信号处理装置、摄像装置、参数生成方法、信号处理方法及程序的制作方法_4

文档序号:9893902阅读:来源:国知局
第2增益调整倍率V,能够简单地实现所希望的频率特性。因此,为了实现多种频 率特性,需要准备及具有多个锐化滤波器(第1滤波器及第2滤波器),并且无需W动态方式 设计锐化滤波器(第1滤波器及第2滤波器)。
[0137] 并且,两个图像处理(第1滤波器处理及第2滤波器处理)的强度调整参数的控制通 常需要"2个变量"的控制,控制的自由度成为"2"。然而,根据本实施方式所设及的强度调整 处理,在预先存储的总增益调整率D不经由用户的操作自动供给到强度自动调整部52的情 况下,所需要的控制的自由度成为"Γ。即,仅通过确定第1滤波器处理调整变量G,就能够根 据总增益调整率D来确定合适的锐化强度(第1增益调整倍率U及第2增益调整倍率V)。由此, 能够提供用户直观地容易操作的用户界面29。
[0138] 另外,在上述例中,通过第1滤波器处理调整变量G而确定第1增益调整倍率U,并由 第1增益调整倍率U及总增益调整率D计算第2增益调整倍率V,但第2增益调整倍率V的基础 数据也可W输入到强度自动调整部52。即,也可W第2滤波器处理调整变量输入到强度自动 调整部52来代替第1滤波器处理调整变量G。该情况下,强度自动调整部52能够根据所输入 的第2滤波器处理调整变量来确定第2增益调整倍率V,并能够由第2增益调整倍率V及总增 益调整率的十算第1增益调整倍率u。
[0139] <第2实施方式>
[0140] 本实施方式所设及的滤波器处理控制部37将信号处理部40(第1滤波器处理部38 及第2滤波器处理部39)前后的图像信号的比率调整为在某一特定频率(第1频率)中特定的 响应目标比率,由此求出第1增益调整倍率U及第2增益调整倍率V。
[0141] 在本实施方式中,关于与图5所示的第1实施方式相同的结构,赋予相同的符号并 省略详细说明。
[0142] 图6是例示图像处理的频率特性的图,图6(a)表示第1滤波器处理(第1滤波器处理 执行部42)中的"频率-增益"关系例,图6(b)表示第2滤波器处理(第2滤波器处理执行部46) 中的"频率-增益"关系例,图6(c)表示第1滤波器处理及第2滤波器处理(信号处理部40)整 体中的"频率-增益"关系例。
[0143] 本实施方式的图像处理中,上述第1实施方式所设及的图像处理的一部分被简易 化,关注某一特定频率,关于其关注频率,对"第1增益调整倍率U及第2增益调整倍率V"进行 精确定位调整。
[0144] 在此所谓的关注频率并无特别限定,例如能够将视觉特性上显著的频率设定为关 注频率。并且关注频率的数也不受限定,可W是单数,也可W是复数。
[0145] 具体而言,该图像处理通过如下定义总锐度评价值C(U,V)的式(参考上述"式2") 的加权函数w( ωχ, cOy)而可W实现。
[0146] [数式 4]
[0147] (式4) w( ωχ, 〇y) = 5( ωχ-ω〇) Χδ( Oy)
[014引在上式4中,"δ(χ)"表示克罗内克化;ronecke;r)S函数,"ω0"表示特定频率fO中的X 方向的频率。上式4中,关于频率仅参照X方向的频率。运是因为假定锐化滤波器的频率特性 是各向同性的,因此只要参照特定方向(上式4中的"X方向")即可。
[0149] 通过使用在上式4中表示的加权函数,如图6(c)所示,即使第1滤波器处理调整变 量G为任意的值,图像处理系统整体的频率特性在特定频率fO中始终成为特定增益(总增益 调整率D)。
[0150] 第1滤波器处理整体(第1滤波器处理部38)的频率特性通过基于第1滤波器处理执 行部42的滤波器处理和基于第1滤波器处理乘法器43的增益控制处理而被确定,通过第1滤 波器处理执行部42的频率特性(参考图6(a))的倍率通过由第1增益调整倍率U调整而被确 定。同样,第2滤波器处理整体(第2滤波器处理部39)的频率特性通过基于第2滤波器处理执 行部46的滤波器处理和基于第2滤波器处理乘法器47的增益控制处理而被确定,第2滤波器 处理执行部46的频率特性(参考图6(b))的倍率通过由第2增益调整倍率V调整而被确定。从 而图像处理系统整体的频率特性(参考图6(c))通过控制应用于第1滤波器处理执行部42及 第2滤波器处理执行部46中的频率特性(参考图6(a)及图6(b))的第1增益调整倍率U及第2 增益调整倍率V而能够进行调整。
[0151] 在强度自动调整部52中的第1增益调整倍率U及第2增益调整倍率V的调整中,虽然 有在特定频率fO中实现总增益调整率D的限制,但是具体的调整例并非确定为1个。例如,在 要增强图像的高频成分的情况下,如图6(c)的"调整例Γ所示,W实现增强高频成分的增益 的方式确定第1增益调整倍率U及第2增益调整倍率V。另一方面,在不增强图像的高频成分, 而要增强低频~中频的成分的情况下,如图6(c)的"调整例2"所示,增益主要应用于低频~ 中频的成分的第1增益调整倍率U及第2增益调整倍率V被确定。
[0152] 其他结构与图5所示的第1实施方式相同。
[0153] 如W上说明,根据本实施方式,能够抑制经过第1滤波器处理及第2滤波器处理的 输出图像中的锐度的偏差,并使画质稳定。
[0154] 尤其,由于在特定频率fO中的增益被固定,因此例如可W采用"将成为基础的低频 的锐度保持为恒定的同时调整高频的锐度"等方法,并可W灵活地控制图像处理整体的频 率特性。例如,将滑块等操作构件显示于用户界面29, W使用户能够经由该操作构件调整第 1滤波器处理调整变量G,从而可W将在图像信号中成为基础的低频的锐度设为恒定的状态 下调整高频的锐度。
[01对 <第3实施方式>
[0156] 图7是表示第3实施方式所设及的图像处理模块的结构的图。
[0157] 在本实施方式中,关于与图5所示的第1实施方式相同的结构,赋予相同的符号并 省略详细说明。
[0158] 本实施方式所设及的第1滤波器处理部38及第2滤波器处理部39并列设置。图像信 号输入到第1滤波器处理部38及第2滤波器处理部39,基于第1滤波器处理的图像信号的增 减量数据和基于第2滤波器处理的图像信号的增减量数据被相加。
[0159] 本实施方式的图像处理部35具有锐化调整部63。锐化调整部63包括:第1加法器 61,将来自第1滤波器处理部38的图像数据的增减量数据和来自第2滤波器处理部39的图像 数据的增减量数据进行相加;及第巧日法器62,将从第1加法器61输出的相加后增减量数据 和输入图像数据进行相加。
[0160] 在上述结构的本实施方式中,并行地进行对图像信号的"基于第1滤波器处理执行 部42及第1滤波器处理乘法器43的第1滤波器处理"和"基于第2滤波器处理执行部46及第2 滤波器处理乘法器47的第2滤波器处理",并在各处理中计算相当于与图像信号(输入图像 数据)的差分值的增减量数据。基于第1滤波器处理的图像信号的增减量数据和基于第2滤 波器处理的图像信号的增减量数据通过第1加法器61而被相加,并算出基于第1滤波器处理 及第2滤波器处理整体的图像数据的增减量数据。该"基于处理整体的图像数据的增减量数 据"和图像信号(输入图像)通过第巧日法器62而被相加,生成实施了第1滤波器处理及第2滤 波器处理的图像信号(输出图像)。
[0161] 其他结构与图5所示的第1实施方式相同。例如,在第1滤波器处理乘法器43及第2 滤波器处理乘法器47中使用的第1增益调整倍率U及第2增益调整倍率V通过强度自动调整 部52而适当地被确定。
[0162] 本例的图像处理系统整体的频率特性由下式5表示。
[0163] [数式引
[0164] (式5) F(Wx,c〇y|U,V) = l+UXiKc〇x,c〇y)+VX φ(ωχ,ωγ)
[0165] 在上式5中,第1滤波器处理部38的频率特性由"υΧΦ( ωχ, ωγΓ来表示,第2滤波器 处理部39的频率特性由"νχφ (??χ,COy) ''来表示。从而通过第1加法器61进行的加法处 理基于"υχψ (田X,切y) +νχφ 的、,田y) ''的频率特性,通过第2加法器62进行的加 法处理基于"1+υχψ (ω、,cOy) +Vx(p (⑩X,(Dy) ',的频率特性。
[0166] 如W上说明,在本实施方式中,也与第1滤波器处理部38及第2滤波器处理部39串 联配置的情况相同,能够抑制经过第1滤波器处理及第2滤波器处理的输出图像中的锐度的 偏差,并使画质稳定。并且即使第1滤波器处理部38及第2滤波器处理部39并列排列,也能够 进行如下控制,即例如在图像信号中成为基础的低频的锐度设为恒定的状态下,调整控制 高频的锐度等。
[0167] <第4实施方式>
[0168] 本实施方式所设及的图像处理部35还具备进行图像信号的非线性处理的非线性 处理部,在2级滤波器处理系统(第1滤波器处理部38及第2滤波器处理部39)中导入有非线 性处理。该非线性处理部包含于第1滤波器处理部38及第2滤波器处理部39中的至少任一 方,在下述内容中,关于非线性处理部65设置于第1滤波器处理部38的例子进行说明。
[0169] 非线性处理通常无法仅由加减乘除的运算处理构成,例如可包括LUT(查表)的参 照、伴随条件分支的处理。非线性处理多W抑制伪影、噪声为目的进行,例如可W将巧图像 信号中将超过剪辑阔值的图像信号值(像素值)调整为剪辑阔值的剪辑处理"作为非线性处 理来进行。
[0170] 图8是表示第4实施方式所设及的图像处理模块的结构的图。图9是例示图像处理 的频率特性的图,图9(a)表示第1滤波器处理(第1滤波器处理执行部42)中的"频率-增益" 关系例,图9(b)表示第2滤波器处理(第2滤波器处理执行部46)中的"频率-增益"关系例。
[0171] 在本实施方式中,关于与图5所示的第1实施方式相同的结构,附加相同的符号并 省略详细说明。
[0172] 本例的第1滤波器处理(第1滤波器处理部38)包括如下一系列处理:对通过锐化滤 波器抽取的图像信号的增强成分应用增强倍率;对应用增强倍率后的图像增强成分应用非 线性处理;及非线性处理后的图像增强成分和元图像的合成。
[0173] 目P,图像信号(输入图像数据)输入到第1滤波器处理执行部42而进行基于第1滤波 器的滤波处理,并计算基于第1滤波器处理的图像信号的增减量数据。增减量数据输入到第 1滤波器处理乘法器43,通过第1滤波器处理乘法器43将增减量数据及第1增益调整倍率U进 行相乘,相乘后的增减量数据被输入到非线性处理部65。
[0174] 在非线性处理部65中,对所输入的增减量数据进行剪辑处理(非线性处理),在所 输入的增减量数据(图像数据)中,将超过特定的剪辑阔值的数据调整为剪辑阔值。另外,剪 辑阔值可W预先被确定,且由非线性处理部65进行存储,也可W用户经由用户界面29来直 接或间接地指定剪辑阔值。剪辑处理后的图像信号的增减量数据与在第1滤波器处理加法 器44中输入到第1滤波器处理执行部42之前的图像数据(输入图像)被相加,并算出第1滤波 器处理后的图像信号(图像数据)。
[0175] 如下式6所示,通过非线性处理部65进行的剪辑处理为将图像信号限制为不取剪 辑阔值目(>〇)W上的值的处理。
[0176] [数式 6]
[0177] (式毎')
[0178] 根据由上述式6表示的剪辑处理函数化IP(x),在图像信号的信号成分(X)的绝对 值小于剪辑阔值Θ的情况下(|χ|<θ),信号成分保持为不会通过剪辑处理而被调整,而是从 非线性处理部65输出V'。另一方面,图像信号的信号成分(X)的绝对值为剪辑阔值ΘΚ上的 情况下(|χ| > Θ),信号成分通过符号函数(si即um function)而被调整,从非线性处理部65 输出"sign(x)X 目"。
[0179] 本例的滤波器处理控制部37(强度自动调整部52)也可W考虑该剪辑处理(非线性 处理),并按照剪辑阔值Θ来确定第1滤波器处理及第2滤波器处理中的至少任一方的调整倍 率(第1增益调整倍率U、第2增益调整倍率V)。
[0180] 其他结构与图5所示的第1实施方式相同。例如,第2滤波器处理部39中的第2滤波 器处理执行部46的滤波处理、第2滤波器处理乘法器47的乘法处理及第2滤波器处理加法器 48的加法处理,W与上述第1实施方式相同的方式进行。
[0181] 另外,在本例中,在第1滤波器处理部38中设置非线性处理部65,但非线性处理部 可W仅设置于第2滤波器处理部39,也可W设置于第1滤波器处理部38及第2滤波器处理部 39运两者。然而,若利用第1滤波器处理部38及第2滤波器处理部39运两者进行非线性处理, 则图像处理系统整体的频率响应近似式变得复杂,有可能难W进行将总锐度评价值C(U,V) 保持为恒定的值的同时确定第1增益调整倍率U及第2增益调整倍率V的控制。
[0182] 在高对比度的波形(图像信号)输入到具有图8所示结构的图像处理系统(图像处 理部35)的情况下,通过基于第1滤波器处理执行部42及第1滤波器处理乘法器43的处理,高 对比度波形信号的增强成分具有较大的振幅。然而,通过在非线性处理部65中进行剪辑处 理而限制高对比度波形信号的增强成分,基于设置于前级的第1滤波器处理执行部42及第1 滤波器处理乘法器43的信号增强效果减弱。另一方面,在第2滤波器处理部39中未进行非线 性处理,高对比度波形信号通过第2滤波器处理执行部46及第2滤波器处理乘法器47而被增 强。从而,对于高对比度波形信号,基于第2滤波器处理部39的影响比与第1滤波器处理部38 的影响大,因此基于第2滤波器处理部39的频率增强作用占主导地位。
[0183] 另一方面,在低对比度的波形(图像信号)输入到图8所示的图像处理系统的情况 下,信号通过基于第1滤波器处理执行部42及第1滤波器处理乘法器43的处理而被增强,但 由于是低对比度,因此增强成分的振幅较小。从而,接受基于第1滤波器处理执行部42及第1 滤波器处理乘法器43的处理的低对比度波形信号不易受到基于非线性处理部65中的剪辑 处理的限制,实际上不被剪辑而容易通过非线性处理部65。从而,对于低对比度波形信号, 第1滤波器处理部38及第2滤波器处理部39协同作用,从而基于两者的信号处理效果(锐化 效果)协同地发挥作用。
[0184] 另外,在图8所示的例子中,仅在第1滤波器处理部38中设置非线性处理部65,但仅 在第2滤波器处理部39中设置非线性处理部(剪辑处理部)65的情况也相同。该情况下,对于 高对比度波形信号,基于第1滤波器处理部38的影响比第2滤波器处理部39的影响容
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