專利名稱：圖像傳感器的圖像處理裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及了一種圖像處理領(lǐng)域，尤其涉及一種圖像傳感器的圖像處理 裝置和方法。
背景技術(shù)：
CMOS ( complementary metal-oxide semiconductor,互4卜型金屬氧4b 物半導(dǎo)體)圖像傳感器以其體積小、功耗低、成本低和高集成，獲得了越來 越廣泛的應(yīng)用，占據(jù)了較大比例的中低端的市場。
CMOS圖像傳感器芯片內(nèi)部集成了自動白平衡、自動曝光控制、自動增 益控制、自動亮度控制等功能，大大減少了系統(tǒng)的復(fù)雜性，降低了成本。因 此，CMOS圖像傳感器已經(jīng)成為了目前研究和開發(fā)的熱點，并以低廉的價 格、實用的圖像質(zhì)量和相對較小的功耗，在視頻監(jiān)控、多媒體領(lǐng)域得到更加 廣泛的應(yīng)用。
在將實際景物轉(zhuǎn)換為圖像數(shù)據(jù)時，最佳方案通常是用三塊CCD (charge coupled device,電荷耦合器件)分別接受紅、綠、藍三個分量的信息，然 后，將紅、綠、藍三個分量的信息合成彩色圖像。該方案需要對紅色、綠 色、藍色三個分量的信號做重新調(diào)整，具有調(diào)整工藝復(fù)雜、體積增大、價格 高等缺點。
為實現(xiàn)單片彩色圖像傳感器，可以在CCD方案中引入CFA (色彩濾波陣
列)，在黑白CMOS圖像傳感器的基礎(chǔ)上，增加彩色濾色結(jié)構(gòu)和彩色信息處 理模塊就可以獲得圖像的彩色信息，再對該彩色信息進行處理，就可以獲得 色彩逼真的彩色圖像。
在上述CCD或CMOS方案中，在實現(xiàn)將實際景物轉(zhuǎn)換為圖像數(shù)據(jù)時，總 會引入噪聲和畸變失真，不利于后續(xù)的圖像編解碼和傳輸。因此，需要通過 圖像處理裝置來改善圖像傳感器的輸出圖像質(zhì)量。對于CMOS圖像傳感器而 言，該數(shù)據(jù)通路顯得尤為重要。
現(xiàn)有技術(shù)中一種圖像傳感器的圖像處理裝置的結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括 A/D(模/數(shù)轉(zhuǎn)換器)、自動曝光模塊、自動白平衡模塊、Rawdata插值模 塊、伽馬校正模塊、色彩校正模塊以及RGB轉(zhuǎn)換為YCBCR (顏色空間轉(zhuǎn) 換)模塊。
彩色圖像傳感器的輸出圖像應(yīng)用最為廣泛的是Bayer CFA (貝爾圖形彩 色濾波陣列)， 一種Bayer CFA的結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。由于人的視覺對綠 色信息最為敏感，所以在Bayer CFA中G分量是R和B分量的二倍，在每個像 素點上只能獲取一種色彩分量的信息，然后根據(jù)該色彩分量的信息通過插值 算法得到全彩色圖像。
在圖1所示的圖像處理裝置的結(jié)構(gòu)中，自動曝光模塊是對傳感器的曝光 時間進行控制；自動白平衡模塊是對圖像數(shù)據(jù)進行自動白平衡處理，消除與 實際圖像彩色存在的差異；Rawdata插值模塊是對Bayer格式的數(shù)據(jù)進行插值 運算獲得紅色、綠色、藍色空間的像素數(shù)值；伽馬校正模塊是使輸入圖像數(shù) 據(jù)與顯示光強度相適應(yīng)；色彩校正模塊使傳感器的輸出信號更符合實際景物 的特點；RGB轉(zhuǎn)換為YCBCR模塊是進行RGB空間與YCbCr空間的轉(zhuǎn)換處 理。
上述現(xiàn)有技術(shù)的圖像處理裝置的缺點為需要對紅色、綠色、藍色三個 通道中的每個通道分別做一次伽馬變換，從而造成硬件的開銷大。多次伽馬 變換還將引入較多的噪聲，降低了圖像的信噪比，影響了圖像的質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種圖像傳感器 的圖像處理裝置和方法，從而可以節(jié)省圖像傳感器的硬件開銷，提高圖像傳 感器的輸出圖像的信噪比。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的
一種圖像傳感器的圖像處理裝置，包括伽馬校正模塊、中值濾波模塊 和插值模塊，其中，
伽馬校正模塊用于對圖像傳感器采集到的紅色、綠色或藍色通道的圖 像數(shù)據(jù)進行非線性變換處理，將非線性變換處理后的圖像數(shù)據(jù)傳遞給中值濾 波模塊；
中值濾波模塊用于根據(jù)伽馬校正模塊傳遞過來的紅色、綠色或藍色通 道的圖像數(shù)據(jù)的信噪比的大小，對所述圖像數(shù)據(jù)進行相應(yīng)的中值濾波處理， 將中值濾波處理后的圖像數(shù)據(jù)傳遞給插值模塊；
插值模塊用于對中值濾波模塊傳遞過來的紅色、綠色或藍色通道的圖 像數(shù)據(jù)進行插值運算，獲得紅色、綠色、藍色三個通道的圖像數(shù)據(jù)。
一種圖像傳感器的圖像處理方法，包括步驟
A、 對圖像傳感器采集到的紅色、綠色或藍色通道的圖像數(shù)據(jù)進行非線 性變換處理；
B、 根據(jù)所述非線性變換處理后的所述圖像數(shù)據(jù)的信噪比的大小，對所 述圖像數(shù)據(jù)進行相應(yīng)的中值濾波處理；
C、 將所述中值濾波處理后的紅色、綠色或藍色通道的圖像數(shù)據(jù)進行插值運算，獲得紅色、綠色、藍色三個通道的圖像數(shù)據(jù)，將獲得的困像數(shù)棍輸 出。
由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明通過將伽馬校正模塊放 在插值模塊之前，并且僅對紅色、綠色和藍色三個通道中的一個通道的圖像 數(shù)據(jù)進行伽馬校正處理，將進行了伽馬校正處理的圖像數(shù)據(jù)進行中值濾波處
理。從而可以不但節(jié)省了圖像傳感器(比如CMOS圖像傳感器)的硬件開 銷，有效地消除伽馬校正處理過程中引入的噪聲，提高圖像傳感器的輸出圖 像的信噪比。有效地提高圖像傳感器的輸出的圖像的質(zhì)量。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)中一種圖像傳感器的圖像處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖2為 一種Bayer CFA的結(jié)構(gòu)示意圖3為本發(fā)明所述裝置的實施例的結(jié)構(gòu)示意圖4為一種Bayer CFA的結(jié)構(gòu)示意圖5為 一種Bayer CFA的結(jié)構(gòu)示意圖6為本發(fā)明所述方法的實施例的處理流程圖。
具體實施例方式
本發(fā)明提供了一種圖像傳感器的圖像處理裝置和方法。 下面結(jié)合附圖來詳細描述本發(fā)明，本發(fā)明所述裝置的實施例的結(jié)構(gòu)如圖 3所示，包括A/D模塊、自動曝光模塊、自動白平衡模塊、伽馬校正模塊、 插值模塊、色彩校正模塊以及色彩空間轉(zhuǎn)換模塊(RGB轉(zhuǎn)換為YCBCR模 塊)。
本發(fā)明所述裝置和圖1所示的現(xiàn)有技術(shù)中的裝置的主要區(qū)別是將校正 模塊放在插值模塊之前，并且僅對紅色、綠色和藍色三個通道中的一個通道
的圖像數(shù)據(jù)進行伽馬校正處理。
下面按照圖像數(shù)據(jù)從輸入到輸出的順序，分別介紹本發(fā)明所述圖像處理 裝置中各個模塊的功能。
1、 A/D模塊用于接收圖像傳感器采集到的模糊圖像數(shù)據(jù)，將該模糊圖 像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像數(shù)據(jù)，并將該數(shù)字圖像數(shù)據(jù)傳遞給自動曝光模塊。
2、 自動曝光模塊用于根據(jù)A/D模塊傳遞過來的圖像數(shù)據(jù)的亮度，對圖 像傳感器(比如CMOS圖像傳感器)的曝光時間進行控制。由于圖像的亮度 與曝光時間成正比例變化關(guān)系，為了獲得亮度恰當(dāng)?shù)膱D像，就需要借助自動 曝光方法來處理圖像傳感器的曝光時間。比如，可以在CMOS圖像傳感器中 讀取A/D模塊傳遞過來的當(dāng)前幀圖像的平均亮度值，當(dāng)該平均亮度值大于預(yù) 先設(shè)定的閾值時，自動減少CMOS圖像傳感器的曝光時間；當(dāng)該平均亮度值 小于預(yù)先設(shè)定的閾值時，自動增加CMOS圖像傳感器的曝光時間。
自動曝光模塊進行了上述處理后，將圖像數(shù)據(jù)傳遞給自動白平衡模塊。
3、 自動白平衡模塊用于對自動曝光模塊傳遞過來的圖像數(shù)據(jù)進行自 動白平衡處理，消除接收到的圖像數(shù)據(jù)與實際圖像存在的色彩差異。在不同 色溫光源下，人眼具有自動白平衡功能，可以自動調(diào)整色調(diào)差，將白色物體 還原成天原的白色。而一般圖像傳感器(比如CMOS圖像傳感器)在偏高色 溫照明條件(例如正午、焚光燈)下將導(dǎo)致白色圖像偏藍，在偏低色溫條件
(例如傍晚、鴒絲燈)下將導(dǎo)致白色圖像偏紅。
自動白平衡模塊通過對圖像傳感器內(nèi)部的紅色、綠色、藍色增益參數(shù)進 行調(diào)整，使接收到的圖像在偏差色溫條件下其色彩歸于正常。從而可以使圖 像傳感器采集到的圖像具有保持景物顏色的不變性，使傳感器具有自動調(diào)整 白平衡的功能。
自動白平衡模塊將進行了上述自動白平衡處理后的圖像數(shù)據(jù)傳遞給伽馬 校正模塊。
1
4、 伽馬校正模塊用于根據(jù)預(yù)先設(shè)定的算法，對自動白平衡模塊傳遞 過來的圖像數(shù)據(jù)進行非線性處理，使輸入圖像數(shù)據(jù)與顯示光強度相適應(yīng)。伽 馬校正是一種參數(shù)值，用來補償CRT (陰極射線管)顯示器的非線性特性。
人類視覺系統(tǒng)對于亮度或者說對于RGB三色信號的感覺大致成對數(shù)關(guān)系 而非線性關(guān)系，伽馬校正就是為了克服這種非線性而引入的一種傳輸函數(shù)， 將自動白平衡模塊傳遞過來的圖像數(shù)據(jù)經(jīng)過該非線性傳輸函數(shù)處理后，可以 補償CRT的非線性。
上述伽馬校正處理其實是一種非線性變換，在該非線性變換的同時也隨 機引入了很多的噪聲，圖像的整體信噪比將會降低?，F(xiàn)有技術(shù)在插值模塊后 對圖像數(shù)據(jù)做伽馬校正處理，需要對紅色、綠色、藍色三個通道分別做一次 伽馬4交正處理。
本發(fā)明將伽馬校正模塊置于插值模塊之前，只需要對紅色(R)、綠色 (G)、藍色(B)三個通道中的一個通道的圖像數(shù)據(jù)做伽馬校正處理，并在 伽馬校正處理后對rawdata數(shù)據(jù)進行去噪處理。實現(xiàn)伽馬校正處理的方法有很 多種，本發(fā)明主要提供的伽馬校正處理的方法為根據(jù)輸入的圖像數(shù)據(jù)的象 素值進行查表獲得伽馬校正后的圖像數(shù)據(jù)。
比如，在圖2所示的Bayer CFA中，當(dāng)起始點為G11時，首先根據(jù)查表 法，由公式GU'-GammaTableG11]得到G11點伽馬變換后的值Gii';依次處
理下一個點B12時，由公式別2 =〇3011713丁3|3|6[812]得到812點伽馬變換后的
值512';當(dāng)處理到下一行的起始點R21點時，由公式"i =GammaTable[R21] 得到R21點伽馬變換后的值^1'。依此類推，直到圖2所示的Bayer CFA中的 所有的rawdata數(shù)據(jù)都經(jīng)過一次伽馬變換。
伽馬校正模塊將進行了上述伽馬校正處理后的圖像數(shù)據(jù)傳遞給中值濾波 模塊。
5、 中值濾波模塊用于對進行了上述伽馬校正處理后的圖像數(shù)據(jù)進行
中值濾波處理，消除伽馬校正處理過程中引入的白噪聲。
實現(xiàn)中值濾波處理的方法可以有多種，本發(fā)明根據(jù)伽馬校正處理后的
rawdata數(shù)據(jù)的噪聲特點，提供了兩種中值濾波處理的實現(xiàn)方案。
第一種方案當(dāng)經(jīng)過伽馬校正處理后的rawdata數(shù)據(jù)的信噪比較低時，利
用內(nèi)部、外部兩個方向中值以及中心點數(shù)據(jù)值做三點中值濾波。
以圖2所示的Bayer CFA為例，當(dāng)中心點為G33點時。首先，對距離中心
點G33較遠的四個點G13、 G31、 G35、 G53和中心點G33取中值Med1,
Med1由以下得出。
Med1=Median(G13， G31, G33， G35， G53);
然后，對距離中心點G33較近的四個點G22、 G24、 G42、 G44和中心點 G33取中值Med2， Med2由以下得出。
Med2= Median(G22, G24， G33， G42, G44);
從而，利用中心點象素值G33、 Med1、 Med2求出新的中心點象素值 G33,新的中心點象素值G33由以下得出。 G33=Median(Med1， Med2， G33);
以圖4所示的Bayer CFA為例，當(dāng)中心點為B33點時。首先，對距離中心 點B33較遠的四個點B11、 B15、 B51、 B55和中心點B33取中值Med1 ， Med1 由以下得出。
Med1=MecHan(B11, B15， B33, B51, B55);
然后，對距離中心點B33較近的四個點B13、 B31、 B35、 B53和中心點 B33取中值Med2， Med2由以下得出。
Med2=Median(B13， B31, B33, B35， B53);
從而，利用中心點象素值B33、 Med1、 Med2求出新的中心點象素值 B33。新的中心點象素值B33由以下得出。 B33=Median(Med1, Med2， B33); 以圖5所示的Bayer CFA為例，當(dāng)中心點為R33點時。首先，對距離中心 點R33較遠的四個點R11、 R15、 R51、 R55和中心點R33取中值Med1 ， Med1由以下得出。
Med1= Median, ， R15， R33, R51， R55);
然后，對距離中心點R33較近的四個點R13、 R31、 R35、 R53和中心點 R33取中值Med2， Med2由以下得出。
Med2=Median(R13， R31， R33， R35， R53);
從而，利用中心點象素值R33、 Med1、 Med2求出新的中心點象素值 R33。新的中心點象素值R33由以下得出。 R33:Median(Med1， Med2, R33);
第二種方案當(dāng)經(jīng)過伽馬校正處理后的rawdata數(shù)據(jù)的信噪比過低時，采 用水平、垂直、兩個對角線的四個方向中值以及中心點數(shù)據(jù)值做五點中值濾 波。
以圖2所示的Bayer CFA為例，中心點為G33時。首先，對沿中心點G33 的垂直方向的兩個點G13、 G53和中心點G33取中值Med1, Med1由以下得出。
Med1=Median(G13, G33, G53);
其次，對沿中心點G33的水平方向的兩個點G31、 G35和中心點G33取中 值Med2， Med2由以下得出。
Med2= Median(G31 ， G33, G35);
然后，對沿中心點G33的負對角線方向的四個點G11、 G22、 G44、 G55 和中心點G33取中值Med3， Med3由以下得出。
Med3= Median(G11， G22， G33， G44， G55);
最后，對沿中心點G33的正對角線方向的四個點G15、 G24、 G42、 G51
和中心點G33取中值Med4， Med4由以下得出。
Mecl4-Med舊n(G15， G24， G33， G42, G51);
從而，利用中心點象素值G33、 Med1、 Med2、 Med3、 Med4求出新的 中心點象素值G33，新的中心點象素值G33由以下得出。
G33=Median(Med1, Med2， Med3)， Med4, G33);
以圖4所示的Bayer CFA為例，中心點為B33時。首先，對沿中心點B33 的垂直方向的兩個點B13、 B53和中心點B33取中值Med1， Med1由以下得 出。
Med1=Median(B13， B33, B53);
其次，對沿中心點B33的水平方向的兩個點B31、 B35和中心點B33取中 值Med2， Med2由以下得出。
Med2= Median(B31, B33, B35);
然后，對沿中心點B33的負對角線方向的兩個點B11、 B55和中心點B33 取中值Med3， Med3由以下得出。
Med3=Median(B11， B33， B55);
最后，對沿中心點B33的正對角線方向的四個點B15、 B51和中心點B33 取中值Med4, Med4由以下得出。
Med4= Median(B15， B33, B51);
從而，利用中心點象素值B33、 Med1、 Med2、 Med3、 Med4求出新的 中心點象素值B33，新的中心點象素值B33由以下得出。
B33=Median(Med1， Med2， Med3， Med4, B33);
以圖5所示的Bayer CFA為例，中心點為R33時。首先，對沿中心點R33 的垂直方向的兩個點R13、 R53和中心點R33取中值Med1， Med1由以下得 出
Med1= Median(R13， R33, R53);其次，對沿中心點R33的水平方向的兩個點R31、 R35和中心點R33取中 值Med2， Med2由以下得出。
Med2= Median(R31 ， R33, R35);
然后，對沿中心點R33的負對角線方向的兩個點R11、 R55和中心點R33 取中值Med3， Med3由以下得出。
Med3= Median(R11, R33， R55);
最后，對沿中心點R33的正對角線方向的兩個點R15、 R51和中心點R33 取中值Med4， Med4由以下得出。
Med4= Median(R15， R33， R51);
從而，利用中心點象素值R33、 Med1、 Med2、 Med3、 Med4求出新的 中心點象素值R33,新的中心點象素值R33由以下得出。
R33=Median(Med1, Med2， Med3, Med4, R33)。
rawdata中值濾波模塊將進行了上述中值濾波處理后的圖像數(shù)據(jù)傳遞給 rawdata插值模塊。
6、插值模塊用于對中值濾波模塊傳遞過來的一個通道(紅色或綠色 或藍色)的Bayer格式的圖像數(shù)據(jù)進行插值運算，獲得紅色、綠色、藍色三 個通道的像素數(shù)值。
對于CMOS彩色圖像傳感器等圖像傳感器來說，經(jīng)過上述中值濾波處理 后的圖像數(shù)據(jù)通常為每個象素只有紅色、綠色、藍色其中一種顏色分量的馬 賽克圖。為了獲得全彩色圖，必須使用插值算法恢復(fù)丟失的色彩信息。
最典型的插值算法是雙線性插值算法，該算法的原則是丟失的色彩由它 的鄰域同色象素均值決定，這種算法簡單，易于硬件實現(xiàn)，但是失真明顯。 本發(fā)明對該算法進行改進，在該算法中增加輪廓識別和平滑處理的方法。具 體處理過程為首先識別出需要進行雙線性插值處理的輪廓部分，在輪廓識 別部分，可以采用sobel水平邊緣檢測算子檢測水平邊緣，利用sobel垂直邊
緣檢測算子檢測垂直邊緣。當(dāng)輪廓方向為水平時，沿水平方向做平滑；當(dāng)輪 廓方向為垂直時，沿垂直方向做平滑。在非輪廓部分，采用均值濾波，為了 得到更精確的均值濾波處理結(jié)果，可以考慮去掉周圍象素值的最大值和最小 值，然后做均值濾波。通過上述插值運算我們盡可能保留了圖像的細節(jié)信 息。
插值模塊將進行了上述插值算法處理后的圖像數(shù)據(jù)傳遞給色彩校正模塊。
7、色彩校正模塊用于對插值模塊傳遞過來的圖像數(shù)據(jù)進行色彩校正 處理，使圖像數(shù)據(jù)更符合實際景物的特點。
上述插值模塊傳遞過來的圖像數(shù)據(jù)的色彩往往不正，即圖像顏色有相當(dāng) 的色偏，需要通過一定的校正方法來校正。通常的色彩校正方法是拍攝一 張標準色板(color checker)的圖片，計算該標準色板中每一塊的平均值， 將需要進行校正處理的圖像數(shù)據(jù)與該標準色板的相應(yīng)色塊的標準值做比較， 計算出顏色校正矩陣(color matrix),在每一幀圖像輸出時，通過該顏色校 正矩陣進行色彩校正。
具體的校正處理的公式如下
<formula>formula see original document page 16</formula>
其中，<formula>formula see original document page 16</formula>是輸出圖像數(shù)據(jù).
<formula>formula see original document page 16</formula>
是顏色校正矩陣.
<formula>formula see original document page 16</formula>是輸
入圖像數(shù)據(jù)。
色彩校正模塊將進行了上述色彩校正處理后的圖像數(shù)據(jù)傳遞給色彩校正 模塊。
8、色彩空間轉(zhuǎn)換模塊(RGB轉(zhuǎn)換為YCBCR模塊)用于進行RGB5
工
間圖像數(shù)據(jù)與YCbCr空間圖像數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換處理，將色彩校正模塊傳遞過來的 圖像數(shù)據(jù)在RGB色彩空間轉(zhuǎn)化為丫CbCr色彩空間，RGB空間與YcbCr空間的 轉(zhuǎn)換公式如下
、<formula>formula see original document page 17</formula>
<formula>formula see original document page 17</formula>
色彩空間轉(zhuǎn)換模塊將進行了上述空間轉(zhuǎn)換處理后的圖像數(shù)據(jù)輸出。
本發(fā)明所述圖像傳感器的圖像處理方法的實施例的處理流程如圖6所 示，包括如下步驟
步驟6-1:將圖像傳感器采集到的圖像數(shù)據(jù)進行A/D轉(zhuǎn)換、自動曝光處理 和自動白平衡處理后進行伽馬校正處理。
首先將圖像傳感器采集到的模糊圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像數(shù)據(jù)，并根據(jù) 該數(shù)字圖像數(shù)據(jù)的亮度，對圖像傳感器的曝光時間進行控制。比如，可以讀 取該數(shù)字圖像數(shù)據(jù)的當(dāng)前幀圖像的平均亮度值，當(dāng)該平均亮度值大于預(yù)先設(shè) 定的閾值時，自動減少圖像傳感器的曝光時間；當(dāng)該平均亮度值小于預(yù)先設(shè) 定的閾值時，自動增加圖像傳感器的曝光時間。
然后，再對上述數(shù)字圖像數(shù)據(jù)進行自動白平衡處理，消除圖像數(shù)據(jù)與實 際圖像存在的色彩差異。
將進行了自動白平衡處理的圖像數(shù)據(jù)進行伽馬校正處理，使數(shù)字圖像數(shù) 據(jù)與顯示光強度相適應(yīng)。伽馬校正處理其實是一種非線性變換，主要用來補 償CRT顯示器的非線性特性。
本發(fā)明將伽馬校正處理置于Rawdata插值處理之前，只需要對紅色 (R)、綠色(G)、藍色(B)三個通道中的一個通道做伽馬校正處理。實
現(xiàn)伽馬校正處理的方法有很多種，本發(fā)明主要提供的伽馬校正處理的方法
為根據(jù)輸入的象素值進行查表獲得伽馬校正后的數(shù)據(jù)。
比如，在圖2所示的Bayer CFA中，當(dāng)起始點為G11時，首先根據(jù)查表 法，由公式gii'-GammaTable[G11得到G11點伽馬變換后的值Gii';依次處
理下一個點B12時，由公式別2'-GammaTable[B12]得到B12點伽馬變換后的 值別2';當(dāng)處理到下一行的起始點R21點時，由公式^i'-GammaTable[R21] 得到R21點伽馬變換后的值"l'。依此類推，直到圖2所示的Bayer CFA中的 所有的rawdata數(shù)據(jù)都經(jīng)過一次伽馬變換。
伽馬校正模塊將進行了上述伽馬校正處理后的圖像數(shù)據(jù)傳遞給中值濾波 模塊。
步驟6-2:將進行了伽馬校正處理的圖像數(shù)據(jù)進行中值濾波處理。
對進行了上述伽馬校正處理后的圖像數(shù)據(jù)進行中值濾波處理，即進行一 次圖像平滑處理，消除伽馬校正處理過程中引入的白噪聲。
本發(fā)明根據(jù)伽馬校正處理后的rawdata數(shù)據(jù)的噪聲特點，提供了兩種中值 濾波處理的實現(xiàn)方案。
第一種方案當(dāng)經(jīng)過伽馬校正處理后的rawdata數(shù)據(jù)的信噪比過低時，采 用水平、垂直、兩個對角線四個方向中值以及rawdata數(shù)據(jù)值做五點中值濾 波。
第二種方案；當(dāng)經(jīng)過伽馬校正處理后的rawdata數(shù)據(jù)的信噪比較低時，采 用內(nèi)部、外部兩個方向中值以及中心點數(shù)據(jù)值做三點中值濾波。
步驟6-3、將進行了中值濾波處理后的圖像數(shù)據(jù)進行插值處理、色彩校正 處理和色彩空間轉(zhuǎn)換后輸出。
對進行了上述中值濾波處理后的圖像數(shù)據(jù)進行插值處理，即對中值濾波 處理后獲得的一個通道(紅色或綠色或藍色)的Bayer格式的數(shù)據(jù)進行插值 運算，獲得紅色、綠色、藍色三個通道的像素數(shù)值，從而獲得全彩色圖。 最典型的插值算法是雙線性插值算法，該算法的原則是丟失的色彩由它 的鄰域同色象素均值決定。本發(fā)明對雙線性插值算法進行改進，在該算法中 增加輪廓識別和平滑處理的方法。
然后，對進行了上述插值算法處理后的圖像數(shù)據(jù)進行色彩校正處理，使 圖像數(shù)據(jù)更符合實際景物的特點。再對色彩校正處理后的圖像數(shù)據(jù)進行色彩
空間轉(zhuǎn)換處理，將圖像數(shù)據(jù)在RGB色彩空間轉(zhuǎn)化為YCbCr色彩空間。最后， 將進行了色彩空間轉(zhuǎn)換處理后的圖像數(shù)據(jù)輸出。
總之，通過上述本發(fā)明所述裝置和方法的處理，將伽馬校正處理和去噪 處理結(jié)合起來，不但節(jié)省了硬件的開支，而且減少了現(xiàn)有的圖像處理裝置中 伽馬校正處理所引入的噪聲對圖像的影響，可以很好的提高圖像的信噪比。 得到高質(zhì)量的圖像。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護范圍并不 局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可 輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明 的保護范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護范圍為準。
權(quán)利要求
1、一種圖像傳感器的圖像處理裝置，其特征在于，包括伽馬校正模塊、中值濾波模塊和插值模塊，其中，伽馬校正模塊用于對圖像傳感器采集到的紅色、綠色或藍色通道的圖像數(shù)據(jù)進行非線性變換處理，將非線性變換處理后的圖像數(shù)據(jù)傳遞給中值濾波模塊；中值濾波模塊用于根據(jù)伽馬校正模塊傳遞過來的紅色、綠色或藍色通道的圖像數(shù)據(jù)的信噪比的大小，對所述圖像數(shù)據(jù)進行相應(yīng)的中值濾波處理，將中值濾波處理后的圖像數(shù)據(jù)傳遞給插值模塊；插值模塊用于對中值濾波模塊傳遞過來的紅色、綠色或藍色通道的圖像數(shù)據(jù)進行插值運算，獲得紅色、綠色、藍色三個通道的圖像數(shù)據(jù)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像處理裝置，其特征在于，所述圖像處理裝 置還包括A/D模塊用于接收圖像傳感器采集到的模糊圖像數(shù)據(jù)，將該模糊圖像 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像數(shù)據(jù)，并將該數(shù)字圖像數(shù)據(jù)傳遞給自動曝光模塊；自動曝光模塊用于根據(jù)A/D模塊傳遞過來的圖像數(shù)據(jù)的亮度，對圖像 傳感器的曝光時間進行控制；將接收到的圖像數(shù)據(jù)傳遞給自動白平衡模塊；自動白平衡模塊用于對自動曝光模塊傳遞過來的圖像數(shù)據(jù)進行自動白 平衡處理，將進行了自動白平衡處理后的圖像數(shù)據(jù)傳遞給伽馬校正模塊。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的圖像處理裝置，其特征在于，所述圖像處理裝 置還包括色彩校正模塊用于對插值模塊傳遞過來的圖像數(shù)據(jù)進行色彩校正處 理，將進行了色彩校正處理后的圖像數(shù)據(jù)傳遞給色彩空間轉(zhuǎn)換模塊；色彩空間轉(zhuǎn)換模塊用于將色彩校正模塊傳遞過來的圖像數(shù)據(jù)在RGB色彩空間轉(zhuǎn)化為YCbCr色彩空間，將進行了空間轉(zhuǎn)換處理后的圖像數(shù)據(jù)輸出。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像處理裝置，其特征在于，所述伽馬校正模 塊具體包括查表處理模塊用于根據(jù)輸入的圖像數(shù)據(jù)的象素值進行查表，按照設(shè)定 的順序依次對圖像傳感器采集到的紅色、綠色或藍色通道的圖像數(shù)據(jù)中的每 一個數(shù)據(jù)點進行非線性變換處理。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像處理裝置，其特征在于，所述中值濾波模 塊具體包括五點中值濾波處理模塊當(dāng)經(jīng)過伽馬校正處理后的圖像數(shù)據(jù)的信噪比低 于設(shè)定的數(shù)值時，采用水平、垂直、兩個對角線四個方向中值以及中心點數(shù) 據(jù)值對所述圖像數(shù)據(jù)做五點中值濾波處理；三點中值濾波處理模塊當(dāng)經(jīng)過伽馬校正處理后的圖像數(shù)據(jù)的信噪比低 于設(shè)定的數(shù)值時，采用內(nèi)部、外部兩個方向中值以及中心點數(shù)據(jù)值對所述圖 像數(shù)據(jù)做三點中值濾波處理。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像處理裝置，其特征在于，所述插值模塊具 體包括輪廓識別和平滑處理模塊用于識別出需要進行插值處理的圖像數(shù)據(jù)的 輪廓部分；當(dāng)該輪廓部分的方向為水平時，對該輪廓部分的圖像數(shù)據(jù)沿水平 方向做平滑處理，當(dāng)輪廓部分的方向為垂直時，對該輪廓部分的圖像數(shù)據(jù)沿 垂直方向做平滑處理；對非輪廓部分的圖像數(shù)據(jù)進行均值濾波處理。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1至6所述的圖像處理裝置，其特征在于，所述圖像傳 感器包括互補型金屬氧化物半導(dǎo)體圖像傳感器CMOS或電荷耦合器件 CCD。
8、 一種圖像傳感器的圖像處理方法，其特征在于，包括步驟A、對圖像傳感器采集到的紅色、綠色或藍色通道的圖像數(shù)據(jù)進行非線性變換處理；B、 根據(jù)所述非線性變換處理后的所述圖像數(shù)據(jù)的信噪比的大小，對所 述圖像數(shù)據(jù)進行相應(yīng)的中值濾波處理；C、 將所述中值濾波處理后的紅色、綠色或藍色通道的圖像數(shù)據(jù)進行插 值運算，獲得紅色、綠色、藍色三個通道的圖像數(shù)據(jù)，將獲得的圖像數(shù)據(jù)輸 出。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的圖像處理方法，其特征在于，所述步驟A具體 包括根據(jù)輸入的圖像數(shù)據(jù)的象素值進行查表，按照設(shè)定的順序依次對圖像傳 感器采集到的紅色、綠色或藍色通道的圖像數(shù)據(jù)中的每一個數(shù)據(jù)點進行非線 性變換處理。
10、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的圖像處理方法，其特征在于，所述步驟B具體 包括當(dāng)經(jīng)過伽馬校正處理后的圖像數(shù)據(jù)的信噪比低于設(shè)定的數(shù)值時，采用水 平、垂直、兩個對角線四個方向中值以及中心點數(shù)據(jù)值對所述圖像數(shù)據(jù)做五 點中值濾波處理；當(dāng)經(jīng)過伽馬校正處理后的圖像數(shù)據(jù)的信噪比低于設(shè)定的數(shù)值時，采用內(nèi) 部、外部兩個方向中值以及中心點數(shù)據(jù)值對所述圖像數(shù)據(jù)做三點中值濾波處 理。
11、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的圖像處理方法，其特征在于，所述步驟C具體 包括識別出需要進行插值處理的圖像數(shù)據(jù)的輪廓部分，當(dāng)該輪廓部分的方向 為水平時，對該輪廓部分的圖像數(shù)據(jù)沿水平方向做平滑處理，當(dāng)輪廓部分的 方向為垂直時，對該輪廓部分的圖像數(shù)據(jù)沿垂直方向做平滑處理；對非輪廓 部分的圖像數(shù)據(jù)進行均值濾波處理。
12、 根據(jù)權(quán)利要求8、 9、 10、 11或12所述的圖像處理方法，其特征在 于，所述步驟A之前還包括接收圖像傳感器采集到的模糊圖像數(shù)據(jù)，將該模糊圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字 圖像數(shù)據(jù)；根據(jù)所述數(shù)字圖像數(shù)據(jù)的亮度，對圖像傳感器的曝光時間進行控 制；對所述圖像數(shù)據(jù)進行自動白平衡處理。
13、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的圖像處理方法，其特征在于，所述步驟C之 后還包括將插值處理后的圖像數(shù)據(jù)進行色彩校正處理；將色彩校正處理后的圖像 數(shù)據(jù)在RGB色彩空間轉(zhuǎn)化為YCbCr色彩空間，將空間轉(zhuǎn)換處理后的圖像數(shù)據(jù) 輸出。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種圖像傳感器的圖像處理裝置和方法，該裝置主要包括伽馬校正模塊、中值濾波模塊和插值模塊。該方法主要包括對圖像傳感器采集到的紅色、綠色或藍色通道的圖像數(shù)據(jù)進行非線性變換處理；根據(jù)所述非線性變換處理后的所述圖像數(shù)據(jù)的信噪比的大小，對所述圖像數(shù)據(jù)進行相應(yīng)的中值濾波處理；將所述中值濾波處理后的紅色、綠色或藍色通道的圖像數(shù)據(jù)進行插值運算，獲得紅色、綠色、藍色三個通道的圖像數(shù)據(jù)，將獲得的圖像數(shù)據(jù)輸出。利用本發(fā)明，可以節(jié)省圖像傳感器的硬件開銷，提高圖像傳感器的輸出圖像的信噪比。
文檔編號H04N9/04GK101193314SQ20061014426
公開日2008年6月4日 申請日期2006年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月30日
發(fā)明者李治瑋, 明 江, 王超銀 申請人:北京思比科微電子技術(shù)有限公司