專利名稱：圖像處理裝置和處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及圖像處理裝置和處理方法，特別是涉及對具有配列成2維的光敏器件的彩色攝影器件適用像素錯開方法而生成高分辨率的單色圖像的圖像處理裝置和處理方法。
背景技術(shù)：
CCD等固體攝影元件具有2維配列光敏器件的攝影面，使用攝影光學(xué)系統(tǒng)在該攝影面成像被攝物體像。因此，由光敏器件的配列間隔確定該攝影器件的分辨率。從而，要提高分辨率，提高光敏器件的排列密度即可。但是，提高配列密度會隨著制造攝影元件復(fù)雜而使制造成本上升。還有，提高配列密度而降低像素形狀會導(dǎo)致每個攝影元件的靈敏度下降。
特開平10-304235號公報公開了適用通過將個體攝影元件的攝影面分別錯開規(guī)定量而攝影多幅圖像，之后合成攝影的這些多幅圖像，生成高分辨率的彩色圖像的方法，所謂的“像素錯開”的方法的圖像生成方法。
圖4是表示現(xiàn)有的取得單色圖像的方法的圖。單色圖像是首先適用像素錯開方法生成多幅彩色圖像之后，利用生成的彩色圖像可以取得高分辨率的單色圖像。圖4A是表示與形成彩色攝影器件的攝影面的光敏器件對應(yīng)配列的R、G、B的3色組成的原色型的色過濾陣列的圖。該配置方式為平面(ベイヤ)方式。平面方式是首先方格狀配置需要高分辨率的亮度信號的綠(G)過濾器，并在剩余部分方格狀地交互配置的紅(R)和藍(lán)(B)過濾器。從而，對于光敏器件的配列密度，綠(G)為1/2，紅(R)和藍(lán)(B)分別為1/4的配列密度(分辨率)。
以前，生成RGB各色的分辨率相同的3幅圖像。即，為使各色的分辨率與光敏器件的配列密度相同，利用錯開像素來取得各色的多幅圖像數(shù)據(jù)，對各色生成取得的圖像數(shù)據(jù)。首先，對于綠(G)，取得彩色攝影器件和被攝物體像的某一位置關(guān)系的圖像數(shù)據(jù)，接著，對于彩色攝影器件和被攝物體像的相對位置關(guān)系，如圖4B的箭頭所示，在錯開1個像素間隔的狀態(tài)下取得圖像數(shù)據(jù)。只抽取取得的2幅圖像數(shù)據(jù)的綠(G)部分，生成由(G)部分組成的1幅圖像。對于藍(lán)(B)，對于彩色攝影器件和被攝物體像的相對位置關(guān)系，如圖4C的箭頭所示，取得在不同的3個方向分別錯開1個像素間隔的共計4幅圖像數(shù)據(jù)之后，只抽取取得的4幅圖像數(shù)據(jù)的藍(lán)(B)部分，生成由(B)部分組成的1幅圖像。同樣，對于紅(R)，對于彩色攝影器件和被攝物體像的相對位置關(guān)系，如圖4C的箭頭所示，取得在不同的3個方向分別錯開1個像素間隔的4幅圖像數(shù)據(jù)之后，只抽取取得的4幅圖像數(shù)據(jù)的紅(R)部分，生成由(R)部分組成的1幅圖像。如上取得的單色圖像的分辨率為G成為2倍、B和R成為4倍，同時RGB都成為同一分辨率。
另一方面，如果彩色攝影器件和被攝物體像的相對位置關(guān)系的錯開量為1/2像素間隔，可以取得各色的密度都為光敏器件的配列密度的幾倍的圖像數(shù)據(jù)。即，對于綠(G)，如圖4D所示，取得彩色攝影器件和被攝物體像的相對位置關(guān)系不同的8幅圖像數(shù)據(jù)，生成只由(G)部分組成的1幅圖像數(shù)據(jù)。另外，對于藍(lán)(B)，如圖4E所示，取得彩色攝影器件和被攝物體像的相對位置關(guān)系不同的16幅圖像數(shù)據(jù)，生成只由(B)部分組成的1幅圖像數(shù)據(jù)。另外，對于紅(R)，如圖4E所示，取得彩色攝影器件和被攝物體像的相對位置關(guān)系不同的16幅圖像數(shù)據(jù)，生成由(R)部分組成的1幅圖像數(shù)據(jù)。此時，單色圖像的分辨率為G成為8倍、B和R成為16倍。
合成使用如上述的像素錯開方法得到的高分辨率的RGB的3色圖像而生成黑白單色圖像。此時，由于RGB各色圖像生成為同一分辨率，所以在合成RGB各色圖像的相互相同位置的3色圖像數(shù)據(jù)而生成黑白單色圖像數(shù)據(jù)時，考慮彩色攝影器件的分光靈敏度特性、視靈敏度特性等對每個像素進(jìn)行運算，在運算完所有像素數(shù)據(jù)之后形成黑白單色圖像。
利用這樣的方法生成黑白單色圖像，比生成RGB的3色單色圖像，在運算黑白單色圖像數(shù)據(jù)所需時間多得多，生成單色圖像的時間長。例如，上述分別錯開1/2像素間隔的方法中，除了16幅的攝影時間之外，還耗費合成黑白單色圖像數(shù)據(jù)的運算時間。另外，由于在16幅的攝影時間同時進(jìn)行3色攝影，所以用攝影16幅的時間可以取得3色的單色圖像。
即，利用現(xiàn)有技術(shù)，生成黑白單色圖像時間比取得3色的單色彩色圖像的時間多耗費運算時間。
發(fā)明概述本發(fā)明的目的在于提供一種適用錯開像素的方法，在短時間生成高分辨率的單色圖像的圖像處理裝置和方法。
在取得黑白單色圖像時，只利用占亮度信號的成分最大的綠(G)色取得被攝物體的圖像而得到黑白單色圖像，圖像幾乎沒有惡化，特別是在讀取黑白印刷的票單類時圖像沒有惡化。例如，對于讀取在紙面上描繪的文字和線圖等掃描，由于一般讀取單色像，所以不需要將彩色像變換為正確的黑白單色圖像，可以生成幾乎完全相同的單色圖像即可。發(fā)明人員基于這樣的經(jīng)驗而想到了本發(fā)明。
本發(fā)明是鑒于上述問題而提出的，其目的在于提供一種只對于像素密度最高的過濾器的顏色，利用像素錯開方法得到高分辨率的該顏色的單色圖像，只用該單色圖像進(jìn)行圖像處理的圖像處理裝置和方法。
根據(jù)本發(fā)明一實施例，本發(fā)明的裝置具有攝影被攝物體的攝影光學(xué)系統(tǒng)，將以重復(fù)使用3色過濾器內(nèi)的1色的4個過濾器為組的多個過濾器組與攝影面上的各像素對應(yīng)配置的彩色攝影器件，使攝影光學(xué)系統(tǒng)和彩色攝影器件僅作規(guī)定的像素量的相對偏移的偏移驅(qū)動單元和，只從該偏移前后的位置關(guān)系不同的同一色的像素數(shù)據(jù)生成并輸出單色圖像的裝置。
附圖簡要說明

圖1是表示本發(fā)明的圖像處理裝置的一實施例的框圖。
圖2A-2C是表示本發(fā)明的取得單色圖像的方法的圖。
圖3是表示本發(fā)明的取得單色圖像的處理程序的流程圖。
圖4A-4E是表示現(xiàn)有的取得單色圖像的方法的圖。
發(fā)明的詳細(xì)說明以下，采用圖1至圖3說明本發(fā)明的一實施例。
圖1中，攝影光學(xué)系統(tǒng)1在彩色攝影器件2的攝影面上成像被攝物體像。彩色攝影器件2在空間上取樣在攝影面上2維配列的光敏器件上成像的被攝物體像并進(jìn)行光電變換之后，發(fā)送給輸出處理部5。合適的彩色攝影器件2為攝影2維圖像的區(qū)域CCD等固體攝影器件。
偏移驅(qū)動單元3例如使用壓電器件等用電進(jìn)行微小移動的單元，偏移彩色攝影器件2和被攝物體像的相對位置關(guān)系，可以在成像面上移動彩色攝影器件2。
控制部4在將1幀部分的圖像數(shù)據(jù)從彩色攝影器件2發(fā)送給輸出處理部5的期間，偏移驅(qū)動單元3，將彩色攝影器件2的位置移動到相對位置關(guān)系不同的下一幀位置。接著，取得下一幀的圖像數(shù)據(jù)。這樣，通過取得改變了彩色攝影器件2和被攝物體的相對位置關(guān)系的多幅圖像數(shù)據(jù)并插入鄰接的像素數(shù)據(jù)來提高分辨率。
輸出處理部5放大從彩色攝影器件發(fā)送的各模擬圖像數(shù)據(jù)，交互取樣基線部和信號部，進(jìn)行作為信號檢測兩者差的相關(guān)2重取樣，再進(jìn)行A/D變換等，作為數(shù)字圖像數(shù)據(jù)輸出。
圖像合成部6插入相互鄰接相對位置關(guān)系不同的多個圖像數(shù)據(jù)的圖像數(shù)據(jù)，生成被攝物體的分辨率更高的1幅單色圖像。圖像的合成是在1幅圖像數(shù)據(jù)中，對1幅圖像中的沒有像素數(shù)據(jù)的像素用不同位置的1幅圖像數(shù)據(jù)的對應(yīng)像素數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)償，即進(jìn)行插入。該插入操作不需要考慮了RGB各色的特別的運算。
圖像處理部7進(jìn)行使整體畫面的亮度均勻的調(diào)節(jié)色光修正，實施調(diào)整輸入輸出特性的γ修正，強(qiáng)調(diào)圖像輪廓的MTF修正等。圖像處理部7可以根據(jù)需要，基于RGB的3色彩色圖像進(jìn)行到黑白單色圖像的變換。另外，圖像處理部7還可以利用來自用戶的指示，選擇被攝物體像為彩色像還是單色像。輸出部8以符合外部接口協(xié)議的格式，將從圖像處理部7輸出的合成圖像數(shù)據(jù)輸出到輸出線9上。
圖2是表示取得單色圖像的方法的圖。單色圖像首先在利用錯開像素的圖像生成方法而生成特定色的多幅彩色圖像之后，可以利用生成的彩色圖像取得高分辨率的單色圖像。圖2A是表示在彩色攝影器件的攝影面形成的上述平面方式的色過濾陣列的圖。如上所述，在平面方式中，方格狀地配置了需要高分辨率的亮度信號的綠(G)過濾器，該配列密度為光敏器件的配列密度的1/2，與此相對應(yīng)，紅(R)和藍(lán)(B)過濾器分別為1/4的配列密度。因此，作為利用像素錯開取得的圖像數(shù)據(jù)的顏色選擇綠(G)，取得多幅該顏色的圖像數(shù)據(jù)，合成取得的圖像數(shù)據(jù)生成1幅綠(G)色的單色圖像。
即，對于綠(G)，取得彩色攝影器件和被攝物體像的某一位置關(guān)系的圖像數(shù)據(jù)，接著，對于彩色攝影器件和被攝物體像的相對位置關(guān)系，如圖2B的箭頭所示，在錯開1個像素的狀態(tài)下取得圖像數(shù)據(jù)，抽取取得的2幅圖像數(shù)據(jù)的綠(G)部分，對一圖像中欠缺G像素數(shù)據(jù)的像素插入另一圖像中的像素數(shù)據(jù)，合成1幅綠(G)色的單色圖像。
圖3是表示進(jìn)行取得單色圖像的處理的控制部3的工作的流程圖。首先，在步驟1攝影被攝物體像。在步驟2抽取攝影的圖像中的綠(G)部分。在步驟3如圖2B所示，將彩色攝影器件和被攝物體像的相對位置關(guān)系例如錯開1個間隔。在步驟4攝影被攝物體像，在步驟5抽取攝影的圖像中的綠(G)部分。在步驟6合成在上述步驟2和步驟5抽取的圖像中的綠(G)部分。在步驟7對合成圖像進(jìn)行各種修正而生成單色圖像。在步驟8輸出到外部。另外，如后所述，在像素錯開量為1/2間隔時，重復(fù)規(guī)定次數(shù)的步驟3至5。
另外，在取得藍(lán)(B)時，對于彩色攝影器件和被攝物體像的相對位置關(guān)系，如圖4C的箭頭所示，取得在3個方向分別錯開1個像素間隔的4幅圖像數(shù)據(jù)之后，抽取取得的4幅圖像數(shù)據(jù)的藍(lán)(B)部分，可以合成1幅藍(lán)(B)色的單色圖像。同樣，在取得紅(R)時，對于彩色攝影器件和被攝物體像的相對位置關(guān)系，如圖4C的箭頭所示，取得在不同的3個方向分別錯開1個像素間隔的4幅圖像數(shù)據(jù)之后，抽取取得的4幅圖像數(shù)據(jù)的紅(R)部分，可以合成1幅紅(R)色的單色圖像。另外，有關(guān)B和R的以上操作不是必須的，根據(jù)需要可以選擇執(zhí)行。
下面，如果彩色攝影器件和被攝物體像的相對位置關(guān)系的錯開量為1/2像素間隔，可以取得各色的密度都為光敏器件的配列密度的幾倍的圖像數(shù)據(jù)。
即，對于綠(G)，如圖2C所示，取得彩色攝影器件和被攝物體像的相對位置關(guān)系不同的8幅圖像數(shù)據(jù)，抽取取得的8幅圖像數(shù)據(jù)的綠(G)部分，合成1幅綠(G)色的單色圖像。
另外，在取得藍(lán)(B)時，如圖4E所示，取得彩色攝影器件和被攝物體像的相對位置關(guān)系不同的16幅圖像數(shù)據(jù)，抽取取得的16幅圖像數(shù)據(jù)的藍(lán)(B)部分，可以合成1幅藍(lán)(B)色的單色圖像。在取得紅(R)時，如圖4E所示，取得彩色攝影器件和被攝物體像的相對位置關(guān)系不同的16幅圖像數(shù)據(jù)，抽取取得的16幅圖像數(shù)據(jù)的紅(R)部分，可以合成1幅紅(R)色的單色圖像。
平面方式的配列中，綠(G)色過濾器的配列密度為藍(lán)(B)色和紅(R)色過濾器的各2倍。即，綠(G)色的攝影幅數(shù)為8幅，但藍(lán)(B)色和紅(R)色的攝影幅數(shù)為16幅。從而，只高密度化綠(G)色而取得單色圖像時的攝影幅數(shù)為B和R時的1/2即可，因此可以使攝影時間也縮短1/2。而且，由于不需要生成單色圖像的運算時間，所以只用8幅的攝影時間就能完成生成單色圖像的運算時間。像這樣，本發(fā)明的該實施例中，可以將單色圖像的生成時間縮短為現(xiàn)有的1/2以下。
像這樣，在取得單色圖像時，只利用占亮度信號的成分最大的綠(G)色，除了讀取對象整體為綠色之外，還可以得到良好的單色圖像。特別是，在讀取黑白印刷的票單類時沒有圖像的惡化。
以上說明了使像素錯開量為1/2像素間隔的例子，但也可以同樣適用于像素錯開量為1/n像素間隔的情況，取得單色圖像縮短的時間與n成比例增大。
另外，在此說明了作為彩色攝影器件2的原色過濾器配列使用了平面方式的場合，但在使用其它方式的配列時，使用配置了受光面占有率最大的顏色的過濾器的光敏器件的輸出而生成單色圖像即可。另外，作為上述過濾器可以使用補(bǔ)色過濾器(Ye、Mg、Cy)。
權(quán)利要求
1.一種圖像處理裝置，包括在攝影面上成像被攝物體像的攝影光學(xué)系統(tǒng)；具有配列在上述攝影面并形成各像素的光敏器件和，將以重復(fù)使用3色過濾器內(nèi)的1色的4個過濾器為1組的多組過濾器的彩色攝影器件，各過濾器與各光敏器件對應(yīng)配列，通過各過濾器，在光敏器件上形成在上述攝影光學(xué)系統(tǒng)成像的被攝物體像的彩色攝影器件；在上述攝影面內(nèi)使上述攝影光學(xué)系統(tǒng)和上述光敏器件僅作規(guī)定的像素量的偏移的偏移驅(qū)動裝置和；在該偏移前后，利用攝影的多個圖像數(shù)據(jù)而生成1幅圖像的圖像處理部，上述圖像處理部只使用配置了上述重復(fù)使用的顏色的過濾器的光敏器件檢測的像素數(shù)據(jù)生成并輸出1幅單色圖像。
2.如權(quán)利要求1所述的圖像處理裝置，其特征在于按照平面方式配列上述彩色過濾器。
3.如權(quán)利要求1所述的圖像處理裝置，其特征在于上述偏移驅(qū)動裝置僅相對偏移1/n(n為整數(shù))的像素量。
4.如權(quán)利要求1所述的圖像處理裝置，其特征在于上述重復(fù)使用的顏色為綠(G)色。
5.如權(quán)利要求1所述的圖像處理裝置，其特征在于上述圖像處理部在1個圖像數(shù)據(jù)中，用其它圖像數(shù)據(jù)中的像素數(shù)據(jù)插入沒有上述重復(fù)使用的顏色的像素數(shù)據(jù)的像素。
6.一種圖像處理方法，包括利用與在上述攝影面上配列的各光敏器件對應(yīng)配列重復(fù)使用了3色過濾器內(nèi)的1色的4個過濾器組成的多組過濾器的各過濾器的彩色攝影器件攝影由攝影光學(xué)系統(tǒng)在攝影面上成像的被攝物體像，從該攝影的圖像數(shù)據(jù)抽取與上述重復(fù)使用的顏色的過濾器對應(yīng)的像素的像素數(shù)據(jù)，在上述攝影面內(nèi)使上述攝影光學(xué)系統(tǒng)和上述攝影器件相對偏移1/n(n為整數(shù))像素量，在該偏移后，利用上述攝影器件攝影在上述攝影面上成像的被攝物體像，從該攝影的圖像數(shù)據(jù)抽取與上述重復(fù)使用的顏色的過濾器對應(yīng)的像素的像素數(shù)據(jù)，合成在上述偏移前后抽取的多個像素數(shù)據(jù)而生成1幅單色圖像。
7.如權(quán)利要求6所述的圖像處理方法，其特征在于對于不同的偏移位置，多次重復(fù)上述偏移步驟、下一攝影步驟和抽取步驟。
全文摘要
對彩色攝影器件適用像素錯開方法在短時間取得高分辨率的單色圖像的圖像處理裝置,由攝影光學(xué)系統(tǒng)和;具有多組由重復(fù)使用了3色(R、G、B)過濾器中的1色(G)的4個過濾器組成的彩色過濾器,按各色生成像素數(shù)據(jù)的彩色攝影器件和;在上述圖像形成面內(nèi)使在上述攝影光學(xué)系統(tǒng)的圖像形成面配置的上述彩色攝影器件僅偏移規(guī)定的像素量的偏移驅(qū)動裝置和;圖像合成部組成,圖像合成部只從在上述偏移驅(qū)動前后生成位置關(guān)系不同的同一色(G)的像素數(shù)據(jù)生成并輸出1幅單色圖像。
文檔編號H04N9/04GK1354597SQ01143620
公開日2002年6月19日 申請日期2001年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2000年11月21日
發(fā)明者堀哲也, 小西義治 申請人:株式會社日立制作所