CN101765862B - 图像处理器、图像处理方法、数码相机和成像装置 - Google Patents

图像处理器、图像处理方法、数码相机和成像装置 Download PDF

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Abstract

一种图像处理器(24)，其包括：图像处理部件(04)，其对给定图像数据执行模糊处理。所述图像处理部件(04)配备有：图像数据缩小部分(04A)、空间滤波处理部分(04B)和图像数据扩大部分(04C)。图像数据缩小部分(04A)以预定缩小率来缩小所述给定图像数据，以便生成缩小后的图像数据。空间滤波处理部分(04B)对所述图像数据缩小部分(04A)所缩小的缩小后的图像数据执行空间滤波处理，以便生成经处理的图像数据。图像数据扩大部分(04C)以所述缩小率倒数的扩大率，将所述空间滤波处理部分(04B)所处理的经处理的图像数据进行扩大。

Description

图像处理器、图像处理方法、数码相机和成像装置
技术领域
本发明涉及均具有对图像执行模糊处理功能的图像处理器、图像处理方法、数码相机和成像装置。
背景技术
通常，相比于单反数码相机中所使用的成像器件的面积，或者相比于单反相机中所使用的银盐胶片的曝光面积，用于所谓的小型数码相机的成像器件的面积更小。因此，当将拍摄具有同一景角的图像所需要的摄影光学系统的焦距相互比较时，小型数码相机的焦距比单反数码相机或单反相机的焦距更短。另外，当将每一摄影光学系统的光圈数(F-number)设置为常数时，具有更短焦距的摄影光学系统的景深变得比具有更长焦距的摄影光学系统的景深更深。换言之，小型相机一般具有深景深的特性。
如果可以使得光圈数随着焦距变短而更小，则可以使得景深浅。然而，当要使得光圈数小时，必须将摄影光学系统的直径放大，由于尺寸和成本增大，因而这对于小型相机来说是不适合的。因此，小型数码相机具有针对较宽距离范围获得聚焦状态的特性。这种特性优点在于，在拍摄相同亮度的摄影对象的情况下获得了具有降低模糊的图像(尽管此特性在执行背景很模糊的摄影(诸如肖像摄影)时变为缺点，即，难以获得具有很大模糊的图像)。
为了应对小型数码相机的此特性，例如，日本专利申请公开H11-266388号、2003-37767号、2003-101858号和H09-318870号均提出了通过利用图像处理来使背景图像模糊的相机。所述每个公开中所提出的相机根据摄影对象和相机之间的距离、或者根据摄像对象在景角中的位置，来改变图像处理中的滤波特性，从而实现具有远景(perspective)的模糊。
发明内容
然而，为了仅以利用滤波器的图像处理获得很好的模糊效果，需要具有很大数目的滤波器抽头的滤波处理。因此，包括在JP-H11-266388A、JP2003-37767A、JP2003-101858A和JP-H09-318870A中所公开那些技术在内的技术可能遭受由于需要大规模处理电路而引起的成本上升，并且还可能降低处理速度。
本发明的至少一个目标在于提供如下这样的图像处理器、图像处理方法、数码相机和成像装置：其通过简化的图像处理而实现很好的模糊效果。
(1)为了实现如这里所体现和宽泛描述的这些和其他优点并且根据本发明的目的，本发明提供了一种图像处理器，包含：图像处理部件，其对给定图像数据执行模糊处理，所述图像处理部件包括：图像数据缩小部分，其以预定缩小率来缩小所述给定图像数据，以便生成缩小后的图像数据；空间滤波处理部分，其对所述图像数据缩小部分所缩小的缩小后的图像数据执行空间滤波处理，以便生成经处理的图像数据；以及图像数据扩大部分，其以所述缩小率倒数的扩大率，将所述空间滤波处理部分所处理的经处理的图像数据进行扩大。
(2)有利地，所述图像处理器进一步包含系统控制器，其将所述缩小率的分母设置为所述给定图像数据的水平尺寸和垂直尺寸的公约数的值。
(3)有利地，所述图像处理器进一步包含系统控制器，其用于：判断表示所述模糊处理的程度的模糊量是否等于或大于预定值；在所述模糊量等于或大于所述预定值时，使得所述图像处理部件：通过所述图像数据缩小部分以所述预定缩小率来缩小所述给定图像数据，通过空间滤波处理部分对缩小后的图像数据执行所述空间滤波处理，并且通过所述图像数据扩大部分以所述扩大率来对利用所述空间滤波处理所处理的经处理的图像数据进行扩大；以及在所述模糊量小于所述预定值时，使得所述图像处理部件：通过所述空间滤波处理部分对所述给定图像数据仅执行所述空间滤波处理。
(4)有利地，所述图像处理器进一步包括系统处理器，其根据所述图像数据缩小部分的缩小率，改变所述空间滤波处理部分所执行的空间滤波处理的空间滤波的特性。
另外，本发明提供了一种对给定图像数据执行模糊处理的图像处理方法，所述方法包含：以预定缩小率缩小所述给定图像数据，以便生成缩小后的图像数据；对缩小后的图像数据执行空间滤波处理，以便生成经处理的图像数据；以及以所述缩小率倒数的扩大率，将利用所述空间滤波处理所处理的经处理的图像数据进行扩大。
有利地，将所述缩小率的分母设置为所述给定图像数据的水平尺寸和垂直尺寸的公约数的值。
有利地，所述图像处理方法进一步包含：判断表示所述模糊处理的程度的模糊量是否等于或大于预定值；以及在所述模糊量小于所述预定值时，对所述给定图像数据仅执行所述空间滤波处理，其中，在所述模糊量等于或大于所述预定值时，以所述预定缩小率来缩小所述给定图像数据，利用所述空间滤波处理来处理所述缩小后的图像数据，并且以所述扩大率来对利用所述空间滤波处理所处理的经处理的图像数据进行扩大。
有利地，所述图像处理方法进一步包含：根据所述缩小率改变所述空间滤波处理的空间滤波的特性。
此外，本发明提供了一种数码相机，其包含根据(1)到(4)中任一所述的图像处理器。
而且，本发明提供了一种成像装置，其包含根据(1)到(4)中任一所述的图像处理器。
要理解的是，上述总体描述和以下详细描述都是示例性的，其旨在提供如所声明的本发明的进一步说明。
附图说明
包括附图以提供对于本发明的进一步理解，并且将其并入且构成本描述的一部分。附图图示了本发明的各实施例，并且连同本描述一起用于说明本发明的原理。
图1是根据本发明第一实施例的数码相机的框图。
图2是根据第一实施例的数码相机的顶视图。
图3是根据第一实施例的数码相机的前视图。
图4是根据第一实施例的数码相机的后视图。
图5A是图示根据第一实施例的数码相机的操作的流程的流程图。
图5B是图示根据第一实施例的数码相机的模糊处理的流程图。
图6A是根据第一实施例的数码相机的图像处理的说明性视图。
图6B是根据第一实施例的数码相机的图像处理的另一个说明性视图。
图6C是根据第一实施例的数码相机的图像处理的又一个说明性视图。
图6D是根据第一实施例的数码相机的图像处理的再一个说明性视图。
图7图示根据第一实施例的数码相机中AF(自动聚焦)估计值和摄影对象的距离之间的关系。
图8说明根据第一实施例的数码相机中AF估计值的计算。
图9说明根据第一实施例的数码相机中的摄影对象距离和预定距离。
图10A图示根据第一实施例的数码相机中的滤波器系数的示例。
图10B图示根据第一实施例的数码相机中的滤波器系数的另一个示例。
图10C图示根据第一实施例的数码相机中的滤波器系数的又一个示例。
图10D图示根据第一实施例的数码相机中的滤波器系数的再一个示例。
图11是图示根据本发明第二实施例的数码相机的操作的流程的流程图。
图12说明根据第二实施例的数码相机的图像处理。
附图标记描述
01：数码相机
02：系统控制器
03：成像部件
04：图像处理部件
04A：图像数据缩小部分
04B：空间滤波处理部分
04C：图像数据扩大部分
05：显示控制部件
06：液晶显示器
07：记录介质接口
08：记录介质
09：硬键(hard-key)接口
10：通信接口
11：个人计算机
12：模式转盘
13：快门释放键
14：电荷耦合器件
15：透镜
24：图像处理器
具体实施方式
现在将详细地对本发明的本优选实施例进行参考，其中在附图中图示了本发明的优选实施例的示例。只要可能，则附图和描述中所使用的相同附图标记指代相同或类似的部分。然而，本发明的范围不限于这些实施例。在本发明的范围内，以下所述的任何结构和材料均可适当地修改。
<第一实施例>
图1示意性地图示了根据本发明第一实施例的数码相机和所连接的设备的结构。
参考图1，图示了数码相机01。数码相机01包括系统控制器02和成像部件03。系统控制器02(例如)配备有CPU(中央处理单元)、NAND闪存、SDRAM(同步动态随机存取存储器)和计时器，并且提供系统控制器02用于控制数码相机01的所有部分。成像部件03(例如)配备有用于驱动成像光学系统的电机、用于驱动CCD(电荷耦合器件)14的CCD驱动电路以及A/D(模拟/数字)转换器。
数码相机01包括图像处理部件04，其对成像部件03所获得的图像信号应用各种图像处理。图像处理部件04例如配备有图像处理DSP(数字信号处理器)和RAM(随机存取存储器)。图像处理DSP例如控制成像部件03，控制成像光学系统的变焦和聚焦，执行曝光调节，以及执行图像的压缩和扩大。
数码相机01还包括显示控制部件05，其执行用于将经历了图像处理部件04的图像处理的图像信号显示在LCD(液晶显示器)06上的信号处理。显示控制部件05生成用于用户接口的各种图形图像。显示控制部件05例如配备有D/A(数字/模拟)转换器，其用于显示所生成的图形图像；以及屏上显示控制器。
数码相机01包括LCD 06、记录介质接口07和记录介质08。LCD 06显示用于用户接口的图形图像。记录介质接口07例如配备有存储卡控制器，其用于提供与记录介质08的接口。记录介质08例如包括闪存，其用于存储压缩图像信号以及与图像有关的信息。记录介质08最好可以与数码相机01附接及分离。
数码相机01进一步包括硬键(hard-key)接口09以及通信接口10。硬键接口09检测用户接口构件(诸如键和转盘)的状态。硬键接口09例如配备有副CPU，其用于对主CPU执行主电源的控制。通信接口10例如配备有用于数据通信的通信控制器以及用于建立与外部设备的连接的USB(通用串行总线)连接器。在本实施例中，个人计算机11经由USB连接而与通信接口10连接(尽管其不限于此)。个人计算机11将数码相机所拍摄的图像传输至此以便在其上重播(replay)，并且对数码相机01执行各种设置。
数码相机01还包括模式转盘12，其用于设置拍摄模式；快门释放键13；透镜15，其用于在CCD 14上形成摄影对象的光学图像；以及作为成像器件的CCD 14，其用于将摄影对象的光学图像转换为电信号。
图2是根据第一实施例的数码相机01的顶视图，图3是其前视图，图4是其后视图。
在图2到图4中，数码相机01的上表面配备有：对应于快门释放键13的快门释放按钮62、对应于快门释放键13的模式转盘63、以及副LCD 64。
数码相机01的前表面配备有：SD卡和电池盖65、闪光发射部件66、光学取景器67、测距单元68、遥控器光接收器69和镜筒单元70。
数码相机01的后表面配备有：AF(自动聚焦)LED(发光器件)71、闪光LED72、广角变焦开关73、长焦变焦开关74、自定时和删除开关75以及菜单开关76。数码相机01的后表面还配备有：向上和闪光开关77、向右开关78、显示开关79、向下和闪光开关80、向左和图像确认开关81、确定开关82、LCD监视器83和电源开关84。数码相机01的后表面进一步配备有光学取景器67。固定光学取景器67，使得光学取景器67从数码相机01的前表面插入到后表面。
现在，将描述根据本实施例的数码相机01的启动的基本操作。硬键接口09在用户操作电源开关84时开始将电源提供给主CPU。系统控制器02内的主CPU首先从NAND闪存的引导部分开始访问或执行程序，并且通过引导程序将程序和数据传输给SDRAM。当完成了程序和数据到SDRAM的传输时，程序的执行指针(pointer)或者程序计数器移至传输在SDRAM上的程序。此后，SDRAM上的程序开始启动处理。
启动处理例如包括OS(操作系统)的初始化、镜筒单元70的伸出处理以及记录介质08的初始化处理。可以针对每一预定间隔(诸如，2ms)，通过将脉冲信号经由图像处理部件04而施加于成像部件03的电机来执行镜筒单元70的伸出处理。可以在经由记录介质接口07将电流和时钟提供至记录介质08后，通过向记录介质08发布初始化命令来执行记录介质08的初始化处理。实际的初始化处理是在记录介质08内执行的。系统控制器02例如以10mS的间隔对记录介质08的状况执行轮询(polling)，以便检测记录介质08中初始化处理的完成。
接下来，将描述拍摄时的操作。在拍摄之前，用户操作图2到图4中所示的各种键、开关和转盘，以便选择多种拍摄模式(其例如包括高画质模式、低画质模式等)之一。系统控制器02经由硬键接口09来判断用户操作的内容。系统控制器02根据用户的操作而生成引导图形，并且将生成的引导图形输出至显示控制部件05，以便将引导提供给用户来用于随后的操作。当决定了拍摄模式时，系统控制器02根据所确定的拍摄模式，将处理参数设置给图像处理部件04。
当用户操作变焦开关73和74以决定景角或画面构成时，系统控制器02经由硬键接口09来判断用户操作的此内容。系统控制器02根据用户的操作来控制成像部件03以便驱动透镜15。成像部件03在实际的拍摄之前，根据来自图像处理部件04的控制而开始用于在LCD 06上显示监控图像的成像操作。这里，有时可以将监控称为实况观看，在所述实况观看中，在LCD 06上实时地显示在拍摄之前摄影对象的状态。
将成像部件03所成像的图像数据连续地发送给图像处理部件04。图像处理部件04将各图像处理(诸如彩色空间转换、伽玛校正和白平衡调节)应用于图像数据，然后将处理后的图像数据发送给显示控制部件05。显示控制部件05对图像数据执行信号处理，并且将经历了信号处理的图像数据输出到LCD 06，以便将成像状态作为监控或实况观看而呈现给用户。当用户操作快门释放按钮62时，系统控制器02经由硬键接口09来判断用户的操作。
然后，成像部件03根据来自图像处理部件04的控制执行聚焦，并且将CCD 14所获得的图像数据发送给图像处理部件04。图像处理部件04根据拍摄模式执行图像处理和压缩处理。系统控制器02从图像处理部件04读取压缩图像数据，将首标信息添加至此，然后经由记录介质接口07而将图像数据写在记录介质08上。从而，完成了一系列的拍摄操作。
现在，将描述根据本实施例的模糊处理，所述模糊处理根据用户的操作而改变图像的背景部分的模糊量。图5A是图示根据第一实施例的数码相机的操作的流程的流程图。具体而言，图5A的流程图图示了摄影对象的监控或实况观看期间的模糊处理的流程。
当开始摄影对象的监控或实况观看操作时，系统控制器02将与模糊量有关的参数或模糊量参数(稍后将更详细地描述)设置为初始值(例如，5)(步骤01-001)。然后，系统控制器02控制图像处理部件04和成像部件03来执行稍后所述的CCDAF扫描操作(步骤01-002)。此后，系统控制器02针对图像中的每一位置判断距离(步骤01-003)。
这里，将简要描述CCDAF操作。一般而言，具有二维成像器件的电子成像装置(诸如数码相机、摄像机等)基于成像器件所光电转换的画面信号来检测屏幕的对比度，并以对比度变为最大的方式来控制聚焦透镜的位置以便调节焦点。通常，对比度在未使得焦点聚焦的状态下小，并且对比度随着使得焦点更接近于聚焦而变大。对比度在使得焦点完全聚焦的状态下达到最大值。
CCDAF扫描操作是这样的方法：在该方法中，聚焦透镜的位置逐渐从无穷远一端移至近端，同时在多个位置成像摄影对象，并且在该方法中，将在所成像的多个图像数据内获得具有最高对比度的图像的聚焦透镜的位置定义为对焦(in-focus)位置或聚焦位置。
接下来，将参考图6A到图6D描述CCDAF扫描操作。在图6A中，附图标记100表示监控图像的拍摄区域，附图标记101表示AF(自动聚焦)估计值的一个区域或AF估计值区域。参考图6A，AF估计值区域是平均分割拍摄区域的小区域。CCDAF扫描操作获得每一区域的AF估计值(即，各区域内图像的对比度的积分值)。系统控制器02基于预定算法来分析通过对每一区域执行的CCDAF扫描操作所获得的透镜的每一位置的AF估计值，并且判断获得了AF估计值的峰值的聚焦透镜的位置。另外，系统控制器02基于聚焦透镜的驱动位置，针对每一区域计算与摄影对象和数码相机01之间的距离有关的信息。
图7图示根据第一实施例的CCDAF扫描操作中的聚焦透镜的位置(即，聚焦距离)和AF估计值之间的关系的一个示例。参考图7，水平轴表示聚焦透镜位置和对应于该聚焦透镜位置的聚焦距离，而垂直轴表示AF估计值。曲线901表示根据CCDAF扫描操作的AF估计值对应于位于远距离位置的摄影对象(诸如，如图6D中105所示背景中的山脉部分)的变化。曲线902表示根据CCDAF扫描操作的AF估计值对应于位于中距离位置的摄影对象(诸如，如图6D中105所示背景中的路边石111)的变化。曲线903表示根据CCDAF扫描操作的AF估计值对应于位于近距离位置的摄影对象(诸如，图6D中的人物部分)的变化。
这里，AF估计值是对AF估计值区域内的每一像素执行水平方向上各像素之间的HPF(高通滤波)计算并且添加由此获得的高频分量的值。在本实施例中，HPF计算的系数Ki例如是诸如Ki＝{-1，-2，6，-2，-1}(i＝1-5)之类的值。
这里，例如，k1是要与位于感兴趣像素的水平方向上的-2(负2)坐标中的像素相乘的系数，k2是要与位于感兴趣像素的水平方向上的-1(负1)坐标中的像素相乘的系数，而k3是要与感兴趣像素相乘的系数。另外，例如，K4是要与位于感兴趣像素的水平方向上的+1(正1)坐标中的像素相乘的系数，而K5是要与位于感兴趣像素的水平方向上的+2(正2)坐标中的像素相乘的系数。
图8说明根据第一实施例的数码相机中的AF估计值的计算。具体而言，图8图示取出AF估计值区域中的五个像素的状态。参考图8，附图标记1001表示感兴趣像素的水平方向上的-2(负2)坐标中的像素，附图标记1002表示感兴趣像素的水平方向上的-1(负1)坐标中的像素，附图标记1003表示感兴趣的像素，附图标记1004表示感兴趣像素的水平方向上的+1(正1)坐标中的像素，而附图标记1005表示感兴趣像素的水平方向上的+2(正2)坐标中的像素。
例如，通过如下的公式1获得AF估计值。
AF估计值＝K1×C(1)+K2×C(2)+K3×C(3)+K4×C(4)+K5×C(5)
公式1
其中，C(1)、C(2)、C(3)、C(4)和C(5)分别表示像素1001、1002、1003、1004和1005的对比度值。
为了基于所计算出的AF估计值来计算摄影对象和聚焦透镜之间的距离
“a”，使用将高斯成像等式(1/a+1/b＝1/f)变形的如下公式2。
a＝b×f/(b-f)                        公式2
其中，“b”是聚焦透镜和成像器件之间的距离，其是根据AF估计值变为峰值的聚焦透镜的位置而唯一获得的。另外，“f”是聚焦透镜的焦距，其是根据拍摄时的变焦位置而唯一获得的。通过等式2，针对每一AF估计值区域101获得了摄影对象和聚焦透镜之间的距离。
参考图6A，附图标记102表示通过自动聚焦执行聚焦的AF(自动聚焦)区域。在图6A中，系统控制器02将AF区域中摄影对象和聚焦透镜之间的距离(在下文中称为摄影对象距离)、以及关于该摄影对象距离的预定距离内的AF估计值区域共同地判断为主摄影对象块(步骤01-004)。在图6B中，附图标记103表示主摄影对象块。主摄影对象块103包括AF区域102。
现在参考图9，将描述用于决定主摄影对象块的摄影对象距离和预定距离。图9说明根据第一实施例的数码相机中的摄影对象距离和预定距离。在图9中，水平轴表示从无穷远朝向近距离的距离。附图标记1101-1105分别表示由图5A中步骤01-002和01-003所获得的、关于图6D中所示的摄影对象105的摄影对象距离。另外，附图标记1101表示关于背景部分105的山脉部分的摄影对象距离，附图标记1102表示关于背景105的路边石部分111有关的摄影对象距离，而附图标记1103表示关于人物的头部部分的摄影对象距离。此外，附图标记1104表示关于人物的面部部分的摄影对象距离，而附图标记1105表示关于人物胸部部分的摄影对象距离。
如图6A中所图示，将AF区域102设置到人物的面部部分，并且AF区域102内的摄影对象距离等于摄影对象距离1104。在图9中，附图标记1106和1107表示用于决定主摄影对象块的预定距离或预定范围，其中，附图标记1106表示聚焦透镜一侧(即，近距离一侧)的距离，而附图标记1107表示摄影对象一侧(即，远距离一侧)的距离。在图9中，摄影对象距离1103、1104和1105都包括在预定距离内。基于上述判断，将图6B中所图示的区域103判断为主摄影对象块。
例如，基于聚焦透镜的焦距和AF区域的摄影对象距离，通过参考系统控制器02中所存储的表格来设置所述预定距离1106和1107。当聚焦透镜的焦距长时，将预定距离设置为短，而当聚焦透镜的焦距短时，将预定距离设置为长。另外，当AF区域的摄影对象距离长时，将预定距离设置为长，而当AF区域的摄影对象距离短时，将预定距离设置为短。
参考图5A，此时，系统控制器02计算主摄影对象块103内每一像素中图像数据的平均亮度，并且存储计算出的平均亮度(步骤01-005)。系统控制器02基于与所获得的主摄影对象块103和所成像的图像有关的信息，判断主摄影对象区域(步骤01-006)。对于主摄影对象区域的判断执行轮廓限定或轮廓提取，以便确定包括主摄影对象块103的区域。
在图6C中，附图标记104表示主摄影对象区域。参考图5A，图像处理部件04基于与主摄影对象区域104有关的信息，依次执行主摄影对象图像的提取处理、背景图像的模糊处理以及主摄影对象图像和经历了模糊处理的背景图像的合成处理(步骤01-007到01-009)。在图6D中，图示了拍摄图像105、主摄影对象106、提取出的主摄影对象图像107、背景图像108、模糊处理后的背景图像109、以及主摄影对象图像107和模糊处理后的背景图像109的合成图像110。
在主摄影对象的提取处理中(步骤01-007)，沿着主摄影对象区域104分离图像，以便执行主摄影对象的提取。结果，将拍摄图像105分离为主摄影对象图像107和背景图像108。
在背景图像的模糊处理中(步骤01-008)，将基于模糊量参数的模糊处理应用于背景图像108，以便生成模糊的背景图像109。
现在基于图5B所图示的流程，更详细地描述模糊处理。图5B是图示根据第一实施例的数码相机的模糊处理的流程图。例如，系统控制器02基于模糊量参数，决定在示例性表1中所列出的处理内容之一(步骤03-001)。
表1
<基于模糊量的处理内容>
  模糊量   缩小处理   滤波类型
  2-7   无   A
  8-14   8/16   A
  15-28   4/16   A
  29-56   2/16   B
  57-112   1/16   B
在表1中，“模糊量”表示用于确定模糊程度或量值的模糊量参数的值，其中，随着此值变大而生成模糊的更大效果。“缩小处理”表示基于模糊量参数的值而确定的缩小处理的缩小率(即，图像一侧的长度的比率)。“滤波类型”表示稍后所述的空间滤波处理的滤波类型(即，例如类型A或类型B)。
例如，模糊量参数是范围介于2-112的整数值，其在向构成一个像素的点图像应用模糊处理时等于点图像的直径占据的像素的数目。
例如，缩小处理以减少图像的像素数目的方式，根据双线性方法执行采样处理。在本实施例中，将缩小处理中缩小率的分母的值例如设置为基于图像的水平尺寸和垂直尺寸的公约数的值(诸如，16)，籍此，缩小之后的图像的尺寸对于水平方向和垂直方向两者均不生成等于或低于整数的余数。因而，消除了由于缩小处理或扩大处理中的分数化整所引起的误差，由此缩小和扩大之后的图像尺寸与原始图像的图像尺寸的精确匹配是可能的。因此，可以改善合成处理之后的画质，这将在稍后描述。
参考图5B，当模糊量参数的值等于或小于预定量时，最好不执行缩小处理，而仅执行空间滤波处理(步骤03-002和03-003)。在本实施例中，由图像处理部件04基于系统控制器02中的设置来执行空间滤波处理，并且空间滤波处理基于滤波器系数(k(ix，iy))和输入图像(In(x，y))来执行计算，以便获得如下列公式3所示的输出图像(Out(x，y))。
Out ( x , y ) = ( &Sigma; iy = 0 fs &CenterDot; 1 &Sigma; ix = 0 fs &CenterDot; 1 k ( ix , iy ) In ( x + ix - fs / 2 , y + iy - fs / 2 ) ) / &Sigma; iy = 0 fs &CenterDot; 1 &Sigma; ix = 0 fs &CenterDot; 1 k ( ix , iy )
公式3
其中，In表示输入图像，Out表示输出图像，K表示滤波器系数，而f8表示滤波器的尺寸。在本实施例中，滤波器的尺寸例如为7。
图10A到图10D图示根据第一实施例的数码相机中的滤波器系数的示例。图10A图示模糊量参数的值为2的示例中的滤波器系数，并且该示例具有与模糊处理之后的直径中的像素数目为2的状态等效的模糊效果。模糊处理之后的直径的像素数目与直观模糊效果的程度或强度同义，并且随着模糊量参数的值变得更大，生成具有更强模糊效果的图像。在图10A到图10D中，波状线所示的圆圈表示模糊效果之后的图像尺寸。图10B图示模糊量参数的值为7的示例中的滤波器系数。系统控制器02设置在滤波处理之后的直径的像素数目变为等于模糊量参数的值的这种滤波器系数，以执行模糊处理。
参考图5B，当模糊量参数的值等于或大于预定量时，图像经历一次缩小处理，然后向其应用空间滤波处理，此后使其经历扩大处理以便使得图像回到原始尺寸(步骤03-004到03-006)。扩大处理根据在步骤03-004中执行的缩小率的互逆而将缩小后的图像进行扩大。换言之，以缩小率倒数的扩大率来将应用了空间滤波处理的图像数据进行扩大。结果，缩小的图像的尺寸变为原始尺寸。扩大处理以增大图像的像素数目的方式，根据双线性方法来执行采样处理。
图像处理部件04基于系统控制器02的设置来执行缩小处理、空间滤波处理和扩大处理。具体而言，图像处理部件04包括图像数据缩小部分04A、空间滤波处理部分04B以及图像数据扩大部分04C。设置缩小处理所伴随的模糊处理的滤波器系数，以使得模糊处理之后的直径的像素的数目等于如下的值：
(模糊量参数的值)×(缩小率)
图10C图示模糊量参数的值为28的示例中的滤波器系数，其中，模糊处理之后的直径的像素的数目为：
(28)×(4/16)＝7
现在将描述空间滤波处理的滤波类型A和滤波类型B。将图10A到10C中所图示的滤波器系数分类为滤波类型A。另一方面，将图10D中所图示的滤波器系数分类为滤波类型B。图10D图示模糊量参数的值为56的示例中的滤波器系数，其中，模糊处理之后的直径的像素的数目为：
(56)×(2/16)＝7
由此，根据图10D中所图示的滤波器系数，模糊处理之后的直径的像素的数目等于模糊量参数的值为28的示例的滤波器系数。然而，在图10D所图示的滤波器系数中，将波状线所示的两个圆圈围绕的类似圆环部分中的系数设置为大值，从而避免了图像的缩小处理所伴随的图像的可视性的恶化。因此，图像中心的模糊效果变弱，籍此，模糊处理之前的摄影对象的概观保持并且可视性提高。因此，可以获得与使图像在光学上模糊的情况下等效的模糊效果。
参考图5A，在合成处理中(步骤01-009)，将应用了模糊处理的背景图像109与主摄影对象图像107进行匹配来合成图像，以便生成合成后图像110。由此生成的合成后图像110经由显示控制部件05而显示在LCD 06上(步骤01-010)。
通过上述描述完成了用于监控一帧图像的处理。此时，系统控制器02计算主摄影对象块103内的每一像素中图像数据的平均亮度(步骤01-011)，并且将计算出的平均亮度与在步骤01-005中计算出和存储的值进行比较。当在其两者之间存在等于或大于预定量的差异时，流程再次转移至CCDAF扫描操作(步骤01-012)。
在执行用于改变模糊量的操作的情况下，模糊量参数根据该操作而改变(步骤01-013和01-014)，并且从步骤01-006到监控操作的完成来重复执行上述处理(步骤01-015)。当操作了快门释放按钮62时，对所扫描的拍摄图像执行与根据步骤01-006到01-009的模糊处理类似的模糊处理，并且记录将背景模糊了的图像。例如，如下面的等式4所示的那样，通过以拍摄图像的水平图像尺寸(像素的数目)与监控图像的水平图像尺寸的比率来补偿监控时的模糊量参数，获得了此时或拍摄时的模糊量参数：
(拍摄时的模糊量参数)＝(监控时的模糊量参数)×(拍摄图像的水平图像尺寸)/(监控图像的水平图像尺寸)
公式4
在公式4中，基于拍摄图像与监控图像的图像尺寸的比率来执行计算，即，将拍摄图像的图像尺寸和监控图像的图像尺寸相乘，以便将监控时的模糊量参数补偿到适当的量来作为拍摄时的模糊量参数。具体而言，基于适用于监控图像的模糊量参数来计算具有不同图像尺寸的拍摄图像的模糊量参数。因而，可以获得具有适当模糊效果的拍摄图像。
<第二实施例>
接下来，参考图11到12描述本发明的第二实施例。第二实施例获得在包括摄影对象和背景部分在内的每个区域中的摄影对象距离，并且根据每个区域中的摄影对象距离来改变模糊量。
图11是图示根据本发明第二实施例的数码相机的操作的流程的流程图。在图11中，步骤02-001到02-007与图5A的步骤01-001到01-007类似，因此对其将不详细描述。图像处理部件04基于摄影对象距离，将背景图像分割为多个部分(步骤02-008)。
图12说明根据第二实施例的数码相机的图像处理，其中，将背景图像分割为若干部分。参考图12，图示了拍摄图像200、主摄影对象201、提取出的主摄影对象图像202、远距离背景图像203、近距离背景图像204、模糊处理之后的远距离背景图像205、模糊处理之后的近距离背景图像206、以及主摄影对象图像202、模糊处理之后的远距离背景图像205和模糊处理之后的近距离背景图像206的合成后图像207。在本实施例中，图像处理部件04根据与摄影对象距离对应的模糊量，对远距离背景图像203和近距离背景图像204均执行模糊处理。
在本实施例中，通过下列等式5来确定根据摄影对象距离的模糊量参数Bp：
Bp＝K×f×|(a’-a)|/(a’a)                                等式5
(小数点后上舍入)
其中，a’表示关于执行了模糊处理的背景的摄影对象距离，“a”表示关于聚焦的摄影对象的摄影对象距离，“f”表示聚焦透镜的焦距，而“K”表示由成像器件、孔径光阑等所确定的系数(例如，1.2E3)。例如，当模糊量参数Bp的值小于2时不执行模糊处理。
在合成处理中(步骤02-010)，将应用了模糊处理的、位于远距离的背景的图像205与应用了模糊处理的、位于近距离的背景的图像206进行匹配，并且进一步与主摄影对象图像202匹配来合成图像，以便生成合成后图像207。在图11中，步骤02-011到02-013与图5A的步骤01-010到01-012类似，因此对其不详细描述。
在上述实施例中，设置了将监控图像用作准则的模糊量参数，并且当对所拍摄的图像执行模糊处理时，根据拍摄图像的水平图像尺寸与监控图像的水平图像尺寸的比率来执行补偿。在一个实施例中，设置了基于拍摄图像的模糊量参数，并且通过下列等式6获得应用于监控图像的模糊量参数。
(监控时的模糊量参数)＝(拍摄时的模糊量参数)×(监控图像的水平图像尺寸)/(拍摄图像的水平图像尺寸)
等式6
当数码相机01包括针对不同图像尺寸的可选拍摄模式时，可以基于拍摄图像的最大尺寸来设置模糊量参数，并且可以根据下列公式7来获得应用于监控图像的模糊量参数，并且进一步可以根据下列公式8来获得应用于拍摄图像的模糊量参数。
(监控时的模糊量参数)＝(最大拍摄图像尺寸的模糊量参数)×(监控图像的水平图像尺寸)/(最大拍摄图像的水平图像尺寸)
等式7
(拍摄时的模糊量参数)＝(最大拍摄图像尺寸的模糊量参数)×(拍摄图像的水平图像尺寸)/(最大拍摄图像的水平图像尺寸)
                                                       等式8
另外，如图5B的步骤03-002到03-006中所示的处理流程中那样，也可以在进行空间滤波处理时，基于补偿之后的模糊量参数的值来执行在仅执行空间滤波处理而不执行缩小处理的操作与在缩小处理之后执行空间滤波处理的操作之间的切换。
此外，基于透镜的焦距和AF区域的摄影对象距离来设置用于确定主摄影对象块的预定距离。可替代地，可以基于模糊量参数的值来执行补偿。根据一个实施例，依据模糊量参数的值，当模糊量参数的值大时，将预定距离设置为短，而当模糊量参数的值小时，将预定距离设置为长。
于是，可以从本发明的上述示例性实施例中提取出下列(1)到(10)。
(1)一种图像处理器，包含：图像处理部件，其对给定图像数据执行模糊处理，所述图像处理部件包括：图像数据缩小部分，其以预定缩小率来缩小所述给定图像数据，以便生成缩小后的图像数据；空间滤波处理部分，其对所述图像数据缩小部分所缩小的缩小后的图像数据执行空间滤波处理，以便生成经处理的图像数据；以及图像数据扩大部分，其以所述缩小率倒数的扩大率，将所述空间滤波处理部分所处理的经处理的图像数据进行扩大。
于是，由于通过图像数据的缩小、空间滤波处理和扩大来执行模糊处理，因而降低了对于滤波处理的负担。因此，可以提供通过简化的图像处理来实现很好的模糊效果的图像处理器。具体而言，可以执行具有很好效果的模糊处理，而不引起成本的上升且不降低处理速度。
(2)根据(1)所述的图像处理器，进一步包含系统控制器，其将所述缩小率的分母设置为所述给定图像数据的水平尺寸和垂直尺寸的公约数的值。
于是，消除了由于缩小处理或扩大处理中的分数化整所引起的误差，由此缩小和扩大之后的图像尺寸与原始图像的图像尺寸的精确匹配是可能的。因此，可以改善处理之后(诸如合成处理之后)的画质。
(3)根据(1)所述的图像处理器，进一步包含系统控制器，其用于：判断表示所述模糊处理的程度的模糊量是否等于或大于预定值；在所述模糊量等于或大于所述预定值时，使得所述图像处理部件：通过所述图像数据缩小部分以所述预定缩小率来缩小所述给定图像数据，通过空间滤波处理部分对缩小后的图像数据执行所述空间滤波处理，并且通过所述图像数据扩大部分以所述扩大率来对利用所述空间滤波处理所处理的经处理的图像数据进行扩大；以及在所述模糊量小于所述预定值时，使得所述图像处理部件：通过所述空间滤波处理部分对所述给定图像数据仅执行所述空间滤波处理。
于是，由于根据模糊量仅执行空间滤波处理，因此可以在实现详细的模糊表情的同时，执行具有很好效果的模糊处理。具体而言，当模糊量大时，通过图像数据的缩小、空间滤波处理和扩大来执行模糊处理，而当模糊量小时，仅通过空间滤波处理来执行模糊处理。因此，可以降低对于滤波处理的负担，并且可以执行高效的模糊处理。
(4)根据(1)所述的图像处理器，进一步包括系统处理器，其根据所述图像数据缩小部分的缩小率，改变所述空间滤波处理部分所执行的空间滤波处理的空间滤波的特性。
于是，可以补偿缩小和扩大所伴随的模糊特性的变化。因此，可以执行高级别模糊处理。
(5)一种对给定图像数据执行模糊处理的图像处理方法，所述方法包含：以预定缩小率缩小所述给定图像数据，以便生成缩小后的图像数据；对缩小后的图像数据执行空间滤波处理，以便生成经处理的图像数据；以及以所述缩小率倒数的扩大率，将利用所述空间滤波处理所处理的经处理的图像数据进行扩大。
于是，由于通过图像数据的缩小、空间滤波处理和扩大来执行模糊处理，因而降低了对于滤波处理的负担。因此，可以提供通过简化的图像处理来实现很好的模糊效果的图像处理方法。具体而言，可以执行具有很好效果的模糊处理，而不引起成本的上升且不降低处理速度。
(6)根据(5)所述的图像处理方法，其中，将所述缩小率的分母设置为所述给定图像数据的水平尺寸和垂直尺寸的公约数的值。
于是，消除了由于缩小处理或扩大处理中的分数化整所引起的误差，由此缩小和扩大之后的图像尺寸与原始图像的图像尺寸的精确匹配是可能的。因此，可以改善处理之后(诸如合成处理之后)的画质。
(7)根据(5)所述的图像处理方法，进一步包含：判断表示所述模糊处理的程度的模糊量是否等于或大于预定值；以及在所述模糊量小于所述预定值时，对所述给定图像数据仅执行所述空间滤波处理，其中，在所述模糊量等于或大于所述预定值时，以所述预定缩小率来缩小所述给定图像数据，利用所述空间滤波处理来处理所述缩小后的图像数据，并且以所述扩大率来对利用所述空间滤波处理所处理的经处理的图像数据进行扩大。
于是，由于根据模糊量仅执行空间滤波处理，因此可以在实现详细的模糊表示的同时，执行具有很好效果的模糊处理。具体而言，当模糊量大时，通过图像数据的缩小、空间滤波处理和扩大来执行模糊处理，而当模糊量小时，仅通过空间滤波处理来执行模糊处理。因此，可以降低对于滤波处理的负担，并且可以执行高效的模糊处理。
(8)根据(5)所述的图像处理方法，进一步包含：根据所述缩小率改变所述空间滤波处理的空间滤波的特性。
于是，可以补偿缩小和扩大所伴随的模糊特性的变化。因此，可以执行高级别模糊处理。
(9)一种数码相机，其包含根据(1)到(4)中任一所述的图像处理器。
(10)一种成像装置，其包含根据(1)到(4)中任一所述的图像处理器。
于是，由于通过图像数据的缩小、空间滤波处理和扩大来执行模糊处理，因而降低了对于滤波处理的负担。因此，可以提供通过简化的图像处理来实现很好的模糊效果的数码相机和成像装置。具体而言，可以对数码相机或成像装置的有限资源执行模糊处理，并且可以在降低的处理量的情况下实现具有很好效果的模糊处理。
虽然，已经就示例性实施例描述了本发明，但是其不限于此。应该理解，本领域技术人员在不脱离以下权利要求所限定的本发明范围的情况下，可以在所述各实施例中进行修改。基于权利要求中所采用的语言，应该概括地解释权利要求中的限制，其不限于本描述中所述的示例或者本申请诉讼期间的示例，其中示例被解释为非排他的。例如，在本公开中，术语“最好”、“优选”等是非排他的，其意味着“最好”，但不限于此。术语第一、第二等的使用不表示任何顺序或重要性，而是使用术语第一、第二等来将一个要素与另一个要素进行区分。
本申请基于并且要求来自2007年7月27日提交的日本专利申请序列号2007-196507以及2008年1月23日提交的第2008-012251号的优先权，在此通过引用的方式将其公开的整体合并于此。

Claims (10)

1.一种图像处理器，包含：
图像处理部件，其从原始图像数据中分离出主被摄体图像区域和背景图像区域，并且生成被摄体图像数据和背景图像数据；将背景图像数据分割为远距离背景图像数据和近距离背景图像数据；根据与摄影对象距离对应的模糊量，对所述背景图像数据执行模糊处理；以及将所述图像处理部件处理的模糊的远距离背景图像数据和模糊的近距离背景图像数据和所述被摄体图像数据进行合成；
其中，所述图像处理部件包括：
图像数据缩小部分，其以预定缩小率来缩小所述背景图像数据，以便生成缩小后的背景图像数据；
空间滤波处理部分，其对所述缩小后的背景图像数据执行空间滤波处理，以便生成经处理的背景图像数据；以及
图像数据放大部分，其以作为所述缩小率的倒数的放大率，将所述经处理的背景图像数据进行放大。
2.如权利要求1所述的图像处理器，进一步包含系统控制器，其将所述缩小率的分母设置为所述背景图像数据的水平尺寸和垂直尺寸的公约数的值。
3.如权利要求1所述的图像处理器，进一步包含系统控制器，其被配置为：
判断表示所述模糊处理的程度的模糊量是否等于或大于预定值；
在所述模糊量等于或大于所述预定值时，使得所述图像处理部件：通过所述图像数据缩小部分以所述预定缩小率来缩小所述背景图像数据，通过所述空间滤波处理部分对缩小后的背景图像数据执行所述空间滤波处理，并且通过所述图像数据放大部分以所述放大率来对利用所述空间滤波处理所处理的经处理的背景图像数据进行放大；以及
在所述模糊量小于所述预定值时，使得所述图像处理部件：通过所述空间滤波处理部分对所述背景图像数据仅执行所述空间滤波处理。
4.如权利要求1所述的图像处理器，进一步包括系统处理器，其根据所述图像数据缩小部分的缩小率，改变所述空间滤波处理部分执行的空间滤波处理的空间滤波的特性。
5.一种图像处理方法，包含以下步骤：
从原始图像数据中分离出主被摄体图像区域和背景图像区域，并且生成被摄体图像数据和背景图像数据，
将背景图像数据分割为远距离背景图像数据和近距离背景图像数据，
根据与摄影对象距离对应的模糊量，对所述背景图像数据执行模糊处理，以及
将模糊的远距离背景图像数据和模糊的近距离背景图像数据和所述被摄体图像数据进行合成，
其中，所述对所述背景图像数据执行模糊处理的步骤包含以下步骤：
以预定缩小率缩小所述背景图像数据，以便生成缩小后的背景图像数据；
对缩小后的背景图像数据执行空间滤波处理，以便生成经处理的背景图像数据；以及
以作为所述缩小率的倒数的放大率，将所述经处理的背景图像数据进行放大。
6.如权利要求5所述的图像处理方法，其中，将所述缩小率的分母设置为所述背景图像数据的水平尺寸和垂直尺寸的公约数的值。
7.如权利要求5所述的图像处理方法，其中，所述对所述背景图像数据执行模糊处理的步骤包含以下步骤：
判断表示所述模糊处理的程度的模糊量是否等于或大于预定值；以及
在所述模糊量小于所述预定值时，对所述背景图像数据仅执行所述空间滤波处理，
其中，在所述模糊量等于或大于所述预定值时，以所述预定缩小率来缩小所述背景图像数据，利用所述空间滤波处理来处理所述缩小后的背景图像数据，并且以所述放大率来对利用所述空间滤波处理所处理的经处理的背景图像数据进行放大。
8.如权利要求5所述的图像处理方法，其中，所述对所述背景图像数据执行模糊处理的步骤包含以下步骤：
根据所述缩小率改变所述空间滤波处理的空间滤波的特性。
9.一种数码相机，其包含如权利要求1到4中任一权利要求所述的图像处理器。
10.一种成像装置，其包含如权利要求1到4中任一权利要求所述的图像处理器。
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