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Hintergrund
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Bildverarbeitungsgerät und insbesondere
auf ein Bildverarbeitungsgerät
zum Erzeugen von einem qualitativ hochwertigen Bild eines zweidimensionalen Farbbildsignals,
welches durch eine elektronische Einzel-Farbkameraeinrichtung abgetastet
wird.
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Im
allgemeinen verwendet ein elektronisches bildabtastendes Gerät zum Abtasten
eines Bildes einen Bildsensor, wie z. B. ein mehrere Farben filternder
CCD, wobei ein Bildsignal mit sämtlichen Farbinformationen
(RGB oder ein Hellichkeitswert und unterschiedliche Farbsignale)
für jedes
Pixel von einem Bild mit dem Pixelwert von nur einer einer Vielzahl
von Farben (primäre
Farben) für
jedes der vielen Pixel erzeugt wird, welche immer in einem zweidimensionalen
vielfarbigen Muster angeordnet sind.
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Zum
Erzeugen eines Bildsignals, welches sämtliche Farbinformationen für jedes
Pixel beinhaltet, werden unzureichende Farbinformationen an jeder
Pixelposition interpoliert, wobei die Pixelwerte von umgebenden
Pixel mit den unzureichenden Farbinformationen verwendet werden.
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Jedoch
die Anzahl der Teile der Information von jeder Farbe durch ein Bildsignal
von einem Einzel-CCD-Farbbildabstastelement
(Ladungskoppelelement) ist wesentlich kleiner als die Gesamtanzahl der
Pixel des Bildabtastelements. Somit wird ein durch Interpolation
erzeugtes Bildsignal unscharf.
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Insbesondere
wenn ein Bildsignal durch Interpolation durch Verwendung von nur
benachbarten Pixel der gleichen Farbe erzeugt wird (unzureichende
Farbe), tritt dieses Phänomen
typischerweise auf. In vielen Fällen
wird eine Farbinformation erzeugt, welche ursprünglich nicht an einer Pixelposition
existiert.
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Um
dieses Phänomen
zu verhindern, ergreifen konventionelle Einzel-CCD Farbbildabtastgeräte verschiedene
Interpolationsverfahren.
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15A und 15B zeigen
Interpolationsverfahren bei einem konventionellen Bildverarbeitungsgerät.
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15A und 15B zeigen
die Pixelanordnung eines Farbbildabtastelements, verwendend eine
sogenannte Bayer-Anordnung.
Rote Pixel (R), grüne
Pixel (G) und blaue Pixel (B) sind in einem vielfarbigen Muster
angeordnet.
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Um
Bildinformationen mit Pixelwerten (Helligkeitsinformation) von drei
R, G und B Farben für
jedes Pixel von dieser Datenanordnung zu erzeugen, wird ein interpolierter
Pixelwert von jeder Farbe stark durch Durchführen der folgenden Interpolationsberechnung
vereinfacht berechnet, verwendend die Pixelwerte der umgebenden
Pixel in der gleichen Farbe, so dass die Farbinformation zwischen
den Pixel berechnet wird, welche in einer 3 × 3 Untermatrix enthalten sind,
welche zentriert auf einen zu interpolierenden Pixel ist.
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Zum
Beispiel, wie in 15A gezeigt, wenn ein R Pixel
im Zentrum der Untermatrix angeordnet ist, wird R22 unverändert gehalten,
wobei G22 und B22 durch
benachbarte Pixelwerte interpoliert werden.
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Wie
in 15B gezeigt, wenn ein G Pixel im Zentrum der Untermatrix
angeordnet ist, wird G32 unverändert beibehalten,
wobei R32 und B32 durch
benachbarte Pixelwerte interpoliert werden.
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Jedoch
die meisten der bekannten Verfahren können keine geeignete Bildqualität erreichen,
obgleich das Interpolationsverfahren des Pixelwertes bei einer Höchstgeschwindigkeit
einfach durchführbar
ist.
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Bei
dem Beispiel, welches in den 15A und 15B gezeigt ist, welches von den oben beschriebenen
Gleichungen ersichtlich ist, wird jedes Farbinformation die gleichen
Ergebnisse ergeben, wie diese erhalten werden, wenn Daten bzw. Informationen
durch einen Tiefpassfilter in Einheiten von verschiedenen Pixel
passiert. Deshalb werden keine hoch qualitativen Bilder erhalten.
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Im
Gegensatz dazu wird eine Anordnung zum Erhalten eines hochqualitativen
Bildes durch Ausführen
einer höheren
Interpolation vorgeschlagen, welche eine umfangreichere Untermatrix
verwendet, um die Hochfrequenzkomponente der räumlichen Frequenz zu interpolieren
oder adaptiv die Berechnungsmethode in Abhängigkeit von komplizierten
Bedingungen zu verändern,
um die Erzeugung einer falschen Farbe zu verhindern (siehe internationale
Patentveröffentlichungsnummer
WO 61-501423 und WO 61-501424 und US 5,805,217).
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Jedoch
diese Verfahren müssen
eine komplizierte Berechnung durchführen, wobei Verfahren durchgeführt werden
müssen,
welche in Abhängigkeit
von Bedingungen verändert
werden. Somit kann sich diese Anordnung nicht mit Hochgeschwindigkeits-
und Echtzeitverfahren messen.
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Zum
Beispiel um eine Berechnung durchzuführen, dessen Verfahren in Abhängigkeit
von Bedingungen in Echtzeit verändert,
muss eine Berechnung für
jede Bedingung vorab durchgeführt
werden, wobei, wenn Bedingungen bestimmt werden, müssen ordnungsgemäße Resultate
von den fertigen Resultaten ausgewählt werden. Dieses erhöht den Schaltmaßstab und
den Energieverbrauch.
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Um
die Interpolation höherer
Ordnung (high-order) durchzuführen,
sind Werte an zwei Punkten in eine Richtung erforderlich, ausgenommen für einen
Interpolationspunkt. Um jedes Farbsignal durch Pixelwerte der gleichen
Farbe zu interpolieren, müssen
die ursprünglichen
9 × 9
Pixel zum Interpolieren höherer
Ordnung in zwei Richtungen (X- und Y-Richtungen) sein, wobei die Anzahl der
R oder B Pixel im wesentlichen kleiner als die Anzahl der G Pixel
sind.
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Folglich
steigt die Anzahl der Berechnungsverfahren, wobei zusätzlich die
Kapazität
eines Pufferspeichers für
das zeitweise Speichern von Pixelinformationen zum Berechnen entsprechend
der Anzahl der Pixel erhöht
wird.
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Ein
unscharfes Bild durch Interpolation wird klarer durch die Einstellung
der räumlichen
Frequenzcharakteristiken nach dem Interpolationsverfahren, um eine
Hochfrequenzkomponente hervorzuheben. Jedoch kann eine ursprünglich nicht
existierende Hochfrequenz nicht hervorgehoben werden. Ein unscharfes
Bild kann nicht zufriedenstellend klarer werden, ohne die Verarbeitung
von geeigneten Hochfrequenzinformationen bei der Interpolation.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die
vorliegenden Erfindung wurde realisiert, um die bekannten Nachteile
zu vermeiden, wobei ein Ziel ist, ein Bildverarbeitungsgerät vorzuschlagen, welches
geeignet ist, ein hochqualitatives Bild, ohne das Durchführen von
komplizierten Pixelinterpolationsverfahren zu erhalten.
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Um
dieses Ziel gemäß der vorliegenden
Erfindung zu erreichen, wird ein Bildverarbeitungsgerät zur Interpolation
eines Bildsignales vorgeschlagen, welches aus mehreren Pixel zusammengesetzt
ist, das auf einer zweidimensionalen Ebene angeordnet ist und einen
Pixelwert hat, welcher zu jedem einer Vielzahl von Farbsignalen
jedes Pixels korrespondiert, wobei ein Pixelwert an einem beliebigen
Interpolationspunkt auf der zweidimensionalen Ebene durch Pixelwerte
von peripheren Pixel angeordnet ist und wobei ein Bildsignal mit
Pixelwerten von jedem der Farbsignale für jeden Interpolationspunkt
erzeugt wird, umfassend eine Interpolationseinheit zum Interpolieren
eines Pixelwertes jedes Farbsignals an dem Interpolationspunkt,
wobei Pixelwerte derselben Farbe verwendet werden, welche in eine
vorbestimmte Interpolationsregion fallen, umfassend den Interpolationspunkt,
wobei der Pixelwert als ein interpolierter Pixelwert an dem Interpolationspunkt
für jedens Farbsignal
ausgegeben wird, wobei eine Kompensationswert-Berechnungseinheit
zum Erzeugen eines Pixel-Kompensationswertes zum Kompensieren eines
Pixelwertes des Interpolationswertes vorgesehen ist, welcher Pixelwerte
einer Vielzahl von Pixel um den Interpolationspunkt herum verwendet,
welche in eine Kompensationsregion fallen, welche zumindest die
Interpolationsregion umfasst, wobei eine Interpolationseinheit zum
Kompensieren des interpolierten Pixelwertes jedes Farbsignals an
dem Interpolationspunkt vorgesehen ist, der von der Interpolati onseinheit
ausgegeben wird, indem der Pixel-Kompensationswert
verwendet wird, welcher mit dem Interpolationspunkt korrespondiert,
welcher durch die Kompensationswert-Berechnungseinheit erhalten wird,
und wobei der kompensierte interpolierte Pixelwert als ein neuer
Pixelwert jedes Farbsignals an dem Interpolationspunkt ausgegeben
wird.
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Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
ein Blockschaltdiagramm, welches ein Bildverarbeitungsgerät gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2A bis 2C sind
erläuternde
Ansichten, welche eine Bildbearbeitungsoperation (der Interpolationspunkt
ist an einem R Pixel gesetzt) gemäß der ersten Ausführungsform
zeigen;
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3A bis 3C sind
erläuternde
Ansichten, welche eine Bildbearbeitungsoperation (der Interpolationspunkt
ist an einem G Pixel an einer R Pixellinie gesetzt) gemäß der ersten
Ausführungsform zeigen;
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4A und 4B sind
graphische Darstellungen, welche jeweils die Raumfrequenzcharakteristiken
eines Pixelkompensationswertes zeigen, welcher durch eine Kompensationswert-Berechnungseinheit
bzw. Kalkulationseinheit erhalten wird;
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5A bis 5C sind
erläuternde
Ansichten, welche eine Bildbearbeitungsoperation gemäß der zweiten
Ausführungsform
zeigt;
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6A bis 6C sind
Ansichten, welche jeweils die Einstellposition des Interpolationspunktes zeigen;
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7A und 7B sind
graphische Darstellungen, welche jeweils die räumliche Frequenzcharakteristiken
der Pixel-Kompensationswerte
zeigen, welcher durch die Kompensationswert-Berechnungseinheit erhalten
wird;
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8A und 8B sind
erläuternde
Ansichten, welche jeweils ein ausgegebenes Beispiel eines Bildes
zeigen, welches durch die zweite Ausführungsform erhalten wird;
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9 ist
ein Blockschaltdiagramm, welches ein Bildverarbeitungsgerät gemäß der dritten
Ausführungsform
zeigt;
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10A bis 10C sind
erläuternde
Ansichten, welche die Operation einer Regionwert-Berechnungseinheit
zeigen;
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11 ist
ein Blockschaltdiagramm, welches eine Anordnung der Regionwert-Berechnungseinheit
zeigt;
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12 ist
Blockschaltdiagramm, welches eine Anordnung einer Interpolationseinheit
einer Kompensationswert-Berechnungseinheit
zeigt;
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13 ist
ein Blockschaltbild, welches eine Anordnung einer Kompensationseinheit
zeigt;
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14A bis 14C sind
Blockschaltdiagramme, welche jeweils eine Anordnung eines Bildverarbeitungsgerätes gemäß der vierten
Ausführungsform
zeigt; und
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15A und 15B sind
erläuternde
Ansichten, welche jeweils eine bekannte Bildverarbeitungsoperation
zeigt.
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Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsformen
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Die
vorliegende Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die
dazugehörigen
Zeichnungen beschrieben.
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1 zeigt
ein Bildverarbeitungsgerät
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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In 1 ist
ein Bildverarbeitungsgerät
mit einer Interpolationseinheit 4 zum Interpolieren des
Pixelwertes jedes Farbsignals an einem beliebigen Interpolationspunkt
durch Verwenden der Pixelwerten von peripheren Pixeln der gleichen
Farbe, welche in eine vorbestimmte Interpolationsregion fallen,
umfassend den Interpolationspunkt, welcher auf einer zweidimensionalen
Ebene angeordnet ist, welche durch ein Bildeingabesignal 1 gebildet
wird, wobei der interpolierte Wert als ein interpolierter Pixelwert 5 an
dem Interpolationspunkt für
jedes Farbsignal ausgegeben wird.
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Das
Bildverarbeitungsgerät 10 umfasst
ferner eine Kompensationswert-Berechnungseinheit 6 zum
Erzeugen eines Pixelkompensationswertes 7 zum Kompensieren
des Pixelwertes des Interpolationspunktes, wobei die Pixelwerte
einer Vielzahl von Pixeln um den Interpolationspunkt herum verwendet werden,
welcher in eine Kompensationsregion fällt und zumindest die Interpolationsregion
umfasst, welche durch die Interpolationseinheit 4 verwendet
wird, wobei eine Kompensationseinheit 8 zum Kompensieren
des interpolierten Pixelwertes 5 jedes Farbsignals an dem
Interpolationspunkt vorgesehen ist, welcher von der Interpolationseinheit 4 durch
die Verwendung des Pixelkompensationswertes 7 ausgegeben
wird, welcher durch die Kompensationswert-Berechnungseinheit 6 erhalten
wird, und wobei der kompen sierte Wert als ein neuer Pixelwert 9 jedes Farbsignal
an dem Interpolationspunkt ausgegeben wird.
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In
der folgenden Beschreibung ist das Bildsignal 1 ein von
einem Bildabtastelement ausgegebenes Bildsignal, wie z. B. einem
mehrfach farbgefilterten CCD, d. h., ein Bildsignal mit einer sogenannten Bayer-Anordnung,
bei der R, G und B Pixel in einem vielfarbigen Muster angeordnet
sind. Jedoch wird das Bildsignal 1 nicht auf dies beschränkt.
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Die
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die 2A bis 2C und 3A bis 3C beschrieben.
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2A bis 2C und 3A bis 3C zeigen
eine Bildverarbeitungsoperation gemäß der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. 2A bis 2C zeigen
einen Fall, bei dem der Interpolationspunkt an einer R Pixel gesetzt
ist, wobei 3A bis 3C einen
Fall zeigen, bei dem der Interpolationspunkt an einem G Pixel an
einer R Pixellinie gesetzt ist bzw. eingestellt ist.
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Verfahrensoperationen,
während
der Interpolationspunkt an einem R Pixel gesetzt ist, werden unter
Bezugnahme der 2A bis 2C erläutert.
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2A zeigt
ein Pixelanordnungsbeispiel, 2B zeigt
Filterkoeffizienten zum Kalkulieren eines Kompensationswertes, und 2C zeigt
Gleichungen, welche das Interpolationsverfahren, das Kompensationswert-Berechnungsverfahren
und Kompensationsverfahren darstellen.
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Die
Interpolationseinheit 4 berechnet die interpolierten Pixelwerte 5 (G33, R33 und B33) an einem Interpolationspunkt (X33), welcher als das Zentrum eingestellt
ist, wobei die Pixelwerte der vorbestimmten Pixel verwendet werden,
welche zwischen den Pixeln des Eingabebildsignals 1 zu
dem Interpolationspunkt X33 benachbart sind,
wie in 2A gezeigt.
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Jeder
interpolierte Pixelwert 5 wird durch die Gleichung, wie
in 2C gezeigt, berechnet, wobei die Pixelwerte der
peripheren Pixel der gleichen Farbe verwendet werden, welche in
eine Interpolationsregion 12 von 3 × 3 Pixel fallen, welche um
den Interpolationspunkt X33 angeordnet sind,
d. h., im Zentrum um den Interpolationspunkt X33.
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Gleichzeitig
erzeugt die Kompensationswert-Berechnungseinheit 6 den
Pixelkompensationswert 7 (HF33)
zum Kompensieren des Pixelwertes jedes Farbsignals an dem Interpolationspunkt
durch die in 2C gezeigte Gleichung, welche
die Pixelwerte um den Interpolationspunkt X33 herum
von vorbestimmten Pixeln verwendet, wobei die Interpolationseinheit 4,
die in 2B gezeigten Filterkoeffizienten
und ein Kompensationsstufenfaktor (Gewicht aus Faktor gf) verwendet
werden.
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Die
Berechnung des Pixelkompensationswertes 7 verwendet vorbestimmte
Pixel, welche in einem Bereich fallen, z. B. in die Kompensationsregion 13 von
5 × 5
Pixel, korrespondierend mit den Filterkoeffizienten, die größer als
die Interpolationsregion sind, welche zum Interpolationsverfahren
der Interpolationseinheit 4 verwendet werden, wobei zumindest
die Interpolationsregion umfasst wird.
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Der
interpolierte Pixelwert 5, welcher durch die Interpolationseinheit 4 berechnet
wird, enthält nicht
jede hohe räumliche
Frequenzkomponente in der Pixelregion, zentriert um den Interpolationspunkt. Im
Gegensatz dazu enthält
der Pixelkompensationswert 7 eine hohe räumliche
Frequenzkomponente in der Pixelregion.
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Wie
durch die Gleichungen gemäß 2C vorgegeben
ist, addiert (oder integriert) die Kompensationseinheit 8 den
Pixelkompensationswert 7 zu den interpolierten Pixelwerten 5,
kompensiert die interpolierten Pixelwerte der jeweiligen Farbsignale und
berechnet neue Pixelwerte 9 (G'33, R'33 und
B'33) der
entsprechenden Farbsignale an dem Interpolationspunkt (X33).
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Die
Verarbeitungsoperation, bei der der Interpolationspunkt an einem
G Pixel an einer R Pixellinie gesetzt ist, wird unter Bezugnahme
der 3A bis 3C erläutert.
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3A zeigt
ein Pixelanordnungsbeispiel, 3B zeigt
Filterkoeffizienten zum Berechnen eines Kompensationswertes und 3C zeigt
Gleichungen, welche das Interpolationsverfahren, das Kompensationswert-Berechnungsverfahren
und das Kompensationsverfahren repräsentieren.
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Bei
der Verarbeitungsoperation, bei der der Interpolationspunkt an einem
G Pixel an einer R Pixellinie gesetzt ist, wird der Interpolationspunkt
durch ein Pixel in der Pixellinienrichtung umgestellt, verglichen
mit der Verarbeitungsoperation, bei der der Interpolationspunkt
an einem R Pixel gesetzt ist, wie in den 2A bis 2C gezeigt.
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In
Folge dessen sind die Verfahrensoperationen der Interpolationseinheit 4,
der Kompensationswert-Berechnungseinheit 6 und der Kompensationseinheit 8 immer
die gleichen, wie diese in den 2A bis 2C.
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Jedoch
da ein Interpolationspunkt (X34) ursprünglich ein
G Pixel ist, verändern
sich die Gleichungen zum Berechnen der interpolierten Pixel Werte 5 durch
die Interpolationseinheit 4 und die Gleichung zum Berechnen
des Pixelkompensationswertes 7 durch den Kompensationswert-Berechnungseinheit 6,
wie in 3C gezeigt.
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Zusätzlich verändern sich
die Filterkoeffizienten für
die Berechnung des Pixelkompensationswertes 7 durch die
Kompensationswert-Berechnungseinheit 6, wie in 3B gezeigt.
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Die 4A und 4B zeigen
die räumlichen
Frequenzcharakteristiken des Pixelkompensationswertes, welcher durch
die Kompensationswert-Berechnungseinheit erhalten wird. 4A zeigt den
Fall gemäß 2B und 4B zeigt
den Fall gemäß 3B.
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In
diesem Beispiel ist der Kompensationsstufenfaktor GF in der HF Gleichung
gleich 16.
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In
den 2A bis 2C und 3A bis 3C ist
der Interpolationspunkt an einer R Pixellinie. Wenn der Interpolationspunkt
an einer B Pixellinie ist, werden die R und B Pixel in den 2A bis 2C und 3A bis 3C ausgetauscht.
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Wenn
der Interpolationspunkt an einer B Pixellinie ist, werden R und
B in den Gleichungen, welche in den 2C und 3C gezeigt
werden, ausgetauscht.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung berechnet die Interpolationseinheit 4 jeden interpolierten
Pixelwert 5 an dem Interpolationspunkt von den Pixelwerten
der Pixel in derselben Farbe, welche in die vorbestimmte Interpolationsregion 12 fallen,
die den Interpolationspunkt umfasst. Die Kompensationswert-Berechnungseinheit 6 berechnet
den Pixelkompensations wert 7 an dem Interpolationspunkt
aus den Pixelwerten einer Vielzahl von Pixeln, welche in die Kompensationsregion 13 fallen,
die größer ist
und die Interpolationsregion umfasst, welche von der Interpolationseinheit 4 verwendet
wird. Die Kompensationseinheit 8 kompensiert den interpolierten
Pixelwert 5 durch Verwendung des Pixelkompensationswert 7.
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Eine
hohe räumliche
Frequenzkomponente, welche nicht durch niedrige Interpolation in
der Interpolationseinheit 4 erhalten werden kann, wird
durch die Verwendung des Pixelkompensationswertes 7 kompensiert,
wodurch ein neuer Pixelwert erhalten wird, welcher die hohe räumliche
Frequenzkomponente beinhaltet.
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Als
ein Ergebnis kann ein hochqualitatives Bild mit einer Hochfrequenzkomponente
durch ein relativ einfaches Verfahren ohne Durchführung einer Interpolation
höherer
Ordnung für
sämtliche
Farbsignale erhalten werden, welches die Pixelwerte der Pixel in
einem großen
Bereich verwendet oder komplizierte Interpolationsverfahren unter
variierenden Bedingungen um den Interpolationspunkt durchführt, welches
nicht dem Stand der Technik entspricht.
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Die
Kompensationswert-Berechnungseinheit 6 berechnet den Pixelkompensationswert 7,
welcher nur die Pixelwerte einer Vielzahl von Pixeln mit einem Farbsignal
verwendet, welches die Helligkeitskomponente eines Bildsignals repräsentiert,
wie z.B. die Verwendung nur der Pixelwerte von G Pixel für ein Bildsignal
mit einer Bayer-Anordnung, wie dies in den 2A bis 2C und 3A bis 3C gezeigt
ist.
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Somit
kann die Kompensationseinheit 8 nur Helligkeitskomponenten
für die
Pixelwerte der Pixel jedes Farbsignals ohne Veränderung der Farbbalance kompensieren.
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Im
Allgemeinen ist der Pixel, welcher die Helligkeitskomponente repräsentiert,
am häufigsten
vertreten und hat die höchste
Frequenzkomponente. Ein neuer Pixelwert, welcher eine hohe Frequenzkomponente
beinhaltet, kann erhalten werden, verglichen mit einem Pixelwert,
welcher nur durch Pixel derselben Farbe interpoliert wird.
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Die
zweite Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die 5A bis 5C beschrieben.
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5A bis 5C zeigen
eine Bildverarbeitungsoperation gemäß der zweiten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung. 5A zeigt
ein Pixelanordnungsbeispiel, 5B zeigt
Filterkoeffizienten zum Berechnen eines Kompensationswertes und 5C zeigt
Gleichungen, welche das Interpolationsverfahren, das Kompensationswertkalkulationsverfahren
und das Kompensationsverfahren repräsentieren.
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Bei
der ersten Ausführungsform
ist der Interpolationspunkt an einem Pixel eingestellt. Jedoch ist der
Interpolationspunkt nicht durch dieselbe Position wie ein Pixel
begrenzt, wobei eine Position eingestellt werden kann, welche sich
von einer Pixelposition unterscheidet, d.h. zwischen Pixeln.
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Bei
der zweiten Ausführungsform
wird ein Interpolationspunkt a zwischen
Pixeln eingestellt.
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In 5A wird
der Interpolationspunkt a an einer
eingestellten Position von dem R Pixel R33,
welcher als der Interpolationspunkt X33 in 2A dient, auf
eine obere rechte Position gesetzt, welche durch 4 Pixel, R Pixel
R33, G Pixel G32,
G Pixel G43 und B Pixel B42 umgeben
ist.
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In
diesem Fall berechnet eine Interpolationseinheit 4, basierend
auf der Gleichung, die in 5C gezeigt
ist, jeden interpolierten Pixelwert 5 (Ga, Ra oder Ba)
von peripheren Pixeln der gleichen Farbe, welche von einer Interpolationsregion 14G von
2 × 2 Pixeln
oder einer Interpolationsregion 14R oder 14B von
3 × 3
Pixeln umgeben sind, welche den Interpolationspunkt a umfassen.
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Gleichzeitig
erzeugt eine Kompensationswert-Berechnungseinheit 6 einen
Pixelkompensationswert 7 (Hfa) zum Kompensieren des Pixelwertes jedes
Farbsignals an dem Interpolationspunkt a durch
die in 5C gezeigte Gleichung, welche
die Pixelwerte einer Vielzahl von Pixeln um den Interpolationspunkt a verwendet, welcher in einen
Bereich fällt,
der größer ist
und die Interpolationsregion umfasst, welche von der Interpolationseinheit 4,
den Filterkoeffizienten, welche in 5B gezeigt
sind, und dem Kompensationsskalenfaktor (Gewichtungsfaktor) gf.
verwendet wird.
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Bei
der Berechnung des Pixelkompensationswertes 7 werden vorbestimmte
Pixel verwendet, welche in einen um den Interpolationspunkt a zentrierten Bereich fällen, wobei
der Bereich größer als die
Region ist, welche bei der Interpolationseinheit 4 zum
Interpolieren jedes Farbwertes verwendet wird, z.B. die Kompensationsregion 15 von
4 × 4
Pixel, welche mit den Filterkoeffizienten korrespondieren.
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Der
interpolierte Pixelwert 5, welcher durch die Interpolationseinheit 4 berechnet
wird, enthält keine
hohe räumliche
Frequenzkomponente in der Pixelregion, welche um den Interpolationspunkt
zentriert ist. Im Gegensatz dazu enthält der Pixelkompensationswert 7 eine
hohe räumliche
Frequenzkomponente, welche mit der Pixelregion und den Koeffizienten
korrespondiert.
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Wie
durch die Gleichungen gemäß 5C gegeben
ist, addiert (oder integriert) eine Kompensationseinheit 8 den
Pixelkompensationswert 7 zu den interpolierten Pixelwerten 5,
kompensiert die interpolierten Pixelwerte 5 der entsprechenden
Farbsignale und berechnet neue Pixelwerte 9 (G'a, R'a, und B'a) der entsprechenden
Farbsignale an dem Interpolationspunkt a.
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Die 6A bis 6C zeigen
die Einstellposition des Interpolationspunktes.
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In
den 5A bis 5C ist
der Interpolationspunkt a oben
rechts von dem R Pixel R33 eingestellt.
Jedoch kann die Einstellposition des Interpolationspunktes a auch oben links, unten rechts
oder unten links des R Pixels R33 eingestellt
werden, wie in den 6A bis 6C gezeigt.
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In
der 6A wird das Pixelanordnungsbeispiel von 5A horizontal
umgekehrt (oder um 90° gedreht).
Entsprechend dieser Anordnung werden die Filterkoeffizienten in 5B horizontal
umgekehrt (oder um 90° gedreht).
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In
den 6B und 6C werden
die R und B Pixel von den 5A bis 5C und 6B ausgetauscht.
Die interpolierten Pixelwerte 5 werden durch Austauschen
von R und B berechnet.
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In
jeden Fall, welcher ähnlich
zu den Gleichungen von 5C ist, werden die interpolierten
Pixelwerte 5 von Pixeln berechnet, welche in die Interpolationsregion
von 2 × 2
Pixel oder 3 × 3
Pixel fallen, umfassend den Interpolationspunkt a, wobei der Pixelkompensationswert 7 von
vorbestimmten Pixel berechnet wird, welche in die Kompensationsregion von
4 × 4 Pixeln
fallen, welche größer als
die Interpolationsregion ist.
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In
den 5A bis 5C wird
der Interpolationspunkt oben rechts von dem R Pixel angeordnet. Ein
Fall, worin der Interpolationspunkt an der oberen rechten Position
eines G oder B Pixels angeordnet wird, korrespondiert mit jedem
der Fälle,
wie in den 5A und 6A bis 6C gezeigt
ist.
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Z.B.
wenn der Interpolationspunkt a oben rechts
an einem G Pixel an einer R Pixellinie angeordnet ist, stimmt die
Positionsbeziehung zwischen dem Zielpixel und dem Interpolationspunkt
mit der in 6A gezeigten Positionsbeziehung überein.
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Verarbeitungen
für sämtliche
Fälle können deshalb
mit den vier Mustern, welche in den 5A und 6A bis 6C gezeigt
sind, ausgeführt
werden.
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7A und 7B zeigen
die räumliche Frequenzcharakteristiken
des Pixelkompensationswertes, welcher durch die Kompensationswert-Berechnungseinheit
erhalten wird. 7A zeigt den Fall von 5B und 7B zeigt
den Fall von 6B.
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Bei
diesem Beispiel ist der Kompensationsskalenfaktor gf in der HF Gleichung 32.
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Auf
diese Weise, immer wenn der Interpolationswert an einer von einer
Pixelposition veränderten
Position eingestellt wird, kann ein neuer Pixelwert ähnlich wie
bei der ersten Ausführungsform
berechnet werden, wobei ein hochqualitatives Bild mit einer hohen
räumlichen
Frequenzkomponente durch ein relativ einfaches Verfahren erhalten
werden kann.
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Der
Pixelkompensationswert 7 wird durch Verwendung nur der
Pixelwerte einer Vielzahl von Pixeln mit einem Farbsignal berechnet,
welches die Helligkeitskomponente eines Bildsignals repräsentiert,
wie z.B. die Verwendung nur der Pixelwerte von G Pixel eines Bildsignals
mit einer Bayer-Anordnung. Aus diesem Grund kann die Kompensationseinheit 8 nur
Helligkeitskomponenten für
die Pixelwerte der Pixel jedes Farbsignals ohne Veränderung
der Farbbalance kompensieren.
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Wenn
die Anzahl der Pixel an einer Seite einer Region immer ähnlich einer
Region von 4 × 4
Pixeln ist, welche zum Berechnen eines Kompensationswertes verwendet
werden, verändern
sich die räumlichen
Frequenzcharakteristiken des Pixelkompensationswertes 7 für jedes
Pixel. Jedoch wird nur die Richtung des Pixelkompensationswertes
verändert,
wobei dessen Charakteristiken unverändert bleiben.
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Ein
Wechsel bei den Charakteristiken des Pixelkompensationswertes 7,
welcher durch die Position des Interpolationspunktes bewirkt wird,
ist kleiner als ein Fall, bei dem die Anzahl der Pixel an einer
Seite ungerade ist. Somit kann ein hochqualitatives Bild erhalten
werden.
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8A und
8B zeigen
Ausgabebeispiele eines Bildes, welches durch die zweite Ausführungsform
erhalten wird. Die Ausgabebeispiele sind Interpolationsergebnisse
(Simulationsergebnisse) eines Bildes
welches
durch ein Einzel-CCD Farbbildabtastungselement abgetastet wird.
Das ursprüngliche
Bild
ist
nur schwarz und weiß.
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Jedes
Rechteck ist eine teilweise vergrößerte Position des Bildes
(für 10 × 10 Pixel).
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8A zeigt
ein Ausgabebeispiel, wenn nur die gleiche Interpolation unterer
Ordnung durchgeführt
wird, wie dies in den 15A und 15B gezeigt ist.
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8B zeigt
ein Ausgabebeispiel, wenn die vorliegende Erfindung angewendet wird,
welche die Filterkoeffizienten in den 2B, 3B oder 5B verwendet.
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Die
beiden Ausgabebeispiele werden verglichen, um herauszufinden, wie
dies aus dem vergrößerten Abschnitt
in 8B ersichtlich ist, dass eine Unschärfe des
ursprünglichen
Bildes und eine falsche Farbe (welche ursprünglich an einer Pixelposition
nicht exsistiert) erzeugt wird, welches sich an einem Randabschnitt
zeigt, an dem sich die Farbe von schwarz zu weiß verändert, wobei ein hochqualitatives
klares Bild erhalten wird, verglichen mit 8A.
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An
dem vergrößerten Abschnitt
in 8A werden viele Pixeln mit einer falschen Farbe
erzeugt, anders als schwarz und weiß Pixel. In 8B wird die
Erzeugung dieser Pixel im Wesentlichen halbiert.
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Die
dritte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf 9 beschrieben.
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In 1 empfangen
die Interpolationseinheit 4 und die Kompensationswert-Berechnungseinheit 6 direkt
das Bildsignal 1. Bei der dritten Ausführungsform, wie in 9 gezeigt,
ist eine Regionwert-Berechnungseinheit 2 zum Empfangen
und Vorverarbeiten eines Bildsignals 1 vorgesehen, wobei
das Bildsignal 1 danach einer Interpolationseinheit 4A und
einer Kompensationswert-Berechnungseinheit 6A zugeführt wird.
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In 9 empfängt die
Regionwert-Berechnungseinheit 2 das Bildsignal 1 und
gibt die Summe der Pixelwerte der Pixeln, welche zu den entsprechenden
Pixelregionen gehören,
als Regionwerte 3 für
die entsprechenden Pixelregionen aus, welche vorab auf einer Untermatrix
eingestellt sind, welche aus einer von Vielzahl von Pixeln hergestellt
ist, umfassend den Interpolationspunkt als das Zentrum.
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Die
Regionwerte 3, welche durch die Regionwertekalkulationseinheit 2 berechnet
werden, werden parallel synchron mit dem Empfang eines Pixelblocks
ausgegeben.
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Die
durchgeführten
Verarbeitungen bei der Interpolationseinheit 4A und der
Kompensationswert-Berechnungseinheit 6A sind die gleichen,
wie bei der Interpolationseinheit 4 und der Kompensationswert-Berechnungseinheit 6 in 1,
ausgenommen, dass die Interpolationseinheit 4A und die
Kompensationswert-Berechnungseinheit 6A nicht direkt das
Bildsignal 1 empfangen, jedoch wahlweise die Regionwerte 3 verwenden,
welche von der Regionwertekalkulationseinheit 2 parallel
ausgegeben werden, um sequentiell interpolierte Pixelwerte 5 und
einen Pixelkompensationswert 7 an dem Interpolationspunkt
auf der korrespondierenden Submatrix zu berechnen und auszugeben.
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Die 10A bis 10C zeigen
die Funktionsweise der Regionwertekalkulationseinheit. 10A zeigt die zweidimensionale Bildebene eines Bildsignals, 10B zeigt eine Submatrix bzw. Untermatrix und 10C zeigt Regionen, welche auf der Submatrix eingestellt
sind.
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Wie
in 10A gezeigt, empfängt die Regionwertekalkulationseinheit 2 sequentiell
Pixelwerte, welche das Bildsignal 1 durch eine vorbestimmte
Anzahl von Pixellinien (j-Richtung) bilden, wie z.B. fünf Pixellinien
als die Anzahl der Pixelli nien, welche zum Berechnen des Pixelkompensationswertes 7 parallel zueinander
in Einheiten von Einzelpixelspalten als Pixelblöcke 21 notwendig sind.
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Wie
in 10B gezeigt, wird eine Submatrix 22 von
den Pixelblöcken 21 gebildet,
welche mit fünf Pixelspalten
als eine vorbestimmte Anzahl von erfolgreich empfangenen Pixelspalten
(i-Richtung) korrespondieren, wie z.B. die Anzahl der Pixelspalten, welche
zum Berechnen des Pixelkompensationswertes 7 notwendig
ist.
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Danach
verändert
sich die Submatrix 22 durch einen Pixel in der i-Richtung
auf der zweidimensionalen Bildebene.
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Für entsprechende
Regionen A bis F, welche vorab auf der Submatrix 22 eingestellt
sind, welche sich auf diese Weise konstituieren, wie in 10C gezeigt, berechnet die Regionwert-Berechnungseinheit 2 die
Summen, d.h. die Regionwerte 3 der Pixelwerte der Pixel,
welche zu den entsprechenden Pixelregionen gehören. Danach gibt die Regionwertekalkulationseinheit 2 parallel
die Regionwerte synchron mit dem Empfang des Pixelblockes 21 aus.
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Die
Interpolationseinheit 4A und die Kompensationswertekalkulationseinheit 6A verwenden wahlweise
die parallel ausgegebenen Regionwerte, wobei sequentiell interpolierte
Pixelwerte und ein Pixelkompensationswert an dem Interpolationspunkt auf
der korrespondierenden Submatrix berechnet und ausgegeben werden.
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Diese
Pixelregionen sind eingestellt, basierend auf Gleichungen, welche
durch die Interpolationseinheit 4A und die Kompensationswert-Berechnungseinheit 6A verwendet
werden. 10C zeigt die Pixelregionen
A bis F, wenn das Interpolations verfahren und das Pixelkompensationswertekalkulationsverfahren
bei der ersten Ausführungsform
verwendet wird.
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Ein
Fall, bei dem die Pixelregionen A bis F eingestellt werden, wird
anhand eines Beispieles erläutert.
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11 zeigt
eine Anordnung der Regionwertekalkulationseinheit.
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In 11 werden
die Veränderungsregister mit
den Bezugszeichen 121 bis 125 bezeichnet, welche
jeweils aus vier in Serie verbundenen 1-Pixel Taktverzögerungen 211 bis 214, 221 bis 224, 231 bis 234, 241 bis 244 oder 251 bis 254 gebildet
sind. Die Veränderungsregister 121 bis 125 sind
parallel zueinander für
die Pixelwerte Vil bis Vi5 der Pixelblöcke 21 angeordnet.
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Die
1-Pixel Taktverzögerung
(nachfolgend bezeichnet als eine Verzögerung) ist ein Sperrschaltkreis
zum Verzögern
und Ausgeben eines Eingabepixelwertes synchron mit einem Zeitsignal
in der Pixellinienrichtung (i-Richtung).
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Wenn
fünf erfolgreiche
Pixelblöcke 21 sequentiell
empfangen worden sind, geben die Verzögerungen der Veränderungsregister 121 bis 125 Pixelwerte
an Pixelpositionen an der Submatrix 22 aus.
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Für die Pixelregionen
addieren die Additionsschaltungen bzw. die Addierer 201 bis 207 sämtliche Pixel,
welche zu den entsprechenden Pixelregionen gehören und von den entsprechenden
Verzögerungen
ausgegeben werden, wodurch entsprechende Regionwerte erhalten werden.
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Z.B.
die Additionsschaltung 201 addiert die Ausgaben von den
Verzögerungen 221, 223, 241 und 243,
welche mit der Region A in 10C korrespondieren,
um einen Regionwert A zu erhalten.
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Die
Regionwert-Berechnungseinheit 2 berechnet die Regionwerte 3 von
der empfangenen Submatrix 22, und gibt diese parallel aus.
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12 zeigt
ein Anordnungsbeispiel der Interpolationseinheit und der Kompensationswert-Berechnungseinheit.
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Die
Interpolationseinheit 4A konstituiert sich durch R, B und
G Interpolationseinheiten 41, 42 und 43 zum
Durchführen
von Interpolationsverfahren, betreffend entsprechende R, B und G
Pixel.
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Die
Interpolationseinheiten 41 bis 43 berechnen parallel
eine Vielzahl von interpolierten Pixelwerten, welche mit der Position
des Interpolationspunktes korrespondieren, wobei Integratoren (Teiler)
und Addierer bzw. Additionsschaltungen verwendet werden.
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Korrespondierende
interpolierte Pixelwerte werden durch die Selektoren 41A bis 43A ausgewählt, welche
auf O/E und R/B Signale oder nur auf dem O/E Signal basieren, welche
die Position eines aktuellen Interpolationspunktes repräsentieren,
wobei diese als interpolierte Pixelwerte 5 (R, B und G) an
dem Interpolationspunkt ausgegeben werden.
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Es
ist zu beachten, dass das R/B Signal repräsentiert, ob der Interpolationspunkt
an einer R oder B Pixellinie ist und das O/E Signal repräsentiert, ob
der Interpolationspunkt an einem G Pixel ist.
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In ähnlicher
Weise berechnet die Kompensationswert-Berechnungseinheit 6A ebenso
parallel eine Vielzahl von interpolierten Pixelwerten, welche mit
der Position des Interpolationspunktes korrespondieren, wobei Integratoren
(Teiler) und Additionsschaltungen verwendet werden.
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Ein
korrespondierender interpolierter Pixelwert wird durch einen Selektor 61 ausgewählt, welcher
auf dem O/E Signal basiert, wobei die Position eines aktuellen Interpolationspunktes
repräsentiert und
als ein Pixelkompensationswert 7 (HF) an dem Interpolationspunkt
ausgegeben wird.
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Als
Filterkoeffizienten zum Berechnen eines Pixelkompensationswertes
werden Koeffizienten verwendet werden, deren Summen quadriert und
die Summe von einem quadriert wird. Mit dieser Einstellung kann
der durch die Kompensationswert-Berechnungseinheit 6A verwendete
Integrator (Teiler) von einem Bildschaltkreis gebildet werden, welcher
wesentlich die Schaltkreisanordnung vereinfacht.
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13 zeigt
eine Anordnung einer Kompensationseinheit.
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In 13 wird
mit der Bezugszahl 81 eine Integrationseinheit bezeichnet,
welche aus einer Vielzahl von Integratoren zum Integrieren (Dividieren) der
Pixelkompensationswerte 7 durch Quadrieren gebildet sind.
Die entsprechenden Integratoren sind parallel zueinander verbunden.
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Bezugszahl 82 bezeichnet
eine Additionsschaltung für
das wahlweise Addieren wenigstens einer Ausgabe von den Integratoren
der Integrationseinheit 81, welche auf dem Kompensationsskalenfaktor
(Gewichtsfaktor) gf basiert.
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Bezugszahl 84 bezeichnet
eine Additionsschaltung zum individuellen Addieren einer Ausgabe 83 von
der Additionsschaltung 82 mit dem interpolierten Pixelwerten 5 (R,
B und G), wobei die Summen als neue Pixelwerte 9 (R', B' und G') an dem Interpolationspunkt
ausgegeben werden, welche mit dem Pixelkompensationswert 7 kompensiert
sind.
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Durch
willkürlich
ausgewählte
Ausgaben des Kompensationsskalenfaktors gf, kann der interpolierte
Pixelwert 5 durch eine Intensität, korrespondierend mit gf,
kompensiert werden.
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Da
die Integrationseinheit 81 durch eine Vielzahl von Integratoren
zum Integrieren der Werte zum Quadrat konstituiert ist, kann ein
willkürlicher
Kompensationsskalenfaktor gf mit dem Pixelkompensationswert 7 mit
einer einfachen Schaltungsanordnung integriert werden.
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Wenn
der Bezugslevel des Pixelkompensationswertes 7 gemäß der Position
des Interpolationspunktes verändert
wird, kann gf automatisch entsprechend mit den Positionsinformationen
des Interpolationspunktes umgeschaltet werden, um den Bezugslevel
des Pixelkompensationswertes 7 einzustellen.
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Wie
oben beschrieben, verwendet die dritte Ausführungsform die Regionwertekalkulationseinheit 2.
Die Regionwert-Berechnungseinheit 2 berechnet die
Summen der Pixelwerte von Pixeln, welche zu den entsprechenden Pixelregionen
gehören,
da die Regionwerte 3 für
die entsprechenden Pixelregionen vorab auf der Submatrix 22 eingestellt
werden, werden die Regionwerte 3 synchron mit dem Empfang des
Pixelblocks 21 parallel ausgegeben. Die Interpolationseinheit 4A und
die Kompensationswert-Berechnungseinheit 6A verwenden wahlweise
die parallel ausgegebenen Regionwerte, wobei die interpolierten
Pixelwerte und ein Kompensationswert an den Interpolations wert auf
der korrespondierenden Submatrix 22 sequentiell berechnet
und ausgegeben werden.
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Die
Submatrix verändert
sich auf der zweidimensionalen Bildebene des Bildsignals 1 synchron mit
dem Empfang des Pixelblocks 21. Gleichzeitig wird ein mit
dem Pixelkompensationswert 7 kompensierter neuer interpolierter
Pixelwert als der interpolierte Pixelwert jedes Farbsignals an dem
Interpolationspunkt erhalten, korrespondierend mit der Submatrix.
Dieses realisiert ein Pipeline-Verfahren, synchronisierend mit dem
Empfang des Pixelblockes 21.
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Ein
interpolierter Pixelwert für
eine höhere Bildqualität kann bei
einer höheren
Geschwindigkeit berechnet werden, verglichen mit einem Fall, bei
dem das Interpolationsverfahren durch numerische Berechnung durchgeführt wird,
welche DSP oder dergleichen verwendet.
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Die
dritte Ausführungsform
wird anhand der ersten Ausführungsform
beschrieben. Die dritte Ausführungsform
kann vereinfacht bei der zweiten Ausführungsform durch Konstitution
des Schaltkreises gemäß der Anzahl
der Pixellinien und der Pixelspalten angewendet werden, welche zum
Kompensationswertkalkulationsverfahren notwendig sind. In diesem
Fall werden die gleichen Effekte, wie oben beschrieben, erhalten.
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Wenn
die dritte Ausführungsform
bei der zweiten Ausführungsform
angewendet wird, verringert sich die Anzahl der notwendigen Pixel,
wobei die Anzahl der Sperrungen für den Speicherpuffer oder die
Verzögerung
verringert werden und der notwendige Schaltkreisbereich reduziert
wird.
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Speziell
die Verringerung bezüglich
der Anzahl der Linien der Daten, welche in dem Speicherpuffer gehalten
werden, ist sehr effektiv für
ein Bildabtastgerät,
wie z.B. bei einer neuesten Digitalkamera mit einer großen Zahl
von Pixeln.
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Die
vierte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird beschrieben.
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14 zeigt
die Anordnung eines Bildverarbeitungsgerätes gemäß der vierten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung.
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Bei
den oben beschriebenen Ausführungsformen
wird der durch die Interpolationseinheit 4 oder 4A erhaltene
interpolierte Pixelwert 5 mit dem Pixelkompensationswert 7 kompensiert.
Jedoch die vorliegende Erfindung wird nicht dadurch beschränkt, da der
interpolierte Pixelwert 5 auch mit dem Pixelkompensationswert 7 kompensiert
werden kann, nachdem der Wert 5 verschiedenen Verfahren
unterworfen wird.
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Z.B.
in 14A ist eine Farbkorrektureinheit 11A zwischen
einer Interpolationseinheit 4 und einer Kompensationseinheit 8 vorgesehen.
Nach dem ein interpolierter Pixelwert 5 einer Farbbalancekorrektur unterworfen
wird, wird dieser mit einem Pixelkompensationswert 7 kompensiert.
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In 14B ist eine Signalumwandlungseinheit 11B zwischen
der Interpolationseinheit 4 und der Kompensationseinheit 8 vorgesehen.
Nach dem der interpolierte Pixelwert 5 in unterschiedliche
Helligkeitssignale und unterschiedliche Farbsignale umgewandelt
wird, wird das Helligkeitssignal mit dem Pixelkompensationswert 7 kompensiert.
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Wie
oben beschrieben, wird der interpolierte Pixelwert kompensiert durch
die Verwendung des Pixelkompensationswertes 7, sodass einheitlich
kompensierte Pixelwerte für
entsprechende Farbsignale vorgesehen sind, um den Helligkeitswert
zu kompensieren.
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Wenn
der interpolierte Pixelwert 5 einer Farbbalancekorrektur
unterworfen wird, wie in 14A gezeigt,
wird dieser mit dem Pixelkompensationswert 7 nach der Farbbalancekorrektur
kompensiert. Pixelwerte können
gleichmäßiger für entsprechende
Farbsignale kompensiert werden und der Helligkeitswert an dem Interpolationspunkt
kann genauer kompensiert werden, als bei einem Fall, bei dem die
Farbbalance später
korrigiert wird.
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Wenn
der interpolierte Pixelwert 5 ebenso in unterschiedliche
Helligkeitssignale und unterschiedliche Farbsignale umgewandelt
wird, wie in 14 gezeigt, wird das Helligkeitssignal
mit dem Pixelkompensationswert 7 nach dem Signalumwandlungsverfahren
kompensiert. Der Helligkeitswert an dem Interpolationspunkt kann
genauer kompensiert werden, als in einem Fall, bei dem das Signalumwandlungsverfahren
später
durchgeführt
wird.
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In 14C ist eine Gammakorrektureinheit 11C zwischen
der Interpolationseinheit 4 und der Kompensationseinheit 8 angeordnet.
Nach dem der interpolierte Pixelwert 5 einer Gammakorrektur
unterworfen wird, wird das Helligkeitssignal mit dem Pixelkompensationswert 7 kompensiert.
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Eine
allgemeine Gammakorrektur komprimiert die Helligkeit zu einer Hochfrequenzregion. Durch
die Kompensation des Helligkeitssignals mit dem Pixelkompensationswert 7 nach
der Gammakorrektur, kann ein verlorener Kontrast wieder hergestellt
werden.
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In
diesem Fall, wenn die Kompensation mit dem Pixelkompensationswert 7 angesteuert
wird, welcher auf Statistiken basiert, wird eine Helligkeit um dem
Interpolationspunkt repräsentiert,
wobei ein verlorener Kontrast wahlweise für eine gewünschte Helligkeitsregion wiederhergestellt
werden kann.
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Bei
den oben beschriebenen Ausführungsformen
wird der Pixelkompensationswert durch die Verwendung von in einem
quadratischen Bereich liegenden Pixel berechnet. Jedoch wird die
vorliegende Erfindung nicht dadurch beschränkt. Es können auch Pixel aus einem rechteckigen
Bereich verwendet werden.
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Z.B.
bei der zweiten Ausführungsform
(siehe 5A bis 5C) wird
der Pixelkompensationswert von einem Bereich von 4 × 5 Pixel
mit einer Länge
entsprechend von 5 Pixel in die i-Richtung berechnet. In diesem Fall kann
der Kompensationswert mit einer hohen räumlichen Frequenz nicht nur
in der Richtung der G Pixel G21, G32, G43 und G54, sondern auch in der Richtung der G Pixel
G41, G32, G23 und G14 gemäß 5A berechnet
werden.
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Wie
oben beschrieben, verwendet die vorliegende Erfindung eine Kompensationswert-Berechnungseinheit
zum Erzeugen eines Pixelkompensationswertes für die Kompensation des Pixelwertes
des Interpolationspunktes, verwendend die Pixelwerte einer Vielzahl
von Pixeln um den Interpolationspunkt herum, welche in eine Kompensationsregion
fallen, welche größer ist
und eine Interpolationsregion umfasst, welche durch eine Interpolationseinheit
verwendet wird. Der interpolierte Pixelwert jedes Farbsignals an
dem Interpolationspunkt, welcher von der Interpolationseinheit ausgegeben
wird, wird kompensiert durch die Verwendung des Pixelkompensationswertes,
korrespondierend mit dem Interpolationspunkt, der durch die Kompensationswert-Berechnungseinheit
erhalten wird. Der kompensierte Wert wird als ein neuer Pixelwert
für jedes
Farbsignal an dem Interpolationspunkt ausgegeben.
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Für die räumliche
Frequenz in der Pixelregion um den Interpolationspunkt wird eine
hohe räumliche
Frequenzkomponente, welche nicht durch Interpolation mit unterer
Ordnung in der Interpolationseinheit erhalten werden kann, durch
die Verwendung des Pixelkompensationswertes kompensiert. Ein neuer
Pixelwert mit räumlichen
Frequenzcharakteristiken, welche durch den Bereich und die Koeffizienten
der Kompensationsregion bestimmt werden, wird erhalten.
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Konsequenterweise
kann im Gegensatz zum Stand der Technik ein hochqualitatives Bild
mit einer Hochfrequenzkomponente durch ein relativ einfaches Verfahren
erhalten werden, ohne eine Interpolation höherer Ordnung für alle Farbsignale
durchzuführen,
welche die Pixelwerte von Pixeln in einem weiten Bereich verwendet
oder ein kompliziertes Interpolationsverfahren unter variierenden
Bedingungen durchführt,
um den Interpolationspunkt zu erhalten.