CN101184143A - 图像处理器和图像处理方法 - Google Patents

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CN101184143A CNA2007101657966A CN200710165796A CN101184143A CN 101184143 A CN101184143 A CN 101184143A CN A2007101657966 A CNA2007101657966 A CN A2007101657966A CN 200710165796 A CN200710165796 A CN 200710165796A CN 101184143 A CN101184143 A CN 101184143A
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Abstract

一种图像处理器和图像处理方法，用于对至少一部分图像进行调整大小，所述图像处理器包括：在特定方向上将图像分割成多个分割图像的分割部分；在特定方向上以任意比率对多个分割图像中的至少一个进行调整大小的调整大小部分；以及将含有调整过大小的分割图像的多个分割图像再次组合、以生成合成图像的图像组合部分。

Description

图像处理器和图像处理方法
技术领域
本发明涉及对至少一部分图像进行调整大小的图像处理器和图像处理方法。
背景技术
近些年，既不需要胶片又不需要冲洗的数码相机已经显示出活力。同样在移动电话中，那些安装有数码相机的移动电话变成了主流。关于数码相机的快速和更高图像质量的技术改进和广泛应用引起了越来越多的注意。
另一方面，对于拍摄人物，被拍摄的人希望“被拍得更加优美”成为人的本质要求。
目前，为了用数码相机执行人物图像的润饰处理，在对人物拍摄之后，由拍摄人物所提供的图像数据一次性输入给PC。普遍做法是通过充分使用照片润饰软件来校正整体平衡或任何所需部分的图像。已经实现了用相机主体在水平方向和垂直方向上执行均衡的调整大小处理。(参考JP-A-1188906)
图11是显示相关领域中数码相机的结构图。就该数码相机而言，用图像拾取单元501输入的对象图像数据保存在图像处理器503中的存储器531中。数据提取部分532从该图像数据中提取用于颜色调整的特定部分的数据并生成直方图。表格生成部分533生成颜色转换表，用于将该图像数据基于该直方图转换为正确的色彩。图像格式转换部分534基于颜色转换表中的数据将保存在存储器531中的图像数据转换成普通照片大小的图像格式，并将图像保持在记录单元504中，并且同样将图像显示在输出单元505的屏幕上。
用户视觉观察输出单元505的屏幕上所显示的图像，并操作输入单元502以调整RGB颜色平衡，用于将色彩校正到更自然或喜爱的色彩。
这样，安装在数码相机中的图像处理器503通过关注色彩来转换图像数据，从而获得更美的图像。即，调节保留处理之前的图像色彩，籍此易于执行图像处理并且可提供高质量的图像。
然而，图像处理器503调节色彩，却忠实地处理有关人物风格的原始图像。为了执行润饰处理，高性能PC和软件的使用成为先决条件，并且为了使用它们，需要一定的技术且花费时间和人力。
发明内容
本发明的目的是提供一种图像处理器及图像处理方法，其能够通过调整至少一部分图像的大小而易于使图像上的对象发生形变。
根据本发明，提供了一种用于对至少一部分图像进行调整大小的图像处理器，该图像处理器包括：在特定方向上将图像分割成多个分割图像的分割部分；在特定方向上、以任意比率对多个分割图像中的至少一个进行调整大小的调整大小部分；以及将含有调整过大小的分割图像的多个分割图像再次组合以生成合成图像的图像组合部分。这样，能很容易地执行改变人物风格的这种图像调整大小的处理。
在该图像处理器中，调整大小部分在垂直于特定方向的方向上，以相同的比率对多个分割图像进行调整大小。因此，能很容易地执行可提供任何所需图像的调整大小处理。
该图像处理器进一步包括：设定图像的分割位置的设定部分；和执行处理以便在显示器上显示指示分割位置的线的显示处理部分，其中该线叠置在该图像上；以及根据指示分割位置的线来分割该图像的分割部分。因此，能够确定用户希望的分割区域。
该图像处理器进一步包括：检测图像中的人物脸部的脸部检测部分；估计该图像中的人物脸部位置或身体每个部位位置的位置估计部分；以及根据每个部位的估计位置来确定该图像的分割位置的分割位置确定部分。该分割部分基于所确定的分割位置，在特定方向上将图像进行分割。因此，自动确定含有特定部位的分割区域，并消除了对用户操作的需要。
在该图像处理器中，脸部的每个部位是眼睛、鼻子和嘴的至少其中之一。因此，能够容易执行脸部图像的调整大小处理。
在该图像处理器中，身体的每个部位是脖子、胸附近(neighbor)和腰的至少其中之一。因此，能容易执行上半身图像和整身图像的调整大小处理。
该图像处理器进一步包括：显示处理部分，用于执行处理以便在显示器上显示指示了由分割位置确定部分确定的分割位置的线，该线叠置在该图像上。因此能够核查自动确定的分割区域。
该图像处理器进一步包括：用于改变指示了分割位置的线的位置的设置部分。因此，能够改变自动确定的分割区域并能提高用户操作的轻松性。
该图像处理器进一步包括：保存该图像的数据、多个分割图像以及合成图像的存储器，并且图像组合部分将存储器的存储空间中含有调整过大小的分割图像的多个分割图像再次组合。因此，利用该存储器，能够容易地生成在执行调整大小处理之后的合成图像。
根据本发明，提供了一种对至少一部分图像调整大小的图像处理方法，该图像处理方法包括：在特定方向上将图像分割成多个分割图像的分割步骤；在特定方向上以任意比率对多个分割图像的至少其中之一进行调整大小的调整大小步骤；以及将含有调整过大小的分割图像的多个分割图像再次组合以生成合成图像的图像组合步骤。
根据本发明的图像处理器和图像处理方法，通过对至少一部分图像调整大小，能使图像上的对象很容易变形。
附图说明
图1是显示了根据本发明第一实施例的图像拾取单元的方块图；
图2是显示了DSP15内部结构的方块图；
图3A-3C是显示了分割调整大小处理的图示；
图4是显示了图像调整大小处理过程的流程图；
图5是显示了步骤55处的分割调整大小处理过程的流程图；
图6是显示了根据本发明第二实施例的图像调整大小处理过程的流程图；
图7A和7B是显示了原始图像和调整大小处理后的图像的图示；
图8A和8B是如果将眼睛和脖子的位置像脸部检测结果一样估计为特定部分、则显示了原始图像和受到调整大小处理后的图像的图示；
图9A和9B是如果将脖子和腰部的位置像脸部检测结果一样估计为特定部分，则显示了原始图像和受到调整大小处理后的图像的图示；
图10是显示了根据本发明另一实施例的DSP15的结构的方块图；以及
图11是显示了相关领域中数码相机的方块图。
具体实施方式
将参考附图讨论根据本发明的图像处理器和图像处理方法的实施例。下面描述的图像处理器可应用到安装于图像拾取单元(数码相机(digital stillcarema))中的图像调整大小处理部分。
第一实施例
图1是显示了本发明第一实施例的图像拾取单元的方块图。如图1所示，第一实施例的图像拾取单元包括镜头18、图像传感器11、定时发生器(TG)12、CDS/AGC电路13、模拟数字转换器(ADC)14、数字信号处理电路(DSP)15、存储器16、CPU 17、存储介质19、监视器20和设定部分21。DSP 15和CPU 17构成图像调整大小处理部分25。
定时发生器12根据来自CPU 17的指令产生提供给图像传感器11的驱动脉冲。CDS/AGC电路13去除图像传感器11的输出噪声并控制增益。图像数据以及任何其它数据保留在存储器16中。ADC 14将模拟图像信号转换成数字图像数据。CPU 17运行内部存储器中存储的控制程序，控制整个图像拾取单元，并执行计算处理。DSP 15处理数字图像数据。
图2是显示了DSP 15内部结构的方块图。DSP15具有预处理部分31、存储器控制部分32、图像信号处理部分34、压缩和解压缩处理部分35、缩放处理部分36、脸部检测部分37和显示处理部分38。
预处理部分31对ADC 14提供的数字图像数据进行黑度(black level)校正、增益校正等。图像信号处理部分34为预处理部分31处理的数字图像数据执行亮度信号处理和颜色信号处理。压缩和解压缩处理部分35压缩图像数据(亮度信号数据和颜色信号数据)，并对压缩的图像数据进行解压缩。
缩放处理部分36作为图像数据的调整大小处理来执行缩放处理。脸部检测部分37检测由图像数据指示的图像中的人物脸部。显示处理部分38执行在监视器20上显示图像的处理。存储器控制部分32控制在每个处理部分与存储器16之间执行的数据读取和写入。CPU 17控制存储器控制部分32、缩放处理部分36和脸部检测部分37的操作。以后描述的图像调整大小处理功能由存储器控制部分32、存储器16、缩放处理部分36、脸部检测部分37、显示处理部分38和CPU 17来实现。
实施例的图像拾取单元的操作如下：当来自对象(subject)的图像拾取光线通过镜头18入射到图像传感器11上时，图像拾取光线被光电二极管转换成电信号。根据与来自定时发生器12的驱动脉冲同步的垂直驱动信号和水平驱动信号将模拟图像信号从图像传感器11中输出。
从图像传感器11输出的模拟图像信号的1/f噪声被CDS/AGC电路13中的采样保持电路(CDS)恰当地衰减，接着该模拟图像信号被自动增益控制(AGC)放大。来自CDS/AGC电路13的输出信号输入给ADC 14，ADC 14然后将该信号转换成数字图像数据(RGB数据)。
从ADC 14输出的数字图像数据被输入给DSP 15。DSP 15利用存储器16执行各种类型的处理，诸如亮度信号处理、颜色分离处理、颜色矩阵处理、调整大小处理和数据压缩处理。受到各种类型处理的图像数据被记录到存储介质19上。为了再现在存储介质19上记录的图像数据，DSP 15从存储介质19中读取图像数据，如果图像数据是压缩的，则执行解压缩处理，并执行与监视器20的显示器尺寸相一致的调整大小处理，并接着将该图像数据输出到监视器20中。
将详细讨论图像数据的调整大小处理。当数字图像数据输入给DSP 15时，它在预处理部分31中经受黑度调整和增益调整，并接着被存储器控制部分32写入到存储器16中。图像信号处理部分34读取写入到存储器16中的图像数据，执行亮度信号处理和颜色信号处理，并将该图像数据转换成亮度数据和色差数据(或RGB数据)。亮度数据和色差数据(或RGB数据)被存储器控制部分32写入到存储器16中。
受到调整大小处理的图像数据是亮度数据和色差数据(或RGB数据)。缩放处理部分36在水平方向上和垂直方向上对从存储器16中读取的图像数据执行调整大小处理。然后，存储器控制部分32将受到调整大小处理的图像数据写入到存储器16中。
该图像数据在缩放处理部分36中于水平方向和垂直方向上在全屏上受到调整大小处理，使得图像数据以适于操作者检查该图像的大小被输出到显示处理部分38。为显示处理而进行的调整大小处理(在此，称为显示调整大小处理)是与实施例中执行的分割调整大小处理(以后描述)不同的处理。
图3A和3B是显示了分割调整大小处理的图示。它显示了人物的脸部图像。图3A显示了原始图像。图3B显示了通过对图3A中的图像执行在水平方向上均匀的缩放处理(缩减处理)所提供的图像。图3C显示了通过对图3B中的图像执行在垂直方向上非均匀的缩放处理(缩减处理)所提供的图像。缩放处理不仅含有缩减处理，而且含有放大处理。
图4是显示了本发明第一实施例中的图像调整大小处理过程的流程图。执行图像调整大小处理的程序保存在CPU 17的内部存储器中，并由CPU 17来运行。CPU 17读取由存储器控制部分32存储在存储器16中的原始图像数据(步骤S1)，并将该图像数据输出给显示处理部分38。在显示处理部分38中处理该图像数据之后，图像显示在监视器20上(步骤S2)。
CPU 17等待操作者通过设定部分21对监视器20上显示的图像指定分割位置(步骤S3)。操作者可通过操作设定部分21上提供的任何上、下、左和右箭头按键(未显示)来改变分割位置。此外，为了确认该分割位置，操作者按下设定部分21上提供的OK键(未显示)。
当指定了分割位置时，CPU 17确定(计算)对应于指定分割位置的分割位置(步骤S4)。在步骤S4中，通过显示处理部分38将指示该分割位置的线条(分割线)叠置在显示器的图像上。在图3A中，在水平方向上显示指示了分割位置的虚线。在这种情况下，将原始图像分割成第一图像71和第二图像72。
缩放处理部分26对指定了分割位置的图像执行分割调整大小处理(步骤S5)。随着分割调整大小处理的执行，从图3A中的图像、经过图3B中的图像而生成图3C中调整大小处理之后的最终图像。后面详细讨论该分割调整大小处理。
缩放处理部分36对分割调整大小处理(图3C)之后的图像执行显示调整大小处理(步骤S6)。CPU 17利用存储器控制部分32和显示处理部分38，在监视器20上显示基于由执行显示调整大小的处理所产生的图像数据(步骤S7)。受到调整大小处理之后的图像数据保留在存储介质19上。此后，终止该图像调整大小的处理。
图5是显示了步骤S5的分割调整大小处理过程的流程图。缩放处理部分36根据步骤S4确定的分割位置，将图像数据分割成多个分割图像数据片段(步骤S11)。CPU 17管理所分割的图像数据片段的存储地址。缩放处理部分36在分割方向上(在图3A-3C中，垂直方向)以不同的比率执行调整大小处理，并在非分割方向上(在图3A-3C中，水平方向)以相同的比率对每个分割图像数据片段执行调整大小处理(步骤S12)。
插值、平均、简单的放大和缩减等公知计算方法用于调整大小处理。特别地，在使用能够执行高图像质量的调整大小处理的插值的计算方法中，采用“双三次”、“双线性”、“最近邻”等插值方法，并且在实施例中并不限于这些计算方法。
在执行调整大小处理之后，CPU 17再次将含有受到调整大小处理后的分割图像数据片段的所有分割图像数据片段进行组合，以产生一个图像数据(合成图像数据)(步骤S13)。
如上所述，根据第一实施例的图像拾取单元，在特定方向上分割原始图像，并在特定方向上以任意所需的比率对分割的图像进行调整大小，并接着将分割图像数据片段进行再次组合。这样，很容易使图像上的对象变形。从而，可按照需要，诸如人物(特别是妇女)的基本要求的“显得苗条”、“变得美丽”、“眼睛明亮”和“喜好小脸”来提供人物图像(脸部图像)。
第二实施例
在第一实施例中，操作者在观看监视器上显示的图像时指定分割位置，但是在本发明第二实施例中，该分割位置是自动确定的。第二实施例的图像拾取单元的结构类似于第一实施例的图像拾取单元的结构，因此不再对其进行讨论。然而，第二实施例的图像调整大小处理不同于第一实施例的图像调整大小。
图6是显示了本发明第二实施例的图像调整大小处理过程的流程图。执行该图像调整大小处理的程序保存在CPU 17的内部存储器中，并由CPU 17来运行。图7A和7B是显示了原始图像和调整大小处理后的图像的图。图7A显示了原始图像，而图7B显示了调整大小处理(分割调整大小处理和显示调整大小处理)后的图像。
CPU 17通过存储器控制部分32读取存储在存储器16中的原始图像数据，并将图像数据发送给脸部检测部分37(步骤S21)。在图7A和7B所示的示例中，读取图7A所示的人(妇女)的脸部图像数据。脸部检测部分37检测由该图像数据指示的图像中人物的脸部(步骤S22)。在脸部检测处理中，脸部检测部分37获取中央位置和脸部大小的信息。提出了各种脸部检测方法，并且该脸部检测方法是非限定性的。例如，可使用“Geber小波变换+图形匹配”、“适当的脸部方法”、“局部特征分析方法”、“核确定分析方法”等。对受到在水平和垂直方向上均等的调整大小处理(显示调整大小处理)的图像执行脸部检测处理以代替原始图像。
CPU 17基于获取的脸部中央位置和大小信息，在人物图像上估计特定部分的位置(步骤S23)，并基于所估计的特定部分的位置，自动确定(计算)图像上的分割位置(步骤S24)。在该实施例中，作为特定部分，根据“明亮的眼睛”的要求估计眼睛附近(双眼)。作为脸部上的特定部分，可命名眼睛、鼻子、嘴和耳朵等。在图7A中，对于屏幕上的脸部图像，由在水平方向上穿过眼睛附近的顶部和底部的虚线61和62表示自动确定的分割位置。在这种情况下，分割的数量N是值3，并且将原始图像分割成由第一图像81、第二图像82和第三图像83所组成的三个分割图像(条形图像)。
CPU 17通过缩放处理部分36对原始图像执行分割调整大小处理，该原始图像的分割位置按照第一实施例中来进行指示(步骤S25)。在该实施例中，第一图像81和第三图像83在垂直方向上(分割方向)以相同的比率(相等的放大处理)受到调整大小的处理，而第二图像82以比第一图像81、第三图像83的比率更大的比率受到调整大小的处理(放大处理)。第一图像81、第二图像82和第三图像83在水平方向上(非分割方向)受到相等的放大处理。调整大小处理的方法类似于第一实施例的调整大小处理的方法。
CPU 17通过缩放处理部分36对受到分割调整大小处理后的图像执行显示调整大小处理(步骤S26)。此外，CPU 17利用存储器控制部分32和显示处理部分38，在监视器20上显示受到显示调整大小处理的图像(步骤S27)。受到调整大小处理后的图像保留在存储介质19上。此后，该处理终止。
这样，根据第二实施例的图像调整大小处理器，图像调整大小处理可作为自动处理来运行，而无需操作者执行输入设定。因此，可明显简化用户的操作。
本发明并不限于上述特定的实施例。例如，CPU可根据人体的标准比例，从对应于人脸部内的任何所需部位(例如眼睛)和脸部大小的原始图像上的分割位置，来估计(计算)胸附近位置、腰部位置等，并可以为该原始图像确定多个分割位置。然后，CPU可对由分割原始图像所提供的每个条形图像数据片段，在垂直方向(分割方向)上以不同的比率执行缩放处理，而以相同比率在水平方向(非分割方向)上执行缩放处理，并在调整大小处理之后组合存储空间上的条形图像数据片段，以产生一个图像(合成图像)。
具体地，在第二实施例中(见图7A和7B)，基于脸部图像信息将眼睛附近(眼睛)估计为特定部位，但是如果人物图像是上半身，则还可以基于脸部图像信息，将脖子和胸附近估计为特定部位。图8A和8B是显示了如果眼睛和脖子的位置作为脸部检测结果被估计为特定部位的原始图像和受到调整大小处理后的图像的图示。图8A显示了原始图像而图8B显示了调整大小处理(分割调整大小处理和显示调整大小处理)后的图像。在这种情况下，作为特定部位，基于作为脸部检测结果获得的脸部大小和眼睛及嘴的位置，根据人体标准比例来估计脖子的位置。
在图8A中，具有眼睛附近和脖子作为特定部位的动态确定的分割位置显示在屏幕上，它们与水平方向上的虚线91、92和93叠置在原始图像上。在这种情况下，分割的数量N是值4，并且将原始图像分割成由第一图像95、第二图像96、第三图像97和第四图像98组成的四个分割图(条形图像)。第一图像95和第三图像97以相同的比率在垂直方向上受到调整大小处理(相等扩大处理)，而第二图像96以比第一图像、第三图像的比率更大的比率受到调整大小处理(放大处理)，而第四图像98以比第一图像、第三图像的比率更小的比率受到调整大小处理(缩减处理)。第一图像95、第二图像96、第三图像97和第四图像98以相同的扩大比率在水平方向(非分割方向)上受到缩减处理。该调整大小处理类似于第一实施例的调整大小处理，因此不再进行讨论。
图9A和图9B是显示了如果脖子和腰的位置作为脸部检测结果被估计为特定部位的原始图像和受到调整大小处理后的图像的图示。在图9A中，从检测的脸部位置和大小估计脖子和腰的位置，并基于脖子和腰的位置确定分割位置。在这种情况下，分割的数量是值3，并以类似的方式执行调整大小处理。
在第二实施例中，从脸部中央位置和大小信息中假定脸部的任何所需部位的位置，但是通过增加和减少以及脸部的两侧倾斜信息和相对于参考轴的旋转信息，可估计人的特定部位。因此，可增强特定部位的估计精度，并可使拟分割位置更加精准。
在上述实施例中，为了使用脸部检测处理，自动开始调整大小的处理。然而，依据检测的结果，显示处理部分可在屏幕上将多个分割位置显示成分割线，它们相互叠置，并在操作者检查后，执行该调整大小处理。即，可使操作者能够对显示成叠置在监视器20屏幕的原始图像上的、指示自动确定的分割位置的线，通过设定部分21来改变指示分割位置的线；能够提高操作的便利性。这一处理在执行图7A、图7B、图8A、图8B、图9A和图9B中的调整大小处理时是有用的。
在第一实施例中，存储器控制部分32从存储器16中读取图像数据，并将其传送到脸部检测部分37，脸部检测部分37接着检测脸部信息。然而，为了减少存储器控制部分32的数据通信量，可提供脸部检测专用存储器。图10是显示了本发明另一实施例中的DSP 15的结构的方块图。与第一实施例的组件相同的组件在图10中用相同的参考数字表示，并且将不再进行讨论。脸部检测部分37设有脸部检测专用存储器139。将给显示处理部分38的输入数据读入到脸部检测专用存储器139，并用于脸部检测部分37的脸部检测处理。因此，存储器控制部分32的数据通信量可显著地减少。
在上述实施例中，显示了在垂直方向上分割图像的情况，但是图像也可在水平方向上进行分割，并且能以类似的方式来实施本发明。
根据本发明的图像处理器能容易地使图像上的对象变形，并且可用作对至少一部分图像或类似物进行调整大小的图像处理器。

Claims (10)

1.一种对至少一部分图像进行调整大小的图像处理器，该图像处理器包含：
在特定方向上将图像分割成多个分割图像的分割部分；
在特定方向上以任意比率对多个分割图像中的至少一个进行调整大小的调整大小部分；以及
图像组合部分，将含有调整过大小的分割图像的多个分割图像组合，以生成合成图像。
2.根据权利要求1的图像处理器，其中调整大小部分在垂直于特定方向的方向上，以相同的比率对多个分割图像进行调整大小。
3.根据权利要求1的图像处理器，进一步包含：
设定图像的分割位置的设定部分；和
执行处理以便在监视器上显示指示分割位置的线的显示处理部分，该线叠置在该图像上，
其中所述分割部分根据指示分割位置的线来分割该图像。
4.根据权利要求1的图像处理器，进一步包含：
检测该图像中的人物脸部的脸部检测部分；
估计该图像中的人物脸部位置或身体每个部位的位置的位置估计部分；以及
根据脸部或每个部位的估计位置来确定该图像的分割位置的分割位置确定部分，
其中所述分割部分基于所确定的分割位置、在特定方向上分割该图像。
5.根据权利要求4的图像处理器，其中脸部的每个部位包括眼睛、鼻子和嘴中的至少一个。
6.根据权利要求4的图像处理器，其中身体的每个部位包括脖子、胸附近和腰中的至少一个。
7.根据权利要求4的图像处理器，进一步包含显示处理部分，其执行处理以便在监视器上显示指示由分割位置确定部分确定的分割位置的线，该线叠置在该图像上。
8.根据权利要求7的图像处理器，进一步包含：改变指示分割位置的线的位置的设定部分。
9.根据权利要求1的图像处理器，进一步包含：
用于保存该图像、多个分割图像以及合成图像的数据的存储器，
其中图像组合部分将存储器的存储空间中含有调整过大小的分割图像的多个分割图像进行组合。
10.一种对至少一部分图像调整大小的图像处理方法，该方法包含：
在特定方向上将图像分割成多个分割图像；
在特定方向上以任意比率对多个分割图像中的至少一个调整大小；以及
将含有调整过大小的分割图像的多个分割图像进行组合，以生成合成图像。
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