CN101431688B - 图像处理系统以及相关图像处理方法 - Google Patents

Abstract

一种图像处理系统包含：泛色检测模块，检测一合成信号是否对应泛色区域；以及图像处理模块，耦接至泛色检测模块。图像处理模块包含：梳型滤波器，用来对合成信号进行滤波，以产生第一滤波后信号；与第一、第二带通滤波器，耦接至梳型滤波器，用来对第一滤波后信号进行滤波，以分别产生第二、第三滤波后信号，其中第二带通滤波器的滤波频带大于第一带通滤波器的滤波频带，并且当合成信号对应泛色区域时，图像处理模块根据第二滤波后信号产生输出信号，以及当合成信号不对应泛色区域时，图像处理模块根据第三滤波后信号产生输出信号。

Description

图像处理系统以及相关图像处理方法

技术领域

本发明提供一种图像处理系统以及其相关图像处理方法，尤其指一种用来进行亮度色度分离(Y/C separation)的图像处理系统以及其相关图像处理方法。

背景技术

一般来说，图像数据通过一合成信号加以传输，在此请参阅图1，图1为一合成信号的频谱的示意图。如图1所示，合成信号主要包含有亮度信息(luminance information)以及色度信息(chrominance information)，而色度信息以调制的方式，附加于亮度信息的高频信号上。

在接收到合成信号之后，图像解码器(video decoder)便需要将合成信号所携带的亮度信息与色度信息分离出来，以进行后续的图像处理，而这样的操作便称的为亮度色度分离(Y/C分离)。

通常Y/C分离的操作，系通过滤波器对合成信号进行滤波处理，以将色度信息从亮度的高频信息中分离出来；但是不同滤波器的滤波频带，亦会导致不同的滤波结果。举例来说，若选用的滤波器具有较窄的滤波频带(如图1所示的W1)，由于其无法将所有的色度信息经由滤波分离出来，当显示图像时，颜色边界的表现会比较模糊；另一方面，若选用的滤波器具有较宽的滤波频带(如图1所示的W2)，虽然可以将所有的色度信息经由滤波分离出来，但是所得到的滤波后信号除了原本应包含的色度信息之外，也同时包含了亮度的高频信息，因此会造成对于色度信息的误判，这样的情况便称为泛色效应(cross-color effect)，因此，当显示图像时，虽然可以得到较为锐利的颜色边界，但前述的泛色效应却会造成图像失真，使得图像的显示效能低落。

因此，无论是通过何种滤波频带的滤波器，对于图像处理来说，均会有其对应的问题需要加以解决。

发明内容

因此本发明的主要目的之一在于提供一种图像处理系统以及相关图像处理方法，以解决公知技术中的问题。

根据本发明，公开一种一种图像处理系统，用来对一合成信号(compositesignal)进行亮度色度分离，以产生一输出信号，该图像处理系统包含有：一泛色(cross-color)检测模块，用来接收该合成信号，并检测该合成信号是否对应泛色区域；以及一图像处理模块，耦接至该泛色检测模块，该图像处理模块包含有：一梳型滤波器(comb filter)，用来接收该合成信号，并对该合成信号进行滤波处理，以产生一第一滤波后信号；一第一带通滤波器(bandpass filter)，耦接至该梳型滤波器，用来接收该第一滤波后信号，并对该第一滤波后信号进行滤波处理，以产生一第二滤波后信号；以及一第二带通滤波器，耦接至该梳型滤波器，用来接收该第一滤波后信号，并对该第一滤波后信号进行滤波处理，以产生一第三滤波后信号，该第二带通滤波器的滤波频带大于该第一带通滤波器的滤波频带；其中当该合成信号对应泛色区域时，该图像处理模块根据该第二滤波后信号产生该输出信号，以及当该合成信号不对应泛色区域时，该图像处理模块根据该第三滤波后信号产生该输出信号。

根据本发明，还公开一种图像处理方法，用来对一合成信号(compositesignal)进行亮度色度分离，以产生一输出信号，该图像处理方法包含有：检测该合成信号是否对应泛色区域；提供一梳型滤波器(comb filter)，并利用该梳型滤波器对该合成信号进行滤波处理，以产生一第一滤波后信号；提供一第一带通滤波器(band pass filter)，并利用该第一带通滤波器对该第一滤波后信号进行滤波处理，以产生一第二滤波后信号；提供一第二带通滤波器(band pass filter)，并利用该第二带通滤波器对该第一滤波后信号进行滤波处理，以产生一第三滤波后信号，其中该第二带通滤波器的滤波频带大于该第一带通滤波器的滤波频带；以及当该合成信号对应泛色区域时，根据该第二滤波后信号产生该输出信号，以及当该合成信号不对应泛色区域时，则根据该第三滤波后信号产生该输出信号。

根据本发明，还公开一种图像处理系统，用来对一合成信号(compositesignal)进行亮度色度分离，以产生一输出信号，该图像处理系统包含有：一泛色(cross-color)检测模块，用来接收该合成信号，并检测该合成信号是否对应泛色区域，以产生一控制信号；以及一图像处理模块，耦接至该泛色检测模块，该图像处理模块包含有：一梳型滤波器(comb filter)，用来接收该合成信号，并对该合成信号进行滤波处理，以产生一第一滤波后信号；一第一带通滤波器(band pass filter)，耦接至该梳型滤波器，用来接收该第一滤波后信号，并对该第一滤波后信号进行滤波处理，以产生一第二滤波后信号；以及一增益控制器，耦接至该第一带通滤波器与该泛色检测模块，用来接收该第二滤波后信号与该控制信号，以于该合成信号对应泛色区域时，调整该第二滤波后信号中各颜色成分的增益，以输出一调整后信号作为该输出信号，并且于该合成信号不对应泛色区域时，直接输出该第二滤波后信号作为该输出信号。

根据本发明，还公开一种图像处理方法，用来对一合成信号(compositesignal)进行亮度色度分离，以产生一输出信号，该图像处理方法包含有：检测该合成信号是否对应泛色区域；提供一梳型滤波器(comb filter)，以利用该梳型滤波器对该合成信号进行滤波处理，以产生一第一滤波后信号；提供一带通滤波器(band pass filter)，以利用该第一带通滤波器对该第一滤波后信号进行滤波处理，以产生一第二滤波后信号；当该合成信号对应泛色区域时，调整该第二滤波后信号中各颜色成分的增益，以输出一调整后信号作为该输出信号，并且于该合成信号不对应泛色区域时，直接输出该第二滤波后信号作为该输出信号。

本发明的图像处理系统以及其相关图像处理方法可根据合成信号中各像素的泛色状况，对合成信号分别进行不同的滤波或增益处理，因此不但可以兼顾色彩的锐利度，亦可达到消除泛色效应的目的，而达到较佳的图像质量。

附图说明

图1为一合成信号的频谱的示意图。

图2为本发明的图像处理系统的第一实施例的功能方块图。

图3为图2所示的二维带通滤波器211的滤波频带的一实施例示意图。

图4为本发明的图像处理系统的第二实施例的功能方块图。

附图编号

200、400	图像处理系统	210、410	泛色检测模块
				220、420	图像处理模块	211、411	二维带通滤波器
212、412	判断模块	221、421	二维梳型滤波器

222、223、422	一维带通滤波器	224、424	增益控制器
				225	多工器

具体实施方式

以下参考附图详细说明本发明。

在此请参阅图2，图2为本发明的图像处理系统200的第一实施例的功能方块图。如图2所示，图像处理系统200包含有一泛色检测模块210以及一图像处理模块220。其中各元件的耦接方式如图2所示，故不还赘述；而各元件的功能与操作将于以下的公开中详述。

于本实施例中，泛色检测模块210包含有一二维带通滤波器211以及一判断模块212；在此请还参阅图3，图3为图2所示的二维带通滤波器211的滤波频带的一实施例示意图。如图3所示，二维带通滤波器211根据图3所绘示的滤波频带W，对合成信号进行滤波处理，以产生一滤波后信号S₀；接着，判断模块212会根据该滤波后信号S₀来判断该合成信号具有泛色的部分。举例来说，合成信号中所携带的各图场数据，其中可能会有多个像素(或是区域)具有泛色效应，而判断模块212便可根据合成信号经过滤波后的结果，判断出这些具有泛色的像素；譬如，经过滤波后的合成信号S₀对应其中每一个像素均具有对应的像素值(色度值)，而判断模块212系通过比较每一个像素的像素值是否超过一预定阀值(threshold)，来判断其对应的像素是否有泛色的情况，并且根据合成信号中各像素泛色的情况，输出一控制信号S_c。

另一方面，图像处理模块220用来对合成信号进行Y/C分离。于本实施例中，图像处理模块220包含有二维梳型滤波器221、一维带通滤波器222、一维带通滤波器223，一增益控制器224，以及一多工器225。其中，二维梳型滤波器221用来对合成信号进行滤波处理(等效于进行粗略的Y/C分离)，以产生一滤波后信号S₁(譬如一色度信号)。

接着，二维梳型滤波器221所输出的滤波后信号S₁(色度信号)，会传递至一维带通滤波器222、223以进行更进一步的图像处理，进而分别产生滤波后信号S₂、S₃；于本实施例中，带通滤波器222的滤波频带大于带通滤波器的滤波频带223；举例来说，带通滤波器223的滤波频带可对应图1所示的W1，而带通滤波器222的滤波频带可对应图1所示的W2；如前所述，不同的带通滤波器222、223，对于信号的滤波效果会有所不同，换句话说，经过带通滤波器223滤波后的图像信号S₃，其颜色边界的表现会比较模糊，但泛色现象较不明显；而经过带通滤波器222滤波后的图像信号S₂，其颜色边界的表现会比较锐利，但具有较严重的泛色现象。

而增益控制器224则是接在一维带通滤波器223之后，用来调降滤波后信号S₃各颜色成分的增益，以进一步的降低图像信号S₃可能具有的泛色现象，并将产生的调整后信号S₄输出。由于增益控制器224的功能与操作已于业界所公知，故不还赘述于此。

由前面的公开可知，合成信号会同时经由两种不同的带通滤波器222、223处理，而多工器225的作用便是根据泛色检测模块210所输出的控制信号S_c，于输出时选择适当的图像信号S₂或是图像信号S₄。换句话说，当泛色检测模块210判断出合成信号中某些像素对应泛色区域时，则当图像处理模块220必须输出对应这些像素的图像信号时，由于这些像素对应泛色区域，因此多工器225便会根据控制信号S_c，选择输出泛色现象较不严重的图像信号S₄；另一方面，若图像处理模块220必须输出对应其余像素的图像信号时，由于其余像素并不对应泛色现象，因此多工器225便会根据控制信号S_c，选择输出具有较锐利的颜色边界的图像信号S₂。

在此请注意，增益控制器224用来进一步的降低图像信号S₃可能具有的泛色现象，然而，增益控制器224于第一实施例的中为一选择性(optional)的装置，亦即增益控制器224仅为本发明的一较佳实施例，而非本发明的限制；换句话说，本发明的第一实施例在没有增益控制器224的情况下亦可实施。

此外，本发明并未限制二维带通滤波器211的滤波频带，而图3所示的滤波频带仅为本发明的一实施例，而非本发明的限制；在实际应用上，熟习此技术者可以根据不同的设计需求来设定不同的滤波频带，以达到检测泛色效应的目的；如此的相对应变化，亦属本发明的范畴。

在此请注意，于前述的实施例中，带通滤波器222、223为一维的带通滤波器，然而在硬体架构许可的情况下(譬如具有足够的线缓冲器)，带通滤波器222、223亦可以二维的带通滤波器实现，如此的相对应变化，亦属本发明的范畴。

在此请参阅图4，图4为本发明的图像处理系统400的第二实施例的功能方块图。如图4所示，图像处理系统400包含有一泛色检测模块410以及一图像处理模块420；泛色检测模块410包含有一二维带通滤波器411以及一判断模块412；图像处理模块420包含有二维梳型滤波器421、一维带通滤波器422、以及一增益控制器424。其中各元件的耦接方式如图4所示，故不还赘述；而各元件的功能与操作将于以下的公开中详述。

于前述的第一实施例相似，于本实施例中，二维带通滤波器411亦根据图3所绘示的滤波频带，对合成信号进行滤波处理，以产生一滤波后信号S₀；接着，判断模块412会根据该滤波后信号S₀来判断该合成信号具有泛色的部分。举例来说，合成信号中所携带的各图场数据，其中可能会有多个像素(或是区域)具有泛色效应，而判断模块412便可根据合成信号经过滤波后的结果，判断出这些具有泛色的像素；譬如，经过滤波后的合成信号S₀对应其中每一个像素均具有对应的像素值(色度值)，而判断模块412系通过比较每一个像素的像素值是否超过一预定阀值(threshold)，来判断其对应的像素是否有泛色的情况，并且根据合成信号中各像素的泛色情况，输出一控制信号S_c。

另一方面，图像处理模块420用来对合成信号进行Y/C分离。于本实施例中，其中，二维梳型滤波器421用来对合成信号进行滤波处理(等效于进行粗略的Y/C分离)，以产生一滤波后信号S₁(譬如一色度信号)。

接着，二维梳型滤波器421所输出的滤波后信号S₁(色度信号)，会传递至一维带通滤波器422以进行更进一步的图像处理，进而产生滤波后信号S₂；于本实施例中，带通滤波器422的滤波频带可对应图1所示的W2；如前所述，经过带通滤波器422滤波后的图像信号S₂，其颜色边界的表现会比较锐利，但具有较严重的泛色现象。

而增益控制器424则是接在一维带通滤波器422之后，用来根据控制信号S_c，选择性地调降滤波后信号S₂中对应部份像素的各颜色成分的增益，以进一步的降低图像信号S₂可能具有的泛色现象，并将产生的调整后信号S₃输出。换句话说，于本实施例中，当泛色检测模块410判断出合成信号中某些像素对应泛色区域时，便会发出控制信号S_c以控制增益控制器424将这些具有泛色的像素中各颜色部分的增益降低，而对于合成信号中其余不具有泛色的像素，增益控制器424会直接将其输出。

因此，在调整后信号S₃中，除了对应泛色的像素经过增益控制器424的增益处理之外，其余的像素仍然维持一维带通滤波器422的处理结果；如此一来，从图像处理模块420输出的调整后信号S₃不但能够具有较锐利的颜色边界，原先所具有的泛色效应亦已经过抑制，因此可得到较佳的图像质量。

相同地，于本实施例中，本发明并未限制二维带通滤波器411的滤波频带，熟习此技术者可以根据不同的设计需求来设定不同的滤波频带，以达到检测泛色效应的目的。

相较于公知技术，本发明的图像处理系统以及其相关图像处理方法可根据合成信号中各像素的泛色状况，对合成信号分别进行不同的滤波或增益处理，因此不但可以兼顾色彩的锐利度，亦可达到消除泛色效应的目的，而达到较佳的图像质量。

以上虽以实施例说明本发明，但并不因此限定本发明的范围，只要不脱离本发明的要旨，该行业者可进行各种变形或变更。

Claims (20)

1.一种图像处理系统，用来对一合成信号进行亮度色度分离，以产生一输出信号，该图像处理系统包含有：

一泛色检测模块，用来接收该合成信号，并通过对该合成信号进行二维带通滤波处理来检测该合成信号是否对应泛色区域；以及

一图像处理模块，耦接至该泛色检测模块，该图像处理模块包含有：

一梳型滤波器，用来接收该合成信号，并对该合成信号进行滤波处理，以产生一第一滤波后信号；

一第一带通滤波器，耦接至该梳型滤波器，用来接收该第一滤波后信号，并对该第一滤波后信号进行滤波处理，以产生一第二滤波后信号；以及

一第二带通滤波器，耦接至该梳型滤波器，用来接收该第一滤波后信号，并对该第一滤波后信号进行滤波处理，以产生一第三滤波后信号，该第二带通滤波器的滤波频带大于该第一带通滤波器的滤波频带；

其中当该合成信号对应泛色区域时，该图像处理模块根据该第二滤波后信号产生该输出信号，以及当该合成信号不对应泛色区域时，该图像处理模块根据该第三滤波后信号产生该输出信号。

2.如权利要求1所述的图像处理系统，其中该梳型滤波器为一二维梳型滤波器。

3.如权利要求1所述的图像处理系统，其中该第一带通滤波器与该第二带通滤波器皆为一维带通滤波器。

4.如权利要求1所述的图像处理系统，其中该泛色检测模块包含有：

一第三带通滤波器，用来接收该合成信号，并对该合成信号进行二维带通滤波处理，以产生一第四滤波后信号；以及

一判断模块，耦接至该第三带通滤波器，用来接收该第四滤波后信号，并根据该第四滤波后信号所携带的像素信息，判断该合成信号是否对应泛色区域。

5.如权利要求4所述的图像处理系统，其中该第三带通滤波器为二维带通滤波器。

6.如权利要求4所述的图像处理系统，其中该像素信息为色度信息。

7.如权利要求1所述的图像处理系统，其中该图像处理模块还包含有：

一多工器，耦接至该第一带通滤波器、该第二带通滤波器、以及该泛色检测模块；

其中该泛色检测模块根据其检测结果，产生一控制信号至该多工器，以于该合成信号对应泛色区域时，使该多工器输出该第二滤波后信号以作为该输出信号，以及于该合成信号不对应泛色区域时，使该多工器输出该第三滤波后信号以作为该输出信号。

8.如权利要求1所述的图像处理系统，其中该图像处理模块还包含有：

一增益控制器，耦接至该第一带通滤波器，用来接收该第二滤波后信号，并调整该第二滤波后信号中各颜色成分的增益，以输出一调整后信号；以及

一多工器，耦接至该增益控制器、该第二带通滤波器、以及该泛色检测模块；

其中该泛色检测模块根据其检测结果，产生一控制信号至该多工器，以于该合成信号对应泛色区域时，使该多工器输出该调整后信号以作为该输出信号，以及于该合成信号不对应泛色区域时，使该多工器输出该第三滤波后信号以作为该输出信号。

9.一种图像解码器，包括图像处理系统，用来对一合成信号进行亮度色度分离，以产生一输出信号，该图像处理系统包含有：

一泛色检测模块，用来接收该合成信号，并通过对该合成信号进行二维带通滤波处理来检测该合成信号是否对应泛色区域；以及

一图像处理模块，耦接至该泛色检测模块，该图像处理模块包含有：

一梳型滤波器，用来接收该合成信号，并对该合成信号进行滤波处理，以产生一第一滤波后信号；

一第一带通滤波器，耦接至该梳型滤波器，用来接收该第一滤波后信号，并对该第一滤波后信号进行滤波处理，以产生一第二滤波后信号；以及

一第二带通滤波器，耦接至该梳型滤波器，用来接收该第一滤波后信号，并对该第一滤波后信号进行滤波处理，以产生一第三滤波后信号，该第二带通滤波器的滤波频带大于该第一带通滤波器的滤波频带；

其中当该合成信号对应泛色区域时，该图像处理模块根据该第二滤波后信号产生该输出信号，以及当该合成信号不对应泛色区域时，该图像处理模块根据该第三滤波后信号产生该输出信号。

10.一种图像处理方法，用来对一合成信号进行亮度色度分离，以产生一输出信号，该图像处理方法包含有：

通过对该合成信号进行二维带通滤波处理来检测该合成信号是否对应泛色区域；

提供一梳型滤波器，并利用该梳型滤波器对该合成信号进行滤波处理，以产生一第一滤波后信号；

提供一第一带通滤波器，并利用该第一带通滤波器对该第一滤波后信号进行滤波处理，以产生一第二滤波后信号；

提供一第二带通滤波器，并利用该第二带通滤波器对该第一滤波后信号进行滤波处理，以产生一第三滤波后信号，其中该第二带通滤波器的滤波频带大于该第一带通滤波器的滤波频带；以及

当该合成信号对应泛色区域时，根据该第二滤波后信号产生该输出信号，以及当该合成信号不对应泛色区域时，则根据该第三滤波后信号产生该输出信号。

11.如权利要求10所述的图像处理方法，其中检测该合成信号是否对应泛色区域的步骤包含有：

提供一第三带通滤波器，以利用该第三带通滤波器接收该合成信号，并对该合成信号进行二维带通滤波处理，以产生一第四滤波后信号；以及

根据该第四滤波后信号所携带的像素信息，检测该合成信号是否对应泛色区域。

12.如权利要求11所述的图像处理系统，其中该像素信息为色度信息。

13.如权利要求10所述的图像处理方法，其中当该合成信号对应泛色区域时，根据该第二滤波后信号产生该输出信号的步骤包含有：

当该合成信号对应泛色区域时，调整该第二滤波后信号中各颜色成分的增益，来产生一调整后信号，以作为该输出信号。

14.一种图像处理系统，用来对一合成信号进行亮度色度分离，以产生一输出信号，该图像处理系统包含有：

一泛色检测模块，用来接收该合成信号，并通过对该合成信号进行二维带通滤波处理来检测该合成信号是否对应泛色区域，以产生一控制信号；以及

一图像处理模块，耦接至该泛色检测模块，该图像处理模块包含有：

一梳型滤波器，用来接收该合成信号，并对该合成信号进行滤波处理，以产生一第一滤波后信号；

一第一带通滤波器，耦接至该梳型滤波器，用来接收该第一滤波后信号，并对该第一滤波后信号进行滤波处理，以产生一第二滤波后信号；以及

一增益控制器，耦接至该第一带通滤波器与该泛色检测模块，用来接收该第二滤波后信号与该控制信号，以于该合成信号对应泛色区域时，调整该第二滤波后信号中各颜色成分的增益，以输出一调整后信号作为该输出信号，并且于该合成信号不对应泛色区域时，直接输出该第二滤波后信号作为该输出信号。

15.如权利要求14所述的图像处理系统，其中该梳型滤波器为一二维梳型滤波器。

16.如权利要求14所述的图像处理系统，其中该泛色检测模块包含有：

一第二带通滤波器，用来接收该合成信号，并对该合成信号进行二维带通滤波处理，以产生一第三滤波后信号；以及

一检测装置，耦接至该第二带通滤波器，用来接收该第三滤波后信号，并根据该第三滤波后信号所携带的像素信息，检测该合成信号是否对应泛色区域。

17.一种图像处理方法，用来对一合成信号进行亮度色度分离，以产生一输出信号，该图像处理方法包含有：

通过对该合成信号进行二维带通滤波处理来检测该合成信号是否对应泛色区域；

提供一梳型滤波器，以利用该梳型滤波器对该合成信号进行滤波处理，以产生一第一滤波后信号；

提供一带通滤波器，以利用该第一带通滤波器对该第一滤波后信号进行滤波处理，以产生一第二滤波后信号；以及

当该合成信号对应泛色区域时，调整该第二滤波后信号中各颜色成分的增益，以输出一调整后信号作为该输出信号，并且于该合成信号不对应泛色区域时，直接输出该第二滤波后信号作为该输出信号。

18.如权利要求17所述的图像处理方法，其中该第一带通滤波器为一维带通滤波器。

19.如权利要求17所述的图像处理方法，其中检测该合成信号是否对应泛色区域的步骤包含有：

提供一第二带通滤波器，并利用该第二带通滤波器对该合成信号进行二维带通滤波处理，以产生一第三滤波后信号；以及

根据该第三滤波后信号所携带的像素信息，检测该合成信号是否对应泛色区域。

20.一种应用于一图像解码器的图像处理方法，用来对一合成信号进行亮度色度分离，以产生一输出信号，该图像处理方法包含有：

通过对该合成信号进行二维带通滤波处理来检测该合成信号是否对应泛色区域；

提供一梳型滤波器，以利用该梳型滤波器对该合成信号进行滤波处理，以产生一第一滤波后信号；

提供一带通滤波器，以利用该第一带通滤波器对该第一滤波后信号进行滤波处理，以产生一第二滤波后信号；以及

当该合成信号对应泛色区域时，调整该第二滤波后信号中各颜色成分的增益，以输出一调整后信号作为该输出信号，并且于该合成信号不对应泛色区域时，直接输出该第二滤波后信号作为该输出信号。

Images