WO2005034504A1 - 撮像装置および撮像方法 - Google Patents

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WO2005034504A1
WO2005034504A1 PCT/JP2003/012553 JP0312553W WO2005034504A1 WO 2005034504 A1 WO2005034504 A1 WO 2005034504A1 JP 0312553 W JP0312553 W JP 0312553W WO 2005034504 A1 WO2005034504 A1 WO 2005034504A1
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image
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compression coefficient
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Takeo Fujita
Narihiro Matoba
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Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha
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    • H04N9/804—Transformation of the television signal for recording, e.g. modulation, frequency changing; Inverse transformation for playback involving pulse code modulation of the colour picture signal components

Definitions

  • the present invention relates to an image pickup apparatus that performs image compression processing in a digital color image pickup apparatus and an image pickup method used in the image pickup apparatus.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a conventional digital still camera disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-331672, which is used for storing image data before compression. This figure shows the configuration of a digital still camera that does not require a frame memory.
  • reference numeral 11 denotes an imaging lens
  • reference numeral 12 denotes a shirt which also serves as an aperture
  • reference numeral 13 denotes a CCD which is a photoelectric conversion element
  • reference numeral 14 denotes an analog signal processing unit (CDS / AGC)
  • reference numeral 15 denotes an AD comparator.
  • 16 is a timing generator (TG)
  • 17 is a digital signal processing unit (DSP)
  • 18 is an image compression unit (JPEG encoder)
  • 20 is flash memory
  • 21 is a memory card interface.
  • 22 is a control unit.
  • the imaging lens 11 forms light from the object to be imaged on the light receiving surface of the CCD 13.
  • Aperture / shaft ⁇ Yuichi 12 regulates the beam diameter from the imaging lens 11 to the CCD 13 to adjust the amount of light received by the CCD 13 and after the CCD 13 starts photoelectric conversion. It closes when a predetermined time has elapsed, and limits the exposure time of the CCD 13.
  • CCD 13 has a matrix of hundreds of thousands of pixels that alternately respond to red (R), green (G), and blue (B) light. Each pixel converts the received light into electric charge and accumulates it, and outputs the accumulated electric charge as an analog signal.
  • the analog signal processor 14 double-correlates samples the output signal of the CCD 13 and performs automatic gain processing.
  • the AD converter 15 converts the analog signal input from the analog signal processing unit 14 into a digital signal and outputs the digital signal to the digital signal processing unit 17.
  • the timing generator 16 supplies timing signals SH and SV indicating the timing of the horizontal scanning and the vertical scanning to the CCD 13 via the knockers 16a and 16b, respectively.
  • the timing generator 16 also supplies a timing signal SS indicating the timing at which the output signal of the CCD 13 is sampled to the analog signal processing unit 14, and the analog signal processing unit 15 processes the analog signal.
  • the digital signal processing unit 17 provides a timing signal SC indicating the time to convert the output signal of the unit 14.
  • the digital signal processing unit 17 white balances the CCD 13 output signal digitized by the AD converter 15. Processing such as correction, shading, interpolation of three color signals of R, G, and B, and gamma correction are performed to generate image data including a luminance signal and a color signal.
  • the set of image data generated by the digital signal processing unit 17 represents a captured one-frame image, and can be displayed as it is.
  • the image compression section 18 compresses the image data generated by the digital signal processing section 17.
  • the image compression unit 18 is a discrete cosine transformer (DCT) 1 that sequentially performs discrete cosine transform on the image data output from the digital signal processing unit 17 for each pixel block of a predetermined size (8 ⁇ 8 pixels). 8a, a quantizer 18b for quantizing the transformed image data, and a Huffman encoder 18c for Huffman encoding the quantized image data.
  • DCT discrete cosine transformer
  • the flash memory 20 stores the image data compressed by the image compression unit 18. Remember the evening.
  • the card-in face 21 copies the image data stored in the flash memory 20 into a removable memory card in frame units.
  • Other devices that comply with the JPEG method can read the captured image by reading the copied image data from the memory card and performing decoding, inverse quantization, and inverse discrete cosine conversion. I can do it.
  • the control unit 22 adjusts the opening degree of the aperture and shutter 11 to adjust the brightness of the image formed on the CCD 13. Further, when a release button provided on an operation unit (not shown) is operated and an instruction to start storing an image is given, a control signal S • instructing an operation start is given to the image compression unit 18.
  • the image compression section 18 to which the control signal S 0 has been supplied supplies the control signal ST to the timing generator 16.
  • the timing generator 16 outputs the timing signals SH, SV, SS, and SC to the CCD 13, the analog signal processing unit 14, and the AD converter 15, and outputs the signals to a predetermined evening. Operate with timing.
  • the output cycle of the evening timing signals SH, SS, and SC is set to 1/8 of the time required for the image compression unit 18 to compress the image data for eight lines.
  • the image compression section 18 After outputting the control signal ST, the image compression section 18 gives the control signal SP to the digital signal processing section 17 when the time required to compress the image data for 8 lines has elapsed, The next control signal ST is supplied to the timing generator 16.
  • the control signal SP applied to the digital signal processing unit 17 is a signal requesting that the generated eight lines of image data be output.
  • the image compression unit 18 compresses the image data output from the digital signal processing unit 17 according to the control signal SP, and each unit stops operation until the next instruction is given from the control unit 22.
  • the control unit 22 closes the aperture and shirt 1 and 2 until the image is instructed by operating the release button, and then operates the release button. At the same time, open the aperture and shirt 1-12 to the appropriate range. Then, when a predetermined time set to approximately 1/30 second has elapsed, the aperture / shaper 12 is closed again. With this control, the exposure time of the CCD 13 becomes the same as before, and the inconvenience of saturation of the CCD 13 and blurring of the captured image due to movement of the object to be shot or camera shake is prevented. It is.
  • Digital still cameras require a frame memory to temporarily store the generated image data, and without this frame memory, image compression cannot be performed properly. There was a problem that. In view of this problem, the above-mentioned conventional digital still camera does not require a frame memory for storing the image data before compression.
  • the number of compressed images to be recorded on a recording medium is generally determined in advance to improve usability. For this reason, the recording capacity allocated to one frame of image is constant regardless of the type of image, and any image data is compressed data close to a certain amount within a range not exceeding a certain amount.
  • Such a method of compressing data is called constant rate control.
  • the size of the compressed image varies greatly depending on the nature of the surface image data, and therefore, in order to perform constant rate control, the parameters of the image compression processing such as the contents of the quantization table used in the quantization processing are dynamically adjusted. It is necessary to change the compression and repeat the compression until a certain amount or less of compressed data is obtained.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-123 4 669 There is disclosed a method of extracting a high-frequency component included in a digital signal of an image using the extracted signal, and controlling a compression parameter at the time of image compression processing based on the result.
  • the operation state of the CCD differs depending on whether the image display is constantly displayed on the liquid crystal display device to check the image to be captured or when the image is recorded on the recording medium by the shutter operation.
  • setting values such as the charge storage time and the setting of the amount of incident light on the aperture are changed. This means that when confirming the image to be captured, the amount of image data transferred is reduced, and the operability is improved by increasing the image update cycle, and when recording images, the amount of image transferred is increased to record more precise images.
  • the operation of the CCD can be switched multiple times.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and is intended to constantly display image data on a liquid crystal display device in order to confirm an image to be captured.
  • the image is recorded on the recording medium even when the operation state of the CCD, the charge accumulation time, and the setting value such as the incident light amount setting of the aperture are changed between when the image is recorded on the recording medium by the shutter operation and when the image is recorded.
  • the purpose is to carry out constant rate control without extending the time required for the operation. Disclosure of the invention
  • An image pickup apparatus includes: an index value calculation unit that extracts an index value for predicting a code amount at the time of compression from a video signal obtained from a solid-state imaging device; and an index value calculated by the index value calculation unit.
  • Compression coefficient control means for controlling the compression coefficient used in the data compression means based on the index value calculated by the index value calculation means at the time of the photographed image confirmation operation before imaging, and at the time of the imaging operation. The compression coefficient is determined.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a conventional digital still camera.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of an imaging device according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram showing a relationship between an index value and a file size.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram showing an index value correction coefficient table.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram showing a relationship between a fluctuation range of an index value and an additional correction coefficient.
  • FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of an imaging device according to a fourth embodiment of the present invention. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of an imaging device according to Embodiment 1 of the present invention.
  • 11 is an imaging lens
  • 12 is a CCD which is a photoelectric conversion element
  • 13 is an analog signal processing unit (CD S / AGC)
  • 14 is an AD converter
  • 15 is digital signal processing (DSP)
  • 16 is an index value calculation circuit that extracts an index value for predicting the amount of code at the time of compression from the image data
  • 17 is an index value calculation circuit that calculates the index value obtained by the index value calculation circuit 16.
  • 18 is an image compression section (JPEG encoder)
  • 19 is a recording medium for recording an image
  • 20 is a CCD drive
  • a timing generator (TG) 21 for controlling the operation of each processing unit
  • a shutter unit 22 for controlling the operation of each processing unit.
  • the imaging lens 11 forms light from a subject to be imaged on the light receiving surface of the CCD 12.
  • CCD 12 consists of a matrix of several hundred thousand alternately arranged three types of pixels that respond to red (R), green (G), and blue (B) light, respectively.
  • the received light is converted into electric charges and stored, and the stored charges are output as analog signals.
  • the CCD 12 has a plurality of drive modes, for example, a drive mode for sequentially outputting all accumulated charges and a drive mode for sequentially outputting only accumulated charges every other line. Control of It has a mechanism that can change the drive mode dynamically.
  • the analog signal processing unit 13 performs double correlation sampling of the output signal from the CCD 12 and performs gain control.
  • the AD converter 14 converts the analog signal input from the analog signal processor 13 into a digital signal and outputs the digital signal to the digital signal processor 15.
  • the timing generator 2 provides a timing signal to the CCD 12 indicating the timing of horizontal scanning and vertical scanning. It also has the function of dynamically switching between multiple drive modes of the CCD 12 by controlling signals output from the timing generator 20.
  • the digital signal processor 15 converts the output signal of the CCD 12 digitized by the AD converter 14 into white, lance adjustment, defective pixel correction, R, G, and B color signals. It performs interpolation, gamma correction, color conversion, and other processing to generate image data consisting of luminance and color difference signals.
  • the image compression section 18 compresses the image data generated by the digital signal processing section 1 #.
  • the image compression unit 18 is a discrete cosine transformer (DCT) 1 that performs a discrete cosine transform of the image data output from the digital signal processing unit 17 for each pixel block of a predetermined size (8 ⁇ 8 pixels). 8a, a quantizer 18b for quantizing the transformed image data, and a Huffman encoder 18c for Huffman encoding the quantized image data.
  • DCT discrete cosine transformer
  • the image compression section 18 stores the compressed image data in the storage medium 19.
  • Other devices that comply with the JPEG system can reproduce the image data by reading the copied image data from the recording medium and performing decoding, inverse quantization, and inverse cosine transform.
  • the index value calculation circuit 16 calculates an index value for predicting the code amount at the time of compression from the image data generated by the digital signal processing unit 15.
  • an index value for example, the high frequency component of the image signal is extracted and included in the image.
  • a numerical value of the amount of the frequency component may be used.
  • the shutter button 22 is operated when the user instructs an imaging operation.
  • the shutter button 22 informs the controller 21 that an image recording has been instructed by a user operation.
  • the control section 21 checks the operation settings of the timing signal generator 20, the analog signal processor 13 and the digital signal processor 15 to confirm the target image. Switch from the setting to the setting for image shooting. In this switching, the operation setting at the time of confirming the image to be photographed and at the time of photographing differs depending on the photographed image size / digital zoom magnification setting specified by the user. Therefore, there are a plurality of switching patterns depending on the combination of the operation settings at the time of confirming the image to be captured and at the time of imaging.
  • the control unit 21 also notifies the compression coefficient control circuit 17 that the shirt evening button 22 has been pressed, and at that time the timing generator 20 and the analog signal processing unit 1. 3. Notify the change of the operation setting of the digital signal processor 15 together.
  • the compression coefficient control circuit 17 controls the compression coefficient used in the image compression section 18 based on the index value calculated by the index value calculation circuit 16.
  • the compression coefficient refers to a parameter (hereinafter, referred to as a Q value) for defining the quantization accuracy in the quantizer 18 b included in the image compression unit 18.
  • Q value a parameter for defining the quantization accuracy in the quantizer 18 b included in the image compression unit 18.
  • Increasing the Q value increases the quantization accuracy of the data subjected to discrete cosine transform, and improves the image quality of the compressed image.
  • the amount of generated code increases, so that the size of the generated compressed image data increases.
  • the compression coefficient control circuit 17 controls the Q value to decrease if the index value output from the index value calculation circuit 16 predicts that the data size of the generated compressed image data will increase. To keep the size of the compressed image data low. If the size of the generated compressed image is expected to be small, control is performed to increase the Q value to improve the image quality of the compressed image.
  • the compression coefficient control circuit 17 of the first embodiment has a mechanism for receiving a signal from the control unit 21.
  • the operation of the compression coefficient control circuit 17 is controlled by the shirt button via the control unit 21. 22 Only when notified that 2 has been pressed. This is because the operation of the image compression unit 18 is necessary only when the shutter button 22 is pressed and the compressed image data is stored in the storage medium 19.
  • the compression coefficient control circuit 17 changes how the operations of the control section 22 change the operation of the imaging section 20, the analog signal processing section 13, and the digital signal processing section 15. Then, the method of controlling the Q value from the index value output by the index value calculation circuit 16 is changed based on the information.
  • the liquid crystal screen 23 is for displaying an object to be imaged at any time during a captured image checking operation before the user instructs to image.
  • the timing generator 20 is set to control the intermittent reading of the accumulated charge from the CCD 12 to reduce the time required to read one frame of the image to increase the frame update rate and use It improves the operability when the user adjusts the angle of view of the captured image.
  • the analog signal processing section 13 and digital signal processing section 15 change the output image size and the pixel array order in accordance with the CCD 12 drive mode. Operation settings that match the mode must be made. Since it is not necessary to compress and record the image data at the time of the imaging operation confirmation operation, The image processed by the digital signal processing unit 15 is sent to the liquid crystal screen 23 without passing through the compression processing unit 18 and is displayed as an image for confirming a captured image.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram showing a relationship between an index value and a file size.
  • This figure is a graph showing the relationship between the index value output from the index value calculation circuit 16 and the file size after compression.
  • the compression coefficient control circuit 17 the correspondence between the index value corresponding to this graph and the file size is stored as a value. This data needs to be measured in advance from the compression result when an image is actually taken.
  • each polygonal line shows the relationship between the index value at a specific Q value setting and the size of the compressed file.
  • the compression coefficient control circuit 17 determines the Q value.
  • the index value corresponding to the image currently being photographed is calculated by the index value calculation circuit 16
  • the intersection between the index value and a predetermined target file size is obtained.
  • the uppermost polygonal line that does not exceed the intersection of the target file size and the index value indicates the maximum Q value that can be used within the range that does not exceed the target file size. Therefore, the image compression unit 18 may be controlled with reference to the Q value corresponding to the broken line.
  • the above method describes the case where there is no change in the operation setting of the system during the imaging operation. Actually, the operation settings of the system during the imaging operation Because of this change, the compressed file size based on the Q value determined based on the index value may be significantly different from the target file size.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram showing an index value correction coefficient table. What is illustrated is an example of an index value correction coefficient table used to prevent the above-described file size shift.
  • the coefficient obtained by referring to the section in which the thinned-out reading is performed in the captured image checking operation and the all-pixel reading out in the imaging operation is performed. Is multiplied by the calculated index value as a correction coefficient. As a result, it is possible to correct the error of the index value due to the change of the operation setting, and obtain an appropriate Q value for the target file size.
  • the coefficients in the index value correction coefficient table need to be calculated in advance based on the measurement results by measuring the change in the index value when an image is captured by actually switching the CCD operation mode.
  • the pattern in which the CCD operation mode changes may differ depending on the image size and digital zoom magnification setting specified by the user, but as shown in Fig. 4, all operation modes supported by the CCD 12 If a table of combinations is prepared, an appropriate correction coefficient can be selected regardless of the pattern of change.
  • the compression parameter at the time of imaging is appropriately determined using the index value information before entering the imaging operation. As soon as the image is compressed, the image can be compressed and recorded, and the response of the shirt operation can be improved.
  • the CCD 1 is used between the imaging operation and the captured image confirmation operation. Even when the two operation modes are different, there is an effect that constant rate control with a small error for the target file size can be realized.
  • correction for changes in the operation settings of the imaging device during the imaging operation is performed using a table, so a large number of operations can be switched by combining the operation settings when confirming the image to be captured and when imaging. Even when a pattern exists, there is an effect that constant rate control with little error can be realized for all patterns.
  • Embodiment 2 since the operation of the image compression unit 18 is limited to the imaging operation when the button 22 of the shirt is operated, power consumption can be suppressed and a system with a long operating time by a battery can be realized. effective.
  • Embodiment 2 since the operation of the image compression unit 18 is limited to the imaging operation when the button 22 of the shirt is operated, power consumption can be suppressed and a system with a long operating time by a battery can be realized. effective.
  • the index value is a single value
  • the compression coefficient control circuit controls the Q value of the image compression unit based on the value.
  • the transfer rate of image data after the image compression unit is limited to a lower value than the transfer rate of image data before the image compression unit. There is. This is expected to reduce the amount of data due to image compression, and aims to reduce the overall cost of the device by securing only the minimum required transfer rate after image compression. It is. In such an image pickup device, even if the amount of compressed data over the entire image is controlled to match the target data amount, if the compressed data size is locally increased, the data is transferred over time. If the amount exceeds the transfer capacity, the phenomenon that the image compression processing cannot be performed normally may occur.
  • a description will be given of an imaging device according to a second embodiment that performs an appropriate image compression process using such two types of index values in such an imaging device having no frame buffer.
  • the imaging device according to the second embodiment has the same configuration as the imaging device according to the first embodiment shown in FIG. Here, the description of the configuration of the imaging device according to the second embodiment will be omitted.
  • the operation of the imaging device according to the second embodiment is substantially the same as that described in the first embodiment, and the description of the same operation as that of the imaging device according to the first embodiment is omitted, and the imaging according to the second embodiment is omitted.
  • the characteristic operation of the device will be described.
  • the operations of the index value calculation circuit 16 and the compression coefficient control circuit 17 shown in FIG. 2 are different from those described in the first embodiment.
  • the index value calculating circuit 16 calculates an index value corresponding to the entire surface of the input image, divides the input image into a plurality of areas, and calculates an index value for each area. The largest index value among the divided areas is output to the compression coefficient control circuit 17 together with the index value of the entire image as the maximum index value at the time of area division.
  • the compression coefficient control circuit 17 determines the limit compression size based on the image data transfer rate of the image compression unit 18 and thereafter, in addition to the target file size determined in advance as in the first embodiment.
  • the ratio of the limit compression size to the image size before compression is determined to match the ratio of the image data transfer rate of the image compression unit 18 or later and the image compression unit 18 or earlier, the data is Overnight transfer volume exceeds transfer capacity Disappears.
  • the compression coefficient control circuit 17 refers to the correlation between the index value and the file size shown in FIG. 3 and the index value correction coefficient table shown in FIG. 18 Find the appropriate Q value for performing the control of 8. At this time, two values are obtained: a Q value based on a combination of the index value of the entire area of the image and the target file size, and a Q value based on a combination of the maximum index value and the limit file size when the area is divided.
  • the image compression unit 18 By controlling the image compression unit 18 using the smaller one of these two Q values, the file size does not exceed the target file size and the local data transfer amount It is possible to compress the image so as not to cause overshooting.
  • the Q value is controlled in consideration of the local file size increase due to the data transfer rate. Even in an imaging device having a limited data transfer rate, the most appropriate compression file size can be controlled in consideration of the transfer rate limitation.
  • Embodiment 2 only the index value calculated in the immediately preceding frame is used as the index value for predicting the code amount at the time of compression.
  • the CCD drive mode for confirming the image to be captured is thinning-out reading, and the CCD drive mode is changed from thinning-out reading to all-pixel reading during the imaging operation, the image to be shot is thinned out. Since some information is lost in the image data at the time of image confirmation, there may be cases where a correction error remains even if correction is performed using the index value correction coefficient template in Fig. 4. Can be ' In such a case, an imaging device according to Embodiment 3 that further suppresses a correction error based on a change in index value in a time series will be described.
  • the imaging device according to the third embodiment has the same configuration as the imaging device according to the first embodiment shown in FIG. Here, the description of the configuration of the imaging device according to Embodiment 3 is omitted.
  • the operation of the imaging device according to the third embodiment is substantially the same as that described in the first embodiment, and the description of the same operation as that of the imaging device according to the first embodiment is omitted, and the imaging according to the third embodiment is omitted.
  • the characteristic operation of the device will be described.
  • the operation of the index value calculation circuit 16 shown in FIG. 2 is different from that described in the first embodiment.
  • the index value calculation circuit 16 is an index for predicting the code amount at the time of compression based on the image data generated by the digital signal processing unit 15 as in the first embodiment. Calculate the value.
  • the index value calculation circuit 16 stores the index values calculated for the latest plural frames. For example, consider the case of extracting a high-frequency component of an image as an index value.If the CCD 12 performs thinning-out reading, the index value at the time of medical treatment is corrected by a correction coefficient, and the CCD 12 An error occurs between the index value at the time of pixel readout driving and the index value when the image contains many specific high-frequency components that can be recognized by all-pixel reading but disappears in the thinning mode. Conceivable. In such a case, the image in the decimation mode greatly varies in pixel value due to the phase relationship between the image pickup elements on the imaging surface of the CCD 12 and the high-frequency component of the image. Changes are expected to be severe.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram showing the relationship between the fluctuation range of the index value and the additional correction coefficient.
  • the index value calculation circuit 16 calculates the index value stored over a plurality of frames. From the history, the range of fluctuation between the maximum and minimum index values is determined. The large variation width indicates that the image has many high-frequency components, and the index value in the all-pixel mode is likely to be even larger than the correction by the correction coefficient. Therefore, as shown in Fig. 5, a table showing the relationship between the fluctuation range of the index value and the additional correction coefficient is created in advance, and the additional correction coefficient corresponding to the fluctuation range of the index value and the correction coefficient are applied to the index value. Add and multiply the added value.
  • the calculated correction target value is additionally corrected. There is an effect that control can be performed.
  • the relation data between the compression code amount prediction index value and the file size used in the compression coefficient control circuit 17 and the data of the correction coefficient table are measured in advance and set as fixed data in the circuit. Must be kept.
  • the above various data are greatly affected by the characteristics of the entire imaging device, such as the performance of the optical system and the sensitivity characteristics of the CCD 12, and therefore, from the circuit design stage. It is difficult to determine a fixed value. Further, if these data are set as complete fixed data, it is not possible to flexibly respond to a change in characteristics of the entire apparatus due to a change in an optical system or the like.
  • FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of an imaging device according to Embodiment 4 of the present invention. Same as or equivalent to that shown in Fig. 2 The reference numerals are used, and the description is omitted.
  • Reference numeral 24 denotes a data table for storing relationship data between the compression code amount prediction index value used in the compression coefficient control circuit 17 and the file size, and data of the correction coefficient table.
  • the data table 24 has a function of communicating with the outside. For example, by using a serial communication or the like, it is possible to freely rewrite the setting values of each data stored and held in a memory provided therein, which will be described later. You can do it.
  • the data table 24 includes a non-volatile memory for storing the set values of each stored data even when the settings of the entire image pickup apparatus are reset or the power is turned off and on again. .
  • the imaging device according to the third embodiment is the same as the imaging device according to the first embodiment, except that the data table 24 is provided. Other components are configured in the same manner and operate in the same manner.
  • the data template 24 includes communication means for performing serial communication with the outside and a non-volatile memory for storing and storing various data.
  • the data on the relationship between the predicted value of the compressed code amount and the file size used in step 17 and the data of the correction coefficient template are stored in the memory.
  • the data table 24 sends the stored set value of the data from the outside. Rewrite to what you have. Other operations are the same as those described in the first embodiment, and a description thereof will not be repeated.
  • various data used in the compression coefficient control circuit 17 can be freely rewritten by communication with the outside, so that the characteristics of the lens 11 and the CCD 12 Even if the sensitivity characteristic of the device is changed, it is possible to change various data used for controlling the compression coefficient, so that it is possible to flexibly cope with a change in the configuration of the device.
  • the image capturing apparatus and the image capturing method according to the present invention perform an image compression and recording operation immediately after the image capturing operation is indicated, and implement an image capturing apparatus with a quick shutter operation response.
  • an image compression and recording operation immediately after the image capturing operation is indicated, and implement an image capturing apparatus with a quick shutter operation response.

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Abstract

　固体撮像素子１１より得られた映像信号から、圧縮時の符号量を予測するための指標値を抽出する指標値算出回路１６と、指標値算出回路１６によって求められた指標値に基づいて、画像圧縮部１８で使用する圧縮係数を制御する圧縮係数制御回路１７とを備え、圧縮係数制御回路１７は、撮像前の撮影画像確認動作時に指標値算出回路１６が求めた指標値を用い、撮像動作時には圧縮係数を決定する。

Description

明 細 書 撮像装置および撮像方法 技術分野
この発明は、 デジタルカラ一撮像機器において画像の圧縮処理を行う 撮像装置およびその撮像装置に用いられる撮像方法に関するものである
背景技術
第 1図は、 例えば、 特開平 1 1— 33 1 6 7 2号公報に示された従来 のデジ夕ルスチルカメラの概略構成を示す図であり、 圧縮前の画像デー 夕を記憶するためのフレームメモリを必要としないデジ夕ルスチルカメ ラの構成を示すものである。
第 1図において、 1 1は撮像レンズ、 1 2は絞りを兼ねるシャツ夕一 、 1 3は光電変換素子である C C D、 1 4はアナログ信号処理部 （ C D S / A G C ) ヽ 1 5は ADコンパ一夕、 1 6はタイ ミングジェネレータ ( T G) 、 1 7はデジタル信号処理部 （D S P) 、 1 8は画像圧縮部 （ J P E Gエンコーダ） 、 2 0はフラッシュメモリ、 2 1はメモリカー ド イ ン夕フェース （P CMC I A I/F) 、 2 2は制御部である。
撮像レンズ 1 1は、 撮影対象からの光を C C D 1 3の受光面に結像さ せる。 絞り兼シャ ヅ夕一 1 2は撮像レンズ 1 1から C CD 1 3に至る光 束径を規制して C CD 1 3の受光量を調節するとともに、 C CD 1 3が 光電変換を開始した後所定時間が経過した時点で閉じて、 C CD 1 3の 露光時間を制限する。 C CD 1 3は、 赤 （R) 、 緑 （G) 、 青 （B) の 光にそれぞれ感応する 3種の画素を交互にマ ト リクス状に数十万配列し て成り、 画素毎に、 受けた光を電荷に変換して蓄積し、 蓄積電荷をアナ 口グ信号として出力する。
アナログ信号処理部 1 4は C C D 1 3の出力信号を 2重相関サンプリ ングし自動ゲイン処理する。 A Dコンパ一夕 1 5は、 アナログ信号処理 部 1 4から入力されるアナログ信号をデジタル信号に変換して、 デジ夕 ル信号処理部 1 7に出力する。
タイ ミングジェネレータ 1 6は C C D 1 3に、 ノ ッ フ ァ 1 6 a、 1 6 bを介して、 それぞれ水平走査および垂直走査の時期を示すタイ ミング 信号 S H、 S Vを与える。 タイ ミングジェネレータ 1 6は、 また、 アナ 口グ信号処理部 1 4に C C D 1 3の出力信号をサンァリ ングする時期を 示すタイ ミ ング信号 S Sを与え、 A Dコンバータ 1 5 にアナ口グ信号処 理部 1 4の出力信号を変換する時期を示すタイ ミング信号 S Cを与える デジタル信号処理部 1 7は A Dコンバータ 1 5によ つてデジタル化さ れた C C D 1 3の出力信号に対して、 ホワイ トバランス補正、 シエーデ イ ング、 R、 G、 Bの 3色の信号の補間、 ガンマ補正等の処理を施して 、 輝度信号および色信号より成る画像データを生成する。 デジタル信号 処理部 1 7によって生成される一組の画像デ一夕は撮影された 1 フ レー ムの画像を表すものであり、 そのまま表示可能である 。
画像圧縮部 1 8はデジタル信号処理部 1 7によって生成された画像デ 一夕を圧縮する。 画像圧縮部 1 8は、 デジタル信号処理部 1 7が出力す る画像データを所定の大きさ （ 8 x 8画素） の画素プロ ックごとに順次 離散コサイン変換する離散コサイン変換器 （D C T ) 1 8 a、 変換され た画像データを量子化する量子化器 1 8 b、 および量子化された画像デ 一夕をハフマン符号化するハフマン符号化器 1 8 cよ り成る。
フラ ッ シュメモ リ 2 0は画像圧縮部 1 8によって E縮された画像デ一 夕を記憶する。 カードイン夕フェース 2 1はフラッシュメモリ 2 0に記 憶されている画像デ一夕をフレーム単位で、 着脱自在なメモリカードに 複写する。 J P E G方式に従う他の機器は、 複写された画像デ一夕をメ モリカードから読み出して、 複合化、 逆量子化、 および逆離散コサイ ン 変換を施すことにより、 撮影された画像を再生することが出来る。
制御部 2 2は、 絞り兼シャヅ夕一 1 2の開き具合を調節して C C D 1 3に結像する像の明るさを調節する。 また、 不図示の操作部に設けられ たレリーズボタンが操作され、 画像の記憶を開始する指示が与えられた ときに、 動作開始を命じる制御信号 S◦を画像圧縮部 1 8に与える。 制御信号 S 0を与えられた画像圧縮部 1 8は制御信号 S Tをタイ ミ ン グジェネレータ 1 6に与える。 これに応じてタイ ミ ングジェネレータ 1 6は、 タイ ミ ング信号 S H、 S V、 S S、 S Cを C C D 1 3、 アナログ 信号処理部 1 4、 および A Dコンバータ 1 5に出力して、 各部を所定の 夕イ ミングで動作させる。 夕イ ミング信号 S H、 S Sおよび S Cの出力 周期は、 画像圧縮部 1 8が 8ライン分の画像デ一夕を圧縮するのに要す る時間の 1 / 8に設定されている。
画像圧縮部 1 8は制御信号 S Tを出力した後、 8ライ ン分の画像デー 夕を圧縮するのに要する時間が経過した時点で、 制御信号 S Pをデジ夕 ル信号処理部 1 7に与え、 次の制御信号 S Tをタイ ミ ングジェネレータ 1 6に与える。 デジタル信号処理部 1 7に与えられる制御信号 S Pは生 成した 8ライ ン分の画像デ一夕を出力することを要求する信号である。 画像圧縮部 1 8は制御信号 S Pに応じてデジタル信号処理部 1 7が出力 する画像デ一夕を圧縮し、 各部は制御部 2 2から次の指示が与えられる まで動作を休止する。
制御部 2 2はレリーズボタンの操作によって画像の記憶が指示される までは絞り兼シャツ夕一 1 2を閉じさせておき、 レ リ一ズボタンの操作 がなされた時点で絞り兼シャツ夕一 1 2を適切な範囲ま で開かせる。 そ して略 1 / 3 0秒に設定された所定時間が経過した時点で、 絞り兼シャ ヅ夕ー 1 2を再び閉じさせる。 この制御によ り、 C C D 1 3の露光時間 は従来通り となり、 C C D 1 3が飽和してしまったり、 撮影対象の移動 やカメラぶれによ り撮像した画像にぶれが生じたりする 不都合が防止さ れる。
デジ夕ルスチルカメラは生成された画像データを一時的に記憶してお く ためのフレームメモリを必要としており、 このフレームメモリがなけ れば画像デ一夕圧縮処理を適切に行う ことが出来ないと いう問題点があ つた。 上記の従来のデジタルスチルカメラはこの問題点を鑑み、 圧縮前 の画像デ一夕を記憶するためのフレームメモリを必要と しないものであ る。
しかしながら、 上記の従来のデジ夕ルスチルカメラで は C C Dの動作 を間欠的に停止させることによってフレームメモリを不要としているた め、 1 フレームの画像を撮影するために要する時間が畏 く なるという課 題があった。
また画像の圧縮処理では、 使い勝手をよくするために、 記録媒体に記 録する圧縮画像の枚数を予め定めておくのが一般的であ る。 このため、 1 フレームの画像に割り当てられる記録容量は画像の種類にかかわらず 一定であり、 どのような画像データも一定量を超えない範囲で、 その一 定量に近い圧縮データとされる。 データのこのような圧縮の方法は定レ — ト制御と呼ばれる。 一般に圧縮デ一夕のサイズは、 面像デ一夕の性質 によって大きく異なるため、 定レー ト制御を行うには量子化処理で使用 する量子化テーブル内容等の画像圧縮処理のパラメータ を動的に変更し て、 一定量以下の圧縮データを得るまで圧縮を繰り返すことが必要であ るが、 上記従来のデジタルスチルカメラでは圧縮の際のパラメ一夕を動 的に変更する竽段を持たないため、 定レート制御を行うことが出来ない 定レート制御を行う方法として、 例えば特開平 1 1 一 2 3 4 6 6 9号 公報には、 高域抽出回路を用いて画像のデジタル信号に含まれる高周波 成分を抽出し、 その結果に基づいて画像圧縮処理の際の圧縮パラメ一夕 を制御する方法が開示されている。
しかしながら、 デジタルスチルカメラでは、 撮影対象画像を確認する ために液晶表示装置に画像デ一夕を常時表示する場合と、 シャッ夕一動 作により画像を記録媒体に記録する場合とで C C Dの動作状態おょぴ電 荷蓄積時間、 絞りの入射光量設定といった設定値を変更することが多い 。 これは撮影対象画像確認時には画像データの転送量を減らし、 画像の 更新周期を上げることによって操作性の向上を図るとともに、 画像を記 録する際には画像の転送量を増やし精緻な画像の記録を行う という、 二 つの目的を両立させるためである。 しかも撮影する画像のサイズや、 デ ジ夕ルズーム処理により、 撮影対象画像確認時、 撮像時、 それぞれの動 作で必要な画像の大きさは変化するため、 C C Dの動作状態の切り替え にも複数のパターンが存在する。 このような制御において定レ一ト制御 を行う場合、 C C Dや絞りの設定条件を同一にした上で高域抽出回路等 による圧縮パラメ一夕の制御を行う必要があり、 シャツ夕一動作を行つ てから、 画像が記録媒体に記録されるまでの時間が長くなるという課題 があった。
また、 画像が記録されるまでの時間が長いことにより、 動きの激しい 被写体の撮像時にシャッター動作を行った時の画像と実際に記録媒体に 記録される画像の差異が大きくなるという課題があつた。
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、 撮影 対象画像を確認するために液晶表示装置に画像データを常時表示する場 合と、 シャッ夕一動作により画像を記録媒体に記録する場合とで C C D の動作状態および電荷蓄積時間、 絞りの入射光量設定といった設定値を 変更する場合においても、. 画像が記録媒体に記録される時間を伸ばすこ となく定レート制御を行うことを目的とする。 発明の開示
この発明に係る撮像装置は、 固体撮像素子より得られた映像信号から 圧縮時の符号量を予測するための指標値を抽出する指標値算出手段と、 指標値算出手段によって求められた指標値に基づいてデータ圧縮手段で 使用する圧縮係数を制御する圧縮係数制御手段とを備え、 圧縮係数制御 手段が、 撮像前の撮影画像確認動作時に指標値算出手段が求めた指標値 を用い、 撮像動作時には圧縮係数を決定しているものである。
このことによって、 撮像動作が指示された後すぐに画像の圧縮、 記録 動作を行うことができ、 シャツ夕一操作のレスポンスがよくなるという 効果がある。 図面の簡単な説明
第 1図は、 従来のデジ夕ルスチルカメラの概略構成を示す図である。 第 2図は、 この発明の実施の形態 1による撮像装置の構成を示すプロ ック図である。
第 3図は、 指標値とフアイルサイズの関係を示す説明図である。
第 4図は、 指標値補正係数テーブルを示す説明図である。
第 5図は、 指標値の変動幅と追加補正係数の関係を示す説明図である 第 6図は、 この発明の実施の形態 4による撮像装置の構成を示すプロ ック図である。 発明を実施するための最良の形態
以下、 この発明をより詳細に説明するために、 この発明を実施するた めの最良の形態について、 添付の図面にしたがって説明する。
実施の形態 1.
第 2図は、 この発明の実施の形態 1による撮像装置の構成を示すプロ ヅク図である。
図において、 1 1は撮像レンズ、 1 2は光電変換素子である C C D、 1 3はアナ口グ信号処理部 （CD S/AG C) 、 1 4 は ADコンバ一夕 、 1 5はデジタル信号処理部 （D S P) 、 1 6は画像デ一夕から圧縮時 の符号量を予測するための指標値を抽出する指標値算出回路、 1 7は指 標値算出回路 1 6によって求められた指標値に基づいて後述する画像圧 縮部で使用する圧縮係数を制御する圧縮係数制御回路、 1 8は画像圧縮 部 （ J P E Gエンコーダ） 、 1 9は画像を記録するための記録媒体、 2 0は C C Dを駆動するためのタイ ミングジェネレータ （ T G ) 、 2 1は 各処理部分の動作を制御するための制御部、 2 2はシ ャッターボ夕ンで める。
次に動作について説明する。
まず、 撮像レンズ 1 1は、 撮影対象からの光を C C D 1 2の受光面に 結像させる。 C CD 1 2は赤 （R) 、 緑 （G) 、 青 （ B) の光にそれそ れ感応する 3種の画素を交互にマト リクス状に数十万配列して成り、 画 素毎に受けた光を電荷に変換して蓄積し、 蓄積電荷を アナログ信号とし て出力する。
また、 C CD 1 2は、 例えば全ての蓄積電荷を順次出力する駆動モ一 ドと、 1ラインおきの蓄積電荷のみを順次出力する駆動モードといった 複数の駆動モードを持ち、 タイ ミングジェネレータ 2 0からの制御によ り動的に駆動モードを変更することが可能な仕組みを備える。 アナログ信号処理部 1 3は、 C C D 1 2からの出力信号を 2重相関サ ンプリングし、 ゲイン制御を行う。 A Dコンパ一夕 1 4はアナログ信号 処理部 1 3から入力されるアナ口グ信号をデジタル信号に変換して、 デ ジ夕ル信号処理部 1 5に出力する。
タイ ミングジェネレータ 2 ◦は、 C C D 1 2に対して水平走査および 垂直走査の時期を示すタイ ミング信号を与える。 またタイ ミングジエネ レー夕 2 0から出力される信号を制御することによ り C C D 1 2の持つ 複数の駆動モードを動的に切り替える機能を有する。
デジタル信号処理部 1 5は、 A Dコンバ一夕 1 4によってデジタル化 された C C D 1 2の出力信号に対して、 ホワイ トノ、ランス調整、 欠陥画 素補正、 R、 G、 B 3色の信号の補間、 ガンマ補正、 色変換等の処理を 行い、 輝度信号および色差信号から成る画像データを生成する。
画像圧縮部 1 8は、 デジタル信号処理部 1 Ίによって生成された画像 データを圧縮する。 画像圧縮部 1 8は、 デジタル信号処理部 1 7が出力 する画像デ一夕を所定の大きさ （ 8 X 8画素） の画素プロックごとに順 次離散コサイン変換する離散コサイン変換器 （D C T ) 1 8 a、 変換さ れた画像データを量子化する量子化器 1 8 b、 および量子化された画像 デ一夕をハフマン符号化するハフマン符号化器 1 8 cから成る。
また、 画像圧縮部 1 8は、 圧縮した画像データを記憶媒体 1 9に記憶 させる。 J P E G方式に従う他の機器は、 複写された画像データを記録 媒体から読み出して、 復号化、 逆量子化、 および逆コサイン変換を施す ことにより、 画像デ一夕を再生することができる。
指標値算出回路 1 6は、 デジタル信号処理部 1 5 によって生成された 画像データから、 圧縮時の符号量を予測するための指標値を算出する。 指標値として、 例えば画像信号の高周波成分を抽出し、 画像に含まれる 周波数成分の量を数値化したもの等が考えられる。
シャッターボ夕ン 2 2は、 使用者が撮像動作を指示する際に操作され る。 シャッターボタン 2 2は使用者の操作により、 画像の記録が指示さ れたことを制御部 2 1に伝える。
制御部 2 1は、 シャツ夕一ボタン 2 2が押された際に、 タイ ミ ングジ エネレー夕 2 0、 アナ口グ信号処理部 1 3、 デジタル信号処理部 1 5の 動作設定を対象画像確認用の設定から画像撮影用の設定に切り替える。 この切り替えにおいて、 撮影対象画像確認時、 撮像時のそれそれの動作 設定は、 使用者によって指定される撮影画像サイズゃデジタルズーム倍 率設定等に応じて異なる。 よって切り替えのパターンも撮影対象画像確 認時、 撮像時のそれそれの動作設定の組み合わせにより、 複数存在する ことになる。 制御部 2 1は、 圧縮係数制御回路 1 7に対しても、 シャツ 夕一ボタン 2 2が押されたことを通知するとともに、 その際のタイ ミ ン グジヱネレ一夕 2 0、 アナログ信号処理部 1 3、 デジタル信号処理部 1 5の動作設定変更内容を合わせて通知する。
圧縮係数制御回路 1 7では、 指標値算出回路 1 6によって算出された 指標値に基づき、 厕像圧縮部 1 8で使用する圧縮係数を制御する。 ここ で圧縮係数とは画像圧縮部 1 8に含まれる量子化器 1 8 bにおいて、 量 子化の精度を規定するためのパラメ一夕 （以下、 Q値と記載する） を指 す。 Q値の値を大きくすると、 離散コサイン変換されたデータの量子化 精度が上がるため、 圧縮された画像の画質は向上する。 それと同時に生 成される符号量が増加するため、 生成される圧縮画像デ一夕のサイズは 大きくなる。
逆に Q値の値を小さくすると、 離散コサイン変換されたデ一夕の量子 化精度が下がり、 圧縮された画像の画質は悪化する。 この場合生成され る符号量は減少し、 生成される圧縮画像データのサイズは小さくなる。 よって圧縮係数制御回路 1 7では、 指標値算出回路 1 6.から出力される 指標値から、 生成される圧縮画像データのデ一夕サイズが大きくなると 予測される場合は、 Q値を小さくする制御を行い、 圧縮画像データのサ ィズを低く抑える。 また生成される圧縮画像デ一夕のサイズが小さくな ると予測される場合は、 Q値を大きくする制御を行い、 圧縮画像の画質 を向上させる。
また実施の形態 1の圧縮係数制御回路 1 7は、 制御部 2 1からの信号 を受け取る仕組みを持っており、 圧縮係数制御回路 1 7の動作は、 制御 部 2 1を介してシャツ夕一ボタン 2 2が押されたことを通知された場合 に限られる。 これは、 画像圧縮部 1 8の動作が、 シャッ夕一ボタン 2 2 が押され、 圧縮画像デ一夕を記憶媒体 1 9に記憶させる場合にのみ必要 なためである。 このとき圧縮係数制御回路 1 7は、 制御部 2 2から、 夕 イ ミングジ 'エネレー夕 2 0、 アナ口グ信号処理部 1 3、 デジタル信号処 理部 1 5の動作がどのように変更されるかという情報を受け取り、 その 情報に基づいて指標値算出回路 1 6によって出力される指標値から Q値 を制御する方法を変化させる。
液晶画面 2 3は、 使用者によって撮像が指示される前の撮影画像確認 動作時に撮像対象を随時表示するためのものである。 撮影画像確認動作 時には、 タイ ミングジェネレータ 2 0の設定により C C D 1 2から蓄積 電荷を間欠的に読み出す制御を行い、 画像 1 フレームの読み出しに必要 な時間を減らすことでフレームの更新レートを上げ、 使用者が撮影画像 の画角を調整する際の操作性を向上させる。 またアナログ信号処理部 1 3やデジタル信号処理部 1 5は C C D 1 2の駆動モードに合わせて、 出 力される画像サイズや画素デ一夕の並び順が変更されるため、 C C D 1 2の駆動モードに合致した動作設定が行われている必要がある。 撮像動 作確認動作時の画像デ一夕は、 逐一圧縮および記録する必要がないため 、 デジタル信号処理部 1 5にて画像処理を行ったものが圧縮処理部 1 8 を通過することなくそのまま液晶画面 2 3に送られ、 撮影画像確認用の 画像として表示される。
ここでシャツ夕一ボタン 2 2による撮影画像確認動作から撮影動作へ の切り替えの際の圧縮係数制御回路 1 7の動作について詳しく述べる。 第 3図は、 指標値とファイルサイズの関係を示す説明図である。 この 図は、 指標値算出回路 1 6から出力される指標値と圧縮後のファイルサ ィズの関係をグラフ化したものである。 圧縮係数制御回路 1 7では、 こ のグラフに相当する指標値とファイルサイズの対応情幸艮をデ一夕として 保持しておく。 このデータは、 実際に画像を撮影した場合の圧縮結果か ら予め測定しておく必要がある。 第 3図のグラフにおいて各折れ線は、 ある特定の Q値設定における指標値と圧縮後のフアイジレサイズの関係を 示している。 Q値が大きくなると、 同じ指標値に対する圧縮後のフアイ ルサイズが大きくなるので、 グラフは上方にずれる。 Q値が小さくなる と、 圧縮後のファイルサイズが小さくなるので、 グラフは下方にずれる この第 3図のグラフを使用して、 圧縮係数制御回路 1 7が Q値を決定 するための方法について述べる。 ここでは指標値算出回路 1 6によって 現在撮影中の画像に対応する指標値が算出されているので、 指標値と予 め決めておいた目標ファイルサイズとの交点を求める。 ここで、 この目 標フアイルサイズと指標値の交点を超えることなく、 最も上方に位置す る折れ線が、 目標フアイルサイズを超えない範囲で使用可能な最大の Q 値を表すことになる。 よってこの折れ線に対応する Q値を参照し、 画像 圧縮部 1 8の制御を行えばよい。
上記の方法は、 撮像動作時にシステムの動作設定の変更がない場合に ついて述べたものである。 実際には撮像動作時にシステムの動作設定が 変更されるため、 指標値に基づいて決定した Q値による圧縮フアイルザ ィズが、 目標ファイルサイズから大きく外れた値となってしまう可能性 がある。
第 4図は、 指標値補正係数テーブルを示す説明図である。 図示したも のは、 上記のようなファイルサイズのずれを防止するために利用する指 標値補正係数テーブルの一例である。 例えば撮像動作において、 C C D 動作モードが間引き読み出しから全画素読み出しに変更される場合には 、 撮影画像確認動作時が間引き読み出し、 撮影動作時が全画素読み出し となる項を参照し、 得られた係数を補正係数として、 算出された指標値 に乗ずる。 これにより、 動作設定の変更による指標値の誤差を修正し、 目標ファイルサイズに対して適切な Q値を求めることができる。
なお、 この指標値補正係数テーブルの係数は実際に C C D動作モー ド を切り替えて画像を撮影した場合の指標値の変化を測定し、 測定結果に 基づいて予め算出しておく必要がある。
C C D動作モードの変化するパターンは、 使用者によって指定される 撮影画像サイズやデジタルズーム倍率設定等に応じて異なる可能性があ るが、 第 4図のように C C D 1 2が対応する全ての動作モードについて 組み合わせのテーブルを用意しておけば、 変化のパタ一ンにかかわらず 適切な補正係数を選択することが出来る。
以上のように、 実施の形態 1によれば、 撮像動作に入る前の指標値情 報を利用して、 撮像時の圧縮パラメ一夕を適切に決定するようにしたの で、 撮像動作が指示された後すく、に画像の圧縮、 記録動作を行うことが でき、 シャツ夕一操作のレスポンスがよくなる効果 sある。
また、 圧縮前の画像を一旦記録するためのフレームバッファを備える 必要がないようにしたので、 撮像装置の構成に必要なコス トを削減する ことができる効果がある。 また、 指標値を算出し、 適切な補正を行った後、 その値を利用して圧 縮時の係数を決定するようにしたので、 撮像動作時と撮影画像確認動作 時との間で C C D 1 2の動作モードが異なる場合にも目標ファイルサイ ズに対して誤差の少ない定レート制御を実現することができる効果があ る。
また、 撮像動作時における、 撮像装置の動作設定変更に対する補正を 、 テーブルを利用して行うようにしたので、 撮影対象画像確認時、 撮像 時のそれそれの動作設定の組み合わせにより、 多数の動作切り替えパ夕 —ンが存在する場合でも、 全てのパターンに対して誤差の少ない定レ一 ト制御を実現することができる効果がある。
また、 画像圧縮部 1 8の動作がシャツ夕一ボタン 2 2を操作した際の 撮像動作時に限られるようにしたので、 消費電力を抑え、 電池による駆 動時間の長いシステムを実現することができる効果がある。 実施の形態 2 .
前述の実施の形態 1では、 指標値は単独の値であり、 その値に基づい て圧縮係数制御回路が画像圧縮部の Q値を制御していた。 ところがフレ —ムバッファを持たない撮像装置において、 画像圧縮部以前の画像デー 夕の転送レ一トに対して画像圧縮部以降の画像デ一夕の転送レートをよ り低い値に制限している場合がある。 これは画像圧縮によってデ一夕量 が減少することを見込み、 画像圧縮後は必要最低限の転送レ一トのみを 確保するようにして、 当該装置全体のコス トを削減することを狙ったも のである。 こういった撮像装置においては、 画像全体での圧縮デ一夕量 が目標データ量と合致するように制御されていたとしても、 局所的に圧 縮デ一夕サイズが大きくなると、 デ一夕転送量が転送能力をオーバーし 、 正常に画像圧縮処理を行えない現象が発生する可能性がある。 このようなフレームバッファを持たない撮像装置において、 2種類の 指標値を利用し、 適切な画像圧縮処理を行う実施の形態 2よる撮像装置 を説明する。
実施の形態 2による撮像装置は、 第 2図に示し た実施の形態 1 による 撮像装置と同様に構成される。 ここでは、 実施の形態 2による撮像装置 の構成の説明を省略する。
次に動作について説明する。
実施の形態 2による撮像装置は、 動作も実施の形態 1で説明したもの と概ね同様で、 実施の形態 1による撮像装置と同様な動作について、 そ の説明を省略し、 実施の形態 2による撮像装置の特徴となる動作につい て説明する。 実施の形態 2による撮像装置は、 第 2図に示した指標値算 出回路 1 6および圧縮係数制御回路 1 7の動作が実施の形態 1で説明し たものと異なる。
実施の形態 2による撮像装置の指標値算出回路 1 6および圧縮係数制 御回路 1 7の動作について詳しく説明する。
指標値算出回路 1 6では、 実施の形態 1 と同様に、 入力画像の全面に 対応した指標値を算出すると同時に、 入力画像を複数のェリァに分割し 、 個々のエリァに対する指標値を算出する。 分割 したエリアに対する指 標値のうち最も値の大きいものを、 エリア分割時の最大指標値として、 該画像全面の指標値と共に圧縮係数制御回路 1 7 に出力する。
圧縮係数制御回路 1 7では、 実施の形態 1 と同様に予め定めた目標フ アイルサイズに加え、 画像圧縮部 1 8以降の画像デ一夕転送レ一トを元 に、 限界圧縮サイズを定める。
限界圧縮サイズは、 圧縮前の画像サイズとの比率が、 画像圧縮部 1 8 以降と画像圧縮部 1 8以前の画像データ転送レー トの比率に一致するよ う定めておけば、 局所的にデ一夕転送量が転送能力をオーバ一すること がなくなる。
圧縮係数制御回路 1 7では、 実施の形態 1 と同様に、 第 3図に示した 指標値とフアイルサイズの相関関係、 および第 4図に示した指標値補正 係数テーブルを参照し、 画像圧縮部 1 8の制御を行うための適切な Q値 を求める。 この際、 画像のエリア全面の指標値と目標ファイルサイズの 組み合わせによる Q値と、 該ェリア分割時の最大指標値と限界フアイル サイズの組み合わせによる Q値の 2つの値が求められる。
この二つの Q値のうち、 値の小さい方を使用して画像圧縮部 1 8の制 御を行うことにより、 ファイルサイズが目標ファイルサイズを超えるこ となく、 なおかつ局所的なデ一夕転送量オーバーも発生しないように画 像の圧縮を行うことが可能である。
以上のように、 実施の形態 2によれば、 目標ファイルサイズに加えて 、 データ転送レートによる局所的なファイルサイズの増大を考慮した Q 値の制御を行うようにしたので、 画像圧縮後の出力データの転送レート が制限されている撮像装置でも、 該転送レート制限を加味した上で最も 適切な圧縮フアイルサイズの制御を行うことができる効果がある。 実施の形態 3 .
前述の実施の形態 2では、 デ一夕圧縮時の符号量を予測するための指 標値として、 直前のフレームで算出された指標値のみを使用している。 この時、 特に撮影対象画像確認時の C C D駆動モードが間引き読み出し であり、 撮像動作時に間引き読み出しから全画素読み出しに C C D駆動 モ一ドが変更されるような場合には、 画像の間引きによって撮影対象画 像確認時の画像データにおいて一部の情報が失われている状態となるた め、 第 4図の指標値補正係数テ一プルによる補正を行っても、 補正誤差 が残ってしまうケースが考えられる。 ' このようなケースで、 さらに時系列での指標値の変化に基づいて補正 誤差を抑える実施の形態 3による撮像装置を説明する。
実施の形態 3による撮像装置は、 第 2図に示した実施の形態 1による 撮像装置と同様に構成される。 ここでは、 実施の形態 3による撮像装置 の構成の説明を省略する。
次に動作について説明する。
実施の形態 3による撮像装置は、 動作も実施の形態 1で説明したもの と概ね同様で、 実施の形態 1による撮像装置と同様な動作について、 そ の説明を省略し、 実施の形態 3による撮像装置の特徴となる動作につい て説明する。 実施の形態 3による撮像装置は、 第 2図に示した指標値算 出回路 1 6の動作が、 実施の幵 態 1で説明したものと異なる。
実施の形態 3による指標値算出回路 1 6は、 実施の形態 1 と同じくデ ジ夕ル信号処理部 1 5 によって生成された画像デ一夕に基づき、 圧縮時 の符号量を予測するための指標値を算出する。 ここで指標値算出回路 1 6は、 直近の複数フレームに関して算出した指標値を記憶しておく。 例えば、 指標値として画像の高周波成分を抽出する場合を考えると、 C C D 1 2が間引き読み出し,醫区動時の指標値に対して補正係数による補 正を行ったものと、 C C D 1 2が全画素読み出し駆動時の指標値との間 に誤差が発生するのは、 画像が全画素読み出しでは認識できるが、 間引 きモードでは消えてしまうような特定の高周波成分を多く含む場合であ ると考えられる。 このような時、 間引きモードにおける画像は、 C C D 1 2の撮像面の撮像素子同士の間隔と画像の高周波成分との位相関係に よって、 大きく画素値が変動するため、 指標値自体の時系列による変化 が激しくなることが予想される。
第 5図は、 指標値の変動幅と追加補正係数の関係を示す説明図である 。 指標値算出回路 1 6では、 複数フレームにわたって記憶した指標値の 履歴から、 指標値の最大値および最小値の間の変動幅を求める。 この変 動幅が大きいことは画像に高周波成分が多く、 全画素モードにおける指 標値が補正係数による補正よりもさらに大きくなる可能性が高いことを 示している。 よって第 5図のような、 指標値の変動幅と追加補正係数の 関係を示すテーブルを予め作成しておき、 指標値の変動幅に対応する追 加補正係数を、 指標値に補正係数を適用した値に対してさらに追加して 乗ずる。
以上のように、 実施の形態 3によれば、 時系列での指標値の変動に基 づいて、 算出された 旨標値の追加補正を行うようにしたので、 より精度 の高い圧縮ファイルサイズの制御を行うヒとが可能になる効果がある。 実施の形態 4 .
前述の各実施の形態では、 圧縮係数制御回路 1 7で使用する圧縮符号 量予測指標値とフアイルサイズの関係性データや、 補正係数テーブルの データを予め測定し、 回路内に固定データとして設定しておく必要があ る。 しかし実際の使用状態を想定した場合には、 上記の各種デ一夕は光 学系の性能や C C D 1 2の感度特性といった撮像装置全体としての特性 の影響を大きく受けるため、 回路の設計段階から固定値を決定しておく ことは困難である。 また、 これらのデータを完全な固定デ一夕として設 定しておく と、 光学系の変更等による該装置全体としての特性変更に対 して柔軟に対応することができない。
このような状況を考慮し、 圧縮係数制御回路 1 7で使用するデータを 、 通信手段により外部から書き換え可能とする実施の形態 4による撮像 装置を説明する。
第 6図は、 この発明の実施の形態 4による撮像装置の構成を示すプロ ック図である。 第 2図に示したものと同一あるいは相当する部分に同じ 符号を使用し、 その説明を省略する。 2 4は圧縮係数制御回路 1 7で使 用する圧縮符号量予測指標値とファイルサイズの関係性データや、 補正 係数テーブルのデ一夕を格納するためのデ一夕テーブルである。
このデータテーブル 2 4は、 外部との通信機能を有し、 例えばシリァ ル通信等を用いて、 後述する自ら備えるメモリに記憶保持している各デ —夕の設定値を、 自由に書き換えることができるものである。
また、 データテーブル 2 4は、 撮像装置全体の設定がリセッ 卜された り、 電源切断後再投入されたり した場合でも記憶している各デ一夕の設 定値が保存される不揮発性メモリを備える。
次に動作について説明する。
実施の形態 3による撮像装置は、 実施の形態 1による撮像装置にデー 夕テーブル 2 4を備えたもので、 その他は同様に構成され、 動作も同様 である。 前述のようにデ一夕テ一プル 2 4は、 外部とシリアル通信を行 う通信手段と各種デ一夕を記憶保存する不揮発性のメモリ とを備えたも ので、 予め、 例えば圧縮係数制御回路 1 7で使用する圧縮符号量予測指 標値とフ アイルサイズの関係性データや、 補正係数テ一プルのデータ等 をメモリ に記憶させておく。 外部からデ一夕の設定値を変更するように 指示され、 変更するデータが送られてきたとき、 データテーブル 2 4は 、 記憶保存しているデ一夕の設定値を、 この外部から送られてきたもの に書き換える。 その他の動作は、 実施の形態 1で説明したものと同様で 、 その説明を省略する。
以上のように、 実施の形態 4によれば、 外部との通信により 自由に圧 縮係数制御回路 1 7で使用する各種デ一夕を書き換え可能としたので、 レンズ 1 1の特性や C C D 1 2の感度特性が変更されても、 圧縮係数制 御のために使用する各種データを変更することができるため、 柔軟に該 装置の構成の変更に対応することが可能になる効果がある。 産業上の利用可能性
以上のように、 この発明に係る撮像装置および撮像方法は、 撮像動作 が ί旨示された後すく、に画像の圧縮、 記録動作を行い、 シャッター操作の レスポンスが素早い撮像装置を実施するのに適している。

Claims

請 求 の 範 囲 1 . 固体撮像素子と、 前記固体撮像素子より得られた映像信号を圧縮 するデータ圧縮手段とを備えた撮像装置において、
前記固体撮像素子より得られた映像信号から圧縮時の符号量を予測す るための指標値を抽出する指標値算出手段と、
前記指標値算出手段によって求められた指標値に基づいて前記データ 圧縮手段で使用する圧縮係数を制御する圧縮係数制御手段とを備え、 前記圧縮係数制御手段は、 撮像前の撮影画像確認動作時に前記指標値 算出手段が求めた指標値を用い、 撮像動作時には圧縮係数を決定してい ることを特徴とする撮像装置。
2 . 指標値算出手段は、 通常の撮影画像全体から算出した指標値に加 え、 撮影画像を複数の領域に分割し、 それそれの領域に対する指標値を 内部で算出し、 得られた複数の指標値のうちで最も大きいものを局所的 な最大指標値として出力し、
圧縮係数制御手段は、 前記指標値算出手段によって求められた二つの 指標値に基づいてデータ圧縮手段で使用する圧縮係数を制御することを 特徴とする請求の範囲第 1項記載の撮像装置。
3 . 指標値算出手段は、 複数のフ レームにわたって算出した指標値を 記憶しておき、 撮像フ レーム間での指標値の変化量によって、 出力する 指標値に補正を加えることを特徴とする請求の範囲第 1項記載の撮像装
4 . 圧縮係数制御手段は、 外部からの通信によりデ一夕や係数の一覧 情報を書き換えることを特徴とする請求の範囲第 1項記載の撮像装置。
5 . 固体撮像素子を利用して画像を撮影し、 画像圧縮処理を行って記 録媒体に記録する撮像方法において、
固体撮像素子より得られた映像信号から圧縮時の符号量を予測するた めの指標値を抽出する指標値算出ステツプと、
前記指標値算出ステツプによって求められた指標値に基づいてデータ 圧縮で使用する圧縮係数を制御する圧縮係数制御ステツプと、
前記圧縮係数制御ステツプで求めた圧縮係数により前記固体撮像素子 から得られた映像信号を圧縮するデータ圧縮ステツプとを備え、
前記圧縮係数制御ステツプは、 撮像前の撮影画像確認動作時に求めら れた指標値を用い、 撮像動作時には圧縮係数を決定していることを特徴 とする撮像方法。
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