专利名称：图像处理装置及方法
技术领域：
本发明涉及图像处理装置，特别涉及到能够减少噪声影响和同时按照图像特性加深图像轮廓的图像处理装置和图像处理方法。
背景技术：
近年来，随着对例如数码相机和可视电话等数字式图像处理装置的需求不断增加，数字式图像处理装置的功能变得越来越多样化和智能化。这种图像处理装置摄取图像，并按照焦距(zoom scale factors)放大或缩小图像，或显示图像，或存储图像。
同时，现有的图像处理装置执行数字聚焦功能时，和它的取像单元的透镜没有准确地聚焦时，它所取的图像变得不清晰。要想清楚地观看不清晰的图像，就必须加深图像的轮廓。但是，当加深不清晰的图像轮廓时，其中所包含的噪声也增加。当图像的亮度小和图像的象素量小时这种噪声会更大。也就是说，当加深图像轮廓时噪声增加，并且，所增大的噪声会造成负面影响。
如上所述，在现有的图像处理装置中没有考虑不同图像状态下的噪声影响。因此，现有的图像处理装置的缺点是，当加深图像轮廓时，噪声也会随着图像状态的变化而明显地加大，因此，图像质量也变坏。
发明内容
于是，本发明涉及图像处理装置和图像处理方法，基本上克服了由于现有技术中存在的限制和缺点所造成的一个或多个问题。
本发明的一个目的是，提供图像处理装置和图像处理方法，它能加深图像轮廓并同时使噪声降低到最小。
本发明的另一个目的是，提供图像处理装置和图像处理方法，能够按照图像的各种状态适当地加深图像轮廓来提高图像质量。
本发明的其他优点、目的和特征中的一部分将在以下的说明中描述，而另一部分优点、目的和特征将通过本行业技术人员对本发明的实践或学习而变得更清楚。通过所撰写的本发明说明书、权利要求书以及附图中指出的具体结构可以实现和达到本发明的目的和其他优点。
正如本文中包括和广泛描述的，为了达到本发明的这些目的和其他优点和按照本发明的目的，图像处理装置包括用于摄取图像的图像摄取单元；用于根据从图像获得的图像的尺寸和亮度信息加深图像轮廓的轮廓处理单元；和用于显示已加深轮廓的图像的图像显示单元。
按照本发明的另一个技术方案，图像处理方法包括步骤摄取图像；根据从摄取的图像获得的图像尺寸和/或亮度信息加深图像轮廓；和显示已加深轮廓的图像。
按照本发明的另一个技术方案，图像处理方法包括步骤摄取图像；计算图像的尺寸和/或亮度参数；用图像尺寸和/或亮度参数和包括轮廓的局部图像的高频分量的函数计算高通滤波参数；用高通滤波参数和高频分量加深图像轮廓；和显示已加深轮廓的图像。
此外，本发明加深图像的轮廓并同时降低噪声影响，因此能够提高图像质量。
应了解，以上对本发明的一般性说明和以下的详细说明都只是典型和示范性的描述，其目的是进一步说明要求保护的本发明。
本文中所包括的附图用于更好地理解本发明，附图包括在说明书中并构成说明书的一部分，附图中显示出本发明的实施例，附图和说明书一起说明本发明的原理。附图中图1是按照本发明的一个实施例的图像处理装置的框图；图2是说明用于考虑按照本发明的一个实施例的图像处理装置中的噪声处理图像轮廓的方法的流程图；图3是详细说明在图2中所示的用于加深图像轮廓的方法的流程图；图4是说明3×3矩阵模板的一个例子；和图5是说明局部图像的亮度值的矩阵的一个例子。
具体实施例方式
现在，将详细参见附图中显示的本发明的优选实施例。在全部附图中，用相同的数字指示相同的部分。
图1是按照本发明的一个实施例的图像处理装置的框图。
参见图1，图像处理装置被结构为包括图像摄取单元1，用于摄取图像；图像轮廓处理单元2，根据从摄取的图像获得的图像尺寸和亮度信息加深图像的轮廓；图像显示单元6，用于显示其轮廓用图像轮廓处理单元2处理过的图像。
图像摄取单元1可以用摄取图像的电荷偶合器件(CCD)或互补金属-氧化物-半导体器件(CMOS)实施。
图像轮廓处理单元2被结构为包括用于放大图像的图像放大单元3；用于加深图像轮廓的轮廓加深单元4；和用于将图像格式转换成显示所需的格式的格式转换器5。
图像放大单元3按照用户所需的焦距将摄取的图像放大成规定尺寸的图像。这时，所摄取的图像的最大放大尺寸最好是图像显示单元6的荧屏尺寸。如果用户要求摄取的图像按高焦距放大成超过图像显示单元6的荧屏尺寸，那么这种要求是不能允许的。
轮廓加深单元4是本发明的核心部件，现在详细说明轮廓加深单元4的操作。
首先，轮廓加深单元4从放大的图像获得图像的尺寸和亮度信息。
图像尺寸信息是包含在放大过的图像中的帧的总象素量，例如，320×240。图像亮度信息是包含在一帧图像中的各个象素的亮度分量的总和除以总象素量所获得的值，这也被叫做能量值。
图像尺寸信息和图像亮度信息影响图像轮廓加深操作，影响的程度可以除以规定的阈值。
例如，通过第一阈值设置成320×240，图像尺寸信息可以分成高于320×240和低于320×240。而且，通过第二阈值设置成110，图像亮度信息可以分成高于110和低于110。用图像尺寸和亮度信息除以第一阈值和第二阈值所获得的商，按照高于或低于第一阈值和第二阈值的图像尺寸和亮度信息，能够获得不同尺寸的图像尺寸和亮度参数。图像尺寸和亮度参数是影响轮廓加深单元4的操作的核心因数。
获得图像尺寸和亮度参数的函数式可以分别用以下的等式(1)和等式(2)表示。
a＝f1(图像尺寸信息) (1)B＝f2(图像亮度信息) (2)式中“a”和“b”分别是图像尺寸和图像亮度参数，“f1”是从图像尺寸信息获得图像尺寸参数的函数，和“f2”是从图像亮度信息获得图像亮度参数的函数。
参见等式(1)和(2)，获得图像尺寸和亮度信息后，所获得的图像尺寸和亮度信息分别与预定的第一阈值和第二阈值比较，因此，计算出适当的图像尺寸和亮度参数“a”和“b”。
例如，如果图像尺寸信息高于第一阈值，那么计算出的图像尺寸参数为“1”；如果图像尺寸信息低于第一阈值，那么计算出的图像尺寸参数为“0.5”。又，如果图像亮度信息高于第二阈值，那么计算出的图像亮度参数为“1”；如果图像亮度信息低于第二阈值，那么计算出的图像亮度参数为“0.5”。
这里，计算出的图像尺寸和亮度值可以设置成不是“1”或“0.5”的值。图像尺寸和亮度参数的操作将在后面说明。
这时，轮廓加深单元4从放大的图像中选择其中包含轮廓的局部图像。然后，轮廓加深单元4用模板和所选择的局部图像中包含的各个象素的亮度值计算局部图像的高频分量。高频分量主要出现在包含大量轮廓的图像部分，例如，主要出现在人的头发和风景部分中。因此，本发明用高频分量作为调节象素值的核心因素。
详细地说，规定模板是如图4所示的3×3模板，并且，规定局部图像的亮度值是图5所显示的亮度值，那么。高频分量可以用以下的等式(3)表示。
high＝h1×fig(0，0)+h2×fig(0，1)+h3×fig(0，2)+h4×fig(1，0)+h5×fig(1，1)+h6×fig(1，2)+h7×fig(2，0)+h8×fig(2，1)+h9×fig(2，2)……(3)式中“high”是高频分量，“h1”到“h9”是模板的子值，和“fig(？，？)”是局部图像中包含的各个象素的亮度值。
取用等式(3)获得的“high”的绝对值能够获得具有绝对值的高频分量。具有绝对值的高频分量可以用以下的等式(4)表示。
h＝|high|……(4)式中“h”是具有绝对值的高频分量。
从高频分量“h”和图像尺寸和亮度参数“a”和“b”能够获得高通滤波参数“t”，高通滤波参数“t” 可以用以下的等式(5)表示。
t＝f3(a，b)＝a×(h+b)……(5)式中“t”是高通滤波参数，“f3”是获得高通滤波参数的函数，“h”是局部图像的高频分量，“a”是图像尺寸参数，并且，“b”是图像亮度参数。
参见等式(5)，局部图像的高频分量“h”加图像亮度参数“b”之和然后乘以图像尺寸参数“a”获得高通滤波参数“t”。也就是说，高通滤波参数“t”是高频分量“h”的线性函数，其中，图像亮度参数“b”是线性函数的平行移动值，图像尺寸参数“a”是线性函数的梯度值。
按此方式，高通滤波参数“t”按照图像尺寸参数“a”和图像亮度参数“b”变化，因此，图像轮廓按照图像的噪声特性加深。例如，当图像亮而噪声小时，图像亮度参数“b”的计算值为“1”。然后，高通滤波参数“t”变大，因此，高频分量“h”和图像亮度参数“b”使图像轮廓变得更亮。当图像暗和噪声大时，图像亮度参数“b”的计算值为“0.5”。与图像亮的情况相比，高通滤波参数“t”变小。
如上所述，由于高通滤波参数“t”按照噪声影响变化，所以，在轮廓加深处理期间能够抑制噪声。该原理同样可以用于图像尺寸参数“a”。
这时，根据情况，在轮廓加深处理期间，可以只用图像尺寸参数“a”和图像亮度参数“b”中的一个参数抑制一些噪声。
现在详细说明按高通滤波参数“t”对图像轮廓的加深处理。
在轮廓加深处理完成后的象素值“fig_h(x，y)”能够用以下的等式(6)表示。
fig_h(x，y)＝fig(x，y)+t×high ……(6)式中“t”是高通滤波参数，“fig(x，y)”是按坐标(x<y>的原始象素值，和“high”是局部图像的高频分量。
参见等式(6)，高通滤波参数“t”乘以高频分量“high”之积加原始象素值“fig(x，y)”，由此能够执行加深处理。对包含局部图像的所有象素执行这样的轮廓加深处理。按此方式，按照局部图像的高频分量重新设计各个象素值，由此，能够进一步加深图像的轮廓。尤其是，由于高频分量乘以高通滤波参数“t”，并且，高通滤波参数“t”按照确定图像噪声特性的图像尺寸参数“a”和图像亮度参数“b”适当变化，所以，在图像轮廓加深处理期间能够抑制噪声。
如上所述，在轮廓加深单元4加深图像轮廓后，格式转换器5将轮廓加深过的图像转换成图像显示单元6中用的图像格式。
这时，上述结构的图像处理装置可以用于可视电话、数码相机、数码摄象机、个人便携式终端和灵巧电话机(smart phone)。
现在，参见图2和图3，详细说明考虑按本发明的图像处理装置中的噪声的图像轮廓处理方法。
图2是说明用于考虑按照本发明的一个实施例的图像处理装置中的噪声处理图像轮廓的方法的流程图，并且，图3是详细说明用于在图2所示的加深图像轮廓的方法的流程图。
参见图2，一个物体的图像被摄取(S10)。这时，用例如CCD或CMOS的图像传感器能够摄取图像。根据从所摄取的图像获得的图像尺寸和亮度信息加深图像轮廓(S20)。然后，轮廓加深过的图像显示在荧屏上(S30)。
现在参见图3将详细说明按照图像尺寸和亮度信息所进行的轮廓加深处理(S20)。
参见图3，按照用户要求的焦距，放大图像摄取过程(S10)中摄取的图像(S21)。该放大处理可以自动执行，如果用户不要求，也可以不执行该放大处理。
然后，从放大的图像中获得图像的尺寸和亮度(S22)。这里。图像尺寸信息是在一帧图像中包含的象素总量，即总象素量。该图像尺寸信息能够在摄取一帧图像期间用图像传感器确定。而且，图像亮度信息是在一帧图像中包含的各个象素的亮度分量的总和除以总象素量所获得的商值。
这时，第一和第二阈值被设置用于识别图像尺寸和亮度信息(S23)。这里，第一阈值是用于识别图像尺寸的值，并且能够被设置成320×240。又，第二阈值是用于识别图像亮度的值，并且能够被设置成110。当然，这些阈值可以按各种方式变化。
根据第一和第二阈值，确定图像尺寸参数“a”和图像亮度参数“b”(S24)。例如，用等式(1)确定图像尺寸参数。也就是说，如果所获得的图像尺寸信息小于第一阈值，那么，图像尺寸参数被确定为“0.5”。否则，如果所获得的图像尺寸大于第一阈值，那么，图像尺寸参数被确定为“1”。又，用等式(2)确定图像亮度参数。就是说，如果所获得的图像亮度小于第二阈值，那么，图像亮度参数被确定为“0.5”。否则，如果所获得的图像亮度大于第二阈值，那么，图像亮度参数被确定为“1”。
然后，从放大的图像中选择包含轮廓的区域图像(S25)。这时，局部图像可以包括对应于上述象素附近的轮廓和象素的象素。
然后，从所选择的局部图像和模板计算高频分量“high”和高频分量的绝对值“h”(S26)。
然后，从高频分量的绝对值“h”、图像尺寸参数“a”和图像亮度参数“b”计算高通滤波参数“t”(S27)。详细地说，高频分量的绝对值“h”加图像亮度参数“b”之和乘以图像尺寸参数“a”计算出高通滤波参数“t”。
然后，用计算出的高通滤波参数“t”加深轮廓(S28)。用等式(6)执行该轮廓加深处理。也就是说，高通滤波参数“t”乘以高频分量“high”之积加原始象素值，由此加深图像轮廓。对所选择的局部图像中包含的所有象素，执行这样的轮廓加深处理。
如果一帧图像中存在多个局部图像，那么，对存在的所有局部图像重复步骤S25到步骤S28。
一帧图像的轮廓加深处理完成后，轮廓加深过的图像的格式被转换成荧屏的格式(S29)。
然后，格式转换后的图像被显示在荧屏上(图2中的S29)。
如上所述，本发明首先反映图像的尺寸和亮度信息，然后，局部图像的高频分量乘以高通滤波参数，由此，在图像轮廓加深处理期间，能够非常有效地抑制噪声。
详细地说，在图像亮度高于110因此噪声对图像的影响很小的情况中，图像亮度参数“b”被确定为“1”。相反，在图像亮度低于110因此噪声对图像的影响很大的情况中，图像亮度参数“b”被确定为“0.5”。按此方式，按照图像亮度确定不同的图像亮度参数，并且，用所确定的不同亮度参数执行轮廓加深处理，从而有效地抑制噪声。
同样，在图像的象素尺寸小于320×240因此噪声对图像的影响大的情况下，图像尺寸参数“a”被确定为“1”。相反，在图像的象素尺寸大于320×240因此噪声对图像的影响小的情况下，图像尺寸参数“a”被确定为“0.5”。因此，能有效地抑制噪声。
如上所述，本发明根据图像尺寸和亮度信息计算不同的高通滤波参数，并且，用不同的高通滤波参数加深图像轮廓，从而，能够有效地抑制噪声和加深图像轮廓。
而且，本发明根据图像亮度和尺寸对图像轮廓进行不同的加深，从而能够获得更清晰的图像。
本行业技术人员应了解，还会有各种改进和变化，因此，本发明覆盖这些改进个变化，这些改进和变化包括在权利要求书及其等效物确定的本
权利要求
1.一种图像处理方法，包括以下步骤摄取图像；按照从所摄取的图像中获得的图像尺寸和/或亮度信息加深图像轮廓；和显示轮廓加深过的图像。
2.按照权利要求1的方法，其中，轮廓加深步骤包括以下步骤用图像尺寸和亮度信息计算高通滤波参数；和用所计算的高通滤波参数加深局部图像的轮廓。
3.按照权利要求2的方法，其中，在图像放大后计算高通滤波参数。
4.按照权利要求2的方法，其中，还包括将轮廓加深过的图像的格式转换成荧屏的格式的步骤。
5.按照权利要求1到4之一的方法，其中，图像尺寸信息是一帧图像中包括的象素总量。
6.按照权利要求1到4之一的方法，其中，图像亮度信息是一帧图像中包括的各个象素的亮度分量的总和除以图像的总象素量所获得的商值。
7.按照权利要求2的方法，其中，计算高通滤波参数的步骤包括以下步骤把图像的尺寸和/或亮度信息与第一和/或第二阈值进行比较，计算不同的图像尺寸和/或亮度参数；从图像选择包含轮廓的局部图像；用规定的模板计算所选择的局部图像的高频分量；和用高频分量和图像尺寸和亮度参数计算高通滤波参数。
8.按照权利要求7的方法，其中，高通滤波参数的绝对值加图像亮度参数之和乘以图像尺寸参数计算出高通滤波参数。
9.按照权利要求2的方法，其中，按高通滤波参数乘以包含轮廓的局部图像的高频分量之积加原始象素值所获得的新象素值执行轮廓加深步骤。
10.一种图像处理方法，包括以下步骤摄取图像；计算图像的尺寸和/或亮度参数；使用图像的尺寸和/或亮度参数和包含轮廓的局部图像的高频分量的函数，计算高通滤波参数；使用高通滤波参数和高频分量加深图像的轮廓；和显示轮廓加深过的图像。
11.按照权利要求10的方法，其中，图像亮度参数是函数的平行移动值。
12.按照权利要求10的方法，其中，图像尺寸参数是函数的梯度值。
13.按照权利要求10到12之一的方法，其中，图像亮度参数是一帧图像中包括的各个象素的亮度值的总和除以图像的总象素量所获得的阈值确定的不同值。
14.按照权利要求10到12之一的方法，其中，图像尺寸参数是按照图像的总象素量的阈值确定的不同值。
15.一种图像处理装置，包括图像摄取单元，用于摄取图像；轮廓处理单元，用于根据从图像中获得的图像尺寸和亮度信息加深图像的轮廓；和图像显示单元，用于显示轮廓加深过的图像。
16.按照权利要求15的装置，其中，图像轮廓处理单元包括图像放大单元，用于按照用户要求的焦距放大所摄取的图像；和轮廓加深单元，用于按图像的尺寸和亮度信息计算高通滤波参数，然后，用计算出的高通滤波参数和局部图像的高频分量加深图像的轮廓。
17.按照权利要求16的装置，其中，还包括格式转换器，用于将其轮廓加深过的图像的格式转换成荧屏的格式。
18.按照权利要求15的装置，其中，通过把图像的尺寸和/或亮度信息与第一阈值和/或第二阈值比较，轮廓加深单元计算不同的图像尺寸和/或亮度参数，计算局部图像的高频分量，和使用高频分量和图像尺寸和亮度参数，计算高通滤波参数。
19.按照权利要求15到18之一的装置，其中，图像处理装置被用于可视电话、数码相机、数码摄像机、个人便携式终端或灵巧电话机。
20.按照权利要求15到18之一的装置，其中，图像摄取单元是CCD(电荷偶合器件)和CMOS(互补金属-氧化物-半导体器件)之一构成的图像传感器。
全文摘要
本发明提供一种图像处理装置和方法。图像处理装置根据图像尺寸和/或亮度信息有区别地处理位于摄取的图像的轮廓中的象素，由此，能够消除图像的噪声和加深图像的轮廓。
文档编号H04N5/225GK1638438SQ20051000001
公开日2005年7月13日 申请日期2005年1月4日 优先权日2004年1月2日
发明者边盛赞, 朴相昱 申请人:Lg电子有限公司