CN102740069A - 数据处理装置、数据处理方法、程序以及相机系统 - Google Patents

数据处理装置、数据处理方法、程序以及相机系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了数据处理装置、数据处理方法以及相机系统，所述数据处理装置包括：数据分类部，其用于将包含由多个位形成的多类信息数据的输入数据分类为多个组，以使同类信息数据归为一组；最大值提取部，其用于在由数据分类部所分类的每个组中提取出信息数据的最大值；以及位位置确定与位缩减部，其用于基于由最大值提取部提取出的最大值而确定对每个组中的同类信息数据而言共同的位的缩减位置，并根据确定结果以缩减共同的位。根据本发明，可将图像质量的劣化减至最低，同时又可抑制处理时间和电路规模上的增长。

Description

数据处理装置、数据处理方法、程序以及相机系统
相关申请的交叉引用
本申请包含2011年4月5日向日本专利局提交的日本专利申请JP2011-083811中公开的相关主题并要求其优先权，将其全部内容通过引用并入此处。
技术领域
本发明涉及用于实施诸如数据压缩的数据处理的数据处理装置、数据处理方法、程序以及相机系统。
背景技术
公知的原始数据压缩方法包括这样的技术：所述技术中，通过使用所关心的图像的空间频率域而对原始数据进行可变长度编码，从而压缩原始数据(例如参照日本专利特开2003-224868号公报)。
此外，关于简单的压缩方法，已知有诸如伽马压缩等阶调压缩(tonecompression)技术。
发明内容
然而，凭借上述相关技术，用于变换至空间频率域且对所述变换进行编码所必需的运算量大，从而处理时间变长，且如果通过硬件电路来实现这些处理操作，则存在电路规模增大的缺点。
对于阶调压缩，压缩后的位数下降使得阶调数不足，从而使图像劣化明显。
因此，本发明提出了与相关技术的方法与装置相关联的上述问题以及其他问题，并通过提供用于可降低图像的劣化、同时又可抑制处理时间与电路规模的增长的数据处理装置、数据处理方法、程序以及相机系统，从而解决所提出的问题。
在实施本发明时，根据本发明的第一方式，提供了一种数据处理装置。该数据处理装置具有：数据分类部，其用于将包含由多个位形成的多类信息数据的输入数据分类为多个组，以使同类信息数据归为一组；最大值提取部，其用于在由数据分类部所分类出的每个组中提取出信息数据的最大值；以及位位置确定与位缩减部，其用于基于由最大值提取部提取出的最大值而确定对每个组中的同类信息数据而言共同的位的缩减位置，并根据确定结果而缩减共同的位。
在实施本发明时，根据本发明的第二方式，提供了一种数据处理方法。该数据处理方法包括：将包含由多个位形成的多类信息数据的输入数据分类为多个组，以使同类信息数据归为一组；在数据分类处理中所分类的每个组中提取出信息数据的最大值；并且基于在最大值提取处理中提取出的最大值而确定对每个组中的同类信息数据而言共同的位的缩减位置，并且根据确定结果而缩减共同的位。
在实施本发明时，根据本发明的第三方式，提供了一种用于使计算机进行数据处理的程序。所述数据处理包括：将包含由多个位形成的多类信息数据的输入数据分类为多个组，以使同类信息数据归为一组；提取出在数据分类处理中所分类的每个组中的信息数据的最大值；并且基于在最大值提取处理中提取出的最大值而确定对每个组中的同类信息数据而言共同的位的缩减位置，并且根据确定结果而缩减共同的位。
在实施本发明时，根据本发明的第四方式，提供了一种相机系统。该相机系统具有：光学系统；摄像装置，其用于对经过光学系统的对象图像进行摄像并输出原始数据；以及如第一方式所述的数据处理装置，其用于处理原始数据。
根据本发明的各个方式，可将图像质量的劣化减至最低，同时又可抑制处理时间和电路规模上的增长。
附图说明
下面，通过参照附图来说明各个实施方式，则易于理解本发明的其他特征和方式，所述附图中：
图1为表示根据本发明的第一实施方式的数据处理装置的配置例的框图；
图2A和图2B为表示将拜耳阵列原始数据分类为同类(或同色)的组的例子的图；
图3为表示在12位原始数据时且最大值位置信息为两位宽时的数据缩减位置的图；
图4为表示由最高有效位位置信息输出部输出的最大值位置信息的一个示例的图；
图5为表示叠加位数与附加位的位数相同的随机数的处理的示意图；
图6为表示根据本发明的第二实施方式的数据处理装置的框图；
图7为表示对差异值获取部中提取出的差异值进行计算的计算处理的一个示例的图；
图8为表示在本发明的第三实施方式中通过使用由单调递增函数表示的函数而对输入数据进行位缩减处理的图；
图9为表示在本发明的第三实施方式中通过使用由单调递增函数表示的函数而对压缩数据进行解压处理的图；
图10为表示本发明的第四实施方式所应用的图案抖动的一个示例的图；
图11为表示根据本发明的第六实施方式的数据处理装置的配置例的框图；
图12为表示在数据压缩/解压处理中遇到的误差的图；
图13为表示以12位的低灵敏度拍摄的原始图像的一个示例的图像；并且
图14为表示根据本发明的第八实施方式的应用了数据处理装置的相机系统的配置例的示意图。
具体实施方式
参照附图，通过实施方式进一步详述本发明。
应当注意，以下列顺序进行说明：
(1)第一实施方式(数据处理装置的第一配置例)；
(2)第二实施方式(数据处理装置的第二配置例)；
(3)第三实施方式(数据处理装置的第三配置例)；
(4)第四实施方式(数据处理装置的第四配置例)；
(5)第五实施方式(数据处理装置的第五配置例)；
(6)第六实施方式(数据处理装置的第六配置例)；
(7)第七实施方式(数据处理装置的第七配置例)；以及
(8)第八实施方式(相机系统的配置例)。
(1)第一实施方式
参照图1，图示了根据本发明的第一实施方式的数据处理装置的配置例。
应当注意，图1还表示由数据处理装置所进行的处理的概念流程。
待由该数据处理装置10处理的数据例如为图像的原始数据。
在第一实施方式中，以下说明的“随机数值”代表其值对于各像素而言可变的随机数，并且下面省略了对该随机数值的说明。
原始数据包括阵列和位精度方面的各种数据。以下说明表示对拜耳(Bayer)阵列的12位原始数据进行压缩和解压的例子。
在以下说明中，R(红)、G(绿)、B(蓝)各颜色的12位像素数据对应于信息数据。
图1所示的数据处理装置10具有数据输入部20、压缩处理部30、解压处理部40以及输出处理部50。
数据输入部20接收作为输入数据的原始数据，并将所接收的原始数据输入至压缩处理部30。
压缩处理部30具有数据分类部31、最大值提取(检测)部32、位位置确定与位缩减部33、压缩数据输出部34以及最高有效位位置信息输出部35。
数据分类部31将包含由多个位形成的两种以上信息数据的输入原始数据分类为两个以上的组，以使同类信息数据归为一组，并将该分类的结果输出至最大值提取部32和最高有效位位置信息输出部35。
这里，信息数据为R、G、B的12位宽的像素数据[b11:b0]。各同类的组为R像素组、第一G像素组、第二G像素组以及B像素组。
图2A和图2B表示拜耳阵列原始数据以及通过对所述拜耳阵列原始数据进行分类所得到的同类(或同色)的组的例子。
如图2A所示，一个拜耳阵列由R像素数据R00、第一G像素数据G01、第二G像素数据G10以及B像素数据B11形成。
类似地，另一拜耳阵列由R像素数据R02、第一G像素数据G03、第二G像素数据G12以及B像素数据B13形成。
又一拜耳阵列由R像素数据R04、第一G像素数据G05、第二G像素数据G14以及B像素数据B15形成。
再一拜耳阵列由R像素数据R06、第一G像素数据G07、第二G像素数据G16以及B像素数据B17形成。
在图2A所示的例子中，第一行上布置有R像素数据R00、第一G像素数据G01、R像素数据R02、第一G像素数据G03、R像素数据R04、第一G像素数据G05、R像素数据R06以及第一G像素数据G07。
第二行上布置有第二G像素数据G10、B像素数据B11、第二G像素数据G12、B像素数据B13、第二G像素数据G14、B像素数据B15、第二G像素数据G16以及B像素数据B17。
在图2B所示的例子中，将拜耳阵列原始数据分类为以下同类(同色)的组。
第一行的12位R像素数据R00、R02、R04、R06分类为R像素组GRP1，并且第一G像素数据G01、G03、G05、G07分类为第一G像素组GRP2。
第二行的12位第二G像素数据G10、G12、G14、G16分类为第二G像素组GRP3，并且B像素数据B11、B13、B15、B17分类为B像素组GRP4。
如上所述，以水平方向上同色的四个像素为单位对数据进行分组。
最大值提取部32从通过数据分类部31的分类而得到的组GRP1～组GRP4中的两个以上(本例中为四个)像素数据中提取出最大值，并且将所获得的提取信息输出至位位置确定与位缩减部33和最高有效位位置信息输出部35。
应当注意，在每个像素数据的12位中，如果逻辑1设在接近MSB(最高有效位)的位，则提取出最大值的可能性非常高。
例如，如果12位中的MSB侧的设定为逻辑1的位是作为MSB的位b11，则最大值MAX为2048以上(2048≤MAX)。
如果12位中的MSB侧的设定为逻辑1的位是MSB下面的第一位b10，则最大值MAX为1024≤MAX≤2047的范围内的值。
如果12位中的MSB侧的设定为逻辑1的位是MSB下面的第二位b9，则最大值MAX为512≤MAX≤1023的范围内的值。
如果12位中的MSB侧的设定为逻辑1的位是MSB下面的第三位b8，则最大值MAX为MAX≤511的范围内的值。
在上述例子中，作为最高有效位位置信息的最大值位置信息的个数为4，从而最大值位置信息MAXINF可由两位表示。
例如，如果2048≤MAX，则最大值位置信息MAXINF设定为“11”或“00”；如果1024≤MAX≤2047，则最大值位置信息MAXINF设定为“10”或“01”。
同样地，如果512≤MAX≤1023，则最大值位置信息MAXINF设定为“01”或“10”；如果MAX≤511，则最大值位置信息MAXINF设定为“00”或“11”。
此外，如果设定位在LSB(最低有效位)侧，则可采用LSB位位置信息作为最大值。在此情况中，最大值位置信息MAXINF的位数为3以上。
位位置确定与位缩减部33基于最大值提取(检测)部32所提取出的最大值MAX来确定对作为每个组内的同类信息数据的像素数据而言的共同位的缩减位置，并根据该确定结果而缩减所述共同位，从而压缩数据。
在本例中，位位置确定与位缩减部33包括：位缩减位置确定部331，其用于确定作为每个组内的同类信息数据的像素数据的共同的位的缩减位置；和位缩减部332，其用于根据所述确定结果而缩减共同的位。
在作为每个组内的同类信息数据的像素数据中，位位置确定与位缩减部33缩减作为表示最大值MAX的信息数据的像素数据中的比最高有效设定位高的位。
位位置确定与位缩减部33采用待缩减的位数，诸如2位、3位、4位、5位、6位、7位等。
在作为每个组内的信息数据的像素数据中，在缩减了作为表示最大值MAX的信息数据的像素数据中的位数组中的比最高有效设定位和MSB高的位之后，位位置确定与位缩减部33从LSB位开始进行位缩减。
参照图3，图示了对于12位原始数据且当最大值位置信息为两位宽时的数据缩减位置的图。
如果最大值MAX为2048≤MAX的范围内的值，则进行位缩减如下。
在此情况中，如果12位中的MSB侧的设定为逻辑1的位是作为像素数据的MSB的位b11，则缩减从LSB向高位侧预定的两个以上位。
如果将12位缩减3位以压缩至9位，则总计缩减3位，即LSB位b0、位b1、位b2。
如果将12位缩减4位以压缩至8位，则总计缩减4位，即LSB位b0、位b1、位b2、位b3。
如果将12位缩减5位以压缩至7位，则总计缩减5位，即LSB位b0、位b1、位b2、位b3、位b4。
如果将12位缩减6位以压缩至6位，则总计缩减6位，即LSB位b0、位b1、位b2、位b3、位b4、位b5。
如果将12位缩减7位以压缩至5位，则总计缩减7位，即LSB位b0、位b1、位b2、位b3、位b4、位b5、位b6。
如果最大值MAX为1024≤MAX≤2047的范围内的值，则进行位缩减如下。
如果12位中的MSB侧的设定为逻辑1的位是像素数据的MSB下面的第一位b10，则缩减MSB(b11)和LSB(b0)或从LSB向高位侧预定的两个以上位。
如果将12位缩减3位以压缩至9位，则总计缩减3位，即MSB位b11以及LSB位b0、位b1。
如果将12位缩减4位以压缩至8位，则总计缩减4位，即MSB位b11以及LSB位b0、位b1、位b2。
如果将12位缩减5位以压缩至7位，则总计缩减5位，即MSB位b11以及LSB位b0、位b1、位b2、位b3。
如果将12位缩减6位以压缩至6位，则总计缩减6位，即MSB位b11以及LSB位b0、位b1、位b2、位b3、位b4。
如果将12位缩减7位以压缩至5位，则总计缩减7位，即MSB位b11以及LSB位b0、位b1、位b2、位b3、位b4、位b5。
如果最大值MAX为512≤MAX≤1023的范围内的值，则进行位缩减如下。
如果12位中的MSB侧的设定为逻辑1的位是像素数据的MSB下面的第二位b9，则缩减位b10、位b11、LSB(b0)或从LSB向高位侧预定的两个以上位。
如果将12位缩减3位以压缩至9位，则总计缩减3位，即在朝向MSB的高位侧的位b10、位b11以及LSB位b0。
如果将12位缩减4位以压缩至8位，则总计缩减4位，即在朝向MSB的高位侧的位b10、位b11以及LSB位b0、位b1。
如果将12位缩减5位以压缩至7位，则总计缩减5位，即在朝向MSB的高位侧的位b10、位b11以及LSB位b0、位b1、位b2。
如果将12位缩减6位以压缩至6位，则总计缩减6位，即在朝向MSB的高位侧的位b10、位b11以及LSB位b0、位b1、位b2、位b3。
如果将12位缩减7位以压缩至5位，则总计缩减7位，即在朝向MSB的高位侧的位b10、位b11以及LSB位b0、位b1、位b2、位b3、位b4。
如果最大值MAX为MAX≤511的范围内的值，则进行位缩减如下。
如果12位中的MSB侧的设定为逻辑1的为是像素数据的MSB下面的第三位b8，则缩减位b9～位b11、LSB(b0)或从LSB向高位侧预定的两个以上位。
如果将12位缩减3位以压缩至9位，则总计缩减3位，即在朝向MSB的高位侧的位b9、位b10、位b11。
如果将12位缩减4位以压缩至8位，则总计缩减4位，即在朝向MSB的高位侧的位b9、位b10、位b11以及LSB位b0。
如果将12位缩减5位以压缩至7位，则总计缩减5位，即在朝向MSB的高位侧的位b9、位b10、位b11以及LSB位b0、位b1。
如果将12位缩减6位以压缩至6位，则总计缩减6位，即在朝向MSB的高位侧的位b9、位b10、位b11以及LSB位b0、位b1、位b2。
如果将12位缩减7位以压缩至5位，则总计缩减7位，即在朝向MSB的高位侧的位b9、位b10、位b11以及LSB位b0、位b1、位b2、位b3。
压缩数据输出部34将由位位置确定与位缩减部33缩减了位数的压缩数据(图像数据)输出至解压处理部40。
最高有效位位置信息输出部35生成最大值位置信息MAXINF，并且将所生成的最大值位置信息MAXINF输出至解压处理部40，所述最大值位置信息MAXINF是指示在用于表示由最大值提取部32提取出的最大值MAX的信息数据中的最高有效设定位位置的最高有效位位置信息。
参照图4，图示了由最高有效位位置信息输出部35输出的最大值位置信息的一个示例。
在本例中，如果2048≤MAX，则最大值位置信息MAXINF设定为“11(3)”；如果1024≤MAX≤2047，则最大值位置信息MAXINF设定为“10(2)”。
同样地，如果512≤MAX≤1023，则最大值位置信息MAXINF设定为“01(1)”；如果MAX≤511，则最大值位置信息MAXINF设定为“00(0)”。
解压处理部40具有附加位数量信息输出部41和位附加/解压部42。
附加位数量信息输出部41从最高有效位位置信息输出部35接收作为最高有效位位置信息的最大值位置信息MAXINF，将接收到的最大值位置信息MAXINF变换为待附加的附加位数量信息，并且将变换结果输出至位附加/解压部42。
在本例中，将当2028≤MAX时的最大值位置信息MAXINF“11”变换为3，且将当1024≤MAX≤2047时的最大值位置信息MAXINF“10”变换为2。
同样地，将当512≤MAX≤1023时的最大值位置信息MAXINF“01”变换为1，且将当MAX≤511时的最大值位置信息MAXINF“00”变换为0。
基于附加位数量信息，位附加/解压部42确定位附加数量，并根据确定结果而将所确定的位数附加于压缩数据输出部34的输出数据。
当通过位的附加而进行解压时，位附加/解压部42附加随机数。
在附加随机数时，位附加/解压部42使用了根据最大值位置信息而附加附加位数量信息的功能。
图1所示的位附加/解压部42具有位附加部421、随机数附加判断部422和随机数叠加部423。
随机数附加判断部422判断是否对位附加部421的输出解压数据附加随机数。例如，可以以各种方式作出这种判断，例如根据预设状态作出判断以及根据图像亮度信息作出判断。
在附加随机数时，由位附加部421将随机数附加于解压数据。
参照图5，图示了叠加位数与附加位的位数相同的随机数的处理的示意图。
在图5所示的例子中，图示了当在12位数据中从LSB开始缩减了6位(b0～b5)时的6位附加处理以及添加6位随机数的处理。
输出处理部50可对例如由解压处理部40解压后的数据进行恢复处理。
下面，说明具有上述配置的如图1所示的数据处理装置10的操作。
通过数据输入部20而将原始数据输入至压缩处理部30的数据分类部31，以便根据颜色分类成组。
这里，例如，如图2A和图2B所示，数据分类部31将水平方向上的同色的四个像素分类成同组。
在本装置适用于对电子照相机所摄取的原始数据进行处理的电路的情况下，通过光栅扫描而将所摄取的原始数据输入至所述处理电路，于是期望在水平方向上进行分类，以便实现电路规模的缩小。
在二维区域中以垂直方向或水平方向进行分类需要线存储器，从而导致使电路规模增大的趋势。
如上所述，以如图2B所示的水平方向上的同色的四个像素为单位来布置图2A所示的拜耳阵列原始数据。
接下来，在最大值提取部32中，提取出各分类后的组中的四个像素的最大值MAX，并且检测出最大值数据的最高有效设定位位置。
即，检测出最接近MSB的设定为逻辑1的位的位位置。
接下来，在位缩减位置确定部331中，确定对作为每个组内的同类信息数据的像素数据而言的共同的位的缩减位置。基于该确定结果信息，在位缩减部332中根据确定结果来缩减共同的位。在位缩减部332中，对于每个组内的总共四个数据，缩减了在同一位置的位。
在图3中，最大值MAX在MSB侧的位置被分类为四个；例如，通过将分类增加至8个、16个等，可减小当最大值MAX较小时所实施的截取数量。
然而，应当注意，输出每个组的一个最大值的最高有效设定位的位置信息，于是随着分类增加，压缩比下降。
从压缩数据输出部34输出缩减后的数据。
此外，对于每个分类后的组，最高有效位位置信息输出部35输出各个最大值位置信息MAXINF之一，所述最大值位置信息MAXINF为表示在用于表示最大值MAX的信息数据中的最高有效设定位位置的最高有效位位置信息。
例如，假设图2B所示的组GRP1的数据为R00＝800、R02＝2500、R04＝1300且R06＝200。这四个点的最大值为R02的2500，并且最大值的位位置存在于作为12位中的MSB位的位b11。例如，在将原始数据从12位压缩至6位的情况下，如图3中的表所示，该区域的压缩方法确定从LSB开始缩减6位。
所述压缩方法执行这样的确定结果，即，选择使得最大值的MSB侧的最高有效设定位不被删除的位缩减(从比最大值的MSB侧的设定为1的位高的位的位置提取出等于压缩后的位数的各位，并且从LSB向高位侧提取一个以上的位)。
假设这里的缩减方法进行选自于诸如将一个数截取、取整、四舍五入至最接近的整数等函数中的截位。位缩减后的数据分别变为R00＝12、R02＝39、R04＝20、R06＝3。
最大值的MSB侧的位位置信息在图3所示的四段分类操作中可由两位信号表示；例如，对如图4所示的分类结果进行位分配使得最大值位置信息MAXINF为3。
下面，说明对压缩数据的解压处理。
从最高有效位位置信息输出部35输出的最大值位置信息MAXINF被输入至解压处理部40的附加位数量信息输出部41，以便变换为附加位数量信息而输出。
例如，根据图4所示的例子生成的最大值位置信息MAXINF被变换为如图3和图4的附加位数量信息。
因为现在最大值位置信息MAXINF为3，故如图4所示，区域内的最大值为2048以上，且如图3所示，因为模式为6位压缩模式，故可见从LSB侧缩减了6位。
为恢复初始形式，仅能在LSB侧附加6个位，于是对位附加部421输出将6位附加于LSB侧的信息。
还将从压缩数据输出部34输出的压缩数据输入至位附加部421中，以便基于附加位数量信息而解压缩。因为附加位数量信息为“将6位附加于LSB侧”，故将6个0附加于LSB侧，即，将压缩数据乘以64。
压缩数据分别为R00＝12、R02＝39、R04＝20和R06＝3，于是解压后的数据分别变为R00＝768、R02＝2496、R04＝1280和R06＝192。将解压数据输入随机数附加判断部422中。
在随机数附加判断部422中，例如，如果使用者期望对解压数据附加随机数的操作，则将解压数据输入随机数叠加部423中；如果使用者不期望这种操作，则将解压数据不加改变而输出到输出处理部50，这时压缩/解压处理终止。
在附加随机数时，在随机数叠加部423中将随机数叠加在解压数据上。从附加位数量信息输出部41输出的附加位数量信息也输入至随机数叠加部423。
附加位数量信息可使使用者明白在LSB侧附加了多少个0，从而可将随机数仅叠加至所附加的位串上。
随机数的位数比附加位的位数多。存在各种随机数。一种有效的做法是：叠加其位数等于附加位的位数的在整个范围内的出现概率均匀的白噪声随机数(参照图5)。
对与随机数相加的数据进行处理以输出至输出处理部50，这时压缩/解压处理终止。
(2)第二实施方式
参照图6，图示了根据本发明的第二实施方式的数据处理装置的配置例。
根据本发明的第二实施方式的数据处理装置10A与根据第一实施方式的数据处理装置10的不同之处在于，对压缩/解压处理应用了同色的相邻像素间的差异值。
在数据处理装置10A的压缩处理部30A中，在数据分类部31的输入侧布置有在同色相邻像素侧的差异值获取部36和基准数据输出部37。
此外，在数据处理装置10A的解压处理部40A中，在位附加/解压部42A的输出侧布置有差异值添加部43以替代随机数附加判断部和随机数叠加部。
差异值获取部36接收输入原始数据以求出每个组内的相邻信息数据间的差异值、求出所得差异值的符号和绝对值并且将包含所得符号的差异绝对值提供给数据分类部31。此外，差异值获取部36通过基准数据输出部37而将与输入原始数据相关的基准数据输出至位附加/解压部42A。
差异值添加部43根据从位附加部输出的解压后的差异值数据和符号以及基准数据来进行数据恢复。
然后，最大值提取部32和位位置确定与位缩减部33分别对差异绝对值数据进行最大值提取和位位置确定与位缩减处理，并且最高有效位位置信息输出部35将每个组的各头部信息数据的值和符号输出至解压处理部40A。
位附加/解压部42A通过位的附加以进行解压缩，从而获取解压后的差异值数据，并且将解压后的差异值数据输出至差异值添加部43。
差异值添加部43通过用基准数据、第一差异值数据和符号信息而恢复同一组基准数据中的相邻信息数据。然后，差异值添加部43通过使用恢复后的信息数据和同一组的相邻信息数据之间的差异值数据以及符号信息来重复进行上述计算，从而恢复数据。
下面，说明采用上述配置的原因。
一般来说，除图像的边缘部分以外，自然图像中的邻近同色像素的值通常彼此接近，因此，同色相邻像素间的差值相对小。
在本实施方式的压缩/解压处理中，随着数据值的增大，LSB侧的缩减量增加，使得由压缩/解压引起的误差趋于增大。在设有图1所示的基本配置的压缩/解压方法中，图像的亮部在压缩/解压中可能导致较大的误差。
然而，即使在图像的亮部，与同色相邻像素的差异值仍然是小的，于是，如果应用设有图1所示的基本配置的压缩/解压方法，则可将由压缩/解压引起的误差减至最小。
下面，说明与图6相关的处理的流程。
将通过数据输入部20输入的原始数据输入至同色相邻像素的差异值获取部36中，以计算出同色相邻像素间的差异值。
在差异值获取部36中，如果以水平方向进行分组，则计算差异值的方向是水平的，而如果以垂直方向进行分组，则计算差异值的方向是垂直的。
参照图7，图示了在差异值获取部36中进行的差异值计算处理的一个示例。
当以水平方向进行差异计算时，差异值获取部36如图7所示地那样计算差异值。
在图7所示的例子中，在R像素组GRP1中，计算差异值(R00-R02)、(R02-R04)、(R04-R06)、(R06-R08)。
在第一G像素组GRP2中，计算差异值(G01-G03)、(G03-G05)、(G05-G07)、(G07-G09)。
在第二G像素组GRP3中，计算差异值(G10-G12)、(G12-G14)、(G14-G16)、(G16-G18)。
在B像素组GRP4中，计算差异值(B11-B13)、(B13-B15)、(B15-B17)、(B17-B19)。
将算出的差异值提供给数据分类部31。在压缩处理部30A中，以与图1所示的基本配置同样的方式进行压缩处理。
应当注意，由于待压缩数据为差异值，因此，在所输入的原始数据为12位宽的情况下，则差异值的值域为13位的-4095～4095。
因此，将待输出的差异值作为1位符号+12位差异绝对值而输出。在压缩处理中，对该差异绝对值进行压缩，并将压缩值作为附加有1位符号的压缩数据而输出。
同色相邻像素的差异值获取部36还将基准数据输出至基准数据输出部37。这里，基准数据指示用于为各行和列中的差异值计算设置最初基准的像素。在由水平方向上的组进行的压缩中，R00、G01、G10和B11提供基准数据。这些数据未被压缩，并从基准数据输出部37原样输出。
下面，说明第二实施方式中的解压方法。
通过以与图1所示的基本配置的解压方法同样的方式附加位，位附加/解压部42A对压缩后的差异值数据进行解压缩。
在第二实施方式中，位附加部421A输出解压后的差异值数据和1位符号数据，在差异值添加部43中对所述差异值数据和1位符号数据进行恢复。
从基准数据输出部37输出的基准数据也被输入至差异值添加部43中。
在差异值添加部43中，通过用基准数据、第一差异值数据和符号信息来恢复基准数据的同色相邻像素。通过利用恢复后的像素及其同色相邻像素间的差异值数据以及符号而重复进行计算，从而恢复数据。
在输出处理部50中，对恢复后的数据进行处理以输出，这时，压缩/解压处理终止。
(3)第三实施方式
下面，说明第三实施方式。
参照图8，图示了用于说明通过由单调递增函数表示的函数而对输入数据进行位缩减处理的图。
参照图9，图示了用于说明通过由单调递增函数表示的函数而对压缩数据进行解压处理的图。
在前述第一实施方式的基本配置(图1)的压缩/解压方法中，将输入数据照原样分类为同色的两个以上组，并且检测出每个组的最大值MAX以确定LSB侧的缩减量。
如果将12位数据压缩至5位数据，则LSB侧的数据最大有8个缩减量(0位缩减～7位缩减)。
为表示所有这8个量，最大值位置信息MAXINF要求有3个位。当最大值的MSB侧的位置信息的数量大时，会导致压缩比低，于是为实现高的压缩比，期望最大值的MSB侧的位置信息的数量小。
因此，在第三实施方式中，通过利用图1所示的基本配置的压缩/解压方法，在数据输入部20中，通过用由图8所示的单调递增函数所表示的函数而将12位输入数据缩减至8位输入数据。
所述函数可以是任意形式；然而，函数形状优选地为上凸的，以便为图像的暗部(数据值较小的区域)保存更多的阶调。
将所生成的8位数据输入数据分类部31中，然后，以与图1所示的基本配置的压缩/解压处理同样的方式进行压缩。在将8位数据压缩成5位数据时，在LSB侧最大有4个数据缩减量(0位缩减～3位缩减)，并且最大值位置信息可由2位表示。
还以与图1所示的基本配置的压缩/解压方法相同的方式进行解压缩，从5位数据恢复为8位数据，从而在输出处理部50A中，通过图9所示的函数处理中所示的单调递增函数而将8位数据解压缩为12位数据。期望所述函数具有这样的特性：通过图9所示的函数进行的处理，使图8所示的函数输出变回至图8所示的函数输入。
例如，如果图8所示的函数为Y＝X0.5(0≤X≤1)，则图9所示的函数为y＝X2(0≤X≤1)。
(4)第四实施方式
下面，说明第四实施方式。
参照图10，图示了本发明的第四实施方式所适用的图案抖动的一个示例。
应当注意，根据第四实施方式的数据处理装置可采用前述图1所示的基本配置。
在第三实施方式中，通过使用单调递增函数而进行位缩减。在第四实施方式中，在数据输入部20中，通过应用图案抖动来替代单调递增函数，从而进行位缩减。
图案抖动有各种各样的类型。例如，如果将拜耳阵列的12位原始数据压缩至8位数据，在该拜耳阵列中以2×2为单位而以左上、右上、左下、右下的顺序布置有R、G、G、B，则可应用下列图案。例如，准备了两个图案；在一个图案中，在4×4的区域中随机地布置有值1～15，而在另一图案中，在2×2的区域中随机布置有值0、2、4、6。
例如，这些抖动图案如图10所示。
在将12位数据缩减至8位数据时，分别将12位数据的G像素分组为同色的4×4并将R像素、B像素分组为同色的2×2，从而分别使G像素对应于4×4抖动图案并使R像素、B像素对应于2×2抖动图案。
首先，缩减LSB侧的4位，并且将待缩减的4位的值与相应的抖动图案的值进行比较。如果待缩减的4位的值大于抖动图案值，则对缩减后的8位的值加1。如果缩减后的8位的值为255(最大值)，则不进行加法运算。
对所有像素重复进行这种操作，以将12位数据缩减至8位数据。
然后，在输出处理部50中，不进行函数运算，而是仅将数据乘以16，以将8位数据变换为12位数据。
(5)第五实施方式
下面，说明本发明的第五实施方式。
应当注意，根据第五实施方式的数据处理装置的配置可以是前述图1所示的基本配置。
在第四实施方式中，通过应用图案抖动而进行位缩减。在第五实施方式中，应用随机数相加以替代图案抖动。
生成值域为从0至LBS侧的缩减位的位数的最大值的均匀的随机数，与位数同缩减位串及缩减位相同的随机数相加，并且，如果相加后的值超过缩减位串的最大值，则对压缩后的数据加1。如果压缩后的数据已达到最大值，则不进行加法运算。
对所有像素进行上述操作以进行位缩减。例如，在将12位数据缩减至8位数据的情况下，生成值域为0～15的随机数，并且将所生成的随机数与每个像素的待缩减的4个位相加。如果相加结果超过15(即16以上)，则对压缩后的数据的8位串加1。如果压缩后的数据等于255，则不进行加法运算。
然后，在输出处理部50中，不进行函数运算，而是仅将数据乘以16，从而将8位数据变换为12位数据。
(6)第六实施方式
下面，说明本发明的第六实施方式。
参照图11，图示了根据本发明的第六实施方式的数据处理装置的配置例。
应当注意，对于数据处理装置的压缩处理部和解压处理部的配置，可采用前述图1所示的基本配置。
该数据处理装置10B具有图像传感器60，该图像传感器60用于输出原始数据。
数据输入部20B具有选择器(SEL)21、LSB位缩减部22以及图像直方图信息输出部23。
LSB位缩减部22包括第三实施方式、第四实施方式、第五实施方式的处理功能的一种、两种或全部。
选择器21根据直方图信息输出部23的输出而选择从图像传感器60输出的数据或被LSB位缩减部22缩减的数据，并将选定的数据提供给压缩处理部30。
一般来说，当灵敏度高时，来自图像传感器60的输出数据的值通常较小。在图像传感器60中对该小值施加增益并输出所得到的值，或者在从图像传感器60输出后的后续处理中对该小值施加增益而进行信号放大。
如果在从图像传感器60输出后的后续处理中施加增益，则即使从图像传感器60输出12位数据的情况下，除了对光源摄像的情况之外，实际上，数据通常仍包含在较低位中。
在前述的第三实施方式、第四实施方式和第五实施方式中，对包括暗部(数据量小的部分)在内的数据进行压缩。在图1所示的基本配置的压缩/解压方法中，随着数据量变小，由压缩/解压处理引起的误差出现频率变少。
例如，如果通过七个步骤而将12位数据压缩至6位数据，则由小于64的值的压缩/解压引起的误差为零。因此，在其中小的数据值占多数的高灵敏度的情况下，或者在低灵敏度时对暗部摄像导致像素数据值小的情况下，根据图1所示的基本配置的压缩方法发生误差的频率最少。
如图11所示，在观测来自图像传感器60的输出数据的灵敏度或者图像的直方图中的亮度分布后，如果发现灵敏度高或发现直方图偏向暗部，则应用图1所示的基本配置的压缩方法。
如果灵敏度不高或者直方图未偏向暗部，则通过设置用于在第三实施方式、第四实施方式或第五实施方式所采用的处理方法之间进行切换的机构，可选择最佳的压缩方法。
(7)第七实施方式
下面，说明本发明的第七实施方式。
在本第七实施方式中，在图像传感器中包括压缩处理部，且图像传感器输出的数据处理部安装有本第七实施方式的解压处理部。这种配置减小了图像传感器的输出位数，从而削减了每一帧的数据传输量。
根据上述的本发明的实施方式，可提供以下效果。
通过第七实施方式的压缩/解压方法，当数据量小时，压缩误差小，即图像的暗部导致较小的压缩误差。
例如，以高灵敏度摄像时，在未施加增益的情况下从图像传感器输出的数据的值通常小；关于这些数据，压缩/解压误差小，因此，即使在图像中也难以发现劣化。
而且，以低灵敏度摄像时，如果将12位原始数据压缩至6位数据，MSB位位置的分类数为4个，且位缩减方法为将一个数四舍五入至最接近的整数，则由压缩/解压处理引起的误差如图12所示。
随着图像变亮，由压缩/解压处理引起的误差变大；除了水平非常高的部分以外，误差最大约为31。即使在以低灵敏度摄像时，通过图像传感器摄取的自然图像数据仍包含一定水平的噪声；当将这种数据处理成例如JPEG(联合图像专家组)文件的图像时，在很多情况下设置降噪处理。
由压缩/解压处理引起的误差量与噪声成分量没有显著不同，于是，通过将由压缩/解压处理引起的误差量看成噪声成分而实施校正该误差量的降噪处理，可将误差量降低至不会从视觉上查看到噪声量的水平。
当以低灵敏度摄取的12位原始图像(图13)被压缩至6位数据时，对该6位数据进行了上述降噪且生成了8位位图图像，于是确认了以下事实。即，确认了下述情况：与通过处理未压缩的同一原始数据而生成的8位位图图像的比较表明PSNR(峰值信噪比)约为52dB；类似地，在5位压缩/解压处理的位图中，PSNR约为48dB。
一般来说，已知如果PSNR值为40dB以上，则不能从视觉上查看到差值。
此外，上述实施方式的基本配置在解压处理时进行了叠加随机数的处理。这种随机数叠加处理的效果如下。
在上述实施方式的基本配置中，基于图1所示的“位缩减部332”的方法不仅可使用四舍五入，还可使用下舍入。在下舍入的情况下，不要求将一个数四舍五入至最接近的整数的判断处理，从而简化了压缩处理。如果在下舍入时实施了基于图1所示的“位缩减部332”的方法，则误差量仅为负值，从而压缩后的数据值变得小于压缩前的数据值。
压缩/解压处理使图像在整体上变暗。另一方面，如果对解压后的数据叠加等于解压位数的随机数，则由压缩/解压处理引起的误差量在正方向和负方向上均匀地散布，从而防止图像变得更暗。
测量误差量的平均数，测得在基于下舍入的压缩/解压处理的情况下的平均数约为-21，而在基于下舍入进行压缩后在解压缩时附加随机数的情况下的平均数约为+0.3。在基于四舍五入至最接近的整数而进行位缩减的情况下，误差在正方向上和负方向上都有分布，从而在位缩减处理量增加的代价下，不会导致图像变暗。
应当注意，上述实施方式不仅适用于原始图像数据，还适用于RGB及辉度、色差格式的图像数据以及音频数据。
根据本发明的上述实施方式的具有上述效果的数据处理装置适用于具有固体摄像器件的数码相机和摄像机等摄像装置。
(8)第八实施方式
相机系统的配置例
参照图14，图示了根据本发明的第八实施方式的数据处理装置所适用的相机系统的配置例。
如图14所示，该相机系统100具有应用了诸如CMOS(互补金属氧化物半导体)传感器等固体摄像器件的摄像装置110。
相机系统100具有用于例如在摄像面上使入射光(或图像光)成像的镜头120，该镜头120作为用于将入射光导入(形成对象图像)摄像装置110的像素区域的光学系统。
而且，相机系统100具有用于驱动摄像装置110的驱动电路(DRV)130以及用于处理摄像装置110的输出信号的数据处理装置(PRC)140。
上述每个实施方式的数据处理装置均可用于该数据处理装置140。
驱动电路130具有用于生成各种时序信号的时序发生器(未图示)，所述时序信号包括用于驱动摄像装置110内的电路的启动脉冲和时钟脉冲，从而以预定的时序信号驱动摄像装置110。
此外，数据处理装置140对摄像装置110的输出信号进行预定的信号处理。在本实施方式中省略了对压缩/解压处理的具体说明。
由数据处理装置140处理的图像信号记录于诸如存储器等记录介质。例如可用打印机而将记录介质所记录的图像信息打印为硬拷贝。而且，可将由数据处理装置140处理的图像信号例如作为动态图像而显示在基于液晶显示器的监视器上。
如上所述，例如将与本实施方式相关的数据处理装置安装于诸如数码相机的摄像装置上，可实现高精度相机，该高精度相机降低了图像质量的劣化，同时又抑制了处理时间和电路规模上的增大。
虽然以具体术语说明了本发明的优选实施方式，但这种说明仅为示例性目的，且应当理解，在不脱离本发明的精神或范围内可作出各种变化和变型。
以上详述的各方法可根据上述处理过程而形成为由所述方法中使用的计算机或CPU(中央处理器)来执行的计算机程序。
上述程序可配置为将记录该软件的例如半导体存储器、磁盘、光盘或软盘(注册商标)等记录介质安装于计算机上，并且由计算机访问所安装的记录介质以执行所述软件。

Claims (19)

1.一种数据处理装置，其包括：
数据分类部，其用于将包含由多个位形成的多类信息数据的输入数据分类为多个组，以使同类信息数据归为一组；
最大值提取部，其用于在由所述数据分类部所分类出的每个所述组中提取出所述信息数据的最大值；以及
位位置确定与位缩减部，其用于基于由所述最大值提取部所提取出的所述最大值而确定对每个组中的所述同类信息数据而言的共同的位的缩减位置，并根据确定结果而缩减所述共同的位。
2.如权利要求1所述的数据处理装置，其中，所述位位置确定与位缩减部缩减所述每个组内的所述同类信息数据中的比表示所述最大值的信息数据中的最高有效设定位高的位。
3.如权利要求2所述的数据处理装置，其中，在所述每个组内的所述同类信息数据中，在缩减了比最高有效设定位高的位之后，所述位位置确定与位缩减部从最低有效位开始向着表示所述最大值的信息数据中的位数组中的最高有效位进行位缩减。
4.如权利要求1至3中任一项所述的数据处理装置，还包括：
最高有效位位置信息输出部，其用于输出最高有效位位置信息，该最高有效位位置信息用于指示在用于表示由所述最大值提取部提取出的所述最大值的信息数据中的最高有效设定位位置；和
位附加/解压部，其用于基于来自所述最高有效位位置信息输出部的所述最高有效位位置信息而确定待附加的位的数量，并且根据确定结果而对所述位位置确定与位缩减部的输出数据附加位。
5.如权利要求4所述的数据处理装置，其中，当附加位以进行解压缩时，所述位附加/解压部附加随机数。
6.如权利要求5所述的数据处理装置，其中，在附加随机数时，所述位附加/解压部附加来自所述最高有效位位置信息输出部的所述最高有效位位置信息。
7.如权利要求4所述的数据处理装置，还包括：
差异值获取部，其用于接收所述输入数据，求得所述每个组中的彼此相邻的信息数据间的差异值，求得所求得差异值的符号和绝对值，将包含所求得符号的差异绝对值提供给所述数据分类部，并且将与所述输入数据相关的基准数据输出至所述位附加/解压部；和
差异值添加部，其用于根据从所述位附加/解压部输出的解压后的差异值数据和符号以及所述基准数据而进行数据恢复，
其中，所述最大值提取部和所述位位置确定与位缩减部分别对所述差异绝对值进行最大值提取处理和位位置确定与位缩减处理，
所述最高有效位位置信息输出部将所述每个组的每个头部信息数据的值和所述符号输出至所述位附加/解压部，并且
所述位附加/解压部获取通过位的附加而解压缩的差异值数据，并且将所述解压后的差异值数据和所述符号输出至所述差异值添加部。
8.如权利要求7所述的数据处理装置，其中，所述差异值添加部通过利用基准数据、第一差异值数据和符号信息而恢复在与所述基准数据相同的组中的与所述基准数据相邻的信息数据，并且通过利用如此恢复后的信息数据和所述组中的与所述恢复后的信息数据相邻的信息数据之间的差异值数据以及符号信息而重复进行类似的计算，从而进行数据恢复。
9.如权利要求4所述的数据处理装置，还包括：
输入部，其用于根据第一单调递增函数而缩减输入数据的最低有效位侧的位，并且将缩减后的输入数据提供给所述数据分类部；和
处理部，其用于根据第二单调递增函数而恢复来自所述位附加/解压部的输出数据的最低有效位侧的位。
10.如权利要求9所述的数据处理装置，还包括：
获取部，其用于获取图像亮度分布信息和图像亮度灵敏度信息中的至少一个，
其中，所述输入数据为图像的原始数据；
如果所获取的亮度分布和亮度灵敏度之一比预设基准值暗，则所述输入部将所述输入数据照原样提供给所述数据分类部，而不对所述最低有效位侧的位进行缩减处理，并且所述处理部不对所述位附加/解压部的输出数据的所述最低有效位侧的位进行恢复处理；并且
如果所获取的亮度分布和亮度灵敏度之一比预设基准值亮，则所述输入部将其中对所述最低有效位侧的位进行了缩减处理的所述输入数据提供给所述数据分类部，并且所述处理部对所述位附加/解压部的输出数据的所述最低有效位侧的位进行恢复处理。
11.如权利要求4所述的数据处理装置，还包括：
输入部，其用于根据图案抖动而缩减输入数据的最低有效位侧的位；和
处理部，其用于对来自所述位附加/解压部的输出数据的最低有效位侧的位进行解压缩，所解压缩而扩充的位数等于经所述图案抖动所缩减的位数。
12.如权利要求11所述的数据处理装置，还包括：
获取部，其用于获取图像亮度分布信息和图像亮度灵敏度信息中的至少一个，
其中，所述输入数据为图像的原始数据；
如果所获取的亮度分布和亮度灵敏度之一比预设基准值暗，则所述输入部将所述输入数据照原样提供给所述数据分类部，而不对所述最低有效位侧的位进行缩减处理，并且所述处理部不对所述位附加/解压部的输出数据的所述最低有效位侧的位进行恢复处理；并且
如果所获取的亮度分布和亮度灵敏度之一比预设基准值亮，则所述输入部将其中对所述最低有效位侧的位进行了缩减处理的输入数据提供给所述数据分类部，并且所述处理部对所述位附加/解压部的输出数据的所述最低有效位侧的位进行恢复处理。
13.如权利要求4所述的数据处理装置，还包括：
输入部，其用于对输入数据的最低有效位侧添加随机数值，从输入数据的最低有效位侧而删除随机数值的值域中的最大值的位数，并且将所得到的输入数据提供给所述数据分类部；和
处理部，其用于对所述位附加/解压部的输出数据的所述最低有效位侧的位进行解压缩，所解压缩而扩充的位数等于所述输入部所删除的位数。
14.如权利要求13所述的数据处理装置，还包括：
获取部，其用于获取图像亮度分布信息和图像亮度灵敏度信息中的至少一个，
其中，所述输入数据为图像的原始数据；
如果所获取的亮度分布和亮度灵敏度之一比预设基准值暗，则所述输入部将所述输入数据照原样提供给所述数据分类部，而不对所述最低有效位侧的位进行缩减处理，并且所述处理部不对所述位附加/解压部的输出数据的所述最低有效位侧的位进行恢复处理；并且
如果所获取的亮度分布和亮度灵敏度之一比预设基准值亮，则所述输入部将其中对所述最低有效位侧的位进行了缩减处理的输入数据提供给所述数据分类部，并且所述处理部对所述位附加/解压部的输出数据的所述最低有效位侧的位进行恢复处理。
15.一种数据处理方法，其包括：
将包含由多个位形成的多类信息数据的输入数据分类为多个组，以使同类信息数据归为一组；
在数据分类处理中所分类出的每个所述组中提取出所述信息数据的最大值；并且
基于在最大值提取处理中提取出的所述最大值而确定对每个组中的所述同类信息数据而言共同的位的缩减位置，并且根据确定结果而缩减所述共同的位。
16.如权利要求15所述的数据处理方法，其中，在位缩减位置确定和位缩减处理中，在所述每个组内的同类信息数据中，在表示所述最大值的信息数据中的位数组中，从比最高有效设定位高的位向最高有效位而后从最低有效位向更高的位进行位缩减。
17.如权利要求15所述的数据处理方法，还包括：
输出用于表示在用于表示在最大值提取处理中提取出的所述最大值的信息数据中的最高有效设定位位置的最高有效位位置信息；并且
基于所述最高有效位位置信息输出处理中的所述最高有效位位置信息而确定待附加位的数量，并根据确定结果而对从中缩减了共同的位的输出数据附加位。
18.一种用于使计算机进行数据处理的程序，所述处理包括：
将包含由多个位形成的多类信息数据的输入数据排序为多个组，以使同类信息数据归为一组；
在数据排序处理中所排序的所述组中提取出所述信息数据的最大值；并且
基于在最大值提取处理中提取出的所述最大值而确定对每个组中的所述同类信息数据而言共同的位的缩减位置，并且根据确定结果而缩减所述共同的位。
19.一种相机系统，其包括：
光学系统；
摄像装置，其用于对通过所述光学系统的对象图像进行摄像并输出原始数据；以及
如权利要求1至14之任一项所述的数据处理装置，其用于处理所述原始数据。
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