CN1720551A - 图像数据处理装置 - Google Patents
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Abstract
第一数字处理电路(27)对从A/D转换电路(25)输出的图像数据(D(n))进行第一信号处理，生成第一图像数据。第二数字处理电路28对图像数据(D(n))进行从第一信号处理独立的第二信号处理，生成第二图像数据。第一和第二数字处理电路(27、28)并行执行第一和第二信号处理，向显示装置(2)、系统微型计算机(3)输出第一和第二图像数据。
Description
技术领域
本发明涉及对输入的数据进行给定的信号处理，并生成输出数据向外部装置输出的图像数据处理装置。
背景技术
以往，有可从摄像装置向多个外部装置输出图像数据，在外部装置一侧进行显示用、分析用、用于特殊效果的图像处理等多种多样的信号处理的装置。例如，在显示用的处理中，由摄像装置输出的基本格式的图像数据的象素密度或灰度等级，在显示装置一侧被压缩，变换为能用显示屏显示的象素密度或灰度等级。另外，作为分析用的处理，例如，从拍摄用条形码表示的被拍摄体而取得的图像数据中读取黑白的条纹的间隔，对读取的黑白排列图案译码，变换为代码数据。另外，作为用于特殊效果的图像处理，对从摄像装置输出的图像数据的值进行数值变换，例如，通过增强轮廓线变换为油画那样再现图像，或者通过变更再现图像的色彩比例生成深棕色的再现图像。
这里，作为上述的系统的一例，列举了把来自摄像装置的图像数据向显示装置和分析条形码的系统微型计算机输出，一边在显示装置上显示监视图像，一边根据图像数据进行条形码分析处理的条形码读取系统。
图11是表示条形码读取系统的概略构成的框图。图11所示的系统一般具有摄像装置1、显示装置2、系统微型计算机3和存储器4。
摄像装置1具有：拍摄被拍摄体后输出图像信号的摄像传感器、和对图像信号进行模拟或数字的信号处理的信号处理部。该摄像装置1对从摄像传感器输出的图像信号进行给定的信号处理，输出YUV(亮度数据、色差数据)、或RGB的色度数据中任意一方的格式的输出数据。
显示装置2具有：显示再现图像的显示屏、和根据从摄像装置1输出的图像数据驱动显示屏的驱动器。在显示装置2中，把来自摄像装置1的图像数据的象素密度或灰度等级变换为适合于显示屏的象素密度或灰度等级后，把图像数据向驱动器提供。例如，当摄像装置1的摄像传感器是水平象素数×垂直象素数为640×480的VGA尺寸，显示装置2的显示屏的显示象素密度为240×120时，需要对来自摄像装置1的图像数据进行1/4间拔。另外，关于灰度等级，把对1象素的亮度数据Y、色差数据U、V分别分配8位(8bit)而取得的图像数据的例如低位4位(4bit)减少，变换为4位数据，降低灰度等级。
系统微型计算机3是统一控制系统全体的动作的控制装置。在该系统微型计算机3中具有取入由摄像装置1拍摄的图像信息并进行条形码分析的处理的条形码处理部3a。条形码处理部3a当摄像装置1的摄像传感器为VGA尺寸时，取入8位×640×480的图像数据，进行2值化，生成1位×640×480的2值数据。然后，根据2值数据判别条形码的排列图案，把判别的排列图案译码取出代码数据，也就是取出经条形码变换前的原来的信息。
存储器4存储由摄像装置1拍摄的图像数据或由系统微型计算机3处理的图像数据，在信号处理的过程中，当有必要、或有来自用户的指示时，输出存储的图像数据。
在上述的系统中，作为从摄像装置输出的图像数据的基本格式，必须输出由4位×640×480的亮度数据+4位×640×480的色差数据构成的图像数据。这是因为作为条形码的分析处理，需要1位×640×480的的图像数据，作为显示用的处理，需要4位×240×120的亮度数据+4位×240×120的色差数据构成的图像数据，而这2种数据必须由摄像装置的输出数据来生成。从摄像装置输出包含2种图像数据的图像数据会引起输出数据的数据量的增加，如下所示产生各种问题。
例如，一般在条形码分析处理中，需要多画面的图像信息，所以从摄像装置输出的帧频必须设定为例如30fps左右。可是，因为从摄像装置输出的1画面的图像数据的数据量多，所以数据的传输需要较长的时间，无法满足条形码分析处理中要求的帧频，存在条形码分析处理的精度下降的问题。
另外，在条形码的读取系统中，当增加在系统微型计算机一侧进行用于特殊效果的图像处理的功能时，为了图像处理，就需要由8位×640×480的亮度数据+8位×640×480的色差数据构成的静止图像的图像数据。因此，从摄像装置1输出图像数据的数据量进一步增大，越来越难以适当地供给各功能要求的数据量的图像数据。
这样的问题，并不局限于条形码的读取系统或图像处理系统，在从摄像装置向需要彼此不同的数据量或实施不同的图像处理的数据的多个外部装置输出图像数据的系统中，是共通的。
发明内容
因此，本发明的目的在于：提供适合于从摄像装置向需要彼此不同的数据量或实施不同的图像处理的数据的多个外部装置、输出图像数据的系统的图像数据处理装置。
本发明是为了解决上述的课题中的至少一个而形成的，其特征在于：在对输入的图像数据进行给定的信号处理，并生成输出数据向外部装置输出的图像数据处理装置中，包括：对所述图像数据进行第一信号处理而生成第一图像数据的第一处理电路；和对所述图像数据进行从所述第一信号处理独立的第二信号处理而生成第二图像数据的第二处理电路，所述第一和第二处理电路并行执行所述第一和第二信号处理，并将所述第一和第二图像数据作为所述输出数据输出。
附图说明
图1是表示本发明实施例1的构成的框图。
图2是表示图1的数字处理电路的构成的框图。
图3是说明象素密度变换的图。
图4是表示第一和第二滤波器30、40的滤波器特性的图。
图5是表示第一和第二轮廓增强部32、41的滤波器特性的图。
图6是表示本发明实施例2的构成的框图。
图7是表示图6的数字处理电路的构成的框图。
图8是说明图7的动作的时序图。
图9是表示图8的数据状态的图。
图10是说明图7的动作的时序图。
图11是表示以往的条形码读取系统的构成的框图。
图中：1-摄像装置；2-显示装置；3-系统微型计算机；3a-条形码处理部；4-存储器；21-CCD摄像传感器；22CCD驱动器；23-时序控制电路；24-模拟处理电路；25-A/D转换电路；26-数字处理电路；27-第一数字处理电路；28-第二数字处理电路；30-第一滤波器；31-γ校正；32-第一轮廓增强部；34-色分离部；35R～35B-γ校正部；36-色差数据生成电路；37-象素密度变换部；38-帧频变换部；40-第二滤波器；41-第二轮廓增强部；422值化部；70-合成电路；71-选择器。
具体实施方式
图1是表示本发明实施例1的构成的框图。这里，多个外部装置与图11同样，为执行条形码分析处理的系统微型计算机3和显示再现图像的显示装置2，以应用于条形码读取系统中的摄像装置为例进行说明。
图1所示的摄像装置1’具有CCD摄像传感器21、CCD驱动器22、时序控制电路23、寄存器32、模拟处理电路24；A/D转换电路25和数字处理电路26。
CCD摄像传感器21由以下部分构成：在行列配置的多个受光象素中存储与被拍摄体图像对应的信息电荷的受光部；依次以1行单位传输存储在受光部中的信息电荷的传输部；以及把通过传输部传来的信息电荷以1象素单位变换为电压值后作为图像信号I(t)输出的输出部。
CCD驱动器22，响应从时序控制电路23供给的各种定时信号，生成多个驱动时钟。然后，通过向CCD摄像传感器21供给多个驱动时钟，驱动CCD摄像传感器21，取出图像信号I(t)。
时序控制电路23，由对基准时钟CK计数的多个计数器构成，生成垂直同步信号和水平同步信号，并且生成与垂直同步信号以及水平同步信号同步的多个定时信号。另外，时序控制电路23向CCD驱动器22以外的各电路也供给定时信号，使各电路的动作时刻与CCD摄像传感器21的动作时刻同步。
寄存器32，保存与只进行摄像的相机模式或进行条形码分析处理的条形码分析处理模式等多个工作模式关联的多个设定数据。该寄存器32获得表示工作模式的模式信号MODE后，输出与指定的工作模式对应的设定数据。该设定数据输出到时序控制电路23中，时序控制电路23把与指定的模式信号对应的定时信号向各电路输出。
模拟处理电路24对于从CCD摄像传感器21输出的图像信号I(t)，进行CDS(Correlated Double Sampling：相关二次采样)或AGC(AutomaticGain Control：自动增益控制)等模拟信号处理。A/D转换电路25把从模拟处理电路24输出的图像信号I’(t)规格化，变换为数字信号，作为图像数据D(n)输出。
数字处理电路26具有第一数字处理电路27和第二数字处理电路28。第一数字处理电路27对图像数据D(n)进行用于生成显示用的图像数据的第一信号处理，并生成第一图像数据。第二数字处理电路28对图像数据D(n)进行用于生成条形码分析处理用的图像数据的第二信号处理，并生成第二图像数据。第一和第二数字处理电路27、28对于图像数据D(n)的输入并行工作，在由第一数字处理电路27生成的第一图像数据从第一输出端子OUT1作为第一输出数据D1(o)向显示装置2输出的同时，由第二数字处理电路28生成的第二图像数据从第二输出端子OUT2作为第二输出数据D2(o)向系统微型计算机3输出。
图2是表示第一和第二数字处理电路27、28的构成的框图。此外，在该图中，关于与图1中相同的构成，采用相同的符号。
在第一数字处理电路27中，作为生成第一亮度数据Y1的构成，具有第一滤波器30、γ校正部31和第一轮廓增强部32，作为生成色差数据U、V的构成，具有色分离部34、γ校正部35R～35B、色差数据生成电路36。另外，作为变更亮度数据Y和色差数据U、V的象素密度以及帧频的构成，具有象素密度变换部37和帧频变换部38。
第一滤波器30是使图像数据D(n)的低频成分通过的滤波器，使图像数据D(n)的第一频带衰减，生成第1亮度信号。也就是说，从A/D转换电路25输出的图像数据D(n)，亮度数据成分和色数据成分在频率上复用，通过只让图像数据D(n)的低频成分通过，从图像数据D(n)中只取出亮度数据成分。
γ校正部31对第一亮度数据Y1进行基于非线性变换特性的γ校正处理，生成在抑制高亮度部分的同时，放大低亮度部分的校正数据。在基于该γ校正部31的γ校正处理中，对CCD摄像传感器21的光电变换特性与人在视觉上感到的光的灵敏度特性之间的偏差进行校正。
第一轮廓增强部32，根据保存在行存储器(未图示)中的过去行的校正数据、和从γ校正部31输入的1行的校正数据，构成由给定数的矩阵构成的空间滤波器。然后，使用该空间滤波器取出第一亮度数据Y1的特定频率成分，抽出边缘成分，通过把所抽出的边缘成分的数据与原亮度数据相加，生成经过轮廓增强的第一亮度数据Y1。
色分离部34把图像数据D(n)分离为RGB各色，生成色成分数据R(n)、G(n)、B(n)。在该色分离部34中内置有行存储器和进行插补处理的滤波器，通过从其他行插补在所输入的图像数据D(n)的偶数行和奇数行中分别不存在的R成分、或B成分的数据，同时输出3色的色成分数据R(n)、G(n)、B(n)。
γ校正部35R～35B对于从色分离部34输出的色成分数据R(n)、G(n)、B(n)进行γ校正处理，向色差数据生成电路36输出。
色差数据生成电路36通过从色成分数据R(n)减去第一亮度数据Y1，生成色差数据U，通过从色成分数据B(n)减去第一亮度数据Y1，生成色差数据V。
象素密度变换部37根据行存储器中存储的过去行的第一亮度数据Y1以及色差数据U、V、输入的第一亮度数据Y1和色差数据U、V，构成空间滤波器。然后，通过用所构成的空间滤波器间拔适当数量的象素的数据，从而变换图像数据的象素密度。例如，如图3所示，当把由第一亮度数据Y1和色差数据U、V构成的图像数据D(n)变更为1/4的象素密度时，将相邻的4象素的数据D(1)～D(4)相加而生成相加数据，计算该相加数据的平均值，生成平均数据。然后，通过把该平均数据作为新的图像数据D’(1)，从而变换象素密度。
帧频变换部38由至少可存储1画面的图像数据的帧存储器(未图示)和滤波器构成。该处理使用与象素密度变换部37同样的原理进行，根据帧存储器中存储的过去画面的图像数据D(n)和输入的图像数据D(n)，构成空间滤波器，通过间拔适当数的画面的数据，变换图像数据D(n)的帧频。
第二数字处理电路28作为生成作为第二图像数据的2值数据YB的构成，具有第二滤波器40、第二轮廓增强部41及2值化部42。
第二滤波器40与第一滤波器30同样是低通滤波器，使图像数据D(n)的第二频带衰减，生成第二亮度数据Y2。这里，之所以在刚才的第一滤波器30之外另外设置第二滤波器40，是因为在显示用的图像数据和条形码分析用的图像数据中有必要使用不同的滤波器特性使图像数据衰减。图4是模式地表示第一和第二滤波器30、40的滤波器特性的图，横轴表示频率，纵轴表示通过率。各滤波器在水平采样频率fH的1/2的位置具有极小点，在其附近使输出信号衰减。这里，第二滤波器40的特性51设定为比第一滤波器30的特性50具有急剧的衰减特性。即特性51用把频率fH/2为中心的窄的第二陷阱频带宽度使信号衰减，而特性50用把频率fH/2为中心的比较宽的第一陷阱频带宽度使信号衰减。
第二轮廓增强部41根据行存储器中存储的过去行的第二亮度数据Y2、和从第二滤波器40输入的1行的第二亮度数据Y2，构成由给定数的矩阵构成的空间滤波器。然后，使用空间滤波器进行轮廓的增强处理，生成进行了轮廓增强的第二亮度数据Y2。关于该第二轮廓增强部41，之所以在第一轮廓增强部32之外另外设置，是因为有必要在显示用的图像数据和条形码分析用的图像数据中增强不同的频带。图5是模式地表示第一和第二轮廓增强部32、41的滤波器特性的图，横轴表示频率，纵轴表示通过率。第一轮廓增强部32的滤波器特性60在人眼的灵敏度为最高的频带具有极大值，在其附近使输出信号通过。而第二轮廓增强部41的滤波器特性61在比特性60高的频带具有极大值，在其附近使输出信号通过。
2值化部42把从第二轮廓增强部41输出的第二亮度数据Y2以1象素单位、与给定的阈值进行比较，当第二亮度数据Y2比阈值大时，分配“1”，当小时，分配“0”，生成2值数据YB。据此，第二亮度数据Y2的灰度等级减小为2灰度等级，生成只由黑和白表现的1位(1bit)数据YB。
根据以上的构成，能从摄像装置输出由适合于显示装置2的格式的第一输出数据和适合于系统微型计算机3一侧的第二输出数据构成的2种输出数据。例如，CCD摄像传感器21是水平象素数×垂直象素数为640×480的VGA尺寸时，如果以帧频30fps驱动CCD摄像传感器21，则在输出位长度8位、象素密度240×120、帧频7fps的第一输出数据的同时，能输出位长度1位、象素密度640×480、帧频30fps的第二输出数据。因此，对于显示装置2和系统微型计算机3的要求，能恰当地提供数据，例如，在条形码读取系统中，向显示装置2输出显示用的图像数据的同时，可没有数据量不足地向条形码分析处理输出输出数据。因此，能防止条形码分析处理的精度下降。
另外，当用系统微型计算机3除了进行条形码分析处理还进行产生特殊效果的图像处理时，通过停止象素密度变换部37的动作，能输出8位×640×480的亮度数据Y和8位×640×480的色差数据U、V。要停止象素密度变换部37的动作，能通过停止来自时序控制电路23的定时信号的供给来实现，因为象素密度变换部37是响应该定时信号而工作的。
此外，在本实施例中，2值化部42为设置在第二数字处理电路28中的构成，但是并不局限于此。也就是说，把第二滤波器40和第二轮廓增强部41配置在摄像装置1’一侧，而把2值化的功能设置在系统微型计算机3一侧也可。
图6是表示本发明实施例2的构成的框图。在本图中，关于与图1相同的构成采用相同符号，省略它的说明。在实施例2中，与刚才的实施例1不同之处在于：具有合成第一和第二数字处理电路27、28的各输出的合成电路70。
合成电路70取入第一和第二数字处理电路27、28的各输出，合成它们，作为输出数据D(o)向显示装置2和系统微型计算机3输出。在该合成电路70中，把第一数字处理电路27的输出分配给输出数据D(o)的高位的给定位，并且把第二数字处理电路28的输出分配给输出数据D(o)的低位的给定位，合成两个数据。
图7是表示实施例2数字处理电路26的构成的框图。此外，在本图中，关于与图2相同的构成采用相同符号，省略它的说明。
合成电路70分别取入由帧频变换电路38变更了帧频的第一亮度数据Y1、色差数据U、V的8位数据的高位4位的数据、低位4位的数据、以及1位的2值数据YB，进行合成后作为输出数据D(o)输出。该合成电路70具有选择器71，在选择器71的输入中，得到所输入的3个数据中的第一亮度数据Y1、色差数据U、V的低位4位的数据、和2值数据YB。选择器71响应选择信号SEL，选择在两个输入中得到的数据的某一方输出。在合成电路70中，把第一亮度数据Y1、色差数据U、V的高位4位分配给输出数据D(o)的高位4位，并且把选择器71的输出分配给输出数据D(o)的低位4位。
图8是说明图7的动作的时序图，图9(a)、(b)分别是表示与图8中的A、B对应的数据状态的模式图。这里，作为动作说明，首先说明对第一亮度数据Y1和色差数据U、V，不进行基于象素密度变换电路37和帧频变换电路38的变换处理的情形。另外，假设时刻t0～时刻t1只进行系统上的监视输出，时刻t1～时刻t2进行条形码分析处理和监视输出双方的处理。
另外，作为图8中的符号，D(n)u表示第一图像数据的高位4位，D(n) s表示低位4位。数据D(n)u、D(n)s是1象素的数据，在各象素数据中，第一亮度数据Y1和色差数据U、V按时分以给定顺序排列。
在时刻t0～时刻t1中，响应模式信号MODE，选择信号SEL下降，用选择器71选择第一图像数据的低位4位D(n)s一侧。据此，对于输出数据D(o)的8位中的低位4位，分配第一图像数据的低位4位D(1)s～D(4)s。作为这时的数据的状态，如果以图8中的A表示的数据为例，则如图9(a)所示，第一亮度数据Y1的高位4位和低位4位分别分配给输出数据D(o)的高位4位和低位4位。另外，在色差数据U、V中，色差数据的8位原封不动变为输出数据D(o)。
在时刻t1～时刻t2中，响应模式信号MODE的切换，选择信号SEL上升，用选择器71选择2值数据YB。据此，2值数据D(5)b～D(12)b分配给输出数据D(o)的低位4位。另外，这时，切换总线(未图示)的连接，使输出数据D(o)的低位4位的输出目标从显示装置2一侧变为系统微型计算机3一侧。作为这时的数据的状态，如果以图8中的B为所示的数据为例，则如图9(b)所示，第一亮度数据Y1的高位4位分配给输出数据D(o)的高位4位，由2值数据YB+3位的0数据构成的4位分配给输出数据D(o)的低位4位。此外，关于0数据的分配，若设来自2值化部42的输出为4位，则将这4位中，与2值数据对应的1位以外的3位与接地点连接即可。
接着，说明对第一亮度数据Y1和色差数据U、V进行基于象素密度变换电路37和帧频变换电路38的变换处理的情形。图10是表示对第一图像数据进行变换处理时的动作的时序图。此外，在图10中，时刻t0～时刻t2只进行系统上的监视输出，时刻t2～时刻t6进行条形码分析处理和监视输出的双方的处理。
在时刻t0～时刻t1中，因对第一图像数据进行象素密度变换处理，所以象素密度变换部37的输出固定为值“0”，它将直接成为第一图像数据。这时，用选择器71选择低位4位数据D(n)s一侧，作为输出数据D(o)，输出0数据。
在时刻t1～时刻t2中，输出由象素密度变换生成的图像数据D’(1)，作为输出数据D(o)输出图像数据D’(1)的8位。
在时刻t2～时刻t3中，响应模式信号MODE的切换，选择器71的选择切换为2值数据YB一侧。可是，在时刻t2～时刻t3中，由于象素密度变换处理的影响，第一图像数据为0数据，所以作为输出数据D(o)，把0数据分配给高位4位，由2值数据YB+3位的0数据构成的D’(5)b～D’(7)b分配给低位4位。此外，该动作在时刻t4～时刻t5中也同样。
在时刻t3～时刻t4中，选择器71的选择维持在2值数据一侧，从帧频变换电路38输出图像数据D’(2)。因此，在输出数据D(o)中，对高位4位分配图像数据D’(2)的高位4位D’(2)u，对低位4位分配2值数据D(8)b。
根据实施例2，对于来自显示装置2和系统微型计算机3的数据要求，能恰当供给数据，能取得与实施例1同样的效果。另外，在实施例2中，合成亮度数据Y、色差数据U、V、2值数据YB，生成输出数据D(o)，所以作为输出端子OUT的布线数，能使用与以往同样的8位用的布线数，能防止布线数的增加。
此外，在图10中，只表示了进行象素密度变换的情形，但是在进行帧频变换时，与图10同样，不进行第一图像数据的输出时，分配0数据。另外，在实施例2中，与实施例1同样，不具有2值化部42，只把第二滤波器40和第二轮廓增强部41装入摄像装置1’中也可。
以上参照图1～图10说明了本发明实施例。在本实施例中，作为本发明的应用例，示出了条形码读取系统和用于取得特殊效果的图像处理系统，但是本发明并不局限于此。即只要是对于要求不同格式的数据的多个外部装置、从摄像装置输出图像数据的系统，本发明能充分应用。
根据本发明，能提供适合于对于要求不同格式的数据的多个外部装置输出图像数据的图像数据处理装置。
Claims (6)
1.一种图像数据处理装置，是对所输入的图像数据进行给定的信号处理，并生成输出数据向外部装置输出的图像数据处理装置，其特征在于：包括：
对所述图像数据进行第一信号处理，生成第一图像数据的第一处理电路；和
对所述图像数据进行从所述第一信号处理独立的第二信号处理，生成第二图像数据的第二处理电路，
所述第一和第二处理电路并行执行所述第一和第二信号处理，把所述第一和第二图像数据作为所述输出数据输出。
2.根据权利要求1所述的图像数据处理装置，其特征在于：
所述第一和第二图像数据，在位长度、象素密度以及帧频中至少有一个不同。
3.根据权利要求1所述的图像数据处理装置，其特征在于：
所述第一处理电路具有：使所述图像数据的第一频带衰减，生成第一亮度数据的第一滤波器；对所述第一亮度数据进行γ校正处理的γ校正部；以及对经过γ校正处理的数据实施第1轮廓增强处理的第一轮廓增强部，
所述第二处理电路具有：使所述图像数据的第二频带衰减，生成第二亮度数据的第二滤波器；和对所述第二亮度数据进行第二轮廓增强处理的第二轮廓增强部。
4.根据权利要求3所述的图像数据处理装置，其特征在于：
所述第一处理电路还具有：变更所述亮度数据的象素密度和帧频中的至少一个的变换电路。
5.根据权利要求3或4所述的图像数据处理装置，其特征在于：
所述第二处理电路还具有：对所述第二轮廓增强部的输出进行2值化处理，生成2值化数据的2值化部。
6.根据权利要求1～5中的任意一项所述的图像数据处理装置，其特征在于：
还具有：将所述第一和第二处理电路的各输出分配给所述输出数据的高位的给定位和低位的给定位，进行合成的合成电路。
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