CN100442821C - 影像增显系统 - Google Patents

Abstract

一种影像增显系统，尤其指一种利用多重分辨率滤波器来解析影像，用以处理影像噪声和高频影像细节的装置。利用小波转换(wavelettransform)分解影像并加以处理的架构，利用不同分辨率的特性，分解出不同频率的高频信号并将之处理来达成影像增显的目的，而本架构则不需要减少分辨率，直接改变转换单元的频率，低频影像经过亮度调整，可用Gamma(γ)转换函数，可以让人眼比较容易看见暗部细节，高频影像通过门槛值运算删除噪声，保留高频属于物体本身的细节，之后再利用放大器加以放大，最后再将所有的分解单元重建成新的影像。

Description

影像增显系统

技术领域

本发明为一种影像增显系统，尤其指一种利用多重分辨率滤波器来解析影像，用以处理影像噪声和高频影像细节的装置。

背景技术

由于视频产品的普及，让人们享受到声音和影像结合的产品所带来的美丽声光世界。一个影像产品的好坏，除了字面上产品的规格多少外，更重要的是产品的影像品质，而影响产品的影像品质除了撷取视频来源的感测系统外，还有后段影像的显示系统。然而不管是前段系统或者后段系统，都需要一个影像处理系统来让影像更加清晰自然。

一般而言，常用处理影像的技术就是经过各式的滤波器来处理影像，例如利用低频滤波器来消除影像噪声，经过高频滤波器的处理将影像的细节增显，经由这些处理来帮助使用者欣赏更佳的影像品质。

如图1所示，为现有的影像处理的流程，其会经过一个低通滤波器10和高通滤波器12来处理影像，利用低通滤波器10的特性来消除噪声，再把经过低通滤波器10处理过的影像经由高通滤波器12处理，并通过一增益控制单元14将之增显，最后再用一加法器16来合成影像，以达成美化影像的目的。现有低通滤波器的选择有高斯滤波器与中值滤波器等作法，而高通滤波器的设计通常为一个边缘侦测滤波器，例如sobel。传统架构上在低通滤波器会影响影像细节的流失的程度与噪声的抑制程度，如果将噪声消除的太过严重，则会造成影像细节消失，后端高通滤波器将无法将影像细节完整呈现，如果噪声消除太少，造成后面高通滤波器的处理会增显噪声，放大噪声的影响，导致影像品质不佳。

发明内容

本发明的目的主要是提供一种影像增显系统，可以同时消除噪声的影响并增显影像的细节，利用多重分辨率滤波器来解析影像，并针对不同分辨率的影像加以分解处理过后，最后再重建各个不同分辨率滤波出来的影像，而得到最后的影像。

为了达成上述目的，本发明的影像增显系统包括有一第一分辨率高通滤波器，用以撷取输入影像的高频成分，而得到一第一分辨率高频影像成分；一第一分辨率低通滤波器，用以撷取输入影像的低频成分，而得到一第一分辨率低频影像成分；一第一分辨率门槛，连结于第一分辨率高通滤波器，用以处理第一分辨率高频影像成分的噪声；一第一分辨率增益，连结于第一分辨率门槛，用以增强第一分辨率高频影像成分的影像细节；一亮度调整单元，连结于第一分辨率低通滤波器，用以调整第一分辨率低频影像成分的亮度；一第一加法器，连结于第一分辨率增益和亮度调整单元，用以加总第一分辨率影像的高频成分和第一分辨率影像的低频成分，而得到一影像；以及一第一正规化单元，连结于第一加法器，用以将第一加法器得到的影像正规化，以恢复其能量，而得到欲处理的影像。

本发明的影像增显系统，还包括有一第二分辨率高通滤波器，用以撷取第一分辨率低频影像成分的高频成分，而得到一第二分辨率高频影像成分；一第二分辨率低通滤波器，用以撷取第一分辨率低频影像成分的低频成分，而得到一第二分辨率低频影像成分；一第二分辨率门槛，连结于第二分辨率高通滤波器，用以处理第二分辨率高频影像成分的噪声；一第二分辨率增益，连结于第二分辨率门槛，用以增强第二分辨率高频影像成分的影像细节；一第二加法器，连结于第二分辨率门槛和亮度调整单元，用以加总第二分辨率影像的高频成分和低频成分，而得到第二分辨率影像；以及一第二正规化单元，连结于第二加法器，用以将第二加法器得到的第二分辨率影像正规化，以恢复其能量；此时亮度调整单元，连结于第二分辨率低通滤波器，用以调整第二分辨率低频影像成分的亮度，而第一加法器，连结于第一分辨率增益和亮度调整单元，用以加总第一分辨率影像的高频成分和第二分辨率影像正规化后的值，而得到一影像，且第一正规化单元，连结于第一加法器，用以将第一加法器得到的影像正规化，以复原其能量，而得到欲处理的影像。

本发明的影像增显系统，包括：一第一分辨率高通滤波器，用以撷取输入影像的高频成分，而得到一第一分辨率高频影像成分；一第一分辨率低通滤波器，用以撷取输入影像的低频成分，而得到一第一分辨率低频影像成分；一第一分辨率门槛，连结于第一分辨率高通滤波器，用以处理第一分辨率高频影像成分的噪声；一第一分辨率增益，连结于第一分辨率门槛，用以增强第一分辨率高频影像成分的影像细节；一亮度调整单元，用以调整第一分辨率低频影像成分的亮度；一第一加法器，连结于第一分辨率增益和亮度调整单元，用以加总第一分辨率影像的高频成分和第一分辨率影像的低频成分，而得到一影像；以及一第一正规化单元，连结于第一加法器，用以将第一加法器得到的影像正规化，以复原其能量，而得到欲处理的影像；一第二分辨率高通滤波器，连结于第一分辨率低通滤波器，用以撷取第一分辨率低频影像成分的高频成分，而得到一第二分辨率高频影像成分；一第二分辨率低通滤波器，连结于第一分辨率低通滤波器，用以撷取第一分辨率低频影像成分的低频成分，而得到一第二分辨率低频影像成分；一第二分辨率门槛，连结于第二分辨率高通滤波器，用以处理第二分辨率高频影像成分的噪声；一第二分辨率增益，连结于第二分辨率门槛，用以增强第二分辨率高频影像成分的影像细节；一第二加法器，连结于第二分辨率门槛和亮度调整单元，用以加总第二分辨率影像的高频成分和低频成分，而得到第二分辨率影像；以及一第二正规化单元，连结于第二加法器，用以将第二加法器得到的第二分辨率影像正规化，以恢复其大小，此时该亮度调整单元，连结于第二分辨率低通滤波器，用以调整第二分辨率低频影像成分的亮度，而第一加法器，连结于第一分辨率增益和第二正规化单元，用以加总第一分辨率影像的高频成分和第二分辨率影像正规化后的值，而得到一影像，且第一正规化单元，连结于第一加法器，用以将第一加法器得到的影像正规化，以复原其大小，而得到欲处理的影像。

本发明的影像增显系统，可依实际的需求，采用单层、双层或双层以上，其中多层的结构可依双层的架构，将低频部分的输入下一层的运算结构中，如此则可得下一层分辨率的数据，依此类推则可解析出下一层数据，而得到多层的影像增显系统。最后得出的影像，则为消除噪声后的影像，并可增加影像的清晰度，使之更加符合人类的视觉习惯模型。

为能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。

附图说明

图1为现有影像处理的示意图；

图2为本发明的单层分辨率的影像增显系统的示意图；

图3为本发明的双层分辨率的影像增显系统的示意图；及

图4为本发明的多层分辨率的影像增显系统的示意图。

附图标记说明：

10低通滤波器

12高通滤波器

14增益控制单元

16加法器

20第一分辨率高通滤波器

201垂直高通水平高通滤波器

203垂直高通水平低通滤波器

205垂直低通水平高通滤波器

22第一分辨率低通滤波器

24第一分辨率门槛

241、243、245门槛

26第一分辨率增益

261、263、265增益

28亮度调整单元

30第一加法器

32第一正规化单元

34第二分辨率高通滤波器

36第二分辨率低通滤波器

38第二分辨率门槛

40第二分辨率增益

42第二加法器

44第二正规化单元

46第N分辨率高通滤波器

48第N分辨率低通滤波器

50第N分辨率门槛

52第N分辨率增益

54第N加法器

56第N正规化单元

具体实施方式

请参照图2所示，为本发明的单层分辨率的影像增显系统的示意图，本发明乃利用小波转换(wavelet transform)分解影像并加以处理的架构，跟原来小波转换的架构很接近，但是小波转换在每次转换都会减少一次分辨率(down sample)，利用不同分辨率的特性，分解出不同频率的高频信号并将之处理来达成影像增显的目的，而本架构则不需要减少分辨率，直接改变转换单元的频率，所以其运算量每一个分辨率将是原来小波转换(wavelet transform)的4倍，低频影像经过亮度调整，常见是一个Gamma(γ)转换函数，可以让人眼比较容易看见暗部细节，高频影像通过门槛值运算删除噪声，保留高频属于物体本身的细节，之后再利用放大器加以放大，最后再将所有的分解单元重建成新的影像。

由此种方式所产生的影像为超过完美重建影像(over completereconstruct image)，所以虽然高频影像经过处理，但是重建影像时因数据量为原来4倍，所以重建后高频影像经过处理所造成的畸变(distortion)也比较少，所以可以获得更加细致的影像。

本发明的单层分辨率的影像增显系统包括有一第一分辨率高通滤波器20，用以撷取输入影像的高频成分，而得到一第一分辨率高频影像成分，其中第一分辨率高通滤波器20，依实际的需求，可为一个或一个以上的滤波器，另第一分辨率高通滤波器20，可为依实际的需求，更包括有一垂直高通水平高通滤波器201，用以将垂直及水平影像通过高通滤波器、一垂直高通水平低通滤波器203，用以将一对角的影像通过高通滤波器和将另一对角的影像通过低通滤波器，以及一垂直低通水平高通滤波器205，用以将一对角的影像通过低通滤波器和将另一对角的影像通过高通滤波器，而且此第一分辨率高通滤波器20可依欲处理的影像特性，为各种形式的滤波器。

也包括有一第一分辨率低通滤波器22，用以撷取输入影像的低频成分，而得到一第一分辨率低频影像成分，其中第一分辨率低通滤波器22可为一垂直低通水平低通滤波器，用以将垂直及水平影像通过低通滤波器。其中第一分辨率高通滤波器20和第一分辨率低通滤波器22的频率，依实际的需求而设定。

一第一分辨率门槛24，连结于第一分辨率高通滤波器20，用以处理第一分辨率高频影像成分的噪声，其中第一分辨率门槛24，配合第一分辨率高通滤波器20的个数，为一个或一个以上的分辨率门槛，如图2的门槛241、243和245。一第一分辨率增益26，连结于第一分辨率门槛24，用以增强第一分辨率高频影像成分的影像细节，其中第一分辨率增益26，配合第一分辨率高通滤波器20的个数，为一个或一个以上的增益，如图2的增益261、263和265，另第一分辨率增益26为一放大器或为一γ转换函数。

一亮度调整单元28，连结于第一分辨率低通滤波器22，用以调整第一分辨率低频影像成分的亮度。一第一加法器30，连结于第一分辨率增益26和亮度调整单元28，用以加总第一分辨率影像的高频成分和第一分辨率影像的高频成分，而得到一影像。以及一第一正规化单元32，连结于第一加法器30，用以将第一加法器30得到的影像正规化，以恢复其能量，而得到欲处理的影像。

结合图2，请参照图3所示，为本发明的双层分辨率的影像增显系统，其包括有一第一分辨率高通滤波器20，用以撷取输入影像的高频成分，而得到一第一分辨率高频影像成分，其中第一分辨率高通滤波器20，依实际的需求，可为一个或一个以上的滤波器，另第一分辨率高通滤波器20，可为依实际的需求，还包括有一垂直高通水平高通滤波器201，用以将垂直及水平影像通过高通滤波器、一垂直高通水平低通滤波器203，用以将一对角的影像通过高通滤波器和将另一对角的影像通过低通滤波器，以及一垂直低通水平高通滤波器205，用以将一对角的影像通过低通滤波器和将另一对角的影像通过高通滤波器，而且此第一分辨率高通滤波器20可依欲处理的影像特性，为各种形式的滤波器。

也包括有一第一分辨率低通滤波器22，用以撷取输入影像的低频成分，而得到一第一分辨率低频影像成分，其中第一分辨率低通滤波器22可为一垂直低通水平低通滤波器，用以将垂直及水平影像通过低通滤波器。其中第一分辨率高通滤波器20和第一分辨率低通滤波器22的频率，依实际的需求而设定。

一第一分辨率门槛24，连结于第一分辨率高通滤波器20，用以处理第一分辨率高频影像成分的噪声，其中第一分辨率门槛24，配合第一分辨率高通滤波器20的个数，为一个或一个以上的分辨率门槛。一第一分辨率增益26，连结于第一分辨率门槛24，用以增强该第一分辨率高频影像成分的影像细节，其中第一分辨率增益26，配合第一分辨率高通滤波器20的个数，为一个或一个以上的增益，另第一分辨率增益26为一放大器或为一γ转换函数。

一第二分辨率高通滤波器34，连结于第一分辨率低通滤波器22，用以撷取第一分辨率低频影像成分的高频成分，而得到一第二分辨率高频影像成分。其中第二分辨率高通滤波器34，依实际的需求，可为一个或一个以上的滤波器，另第二分辨率高通滤波器34，可为依实际的需求，还包括有一垂直高通水平高通滤波器201，用以将垂直及水平影像通过高通滤波器、一垂直高通水平低通滤波器203，用以将一对角的影像通过高通滤波器和将另一对角的影像通过低通滤波器，以及一垂直低通水平高通滤波器205，用以将一对角的影像通过低通滤波器和将另一对角的影像通过高通滤波器，而且此第二分辨率高通滤波器34可依欲处理的影像特性，为各种形式的滤波器。

也包括有一第二分辨率低通滤波器36，连结于第一分辨率低通滤波器22，用以撷取输入影像的低频成分，而得到一第二分辨率低频影像成分，其中第二分辨率低通滤波器36可为一垂直低通水平低通滤波器，用以将垂直及水平影像通过低通滤波器。其中第二分辨率高通滤波器34和第二分辨率低通滤波器36的频率，依实际的需求而设定。

一第二分辨率门槛38，连结于第二分辨率高通滤波器20，用以处理第二分辨率高频影像成分的噪声，其中第二分辨率门槛38，配合第二分辨率高通滤波器34的个数，为一个或一个以上的分辨率门槛。一第二分辨率增益40，连结于第二分辨率门槛38，用以增强第二分辨率高频影像成分的影像细节，其中第二分辨率增益40，配合第二分辨率高通滤波器34的个数，为一个或一个以上的增益，另第二分辨率增益40为一放大器或为一γ转换函数。

一亮度调整单元28，连结于第二分辨率低通滤波器36，用以调整第二分辨率低频影像成分的亮度。

一第二加法器42，连结于第二分辨率门槛40和亮度调整单元28，用以加总第二分辨率影像的高频成分和低频成分，而得到该第二分辨率影像。以及一第二正规化单元44，连结于第二加法器42，用以将第二加法器42得到的第二分辨率影像正规化，以恢复其能量。

一第一加法器30，连结于第一分辨率增益26和第二正规化单元44，用以加总第一分辨率影像的高频成分和第二分辨率影像成分，而得到一影像。以及一第一正规化单元32，连结于第一加法器30，用以将第一加法器30得到的影像正规化，以恢复其大小，而得到欲处理的影像。

本发明的影像增显系统，可依实际的需求，采用单层、双层或双层以上，其中多层的结构可依图3的双层架构，将低频部分的的输入下一层的运算结构中，如此则可得下一层分辨率的数据，依此类推则可解析出下一层数据，而得到多层的影像增显系统，如图4所示，为加上第N分辨率高通滤波器46、第N分辨率低通滤波器48、第N分辨率增益50、第N分辨率增益52、第N加法器54和第N正规化单元56。最后得出的影像，则为消除噪声后的影像，并可增加影像的清晰度，使之更加符合人类的视觉习惯模型。

但以上所述仅为本发明的较佳可行实施例，非因此即拘限本发明的专利范围，因此任何熟悉此项技艺的人在本发明的领域内，所实施的变化或修饰，都应属本发明的权利要求保护范围。

Claims (19)

1.一种影像增显系统，其特征在于，包括有：

一第一分辨率高通滤波器，用以撷取输入影像的高频成分，而得到一第一分辨率高频影像成分；

一第一分辨率低通滤波器，用以撷取输入影像的低频成分，而得到一第一分辨率低频影像成分；

一第一分辨率门槛，连结于第一分辨率高通滤波器，用以处理第一分辨率高频影像成分的噪声；

一第一分辨率增益，连结于第一分辨率门槛，用以增强第一分辨率高频影像成分的影像细节；

一亮度调整单元，连结于第一分辨率低通滤波器，用以调整第一分辨率低频影像成分的亮度；

一第一加法器，连结于第一分辨率增益和亮度调整单元，用以加总第一分辨率影像的高频成分和第一分辨率影像的低频成分，而得到一影像；以及

一第一正规化单元，连结于第一加法器，用以将第一加法器得到的影像正规化，以复原其能量，而得到欲处理的影像。

2.如权利要求1所述的影像增显系统，其特征在于，所述的第一分辨率高通滤波器，依实际的需求，为一个或一个以上的滤波器。

3.如权利要求1所述的影像增显系统，其特征在于，所述的第一分辨率门槛，配合第一分辨率高通滤波器的个数，为一个或一个以上的分辨率门槛。

4.如权利要求1所述的影像增显系统，其特征在于，所述的第一分辨率增益，配合第一分辨率高通滤波器的个数，为一个或一个以上的增益。

5.如权利要求1所述的影像增显系统，其特征在于，所述的第一分辨率高通滤波器，还可为依实际的需求，还包括有一垂直高通水平高通滤波器、一垂直高通水平低通滤波器及一垂直低通水平高通滤波器。

6.如权利要求1所述的影像增显系统，其特征在于，所述的第一分辨率低通滤波器为一垂直低通水平低通滤波器。

7.如权利要求1所述的影像增显系统，其特征在于，所述的第一分辨率增益为一放大器。

8.如权利要求1所述的影像增显系统，其特征在于，所述的第一分辨率增益为一γ转换函数。

9.如权利要求1所述的影像增显系统，其特征在于，所述的第一分辨率高通滤波器和第一分辨率低通滤波器的频率，依实际的需求而设定。

10.一种影像增显系统，其特征在于，包括有：一第一分辨率高通滤波器，用以撷取输入影像的高频成分，而得到一第一分辨率高频影像成分；

一第一分辨率低通滤波器，用以撷取输入影像的低频成分，而得到一第一分辨率低频影像成分；

一第一分辨率门槛，连结于第一分辨率高通滤波器，用以处理第一分辨率高频影像成分的噪声；

一第一分辨率增益，连结于第一分辨率门槛，用以增强第一分辨率高频影像成分的影像细节；

一亮度调整单元，用以调整第一分辨率低频影像成分的亮度；

一第一加法器，连结于第一分辨率增益和亮度调整单元，用以加总第一分辨率影像的高频成分和第一分辨率影像的低频成分，而得到一影像；以及

一第一正规化单元，连结于第一加法器，用以将第一加法器得到的影像正规化，以复原其能量，而得到欲处理的影像；

一第二分辨率高通滤波器，连结于第一分辨率低通滤波器，用以撷取第一分辨率低频影像成分的高频成分，而得到一第二分辨率高频影像成分；

一第二分辨率低通滤波器，连结于第一分辨率低通滤波器，用以撷取第一分辨率低频影像成分的低频成分，而得到一第二分辨率低频影像成分；

一第二分辨率门槛，连结于第二分辨率高通滤波器，用以处理第二分辨率高频影像成分的噪声；

一第二分辨率增益，连结于第二分辨率门槛，用以增强第二分辨率高频影像成分的影像细节；

一第二加法器，连结于第二分辨率门槛和亮度调整单元，用以加总第二分辨率影像的高频成分和低频成分，而得到第二分辨率影像；以及

一第二正规化单元，连结于第二加法器，用以将第二加法器得到的第二分辨率影像正规化，以恢复其大小，此时该亮度调整单元，连结于第二分辨率低通滤波器，用以调整第二分辨率低频影像成分的亮度，而第一加法器，连结于第一分辨率增益和第二正规化单元，用以加总第一分辨率影像的高频成分和第二分辨率影像正规化后的值，而得到一影像，且第一正规化单元，连结于第一加法器，用以将第一加法器得到的影像正规化，以复原其大小，而得到欲处理的影像。

11.如权利要求10所述的影像增显系统，其特征在于，所述的分辨率的层数，依实际的需求，为二层或二层以上。

12.如权利要求10所述的影像增显系统，其特征在于，所述的第二分辨率高通滤波器，依实际的需求，为一个或一个以上的滤波器。

13.如权利要求10所述的影像增显系统，其特征在于，所述的第二分辨率门槛，配合第二分辨率高通滤波器的个数，为一个或一个以上的分辨率门槛。

14.如权利要求10所述的影像增显系统，其特征在于，所述的第二分辨率增益，配合第二分辨率高通滤波器的个数，为一个或一个以上的增益。

15.如权利要求10所述的影像增显系统，其特征在于，所述的第二分辨率高通滤波器，还可为依实际的需求，还包括有一垂直高通水平高通滤波器、一垂直高通水平低通滤波器及一垂直低通水平高通滤波器。

16.如权利要求10所述的影像增显系统，其特征在于，所述的第二分辨率低通滤波器为一垂直低通水平低通滤波器。

17.如权利要求10所述的影像增显系统，其特征在于，所述的第二分辨率增益为一放大器。

18.如权利要求10所述的影像增显系统，其特征在于，所述的第二分辨率增益为一γ转换函数。

19.如权利要求10所述的影像增显系统，其特征在于，所述的第二分辨率高通滤波器和第二分辨率低通滤波器的频率，依实际的需求而设定。

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