发明名称 影像处理装置中用于彩色重建之边缘相关内插法
摘要 提出一种用于静物摄影照片和影片成像系统的影像处理装置,其使用每一个影像画素低的取样数目,较佳地为每一个影像画素单一个的色彩元素。其装置包含一种边缘相关和边缘侧相关的色彩内插处理,较佳地实现于影像处理系统中,或于主影像处理电脑硬体中。其处理以高精确度重建每一个该影像画素遗失的色彩元素,由于基于检测出现在画素邻近处之空间特征,因此提供轮廓鲜明的影像,其影像并无加工,且在画素至画素间具有流畅之色彩。
申请公布号 TW413797 申请公布日期 2000.12.01
申请号 TW088103397 申请日期 1999.03.05
申请人 寇纳桑系统公司 发明人 马古得M.比谢;蓝地M.庄
分类号 G06T5/00 主分类号 G06T5/00
代理机构 代理人 林镒珠 台北市长安东路二段一一二号九楼
主权项 1.一种影像处理器,其以三种色彩元素重建一个影像的影像画素所遗失色彩元素,其影像来自相关的影像感测器阵列,每一个该影像画素具有单一色彩元素的画素辉度数値,该影像处理器包含:用来决定每一个影像画素多数个的边缘检测核之机构,边缘检测核具有与影像画素相同的色彩,其中每一个边缘检测核则包含多数个相邻该影像画素的边缘检测核之画素;以及用来重建每一个该影像画素的遗失色彩元素之装置,具有:边缘方向检测机构,根据该边缘检测核最高的有效结果辉度数値,用来检测影像边缘的方向与影像画素所属的边缘之一侧;以及色彩重建机构,用来决定每一个该影像画素的该遗失色彩元素之辉度数値,并且用来将每一个该影像画素所有的色彩元素储存于一个重建阵列中。2.根据申请专利范围第1项之处理器,其中:如果发现边缘,该边缘方向检测机构藉由比较影像画素的辉度数値与则在所决定的边缘每一侧上相邻同色映像点的平均辉度数値,来决定影像画素所属的边缘之一侧,并且在所检测的影像边缘之相同一侧上,该色彩重建机构依照相同遗失色彩的相邻画素色彩程度辉度数値,来决定每一个该遗失色彩于速的辉度数値,或者,如果影像画素位于相同遗失色彩的相邻画素边缘之上,其中的遗失色彩则是来自其边缘,或与边缘平行且最靠近的一条线,以及在没有边缘的情况下,依照同色的遗失色彩周围影像映像点的色彩加权平均辉度数値,该色彩重建机构决定每一个该遗失色彩元素的辉度数値,该色彩加权包含多数个同色相邻画素乘以影像画素的辉度数値,以及除以影像画素的平均辉度数値。3.根据申请专利范围第1项之处理器,其中该边缘方向检测机构比较每一个该边缘检测核所得到的结果辉度数値,其中该每一个结果辉度数値为该核所有该边缘检测核画素的辉度数値之总和,该边缘方向检测机构并且找出高于一个预定临界値的最大结果辉度数値。4.根据申请专利范围第1项之处理器,其中该边缘方向检测机构和遗失色彩元素的重建机构皆包含在一个电脑程式中,而其电脑程式则可埋藏在在影像处理器的硬体中。5.根据申请专利范围第1项之处理器,其中:该多数个边缘检测核包括四个的边缘检测,即一个水平、一个垂直、一个45度和一个-45的核所组成,该核分别对水平、垂直、45度和-45的边缘所影响,每一个该边缘检测核包括四个的边缘检测核画素,其四个边缘检测核画素环绕并且相邻该影像画素,即该影像一个左上方、右上方、左下方和右下方的核画素,而其中根据该核所有该边缘检测核画素的辉度数値总和,来计算其结果辉度的数値,该水平核将该左下方和右下方的核画素辉度之数値乘以-1,该垂直核将该右上方和右下方的核画素辉度之数値乘以-1,该45度核将该右上方和左下方的核画素辉度之数値乘以零,并且将该右下方画素的辉度数値乘以1,以及该-45度核将该左上方和右下方的核画素辉度之数値乘以零,并且将该左下方画素的辉度数値乘以1。6.根据申请专利范围第1项之处理器,其中:该影像感测器阵列系覆盖以一个色彩滤波器阵列;该影像感测器阵列以及该色彩滤波器阵列具有一种半映像点偏移的画素图样,其中在每隔一列中的每一个该影像映像点于水平方向偏离相邻列中的影像画素半个的画素,用以获得高解析度的影像;以及一个45度核和一个-45核分别对+30度和-30度的边缘灵敏。7.根据申请专利范围第6项之处理器,其中该重建阵列同样具有半画素的偏移,并且其中的该处理器进一步地包含一种水平内插机构以及一种垂直内插机构。8.根据申请专利范围第7项之处理器,其中该处理器比较影像画素的水平相邻画素之同色元素的辉度数値并且,如果其差异大于一个临界値,则使用垂直内插装置,藉由平均垂直相邻画素相应的色彩元素之辉度数値,来获取该影像画素所有色彩元素的辉度数値。9.根据申请专利范围第7项之处理器,其中该处理器比较影像画素两个水平相邻画素的同色元素之辉度数値并且,如果其差异低于一个临界値,则使用水平内插装置,藉由平均两个水平相邻画素相应的色彩元素之辉度数値,来获取该影像画素所有色彩元素的辉度数値。10.一种边缘相关的色彩内插法,其实现于一个影像处理器中,而影像处理器接收一个影像的画素辉度数値,其影像则是来自所结合的一个影像感测器阵列,每一个影像画素具有单一个色彩元素,该方法重建每一个影像画素遗失的色彩元素,并且包含以下的步骤:对于各个影像画素,决定具有与影像画素相同色彩的多数个边缘检测核,每一个边缘检测核包含多数个相邻于该影像画素的边缘检测核画素;以及重建每一个该影像画素遗失的色彩元素,根据以下的步骤:根据该边缘检测核最高有效的结果辉度数値,检测影像的边缘之方向和影像画素所属的边缘之一侧;以及决定每一个影像画素每一个该遗失色彩元素的辉度数値,并且储存每一个该影像画素所有色彩元素于一个重建阵列中。11.根据申请专利范围第10项之内插法,其中:如果发现边缘,则在所判断的边缘每一侧上,该边缘方向检测步骤藉由比较影像画素的辉度数値与相邻同色映像点的平均辉度数値,来判断影像画素所属的边缘之一侧,并且在所检测的影像边缘之相同一侧上,该色彩重建步骤依照相同遗失色彩的相邻画素色彩程度辉度数値,来判断每一个该遗失色彩于速的辉度数値,或者如果影像画素位于相同遗失色彩的相邻画素边缘之上,其中的遗失色彩则是来自其边缘,或与边缘平行且最靠近的一条线,以及在没有边缘的情况下,依照同色的遗失色彩周围影像映像点的色彩加权平均辉度数値,该色彩重建步骤判断每一个该遗失色彩元素的辉度数値,该色彩加权包含多数个同色相邻画素乘以影像画素的辉度数値,以及除以影像画素的平均辉度数値之步骤。12.根据申请专利范围第10项之内插法,其中该边缘方向检测步骤包含每一个该边缘检测核所得到的结果辉度数値,该每一个结果辉度数値为该核所有该边缘检测核画素的辉度数値总和,并且找出高于一个预定临界値的最大结果辉度数値。13.根据申请专利范围第10项之内插法,其中藉由一个可埋藏于影像处理器的硬体中之电脑程式来实行该方法。14.根据申请专利范围第10项之内插法,其中:该多数个边缘检测核包括四个的边缘检测核,即一个水平、一个垂直、一个45度和一个-45的核,该等核分别易受水平、垂直、45度和-45的边缘所影响,每一个该边缘检测核包括四个的边缘检测核画素,其四个边缘检测核画素环绕该影像画素,即该影像一个左上方、右上方、左下方和右下方的核画素,而其中根据该核所有该边缘检测核画素的辉度数値总和,来计算其结果辉度的数値,该水平核将该左下方和右下方的核画素辉度之数値乘以-1,该垂直核将该右上方和右下方的核画素辉度之数値乘以-1,该45度核将该右上方和左下方的核画素辉度之数値乘以零,并且将该右下方画素的辉度数値乘以1,以及该-45度核将该左上方和右下方的核画素辉度之数値乘以零,并且将该左下方画素的辉度数値乘以1。15.根据申请专利范围第10项之内插法,其中:该影像感测器阵列系覆盖以一个色彩滤波器阵列;该影像感测器阵列以及该色彩滤波器阵列具有一种半映像点偏移的画素形式,其中在每一第二列中的每一个该影像映像点于水平方向偏离相邻列中的影像画素半个的画素,用以获得高解析度的影像;以及一个45度的核和一个-45的核分别易受+30度和-30度的边缘所影响。16.根据申请专利范围第15项之内插法,其中该重建阵列同样具有半画素的偏移,并且藉由一个电脑程式来实行该方法,该电脑程式进一步地具有一个水平的内插步骤和一个垂直的内插步骤。17.根据申请专利范围第16项之内插法,其中该电脑程式进一步地包含以下的步骤:比较影像画素的水平相邻画素之同色元素的辉度数値,并且如果其差异大于一个临界値,则使用垂直内插步骤,藉由平均垂直相邻画素相应的色彩元素之辉度数値,来获取该影像画素所有色彩元素的辉度数値。18.根据申请专利范围第16项之内插法,其中该电脑程式进一步地包含以下的步骤:比较影像画素水平相邻画素的同色元素之辉度数値,并且如果其差异低于一个临界値,则使用水平的内插步骤,藉由平均水平相邻画素相应的色彩元素之辉度数値,来获取该影像画素所有色彩元素的辉度数値。19.一种边缘相关的色彩重建方法,其实现于一个影像处理器中,而影像处理器接收一个影像的画素辉度数値,其影像则是来自所结合的一个三色影像感测器阵列,每一个影像画素具有单一个色彩元素,该方法包含以下的步骤:决定每一个影像画素多数个最靠近的相邻同色画素;对该相邻同色的画素之水平组合、垂直组合、右至左下组合以及右至左上组合,计算每一个的结果辉度数値;决定是否存在一个边缘,则藉由比较结果辉度数値,来获得一个最大的结果辉度数値,并且比较最大的结果辉度数値和一个临界値数値;以及重建并且储存重建阵列中每一个该影像画素所有的色彩元素,根据以下的步骤:如果存在边缘:藉由判断具有最大结果辉度数値的组含,来决定一个边缘的方向,藉由比较影像画素的辉度数値与在每一个边缘侧上相邻的同色画素之平均色彩辉度数値,来决定影像画素所属的边缘之一侧,从相同的边缘侧,回复具有遗失色彩元素的相邻画素,以及使用所回复的相邻色彩元素,根据以下的方程式,重建影像画素遗失的色彩元素:遗失的色彩元素=(所回复的相邻同色画素元素之平均辉度数値)*(影像画素的辉度)/(来自所决定的一侧之同色画素平均辉度),以及如果没有边缘:使用相邻的色彩元素,根据以下的方程式,重建影像画素遗失的色彩元素:遗失的色彩元素=(相邻的同色画素元素之平均辉度数値)*(影像画素的辉度)/(影像映像点与相邻的同色画素之平均辉度)。20.根据申请专利范围第19项之方法,其中:该水平的组合为一个水平的核,该垂直的组合为一个垂直的核,该右至左下的组合为一个45度的核,该右至左上的组合为一个-45度的核,该边缘检测核分别易受水平、垂直、+45度和-45度的边缘所影响,每一个该边缘检测核包括四个的边缘检测核画素,其四个边缘检测核画素环绕并且相邻该影像画素,即该影像一个左上方、右上方、左下方和右下方的核画素,而其中根据该核所有该边缘检测核画素的辉度数値总和,来计算其结果辉度的数値,该水平核将该左下方和右下方的核画素辉度之数値乘以-1,该垂直核将该右上方和右下方的核画素辉度之数値乘以-1,该45度核将该右上方和左下方的核元画素辉度之数値乘以零,并且将该右下方画素的辉度数値乘以1,以及该-45度核将该左上方和右下方的核画素辉度之数値乘以零,并且将该左下方画素的辉度数値乘以1。21.根据申请专利范围第20项之方法,其中:该影像感测器阵列系覆盖以一个色彩滤波器阵列;该影像感测器阵列以及该色彩滤波器阵列具有一种半映像点偏移的画素形式,其中在每一第二列中的每一个该影像映像点于水平方向偏离相邻列中的影像画素半个的画素,用以获得高解析度的影像;以及一个45度的核和一个-45的核分别易受+30度和-30度的边缘所影响;藉由一个具有电脑程式的电脑来实行该方法;以及该电脑程式进一步地具有一个水平的内插步骤以及一个垂直的内插步骤,并且可埋藏于电脑硬体中。22.根据申请专利范围第21项之方法,其中该电脑程式进一步地包含以下的步骤:比较影像画素的水平相邻画素之同色元素的辉度数値;并且如果其差异大于一个临界値,则使用垂直的内插步骤,藉由平均垂直相邻画素相应的色彩元素之辉度数値,来获取该影像画素所有色彩元素的辉度数値,以及如果其差异低于一个临界値,则使用水平的内插步骤,藉由平均水平相邻画素相应的色彩元素之辉度数値,来获取该影像画素所有色彩元素的辉度数値。23.根据申请专利范围第19项之方法,其中藉由一个可埋藏于影像处理器晶片中的电脑程式来实行该方法,其包含于一个具有影像感测器阵列的数位摄影机中。24.根据申请专利范围第19项之方法,其中藉由一个可埋藏于影像处理器中的电脑程式来实行该方法,其包含于一个具有影像感测器阵列的数位摄影机之主电脑中。图式简单说明:第一图为一个方块图,阐述表示本发明的一个成像系统。第二图为一个概要图,根据本发明的一个较佳实施例,阐述由第一图的成像系统使用一种半画素偏移影像感测阵列所配置的画素色彩之图样。第三图--第六图为概示图,根据本发明一个较佳的实施例,使用四个核画素A、B、C和D,阐述四个的边缘检测核。第七图阐述一个流程图,表达本发明对每一个画素实行的内插法之步骤。第八图为一个方块图,阐述一个本发明的方法所使用的主处理器。第九图为一个概示图,阐述一种具有半画素偏移的重建阵列之画素色彩图样配置,其乃是由本发明的方法所产生的。第十图为一个概示图,根据本发明的一个较佳实施例,阐述其水平的内插法。第十一图为一个概示图,根据本发明的一个较佳实施例,阐述其垂直的内插法。
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