专利名称：用于在照相机中产生高品质图像的方法及其设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种照相机(camera)，具体涉及一种在数字照相机中产生高品质图像的方法及其设备，其中将在电荷耦合器件(CCD)上的图像在水平和垂直方向移动对应于预定象素间距的距离，以获得一个作为最终输出的图像信号矩阵，该图像信号矩阵与通过常规移位方法产生的常规图像信号矩阵相比，包含更多的象素，从而与常规方法相比，可获得更高品质的图像。
近年来，电子照相机利用CCD来拍摄物体的照片，将被拍摄物体的图像信息转换成电信号，并将转换成电信号的图像信息转换成数字信号，从而能够将图像信息保存在存储介质上。然后，可以利用计算机系统来再现存储介质上保存的图像信息。
此外，电子照相机可以被称为新一代的照相机，因为它可以为用户提供能够保存的图像信息。利用计算机系统可以按用户需要编辑所保存的图像信息。
由于电子照相机不象常规胶片照相机那样需要冲底片等暗室工作或化学处理，所以可以容易地当场显示所拍摄的图像。此外，由于图像信息以数字信号的形式来保存，所以可以利用计算机系统来处理或远程发送图像信息，因此，在多媒体时代作为图像电子设备的电子照相机会受到更多的关注。
图1是在一般电荷耦合器件中设置的色彩滤波器的象素排列图，在图1中示出了4×4的矩阵结构。第一和第三水平行分别具有交替排列的绿(G)和红(R)色彩信息象素，第二和第四水平行分别具有交替排列的蓝(B)和绿(G)色彩信息象素。
图2是用于解释对电荷耦合器件输出图像信号进行移位的常规方法的示意图。
标号(1)表示构成CCD输出图像信号的一个象素的当前位置，标号(2)表示将当前位置(1)的象素沿水平方向移位一个象素间距(PX)而得到的位置。因此，位置(2)和当前位置(1)具有相同的象素信息。标号(3)表示将当前位置(1)的象素沿斜线方向移位而得到的位置。因此，位置(3)和当前位置(1)具有相同的象素信息。由于将水平排列的两个象素之间的距离定义为PX，将垂直排列的两个象素之间的距离定义为PY，所以从位置(1)到位置(3)的象素移动距离为-PX/2+PY/2。
此外，从位置(1)沿斜线方向移动PX/2+PY/2而得到的位置即位置(4)上的象素，包含与位置(1)象素信息相同的信息。
图3A和图3B示出了按照图2移位后的图像信号。也就是说，由于将图2的象素移位方法应用到构成CCD输出图像信号的每个象素，产生了三个新象素，从而可获得高品质图像的图像信号。实线中的象素表示CCD输出的象素，虚线中的象素表示按照图2新产生的象素。
在加入了CCD输出的原始图像信号和由新象素产生的图像信号之后，得到了一个图像信号矩阵排列，其中，(X1，Y1)、(X3，Y1)、(X5，Y1)、(X2，Y2)、(X4，Y2)和(X6，Y2)没有象素信息，(X2，Y1)、(X4，Y1)、(X6，Y1)、(X1，Y2)、(X3，Y2)和(X5，Y2)具有绿和红色彩信息，(X2，Y3)、(X4，Y3)、(X6，Y3)、(X1，Y4)、(X3，Y4)和(X5，Y4)具有绿和蓝彩色信息。
因此，由于作为最终输出的图像信号矩阵没有包含所有象素，而且有没有红、绿和蓝信息的一些象素，所以要采用相邻象素数据来进行插值处理。将插值处理后的图像信号矩阵转换成要输出到输出设备的信号，以便在存储介质中保存或通过图像显示设备输出。
然而，如上所述，若按照常规方法移位CCD输出图像信号来产生高分辨率的图像信号，因为有些象素没有全部的RGB信号或者有些区域就没有象素，所以在最终输出图像信号之前必须要进行插值处理。
因此，本发明的一个目的是提供一种在照相机中产生高品质图像的方法及其设备，其中将在电荷耦合器件上的图像在水平和垂直方向移动对应于预定单位间距的距离，以获得一个作为最终输出的图像信号矩阵，该图像信号矩阵与通过常规移位方法产生的常规图像信号矩阵相比，包含更多的象素，从而与常规方法相比，可获得更高品质的图像。
为了实现上述目的，在一种用于在照相机中产生高品质图像的方法中，所述照相机在通过移位电路部将电荷耦合器件(CCD)输出的原始图像信号沿预定方向移动一定距离之后，在暂时存储器中保存该原始图像信号，并组合和处理暂时存储器中保存的要记录在记录介质上或输出到图像显示设备的图像信号，本发明方法的特征在于，将CCD输出的原始图像信号水平移动对应于半个象素间距、一个象素间距、一个半象素间距的距离，并且垂直移动对应于半个象素间距、一个象素间距、一个半象素间距的距离，以产生象素数是原始图像信号矩阵的象素数的2N倍的图像信号矩阵。
此外，在一种用于在照相机中产生高品质图像的设备中，所述照相机在通过由控制部控制的移位电路部将电荷耦合器件(CCD)输出的原始图像信号沿预定方向移动一定距离之后，在暂时存储器中保存该原始图像信号，并通过信号处理部组合和处理暂时存储器中保存的要记录在记录介质上或输出到图像显示设备的图像信号，移位电路部按照控制部的控制信号将CCD输出的原始图像信号水平移动对应于N/2个象素间距、N个象素间距、3N/2个象素间距的距离，并将所述原始图像信号垂直移动对应于N/2个象素间距、N个象素间距、3N/2个象素间距的距离，以产生象素数是原始图像信号矩阵的象素数的2N倍的图像信号矩阵。
通过参照附图详细描述本发明的优选实施例，本发明的上述目的和其它优点将变得更加明显，附图中图1是在一般电荷耦合器件中设置的色彩滤波器的象素排列图；图2是用于解释对电荷耦合器件输出图像信号进行移位的常规方法的示意图；图3A和图3B示出了按照图2移位后的图像信号；图4是用于解释本发明实施例的数字照相机的高品质图像产生设备的结构的方框图；图5是用于解释本发明实施例的对CCD输出图像信号进行移位的方法的示意图；图6A至图6C示出了按照图5移位的图像信号。
以下，将参照附图来详细说明本发明的优选实施例。
图4是用于解释本发明实施例的数字照相机的高品质图像产生设备的结构的方框图。如图4所示，电荷耦合器件(CCD)10形成通过镜头输入的物体图像的两维光学图像，并将所形成的光学图像的亮度和色彩信息转换成一维电信号。CCD 10配备的诸如色彩滤波器(参见图1)的色彩分离器件执行光学色彩分离处理，并且由与色彩滤波器排列同步的色彩分离电路执行在转换成电信号之后的色彩分离处理。此外，每个红、绿和蓝(RGB)信息由电信号的强度来表示。
预处理电路部20从在CCD 10中转换成电信号的图像信号中分离出各色彩信号，设置转换成电信号的图像信号的黑白电平，并执行诸如图像灰度(grade)模拟变换处理的变换处理。
模拟/数字(A/D)转换部30按照控制部60的控制信号，将在预处理电路部20模拟处理的图像信号转换成数字信号。
暂时存储器40按照存储器控制部80的控制信号，暂态存储A/D转换部30的输出信号。
信号处理部50按照预定的压缩方法压缩暂时存储器40中存储的图像信号，并通过对压缩图像信号进行解压缩来输出原始的图像信号。
为了压缩或解压缩图像信号，上述压缩方法可采用作为静态图像压缩方法的联合图像编码专家组(JPEG)方法。
控制部60向驱动部70、预处理电路20、A/D转换部30和存储器控制部80输出同步信号，以使上述各部分按照该同步信号来操作。
驱动部70按照控制部60输出的同步信号，输出CCD 10的驱动电压。
存储器控制部80按照控制部60输出的同步信号，控制将转换成数字信号的图像信号存储到暂时存储器40中的存储操作、和将从暂时存储器40读出的数字信号输出到下一级的信号处理器50的输出操作。
移位电路部90按照驱动部70的CCD 10驱动电压，上、下、左和右移动CCD 10，以使CCD 10输出的原始图像信号和原始图像信号的每个象素沿预定方向移动一定的距离，从而产生预定倍数的新图像信号矩阵。
也就是说，移位电路部90按照控制部60的控制信号，将CCD 10输出的原始图像信号水平和垂直移动半个象素间距(PX/2)、一个象素间距(1PX)、或一个半象素间距(3PX/2)，以产生象素数是常规移位方法的象素数两倍的图像信号矩阵。
下面将参照附图更详细地说明本发明实施例的用于在数字照相机中产生高品质图像的方法。
图5是用于解释本发明实施例的对CCD输出图像信号进行移位的方法的示意图；如图5所示，控制部60执行用于在数字照相机中产生高品质图像的方法，这将参照图5更详细地来说明。将水平相邻象素之间的距离定义为PX，将垂直相邻象素之间的距离定义为PY。图5中的标号(1)表示CCD 10输出的具有4×4矩阵结构的原始图像信号的当前位置，标号(2)表示将原始图像信号从当前位置(1)移动PX/2后得到的位置，标号(3)表示将原始图像信号从当前位置(1)移动PX后得到的位置。此外，标号(4)表示将原始图像信号从当前位置(1)移动3PX/2后得到的位置。
另外，标号(5)表示将原始图像信号从当前位置(1)移动3PX/2+PY/2后得到的位置。
标号(6)表示将原始图像信号从当前位置(1)移动PX+PY/2后得到的位置，标号(7)表示将原始图像信号从当前位置(1)移动PX/2+PY/2后得到的位置。此外，标号(8)表示将原始图像信号从当前位置(1)移动PY/2后得到的位置。
另外，标号(9)表示将原始图像信号从当前位置(1)移动PY后得到的位置。
标号(10)表示将原始图像信号从当前位置(1)移动PX/2+PY后得到的位置，标号(11)表示将原始图像信号从当前位置(1)移动PX+PY后得到的位置。此外，标号(12)表示将原始图像信号从当前位置(1)移动3PX/2+PY后得到的位置。
另外，标号(13)表示将原始图像信号从当前位置(1)移动3PX/2+3PY/2后得到的位置。
标号(14)表示将原始图像信号从当前位置(1)移动PX+3PY/2后得到的位置，标号(15)表示将原始图像信号从当前位置(1)移动PX/2+3PY/2后得到的位置。此外，标号(16)表示将原始图像信号从当前位置(1)移动3PY/2后得到的位置。
如上所述，在每次移动原始图像信号时，要在暂时存储器40中存储原始图像信号，还要在暂时存储器40中存储在位置(1)上的图像信号移动到位置(15)的过程中移动的图像信号。
此外，如果位置(1)上的图像信号位于位置(16)，则在暂时存储器40中形成有16页图像信号矩阵。如果形成了16页图像信号矩阵，则控制部60控制存储器控制部80向信号处理部50输出在暂时存储器40中存储的16页图像信号矩阵。
输出到信号处理部50的16页图像信号矩阵由信号处理部50进行处理，以产生一页图像信号矩阵。与按照常规方法移位得到的图像信号矩阵相比，此页图像信号矩阵具有至少两倍的象素。
此时，在CCD 10执行图像获取操作以产生数字照相机的高品质图像的过程中，保持为第一图像获取操作而设置的光量控制状态，直到完成最后图像获取操作。
也就是说，控制部60的为获取一页图像所设置的光量控制状态，要在获取该页图像之后剩余的15页图像的获取过程中保持恒定。
这里，利用光圈控制值、快门速度控制值、自动增益控制(AGC)值、以及自动白平衡(AWB)控制值，来设置光量控制状态。
通过上述处理，一个象素的原始图像信号被移位16次，产生了16页图像。所产生的16页图像存储在暂时存储器40中作为最终图像。信号处理部50压缩所产生的最终图像以将其存储在存储介质中。
除了上述方法，在本发明中，还可以实施各种用于移位原始图像信号的方法。如上所述，除了用于上、下、右和左移动CCD 10的上述方法，通过控制在镜头和CCD之间配备的光学折射器件，也可以实现上述方法。
图6示出了按照图5移位图像信号而最终产生的图像信号。与按照常规移位方法产生的CCD 10输出的图像信号矩阵相比，按照本发明产生的图像信号矩阵在水平和垂直方向上具有两倍的象素。而且，由于每个象素均包含RGB信息，所以可以利用一个常规象素获得高品质图像信号而不用插值处理。
因此，如上所述，本发明的实施例具有这样的效果，即由于通过将CCD输出的图像信号移位预定距离以及预定次数而产生了象素数是按照常规移位方法产生的象素数的2N倍的图像信号，所以不用插值处理就可获得高品质的图像信号。
虽然已经说明了本发明的优选实施例，本领域的普通技术人员应明白，本发明不受限于所说明的实施例，并且在所附权利要求限定的本发明实质和范围内可以进行各种改变和修改。例如，本发明能够应用于便携式摄录机和数字便携式摄录机。
权利要求
1.一种用于在照相机中产生高品质图像的方法，所述照相机在通过移位电路部将电荷耦合器件(CCD)输出的原始图像信号沿预定方向移动一定距离之后，在暂时存储器中保存该原始图像信号，并组合和处理暂时存储器中保存的要记录在记录介质上或输出到图像显示设备的图像信号，该方法的特征在于，将CCD输出的原始图像信号水平移动对应于N/2个象素间距、N个象素间距、3N/2个象素间距的距离并且垂直移动对应于N/2个象素间距、N个象素间距、3N/2个象素间距的距离，以产生象素数是原始图像信号矩阵的象素数的2N倍的图像信号矩阵。
2.如权利要求1所述的方法，包括下列步骤(1)在暂时存储器中保存CCD输出的原始图像信号，并且在暂时存储器中保存通过将所保存的原始图像信号的象素水平移动至少大于一次正比于N/2个象素间距的距离而产生的每个图像信号矩阵；(2)在暂时存储器中保存通过从步骤(1)中水平移动象素的末端位置、将所述象素垂直移动对应于N/2个象素间距的距离而产生的图像信号矩阵；(3)在暂时存储器中保存通过从步骤(2)中垂直移动后的象素的位置、将所述象素水平移动至少大于一次正比于N/2个象素间距的距离而产生的图像信号矩阵；(4)在暂时存储器中保存通过从步骤(3)中水平移动象素的末端位置、将所述象素垂直移动对应于N/2个象素间距的距离而产生的图像信号矩阵；(5)在暂时存储器中保存通过从步骤(4)中垂直移动后的象素的位置、将所述象素水平移动至少大于一次正比于N/2个象素间距的距离而产生的图像信号矩阵；(6)在暂时存储器中保存通过从步骤(5)中水平移动象素的末端位置、将所述象素垂直移动对应于N/2个象素间距的距离而产生的图像信号矩阵；以及(7)在暂时存储器中保存通过从步骤(6)中垂直移动后的象素的位置、将所述象素水平移动至少大于一次正比于N/2个象素间距的距离而产生的图像信号矩阵。
3.如权利要求1所述的方法，其中，步骤(1)、(3)、(5)或(7)包括下列子步骤在暂时存储器中保存CCD输出的原始图像信号，并且在暂时存储器中保存通过将原始图像信号水平移动对应于N/2个象素间距的距离而产生的一页图像信号矩阵；在暂时存储器中保存通过将CCD输出的原始图像信号水平移动对应于N个象素间距的距离而产生的一页图像信号矩阵；在暂时存储器中保存通过将CCD输出的原始图像信号水平移动对应于3N/2个象素间距的距离而产生的一页图像信号矩阵。
4.如权利要求1所述的方法，其中，保持当开始获取图像信号时为获取第一图像信号而设置的光量控制状态，直到获取最后的图像信号。
5.如权利要求4所述的方法，其中，利用光圈控制值、快门速度控制值、自动增益控制(AGC)值、以及自动白平衡(AWB)控制值中的至少多于一个的值，来控制所述光量控制状态。
6.一种用于在照相机中产生高品质图像的设备，所述照相机在通过由控制部控制的移位电路部将电荷耦合器件(CCD)输出的原始图像信号沿预定方向移动一定距离之后，在暂时存储器中保存该原始图像信号，并通过信号处理部组合和处理暂时存储器中保存的要记录在记录介质上或输出到图像显示设备的图像信号，该设备包括移位电路部，用于在暂时存储器中保存按照控制部的控制信号、通过将CCD输出的原始图像信号水平移动对应于N/2个象素间距、N个象素间距、3N/2个象素间距的距离而产生的多个图像信号矩阵，并且保存通过将所述原始图像信号垂直移动对应于N/2个象素间距、N个象素间距、3N/2个象素间距的距离而产生的多个图像信号矩阵；以及信号处理部，用于组合和处理暂时存储器中保存的多于一个图像信号矩阵，并产生象素数是CCD输出的原始图像信号矩阵的象素数的2N倍的图像信号矩阵。
7.如权利要求6所述的设备，其中，所述移位电路部在暂时存储器中保存CCD输出的原始图像信号并将所保存的原始图像信号的象素水平移动至少大于一次正比于N/2个象素间距的距离，将所述象素从水平移动象素的末端位置垂直移动对应于N/2个象素间距的距离，将所述象素从垂直移动后的象素的位置水平移动至少大于一次正比于N/2个象素间距的距离，将所述象素从水平移动象素的末端位置垂直移动对应于N/2个象素间距的距离，将所述象素从垂直移动后的象素的位置水平移动至少大于一次正比于N/2个象素间距的距离，将所述象素从水平移动象素的末端位置垂直移动对应于N/2个象素间距的距离，以及，将所述象素从垂直移动后的象素的位置水平移动至少大于一次正比于N/2个象素间距的距离。
8.如权利要求7所述的设备，其中，通过以下操作来执行移位电路部中的象素的水平移位将CCD输出的原始图像信号水平移动对应于N/2个象素间距的距离，将CCD输出的原始图像信号水平移动对应于N个象素间距的距离，将CCD输出的原始图像信号水平移动对应于3N/2个象素间距的距离。
9.如权利要求6所述的设备，其中，控制部保持当开始获取图像信号时为获取第一图像信号而设置的光量控制状态，直到获取最后的图像信号。
10.如权利要求9所述的设备，其中，利用光圈控制值、快门速度控制值、自动增益控制(AGC)值、以及自动白平衡(AWB)控制值中的至少多于一个的值，来控制所述光量控制状态。
全文摘要
一种在数字照相机中产生高品质图像的方法及其设备,其中,在将电荷耦合器件输出的原始图像信号矩阵在水平和垂直方向移动多次对应于不同预定象素间距例如半个、一个、一个半象素间距的距离之后,保存通过多次移位而形成的多个图像信号矩阵。然后,组合所保存的移位图像信号矩阵以及原始图像信号矩阵,以获得一个最终图像信号矩阵,该图像信号矩阵与通过常规移位方法产生的常规图像信号矩阵相比,包含更多的象素,从而可获得更高品质的图像。
文档编号H04N5/378GK1258858SQ9912740
公开日2000年7月5日 申请日期1999年12月29日 优先权日1998年12月31日
发明者潘荣均 申请人:三星电子株式会社