CN101511032B - 图像信号处理设备、图像信号处理方法和成像设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了图像信号处理设备、图像信号处理方法和成像设备。一种用于校正色差信号的图像信号处理设备包括第一校正单元，第一校正单元被配置为在以下情况出现时将对输入色差信号的校正量设定为“0”并且生成输出色差信号，此时在两个色差信号被设定为两个相交轴的色差空间中，设定了包含色差空间的原点的无色区域、用来对无色区域的内外进行划分的第一边界线、比第一边界线更接近原点并且由色差抑制宽度限定的抑制区域、以及用来对抑制区域的内部和抑制区域的内侧区域进行划分的第二边界线，并且色差信号的值在无色区域的外侧。

Description

图像信号处理设备、图像信号处理方法和成像设备

技术领域

这里讨论的实施例涉及图像信号处理设备、图像信号处理方法和成像设备。

背景技术

诸如数字相机之类的成像设备将从诸如CCD型、CMOS型之类的成像元件输出的图像信号转换为亮度信号(Y)和色差信号(Cb、Cr)，并且将转换后的图像信号记录到诸如存储卡之类的外部记录介质中。

例如，当由于成像元件的高像素化而导致入射到一个像素的光量减少时或者当在夜间执行感光成像时，图像信号包含大量噪声。一种降噪的方法是利用各种空间滤波器，这些空间滤波器使用所关注像素的值和围绕所关注像素的外围像素的值(例如见JP-A-2-249365)。用于去除高频分量的低通滤波器、采用中间值的中间滤波器等等都是已知的空间滤波器。这些空间滤波器对于来自亮度分量的高频分量的噪声尤其有效。

另一种降噪方法是根据色差信号(Cb、Cr)判定图像的颜色饱和度并且基于亮度信号(Y)和颜色饱和度使得色差信号(Cb、Cr)相对于具有低亮度和颜色饱和度的图像可变(例如见JP-A-2006-332732)。与空间滤波器相比，该方法对于色偏移噪声来说更加有效，在色偏移噪声中，混杂有与原始颜色不同的颜色。这是因为估计基于色偏移的噪声比起基于亮度分量的噪声包含了更多的低频分量，并且因而其分布在宽广的范围内。

然而，与成像元件的高像素化需求和高度感光的成像需求相关地，对于基于色偏移的噪声的观察并不限于暗部分，而是扩展到亮度电平的整个区域。然而，根据该方法，使得色差信号相对于具有高亮度和饱和度的图像可变以用于适应，并且因而色差信号的值整体是变化的，因此由要存储的信号指示的颜色与对象的颜色相偏离，即，在色差电平的整个区域上发生了色偏移。因此，在上述方法的情况下，难以降低色偏移噪声。

此外，上述具有大量噪声的图像信号在亮度信号中也具有大量噪声。因此，以上方法可能引入与亮度噪声相关的新的色偏移噪声，因为其处理是依赖于亮度的。

发明内容

根据本发明的一方面，提供了一种用于校正色差信号的图像信号处理设备，包括第一校正单元、第二校正单元和第三校正单元，第一校正单元被配置为在以下情况出现时将对输入色差信号的校正量设定为“0”并且生成输出色差信号，此时在两个色差信号被设定为两个相交轴的色差空间中，设定了包含色差空间的原点的无色区域、用来对无色区域的内外进行划分的第一边界线、比第一边界线更接近原点并且由色差抑制宽度限定的抑制区域、以及用来对抑制区域的内部和抑制区域的内侧区域进行划分的第二边界线，并且色差信号的值在无色区域的外侧，第二校正单元被配置为当色差信号的值在抑制区域内侧时对输入色差信号进行校正以使得输入色差信号的值接近于“0”，从而生成输出色差信号，并且第三校正单元被配置为当色差信号的值在无色区域内并且在抑制区域外侧时对输入色差信号进行校正以使得每个输入色差信号的值都介于第一边界线上的值和第二边界线上的值之间，从而生成输出色差信号。

本发明的目的和优点将通过元件和组合(尤其是权利要求中所指出的)来实现并获得。

应当理解，前述的一般性描述和下面的详细描述都是示例性和说明性的，并且并不是对权利要求所要求保护的本发明的限制。

附图说明

图1图示了示出数字相机的系统构造的电路框图；

图2图示了信号处理器的电路框图；

图3图示了色差抑制单元的电路框图；

图4是信号处理器的电路图；

图5图示了示出无色区域的特性图；

图6图示了示出信号处理器的处理的特性图；

图7是示出信号处理器的处理的特性图；以及

图8图示了示出距离-信号值特性的示图。

具体实施方式

下面将参考附图描述根据成像设备的实施例的若干方面。

如图1所示，数字相机10具有成像传感器11、检测器12、作为信号转换器的信号处理器13、作为码转换器的JPEG(联合图像专家组)编码器14、外部存储器接口15、作为系统存储器的SDRAM(同步DRAM)16以及控制器17。检测器12、信号处理器13、JPEG编码器14、外部存储器接口15和控制器17通过控制总线18彼此连接。例如，检测器12、信号处理器13、JPEG编码器14、外部存储器接口15和控制器17被形成在一个芯片上，并且构成图像信号处理设备。数字相机10被构造为使得作为卡片型记录设备的外部记录介质19可以附接到数字相机10并且可以与数字相机10分离，并且插入在数字相机10中的外部记录介质19连接到外部存储器接口15。

成像传感器11例如是CCD图像传感器或CMOS图像传感器，并且具有多个像素。成像传感器11将来自对象的通过光学透镜等入射的光在这些像素处转换为电信号，通过A/D转换器(未示出)将电信号转换为数字信号以获得成像数据，然后通过检测器12将成像数据存储到SDRAM 16中。

成像传感器11形成/输出整个图像的成像数据，同时在水平方向上一行的一系列像素的电信号在垂直方向上被相继发送，并且发送到垂直方向上的末端部分的一系列像素的电信号在水平方向上被相继发送。成像传感器11具有滤色器(未示出)，其中红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)的滤光片以拜耳样式(Bayer pattern)布置。成像传感器11输出与滤色器的布置相对应的成像数据，即拜耳样式布置的成像数据。检测器12通过成像数据获得来自整个图像的估计值，并且也将该成像数据存储到SDRAM 16中。

信号处理器13接收存储在SDRAM 16中的成像数据，通过公知方法对拜耳样式布置的成像数据插值，并且通过公知方法将经插值的成像数据转换为YCbCr信号，该YCbCr信号包括一个亮度信号Y和两个色差信号Cb、Cr。Cb表示蓝色色差信号，Cr表示红色色差信号。

信号处理器13具有作为信号校正器的校正处理器13a。校正处理器13a根据设定的图像处理参数对经转换的色差信号Cb、Cr执行预定的校正处理，以生成经校正的色差信号Cb’、Cr’。信号处理器13可以与信号转换同时、就在转换之后或者在校正之后对YCbCr信号进行各种处理，例如其他降噪(例如，使用用于去除高频分量的空间滤波器的处理)、诸如边缘增强之类的滤波处理、颜色转换等、图像分辨率转换，等等。信号处理器13将处理后的YCbCr信号(亮度信号Y和经校正的色差信号Cb’、Cr’)存储到SDRAM 16中。

信号处理器13根据设定的图像处理参数对经转换的色差信号Cb、Cr进行噪声抑制处理以抑制色偏移噪声。信号处理器13可以与信号转换同时或者在转换之后对YCbCr信号进行各种处理，例如其他降噪、诸如边缘增强之类的滤波处理、颜色转换、图像分辨率转换，等等。

JPEG编码器14接收存储在SDRAM 16中的YCbCr信号，将作为压缩码的YCbCr信号转换为JPEG码，然后将其存储到SDRAM 16中。外部存储器接口15将从SDRAM 16输入的JPEG码存储到外部记录介质19中。

控制器17控制检测器12、信号处理器13、JPEG编码器14和外部存储器接口15的操作等等。例如，控制器17设定信号处理器13中的图像处理参数。控制器17设定各种设定项的图像处理参数值，这些设定项是根据提供给数字相机10的键操作(未示出)来选择的。

接下来，将详细描述校正处理器13a中的校正处理。

在校正处理器13a中，在围绕色差信号的值等于“0”的点周围的预订范围中限定一个无色区域，该点也就是与表示色差信号Cb和Cr的色差空间的中心点相对应的点(无色点)。校正处理器13a判定在无色区域中是否包含色差信号Cb、Cr的值。校正处理器13a生成其值等于当无色区域中包含的色差信号Cb和Cr的值接近于“0”时的色差信号Cb和Cr的色差值的经抑制的色差信号，并且还生成等于未包含在无色区域中的色差信号Cb、Cr的色差值的经抑制的色差信号。

此外，在校正处理器13a中，在无色区域中限定一个用于抑制以上校正的抑制区域。抑制区域被设定为沿着作为用于限定无色区域的框架的无色区域边界的预定色差抑制宽度。在色差信号Cb、Cr的值在抑制区域内的情况下，校正处理器13a如上所述生成其色差信号Cb、Cr的色差值接近于“0”的经抑制的色差信号。

当色差信号Cb、Cr的值在抑制区域内时，校正处理器13a根据所涉及的值来抑制以上校正。

限定以上无色区域的值被设定为第一基准值，并且小于第一基准值且由色差抑制宽度设定的值被设定为第二基准值。当色差信号Cb、Cr的值大于第一基准值时，校正处理器13a生成其值等于色差信号Cb、Cr的值的经抑制的色差信号。此外，当色差信号Cb、Cr的值小于第二基准值时，校正处理器13a生成其值等于当色差信号Cb、Cr的值接近于表示“无色”的“0”时的色差信号Cb、Cr的值的经抑制的色差信号。此外，当色差信号Cb、Cr的值介于第二基准值和第一基准值之间时，校正处理器13a生成其值被设定为与第一基准值相对应的输出值和与第二基准值相对应的输出值之间的值的经抑制的色差信号。

即，校正处理器13a用作用于校正其值高于第一基准值的色差信号Cb、Cr的第一校正单元、用于校正其值低于第二基准值的色差信号Cb、Cr的第二校正单元、以及用于校正其值介于第一基准值和第二基准值之间的色差信号Cb、Cr的第三校正单元。第一校正单元将高于第一基准值的色差信号Cb、Cr的值校正为相等值。即，生成了其值等于比第一基准值高的色差信号Cb、Cr的值的经抑制的色差信号。第二校正单元将低于第二基准值的色差信号Cb、Cr的值校正为接近“0”的值。第三校正单元将色差信号Cb、Cr的值校正为介于与第一基准值相对应的输出值和与第二基准值相对应的输出值之间的值。

例如，用作第二校正单元的校正处理器13a将低于第二基准值的色差信号Cb、Cr的值校正为“0”。即，校正处理器13a输出其值等于“0”的经抑制的色差信号。此外，用作第三校正单元的校正处理器13a输出具有这样的值的经抑制的色差信号，该值是当色差信号Cb、Cr的值被校正为在将与第一基准值相对应的输出值和与第二基准值相对应的输出值(＝0)相连的线上的值时的色差信号Cb、Cr的值。

图5示出了无色区域的示例。

色差信号Cb、Cr具有表示从对象入射到像素的光的颜色信息，包括根据要表示的颜色的各种正和负信号电平。在色差空间(Cb-Cr空间)中，作为第一基准值的无色区域边界值Cnon被设定为图像处理器参数之一。将横轴(Cb轴)上的值Cnon和-Cnon与纵轴(Cr轴)上的值Cnon和-Cnon相连的线，即，由(|Cb|+|Cr|＝Cnon)表示的线被设定为边界线B1，并且被边界线B1包围的无色区域由An表示。无色区域内的值是第二和第三校正单元中的校正目标。

此外，色差抑制宽度Cwd被设定为图像处理参数之一。比无色区域边界值Cnon(-Cnon)更接近中心仅达色差抑制宽度Cwd的值在轴Cb、Cr的每一个中被设定为第二基准值Cn2(-Cn2)。与无色区域边界的情况一样，将横轴(Cb轴)上的值Cn2和-Cn2与纵轴(Cr轴)上的值Cn2和-Cn2相连的线，即，由(|Cb|+|Cr|＝Cn2)表示的线被设定为边界线B2。被边界线B2包围的内部区域被设定为区域An2，并且每个边界线B1和每个边界线B2之间的区域被设定为区域An3。区域An2内的值是第二校正单元中的校正目标，并且区域An3内的值是第三校正单元中的校正目标。

图6是示出当色差信号Cr等于“0”时输入色差信号Cb和输出色差信号Cb’之间的关系的示图。随着输入色差信号Cb接近于“0”，在无色区域边界值Cnon的边界内(区域An3)，以色差抑制宽度Cwd的宽度，校正色差信号以便其更接近于“0”。即，色差得到抑制。(无色区域An的内外之间的)边界线B1之前和之后的变化变得平滑，因此防止了色差的不连续，并且还防止了图像质量的恶化。

图7是示出当色差信号Cb和Cr的值彼此相等(Cb＝Cr)时输入色差信号Cb和输出色差信号Cb’之间的关系的示图。在该状况下，边界线B1之前和之后的变化变得平滑，这与图6中所示的输入色差信号Cr＝0的情况中一样，因此防止了色差的不连续，并且还防止了图像质量的恶化。

接下来，将描述校正处理器13a的构造示例。

如图2所示，校正处理器13a具有绝对值和(absolute value sum)计算器21、色差抑制单元22和输出选择器23。

色差信号Cb、Cr被提供给绝对值和计算器21。绝对值和计算器21对色差信号Cb和Cr的各自绝对值求和以获得绝对值和Csum。

Csum＝|Cb|+|Cr|

随后，绝对值和计算器21将设定的图像处理参数中包含的作为第一基准值的无色区域边界值Cnon与以上绝对值和Csum相比较，并且生成与比较结果相对应的无色区域标识信号Csel。例如，当无色区域边界值Cnon小于绝对值和Csum时，绝对值和计算器21生成H电平的无色区域标识信号Csel，否则绝对值和计算器21生成L电平的无色区域标识信号Csel。即，无色区域标识信号Csel表示色差信号Cb、Cr的值是否在无色区域An内。

色差抑制单元22接收色差信号Cb、Cr和从绝对值和计算器21输出的绝对值和Csum，并且基于设定的无色区域边界值Cnon和色差抑制宽度Cwd来生成经抑制的色差信号Cb2和Cr2。色差抑制单元22通过第二和第三校正单元的操作来生成经抑制的色差信号Cb2和Cr2。

输出选择器23选择输入色差信号Cb、Cr和经抑制的色差信号Cb2和Cr2中的任何一组，并且输出所选的信号。无色区域标识信号Csel对应于输入色差信号Cb、Cr的绝对值和Csum和无色区域边界值Cnon之间的比较结果。如图5所示，无色区域边界值Cnon设定了无色区域An的地域，其中色差信号Cb和Cr的值接近“0”。当绝对值和Csum小于无色区域边界值Cnon时，其表明色差信号Cb和Cr的值在无色区域An内。当绝对值和Csum大于无色区域边界值Cnon时，其表明色差信号Cb和Cr的值在无色区域An外。因此，当输入色差信号Cb和Cr在无色区域内(Csel＝H)时，输出选择器23选择与色差抑制单元22的输出相对应的经抑制的色差信号Cb2和Cr2，并且输出所选的信号作为第二或第三校正单元中的经抑制的色差信号。另一方面，当输入色差信号Cb和Cr不在无色区域内(Csel＝L)时，输出选择器23选择输入色差信号Cb和Cr，并且输出所选的信号作为第一校正单元中的经抑制的色差信号。

如图3所示，色差抑制单元22具有乘法系数计算器31、限幅单元32和乘法器33。

乘法系数计算器31接收从绝对值和计算器21输出的绝对值和Csum，并且根据以下等式利用设定的无色区域边界值Cnon和色差抑制宽度Cwd来计算乘法系数K1：

K1＝Csum-Cnon+Cwd

限幅单元32接收从乘法系数计算器31输出的乘法系数K1。当乘法系数K1的值不大于“0”时，限幅单元32将其输出限幅到“0”，而当乘法系数K1的值不小于色差抑制宽度Cwd时，限幅单元32将其输出限幅到色差抑制宽度Cwd，并且限幅单元32输出受到了输出乘法系数K1的限幅处理的乘法系数K2。

通过以上设定，第二基准值Cn2由Cn2＝Cnon-Cwd表示，并且因而乘法系数K1被表示如下：

K1＝Csum-Cnon+(Cnon-Cn2)

K1＝Csum-Cn2

即，当绝对值和Csum不大于第二基准值Cn2时，乘法系数K1等于“0”或更小。因此，当绝对值和Csum不大于第二基准值Cn2时，限幅处理之后的乘法系数K2等于“0”，而当绝对值和Csum不小于无色区域边界值Cnon(第一基准值)时，限幅处理之后的乘法系数K2等于色差抑制宽度Cwd。

乘法器33根据以下计算式基于与限幅单元32的输出相对应的乘法系数K2和设定的色差抑制宽度Cwd来对色差信号Cb和Cr执行以下计算，以获得经抑制的色差信号Cb2和Cr2：

Cb2＝Cb×K2/Cwd

Cr2＝Cr×K2/Cwd

如果色差抑制宽度Cwd限于一个补数，则除法可以被移位操作替代。因此，乘法器33的电路构造可以被设计为小于用于执行除法的电路构造。

接下来，图4示出了校正处理器13a的详细电路的示例。

绝对值和计算器21a具有绝对值转换电路41a和41b以及加法电路41c。绝对值转换电路41a和41b输出通过分别将色差信号Cb和Cr转换为其绝对值而获得的信号。加法电路41c将绝对值转换电路41a的输出信号与绝对值转换电路41b的输出信号相加以生成绝对值和Csum，并且输出所生成的绝对值和Csum。

色差抑制单元22的乘法系数计算器31具有两个减法电路42a和42b。从绝对值和计算器21a输出的绝对值和Csum和无色区域边界值Cnon被输入到减法电路42a。减法电路42a输出通过从无色区域边界值Cnon中减去绝对值和Csum而获得的减法结果。色差抑制宽度Cwd和减法电路42a的输出信号被输入到减法电路42b。减法电路42b输出通过从色差抑制宽度Cwd中减去减法电路42a的输出信号而获得的减法结果，作为乘法系数K1。

在乘法系数计算器31中生成的乘法系数K1、要限幅的“0”和色差抑制宽度Cwd被输入到限幅单元32。限幅单元32通过利用色差抑制宽度Cwd和“0”对乘法系数K1进行限幅来输出乘法系数K2。

乘法器33具有两个乘法电路43a和43b以及两个除法电路43c和43d。色差信号Cb和乘法系数K2被输入到乘法电路43a，并且乘法电路43a输出色差信号Cb和乘法系数K2的乘法结果。同样地，乘法电路43b输出色差信号Cr和乘法系数K2的乘法结果。乘法电路43a的输出信号和色差抑制宽度Cwd被输入到除法电路43c。除法电路43c输出通过将乘法电路43a的输出信号除以色差抑制宽度Cwd而获得的结果，作为经抑制的色差信号Cb2。同样地，除法电路43d输出通过将乘法电路43b的输出信号除以色差抑制宽度Cwd而获得的结果，作为经抑制的色差信号Cr2。

输出选择器23a具有判定电路44a以及两个选择电路44b和44c。判定电路44a接收从乘法系数计算器31的减法电路42a输出的信号。减法电路42a的输出信号是通过从无色区域边界值Cnon中减去绝对值和Csum而获得的结果。判定电路44a判定减法电路42a的减法结果是否等于“0”或更大，并且根据判定结果输出无色区域标识信号Csel。例如，当减法电路42a的减法结果等于“0”或更大时，判定电路44a输出L电平的无色区域标识信号Csel，而当减法电路42a的减法结果小于“0”时，判定电路44a输出H电平的无色区域标识信号Csel。因此，图2中所示的绝对值和计算器21包括图4中所示的绝对值和计算器21a、乘法系数计算器31的减法电路42a和输出选择器23a的判定电路44a。

从判定电路44a输出的无色区域标识信号Csel被提供给两个选择电路44b和44c。输入色差信号Cb和经抑制的色差信号Cb2被输入到选择电路44b，并且输入色差信号Cr和经抑制的色差信号Cr2被输入到选择电路44c。选择电路44b根据无色区域标识信号Csel选择输入色差信号Cb或经抑制的色差信号Cb2，并且输出所选的信号作为输出色差信号Cb’。同样地，选择电路44c根据无色区域标识信号Csel选择输入色差信号Cr或经抑制的色差信号Cr2，并且输出所选的信号作为输出色差信号Cr’。例如，当无色区域标识信号Csel具有L电平时，选择电路44b、44c选择输入色差信号Cb和Cr，并且输出等于输入色差信号Cb和Cr的输出色差信号Cb’和Cr’。此外，当无色区域标识信号Csel具有H电平时，选择电路44b、44c选择经抑制的色差信号Cb2和Cr2，并且输出等于经抑制的色差信号Cb2和Cr2的输出色差信号Cb’和Cr’。

当色差抑制宽度Cwd的补数限于2的补数时，使用移位操作电路来代替除法电路43c和43d。因此，与执行除法操作的电路构造相比，可以使得乘法器33的电路构造更小型化。

优选地，图像处理参数中包含的无色区域边界值Cnon被设定为色差信号Cb、Cr的最大值的5％到15％的范围中的值。色差信号Cb、Cr是数字值，例如当它们被设定在从-128到127的范围中时，无色区域边界值Cnon被设定为8或16。

此外，优选地，图像处理参数中包含的色差抑制宽度Cwd被设定在无色区域边界值Cnon的1/4到1/2的范围中。该优选范围将参考图8来描述。在图8中，横轴表示距色差空间的中心点的距离，而纵轴表示色差信号Cb的值。输入色差信号Cb的值由点O表示，当色差抑制宽度Cwd被设定为无色区域边界值Cnon的一半时输出色差信号Cb’的值由点◇表示，并且当色差抑制宽度Cwd被设定为无色区域边界值Cnon的1/8时输出色差信号Cb’的值由点X表示。

当色差抑制宽度Cwd小于无色区域边界值Cnon时(在图8中1/8情况下设定的点)，针对经校正的输出色差信号Cb’、Cr’，在非无色区域(在无色区域边界值Cnon的上方一侧的区域)中的点P1处的值和点P2处的值之间的差异很大，即，色差快速变化，并且因而颜色的变化是明显的(有色状态快速变化到无色状态)，因此经色差校正的部分是显著的。另一方面，当色差抑制宽度Cwd被设定为接近无色区域边界值Cnon的值时，与当图8中色差抑制宽度Cwd被设定为无色区域边界值Cnon的一半时设定的点相比，输出色差信号Cb’的值更接近输入色差信号Cb。结果，减少了其值等于“0”的输出色差信号Cb’，或者输出色差信号Cb’的值离“0”更远，因此降低了抑制色偏移噪声的效应。即，色偏移噪声显著。因此，如上所述，通过将色差抑制宽度Cwd设定在无色区域边界值Cnon的1/4到1/2的范围内，可以抑制颜色的快速变化，并且可以降低色偏移噪声。

如上所述，根据该实施例的若干方面，可以获得以下的效果。

(1)对于校正处理器13a，在两个输入色差信号被设定为两个相交轴的色差空间中，设定了包含色差空间的原点的无色区域An、用来对无色区域An的内外进行划分的第一边界线B1、比第一边界线B1更接近原点并且由色差抑制宽度Cwd限定的抑制区域An3、以及用来对抑制区域An3的内部和抑制区域内侧的区域An2进行划分的第二边界线B2。当色差信号Cb和Cr的值在无色区域An的外侧时，校正处理器13a将对输入色差信号Cb、Cr的校正量设定为“0”并且生成输出色差信号Cb’、Cr’。此外，当色差信号Cb、Cr的值在抑制区域An3的内侧时，输入色差信号Cb、Cr被校正为更接近“0”以生成输出色差信号Cb’、Cr’。此外，当色差信号Cb、Cr的值在抑制区域An3内时，校正处理器13a对输入色差信号Cb、Cr进行校正，以使得输入色差信号Cb、Cr的值在第一边界线B1上的值和第二边界线B2上的值之间，从而生成输出色差信号Cb’、Cr’。

因此，对于无色区域An外的输入色差信号Cb、Cr，输出其校正量等于“0”的输出色差信号Cb’、Cr’。即，生成了其值等于输入色差信号Cb、Cr的输出色差信号，并且因而可以抑制新的色偏移的发生。此外，使得在抑制区域An3的内侧的输入色差信号Cb、Cr接近于“0”，并且生成了输出色差信号Cb’、Cr’，因此可以降低色偏移噪声。此外，抑制区域An3内的输入色差信号Cb、Cr被校正为介于第一边界线B1上的值和第二边界线B2上的值之间，并且生成了输出色差信号Cb’和Cr’。因此，可以防止输出色差信号Cb’、Cr’的值快速变化，即，可以抑制颜色的快速变化。

(2)绝对值和计算器21计算两个输入色差信号Cb和Cr的绝对值和Csum。作为信号发生器的绝对值和计算器21将绝对值和Csum与第一基准值Cnon相比较，并且生成与比较结果相对应的无色区域标识信号。当绝对值和Csum小于第二基准值且第二基准值Cn2小于第一基准值Cnon时，色差抑制单元22对输入色差信号Cb和Cr进行校正，以使得输入色差信号Cb、Cr接近于“0”，从而生成经抑制的色差信号Cb2和Cr2。此外，当绝对值和Csum介于第一基准值Cnon和第二基准值Cn之间时，色差抑制单元22对输入色差信号Cb和Cr进行校正，以使得输入色差信号Cb、Cr介于当绝对值和Csum等于第一基准值Cnon时的输出值和当绝对值和Csum等于第二基准值时的输出值之间，从而生成经抑制的色差信号Cb2和Cr2。输出选择器23接收输入色差信号Cb、Cr，经抑制的色差信号Cb2、Cr2，以及无色区域标识信号Csel。当基于无色区域标识信号Csel、绝对值和Csum高于第一基准值Cnon时，输出选择器23选择输入色差信号Cb和Cr，并且输出所选的信号作为输出色差信号Cb’、Cr’。此外，当绝对值和Csum小于第一基准值Cnon时，输出选择器23选择经抑制的色差信号Cb2、Cr2，并且输出所选的信号作为输出色差信号Cb’、Cr’。

因此，校正处理器13a具有用于计算输入色差信号Cb、Cr的绝对值和Csum的计算器21。通过计算绝对值和Csum，可以很容易地将输入色差信号Cb、Cr的值与限定无色区域An的第一基准值Cnon和第二基准值Cn2相比较，并且可以抑制计算负荷的增加。此外，当绝对值和Csum小于第二基准值Cn2时，对于由色差抑制单元22生成的经抑制的色差信号Cb2、Cr2，进行校正以使得输入色差信号Cb、Cr接近于“0”，并且因而可以降低色偏移噪声。此外，对于由色差抑制单元22生成的经抑制的色差信号Cb2、Cr2，当绝对值和Csum介于第一基准值Cnon和第二基准值Cn2之间时，输入色差信号Cb和Cr被校正为介于当绝对值和Csum等于第一基准值Cnon时的输出值和当绝对值和Csum等于第二基准值Cn2时的输出值之间，并且因而可以防止输出色差信号Cb’和Cr’的值快速变化，即，可以抑制颜色的快速变化。此外，输出选择器23输出根据无色区域标识信号Csel选择的输入色差信号Cb、Cr作为输出色差信号Cb’、Cr’，即，输出了其值等于输入色差信号Cb、Cr的输出色差信号Cb’、Cr’，因此可以抑制新的色偏移的发生。

(3)乘法系数计算器31基于绝对值和Csum计算乘法系数K1。因此，该乘法系数K1可以用于两个输入色差信号Cb和Cr两者。因此，没有必要分别为信号Cb和Cr计算各自的乘法系数，因此计算负荷很小并且可以迅速计算乘法系数K1。

以上实施例中的每一个可以按以下方式实现。

在以上实施例中，滤色器以拜耳样式布置的成像传感器11被用作成像元件，然而，可以使用具有另一种布置的成像传感器。像素的布置方向并不限于正交的两个轴。可以使用各颜色的像素沿深度方向布置的成像传感器。

在以上实施例中，校正处理器13a将色差信号Cb和Cr中每一个的值校正为在将与第一基准值相对应的输出值和与第二基准值相对应的输出值(＝0)相连的线上的值，然而，这些值可以被校正为任何曲线(例如二次方曲线、三次方曲线等)上的值。

在以上实施例中，用于间隔无色区域An的边界由将Cb轴上的值Cnon和-Cnon与Cr轴上的值Cnon和-Cnon相连的线限定，并且无色区域An被设定为菱形。然而，无色区域An的形状可以被设定为任何多边形或圆形形状。

在以上实施例中，校正处理器13a被构造为对色差信号Cb和Cr进行校正。即，信号处理器13可以被构造为将成像数据转换为YCbCr信号并将YCbCr信号转换为诸如VUV信号、CIELAB信号等之类的信号，从而对具有颜色信息的信号进行校正。

由限幅单元32计算出的第二乘法系数K2被色差抑制宽度Cwd限幅。被限幅的区域对应于无色区域An的外部。在乘法器33的计算中，在被色差抑制宽度Cwd限幅的区域中，通过将乘法系数K2除以色差抑制宽度Cwd而获得的结果等于“1”。因此，在该区域中计算出的经抑制的色差信号Cb2和Cr2等于输入色差信号Cb和Cr的值。因此，可以省略输出选择器23中与用于计算无色区域标识信号Csel的部分相对应的电路和图2中的绝对值和计算器21。

上述图像信号处理设备和图像信号处理方法的实施例能够抑制色偏移的发生并且降低色偏移噪声。

这里所记载的所有示例和条件性语言都是用于教育目的，以帮助阅读者理解本发明和发明人对现有技术作出贡献的概念，并且应当被解释为对于这些具体记载的示例和条件没有限制，并且说明书中这些示例的组织也不涉及本发明的优选和次选方面的示出。尽管已详细描述了本发明的实施例的若干方面，但是应当理解，可以对其进行各种改变、替换和变更，而不脱离本发明的精神和范围。

本申请基于并要求2008年2月15日提交的在先日本专利申请No.2008-034751的优先权，该申请的全部内容通过引用结合于此。

Claims (15)

1.一种用于校正至少两个色差信号的图像信号处理设备，包括：

第一校正单元，被配置为在以下情况出现时将对输入色差信号的校正量设定为“0”并且生成输出色差信号，此时在两个色差信号被设定为两个相交轴的色差空间中，设定了包含所述色差空间的原点的无色区域、用来对所述无色区域的内外进行划分的第一边界线、比所述第一边界线更接近所述原点并且由色差抑制宽度限定的抑制区域、以及用来对所述抑制区域的内部和所述抑制区域的内侧区域进行划分的第二边界线，并且所述色差信号的值在所述无色区域的外侧；

第二校正单元，被配置为当所述色差信号的值在所述抑制区域的内侧时对所述输入色差信号进行校正以使得所述输入色差信号的值接近于“0”，从而生成所述输出色差信号；以及

第三校正单元，被配置为当所述色差信号的值在所述无色区域内并且在所述抑制区域的外侧时对所述输入色差信号进行校正以使得每个所述输入色差信号的值都介于所述第一边界线上的值和所述第二边界线上的值之间，并且被配置为生成所述输出色差信号。

2.如权利要求1所述的图像信号处理设备，其中

当所述色差信号的值在所述抑制区域的内侧时，所述第二校正单元将所述输入色差信号校正为“0”，从而生成所述输出色差信号。

3.如权利要求1所述的图像信号处理设备，其中

所述第三校正单元将所述输入色差信号的值校正为当根据所述输入色差信号对穿过所述色差空间中由所述输入色差信号表示的点和所述色差空间的原点的线与第一和第二边界线的第一和第二相交点值之间的值进行插值时获得的值。

4.如权利要求2所述的图像信号处理设备，其中

所述第一边界线被设定为其上两个轴的值的绝对值和等于第一基准值的线，所述第二边界线被设定为其上两个轴的值的绝对值和等于第二基准值的线，并且所述第一校正单元将所述输入色差信号的绝对值和与所述第一基准值相比较，以判定所述输入色差信号是否在所述无色区域的外侧。

5.一种用于执行抑制输入色差信号的色偏移噪声的处理的图像信号处理设备，包括：

绝对值和计算器，被配置为计算两个输入色差信号的绝对值和；

信号发生器，被配置为将所述绝对值和与第一基准值相比较并且生成与比较结果相对应的无色区域标识信号；

色差抑制单元，被配置为当所述绝对值和小于第二基准值时对所述输入色差信号进行校正以使得所述输入色差信号接近于“0”，当所述绝对值和介于所述第一基准值和所述第二基准值之间时对所述输入色差信号进行校正以使得所述输入色差信号被设定为在当所述绝对值和等于所述第一基准值时的输出值和当所述绝对值和等于所述第二基准值时的输出值之间的值，并且被配置为生成经抑制的色差信号，其中所述第二基准值小于所述第一基准值；以及

输出选择器，被配置为接收所述输入色差信号、所述经抑制的色差信号和所述无色区域标识信号，并且基于所述无色区域标识信号、当所述绝对值和高于所述第一基准值时选择所述输入色差信号并输出所选的信号作为输出色差信号，并且当所述绝对值和小于所述第一基准值时选择所述经抑制的色差信号并输出所选的信号作为输出色差信号。

6.一种用于执行抑制输入色差信号的色偏移噪声的处理的图像信号处理设备，包括：

绝对值和计算器，被配置为计算两个输入色差信号的绝对值和；以及

色差抑制单元，被配置为当所述绝对值和高于第一基准值时生成等于所述输入色差信号的经抑制的色差信号，并且当所述绝对值和小于第二基准值时对所述输入色差信号进行校正以使得所述输入色差信号接近于“0”，从而生成经抑制的色差信号，并且当所述绝对值和介于所述第一基准值和所述第二基准值之间时，对所述输入色差信号进行校正以使得所述输入色差信号等于在当所述绝对值和等于所述第一基准值时的输出值和当所述绝对值和等于所述第二基准值时的输出值之间的值，从而生成所述经抑制的色差信号，其中所述第二基准值小于所述第一基准值。

7.如权利要求6所述的图像信号处理设备，其中

所述色差抑制单元包括：

乘法系数计算器，被配置为根据以下等式基于绝对值和Csum、第一基准值Cnon和色差抑制宽度Cwd来计算第一乘法系数K1：

K1＝Csum-Cnon+Cwd；

限幅单元，被配置为计算利用“0”和所述色差抑制宽度Cwd对所述第一乘法系数K1进行限幅处理而获得的第二乘法系数K2；以及

乘法器，被配置为根据以下等式基于输入色差信号Cb和Cr、所述第二乘法系数K2以及所述色差抑制宽度Cwd来计算经抑制的色差信号Cb2和Cr2：

Cb2＝Cb×K2/Cwd

Cr2＝Cr×K2/Cwd。

8.一种用于抑制色差信号的色偏移噪声的图像信号处理方法，包括：

在以下情况出现时将对输入色差信号的第一校正量设定为“0”并且生成输出色差信号，此时在两个色差信号被设定为两个相交轴的色差空间中，设定了包含所述色差空间的原点的无色区域、用来对所述无色区域的内外进行划分的第一边界线、比所述第一边界线更接近所述原点并且由色差抑制宽度限定的抑制区域、以及用来对所述抑制区域的内部和所述抑制区域的内侧区域进行划分的第二边界线，并且所述色差信号的值在所述无色区域的外侧；

当所述色差信号的值在所述抑制区域的内侧时执行用于设定对所述输入色差信号的第二校正量以使得所述输入色差信号的值接近于“0”并且生成输出色差信号的第二校正处理；以及

当所述色差信号的值在所述无色区域内并且在所述抑制区域的外侧时执行用于对所述输入色差信号进行校正以使得每个所述输入色差信号的值都介于所述第一边界线上的值和所述第二边界线上的值之间并且生成输出色差信号的第三校正处理。

9.如权利要求8所述的图像信号处理方法，其中当所述色差信号的值在所述抑制区域的内侧时，所述第二校正处理将所述输入色差信号校正为“0”，从而生成所述输出色差信号。

10.如权利要求8所述的图像信号处理方法，其中所述第三校正处理将所述输入色差信号的值校正为当根据所述输入色差信号对穿过所述色差空间中由所述输入色差信号表示的点和所述色差空间的原点的线与第一和第二边界线的第一和第二相交点值之间的值进行插值时获得的值。

11.如权利要求8所述的图像信号处理方法，其中所述第一边界线被设定为其上两个轴的值的绝对值和等于第一基准值的线，所述第二边界线被设定为其上两个轴的值的绝对值和等于第二基准值的线，并且设定所述第一校正量的操作包括将所述输入色差信号的绝对值和与所述第一基准值相比较，以判定所述输入色差信号是否在所述无色区域的外侧。

12.一种用于抑制色差信号的色偏移噪声的图像信号处理方法，包括：

计算两个输入色差信号的绝对值和；

将所述绝对值和与第一基准值相比较并且生成与比较结果相对应的无色区域标识信号；

抑制色差，包括：

当所述绝对值和小于第二基准值时对所述输入色差信号进行校正以使得所述输入色差信号接近于“0”，其中所述第二基准值小于所述第一基准值，并且

当所述绝对值和介于所述第一基准值和所述第二基准值之间时对所述输入色差信号进行校正以使得所述输入色差信号被设定为在当所述绝对值和等于所述第一基准值时的输出值和当所述绝对值和等于所述第二基准值时的输出值之间的值；

生成经抑制的色差信号；以及

选择输出，包括：

接收所述输入色差信号、所述经抑制的色差信号和所述无色区域标识信号，

基于所述无色区域标识信号、当所述绝对值和高于所述第一基准值时，选择所述输入色差信号并输出所选的信号作为输出色差信号，

并且

当所述绝对值和小于所述第一基准值时，选择所述经抑制的色差信号并输出所选的信号作为输出色差信号。

13.一种用于抑制输入色差信号的色偏移噪声的图像信号处理方法，包括：

计算两个输入色差信号的绝对值和；以及

抑制色差，包括：

当所述绝对值和高于第一基准值时生成等于所述输入色差信号的经抑制的色差信号，

当所述绝对值和小于第二基准值时对所述输入色差信号进行校正以使得所述输入色差信号接近于“0”，从而生成经抑制的色差信号，其中所述第二基准值小于所述第一基准值，并且

在所述绝对值和介于所述第一基准值和所述第二基准值之间的情况下，对所述输入色差信号进行校正以使得所述输入色差信号等于在当所述绝对值和等于所述第一基准值时的输出值和当所述绝对值和等于所述第二基准值时的输出值之间的值，从而生成所述经抑制的色差信号。

14.如权利要求13所述的图像信号处理方法，其中色差抑制处理包括：

根据以下等式基于绝对值和Csum、第一基准值Cnon和色差抑制宽度Cwd来计算第一乘法系数K1：

K1＝Csum-Cnon+Cwd；

计算利用“0”和所述色差抑制宽度Cwd对所述第一乘法系数K1进行限幅处理而获得的第二乘法系数K2；以及

根据以下等式基于输入色差信号Cb和Cr、所述第二乘法系数K2以及所述色差抑制宽度Cwd来计算经抑制的色差信号Cb2和Cr2：

Cb2＝Cb×K2/Cwd

Cr2＝Cr×K2/Cwd。

15.一种成像设备，包括：

成像元件，所述成像元件中形成有多个像素，并且生成与每个像素的输入光量相对应的成像数据；

信号转换器，用于将所述成像数据转换为亮度信号和色差信号；

包括图像信号处理设备的信号校正器，该图像信号处理设备配备有：

第一校正单元，用于在以下情况出现时将对输入色差信号的校正量设定为“0”并且生成输出色差信号，此时在两个色差信号被设定为两个相交轴的色差空间中，设定了包含所述色差空间的原点的无色区域、用来对所述无色区域的内外进行划分的第一边界线、比所述第一边界线更接近所述原点并且由色差抑制宽度限定的抑制区域、以及用来对所述抑制区域的内部和所述抑制区域的内侧区域进行划分的第二边界线，并且所述色差信号的值在所述无色区域的外侧，

第二校正单元，用于当所述色差信号的值在所述抑制区域的内侧时对所述输入色差信号进行校正以使得所述输入色差信号的值接近于“0”，从而生成所述输出色差信号，以及

第三校正单元，用于当所述色差信号的值在所述抑制区域内时对所述输入色差信号进行校正以使得每个所述输入色差信号的值都介于所述第一边界线上的值和所述第二边界线上的值之间，从而生成所述输出色差信号；以及

码转换器，用于将经所述信号校正器校正的色差信号和亮度信号转换为预定的压缩码。

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