JPH10271529A - 画像処理装置及び静止画像撮像装置並びに画像処理方法 - Google Patents

画像処理装置及び静止画像撮像装置並びに画像処理方法

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JPH10271529A
JPH10271529A JP6878897A JP6878897A JPH10271529A JP H10271529 A JPH10271529 A JP H10271529A JP 6878897 A JP6878897 A JP 6878897A JP 6878897 A JP6878897 A JP 6878897A JP H10271529 A JPH10271529 A JP H10271529A
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signal
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Narihiro Matoba
成浩 的場
Masayuki Saito
雅行 斎藤
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Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 符号化メモリに1フレーム分の全てのカラー
信号成分を蓄えなければならず、大きなメモリ容量が要
求されるという課題があった。 【解決手段】 複数のカラー成分が混在した所定の画素
数の出力信号を同一色の出力信号成分により構成される
単位ブロックの集合に並べ替え、並べ替えられた画像信
号を単位ブロック毎に固定長符号化し、固定長符号化さ
れた画像信号を符号化メモリに格納し、格納されている
画像信号を読み出して単位ブロック毎に固定長復合化
し、復合化した画像信号を逆並べ替えして原信号に戻し
てフレームメモリに格納する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、複数のカラー成
分が混在して出力される所定の画素数の出力信号を符号
化して圧縮し、メモリに記憶せしめる画像処理装置及び
静止画像撮像装置並びに画像処理方法に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】従来から、単板または単管の撮像装置に
赤色(以下、Rと略記する),緑色(以下、Gと略記す
る),青色(以下、Bと略記する)の3色のカラーフィ
ルタを設けて3色のカラー画像信号を得る静止画像撮像
装置が用いられている。このような静止画像撮像装置に
おいては、各画素につき3色のカラー画像信号を得るた
めに、隣接する画素の信号を用いて画素補間処理を行っ
ている。画素補間処理にあたっては、データをデジタル
信号として処理した方が処理し易いが、画像信号をその
ままデジタル化すると情報量が膨大になってしまうた
め、ビデオ信号の冗長性を利用した信号圧縮を行い、画
像信号を記録する符号化メモリの記憶容量や信号伝送時
間の節約が図られている。画素補間処理を行うには、特
性の異なる3色のカラー画像信号を各色毎に纏めて処理
する方が効率的であり、信号圧縮においても各色毎に符
号化回路を設けて、すなわち3系統の符号化回路で信号
圧縮を行っていた。
【0003】ところで、このような静止画像撮像装置の
場合には、信号圧縮のために複雑な演算処理を行わなけ
ればならず、演算時間、消費電力が大きくなってしまう
という問題があり、このような問題を解消するために、
特開平4−170886号公報に示された静止画像撮像
装置では、カラー画像信号を色毎にまとめて取り出した
後、1系統の符号化回路で信号圧縮を行うという方法を
用いている。
【0004】図18はこの特開平4−170886号公
報に開示された静止画像撮像装置のカラー信号の取り出
し方法を示す図であり、図において、20は3色のスト
ライプ状カラーフィルタを表面に備えた撮像素子、21
aは撮像素子20の出力信号中R成分のみを取り出した
もの、21bは撮像素子20の出力信号中G成分のみを
取り出したもの、21cは撮像素子20の出力信号中B
成分のみを取り出したものである。
【0005】この従来の静止画像撮像装置は、図18の
ごとく、撮像素子20の出力信号をR,G,Bの各カラ
ー成分毎に取り出し、それぞれデジタル信号に変換した
後、1系統の符号化回路で各カラー成分毎に順次信号圧
縮して、フロッピーディスク,ICカード等の符号化メ
モリに各カラー別に記録するものである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従来の静止画像撮像装
置は以上のように構成されているので、画像信号を撮像
素子から直接カラー毎に読み取る必要があり、カラー毎
に読み出せる専用の撮像素子及びそのための専用のハー
ドウエアを備えなければならないという課題があった。
【0007】また、符号化回路は1系統で済み簡略化さ
れるが、符号化メモリには1フレーム分の全てのカラー
信号成分を蓄えなければならず、大きなメモリ容量が要
求されるという課題があった。
【0008】また、画像処理装置を用いて静止画像撮像
装置を構成した場合、符号化メモリに保持し得るデータ
容量が限定されているため、大量のデータを次々と処理
することができず、高速連写撮影ができないという課題
があった。
【0009】さらに、同様に画像処理装置を用いて静止
画像撮像装置を構成した場合、CCD(Charge
Coupled Device)等を用いた撮像装置の
1画素の面積を小さくし得る程度にも限界があるため、
高精細な再生画像を得られないという課題もあった。
【0010】さらに、画像処理装置を用いて静止画像撮
像装置を構成した場合、画像信号の符号化,復号化に所
定の時間がかかってしまうため、撮像画面を表示するの
にどうしてもある程度の時間が掛かってしまうという課
題があった。
【0011】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、特殊な撮像素子を用いなくとも、
通常の撮像素子でカラー画像信号をカラー毎に読み出せ
る静止画像撮像装置を提供することを目的とする。
【0012】また、この発明は、1系統の符号化回路で
且つ小容量の符号化メモリを用いて実現できる画像処理
装置及び画像処理法法を得ることを目的とする。
【0013】さらに、この発明は、高速連写が可能な静
止画像撮像装置を得ることを目的とする。
【0014】さらに、この発明は、高精細な再生画像を
得られる静止画像撮像装置を得ることを目的とする。
【0015】さらに、この発明は、撮像画面の高速表示
が可能な静止画像撮像装置を得ることを目的とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明に係
る画像処理装置は、複数のカラー成分が混在する所定の
画素数の画像信号を同一色の画像信号成分により構成さ
れる単位ブロックの集合に並べ替える画素並べ替え手段
と、この画素並べ替え手段により並べ替えられた画像信
号を単位ブロック毎に固定長符号化する固定長符号化手
段と、この固定長符号化手段により固定長符号化された
画像信号を格納する符号化メモリとを備えたものであ
る。
【0017】請求項2記載の発明に係る画像処理装置
は、固定長符号化手段がカラー成分毎に異なる圧縮率で
固定長符号化を行うものである。
【0018】請求項3記載の発明に係る画像処理装置
は、固定長符号化された画像信号と固定長符号化されて
いない画像信号とを選択して出力するセレクタを符号化
メモリの前段に備えたものである。
【0019】請求項4記載の発明に係る画像処理装置
は、単位ブロックがm行n列(m,nは自然数)からな
る画素のブロックとして構成されるときに、画素並べ替
え手段はライン数が2mである2個のラインバッファメ
モリを有しているものである。
【0020】請求項5記載の発明に係る画像処理装置
は、mが4であるものである。
【0021】請求項6記載の発明に係る画像処理装置
は、mが2a(aは自然数)であり、画素並べ替え手段
が画像信号を単位ブロックがa行2n列からなるように
並べ替えるものである。
【0022】請求項7記載の発明に係る画像処理装置
は、mが2a(aは自然数)であり、画素並べ替え手段
が赤色画像信号及び青色画像信号は単位ブロックがa行
2n列からなるように並べ替え、緑色画像信号は単位ブ
ロックが2a行n列からなるように並べ替えるものであ
る。
【0023】請求項8記載の発明に係る画像処理装置
は、符号化メモリに格納された画像信号を読み出して固
定長復号化する固定長復号化手段と、この固定長復号化
手段により復号化された画像信号を並べ替え手段の逆の
順序で並べ替えて元の順序の画像信号に復元する画素逆
並べ替え手段と、この画素逆並べ替え手段により復元さ
れた元の順序の画像信号に信号処理を施す信号処理手段
とを更に備えたものである。
【0024】請求項9記載の発明に係る画像処理装置
は、信号処理手段により信号処理された画像信号を格納
するフレームメモリを更に備えたものである。
【0025】請求項10記載の発明に係る画像処理装置
は、信号処理手段により信号処理された画像信号を表示
する表示手段を更に備えたものである。
【0026】請求項11記載の発明に係る画像処理装置
は、信号処理手段が、符号化メモリに格納された固定長
符号化された画像信号の一部のみを読み出して、復号化
を行わずに表示手段上に表示するものである。
【0027】請求項12記載の発明に係る静止画像撮像
装置は、複数色のカラーフィルタを備えた被撮像物を撮
像し複数のカラー成分が混在した画像信号を出力する単
板または単管式撮像手段と、この撮像手段から出力され
る所定の画素数の画像信号を同一色の画像信号成分によ
り構成される単位ブロックの集合に並べ替える画素並べ
替え手段と、この画素並べ替え手段により並べ替えられ
た画像信号を前記単位ブロック毎に固定長符号化する固
定長符号化手段と、この固定長符号化手段により固定長
符号化された画像信号を格納する符号化メモリとを備え
たものである。
【0028】請求項13記載の発明に係る静止画像撮像
装置は、符号化メモリに格納された画像信号を読み出し
て固定長復号化する固定長復号化手段と、この固定長復
号化手段により復号化された画像信号を並べ替え手段の
逆の順序で並べ替えて元の順序の画像信号に復元する画
素逆並べ替え手段と、この画素逆並べ替え手段により復
元された元の順序の画像信号に信号処理を施す信号処理
手段とを更に備えたものである。
【0029】請求項14記載の発明に係る静止画像撮像
装置は、信号処理手段により信号処理された画像信号を
格納するフレームメモリを更に備えたものである。
【0030】請求項15記載の発明に係る画像処理方法
は、複数のカラー成分が混在する所定の画素数の画像信
号を同一色の画像信号成分により構成される単位ブロッ
クの集合に並べ替える画素並べ替えステップと、この画
素並べ替えステップにより並べ替えられた画像信号を前
記単位ブロック毎に固定長符号化する固定長符号化ステ
ップとを備えたものである。
【0031】請求項16記載の発明に係る画像処理方法
は、固定長符号化ステップにより固定長符号化された画
像信号を固定長復号化する固定長復号化ステップと、こ
の固定長復号化ステップにより復号化された画像信号を
並べ替えステップの逆の順序で並べ替えて元の順序の出
力信号に復元する信号処理ステップとを更に備えたもの
である。
【0032】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の一形態を
説明する。 実施の形態1.図1はこの発明の実施の形態1による静
止画像撮像装置を示す構成図であり、図において、1は
複数色のカラーフィルタを備え画素信号が点順次で出力
されるCCD等の単板式撮像素子(撮像装置)、2は撮
像素子1の出力信号の増幅,フィルタリング等を行うア
ナログ信号処理回路、3はアナログ信号処理回路2から
出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換するA/
Dコンバータ、4はA/Dコンバータ3から出力される
R,G,Bの各カラー成分を有する画素の出力信号を並
べ替えてカラー成分毎に符号化の単位ブロックとして纏
めて出力する画素並べ替え回路(画素並べ替え手段)、
5は画素並べ替え回路4により並べ替えられたカラー信
号ブロック毎にFBTC(Fixed Block T
runcation Coding)方式の固定長符号
化を行う固定長符号化回路(固定長符号化手段)、6は
固定長符号化回路5から出力される符号化されたデータ
を保存する符号化メモリである。
【0033】また、7は符号化メモリ6から符号化され
たデータを読み出して固定長復号化する固定長復号化回
路(固定長復号化手段)、8は固定長復号化回路7によ
り復号化されたデータに、画素並べ替え回路4で並べ替
えたデータに逆の並べ替え処理を施して画素信号を走査
線方向に読み出したときと同一の順序に並べ替える画素
逆並べ替え回路(画素逆並べ替え手段)、9は画素逆並
べ替え回路8で並び順序が復元された画像データに画素
補間,階調補正,γ−補正等の補正を施す信号処理回路
(信号処理手段)、10は信号処理回路9により補正さ
れた信号を保存するフレームメモリ、11はフレームメ
モリ10に記憶されたデータを読み出して2次記憶のた
めにJPEG(Joint Photographic
Experts Group)方式等の可変長符号化
方式により符号化する可変長符号化回路、12はフレー
ムメモリ9から読み出したデータを画像として表示する
CRT等の表示装置(表示手段)、13はフロッピーデ
ィスク,ハードディスク,フラッシュメモリ等の2次記
憶装置である。アナログ信号処理回路2,A/Dコンバ
ータ3,画素並べ替え回路4,固定長符号化回路5,符
号化メモリ6,固定長復号化回路7,画素逆並べ替え回
路8,信号処理回路9,フレームメモリ10は画像処理
装置14を構成する。
【0034】図2はこの実施の形態1の撮像素子1の撮
像光入射面前面に塗布形成されたカラーフィルタのカラ
ー配列を示す図であり、G,R,Bの各カラー成分がモ
ザイク状に配列され、縦横2画素づつの4画素でカラー
配列パターンの最小単位を構成している。また、図3は
画素並べ替え回路4の内部の構成を示す構成図である。
図3において、41は8ライン分の画像データを格納で
きるラインバッファA(ラインバッファメモリ)、42
は同じく8ライン分の画像データを格納できるラインバ
ッファB(ラインバッファメモリ)で、ラインバッファ
A41及びB42はトグルラインバッファを構成してい
る。43はラインバッファA41及びB42の書き込み
読み出し動作を制御するラインバッファコントローラで
ある。
【0035】次に動作について説明する。まず、撮像素
子1は被写体の画像を撮像し、図2に示すカラーフィル
タでフィルタリングされた入射光に対応する画像信号を
画素毎に走査線方向に点順次に出力する。このカラー画
像信号はアナログ信号処理回路2で増幅され、また雑音
成分を除去するためにフィルタリングされる。次に、A
/Dコンバータ3でデジタル信号に変換され、画素並べ
替え回路4に入力される。
【0036】画素並べ替え回路4においては、ラインバ
ッファA41,B42の一方で1走査線分の画像データ
を走査線方向に順次書き込み転送する間に、他方のライ
ンバッファから読み出しアドレスを変えながら画像デー
タを読み出して画素並べ替えを行う。図4は、この並べ
替えを行うブロックの状態を示す図であり、図4の
(1)に示すように、撮像素子1の画面は縦横8画素ず
つを一つのブロックとして処理され、この縦方向の8画
素分の画像信号がラインバッファA41,B42に一纏
まりの画像信号として入力される。
【0037】図5は画素並べ替え回路4により並べ替え
られた結果を示す図である。並べ替え後の画像信号は、
ブロックの左上方向のアドレスと右下方向のアドレスに
G成分が集められて配列され、左下方向のアドレスにB
成分、右上方向のアドレスにR成分が集められて配列さ
れる。
【0038】図6は画素並べ替え回路4により並べ替え
られた単位ブロック内のカラー画像信号を固定長符号化
回路5で符号化する場合のアドレスを示す図である。す
なわち、図6は縦横4画素分ずつの同一カラーの画像信
号の塊である単位ブロックのうち縦方向m行横方向n列
(m,nは0<m,n≦4の自然数)のアドレスの画像
信号に後述する量子化レベルを付すことを表している。
【0039】図7は画素並べ替え回路4により各画素の
画像信号の強度を階層化(量子化)する量子化レベルを
表す。図7において、Lminは図6に示した4画素の
画像信号強度中の最小値、Lmaxは同じ4画素の画像
信号強度中の最大値、P1は最大値Lmaxと最小値L
minとの間を8等分した下から8分の1の値、P2は
上から8分の1の値、Q1はLmin以上P1以下の信
号強度の画素の平均値、Q8はLmax以下P2より大
きい信号強度の画素の平均値である。
【0040】また、LDは単位ブロック内の階調幅指標
で、Q8−Q1に等しい。L1〜L7は階調幅指標LD
を8等分した値を小さい方から並べたものである。LA
は単位ブロック内の画像データ平均値レベルで(Q1+
Q8)/2に等しい。φijkは画素毎の量子化レベル
を表す。
【0041】図8,図9はこの実施の形態による符号化
手順を示すフローチャートである。以下、このフローチ
ャートを参照しながら符号化手順を説明する。まず、固
定長符号化回路5は画素並べ替え回路4により図5の
(2)のように並べ替えられた単位ブロック内の画像デ
ータを読み込む(ステップST1)。次に、読み込んだ
4×4画素分の画像データの信号強度を演算し、以下の
各式に従って順次P1,P2,Q1,Q8,LA,L
D,L1〜L7の値を求める(ステップST2〜ステッ
プST13)。 P1=(Lmax+7Lmin)/8 P2=(7Lmax+Lmin)/8 Q1=Ave(Xmn≦P1) Q8=Ave(Xmn>P2) LA=(Q1+Q8)/2 LD=Q8−Q1 L1=LA−3LD/8 L2=LA−LD/4 L3=LA−LD/8 L5=LA+LD/8 L6=LA+LD/4 L7=LA+3LD/8 なお、Q1の式はLmin以上P1以下の信号強度の画
素の平均値を求めることを意味し、Q8の式はLmax
以下P2より大きい信号強度の画素の平均値を求めるこ
とを意味する。
【0042】このようにして順次P1,P2,Q1,Q
8,LA,LD,L1〜L7の値を求めた後、固定長符
号化回路5は、n=1,m=1とおいて(ステップST
14,15)、このときのアドレス(m,n)の画素の
信号強度(以後、画素値と称する)Xmn(すなわち画
素値X11)がL1以下であるか否かを判別する(ステ
ップST16)。
【0043】画素値X11がL1以下である場合には、
この画素の量子化レベルφijkを2進数の000と設
定する(ステップST17)。次に、mを1だけインク
リメントし(ステップST31)、mが4以下であるか
否かを判別する(ステップST32)。mが4以下であ
る場合は、その画素の画素値を再びL1と比較する(ス
テップST16)。
【0044】mが4より大きい場合には、nを1だけイ
ンクリメントし(ステップST33)、インクリメント
したnが4以下であるか否かを判別する(ステップST
34)。nが4以下である場合は、その画素の画素値を
再びL1と比較する(ステップST16)。
【0045】画素値XmnがL1より大きい場合には、
L2以下であるか否かを判別し(ステップST18)、
画素値XmnがL2以下である場合には、この画素の量
子化レベルφijkを2進数の001と設定する(ステ
ップST19)。次に、mを1だけインクリメントし
(ステップST31)、mが4以下であるか否かを判別
する(ステップST32)。mが4以下である場合は、
その画素の画素値を再びL1と比較する(ステップST
16)。mが4より大きい場合には、nを1だけインク
リメントし(ステップST33)、インクリメントした
nが4以下であるか否かを判別する(ステップST3
4)。nが4以下である場合は、その画素の画素値を再
びL1と比較する(ステップST16)。
【0046】以下、同様に、画素値がL1〜L2間、L
2〜L3間、L3〜LA間、LA〜L5間、L5〜L6
間、L6〜L7間のいずれの値を有するかを判別し(ス
テップST16,ST18,ST20,ST22,ST
24,ST26,ST28)、その値に応じてそれぞれ
量子化レベルφijk=000,001,010,01
1,100,101,110,111を当該画素に割り
振る(ステップST17,ST19,ST21,ST2
3,ST25,ST27,ST29)。
【0047】このようにして、同一単位ブロック内の全
画素に量子化レベルを割り振って符号化を終了する。単
位ブロックの符号化データはLA,LD,各画素毎のφ
ijkである。これらの処理は、画面全体に対して単位
ブロック数分繰り返す。
【0048】図10は固定長符号化回路5により符号化
された単位ブロック毎の画像データが符号化メモリ6に
格納される様子を示す図である。図10の(1)のよう
に画素並べ替え回路4で並べ替えられた1ブロックの画
像データは、図10の(2)のように色単位に符号化デ
ータ(各画像信号の番号の後ろにeを付けて表す。例え
ば、画像信号G1の符号化データはG1eで表す)が区
分けされて格納される。図11はこのブロック単位の格
納状態を1フィールドの画像全体について示したもので
ある。
【0049】図12は、固定長符号化回路5で符号化し
たデータを符号化メモリ6に格納するのに必要とされる
メモリ容量を表す図である。図12の(1)の左端欄及
び図12の(2)の上段に示すように、1画素の画像デ
ータを8ビットで表現した場合、符号化データでは、平
均値レベルLAが8ビット(1バイト)、階調幅指標L
Dが8ビット(1バイト)、量子化レベルφijkが3
ビット×16画素(1単位ブロック内画素数)で48ビ
ット(6バイト)であり、1単位ブロックあたり合計6
4ビット(8バイト)で済むこととなる。これに対し
て、符号化していない原画像データを格納する場合に
は、8×16=128ビット(16バイト)のメモリ容
量が必要となり、データ圧縮率は1/2となる。
【0050】画像信号を信号処理するにあたってA/D
コンバータ3からの出力信号における1画素の画像デー
タが10ビットの場合、図12の(1)の中央欄及び図
12の(2)の中段に示すように、平均値レベルLA及
び階調幅指標LDにそれぞれ2バイトづつメモリ容量を
用意してビット詰めを行わない場合には、符号化した1
単位ブロック分の画像データを格納するのには10バイ
トのメモリ容量が必要となる。この場合には、符号化し
ていない原画像の格納に必要なメモリ容量は、2バイト
×16画素=32バイトの容量が必要であり、データ圧
縮率は10/32となる(なお、符号化していない原画
像の方をビット詰めした場合のデータ圧縮率は10/
(10×16/8)=10/20となる)。
【0051】また、図12の(1)の右端欄及び図12
の(2)の下段に示すように、平均値レベルLAと階調
幅指標LDとに対して3バイトのメモリ容量を用意し、
この3バイトの容量中に平均値レベルLAのデータと階
調幅指標LDのデータとをビット詰めして格納する場合
には、1単位ブロックの符号化データの格納に必要なメ
モリ容量は9バイトとなる。この場合には、符号化して
いない原画像の格納に必要なメモリ容量は、10ビット
×16画素/8=20バイトであり、データ圧縮率は9
/20となる(なお、原画像の方をビット詰めしない場
合のデータ圧縮率は9/32となる)。
【0052】図13はVGA(Variable Gr
aphics Array)規格に対応した符号化メモ
リ6に1フレーム分の画像信号を格納するのに必要なメ
モリ容量を示す図である。
【0053】この場合単位ブロックは1フレーム中に、
640×480/(4×4)=19200個存在するの
で、1画素の画像データを8ビットで表現する場合に
は、平均値レベルLAに必要なメモリ容量は8ビット×
19200=153600ビット(19200バイ
ト)、階調幅指標LDに必要なメモリ容量は8ビット×
19200=153600ビット(19200バイ
ト)、量子化レベルφijkに必要なメモリ容量は48
ビット×19200=921600ビット(11520
0バイト)となり、符号化データ格納に必要なメモリ容
量は合計1228800ビット(153600バイト)
となる。これに対して、符号化を行わない原画像データ
を1フレーム分格納するのに必要なメモリ容量は128
ビット×19200=2457600ビット(3072
00バイト)となる。
【0054】1画素の画像データを10ビットで表現し
ビット詰めを行わない場合には、平均値レベルLAを格
納するのに必要なメモリ容量は2バイト×19200=
38400バイト、階調幅指標LDを格納するのに必要
なメモリ容量は2バイト×19200=38400バイ
ト、量子化レベルφijkを格納するのに必要なメモリ
容量は6バイト×19200=115200バイトとな
り、符号化データ格納に必要なメモリ容量は合計192
000バイトとなる。これに対して、符号化を行わない
原画像データを1フレーム分格納するのに必要なメモリ
容量は32バイト×19200=614400バイトと
なる。
【0055】1画素の画像データを10ビットで表現し
ビット詰めを行う場合には、平均値レベルLAと階調幅
指標LDとを格納するのに必要なメモリ容量は3バイト
×19200=57600バイト、量子化レベルφij
kを格納するのに必要なメモリ容量は6バイト×192
00=115200バイトとなり、符号化データ格納に
必要なメモリ容量は合計172800バイトとなる。こ
れに対して、符号化を行わない原画像データを1フレー
ム分格納するのに必要なメモリ容量は20バイト×19
200=384000バイトとなる。
【0056】このようにして画像処理装置13におい
て、カラー画像信号を色別に並べ替えて1系統の符号化
回路で符号化し、符号化メモリ6に格納された画像デー
タを再生して表示するには、まず固定長復号化回路7で
画像データを読み出して復号化しなければならない。図
13は固定長復号化回路7の動作を示すフローチャート
である。以下、このフローチャートを参照しながら固定
長復号化回路7の固定長復号化動作を説明する。
【0057】固定長復号化動作が開始されると、固定長
復号化回路7は、まず、縦方向座標値nを1に設定し
(ステップST40)、次に横方向座標値mを1に設定
する(ステップST41)。すなわち、ステップST4
0及びステップST41の動作によってある単位ブロッ
ク中の座標値(1,1)のアドレスが指定される。
【0058】次に、固定長復号化回路7は、指定したア
ドレスの量子化レベルφijkがいくつであるか判定し
(ステップST42,ST44,ST46,ST48,
ST50,ST52,ST54)、判定した各量子化レ
ベルφijkに応じて平均値レベルLAと階調幅指標L
Dとに基づいてその画素の信号強度Ymn(座標値
(1,1)の画素であるならばY11)を求める(ステ
ップST43,ST45,ST47,ST49,ST5
1,ST53,ST55、ST56)。
【0059】各ステップにおいて平均値レベルLAと階
調幅指標LDとから信号強度Ymnを求めるには、それ
ぞれ次の演算式に従う。 Ymn=LA−LD/2 (ステップST43) Ymn=LA−5LD/14 (ステップST45) Ymn=LA−3LD/14 (ステップST47) Ymn=LA−LD/14 (ステップST49) Ymn=LA+LD/14 (ステップST51) Ymn=LA+3LD/14 (ステップST53) Ymn=LA+5LD/14 (ステップST55) Ymn=LA+LD/2 (ステップST56)
【0060】画素(1,1)の信号強度を求めたら、次
に横方向に画素を1つ移動し(ステップST57,ST
58)、同一の手順で画素(2,1)の信号強度を復号
化する(ステップST42〜ST56)。
【0061】このようにして単位ブロック内の最上段の
画素について信号強度を復号化した後(ステップST5
8)、縦方向の座標値を1だけインクリメントし(ステ
ップST59)、次の段の画素について同様にして信号
強度を復号化する(ステップST42〜ST58)。
【0062】このようにして単位ブロック内の全画素に
ついて信号強度を復号化して(ステップST41〜ST
60)復号化動作を終了する。
【0063】次に、画素逆並べ替え回路8においては、
固定長復号化回路7により復号化されたデータに、画素
並べ替え回路4で並べ替えたデータに逆の並べ替え処理
を施して画素信号を走査線方向に読み出したときと同一
の順序に並べ替える。
【0064】この画素逆並べ替え回路8で並び順を復元
された画像データは、信号処理回路9で、画素補間,階
調補正,γ−補正等の各種画像処理が施される。
【0065】このようにして原画像信号と同様な走査線
方向の点順時に配列され、画像処理された画像信号は、
フレームメモリ10に格納される。
【0066】フレームメモリ10に格納された画像信号
は表示装置12に読み出されて画像として表示され、ま
た、可変長符号化回路11で再び信号圧縮されて2次記
憶装置13に格納され保存される。
【0067】以上のように、この実施の形態1によれ
ば、撮像素子1として特殊な読み出し方のできる撮像素
子を用いる必要がなく通常の点順次で画像信号を出力す
る撮像素子を用いることができ、またブロック内のカラ
ー毎のカラー画像信号データのみにより符号化でき、周
りの他のカラーのカラー画像信号データの影響を受けず
に符号化を行うことができる、さらに1系統の符号化回
路で且つ小容量の符号化メモリを用いて実現できる効果
が得られる。
【0068】また、この実施の形態1によれば、信号圧
縮して符号化メモリに画像データを格納しているので、
特別符号化メモリの容量を増やさずに符号化メモリに大
容量の画像データを格納でき、これにより高速の連写が
可能となる効果が得られる。
【0069】さらに、連写時に連続的に撮影した前後の
画像を光学的に1/c(cは2以上の整数)画素分だけ
ずらせて画素補間等の手法により画素数を増やすことに
より、撮像素子1の解像度をc倍にしたのと同等の効果
が得られ、高精細な画像を得ることができる効果が得ら
れる。この場合、連続的に撮影する画像のフレームの時
間間隔は短い方が被写体の動き等の外乱の影響を受けに
くいため、高速連写が可能であるというこの実施の形態
の性能が効果を発揮する。
【0070】なお、この実施の形態1においては、固定
長復号化回路7,画素逆並べ替え回路8,信号処理回路
9,可変長符号化回路11の各回路による処理はハード
ウエアによって実現しているが、これらの各処理は必ず
しもリアルタイム性が要求されないため、ソフトウエア
処理によって実現してもよい。ソフトウエアにより処理
した方が、汎用性,柔軟性,コスト等の面からハードウ
エア処理より有利である。さらに、固定長復号化回路
7,画素逆並べ替え回路8,信号処理回路9,可変長符
号化回路11の各回路による処理をハードウエアによっ
て実現する場合には、フレームメモリ10は必ずしも設
ける必要はなく、符号化メモリ6をフレームメモリ10
として機能させることができる。すなわち、固定長符号
化方式を用いることにより、フレームメモリ10を削減
できる効果も得られる。
【0071】また、この実施の形態1においては、階調
幅指標LDを8等分して符号化したが、色毎に量子化レ
ベルφijkを変えてもよい。例えば、Gの量子化レベ
ルを3ビットの8段階とし、RとBは2ビットの4段階
としてもよいし、Gの量子化レベルを3ビットの8段階
とし、RとBは1ビットの2段階としてもよい。さら
に、Gの量子化レベルを2ビットの4段階とし、RとB
は1ビットの2段階としてもよいし、量子化レベルを4
ビット以上としてもよい。つまり、解像度情報が多く画
質劣化が目立ちやすい色信号の量子化レベルを多く取
り、画質劣化の目立ち難い色信号の量子化レベルを少な
く取ることにより、画像全体の画質劣化を最小限に抑え
て、トータルの符号量を抑えることができる。
【0072】また、縦横8画素のブロック内における図
4,5,10に示した単位ぶろっくの配置は一例に過ぎ
ず、他の配置であってもよいことは勿論である。さら
に、固定長符号化方式についても、ここでは一例を示し
ただけであり、閾値の算出方法や量子化レベルの算出方
法が異なっても同様な効果が得られる。本発明の符号化
方式で重要なことは、ブロック内で完結する符号化方式
であって符号長が固定されているという点である。
【0073】また、単位ブロック内の全画素の信号強度
を平均値レベルLAで置き換えてブロック単位での並び
替えのみを行い例えば輝度信号のみで画像を表示すれ
ば、表示された画像の解像度は1/16に低下するが、
復号化及びブロック内の画素データの並べ替えを行わず
に済み、極めて高速な画像表示が可能となる。さらに、
単位ブロックを信号強度が平均値レベルLAである1画
素の信号として処理すれば、1フレームの画像として撮
像した画像を表示装置11の表示画面の1/16のサイ
ズで表示でき、これにより16画面のマルチ画面表示が
可能となる。これらの表示では、カラー情報,解像度情
報等が低下するが、画像の大まかな内容が分かればよい
用途には効果があり、特に復号化以下の処理をソフトウ
エアで行うシステムでは、処理時間の短い表示モードと
して使用できる効果が得られる。
【0074】実施の形態2.図15はこの発明の実施の
形態2による静止画像撮像装置の並び替え回路のライン
バッファにおけるカラー画像データの並べ替えの結果を
示す図である。この実施の形態の他の部分は実施の形態
1と同様であるので、その説明を省略する。
【0075】この実施の形態2においては、単位ブロッ
クは2×8画素によって構成され、ラインバッファは4
ラインずつで済み、ラインバッファの容量が少なくて済
むという効果が得られる。固定長符号化/復号化処理
は、単位ブロック内の画素の参照位置(座標計算)が4
×4画素の場合と異なるだけで、他の点は実施の形態1
と同様である。
【0076】実施の形態3.図16はこの発明の実施の
形態3による静止画像撮像装置の並び替え回路のライン
バッファにおけるカラー画像データの並べ替えの結果を
示す図である。この実施の形態の他の部分は実施の形態
1と同様であるので、その説明を省略する。
【0077】この実施の形態3においては、R信号とB
信号の単位ブロックは2×8画素によって構成され、画
質の劣化が目立ちやすいG信号の単位ブロックは4×4
で構成される。
【0078】この実施の形態3によれば、符号化/復号
化は2種類の単位ブロックサイズ(4×4及び2×8)
に対応して2系統必要となるが、実施の形態2と同様に
ラインバッファが4ラインずつで済み容量の小さいライ
ンバッファを用いることができる効果が得られると共
に、画質の劣化の目立ちやすいG信号を4×4の単位ブ
ロック処理することにより、画質劣化の少ない表示画像
が得られる効果が得られる。
【0079】実施の形態4.図17はこの発明による実
施の形態4の静止画像撮像装置の構成図である。図にお
いて、図1の実施の形態1の静止画像撮像装置の構成要
素と同一の構成要素には同一の番号を付し、その説明を
省略する。
【0080】図17において、15,16は複数の入力
信号から1個の入力信号を選択して出力するセレクタで
ある。この実施の形態4においては、入力信号を選択し
て出力するセレクタ15,16を設け、固定長符号化を
行う場合と行わない場合とを選択できるようにしてい
る。
【0081】固定長符号化を行わない場合には、符号化
メモリ6に1フレーム分の画像信号を格納して、特に高
速性が要求されない撮影に適した用い方ができる。ま
た、固定長符号化を行う場合には、例えば圧縮率が10
/20の符号化方式を用いた場合には、1フレーム分の
符号化メモリ6に2フレーム分の画像信号を格納するこ
とができ、高速連写撮影が可能となる効果が得られる。
なお、固定長符号化を行った画像データを読み出して表
示する場合には、読み出した画像データを固定長復号化
回路7で固定長復合化し、画素逆並べ替え回路8で画素
逆並べ替えを行う。
【0082】なお、この実施の形態4において連写枚数
を多くしたい場合には、符号化メモリ6の容量を多くす
るか、またはフロッピーディスクやハードディスク等の
他のメモリを符号化メモリと併設して設けてもよい。通
常フロッピーディスクやハードディスク等のメモリのア
クセス速度は半導体メモリに比べて遅く、高速で出力さ
れる撮像素子1からの出力信号を直接格納することは難
しいが、画像信号を固定長符号化することにより、デー
タ量が削減され、見かけ上の転送レートが下がっている
ため格納が容易になる。この場合は、少なくとも多くの
画像の連続取り込みが優先され、画像処理や表示等は二
次的であるような用途に有効である。
【0083】この実施の形態4によれば、高速連写を行
う場合と行わない場合とで表示装置11上の表示方式を
替えることができる効果が得られる。
【0084】なお、以上の実施の形態においては、符号
化を行う画像信号としてR,G,B画像信号系を例にと
って説明したが、本発明は、補色画像信号系や輝度画像
信号系等の他の画像信号系の画像処理に対しても同様な
効果が得られるものである。また、画像処理装置をスチ
ルカメラとしての静止画像撮像装置に適用した例につい
て説明したが、画像処理装置の適用分野はこれに限定さ
れるものではなく、複数のカラー成分が混在した所定の
画素数の出力信号を出力する装置であれば良く、例えば
ファクシミリ装置,複写機装置,プリンタ等の装置にも
適用できるものである。
【0085】
【発明の効果】以上のように、請求項1記載の発明によ
れば、複数のカラー成分が混在する所定の画素数の画像
信号を同一色の画像信号成分により構成される単位ブロ
ックの集合に並べ替え、並べ替えられた画像信号を単位
ブロック毎に固定長符号化するように構成したので、ブ
ロック内の複数のカラー成分が混在する画像信号を、近
接した位置に存在する単一のカラー成分毎に単位ブロッ
クに纏められるだけの小容量のラインバッファメモリの
みで並べ替えを行うことができ、またカラー毎のカラー
画像信号データのみを用いて符号化でき、さらに単位ブ
ロック1系統の符号化回路で且つ小容量の符号化メモリ
を用いて実現できる効果がある。また、特別符号化メモ
リの容量を増やさずに符号化メモリに大容量の画像デー
タを格納でき、これにより高速の連写が可能となる効果
がある。
【0086】請求項2記載の発明によれば、固定長符号
化手段をカラー成分毎に異なる圧縮率で固定長符号化を
行うように構成したので、カラー成分の特性に応じた効
率的な符号化ができ、符号化メモリの容量を更に削減で
きる効果がある。
【0087】請求項3記載の発明によれば、固定長符号
化された画像信号と固定長符号化されていない画像信号
とを選択して出力するセレクタを符号化メモリの前段に
備えるように構成したので、高速連写を行う場合と行わ
ない場合とで表示装置上の表示方式を替えることができ
る効果がある。
【0088】請求項4記載の発明によれば、単位ブロッ
クがm行n列(m,nは自然数)からなる画素のブロッ
クとして構成されるときに、画素並べ替え手段はライン
数が2mである2個のラインバッファメモリを有するよ
うに構成したので、ラインバッファの容量が少なくて済
むという効果がある。
【0089】請求項5記載の発明によれば、ラインバッ
ファをmが4となるように構成したので、ラインバッフ
ァの容量が少なくて済むという効果がある。
【0090】請求項6記載の発明によれば、ラインバッ
ファをmが2a(aは自然数)となるように構成し、画
素並べ替え手段が画像信号を単位ブロックがa行2n列
からなるように並べ替えるように構成したので、ライン
バッファの容量が更に少なくて済むという効果がある。
【0091】請求項7記載の発明によれば、ラインバッ
ファをmが2a(aは自然数)となるように構成し、画
素並べ替え手段が赤色画像信号及び青色画像信号は単位
ブロックがa行2n列からなるように並べ替え、緑色画
像信号は単位ブロックが2a行n列からなるように並べ
替えるように構成したので、表示画像の劣化を招かずに
ラインバッファの容量を更に少なくできるという効果が
ある。
【0092】請求項8記載の発明によれば、符号化メモ
リに格納された画像信号を読み出して固定長復号化し、
復号化された画像信号を並べ替えられたのと逆の順序で
並べ替えて元の順序の画像信号に復元するように構成し
たので、固定長符号化された画像信号を再生表示するこ
とができる効果がある。
【0093】請求項9記載の発明によれば、信号処理さ
れた画像信号を格納するフレームメモリを更に備えるよ
うに構成したので、固定長復号化,画素逆並べ替え,信
号処理,可変長符号化の各処理をソフトウエアによって
実現でき、これにより、汎用性,柔軟性,コスト等の面
からハードウエア処理より有利にできる効果がある。
【0094】請求項10記載の発明によれば、信号処理
手段により信号処理された画像信号を表示する表示手段
を更に備えるように構成したので、再生画像を直ちに表
示手段上で見ることができる効果がある。
【0095】請求項11記載の発明によれば、信号処理
手段を、符号化メモリに格納された固定長符号化された
画像信号の一部のみを読み出して、復号化を行わずに表
示手段上に表示するように構成したので、極めて高速な
画像表示が可能となり、またマルチ画面表示が可能とな
る効果がある。
【0096】請求項12記載の発明によれば、複数のカ
ラー成分が混在した画像信号を出力する単板式または単
管式撮像手段から出力された所定の画素数の画像信号を
同一色の画像信号成分により構成される単位ブロックの
集合に並べ替え、並べ替えられた画像信号を単位ブロッ
ク毎に固定長符号化するように構成したので、撮像装置
として特殊な読み出し方のできる撮像装置を用いる必要
がなく、またブロック内のカラー毎のカラー画像信号デ
ータのみにより符号化でき、さらに1系統の符号化回路
で且つ小容量の符号化メモリを用いて実現できる効果が
ある。また、特別符号化メモリの容量を増やさずに符号
化メモリに大容量の画像データを格納でき、これにより
高速の連写が可能となる効果がある。さらに、連写時に
連続的に撮影した前後の画像を1/c画素分だけずらせ
て画素数を増やすことにより、撮像装置の解像度をc倍
にしたのと同等の効果が得られ、高精細な画像を得るこ
とができる効果がある。
【0097】請求項13記載の発明によれば、符号化メ
モリに格納された画像信号を読み出して固定長復号化
し、復号化された画像信号を並べ替えたのと逆の順序で
並べ替えて元の順序の画像信号に復元し、復元された元
の順序の画像信号に信号処理を施すように構成したの
で、固定長符号化された画像信号を再生表示することが
できる効果がある。
【0098】請求項14記載の発明によれば、信号処理
された画像信号を格納するフレームメモリを更に備える
ように構成したので、固定長復号化,画素逆並べ替え,
信号処理,可変長符号化の各処理をソフトウエアによっ
て実現でき、これにより、汎用性,柔軟性,コスト等の
面からハードウエア処理より有利にできる効果がある。
【0099】請求項15記載の発明によれば、複数のカ
ラー成分が混在する所定の画素数の画像信号を同一色の
画像信号成分により構成される単位ブロックの集合に並
べ替え、並べ替えられた画像信号を単位ブロック毎に固
定長符号化するように構成したので、ブロック内のカラ
ー毎のカラー画像信号データのみにより符号化でき、ま
た1系統の符号化回路で且つ小容量の符号化メモリを用
いて実現できる効果がある。また、特別符号化メモリの
容量を増やさずに符号化メモリに大容量の画像データを
格納でき、これにより高速の連写が可能となる効果があ
る。
【0100】請求項16記載の発明によれば、固定長符
号化された画像信号を固定長復号化し、復号化された画
像信号を並べ替えたのと逆の順序で並べ替えて元の順序
の出力信号に復元するように構成したので、固定長符号
化した画像信号を再生表示できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1による静止画像撮像
装置を示す構成図である。
【図2】 実施の形態1の撮像素子の撮像光入射面前面
に塗布形成されたカラーフィルタのカラー配列を示す図
である。
【図3】 実施の形態1の画素並べ替え回路の内部の構
成を示す構成図である。
【図4】 実施の形態1の画素並べ替え回路が並べ替え
を行うブロックの状態を示す図である。
【図5】 実施の形態1の画素並べ替え回路により並べ
替えられた結果を示す図である。
【図6】 実施の形態1の画素並べ替え回路により並べ
替えられた単位ブロック内のカラー画像信号を固定長符
号化回路で符号化する場合のアドレスを示す図である。
【図7】 実施の形態1の画素並べ替え回路により各画
素の画像信号の強度を階層化する量子化レベルを表す図
である。
【図8】 実施の形態1の符号化手順を示すフローチャ
ートである。
【図9】 実施の形態1の符号化手順を示すフローチャ
ートである。
【図10】 実施の形態1の固定長符号化回路により符
号化された単位ブロック毎の画像データが符号化メモリ
に格納される様子を示す図である。
【図11】 図9のブロック単位の格納状態を1フィー
ルドの画像全体について示した図である。
【図12】 実施の形態1の固定長符号化回路で符号化
したデータを符号化メモリに格納するのに必要とされる
メモリ容量を表す図である。
【図13】 実施の形態1のVGA規格に対応した符号
化メモリに1フレーム分の画像信号を格納するのに必要
なメモリ容量を示す図である。
【図14】 実施の形態1の固定長復号化回路の動作を
示すフローチャートである。
【図15】 この発明の実施の形態2による静止画像撮
像装置の並び替え回路のラインバッファにおけるカラー
画像データの並べ替えの結果を示す図である。
【図16】 この発明の実施の形態3による静止画像撮
像装置の並び替え回路のラインバッファにおけるカラー
画像データの並べ替えの結果を示す図である。
【図17】 この発明の実施の形態4による静止画像撮
像装置の構成図である。
【図18】 従来の静止画像撮像装置の色信号の取り出
し方法を示す図である。
【符号の説明】
1 撮像素子(撮像装置)、4 画素並べ替え回路(画
素並べ替え手段)、5固定長符号化回路(固定長符号化
手段)、6 符号化メモリ、7 固定長復号化回路(固
定長復号化手段)、8 画素逆並べ替え回路(画素逆並
べ替え手段)、9 信号処理回路(信号処理手段)、1
0 フレームメモリ、12 表示装置(表示手段)、1
4,14’ 画像処理装置、15,16 セレクタ、4
1 ラインバッファA(ラインバッファメモリ)、42
ラインバッファB(ラインバッファ)。

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数のカラー成分が混在する所定の画素
    数の画像信号を同一色の画像信号成分により構成される
    単位ブロックの集合に並べ替える画素並べ替え手段と、 該画素並べ替え手段により並べ替えられた画像信号を前
    記単位ブロック毎に固定長符号化する固定長符号化手段
    と、 該固定長符号化手段により固定長符号化された画像信号
    を格納する符号化メモリとを備えたことを特徴とする画
    像処理装置。
  2. 【請求項2】 固定長符号化手段がカラー成分毎に異な
    る圧縮率で固定長符号化を行うことを特徴とする請求項
    1記載の画像処理装置。
  3. 【請求項3】 固定長符号化された画像信号と固定長符
    号化されていない画像信号とを選択して出力するセレク
    タを符号化メモリの前段に備えたことを特徴とする請求
    項1記載の画像処理装置。
  4. 【請求項4】 単位ブロックがm行n列(m,nは自然
    数)からなる画素のブロックとして構成されるときに、
    画素並べ替え手段はライン数が2mである2個のライン
    バッファメモリを有していることを特徴とする請求項1
    記載の画像処理装置。
  5. 【請求項5】 mが4であることを特徴とする請求項4
    記載の画像処理装置。
  6. 【請求項6】 mが2a(aは自然数)であり、画素並
    べ替え手段が画像信号を単位ブロックがa行2n列から
    なるように並べ替えることを特徴とする請求項4記載の
    画像処理装置。
  7. 【請求項7】 mが2a(aは自然数)であり、画素並
    べ替え手段が赤色画像信号及び青色画像信号は単位ブロ
    ックがa行2n列からなるように並べ替え、緑色画像信
    号は単位ブロックが2a行n列からなるように並べ替え
    ることを特徴とする請求項4記載の画像処理装置。
  8. 【請求項8】 符号化メモリに格納された画像信号を読
    み出して固定長復号化する固定長復号化手段と、 該固定長復号化手段により復号化された画像信号を前記
    並べ替え手段の逆の順序で並べ替えて元の順序の画像信
    号に復元する画素逆並べ替え手段と、 該画素逆並べ替え手段により復元された元の順序の画像
    信号に信号処理を施す信号処理手段とを更に備えたこと
    を特徴とする請求項1記載の画像処理装置。
  9. 【請求項9】 信号処理手段により信号処理された画像
    信号を格納するフレームメモリを更に備えたことを特徴
    とする請求項8記載の画像処理装置。
  10. 【請求項10】 信号処理手段により信号処理された画
    像信号を表示する表示手段を更に備えたことを特徴とす
    る請求項8記載の画像処理装置。
  11. 【請求項11】 信号処理手段が、符号化メモリに格納
    された固定長符号化された画像信号の一部のみを読み出
    して、復号化を行わずに表示手段上に表示することを特
    徴とする請求項10記載の画像処理装置。
  12. 【請求項12】 複数色のカラーフィルタを備え、被撮
    像物を撮像し複数のカラー成分が混在した画像信号を出
    力する単板または単管式撮像手段と、 該撮像手段から出力される所定の画素数の画像信号を同
    一色の画像信号成分により構成される単位ブロックの集
    合に並べ替える画素並べ替え手段と、 該画素並べ替え手段により並べ替えられた画像信号を前
    記単位ブロック毎に固定長符号化する固定長符号化手段
    と、 該固定長符号化手段により固定長符号化された画像信号
    を格納する符号化メモリとを備えたことを特徴とする静
    止画像撮像装置。
  13. 【請求項13】 符号化メモリに格納された画像信号を
    読み出して固定長復号化する固定長復号化手段と、 該固定長復号化手段により復号化された画像信号を並べ
    替え手段の逆の順序で並べ替えて元の順序の画像信号に
    復元する画素逆並べ替え手段と、 該画素逆並べ替え手段により復元された元の順序の画像
    信号に信号処理を施す信号処理手段とを更に備えたこと
    を特徴とする請求項12記載の静止画像撮像装置。
  14. 【請求項14】 信号処理手段により信号処理された画
    像信号を格納するフレームメモリを更に備えたことを特
    徴とする請求項13記載の静止画像撮像装置。
  15. 【請求項15】 複数のカラー成分が混在する所定の画
    素数の画像信号を同一色の画像信号成分により構成され
    る単位ブロックの集合に並べ替える画素並べ替えステッ
    プと、 該画素並べ替えステップにより並べ替えられた画像信号
    を前記単位ブロック毎に固定長符号化する固定長符号化
    ステップとを備えたことを特徴とする画像処理方法。
  16. 【請求項16】 固定長符号化ステップにより固定長符
    号化された画像信号を固定長復号化する固定長復号化ス
    テップと、 該固定長復号化ステップにより復号化された画像信号を
    並べ替えステップの逆の順序で並べ替えて元の順序の出
    力信号に復元する信号処理ステップとを更に備えたこと
    を特徴とする請求項15記載の画像処理方法。
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