[发明专利]图像处理设备、成像设备及图像处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及图像处理设备、成像设备及图像处理方法。更具体地，本发明涉及用于对已经被确定为孤立点的像素进行充分插值的技术。

背景技术

在相关技术中，由成像设备获取的图像信号可能会具有由成像元件的瑕疵造成的固定点噪声，并且图像信号可能会包括在诸如光子散粒噪声或热噪声之类的随机噪声的影响下生成具有显著高于相邻像素级(pixellevel)(像素值)的像素级的孤立点。在这种情况下，执行孤立点插值处理，以执行对这种孤立点的实时检测并插值适当的像素级(插值值)。

参考用于孤立点插值处理的方法，主要使用三种方法，即静态插值、自适应插值以及中值插值。图7B至7D是说明这些方法的示意图。图7B至7D中所示的方法是基于以下假设描述的：边缘(edge)在从下到上并且从左到右的方向成对角线地延伸，以经过关注像素P，如图7A所示。范围包括在水平方向的3个像素和垂直方向的3个像素的的滤波器被使用。在图7B至7D中，滤波器系数被示出为值“0”或“1”。

在图7B中所示的静态插值的情况下，将滤波器系数被设置为“1”的像素的值(即与关注像素P相邻的所有八个像素的值)加总，并且将如此获得的总值除以8(其是被加总的像素级的数目)。如上所述获得的相邻的八个像素的像素级的平均值被用作关注像素P处的插值后的值。

在图7C中所示的自适应插值的情况下，首先确定边缘的延伸方向，然后沿着边缘的延伸方向执行插值。具体地，计算位于边缘内且接近边缘的两个像素(关注像素P左下侧的像素和关注像素P右上侧的像素)的像素级的平均值，并且将这样获得的平均值用作针对关注像素P的插值值。

在图7D中所示的中值插值的情况下，计算滤波器窗口中的九个像素的中值，并且将计算出的中值用作插值值。图7D示出了基于以下假设的情况：关注像素P右侧的相邻像素是中值，在这个位置的滤波器系数被设置为“1”。即，那个位置的像素级被输出作为关注像素P的像素级。

在JP-A-2003-242504(专利文献1)中描述了利用中值滤波器的插值处理的示例。

发明内容

上述插值处理中的任何一种插值处理都可能会在图像边缘处不利地导致问题。例如，在图7C中所示的自适应插值的情况下，当关注的图像信号具有较差的信噪比时，边缘方向的确定本身可能不会被精确执行。结果，插值处理可能会导致诸如在字符等中形成一个像素宽的缝隙之类的问题。

在图7D中所示的中值插值的情况下，插值是利用包括在滤波器窗口中的像素级的中值执行的。这种方法有如同在自适应插值的情况中碰到的问题，即当图像信号具有较差的信噪比时，作为插值的结果，图像的边缘可能会被扭曲。

在图7A中所示的静态插值的情况下，不执行边缘方向的确定，而是该方法采用了总是应用恒定系数的滤波器。所以，插值处理不会导致边缘的扭曲。然而，由于边缘两侧的像素级被加总，所以产生了边缘区域的像素级的频率不希望地被变低的问题。

在这种情况下，希望即使在关注的像素信号具有较差的信噪比时也能够适当地保持边缘区域处像素级的频率，以使得能够在孤立点处执行适当插值。

根据本发明的实施例，首先利用与关注像素(pixel of interest)相邻的多个像素的像素值来计算针对关注像素的像素值的第一插值值。从由关注像素和多个相邻像素限定的方向中检测最小跳跃量方向，其中最小跳跃量方向是与关注像素的像素值的差分之和最小的方向。然后，利用位于最小跳跃量方向中的像素的像素值和关注像素的像素值来计算针对关注像素的像素值的第二插值值。然后，利用位于最小跳跃量方向中的像素的像素值、第一插值值以及第二插值值，确定利用第一插值值执行的插值是否造成了关注像素和位于最小跳跃量方向中的像素的像素值的大小之间的关系的任何改变。当不存在改变时选择第一插值值，并且当存在改变时选择第二插值值。另外，确定关注像素是否为孤立点。当确定关注像素是孤立点时输出如此选择的第一插值值或第二插值值，并且当确定关注像素不是孤立点时输出关注像素的像素值。

所以，当利用第一插值值执行的插值导致关注像素和位于最小跳跃量方向中的像素的像素值的大小之间的关系的改变时，利用关注像素和位于最小跳跃量方向中的像素的像素值计算出的插值值被使用。

当滤波器区域中存在边缘并且利用第一插值值执行的插值会导致关注像素和位于最小跳跃量方向中的像素的像素值的大小之间的关系的改变时，利用与关注像素高度相关的像素的像素值来计算插值值。即，当确定孤立点插值处理可能会产生问题时，在关注像素(孤立点)处可以利用不会产生问题的插值值来执行插值。