CN109155845A - 图像处理装置、图像处理方法及程序 - Google Patents

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Abstract

提供一种用于减少亚采样图像中的分带现象并且实现高图像质量的设备和方法。将相邻像素值复制在像素值的亚采样位置而得的亚采样图像用作输入图像，并且计算待校正信号的全局增益，全局增益是包括输入图像中待校正像素的像素位置在内的多个连续像素的全局区域的待校正信号的斜率与亮度信号的斜率之比；计算亮度的局部斜率，亮度的局部斜率是比全局区域小的局部区域的亮度信号的斜率，局部区域在全局区域之内并包括输入图像的待校正像素的像素位置；将亮度的局部斜率乘以待校正信号的全局增益，并将相乘的结果应用于计算待校正像素的校正后像素值。例如，将局部区域的端部上的校正对象信号像素值相加到相乘值来计算校正后像素值。

Description

图像处理装置、图像处理方法及程序
技术领域
本公开涉及一种图像处理装置、图像处理方法以及程序。更详细地，本公开涉及一种减少基于所谓的亚采样图像信号(subsampled image signal)(其中，以多个像素为单位设定一个像素信号)而生成的插值图像的图像质量的劣化的图像处理装置、图像处理方法以及程序。
背景技术
在图像数据的传送或记录过程中，通过以一个像素为单位来疏伐(thinning out，疏剪)信号的一部分而生成数据，以减少数据量。
例如，在使用由亮度信号Y与色度信号Cb和Cr组成的YCbCr信号的情况下，通过数据疏伐，例如，通过将色度信号Cb和Cr适配成以若干个像素为单位的单一信号来减少数据量。
YCbCr图像是与使用亮度信号Y及两个色度信号(Cb和Cr)表现的颜色空间对应的图像数据。
Cb表示通过将从B信号减去亮度Y而获得的(B-Y)与常数相乘而获得的信号，并且Cr表示通过将从R信号减去亮度Y而获得的(R-Y)与常数相乘而获得的信号。
应注意，尽管有时将YCbCr写为YPbPr，但是YCbCR与YPbPr实质上意味相同的颜色信号。此外，在一些情况下，还将YCbCr表达为YUV。
在下列说明中，将给出关于YCbCr信号的处理的描述。然而，本申请中的处理是还适用于YUV信号与YPbPr信号中的每一个信号的处理。
在传送与记录YCbCr信号时，在一些情况下，执行信号量减少处理。具体地，在许多情况下，使用疏伐色度(Cb与Cr)分量的方法。由于人眼对明亮度变化率对颜色变化更为敏感，普遍执行通过疏伐色度分量CbCr的信息量而不是减少亮度分量Y来减少数据的量的处理。
普遍使用的采样格式包括下列类型。
(1)4:4:4采样
该采样格式属于完整保持每个像素的各YCbCr信号而不进行疏伐的格式。
(2)4:2:2采样
在各个像素的YCbCr信号之中，对于全部像素保持作为亮度信号的Y信号，但在水平方向上每隔一个像素，保持作为色度信号的CbCr信号。
这是一般商业视频所采用的一种技术。在诸如印刷或显示等再现时，针对一条垂直线的色度信号CbCr被用作两条垂直线的色度信号CbCr。
(3)4:2:0采样
在各像素的YCbCr信号之中，对于全部像素保持作为亮度信号的Y信号，但每四个像素仅保持单个CbCr信号作为色度信号。
具体地，在第一帧中，仅在奇数扫描线处获取Cb信号并且在偶数扫描线处获取Cr信号；相反，在第二帧中，仅在奇数扫描线处获取Cr信号并且仅在偶数扫描线处获取Cb信号。同样，通过基于扫描线进行疏伐而获取CbCr信号。在再现时，例如，使用位于扫描线上的邻近像素位置处的色度信号来插值在无任何色度信号的像素位置处的色度信号。
这是家用数字视频的主流技术并且用在诸如移动图像专家组(MPEG)压缩格式等格式及数字通用光盘(DVD)中使用的高级视频编码高清晰度(AVCHD)中。
同样，在传送和记录YCbCr时，在许多情况下，为了减少信号量，传输或记录对其应用从YCbCr信号疏伐出色度信号CbCr的处理的图像数据，即，亚采样图像数据。
如上所述，对色度信号CbCr而非对亮度信号Y进行亚采样的原因在于，相比较于亮度，视觉对色度变化不敏感。
在该亚采样图像中，因为在图像的构成像素之中的约一半或一半以上的像素处未设置原始CbCr信号，所以在执行显示或印刷的显示过程的情况下，必须执行插值过程以在缺失色度信号CbCr信号的像素位置处设置CbCr信号。例如，作为将相邻像素位置处的CbCr像素值复制到缺失CbCr信号的像素位置的处理来执行该插值处理。然而，当执行该简单复制时，在颜色边缘区域(即，颜色变化的颜色边界)中产生色度信号的折叠分量，并且这导致颜色阶梯式变化的条纹图案(即，所谓的分带)观察困难。
例如，引用专利文献1(日本专利申请公开号2014-45398)作为公开用于减少这种分带现象的配置的现有技术。
该专利文献1公开了以下一种配置：计算校正目标像素的相邻像素区域与邻近的垂直线像素或水平像素线的像素区域之间的相似度并且通过根据相似度调整像素值贡献率的像素值组合来计算校正后像素值。
然而，如果对全部像素执行该相似度判断或校正过程，则出现增加处理成本的困境与带来图像显示延迟可能性。
引用列表
专利文献
专利文献1：日本专利申请公开号：2014-45398
发明内容
发明要解决的问题
例如，鉴于该情形做出了本公开并且其目标是提供一种图像处理装置、图像处理方法以及程序，其在通过针对疏伐一部分像素信息的所谓亚采样图像信号生成输出图像(在输出图像中，通过插值处理等设定各个像素所必需的信息)的配置中生成图像质量较低劣化的输出图像。
问题的解决方案
本公开的第一方面是一种包括信号校正单元的图像处理装置，信号校正单元：
接收通过将邻近像素值复制到像素值疏伐位置而获得的亚采样图像，作为输入图像；
计算校正目标信号全局增益，校正目标信号全局增益是由包括输入图像的校正目标像素的像素位置的多个连续像素组成的全局区域的校正目标信号的斜率与亮度信号的斜率之比；
计算亮度局部斜率，亮度局部斜率是比全局区域更小的局部区域的亮度信号的斜率，局部区域是全局区域内的区域、包括输入图像的校正目标像素的像素位置；并且
通过亮度局部斜率与校正目标信号全局增益相乘并且应用相乘结果来计算校正目标像素的校正后像素值。
进一步地，本公开的第二方面是一种在图像处理装置中执行的图像处理方法，图像处理方法包括：
通过信号处理单元接收通过将邻近像素值复制到像素值疏伐位置而获得的亚采样图的输入，作为输入图像；
通过信号处理单元计算校正目标信号全局增益，校正目标信号全局增益是由包括输入图像的校正目标像素的像素位置的多个连续像素组成的全局区域的校正目标信号的斜率与亮度信号的斜率之比；
通过信号处理单元计算亮度局部斜率，亮度局部斜率是比全局区域更小的局部区域的亮度信号的斜率，局部区域是全局区域内的区域、包括输入图像的校正目标像素的像素位置；并且
由信号处理单元通过亮度局部斜率与校正目标信号全局增益相乘并且应用相乘结果来计算校正目标像素的校正后像素值。
进一步地，本公开的第三方面是一种图像处理装置中运行图像处理的程序，该程序使信号处理单元：
接收通过将邻近像素值复制到像素值疏伐位置而获得的亚采样图像的输入，作为输入图像；
执行校正目标信号全局增益的计算处理，校正目标信号全局增益是由包括输入图像的校正目标像素的像素位置的多个连续像素组成的全局区域的校正目标信号的斜率与亮度信号的斜率之比；
执行亮度局部斜率的计算处理，亮度局部斜率是比全局区域更小的局部区域的亮度信号的斜率，局部区域是全局区域内的区域、包括输入图像的校正目标像素的像素位置；并且
执行通过将亮度局部斜率与校正目标信号全局增益相乘并且应用相乘结果而计算校正目标像素的校正后像素值的处理。
应注意，本公开的程序是能够通过被配置为向例如能够运行各种程序代码的信息处理装置或计算机系统提供计算机可读格式的程序的存储介质或通信介质而提供的程序。通过计算机可读格式提供该程序，在信息处理装置或计算机系统中实现了根据程序的处理。
基于下面提及的本公开的实施方式及所附附图，通过更为详细的描述，本公开的又一目标、特征以及优点将变得清晰。应注意，在本描述中，术语“系统”指多个装置的逻辑组合配置并且并不局限于将具有相应配置的装置容纳在同一壳体中的系统。
发明效果
根据本公开的实施方式的配置，实现了减少亚采样图像中的分带现象并且实现高图像质量的装置与方法。
具体地，接收通过将邻近像素值复制到像素值疏伐位置而获得的亚采样图像作为输入图像；计算校正目标信号全局增益，即由包括输入图像的校正目标像素的像素位置的多个连续像素组成的全局区域的校正目标信号的斜率与亮度信号的斜率之比；计算亮度局部斜率，即比全局区域更小的局部区域的亮度信号的斜率，亮度局部斜率是全部区域内的区域、包括输入图像的校正目标像素的像素位置；并且通过亮度局部斜率与校正目标信号全局增益相乘并且应用相乘结果来计算校正目标像素的校正后像素值。例如，通过将局部区域的端部的校正目标信号像素值相加到相乘值而计算校正后像素值。
通过这些处理，实现了减少亚采样图像中的分带现象并且实现高图像质量的装置与方法。
应注意，本说明书中描述的效果仅用作实例并且并不被解释为受限制。也可以存在额外的效果。
附图说明
[图1]是用于说明亚采样图像的示图。
[图2]是用于说明亚采样图像的特性的示图。
[图3]是用于说明在亚采样图像中产生的彩旗(bunting)的示图。
[图4]是用于说明本公开的图像处理装置的配置与处理的示图。
[图5]是用于说明通过本公开的图像处理装置的颜色空间转换单元执行的处理的示图。
[图6]是用于说明通过本公开的图像处理装置的信号校正单元执行的处理的示图。
[图7]是用于说明通过本公开的图像处理装置的信号校正单元执行的处理的示图。
[图8]是用于说明通过本公开的图像处理装置的信号校正单元执行的处理的示图。
[图9]是用于说明通过本公开的图像处理装置的信号校正单元执行的处理的示图。
[图10]是用于说明通过本公开的图像处理装置的信号校正单元执行的处理的示图。
[图11]是用于说明通过本公开的图像处理装置的信号校正单元执行的处理的示图。
[图12]是用于说明通过本公开的图像处理装置的信号校正单元执行的处理的示图。
[图13]是用于说明通过本公开的图像处理装置的输出信号生成单元执行的处理的示图。
[图14]是示出用于说明通过本公开的图像处理装置执行的处理序列的流程图的示图。
[图15]是示出用于说明通过本公开的图像处理装置执行的处理序列的流程图的示图。
[图16]是用于说明本公开的图像处理装置的硬件配置例的示图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图描述本公开的图像处理装置、图像处理方法、以及程序的细节。应注意，将根据下列项进行说明。
1.关于亚采样图像的概况
2.关于本公开的图像处理装置的配置与处理
2-1.关于通过颜色空间转换单元执行的处理
2-2.关于通过信号校正单元执行的处理
2-3.关于通过输出信号生成单元执行的处理
3.关于通过图像处理装置执行的图像处理序列
4.关于图像处理装置的硬件配置例
5.本公开的配置的总结
[1.关于亚采样图像的概况]
首先，将描述亚采样图像的概况。
如之前描述的，在图像数据的传送或记录处理中，通过以一个像素为单位疏伐一部分信号而生成数据，以减少数据量。
例如，在使用由亮度信号Y与色度信号Cb和Cr组成的YCbCr信号的情况下，通过数据疏伐，例如，通过将色度信号Cb和Cr以若干个像素为单位适配到单个信号来减少数据量。
YCbCr图像是与使用亮度信号Y及两个色度信号(Cb和Cr)表现的颜色空间对应的图像数据。
Cb表示通过将从B信号减去亮度Y而获得的(B-Y)与常数相乘而获得的信号，并且Cr表示通过将从R信号减去亮度Y而获得的(R-Y)与常数相乘而获得的信号。
应注意，尽管有时将YCbCr写为YPbPr，但是YCbCR与YPbPr实质上意味相同的颜色信号。此外，在一些情况下，还将YCbCr表达为YUV。
在下列说明中，将给出关于YCbCr信号的处理的描述。然而，本申请中的处理是还适用于YUV信号与YPbPr信号中的每一个信号的处理。
在传送与记录YCbCr信号时，在一些情况下，执行信号量减少处理。具体地，在许多情况下，使用疏伐色度(Cb与Cr)分量的方法。由于人眼对明亮度变化率对颜色变化更为敏感，普遍执行通过疏伐色度分量CbCr的信息量而不是减少亮度分量Y来减少数据的量的处理。
将参考图1描述作为具体的视频格式而采用的分量视频信号的采样格式。
广泛使用的采样格式包括下列类型，如图1所示。
(1)4:4:4采样
该采样格式属于完整保持每个像素的各YCbCr信号而不进行疏伐的格式。
(2)4:2:2采样
在各个像素的YCbCr信号之中，对于全部像素保持作为亮度信号的Y信号，但在水平方向上每隔一个像素，保持作为色度信号的CbCr信号。
这是一般商业视频所采用的一种技术。在诸如印刷或显示等再现时，针对一条垂直线的色度信号CbCr被用作两条垂直线的色度信号CbCr。
(3)4:2:0采样
在各像素的YCbCr信号之中，对于全部像素保持作为亮度信号的Y信号，但每四个像素仅保持单个CbCr信号作为色度信号。
具体地，在第一帧中，仅在奇数扫描线处获取Cb信号并且在偶数扫描线处获取Cr信号；相反，在第二帧中，仅在奇数扫描线处获取Cr信号并且仅在偶数扫描线处获取Cb信号。同样，通过基于扫描线进行疏伐而获取CbCr信号。在再现时，例如，使用位于扫描线上的邻近像素位置处的色度信号来插值在无任何色度信号的像素位置处的色度信号。
这是家用数字视频的主流技术并且用在诸如MPEG压缩格式等格式及DVD中使用的AVCHD等中。
同样，在传送和记录YCbCr时，在许多情况下，为了减少信号量，传输或记录对其应用了从YCbCr信号疏伐出色度信号CbCr的处理的图像数据，即，亚采样图像数据。
如上所述，对色度信号CbCr而非对亮度信号Y进行亚采样的原因在于，相比较于亮度，视觉对色度变化不敏感。
在该亚采样图像中，因为在图像的构成像素之中的约一半或一半以上的像素处未设置原始CbCr信号，所以在执行显示或印刷的显示过程的情况下，必须执行插值过程以在缺失色度信号CbCr信号的像素位置处设置CbCr信号。例如，作为将相邻像素位置处的CbCr像素值复制到缺失CbCr信号的像素位置的处理来执行该插值处理。然而，当执行该简单复制时，在颜色边缘区域(即，颜色变化的颜色边界)中产生色度信号的折叠分量，并且这导致颜色阶梯式变化的条纹图案(即，所谓的分带)观察困难。
将参考图2和图3描述分带现象的具体实例。
图2中示出的(1)图像是根据上述4:2:0采样从编码数据生成的显示图像数据的实例。
如上所述，4:2:0采样技术是将每个像素的YCbCr信号设定成使得对于全部像素保持作为亮度信号的Y信号，但每四个像素仅保持单个作为色度信号的CbCr信号的采样技术。
在再现时，例如，使用扫描线上的邻近像素位置处的色度信号来在无任何色度信号的像素位置处插值色度信号。通过该插值处理生成的再现图像是图2的(1)中示出的图像数据。
图2中的(2)是示出沿着(1)图像中的一个水平线(扫描线)pq的相应Y、Cb以及Cr信号的信号电平(像素值)的曲线图。横坐标轴表示沿着水平线pq的像素位置并且纵坐标轴表示信号电平(像素值)。
图2中的(1)图像中的pq线由包括太阳和天空的图像构成。
在图2的(2)中示出的相应YCbCr信号中，亮度信号(Y)从左侧(p侧)逐渐增加直至在太阳部分处达到峰值，并且然后，随着向右侧方向(q方向)前进而降低。
色度信号(Cb和Cr)中看不到如亮度信号(Y)一样大的显著变化。
图3示出了相对于该YCbCr信号沿着像素位置的信号电平的变化分析局部的微小图像区域的结果。
与图2中的(1)和(2)类似，图3中的(1)和(2)是示出沿着pq线的相应YCbCr信号的电平变化的图像和曲线图。
图3中的(3)表示图3的(2)中示出的区域的放大图。
即，(3)是详细示出(1)图像的太阳部分中的色度信号Cb和Cr的信号电平的变化的曲线图。
如图3的(3)中示出的，色度信号Cb与Cr的信号电平台阶式改变。
这反映了通过插值处理将邻近像素位置的Cb与Cr信号值直接复制到由于4:2:0采样技术而缺失色度信号Cb与Cr的信号值的像素位置的结果。
通过该复制处理，在图像区域中的最初信号电平平滑地改变的两个连续像素处设定相同的像素值，结果，产生如图3的(2)中示出的台阶式信号电平变化。
在观察图像的情况下，该台阶式电平变化被识别为条纹图案，即，分带。
如上所述，在诸如显示或印刷等输出亚采样图像的情况下，必须执行插值处理以在缺失色度信号CbCr信号的像素位置处设置CbCr信号，并且由于该插值处理，产生其中颜色台阶式改变的条纹图案，即，所谓的分带，从而导致图像质量的劣化困境。
在下文中，将描述本公开的减少图像质量的该劣化的配置和处理。
[2.关于本公开的图像处理装置的配置和处理]
例如，本公开的图像处理装置执行解决参考图3描述的难题的图像处理。
具体地，在由亮度信号和色度信号组成的图像信号中，诸如YCbCr(可替代地，YPbPr或YUV)图像信号等，以多个像素为单位而非以一个像素为单位将色度信号疏伐成一个信号的图像信号，即，亚采样图像被输入，并且生成针对该输入图像的全部像素设定YCbCr的每个信号的输出图像。
应注意，如之前描述的，YCbCr信号、YPbPr信号以及YUV信号全部是由亮度信号和色度信号组成的相似图像。在下文中，将描述关于YCbCr图像信号的处理实例。然而，下面描述的本公开的处理同样能够应用于YPbPr和YUV信号并且产生相类似的效果。
如上所述，本公开的图像处理装置解决了在亚采样图像的常规插值处理中产生的难题。
即，之前参考图3描述的插值处理中产生的分带减少、图像质量的劣化较低的高质量输出图像被生成。
将参考图4及后续附图描述通过本公开的图像处理装置执行的处理。
图4是示出本公开的图像处理装置的配置例的示图。
如图4中示出的，图像处理装置100具有颜色空间转换单元101、信号校正单元102以及输出信号生成单元103。
图像处理装置100基于作为输入图像11的YCbCr亚采样图像生成输出的图像。例如，该图像是基于诸如上面参考图1至图3描述的诸如4:2:2亚采样图像或4:2:0亚采样图像等亚采样图像，通过将邻近的CbCr像素值复制到未设定CbCr像素值的像素位置而生成的图像。
关于亮度信号(Y)，对全部像素设定了原始像素值。然而，关于色度信号(Cb和Cr)，对大约一半或小于一半的像素设定复制像素值。
因此，图像是其中生成上面参考图3描述的分带的低质量图像。
将该输入图像11输入至颜色空间转换单元101。颜色空间转换单元101执行将输入图像11的YCbCr颜色空间转换成RGB颜色空间并且生成RGB图像信号12的颜色空间转换。
应注意，后面将参考图5及后续附图描述每个处理单元的具体处理。
将RGB图像12输入至信号校正单元102。
应注意，RGB图像12是基于亚采样YCbCr图像(即，输入图像11)生成的图像，并且图像构成像素的一部分的RGB值被设定为通过直接复制邻近像素的像素值而获得的像素值。
即，被输入至信号校正单元102的RGB图像12是具有参考图3描述的分带现象的低质量图像。
信号校正单元102对该低质量的RGB图像12执行图像校正，以生成具有分带减少的高质量的RGB图像。
即，生成并且输出图4中示出的高质量RGB图像(Rout、Gout、Bout)13。
将高质量RGB图像13输入至输出信号生成单元103。
输出信号生成单元103执行将高质量的RGB图像13的RGB颜色空间转换成YCbCr颜色空间的颜色空间转换处理。
即，生成并且输出图4中示出的高质量YCbCr图像(Yout、Cbout、Crout)14。
该高质量的YCbCr图像14是其中初始输入图像11中存在的分带减少的高质量的图像。
在下文中，将顺序描述通过图4中示出的图像处理装置100的颜色空间转换单元101、信号校正单元102以及输出信号生成单元103执行的处理的具体实例。
[2-1.关于通过颜色空间转换单元执行的处理]
首先，将参考图5描述通过图4中示出的图像处理装置100的颜色空间转换单元101执行的处理。
如参考图4描述的，图像处理装置100接受YCbCr亚采样图像的输入作为输入图像11。例如，该图像是基于上面参考图1至图3描述的诸如4:2:2亚采样图像或4:2:0亚采样图像等亚采样图像，通过将邻近的CbCr像素值复制到未设置CbCr像素值的像素位置而生成的图像。
关于亮度信号(Y)，全部像素设置原始像素值。然而，关于色度信号(Cb和Cr)，约一半或小于一半的像素设置复制像素值。
因此，图像是其中产生上面参考图3描述的分带的低质量图像。
将该输入图像11输入至颜色空间转换单元101。颜色空间转换单元101执行将输入图像11的YCbCr颜色空间转换成RGB颜色空间并且生成RGB图像信号12的颜色空间转换。
例如，通过矩阵转换执行该颜色空间转换处理。
具体地，通过使用图5中示出的矩阵和下列(式1)的算法处理执行颜色空间转换处理。
[数学式1]
应注意，能够应用用于颜色空间转换处理的常规已知现有矩阵作为应用于上述(式1)的矩阵，并且已知值也能够应用于各个系数m11至m33。然而，根据所使用的颜色空间和转换技术而应用不同的矩阵。
例如，根据ITU-R BT.709技术使用下列(式2)中的矩阵进行转换。
[数学式2]
上面(式2)指示的矩阵是ITU-R BT.709中限定的矩阵并且根据所应用的颜色空间和转换技术应用各种其他矩阵。
这样，颜色空间转换单元101执行将输入图像11的YCbCr颜色空间转换成RGB颜色空间并且生成RGB图像信号12的颜色空间转换。
将RGB图像12输入至信号校正单元102。
[2-2.关于通过信号校正单元执行的处理]
接着，将参考图6及后续各附图描述通过信号校正单元102执行的处理的具体实例。
如参考图4描述的，通过颜色空间转换单元101生成的RGB图像12是基于作为输入图像11的亚采样YCbCr图像生成的图像并且将图像构成像素的一部分的RGB值设置成通过直接复制邻近像素的像素值而获得的像素值。
即，被输入至信号校正单元102的RGB图像12是其中出现参考图3描述的分带的低质量图像。
信号校正单元102对该低质量的RGB图像12执行图像校正，以生成具有分带减少的高质量的RGB图像。
即，生成并且输出图4中示出的高质量RGB图像(Rout、Gout、Bout)13。
将参考图6至图11描述通过信号校正单元102执行的处理。
图6至图10是用于说明通过信号校正单元102执行的作为时间系列处理步骤的处理的示图。图11是用于说明例外处理的示图。
首先，将参考图6至图10顺次描述通过信号校正单元102执行的处理步骤。
(步骤S21)
将参考图6描述步骤S21中的处理，即，通过信号校正单元102执行的第一处理步骤。
应注意，信号校正单元102接受作为输入图像11的YCbCr图像与作为颜色空间转换单元101生成的图像的RGB图像12的输入，以执行处理。
信号校正单元102对RGB图像12(即，通过颜色空间转换单元101生成的图像)的RGB像素值执行校正。
从RGB图像12逐一选择校正目标像素并且对所选择的校正目标像素执行RGB像素值的校正处理。
如图6中示出的，在步骤S21中，信号校正单元102首先从YCbCr图像(即，输入图像11)和RGB图像12(即，通过颜色空间转换单元101生成的图像)获取位于包括校正目标像素的水平线上的校正目标像素位置的相邻像素的Y像素值和RGB像素值。
应注意，在图6示出的实例中，假设校正目标像素是位于RGB图像12的水平线PQ上的坐标(x,y)处的像素。
如图6中示出的，选择RGB图像12(即，通过颜色空间转换单元101生成的图像)的包括校正目标像素的水平线pq，并且在校正目标像素(x,y)的左侧和右侧设置参考像素区域(全局区域)以使得获取(x-n,y)至(x+m,y)处的像素的像素值(RGB)。
而且，关于输入图像(亚采样YCbCr图像)11，信号校正单元102还在校正目标像素(x,y)在水平线pq的左侧和右侧的参考像素区域中获取(x-n,y)至(x+m,y)处的像素的亮度值(Y)。
应注意，尽管能够通过各种方式设置校正目标像素(x,y)位于水平线上的参考像素区域(全局区域)的范围，但是，例如，以校正目标像素(x,y)为中心具有约10个像素的像素区域被分配作为参考区域。
图6的下部中示出的四个曲线图是从输入图像11获取的亮度值(Y)和从RGB图像12(即，通过颜色空间转换单元101生成的图像)获取的RGB像素值的曲线图。
在各个曲线图中，在横坐标轴上设定像素位置并且在纵坐标轴上设定像素值。
校正目标像素(x,y)在水平线pq上左侧和右侧的参考像素区域中的(x-n,y)至(x+m,y)处的各像素的像素值示出作为曲线图。
如通过图6中的输入图像11和RGB图像12指示的，校正目标像素(x,y)位于太阳的左侧的像素位置，并且在曲线图中，参考像素区域的左端(x-n,y)至右端(x+m,y)的各个Y和RGB的像素值日益增加。
然而，在图6示出的R和B的曲线图中，在两个连续的像素位置处具有像素值大约相同的像素。
这是由于使用从作为亚采样图像(即，亚采样YCbCr图像)的输入图像的色度信息CbCr复制的像素值来生成R和B的像素值的事实。
应注意，G像素值不指示类似R和B像素的平坦信号推移。这是因为，在上述颜色空间转换单元101使用上述(式1)从YCbCr至RGB的信号转换中，通过将G像素值设置成具有比RB像素的那些像素值具有更高的亮度(Y)信号的贡献率而执行计算。
另一方面，因为RB像素具有更高的CbCr信号的贡献率，所以直接反映了基于最初存在于CbCr信号中的复制像素值的信号平坦部分。
该信号平坦部分表示参考图3中的(3)描述的台阶式像素值变化并且是分带现象的主要起因。
(步骤S22)
接着，将参考图7描述步骤S22中的处理，即，通过信号校正单元102执行的下一处理步骤。
在步骤S22中，信号校正单元202计算校正目标像素(x,y)的位于水平线上的相邻像素的像素值变化率(全局斜率)[ΔY(G),ΔR(G),ΔG(G),ΔB(G)]。
进一步地，对于各个RGB像素，计算全局斜率相对于亮度Y之比(全局增益)[GainR(G),GainG(G),GainB(G)]。
图7示出了与图6中示出的那些曲线图相似的曲线图。
这些曲线图是从输入图像11获取的亮度值(Y)与从RGB图像12(即，通过颜色空间转换单元101生成的图像)获取的RGB像素值的曲线图。
在各个曲线图中，在横坐标轴上设定像素位置并且在纵坐标轴上设定像素值。
校正目标像素(x,y)的位于水平线pq上的左侧和右侧的参考像素区域中的(x-n,y)至(x+m,y)处的各个像素的像素值示出作为曲线图。
基于全局区域中与校正目标像素(x,y)在相同水平线上的参考像素(x-n,y)至(x+m,y)的这些像素值，信号校正单元计算像素值变化率(全局斜率)。
像素值变化率(全局斜率)是图7的曲线图中的ΔY(G)、ΔR(G)、ΔG(G)以及ΔB(G)。
具体地，例如，能够计算位于参考区域的两端处的两个像素的像素值之差，作为像素值变化率(全局斜率)[ΔY(G),ΔR(G),ΔG(G),ΔB(G)]。
例如，在设定具有10个像素的参考区域的情况下，计算位于这10个像素的两端处的像素值之差作为像素值变化率(全局斜率)[ΔY(G),ΔR(G),ΔG(G),ΔB(G)]。
进一步地，如图7中示出的，信号校正单元102针对各个RGB像素计算全局斜率相对于亮度Y之比(全局增益)[GainR(G),GainG(G),GainB(G)]。
具体地，根据下列式计算与RGB对应的全局增益。
GainR(G)＝ΔR(G)/ΔY(G)
GainG(G)＝ΔG(G)/ΔY(G)
GainB(G)＝ΔB(G)/ΔY(G)
从上述式能够理解的是，与RGB对应的各个全局增益表示了参考区域中的亮度值(Y)的像素值的斜率(像素值差)与各个RGB像素的像素值的斜率(像素值差)之比。
(步骤S23)
接着，将参考图8至图10描述步骤S23中的处理，即，通过信号校正单元102执行的下一处理步骤。
图8至图10中示出的处理是通过信号校正单元102对校正目标像素(x,y)执行的校正后像素值(Rout,Gout,Bout)的计算处理。
图8是用于说明校正后像素值Rout的计算处理的示图。
图9是用于说明校正后像素值Gout的计算处理的示图。
图10是用于说明校正后像素值Bout的计算处理的示图。
信号校正单元102计算位于校正目标像素(x,y)的位置处的亮度Y与位于相同水平线上的邻近像素(x-1,y)的亮度Y之间的像素值变化率(局部斜率)[ΔY(L)]。
应注意，局部斜率是局部区域的像素值变化率(局部斜率)[ΔY(L)]，局部区域是在上述参考区域(全局区域)内并且比全局区域小的区域。
具体地，例如，可以计算校正目标像素(x,y)的亮度Y与邻近像素(x-1,y)的亮度Y之差作为像素值变化率(局部斜率)[ΔY(L)]。
进一步地，对于RGB校正目标像素中的每个像素，将亮度Y的局部斜率[ΔY(L)]与各个RGB全局增益[GainR(G),GainG(G),GainB(G)]相乘，以计算校正后像素值[Rout,Gout,Bout]。
首先，将参考图8描述关于校正后像素值Rout的计算处理。
图8的下部中示出了通过信号校正单元102执行的三个处理步骤S23a、S23b以及S23c。
首先，在步骤S23a中，
信号校正单元102获取位于校正目标像素(x,y)的位置处的亮度Y与位于相同水平线上的邻近像素的亮度Y并且计算这两项亮度之间的像素值变化率(局部斜率)[ΔY(L)]。
在图8示出的实施例中，
选择校正目标像素(x,y)与位于相同水平线上的邻近像素(x-1,y)并且计算这两个像素的像素值(亮度值(Y))之差，作为亮度(Y)的局部斜率[ΔY(L)]。
进一步地，在步骤S23b中，信号校正单元102，
将亮度Y的局部斜率[ΔY(L)]与R全局增益[GainR(G)]相乘，以计算校正目标像素(x,y)的全局增益的局部适用数据。
如图8的步骤S23b中示出的，通过下列算法表达式计算相乘值，即，全局增益局部适用数据。
全局增益局部适用数据＝ΔY(L)×GainR(G)
如图8中示出的，该相乘结果表示校正目标像素(x,y)的校正后像素值Rout(x,y)与邻近像素(x-1,y)的R像素值之差。
进一步地，在步骤S23c中，信号校正单元102，
根据下列式计算校正目标像素(x,y)的校正后像素值Rout(x,y)。
Rout(x,y)＝R(x-1,y)+(ΔY(L)×GainR(G))
上述校正后像素值计算式是
将全局增益局部适用数据[ΔY(L)×GainR(G)]相加到校正目标像素(x,y)的邻近像素(x-1,y)的R像素值[R(x-1,y)]的计算式。
通过该加法式计算校正目标像素(x,y)的校正后像素值Rout(x,y)。
接着，将参考图9描述关于校正后像素值Gout的计算处理。
图9的下部中示出了通过信号校正单元102执行的三个处理步骤S23a、S23b以及S23c。
首先，在步骤S23a中，
信号校正单元102获取位于校正目标像素(x,y)的位置的亮度Y与位于相同水平线上的邻近像素的亮度Y并且计算这两项亮度之间的像素值变化率(局部斜率)[ΔY(L)]。
在图9示出的实施例中，
选择校正目标像素(x,y)与位于相同水平线上的邻近像素(x-1,y)并且计算这两个像素的像素值(亮度值(Y))之差作为亮度(Y)的局部斜率[ΔY(L)]。
进一步地，在步骤S23b中，信号校正单元102，
将亮度Y的局部斜率[ΔY(L)]与G全局增益[GainG(G)]相乘，以计算校正目标像素(x,y)的全局增益的局部适用数据。
如图9的步骤S23b中示出的，通过下列算法表达式计算相乘值，即，全局增益局部适用数据。
全局增益局部适用数据＝ΔY(L)×GainG(G)
如图9中示出的，该相乘结果表示校正目标像素(x,y)的校正后像素值Gout(x,y)与邻近像素(x-1,y)的G像素值之差。
进一步地，在步骤S23c中，信号校正单元102
根据下列式计算校正目标像素(x,y)的校正后像素值Gout(x,y)。
Gout(x,y)＝G(x-1,y)+(ΔY(L)×GainG(G))
上述校正后像素值计算式是
将全局增益局部适用数据[ΔY(L)×GainG(G)]相加到校正目标像素(x,y)的邻近像素(x-1,y)的G像素值[G(x-1,y)]的计算式。
通过该加法式计算校正目标像素(x,y)的校正后像素值Gout(x,y)。
接着，将参考图10描述关于校正后像素值Bout的计算处理。
图10的下部中示出了通过信号校正单元102执行的三个处理步骤S23a、S23b以及S23c。
首先，在步骤S23a中，
信号校正单元102获取位于校正目标像素(x,y)的位置处的亮度Y与位于相同水平线上的邻近像素的亮度Y并且计算这两项亮度之间的像素值变化率(局部斜率)[ΔY(L)]。
在图10示出的实例中，
选择校正目标像素(x,y)与位于相同水平线上的邻近像素(x-1,y)并且计算这两个像素的像素值(亮度值(Y))之差作为亮度(Y)的局部斜率[ΔY(L)]。
进一步地，在步骤S23b中，信号校正单元102
将亮度Y的局部斜率[ΔY(L)]与B全局增益[GainB(G)]相乘，以计算校正目标像素(x,y)的全局增益的局部适用数据。
如图10的步骤S23b中示出的，通过下列算法式计算相乘值，即，全局增益局部适用数据。
全局增益局部适用数据＝ΔY(L)×GainB(G)
如图10中示出的，该相乘结果表示校正目标像素(x,y)的校正后像素值Bout(x,y)与邻近像素(x-1,y)的B像素值之差。
进一步地，在步骤S23c中，信号校正单元102
根据下列式计算校正目标像素(x,y)的校正后像素值Bout(x,y)。
Bout(x,y)＝B(x-1,y)+(ΔY(L)×GainB(G))
上述校正后像素值计算式是
将全局增益局部适用数据[ΔY(L)×GainB(G)]相加到校正目标像素(x,y)的邻近像素(x-1,y)的B像素值[B(x-1,y)]的计算式。
通过该加法式计算校正目标像素(x,y)的校正后像素值Bout(x,y)。
这样，信号校正单元102生成具有分带减少的RGB图像，即，图4中示出的高质量的RGB图像(Rout、Gout、Bout)13，并且信号校正单元102将该高质量的RGB图像13输入至输出信号生成单元103。
将参考图11总结并且描述通过参考图6至图10描述的信号校正单元102执行的步骤S21至S23中的处理。
图11是示出信号校正单元102的细节配置的示图。
如图11中示出的，信号校正单元102具有校正像素选择单元201、亮度(Y)全局斜率(ΔY(G))计算单元202、RGB全局增益计算单元203、亮度(Y)局部斜率(ΔY(L))计算单元204以及校正后像素值计算单元205。
将输入图像11(即，亚采样YCbCr图像)和通过颜色空间转换单元102对输入图像11的颜色空间转换处理而生成的RGB图像12输入至信号校正单元102。
首先，校正像素选择单元201从通过颜色空间转换处理生成的RGB图像12顺次选择校正目标像素。
应注意，关于校正目标像素，顺次选择通过颜色空间转换单元101生成的RGB图像的构成像素的全部像素作为目标。
然而，例如，在将CbCr的复制像素值设定位置作为关于输入YCbCr图像(即，亚采样图像)的构成像素信息而记录为输入图像的属性信息的情况下，从属性信息中可以获取复制像素位置信息，使得仅选择这些像素位置作为处理目标。
应注意，在下列描述中，假设通过校正像素选择单元201选择的校正像素作为校正目标像素(x,y)。
亮度(Y)全局斜率(ΔY(G))计算单元202执行参考图6描述的步骤S21中的处理。
即，执行下列处理。
(步骤S21)
通过在校正目标像素(x,y)周围应用宽的参考区域(例如，约10个像素)计算像素值，即亮度值(Y)和像素值(RGB)的全局斜率[ΔY(G),ΔR(G),ΔG(G),ΔB(G)]。
RGB全局增益计算单元203执行参考图7描述的步骤S22中的处理。
即，执行下列处理。
(步骤S22)
计算全局增益，即，两项(即亮度值(Y)与像素值(R))的全局斜率之比。
GainR(G)＝ΔR(G)/ΔY(G)
GainG(G)＝ΔG(G)/ΔY(G)
GainB(G)＝ΔB(G)/ΔY(G)
亮度(Y)局部斜率(ΔY(L))计算单元204执行参考图8至图10描述的步骤S23a中的处理。
即，执行下列处理。
(步骤S23a)
获取位于校正目标像素(x,y)的位置的亮度Y与位于相同水平线上的邻近像素的亮度Y并且计算这两项亮度之间的像素值变化率(局部斜率)[ΔY(L)]。
校正后像素值计算单元205执行参考图8至图10描述的步骤S23b和S23c中的处理。
即，执行下列处理。
(步骤S23b)
将亮度Y的局部斜率[ΔY(L)]与RGB的全局增益[GainR(G),GainG(G),GainB(G)]相乘并且计算校正目标像素(x,y)的全局增益的局部适用数据。
ΔY(L)×GainR(G)
ΔY(L)×GainG(G)
ΔY(L)×GainB(G)
(步骤S23c)
通过将全局增益局部适用数据[ΔY(L)×GainR(G),ΔY(L)×GainG(G),ΔY(L)×BainR(G)]相加到校正目标像素(x,y)的邻近像素(x-1,y)的RGB像素值[R(x-1,y),G(x-1,y),B(x-1,y)]而计算校正后像素值RGBout(x,y)。
Rout(x,y)＝R(x-1,y)+(ΔY(L)×GainR(G))
Gout(x,y)＝G(x-1,y)+(ΔY(L)×GainG(G))
Bout(x,y)＝B(x-1,y)+(ΔY(L)×GainB(G))
通过这些处理，信号校正单元102计算校正目标像素(x,y)的校正后RGB像素值[Rout,Gout,Bout]。
然而，信号校正单元102不对构成图像的一些像素执行上述像素值校正。
将参考图12描述该例外处理。
如图12中示出的，在邻近像素之间的像素值的斜率大于预定的阈值的诸如边缘等高频率分量区域的情况下，信号校正单元102不执行像素值校正。
如图12示出的曲线图中，存在校正目标像素(x,y)的像素值(Y,R,G,B)与其邻近像素(x-1,y)的像素值(Y,R,G,B)明显不同的情况。
该像素值设定表示存在像素位置(x,y)与像素位置(x-1,y)之间存在诸如被摄体边界等边缘的可能性高。
当对设定了该像素值的区域执行参考图6至图11描述的像素值校正处理时，假设校正目标像素(x,y)的像素值与邻近像素(x-1,y)的像素值之差变小，从而产生具有不清晰边缘的模糊图像。
因此，设置为不对邻近像素之间具有大的像素值差的这些像素执行像素值校正。
具体地，例如，提前设置阈值Th，并且
仅在邻近像素的像素值差|K(x,y)-K(x-1,y)|等于或小于阈值Th的情况下，设置为执行参考图8至图10描述的像素值校正。
在这种情况下，满足K＝Y、或R、或G、或B。
即，
|K(x,y)-K(x-1,y)|≤Th
信号校正单元102判断针对校正目标像素(x,y)是否建立上述判断式并且仅在建立判断式的情况下执行像素值校正。
在这种情况下，满足K＝Y、或R、或G、或B
[2-3.关于通过输出信号生成单元执行的处理]
接着，将参考图13描述通过图4中示出的图像处理装置100的输出信号生成单元103执行的处理。
如参考图6至图11描述的，信号校正单元102生成具有分带减少的RGB图像，即，图4中示出的高质量的RGB图像(Rout、Gout、Bout)13，以输入至输出信号生成单元103。
输出信号生成单元103执行将高质量的RGB图像13的RGB颜色空间转换成YCbCr颜色空间并且生成高质量的YCbCr图像14的颜色空间转换。
例如，通过矩阵转换执行该颜色空间转换处理。
具体地，通过使用图13中示出的矩阵和下列(式3)的算法处理执行颜色空间转换处理。
[数学式3]
应注意，通过之前参考图5描述的颜色空间转换单元101应用于从YCbCr颜色空间至RGB颜色空间的转换处理的矩阵的逆矩阵能够应用为应用于上述(式3)的矩阵。
关于颜色空间转换处理的常规已知现有矩阵也能够应用为应用于上面指示的该(式3)的矩阵并且已知值也能够应用于各个系数m11至m33。
如上所述，输出信号生成单元103执行将通过信号校正单元102生成的高质量RGB图像13的RGB颜色空间转换成YCbCr颜色空间并且生成高质量的YCbCr图像14进行输出的颜色空间转换。
该高质量的YCbCr图像14具有与通过信号校正单元102生成的高质量RGB图像13的颜色特性相似的颜色特性并且是具有分带减少的高质量图像。
[3.关于通过图像处理装置执行的图像处理序列]
接着，将参考图14和图15中示出的流程描述通过本公开的图像处理装置执行的图像处理序列。
例如，符合图14和图15中示出的流程的处理是图像处理装置的设置有具有程序执行功能等中央处理单元(CPU)的数据处理单元，根据保存在图像处理装置的存储器中的程序执行的处理。
将描述各个步骤中的处理。
(步骤S301)
首先，在步骤S301中，输入被指定为处理目标的图像。
将输入图像输入至图4中示出的图像处理装置100的颜色空间转换单元101。
具体地，将YCbCr图像(即，缺失色度信息的亚采样图像)输入至颜色空间转换单元101。
该图像是基于参考图1描述的诸如4:2:2亚采样图像或4:2:0亚采样图像等亚采样图像，通过将邻近的CbCr像素值复制到未设定CbCr像素值的像素位置而生成的图像。
关于亮度信号(Y)，全部像素设定原始像素值。然而，关于色度信号(Cb和Cr)，约一半或小于一半的像素设定复制像素值。
因此，图像是其中产生上面参考图3描述的分带的低质量图像。
(步骤S302)
接着，在步骤S302中，颜色空间转换单元101执行将输入图像的YCbCr颜色空间转换成RGB颜色空间并且生成RGB图像信号的颜色空间转换。
例如，通过矩阵转换执行该颜色空间转换处理。
具体地，如之前参考图5描述的，通过使用由上述(式1)指示的矩阵的算法处理执行颜色空间转换处理。
(步骤S303)
步骤S303至S309中的处理是通过图4中示出的信号校正单元102执行的处理。
首先，在步骤S303中，信号校正单元102从通过颜色空间转换单元101生成的RGB图像中选择校正像素。
该处理是通过图11中示出的信号校正单元102的校正像素选择单元201执行的处理。
信号校正单元102的校正像素选择单元201顺次选择通过颜色空间转换单元101生成的RGB图像的构成像素的全部像素作为校正目标像素。
然而，如上所述，例如，在将CbCr的复制像素值设定位置作为关于输入YCbCr图像(即，亚采样图像)的构成像素信息记录为关于输入图像的属性信息的情况下，从属性信息中可以获取复制像素位置信息，使得仅仅选择这些像素位置作为处理目标。
在下列说明中，将校正目标像素描述为校正目标像素(x,y)。
(步骤S304至步骤S305)
步骤S304和步骤S305中的处理是通过图11中示出的信号校正单元102的亮度(Y)全局斜率计算单元202和RGB全局增益计算单元203执行的处理。
图11中示出的信号校正单元102的亮度(Y)全局斜率计算单元202通过在校正目标像素(x,y)周围应用宽的参考区域(例如，约10个像素)而计算像素值，即亮度值(Y)与像素值(RGB)的全局斜率[ΔY(G),ΔR(G),ΔG(G),ΔB(G)]。
进一步地，在步骤S305中，RGB全局增益计算单元203计算全局增益，即，两项(即，亮度值(Y)与像素值(R))全局斜率之比。
GainR(G)＝ΔR(G)/ΔY(G)
GainG(G)＝ΔG(G)/ΔY(G)
GainB(G)＝ΔB(G)/ΔY(G)
(步骤S306)
步骤S306中的处理是通过图11中示出的信号校正单元102的亮度(Y)局部斜率计算单元204执行的处理。
亮度(Y)局部斜率(ΔY(L))计算单元204执行参考图8至图10描述的处理。
即，执行下列处理。
计算位于校正目标像素(x,y)的位置的亮度Y相对于位于水平线上的邻近像素的像素值变化率(局部斜率)[ΔY(L)]。
应注意，例如，在本实例中，尽管将局部斜率[ΔY(L)]描述为两个像素，即校正目标像素及其邻近的像素的像素值之间的值差，然而，可以采用使用三个像素的像素值差的配置。
然而，这些像素需要具有比用于上述全局斜率的像素区域更小的像素区域。
(步骤S307)
在步骤S307中，信号校正单元102判断在步骤S306中计算的位于校正目标像素(x,y)的位置的亮度Y相对于位于水平线上的邻近像素的像素值变化率(局部斜率)[ΔY(L)]是否等于或小于限定的阈值(TH1)。即，
ΔY(L)≤TH1
判断是否满足上述判断式。
在满足上述判断式的情况下，处理进行至步骤S308，以计算校正目标数稀疏性(x,y)的校正后像素值。
另一方面，在不满足上述判断式的情况下，处理进行至步骤S309，而不执行步骤S308中的校正后像素值计算处理。
步骤S307中的该否(NO)判断处理表示上面参考图12描述的例外处理。
(步骤S308)
在步骤S307中判断的情况下，
ΔY(L)≤TH1
满足上述判断式，处理进行至步骤S308，以计算校正目标像素(x,y)的校正后像素值。
该处理是通过图11中示出的信号校正单元102的校正后像素值计算单元205执行的处理。
校正后像素值计算处理205执行参考图8至图10描述的处理。
即，执行下列处理。
将亮度Y的局部斜率[ΔY(L)]与RGB的全局增益[GainR(G),GainG(G),GainB(G)]相乘并且计算校正目标像素(x,y)的全局增益的局部适用数据。
ΔY(L)×GainR(G)
ΔY(L)×GainG(G)
ΔY(L)×GainB(G)
进一步地，通过将全局增益局部适用数据[ΔY(L)×GainR(G),ΔY(L)×GainG(G),ΔY(L)×BainR(G)]相加到校正目标像素(x,y)的邻近像素(x-1,y)的RGB像素值[R(x-1,y),G(x-1,y),B(x-1,y)]而计算校正后像素值RGBout(x,y)。
Rout(x,y)＝R(x-1,y)+(ΔY(L)×GainR(G))
Gout(x,y)＝G(x-1,y)+(ΔY(L)×GainG(G))
Bout(x,y)＝B(x-1,y)+(ΔY(L)×GainB(G))
通过这些处理，信号校正单元102计算校正目标像素(x,y)的校正后RGB像素值[Rout,Gout,Bout]。
(步骤S309)
在步骤S309中，信号校正单元102判断是否已完成图像的全部像素的处理。
应注意，在提前限制校正目标像素的情况下，判断这些校正目标像素的处理是否已完成。
在判断处理完成的情况下，处理进行至步骤S310。
在存在未处理的像素的情况下，处理返回至步骤S303并且对未处理的像素执行步骤S303及后续步骤中的处理。
(步骤S310)
在步骤S309中判断校正处理已完成的情况下，处理进行至步骤S310。
步骤S310中的处理是通过图4中示出的输出信号生成单元103执行的处理。
如图4中示出的，输出信号生成单元103执行将通过信号校正单元102生成的高质量RGB图像13(即，具有分带减少的高质量RGB图像13)的RGB颜色空间转换成YCbCr颜色空间并且生成高质量的YCbCr图像14的颜色空间转换。
如上面参考图13描述的，例如，通过矩阵转换执行该颜色空间转换处理。
具体地，通过使用图13中示出的矩阵(即，上述(式3))的算法处理执行颜色空间转换处理。
如上所述，输出信号生成单元103执行将通过信号校正单元102生成的高质量RGB图像13的RGB颜色空间转换成YCbCr颜色空间并且生成高质量的YCbCr图像14进行输出的颜色空间转换。
该高质量的YCbCr图像14具有与通过信号校正单元102生成的高质量RGB图像13的颜色特性相似的颜色特性并且是具有分带减少的高质量图像。
[4.关于图像处理装置的硬件配例]
接着，将参考图16描述本公开的图像处理装置的硬件配置例。
根据本公开的图像处理装置是接收图像的输入并且输出图像并且能够通过放置在硬件中而操纵或能够通过软件操纵的图像处理装置。图16是示出作为实现本公开的一系列处理(如软件程序)并且执行该程序的图像处理装置的计算机的硬件的配置例的框图。
中央处理单元(CPU)501用作根据存储在只读存储器(ROM)502中或存储单元508中的程序执行各个处理的数据处理单元。例如，执行根据上述实施方式中描述的序列的处理。通过CPU 501执行的程序、数据等存储在随机访问存储器(RAM)503中。通过总线504相互连接此处提及的CPU 501、ROM 502以及RAM 503。
CPU 501经由总线504连接至输入/输出接口505，而包括各个开关、键盘、鼠标、麦克风等的输入单元506与包括显示器、扬声器等的输出单元507连接至输入/输出接口505。CPU 501响应于从输入单元506输入的指令执行各个处理并且例如将处理结果输出至输出单元507。
例如，连接至输入/输出接口505的存储单元508包括硬盘等并且存储通过CPU 501执行的程序及各种类型的数据。通信单元509用作经由诸如互联网或局域网等网络进行数据通信的发送/接收单元并且进一步用作广播波的发送/接收单元并且与外部装置通信。
连接至输入/输出接口505的驱动器510驱动诸如磁盘、光盘或磁光盘等可移动介质511，可替代地，驱动诸如存储卡等半导体存储器，并且执行数据记录或读取。
应注意，图16中示出的硬件配置是实例并且能够通过设置有存储器和数据处理单元的各种设备执行本公开的处理，在存储器中，保存了记录有根据上述实施方式的处理序列的程序，数据处理单元具有程序执行功能，诸如CPU等；例如，各种设备包括个人电脑(PC)、数码相机等。
此外，在上述实施方式中，已经对YCbCr信号的处理展开了描述，但是，如之前描述的，本公开的处理还能够应用于各个YUV与YpbPr信号。
[5.本公开的配置的总结]
迄今，已经参考特定的实施方式详细描述了本公开的实施方式。然而，不言而喻，在不背离本公开的实质的情况下，本领域技术人员能够做出实施方式的改造与替换。即，本发明已经通过例证方式进行公开并且不应进行限制性解释。为了判断本公开的实质，应考虑权利要求书的部分。
应注意，本说明书中公开的技术能被配置如下。
(1)一种包括信号校正单元的图像处理装置，信号校正单元：
接收通过将邻近像素值复制到像素值疏伐位置而获得的亚采样图像的输入，作为输入图像；
计算校正目标信号全局增益，校正目标信号全局增益是由包括输入图像的校正目标像素的像素位置的多个连续像素组成的全局区域的校正目标信号的斜率与亮度信号的斜率之比；
计算亮度局部斜率，亮度局部斜率是比全局区域更小的局部区域的亮度信号的斜率，局部区域是全局区域内的区域、包括输入图像的校正目标像素的像素位置；并且
通过亮度局部斜率与校正目标信号全局增益相乘并且应用相乘结果而计算校正目标像素的校正后像素值。
(2)根据(1)所述的图像处理装置，其中，
信号校正单元通过将计算亮度局部斜率针对的局部区域的端部的校正目标信号像素值相加到通过亮度局部斜率与校正目标信号全局增益相乘而获得的相乘值，来计算校正后像素值。
(3)根据(1)或(2)所述的图像处理装置，其中，
全局区域的信号的斜率表示全局区域的两端的像素之间的像素值差；并且
局部区域的信号的斜率表示局部区域的两端的像素之间的像素值差。
(4)根据(1)至(3)中任一项所述的图像处理装置，其中，
全局区域是由包括校正目标像素的水平线上的多个邻近像素构成的区域。
(5)根据(1)至(4)中任一项所述的图像处理装置，其中，
输入图像是通过疏伐色度信号Cb和Cr而获得的YCbCr图像信号；
图像处理装置进一步包括将YCbCr图像信号转换成RGB图像信号的颜色空间转换单元；并且
信号校正单元分配通过颜色空间转换单元生成的RGB图像信号的RGB像素值作为校正目标信号，并且使用YCbCr图像信号的亮度(Y)信号计算各个RGB像素值的校正后像素值。
(6)根据(5)所述的图像处理装置，其中，
颜色空间转换单元通过矩阵转换执行颜色空间转换处理。
(7)根据(5)或(6)所述的图像处理装置，进一步包括输出信号生成单元，输出信号生成单元对通过信号校正单元生成的校正后RGB图像信号执行颜色空间转换处理，以生成校正后YCbCr信号。
(8)根据(5)至(7)中任一项所述的图像处理装置，其中，
信号校正单元：
分配通过颜色空间转换单元生成的RGB图像信号的RGB像素值作为校正目标信号；
计算与RGB各个信号对应的全局增益，全局增益是全局区域的RGB图像信号的RGB各个信号的斜率与YCbCr图像信号的亮度(Y)信号的斜率之比；并且
通过亮度局部斜率与RGB各个信号全局增益相乘并且应用相乘结果而计算经过校正之后的RGB像素值。
(9)根据(1)至(8)中任一项所述的图像处理装置，其中，局部区域是由两个像素，即，校正目标像素与校正目标像素的邻近像素组成的区域。
(10)根据(9)所述的图像处理装置，其中，
信号校正单元通过将邻近像素的像素值相加到通过亮度局部斜率与校正目标信号全局增益相乘而获得的相乘值来计算校正后像素值。
(11)根据(1)至(10)中任一项所述的图像处理装置，其中，
信号校正单元：
在校正目标像素的像素值与邻近像素的像素值之差等于或小于预定阈值的情况下，对校正目标像素执行校正后像素值计算处理；并且
在差大于预定阈值的情况下，不计算校正目标像素的校正后像素值。
(12)一种在图像处理装置中执行的图像处理方法，图像处理方法包括：
通过信号处理单元接收通过将邻近像素值复制到像素值疏伐位置而获得的亚采样图的输入，作为输入图像；
通过信号处理单元计算校正目标信号全局增益，校正目标信号全局增益是由包括输入图像的校正目标像素的像素位置的多个连续像素组成的全局区域的校正目标信号的斜率与亮度信号的斜率之比；
通过信号处理单元计算亮度局部斜率，亮度局部斜率是比全局区域更小的局部区域的亮度信号的斜率，局部区域是全局区域内的区域、包括输入图像的校正目标像素的像素位置；并且
信号处理单元通过亮度局部斜率与校正目标信号全局增益相乘并且应用相乘结果而计算校正目标像素的校正后像素值。
(13)一种图像处理装置中执行图像处理的程序，程序使信号处理单元：
接收通过将邻近像素值复制到像素值疏伐位置而获得的亚采样图像的输入，作为输入图像；
执行校正目标信号全局增益的计算处理，校正目标信号全局增益是由包括输入图像的校正目标像素的像素位置的多个连续像素组成的全局区域的校正目标信号的斜率与亮度信号的斜率之比；
执行亮度局部斜率的计算处理，亮度局部斜率是比全局区域更小的局部区域的亮度信号的斜率，局部区域是全局区域内的区域、包括输入图像的校正目标像素的像素位置；并且
执行通过亮度局部斜率与校正目标信号全局增益相乘并且应用相乘结果来计算校正目标像素的校正后像素值的处理。
此外，通过硬件、软件或两者的结合配置能够执行在本描述中描述的一系列处理。在通过软件执行处理的情况下，记录处理序列的程序能够安装在被整合到专用硬件中的计算机内的存储器上并且运行，或者程序能够安装在能够执行各个处理的通用计算机上并且运行。例如，能够提前将程序记录在记录介质中。除从记录介质安装至计算机上之外，经由诸如局域网(LAN)或互联网等网络能够接收程序并且将程序安装在诸如内置硬盘等记录介质上。
应注意，本描述中描述的各个处理并不仅根据描述按照时间序列执行，而是还可以根据执行处理的装置的处理能力或根据需要并行或单独执行。此外，在本描述中，术语“系统”指多个装置的逻辑组配置并且并不局限于将具有相应配置的装置容纳在同一壳体中的系统。
工业应用性
如上所述，根据本公开的实施方式的配置，实现了减少亚采样图像中的分带现象并且实现高图像质量的装置与方法。
具体地，接收通过将邻近像素值复制到像素值疏伐位置而获得的亚采样图像的输入，作为输入图像；计算校正目标信号全局增益为由包括输入图像的校正目标像素的像素位置的多个连续像素组成的全局区域的校正目标信号的斜率与亮度信号的斜率之比；计算亮度局部斜率为比全局区域更小的局部区域的亮度信号的斜率，亮度局部斜率是全部区域内的区域、包括输入图像的校正目标像素的像素位置；并且通过亮度局部斜率与校正目标信号全局增益相乘并且应用相乘结果而计算校正目标像素的校正后像素值。例如，通过将局部区域的端部处的校正目标信号像素值相加到相乘值而计算校正后像素值。
通过这些处理，实现了减少亚采样图像中的分带现象并且实现高图像质量的装置与方法。
符号说明
101 颜色空间转换单元
102 信号校正单元
103 输出信号生成单元
201 校正像素选择单元
202 亮度(Y)全局斜率(ΔY(G))计算单元
203 RGB全局增益计算单元
204 亮度(Y)局部斜率(ΔY(L))计算单元
205 校正后像素值计算单元
501 CPU
502 ROM
503 RAM
504 总线
505 输入/输出接口
506 输入单元
507 输出单元
508 记录单元
509 通信单元
510 驱动器
511 可移动介质

Claims (13)

1.一种图像处理装置，包括信号校正单元，所述信号校正单元：
接收将邻近像素值复制到像素值疏伐位置而获得的亚采样图像，作为输入图像；
计算校正目标信号全局增益，所述校正目标信号全局增益是由包括所述输入图像的校正目标像素的像素位置的多个连续像素组成的全局区域的校正目标信号的斜率与亮度信号的斜率之比；
计算亮度局部斜率，所述亮度局部斜率是比所述全局区域小的局部区域的所述亮度信号的斜率，所述局部区域是所述全局区域内的区域、包括所述输入图像的所述校正目标像素的像素位置；以及
通过将所述亮度局部斜率与所述校正目标信号全局增益相乘并且应用相乘结果来计算所述校正目标像素的校正后像素值。
2.根据权利要求1所述的图像处理装置，其中，
所述信号校正单元通过将计算所述亮度局部斜率针对的所述局部区域的端部的校正目标信号像素值相加到将所述亮度局部斜率与所述校正目标信号全局增益相乘而获得的相乘值来计算所述校正后像素值。
3.根据权利要求1所述的图像处理装置，其中，
所述全局区域的信号的斜率表示所述全局区域的两端像素之间的像素值差；并且
所述局部区域的信号的斜率表示所述局部区域的两端像素之间的像素值差。
4.根据权利要求1所述的图像处理装置，其中，
所述全局区域是由包括所述校正目标像素的水平线上的多个邻近像素构成的区域。
5.根据权利要求1所述的图像处理装置，其中，
所述输入图像是通过疏伐色度信号Cb和Cr而获得的YCbCr图像信号；
所述图像处理装置进一步包括将所述YCbCr图像信号转换成RGB图像信号的颜色空间转换单元；并且
所述信号校正单元将由所述颜色空间转换单元生成的所述RGB图像信号的RGB像素值分配作为校正目标信号，并且使用所述YCbCr图像信号的亮度(Y)信号计算各个所述RGB像素值的校正后像素值。
6.根据权利要求5所述的图像处理装置，其中，
所述颜色空间转换单元通过矩阵转换来执行颜色空间转换处理。
7.根据权利要求5所述的图像处理装置，进一步包括输出信号生成单元，所述输出信号生成单元对由所述信号校正单元生成的校正后RGB图像信号执行颜色空间转换处理，以生成校正后YCbCr信号。
8.根据权利要求5所述的图像处理装置，其中，
所述信号校正单元：
将由所述颜色空间转换单元生成的所述RGB图像信号的RGB像素值分配作为校正目标信号；
计算与RGB信号中的每一信号对应的全局增益，所述全局增益是所述全局区域的所述RGB图像信号的RGB信号中的每一信号的斜率与所述YCbCr图像信号的所述亮度(Y)信号的斜率之比；并且
通过将所述亮度局部斜率与所述RGB信号中的每一信号的全局增益相乘并且应用相乘结果，来计算校正后的RGB像素值。
9.根据权利要求1所述的图像处理装置，其中，所述局部区域是由两个像素，即校正目标像素和所述校正目标像素的邻近像素组成的区域。
10.根据权利要求9所述的图像处理装置，其中，
所述信号校正单元通过将所述邻近像素的像素值相加到将所述亮度局部斜率与所述校正目标信号全局增益相乘而获得的相乘值来计算所述校正后像素值。
11.根据权利要求1所述的图像处理装置，其中，
所述信号校正单元：
在所述校正目标像素的像素值与邻近像素的像素值之差等于或小于预定阈值的情况下，对校正目标像素执行校正后像素值计算处理；并且
在所述差大于所述预定阈值的情况下，不计算所述校正目标像素的校正后像素值。
12.一种在图像处理装置中执行的图像处理方法，所述图像处理方法包括：
由信号处理单元接收将邻近像素值复制到像素值疏伐位置而获得的亚采样图像的输入，作为输入图像；
由所述信号处理单元计算校正目标信号全局增益，所述校正目标信号全局增益是由包括所述输入图像的校正目标像素的像素位置的多个连续像素组成的全局区域的校正目标信号的斜率与亮度信号的斜率之比；
由所述信号处理单元计算亮度局部斜率，所述亮度局部斜率是比所述全局区域小的局部区域的所述亮度信号的斜率，所述局部区域是所述全局区域内的区域、包括所述输入图像的所述校正目标像素的像素位置；以及
由所述信号处理单元通过将所述亮度局部斜率与所述校正目标信号全局增益相乘并且应用相乘结果，来计算所述校正目标像素的校正后像素值。
13.一种在图像处理装置中执行图像处理的程序，所述程序致使信号处理单元配置为：
接收将邻近像素值复制到像素值疏伐位置而获得的亚采样图像的输入，作为输入图像；
执行校正目标信号全局增益的计算处理，所述校正目标信号全局增益是由包括所述输入图像的校正目标像素的像素位置的多个连续像素组成的全局区域的校正目标信号的斜率与亮度信号的斜率之比；
执行亮度局部斜率的计算处理，所述亮度局部斜率是比所述全局区域小的局部区域的所述亮度信号的斜率，所述局部区域是所述全局区域内的区域、包括所述输入图像的所述校正目标像素的像素位置；以及
执行通过将所述亮度局部斜率与所述校正目标信号全局增益相乘并且应用相乘结果来计算所述校正目标像素的校正后像素值的处理。
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