CN101079956A - 图像处理装置及图像处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种图像处理装置和图像处理方法，用于放大图像信号，而不缩小图像尺寸并且不降低分辨率感知度。边缘方向检测运算部件(2)从抽取出的拜尔数据(BAY)中检测边缘最小方向。分配运算部件(4)为空间滤波核分配系数，在所述系数中以比其它方向高的分布比率在抽取出的拜尔数据(BAY)的边缘最小方向上应用加权。换句话说，根据边缘最小方向改变空间滤波器核的系数。像素加法运算部件(5)执行对抽取出的拜尔数据(BAY)的感光处理。因此，可以选择性地在边缘最小方向上执行低通滤波处理。结果，可以防止在低通滤波处理期间分辨率感知度的损失，并且可以保持图像轮廓的锐度。

Description

图像处理装置及图像处理方法

技术领域

本发明涉及图像数据处理，并且更具体地涉及用于放大图像数据信号的过程。

背景技术

例如，在数码相机中，必须提高快门速度以避免在黑暗的地方照相时由于手的移动而引起图像的模糊。结果，相机所摄取的图像数据的信号强度就降低了。如果通过利用总的数字增益来提高增益以增加图像数据的信号强度，则不好的结果是噪声将被增大。因此，需要一种感光技术，可用于放大图像数据信号，同时限制噪声的增大。当图像数据被感光m倍时，用作感光技术的传统方法被执行以使得目标像素的值和目标像素周围的m个像素的值被一起叠加在每个目标像素中。

日本未审查专利公开No.H07-249128和日本未审查专利公开No.H05-12440被公开作为相关技术。

发明内容

然而，在这些传统技术中，单一像素信号取自于m个像素信号。因此，为了获得被放大m倍的效果，图像尺寸必须被缩小到1/m。这是一个问题。另一个问题是低通滤波效应降低了分辨率感知度(a sense ofresolution)(也被称为“表观分辨率(seeming resolution)”)。

本发明被提供用于解决以上问题中的至少一个。因此，本发明的目的在于提供一种图像处理装置和图像处理方法，用于放大图像信号而不缩小图像尺寸，并且不丧失图像轮廓的清晰性，同时防止分辨率感知度的下降。

为了实现本发明的目的，根据本发明的第一方面，提供了一种用于以K倍感光速率(sensitization rate)处理和增强图像数据的图像处理装置，该图像处理装置包括：空间滤波处理部件，其利用空间滤波器执行感光处理，所述空间滤波器具有这样的系数矩阵，其中系数的总和等于K倍感光速率；边缘检测电路，其检测在以对应于系数矩阵的图像区域中的目标像素为中心的至少两个彼此不同的方向上的每个像素的信号强度的变化率；以及为系数矩阵分配系数的分配电路，在所述系数中，以比其它方向高的分布比率在变化率较小的方向上应用了加权。

此外，根据本发明的第二方面，提供了一种用于以K倍感光速率处理和增强图像数据的图像处理方法，所述图像处理方法包括以下步骤：利用空间滤波器执行感光处理，所述空间滤波器包括其中系数的总和等于K倍感光速率的系数矩阵；检测在以对应于系数矩阵的图像区域中的目标像素为中心的至少两个彼此不同的方向上的每个像素的信号强度的变化率；以及为系数矩阵分配系数，其中以比其它方向高的分布比率在变化率较小的方向上应用了加权。

根据本发明的图像数据处理装置和图像数据处理方法以K倍感光速率增强图像数据。通过利用空间滤波器在每个目标像素中的乘积和计算来执行对图像数据的感光，所述乘积和计算利用目标像素的值和在该目标像素附近的像素的值，在所述空间滤波器中，系数的总和等于K倍感光速率。因此，通过利用目标像素的值和在对应于系数矩阵的图像区域中该目标像素附近的像素的值的计算，放大目标像素的信号强度。

在空间滤波处理部件中或者在感光步骤中，利用空间滤波器执行感光处理，所述空间滤波器包括系数矩阵，其中系数的总和等于K倍感光速率。空间滤波器包括N×N的系数矩阵(N是自然数)。空间滤波器对与系数矩阵相对应的图像区域中的N×N图像数据应用空间滤波处理。低通滤波器或高通滤波器可以被作为空间滤波器的示例。在实践中，利用针对N×N矩阵的线性求和(乘积的和、加权加法)来表示空间滤波处理，并且通过利用在目标像素附近的像素(包括目标像素)的值的乘积和计算来执行空间滤波处理。

在边缘检测电路中或者在检测变化率的步骤中，检测在以对应于系数矩阵的图像区域中的目标像素为中心的至少两个彼此不同的方向上的每个像素的信号强度的变化率。术语“边缘”表示在图像区域中信号强度有很大变化和具有边界或级别差异的部分。这里，将以对应于3×3系数矩阵的图像区域作为示例来描述边缘检测的方向。在这种情况下，将图像区域中的中心像素视为目标像素，边缘检测的方向的数目为4个，即垂直方向、水平方向、斜向右上方向和斜向左上方向。在这四个方向中至少两个彼此不同的方向上的信号强度变化率被检测。

在分配电路中或者在分配步骤中，为系数矩阵分配系数，在所述系数中以比其它方向高的分布比率在变化率较小的方向上应用了加权。措词“变化率较小的方向”表示具有较小的边界或较小的信号强度级别差异的方向。这里，例如如果检测到在垂直方向上像素的信号强度的变化率较小，则垂直方向上的系数被视为比其它方向上的系数大。可以通过准备包括多个系数矩阵的表格并且选择对应于变化率较小的方向的系数矩阵来执行分配操作，在每个系数矩阵中，预先布置在以目标像素为中心的彼此不同的方向上被加权的系数。此外，可以通过根据变化率计算加权系数来执行分配操作。

利用分配电路得到的系数矩阵被使用，并且利用空间滤波器对与系数矩阵相对应的图像区域执行感光处理。之后，这个系数矩阵所对应的N×N区域被处理，同时扫描原始图像，从而获得一个帧的处理后的图像。

如上所述，根据本发明的图像数据处理装置和图像数据处理方法，其中以比其它方向高的分布比率在变化率较小的方向上应用了加权的系数被分配给系数矩阵，因而空间滤波器的系数可以根据变化率较小的方向被改变。此外，可以通过使用该空间滤波器的空间滤波处理来执行感光处理。因此，低通滤波处理可以选择性地在没有边缘的方向上被执行。

结果，可以防止在低通滤波处理期间分辨率感知度的损失，并且可以保持图像轮廓的锐度。此外，由于可以利用低通滤波器执行感光处理，所以可以限制在感光处理期间所引起的噪声增加。

结合附图阅读下面的详细描述，将更完整地明白本发明的以上及其它目的和新颖特征。但是，应当理解这些附图只是为了说明的目的，而不希望被作为对本发明范围的限定。

附图说明

图1示出了根据第一实施例的图像处理装置1；

图2示出了拜尔数据(Bayer data)IBAY和抽取出的拜尔数据BAY；

图3是示出了边缘方向检测运算部件2的操作的流程图；

图4示出了边缘检测；

图5示出了空间滤波器核71a到73a；

图6示出了空间滤波器核81a到83a；

图7是示出了空间滤波器核选择部件41的操作的流程图；

图8示出了根据第二实施例的图像处理装置1a；以及

图9是示出了校正运算部件3的操作的流程图。

具体实施方式

下面将参考附图1到9给出对本发明的图像处理装置、图像处理方法及其程序的实施例的详细描述。将参考图1到图7描述本发明的第一实施例。图1示出了根据第一实施例的图像处理装置1。图像处理装置1包括边缘方向检测运算部件2、分配运算部件4、像素加法运算部件5以及数据抽取部件6。

5×5矩阵式的拜尔数据IBAY从例如未示出的图像传感器被输入到数据抽取部件6。3×3矩阵式的拜尔数据BAY从数据抽取部件6中被输出。

边缘方向检测运算部件2包括边缘运算部件21和边缘方向检测部件22。抽取出的拜尔数据BAY被输入到边缘运算部件21，并且边缘检测值edge1到edge4被从中输出。边缘检测值edge1到edge4和阈值TH被输入到边缘方向检测部件22。边缘检测值edge1到edge4和边缘未检测到信号no_edge中的任一个从边缘方向检测部件22中作为标记信号被输出。

分配运算部件4包括空间滤波器核选择部件41和空间滤波器核输出部件42。这里，术语“空间滤波器核”表示用于在空间滤波器中所使用的加权加法的系数矩阵。空间滤波器核输出部件42包括空间滤波器核设置部件61到65。像素加法系数PAC被输出到空间滤波器核设置部件61到65中的每一个。

空间滤波器核设置部件61包括选择器70和核寄存器71到73。与像素加法系数PAC的值相对应的空间滤波器核被从外部预先输入到核寄存器71到73中的每一个，并且被存储于其中。核寄存器71到73分别输出其中所存储的空间滤波器核，作为空间滤波器核K1到K3。像素加法系数PAC和空间滤波器核K1到K3被输入到选择器70。空间滤波器核SK1从选择器70中被输出。由于空间滤波器核设置部件62到65中的每一个都具有与空间滤波器核设置部件61相同的结构，所以省略对这些部件的描述。

分别从空间滤波器核设置部件61到65输出的空间滤波器核SK1到SK5被输入到空间滤波器核选择部件41中。被选择的空间滤波器核SSK从空间滤波器核选择部件41中被输出，并且被输入到像素加法运算部件5。抽取出的拜尔数据BAY和被选择的空间滤波器核SSK被输入到像素加法运算部件5，并且输出拜尔数据OBAY被从中输出。

将描述图像处理装置1的操作。图像处理装置1是用于利用空间滤波器核执行空间滤波处理的装置，与边缘方向相对应的系数被分配给空间滤波器核。术语“边缘”表示在抽取出的拜尔数据BAY中信号强度有很大变化和具有边界或级别差异的部分。在本实施例中，用于以这种方式根据边缘的方向进行计算的方法被称为“可应用的像素加法”。图像处理装置1还根据像素加法系数PAC执行感光处理。像素加法系数PAC是被用于设置感光能力的值。当像素加法系数PAC为2、3和4时，抽取出的拜尔数据BAY分别被感光(即被加强)为之前的两倍、三倍和四倍。下面将作为示例描述其中像素加法系数PAC为2的情况。

数据抽取部件6执行数据抽取。如图2中所示，由5×5矩阵(即五乘五矩阵)构成的拜尔类型的拜尔数据IBAY被输入到数据抽取部件6中。数据抽取部件6通过抽取以5×5矩阵拜尔数据IBAY的中心处的目标像素(R像素)为中心的四个方向上的周围的单色像素来抽取3×3矩阵式的被抽取拜尔数据BAY，所述四个方向即以前述目标像素(R像素)为中心的垂直方向、水平方向、斜向右上方向和斜向左上方向。从中抽取的被抽取拜尔数据BAY被输入到边缘方向检测运算部件2和像素加法运算部件5中。

接下来，将参考图3的流程图描述边缘方向检测运算部件2的操作。边缘方向检测运算部件2是从抽取出的拜尔数据BAY中检测边缘最小方向的电路。抽取出的拜尔数据BAY被输入到边缘方向检测运算部件2的边缘运算部件21中。之后，边缘运算部件21执行边缘检测(步骤S21)。通过计算以位于抽取出的拜尔数据BAY的中心处的目标像素oo为中心对称放置的像素的信号强度和目标像素的信号强度之间的差，来执行边缘检测，如图4中所示。更具体而言，通过计算四个方向上的周围单色像素之间的差来得到边缘检测值edge1到edge4，所述四个方向即垂直方向(1)、水平方向(2)、斜向右上方向(3)和斜向左上方向(4)。根据下面的等式可以得到边缘检测值edge1到edge4。

边缘检测值edge1＝|oo-on|+|oo-oq|…等式(1)

边缘检测值edge2＝|oo-no|+|oo-qo|…等式(2)

边缘检测值edge3＝|oo-qn|+|oo-nq|…等式(3)

边缘检测值edge4＝|oo-nn|+|oo-qq|…等式(4)

这些边缘检测值edge1到edge4被输入到边缘方向检测部件22中。

之后，边缘方向检测部件22执行在边缘最小方向上的边缘检测(步骤S22到S27)。术语“边缘最小方向”表示在抽取出的拜尔数据BAY中信号强度的变化率为最小级别的方向。在步骤S22中，边缘检测值edge1到edge4中的最小值被选择作为最小边缘检测值edge_min。另一方面，边缘检测值edge1到edge4值的最大值被选择作为最大边缘检测值edge_max。这些值并不局限于单个值。例如，如果存在两个最小值并且它们具有相同的值，则将存在两个最小边缘检测值edge_min。

在步骤S23中，计算最大边缘检测值edge_max和最小边缘检测值edge_min之间的差Dedge。在步骤S24中，判断差Dedge是否小于阈值TH。如果差Dedge小于阈值TH(S24：是)，则判定边缘最小方向还没有被检测到。因此，处理进行到步骤S26，其中边缘未检测到信号no_edge从边缘方向检测部件22中被输出。另一方面，如果差Dedge大于阈值TH(S24：否)，则判定边缘最小方向已被检测到，因而处理进行到步骤S25。

阈值TH可以根据图像的种类、用户对图像质量的要求等被设置为任意值。关于这一点，存在这样的特性，即随着被设置的阈值TH的升高，边缘检测随之成比例地变得更加困难，而随着被设置的阈值TH的降低，边缘检测随之成比例地变得更加容易。因此，可以通过将阈值TH设置为较小的值来使分辨率感知度较高。

在步骤S25中，判断是否存在具有相同值的两个或多个最小边缘检测值edge_min。如果存在具有相同值的两个或多个最小边缘检测值edge(S25：是)，则判定边缘方向还没有被正确地检测到；并且处理进行到步骤S26，其中边缘未检测到信号no_edge从边缘方向检测部件22中被输出。另一方面，如果不存在具有相同值的两个或多个最小边缘检测值edge_min(S25：否)，则判定边缘方向已经被正确地检测到，并且处理进行到步骤S27，其中对应于最小边缘检测值edge_min的边缘检测值从边缘方向检测部件22中被输出。例如，当最小边缘检测值edge_min是边缘检测值edge1时，这个边缘检测值edge1从边缘方向检测部件22中被输出。

接下来，将描述分配运算部件4的操作。分配运算部件4是为空间滤波器核的矩阵分配系数的电路。分配运算部件4的特征在于在抽取出的拜尔数据BAY的边缘最小方向上执行加权，从而向其分配系数。

分配运算部件4包括空间滤波器核选择部件41和空间滤波器核输出部件42。空间滤波器核输出部件42是输出与边缘方向检测部件22的输出相对应的空间滤波器核SK1到SK5的电路。空间滤波器核选择部件41是根据边缘方向检测部件22的输出选择从空间滤波器核输出部件42输入的空间滤波器核SK1到SK5中的任意一个，并且将从中选出的核输出到像素加法运算部件5作为被选出的空间滤波器核SSK的电路。

空间滤波器核输出部件42包括空间滤波器核设置部件61到65。空间滤波器核设置部件61到64分别是将在边缘最小方向为垂直方向、水平方向、斜向右上方向和斜向左上方向时所使用的空间滤波器核输出到空间滤波器核选择部件41的电路。空间滤波器核设置部件65是将在边缘最小方向未被检测到时所使用的空间滤波器核输出到空间滤波器核选择部件41的电路。

将作为示例描述空间滤波器核设置部件61的操作。空间滤波器核设置部件61包括核寄存器71到73。如图5中所示，空间滤波器核71a到73a分别由核寄存器71到73保存。空间滤波器核71a到73a中的每一个都是当边缘最小方向是垂直方向时所使用的3×3空间滤波核。如图5中所示，垂直方向上的系数被设置为大于其它方向上的系数。空间滤波器核71a是其中系数的总和为2的空间滤波器核，被用于使感光加倍。因此，空间滤波器核71a是与等于2的像素加法系数PAC相对应的空间滤波器核。同样，空间滤波器核72a的系数总和为3，并且对应于等于3的像素加法系数PAC。同样，空间滤波器核73a的系数总和为4，并且对应于等于4的像素加法系数PAC。

空间滤波器核71a到73a可以根据图像的种类、用户对图像质量的需求等例如通过寄存器来任意地设置。通过为空间滤波器核分配系数以在边缘最小方向上应用较大的加权，可以提高经过低通滤波处理的图像的分辨率感知度。

选择器70是根据像素加法系数PAC选择空间滤波器核71a到73a中的任一个的电路。当像素加法系数PAC的设置值为2时，双倍加法的空间滤波器核71a被选择。当像素加法系数PAC的设置值为3时，三倍加法的空间滤波器核72a被选择。当像素加法系数PAC的设置值为4时，四倍加法的空间滤波器核73a被选择。在本实施例中，描述其中像素加法系数PAC的设置值为2的情况，因而空间滤波器核71a被选择器70选择作为空间滤波器核SK1。

将作为示例描述空间滤波器核设置部件63的操作。空间滤波器核设置部件63是输出在边缘最小方向为斜向右上方向时所使用的空间滤波器核的电路。如图6所示，空间滤波器核81a到83a由空间滤波器核设置部件63的核寄存器保存。空间滤波器核81a、82a和83a分别是当像素加法系数PAC为2、3和4时相应的空间滤波器核。空间滤波器核设置部件63及相关结构与空间滤波器核设置部件61及相关结构相同，因而省略了对其的描述。

将作为示例描述空间滤波器核设置部件65的操作。空间滤波器核设置部件65是将边缘最小方向未被检测到时所使用的空间滤波器核输出到空间滤波器核选择部件41的电路。被用于通过在所有方向上统一进行加权加法来执行低通滤波处理的空间滤波器核由空间滤波器核设置部件65的核寄存器保存。下面的等式(5)所示的空间滤波器核被作为示例。

输出拜尔数据OBAY＝

(oo*k0+(on+oq)*k1+(no+qo)*k2+(nn+qn+nq+qq)*k3)/64…等式(5)

这里，诸如“oo”和“on”之类的符号对应于图4的抽取出的拜尔数据BAY中的那些符号。

系数k0到k3的三种设置值被准备，以使得分别根据其中像素加法系数PAC为2、3和4的情况，系数的总和变为2、3和4。系数k0到k3可以根据图像的种类等例如通过寄存器任意地设置。因此，低通滤波器的响应特性可以由系数k0到k3控制。例如，如果系数k0被加权，则可以得到更加靠近高频的特性，并且如果系数k1到k3被加权，则可以得到更加靠近低频的特性。

将参考图7的流程图描述空间滤波器核选择部件41的操作。首先，判断从边缘方向检测部件22输入的标记信号是否为边缘未检测到信号no_edge(步骤S41)。如果标记信号是边缘未检测信号no_edge(S41：是)，则处理进行到步骤S45，其中空间滤波器核SK5被选择作为被选择的空间滤波器核SSK。另一方面，如果标记信号不是边缘未检测到信号no_edge(S41：否)，则处理进行到步骤S42。

在步骤S42中，判断从边缘方向检测部件22输入的标记信号是否为边缘检测值edge1。如果标记信号是边缘检测值edge1(S42：是)，则处理进行到步骤S46，其中空间滤波器核SK1被选择作为被选择的空间滤波器核SSK。另一方面，如果标记信号不是边缘检测值edge1(S42：否)，则处理进行到步骤S43。

同样，在步骤S43中，如果标记信号是边缘检测值edge2(S43：是)，则处理进行到步骤S47，其中空间滤波器核SK2被选择作为被选择的空间滤波器核SSK。如果标记信号不是边缘检测值edge2(S43：否)，则处理进行到步骤S44。

在步骤S44中，如果标记信号是边缘检测值edge3(S44：是)，则处理进行到步骤S48，其中空间滤波器核SK3被选择作为被选择的空间滤波器核SSK。如果标记信号不是边缘检测值edge3(S44：否)，则处理进行到步骤S49，其中空间滤波器核SK4被选择作为被选择的空间滤波器核SSK。

在本实施例中，给出了关于其中从边缘方向检测部件22输入的标记信号为边缘检测值edge1的情况的描述。因此，空间滤波器核SK1被选择作为被选择的空间滤波器核SSK。

在像素加法运算部件5中，感光处理被应用于所抽取出的拜尔数据BAY。这种感光处理通过空间滤波处理来执行。更具体而言，通过抽取出的拜尔数据BAY和被选择的空间滤波器核SSK之间的乘积和(product-sum)计算来执行感光处理。结果，位于抽取出的拜尔数据BAY的矩阵的中心的目标像素的信号强度通过对应于像素加法系数PAC的空间滤波处理被加强，并且作为输出拜尔数据OBAY被输出。换言之，根据像素加法系数PAC 2、3和4被选择的空间滤波器核SSK的系数总和分别变为2、3和4，并且与之相对应，像素加法运算部件5的感光能力变为之前的两倍、三倍和四倍。

在本实施例中，像素加法系数PAC为2，并且边缘检测值edge1是最小值，因而空间滤波器核71a(见图5)被选择作为被选择的空间滤波核SSK。因此，在像素加法运算部件5中执行下面的等式(6)所示出的空间滤波过程。

输出拜尔数据OBAY＝1.0×oo+0.5×on+0.5×oq…等式(6)

之后，原始图像被逐个像素地扫描，并且被应用于一个帧的拜尔数据IBAY的感光处理被完成，从而得到处理后的图像。

如上所述，根据第一实施例的图像处理装置1，其中加权已被应用到每个像素的信号强度的改变速率以比其他方向高的分布比例到最小的方向(即边缘最小方向)的系数被分配给空间滤波器核，并且因此空间滤波器核的系数可以根据边缘最小方向而被改变。此外，可以通过空间滤波处理利用这个空间滤波器核来执行感光处理。因此，低通滤波处理可以选择性地在边缘最小方向上被执行。因而，可以防止在执行低通滤波处理时分辨率感知度的损失，并且可以保持图像轮廓的锐度。此外，由于可以在低通滤波期间执行感光处理，所以可以限制在被感光时所引起的噪声增加。此外，还可以防止由于执行感光处理而使得图像尺寸减小的情形的发生。

当边缘最小方向未能被检测到时，其中加权被统一地应用于所有方向上的系数可以被分配给空间滤波器核。由于感光处理同样可以在低通滤波期间被执行，所以可以防止被感光时所引起的噪声增加。

在分配运算部件4中，提供了边缘最小方向不同的空间滤波器核设置部件61到64和在边缘最小方向未被检测到时所使用的空间滤波器核设置部件65，并且与边缘方向检测运算部件2所指定的边缘最小方向相对应的空间滤波器核被选择。简言之，不需要通过在每种情况下都进行计算来为空间滤波器核分配系数。因此，不再需要计算时间，因而可以对图像数据进行高速感光处理。

将参考图8和图9描述本发明的第二实施例。图8示出了根据第二实施例的图像处理装置1a。除了图像处理装置1的构成之外，图像处理装置1a还包括校正运算部件3。感光校正设置信号SCS、像素加法系数PAC和抽取出的拜尔数据BAY被输入到校正运算部件3。经过校正的校正后的拜尔数据BAY’从校正运算部件3中被输出。在本实施例中，除了这一点之外的结构与图1的图像处理装置1相同，因而省略了对其的详细描述。

将描述图像处理装置1a的操作。图像处理装置1a是不执行感光处理而只执行根据本发明的低通滤波处理(即用于根据边缘的方向选择性地执行处理的处理)。这里，将给出关于其中像素加法系数PAC是值2、3和4中的任意一个的情况的描述。

将参考图9的流程图描述校正运算部件3的操作。校正运算部件3是校正抽取出的拜尔数据BAY以使得像素加法运算部件5所执行的感光处理的感光速率为1的电路。首先，判断是否通过从外部输入的感光校正设置信号SCS设置了感光校正(步骤S91)。如果不是(S91：否)，则执行处理用于以像素加法系数PAC所设置的感光速率来感光抽取出的拜尔数据BAY。在这种情况下，不需要利用校正运算部件3来执行校正。因此，处理进行到步骤S94，其中抽取出的拜尔数据BAY被选择作为校正后的拜尔数据BAY’。另一方面，如果感光校正已被设置(S91：是)，则执行校正以使得感光速率为1。因此，处理进行到步骤S92。

在步骤S92中，判断像素加法系数PAC的值是否为2。如果像素加法系数PAC的值为2(S92：是)，则处理进行到步骤S95，其中通过将抽取出的拜尔数据BAY的每个像素的信号强度除以2所得到的数据被用作校正后的拜尔数据BAY’。另一方面，如果像素加法系数PAC的值不是2(S92：否)，则处理进行到步骤S93。

在步骤S93中，如果像素加法系数PAC的值为3(S93：是)，则处理进行到步骤S96，其中通过将抽取出的拜尔数据BAY的每个像素的信号强度除以3所得到的数据被用作校正后的拜尔数据BAY’。另一方面，如果像素加法系数PAC的值不是3(S93：否)，则处理进行到步骤S97，其中通过将抽取出的拜尔数据BAY的每个像素的信号强度除以4所得到的数据被用作校正后的拜尔数据BAY’。

之后，在像素加法运算部件5中，感光处理被应用于校正后的拜尔数据BAY，。在像素加法运算部件5中，根据像素加法系数PAC的值2、3和4，分别以两倍、三倍和四倍的感光速率执行感光处理。如果感光校正已被设置，则抽取出的拜尔数据BAY的信号强度根据像素加法系数PAC的值2、3和4分别被变为其信号强度的一半、三分之一和四分之一。因此，在像素加法运算部件5中，对应于像素加法系数PAC的系数被抵消，结果通过其感光速率变为1的感光处理被执行。因此，在图像处理装置1a中，就可以只执行低通滤波处理，而不损失分辨率感知度。

如上所述，根据第二实施例的图像处理装置1a，可以只执行根据本发明的低通滤波处理，而不执行感光处理。换言之，低通滤波处理可以选择性地在边缘最小方向被执行。结果，针对图像数据，低通滤波处理可以被执行，同时防止分辨率感知度的损失。因此，例如可以对通过充分曝光而摄取的具有适当的信号强度的图像数据应用一种减少噪声同时又保持图像轮廓的锐度的处理。

本发明不局限于以上实施例，并且在不超出本发明的范围或偏离本发明的本质的情况下可以用各种改进的或经修改的形式来执行。在第二实施例中，针对从数据抽取部件6中输出的未经校正的抽取出的拜尔数据BAY，执行边缘方向检测运算部件2中的边缘检测。然而，本发明不局限于此。很自然地，也可以针对从校正运算部件3中输出的经过校正的校正后的拜尔数据BAY执行这种边缘检测。

此外，在第二实施例中，校正运算部件3被提供在像素加法运算部件5的前级，并且抽取出的拜尔数据BAY的信号强度被除以对应于像素加法系数PAC的值，并且随后被输出到像素加法运算部件5。然而，本发明并不局限于此。当然也可以采用这样的结构，其中校正运算部件3被置于像素加法运算部件5的后续级，并且从像素加法运算部件5输出的输出拜尔数据OBAY被除以对应于像素加法系数PAC的值，并且随后被输出到下一级电路。同样，在这种情况下，对应于像素加法系数PAC的系数被抵消，结果也可以执行通过其感光速率变为1的感光处理。

此外，在边缘方向检测部件22中，基于最大边缘检测值edge_max和最小边缘检测值edge_min之间的差Dedge是否小于阈值TH来判断检测到或未检测到边缘最小方向。然而，本发明不局限于此。例如，可以基于边缘检测值edge1到edge4中的最小值和其中的第二最低值之间的差是否小于阈值TH来判断检测到或未检测到边缘最小方向。

此外，在分配运算部件4中，提供了边缘最小方向不同的空间滤波器核设置部件61到64和在边缘最小方向未被检测到时所使用的空间滤波器核设置部件65，并且与边缘方向检测运算部件2所指定的边缘最小方向相对应的空间滤波器核被选择。然而，本发明不局限于此。可以通过在每种情况下都进行计算来为空间滤波器核分配系数。这样，可以以更准确的方式为空间滤波器核分配系数，并且从而可以以更高的准确度来执行空间滤波处理。

此外，在第一实施例中，像素加法系数PAC的值被设置为2、3和4。然而，本发明不局限于此。像素加法系数PAC当然也可以被设置为1。在这种情况下，推荐准备其中系数的总和为1的空间滤波器核。结果，同样地，在图像处理装置1(见图1)中，只执行根据本发明的低通滤波处理，而不执行感光处理。

此外，在以上实施例中，系数被分配给空间滤波器核以在边缘最小方向应用较大的加权。然而，本发明不局限于此。例如，较大的加权可以被应用于具有最小边缘的边缘最小方向上和具有第二最小边缘的方向上。作为选择，当然根据边缘检测值，加权可以被应用于四个边缘检测方向。这样，可以以更加准确的方式为空间滤波器核分配系数。

此外，在以上实施例中，参考具有拜尔排列的图像数据的处理。然而，并不局限于此，在采用不同于拜尔排列的其它排列的情况下当然也可以得到相同的效果。

在以上实施例中，像素加法系数PAC是感光能力K的示例，像素加法运算部件5是空间滤波处理部件的示例，边缘方向检测运算部件2是边缘检测电路的示例，分配运算部件4是分配电路的示例，空间滤波器核输出部件42是系数矩阵表部分的示例，并且校正运算部件3是第一校正运算部件的示例。

根据本发明，可以提供一种图像处理装置和图像处理方法，用于放大图像信号，而不缩小图像尺寸并且不损失图像轮廓的锐度，同时防止分辨率感知度的降低。例如，在数码相机中，可以得到通过提高快门速度而减轻由于手的移动而引起的图像模糊的效果，并且可以得到通过低通滤波器减少噪声的效果，从而可以执行高灵敏度的摄相。

本申请基于2006年5月22日提交的在先日本专利申请No.2006-141669，并要求该在先申请的优先权，这里通过引用将该在先申请的全部内容结合于此。

Claims (10)

1.一种用于以K倍感光速率处理和增强图像数据的图像处理装置，所述图像处理装置包括：

空间滤波处理部件，其利用空间滤波器执行感光处理，所述空间滤波器具有其中系数的总和等于K倍感光速率的系数矩阵；

边缘检测电路，其检测在以对应于所述系数矩阵的图像区域中的目标像素为中心的至少两个彼此不同的方向上的每个像素的信号强度的变化率；以及

分配电路，其为所述系数矩阵分配其中以比其它方向高的分布比率在变化率较小的方向上应用了加权的系数。

2.根据权利要求1所述的图像处理装置，其中所述分配电路分配其中以比其它方向高的分布比率在所述变化率最小的方向上应用了加权的系数。

3.根据权利要求2所述的图像处理装置，其中如果所述变化率最小的方向的数目为多个，则在不执行所述加权的情况下所述系数被分配。

4.根据权利要求2所述的图像处理装置，其中如果所述变化率的最大值和最小值之间的差小于预定值，则在不执行所述加权的情况下所述系数被分配。

5.根据权利要求2所述的图像处理装置，其中如果所述变化率的最小值和所述变化率的第二小值之间的差小于预定值，则在不执行所述加权的情况下所述系数被分配。

6.根据权利要求2所述的图像处理装置，其中所述分配电路包括具有所述系数矩阵的系数矩阵表部分，在每个系数矩阵中，经专门加权的系数被预先放置在以所述目标像素为中心的彼此不同的方向上，并且与所述变化率最小的方向相对应的系数矩阵从所述系数矩阵表部分中被选出。

7.根据权利要求1所述的图像处理装置，其中所述边缘检测电路计算以所述图像区域中的所述目标像素为中心对称放置的像素的信号强度与所述目标像素的信号强度之间的差。

8.根据权利要求1所述的图像处理装置，还包括第一校正运算部件，其将输入图像数据中的所述图像区域中的每个像素的信号强度除以所述K倍感光速率，并且随后将所得到的结果输出到所述空间滤波处理部件。

9.根据权利要求1所述的图像处理装置，还包括第二校正运算部件，其将所述空间滤波处理部件的输出数据中的每个像素的信号强度除以所述K倍感光速率，并且随后将所得到的结果输出到下一级电路。

10.一种用于以K倍感光速率处理和增强图像数据的图像处理方法，所述图像处理方法包括以下步骤：

利用空间滤波器执行感光处理，所述空间滤波器包括其中系数的总和等于K倍感光速率的系数矩阵；

检测在以对应于所述系数矩阵的图像区域中的目标像素为中心的至少两个彼此不同的方向上的每个像素的信号强度的变化率；以及

为所述系数矩阵分配其中以比其它方向高的分布比率在变化率较小的方向上应用了加权的系数。

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