專利名稱：圖像處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及圖像處理裝置，尤其涉及能夠在低照明條件下獲得和捕捉高清晰圖像的圖像處理裝置。本發(fā)明更特別地涉及一種能夠在捕捉圖像前以預(yù)覽模式獲得高亮度和高清晰圖像的裝置。
背景技術(shù)：
隨著數(shù)碼成像裝置，比如數(shù)碼便攜式攝像機(jī)和照相手機(jī)的應(yīng)用增加，這些裝置的功能變得多樣化和更加智能化。
因而，當(dāng)數(shù)碼成像裝置獲得靜止或移動(dòng)圖像時(shí)，分辨率逐漸增加，且在明亮條件，即在日光或人工照明下，所獲得的圖像足以滿足使用者要求。
然而，使用者有一種對不僅在正常照明下而且在低照明條件下，比如在電影院、暗室和晚上也想捕捉高清晰圖像的需求。例如，如果使用者希望在音樂會(huì)拍攝其最喜愛的明星或者以海洋為背景的夜景圖像，那么就必須在低照明條件而非正常照明條件下捕捉圖像。
過去，有人提出了在上述這種低照明條件下捕捉高清晰圖像的許多方式的建議。例如，利用閃光燈、延長曝光時(shí)間以及控制亮度級。
在利用閃光燈的情況下，只可利用裝有閃光燈的裝置。即便是使用裝有閃光燈的裝置，其應(yīng)用也受到嚴(yán)重限制，因?yàn)樵诠矃^(qū)域(比如劇院)，突然的光束可對其他人造成干擾。利用閃光燈的另一個(gè)問題是，在使用者利用閃光燈記錄圖像前，因?yàn)殚W光燈此時(shí)不工作，所以他無法在預(yù)覽時(shí)辨別低照明條件下的目標(biāo)。
在延長曝光時(shí)間的情況下，每秒的圖像數(shù)目減少；且由于圖像對手持運(yùn)動(dòng)的敏感，故使用者需盡力使目標(biāo)和背景進(jìn)入希望的構(gòu)圖中，這給使用者帶來不便。而且，當(dāng)預(yù)覽時(shí)，圖像也難以辨別。
在韓國申請?zhí)?0-1999-059628中公開了一種控制亮度級的方法。該方法將所獲得圖像的亮度數(shù)據(jù)的閾值與預(yù)設(shè)亮度級進(jìn)行對比，根據(jù)比較結(jié)果調(diào)整要校正的增益值(gain value)，并根據(jù)各選定信號自動(dòng)補(bǔ)償?shù)驼彰鲌D像數(shù)據(jù)的灰度(gradation)，從而即便條件變化也可通過控制選定信號而容易地調(diào)整圖像的灰度和亮度。
然而，控制亮度的前述方法也具有在預(yù)覽模式時(shí)依靠低照明的同樣缺點(diǎn)，而此時(shí)使用者無法精確地辨別目標(biāo)。
由于這些問題，背景技術(shù)的圖像處理裝置無法容易地在低照明條件下以預(yù)覽模式捕捉圖像。因此，即便捕捉圖像，該圖像也因低照明條件而不會(huì)清晰。
再者，由于在低照明條件下，清晰圖像在預(yù)覽模式中顯示不清晰，故存在期望的圖像無法清晰地辨別的問題。

發(fā)明內(nèi)容
因而，本發(fā)明旨在提供一種圖像處理裝置，其基本消除因背景技術(shù)的局限和缺點(diǎn)造成的一個(gè)或多個(gè)問題。
本發(fā)明的目的是提供一種圖像處理裝置，其通過校正而改善在低照明條件下捕捉的圖像的亮度，從而獲得高清晰圖像。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種圖像處理裝置，其能夠在預(yù)覽模式中觀看清晰圖像，使使用者能觀看并從而捕捉其想要的圖像。
本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)、目的和特征將在后面的說明書中部分地提出，且一部分在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員進(jìn)行下面的驗(yàn)證后將變得明顯，或者可以從本發(fā)明的實(shí)踐中獲知。本發(fā)明的目的和其它優(yōu)點(diǎn)可以通過在說明書及其權(quán)利要求書以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)和獲得。
為實(shí)現(xiàn)這些目的和其它優(yōu)點(diǎn)并根據(jù)本發(fā)明的目的，如這里所體現(xiàn)和廣泛描述的一樣，一種圖像處理裝置包括獲得圖像的圖像拾取部分；圖像校正部分，用于以圖像直方圖的形式排列獲得圖像的像素，并改變位于特定范圍內(nèi)的像素的灰度值而對圖像進(jìn)行校正，以產(chǎn)生高清晰圖像；以及圖像輸出部分，用于輸出校正的高清晰圖像。
在本發(fā)明的另一個(gè)技術(shù)方案中，一種圖像處理裝置包括獲得圖像的圖像拾取部分；用于輸出獲得圖像的圖像輸出部分；以及圖像校正部分，用于校正由圖像拾取部分獲得的圖像，以通過圖像輸出部分輸出圖像，其中圖像校正部分包括用于輸出獲得圖像的直方圖的直方圖計(jì)算裝置，用于設(shè)置灰度值要改變的像素的特定范圍的閾值設(shè)置裝置，以及用于改變特定范圍內(nèi)的像素的灰度值以在預(yù)定灰度值范圍內(nèi)重新調(diào)整改變的灰度值的直方圖擴(kuò)展裝置。
在本發(fā)明的再一技術(shù)方案中，一種圖像處理裝置包括獲得圖像的圖像拾取部分；圖像校正部分，用于將在較窄灰度范圍中找到的像素的灰度值擴(kuò)展到較寬灰度值范圍，窄灰度范圍代表由圖像拾取部分獲得的圖像的主要目標(biāo)；以及圖像輸出部分，用于輸出擴(kuò)展的圖像。
本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，它解決使用者在預(yù)覽和記錄模式期間的顯示中不能辨別在低照明條件下捕捉的物體的問題，使得圖像對比改善，獲得了高清晰圖像。
另外，與灰度的校正一起，色彩飽和度也可以校正，其能夠防止色彩飽和度的減小，得到了具有滿意分辨率的圖像。
應(yīng)該理解，本發(fā)明的前述的一般描述和下面的詳細(xì)描述都是示范性和解釋性的，并用于提供所要求的本發(fā)明的進(jìn)一步解釋。


附圖，包括其內(nèi)以提供本發(fā)明的進(jìn)一步理解，包括在本申請內(nèi)并構(gòu)成本申請的一部分，說明本發(fā)明的具體實(shí)施例，并與說明書一起用于說明本發(fā)明的原理。圖中圖1說明按照現(xiàn)有技術(shù)的圖像處理裝置；圖2進(jìn)一步詳細(xì)說明在圖1中包含的照明控制部分；圖3說明在低照明條件下獲得的圖像的像素直方圖的例子；圖4和5為說明低照明圖像的灰度值中的變化的例子的圖形。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在，將詳細(xì)說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，在附圖中說明其實(shí)例。無論何處，相同的附圖標(biāo)記將被用于整個(gè)附圖來引用相同或相似的部分。
圖1說明按照現(xiàn)有技術(shù)的圖像處理裝置的概要(broad outline)，并且，圖2更詳細(xì)地說明在圖1中的照明控制部分。
參考圖1，圖像處理裝置包括一個(gè)在低照明條件下獲得圖像的圖像拾取部分1；一個(gè)圖像校正部分2，圖像校正部分2校正在低照明條件時(shí)通過圖像拾取部分1獲得的圖像的亮度和色彩；和一個(gè)圖像輸出部分6，圖像輸出部分6輸出由圖像校正部分2校正的圖像。
圖像拾取部分1是用于捕捉正常圖像的元件，并且，可以使用圖像傳感器，例如，CCD(電荷耦合裝置)或者CMOS(互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)。然而，因?yàn)楸景l(fā)明的主要特征是變換在低的照明條件下取得的圖像為高清晰度圖像，所以，下面所涉及的不帶有限定詞的任何圖像將表示在低照明條件下捕捉的圖像。
圖像校正部分2是改善由圖像拾取部分1在低照明條件下獲得的圖像為高清晰度圖像的部件。圖像校正部分2包括一個(gè)圖像放大裝置3、一個(gè)照明控制裝置4和一個(gè)格式轉(zhuǎn)換裝置4。
按照由用戶指明的縮放放大倍率，圖像放大裝置3放大獲得的圖像到一個(gè)預(yù)定尺寸。這里，獲得的圖像的推薦的最大放大尺寸是圖像輸出部分6的屏幕尺寸。如果用戶指明獲得的圖像的放大倍率尺寸超出圖像輸出部分6的特定屏幕尺寸，那么，該命令通常被拒絕，并且，獲得的圖像尺寸可以被指定為圖像輸出部分6的屏幕尺寸。
圖像放大裝置3允許用戶調(diào)整縮放放大倍率，并且，通過調(diào)整到目標(biāo)的距離和焦點(diǎn)，以及放大或縮小圖像到預(yù)先設(shè)置的縮放放大倍率，能夠優(yōu)化圖像分辨率。如果到目標(biāo)的距離和焦點(diǎn)的設(shè)置是正確的，那么，用戶將不必進(jìn)行進(jìn)一步的縮放調(diào)整，并且，可以不需要圖像放大裝置3。這就是說，如果需要調(diào)整目標(biāo)的圖像分辨率，那么，可以使用圖像放大裝置3。
如果在低的照明條件下獲得的圖像被圖像放大裝置3放大并且輸出到顯示屏幕，那么，由于低的照明而將難以辨別獲得的圖像的目標(biāo)。
于是，一個(gè)在獲得的圖像被輸出到預(yù)覽屏幕以前的程序，即，通過照明控制裝置4校正亮度和色彩的過程是需要的。
通常，在低的照明條件下獲得的圖像的灰度級分散位于低水平區(qū)域。因此，如果位于這些低水平區(qū)域的像素被適當(dāng)?shù)刂匦路植嫉捷^高的區(qū)域，那么，圖像的對比度被改善，并且，目標(biāo)可以更清楚地辨別。本發(fā)明的照明控制裝置4被設(shè)計(jì)以實(shí)現(xiàn)上述的功能。
通常，照明控制裝置4控制直方圖的頻率分布，并執(zhí)行改善照明的操作。如在圖2中所示，這一照明控制裝置4包括一個(gè)直方圖計(jì)算裝置11、一個(gè)閾值設(shè)置裝置12、一個(gè)直方圖擴(kuò)展裝置13和一個(gè)色彩校正裝置14。
具體地，直方圖計(jì)算裝置11輸出得自圖像拾取部分1和圖像放大裝置3的在低的照明條件下獲得的圖像的直方圖。即，關(guān)于灰度級的圖像的像素的數(shù)目被輸出。在直方圖計(jì)算裝置11輸出的像素的直方圖的一個(gè)實(shí)例如在圖3中所示。從在低的照明條件下得到的圖像獲得像素的直方圖，并且，大多數(shù)的像素分布在低的灰度區(qū)域。
參考圖3，直方圖計(jì)算裝置11輸出在低的照明條件下獲得的圖像的直方圖。該直方圖表示關(guān)于灰度級的像素?cái)?shù)目。在直方圖中，圖像像素的色調(diào)(shades)在灰度值范圍0到255之間變化，大多數(shù)像素被分布在100灰度值以下。這就是說，在低的照明條件下獲得的圖像中的像素大多數(shù)排列在低的灰度級中。于是，因?yàn)樵诒尘昂湍繕?biāo)之間的亮度存在小的差別，所以，難于辨別圖像。因此，需要改善構(gòu)成主要目標(biāo)的像素的亮度。
閾值設(shè)置裝置12設(shè)置上和下閾值一個(gè)最大的Max值和一個(gè)最小的Min值。上閾值可以被叫做上灰度值極限，而下閾值能夠被叫做下灰度值極限。
有許多方法設(shè)置Max和Min值。其實(shí)例包括為Max和Min設(shè)置固定的值，或者使用百分?jǐn)?shù)給Max和Min值。
在固定值設(shè)置中，用0到255灰度級表示的圖像能夠被設(shè)置特定的Max和Min值。特定的Max和Min值可以被預(yù)先設(shè)置，并且，如果需要，那么設(shè)置的Max和Min值能夠被改變。例如，固定的特定Min和Max值能夠分別被設(shè)置在45和200。
在百分?jǐn)?shù)設(shè)置的Max和Min值中，考慮在整個(gè)直方圖中的灰度值的像素的數(shù)目的百分?jǐn)?shù)來設(shè)置Max和Min值。
例如，如果在圖像中的全部的像素是100％，并且，像素的數(shù)目超過全部像素?cái)?shù)目的5％處的灰度值被設(shè)置為Min值。
例如，Max和Min值按照這樣的方式設(shè)置從0灰度值到Min值相加的像素的數(shù)目是像素的全部數(shù)目的約5％，并且，從0灰度值到Max灰度值相加的像素的數(shù)目是像素的全部數(shù)目的約95％。
直方圖擴(kuò)展裝置13使用通過閾值設(shè)置裝置12設(shè)置的Max和Min值，并且，重新調(diào)整分布在Max和Min值之間的原圖像中的像素，換言之，通過圖像拾取部分1獲得的圖像中的像素重新調(diào)整到預(yù)定的色調(diào)的范圍。
這時(shí)，雖然有許多方法重新調(diào)整獲得的圖像的像素，本發(fā)明描述兩個(gè)這樣的實(shí)際的例子。
第一種方法是按照均勻和線性方法重新調(diào)整在Max和Min值中的像素的數(shù)目為預(yù)定的灰度范圍。這里，雖然預(yù)定的灰度范圍能夠被設(shè)置在0和255灰度值之間，但是，該范圍不必是固定的。例如，預(yù)定的灰度范圍能夠在50和255灰度值之間，并且，能夠按照圖像的性質(zhì)或用戶的偏好被調(diào)整。
參考圖4，在獲得的圖像的Max和Min值中的像素，能夠被線性地和均勻地重新調(diào)整在0到255灰度值的范圍里找到的全部的灰度范圍。例如，如果Min值是45并且Max值是200，那么，在45和200之間找到的像素能夠被均勻地重新調(diào)整在0和255灰度值之間。在圖4中的水平軸線是輸入的像素的灰度值，而垂直軸線是輸出的像素的灰度值。
于是，因?yàn)榉植荚谙鄬Φ偷幕叶燃墔^(qū)域中的像素被重新分布到相對高的灰度級區(qū)域，所以，對比度能夠被增加，獲得高清晰度圖像。當(dāng)然，在預(yù)覽方式中，這也是可能的。
因此，在形成獲得的圖像的主要部分的目標(biāo)里具有位于適當(dāng)?shù)姆秶械闹档南袼兀恢匦抡{(diào)整在整個(gè)灰度范圍里；并且，因?yàn)橐鹩?過分低或高的照明導(dǎo)致的噪聲的像素可以被忽略，所以，分辨率被改善。此外，用戶將能夠在寬的、校正的灰度范圍里看到形成要被捕捉的目標(biāo)的窄的灰度范圍中的像素，并且，具有校正的照明的這一圖像能夠被看得更清晰和具有更高對比度。
第二，有一種在預(yù)定的灰度范圍里以曲線分布重新調(diào)整排列在閾值設(shè)置裝置12中設(shè)置的Max和Min值之間的像素的方法。這里，在本發(fā)明的說明書中，灰度范圍被設(shè)置在0和255灰度之間；然而，這樣的灰度范圍不必是固定的。例如，灰度范圍能夠被設(shè)置成在50和250灰度值之間。
參考圖5，我們能夠看到獲得的圖像的位于設(shè)置的Min和Max值之間的像素在0到255灰度值之間的部分區(qū)域，即，從150到255灰度值的區(qū)域中按照集中曲線被重新調(diào)整。因此，在相對低的灰度的區(qū)域中的像素被重新分布到相對高的灰度(在150到155之間)的區(qū)域，獲得比第一種方法更高的對比度。在圖5中的水平軸線表示輸入像素的灰度值，而垂直軸線表示輸出像素的灰度值。
從包括上面說明的兩種的用于重新調(diào)整的許多方法中，選擇優(yōu)化的方法，使得直方圖被擴(kuò)展。
在圖4和5中的(L)表示灰度級的上限，在本發(fā)明中它被設(shè)置255灰度，但是，按照需要，它可以被設(shè)置在255灰度值以下或者以上。
直到現(xiàn)在的說明大多數(shù)是關(guān)于灰度的校正。然而，如果在低的灰度級區(qū)域中的像素被擴(kuò)展到較大的灰度級區(qū)域，如前面所述，那么，得到的色彩飽和度將相對降低。在這種情況中，色純度下降，并且，色彩出現(xiàn)褪色的問題將顯現(xiàn)出來。
因此，灰度校正，與色彩校正一起是需要的。
于是，在本發(fā)明中的色彩校正裝置14，在色彩值中反映通過在直方圖擴(kuò)展裝置13中的灰度校正改變亮度的變化率(Y/Y)，并且校正色彩。
尤其是，在輸入的圖像和輸出的圖像之間的亮度的變化率(Y/Y)能夠在直方圖擴(kuò)展裝置13中被輸出。例如，當(dāng)圖像是YUV格式，以及先前的亮度(Y)和新的亮度(Y’)被輸出時(shí)，能夠用下面的公式進(jìn)行色彩校正。
因此，U’＝(Y’/Y)*U，V’＝(Y’/Y)*V這里，Y表示照明，并且，U和V表示色彩。
當(dāng)然，前面描述的色彩校正可以以相同的方法被應(yīng)用到其它格式的圖像，例如RGB格式的圖像。
然而，描述的色彩校正不是必須的，而是可以在等級校正發(fā)生在直方圖擴(kuò)展裝置13中并且色彩飽和度值降低時(shí)被應(yīng)用。
另一方面，格式轉(zhuǎn)換裝置5改變灰度級已經(jīng)被直方圖擴(kuò)展裝置13校正的圖像為在圖像輸出部分6中使用的格式。當(dāng)然，色彩已經(jīng)被色彩校正裝置14校正的圖像的格式能夠被改變，如果需要的話。
例如，如果灰度級已經(jīng)被校正的圖像是YUV格式，那么，它能夠被改變成RGB格式。因此，圖像輸出部分6輸出在格式轉(zhuǎn)換裝置5中轉(zhuǎn)換的圖像到屏幕。
如在本發(fā)明中描述的圖像轉(zhuǎn)換裝置，可以包括照相手機(jī)(cameraphone)、數(shù)碼照相機(jī)(digital cameras)、數(shù)碼便攜式攝像機(jī)(digitalcamcorders)、蜂窩電話(cellular phone)和靈巧電話機(jī)(smartphone)。
如從前面的說明看到的，從低的照明條件下獲得的圖像，本發(fā)明指定圖像的主要部分中的像素為在Min和Max值之間的像素，并且，用直方圖擴(kuò)展裝置重新分布指定的像素到固定的灰度范圍。于是，當(dāng)以預(yù)覽模式顯示在低的照明條件下捕捉的或者獲得的圖像時(shí)，目標(biāo)難以識別的現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題被克服，并且，對比度能夠被增加以提供高清晰度圖像。而且，因?yàn)榫哂薪厝徊煌谄渌袼氐牧炼鹊南袼?，例如噪?noise)，被忽略，所以，用戶能夠看到更清晰的圖像。
另外，因?yàn)閮H對位于由包含獲得的圖像的主要部分的目標(biāo)描述的固定范圍里的像素執(zhí)行直方圖擴(kuò)展，所以，使用照明校正，獲得的圖像的主要部分能夠更加清楚。此外，通過不校正未分布在的Min和Max值之間的不被包括在圖像的主要部分中的像素的照明，噪聲是不顯著的，并且，能夠獲得改善圖像質(zhì)量的積極效果。
因此，因?yàn)楫?dāng)需要時(shí)本發(fā)明與色彩校正一起校正灰度級，所以，由灰度校正引起的色彩飽和度的降低能夠被避免。于是，存在這樣的優(yōu)點(diǎn)用戶能夠獲得更好的圖像質(zhì)量。
對本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員應(yīng)該明白在本發(fā)明中，能夠進(jìn)行各種修改和變化。因此，應(yīng)該注意到，本發(fā)明覆蓋落入權(quán)利要求的范圍及其它們的等同范圍的對本發(fā)明的修改和變化。
權(quán)利要求
1.一種圖像處理裝置，包括獲得圖像的圖像拾取部分；圖像校正部分，用于以圖像直方圖的形式排列所獲得圖像的像素，并改變位于特定范圍內(nèi)的像素的灰度值而對圖像進(jìn)行校正，以產(chǎn)生高清晰圖像；以及圖像輸出部分，用于輸出校正的高清晰圖像。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，其中圖像拾取部分包括具有電荷耦合裝置CCD和互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體CMOS之一的圖像傳感器。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，其中圖像校正部分包括用于放大通過圖像拾取部分獲得的圖像的圖像放大裝置。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，其中圖像校正部分包括用于轉(zhuǎn)換校正的圖像的格式的格式轉(zhuǎn)換裝置。
5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，其中圖像校正部分包括直方圖計(jì)算裝置，用于輸出關(guān)于獲得的圖像的灰度級的像素?cái)?shù)目；閾值設(shè)置裝置，用于設(shè)置在圖像直方圖中確定像素特定范圍的閾值；以及直方圖擴(kuò)展裝置，用于將特定范圍內(nèi)的像素重新調(diào)整到預(yù)定的范圍。
6.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，其中圖像校正部分包括用于校正像素色彩的色彩校正裝置。
7.如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，其中圖像校正部分進(jìn)一步包括用于根據(jù)圖像校正前和后的亮度標(biāo)度的比例校正像素色彩的色彩校正裝置。
8.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，其中所述的特定范圍設(shè)置在Min(最小)值和Max(最大)值之間。
9.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，其中所述的特定范圍預(yù)先設(shè)置。
10.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，其中所述的特定范圍通過直方圖中的分布百分率設(shè)置。
11.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，其中特定范圍內(nèi)的像素以線性函數(shù)形式在預(yù)定灰度值范圍內(nèi)重新調(diào)整。
12.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，其中在特定范圍內(nèi)的像素以曲線分布形式在預(yù)定灰度值范圍內(nèi)重新調(diào)整。
13.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，其中特定范圍內(nèi)的像素在固定灰度值范圍內(nèi)以集中方式重新調(diào)整。
全文摘要
本發(fā)明提供一種圖像處理裝置。在該圖像處理裝置中，圖像拾取部分獲得圖像，圖像校正部分將從獲得圖像的主要物體選擇的像素的灰度值(選定像素位于較窄灰度值范圍)擴(kuò)展到較寬灰度值范圍，以及圖像輸出部分輸出校正的圖像。因此，圖像得到校正，以使使用者容易地在預(yù)覽模式中辨別圖像中的目標(biāo)。
文檔編號G06T5/40GK1665278SQ20051005119
公開日2005年9月7日 申請日期2005年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月2日
發(fā)明者邊盛贊, 李恩實(shí) 申請人:Lg電子有限公司