TWI236839B - Image processor, image processing method, recording medium, and program - Google Patents

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TWI236839B TW092108447A TW92108447A TWI236839B TW I236839 B TWI236839 B TW I236839B TW 092108447 A TW092108447 A TW 092108447A TW 92108447 A TW92108447 A TW 92108447A TW I236839 B TWI236839 B TW I236839B
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Ken Nakashima
Katsuaki Hirota
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Description

1236839 (1) 玫、發明說明 [#明所屬之技術領域】 本發明乃關於畫像處理裝置及畫像處理方法，記錄媒 體’以及程式，尤其是適用於進行抽樣處理的情況下的晝 像處理裝置及晝像處理方法，記錄媒體，以及程式。 【先前技術】 例如，用於數位相機（數位相機、數位攝影機、以及 可攝像靜止畫像及動晝之數位相機）之轉換光線爲電氣信 號的攝像元件，乃具有於晶片的表面上排列精密的光電二 極體之構造。光電二極體爲因應所照射的光的強弱來產生 電荷之半導體，因爲其本身並不具有捕捉色彩的能力，因 此在接收彩色畫像之際，有必要依色彩要素別來接收入射 光。 用於一般的數位相機或是攝影機之單層式的彩色攝像 元件，爲於光電二極體上，具有以馬賽克形狀配置3色或 是4色的彩色濾光片’且各個光電二極體對個別的色彩要 素反應之構造。例如對RGB (紅、綠、藍，亦即光的三 原色）各具有個別的攝像元件，亦即，對採用3枚的攝像 元件的3層式的相機，以馬賽克形狀配置RGB的彩色濾 光片，亦即，將採用1枚的攝像元件的單層式相機攝像元 件來進行攝像之相機，稱爲單層式相機。 關於攝像元件，大多採用電荷耦合元件（Charge Coupled Device，CCD )與互補式金屬氧化物半導體（ (2) 1236839
Complementary Metal-Oxide Semiconductor ’ CMOS)等。 原先，所謂的CCD是指具有將電荷以桶式中繼（ Bucket Relay)的方式轉送的功能之所有兀件，但是現在 ，所謂的CCD大部分是指在讀出電荷之際採用此CCD之 C CD攝像元件。C CD乃用於數位相機、影像掃描機等之 進行影像輸入的一般影像元件。 C CD攝像元件由光電二極體、以及依序擷取出並轉 送光電二極體所產生的電荷之電路所構成。CCD攝像元 件的具體構造爲，於矽基板上以棋盤上的格子般配置光電 二極體與電極。如底片般，若是於此棋盤格子上形成穿過 鏡頭的光學影像的話，則各個光電二極體產生因應接收光 的光的強弱之電荷。因爲於電極上交互賦予電壓，因此所 累積的電荷就如同泵將之押出一般，往鄰近的電極移動， 最後並一個一個被輸出。然後藉由將電荷放大並轉換爲數 位値，而生成2次元的畫像資料。此外，於動畫像的情況 下，則重複此處理來生成做爲連續性的靜畫像之動畫像。 所謂的CMOS感測器，爲不同於CCD，乃採用CMOS 切換元件來讀出電荷之攝像元件，各個像素以1個光電二 極體以及採用CMOS電晶體之切換元件所構成。亦即，在 以格子狀排列的光電二極體上個別裝設切換元件來構成， 並依序切換此切換元件，以對每1個像素讀出電荷。因爲 具有如此的組成，因此其理論上並不產生c C D特有的晃 動（S m e a r )，且可以以單一電壓來驅動，以及可使用與 一般的晶片相同的生產線，並配合周邊功能而以單一晶片 (3) 1236839 來構成，因此可獲得小型化以及低價格化等種種優點。然 而，在商用化做爲攝像元件的CMO S感測器之際，有必要 完成起因於切換雜訊等之雜音對策。 於數位攝影機中，固體攝像元件的感測器數目，亦即 所攝像的畫像的像素數，幾乎爲1 00萬像素以下。另一方 面，於數位相機中，由於近年來半導體技術的提升及高解 析度化的趨勢，像素數有從100萬像素、200萬像素、 3 〇〇萬像素而逐漸增加的趨勢。 此外，最近幾年，對可攝像靜止畫及動晝的數位攝影 機的開發持續進行，而使數位攝影機廣爲普及。 然而，伴隨著所攝像的畫像的像素數的增加，而使得 讀出所有像素的時間變長。與靜止晝不同，在攝像動畫的 情況下’讀出所有像素的時間變長的話，則無法得到平滑 優美的動畫。 爲了解決此問題，在不要求解析度的情況下，則有抽 出部分的像素來讀出的方法。 以往’尤其是在採用CCD做爲攝像元件的情況下， 在動畫的顯示等情況中，例如於2 x 2所構成的像素（在 此爲Gr、r、β、Gb )中，如第1圖所示般，在8個像素 S中’僅抽出2個像素而不採用其他像素，此外，如第2 圖所示般’在1 2個像素當中，僅抽出2個像素而不採用 其他像素等方法。 然而’在第1圖或第2圖所示的抽樣方法中，不僅無 法進行等間隔的抽樣，亦無法利用所有像素，因而於所顯 -8- (4) 1236839 不或是所記錄的動畫中，產生畫像因換行或換頁而被分割 的問題。 【發明內容】 本發明乃鑑於上述狀況所創作的發明，目的在於可以 實現，可得到不會產生因換行或換頁而被分割的優良抽樣 晝像之抽樣處理。 本發明的晝像處理裝置乃用於處理晝像，其特徵爲具 備：取得由多數的色彩成分所組成，並具有2x 2的色彩 編碼的畫像信號之取得手段；以及在取得手段所取得的畫 像信號當中，算出注目像素以及位於注目像素旁邊的相同 色彩成分的像素之（2n- 1 )個量的像素値之加算平均値， 來做爲注目像素的像素値之濾波手段；以及以1 /( 2η- 1 ) 的抽樣率，來抽出由濾波手段所算出的加算平均値來做爲 像素値的像素之抽樣手段。 於濾波手段中，可採用1個圖框（Frame )的上述畫 像信號之所有上述像素的像素値，來算出加算平均値。 於濾波手段中，可對注目像素，選擇排列於水平方向 上的相同色彩成分的像素，並算出（2 η -1 )個像素的像素 値之加算平均値，來做爲注目像素的像素値。 於濾波手段中，可對注目像素，選擇排列於垂直方向 上的相同色彩成分的像素，並算出（2η-1 )個像素的像素 値之加算平均値，來做爲注目像素的像素値。 於濾波手段中’可對上述注目像素，於水平方向及垂 -9- (5) 1236839 直方向上，選擇所定範圍內的相同色彩成分的像素，並算 出（2n- 1 )個像素的像素値之加算平均値，來做爲注目像 素的像素値。 於濾波手段中，可於多數的色彩成分當中，至少對1 個色彩成分的注目像素，從配置於距離注目像素最近的位 置上’依序選擇相同色彩成分的像素，並算出（2 η - 1 )個 像素的像素値之加算平均値，來做爲注目像素的像素値。 於濾波手段中，可對多數的色彩成分之所有色彩成分 的注目像素，從配置於距離注目像素最近的位置上，依序 選擇相同色彩成分的像素，並算出（2 η - 1 )個像素的像素 値之加算平均値，來做爲注目像素的像素値。 於取得手段中，可以又具備攝像畫像信號之攝像手段 〇 攝像手段可由CMOS 1C而構成。 攝像手段、上述濾波手段、及上述抽樣手段可以同一 個CMOS 1C而構成。 畫像處理裝置可以又具有顯示對應於取得手段所取得 的畫像信號的畫像之顯示手段，在顯示手段所顯示的畫像 爲動畫像的情況下，取得手段所取得的畫像信號經由濾波 手段及抽樣手段的處理，以顯示手段來顯示，在顯示手段 所顯示的晝像爲靜畫像的情況下，取得手段所取得的畫像 信號並不經由濾波手段及抽樣手段的處理，以顯示手段來 顯示。 晝像處理裝置可以又具有記錄取得手段所取得的晝像 -10- (6) 1236839 信號之記錄手段，在記錄手段所記錄的畫像信號爲對應於 動畫像的信號的情況下，取得手段所取得的晝像信號經由 濾波手段及抽樣手段的處理，以記錄手段來記錄’在記錄 手段所記錄的晝像信號爲對應於靜晝像的信號的情況下’ 取得手段所取得的畫像信號並不經由濾波手段及抽樣手段 的處理，以記錄手段來記錄。 畫像處理裝置可以又具有輸出取得手段所取得的畫像 信號之輸出手段，在輸出手段所輸出的畫像信號爲對應於 動畫像的信號的情況下，取得手段所取得的畫像信號經由 濾波手段及抽樣手段的處理，以輸出手段來輸出’在輸出 手段所輸出的畫像信號爲對應於靜畫像的信號的情況下’ 取得手段所取得的晝像信號並不經由濾波手段及抽樣手段 的處理，以輸出手段來輸出。 本發明的畫像處理方法的特徵爲，包含：控制取得由 多數的色彩成分所組成，並具有2x 2的色彩編碼的畫像 信號之取得控制步驟；以及在由取得控制步驟的處理來控 制取得之晝像信號當中，算出注目像素以及位於注目像素 旁邊的相同色彩成分的像素之（2η-1 )個量的像素値之加 算平均値，來做爲注目像素的像素値之濾波運算步驟；以 及以1 /( 2η- 1 )的抽樣率，來抽出由濾波運算步驟的處理 所算出的加算平均値來做爲像素値的像素之抽出步驟。 記錄於本發明的記錄媒體之程式的特徵爲，該程式包 含：控制取得由多數的色彩成分所組成，並具有2χ 2的 色彩編碼的畫像信號之取得控制步驟；以及在由取得控制 -11 - (7) 1236839 步驟的處理來控制取得之畫像信號當中，算出注目像素以 及位於注目像素旁邊的相同色彩成分的像素之（2n-1 )個 量的像素値之加算平均値’來做爲注目像素的像素値之瀘 波運算步驟；以及以1 /( 2 η - 1 )的抽樣率，來抽出由濾波 運算步驟的處理所算出的加算平均値來做爲像素値的像素 之抽出步驟。 本發明的程式的特徵爲，包含：控制取得由多數的色 叔成分所ώ成’並具有2 X 2的色彩編碼的畫像信號之取 得控制步驟；以及在由取得控制步驟的處理來控制取得之 畫像信號當中，算出注目像素以及位於注目像素旁邊的相 同色彩成分的像素之（2 η - 1 )個量的像素値之加算平均値 ，來做爲注目像素的像素値之瀘波運算步驟；以及以1 / ( 2 η- 1 )的抽樣率，來抽出由濾波運算步驟的處理所算出的 加算平均値來做爲像素値的像素之抽出步驟。 於本發明的畫像處理裝置及晝像處理方法，以及程式 中，取得由多數的色彩成分所組成，並具有2 X 2的色彩 編碼的晝像信號，然後在所取得的畫像信號當中，算出注 目像素以及位於注目像素旁邊的相同色彩成分的像素之（ 2η- 1 )個量的像素値之加算平均値，來做爲注目像素的像 素値，並以1 /( 2η- 1 )的抽樣率，來抽出以所算出的加算 平均値來做爲像素値的像素。 【實施方式】 以下參照圖示來說明本發明的實施型態。 -12- (8) 1236839 第3圖爲顯示適用本發明的數位攝影機的構成之方塊 圖。 操作輸入部1 1乃由例如按鈕、按鍵、滾輪等所構成 ，其接受使用者之關於靜畫的攝像、動畫的錄影開始及結 束、或是曝光或是焦距調整等之晝像調整的操作輸入。 控制部12由中央處理單元（Central Processing Unit ^ CPU)、唯讀記憶體（Read Only Memory，ROM)、及 隨機存取記憶體（Random Access Memory，RAM)所構 成，爲用於控制數位攝影機1的動作，其基於從操作輸入 部1 1所輸入之使用者的操作，來生成用於控制攝像部1 3 、抽樣處理部1 4、攝影機信號處理部1 5、及驅動器1 8之 控制信號，並輸出至各部。 攝像部1 3由例如光學物鏡、驅動光學物鏡之驅動部 、CCD感測器或是CMOS感測器等攝像元件、以及將藉 由這些攝像元件所取得的類比的電氣信轉換爲數位信號之 A/D轉換部等所構成，其依循控制部12的控制，來攝像 靜畫或是動畫。 抽樣處理部1 4依循控制部1 2的控制，因應必要，對 於從攝像部1 3所輸入的畫像信號進行抽樣處理。 在此，攝像部1 3及抽樣處理部1 4可以各自不同的處 理方塊來構成，亦可構成於相同晶片上（例如，攝像部 13及抽樣處理部14以相同的1個CMOS 1C來構成）。 攝影機信號處理部1 5依循控制部1 2的控制，對所輸 入的晝像資料，進行r處理（灰階處理）、白平衡、除馬 -13- (9) 1236839 賽克等處理° 顯示部1 6以例如液晶面板等所構成’其顯示 的畫像資料。顯示部1 6遵循從操作輸A部1 1所輸 用者的操作’具有用於確認所攝像的晝像之取 F i n d e r )的功能，並顯示所攝像的靜晝像或是所錄 晝像。輸出部1 7以有線或是無線的方式’與其他 是網路接續，並輸出所攝像的靜晝像或是所錄影的 〇 於驅動器1 8中適當的裝設磁碟2 1、光碟22、 2 3、或是半導體記憶體2 4等’驅動器1 8將攝影機 理部1 5所供給的晝像信號’輸出至磁碟2 1、光碟 磁碟2 3、或是半導體sS fe體2 4等來記錄’而記錄 21、光碟22、光磁碟23、或是半導體記憶體24等 像資料或是動畫像資料，則被輸出至顯示部1 6來 並從輸出部1 7輸出至其他裝置。 此外，於驅動器1 8中亦可裝設磁帶。再者， 器1 8之外，亦可藉由裝設半導體記憶體或是硬碟 媒體於數位攝影機1的內部中，而記憶所攝像的畫 於數位攝影機1的內部中。 此外，從裝設於驅動器1 8的磁碟2 1、光碟2 2 碟2 3、或是半導體記憶體2 4等記錄媒體當中所讀 式，乃因應必要供應至控制部1 2並安裝該程式。 在使用者使用操作輸入部1 1，使顯示可由攝倡 來攝像的畫像於顯不部1 6的方式來操作的情況下 所輸入 入之使 景窗（ 影的動 裝置或 動畫像 光磁碟 信號處 22、光 於磁碟 之靜晝 顯示， 於驅動 等記錄 像資料 、光磁 出的程 ^部13 (亦即 -14- (10) 1236839 以顯示部1 6做爲取景窗的情況），控制部1 2控制攝像部 1 3 ’以取得連續的畫像資料並輸出至抽樣處理部1 4。抽 樣處理部1 4依循控制部1 2的控制，執行抽樣處理，並輸 出抽樣後的畫像資料至攝影機信號處理部1 5。關於抽樣 處理的詳細情況，之後將會詳細敘述。攝影機信號處理部 1 5對抽樣處理部1 4所供應之抽樣後的畫像資料施加所定 的處理，並輸出至顯示部1 6來顯示。 因爲可藉由進行抽樣來縮短用於讀出畫像所需的時間 ，因此可於顯示部1 6顯示平滑優美的動畫。 於使用者參照顯示於顯示部1 6的畫像，採用操作輸 入部U來指示對靜畫像的攝像的情況下，控制部1 2控制 攝像部1 3，以取得1個圖框（Frame )的畫像資料，並輸 出至抽樣處理部1 4。抽樣處理部1 4依循控制部1 2的控 制，並不執行抽樣處理，而是對未經抽樣的1個圖框的畫 像資料施加所定的處理，然後，除了輸出至顯示部1 6來 顯示之外，還輸出至裝設於驅動器1 8之所定的記錄媒體 來記錄。 藉由不進行抽樣，來記錄高解析度的畫像於裝設在驅 動器1 8的所定記錄媒體。 於使用者參照顯示於顯示部1 6的畫像，採用操作輸 入部1 1來指示對動晝像的攝像的情況下，控制部1 2控制 攝像部1 3，以取得連續的畫像資料並輸出至抽樣處理部 1 4。抽樣處理部1 4依循控制部1 2的控制，執行抽樣處理 ，並輸出抽樣後的畫像資料至攝影機信號處理部1 5。攝 -15- (11) 1236839 影機信號處理部1 5對抽樣處理部1 4 像資料施加所定的處理，然後，除了 顯示之外，還輸出至裝設於驅動器1 來記錄。 因爲可藉由進行抽樣來縮短用於 ，因此可記錄動晝於裝設在驅動器1 〇 此外，藉由操作操作輸入部11 裝設在驅動器1 8的所定記錄媒體內 晝像資料，輸出至顯示部1 6來顯示， 出至其他裝置。 此外，數位攝影機1亦可具備用 克風、處理所取得的聲音資料之聲音 出聲音資料之揚聲器等。 第4圖係顯示抽樣處理部1 4的 塊圖。 水平成分低通濾波器3 1對所輸 平方向上賦予所謂的（1、0、1、0、 1 /3抽樣處理部3 2於水平方向上，每 〇
例如，如第5圖所示般，於第1 紅色的彩色濾光片，於第2條線上各 色濾光片，亦即所謂的2 X 2的拜耳配 列），而關於以2x 2的拜耳配列（G 所供應之抽樣後的畫 輸出至顯示部1 6來 8之所定的記錄媒體 讀出畫像所需的時間 8的所定記錄媒體內 ，使用者可將記錄於 的靜畫像資料或是動 或是從輸出部1 7輸 於取得聲音資料之麥 資料處理部、以及輸 更爲詳細的構成之方 入的晝像資料，於水 1 ) /3的濾波。水平 隔3個像素進行抽樣 條線上各配置綠色與 配置藍色與綠色的彩 列（G (綠）方格配 (綠）方格配列）進 -16- (12) 1236839 行編碼的情況下之濾波及抽樣，則採用第6圖來說明。 於第1條線上，於每個像素中交互配置，對應於綠色 彩色濾光片的配置位置之像素（以下稱爲綠色像素），以 及對應於紅色彩色濾光片的配置位置之像素（以下稱爲紅 色像素）。在水平成分低通濾波器3 1以1個綠色像素爲 注目像素，賦予（1 ' 〇、1、〇、1 ) /3的濾波的情況下， 對對應於包含注目像素的3個綠色像素的部分乘以1，對 對應於紅色像素的部分乘以〇，並將這些像素値的合計値 除以3，因此可算出爲注目像素的綠色像素，以及與該像 素相鄰的綠色像素之單純平均値。 另一方面，水平成分低通濾波器3 1以1個紅色像素 爲注目像素，賦予（1、0、1、0、1 ) / 3的濾波的情況下 ，對對應於包含注目像素的3個紅色像素的部分乘以1， 對對應於綠色像素的部分乘以0，並將這些像素値的合計 値除以3，因此可算出爲注目像素的紅色像素，以及與該 像素相鄰的紅色像素之單純平均値。 同樣的，亦藉由水平成分低通濾波器3 1，對第2條 線的綠色像素、以及對應於藍色彩色濾光片的配置位置之 像素（以下稱爲藍色像素）進行濾波處理。 因爲於水平1 /3抽樣處理部3 2中，於水平方向上每 隔3個像素進行抽樣，因此最後將如第6圖中的箭頭所示 之每隔3個像素的像素爲注目像素，並生成抽樣像素群， 該抽樣像素群乃藉由算出與相鄰該像素的同色像素的單純 平均値所獲得的像素所構成。 -17- (13) 1236839 於第6圖中，關於以綠色像素爲注目像素的情況與以 紅色像素爲注目像素的情況、以及以藍色像素爲注目像素 的情況與以綠色像素爲注目像素的情況下進行濾波處理的 像素，於圖式中乃各自分爲上段及下段，但是水平成分低 通濾波器3 1可同時執行同一條線的處理。 第7圖係說明輸入於抽樣處理部1 4的晝像的波帶之 圖示。抽樣前的畫像中之乃奎斯特（N y q u e s t )的邊際頻 率數f η，爲抽樣前的晝像的抽樣頻率數f s的1 / 2。 第8圖係說明於水平成分低通濾波器3 1中，對抽樣 前的晝像賦予（1、〇、1、0、1 ) /3的濾波後的晝像的波 帶之圖示，第9圖係說明於水平1 / 3抽樣處理部3 2中進 行抽樣處理後的波帶之圖示。 與輸入於第7圖所說明的抽樣處理部1 4之前的畫像 相比較，於第8圖及第9圖中之乃奎斯特的邊際頻率數 f η ’及抽樣頻率數f s ’兩者均成爲適當限制的値，再者，這 些抽樣點爲等間隔。 亦即，於以往的抽樣畫像的生成方法中，並不採用絕 大部分的像素，而僅僅採用一部分的像素來生成抽樣畫像 ，相對的，經由抽樣處理部14的處理，採用所有的像素 來執行濾波處理，並進行等間隔的抽樣處理來生成抽樣晝 像，因此可以獲得不會產生畫像相位的偏離，且不會產生 因換行或換頁而被分割之抽樣畫像。 於抽樣處理部1 4中，乃說明於水平成分低通濾波器 3 1中，對抽樣前的晝像賦予（1、0、1、〇、1 ) /3的濾波 -18- (14) 1236839 ，於水平1 /3抽樣處理部3 2中，進行1 /3的抽樣，但若 是補集點（T a p P 〇 i n t )落在抽樣後的抽樣頻率數fs ’ ’且 於乃奎斯特的邊際頻率數f η，下進行適當的波帶限制的濾 波，且抽樣後不會產生畫像相位的偏離的話，則可以採用 任何一種的濾波器。 例如，如此的抽樣方法即使在抽樣率爲1 /3之外，只 要是抽樣率爲1/(2η-1)(在此η爲正整數）均成立。例 如於第3圖的數位攝影機1中，亦可以第1 0圖所示之抽 樣處理部4 1來取代抽樣處理部1 4。 水平成分低通濾波器5 1對所輸入的畫像信號，於水 平方向上賦予（1、0、1、0、1、0、1、0、1 ) / 5的濾波 。而水平1/5抽樣處理部52中，則於水平方向上每隔5 個像素進行抽樣。 例如，以第5圖所說明的2χ 2的拜耳配列進行編碼 的情況下之濾波及抽樣，則採用第1 1圖來說明。 水平成分低通濾波器5 1於第1條線上，以1個綠色 像素爲注目像素，賦予（1、〇、1、〇、1、〇、1、0、i ) /5的濾波的情況下，對對應於包含注目像素的5個綠色像 素的部分乘以1，對對應於紅色像素的部分乘以0，並將 這些像素値的合計値除以5，因此可算出爲注目像素的綠 色像素’以及與該像素相鄰的綠色像素之單純平均値。 另一方面，水平成分低通濾波器5 1以1個紅色像素 爲注目像素，賦予（1、〇、1、0、1、0、11 ) /5的 濾波的情況下，對對應於包含注目像素的5個紅色像素的 -19- (15) 1236839 部分乘以1，對對應於綠色像素的部分乘以〇，並將這些 像素値的合計値除以5，因此可算出爲注目像素的紅色像 素’以及與該像素相鄰的紅色像素之單純平均値。 同樣的，亦藉由水平成分低通濾波器5 1，對第2條 線的綠色像素以及藍色像素進行濾波處理。因爲於水平 1 /5抽樣處理部52中，於水平方向上每隔5個像素進行抽 樣’因此最後將如第1 1圖中的箭頭所示之每隔5個像素 的像素爲注目像素，並生成抽樣像素群，該抽樣像素群乃 藉由算出與相鄰該像素的同色像素的單純平均値所獲得的 像素所構成。 於第11圖中，關於以綠色像素爲注目像素的情況與 以紅色像素爲注目像素的情況、以及以藍色像素爲注目像 素的情況與以綠色像素爲注目像素的情況下進行濾波處理 的像素’於圖式中乃各自分爲上段及下段，但是抽樣處理 部4 1可同時執行同一條線的處理。 例如第7圖所說明般，抽樣前的畫像中之乃奎斯特的 邊際頻率數fn，爲抽樣前的畫像的抽樣頻率數fs的1/2， 然而在輸入於抽樣處理部4 1的情況下，則採用第1 2圖及 第1 3圖來說明。 第1 2圖係說明於水平成分低通濾波器5 1中，對抽樣 前的畫像賦予（1、0、1、〇、1、0、1、0、1 ) / 5的濾波 後的畫像的波帶之圖示，第1 3圖係說明於水平1 /5抽樣 處理部5 2中進行抽樣處理後的波帶之圖示。 於第1 2圖及第1 3圖中所示之賦予濾波後的波帶與抽 -20- (16) 1236839 樣處理後的波帶中，與第7圖所說明的抽樣處理前 相比較’乃奎斯特的邊際頻率數f η ’及抽樣頻率數 均成爲適當限制的値，再者，這些抽樣點爲等間隔 亦即，與上述抽樣處理部1 4中的情況相同， 樣處理部4 1的處理，採用所有的像素來執行濾波 並藉由進行等間隔的抽樣處理，可獲得不會產生因 換頁而被分割之抽樣畫像。 如此，於抽樣率爲1 /( 2 η -1 )(在此η爲正整 際，藉由算出注目像素與周邊的同色像素（2η-1 ) 平均値並進行抽樣，則可使補集點（Tap Point)落 後的抽樣頻率數fs ’內，並在乃奎斯特的邊際頻率婁 進行適當的波帶限制，且可進行抽樣後不會產生畫 的偏離的抽樣處理。 如此的抽樣處理例如在第3圖的數位攝影機1 可以第1 4圖所示之抽樣處理部6 1來取代抽樣處天 ，並且不僅於水平方向，亦可於垂直方向上執行。 延遲線（Delay Line) 71爲4條線的量的延遲 於垂直方向上同步化5條線的畫像信號。垂直成分 波器7 2對所輸入的畫像信號，於垂直方向上賦予 、1、0、1 ) /3的濾波。垂直1/3抽樣處理部73則 方向上每隔3個像素進行抽樣。 例如，以採用第5圖來說明之2 X 2的拜耳配 編碼的情況下之濾波及抽樣，則採用第1 5圖來說尽 於第1條垂直線上，於每個像素中交互配置綠 的畫像 fs ’兩者 〇 經由抽 處理， 換行或 數）之 的加算 在抽樣 女fn，下 像相位 中，亦 里部14 線，乃 低通濾 (1、0 於垂直 列進行 色像素 -21 - (17) 1236839 及監色像素’於弟2條垂直線上，於每個像素中交互配置 紅色像素及綠色像素。在垂直成分低通濾波器72於第1 條垂直線上’以1個綠色像素爲注目像素，賦予（1、〇、 1、〇、η /3的濾波的情況下，對對應於綠色像素的部分 乘以1 ’對對應於藍色像素的部分乘以〇，並將包含注目 像素的3個像素的像素合計値除以3，因此可算出爲注目 像素的綠色像素，以及與該像素相鄰的綠色像素之單純平 均値。 另一方面，垂直成分低通濾波器72以1個紅色像素 爲注目像素，賦予（1、0、1、〇、1 ) /3的濾波的情況下 ’對對應於紅色像素的部分乘以1，對對應於綠色像素的 部分乘以〇 ’並將包含注目像素的3個像素的像素合計値 除以3 ’因此可算出爲注目像素的紅色像素，以及與該像 素相鄰的紅色像素之單純平均値。 同樣的’於第2條垂直線中之綠色像素及藍色像素， 亦藉由垂直成分低通濾波器7 2進行濾波。 因爲於垂直1 /3抽樣處理部7 3中，於垂直方向上每 隔3個像素進行抽樣，因此最後將如第1 5圖中的箭頭所 示之每隔3個像素的像素爲注目像素，並生成抽樣像素群 ，該抽樣像素群乃藉由算出與相鄰該像素的同色像素的單 純平均値所獲得的像素所構成。 於第1 5圖中，關於以綠色像素爲注目像素的情況與 以紅色像素爲注目像素的情況、以及以藍色像素爲注目像 素的情況與以綠色像素爲注目像素的情況下進行濾波處理 - 22- (18) 1236839 的像素，於圖式中乃分別顯示於右線及左線，但是抽樣處 理部6 1可同時執行同一條垂直線的處理。 即使在第1 4圖及第1 5圖所說明之垂直成分的抽樣處 理當中，可使補集點落在抽樣後的抽樣頻率數fs，內，並 在乃奎斯特的邊際頻率數f η ’下進行適當的波帶限制，且 可進行抽樣後不會產生畫像相位的偏離的抽樣處理。此外 ，於此抽樣處理中，亦採用所有的像素來生成抽樣畫像， 因此可獲得不會產生因換行或換頁而被分割之抽樣畫像。 此外，於第3圖的數位攝影機1中，在攝像部13可 以區塊（Block )單位來讀出畫像的情況下，亦可設置第 1 6圖所示之抽樣處理部8 1來取代抽樣處理部1 4，以同時 進行水平及垂直方向上的抽樣處理。 水平垂直成分低通濾波器9 1對所輸入的畫像資料， 於水平方向上賦予（1、0、1、0、1 ) / 3的濾波，於垂直 方向上賦予（1、0、1、0、1 ) /3的濾波，亦即於水平垂 直方向上具有（3、0、3、0、3 ) /9的係數，並進行算出 在水平垂直方向上所相鄰的同色的9個像素之加算平均的 濾波處理。而水平垂直1 /3抽樣處理部92於水平垂直方 向上各自每隔3個，亦即每隔9個像素則抽出1個像素的 抽樣。 例如’以2 X 2的拜耳配列進行編碼的情況下，如第 1 8圖所示般’水平垂直成分低通濾波器9 1對第1 7圖所 示之輸入像素，於藍色成分、綠色成分、紅色成分的各個 像素上’於水平垂直方向上進行（3、〇、3、〇、3 ) /9的 -23- (19) 1236839 濾波處理’因此’對於注目像素，對對應於色彩成分以外 的像素部分乘以〇 ’對對應於色彩成分的像素部分乘以i ，並將包含注目像素的9個像素的像素合計値除以9，來 算出注目像素在水平垂直方向上相鄰的同色的9個像素之 加算平均値。 然後，於水平垂直1 /3抽樣處理部92中，對水平垂 直方向上相鄰的同色的9個像素當中抽出1個像素，因此 可得到第1 9圖所示之抽樣畫像。 在此，於水平垂直的同色的3個像素中，在以注目像 素做爲水平垂直方向的5x5中央像素之正方形的像素群 (n’m)(在此η爲1〜5，m爲1〜5之値）當中，算出（ 1，1 ) ( 1，3 ) 、（ 1，5 ) 、（ 3，1 ) > ( 3，3 )(亦即 注目像素）、（3，5 ) 、（ 5，1 ) 、（ 5，3 ) 、（ 5，5 ) 的9個像素之加算平均値，而若是抽樣後的像素的相位位 置不會產生變化的話，則可以任何形狀來進行加算處理。 例如，如第2 0圖所示般，水平垂直成分低通濾波器 9 1亦可以對於藍色成分及紅色成分的像素，於水平垂直 方向上進行（3、0、3、0、3 ) /9的濾波處理，而對於綠 色成分的像素’則於水平垂直方向上以（1、2、3、2、1 )/9的濾波係數來進行濾波處理，並對注目像素，算出相 鄰的菱形形狀的9個像素之加算平均値。 如此，對方格狀配置的綠色成分的像素，採用（1、2 、3、2、1 ) /9的濾波，並算出相鄰的菱形形狀的9個像 素之加算平均，藉此’與採用第1 8圖所說明之（3、0、3 -24- (20) 1236839 、0、3 ) / 9的濾波處理相較，於綠色的像素中，可算出對 注目像素最接近的9個像素之加算平均。 如此，於水平垂直方向上同時進行抽樣處理的情況下 ，尤其是如第2 0圖所說明般’在濾波係數因像素而不同 的情況下，雖然在數位攝影機1的攝像部1 3所具有的攝 像元件爲C C D的情況下亦可以實現，但是關於攝像元件 ，CMOS較CCD爲佳。 而即使在水平垂直方向上同時進行抽樣處理的情況下 ，關於可達到相同效果的抽樣處理，除了抽樣率爲1 / 3 /之 外’只要是抽樣率爲1 /( 2 η -1 )(在此η爲正整數）的話 均可達到。 如第1 6圖〜第2 0圖所說明般，即使在適用本發明的 水平垂直成分的抽樣處理中，亦可使補集點（Tap Point ) 落在抽樣後的抽樣頻率數fs ’內，並在乃奎斯特的邊際頻 率數f η ’下進行適當的波帶限制，且可進行抽樣後不會產 生畫像相位的偏離的抽樣處理。此外，於水平垂直成分的 抽樣處理中，因爲採用所有的像素來生成抽樣畫像，因此 可得到不會因換行或換頁而被分割之抽樣畫像。 於以上所說明的處理當中，因爲加算處理的各色成分 的像素範圍在空間上重複，因此在抽樣前及抽樣後的畫像 的色彩編碼相同。因此，於本發明中，只要是2 X 2的色 彩編碼，均可適用於採用任何色彩編碼的處理。 在此，乃採用使用光的3原色之拜耳配列的情況來說 明，但是例如在採用使用互補色的色彩編碼的情況下，亦 -25- (21) 1236839 可適用於本發明。例如，大多於互補色濾波中，除了色彩 的三原色之 CMY (青藍（Cyan)、紫紅（Magenta)、黃 (Yellow))之外，還加上綠色（Green)而成爲「CMYG 」，來製作2 X 2的模式，而即使是在採用如此的互補色 濾波的情況下，亦可適用於本發明。 上述一連串的處理可藉由軟體來執行。可藉由裝設構 成該軟體的程式於特用的硬體中的電腦，或是藉由裝設各 種程式，而從記錄媒體中，裝設該軟體於可以執行各種功 能之例如一般的個人電腦中。 如第3圖所示般，此記錄媒體可與電腦分開，可由記 錄了程式之由磁碟21 (包含軟碟）、光碟22 (包含唯讀 式光碟（Compact Disk-Read Only Memory » CD-ROM )、 數位影音光碟（Digital Versatile Disk，DVD))、光磁 碟23(包含迷你光磁碟（Mini-DiskTM，MDtm))、或是 半導體記憶體24等所組成之套裝媒體等所構成。 此外’於本申請書中，敘述了記錄於記錄媒體的程式 之步驟’不僅包含了沿著所記載的順序來進行時間序列性 之處理’亦包含非時間序列性之並列性或是個別性的來執 行之處理。 產業上之可利用性： 根據本發明’可抽出所攝像的畫像來顯示、記錄、及 輸出。 此外，根據本發明，可因應必要，於攝像後的畫像當 -26- 1236839 (22) 中，採用所有的像素並對相同顏色的（2n-1 )個像素進行 單純平均之後，進行1/ ( 2Π-1)的抽樣，藉此，可以獲得 在抽樣之後不會產生畫像相位的偏離，且不會產生因換行 或換頁而被分割之抽樣畫像。 【圖式簡單說明】 第1圖係顯示說明以往的垂直1/8抽樣的圖示。 第2圖係顯示說明以往的垂直2/12抽樣的圖示。 第3圖係顯示適用本發明的攝影機的構成之方塊圖。 第4圖係顯示第3圖的抽樣處理部的更爲詳細的構成 之方塊圖。 第5圖係說明拜耳（Bayer )配列的圖示。 第6圖係說明第4圖的抽樣處理部所執行的處理之圖 示0 第7圖係說明輸入於第4圖的抽樣處理部的畫像的波 帶之圖示。 第8圖係說明於第4圖的抽樣處理部進行濾波後的畫 像的波帶之圖示。 第9圖係說明由第4圖的抽樣處理部所輸出的畫像的 波帶之圖示。 第1 0圖係顯示抽樣處理部的不同構成之方塊圖。 第1 1圖係說明第1 0圖的抽樣處理部所執行的處理之 圖示。 第1 2圖係說明於第1 〇圖的抽樣處理部進行濾波後的 -27· 1 數位攝影 11 操作輸入 12 控制部 13 攝像部 14 ， 41 ， 81 抽樣處理 15 攝影機信 16 顯示部 部 號處理部 1236839 (23) 畫像的波帶之圖示。 第1 3圖係說明由第 的波帶之圖示。 第1 4圖係顯示抽樣读 第15圖係說明第14 圖示。 第1 6圖係顯示抽樣| 第1 7圖係說明輸入；[ 號之圖示。 第1 8圖係說明第1 6 圖示。 第1 9圖係說明由第 信號之圖示。 第20圖係說明第16 不同例子之圖示。 主要元件對照表 1 〇圖的抽樣處理部所輸出的畫像 S理部的不同構成之方塊圖。 圖的抽樣處理部所執行的處理之 S理部的不同構成之方塊圖。 ί令第1 6圖的抽樣處理部的畫像信 圖的抽樣處理部所執行的處理之 1 6圖的抽樣處理部所輸出的畫像 圖的抽樣處理部所執行的處理之 機 部 -28- 1236839 (24) 17 輸 出 部 18 驅 動 器 21 磁 碟 22 光 碟 23 光 磁 碟 24 半 導 體記 憶 體 31，51 水 平 成分 低 通 濾 波 器 32 水 平 1/3 抽 樣 處 理 部 52 水 平 1/5 抽 樣 處 理 部 71 延 遲 線 72 垂 直 成分 低 通 濾 波 器 73 垂 直 1/3 抽 樣 處 理 部 91 水 平 垂直 成 分 低 通 濾波 器 92 水 平 垂直 1/3 抽 樣 處理 部 -29-

Claims (1)

  1. 1236839 (1) 拾、申請專利範圍 第92 1 08447號專利申請案 中文申請專利範圍修正本 民國94年2月21曰修正 1 . 一種畫像處理裝置，乃用於處理畫像，其特徵爲： 具備：取得由多數的色彩成分所組成，並具有2 X 2的色 彩編碼的畫像信號之取得手段； 以及在上述取得手段所取得的上述畫像信號當中，算 出注目像素以及位於上述注目像素旁邊的相同色彩成分的 像素之（2η- 1 )個量的像素値之加算平均値，來做爲上述 注目像素的像素値之濾波手段； 以及以1 /( 2η-1 )的抽樣率，來抽出由上述濾波手段 所算出的上述加算平均値來做爲像素値的上述像素之抽樣 手段。 2 ·如申請專利範圍第1項之畫像處理裝置，其中，上 述濾波手段採用1個圖框的上述畫像信號之所有上述像素 的像素値，來算出上述加算平均値。 3 .如申請專利範圍第1項之畫像處理裝置，其中，上 述濾波手段對上述注目像素，選擇排列於水平方向上的相 同色彩成分的像素，並算出（2 η -1 )個像素的像素値之加 算平均値，來做爲上述注目像素的像素値。 4.如申請專利範圍第1項之畫像處理裝置，其中，上 述濾波手段對上述注目像素，選擇排列於垂直方向上的相 同色彩成分的像素，並算出（211-1)個像素的像素値之加 1236839 ίΙΤ::——;1 -|Γ^1 -.-.4 .<* ··- ·*. ! ^ j (2) !¥#;」 算平均値’來做爲上述注目像素的像素値。 5 ·如申請專利範圍第1項之畫像處理裝置，其中，上 述濾波手段對上述注目像素，於水平方向及垂直方向上， 選擇所定範圍內的相同色彩成分的像素，並算出（2nd ) 個像素的像素値之加算平均値，來做爲上述注目像素的像 素値。 6.如申請專利範圍第1項之畫像處理裝置，其中，上 述濾波手段於多數的上述色彩成分當中，至少對1個色彩 成分的上述注目像素，從配置於距離上述注目像素最近的 位置上’依序選擇相同色彩成分的像素，並算出（2n-i) 個像素的像素値之加算平均値，來做爲上述注目像素的像 素値。 7 ·如申請專利範圍第1項之畫像處理裝置，其中，上 述濾波手段對多數的上述色彩成分之所有色彩成分的上述 注目像素，從配置於距離上述注目像素最近的位置上，依 序選擇相同色彩成分的像素，並算出（2 η - 1 )個像素的像 素値之加算平均値，來做爲上述注目像素的像素値。 8 ·如申請專利範圍第丨項之畫像處理裝置，其中，上 述取得手段又具備攝像上述畫像信號之攝像手段。 9 .如申請專利範圍第8項之畫像處理裝置，其中，上 述攝像手段由CMOS 1C而構成。 1 0 ·如申請專利範圍第8項之畫像處理裝置，其中， 上述攝像手段、上述濾波手段、及上述抽樣手段以同一個 CMOS 1C而構成。
    1236839 (3)
    1 1 .如申請專利範圍第1項之畫像處理裝置，其中， 又具有顯示對應於上述取得手段所取得的上述畫像信號的 畫像之顯示手段，在上述顯示手段所顯示的上述畫像爲動 畫像的情況下，上述取得手段所取得的上述畫像信號經由 上述濾波手段及上述抽樣手段的處理，以上述顯示手段來 顯示，在上述顯示手段所顯示的上述畫像爲靜畫像的情況 下，上述取得手段所取得的上述畫像信號並不經由上述濾 波手段及上述抽樣手段的處理，以上述顯示手段來顯示。
    1 2 .如申請專利範圍第1項之畫像處理裝置，其中， 又具有記錄上述取得手段所取得的上述畫像信號之記錄手 段，在上述記錄手段所記錄的上述畫像信號爲對應於動畫 像的信號的情況下，上述取得手段所取得的上述畫像信號 經由上述濾波手段及上述抽樣手段的處理，以上述記錄手 段來記錄，在上述記錄手段所記錄的上述畫像信號爲對應 於靜畫像的信號的情況下，上述取得手段所取得的上述畫 像信號並不經由上述濾波手段及上述抽樣手段的處理’以 上述記錄手段來記錄。 1 3 .如申請專利範圍第1項之畫像處理裝置’其中’ 又具有輸出上述取得手段所取得的上述畫像信號之輸出手 段，在上述輸出手段所輸出的上述畫像信號爲對應於動畫 像的信號的情況下，上述取得手段所取得的上述畫像信號 經由上述濾波手段及上述抽樣手段的處理’以上述輸出手 段來輸出，在上述輸出手段所輸出的上述畫像信號爲對應 於靜畫像的信號的情況下，上述取得手段所取得的上述畫
    1236839 (4) 像信號並不經由上述濾波手段及上述抽樣手段的處理，以 上述輸出手段來輸出。 1 4 . 一種畫像處理方法，乃用於處理畫像之畫像處理 裝置，其特徵爲：包含：控制取得由多數的色彩成分所組 成，並具有2 X 2的色彩編碼的畫像信號之取得控制步驟 以及在由上述取得控制步驟的處理來控制取得之上述 畫像信號當中，算出注目像素以及位於上述注目像素旁邊 的相同色彩成分的像素之（2η-1 )個量的像素値之加算平 均値，來做爲上述注目像素的像素値之濾波運算步驟； 以及以1 /( 2η- 1 )的抽樣率，來抽出由上述濾波運算 步驟的處理所算出的上述加算平均値來做爲像素値的上述 像素之抽出步驟。 1 5 . —種可讀取的程式記錄的記錄媒體，係處理畫像 的畫像處理裝置用之程式，其特徵爲：該程式包含··控制 取得由多數的色彩成分所組成，並具有2 X 2的色彩編碼 的畫像is號之取得控制步驟； 以及在由上述取得控制步驟的處理來控制取得之上述 畫像信號當中，算出注目像素以及位於上述注目像素旁邊 的相同色彩成分的像素之（2心1 )個量的像素値之加算平 均値，來做爲上述注目像素的像素値之濾波運算步驟； 以及以1 /( 2η-1 )的抽樣率，來抽出由上述濾波運算 步驟的處理所算出的上述加算平均値來做爲像素値的上述 像素之抽出步驟。 -4 -
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