專(zhuān)利名稱(chēng)：圖像處理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于例如通過(guò)從圖像數(shù)據(jù)中去除噪聲來(lái)矯正構(gòu)成圖像的像素的圖像處理系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
圖7所示的日本未實(shí)審專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)No.2003-259126中公開(kāi)了用于從圖像數(shù)據(jù)中去除噪聲的圖象處理系統(tǒng)的一個(gè)示例。
日本未實(shí)審專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)No.2003-259126的圖像處理系統(tǒng)100具有用于計(jì)算圖像塊131中目標(biāo)像素及其周?chē)袼?-2，-1，+1，+2)的中值的中值計(jì)算單元112和用于從目標(biāo)像素的值fi中減去中值fmd以獲得差值fd的減法器113。圖像處理系統(tǒng)100還包括用于將差值fd乘以由增益設(shè)置單元114設(shè)置的增益G以獲得矯正值(G*fd)的乘法器115和用于從目標(biāo)像素的值fi中減去矯正值(G*fd)以輸出計(jì)算值fout的減法器116。通過(guò)基于差值fd設(shè)置增益G，可以適當(dāng)?shù)貜膱D像數(shù)據(jù)中去除噪聲。
此外，一些用于數(shù)碼相機(jī)的CCD(電荷耦合器件)等輸出Bayer模式圖像數(shù)據(jù)。在日本未實(shí)審專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)No.2003-259126的技術(shù)被應(yīng)用于這種具有CCD的系統(tǒng)時(shí)，Bayer模式圖像數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)換成RGB圖像數(shù)據(jù)或YUV圖像數(shù)據(jù)，并且對(duì)通過(guò)轉(zhuǎn)換獲得的RGB圖像數(shù)據(jù)或YUV圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行諸如噪聲去除之類(lèi)的圖像處理。
但是，由于噪聲分量在將Bayer模式圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成RGB圖像數(shù)據(jù)或YUV圖像數(shù)據(jù)期間被分散，因此不包含噪聲的像素也受到分散的噪聲分量的影響，使得諸如噪聲去除之類(lèi)的圖像處理的精度下降。此外，需要用于將Bayer模式圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成RGB圖像數(shù)據(jù)或YUV圖像數(shù)據(jù)的圖像轉(zhuǎn)換電路，這會(huì)導(dǎo)致圖像器件的電路規(guī)模增大。
因此，有必要提供一種能夠?qū)σ唤M覆蓋所有三原色的基本像素(例如Bayer模式圖像數(shù)據(jù))執(zhí)行諸如噪聲去除之類(lèi)的高精度圖像處理的圖像處理系統(tǒng)，并且該系統(tǒng)由于不需要圖像轉(zhuǎn)換電路而具有較小的電路規(guī)模。

發(fā)明內(nèi)容
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，提供了一種圖像處理系統(tǒng)，包括緩沖器，用于存儲(chǔ)作為圖像處理對(duì)象的目標(biāo)像素和所述目標(biāo)像素周?chē)囊唤M像素，使得所述像素被排列在水平和垂直方向上；最大值檢測(cè)器，用于從周?chē)袼亟M中與所述目標(biāo)像素具有相同顏色的像素獲得最大值；最小值檢測(cè)器，用于從所述周?chē)袼亟M中與所述目標(biāo)像素具有相同顏色的像素獲得最小值；以及減法器，用于從由所述最大值檢測(cè)器獲得的結(jié)果中減去由所述最小值檢測(cè)器獲得的結(jié)果。
從存儲(chǔ)在所述緩沖器中的所述周?chē)袼亟M中與所述目標(biāo)像素具有相同顏色的像素的最大值中減去存儲(chǔ)在所述緩沖器中的所述周?chē)袼亟M中與所述目標(biāo)像素具有相同顏色的像素的最小值。該減法使得能夠獲得用于檢測(cè)圖像數(shù)據(jù)的像素改變情況(即像素均勻改變還是像素如在邊緣情形下那樣快速改變)的值。
利用以上布置，即使圖像數(shù)據(jù)是諸如其中布置有覆蓋所有三原色的基本像素的Bayer模式圖像數(shù)據(jù)之類(lèi)的數(shù)據(jù)，也可以在不轉(zhuǎn)換所述圖像數(shù)據(jù)的情況下獲得用于檢測(cè)圖像數(shù)據(jù)的情況的值。與在將圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為RGB圖像數(shù)據(jù)和/或YUV圖像數(shù)據(jù)之后檢測(cè)圖像數(shù)據(jù)的情況的布置相比，本發(fā)明的圖像數(shù)據(jù)不受轉(zhuǎn)換之后圖像中所包括的周?chē)鷪D像的噪聲的影響。因此可以獲得非常精確的檢測(cè)值。此外，本發(fā)明的系統(tǒng)不需要圖像轉(zhuǎn)換電路，因此可以被構(gòu)建成小規(guī)模的。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，還提供了一種圖像處理系統(tǒng)，包括緩沖器，用于存儲(chǔ)作為圖像處理對(duì)象的目標(biāo)像素和所述目標(biāo)像素周?chē)囊唤M像素，使得所述像素被排列在水平和垂直方向上；以及分散值計(jì)算單元，用于獲得周?chē)袼亟M中與所述目標(biāo)像素具有相同顏色的像素的分散值。
可以通過(guò)獲得存儲(chǔ)在所述緩沖器中的所述周?chē)袼亟M中與所述目標(biāo)像素具有相同顏色的像素的分散值來(lái)獲取用于檢測(cè)所述圖像數(shù)據(jù)的像素改變情況是均勻的還是快速的(在邊緣區(qū)域的情形下)的值。
利用以上布置，即使圖像數(shù)據(jù)是諸如其中布置有覆蓋所有三原色的基本像素的Bayer模式圖像數(shù)據(jù)之類(lèi)的數(shù)據(jù)，也可以在不轉(zhuǎn)換所述圖像數(shù)據(jù)的情況下獲得用于檢測(cè)圖像數(shù)據(jù)的情況的值。與在將圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為RGB圖像數(shù)據(jù)和/或YUV圖像數(shù)據(jù)之后檢測(cè)圖像數(shù)據(jù)的情況的布置相比，本發(fā)明的圖像數(shù)據(jù)不受轉(zhuǎn)換之后圖像中所包括的周?chē)鷪D像的噪聲的影響。因此可以獲得非常精確的檢測(cè)值。此外，本發(fā)明的系統(tǒng)不需要圖像轉(zhuǎn)換電路，因此可以被構(gòu)建成小規(guī)模的。
此外，還提供了一種圖像處理系統(tǒng)，包括緩沖器，用于存儲(chǔ)作為圖像處理對(duì)象的目標(biāo)像素和所述目標(biāo)像素周?chē)囊唤M像素，使得所述像素被排列在水平和垂直方向上；亮度平均值計(jì)算單元，用于獲得作為周?chē)袼亟M的平均值的亮度平均值；周?chē)炼绕骄涤?jì)算單元，用于從所述周?chē)袼亟M中選擇覆蓋所有三原色的像素以準(zhǔn)備像素組合，并且獲得每個(gè)像素組合的環(huán)境亮度平均值，所述環(huán)境亮度平均值是像素組合的平均值；以及亮度差累計(jì)值計(jì)算單元，用于獲得作為下述絕對(duì)值總和的亮度差累計(jì)值，所述絕對(duì)值中的每一個(gè)是通過(guò)從每個(gè)環(huán)境亮度平均值中減去所述亮度平均值獲得的。
可以通過(guò)獲得絕對(duì)值總和來(lái)獲取用于檢測(cè)所述圖像數(shù)據(jù)的像素改變情況是均勻的還是快速的(在邊緣區(qū)域的情形下)的值，所述絕對(duì)值中的每一個(gè)是通過(guò)從每個(gè)環(huán)境亮度平均值減去所述亮度平均值獲得的。
利用以上布置，即使圖像數(shù)據(jù)是諸如其中布置有覆蓋所有三原色的基本像素的Bayer模式圖像數(shù)據(jù)之類(lèi)的數(shù)據(jù)，也可以在不轉(zhuǎn)換所述圖像數(shù)據(jù)的情況下獲得用于檢測(cè)圖像數(shù)據(jù)的情況的值。與在將圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為RGB圖像數(shù)據(jù)和/或YUV圖像數(shù)據(jù)之后檢測(cè)圖像數(shù)據(jù)的情況的布置相比，本發(fā)明的圖像數(shù)據(jù)不受轉(zhuǎn)換之后圖像中所包括的周?chē)鷪D像的噪聲的影響。因此可以獲得非常精確的檢測(cè)值。此外，本發(fā)明的系統(tǒng)不需要圖像轉(zhuǎn)換電路，因此可以被構(gòu)建成小規(guī)模的。
結(jié)合附圖閱讀下面的詳細(xì)描述可以更加清楚以上和其他目的以及新穎特征。但是應(yīng)當(dāng)清楚地理解，附圖僅供說(shuō)明之用，而非意圖限制本發(fā)明。


圖1是示出了根據(jù)第一實(shí)施例的圖像處理系統(tǒng)的配置的電路框圖。
圖2是示出了第一邊緣檢測(cè)器的功能的功能框圖。
圖3是示出了第二邊緣檢測(cè)器的功能的功能框圖。
圖4是示出了根據(jù)第二實(shí)施例的圖像處理系統(tǒng)的配置的電路框圖。
圖5是示出了第三邊緣檢測(cè)器的功能的功能框圖。
圖6是示出了根據(jù)第三實(shí)施例的圖像處理系統(tǒng)的配置的電路框圖。
圖7是現(xiàn)有技術(shù)的圖像處理系統(tǒng)的框圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在參考圖1到6，在下文中根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例詳細(xì)描述本發(fā)明的圖像處理系統(tǒng)。
(第一實(shí)施例)圖1是示出了根據(jù)第一實(shí)施例的圖像處理系統(tǒng)1的配置的電路框圖。圖像處理系統(tǒng)1輸入Bayer模式圖像數(shù)據(jù)，其中R像素、Gr像素、Gb像素和B像素被布置在2×2像素塊中。系統(tǒng)1通過(guò)檢測(cè)判定5×5像素塊是均勻區(qū)域還是非均勻邊緣區(qū)域，并適當(dāng)?shù)馗鶕?jù)檢測(cè)結(jié)果對(duì)位于5×5像素塊中心的目標(biāo)像素oo執(zhí)行濾波。
在下面的描述中，每個(gè)5×5像素塊的第一個(gè)像素被定義為像素nn，像素mn、on、pn、qn、nm、mm、om、pm、qm、no、mo、oo、po、qo、np、mp、op、pp、qp、nq、mq、oq、pq和qq在水平方向上以此順序被存儲(chǔ)。
圖像處理系統(tǒng)1包括緩沖器2，用于存儲(chǔ)5×5像素塊；第一邊緣檢測(cè)器3；第一矯正器5，用于矯正第一邊緣檢測(cè)器3的結(jié)果；第二邊緣檢測(cè)器4；第二矯正器6，用于矯正第二邊緣檢測(cè)器4的結(jié)果；選擇器7，用于選擇第一矯正器5的輸出或第二矯正器6的輸出，或混合這二者以供輸出；以及噪聲濾波器8，用于對(duì)5×5像素塊的像素中的目標(biāo)像素oo進(jìn)行濾波，并根據(jù)選擇器7的輸出優(yōu)化濾波器特性。
圖2是示出了第一邊緣檢測(cè)器3的功能的功能框圖。
在最大值檢測(cè)器31中，從周?chē)袼亟M中選擇與目標(biāo)像素oo具有相同顏色的像素nn、on、qn、no、qo、nq、oq、qq，并檢測(cè)這些像素的最大值Bmax。在最小值檢測(cè)器32中，從周?chē)袼亟M中選擇與目標(biāo)像素oo具有相同顏色的像素nn、on、qn、no、qo、nq、oq、qq，并檢測(cè)這些像素的最小值Bmin。減法器33從最大值Bmax中減去最小值Bmin，并輸出減法的結(jié)果作為最大-最小差值B1。
在上述布置中，如果周?chē)袼亟M構(gòu)成均勻圖像，則周?chē)袼亟M的最大值Bmax與最小值Bmin之間的差較小，因此較小的值被輸出作為最大-最小差值B1。另一方面，如果周?chē)袼亟M構(gòu)成諸如邊緣圖像之類(lèi)的快速改變的圖像，則周?chē)袼亟M的最大值Bmax與最小值Bmin之間的差較大，因此較大的值被輸出作為最大-最小差值B1。
在緩沖器2中，目標(biāo)像素被置于中心，相同數(shù)量的周?chē)袼乇慌帕性谒胶痛怪狈较蛏?。因此，可以從在水平方向和垂直方向上排列的像素中均等地選取感興趣的像素。在周?chē)袼亟M中，與目標(biāo)像素具有相同顏色的像素被布置在最外圍。因此，可以有效地選取覆蓋所有三原色的像素。周?chē)袼亟M的圖像數(shù)據(jù)被布置為Bayer模式，并且緩沖器2將圖像數(shù)據(jù)的像素存儲(chǔ)在5行5列中，目標(biāo)像素位于中心。因此，可以在最小單元中布置包括覆蓋所有三原色的像素的周?chē)袼亟M。
返回圖1，第一矯正器5執(zhí)行處理以使得第一邊緣檢測(cè)器3的結(jié)果落在指定范圍內(nèi)。更具體而言，第一矯正器5執(zhí)行的處理包括進(jìn)行這樣的裁剪(clipping)，其中使得第一邊緣檢測(cè)器3的結(jié)果在低于指定下限時(shí)等于0，在超過(guò)指定上限時(shí)等于最大值。
接下來(lái)將說(shuō)明第二邊緣檢測(cè)器4。與第一邊緣檢測(cè)器3類(lèi)似，第二邊緣檢測(cè)器4判定周?chē)袼亟M構(gòu)成均勻圖像還是諸如邊緣圖像之類(lèi)的快速改變的圖像。第二邊緣檢測(cè)器4具有亮度平均值計(jì)算單元41、環(huán)境亮度平均值計(jì)算單元42，和亮度差累計(jì)值計(jì)算單元43。
圖3是示出了第二邊緣檢測(cè)器4的功能的功能框圖。
亮度平均值計(jì)算單元41計(jì)算與周?chē)袼亟M具有相同顏色的每個(gè)像素組的平均值。然后，對(duì)這些平均值求和以獲得總和，該總和又被除以顏色數(shù)(即4)，從而獲得作為周?chē)袼亟M的平均值的亮度平均值Lav。下面將具體描述該計(jì)算。
作為R像素的平均值，通過(guò)將像素nn、on、qn、no、qo、nq、oq、qq的總和除以8獲得平均值Lav1。作為Gr像素的平均值，通過(guò)將像素mo、po的總和除以2獲得平均值Lav2。作為Gb像素的平均值，通過(guò)將像素om、op的總和除以2獲得平均值Lav3。作為B像素的平均值，通過(guò)將像素mm、pm、mp、pp的總和除以4獲得平均值Lav4。然后，通過(guò)將平均值Lav1、Lav2、Lav3、Lav4的總和除以4獲得亮度平均值Lav。
雖然在該實(shí)施例中通過(guò)將mo和po的總和除以2來(lái)獲得Gr像素的平均值，但是也可以通過(guò)進(jìn)一步把周?chē)袼亟M的Gr像素mn、pn、mq、pq添加到像素mo和po的總和并且將最終的總和除以6來(lái)獲得平均值Lav2。雖然在該實(shí)施例中通過(guò)將om和op的總和除以2來(lái)獲得Gb像素的平均值，但是也可以通過(guò)進(jìn)一步把周?chē)袼亟M的Gr像素nm、qm、np、qp添加到像素om和op的總和并且將最終的總和除以6來(lái)獲得平均值Lav3。
在環(huán)境亮度平均值計(jì)算單元42中，從周?chē)袼亟M選取覆蓋所有三原色的像素組合，并針對(duì)每個(gè)像素組合獲得作為像素組合的平均值的環(huán)境亮度平均值Lar。在該實(shí)施例中，圖像數(shù)據(jù)的大小是5×5像素，并且覆蓋所有三原色的像素組合由R像素、Gr像素、Gb像素和B像素構(gòu)成。
周?chē)袼亟M中的R像素、Gr像素、Gb像素和B像素可能有以下12種組合(i)像素nn、mn、nm、mm；(ii)像素mn、on、mm、om；(iii)像素on、pn、om、pm；(iv)像素pn、qn、pm、qm；(v)像素nm、mm、no、mo；(vi)像素pm、qm、po、qo；(vii)像素no、mo、np、mp；(viii)像素po、qo、pp、qp；(ix)像素np、mp、nq、mq；(x)像素mp、op、mq、oq；(xi)像素op、pp、oq、pq；(xii)像素pp、qp、pq、qq。環(huán)境亮度平均值計(jì)算單元42計(jì)算每個(gè)組合的像素平均值，從而獲得環(huán)境亮度平均值Lar1到Lar12。
在亮度差累計(jì)值計(jì)算單元43中，通過(guò)對(duì)環(huán)境亮度平均值Lar的絕對(duì)值求和獲得亮度差累計(jì)值B2，其中每個(gè)絕對(duì)值是通過(guò)從每個(gè)環(huán)境亮度平均值Lar減去亮度平均值Lav獲得的。在該實(shí)施例的圖像處理系統(tǒng)1中，計(jì)算|Lar1-Lav|、|Lar2-Lav|、|Lar3-Lav|、|Lar4-Lav|、|Lar5-Lav|、|Lar6-Lav|、|Lar7-Lav|、|Lar8-Lav|、|Lar9-Lav|、|Lar10-Lav|、|Lar11-Lav|、|Lar12-Lav|的總和以獲得亮度差累積值B2。
例如，如果周?chē)袼亟M構(gòu)成均勻圖像，則亮度平均值Lav與周?chē)袼亟M的每個(gè)環(huán)境亮度平均值Lar之間的差較小，因此較小的值被輸出作為亮度差累計(jì)值B2。另一方面，如果周?chē)袼亟M構(gòu)成諸如邊緣圖像之類(lèi)的快速改變的圖像，則亮度平均值Lav與周?chē)袼亟M的每個(gè)環(huán)境亮度平均值Lar之間的差較大，因此較大的值被輸出作為亮度差累計(jì)值B2。
在緩沖器2中，目標(biāo)值被置于中心，相同數(shù)量的周?chē)袼乇慌帕性谒胶痛怪狈较蛏稀Ｒ虼?，可以從在水平方向和垂直方向上排列的像素中均等地選取感興趣的像素。在周?chē)袼亟M中，與目標(biāo)像素具有相同顏色的像素被布置在最外圍。因此，可以有效地選取覆蓋所有三原色的像素。周?chē)袼亟M的圖像數(shù)據(jù)被布置為Bayer模式，并且緩沖器2將圖像數(shù)據(jù)的像素存儲(chǔ)在5行5列中，目標(biāo)像素位于中心。因此，可以在最小單元中布置包括覆蓋所有三原色的像素的周?chē)袼亟M。
返回圖1，第二矯正器6執(zhí)行處理以使得第二邊緣檢測(cè)器4的結(jié)果落在指定范圍內(nèi)。更具體而言，第二矯正器6執(zhí)行的處理包括進(jìn)行這樣的裁剪，其中使得第二邊緣檢測(cè)器4的結(jié)果在低于指定下限時(shí)等于0，在超過(guò)指定上限時(shí)等于最大值。
選擇器7響應(yīng)于模式信號(hào)MD選擇第一矯正器5的輸出或第二矯正器6的輸出，以便輸出矯正值B。還可以將選擇器7設(shè)計(jì)為響應(yīng)于模式信號(hào)MD輸出第一矯正器5的輸出和第二矯正器6的輸出中較大或較小的一個(gè)。
在噪聲濾波器8中，使用已知的中值濾波器對(duì)圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行噪聲去除處理，并在處理之后輸出目標(biāo)像素oo。噪聲濾波器8具有中值濾波器和用于將來(lái)自圖像數(shù)據(jù)的目標(biāo)像素oo與來(lái)自中值濾波器的目標(biāo)像素oo以對(duì)應(yīng)于矯正值B的比率混合以供輸出的目標(biāo)像素計(jì)算單元。
在上述布置中，噪聲濾波器8的輸出特性根據(jù)來(lái)自選擇器7的矯正值B的大小而改變。更具體而言，來(lái)自圖像數(shù)據(jù)的目標(biāo)像素oo的值與從中值濾波器輸出的目標(biāo)像素oo的值以對(duì)應(yīng)于矯正值B的大小的比率被混合以供輸出。例如，如果矯正值B較小，則使來(lái)自中值濾波器的目標(biāo)像素oo的比例較大，以便提高噪聲去除特性。另一方面，如果矯正值B較大，則使來(lái)自圖像數(shù)據(jù)的目標(biāo)像素oo的比例較大，以便降低噪聲去除特性。
雖然在該實(shí)施例中，噪聲濾波器8被設(shè)計(jì)為根據(jù)矯正值B的大小來(lái)改變來(lái)自圖像數(shù)據(jù)的目標(biāo)像素oo與來(lái)自中值濾波器的目標(biāo)像素oo的混合比率，但是也可以按照以下方式設(shè)計(jì)噪聲濾波器8。噪聲濾波器8還配備有用于將矯正值B與閾值BTH相比較的比較器和用于選擇來(lái)自中值的目標(biāo)像素oo或來(lái)自圖像數(shù)據(jù)的目標(biāo)像素oo的值的目標(biāo)像素選擇器。如果矯正值B低于閾值BTH，則目標(biāo)像素選擇器輸出中值濾波器的目標(biāo)像素oo，如果矯正值B等于或高于閾值BTH，則目標(biāo)像素選擇器輸出圖像數(shù)據(jù)的目標(biāo)像素oo。與前述包括目標(biāo)像素計(jì)算單元的電路相比，這種布置可以利用更簡(jiǎn)單的電路配置來(lái)實(shí)現(xiàn)。
接下來(lái)將描述第一實(shí)施例的圖像處理系統(tǒng)1的操作。
首先將討論具有5×5像素的圖像數(shù)據(jù)構(gòu)成均勻圖像的情形。第一邊緣檢測(cè)器3輸出較小的值作為最大-最小差值B1，因?yàn)榕c目標(biāo)像素oo具有相同顏色的周?chē)袼氐淖畲笾礏max與最小值Bmin之差較小。第二邊緣檢測(cè)器4也輸出較小的值作為亮度差累計(jì)值B2，因?yàn)榱炼绕骄礚av與周?chē)袼亟M的每個(gè)環(huán)境亮度平均值Lar之差較小。
因此，不論在選擇器7中選擇最大-最小差值B1還是亮度差累計(jì)值B2，從選擇器7輸出的矯正值B都較小。
當(dāng)矯正值B較小時(shí)，噪聲濾波器8中的噪聲去除特性較強(qiáng)，因此噪聲濾波器8輸出在較大程度上去除了噪聲的值。
也就是說(shuō)，如果圖像數(shù)據(jù)構(gòu)成均勻圖像，則在較大程度上去除了噪聲的值被輸出作為目標(biāo)像素oo。更具體而言，在圖像數(shù)據(jù)均勻的情形下，即使目標(biāo)像素oo包括噪聲，噪聲也可以得到約束從而不那么顯著。
如果周?chē)袼亟M的一些像素與該組中其他像素相比具有突出的高級(jí)噪聲，則最大-最小差值B1有時(shí)變得較大，盡管周?chē)袼亟M是均勻的。即使周?chē)袼亟M中包含這樣的高級(jí)噪聲，噪聲峰值也可以得到約束，因?yàn)榱炼炔罾塾?jì)值B2是通過(guò)計(jì)算周?chē)袼亟M中R像素、Gr像素、Gb像素和B像素的組合的平均值獲得的。因此，亮度差累計(jì)值B2變得小于最大-最小差值B1，從而圖像數(shù)據(jù)的情況在亮度差累計(jì)值B2中被更恰當(dāng)?shù)胤从?。也就是說(shuō)，第二邊緣檢測(cè)器4可以以比第一邊緣檢測(cè)器3更高的精度輸出噪聲濾波器8的矯正值。
接下來(lái)將說(shuō)明具有5×5像素的圖像數(shù)據(jù)構(gòu)成諸如邊緣圖像之類(lèi)的快速改變的圖像的情形。第一邊緣檢測(cè)器3輸出較大的值作為最大-最小差值B1，因?yàn)橹車(chē)袼亟M中與目標(biāo)像素oo具有相同顏色的像素的最大值Bmax與最小值Bmin之差較大。第二邊緣檢測(cè)器4也輸出較大的值作為亮度差累計(jì)值B2，因?yàn)榱炼绕骄礚av與周?chē)袼亟M的每個(gè)環(huán)境亮度平均值Lar之差較大。
因此，不論在選擇器7中選擇最大-最小差值B1還是亮度差累計(jì)值B2，從選擇器7輸出的矯正值B都較大。
當(dāng)矯正值B較大時(shí)，噪聲濾波器8中的噪聲去除特性較弱，因此噪聲濾波器8輸出在較小程度上去除了噪聲的值。
具體而言，如果圖像數(shù)據(jù)構(gòu)成諸如邊緣圖像之類(lèi)的快速改變的圖像，則在較小程度上去除了噪聲的值被輸出作為目標(biāo)像素oo。也就是說(shuō)，由于周?chē)袼亟M中的改變?cè)趫D像數(shù)據(jù)構(gòu)成邊緣圖像等的情形下較為明顯，所以即使不執(zhí)行噪聲去除，目標(biāo)像素oo中的噪聲也不會(huì)變得很顯著。不僅如此，這種布置還避免了噪聲去除使邊緣模糊的問(wèn)題。
利用以上布置，第一實(shí)施例中的圖像處理系統(tǒng)1能夠通過(guò)判定周?chē)袼亟M與均勻圖像還是邊緣圖像相關(guān)聯(lián)來(lái)對(duì)目標(biāo)像素oo適當(dāng)?shù)貓?zhí)行噪聲去除。此外，直接對(duì)Bayer模式圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行圖像數(shù)據(jù)區(qū)域判定，并且直接從Bayer模式圖像數(shù)據(jù)中去除噪聲。與一次將圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為RGB圖像數(shù)據(jù)或YUV圖像數(shù)據(jù)然后再對(duì)其執(zhí)行噪聲去除的布置相比，這種布置提供了不易受周?chē)袼亟M影響的更高精度的噪聲去除。此外，由于圖像處理系統(tǒng)1不需要用于對(duì)Bayer模式圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行RGB轉(zhuǎn)換和/或YUV轉(zhuǎn)換的電路，所以與具有轉(zhuǎn)換電路的系統(tǒng)相比，圖像處理系統(tǒng)1的電路配置可以較小。
(第二實(shí)施例)接下來(lái)將說(shuō)明根據(jù)第二實(shí)施例的圖像處理系統(tǒng)1A。圖4是示出了第二實(shí)施例的圖像處理系統(tǒng)1A的配置的電路框圖。第二實(shí)施例的圖像處理系統(tǒng)1A包括第三邊緣檢測(cè)器9，它取代了第一實(shí)施例的圖像處理系統(tǒng)1的第一邊緣檢測(cè)器3。因此，這里將僅詳細(xì)描述不同點(diǎn)(即第三邊緣檢測(cè)器9)，而簡(jiǎn)化或略去與第一實(shí)施例相同部分的說(shuō)明。
第三邊緣檢測(cè)器9具有平均值計(jì)算單元91和分散值計(jì)算單元92。參考圖5描述平均值計(jì)算單元91和分散值計(jì)算單元92。
在平均值計(jì)算單元91中，獲得周?chē)袼刂抵信c目標(biāo)像素oo具有相同顏色的像素nn、on、qn、no、qo、nq、oq、qq，將它們的總和除以8，從而獲得平均值Bav。
分散值計(jì)算單元92計(jì)算周?chē)袼亟M中與目標(biāo)像素oo具有相同顏色的像素中的每一個(gè)與平均值計(jì)算單元91所獲得的平均值Bav之間的差，并輸出通過(guò)獲取上述差值的平方值然后將這些平方值的總和除以8而獲得的分散值B3。
例如，如果周?chē)袼亟M構(gòu)成均勻圖像，則平均值Bav與像素nn、on、qn、no、qo、nq、oq、qq中的每一個(gè)之間的差較小，因此較小的值被輸出作為分散值B3。另一方面，如果周?chē)袼亟M構(gòu)成諸如邊緣圖像之類(lèi)的快速改變的圖像，則平均值Bav與像素nn、on、qn、no、qo、nq、oq、qq中的每一個(gè)之間的差較大，因此較大的值被輸出作為分散值B3。
第二實(shí)施例的圖像處理系統(tǒng)1A具有與第一實(shí)施例的圖像處理系統(tǒng)1相同的功能，因此能夠通過(guò)判定周?chē)袼亟M與均勻圖像還是邊緣圖像相關(guān)聯(lián)來(lái)對(duì)目標(biāo)像素oo執(zhí)行適當(dāng)?shù)脑肼暼コ?。此外，直接?duì)Bayer模式圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行圖像數(shù)據(jù)區(qū)域判定，并且直接從Bayer模式圖像數(shù)據(jù)中去除噪聲。與一次將圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為RGB圖像數(shù)據(jù)或YUV圖像數(shù)據(jù)然后再對(duì)其執(zhí)行噪聲去除的布置相比，這種布置提供了不易受周?chē)袼亟M影響的更高精度的噪聲去除。此外，由于圖像處理系統(tǒng)1A不需要用于對(duì)Bayer模式圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行RGB轉(zhuǎn)換和/或YUV轉(zhuǎn)換的電路，所以與具有轉(zhuǎn)換電路的系統(tǒng)相比，圖像處理系統(tǒng)1A的電路配置可以較小。
在緩沖器2中，目標(biāo)像素被置于中心，相同數(shù)量的周?chē)袼乇慌帕性谒胶痛怪狈较蛏?。因此，可以從在水平方向和垂直方向上排列的像素中均等地選取感興趣的像素。此外，與目標(biāo)像素具有相同顏色的周?chē)袼乇徊贾迷谧钔鈬?。這使得可以選取覆蓋所有三原色的像素而不會(huì)浪費(fèi)像素。此外，周?chē)袼亟M構(gòu)成Bayer模式圖像數(shù)據(jù)，并且緩沖器2將圖像數(shù)據(jù)的像素存儲(chǔ)在5行5列中，目標(biāo)像素位于中心。因此，可以在最小單元中布置包括覆蓋所有三原色的像素的周?chē)袼亟M。
在第一實(shí)施例的圖像處理系統(tǒng)1的第一邊緣檢測(cè)器3中，由于根據(jù)周?chē)袼亟M中與目標(biāo)像素oo具有相同顏色的像素nn、on、qn、no、qo、nq、oq、qq的最大值Bmax和最小值Bmin之間的差來(lái)檢測(cè)圖像數(shù)據(jù)的區(qū)域的情況，所以如果像素nn、on、qn、no、qo、nq、oq、qq中的任意一個(gè)包含噪聲，都可能發(fā)生錯(cuò)誤檢測(cè)。與此形成對(duì)照的是，第二實(shí)施例的圖像處理系統(tǒng)1A的第三邊緣檢測(cè)器9根據(jù)像素nn、on、qn、no、qo、nq、oq、qq的分散值B3來(lái)檢測(cè)圖像數(shù)據(jù)的區(qū)域的情況。因此，即使像素nn、on、qn、no、qo、nq、oq、qq中的任意一個(gè)包含噪聲，噪聲的影響也將被分散，從而限制了錯(cuò)誤檢測(cè)。
(第三實(shí)施例)接下來(lái)將描述根據(jù)第三實(shí)施例構(gòu)造的圖像處理系統(tǒng)1B。圖6是示出了第三實(shí)施例的圖像處理系統(tǒng)1B的配置的電路框圖。第三實(shí)施例的圖像處理系統(tǒng)1B具有邊緣增強(qiáng)單元80，它取代了第一實(shí)施例的圖像處理系統(tǒng)1的噪聲濾波器8，圖像處理系統(tǒng)1B與圖像處理系統(tǒng)1的不同之處在于圖像處理系統(tǒng)1B沒(méi)有亮度差累計(jì)值計(jì)算單元43和選擇器7。因此，這里將僅詳細(xì)描述不同點(diǎn)(即邊緣增強(qiáng)單元80)，而簡(jiǎn)化或略去對(duì)與第一實(shí)施例相同的部分的說(shuō)明。
邊緣增強(qiáng)單元80包括YUV圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器81、高通濾波器82、乘法器83和加法器84。
在這些組件中，YUV圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器81輸入存儲(chǔ)在緩沖器2中的具有5×5像素的Bayer模式圖像數(shù)據(jù)，并將其轉(zhuǎn)換為5×5像素的YUV圖像數(shù)據(jù)。這里，YUV圖像數(shù)據(jù)由亮度信號(hào)Y、指示亮度信號(hào)Y與藍(lán)色分量之間的差的差信號(hào)U，以及指示亮度信號(hào)Y與紅色分量之間的差的差信號(hào)V組成。首先，通過(guò)已知的雙線性技術(shù)將存儲(chǔ)在緩沖器2中的Bayer模式圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成RGB圖像數(shù)據(jù)(由紅色信號(hào)(R)、綠色信號(hào)(G)和藍(lán)色信號(hào)(B)構(gòu)成的圖像數(shù)據(jù))，并進(jìn)而通過(guò)已知技術(shù)將其轉(zhuǎn)換為YUV圖像數(shù)據(jù)。
高通濾波器82輸入從YUV圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器81輸出的5×5像素的YUV圖像數(shù)據(jù)的5×5像素的亮度信號(hào)Y；執(zhí)行高通濾波處理以增強(qiáng)5×5像素的亮度信號(hào)的空間頻率的高頻分量；并輸出對(duì)應(yīng)于目標(biāo)像素oo的位置的高通增強(qiáng)像素值A(chǔ)。通過(guò)使用已知的5×5像素加權(quán)矩陣的方法來(lái)執(zhí)行高通濾波處理。該加權(quán)矩陣可以由CPU(未示出)等隨意設(shè)置。
乘法器83是用于將從高通濾波器82輸出的高通增強(qiáng)像素值A(chǔ)乘以從第一邊緣檢測(cè)器3輸出的最大-最小差值B1以輸出亮度矯正值Y2的電路。最大-最小差值B1被預(yù)先歸一化，使得最小值是0，最大值是1。具體而言，當(dāng)圖像數(shù)據(jù)較均勻并具有較小的改變時(shí)，最大-最小差值B1變得更接近0。另一方面，當(dāng)圖像數(shù)據(jù)更快速地改變(例如與邊緣圖像相關(guān)聯(lián)的情形)時(shí)，最大-最小差值B1變得更接近1。利用該乘法，亮度矯正值Y2在圖像數(shù)據(jù)均勻時(shí)變?yōu)?，而在圖像數(shù)據(jù)與邊緣相關(guān)聯(lián)時(shí)變得接近高通增強(qiáng)像素值A(chǔ)。
在加法器84中，亮度矯正值Y2被添加到與目標(biāo)像素oo的位置相關(guān)聯(lián)的亮度信號(hào)Y的像素，從而輸出亮度信號(hào)Y+Y2。
利用上述布置，第三實(shí)施例的圖像處理系統(tǒng)1B通過(guò)判定周?chē)袼亟M與均勻圖像還是邊緣圖像相關(guān)聯(lián)來(lái)對(duì)目標(biāo)像素oo適當(dāng)?shù)貓?zhí)行邊緣增強(qiáng)。由于對(duì)Bayer模式圖像數(shù)據(jù)直接執(zhí)行圖像數(shù)據(jù)區(qū)域判定，與一次將圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為RGB圖像數(shù)據(jù)或YUV圖像數(shù)據(jù)然后再對(duì)其執(zhí)行圖像數(shù)據(jù)區(qū)域判定的布置相比，本發(fā)明提供了不易受周?chē)袼亟M影響的更高精度的邊緣增強(qiáng)處理。
雖然第一邊緣檢測(cè)器3在第三實(shí)施例中被用作用于檢測(cè)邊緣的裝置，但是第二邊緣檢測(cè)器4或第三邊緣檢測(cè)器9也可以被使用。在此情形下，也是直接對(duì)Bayer模式圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行圖像數(shù)據(jù)區(qū)域判定。因此，與一次將圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為RGB圖像數(shù)據(jù)或YUV圖像數(shù)據(jù)然后再對(duì)其執(zhí)行圖像數(shù)據(jù)區(qū)域判定的布置相比，本發(fā)明提供了不易受周?chē)袼亟M影響的更高精度的邊緣增強(qiáng)處理。
很明顯，本發(fā)明不一定限于這里示出的特定實(shí)施例，可以在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下對(duì)所公開(kāi)的實(shí)施例作出各種改變和修改。
例如，雖然在使用中值濾波器作為噪聲濾波器的情形下描述了第一和第二實(shí)施例，但是很明顯，本發(fā)明同樣適用于使用用于減少空間頻率的高頻的已知空間濾波器的情形。
雖然在緩沖器2被設(shè)計(jì)為存儲(chǔ)5×5像素的情形下描述了前述實(shí)施例，但是很明顯，本發(fā)明同樣適用于用于存儲(chǔ)其他大小(例如9×9像素)的圖像數(shù)據(jù)的緩沖器。
應(yīng)當(dāng)注意，第三邊緣檢測(cè)器例示了分散值計(jì)算單元，YUV圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器例示了亮度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器。
這些實(shí)施例提供了能夠在不使用圖像轉(zhuǎn)換電路的情況下對(duì)諸如Bayer模式圖像數(shù)據(jù)之類(lèi)的覆蓋三原色的一組基本像素執(zhí)行諸如噪聲去除之類(lèi)的的高精度圖像處理的小電路規(guī)模的圖像處理系統(tǒng)。
本申請(qǐng)基于2006年5月22日提交的在先日本專(zhuān)利申請(qǐng)No.2006-141708并要求享受其優(yōu)先權(quán)，該在先申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用結(jié)合于此。
權(quán)利要求
1.一種圖像處理系統(tǒng)，包括緩沖器，用于存儲(chǔ)作為圖像處理對(duì)象的目標(biāo)像素和所述目標(biāo)像素周?chē)囊唤M像素，使得所述像素被排列在水平和垂直方向上；最大值檢測(cè)器，用于從所述周?chē)袼亟M中與所述目標(biāo)像素具有相同顏色的像素中獲得最大值；最小值檢測(cè)器，用于從所述周?chē)袼亟M中與所述目標(biāo)像素具有相同顏色的像素中獲得最小值；以及減法器，用于從由所述最大值檢測(cè)器獲得的結(jié)果中減去由所述最小值檢測(cè)器獲得的結(jié)果。
2.一種圖像處理系統(tǒng)，包括緩沖器，用于存儲(chǔ)作為圖像處理對(duì)象的目標(biāo)像素和所述目標(biāo)像素周?chē)囊唤M像素，使得所述像素被排列在水平和垂直方向上；以及分散值計(jì)算單元，用于獲得所述周?chē)袼亟M中與所述目標(biāo)像素具有相同顏色的像素的分散值。
3.一種圖像處理系統(tǒng)，包括緩沖器，用于存儲(chǔ)作為圖像處理對(duì)象的目標(biāo)像素和所述目標(biāo)像素周?chē)囊唤M像素，使得所述像素被排列在水平和垂直方向上；亮度平均值計(jì)算單元，用于獲得作為所述周?chē)袼亟M的平均值的亮度平均值；周?chē)炼绕骄涤?jì)算單元，用于從所述周?chē)袼亟M中選擇覆蓋所有三原色的像素以準(zhǔn)備像素組合，并且獲得每個(gè)像素組合的環(huán)境亮度平均值，所述環(huán)境亮度平均值是像素組合的平均值；以及亮度差累計(jì)值計(jì)算單元，用于獲得亮度差累計(jì)值，所述亮度差累計(jì)值是絕對(duì)值的總和，所述絕對(duì)值中的每一個(gè)是通過(guò)從每個(gè)環(huán)境亮度平均值中減去所述亮度平均值而獲得的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像處理系統(tǒng)，其中所述目標(biāo)像素位于所述緩沖器中的像素的布置的中心，并且所述周?chē)袼亟M被布置為在水平和垂直方向上排列相同數(shù)量的像素。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的圖像處理系統(tǒng)，其中所述周?chē)袼亟M被布置為與所述目標(biāo)像素具有相同顏色的像素位于最外圍。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的圖像處理系統(tǒng)，其中所述目標(biāo)像素位于所述緩沖器中的像素的布置的中心，并且所述周?chē)袼亟M被布置為在水平和垂直方向上排列相同數(shù)量的像素。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的圖像處理系統(tǒng)，其中所述周?chē)袼亟M被布置為與所述目標(biāo)像素具有相同顏色的像素位于最外圍。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的圖像處理系統(tǒng)，其中所述目標(biāo)像素位于所述緩沖器中的像素的布置的中心，并且所述周?chē)袼亟M被布置為在水平和垂直方向上排列相同數(shù)量的像素。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的圖像處理系統(tǒng)，其中所述周?chē)袼亟M被布置為與所述目標(biāo)像素具有相同顏色的像素位于最外圍。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像處理系統(tǒng)，其中所述圖像數(shù)據(jù)由Bayer模式圖像數(shù)據(jù)組成，并且所述緩沖器將所述圖像數(shù)據(jù)的像素存儲(chǔ)在5行5列中，所述目標(biāo)像素位于中心。
11.根據(jù)權(quán)利要求2所述的圖像處理系統(tǒng)，其中所述圖像數(shù)據(jù)由Bayer模式圖像數(shù)據(jù)組成，并且所述緩沖器將所述圖像數(shù)據(jù)的像素存儲(chǔ)在5行5列中，所述目標(biāo)像素位于中心。
12.根據(jù)權(quán)利要求3所述的圖像處理系統(tǒng)，其中所述圖像數(shù)據(jù)由Bayer模式圖像數(shù)據(jù)組成，并且所述緩沖器將所述圖像數(shù)據(jù)的像素存儲(chǔ)在5行5列中，所述目標(biāo)像素位于中心。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像處理系統(tǒng)，還包括噪聲濾波器，所述噪聲濾波器輸入由所述減法器獲得的結(jié)果作為控制值，并且被設(shè)計(jì)為在所述被輸入的控制值減小時(shí)提高噪聲去除特性。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像處理系統(tǒng)，還包括高通濾波器，用于從關(guān)于所述周?chē)袼亟M和所述目標(biāo)像素的亮度信息中提取空間頻率的高頻分量，并且在提取所述高頻分量之后輸出與所述目標(biāo)像素的位置相對(duì)應(yīng)的亮度信息；以及乘法器，用于將由所述高通濾波器獲得的結(jié)果乘以由所述減法器獲得的結(jié)果。
15.根據(jù)權(quán)利要求2所述的圖像處理系統(tǒng)，還包括噪聲濾波器，所述噪聲濾波器輸入由所述分散值計(jì)算單元獲得的結(jié)果作為控制值，并且被設(shè)計(jì)為在所述被輸入的控制值減小時(shí)提高噪聲去除特性。
16.根據(jù)權(quán)利要求2所述的圖像處理系統(tǒng)，還包括高通濾波器，用于從關(guān)于所述周?chē)袼亟M和所述目標(biāo)像素的亮度信息中提取空間頻率的高頻分量，并且在提取所述高頻分量之后輸出與所述目標(biāo)像素的位置相對(duì)應(yīng)的亮度信息；以及乘法器，用于將由所述高通濾波器獲得的結(jié)果乘以由所述分散值計(jì)算單元獲得的結(jié)果。
17.根據(jù)權(quán)利要求3所述的圖像處理系統(tǒng)，還包括噪聲濾波器，所述噪聲濾波器輸入由所述亮度差累計(jì)值計(jì)算單元獲得的結(jié)果作為控制值，并且被設(shè)計(jì)為在所述被輸入的控制值減小時(shí)提高噪聲去除特性。
18.根據(jù)權(quán)利要求3所述的圖像處理系統(tǒng)，還包括高通濾波器，用于從關(guān)于所述周?chē)袼亟M和所述目標(biāo)像素的亮度信息中提取空間頻率的高頻分量，并在提取所述高頻分量之后輸出與所述目標(biāo)像素的位置相對(duì)應(yīng)的亮度信息；以及乘法器，用于將由所述高通濾波器獲得的結(jié)果乘以由所述亮度差累計(jì)值計(jì)算單元獲得的結(jié)果。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種圖像處理系統(tǒng)1，包括緩沖器2，用于存儲(chǔ)作為圖像處理對(duì)象的目標(biāo)像素oo和目標(biāo)像素oo周?chē)囊唤M像素，使得所述像素被排列在水平和垂直方向上；最大值檢測(cè)器31，用于從周?chē)袼亟M中與目標(biāo)像素oo具有相同顏色的像素中獲得最大值Bmax；最小值檢測(cè)器32，用于從周?chē)袼亟M中與目標(biāo)像素oo具有相同顏色的像素中獲得最小值Bmin；以及減法器33，用于從由最大值檢測(cè)器31獲得的結(jié)果中減去由所述最小值檢測(cè)器32獲得的結(jié)果。
文檔編號(hào)G06T5/20GK101079957SQ200710103729
公開(kāi)日2007年11月28日 申請(qǐng)日期2007年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月22日
發(fā)明者石武志, 福岡智博, 伊賀希一郎, 渡會(huì)祐司 申請(qǐng)人:富士通株式會(huì)社