JPH0564144A

JPH0564144A - 画像メモリ装置

Info

Publication number: JPH0564144A
Application number: JP3167035A
Authority: JP
Inventors: Giichi Akamine; 義一赤嶺
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1991-07-08
Filing date: 1991-07-08
Publication date: 1993-03-12

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、限られた画像メモリ領域内で最新情
報の画像の高画質化及び、多フレーム化された画像メモ
リ装置メモリを提供することを目的とする。【構成】本発明は、外部から入力される画像データを一
撮像単位毎に逐次記憶する複数のメモリを有する画像メ
モリ装置において、先に記憶されたデータほど圧縮率を
高くするようなデータ圧縮部１２と、画像データメモリ
部１４へ書き込むメモリ書き込み部１３と、画像入力の
フレームをカウントするフレームカウンタ１６と、最新
の画像情報が入力したときにすでに記録される画像デー
タに対して所定圧縮するか否か判断する圧縮／非圧縮判
断部１７とで構成され、逐次古い画像データを新たなデ
ータで更新する画像メモリ装置を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、入力した画像をデジタ
ル的に記憶するメモリ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、テレビ映像信号の画像データを
半導体メモリ等のメモリ装置に記録した後、これを読み
出して、１つの静止画として表示する装置がある。例え
ば、一般的なテレビ受像機に、前述した機能を搭載する
と、動画であるテレビ映像の任意の１コマが静止画とし
て表示できる等、この他にも種々の利用が考えられる。
このような静止画を得る安易な手法として、ビデオテー
プレコーダ（ＶＴＲ）を用いて、テレビ映像信号を録画
し、再生時に所望する画面を静止画として、再生表示す
ることができる。しかし、この静止画を得るために、録
画、テープ巻き戻し、再生といった工程を踏まねばなら
ず、現在放送中のテレビ映像を一時止めて静止画とし、
メモを取るといった用途等には、再生のための操作が繁
雑であり、且つ時間がかかるため不向きである。また、
所望する静止画を得るために、常にＶＴＲを録画状態に
しておくのも容易ではない。

【０００３】これを解決するものとして、テレビ映像信
号を半導体メモリ等の映像メモリに、画像データとして
順次記憶し、これから静止画を得る画像メモリ装置があ
る。この画像メモリ装置は、視聴者の所望する画面で所
定キーを押下する等の単純な操作により、その画面を静
止させ、静止画を即ちに表示できる。

【０００４】このような画像メモリ装置の半導体メモリ
の容量を、さらに増すことにより、静止画だけでなく連
続した動画像も得ることができ、さらに画像圧縮・伸長
技術を採用し、その処理速度と圧縮のアルゴリズムによ
っては、光磁気ディスク等の大容量の記憶媒体に、逐次
書き込んで動画像を得ようとすることができる。例え
ば、約２時間分の動画を得るメモリ容量を有していれ
ば、記録終了した時点から、２時間前までの画像を再生
することが可能である。

【０００５】ただし、このように逐次画像データを書き
込む画像メモリ装置は、半導体メモリや光磁気ディスク
を画像記憶媒体とした場合に、その画像記憶容量（領
域）には限りがあるので、必ず古いデータ領域上に、新
たに取り込まれた画像データを上書きする。この種の記
録手法として、「リングバッファ形式」あるいは、これ
に類するものに、「待ち行列」，「ＦＩＦＯ」などが公
知になっている。

【０００６】前述した記録手法は、ＶＴＲを利用せずに
逐次、画像データを取り込むことが可能であり、録画，
巻き戻し操作や磁気テープのメンテナンスが不要にな
る。このような記録手法を監視カメラ等に用いた場合
に、異状発生時には、動画像の取り込みを一時停止して
再生すれば、直ちにその時の画像を確認できる。次に図
６は、前述した記録機能が搭載された従来の画像メモリ
装置の一例の構成を示す。

【０００７】この画像メモリ装置は、まず入力された１
フレーム分の画像データが、Ａ／Ｄ変換部１によってＡ
／Ｄ変換された後、データ圧縮部２によって予め設定さ
れた圧縮アルゴリズムにより一定の圧縮率でデータ圧縮
する。そして圧縮されたデータは、メモリ書込み部３に
より光磁気ディスクやハードディスク、半導体メモリ等
の画像データメモリ部４に電気的に書き込まれる。

【０００８】また図７に、前記画像データメモリ部４の
メモリ空間を示す。ここで、説明の簡略化のため、画像
データは各フレーム均等であるとし、画像データメモリ
空間は各々圧縮された１２フレーム分のメモリ容量を有
するものとする。またフレーム毎に各々１〜１２の番号
を付し、各フレームは３マス分のメモリ容量を有するも
のとする。

【０００９】この図７（ａ）において、画像データメモ
リ空間Ａは、各々のブロックがリング状に配したリング
バッファを形成している。それぞれに付された番号は、
逐次書き込みを開始してからの最初の１２フレームに対
応する。

【００１０】従って、１〜１２フレームが全て埋まった
後に、１３フレーム目がデータ圧縮部２より、新たに入
力されると、リングバッファ形式の記録手法では、最も
古いデータとなる１フレーム上に、該１３フレーム目が
上書きされる。

【００１１】その結果、同図（ｂ）に示すように、画像
データメモリ空間Ｂは、最新のフレーム１３を先頭にし
て２〜１３フレームの画像データを有することとなり、
同様にしてフレーム１４が入力された時も、同図（ｃ）
に示すように画像データメモリ空間Ｃは、３〜１４フレ
ームの画像データを保持している。

【００１２】ところで記憶された画像を再生する時は、
メモリへの書き込みを停止して読み出しモードとし、メ
モリ読み出し部５にて画像データメモリ部４により検
索、読み出しを行い、データ伸長部６にて伸長処理を行
った後、Ｄ／Ａ変換部７にて画像を復元し、画像を出力
する。尚、画像メモリ空間Ａにおいて、例えばある特定
のフレーム１２について検索し、その表示だけを行え
ば、それの静止画表示となり得るし、１フレームから１
２フレーム迄連続して表示すれば、１〜１２フレーム間
での動画表示となることは言うまでもない。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前述したよう
に逐次、動画像や静止画像を取り込む画像メモリ装置に
おいては、最新の画像ほど利用価値が高く、それに対応
する画像品位も要求されるが、従来の画像データ圧縮手
法は、通常、高い圧縮率を得られる代りに、多少の画像
品位の劣化が生じる圧縮方式であり、所望する圧縮率に
上げるほど、画像品位が劣化する。

【００１４】さらに従来の画像メモリ装置は、各々記憶
される画像情報の圧縮率が等しいため、画像フレームの
多フレーム化を目的に、単にフレーム数を増加したとし
ても、不必要に高品位の古い画像情報が最新の画像情報
と同等に増えて、フレーム数の増加が効率的に利用され
るとはいえない。そこで本発明は、限られた画像メモリ
領域内で最新情報の画像の高画質化及び、多フレーム化
された画像メモリ装置メモリを提供することを目的とす
る。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、外部から入力される画像データを一撮像単
位毎に逐次記憶する複数の記憶手段を有する画像メモリ
装置において、先に記憶されたデータほど圧縮率を高く
するような圧縮手段を設けた画像メモリ装置を提供す
る。また、画像データを直交変換する手段と、直交変換
された画像データを周波数帯域別に記憶する帯域別記憶
手段を有し、該帯域別記憶手段は周波数帯域が高いほど
記憶される撮像単位が少なくなるように設定され、新規
のデータが入力される毎に各々の前記帯域別記憶内で逐
次古いデータを直後に入力されたデータで更新する画像
メモリ装置を提供する。

【００１６】

【作用】以上のような構成の画像メモリ装置は、限られ
たメモリ容量（領域）の範囲内で、最新の画像情報の保
存に対しては高品位な静止画像が得られる圧縮率が新し
さの度合いに応じて設定され、使用頻度が低い古い画像
情報の保存に対しては動画像としての量の多さが実現さ
れる。

【００１７】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。

【００１８】図１は、本発明の概念を示すブロック図で
ある。ここで、メモリ空間については、前述した図７に
示したリング状の画像メモリ空間モデルを用いて、図２
にて後述する。各フレームの図面上のマス目は視覚的に
各々のメモリ容量の１単位（以下、１ブロックと称す
る）へと対応するものとする。

【００１９】まず、入力された１フレーム分の画像情報
が、Ａ／Ｄ変換部１１によってディジタル信号に変えら
れ、データ圧縮部１２によって、１階のデータ圧縮が行
われ、メモリ書き込み部１３により同様に画像データメ
モリ部１４へ書き込まれる。

【００２０】この時、フレームカウンタ１６は画像入力
に同期して、画像情報の取込みを開始してから何フレー
ム目を入力しているかをカウントしておくものとする。
ここで、図２に画像データメモリ部１４の画像メモリ空
間Ｄを示す。説明の簡略化のため、画像メモリ空間Ｄ
は、前述した図７の画像メモリ空間Ａの全体のメモリ容
量と全く等しくなるように設定し（画像メモリ空間Ａは
１２フレーム×３ブロック＝３６ブロックであるのに対
して、画像メモリ空間Ｄは４フレーム×１ブロック＋４
フレーム×２ブロック＋３フレーム×８ブロック＝３６
ブロックである）、リング状のメモリ空間を表現する。

【００２１】しかし、従来例と比べ各フレームに割り当
てられるメモリ容量は均一ではなく（図２ではブロック
数に対応する）、遂次、取り込まれたフレームの画像品
位が段階的に劣化していくことに対応して、各フレーム
のブロック数も段階的に減少していくようなメモリ構造
を設定している。ここで圧縮率は、圧縮率ｈ＞ｉ＞ｊと
する。

【００２２】前記画像データメモリ部１４に対し、メモ
リ書き込み部１３はメモリ容量が３ブロックの最新の画
像情報２０を、画像メモリ空間ＤにおけるアドレスL に
書き込む。ここで、すでにアドレスL の内容はメモリ読
み出し部１５によって読み出され、圧縮／非圧縮判断部
１７にて圧縮不要と判断され、経路を過て、メモリ書込
み部１３により画像メモリ空間Ｄのアドレス（L ＋１）
に書き込まれてあり、既存のアドレス（L ＋１）の内容
もまた、同様にアドレス（L ＋２）に書き込まれ、以
下、同様に左回りの次アドレスに退避されていたものと
する。

【００２３】ただし、アドレス（L ＋７）にあった内容
についていえば、メモリ読出し部１５によって読み出さ
れ、圧縮／非圧縮判断部１７によって圧縮必要と判断さ
れ、経路ａを過て、データ圧縮部１２にて再度圧縮さ
れ、ｊであった圧縮率をｉに高めることによって、メモ
リ容量が２ブロックのアドレスｍに格納されていたとす
る。アドレス（ｍ＋３）にあった内容についても同様に
ｉであった圧縮率をｈに高めて、メモリ容量が１ブロッ
クのアドレスｎに格納されていたものとする。

【００２４】すなわち、最新の画像情報２０が１フレー
ム入力される毎に、アドレス（ｎ＋２）の内容がアドレ
ス（ｎ＋３）に退避され、次いでアドレス（ｎ＋１）の
内容がアドレス（ｎ＋１）の内容に退避されるといった
様に、アドレス（ｎ＋３）から左回りに順次その内容が
シフトされてゆき、その過程でアドレス（L ＋７）から
アドレスｍ，アドレス（ｍ＋３）からアドレスｎへのシ
フトにおいて見られる様に、圧縮率を上げる必要のある
ところでは圧縮／非圧縮判断部７によって判断され、圧
縮率を上げてゆくこととなる。ここで、圧縮／非圧縮の
判断は、画像メモリ空間Ｄの各アドレスの内容を左回り
にシフトさせるにあたって、画像データメモリ部１４よ
りメモリ読み出し部１５によって読み出された画像フレ
ーム数をカウントしていくカウンタ１６によって与えら
れる。仮に、画像メモリ空間Ｅにおいて、画像情報の取
り込みを１フレーム目より開始してから、１６フレーム
目までの取り込みを終了したとする。

【００２５】この状態では、９フレーム〜１６フレーム
が圧縮率ｊにより、各々ブロックのメモリ容量を持って
いるのに対し、５〜８フレームは圧縮率ｉにより各々２
ブロック、１〜４フレームは圧縮率ｈにより各々１ブロ
ックを有している。

【００２６】この段階で、画像メモリ空間Ｅは次の画像
情報フレーム１７の入力に備えて、フレーム２はフレー
ム１の格納されていたアドレスに書き込まれ、次いでフ
レーム３がフレーム２の格納されていたアドレスに書き
込まれ、フレーム５のｉからｈ、フレーム９のｊからｉ
へ圧縮率の変化を含めてフレーム１を始点とする左巡り
へのシフトの結果、画像メモリ空間Ｆに示す形態で２〜
１７フレームの画像データを有することができる。

【００２７】書き込まれた画像情報を再生する場合は、
メモリ書込み部１３による画像データの書込みを中止
し、メモリ読み出し部１５により希望フレームの検索、
読み出しを行った後、データ伸長部１８により各々所定
のデータ長に戻され、Ｄ／Ａ変換部１９によって各々所
定の品位で画像情報の出力を得ることができる。

【００２８】この構成例では、圧縮率を３段階に設け、
圧縮の結果、各フレームが要するメモリ容量を３・２・
１ブロックとし、圧縮の時期を最新画像から８フレーム
目、１２フレーム目のポイントに設けた結果、最新８フ
レームを高品位画像、次４フレームを中品位画像、残４
フレームを低品位画像とすることによって、均一に１２
フレームより多い１６フレームを得ることができたが、
一般にデータ圧縮の比率、時期、段階数はそれぞれ設定
が任意であり、又、データ圧縮手法も画像情報の周波数
帯域を高周波数成分から順次削減していく手法、あるい
は途中で色情報を削除する手法、あるいは、最終的には
ＤＣ値のみとする手法、あるいはＤＣＴ符号化を採用し
てＤＣＴ係数を８×８ビットから４×４ビットに変換す
る手法などのいずれの手法も採用でき、各手法を組み合
わせても実施できる。次に図３に本発明の実施例の具体
的な構成を示し、説明する。

【００２９】前述した図１の本発明の概念では、それぞ
れのメモリを画像データが入力する毎に書換えているた
め、書換えが長時間に及び、時間的な面で実用的でな
い。従って、実際に利用できる具体的な構成を第１実施
例として述べる。

【００３０】まず画像情報の記憶媒体としては、半導体
メモリ３２、３３、３４を用いており、画像データの圧
縮方式としては直交変換符号化のうちのＤＣＴ符号化を
用いて、図２に示した画像メモリ空間Ｄの構成・効果を
具体的に実現する。ここで、説明の簡略化のために、記
憶すべき画像情報は、１６フレームに限定し、圧縮の比
率ｈ：ｉ：ｊを３：２：１に設定する。そして再生され
る情報の画像品位は、画像情報の全周波数帯域の揃った
高品位画像が最新８フレームとし、これより高周波成分
の抜けた鋭敏さのない画像は、次４フレームとし、更に
これより中域成分も抜けた全体としてあいまいな画像
は、残４フレームとして、色情報は最後まで残しておく
ものとする。

【００３１】すなわち、各画像メモリ３２〜３４は、メ
モリ容量がそれぞれ異なり、図４に示す画像メモリ空間
のモデルに構成される。まず低域部画像メモリ３４は、
低域部画像メモリ空間Ｈに対応し、最新１６フレーム分
の低域成分のみ１６ブロックを有する。

【００３２】また中域部画像メモリ３３は、中域部画像
メモリ空間Ｉに対応し、最新１２フレーム分の中域成分
のみの１２ブロックを有しており、高域画像メモリ３２
も同様に高域部画像メモリ空間Ｊに対応して最新８フレ
ーム高域成分のみの８ブロックを有している。

【００３３】そして逐次、最新の画像情報２０を取り込
む書き込みモードでは、入力画像に対し８×８ドット分
のＤＣＴ係数を、ＤＣＴ部３０によって、低域，高域，
中域に３分割し、それぞれについて符号化部３１で量子
化を行い、例えばハフマン符号等の符号割り当てを行
い、その各々を帯域別に前記画像メモリ３２〜３４に格
納する。

【００３４】前述したように画像メモリ３２〜３４は、
各々対応する画像メモリ空間Ｈ，Ｉ，Ｊを有しており、
連続して１６フレーム分の画像情報を取り込み終わった
段階では、各々、低域部画像メモリ空間Ｈには、１〜１
６フレームの低域成分のみ１ｈ〜１６ｈ、中域部Ｉには
５〜１６フレームの中域成分のみ５ｉ〜１６ｉ、高域部
Ｊには、９〜１６フレームの高域成分のみ９ｊ〜１６ｊ
をそれぞれ格納している。

【００３５】次に最新画像情報の１７フレームが入力し
た場合に、前記符号化部によって各帯域成分、１７Ａ
（低域），１７Ｂ（中域），１７Ｃ（高域）に分割さ
れ、それぞれ１Ａ，１Ｂ，１Ｃの上から上書きされた結
果、各帯域毎にメモリ空間Ｈ´では２Ａ〜１７Ａ，メモ
リ空間Ｉ´では６Ｂ〜１７Ｂ、メモリ空間Ｊ´では１０
Ｃ〜１７Ｃからなる。最新の画像情報を含む連続したフ
レームを得ることとなり、逐次入力される画像情報は、
逐次処理される。

【００３６】また画像情報の再生は、図３に示すように
画像読出制御部３５の読出しフレーム指定によって、各
画像メモリ３２、３３、３４から指定フレームデータが
スイッチ回路３６のスイッチ動作に連動して順次呼び出
され、データ合成部３７にて、指定フレームの低域の
み、あるいは、低域＋中域、あるいは低域＋中域＋高域
いずれかの組み合わせで合成され、複号化部３８にて伸
長、復号、逆量子化され、ＩＤＣＴ３９にて、設定され
た画像品位に対応する出力画像が得られる。

【００３７】つまり所望の設定フレーム番号を選択する
と、画像読出制御部３５が特定のフレームのみを指定し
て静止画像が得られる。また、所望の範囲のフレーム番
号からフレーム番号までの再生を指定すると、画像読出
制御部３５が連続したフレームを指定して動画像が得ら
れる。そして前記画像データを全て再生した場合には、
図２に示す画像メモリ空間

【００３８】Ｄの構成、効果を得ることが判る。この場
合も従来例の画像メモリ空間Ａで、１２フレームを記録
に要したブロック数を用い、要求される画像品位を満た
しながら、１６フレームの記録を行っている。

【００３９】以上のように本実施例によれば、１フレー
ム分のメモリ容量が可変長であろうと、各画像メモリ３
２〜３４での各々の書き込みアドレスを管理していれ
ば、同様の手法によって、その効果を得ることは可能で
ある。本実施例では、直交変換符号化としてＤＣＴ符号
化を採用したが、これに限定されず、フーリェ、アダマ
ール等の変換を用いてもよい。

【００４０】またＤＣＴ係数としては８×８ドット分を
割り当てたが、４×４ドット分を割り当てても良く、そ
れぞれの領域を何ビットで量子化するかも自由である。
しかしながら、各フレーム情報は、低域部≧中域部≧高
域部の順序で多くなくてはならない。

【００４１】なお本実施例では、画像メモリとして３２
〜３４は半導体（固体）メモリを使用したが、ディスク
媒体を用いても同様であり、その場合に図５に示すよう
に、L 〜（ｍ−１）トラックを高域部メモリ空間５０、
ｍ〜（ｎ−１）トラックを中域部メモリ空間５１、ｎ以
降外側のトラックを低域部メモリ空間５２に割り当て、
本実施例の半導体メモリと同様に使用することが可能で
ある。この場合も、各フレーム情報は、低域部≧中域部
≧高域部の順序で多くなければならないことは言うまで
もない。

【００４２】さらに本実施例では画像メモリに半導体メ
モリを使用したが、ディスク記録媒体を用いても同様で
あり、その場合、図５に示すように、L 〜（ｍ−１）ト
ラックを高域部メモリ空間５０、ｍ〜（ｎ−１）トラッ
クを中域部メモリ空間５１、ｎ以降外側のトラックを低
域部メモリ空間５２に割り当て、使用することも可能で
ある。

【００４３】以上のように、本発明の画像メモリ装置
は、限られたメモリ資源の範囲内で画像情報を記録する
にあたっては、最新の画像情報の保存に対しては静止画
像としての品位の高さを、その新しさの度合いに応じて
満足しており、又、古い画像情報の保存に対しては動画
像としての量の多さを実現しており、メモリ資源を有効
に利用できる。また本発明は、前述した実施例に限定さ
れるものではなく、他にも発明の要旨を逸脱しない範囲
で種々の変形や応用が可能であることは勿論である。

【００４４】

【発明の効果】以上詳述したように本発明の画像メモリ
装置は、限られた画像メモリ領域内で最新情報の画像の
高画質化を図ることができると共に、多フレーム化さ
れ、多量の画像情報を保存することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の概念を示すブロック図であ
る。

【図２】図２は、画像データメモリ部の画像メモリ空間
を示す図である。

【図３】図３は、本発明の実施例の具体的な構成を示す
図である。

【図４】図４は、画像メモリ空間のモデルの構成を示す
図である。

【図５】図５は、画像メモリ装置の記録媒体の一例とし
て、ディスクの領域を示す図である。

【図６】図６は、記録機能を有する従来の画像メモリ装
置の一構成例を示す図である。

【図７】図７に、画像データメモリ部のメモリ空間を示
す図である。

【符号の説明】

１，１１…Ａ／Ｄ変換部、２，１２…データ圧縮部、
３，１３…メモリ書込み部、４，１４…画像データメモ
リ部、５，１５…メモリ読み出し部、６，１８…データ
伸長部、７，１９…Ｄ／Ａ変換部、１６…フレームカウ
ンタ、１７…圧縮／非圧縮判断部、２０…最新の画像情
報、Ａ〜Ｊ…画像データメモリ空間。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】外部から入力される画像データを一撮像
単位毎に順次記憶する複数の記憶手段を有する画像メモ
リ装置において、先に記憶されたデータほど圧縮率を高
くするような圧縮手段を設けたことを特徴とする画像メ
モリ装置。
【請求項２】前期複数の記憶手段に記憶された各々の
データは新たにデータが入力される毎に、その直後に入
力されたデータによって更新されるとともに、前記複数
の記憶手段内の一定数の撮像単位毎に該一定数の撮象単
位のうち最先のデータを再圧縮する手段を有することを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の画像メモリ装
置。
【請求項３】画像データを直交変換する手段と、直交
変換された画像データを周波数帯域別に記憶する帯域別
記憶手段を有し、該帯域別記憶手段は周波数帯域が高い
ほど記憶される撮像単位が少なくなるように設定され、
新規のデータが入力される毎に各々の前記帯域別記憶内
で逐次古いデータを直後に入力されたデータで更新する
ことを特徴とする画像メモリ装置。