CN101079963A - 成像装置和处理图像信号的方法 - Google Patents

Abstract

一种成像装置，具有：成像单元，获取对象的图像并产生图像信号；信号处理单元，在所述图像信号上执行动态范围压缩处理；以及，第一输出单元，基于在所述信号处理单元处理的图像信号产生第一输出信号。所述成像装置还具有：信号产生单元，产生信号，所述信号包括图像信号和指示在信号处理单元中执行哪个动态范围压缩处理的任何处理信息；以及，第二输出单元，基于在信号产生单元中产生的信号产生第二输出信号。

Description

成像装置和处理图像信号的方法

相关申请交叉引用

本发明包括涉及2006年4月20日在日本专利局所提交日本专利申请JP2006-117020的主题，通过引用在此合并其全部内容。

技术领域

本发明涉及成像装置和处理图像信号的方法。

背景技术

图1示出了过去的成像装置10的配置。成像装置10具有成像单元20、信号处理单元30和输出单元40。

成像单元20中的图像采集设备21由驱动部分22驱动并基于对象的图像产生模拟图像信号SVa，以向模拟信号处理部分23提供所产生的图像信号SVa。模拟信号处理部分23执行诸如对图像信号SVa降噪之类的各种信号处理，以产生经处理的图像信号SVb，并向A/D转换器24提供经处理的图像信号SVb。A/D转换器24接收图像信号SVb并将它转换为数字图像信号DVa。信号处理单元30中的色彩控制处理部分31接收数字图像信号Dva，并对数字图像信号DVa执行诸如色彩再现性(reproductivity)改进之类的任何处理，以产生色彩受控的图像信号DVb。非线性处理部分32接收色彩受控的图像信号DVb，并对图像信号DVb执行诸如动态范围压缩处理和伽马处理之类的任何处理，以产生经非线性处理的图像信号DVc。细节处理部分33接收经非线性处理的图像信号DVc，并对图像信号DVc执行诸如轮廓(contour)补偿之类的任何处理，以产生图像信号DVd。输出单元40从信号处理单元30接收图像信号DVd，并将它转换成具有对应于图像显示设备和/或图像记录设备的传输格式的信号，以产生输出信号DVout。

图2示出了对图像采集设备21的光输入强度和从图像采集设备21输出的图像信号SVa之间的关系。在图像采集单元20内使用的图像采集设备21，其具有600％或更大的动态范围，已经投入实际应用。例如，在输入光强度为0％处，图像信号SVa具有LE(0％)的信号级别，而在输入光强度为600％处，图像信号SVa具有LE(600％)的信号级别。由此，设计A/D转换器24用于维持对应于图像采集设备21的600％或更大的动态范围。然后执行动态范围压缩处理以便图像信号可具有对应于任何带宽标准的信号级别。

图3示出了拐点补偿(Knee compensation)处理，通过所述处理具有从80％到600％输入强度的图像部分被压缩为具有从80％到109％输出级别(白色限制级别)的图像部分。在成像装置10中，执行任何伽马补偿以便图像信号可对应于在图像显示设备(未示出)中使用的显示设备的输入/输出属性。例如，如果使用阴极射线管作为图像显示设备，执行非线性处理使得其输入/输出属性可以变得向上凸(convex upwardly)，也就是说，在输入强度为80％或更低的区域上过补偿。在暗图像区域，例如，图3中示出的区域GA，其中输入强度保持在0％到20％的范围内，形成黑色伽马补偿以便能够丰富地表现出暗图像区域中的色调或者能够细致地表现出暗图像区域的层次。这种拐点补偿或伽马补偿主观地对它的图片质量发挥了很大的影响，从而使它们能够根据用户的需求而被控制。

日本专利号2884384和2067650以及日本专利申请公开号H04-319871已经分别公开了诸如拐点补偿或伽马补偿之类的非线性处理可以提供具有任何主观的(subiective)精细图片品质的图像。

发明内容

在拍摄图像之后执行的后期制作处理中，计算机或其等同物已经能使各种处理以高速简单地执行，带有其性能的任何改进。图4描述了用于这种图像处理的过程。在步骤ST1，通过使用图像采集装置，拍摄对象的图像以生成图像信号。记录媒体存储由此生成的图像信号。在步骤ST2，捕捉图像信号。在图像信号的捕捉期间，从记录媒体中读取并再现所存储的图像信号。后期制作处理装置(未示出)写入再现的图像信号到其存储器、其硬盘或类似物中。在步骤ST3到ST6，当需要时，在图像信号上执行诸如剪切编辑、曝光补偿和/或色调校正、色彩调节和特殊效果之类的任何编辑处理。当已经执行了编辑处理后，在步骤ST7，在记录媒体上记录所编辑的图像信号或者存储所编辑的图像信号到服务器或其类似物中。

在这种编辑处理中，编辑者经常要求在曝光补偿和伽马曲线改变等等方面的增加。由于在此动态范围压缩处理上执行信号，所以从过去的图像装置10输出的信号具有少量信息。因此，当编辑者要求在曝光补偿和伽马曲线的改变方面的增加时，如果在从过去的图像装置10中输出的信号上执行任何后期制作处理，则在后期制作处理后可能会降低图像的图片品质。例如，如果在具有已经执行了拐点补偿的区域的图像上执行增加色彩色调的后期制作处理，则在后期制作处理后图像出现具有降低的色彩色调品质，因为具有已经对其执行了拐点补偿的区域的图像具有少量信息。

在运动影片工作室等中使用的胶片摄影机中，以适量曝光拍摄的图像与具有动态范围约600％的图像是相同的，以便可以要求使用图像采集设备的图像装置具有与胶片摄像机性能相同的任何性能。这使得由图像采集装置拍摄图像而不执行拐点补偿、伽马补偿等等得以实现。在这种情况下，如果执行具有任何等同于胶片摄像机性能的后期制作处理，那么能够提供具有极好图片品质的图像，因为在这个图像上没有执行拐点补偿或伽马补偿。然而，当通过使用没有在其上执行拐点补偿或伽马补偿的信号显示图像时，在图像显示设备上显示的图像很难表现出亮度或色彩色调当执行了拐点补偿或伽马补偿时。当使用了其中在图像上执行拐点补偿或伽马补偿的图像采集装置时，在其拍摄过程中也很难检验在图像显示设备等的显示器上图像中的实时亮度和色彩色调。

因此，需要提供一种成像装置，一种处理图像信号的方法和一种程序产品，通过其可以容易地检查所拍摄的图像并且显著地限制了在随后执行后期制作处理后图像任何图片品质的降低。

根据本发明的一个实施例，这里提供一种成像装置，包括：成像单元，其获取对象图像并产生图像信号；信号处理单元，其对图像信号执行动态范围压缩处理；第一输出单元，其基于在信号处理单元中处理的图像信号产生第一输出信号；信号产生单元，其产生信号，所述信号包括图像信号和指示在信号处理单元中执行哪种动态范围压缩处理的任意处理信息；以及，第二输出单元，其基于在信号处理单元中产生的信号产生第二输出信号。

根据本发明的另一个实施例，这里提供一种处理图像信号的方法。该方法包括成像步骤，获取对象图像并产生图像信号；信号处理步骤，在图像信号上执行动态范围压缩处理；第一输出步骤，基于在信号处理步骤中处理的图像信号产生第一输出信号；信号产生步骤，产生信号，所述信号包括图像信号和指示在信号处理步骤中执行哪种动态范围压缩处理的处理信息；以及，第二输出步骤，基于在信号产生步骤中产生的信号产生第二输出信号。

根据本发明更进一步的实施例，这里提供一种处理图像信号的程序产品，其允许计算机执行上述处理图像信号的方法。

在本发明的上述实施例中，根据动态范围压缩处理，在通过拍摄对象产生的图像信号上执行拐点补偿以压缩对象的高亮度部分的信号级别。作为指示执行了哪个动态范围压缩处理的处理信息，使用诸如拐点和拐点斜度(slope)之类的各种处理信息片(pieces)。当使用补偿表执行拐点补偿时，利用指示使用了哪个补偿表的信息作为处理信息。当执行任何其他信号处理时，利用指示在其他信号处理中执行哪个信号处理的信息作为处理信息。例如，当执行伽马补偿、为了改善色彩再现性的色彩调节以及为了改善分辨率(discerner)的细节处理时，利用诸如在伽马补偿中使用哪个虚线近似(approximation)或哪个补偿表、在色彩调节中使用哪个增益调整或哪个屏蔽系数、或者在轮廓(contour)补偿中使用哪个滤波器设置之类的任何信息作为处理信息。

在第二输出信号的产生中，不仅添加处理信息还减少第二输出信号中的数据量。通过例如收缩图像信号的位宽度或提取图像信号来减少第二输出信号中的数据量，以便可以由第一输出信号补充包括少量信息的区域的信息。还可通过编码图像信号来减少第二输出信号中的数据量。在减少数据量方面加权图像信号允许调整数据量，以便可以减少在图像重要区域上的数据量。

根据本发明的上述实施例，在通过拍摄对象产生的图像信号上执行动态范围压缩处理，然后基于由动态范围压缩处理所处理的图像信号产生第一输出信号。添加指示执行哪个动态范围压缩处理的处理信息到所产生的图像信号，然后基于添加这种处理信息的图像信号产生第二输出信号。

使用这种第二输出信号能够获得具有极好图片品质的图像，即使执行了在曝光补偿中增加编辑者命令和执行伽马曲线改变这样的后期制作处理。

使用第二输出信号还能够限制非线性处理的次数，以便可产生具有极好图片品质的图像。进一步地，使用第一输出信号使得在拍摄对象时能够容易地执行该对象图像的检查并且在后期制作处理之前能够容易地设计图像。当在后期制作处理中使用了处理信息时，由于第二输出信号包括处理信息，即使当使用第二输出信号时，也可能获得用户在拍摄对象时所期望的对象的图像。

本说明书的总结部分特别指出并直接请求保护了本发明的主题。然而，通过参考其中相同附图标记指示相同元素的附图来阅读本说明书的其余部分，本领域技术人员将能最好地理解本发明的组织和操作方法，以及其更多的优点和目标。

附图说明

图1是用于描述作为现有技术的成像装置的配置的功能性框图；

图2是用于示出输入光强度和图像信号SVa之间关系的图；

图3是用于描述拐点补偿的图；

图4是用于描述图像处理过程的流程图；

图5是用于描述根据本发明的第一实施例的成像装置配置的功能性框图；

图6是用于描述A/D转换器的操作的图；

图7是用于描述非线性处理部分的操作的图；

图8是用于描述位改变部分的操作的图；

图9是用于描述根据本发明的第二实施例的成像装置配置的功能性框图；

图10是用于描述加权位改变部分的操作的图；

图11是用于描述根据本发明的第三实施例的成像装置配置的功能性框图；

图12是用于描述提取位改变部分的操作的图；

图13是用于描述根据本发明的第四实施例的成像装置配置的功能性框图；

图14是用于描述提取和加权位改变部分的操作的图；以及

图15是用于描述根据本发明的第五实施例的成像装置配置的功能性框图。

具体实施方式

下面将要参考附图描述本发明的实施例。根据本发明的实施例，不仅可以使用任何现有图像显示设备和任何现有图像记录设备在对对象成像时检查和记录对象的图像，还可以输出具有比过去图像信号更宽的动态范围的图像信号。例如，可以在对其执行后期制作(post-production)处理后接着提供具有极好图片品质的图像。更进一步地，即使使用了具备更宽动态范围的图像信号，也可以通过确定执行哪个信号处理，来提供用户在对对象成像时所期望的对象图像。

图5示出了根据本发明的第一实施例的成像装置100的配置。成像装置100具有成像单元120、信号处理单元130、第一输出单元140、信号产生单元150、第二输出单元160、控制单元170和用户接口单元180。

成像单元120中的图像采集设备121由互补型金属氧化物半导体(CMOS)元件或电荷耦合器件(CCD)元件制成。图像采集设备121由驱动部分122驱动并基于对象的图像产生模拟图像信号SVa，例如，三原色上的模拟信号，从而向模拟信号处理部分123提供所产生的图像信号SVa。

模拟信号处理部分123对图像信号SVa执行各种信号处理，例如对图像信号SVa降噪、已降噪信号的放大、以及对放大后的信号设置黑色电平(blacklevel)。模拟信号处理部分123对图像信号SVa执行信号处理以产生图像信号SVb，并向A/D转换器124提供经处理的图像信号SVb。

A/D转换器124接收图像信号SVb，并将其转换成数字图像信号DVa。A/D转换器124向信号处理单元130和信号产生单元150提供数字图像信号DVa。

信号处理单元130中的色彩控制处理部分131接收数字图像信号DVa并对数字图像信号DVa执行任何处理(例如白平衡调节、色调调节和线性矩阵处理)，从而充分地或按用户所期望的那样再现色彩。色彩控制处理部分131对数字图像信号DVa执行这样的色彩再现，从而产生色彩受控制的图像信号DVb，并向非线性处理部分132提供图像信号DVb。非线性处理部分132接收图像信号DVb，并对图像信号Dvb执行用于稳定表现的任意处理(例如动态范围压缩处理和伽马补偿)，以产生非线性处理图像信号DVc。非线性处理部分132向细节处理部分133提供图像信号DVc。

细节处理部分133接收图像信号DVc，并对图像信号DVc执行任意处理(例如轮廓补偿)以产生图像信号DVd。细节处理部分133向第一输出单元140提供图像信号DVd。第一信号处理单元130向信号产生单元150提供指示在信号处理单元130中执行哪个信号处理的处理信息FP。

第一输出单元140从信号处理单元130接收图像信号DVd，并将其转换成具有对应于图像显示设备和/或图像记录设备的传输格式的信号，以产生第一输出信号DVout。如果使用亮度信号或色差信号作为第一输出信号DVout，则第一输出单元140对其执行矩阵操作。

信号产生单元150向从成像单元120接收到的图像信号DVa添加指示在信号处理单元130中执行哪个信号处理的处理信息FP，从而产生信号DWa并将其提供给第二输出单元160。如果第二输出单元160输出包含处理信息FP的DWA，那么当传输路径没有足够传输率时，很难为每一帧传输图像信号DVa。然而，这种具有足够传输率的传输路径是昂贵的。在这个实施例中，为了防止成像装置的配置在成本方面的增加，信号产生单元150对图像信号DVa执行任意的减少数据量处理。

信号产生单元150中的位改变部分151对图像信号DVa执行这种减少数据量处理。位改变部分151收缩了从A/D转换器124接收的图像信号DVa的位宽度，并将其改变为图像信号DVg，图像信号DVg具有比从信号处理单元130输出的图像信号DVd更宽的动态范围，并且具有比图像信号Dva更少的数据量。位改变部分151向处理信息添加部分152提供图像信号DVg。该处理信息添加部分152向图像信号DVg添加处理信息FP，以产生信号DWa并向第二输出单元160提供信号DWa。

第二输出单元160从信号产生单元150接收信号DWa，并将信号DWa转换成具有对应于用于后期制作处理的装置的传输格式的信号，从而产生第二输出信号DWout。

控制单元170连接到用户接口单元180。用户接口单元180向控制单元170提供操作信号PS，例如基于用户操作的信号和从任何外部控制设备(未示出)接收的信号。控制单元170基于操作信号PS产生控制信号CT，以便成像装置100可以对应于从用户接口单元180接收的操作信号PS进行操作，并向各单元提供控制信号CT。

尽管如图5中所示，信号处理单元130已向信号产生单元150提供了处理信息FP，但是如果控制单元170在信号处理单元130中设置各种信号处理，控制单元170仍可以向信号产生单元150提供处理信息FP。如果信号处理单元130中要执行的任何处理是固定的，则信号产生单元150可预先存储指示信号处理单元130中执行哪个信号处理的处理信息FP。

下面将描述成像装置100的操作。假设成像装置100中的第一输出单元140使用宽度为10位的分量信号产生输出信号DVout。还假设在这种宽度为10位的分量信号中，也就是宽度为10位的亮度信号或三原色上的信号中，黑色电平(0％)被设为64级并且白色峰值电平(100％)被设为940级。进一步假设色差信号中的零信号的级别被设为512级。

如果使用宽度为10位的分量信号，则A/D转换器124执行涉及宽度为14位的A/D转换，以便甚至当所接收的图像信号SVb大约是600％时也可以产生对应于图像信号SVb的数字图像信号DVa。即使当其分辨率等于宽度为10位时执行涉及宽度为14位的A/D转换，使用宽度为10位的动态范围，仍然很难有效地处理具有对应于宽度为14位的信号级别的图像信号。例如，对应于14位宽度的图像信号具有0到16383的信号级别，但是如果其分辨率与10位宽度的相等，那么当黑色电平被设为64级时其600％被设为5320级，这样便没有有效地使用其动态范围。因此，如果执行涉及宽度为14位的A/D转换，那么A/D转换器124可以通过将其分辨率增强到一个高的级别来有效地利用其动态范围。例如，如图6中所示，通过增强其分辨率，黑色电平(0％)被设为170级且白色峰值电平(100％)被设为2506级。在这种情况下，对应于14位宽度的图像信号的最大级被设为16383级，其对应于697％。这使得图像信号的信号级别能够用这样的动态范围有效地表现出来。因此，A/D转换器124将接收到的图像信号SVb转换成具有14位宽度的图像信号DVa。

信号处理单元130中的色彩控制处理部分131执行任意处理，例如白平衡设置、线性矩阵处理、色调调节等等。在白平衡设置中，可以调节图像信号上的增益以便可以以足够的色温表现白色对象为白色。在线性矩阵处理中，执行在图像信号和屏蔽系数之间的矩阵操作来执行色彩控制处理，以便可以增强其色彩再现性。在色调调节中，执行色调辨别，通过使用色调辨别的结果，可以调节图像信号的增益以便指定色调区域的级别可变为所期望的级别。

非线性处理部分132利用从色彩控制处理部分131接收的图像信号DVb执行动态范围压缩处理和伽马补偿。图7描述了非线性处理部分132的操作以及输入强度和从非线性处理部分132输出的图像信号DVc的输出级别之间的关系。

当输入强度达到拐点级别或以上的一个点时，非线性处理部分132执行拐点补偿作为动态范围压缩处理，并且压缩信号的级别。当输入强度达到白色限制点(约109％)或以上的一个点时，非线性处理部分132还执行白色限制处理，通过该处理将信号的级别限制到白色限制点。非线性处理部分132对图像信号执行动态范围压缩处理以收缩其位数宽度，例如，收缩到10位宽度，并产生具有10位宽度的信号。

图7示出拐点补偿，其中如果将拐点设置在80％，则白色限制点可被设为输入强度为600％。在这种情况下，如果输入强度是80％，则图像信号DVc的输出级别指示765级，并且如果输入强度是600％或以上，则图像信号DVc的输出级别指示1023级。需要注意的是，如果拐点斜率很陡(如果补偿量小)，则白色限制点表现为小于600％的输入强度的点。

非线形处理部分132执行对应于用在图像显示设备中显示设备的输入-输出特征的伽马补偿。非线形处理部分132可以执行黑色伽马补偿，以便补偿低亮度部分的色调。在图7中，示出了可以丰富地表现出在暗图像部分(举例来说，输入强度从0％至20％的区域GA)的色调的黑色伽马补偿。

当非线性处理部分132执行诸如拐点补偿或伽马补偿之类的非线性处理时，举例来说，它使用虚线近似(approximation)或补偿表。如果使用虚线近似，当虚线点或虚线的倾角改变时，拐点补偿或伽马补偿的特征可以改变。如果使用补偿表，当提前准备各种类型的补偿表(例如拐点、拐点斜度、伽马曲线、黑色伽马的上限级等等)时，执行选择或使用任意一个补偿表的非线形处理。

细节处理部分133由线路存储器和滤波器构成。细节处理部分133从图像信号DVc中提取水平和垂直轮廓部分(potion)并通过向图像信号添加所提取轮廓部分的信号分量来执行轮廓补偿。在这个轮廓补偿中，可以通过改变滤波器的特征来调节将要被提取的轮廓部分的频率分量。还可以通过调节和添加所提取轮廓部分的信号级别来调节轮廓的强度级别。

第一输出单元140对已经执行了轮廓补偿的图像信号DVd执行任意输出处理。例如，如果成像装置100向图像显示设备和/或图像记录设备输出亮度信号和色差信号，则第一输出单元140对图像信号DVd执行矩阵操作以产生亮度信号和色差信号。第一输出单元140将所产生的亮度信号和色差信号转换成对应于传输格式的信号并输出它们。例如，第一输出单元140将它们输出为具备高清晰度串行数据接口(HD-SDI)10位单链路4:2:2的格式的输出信号DVout。

信号产生单元150中的位改变部分151从A/D转换器124中接收图像信号DVa，并对图像信号Dva减少数据量。位改变部分151改变图像信号DVa中的位，以便保留它的动态范围，上述动态范围宽于提供给图像显示设备或图像记录设备的输出信号DVout的范围。图8描述了位改变部分151的操作。例如，位改变部分151从图像信号DVa中删除最低2位以产生具有宽度为12位的图像信号DVg。位改变部分151向处理信息添加部分152提供图像信号DVg。在图8中，通过虚线示出从第一输出单元140输出的输出信号DVout的动态范围，以便比较。位改变部分151可以将图像信号DVa中的位改变为具有宽度为12位的信号，其中减半具有宽度为10位的图像信号的分辨率以便可以容易地实现其后期制作过程。此时，在图像信号DVg中，0％的输入强度对应于32级而928％的输入强度对应于4098级，这是具有宽度为12位的信号的最大级。

信号产生单元150可执行位改变，以便从0％到600％的输入强度可以对应于从0到4098级的信号级别。此时，其色彩色调再现性变成大约0.15％/位，从而能够获得与具有宽度为10位的信号相同的色彩色调再现性，在具有宽度为10位的信号中，例如，0％的黑色电平被设为64级而白色峰值电平被设为940级。其色彩色调再现与对图像信号执行拐点补偿的情况下图像信号的压缩部分相比提高了26倍，从而能够从80％到600％的输入强度压缩到从80％到100％的输入强度。

处理信息添加部分152将指示在色彩控制处理部分131、非线性处理部分132和细节处理部分133中执行哪个信号处理的处理信息FP，添加到从位改变部分401接收的图像信号DVg，以产生信号DWa。处理信息添加部分152向第二输出单元160提供信号DWa。例如，如果在色彩控制处理部分131中执行白平衡调节、色调调节、线性矩阵处理等等，那么对其添加涉及白平衡调节中怎样调节增益、线性矩阵处理的操作中怎样使用屏蔽系数、色调调节中怎样调节增益等等的信息，作为处理信息FP。如果在非线性处理部分132中执行了拐点补偿或伽马补偿，那么对其添加涉及拐点补偿中使用了哪个拐点或拐点斜度、拐点补偿中使用了哪个补偿表、伽马补偿中使用了哪个虚线近似或补偿表等等的信息，作为处理信息FP。如果在细节处理部分133中执行了轮廓补偿，那么对其添加涉及滤波器设置条件、当添加指示轮廓组分的信号时的增益等等的信息，作为处理信息FP。在图像信号的空白时段(例如，消隐间隔)内插入这样的处理信息FP。可以插入处理信息FP到图像信号的区域中，该区域中插入了数字音频信号、辅助数据等等。

第二输出单元160从信号产生单元150接收信号DWa，并将其转换成具有对应于后期制作处理装置的传输格式的输出信号DWout以输出它。例如，如果使用HD-SDI，那么使用四个链路，因为图像信号DVg具有12位的宽度。第二输出单元160可利用网络中通信的任何通信标准通信一以10G位/秒或以上的传输率通信，标准化因特网小型计算机系统接口(iSCSI)(用于连接具备外围设备的计算机等等的数据传输系统之一)，通过网络、光纤信道在存储设备和计算机之间通信SCSI命令。

因此，成像装置100输出已经被执行了动态范围压缩处理的输出信号Dvout，而且，它输出输出信号DWout，其中将处理信息FP添加至还没有执行动态范围压缩处理的图像信号。当使用输出信号DWout时，即使执行了与使用胶片摄像机相同情况下的任何后期制作处理，成像装置100也可以提供具有极好图片品质的图像。例如，如果编辑者要求增加曝光补偿和伽马曲线的改变，则成像装置100可提供图片品质较少降低的的图像。因为任何非线性处理都不施加于输出信号DWout，所以与使用输出信号DVout执行处理的情况相比可以减少非线性处理的次数，由此能够提供具有极好图片品质的图像。由于当使用了输出信号DWout时提供了具有较宽动态范围的图像，因此即使图像包含了具有高亮度的对象(太阳、光线等等)，也可以保持任何色彩色调，由此能够实现自然图像再现。

成像装置100还输出被执行了动态范围压缩处理的输出信号Dvout，以便如果使用输出信号DVout，可以容易地检查要拍摄的图像。如果记录了输出信号DVout，可以容易地在后期制作处理之前确定图像如何配置。

后期制作处理装置可以对图像的一部分执行任意处理，其中不需要按原样利用输出信号DVout进行后期制作处理，从而使得可以有效地执行编辑处理。

输出信号DWout包括处理信息FP，从而如果使用处理信息FP，有可能提供用户在拍摄时所期望的图像，也就是说，即使使用输出信号DWout执行了后期制作处理，当基于处理信息FP执行任意信号处理时有可能提供具有在拍摄时的色彩再现或伽马属性的图像。

尽管如此，在上述第一实施例中，信号产生单元150中的位改变部分151已经通过从A/D转换器124接收的图像信号Dva中删除最低2位而减少了数据量，从而产生具有宽度为12位的图像信号DVg，完成均匀地将具备较高输入强度的图像与具备较低输入强度的图像一样平等地处理。然而，可以将具备较高输入强度的图像以比具有较低输入强度的图像更少的权重来处理。可以将具备较低输入强度的图像以比具有更高输入强度的图像更少的权重来处理。例如，如果在现场把人物、建筑物等作为所期望的对象拍摄，则图像中拍摄了人物、建筑物等的部分具有比具有更高输入强度的作为背景拍摄的晴空等图像部分具备更大的权重。尽管其被赋予较小权重，但是这样的具备所拍摄晴空等的图像部分仍然不易受到影响。

下面根据本发明的第二实施例描述成像装置200，其中通过加权在图像的较小权重部分减少了大量数据。

图9描述了成像装置200的配置。在图9示出的成像装置200中，相同附图标记指示图5中示出的成像装置100的相同元件，其详细描述在此省略。

当信号产生单元150中的加权位改变部分251通过将从A/D转换器124接收的具有14位宽度的图像信号DVa改变为具有12位宽度的图像信号DVg来减少数据量时，加权位改变部分251通过加杈减少了图像信号DVa的数据量。图10描述了加权位改变部分251的操作。如图10中所示，加权位改变部分251使用诸如对数函数、无理函数等来对图像信号DVa加权，以便当输入强度高时，与当输入强度低时其分辨率的情况相比能够大范围地降低其分辨率。如果将输入强度划分为一些区域，则可以对每个区域变化分辨率。例如，在输入强度低于400％的区域，可以获得精细的分辨率，而在输入强度为400％或以上的区域，则获得粗糙的分辨率。在这种情况下，可能会降低图像高亮度部分的色彩色调再现性而提高图像较频繁使用部分的色彩色调再现性。如果执行了加权以便提高重点区域的分辨率，则可以改善该重要区域的色彩色调再现性。

加权位改变部分251向处理信息添加部分152提供指示在加权位改变部分251中执行哪个加权的加权信息FQa。处理信息添加部分152接收加杈信息FQa并将加权信息FQa作为处理信息添加到图像信号DVg。如果控制单元170通过加权位改变部分251控制所述加权，则控制单元170可向处理信息添加部分152提供加权信息FQa。

这种加权抑制了输入强度的重要部分的图片品质的降低，因为即使通过收缩其位宽度减少了这个部分的数据量，但是所述部分上仍然设置了更精细的分辨率。添加加杈信息允许恰当地确定(如果利用输出信号DWout执行后期制作处理)输入强度与输出信号DWout如何对应。

下面描述根据本发明的第三实施例的成像装置300，其中当信号产生单元150减少从A/D转换器124中接收的图像信号DVa的数据量时，信号产生单元150产生信号DWa以便从第一输出单元140输出的输出信号DVout可以补充任何缺少的信息，从而减少了更多数据量。

图11描述了成像装置300的配置。在图11中示出的成像装置300中，相同附图标记指示图5中示出的成像装置100相同的元件，其详细描述在此省略。

如果当输入强度高于拐点时在非线性处理部分132中执行拐点补偿，则压缩输出信号的级别以减少其数据量。因此非线性处理部分132向信号产生单元150的提取位改变部分351提供指示拐点、黑色伽马上限级别的非线性处理信息FC，其中黑色伽马上限级别是图像暗部上的的伽马补偿。提取位改变部分351基于非线性处理信息FC提取输入强度高于拐点区域上的信息，并将所提取的具有宽度为14位的信息改变为具有宽度为12位的信息以减少其数据量。

如果在非线性处理部分132中执行黑色伽马补偿，则提取位改变部分351基于非线性处理信息FC提取输入强度达到黑色伽马上限级别区域上的信息，并将所提取的具有宽度为14位的信息改变为具有宽度为12位的信息以减少其数据量。图12描述了提取位改变部分351的操作。例如，如果拐点被设为输入强度是80％并且其黑色伽马的上限级别被设为20％，则除了如图12中所示的其中获得了极好色彩色调再现性的、从20％到80％的区域上的信息，宽度为14位具有20％或更小强度的信号和宽度为14位具有80％或更大强度的信号被转换成具有宽度为12位的信号，从而减少了其数据量。

提取位改变部分351向处理信息添加部分152提供指示如何在提取位改变部分351中提取信息的提取控制信息FQb。处理信息添加部分152接收提取控制信息FQb并将提取控制信息FQb作为处理信息添加到图像信号DVg。如果控制单元170在提取位改变部分351中控制提取条件，则控制单元170可以向处理信息添加部分152提供提取控制信息FQb。

因此，仅仅提取其中执行拐点补偿或黑色伽马补偿的级别区域的信号，这使得从信号产生单元150输出的输出信号DWa的数据量更进一步地减少。特别地，如果在所拍摄的图像中主要包含其中没有执行拐点补偿或黑色伽马补偿的输入强度的部分，则可以减少大量数据量。

下面描述根据本发明的第四实施例的成像装置400，其中执行了在成像装置200中执行的处理与在成像装置300中执行的处理的组合。

图13描述了成像装置400的配置。在图13中示出的成像装置400中，相同附图标记指示图5中示出的成像装置100相同的元件，其详细描述在此省略。

提取和加权位改变部分451就像提取位改变部分351一样基于非线性处理信息FC执行提取处理，并且像加权位改变部分251一样加权所提取的信号以将具有宽度为14位的信号改变为具有宽度为12位的信号，从而减少其数据量。图14描述了提取和加权位改变部分451的操作。例如，如果拐点被设为输入强度是80％并且其黑色伽马的上限级别被设为20％，则如图14中所示，提取输入强度为20％或更少上的信息和强度为80％或更多上的信息，并且将宽度为14位的所提取信号转换成具有宽度为12位以内的信号，以便可以使在输入强度为20％或更少上信息的分辨率变精细(fined)，同时输入强度为80％或更多上信息的分辨率可能会逐渐变粗糙，从而减少了其数据量。需要注意的是，向处理信息添加部分152提供加权信息FQa和提取控制信息FQb，其中它们作为处理信息FP被添加到图像信号DVg。

因此，可补充在输出信号DVout中缺少的信息以便对较重要的区域利用精细的分辨率而对不太重要的区域利用粗糙的分辨率。

下面描述根据本发明的第五实施例的成像装置500，其中压缩了从位改变部分151中、加权位改变部分251中、提取位改变部分351中或提取和加权位改变部分451中输出的图像信号DVg，以便可以更进一步地减少其数据量。

图15描述了成像装置500的配置。在图15中示出的成像装置500中，相同附图标记指示图5中示出的成像装置100相同的元件，其详细描述在此省略。

位改变部分151向信号压缩部分551输出图像信号DVg。需要注意的是，加权位改变部分251、提取位改变部分351或提取和加权位改变部分451代替位改变部分151可输出图像信号DVg。

如果信号产生部分150输出由亮度信号和色差信号组成的压缩信号，则位改变部分151(加权位改变部分251、提取位改变部分351或提取和加权位改变部分451)向编码部分550提供图像信号DVg。编码部分550使用图像信号DVg执行矩阵操作以产生亮度信号Y、色差信号Cr、Cb。编码部分550向信号压缩部分551提供所产生的信号。

信号压缩部分551压缩从位改变部分151(加权位改变部分251、提取位改变部分351或提取和加权位改变部分451)接收的图像信号DVg或在编码部分550中产生的亮度信号Y和色差信号Cr、Cb。当处理这样的压缩时，使用了通过利用空间相关(例如，块编码)可以删除冗余的处理，通过利用时间相关(例如，运动补偿帧间编码)可以删除冗余的处理，以及通过利用码的形态(例如，Huffman编码或熵编码)可以减少数据量的处理。信号压缩部分551向处理信息添加部分152提供这样压缩的编码信号DU。

处理信息添加部分152向从信号压缩部分551接收的编码信号DU添加上述处理信息FP以产生信号DWa。处理信息添加部分152向第二输出单元160提供信号DWa。第二输出单元160从处理信息添加部分152接收信号DWa，并将其转换成具有对应于任何后期制作处理装置的传输格式的输出信号DWout从而输出它。

在信号压缩部分551中的压缩处理使得输出信号DWout的数据量进一步减少。如果成像装置500在以比当没有执行压缩处理时更低的传输率执行通信的情形下连接到后期制作处理装置，则根据本实施例可以向后期制作处理装置实时提供拍摄图像，从而允许成像装置500和后期制作处理装置以低代价连接。

尽管在上述第一和第五实施例中已经通过硬件的方式配置了信号处理单元130、信号产生单元150、第一和第二输出单元140、160等等，但是本发明并不局限于此。它们可通过软件的方式配置。如果在计算机中执行：在通过拍摄对象所获得的图像信号DVa上执行动态范围压缩处理的信号处理步骤、基于信号处理步骤中处理的图像信号产生第一输出信号的第一输出步骤、产生包括图像信号和指示在信号处理步骤中执行了哪个动态范围压缩处理的处理信息的信号的信号产生步骤，以及基于在信号产生步骤中产生的信号的产生第二输出信号的第二输出步骤，可能会获得与通过硬件配置获得的效果一样好的效果。

本领域技术人员应该理解，根据设计需求和其他因素可出现各种修改、组合、子组合和变化，其范围在附加的权利要求或其等同物的范围之内。

Claims (9)

1.一种成像装置，包括：

成像单元，获取对象的图像并产生图像信号；

信号处理单元，对图像信号执行动态范围压缩处理；

第一输出单元，基于在信号处理单元中处理的图像信号产生第一输出信号；

信号产生单元，产生信号，所述信号包括图像信号和指示在信号处理单元中执行哪种动态范围压缩处理的处理信息；以及

第二输出单元，基于信号产生单元中产生的信号产生第二输出信号。

2.根据权利要求1的成像装置，其中所述信号处理单元执行色彩调谐处理和细节处理中的任何一个；并且

其中所述信号产生单元向所述图像信号添加指示在所述信号处理单元中执行了色彩调谐处理和细节处理的任何一个中的哪一个处理的处理信息。

3.根据权利要求1的成像装置，其中所述信号处理单元执行拐点补偿作为所述动态范围压缩处理；并且

其中所述信号产生单元提取包括对其执行拐点补偿的区域的信号的图像信号，并且向所提取的图像信号添加处理信息。

4.根据权利要求1的成像装置，其中所述信号处理单元在所述图像的暗部执行伽马补偿；并且

其中所述信号产生单元提取包括其中对其暗部执行伽马补偿的区域的信号的图像信号，并向所提取的图像信号添加指示在伽马补偿中执行哪个处理的处理信息。

5.根据权利要求1的成像装置，其中所述信号产生单元通过降低所述图像信号的分辨率来减少它的数据量。

6.根据权利要求5的成像装置，其中所述信号产生单元对所述图像信号加权，并且基于所述加权调整所述分辨率。

7.根据权利要求1的成像装置，其中所述信号产生单元执行对图像信号的压缩处理，并向被压缩的图像信号添加处理信息。

8.一种处理图像信号的方法，包括：

成像步骤，获取对象的图像并产生图像信号；

信号处理步骤，对所述图像信号执行动态范围压缩处理；

第一输出步骤，基于在信号处理步骤中处理的图像信号，产生第一输出信号；

信号产生步骤，产生信号，所述信号包括图像信号和指示在信号处理步骤中执行哪种动态范围压缩处理的处理信息；以及

第二输出步骤，基于信号产生步骤中产生的信号产生第二输出信号。

9.一种处理图像信号的程序产品，所述程序产品允许计算机执行处理图像信号的方法，所述方法包括：

信号处理步骤，对通过获取对象图像所产生的图像信号执行动态范围压缩处理；

第一输出步骤，基于在信号处理步骤中处理的图像信号，产生第一输出信号；

信号产生步骤，产生信号，所述信号包括图像信号和指示在信号处理步骤中执行哪种动态范围压缩处理的处理信息；以及

第二输出步骤，基于信号产生步骤中产生的信号产生第二输出信号。

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