专利名称：带有压缩或扩展光图像电视频信号装置的输入和输出光图像的设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种输入和输出景物的光图像的设备，尤其是关于压缩和扩展该光图像的电视频信号的装置。
景物的光图像可以这样存入光学编档系统或计算机系统内1、该光图像通过一个附加的NTSC-VGA转换电路转换成NTSC视频信号，并且输入到该计算机系统内。这需要附加的硬件和软件，例如一个图象取样器。
2、传统摄像机的一个普通画面是由扫描器扫描的，用于产生电图像数据，这些数据被存入计算机系统。采用这个系统不能在曝光的时刻立即观看到该图像，因此不能马上校正有缺陷的图像。
而且存储的图像数据量需要大容量的存储器，导致存储效率降低。而且需要通过传送线长时间传送这些图像数据，增加了通信费用。
本发明的目的是提供一种输入和输出景物的光图像的设备，它带有通过电子取景器在曝光的同时能观看该图像的装置，该取景器可以是彩色液晶显示器(LCD)。
本发明的另一个目的是提供一种输入和输出景物的光图像的设备，包括存储这些图像数据到计算机内的装置。
本发明的又一个目的是提供一种输入和输出景物的光图像的设备，它包括无需增加如扫描器或图像取样器等额外设备而使用存储卡存入图像数据的装置。
本发明的再一个目的是提供一种输入和输出景物的光图像的设备，具有压缩和扩展这些图像数据的装置，从而提高了数据存储空间的使用效率。
为了实现上述目的，本发明采用了下列技术原理1、根据联合摄影专家组(JPEG)的国际标准，压缩和扩展代表视频信号的图像数据。
2、根据PCMCIA2.0标准采用与计算机相连的半导体存储卡。
3、将一彩色LCD与该图像设备联成一整体，从而允许在成像时立即观察该图像。
以实施例广义限定的本发明提供了一种对景物成象的图像成像设备，它包括提供代表对应的景物成像的数字化数据的装置，一个压缩/扩展电路连接到该装置上，用于压缩这些数字化数据，和连接到该压缩/扩展电路的存储器设备，用于存储被压缩的数字化数据表示。
根据本发明的一个方面，所述提供装置包括捕获景物图像的设备和连接到该捕获设备的用于转换所获得的图像为数字化数据表示的装置。
根据本发明的另一方面，所述提供装置包括将含有该数字化数据表示的视频信号从外部输入到压缩/扩展电路的设备。
根据本发明的又一方面，该压缩/扩展电路包括将压缩的数字化数据表示扩展变为解压缩的数字化数据表示。
根据本发明的再一个方面，图像成像器还包括选择器，用于选择性连接到上述供给装置和压缩/扩展电路之一，从而提供图像信号。
此外，本发明的图像成像器的存储器可以包括易于从图像成像器上拆下的存储卡。
应该说明，前面的一般描述和后面的详细说明仅用于说明和解释本发明，并不能限定本发明。
伴随说明书并构成其部分之一的附图，给出了本发明的几个实施例，用于解释本发明的原理。在图中
图1A和1B是本发明输入和输出景物的光图像的设备的方框图，带有压缩和扩展该光图像的电视频信号的装置;以及图2是本发明又一实施例的类似于图1A和1B的方框图。
下面参照图1A和1B说明本发明的输入和输出景物光图像的设备和压缩或扩展该光图像的电视频信号的装置。该装置包括用于输入一个景物光图像的电视频信号的外部图像输入装置。一压缩/扩展电路8压缩或扩展这些电视频信号，将该光图像数据存入存储卡10，或将其输出到彩色液晶显示器(LCD)18。微处理器15控制整个系统的操作。
如图1A和1B所示，光学透镜1产生一个光图像，一透镜驱动电路11驱动该透镜1。一光电转换器2将该光图像转变成电视频信号，一光电转换驱动电路12驱动该光电转换器2。一相关双采样电路3从光电转换器2采样电视频信号，产生一组代表图像数据的离散值。一预处理电路4将图像数据信号转换为一国际标准模拟信号(例如RGB，YCbCr)。一模/数转换器(ADC)5将预处理电路4的输出转换成数字格式。一彩色信号校正和变换电路6在光源、透镜、棱镜或处理电路的时间常数不正常时，校正色差。一控制信号发生器13产生控制整个系统的控制信号。
彩色信号校正和变换电路6的输出被送到帧缓冲控制电路7。帧缓冲器14和多路复用器(multiplexer)19。帧缓冲控制电路7的输出也连接到多路复用器19。帧缓冲器14存储数字视频信号。帧缓冲控制电路7控制帧缓冲控制器14。多路复用器19的输出经数字译码器20编码后产生NTSC或PAL信号。
压缩/扩展电路8与帧缓冲控制电路7和存储卡控制电路9相连接。存储卡控制电路9控制一存储卡10，以便压缩或扩展帧缓冲控制电路7的输出。存储卡控制电路9将图像数据存入存储卡10或从存储卡10内取出。
微处理器15控制整个系统的工作，一键盘16将所选择项输入到微处理器15，一字符信号发生器17产生字符信号，并显示在一彩色LCD18上。
在操作中，透镜1产生光图像，当然可以包括一个变焦透镜组。微处理器15向透镜驱动电路11发出一个变焦信号和一个聚焦调节信号，用于调节光学透镜1的焦距。光电转换器2将来自透镜1的光图像转换成电视频信号，并输送到相关双采样电路3。响应来自微处理器15的命令，控制信号发生器13产生用于光电转换器驱动电路12和双校正采样电路3的控制信号。光电转换驱动电路12将控制信号发生器13的控制信号转换成光电转换器2的驱动信号。由光电转换器2产生的驱动信号和视频信号经过相关双采样电路3分离后，将视频信号提供到预处理电路4。
预处理电路4将相关双采样电路3的视频信号转变为国际标准模拟信号(RGB，YCbCr)，提供给ADC5。ADC5将模拟信号转换为数字信号，并将数字信号传送到彩色信号校正和转换电路6。该电路6用于校正ADC5的数字信号由于光源、透镜、棱镜和电路的时间常数不正常而产生的色彩。彩色信号校正和转换电路6的输出传送到多路复用器19和帧缓冲控制电路7。
色彩的出现有三种原因光学元件，电路的时间常数和曝光。光学元件、透镜和棱镜及电路的时间常数的偏差可以在设计该设备时予以调整。但是光源的偏差取决于图像摄取位置的情况，因此只能针对这种情况解决。也就是说，透镜、棱镜和时间常数的物理特性是在设计光学设备时就确定了的，但是光总是在变化的。
下面将具体说明色彩的校正。在帧缓冲控制电路7的控制下，最初以最大为1/16秒输入的电视频信号被存入帧缓冲器14。此时，彩色信号校正和转换电路6校正由于透镜和棱镜以及电路的时间常数异常产生的色彩。微处理器15分析在帧缓冲控制电路7控制下存入帧缓冲器14内的视频信号。微处理器15经过分析得到光源的校正系数，并将该校正系数送到彩色校正和转换电路6。在开始输入该视频信号之后，通过彩色信号校正和转换电路6，将校正后的彩色信号输入到帧缓冲控制电路7中。
此外，彩色信号校正和转换电路6将输入的视频信号R，G，B转变为信号Y，Cb，Cr。这个彩色空间变换与R，G，B信号比较，可将数据量减少到2/3。
这样，校正后的视频信号在帧缓冲控制电路7的控制下被存入帧缓冲器14内。存在缓冲器14内的视频信号数据传送到压缩/扩展电路8，从而在帧缓冲控制电路7控制下进行压缩。压缩/扩展电路8根据JPEG标准压缩该视频信号数据，并在存储卡控制电路9的控制下将压缩后的数据存入PCMCIA的存储卡10内。
压缩/扩展电路8对该视频信号实行离散余弦变换(DCT)，从而将视频信号的空间信息转换成频率形式，其中该视频信号的能量被汇集成少量DCT系数，它们导致视频信号的初级压缩。这些表示被初级压缩的视频数据的DCT系数均匀地被量化，并按照具有255个值的量化表而含有64个离散值。在该量化表中，压缩比随该值的增大而增加。
但当压缩比增加时，恢复的图像的质量变差。因此，较理想的是压缩一视频信号数据应让位于主图像恢复时人对图像的视觉分辨范围。微处理器15根据用户从键盘16输入的选择指令，向压缩/扩展电路8提供量化值之一。
最后，实现平均信息量编码，以便进一步压缩该图像数据。这一过程将较短码分配给频繁出现的系数，而且把较长码分配给极少出现的系数，因此明显降低了图像数据的平均数量。
JPEG有两种处理方式霍夫曼(Huffman)编码和算术编码。压缩/扩展电路8的压缩数据传送到存储卡控制电路9内，其中包括了转换成具有标题的DSC文件格式并存入存储卡10中的已压缩的数据。
同时，从彩色信号校正和变换电路6输出的已校正的彩色信号送至帧缓冲控制电路7和多路复用器19。多路复用器19在微处理器15的控制下选择性地输出已校正的彩色信号到数字编码器20。数字编码器20与控制信号发生器13的同步脉冲保持同步，将多路复用器19的输出信号编码成NTSC或PAL信号，即转换为外部监视器或电视机。另外该NTSC或PAL信号被投射到装在现有设备上的彩色液晶显示器LCD18上，从而用户能观察到目前的画面图像。
字符信号发生器17在微处理器15控制下输出字符信号到彩色LCD18上。在彩色LCD18上这些字符信号显示画面的方式和条件以及存储卡的条件等等。
用户通过键盘16选择投影方式后，微处理器15发送该投影方式信号到多路复用器19，压缩/扩展电路8和存储卡控制电路9，以便反向流动数据。即，数据流从存储卡10流向存储卡控制电路9，帧缓冲控制电路7，继而到多路复用器19。多路复用器19在微处理器15的控制下选择来自帧缓冲控制电路7的输入信号，并输入该信号到数字编码器20。彩色LCD18接收和显示该视频信号。因此，存储卡10的压缩后的图像数据依次由存储卡控制电路9读出，经由压缩/扩展电路8扩展后，在帧缓冲控制电路7的控制下存入帧缓冲器14内。
已存入帧缓冲器14的扩展了的图像数据通过帧缓冲控制电路7又输送到多路复用器19，并提供给数字编码器20。该图像数据的扩展过程恰与压缩过程相反，因此包括以下步骤使用霍夫曼压缩表实现对数据的平均信息量解码，使用压缩的量化表对数据量化处理，和进行相反的离散余弦变换，从而再现这些图像数据。
图2表示类似于图1的本发明的又一实施例。唯一的区别是接收从外部输入的图像数据。也就是说，取代了图1A中所示的光学透镜1，光电转换器2，相关双采样电路3，预处理电路4，ADC5，彩色信号校正和变换电路6，光电转换器驱动电路12，透镜驱动电路11和控制信号发生器13，图2的实施例采用一外部图像输入装置21直接接收图像数据信号。
本发明推荐使用图像标准JPEG，个人计算机存储卡接口标准PCMCIA和文件格式标准DOS，以获得最大的兼容性。因此，本发明的设备可用作计算机视频通信和电子式摄像机的输入装置，可取代传统的三维图像输入设备的电影摄像机。毫无疑问，其他格式也可使用。
本发明设备的有创见的效果总结如下1、当用以代替传统的电影摄像机取景时，摄取景物能立即显示在电视机、监视器或彩色LCD上。
2、存储卡存入大量的图像数据(例如，在64MB存储量的情况下可能存入约640个版面)。
3、该存储卡可存入新图像数据的次数超过十万次，因此基本上可实现永久性重复使用。
4、该存储卡的作用就象计算机的软磁盘，但无需辅助设备，因此存储卡的使用数量几乎是无限的。
5、采用选择性压缩图像数据的技术，压缩比可从1/2到1/30，使存储卡的存储量得到经济高效使用。
6、视频通信所用的时间显著减少。
本发明的其他实施例对于本领域的技术人员来说，只要阅读了这里的说明和实例，是容易实现的。应当指出，这里的说明和实例只是用于解释本发明的举例，本发明的真正保护范围和限定体现在下面所述的权利要求书中。
权利要求
1.一摄取物体的图像成像设备，包括提供代表物体图像的数字数据的装置；一压缩/扩展电路，连接到该提供装置，用于压缩数字化数据表示；和一存储装置，连接到压缩/扩展电路，用于存入已压缩的数字化数据表示。
2.根据权利要求1的图像成像设备，其中提供装置包括用于捕获物体图像的装置;和转换装置，连接到该捕获图像装置，用于将捕获的图像转换成数字化数据表示。
3.根据权利要求1的图像成像设备，其中提供装置包括从外部输入含有数字化数据表示的视频信号到压缩/扩展电路的装置。
4.根据权利要求1的图像成像设备，其中压缩/扩展电路包括将压缩了的数字化数据表示扩展为解压缩的数字化数据表示的装置。
5.根据权利要求1的图像成像设备，还包括选择器，用于选择性地与提供装置和压缩/扩展电路之一相连接，以提供一图像信号。
6.根据权利要求1的图像成像设备，其中存储器包括一可从图像成像设备上拆下的存储卡。
7.根据权利要求2的图像成像设备，其中转换装置包括一光电转换器和一模/数变换器。
8.根据权利要求2的图像成像设备，其中捕获图像装置包括一图像透镜。
9.根据权利要求2的图像成像设备，其中提供装置还包括与转换装置连接的用于校正数字化数据表示的装置。
10.根据权利要求5的图像成像设备，其中选择器包括多路复用器。
11.根据权利要求5的图像成像设备，其中还包括显示器，连接到该选择器，用于显示一代表画面信号的图像。
12.根据权利要求5的图像成像设备，还包括一数字编码器，连接到该选择器，用于将该图像信号编码，产生相应的NTSC或PAL信号。
13.根据权利要求7的图像成像设备，其中转换装置还包括一连接在光电转换器和模/数转换器之间的相关双采样电路，用于采样光电转换后的信号，以产生一套代表物体图像的离散值。
14.根据权利要求9的图像成像设备，其中校正装置包括校正色差的彩色信号校正和转换电路。
15.根据权利要求11的图像成像设备，其中显示装置包括液晶显示器。
16.根据权利要求11的图像成像设备，其中显示器包括产生字符信号的装置，用于在显示器上显示字符。
17.根据权利要求13的图像成像设备，其中转换装置还包括一预处理电路，其连接到采样电路，用于将该套离散值转换为国际标准的模拟信号。
全文摘要
一输入和输出景物的光图像的设备，带有压缩和扩展光图像的电视频信号的装置，由光图像产生电视频信号；缓冲寄存器暂时存入电视频信号；数字编码器对电视频信号编码，产生NTSC或PAL信号显示在电视、监视器或彩色液晶显示器(LCD)上；压缩/扩展电路压缩或扩展电视频信号，产生压缩或扩展了的图像数据；存储卡存入被压缩的图像数据，微处理器控制该设备的工作，图像数据被永久存入存储卡内，或作为再现的视频信号转换到数字编码器上。
文档编号H04N5/225GK1113632SQ9510556
公开日1995年12月20日 申请日期1995年5月31日 优先权日1994年5月31日
发明者徐仁石 申请人:三星航空产业株式会社