으로써, 압축에 의한 왜곡이 작은 양자화를 행할 수 있다.
양자화 테이블은, 실제로는, 도 12에 도시하는 바와 같이, 절선 특성으로 근사할 수 있다. 도 12에서, 종축이 예측오차를 나타내고, 횡축이 대표치를 나타낸다. 예측오차에 대해서는, 임계치(th0 내지 th6)가 규정되고, 대표치에 대해서는, 오프셋(0ft0 내지 0ft5)이 규정되어 있다. 이들의 임계치와 오프셋으로 규정되는 각 직선은, 예측오차에 승산(乘算)된 변환의 계수가 (1, 1/2, 1/4, 1/8, 1/16, 1/32, 1/64)이 되는 기울기를 각각 갖고 있다.
임계치 및 오프셋 값의 쌍의 데이터가 메모리에 기억되어 있다. 임계치와 예측오차가 비교되고, 예측오차가 어느 직선의 범위에 포함되는지가 결정되고, 예측오차에 대응하는 대표치가 구하여진다. 그 경우, 1차 보간의 연산에 의해 대표치가 구하여진다. 임계치 및 오프셋 값의 적어도 한쪽을 변경함으로써 양자화 테이블의 특성을 변경할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 한 실시 형태에 의하면, 낮은 계조의 부분에 대해 인간의 눈의 감도가 민감하다는 시각 특성을 이용한 비선형 변환에 의한 압축과, 차분이 큰 부분보다 작은 부분의 쪽이 인간의 눈의 감도가 민감하다는 차(差)감도와 화상 신호의 상관을 이용한 DPCM 압축이라는, 두 가지의 다른 압축 수단을 겸비함으로써, 양자화 오차를 분산시키고, 노이즈를 감지하기 어렵게 할 수 있다. 또한, 비선형 압축/신장 변환 테이블을 히스토그램에 적합한 비트 배분에 적응적으로 변화시키고, 또한, 예측오차의 히스토그램 분포에 의해, 최적의 양자화 테이블을 적응적으로 변화시키고, 예측오차의 분포에 적합한 대표치 배분을 할 수 있다.
그 결과, 신호 처리를 경유한 후에서의 시각적인 노이즈 느낌을 바꾸지 않고 압축률을 높일 수 있다. 압축률을 높게 함으로써, 화상 메모리에 격납하는 정지화 매수를 늘릴 수 있다. 또한, 화상 메모리에 액세스하는 주파수 대역을 내려서, 저소비전력화를 실현함으로써, 디지털 카메라, 카메라·레코더의 배터리를 보다 길게 지속시키는 것이 가능해진다.
도 13은, 본 발명의 다른 실시 형태를 도시한다. 다른 실시 형태는, 2개의 다른 특성을 갖는 압축 변환으로서, 비선형 압축과 ADRC(Adaptive Dynamic Range Coding) 압축을 조합시킨 예이다. 도 13을 참조하여, 정지화상을 L비트 예를 들면 L=14로부터 N(N<L)비트 예를 들면 N=10으로 압축하는 처리를 설명한다. 또한, 압축 동작과 신장 동작이 동시에 이루어지지 않기 때문에, 도 13의 회로를 압축 및 신장에서 공용할 수 있다.
타이밍 발생기(90)에 대해 화상 데이터의 수평 동기 신호 및 수직 동기 신호, 화상 데이터의 이네이블 신호 등이 입력된다. 타이밍 발생기(90)에서는, 압축기(91 및 92), 신장기(96 및 97), 패킹부(93), 디패킹부(95), 화상 메모리(7) 등에 분배하는 타이밍 신호 및 컨트롤 신호를 생성한다.
비선형 변환을 이용한 압축기(91)는, 도 3에 도시하는 한 실시 형태에서의 압축기(41)와 마찬가지의 것이다. 즉, 3원색 신호의 각 색 성분의 화상 데이터(1화 소가 L비트)가 각각 입력되고, 화상 정보(PI3) 예를 들면 프런트 엔드(5)로부터의 원화상 데이터로부터 휘도 정보가 추출되고, 마이크로 컴퓨터(10)가 화상 정보(PI3)로부터 입력 화상의 특성을 식별한다. 마이크로 컴퓨터(10)가 화상 정보(PI3)에 의거하여 설정한 압축 변환 테이블(TB3)이 비선형 변환을 이용한 압축기(91)에 공급된다.
비선형 변환을 이용한 압축기(91)에서는, 이 압축 변환 테이블(TB3)에 따라 화상 데이터를 M비트(M<L) 예를 들면 M=12로 압축한다. 이 압축기(91)에서의 비선형 변환을 위한 변환 커브는, 후단의 신호 처리부(21)(도 1 참조)의 감마 보정에서 이용되는 감마 보정 커브와 같은 특성이다.
비선형 압축기(91)에 의해, 비선형 변환에 의해 L비트로부터 M비트로 압축 변환된 화상 데이터가 ADRC 압축기(92)에 입력된다. ADRC 압축기(92)는, 화상 정보(PI4)에 의거하여 설정된 양자화 테이블(TB4)을 사용하여 최종적으로 N비트(예를 들면 N=10)로 압축된 화상 데이터를 출력한다. 압축된 화상 데이터가 패킹부(93)에 입력되고, 화상 메모리의 버스 폭에 채워 넣어진 다음, 화상 메모리(7)에 격납된다.
다음에, 도 13을 참조하여 N비트로부터 L비트로의 신장시의 처리를 설명한다. 신장 처리는, 상술한 압축 처리와 반대의 순서로 이루어지는 처리이다. 신장 처리도 압축 처리와 마찬가지로, 3원색 성분의 각 색 신호마다 이루어진다. 화상 메모리(7)에 격납되어 있던 화상 데이터가 판독되고, 디패킹부(95)에 입력된다. 버스 폭에 다중화되어 있던 압축 데이터가 디패킹부(95)에 의해 N비트의 화상 데이터 로 되돌아오고, ADRC 신장기(96)에 입력된다.
ADRC 신장기(96)가 양자화 테이블(TB4)과 쌍의 역변환 테이블(TB14)을 사용하여 N비트로부터 M비트로의 신장을 행한다. 신장 후의 화상 데이터는, 비선형 변환을 이용한 신장기(97)에 입력된다. 신장기(97)는, 압축기(91)에서 선택된 압축 변환 테이블(TB3)과 쌍의 역압축 테이블(TB13)에 따라 화상 데이터를 원래의 비트 수인 L비트로 신장한다. 비선형 변환을 이용한 신장기(97)로부터의 L비트의 각 색 성분의 원화상 데이터가 신호 처리부(21)(도 2 참조)에 공급되고, 디지털 클램프, 화이트 밸런스, 감마 보정, 보간 연산, 필터 연산, 매트릭스 연산, 휘도 생성 연산, 색 생성 연산 등의 디지털 신호 처리에 의해 휘도 및 색차 신호로 이루어지는 화상 신호가 생성된다.
비선형 변환을 이용한 압축기(91)는, 상술한 도 5의 구성을 사용할 수 있고, 비선형 변환을 이용한 신장기(97)는, 상술한 도 6의 구성을 사용할 수 있다.
ADRC는, 공간적 또는 시간적으로 근접한 복수의 화소가 상관을 갖고 있음에 착안하고, 레벨 방향으로 압축을 행하는 것이다. 도 14는, ADRC 압축기(91)의 한 예를 도시한다. 각 화소가 M비트의 화상 데이터(하나의 색 성분의 데이터)가 블록화 회로(101)에 공급되고, 복수의 화소로 이루어지는 2차원 영역인 블록으로 분할된다. 다이내믹 레인지(DR) 검출 회로(102)가 각 블록의 화소의 최대치(MAX)와 최소치(MIN)를 검출하고, MAX-MIN에 의해 다이내믹 레인지(DR)를 검출한다.
감산기(103)에서, 각 화소의 값으로부터 최소치(MIN)가 감산된다. 감산기(103)에 공급되는 데이터를 검출 회로(102)가 검출에 필요로 하는 시간 지연시키 도록 하여도 좋다. 감산기(103)에 의해 블록 내의 데이터가 정규화된다. 감산기(103)의 출력 데이터가 양자화기(104)에 공급된다.
양자화기(104)에서는, 양자화 테이블(TB4)과 다이내믹 레인지(DR)를 사용하여 양자화를 행하고, N비트의 코드(DT)를 출력한다. 선형 양자화를 행한다고 가정한 경우에는, 다이내믹 레인지(DR)를 1/2N한 양자화 스텝(△)을 생성하고, 양자화 스텝(△)에서 최소치 제거 후의 데이터를 제산(除算)함으로써 양자화를 행한다. 여기서는, 양자화기(104)가 예를 들면 한 실시 형태에서의 DPCM 압축기(42)의 양자화 테이블과 같은 양자화 테이블(TB4)에 의해 비선형 양자화를 행하고, 그 양자화 특성이 화상의 특징 예를 들면 한 실시 형태에서의 레벨 분포의 히스토그램에 응하여 변경된다.
예를 들면 양자화 스텝(△)을 일정하게 하지 않고, 최소치 제거 후의 데이터의 레벨을 분할한 복수의 범위에서 양자화 스텝(△)을 서로 다르게 한다. 즉, 최소치 제거 후의 데이터의 레벨이 작은 범위에서는, 양자화 스텝이 작게 되고, 그 레벨이 큰 범위에서는, 양자화 스텝이 크게 된다. 이와 같은 양자화 스텝의 제어가 일정하지 않고, 레벨 분포의 히스토그램에 따라 변화된다.
다이내믹 레인지(DR), 최소치(MIN), 코드(DT) 및 양자화 테이블(TB4)을 나타내는 정보(도시 생략)가 패킹부(93)에 의해 패킹되고, 화상 메모리(7)에 대해 기록된다. 양자화 테이블(TB4)을 나타내는 정보는, 마이크로 컴퓨터(10)에서 보존되도록 하여도 좋다.
화상 메모리(7)로부터 판독된 데이터가 디패킹부(95)에서 디패킹되고, 역양 자화기(112)에 대해 다이내믹 레인지(DR) 및 코드(DT)가 공급된다. 역양자화기(112)에는, 양자화 테이블(TB4)과 쌍을 이루는 역변환 테이블(TB14)도 공급된다. 양자화 테이블(TB4)을 사용하여 양자화한 것을 나타내는 정보로부터 역변환 테이블(TB14)이 특정된다.
역양자화기(112)가 역변환 테이블(TB14)에 따라 코드(DT)를 대표치로 변환한다. 선형 양자화를 가정한 경우에는, 다이내믹 레인지(DR)로부터 양자화 스텝(△)이 구하여지고, 코드(DT)의 값에 양자화 스텝(△)을 곱함으로써 대표치가 얻어진다. 역변환 테이블(TB14)에 의해 규정되는 양자화 스텝(△)을 사용하여 대표치가 계산된다.
ADRC 처리는, 블록 단위로 독립하여 양자화를 행하기 때문에, 블록 내의 상관이 높은 경우, 즉, 다이내믹 레인지(DR)가 작은 경우에는 높은 압축률을 얻을 수 있지만, 블록 내의 상관이 낮은 경우, 즉, 다이내믹 레인지(DR)가 큰 경우에는, 블록 사이의 양자화의 상위가 블록 왜곡으로서 생길 우려가 있다. 한편, 비선형 변환을 이용한 압축 처리는, 구성을 간략할 수 있는 반면, 압축률을 높게 하는 만큼 하위 비트의 정보가 결락되고, 솔라리제이션 등의 시각적으로 보기 흉한 화질 열화가 생긴다.
상술한 본 발명의 다른 실시 형태에서는, 이와 같은 다른 압축 특성을 갖는 압축 처리를 직렬로 시행함으로써, 더욱 높은 압축률을 얻을 수 있고, 또한, 압축 왜곡이 복수의 다른 특성의 노이즈로 분산되게 되어, 시각적으로 열화가 억제된 것처럼 할 수 있다.
본 발명은, 상술한 본 발명의 실시 형태로 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형이나 응용이 가능하다. 예를 들면 본 발명은, 직렬로 접속한 각 압축기가 압축하는 비트 수를 고정으로 하고 있다. 예를 들면 초단에서 L비트로부터 M비트로 압축하고, 2단째에서 M비트로부터 N비트로 압축하고 있다. 그렇지만, 압축되는 (L-N)비트의 각 압축기에 대한 할당을 처리의 대상의 화상의 특징에 적응하여 변화시키도록 하여도 좋다.
또한, 색 신호의 각 색 성분별로 압축기/신장기를 마련하고 있지만, 회로 삭감을 위해, 모든 색 성분을 다중화하여 시분할 처리를 하는 것도 가능하다. 촬상 소자가 4색 이상의 컬러 필터를 갖는 경우에 대해서도 적용할 수 있다. 또한, 본 발명은, 색 성분 전부에 대해, 같은 비트 배분을 행하고 있지만, 배열의 치우침에 따라 비트의 배분, 즉 압축률을 바꿈에 의해, 더욱 높은 압축률을 기대할 수 있다. 또한, 후단에서 행하는 신호 처리의 색 성분마다의 무게나 컬러 필터의 배열 조건에 따라, 색 별로 다른 비트 수로 배분하도록 하여도 좋다.
또한, 본 발명은 모니터링시의 정지화 캡처시뿐만 아니라, 동화 기록중에 정지화를 캡처할 때에도 적용할 수 있다.
또한, 본 발명의 한 실시 형태 및 다른 실시 형태에서의 처리 수단은, 이들 일련의 수단을 스텝으로서 갖는 방법으로서 파악하지 않아도 좋고, 또한, 이들 일련의 수단을 컴퓨터에 실행시키기 위한 프로그램 내지 그 프로그램을 기억하는 기록 매체로 파악하여도 좋다.

Claims (6)

  1. 촬상 소자에 의해 촬상된 원화상 데이터를 압축하는 화상 데이터 처리 장치에 있어서,
    컬러 필터의 동일 색 성분의 신호를 취출하는 수단과,
    상기 동일 색 성분으로 분리된 각각의 화상 데이터에 대해, 각 화소를 L비트로부터 M(<L)비트로 압축하는 제 1의 압축 처리를 행하는 제 1의 압축 수단과,
    상기 제 1의 압축 수단과 직렬로 접속되고, 상기 제 1의 압축 처리와 발생하는 왜곡의 특성이 다른 제 2의 압축 처리를 행하고, 각 화소를 M비트로부터 N(<M)비트로 압축하는 제 2의 압축 수단과,
    상기 제 2의 압축 수단으로부터의 압축 후의 데이터를 보존하는 화상 메모리와,
    상기 제 2의 압축 처리의 반대의 처리인 제 2의 신장 처리에 의해, 상기 화상 메모리에 보존된 데이터의 각 화소를 N비트로부터 M비트로 신장하는 제 2의 신장 수단과,
    상기 제 2의 신장 수단과 직렬로 접속되고, 상기 제 1의 압축 처리의 반대의 처리인 제 1의 신장 처리에 의해 상기 제 2의 신장 수단의 출력 데이터의 각 화소를 M비트로부터 L비트로 신장하는 제 1의 신장 수단과,
    상기 제 1의 신장 수단으로부터의 화상 데이터에 대해 감마 보정을 포함하는 신호 처리를 행하는 신호 처리 수단을 구비하며,
    상기 제 2의 압축 수단은 피드백 루프 내에서 양자화 처리와 역양자화 처리를 동시에 수행하는 양자화/역양자화기를 포함하고,
    상기 제 2의 신장 수단은 상기 양자화/역양자화기의 역양자화 특성과 동일한 역양자화 특성을 갖는 역양자화기를 포함하고,
    상기 피드백 루프는 상기 제 2의 압축 수단과 상기 제 2의 신장 수단에 의해 공유되는 예측기를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 데이터 처리 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2의 압축 수단의 각각의 압축 처리를 행할 때에, 화상과 압축 방법에 적합한 압축 변환 규칙을 결정하기 위해 필요한 화상 정보를 추출하는 제 1 및 제 2의 화상 정보 추출 수단과,
    추출된 상기 화상 정보에 응하여 상기 제 1 및 제 2의 압축 수단에서의 상기 압축 변환 규칙을 설정하는 압축 변환 규칙 설정 수단과
    상기 제 1 및 제 2의 신장 수단에서 각각 신장 변환 규칙을 설정하는 신장 규칙 설정 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 데이터 처리 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 압축 변환 규칙이 상기 제 1 및 제 2의 압축 수단의 각각의 변환 특성이고,
    상기 신장 변환 규칙이 상기 제 1 및 제 2의 신장 수단의 각각의 역변환 특성인 것을 특징으로 하는 화상 데이터 처리 장치.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 압축 변환 규칙이 상기 제 1 및 제 2의 압축 수단의 각각에 할당되는 압축 배분이고,
    상기 신장 변환 규칙이 상기 제 1 및 제 2의 신장 수단의 각각에 할당되는 신장 배분인 것을 특징으로 하는 화상 데이터 처리 장치.
  5. 촬상 소자에 의해 촬상된 원화상 데이터를 압축하는 화상 데이터 처리 방법에 있어서,
    컬러 필터의 동일 색 성분의 신호를 취출하는 스텝과,
    상기 동일 색 성분으로 분리된 각각의 화상 데이터에 대해, 각 화소를 L비트로부터 M(<L)비트로 압축하는 제 1의 압축 처리를 행하는 제 1의 압축 스텝과,
    상기 제 1의 압축 스텝 후에, 상기 제 1의 압축 처리와 발생하는 왜곡의 특성이 다른 제 2의 압축 처리를 행하고, 각 화소를 M비트로부터 N(<M)비트로 압축하는 제 2의 압축 스텝과,
    상기 제 2의 압축 스텝으로부터의 압축 후의 데이터를 화상 메모리에 보존하는 스텝과,
    상기 제 2의 압축 처리의 반대의 처리인 제 2의 신장 처리에 의해, 상기 화상 메모리에 보존된 데이터의 각 화소를 N비트로부터 M비트로 신장하는 제 2의 신장 스텝과,
    상기 제 2의 신장 스텝 후에, 상기 제 1의 압축 처리의 반대의 처리인 제 1의 신장 처리에 의해 상기 제 2의 신장 스텝에서 신장된 데이터의 각 화소를 M비트로부터 L비트로 신장하는 제 1의 신장 스텝과,
    상기 제 1의 신장 스텝에서 신장된 화상 데이터에 대해 감마 보정을 포함하는 신호 처리를 행하는 신호 처리 스텝을 포함하며,
    상기 제 2의 압축 처리는 양자화 처리와 역양자화 처리를 동시에 수행하는 양자화/역양자화기를 포함하는 피드백 루프 내에서 양자화를 수행하는 스텝을 포함하고,
    상기 제 2의 신장 처리는 상기 양자화/역양자화기의 역양자화 특성과 동일한 역양자화 특성을 갖는 역양자화기를 사용하는 스텝을 포함하고,
    상기 피드백 루프는 상기 제 2의 압축 처리와 상기 제 2의 신장 처리에 의해 공유되는 예측기를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 데이터 처리 방법.
  6. 촬상 소자의 컬러 필터의 동일 색 성분의 신호를 취출하는 스텝과,
    상기 동일 색 성분으로 분리된 각각의 화상 데이터에 대해, 각 화소를 L비트로부터 M(<L)비트로 압축하는 제 1의 압축 처리를 행하는 제 1의 압축 스텝과,
    상기 제 1의 압축 스텝 후에, 상기 제 1의 압축 처리와 발생하는 왜곡의 특성이 다른 제 2의 압축 처리를 행하고, 각 화소를 M비트로부터 N(<M)비트로 압축하는 제 2의 압축 스텝과,
    상기 제 2의 압축 스텝으로부터의 압축 후의 데이터를 화상 메모리에 보존하는 스텝과,
    상기 제 2의 압축 처리의 반대의 처리인 제 2의 신장 처리에 의해, 상기 화상 메모리에 보존된 데이터의 각 화소를 N비트로부터 M비트로 신장하는 제 2의 신장 스텝과,
    상기 제 2의 신장 스텝 후에, 상기 제 1의 압축 처리의 반대의 처리인 제 1의 신장 처리에 의해 상기 제 2의 신장 스텝에서 신장된 데이터의 각 화소를 M비트로부터 L비트로 신장하는 제 1의 신장 스텝과,
    상기 제 1의 신장 스텝에서 신장된 화상 데이터에 대해 감마 보정을 포함하는 신호 처리를 행하는 신호 처리 스텝을 포함하며,
    상기 제 2의 압축 처리는 양자화 처리와 역양자화 처리를 동시에 수행하는 양자화/역양자화기를 포함하는 피드백 루프 내에서 양자화를 수행하는 스텝을 포함하고,
    상기 제 2의 신장 처리는 상기 양자화/역양자화기의 역양자화 특성과 동일한 역양자화 특성을 갖는 역양자화기를 사용하는 스텝을 포함하고,
    상기 피드백 루프는 상기 제 2의 압축 처리와 상기 제 2의 신장 처리에 의해 공유되는 예측기를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 데이터 처리 방법을 컴퓨터에 실행시키는 프로그램을 기록한 기록 매체.
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