专利名称：数据驱动可重配置的彩色图像处理系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种图像处理系统，特别是涉及一种彩色图像像素的颜色值的处理系统。
背景技术：
Bayer彩色滤波器阵列是现代彩色图像数字采集通用的格式。如图1所示，总像素的一半是绿色(G)，而红色(R)和蓝色(B)各占四分之一。
为了获得所有的颜色信息，用红色、绿色或蓝色滤波器以重复的排列覆盖彩色图像传感器。滤波器的这种排列或序列可以变化，但是，广泛采用的是在Kodak发明的“Bayer”排列，其是重复的2×2布置。
为了显示以及其他处理，例如视频压缩，如图2所示，应该执行下列处理阶段，包括缺陷校正、颜色插值、白平衡、Gamma调整、颜色校正、亮度和对比度增强、颜色转换和下采样。应该注意，可以颠倒某些阶段之间的次序，例如颜色插值和白平衡。在各阶段执行的物理处理略述如下1.缺陷校正当CMOS传感器或者CCD传感器得到Bayer颜色格式时，与其周围的像素响应不同的像素可能是一种扰乱，并且通常是不可接受的。这意味着，这些像素是有缺陷的，且如果不校正的话，在处理之后显现的是雪化状的错误。通过使用如中值滤波或平均值滤波的方法对在它们邻近精确记录的数据进行插值，来估计这些缺失的或有缺陷的像素。
2.颜色插值这种处理主要是使用必要的校正方法为各像素插入两个缺失的颜色值。有许多进行模拟和比较的算法，其主要包括双线性插值、中值插值、梯度校正的双线性插值、Kodak基本重建、边缘感测插值+平滑色调转换、Kodak边缘强度算法、变数梯度法、图案识别法和具有颜色校正的插值算法。
3.白平衡人的视觉系统具有将白颜色映射为白色感觉的能力，即使在用不同光源照射时，物体具有不同的辐射度。换句话说，如果一个人在外面拿着一张白色的卡片，则它看起来是白的。如果他或她将它拿到室内的荧光灯下，它看起来是白的。转到白炽电灯泡下，卡片看起来仍然是白的，即使放到黄色的电灯泡下，在几分钟内它看起来也是白的。在这些光源中的每一个下，白色的卡片反射不同颜色的光谱，但是，大脑足够聪明使得它看起来是白的。在传感器中，这可通过所谓的白平衡处理来实现，其实质上是以下面的方式转换RGB的值R_w＝W_r*R_dG_w＝W_g*G_d(1)B_w＝W_b*B_d其中W_r、W_g和W_b分别是转换R_d、G_d和B_d的平衡系数。R_w、G_w和B_w是由白平衡处理提供的新的RGB值。平衡系数W_r、W_g和W_b的值依赖于照明条件(温度)和系统环境，并且应该是可调的。
4.颜色校正由于在所有CMOS图像传感器上使用的颜色滤波器阵列的响应不是正好匹配人的视觉系统的响应，因此，在白平衡之后需要颜色校正处理。通过下面的矩阵计算可以获得这个阶段的RGB的值，即RGB=CrrCrgCrbCgrCggCgbCbrCbgCbbR_wG_wB_w---(2)]]>
其中C=CrrCrgCrbCgrCggCgbCbrCbgCbb]]>是颜色校正系数矩阵，并且应当按照不同的系统和条件来确定。
5.Gamma调整(亮度/对比度调整)这个阶段的处理控制图像的总的亮度和对比度。没有适当校正的图像看起来要么是褪色的要么是暗的。变化Gamma校正的量不仅可改变亮度，而且可改变红色与绿色与蓝色的比率。与白平衡和颜色校正类似，调整阶段的输出和输入可以写为R′′G′′B′′=DrrDrgDrbDgrDggDgbDbrDbgDbbR′G′B′+DrDgDb---(3)]]>其中DrrDrgDrbDgrDggDgbDbrDbgDbb]]>和DrDgDb]]>是进行调整的对应的参数。
6.从RGB到YUV的颜色转换对于各像素的三种颜色RGB，需要转换成YUV格式供进一步视频压缩。这种转换通过以下方程(4)来实现Y＝0.29900R+0.58700G+0.11400BCb＝-0.16874R-0.33126G+0.50000B+2SP/2Cr＝0.50000R-0.41869G-0.08131B+2SP/2(4)其中“SP”代表样本精度。用上述方程，可得到YCbCr到RGB的初步的方程，其可用于解码处理。
R＝Y+1.40200CrG＝Y-0.34414(Cb-2SP/2)-0.71414(Cr-2SP/2) (5)B＝Y+1.72200(Cb-2SP/2)7.对YUV的下采样按照被处理的图像的视觉感执行下采样。通常用于下采样的比例是“4∶2∶0”，这意味着在Y分量上没有执行下采样，并且如图3所示对Cb分量和Cr分量执行“2∶1”的垂直和水平下采样。
以选择的下采样比例，有几个实现下采样处理的方式。最容易的方法是简单地复制一个像素的值，并且跳过其他邻近的像素。这种方法的优点是将复杂的事情简单化，缺点是产生严重的边缘效应。更复杂的方法是应用一些滤波算法。一种好的折衷方案是在邻近的像素间做平均处理。
可以看到，在所有处理阶段涉及许多参数，并且处理性能主要依赖于这些参数的值，这些参数又随不同的照明条件和传感器系统而变化。更重要的是，不同处理阶段的参数可彼此偏移。换句话说，在各阶段的最优化处理不能保证整体地最优化处理。另外，如果使用DSP或ASIC芯片来实现这些处理的话，在某些处理阶段，例如颜色插值和缺陷校正，计算的复杂性和编程的复杂性是十分大的。复杂性的降低通常是以性能的降级为代价的。尽管开发了许多处理这些问题的方法，但是，非常期望有一种能够在复杂性、性能、适应性和鲁棒性之间提供更好折衷的系统。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有的彩色图像处理系统在处理像素颜色值时整体优化、计算和编程的复杂性等方面存在的问题，提供一种在计算的复杂性、性能、适应性和鲁棒性之间取得了更好平衡的彩色图像处理系统和处理方法。为了实现这一目的，本发明所采取的技术方案是按照本发明的第一方面是提供一种彩色图像处理系统，包括数据存储器，用于存储执行不同处理时所需的各种系数；乘法/加法单元，用于将待处理像素的颜色值分别与从所述数据存储器中载入的相应的系数相乘，并将所乘的结果相加；查表单元，用于对所述乘法/加法单元的输出执行非线性映射；模式配置控制单元，用于确定系统执行的处理模式，并在执行所确定的处理模式时将系数从所述数据存储器载入所述乘法/加法单元和所述查表单元。
所述乘法/加法单元与查表单元还可以是一级、二级、三级或三级以上。优选的是，系统包括二级乘法/加法单元与查表单元，由乘法/加法单元、查表单元、乘法/加法单元和查表单元顺次连接构成；每一级乘法/加法单元和查表单元的数量与待处理像素的数量相对应；并且各乘法/加法单元和查表单元分别与数据存储器和模式配置控制单元连接，同时数据存储器与模式配置控制单元相连接，以在模式配置控制单元的控制下接收系数数据。来自所述待处理像素的颜色值分别与从所述数据存储器中载入的相应的系数在第一级乘法/加法单元中相乘并将乘积结果相加后，由第一级查表单元进行非线性映射；所述第一级查表单元的输出分别与从数据存储器中载入的相应的系数在第二级乘法/加法单元中再次相乘并将乘积结果相加后，再由第二级查表单元进行非线性映射，结果即为处理后的像素的颜色值。
或者优选的是还包括多路复用器和解复用器；各像素的颜色值经多路复用器后传输到乘法/加法单元，经与从所述数据存储器中载入的相应的系数进行乘法运算并将乘积结果相加后，由查表单元进行非线性映射；在重复执行指令的控制下，由所述乘法/加法单元和所述查表单元重复进行乘法、加法和非线性映射处理，直至完成所有像素颜色值的处理后，通过解复用器输出经处理的像素的颜色值。
所述的系数是使用多个相邻的像素通过离线训练从而预先确定的优化的系数值。所述乘法/加法单元由多个乘法器和一个累加器组成，或者由一个乘法器和一个加法器组成并以重复方式执行多次乘法和加法。所述查表单元可以是多个，或者是一个并且多次运行；所述查表单元中的表的内容和大小是在使用之前预先确定的；所述非线性映射可以是Gaussian函数，分段线性函数，S形函数，薄盘样条函数，多二次函数，立方近似或逆多二次函数。所述模式配置控制单元根据用户的指令确定系统执行的处理模式，所述处理模式包括全处理模式、单个处理模式和多处理模式；在所述全处理模式中，系统的输入是原始的RGB数据，并且系统输出下采样的YUV420格式的数据；在所述单个处理模式中，系统可被配置成执行下面的颜色处理阶段中的任何一种缺陷校正、颜色插值、白平衡、Gamma调整、颜色校正、亮度和对比度增强、颜色转换和下采样；在所述多处理模式中，系统可被配置成执行一个以上的颜色处理阶段。
按照本发明的第二方面是提供一种彩色图像处理方法，包括以下步骤通过离线训练预先获得并存储执行不同处理所需的各种系数；根据用户指令确定处理模式；根据所确定的处理模式对待处理的像素值与其相应的系数执行乘法运算，并将所乘的结果相加；对相加的结果执行非线性映射。其中对待处理像素的颜色值执行乘法、加法以及非线性映射的处理，可以是一级、二级、三级或三级以上。其中所述处理模式包括全处理模式、单个处理模式和多处理模式；在所述全处理模式中，系统的输入是原始的RGB数据，并且系统输出下采样的YUV420格式的数据；在所述单个处理模式中，系统可被配置成执行下面的颜色处理阶段中的任何一种缺陷校正、颜色插值、白平衡、Gamma调整、颜色校正、亮度和对比度增强、颜色转换和下采样；在所述多处理模式中，系统可被配置成执行一个以上的颜色处理阶段。所述非线性映射可以是Gaussian函数，分段线性函数，S形函数，薄盘样条函数，多二次函数，立方近似或逆多二次函数。所述对待处理的像素值与其相应的系数执行乘法运算可以是由多个乘法器并行执行，也可以是由一个乘法器重复执行。所述非线性映射可以由多个查表单元并行执行，也可以是由一个查表单元重复执行。
采用本发明技术方案的彩色图像处理系统，与现有的颜色处理算法和它们的ASIC或DSP实现相比，所取得的有益效果主要体现在以下方面
(1)本发明的系统可以被配置成通过简单地选择处理模式(全处理模式、单个处理模式和多处理模式)执行不同的任务，且不用任何进一步的编程和指令，而这在任何DSP实现中是绝对需要的。另一方面，本发明的系统的实现可以被设计为ASIC，据此可以达到更好的性能(低功率和小尺寸)。这意味着，本发明的系统可以比当前的ASIC和DSP实现提供更好的关于适应性和性能的折衷；(2)在不同照明条件下不需要用户调整任何参数以达到更好的性能，因为在考虑了所有照明和相关的环境条件的基础上，从整体最优化的角度预先确定了所有的系数数据。这还意味着在不同的条件下，本发明的系统更鲁棒；(3)本发明的系统由于所有操作单元的整体连接而具有分布的但无模型的处理特征。实际上，对于输入颜色与输出颜色之间的关系既没有做任何假设，也没有做任何模型。由最优化的系数数据唯一地确定输入颜色与输出颜色之间关系的所有信息；(4)在离线训练阶段可以使用多得多的邻近的像素以获得最优化的系数数据，以便在在线使用阶段提供更好的性能。这种特征在许多传统的基于建模的算法中是十分困难的，因为在参数确定阶段和实际使用阶段都包含相同数量的像素。更多像素的使用意味着在传统方案的训练和使用阶段都增加了复杂性。然而，对本发明的系统而言，使用更多的像素只引起训练阶段复杂性的增加，但对使用阶段复杂性没有影响；(5)本发明的系统在体系结构和应用上，其规模、尺寸、大小和单元数目可任意放大、缩小，因为这些要素单元(乘法/加法单元和查表单元)可添加到硬件中或者通过软件形式的简单的循环指令重复执行，以使系统可以同时处理更多的像素或者提供更好的性能。
有这些关键特征，本发明的系统可提供新的工具，在许多应用中进行更好的彩色图像处理，例如数码照相机、电影、视频电话和安全系统。
下面将结合附图，通过具体的实施例对本发明的彩色图像处理系统作详细的说明。
图1是彩色图像数字采集通用格式的Bayer彩色滤波器阵列；图2是为了显示等而对彩色图像所做的各种处理阶段；图3是对Cb分量和Cr分量执行“2∶1”的垂直和水平下采样的示意图；图4是按照本发明实施例的彩色图像处理系统的结构示意图；图5a和5b分别是按照本发明的实施例的乘法/加法单元的两种不同结构的示意图；图6a和图6b分别是按照本发明实施例的查表单元结构示意图和部分非线性映射函数(①线性函数、②分段函数和③S形函数)的图形；图7是按照本发明实施例的模式配置控制单元的示意图；图8是按照本发明实施例的彩色图像处理系统的另一种结构示意图；图9是按照本发明实施例的彩色图像处理系统的数据处理流程图。
图中401.数据存储器，402.乘法/加法单元，403.查表单元，404.模式配置控制单元，412.乘法器，422.累加器，432.加法器，413.数据地址发生器，423.存储装置，801.多路复用器，802.重复执行指令，803.解复用器。
具体实施例方式
实施例1如图4所示，按照本发明第一实施例的彩色图像处理系统主要由四部分组成数据存储器401，乘法/加法单元402，查表单元403和模式配置控制单元404。
数据存储器401用于存储系统执行不同处理时所需的各种系数；乘法/加法单元402用于将待处理像素的颜色值分别与从所述数据存储器401中载入的相应的系数相乘，并将所乘的结果相加；查表单元403用于对所述乘法/加法单元的输出执行非线性映射；模式配置控制单元404用于确定系统执行的处理模式，并且在执行所确定的处理模式时将系数从所述数据存储器401载入所述乘法/加法单元402和所述查表单元403。
本发明的彩色图像处理系统的乘法/加法单元与查表单元还可以是一级、二级、三级或三级以上。优选的是，在本实施例中包括二级乘法/加法单元与查表单元(也就是图4示出的由乘法/加法单元与查表单元构成的阵列中有两列乘法/加法单元和两列查表单元)，由乘法/加法单元、查表单元、乘法/加法单元和查表单元顺次连接构成；每一级乘法/加法单元和查表单元的数量(也就是图4中乘法/加法单元与查表单元阵列的行数)与待处理像素的数量相对应；并且各乘法/加法单元和查表单元分别与数据存储器和模式配置控制单元连接，同时数据存储器与模式配置控制单元相连接，以在模式配置控制单元的控制下接收系数数据。来自待处理像素(X(i，j)至X(i+K，j+L))的颜色(例如RGB或YUV)值分别与从所述数据存储器401中载入的相应的系数在第一级乘法/加法单元(也就是图4中第一列的乘法/加法单元)402中相乘并将乘积结果相加后，由第一级查表单元(也就是图4中第二列的查表单元)403进行非线性映射；第二级乘法/加法单元(也就是图4中第三列的乘法/加法单元)402对第一级查表单元403的输出与从数据存储器401中载入的相应的系数再次进行乘法运算并将乘积结果相加后，又再次由第二级查表单元(也就是图4中第四列的查表单元)403进行非线性映射，结果即为处理后的像素的颜色值。
系统的输入是待处理的像素(i，j)和它相邻的像素(i+k，j+l)(k＜K，l＜L)的颜色值。系统通过执行对应的模式配置控制单元404和操作单元提供像素(s，t)和它相邻的像素(s+m，t+n)(m≤M，n≤L)期望的颜色值。
如图5a所示，各乘法/加法单元402由多个乘法器412和累加器422组成，或者如图5b所示由一个乘法器412和一个加法器432组成并在重复指令的控制下分别以重复的方式执行多次乘法和多次加法，图中Xi(i＝1，2，...，N)为颜色分量，Ci(i＝1，2，...，N)为预定的系数。乘法/加法单元402的输入-输出关系是Zout=Σi=1ICi*Zin(i)---(6)]]>其中“I”代表在该单元中执行乘法的次数，Ci是从数据存储器401中载入的系数，Zin(i)是乘法的另一个因子，其要么是来自系统输入的颜色值要么是查表单元403的输出。
如图6a所示，查表单元403由数据地址发生器413和存储装置423组成，从其输入到输出执行预定的非线性映射。实际上，所有相关的表的内容和大小在使用本发明的系统之前是预定的，对于输入查表单元403的数据，经过数据地址发生器413寻址后，从查表单元403的输出端输出对应的数据。在这种特性的基础上，多个查表单元可以由一个查表单元代替，并且多次运行。可能的非线性映射可以是Gaussian函数、分段线性函数、S形函数、薄盘样条函数、多二次函数、立方近似或逆多二次函数，图6b示出了线性函数(①)、分段函数(②)和S形函数(③)的图形。这种非线性函数的特性也涉及系数数据的确定。更重要的是，在某些工作模式中，可绕过查表单元或者使查表单元无效。换句话说，查表单元在这些模式中可以被认为是具有单位增益的增益单元。
如图7所示，模式配置控制单元404按照用户的指令确定由系统执行哪种处理模式。在确定处理模式之后，配置其余单元，即系数数据存储器401、乘法/加法单元402和查表单元403，以执行相应的对像素颜色数据的处理。本发明的系统具有下面的操作模式(1)全处理模式在这种模式中，系统的输入是原始的RGB数据(例如Bayer格式)，并且系统输出下采样的YUV420格式。
(2)单个处理模式在这种模式中，系统可被配置成执行下面的处理阶段中的任何一种缺陷校正、颜色插值、白平衡、Gamma调整、颜色校正、亮度和对比度增强、颜色转换和下采样。结果是，在这种单个处理模式中有8个子模式。这8个子模式的输入和输出是不同的。例如如果选择颜色插值子模式，系统的输出给各像素提供两个遗失的颜色值，而系统的输入是通过缺陷校正阶段校正的相同像素的一个颜色值。同样地，这种缺陷校正的结果可以通过另一种系统获得，或者通过带有对应缺陷校正处理的子模式的早先提出的系统获得。
(3)多处理模式在多处理模式中，本发明的系统可被配置成执行一个以上的颜色处理阶段。作为说明，系统通过简单地选择对应的模式并载入来自数据存储器401的相应的系数，可同时执行缺陷校正和颜色插值。在这种情形下，系统的输入是原始的RGB数据(每一个像素一个颜色值)，而输出是插值的RGB数据(每一个像素三个颜色值)。而且，也可以执行三阶段处理的组合，即缺陷校正、颜色插值和白平衡处理。在这种情形下，系统的输入和输出分别是原始的RGB数据(每一个像素一个颜色值)和每一个像素的三种颜色值(R_w G_w B_w)，如方程(1)所示。作为进一步的说明，系统还可执行颜色转换和下采样的组合，分别地，系统的输入是RGB格式而输出是YUV420格式。实际上，可以组合上面的八个步骤的处理阶段中的任意数量以由系统执行，只要这些组合的处理阶段是处于如图2所示的相继的次序。作为反例，系统不可执行颜色校正与下采样之间的组合，由于这种组合绕过了亮度/对比度调整和颜色转换阶段。
本发明的系统的关键部分之一是在数据存储器401中装载的系数数据的确定。按照上面的分析，系统的输入与输出之间的完整的映射关系可以写为
Z(s,t)=f(Σm,nM,Nam,n′′f(Σk,lK,Lak,l′X(i+k,j+l)))---(7)]]>其中α′k，l、α″m，n分别是第一级和第二级乘法/加法单元的一个因子，f(·)代表由查表单元执行的映射关系。按照在参考书《用于信号处理的应用神经网络(Applied Neural Networks for signal Processing)》(Fa-Long Luo andRolf Unbehauen，Cambrjdge Universe Press，2000)中给出的有关逼近定理，可以获得方程(7)的系统能以任意小的误差逼近任何非线性映射，并且其映射可以由系数α′k,l、α″m，n唯一地确定。换句话说，如果指定了这些系数，输入颜色与输出颜色之间的任何映射和处理可以通过本发明的系统完成。不同的系数决定不同的映射和处理。这意味着通过简单地改变这些系数数据，可以实现任何不同的彩色图像的处理阶段以及它们的组合。
能够提供最优处理性能的系数数据可以通过使用测试卡向量预先确定。作为说明，来看如何获得全处理模式的最优的系数数据。在这种情形下，可以以p-范数将最优系数的确定写为下面的最优问题minΣC1·ΣC2|Z‾(s,t)-f(Σm,nM,Nam,n′′f(Σk,lK,Lak,l′X(i+k,j+l)))|P---(8)]]>其中C1代表所有不同的照明条件的数量，C2表示对指定像素的颜色处理中所涉及的相邻像素的数量，X(i+k，j+l)是由传感器所获得的测试卡的原始RGB数据，而 是对应的测试卡的期望的YUV420值。
实际上，由X(i+k，j+l)表示颜色值，而对不同的处理模式 将不同。例如，对输入是原始RGB数据(每一个像素一个颜色值)和输出是插值的RGB数据(每一个像素三个颜色值)的多处理模式，与全处理模式的不同是 表示插值的RGB格式而不是测试卡的YUV420格式。
如上所述，对某些单个的处理模式，例如从RGB向YUV的颜色转换和方程(2)的颜色校正，函数f(·)可以是单位增益。这使获得这些模式的对应的最优系数数据变得简单，主要是因为最优化变成了线性问题。
实施例2本实施例的图形处理系统的结构与实施例1的主要不同在于，如图8所示还包括多路复用器801和解复用器803；输入的像素的颜色值(X(i，j)至X(i+K，j+L))经多路复用器801后传输到乘法/加法单元402中，经与从数据存储器401中载入的相应的系数进行乘法运算并将乘积结果相加后，由查表单元403进行非线性映射；通过模式配置控制单元404在重复执行指令802的控制下，由乘法/加法单元402和查表单元403重复进行乘法、加法和非线性映射处理，直至完成对所有像素的颜色值的处理，然后，经解复用器803输出处理后的像素的颜色值(Z(s，t)至Z(s+M，t+N))。
实施例3关于本发明的彩色图像处理方法，像素的颜色值的处理流程如图9所示。首先，在用户的控制901下根据用户指令确定处理模式902。处理模式包括全处理模式、单个处理模式和多处理模式。在全处理模式中，系统的输入是原始的RGB数据，并且系统输出下采样的YUV420格式的数据；在单个处理模式中，系统可被配置成执行下面的颜色处理阶段中的任何一种缺陷校正、颜色插值、白平衡、Gamma调整、颜色校正、亮度和对比度增强、颜色转换和下采样；在多处理模式中，系统可被配置成执行一个以上的颜色处理阶段。其次，根据所确定的处理模式对输入的待处理的像素值与从数据存储器中载入的相应的系数值执行乘法运算903，并将所乘的结果相加。再次，对相加的结果执行非线性映射904。然后，根据重复处理指令905，确定对非线性映射后的数据是否再次进行以上的处理过程。在上述处理的同时，配置数据存储器载入每一个处理所需的相应的系数。当将所有像素处理完后，输出处理结果。
其中对待处理像素的颜色值执行乘法、加法以及非线性映射的处理，可以是一级、二级、三级或三级以上。在此所述的一级处理是指对待处理像素的颜色值依次进行一次乘法、加法和非线性映射处理，二级处理是对第一级处理的结果再依次进行一次乘法、加法和非线性映射处理，三级或三级以上则依次类推。其中所述非线性映射可以是Gaussian函数，分段线性函数，S形函数，薄盘样条函数，多二次函数，立方近似或逆多二次函数；所述对待处理像素的颜色值与其相应的系数值执行乘法运算可以是由多个乘法器并行执行，也可以是由一个乘法器重复执行；所述非线性映射可以由多个查表单元并行执行，也可以是由一个查表单元重复执行。
以上通过具体的实施例对本发明做了详细说明，但是，在此需要注意的是，本发明并不限于这些实施例，还可以对本发明的系统做各种变化和调整。例如，图4所示的本发明的系统结构还可以是四级、五级等。其次，本发明的图像处理系统中的乘法/加法单元、查表单元和模式配置控制单元可以采用其他各种方式来实现。数据存储器可以采用各种存储器件，例如磁、光和半导体等各种存储器件。另外，还要说明的是，本发明的说明书和权利要求书中所使用的术语“第一、第二”等概念是相对的，仅仅是为了描述的方便而不是限制，所使用的“三级以上，多个”等术语是指根据实际需要确定的并有实际意义的数量。总之，无论对本发明做怎样的改变和调整，只要不背离本发明的精神以及权利要求及其等同物所限定的范围，都应落入本发明的保护之内。
权利要求
1.一种彩色图像处理系统，其特征在于包括数据存储器，用于存储执行不同处理时所需的各种系数；乘法/加法单元，用于将待处理像素的颜色值分别与从所述数据存储器中载入的相应的系数相乘，并将所乘的结果相加；查表单元，用于对所述乘法/加法单元的输出执行非线性映射；模式配置控制单元，用于确定系统执行的处理模式，并在执行所确定的处理模式时将系数从所述数据存储器载入所述乘法/加法单元和所述查表单元。
2.根据权利要求1所述的彩色图像处理系统，其特征在于包括二级乘法/加法单元与查表单元，由乘法/加法单元、查表单元、乘法/加法单元和查表单元顺次连接构成；每一级乘法/加法单元和查表单元的数量与待处理像素的数量相对应；并且各乘法/加法单元和查表单元分别与数据存储器和所述模式配置控制单元连接，以在所述模式配置控制单元的控制下接收系数数据。
3.根据权利要求1所述的彩色图像处理系统，其特征在于所述乘法/加法单元与查表单元还可以是一级、三级或三级以上。
4.根据权利要求1所述的彩色图像处理系统，其特征在于还包括多路复用器和解复用器；各像素的颜色值经多路复用器后传输到所述乘法/加法单元，经与从所述数据存储器中载入的相应的系数进行乘法运算并将乘积结果相加后，由查表单元进行非线性映射；在重复执行指令的控制下，由所述乘法/加法单元和所述查表单元重复进行乘法、加法和非线性映射处理，直至完成所有像素颜色值的处理后，通过解复用器输出经处理的像素的颜色值。
5.根据权利要求1、2、3或4所述的彩色图像处理系统，其特征在于所述系数是使用多个相邻的像素通过离线训练从而预先确定的。
6.根据权利要求1、2、3或4所述的彩色图像处理系统，其特征在于所述乘法/加法单元由多个乘法器和一个累加器组成，或者由一个乘法器和一个加法器组成并以重复方式执行多次乘法和加法。
7.根据权利要求1、2、3或4所述的彩色图像处理系统，其特征在于所述查表单元可以是多个，或者是一个并且多次运行；所述查表单元中的表的内容和大小是在使用之前预先确定的；所述非线性映射可以是Gaussian函数，分段线性函数，S形函数，薄盘样条函数，多二次函数，立方近似或逆多二次函数。
8.根据权利要求1、2、3或4所述的彩色图像处理系统，其特征在于所述模式配置控制单元根据用户的指令确定系统执行的处理模式，所述处理模式包括全处理模式、单个处理模式和多处理模式；在所述全处理模式中，系统的输入是原始的RGB数据，并且系统输出下采样的YUV420格式的数据；在所述单个处理模式中，系统可被配置成执行下面的颜色处理阶段中的任何一种缺陷校正、颜色插值、白平衡、Gamma调整、颜色校正、亮度和对比度增强、颜色转换和下采样；在所述多处理模式中，系统可被配置成执行一个以上的颜色处理阶段。
9.一种彩色图像处理方法，其特征在于包括以下步骤通过离线训练预先获得并存储执行不同处理所需的各种系数；根据用户指令确定处理模式；根据所确定的处理模式对待处理像素的颜色值与其相应的系数执行乘法运算，并将所乘的结果相加；对相加的结果执行非线性映射。
10.根据权利要求9所述的彩色图像处理方法，其特征在于所述对待处理像素的颜色值执行乘法、加法以及非线性映射的处理，可以是一级、二级、三级或三级以上。
11.根据权利要求9或10所述的彩色图像处理方法，其特征在于所述处理模式包括全处理模式、单个处理模式和多处理模式；在所述全处理模式中，系统的输入是原始的RGB数据，并且系统输出下采样的YUV420格式的数据；在所述单个处理模式中，系统可被配置成执行下面的颜色处理阶段中的任何一种缺陷校正、颜色插值、白平衡、Gamma调整、颜色校正、亮度和对比度增强、颜色转换和下采样；在所述多处理模式中，系统可被配置成执行一个以上的颜色处理阶段；所述非线性映射可以是Gaussian函数，分段线性函数，S形函数，薄盘样条函数，多二次函数，立方近似或逆多二次函数。
12.根据权利要求9或10所述的彩色图像处理方法，其特征在于所述对待处理像素的颜色值与其相应的系数执行乘法运算可以是由多个乘法器并行执行，也可以是由一个乘法器重复执行；所述非线性映射可以由多个查表单元并行执行，也可以是由一个查表单元重复执行。
全文摘要
本发明公开了一种彩色图像处理系统与处理方法，包括数据存储器，存储执行不同处理时所需的各种系数；乘法/加法单元，将待处理像素的颜色值分别与载入的相应的系数相乘，并将所乘的结果相加；查表单元，对乘法/加法单元的输出执行非线性映射；模式配置控制单元，确定系统执行的处理模式，在执行所确定的处理模式时将系数从所述数据存储器载入所述乘法/加法单元和查表单元。处理方法包括经离线训练预先获得并存储执行不同处理所需的各种系数；根据用户指令确定处理模式；根据所确定的处理模式对待处理像素值与其对应的系数执行乘法运算，并将所乘的结果相加；对相加的结果执行非线性映射。本发明可用于数码相机、电影、视频电话和安全系统。
文档编号H04N9/73GK1964502SQ200610005419
公开日2007年5月16日 申请日期2006年1月12日 优先权日2006年1月12日
发明者罗发龙, 胡胜发, 万享 申请人:安凯(广州)软件技术有限公司