专利名称：图像处理装置和方法
技术领域：
本发明涉及图像处理装置和方法，并且更具体地，涉及能抑制量化误差的图像处理装置和方法。
背景技术：
在现有技术中，用于执行从高位深到低位深的转换的位转换技术经常被用作图像处理等的量化技术。换句话说，通过量化处理将N位图像转换成L位图像(N>L)。另一方面，从低位深到高位深的逆转换处理对应于逆量化。经常将线性量化技术用作图像量化技术。然而，线性量化技术计算成本较低但量化误差相对较大。因为这个原因，当高位深的图像通过量化被转换成低位深的图像，然后低位深的图像通过逆量化被转换成高位深的图像(返回到原始位深)时，恢复出的高位深的图像(已经经受量化和逆量化处理的图像)与原始图像(量化和逆量化处理之前的图像)相比可能会显著劣化。
对此，已经建议了 Lloyd-Max量化技术(例如，参见Lloyd，“PCM中的最小二乘量化(Least squares quantization in PCM)”，IEEE 会刊，信息理论，vol. IT-28, no. 2,pp. 129-137，Mar. 1982)。一般地，Lloyd-Max量化技术已作为导致极少图像失真的量化技术而为人所知。
发明内容
然而，Lloyd-Max量化技术没有考虑在直接从成像元件获取的高动态范围图像(或RAW图像)中展现的“稀疏性”(sparsity)。换句话说，Lloyd-Max量化技术难以获取在直方图中具有偏差的稀疏图像的最优解。本发明是鉴于上述内容而做出的，并且希望即使在直方图中具有偏差的稀疏图像中也能抑制量化误差。根据本发明的另一个实施例，提供了一种图像处理装置，其包括零级检测单元，其从将图像的像素值根据像素值大小进行分级的多个级之中检测像素值的出现频率为零的零级；以及非零级转化单元，其通过更新由零级检测单元检测的零级的范围，将零级转化成像素值的出现频率为I或更高的非零级，而不更新级的总数。非零级转化单元可包括级合并单元，其将由零级检测单元检测的零级合并到邻近级，直到像素值的出现频率等于或大于合并的级的数量，以及级分割单元，其将由级合并单元合并后的级分割成数量等于合并前的级的数量的级，使得所有级变为非零级。图像处理装置还可包括级边界确定单元，其确定级的边界级边界确定单元；级配置单元，其将各像素值根据其值分配到由级边界确定单元确定的边界划界的各级中；以及代表值确定单元，其在由级边界确定单元确定的边界划界的各级中计算由级配置单元分配的像素值的重心，并且将重心确定为代表值。级边界确定单元可确定边界，使得将像素值的最大值和最小值之间的范围分割成数量小于像素值的位深的级。
代表值确定单元在非零级转化单元将零级转化为非零级后，可计算每个级中的重心并且将重心确定为代表值。级边界确定单元可将由代表值确定单元确定的邻近级的代表值的中间值确定为级的边界。图像处理装置还可包括表生成单元，其生成一个表，其中由代表值确定单元确定的各级的代表值与各级的索引相关联。图像处理装置还可包括转换单元，其将图像的各像素值转换成由代表值确定单元确定的、与该像素值对应的级的代表值，以及索引图像生成单元，其使用由表生成单元生成的表，将由转换单元从各像素值转换而来的代表值转换成索引，该索引是该代表值的级的识别息。图像处理装置还可包括逆量化单元，其使用由表生成单元生成的表将索引转换成代表值。 级边界确定单元可确定边界，使得多个图像的所有像素的最大值和最小值之间的范围被分割为多个级，级配置单元可将多个图像的所有像素值根据其值分配到由级边界确定单元确定的边界划界的级，以及表生成单元可产生多个图像共用的表，所述表将由代表值确定单元确定的各级的代表值与各级的索引相关联。图像处理装置还可包括图像块分割单元，其将图像分割为多个块，并且级边界确定单元、级配置单元、代表值确定单元、零级检测单元、以及非零级转化单元的每一个可独立地执行针对由图像块分割单元从图像分割的每个块的处理。图像处理装置还可包括逆量化单元，其使用由表生成单元生成的表针对每个块独立地执行用于将索引转换成代表值的处理。根据本发明的另一个实施例，提供图像处理装置的图像处理方法，包括在零级检测单元处，从将图像的像素值根据像素值大小进行分级的多个级之中检测像素值的出现频率为零的零级，以及在非零级转化单元处，通过更新检测的零级的范围，将零级转化成像素值的出现频率为I或更高的非零级，而不更新级的总数。根据本发明的另一个实施例，从将图像的像素值根据像素值大小进行分级的多个级之中检测像素值的出现频率为零的零级，并且通过更新检测的零级的范围将零级转化成像素值的出现频率为I或更高的非零级，而不更新级的总数。根据本发明以上描述的实施例，能处理图像。具体地，能抑制量化误差。
图I是示出采用Lloyd-Max量化技术执行量化的图像处理装置的主要配置的一示例的框图；图2是用于解释Lloyd-Max量化技术的量化处理的一示例的流程图；图3是用于解释量化代表值和级的边界值之间的关系的一示例的图；图4是示出执行量化的图像处理装置的主配置的一示例的框图；图5A到5C是用于解释零级的非零级转化的一示例的图；图6是用于解释收敛后量化代表值与级的边界值之间的关系的一示例的图；图7是用于解释表的一示例的图8是用于解释像素值的索引的一示例的图；图9是用于解释量化处理的一示例的流程图；图10是示出执行量化的图像处理装置的配置的另一示例的框图；图11是用于解释量化处理的另一示例的流程图；图12是示出执行逆量化的图像处理装置的主配置的一示例的框图；图13是用于解释逆量化的一示例的图；图14是用于解释逆量化处理的一示例的流程图；图15是示出执行逆量化的图像处理装置的配置的另一示例的框图；
图16是用于解释逆量化处理的另一示例的流程图；图17是示出12-位深的医学图像的一示例的图；图18是示出量化和逆量化后的图像质量的一示例的图；图19是示出量化和逆量化后的图像质量的另一示例的图；图20是示出量化和逆量化后的图像质量的另一示例的图；图21是示出量化和逆量化后的图像质量的另一示例的图；图22是示出生成用于量化和逆量化的表的图像处理装置的主配置的一示例的框图；图23是用于解释量化处理的一示例的流程图；图24A和24B是示出执行量化和逆量化的图像处理装置的主配置的一示例的框图；以及图25是示出个人计算机的主配置的一示例的框图。
具体实施例方式在下文中，将参照附图详细描述本发明的优选实施例。请注意，在本说明书以及附图中，具有大体相同的功能和结构的结构要素用相同的参考标号来标记，并省略相同的结构要素的重复解释。在下文中，将描述本发明的实施例(在下文中称作“实施例”)。描述将以下面的顺序进行一、第一实施例(Lloyd-Max 技术)二、第二实施例(执行量化的图像处理装置)三、第三实施例(对每个块执行量化的图像处理装置)四、第四实施例(执行逆量化的图像处理装置)五、第五实施例(对每个块执行逆量化的图像处理装置)六、第六实施例(生成对应于多个帧的表的图像处理装置)七、第七实施例(个人计算机)< 一、第一实施例>[Lloyd-Max 技术]首先，将描述Lloyd-Max技术。“f”被定义为位深为N位的图像(N位图像)P(x，y)的每个像素值，并且“P (f)”被定义为其概率密度函数。在此情况下，建立公式(I)和(2):[数学式I]
权利要求
1.ー种图像处理装置，其包括 零级检测単元，其从将图像的像素值根据像素值大小进行分级的多个级之中检测像素值的出现频率为零的零级；以及 非零级转化単元，其通过更新由所述零级检测单元检测的所述零级的范围，将所述零级转化成所述像素值的出现频率为I或更高的非零级，而不更新所述级的总数。
2.根据权利要求I所述的图像处理装置， 其中，所述非零级转化単元包括 级合并単元，其将由所述零级检测单元检测的零级合并到邻近级，直到所述像素值的出现频率等于或大于合并后的级的所述数量，以及 级分割単元，其将由所述级合并单元合并的级分割成数量等于合并前的级的数量的级，使得所有级变为非零级。
3.根据权利要求I所述的图像处理装置，进ー步包括 级边界确定单元，其确定所述级的边界； 级配置単元，其将各像素值根据其值分配到由所述级边界确定単元确定的所述边界划界的各级中；以及 代表值确定単元，其在由所述级边界确定单元确定的边界划界的各级中计算由所述级配置単元分配的像素值的重心，并且将所述重心确定为代表值。
4.根据权利要求3所述的图像处理装置，其中， 所述级边界确定単元确定所述边界，使得所述像素值的最大值和最小值之间的范围被分割成数量小于所述像素值的位深的级。
5.根据权利要求3所述的图像处理装置，其中， 所述代表值确定単元在非零级转化单元将所述零级转化为非零级后，计算每个级中的所述重心并且将所述重心确定为所述代表值。
6.根据权利要求5所述的图像处理装置，其中， 所述级边界确定单元将由所述代表值确定単元确定的邻近级的代表值的中间值确定为所述级的边界。
7.根据权利要求3所述的图像处理装置，进ー步包括 表生成単元，其生成将由所述代表值确定単元确定的各级的代表值与各级的索引相关联的表。
8.根据权利要求7所述的图像处理装置，进ー步包括 转换单元，其将所述图像的各像素值转换成由所述代表值确定単元确定的、与所述像素值对应的级的代表值，以及 索引图像生成単元，其使用由所述表生成単元生成的所述表，将由所述转换单元从各像素值转换而来的所述代表值转换成索引，该索引是所述代表值的所述级的识别信息。
9.根据权利要求7所述的图像处理装置，进ー步包括 逆量化単元，其使用由所述表生成単元生成的所述表将所述索引转换成所述代表值。
10.根据权利要求7所述的图像处理装置，其中， 所述级边界确定単元确定所述边界，使得多个图像的所有像素的最大值和最小值之间的范围被分割为多个级，所述级配置単元将所述多个图像的所有像素值根据其值分配到由所述级边界确定单元确定的所述边界划界的级，以及 所述表生成単元生成所述多个图像共用的表，所述表将由所述代表值确定単元确定的各级的所述代表值与各级的索引相关联。
11.根据权利要求3所述的图像处理装置，进ー步包括 图像块分割単元，其将所述图像分割为多个块， 其中，所述级边界确定単元、所述级配置単元、所述代表值确定単元、所述零级检测单元以及所述非零级转化単元的每ー个独立地执行针对由所述图像块分割单元从所述图像分割的每个块的处理。
12.根据权利要求11所述的图像处理装置，进ー步包括 逆量化単元，其使用由所述表生成単元生成的所述表针对每个块独立地执行用于将所述索引转换成所述代表值的处理。
13.ー种图像处理装置的图像处理方法，包括 在零级检测单元处，从将图像的像素值根据像素值大小进行分级的多个级之中检测像 素值的出现频率为零的零级，以及 在非零级转化单元处，通过更新检测的零级的范围，将所述零级转化成所述像素值的出现频率为I或更高的非零级，而不更新所述级的总数。
全文摘要
提供了一种图像处理装置和方法。图像处理装置包括零级检测单元，其从将图像的像素值根据像素值大小进行分级的多个级之中检测像素值的出现频率为零的零级；以及非零级转化单元，其通过更新由零级检测单元检测的零级的范围，将零级转化成像素值的出现频率为1或更高的非零级，而不更新级的总数。本发明能应用到图像处理装置。
文档编号G06K9/38GK102819742SQ201210195880
公开日2012年12月12日 申请日期2012年6月4日 优先权日2011年6月9日
发明者福原隆浩, 贵家仁志 申请人:索尼公司, 公立大学法人首都大学东京