專利名稱:圖像處理系統(tǒng)和照相機系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種圖像處理系統(tǒng)和照相機系統(tǒng)，尤其涉及一種壓縮圖像、傳輸該圖像、并擴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系統(tǒng)。
背景技術：
在有帶寬限制的系統(tǒng)情況下，例如，將用于個人計算機等的USB(通用串行總線)作為圖像的傳輸路徑，根據(jù)USB的標準規(guī)定，全速(12MHz)運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個水平像素×288個垂直像素)時，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后再進行傳輸。
在對存在的原始圖像進行壓縮處理、發(fā)送該圖像、然后擴展壓縮圖像、從而恢復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、小波編碼等進行壓縮/擴展處理。
另一方面，在對由通常采用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行壓縮和傳輸、將該圖像進行擴展、并在例如個人計算機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，并且不必使擴展處理之后的最終圖像達到壓縮之前的狀態(tài)。亦即，如果壓縮處理之后的圖像的畫面質(zhì)量滿足要求，則不會產(chǎn)生問題。
因此，對于壓縮之前的信號處理，如果從壓縮的角度來看執(zhí)行了最佳處理，那就足以了。對于這種圖像處理系統(tǒng)，如果直接應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擴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/擴展技術，則將造成很大浪費，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)和照相機系統(tǒng)，其中可減小電路規(guī)模，并可實現(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分成亮度信號和輪廓校正信號，并單獨地壓縮并傳輸信號；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和輪廓校正信號；和解碼裝置，用于單獨地擴展通過傳輸路徑傳輸?shù)牧炼刃盘柡洼喞Ｕ盘?，并且疊加和輸出這些信號。
在上述結(jié)構(gòu)的圖像處理系統(tǒng)中，編碼裝置使用在對圖像拾取裝置輸出信號進行處理過程中的信號，將輸出信號分成亮度信號和輪廓校正信號，并對這些信號單獨地進行壓縮。所壓縮的亮度信號和輪廓校正信號通過有帶寬限制的傳輸路徑進行傳輸。解碼裝置單獨地擴展通過傳輸路徑傳輸?shù)牧炼刃盘柡洼喞Ｕ盘?，然后疊加和輸出這些信號。
本發(fā)明的照相機系統(tǒng)包括具有色濾波器的圖像拾取裝置；光學系統(tǒng)，用于接受來自對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分成亮度信號和輪廓校正信號，并單獨地壓縮并輸出這些信號。
在上述結(jié)構(gòu)的照相機系統(tǒng)中，圖像拾取裝置根據(jù)由光學系統(tǒng)采集到的對象的圖像光，以像素為單位，進行光電裝置，將像素信息作為圖像拾取信號輸出。當接收圖像拾取信號時，編碼裝置使用在信號處理過程中的信號來將圖像拾取信號分成亮度信號和輪廓校正信號，并單獨地壓縮和輸出這些信號。
參照附圖對本發(fā)明的詳細描述，本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點將變得更加清楚，附圖中圖1是表示本發(fā)明實施例的照相機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的框圖；圖2是表示亮度信號和輪廓校正信號的通帶的示意圖；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是表示作為主機側(cè)輸入級的解碼塊結(jié)構(gòu)的框圖。
具體實施方式
下面將參照附圖詳細描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
圖1是表示本發(fā)明實施例的照相機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的框圖。本實施例的照相機系統(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)的圖像信號通過諸如USB的有帶寬限制的傳輸路徑15傳輸?shù)街鳈C側(cè)，例如個人計算機。
透鏡11構(gòu)成光學系統(tǒng)的一部分，接受來自對象(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。例如采用具有互補色錯列布置(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)換成對應于光量的信號，并將像素信息作為圖像拾取信號輸出。
A/D轉(zhuǎn)換器13對由圖像拾取裝置12輸出的圖像拾取信號(圖像信號)進行數(shù)字化，并將其提供給編碼塊14。盡管在圖中未示出，但在進行A/D轉(zhuǎn)換之前，在前置級進行信號處理，以通過采樣保持電路、前置放大器等得到適當?shù)牟ㄐ危缓筮M行A/D轉(zhuǎn)換。
在編碼塊14中，由預處理部分21對從A/D轉(zhuǎn)換器13輸入的圖像信號進行諸如黑電平箝位或缺陷校正的處理，然后，將處理過的信號送到亮度信號形成部分22、輪廓校正信號形成部分23、和色信號處理部分24。亮度信號形成部分22由簡單的水平LPF(低通濾波器)構(gòu)成，并且使從預處理部分21輸入的圖像信號通過該水平LPF，以便形成亮度信號Y。
輪廓校正信號形成部分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。在該輪廓校正信號形成部分23中，將由亮度信號形成部分22形成的亮度信號通過水平HPF 31而得到的圖像信號作為水平方向的輪廓校正信號。此外，將從預處理部分21輸入的信號通過水平HPF 32然后再通過垂直LPF 33而得到的信號作為垂直方向上的輪廓校正信號。
圖2表示在頻域內(nèi)亮度信號和輪廓校正信號的通帶的分布。水平頻率和垂直頻率兩者均以被作為1的采樣頻率進行歸一化。
接下來，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和垂直輪廓校正信號分別乘以適當?shù)脑鲆娌⑾嗉又?，進行稱之為去芯的處理，以產(chǎn)生輪廓校正信號。這里，去芯處理是一種禁止小絕對值信號通過的處理。圖3示出去芯處理的輸入/輸出特性。
色信號處理電路24對從前置預處理部分21輸入的信號進行各種信號處理，最終輸出兩個色差信號U和V。以這種方式形成的亮度信號Y、輪廓校正信號、及色差信號U和V由壓縮處理部分25、26、和27單獨地壓縮(編碼)，然后，這些信號在多路復合部分28中復合，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的括號內(nèi)的表達式表示的是各濾波器的特性示例。但是，未將每個路徑的延遲偏移考慮進去。
如上所述，本實施例的編碼塊14采用了這樣一種系統(tǒng)，其中當對圖像信號進行編碼處理時，對亮度信號和輪廓校正信號單獨地進行編碼處理。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，亮度信號對應于水平低頻/垂直低頻的圖像，輪廓校正信號對應于水平高頻/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，當在圖像拾取裝置12的輸出信號的信號處理系統(tǒng)中形成經(jīng)過輪廓校正的亮度信號之后，對該亮度信號進行壓縮(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，在本實施例的編碼塊14中，由于采用了使用在對圖像拾取裝置12的圖像拾取信號進行信號處理過程中的信號來進行編碼(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)進行去芯處理的信號用作輪廓校正信號的高頻信號，因此，高頻信號中的小信號電平信號變?yōu)?。因此，在除圖像輪廓以外的區(qū)域內(nèi)，信號變?yōu)?，這將適合編碼，并且，在壓縮處理部分26中，可對輪廓校正信號進行高效編碼。
附帶地說，輪廓校正信號的特征為在其周圍存在電平幾乎相同而極性不同的多個像素。因此，采用該特性，可采用如下結(jié)構(gòu)作為對輪廓校正信號的壓縮處理部分26。
亦即，如圖4所示，該結(jié)構(gòu)是這樣的，即，使高頻信號通過極性檢測部分41和絕對值檢測部分42，以將其分成正/負符號分量和絕對值分量，并且僅將正/負符號分量和絕對值分量使用壓縮處理部分43和44來壓縮。因此，通過采用僅將正/負符號分量和絕對值分量壓縮和傳輸?shù)慕Y(jié)構(gòu)，可實現(xiàn)更高效的編碼。
圖5表示的是作為由編碼塊14編碼(壓縮)的圖像信號傳輸目的地的主機側(cè)(例如個人計算機)輸入級結(jié)構(gòu)的示例。由編碼塊14壓縮的圖像信號通過諸如USB的有帶寬限制的傳輸路徑15傳輸?shù)降闹鳈C側(cè)。
圖5中，主機側(cè)的輸入級由解碼塊50構(gòu)成。在該解碼塊50中，通過傳輸路徑15傳輸?shù)膲嚎s圖像信號由分離部分51分割成分別對應于亮度信號、輪廓校正信號和色差信號的各信號。在由擴展處理部分52、53、54對應于每個信號對該信號進行擴展(解碼)處理之后，由加法器55使亮度信號與輪廓校正信號相加，并將其輸出，同時將色差信號原樣輸出。
其中已進行輪廓校正的亮度信號和色差信號在后級的信號處理電路(未示出)上進行各種信號處理，然后，將這些信號送到顯示器、打印機等，從而進行再現(xiàn)、記錄等。
附帶地說，通過個人計算機的軟件來執(zhí)行解碼塊50的分離部分51、擴展處理部分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側(cè)，并且由解碼塊50進行擴展。
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被分成亮度信號和輪廓校正信號，這些信號被單獨地壓縮，并通過有帶寬限制的傳輸路徑傳輸，單獨地擴展所傳輸?shù)牧炼刃盘柡洼喞Ｕ盘?，將這些信號彼此相加。因此，可使用在對圖像拾取裝置的輸出信號進行信號處理過程中的信號來進行亮度信號和輪廓校正信號的分離，從而可減小電路規(guī)模，并實現(xiàn)系統(tǒng)的低成本。
另外，在本發(fā)明的照相機系統(tǒng)中，將具有色濾波器的圖像拾取裝置的輸出信號分成亮度信號和輪廓校正信號，單獨地壓縮并傳輸這些信號。因此，可使用在圖像拾取裝置的輸出信號的信號處理過程中的信號來進行亮度信號和輪廓校正信號的分離，從而可減小電路規(guī)模，并實現(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分成亮度信號和輪廓校正信號，并單獨地壓縮并傳輸所述信號；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和所述輪廓校正信號；和解碼裝置，用于單獨地擴展通過所述傳輸路徑傳輸?shù)乃隽炼刃盘柡退鲚喞Ｕ盘?，并且疊加和輸出所述信號。
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所述輪廓校正信號進行去芯處理之后進行壓縮處理。
3.如權(quán)利要求
1所述的圖像處理系統(tǒng)，其中當對所述輪廓校正信號進行壓縮處理時，所述編碼裝置從所述輪廓校正信號中提取正/負符號分量和絕對值分量，并且僅壓縮所述正/負符號分量和所述絕對值分量。
4.一種照相機系統(tǒng)，包括具有色濾波器的圖像拾取裝置；光學系統(tǒng)，用于接受來自對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分成亮度信號和輪廓校正信號，并單獨地壓縮并輸出所述信號。
5.如權(quán)利要求
4所述的照相機系統(tǒng)，其中所述編碼裝置在對所述輪廓校正信號進行去芯處理之后進行壓縮處理。
6.如權(quán)利要求
4所述的照相機系統(tǒng)，其中當對所述輪廓校正信號進行壓縮處理時，所述編碼裝置從所述輪廓校正信號中提取正/負符號分量和絕對值分量，并且僅壓縮所述正/負符號分量和所述絕對值分量。
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分成亮度信號和輪廓校正信號，并單獨地壓縮并輸出所述信號；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和所述輪廓校正信號，并用于傳輸由所述第一步驟壓縮的所述亮度信號和所述輪廓校正信號；和第三步驟，用于單獨地擴展通過所述傳輸路徑傳輸?shù)乃隽炼刃盘柡退鲚喞Ｕ盘枺⑶爷B加和輸出所述信號。
專利摘要
在壓縮圖像拾取裝置輸出信號并經(jīng)有帶寬限制的傳輸路徑傳輸?shù)那闆r下，當直接應用傳統(tǒng)的壓縮和擴展技術時，存在浪費并且電路規(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)或照相機系統(tǒng)中，壓縮和傳輸圖像拾取裝置的輸出信號，使圖像拾取裝置的輸出信號通過亮度信號形成部和輪廓校正信號形成部，以將該信號分成亮度信號和輪廓校正信號，這些信號單獨地由壓縮處理部分壓縮，由多路復合部復合，并通過諸如USB的有帶寬限制的傳輸路徑傳輸。
文檔編號H04N5/208GKCN1135853SQ99110614
公開日2004年1月21日 申請日期1999年7月20日
發(fā)明者小林篤 申請人:索尼公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan