專(zhuān)利名稱(chēng)：自適應(yīng)濾波器和用于圖像處理的設(shè)備、方法與系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及信號(hào)處理，且明確地說(shuō)涉及數(shù)字圖像處理。
背景技術(shù)：
噪聲過(guò)濾是數(shù)字圖像處理中的一個(gè)很重要的操作。舉例來(lái)說(shuō)，由例如CCD(電荷耦合裝置)或CMOS(互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)裝置的圖像傳感器產(chǎn)生的信號(hào)中的像素可被若干類(lèi)型的噪聲破壞，例如復(fù)位(或kTC)噪聲、光子射出噪聲、暗電流和熱噪聲。此噪聲的特性可能涉及若干因素，例如特定制造工藝、傳感器或其它電路(例如放大器)中的局部變化，和環(huán)境條件(例如，溫度、照明等級(jí))。噪聲可包括可定性的分量，例如(但不限于)相乘噪聲，和/或隨機(jī)分量。
在圖像信號(hào)的處理期間，噪聲可能被放大，且最終圖像的視覺(jué)質(zhì)量可能降低。噪聲問(wèn)題在特定情形中可能尤其嚴(yán)重，例如使用具有較小像素面積的緊湊傳感器模塊的移動(dòng)成像應(yīng)用(例如，蜂窩式電話(huà)、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)或可佩戴的裝置(例如手表))。而且，這些問(wèn)題可能需要計(jì)算量較少的解決方案。
噪聲問(wèn)題還可能出現(xiàn)在利用非可見(jiàn)輻射的成像應(yīng)用中。舉例來(lái)說(shuō)，高頻或脈沖噪聲也可表現(xiàn)為通常使用微波輻射產(chǎn)生的合成孔徑雷達(dá)(SAR)圖像中的斑點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，一種處理包括主題像素的圖像的方法包含針對(duì)所述主題像素的一鄰域中的復(fù)數(shù)個(gè)鄰近像素中的每一者，計(jì)算所述鄰近像素與所述主題像素之間的距離。所述方法還包含針對(duì)所述計(jì)算出的距離的每一者且從復(fù)數(shù)個(gè)區(qū)間中選擇一包括所述計(jì)算出的距離的區(qū)間；和針對(duì)所述復(fù)數(shù)個(gè)鄰近像素的每一者，基于相應(yīng)的選定區(qū)間來(lái)獲得一值權(quán)重。所述方法包括基于所述鄰近像素的值來(lái)計(jì)算所述主題像素的一值，所述計(jì)算包括用所述相應(yīng)的值權(quán)重來(lái)對(duì)所述復(fù)數(shù)個(gè)鄰近像素的每一者的值進(jìn)行加權(quán)。
根據(jù)另一實(shí)施例，一種用于處理包括主題像素的圖像的設(shè)備包含一距離計(jì)算器，其經(jīng)配置以針對(duì)所述主題像素的一鄰域中的復(fù)數(shù)個(gè)鄰近像素中的每一者來(lái)計(jì)算所述鄰近像素與所述主題像素之間的距離。所述設(shè)備包括一區(qū)間選擇器，其經(jīng)配置以針對(duì)所述計(jì)算出的距離的每一者且從復(fù)數(shù)個(gè)區(qū)間中選擇一包括所述計(jì)算出的距離的區(qū)間；和一值權(quán)重計(jì)算器，其經(jīng)配置以針對(duì)所述復(fù)數(shù)個(gè)鄰近像素的每一者而基于相應(yīng)的選定區(qū)間來(lái)計(jì)算一值權(quán)重。所述設(shè)備還包括一像素值計(jì)算器，其經(jīng)配置以基于所述鄰近像素的值，通過(guò)用相應(yīng)的值權(quán)重來(lái)對(duì)所述復(fù)數(shù)個(gè)鄰近像素的每一者的值進(jìn)行加權(quán)來(lái)計(jì)算所述主題像素的一值。本文中揭示其它實(shí)施例和包括且/或能夠執(zhí)行這些實(shí)施例的裝置與系統(tǒng)。


圖1展示根據(jù)一實(shí)施例的方法100的圖。
圖2展示若干像素鄰域的實(shí)例。
圖3展示任務(wù)T120的實(shí)施方案T122的圖。
圖4展示被劃分為若干區(qū)間的范圍的實(shí)例。
圖5展示加權(quán)函數(shù)f的實(shí)例。
圖6a到6d展示可在任務(wù)T130的實(shí)施方案中執(zhí)行的數(shù)個(gè)系列的比較。
圖7展示被劃分為具有不同寬度的若干區(qū)間的范圍的實(shí)例。
圖8a和8b展示基值表的實(shí)例。
圖9展示f(D)的線(xiàn)性插值的實(shí)例。
圖10a和10b展示表F、S和P的實(shí)例。
圖11展示任務(wù)T120的實(shí)施方案T124的圖。
圖12a和12b展示可在執(zhí)行相乘除法時(shí)使用的表的實(shí)例。
圖13展示信號(hào)處理設(shè)備200的圖。
圖14展示包括設(shè)備205的系統(tǒng)的圖。
圖15展示方法100的應(yīng)用的圖。
圖16展示具有Bayer濾波器的傳感器的一部分的圖。
具體實(shí)施例方式
噪聲降低的一個(gè)傳統(tǒng)方法是執(zhí)行低通濾波。盡管這一方法在去除高頻噪聲方面可能有效，但其也趨于引起圖像模糊和表現(xiàn)出散焦(out-of-focus)的結(jié)果。另一種方法是執(zhí)行自適應(yīng)濾波。自適應(yīng)濾波可用于通過(guò)避免在邊緣邊界(edge boundary)上應(yīng)用平滑法來(lái)保存邊緣。這種濾波可產(chǎn)生看上去銳利的圖像，因?yàn)樵谄交肼晻r(shí)邊緣保持銳利。然而，當(dāng)前現(xiàn)有的自適應(yīng)濾波計(jì)算量太大而不能在實(shí)時(shí)或近實(shí)時(shí)成像應(yīng)用中實(shí)踐。
本文描述的原理可應(yīng)用于基于鄰近像素的值來(lái)修改主題像素的值的方法。這種方法可包括與鄰近像素到主題像素的距離成非線(xiàn)性反比來(lái)對(duì)鄰近像素的值進(jìn)行加權(quán)。這種方法也可擴(kuò)展以通過(guò)使用新的自適應(yīng)濾波技術(shù)對(duì)輸入圖像進(jìn)行自適應(yīng)濾波(例如，與自適應(yīng)掩碼進(jìn)行卷積)來(lái)獲得圖像。輸入圖像可基于CCD或CMOS傳感器輸出的圖像來(lái)表示未經(jīng)壓縮的像素?cái)?shù)據(jù)。
實(shí)施例包括用于在保存邊緣的同時(shí)執(zhí)行噪聲降低的有效且易于實(shí)施的方法和濾波器?？捎煤?jiǎn)單的方式使用查找表來(lái)實(shí)施這些實(shí)施例。這些實(shí)施例也可向?yàn)V波器設(shè)計(jì)者提供靈活性，因?yàn)榭稍诓幌抻谔囟ǖ募訖?quán)函數(shù)的情況下實(shí)施這些實(shí)施例?；?例如)噪聲特性，這種實(shí)施例可經(jīng)重新配置以使用不同的加權(quán)函數(shù)，(例如)以便在噪聲降低與邊緣保存性能之間進(jìn)行平衡。
根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的自適應(yīng)濾波器包括N×N二維卷積，其中N為大于1的奇整數(shù)。通過(guò)在圖像上移動(dòng)N×N個(gè)內(nèi)核來(lái)過(guò)濾圖像的像素。在每一像素位置處，由N×N區(qū)域內(nèi)的圖像像素確定內(nèi)核系數(shù)，使得內(nèi)核系數(shù)可從一個(gè)像素位置改變到下一像素位置。
可將圖像中的像素的值表示為I(x，y)，其中x和y分別指示像素在水平和垂直方向上的位置。N×N內(nèi)核的系數(shù)可由以下形式的等式來(lái)確定w(i，j)＝f(|I(x+i，y+i)-I(x，y)|)，(A)其中-N-12≤i,j≤N-12.]]>用于確定內(nèi)核中系數(shù)的加權(quán)函數(shù)f可為單調(diào)的且遞減的。對(duì)函數(shù)f的輸入包括從零到無(wú)窮大的非負(fù)數(shù)(或某一正數(shù)w)。當(dāng)輸入為零時(shí)，函數(shù)f的輸出為非負(fù)數(shù)f_max，且當(dāng)輸入為無(wú)窮大(或w)時(shí)，函數(shù)f的輸出為非負(fù)數(shù)f_min＜f_max，即f(0)＝f_max，f(∞)(或f(w))＝f_min?？蛇x擇f_min和f_max的值，使得二者之間的范圍提供足夠數(shù)目的離散階躍以允許如所期望而加權(quán)像素值差。
從表達(dá)式(A)中可了解，在內(nèi)核的中心處(該處i＝i＝0)，加權(quán)最大，因?yàn)閣(0，0)＝f(0)＝f_max，且當(dāng)像素差較大時(shí)，加權(quán)較小。以此方式，內(nèi)核基于N×N區(qū)域中的像素而為自適應(yīng)的。當(dāng)內(nèi)核系數(shù)已確定時(shí)，計(jì)算其總和以進(jìn)行歸一化(例如在卷積之后執(zhí)行)。
通常，加權(quán)函數(shù)f是可能需要耗時(shí)的浮點(diǎn)計(jì)算的復(fù)合函數(shù)，例如高斯函數(shù)、指數(shù)函數(shù)或多項(xiàng)式函數(shù)。可應(yīng)用本文揭示的原理來(lái)提供對(duì)這種浮點(diǎn)計(jì)算的良好近似，同時(shí)大大降低計(jì)算復(fù)雜性。
本文揭示的方法與設(shè)備的實(shí)施方案可包括查找表F1，其為函數(shù)f的L個(gè)子采樣值的陣列；查找表P1，其為L(zhǎng)個(gè)像素值差的陣列，在所述像素值差處估計(jì)函數(shù)f以獲得表F1中的相應(yīng)條目；和查找表S1，其為L(zhǎng)-1個(gè)條目的陣列，所述條目每一者均指示連接F1[i]與F1[i+1](i＝{0，1，...L-2})的線(xiàn)的斜率。這些查找表可存儲(chǔ)在本地存儲(chǔ)器和/或外部存儲(chǔ)器中，并作為一個(gè)大表或作為多個(gè)表。
如果用d表示像素值差的絕對(duì)值，那么可通過(guò)首先確定d所屬的表P1中的區(qū)間來(lái)計(jì)算f(d)。如果確定d處于區(qū)間k內(nèi)，那么f(d)可計(jì)算為f(d)＝F1[k]+S1[k]×(d-P1[k])。通過(guò)如上文所述應(yīng)用查找表，可大大簡(jiǎn)化并容易且有效地以定點(diǎn)(例如，整數(shù))計(jì)算方式實(shí)施f(d)的計(jì)算。而且，通過(guò)載入不同的表F1和S1(并在需要時(shí)載入P1)來(lái)容易地改變加權(quán)函數(shù)f。通過(guò)這種方式，可實(shí)現(xiàn)濾波器設(shè)計(jì)靈活性。
歸一化運(yùn)算可為通過(guò)乘法和移位運(yùn)算而近似的整數(shù)除法。可將乘數(shù)存儲(chǔ)為查找表，其大小可視特定應(yīng)用中歸一化因數(shù)的范圍而定。只要f_min、f_max和內(nèi)核大小不改變，那么即使加權(quán)函數(shù)f改變，所述方法或設(shè)備也可使用同一乘數(shù)表。
實(shí)施例包括一種可用于提供易于實(shí)施的邊緣保存自適應(yīng)濾波器的方法，所述自適應(yīng)濾波器適合于二維成像應(yīng)用中的噪聲降低。這種方法可實(shí)施為高度靈活的，因?yàn)槭褂谜呖稍谛枰獣r(shí)應(yīng)用其自身的加權(quán)函數(shù)。這種方法可用硬件配置來(lái)實(shí)施，和/或?qū)嵤┯诠〥SP(數(shù)字信號(hào)處理)單元或CPU(中央處理單元)執(zhí)行的軟件中。舉例來(lái)說(shuō)，根據(jù)實(shí)施例的濾波器可實(shí)施于與DSP單元或CPU分離的硬件中。
實(shí)施例包括用于通過(guò)使用查找表來(lái)近似浮點(diǎn)運(yùn)算對(duì)噪聲進(jìn)行自適應(yīng)過(guò)濾的方法和設(shè)備，其中至少一個(gè)查找表含有至少一個(gè)單調(diào)遞減函數(shù)的子采樣值，且至少一個(gè)查找表含有像素值差。
圖1展示根據(jù)一實(shí)施例的方法100的圖。任務(wù)T200將一權(quán)重分配給像素q。任務(wù)T300針對(duì)主題像素C的鄰域中的期望的像素集合Q中的每一者而重復(fù)任務(wù)T200，從而將權(quán)重分配給Q中像素的每一者?？蓪?shí)施方法100使得集合Q包括主題像素C，或可實(shí)施方法100使得集合Q不包括C?；赒中像素的值和所分配的權(quán)重，任務(wù)T400計(jì)算主題像素C的新值。
權(quán)重分配任務(wù)T200包括子任務(wù)T110和T120。任務(wù)T110計(jì)算像素q與主題像素C之間的距離D。任務(wù)T120基于計(jì)算出的距離D而將權(quán)重f(D)分配給像素q。
圖2展示可在本文所述方法和設(shè)備的實(shí)施方案中使用的鄰域的若干實(shí)例，其中用大圓點(diǎn)指示主題像素并用小圓點(diǎn)指示鄰近像素。如圖所示，在圖2的頂行中的左邊，可使用八個(gè)連接的鄰域?；蛘撸鐖D所示，在右邊，可使用四個(gè)連接的鄰域。
也可為鄰域選擇其它像素集合，其某些實(shí)例在圖2的第二行中展示。可(例如)從以主題像素為中心的5×5或7×7掩碼中選擇鄰域，如圖2的第三行中所示。也可能選定的鄰域Q可包括在與主題像素不同的另一圖像(例如，對(duì)應(yīng)于一不同時(shí)刻)中的像素。
像素的值可為0到255范圍內(nèi)的八位無(wú)符號(hào)整數(shù)。本文描述的原理也可應(yīng)用于具有八位以上(例如，十、十二、十四)的RGB空間中的顏色值的像素。然而，這些原理的應(yīng)用不限于這些像素值，且在其它情況下(包括其它RGB情況)，像素值可為具有較少(例如，四)或較多(例如，九、十二、十四、十六、十七、三十二)位的帶符號(hào)整數(shù)或非整數(shù)(定點(diǎn)或浮點(diǎn))值。某些像素也可能具有不同的形式(例如，Q中像素的值在形式上不同于像素C的值)，且任務(wù)T400可計(jì)算具有與像素C和/或Q中像素的值不同形式的值。
對(duì)于具有在包括亮度或強(qiáng)度分量(例如，HSV、YIQ、YUV、YCrCb、YDrDb、YPrPb)的多分量空間中的顏色值的像素，可僅對(duì)亮度或強(qiáng)度分量執(zhí)行本文所述的方法?；蛘撸蓪?duì)像素值的更多分量(例如，全部分量)執(zhí)行這種方法。也可應(yīng)用方法和/或設(shè)備使得在單獨(dú)的通道中處理像素顏色值的不同分量，其中對(duì)所述通道之一(或一個(gè)以上通道中的每一者)單獨(dú)應(yīng)用所述方法和/或設(shè)備?？赡芤圆煌姆直媛什蓸右粓D像的不同分量(使得(例如)表示不同Y樣本的兩個(gè)像素可表示相同Cr樣本)。
任務(wù)T110計(jì)算鄰近像素q與主題像素C之間的距離D。舉例來(lái)說(shuō)，任務(wù)T110可計(jì)算光度測(cè)量的或輻射測(cè)量的距離(強(qiáng)度值之間的距離)。在其它實(shí)施方案中，任務(wù)T110可計(jì)算地理距離(空間值之間的距離)和/或時(shí)間距離(時(shí)間值之間的距離，其可對(duì)應(yīng)于相同或不同的空間采樣點(diǎn))。
對(duì)于一維像素值(每一者表示(例如)亮度、色度或顏色分量的強(qiáng)度)，可測(cè)量?jī)蓚€(gè)像素之間的距離作為像素值之間的差(或差的幅值)。對(duì)于多維像素值(每一者表示(例如)在二維(x，y)圖像平面中的位置)，可測(cè)量?jī)蓚€(gè)像素之間的距離作為每一維中像素值之間的差的幅值總和(Manhattan距離，例如|x1-x2|+|y1-y2|)，或作為所述幅值的最大值(棋盤(pán)距離，例如max{|x1-x2|，|y1-y2|})，或作為所述幅值的幾何平均數(shù)(Euclidean距離，例如|x1-x2|2+|y1-y2|2)1/2)?？墒褂玫钠渌嚯x度量的實(shí)例包括平方Euclidean距離、Chebyshev距離(例如max{|xi-yi|})和倒角距離。
如上所述，可基于兩個(gè)值之間的差來(lái)計(jì)算距離。在某些應(yīng)用中，可改為用距離的更近似的計(jì)算來(lái)滿(mǎn)足要求。舉例來(lái)說(shuō)，可基于兩個(gè)無(wú)符號(hào)二進(jìn)制整數(shù)值的最高有效位的位置之間的差來(lái)近似所述兩個(gè)值之間的距離。
任務(wù)T120基于計(jì)算出的距離D將權(quán)重f(D)分配給鄰近像素q?？赡苄枰瘮?shù)f表達(dá)像素值權(quán)重與像素距離之間的非線(xiàn)性反比關(guān)系。反比關(guān)系意味著較遠(yuǎn)像素的值被以較低程度加權(quán)，且可根據(jù)不太遠(yuǎn)的像素與較遠(yuǎn)像素的值之間的期望的區(qū)別來(lái)選擇非線(xiàn)性。在圖像濾波器中應(yīng)用非線(xiàn)性反比關(guān)系的一個(gè)潛在優(yōu)點(diǎn)是保存了經(jīng)濾波的圖像中的邊緣，但本文揭示的實(shí)施例不限于具有此優(yōu)點(diǎn)的方法和設(shè)備。
權(quán)重-距離關(guān)系f可具有高斯、指數(shù)和/或多項(xiàng)式表達(dá)式的形式。指數(shù)關(guān)系的一個(gè)實(shí)例是f(x)＝exp[-(x/k)2]，其中x表示距離且k表示過(guò)程參數(shù)。在k＝2σ的情況下(其中σ表示標(biāo)準(zhǔn)偏差)，此等式也表達(dá)高斯關(guān)系。多項(xiàng)式關(guān)系的一個(gè)實(shí)例是f(x)＝(1+(x/k)2)-1。然而，這些特定關(guān)系只是實(shí)例，且將了解，可使用表達(dá)值權(quán)重與距離之間的單調(diào)遞減關(guān)系的任何變量或其它函數(shù)。從下文論述中將了解，函數(shù)f無(wú)需由代數(shù)表達(dá)式容易地定性，且可用近似方式實(shí)施所述函數(shù)，且實(shí)際上可改為通過(guò)選擇若干拐點(diǎn)(例如，結(jié)點(diǎn))來(lái)定義所述函數(shù)。
圖3展示包括任務(wù)T130、T140和T150的任務(wù)T120的實(shí)施方案T122的圖。任務(wù)T130選擇包括計(jì)算出的距離D的區(qū)間k。任務(wù)T140檢索與區(qū)間k相關(guān)聯(lián)的基值F[k]，且任務(wù)T150計(jì)算基于F[k]的像素q的值權(quán)重f(D)。
任務(wù)T110從表示范圍R的部分的K個(gè)區(qū)間的集合中選擇區(qū)間k。范圍R可為任務(wù)T110中計(jì)算出的距離D的可能或預(yù)期值的范圍(或所述范圍的選定部分)。在任務(wù)T110計(jì)算距離D作為兩個(gè)無(wú)符號(hào)8位整數(shù)之間的差的幅值的情況下，(例如)范圍R可為0到255的范圍。
圖4展示一個(gè)實(shí)例，其中將預(yù)期距離值的范圍劃分為十三個(gè)相等的、相鄰的且不重疊的區(qū)間。在其它實(shí)施方案中，集合K可包括不等的、不相鄰的且/或重疊的區(qū)間。在典型的實(shí)施方案中，可能需要K中區(qū)間的數(shù)目為八、或十、或十六、或二十，但如特定應(yīng)用所需，集合K可能具有較少(例如，四)或較多(甚至一百或一百以上)區(qū)間。
K中的各個(gè)區(qū)間可由P個(gè)值的集合來(lái)定性。舉例來(lái)說(shuō)，P中的值可為K中區(qū)間的端點(diǎn)。值的集合{31，63，95，127，159，191，223}和{32，64，96，128，160，192，224}是端點(diǎn)集合的兩個(gè)實(shí)例，其可用于將范圍(0-255)劃分為八個(gè)相等區(qū)間(例如參見(jiàn)圖5，其中f(x)＝exp[-(x/128)2])。在這兩個(gè)實(shí)例中，假定外區(qū)間(0和255)的端點(diǎn)，但在其它情況下可能需要明確地闡明那些點(diǎn)。
區(qū)間選擇任務(wù)T130可包括將計(jì)算出的距離D與P中的值中的一者或一者以上進(jìn)行比較?？赡苄枰?例如，為了效率)在P中的點(diǎn)排列成適當(dāng)?shù)倪f增或遞減次序的情況下執(zhí)行這個(gè)操作。圖6a展示可在P的n個(gè)值排列成遞增幅值的次序的情況下執(zhí)行的一系列比較的實(shí)例，且圖6b展示應(yīng)用于P＝{31，63，95，127，159，191，223}的情況的這一系列的實(shí)例。
應(yīng)注意，從圖6b左邊開(kāi)始進(jìn)行經(jīng)過(guò)所述系列時(shí)，操作可能在結(jié)果為錯(cuò)誤的第一比較處終止。舉例來(lái)說(shuō)，如果比較(D＞31？)的結(jié)果為錯(cuò)誤的，那么就知道D在區(qū)間(0-31)中。在此情況下，第一錯(cuò)誤結(jié)果的位置(或錯(cuò)誤結(jié)果的全部不存在)指示D所在的區(qū)間k?；蛘?，方法或設(shè)備可從右邊開(kāi)始進(jìn)行經(jīng)過(guò)這個(gè)系列，在此情況下操作可能在結(jié)果為正確的第一比較處終止。在這種情況下，第一正確結(jié)果的位置(或正確結(jié)果的全部不存在)指示D所在的區(qū)間k。
圖6c展示替代的一系列比較的實(shí)例，且圖6d展示應(yīng)用于P＝{32，64，96，128，160，192，224}的情況的這一系列的實(shí)例。在此情況下，當(dāng)從左邊開(kāi)始進(jìn)行經(jīng)過(guò)所述系列時(shí)，操作可能在結(jié)果為錯(cuò)誤的第一比較處終止。
在任務(wù)T130的某些實(shí)施方案中可能需要并行地執(zhí)行這一系列的比較。在經(jīng)配置以執(zhí)行(例如)單指令、多數(shù)據(jù)(SIMD)指令的處理結(jié)構(gòu)中，可能在一個(gè)指令周期中執(zhí)行整個(gè)集合的比較?？膳渲貌⑿斜容^操作，使得所得的位掩碼指示D所在的區(qū)間k。
K中的區(qū)間可相等或不等，使得P中的點(diǎn)可在范圍R中相等地或不等地間隔開(kāi)。舉例來(lái)說(shuō)，可能合意的是，與R的|df/dD|較小的區(qū)域相比，P中相鄰點(diǎn)在R的|df/dD|(對(duì)于D∈R)較大的區(qū)域中更靠近在一起。這種分布可具有的優(yōu)點(diǎn)在于支持平滑函數(shù)f的較好近似，或支持具有相對(duì)較少區(qū)間的平滑函數(shù)f的可接受的近似，但本文揭示的實(shí)施例不限于平滑函數(shù)f或限于具有這些優(yōu)點(diǎn)中任一優(yōu)點(diǎn)的方法或設(shè)備。
圖7展示一實(shí)例，其中將圖4所示的預(yù)期距離值的范圍劃分為七個(gè)區(qū)間，其中某些區(qū)間大于其它區(qū)間。將了解，可選擇P中的點(diǎn)以促進(jìn)函數(shù)f在每一區(qū)間內(nèi)的精確插值(例如，分段線(xiàn)性插值)。
在其它實(shí)施方案中，P中的值可包括對(duì)K中區(qū)間定性的其它點(diǎn)(例如，區(qū)間的中點(diǎn))，且區(qū)間選擇任務(wù)T130可包括計(jì)算D與這些值中的每一者之間的距離。在此情況下，任務(wù)T130可選擇對(duì)應(yīng)于P中的最接近D的點(diǎn)(例如，min{|D-p|}p∈P)的區(qū)間k。
任務(wù)T140檢索與區(qū)間k相關(guān)聯(lián)的基值F[k]。圖8a展示用k(k從1到8)編索引的查找表F的一個(gè)實(shí)例110，任務(wù)T140可從所述查找表中檢索F[k]。在此實(shí)例中，表110存儲(chǔ)如圖5所示的函數(shù)f的值F[k]，其中每一F[k]為f在相應(yīng)區(qū)間k的最低端點(diǎn)處的值。視需要在其它實(shí)施方案中，每一F[k]可為f在相應(yīng)區(qū)間k的最高端點(diǎn)處或其它某一點(diǎn)(例如中點(diǎn))處的值。
可能需要獲得F[k]的定點(diǎn)(例如整數(shù))值而不是浮點(diǎn)值。舉例來(lái)說(shuō)，圖8b展示另一查找表120，其對(duì)應(yīng)于圖5所示的函數(shù)f和區(qū)間，但僅存儲(chǔ)整數(shù)值。表120的值是表110的值的近似，且每一者是通過(guò)將表110的相應(yīng)值乘以128并對(duì)結(jié)果四舍五入而獲得的。使用這些定點(diǎn)值可允許比浮點(diǎn)運(yùn)算計(jì)算量更少(盡管可能較不精確)的算術(shù)運(yùn)算。在此情況下，當(dāng)利用F[k]作為因數(shù)的計(jì)算完成時(shí)，通過(guò)對(duì)結(jié)果執(zhí)行七位右移位來(lái)去除因數(shù)128。
任務(wù)T150基于基值F[k]計(jì)算值權(quán)重f(D)。在某些應(yīng)用中，采用F[k]作為f(D)的值可能滿(mǎn)足要求。在其它實(shí)施方案中，任務(wù)T150通過(guò)根據(jù)(a)F[k]被估計(jì)的值與(b)距離D之間的距離來(lái)計(jì)算對(duì)F[k]的校正從而計(jì)算f(D)。舉例來(lái)說(shuō)，可沿著連接區(qū)間k的端點(diǎn)的線(xiàn)來(lái)從F[k]對(duì)f(D)進(jìn)行插值。
可實(shí)施任務(wù)T150來(lái)計(jì)算f(D)的線(xiàn)性插值值作為項(xiàng)F[k]和(L x G)的函數(shù)，其中L表示連接區(qū)間k的端點(diǎn)的線(xiàn)的斜率，且G表示(a)F[k]被估計(jì)的值與(b)距離D之間的距離。當(dāng)在區(qū)間k的較小端點(diǎn)處估計(jì)F[k]的情況下，例如，任務(wù)T150可根據(jù)例如f(D)＝F[k]+(L×(D-p))的表達(dá)式來(lái)計(jì)算f(D)，其中p為F[k]被估計(jì)的點(diǎn)。圖9展示這種插值的圖。當(dāng)在區(qū)間k的較大端點(diǎn)處估計(jì)F[k]的情況下，任務(wù)T150可根據(jù)例如f(D)＝F[k]-(L×(p-D))的表達(dá)式來(lái)計(jì)算f(D)。
檢索任務(wù)T140也可從查找表中檢索對(duì)應(yīng)于區(qū)間k的L和p的值。圖10a展示用于圖5所示函數(shù)f的三個(gè)查找表(全部用k編索引)的實(shí)例基值表F、斜率值表S和估計(jì)點(diǎn)表P。對(duì)于在K中每一區(qū)間(如圖10a中)的較小端點(diǎn)處估計(jì)F[k]的情況，任務(wù)T150可根據(jù)例如f(D)＝F[k]+(S[k]×(D-P[k]))的表達(dá)式來(lái)計(jì)算f(D)。對(duì)于在K中每一區(qū)間的較大端點(diǎn)處估計(jì)F[k]的情況，任務(wù)T150可根據(jù)例如f(D)＝F[k]-(S[k]×(D-P[k]))的表達(dá)式來(lái)計(jì)算f(D)。
圖11展示包括任務(wù)T130、T142和T152的任務(wù)T120的實(shí)施方案T124的圖。任務(wù)T140的實(shí)施方案T142檢索與區(qū)間k相關(guān)聯(lián)的基值F[k]、斜率值S[k]和距離值P[k]。任務(wù)T150的實(shí)施方案T152計(jì)算基于F[k]、S[k]和P[k]的針對(duì)像素q的值權(quán)重f(D)。
可實(shí)施表F、S和P中的一個(gè)或一個(gè)以上表來(lái)允許以期望的方式計(jì)算f(D)。舉例來(lái)說(shuō)，圖10b展示另一組查找表，其對(duì)應(yīng)于圖10a所示的組，但僅存儲(chǔ)定點(diǎn)值。具體來(lái)說(shuō)，在此實(shí)例中，用128(27)乘以F[k]的值并用4096(212)乘以S[k]的值。在此情況下，可將f(D)計(jì)算為f(D)＝(F[k]+((S[k]×(D-P[k]))>>5)>>7，其中>>為按位右移位運(yùn)算符。
可將表F、S和P實(shí)施為單獨(dú)的表，其每一者獨(dú)立于其它表而被存取?；蛘?，可共同實(shí)施這些表中的一個(gè)或一個(gè)以上表，使得僅需要一次表存取即可檢索值F[k]、S[k]和P[k]中的一個(gè)以上值。在某些實(shí)施方案中，例如，一次檢索多個(gè)值并將其在本地分離可能比執(zhí)行多次存儲(chǔ)器存取代價(jià)更小。在任何情況下，根據(jù)實(shí)施例的方法或設(shè)備可通過(guò)(例如)配置任務(wù)T140以從不同組的查找表(每一組對(duì)應(yīng)于不同的加權(quán)函數(shù)f)中檢索值來(lái)從一個(gè)像素到下一個(gè)像素(和/或從一個(gè)圖像到下一個(gè)圖像)應(yīng)用不同的加權(quán)函數(shù)?；蛘撸赏ㄟ^(guò)將表F和S的內(nèi)容改變(例如載入新的表F和S)成適于期望的新加權(quán)函數(shù)的值來(lái)應(yīng)用不同的加權(quán)函數(shù)。
在其它實(shí)施例中，從F[k]對(duì)f(D)進(jìn)行的插值可基于非線(xiàn)性函數(shù)(例如多項(xiàng)式、樣條(spline))。在這種情況下，可實(shí)施任務(wù)T150來(lái)基于距離D、基值F[k]、距離值P[k]和插值參數(shù)(從表S中檢索到的S[k]為此參數(shù)的一個(gè)實(shí)例)計(jì)算值權(quán)重f(D)。
在進(jìn)一步的實(shí)施例中，任務(wù)T150可根據(jù)對(duì)區(qū)間k的端點(diǎn)處(且可能在其它點(diǎn)處)函數(shù)f的估計(jì)計(jì)算斜率或其它插值參數(shù)。舉例來(lái)說(shuō)，可將32位范圍的區(qū)間上的線(xiàn)的斜率容易地計(jì)算為[((f在較大端點(diǎn)處的值)-(f在較小端點(diǎn)處的值))>>5]。
在進(jìn)一步的實(shí)施方案中，在運(yùn)行時(shí)間計(jì)算基值F[k]。在這些情況下，可選擇區(qū)間k的端點(diǎn)，使得在這些點(diǎn)處容易計(jì)算f(k)。
任務(wù)T400計(jì)算主題像素C的新值C′。在某些實(shí)施方案中，C′可僅基于Q中像素的加權(quán)重。舉例來(lái)說(shuō)，可將C′計(jì)算為Q中像素的加權(quán)重的歸一化總和C′=Σq∈QwqqΣq∈Qwq,---(1)]]>其中wq表示在任務(wù)T200中針對(duì)像素q計(jì)算的值權(quán)重f(D)。在某些實(shí)施例中可能需要將加權(quán)重的總和實(shí)施為值權(quán)重wq的向量與像素值q的相應(yīng)向量的點(diǎn)乘積。
利用值權(quán)重f(D)計(jì)算主題像素的新的值也可包括一個(gè)或一個(gè)以上分類(lèi)或統(tǒng)計(jì)運(yùn)算。舉例來(lái)說(shuō)，可能需要僅使用Q中像素的值的子集來(lái)計(jì)算C′。在這種方法的八個(gè)鄰近像素集合Q的一個(gè)實(shí)例中，在計(jì)算C′時(shí)僅使用具有最高權(quán)重的四個(gè)像素的值。在這些情況下，可將C′計(jì)算為Q的選定子集V中像素的加權(quán)重的歸一化總和C′=Σq∈VwqqΣq∈Vwq.---(2)]]>在其它實(shí)施方案中，C′也可基于主題像素C的單獨(dú)加權(quán)重(例如，對(duì)于CQ的情況)。舉例來(lái)說(shuō)，可將C′計(jì)算為
C′=aC+(1-a)Σq∈QwqqΣq∈Qwq,---(3)]]>其中a為權(quán)重值，其對(duì)于所述應(yīng)用可能為常數(shù)，或可基于(例如)正被濾波的圖像的特性(例如，圖像或鄰域的標(biāo)準(zhǔn)偏差等)來(lái)選擇。
在計(jì)算出C′之前可修改值f(D)(例如，如任務(wù)T150所計(jì)算)。舉例來(lái)說(shuō)，值f(D)本身可根據(jù)空間圖案(例如，Sobel邊緣檢測(cè)掩碼)來(lái)加權(quán)。在進(jìn)一步實(shí)施例中，使用從一個(gè)以上加權(quán)函數(shù)導(dǎo)出的值權(quán)重計(jì)算C′。舉例來(lái)說(shuō)，可根據(jù)以下形式的表達(dá)式計(jì)算C′C′=(bΣq∈V1w1qqΣq∈V1w1q+(1-b)Σq∈V2w2qqΣq∈V2w2q),---(4)]]>其中值權(quán)重w1是使用函數(shù)f和距離測(cè)量值(例如，光度測(cè)量的距離)來(lái)(例如由任務(wù)T200)計(jì)算的，值權(quán)重w2是使用不同的函數(shù)f和/或距離測(cè)量值(例如，地理距離)來(lái)(例如由任務(wù)T200)計(jì)算的，且b是權(quán)重值，其對(duì)于所述應(yīng)用可能為常數(shù)，或可基于(例如)正被濾波的圖像的特性(例如，圖像或鄰域的標(biāo)準(zhǔn)偏差等)來(lái)選擇。集合V1和V2可為Q的相同或不同子集，且這些集合中的一者或兩者可能等于Q。
如表達(dá)式(1)-(4)中所示，可通過(guò)將加權(quán)重的每一總和除以值權(quán)重的總和來(lái)執(zhí)行歸一化。或者，可對(duì)每一值權(quán)重個(gè)別地執(zhí)行歸一化。只要集合Q的子集V正被使用，那么可能需要在選定子集V之后執(zhí)行歸一化。
除法運(yùn)算可能是計(jì)算量較大的。因此，可能需要簡(jiǎn)化歸一化過(guò)程中使用的除法運(yùn)算。在一個(gè)這種簡(jiǎn)化中，使用相乘除法(例如，包含乘法和/或二進(jìn)制移位運(yùn)算)來(lái)實(shí)施除法運(yùn)算。舉例來(lái)說(shuō)，可使用乘以85(≈256/3)的乘法接著是8(log2256)的右移位來(lái)近似除以3的除法。任務(wù)T400可包括通過(guò)檢索和應(yīng)用這些值來(lái)執(zhí)行歸一化運(yùn)算。圖12a和12b展示乘數(shù)和右移位的表的實(shí)例，任務(wù)T400的這種實(shí)施方案可使用所述乘數(shù)和右移位來(lái)以?xún)蓚€(gè)不同分解形式執(zhí)行除以至多達(dá)4.0的值的除法。
從本文的描述將了解，實(shí)施例可實(shí)施為具有在特定應(yīng)用中可能需要或有利的方面。舉例來(lái)說(shuō)，可實(shí)施方法或設(shè)備以使得即使在運(yùn)行時(shí)間期間仍可在任何時(shí)間(例如通過(guò)載入新的查找表F和S)來(lái)改變加權(quán)函數(shù)f?？蓪?shí)施實(shí)施例以使得可通過(guò)將函數(shù)記錄在小的查找表中來(lái)(例如，通過(guò)分段線(xiàn)性插值)應(yīng)用任何期望的加權(quán)函數(shù)?？蓪?shí)施方法或設(shè)備，其通過(guò)較小的一組簡(jiǎn)單運(yùn)算-表查找、兩個(gè)整數(shù)加法、一個(gè)整數(shù)乘法和按位移位-而不考慮加權(quán)函數(shù)的復(fù)雜性，來(lái)確定每一鄰近像素的值權(quán)重。方法或設(shè)備可實(shí)施為具有這些方面中的一個(gè)或一個(gè)以上或者甚至全部。然而同樣將了解，這些方面并不是限制或要求，且本文揭示的實(shí)施例并不限于具有這些方面中任何方面的方法或設(shè)備。
圖13展示根據(jù)實(shí)施例的信號(hào)處理設(shè)備200的方框圖。距離計(jì)算器210(例如，通過(guò)執(zhí)行如本文所述的任務(wù)T110的實(shí)施方案)計(jì)算主題像素C與鄰近像素q之間的距離D。區(qū)間選擇器220選擇包括距離D的區(qū)間?；谶x定的區(qū)間，值權(quán)重計(jì)算器220(例如，通過(guò)執(zhí)行如本文所述的任務(wù)T120的實(shí)施方案)將權(quán)重f(D)分配給鄰近像素q。計(jì)算器210、選擇器220和計(jì)算器230針對(duì)本文所述的集合Q中的每一像素執(zhí)行這些運(yùn)算。像素值計(jì)算器240基于由值權(quán)重計(jì)算器230產(chǎn)生的權(quán)重f(D)中的一個(gè)或一個(gè)以上權(quán)重(例如，通過(guò)執(zhí)行如本文所述的任務(wù)T400的實(shí)施方案)來(lái)計(jì)算主題像素C的新的值。
在一個(gè)實(shí)施方案中，設(shè)備200包括執(zhí)行從存儲(chǔ)裝置(例如存儲(chǔ)器)獲得的機(jī)器可讀代碼的一個(gè)或一個(gè)以上處理器或其它的邏輯元件陣列。舉例來(lái)說(shuō)，單個(gè)處理器可根據(jù)此代碼(例如，指令集合)而配置為在不同時(shí)間具有距離計(jì)算器210、區(qū)間選擇器220、值權(quán)重計(jì)算器230和像素值計(jì)算器230中的一者或一者以上的結(jié)構(gòu)。這種處理器可為微處理器或其它數(shù)字信號(hào)處理單元，且可為獨(dú)立的或嵌入式裝置。這種處理器也可制造成專(zhuān)用集成電路(ASIC)或?qū)Ｓ脴?biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品(ASSP)，或編程到現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)或類(lèi)似裝置中。在包括設(shè)備200的裝置或系統(tǒng)的情形中，這種處理器也可用于執(zhí)行其它指令集合以(例如)用于與設(shè)備200的操作并非直接相關(guān)的活動(dòng)。
可用專(zhuān)用的邏輯元件陣列(例如，ASIC、ASSP、FPGA等)或這種陣列的專(zhuān)用部分來(lái)執(zhí)行方法100。圖14展示在這種陣列中構(gòu)建的包括設(shè)備205的系統(tǒng)的圖。設(shè)備205接收并過(guò)濾來(lái)自圖像傳感器310的圖像信號(hào)，并將經(jīng)過(guò)濾的圖像存儲(chǔ)在外部存儲(chǔ)器330(例如，半導(dǎo)體或磁性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)中。設(shè)備205也可與外部DSP單元或其它處理器320通信。舉例來(lái)說(shuō)，外部處理器320可將表F、S和/或P載入存儲(chǔ)元件240中(例如，以改變?cè)O(shè)備205所應(yīng)用的函數(shù)f)，或促使這些表被載入，可對(duì)設(shè)備205處理的圖像執(zhí)行預(yù)處理或后處理，且可控制或以另外方式配置設(shè)備205。
設(shè)備205包括設(shè)備200和用于查找表(例如，表F、S、P和/或用以支持如本文所揭示的相乘除法的表)的本地存儲(chǔ)元件240的實(shí)施方案。存儲(chǔ)元件240(例如，諸如靜態(tài)或動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的半導(dǎo)體或磁性存儲(chǔ)器單元陣列)可與設(shè)備200駐留在同一芯片上，或與設(shè)備200駐留在一個(gè)或一個(gè)以上不同的芯片上。存儲(chǔ)元件240也可與設(shè)備200駐留在同一封裝(例如，球柵陣列(BGA)、薄型緊縮小外形塑料封裝(TSSOP)等)中。設(shè)備205的其它實(shí)施方案可包括處于傳感器310與設(shè)備200之間的緩沖器(例如，使得Q中像素的值可用于計(jì)算C′)。設(shè)備205可包括容納組件的便攜式外殼(例如，對(duì)于蜂窩式電話(huà)或相機(jī)來(lái)說(shuō)為金屬和/或塑料)，且也可包括便攜式電源(例如電池、燃料電池)或電荷存儲(chǔ)裝置(例如超級(jí)電容器)。
本文描述的原理的潛在應(yīng)用包括通過(guò)針對(duì)圖像中的某些、許多或大體上全部的像素執(zhí)行方法100的實(shí)施方案(例如，對(duì)于在空間圖像邊界處的像素進(jìn)行適當(dāng)修改)來(lái)處理圖像。
在如圖15圖示的一個(gè)這種應(yīng)用中，通過(guò)(例如，使用設(shè)備200)將方法100的實(shí)施方案應(yīng)用于圖像I1的至少一部分中的每一像素來(lái)獲得經(jīng)過(guò)濾的圖像I2，使得I2中的每一像素是基于I1中相應(yīng)像素的鄰域?？赡茚槍?duì)圖像I1中的不同主題像素和/或從一個(gè)圖像到下一個(gè)圖像(例如，過(guò)濾視頻序列時(shí))使用不同的加權(quán)函數(shù)f(和/或不同大小或配置的鄰域Q)，來(lái)重復(fù)地應(yīng)用這種方法(例如)作為卷積掩碼(convolution mask)。
實(shí)施例包括經(jīng)配置以執(zhí)行本文所揭示的一個(gè)或一個(gè)以上方法的設(shè)備、包括這種設(shè)備的裝置，和包括這種設(shè)備或裝置的系統(tǒng)。舉例來(lái)說(shuō)，這些實(shí)施例包括相機(jī)(靜止畫(huà)面和/或視頻)、便攜式通信裝置(例如蜂窩式電話(huà))、PDA、無(wú)線(xiàn)相機(jī)和可佩戴相機(jī)。這種裝置或系統(tǒng)可包括傳感器(例如CMOS或CCD圖像傳感器)，其經(jīng)配置以將圖像信號(hào)提供到這種設(shè)備，所述設(shè)備經(jīng)配置以過(guò)濾所述信號(hào)并將經(jīng)過(guò)濾的圖像提供到存儲(chǔ)元件(例如，半導(dǎo)體或磁性存儲(chǔ)器)和/或顯示器(例如，液晶或其它平板顯示器，或陰極射線(xiàn)管顯示器)。
設(shè)備200可接收使用Bayer濾波器捕獲的圖像。圖16展示這種濾波器的一個(gè)實(shí)例，其可能用于從單色傳感器導(dǎo)出若干分量圖像(例如R、G、B)。在捕獲之后，使用去鑲嵌(de-mosaicing)操作來(lái)處理經(jīng)Bayer濾波的圖像以獲得分量圖像。方法100或設(shè)備200的實(shí)施方案可應(yīng)用于原始的傳感器信號(hào)(例如，適當(dāng)選擇集合Q，諸如將Q限于與主題像素具有相同顏色濾波器的像素)和/或應(yīng)用于去鑲嵌之后的分量圖像信號(hào)中的一者或一者以上。
提供所述實(shí)施例的以上演示以使任何所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員均能夠制造或使用本文主張的結(jié)構(gòu)和方法。對(duì)這些實(shí)施例的各種修改是可能的，且本文提出的一般原理也可應(yīng)用于其它實(shí)施例。舉例來(lái)說(shuō)，這些原理可應(yīng)用于使用非可見(jiàn)輻射(例如微波頻率的輻射)獲得的圖像信號(hào)(例如，合成孔徑雷達(dá)(SAR)圖像)。
可將實(shí)施例部分地或整體地構(gòu)建為硬連線(xiàn)電路，構(gòu)建為制造成專(zhuān)用集成電路的電路配置，或構(gòu)建為載入非易失性存儲(chǔ)器中的固件程序或作為機(jī)器可讀代碼而載出或載入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)媒介的軟件程序，所述代碼為可由例如微處理器或其它數(shù)字信號(hào)處理單元的邏輯元件陣列執(zhí)行的指令。本發(fā)明的實(shí)施例還包括含有描述本文所揭示的方法的一個(gè)或一個(gè)以上機(jī)器可執(zhí)行指令的集合(例如，序列)的計(jì)算機(jī)程序，和其中存儲(chǔ)有這些指令集合的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)媒介(例如，諸如ROM或RAM的半導(dǎo)體或磁性存儲(chǔ)器、磁盤(pán)或光盤(pán))。因此，希望本發(fā)明不限于上文展示的實(shí)施例，而是希望其符合與本文中以任何方式揭示的原理和新穎特征一致的最廣的范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于處理一包括一主題像素的圖像的設(shè)備，所述設(shè)備包含一距離計(jì)算器，其經(jīng)配置以針對(duì)所述主題像素的一鄰域中的復(fù)數(shù)個(gè)鄰近像素中的每一者來(lái)計(jì)算所述鄰近像素與所述主題像素之間的一距離；一區(qū)間選擇器，其經(jīng)配置以針對(duì)所述計(jì)算出的距離的每一者且從復(fù)數(shù)個(gè)區(qū)間中選擇一包括所述計(jì)算出的距離的區(qū)間；一值權(quán)重計(jì)算器，其經(jīng)配置以針對(duì)所述復(fù)數(shù)個(gè)鄰近像素的每一者基于所述相應(yīng)的選定區(qū)間來(lái)計(jì)算一值權(quán)重；和一像素值計(jì)算器，其經(jīng)配置以基于所述鄰近像素的值，通過(guò)用所述相應(yīng)的值權(quán)重來(lái)對(duì)所述復(fù)數(shù)個(gè)鄰近像素的每一者的值進(jìn)行加權(quán)來(lái)計(jì)算所述主題像素的一值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于處理一圖像的設(shè)備，其中所述值權(quán)重計(jì)算器經(jīng)配置以基于所述相應(yīng)的計(jì)算出的距離，根據(jù)值權(quán)重與距離之間的一單調(diào)遞減的非線(xiàn)性關(guān)系來(lái)計(jì)算一值權(quán)重。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于處理一圖像的設(shè)備，其中所述距離計(jì)算器經(jīng)配置以計(jì)算所述鄰近像素與所述主題像素之間的所述距離作為所述鄰近像素的一強(qiáng)度值與所述主題像素的一強(qiáng)度值之間的一差。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于處理一圖像的設(shè)備，其中所述區(qū)間選擇器經(jīng)配置以通過(guò)將所述計(jì)算出的距離與復(fù)數(shù)個(gè)所述區(qū)間中的每一者的一端點(diǎn)進(jìn)行比較來(lái)選擇包括所述計(jì)算出的距離的所述區(qū)間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于處理一圖像的設(shè)備，其中所述區(qū)間選擇器經(jīng)配置以通過(guò)將所述計(jì)算出的距離與復(fù)數(shù)個(gè)所述區(qū)間中的每一者的一端點(diǎn)并行地進(jìn)行比較來(lái)選擇包括所述計(jì)算出的距離的所述區(qū)間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于處理一圖像的設(shè)備，其中所述值權(quán)重計(jì)算器經(jīng)配置以基于所述相應(yīng)的選定區(qū)間、通過(guò)讀取與所述區(qū)間相關(guān)聯(lián)的一基值并基于所述相應(yīng)的計(jì)算出的距離計(jì)算對(duì)所述基值的一校正來(lái)計(jì)算一值權(quán)重。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于處理一圖像的設(shè)備，所述設(shè)備包含一存儲(chǔ)元件，所述存儲(chǔ)元件經(jīng)配置以存儲(chǔ)一第一條目集合，所述第一條目集合的特征在于值權(quán)重對(duì)距離的一第一單調(diào)遞減非線(xiàn)性依賴(lài)性，其中所述值權(quán)重計(jì)算器經(jīng)配置以從所述第一集合中讀取所述基值，且其中所述存儲(chǔ)元件經(jīng)配置以代替所述第一集合而存儲(chǔ)一第二條目集合，所述第二條目集合的特征在于權(quán)重與距離之間的一第二單調(diào)遞減非線(xiàn)性關(guān)系，所述第二集合不同于所述第一集合，且所述第二關(guān)系不同于所述第一關(guān)系；且其中，在處理所述圖像之后，所述設(shè)備經(jīng)配置以處理一包括一主題像素的第二圖像，且所述值權(quán)重計(jì)算器經(jīng)配置以從所述第二集合中讀取一基值。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于處理一圖像的設(shè)備，其中所述值權(quán)重計(jì)算器經(jīng)配置以基于所述相應(yīng)的選定的區(qū)間、通過(guò)讀取與所述區(qū)間相關(guān)聯(lián)的一插值參數(shù)并基于所述插值參數(shù)計(jì)算對(duì)所述基值的所述校正來(lái)計(jì)算一值權(quán)重。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于處理一圖像的設(shè)備，所述設(shè)備包含一圖像傳感器，其經(jīng)配置以捕獲所述圖像。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于處理一圖像的設(shè)備，所述設(shè)備包含一存儲(chǔ)元件，所述存儲(chǔ)元件經(jīng)配置以存儲(chǔ)復(fù)數(shù)個(gè)值集合，每一集合與所述復(fù)數(shù)個(gè)區(qū)間中的一相應(yīng)區(qū)間相關(guān)聯(lián)，且包括一插值參數(shù)、一距離值、和在所述相應(yīng)距離值下值權(quán)重與距離之間的一單調(diào)遞減非線(xiàn)性關(guān)系的一值，其中所述值權(quán)重計(jì)算器經(jīng)配置以基于與所述相應(yīng)的選定區(qū)間相關(guān)聯(lián)的所述值集合來(lái)計(jì)算所述值權(quán)重。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的用于處理一圖像的設(shè)備，其中所述距離計(jì)算器、所述區(qū)間選擇器、所述值權(quán)重計(jì)算器和所述像素值計(jì)算器中的至少一者與所述存儲(chǔ)元件制造在同一封裝中。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的用于處理一圖像的設(shè)備，所述設(shè)備包含一圖像傳感器，其經(jīng)配置以捕獲所述圖像；和一外殼，其經(jīng)配置以容納所述圖像傳感器、所述存儲(chǔ)元件和一便攜式電源。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的用于處理一圖像的設(shè)備，其中所述距離計(jì)算器、所述區(qū)間選擇器、所述值權(quán)重計(jì)算器和所述像素值計(jì)算器中的至少一者建構(gòu)為一專(zhuān)用的邏輯元件陣列。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的用于處理一圖像的設(shè)備，所述設(shè)備包含一處理器，其中所述距離計(jì)算器、所述區(qū)間選擇器、所述值權(quán)重計(jì)算器和所述像素值計(jì)算器中的至少一者包含可由所述處理器執(zhí)行的一組指令。
15.一種用于處理一包括一主題像素的圖像的設(shè)備，所述設(shè)備包含用于針對(duì)所述主題像素的一鄰域中的復(fù)數(shù)個(gè)鄰近像素中的每一者來(lái)計(jì)算所述鄰近像素與所述主題像素之間的一距離的裝置；用于針對(duì)所述計(jì)算出的距離的每一者且從復(fù)數(shù)個(gè)區(qū)間中選擇一包括所述計(jì)算出的距離的區(qū)間的裝置；用于針對(duì)所述復(fù)數(shù)個(gè)鄰近像素的每一者而基于所述相應(yīng)的選定區(qū)間來(lái)獲得一值權(quán)重的裝置；和用于基于所述鄰近像素的值來(lái)計(jì)算所述主題像素的一值的裝置，所述計(jì)算一值包含用所述相應(yīng)的值權(quán)重來(lái)對(duì)所述復(fù)數(shù)個(gè)鄰近像素的每一者的值進(jìn)行加權(quán)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的用于處理一圖像的設(shè)備，所述設(shè)備包含用于存儲(chǔ)復(fù)數(shù)個(gè)值集合的裝置，每一集合與所述復(fù)數(shù)個(gè)區(qū)間中的一相應(yīng)區(qū)間相關(guān)聯(lián)，且包括一插值參數(shù)、一距離值、和在所述相應(yīng)距離值下值權(quán)重與距離之間的一單調(diào)遞減非線(xiàn)性關(guān)系的一值；一圖像傳感器，其經(jīng)配置以捕獲所述圖像；和一外殼，其經(jīng)配置以容納所述圖像傳感器、所述用于存儲(chǔ)的裝置和一便攜式電源，其中所述用于獲得一權(quán)重值的裝置經(jīng)配置以基于與所述相應(yīng)的選定區(qū)間相關(guān)聯(lián)的所述值集合來(lái)計(jì)算所述值權(quán)重。
17.一種處理一包括一主題像素的圖像的方法，所述方法包含(a)針對(duì)所述主題像素的一鄰域中的復(fù)數(shù)個(gè)鄰近像素中的每一者，計(jì)算所述鄰近像素與所述主題像素之間的一距離；(b)針對(duì)所述計(jì)算出的距離的每一者且從復(fù)數(shù)個(gè)區(qū)間中選擇一包括所述計(jì)算出的距離的區(qū)間；(c)針對(duì)所述復(fù)數(shù)個(gè)鄰近像素的每一者，基于所述相應(yīng)的選定區(qū)間來(lái)獲得一值權(quán)重；和(d)基于所述鄰近像素的值來(lái)計(jì)算所述主題像素的一值，所述計(jì)算一值包含用所述相應(yīng)的值權(quán)重來(lái)對(duì)所述復(fù)數(shù)個(gè)鄰近像素的每一者的值進(jìn)行加權(quán)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的處理一圖像的方法，其中所述獲得一值權(quán)重包含基于所述相應(yīng)的計(jì)算出的距離、根據(jù)值權(quán)重與距離之間的一單調(diào)遞減非線(xiàn)性關(guān)系來(lái)計(jì)算一值權(quán)重。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的處理一圖像的方法，其中所述計(jì)算一距離包括計(jì)算所述鄰近像素的一強(qiáng)度值與所述主題像素的一強(qiáng)度值之間的一差。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的處理一圖像的方法，其中所述選擇一包括所述計(jì)算出的距離的區(qū)間包含將所述計(jì)算出的距離與復(fù)數(shù)個(gè)所述區(qū)間中的每一者的一端點(diǎn)進(jìn)行比較。
21.根據(jù)權(quán)利要求17所述的處理一圖像的方法，其中所述基于所述相應(yīng)的選定區(qū)間來(lái)獲得一值權(quán)重包括讀取與所述區(qū)間相關(guān)聯(lián)的一基值和基于所述相應(yīng)的計(jì)算出的距離計(jì)算對(duì)所述基值的一校正。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的處理一圖像的方法，所述方法包含載入一第一條目集合，所述第一條目集合的特征在于值權(quán)重對(duì)距離的一第一單調(diào)遞減非線(xiàn)性依賴(lài)性，其中所述讀取一基值包含從所述第一集合中進(jìn)行讀??；載入一第二條目集合，所述第二條目集合的特征在于權(quán)重與距離之間的一第二單調(diào)遞減非線(xiàn)性關(guān)系，所述第二集合不同于所述第一集合，且所述第二關(guān)系不同于所述第一關(guān)系；和對(duì)一包括一主題像素的第二圖像執(zhí)行動(dòng)作(a)、(b)、(c)和(d)，其中對(duì)所述第二圖像執(zhí)行的所述動(dòng)作(c)包括從編索引的集合中讀取與所述區(qū)間相關(guān)聯(lián)的一基值和基于所述相應(yīng)的計(jì)算出的距離計(jì)算對(duì)所述基值的一校正。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的處理一圖像的方法，其中所述計(jì)算對(duì)所述基值的一校正包括讀取與所述區(qū)間相關(guān)聯(lián)的一插值參數(shù)。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的處理一圖像的方法，其中所述計(jì)算對(duì)所述基值的一校正包括讀取與所述區(qū)間相關(guān)聯(lián)的一距離和基于(a)所述插值參數(shù)和(b)所述計(jì)算出的距離與所述讀取距離之間的一差來(lái)計(jì)算對(duì)所述基值的一校正。
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的處理一圖像的方法，其中所述獲得一值權(quán)重包含基于所述相應(yīng)的計(jì)算出的距離、根據(jù)值權(quán)重與距離之間的一單調(diào)遞減非線(xiàn)性關(guān)系來(lái)計(jì)算一值權(quán)重，其中所述插值參數(shù)表示對(duì)所述區(qū)間上的所述單調(diào)遞減非線(xiàn)性關(guān)系進(jìn)行近似的一線(xiàn)的一斜率。
26.一種數(shù)據(jù)存儲(chǔ)媒介，其具有描述根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法的機(jī)器可讀指令。
27.根據(jù)權(quán)利要求17所述的處理一圖像的方法，所述方法包含對(duì)所述復(fù)數(shù)個(gè)鄰近像素的所述經(jīng)加權(quán)值的一總和進(jìn)行歸一化，所述歸一化包括讀取與所述復(fù)數(shù)個(gè)值權(quán)重的一總和相關(guān)聯(lián)的一值；將所述復(fù)數(shù)個(gè)鄰近像素的所述經(jīng)加權(quán)值的一總和乘以所述讀取值以獲得一中間值；和向右移位所述中間值。
28.一種數(shù)據(jù)存儲(chǔ)媒介，其具有描述根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法的機(jī)器可讀指令。
全文摘要
根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的自適應(yīng)濾波器包括一N×N二維卷積，其中N是一大于1的奇整數(shù)。一圖像的像素是通過(guò)在所述圖像上移動(dòng)N×N個(gè)內(nèi)核來(lái)濾波的。在每一像素位置處，所述內(nèi)核系數(shù)是由N×N區(qū)域內(nèi)的圖像像素確定的，使得所述內(nèi)核系數(shù)可從一個(gè)像素位置改變到下一個(gè)像素位置?？蓸?gòu)建這一種濾波器以使用一查找表來(lái)近似一浮點(diǎn)運(yùn)算。
文檔編號(hào)G06T5/20GK1989525SQ200580025219
公開(kāi)日2007年6月27日 申請(qǐng)日期2005年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月28日
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