專利名稱：圖像處理系統、圖像拾取設備和圖像處理設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種圖像處理系統，其中由圖像拾取設備獲得的圖像被發送到圖像處理設備并由其處理。具體上，本發明涉及一種合適的圖像處理系統，用于減少用以在圖像拾取設備和圖像處理設備之間連接所需的信號線的數量，并且用于抑制圖像質量的變差，本發明還涉及構成所述圖像處理系統的圖像拾取設備和圖像處理設備。
背景技術：
在其中由攝像機(圖像拾取設備)獲取的圖像被發送到一圖像處理系統的一種圖像處理系統中，攝像機通過信號線與此圖像處理設備連接，以便攝像機可以位于該圖像處理設備的遠處。在日本專利公開第Hei.11-78692號中公開的一種圖像處理系統分別提出了將多個攝像機安裝在汽車的前后左右側和使用來獲取和合成由這些攝像機獲得的圖像的一個單獨的圖像處理設備。對于這種傳統的圖像處理系統，利用一種任意的發送方法——如RGB或YUV或Y/C分離視頻或復合視頻——來執行將攝像機獲得的視頻數據向圖像處理系統發送。
當由諸如用于數字攝像機的CCD的圖像拾取元件獲得的所有的視頻數據要被發送到圖像處理系統的時候，視頻數據被攝像機轉換為RGB信號或YUV信號，所產生的信號被輸出到圖像處理設備。在這種情況下，由于每個色素的視頻數據被攝像機輸出到圖像處理設備，因此需要總共三種發送路徑(信號線)。
為了實現所需要的信號線數量的減少，可以使用諸如Y/C分離視頻和復合視頻的方法。利用第一種方法，需要兩條路徑來發送數據，而利用第二種方法，需要一條路徑。但是，由于當使用這些方法的時候，為圖像發送的數據量從圖像拾取元件所獲取的數據量被減少，因此圖像的質量在圖像隨后再現的時候變差。
當沿著這兩條路徑的發送要在沒有數據量的減少的情況下進行的時候，使用一種用于為每個像素發送色差U/V信號的點順序系統。根據該點順序系統，由于當U/V分離定時在接收時間被偏移的時候發生混色，因此準確的定時管理時必不可少的。因此，當對于用于將數據發送幾米到幾十米的長距離的監控系統或安裝在汽車上的系統使用點順序系統的時候，發生信號的變差，使用信號困難。
對于發送高質量的視頻信號來說需要三種發送路徑。但是，這導致信號線的增加，并且長距離發送對于監控系統的應用是必不可少的，因此將增加成本用于鋪設長電纜。而且，如日本專利公開第11-78692號所公開的，對于多個攝像機安裝在汽車上的一種圖像處理系統來說，因為可以獲得的安裝空間非常有限，因此必須減小信號線的數量和設備的尺寸。當多個攝像機被用于監控系統或安裝在汽車上的系統的時候尤其如此，因為這個時候，或者多個場景被交替顯示，或者多個圖像被合成并且結果產生的圖像被顯示或記錄。因此作為結果，當增加攝像機的數量的時候，伴隨視頻信號發送路徑數量和處理電路的大小的增長，構成一個難以克服的問題。
具體而言，當對于一個傳統的圖像處理系統要向一圖像處理設備發送由攝像機獲得的所有視頻數據的時候，所需要的信號傳輸線的數量增加，在圖像拾取設備中的電路的數量和圖像處理設備的視頻信號輸入/輸出部分的大小也同樣如此。這個問題在所安裝的攝像機的數量增加的時候更為明顯。
發明內容
為了解決這些問題，本發明的一個目的是提供一種圖像處理系統，它可以令人滿意地沿著兩條傳輸路徑發送和處理視頻數據，此傳輸路徑的數量少于傳統上所需要的數量，并提供構成圖像處理系統的圖像拾取設備和圖像處理設備。
為了實現這個目的，一種圖像處理系統包括圖像拾取設備，包括對于安裝的色差行順序系統的圖像拾取元件，用于輸出視頻信號作為亮度信號和行順序色差信號；以及圖像處理設備，包括信號內插器，該信號內插器用于內插從圖像拾取設備輸出的行順序色差信號和用于將內插信號分離成兩個色差信號。為了顯示圖像，圖像處理設備最好包括圖像顯示裝置，它使用亮度信號和通過內插獲得的色差信號。
利用這種配置，用于連接單個圖像拾取設備和圖像處理設備的信號線的數量可以被降低為2，并且由于使用了行順序色差信號，可以抑制圖像信號的變差并可以顯示高質量的圖像。
而且，為了實現上述目的，一種圖像處理系統包括多個圖像拾取設備，包括色差行順序系統的圖像拾取元件，它被安裝用于輸出視頻信號作為亮度信號和行順序色差信號；以及圖像處理設備，包括信號內插器，用于從所述多個圖像拾取設備接收視頻信號，內插所接收的行順序色差信號和用于將每個內插信號分離成兩個色差信號；以及圖像合成裝置，用于通過使用由信號內插器獲得的色彩信號來合成從多個圖像拾取設備獲得的視頻數據。
利用這種配置，即使當增加安裝的圖像拾取設備的數量的時候，也可以減少用于連接圖像拾取設備和圖像處理設備的信號線的總數，并在即使很小的空間內也可以安裝許多圖像拾取設備。
最好，所述圖像拾取設備包括信號內插器，用于內插由所述圖像拾取設備輸出的行順序色差信號；視頻信號處理裝置，用于調整通過內插獲得的色差信號；以及行順序裝置，用于對已經調整的色差信號執行行順序處理。更好的是，在行順序處理中，行順序裝置去除由信號內插器準備的信號。
利用這種配置，可以由行順序裝置使用各種處理形式；即可以選擇適合于獲得最佳圖像質量的處理方式，或者可以選擇適合于成本的處理形式，并且可以提高系統可以獲得的自由度。而且，視頻信號處理裝置可以使用不同的處理方式，并且可以由圖像拾取設備調節白平衡。
另外，為了實現上述目的，一種其上安裝了用于色差行順序系統的圖像拾取元件的圖像拾取設備包括用于將所獲得的視頻信號輸出為兩種分離的信號類型----亮度信號和行順序色差信號----的裝置。利用這種配置，圖像拾取設備僅僅需要兩條輸出信號線。
為了實現這個目的，一種其上安裝了用于色差行順序系統的圖像拾取元件的圖像拾取設備包括信號內插器，用于內插由圖像拾取設備輸出的行順序色差信號，以及用于將色差信號分離以獲得兩個色差信號；
視頻信號處理裝置，用于調節通過內插獲得的兩個色差信號；以及行順序裝置，用于對已經調節的兩個色差信號執行行順序處理以獲得一個色差信號。利用這種配置，可以提供僅僅需要兩條輸出信號線的圖像拾取設備，并且通過使用行順序裝置可以選擇由圖像拾取設備輸出的視頻信號的圖像質量。
而且，為了實現這個目的，提供了一種圖像處理設備，用于對從圖像拾取設備接收的視頻信號執行圖像處理，在所述圖像拾取設備上安裝有具有色差行順序系統的圖像拾取元件，它將視頻信號輸出為亮度信號和行順序色差信號，其中還安裝有一信號內插器，用于內插行順序色差信號以便獲得兩個分離的色差信號。
利用這種配置，所述裝備的所述圖像處理設備可以連接到所述圖像拾取設備，該圖像拾取設備將所獲得的視頻信號輸出為兩種分離的信號類型，即亮度信號和行順序色差信號。因此，可以減少信號線的數量。
圖1是示出按照本發明的第一實施例的圖像處理系統的方框圖；圖2是示出按照本發明的第一實施例的圖像拾取設備的內部結構的圖；圖3是示出一信號內插器的內部結構的圖；圖4是用于說明色差行順序系統使用的圖像拾取元件的圖；圖5A到5D是用于說明色差行順序系統使用的圖像拾取元件發送的讀取信號的圖；圖6是用于說明行順序色差輸出信號的圖；圖7A和7B是用于說明信號內插方法的圖；以及圖8是示出按照本發明的第二實施例的圖像處理系統的方框圖。
具體實施例方式
以下，參照附圖來說明本發明的優選實施例。
圖1是示出按照本發明的第一實施例的圖像處理系統的配置的圖。這個實施例的圖像處理系統包括一圖像拾取設備(攝像機)10和一通過兩條信號線連接的圖像處理設備20。所發送的信號之一是一所獲得的圖像的亮度信號Y，另一信號是將在后面說明的行順序色差信號U/V。
為了獲取和執行對于由圖像拾取設備10獲得的視頻信號的圖像處理，所述圖像拾取設備20包括一信號內插器21，用于內插從圖像拾取設備10接收的色差信號U/V，并用于為每個像素元素準備色差信號U和V；一信號轉換器22，用于將從所述圖像拾取設備10接收的亮度信號Y和從所述信號內插器21接收的色差信號U和V轉換為視頻信號；以及一圖像顯示裝置23，用于顯示由信號轉換器22輸出的視頻信號。
圖2是示出在圖1中的所述圖像拾取設備的配置的詳細的圖。所述圖像拾取設備10包括色差行順序系統的一圖像拾取元件11；一信號內插器12，用于內插由圖像拾取元件11輸出的行順序色差信號U/V，和用于為每個像素元素準備色差U和V信號；一視頻信號處理器13，用于調節由信號內插器12輸出的信號的白平衡；以及一行順序裝置14，用于從由視頻信號處理器13調節的信號中去除由信號內插器12準備的信號，以及用于以行順序布置信號U和V。
圖3是示出圖2中信號內插器12的結構的詳細的圖。這個結構與圖像處理設備20的信號內插器21的結構相同。信號內插器12包括一1H延遲電路121，用于獲取在輸入端12a接收的色差信號U/V，以及用于將色差信號U/V延遲一個水平掃描周期(以下稱為1H)；一1H延遲電路122，用于將由1H延遲電路121輸出的信號進一步延遲1H；一平均電路123，用于計算由1H延遲電路122輸出的信號和在輸入端12a輸入的色差信號U/V的平均值，這將在后面說明；以及一開關電路124，用于改變由1H延遲電路121輸出的信號和由平均電路123輸出的信號以便為每行輸出一個信號V和一個信號U。
現在說明如此配置的圖像處理系統的操作。由色差行順序系統的圖像拾取元件11捕獲一個圖像，并且輸出亮度信號Y和行順序色差信號U/V。在日本經審查的專利公開第6-28450號中公開的圖像拾取元件被用作色差行順序系統的示例圖像拾取元件11。如圖4所示，當對于色差行順序系統來說圖像拾取元件11捕獲了一個圖像的時候，它首先穿過黃(Ye)、紅紫色(Mg)、藍綠色(Cy)和綠色(G)濾波器。
圖像拾取元件11執行同時讀取兩行，并將圖5A所示的信號輸出到在第一半幀中的第n(奇數)行；即信號Ye+Mg、Cy+G、Ye+Mg、Cy+G、......。類似地，在圖5B中的信號被輸出到第一半幀中的第n+1(偶數)行，圖5C中的信號被輸出到第二半幀中的第n行，并且在圖5D中的信號被輸出到第二半幀中的第n+1行。
基于從圖像拾取元件11讀取的信號，通過使用下列方程來準備蘭色差信號U和紅色差信號V。
V＝a(Ye+Mg)-b(Cy+G)(方程1)U＝c(Cy+Mg)-d(Ye+G)(方程2)在這些方程中，a、b、c和d表示在白平衡處理中使用的系數。通過使用這些方程，信號V和信號U被分別為第n(奇數)行和第n+1(偶數)行準備，并且通過使用行順序處理來對于每行產生圖6中的信號U/V信號并將其輸出。通過對每行使用低通濾波器而產生亮度信號Y。
以這種方式，色差行順序系統的圖像拾取元件11輸出亮度信號Y和行順序色差信號U/V。這個行順序色差信號U/V通過對每行交替安排信號U和信號V而形成，并被發送到圖像拾取設備10的信號內插器12。該信號內插器12內插所接收的色差信號U/V，并以下面的方式將其分離成圖6的下面部分所示的兩種類型一種由所有行的信號U構成的信號和一種由所有行的信號V構成的信號。
由信號內插器12獲得示例信號如圖7A和7B所示。在圖7A中所示的是在內插前的行順序色差信號U/V；在圖7B中所示的是通過分離被內插的色差信號U/V而產生的信號U和信號V。如圖7A所示，在內插前，通過對每個1H交替安排信號U和信號V而形成色差信號U/V，并且對于每行，僅僅提供一個信號U或一個信號V。這些色差信號U/V被內插以對于僅僅存在信號U的行產生信號V，對僅僅存在信號V的行產生信號U。因此，如圖7B所示，對于所有行產生存在信號U的信號，并對于所有行產生存在信號V的信號。應當注意，在圖7B中，V1a、U1a、V2a和U2a是通過內插而準備的信號。
在這個實施例中，信號內插器12以下面的方式通過內插產生信號。1H延遲電路121將已經在圖3的信號內插器12的輸入端12a接收的和還沒有被內插的信號U/V延遲一行。然后，這一行的信號被利用對于前面和后面的行的信號內插。即，當要內插的信號是在圖7A中的第n+1行的信號U1的時候，這個信號被分別利用對于在前的第n行和在后的第n+2行的信號V1和V2來內插，并且為第n+1行產生對應于信號U的信號V1a。具體而言，所述平均電路123產生兩個信號的平均值信號，這兩個信號是對于由1H延遲電路122使用的內插目標的在先的行的信號V1和對于內插目標的在后的行的信號V2，它們在輸入端12a被接收。所獲得的平均信號隨后被定義為被內插的V信號V1a。當要被內插的信號是信號V的時候執行相同的內插處理，并且通過使用對于在先的和在后的行的信號U來獲得被內插的信號U。
開關電路124將對于從1H延遲電路121接收的作為內插目標的信號中的有關行的信號替換為從平均電路123接收的被內插的信號U和被內插的信號V。然后，如圖7B所示，對于所有的行產生和輸出包含信號V的信號和包含信號U的信號。
在本實施例中，已經通過使用對于內插目標行的在先的和在后的行的信號來執行內插處理。但是，可以使用另一種內插方法，如使用僅僅對于在先的行或在后的行的信號的方法。
圖像拾取設備10的視頻信號處理器13根據由信號內插器12輸出的亮度信號Y和所有行V信號以及所有行U信號來調節視頻信號。在這種情況下，執行白平衡處理，結果，輸出三個信號(亮度信號Y、信號V和信號U)。
傳統上，由視頻信號處理器13輸出的三個信號被轉換為三個信號，如RGB信號。但是在本實施例中，為了減少圖像拾取設備10需要的輸出信號線的數量，在由視頻信號處理器13輸出的信號中，信號V和U被發送到行順序裝置14，用于執行行順序處理。所產生的行順序信號U/V與亮度信號Y一起被視頻信號處理器13輸出到圖像處理設備20。以這種方式，僅僅兩種信號類型被輸出。
具體而言，行順序裝置14通過對于每個1H切換信號V和信號U而輸出信號V或者信號U。以這種方式，產生信號U/V，其中以行順序安排信號V和信號U。在本實施例中，要輸出的信號是對于在圖像拾取元件11的輸出處理期間存在的行的信號V或者信號U。對于一個奇數行，輸出信號V，對于一個偶數行，輸出信號U。換句話說，被放棄的信號(被內插的V信號或被內插的U信號)是在圖像拾取元件11的輸出處理期間不存在的和由信號內插器21插入的行的那一個。
在本實施例中，保留了在圖像拾取元件11的輸出處理期間存在的信號，并且在去除由信號內插器12插入的信號的同時執行了行順序處理。但是也可以在保留由信號內插器12準備的信號的同時執行行順序處理。在這種情況下，由于必須去除由諸如CCD的圖像拾取元件獲取的視頻數據的部分，降低了色差信號的垂直分辨率；但是對于所感知的效果而言，在信號中的任何錯誤被分散和更難以辨別。
通過這種處理，亮度信號Y和行順序色差信號U/V被圖像拾取設備10輸出到圖像處理設備20。在輸入到圖像處理設備20的視頻信號中，色差信號U/V被獲取到信號內插器21，并且對于每行重新產生信號V和信號U。由于信號內插器21的操作與信號內插器12的操作相同，因此不再給出對于它的解釋。
圖像處理設備20的信號轉換器22轉換亮度信號Y和由信號內插器21產生的信號V和U。在此轉換后，對于在隨后階段的圖像顯示裝置23，信號形式應當匹配輸入形式，圖像顯示裝置23接收由信號轉換器22產生的視頻信號并將其顯示在屏幕上。
如上所述，按照本發明，由于使用亮度信號和行順序色差信號來向圖像處理設備發送由圖像拾取設備發送的視頻信號，所需要的發送路徑的類型和數量可以被減少到2，而不需要減少由諸如CCD的圖像拾取元件獲得的視頻數據的數量。結果，可以實現信號線的數量上的和所需要的安裝空間上的減少。
圖8是示出按照本發明的第二實施例的圖像處理系統的結構的圖。對于在本實施例中的圖像處理系統，多個圖像拾取設備與一圖像處理設備連接。即，多個圖像拾取設備10a、10b、10c、......與一圖像處理設備30連接，所述圖像處理設備30包括信號內插器31a、31b、31c、......，用于從圖像拾取設備10a、10b、10c、......獲取色差信號U/V；一圖像合成裝置，用于從圖像拾取設備10a、10b、10c、......獲取亮度信號Y和從信號內插器31a、31b、31c、......獲取信號U和V；以及一信號轉換器33。
對于所有圖像拾取設備10a、10b、10c、......使用的結構與第一實施例的圖2中的相同，對于信號內插器31a、31b、31c、......使用的結構與在第一實施例中的信號內插器21的相同。
在本實施例中的圖像處理系統使用圖像拾取設備10a、10b、10c、......來采集圖像。與第一實施例中相同，每個圖像拾取設備10a、10b、10c、......向圖像處理設備30輸出亮度信號和行順序色差信號U/V作為視頻信號。但是由于對每個圖像拾取設備來說僅僅需要兩個信號傳輸輸出路徑，因此可以降低信號線的總數。
在由圖像拾取設備10a、10b、10c、......發送到圖像處理設備30的視頻信號中，行順序色差信號U/V被對應于圖像拾取設備10a、10b、10c、......的信號內插器31a、31b、31c、......內插，并且被分離為包含所有行的V信號的信號和包含所有行的U信號的信號。
由圖像拾取設備10a、10b、10c、......獲得亮度信號Y和由信號內插器31a、31b、31c、......獲得的色差信號V和U被隨后發送到圖像合成裝置32。按照預定的合成規則，圖像合成裝置32合成由圖像拾取設備10a、10b、10c、......獲得的多個圖像，并將合成的圖像信號輸出到信號轉換器33。其后，信號轉換器33將從圖像合成裝置32接收的合成的圖像信號轉換為適合于諸如圖像顯示或記錄或一些其他的圖像處理程序的后續處理的視頻信號，并輸出經轉換的視頻信號。
按照第二實施例，由于減少了用于連接多個圖像拾取設備和圖像處理設備所需要的信號線的數量，因此容易構造一種系統，其中多個圖像拾取設備可以安裝在小空間內，如在汽車中可以獲得的空間。而且，由于抑制了圖像數據的變差，因此可以顯示高質量的圖像。
按照本發明，由于使用亮度信號和行順序色差信號來從圖像拾取設備向圖像處理設備發送視頻信號，因此每個圖像拾取設備使用的傳輸路徑的數量可以被減少到2，而不需要降低所需要的由圖像拾取設備獲得的視頻信號的數量。而且，也可以減少提供給圖像拾取設備和圖像處理設備的輸入/輸出部分的電路的數量。
權利要求
1.一種圖像處理系統，包括圖像拾取設備，包括用于色差和行順序系統的圖像拾取元件，輸出視頻信號作為亮度信號和行順序色差信號；以及圖像處理設備，包括信號內插器，該信號內插器用于內插從所述圖像拾取設備接收的行順序色差信號以將行順序色差信號分離成兩個色差信號。
2.如權利要求1所述的圖像處理系統，其中所述圖像處理設備包括一圖像顯示裝置，它使用亮度信號和內插的色差信號。
3.如權利要求1所述的圖像處理系統，其中所述圖像拾取設備包括信號內插器，用于內插由圖像拾取元件輸出的行順序色差信號；視頻信號處理裝置，用于調整被內插的色差信號；以及行順序裝置，用于執行對于調整的色差信號的行順序處理。
4.如權利要求3的圖像處理系統，其中所述行順序裝置執行去除在所述信號內插器中準備的信號的行順序處理。
5.一圖像處理系統，包括多個圖像拾取設備，所述多個圖像拾取設備的每個包括色差行順序系統的圖像拾取元件，并輸出視頻信號作為亮度信號和行順序色差信號；以及圖像處理設備，所述圖像處理設備包括信號內插器，用于從所述多個圖像拾取設備接收視頻信號，內插所接收的行順序色差信號以將每個行順序色差信號分離成兩個色差信號；以及圖像合成裝置，用于通過使用由所述信號內插器獲得的所述色彩信號來合成從所述多個圖像拾取設備獲得的視頻數據。
6.如權利要求5所述的圖像處理系統，其中所述圖像拾取設備包括信號內插器，用于內插由所述圖像拾取元件輸出的行順序色差信號；視頻信號處理裝置，用于調整被內插的色差信號；以及行順序裝置，用于執行對于已經調整的色差信號的行順序處理。
7.如權利要求6所述的圖像處理系統，其中所述行順序裝置執行去除在所述信號內插器中準備的信號的行順序處理。
8.一種其上安裝了色差行順序系統的圖像拾取元件的圖像拾取設備，包括用于將所獲得的視頻信號輸出為兩種分離的信號類型的單元，所述兩種分離的信號類型是亮度信號和行順序色差信號。
9.一種其上安裝了色差行順序系統的圖像拾取元件的圖像拾取設備，包括信號內插器，用于內插從所述圖像拾取元件接收的行順序色差信號以將所述色差信號分離成兩種色差信號；視頻信號處理裝置，用于調節所述兩種色差信號；以及行順序裝置，用于對已經調節的兩種色差信號執行行順序處理以獲得一個色差信號。
10.一種圖像處理設備，用于對從一圖像拾取設備接收的視頻信號執行圖像處理，所述圖像拾取設備包括色差行順序系統的圖像拾取元件，并將視頻信號輸出為亮度信號和行順序色差信號，所述圖像處理設備包括信號內插器，用于內插行順序色差信號以便獲得兩種分離的色差信號。
全文摘要
圖像處理系統包括圖像拾取設備(10)，包括色差行順序系統的圖像拾取元件，輸出亮度信號(Y)和行順序色差信號(U/V)作為視頻信號；以及圖像處理設備(20)，包括信號內插器(21)，該信號內插器用于內插行順序色差信號(U/V)以將行順序色差信號(U/V)分離成兩個色差信號(V)和(U)。利用這種配置，僅僅需要兩條信號線來連接圖像拾取設備(10)和圖像處理設備(20)，并且即使減少了信號線的數量，也可以抑制圖像信號的變差。
文檔編號H04N9/07GK1400820SQ02127038
公開日2003年3月5日 申請日期2002年7月26日 優先權日2001年7月26日
發明者加藤晃一, 鈴木良, 藤田幸男, 平間裕一 申請人:松下電器產業株式會社