CN1102042A - 图象处理装置 - Google Patents

Abstract

一种图象处理设备，包括：空间滤波部分，用于存储排列成i行和j列的系数，用于接收代表输入图象并被排列成i行和j列的象素数据项，并将各个象素数据项与相应的系数相乘；系数存储器，具有用于存储设定在空间滤波部分中的系数的系数寄存器组；选择数据发生部分，用于提供代表所要从各组系数寄存器读出的系数的系数选择数据，并根据将要输入到空间滤波部分的象素数据项改变该系数选择数据；系数选择部分，用于接收选择数据发生部分产生的系数选择数据、根据系数选择数据从各组的系数寄存器读出系数，并将系数设定在空间滤波部分中。

Description

图象处理设备

本发明涉及一个用于借助一个空间滤波器对输入图象的一个区域(至少一个象素)进行处理(例如插补、画影线、图案辨认、色调校正、放大、缩小)的图象处理设备。

已知的有一种图象处理设备，它带有一个能由i行和j列的矩阵表示的空间滤波器。如果在其中设定了给定的系数，则用于图象处理设备中的该空间滤波器能具有所希望的滤波功能。根据设定在其中的系数的形式，该空间滤波器可对输入图象进行处理，诸如边缘强调或噪声去除。

图39显示了一个用在这种图象处理设备中的空间滤波器。

图39所示的空间滤波器包括一个3×3矩阵。该矩阵的各行有数据锁存电路1至3，这些电路串联，以对相应线路上的象素数据项依次进行锁存。由该数据锁存电路锁存的象素数据项分别被提供到乘法部分4至6，乘法部分4至6中的每一个把象素数据项乘以预定系数。要与乘法部分4至6相乘的系数被存储在系数寄存器7至9中。它们分别通过系数锁存电路11至13而被提供到乘法部分4至6。

用于第一行的象素数据被输入到第一级线路14。用于第二行的象素数据被输入到第二级线路15，且用于第三行的象素数据被输入到第三级线路16。被各个数据锁存器锁存的象素值的积和存储在相应系数寄存器中的系数被输入到加法器17。加法器17将输入到它的九个积相加，并将和输出到空间滤波器。

在具有这种结构的空间滤波器中，通过三条相继的线路14至16输入帧图象数据。该数据在各线路中被移动一个象素。用于一条线路的象素数据因而得到空间滤波。

在3×3矩阵滤波器的情况下，由单个的乘—加操作处理的象素数据代表位于矩阵中心(即第二行与第二列的交点)的象素。

在对一行的处理完成时，输入到第一至第三线路14至16的行数据被向上或向下移动了一或多行，且用于一行的图象数据再次得到处理。

上述的空间滤波器，能够根据存储在系数寄存器7至9中的系数，进行诸如局部平均、辨认、边缘检测等等的图象处理功能。

该空间滤波器的系数寄存器7至9与CPU的数据总线(未显示)相连。因此，存储在寄存器7至9中的系数能够经该数据总线被CPU重新写入。

在传统的空间滤波器中，为了重新写入存储在上述系数寄存器中的系数，CPU需要通过数据总线对所有的系数寄存器进行存取，并重新写入存储在各个寄存器中中的系数。如果空间滤波器包括一个3×3矩阵，该系数重新写入操作必须重复九次。如果该空间滤波器包括一个5×5矩阵，则该系数重新写入操作必须被重复15次。因此，采用传统的图象处理设备，通常必须对每一个帧在空间滤波器中设定的系数进行切换。

然而，在实际的图象处理中，要求采用被设定在用于帧的所希望区域的系数的空间滤波器，且为了处理一个帧必须使用多种类型的空间滤波器。滤波器的这种切换很难利用普通的个人计算机的功能来实现。

本发明就是在考虑到上述问题的情况下作出的。本发明的一个目的，是提供一种图象处理设备，其中设定在空间滤波器中的系数能够得到方便而迅速的改变。

本发明的另一个目的，是提供一种图象处理设备，它能够通过采用其中系数能够得到方便和快速的改变的空间滤波器，以高速进行与水平方向和竖直方向有关的插补，且它能够在具有大量象素的高分辨率监视器上显示诸如移动图象的图象，并能够在具有少量象素的监视器上显示高分辨率图象。

本发明的再一个目的，是提供一种图象处理设备，它能够通过采用其中系数能够得到方便而快速的改变的空间滤波器并根据给定的变换比，对周围的象素进行插补，且它能够防止在变换处理中可能发生的图象的不自然的变换，或解决与图象的不自然变换相伴随的问题，诸如图象质量的降低，从而提供与周围象素相关的自然图象。

本发明的另一个目的，，是提供一种图象处理设备，它能够根据输入图象的色调对输入图象进行滤波，且它能够通过利用其中能够方便而快速地改变系数的空间滤波器，改变输入图象的各个象素的滤波模式。

本发明的进一步的目的，是提供一种图象处理设备，它能够通过利用能够对系数进行方便而快速的改变的空间滤波器，对色调进行调节以使之适合于人的视觉特性，且它能够实现滤波作用。

根据本发明的一种图象处理设备对输入图象进行空间处理。该设备包括：存储被设置成i行和j列的系数的空间滤波部分，用于接收代表输入图象并被设置成i行和j列的象素数据项、用相应的系数乘各个象素数据项以进行空间滤波、和提取输入图象的特定频率成分；一个系数存储器，它带有与将要设定在空间滤波部分中的i×j个系数相应的多组系数寄存器各组的系数寄存器存储多种类型的系数；一个选择数据发生部分，用于产生与从各组系数寄存器读出的系数相应的系数选择数据并根据所要输入到空间滤波部分的象素数据项改变该系数选择数据；以及，一个系数选择电路，用于接收选择数据发生部分产生的系数选择数据、根据该系数选择数据从各组系数寄存器读取系数、并设定在空间滤波部分中的系数。

在如此构成的设备中，选择数据发生部分，以与由代表象素的象素数据项的输入同步的方式，产生分配给由这些象素形成的部分的系数选择数据。该系数选择数据被提供给一个系数选择电路。这些系数被根据系数选择数据而从系数寄存器组读出，并被设定在空间滤波部分中。

在根据本发明的图象处理设备中，选择数据发生部分具有系数数据存储器和系数读取电路。该系数存储器存储多种系数选择数据项，其每一个被提供给输入图象的空间区域的至少一个象素。该系数读取电路在输入图象被提供给空间滤波部分的同时，从该系数存储器读取与要由空间滤波部分处理的象素数据项相应的系数选择数据项。

用于输入图象的系数选择数据项被存储在系数存储器中，其每一个与输入图象的一个区域的至少一个象素相对应。该系数读取电路在输入图象被提供到空间滤波部分的同时，从系数存储器读取系数选择数据项，并将它们输入到系数设定电路。该系数设定电路从各个系数寄存器组读取与系数选择数据项相对应的系数，并将它们设定在空间滤波部分中。

因此，为输入图象的一个区域中的至少一个象素，改变了空间滤波部分中的各个系数。可为输入图象的任何给定区域设定一个滤波器，或为整个图象设定各种类型的滤波器。

本发明的另一种图象处理设备，除了空间滤波部分、系数存储器和系数设定装置外，还包括一个时钟信号发生电路和一个图象存储器以及一个控制器。该时钟信号发生电路将运行时钟信号提供到空间滤波部分从而使空间滤波部分进行空间滤波，并根据将要由空间滤波部分处理的象素数据的放大或缩小比率改变提供给空间滤波部分的运行时钟信号。该图象存储器用于存储空间滤波部分进行的处理的结果。该控制器控制象素数据向图象存储器的写入和从图象存储器的读出。空间滤波部分与运行时钟信号同步地改变被设置成i行和j列的系数。它用与进行插补所需的、被设置成i行和j列的象素数据项相应的系数，乘以这些象素数据项，并将这些象素数据项相加，以产生代表一个象素的新的插补数据。

该设备不仅对相邻的象素进行插补，而且根据输入图象的放大或缩小比率对周围的象素进行插补。该设备因而能够提供与周围象素相关的自然图象，而不论输入图象的放大或缩小比率如何。

该设备使得能够显示对原始图象保真的图象，这种图象不论在得到了放大或缩小时其质量都不会降低。

本发明的再一种图象处理设备，除了空间滤波部分、系数存储器和系数设定装置之外，还包括一个第一转换部分和一个第二转换部分。该第一转换部分将输入图象的彩色图象信号转换成彩色系统信号。该第二转换部分，将空间滤波装置通过对该彩色系统信号进行滤波而获得的象素数据转换成原始的彩色图象信号。

在此设备中，空间滤波部分接收来自所述第一转换部分的、被设置成i行和j列的象素数据项形式的彩色系统信号；且选择数据发生部分，根据按照从第一转换部分输出的彩色系统信号表示的输入图象的色调变化的色调参数，产生系数选择数据。

第一转换部分从彩色图象信号产生的彩色系统信号，被输入到空间滤波部分。与该彩色系统信号的色调分量相应的信号，被输入到选择数据发生部分。在根据选择数据发生部分输出的系数选择数据而存储在系数存储器中的系数形式中，从输入图象的色调参数来确定所要设定在空间滤波部分中的系数形式。

本发明的另一种图象处理设备，除了空间滤波部分、系数存储器和系数设定装置之外，还包括一个比较器。该比较器检测将要输入到所述空间滤波部分的象素数据的亮度值，并将该亮度值与至少一个预设的基准值相比较。系数选择数据发生部分产生用于输入图象的高亮度部分的系数选择数据项和用于输入图象的低亮度部分的系数选择数据项。

在此设备中，该比较器检测输入图象的低亮度部分和高亮度部分，并产生分别用于该低亮度部分和高亮度部分的两个系数选择数据项。系数选择电路根据该系数选择数据项从系数存储器读取系数，并将这些系数提供给空间滤波部分。空间滤波部分因此能够对输入图象的低和高亮度部分进行不同程度的色调校正。由于所实现的滤波是作为线性转换的空间滤波，所以图象数据能够得到良好的保真。

本发明的又一种图象处理设备，除了空间滤波部分、系数存储器和系数设定装置之外，还包括一个比较器和一个色调压缩电路。该比较器检测将要输入到所述空间滤波部分的象素数据的亮度值，并将该亮度值与至少一个预设基准值进行比较。该色调压缩电路对从空间滤波部分输出的象素数据进行色调压缩。该比较器从比较的结果产生系数选择数据。

在如此构成的设备中，与图象信号的亮度值对应的系数形式被设定在空间滤波部分中，且与形成该系数形式的系数一起滤波的数据受到色调压缩电路的色调压缩。因此，在色调压缩时其色调信息容易发生恶化的高亮度部分和低亮度部分，只要设定在空间滤波部分中的系数形式是色调强调的系数形式，就能够在它们的色调信息不发生恶化的情况下得到色调压缩。

图1是功能框图，显示了本发明的第一实施例的图象处理设备；

图2是包含在第一实施例的图象处理设备中的空间滤波器的总体图；

图3显示了该空间滤波器的第一个框；

图4A显示了设置成5×5空间滤波器的系数；

图4B显示了用于设定系数的数；

图5A显示了微观摄影图象；

图5B用于说明该微观摄影图象是如何根据系数而被分成区的；

图6是功能框图，显示了本发明的第二实施例的图象处理设备；

图7是包含在第二实施例的图象处理设备中的空间滤波器的示意图；

图8显示了包含在第二实施例中的图象处理设备中的空间滤波器的一个框；

图9用于说明确定系数的原理；

图10A至10D显示了各种系数形式；

图11是本发明的第三实施例的图象处理设备的示意图；

图12是功能框图，显示了第三实施例的图象处理设备；

图13显示了4×4原始象素矩阵之间和借助插补产生的象素矩阵之间的相关性；

图14用于说明如何通过插补一个4×4原始象素矩阵来产生九个象素；

图15显示了4×4象素矩阵的操作系数；

图16A至16I显示了用于将原始图象放大3倍所用的九个系数形式；

图17显示了当原始图象被缩小3倍时原始图象的象素与插补象素的关系；

图18显示了将数据项的数目减少到九分之一所用的系数形式；

图19A显示了在图象放大或缩小比率改变之前的象素数据项；

图19B显示了沿着水平方向的图象放大或缩小比率改变之后的象素数据项；

图19C表示用于计算亮度的运算模型；

图20是本发明的第四实施例的图象处理设备的总体图；

图21显示了第四实施例的图象处理设备的Lab转换部分、空间滤波单元、比较部分和RGB转换部分；

图22显示了该空间滤波单元；

图23显示了该空间滤波单元的一个框；

图24表示了亮度，色度和色调之间的相关性；

图25显示了在Munsell彩色系统中的色调与色度；

图26A显示了用于对R、G和B信号进行滤波的系统；

图26B显示了用于对NTSC信号进行滤波的另一种系统；

图27是功能框图，显示了第五实施例的图象处理设备；

图28显示了在色调校正之前输入图象所具有的亮度分布；

图29显示了在色调得到校正之后输入图象所具有的亮度分布；

图30显示了设定在第五实施例的图象处理设备的空间滤波部分中的系数；

图31是第五实施例的图象处理设备的第一修正的功能框图，

图32是第五实施例的图象处理设备的第二修正中的输入图象所具有的亮度分布；

图33显示了在第五实施例的第二种修正中输入图象在进行了色调校正之后所具有的亮度分布；

图34显示了第五实施例的第二种修正；

图35显示了本发明的第六实施例的图象处理设备；

图36A至36C用于说明在六实施例中输入图象的色调是如何改变的；

图37显示了用于压缩色调的转换表；

图38A至38C用于说明压缩色调的传统方法；且图39显示了包含在传统图象处理设备中的空间滤波器。

图1是一个图象处理仪器的功能方框图，这种图象处理仪器是本发明的第一个实施例。在这种图象处理仪器中，从摄象机来的图象输入被传送给A/D转换器21，A/D转换器21将成象的象素依次转换成象素数据顶，首先是第一行的第一个象素。A/D转换器21的输出端连接一个5×5的空间滤波器和一个4行缓冲器23。

4行缓冲器由4个行缓冲器组成，每一个行缓冲器都被用来对从A/D转换器21输出的一行象素数据项进行延时。第一个行缓冲器将被延时了一行的象素数据项传送到用于空间滤波器22的第二行的第一数据锁存电路和第二行缓冲器的输入端。第二行缓冲器将被延时一行的象素数据项传送到用于空间滤波器22的第三行的第一数据锁存电路和第三行缓冲器的输入端。第三个行缓冲器将延时一行的象素数据项传送到用于空间滤波器22的第四行的第一数据锁存电路和第四个行缓冲器的输入端。第三个行缓冲器将延时一行的象素数据项传送到用于空间滤波器22的第四行的第一数据锁存电路。换句话说，相邻的五个代表输入图象的象素数据顶(它们是5行5列的)将被五行的第一数据锁存器电路锁存。

图2是空间滤波器22的一个总体图。空间滤波器22分为五块24-1至24-5。第二块24-2至第五块24-5接收已经被依次延时的第一至第四行的四个象素数据项。第一至第五块具有同样的内部结构。

图3显示了第二块24-1的内部结构。第一块24-1由按顺序排列成一行的五个数据锁存电路25至29组成。数据锁存电路25位于该行的输入端附近。并直接接收从A/D转换器21来的象素数据项。该象素数据项按照与一个运行时钟信号同步的方式，被顺序送到数据锁存电路25至29。结果，连续的五个象素数据项就被保存在一行中。

设置了五个乘法器是31至35；它们分别与数据锁存电路25至29相连。每个乘法器将与之相联的数据锁存电路锁存的象素数据项乘以一个设定在它内部的系数。乘法器31至35的乘积输出被输入到加法器30。

设置了系数寄存器组36至40；它们分别与乘法器31至35相连。第一组包括四个寄存器，其中分别设定有不同的系数，寄存器组36至40中的系数是CPU通过一条数据总线装入的，以后将仔细对其进行介绍。

选择器41至45分别与系数寄存器组36至40相连。每一个选择器与对应寄存器组的每一个寄存器相连，用于根据从外部提供的系数选择信号来选择设定在四个寄存器中的一个寄存器中的系数。

选择器41至45选择的系数分别通过为选择器41至45设置的系数锁存电路45至50送到乘法器31至35。

四个不同的系数存贮在每组寄存器的第一至第四个寄存器中，这四个寄存器组分别被包含在第二块24-2至第五块24-5中。在这些功能块24-2至24-5中，每组寄组器中设定的系数，也是根据一个系数选择信号，由与之相联的选择器进行选择的，并随后被送到与之相联的乘法器。

在这期间，从摄象机20来的图象输入信号被送到同步分离电路51。同步分离电路51将水平同步信号从图象信号分离出来，并将水平同步信号输入到用于选择系数的帧存储器52。

用于选择系数的帧存储器52，将数据项(下文叫做“系数选择数据项”)存贮起来，这些数据项的每一个表示五个块中的各个系数存贮器组中的四个寄存器中的一个。帧存储器52的存储量与帧输入图象相对应，存储器的存储区域与形成输入图象的象素位置相对应。存储在帧存储器52中的系数选择数据项与输入图象的最小单元即象素有关。该系数选择数据项已经借助CPU53而以最小的象素单元被存储到帧存储器52中。

存到帧存储器52中的系数选择数据，在摄象机工作的时候，从帧存储器的第一行的起始地址读出。系数选择数据项的读出地址被从同步分离电路51输入的水平同步信号按照行的方式顺序改变，从帧存储器52顺序读出的系数选择数据项被送到每个块的选择器并被作为系数选择信号。

在空间滤波器22中，由每一个功能块24-1至24-5的乘法器31至35得到的乘积(每一个都是被乘上了一个系数的象素数据项)被输入到加法器30。加法器30得到这些结果的和。

加法器30的和输出，也就是空间滤波器22的输出，被输入到D/A转换器54。D/A转换器54将该和转换成模拟信号，后者被输出到显示器55。

由同步分离电路51从图象信号中分离邮来的同步信号被输入到PLL56。PLL56根据同步分离电路51提供的同步信号，控制着A/D转换器21空间滤波器22、4行缓冲器23和D/A转换器54。

加法器30得到的和可以有负值，这取决于系数寄存器组选择的系数，在这个实施例中，在加法器30中作了进位，以使该和在所有情况下均为正数。更精确地说，若干个正系数被存贮在系数存贮器56中，一个选择器57选择这些正系数中的一个，且所选定的正系数通过一个系数锁存电路58被输入到加法器30。

现在介绍这个实施例的工作情况。。

首先，CPU53提供的系数通过数据总线被设置到第一到第五功能块24-1至24-5的系数寄存器组36至40中。例如，系数“2”，“1”，“0”，“9”被分别置入每个寄存器组的第一至第四寄存器中。如果需要的负系数，则将两组系数置入存贮器，并将它们的补码显示出来。

现在介绍如何通过利用CPU53提供的且被存贮到系数存贮器组36至40的四个系数，来设置图44中显示的空间滤波器22的5×5系数锁存电路5×5系数。

为了设置系数形式，需要利用诸如图4B所示的系数选择数据项，来规定每个寄存器的序号。

因此，具有图4B显示的形式选择数据项，被存贮到帧存储器52的一个区域中，这个区域对应着被空间滤波器处理的象素数据，而图4A显示的系数形式已经放置到这个空间滤波器中。

为了减小用于选择系数的帧存储器的组数，只需要采用同样的系数选择信号，以便同样的存贮器序号可以由每一个选择器45来选择。但如时这样的话，在每组寄存器的第一个系数寄存器中设置了一个不同的系数。那么，用来选择系数的一个两位帧存储器就可以用来构成4×4空间滤波器。

摄象机20拍摄的输入图象被输入到空间滤波器22，以便为每五个行来输入用于相同列的象素数据更具体地，由于4行缓冲器23的延时作用，某一行数据项被输入到第一个块24-1，而紧前面一行的数据项被输入到第二块24-2。同样地，那一行之间三行、四行和五行的数据项分别被输入到第三块24-3、第四块24-4和第五块24-5。

为了对给定行的象素数据项滤波，上述时钟信号作为一个系数改变信号被输入到每个块的所有系数锁存电路(45至50)。因此由系数锁存电路锁存的系数就可以复位。与象素数据项有关的系数选择数据被作为一个系数选择信号而被读出。

当利用图4B所示的系数选择数据时，在第一块24-1中，用于指定为第二、第三、第一、第三和第二寄存器的五个系数选择信号就分别被输入选择器41至45，在第二块24-2至第五块24-5中，指定不同寄存器的五个系数选择信号也分别被输入选择器41至45。每个选择器根据系数选择信号一个寄存器，且图4A的系数形式被置入空间滤波器22，而系数被提供给25个(5×5)包含于滤波器22中的乘法器。

设置在空间滤波器22的某个象素数据项的5×5个系数就是这样转变的。要滤波的象素数据项被切换到一行方向。每当象素数据经滤波转换成另一个时，就产生被指定为帧存储器上的新象素数据项的系数选择数据。该系数选择数据项被用作一个系数选择信号，以如前所述地改变空间滤波器22的系数。

下面将介绍图象处理仪器的这个实施如何在图5A的显微镜图象上完成滤波处理。

空间滤波器的各种功能被分配到具有不同特点的显微镜图象的区域。更具体地，如图5B所示，局部平均在上左区域R1进行独立点检测在下右区域R2上进行，边缘强调在区域R1和R2之间的中间区域R3上进行。更近一步，拉普拉斯滤波在区域R3中的区域R4内进行。

具体的系数组合(或图案)，作为系数选择数据，被存放在帧存储器52中与输入图象的区域R1到R4对应的地址上。如此存储的系数选择数据被用来实现上述的滤波过程。

在系数选择数据已经与显微镜传真图象的区域R1至R4相对应地被存贮到帧存府器52之后，它们用来滤波图5A所示的显微镜传真图象。也就是，设置在空间滤波器22的系数，根据分配到与要被滤波的象素数据有关的区域的系数选择数据，而得到改变。结果是图象的每个区域都被完好处理。

在本实施例中，输入图象的每个区域(最小的是象素)的系数选择数据项被存放在帧存储器52中，以用来选择系数，不同的系数存放在每个寄存器组中，系数选择信号根据分配到与要被处理的象素数据有关的区域的系数选择数据项，被送到所有的选择器，且所希望的系数就从寄存器组读出并得到置入。于是，所希望的滤波过程就在一帧的给定区域进行，且置入空间滤波器的系数可以在象素最小单元内改变。另外，因为任何系数寄存器的内容没有重写，该设备可以以相当高的速度处理输入图象，从而可以在个人计算机上使用。由于置入空间滤波器的系数可以对每个象素改变，该设备就可以同时完成输入图象的滤波和相关处理。换句话说，因为不但实现了滤波处理而且还实现了相关处理，对于具体图象，该设备可以作为一个优化滤波器。

如已经结合滤波处理过程描述的，仪器还可以完成插入、加影、DCT和图案识别。

除非一个图象需要以放大或缩小的形式改变或者改变清晰度，它可以不需经过一些过程(如图象大小改变)，就可以得到显示。然而，当所用的显示器有与原始图象不同的清晰度时，原始图象就必须得到放大或缩小，以使它的清晰度与显示器相适应。

在已经知道的普通的改变图象大小的方法中，有图象放大法和图象缩小法。图象放大法是重复地使用同一个象素数据项或同一行象素数据项。所用的重复次数要根据选择的图角放大或图象缩小的比例。图象缩小法是以一定比率除去象素数据项或一行图象数据项，这个比率要根据缩小比例而定。

还有另外一个改变图象放大缩小比率的方法。在这个方法中法未转换数据被插补，产生内插补数据，且插补数据被用来作用放大或缩小原始图象的象素数据。这种比率改变方法在Jpn.pat.Appln.KOKAI Publication No.2-222992中已经进行了介绍。

在这个出版物中描述的改变图象放大或缩小比例的方法中，四个象素—其中两个位于要插补的象素左右两侧且另外两个位于要插补的象素的上下—得到线性逼近，从而得到插补数据并用其来放大或缩小原始图象。例如，为了把原始图象放大8/5倍，每组的五个象素数据项被转换为八个象素数据项，以产生了新的插补数据。

图19A和19B显示了象素数据在水平方向如何被插补，图19C表示一个计算亮度的工作模式。在图19C中，“a”，“b”，“D1”，“D2”和“F”分别表示了一个原始象素对于一个插补象素的距离比例、另一个原始象素对于插补象素的距离比例、第一个原始象素的亮度、第二个原始象素的亮度和插补象素的亮度。

如图19所示，在水平插补中，插补象素的亮度可以通过下述等式表示的线性逼近来计算。

F＝(aD2+bD1)/(a+b)

通过这种亮度计算，象素可以按照放大和缩小的比例从相邻的还没有转换的象素插补得到。

如前所述的，各种改变放大或减小图象比例的方法，有下面的问题。当同样数据项被安排在同一行中以扩大图象时，或者当一些数据被除去以缩小图象时，插补后形成的图象可能在图象放大或缩小的比例很小的情况下与原始图象有很大不同。所以，转换的图象变得很不自然，以至于很难识别在相邻的象素上(两个或四个象素)采取线性逼近的这种方法，如果表示相邻象素的数据中包含噪音，那么它将大大影响插补。所以合成的图象质量差。

这些问题可以通过下面介绍的第二第三实施例加以解决。

下面将介绍现在发明的第二实施例。

图6是根据第二实施例表示的图象处理仪器的功能方框图。在这个实施例中，摄象机110产生图象数据，一个A/D转换器111将图象数据转换成数字信号，且该数字信号即一帧的象素信号被存放在第一图象存储器112中。

第一存储器控制器114从CPU113接收命令，并控制着数据从第一图象存储器112中的读出，从第一图象存储器112中读出的象素信号被输入4×4空间滤波器115。

图7和8显示了空间滤波器115的结构，空间滤波器115与前面所述5×5空间滤波器的基本结构相同。它只是在大小上与5×5空间滤波器不同，但在结构上则类似。因此，与5×5空间滤波器相同的元件用相同的标号表示，且将不再对其进行描述。

空间滤波器115被分为四个块24-1至24-5，第一至第四块24-1至24-4是有相同的内部结构。图8显示了第一个块24-1的内部结构。

CPU113为第一个存储控制器114提供代表读取时钟信号频率的数据；控制器114利用这个时钟信号从第一个图象存储器112中读出象素信号。这个数据也被送到一个图象存储器124，用来选择系数。用于选择系数的存储器124存贮系数选择数据项，每个数据项代表四个块的每个系数存贮器组中的四个寄存器中的一个。帧存储器134具有的存储量与一帧输入图象相对应。存贮在帧存储器124中的系数选择数据项与输入图象的最小单元即象素有关。通过CUP113，系数选择数据已经被分配到象素最小单元中。

存贮在帧存储器124中的系数选择数据项从与第一图象存储器112的读出地址相对应的地址中读出。从存储器124中顺序读出的系数选择数据，被送到每个块的选择器，并被用作系数选择信号。

在空间滤波器115中，通过每个块的乘法器31至35得到的乘积(是象素数据乘以一个系数)被输入加法器30。从加法器30得到这些积的和。根据一个时钟信号产生部分125提供的时钟信号，空间滤波器115进行工作。

从加法器30得到的总和输出，在第二个存储器控制器126的控制下被输入到第二个图象存储器127，控制器126接收CPU113的指令。第二个图象存储器127通过D/A转换器128与显示器129相连。显示器129显示通过处理得到的图象，该处理诸如通过空间滤波器115进行的插补。

现在将介绍如何将系数置入空间滤波器115。一般地，当原始图象被放大或者缩小m/n倍，相邻两个象素即原始图象的左右象素的距离比例对于被放大或缩小的图象的第三个象素，被一维重复m次。

即：

(n·i+a)％m∶m-(n·i+α)％m这里％是取余数，a是实常数(即整个帧的偏移)。其中0＜a＜m，且假设m和n互质。

原始图象的两个相邻象素是第(n·i+a)/m象素和第(n·i+a)/(m+1)象素，这里(n·i+a)m和(n·i+a)/(m+1)是整数，每个都是通过丢掉小数来获得。

这些可以扩展到二维情况，从而可以从相邻四个象素得到一个插补象素的亮度。

当相邻四个象素具有亮度A、B、C、D时(如图9描述的模型中所示)插补象素的亮度a可以如下得到

        X＝{A(b²+d²)^1/2+B(a²+d²)^1/2

           +C(b²+c²)^1/2+D(a²+c²)^1/2}

          ÷{(a²+b²)^1/2+(b²+c²)^1/2

           +(a²+c²)^1/2+(b²+d²)^1/2}这里a＝(n·i+a)％m

b＝m-a

c＝(n·j+a)％m

d＝m-c

在上述中，i表示第i列，j表示第j行，空间滤波器中的系数是

        K1＝(b²+d²)^1/2/{(a²+b²)^1/2

             +(b²+c²)^1/2+(a²+c²)^1/2

             +(b²+d²)^1/2}

        K2＝(a²+d²)^1/2/{(a²+b²)^1/2

             +(b²+c²)^1/2+(a²+c²)^1/2

             +(b²+d²)^1/2

        K3＝(b²+c²)^1/2/{(a²+b²)^1/2

             +(b²+c²)^1/2+(a²+c²)^1/2

        K4＝(a²+c²)^1/2/{(a²+b²)^1/2

             +(b²+c²)^1/2+(a²+c²)^1/2

             +(b²+d²)^1/2}

根据这些等式，系数被置入空间滤波器。下面将介绍一个具体的例子。

为了将原始图象放大1至2倍，例如1.6们(即8/5倍)(即将640象素转换成1024象素)，设置在空间滤波器的数据是从基本相同的象素数据插补来的。

设置在4×4空间滤波器115中的系数形成了一个如图10A所示的矩阵或者如图10B所示的矩阵形式，图10B的形式用来计算图象的已经被插补的部分，该部分已同相同的象素数据项进行了插补，而这些数据项代表第(n·i+a)/m整数部分的象素和第(n(i+1)+a)/m整数部分的象素。

在每个系数矩阵设置的值是K，它是通过将m＝8，n＝5代入等式(3)而计算出的。对8行8列就得到了，系数Ks(8×8)，且这些系数被置入存储器124中以用于选择系数，因而它们根据具体的规则从寄存器组中读出。

为了将原始图象放大2至3倍，所需要的系数形成一个如图10C或图10D的矩阵形式。当原始图象被放大3或更大倍数时，一个4×4的滤波器就根本不够用了。需要用一个(整数比例+1)×(整数比例+1)的空间滤波器来取而代之。

为了缩小原始图象，例如缩小到0.625倍、(即5/8倍)(即将1024个象素转换成640个象素)，按照具体规则，由空间滤波器计算的一些象素信号被除去。在此情况下，待置入4×4空间滤波器115的系数形成一个如图10A所示的矩阵形式，系数K1至K4的值通过将m＝5和n＝8代入等式(3)而分别得到。对5行5列得到了系数Ks(5×5)，而那些对应于不被除去的象素的系数即每个第(n·i+a)/m象素被置入系数存储器

下面将介绍具有上述结构的现在实施例的工作情况。

首先，将介绍如何改变设置在空间滤波器116中的系数。在滤波器115中，为了滤波某行象素，一个时钟信号被作为一个系数改变信号而输入到每个块的所有的系数锁存电路(45至50)。系数锁存电路锁存的系数因此得，以复位。这时，与象素数据有关的区域的系数选择数据被作为一个系数选择信号读出。结果是，置入滤波器115的某个象素形式数据的16个系数(即4×4个系数)被改变了。与基本时钟信号同步地，要处理的象素数在行方向得到改变。每次要滤波的象素数据转换成另一个时，就产生一个系数选择数据项，后者被分配到存放待处理象素数据的帧存储器上的区域。系数选择数据作为系数选择信号，被用来改变滤波器115的系数。

下面介绍如何放大图象。

表示摄象机110摄入的图象的数据，由A/D转换器111转换成数字数据。代表一帧的数字图象数据，被送到第一个图象存储器112。系数选择数据被存贮到帧存储器124，用于选择与存贮到第一个图象存储器112的象素数据有关的系数。为对应于要被放大的区域的象素，设定由上述的方法决定的系数选择数据。

接下来，第一存储器控制器114选择与要放大的区域有关的象素信号。选择的象素信号被送到空间滤波器115，控制器114逐行地选择由CPU113指定的要放大的区域，并根据图象在垂直方向的放大比例反复读取插补行。送到滤波器115的象素信号形成一个具有与要被放大区域列数相同的列和与已被放大区域同样的行数的矩阵。

为了使滤波器115能处理代表被扩大区域的象素信号，时钟信号发生部分125向滤波器115提供一个具有按某个比率增大的频率的工作时钟信号，区域在水平方向以这个比率增大。

结果，是控制器114扩大了与要沿垂直方向放大的区域有关的象素信号。空间滤波器115由一个具有按某个比率增大的频率的工作时钟信号驱动，区域在水平方向以这个比率被放大；该滤波器115通过利用这些系数进行4×4插补。插补的结果在第二存储控制器126的控制下被存到第二图象存储器127中。存储在第二图象存储器127中的图象被提供到显示器129，后者显示放大的图象。

为了缩小原始图象，系数选择数据被存放到帧存储器124，用来选择与存放到第一图象存储器112的象素数据有关的系数。为所要缩小的区域的象素设定以上述方法决定的系数选择数据。

在第一存储器控制器114的控制下，采用与基本时钟信号同步的方式，将象素信号从第一图象存储器读出。空间滤波器115也是采用与基本时钟同步的方式驱动。滤波器115中设置的系数为了缩小原始图象而被重写到上述系数中，以使代表被缩小区域的象素信号可以得到处理。利用新系数，空间滤波器完成4×4插补。

在第二个存储器控制器126的控制下，由滤波器115处理的一些象素信号按照区域缩小的比率被除去。剩下的象素信号存放到第二个图象存储器127中。结果是，代表以那个比率缩小图象的图象数据已经被存贮到第二图象存储器127中。

在本实施例中，滤波器115中的系数以象素为单位而得到改变，在控制器114的控制下从第一图象存储器112中选择和读出的象素信号，通过利用时钟信号产生部分125提供的工作时钟信号，而得到插补。因此，图象处理工作(如插补)，可以高速度地完成。原始图象可以很容易以任何比率扩大，一个图象如一个运动图片可以被具有大量象素的高清晰度显示器显示。

更近一步，由于滤波器115处理的一些象素信号被按照缩小区域的比率移走(这是在第二个存储器控制器126的控制下完成的)，且剩下的象素信号被存放到第二个图象存储器127中，一个高清晰度的图象就可以在具有较少象素的显示器上显示。

现在我们将介绍现在发明的第三个实施例。

图11是图象处理设备的第三个实施例的示意图。该设备仪器包括一个模数转换部分131、一个空间滤波器132、用于选择系数的一个帧存储器133、一个时钟信号产生部分134、一个存储器135和一个控制装置136。部分131将从图象输入装置输入的图象信号(如电视摄象机输入的图象信号)转换成数字图象信号。空间滤波器132有一个用于以行为单位存贮数字图象信号的存储部分，并能改变象素单元中ixy个运算系数。帧存储器133用来存放滤波器132输出的工作系数。时钟信号产生部分134按照图象放大或缩小比率来改变时钟信号。存储器部分135用来存贮表示放大或者减小的图象的数据。控制部分136控制着将数据读出和写入存储器部分135。CPU137控制着写入帧存储器133的数据、时钟信号产生部分134的工作时间、以及控制部分136的工作时间。

图12更详细地描述了这个图象处理设备。下面参照图12描述这个设备，从摄象机141输入的图象数字被送到A/D转换器142并由其转换成数字信号。该数字图象信号被输入到一个滤波单元143。

空间滤波单元143有一个4×4象素矩阵大小的空间区域。因此为了运行，需要提供相继的四行数据。为此，单元143有行存储器144-1至144-3，用以存放A/D转换器142提供的四行图象数据。存储器144-1至144-3每个都有存储一行数据的容量；利用这三个存储器，四行相继的数据就可以提供给空间滤波部分145。

空间滤波部分145是用来完成放大或缩小图象数据。部分145的结构与图7和图8所示的空间滤波器的结构相同。因此，将借助图7和图8中定义的元件标号来描述部分145。

这个实施例可以完全放大或缩小一个图象。另外，由于可改变在滤波器143中为每个象素设置的系数，所以也可以放大或缩小所需要的区域。系数选择信号置入一个预先决定的形式中，这个形式允许对单个象素进行各种图象处理。在这个实施例中，系数形式可以被转换成多个形式，因而为了放大原始图象，象素的多个形式可以为同样的原始象素进行插补。所要扩大的区域中的同样象素的系数选择数据，可以以预定的时序置入。

选择器41至44按照信号存储器153提供的系数选择数据选出的寄存器中的系数，分别通过为选择器41至44设置的系数锁存电路46至49，而被送到乘法器31至34。

空间滤波部件143，根据图象放大或缩小比率，由时钟信号产生部分155产生的时钟信号驱动。在存储器控制电路156的控制下，处理的数据存入图象存储器157。

存贮到存储器157中的图象数据，在控制电路156的控制下被读出并经过一个D/A转换器158而被送到显示放大或缩小图象的显示器159。

下面将介绍这个实施例中放大和缩小图象的方法。

首先，按照图象放大或缩小的比率，形成存放到滤波器143的4×4乘法器中的系数形式由于图象放大或缩小的比率决定了要插补的象素的位置，相邻的插补所需要的原始象素之间的相关系数可以从象素之间的距离计算出。如此计算出的相关系数作为一个系数而得到设定起来。

例如，以下述方式得到一个系数形式，它是如图13所示的从4×4原始象素X1至X16插补一个象素X0所需要的一个系数图象。

为了放大或缩小原始图象m/n倍，象素X0的四个相邻象素的距离比例a，b，c，d被重复m次。如果X0的位置为(i，j)，那么基于图象放大或缩小的比例，a，b，c，d将以如下方式获得：a∶b＝ni％m∶m-ac∶d＝nj％m∶n-c这里％是取余数，m和n互质。一个插补象素X0和任一个插补的需的原始象素Xn的距离L_n可以从设置在矩阵中的象素间的距离计算出。

L₁＝(a²+c²)^1/2

L₂＝(b²+c²)^1/2

L₃＝(a²+d²)^1/2

L₄＝(b²+d²)^1/2

L₅＝(c²+(2a+b)²)^1/2等等

各个原始象素与插补象互的相关系数是：L₁：1/L₂…1/L_n

因此，插补的象素具有的亮度计算如下：

X₀＝∑(X_n/L_n)/∑(1/L_n)

因此，只要将插补象素与相邻象素之间距离的倒数作为插补象素X0的系数KO存贮起来就足够了。

参考图14和图15，将介绍如何将一个确定区域放大三倍。为了如图14所示地为原始象素X1至X16插补九个象素，需要图15所示大小的九个系数形式，每个被用于一个插补象素。更确切地，需要用到图16A至16I所示的九个系数形式。系数选择信号存储器153存放关系数选择数据，这些数据是为了使选择器41至44选择和提供从系数寄存器组(36至39)来的、如图16A至16I所示的系数形式。在空间滤波器143的其他三个块中进行同样的操作。

当要插补象素放置入包含滤波器143有关的4×4乘法器时，这行时钟信号发生部分155按照CPU154提供的指令产生运行时钟信号。空间滤波器143在部分155产生的时钟信号驱动下，进行9次插补，每次输入一个象素数据。同时，存储器153被部分153产生的时钟信号驱动九次，并顺序地将图16A至16I所示的系数形式送到选择器(41至44)。即对于每个原始象素，滤波器143重复进行9次插补，系数形式A至I得到转换，以完成每个插补。

插补是对电视摄象机141输入的每个象素，利用部分155产生的时钟信号—该信号的频率为9倍高，以高速度进行的，从而获得代表放大图象的数据。如果不需要进行插补，那么就输出原始象素。

系数形式在规定的时间内重复。最后，图象的确定区域被放大，在垂直和水平方向上各被放大三倍。从而产生九倍于代表原始图象的指定区域的象素数据了，并将它们存放到图象存储器157。

如果图象放大比率不是一个整数，系数形式也按照该比率被转换并置入空滤波器143中。

如果图象放大比率是例如8/5，工作时钟信号变为原始信呈的64/25倍，且代表原始图象的5×5象素数据变成8×8象素数据，从而产生增大图象。换句话说，象素图象数据从25(5×5)增长到64(8×8)。

为了缩小原始图象，根据控制器156控制的缩小比率除去一些象素信号。空间滤波器部分143在某些情况下由与读出数据频率相同的运行时钟信号驱动，在其他情况下由低于数据读出频率的运行时钟信号驱动。

当部件143被与数据读出频率相同的运行时钟信号驱动时，被插补图象数据得到输出，而象素数量保持不变。只有需要按图象缩小比例插补的象素，才在控制电路156的控制下存入图象存储器157。表示缩小图象的数据因此被存入图象存储器157。在存储器157中存储放的图象数据，在电路157控制下被读出，并被送到显示器159，从而使显示缩小的图象。或者，插补的数据被存放图象存储器157，而不从空间滤波器143输出的插补数据中除去任何象素数据，且只有根据图象缩小比例的所需象素才在电路156的控制下得到读出和显示。通过这个方法，缩小图象可以显示。

为了把送到空间滤波器143的工作时钟频率降低到输入图象读出频率以下，只对形成所要显示的缩小图象的各个所需行的象素进行插补，以减少插补的重复次数。需要按图象缩小比例插补的行，在控制电路156控制下被存起来。其结果是，图象数据被存入图象储器157，它们其中一些象素数据已经沿垂直和水平方向除去。或者，插补数据在没有移走任何象素数据的情况下被存入存储器157，且按图象缩小比率插补的行被选择和显示出来。

参考图17，将介绍如何将原始图象缩小三倍。在图17中，白点代表原始象素，黑点代表插补象素。

如果滤滤器143的工作时钟信号与用于输入数据的工作时钟信号具有相同的频率，则需要在插补之后存储每三个象素中的第三个象素和每三条图象数据行中的第三行。如果滤波器143的运行时钟信号频率是输入数据的时钟信号频率的三分之一，则对每三个输入象素只进行一次插补。因此，每一行中输出的插补象素数据的数目只是输入象素的三分之一。而且，在电路156控制下，每三行中的一行被除去。因此，原始象素的九分之一的象素数据被存入存储器中。

插补象素的系数由以前描述的方法决定。图18显示了一个按前述方法缩小图象系数图形的实例。

为了缩小原始图象，例如减小到原来的5/8，执行5×5次插补，每次是在8×8输入象素上。利用本发明，可以在保持插补象素和每个相邻原始象素相关系数不变的情况下，对原始图象进行放大或缩小。为此，只要在需要时增加处理的象素，将空间滤波器换成一另个不同大小的空间滤波器。

在这个实施例中，空间滤波器也对相邻象素进行插补。这个实施例因此可以避免图象在变换处理中可能发生的不自然的变换。这个实施例还可以解决伴随图象不自然变换发生的问题，例如图象质量的缺隐。设备可以提供一个与周围象素相关连的自然图象。

有两种用于获得空间滤波彩色信号的系统。在图26A和图26B中将对其进行描述。

在图26A的系统中，一个从作为图象输入设置的显微镜输入的彩色图象，由A/D转换器转换为一个R信号一个信号和一个B信号。R，G，B信号分别被三个空间滤波器滤波。从这些空间滤波器出来的彩色信号被合成一个信号，它由D/A转换器转换为一个彩色图象信号。这个彩色图象信号送到显示彩色图象的显示器。

图26B所示的系统用于处理一个NYSC信号，这个信号由一个亮度信号Y和色差信号I(＝R-Y)和Q(＝B-Y)组成。在这个系统中，只有亮度信号Y被空间滤波器滤波。从空间滤波器输出的亮度信号Y与颜色差异信号I和Q合成一个合成信号。这个合成信号由D/A转换器转换为一个彩色图象信号。该彩色信号送到彩色显示器；后者显示彩色图象。

在图26A所示系统中，空间滤波在R，G，B信号中造成颜色变化，在经过处理的信号的基础上显示的图象就与原始图象颜色不同。而且，同样滤波过程必须重复三次，不可避免就增加了数据处理的数量。在图26B所示系统中，当NTSC信号转换成R，G和B信号时已经被处理的那部分显示图象，在颜色上不同于原始图象的对应部分。这是因为利用了色差信号将NTSC信号转换为R，G和B信号。

在一个例子中，亮度信号已经滤波，并随后被加到原始图象信号(Y，R-Y，B-Y)。我们通过个例子来解释之些问题增多的原因。

亮度信号Y被滤波，形成信号Y′＝Y+ΔY。随后，亮度信号Y′和彩色差异信号I和Q得到处理，以产生R、G和B信号，它们是：

R＝(R-Y)+Y’

 ＝R+ΔY

G＝-0.51(R-Y)-0.19(B-Y)+Y’

 ＝(G-Y)+Y’

 ＝G+ΔY

B＝(B-Y)+Y’

 ＝B+ΔY

就是说，R，G和B信号被改变了ΔY，且原始图象的三个颜色特征，即色调、色度和亮度，在滤波后不可避免地要被改变。不仅仅亮度信号(它是唯一被滤波的并代表颜色的亮度)被改变了，原始图象的颜色数据也已经改变了。

在图26B所示系统中，如果亮度保持不变，即使输入图象的色调改变，对输入图象也不进行任何处理。

在大多数情况下，由于显微镜摄象的样本已经染色，所以显微镜拍摄的图象就包含应相的不同颜色的区域。如果以相同的方式对这样一个图象个有的所有颜色进行处理，那么信息就只能从每个颜色的一个特殊成份中获得。换句话说，没有任何信息可以从图象的其它成份得到。

本发明的第四个实施例可以解决上述问题。对第四实施例的描述如下：

图20是这种图象处理设备的第四实施例的总体示意图。

根据第四实施例的这种图象处理设备具有一个用于摄入彩色图象作为图象输入的摄象机211。摄象机211输出的模拟彩色图象信号被A/D转换器212转换为一个R信号、一个G信号和一个B信号，它们是数字信号，并代表输入图象。R，G，B号转换为CIEI1976 L^*a^*b^*颜色空间的三个参数，即亮度L^*，色度S和色调参数tanθ(＝b^*/a^*)。亮度L^*和色度S是从Lab转换部分213输出的，并通过一个延时部分214而被输入到空间滤波单元215，而色调参数tanθ被输入到比较器216。如下面介绍的，在Munsell彩色系统的色调等值线和色度等值线上，色调可以表示为tanθ＝b^*/a^*。

比较器中存放的是不同的基准值1至n以及对应于参考值的系数选择数据。比较器216将输出一个系数选择信号到空间滤滤器单元215。对应于参考值的系数选择信号从Lab转换部分213送出，这个参考值与色调参数tanθ最相同。

这间滤波器单元215包括一个寄存器部分64、一个选择器部分65和一个空间滤波器部分219。寄存器部分64存放着滤波系数。选择器部分65用来从寄存器装置64中根据系数选择信号选择和读出一个滤波系数图形。由部分65选择的滤波系数图形存放到空间滤波部分219中，存放到寄存器产分64中的滤波系数可以重写。

延时部分214对从转换部分213输出的信号进行延时并输出对应于原始图象的i条连续行的信号，首先是表成第一列的象素，接着是形成第二列的象素，等等。代表每列象素的信号，以把滤波系数置入空间滤波部分219中的时序，输出到滤波部分219。

滤波部分219的输出被一个RGB转换部分221转换为一个R信号一个G信号和一个B信号。R，G和B信号被输送到D/A转换器222。转换器222将输入信号转换为模拟信号，而后者被送到显示器223。

同时，摄象机221输出的图象信号被送到一个同步信号离电路224。电路224将同步信号与图象信号分离，并将同步信号送到一个PLL225。在收到该同步信号收到下，PLL255产生一个时序控制信号。该时序控制信号被送到A/D转换器212、Lab转换部分213、延时部分214、空间滤波部分219、RGB转换部分221和D/A转换器222，从而使这些装置同步地工作。

如图21所示，空间滤波部分215包括一个第一个空间滤波单元215-1和一个第二空间滤波单元215-2。单元215-1和215-2用于分别滤波亮度L^*和色度S。比较器包括一个亮度比较器216-1和一个色度比较器216-2。亮度比较器216-1将系数选择信号送到第一空间滤波单元215-1，而色度比较器216-2将系数选择信号送到第二空间滤波单元215-2。延时部分214(在图21中未显示)将延时的信号送到第一空间滤波单元215-1和第二空间滤波单元215-2。

第一和第二空间滤波单元215-1和215-2具有相同的结构。以下将它们称为做“空间滤波单元215”。

图22和图23详细显示了空间滤波单元215。单元215的结构与图2和图3所示5×5空间滤波器的结构基本相同，只是它的处理空间是7×7大小。这个空间滤波器单元包括第一到第七块24-1至24-7、一个加法器30、一个系数寄存器56、一个选择器57和一个系数锁存电路58。系数寄存器56用来在加法器30中进行进位。第一至第七块24-1至24-7具有与图23所描述的相同的结构。更明确地，每一个块包括：七个构成一行的串连的数据锁存电路；七个系数存锁存电路62-1至62-7，其每一个被提供给一个数据锁存电路；七个乘法器63-1至63-7，每个用来将存放在数据锁存电路61的数据项乘以存放在与锁存电路61有关的系数锁存电路62中的系数；七个系数寄存器组64-1至64-7；七个选择器65-1至65-7，其每一个被连接在一个系数锁存电路62和与锁存电路62有关的系数寄存器组64之间。每个块中的部件的功能都与图2和图3所示的5×5空间滤波器的功能相同。所有块的系数寄存器组都构成一个寄存器部分。所有的块选择器都构成一个选择部分。每个选择器65，根据比较部分216提供的系数选择信号，选择存放在与选择器65有关的系数寄存器组64中的一个寄存器中的一个滤波系数。

加法器30将包含于空间滤波部分219的每个块中的乘法器63输出的积(每一个是一个象素值乘以一个滤波系数)相加。象素值输入图象数据(即一个象素)的亮度L^*和色度S。

现在描述图20中所示的图象处理设备是如何运行的。

首先，CPU220将滤波系数置入组64的各个系数寄存器。确定系数选择信号的各种角度θ被存放到比较器部分216中。

接下来，一个象素一个象素地输入彩色图象，作为从摄象机211至A/D转换器213的输入图象。转换器212将输入图象转换为R信号、G信号和B信号。Lab转换器部分213将R、G、B三个信号转换为CIE彩色系统的X、Y、Z三个值，转换方程如下(1)

而且，Lab转换部分213按下面的方程(2)，将X、Y、Z值转换到L^*a^*b^*彩色系统的一个均匀感受间；

    L^*＝116(Y/Y0)^1/3-16

    a^*＝500((X/X0)^1/3-(Y/Y0)^1/3)

    b^*＝200((Y/Y0)^1/3-(Z/Z0)^1/3

        X0＝98.072    Y0＝100.000

          Z0＝118.225

          S＝((a^*)²+(b^*)²)^_

          tanθ＝b^*/a^*    (2)

每个输入象素的亮度L^*和色度S，(2)是Lab转换部分213已经产生的；它们通过延时部分214分别被输入到第一空间滤波部件215-1和第二空间滤波部件215-2。色调参数tanθ(＝b^*/a^*)对应着色调，它从Lab转换部分213被送到亮度比较器216-1和色度比较器216-2。

亮度、色度和色调，即颜色的三个特征，在图24所描述的三维空间中被有规则地联系起来。所有的颜色都被安排到这个空间，对这些颜色规定适当的顺序标号，形成了叫做Munsell的彩色系统。图24是一个曲线图，显示了绘在CIE1976彩色空间L^*a^*b^*中的Munesll的彩色系统中对于某个亮度(V＝5)的等色调曲线和色度等值线。

如图24所示，输入象素的色调由tanθ(＝b^*/a^*)表示。因此，tanθ(＝b^*/a^*)作为色调参数应用到本实施例中。根据一个具体的色调而适当选择的基准值被置入比较器部分216中，从而对于那个色调产生一个系数选择信号。换句话说，能为输入象素的一个具体色调，设定一个滤波系数。

例如，如果对于tan0°至tan360°在比较器部分216中设定基准值，那么将为所有色调产生系数选择信号，从而为每个亮度重新置入7×7滤波系数。这就能为存贮输入图象的每个颜色设定滤波系数，而这些系数与输入图象的任何其它颜色的滤波系数不同。

比较器部分216已经决定了输入图象的色调，且它将系数选择信号送到所有块的选择器65。每个选择器65根据从比较器部分216输入的系数选择信号，来选择一个特定寄存器。在接收一个系数选择信号时，每个选择器从相联的寄存器中读出一个滤波系数。该滤波系数被设定在包含于空间滤波部分219的相关系数锁存电路62中。系数锁存电路62将该滤波系数设定在相联的乘法器62中。

从所有寄存器读出的滤波系数，以同样的方式分别被置入乘法器63。每一次Lab转换部分213转换输入图象时，比较器部分216就决定输入图象的色调。由此输出相应的系数选择信号，并在空间滤波部分219中改变7×7滤波系数。

借助滤波处理并利用特定的滤波系数而为各个色调获得的信号L^*’和S’，根据以下公式(3)和(4)，被RGB转换部分221转换成信号R′、G′和B′：

       X’＝X0((L^*+16)/116+a^*/500)³

       Y’＝Y0((L^*+16)/116)³

       Z’＝Z0((L^*+16)/116-b^*/200)³    (3) $\left[\begin{array}{c}{R}^{\′}\\ G^{\′}\\ B^{\′}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}1.9106& -0.5326& 0.2883\\ -0.9843& 1.9984& -0.0283\\ 0.0584& -0.1185& 0.8985\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{X}^{\′}\\ Y^{\′}\\ Z^{\′}\end{array}\right]---\left(4\right)$

在本实施例中，输入图象得到处理，从而如上所述地确定其色调、色度和亮度。在比较部分216中，为输入图象的色调设定了一个基准值。在空间滤波器中，该滤波系数根据从比较部分216输出的滤波系数而得到改变。因此，滤波方案可得到切换以适应各个输入图象色调，且能够在不对原始图象所具有的各个颜色的信息造成损害的情况下实现滤波处理。

另外，由于CIE1976均匀感受空间L^*a^*b^*在很大的程度上与其中设置了人所能够辨认的颜色的Munsell彩色系统相类似，所以在CIE1976彩色空间L^*a^*b^*中发生的色调亮度改变容易被人所感受。因而本发明能够在与人眼的视觉感受特性相符合的情况下，对颜色的色调和亮度进行校正。

在上述第四实施例中，输入图象被转换到L^*a^*b^*彩色系统一该系统是人所能感受的颜色的系统且它与CIE1976颜色空间L^*a^*b^*有关。或者，输入图象可被转换到Lab彩色系统或L^*u^*v^*彩色系统，后者也是人能够感受的彩色系统。在此情况下，与色调对应的信号也被输入到比较部分，且该比较部分产生系数选择信号。

或者，从输入图象产生的R、G和B信号可被转换到XYZ彩色系统或RGB彩色系统，它们都是心理上的彩色系统。

为了将输入图象转换到XYZ彩色系统，Y与亮度L^*对应，(x²+z²)^1/2与色度对应，且Z/X与tanθ对应。即Z/X被用作色调参数，以选择滤波系数。

除了R、G和B信号以外，能够以与上述实施例中相同的方式，对于每一色调，对由亮度信号和色差信号组成的NTSC信号进行滤波。在此情况下，该色差信号受到极坐标转换，从而获得两个分别与色度和色调对应的信号。与色度对应的信号被输入到象素矩阵形式的空间滤波器，且将要设定在该空间滤波器中的滤波系数由与对应于该色调的信号确定。通过与极坐标转换相反的转换，该空间滤波器的输出被转换成原有的彩色图象信号。

输入图象的色调，一般是通过对从低亮度至高亮度的亮度分布进行均匀的改变，而得到校正。在输入图象具有如图38A所示的亮度分布的情况下，从图象信号获得直流成分(图38B)，且图象信号的有效亮度范围R得到了倍增，从而产生了其亮度改变得到强调的图象信号(图38C)。

人对亮度的敏感度是对数形式的。亮度越低，人对亮度改变就越敏感。如上所述，输入图象的色调是从低亮度至高亮度均匀而逐渐地校正的。如果色调校正是对图象的低亮度部分进行的，则图象的高亮度部分将不具有所希望的色调。相反，如果色调校正是对图象的高亮度部分进行的，则在图象的低亮度部分噪声将得到强调。

已知的有一种图象处理方法，其中利用查寻表将输入图象的各个亮度值转换成给定值，从而能够实现例如对数形式的密度转换。然而如果利用查寻表将亮度值转换成给定值，则所需要的图象数据也受到非线性的转换，且不能得到完全的保持。

下面将描述根据本发明的第五实施例的图象处理设备，它能够在符合人眼的视觉感受特性的情况下对色调进行校正，且它具有给定的滤波效果。

图27是功能框图，显示了第五实施例的图象处理设备。

在该实施例的图象处理设备中，来自摄象机211的代表物体的图象的图象信号，被提供到一个A/D转换器212，后者将包含在图象信号中的亮度信号转换成数字图象信号。该数字图象信号经过一个延迟部分214而被输入到一个空间滤波单元215。包含在图象信号中的已经从A/D转换器212输出的亮度信号，被提供到一个比较器216的一个输入端。

一个基准值被提供到比较器216的另一个输入端。比较器216将该基准值与亮度信号的值(亮度)进行比较并将该两个值之间的差输入到空间滤波单元215。

延迟部分214变换其功能，对于输入图象的相继七行并对于每列的七个象素并行地输出亮度信号。延迟部分214，在与比较器216确定的亮度相应的系数信号被输出到一个空间滤波部分219的同时，将图象信号提供到空间滤波部分219。

空间滤波单元215包括用于进行空间滤波的滤波部分219、多个寄存器组64-其每一个均由第一寄存器217-1和第二寄存器217-2组成、和选择器65。

空间滤波单元215的输出经过一个D/A转换器222而被提供到一个显示器223。摄象机211输出的图象信号被输入到一个同步信号分离电路224，后者从图象信号分离出一个同步信号。该同步信号被提供到一个PLL225，该PLL225从同步信号产生一个时序控制信号。该时序控制信号被提供到A/D转换器212、延迟部分214、空间滤波部分219、和D/A转换器222，从而使这些部件彼此同步地运行。

空间滤波单元215具有与图22和23所示的、具有7×7矩阵大小的空间滤波器相同的结构。因而在此将不对单元215进行详细描述。

在本实施例中，块24-1至24-7中的任何一个的各个寄存器组64，由第一寄存器271-1和第二寄存器271-2组成。即两个寄存器271-1和271-2构成一个寄存器组64。在图27，只显示了一个寄存器组，而没有显示其他的寄存器组。

在此实施例中，适用于校正输入图象的低亮度部分的色调的系数信号被设定在第一寄存器271-1中，而适用于校正输入图象的高亮度部分的色调的系数信号被设定在第二寄存器271-2中。这些系数信号被从CPU220经过一条数据总线而提供到寄存器。

为包含在块24-1至24-7中的任何一个中的寄存器组设置了选择器65-1至65-7。在图27中，只显示了一个选择器218，而没有显示其他的选择器。选择器65-1至65-7分别与寄存器64-1至64-7相连。这些选择器中的每一个，根据比较器216的信号输出，选择设定在相关的组的第一寄存器中的系数或设定在其第二寄存器中的系数。

选择器65-1至65-7所选择的系数，通过与选择器65-1至65-7相连的系数锁存电路62-1至62-7，而分别被提供到乘法器63-1至63-7。

第二至第七块24-2至24-7中的每一个，都有一个系数寄存器组，它由第一和第二寄存器组成。用于校正输入图象的低亮度部分的色调的系数被设定在第一寄存器中，而用于校正输入图象的高亮度部分的色调的系数信号被设定在第二寄存器中。这些系数中的一个，被与该寄存器组相联系的选择器所选择，该寄存器组已经从比较器接收到了信号。如此选择的系数，被提供到与该选择器相联系的乘法器。

由于比较器216输出与输入图象的各个象素有关的比较结果，所以空间滤波单元215能够为每一个象素改变至少7×7个系数。

从块24-1至24-7的乘法器63-1至63-7输出的积(被乘以系数的象素值)，由一个加法器30相加。

由加法器30获得的这些积的和，根据从寄存器组64选择的系数，可以具有负值。在本实施例中，对该和进行进位，以使加法器30能输出只具有正值的和。更具体地说，在与数据总线相连的系数寄存器组56中，存储了各种正的系数。一个选择器57选择这些正系数中的一个，且选定的正系数经过一个系数锁存电路58而被提供到加法器30并被加到加法器30已经得到的和上。

现在解释第五实施例的运行。

首先，CPU220向第一寄存器271-1和第二寄存器271-2提供两个系数信号，这两个系数信号适于校正输入图象的低亮度部分的色调和输入图象的高亮度部分的色调。这些系数信号被设定在第一和第二寄存器271-1和271-2中。另外，一个基准值被从CPU220提供到比较器216，以使该比较器能够确定输入图象的亮度是低还是高。

随后，摄象机211输出并代表输入图象的信号被A/D转换器212转换成数字信号。包含在该数字信号中的亮度信号被提供到比较器216并与基准值相比较。如果该亮度信号代表大于该基准值的亮度，则确定输入图象具有高亮度。如果该亮度信号代表小于该基准值的亮度，则确定输入图象具有低亮度。

比较的结果被提供到选择器65。在比较结果表明输入图象具有低亮度时，各个选择器65从第一寄存器217-1读取系数信号。该系数信号被提供到空间滤波部分219的相联系的系数锁存电路。该系数锁存电路把相应的系数提供到相联系的乘法器。每次比较器216输出各个象素的比较结果时，都进行这一系列的操作，从而使存储在空间滤波部分219中的7×7个系数得到改变。在比较结果表明输入图象具有低亮度时，各个选择器65从第二寄存器217-2读取系数信号，且该系数信号被提供到空间滤波部分219。

以此方式，在输入图象具有低亮度或高亮度的时，空间滤波部分219中的系数得到改变。因此，表示输入图象的低亮度部分的亮度的信号受到根据适于输入图象的低亮度部分的系数进行的色调校正，而输入图象的高亮度部分受到根据适于输入图象的高亮度部分的系数进行的色调校正。其结果，显示器228显示出经过色调校正的图象，该图象具有适于人眼的视觉感受的色调。

图28显示了输入图象在色调得到校正之前所具有的亮度分布，而图29显示了输入图象在色调得到校正之后所具有的亮度分布。如从图28和29可见，在此实施例中进行的滤波，以特定的方式改变了低亮度部分中的亮度分布并以另一种方式改变了高亮度部分中的亮度。

在本实施例中，如上所述，空间滤波部分219中的系数，对于低亮度部分能够以一种方式得到改变，且对于高亮度部分能够以另一种方式得到改变。因而该实施例提供了一种图象，这种图象具有适于人眼的视觉感受的特性的色调。

在上述实施例中，系数信号被存储在第一寄存器217-1中，以便能够设定如图30所示的系数，且用于高亮度的系数象在上述实施例中那样被设定在第二寄存器217-2中。

图30所示的7×7个系数，不仅去除噪声，而且还强调了图象。如果预先设定在寄存器中，图30所示的系数得到提供，以进行平滑处理，从而降低低亮度部分中的噪声一该低亮度部分对亮度改变敏感且具有较大的噪声。其结果，增大了信/噪比。以与上述实施例中相同的方式，对高亮度部分实现了优化的色调校正。

存储在第一和第二寄存器217-1和217-2中的系数是任意的。这些系数，如果它们具有适当的值的话，可被用于色调校正以外的各种类型的处理。如果这些系数是图30所示的系数，它们被用于进行平滑处理以降低噪声。

由于在比较器中设定了一个基准值，所以为低亮度部分设定的系数不同于为高亮度部分设定的系数。如果在比较器中设定了更多的基准值，就能够采用同样多的系数组，从而能够更细致地改变系数。

下面结合图31描述本发明的第六实施例。在此实施例中，在一个比较器216’中设定了三个基准值1、2和3，且亮度信号被提供到比较器216’。比较器216’根据输入的亮度信号，输出四个不同的输出。各个系数寄存器组64由四个寄存器217-1、217-2、217-3和217-4组成。一个选择器218’根据比较器216’的输出，选择寄存器217-1、217-2、217-3和217-4中的一个。除了这些特征之外，该实施例与图27所示的实施例相同。因此，与图27中所示的设备的部件相同的部件被用相同的标号表示，且对其不再进行详细描述。

例如，适于平滑处理的系数被设定在第一寄存器217-1中，适于低亮度部分的色调校正的系数被设定在第二寄存器217-2中，适于高亮度部分的色调校正被设定在第三寄存器217-3中，且适于色调强调的系数被设定在第四寄存器217-4中。

第一寄存器217-1是为输入图象的一部分选定的，该部分具有等于或小于基准值1的亮度。第二寄存器217-2是为输入图象的一部分选定的，该部分具有从基准值1至基准值2的亮度。第三寄存器217-3是为输入图象的一部分选定的，该部分具有从基准值2至基准值3的亮度。第四寄存器217-4是为输入图象的一部分选定的，该部分具有大于基准值3的亮度。

在如此构成的本实施例中，输入图象的具有不同亮度的部分，能够彼此独立地得到检测和校正。因而该实施例能比上述实施例更细致地对色调进行校正。

图32显示了色调校正之前的亮度分布，并显示了三个基准值在该亮度分布中的位置。图33显示了在色调校正之后的亮度分布。如这两个图所示，在由这三个基准值确定的四个区域的每一个中的亮度分布都被色调校正改变了。

在上述实施例中，基准值被从一个CPU220提供到比较器216’。然而，如图34所示，从一个A/D转换器212输出的亮度信号可被提供到一个基准值发生部分90。在此情况下，部分90产生三个基准值，它们被提供到比较器216″。与在输入图象中的亮度改变相应的基准值能够得到设定，从而能够更细致地对图象进行校正。

下面结合图35描述本发明的第七实施例。与第六实施例中相同的部件被用相同的部件表示。

在一个比较器216’中设定了用于将一个10位色调亮度区域分割成八个部分的七个基准值Y1至Y7。比较器216’输出与输入图象所具有的亮度值相对应的比较结果(系数选择信号)。该结果被提供到一个空间滤波单元215。

空间滤波单元215，象在第六实施例中那样，包括七个块24-1至24-7。各个块具有七个系数寄存器组64-1至64-7。各个寄存器组由寄存器217-1至217-8构成，这些寄存器存储系数信号，且其中的每一个被用来适当强调八个部分中的一个的色调；这八个部分是比较器216通过对亮度区域进行分割而形成的。在此实施例中，这些系数信号是这样的，即使得具有等于或小于Y1(最低亮度)或等于或大于Y7(最大亮度)的任何部分的色调得到最大的强调，并使具有从Y3至Y5的亮度的任何部分的色调得到最小的强调。

各个块24具有为系数寄存器组64-1至64-7设置的选择器65-1至65-3。在图35中，只显示了寄存器64-1和选择器65-1；而其他的寄存器组和选择器未被显示。

各个选择器65-1至65-3与相应的组64的寄存器217-1至217-8相连。该选择器根据比较器216提供的系数选择信号，选择寄存器中的一个，并将该系数选择信号提供到空间滤波部分219的相应的系数锁存电路62。例如，当选择器接收到比较器216’提供的与基准值Y1对应的系数选择信号时，它从包含在各个块中的各个寄存器组的寄存器217读取系数。类似地，该选择器根据系数选择信号分别为Y2至Y8选择寄存器217-2至217-8。相同的寄存器数一每一个属于各个块的一个寄存器组一构成了一个系数形式。

本实施例包括一个与空间滤波部分219的输出端相连的色调压缩部分300。部分300将10位色调压缩成8位色调。

现在说明如此构成的该实施例的运算。空间滤波单元215的运算方式与其在第五实施例中的相应单元的类似。下面只解释不同的运行。

一个图象信号被输入到空间滤波部分219和包括六行存储器的延迟部分214。该输入图象的亮度信号被提供到比较器216’。比较器216’将输入图象的亮度值与基准值Y1至Y7相比较，从而检测输入图象的亮度值，并输出与检测的亮度值相对应的系数选择信号。

各个选择器65，根据该系数选择信号，选择相联系的系数寄存器组的一个系数寄存器。例如，如果输入图象的亮度具有等于或小于基准值Y1的值或等于或大于基准值Y7的值，则选择器65选择存储用于强调色调很多的滤波系数(即系数信号)的寄存器。如果输入图象的亮度具有从基准值Y3至基准值Y5的值，选择器65选择存储有用于强调色调很少的滤波系数(即系数信号)的寄存器。

根据输入图象的亮度值选择的系数信号形成一个7×7系数形式，且这些系数信号通过系数电路62-1至62-7而被提供到各个块的乘法器63-1至63-7。由于比较器216’输出用于一个象素的系数选择信号，所以在所有的块中对于每一个象素都改变了7×7个滤波系数。

由块24-1至24-7的每一个的乘法器63获得的积，被提供到加法器30。加法器30将这些积相加。

例如，如果输入图象是如图36A所示类型的10位色调图象，空间滤波部分219进行滤波，以根据输入图象的亮度值改变7×7个系数。其结果，图象具有不同亮度值的部分按照不同程度的色调而得到了校正，且在高亮度部分(具有几乎等于第十位的亮度)中代表图象的信号将得到色调强调。

空间滤波部分219的输出被输入到色调压缩部分300。部分300存储有如图37所示的转换表。该转换表等价于将七个折点连接起来而形成的多边形折线，这七个折点代表了在比较器216中用于将亮度区域分割成八个部分的基准值Y1至Y7。该转换表表示了用于图象的部分的变换比。在这些变换比中，那些用于高亮度部分和低亮度部分的变换比在对数上大于这些用于亮度区域的变换比。因此，该转换表得到调节以适于人眼的视觉感受特性。该转换表从CPU220提供。

根据图37所示的转换表，空间滤波部分219的输出在色调上得到了压缩。

一般地，一旦空间滤波部分的输出已经得到了根据图37所示的转换表的色调压缩，色调信息就畸变了，因为用于低亮度部分和高亮度部分的变换比高。但在本实施例中，色调信息未被恶化。这是由于高亮度部分和低亮度部分都已经得到了比其他部分更大的色调强调。因此，色调压缩部分300能够通过对10位色调图象信号进行色调压缩，而在不使色调信息受到恶化的情况下，输出如图36C所示的8位色调图象信号。

由于空间滤波部分219在考虑转换表的特性的情况下对输入图象信号的色调进行了强调，所以本实施例能够在不使输入图象的色调信息受到恶化的情况下，对部分219的输出进行色调压缩。

设定在空间滤波部分219中的滤波系数是任意的，因而输入图象的低亮度部分及其高亮度部分能够得到不同程度的色调校正，从而使低亮度部分得到比高亮度部分更大的强调，以使图象的这两个部分都能得到调节以适应人眼的视觉感受。

另外，该滤波处理可包括诸如噪声去除的某些功能。

在本实施例中，如上面所详细描述的，设定在空间滤波器中的系数根据输入图象的亮度而得到改变。因此，图象的色调能够得到校正和调节以适应人眼的视觉感受特性，而且还能够进行所希望的滤波。

由于设定在空间滤波器中的系数根据输入图象的亮度而得到改变，从而压缩了滤波器的输出的色调，所以色调压缩的程度能够根据输入图象的亮度而得到改变。因此，能够在不使输入图象所具有的色调信息恶化的情况下，对滤波器的输出进行色调压缩。

本发明不仅限于上述的实施例。在不脱离本发明的范围和精神的情况下，可以进行各种改变和修正。

Claims (22)

1.用于对输入图象进行空间处理的图象处理设备，包括：

存储被设置成i行和j列的系数的空间滤波装置，用于接收代表输入图象并被设置成i行和j列的象素数据项、用相应的系数乘以各个象素数据项从而进行空间滤波、并提取输入图象的特定频率成分；

系数存储装置，它具有与将要被设定在所述空间滤波装置中的i×j个系数相对应的多组系数寄存器，各组的系数寄存器存储多种类型的系数；

选择数据发生装置，用于产生代表将要从各组的系数寄存器读出的系数的系数选择数据，并根据将要输入到所述空间滤波装置的象素数据项来改变该系数选择数据；

系数选择装置，用于接收所述选择数据发生装置产生的系数选择数据、根据该系数选择数据从各组的系数寄存器读取系数、并在所述空间滤波装置中设定这些系数。

2.根据权利要求1的图象处理设备，其特征在于：

所述选择数据发生装置具有系数信息存储装置和系数读取装置；

所述系数信息存储装置存储多种系数选择数据项，这些数据项中的每一个都是为输入图象的空间区域的至少一个象素而提供的；

所述系数读取装置，当输入图象被提供到所述空间滤波装置时从所述系数存储装置读取将要由所述空间滤波装置处理的象素数据项。

3.根据权利要求1的图象处理设备，其特征在于：

所述空间滤波装置具有用于保持象素数据项的i×j象素数据保持部分、用于保持系数的i×j系数保持部分、i×j乘法部分、和用于将来自该乘法部分的数据项输出相加的相加部分；

所述象素数据保持部分形成i条平行的行，各行由j个串联的象素数据保持部分组成以使输入到设置在各行的输入端的象素数据保持部分的象素数据项被依次传送到同一行中相邻的象素数据保持部分；

所述系数保持部分分别与相应的系数寄存器组相连，并分别与所述象素数据保持部分相联系，以保持已经由所述系数选择装置从所述系数寄存器组读出的系数；

所述乘法部分分别与所述象素数据保持部分和所述系数保持部分相联系，以便把存储在各个所述象素数据保持部分中的象素数据项乘以保持在与该象素数据保持部分相联系的系数保持部分中的系数。

4.根据权利要求3的图象处理设备，其特征在于用于将输入图象延迟一行的(i-l)个行缓冲器分别与设置在所述线路的输入端处的图象数据保持部分的输入端相连接，且形成一行的象素数据项被输入到设置在所述行的输入端的图象数据保持部分。

5.根据权利要求2的图象处理设备，其特征在于所述系数信息存储装置具有一个帧存储器，该帧存储器具有与输入图象对应的存储容量，且该帧存储器将系数选择数据存储在与形成输入图象的象素相对应的地址上。

6.根据权利要求1的图象处理设备，其特征在于进一步包括：

时钟信号发生装置，用于向所述空间滤波装置提供运行时钟信号，从而使所述空间滤波装置进行空间滤波，并用于根据对所述空间滤波装置所要处理的象素数据进行放大或缩小的比率，来改变提供给所述空间滤波装置的运行时钟信号；

存储装置，用于存储由所述空间滤波装置进行的处理的结果；以及

控制装置，用于控制象素数据至所述存储装置的写入和该象素数据从所述存储装置的读出，

其中所述空间滤波装置与该运行时钟信号同步地重新设定排列成i行和j列的系数、把插补所要求的并排列成i行和j列的那些象素数据项乘以与这些象素数据项相对应的系数、并将这些象素数据项相加，从而产生代表一个象素的新的插补数据。

7.根据权利要求6的图象处理设备，其特征在于：

所述系数选择装置存储多个用于放大图象的系数形式；

当将要由所述空间滤波装置处理的象素数据项属于一个将要被放大的图象区域时所述时钟信号发生装置产生高速时钟信号，所述高速时钟信号与该图象区域的放大比率相对应；

所述选择数据发生装置具有用于存储多个图象放大—系数选择数据项的系数信息存储装置，这些多个图象放大—系数选择数据项用于对输入图象中所要放大的区域依次地设定用于放大图象的系数形式，且所述选择数据发生装置与高速运行时钟信号同步地从所述系数信息存储装置读取图象放大—系数选择数据项；

所述空间滤波装置根据该系数形式并与该高速运行时钟信号同步地进行滤波。

8.根据权利要求6的图象处理设备，其特征在于：

当将要由所述空间滤波装置处理的象素数据项属于所要缩小的图象区域时，所述时钟信号发生装置产生低速运行时钟信号，所述低速时钟信号与该图象区域的缩小比率相对应；

所述空间滤波装置与该低速运行时钟信号同步地进行滤波，从而插补显示缩小的图象的一行所需的若干个象素数据项；

所述控制装置将与该图象区域的缩小比率相对应的插补行数据写入到所述存储装置中。

9.根据权利要求6的图象处理设备，其特征在于：

当将要由所述空间滤波装置处理的象素数据项属于将要被缩小的一个图象区域时，所述时钟信号发生装置产生低速运行时钟信号，所述低速时钟信号与该图象区域的缩小比率相对应；

所述空间滤波装置与该低速运行时钟信号同步地进行滤波，从而插补显示缩小的图象的一行所需的若干象素数据项；

所述控制装置将从所述空间滤波装置输出的所有插补行数据项写入所述存储装置并从所述存储装置读取某些插补行数据项，同时根据该图象区域的缩小比率除去其余的插补行数据项。

10.根据权利要求6的图象处理设备，其特征在于：

所述当将要由所述空间滤波装置处理的象素数据项属于将要被缩小的一个图象区域时，所述时钟信号发生装置产生正常速度运行时钟信号；

所述控制装置将从所述空间滤波装置输出的某些插补数据项写入所述存储装置，同时根据该图象区域的缩小比率除去其余的插补数据项。

11.根据权利要求6的图象处理设备，其特征在于：

所述当将要由所述空间滤波装置处理的象素数据项属于一个将要被缩小的图象区域时，所述时钟信号发生装置产生正常速度运行时钟信号；

所述控制装置在不除去任何插补数据项的情况下将从所述空间滤波装置输出的插补数据项写入所述存储装置，并从所述存储装置读取某些插补数据项，同时根据该图象区域的缩小比率除去其余的插补行数据项。

12.根据权利要求1的图象处理设备，其特征在于进一步包括：

用于存储所要处理的输入图象的第一图象存储器；

一个存储控制器，用于从所述第一图象存储器读取代表输入图象的象素数据项，并根据一个所要放大或缩小的图象区域的放大或缩小比率，重复读取属于所要放大或缩小的该图象区域的、确定同一行的那些象素数据项；

时钟信号发生装置，用于当将要由所述空间滤波装置处理的象素数据项属于该图象区域时，根据该图象区域的放大或缩小比率，改变提供到所述空间滤波装置的运行时钟信号；

第二图象存储器，用于存储已经由所述空间滤波装置放大或缩小的输入图象。

13.根据权利要求1的图象处理设备，其特征在于进一步包括：

第一图象存储器，用于存储所要处理的输入图象；

第一存储控制器，用于从所述第一图象存储器读取代表输入图象的象素数据项；

第二图象存储器，用于存储由所述空间滤波装置处理的输入图象；

第二存储控制器，用于将从所述空间滤波装置输出的象素数据项写入到所述第二图象存储器中的预定地址上，并用于把某些象素数据项写入所述第二图象存储器，同时根据该输入图象的放大或缩小比率除去其余的象素数据项。

14.根据权利要求1的图象处理设备，其特征在于进一步包括：

第一转换装置，用于将输入图象的彩色图象信号转换成一种比色系统信号；

第二转换装置，用于将通过借助所述空间滤波装置对该比色系统信号进行滤波而获得的象素数据转换成原有的彩色图象信号，

其中所述空间滤波装置从所述第一转换装置接收排列成i行和j列的象素数据项的形式的比色系统信号，且所述选择数据发生装置根据一个色调参数产生系数选择数据，该色调参数根据由从所述第一转换装置输出的比色系统信号代表的输入图象的色调而发生改变。

15.根据权利要求1的图象处理设备，其特征在于进一步包括：

第一转换装置，用于将输入图象的一个彩色图象信号转换成均匀感受空间信号；

第二转换装置，用于把通过借助所述空间滤波装置对该均匀感受空间信号进行滤波而获得的象素数据转换成原有的彩色图象信号，

其中所述空间滤波装置从所述第一转换装置接收排列成i行和j列的象素数据项的形式的均匀感受空间信号，且所述选择数据发生装置根据一个色调参数读取该系数选择数据，该色调参数根据形成来自所述第一转换装置的均匀感受空间信号的那些象素数据项而发生改变。

16.根据权利要求1的图象处理设备，其特征在于进一步包括：

第一转换装置，用于对包含在由一个代表输入图象的彩色图象信号中的色差信号进行极坐标转换；

一个第二转换装置，用于把由所述空间滤波装置获得的象素数据转换成原有的彩色图象信号，

其中所述空间滤波装置从所述第一转换装置接收排列成i行和j列的象素数据项的形式的象素数据项，且所述选择数据发生装置根据一个色调参数产生系数选择数据，该色调参数根据包含在在所述第一转换装置中受到极坐标转换的象素数据中的色调参数而发生改变。

17.根据权利要求14的图象处理设备，其特征在于：

所述空间滤波装置带有一个第一滤波部分和一个第二滤波部分，该第一滤波部分用于接收作为包含在从所述第一转换装置输出的比色系统信号中的亮度数据的象素数据，该第二滤波部分用于接收作为包含在所述从第一转换装置输出的比色系统信号中的色度数据的象素数据；

所述选择数据发生装置将多个预设基准值与从所述第一转换装置输出的色调参数相比较，从而根据比其他或基准值更接近色调参数的基准值来产生系数选择数据。

18.根据权利要求17的图象处理设备，其特征在于所述选择数据发生装置包括一个第一比较器和一个第二比较器，该第一比较器用于将预设基准值与从所述第一转换装置输出的色调参数相比较从而产生指定将要设定在该第一空间滤波部分中的一个系数形式的系数选择数据，该第二比较器用于将该预设基准值与从所述第一转换装置输出的色调参数相比较，从而产生指定将要被设定在该第二空间滤波部分中的系数形式的系数选择数据。

19.根据权利要求1的图象处理设备，其特征在于所述选择数据发生装置包括比较装置和系数存储装置，该比较装置用于将至少一个基准值与将要输入到所述空间滤波装置中的象素数据的亮度值相比较，该系数存储装置存储代表对于输入图象的高亮度部分最优的系数形式的系数选择数据和代表输入图象的低亮度部分最优的系数形式的系数选择数据，且该选择数据发生装置根据所述比较装置进行的比较结果提供用于高亮度或低亮度部分的系数数据。

20.根据权利要求19的图象处理设备，其特征在于进一步包括基准值发生装置，该基准值发生装置用于检测输入图象的亮度值并向所述比较装置提供与检测到的亮度值对应的基准值。

21.根据权利要求1的图象处理设备，其特征在于进一步包括色调压缩装置，该色调压缩装置用于对从所述空间滤波装置输出的象素数据进行色调压缩，且所述选择数据发生装置具有比较装置，该比较装置用于将至少一个预设基准值与将要输入到所述空间滤波装置的该象素数据的亮度值相比较。

22.根据权利要求21的图象处理设备，其特征在于所述色调压缩装置对输入图象的高亮度和低亮度部分所进行的压缩的程度比对输入图象的其他部分所进行的压缩的程度大。

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