CN101605268B - 梳型滤波器上的边缘方向检测的系统 - Google Patents

Abstract

一种于梳型滤波器上的边缘方向检测的系统。一缓冲器接收并储存一混合信号。一第一滤波器对该混合信号进行滤波，并产生一第一滤波信号。一第二滤波器对该混合信号进行滤波，并产生一第二滤波信号。一第一斜线检测装置检测该第一滤波信号中的斜线，并产生一第一斜线指示信号及一第一斜线方向信号，并输出一第一最小斜线差值。一第二斜线检测装置检测该第二滤波信号中的斜线，并产生一第二斜线指示信号及一第二斜线方向信号，并输出一第二最小斜线差值。一比较装置，是用以比较第一及第二斜线指示信号、第一及第二斜线方向信号，进而产生一边缘方向信息。

Description

梳型滤波器上的边缘方向检测的系统

技术领域

本发明涉及处理器的技术领域，特别涉及一种梳型滤波器上的边缘方向检测的系统。

背景技术

在图像处理中，一个图像的振幅的改变或是不连续常常代表在该图像中的实际对象，为了撷取该实际对象，常会对该图像进行边缘检测(edge detection)或是增强边缘锐利度(edge enhancement or edgesharping)的运算。

现有技术的边缘检测算法常使用多个滤波器(Filter)来分离出多个频带区域，但由于得到的输出信号并不够直觉化，常常需要混合多种判断方式，并设定权重参数来达到期望的图像质量。此种现有边缘检测算法常常仅能检测垂直或是水平的边缘，对于在混合信号(CompositeSignal)的斜线边缘却无法有效检测。

美国专利申请早期公开第US 2006/0268177号使用一斜线相似检测器(oblique similarity detector)及一斜线梳型滤波器(oblique combfilter)，用以对一混合信号执行斜线边缘检测，是针对亮度信号(luminance，Luma)进行斜线边缘检测，比较出亮度信号强而色度信号(chromance，Chroma)较弱的混合信号，此技术较适合运用于黑白图像，然而运用于彩色图像时，由于彩色图像色度信号变化较大，常常会产生误判的现象。由此可知，现有边缘方向检测的系统仍有诸多缺陷而有予以改善的必要。

发明内容

本发明的目的是在于提供一种梳型滤波器上的边缘方向检测的系统，以在彩色混合信号中有效地检测斜线。

依据本发明的一个特色，本发明公开一种于梳型滤波器上的边缘方向检测的系统，包含：缓冲器，用以接收并储存混合信号；第一滤波器，连接该缓冲器，用以对该混合信号进行滤波，并产生第一滤波信号；第二滤波器，连接该缓冲器，用以对该混合信号进行滤波，并产生第二滤波信号；第一斜线检测装置，连接至该第一滤波器，用以检测该第一滤波信号中的斜线，进而产生第一斜线指示信号及第一斜线方向信号，并输出第一最小斜线差值；第二斜线检测装置，连接至该第二滤波器，用以检测该第二滤波信号中的斜线，进而产生第二斜线指示信号及第二斜线方向信号，并输出第二最小斜线差值；以及比较装置，连接至该第一斜线检测装置及该第二斜线检测装置，用以比较该第一斜线指示信号、该第一斜线方向信号、该第二斜线指示信号及该第二斜线方向信号，并产生边缘方向信息。

依据本发明的另一个特色，本发明公开一种于梳型滤波器上的边缘方向检测的系统，包含：缓冲器，用以接收并储存混合信号；N个滤波器，分别连接至该缓冲器，以对该混合信号进行滤波，并产生相对应的第一至第N滤波信号，其中N为正整数；N个斜线检测装置，分别连接至该N个滤波器，用以用以检测该第一至第N滤波信号中的斜线，并产生相对应的第一至第N斜线指示信号及第一至第N斜线方向信号，进而输出第一至第N最小斜线差值；以及比较装置，连接至该N个斜线检测装置，以比较该第一至第N斜线指示信号及该第一至第N最小斜线差值，并产生边缘方向信息；其中，该N个滤波器的工作频谱是互斥且涵盖混合信号的频谱。

附图说明

图1是本发明于梳型滤波器上的边缘方向检测的系统的方块图；

图2是一混合信号的频率分布示意图；

图3是本发明第一斜线检测装置的方块图；

图4是本发明第一滤波信号的示意图；

图5是本发明该第二斜线检测装置的方块图；

图6是本发明第二滤波信号的示意图；

图7是本发明缓冲器储存一混合信号的示意图；

图8是本发明于梳型滤波器上的边缘方向检测的系统另一实施例的方块图；

图9是本发明N个滤波器的工作频谱的示意图；

图号说明

系统100                 缓冲器110

第一滤波器120           第二滤波器130

第一斜线检测装置140     第二斜线检测装置150

比较装置160             混合信号111

第一滤波信号121         第二滤波信号131

边缘方向信息161

第一斜线差值计算装置141 第一最小值选择装置143

第一门限值比较装置145

第二斜线差值计算装置151 第二最小值选择装置153

梯度计算装置155         第二门限值比较装置157

缓冲器810               N个滤波器820-1～820-N

N个斜线检测装置830-1～830-N

比较装置850

具体实施方式

请参见图1，其是本发明于梳型滤波器上的边缘方向检测的系统的方块图，该系统100包含一缓冲器110、一第一滤波器120、一第二滤波器130、一第一斜线检测装置140、一第二斜线检测装置150、及一比较装置160。

该缓冲器110用以接收并储存一混合信号(Composite Signal)111。该第一滤波器120连接至该缓冲器110，以对该混合信号111进行滤波，并产生一第一滤波信号121。该第二滤波器130连接至该缓冲器110，以对该混合信号111进行滤波，并产生一第二滤波信号131。

该第一斜线检测装置140连接至该第一滤波器120，用以检测该第一滤波信号121中的斜线，并产生一第一斜线指示信号及一第一斜线方向信号，进而输出一第一最小斜线差值。

该第二斜线检测装置150连接至该第二滤波器130，用以检测该第二滤波信号131中的斜线，并产生一第二斜线指示信号及一第二斜线方向信号，进而输出一第二最小斜线差值。

该比较装置160连接至该第一斜线检测装置140及该第二斜线检测装置150，以比较该第一斜线指示信号、该第一斜线方向信号、该第二斜线指示信号及该第二斜线方向信号，并产生一边缘方向信息(edgeinformation)161。

该缓冲器110优选为一线缓冲器(line buffer)或一帧缓冲器(framebuffer)。当该缓冲器110为一线缓冲器时，该缓冲器110优选为一五线缓冲器。

图2是一混合信号111的频率分布示意图。如图2所示，由于混合信号中亮度信号(luma)及色度信号(chroma)占有相同频谱，故该第一滤波器120为一带通滤波器以对该混合信号111进行滤波，以产生该第一滤波信号121，其中，该第一滤波信号121包含亮度信号及色度信号。

当该混合信号为NTSC且经过四倍副载波(subcarrier)频率取样时，该带通滤波器的参数为[-1，0，2，0，-1]/4。当该混合信号为PAL时，该带通滤波器的参数为[-1，0，2，0，-1]/4。

该第二滤波器130为一陷波滤波器(Notch filter)以对该混合信号111进行滤波，以产生该第二滤波信号131，其中，该第二滤波信号131包含亮度信号。当该混合信号为NTSC时，该陷波滤波器的参数为[1，0，2，0，1]/4。当该混合信号为PAL时，该陷波滤波器的参数为[1，0，2，0，1]/4。

图3是本发明第一斜线检测装置140的方块图，该第一斜线检测装置140包含一第一斜线差值计算装置141、一第一最小值选择装置143、及一第一门限值比较装置145。

该第一斜线差值计算装置141连接至该第一滤波器120，以计算该第一滤波信号121中的多数个斜线差值。图4是本发明第一滤波信号121的示意图。如图4所示，该第一斜线差值计算装置141分别计算线段BL1～BL8的差值Diff_BL1～Diff_BL8。例如对线段BL1而言，第一斜线差值计算装置141计算线段BL1的差值Diff_BL1为：

Diff_BL1＝{|B1_l4-B3|+|B2_l2-B4_r2|+|B3-B5_r4|}/3。

对线段BL6而言，第一斜线差值计算装置141计算线段BL6的差值Diff_BL6为：

Diff_BL6＝{|B1_r2-B3|+|B2_r1-B4_l1|+|B3-B5_l2|}/3。

其它差值依此类推，在此不予赘述。

该第一最小值选择装置143连接至该第一斜线差值计算装置141，以由该多数个斜线差值Diff_BL1～Diff_BL8中选择一最小的斜线差值，并作为该第一最小斜线差值Diff_BL。

该第一门限值比较装置145连接至该第一最小值选择装置143，以比较该第一最小斜线差值Diff_BL与一第一门限值Th1，从而产生该第一斜线指示信号及该第一斜线方向信号，并输出该第一最小斜线差值Diff_BL。当该第一最小斜线差Diff_BL值小于第一门限值Th1时，产生该第一斜线指示信号及该第一斜线方向信号。例如，当Diff_BL1～Diff_BL8中的Diff_BL5为最小时，该第一最小值选择装置143选择Diff_BL5为该第一最小斜线差Diff_BL。当该第一最小斜线差Diff_BL小于第一门限值TH1时，该第一门限值比较装置145产生该第一斜线指示信号及该第一斜线方向信号，其中该第一斜线指示信号为1以表示有产生该第一最小斜线差值Diff_BL，该第一斜线方向信号为5以表示该第一最小斜线差值Diff_BL对应的斜线方向。

图5是本发明该第二斜线检测装置150的方块图，该第二斜线检测装置150包含一第二斜线差值计算装置151、一第二最小值选择装置153、一梯度计算装置155、及一第二门限值比较装置157。

该第二斜线差值计算装置151连接至该第二滤波器130，以计算该第二滤波信号131中多数个斜线差值。图6是本发明第二滤波信号131的示意图。如图6所示，该第二斜线差值计算装置151分别计算线段NL1～NL8的差值Diff_NL1～Diff_NL8。例如对线段NL6而言，该第二斜线差值计算装置151计算线段NL6的差值Diff_NL6为：

Diff_NL6＝{|N1_r2-N2_r1|+|N2_r1-N3|+|N3-N4_l1|+|N4_l1-N5_l2|}/4。

其它差值依此类推，在此不予赘述。

该第二最小值选择装置153连接至该第二斜线差值计算装置151，以由该多数个斜线差值Diff_NL1～Diff_NL8中选择一最小的斜线差值，并作为该第二最小斜线差值Diff_NL。

该梯度计算装置155连接至该第二滤波器130，以计算该第二滤波信号131中一梯度值gradient。该梯度值gradient为：

gradient＝max(|N3_r1-N3_l1|，|N3-N3_r2|，|N3-N3_l2|)。

该第二门限值比较装置157连接至该最小值选择装置153及梯度计算装置155，以比较该第二最小斜线差值Diff_NL与一第二门限值Th2及该梯度值gradient及一预设梯度值Th3，以产生该第二斜线指示信号及该第二斜线方向信号，并输出该第二最小斜线差值。

当该第二最小斜线差值Diff_NL小于该第二门限值Th2且该梯度值gradient大于该预设梯度值Th3，产生该第二斜线指示信号及该第二斜线方向信号。

例如，当Diff_NL1～Diff_NL8中，Diff_NL7为最小时，该第二最小值选择装置153选择Diff_NL7为该第二最小斜线差Diff_NL。当该第二最小斜线差Diff_NL小于第二门限值TH2时，该第二门限值比较装置157产生该第二斜线指示信号及该第二斜线方向信号，其中该第二斜线指示信号为1以表示有产生该第二最小斜线差值Diff_NL，该第二斜线方向信号为7以表示该第二最小斜线差值Diff_NL对应的斜线方向。

该比较装置160比较该第一斜线指示信号、该第一斜线方向信号、该第二斜线指示信号及该第二斜线方向信号，并产生一边缘方向信息(edge information)161。当该第一斜线指示信号及该第二斜线指示信号均显示有边缘时，该比较装置以该第一最小斜线差值Diff_BL及该第二最小斜线差值Diff_NL的较小值，及其对应的斜线方向信号作为该边缘方向信息。亦即当第一斜线指示信号及该第二斜线指示信号均为1时，该比较装置160比较该第一最小斜线差值Diff_BL及该第二最小斜线差值Diff_NL，其中以较小值及以其对应的斜线方向信号作为该边缘方向信息。

当仅有该第一斜线指示信号显示有边缘时，该比较装置160以该第一最小斜线差值及其对应的斜线方向信号作为该边缘方向信息。

当仅有该第二斜线指示信号显示有边缘时，该比较装置160以该第二最小斜线差值及其对应的斜线方向信号作为该边缘方向信息。

图7是本发明缓冲器110储存一混合信号111的示意图，其中，该缓冲器110是一具有3个帧(frame)的帧缓冲器，由此本发明的第一滤波器120、第二滤波器130、第一斜线检测装置140、第二斜线检测装置150、及比较装置160可执行3度空间的边缘方向检测。

图8是本发明于梳型滤波器上的边缘方向检测的系统另一实施例的方块图。其是由一缓冲器810、N个滤波器820-1～820-N、N个斜线检测装置830-1～830-N、及一比较装置850所组成。其中该缓冲器810、N个斜线检测装置830-1～830-N及比较装置850与图1相同。该N个滤波器820-1～820-N其工作频谱是互斥且涵盖混合信号的频谱。图9是本发明该N个滤波器820-1～820-N其工作频谱的示意图。如图9所示，频率0～f1是该滤波器820-1的工作频谱，频率f1～f2是该滤波器820-2的工作频谱，依此类推。

由上述说明可知，现有技术仅使用一斜线相似检测器及一斜线梳型滤波器，用以对一混合信号执行斜线边缘检测，其主要针对亮度信号进行斜线边缘检测，进而找出亮度信号强而色度信号较弱的混合信号，以作为判断斜线边缘的依据。而本案在判断斜线边缘时，由于使用第一斜线检测装置140及第二斜线检测装置150而增加许多判断条件，故可解决现有技术仅能运用于黑白图像的限制。本发明第一斜线检测装置140在检测该第一滤波信号121中的斜线时，因考虑混合信号中相位(Y+U、Y-U、Y+V、Y-V)，故可较现有技术更准确地判断出在混合信号所表示的图像中的边缘成分，同时可解决现有技术由于彩色图像色度信号变化较大而产生误判的问题。

由上述可知，本发明无论就目的、手段及功效，在均显示其迥异于现有技术的特征，极具实用价值。但是应注意的是，上述诸多实施例仅为了便于说明而举例而已，本发明所主张的权利范围自应以申请专利范围所述为准，而非仅限于上述实施例。

Claims (15)

1.一种于梳型滤波器上的边缘方向检测的系统，包含：

缓冲器，用以接收并储存混合信号；

第一滤波器，连接该缓冲器，用以对该混合信号进行滤波，并产生第一滤波信号；

第二滤波器，连接该缓冲器，用以对该混合信号进行滤波，并产生第二滤波信号；

第一斜线检测装置，连接至该第一滤波器，用以检测该第一滤波信号中的斜线，进而产生第一斜线指示信号及第一斜线方向信号，并输出第一最小斜线差值；

第二斜线检测装置，连接至该第二滤波器，用以检测该第二滤波信号中的斜线，进而产生第二斜线指示信号及第二斜线方向信号，并输出第二最小斜线差值；以及

比较装置，连接至该第一斜线检测装置及该第二斜线检测装置，用以比较该第一斜线指示信号、该第一斜线方向信号、该第二斜线指示信号及该第二斜线方向信号，并产生边缘方向信息。

2.根据权利要求1所述的边缘方向检测的系统，其中，该缓冲器为线缓冲器或帧缓冲器。

3.根据权利要求1所述的边缘方向检测的系统，其中，该第一滤波器为带通滤波器，当该混合信号为NTSC时，该带通滤波器的参数为[-1，0，2，0，-1]/4，当该混合信号为PAL时，该带通滤波器的参数为[-1，0，2，0，-1]/4。

4.根据权利要求1所述的边缘方向检测的系统，其中，该第一滤波信号包含亮度信号及色度信号。

5.根据权利要求1所述的边缘方向检测的系统，其中，该第二滤波器为一陷波滤波器，当该混合信号为NTSC时，该陷波滤波器的参 数为[1，0，2，0，1]/4，当该混合信号为PAL时，该陷波滤波器的参数为[1，0，2，0，1]/4。

6.根据权利要求5所述的边缘方向检测的系统，其中，该第二滤波信号包含亮度信号。

7.根据权利要求1所述的边缘方向检测的系统，其中，该第一斜线检测装置包含：

第一斜线差值计算装置，连接至该第一滤波器，以计算该第一滤波信号中的多个斜线差值；

第一最小值选择装置，连接至该第一斜线差值计算装置，以由该多个斜线差值中选择最小的斜线差值，用以作为该第一最小斜线差值；以及

第一门限值比较装置，连接至该第一最小值选择装置，以比较该第一最小斜线差值与第一门限值，从而产生该第一斜线指示信号及该第一斜线方向信号，进而输出该第一最小斜线差值。

8.根据权利要求7所述的边缘方向检测的系统，其中，当该第一最小斜线差值小于第一门限值时，产生该第一斜线指示信号及该第一斜线方向信号。

9.根据权利要求8所述的边缘方向检测的系统，其中，该第二斜线检测装置包含：

第二斜线差值计算装置，连接至该第二滤波器，以计算该第二滤波信号中的多个斜线差值；

第二最小值选择装置，连接至该第二斜线差值计算装置，以由该多个斜线差值中选择最小的斜线差值，并作为该第二最小斜线差值；

梯度计算装置，连接至该第二滤波器，以计算该第二滤波信号中梯度值；以及

第二门限值比较装置，连接至该第二最小值选择装置及该梯度计算装置，以比较该第二最小斜线差值与第二门限值以及该梯度值与预 设梯度值，以产生该第二斜线指示信号及该第二斜线方向信号，并输出该第二最小斜线差值。

10.根据权利要求9所述的边缘方向检测的系统，其中，当该第二最小斜线差值小于该第二门限值且该梯度值大于该预设梯度值，产生该第二斜线指示信号及该第二斜线方向信号。

11.根据权利要求10所述的边缘方向检测的系统，其中，当该第一斜线指示信号及该第二斜线指示信号均显示有边缘时，该比较装置以该第一最小斜线差值及该第二最小斜线差值的较小值，及其相对应的斜线方向信号作为该边缘方向信息。

12.根据权利要求10所述的边缘方向检测的系统，其中，当该第一斜线指示信号显示有边缘时，该比较装置以该第一最小斜线差值及其相对应的斜线方向信号作为该边缘方向信息。

13.根据权利要求10所述的边缘方向检测的系统，其中，当该第二斜线指示信号显示有边缘时，该比较装置以该第二最小斜线差值及其相对应的斜线方向信号作为该边缘方向信息。

14.一种于梳型滤波器上的边缘方向检测的系统，包含：

缓冲器，用以接收并储存混合信号；

N个滤波器，分别连接至该缓冲器，以对该混合信号进行滤波，并产生相对应的第一至第N滤波信号，其中N为正整数；

N个斜线检测装置，分别连接至该N个滤波器，用以检测该第一至第N滤波信号中的斜线，并产生相对应的第一至第N斜线指示信号及第一至第N斜线方向信号，进而输出第一至第N最小斜线差值；以及

比较装置，连接至该N个斜线检测装置，以比较该第一至第N斜线指示信号及该第一至第N最小斜线差值，并产生边缘方向信息；

其中，该N个滤波器的工作频谱是互斥且涵盖混合信号的频谱。 

15.根据权利要求14所述的边缘方向检测的系统，其中，第K个斜线检测装置包含：

第K个斜线差值计算装置，连接至第K个滤波器，以计算第K个滤波信号中的多个斜线差值，其中，K为正整数且1≤K≤N；

第K个最小值选择装置，连接至该第K个斜线差值计算装置，以由该多个斜线差值中选择最小的斜线差值，用以作为第K个最小斜线差值；以及

第一门限值比较装置，连接至该第K个最小值选择装置，以比较该第K个最小斜线差值与一第K个门限值，从而产生第K个斜线指示信号及第K个斜线方向信号，进而输出该第K个最小斜线差值。 

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