JP2004015824A - 電子スチルカメラ - Google Patents

Abstract

【課題】小型で多数枚の連写が可能で且つ高速再生が可能な電子スチルカメラを提供。
【解決手段】供給された画像信号につき一駒記録に対応したフレーム内圧縮又は連続記録に対応したフレーム間圧縮を行なう画像データ圧縮手段(10,12,15,16,17,18,20,21,22)と、適用された記録媒体(8)に対する画像記録が可能で一駒記録又は連続記録が可能な記録手段(7)と、連続記録に対応した圧縮が施された画像データを出力する出力手段(10,12,15,16,17,18,13,14）とを備え、出力される圧縮画像データは、フレーム内圧縮された少なくとも一駒の画像データとフレーム間圧縮された画像データとを有し、出力手段は連続記録に対応した圧縮がなされた画像データを出力する際、フレーム内圧縮された少なくとも一駒の画像データについてはフレーム内復号を行なって出力し、フレーム間圧縮された画像データについてはフレーム間復号を行なって出力することを特徴としている。
【選択図】　　　図１

Description

　本発明は撮影素子、ＡＤ変換手段、フレームメモリ、データ圧縮手段等を備えた電子スチルカメラに関する。

　従来の電子スチルカメラとして、２インチの磁気ディスクに、２０フレーム程度のフレーム画像を記録できるものがある。このカメラで２０枚以上の画像を記録するときは、新しい磁気ディスクを入れ換えて記録する。すなわち磁気記録形式はフロッピーディスク形式になっていて、ディスク交換ができるものとなっている（特許文献１参照）。
特開昭６３−１２２３９２号公報

　電子スチルカメラは解像度の点では銀塩カメラに劣るが、再生の即時性、電送性、編集性、検索性等については優れている。高速連写が可能な点も電子スチルカメラの優れた点の一つであるといわれ、これについてのユーザーのニーズは高い。しかし現状では、この磁気ディスクの記録スピードは１５フレーム／秒が限界である。しかも記録容量（枚数）が２０枚程度であるため、連写は１秒程度で終了してしまう。このように記録スピードと記録時間の点から、現状の電子スチルカメラでの連写は、ゴルフのスイング一つ撮るのも難しいというのが現状である。また解像度を上げるために将来にわたって画素数が増えていくことは間違いないと思われるが、例えばＨＤＴＶ方式の画素数になったときは、データ量から考えて連写の記録枚数と記録スピードはさらに低下し１／５程に減ってしまう。

　そこで本発明の目的は、一駒撮影と連続撮影とが可能な電子スチルカメラにおいて、連写の記録可能枚数および連写の記録再生スピードが大幅に増大する電子スチルカメラを提供することにある。

　上記目的を達成するために、本発明の電子スチルカメラは、下記のような特徴ある構成を有している。なお下記以外の本発明の特徴ある構成については実施形態の中で明らかにする。

　本発明の電子スチルカメラは、供給された画像信号について、一駒記録に対応したフレーム内圧縮、または、連続記録に対応したフレーム間圧縮を行なうようになされた画像データ圧縮手段と、適用された記録媒体に対する画像記録が可能であり、且つ、前記一駒記録、または、前記連続記録が可能になされた記録手段と、前記画像データ圧縮手段における前記連続記録に対応した圧縮が施された画像データを出力する出力手段とを具備し、
　前記画像データ圧縮手段により圧縮生成された前記連続記録に対応した圧縮画像データは、前記フレーム内圧縮された少なくとも一駒の画像データと、前記フレーム間圧縮された画像データとを有し、
　前記出力手段は、前記連続記録に対応した圧縮がなされた画像データを出力する際に、前記フレーム内圧縮された少なくとも一駒の画像データについてはフレーム内復号を行なって出力し、前記フレーム間圧縮された画像データについてはフレーム間復号を行なって出力することを特徴としている。

　本発明によれば、一駒撮影と連続撮影とが可能な電子スチルカメラにおいて、大幅なデータ圧縮が可能なので、連写の記録可能枚数および連写の記録再生スピードが大幅に増大する電子スチルカメラを提供できる。

　（一実施形態）
　図１は本発明の一実施形態に係る電子スチルカメラの構成の一部を示すブロック図、図２は同電子スチルカメラの構成の残余の部分を示すブロック図である。以下本実施形態の構成を図１および図２により説明する。撮影素子１に対してレンズ５０を通して入射した被写体像は、この撮影素子１で映像信号に変換される。この映像信号はプリアンプ２で増幅された後、Ａ／Ｄ変換器３でデジタル信号に変換され、フレームメモリ４に一時的に記憶される。このフレームメモリ４は、この後の各種信号処理のための時間変換やデータ列の変換などを行なうためのものである。映像信号はフレームメモリ４とビデオプロセス回路５とにより、Ｙ，Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙの順次信号に変換される。また後段のデータ圧縮部６において、後述するデータ圧縮を行なうために、上記各順次信号（Ｙ，Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙ）は８×８画素のブロックごとの画像データとして出力される。そしてデータ圧縮部６によって圧縮された画像データは、記録部７を通じて記録媒体８に記録される。記録部７は、記録媒体８が磁気ディスクや磁気テープ等である時は、エラー訂正符号化回路や記録用変調回路で構成されている。記録媒体８がメモリカード等のように半導体メモリであるときは、特に必要としない。

　次にデータ圧縮回路６について説明する。このデータ圧縮回路６はフレーム内の圧縮と、フレーム間の圧縮とが同時にできるように構成されている。また切換えによりフレーム内の圧縮のみに設定することもできる。フレーム内のデータ圧縮は高画質で圧縮率の高い、特願平０１−２８３７６１号に示すようなＡＤＣＴ（アダプティブ　ディスクリート　コサイン　トランスフォーマー）方式で行なわれる。フレーム間のデータ圧縮は前フレームを使ってブロックごとに動き補償フレーム間予測を行ない、現フレームとの差をとって予測誤差を得て、この予測誤差信号に対して量子化を行なう前値予測方式で行なわれる。

　まず一駒撮影をするときのデータ圧縮回路６の動作について説明する。カメラ２４には一駒撮影と連続撮影を選択する切換えスイッチ３６がついている。これを一駒撮影に設定すると、コントロール部９を通じて切換えスイッチ１０が端子１１側に切替わり、減算回路１２は映像信号を通過させるだけになる。このとき逆量子化回路（代表値設定回路）１３と、逆ＤＣＴ回路１４と、加算回路１５と、フレームメモリ１６と、フレームメモリコントロール部１７と、動きベクトル検出部１８とは使用しない。このため、電源は電源コントロール部１９を通じてＯＦＦ状態に設定される。フレームメモリ４とビデオプロセス回路５とにより、８×８画素のブロック単位に変換されたＹ，Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙの順次信号は、ブロックごとにＤＣＴ回路２０によって、２次元ＤＣＴ係数（８×８係数）に変換される。次に量子化回路２１によって、この２次元ＤＣＴ係数を各周波数成分ごとに予め割り当てられた量子化幅（量子化マトリクス）で割ることにより、各周波数成分に応じた線形量子化を行なう。この量子化幅は、通常の場合高周波数成分に近づくに従って大きくなっている。それは高周波数成分は発生頻度が低く振幅も小さいので、視覚特性上、若干欠落が生じても画質に大きな影響を与えにくいからである。これを利用し、以上の量子化を行なうことで後段の符号化回路２２における、圧縮効果を大幅に上げることができる。つまり符号化回路２２では量子化後の８×８の系統行列を左上の低周波成分から右下の高周波成分に向かってジグザグに走査し、零の値の成分が連続する頻度を高くして２次元ハフマン符号化を行なう。このため先に述べたような量子化を行なうことで、高周波成分はほとんど零値が続くことになり、２次元ハフマン符号化による圧縮効果を大幅に上げることができる。以上のＡＤＣＴ方式の詳細な説明に関しては特願平０１−２８３７６１号に記されている。また２次元ハフマン符号化は可変長符号であるが、検索、編集等のことを考慮すると、１画面の符号量は一定である方が望ましい。２次元ハフマン符号を使用して、なおかつ画面当たりの符号量を一定にする方法についても前記出願に記されている。

　次に連続撮影すなわち連写をするときのデータ圧縮回路６の動作について説明する。まず切換スイッチ３６を連写に設定し、シャッター２６を押すと、必要な各回路の電源が電源コントロール部１９を通じて動作状態になる。特に減算回路１２と逆量子化回路１３と、逆ＤＣＴ回路１４と、加算回路１５と、フレームメモリ１６と、フレームメモリコントロール部１７と、動きベクトル検出部１８とは、一駒撮影の時とは違って動作状態に設定される。そしてオートフォーカス動作、測光等が行われた後、連写が開始される。連写が開始されてから最初の画像フレームについては切換スイッチ１０は端子１１側に切換えられていて、先に述べた一駒撮りの時と同じ圧縮（ＡＤＣＴによるフレーム内圧縮）が行なわれ、記録媒体８に記録される。これと同時に量子化回路２１の出力は逆量子化回路１３と逆ＤＣＴ回路１４とによって、元の画像に復号され、最初のフレームデータとしてフレームメモリ１６に記憶される。ただしこのときのフレームデータは量子化回路２１による量子化誤差を含んだ形として記憶されている。これと同時にこのフレームデータは動きベクトル検出部１８において、ビデオプロセス回路５から出力された第２フレーム信号（現フレーム信号２５）と相関演算が行なわれ、第２フレーム（現フレーム）の各ブロックを基準とした動きベクトルが検出される。そしてこの動きベクトルに対応した位置にある最初のフレーム（前フレーム）の８×８画素分のデータをメモリコントロール部１７を通じてフレームメモリ１６から読出す。そして減算回路１２によって第２フレーム（現フレーム）の画像データ２５との差がとられる。そしてこの差分について前述したＡＤＣＴ方式による圧縮が行なわれる。つまりＤＣＴ回路２０によって、フレーム内のＤＣＴ変換が行なわれ、量子化回路２１によって所定の量子化が行なわれた後、符号化回路２２によって、ハフマン符号化が行なわれ、記録媒体８に記憶される。このとき動きベクトル信号２８も符号化回路２２で符号化され、ブロックデータと一緒に記録される。この差分のデータ量はフレーム間の相関が高いため、動き補償フレーム間予測が行なわれると極めて少ないデータ量となり、符号化回路２２の後では１／１００程度の圧縮が可能になる。いま記録媒体に２Ｍ BYTEのメモリカードを使用したとき、連写の継続時間はおよそ１６〜２０秒程度が可能となる。減算回路１２によって最初のフレームと第２のフレームの画像データの差がとられるとき、切換スイッチ１０は当然端子２３の側へ切換わっている。そしてこのデータの差分は直ちに回路２０，２１，１３，１４と加算回路１５とを通じて復号され、フレームメモリ１６と動きベクトル検出部１８内のバッファメモリに記憶される。フレームメモリ１６への書き込みと読出しは２０，２１，１３，１４の回路の処理による時間的な遅延があるため、同一アドレスのデータがかち合うことはなく、クロックごとに書き込みと読出しを時分割で行なえば同時アクセスができる。データがかち合うときは、それに見合った遅延量の遅延回路を加算回路１５の後に挿入しておけばよい。また遅延回路の遅延量は、現フレーム信号２５が動きベクトル検出部１８に入力された時から動きベクトルを検出し、それに対応してメモリコントロール部１７を通じてフレームメモリ１６から前フレームのデータを読出すまでの時間に設定してあり、減算回路１２の処理がリアルタイムで行なえるようになっている。第３フレーム以降の圧縮についても、以上述べた動作を繰り返して圧縮を行なう。そして画像データには、それぞれアドレス情報（検索、編集のための）とＩＤ情報（日付等）と一駒撮影と連写とを識別するための連写識別信号２９とが、コントロール回路９と符号化回路２２とを通じて付加される。ところで図に示されているように、データ圧縮回路６において、前フレームとの予測誤差を検出するのに局部復号器２７をわざわざ設けてフィードバック構成とし、このフィードバックループの中にＤＣＴ回路２０と量子化回路２１が挿入されている。その理由は量子化によって起きる量子化雑音の積分値を考慮しつつ予測誤差が量子化されるため、復号時において雑音が蓄積されるのを回避するためである。

　次に画像の再生を行なう動作について簡単に説明する。まず一駒再生を行なう時は、切換スイッチ１０は端子１１の側に設定される。そして設定されたアドレスに従って圧縮画像データが記録媒体８から読み出される。記録媒体８が磁気ディスクや磁気テープであるときは、記録部７によって記録符号の復調とエラー訂正が行なわれる。そして符号化回路２２に入力され、２次元ハフマンの復号が行なわれる。そして次に逆量子化回路１３と逆ＤＣＴ回路１４とを通じて画像データが復元される。復元された画像データは直並列変換器３０によってＹ，Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙの並列信号に変換され、ＮＴＳＣ回路３１にてＮＴＳＣ信号に変換される。そしてＤ／Ａ変換器３２によって、アナログ信号に変換され、ＴＶモニタ３３に表示される。

　次に連写の再生について説明する。この場合の切換スイッチ１０は、最初の画像が一駒再生と同じ処理で復元されてフレームメモリ１６に記憶された後、端子２３の側に設定される。これは圧縮データの先頭に付加してある連写識別信号２９を符号化回路２２で判定してコントロール部９を通じて制御される。そしてその後は連写の局部復号器２７の動作とまったく同じ動作で、連写画像の再生が行なわれる。ところで本発明の連写方式はフレーム内の圧縮（ＡＤＣＴ）に加えてフレーム間の圧縮を前値予測方式により行なっている。このため、ノーマル再生はできても逆転再生等のトリック再生や一駒ごとの検索再生が難しくなる。そこで磁気ディスクや光ディスク、またデジタルＶＴＲ等の電子アルバム装置６０に移し変えるときは、再度フレーム内の圧縮（ＡＤＣＴ）を回路３４で行なってからマスストレージ３５に記録する。こうすることにより、トリック再生、検索、編集が可能になる。

　この電子スチルカメラは、小型でありながら、多数枚の連写が可能で且つ高速再生が可能なので、高速移動体の撮影を行なう場合等において極めて有用なものとなる。

本発明の一実施形態に係る電子スチルカメラの構成の一部を示すブロック図。 本発明の一実施形態に係る電子スチルカメラの構成の残余の部分を示すブロック図。

符号の説明

１・・・撮影端子、　３・・・Ａ／Ｄ変換器、　４・・・フレームメモリ、　６・・・データ圧縮部、　９・・・コントロール部、　３６・・・一駒／連写切換スイッチ。

Claims (1)

1. 　供給された画像信号について、一駒記録に対応したフレーム内圧縮、または、連続記録に対応したフレーム間圧縮を行なうようになされた画像データ圧縮手段と、
   　適用された記録媒体に対する画像記録が可能であり、且つ、前記一駒記録、または、前記連続記録が可能になされた記録手段と、
   　前記画像データ圧縮手段における前記連続記録に対応した圧縮が施された画像データを出力する出力手段と、
   　を具備し、
   　前記画像データ圧縮手段により圧縮生成された前記連続記録に対応した圧縮画像データは、前記フレーム内圧縮された少なくとも一駒の画像データと、前記フレーム間圧縮された画像データとを有し、
   　前記出力手段は、前記連続記録に対応した圧縮がなされた画像データを出力する際に、前記フレーム内圧縮された少なくとも一駒の画像データについてはフレーム内復号を行なって出力し、前記フレーム間圧縮された画像データについてはフレーム間復号を行なって出力することを特徴とする電子スチルカメラ。

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