專利名稱：成像裝置、信號處理電路、裝置、方法和計算機程序產(chǎn)品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及成像裝置、信號處理電路、信號處理裝置、信號處理方法 和計算機程序產(chǎn)品。具體地，本發(fā)明涉及應(yīng)用到上述各項的如下技術(shù)，其 中從作為數(shù)字信號輸出的視頻信號再現(xiàn)原始信號的在不通過量化確定的級 別上的信息。
背景技術(shù)：
當(dāng)把模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號時，可以通過采樣頻率和量化位數(shù)(量 化比特率)來確定數(shù)字信號中的信息量。采樣頻率決定著可由尼奎斯特抽 樣定理表示的最大頻率，而量化比特率決定著振幅方向上的精確度。換句 話說，量化比特率決定著數(shù)字信號的最小變化量。如果由量化比特率決定 的最小變化量相對于所表達的信號來說太大，則人們將會察覺出所謂的量 化失真。
因此，為了防止量化失真很明顯，提前將輸入到模數(shù)轉(zhuǎn)換器(下文稱
為A/D轉(zhuǎn)換器)的模擬信號的動態(tài)范圍調(diào)整成A/D轉(zhuǎn)換器的動態(tài)范圍。然 而，如果執(zhí)行該處理的話，原始信號的A/D轉(zhuǎn)換器中量化精度以下的信息 可能會消失。
圖1A示出輸入A/D轉(zhuǎn)換器的模擬信號的波形的示例。圖1B示出當(dāng)將 輸入A/D轉(zhuǎn)換器的模擬信號的動態(tài)范圍調(diào)整成A/D轉(zhuǎn)換器的動態(tài)范圍時的 信號的波形的示例。在該示例中，A/D轉(zhuǎn)換器具有8位的量化比特率。圖 1B所示示例示出在與由圖中箭頭指示的8位范圍上的高精確度部分相應(yīng)的 信息在經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器時消失了 。
此外，攝像機等中的數(shù)字信號處理可能導(dǎo)致數(shù)字信號的最小變化量相 對于所表達的信號變得過大的現(xiàn)象。例如，如果在黑暗的地方等進行拍攝 時執(zhí)行陡增益調(diào)整(steep gain adjustment)，原始信號的最低有效位數(shù)據(jù)將會移向高階位。結(jié)果，可能出現(xiàn)所表達的視頻給人的印象可能灰階
(grayscale)不足的問題。當(dāng)執(zhí)行用于校正三原色的信號的伽馬特性的伽 馬校正以符合監(jiān)視器的伽馬特性時，同樣會出現(xiàn)類似的問題。
當(dāng)存在這些問題時，用于平滑地表達輸出信號的灰階的有效測量用來 增加量化比特率。然而，A/D轉(zhuǎn)換器的性能一般很有限。因此，有選擇地 增加量化比特率是很困難的。此外，考慮到制造成本，存在可能不使用具 有高量化比特率的A/D轉(zhuǎn)換器的場合。
在不增加A/D轉(zhuǎn)換器的量化比特率的情況下，例如，有一種對從A/D 轉(zhuǎn)換器輸出的信號的最低有效位方向的位數(shù)進行擴展的方法并且隨機噪聲 被合成到被擴展的部分。在現(xiàn)有技術(shù)中還采用了另一種方法，其用于在保 持輸入到A/D轉(zhuǎn)換器的原始信號的信息的同時，根據(jù)A/D轉(zhuǎn)換之后的數(shù)字 信號再現(xiàn)原始信號的在不由A/D轉(zhuǎn)換器的量化確定的級別上的高精度分
圖2示出用于再現(xiàn)原始信號的在不由量化確定的級別上的高精度分量 的電路的配置示例。用于再現(xiàn)不由量化確定的級別上的高精度分量的電路 在下文中被稱為量化精度再現(xiàn)電路。例如，該電路可應(yīng)用于攝像機等。為 了校正由經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換的原始信號或者具有極大調(diào)整增益的數(shù)字信號的最 低有效位的增加而產(chǎn)生的灰階不足，該電路生成了從原始信號("n" 位)添加到最低位的高精度分量("m"位)，以得到"n+m"位的量化 比特率。
量化精度再現(xiàn)電路包括，例如，低通濾波器201、高精度分量分離部 件202和高精度分量添加部件203。低通濾波器201生成具有"n，+m"位 長的數(shù)字信號，該數(shù)字信號包含在不由量化確定的級別上的信號分量(高 精度分量)。圖3A到圖3D示出在m=l的情形下的低通濾波器201的輸 出的示例。在圖3A到圖3D所示的示例中，通過數(shù)字化原始信號得到的數(shù) 字信號具有8位信號長度"n"。
低通濾波器201計算兩個數(shù)字信號的平均值，以輸出包含原始信號的 在不由量化確定的級別上的位信息的信號。圖3A-1和3A-2分別示出要處 理的兩個數(shù)字信號。這兩個信號是8位數(shù)字信號，并且它們被相加在一起以形成9位輸出信號，如圖3B所示。換句話說，這兩個信號穿過低通濾
波器201，從而生成了具有位長為9位的信號(即，"n(8)+m(l)"位=9位)。
圖3A到圖3D中沿垂直方向延伸的虛線指示小數(shù)點。如圖3C所示， 圖3B所示的信號被劃分以調(diào)整數(shù)位。然后，計算得到的小數(shù)點之后的結(jié) 果部分(1位)(如圖3C所示)就是高精度分量。如圖3A到圖3D所 示，圖2中所示的高精度分量分離部件202執(zhí)行從由低通濾波器201輸出 的信號中分離"m"位的高精度分量的處理。之后，高精度分量添加部件 203將由高精度分量分離部件202分離出的m位添加到"n"位數(shù)據(jù)信號 (原始信號)的最低位。
換句話說，圖4A所示的"n"位原始信號失去了由虛線表示的在不由 量化確定的級別上的分量。然而，通過經(jīng)過低通濾波器201，可以生成包 含在不由量化確定的級別上的分量的信號，如圖4B所述。之后，高精度 分量分離部件202從上述信號中去除"m"位高精度分量。此外，如圖4D 所示，生成信號，以使得高精度添加部件203把圖4C中所分離出的"m" 位信號添加到圖4A的原始"n"位信號中。這樣的處理導(dǎo)致了高精度分量 的再現(xiàn)，而無需增加A/D轉(zhuǎn)換部件中的量化比特率。
然而，根據(jù)上述方法，高精度分量的再現(xiàn)可能會受到高頻分量(例如 邊緣和噪聲)的影響。此外，量化精度的再現(xiàn)效果的提高可能會導(dǎo)致圖像 質(zhì)量的劣化。因此，在現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)采用了用于檢測高精度分量并根據(jù) 檢測出的高精度分量的量來控制高精度分量的再現(xiàn)的方法。
日本未審查專利申請公開No.2006-222479公開了檢測高精度分量并根 據(jù)檢測出的高精度分量的量來控制該高精度分量的再現(xiàn)效果。

發(fā)明內(nèi)容
圖5示出上述量化精度再現(xiàn)電路的配置示例。圖5所示的量化精度再 現(xiàn)電路接收按照與圖2所示的電路的類似方式經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信 號并且經(jīng)受增益控制的視頻信號。
圖5中所示的量化精度再現(xiàn)電路包括低通濾波器201、高精度分量分離部件202、高精度分量添加部件203、高頻檢測部件204和高頻分量控 制輸出部件205。低通濾波器201從輸入的"n"位原始信號生成具有位長 為"n+m"的數(shù)字信號。高精度分量分離部件202從由低通濾波器201輸 出的"n+m"位信號中分離出"m"位的信號(高精度分量)。高精度分 量添加部件203將"m"位的信號(高精度分量)添加到所輸入的"n"位 原始信號中，從而輸出具有位長為"n+m"的數(shù)字信號。
上述參考圖5的量化精度再現(xiàn)電路的配置與圖2所示的量化精度再現(xiàn) 電路相同。然而，圖5所示的量化精度再現(xiàn)電路還包括高頻檢測部件 204，用于檢測"n"位原始信號中的高頻分量；以及高頻分量控制輸出部 件205，用于根據(jù)高頻檢測部件204的檢測結(jié)果控制量化精度的再現(xiàn)效 果。
高頻檢測部件204檢測原始信號中的高頻分量，并且然后根據(jù)所檢測 出的高頻分量的大小輸出一個值。高頻分量控制輸出部件205根據(jù)高頻檢 測部件204輸出的值的大小生成增益函數(shù)。之后，高頻分量控制輸出部件 205利用該增益函數(shù)在原始信號和具有高精度分量的量化精度再現(xiàn)信號之 間執(zhí)行阿爾法混合(alpha blending)。替代地，從原始信號生成的高精度 分量與根據(jù)高頻檢測部件204的檢測結(jié)果生成的增益相乘。得出的值被添 加到從高精度分量添加部件203輸出的具有位長位"n+m"的量化精度再 現(xiàn)信號中。這樣的處理可以在基本上保持所有的原始信號的特性的同時再 現(xiàn)量化精度。
在這樣的量化精度再現(xiàn)電路中，高頻的檢測精度是很重要的。此外， 根據(jù)對高頻分量的檢測結(jié)果適當(dāng)控制量化精度的再現(xiàn)效果也是很重要的。 如果沒有適當(dāng)?shù)膱?zhí)行這些處理，所生成的量化精度再現(xiàn)信號的頻率特性可 能會比原始信號要劣化。這種現(xiàn)象可能會隨著再現(xiàn)位數(shù)的增加而頻繁出 現(xiàn)。此外，當(dāng)要被添加的再現(xiàn)位數(shù)增加時，在具有大的邊緣值變化等的高 頻部件分的波形中可能會出現(xiàn)鏈接狀(linking-like)現(xiàn)象。
然而，如果期望用于精確檢測邊緣、噪聲、畫面等的各種高頻分量以 防止上述現(xiàn)象的機制并且實現(xiàn)適當(dāng)控制量化精度的再現(xiàn)效果，則處理可能 會很復(fù)雜，并且電路規(guī)模變得較大。例如，公知用來對聯(lián)合圖像專家組(JPEG)等進行處理的離散余弦變換(DCT)等是很有用的，但是其處理 是很復(fù)雜的，因此會導(dǎo)致非常大的電路規(guī)模。
本發(fā)明解決了與傳統(tǒng)方法和裝置相關(guān)聯(lián)的上述和其他問題。希望提供 一種成像裝置、信號處理電路、信號處理裝置、信號處理方法和計算機程 序產(chǎn)品，用于在無需大電路的情況下實現(xiàn)量化精度的適當(dāng)再現(xiàn)。
根據(jù)本發(fā)明的實施例提供了一種成像裝置，該成像裝置包括成像部件 和模/數(shù)轉(zhuǎn)換部件，模/數(shù)轉(zhuǎn)換部件用于將由成像部件獲取的視頻信號轉(zhuǎn)換 成數(shù)字信號。當(dāng)在該成像裝置中執(zhí)行量化精度再現(xiàn)時，相對于構(gòu)成從模/數(shù) 轉(zhuǎn)換部件輸出的視頻信號的每個像素，獲得一組預(yù)定數(shù)量的像素(包括目 標(biāo)像素及其周圍像素)。當(dāng)相對目標(biāo)像素的變化量在預(yù)定閾值范圍內(nèi)時， 周圍像素經(jīng)受濾波操作。當(dāng)相對目標(biāo)像素的變化量在預(yù)定閾值范圍外時， 目標(biāo)像素經(jīng)受濾波操作。這樣，生成了包含在不由模/數(shù)轉(zhuǎn)換部件中的量化 確定的級別上的高精度分量的輸出信號。此外，高精度分量被從輸出信號 中分離出，并且被高精度分量分離部件分離出的高精度分量被添加到從模/ 數(shù)轉(zhuǎn)換部件輸出的信號中。
上述濾波處理使得能夠去除高頻分量的影響，并再現(xiàn)出在不由模/數(shù)轉(zhuǎn) 換部件中的量化確定的級別上的高精度分量。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，沒有必要包括任何其它部件，例如高頻檢測部 件或高頻分量控制輸出部件。這樣，可以在無需去除高頻分量的影響的同 時再現(xiàn)在不由模/數(shù)轉(zhuǎn)換部件中的量化確定的級別上的高精度分量。因此， 電路可以減小到最小的規(guī)模。


圖1A和圖1B是說明根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的A/D轉(zhuǎn)換器中丟失高頻分量的示 例的特性圖，其中，圖1A說明在輸入到A/D轉(zhuǎn)換器之前的信號的特性， 圖1B說明從A/D轉(zhuǎn)換器輸出時信號的特性。
圖2是說明現(xiàn)有技術(shù)量化精度再現(xiàn)電路的配置示例的框圖。 圖3A到圖3D是說明現(xiàn)有技術(shù)的再現(xiàn)量化精度處理的示意圖，其中圖 3A-1、圖3A-2、圖3B、圖3C、和圖3D分別示出了信號。圖4A到圖4D是說明現(xiàn)有技術(shù)的再現(xiàn)量化精度處理的示意圖，其中圖4A、圖4B、圖4C、和圖4D分別示出了信號。圖5是說明現(xiàn)有技術(shù)的量化精度再現(xiàn)電路的配置示例的框圖。圖6是說明根據(jù)本發(fā)明的實施例的攝像機的內(nèi)部配置的示例的框圖。圖7是說明根據(jù)本發(fā)明的實施例的量化精度再現(xiàn)電路的內(nèi)部配置的示例的框圖。圖8A和圖8B是說明根據(jù)本發(fā)明的實施例的邊緣保持平滑濾波器的濾 波處理的示例的特性圖，其中，圖8A和圖8B分別說明了濾波處理的示 例。圖9A和圖9B是說明根據(jù)本發(fā)明的實施例的邊緣保持平滑濾波器的濾 波處理的另一示例的特性圖，其中，圖9A和圖9B分別說明了濾波處理的 示例。圖10是說明根據(jù)本發(fā)明的實施例的邊緣保持平滑濾波器的濾波處理的 示例的流程圖。圖11是說明根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的信息處理裝置的配置示例的示 意圖。
具體實施方式
下面將參考圖6到圖IO來描述根據(jù)本發(fā)明的實施例的成像裝置。圖6 是說明該實施例的成像裝置被應(yīng)用到的攝像機的原理配置的框圖。圖6中 所示的攝像機包括圖像傳感器1、 2、 3，視頻放大器4、 5、 6， A/D轉(zhuǎn)換 器7、 8、 9，視頻信號處理部件16，微型計算機17和操作部件18。視頻 信號處理部件16包括校正電路10、增益控制電路11、量化精度再現(xiàn)電路 12、亮度控制電路13、伽馬校正電路14和輸出信號生成電路15。在圖6所示的攝像機中，來自目標(biāo)的光通過包括透鏡(未示出)等的 光學(xué)系統(tǒng)入射到各個圖像傳感器1、 2、 3的光接收部件。然后，各種顏色 的光線(紅色(R)、綠色(G)、藍色(B))被光電轉(zhuǎn)換。在該實施例 中，該攝像機配備有用于紅、綠、藍的三個圖像傳感器，但是傳感器的數(shù) 量并不局限于此。替代地，例如，該攝像機可配備有用于四種不同顏色的圖像傳感器。圖像傳感器1、 2和3根據(jù)目標(biāo)的光生成構(gòu)成視頻信號的各種原色信 號，并且然后將這三原色信號(R信號、G信號和B信號)提供給各個視 頻放大器4、 5和6。這里，視頻信號可以應(yīng)用于任何運動畫面和靜止畫 面。視頻放大器4、 5和6是增益控制設(shè)備，例如自動增益控制(AGC) 電路。視頻放大器4、 5和6控制原色信號的增益，并且將具有受控增益 的原色信號提供給各個A/D轉(zhuǎn)換器7、 8和9。此外，A/D轉(zhuǎn)換器7、 8和 9將輸入的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，并且然后將經(jīng)過轉(zhuǎn)換的信號提供給 視頻信號處理部件16。在該實施例中，視頻信號處理部件16包括校正電路10、增益控制電 路ll、量化精度再現(xiàn)電路12、亮度控制電路13、伽馬校正電路14和輸出 信號生成電路15。首先，視頻放大器4、 5、 6和A/D轉(zhuǎn)換器7、 8、 9將原 色信號R、 G和B調(diào)整到適當(dāng)?shù)乃?，然后，量化信號被輸入視頻信號處 理部件16的校正電路10。校正電路IO對輸入的三原色信號執(zhí)行內(nèi)插處理及其有關(guān)信號處理(例 如濾波處理和濃淡處理(shading processing))，之后將經(jīng)過處理的信號 提供給增益控制電路ll。增益控制電路ll將從校正電路10輸入的三原色信號的增益調(diào)整到適 當(dāng)水平，然后將該信號提供給量化精度再現(xiàn)電路12。量化精度再現(xiàn)電路12生成具有再現(xiàn)的量化精度的信號，同時去除在從 增益控制電路11輸入的三原色信號中包括的高頻分量的影響。后面將詳 細(xì)描述量化精度再現(xiàn)電路12。為了得到預(yù)定亮度范圍內(nèi)的視頻信號，亮度控制電路13從由量化精度 再現(xiàn)電路12輸入的信號中提取出亮度信號，從而控制亮度信號的高亮度 區(qū)的振幅特性。結(jié)果，從圖像傳感器輸出的信號的動態(tài)范圍被壓縮，之 后，將經(jīng)過壓縮的信號提供給伽馬校正電路14。伽馬校正電路14根據(jù)諸如陰極射線管(CRT)或液晶顯示面板的監(jiān)視 器(接收機)的伽馬特性對從亮度控制電路13輸入的三原色信號中的每個信號執(zhí)行校正，之后，將利用伽馬校正的各種原色信號提供給輸出信號 生成電路15。輸出信號生成電路15將從伽馬校正電路14輸入的三原色信號轉(zhuǎn)換成最后輸出格式的視頻信號，之后，將經(jīng)過轉(zhuǎn)換的信號輸出到外部。例如，輸出信號生成電路15可以用作編碼器電路。也就是說，該電路將三原色 信號轉(zhuǎn)換成色差信號，以符合正如全國電視系統(tǒng)委員會(NTSC)系統(tǒng)或 逐行倒相(PLA)系統(tǒng)的信號標(biāo)準(zhǔn)，之后，利用子載波信號(未示出)對 該信號進行調(diào)制。此外，當(dāng)要輸出的信號是模擬信號時，輸出信號生成電 路可以配置得包括D/A轉(zhuǎn)換器，以將從編碼器電路輸出的經(jīng)量化的色差信 號轉(zhuǎn)換成模擬信號。微型計算機17是控制部件的一個示例，其控制著視頻信號處理部件 16中的各個電路。此外，微型計算機17控制著光學(xué)系統(tǒng)的各個部件(例 如，透鏡(未示出)；視頻放大器4、 5、 6等)的操作。操作部件18包 括設(shè)置在攝像機上的按鈕鍵、軟鍵(軟鍵被分配給顯示在安裝在該攝像機 上的監(jiān)視器的屏幕上的圖標(biāo))等?；诓僮鞯牟僮餍盘柾ㄟ^界面(未示 出)輸入到微型計算機17。微型計算機17根據(jù)基于由用戶操作操作部件 18輸入的操作信號或者提前定義的特定設(shè)置等的計算機程序來執(zhí)行預(yù)定的 操作和對每個電路的控制。計算機程序存儲在非易失存儲器中，例如，內(nèi) 置型只讀存儲器(ROM)。此外，微型計算機17被可選地連接到驅(qū)動電路(未示出)。根據(jù)需 要，磁盤、光盤、磁光盤、半導(dǎo)體存儲器等也連接到微型計算機17。按照 需要，將從這些磁盤中讀出的計算機程序安裝到微型計算機17中包括的 RAM等中。在具有上述結(jié)構(gòu)的攝像機中，圖像傳感器l、 2和3將目標(biāo)的圖像光光 電轉(zhuǎn)換成紅(R)、綠(G)、藍(B)的原色信號。之后，視頻放大器 4、 5和6以及A/D轉(zhuǎn)換器7、 8和9將該原色信號調(diào)整成具有適當(dāng)電平的 模擬信號，之后通過量化將該模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。每個經(jīng)過量化的 原色信號分別在校正電路IO和增益控制電路11中經(jīng)過適當(dāng)?shù)男Ｕ驮鲆?控制處理。之后，信號被輸入量化精度再現(xiàn)電路12。從輸入量化精度再現(xiàn)電路12中的信號去除高頻分量的影響，并再現(xiàn)其量化精度。之后，具有 再現(xiàn)的量化精度的信號被輸入亮度控制電路13。該信號在亮度控制電路13中經(jīng)過適當(dāng)?shù)牧炼葔嚎s處理，然后被輸入伽馬校正電路14。經(jīng)過伽馬校正的原色信號中的每個被轉(zhuǎn)換成要在輸出信號生成電路中輸出的最后視 頻信號輸出格式。圖7示出圖6所示攝像機中包括的量化精度再現(xiàn)電路12的結(jié)構(gòu)的示 例。圖7所示的量化精度再現(xiàn)電路包括邊緣保持平滑濾波器121、高精度 分量分離部件123和高精度分量添加部件124。在該示例中，可以將厄普 西隆(e)濾波器用作邊緣保持平滑濾波器121。厄普西隆(e)濾波器具 有平滑小振幅信號(例如，在維持信號中具有不期望的大振幅變換的分量 時添加到該信號中的隨機噪聲)的特性。當(dāng)要在濾波處理中使用的像素值 中的像素值的變化量小于對于目標(biāo)像素值的預(yù)定閾值時，本實施例中的邊 緣保持平滑濾波器121對這些像素值執(zhí)行濾波處理。相反，如果來自目標(biāo) 像素值的像素值的變化量超過該閾值，目標(biāo)像素值經(jīng)受濾波處理。對按照 上述得到的像素值執(zhí)行濾波處理。之后，生成包含在不由量化確定的級別 上的高精度分量的信號。在圖8和圖9中示出邊緣保持平滑濾波器121的 濾波處理的示例。在該示例中，對位于濾波器中央的目標(biāo)像素以及位于該目標(biāo)像素周圍 的四個像素(共5個像素)執(zhí)行濾波處理。如圖8A和圖9A所示，經(jīng)過濾 波處理的像素分別由點P0到P5表示。圖中垂直方向上由"Th"表示的箭 頭表示閾值的范圍。注意，經(jīng)過濾波處理的像素的數(shù)量不限于5個，并且 可以任意定義像素的數(shù)量。圖8A示出像素P2被定義為目標(biāo)像素。另外，圖8A示出目標(biāo)像素P2 和位于其周圍的像素PO、 Pl、 P3和P4接收濾波處理。在像素P0和P1的 情況下，相對目標(biāo)像素P2的變化量落在閾值Th內(nèi)。因此，像素P0和P1 的值直接接收濾波操作。相反，在像素P3和P4的情況下，相對目標(biāo)像素 P2的變化量超出閾值Th。因此，目標(biāo)像素P2被用于接收濾波操作。圖 8B示出接收濾波操作的像素值的分布。在該圖中，像素值分別被表示為 F0至UF4。在圖8A中所示像素值PO和Pl的情況中，相對目標(biāo)像素值P2的變化 量在閾值Th范圍內(nèi)。因此，像素值P0和P1可以分別直接輸出作為F0和 Fl。在像素值P3和P4的情況中，相對目標(biāo)像素值P2的變換量超過閾值 Th。因此，目標(biāo)像素P2的值被使用并輸出作為像素值F3 (=P2)和F4 (=P2)。圖9A示出目標(biāo)像素從P2移到P3的處理的示例。當(dāng)像素P3被設(shè)定成 目標(biāo)像素時，參考作為中心的目標(biāo)像素P3重新設(shè)定閾值Th。如果目標(biāo)像 素設(shè)定為P3，則周圍像素中像素Pl、 P4和P5相對于目標(biāo)像素P3的變化 量在閾值范圍內(nèi)，而對于目標(biāo)像素P2，其變化量超過閾值范圍。因此，如 圖9B所示，像素值F1、 F4和F5 (它們相對于目標(biāo)像素P3的變化量在閾 值Th的范圍內(nèi))分別保持圖9A中的像素值P1、 P4和P5而不改變。目標(biāo) 像素P3的值替代了像素值F2。圖10示出邊緣保持平滑濾波器121的處理的示例的流程圖。如圖10 所示，首先，提取目標(biāo)像素周圍的像素的值相對目標(biāo)像素的值的變換量(步驟S1)。之后，判斷該變換量是否在閾值Th的范圍內(nèi)(步驟S2)。 如果變化量在閾值Th的范圍內(nèi)，則對周圍像素的像素值執(zhí)行濾波處理 (步驟S3)。如果變化量超過閾值Th，則對目標(biāo)像素的像素值執(zhí)行濾波 處理(步驟S4)。注意，在對要經(jīng)受濾波處理的像素值重復(fù)與濾波器的抽 頭(tap)數(shù)目相同次數(shù)的判斷處理之后，最后執(zhí)行該濾波處理。例如，上述執(zhí)行的處理保留了從像素值P2到像素值P3的相對較大變 化，而平滑了相對于以目標(biāo)像素值為中心的閾值的相對較小的放大(高頻 分量)。然后，根據(jù)被平滑的信號再現(xiàn)在不由量化確定的級別上的高精度 分量。這里，與隨機噪聲等相比，包括生成的高精度分量的信號示出與原 始信號之間的高相關(guān)性(relativity)。返回參考圖7， "a"位數(shù)字信號輸入邊緣保持平滑濾波器121。然 后，該信號在邊緣保持平滑濾波器121中被按照上述內(nèi)容進行處理。結(jié) 果，該信號作為包含"b"位高精度分量的具有"a+b"位長度的信號而被 輸出。該信號被輸入高精度分量分離部件123，然后，"b"位高精度分量 被從該信號中分離出。之后，高精度分量添加部件124將由高精度分量分離部件123分離出的"b"位信號添加到具有"a"位的原始信號的最低 位。之后，可以得到具有再現(xiàn)的量化精度的信號。應(yīng)當(dāng)注意，在高精度分 量分離部件123中分離出的位數(shù)可被可選地設(shè)定為任何位數(shù)。由于攝像機是按照上面所述配置的，所以能夠去除高頻分量的影響， 同時再現(xiàn)量化精度。這樣，可以最小化電路的尺寸。另外，由于使用了厄普西隆(e)濾波器，因此可以去除高頻分量的影 響，從而可以再現(xiàn)更適當(dāng)?shù)牧炕?。另外，厄普西?e)濾波器保留了信號的不期望的大振幅變化分量， 從而即使在具有大振幅變化的部分(例如，邊緣或脈沖)也可以生成與原 始信號具有高相關(guān)性的高精度分量。此外，上述實施例描述了將厄普西隆(e)濾波器用作邊緣保持平滑濾 波器的示例。然而，可以使用任何類型的邊緣保持平滑濾波器(例如，諸 如高斯濾波器或箱式濾波器的雙邊濾波器(bilateral filter))或其它濾波 器°此外，上述實施例應(yīng)用于具有成像部件和模/數(shù)轉(zhuǎn)換部件的攝像機。替 代地，本發(fā)明的實施例可以應(yīng)用于通過輸入模擬信號或數(shù)字信號執(zhí)行上述 信號處理(再現(xiàn)量化精度的處理)的信號處理裝置、信息處理裝置等。信息處理裝置的示例包括計算機、打印機、游戲控制臺、個人數(shù)字助 理(例如，便攜式計算機、移動電話、便攜式視頻游戲機以及電子書)、 圖像再現(xiàn)裝置(例如，光盤設(shè)備以及家用服務(wù)器)、監(jiān)視器、電視接收機 以及音頻信號再現(xiàn)裝置等。圖11示出將量化再現(xiàn)電路304安裝在信息處理裝置310上的示例。圖 11所示的信息處理裝置310包括外部接口部件306以及顯示部件303，外 部接口部件306用于接收從發(fā)射設(shè)備310和介質(zhì)302發(fā)送的廣播信號和通 信數(shù)據(jù)。此外，在圖11所示的示例中，信息處理裝置310包括顯示部件 303。然而，該信息處理裝置310并不限于此配置，因此其可以是沒有顯 示部件的信息處理裝置。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)了解，在不脫離所附權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)可 以根據(jù)設(shè)計需求和其它因素作出各種修改、組合、子組合和替換。本發(fā)明包含于2007年4月3日向日本專利局提交的日本專利申請 2007-097594有關(guān)的主題，其全部內(nèi)容通過參考結(jié)合于此。
權(quán)利要求
1. 一種成像裝置，該裝置包括成像部件；模/數(shù)轉(zhuǎn)換部件，用于將由所述成像部件獲得的視頻信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號；邊緣保持平滑濾波器，其中，構(gòu)成從所述模/數(shù)轉(zhuǎn)換部件輸出的所述視頻信號的每個像素受到預(yù)定的濾波運算，以生成包含在所述模/數(shù)轉(zhuǎn)換部件的量化精度以下的高精度分量的輸出信號，其中，包括目標(biāo)像素及其周圍像素的一組預(yù)定數(shù)量的像素被獲得，并且當(dāng)相對所述目標(biāo)像素的變化量落入預(yù)定閾值范圍內(nèi)時，對所述周圍像素執(zhí)行所述濾波運算，當(dāng)來自所述目標(biāo)像素的變化量在所述預(yù)定閾值范圍之外時，對所述目標(biāo)像素執(zhí)行所述濾波運算；高精度分量分離部件，用于從輸出自所述邊緣保持平滑濾波器的所述信號中分離出所述高精度分量；以及高精度分量添加部件，用于將由所述高精度分量分離部件分離出的所述高精度分量添加到來自所述模/數(shù)轉(zhuǎn)換部件的輸出信號中。
2. 如權(quán)利要求1所述的成像裝置，其中 所述邊緣保持平滑濾波器是厄普西隆(e)濾波器。
3. 如權(quán)利要求1所述的成像裝置，其中 所述邊緣保持平滑濾波器是雙邊濾波器。
4. 如權(quán)利要求1所述的成像裝置，其中所述高精度分量添加部件將由所述高精度分量分離部件分離出的所述 高精度分量添加到從所述模/數(shù)轉(zhuǎn)換部件輸出的所述視頻信號的最低位。
5. 如權(quán)利要求1所述的成像裝置，其中所述高精度分量分離部件從輸出自所述邊緣保持平滑濾波器的所述信 號中分離出具有預(yù)定位數(shù)的高精度分量。
6. —種信號處理電路，該電路包括邊緣保持平滑濾波器，其中，構(gòu)成輸入的數(shù)字信號的每個像素受到預(yù)定的濾波運算，以生成包含在所述模/數(shù)轉(zhuǎn)換部件的量化精度以下的高精度 分量的輸出信號，其中，包括目標(biāo)像素及其周圍像素的一組預(yù)定數(shù)量的像 素被獲得，并且當(dāng)相對所述目標(biāo)像素的變化量落入預(yù)定閾值范圍內(nèi)時，對 所述周圍像素執(zhí)行所述濾波運算，當(dāng)相對所述目標(biāo)像素的變化量在所述預(yù) 定閾值范圍之外時，對所述目標(biāo)像素執(zhí)行所述濾波運算；高精度分量分離部件，用于從輸出自所述邊緣保持平滑濾波器的所述信號中分離出所述高精度分量；以及高精度分量添加部件，用于將由所述高精度分量分離部件分離出的所 述高精度分量添加到所述輸入的數(shù)字信號中。
7. —種信號處理裝置，該裝置包括邊緣保持平滑濾波器，其中，構(gòu)成輸入的數(shù)字信號的每個像素受到預(yù) 定的濾波運算，以生成包含在所述模/數(shù)轉(zhuǎn)換部件的量化精度以下的高精度 分量的輸出信號，其中，包括目標(biāo)像素及其周圍像素的一組預(yù)定數(shù)量的像 素被獲得，并且當(dāng)相對所述目標(biāo)像素的變化量落入預(yù)定閾值范圍內(nèi)時，對 所述周圍像素執(zhí)行所述濾波運算，當(dāng)相對所述目標(biāo)像素的變化量在所述預(yù)定閾值范圍之外時，對所述目標(biāo)像素執(zhí)行所述濾波運算；高精度分量分離部件，用于從輸出自所述邊緣保持平滑濾波器的所述信號中分離出所述高精度分量；以及高精度分量添加部件，用于將由所述高精度分量分離部件分離出的所述高精度分量添加到所述輸入的數(shù)字信號中。
8. —種信號處理方法，該方法包括以下步驟通過使構(gòu)成輸入的數(shù)字信號的每個像素經(jīng)受預(yù)定的濾波運算來生成包 含在所述模/數(shù)轉(zhuǎn)換部件的量化精度以下的高精度分量的輸出信號，從而獲 得包括目標(biāo)像素及其周圍像素的一組預(yù)定數(shù)量的像素，并且當(dāng)相對所述目 標(biāo)像素的變化量落入預(yù)定閾值范圍內(nèi)時，對所述周圍像素執(zhí)行所述濾波運 算，當(dāng)相對所述目標(biāo)像素的變化量在所述預(yù)定閾值范圍之外時，對所述目 標(biāo)像素執(zhí)行所述濾波運算；從輸出自所述邊緣保持平滑濾波器的所述信號中分離出所述高精度分 量；以及將由所述高精度分量分離部件分離出的所述高精度分量添加到所述輸 入的數(shù)字信號中。
9.一種計算機程序產(chǎn)品，用于執(zhí)行以下步驟-通過使構(gòu)成輸入的數(shù)字信號的每個像素經(jīng)受預(yù)定的濾波運算來生成包 含在所述模/數(shù)轉(zhuǎn)換部件的量化精度以下的高精度分量的輸出信號，從而獲 得包括目標(biāo)像素及其周圍像素的一組預(yù)定數(shù)量的像素，并且當(dāng)相對所述目 標(biāo)像素的變化量落入預(yù)定閾值范圍內(nèi)時，對所述周圍像素執(zhí)行所述濾波運 算，當(dāng)相對所述目標(biāo)像素的變化量在所述預(yù)定閾值范圍之外時，對所述目標(biāo)像素執(zhí)行所述濾波運算；從輸出自所述邊緣保持平滑濾波器的所述信號中分離出所述高精度分量；以及將由所述高精度分量分離部件分離出的所述高精度分量添加到所述輸 入的數(shù)字信號中。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種信號處理方法。該方法包括通過使構(gòu)成輸入的數(shù)字信號的每個像素經(jīng)受預(yù)定的濾波操作來生成包含輸入的數(shù)字信號的量化精度以下的高精度分量的輸出信號，從而得到了包括目標(biāo)像素及其周圍像素的一組預(yù)定數(shù)量的像素，并且當(dāng)從目標(biāo)像素的變化量落入預(yù)定閾值范圍內(nèi)時，對周圍像素執(zhí)行所述操作，當(dāng)從目標(biāo)像素的變化量超過預(yù)定閾值范圍時，對目標(biāo)像素執(zhí)行所述操作；從邊緣保持平滑濾波器輸出的信號中分離出高精度分量；將由高精度分量分離部件分離出的高精度分量添加到輸入的數(shù)字信號中。
文檔編號H04N5/208GK101282488SQ20081008988
公開日2008年10月8日 申請日期2008年4月3日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月3日
發(fā)明者西出義章 申請人:索尼株式會社