專利名稱：用于在照相機中產生高品質圖像的方法及其設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種照相機(camera)，具體涉及一種在數字照相機中產生高品質圖像的方法及其設備，其中將在電荷耦合器件(CCD)上的圖像在水平和垂直方向移動對應于預定象素間距的距離，以獲得一個作為最終輸出的圖像信號矩陣，該圖像信號矩陣與通過常規移位方法產生的常規圖像信號矩陣相比，包含更多的象素，從而與常規方法相比，可獲得更高品質的圖像。
近年來，電子照相機利用CCD來拍攝物體的照片，將被拍攝物體的圖像信息轉換成電信號，并將轉換成電信號的圖像信息轉換成數字信號，從而能夠將圖像信息保存在存儲介質上。然后，可以利用計算機系統來再現存儲介質上保存的圖像信息。
此外，電子照相機可以被稱為新一代的照相機，因為它可以為用戶提供能夠保存的圖像信息。利用計算機系統可以按用戶需要編輯所保存的圖像信息。
由于電子照相機不象常規膠片照相機那樣需要沖底片等暗室工作或化學處理，所以可以容易地當場顯示所拍攝的圖像。此外，由于圖像信息以數字信號的形式來保存，所以可以利用計算機系統來處理或遠程發送圖像信息，因此，在多媒體時代作為圖像電子設備的電子照相機會受到更多的關注。
圖1是在一般電荷耦合器件中設置的色彩濾波器的象素排列圖，在圖1中示出了4×4的矩陣結構。第一和第三水平行分別具有交替排列的綠(G)和紅(R)色彩信息象素，第二和第四水平行分別具有交替排列的藍(B)和綠(G)色彩信息象素。
圖2是用于解釋對電荷耦合器件輸出圖像信號進行移位的常規方法的示意圖。
標號(1)表示構成CCD輸出圖像信號的一個象素的當前位置，標號(2)表示將當前位置(1)的象素沿水平方向移位一個象素間距(PX)而得到的位置。因此，位置(2)和當前位置(1)具有相同的象素信息。標號(3)表示將當前位置(1)的象素沿斜線方向移位而得到的位置。因此，位置(3)和當前位置(1)具有相同的象素信息。由于將水平排列的兩個象素之間的距離定義為PX，將垂直排列的兩個象素之間的距離定義為PY，所以從位置(1)到位置(3)的象素移動距離為-PX/2+PY/2。
此外，從位置(1)沿斜線方向移動PX/2+PY/2而得到的位置即位置(4)上的象素，包含與位置(1)象素信息相同的信息。
圖3A和圖3B示出了按照圖2移位后的圖像信號。也就是說，由于將圖2的象素移位方法應用到構成CCD輸出圖像信號的每個象素，產生了三個新象素，從而可獲得高品質圖像的圖像信號。實線中的象素表示CCD輸出的象素，虛線中的象素表示按照圖2新產生的象素。
在加入了CCD輸出的原始圖像信號和由新象素產生的圖像信號之后，得到了一個圖像信號矩陣排列，其中，(X1，Y1)、(X3，Y1)、(X5，Y1)、(X2，Y2)、(X4，Y2)和(X6，Y2)沒有象素信息，(X2，Y1)、(X4，Y1)、(X6，Y1)、(X1，Y2)、(X3，Y2)和(X5，Y2)具有綠和紅色彩信息，(X2，Y3)、(X4，Y3)、(X6，Y3)、(X1，Y4)、(X3，Y4)和(X5，Y4)具有綠和藍彩色信息。
因此，由于作為最終輸出的圖像信號矩陣沒有包含所有象素，而且有沒有紅、綠和藍信息的一些象素，所以要采用相鄰象素數據來進行插值處理。將插值處理后的圖像信號矩陣轉換成要輸出到輸出設備的信號，以便在存儲介質中保存或通過圖像顯示設備輸出。
然而，如上所述，若按照常規方法移位CCD輸出圖像信號來產生高分辨率的圖像信號，因為有些象素沒有全部的RGB信號或者有些區域就沒有象素，所以在最終輸出圖像信號之前必須要進行插值處理。
因此，本發明的一個目的是提供一種在照相機中產生高品質圖像的方法及其設備，其中將在電荷耦合器件上的圖像在水平和垂直方向移動對應于預定單位間距的距離，以獲得一個作為最終輸出的圖像信號矩陣，該圖像信號矩陣與通過常規移位方法產生的常規圖像信號矩陣相比，包含更多的象素，從而與常規方法相比，可獲得更高品質的圖像。
為了實現上述目的，在一種用于在照相機中產生高品質圖像的方法中，所述照相機在通過移位電路部將電荷耦合器件(CCD)輸出的原始圖像信號沿預定方向移動一定距離之后，在暫時存儲器中保存該原始圖像信號，并組合和處理暫時存儲器中保存的要記錄在記錄介質上或輸出到圖像顯示設備的圖像信號，本發明方法的特征在于，將CCD輸出的原始圖像信號水平移動對應于半個象素間距、一個象素間距、一個半象素間距的距離，并且垂直移動對應于半個象素間距、一個象素間距、一個半象素間距的距離，以產生象素數是原始圖像信號矩陣的象素數的2N倍的圖像信號矩陣。
此外，在一種用于在照相機中產生高品質圖像的設備中，所述照相機在通過由控制部控制的移位電路部將電荷耦合器件(CCD)輸出的原始圖像信號沿預定方向移動一定距離之后，在暫時存儲器中保存該原始圖像信號，并通過信號處理部組合和處理暫時存儲器中保存的要記錄在記錄介質上或輸出到圖像顯示設備的圖像信號，移位電路部按照控制部的控制信號將CCD輸出的原始圖像信號水平移動對應于N/2個象素間距、N個象素間距、3N/2個象素間距的距離，并將所述原始圖像信號垂直移動對應于N/2個象素間距、N個象素間距、3N/2個象素間距的距離，以產生象素數是原始圖像信號矩陣的象素數的2N倍的圖像信號矩陣。
通過參照附圖詳細描述本發明的優選實施例，本發明的上述目的和其它優點將變得更加明顯，附圖中圖1是在一般電荷耦合器件中設置的色彩濾波器的象素排列圖；圖2是用于解釋對電荷耦合器件輸出圖像信號進行移位的常規方法的示意圖；圖3A和圖3B示出了按照圖2移位后的圖像信號；圖4是用于解釋本發明實施例的數字照相機的高品質圖像產生設備的結構的方框圖；圖5是用于解釋本發明實施例的對CCD輸出圖像信號進行移位的方法的示意圖；圖6A至圖6C示出了按照圖5移位的圖像信號。
以下，將參照附圖來詳細說明本發明的優選實施例。
圖4是用于解釋本發明實施例的數字照相機的高品質圖像產生設備的結構的方框圖。如圖4所示，電荷耦合器件(CCD)10形成通過鏡頭輸入的物體圖像的兩維光學圖像，并將所形成的光學圖像的亮度和色彩信息轉換成一維電信號。CCD 10配備的諸如色彩濾波器(參見圖1)的色彩分離器件執行光學色彩分離處理，并且由與色彩濾波器排列同步的色彩分離電路執行在轉換成電信號之后的色彩分離處理。此外，每個紅、綠和藍(RGB)信息由電信號的強度來表示。
預處理電路部20從在CCD 10中轉換成電信號的圖像信號中分離出各色彩信號，設置轉換成電信號的圖像信號的黑白電平，并執行諸如圖像灰度(grade)模擬變換處理的變換處理。
模擬/數字(A/D)轉換部30按照控制部60的控制信號，將在預處理電路部20模擬處理的圖像信號轉換成數字信號。
暫時存儲器40按照存儲器控制部80的控制信號，暫態存儲A/D轉換部30的輸出信號。
信號處理部50按照預定的壓縮方法壓縮暫時存儲器40中存儲的圖像信號，并通過對壓縮圖像信號進行解壓縮來輸出原始的圖像信號。
為了壓縮或解壓縮圖像信號，上述壓縮方法可采用作為靜態圖像壓縮方法的聯合圖像編碼專家組(JPEG)方法。
控制部60向驅動部70、預處理電路20、A/D轉換部30和存儲器控制部80輸出同步信號，以使上述各部分按照該同步信號來操作。
驅動部70按照控制部60輸出的同步信號，輸出CCD 10的驅動電壓。
存儲器控制部80按照控制部60輸出的同步信號，控制將轉換成數字信號的圖像信號存儲到暫時存儲器40中的存儲操作、和將從暫時存儲器40讀出的數字信號輸出到下一級的信號處理器50的輸出操作。
移位電路部90按照驅動部70的CCD 10驅動電壓，上、下、左和右移動CCD 10，以使CCD 10輸出的原始圖像信號和原始圖像信號的每個象素沿預定方向移動一定的距離，從而產生預定倍數的新圖像信號矩陣。
也就是說，移位電路部90按照控制部60的控制信號，將CCD 10輸出的原始圖像信號水平和垂直移動半個象素間距(PX/2)、一個象素間距(1PX)、或一個半象素間距(3PX/2)，以產生象素數是常規移位方法的象素數兩倍的圖像信號矩陣。
下面將參照附圖更詳細地說明本發明實施例的用于在數字照相機中產生高品質圖像的方法。
圖5是用于解釋本發明實施例的對CCD輸出圖像信號進行移位的方法的示意圖；如圖5所示，控制部60執行用于在數字照相機中產生高品質圖像的方法，這將參照圖5更詳細地來說明。將水平相鄰象素之間的距離定義為PX，將垂直相鄰象素之間的距離定義為PY。圖5中的標號(1)表示CCD 10輸出的具有4×4矩陣結構的原始圖像信號的當前位置，標號(2)表示將原始圖像信號從當前位置(1)移動PX/2后得到的位置，標號(3)表示將原始圖像信號從當前位置(1)移動PX后得到的位置。此外，標號(4)表示將原始圖像信號從當前位置(1)移動3PX/2后得到的位置。
另外，標號(5)表示將原始圖像信號從當前位置(1)移動3PX/2+PY/2后得到的位置。
標號(6)表示將原始圖像信號從當前位置(1)移動PX+PY/2后得到的位置，標號(7)表示將原始圖像信號從當前位置(1)移動PX/2+PY/2后得到的位置。此外，標號(8)表示將原始圖像信號從當前位置(1)移動PY/2后得到的位置。
另外，標號(9)表示將原始圖像信號從當前位置(1)移動PY后得到的位置。
標號(10)表示將原始圖像信號從當前位置(1)移動PX/2+PY后得到的位置，標號(11)表示將原始圖像信號從當前位置(1)移動PX+PY后得到的位置。此外，標號(12)表示將原始圖像信號從當前位置(1)移動3PX/2+PY后得到的位置。
另外，標號(13)表示將原始圖像信號從當前位置(1)移動3PX/2+3PY/2后得到的位置。
標號(14)表示將原始圖像信號從當前位置(1)移動PX+3PY/2后得到的位置，標號(15)表示將原始圖像信號從當前位置(1)移動PX/2+3PY/2后得到的位置。此外，標號(16)表示將原始圖像信號從當前位置(1)移動3PY/2后得到的位置。
如上所述，在每次移動原始圖像信號時，要在暫時存儲器40中存儲原始圖像信號，還要在暫時存儲器40中存儲在位置(1)上的圖像信號移動到位置(15)的過程中移動的圖像信號。
此外，如果位置(1)上的圖像信號位于位置(16)，則在暫時存儲器40中形成有16頁圖像信號矩陣。如果形成了16頁圖像信號矩陣，則控制部60控制存儲器控制部80向信號處理部50輸出在暫時存儲器40中存儲的16頁圖像信號矩陣。
輸出到信號處理部50的16頁圖像信號矩陣由信號處理部50進行處理，以產生一頁圖像信號矩陣。與按照常規方法移位得到的圖像信號矩陣相比，此頁圖像信號矩陣具有至少兩倍的象素。
此時，在CCD 10執行圖像獲取操作以產生數字照相機的高品質圖像的過程中，保持為第一圖像獲取操作而設置的光量控制狀態，直到完成最后圖像獲取操作。
也就是說，控制部60的為獲取一頁圖像所設置的光量控制狀態，要在獲取該頁圖像之后剩余的15頁圖像的獲取過程中保持恒定。
這里，利用光圈控制值、快門速度控制值、自動增益控制(AGC)值、以及自動白平衡(AWB)控制值，來設置光量控制狀態。
通過上述處理，一個象素的原始圖像信號被移位16次，產生了16頁圖像。所產生的16頁圖像存儲在暫時存儲器40中作為最終圖像。信號處理部50壓縮所產生的最終圖像以將其存儲在存儲介質中。
除了上述方法，在本發明中，還可以實施各種用于移位原始圖像信號的方法。如上所述，除了用于上、下、右和左移動CCD 10的上述方法，通過控制在鏡頭和CCD之間配備的光學折射器件，也可以實現上述方法。
圖6示出了按照圖5移位圖像信號而最終產生的圖像信號。與按照常規移位方法產生的CCD 10輸出的圖像信號矩陣相比，按照本發明產生的圖像信號矩陣在水平和垂直方向上具有兩倍的象素。而且，由于每個象素均包含RGB信息，所以可以利用一個常規象素獲得高品質圖像信號而不用插值處理。
因此，如上所述，本發明的實施例具有這樣的效果，即由于通過將CCD輸出的圖像信號移位預定距離以及預定次數而產生了象素數是按照常規移位方法產生的象素數的2N倍的圖像信號，所以不用插值處理就可獲得高品質的圖像信號。
雖然已經說明了本發明的優選實施例，本領域的普通技術人員應明白，本發明不受限于所說明的實施例，并且在所附權利要求限定的本發明實質和范圍內可以進行各種改變和修改。例如，本發明能夠應用于便攜式攝錄機和數字便攜式攝錄機。
權利要求
1.一種用于在照相機中產生高品質圖像的方法，所述照相機在通過移位電路部將電荷耦合器件(CCD)輸出的原始圖像信號沿預定方向移動一定距離之后，在暫時存儲器中保存該原始圖像信號，并組合和處理暫時存儲器中保存的要記錄在記錄介質上或輸出到圖像顯示設備的圖像信號，該方法的特征在于，將CCD輸出的原始圖像信號水平移動對應于N/2個象素間距、N個象素間距、3N/2個象素間距的距離并且垂直移動對應于N/2個象素間距、N個象素間距、3N/2個象素間距的距離，以產生象素數是原始圖像信號矩陣的象素數的2N倍的圖像信號矩陣。
2.如權利要求1所述的方法，包括下列步驟(1)在暫時存儲器中保存CCD輸出的原始圖像信號，并且在暫時存儲器中保存通過將所保存的原始圖像信號的象素水平移動至少大于一次正比于N/2個象素間距的距離而產生的每個圖像信號矩陣；(2)在暫時存儲器中保存通過從步驟(1)中水平移動象素的末端位置、將所述象素垂直移動對應于N/2個象素間距的距離而產生的圖像信號矩陣；(3)在暫時存儲器中保存通過從步驟(2)中垂直移動后的象素的位置、將所述象素水平移動至少大于一次正比于N/2個象素間距的距離而產生的圖像信號矩陣；(4)在暫時存儲器中保存通過從步驟(3)中水平移動象素的末端位置、將所述象素垂直移動對應于N/2個象素間距的距離而產生的圖像信號矩陣；(5)在暫時存儲器中保存通過從步驟(4)中垂直移動后的象素的位置、將所述象素水平移動至少大于一次正比于N/2個象素間距的距離而產生的圖像信號矩陣；(6)在暫時存儲器中保存通過從步驟(5)中水平移動象素的末端位置、將所述象素垂直移動對應于N/2個象素間距的距離而產生的圖像信號矩陣；以及(7)在暫時存儲器中保存通過從步驟(6)中垂直移動后的象素的位置、將所述象素水平移動至少大于一次正比于N/2個象素間距的距離而產生的圖像信號矩陣。
3.如權利要求1所述的方法，其中，步驟(1)、(3)、(5)或(7)包括下列子步驟在暫時存儲器中保存CCD輸出的原始圖像信號，并且在暫時存儲器中保存通過將原始圖像信號水平移動對應于N/2個象素間距的距離而產生的一頁圖像信號矩陣；在暫時存儲器中保存通過將CCD輸出的原始圖像信號水平移動對應于N個象素間距的距離而產生的一頁圖像信號矩陣；在暫時存儲器中保存通過將CCD輸出的原始圖像信號水平移動對應于3N/2個象素間距的距離而產生的一頁圖像信號矩陣。
4.如權利要求1所述的方法，其中，保持當開始獲取圖像信號時為獲取第一圖像信號而設置的光量控制狀態，直到獲取最后的圖像信號。
5.如權利要求4所述的方法，其中，利用光圈控制值、快門速度控制值、自動增益控制(AGC)值、以及自動白平衡(AWB)控制值中的至少多于一個的值，來控制所述光量控制狀態。
6.一種用于在照相機中產生高品質圖像的設備，所述照相機在通過由控制部控制的移位電路部將電荷耦合器件(CCD)輸出的原始圖像信號沿預定方向移動一定距離之后，在暫時存儲器中保存該原始圖像信號，并通過信號處理部組合和處理暫時存儲器中保存的要記錄在記錄介質上或輸出到圖像顯示設備的圖像信號，該設備包括移位電路部，用于在暫時存儲器中保存按照控制部的控制信號、通過將CCD輸出的原始圖像信號水平移動對應于N/2個象素間距、N個象素間距、3N/2個象素間距的距離而產生的多個圖像信號矩陣，并且保存通過將所述原始圖像信號垂直移動對應于N/2個象素間距、N個象素間距、3N/2個象素間距的距離而產生的多個圖像信號矩陣；以及信號處理部，用于組合和處理暫時存儲器中保存的多于一個圖像信號矩陣，并產生象素數是CCD輸出的原始圖像信號矩陣的象素數的2N倍的圖像信號矩陣。
7.如權利要求6所述的設備，其中，所述移位電路部在暫時存儲器中保存CCD輸出的原始圖像信號并將所保存的原始圖像信號的象素水平移動至少大于一次正比于N/2個象素間距的距離，將所述象素從水平移動象素的末端位置垂直移動對應于N/2個象素間距的距離，將所述象素從垂直移動后的象素的位置水平移動至少大于一次正比于N/2個象素間距的距離，將所述象素從水平移動象素的末端位置垂直移動對應于N/2個象素間距的距離，將所述象素從垂直移動后的象素的位置水平移動至少大于一次正比于N/2個象素間距的距離，將所述象素從水平移動象素的末端位置垂直移動對應于N/2個象素間距的距離，以及，將所述象素從垂直移動后的象素的位置水平移動至少大于一次正比于N/2個象素間距的距離。
8.如權利要求7所述的設備，其中，通過以下操作來執行移位電路部中的象素的水平移位將CCD輸出的原始圖像信號水平移動對應于N/2個象素間距的距離，將CCD輸出的原始圖像信號水平移動對應于N個象素間距的距離，將CCD輸出的原始圖像信號水平移動對應于3N/2個象素間距的距離。
9.如權利要求6所述的設備，其中，控制部保持當開始獲取圖像信號時為獲取第一圖像信號而設置的光量控制狀態，直到獲取最后的圖像信號。
10.如權利要求9所述的設備，其中，利用光圈控制值、快門速度控制值、自動增益控制(AGC)值、以及自動白平衡(AWB)控制值中的至少多于一個的值，來控制所述光量控制狀態。
全文摘要
一種在數字照相機中產生高品質圖像的方法及其設備,其中,在將電荷耦合器件輸出的原始圖像信號矩陣在水平和垂直方向移動多次對應于不同預定象素間距例如半個、一個、一個半象素間距的距離之后,保存通過多次移位而形成的多個圖像信號矩陣。然后,組合所保存的移位圖像信號矩陣以及原始圖像信號矩陣,以獲得一個最終圖像信號矩陣,該圖像信號矩陣與通過常規移位方法產生的常規圖像信號矩陣相比,包含更多的象素,從而可獲得更高品質的圖像。
文檔編號H04N5/378GK1258858SQ9912740
公開日2000年7月5日 申請日期1999年12月29日 優先權日1998年12月31日
發明者潘榮均 申請人:三星電子株式會社