CN1653823A - 影像处理设备和影像处理方法、记录媒体和程序 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及可执行利用全部像素的稀释处理的影像处理装置，以及影像处理方法、记录媒体和程序。当在水平分量低通滤波器处将第1线的绿像素作为目标像素而进行(1，0，1，0，1)/3滤波时，将绿像素乘以1，将红像素乘以0，并将这些像素值的和除以3，从而计算了目标像素和相邻的绿像素的简单平均。而当将第1线的红像素作为目标像素时，以同样的方式计算目标像素和相邻的红像素的简单平均。同样地，第2线的绿像素和蓝像素也被滤波。由于在1/3水平稀释部件中，水平分量的每第3个像素被稀释，以最终生成由这样而得的各像素构成的稀释像素群：即将每第3像素作为目标像素、计算目标像素和相邻的同色的像素的简单平均值。本发明适用于数码像机。

Description

影像处理设备和影像处理方法、记录媒体和程序
技术领域
本发明涉及影像处理设备和影像处理方法、记录媒体和程序，尤其是，涉及适宜于提取处理的影像处理设备和影像处理方法、记录媒体和程序。
背景技术
用于例如数码像机(诸如数码像机、数码摄像机和可给静止影像和动态影像摄像的数码像机)、将光变换成电气信号的图像拾取器件在器件芯片表面上含排成行列的细微的发光二极管。发光二极管是响应于照射光的强度而产生电荷的半导体。由于发光二极管自身没有能力区分色彩，故为了获取彩色影像，有必要接受辐射光的色彩分量。
用于通用数码像机或视频像机的单芯片式彩色影像拾取器件包括在发光二极管上以色块状配置的3色或4色滤波器中，从而各发光二极管对应于各自的色彩分量。与例如RGB(红、绿、蓝即光的3原色)分别使用3种影像拾取器件的3芯片式像机形成对照，使用以色块状配置的RGB的彩色滤波器、即，使用单芯片式彩色影像拾取器件来摄像的照像机被称作单板式照像机。
例如CCD(电荷耦合器件)和CMOS(互补型金属氧化膜半导体)传感器等是较多地用于图像拾取器件的传感器。
CCD本来指的是具有以戽链式(bucket brigade)传送电荷的功能的整个器件，但现在，CCD一般指的是使用CCD读出电荷的CCD图像拾取器件。CCD广泛用于数码像机和影像扫描仪等获取影像的成像设备。
CCD图像拾取器件由发光二极管和依次提取由发光二极管发生的电荷并传送的电路构成。具体地，CCD图像拾取器件由硅基板上配置成格栅的发光二极管和电极(格栅数相当于CCD的像素数)构成。在胶片的情形中，当光学影像通过透镜而在格栅部分处聚焦时，每个发光二极管发生对应于接收光强度的电荷。通过交互地给电极施加电压，积蓄的电荷就像由泵将该电荷推出那样移动至相邻的电极，并最终逐一地输出。通过使此输出增幅和变换成数字值，而生成2维影像数据。对于动态影像，无休止地反复该过程，以产生作为连续的静止影像的动态影像。
CMOS传感器是配备有读出电荷的CMOS开关而代替了CCD的图像拾取器件，而各像素皆由1个发光二极管和使用CMOS晶体管的开关构成。即，排成格栅状的发光二极管分别设有开关，并通过依次切换开关而读出每个像素处的电荷。此结构可提供各种优点，例如，原理上不会发生CCD特有的模糊，且电力消费较少(CCD的1/10左右)并可由单一的低电压来驱动CMOS传感器，而且，由于可使用用于通用芯片的生产线以与周边功能合在一起作为1个芯片而制成CMOS传感器，故CMOS传感器可做得较小而低价格化。然而，为了将CMOS传感器作为图像拾取器件而实用化，需要有应对由例如开关造成的噪音的对策。
固态影像拾取器件的传感器数、即所拍摄的影像的像素数对于数码摄像机在大多场合下是100万像素或以下。同时，对于数码像机，由于近年来半导体技术和高清晰度的改进，故像素数从100万像素或200万像素增加到300万像素。
而且，近年来，可记录静止影像和动态影像的数码像机已被开发并开始得到广泛普及。
然而，随着所拍摄的影像的像素数增加，为了读出全部像素所需的时间也变长了。与静止影像不同，当读出动态影像的时间变长时，无法产生平滑的动态影像。
为了解决此问题，当高清晰度不必要时，可采取仅提取一部分像素的读出方法。
以往，特别是当使用CCD作为图像拾取器件时，利用某些提取方法来显示动态影像等。例如，对于2×2像素(Gr、R、B和Gb的4像素)，在图1所示的方法中，从8像素内仅提取2像素而弃用其他的像素，或在图2所示的方法中，从12像素内仅提取2像素而弃用其他的像素。
然而，由于图1或图2所示的提取方法不能等间隔地提取像素，而且没有利用全部像素，故在显示或记录的动态影像中会产生混迭(aliasing)。
发明内容
有鉴于上述状况，本发明可实现这样的提取处理：其可达到没有混迭的、状况良好地提取的影像。
根据本发明的影像处理设备包括取得装置，其取得由2×2色编码阵列的多个色彩分量构成的影像信号；滤波装置，其从由取得装置取得的影像信号内计算各含目标像素和目标像素相邻与之具有相同色彩分量的像素的任何(2n-1)个像素值的平均值，并将该平均值定义为目标像素的像素值；和提取装置，其以1/(2n-1)的提取率来提取这样的像素：其将由滤波装置计算的平均值作为像素值。
滤波装置可为1帧的影像信号中的全部像素值计算像素值的平均值。
滤波装置可选择相对于目标像素排在水平方向上并与目标像素具有相同色彩分量的像素，计算(2n-1)个像素的像素值的平均值，并将该平均值定义为目标像素的像素值。
滤波装置可选择相对于目标像素排在垂直方向上并与目标像素具有相同色彩分量的像素，计算(2n-1)个像素的像素值的平均值，并将该平均值定义为目标像素的像素值。
滤波装置可选择相对于目标像素处在水平方向和垂直方向上预定范围内并与目标像素具有相同色彩分量的像素，计算(2n-1)个像素的像素值的平均值，并将该平均值定义为目标像素的像素值。
对于多个色彩分量内至少1个色彩分量的目标像素，滤波装置可从距目标像素由近到远的递增顺序选择相同色彩分量的像素，计算(2n-1)个像素的像素值的平均值，并将该平均值定义为目标像素的像素值。
对于多个色彩分量的全部色彩分量的各目标像素，滤波装置可从距目标像素由近到远的递增顺序选择和目标像素具有相同色彩分量的像素，计算(2n-1)个像素的像素值的平均值，并将该平均值定义为目标像素的像素值。
取得装置可进一步包括给影像信号摄像的摄像装置。
摄像装置可由CMOS-IC构成。
摄像装置、滤波装置和提取装置可集成在同一片CMOS-IC上。
影像处理设备还可包括显示装置，其显示与由取得装置取得的影像信号对应的影像。当由显示装置显示的影像是动态影像时，由取得装置取得的影像信号可经滤波装置和提取装置的处理，再由显示装置显示。当由显示装置显示的影像是静止影像时，由取得装置取得的影像信号可不经滤波装置和提取装置的处理而由显示装置显示。
影像处理设备可进一步包括记录装置，其记录由取得装置取得的影像信号。当由记录装置记录的影像信号是对应于动态影像的信号时，由取得装置取得的影像信号可经滤波装置和提取装置的处理，再由记录装置记录。当由记录装置记录的影像信号是对应于静止影像的信号时，由取得装置取得的影像信号可不经滤波装置和提取装置的处理而由记录装置记录。
影像处理设备还可包括输出装置，其输出由取得装置取得的影像信号。当由输出装置输出的影像信号是对应于动态影像的信号时，由取得装置取得的影像信号可经滤波装置和提取装置的处理，再由输出装置输出。当由输出装置输出的影像信号是对应于静止影像的信号时，由取得装置取得的影像信号可不经滤波装置和提取装置的处理而由输出装置输出。
根据本发明的影像处理方法包括取得控制步骤，其控制由2×2色编码阵列的多个色彩分量构成的影像信号的取得；滤波步骤，其从经取得控制步骤的处理控制取得的影像信号内计算各含目标像素和目标像素相邻与之具有相同色彩分量的像素的任意(2n-1)个像素值的平均值，并将该平均值定义为目标像素的像素值；和提取步骤，其以1/(2n-1)的提取率来提取这样的像素：其将由滤波步骤的处理计算的平均值作为像素值。
记录在根据本发明的记录媒体的程序包括取得控制步骤，其控制由2×2色编码阵列的多个色彩分量构成的影像信号的取得；滤波步骤，其从经取得控制步骤的处理控制取得的影像信号内计算各含目标像素和目标像素相邻与之具有相同色彩分量的像素的任何(2n-1)个像素值的平均值，并将该平均值定义为目标像素的像素值；和提取步骤，其以1/(2n-1)的提取率来提取这样的像素：其将由滤波步骤的处理计算的平均值作为像素值。
根据本发明的程序包括取得控制步骤，其控制由2×2色编码阵列的多个色彩分量构成的影像信号的取得；滤波步骤，其从经取得控制步骤的处理控制取得的影像信号内计算各含目标像素和目标像素相邻与之具有相同色彩分量的像素的任何(2n-1)个像素值的平均值，并将该平均值定义为目标像素的像素值；和提取步骤，其以1/(2n-1)的提取率来提取这样的像素：其将由滤波步骤的处理计算的平均值作为像素值。
根据本发明的影像处理设备和影像处理方法、以及程序，取得了由2×2色编码阵列的多个色彩分量构成的影像信号，从取得的影像信号内计算了各含目标像素和目标像素相邻与之具有相同色彩分量的像素的任何(2n-1)个像素值的平均值，将该平均值定义为目标像素的像素值，并以1/(2n-1)的提取率来提取这样的像素：其将计算的平均值作为像素值。
附图说明
图1说明现有技术的垂直方向1/8提取。
图2说明现有技术的垂直方向2/12提取。
图3是图示适应本发明的视频像机的结构的框图。
图4是图示图3的提取部件的更详细的结构的框图。
图5说明Bayer阵列。
图6说明由图4的提取部件实行的处理。
图7说明输入图4的提取部件的影像的频带。
图8说明由图4的提取部件滤波的影像的频带。
图9说明从图4的提取部件输出的影像的频带。
图10是图示提取部件的另一结构的框图。
图11说明由图10的提取部件实行的处理。
图12说明由图10的提取部件滤波的影像的频带。
图13说明从图10的提取部件输出的影像的频带。
图14是表示提取部件的另一结构的框图。
图15说明由图14的提取部件实行的处理。
图16是表示提取部件的另一构成的框图。
图17说明输入图16的提取部件的影像信号。
图18说明由图16的提取部件执行的处理。
图19说明从图16的提取部件输出的影像信号。
图20说明由图16的提取部件执行的另一处理。
具体实施方式
以下，参照附图来详细说明本发明的实施例。
图3是表示应用本发明的数码像机的结构的框图。
操作输入部件11由例如按钮、按键、操纵旋钮(jog dial)等构成，并接收用户提供的静止影像的捕捉、视频动态影像录像的开始和终止以及曝光、聚焦调节等影像调整的操作输入。
控制部件12由CPU(中央处理单元)、ROM(只读存储器)和RAM(随机存取存储器)构成，并通过产生用于控制控制摄像部件13、提取部件14、照像机信号处理部件15和驱动器18的控制信号和基于从操作输入部件11输入的用户的操作将该控制信号输出至对应的各部件来控制数码像机1的工作而生成为了。
摄像部件13由例如光学透镜、驱动光学透镜的驱动部件、CCD传感器或CMOS传感器等的图像拾取器件和将这些图像拾取器件所捕捉的模拟的电气信号转换成数字信号的A/D转换器等构成。摄像部件13根据控制部件12的控制拍摄静止影像和给动态影像摄像。
而在必要时，提取部件14根据控制部件12的控制对从摄像部件13输入的影像信号进行提取处理。
摄像部件13和提取部件14可以是分别的处理块，也可被构造为同一芯片(例如，摄像部件13和提取部件14集成在一片CMOS-IC上)。
照像机信号处理部件15根据控制部件12的控制而对输入的影像数据进行例如γ处理、白平衡和去色块等的处理。
显示部件16由例如液晶面板等构成，并显示输入的影像数据。显示部件16根据从操作输入部件11输入的用户的操作而充当为了查看所拍摄的影像的取景器并显示所拍摄的静止影像或所摄像的动态影像。输出部件17经有线或无线地连接至其他设备或网络以输出所拍摄的静止影像或所摄像的动态影像。
在驱动器18中适当地装载磁盘21、光盘22、光磁盘23或半导体存储器24等。驱动器18将从照像机信号处理部件15供给的影像信号输出到磁盘21、光盘22、光磁盘23或半导体存储器24等并记录；将记录到磁盘21、光盘22、光磁盘23或半导体存储器24等的静止影像数据或动态影像数据输出至显示部件16并显示；或将该影像数据从输出部件17输出至其他设备。
在驱动器18中也可装载磁带。而且，除了驱动器18以外，在数码像机1的内部还可配备半导体存储器和硬盘等的记录媒体，以将所拍摄的影像数据记录在数码像机1的内部。
从在驱动器18中装载的磁盘21、光盘22、光磁盘23或半导体存储器24等的记录媒体读出的程序在需要时提供给控制部件12并安装。
当用户为了将可由摄像部件13拍摄的影像显示在显示部件16上而使用操作输入部件11来操作(换句话说，当将显示部件16作为取景器而使用)时，控制部件12控制摄像部件13以连续地取得影像数据并将影像数据输出至提取部件14。提取部件14根据控制部件12的控制而执行提取处理，并将提取的影像数据输出至照像机信号处理部件15。下面将详细说明该提取。照像机信号处理部件15对从提取部件14供给的、提取的影像数据施行预定的处理，以将影像数据输出至显示部件16并显示。
由于进行了提取，可缩短为了读出影像所需的时间，因而可在显示部件16上平滑地显示动态影像的运动。
当用户查看显示在显示部件16上的影像并通过操作输入部件11下达拍摄静止影像的指令时，控制部件12控制摄像部件13以取得1帧的影像数据并将影像数据输出至提取部件14。提取部件14根据控制部件12的控制、不对影像数据执行抽取处理而将由全部像素构成的影像数据输出至照像机信号处理部件15。照像机信号处理部件15对从提取部件14供给的、未抽取的1帧的影像数据施行预定的处理，以将影像数据输出至显示部件16并在其上显示，并将影像数据输出至和记录在装载在驱动器18中的预定的记录媒体。
由于不对影像数据进行抽取，故高清晰度的影像被记录至装载在驱动器18中的预定的记录媒体。
当用户查看显示在显示部件16上的影像并使用操作输入部件11下达拍摄动态影像的指令时，控制部件12控制摄像部件13以连续地捕捉影像数据并将影像数据输出至提取部件14。提取部件14根据控制部件12的控制而实行提取处理，并将提取的影像数据输出至照像机信号处理部件15。照像机信号处理部件15对从提取部件14供给的、提取的影像数据施行预定的处理，以将影像数据输出至显示部件16并在其上显示，并将影像数据输出至并记录在装载在驱动器18中的预定的记录媒体。
由于进行了提取，可以缩短为了读出影像所需的时间，因而动态影像可被记录到装载在驱动器18中的预定的记录媒体。
用户通过对操作输入部件11进行操作，可将记录到装载在驱动器18中的预定的记录媒体的静止影像数据或动态影像数据输出至显示部件16并在其上显示；或可将该影像数据从输出部件17输出至其他设备。
数码像机1还可包括用于记录音频数据的麦克、处理所记录的音频数据的音频数据处理部件和输出音频数据的扬声器等。
图4是图示提取部件14的更详细的结构的框图。
水平分量低通滤波器31对输入的影像信号在水平方向上做(1，0，1，0，1)/3滤波。1/3水平提取部件32在水平方向上每隔3像素进行重取样(提取)。
例如，如图5所示采用色编码阵列进行的滤波和重取样将参照图6来说明。在色编码阵列中，绿和红分量的彩色滤波器配置在第1线，而蓝和绿分量的彩色滤波器配置在第2线，就是说，彩色滤波器排成所谓2×2的Bayer阵列(G(绿)格子阵列)。
在第1线，与绿色滤波器的位置对应的像素(以下称作绿像素)和与红色滤波器的位置对应的像素(以下称作红像素)交互地配置。当水平分量低通滤波器31将绿像素之一作为目标像素而进行(1，0，1，0，1)/3滤波时，与含目标像素的3个绿像素对应的部分乘以1，与红像素对应的部分乘以0，并将这些像素值的和除以3，结果计算了目标绿像素和与该像素相邻的绿像素的简单平均。
同时，当水平分量低通滤波器31将红像素之一作为目标像素而进行(1，0，1，0，1)/3滤波时，与含目标像素的3个红像素对应的部分乘以1，与绿像素对应的部分乘以0，并将这些像素值的和除以3，结果计算了目标红像素和与该像素相邻的红像素的简单平均。
同样地，水平分量低通滤波器31也对第2线中的绿像素和与蓝色滤波器的配置位置对应的像素(以下称作蓝像素)滤波。
这样在1/3水平提取部件32中，水平分量的每3个像素被提取，以最终生成由这样而得的具有下面平均值的各像素构成的提取像素群：即将图6的箭头所示的每3像素作为目标像素、计算目标像素和与该像素相邻的同色的像素的简单平均值。
在图6中，当将绿像素作为目标像素时和当将红像素作为目标像素时被滤波的像素分别在上段和下段中分开图示，而当将蓝像素作为目标像素时和当将绿像素作为目标像素时被滤波的像素分别在上段和下段中分开图示，不过水平分量低通滤波器31可同时处理同一线。
图7图示输入提取部件14前的影像的频带。提取前的影像的奈奎斯特阈值频率fn是提取前影像的取样频率fs的1/2。
图8图示在水平分量低通滤波器31中对提取前的影像做(1，0，1，0，1)/3滤波后的频带。图9图示在1/3水平提取部件32中对影像做提取处理后的频带。
在图8和图9中，奈奎斯特的阈值频率fn’和取样频率fs’与将影像输入参照图7说明的提取部件14前比较，皆受到了适当的限制，而且，这些取样点是等间隔的。
即，在现有的提取像素的方法中，几乎所有的像素都未被利用，而是仅利用了一部分像素以生成提取像素，但提取部件14通过对全部像素实行滤波处理并等间隔地提取像素，可生成这样的提取影像：即影像的相位基本上没有迁移并且只有很少的混迭。
以上说明了在提取部件14中，在水平分量低通滤波器31中对提取前的影像做(1，0，1，0，1)/3滤波再在1/3水平提取部件32中抽取至1/3，但只要滤波器能在提取后的取样频率fs’处生成陷波点、能在奈奎斯特的阈值频率fn’处适宜地限制频带、而且提取后的影像的相位基本上没有迁移，使用什么样的滤波器都可以。
例如，除了提取率为1/3以外，此提取方法当提取率为1/(2n-1)(这里n是正整数)时也成立。例如，在图3的数码像机1中，可使用图10所示的提取部件41来代替提取部件14。
水平分量低通滤波器51对输入的影像信号在水平方向上进行(1，0，1，0，1，0，1，0，1)/5滤波。1/5水平提取部件52在水平方向上每隔5像素进行重取样(提取)。
例如，参照图5说明的、采用排列成2×2的Bayer阵列的彩色滤波器进行的滤波和重取样将参照图11来说明。
当水平分量低通滤波器51在第1线将绿像素之一作为目标像素而进行(1，0，1，0，1，0，1，0，1)/5滤波时，与含目标像素的5个绿像素对应的部分乘以1，与红像素对应的部分乘以0，并将这些像素值的和除以5，结果计算了目标绿像素和与该像素相邻的绿像素的简单平均。
同时，当水平分量低通滤波器51将红像素之一作为目标像素而进行(1，0，1，0，1，0，1，0，1)/5滤波时，与含目标像素的5个红像素对应的部分乘以1，与绿像素对应的部分乘以0，并将这些像素值的和除以5，结果计算了目标红像素和与该像素相邻的红像素的简单平均。
同样地，水平分量低通滤波器51也对第2线中的绿像素和蓝像素滤波。这样在1/5水平提取部件52中，水平分量的每5个像素被提取，以最终生成由这样而得的具有下述平均值的各像素构成的提取像素群：即将图11的箭头所示的每5像素作为目标像素、计算目标像素和与该像素相邻的同色的像素的简单平均值。
在图11中，当将绿像素作为目标像素时和当将红像素作为目标像素时被滤波的像素分别在上段和下段中分开图示，而当将蓝像素作为目标像素时和当将绿像素作为目标像素时被滤波的像素分别在上段和下段中分开图示，不过提取部件41可同时处理同一线。
例如，像参照图7而说明的情形那样，参照图12和图13来说明当影像输入提取部件41时的情况。提取前的影像的奈奎斯特阈值频率fn是提取前影像的取样频率fs的1/2。
图12图示在水平分量低通滤波器51中对提取前的影像进行(1，0，1，0，1，0，1，0，1)/5滤波后的频带。图13图示在1/5水平提取部件52中对影像做提取处理后的频带。
在图12所示的滤波后的频带和在图13所示的提取后的频带中，奈奎斯特的阈值频率fn’和取样频率fs’与参照图7说明的提取前的影像比较，皆受到了适当的限制，而且，这些取样点是等间隔的。
即与上述提取部件14同样，提取部件41通过对全部像素实行滤波处理并等间隔地提取像素，可生成只有很少的混迭的提取影像。
通过这种方式，当提取率为1/(2n-1)(这里n是正整数)时，通过对5目标像素周边的同色像素(2n-1)做平均并提取像素，可在提取后的取样频率fs’处生成陷波点并可在奈奎斯特的阈值频率fn’处适宜地限制频带，并因而提取后的影像的相位基本上没有迁移。而且，此提取由于使用全部像素进行提取，故可生成只有很少的混迭的提取影像。
通过在图3的数码像机1中使用图14所示的提取部件61来代替提取部件14，从而此提取不仅可在水平方向上执行，而且还可在垂直方向上实行。
延迟线71是4条线的延迟线，其将5条线的影像信号在垂直方向上同步。垂直分量低通滤波器72对输入的影像信号在垂直方向上进行(1，0，1，0，1)/3滤波。1/3垂直提取部件73在垂直方向上每隔3像素进行重取样(提取)。
例如，参照图5说明的、采用排列成2×2的Bayer阵列的彩色滤波器进行的滤波和重取样将参照图15来说明。
在第1垂直线，绿像素和蓝像素交互地配置。在第2垂直线，红像素和绿像素交互地配置。当垂直分量低通滤波器72在第1垂直线处将绿像素之一作为目标像素而做(1，0，1，0，1)/3滤波时，与绿像素对应的部分乘以1，与红像素对应的部分乘以0，并将含目标像素的3个像素的像素值的和除以3，结果计算了目标绿像素和与该像素相邻的绿像素的简单平均。
同时，当垂直分量低通滤波器72将红像素之一作为目标像素而进行(1，0，1，0，1)/3滤波时，与红像素对应的部分乘以1，与绿像素对应的部分乘以0，并将含目标像素的3个像素值的和除以3，结果计算了目标红像素和与该像素相邻的红像素的简单平均。
同样地，垂直分量低通滤波器72也对第2垂直线中的绿像素和蓝像素滤波。
随后在1/3垂直提取部件73中，垂直分量的每3个像素被提取，以最终生成由这样而得的具有下述平均值的各像素构成的提取像素群：即将图15的箭头所示的每3像素作为目标像素、计算目标像素和与该像素相邻的同色的像素的简单平均值。
在图15中，当将绿像素作为目标像素时和当将红像素作为目标像素时被滤波的像素分别在右线和左线中分开图示，而当将蓝像素作为目标像素时和当将绿像素作为目标像素时被滤波的像素分别在右线和左线中分开图示，不过提取部件61可同时处理同一垂直线。
参照图14和图15说明的垂直提取处理也可在提取后的取样频率fs’处生成陷波点并可在奈奎斯特的阈值频率fn’处适宜地限制频带，并因而提取后的影像的相位基本上没有迁移。而且，此提取处理由于使用全部像素进行提取，故可生成只有很少的混迭的提取影像。
当在图3的数码像机1中的摄像部件13可按块单位读出影像时，通过使用图16所示的提取部件81来代替提取部件14，可在水平方向和垂直方向同时执行提取处理。
水平垂直分量低通滤波器91对输入的影像信号在水平方向上进行(1，0，1，0，1)/3滤波并在垂直方向上做(1，0，1，0，1)/3滤波。换句话说，水平垂直分量低通滤波器91在水平和垂直方向上具有(3，0，3，0，3)/9的滤波系数，以对水平和垂直方向的同色的9个相邻像素进行平均处理。1/3水平垂直提取部件92在水平和垂直方向上每隔3像素进行重取样(提取)，即，将9像素重取样成1像素。
例如，当彩色滤波器排列成2×2的Bayer阵列时，水平垂直分量低通滤波器91对如图17所示的输入像素如图18所示那样、分别由蓝、绿、红分量在水平和垂直方向上进行(3，0，3，0，3)/9滤波。色彩分量与目标像素不同的像素乘以0，色彩分量与目标像素相同的像素乘以1，并将含目标像素的9个像素的像素值的和除以9，结果对水平和垂直方向的同色的9个相邻像素进行了平均。
这样在1/3水平垂直提取部件92中，水平和垂直方向的9个相邻像素之一被提取，以生成如图9所示的提取影像。
在含水平和垂直方向的同色的3像素、并在中央具有目标像素的5×5正方形像素组(n，m)(这里1≤n≤5，1≤m≤5)中，对(1，1)、(1，3)、(1，5)、(3，1)、(3，3)(即目标像素)、(3，5)、(5，1)、(5，3)、(5，5)这9个像素进行平均，但若提取后的像素的相位位置不变化，则以什么形状的像素组来进行平均都可以。
例如，如图20所示，水平垂直分量低通滤波器91在水平和垂直方向上对蓝分量和红分量的像素进行(3，0，3，0，3)/9的滤波处理，并在水平和垂直方向上对绿分量的像素进行(1，2，3，2，1)/9的滤波处理，以对目标像素居中的、呈菱形形状的9个相邻像素进行平均处理。
通过这种方式，对于配置成花格状的绿分量的像素，通过在水平和垂直方向进行(1，2，3，2，1)/9的滤波并对呈菱形形状的9个相邻像素进行平均处理，与参照图18说明的(3，0，3，0，3)/9的滤波处理相比较，可计算对于目标像素最相邻的9像素的平均。
这样对于在水平和垂直方向同时进行提取处理的情形，特别地，如参照图20说明的，当滤波系数随像素而异时，该提取处理可由CCD来实现、该CCD充当图3的数码像机1中的摄像部件13所含的图像拾取器件，但是CMOS比CCD更适宜于作为图像拾取器件。
对于在水平和垂直方向同时进行提取的情形，当提取率为1/3以外的1/(2n-1)(这里n是正整数)时，起到同样效果的提取处理也成立。
如参照图16乃至图20说明的，应用本发明的水平垂直分量的提取可在提取后的取样频率fs’处生成陷波点并可在奈奎斯特的阈值频率fn’处适宜地限制频带，并因而提取后的影像的相位基本上没有迁移。而且，此水平垂直提取处理由于使用全部像素进行提取，故可生成只有很少的混迭的提取影像。
在上述的处理中，由于各色分量的像素范围在空间上重复和被平均，故提取前和提取后的影像的色编码阵列是同样的。从而，只要本发明采用2×2的色编码阵列，则使用任何色编码阵列的处理都可适用。
尽管以上使用了光的3原色的Bayer阵列，但是本发明可适用于例如使用补色的色编码阵列的情形。补色滤波器大多以由减色CMY(蔚蓝、绛色和黄色)和G(绿色)构成的CMYG而形成2×2图案。不言而喻，本发明适用于采用该补色滤波器的情形。
上述一系列的处理也可由软件来实行。软件安装是这样进行的：即构成软件的程序从记录媒体安装至由专用的硬件来实施的计算机、或安装至可由安装的各种程序执行各种功能的例如通用的个人计算机等。
如图3所示，这些记录媒体是除计算机外的、记录了程序的由磁盘21(含软盘)、光盘22(含CD-ROM(光盘只读存储器)和DVD(数字多功能盘))、光磁盘23(含MD(小型盘))或半导体存储器24等构成的封装媒体等。该记录媒体是为了提供程序而分配给用户的。
在说明书中，描述在记录媒体上记录的程序的步骤不仅包括按描述顺序按时间顺序进行的处理，还包括并列地或单独地执行的处理。
产业上的可应用性
根据本发明，所拍摄的影像可被提取以用于显示、记录和输出。
而且，根据本发明，在所拍摄的影像中使用全部像素而确定同色的(2n-1)(这里n是正整数)个像素的简单平均，之后，像素可被抽取至(2n-1)。结果，可生成这样的提取影像：即影像的相位基本上没有迁移并且只有很少的混迭。

Claims (16)

1.一种处理影像的影像处理设备包括：
取得装置，用于取得由2×2色编码阵列的多个色彩分量构成的影像信号；
滤波装置，其从由所述取得装置取得的所述影像信号内计算各含目标像素和所述目标像素相邻与之具有相同色彩分量的像素的任何(2n-1)个像素值的平均值，并将所述平均值定义为所述目标像素的像素值；和
提取装置，其以1/(2n-1)的提取率来提取这样的像素：其将由所述滤波装置计算的所述平均值作为其像素值。
2.根据权利要求1所述的影像处理设备，其中
所述滤波装置为1帧的所述影像信号中的全部所述像素值计算像素值的所述平均值。
3.根据权利要求1所述的影像处理设备，其中
所述滤波装置选择相对于所述目标像素排在水平方向上并与所述目标像素具有相同色彩分量的像素，计算所述(2n-1)个像素的所述像素值的所述平均值，并将所述平均值定义为所述目标像素的所述像素值。
4.根据权利要求1所述的影像处理设备，其中
所述滤波装置选择相对于所述目标像素排在垂直方向上并与所述目标像素具有相同色彩分量的像素，计算所述(2n-1)个像素的所述像素值的所述平均值，并将所述平均值定义为所述目标像素的所述像素值。
5.根据权利要求1所述的影像处理设备，其中
所述滤波装置选择相对于所述目标像素处在水平方向和垂直方向上预定范围内并与所述目标像素相同色彩分量的像素，计算所述(2n-1)个像素的所述像素值的所述平均值，并将所述平均值定义为所述目标像素的所述像素值。
6.根据权利要求1所述的影像处理设备，其中
对于多个色彩分量内至少1个色彩分量的所述目标像素，所述滤波装置从距所述目标像素由近到远的递增顺序选择和目标像素具有相同色彩分量的像素，计算所述(2n-1)个像素的所述像素值的所述平均值，并将所述平均值定义为所述目标像素的所述像素值。
7.根据权利要求1所述的影像处理设备，其中
对于多个色彩分量内全部色彩分量的各所述目标像素，所述滤波装置从距所述目标像素由近到远的递增顺序选择具有和目标像素相同色彩分量的像素，计算所述(2n-1)个像素的所述像素值的所述平均值，并将所述平均值定义为所述目标像素的所述像素值。
8.根据权利要求1所述的影像处理设备，其中
所述取得装置还包括给所述影像信号摄像的摄像装置。
9.根据权利要求8所述的影像处理设备，其中
所述摄像装置包括一个CMOS-IC。
10.根据权利要求8所述的影像处理设备，其中
所述摄像装置、所述滤波装置和所述提取装置可集成在同一片CMOS-IC上。
11.根据权利要求1所述的影像处理设备，进一步包括：
显示装置，用于显示与由所述取得装置取得的所述影像信号对应的影像，其中
当由所述显示装置显示的所述影像是动态影像时，由所述取得装置取得的所述影像信号经所述滤波装置和所述提取装置的处理，再由所述显示装置显示；而
当由所述显示装置显示的所述影像是静止影像时，由所述取得装置取得的所述影像信号不经所述滤波装置和所述提取装置的处理而由所述显示装置显示。
12.根据权利要求1所述的影像处理设备，进一步包括：
记录装置，用于记录由所述取得装置取得的所述影像信号，其中
当在所述记录装置记录的所述影像信号是对应于动态影像的信号时，由所述取得装置取得的所述影像信号经所述滤波装置和所述提取装置的处理，再在所述记录装置中记录；而
当在所述记录装置中记录的所述影像信号是对应于静止影像的信号时，由所述取得装置取得的所述影像信号不经所述滤波装置和所述提取装置的处理而在所述记录装置中记录。
13.根据权利要求1所述的影像处理设备，还包括：
输出装置，用于输出由所述取得装置取得的所述影像信号，其中
当从所述输出装置输出的所述影像信号是对应于动态影像的信号时，由所述取得装置取得的所述影像信号经所述滤波装置和所述提取装置的处理，再从所述输出装置输出；而
当从所述输出装置输出的所述影像信号是对应于静止影像的信号时，由所述取得装置取得的所述影像信号不经所述滤波装置和所述提取装置的处理而从所述输出装置输出。
14.一种用于处理影像的影像处理设备的影像处理方法，包括：
取得控制步骤，用于控制由2×2色编码阵列的多个色彩分量构成的影像信号的取得；
滤波步骤，其从经所述取得控制步骤的处理控制取得的所述影像信号内计算各含目标像素和所述目标像素相邻与之具有相同色彩分量的像素的任何(2n-1)个像素值的平均值，并将所述平均值定义为所述目标像素的所述像素值；和
提取步骤，其以1/(2n-1)的提取率来提取这样的像素：其将由所述滤波步骤的处理计算的所述平均值作为所述像素值。
15.一种记录媒体，其中
在所述记录媒体上记录了计算机可读的程序，其中
该程序意在用于处理影像的影像处理设备；而
所述程序包括取得控制步骤，用于控制由2×2色编码阵列的多个色彩分量构成的影像信号的取得；滤波步骤，其从经所述取得控制步骤的处理控制取得的所述影像信号内计算各含目标像素和所述目标像素相邻与之具有相同色彩分量的像素的任何(2n-1)个像素值的平均值，并将所述平均值定义为所述目标像素的所述像素值；和提取步骤，其以1/(2n-1)的提取率来提取这样的像素：其将由所述滤波步骤的处理计算的所述平均值作为其像素值。
16.一种可由计算机执行的程序，其控制用于处理影像的影像处理设备，包括：
取得控制步骤，用于控制由2×2色编码阵列的多个色彩分量构成的影像信号的取得；
滤波步骤，其从经所述取得控制步骤的处理控制取得的所述影像信号内计算各含目标像素和所述目标像素相邻与之具有相同色彩分量的像素的任意(2n-1)个像素值的平均值，并将所述平均值定义为所述目标像素的所述像素值；和
提取步骤，其以1/(2n-1)的提取率来提取这样的像素：其将由所述滤波步骤的处理计算的所述平均值作为所述像素值。
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