專利名稱：電視和靜止雙模工作的數(shù)字相機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬電子成像技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，與數(shù)字相機(jī)有關(guān)。
近來，數(shù)字相機(jī)已發(fā)展成為一種能以電子形式獲取和存儲數(shù)字靜止圖像的便攜式系統(tǒng)。這些圖像可以許多不同方式加以利用，例如組成電子相冊或美化計算機(jī)屏幕。數(shù)字相機(jī)具有與傳統(tǒng)的膠片相機(jī)非常相像的用戶接口，但圖像的獲取和存儲完全利用固態(tài)電子電路和圖像處理技術(shù)。
典型的數(shù)字相機(jī)具有一個電子圖像傳感器，它通過一個光學(xué)接口接收從對象或景物反射的入射光。光學(xué)接口可以包括一個透鏡系統(tǒng)和一個光圈機(jī)構(gòu)，或許還有一個濾光鏡。傳感器通常可以用一個電荷耦合器件(CCD)陣列或互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)檢光電路來實(shí)現(xiàn)，產(chǎn)生與入射光相應(yīng)的感光信號。傳感器得到的模擬信號由模數(shù)(A/D)變換器變換成數(shù)字格式后，再經(jīng)邏輯電路和/或程序控制的處理器處理，得到所捕獲的對象或景物的數(shù)字圖像。于是，這圖像可存入裝在相機(jī)上的本機(jī)存儲器。此外，也可以將圖像傳送給與數(shù)字相機(jī)鏈接的計算機(jī)，存為一個電子文件和/或進(jìn)一步加以圖形和圖像處理，改善圖像質(zhì)量或與圖形軟件配合使用。
大多數(shù)數(shù)字相機(jī)的購買者都可接入桌面計算機(jī)來觀看這些靜止圖像。因此，像這樣的購買者可能還樂意用他們的數(shù)字相機(jī)與其他人員通信，例如用桌面計算機(jī)參加電視會議，既能聽到又能看到其他人員。然而，多數(shù)數(shù)字相機(jī)通常只能提供靜止圖像。類似，可用于電視會議的攝像頭也不能脫開計算機(jī)而用作拍攝靜止圖像的相機(jī)。因此，有必要開發(fā)一種數(shù)字相機(jī)和所配合的圖像處理體系結(jié)構(gòu)，使得數(shù)字相機(jī)既可與桌面計算機(jī)鏈接攝取電視圖像也可捕獲靜止圖像，“雙?！笔褂?。
本發(fā)明的目的是提供一種配置信號處理系統(tǒng)的方法，使得這種信號處理系統(tǒng)可以工作在至少得出電視圖像和靜止圖像數(shù)據(jù)的兩種模式在第一模式，按照信號處理操作的第一選擇處理圖像傳感器信號，得到靜止圖像數(shù)據(jù)；而在第二模式，按照信號處理操作的第二選擇處理同樣的圖像傳感器信號，得到電視圖像數(shù)據(jù)。
在本發(fā)明的一個具體實(shí)施例中，信號處理操作包括依次執(zhí)行的圖像縮放、去相關(guān)和熵編碼，以便從同樣的原始圖像數(shù)據(jù)得到電視圖像或靜止圖像數(shù)據(jù)。縮放、去相關(guān)和熵編碼的第一選擇設(shè)計成提供電視圖像數(shù)據(jù)，而第二選擇設(shè)計成通常比電視圖像尺寸大而更為細(xì)致的靜止圖像的數(shù)據(jù)。在一個優(yōu)選實(shí)施例中，系統(tǒng)根據(jù)裝在一些查找表(LOT)內(nèi)的參數(shù)配置執(zhí)行圖像去相關(guān)和熵編碼，得到電視圖像或靜止圖像數(shù)據(jù)。
本發(fā)明這些不同的實(shí)施例的這些和其他一些特性和優(yōu)點(diǎn)從以下結(jié)合附圖所作的詳細(xì)說明和權(quán)利要求書可以清楚地看出。在這些附圖中

圖1為按本發(fā)明的一個實(shí)施例設(shè)計的數(shù)字圖像捕獲設(shè)備的邏輯方框圖；圖2示出了按本發(fā)明的另一個實(shí)施例設(shè)計的信號和圖像處理系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)；以及圖3為按本發(fā)明另一個實(shí)施例執(zhí)行的信號處理步驟的邏輯流程圖。
如上面簡要概述的那樣，本發(fā)明的目的是提供一種在一個能在至少兩種模式工作的系統(tǒng)和設(shè)備中進(jìn)行信號處理的方法，通過同一個信號處理系統(tǒng)提供靜止圖像和電視圖像，從而減輕了消費(fèi)者必需分別購買靜止圖像相機(jī)和電視圖像攝像頭的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。在一個實(shí)施例中，信號處理系統(tǒng)通過執(zhí)行鏈接的一些數(shù)字圖像處理操作從同樣細(xì)致的原始圖像傳感器信號得出電視圖像數(shù)據(jù)和靜止圖像數(shù)據(jù)。原始圖像傳感器信號經(jīng)數(shù)字化和尺寸縮放后去相關(guān)，再編碼成壓縮數(shù)據(jù)。不同的圖像處理操作在通過計算機(jī)總線可接入的可重編程邏輯電路內(nèi)實(shí)現(xiàn)，也可以通過對高性能的數(shù)據(jù)處理器進(jìn)行編程以軟件方式執(zhí)行這些操作。
為了說明清晰起見，下面提出一些具體的實(shí)施例，以便對本發(fā)明有更深刻的理解。然而，正如熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人員從本說明中可看到的那樣，本發(fā)明的實(shí)施不必按這些具體細(xì)節(jié)。此外，為了突出本發(fā)明，一些眾所周知的器件、處理步驟等就不加詳細(xì)說明。
圖1為按本發(fā)明的一個實(shí)施例設(shè)計的諸如一個具有電視和靜止圖像處理塊110的數(shù)字相機(jī)那樣的數(shù)字圖像捕獲設(shè)備100的邏輯方框圖。設(shè)備110包括一個光學(xué)接口，它有一個透鏡系統(tǒng)104和一個光圈108，以接收從需捕獲圖像的對象102反射的入射光。設(shè)備100還可以包括一個頻閃或電子閃光燈112，在設(shè)備100在低照度環(huán)境下工作時為對象102提供輔助照明。
透鏡系統(tǒng)104最好具有對于電視和靜止圖像操作都能接受的固定焦長，因為光學(xué)接口的調(diào)制傳遞函數(shù)(MTF)對于近距離對象(例如電視會議期間的用戶臉部)雖然要下降(因此圖像質(zhì)量變差)，但在電視模式是可以容忍的。光學(xué)接口有一個光圈機(jī)構(gòu)108，用來控制投射到傳感器上的光量和焦深，對于電視和靜止圖像操作來說都可以像下面將要說明的那樣只用兩個設(shè)置值加以配置。
光學(xué)接口將入射光投射到一個電子圖像傳感器114。圖像傳感器114具有大量對入射光的強(qiáng)度和顏色有電反應(yīng)的像素。傳感器114產(chǎn)生的信號將表示被捕獲的圖像，分辨率高到作為靜止圖像可接受的程度。接收光生模擬傳感器信號的A/D變換器(未示出)可以包括在傳感器114內(nèi)，用來產(chǎn)生給定所攝對象102和周圍景物的數(shù)字圖像的數(shù)字傳感器信號。或者，也可以是傳感器114將模擬信號送至塊110，由它先對這些信號進(jìn)行模擬信號處理再變換成數(shù)字格式。無論是哪種情況，數(shù)字化后的傳感器信號就給定了原始圖像數(shù)據(jù)，然后由電視和靜止圖像處理塊110根據(jù)所選的工作模式是靜止還是電視模式按圖像處理操作進(jìn)行處理，形成所攝對象或景物的一些靜止圖像或一個活動電視圖像序列。
模式選擇可由設(shè)備100的用戶通過對設(shè)備100的機(jī)械控制(未示出)進(jìn)行。機(jī)械鈕的設(shè)置情況由本機(jī)用戶接口158檢測，轉(zhuǎn)換成控制信號和數(shù)據(jù)，交給系統(tǒng)控制器160處理?；蛘撸部墒菍⒃O(shè)備100通過一個主機(jī)/PC通信接口154接至一個諸如個人計算機(jī)(PC)那樣的主機(jī)，而用戶通過在主機(jī)上運(yùn)行的軟件進(jìn)行模式選擇，主機(jī)再通過主機(jī)/PC接口154將適當(dāng)?shù)目刂菩盘柡蛿?shù)據(jù)傳送給系統(tǒng)控制器160。
系統(tǒng)控制器160按照如以上概述的那樣作出的模式選擇安排捕獲電視和靜止圖像。系統(tǒng)控制器160將電視和靜止圖像處理塊110配置成提供靜止圖像數(shù)據(jù)，或者表現(xiàn)一個電視圖像幀序列的電視圖像數(shù)據(jù)。這些圖像存儲在設(shè)備100內(nèi)和/或傳送給主機(jī)/PC，進(jìn)行解壓縮(如果圖像是已壓縮的)、變換和/或顯示。
圖像捕獲設(shè)備100包括一個接收和存儲靜止圖像數(shù)據(jù)的本機(jī)存儲裝置122。存儲裝置122可以包括一個FLASH半導(dǎo)體存儲器和/或一個旋轉(zhuǎn)媒體裝置。FLASH存儲器可以是可拆裝的，例如Intel公司的微型卡。旋轉(zhuǎn)媒體可以是可拆裝的，也可以是固定的，可以是磁盤，也可以是其他適合存儲圖像數(shù)據(jù)文件的。
圖像數(shù)據(jù)也可以通過主機(jī)/PC通信接口154傳送到設(shè)備100外。通信接口154可以配置成按照計算機(jī)外圍設(shè)備總線標(biāo)準(zhǔn)將靜止和電視圖像數(shù)據(jù)傳送給主機(jī)/PC。所用的總線標(biāo)準(zhǔn)例如可以是RS-232串行接口、通用串行總線(USB)，或者是較高性能的電氣和電子工程師協(xié)會(IEEE)標(biāo)準(zhǔn)1394-1995。
如上所述，設(shè)備100可以在光學(xué)和電子上配置成工作在若干種模式，包括諸如電視會議期間采用的電視模式和諸如在類似于用傳統(tǒng)的便攜相機(jī)拍攝相片時采用的靜止模式。在用于電視會議或捕獲運(yùn)動情況的高幀率應(yīng)用的電視模式，可以選擇f/2左右的光圈108。對于這樣的光圈設(shè)置，主焦點(diǎn)最好是離對象102 1米左右，景深為2米。
在靜止工作模式，可以捕獲質(zhì)量可接受的室外和室內(nèi)景物的靜止圖像。對于室內(nèi)景物，光強(qiáng)度可能不足，需要由頻閃或電子閃光燈112產(chǎn)生輔助光。通?？梢詫⒐馊?08選擇在f/2至f/8之間。在這個光圈范圍內(nèi)，主焦點(diǎn)在離主體2米左右處，景深為4米。對于自然光的室外景物，主焦點(diǎn)最好離主體2至3米左右，景深擴(kuò)展到無限。通常，為了實(shí)現(xiàn)這個焦點(diǎn)，對于室外景物可選擇f/8左右的光圈。
圖像捕獲設(shè)備100也可以以電子方式加以配置以適合雙模工作，通過這樣配置電視和靜止圖像處理塊110提供靜止圖像數(shù)據(jù)或電視圖像序列。在一個實(shí)施例中，塊110像邏輯電路和/或程控數(shù)據(jù)處理器那樣實(shí)施數(shù)字信號和圖像處理，根據(jù)從傳感器114接收到的細(xì)致的原始圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)生具有預(yù)定分辨力和壓縮比的壓縮圖像數(shù)據(jù)。這樣的塊110示于圖2，這是一個按本發(fā)明的另一個實(shí)施例設(shè)計的數(shù)字相機(jī)(或其他圖像捕獲設(shè)備)的圖像處理系統(tǒng)200部分的邏輯方框圖。
圖2示出了本發(fā)明的一個實(shí)施例在電視和靜止工作模式圖像數(shù)據(jù)所經(jīng)過的數(shù)據(jù)流程圖。處理塊110包括以校正塊210開始的一系列成像功能。校正塊210每當(dāng)從傳感器114接收的原始圖像數(shù)據(jù)的質(zhì)量保證在對圖像進(jìn)行縮放和壓縮前的某種預(yù)處理時使用。在一定情況下，校正塊210對從圖像傳感器接收的原始圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行像素替換、壓擴(kuò)和伽瑪校正。原始圖像數(shù)據(jù)應(yīng)足夠細(xì)致(例如最好是765×576個像素以上)，以得到質(zhì)量可接受的靜止圖像。
像素替代可以在塊210內(nèi)執(zhí)行，用有效數(shù)據(jù)替換無效數(shù)據(jù)，以便為以后的成像操作提供更為確定的輸入。可以通過執(zhí)行壓擴(kuò)降低每個像素的分辨力(每像素比特數(shù))。例如，原始圖像數(shù)據(jù)可以每像素10比特形式到達(dá)，而對于邏輯電路來說所推薦的像素分辨力可能是8比特(1字節(jié))。還可以執(zhí)行傳統(tǒng)的伽瑪校正使圖像的信息內(nèi)容適合最終顯示圖像的主計算機(jī)所期望的。
在塊210內(nèi)對每個所接收的圖像幀可以執(zhí)行的其他操作包括通常需在圖像壓縮前執(zhí)行的降低固定模式噪聲操作。同樣，塊210是否執(zhí)行任何校正操作取決于從傳感器114接收的原始圖像的質(zhì)量和接著執(zhí)行的圖像處理，例如使圖像數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好可存儲或傳輸給主計算機(jī)前需執(zhí)行的縮放或壓縮。
原始圖像數(shù)據(jù)由校正塊210校正或者處理成所需尺寸或格式后，如果需要的話可以加以縮放和壓縮，以滿足如圖1所示的主機(jī)/PC通信接口154和本機(jī)存儲裝置122的傳輸和存儲要求。為了滿足這些要求，處理塊110可以包括縮放和壓縮邏輯212，執(zhí)行傳輸和/或存儲前的任何必需的圖像縮放和壓縮。
例如，縮放和壓縮邏輯212可以配置成減小圖像尺寸和分辨力，得到與比較大和比較細(xì)致的靜止圖像相比為比較小也比較粗的電視圖像?？赡芤髨D像數(shù)據(jù)比較小和比較粗，以便發(fā)送高速的電視圖像序列，在主機(jī)/PC內(nèi)解壓縮后觀看。然而，如果設(shè)備100與主機(jī)/PC之間的傳輸鏈路具有足夠的帶寬，允許以所需的速率發(fā)送細(xì)致的原始圖像數(shù)據(jù)至主機(jī)/PC，那么無論對于靜止圖像還是電視圖像處理來說，縮放和壓縮邏輯212都可以簡化，甚至可以省略。
在圖2中示出了若干可設(shè)想的壓縮邏輯212的數(shù)字圖像處理功能。這些和其他一些類似的功能可以如下面所說明的那樣由熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人員按照希望在給定設(shè)備100中所用的光學(xué)接口情況下系統(tǒng)200要保證的性能(提供壓縮圖像數(shù)據(jù)的速度)和圖像質(zhì)量配置。這些成像功能已在一個實(shí)施例中以一些分立的邏輯電路單元實(shí)現(xiàn)，如圖2所示，說明如下。
縮放邏輯214對經(jīng)校正的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行2維空間縮放，得出便于存儲或發(fā)送的較小圖像?？s放按照所選的縮放比利用傳統(tǒng)的已知技術(shù)執(zhí)行。縮放比可以是整數(shù)或分?jǐn)?shù)。2維縮放例如能用兩個獨(dú)立的1維縮放過程來實(shí)現(xiàn)。
縮放邏輯214可以通過選擇適當(dāng)?shù)目s放比直接用于電視圖像和靜止圖像兩者的獲取。例如，在電視模式可以對經(jīng)校正的圖像進(jìn)行4∶1的二次抽樣，將經(jīng)校正的圖像數(shù)據(jù)中的16個像素取平均，得出經(jīng)縮放的圖像數(shù)據(jù)中的1個像素。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的抽樣定理，在噪聲源不相關(guān)的假設(shè)下，這樣的二次抽樣還可以使信噪比的改善因子達(dá)到 ，即4。也可以采用較小的縮放比，例如為2∶1，此時4個像素平均后產(chǎn)生經(jīng)縮放的圖像數(shù)據(jù)中的1個像素，從而信噪比(SNR)的改善因子為2。在電視模式進(jìn)行工作期間，通過以這種方式縮放較細(xì)致的經(jīng)校正的圖像數(shù)據(jù)，系統(tǒng)200對由于諸如電視會議期間進(jìn)行電視操作通常所遇到的光平較低而導(dǎo)致的較大噪聲作了補(bǔ)償。
在圖2中的成像功能塊的鏈內(nèi)，下一個就是去相關(guān)和編碼邏輯222。從縮放邏輯214接收到的經(jīng)縮放的圖像數(shù)據(jù)按照從若干去相關(guān)方法中選出的一種方法去相關(guān)，為通常是一種圖像壓縮的熵編碼作好準(zhǔn)備。同樣，用戶可以選擇一種適合得到通常尺寸比較小的電視圖像的具體去相關(guān)方法。
去相關(guān)操作可以產(chǎn)生作為相鄰像素之差的誤差圖像數(shù)據(jù)。一種能用于圖像去相關(guān)的具體方法是數(shù)字脈沖編碼調(diào)制(DPCM)。為了得到對圖像數(shù)據(jù)更大的壓縮，如果需要的話，例如在發(fā)送大量電視圖像幀的情況下，采用DPCM可以引入“量化”(將一個第一數(shù)據(jù)集映射到一個較小的值集)誤差形式的“損失”。
在成像功能塊的鏈內(nèi)，下一階段是塊222執(zhí)行的熵編碼，利用可變長度編碼技術(shù)壓縮經(jīng)去相關(guān)的圖像數(shù)據(jù)。例如，一種可利用的眾所周知的熵編碼方法是Huffman編碼。熵編碼涉及將經(jīng)去相關(guān)的圖像數(shù)據(jù)內(nèi)的各碼元用一些二進(jìn)制串來代替，使得不同的碼元用不同可變長度二進(jìn)制串表示，最常出現(xiàn)的碼元用最短的二進(jìn)制串表示。這樣，熵編碼邏輯222就提供經(jīng)壓縮的圖像數(shù)據(jù)，例如如圖2中所示，經(jīng)縮放的8比特數(shù)據(jù)被編碼成3-16比特的長度可變數(shù)據(jù)。
同樣，為得到電視圖像和靜止圖像的編碼方法可以是不同的，能按照工作模式加以選擇。例如，與電視圖像數(shù)據(jù)相比，對于靜止圖像數(shù)據(jù)可以用一個比較大的碼元集(具有可變二進(jìn)制串長度)加以編碼。這是因為在主機(jī)/PC內(nèi)可以有比較多的時間對靜止圖像解壓縮。相反，對于對電視圖像的編碼來說，應(yīng)該采用具有相同二進(jìn)制串長度的較為有限的碼元集以使電視圖像幀序列較快地解壓縮。此外，各碼元具有相同二進(jìn)制串長度允許利用固定的帶寬發(fā)送圖像數(shù)據(jù)，這對于諸如USB那樣的主機(jī)/PC接口特別合適。
圖像處理系統(tǒng)200包括有利于上述雙模工作的附加邏輯。具體地說，塊210和212內(nèi)的邏輯電路利用一些可編程查找表(LUT)和隨機(jī)存取存儲器(RAM)靈活地執(zhí)行它們各自的成像操作。每個LUT或RAM為各自的成像功能邏輯提供如所選方法為具體工作模式規(guī)定的信息。例如，縮放邏輯214利用一個RAM存儲區(qū)存儲一些中間的縮放運(yùn)算。同樣，去相關(guān)和編碼邏輯的LUT234按照所需的是靜止圖像還是電視圖像裝有如在該技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)所周知的不同的執(zhí)行去相關(guān)和編碼所需的規(guī)則和數(shù)據(jù)。在一個具體實(shí)施例中，LUT234用了兩個查找表(LUT)，一個列有字符(所謂“碼簿”)，另一個列有串長度。
可以用不同的技術(shù)確定需裝入RAM和LUT的適當(dāng)值。例如，可用攝像機(jī)控制單元160執(zhí)行圖像計量，確定光照和其他影響去相關(guān)和熵編碼的因素。此外，如前面所提到的那樣，傳輸和存儲的限制可以決定需要采用較大的壓縮，特別是在電視圖像操作期間，要產(chǎn)生大量的圖像幀，因此去相關(guān)和熵編碼的LUT將包括一個較小的壓縮圖像數(shù)據(jù)的碼簿。
雖然上述各LUT和RAM可以作為單個物理RAM的一部分實(shí)現(xiàn)，也可以通過合并成為一個或多個RAM單元，但最好每個LUT和RAM各用一個物理上獨(dú)立的單元實(shí)現(xiàn)，以獲得較快的成像功能特性。
圖像數(shù)據(jù)由壓縮邏輯212按照所需模式壓縮后，所得到的新的可變長度數(shù)據(jù)送至數(shù)據(jù)打包單元226，打包成一系列等長的因此較容易管理的數(shù)據(jù)段，以便更為有效地存儲和通過計算機(jī)總線傳輸。同樣，如果來自傳感器114的圖像數(shù)據(jù)是充分可接受的，并且對于這樣的數(shù)據(jù)沒有更多的傳輸或存儲限制，那么數(shù)據(jù)打包單元就是多余的，因為傳感器圖像數(shù)據(jù)具有恒定的長度，可以方便地存儲或經(jīng)很少的處理傳輸?shù)皆O(shè)備100外。
在數(shù)據(jù)打包單元226內(nèi)，接收到的不同長度的數(shù)據(jù)塊打包成具有預(yù)定的恒定長度的數(shù)據(jù)塊。例如，在圖2所示的系統(tǒng)200中，數(shù)據(jù)打包單元將可變長度的經(jīng)壓縮圖像數(shù)據(jù)打包成16比特數(shù)據(jù)塊。這些16比特數(shù)據(jù)塊送至諸如直接存儲器存取(DMA)控制器那樣的數(shù)據(jù)流控制器238，由它為每個數(shù)據(jù)塊加上地址信息后送至總線242。存儲器控制器246接收到總線242上的16比特數(shù)據(jù)塊后，將它們暫存在諸如設(shè)備100的動態(tài)RAM(DRAM)之類的存儲器(未示出)內(nèi)。
靜止圖像數(shù)據(jù)經(jīng)打包后可以加到總線242上通過與總線242連接的本機(jī)存儲器接口122傳送給本機(jī)存儲器122(見圖1)。例如，本機(jī)存儲器122可以是一個可拆卸的FLASH存儲器卡，接收編制成一個“文件”的圖像數(shù)據(jù)，除了圖像數(shù)據(jù)還附有壓縮表、標(biāo)題、時間和日期標(biāo)記和度量信息。這個卡可以從設(shè)備100上拆下插入一個PC機(jī)，將靜止圖像數(shù)據(jù)傳送給這個PC機(jī)，由它進(jìn)行解壓縮、顯示和/或進(jìn)一步處理。
作為可替代采用可拆卸存儲裝置的一個實(shí)施例，主機(jī)/PC通信控制器154可以用來不僅將電視圖像而且也將靜止圖像傳送到設(shè)備100外。這可以通過將靜止圖像數(shù)據(jù)編制成一個適合用通信接口154的特定總線接口標(biāo)準(zhǔn)傳輸?shù)拇疟P文件來實(shí)現(xiàn)的，以便將靜止圖像數(shù)據(jù)傳送給主計算機(jī)存儲和由主處理器(未示出)接入。電視圖像數(shù)據(jù)可以按已知技術(shù)通過一個諸如USB那樣的控制器接口注入主計算機(jī)。
以上結(jié)合圖2所示的基于總線的體系結(jié)構(gòu)對圖像獲取設(shè)備100和處理系統(tǒng)200的雙模工作情況作了說明。為了進(jìn)一步便于在這種體系結(jié)構(gòu)內(nèi)對不同的工作模式進(jìn)行軟件控制，可以將若干個存儲器映射的控制寄存器(未示出)接到總線242上，使系統(tǒng)控制器160能以所需工作模式配置設(shè)備100和系統(tǒng)200?？梢蕴峁┮恍┲噶钣上到y(tǒng)控制器執(zhí)行，通過總242訪問各LUT、RAM和控制寄存器，以便設(shè)置在所選工作模式適合各圖像處理操作的參數(shù)。例如，在制造期間可以將對于各工作模式的縮放、去相關(guān)和熵編碼處理的不同規(guī)則和參數(shù)作為設(shè)備100的控制器指令存儲在設(shè)備內(nèi)，為每種工作模式指定一組不同的處理方法?？梢愿鶕?jù)用戶通過本機(jī)用戶接口158或主機(jī)/PC通信接口154作出的模式選擇將適當(dāng)?shù)囊唤M處理方法裝入電視和靜止圖像處理塊110。
雖然電視和靜止圖像處理塊110的這個優(yōu)選實(shí)施例是以邏輯電路實(shí)現(xiàn)的，但圖像處理系統(tǒng)200也可以配備一個程控的高性能處理器，用來執(zhí)行實(shí)現(xiàn)塊110的數(shù)字成像功能的指令。圖3示出了這樣一個處理器所執(zhí)行的典型操作步驟，這些操作步驟在讀了以上對圖2所示的電視和靜止圖像處理塊110的實(shí)施例中的校正塊210和壓縮邏輯212的說明后是很容易理解的。圖3中的這些步驟可以由系統(tǒng)控制器160執(zhí)行，也可以由一個也接到總線242上的獨(dú)立的專用處理器(未示出)執(zhí)行。
總而言之，以上所說明的本發(fā)明的實(shí)施例可用于諸如便攜式數(shù)字相機(jī)之類的設(shè)備，使這種設(shè)備既可以工作在靜止模式(作為便攜式相機(jī)攝取靜止圖像)也可以工作在電視模式(數(shù)字相機(jī)通過計算機(jī)外圍設(shè)備總線接口接至一個主計算機(jī)或其他圖像觀看系統(tǒng))。這各相機(jī)具有一個圖像傳感器和一個電視和靜止圖像處理塊110。在靜止模式，相機(jī)配置成獲取室內(nèi)和室外景物的細(xì)致圖像。在電視模式，相機(jī)可以配置成利用同一個處理塊110壓縮一個細(xì)致圖像序列(如果要滿足傳輸和存儲需要的話)，以便獲取可以通過計算機(jī)外圍設(shè)備總線接口發(fā)送給主計算機(jī)進(jìn)行觀看的電視圖像序列。
當(dāng)然，上面所說明的本發(fā)明的這些實(shí)施例無論在結(jié)構(gòu)上還是實(shí)現(xiàn)方式上都可以有一些變化。例如，雖然在處理塊110內(nèi)的圖像數(shù)據(jù)通路示為開始是8比特寬而在壓縮后增大到16比特，但熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人員可以理解，本發(fā)明也能用其他寬度的數(shù)據(jù)通路實(shí)現(xiàn)。此外，系統(tǒng)控制器160可以與數(shù)據(jù)流控制器238合并入一個諸如微控制器那樣的集成電路單元。因此，本發(fā)明的專利保護(hù)范圍不是由這些實(shí)施例限制，而應(yīng)由所附權(quán)利要求及其法定界限確定。
權(quán)利要求
1．一種圖像處理系統(tǒng)，包括將所接收的圖像傳感器信號變換成數(shù)字圖像數(shù)據(jù)的信號處理電路，所述系統(tǒng)是可配置的，從而能在多種模式之一工作，在第一模式，通過將處理電路配置成按照多個圖像處理操作中的第一組處理操作處理所述傳感器信號，提供電視圖像數(shù)據(jù)，以及在第二模式，通過將處理電路配置成按照所述多個圖像處理操作中的第二組處理操作處理所述傳感器信號，提供靜止圖像數(shù)據(jù)。
2．一種如在權(quán)利要求1中所述的圖像處理系統(tǒng)，其中所述多個圖像處理操作包括空間縮放、去相關(guān)和熵編碼。
3．一種如在權(quán)利要求1中所述的圖像處理系統(tǒng)，其中所述處理電路包括將與傳感器信號有關(guān)的圖像數(shù)據(jù)空間縮放成經(jīng)縮放的圖像數(shù)據(jù)的縮放邏輯；將經(jīng)縮放的圖像數(shù)據(jù)去相關(guān)成經(jīng)去相關(guān)的圖像數(shù)據(jù)的去相關(guān)邏輯；以及將經(jīng)去相關(guān)的圖像數(shù)據(jù)壓縮成經(jīng)可變長度壓縮的圖像數(shù)據(jù)的熵編碼邏輯。
4．一種如在權(quán)利要求3中所述的圖像處理系統(tǒng)，其中所述多個圖像處理操作中的第一組處理操作包括一個第一縮放操作；一個第一去相關(guān)操作；以及一個第一編碼操作，其中，在第一模式，去相關(guān)邏輯按照第一去相關(guān)操作進(jìn)行去相關(guān)，縮放邏輯按照第一縮放操作進(jìn)行縮放，以及編碼邏輯按照第一編碼操作進(jìn)行壓縮。
5．一種如在權(quán)利要求4中所述的圖像處理系統(tǒng)，所述系統(tǒng)還包括一個編碼查找表(LUT)，用來為編碼邏輯提供由第一編碼操作規(guī)定的信息。
6．一種如在權(quán)利要求1中所述的圖像處理系統(tǒng)，其中所述數(shù)字圖像數(shù)據(jù)呈經(jīng)壓縮的可變長度類型，而所述系統(tǒng)還包括一個將數(shù)字圖像數(shù)據(jù)打包成具有預(yù)定的恒定長度的經(jīng)打包的圖像數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)打包單元。
7．一種如在權(quán)利要求5中所述的圖像處理系統(tǒng)，所述系統(tǒng)還包括一個計算機(jī)總線，所述編碼LUT接到這個計算機(jī)總線上；以及一個接到所述計算機(jī)總線上的控制單元，所述控制單元配置成通過執(zhí)行多個指令將第一編碼操作規(guī)定的信息裝入編碼LUT。
8．一種獲取數(shù)字圖像的設(shè)備，包括接受從需獲取其圖像的對象反射的入射光的光學(xué)接口；與光學(xué)接口連接的圖像傳感器，對入射光作出響應(yīng)，產(chǎn)生傳感器信號；對接收的傳感器信號作出響應(yīng)、產(chǎn)生經(jīng)壓縮的圖像數(shù)據(jù)的數(shù)字信號和圖像處理(DSIP)裝置，所述DSIP裝置具有將接收的圖像數(shù)據(jù)壓縮成經(jīng)可變長度壓縮的圖像數(shù)據(jù)的壓縮邏輯，以及將經(jīng)可變長度壓縮的圖像數(shù)據(jù)打包成經(jīng)恒定長度打包的圖像數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)打包單元，所述DSIP裝置是可配置的，從而能在多種模式之一工作，在第一模式按照第一組壓縮操作提供作為電視圖像數(shù)據(jù)的經(jīng)打包的圖像數(shù)據(jù)，而在第二模式按照第二組壓縮操作提供作為靜止圖像數(shù)據(jù)的經(jīng)打包的圖像數(shù)據(jù)；接收和存儲靜止圖像數(shù)據(jù)的本機(jī)存儲裝置；以及配置成將電視圖像數(shù)據(jù)傳送給一個與所述設(shè)備分離的電子圖像觀看系統(tǒng)的通信接口。
9．一種如在權(quán)利要求8中所述的設(shè)備，其中所述設(shè)備在第一模式還配置成通過通信接口傳送磁盤文件格式的靜止圖像數(shù)據(jù)。
10．一種如在權(quán)利要求8中所述的設(shè)備，其中所述本機(jī)存儲裝置包括一個可拆卸存儲器。
11．一種如在權(quán)利要求8中所述的設(shè)備，其中所述通信接口配置成按一個串行總線標(biāo)準(zhǔn)傳送經(jīng)打包的圖像數(shù)據(jù)。
12．一種如在權(quán)利要求9中所述的設(shè)備，所述設(shè)備還包括一個在所述設(shè)備工作在第一模式時產(chǎn)生輔助光進(jìn)一步照射對象的閃光燈。
13．一種如在權(quán)利要求8中所述的設(shè)備，其中所述光學(xué)接口包括一個具有固定有效焦長的透鏡系統(tǒng)。
14．一種方法，包括下列步驟將一個信號和圖像處理系統(tǒng)配置成能在至少能出電視圖像和靜止圖像數(shù)據(jù)兩種模式之一工作；在第一模式，按照多個圖像處理操作的第一選擇壓縮圖像數(shù)據(jù)，得出經(jīng)壓縮的靜止圖像數(shù)據(jù)；以及在第二模式，按照多個圖像處理操作的第二選擇壓縮所述圖像數(shù)據(jù)，得出經(jīng)壓縮的電視圖像數(shù)據(jù)。
15．一種如在權(quán)利要求14中所述的方法，其中所述多個圖像處理操作包括縮放和熵編碼。
16．一種如在權(quán)利要求14中所述的方法，其中所述配置的步驟包括執(zhí)行多個壓縮所述圖像數(shù)據(jù)的指令，得出靜止圖像數(shù)據(jù)。
17．一種如在權(quán)利要求14中所述的方法，所述方法還包括將經(jīng)壓縮的電視圖像數(shù)據(jù)打包以得出具有恒定長度的電視圖像數(shù)據(jù)的步驟。
18．一種如在權(quán)利要求14中所述的方法，所述方法還包括下列步驟將經(jīng)壓縮的靜止圖像數(shù)據(jù)打包，得出具有恒定長度的經(jīng)打包的靜止圖像數(shù)據(jù)；以及將經(jīng)打包的靜止圖像數(shù)據(jù)存儲在一個可拆卸存儲器內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明所開發(fā)的像數(shù)字相機(jī)那樣經(jīng)濟(jì)的數(shù)字圖像獲取設(shè)備(100)可以利用同一個可編程圖像處理鏈和固定光學(xué)裝置工作在靜止和電視兩種模式。在靜止模式,設(shè)備可以利用圖像傳感器(114,用來獲取原始圖像數(shù)據(jù))的全部分辨力,用環(huán)境光或由閃光燈(112)提供輔助光達(dá)到足夠的信噪比(SNR)。在電視模式,設(shè)備可以配置成獲取電視圖像數(shù)據(jù),按照編排在查找表(LUT)內(nèi)諸如縮放、去相關(guān)和編碼之類的圖像處理參數(shù)在必要情況下配置邏輯電路對原始圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行空間縮放和壓縮,以符合對電視圖像的存儲和傳輸帶寬的限制。在電視模式,即使例如在電視會議期間遇到光照條件較差的情況,通過縮放期間的像素平均也能保證足夠的SNR。
文檔編號H04N1/00GK1297644SQ98812887
公開日2001年5月30日 申請日期1998年9月15日 優(yōu)先權(quán)日1997年11月3日
發(fā)明者R·R·敦頓, W·梅茨, C·A·科魯姆, 小L·A·波斯, T·阿查亞, T·C·瓊斯 申請人:英特爾公司