JPH06205360A - 撮像記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 連写時と単写時の撮影モードにより圧縮内容
を切り替え、それぞれに適した画像圧縮処理が行える撮
像記録装置を提供する。 【構成】 静止画像の輝度信号と色差信号を蓄積するフ
レームメモリ２と、これに記憶された画像信号をブロッ
ク単位で入力して２次元空間周波数係数に変換する２次
元離散コサイン変換器４と、視覚特性より算出された重
みずけデータをもとにコサイン変換器４より出力された
２次元空間周波数係数の量子化を行う係数量子化器５
と、係数量子化器５により量子化された係数を交流成分
と直流成分とに分けて符号化する符号化器１４、連写モ
ードである旨の信号を受けると、フレームメモリ２に記
憶された第１の画像信号とそれ以降に入力された第２の
画像信号との動きベクトルを検出し、この動きベクトル
が所定の範囲内の場合には、第１の画像信号と第２の画
像信号の差成分を変換器４に送る補償ブロック２３とを
有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は撮像記録装置、より具体
的には単写または連写した被写体の静止画をデジタルに
て記録する撮像記録装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】単写または連写した被写体の静止画像を
デジタル信号にてＩＣカードなどのメモリカードに記録
する撮像記録装置として、たとえばデジタルスチルカメ
ラなどがある。図３は、このような従来の撮像記録装置
の機能ブロック図を示したものである。図３において、
レンズ３８はいわゆる光学レンズであり、このレンズ３
８で結像された被写体（図示せず）が撮像素子３９によ
り光電変換され、電気信号として取り込まれる。

【０００３】電気信号として取り込まれたアナログの画
像情報は、Ａ／Ｄ変換器４０によりデジタル信号に変換
される。このようにして取り込まれたデジタル信号は、
メモリコントローラ４１により一旦フレームメモリ４６
に転送され、１フレーム分取り込まれる。取りこまれた
この画像信号は、信号処理回路４２にて輝度信号と色差
信号とに変換される。

【０００４】メモリカード４５に静止画像を記録できる
このような撮像記録装置は、通常、被写体の映像信号を
出力する出力端子４８を有し、この端子４８からの映像
信号がたとえば内蔵されたＬＣＤディスプレイや外部表
示装置に表示される。出力端子４８に送られる一方の画
像信号は、信号処理回路４２により色差信号をクロマ信
号に変調され、輝度信号と加算されてＤ／Ａ変換器４７
に出力される。そして、ＮＴＳＣアナログ信号に変換さ
れて出力端子４８より出力される。

【０００５】また、ＩＣメモリカードに記録される他方
の画像信号は、圧縮符号化処理ブロック４３に入力され
画像圧縮が行われる。圧縮符号化された画像信号は、イ
ンターフェイス回路４４を通じＩＣメモリカード４５に
蓄積される。

【０００６】図２は従来の圧縮符号化回路４３の詳細を
示した機能ブロック図である。図２において、信号処理
回路４２で処理された輝度信号および色差信号は、各々
入力端子２５より入力され、各々以下に述べる処理を施
されて出力端子３４より出力されるが、ここでは輝度信
号を例にその説明を行う。

【０００７】入力端子２５より入力されたデジタル化さ
れた輝度信号は、フレームメモリ２６に一旦蓄えられ
る。そして、このフレームメモリ２６から水平８画素×
垂直８画素合計６４画素のブロックデータとしてブロッ
ク単位で処理が行なわれる。取り出されたブロックは、
２次元離散コサイン変換器（以下ＤＣＴ）２７により、
水平方向と垂直方向とにそれぞれコサイン変換が施さ
れ、結果として８×８個のＤＣＴ係数行列、すなわち２
次元空間周波数に変換される。

【０００８】変換された係数は、自然画の場合、変換さ
れた水平方向と垂直方向の係数が低域成分が大きく高域
になるほど小さくなる事を利用し、かつ、人間の視覚特
性を利用してより圧縮率が高められる。このため、それ
ぞれの係数に重みずけをおこない、係数がより多く
“０”になるように処理を行う。具体的には、設定され
た量子化係数テーブル４９から取り出された８×８の重
みずけデータと、ＤＣＴ２７から出力された空間周波数
係数とのベクトル演算を係数量子化器２８により行い、
係数をスケーリング化して出力する。このようにして得
られた量子化された係数は、交流成分（以下ＡＣ成分と
称す）と直流成分（以下ＤＣ成分と称す）とにその信号
の性質上符号化の処理をかえて行われる。

【０００９】ＡＣ成分は、ジグザグスキャン変換器２９
により空間周波数成分の低い順にマトッリクスをジグザ
グにスキャンされる。このジグザグスキャンにより係数
量子化器２８により空間周波数の量子化係数は、周波数
の高いほうのデータが“０”が多くなるためにより連続
して“０”が並ぶように変換される。このようにして変
換されたビットストリームは、ゼロランレングス回路３
０にて“０”パックされてより圧縮率が高められる。
“０”圧縮されたデータビットストリームは、さらにハ
フマン符号化器３１により、データ出現確率を元にして
そのもっとも出現確率の高いものからもっとも符号長が
短いものを割り当てる事により更に圧縮率を高める。

【００１０】ＤＣ成分は、その信号の性質がＡＣ成分と
異なる。ＤＣ成分は、画像信号の性質上データの値とし
ては大きいが、圧縮符号化のために画像信号を８×８画
素のブロック単位で分割すると、隣接するブロックどう
しは非常に相関性が高くなる。このため、ブロック間の
データの差分を伝送する事により、より圧縮率を高める
事が可能となり、ＤＰＣＭ回路３５にて差分伝送され
る。このようにしてＤＰＣＭ化されたＤＣ成分は、ハフ
マン符号化器３６によりＡＣ成分同様にその出現確率に
応じて符号長を割り当てる。

【００１１】このようにして、ハフマン符号化器３１お
よび３６のそれぞれの出力は、多重化器３２に入力され
てシリアルデータとして多重化されてバッファ３３に入
力される。これにより得られたビットストリームデータ
は、変長符号化されているために画像信号によりそのデ
ータ量が変化してしまう。このため、バッファに蓄積さ
れたデータに応じてその量が多い場合は、係数量子化器
２８の量子化ステップを大きくするなどのフィードバッ
クをかける事により、一定のデータ量となるようにコン
トロールされる。このようにして撮像素子３４より得ら
れた画像信号は圧縮をかけられて蓄積媒体に蓄積され
る。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらこのよう
な従来技術における撮像記録装置の圧縮方式では、単写
モードと静止画を１秒間に複数枚撮影するような連写モ
ードとを区別せずに圧縮している。このため、連写モー
ドにより被写体の撮影をした場合、蓄積媒体の容量が限
られ、撮影チャンスを１度に制限される場合があり、非
常に使用者に不便をかける事があった。

【００１３】本発明はこのような従来技術の欠点を解消
し、連写時と単写時の撮影モードにより圧縮内容を切り
替え、それぞれに適した画像圧縮処理が行える撮像記録
装置を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は上述の課題を解
決するために、単写モードおよび連写モードのいずれか
により撮像した被写体の静止画像を圧縮して記憶する撮
像記録装置は、静止画像の画像信号をフレーム又はフィ
ールド内圧縮する第１の圧縮手段と、フレーム又はフィ
ールド間差分および動き適用補償少なくともフレーム又
はフィールド間差分により静止画像の画像信号を圧縮す
る第２の圧縮手段と、単写モードの場合には第１の圧縮
手段により画像信号を圧縮し、連写モードの場合には画
像信号を第２の圧縮手段で圧縮する切り替え処理を行う
切り替え手段とを有し、前記第２の圧縮手段は第１の画
像信号とそれ以降に入力された第２の画像信号との動き
ベクトルを検出し、この動きベクトルが所定の範囲内の
場合には、フレーム又はフィールド間差分及び動き適用
補償により前記第１の画像信号の圧縮を行う。

【００１５】

【作用】本発明によれば、単写モードの場合にはフレー
ム又はフィールド内の圧縮が行われる。また、連写モー
ドの場合には、画像信号のフレーム間における相関性に
より動きベクトルがサーチされ、前記動きベクトルの大
きさに応じて、選択的に動き補償を用いたフレーム又は
フィールド間差分あるいはフレーム又はフィールド間差
分による圧縮が行われる。

【００１６】

【実施例】次に添付図面を参照して本発明による撮像記
録装置の実施例を詳細に説明する。

【００１７】単写または連写した被写体の静止画像をデ
ジタル信号にてＩＣカードなどのメモリカードに記録す
る撮像記録装置として、たとえばデジタルスチルカメラ
などがある。図５は本発明におけるこのような撮像記録
装置の実施例を示す機能ブロック図である。

【００１８】図５において、レンズ５０はいわゆる光学
レンズであり、このレンズ５０で結像された被写体（図
示せず）がＣＣＤなどの撮像素子５１により光電変換さ
れ電気信号として取り込まれる。電気信号として取り込
まれたアナログの画像情報は、Ａ／Ｄ変換器５２により
デジタル信号に変換される。このようにして取り込まれ
たデジタル画像信号は、信号処理回路４２にて輝度信号
と色差信号とに変換される。

【００１９】メモリカード５６に静止画像を記録できる
このような撮像記録装置は、通常、被写体の映像信号を
出力する出力端子５８を有し、この端子５８からの映像
信号がたとえば内蔵されＬＣＤディスプレイや外部表示
装置に表示さできるように設計されている。このため、
出力端子５８に送られる一方の画像信号は、色差信号を
クロマ信号に変調されて輝度信号と加算され、Ｄ／Ａ変
換器５７に出力され、ＮＴＳＣアナログ信号に変換され
て出力端子５８より出力される。また、ＩＣメモリカー
ド５６に記録される他方の画像信号は、圧縮符号化処理
ブロック５４に入力され画像圧縮が行われる。そして圧
縮符号化された画像信号は、インターフェイス回路５５
を通じＩＣメモリカード５６に蓄積される。

【００２０】図１は本実施例における撮像記録装置の圧
縮符号化回路５４の一例を示すブロック図である。圧縮
符号化回路５４は、輝度信号（Ｙ）および色差信号（Ｒ
−Ｙ，Ｂ−Ｙ）をデジタル入力端子１より入力し、以下
に述べる所定の信号処理を施して出力端子１１より出力
する圧縮回路である。以下、圧縮符号化回路５４の説明
を行うが、ここでは輝度信号を例に説明する。

【００２１】まず、単写モードにおいては、モード識別
信号を入力する連写モード判別信号入力端子１８より単
写モードであることを示すモード識別信号が入力され
る。この単写モード識別信号により、動き補償判別器１
７は単写モードである事を判別し、スイッチ２２を接点
ａ側に選択する。単写モードではこのように動き補償回
路１７は本来の動きを判別するものではない。このよう
にして最初に撮像素子５１（図１）より得られた画像信
号は、入力端子１より入力され、フレームメモリ２にて
一旦蓄えられる。

【００２２】このフレームメモリ２から画像信号は、水
平８×垂直８画素の計６４画素のブロックデータとして
ブロック単位で処理される。単写モードの場合に入力さ
れる画像信号はスイッチ２２が接点ａ側に選択されてい
る。このため、減算器３は実質的にスルーとなり、フレ
ームメモリ２からの画像信号はそのままＤＣＴ変換器４
に入力される。

【００２３】２次元離散コサイン変換器（以下ＤＣＴ）
４は、水平方向と垂直方向とにそれぞれコサイン変換を
施す変換器であり、その結果８×８個のＤＣＴ係数行
列、すなわち２次元空間周波数に変換される。自然画の
場合、変換された水平方向と垂直方向の係数は、低域成
分が大きく高域になるほど小さくなる事を利用しかつ、
人間の視覚特性を利用してより圧縮率が高くなるように
処理される。

【００２４】具体的には、それぞれの係数に重みずけを
行い、係数がより多く“０”になるように処理を行う。
このため、設定された量子化係数テーブル２４から取り
出された８×８の重みずけデータとＤＣＴ４から出力さ
れた空間周波数係数とのベクトル演算を係数量子化器５
により行い、係数をスケーリング化して出力する。この
ようにして得られた量子化された係数は、交流成分（以
下ＡＣ成分と称す）と直流成分（以下ＤＣ成分と称す）
とに、各信号の性質上符号化の処理をかえて符号化器１
４で符号化処理が行われる。

【００２５】ＡＣ成分は、ジグザグスキャン変換器６に
より空間周波数成分の低い順にマトッリクスをジグザグ
にスキャンされる。このジグザグスキャンで空間周波数
の量子化係数は、係数量子化器５により周波数の高いほ
うのデータが“０”が多くなるために、より連続して
“０”が並ぶように変換される。このようにして、変換
されたビットストリームは、ゼロランレングス回路７に
て、“０”パックされてより圧縮率を高められる。この
ようにして“０”圧縮されたデータビットストリーム
は、さらにハフマン符号化器８により、データ出現確率
を元にしてそのもっとも出現確率の高いものからもっと
も符号長が短いものを割り当てる事により更に圧縮率を
高められる。

【００２６】ＤＣ成分はその信号の性質がＡＣ成分と異
なる。すなわちＤＣ成分は、画像信号の性質上データの
値としては大きいが、圧縮符号化のために画像信号を８
×８画素のブロック単位で分割した場合、隣接するブロ
ックどうしでは非常に相関性が高くなる。このため、ブ
ロック間のデータの差分を伝送する事により、より圧縮
率を高める事が可能となるためＤＰＣＭ回路１２にて差
分伝送される。このようにしてＤＰＣＭ化されたＤＣ成
分は、ハフマン符号化器１３によりＡＣ成分同様にその
出現確率に応じて符号長が割り当てられる。

【００２７】このようにしてハフマン符号化器８および
１３のそれぞれの出力は、多重化器９に入力されてシリ
アルデータとして多重化されてバッファ１０に入力され
る。そして、これにより得られたビットストリームデー
タは、可変長符号化されているために画像信号によりそ
のデータ量が変化してしまう。このため、バッファ１０
に蓄積されたデータ量に応じて、その量が多い場合は係
数量子化器５の量子化ステップを大きくするなどのフィ
ードバックをかける事により一定のデータ量となるよう
にコントロールされる。このようにして撮像素子５１か
ら得られた画像信号は、圧縮されて出力端子１１より出
力され、インタフェース回路５５を介して蓄積媒体であ
るＩＣメモリカード５６に蓄積される。このように単写
モードでは従来の圧縮プロセスと同じである。

【００２８】次に、連写モードの説明を行う。連写モー
ドでは蓄積媒体４５の容量が有効に使用されるよう、係
数逆量子化器１５、８＊８ＩＤＣＴ１６、動き補償判別
器１７、フレームメモリ１９、ループフィルタ２０、ス
イッチ２１，２２，５９および加算器６０により構成さ
れる補償ブロック２３が機能する。

【００２９】連写時は、１秒間に複数枚（１０枚内外）
の画像信号を撮影するモードであるため、撮影された各
画像信号間には、非常に強い相関性が有る場合が多い。
連写時には、まずモード判別信号端子１８より連写モー
ドである事が動き補償判別器１７に入力され連写モード
である事が識別される。

【００３０】連写モードにおける撮像素子からの最初の
１枚目の画像は、単写モードと同様に取りこまれ、前記
同様に圧縮が施されて出力端子１１より出力される。ま
た、これとともに、係数量子化器５より出力された空間
周波数係数列は、補償ブロック２３の係数逆量子化器１
５に入力され、逆量子化されて８×８の空間周波数列に
逆変換される。このようにして、非可逆復元された空間
周波数である離散コサイン変換係数は、逆コサイン変換
器１６により画像信号に非可逆変換され、動き補償判別
器１７からの制御信号によりスイッチ５９が接点ｆ側に
選択されるため、フレームメモリ１９に入力される。

【００３１】次に連写された２枚目以降の画像信号が入
力端子１から入力されてくると、フレームメモリ２にて
一旦蓄えられる。１枚目の画像信号の処理と異なるの
は、動きを検出するために８×８画素のブロック単位を
さらに数個の集合とする大きくブロック化したマクロブ
ロックを規定し、そのマクロブロック単位でフレームメ
モリ１９に記録された時間的に前のフレームの画像信号
の同一位置のマクロブロックとの差分を取り、その値を
基準レベルと比較する事により動きの有る無しを判別す
る。

【００３２】動きが小さい場合 動き補償判別器１７によりマクロブロック単位で、動き
が小さいと判別された場合、スイッチ２２は接点ｂ側に
選択され、スイッチ２１は接点ｄ側に選択される。この
ようにスイッチが選択されて、フレームメモリ２から８
×８画素のブロック単位で比較減算器３に入力される。
もう一方のフレームメモリ１９からは同一位置８×８画
素のブロックの信号画像が入力され、同一位置のブロッ
クの差分が比較減算器３から出力される。

【００３３】このようにして、差成分からなる画像デー
タを同様に２次元コサイン変換を施し、以下の処理は単
写モードと同様の処理を施こす。結果として、２次元コ
サイン変換された係数列は、大部分が“０”となるため
に画像信号データは圧縮され、蓄積媒体に（たとえばこ
こではＩＣカード５６）記録されることとなる。

【００３４】一方、係数量子化されたデータが係数量子
化器１５に入力され、逆量子化されてコサイン逆変換器
１６に入力されて差分の画像信号となる。このとき、ス
イッチ５９が接点ｅ側に、またスイッチ２１が判別信号
により接点ｄ側に選択されている。このため、フレーム
メモリ１９から出力される画像信号は、前の画像信号が
そにまま加算器６０に入力され、ＤＣＴ１６からの差成
分と加算され、フレームメモリ１９に入力され、２番目
に記録されることとなる画像信号が結果として復元され
フレームメモリ１９に保持される。このように次々に前
の画像信号と比較されてその差成分が圧縮され記録され
る事となる。

【００３５】動きが大きい場合 マクロブロック単位で、動きが大きいと動き補償判別器
１７により判別され場合は、動きベクトルを検出するた
めに、被処理フレームのブロックが、時間的に前に記録
された画像信号が保持されているフレームメモリのブロ
ック１９に対し、ある画素離れた範囲内のブロック間で
の差成分が最小となるブロックを全検索し動きベクトル
を求める。このようにして、動きベクトルを求めて被処
理フレームの被処理ブロックが、前のフレームのどのブ
ロックと差成分が最小となるのかを求める。

【００３６】このときスイッチ２２は接点ｂ側に選択さ
れ、スイッチ２１は接点ｃ側に選択される。このように
スイッチが選択されて、フレームメモリ２から８×８画
素の被処理ブロックが、ブロック単位で比較減算器３に
入力される。もう一方のフレームメモリ１９からは、動
きベクトルにより判別された前の画像信号のブロックが
ブロックのエッジ部分の歪みを低減するためにループフ
ィルタ２０によりフィルタリング処理を施されて出力さ
れ、ブロック間の差成分が減算器３から出力される。

【００３７】このようにしてブロック間の差成分からな
る画像データを同様にして２次元コサイン変換を施し、
以下の処理は動きが小さい場合と同様の処理が施され
る。結果として、ＤＴＣ変換器４により２次元コサイン
変換された係数列は、大部分が“０”となるために画像
信号データは圧縮され、蓄積媒体（たとえばここではＩ
Ｃカード５６）に記録されることとなる。

【００３８】一方、係数量子化されたデータが係数量子
化器１５に入力され逆量子化されてコサイン逆変換器１
６に入力されて差分の画像信号となる。スイッチ５９の
接点がｅ側に、また判別信号によりスイッチ２１の接点
がｄ側に選択されているため、フレームメモリ１９から
出力される画像信号は、前の画像信号がそのまま加算器
６０に入力され、ＩＤＣＴ１６からの差成分と加算さ
れ、フレームメモリ１９に入力され、２番目に記録され
ることとなる画像信号が結果として復元されフレームメ
モリに保持される。このように次々に前の画像信号と比
較されてその差成分が圧縮され記録される事となる。

【００３９】画像間に相関性が無い場合 動きが非常に大きくもしくは、パンニングや背景などが
新たに出現したような場合は、前の画像と被処理画像の
画像間には相関性が無いため前記のようなフレーム間の
相関を利用した圧縮手法は利用できない。したがってこ
のような場合には、単写モード時と同様なフレーム内の
ＤＣＴ変換による圧縮により画像信号は蓄積媒体に記録
される。

【００４０】図４は本実施例における圧縮符号化処理の
動作を示すフローチャートである。同図に示すように本
実施例では、連写判別信号により連写モードか単写モー
ドかを判別し（Ｓ１００）、単写モードであればフレー
ム内ＤＣＴ圧縮を実行する（Ｓ１０２）。また、連写モ
ードであれば、１枚目の場合にはフレーム内ＤＣＴ圧縮
を実行し（Ｓ１０２）、そうでなければ前の画像信号と
比較することにより、動き補償有り無しの判定を行う。
そして、動き補償が無い場合にはフレーム間差分ＤＣＴ
圧縮を行い（Ｓ１０８）、マクロブロック間の動きが大
きいかどうかを判定する（１１０）。もし、マクロブロ
ック間の動きが大きい場合には、相関性が無いとして
（Ｓ１１６）、フレーム内ＤＣＴ圧縮を実行する（Ｓ１
０２）。また、マクロブロック間の動きが小さければ、
その動きベクトルをサーチし（Ｓ１１２）、動き補償に
よるフレーム間ＤＣＴ圧縮を実行する（Ｓ１１４）。

【００４１】このように本実施例によれば、単写モード
時には、連写モードにおいて使用する動き適用ブロック
全体を表す補償ブロック２３は使用しなため、連写判別
信号１８に同期してブロック２３の動作を停止せしめる
ことにより、単写モード時の消費電力を増加せしめるこ
となく連写時の機能を付加することができる。

【００４２】

【発明の効果】以上により、連写モード時にて、フレー
ム又はフィールド間動き補償及びフレーム又はフィール
ド間差分伝送或いはフレーム又はフィールド間差分伝送
による圧縮を行うことにより、限られた蓄積媒体の容量
においても、シャッターチャンスを逃すことなく記録可
能となり、通常の使用における単写時の消費電力を増加
することなく使用者に対し、大きな便利性を与えること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による撮像記録装置における圧縮符号化
器の実施例を示す機能ブロック図である。

【図２】従来の撮像記録装置における圧縮符号化器の機
能ブロック図である。

【図３】従来の撮像記録装置の機能ブロック図である。

【図４】図１に示した圧縮符号化器の処理を示すフロー
チャートである。

【図５】本発明による撮像記録装置の実施例を示す機能
ブロック図である。

【符号の説明】

１ デジタル入力端子 ２，１９ フレームメモリ ３ 減算器 ４ ＤＣＴ変換器 ５ 係数量子化器 ６ ジグザグスキャン器 ７ ゼロランレングス変換器 ８ ハフマン符号化器 ９ 多重化器 １０ バッファ １１ 出力端子 １２ ＤＰＣＭ器 １３ ハフマン符号化器 １４ 符号化器 １５ 係数逆量子化器 １６ 逆ＤＣＴ変換器 １７ 動き補償判別器 １８ 連写モード判別信号入力端子 ２０ ループフィルタ ２１，２２，５９ スイッチ ２３ 連写時の動き補償ブロック ２４ 量子化係数ケーブル ５０ レンズ ５１ 撮像素子 ５２ Ａ／Ｄ変換器 ５３ 信号処理回路 ５４ 圧縮符号化器 ５５ インターフェイス ５６ ＩＣメモリカード ５７ Ｄ／Ａコンバータ ５８ 出力端子 ５９ スイッチ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 単写モードおよび連写モードのいずれか
   により撮像した被写体の静止画像を圧縮して記憶する撮
   像記録装置において、 前記静止画像の画像信号をフレーム又はフィールド内圧
   縮する第１の圧縮手段と、 フレーム又はフィールド間差分および動き適用補償少な
   くともフレーム又はフィールド差分により前記静止画像
   の画像信号を圧縮する第２の圧縮手段と、 前記単写モードの場合には前記第１の圧縮手段により前
   記画像信号を圧縮し、連写モードの場合には前記画像信
   号を第２の圧縮手段で圧縮する切り替え処理を行う切り
   替え手段とを有し、 前記第２の圧縮手段は第１の画像信号とそれ以降に入力
   された第２の画像信号との動きベクトルを検出し、この
   動きベクトルが所定の範囲内の場合には、フレーム又は
   フィールド間差分及び動き適用補償により、前記第１の
   画像信号の圧縮を行うことを特徴とする撮像記録装置。