CN101727845A - 影像处理方法与装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种影像处理方法与装置，其包含有：对一影像输入数据进行一边缘侦测，以产生一影像边缘侦测结果；依据该影像边缘侦测结果，决定一目标像素所对应的一调整系数；以及依据该调整系数来调整该目标像素的一输出灰阶值。

Description

影像处理方法与装置

技术领域

本发明有关一种应用于显示装置的影像处理方法与装置，尤指一种降低液晶显示器动态拖影(Motion Blur)的方法与装置。

背景技术

液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)在显示动态影像时，影像中物体边缘会有模糊的残影，其主要原因有两点：一是液晶反应时间(Responsetime)不足，二是稳态背光(Hold type)所造成人眼追踪的不连续现象。

液晶反应时间与稳态背光的原理方面为熟悉此技艺者所知，因此不另赘述。在改善液晶反应时间方面，一般业界采用的方法是加速驱动(Over Drive，OD)，其原理是给一个过度的驱动电压使液晶加速旋转，而后再恢复成预期的电压，如此便可以降低液晶的反应时间，然而，此一作法的主要缺点是当像素是最高亮度时，便无法采用此方法。在改善稳态背光方面，一般业界所采用的改善方法包括有插黑画面、插灰阶画面以及动态补偿等，但是上述方法会伴随着亮度下降、画面闪烁以及计算量庞大等缺点，因此，目前仍然未有最佳解决方法。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种影像处理方法与装置，以解决上述问题。

本发明实施例公开一种影像处理方法，其包含有：对一影像输入数据进行一边缘侦测，以产生一影像边缘侦测结果；依据该影像边缘侦测结果，决定一目标像素所对应的一调整系数；以及依据该调整系数来调整该目标像素的一输出灰阶值。

本发明实施例公开一种影像处理装置，其包含有：一边缘侦测单元，用来对一影像输入数据进行一边缘侦测，以产生一影像边缘侦测结果；一调整系数运算单元，耦接于该边缘侦测单元，用来依据该影像边缘侦测结果，决定一目标像素所对应的一调整系数；以及一计算单元，耦接于该调整系数运算单元，用来依据该调整系数调整该目标像素的一输出灰阶值。

附图说明

图1为本发明影像处理装置的一实施例的示意图；

图2为本发明影像处理方法的一实施例的流程图；

图3所示为一索贝尔屏蔽应用在本实施例的示意图；

图4为本发明影像处理装置的另一实施例的示意图；

图5为本发明影像处理方法的另一实施例的流程图；

图6为本发明比例系数与灰阶值的关系图；

图7为本发明比例系数与灰阶值的关系图；

图8为本发明比例系数与灰阶值的关系图。

主要组件符号说明

100、400                      影像处理装置

104                           边缘侦测单元

106                           调整系数运算单元

108                           计算单元

110、410                      运算电路

130                           减法电路

140                           乘法电路

150                           加法电路

160、170                      储存组件

210、220、230、510、520、530、步骤

540

310                           九宫格

320、330                      索贝尔屏蔽运算子

450                           比例系数运算电路

T1、T3、T5                    上升比例系数特性曲线

T2、T4、T6                    下降比例系数特性曲线

F_n                            目前灰阶值

F_n-1                          前一灰阶值

具体实施方式

请参考图1，其所绘示为本发明的影像处理装置100的一实施例示意图。本实施例中，影像处理装置100包含有一边缘侦测单元104、一调整系数运算单元106、一计算单元108以及复数个储存组件160、170。如图1所示，本实施例中的计算单元108包含有一减法电路130以及一运算电路110；其中运算电路110包含一乘法电路140以及一加法电路150。另外，储存组件160用来储存影像输入数据中对应前一画面的像素的前一灰阶值F_n-1，而储存组件170是用来储存影像输入数据中对应目前画面的像素的目前灰阶值F_n。

请同时参阅图1与图2，图2所绘示为本发明一实施例的影像处理方法的流程图。以下将搭配流程图来进一步说明图1所示的影像处理装置100的运作方式。

在步骤210中，边缘侦测单元104会对一影像输入数据进行一边缘侦测，于本实施例中，边缘侦测单元104使用对应一空间屏蔽的导数滤波器来进行边缘侦测，以产生一影像边缘侦测结果，对于影像进行边缘侦测的方式有许多种，在本发明中利用索贝尔屏蔽(Sobel mask，亦可称为Sobel filter)为例来进行边缘侦测，请另参阅图3，图3所示为一索贝尔屏蔽应用在本实施例的示意图，首先，九宫格310内每一点代表一影像画面的像素，而九宫格310内每一点的数值(亦即P1、P2、...P8、P9)则表示相对应像素的灰阶值；本实施例中，上述的影像画面指一目前影像画面，则边缘侦测的运算方法则是九宫格310内每一点的灰阶值分别乘以相对应索贝尔屏蔽运算子320与330中每一点的值，接着，将计算出的九个数值分别取绝对值后再相加，最后，再将九宫格310中间像素P5的灰阶值用上述方法所计算出来的数值替换。上述计算流程可以简单地表示如下：

New P5＝|(P7+2*P8+P9)-(P1+2*P2+P3)|+|(P3+2*P6+P9)-(P1+2*P4+P7)|

如此一来，便完成一个像素的运算，接着依上述方法将整张影像由上而下逐列或由左至右逐行对各个像素进行处理以经由索贝尔屏蔽运算出更新后的数值，最后便可得到一影像边缘侦测结果。

需要注意的是，图3所示的索贝尔屏蔽计算方法仅为本实施例的一实施选择，在空间屏蔽选择上可为一锐化滤波器；而在导数滤波器方面，亦可使用Roberts屏蔽或是Prewitt屏蔽等来得到影像边缘侦测结果。

在步骤210中所产生的影像边缘侦测结果，可视为一影像边缘图，其像素灰阶值大小介于0-255之间。因为影像处理装置100在接下来对每一个像素均进行相同的操作，因此在以下的叙述中，系针对单一像素来作说明，而此像素称为一目标像素。在步骤220中，调整系数运算单元106将影像边缘侦测结果的目标像素灰阶数值正规化(Normalize)在0-2之间，以产生与目标像素灰阶相对应的强度系数K，而正规化的方法可以为查表(Look-up table)或是线性缩小的方式，请注意，上述正规化的方法以及正规化的范围0-2仅为范例说明，并非本发明的限制条件。

在步骤230中，计算单元108会依据该目标像素位于一目前影像画面的一目前灰阶值F_n与位于一前一影像画面的一前一灰阶值F_n-1的灰阶差距(F_n-F_n-1)与步骤220中所决定的强度系数K，以产生输出灰阶值F_n’，运算可用以下公式来表示：

F_n’＝(F_n-F_n-1)*K+F_n

使用F_n’来代替F_n作为画面输出可以加强移动物体的边缘，以减轻人眼看起来模糊的感觉，然而，为了避免对静止影像也做出边缘校正，其中该目标像素之目前灰阶值F_n与前一灰阶值F_n-1系使用该输入影像的原始数据(亦即未经由任何运算调整过的原本的灰阶值)。依上述目标像素的运算方法，将整个影像的像素皆进行上述运算后便产生新的画面输出，而经由上述的灰阶值调整机制，便可达到降低动态拖影的目的。

请参考图4，其所绘示为本发明的影像处理装置400的另一实施例示意图。此一实施例中，影像处理装置400包含边缘侦测单元104、调整系数运算单元106以及计算单元108。如图4所示，本实施例中的计算单元108包含有减法电路130以及一运算电路410；其中运算电路410包含乘法电路140、加法电路150以及一比例系数运算电路450。另外，储存组件160系用来储存影像输入数据中对应前一画面的像素的前一灰阶值F_n-1，而储存组件170系用来储存影像输入数据中对应目前画面的像素的目前灰阶值F_n。

请参考图5，图5所绘示为描述本发明另一实施例的影像处理方法的流程图。在本实施例中，步骤510与步骤210相同，边缘侦测单元104会对影像输入数据进行边缘侦测，亦即使用对应一空间屏蔽的导数滤波器来进行边缘侦测，以产生影像边缘侦测结果。此外，因为影像处理装置400在接下来对每一个像素均进行相同的操作，因此在以下的叙述中，系针对单一像素来作说明，而此像素称为一目标像素。而步骤520与步骤220相同，调整系数运算单元106将影像边缘侦测结果的目标像素灰阶数值正规化在0-2之间，以产生与目标像素灰阶相对应的强度系数K。

相较于图1与图2所示的实施例，在步骤530中，本实施例另考虑到人眼在高低灰阶时对灰阶变动的敏感度不同，因此会依据该目标像素位于一目前影像画面的目前灰阶值F_n与位于一前一影像画面的前一灰阶值F_n-1，决定出一比例系数S来微调施加于目前灰阶值F_n的调整量。

在决定比例系数S上，本发明可依据设计需求采用一线性比例系数特性曲线或一Gamma型比例系数特性曲线来决定每一像素之比例系数S。图6为线性比例系数特性曲线的示意图，此一实施例中，比例系数S与影像画面之前一灰阶值F_n-1成一线性关系，而如图6所示，该比例系数特性曲线可为一上升比例系数特性曲线T1或是一下降比例系数特性曲线T2，其中上升比例系数特性曲线T1系应用于F_n＞F_n-1的状况，而下降比例系数特性曲线T2则应用于F_n＜F_n-1的状况。采用上升比例特性曲线T1是为了避免可能造成拖亮纹的现象；而采用下降比例系数特性曲线T2则是为了避免可能造成拖黑的现象。

图7所示为一Gamma型比例系数特性曲线的示意图。在本实施例中，比例系数S与影像画面的前一灰阶值F_n-1成一指数关系，如图7所示，该比例系数特性曲线可为一上升比例系数特性曲线T3或是一下降比例系数特性曲线T4，其中上升比例系数特性曲线T3系应用于F_n＞F_n-1的状况，而下降比例系数特性曲线T4则是应用于F_n＜F_n-1的状况。在此Gamma型上升比例系数特性曲线或是下降比例系数特性曲线中，考虑到部分灰阶的比例系数S过低的问题，因此可以如第8图所示，将该比例系数特性曲线提早上升并持平(亦即如上升比例系数特性曲线T5与下降比例系数特性曲线T6所示)。

需要注意的是，虽然在上述例子中，比例系数S仅随着前一灰阶值F_n-1变动，但实际上也可以使用目前灰阶值F_n或者是目前灰阶值F_n与前一灰阶值F_n-1的差值来作为判断依据，均属本发明的范畴。

在步骤540中，计算单元108会依据该目标像素位于目前影像画面的目前灰阶值F_n与位于前一影像画面的前一灰阶值F_n-1的灰阶差距(F_n-F_n-1)、步骤520中所决定的强度系数K以及步骤530中所决定的比例系数S，以产生该目标像素的输出灰阶值F_n’，其运算可用以下公式表示：

F_n’＝(F_n-F_n-1)*K*S+F_n

请注意，上述公式中，该目标像素的目前灰阶值F_n与前一灰阶值F_n-1系使用该输入影像的原始数据(亦即未经由任何运算调整过之原本的灰阶值)。依上述目标像素的运算方法，将整个影像中的像素皆进行上述的运算后便产生新的影像画面输出，而经由上述的灰阶值调整机制，便可达到降低动态拖影的目的。

Claims (16)

1.一种影像处理方法，其特征在于，包含：

对一影像输入数据进行一边缘侦测，以产生一影像边缘侦测结果；

依据该影像边缘侦测结果，决定一目标像素所对应的一调整系数；以及

依据该调整系数来调整该目标像素的一输出灰阶值。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，产生该影像边缘侦测结果的步骤包含：

使用对应一空间屏蔽的一导数滤波器，对该影像输入数据进行该边缘侦测，以产生该影像边缘侦测结果。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，决定该目标像素所对应的该调整系数的步骤包含：

依据该影像边缘侦测结果中该目标像素所对应的一像素灰阶值，以决定该调整系数。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，决定该目标像素所对应的该调整系数的步骤还包含：

正规化该影像边缘侦测结果中该像素灰阶值，以产生该调整系数。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，调整该目标像素的该输出灰阶值的步骤包含：

计算该目标像素于一目前影像画面的一目前灰阶值与该目标像素于一前一影像画面的一前一灰阶值的一灰阶值差量；以及

依据该调整系数以及该灰阶值差量，调整该目前灰阶值，以产生该输出灰阶值。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，依据该调整系数以及该灰阶值差量来调整该目前灰阶值以产生该输出灰阶值的步骤包含：

计算该调整系数以及该灰阶值差量的一乘积；以及

计算该乘积与该目前灰阶值的一总和，以产生该输出灰阶值。

7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，依据该调整系数以及该灰阶值差量来调整该目前灰阶值以产生该输出灰阶值的步骤包含：

计算该调整系数以及该灰阶值差量的一乘积；

提供一比例系数；

将该乘积乘以该比例系数以产生一调整后乘积；以及

计算该调整后乘积与该目前灰阶值的一总和，以产生该输出灰阶值。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，提供该比例系数的步骤包含：

依据该目前灰阶值与该前一灰阶值的至少其一，以决定该比例系数。

9.一种影像处理装置，包含：

一边缘侦测单元，用来对一影像输入数据进行一边缘侦测，以产生一影像边缘侦测结果；

一调整系数运算单元，耦接于该边缘侦测单元，用来依据该影像边缘侦测结果，决定一目标像素所对应的一调整系数；以及

一计算单元，耦接于该调整系数运算单元，用来依据该调整系数调整该目标像素的一输出灰阶值。

10.如权利要求9所述的影像处理装置，其特征在于，该边缘侦测单元系使用对应一空间屏蔽的一导数滤波器，对该影像输入数据进行该边缘侦测，以产生该影像边缘侦测结果。

11.如权利要求9所述的影像处理装置，其特征在于，该调整系数运算单元依据该影像边缘侦测结果中该目标像素所对应的一像素灰阶值，以决定该调整系数。

12.如权利要求11所述的影像处理装置，其特征在于，该调整系数运算单元正规化该影像边缘侦测结果中该像素灰阶值，以产生该调整系数。

13.如权利要求9所述的影像处理装置，其特征在于，该计算单元包含：

一减法电路，用来计算该目标像素于一目前影像画面的一目前灰阶值与该目标像素于一前一影像画面的一前一灰阶值的一灰阶值差量；以及

一运算电路，耦接于该减法电路，用来依据该调整系数以及该灰阶值差量，调整该目前灰阶值，以产生该输出灰阶值。

14.如权利要求13所述的影像处理装置，其特征在于，该运算电路包含：

一乘法电路，用来计算该调整系数以及该灰阶值差量的一乘积；以及

一加法电路，耦接于该乘法电路，用来计算该乘积与该目前灰阶值的一总和，以产生该输出灰阶值。

15.如权利要求13所述的影像处理装置，其特征在于，该运算电路包含：

一比例系数运算电路，用于提供一比例系数；

一乘法电路，耦接于该比例系数运算电路，用以计算该调整系数以及该灰阶值差量和一乘积，并将该乘积乘以该比例系数，以产生一调整后乘积；以及

一加法电路，耦接于该乘法电路，用以计算该调整后乘积与该目前灰阶值之一总和，以产生该输出灰阶值。

16.如权利要求15所述的影像处理装置，其特征在于，该比例系数运算电路系依据该目前灰阶值与该前一灰阶值的至少其一，以决定该比例系数。

Images