(57)【要約】【課題】管理し易く画像を圧縮する。【解決手段】ＳＤＲＡＭ３６に格納された２画面分の画像データはデータ生成回路４０に送られ、一方の画像データを基準とした差分データが算出される。基準となった画像データと、算出された差分データとは、圧縮伸長処理回路４１、係数合成回路４６に読み出され、圧縮処理が施される。圧縮伸長処理回路４１では、離散コサイン変換器４２で離散コサイン変換され、周波数成分に分解される。各周波数成分の係数は、量子化器４３で量子化処理が施され、高周波成分が除去される。係数合成回路４６で、画像データの高周波領域に差分データの低周波成分が埋め込まれることで、一つのデータに合成される。一つに合成されたデータは、メモリカード５１に記録される。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像データを圧縮する画像圧縮装置において、
２つの画像データを比較してそれらの差分データを算出する差分算出手段と、
前記差分算出手段が比較した画像データの一方及び算出した差分データを周波数成分に分解する周波数分解手段と、
周波数成分に分解した画像データ及び差分データを量子化して高周波成分を除去する量子化手段と、
量子化した画像データの高周波成分を除去した領域に、量子化した差分データの低周波成分を埋め込むデータ埋込み手段とを備えたことを特徴とする画像圧縮装置。
【請求項２】
画像データを圧縮し、圧縮された画像データを解凍する画像圧縮解凍装置において、
請求項１記載の画像圧縮装置と、
前記データ埋込み手段により画像データに埋め込んだ差分データを抜き出すデータ抜出し手段と、
抜き出した差分データ、及び差分データを抜き出した画像データを逆量子化する逆量子化手段と、
逆量子化した画像データ及び差分データの周波数成分を合成して元のデータに復元するデータ復元手段と、
復元した画像データ及び差分データから他方の画像データを生成する画像生成手段とを備えたことを特徴とする画像圧縮解凍装置。
【請求項３】
請求項１記載の画像圧縮装置、又は請求項２記載の画像圧縮解凍装置を備えたことを特徴とするデジタルカメラ。
【請求項４】
画像データを圧縮する画像圧縮方法において、
２つの画像データを比較してそれらの差分データを算出する差分算出ステップと、
前記差分算出ステップで比較した画像データの一方及び算出した差分データを周波数成分に分解する周波数分解ステップと、
周波数成分に分解した画像データ及び差分データを量子化して高周波成分を除去する量子化ステップと、
量子化した画像データの高周波成分を除去した領域に、量子化した差分データの低周波成分を埋め込むデータ埋込みステップとを備えたことを特徴とする画像圧縮方法。
【請求項５】
画像データを圧縮する処理をコンピュータに実行させる画像圧縮プログラムにおいて、
２つの画像データを比較してそれらの差分データを算出する差分算出ステップと、
前記差分算出ステップで比較した画像データの一方及び算出した差分データを周波数成分に分解する周波数分解ステップと、
周波数成分に分解した画像データ及び差分データを量子化して高周波成分を除去する量子化ステップと、
量子化した画像データの高周波成分を除去した領域に、量子化した差分データの低周波成分を埋め込むデータ埋込みステップとをコンピュータに実行させることを特徴とする画像圧縮プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、管理し易く画像を圧縮する画像圧縮方法及び装置、画像圧縮プログラム、画像圧縮解凍装置、並びにデジタルカメラに関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタル関連技術の進歩とともにデジタルカメラが普及している。デジタルカメラでは、ＣＣＤイメージセンサなどの撮像素子で被写体光を撮像し、得られる撮像信号をデジタルの画像データに変換して内蔵メモリやメモリカードなどの記録媒体に記録することができる。通常は、多くの画像データを記録するために、ＪＰＥＧ（Joint Photographic Experts Group）などの形式で圧縮してから記録している。
【０００３】
近年では、動画撮影技術の進歩や撮影画像の高画質化などにより、画像データ量は増大の一途であり、画像データを単に圧縮するだけでなく効率良く圧縮することや、データ管理を容易にすることが望まれている。
【０００４】
そこで、特許文献１記載の発明は、テンプレートを用意し、このテンプレートを基準に各画像データの差分データを求めている。画像データと比較してサイズの小さい差分データを記録することで、圧縮の効果を得ている。また、特許文献２記載の発明では、１つの画像データを基準とし、各画像データの差分データを求めている。
【特許文献１】特開平１０−３２２５３２号公報
【特許文献２】特開平０５−０６３９９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１，２記載の発明では、差分データを記録することで圧縮の効果を得ることができるものの、差分データは個別に記録されるので、データ数が多い場合にはその管理が依然として煩雑である。
【０００６】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、管理し易く画像を圧縮する画像圧縮方法及び装置、画像圧縮プログラム、画像圧縮解凍装置、並びにデジタルカメラを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の画像圧縮装置は、２つの画像データを比較して差分データを算出する差分算出手段と、差分算出手段が比較した画像データの一方及び算出した差分データを周波数成分に分解する周波数分解手段と、周波数成分に分解した画像データ及び差分データを量子化して高周波成分を除去する量子化手段と、量子化した画像データの高周波成分を除去した領域に、量子化した差分データの低周波成分を埋め込むデータ埋込み手段とを備えている。
【０００８】
本発明の画像圧縮解凍装置は、上記画像圧縮装置と、データ埋込み手段により画像データに埋め込んだ差分データを抜き出すデータ抜出し手段と、抜き出した差分データ、及び差分データを抜き出した画像データを逆量子化する逆量子化手段と、逆量子化した画像データ及び差分データの周波数成分を合成して元のデータに復元するデータ復元手段と、復元した画像データ及び差分データから他方の画像データを生成する画像生成手段とを備えている。
【０００９】
本発明のデジタルカメラは、上記画像圧縮装置、又は上記画像圧縮解凍装置を備えている。
【００１０】
本発明の画像圧縮方法は、２つの画像データを比較してそれらの差分データを算出する差分算出ステップと、差分算出ステップで比較した画像データの一方及び算出した差分データを周波数成分に分解する周波数分解ステップと、周波数成分に分解した画像データ及び差分データを量子化して高周波成分を除去する量子化ステップと、量子化した画像データの高周波成分を除去した領域に、量子化した差分データの低周波成分を埋め込むデータ埋込みステップとを備えている。
【００１１】
本発明の画像圧縮プログラムは、２つの画像データを比較してそれらの差分データを算出する差分算出ステップと、差分算出ステップで比較した画像データの一方及び算出した差分データを低周波成分に分解する周波数分解ステップと、周波数成分に分解した画像データ及び差分データを量子化して高周波成分を除去する量子化ステップと、量子化した画像データの高周波成分を除去した領域に、量子化した差分データの低周波成分を埋め込むデータ埋込みステップとをコンピュータに実行させる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の画像圧縮方法及び装置、画像圧縮プログラム、画像圧縮解凍装置、並びにデジタルカメラによれば、２つの画像データを比較してそれらの差分データを算出し、その画像データの一方及び算出した差分データを周波数成分に分解してから量子化して高周波成分を除去し、画像データの高周波成分を除去した領域に、差分データの低周波成分を埋め込むので、管理し易いように画像を圧縮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１に示すように、デジタルカメラ１１のカメラボディ１２前面には、撮影レンズ１３が組み込まれたレンズ鏡筒１４、及びストロボ発光部１５が設けられている。撮影レンズ１３は、カメラボディ１２内へ導光し、撮影を可能にする。ストロボ発光部１５は、撮影と同期して発光し、露光量を調節する。
【００１４】
カメラボディ１２の上面には、デジタルカメラ１１の電源状態を切り替える電源ボタン１６、シャッタレリーズ操作に用いられるシャッタボタン１７、及び各種モードを切り替えるモード切替えダイヤル１８の各種操作部が設けられている。モードには、静止画を記録する撮影モード、複数コマ（例えば２コマ）の静止画を連続して記録する連写モード、記録した画像を再生する再生モード、手動により設定値を変更するメニューモードなどがある。
【００１５】
シャッタボタン１７は、２段階の押しボタンとなっており、撮影モードで一定ストローク押圧（半押し）されると、自動焦点調整（ＡＦ）や自動露出調整（ＡＥ）などの各種撮影準備処理が実行される。この半押しされた状態から更に一定ストローク押圧（全押し）されると、デジタルカメラ１１に撮影実行の指示を出し、撮影準備処理が施された１画面分の撮像信号が画像データに変換される。また、連写モードでは、半押しされた状態から全押しされると、連続する２画面分の撮像信号が画像データに変換される。
【００１６】
レンズ鏡筒１４は、沈胴式になっており、デジタルカメラ１１が電源オフ状態にある際に、カメラボディ１２の前面に設けられた鏡筒収納部１９内に収納され、電源オンとともに、カメラボディ１２の前面から突出して、広角端で停止する。
【００１７】
また、カメラボディ１２の背面には、液晶表示ディスプレー（ＬＣＤ、図２参照）２０などが設けられている。ＬＣＤ２０には、メニューモードでは各種設定画面が表示され、撮影モード及び連写モードではスルー画像が表示される。ユーザは、ＬＣＤ２０に表示されるスルー画像を見ながらシャッタボタン１７を押圧して撮影を実行する。また、再生モードでは記録した画像が表示される。
【００１８】
図２に示すように、デジタルカメラ１１（図１参照）には、ズームレンズ２１、絞り２２、フォーカスレンズ２３、及びＣＣＤイメージセンサ２４が設けられている。ズームレンズ２１は、変倍用レンズモータ２５の駆動によって変倍する。絞り２２は、アイリスモータ２６の駆動によって口径を変える。フォーカスレンズ２３は、合焦用レンズモータ２７の駆動によってピントを調整する。これらモータ２５〜２７は、ＣＰＵ２８に接続されたモータドライバ２９を介して駆動が制御される。なお、上述の撮影レンズ１３（図１参照）は、ズームレンズ２１、絞り２２、及びフォーカスレンズ２３によって構成される。
【００１９】
ＣＣＤイメージセンサ２４は、撮影レンズ１３により結像する被写体像を撮像する。ＣＣＤイメージセンサ２４には、ＣＰＵ２８によって制御されるタイミングジェネレータ（ＴＧ）３０が接続され、このＴＧ３０から入力されるタイミング信号（クロックパルス）により、電子シャッタのシャッタ速度が決定される。
【００２０】
ＣＣＤイメージセンサ２４から得られる撮像信号は、ＣＤＳ（相関二重サンプリング回路）３１、ＡＭＰ（増幅器）３２に入力される。ＣＤＳ３１は、ＣＣＤイメージセンサ２４のリセットノイズを除去し、各セルの蓄積電荷量に正確に対応したＲ，Ｇ，Ｂの画像データを出力する。ＡＭＰ３２は、画像データを増幅する。増幅された画像データは、Ａ／Ｄ変換器３３でデジタル信号に変換される。
【００２１】
画像入力コントローラ３４は、データバス３５を介してＣＰＵ２８に接続され、ＣＰＵ２８の制御命令に応じてＣＣＤイメージセンサ２４、ＣＤＳ３１、ＡＭＰ３２、及びＡ／Ｄ変換器３３を制御する。Ａ／Ｄ変換器３３から出力される画像データは、所定間隔毎に出力され、ＳＤＲＡＭ３６に一時的に格納される。ＳＤＲＡＭ３６は、作業用メモリである。
【００２２】
画像信号処理回路３７は、ＳＤＲＡＭ３６から画像データを読み出して、階調変換、ホワイトバランス（ＷＢ）補正、γ補正、ＹＣ変換などの各種画像処理を施し、この画像データを再度ＳＤＲＡＭ３６に格納する。なお、画像データは、階調変換が施されることでノイズが除去され、画素値が正規化されている。
【００２３】
ＶＲＡＭ３８は、ＬＣＤ２０にスルー画像を出力するためのメモリであり、画像信号処理回路３７を経た画像データが格納される。ＶＲＡＭ３８に格納された画像データは、ＬＣＤドライバ３９でアナログのコンポジット信号に変換され、ＬＣＤ２０にスルー画像として表示される。
【００２４】
データ生成回路（差分算出手段）４０は、連写モードの場合に、連続する２画面分の画像データをＳＤＲＡＭ３６から読み出して、一方の画像データを基準とした差分データを算出する。基準となった１画面分の画像データと、算出された差分データとは、ＳＤＲＡＭ３６に戻される。なお、２つの画像データは、画像信号処理回路３７でノイズが除去されているので、差分データのデータ量がノイズの影響を受けて大きくなることは防止されている。また、差分データは、２つの画像データで対応する画素毎のデータ差で構成されており、２つの画像データの類似度が高いほどデータ量は小さい。
【００２５】
図３に示すように、圧縮伸長処理回路４１は、離散コサイン変換器（ＤＣＴ，Discrete Cosine Transformer）４２、量子化器（Ｑ，Quantum）４３、逆量子化器（ＩＱ，Inverse Quantum）４４、及び逆離散コサイン変換器（ＩＤＣＴ，Inverse Discrete Cosine Transformer）４５から構成され、画像データや差分データを圧縮・解凍する。
【００２６】
離散コサイン変換器（周波数分解手段）４２は、ＳＤＲＡＭ３６から読み出されたデータを離散コサイン変換して周波数成分に分解し、各周波数成分の係数（ＤＣＴ係数）を量子化器４３に出力する。量子化器（量子化手段）４３は、入力されたＤＣＴ係数に対して量子化処理を施す。量子化処理とは、各ＤＣＴ係数を、予め準備された量子化テーブルの値で除算することで、高周波成分のＤＣＴ係数を除去する処理のことである。なお、量子化処理は周知であり、ここでの詳しい説明は省略する。
【００２７】
係数合成回路４６は、量子化された画像データの高周波領域に、量子化された差分データの低周波成分を埋め込んで、一つのデータに合成する。
【００２８】
以下、図４（Ａ）に示す量子化された画像データに係る画素ブロック４７と、量子化された差分データに係る画素ブロック４８とを例に、データの合成について説明する。画素ブロック４７，４８は、８×８の正方画素の数値ブロックであり、左から右、及び上から下へ低周波成分→高周波成分となるように係数が配列されている。各画素ブロック４７，４８は量子化されており、右下に位置する高周波成分の係数は除去されて、０となっている。
【００２９】
図４（Ｂ）に示すように、係数合成回路４６は、例えば、画像データに係る画素ブロック４７の右下３×３の高周波領域に、差分データに係る画素ブロック４８の左上３×３の低周波成分を埋め込む。これにより、図４（Ｃ）に示すような一つにまとめられた画素ブロック４９のデータに合成される。
【００３０】
図２に戻って、連写モードの場合に、係数合成回路４６で一つにまとめられたデータは、メディアコントローラ５０を経由して記録媒体であるメモリカード５１に記録される。これにより、連続する２画面分の画像データが一元管理される。また、撮影モードの場合には、圧縮伸長処理回路４１で処理された画像データが、メディアコントローラ５０を経由して記録媒体であるメモリカード５１に記録される。
【００３１】
再生モードの場合、画像データはメモリカード５１から係数合成回路４６に読み出される。係数合成回路（データ抜出し手段）４６は、画像データから差分データを抜き出す処理を施す。画像データに係る画素ブロックの高周波領域に数値がある場合（図４（Ｃ）参照）、その高周波領域の数値は、差分データの低周波成分として抜き出される。抜き出された差分データと、差分データが抜き出された画像データとは、圧縮伸長処理回路４１に送られる。また、画像データから差分データが抜き出されなかった場合には、画像データが圧縮伸長処理回路４１に送られる。
【００３２】
図３に示すように、圧縮伸長処理回路４１に送られたデータは、逆量子化器４４に入力される。逆量子化器（逆量子化手段）４４は、入力されたデータに対して逆量子化処理を施し、処理後のデータを逆離散コサイン変換器４５に出力する。逆量子化処理とは、入力されたデータに対して、量子化器４３による量子化処理で用いた量子化テーブルの値を乗算する処理のことである。なお、逆量子化処理は周知であり、ここでの詳しい説明は省略する。
【００３３】
逆離散コサイン変換器（データ復元手段）４５は、入力されたデータに対して逆離散コサイン変換して周波数成分を合成し、元のデータに復元する。
【００３４】
図２に戻って、圧縮伸長処理回路４１で復元されたデータが、画像データと差分データとである場合、これらのデータはデータ生成回路４０に送られる。データ生成回路（画像生成手段）４０は、復元された画像データと差分データとから、別途、画像データ（他方の画像データ）を生成する。
【００３５】
圧縮伸長処理回路４１で復元された画像データと、データ生成回路４０で生成された他方の画像データとは、ＬＣＤ２０に画面表示される。ＬＣＤ２０には、２画面を切り替える形態で表示され、あるいは、２画面を並べた形態で表示される。また、圧縮伸長処理回路４１で復元されたデータが画像データのみである場合、ＬＣＤ２０には、その画像データが画面表示される。
【００３６】
ＣＰＵ２８には、上述した電源ボタン１６、シャッタボタン１７、モード切替えダイヤル１８の他に、ＥＥＰＲＯＭ５２が接続されている。ＥＥＰＲＯＭ５２には、各種制御用プログラム（画像を圧縮・解凍するプログラムを含む。）や設定情報などが記録されている。ＣＰＵ２８は、これらの情報をＥＥＰＲＯＭ５２からＳＤＲＡＭ３６に読み出して、各種処理を実行する。
【００３７】
データバス３５には、ストロボ発光部１５の発光状態を制御するストロボ制御回路５３と、ズームレンズ２１の合焦位置が適切か否かを検出するＡＦ検出回路５４と、ＣＣＤイメージセンサ２４の電子シャッタのシャッタ速度、撮影感度、絞り２２の絞り値といった露光条件が撮影に適切か否かを検出するＡＥ検出回路５５と、ホワイトバランス補正が撮影に適切か否かを検出するＡＷＢ検出回路５６とが接続されている。
【００３８】
各検出回路５４〜５６は、データバス３５を介してＣＰＵ２８に検出結果を逐次送信する。ＣＰＵ２８は、各検出回路５４〜５６から送信される検出結果に基づいて、ズームレンズ２１、絞り２２、フォーカスレンズ２３、ＣＣＤイメージセンサ２４などの動作を個別に制御する。
【００３９】
ＡＦ検出回路５４は、例えばコントラスト検出方式によりフォーカス制御を行う。先ず、画像の合焦状態を評価するために予め設定された１つ又は複数の合焦評価領域（ＡＦエリア）に基づいて人物の顔など被写体までの撮影距離を算出し、フォーカスレンズ２３の合焦位置を決定する。なお、撮影モードや連写モードでは、シャッタボタン１７が半押しされると、フォーカス制御が行われる。
【００４０】
ＡＥ・ＡＷＢ検出回路５５，５６は、所定間隔毎にＶＲＡＭ３８に格納された画像データの輝度情報に基づいて適正な露光値、ホワイトバランスの補正量を算出し、これらの情報をＣＰＵ２８に送る。ＣＰＵ２８は、得られる情報に基づいて電子シャッタ、絞り２２、及び画像処理の制御を連続的に行う。
【００４１】
次に、上記構成のデジタルカメラ１１（図１及び図２参照）の作用について説明する。まず、電源ボタン１６が操作され、デジタルカメラ１１の電源がオンに設定される。電源がオンに設定されると、撮影モード又は連写モードが設定されている場合にはＬＣＤ２０にスルー画像が表示される。ユーザは、スルー画像を見ながら構図を決定することができる。
【００４２】
連写モードが設定されている場合、シャッタボタン１７が半押しされることでＡＦ，ＡＥなどの各種撮影準備処理が実行される。そのままシャッタボタン１７が全押しされることで撮影が実行され、連続する２画面分の画像データが取得される。
【００４３】
図５に示すように、取得された２画面分の画像データは、ＳＤＲＡＭ３６に格納された後にデータ生成回路４０に送られ、一方の画像データを基準とした差分データが算出される。基準となった画像データと、算出された差分データとは、圧縮伸長処理回路４１、係数合成回路４６に読み出され、圧縮処理が施される。
【００４４】
具体的には、まず、離散コサイン変換器４２で離散コサイン変換され、周波数成分に分解される。そして、各周波数成分の係数（ＤＣＴ係数）は、量子化器４３で量子化処理が施され、高周波成分のＤＣＴ係数が除去される。さらに、係数合成回路４６で、画像データの高周波領域に差分データの低周波成分が埋め込まれることで（図４（Ｂ）参照）、一つのデータに合成される（図４（Ｃ）参照）。一つに合成されたデータは、メモリカード５１に記録される。すなわち、２画面分の画像データが一つにまとめられ、一元管理されることとなる。２つのデータが一つのデータとして一元管理されるので、通信網を利用して転送する場合のトラフィック（通信網の利用状況）は小さく、２つのデータを個別に管理するときと比較して、負荷を軽減することができる。
【００４５】
一方、再生モードで、一元管理された２画面分の画像データを再生する場合、図６に示すように、メモリカード５１から画像データが読み出され、係数合成回路４６に送られる。係数合成回路４６では、画像データから差分データを抜き出す処理が施され、２つのデータに分けられる。２つに分けられた画像データと差分データとは、圧縮伸長処理回路４１、データ生成回路４０に送られ、解凍処理が施される。
【００４６】
具体的には、まず、逆量子化器４４で逆量子化処理が施される。そして、逆離散コサイン変換器４５で逆離散コサイン変換されて周波数成分が合成され、元のデータに復元される。さらに、データ生成回路４０では、復元された画像データと差分データとから、別途、画像データが生成される。圧縮伸長処理回路４１で復元された画像データと、データ生成回路４０で生成された画像データとの２つの画像データは、ＬＣＤ２０に画面表示される。すなわち、１つのデータを解凍することで、連写モードで撮影された２つの画像データをＬＣＤ２０に表示することができる。
【００４７】
なお、上記実施形態では、連写モードで撮影した２つの画像データを圧縮する場合を例に説明したが、撮影モードで撮影した画像を、２つずつまとめて圧縮するのでも良い。この場合、画像データ同士が類似しているほど、差分データのサイズは小さく圧縮効率が良い。
【００４８】
また、上記実施形態では、静止画に係る２つの画像データを圧縮する場合を例に説明したが、動画に係る２つの連続するフレームの画像データを圧縮するものであっても良い。
【００４９】
また、上記実施形態では、デジタルカメラを例に説明したが、２画面分の画像データから差分データを算出した上で１つのデータにまとめて圧縮する機能（画像圧縮装置、画像圧縮解凍装置）を備えていれば良く、ハードディスクドライブを有したパーソナルコンピュータなどにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】デジタルカメラの外観斜視図である。
【図２】デジタルカメラの電気的構成を示すブロック図である。
【図３】圧縮伸長処理回路の構成を示すブロック図である。
【図４】差分データの埋込みを説明する図であり、（Ａ）は埋込み前を、（Ｂ）は埋め込むプロセスを、（Ｃ）は埋込み後をそれぞれ示す。
【図５】データの圧縮処理の流れを説明するブロック図である。
【図６】データの解凍処理の流れを説明するブロック図である。
【符号の説明】
【００５１】
１１  デジタルカメラ
２８  ＣＰＵ
４０  データ生成回路（差分算出手段，画像生成手段）
４１  圧縮伸長処理回路
４２  離散コサイン変換器（ＤＣＴ，周波数分解手段）
４３  量子化器（Ｑ，量子化手段）
４４  逆量子化器（ＩＱ，逆量子化手段）
４５  逆離散コサイン変換器（ＩＤＣＴ，データ復元手段）
４６  係数合成回路（データ埋込み手段、データ抜出し手段）
４７〜４９  画素ブロック
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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