圖像處理器

圖像處理器 - 也稱為圖像處理引擎、圖像處理處理器或圖像處理系統 - 是視頻和數碼相機最重要的組件之一。 除了鏡頭和圖像傳感器之外，它在獲取數字圖像方面起著至關重要的作用。 圖像處理器是硬件（處理器）和軟件（算法）的結合。

一項重要任務是 B. 傳感器數據的處理：大多數圖像傳感器的光電二極管只能識別灰色陰影。 為了獲得顏色信息，使用濾色器對各個像素進行過濾，例如 B. 紅綠藍（RGB）或CYMK。 RGB 濾波器通常根據拜耳矩陣排列。 即有一個紅色、一個藍色和兩個綠色像素。 由于每個光電二極管僅記錄三種顏色信息中的一種，因此如果沒有圖像處理器，則只能看到這些紅色、藍色和綠色像素。 圖像處理器的一項任務是拜耳轉換，通俗地稱為“去拜耳”或去馬賽克。 圖像處理器還做了非均勻性校正，即消除固定模式噪聲，這是由傳感器像素的靈敏度不同引起的。 顏色校正是另一項任務：例如，它使用圖像傳感器提供的關于單個像素的色度（色調和顏色飽和度）和亮度（亮度）的數據，為每個像素計算正確的顏色和亮度值。 使用的算法越好，顏色越自然，對比度越平衡。

這種圖像數據處理過程極其復雜，涉及許多不同的過程。 它的成功本質上取決于所使用算法的“智能”。

圖像處理器評估每個單獨像素的顏色和亮度值，并將信息與相鄰像素的信息進行比較。 一個復雜的算法計算出每個像素的正確顏色和亮度。 同時，圖像處理器分析整個圖像以確定正確的對比度分布。 通過調整 Gamma 值（增加或減少圖像中間調的對比度范圍），可以更逼真地顯示精細的顏色漸變（例如在人體皮膚或天空的藍色中發現的漸變）。

噪聲是用于描述所有電子電路中發生的干擾的術語。 圖像噪聲以不規則出現的像素形式出現在數碼照片上，這些像素在顏色和/或亮度方面偏離周圍環境。 更高的環境溫度、更長的曝光時間或更高的 ISO 設置會加劇這種影響。

高ISO值（=傳感器的高靈敏度），圖像傳感器中的電子信號增加，同時噪聲增加，從而降低信噪比。 圖像處理器試圖將圖像和噪聲信號彼此分離，從而抑制噪聲。 這在具有精細細節結構的圖像區域中尤其困難。 如果這些被圖形處理器錯誤地視為噪聲，它們就會失去定義。

在對每個像素的顏色和亮度值進行插值后，圖像處理器會稍微柔化圖像以補償單個像素中的任何顏色偏差。

為了仍然獲得清晰和詳細的圖像，然后銳化邊緣和輪廓。 結果的質量取決于圖像處理器如何識別邊緣并平滑地再現它們，而不會過度銳化。

圖像處理器的處理速度越來越重要，特別是考慮到數碼相機中百萬像素數量的穩步增長。 為了盡可能排除工作過程中的等待時間，還必須在速度方面不斷優化。