專利名稱:圖像處理系統(tǒng)和照相機(jī)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種圖像處理系統(tǒng)和照相機(jī)系統(tǒng)，尤其涉及一種壓縮圖像、傳輸該圖像、并擴(kuò)展該圖像的圖像處理系統(tǒng)以及用于壓縮拾取圖像并傳輸該圖像的照相機(jī)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在有帶寬限制的系統(tǒng)情況下，例如，將用于個(gè)人計(jì)算機(jī)等的USB(通用串行總線)作為圖像的傳輸路徑，根據(jù)USB的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，全速(12MHz)運(yùn)行和采用同步傳送情況下的最大傳送速率為1.023M字節(jié)/秒(＝1023字節(jié)×1000幀/秒)。
另一方面，當(dāng)在422的YUV情況下以30fbs(幀/秒)的幀速率傳送通常的CIF(公用中間格式)尺寸(358個(gè)水平像素×288個(gè)垂直像素)時(shí)，傳送帶寬必須為6.19M字節(jié)/秒，而在采用42∶0的YUV的情況下，傳送帶寬變成4.64M字節(jié)/秒。因此，必須在將圖像至少壓縮到約1/4后再進(jìn)行傳輸。
在對(duì)存在的原始圖像進(jìn)行壓縮處理、發(fā)送該圖像、然后擴(kuò)展壓縮圖像、從而恢復(fù)原始圖像的這種圖像處理系統(tǒng)中，重要的是壓縮處理前的圖像與壓縮處理之后的圖像相差很小。因此，通常，已采用DCT(離散余弦變化)編碼、子帶編碼、小波編碼等進(jìn)行壓縮/擴(kuò)展處理。
另一方面，在對(duì)由通常采用CCD(電荷耦合器件)圖像傳感器的圖像拾取裝置拾取的圖像進(jìn)行壓縮和傳輸、將該圖像進(jìn)行擴(kuò)展、并在例如個(gè)人計(jì)算機(jī)的顯示器上顯示的圖像處理系統(tǒng)的情況下，不必在壓縮處理之前就顯示該圖像，并且不必使擴(kuò)展處理之后的最終圖像達(dá)到壓縮之前的狀態(tài)。亦即，如果壓縮處理之后的圖像的畫面質(zhì)量滿足要求，則不會(huì)產(chǎn)生問題。
因此，對(duì)于壓縮之前的信號(hào)處理，如果從壓縮的角度來(lái)看執(zhí)行了最佳處理，那就足以了。對(duì)于這種圖像處理系統(tǒng)，如果直接應(yīng)用用于其中壓縮處理之前的圖像的畫面質(zhì)量要求十分高并且對(duì)擴(kuò)展處理之后的畫面質(zhì)量有同樣要求的前述圖像處理系統(tǒng)的壓縮/擴(kuò)展技術(shù)，則將造成很大浪費(fèi)，并且電路規(guī)模較大，因此系統(tǒng)成本增加。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述問題而提出本發(fā)明，本發(fā)明的目的是提供一種圖像處理系統(tǒng)和照相機(jī)系統(tǒng)，其中可減小電路規(guī)模，并可實(shí)現(xiàn)低成本。
本發(fā)明的圖像處理系統(tǒng)包括編碼裝置，用于將具有色濾波器的圖像拾取裝置的輸出信號(hào)分成亮度信號(hào)和輪廓校正信號(hào)，并單獨(dú)地壓縮并傳輸信號(hào)；有帶寬限制的傳輸路徑，用于傳輸由編碼裝置壓縮的亮度信號(hào)和輪廓校正信號(hào)；和解碼裝置，用于單獨(dú)地?cái)U(kuò)展通過傳輸路徑傳輸?shù)牧炼刃盘?hào)和輪廓校正信號(hào)，并且疊加和輸出這些信號(hào)。
在上述結(jié)構(gòu)的圖像處理系統(tǒng)中，編碼裝置使用在對(duì)圖像拾取裝置輸出信號(hào)進(jìn)行處理過程中的信號(hào)，將輸出信號(hào)分成亮度信號(hào)和輪廓校正信號(hào)，并對(duì)這些信號(hào)單獨(dú)地進(jìn)行壓縮。所壓縮的亮度信號(hào)和輪廓校正信號(hào)通過有帶寬限制的傳輸路徑進(jìn)行傳輸。解碼裝置單獨(dú)地?cái)U(kuò)展通過傳輸路徑傳輸?shù)牧炼刃盘?hào)和輪廓校正信號(hào)，然后疊加和輸出這些信號(hào)。
本發(fā)明的照相機(jī)系統(tǒng)包括具有色濾波器的圖像拾取裝置；光學(xué)系統(tǒng)，用于接受來(lái)自對(duì)象的入射光并在圖像拾取裝置的圖像拾取表面上成像；和編碼裝置，用于將圖像拾取裝置的輸出信號(hào)分成亮度信號(hào)和輪廓校正信號(hào)，并單獨(dú)地壓縮并輸出這些信號(hào)。
在上述結(jié)構(gòu)的照相機(jī)系統(tǒng)中，圖像拾取裝置根據(jù)由光學(xué)系統(tǒng)采集到的對(duì)象的圖像光，以像素為單位，進(jìn)行光電裝置，將像素信息作為圖像拾取信號(hào)輸出。當(dāng)接收?qǐng)D像拾取信號(hào)時(shí)，編碼裝置使用在信號(hào)處理過程中的信號(hào)來(lái)將圖像拾取信號(hào)分成亮度信號(hào)和輪廓校正信號(hào)，并單獨(dú)地壓縮和輸出這些信號(hào)。



參照附圖對(duì)本發(fā)明的詳細(xì)描述，本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更加清楚，附圖中圖1是表示本發(fā)明實(shí)施例的照相機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的框圖；圖2是表示亮度信號(hào)和輪廓校正信號(hào)的通帶的示意圖；圖3是表示去芯(coring)處理的輸入/輸出特性示例的示意圖；
圖4是輪廓校正信號(hào)壓縮處理部分的特定結(jié)構(gòu)示例的框圖；和圖5是表示作為主機(jī)側(cè)輸入級(jí)的解碼塊結(jié)構(gòu)的框圖。
具體實(shí)施方式
下面將參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
圖1是表示本發(fā)明實(shí)施例的照相機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的框圖。本實(shí)施例的照相機(jī)系統(tǒng)10包括透鏡11、圖像拾取裝置12、A/D轉(zhuǎn)換器13、和編碼塊14。由編碼塊14編碼(壓縮)的圖像信號(hào)通過諸如USB的有帶寬限制的傳輸路徑15傳輸?shù)街鳈C(jī)側(cè)，例如個(gè)人計(jì)算機(jī)。
透鏡11構(gòu)成光學(xué)系統(tǒng)的一部分，接受來(lái)自對(duì)象(未示出)的入射光(圖像光)并在圖像拾取裝置12的圖像拾取表面上成像。例如采用具有互補(bǔ)色錯(cuò)列布置(checkered arrangement)的色濾波器12a的CCD圖像傳感器作為此圖像拾取裝置12。圖像拾取裝置12以像素為單位將入射光轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)于光量的信號(hào)，并將像素信息作為圖像拾取信號(hào)輸出。
A/D轉(zhuǎn)換器13對(duì)由圖像拾取裝置12輸出的圖像拾取信號(hào)(圖像信號(hào))進(jìn)行數(shù)字化，并將其提供給編碼塊14。盡管在圖中未示出，但在進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換之前，在前置級(jí)進(jìn)行信號(hào)處理，以通過采樣保持電路、前置放大器等得到適當(dāng)?shù)牟ㄐ?，然后進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。
在編碼塊14中，由預(yù)處理部分21對(duì)從A/D轉(zhuǎn)換器13輸入的圖像信號(hào)進(jìn)行諸如黑電平箝位或缺陷校正的處理，然后，將處理過的信號(hào)送到亮度信號(hào)形成部分22、輪廓校正信號(hào)形成部分23、和色信號(hào)處理部分24。亮度信號(hào)形成部分22由簡(jiǎn)單的水平LPF(低通濾波器)構(gòu)成，并且使從預(yù)處理部分21輸入的圖像信號(hào)通過該水平LPF，以便形成亮度信號(hào)Y。
輪廓校正信號(hào)形成部分23由水平HPF(高通濾波器)31、垂直HPF 32、水平LPF 33、增益調(diào)節(jié)去芯處理部分34構(gòu)成。在該輪廓校正信號(hào)形成部分23中，將由亮度信號(hào)形成部分22形成的亮度信號(hào)通過水平HPF 31而得到的圖像信號(hào)作為水平方向的輪廓校正信號(hào)。此外，將從預(yù)處理部分21輸入的信號(hào)通過水平HPF 32然后再通過垂直LPF 33而得到的信號(hào)作為垂直方向上的輪廓校正信號(hào)。
圖2表示在頻域內(nèi)亮度信號(hào)和輪廓校正信號(hào)的通帶的分布。水平頻率和垂直頻率兩者均以被作為1的采樣頻率進(jìn)行歸一化。
接下來(lái)，在增益調(diào)節(jié)去芯處理部分34中，在將水平輪廓校正信號(hào)和垂直輪廓校正信號(hào)分別乘以適當(dāng)?shù)脑鲆娌⑾嗉又?，進(jìn)行稱之為去芯的處理，以產(chǎn)生輪廓校正信號(hào)。這里，去芯處理是一種禁止小絕對(duì)值信號(hào)通過的處理。圖3示出去芯處理的輸入/輸出特性。
色信號(hào)處理電路24對(duì)從前置預(yù)處理部分21輸入的信號(hào)進(jìn)行各種信號(hào)處理，最終輸出兩個(gè)色差信號(hào)U和V。以這種方式形成的亮度信號(hào)Y、輪廓校正信號(hào)、及色差信號(hào)U和V由壓縮處理部分25、26、和27單獨(dú)地壓縮(編碼)，然后，這些信號(hào)在多路復(fù)合部分28中復(fù)合，并發(fā)送到諸如USB的傳輸路徑15。
附帶地說，在前述結(jié)構(gòu)的編碼塊14中，水平LPF 22、水平HPF 31、垂直HPF 32、和水平LPF 33的括號(hào)內(nèi)的表達(dá)式表示的是各濾波器的特性示例。但是，未將每個(gè)路徑的延遲偏移考慮進(jìn)去。
如上所述，本實(shí)施例的編碼塊14采用了這樣一種系統(tǒng)，其中當(dāng)對(duì)圖像信號(hào)進(jìn)行編碼處理時(shí)，對(duì)亮度信號(hào)和輪廓校正信號(hào)單獨(dú)地進(jìn)行編碼處理。該處理系統(tǒng)類似于采用子帶編碼的頻帶分割系統(tǒng)。
亦即，在采用子帶編碼的頻帶分割中，使用濾波器在水平方向和垂直方向上將圖像分割成高頻分量和低頻分量，以產(chǎn)生4個(gè)圖像(水平低頻/垂直低頻、水平高頻/垂直低頻、水平低頻/垂直高頻、和水平高頻/垂直高頻)。另一方面，在前述結(jié)構(gòu)的編碼塊14中，亮度信號(hào)對(duì)應(yīng)于水平低頻/垂直低頻的圖像，輪廓校正信號(hào)對(duì)應(yīng)于水平高頻/垂直低頻圖像和水平低頻/垂直高頻圖像的混合圖像。
在使用子帶編碼的傳統(tǒng)的壓縮處理中，當(dāng)在圖像拾取裝置12的輸出信號(hào)的信號(hào)處理系統(tǒng)中形成經(jīng)過輪廓校正的亮度信號(hào)之后，對(duì)該亮度信號(hào)進(jìn)行壓縮(編碼)處理，因此必須采用用于分割頻帶的濾波器。因此，電路規(guī)模變得較大。
另一方面，在本實(shí)施例的編碼塊14中，由于采用了使用在對(duì)圖像拾取裝置12的圖像拾取信號(hào)進(jìn)行信號(hào)處理過程中的信號(hào)來(lái)進(jìn)行編碼(壓縮)處理的這樣一種結(jié)構(gòu)，因此不必采用用于分割頻帶的濾波器，從而可減小電路規(guī)模。
此外，由于將已經(jīng)進(jìn)行去芯處理的信號(hào)用作輪廓校正信號(hào)的高頻信號(hào)，因此，高頻信號(hào)中的小信號(hào)電平信號(hào)變?yōu)?。因此，在除圖像輪廓以外的區(qū)域內(nèi)，信號(hào)變?yōu)?，這將適合編碼，并且，在壓縮處理部分26中，可對(duì)輪廓校正信號(hào)進(jìn)行高效編碼。
附帶地說，輪廓校正信號(hào)的特征為在其周圍存在電平幾乎相同而極性不同的多個(gè)像素。因此，采用該特性，可采用如下結(jié)構(gòu)作為對(duì)輪廓校正信號(hào)的壓縮處理部分26。
亦即，如圖4所示，該結(jié)構(gòu)是這樣的，即，使高頻信號(hào)通過極性檢測(cè)部分41和絕對(duì)值檢測(cè)部分42，以將其分成正/負(fù)符號(hào)分量和絕對(duì)值分量，并且僅將正/負(fù)符號(hào)分量和絕對(duì)值分量使用壓縮處理部分43和44來(lái)壓縮。因此，通過采用僅將正/負(fù)符號(hào)分量和絕對(duì)值分量壓縮和傳輸?shù)慕Y(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)更高效的編碼。
圖5表示的是作為由編碼塊14編碼(壓縮)的圖像信號(hào)傳輸目的地的主機(jī)側(cè)(例如個(gè)人計(jì)算機(jī))輸入級(jí)結(jié)構(gòu)的示例。由編碼塊14壓縮的圖像信號(hào)通過諸如USB的有帶寬限制的傳輸路徑15傳輸?shù)降闹鳈C(jī)側(cè)。
圖5中，主機(jī)側(cè)的輸入級(jí)由解碼塊50構(gòu)成。在該解碼塊50中，通過傳輸路徑15傳輸?shù)膲嚎s圖像信號(hào)由分離部分51分割成分別對(duì)應(yīng)于亮度信號(hào)、輪廓校正信號(hào)和色差信號(hào)的各信號(hào)。在由擴(kuò)展處理部分52、53、54對(duì)應(yīng)于每個(gè)信號(hào)對(duì)該信號(hào)進(jìn)行擴(kuò)展(解碼)處理之后，由加法器55使亮度信號(hào)與輪廓校正信號(hào)相加，并將其輸出，同時(shí)將色差信號(hào)原樣輸出。
其中已進(jìn)行輪廓校正的亮度信號(hào)和色差信號(hào)在后級(jí)的信號(hào)處理電路(未示出)上進(jìn)行各種信號(hào)處理，然后，將這些信號(hào)送到顯示器、打印機(jī)等，從而進(jìn)行再現(xiàn)、記錄等。
附帶地說，通過個(gè)人計(jì)算機(jī)的軟件來(lái)執(zhí)行解碼塊50的分離部分51、擴(kuò)展處理部分52、53、和54、及加法器55的各功能。
采用上述結(jié)構(gòu)的解碼塊50和前述編碼塊14，構(gòu)成本發(fā)明的圖像處理系統(tǒng)，即，在圖像處理系統(tǒng)中，由諸如CCD圖像傳感器的圖像拾取裝置12拾取的圖像由編碼塊14進(jìn)行壓縮，通過諸如USB的有帶寬限制的傳輸路徑15傳輸?shù)街鳈C(jī)側(cè)，并且由解碼塊50進(jìn)行擴(kuò)展。
如上所述，在本發(fā)明的圖像處理系統(tǒng)中，具有色濾波器的圖像拾取裝置的輸出信號(hào)被分成亮度信號(hào)和輪廓校正信號(hào)，這些信號(hào)被單獨(dú)地壓縮，并通過有帶寬限制的傳輸路徑傳輸，單獨(dú)地?cái)U(kuò)展所傳輸?shù)牧炼刃盘?hào)和輪廓校正信號(hào)，將這些信號(hào)彼此相加。因此，可使用在對(duì)圖像拾取裝置的輸出信號(hào)進(jìn)行信號(hào)處理過程中的信號(hào)來(lái)進(jìn)行亮度信號(hào)和輪廓校正信號(hào)的分離，從而可減小電路規(guī)模，并實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的低成本。
另外，在本發(fā)明的照相機(jī)系統(tǒng)中，將具有色濾波器的圖像拾取裝置的輸出信號(hào)分成亮度信號(hào)和輪廓校正信號(hào)，單獨(dú)地壓縮并傳輸這些信號(hào)。因此，可使用在圖像拾取裝置的輸出信號(hào)的信號(hào)處理過程中的信號(hào)來(lái)進(jìn)行亮度信號(hào)和輪廓校正信號(hào)的分離，從而可減小電路規(guī)模，并實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的低成本。
權(quán)利要求
1.一種圖像處理系統(tǒng)，包括編碼裝置，用于將具有色濾波器的圖像拾取裝置的輸出信號(hào)分成亮度信號(hào)和輪廓校正信號(hào)，并單獨(dú)地壓縮并傳輸所述信號(hào)；有帶寬限制的傳輸路徑，用于傳輸由所述編碼裝置壓縮的所述亮度信號(hào)和所述輪廓校正信號(hào)；和解碼裝置，用于單獨(dú)地?cái)U(kuò)展通過所述傳輸路徑傳輸?shù)乃隽炼刃盘?hào)和所述輪廓校正信號(hào)，并且疊加和輸出所述信號(hào)。
2.如權(quán)利要求
1所述的圖像處理系統(tǒng)，其中所述編碼裝置在對(duì)所述輪廓校正信號(hào)進(jìn)行去芯處理之后進(jìn)行壓縮處理。
3.如權(quán)利要求
1所述的圖像處理系統(tǒng)，其中當(dāng)對(duì)所述輪廓校正信號(hào)進(jìn)行壓縮處理時(shí)，所述編碼裝置從所述輪廓校正信號(hào)中提取正/負(fù)符號(hào)分量和絕對(duì)值分量，并且僅壓縮所述正/負(fù)符號(hào)分量和所述絕對(duì)值分量。
4.一種照相機(jī)系統(tǒng)，包括具有色濾波器的圖像拾取裝置；光學(xué)系統(tǒng)，用于接受來(lái)自對(duì)象的入射光并在所述圖像拾取裝置的圖像拾取表面上成像；和編碼裝置，用于將所述圖像拾取裝置的輸出信號(hào)分成亮度信號(hào)和輪廓校正信號(hào)，并單獨(dú)地壓縮并輸出所述信號(hào)。
5.如權(quán)利要求
4所述的照相機(jī)系統(tǒng)，其中所述編碼裝置在對(duì)所述輪廓校正信號(hào)進(jìn)行去芯處理之后進(jìn)行壓縮處理。
6.如權(quán)利要求
4所述的照相機(jī)系統(tǒng)，其中當(dāng)對(duì)所述輪廓校正信號(hào)進(jìn)行壓縮處理時(shí)，所述編碼裝置從所述輪廓校正信號(hào)中提取正/負(fù)符號(hào)分量和絕對(duì)值分量，并且僅壓縮所述正/負(fù)符號(hào)分量和所述絕對(duì)值分量。
7.一種圖像處理方法，包括第一步驟，用于將圖像拾取裝置的輸出信號(hào)分成亮度信號(hào)和輪廓校正信號(hào)，并單獨(dú)地壓縮并輸出所述信號(hào)；第二步驟，用于通過有帶寬限制的傳輸路徑傳輸所述亮度信號(hào)和所述輪廓校正信號(hào)，并用于傳輸由所述第一步驟壓縮的所述亮度信號(hào)和所述輪廓校正信號(hào)；和第三步驟，用于單獨(dú)地?cái)U(kuò)展通過所述傳輸路徑傳輸?shù)乃隽炼刃盘?hào)和所述輪廓校正信號(hào)，并且疊加和輸出所述信號(hào)。
專利摘要
在壓縮圖像拾取裝置輸出信號(hào)并經(jīng)有帶寬限制的傳輸路徑傳輸?shù)那闆r下，當(dāng)直接應(yīng)用傳統(tǒng)的壓縮和擴(kuò)展技術(shù)時(shí)，存在浪費(fèi)并且電路規(guī)模大，從而使系統(tǒng)成本增大。在本發(fā)明的圖像處理系統(tǒng)或照相機(jī)系統(tǒng)中，壓縮和傳輸圖像拾取裝置的輸出信號(hào)，使圖像拾取裝置的輸出信號(hào)通過亮度信號(hào)形成部和輪廓校正信號(hào)形成部，以將該信號(hào)分成亮度信號(hào)和輪廓校正信號(hào)，這些信號(hào)單獨(dú)地由壓縮處理部分壓縮，由多路復(fù)合部復(fù)合，并通過諸如USB的有帶寬限制的傳輸路徑傳輸。
文檔編號(hào)H04N5/208GKCN1135853SQ99110614
公開日2004年1月21日 申請(qǐng)日期1999年7月20日
發(fā)明者小林篤 申請(qǐng)人:索尼公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan