CN101742177B - 影像滤波电路及应用其的影像处理电路及影像处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种影像滤波电路及应用其的影像处理电路及影像处理方法，该影像处理电路包括影像滤波电路及运算电路。影像滤波电路用以对第一帧数据进行低通滤波操作，以得到明暗分布数据。运算电路计算明暗分布数据与第二帧数据间的差值数据。运算电路根据权重参数调整差值数据与第二笔帧数据的权重并对应地相加产生处理后帧数据。

Description

影像滤波电路及应用其的影像处理电路及影像处理方法

技术领域

本发明有关一种影像处理电路，且特别是有关一种用以提升显示画面的对比显示效果与影像锐利度的影像处理电路。

背景技术

在现有技术中，电视影像信息是通过缆线(例如同轴缆线(Coaxial Cable))来传输模拟形式的信号。一般来说，模拟电视信号的信号品质是相关于其信号压缩程度。在一些操作情形下，模拟电视信号具有信号品质及显示画面的对比显示效果与影像锐利度较差的问题。

在现有技术中，利用亮度调整曲线来调整像素数据的技术已存在。请参照图1，其绘示传统影像调整曲线的示意图。应用曲线Ca，可对应地提升帧数据中具有较高亮度的像素数据的亮度，并对应地降低帧数据中具有较低亮度的像素数据的亮度。这样一来，可提升传统模拟电视的帧画面的对比显示效果及影像锐利度。

然而在传统技术中，具有亮度高于或等于亮度Hb的输入像素数据均被对应地显视为最高亮度Mxb，相似地，亮度低于或等于亮度Lb的输入像素数据均被对应地显视为最低亮度Mib。如此，将导致显示画面严重失真。另外，传统技术是仅能对显示画面进行单一且全区的调整，而无法针显示画面中的各个区域进行对应的调整。

发明内容

本发明有关于一种影像处理电路，其是透过低通滤波器来找出对应至显示影像各个区域的明暗分布数据。之后透过明暗分布数据与帧数据的差找出并通过对应至显示影像中图形边界的数据来提升显示影像显示对比效果与影像锐利度。如此，相较于传统影像处理电路，本发明的影像处理电路具有显示画面失真程度较低且可对显示影像中各个区域进行不同调整操作的优点。

根据本发明提出一种影像处理电路，包括影像滤波电路及运算电路。影像滤波电路用以对第一帧数据进行低通滤波操作，以得到明暗分布数据。第一帧数据包括X×Y笔像素数据，X与Y为大于1的自然数。运算电路计算明暗分布数据与第二帧数据间的差值数据，并根据权重参数调整差值数据与第二笔帧数据的权重，以对应地相加产生处理后帧数据。

根据本发明提出一种影像处理方法，包括下列的步骤。首先对第一帧数据进行低通滤波操作以得到明暗分布数据。第一帧数据包括X×Y笔像素数据，X与Y为大于1的自然数。接着计算明暗分布数据与第二帧数据间的差值数据。之后根据权重参数调整差值数据与第二笔帧数据的权重，并对应地相加产生处理后帧数据。

根据本发明提出一种影像滤波电路，用以对第一帧数据进行低通滤波操作。第一帧数据包括X×Y笔像素数据，X与Y为大于1的自然数。影像滤波电路包括储存电路及第一处理电路。储存电路用以储存多笔低通滤波器数值。第一处理器电路加载并根据此些低通滤波器数值形成遮罩(Window)对各取样像素数据进行权重分配，以对应地得到权重平均像素数据。第一处理器电路是将X×Y笔权重平均像素数据做为明暗分布数据输出。

根据本发明提出一种影像滤波电路，用以对第一帧数据进行低通滤波操作。第一帧数据包括X×Y笔像素数据，X与Y为大于1的自然数。影像滤波电路包括数据压缩电路、储存电路、第一处理器电路及数据还原电路。数据压缩电路用以根据单位宽度值及单位高度值将X×Y笔像素数据划分为M×N个影像分区，各M×N个影像分区对应至取样像素数据，X与Y为大于1的自然数，M与N分别为小于X且大于1的自然数及小于Y且大于1的自然数。储存电路用以储存多笔低通滤波器数值。第一处理器电路加载并根据此些低通滤波器数值形成遮罩对各取样像素数据进行权重分配，以对应地得到权重平均像素数据。数据还原电路根据对应的M×N笔权重平均像素数据还原得到X×Y笔处理后像素数据并将其做为明暗分布数据输出。

附图说明

为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文将配合附图对本发明的较佳实施例作详细说明，其中：

图1绘示传统影像调整曲线的示意图。

图2绘示依照本发明实施例的影像调整电路的方块图。

图3绘示图2的影像滤波电路10的详细方块图。

图4绘示影像分区B11-BMN的示意图。

图5绘示图3的数据压缩电路12的详细方块图。

图6绘示一高斯分布曲线图。

图7绘示遮罩的示意图。

图8绘示应用本发明实施例的影像处理电路的显示器的相关信号时序图。

图9绘示本发明实施例的影像处理方法的流程图。

图10绘示本发明实施例的影像滤波电路的另一详细方块图。

图11绘示本发明实施例的影像处理电路的另一方块图。

具体实施方式

本实施例是提出一种影像处理电路。影像处理电路包括影像滤波电路及运算电路。影像滤波电路用以对第一帧数据进行低通滤波操作，以得到明暗分布数据。第一帧数据包括X×Y笔像素数据，X与Y为大于1的自然数。运算电路计算明暗分布数据与第二帧数据间的差值数据。运算电路根据权重参数调整差值数据与第二笔帧数据的权重，并对应地相加产生处理后帧数据。

请参照图2，其绘示依照本发明实施例的影像处理电路的方块图。影像处理电路1应用在显示器(未绘示)中，用以对其接收到的输入影像数据SI进行调整。举例来说，输入影像数据SI包括若干个帧画面数据。在本实施例中，是以影像处理电路1对帧数据DF1及DF2进行操作的情形为例作说明。输入影像数据SI中各帧数据包括X×Y笔像素数据，X与Y为大于1的自然数。

在一个例子中，帧数据DF1及DF2中的各笔像素数据所使用的色空间(ColorSpace)具有亮度数据成分，而影像处理电路1是对各笔像素数据中的亮度数据成分进行调整。举例来说，帧数据DF1及DF2中的各笔像素数据是使用YUV色空间，本实施例的影像处理电路1是对数据Y进行调整。在其它例子中，帧数据DF1及DF2中的各笔像素数据亦可使用其它具有亮度数据成分的色空间，例如是HSI色空间及HSV色空间。

影像处理电路1包括影像滤波电路10及运算电路20。影像滤波电路10用以对帧数据DF1进行低通滤波操作，以得到明暗分布数据DFB。

在一个例子中，请参照图3，其绘示图2的影像滤波电路10的详细方块图。影像滤波电路10包括数据压缩电路12、处理器电路14、储存电路16及数据还原电路18。数据压缩电路12用以根据单位宽度值X/M及单位高度值Y/N将帧数据DF1划分为M×N个影像分区B11、B12、…、B1N、B21、B22、…、BMN，如图4所示。其中M与N分别为小于X且大于1的自然数及小于Y且大于1的自然数。

在一个例子中，X与Y分别等于600与800，而单位宽度值X/M及单位高度值Y/N等于10。如此，M与N分别等于60及80，而各个影像分区包括100笔像素数据。

各影像分区B11-BMN例如对应地具有一笔取样像素数据DP11-DPMN。请参照图5，其绘示图3的数据压缩电路12的详细方块图。在一个例子中，数据压缩电路12例如包括N个加法电路12a1-12aN及处理器电路12b。加法电路12a1-12aN接收帧数据DF1，并用以加法对应至相同影像分区的像素数据。

举例来说，像素数据的垂直影像位置为0到X/M，而在像素数据的水平影像位置分别介于0到Y/N、Y/N+1到2Y/N、2Y/N+1到3Y/N、…及(N-1)Y/N到Y时，加法电路12a1-12aN对应地致能，以对应地加法影像分区B11-B1N中所有像素数据的加法影像数据DPS11-DPS1N。处理器电路12b根据加法影像数据DPS11-DPS1N及各影像分区中包含的像素数据量运算得到对应至各影像分区B11-B1N的取样像素数据DP11-DP1N。

于其它像素数据的垂直影像位置中，加法电路12a1-12aN及处理器电路12b亦执行相似的操作，以对应地计算得到与各影像分区B11-BMN对应的取样像素数据DP11-DPMN。处理器电路12b提供包括取样像素数据DP11-DPMN的取样帧数据DFP至处理器电路14。

储存电路16用以储存多笔低通滤波器数值LP。处理器电路14加载并根据低通滤波器数值LP形成遮罩(Mask)对各取样像素数据DP11-DPMN进行权重分配，以对应地得到与各影像位置B11-BMN对应的权重平均像素数据DPW11-DPWMN。储存电路16并将包括权重平均像素数据DPW11-DPWMN的权重平均帧数据DFW输出。

在一个例子中，这些低通滤波器参数例如参考高斯(Gaussian)分布区线而得到，如图6所示。在纵轴坐标等于-4、-3、-2、-1、0、1、2、3及4时，高斯曲线C对应地具有数值C[-4]、C[-3]、C[-2]、C[-1]、C[0]、C[1]、C[2]、C[3]及C[4]。而对应的遮罩如图7所示。

举例来说，当处理器电路14欲计算对应至影像分区B11的权重平均像素数据DPW11时，处理器电路14是根据遮罩与影像分区B11周围被遮罩选取到的取样像素数据来产生方程式：

$\mathrm{DPW}11=\frac{\underset{\mathrm{Window}}{\mathrm{\Σ}}\mathrm{DP}\×C_{\mathrm{window}}}{\underset{\mathrm{Window}}{\mathrm{\Σ}}{C}_{\mathrm{window}}}=\frac{\underset{i=0}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=0}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{DPij}\×\{C\left[i\right]\×C\left[j\right]\}}{\underset{i=0}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=0}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}C\left[i\right]\×C\left[j\right]}$

相似地，其它权重平均像素数据DPW12-DPWMN的操作可根据以上叙述类推得到。

数据还原电路18将M×N笔权重平均像素数据DPW11-DPWMN还原得到X×Y笔处理后像素数据DPB11-DPBXY，并将包括处理后像素数据DPB11-DPBMN的做为该明暗分布数据DFB输出。在一个例子中，数据还原电路18是透过双线性内插法(Bilinear Interpolation)来根据平均像素数据DPW11-DPWMN产生处理后像素数据DPB11-DPBXY。

运算电路20根据帧数据DF2与明暗分布数据DFB的差值产生差值数据DFD，其实质上为帧数据DF1上各影像区块的边缘信息。运算电路20更将差值数据DFD乘与权重参数R之后与帧数据DF2相加产生处理后后帧数据DFA输出。

在一个例子中，帧数据DF1及DF2分别对应至输入影像数据SI的第k个帧画面及第k+1个帧画面。影像处理电路1例如在接收第k个帧画面数据的数据传输期间TA1与接收第k+1个帧画面数据的数据传输期间TA2之间的空白期间(BlankingPeriod)TBK中产生处理后帧数据DPA，如图8所示。其中信号Vsync为帧同步信号(Frame synchronization Signal)，信号Vact为帧致能信号(Frame Active Signal)。

请参照图9，其绘示依照本发明实施例的影像处理方法的流程图。首先如步骤(a)，影像滤波器10对帧数据DF1进行低通滤波操作以得到明暗分布数据DFB。接着如步骤(b)，运算电路20计算明暗分布数据DFB与帧数据DF2间的差值数据DFD。之后如步骤(c)，运算电路20将调整差值数据DFD乘以权重参数R，之后将调整差值数据DFD与权重参数R的乘积和该第二笔帧数据相加产生处理后帧数据DFA。

在本实施例中，虽仅以影像滤波电路10应用数据压缩电路12将帧数据DF1中的X×Y笔像素数据压缩为M×N笔取样像素数据DP11-DPMN后进行遮罩权重相加操作的情形为例作说明，然而本实施例的影像滤波电路10并不局限于此。在另一个例子中，影像滤波电路10′是省略数据压缩电路12与数据还原电路18的设置，而直接提供帧数据DF1至处理器电路14′进行遮罩权状相加操作，如图10所示。

在本实施例中，虽仅以帧数据DF1及DF2分别对应至输入影像数据SI的第k个帧画面及第k+1个帧画面的情形为例作说明，然而本实施例的影像滤波电路10并不局限于此。在其它例子中，帧数据DF1及DF2是对应至相同帧画面的帧数据。在这个例子中，本实施例的影像处理电路1′还具有帧缓冲器(Frame Buffer)30来暂存帧数据DF，如图11所示。这样一来，影像滤波电路10＂可于根据帧数据DF′计算产生对应的明暗分布数据DFB′，而运算电路20′是根据明暗分布数据DFB′与帧数据DF运算得到处理后帧数据DFA′。

本实施例的影像处理电路是透过低通滤波器来找出对应至显示影像各个区域的明暗分布数据。之后透过明暗分布数据与帧数据的差找出并通过对应至显示影像中图形边界的数据来提升显示影像显示对比效果与影像锐利度。如此，相较于传统影像处理电路，本实施例的影像处理电路具有显示画面失真程度较低的优点。

另外，本实施例的影像处理电路可对应显示影像中各个区域产生不同的多笔亮度分布数据。如此，相较于传统影像处理电路，本实施例的影像处理电路还具有可对应显示影像中不同的区域进行不同调整操作的优点。

再者，本实施例的影像处理电路中的影像滤波电路可透过数据压缩电路来降低处理器电路的数据运算负担，并提升处理器电路的数据处理速度。如此，本实施例的影像处理电路更可有效地在相邻两个帧数据传输期间之间的空白期间完成产生处理后帧数据的操作。这样一来，相较于传统影像处理器，本实施例的影像处理电路还具有可省略帧缓冲器的设置及可实时地(Real Time)执行对帧数据进行处理的优点。

综上所述，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种等同的改变或替换。因此，本发明的保护范围当视后附的本申请权利要求范围所界定的为准。

Claims (22)

1.一种影像处理电路，包括：

一影像滤波电路，用以对一第一帧数据进行低通滤波操作，以得到一明暗分布数据，该第一帧数据包括X×Y笔像素数据，X与Y为大于1的自然数；以及

一运算电路，计算该明暗分布数据与一第二帧数据间的一差值数据，该运算电路根据一权重参数调整该差值数据与该第二帧数据的权重，并对应地相加产生一处理后帧数据。

2.根据权利要求1所述的影像处理电路，其特征在于，该影像滤波电路包括：

一储存电路，用以储存多笔低通滤波器数值；及

一第一处理器电路，加载并根据该多笔低通滤波器数值形成一遮罩对各取样像素数据进行权重分配，并根据该遮罩与被该遮罩选取到的取样像素数据的权重平均得到一权重平均像素数据，该第一处理器电路将X×Y笔权重平均像素数据做为该明暗分布数据输出。

3.根据权利要求1所述的影像处理电路，其特征在于，该影像滤波电路包括：

一数据压缩电路，用以根据一单位宽度值及一单位高度值将该X×Y笔像素数据划分为M×N个影像分区，各该M×N个影像分区对应至一取样像素数据，X与Y为大于1的自然数，M与N分别为小于X且大于1的自然数及小于Y且大于1的自然数；

一储存电路，用以储存多笔低通滤波器数值；及

一第一处理器电路，加载并根据该多笔低通滤波器数值形成一遮罩对各取样像素数据进行权重分配，并根据该遮罩与被该遮罩选取到的取样像素数据的权重平均得到一权重平均像素数据；及

一数据还原电路，将M×N笔权重平均像素数据还原得到X×Y笔处理后像素数据，并将该X×Y笔处理后像素数据做为该明暗分布数据输出。

4.根据权利要求3所述的影像处理电路，其特征在于，该数据压缩电路包括：

N个加法电路，分别与该M×N个影像分区中的N个影像分区行对应，各该N个加法电路用以加法得到对应的M笔加法影像数据，该M笔加法影像数据分别与各N个影像分区行中的M个影像分区对应；

一第二处理器电路，根据该N个加法电路对应得到的M×N笔加法取样像素数据计算得到分别与该M×N个影像分区对应的M×N取样像素数据。

5.根据权利要求1所述的影像处理电路，其特征在于：

该第一及该第二帧数据分别对应至一输入影像的一第k个帧画面及第k+1个帧画面，k为自然数；及

该影像处理电路是于接收该第k个帧画面数据的数据传输期间与接收该第k+1个帧画面数据的数据传输期间之间的空白期间产生该处理后帧数据。

6.根据权利要求1所述的影像处理电路，其特征在于，该第一及该第二帧数据是对应至一输入影像的一第k个帧画面，k为自然数。

7.根据权利要求1所述的影像处理电路，其特征在于，该第一及该第二帧数据中的各笔像素数据具有亮度数据成分。

8.根据权利要求1所述的影像处理电路，其特征在于，影像滤波电路为一高斯滤波电路。

9.一种影像处理方法，包括：

对一第一帧数据进行低通滤波操作，以得到一明暗分布数据，该第一帧数据包括X×Y笔像素数据，X与Y为大于1的自然数；

计算该明暗分布数据与一第二帧数据间的一差值数据；以及

根据一权重参数调整该差值数据与该第二帧数据的权重，并对应地相加产生一处理后帧数据。

10.根据权利要求9所述的影像处理方法，其特征在于，对该第一帧数据进行低通滤波操作的步骤还包括：

自一储存电路中加载多笔低通滤波数值；

加载并根据该多笔低通滤波数值形成一遮罩对各取样像素数据进行权重分配，并根据该遮罩与被该遮罩选取到的取样像素数据的权重平均得到一权重平均像素数据；及

将X×Y笔权重平均像素数据做为该明暗分布数据输出。

11.根据权利要求9所述的影像处理方法，其特征在于，对该第一帧数据进行低通滤波操作的步骤还包括：

根据一单位宽度值及一单位高度值将该X×Y笔像素数据划分为M×N个影像分区，各该M×N个影像分区对应至一取样像素数据，X与Y为大于1的自然数，M与N分别为小于X且大于1的自然数及小于Y且大于1的自然数；

自一储存电路中加载多笔低通滤波数值；

加载并根据该多笔低通滤波数值形成一遮罩对各取样像素数据进行权重分配，并根据该遮罩与被该遮罩选取到的取样像素数据的权重平均得到一权重平均像素数据；及

根据对应的M×N笔权重平均像素数据还原得到X×Y笔处理后像素数据做为该明暗分布数据输出。

12.根据权利要求11所述的影像处理方法，其特征在于，将该X×Y笔像素数据划分为M×N个影像分区的步骤还包括：

对分别对应至该M×N个影像分区的像素数据进行加法，以对应地产生M×N笔加法影像数据；

根据该M×N笔加法取样像素数据计算得到分别与该M×N个影像分区对应的M×N取样像素数据。

13.根据权利要求9所述的影像处理方法，其特征在于：

该第一及该第二帧数据分别对应至一输入影像的一第k个帧画面及第k+1个帧画面，k为自然数；及

该影像处理方法是于接收该第k个帧画面数据的数据传输期间与接收该第k+1个帧画面数据的数据传输期间之间的空白期间产生该处理后帧数据。

14.根据权利要求9所述的影像处理方法，其特征在于，该第一及该第二帧数据是对应至一输入影像的一第k个帧画面，k为自然数。

15.根据权利要求9所述的影像处理方法，其特征在于，该第一及该第二帧数据中的各笔像素数据具有亮度数据成分。

16.一种影像滤波电路，用以对一第一帧数据进行低通滤波操作，该第一帧数据包括X×Y笔像素数据，X与Y为大于1的自然数，该影像滤波电路包括：

一储存电路，用以储存多笔低通滤波器数值；以及

一第一处理器电路，加载并根据该多笔低通滤波器数值形成一遮罩对各取样像素数据进行权重分配，并根据该遮罩与被该遮罩选取到的取样像素数据的权重平均得到一权重平均像素数据，该第一处理器电路是将X×Y笔权重平均像素数据做为一明暗分布数据输出。

17.根据权利要求16所述的影像滤波电路，其特征在于，该第一帧数据中的各笔像素数据具有亮度数据成分。

18.根据权利要求16所述的影像滤波电路，其特征在于，影像滤波电路为一高斯滤波电路。

19.一种影像滤波电路，用以对一第一帧数据进行低通滤波操作，该第一帧数据包括X×Y笔像素数据，X与Y为大于1的自然数，该影像滤波电路包括：

一数据压缩电路，用以根据一单位宽度值及一单位高度值将该X×Y笔像素数据划分为M×N个影像分区，各该M×N个影像分区对应至一取样像素数据，X与Y为大于1的自然数，M与N分别为小于X且大于1的自然数及小于Y且大于1的自然数；

一储存电路，用以储存多笔低通滤波器数值；

一第一处理器电路，加载并根据该多笔低通滤波器数值形成一遮罩对各取样像素数据进行权重分配，并根据该遮罩与被该遮罩选取到的取样像素数据的权重平均得到一权重平均像素数据；以及

一数据还原电路，根据对应的M×N笔权重平均像素数据还原得到X×Y笔处理后像素数据做为一明暗分布数据输出。

20.根据权利要求19所述的影像滤波电路，其特征在于，该数据压缩电路包括：

N个加法电路，分别与该M×N个影像分区中的N个影像分区行对应，各该N个加法电路用以加法得到对应的M笔加法影像数据，该M笔加法影像数据分别与各N个影像分区行中的M个影像分区对应；

一第二处理器电路，根据该N个加法电路对应得到的M×N笔加法取样像素数据计算得到分别与该M×N个影像分区对应的M×N取样像素数据。

21.根据权利要求19所述的影像滤波电路，其特征在于，该第一帧数据中的各笔像素数据具有亮度数据成分。

22.根据权利要求19所述的影像滤波电路，其特征在于，影像滤波电路为一高斯滤波电路。

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