CN1180874A - 数字照相机 - Google Patents

Abstract

一种数字照相机,包括一个微型计算机,此微型计算机将存储在闪速存储器中的压缩图像数据进行扩展以产生扩展图像装置,即YVU装置。此微型计算机也根据所产生的YUV种计算“R”、“G”和“B”中的一种色彩数据。从而,微型计算机重复这种扩展处理步骤三次以产生“R”、“G”和“B”的所有色彩数据。此R数据,G数据和B数据都顺序写入第一存储器,此第一存储器可逐一存储一种色彩数据,并且在另一种色彩数据写入第一存储器之前通过垂直方向读电路在垂直方向上逐列将每一色彩数据从第一存储器中读出。

Description

数字照相机

本发明涉及一种数字照相机，更特别地，本发明涉及这样一种数字照相机，即把贮存在贮存介质中的压缩图像数据进行扩展，以便把包括许多图像质量相关分量的扩展图像数据输出给打印机。

在第一种普通数字照相机中，贮存在贮存介质中的压缩图像数据逐块扩展，以此方式得到的扩展图像数据，即YUV数据暂时贮存在缓冲存储器中。然后，此YUV数据由一个水平阅读电路在水平方向逐行读出，并输出给打印机。

然而，在一种用于对全色自然图像打印的升华型热敏纸打印机中，在垂直方向安装了许多打印头，一般是因为这种打印头的价格低，从而，在垂直方向上扫描图像数据时就需将图像数据提供给打印头。因此，在打印机中就必需安装一个具有一页容量的存储器。而且，需要应用相应的色彩分量，此分量被包含在对YUV数据逐屏转换所产生的RGB数据中。

另一方面，在第二种普通数字照相机中，安装有一种能存储相当于一屏的RGB数据的缓冲存储器，通过转换扩展图像数据产生的RGB数据，即YUV数据顺序写入缓冲器中，当完成一屏的RGB数据写入后，垂直方向读电路在垂直方向上对每一色彩分量读出RGB数据。

然而，尽管第二种数字照相机可以逐屏输出每个R数据、G数据和B数据，但缓冲存储器仍需一个可以存储所有RGB数据的容量，此容量在安装于第一数字照相机中的缓冲存储器容量大3倍。

因此，本发明的一个基本目的是提供一种新型的数字照相机。

本发明的另一个目的是提供一种可以把在垂直方向上扫描的图像数据输出给打印机的数字照相机，打印机使用一种具有小容量的存储器。

根据本发明，一种数字照相机包含：一个第一发生装置，用于根据存储在存储介质中的压缩图象信号顺序产生多图象质量相关信号；一个存储器，它存储多个图像质量相关信号之一；一个第一写装置，用于顺序将多个图像质量信号写入存储器；一个读装置，用于沿垂直方向读出存储在存储器中的图像质量相关信号。

在本发明中，多个图像质量相关信号根据存储在存储介质中的压缩图像信号顺序产生，这些图像质量相关信号顺序写入存储图像品质相关信号之一的存储器。此后，存储在存储器中的图像质量相关信号沿垂直方向被读出。

根据本发明，由于多个图像质量相关信号被逐一写入存储器，而存储器具有的容量等于一个图像质量相关信号，并且存储在存储器中的图像质量相关信号在写入另一种图像质量相关信号之前在垂直方向上被读出，因而就可以减小存储器的容量。

本发明的一个方面，存储在存储介质中的压缩图像信号被多次扩展，其次数等于图像质量相关信号的数目，并且相应的图像质量相关信号分别从以此方式取得的大量扩展图像信号中检测出来。

在本发明的一个实施例中，扩展图像信号包括Y分量、U分量和V分量，并且根据这些分量，将R分量，G分量和B分量分别检测为图像质量相关信号。

在本发明的另一个方面中，通过对一物体成像所产生的图像信号的大小等于一个图像质量相关信号，并且静止图像信号暂时写入存储器，然后，通过压缩此图像信号产生压缩图像信号，并将此压缩图像信号存储在存储介质中。

本发明的上述目的，以及其他目的、特征、方面和优点，通过下面详细的描述并参照附图将变得显而易见。

图1是一个框图，表示本发明的一个实施例；

图2是表示一种滤色器的说明图；

图3是表示图1实施例的部分过程的流程图；

图4是表示象素块的说明图；

图5是表示图1实施例的部分过程的说明图；

图6是表示垂直方向读出过程的说明图；

图7是表示图1实施例的另一部分过程的流程图；

图8是表示本发明的另一个实施例的框图；

图1所示实施例的数字照相机10包括一个对物体成像的CCD成像器。从CCD成像器中输出的图像信号在CDS/AGC电路中被进行噪声减少和电平调节。此过程得到的图像信号由A/D转换器16转换成数字信号，对从A/D转换器16输出的图像信号在信号处理电路18中执行众所周知的操作，例如白平衡调节(a white balanceadjustment)、伽马校正(gamma correction)等，信号处理电路18的输出存储在第一存储器20中，第一存储器的功能是作暂时存储，另外，具有如图2所示的“R”、“G”及“B”滤色部分的滤色器安装在CCD成像器12的前端，与滤色器各部分相应的光接受部分安装于CCD成像器12中。

存储在第一存储器20中的图像数据，其包含的象素数目与CCD成像器12的象素数目一致，各象素数据有与滤色器30所产生的“R”、“G”及“B”这3种滤色成分相对应的一种色彩分量。

当构成一屏的所有象素数据完全存储于第一存储器20之后，这些图像数据就由微型计算机从第一存储器20中读出，须经过与图3所示的软件方式的流程图相应的一系列过程，如色彩分离，YUV转换以及图像压缩。

首先，微型计算机24从第一存储器20中读出所指象素(a noted-pixed)的象素数据和包围此所指象素的象素的象素数据，并在S1步中执行色彩分离过程，其中，缺少“R”、“G”和“B”中相应象素的两种色彩分量通过与周围具有相同色彩的色彩分量平均而进行内插(interpolated)。例如，对与滤光器“R”部分相对应的象素，需要产生G分量与B分量。因而，通过安装在滤光器“R”成分旁的“G”和“B”滤色器成分取得的象素数据，将其平均，就完成了内插(interpolatior)。紧接着执行类似过程，因此，在与装有滤色器“G”成分相应的象素中就产生“R”和“B”色彩分量。通过这种色彩分离过程，三种色彩分量“R”、“G”和“B”，即RGB数据就可以从相应的象素中提取。

当对所指象素以此方式完成色彩分离过程后，微型计算机24在S3步中将取得的三种基本色彩数据代入方程(1)，以将RGB数据转换成亮度数据Y，色差数据B-Y(＝U)和R-Y(＝V)。

Y＝0.2990×R+0.5870×G+0.1140×B

U＝-0.1684×R-0.3316×G+0.5000×B

V＝0.5000×R-0.4187×G-0.0813×B    …(1)

当按上述过程得到YUV数据后，微型计算机24在S5步中对每个象素的YUV数据存储到第二存储器22中。并在S7步中确定8行YUV数据是否全部存储。如果没有，微型计算机24就返回到S1步，并重复从色彩分离过程到向第二存储器22的存储过程的一系列过程，重复的次数等于前面的象素数。即是，假定一行中的有效象素数为“N”，则上述的连续过程就重复8×N次。另外，第二存储器22具有的容量可以存储与包含在8行中的所有有效象素有关的YUV数据。

当对8行的连续过程完成，并将所有包含在8行中的有效象素的YUV数据存储在第二存储器22中后，微型计算机24暂时中断从色彩分离过程到存储过程的连续过程，在S9步中执行包含在第二存储器22中的YUV数据的图像压缩过程。为详细描述图像压缩过程，微型计算机24将存储在第二存储器22中的8行YUV数据分成许多块Bij(i，j：整数)，每一块在垂方向上和水平方向上都有8个象素，如图4所示，并以JPEG格式逐块执行YUV数据的图像压缩过程，在JPEG格式的图像压缩过程中，每个Y数据、U数据及V数据被分成许多块，并对每一块执行一系列的过程，如二维离散余弦变换(DCT)，量化及二维霍夫曼编码。在S11步中，通过图像压缩过程，包括以连续的一块接一块的方式存储在闪速存储器26中的系列过程，最终逐块取得压缩图像数据。

而且，逐块执行图像压缩过程，如图5(a)所示，更特别地，当与块相应的Y数据、U数据和V数据的压缩过程完成以后，就进行Y数据、U数据和V数据以一个连续块的压缩过程。另外，如图5(a)所示的“Yij”，“Uij”和“Vij”分别表示包含在块Bij中的压缩数据Y，压缩数据U和压缩数据V。

当存储在第二存储器22中的8行YUV数据完全压缩，并将压缩图像数据存储在闪速存储器26中后，微型计算机24暂时中断图像压缩过程，并从S13步返回到S1步。然后，微型计算机24继续这些过程，如色彩分离，YUV转换以及对连续的8行进行存储。在由这些过程产生的8行YUV数据存储到第二存储器22后，就对YUV数据逐块执行图像压缩过程，重复这些过程，最终将一屏的压缩图像数据存储在闪速存储器26中。

另外有一种逐屏系统，在此系统中，先产生包含在一屏中的所有象素的Y数据并存储在闪速存储器26中，而后一屏的U数据和一屏的V数据顺序存储在闪速存储器26中。可是，根据此系统，对每个“Y”、“U”和“V”数据需要执行三次色彩分离和YUV转换，这就增加了处理时间。因此，考虑到处理时间限制，如图5(a)所示的逐块系统就优于逐屏系统。

存储在闪速存储器26中的压缩图像数据再由微型计算机24进行逐块扩展。更特别地，对每个具有8×8象素的块存储YUV数据。并且与此块相关的Y数据，U数据和V数据，即64个象素的Y数据，64个象素的U数据和64个象素的V数据都暂时保存在安装于微型计算机24中的RAM(未示出)中。然后，应用前面的方程式，相同象素的YUV数据就转换成RGB数据。而且，微型计算机24仅对一种色彩数据计算出RGB数据以响应R写方式，G写方式或B写方式。也就是说，对相应种类的色彩数据，微型计算机24执行三次图像扩展过程，并从相应的扩展图像数据中分别计算R数据，G数据和B数据。另外，方程(1)即前面的方程用于将YUV数据转换成RGB数据。从而，将Y数据、U数据，和V数据的值代入方程式(1)就可以得到“R”，“G”和“B”。

而且，所得到的每一个R数据，G数据和B数据顺序存储在第一存储器20中，此存储器20用于暂时保存成像时从CCD成像器输出的图像数据。即是，每个R数据，G数据和B数据所具有的大小与成像时存储在第一存储器20中的图像数据的大小相同。

接下来，描述复制过程，参考图7所示的流程图。在步骤S21中，微型计算机24首先根据复制指示从闪速存储器26中读取一块压缩图像数据以便扩展此压缩图像数据。此时，微型计算机24处于R写方式，在步骤S23中，微型计算机24仅计算R数据并将R数据存入第一存储器22，在S25步骤中，微型计算机24确定等于一屏的压缩图像数据是否完全扩展。如果“是”，就进行步骤S27，如果“不是”，就返回到步骤S21。也就是，对存储在闪速存储器26中的构成一屏的所有压缩图像数据逐块执行R数据的图像扩展过程和计算过程。在对一屏的此种过程完成之后，等于一屏的所有R数据就存储在第一存储器20中。

如果R数据以此方式全部存储在第一存储器20中，则在步骤S27中，垂直方向读电路28就在垂直方向上对第一存储器20进行扫描，如图6所示，并逐列读出R数据。此后，读出的R数据就提供给彩色打印机(未示出)作为照相机10的输出。

当完成读过程后，在步骤S29中，微型计算机再扩展一屏包含在闪速存储器26中的压缩图像数据。同时从R写方式变换成G写方式。然后，微型计算机24从YUV数据中，逐块计算G数据并将G数据存储到第一存储器20中。这样，一个象素一个象素地，存储在存储器20中的R数据就被G数据取代。微型计算机24重复从步骤S29到S33的过程以扩展存储在闪速存储器26中的所有块的压缩图像数据。如果一屏的压缩图像数据全部处理完，则等于一屏的G数据就存储到第一存储器20中。

按上述方式存储完G数据后，在步骤S35中，垂直方向读电路28就在屏的垂直方向上顺序读出第一存储器20中的G数据，并将G数据提供给彩色打印机作为照相机10的输出。

当读过程完成后，在步骤S37中，微型计算机24就对包含在闪速存储器26中的一屏压缩图像数据进行扩展，同时将G写方式变换成B写方式，然后，在步骤S39中，微型计算机从YUV数据中逐块计算B数据，并将此B数据存储到第一存储器20中。这样，一个象素一个象素地，第一存储器20中的G数据就被B数据被取代。对等于一屏的存储在闪速存储器26中的所有压缩图像数据都执行每块的B数据图像扩展过程和计算过程，在对一屏的此种过程完成之时，在一屏中的所有象素的B数据就存储在第一存储器20中。

当B数据的此种存储过程完成后，在步骤S43中，垂直方向读电路28就从第一存储器20在视屏的垂直方向上顺序读出B数据，并将此B数据提供给彩色打印机作为照相机10的输出。

这样，压缩图像数据的图像扩展过程重复三次，在每次过程中只有一种色彩数据存储在第一存储器20中。然后，在完成色彩数据的写过程时，在垂直方向上逐块读出色彩数据。因而，可以顺序输出一屏的色彩数据，R数据，G数据和B数据按上述方式逐屏从数字照相机10中顺序提供给彩色打印机，并通过计算电路，分别转换成与输入的最初的色彩相关的补充色彩数据，这些补充色彩数据提供给许多打印头，这些打印头形成一个单元，并确定3“Cy”，“Mg”和“Ye”也即“R”，“G”和“B”的补充色彩的油墨量，现在，计算电路只检测作为数据数据的相应的R数据，G数据和B数据的补充数量，从而获取补充色彩数据。

打印头单元安装有许多在一屏的垂直方向上与象素数目相应的打印头，也就是说，如果在垂直方向上有效象素的数目为480，则打印单元由480个打印头构成，这些打印头安装在垂直方向的一列上，并且当打印头在水平方向上扫描时，所有的打印头以整块方式在水平方向上移动。

当彩色打印机收到RGB数据并印出图像时，彩色打印机按下述过程进行：在垂直方向上读出的并按逐个象素输出的R数据首先转化成Cy数据。即计算电路中“R”的补充色彩数据。此补充色彩数据逐个象素地提供给相应的打印头。根据相应的Cy数据，打印单元执行印相过程，如果在垂直方向上构成一列的每个象素的打印过程完成后，打印单元就在水平方向上从初始位置移动一步。然后，执行垂直方向上构成下一列的各象素的打印。此后，打印单元在水平方向上移动一步。这样，重复进行相同的过程，当打印单元移动的步数等于水平方向上有效象素的数目时，等于一屏的“R”的补充色彩数据就全部印出。

如果按上述方式完成了根据R数据的印相后，打印头返回到起始位置。然后，垂直读电路28在垂直方向上读G数据。因而，G数据顺序逐列输入彩色打印机以取代R数据，由计算电路得出“G”的补充色彩数据，并执行此补充色彩数据的打印过程。如果打印过程根据一列Mg数据，即“G”的补充色彩数据来使用“Mg”的色墨执行完，则印相单元就在水平方向上从起始位置移动一步，而后，打印单元当每当一列的象素全部打印后就移动一步。如果在水平方向上打印单元完成了扫描，则“G”的补充色彩数据就全部打印了。

当根据G数据的打印按上述方式完成后，打印单元再返回到起始位置，紧接着，垂直读电路28在垂直方向上逐列读B数据。从而，B数据不断输入彩色打印机以取代G数据，然后，由计算电路得出Ye数据，即“B”的补充色彩数据，并且此色彩数据提供给打印头。如果在一张纸上根据“B”的补充色彩数据使用色墨“Ye”完成了打印过程，在此纸上“R”和“G”的补充色彩数据已经被打印，这样，一列象素就全部被打印，打印头就在水平方向上从起始位置移动一步。此后，打印单元每当一列象素的打印完成后，就在水平方向上逐步移动。当在水平方向上打印头单元的扫描完成后，“B”的一屏补充色彩数据就全部被打印。

当打印头单元在水平方向按上述过程扫描三次后，根据构成图像数据的“R”、“G”和“B”三种色彩分量的打印过程就完成。据此，就得到了一张打印有图像的相纸。

根据此实施例，尽管需要三次重复图像扩展过程，因而此扩展过程需要长一点时间，但实际的打印时间比照相机一端的图像扩展时间更长，因而打印机等待图像扩展过程的完成就没有问题。即是，从垂直方向读电路28在第一图像扩展过程中在垂直方向上读出存储在第一存储器20中的R数据以将R数据传送给彩色打印机的计时到彩色打印机的打印头根据R数据完成打印过程的计时的这一时间期间中，照相机执行第二图像扩展过程，并将R数据存储到第一存储器20中。因此，在R数据的打印过程完成后迅速移向G数据的打印过程是可能的。

而且，尽管R信号，G信号，B信号其中之一在CCD成像器12的相应有效象素上被检测，并且所缺的两种色彩信号在本实施例中以内插法由色彩分离产生，正如此案的在先申请日本专利No.7-38632所揭示的。但是，三种基本色彩信号“R”、“G”和“B”可以在这一情况下产生：根据某一象素周围的象素的色彩信号，对这一象素在水平方向和在垂直方向上移动一个象素的一半长度，而不进行色彩分离。此种情况下，在连续信号处理中，象素移动半个长度的位置看作是一个象素。

还有，尽管滤色器安装在CCD成像器12中，在滤色器中“R”，“G”和“B”的滤色部件象镶嵌同样布置，但滤色器并不限于此种滤色部件象镶嵌图样布置的滤色器，而且，肯定补充滤色器可以取代先前的滤色器。

另外，在图像压缩过程执行前的YUV转换中，在对所有的象素产生Y数据时，每个U数据和V数据在水平方向上可以变为1/2。这是利用了这样一种特性：尽管人眼对光强变化敏感，但它对色彩变化就相对迟钝。如果每个U数据和V数据都进行上述薄化过程，那么在图像压缩过程中对在水平方向上相连的两块，就可以进行相应的U数据和V数据的压缩。从而，可以减小闪速存储器26的存储容量。而且，在图像扩展过程中，在YUV数据转换成RGB数据时，由于在水平方向上对其他每一象素只取Y数据和V数据来进行内插过程，所以对相连的两个象素就需要使用数据被压缩的象素。

再者，尽管基色滤色器用作CCD成像器12的滤色器，并且转换RGB数据而产生的YUV数据存储在闪速存储器26中，但此数字照相机正是这样把RGB数据存储在闪速存储器26中而构成的。在这种情形下，就不需要YUV数据和RGB数据之间的转换过程和倒转过程。

根据本实施例，从色彩分离到图像压缩的一系列过程和从图像扩展到倒转的一系列过程都是由单个的微型计算机以软阵的方式执行的。即是说这些连续过程是由专门电路完成的。

根据本实施例，由于一次图像扩展过程产生一种色彩数据，并且此色彩数据的大小与打成过程中从信号处理电路18中取得的图像数据的大小一样，所以，用作临时存储器的第一存储器20可以用来存储由图像扩展过程得到的色彩数据。即是，不需要专门的读存储器和相应色彩数据的存储器，就可以逐列在垂直方向上读出一屏的色彩数据。

本发明可由图8所示的数字照相机10来实现。在此数字照相机10中，在DRAM32中形成的存储区域32a用于保持成像时产生的图像数据和复制中产生一种色彩数据。而且，工作区32b用于图像数据的压缩和压缩图像数据的扩展。CPU34执行的处理过程与图3和图7所示的处理过程相同，并且色彩数据转换电路36将RGB数据转换成补充色彩数据并将此补充色彩数据输出给彩色印相机。

尽管根据本发明的实施例对数字照相机进行了描述，当然，本发明也同样适用于其他产品，如数字视频摄象机(数字电影)等。

尽管本发明已详细描述说明，可是这些描述仅是一些说明和举例，是有限的，但本发明的主旨和范围通过后面的权利要求来指明。

Claims (5)

1、一种数字照相机，包含：

一个第一发生装置，用于根据存储在存储介质中的压缩图像信号顺序产生多个图像质量相关信号；

一个存储器，用于存储上述多个图像质量相关信号之一；

一个第一写装置，用于将多个图像质量相关信号之一顺序写入所述存储器；

一个读装置，用于在所述第一写装置将另一个图像质量相关信号写入存储器之前将存储在存储器中的图像质量相关信号在垂直方向上读出。

2、根据权利要求1的数字照相机，其中的第一发生装置包括一个扩展装置，它扩展压缩图像信号的次数等于图像质量相关信号的个数，一个检测装置，用于从由扩展装置扩展的已扩展图像信号中检测所述多个图像质量相关信号。

3、根据权利要求2的数字照相机，其中的扩展图像信号包括Y信号，U信号和V信号，检测装置根据所述Y信号、所述U信号和所述V信号逐个把R信号、G信号和B信号作为的述多个图像质量相关信号进行检测。

4、根据权利要求1的数字照相机，还包含：

一个第二发生装置，用于对一个物体成像并产生一个图像信号，此图像信号具有的大小等于所述多个图像质量相关信号之一的大小；

一个第二写装置，用于把图像信号写入存储器；

一个压缩装置，用于压缩图像信号以产生压缩图像信号；

一个存储装置，用于将压缩图像信号存入存储介质。

5、根据权利要求4的数字照相机，其中的扩展装置和压缩装置都被包含在一个微型计算机中。

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