CN1260946C

CN1260946C - 成像设备、图像处理方法和记录介质

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Publication number: CN1260946C
Application number: CNB031648932A
Authority: CN
Inventors: 池边庆一; 井上隆夫; 高桥彰; 牧隆史; 児玉卓; 山城郁子; 矢野隆则; 小山毅; 青木伸; 作山宏幸
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2002-09-30
Filing date: 2003-09-30
Publication date: 2006-06-21
Anticipated expiration: 2023-09-30
Also published as: JP2004128583A; CN1497940A; JP3956360B2; US7359549B2; US20040126019A1

Abstract

一种图像处理方法，包括用彩色分解通过图像器拍摄所述物体的图像由拍摄所述物体而获得该物体原始图像数据，分解原始图像数据为多个彩色平面，每个所述彩色平面包括相应彩色平面的象素信息，和压缩每个彩色平面数据。

Description

成像设备、图像处理方法和记录介质

技术领域

本发明涉及拍摄彩色图像的成像设备，比如数字照相机、数字摄像机、独立型图像扫描仪、集成在复印设备中的图像扫描仪及其类似设备。本发明特别涉及利用通过彩色分解拍摄图像型的图像器的成像设备。

背景技术

用在数字照相机或者数字摄像机CCD型或者MOS型的图像器(成像元件)，通常具有在其成像表面色彩分解的彩色滤色镜，并通过色彩分解拍摄图像。因此，其中的每个象素仅提供一个彩色分量的信息。因此，实际上通常通过利用附近象素的图像信息，在用来内插另外两个彩色分量的图像信息的成像器中执行对每个象素的彩色内插处理，因此可获得在图像器中的每个象素上所有彩色分量的图像信息。利用这个，在图像器中可以获得所有象素的彩色象素数据。

在前述内插处理期间，其他信号处理比如白平衡处理，伽马校正处理，边缘增强处理及其类似处理通常同时进行。

这样处理的彩色图像数据通常根据压缩编码算法，比如JPEG，压缩后记录在记录介质上。

另一方面，照相机在不压缩下记录图像数据。

另外，有一些高级照相机，比如单镜头反射数字照相机具有对图像数据记录的原始数据记录的功能或模式。在这个素材记录模式，图像器的输出信号在没有数据压缩而变换成数字信号(原始图像数据)后被记录在记录介质上。

关于从图像器获得的图像信息的压缩技术，在日本公开的专利申请2002-516540，公开一种利用初级拜尔阵列的彩色滤色镜(见图2)方法和装置。根据此项技术，数据压缩可以独立地应用到四个信号，比如相邻的R和G象素的差分信号，G象素的G信号，相邻B和G象素的差分信号，和G象素的G信号。

在数字照相机和数字摄像机的现有技术中，JPEG和MPEG技术通常被用在图像数据的压缩中，而JPEG 2000(ISO/IEC FCD 15444-1)或者运动-JPEG2000(IEC FCD 1544-3)被注意到作为新压缩编码算法能代替以前的传统算法。

同时，应该注意到上面提到的信号处理的内容取决于成像设备的生产商和处理细节通常没有公开。因此，在用户希望根据拍摄的物体或目的，或者根据用户的爱好，通过利用修饰软件对图像数据进行修饰处理时，最好用户能利用不受照相机内的信号处理的影响的原始图像数据。而且，最好在照相机内的信号处理的影响不出现在这样的修饰处理中，甚至在照相机内执行的图像数据的不可逆压缩中。

原始图像数据记录模式是提供一种适合用户需求的模式。另一方面，这种原始图像记录模式有在存储介质的存储图像数据量变得很大的缺点。在图像器有三百万象素的情况下，比如一个画面的图像数据有几兆字节或更多时，记录介质的使用效率降低很厉害。

在前面描述的日本公开的专利申请2002-516540的技术中，执行处理来计算R-G和B-G差分信号，并由此出现与前面提到的在照相机内部进行信号处理相类似的情形。

发明内容

由此，本发明的一般目的是提供能消除上述问题的成像设备。

本发明的另一具体的目的是提供用色彩分解拍摄图像型的成像设备，其中的图像数据被有效压缩并同时没有受成像设备内执行信号处理的影响。

本发明的又一目的是提供彩色成像设备，包括：

图像器，通过色彩分解拍摄图像，该图像器产生原始图像数据做作为拍摄结果；

数据分解单元，分解所述原始图像数据成多个平面使得每个彩色平面包括以子色彩图像数据的形式的同一彩色的象素数据；和

数据压缩单元，压缩众多彩色平面(plane)的每个子色彩图像数据。

在上述的优选实施例的彩色成像设备中，数据压缩单元对众多彩色平面中的每个执行可逆数据压缩。

在上述另一优选实施例的彩色成像设备中，数据压缩单元对特殊彩色平面采用可逆数据压缩，它对再生图像的清晰度产生相当大的影响，并对其他彩色平面采用不可逆数据压缩，其对再生图像清晰度产生很少的影响。

在上述本发明另一优选实施例的彩色成像设备中，数据压缩单元对所有多个彩色平面采用不可逆压缩。

在上述本发明另一优选实施例的彩色成像设备中，提供一个控制器对特殊彩色平面控制压缩比例，其对再生图像清晰度产生更大的影响，对其他彩色平面的压缩比是独立的，其对再生图像清晰度的影响较小。

在本发明的又一优选实施例，在所述色彩成像设备用户重视再生图像的清晰度情形，控制器将所述特殊彩色平面的压缩比设置成小于标准压缩比。

在本发明的又一优选实施例，在所述色彩成像设备的用户重视再生图像的清晰度情形，控制器将所述特殊彩色平面的压缩比设置成小于标准压缩比并所述其他彩色平面的压缩比大于所述标准压缩比。

在本发明的又一优选实施例，在所述彩色成像设备的用户重视再生图像的色彩再生情形，所述控制器将所述其他彩色平面的压缩比设置成小于标准压缩比。

在本发明的又一优选实施例，在所述彩色成像设备的用户重视再生图像的色彩再生情形，所述控制器将所述其他彩色平面的压缩比设置成小于标准压缩比并所述特殊彩色平面的压缩比大于标准压缩比。

在本发明的又一优选实施例，数据压缩单元应用不可逆压缩到所有多个彩色平面，并且其中的控制器独立控制每个彩色平面的压缩比。

在本发明的又一优选实施例，进一步提供一种信息获得单元，获得为每个彩色平面确定压缩比的信息，其中控制器基于从信息获得单元得到的信息确定每个彩色平面的压缩比。

在本发明的又一优选实施例，信息获得单元得到关于每个彩色高频分量部分的信息，并且其中控制器设定高频分量部分最小的彩色平面的压缩比，其将高于标准压缩比。

在本发明的又一优选实施例，信息获得单元得到白平衡测定的信息，并且其中控制器基于该测定判断彩色分量的比例是大或小，控制器还设定白平衡被判断为小的彩色平面的压缩比，其将大于标准压缩比例。

在本发明的又一优选实施例，控制器基于彩色成像设备的用户指令设置每个彩色平面的压缩比。

在本发明的又一优选实施例，压缩单元根据压缩编码算法遵照JPEG 2000压缩每个彩色平面的数据。

本发明的又一目的是提供一种图像处理方法，包括：

用彩色分解、通过拍摄所述物体的图像的图像器拍摄所述物体而获得原始图像数据；

分解原始图像数据为多个彩色平面，每个彩色平面包括相应彩色平面的象素信息；和

压缩每个彩色平面数据。

在本发明的优选实施例，压缩彩色平面的步骤对所有彩色平面执行可逆压缩处理。

在本发明又一优选实施例中，只有对再生图像更大影响的特殊彩色平面受到可逆压缩处理，而剩余彩色平面做不可逆压缩处理。

在本发明又一优选实施例中，压缩步骤对所有彩色平面进行不可逆压缩处理。

在本发明又一优选实施例中，对再生图像清晰度有大影响的特殊平面压缩比，被设置为与对再生图像清晰度的影响较小的其他彩色平面压缩比无关。

在本发明的又一实施例，还提供为每个彩色平面独立设置压缩比的步骤。

在另一本发明实施例，还提供获得从原始图像数据对每个彩色平面确定压缩比信息的步骤，其中压缩比由获得的信息确定。

在本发明的又一实施例，压缩步骤根据遵照JPEG 2000的压缩编码算法执行。

根据本发明，与压缩原始图像数据本身相比，由于对分配或分解原始图像数据的每个彩色平面执行压缩，高压缩效率可以获得。因此，应该注意到存在于相邻象素间的强相关性在这种彩色平面上运用。如从原始图像数据中直接获得的编码数据，该数据不受在信号处理的影响，比如彩色内插处理、白平衡处理、伽马校正处理、边缘增强处理等类似在照相机内执行的处理，获得的编码数据也不受这些信号处理的影响。由于高压缩比，本发明获得的图像数据具有小尺寸并且当本发明的编码图像数据记录在记录介质上，与记录原始图像数据本身相比或与用直接压缩记录原始图像数据相比，利用记录介质的效率充分地得到改善。

通过对所有彩色平面执行可逆压缩，使由原始图像数据完全正确再生图像数据成为可能，它不受上述的信号处理影响。由于相邻象素间的强相关性，甚至当使用这种可逆压缩处理时，本发明可以取得高压缩效率。

由于对再生图像质量有深远影响的特殊彩色平面使用可逆压缩处理，并且对剩余彩色平面运用不可逆压缩，同时最小化再生图像质量损失时，减小获得的编码图像数据的文件尺寸成为可能。

而且，通过对所有彩色平面执行不可逆压缩，能进一步减小编码图像数据文件尺寸并进一步改善记录介质的利用效率。

在使用对所有彩色平面不可逆压缩情形中，改善压缩效率成为可能，当最小化再生图像的清晰度等级或彩色再生性时，通过独立改变彩色平面间的压缩比，使得该压缩比小于标准压缩比，被运用到对再生图像的清晰度或彩色再生性有深远影响的特殊彩色平面。

通过执行成像设备使得用户能指定压缩比，能根据拍摄物体执行图像处理。可选择地，压缩比可通过从原始图像数据提取有关压缩比设定的信息被自动设置。

通过利用JPEG 2000压缩编码算法来压缩，在本发明图像质量的降级被遏制并且同时高效率压缩甚至在执行可逆压缩时可以获得。而且，通过执行过量化处理，能不执行再压缩处理调整压缩量。因此，利用目标压缩比容易获得此压缩。

结合附图，从接下来本发明优选实施例的详细描述中，其他目的和本发明的进一步特征变得很明显。

附图说明

图1是解释本发明实施例的方框图；

图2A一2C是解释初级彩色滤色镜拜尔阵列和将原始图像数据分解为彩色平面的图；

图3A-3C是解释初级彩色滤色镜间接阵列和将原始图像数据分解为彩色平面的图；

图4A-4C是解释初级彩色滤色镜行阵列和将原始图像数据分解为彩色平面的图；

图5示出互补彩色滤色镜的拜尔阵列；

图6示出互补滤色镜的行阵列；

图7是解释图1成像设备模式A操作的流程图；

图8是解释图1成像设备模式B操作的流程图；

图9是解释图1成像设备模式C操作的流程图；

图10是解释图1成像设备模式D操作的流程图；

图11是解释根据JPEG 2000压缩编码算法的方框图；

图12A-12D示出两维小波变换的图表；

图13示出JPEG 2000编码数据格式图表；

图14示出能执行本发明图像处理的计算机的示意图。

具体实施方式

在下面的描述中，JPEG 2000(ISO/IEC FCD 15444-1)用作静止画面的压缩编码算法。而且，Motion-JPEG 2000(ISO/IEC FCD 1544-3)用作运动画面的压缩编码算法。在Motion-JPEG 2000，每个持续的静止画面被作为帧处理，并且每个帧(静止画面)受到遵照JPEG 2000的压缩编码。关于JPEG2000，可以参照Noguchi，Y.，“下一代图像编码方法JPEG 2000”，Triceps，东京，2001年2月13日，(在日本)。

接下来是这项技术的一般概述。

图11是解释JPEG 2000算法简化的方框图。

在JPEG 2000，对于每个分量来说压缩编码的图像数据(在处理运动画面每帧的图像数据)被分为矩形非交叠区域，它被称为片(tile)，并且图像处理在这些片上执行。而且，有可能该片具有整幅图像的大小。在这种情况下，图像将不分成片。

接下来，两维小波变换(离散小波变换DWT)被用到每个分量的每个片上(步骤S1).

图12解释分解水平值是3的情形的小波变换。

如图12A所示的原始图像片的两维小波变换的结果(分解水平等于0)，片被分为如图12B所示的子带1LL，1HL，1LH和1HH。

而且，通过运用两维小波变换到子带1LL的系数，子带被分为如图12C表示的子带2LL，2HL，2LH和2HH。进一步，通过运用两维小波变换到子带2LL的系数，子带被分为如图12D表示的子带3LL，3HL，3LH和3HH。在图12D，框架数代表清晰度水平。

通过这种低频分量(LL子带系数)的递归划分(阶度划分)得到的小波系数接着为每个子带量化(步骤2)。在JPEG 2000，可逆的(无损耗)压缩和不可逆的(损耗)压缩都是可能的。在采用可逆压缩的情形中，该步骤量化的宽度通常是1，并且在这阶段中没有量化进行。

量化后，每个子带系数熵编码(步骤S3)。在这个熵编码处理中，称为EBCOT(优化切断嵌入块编码)的编码技术被采用，其中这种编码处理形成块划分，系数模型化和二进制编码。熵编码的结果是每个子带系数的比特平面从称为编码块的稍上平面到稍下平面被编码。

最后两个步骤，S4和S5是码格式处理。首先，通过聚集在步骤S3上形成的码块的代码在步骤S4形成包，接下来，在步骤S5，在步骤S4形成的包以递增顺序排列，同时必要的标志信息被添加。因此，预定格式的编码数据产生。

图13显示形成JPEG 2000编码数据的格式。

如在图13所见，编码数据以一个称为SOC标记用来指示编码开始的标志开始，并且称为主标题的标志被提供在SOC标记后面，其中主标题标记包括编码参数，量化参数和类似的参数。其后，片编码数据被提供。在每个片，编码数据以称为SOT标记的标志开始，跟在称为片主题标志后的是称为SOD标记的标志，而后是称为片数据的数据，它包括该片的编码序列。在每个片数据的结尾，指示片数据的结尾的称为EOC标记的标志被提供。

JPEG 2000的这种结构与传统JPEG相比，具有在数据压缩时间更小图像损坏程度的优点，当压缩具有高压缩比时，这种优点表现的特别显著。而且，JPEG 2000能利用同一算法进行可逆压缩和不可逆压缩。进一步，JPEG 2000的优点是不用进行再压缩如再传统JPEG技术，通过对编码数据进行编码序列移动处理(后量化处理)调整压缩比。

在下文中，本发明的成像设备和图像处理方法将参考图1-10被描述。

图1示出根据本发明成像设备的例子的方框图。应该注意到图1所示的成像设备可以用在数字照相机或数字摄像机的电子照相机。然而，图1的成像设备也用在其他多种成像装置，包括独立型或集成型图像扫描器，其成像设备集成在复印机或传真机中，只要成像设备是彩色分解滤色镜的类型。

参照图1，数字100指示成像的一般光学系统并包括镜头系统，光圈结构，快门结构和类似的结构。而且，数字101指示通过色彩分解拍摄物体图像的图像器，并包括携带彩色分量彩色滤色镜的CCD型或MOS型设备。因此，图像器101将聚焦在成像表面的光学图像通过光学系统100分解为彩色分量图像并将每个彩色分量图像转换成电子信号。

用在图像器101的彩色滤色镜，具有图2A所示拜尔阵列的彩色滤色镜。可选择地，彩色滤色镜可以是具有如图3A所示的间接布置的色彩滤色镜的排列或者垂直布置的初级色彩滤色镜的排列。进而，可能利用补充彩色滤色镜如图5所示的拜尔阵列或者如图6所示的垂直行阵列。在附图中，应该注意到R代表红色，G(Gr，Gb)代表绿色，B代表蓝色，Y代表黄色，代M表红紫色，C代表青色。

参照图1，数字102代表CDS A/D转换部分，通过进行抽样将图像器101的输出信号转换为数字信号并包括校正的双抽样(CDS)电路和A/D转换电路。这个CDS A/D转换部分102的输出信号形成原始图像信息或者从图像器获得的原始图像数据。应该注意到原始图像数据不受在成像设备内发生的信号处理影响。

代表图像处理器的数字103，可以通过由程序(微型代码)控制高速数字信号处理器实现。图像处理器103进行各种功能，如包括对信号原始数据的伽马校正、白平衡调整、边缘增强及类似的信号处理。另外，图像处理器103执行如图像器101的控制，CDS A/D转换部分102的控制，显示设备的控制，自动聚焦控制，自动曝光控制，白平衡调整信息检测及类似的功能。而且，图像处理器103执行将原始数据分成众多每个与一个色彩相对应的彩色平面数据的功能。应该注意到显示设备104可以是一个液晶显示设备并用来代表监视图像(通过图像)，记录的图像和将要显示的各种信息。

参考数字108是一个遵照JPEG 2000的编码器/解码器并且被用来压缩被拍摄图像数据和解压缩编码的图像数据。

数字109指示一个介质记录单元，它读和/或写信息到或从记录介质上。因此，在拍摄物体的静止图像时间，编码的图像数据以JPEG 2000文件格式的图像文件的形式被记录在记录介质上。当拍摄运动图像时，图像的编码数据是以运动JPEG文件格式的图像文件形式被记录。对记录介质110，可用各种存储卡。

而且，数字111指示接口部分。因此本发明成像设备能通过这个接口部分111和外围设备交互信息，如由有线或无线传输路径的个人计算机或网络。

数字106指示微型计算机形成的系统控制器及其类似。因此，系统控制器107通过操作部分107对成像设备用户给出的指令或者通过图像处理器103对提供的信息作做出反应并执行控制操作，比如快门机构，光圈机构，缩放机构，和类似的光学系统100，或者执行图像处理器103、编码器/解码器108、介质记录部分109、接口部分111及类似设备的控制。

数字105是一个存储器并被用来对图像数据的临时存储区域。而且，存储器105是作为图像处理器103、系统控制器106、编码器/译码器108和介质存储部分109的工作存储区域。虽然没有说明，图1的成像设备进一步包括通常采用的机构，如滤波机构，光学或电子寻像器及类似设备。

应该注意到图1的图像设备具有两个记录模式，其一是普通记录模式，另一个是原始数据记录模式。在普通模式中，由对原始数据的同步处理、伽马校正处理、白平衡调整和所有或部分增强处理获得的图像数据，压缩后记录在介质上。在原始数据记录模式，这种信号处理根本不进行并且原始数据压缩后仅记录在记录介质110上。成像设备的用户可以通过操作部分107选择这两种模式之一。

在下文的模述中，普通记录模式的解释被省略，因为普通记录模式的操作与常规使用的相同。

在下文中，描述原始记录模式的操作。

原始记录模式实际上包括四种不同的模式A，B，C和D，并且成像设备的用户可以通过操作部分107选择四种之一。

模式A

图7示出模式A操作的流程图。

参照图7，单一的彩色平面数据从单一静止图像(拍摄静止图像或者运动画面的一帧原始图像数据)获得，以至彩色平面的数据包括只包含在原始图像数据和具有相同彩色的象素信息(步骤S200)。由此获得的彩色平面的数据接着提供给编码器/解码器108进行可逆(无损)压缩(步骤S210)。

由图像处理器103执行划分或者分解原始数据为不同彩色的彩色平面过程。换句话说，图像处理器103包括分解原始数据为众多各自不同的彩色平面的装置并且从原始数据中通过根据色彩选择象素信息为每种颜色建立彩色平面数据。

步骤S200和S201的过程在对所有颜色的系统控制器的控制下重复执行。

当由系统控制器106判断彩色平面数据的压缩是对最后彩色的最终完成时(在步骤S202为是)，编码器/解码器108产生编码数据，是以与前述众多彩色平面对应的如图13所代表的格式的码形式。这样获得的编码数据接着通过介质记录部分109作为图像文件被记录在记录介质110(步骤S203)。

在步骤S203过程中，系统控制器106进一步为图像处理获得各种有用信息，比如原始图像数据格式信息(比特数，彩色平面的序列顺序，彩色滤色镜的布置及类似信息)，拍摄条件信息(拍摄灵敏度，快门速度，滤波的开/关状态及类似)，拍摄环境信息(包括部分亮区的图像，包括肤色的图像，特殊色彩占优势的图像及类似)，其中系统控制器106给介质记录部分109提供信息来写入图像文件的文件主题部分。因此应该注意到图像处理器103包括为白平衡校正评价白平衡的装置并根据评价值能够获得所拍摄的图像是否包含肤色或者什么彩色分量占主导地位的信息。

应该注意到彩色平面建立过程能在原始图像数据一旦被存储在存储器105后或者在彩色平面的数据建立过程中执行，换句话说，能同时从图像器100读取信息。本发明包含这两种情况。

在已建立并存储在存储器105的彩色平面情形中，步骤S200被执行以至于从存储器105读出的单彩色平面数据，并且这数据只提供给编码器/解码器108。

在彩色平面数据还不存在时，步骤S200被执行使得建立彩色平面数据。如前面注意到的，本发明包括这两种情形。

在图7所示的流程图中，代表对每个彩色平面步骤S200和步骤201被顺续执行，虽然本发明还包括步骤S200和S201同时被执行。

而且，通过配置编码器/解码器使得执行前述两个步骤的并行处理，执行本发明众多彩色平面并行压缩成为可能。而且，应该注意到前面的解释也适用于后面描述的模式B，C和D。

在下文中，涉及彩色滤色镜的彩色平面数据将被描述。

在如图2A所示的初级彩色滤色镜的拜尔阵列被采用时，原始数据R象素，Gr象素(在R行的G象素)，B象素和Gb象素(在B象素行的G象素)的信息被彼此分离为如图2B所示，结果是，四种彩色平面通过聚集前述四种彩色中同一彩色的象素信息被建立，如图2C所示。

在原始图像数据，彼此相邻的象素对应不同滤色镜彩色，并且相邻象素数据的相关性相当弱，如图2A示出。由于这个原因，原始图像数据的单一压缩不能获得大压缩效率。另一方面，彩色平面数据在相邻象素间如在图2B和2C示出的，具有很强相关性，当采用这种彩色平面数据，压缩效率被显著改善。这里，特别的优点在于将G彩色平面数据划分为Gr彩色平面数据和Gb彩色平面数据，由于对所有彩色平面象素的个数变得几乎一样，并且压缩编码处理易于实现。

当然，能将Gr象素和Gb象素的数据聚集起来形成单一绿色彩色平面。

如图3A所代表的初级彩色滤色镜的间接排列阵列将被利用，在原始图像数据的R象素，G象素和B象素的信息被彼此分离如图3B所表示的，结果是图3C所表示的三种彩色平面通过对前述四种彩色的每一个聚集同一颜色的象素信息来建立。

在原始图像数据中，彼此相邻的象素与不同滤色镜彩色对应，并且相邻象素数据的相关性相当弱，如图3A示出。由于这个原因，原始图像数据的单一压缩不能获得大压缩效率。另一方面，彩色平面数据在相邻象素间如在图3B和3C示出的，具有很强相关性，当采用这种彩色平面数据，压缩效率被显著改善。

如图4A所代表的初级彩色滤色镜的行阵列将被利用，在原始图像数据的R象素，G象素和B象素的信息被彼此分离如图4B所表示的，结果是图4C所表示的三种彩色平面通过对前述四种彩色的每一个聚集同一颜色的象素信息来建立。

在原始图像数据中，彼此相邻的象素与不同滤色镜彩色对应，并且相邻象素数据的相关性相当弱，如图4A示出。由于这个原因，原始图像数据的单一压缩不能获得大压缩效率。另一方面，彩色平面数据在相邻象素间如在图4B和4C示出的，具有很强相关性，当采用这种彩色平面数据，压缩效率被显著改善。

如图5所代表的补充彩色滤色镜的拜尔阵列将被利用，在原始图像数据的Y象素，M象素，C象素和G象素的信息被彼此分离，结果是四种彩色平面通过对前述四种彩色的每一个聚集同一颜色的象素信息来建立。

在原始图像数据中，彼此相邻的象素与不同滤色镜彩色对应，并且相邻象素数据的相关性相当弱。由于这个原因，原始图像数据的单一压缩不能获得大压缩效率。另一方面，彩色平面数据在相邻象素间具有很强相关性，当采用这种彩色平面数据，压缩效率被显著改善。

如图6所代表的补充彩色滤色镜的行阵列将被利用，在原始图像数据的Y象素，M象素，C象素和G象素的信息被彼此分离，结果是四种彩色平面通过对前述四种彩色的每一个聚集同一颜色的象素信息来建立。

在原始图像数据，彼此相邻的象素与不同滤色镜彩色对应，并且相邻象素数据的相关性相当弱。由于这个原因，原始图像数据的单一压缩不能获得大压缩效率。另一方面，彩色平面数据在相邻象素间具有很强相关性，这样，当采用这种彩色平面数据，压缩效率被显著改善。

如上所述，本发明利用划分成彩色平面压缩原始图像数据，由此，不受成像设备信号处理影响有效压缩原始数据和记录这些压缩数据在记录介质上成为可能。因为压缩处理是可逆的，通过利用编码器/解码器108或者任何其他外解码器来解压缩记录的编码数据，原始数据能被充分地存储。

关于在R，G，B彩色平面情形的比较，它们被可逆压缩，由获得的图像器的每个象素的RGB信息执行的彩色内插处理，作为内插处理的结果压缩前的数据量是原始数据量的三倍，这样，图像文件的尺寸自然增加到大约与本发明模式A情形相比的三倍。

模式B

图8示出了模式B操作的流程图。

参照图8，步骤S300与模式A的步骤S200相同的处理步骤。

在本实施例，可逆压缩算法可选择地用到对再生图像的清晰度有深远影响的彩色平面。在另一方面，对其他色彩的彩色平面，本实施例利用不可逆变换算法。因此，这样选择的压缩算法在编码器/解码器108被执行(步骤S301)。

在图2A，图3A，图4A任一所示的初级彩色滤色镜将被用为色彩分解，比如，可逆压缩算法用于G(Gr，Gb)彩色平面的数据并且不可逆算法用于R和B彩色平面的数据。由此，产生对G象素信息的无压缩损失并且保持了高清晰度。另一方面，R和B彩色平面的数据受到不可逆压缩，可能导致R和B象素信息的压缩损失。然而，由于G彩色平面的无损压缩，清晰度的降级保持在最小，甚至当这种对R和B象素信息的有损压缩，再生图像能保持很好的清晰度。另一方面，在再生图像的彩色可能性会有一些降级使得在R和B象素信息的丢失。

在系统控制器106的控制下，对每个色彩，相似的处理被重复。这样，当系统控制器106判断最后色彩处理终于完成时(步骤S 302为是)，由此获得的原始图像数据的编码数据以图像文件形式被通过介质记录部分109记录在记录介质110(步骤S303)。而且，与模式A相似的信息被放在这样记录图像文件的文件标题。

在这模式，在压缩时间原始数据也被分为相邻象素间具有高相关性特征的彩色平面。因为在本实施例一些彩色平面受不可逆压缩，当与模式A相比减少图像数据尺寸在本实施例成为可能。

因为在模式B一些彩色平面受不可逆压缩，利用解压缩的编码数据将图像数据与原始图像数据准确一样地再存储是不可能的。不过，本模式能不受在成像设备内的信号处理的影响再生图像数据。

因为本发明利用遵照JPEG 2000的压缩编码算法，也能实施对清晰度较少影响的彩色平面可逆压缩。在这样的情形，压缩比可由执行过量化处理在最终的编码形成处理中调整。因此，能够控制图像文件的尺寸来确定恒定尺寸或者目标尺寸。而且，应该注意到由不可逆压缩引起的图像质量降级通常与采用JPEG的情形相比较被抑制了。

模式C

图9示出在模式C操作的流程图。

在模式C，成像设备的用户能从“标准模式”，“清晰度优先模式”和“色彩再生优先模式”选择操作模式。取决于用户的选择，系统控制器设置压缩比为压缩比1或压缩比2(步骤S400)。

步骤S401与模式A的步骤S200一样。

而且，系统控制器106使编码器/解码器108以为每个彩色平面确定的压缩比来执行彩色平面数据的可逆压缩(步骤S402)。在如图2A，3A或4A之一所示的初级彩色滤色镜将被用为色彩分解，比如，以压缩比1的可逆压缩被用到彩色平面G(Gr，Gb)并且以压缩比2的可逆压缩被用到彩色平面R和B。

在系统控制器106的控制下，对每个彩色的相似处理被重复着。当系统控制器106判断最后的彩色平面被终于完成(在步骤S403为是)，从原始图像数据获得的编码数据被介质记录部分109以图像文件的形式记录在记录介质110(步骤S404)。而且，与模式A相似的信息被放在图像文件的文件标题部分。

压缩比1和压缩比2对前面“标准模式”，“清晰度优先模式”和“色彩再生优先模式”确定为如下。出于解释方便的原因，假定彩色分解滤色镜形成初级彩色滤色镜。

当“标准模式”被选定，G平面的压缩比与R和B平面的压缩比被分别设置为标准压缩比。

另一方面，当用户选择“清晰度优先模式”，应用到有清晰度深远影响的G平面的压缩比1，被设置为小于G彩色平面的标准压缩比，以至于最小化象素信息的损失，而应用到R和B平面的压缩比2被设置为高于R和B彩色平面的标准值。

而且，当用户选择“色彩再生优先模式”应用到R和B平面的压缩比2被设置为小于R和B彩色平面的标准值，以至于最小化R和B象素信息的损失并增强其彩色再生性。

通过控制上述的压缩比1和2，能记录为改善清晰度的编码数据，为改善彩色再生性的编码数据或者根据成像设备的用户希望记录介质的中间属性的编码数据，而避免文件尺寸的变化。

在这种模式，高压缩效率也可得到，作为记录计划的结果，原始数据被分为相邻象素间存在很强的相关性彩色平面，与模式A的情形相似。本实施例采用不可逆压缩算法，通过在介质上解压缩记录的编码数据，再生与原始图像数据完全相同的图像数据是不可能的。不过，本实施例能不受成像设备内信号处理的影响再生图像数据。而且，本实施例能提供与模式A的情形相比较小的文件尺寸。

与模式A相似，当前的模式C采用遵照JPEG 2000的压缩算法，并由于这个，只通过进行过量化处理，不用再压缩就能容易地调整压缩比例为预设的压缩比。

模式D

图10是解释本发明模式D的操作流程图。

参照图10，系统控制器106设定应用到每个彩色平面的压缩比(步骤S500)。

接着，步骤S501被执行，其中步骤S501是与模式A的步骤S200一样的处理步骤。

接着，系统控制器使编码器/解码器108对给定的彩色平面以在步骤S500为这个彩色平面确定的压缩比执行不可逆压缩(步骤S502)。而且，在系统控制器106的控制下，对所有彩色平面的相似的处理被重复。

当判断最后彩色平面处理完成时(步骤S503为是)，原始图像数据的编码数据通过介质记录部分109(步骤S504)记录在记录介质110。因此，与模式A使用的一种相似的信息被放在图像文件的文件标题部分。

接着，将描述步骤S500。在下文的描述中，假定初级色彩滤色镜被用作色彩分解的彩色滤色镜。

在一种模式，图像处理器103用来检测原始图像数据R，G和B信息的高频成分在图像中心区并且系统控制器106根据检测到的或多或少的高频成分设置应用到R，G和B彩色平面的压缩比。更详细地，系统控制器106设置高频成分分量很少的彩色平面的压缩比将高于标准压缩比。

在另一模式，系统控制器106利用白平衡的评价信息，它由集成在图像处理器103白平衡评价单元提供，来确定什么彩色成分是充足和什么彩色成分缺乏，并设置判断为缺乏的彩色成分的压缩比将高于标准压缩比。

对不同彩色平面的压缩比调整的结果是减少图像文件尺寸成为可能。

在这种模式，高压缩效率也可得到，作为记录计划的结果，原始数据被分为相邻象素间存在很强的相关性彩色平面，与模式A的情形相似。本实施例采用不可逆压缩算法，通过在介质上解压缩记录的编码数据，再生与原始图像数据准确一样的图像数据是不可能的。不过，本实施例能不受成像设备内信号处理的影响再生图像数据。而且，本实施例能提供与模式A的情形相比较小的文件尺寸。

而且，在模式D执行本发明成像设备，成像设备的用户能直接控制压缩比例的设定。

比如，在步骤S500，图像处理器103可以提供原始图像数据的彩色直框图到显示器104，用户可以基于代表显示器104的直框图确定彩色平面的压缩比。因此，用户可以通过操作操作设备107控制系统控制器106。由此，用户根据拍摄目的控制记录图像画面质量成为可能。

应该注意到JPEG 2000通过相同算法能执行可逆压缩和不可逆压缩。考虑到JPEG 2000相对传统JPEG还具有超图像质量和压缩效率的特点的事实，对编码器/解码器108优先采用JPEG 2000。

另一方面，当在模式C或D情形只采用不可逆压缩时，能对编码器/解码器108采用传统JPEG。

虽然本发明对在成像表面的色彩分解具有色彩滤色镜的图像器做了解释，本发明也可应用到其他图像器，只要相似的色彩分解被其他装置执行。

应该注意，到目前为止，参照流程图7-10说明的图像处理也能通过记录在可读处理器介质的执行程序编码被计算机执行，比如个人计算机或者微型计算机。

图14示出可用的对前述图像处理的计算机的例子。

参照图14，计算机包括主机101，其中包含处理器和存储器，显示器102，手工输入设备，比如键盘103，点击设备104，比如鼠标，存储设备105，例如盘驱动，和连接网络的接口106。

进一步，本发明决不限定在到目前为止所描述的实施例，但可做出不脱离本发明范围的各种变化和改型。

Claims

1.一种彩色图像成像设备，包括：

图像器，通过色彩分解拍摄图像，该图像器产生原始图像数据作为所述拍摄结果；

原始数据分解单元，分解所述原始图像数据成多个彩色平面，使得每个彩色平面包括以子色彩图像数据形式的同一彩色的象素数据；和

数据压缩单元，压缩所述众多彩色平面的每个子色彩图像数据。

2.如权利要求1所述的彩色成像设备，其中所述的数据压缩单元，对所述众多彩色平面的每个执行可逆数据压缩。

3.如权利要求1所述的彩色成像设备，所述数据压缩单元对再生图像的清晰度产生相当大的影响的特殊彩色平面采用可逆数据压缩，并对再生图像清晰度产生很少的影响的其他彩色平面采用不可逆数据压缩。

4.如权利要求1所述的彩色成像设备，所述数据压缩单元对所有所述多个彩色平面采用不可逆压缩。

5.如权利要求4所述的彩色成像设备，包括一个控制器对特殊彩色平面控制压缩比例，其对再生图像清晰度产生较大的影响，对其他彩色平面的压缩比是独立的，其对再生图像清晰度的影响较小。

6.如权利要求5所述的彩色成像设备，在所述彩色成像设备的用户重视再生图像的清晰度情形，所述控制器将所述特殊彩色平面的压缩比设置成小于标准压缩比。

7.如权利要求5所述的彩色成像设备，在所述彩色成像设备的用户重视再生图像的清晰度情形，所述控制器将所述特殊彩色平面的压缩比设置成小于标准压缩比，并所述其他彩色平面的压缩比大于所述标准压缩比。

8.如权利要求5所述的彩色成像设备，在所述彩色成像设备的用户重视再生图像的色彩再生情形，所述控制器将所述其他彩色平面的压缩比设置成小于标准压缩比。

9.如权利要求5所述的彩色成像设备，在所述彩色成像设备的用户重视再生图像的色彩再生情形，所述控制器将所述其他彩色平面的压缩比设置成小于标准压缩比并所述特殊彩色平面的压缩比大于标准压缩比。

10.如权利要求4所述的彩色成像设备，包括控制器独立控制每个彩色平面的压缩比。

11.如权利要求10所述的彩色成像设备，进一步包括一种信息获得单元，获得为每个所述彩色平面确定压缩比的信息，其中控制器基于从信息获得单元得到的信息确定每个彩色平面的压缩比。

12.如权利要求11所述的彩色成像设备，所述信息获得单元得到关于每个彩色高频分量部分的信息，并且其中控制器设定高频分量部分最小的彩色平面的压缩比，其将高于标准压缩比。

13.如权利要求11所述的彩色成像设备，所述信息获得单元得到白平衡测定的信息，并且其中控制器基于该测定判断彩色分量的比例是大或小，控制器还设定白平衡被判断为小的彩色平面的压缩比，其将大于标准压缩比例。

14.如权利要求10所述的彩色成像设备，所述控制器基于彩色成像设备的用户指令设置每个彩色平面的压缩比。

15.如权利要求1所述的彩色成像设备，所述压缩单元根据压缩编码算法遵照JPEG 2000压缩每个彩色平面的数据。

16.一种图像处理方法，包括以下步骤：

压缩每个彩色平面数据。

17.如权利要求16所述的方法，所述压缩彩色平面的步骤对所有彩色平面执行可逆压缩处理。

18.如权利要求16所述的方法中，所述该压缩步骤只对再生图像有更大影响的特殊彩色平面做可逆压缩处理，而剩余彩色平面做不可逆压缩处理。

19.如权利要求16所述的方法中，所述压缩步骤对所有彩色平面进行不可逆压缩处理。

20.如权利要求19所述的方法中，所述对再生图像清晰度有大影响的特殊平面的压缩比，被设置为与对再生图像清晰度的影响较小的其他彩色平面压缩比无关。

21.如权利要求19所述的方法中，还包括为每个彩色平面独立设置压缩比的步骤。

22.如权利要求21所述的方法中，还包括从原始图像数据中获得对每个彩色平面确定压缩比信息的步骤，其中压缩比由获得的信息确定。

23.如权利要求16所述的方法中，所述压缩步骤根据遵照JPEG 2000的压缩编码算法执行。