Warning: copy(.htaccess): failed to open stream: Permission denied in /home/jp321/public_html/header.php on line 8
撮像装置 - ソニー株式会社
米国特許情報 | 欧州特許情報 | 国際公開(PCT)情報 | Google の米国特許検索
 
     特許分類
A 農業
B 衣類
C 家具
D 医学
E スポ−ツ;娯楽
F 加工処理操作
G 机上付属具
H 装飾
I 車両
J 包装;運搬
L 化学;冶金
M 繊維;紙;印刷
N 固定構造物
O 機械工学
P 武器
Q 照明
R 測定; 光学
S 写真;映画
T 計算機;電気通信
U 核技術
V 電気素子
W 発電
X 楽器;音響


  ホーム -> 計算機;電気通信 -> ソニー株式会社

発明の名称 撮像装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平9−9139
公開日 平成9年(1997)1月10日
出願番号 特願平7−173056
出願日 平成7年(1995)6月16日
代理人
発明者 苅部 治之 / 田中 章介
要約 目的
簡易な構成で、大型化、重量の増大、消費電力の増大を有効に回避し、効率良く画像データを送出することができる撮像装置を提案する。

構成
撮像装置本体2の動きから動きベクトルVを検出し、この動きベクトルVを用いて画像データDV1をデータ圧縮する。
特許請求の範囲
【請求項1】 撮像装置本体の動きを検出して動き検出結果を出力する動き検出手段と、前記動き検出結果に基づいて動きベクトルを検出する動きベクトル検出手段と、前記動きベクトルを用いて連続する撮像結果間で画像データを処理し、前記画像データのデータ量を低減して出力する画像データ処理手段とを備えることを特徴とする撮像装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、撮像装置に関し、例えばテレビジョンカメラにおいて、テレビジョンカメラ本体の動きによる動きベクトルを検出し、この動きベクトルより画像データをデータ圧縮することにより、簡易な構成で、大型化、重量の増大、消費電力の増大を有効に回避して効率良く画像データを送出する。
【0002】
【従来の技術】従来、映像機器においては、連続するフレーム間の相関を有効に利用して効率良く画像データを伝送するようになされたものがある。
【0003】すなわちこの種の映像機器では、受信側で復号される1フレーム前の画像が予測フレームと規定され、送信側では、この予測フレームを基準にして画像データを符号化処理する。
【0004】具体的に、映像機器は、1フレームの画像を規定のブロックに分割し、規定の動きベクトル検出範囲で、各ブロックを水平及び垂直方向に順次変位させ、予測フレームとの間で最も相関の高い位置を検出する(すなわちブロックマッチングによる動き検出(Motion Estimation )でなる)。この最も相関の高い位置は、動きベクトルとして規定され、映像機器は、この最も相関の高い位置における各画素の差分データと動きベクトルとを符号化処理して伝送対象に送出し、これによりフレーム間の相関を有効に利用して効率良く画像データを伝送するようになされている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところでテレビジョンカメラ等の撮像装置において、このようなデータ圧縮の手法を適用して撮像結果を伝送することができれば、例えば1系統の伝送路を有効に利用して複数の映像信号を伝送でき、使い勝手を一段と向上できると考えられる。
【0006】ところがこの種の動き検出は、動き検出するブロックの1の画素と、予測フレームの対応する複数画素との間でそれぞれ差分データの絶対値を得、これら差分データの絶対値を各ブロックの全画素で累積加算して最小値を検出する処理でなることにより、ハードウェア、ソフトウェアの何れにより動き検出系を構成した場合でも、構成が煩雑化し、また消費電力も増大する欠点がある。
【0007】このためこの種のデータ圧縮をテレビジョンカメラに適用した場合、テレビジョンカメラの大型化、重量の増大、消費電力の増大を避け得ず、結局、テレビジョンカメラの携帯性が損なわれる問題があった。
【0008】本発明は以上の点を考慮してなされたもので、簡易な構成で、大型化、重量の増大、消費電力の増大を有効に回避して効率良く画像データを送出することができる撮像装置を提案しようとするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するため本発明においては、撮像装置本体の動きを検出して動き検出結果を出力する動き検出手段と、この動き検出結果に基づいて動きベクトルを検出する動きベクトル検出手段と、この動きベクトルを用いて連続する撮像結果間で画像データを処理し、前記画像データのデータ量を低減して出力する画像データ処理手段とを備えるようにする。
【0010】
【作用】撮像結果においては、被写体の動きによる変化に比して、撮像装置本体の動きによる変化が支配的でなることにより、撮像装置本体の動きを検出して動き検出結果を出力する動き検出手段と、この動き検出結果に基づいて動きベクトルを検出する動きベクトル検出手段とを備えるようにすれば、この支配的な変化による動きベクトルを検出することができる。これによりこの動きベクトルを用いて連続する撮像結果間で画像データを処理し、画像データのデータ量を低減して出力すれば、ブロックマッチング等による動き検出手段を用いなくても、データ量を低減することができる。
【0011】
【実施例】以下、適宜図面を参照しながら本発明の実施例を詳述する。
【0012】図1は、本発明の一実施例に係るテレビジョンカメラを示すブロック図である。このテレビジョンカメラ1では、カメラヘッドユニット2により被写体を撮像し、その撮像結果でなる画像データDV2をカメラコントロールユニット3で処理し、規定の伝送路に送出する。
【0013】ここでカメラヘッドユニット2は、レンズ4により被写体を撮像し、CCD固体撮像素子(CCD)5の撮像面にこの被写体の画像を形成する。さらにカメラヘッドユニット2は、このCCD固体撮像素子5の出力信号を赤色、緑色、青色の色信号に変換した後、アナログディジタル変換処理してディジタル色信号に変換する。さらにカメラヘッドユニット2は、このディジタル色信号をガンマ補正、ニー処理等の処理を実行した後、ディジタル信号でなる輝度信号及び色差信号に変換し、この輝度信号及び色差信号で形成された画像データDV1を画像処理回路6に出力する。
【0014】カメラヘッドユニット2は、動き検出回路7により検出したカメラヘッドユニット2の動きから動きベクトルVを検出し、この動きベクトルVを基準にして画像データDV2を動き補償する。
【0015】すなわち動き検出回路7において、ズーム検出回路8は、レンズ4の倍率の変化を検出してこの倍率変化検出結果をレンズ4の倍率と共に出力する。左右動き検出回路9、上下動き検出回路10、前後動き検出回路11は、それぞれこのカメラヘッドユニット2の左右、上下、前後方向の加速度を検出する加速度検出センサの出力信号に基づいて、カメラヘッドユニット2の左右、上下、前後方向の移動速度を出力する。
【0016】3軸回転検出回路12は、このカメラヘッドユニット2の左右、上下、前後方向を基準軸にして配置されてなる角速度検出センサの出力信号に基づいて、各左右、上下、前後方向を基準軸にしたカメラヘッドユニット2の角速度を検出して出力する。
【0017】動きベクトル作成回路13は、動き検出回路7より出力されるこれら検出結果に基づいて、カメラヘッドユニット2の動き等に依存する画像データDV1の動きベクトルを検出する。すなわち動きベクトル作成回路13は、画像データDV1のフレームを単位にしてこれら検出結果を取り込み、これによりカメラヘッドユニット2の左右、上下、前後方向の移動速度から、1フレームを単位にしたカメラヘッドユニット2の左右、上下、前後方向の移動量を検出する。
【0018】同様にして動きベクトル作成回路13は、各左右、上下、前後方向を基準軸にした各角速度検出結果より、1フレームを単位にしたカメラヘッドユニット2の左右、上下、前後方向を基準軸にした角変位量を検出し、またズーム検出回路8の検出結果より各フレームの倍率と、1フレームを単位にしたこの倍率の変化量を検出する。
【0019】さらに動きベクトル作成回路13は、この各フレームの倍率により左右、上下、前後方向の移動量、左右、上下、前後方向を基準軸にした角変位量を正規化し、これによりCCD固体撮像素子5の撮像面に形成された画像の大きさを単位にした左右、上下、前後方向の移動量、左右、上下、前後方向を基準軸にした角変位量を検出する。
【0020】これにより動きベクトル作成回路13は、左右方向の移動量、上下方向を基準軸にした角変位量から画面全体の左右方向の動きを表してなる水平方向の変位量を検出し、また上下方向の移動量、左右方向を基準軸にした角変位量から画面全体の上下方向の動きを表してなる垂直方向の変位量を検出する。これによりカメラヘッドユニット2は、カメラヘッドユニット2の左右、上下方向の移動と、上下、左右を回転中心軸にした回転とによる画像の変位を検出するようになされている。
【0021】これに対して動きベクトル作成回路13は、倍率変化検出結果をレンズ4の倍率により正規化し、これによりズームによる画像の拡大率又は縮小率を検出する。さらに動きベクトル作成回路13は、画像の大きさを単位にした前後方向の移動量によりこの検出した拡大率又は縮小率を補正する。
【0022】さらに動きベクトル作成回路13は、画像データDV1の符号化処理に対応したブロックを単位にして、この検出した拡大率又は縮小率による各ブロックの中心における変位量を検出する。さらに動きベクトル作成回路13は、この検出した変位量を水平方向成分及び垂直方向成分に分解し、それぞれ各ブロックの水平方向成分及び垂直方向成分に上述した画面全体の左右方向及び上下方向変位量を加算する。これにより動きベクトル作成回路13は、カメラヘッドユニット2の左右、上下、前後方向の移動と、上下、左右を回転中心軸にした回転と、ズームによる変化とによる画像の変位を、符号化処理に対応したブロック毎に検出するようになされている。
【0023】さらに動きベクトル作成回路13は、前後方向を基準軸にした角変位量から各ブロックの中心における変位量を検出し、この検出した変位量を水平及び垂直成分に分解してそれぞれ上述の画像の変位に加算する。これによりカメラヘッドユニット2は、カメラヘッドユニット2の動き及びレンズ4の倍率の変化による画像の変位をフレーム単位で、かつ符号化処理に対応したブロックを単位にして検出するようになされている。動きベクトル作成回路13は、この検出した各ブロックのフレーム単位の変位量を動きベクトルVとして画像処理回路6に出力する。
【0024】これにより例えば図2に示すように、このカメラヘッドユニット2がフレームF0からフレームF1で右方向に動きを開始した後、フレームF3で動きを停止した場合(図2(A))、動きベクトル作成回路13は、このカメラヘッドユニット2の動きより符号化処理に対応した各ブロックの動きベクトルV0、V1、……(図2(B))を検出して出力する。
【0025】かくするにつき、この種のテレビジョンカメラ1により得られる撮像結果を詳細に検討したところ、撮像結果においては、被写体の動きによる変化に比して、テレビジョンカメラ1を操作することによる変化が支配的な特徴がある。従ってこの実施例のようにカメラヘッドユニット2の動き、レンズ4の倍率の変化による画像の変化を検出すれば、簡易かつ確実に動きベクトルを検出することができる。これによりこの実施例においては、簡易な構成で、かつ大型化、重量の増大、消費電力の増大を有効に回避して効率良く画像データを送出するようになされている。
【0026】特に、従来のブロックマッチングによる動きベクトル検出は、動き検出するブロックの1の画素と、動き検出範囲に対応する予測フレームの複数画素との間でそれぞれ差分データの絶対値を得、これら差分データの絶対値を順次累積加算して最小値を検出する処理でなることにより、動き検出範囲を拡大すると、これに対応して動き検出系の構成が爆発的に増大する欠点がある。
【0027】ところがこの実施例のようにカメラヘッドユニット2の動き等により動きベクトルを検出する場合は、何ら構成を変更することなく大きな動きベクトルをも検出することができ、その分全体として簡易な構成で効率良くデータ圧縮することができる。
【0028】すなわち図3に示すように、画像処理回路6は、内蔵のフレームメモリに1フレーム前(フレームFi)の画像データDV1を保持し(図3(A))、続くフレームFi+1の画像データDV1(図3(B))で順次このフレームメモリの内容を更新する。
【0029】さらに画像処理回路6は、順次入力される画像データDV1に対応して、フレームメモリより画像データを読み出し、画像データDV1から読み出した画像データを減算して差分データDV2を出力する。このとき画像処理回路6は、順次入力される画像データDV1に対して、動きベクトルViの分だけフレームメモリより出力する画像データのアドレスを切り換え(図3(C)において符号Ciで示す)、これにより順次入力される画像データを動き補償して出力する(図3(D))。
【0030】また画像処理回路6は、動きベクトル作成回路13より検出される動きベクトルViを規定のタイミングで順次カメラコントロールユニット3に出力する。
【0031】カメラコントロールユニット3において、再画像処理回路14は、この差分データDV2でなる画像データを規定のブロック単位でディスクリートコサイン変換処理する。さらに再画像処理回路14は、この変換処理により得られる係数データを量子化した後、可変長符号化して動きベクトルと共に規定のフォーマットで出力する。これによりテレビジョンカメラ1では、フレーム間符号化処理した画像データを出力できるようになされている。
【0032】なおこの場合図3(D)においてハッチングで示す部分のように、1フレーム前の画像データが存在しない部分については、画像データDV1がそのまま差分データDV2として入力されることにより、この場合このハッチングの部分については、フレーム内符号化処理されて出力されることになる。従ってこの場合再画像処理回路14は、フレーム内符号化処理を表す識別データを付加してこの部分の画像データDV3を出力する。
【0033】以上の構成において、カメラヘッドユニット2は、ズーム検出回路8においてレンズ4の倍率、この倍率の変化が検出され、また左右動き検出回路9、上下動き検出回路10、前後動き検出回路11でそれぞれ左右、上下、前後の動きが検出される。またカメラヘッドユニット2は、3軸回転検出回路12により左右、上下、前後の3軸を基準にした角変位が検出される。
【0034】これらの検出結果は、動きベクトル作成回路13において、1フレーム単位の変化量に変換された後、CCD固体撮像素子5の撮像面に形成された画像を単位にした変化量に変換され、これによりこの画像の符号化処理に対応する各ブロックの動きベクトルVが検出される。
【0035】これに対してCCD固体撮像素子5より得られる撮像結果は、画像データDV1に変換された後、画像処理回路6において動きベクトルVにより動き補償され、これにより時間軸に沿ってデータ圧縮されて差分データDV2に変換される。この差分データDV2は、再画像処理回路14において、ディスクリートコサイン変換、量子化、符号化の処理を経て、動きベクトル等のデータと共に伝送対象に送出される。
【0036】以上の構成によれば、カメラヘッドユニット2の動き等による動きベクトルを検出し、この動きベクトルにより撮像結果をデータ圧縮したことにより、簡易な構成で、大型化、重量の増大、消費電力の増大を有効に回避し、効率良く撮像結果を出力することができる。
【0037】なお上述の実施例においては、動き補償して得られる差分データをディスクリートコサイン変換処理して出力する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、ハール変換、アダマール変換等、種々の変換手法により差分データを変換して出力する場合に広く適用することができる。
【0038】また上述の実施例においては、カメラヘッドユニットとカメラコントロールユニットとに分離されたテレビジョンカメラに本発明を適用する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、種々の形態の撮像装置に広く適用することができる。
【0039】
【発明の効果】上述のように本発明によれば、撮像装置本体の動きより動きベクトルを検出し、この動きベクトルにより撮像結果をデータ圧縮することにより、簡易な構成で、大型化、重量の増大、消費電力の増大を有効に回避し、効率良く撮像結果を出力することができる。




 

 


     NEWS
会社検索順位 特許の出願数の順位が発表

URL変更
平成6年
平成7年
平成8年
平成9年
平成10年
平成11年
平成12年
平成13年


 
   お問い合わせ info@patentjp.com patentjp.com   Copyright 2007-2013