JP2004040300A

JP2004040300A - 画像処理装置

Info

Publication number: JP2004040300A
Application number: JP2002192020A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Yamashita; 山下　仁
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 2002-07-01
Filing date: 2002-07-01
Publication date: 2004-02-05

Abstract

【課題】撮像素子から得られる１フレーム分の３原色の画像データを可逆圧縮する際に、従来の装置よりも圧縮率を高くすることができるようにする。
【解決手段】ＣＣＤ１０から得られる１フレーム分のＲ、Ｇ、ＢのＣＣＤＲＡＷデータをハフマンテーブルを用いて可逆的に圧縮する際に、各色チャンネル毎に異なるハフマンテーブルを用いる。即ち、ハフマンテーブル最適化回路２０は、メモリ１４に一時記憶されているＲ、Ｇ、ＢのＣＣＤＲＡＷデータに基づいて予め準備されている複数のハフマンテーブルの中から各色チャンネルごとに最適なハフマンテーブルを選択し、これをハフマン符号化回路１８に付与する。ハフマン符号化回路１８は、各色チャンネル毎に異なる最適化されたハフマンテーブルを用いてＲ、Ｇ、ＢのＣＣＤＲＡＷデータをハフマン符号化する。これにより、単一のハフマンテーブルを用いてハフマン符号化する場合よりも圧縮率を高くする。
【選択図】　　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は画像処理装置に係り、特に撮像素子から得られる１フレーム分の３原色の画像データを可逆圧縮する画像処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＣＣＤ等の撮像素子から得られた画像データを記録媒体に記録する場合、画像データをＪＰＥＧのような非可逆な圧縮方法で圧縮して記録したり、ＣＣＤＲＡＷデータをそのまま記録する記録方式がある。
【０００３】
また、複数のハフマンテーブルを準備し、ＣＣＤ等の撮像素子から得られる入力データを、前記ハフマンテーブルを順次用いて可逆圧縮し、最もデータサイズが小さいものを選択するデータ処理装置が提案されている（特開２００１−６１０６７号公報）。尚、前記入力データとしては、ＤＰＣＭ変換回路（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ　ｐｕｌｓｅ−ｃｏｄｅ　ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）から出力される同じ色チャンネルのＣＣＤＲＡＷ（生）データの差分値である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ＪＰＥＧのように非可逆な圧縮方法を用いると、再生時や画像データの加工時に十分なビット精度が得られず、画質が劣化するという問題があり、一方、ＣＣＤＲＡＷデータをそのまま記録すると、撮像素子の高画素化、Ａ／Ｄ変換のビット数の増加に伴ってデータ量が大幅に増加するという問題がある。
【０００５】
また、特開２００１−６１０６７号公報に記載のデータ処理装置には、色チャンネル毎に異なるハフマンテーブルで圧縮する方法は開示されていない。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、撮像素子から得られる１フレーム分の３原色の画像データを可逆圧縮する際に、従来の装置よりも圧縮率を高くすることができる画像処理装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために請求項１に係る発明は、撮像素子から得られる１フレーム分の３原色の画像データを可逆圧縮する画像処理装置において、前記１フレーム分の３原色の画像データを、各色チャンネル毎に異なるハフマンテーブルを用いて色チャンネル毎にハフマン符号化により可逆的に圧縮するハフマン符号化手段と、前記ハフマン符号化手段のハフマンテーブルを各色チャンネル毎に最適化するハフマンテーブル最適化手段と、前記ハフマン符号化手段によって圧縮された３原色の圧縮データを記録媒体に記録する記録手段と、を備えたことを特徴としている。
【０００８】
請求項１に係る発明によれば、１フレーム分の３原色の画像データをハフマンテーブルを用いて可逆的に圧縮する際に、各色チャンネル毎に異なるハフマンテーブルを用いる。即ち、３原色の画像データは、色チャンネル毎に階調毎のヒストグラムが異なるため、３原色の画像データに対して最適な（１つの）ハフマンテーブルを使用するよりも、各色チャンネルの画像データ毎に最適なハフマンテーブルを使用する方が、より圧縮率が高くなる。そこで、本発明では、１フレーム分の３原色の画像データを、各色チャンネル毎に異なるハフマンテーブルを用いて色チャンネル毎にハフマン符号化により可逆的に圧縮するようにしている。また、各色チャンネル毎に異なるハフマンテーブルは、ハフマンテーブル最適化手段により各色チャンネル毎に最適化され、ハフマン符号化手段に付与するようにしている。
【０００９】
請求項２に示すように前記ハフマンテーブル最適化手段は、前記１フレーム分の３原色の画像データに対する階調毎のヒストグラムを各色チャンネル毎に求める手段を有し、前記求めた各色チャンネル毎のヒストグラムに基づいて各色チャンネル毎に最適なハフマンテーブルを、予め準備されている複数のハフマンテーブルから選択し、又は計算によって生成することを特徴としている。
【００１０】
即ち、各色チャンネル毎の最適なハフマンテーブルは、予め準備されている複数のハフマンテーブルの中から選択するようにしてもよいし、各色チャンネル毎に求めたヒストグラムに基づいて計算によって生成するようにしてもよい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に従って本発明に係る画像処理装置の好ましい実施の形態について詳説する。
【００１２】
図１は本発明に係る画像処理装置を含むデジタルカメラの要部ブロック図である。
【００１３】
このデジタルカメラは、図示しないシャッターボタンの押下時に撮像した静止画をメモリカード等の記録媒体に記録するもので、シャッターボタンがＯＮされると、被写体を示す画像光は、図示しないレンズ光学系を介して撮像素子（ＣＣＤ）１０の受光面に結像される。ＣＣＤ１０に蓄積された信号電荷は、その信号電荷に応じた電圧信号として順次読み出され、Ａ／Ｄ変換器１２によりデジタル信号（以下、「ＣＣＤＲＡＷデータ」という）に変換された後、ＳＤＲＡＭなどのメモリ１４に一時記憶される。尚、前記ＣＣＤ１０は、Ｒ、Ｇ、Ｂのカラーフィルタ配列が、例えばベイヤー配列のもので、前記Ａ／Ｄ変換器１２から出力されるＣＣＤＲＡＷデータは、図２（Ａ）に示すようにカラーフィルタ配列に対応してＲ、Ｇ、Ｂ、Ｇ、Ｒ、Ｇ…の順に出力される。
【００１４】
信号処理回路１５は、ＣＣＤＲＡＷデータのＲ、Ｇ、Ｂ別のゲインを調整してホワイトバランス調整を行うホワイトバランス補正部と、ガンマ補正部と、ＣＣＤ１０のカラーフィルタ配列に対応した色補間処理を行う色補間処理部と、輝度データＹ及び色差データＣ_ｒ、Ｃ_ｂの生成処理（ＹＣ処理）を行うＹＣ処理部と、輝度データＹにアパーチャ信号を付加して輪郭強調を行う輪郭強調部と、平滑化処理、メディアンフィルタ処理などのノイズ低減処理を行うノイズ低減処理部と、色差データＣ_ｒ、Ｃ_ｂのゲインを増減する彩度強調部等を有している。
【００１５】
上記信号処理回路１５で処理された画像データは、図示しないビデオ・エンコーダにおいてエンコーディングされ、カメラ背面に設けられている液晶モニタに出力され、これにより被写体像が液晶モニタの表示画面上に表示される。
【００１６】
また、このデジタルカメラは、ＣＣＤＲＡＷデータを可逆圧縮してメモリカード等の記録媒体１６に記録する、本発明に係る画像処理装置を備えている。
【００１７】
この画像処理装置は、１フレーム分のＲ、Ｇ、ＢのＣＣＤＲＡＷデータを、各色チャンネル毎に異なるハフマンテーブルを用いて色チャンネル毎にハフマン符号化により可逆的に圧縮するハフマン符号化回路１８と、前記ハフマン符号化回路１８におけるハフマンテーブルを各色チャンネル毎に最適化するハフマンテーブル最適化回路２０と、ハフマン符号化回路１８によって圧縮されたＲ、Ｇ、Ｂ毎の圧縮データを記録媒体１６に記録する記録手段とから構成されている。
【００１８】
次に、上記ハフマン符号化回路１８及びハフマンテーブル最適化回路２０の作用について説明する。
【００１９】
まず、ハフマンテーブルによるハフマン符号化について簡単に説明する。
【００２０】
可逆符号化の代表的なものとしてハフマン符号化があり、ハフマン符号（Ｈｕｆｆｍａｎ　ｃｏｄｅ）は統計的なデータ圧縮技術で生起確率が低いものに長い符号を付与し、生起確率が高いものに短い符号を付与することにより平均符号長を短くする技術である。
【００２１】
ＣＣＤＲＡＷデータは、例えば１２ビットの符号長（２^１２＝４０９８の階調）を有するが、各階調のＣＣＤＲＡＷデータの１フレーム内の生起確率は一様ではない。従って、生起確率の高い階調には短い符号長を割り当て、生起確率の低い階調には長い符号長を割り当てることで、平均符号長を短くすることができる。そして、ハフマンテーブルは、入力データに対して符号長を割り当てて新たに符号化するための変換テーブルである。
【００２２】
ところで、ＣＣＤＲＡＷデータは、Ｒ、Ｇ、Ｂの色チャンネル毎に異なる頻度分布を有している。従って、Ｒ、Ｇ、ＢのＣＣＤＲＡＷデータに対して、単一のハフマンテーブルでハフマン符号化するよりも、各色チャンネルに適したハフマンテーブルでハフマン符号化した方が平均符号長を短く（圧縮率を高く）することができる。
【００２３】
そこで、本発明では、Ｒ、Ｇ、ＢのＣＣＤＲＡＷデータを、各色チャンネル毎に異なるハフマンテーブルを用いて色チャンネル毎にハフマン符号化により圧縮するようにしている。
【００２４】
即ち、ＣＣＤ１０のカラーフィルタ配列順にメモリ１４に一時記憶されているＣＣＤＲＡＷデータ（図２（Ａ））を、色チャンネル毎に分解し、ＲのＣＣＤＲＡＷデータと、ＧのＣＣＤＲＡＷデータと、ＢのＣＣＤＲＡＷデータとに区分し（図２（Ｂ））、メモリ１４に一時記憶されているカラーフィルタ配列順のＣＣＤＲＡＷデータを、色チャンネル毎のＣＣＤＲＡＷデータに書き換える。
【００２５】
前記ハフマンテーブル最適化回路２０は、例えば、複数種類のハフマンテーブルを有しており、これらのハフマンテーブルからＲ、Ｇ、Ｂの各色チャンネルのＣＣＤＲＡＷデータに最適なハフマンテーブル（Ｔａｂｌｅ　Ｒ，Ｔａｂｌｅ　Ｇ，Ｔａｂｌｅ　Ｂ）を選択する。
【００２６】
最適なハフマンテーブルを選択する方法としては、各色チャンネルのＣＣＤＲＡＷデータ毎にヒストグラム（各階調ごとの出現個数）を求め、そのヒストグラムから平均符号長を最も短くすることができる最適なハフマンテーブルを選択する。
【００２７】
ハフマンテーブル最適化回路２０は、上記のようにして選択した最適なハフマンテーブル（Ｔａｂｌｅ　Ｒ，Ｔａｂｌｅ　Ｇ，Ｔａｂｌｅ　Ｂ）をハフマン符号化回路１８に出力する（図２（Ｃ）、（Ｄ））。
【００２８】
ハフマン符号化回路１８は、ハフマンテーブル最適化回路２０から付与された各色チャンネル毎に異なる最適なハフマンテーブル（Ｔａｂｌｅ　Ｒ，Ｔａｂｌｅ　Ｇ，Ｔａｂｌｅ　Ｂ）を用いてＲ、Ｇ、Ｂの各色チャンネルのＣＣＤＲＡＷデータをハフマン符号化により圧縮する。
【００２９】
このようにしてハフマン符号化されたＲ、Ｇ、Ｂの各圧縮データは、記録媒体１６に記録される。
【００３０】
図３は上記のようにして記録媒体１６に記録されるＲ、Ｇ、Ｂの各圧縮データの画像ファイルの一例を示す図である。
【００３１】
同図に示すように、画像ファイルの本体領域には、ハフマン符号化されたＲ、Ｇ、Ｂの各圧縮データがそれぞれ記録され、ヘッダー領域には、前記圧縮データを非圧縮のＣＣＤＲＡＷデータに復号するための情報（デジタルカメラの機種データ、記録サイズ、Ｒ、Ｇ、Ｂ毎のハフマンテーブル情報）等が記録される。
【００３２】
尚、デジタルカメラの機種データにより、ＣＣＤのカラーフィルタ配列等を知ることができる。また、ハフマンテーブル情報（例えば、テーブル番号等のハフマンテーブルを特定する情報）により、Ｒ、Ｇ、Ｂの圧縮データが、それぞれいずれのハフマンテーブルによって符号化されたかを知ることができる。
【００３３】
この実施の形態では、ハフマンテーブル最適化回路２０は、予め準備されている複数のハフマンテーブルから各色チャンネルごとに圧縮率が最大になる最適なハフマンテーブルを選択するようにしたが、各階調の頻度分布を示すヒストグラムに基づいて最適なハフマンテーブルを計算によって生成するようにしてもよい。また、ＣＣＤＲＡＷデータを直接ハフマン符号化せずに、Ｒ、Ｇ、Ｂ毎に分解したＣＣＤＲＡＷデータの隣接する画素の差分データを求め、その差分データを上述したようにハフマン符号化するようにしてもよい。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、１フレーム分の３原色の画像データをハフマンテーブルを用いて可逆的に圧縮する際に、各色チャンネル毎に異なるハフマンテーブルを用いてハフマン符号化するようにしたため、単一のハフマンテーブルを用いてハフマン符号化する場合よりも圧縮率を高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像処理装置を含むデジタルカメラの要部ブロック図
【図２】本発明によるハフマン符号化による圧縮工程を示す図
【図３】本発明によってハフマン符号化されたデータの画像ファイルの一例を示す図
【符号の説明】
１０…撮像素子（ＣＣＤ）、１２…Ａ／Ｄ変換器、１４…メモリ、１５…信号処理回路、１６…記録媒体、１８…ハフマン符号化回路、２０…ハフマンテーブル最適化回路

Claims

撮像素子から得られる１フレーム分の３原色の画像データを可逆圧縮する画像処理装置において、
前記１フレーム分の３原色の画像データを、各色チャンネル毎に異なるハフマンテーブルを用いて色チャンネル毎にハフマン符号化により可逆的に圧縮するハフマン符号化手段と、
前記ハフマン符号化手段のハフマンテーブルを各色チャンネル毎に最適化するハフマンテーブル最適化手段と、
前記ハフマン符号化手段によって圧縮された３原色の圧縮データを記録媒体に記録する記録手段と、
を備えたことを特徴とする画像処理装置。
前記ハフマンテーブル最適化手段は、前記１フレーム分の３原色の画像データに対する階調毎のヒストグラムを各色チャンネル毎に求める手段を有し、前記求めた各色チャンネル毎のヒストグラムに基づいて各色チャンネル毎に最適なハフマンテーブルを、予め準備されている複数のハフマンテーブルから選択し、又は計算によって生成することを特徴とする請求項１の画像処理装置。