CN1135853C

CN1135853C - 图像处理系统和照相机系统

Info

Publication number: CN1135853C
Application number: CNB991106148A
Authority: CN
Inventors: С; 小林笃
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1998-07-21
Filing date: 1999-07-20
Publication date: 2004-01-21
Anticipated expiration: 2019-07-20
Also published as: KR20000011677A; KR100689639B1; JP2000036967A; CN1245382A; US6774937B1; TW466880B

Abstract

在压缩图像拾取装置输出信号并经有带宽限制的传输路径传输的情况下，当直接应用传统的压缩和扩展技术时，存在浪费并且电路规模大，从而使系统成本增大。在本发明的图像处理系统或照相机系统中，压缩和传输图像拾取装置的输出信号，使图像拾取装置的输出信号通过亮度信号形成部和轮廓校正信号形成部，以将该信号分成亮度信号和轮廓校正信号，这些信号单独地由压缩处理部分压缩，由多路复合部复合，并通过诸如USB的有带宽限制的传输路径传输。

Description

图像处理系统和照相机系统

技术领域

本发明涉及一种图像处理系统和照相机系统，尤其涉及一种压缩图像、传输该图像、并扩展该图像的图像处理系统以及用于压缩拾取图像并传输该图像的照相机系统。

背景技术

在有带宽限制的系统情况下，例如，将用于个人计算机等的USB(通用串行总线)作为图像的传输路径，根据USB的标准规定，全速(12MHz)运行和采用同步传送情况下的最大传送速率为1.023M字节/秒(＝1023字节×1000帧/秒)。

另一方面，当在4：2：2的YUV情况下以30fbs(帧/秒)的帧速率传送通常的CIF(公用中间格式)尺寸(358个水平像素×288个垂直像素)时，传送带宽必须为6.19M字节/秒，而在采用4：2∶0的YUV的情况下，传送带宽变成4.64M字节/秒。因此，必须在将图像至少压缩到约1/4后再进行传输。

在对存在的原始图像进行压缩处理、发送该图像、然后扩展压缩图像、从而恢复原始图像的这种图像处理系统中，重要的是压缩处理前的图像与压缩处理之后的图像相差很小。因此，通常，已采用DCT(离散余弦变化)编码、子带编码、小波编码等进行压缩/扩展处理。

另一方面，在对由通常采用CCD(电荷耦合器件)图像传感器的图像拾取装置拾取的图像进行压缩和传输、将该图像进行扩展、并在例如个人计算机的显示器上显示的图像处理系统的情况下，不必在压缩处理之前就显示该图像，并且不必使扩展处理之后的最终图像达到压缩之前的状态。亦即，如果压缩处理之后的图像的画面质量满足要求，则不会产生问题。

因此，对于压缩之前的信号处理，如果从压缩的角度来看执行了最佳处理，那就足以了。对于这种图像处理系统，如果直接应用用于其中压缩处理之前的图像的画面质量要求十分高并且对扩展处理之后的画面质量有同样要求的前述图像处理系统的压缩/扩展技术，则将造成很大浪费，并且电路规模较大，因此系统成本增加。

发明内容

鉴于上述问题而提出本发明，本发明的目的是提供一种图像处理系统和照相机系统，其中可减小电路规模，并可实现低成本。

本发明的图像处理系统包括：编码装置，用于将具有色滤波器的图像拾取装置的输出信号分成亮度信号和轮廓校正信号，并单独地压缩并传输信号；有带宽限制的传输路径，用于传输由编码装置压缩的亮度信号和轮廓校正信号；和解码装置，用于单独地扩展通过传输路径传输的亮度信号和轮廓校正信号，并且叠加和输出这些信号。

在上述结构的图像处理系统中，编码装置使用在对图像拾取装置输出信号进行处理过程中的信号，将输出信号分成亮度信号和轮廓校正信号，并对这些信号单独地进行压缩。所压缩的亮度信号和轮廓校正信号通过有带宽限制的传输路径进行传输。解码装置单独地扩展通过传输路径传输的亮度信号和轮廓校正信号，然后叠加和输出这些信号。

本发明的照相机系统包括：具有色滤波器的图像拾取装置；光学系统，用于接受来自对象的入射光并在图像拾取装置的图像拾取表面上成像；和编码装置，用于将图像拾取装置的输出信号分成亮度信号和轮廓校正信号，并单独地压缩并输出这些信号。

在上述结构的照相机系统中，图像拾取装置根据由光学系统采集到的对象的图像光，以像素为单位，进行光电装置，将像素信息作为图像拾取信号输出。当接收图像拾取信号时，编码装置使用在信号处理过程中的信号来将图像拾取信号分成亮度信号和轮廓校正信号，并单独地压缩和输出这些信号。

附图说明

参照附图对本发明的详细描述，本发明的上述目的、特征和优点将变得更加清楚，附图中：

图1是表示本发明实施例的照相机系统结构的框图；

图2是表示亮度信号和轮廓校正信号的通带的示意图；

图3是表示去芯(coring)处理的输入/输出特性示例的示意图；

图4是轮廓校正信号压缩处理部分的特定结构示例的框图；和

图5是表示作为主机侧输入级的解码块结构的框图。

具体实施方式

下面将参照附图详细描述本发明的优选实施例。

图1是表示本发明实施例的照相机系统结构的框图。本实施例的照相机系统10包括：透镜11、图像拾取装置12、A/D转换器13、和编码块14。由编码块14编码(压缩)的图像信号通过诸如USB的有带宽限制的传输路径15传输到主机侧，例如个人计算机。

透镜11构成光学系统的一部分，接受来自对象(未示出)的入射光(图像光)并在图像拾取装置12的图像拾取表面上成像。例如采用具有互补色错列布置(checkered arrangement)的色滤波器12a的CCD图像传感器作为此图像拾取装置12。图像拾取装置12以像素为单位将入射光转换成对应于光量的信号，并将像素信息作为图像拾取信号输出。

A/D转换器13对由图像拾取装置12输出的图像拾取信号(图像信号)进行数字化，并将其提供给编码块14。尽管在图中未示出，但在进行A/D转换之前，在前置级进行信号处理，以通过采样保持电路、前置放大器等得到适当的波形，然后进行A/D转换。

在编码块14中，由预处理部分21对从A/D转换器13输入的图像信号进行诸如黑电平箝位或缺陷校正的处理，然后，将处理过的信号送到亮度信号形成部分22、轮廓校正信号形成部分23、和色信号处理部分24。亮度信号形成部分22由简单的水平LPF(低通滤波器)构成，并且使从预处理部分21输入的图像信号通过该水平LPF，以便形成亮度信号Y。

轮廓校正信号形成部分23由水平HPF(高通滤波器)31、垂直HPF 32、水平LPF 33、增益调节去芯处理部分34构成。在该轮廓校正信号形成部分23中，将由亮度信号形成部分22形成的亮度信号通过水平HPF 31而得到的图像信号作为水平方向的轮廓校正信号。此外，将从预处理部分21输入的信号通过水平HPF 32然后再通过垂直LPF 33而得到的信号作为垂直方向上的轮廓校正信号。

图2表示在频域内亮度信号和轮廓校正信号的通带的分布。水平频率和垂直频率两者均以被作为1的采样频率进行归一化。

接下来，在增益调节去芯处理部分34中，在将水平轮廓校正信号和垂直轮廓校正信号分别乘以适当的增益并相加之后，进行称之为去芯的处理，以产生轮廓校正信号。这里，去芯处理是一种禁止小绝对值信号通过的处理。图3示出去芯处理的输入/输出特性。

色信号处理电路24对从前置预处理部分21输入的信号进行各种信号处理，最终输出两个色差信号U和V。以这种方式形成的亮度信号Y、轮廓校正信号、及色差信号U和V由压缩处理部分25、26、和27单独地压缩(编码)，然后，这些信号在多路复合部分28中复合，并发送到诸如USB的传输路径15。

附带地说，在前述结构的编码块14中，水平LPF 22、水平HPF 31、垂直HPF 32、和水平LPF 33的括号内的表达式表示的是各滤波器的特性示例。但是，未将每个路径的延迟偏移考虑进去。

如上所述，本实施例的编码块14采用了这样一种系统，其中当对图像信号进行编码处理时，对亮度信号和轮廓校正信号单独地进行编码处理。该处理系统类似于采用子带编码的频带分割系统。

亦即，在采用子带编码的频带分割中，使用滤波器在水平方向和垂直方向上将图像分割成高频分量和低频分量，以产生4个图像(水平低频/垂直低频、水平高频/垂直低频、水平低频/垂直高频、和水平高频/垂直高频)。另一方面，在前述结构的编码块14中，亮度信号对应于水平低频/垂直低频的图像，轮廓校正信号对应于水平高频/垂直低频图像和水平低频/垂直高频图像的混合图像。

在使用子带编码的传统的压缩处理中，当在图像拾取装置12的输出信号的信号处理系统中形成经过轮廓校正的亮度信号之后，对该亮度信号进行压缩(编码)处理，因此必须采用用于分割频带的滤波器。因此，电路规模变得较大。

另一方面，在本实施例的编码块14中，由于采用了使用在对图像拾取装置12的图像拾取信号进行信号处理过程中的信号来进行编码(压缩)处理的这样一种结构，因此不必采用用于分割频带的滤波器，从而可减小电路规模。

此外，由于将已经进行去芯处理的信号用作轮廓校正信号的高频信号，因此，高频信号中的小信号电平信号变为0。因此，在除图像轮廓以外的区域内，信号变为0，这将适合编码，并且，在压缩处理部分26中，可对轮廓校正信号进行高效编码。

附带地说，轮廓校正信号的特征为在其周围存在电平几乎相同而极性不同的多个像素。因此，采用该特性，可采用如下结构作为对轮廓校正信号的压缩处理部分26。

亦即，如图4所示，该结构是这样的，即，使高频信号通过极性检测部分41和绝对值检测部分42，以将其分成正/负符号分量和绝对值分量，并且仅将正/负符号分量和绝对值分量使用压缩处理部分43和44来压缩。因此，通过采用仅将正/负符号分量和绝对值分量压缩和传输的结构，可实现更高效的编码。

图5表示的是作为由编码块14编码(压缩)的图像信号传输目的地的主机侧(例如个人计算机)输入级结构的示例。由编码块14压缩的图像信号通过诸如USB的有带宽限制的传输路径15传输到的主机侧。

图5中，主机侧的输入级由解码块50构成。在该解码块50中，通过传输路径15传输的压缩图像信号由分离部分51分割成分别对应于亮度信号、轮廓校正信号和色差信号的各信号。在由扩展处理部分52、53、54对应于每个信号对该信号进行扩展(解码)处理之后，由加法器55使亮度信号与轮廓校正信号相加，并将其输出，同时将色差信号原样输出。

其中已进行轮廓校正的亮度信号和色差信号在后级的信号处理电路(未示出)上进行各种信号处理，然后，将这些信号送到显示器、打印机等，从而进行再现、记录等。

附带地说，通过个人计算机的软件来执行解码块50的分离部分51、扩展处理部分52、53、和54、及加法器55的各功能。

采用上述结构的解码块50和前述编码块14，构成本发明的图像处理系统，即，在图像处理系统中，由诸如CCD图像传感器的图像拾取装置12拾取的图像由编码块14进行压缩，通过诸如USB的有带宽限制的传输路径15传输到主机侧，并且由解码块50进行扩展。

如上所述，在本发明的图像处理系统中，具有色滤波器的图像拾取装置的输出信号被分成亮度信号和轮廓校正信号，这些信号被单独地压缩，并通过有带宽限制的传输路径传输，单独地扩展所传输的亮度信号和轮廓校正信号，将这些信号彼此相加。因此，可使用在对图像拾取装置的输出信号进行信号处理过程中的信号来进行亮度信号和轮廓校正信号的分离，从而可减小电路规模，并实现系统的低成本。

另外，在本发明的照相机系统中，将具有色滤波器的图像拾取装置的输出信号分成亮度信号和轮廓校正信号，单独地压缩并传输这些信号。因此，可使用在图像拾取装置的输出信号的信号处理过程中的信号来进行亮度信号和轮廓校正信号的分离，从而可减小电路规模，并实现系统的低成本。

Claims

1.一种图像处理系统，包括：

编码装置，用于将具有色滤波器的图像拾取装置的输出信号分成亮度信号和轮廓校正信号，并单独地压缩并传输所述信号；

有带宽限制的传输路径，用于传输由所述编码装置压缩的所述亮度信号和所述轮廓校正信号；和

解码装置，用于单独地扩展通过所述传输路径传输的所述亮度信号和所述轮廓校正信号，并且叠加和输出所述信号。

2.如权利要求1所述的图像处理系统，其中所述编码装置在对所述轮廓校正信号进行去芯处理之后进行压缩处理。

3.如权利要求1所述的图像处理系统，其中当对所述轮廓校正信号进行压缩处理时，所述编码装置从所述轮廓校正信号中提取正/负符号分量和绝对值分量，并且仅压缩所述正/负符号分量和所述绝对值分量。

4.一种照相机系统，包括：

具有色滤波器的图像拾取装置；

光学系统，用于接受来自对象的入射光并在所述图像拾取装置的图像拾取表面上成像；和

编码装置，用于将所述图像拾取装置的输出信号分成亮度信号和轮廓校正信号，并单独地压缩并输出所述信号。

5.如权利要求4所述的照相机系统，其中所述编码装置在对所述轮廓校正信号进行去芯处理之后进行压缩处理。

6.如权利要求4所述的照相机系统，其中当对所述轮廓校正信号进行压缩处理时，所述编码装置从所述轮廓校正信号中提取正/负符号分量和绝对值分量，并且仅压缩所述正/负符号分量和所述绝对值分量。

7.一种图像处理方法，包括：

第一步骤，用于将图像拾取装置的输出信号分成亮度信号和轮廓校正信号，并单独地压缩并输出所述信号；

第二步骤，用于通过有带宽限制的传输路径传输所述亮度信号和所述轮廓校正信号，并用于传输由所述第一步骤压缩的所述亮度信号和所述轮廓校正信号；和

第三步骤，用于单独地扩展通过所述传输路径传输的所述亮度信号和所述轮廓校正信号，并且叠加和输出所述信号。