DE69433031T2

DE69433031T2 - Bildprozessor

Info

Publication number: DE69433031T2
Application number: DE69433031T
Authority: DE
Inventors: Kazuo Hachiouji-shi SHIMIZU; Shigeru Hachiouji-shi KOBAYASHI; Hideyuki Hachiouji-shi MASUYAMA; Shinji Tsukui-gun ARAMAKI
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1993-01-22
Filing date: 1994-01-17
Publication date: 2004-04-22
Anticipated expiration: 2014-01-18
Also published as: CN1102042A; CN1093968C; EP0633535B1; WO1994017484A1; ATE247308T1; US5608824A; EP0633535A4; EP0633535A1; DE69433031D1

Description

[Technischer Gegenstand]
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bildverarbeitungsvorrichtung zur Durchführung einer Verarbeitung (z. B. Interpolation, Schattierung, Mustererkennung, Abstufung, Vergrößerung, Verkleinerung) in einem Bereich (zumindest einem Pixel) eines Eingangsbildes unter Verwendung eines räumlichen Filters.
[Stand der Technik]
Bekannt ist eine Bildverarbeitungsvorrichtung, welche einen räumlichen Filter hat, der durch eine Matrix aus i Reihen und j Spalten wiedergegeben werden kann. Der räumliche Filter, der in der Bildverarbeitungsvorrichtung verwendet wird, kann eine gewünschte Filterfunktion haben, wenn ein gegebener Koeffizient in ihm gesetzt wird. Abhängig von dem Muster des in ihm gesetzten Koeffizienten kann der räumliche Filter einen Vorgang durchführen, beispielsweise einen Randverstärkung oder eine Rauschentfernung an dem Eingangsbild.
39 zeigt einen räumlichen Filter des Typs, der in einer derartigen Bildverarbeitungsvorrichtung enthalten ist.
Der räumliche Filter von 39 weist eine 3 × 3-Matrix auf. Jede Reihe der Matrix hat Datenhalteschaltkreise 1 bis 3, welche in Serie verbunden sind, um sequenziell Pixeldatenwörter für die entsprechende Zeile zwischenzuhalten. Die Pixeldatenwörter, welche von den Datenhalteschaltkreisen 1 bis 3 zwischengespeichert werden, werden Multiplizierabschnitten 4 bis 6 zugeführt. Jeder der Abschnitte 4 bis 6 multipliziert das Pixeldatenwort mit einem bestimmten Koeffizienten. Die in den Multipli zierabschnitten 4 bis 6 gesetzten Koeffizienten sind in Koeffizientenregistern 7 bis 9 gespeichert. Sie werden den Multiplizierabschnitten 4 bis 6 über Koeffizientenzwischenhalteschaltkreise 11 bis 13 zugeführt.
Pixeldaten für die erste Zeile werden der Zeile 14 der ersten Stufe eingegeben. Pixeldaten für die zweite Zeile werden der Zeile 15 für die zweite Stufe eingegeben und Pixeldaten für die dritte Zeile werden der Zeile 16 für die dritte Stufe eingegeben. Das Produkt des Pixelwertes, der von jedem Datenzwischenspeicher zwischengespeichert wurde und dem Koeffizienten in dem entsprechenden Koeffizientenregister wird einem Addierer 17 eingegeben. Der Addierer 17 addiert die ihm eingegebenen neuen Produkte und gibt die Summe als Ausgang des räumlichen Filters aus.
Bei dem räumlichen Filter mit diesem Aufbau wird ein Rahmenbilddatenwert in drei aufeinanderfolgenden Zeilen 14 bis 16 eingegeben. Die Daten werden in jeder Zeile um ein Pixel verschoben. Die Pixeldaten für eine Zeile werden hierdurch räumlich gefiltert.
Im Falle eines 3 × 3-Matrixfilters gibt der Pixeldatenwert, der durch einen einzigen Multiplikations/Additionsvorgang verarbeitet wurde, das Pixel wieder, welches in der Mitte der Matrix liegt (d. h. dem Schnittpunkt der zweiten Reihe und der zweiten Spalte).
Nach Abschluß der Verarbeitung für eine Zeile wird der Zeilendateneingang an die ersten bis dritten Zeilen 14 bis 16 um eine Zeile oder mehr Zeilen nach oben oder unten verschoben und die Bilddaten für eine Zeile werden erneut verarbeitet.
Der räumliche Filter gemäß obiger Beschreibung kann Bildverarbeitungsfunktionen, wie beispielsweise örtliche Mittelung, Differenzierung, Kantenerkennung oder dergleichen abhängig von den Koeffizienten durchführen, die in den Koeffizientenregistern 7 bis 9 gegespeichert sind.
Die Koeffizientenregister 7 bis 9 des räumlichen Filters sind mit dem Datenbus einer CPU (nicht gezeigt) verbunden. Hierbei können die Koeffizienten in den Registern 7 bis 9 über den Datenbus durch die CPU neu geschrieben werden.
Bei dem herkömmlichen räumlichen Filter muß, um die in den Koeffizientenfiltern gespeicherten Koeffizienten wie oben beschrieben neu zu schreiben, die CPU auf alle Koeffizientenregister über den Datenbus zugreifen und die in jedem Register gespeicherten Koeffizienten neu schreiben. Wenn der räumliche Filter eine 3 × 3-Matrix aufweist, muß der Neuschreibvorgang der Koeffizienten neunmal wiederholt werden. Wenn der räumliche Filter eine 5 × 5-Matrix aufweist, muß der Koeffizientenneuschreibvorgang 25 mal wiederholt werden. Bei der herkömmlichen Bildverarbeitungsvorrichtung ist es daher notwendig, daß die in dem räumlichen Filter gesetzten Koeffizienten geschaltet werden, für gewöhnlich für jeden Rahmen. Bei der tatsächlichen Bildverarbeitung wird jedoch gefordert, daß der räumliche Filter so angewendet wird, wie für einen bestimmten Koeffizienten für jeden gewünschten Bereich eines Rahmens festgesetzt ist und daß verschiedene Arten von räumlichen Filtern zur Verarbeitung eines Rahmens verwendet werden. Ein derartiges Schalten von Filtern kann kaum durch Verwendung der Funktionen eines normalen Personal Computers durchgeführt werden.
Eine weitere Information bezüglich des Standes der Technik kann in der EP-A-0511606 gefunden werden, welche einen parallelen Interpolator für eine digitale Hochgeschwindigkeitsbildvergrößerung offenbart, bei der die Erzeugung neuer Pixelwerte für ein modifiziertes Formatbild durch Verwendung paralleler Signalpipelines erhalten wird derart, daß eine hocheffiziente Einfügung von geeignet modifizierten interpolierten Pixeln benachbarter Originalpixel möglich ist. Die Vorrichtung hierzu zur Berechnung neuer Pixelwerte durch Interpolation aus originalen Pixelwerten aus Bildern, welche eine Mehrzahl von Pixeln aufweist, welche entlang einer Mehrzahl von parallelen Zeilen angeordnet sind, weist auf: eine primäre Zeitsignalvorrichtung zur Erzeugung eines eingehenden Zeitsignals mit einer Eingangsfrequenz; eine Ausgangszeitsignalvorrichtung zur Erzeugung eines Ausgangszeitsignals mit einer Ausgangsfrequenz, welche ein ganzzahliges Mehrfaches der Eingangsfrequenz ist; eine Mehrzahl von parallel verbundenen Signalpipelines von denen jede eine Mehrzahl von seriell verbundenden Zellen zum Empfang, Halten und übertragen eines elektrischen Signals, welches einen Pixelwert anzeigt, auf Befehl von dem primären Zeitsignal hat; eine Vorrichtung, welche den Pipelines zugeordnet ist, zur seriellen Versorgung jeder der Pipelines parallel mit Originalpixelwerten von jeder der parallelen Bildzeilen und zum Bewegen aller zugeführten Originalpixelwerte gleichzeitig von Zelle zu Zelle entlang jeder Pipeline in einem Zeitintervall, welches durch die primäre Zeitvorrichtung gesteuert wird; eine Berechnungsvorrichtung, welche jeder der Zellen zugeordnet ist und aufweist: (1) eine Auswahlvorrichtung, welche von der Ausgangszeitsignalvorrichtung gesteuert wird, um während eines Zeitintervalls, gesteuert durch die primäre Zeitvorrichtung eine Anzahl von Untersätzen von Koeffizienten auszuwählen; (2) eine Multipliziervorrichtung zur Multiplikation der Originalpixelwerte in den Pipelines mit einem der ausgewählten Koeffizientenuntersätze; und (3) ei ne Summiervorrichtung zum Summieren des Ausgangs der Multipliziervorrichtung zur Erzeugung neuer Pixelwerte.
Die EP-A-0517374 beschreibt eine Bildabtastvorrichtung mit CCDs, welche digitale Farbbilddaten schafft, die ein Bild wiedergeben. Eine 3 × 3-Matrixmultiplizierlogik ist mit der Bildabtastvorrichtung verbunden, um die Intensitäten einer jeden einzelnen Farbe zu modifizieren oder zu wandeln, welche in den digitalen Fortbilddaten kodiert sind. Die Matrixmultiplizierlogik hat einen Multiplizierer und einen Akkumulator. Der Multiplizierer schafft Zwischenprodukte, indem ein-Stufen-Multiplikationen zwischen den Intensitätswerten eines jeden Pixels und den Koeffizienten der 3 × 3-Matrix durchgeführt werden. Die ein-Stufen-Multiplikationen werden zeit-gemultiplext. Der Akkumulator sammelt das Zwischenprodukt vom Multiplizierer für jedes Pixel, um hierdurch optimierte Farbwerte für jedes Pixel bereitzustellen. Der Multiplizierer verwendet spezialisierte Addierer zur Durchführung der ein-Stufen-Multiplikationen.
[Beschreibung der Erfindung]
Angesichts des Voranstehenden wurde die vorliegende Erfindung gemacht. Aufgabe der Erfindung ist es, eine Bildverarbeitungsvorrichtung zu schaffen, bei der die in dem räumlichen Filter gesetzten Koeffizienten leicht und schnell geändert werden können.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Bildverarbeitungsvorrichtung zu schaffen, welche mit hoher Geschwindigkeit eine Interpolation durchführen kann, welche in horizontaler Richtung und vertikaler Richtung korreliert ist, indem ein räumlicher Filter verwendet wird, bei welchem die Koeffizienten leicht und schnell geändert werden können und wobei ein Bild, bei spielweise ein sich bewegendes Bild auf einem Monitor hoher Auflösung mit einer hohen Anzahl von Pixeln dargestellt werden kann und auch ein Bild hoher Auflösung auf einem Monitor mit einer geringen Anzahl von Pixeln dargestellt werden kann.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Bildverarbeitungsvorrichtung zu schaffen, welche eine Interpolation an umgebenden Pixeln abhängig von einem gegebenen Wandlungsverhältnis durchführen kann, indem ein räumlicher Filter verwendet wird, in welchem die Koeffizienten leicht und schnell geändert werden können und wobei eine unnatürliche Umwandlung eines Bildes verhindert werden kann, welche bei einem Umwandlungsprozeß auftreten kann oder das Problem zu lösen, welches die unnatürliche Wandlung eines Bildes begleitet, beispielsweise die Verschlechterung der Bildqualität, so daß ein natürliches Bild geschaffen wird, welches mit den umgebenden Pixeln korreliert ist.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Bildverarbeitungsvorrichtung zu schaffen, welche eine Filterung an einem Eingangsbild abhängig vom Farbton des Eingangsbildes durchführen kann und bei der der Modus der Filterung für jedes Pixel am Eingangsbild unter Verwendung eines räumlichen Filters geändert werden kann, bei dem die Koeffizienten einfach und schnell geändert werden können.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Bildverarbeitungsvorrichtung zu schaffen, welche eine Abstufung an die Eigenschaften der visuellen menschlichen Wahrnehmbarkeit einstellen kann und welche einen Filtereffekt erzielen kann, indem ein räumlicher Filter verwendet wird, bei dem die Koeffizienten leicht und schnell geändert werden können.
Zur Lösung der obigen Aufgabe schafft die vorliegende Erfindung eine Bildverarbeitungsvorrichtung gemäß Anspruch 1. Weitere Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen aufgeführt.
Bei der Vorrichtung mit diesem Aufbau erzeugt der Datenauswahlerzeugungsabschnitt Koeffizienten-auswählende Daten, welche einem aus Pixel gebildeten Teil zugewiesen sind, und zwar synchron mit dem Eingeben der Pixeldateneinheiten, welche die Pixel darstellen. Die Koeffizienten-auswählenden Daten werden einem Koeffizientensetzschaltkreis zugeführt. Die Koeffizienten werden aus den Koeffizienten-Registergruppen abhängig von den Koeffizienten-auswählenden Daten ausgelesen und in dem räumlichen Filterabschnitt gesetzt.
Bei der Bildverarbeitungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weist der Auswahldatenerzeugungsabschnitt einen koeffizientendatenspeichernden Speicher und einen Koeffizientenleseschaltkreis auf. Der Koeffizientenspeicher speichert eine Mehrzahl von Arten von Koeffizienten-auswählenden Dateneinheiten, von denen jede für wenigstens ein Pixel eines räumlichen Bereichs des Eingangbildes vorgesehen ist. Der Koeffizientenleseschaltkreis liest die Koeffizientenauslesenden Dateneinheiten entsprechend einer Pixeldateneinheit, welche von dem räumlichen Filterabschnitt zu verarbeiten ist, aus dem Koeffizientenspeicher zur gleichen Zeit aus, zu der das Eingangsbild dem räumlicher Filterabschnitt zugeführt wird. Die Koeffizienten-auswählenden Dateneinheiten für das Eingangsbild sind in den Koeffizientenspeichern jeweils entsprechend zumindest einem Pixel eines Bereichs, des Eingangsbildes gespeichert. Der Koeffizientenleseschaltkreis liest die Koeffizienten-auswählenden Dateneinheiten aus dem Koeffizientenspeicher zur gleichen Zeit aus, zu der das Eingangsbild dem räumlichen Filterabschnitt zugeführt wird und gibt sie dem Koeffizientensetzschaltkreis aus. Der Koeffizientensetzschaltkreis liest die Koeffizienten entsprechend den Koeffizientenauswählenden Dateneinheiten aus jeder Koeffizientenregistergruppe aus und setzt sie in den räumlichen Filterabschnitt.
Daher wird jeder Koeffizient in dem räumlichen Filterabschnitt zumindest für ein Pixel eines Bereichs des Eingangsbildes geändert. Ein Filter kann für jeden gegebenen Bereich des Eingangsbildes festgesetzt werden oder verschiedene Arten von Filtern können für das Gesamtbild sein.
Eine andere Bildverarbeitungsvorrichtung dieser Erfindung weist einen Taktsignalerzeugungsschaltkreis und einen Bildspeicher und eine Steuerung neben dem räumlichen Filterabschnitt, dem Koeffizientenspeicher und der Koeffizientensetzvorrichtung auf. Der Taktsignalerzeugungsschaltkreis liefert Betriebstaktsignale an den räumlichen Filterabschnitt, so daß der räumliche Filterabschnitt veranlaßt wird, eine räumliche Filterung durchzuführen und ändert die Betätigungstaktsignale, welche dem räumlichen Filterabschnitt zugeführt werden abhängig von einem Verhältnis, mit welchem Pixeldaten, welche von dem räumlichen Filterabschnitt zu verarbeiten sind, zu vergrößern oder zu verkleinern sind. Der Bildspeicher ist dafür vorgesehen, die Ergebnisse des Ablaufes zu speichern, der von dem räumlichen Filterabschnitt durchgeführt wird. Die Steuerung steuert das Schreiben der Pixeldaten in und das Lesen der Pixeldaten aus dem Bildspeicher. Der räumliche Filterabschnitt ändert die Koeffizienten, welche in i Reihen und j Spalten angeordnet sind synchron mit den Betriebstaktsignalen. Er multipliziert diejenigen der Pixeldateneinheiten, welche in i Reihen und j Spalten angeordnet sind, welche für eine Interpolation notwendig sind mit den Koeffizienten der Pixeldateneinheiten und addiert diese Pixeldateneinheiten, wodurch neue interpolierte Daten erzeugt werden, welche ein Pixel wiedergeben.
Die Vorrichtung führt die Interpolation nicht nur an benachbarten Pixeln, sondern auch an umgebenden Pixeln durch, und zwar abhängig von einem gegebenen Verhältnis, mit welchem das Eingangsbild zu vergrößern oder zu verkleinern ist. Die Vorrichtung kann daher ein natürliches Bild schaffen, das gut mit den umgebenden Pixeln korreliert ist ungeachtet des Vergrößerungs- oder Verkleinerungsverhältnisses des Eingangsbildes.
Die Vorrichtung macht es möglich, ein Bild darzustellen, welches eine getreue Abbildung des Ursprungsbildes ist und nicht verschlechtert ist, ungeachtet, ob es vergrößert oder verkleinert ist.
Eine weitere Bildverarbeitungsvorrichtung dieser Erfindung weist einen ersten Wandlerabschnitt und einen zweiten Wandlerabschnitt neben dem räumlichen Filterabschnitt, dem Koeffizientenspeicher und der Koeffizientensetzvorrichtung auf. Der erste Wandlerabschnitt wandelt ein Farbbildsignal eines Eingangsbildes in ein Farbsystemsignal. Der zweite Wandlerabschnitt wandelt Pixeldaten, welche die räumlicher Filtervorrichtung durch Filtern des Farbsystemsignals erhalten hat, in das Originalfarbbildsignal.
Bei dieser Vorrichtung empfängt der räumliche Filterabschnitt des Farbsystemsignals von dem ersten Wandlerabschnitt in Form von Pixeldateneinheiten, die in i Reihen und j Spalten angeordnet sind und der Auswahldatenerzeugungsabschnitt erzeugt Koeffizienten-auswählende Daten abhängig von einem Farbtonparameter der sich auf der Grundlage des Farbtons des Eingangsbildes, wiedergegeben durch den Farbsystemsignalausgang von dem Erstwandlerabschnitt, ändert.
Das Fahrbsystemsignal des ersten Wandlerabschnittes, erzeugt aus dem Farbbildsignal, wird dem räumlichen Filterabschnitt eingegeben. Das Signal entsprechend der Farbtonkomponente des Farbsystemsignals wird dem Auswahldatenerzeugungsabschnitt eingegeben. Aus den Koeffizientenmustern, welche in dem Koeffizientenspeicher gespeichert sind, wird auf der Grundlage der Koeffizientenauswählenden Daten, ausgegeben von dem Auswahldatenerzeugungsabschnitt, das Koeffizientenmuster ausgewählt, welches in dem räumlichen Filterabschnitt zu setzen ist, wobei die Bestimmung aus dem Farbtonparameter des Eingangsbildes erfolgt.
Eine weitere Bildverarbeitungsvorrichtung dieser Erfindung weist neben dem räumlichen Filterabschnitt, dem Koeffizientenspeicher und der Koeffizientensetzvorrichtung einen Komparator auf. Der Komparator erkennt den Helligkeitswert von den dem räumlichen Filterabschnitt einzugebenden Pixeldaten und vergleicht den Luminanzwert mit wenigstens einem vorab gesetzten Differenzwert. Der Erzeugungsabschnitt für die Koeffizienten-auswählenden Daten erzeugt eine Koeffizienten-auswählende Dateneinheit für einen Teil hoher Lumunanz des Eingangsbildes und eine Koeffizienten-auswählende Dateneinheit für einen Teil niedriger Luminanz des Eingangsbildes.
Bei dieser Vorrichtung erkennt der Komparator den Teil niedriger Luminanz und den Teil hoher Luminanz des Eingangsbildes und erzeugt zwei Koeffizienten-auswählende Dateneinheiten für den Teil niedriger Luminanz bzw. den Teil hoher Luminanz des Eingangsbildes. Der Koeffizien tenauswahlschaltkreis liest Koeffizienten aus dem Koeffizientenspeicher abhängig von den Koeffizienten-auswählenden Dateneinheiten und liefert den Koeffizienten an den räumlichen Filterabschnitt. Der räumliche Filterabschnitt kann daher Abstufungen in den Teilen niedriger und und hoher Luminanz des Eingangsbildes auf unterschiedliche Grade korrigieren. Da die erhaltene Filterung eine räumliche ist, welche eine lineare Umwandlung darstellt, können die Bilddaten gut erhalten werden.
Eine weitere Bildverarbeitungsvorrichtung dieser Erfindung weist neben dem räumlichen Filterabschnitt, dem Koeffizientenspeicher und der Koeffizientensetzvorrichtung einen Komparator und einen Abstufungskompressionsschaltkreis auf. Der Komparator erkennt den Luminanzwert von Pixeldaten, welche dem räumlichen Filterabschnitt einzugeben sind und vergleicht den Luminanzwert mit wenigstens einem vorab festgesetzten Referenzwert. Der Abstufungskompressionsschaltkreis führt eine Abstufungskompression an den Pixeldaten durch, welche von dem räumlichen Filterabschnitt ausgegeben werden. Der Komparator erzeugt die Koeffizienten-auswählenden Daten aus dem Vergleichsergebnis.
Bei der Vorrichtung mit diesem Aufbau wird ein Koeffizientenmuster entsprechend dem Luminanzwert des Bildsignals in dem räumlichen Filterabschnitt gesetzt und die mit den Koeffizienten, welche das Koeffizientenmuster bilden, gefilterten Daten werden durch den Abstufungskompressionsschaltkreis in der Abstufung komprimiert. Somit können ein Teil hoher Luminanz und ein Teil niedriger Luminanz, bei denen wahrscheinlich ist, daß ihre Abstufungsinformation verschlechtert wird, wenn eine Abstufungskompression erfolgt, in der Abstufung komprimiert werden, ohne das ihre Abstufunginformation verschlechtert wird, vorausgesetzt, daß das in dem räumlichen Filterab schnitt gesetzte Koeffizientenmuster auf die Abstufung abhebt.
[Kurze Beschreibung der Zeichnung]
1 ist ein Funktionsblockdiagramm, welches eine Bildverarbeitungsvorrichtung zeigt, die eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
2 ist eine Gesamtansicht eines räumlichen Filters, der in der Bildverarbeitungsvorrichtung der ersten Ausführungsform enthalten ist;
3 ist eine Darstellung, welche den ersten Block des räumlichen Filters zeigt;
4A ist eine Darstellung, welche die Koeffizienten zeigt, die in einem 5 × 5 räumlichen Filter gesetzt sind;
4B ist eine Darstellung, welche die Reihenfolgen zum Setzen der Koeffizienten zeigt;
5A ist eine Darstellung, welche ein mikrofotografisches Bild darstellt;
5B ist eine Darstellung, welche erläutert, wie das mikro-fotografische Bild abhängig von Koeffizienten in Bereiche unterteilt wird;
6 ist ein Funktionsblockdiagramm, welches eine Bildverarbeitungsvorrichtung zeigt, die eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
7 ist eine schematische Darstellung des räumlichen Filters, der in der Bildverarbeitungsvorrichtung der zweiten Ausführungsform enthalten ist;
8 ist eine Darstellung, welche einen der Blöcke des räumlichen Filters zeigt, der in der Bildverarbeitungsvorrichtung der zweiten Ausführungsform enthalten ist;
9 ist eine Darstellung zur Erläuterung des Prinzips der Bestimmung von Koeffizienten;
10A bis 10D sind Darstellungen, welche verschiedene Koeffizientenmuster zeigen;
11 ist eine schematische Darstellung einer Bildverarbeitungsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
12 ist ein Funktionsblockdiagramm, welches die Bildverarbeitungsvorrichtung der dritten Ausführungsform zeigt;
13 ist eine Darstellung, welche die Korrelation zwischen einer 4 × 4 Originalpixelmatrix und einer Pixelmatrix zeigt, welche mittels Interpolation erzeugt worden ist;
14 ist eine Darstellung, zur Erläuterung, wie neun Pixel durch Interpolieren einer 4 × 4 Originalpixelmatrix erzeugt werden;
15 ist eine Darstellung der Betriebskoeffizienten einer 4 × 4 Pixelmatrix;
16A bis 16I zeigen neun Koeffizientenmuster, welche verwendet werden, um ein Originalbild auf das Dreifache zu vergrößern;
17 ist eine Darstellung der Beziehung der Pixel eines Originalbildes und interpolierter Pixel, wenn das Originalbild dreimal verkleinert wird;
18 zeigt ein Koeffizientenmuster, welches verwendet wird, um die Anzahl von Dateneinheiten auf ein Neuntel zu verringern;
19A ist eine Darstellung von Pixeldateneinheiten bevor das Bildvergrößerungs- oder Bildverkleinerungsverhältnis geändert wird;
19B ist eine Darstellung der Pixeldateneinheiten nachdem das Bildvergrößerungs- oder Bildverkleinerungsverhältnis in horizontaler Richtung geändert worden ist;
19C ist eine Darstellung eines Betriebsmodells zur Berechnung der Luminanz;
20 ist eine Gesamtansicht einer Bildverarbeitungsvorrichtung einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
21 ist eine Darstellung des Lab-Wandelabschnittes, der räumlichen Filtereinheit, des Komparatorabschnittes und des RGB-Wandlerabschnittes der Bildverarbeitungsvorrichtung der vierten Ausführungsform;
22 ist eine Darstellung der räumlichen Filtereinheit;
23 ist eine Darstellung eines der Blöcke der räumlichen Filtereinheit;
24 ist eine Darstellung der Korrelation zwischen Helligkeit, Farbstärke und Farbton;
25 ist eine Darstellung von Farbton und Farbstärke in einem Munsell-Farbsystem;
26A ist eine Darstellung eines Systems zum Filtern von R-, G- und B-Signalen;
26B ist eine Darstellung eines anderen Systems zur Filterung eines NTSC-Signals;
27 ist ein Funktionsblockdiagramm einer Bildverarbeitungsvorrichtung einer fünften Ausführungsform;
28 ist eine Darstellung der Luminanzverteilung, welche ein Eingangsbild hat, bevor die Abstufung korrigiert worden ist;
29 ist eine Darstellung der Luminanzverteilung, welche eine Eingangsbild hat, nachdem die Abstufung korrigiert worden ist;
30 ist eine Darstellung der Koeffizienten, welche in einem räumlichen Filterabschnitt der Bildverarbeitungsvorrichtung der fünften Ausführungsform gesetzt sind;
31 ist ein Funktionsblockdiagramm einer ersten Abwandlung der Bildverarbeitungsvorrichtung der fünften Ausführungsform;
32 ist eine Darstellung, welche die Luminanzverteilung darstellt, die ein Eingangsbild in der zweiten Abwandlung der Bildverarbeitungsvorrichtung der fünften Ausführungsform hat;
33 ist eine Darstellung, welche die Luminanzverteilung zeigt, welche das Eingangsbild hat, nachdem die Abstufung in der zweiten Abwandlung der fünften Ausführungsform korrigiert worden ist;
34 ist eine Darstellung, welche eine Abwandlung der zweiten Abwandlung der fünften Ausführungsform zeigt;
35 ist eine Darstellung, welche eine Bildverarbeitungsvorrichtung zeigt, die eine sechste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
36A bis 36C sind Darstellungen, welche erläutern, wie die Abstufung des Eingangsbildes sich bei der sechsten Ausführungsform ändert;
37 zeigt eine Umwandlungstabelle zur Verwendung bei der Abstufungskomprimierung;
38A bis 38C sind Darstellung zur Erläuterung eines herkömmlichen Verfahrens zur Abstufungskorrektur; und
39 ist eine Darstellung des räumlichen Filters bei einer herkömmlichen Bildverarbeitungsvorrichtung.
[Beste Weise zur Durchführung der Erfindung]
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun beschrieben.
1 ist ein Funktionsblockdiagramm der Bildverarbeitungsvorrichtung einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bei der Bildverarbeitungsvorrichtung gemäß dieser Ausführungsform wird ein Bild, welches von einer Kamera 20 eingegeben wird, einem A/D-Wandler 21 zugeführt. Die Pixel, welche das Bild bilden, werden durch den A/D-Wandler 21 sequentiell in Pixeldateneinheiten umgewandelt, zuerst das erste Pixel der ersten Zeile. Ein 5 × 5 räumlicher Filter 22 und ein 4-Zeilen-Puffer 23 sind mit dem Ausgangsanschluß des A/D-Wandlers 21 verbunden.
Der 4-Zeilen-Puffer 23 weist vier Zeilenpuffer auf, von denen jeder dafür ausgelegt ist, die Pixeldateneinheiten, welche vom A/D-Wandler 23 ausgegeben werden, um eine Zeile zu verzögern. Der erste Zeilenpuffer liefert eine um eine Zeile verzögerte Pixeldateneinheit an den ersten Datenzwischenspeicherschaltkreis für die zweite Zeile des räumlichen Filters 22 und ebenfalls an den Eingangsanschluß des zweiten Zeilenpuffers. Der zweite Zeilenpuffer liefert eine Pixeldateneinheit, die um eine Zeile verzögert ist, dem ersten Datenzwischenspeicherschaltkreis für die dritte Zeile des räumlichen Filters 22 zu und auch dem Eingangsanschluß des dritten Zeilenpuffers. Der dritte Zeilenpuffer liefert eine Pixeldateneinheit, die um eine Zeile verzögert ist, an den ersten Datenzwischenspeicherschaltkreis für die vierte Zeile des räumlichen Filters 22 und auch an den Eingangsanschluß des vierten Zeilenpuffers. Der vierte Zeilenpuffer liefert eine Pixeldateneinheit, die um eine Zeile verzögert ist, an den ersten Datenzwischenspeicherschaltkreis für die fünfte Zeile des räumlichen Filters 22. Mit anderen Worten, benachbarte fünf Pixeldateneinheiten, welche das Eingangsbild wiedergeben, welche in vier Reihen und der gleichen Spalte vorliegen, werden von den ersten Datenzwischenspeicherschaltkreisen für die fünf Zeilen zwischengespeichert.
2 ist eine Gesamtansicht des räumlichen Filters 22. Der räumliche Filter 22 ist in fünf Blöcke 44-1 bis 24-5 unterteilt. Der erste Block 24-1 empfängt direkt die Bilddaten, welche vom A/D-Wandler 21 ausgegeben werden. Die zweiten bis fünften Blöcke 24-2 bis 24-5 empfangen die vier Pixeldateneinheiten für die ersten bis vierten Zeilen, welche sequentiell verzögert worden sind. Die ersten bis fünften Blöcke 24-1 bis 24-5 haben den gleichen inneren Aufbau.
3 zeigt den inneren Aufbau des ersten Blocks 24-1. Der erste Block 24-1 weist fünf Datenzwischenspeicherschaltkreise 25 bis 29 auf, welche in Serienschaltung eine Zeile bilden. Der Datenzwischenspeicherschaltkreis 25, der nahe dem Eingangsende dieser Zeile liegt, empfängt direkt die Pixeldateneinheit von dem A/D-Wandler 21. Die Pixeldateneinheit wird dann den Datenzwischenspeicherschaltkreisen 25 bis 29 sequentiell synchron mit einem Betriebstaktsignal übertragen. Im Ergebnis werden aufeinanderfolgende fünf Pixeldateneinheiten in der Zeile gehalten.
Fünf Multiplizierer 31 bis 35 sind vorgesehen; sie sind jeweils den Datenzwischenspeicherschaltkreisen 25 bis 29 zugeordnet. Jeder Multiplizierer multipliziert den von dem zugeordneten Datenzwischenspeicherschaltkreis zwischengespeicherten Pixeldatenwert mit einem hierin festgesetzten Koeffizienten. Die von den Multiplizierer 31 bis 35 ausgegebenen Produkte werden einem Addierer 30 eingegeben.
Gruppen 36 bis 40 von Koeffizientenregistern sind vorgesehen; sie sind jeweils den Multiplizierern 31 bis 35 zugeordnet. Jede Gruppe besteht aus vier Registern, in welchen unterschiedliche Koeffizienten gesetzt sind. Die Koeffizienten sind in den Gruppen 36 bis 40 der Register von einer CPU über einen Datenbus gesetzt, wie später beschrieben wird.
Wähler 41 bis 45 sind vorgesehen; sie sind den jeweiligen Gruppen 36 bis 40 der Koeffizientenregister zugeordnet. Jeder Wähler ist mit allen Registern der zugeordneten Gruppe verbunden, um den Koeffizienten auszuwählen, der in einem der vier Register der Gruppe gesetzt ist, und zwar abhängig von einem extern zugeführten Koeffizientenauswahlsignal.
Die Koeffizienten, welche die Wähler 41 bis 45 ausgewählt haben, werden den Multiplizierern 31 bis 35 über Koeffizienten-Zwischenspeicherschaltkreise 46 bis 50 zugeführt, welche jeweils für die Wähler 41 bis 45 vorgesehen sind.
Vier unterschiedliche Koeffizienten werden in den ersten bis vierten Registern einer jeden Gruppe in jedem der zweiten bis fünften Blöcke 24-2 bis 24-5 gespeichert. In diesen Blöcken 24-2 bis 24-5 wird auch der Koeffizient, der in einem der Register einer jeden Gruppe gesetzt ist, durch den Wähler ausgewählt, der der Registergruppe zugeordnet ist, und zwar abhängig von einem Koeffizienten-Auswahlsignal und dann dem Multiplizierer zugeführt, der der Registergruppe zugeordnet ist.
Das Bild, welches (als Bildsignal) von der Kamera 20 eingegeben worden ist, wird einem Synchronisationstrennschaltkreis 51 zugeführt. Der Synchronisationstrennschaltkreis 51 trennt das horizontale Sync-Signal vom Bildsignal und gibt das horizontale Sync-Signal einem Rahmenspeicher 52 ein, der zur Verwendung bei der Auswahl von Koeffizienten vorgesehen ist.
Der Rahmenspeicher 52, der zur Verwendung bei der Auswahl von Koeffizienten vorgesehen ist, speichert Dateneinheiten (nachfolgend "Koeffizienten-auswählende Dateneinheiten" genannt), von denen jedes eines der vier Register einer jeden Koeffizientenregistergruppe von jedem der fünf Blöcke wiedergibt. Der Rahmenspeicher 52 hat eine Speichergröße entsprechend einem Rahmen des eingegebenen Bildes. Die Speicherbereiche des Speichers entsprechen der Positionen der Pixel, welche das Eingangsbild darstellen. Die Koeffizienten-auswählenden Dateneinheiten, welche im Rahmenspeicher 52 gespeichert sind, sind den Minimum-Einheiten des Eingangsbildes, d. h. den Pixeln, zugeordnet. Die Koeffizienten-auswählenden Dateneinheiten sind mittels einer CPU 53 im Speicher 52 in der Minimumeinheit von Pixeln abgespeichert.
Die im Rahmenspeicher 52 gespeicherten Koeffizientenauswählenden Dateneinheiten werden von der Startadresse für die erste Zeile des Rahmenspeichers ausgelesen, wenn die Kamera 20 betrieben wird. Leseadressen für die Koeffizienten-auswählenden Dateneinheiten werden sequentiell in Zeileneinheiten durch die horizontalen Sync-Signale geändert, welche von dem Synchronisationstrennschaltkreis 51 eingegeben werden. Die Koeffizienten-auswählenden Dateneinheiten, welche sequentiell aus dem Rahmenspeicher 52 ausgelesen werden, werden den Wählern eines jeden Blocks zugeführt und als Koeffizienten-Auswahlsignale verwendet.
In dem räumlichen Filter 22 werden die Produkte (jedes eine Pixeldateneinheit multipliziert mit einem Koeffizienten), erhalten von den Multiplizierern 31 bis 35, in jedem der Blöcke 24-1 bis 24-5 dem Addierer 30 eingegeben. Der Addierer 30 ermittelt die Summe dieser Produkte.
Der Summenausgang vom Addierer 30, d. h. der Ausgang des räumlichen Filters 22, wird einem D/A-Wandler 54 eingegeben. Der D/A-Wandler 54 wandelt die Summe in ein Analogsignal, welches einer Anzeige 55 zugeführt wird.
Das Sync-Signal, welches der Synchronisationstrennschaltkreis 51 vom Bildsignal getrennt hat, wird weiterhin einer PLL 56 eingegeben. Die PLL 56 steuert den A/DWandler 21, den räumlichen Filter 22, den 4-Zeilen-Puffer 23 und den D/A-Wandler 54 abhängig von dem Sync-Signal, welches von dem Synchronisationstrennschaltkreis 51 zugeführt wird.
Die vom Addierer 30 erhaltene Summe kann einen negativen Wert haben, abhängig von den Koeffizienten, welche aus der Koeffizientenregistergruppe ausgewählt worden sind. In dieser Ausführungsform wird ein Übertrag im Addierer 30 gemacht, um die Summe in allen Fällen positiv zu machen. Genauergesagt, verschiedene positive Koeffizienten sind in den Koeffizientenregistern 56 gespeichert; ein Wähler 57 wählt einen dieser positiven Koeffizienten aus und der ausgewählte positive Koeffizient wird dem Addierer 30 über einen Koeffizienten-Zwischenspeicherschaltkreis 58 eingegeben.
Die Arbeitsweise dieser Ausführungsform wird nun erläutert.
Zunächst werden die von der CPU 53 gelieferten Koeffizienten über den Datenbus in den Gruppen 36 bis 40 der Koeffizientenregister gesetzt, welche in den ersten bis fünften Blöcken 24-1 bis 24-5 enthalten sind. Beispielsweise werden die Koeffizienten "2", "1", "0" und "9" jeweils in den ersten bis vierten Registern jeder Gruppe gesetzt. In dem Fall, in welchem Koeffizienten mit negativen Werten verwendet werden müssen, werden zwei Sätze von Koeffizienten in den Registern gesetzt und Zweierkomplementäre werden angezeigt.
Es wird nun beschrieben, wie ein 5 × 5 Koeffizientenmuster gemäß 4A in dem 5 × 5 Koeffizienten-Zwischenspeicherschaltkreis des räumlichen Filters 22 unter Verwendung der vier Koeffizienten gesetzt wird, welche von der CPU 53 geliefert werden und nachfolgend in den Gruppen 36 bis 40 der Koeffizientenregister gespeichert werden.
Um das Koeffizientenmuster zu setzen, ist es notwendig, die Ziffer eines jeden Registers unter Verwendung einer Koeffizienten-Auswahldateneinheit festzulegen, wie in 4B gezeigt.
Somit werden die Koeffizienten-Auswahldateneinheiten des Musters von 4B, welche die Registernummern bezeichnen, in dem Bereich des Rahmenspeichers 52 gespeichert, der den durch den räumlichen Filter zu verarbeitenden Pixeldaten entspricht, in welchem das Koeffizientenmuster von 4A gesetzt worden ist.
Um die Anzahl von Bits im Rahmenspeicher zur Verwendung bei der Auswahl von Koeffizienten zu verringern, ist es ausreichend, das gleiche Koeffizienten-Auswahlsignal zu verwenden, so daß die gleiche Registernummer von jedem Wähler 45 gewählt werden kann. In diesem Fall wird jedoch ein unterschiedlicher Koeffizient in dem ersten Koeffizientenregister jeder Gruppe gesetzt. Sodann kann ein 2-Bit-Rahmenspeicher zur Verwendung bei der Auswahl von Koeffizienten dazu dienen, einen 4 × 4 räumlichen Filter zu bilden.
Das von der Kamera 20 aufgenommene Eingangsbild wird dem räumlichen Filter 22 so eingegeben, daß die Pixelda teneinheiten für die gleiche Spalte für alle fünf Zeilen eingegeben werden. Genauer gesagt, die Dateneinheit für eine gewisse Zeile wird dem ersten Block 24-1 eingegeben, wohingegen die Dateneinheit für die Zeile unmittelbar vor dieser Zeile dem zweiten Block 24-2 aufgrund des Verzögerungsvorganges im 4-Zeilen-Puffer 23 eingegeben wird. Auf ähnliche Weise werden die Dateneinheiten für drei Zeilen, vier Zeilen und fünf Zeilen vor dieser Zeile in die dritten bzw. vierten bzw. fünften Blöcke 24-3 bzw. 24-4 bzw. 24-5 eingegeben.
Um die Pixeldateneinheit für eine bestimmte Zeile zu filtern, wird das obengenannte Taktsignal als ein Koeffizienten-Änderungssignal allen Koeffizienten-Zwischenspeicherschaltkreisen (45 bis 50) eines jeden Blocks eingegeben. Die von den Zwischenspeicherschaltkreisen zwischengespeicherten Koeffizienten werden hierdurch zurückgesetzt. Die Koeffizienten-Auswahldateneinheit für den Bereich, der der Pixeldateneinheit zugehört, wird als ein Koeffizientenauswahlsignal ausgelesen.
Wenn die Koeffizienten-Auswahldaten gemäß 4B verwendet werden, werden fünf Koeffizienten-Auswahlsignale, welche das zweite Register, das dritte Register, das erste Register, das dritte Register und das zweite Register bezeichnen, den Wählern 41 bis 45 im ersten Block 24-1 eingegeben. Auch in den zweiten bis fünften Blöcken 24-2 bis 24-5 werden fünf Koeffizienten-Auswahlsignale, welche die verschiedenen Register bezeichnen, den Wählern 41 bis 45 entsprechend eingegeben. Jeder Wähler wählt ein Register abhängig von dem Koeffizienten-Auswahlsignal und das Koeffizientenmuster von 4A wird in dem räumlichen Filter 22 mit den Koeffizienten gesetzt, welche dem 25-Multiplizierer (= 5 × 5) in dem Filter 22 zugeführt worden sind.
So erfolgt die Änderung von 5 × 5 Koeffizienten, welche in dem räumlichen Filter 22 gesetzt sind, für eine bestimmte Pixeldateneinheit. Die Pixeldateneinheit, welche zu filtern ist, wird in Richtung einer Zeile verschoben. Jedes Mal dann, wenn eine zu filternde Pixeldateneinheit auf eine andere geschaltet wird, wird die Koeffizienten-auswählende Dateneinheit, welche der neuen Pixeldateneinheit auf dem Rahmenspeicher zugewiesen ist, erzeugt. Die Koeffizienten-auswählende Dateneinheit wird als ein Koeffizienten-Auswahlsignal verwendet, um die Koeffizienten im räumlichen Filter 22 zu ändern, wie oben beschrieben.
Es wird nun beschrieben, wie die Bildverarbeitungsvorrichtung dieser Ausführungsform einen Filtervorgang an dem in 5A gezeigten mikrofotographischen Bild durchführt.
Die verschiedenen Funktionen des räumlichen Filters sind den Bereichen des mikrofotographischen Bildes zugeordnet, welche unterschiedliche Merkmale haben. Genauer gesagt, wie in 5B gezeigt, wird eine lokale Mittelung an dem oberen linken Bereich R1 durchgeführt, eine unabhängige Punkterkennung wird im unteren rechten Bereich R2 durchgeführt und eine Kantenverstärkung wird an dem Zwischenbereich R3 zwischen den Bereichen R1 und R2 durchgeführt. Weiterhin wird in einem Bereich R4 innerhalb des Bereiches R3 eine Laplacian-Filterung durchgeführt.
Kombinationen (oder Muster) spezieller Koeffizienten werden als Koeffizienten-auswählende Dateneinheiten im Rahmenspeicher 52 gespeichert und zwar an Adressen entsprechend den Bereichen R1 bis R4 des eingehenden Bildes. Die Koeffizienten-auswählende Dateneinheit, die so ge speichert worden ist, dient zum Erhalt des oben beschriebenen Filtervorgangs.
Nachdem die Koeffizienten-auswählenden Dateneinheiten im Rahmenspeicher 52 gespeichert worden sind, und zwar abhängig von dem Bereichen R1 bis R4 des mikrofotographischen Bildes, werden sie beim Filtern des mikrofotographischen Bildes von 5A verwendet. Mit anderen Worten, die im räumlichen Filter 22 gesetzten Koeffizienten werden abhängig von den Koeffizienten-auswählenden Dateneinheiten geändert, welche dem Bereich zugewiesen sind, der einem zu filternden Pixeldatenwert zugehört. Im Ergebnis wird jeder Bereich des Bildes in einer gewünschten Art und Weise bearbeitet.
In der vorliegenden Ausführungsform werden die Koeffizienten-auswählende Dateneinheit für jeden Bereich (wobei der kleinste ein Pixel ist) des Eingangsbildes im Rahmenspeicher 52 zur Auswahl von Koeffizienten gespeichert, verschiedene Koeffizienten werden in jeder Registergruppe gespeichert, Koeffizienten-Auswahlsignale werden allen Wählern abhängig von den Koeffizienten-Auswahldateneinheiten zugeführt, welche den Regionen zugewiesen sind, welche den zu verarbeitenden Pixeldateneinheiten zugehörig sind und gewünschte Koeffizienten werden aus der Registergruppe ausgelesen und festgesetzt. Somit können erwünschte Filtervorgänge an bestimmten Bereichen eines Rahmens durchgeführt werden und die Koeffizienten, die im räumlichen Filter gesetzt sind, können in Minimumeinheiten von Pixeln geändert werden. Zusätzlich, da der Inhalt jedes Koeffizientenregisters nicht neu geschrieben wird, kann die Vorrichtung das Eingangsbild mit hoher Geschwindigkeit verarbeiten, welche ausreicht, um praktische Anwendung bei gewöhnlichen Personal Computers zu ermöglichen. Da die Koeffizienten, welche im räumlichen Filter gesetzt sind, für jedes Pixel geändert werden, kann die Vorrichtung das Eingangsbild gleichzeitig filtern und korrelieren. Mit anderen Worten, da nicht nur ein Filtervorgang sondern auch ein Korrelationsvorgang bewirkt wird, wirkt die Vorrichtung als ein Filter, welcher optimal für ein spezielles Bild ist.
Wie hinsichtlich des Filtervorganges beschrieben worden ist, kann die Vorrichtung auch Interpolation, Schattierung, DCT und Mustererkennung durchführen.
Solange ein Bild nicht in vergrößerter oder verkleinerter Form oder mit geänderter Auflösung dargestellt werden muß, kann es ohne Verarbeitungen, beispielsweise einer Bildgrößenänderung dargestellt werden. Nichts desto weniger, wenn die verwendete Anzeige eine Auflösung hat, welche unterschiedlich zu dem Originalbild ist, muß das Originalbild vergrößert oder verkleinert werden, so daß die Auflösung auf diejenige der Anzeige angepaßt wird.
Aus den bekannten normalen Verfahren zur Änderung der Größe eines Bildes gibt es das Bildvergrößerungsverfahren und das Bildverkleinerungsverfahren. Bei dem Bildvergrößerungsverfahren wird wiederholt die gleiche Pixeldateneinheit oder die gleiche Ein-Zeilen-Bilddateneinheit verwendet; wie oft die Dateneinheit verwendet wird, hängt von dem gewählten Bildvergrößerungs- oder Bildverkleinerungsverhältnis ab. Beim Bildverkleinerungsverfahren werden Pixeldateneinheiten oder Ein-Zeilen-Bilddateneinheit mit einem Verhältnis entfernt, welches mit dem Verkleinerungsverhältnis übereinstimmt.
Es gibt ein weiteres bekanntes Verfahren zur Änderung des Verhältnisses, mit welchem ein Bild zu vergrößern oder zu verkleinern ist. Bei diesem Verfahren werden noch nicht umgewandelte Daten interpoliert, wodurch interpolierte Daten erzeugt werden und die interpolierten Daten werden als Pixeldaten beim Vergrößern oder Verkleinern des Originalbilds verwendet. Ein derartiges Verhältnisänderungsverfahren ist in der japanischen Patentanmeldung KOKI-Veröffentlichung Nr. 2-222992 beschrieben.
Bei dem Verfahren zur Änderung des Bildvergrößerungs- oder Bildverkleinerungsverhältnisses, wie es in dieser Veröffentlichung beschrieben ist, werden zwei Pixel, von denen zwei auf der linken und der rechten Seite des zu interpolierenden Pixels liegen und die zwei anderen, welche oberhalb und unterhalb des zu interpoliernden Pixels liegen, einer linearen Annäherung unterworfen und Interpolationsdaten werden erhalten und verwendet, um das Originalbild zu vergrößern oder zu verkleinern. Um beispielsweise das Originalbild 8/5-mal zu vergrößern, wird jede Gruppe von 5 Pixeldateneinheiten in 8 Pixeldateneinheiten umgewandelt, was neu interpolierte Daten erzeugt.
Die 19A und 19B zeigen, wie Pixeldaten in Horizontalrichtung interpoliert werden und 19C gibt ein Betriebsmodell zur Berechnung der Luminanz wieder. In 19C bezeichnen "a", "b", "D1", "D2" und "F" das Abstandsverhältnis eines Originalpixels zu einem interpolierten Pixel, das Abstandsverhältnis eines anderen Originalpixels zu dem interpolierten Pixel, die Luminanz des ersten Originalpixels, die Luminanz des zweiten Originalpixels und die Luminanz des interpolierten Pixels.
Gemäß 19 wird bei der horizontalen Interpolation die Luminanz eines zu interpolierenden Pixels durch Durchführung der linearen Annäherung berechnet, welche durch die folgende Gleichung durchgeführt wird und an den linken und rechten Pixeln durchgeführt wird: F = (aD2 + bD1)/(a + b)
Mittels dieser Luminanzberechnung wird das Pixel von den benachbarten bislang nicht gewandelten Pixeln abhängig von einem Vergrößerungs- oder Verkleinerungsverhältnis interpoliert.
Die verschiedenen Verfahren zur Änderung des Verhältnisses, mit welchem ein Bild gemäß obiger Beschreibung zu vergrößern oder zu verkleinern ist, haben die folgenden Probleme. Wenn identische Dateneinheiten auf der gleichen Zeile angeordnet sind, um das Bild zu vergrößern oder wenn einige Dateneinheiten entfernt werden, um das Bild zu verkleinern, kann sich das nach der Interpolation ausgebildete Bild als sehr unterschiedlich in Teilen gegenüber dem Originalbild zeigen, wenn das Bildvergrößerungs- oder Bildverkleinerungsverhältnis oder das Verkleinerungsverhältnis alleine gering ist. Infolgedessen zeigt sich das gewandelte Bild so unnatürlich, daß es kaum noch zu erkennen ist.
Bei dem Verfahren, bei dem eine lineare Annäherung an den benachbarten Pixeln durchgeführt wird (2 Pixel oder 4 Pixel), beeinflußt Störrauschen, welches in den Daten vorhanden ist, welche die benachbarten Pixel wiedergeben, die Interpolation erheblich. Infolgedessen hat das sich ergebende Bild eine schlechte Qualität.
Diese Probleme können durch die zweite Ausführungsform und die dritte Ausführungsform gelöst werden, welche nachfolgend beschrieben werden.
Die zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun beschrieben.
6 ist ein Funktionsblockdiagramm einer Bildverarbeitungsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform. Bei der Bildverarbeitungsvorrichtung dieser Ausführungs form erzeugt eine Kamera 110 Bilddaten, ein A/D-Wandler 111 wandelt die Bilddaten in digitale Signale um und die digitalen Signale, d. h. die Pixelsignale eines Rahmens werden in einem ersten Bildspeicher 112 gespeichert. Daten werden in den ersten Bildspeicher 112 unter Steuerung einer ersten Speichersteuerung 114 eingelesen oder hieraus ausgelesen, welche Befehle von einer CPU 113 empfängt. Die aus dem ersten Bildspeicher 112 ausgelesenen Pixelsignale werden einem 4 × 4 räumlichen Filter 115 eingegeben.
Die 7 und 8 zeigen den Aufbau des räumlichen Filters 115. Im Grundaufbau ist der räumliche Filter 115 identisch zu dem oben beschriebenen 5 × 5 räumlichen Filter. Er unterscheidet sich nur in seiner Größe und ist in der Struktur ähnlich zu dem 5 × 5 räumlichen Filter. von daher sind Bauteile, welche identisch zu denjenigen des 5 × 5 räumlichen Filters sind, mit gleichem Bezugszeichen versehen und werden nicht nochmal beschrieben.
Der räumliche Filter 115 ist in vier Blöcke 24-1 bis 24-4 unterteilt. Die ersten bis vierten Blöcke 24-1 bis 24-4 haben den gleichen inneren Aufbau. 8 zeigt den inneren Aufbau des ersten Blocks 24-1.
Die CPU 113 versorgt die erste Speichersteuerung 114 mit Daten, welche die Frequenz eines Lesetaktsignals wiedergeben, die die Steuerung 114 verwendet, um Pixelsignale vom ersten Bildspeicher 112 zu lesen. Die Daten werden auch einem Rahmenspeicher 124 zur Verwendung bei der Auswahl eines Koeffizienten zugeführt. Der Rahmenspeicher 124 zur Verwendung bei der Auswahl von Koeffizienten speichert Koeffizienten-auswählende Dateneinheiten, von denen jede eines der vier Register einer jeden Koeffizientenregistergruppe für jeden der vier Blöcke stellt. Der Rahmenspeicher 134 hat eine Speicherkapazität entspre chend einem Rahmen des Eingangsbildes. Die Koeffizientenauswählenden Dateneinheiten, welche in dem Rahmenspeicher 124 gespeichert sind, sind minimalen Einheiten von Eingangsbildern, d. h. Pixeln zugeordnet. Die Koeffizientenauswählenden Dateneinheiten werden den Minimaleinheiten in Form von Pixeln mittels der CPU 113 zugewiesen. Die in dem Rahmenspeicher 124 gespeicherten Koeffizienten-auswählenden Dateneinheiten werden aus den Adressen gelesen, welche den Leseadressen des ersten Bildspeichers 112 entsprechen. Die aus dem Rahmenspeicher 124 sequenziell ausgelesenen Koeffizienten-auswählenden Dateneinheiten werden den Wählern eines jeden Blocks zugeführt und als Koeffizienten-auswählende Signale verwendet.
In dem räumlichen Filter 115 werden die Produkte (von denen jedes eine Pixeldateneinheit multipliziert mit einen Koeffizienten ist), erhalten von den Multiplizierern 31 bis 34 in jedem der Blöcke 24-1 bis 24-4 dem Addierer 30 eingegeben. Der Addierer 30 erhält die Summe dieser Produkte. Der räumliche Filter 115 arbeitet abhängig von dem Taktsignal, welches von einem Taktsignalerzeugungsabschnitt 125 geliefert wird.
Die vom Addierer 30 ausgegebene Summe wird einem zweiten Bildspeicher 127 unter der Steuerung einer zweiten Speichersteuerung 126 eingegeben, welche Befehle von der CPU 113 erhält. Der zweite Bildspeicher 127 ist über einen D/A-Wandler 128 mit einer Anzeige 129 verbunden. Die Anzeige 129 zeigt das durch diesen Prozeß, beispielsweise eine Interpolation, durchgeführt durch den räumlichen Filter 115, erhaltene Bild an.
Wie die Koeffizienten im räumlichen Filter 115 gesetzt werden, wird nun erläutert. Allgemein, wenn ein Originalbild entweder vergrößert oder verkleinert werden soll, nämlich um einen Faktor m/n, werden die Abstands verhältnisse zweier benachbarter Pixel, d. h. eines linken Pixels und des rechten Pixels des Orignalbildes eindimensional m mal wiederholt, nämlich bezüglich des i-ten Pixels des vergrößerten oder verkleinerten Bildes.
Es gilt: (n·i + α)%m : m – (n·i + α)%mwobei % der Rest ist und α eine reale Konstante ist (d. h. der Versatz des gesamten Rahmens) wobei 0 < α < m gilt. Es sei hier angenommen, daß m und n relativ prim zueinander sind.
Die beiden benachbarten Pixel des Originalbildes sind das (n·i + α)/m-te Pixel und das (n·i + α)/(m + 1)-te Pixel, wobei (n·i + α)/m und (n·i + α/(m + 1) ganzzahlig sind, und jeweils erhalten werden durch Weglassen eines Bruchteils.
Diese werden in einem zweidimensionalen Maßstab expandiert, wodurch die Luminanz eines interpolierten Pixels aus den benachbarten vier Pixeln erhalten wird.
Wenn die benachbarten vier Pixel die Luminanzwerte A, B, C und D haben, wie in dem in 9 dargestellten Modell veranschaulicht, ergibt sich die Luminanz X des interpolierten Pixels wie folgt:
wobei a = (n·i + α)%m
b = m – α
c = n·j + α)%m
d = m – c
In dem obigen Ausdruck bedeutet i die i-t Spalte und j bedeutet die j-t Reihe. Die Koeffizienten, welche in dem räumlichen Filter verwendet werden, sind:
Die Koeffizienten werden in dem räumlichen Filter gesetzt, und zwar abhängig von diesen Gleichungen. Ein spezielles Beispiel wird beschrieben.
Zur Vergrößerung des Originalbildes auf 1 bis 2 mal, beispielsweise auf 1,6 mal (d. h. 8/5-mal) (d. h. die Wandlung von 6 × 40 Pixeln auf 1024 Pixeln) ist der Datensatz in dem räumlichen Filter einer, der aus Pixeldaten interpoliert worden ist, welche im Prinzip identisch sind.
Die Koeffizienten, welche in dem 4 × 4 räumlichen Filter 115 zu setzen sind, bilden eine Matrix des Musters, wie in 10A gezeigt oder eine Matrix des Musters, wie in 10B gezeigt. Das Muster von 10B wird verwendet, um den Teil des Bildes zu berechnen, der mit identischen Pixeldateneinheiten interpoliert worden ist, welche einen ganzzahligen Teil des (n·i + α)/m-ten Pixels und den ganzzahligen Teil des (n(i + 1) + α)/m-ten Pixels wiedergeben.
Ein in jeder Koeffizientenmatrix zu setzender Wert beträgt K, berechnet durch Ersetzen von 8 und 5 für m und n in der Gleichung (3). Koeffizienten Ks (8 × 8) werden für 8 Spalten und 8 Reihen erhalten und im Speicher 124 zur Koeffizientenauswahl gesetzt, so daß sie aus den Gruppen von Registern abhängig von speziellen Regeln gelesen werden können.
Um das Originalbild auf 2 bis 3 mal zu vergrößern, bilden die benötigten Koeffizienten eine Matrix des Musters gemäß 10C oder eine Matrix des Musters gemäß 10D. Wenn das Originalbild auf 3 oder mehr vergrößert werden muß, kann ein 4 × 4 Filter nicht mehr arbeiten. Ein räumlicher Filter mit einer (ganzzahliges Verhältnis + 1) × (ganzzahliges Verhältnis + 1)-Matrix muß anstelle hiervon verwendet werden.
Zur Verkleinerung des Originalbildes, beispielsweise für eine Vergrößerung auf 0,625 (d. h. auf 5/8) (d. h. zur Wandlung von 1024 Pixel auf 640 Pixel) werden einige der vom räumlichen Filter berechneten Pixelsignale abhängig von speziellen Regeln entfernt. In diesem Fall bilden die in dem 4 × 4 räumlichen Filter 115 gesetzten Koeffizienten eine Matrix des Musters von 10A. Die Werte für die Koeffizienten K1 bis K4 werden diejenigen, die erhalten werden, durch Ersetzen von 5 und 8 für mit in Gleichung (3). Koeffizienten Ks (5 × 5) werden für fünf Spalten und fünf Reihen erhalten und diejenigen Koeffizienten, welche den nicht entfernten Pixeln entsprechen, d. h. alle (n·i + α) m-ten Pixel werden in dem Koeffizientenspeicher gesetzt.
Die Arbeitsweise dieser Ausführungsform, welche den oben beschriebenen Aufbau hat, wird beschrieben.
Zunächst wird erläutert, wie die in dem räumlichen Filter 115 gesetzten Koeffizienten geändert werden. In dem räumlichen Filter 115 wird ein Taktsignal als Koeffizienten-änderndes Signal allen Koeffizientenzwischenspeicherschaltkreisen (45 bis 50) eines jeden Blocks eingegeben, um die Pixeldateneinheit für eine bestimmte Zeile zu filtern. Die von den Zwischenspeicherschaltkreisen zwischengespeicherten Koeffizienten werden hierbei zurückgesetzt. Die Koeffizienten-auswählende Dateneinheit für den Bereich, der der Pixeldateneinheit zugehört, wird als Koeffizienten-auswählendes Signal ausgelesen. Im Ergebnis werden die 16 Koeffizienten (d. h. 4 × 4 Koeffizienten), die in dem räumlichen Filter 115 für eine bestimmte Pixelbilddateneinheit gesetzt sind, geändert. Die zu verarbeitende Pixelnummer wird in Richtung einer Zeile synchron mit dem Grundtaktsignal verschoben. Jedes Mal dann, wenn eine zu filternde Pixeldateneinheit auf eine andere umgeschaltet wird, wird eine Koeffizienten-auswählende Dateneinheit erzeugt, welche demjenigen Bereich des Rahmenspeichers zugeordnet ist, in welchem die Pixeldateneinheit zu verarbeiten ist. Die Koeffizienten-auswählende Dateneinheit wird als Koeffizienten-Auswahlsignal verwendet, und ändert die Koeffizienten im räumlichen Filter 115.
Es wird nun erläutert, wie ein Bild vergrößert wird.
Die Daten, welche das Bild darstellen, welche von der Kamera 110 fotographiert worden ist, werden durch den A/D-Wandler 111 in digitale Daten gewandelt. Die digitalen Bilddaten, welche einen Rahmen wiedergeben, werden dem ersten Bildspeicher 112 zugeführt. Koeffizienten-auswählende Dateneinheiten sind in dem Rahmenspeicher 124 gespeichert, um zur Auswahl von Koeffizienten verwendet zu werden und sind den Pixeldateneinheiten zugeordnet, welche im ersten Bildspeicher 112 gespeichert sind. Die Koeffizienten-auswählenden Dateneinheiten, welche durch das oben beschriebene Verfahren bestimmt worden sind, werden für die Pixel eines Bereichs festgesetzt, der zu vergrößern ist.
Nachfolgend wählt die erste Speichersteuerung 114 die Pixelsignale aus, welche zu dem Bereich gehören, der zu vergrößern ist. Die ausgewählten Pixelsignale werden dem räumlichen Filter 115 zugeführt. Die erste Speichersteuerung 114 wählt den zu vergrößernden Bereich, der von der CPU 13 bestimmt worden ist, Zeile für Zeile aus und liest wiederholt die zu interpolierende Zeile abhängig von dem Verhältnis, mit welchem das Bild in Vertikalrichtung zu vergrößern ist. Die dem räumlichen Filter 115 zugeführten Pixelsignale bilden eine Matrix bestehend aus der gleichen Anzahl von Spalten wie der zu vergrößernde Bereich aus einer Matrix, von der jede Reihe aus so vielen Spalten wie derjenige Bereich besteht, der zu vergrößern ist und aus sovielen Reihen, wie derjenige Bereich, der vergrößert worden ist.
Um es dem räumlichen Filter 115 zu ermöglichen, die Pixelsignale zu verarbeiten, welche den zu vergrößernden Bereich wiedergeben, liefert der Taktsignalerzeugungsabschnitt 125 an den Filter 115 ein Betriebstaktsignal mit einer Frequenz, welche um das Verhältnis erhöht ist, um welches der Bereich in Horizontalrichtung zu vergrößern ist.
Im Ergebnis expandiert die erste Speichersteuerung 114 die Pixelsignale, welche dem zu vergrößernden Bereich zugehörig und in Vertikalrichtung expandiert sind. Der räumliche Filter 115, der durch das Betriebstaktsignal mit einer Frequenz betrieben wird, die um das Verhältnis erhöht ist, mit welchem der Bereich in Horizontalrichtung zu vergrößern ist, führt die 4 × 4 Interpolation unter Verwendung der Koeffizienten durch. Die Ergebnisse der Interpolation werden in dem zweiten Bildspeicher 127 unter Steuerung der zweiten Speichersteuerung 126 abgespeichert. Die in dem Bildspeicher 127 gespeicherten Bilddaten werden der Anzeige 129 zugeführt, welche ein vergrößertes Bild darstellt.
Um das Ursprungsbild zu verkleinern, werden Koeffizienten-auswählende Dateneinheiten in dem Rahmenspeicher 124 zur Verwendung bei der Auswahl von Koeffizienten gespeichert, welche den Pixeldateneinheiten zugeordnet sind, welche in dem ersten Bildspeicher 112 gespeichert sind. Die Koeffizienten-auswählenden Dateneinheiten, die durch das oben beschriebene Verfahren bestimmt worden sind, werden für die Pixel eines Bereiches gesetzt, der zu verkleinern ist.
Die Pixelsignale werden aus dem ersten Bildspeicher 112 synchron mit dem Grundtaktsignal unter Steuerung der ersten Speichersteuerung 114 ausgelesen. Der räumliche Filter 115 wird ebenfalls synchron zu dem Grundtaktsignal betrieben. Die in dem räumlichen Filter 115 gesetzten Koeffizienten werden auf die oben erwähnten Koeffizienten zurückgeschrieben, um das Originalbild zu verkleinern, so daß die Pixelsignale, welche den zu verkleinernden Bereich wiedergeben, verarbeitet werden können. Unter Verwendung der neuen Koeffizienten führt der räumliche Filter 115 eine 4 × 4 Interpolation durch.
Einige der Pixelsignale, welche von dem räumlichen Filter 115 verarbeitet werden, werden abhängig von dem Verhältnis entfernt, mit welchem der Bereich zu verkleinern ist, was unter der Steuerung der zweiten Speicher steuerung 126 erfolgt. Die verbleibenden Pixelsignale werden im zweiten Bildspeicher 127 gespeichert. Im Ergebnis werden Bilddaten, welche das um das Verhältnis verkleinerte Bild darstellen, im zweiten Bildspeicher 127 gespeichert.
In der vorliegenden Ausführungsform werden die in dem räumlichen Filter 115 gesetzten Koeffizienten in Einheiten von Pixeln geändert, die ausgewählten und aus dem ersten Bildspeicher 112 unter Steuerung der ersten Speichersteuerung 114 gewählten und ausgelesenen Pixelsignale werden unter Verwendung des Betriebstaktsignales interpoliert, welches von dem Taktsignalerzeugungsabschnitt 125 kommt. von daher kann eine Bildverarbeitung, beispielsweise eine Interpolation, mit hoher Geschwindigkeit durchgeführt werden. Das Originalbild kann problemlos mit jedem gewünschten Verhältnis vergrößert werden und ein Bild, beispielsweise ein Laufbild kann auf einer Anzeige mit hoher Auflösung dargestellt werden, welche eine große Pixelanzahl hat.
Weiterhin, da einige der vom räumlichen Filter 115 verarbeiteten Pixelsignale abhängig von dem Verhältnis entfernt werden, mit welchem der Bereich zu verkleinern ist, was unter der Steuerung der zweiten Speichersteuerung 126 erfolgt und die verbleibenden Pixelsignale im zweiten Bildspeicher 127 gespeichert werden, kann ein Bild mit hoher Auflösung auf einer Anzeige dargestellt werden, welche eine geringe Pixelanzahl hat.
Die dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun beschrieben.
11 ist eine schematische Darstellung einer Bildverarbeitungsvorrichtung der dritten Ausführungsform. Diese Bildverarbeitungsvorrichtung weist eine Ana log/Digital-Wandlervorrichtung 131, einen räumlichen Filter 132, einen Rahmenspeicher 133 zur Verwendung bei der Auswahl von Koeffizienten, einen Taktsignalerzeugungsabschnitt 134, einen Speicherabschnitt 135 und einen Steuerabschnitt 136 auf. Die Vorrichtung 131 wandelt Bildsignale, welche von einer Bildeingabevorrichtung, beispielsweise einer Fernsehkamera kommen, in digitale Bildsignale. Der räumliche Filter 132 hat einen Speicherabschnitt zur Speicherung der digitalen Bildsignale in Einheiten von Zeilen und kann i × j Betriebskoeffizienten in Pixeleinheiten ändern. Der Rahmenspeicher 133 ist dafür vorgesehen, die Betriebskoeffizienten zu speichern, welche vom räumlichen Filter 132 ausgegeben werden. Der Taktsignalerzeugungsabschnitt 134 ändert das Betriebstaktsignal abhängig von einem Bildvergrößerung- oder Bildverkleinerungsverhältnis. Der Speicherabschnitt 135 ist dafür vorgesehen, die Daten zu speichern, welche ein Bild wiedergeben, welches entweder zu vergrößern oder zu verkleinern ist. Der Steuerabschnitt 136 führt einen Datenschreibvorgang in dem Speicherabschnitt 135 und einen Datenlesevorgang aus dem Speicherabschnitt 135 durch. In dem Rahmenspeicher 133 zu speichernde Daten, das Zeitverhalten des Betriebs des Taktsignalerzeugungsabschnittes 134 und das Zeitverhalten des Betriebs des Speicherabschnittes 136 werden von einer CPU 137 überwacht.
12 zeigt die Bildverarbeitungsvorrichtung mehr im Detail. Die Vorrichtung, welche eine Ausführungsform der Erfindung ist, wird unter Bezug auf diese 12 beschrieben. Die Eingangsbilddaten von einer Kamera 141 werden einem A/D-Wandler 142 eingegeben und hierin in digitale Signale umgewandelt. Die digitalen Bildsignale werden einer Filtereinheit 143 eingegeben.
Die räumlichen Filtereinheit 143, die in dieser Ausführungsform verwendet wird, hat einen Raumbereich einer 4 × 4 Pixel Matrixgröße. Es ist daher notwendig, vier aufeinanderfolgende Zeilen von Daten zuzuführen, um einen Betrieb zu ermöglichen. Hierzu hat die Einheit 143 Zeilenspeicher 144-1 bis 144-3 zum Speichern von vier Zeilen von Bilddaten, welche vom A/D-Wandler 142 kommen. Unter Verwendung dieser drei Zeilenspeicher 144-1 bis 144-3, von denen jeder eine Speicherkapazität von Daten einer Zeile hat, werden vier aufeinanderfolgende Zeilen von Daten einem räumlichen Filterabschnitt 145 zugeführt.
Der räumlichen Filterabschnitt 145 ist dafür ausgelegt, Abläufe zur Vergrößerung oder zur Verkleinerung der Bilddaten durchzuführen. Der Abschnitt 145 ist im Aufbau identisch zu dem 4 × 4 räumlichen Filter der 7 und 8. Somit wird der Abschnitt 145 unter Verwendung der gleichen Bezugszeichen beschrieben, welche Teile des räumlichen Filters der 7 und 8 bezeichnen.
Die vorliegende Ausführungsform kann ein Bild insgesamt vergrößern oder verkleinern. Auch kann sie jeden gewünschten Abschnitt des Bildes vergrößern oder verkleinern, da es möglich ist, die Koeffizienten, die in dem räumlichen Filter 143 gesetzt sind, für jedes Pixel zu ändern. Koeffizienten-auswählende Signale werden üblicherweise in einem bestimmten Muster gesetzt, welches verschiedene Bildbearbeitungen an einzelnen Pixeln ermöglicht. Bei dieser Ausführungsform kann das Koeffizientenmuster in eine Mehrzahl von Mustern umgeschaltet werden, so daß eine Mehrzahl von Pixeln für identische Originalpixel interpoliert werden kann, um das Originalbild zu vergrößern. Die Koeffizienten-auswählenden Dateneinheiten werden so gesetzt, daß eine Mehrzahl von Koeffizientenmustern mit einem Zeitverhalten (definiert durch ein Hochgeschwindigkeitstaktsignal) für die identischen Pixel in dem zu vergrößernden Pixel in dem Bereich gesetzt werden kann.
Die Koeffizienten in den Registern, welche die Wähler 41 bis 44 ausgewählt haben, und zwar abhängig von den Koeffizienten-auswählenden Dateneinheiten von einem Koeffizienten-auswählenden Signalspeicher 153, werden den Multiplizierern 31 bis 34 über die Koeffizienten-Zwischenspeicherschaltkreise 46 bis 49 zugeführt, welche für die jeweiligen Wähler 41 bis 44 vorgesehen sind.
Die räumliche Filtereinheit 143 wird durch das Taktsignal betrieben, das von einem Betriebstaktsignal-Erzeugungsabschnitt 155 abhängig von einem Bildvergrößerungs- oder Bildverkleinerungsverhältnis ausgegeben wird. Die verarbeiteten Daten werden in einem Bildspeicher 157 unter der Speicherung eines Speichersteuerschaltkreises 156 gespeichert. Die in dem Bildspeicher 157 gespeicherten Bilddaten werden unter der Steuerung des Speichersteuerschaltkreises 156 gelesen. Sie werden dann einem D/A-Wandler 158 und einer Anzeige 159 zugeführt, welche ein vergrößertes oder verkleinertes Bild darstellt.
Das Verfahren zur Vergrößerung und Verkleinerung eines Bildes in dieser Ausführungsform wird nachfolgend erläutert.
Zunächst werden die in den 4 × 4-Multiplizierern des räumlichen Filters 143 zu setzenden Koeffizientenmuster abhängig von dem Bildvergrößerungs- oder Bildverkleinerungsverhältnis gebildet. Da das Bildvergrößerungs- oder Bildverkleinerungsverhältnis die Position des zu interpolierenden Pixels bestimmt, wird die Korrelation zwischen benachbarten Originalpixeln, welche zur Interpolation dieses Pixels notwendig ist, aus dem Abstand des Pixels und jedem Originalpixel berechnet. Die so berechnete Korrelation wird dann als Koeffizient gesetzt. Beispielsweise wird ein Koeffizientenmuster, welches gemäß 13 beim Interpolieren eines Pixels X0 aus 4 × 4 Originalpixeln X1 bis X16 notwendig ist, auf folgende Weise erhalten.
Zur Vergrößerung oder Verkleinerung des Originalbildes m/n-mal werden die Abstandsverhältnisse a, b, c und d von vier Pixeln benachbart dem Pixel X0 m-mal wiederholt. Wenn das Pixel X0 eine Position (i, j,) einnimmt, werden die Abstandsverhältnisse a, b, c und d auf der Grundlage des Bildvergrößerungs- oder Bildverkleinerungsverhältnisses wie folgt erhalten: a : b = ni%m : m – a c : d = nj%m : n – cwobei % der Rest ist und n und m elementar zueinander sind. Der Abstand Ln zwischen einem interpolierten Pixel X0 und irgendeinem Originalpixel Xn, der zur Interpolation notwendig ist, kann aus den Abständen aus den Pixeln in einer Matrix berechnet werden: L1 = (a2 + c2)1/2, L2 = (b2 + c2)1/2, L3 = (a2 + d2)1/2, L4 = (b2 + d2)1/2, L5 = (c2 + (2 + b)2)1/2, und so weiter.
Die Korrelation eines jeden Originalpixels mit dem interpolierten Pixel beträgt: 1/L1 : 1/L2 ... : 1/Ln
Von daher hat das interpolierte Pixel eine Luminanz (X0), die sich wie folgt ergibt: X0 = Σ(Xn/Ln)/Σ(1/Ln)
Somit reicht es, den Reziprokwert des Abstandes zwischen dem interpolierten Pixel und jedem benachbarten Pixel als Koeffizienten Kn für das interpolierte Pixel X0 zu setzen.
Bezugnehmend auf die 14 und 15 wird nun erläutert, wie ein angewählter Bereich eines Bildes um das dreifache vergrößert wird. Zum Interpolieren von neuen Pixeln der Originalpixel X1 bis X16 gemäß 14 sind neun Koeffizientenmuster der Größe von 15 notwendig, und zwar jedes für ein interpoliertes Pixel. Genauer gesagt, die neun Koeffizientenmuster der 16A bis 16E müssen verwendet werden. Der Koeffizienten-auswählende Signalspeicher 153 speichert Koeffizienten-auswählende Dateneinheiten, um zu bewirken, daß die Wähler (41 bis 44) die Koeffizientenmuster der 16A bis 16E aus den Koeffizientenregistergruppen (36 bis 39) auswählen und liefern. Der gleiche Vorgang wird bei den anderen drei Blöcken des räumlichen Filters 143 durchgeführt.
Wenn ein zu interpolierendes Pixel in den 4 × 4 Multiplizierern gesetzt wird, welche in dem räumlichen Filter 143 sind, erzeugt der Betriebstaktsignalerzeugungsabschnitt 155 ein Betriebstaktsignal abhängig von den Befehlen, welche von einer CPU 154 kommen. Der räumliche Filter 143 führt eine Interpolation neun mal durch, wobei er von dem Betriebstaktsignal betrieben wird, welches vom Betriebstaktsignalerzeugungsabschnitt 155 jedes Mal dann geliefert wird, wenn eine Pixeldateneinheit eingegeben wird. Der Koeffizienten-auswählende Signalspeicher 153 wird durch das Betriebstaktsignal vom Abschnitt 155 neun Mal betrieben und liefert sequenziell die Koeffizientenmuster der 16A bis 16E an die Wähler (41 bis 44). Das heißt, der räumliche Filter 143 wiederholt die Interpolation neun Mal an jedem Originalpixel und die Koeffi zientenmuster A bis I werden umgeschaltet, um jede Interpolation zu erhalten.
Die Interpolation wird an jedem Pixeleingang von der Fernsehkammera 144 mit hoher Geschwindigkeit unter Verwendung des Betriebstaktsignales von dem Betriebstaktsignalerzeugungsabschnitt 155 durchgeführt, dessen Frequenz neun mal höher ist, wodurch Daten erhalten werden, die ein vergrößertes Bild darstellen. Wenn keine Interpolation durchgeführt werden muß, werden die Originalpixel ausgegeben.
Die Koeffizientenmuster werden in vorgeschriebenen Zeitintervallen wiederholt. Schließlich wird der angewählte Bereich des Bildes drei Mal in Vertikalrichtung und drei Mal in Horizontalrichtung vergrößert. Pixeldateneinheiten, die neun mal soviel als diejenigen sind, welche den angewählten Bereich des Originalbildes wiedergeben, werden somit erzeugt und im Bildspeicher 157 gespeichert.
In dem Fall, in dem das Bildvergrößerungsverhältnis nicht gradzahlig ist, werden die Koeffizientenmuster auch abhängig von diesem Verhältnis geschaltet und im räumlichen Filter 143 gesetzt. Wenn das Bildvergrößerungsverhältnis beispielsweise 8/5 beträgt, ändert sich das Betriebstaktsignal auf 64/25 Mal des Originalsignales und die 5 × 5 Pixeldateneinheiten, welche das Originalbild darstellen, werden auf 8 × 8 Pixeldateneinheiten geändert, wodurch das Originalbild vergrößert wird. Mit anderen Worten, die Pixelbilddateneineheiten erhöhen sich von 25 Einheiten (5 × 5) auf 64 Einheiten (8 × 8).
Zur Verkleinerung des Originalbildes werden einige der Pixelsignale abhängig von dem Bildverkleinerungsverhältnis unter Steuerung der zweiten Speichersteuerung 156 entfernt. Die räumliche Filtereinheit 143 wird durch ein Betriebstaktsignal betrieben, welches in manchen Fällen die gleiche Frequenz wie die Datenlesefrequenz hat und durch ein Betriebstaktsignal mit einer Frequenz, die manchmal niedriger als die Datenlesefrequenz ist.
Wenn die Einheit 143 mit einem Betriebstaktsignal betrieben wird, welches die gleiche Frequenz wie die Datenlesefrequenz hat, werden die interpolierten Bilddaten ausgegeben, wobei die Anzahl von Pixeln unverändert bleibt. Nur die interpolierten Pixel, welche abhängig von dem Bildverkleinerungsverhältnis notwendig sind, werden im Bildspeicher 157 unter der Steuerung des Speichersteuerschaltkreises 156 gespeichert. Die Daten, welche das verkleinerte Bild wiedergeben, werden hierdurch im Bildspeicher 157 gespeichert. Die im Bildspeicher 157 gespeicherten Bilddaten werden unter Steuerung des Speichersteuerschaltkreises 157 ausgelesen und der Anzeige 159 zugeführt, so daß die Anzeige 159 das verkleinerte Bild darstellt. Alternativ werden die interpolierten Daten im Bildspeicher 157 ohne Entfernung irgendwelcher Pixeldateneinheiten aus den interpolierten Daten, welche vom räumlichen Filter 143 ausgegeben worden sind, gespeichert, und nur die Pixel, welche abhängig vom Bildverkleinerungsverhältnis notwendig sind, werden unter Steuerung des Speichersteuerschaltkreises 156 ausgelesen und dargestellt. Auch durch dieses Verfahren kann ein verkleinertes Bild dargestellt werden.
Zum Absenken der Frequenz des Betriebstaktsignals, das dem räumlichen Filter 43 zugeführt wird, unter die Frequenz zum Auslesen des Eingangsbildes, wird eine Interpolation nur an denjenigen Pixeln durchgeführt, welche jede Zeile bilden, die zur Anzeige des verkleinerten Bildes notwendig ist, so daß die Anzahl von Zeiten verringert wird, zu denen die Interpolation wiederholt wird.
Die interpolierten Zeilen, welche abhängig von dem Bildverkleinerungsverhältnis notwendig sind, werden unter Steuerung des Speichersteuerschaltkreises 156 abgespeichert. Im Ergebnis hiervon werden die Bilddaten, von denen einige Pixeldateneinheiten in vertikaler und horizontaler Richtung entfernt worden sind, in dem Bildspeicher 157 gespeichert. Alternativ werden die interpolierten Daten in dem Bildspeicher 157 ohne Entfernung irgendwelcher Pixeldateneinheiten gespeichert und die interpolierten Zeilen, welche abhängig von dem Bildverkleinerungsverhältnis notwendig sind, werden ausgewählt und angezeigt. Wie das Originalbild dreimal verkleinert wird, wird unter Bezug auf 17 beschrieben. In 17 zeigen weiße Punkte die Originalpixel und schwarze Punkte interpolierte Pixel.
Wenn das Betriebstaktsignal für den räumlichen Filter 143 die gleiche Frequenz wie das Betriebstaktsignal für die Eingangsdaten hat, ist es ausreichend, jedes dritte Pixel und jede dritte Zeile der Bilddaten nach der Interpolation zu speichern. Wenn das Betriebstaktsignal für den räumlichen Filter 143 eine Frequenz hat, welche ein Drittel der Frequenz des Betriebtaktsignales für die Eingangsdaten beträgt, wird eine Interpolation nur einmal an jeweils dem vierten Eingangspixel durchgeführt. Somit werden interpolierte Pixeldateneinheiten für jede Zeile ausgegeben, deren Anzahl ein Drittel der Eingangspixeldateneinheiten beträgt. Weiterhin wird eine von jeweils drei Zeilen unter der Steuerung des Speichersteuerschaltkreises 156 entfernt. Im Ergebnis werden Pixeldateneinheiten, die neun mal kleiner als die Originalpixeldateneinheiten sind, im Speicher gespeichert.
Die Koeffizienten für die interpolierten Pixel werden durch das obige Verfahren bestimmt. 18 zeigt ein Beispiel eines Koeffizientenmusters, das verwendet wird, das Bild auf oben beschriebene Weise zu verkleinern.
Zur Verkleinerung des Originalbildes beispielsweise durch eine Vergrößerung auf 5/8-Mal wird eine Interpolation 5 × 5-Mal jedes Mal an 8 × 8 Eingangspixeln durchgeführt. Es ist mit der vorliegenden Erfindung möglich, das Originalbild zu vergrößern oder zu verkleinern, wobei die Korrelation zwischen einem interpolierten Pixel und jedem benachbarten der Originalpixel beibehalten wird. Hierbei ist es ausreichend, Pixel zu erhöhen, welche verarbeitet werden, und, wenn nötig, den räumlichen Filter mit einem anderen Filter zu ersetzen, der eine unterschiedliche Größe hat.
In der vorliegenden Ausführungsform führt der räumliche Filter eine Interpolation auch an benachbarten Pixeln durch. Die Ausführungsform kann daher eine unnatürliche Umwandlung eines Bildes verhindern, welche ansonsten bei dem Umwandlungsvorgang auftreten würde und kann das Problem lösen, welches einer unnatürlichen Umwandlung des Bildes beiliegt, nämlich eine Verschlechterung der Bildqualität. Die Vorrichtung kann ein natürliches Bild schaffen, welches mit den umgebenden Pixeln korreliert ist.
Zwei Arten von Systemen zum Erhalt des räumlichen Filterns von Farbsignalen sind verfügbar und sind in den 26A und 26B dargestellt.
Bei dem System von 26A wird ein Farbbildausgang von einem Mikroskop, welches als Bildeingabevorrichtung dient, in ein R-Signal, ein G-Signal und B-Signal durch einen A/D-Wandler gewandelt. Die R-, G- und B-Signale werden jeweils durch 3 räumliche Filter gefiltert. Die Farbsignale, welche von den räumlichen Filtern ausgegeben werden, werden zu einem Signal kombiniert, welches dann durch einen D/A-Wandler in ein Farbbildsignal umgewandelt wird. Das Farbbildsignal wird einer Anzeige zugeführt, welche ein Farbbild darstellt.
Das in 26B gezeigte System ist dafür ausgelegt, ein NTSC-Signal zu verarbeiten, welches aus einem Luminanzsignal Y und Farbdifferenzsignalen I (= R – Y) und Q (= B – Y) besteht. In diesem System wird nur das Luminanzsignal Y durch einen räumlichen Filter gefiltert. Das vom räumlichen Filter ausgegebene Luminanzsignal Y wird mit den Farbdifferenzsignalen I und Q kombiniert, um ein zusammengesetztes Signal zu bilden. Das zusammengesetzte Signal wird durch einen D/A-Wandler in ein Farbbildsignal umgewandelt. Das Farbbildsignal wird einer Anzeige zugeführt, welche ein Farbbild darstellt.
In dem System von 26A wird die räumlichen Filterung auf der Grundlage von Farbänderungen in den R-, G- und B-Signalen durchgeführt und das auf den verarbeitenden Signalen basierende angezeigte Bild unterscheidet sich farblich von dem Originalbild. Weiterhin müssen die gleichen Filtervorgänge drei Mal wiederholt werden, was unvermeidlich die Anzahl von Datenverarbeitungsschritten erhöht. Im System von 26B unterscheidet sich der Teil des dargestellten Bildes, der bearbeitet worden ist, während das NTSC-Signal in R-G- und B-Signale gewandelt worden ist, farblich von dem entsprechenden Teil des Originalbildes. Dies deshalb, als die Farbdifferenzsignale verwendet werden, das NTSC-Signal in die R-, G- und B-Signale umzuwandeln.
Der Grund, warum diese Probleme auftauchen, wird nachfolgend erläutert, wobei als Beispiel der Fall genommen wird, wo das Luminanzsignal gefiltert wird und dann den Originalbildsignalen zugeführt wird (Y, R-Y, B-Y).
Das Luminanzsignal Y wird gefiltert, wodurch ein Signal Y' gebildet wird, welches Y + ΔY ist. Dann werden das Luminanzsignal Y' und die Farbdiffernzsignale I und Q verarbeitet, um R-, G- und B-Signale wiederzugeben, welche sich wie folgt ergeben:
Genauer gesagt, die R-, G- und B-Signale werden durch ΔY geändert und die drei Farbattribute des Originalbildes, d. h. Farbton, Farbstärke und Helligkeit ändern sich unvermeidlich nach dem Filtern. Nicht nur das Luminanzsignal, welches das einzige Objekt des Filtervorganges ist und die Helligkeit der Farbe wiedergibt, sondern auch die Farbdaten des Ursprungsbildes haben sich geändert.
Beim System von 26B wird keine Verarbeitung an dem Eingangsbild durchgeführt, selbst wenn der Farbton des Eingangsbildes sich ändert, vorausgesetzt, daß die Luminanz unverändert bleibt.
In den meisten Fällen besteht ein mikrofotographisches Bild aus Bereichen unterschiedlicher Farben, da die mikrofotographierte Probe eingefärbt ist. Wenn alle solche Farben eines derartigen Bildes auf gleiche Weise verarbeitet worden sind, kann eine Information nur von einem speziellen Bestandteil einer jeden Farbe erhalten werden. Mit anderen Worten, keine Information kann von anderen Komponenten der Farbe erhalten werden.
Die vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die oben beschriebenen Probleme lösen, wie nachfolgend beschrieben wird.
20 ist eine Gesamtansicht der Bildverarbeitungsvorrichtung der vierten Ausführungsform.
Die Bildverarbeitungsvorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform hat eine Kamera 211, welche als Bildeingabevorrichtung zur Aufnahme eines Farbbildes verwendet wird. Das analoge Farbbildsignal, das von der Kamera 211 ausgeben wird, wird von einem A/D-Wandler 212 in ein R-Signal, ein G-Signal und ein B-Signal umgewandelt, welche digitale Signale sind und das Eingangsbild wiedergeben. Die R-, G- und B-Signale werden einem Lab-Wandlerabschnitt 213 eingegeben. Der Abschnitt 213 wandelt die R-, G- und B-Signale in die drei Parameter von CIE1976 L*a*b*-Farbraum, d. h. in Helligkeit L*, Farbstärke S und Farbtonparameter tanθ (= b*/a*). Die Helligkeit L* und die Farbstärke S, welche beide von dem Lab-Wandlerabschnitt 213 ausgegeben werden, werden über einen Verzögerungsschaltkreis 214 einer räumlichen Filtereinheit 215 eingegeben, wohingegen der Farbtonparameter tanθ einem Komparatorabschnitt 216 eingegeben wird. Wie später beschrieben wird, ist der Farbton wiedergegeben als tanθ = b*/a* auf der Konturlinie von Farbton und der Konturlinie von Farbstärke des Munsell-Farbsystems.
Im Komparatorabschnitt 216 sind unterschiedliche Referenzwerte 1 bis n und Koeffizienten-auswählende Dateneinheiten entsprechend den Referenzwerten gesetzt. Der Komparatorabschnitt 216 gibt ein Koeffizienten-auswählendes Signal an die räumliche Filtereinheit 215 aus. Das Koeffizienten-auswählende Signal entspricht dem Referenz wert, der dem Farbtonparameter tanθ, der von dem Lab-Wandlerabschnitt 213 geliefert wird, am ähnlichsten ist.
Die räumliche Filtereinheit 215 weist einen Registerabschnitt 64, einen Wählerabschnitt 65 und einen räumlichen Filterabschnitt 219 auf. Der Registerabschnitt speichert filternde Koeffizienten. Der Wählerabschnitt 65 ist dafür ausgelegt, ein Filterkoeffizientenmuster aus dem Registerabschnitt 64 abhängig von dem Koeffizienten-auswählenden Signal auszuwählen und zu lesen. Das Filterkoeffizientenmuster, welches von dem Abschnitt 65 gewählt wird, wird in dem räumlichen Filterabschnitt 219 gesetzt. Die Filterkoeffizienten, die im Registerabschnitt 64 gespeichert sind, können neu geschrieben werden.
Der Verzögerungsabschnitt 214 verzögert die Signale vom Lab-Wandlerabschnitt 213 und gibt die Signale entsprechend i aufeinanderfolgenden Zeilen des Originalbildes aus, zuerst die Pixel, welche die erste Spalte bilden, dann die Pixel welche die zweite Spalte bilden etc. Die Signale, welche die Pixel einer jeden Spalte darstellen, werden dem räumlichen Filterabschnitt 219 zum Zeitpunkt des Setzens der Filterkoeffizienten im räumlichen Filterabschnitt 219 zugeführt.
Der Ausgang vom räumlichen Filterabschnitt 219 wird durch einen RGB-Wandlerabschnitt 221 in ein R-Signal, ein G-Signal und ein B-Signal umgewandelt. Die R-, G- und B-Signale werden einem D/A-Wandler 222 zugeführt. Der Wandler 22 wandelt die Eingangssignale in Analogsignale, welche einer Anzeige 223 zugeführt werden.
Das Bildsignal, das von der Kamera 211 ausgegeben worden ist, wird einem sync-Signaltrennschaltkreis 224 zugeführt. Der Schaltkreis 224 trennt ein sync-Signal vom Bildsignal und liefert das sync-Signal an einem PLL 225.
Bei Empfang des sync-Signals erzeugt der PLL 225 ein Zeitsteuersignal. Das Zeitsteuersingal wird dem A/D-Wandler 212, dem Lab-Wandlerabschnitt 213, dem Verzögerungsabschnitt 214, dem räumlichen Filterabschnitt 219, dem RGB-Wandlerabschnitt 221 und dem D/A-Wandler 222 zugeführt, so daß diese Bauteile synchron arbeiten.
Wie in 21 gezeigt, weist der räumliche Filterabschnitt 215 eine erste räumliche Filtereinheit 215-1 und eine zweite räumliche Filtereinheit 215-2 auf. Die Einheiten 215-1 und 215-2 sind vorgesehen zur Filterung der Helligkeit L* bzw. der Farbstärke S. Der Komparatorabschnitt 216 weist einen Helligkeitskomparator 216-1 und einen Farbstärkenkomparator 216-2 auf. Der Helligkeitskomparator 216-1 liefert ein Koeffizienten-auswählendes Signal an die erste räumliche Filtereinheit 215-1, wohingegen der Farbstärkenkomparator 216-2 ein Koeffizienten-auswählendes Signal an die zweite räumliche Filtereinheit 215-2 liefert. Der Verzögerungsabschnitt 214, der in 21 nicht gezeigt ist, liefert die verzögerten Signale an die erste räumliche Filtereinheit 215-1 und die zweite räumliche Filtereinheit 215-2.
Die erste räumliche Filtereinheit 215-1 und die zweite räumliche Filtereinheit 215-2 haben gleichen Aufbau. Nachfolgend werden sie daher zusammenfassend mit "räumliche Filtereinheit 215" bezeichnet.
Die 22 und 23 zeigen die räumliche Filtereinheit 215 genauer. Die Einheit 215 ist grundlegend identisch mit dem Aufbau zu dem 5 × 5-räumlichen Filter der 2 und 3 mit der Ausnahme, daß der Verarbeitungsraum 7 × 7 beträgt. Das heißt, die räumliche Filtereinheit weist erste bis siebte Blöcke 24-1 bid 24-7, einen Addierer 30, Koeffizientenregister 56, einen Wähler 57 und einen Koeffizientenzwischenspeicherschaltkreis 58 auf. Die Koeffizientenregister 56 werden verwendet, im Addierer 30 einen Übertrag zu machen. Die ersten bis siebten Blöcke 24-1 bis 24-7 haben den gleichen in 23 gezeigten Aufbau. Genauer gesagt, jeder Block weist sieben Datenzwischenspeicherschaltkreise 61-1 bis 61-7 auf, welche in Serie geschaltet sind und eine Zeile bilden, sieben Koeffizientenzwischenspeicheschaltkreise 62-1 bis 62-7, von denen jeder für einen Datenzwischenspeicherschaltkreis vorgesehen ist; sieben Multiplizierer 63-1 bis 63-7, von denen jeder die Dateneinheit, die in einem Datenzwischenspeicherschaltkreis 61 gespeichert ist mit dem Koeffizienten multipliziert, der in dem Koeffizientenzwischenspeicherschaltkreis 62 gespeichert ist, welcher dem Zwischenspeicherschaltkreis 61 zugeordnet ist; sieben Koeffizientenregistergruppen 64-1 bis 64-7; und sieben Wähler 65-1 bis 65-7, von denen jeder zwischen einem Koeffizientenzwischenspeicherschaltkreis 62 und die Koeffizientenregistergruppe 64 geschaltet ist, welche dem Zwischenspeicherschaltkreis 62 zugeordnet ist. die Komponenten eines jeden Blocks sind funktionell identisch zu dem 5 × 5 räumlichen Filter der 2 und 3. Die Koeffizientenregistergruppen aller Blöcke bilden einen Registerabschnitt. Die Wähler aller Blöcke bilden einen Wählerabschnitt. Jeder Wähler 65 wählt einen der filternden Koeffizienten, der in einem Register der Koeffizientenregistergruppe 64, zugeordnet zu dem Wähler 65 gespeichert ist, abhängig von einem Koeffizienten-wählenden Signal, das von dem Komparatorabschnitt 216 geliefert wird.
Die Ergebnisse (jeweils ein Pixelwert multipliziert mit einem Filterkoeffizienten), welche von den Multiplizierern 63 in jedem Block der räumlichen Filterabschnitte 219 ausgegeben werden, werden vom Addierer 30 addiert. Der Pixelwert besteht aus der Helligkeit L* und der Farbstärke S von Eingangsbilddaten (d. h. von einem Pixel).
Wie die Bildverarbeitungsvorrichtung gemäß 20, welche die vierte Ausführungsform der Erfindung ist, arbeitet, wird nun erläutert.
Zunächst setzt die CPU 220 Filterkoeffizienten in jedem Koeffizientenregister einer jeden Gruppe 64. Verschiedene Winkel θ zur Bestimmung von Koeffizienten-auswählenden Signalen werden in dem Komparatorabschnitt 216 gesetzt.
Nachfolgend wird das Farbbild Pixel für Pixel als Eingangsbild von der Kamera 211 dem A/D-Wandler 212 eingegeben. Der Wandler 212 wandelt das Eingangsbild in R-Signale, G-Signale und B-Signale. Der Lab-Wandlerabschnitt 213 wandelt die R-, G- und B-Signale in drei Anregungssignale X, Y und Z des CIE-Farbsystems gemäß der folgenden Gleichung (1):
Weiterhin wandelt der Lab-Wandler-Abschnitt 213 die Anregungswerte X, Y und Z in einen gleichförmigen Wahrnehmungsraum (OK?) des L*a*b*-Farbsystems gemäß den folgenden Gleichungen (2):
Die Helligkeit L* und die Farbstärke S eines jeden Eingangspixels, welche der Lab-Wandlerabschnitt 213 erzeugt hat, wird über den Verzögerungsabschnitt 214 der ersten räumlichen Filtereinheit 215-1 und der zweiten räumlichen Filtereinheit 215-2 eingegeben. Der Farbtonparameter tanθ (= b*/a*), der dem Farbton entspricht, wird von dem Lab-Wandlerabschnitt 213 dem Helligkeitskomparator 216-1 und auch dem Farbstärkenkomparator 216-2 eingegeben.
Helligkeit, Farbstärke und Farbton, d. h. die drei Farbattribute werden gemäß 24 gleichförmig in einem dreidimensionalen Raum korreliert. Alle Farben sind in diesem Raum angeordnet und geeignete Ziffern sind diesen Farben zugewiesen, welche ein System formulieren, das als Munsell-Farbsystem bekannt ist. 24 ist eine graphische Darstellung einer Kurve gleichförmigen Farbtons und der Konturlinie für die Farbstärke einer bestimmten Helligkeit (V = 5), dargestellt in dem Munsell-Farbsystem und gezeichnet in dem CIE1976-Farbraum L*a*b*.
Wie in 24 gezeigt wird der Farbton des Eingangspixel durch tanθ (= b*/a*) wiedergegeben. Daher wird tanθ (= b*/a*) in der vorliegenden Ausführungsform als Farbtonparameter angewendet. Ein Referenzwert, der auf der Grundlage eines bestimmten Farbtons entsprechend ausgewählt worden ist, wird in dem Komparatorabschnitt 216 gesetzt, so daß ein Koeffizienten-auswählendes Signal für diesen Farbton erzeugt wird. Mit anderen Worten, ein Filterungskoeffizient kann für einen bestimmten Farbton des Eingangspixels gesetzt werden.
Beispielsweise, wenn Referenzwerte in dem Komparatorabschnitt 216 für tan 0° bis tan 360° gesetzt werden, werden Koeffizienten-auswählende Signale für alle Farbtöne erzeugt, wobei 7 × 7 Filterungskoeffizienten (= 7 Rei hen mal 7 Spalten) wieder für jeden Farbton gesetzt werden. Dies macht es möglich, Filterungskoeffizienten für jede Farbe des Eingangsbildes zu setzen, welche unterschiedlich zu denjenigen irgendeiner anderen Farbe des Eingangsbildes sind.
Der Komparatorabschnitt 216, der den Farbton des Eingangsbildes bestimmt hat, liefert die Koeffizienten-auswählenden Signale an die Wähler 65 aller Blöcke. Jeder Wähler 65 ist dafür ausgelegt, ein spezielles Register abhängig von einem Koeffizienten-auswählenden Signal anzuwählen, das vom Komparatorabschnitt 216 eingegeben wird. Bei Empfang eines Koeffizienten-auswählenden Signales liest jeder Wähler einen Filterkoeffizienten, der in dem zugeordneten Register, gespeichert ist. Der Filterkoeffizient wird in dem zugehörigen Koeffizientenzwischenspeicherschaltkreis 62 gesetzt, der in dem räumlichen Filterabschnitt 219 enthalten ist. Der Koeffizientenzwischenspeicherschaltkreis 62 setzt den Filterkoeffizienten in dem zugehörigen Multiplizierer 63.
Die Filterkoeffizienten, die aus allen Registern ausgelesen werden, werden in allen Multiplizierern 63 auf gleiche Weise gesetzt. Somit bestimmt jedes Mal dann, wenn der Lab-Wandlerabschnitt 213 das Eingangsbild wandelt, der Komparatorabschnitt 216 den Farbton des Eingangsbildes. Ein Koeffizienten-auswählendes Signal, welches hierzu entsprechend ist, wird hierdurch ausgegeben und die 7 × 7 Filterkoeffizienten werden in dem räumlichen Filterabschnitt geändert.
Signale L*' und S', die für jeden Farbton mittels eines Filterprozesses unter Verwendung spezieller Filterkoeffizienten erhalten werden, werden in Signale R', G' und B' durch den RGB-Wandlerabschnitt 221 abhängig von den folgenden Gleichungen (3) und (4) gewandelt: X' = X0((L* + 16)/116 + a*/500)3 Y' = Y0((L* + 16)/116)3 Z' = Z0((L* + 16)/116 – b*/200)3 (3)
In der vorliegenden Ausführungsform wird das Eingangsbild verarbeitet, wodurch Farbton, Farbstärke und Helligkeit gemäß obiger Beschreibung bestimmt werden. Ein Referenzwert wird im Komparatorabschnitt 216 für den Farbton des Eingangsbildes gesetzt. Die Filterkoeffizienten werden im räumlichen Filter abhängig von dem Filterkoeffizienten geändert, der vom Komparatorabschnitt 216 ausgegeben wird. Von daher kann das Filterungsschema für den Farbton eines jeden Eingangsbildes umgeschaltet werden und der Filtervorgang kann ohne Verschlechterung der Information des Originalbildes für jede Farbe durchgeführt werden.
Da weiterhin der CIE1976 gleichförmige Raum L*a*b* stark an das Munsell-Farbsystem erinnert, in welchem die Farben, die der Mensch erkennen kann, angeordnet sind, können die Änderungen hinsichtlich Farbton und Helligkeit, die im CIE1976 Farbraum L*a*b* auftreten von einem Menschen leicht wahrgenommen werden. Die vorliegende Ausführungsform kann daher den Farbton und die Helligkeit einer Farbe übereinstimmend mit den Eigenschaften der menschlichen visuellen Wahrnehmungsfähigkeit korrigieren.
In der vierten Ausführungsform gemäß obiger Beschreibung wird das Eingangssignal in das L*a*b*-Farbsystem umgewandelt, welches ein Farbsystem ist, welches vom Menschen erkennbar ist und welches zu dem CIE1976-Farbraum L*a*b* gehört. Anstelle hiervon kann das Eingangsbild in das Lab-Farbsystem oder das L*u*v* Farbsystem umgewandelt werden, welches ebenfalls Farbsysteme sind, welche vom Menschen wahrnehmbar sind. Auch in diesem Fall wird ein Signal entsprechend dem Farbton in dem Komparatorabschnitt eingegeben und der Komparatorabschnitt erzeugt ein Koeffizienten-auswählendes Signal.
Alternativ können die R', G' und B' Signale, welche aus dem Eingangsbild erzeugt werden, in das XYZ-Farbsystem oder das RGB-Farbsystem umgewandelt werden, welche auch jeweils ein wahrnehmbares Farbsystem bilden.
Zur Wandlung des Eingangsbildes in das XYZ-Farbsystem entspricht Y der Helligkeit L*, {(X² + Z²)}^1/2 der Farbstärke und Z/X entspricht tanθ. Das heißt, Z/X wird als Farbtonparameter zur Auswahl des Filterungskoeffizienten verwendet.
Neben den R-, G- und B-Signalen kann ein NTSC-Signal bestehend aus einem Luminanzsignal und einem Farbdifferenzsignal für jeden Farbton gefiltert werden, und zwar auf gleiche Weise wie in der oben beschriebenen Ausführungsform. In diesem Fall wird das Farbdifferenzsignal einer Polarkoordinatenwandlung unterworfen, wodurch zwei Signale erhalten werden, welche Farbstärke bzw. Farbton entsprechen. Das Signal, welches der Farbstärke entspricht, wird dem räumlichen Filter in Form einer Pixelmatrix eingegeben und der Filterkoeffizient, der in dem räumlichen Filter zu setzen ist, wird aus dem Signal bestimmt, welches dem Farbton entspricht. Der Ausgang des räumlichen Filters wird in das originale Farbbildsignal mittels einer Umwandlung umgesetzt, welche umgekehrt zu der Polarkoordinatenwandlung ist.
Die Abschwächung eines Eingangsbildes wird üblicherweise durch gleichförmiges Ändern der Luminanzverteilung von einem Bereich niedriger Luminanz zu hoher Luminanz korrigiert. Im Falle eines Eingangsbildes mit der Luminanzverteilung gemäß 38A wird die Gleichstromkomponente vom Eingangssignal genommen (38B) und der effektive Luminanzbereich R des Bildsignales wird multipliziert, wodurch ein Bildsignal erzeugt wird, dessen Luminanzbereich verstärkt ist (38C). Die Empfindlichkeit, mit der ein Mensch auf die Luminanz anspricht, ist logarithmisch. Je geringer die Luminanz ist, um so empfindlicher ist ein Mensch auf Luminanzänderungen. Wie oben genannt, wird die Abstufung des Eingangsbildes üblicherweise gleichförmig korrigiert, nämlich von niedriger Luminanz zu hoher Luminanz. Wenn die Abstufungskorrektur an einem Teil des Bildes mit niedriger Luminanz durchgeführt wird, hat ein Teil des Bildes mit hoher Luminanz nicht die gewünschte Abstufung. Umgekehrt, wenn die Abstufungskorrektur an einem Teil des Bildes mit hoher Luminanz durchgeführt wird, wird Rauschen in einem Teil niedriger Luminanz des Bildes verstärkt.
Ein Bildverarbeitungsverfahren ist bekannt, bei dem jeder Helligkeitswert eines Eingangsbildes in einen gegebenen Wert unter Verwendung einer Art Nachschlagtabelle umgewandelt wird, wodurch es möglich wird, beispielsweise eine logarithmische Dichtenumwandlung zu erhalten. Wenn der Helligkeitswert unter Verwendung der Nachschlagtabelle in einen bestimmten wert umgewandelt wird, werden jedoch notwendige Bilddaten auch nicht linear umgewandelt und können insgesamt nicht beibehalten werden.
Eine Bildverarbeitungsvorrichtung gemäß der fünften Ausführungsform der Erfindung wird nun beschrieben, welche die Abstufung unter Berücksichtung der charakteristischen Eigenheiten der menschlichen visuellen Wahrnehmbar keit korrigieren kann und welche einen gegebenen Filtereffekt hat.
27 ist ein Funktionsblockdiagramm einer Bildverarbeitungsvorrichtung der fünften Ausführungsform.
Bei der Bildverarbeitungsvorrichtung dieser Ausführungsform wird ein Bildsignal, welches das Bild eines Objektes wiedergibt und von einer Kamera 211 aufgenommen wird, einem A/D-Wandler 212 zugeführt, der das Luminanzsignal, welches in dem Bildsignal enthalten ist, in ein digitales Bild umwandelt. Das digitale Bildsignal wird über einen Verzögerungsabschnitt 214 einer räumlichen Filtereinheit 215 eingegeben. Das Luminanzsignal, das in dem Bildsignal enthalten ist, und welches von dem A/D-Wandler 212 ausgegeben worden ist, wird einem Eingangsanschluß eines Komparators 216 eingegeben.
Dem anderen Eingangsanschluß des Komparators 216 wird ein Referenzwert zugeführt. Der Komparator 216 vergleicht den Referenzwert mit dem Wert (Luminanz) des Luminanzsignales und gibt den Unterschied zwischen den beiden Werten an die räumliche Filtereinheit 215.
Der Verzögerungsabschnitt 214 gibt die Luminanzsignale parallel für sieben Pixel einer jeden Spalte für aufeinanderfolgende sieben Zeilen des Eingangsbildes aus. Der Verzögerungsabschnitt 214 liefert das Bildsignal an einen räumlichen Filterabschnitt 219 gleichzeitig zu einem Koeffizientensignal entsprechend der Luminanz, welche vom Komparator 216 bestimmt worden ist und an den räumlichen Filterabschnitt 219 ausgegeben wird.
Die räumliche Filtereinheit 215 weist den Filterabschnitt 219 zur Durchführung einer räumlichen Filterung, eine Mehrzahl von Registergruppen jeweils bestehend aus dem ersten Register 217-1 und dem zweiten Register 217-2 und Wähler 65 auf.
Der Ausgang der räumlichen Filtereinheit 215 wird über einen D/A-Wandler 222 einer Anzeige 223 zugeführt. Das Bildsignal, das von der Kamera 211 ausgegeben wird, wird einem sync-Signalabtrennschaltkreis 224 eingegeben, der ein sync-Signal vom Bildsignal abtrennt. Das sync-Signal wird einer PLL 225 zugeführt, welche ein Zeitsteuersignal aus dem sync-Signal erzeugt. Das Zeitsteuersignal wird dem A/D-Wandler 212, dem Verzögerungsabschnitt 214, dem räumlichen Filterabschnitt 219 und dem D/A-Wandler 222 zugeführt, so daß diese Elemente synchron miteinander arbeiten.
Die räumliche Filtereinheit 215 hat den gleichen Aufbau wie der räumlichen Filter der 22 und 23, der die Größe einer 7 × 7-Matrix hat. Die Einheit 215 wird daher nicht noch einmal im Detail beschrieben.
In der vorliegenden Ausführungsform ist jede Registergruppe 64 in jedem der Blöcke 24-1 bis 24-7 gebildet durch das erste Register 271-1 und das zweite Register 271-2. Das heißt, zwei Register 271-1 und 271-2 bilden eine Registergruppe 64. In 27 ist nur eine Registergruppe gezeigt und die anderen Registergruppen sind nicht dargestellt.
In dieser Ausführungsform wird ein Koeffizientensignal, das geeignet ist, die Abstufung eines Teils niedriger Luminanz des Eingangsbildes zu korrigieren, im ersten Register 271-1 gesetzt, wohingegen ein Koeffizientensignal, das geeignet ist zur Korrektur der Abstufung in einem Teil hoher Luminanz des Eingangsbildes im zweiten Register 271-2 gesetzt wird. Diese Koeffizientensignale werden den Registern von einer CPU 22 über einen Datenbus geführt.
Für jede Registergruppe in jedem der Blöcke 24-1 bis 24-7 sind Wähler 65-1 bis 65-7 vorgesehen. In 27 ist nur ein Wähler 218 gezeigt und die anderen Wähler sind nicht dargestellt. Die Wähler 65-1 bis 65-7 sind jeweils mit den Registergruppen 64-1 bis 64-7 verbunden. Jeder dieser Wähler wählt den Koeffizienten aus, der im ersten Register der zugeordneten Gruppe gesetzt ist oder den Koeffizienten aus, der im zweiten Register gesetzt ist, und zwar abhängig von dem Signal, welches vom Komparator 216 ausgegeben wird.
Die Koeffizienten der Wähler 65-1 bis 65-7, welche ausgewählt worden sind, werden den Multiplizierern 63-1 bis 63-7 über Koeffizientenzwischenspeicherschaltkreise 62-1 bis 62-7 zugeführt, welche entsprechend mit den Wählern 65-1 bis 65-7 verbunden sind.
Von den beiden Registern in jedem der zweiten bis siebten Blöcke 24-2 bis 24-7 liegt eine Koeffizientenregistergruppe vor, welche aus dem ersten und zweiten Register besteht. Ein Koeffizient zur Korrektur der Abstufung eines Teils niedriger Luminanz des Eingangsbildes wird im ersten Register gesetzt und ein Koeffizientensignal zur Korrektur der Abstufung des Teils hoher Luminanz im Eingangsbild wird im zweiten Register gesetzt. Einer dieser Koeffizienten wird von dem Wähler ausgewählt, der der Registergruppe zugeordnet ist, und der ein Signal vom Komparator erhalten hat. Der so gewählte Koeffizient wird dem Multiplizierer zugeführt, der dem Wähler zugeordnet ist.
Da der Komparator 216 das Ergebnis des Vergleichs ausgibt, welches jedem Pixel des Eingangsbildes zugehörig ist, kann die räumlichen Filtereinheit 215 wenigstens 7 × 7 Koeffizienten für jedes Pixel ändern.
Die Ergebnisse (jeweils Pixelwert multipliziert durch einen Koeffizienten), welche von den Multiplizieren 63-1 bis 63-7 der Blöcke 24-7 ausgegeben werden, werden von einem Addierer 30 addiert. Die Summe der Produkte, welche vom Addierer 30 erhalten werden, können einen negativen Wert abhängig von den Koeffizienten haben, welche von den Registergruppen 64 ausgewählt worden sind. In der vorliegenden Ausführungsform wird ein Übertrag an der Summe durchgeführt, so daß der Addierer 30 nur eine Summe ausgeben kann, welche einen positiven Wert hat. Genauer gesagt, verschiedene positive Koeffizienten werden in den Koeffizientenregistergruppen 56 gespeichert, welche mit dem Datenbus verbunden sind. Ein Wähler 57 wählt einen der positiven Koeffizienten aus und der ausgewählte positive Koeffizient wird dem Addierer 30 über einen Koeffizientenzwischenspeicherschaltkreis 58 zugeführt und der Summe hinzuaddiert, die der Addierer 30 bereits erhalten hat. Die Arbeitsweise der fünften Ausführungsform wird nun erläutert.
Zunächst liefert die CPU 220 zwei Koeffizientensignale, welche zur Korrektur der Abstufung eines Teils niedriger Luminanz des Eingangsbildes geeignet sind und zur Korrektur eines Teils hoher Lumninanz des Eingangsbildes geeignet sind an das erste Register 271-1 und das zweite Register 271-2. Diese Koeffizientensignale werden in den ersten und zweiten Registern 271-1 und 271-2 gesetzt. Weiterhin wird von der CPU 220 dem Komparator 216 ein Referenzwert zugeführt, so daß der Komparator bestimmen kann, ob die Luminanz des Eingangsbildes hoch oder niedrig ist.
Nachfolgend wird der Signalausgang von der Kamera 211, der das Eingangsbild wiedergibt, durch den A/D-Wandler 212 in ein digitales Signal gewandelt. Das Luminanzsignal, das in dem digitalen Signal enthalten ist, wird dem Komparator 216 zugeführt und mit dem Referenzwert verglichen. Wenn das Luminanzsignal eine Luminanz wiedergibt, die größer als der Referenzwert ist, wird bestimmt, daß das Eingangsbild eine hohe Luminanz hat. Wenn das Luminanzsignal eine Luminanz wiedergibt, die kleiner als der Referenzwert ist, wird bestimmt, daß das Eingangsbild eine niedrige Luminanz hat.
Das Ergebnis des Vergleichs wird den Wählern 65 zugeführt. Jeder der Wähler 65 liest ein Koeffizientensignal aus dem ersten Register 217-1 in dem Fall, wenn das Vergleichsergebnis zeigt, daß das Eingangsbild eine niedrige Luminanz hat. Das Koeffizientensignal wird dem zugehörigen Koeffizientenzwischenspeicherschaltkreis des räumlichen Filterabschnittes 219 zugeführt. Der Koeffizientenzwischenspeicherschaltkreis liefert den entsprechenden Koeffizienten dem zugehörigen Multiplizierer. Dieser Verfahrensablauf wird jedesmal dann durchgeführt, wenn der Komparator 216 das Vergleichsergebnis für jedes Pixel ausgibt, wobei die 7 × 7 Koeffizienten, die in dem räumlichen Filterabschnitt 219 gespeichert sind, geändert werden. Für den Fall, daß das Vergleichsergebnis zeigt, daß das Eingangsbild eine hohe Luminanz hat, liest jeder Wähler 65 ein Koeffizientensignal aus dem zweiten Register 217-2 und das Koeffizientensignal wird dem räumlichen Filterabschnitt 219 zugeführt. Auf diese Weise werden die Koeffizienten in dem räumlichen Filterabschnitt 219 geändert, wenn das Eingangsbild niedrige Luminanz oder hohe Luminanz hat. Das Signal, welches die Luminanz eines Teils geringer Luminanz des Eingangsbildes wiedergibt, wird einer Abstufungskorrektur unterworfen, welche auf der Grundlage eines Koeffizienten erhalten wird, der für den Teil niedriger Luminanz des Eingangsbildes geeignet ist, wobei das Signal, das die Luminanz eines Teils hoher Luminanz des Eingangsbildes wiedergibt einer Abstufungskorrektur unterworfen ist, welche auf der Grundlage eines Koeffizienten erhalten wird, der für den Teil hoher Luminanz des Eingangsbildes geeignet ist. Im Ergebnis hiervon zeigt die Anzeige 228 ein abstufungs korrigiertes Bild, dessen Abstufung an die Charakteristiken der menschlichen visuellen Wahrnehmung angepasst ist.
28 entgibt die Luminanzverteilung wieder, welche ein Eingangsbild hat, bevor die Abstufung korrigiert worden ist und 29 gibt die Luminanzverteilung wieder, welche das Eingangsbild hat, nachdem die Abstufung korrigiert worden ist. Wie aus den 28 und 29 zu sehen ist, ändert die in dieser Ausführungsform durchgeführte Filterung die Luminanzverteilung in dem Teil niedriger Luminanz auf spezielle Weise und die Luminanz in dem Teil hoher Luminanz auf andere Weise.
In der vorliegenden Ausführungsform können gemäß obiger Beschreibung die Koeffizienten in dem räumlichen Filterabschnitt 219 auf eine Weise für den Teil niedriger Luminanz und auf andere Weise für den Teil höherer Luminanz geändert werden. Die Ausführungsform kann daher ein Bild erzeugen, das eine Abstufung hat, welche an die Eigenschaften in der menschlichen visuellen Wahrnehmung angepaßt ist.
In der oben beschriebenen Ausführungsform sind Koeffizientensignalen im ersten Register 217-1 gespeichert, so daß die in 30 gezeigten Koeffizienten gesetzt werden können und Koeffizienten für eine hohe Luminanz sind im zweiten Register 217-2 gespeichert, wie in der oben beschriebenen Ausführungsform erläutert.
7 × 7 Koeffizienten, die in 30 gezeigt sind, dienen nicht nur zur Entfernung von Rauschen, sondern auch zur Verstärkung des Bildes. Wenn sie vorab in den Registern gesetzt werden, werden die in 30 gezeigten Koeffizienten angewendet, was ein Glätten bewirkt, um das Rauschen in dem Teil niedriger Luminanz zu verringern, der empfindlich gegenüber Änderungen in Luminanz ist und der stärkeres Störrauschen enthält. Im Ergebnis kann das S/N-Verhältnis erhöht werden. Eine optimale Abstufungskorrektur wird in dem Teil hoher Luminanz auf gleiche Weise wie in der oben beschriebenen Ausführungsform erhalten.
Die in den ersten und zweiten Registern 217-1 und 217-2 gespeicherten Koeffizienten sind beliebig. Diese Koeffizienten können dazu dienen, verschiedene Verarbeitungsarten zusätzlich zu der Ausführungskorrektur durchzuführen, wenn sie geeignete Werte haben. Wenn die Koeffizienten die in 30 gezeigten Koeffizienten sind, werden sie verwendet, eine Glättung zu bewirken, um Rauschen zu verringern.
Da ein Referenzwert im Komparator gesetzt ist, unterscheiden sich die für den Teil niedriger Luminanz gesetzten Koeffizienten von denjenigen, die für den Teil hoher Luminanz gesetzt sind. Wenn mehr Referenzwerte im Komparator gesetzt werden, nämlich so viele, wie Koeffizientensätze verwendet werden, wird es möglich, die Koeffizienten noch feiner zu ändern.
Die sechste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezug auf 31 beschrieben. In dieser Ausführungsform werden drei Referenzwerte 1, 2 und 3 in einem Komparator 216' gesetzt und ein Luminanzsignal wird dem Komparator 216' zugeführt. Der Komparator 216' gibt einen von vier unterschiedlichen Ausgängen abhängig von dem eingegebenen Luminanzsignal aus. Jede Koeffizientenregistergruppe 64 besteht aus vier Registern 217-1, 217-2, 217-3 und 217-4. Ein Wähler 218' wählt eines der Register 217-1, 217-2, 217-3 und 217-4 abhängig vom Ausgang des Komparators 216' aus. Mit Ausnahme dieser Merkmale ist die Ausführungsform identisch zu der Vorrichtung von 27. Daher werden Bauteile identisch zu denjenigen der Vorrichtung von 27 mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet und werden nicht nochmal beschrieben.
Beispielsweise werden Koeffizienten, welche für den Glättungsprozeß geeignet sind, im ersten Register 217-1 gesetzt, Koeffizienten, welche für die Abstufungskorrektur in einem Teil niedriger Luminanz geeignet sind, werden im zweiten Register 217-2 gesetzt, Koeffizienten, welche für die Abstufungskorrektur eines Teils hoher Luminanz geeignet sind, werden im dritten Register 217-3 gesetzt und Koeffizienten, welche für eine Abstufungsverstärkung geeignet sind, werden im vierten Register 217-4 gesetzt.
Das erste Register 217-1 wird für einen Teil des Eingangsbildes ausgewählt, der eine Luminanz gleich oder kleiner als der Referenzwert 1 hat. Das zweite Register 217-2 wird für einen Teil des Eingangsbildes gewählt, der eine Luminanz gleich dem Bereich vom Referenzwert 1 zum Referenzwert 2 hat. Das dritte Register 217-3 wird für einen Teil des Eingangsbildes gewählt, der eine Luminanz gleich dem Bereich vom Referenzwert 2 zum Referenzwert 3 hat. Das vierte Register 217-4 wird für einen Teil des Eingangsbildes gewählt, der eine Luminanz größer als der Referenzwert 3 hat.
In der so aufgebauten vorliegenden Ausführungsform können Teile des Eingangsbildes, welche jeweils unterschiedliche Luminanz haben, unabhängig voneinander er kannt und korrigiert werden. Die Ausführungsform kann daher die Abstufung noch feiner als die oben genannte Ausführungsform korrigieren.
32 zeigt die Luminanzverteilung vor der Abstufungskorrektur und die Positionen, die die drei Referenzwerte in der Luminanzverteilung annehmen. 33 zeigt die Luminanzverteilung nach der Abstufungskorrektur. Wie in diesen beiden Figuren gezeigt, ist die Luminanzverteilung in jedem der vier Bereiche, welche durch die drei Referenzwerte definiert sind, durch die Abstufungskorrektur verändert.
In der oben beschriebenen Ausführungsform werden die Referenzwerte von einer CPU 220 dem Komparator 216' zugeführt. Anstelle hiervon können gemäß 34 die Ausgangssignale von einem A/D-Wandler 212 einem Referenzwerterzeugungsabschnitt 90 zugeführt werden. In diesem Fall erzeugt der Abschnitt 90 drei Referenzwerte, welche dem Komparator 216'' zugeführt werden. Die Referenzwerte, welche den Luminanzänderungen im Eingangsbild entsprechen, können gesetzt werden, was es möglich macht, das Bild noch feiner zu korrigieren.
Die siebte Ausführungsform der Erfindung wird unter Bezug auf 35 beschrieben. Bauteile identisch zu denjenigen der sechsten Ausführungsform gemäß obiger Beschreibung sind mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
Sieben Referenzwerte Y1 bis Y7 zur Unterteilung eines Luminanzbereiches mit einer 10-Bit-Abstufung in acht Teile werden in einem Komparator 216' gesetzt. Der Komparator 216' gibt die Vergleichsergebnisse (Koeffizienten-auswählende Signale) aus, welche den Luminanzwerten entsprechen, die ein eingegebenes Bild hat. Die Ergebnisse werden einer räumlichen Filtereinheit 215 zugeführt.
Die räumliche Filtereinheit 215 weist sieben Blöcke 24-1 bis 24-7 wie das in der sechsten Ausführungsform verwendete Gegenstück auf. Jeder Block hat sieben Gruppen 64-1 bis 64-7 von Koeffizientenregistern. Jede Registergruppe besteht aus Registern 217-1 bis 217-8, welche Koeffizientensignale speichern, von denen jedes die Abstufung von einem von acht Teilen geeignet hervorhebt, welche der Komparator 216 durch Unterteilen des Luminanzbereiches gebildet hat. Bei dieser Ausführungsform sind die Koeffizientensignale von derartigen Werten, daß die Abstufung eines jeden Teils mit. einer Luminanz gleich oder geringer als Y1 (geringste Luminanz) oder gleich oder größer als Y7 (höchste Luminanz) am meisten hervorgehoben wird, und die Abstufung eines jeden Teils mit einer Luminanz im Bereich von Y3 bis Y5 am geringsten hervorgehoben wird.
Jeder Block 24 hat Wähler 65-1 bis 65-3 für die Koeffizientenregistergruppen 64-1 bis 64-7. In 35 ist nur die Registergruppe 64-1 und nur der Wähler 65-1 gezeigt; die verbleibenden Registergruppen und die verbleibenden Wähler sind nicht dargestellt.
Jeder der Wähler 65-1 bis 65-3 ist mit den Registern 217-1 bis 217-8 der entsprechenden Gruppe 64 verbunden. Der Wähler wählt eines der Register abhängig von einem Koeffizienten-auswählenden Signal aus, welches vom Komparator 216 geliefert wird und liefert das Koeffizienten-auswählende Signal an den entsprechenden Koeffizientenzwischenspeicherschaltkreis 62 eines räumlichen Filterabschnitts 219. Wenn beispielsweise der Wähler das Koeffizienten-auswählende Signal entsprechend dem Referenzwert Y1 vom Komparator 216' empfängt, liest er Koeffizienten aus den Registern 217 einer jeden Registergruppe in jedem Block aus. Auf ähnliche Weise wählt der Wähler die Regi ster 217-2 bis 217-8 abhängig von den Koeffizienten-auswählenden Signalen für Y2 bis Y8. Die identischen Registernummern, von denen jede einer Registergruppe eines jeden Blocks zugehörig ist, bilden ein Koeffizientenmuster.
Die vorliegende Ausführungsform weist einen Abstufungskompressionsabschnitt 300 auf, der mit dem Ausgang des räumlichen Filterabschnittes 219 verbunden ist. Der Abschnitt 300 komprimiert die 10-Bit-Abstufung in eine 8-Bit-Abstufung.
Die Arbeitsweise der so aufgebauten Ausführungsform wird nun erläutert. Die räumliche Filtereinheit 215 arbeitet im wesentlichen auf die gleiche Weise wie das Gegenstück der fünften Ausführungsform. Nur die unterschiedlichen Abläufe werden nachfolgend beschrieben.
Ein Bildsignal wird dem räumlichen Filterabschnitt 219 und dem Verzögerungsabschnitt 214 eingegeben, der sechs Zeilenspeicher aufweist. Das Luminanzsignal des Eingangsbildes wird dem Komparator 216' zugeführt. Der Komparator 216' vergleicht den Luminanzwert des Eingangsbildes mit den Referenzwerten Y1 bis Y7, wodurch der Luminanzwert des Eingangsbildes erkannt wird, und gibt das Koeffizienten-auswählende Signal entsprechend dem erkannten Luminanzwert aus.
Jeder Wähler 65 wählt eines der Koeffizientenregister der zugehörigen Gruppe abhängig von dem Koeffizientenauswählenden Signal. Wenn beispielsweise die Luminanz des Eingangsbildes einen Wert gleich oder geringer als der Referenzwert Y1 hat oder einen wert gleich oder größer als der Referenzwert Y7 hat, wählt der Wähler 65 das Register aus, welches Filterkoeffizienten (d. h. Koeffizientensignale) zur stärkeren Hervorhebung der Abstufung speichert. Wenn die Luminanz des Eingangsbildes einen wert im Bereich vom Referenzwert Y3 bis zum Referenzwert Y5 hat, wählt der Wähler 65 das Register aus, welches Filterkoeffizienten (d. h. Koeffizientensignale) speichert, mit denen die Abstufung ein wenig hervorgehoben wird.
Die Koeffizientensignale, welche abhängig von dem Luminanzwert des Eingangsbildes ausgewählt werden, und welche ein 7 × 7 Koeffizientenmuster bilden, werden den Multiplizierern 63-1 bis 63-7 eines jeden Blocks über die Koeffizientenschaltkreise 62-1 bis 62-7 zugeführt. Da der Komparator 216' ein Koeffizienten-auswählendes Signal für ein Pixel ausgibt, werden 7 × 7 Filterkoeffizienten für jedes Pixel in allen Blöcken geändert.
Die von den Multiplizierern 63 eines jeden Blocks 24-1 bis 24-7 erhaltenen Produkte werden dem Addierer 30 zugeführt. Der Addierer 30 addiert die Produkte.
Wenn beispielsweise das Eingangsbild ein Abstufungsbild mit 10 Bit des Typs gemäß 36A ist, führt der räumliche Filterabschnitt 219 eine Filterung durch und ändert 7 × 7 Koeffizienten abhängig von dem Luminanzwert des Eingangsbildes. Im Ergebnis werden die Teile des Bildes mit unterschiedlichen Luminanzwerten hinsichtlich der Abstufung auf unterschiedliche Grade korrigiert und das Signal, welches das Bild wiedergibt, ist in den Teilen hoher Luminanz in seiner Abstufung hervorgehoben (mit einer Luminanz nahe gleich dem zehnten Bit).
Der Ausgang des räumlichen Filterabschnitts 219 wird dem Abstufungskompressionsabschnitt 300 eingegeben. Der Abschnitt 300 speichert eine Umwandlungstabelle etwa gemäß 37. Die Umwandlungstabelle ist äquivalent zu einer polygonalen Linie, welche gebildet wird durch Verbin den von sieben Punkten entsprechend der Referenzwerte Y1 bis Y7, die im Komparator 216 verwendet werden, um den Luminanzbereich in acht Teile zu unterteilen. Die Umwandlungstabelle gibt die Kompressionsverhältnisse für die Teile des Bildes wieder. Aus diesen Kompressionsverhältnissen sind diejenigen für den Teil mit hoher Luminanz logarithmisch größer als diejenigen für die anderen Bereiche. Daher wird die Umwandlungstabelle auf die Charakteristik der menschlichen Wahrnehmungsfähigkeit eingestellt. Die Umwandlungstabelle wird von der CPU 220 geliefert.
Der Ausgang des räumlichen Filterabschnitts 219 wird hinsichtlich der Abstufung gemäß der Umwandlungstabelle von 37 komprimiert.
Allgemein gesagt, so bald der Ausgang des räumlichen Filterabschnittes abhängig von der Umwandlungstabelle von 37 hinsichtlich der Abstufung komprimiert worden ist, wird die Abstufungsinformation verzerrt, da die Kompressionsverhältnisse für einen Teil niedriger Luminanz und einen Teil hoher Luminanz hoch sind. Nichtsdestoweniger wird die Abstufungsinformation bei der vorliegenden Ausführungsform nicht verschlechtert. Dies deshalb, als das Teil hoher Luminanz und das Teil niedriger Luminanz in ihrer Abstufung stärker hervorgehoben sind als die anderen Teile. Somit kann der Abstufungskompressionsabschnitt 300 ein derartiges Abstufungsbildsignal mit 8 Bit gemäß 36C ausgeben, ohne daß die Abstufungsinformation verschlechtert wird, indem das Abstufungsbildsignal von 10 Bit hinsichtlich der Abstufung komprimiert wird.
Da der räumliche Filterabschnitt 219 die Abstufung des Eingangsbildsignals unter Berücksichtigung der Eigenschaften der Umwandlungstabelle hervorhebt, kann die vorliegende Ausführungsform den Ausgang des Abschnittes 219 in der Abstufung komprimieren, ohne daß die Abstufungsinformation des Eingangsbildes verschlechtert wird.
Die Filterkoeffizienten, welche in dem räumlichen Filterabschnitt 219 gesetzt sind, sind beliebig; ein Teil des Eingangsbildes mit niedriger Luminanz und ein Teil hiervon mit hoher Luminanz können mit unterschiedlichen Graden hinsichtlich der Abstufung korrigiert werden, so daß das Teil mit niedriger Luminanz stärker hervorgehoben wird als das Teil mit hoher Luminanz, so daß die beiden Teile des Bildes an die menschliche visuelle Wahrnehmungsfähigkeit angepaßt werden.
Weiterhin kann der Filtervorgang bestimmte Funktionen enthalten, beispielsweise das Entfernen von Störrauschen.
Bei der vorliegenden Ausführungsform, wie sie oben beschrieben worden ist, werden die Koeffizienten in dem räumlichen Filter abhängig von der Luminanz des Eingangsbildes geändert. Somit kann die Abstufung im Bild korrigiert und auf die Eigenschaften der menschlichen visuellen Wahrnehmung eingestellt werden und ein gewünschter Filtervorgang kann ebenfalls durchgeführt werden.
Da die Koeffizienten, die in dem räumlichen Filter gesetzt sind, abhängig von der Luminanz des Eingangsbildes geändert werden, so daß die Abstufung des Ausgangs des Filters komprimiert wird, kann der Grad der Abstufungskompression auf der Grundlage der Luminanz des Eingangsbildes geändert werden. Somit kann der Ausgang des Filters abstufungs-komprimiert werden, ohne die Abstufungsinformation zu verschlechtern, welche das Eingangsbild hat.
Die vorliegende Erfindung ist in den nachfolgenden Ansprüchen definiert.

Claims

Eine Bildverarbeitungsvorrichtung zur Durchführung einer Mehrzahl von Moden einer räumlichen Verarbeitung an einem eingegebenen Bild, mit: einer Raumfiltervorrichtung (22; 115; 132; 143; 219) mit Vorrichtungen zum Speichern von Koeffizienten, welche, in i Reihen und j Spalten angeordnet sind, Vorrichtungen zum Empfang von Pixeldateneinheiten, welche das eingegebene Bild repräsentieren und in i Reihen und j Spalten angeordnet sind, Vorrichtungen zum Multiplizieren einer jeden Pixeldateneinheit mit einem entsprechenden Koeffizienten, wodurch irgendeiner aus einer Mehrzahl von gewünschten Moden der räumlichen Verarbeitung durchgeführt wird und eine bestimmte Frequenzkomponente des eingegebenen Bildes entnommen wird; einer Koeffizienten-Speichervorrichtung (36–40; 64-1 bis 64-7) mit einer Mehrzahl von Gruppen (36–40; 64-1 bis 64-7) von Koeffizienten-Registern (217-1 bis 217-8), wobei jedes der Koeffizienten-Register (217-1 bis 217-8) zum Speichern einer Mehrzahl von Koeffizienten ist, welche in den Raumfiltervorrichtungen (22; 115; 132; 143; 219) zu setzen sind, um einen aus der Mehrzahl von gewünschten Moden der räumlichen Verarbeitung zu erhalten, wobei die Mehrzahl von Gruppen von Registern i × j Koeffizienten spricht, welche in den Raumfiltervorrichtungen (22; 115; 132; 143; 219) zu setzen sind; Auswahldatenerzeugungsvorrichtungen (51–53; 133, 137; 153, 154; 216; 216-1, 216-2; 216'; 216'', 220) mit Vorrichtungen zur Erzeugung Koeffizienten-auswählender Daten, welche Koeffizienten repräsentieren, welche aus den Koeffizienten-Registern (217-1 bis 217-8) einer jeden Gruppe (36–40; 64-1 bis 64-7) abhängig von einem gewünschten der räumlichen Verarbeitungsmoden zu lesen sind, und mit Vorrichtungen zum Ändern der Koeffizienten auswählenden Daten abhängig von den Pixeldateneinheiten, welche den Raumfiltervorrichtungen (22; 115; 132; 143; 219) einzugeben sind; und Koeffizienten-Wahlvorrichtungen (41–45; 65-1 bis 65-7) mit Vorrichtungen zum Empfang der Koeffizienten-auswählenden Daten, welche durch die Auswahldatenerzeugungsvorrichtungen (51–53; 133, 137; 153, 154; 216; 216-1, 216-2; 216'; 216'', 220) erzeugt wurden, Vorrichtungen zum Lesen der Koeffizienten aus den Koeffizienten-Registern (217-1 bis 217-8) einer jeden Gruppe (36–40; 64-1 bis 64-7) abhängig von den Koeffizienten-Auswahldaten und Vorrichtungen zum Setzen der Koeffizienten in den Raumfiltervorrichtungen (22; 115; 132; 143; 219).
Die Bildverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß: die Auswahldatenerzeugungsvorrichtungen (51–53) weiterhin eine Koeffizienten-Informationsspeichervorrichtung (52) und eine Koeffizienten-Lesevorrichtung (52) aufweisen; die Koeffizienten-Informationsspeichervorrichtung (52) eine Mehrzahl von Typen von Koeffizienten-auswählenden Dateneinheiten speichert, von denen jede für wenigstens ein Pixel eines räumlichen Bereiches der eingegebenen Bildes vorgesehen ist, wobei jeder der Typen einem aus der Mehrzahl von räumlichen Verarbeitungsmoden entspricht; und die Koeffizienten-Lesevorrichtung (52), die die Koeffizienten-auswählende Dateneinheit, entsprechend einer Pixeldateneinheit, welche von der Raumfiltervorrichtung (22) zu verarbeiten ist, zur gleichen Zeit aus der Koeffizienten-Informationsspeichervorrichtung (52) ausliest, zu der das Eingangsbild der Raumfiltervorrichtung (22) zugeführt wird.
Die Bildverarbeitungvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß: die Raumfiltervorrichtung (22) weiterhin i × j Pixeldaten-Halteabschnitte (25–29) aufweist, zum Halten der Pixeldaten-Einheiten, i × j Koeffizient-Halteabschnitte (46–50) aufweist, um Koeffizienten zu halten, i × j Multiplizierungsabschnitte (31–35) aufweist und einen Addierungsabschnitt (30) zum Addieren von Dateneinheiten, welche von den Multiplizierabschnitten (31–35) ausgegeben wurden; die Pixeldatenhalteabschnitte (25–29) i parallele Zeilen (21-1 bis 21-4) bilden, von denen jede aus j Pixeldatenhalteabschnitten (25–29) besteht, die in Serie so verbunden sind, daß eine Pixeldateneinheit, welche dem Pixeldaten-Halteabschnitt (25) eingegeben worden ist, der an dem Eingabeende einer jeden Zeile (21-1 bis 21-4) angeordnet ist, sequentiell den benachbarten Pixeldaten-Halteabschnitt (26–29) der gleichen Zeile übertragen wird; die Koeffizienten-Halteabschnitte (46–50) mit den entsprechenden Gruppen von Koeffizienten-Registern (36– 40) jeweils verbunden sind und den Pixeldaten-Halteabschnitten (26–29) jeweils zugeordnet sind, um die Koeffizienten zu halten, welche aus den Gruppen von Koeffizienten-Registern (36–40) durch die Koeffizienten-Auswahlvorrichtung (41–45) gelesen wurden; und die Multiplizierabschnitte (31–35) den Pixeldaten-Halteabschnitten (25–29) und den Koeffizienten-Halteabschnitten (46–50) entsprechend zugeordnet sind, um die Pixeldaten-Einheit, welche in jedem der Pixeldaten-Halteabschnitte (25–29) gespeichert ist, mit dem Koeffizienten zu multiplizieren, der in dem Koeffizienten-Halteabschnitt (46–50) gehalten ist, welcher dem Pixeldaten-Halteabschnitt (25–29) zugeordnet ist.
Die Die Bildverarbeitungvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß (i – 1) Zeilenpuffer (23) zum Verzögern des eingegebenen Bildes um eine Zeile mit Eingängen (25) der Pixeldaten-Halteabschnitte (25–29) an den Eingangsenden der Zeilen (24-1 bis 24-4) verbunden sind und Vorrichtungen zum Eingeben von Pixeldaten-Einheiten, welche eine Spalte bilden, an die Pixeldaten-Halteabschnitte (25) an den Eingangsenden der Zeilen (24-1 bis 24-4) vorgesehen sind.
Die Bildverarbeitungvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Koeffizienten-Informationsspeichervorrichtung (52) einen Rahmenspeicher (52) aufweist, mit einer Speicherkapazität entsprechend dem eingegebenen Bild zum Speichern der Koeffizienten-auswählenden Dateneinheiten an Adressen entsprechend den Pixeln, welche das eingegebene Bild bilden.
Die Bildverarbeitungvorrichtung nach Anspruch 1, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß sie aufweist: eine Taktsignal-Erzeugungsvorrichtung (34; 155) zum Liefern von Betriebstaktsignalen an die Raumfiltervorrichtungen (132; 143), so daß die Raumfiltervorrichtungen (132; 143) veranlaßt werden, eine räumliche Filterung durchzuführen, und eine Vorrichtungen zum Ändern der Betriebstaktsignale, welche an die Raumfiltervorrichtungen (132; 143) geliefert werden, in Abhängigkeit von einem Verhältnis, in welchem eine Vergrößerung oder eine Verkleinerung von Pixeldaten durch die Raumfiltervorrichtungen (132; 143) durchzuführen ist; eine Speichervorrichtung (135; 157) zur Speicherung der Ergebnisse des Ablaufs, der durch die Raumfiltervorrichtungen (132; 143) durchgeführt worden ist; und eine Steuervorrichtung (136; 156) zur Steuerung des Schreibens der Pixeldaten in und zum Lesen der Pixeldaten aus den Speichervorrichtungen (135; 157), wobei die Raumfiltervorrichtungen (132; 143) weiterhin Vorrichtungen aufweisen zum erneuten Setzen der Koeffizienten, die in den i Reihen und j Spalten angeordnet sind, synchron mit den Betriebstaktsignalen, Vorrichtungen zum Multiplizieren derjenigen Pixeldaten-Einheiten, die in den i Reihen und j Spalten angeordnet sind und für eine Interpolation notwendig sind, mit den Koeffizienten entsprechend den Pixeldaten-Einheiten, und Vorrichtungen zum Addieren dieser Pixeldaten-Einheiten, wodurch neue interpolierte Daten erzeugt werden, welche ein Pixel wiedergeben.
Die Bildverarbeitungvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Koeffizienten-Speichervorrichtungen (46–49) eine Vorrichtung zum Speichern einer Mehrzahl von Koeffizientenmustern zur Verwendung bei der Vergrößerung des Bildes aufweisen; die Taktsignalerzeugungsvorrichtungen (134; 155) Vorrichtungen zum Erzeugen von Hochgeschwindigkeits-Taktsignalen aufweisen, wenn die von den Raumfiltervorrichtungen (132; 143) zu verarbeitenden Pixeldaten-Einheiten einem zu vergrößerndem Bildbereich zugehörig sind, wobei die Hochgeschwindigkeits-Taktsignale einem Verhältnis entsprechen, mit welchem der Bildbereich zu vergrößern ist; die Auswahldatenerzeugungsvorrichtungen (133, 137; 153, 154) weiterhin eine Koeffizienten-Informationsspeichervorrichtung (133; 153) zum Speichern einer Mehrzahl von bildvergrößernden Koeffizienten-auswählenden Dateneinheiten aufweisen und Vorrichtungen zum sequentiellen Setzen der Mehrzahl von Koeffizientenmustern zur Verwendung bei der Vergrößerung des Bildes für den Bereich des eingegebenen Bildes, der zu vergrößern ist und Vorrichtungen zum Lesen der bildvergrößernden Koeffizienten-Auswahl-Dateneinheiten sequentiell aus den Koeffizienten-In formationsspeichervorrichtungen (133; 153) synchron mit den Hochgeschwindigkeits-Betriebstaktsignalen; und die Raumfiltervorrichtungen (132; 143) weiterhin Vorrichtungen aufweisen zum Durchführen eines Filtervorganges abhängig von den Koeffizientenmustern synchron mit den Hochgeschwindigkeits-Betriebstaktsignalen.
Die Bildverarbeitungvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß: die Taktsignal-Erzeugungsvorrichtungen (134; 155) weiterhin Vorrichtungen aufweisen, welche langsame Betriebstaktsignale erzeugen, wenn die Pixeldaten-Einheiten, welche von den Raumfiltervorrichtungen (132; 143) zu verarbeiten sind, einem zu verkleinernden Bildbereich zugehörig sind, wobei die langsamen Taktsignale einem Verhältnis entsprechen, mit welchem dieser Bildbereich zu verkleinern ist; die Raumfiltervorrichtungen (132; 143) weiterhin Vorrichtungen aufweisen, welche eine Filterung synchron mit den langsamen Betriebstaktsignalen durchführen, wodurch eine Anzahl von Pixeldaten-Einheiten interpoliert werden, welche notwendig sind, eine Zeile eines verkleinerten Bildes darzustellen; und die Steuervorrichtungen (136; 156) weiterhin Vorrichtungen aufweisen zum Schreiben interpolierter Zeilendaten in die Speichervorrichtung (135; 157) entsprechend dem Verhältnis, mit welchem der Bildbereich zu verkleinern ist.
Die Bildverarbeitungvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß: die Taktsignal-Erzeugungsvorrichtungen (134; 155) weiterhin Vorrichtungen aufweisen, welche langsame Betriebstaktsignale erzeugen, wenn die Pixeldaten-Einheiten, welche von den Raumfiltervorrichtungen (132; 143) zu verarbeiten sind, einem zu verkleinernden Bildbereich entsprechen, wobei die langsamen Taktsignale einem Verhältnis entsprechen, mit welchem der Bildbereich zu verkleinern ist; die Raumfiltervorrichtungen (132; 143) weiterhin Vorrichtungen aufweisen, welche einen Filtervorgang synchron mit den langsamen Betriebstaktsignalen durchführen, wodurch eine Anzahl von Pixeldaten-Einheiten interpoliert wird, welche notwendig sind, eine Zeile des verkleinerten Bildes darzustellen; und die Steuervorrichtungen (136; 156) weiterhin Vorrichtungen aufweisen zum Schreiben aller interpolierter Zeilendateneinheiten, welche von den Raumfiltervorrichtungen (132; 143) ausgegeben worden sind in die Speichervorrichtungen (135; 157) und Vorrichtungen zum Lesen einiger der interpolierten Zeilendateneinheiten aus den Speichervorrichtungen (135; 157), wobei die verbleibenden interpolierten Zeilendateneinheiten abhängig von dem Verhältnis entfernt werden, mit welchem der Bildbereich zu verkleinern ist.
Die Bildverarbeitungvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß: die Taktsignal-Erzeugungsvorrichtungen (134; 155) weiterhin Vorrichtungen aufweisen, welche Betriebstaktsignale mit normaler Geschwindigkeit erzeugen, wenn die von den Raumfiltervorrichtungen (132; 143) zu verarbeitenden Pixeldaten-Einheiten einem zu verkleinernden Bildbereich zugehörig sind; und die Steuervorrichtungen (136; 156) weiterhin Vorrichtungen aufweisen, welche in die Speichervorrichtungen (135; 157) einige der interpolierten Dateneinheiten schreiben, welche von den Raumfiltervorrichtungen (132; 143) ausgegeben wurden, wobei die verbleibenden interpolierten Dateneinheiten abhängig von dem Verhältnis entfernt werden, mit welchem der Bildbereich zu verkleinern ist.
Die Bildverarbeitungvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß: die Taktsignal-Erzeugungsvorrichtungen (134; 155) Vorrichtungen aufweisen, welche Betriebstaktsignale normaler Geschwindigkeit erzeugen, wenn die von den Raumfiltervorrichtungen (132; 143) zu verarbeitenden Pixeldaten-Einheiten einem zu verkleinernden Bildbereich zugehörig sind; und die Steuervorrichtungen (136; 156) Vorrichtungen aufweisen, welche interpolierte Dateneinheiten, welche von den Raumfiltervorrichtungen (132; 143) ausgegeben worden sind, in die Speichervorrichtungen (135; 157) schreiben, ohne daß irgendwelche der interpolierten Dateneinheiten entfernt werden, und Vorrichtungen aufweisen zum Lesen einiger der interpolierten Dateneinheiten aus den Speichervorrichtungen (135; 157), während die verbleibenden interpolierten Zeilendateneinheiten abhängig von dem Verhältnis entfernt werden, mit welchem der Bildbereich zu verkleinern ist.
Die Bildverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiterhin aufweist: einen ersten Bildspeicher (112) zur Speicherung eines zu verarbeitenden eingegebenen Bildes; eine Speichersteuerung (114) zum Lesen von Pixeldateneinheiten aus dem ersten Bildspeicher, welche das eingegebene Bild wiedergeben und zum wiederholten Lesen derjeniger Pixeldateneinheiten, welche einem Bildbereich zugehörig sind, der zu vergrößern oder zu verkleinern ist und welche die gleiche Zeile definieren, und zwar abhängig von einem Verhältnis, mit welchem dieser Bildbereich zu vergrößern oder zu verkleinern ist; eine Taktsignalerzeugungsvorrichtung (125) zur Änderung von Betriebstaktsignalen, welche den Raumfiltervorrichtungen (115) zuzuführen sind, und zwar abhängig von dem Verhältnis, mit welchem der Bildbereich zu vergrößern oder zu verkleinern ist, wenn die von den Raumfiltervorrichtungen zu verarbeitenden Pixeldateneinheiten diesem Bildbereich zugehörig sind; und einem zweiten Bildspeicher (127) zur Speicherung des eingegebenen Bildes, welches von den Raumfiltervorrichtungen (115) vergrößert oder verkleinert wurde.
Die Bildverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie aufweist: einen ersten Bildspeicher (112) zur Speicherung eines zu verarbeitenden eingegebenen Bildes; eine erste Speichersteuerung (114) zum Lesen von Pixeldateneinheiten, welche das eingegebene Bild wiedergeben aus dem ersten Bildspeicher (112); einen zweiten Bildspeicher (127) zur Speicherung des von den Raumfiltervorrichtungen (115) verarbeiteten eingegebenen Bildes; und eine zweite Speichersteuerung (126) zum Schreiben von Pixeldateneinheiten, welche von den Raumfiltervorrichtungen (115) ausgegeben worden sind in bestimmte Adressen des zweiten Bildspeichers (127) und zum Schreiben einiger der Pixeldateneinheiten in den zweiten Bildspeicher (127), während die verbleibenden Pixeldateneinheiten abhängig von einem Verhältnis entfernt werden, mit welchem das eingegebene Bild zu vergrößern oder zu verkleinern ist.
Die Bildverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiterhin aufweist: eine erste Wandelvorrichtung (213) zum wandeln eines Farbbildsignales eines eingegebenen Bildes in ein Signal des kolorimetrischen Systems; und eine zweite Wandelvorrichtung zum Wandeln von Pixeldaten, die durch Filtern des Signals des kolorimetrischen Systems mittels der Raumfiltervorrichtung (219; 215-1, 215-2) erhalten wurden in das ursprüngliche Farbbildsignal, wobei die Raumfiltervorrichtungen Vorrichtungen (215-1, 215-2) aufweisen, welche das Signal des kolorimetrischen Systems von der ersten Wandelvorrichtung (213) empfangen, die in i Reihen und j Spalten angeordnet sind und wobei die Auswahldatenerzeugungsvorrichtungen (216; 216-1, 216-2) Vorrichtungen aufweisen, welche Koeffizientenauswahldaten abhängig von einem Farbtonparameter erzeugen, der sich auf der Grundlage des Farbtons des eingegebenen Bildes ändert, welches durch das Signal des kolorimetrischen Systems wiedergebeben wird, das von der ersten Wandelvorrichtung (213) ausgegeben wird.
Die Bildverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das sie weiterhin aufweist: eine erste Wandelvorrichtung (213) zum Wandeln eines Farbbildsignales eines eingegebenen Bildes in ein gleichförmiges Wahrnehmungsraumsignal; und eine zweite Wandelvorrichtung (221) zum Wandeln von Pixeldaten, die durch Filtern des gleichförmigen Wahrnehmungsraumsignales mittels der Raumfiltervorrichtung (219) erhalten worden sind, in das ursprüngliche Farbbildsignal, wobei die Raumfiltervorrichtungen (219) Vorrichtungen aufweisen, welche das gleichförmige Wahrnehmungsraumssignal von der ersten Wandelvorrichtung (213) in Form von Pixeldateneinheiten in i Reihen und j Spalten empfangen und die Auswahldatenerzeugungsvorrichtungen (216) Vorrichtungen aufweisen, welche Koeffizienten-Auswahldaten abhängig von dem Farbtonparameter erzeugen, der sich auf der Grundlage von denjenigen Pixeldateneinheiten ändert, welche das gleichförmige Wahrnehmungsraumsignal durch die erste Wandelvorrichtung (213) bilden.
Die Bildverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, weiterhin gekennzeichnet durch: eine erste Wandelvorrichtung (213) zur Durchführung einer Polarkoordinatenwandlung an einem Farbunterschiedsignal in einem Farbbildsignal, welches ein eingegebenes Bild darstellt; und eine zweite Wandelvorrichtung (221) zum Wandeln von Pixeldaten, welche von den Raumfiltervorrichtung (219) erhalten worden sind, in ein ursprüngliches Farbbildsignal, wobei die Raumfiltervorrichtungen (219) Vorrichtungen aufweisen, welche die Pixeldateneinheiten von der ersten Wandelvorrichtung (213) in Form von Pixeldateneinheiten in i Reihen und j Spalten empfangen und die Auswahldatenerzeugungsvorrichtungen (216) Vorrichtungen aufweisen, welche Koeffizientenauswahldaten abhängig von einem Farbtonparameter erzeugen, der sich auf der Grundlage eines Farbtonparameters ändert, der in den Pixeldaten enthalten ist, welche der Polarkoordinatenumwandlung in der ersten Wandelvorrichtung (213) unterworfen werden.
Die Bildverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Raumfiltervorrichtungen (215-1, 215-2) weiterhin einen ersten Filterabschnitt (215-1) aufweisen, zum Empfang von Pixeldaten, welche Helligkeitsdaten sind, die in dem Signal des kolorimetrischen Systems enthalten sind, welches von der ersten Wandelvorrichtung (213) ausgegeben wird, sowie einen zweiten Filterabschnitt (215-2) zum Empfang von Pixeldaten, welche Farbton- und Farbsättigungsdaten sind, welche in dem Signal des kolorimetrischen Systems enthalten sind, welches von der ersten Wandelvorrichtung (213) ausgegeben wird; und die Auswahldatenerzeugungsvorrichtung (216-1, 216-2, 220) Vorrichtungen aufweisen, welche eine Mehrzahl von vorab festgesetzten Referenzwerten mit dem Farbtonparameter vergleichen, der von den ersten Wandelvorrichtungen (213) ausgegeben worden ist, um somit Koeffizientenauswahldaten zu erzeugen, welche auf dem Referenzwert basieren, der dem Farbtonparameter ähnlicher als irgendein anderer Referenzwert ist.
Die Bildverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswahldatenerzeugungsvorrichtungen (216-1, 216-2, 220) weiterhin einen ersten Komparator (216-1) zum Vergleichen der vorab festgesetzten Referenzwerte mit dem Farbtonparameter aufweisen, der von der ersten Wandelvorrichtung (213) ausgegeben wird, um damit Koeffizientenauswahldaten zu erzeugen, welche ein Koeffizientenmuster bezeichnen, welches in dem ersten Raumfilterabschnitt (215-1) festzusetzen ist und einen zweiten Komparator (216-2) aufweisen zum Vergleichen der vorab festgesetzten Referenzwerte mit dem Farbtonparameter, der von der ersten Wandelvorrichtung (213) ausgegeben worden ist, um hierdurch Koeffizientenauswahldaten, welche ein Koeffizientenmuster festlegen, zu erzeugen, welche in dem zweiten Raumfilterabschnitt (215-2) festzusetzen sind.
Die Bildverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswahldatenerzeugungsvorrichtung (216, 220; 216'; 216'') weiterhin Vergleichervorrichtungen (216; 216'; 216'') aufweisen zum Vergleich wenigstens eines Referenzwertes mit einem Luminanzwert von Pixeldaten, welche den Raumfiltervorrichtungen (219) einzugeben sind, wobei die Koeffizienten-Speichervorrichtungen (217-1 bis 217-4) weiterhin Koeffizienten-Speichervorrichtungen (217-1, 217-2; 217-1 bis 217-4) aufweisen, welche Koeffizientendaten speichern, welche ein Koeffizientenmuster wiedergeben, welches für einen Teil des eingegebenen Bildes mit hoher Luminanz optimal ist und Koeffizientendaten speichern, welche ein Koeffizientenmuster wiedergeben, welches für einen Teil des Eingangsbildes mit niedriger Luminanz optimal sind, wobei die Koeffizientenauswahlvorrichtungen (65-1) Vorrichtungen aufweisen, welche Koeffizientendaten für den Teil hoher Luminanz oder niedriger Luminanz des eingegebenen Bildes abhängig von dem Ergebnis des Vergleiches erzeugen, der von der Vergleichsvorrichtung 216'; 216'') durchgeführt wurde.
Die Bildverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 19, weiterhin gekennzeichnet durch eine Referenzwerterzeugungsvorrichtung (90) zur Erkennung eines Luminanzwertes des eingegebenen Bildes und zum Beliefern der Vergleichsvorrichtung (216; 216'; 216'') mit einem Referenzwert entsprechend dem erkannten Luminanzwert.
Die Bildverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, weiterhin gekennzeichnet durch eine Abstufungskompressionsvorrichtung (300) zur Durchführung einer Abstufungskompression an den Pixeldaten, welche von der Raumfiltervorrichtungen (219) ausgegeben worden sind und gekennzeichnet dadurch, daß die Auswahldatenerzeugungsvorrichtungen (216') weiterhin eine Vergleichsvorrichtung (216') aufweist zum Vergleichen zumindest eines vorab festgesetzten Referenzwertes mit einem Luminanzwert der Pixeldaten, welche den Raumfiltervorrichtungen (219) einzugeben sind.
Die Bildverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstufungskompressionsvorrichtung (300) Vorrichtungen aufweist, welche die Teile hoher Luminanz und niedriger Luminanz des eingegeben Bildes auf einen größeren Betrag als jeglicher andere Teil des eingegenen Bildes komprimieren.