CN101902558B - 图像处理电路及其图像处理方法 - Google Patents

Abstract

一种图像处理电路及其图像处理方法。图像处理电路的差异值适配器依据输入图像信号的每一个像素所对应的像素差异值，产生像素所对应的权值和标志值。图像处理电路依据上述标志值，来判断每一像素的像素差异值是落于一第一区域、一第二区域或一第三区域。图像处理电路对其像素差异值落于第一区域的像素进行低通滤波处理，对其像素差异值落于第二区域的像素进行高通滤波处理，并对其像素差异值落于第三区域的像素进行亮度瞬态改善处理。

Description

图像处理电路及其图像处理方法

技术领域

本发明涉及一种图像处理电路及其图像处理方法，且特别涉及一种依据图像特性进行适应性处理的图像处理电路及其图像处理方法。 

背景技术

在检视图像的时候，除了图像的颜色和色调之外，图像中物件的轮廓/边缘也引起观看者的注目。图像处理用于强化上述的图像特征，以改善或加强图像的视觉效果。例如，通过数字相机或是扫描器取得的图像，可以通过后制(post procedure)使得图像看起来更为清晰、艳丽。 

锐化(sharpening)处理是图像处理的技术之一。在图像中，图像物件的轮廓/边缘经过锐化处理后，可呈现较高的对比(contrast)以突显此图像物件。“锐度(sharpness)”一词常用于表示图像被锐化的程度。对观看者来说，锐度高的图像一般较锐度低的图像来得清楚。 

虽然锐化处理可以加强图像物件的轮廓/边缘的对比，但是也可能产生反效果。举例来说，对于其物件的边缘已经很清楚的图像来说，如果进一步地对其进行锐化处理，则使其边缘产生如白边等不被接受的视觉效应。 

在美国专利申请公开案第2005/0270425号中公开一种视频(videosignal)处理装置100，如图1所示。请参照图1，视频处理装置100接收一输入视频S_A，并对输入视频S_A进行锐化处理后产生一输出视频S_D。图2A～2E是图1的视频处理装置100的部分信号时序图。请参照图2A，其中输入视频S_A包括一般视频S以及噪声n₁和n₂，而一般视频S承载图像的信息。视频处理装置100会加强一般视频S的图像的锐度，并避免对噪声n₁和n₂进行锐化。 

视频处理装置100包括信号延迟单元101、加权单元103、第一乘法器109、第二乘法器111、加法器113以及高通滤波单元115。请参照图1和图2B，高通滤波单元115接收输入视频S_A，对输入视频S_A进行高通滤波处理，以产生高频信号S_B。高频信号S_B可被用来作为判断图像物件的轮廓 /边缘的依据。详细地讲，视频S的振幅相对于画面像素的像素值。当视频S的振幅有所变化的时候，即表示画面中相邻像素的像素值之间存有差异。对于视频S振幅变化较大的部分，即相对于画面中物件的轮廓/边缘的部分，因此，高通滤波单元115则会过滤出这些振幅变化较大的部分，而形成高频信号S_B。因此，高频信号S_B被视频处理装置100用来作为进行锐化处理时的依据。 

请另参照图1和图2C，加权单元103包括边缘计算器105以及权值计算器107。边缘计算器105接收输入视频S_A并检测其图像信息，且计算目前像素及其相邻像素的像素差异，以判断目前像素属于哪一区域。之后，权值计算器107依据边缘计算器105的判断结果，对应地产生加权信号S₁。其中加权信号S₁所包含的权值会随着像素所属的区域的不同而有对应的变化。 

增益信号S₂会输入到第一乘法器109，用以决定视频处理装置100于进行锐化处理时的增益(gain)。第一乘法器109将加权信号S₁和增益信号S₂相乘，以产生总增益信号S₃。请另参照图1和图2D，第二乘法器111将总增益信号S₃和高频信号S_B相乘，而产生尖锐化信号S_C。在此期间，信号延迟单元101将输入视频S_A延迟后，以输出延迟视频S₄至加法器113。请另参照图1和图2E，加法器113将延迟视频S₄和尖锐化信号S_C相加，以完成锐化处理而产生输出视频S_D。其中输出视频S_D包括视频S′以及噪声n₁和n₂，而视频S′为一般视频S经过视频处理装置100的锐化处理后所得到的。 

视频处理装置100所采用的图像锐化方式是一般称为尖锐化(peaking)处理的方式。以图2A和2E为例，相对于视频S来说，经过锐化后的视频S′所对应的画面物件的轮廓/边缘部分的像素值被提高或压低。这样的作法即可能使画面上出现白边及/或黑边。请参考图3，图3为图2E中视频S′部分的局部放大图。如图所示，视频S′中有一区域12，其中在区域12内所对应的所有像素的像素值等于画面的最小像素值。假设输出视频S_D是可用以显示256灰阶的视频，则上述最小像素值等于0，而另一最大像素值等于255。当视频S′的区域12所对应的像素在显示器上显示时，则使显示器出现对应的黑边。 

除黑边之外，经视频处理装置100处理过的视频，也有可能在显示器上出现对应的白边。请参考图4，图4为视频处理装置100所处理过的另一锐化视频的时序图。其中，除了上述的区域12之外，锐化视频的波形中另出现了区域14，其中在区域14内所对应的所有像素的像素值等于上述最大像素值，而当视频S′的区域14所对应的像素在显示器上显示时，则使显示器出现对应的白边。

发明内容

本发明提供一种图像处理方法，其依据输入图像信号的每一像素的像素差异值，产生对应的权值并判断像素所在的区域，进而依据像素所在的区域不同，而对其进行对应的低通滤波处理、尖锐化(peaking)处理或亮度瞬态改善(Luminance Transient Improvement；LTI)处理。藉此，可避免锐化后的画面产生诸如上述白边或黑边的情况。 

本发明提供一种图像处理电路，其依据输入图像信号的每一像素的像素差异值，产生对应的权值并判断像素所在的区域，进而依据像素所在的区域不同，而对其进行对应的低通滤波处理、尖锐化处理或亮度瞬态改善处理。藉此，以获得高品质的画面。 

本发明提出一种图像处理方法，其适于处理一输入图像信号，以产生一输出图像信号。上述的输入图像信号具有依序地输入的多个像素的像素值。上述的图像处理方法依据输入图像信号的多个像素的像素差异值，产生一权重信号以及一区域辨识信号。上述的权重信号具有上述像素的权值，上述的区域辨识信号具有上述像素的标志值(flag value)，而每一标志值适于识别其所对应的像素的像素差异值是落于第一区域、第二区域或第三区域。此外，上述图像处理方法还利用一低通滤波器，对上述像素中其像素差异值落于第一区域的第一像素进行低通滤波处理，以获得上述输出图像信号的第一输出像素的像素值。上述图像处理方法还利用一高通处理电路，对上述像素中其像素差异值落于第二区域的第二像素进行尖锐化处理，以获得上述输出图像信号的第二输出像素的像素值。此外，上述图像处理方法还利用一改善电路，对上述像素中其像素差异值落于第三区域的第三像素进行亮度瞬态改善处理，以获得上述输出图像信号的第三输出像素的像素值，其中该第一像素属于该输入图像信号中像素差异值偏低的像素，该第二像素属于该输入图像信号中像素差异值适中的像素，而该第三像素属于 该输入图像信号中像素差异值偏高的像素。 

在本发明的一实施例中，上述的第一区域与第二区域部分地重迭。上述的图像处理方法还包括：对上述像素中其像素差异值落于第一区域与第二区域重迭部分的像素，进行上述的低通滤波处理以及上述的尖锐化处理。 

在本发明的一实施例中，上述的第二区域与第三区域部分地重迭。上述的图像处理方法还包括：对上述像素中其像素差异值落于第二区域与第三区域重迭部分的像素，进行上述的尖锐化处理以及上述的亮度瞬态改善处理。 

在本发明的一实施例中，上述的第二区域具有一第一子区域、一第二子区域以及一第三子区域。第二子区域位于第一子区域与第三子区域之间。第二子区域所对应的像素的权值大于第一子区域和第三子区域所对应的像素的权值。 

在本发明的一实施例中，上述的第一区域和第三区域所对应的像素的权值均等于零。 

在本发明的一实施例中，上述的高通处理电路包括一高通滤波器，用以对上述输入图像信号进行高通滤波处理，以产生高通滤波图像信号。 

在本发明的一实施例中，上述的高通处理电路还包括一去核电路，耦接至上述高通滤波器，适于去除高通滤波图像信号的核心部分，以形成去核图像信号。 

在本发明的一实施例中，上述的图像处理方法还包括：利用一第一乘法器，将权重信号与一增益值相乘，以产生一增益信号；以及利用一第二乘法器，将增益信号与去核图像信号相乘，以产生一尖锐化信号。 

在本发明的一实施例中，上述的图像处理方法还包括：利用低通滤波器，对上述输入图像信号进行低通滤波处理，以产生一低通滤波图像信号；以及利用一加法器，将低通滤波图像信号与尖锐化信号相加，以产生一锐化图像信号。 

在本发明的一实施例中，上述的图像处理方法还包括：利用一延迟器延迟上述的输入图像信号，以产生一延迟图像信号；以及利用一加法器，将上述的延迟图像信号与尖锐化信号相加，以产生一锐化图像信号。 

本发明提出一种图像处理电路，其适于处理一输入图像信号，以产生一输出图像信号。上述的输入图像信号具有依序地输入的多个像素的像素 值。图像处理电路包括：一差异值适配器、一低通滤波器、一高通处理电路以及一改善电路。差异值适配器适于依据上述输入图像信号的多个像素的像素差异值，产生一权重信号以及一区域辨识信号。权重信号具有上述像素的权值，而区域辨识信号具有上述像素的标志值。每一标志值适于识别其所对应的像素的像素差异值是落于第一区域、第二区域或第三区域。低通滤波器适于对上述像素中其像素差异值落于第一区域的第一像素进行低通滤波处理，以获得上述输出图像信号的第一输出像素的像素值。高通处理电路适于对上述像素中其像素差异值落于第二区域的第二像素进行尖锐化处理，以获得上述输出图像信号的第二输出像素的像素值。改善电路，适于对上述像素中其像素差异值落于第三区域的第三像素进行亮度瞬态改善处理，以获得上述输出图像信号的第三输出像素的像素值，其中该第一像素属于该输入图像信号中像素差异值偏低的像素，该第二像素属于该输入图像信号中像素差异值适中的像素，而该第三像素属于该输入图像信号中像素差异值偏高的像素。 

在本发明的一实施例中，上述的第一区域与第二区域部分地重迭。上述的低通滤波器以及上述高通处理电路对上述像素中，其像素差异值落于第一区域与第二区域重迭部分的像素，进行上述的低通滤波处理以及上述的尖锐化处理。 

在本发明的一实施例中，上述的第二区域与第三区域部分地重迭。上述的高通处理电路以及该改善电路对上述像素中，其像素差异值落于第二区域与第三区域重迭部分的像素，进行上述的尖锐化处理以及上述的亮度瞬态改善处理。 

在本发明的一实施例中，上述的第二区域具有一第一子区域、一第二子区域以及一第三子区域。第二子区域位于第一子区域与第三子区域之间。第二子区域所对应的像素的权值大于第一子区域和第三子区域所对应的像素的权值。 

在本发明的一实施例中，上述的第一区域和第三区域所对应的像素的权值均等于零。 

在本发明的一实施例中，上述的高通处理电路包括一高通滤波器，用以对上述输入图像信号进行高通滤波处理，以产生一高通滤波图像信号。 

在本发明的一实施例中，上述的图像处理电路还包括一第一乘法器， 适于将权重信号与一增益值相乘，以产生一增益信号。高通处理电路还包括一去核电路以及一第二乘法器。去核电路耦接至高通滤波器，适于去除高通滤波图像信号的一核心部分，以形成一去核图像信号。第二乘法器适于将增益信号与去核图像信号相乘，以产生一尖锐化信号。 

在本发明的一实施例中，上述的图像处理电路，还包括一延迟器以及一第一多工器。延迟器适于延迟上述的输入图像信号，以产生一延迟图像信号。低通滤波器对上述的输入图像信号进行低通滤波处理，以产生一低通滤波图像信号。第一多工器适于择一输出上述的延迟图像信号或低通滤波图像信号。高通处理电路还包括一加法器，适于将第一多工器的输出与尖锐化信号相加，以产生一锐化图像信号。 

在本发明的一实施例中，上述的图像处理电路，还包括一第二多工器。第二多工器的三个输入端分别耦接于上述的低通滤波器、高通处理电路和改善电路。第二多工器依据上述的区域辨识信号，从低通滤波器的输出、高通处理电路的输出以及改善电路的输出中选出对应的像素，以产生上述的输出图像信号。 

在本发明的一实施例中，上述的图像处理电路，还包括一第二多工器。第二多工器的两个输入端分别耦接于低通滤波器和高通处理电路，而第二多工器的输出端耦接于改善电路。第二多工器依据上述的区域辨识信号，从低通滤波器的输出和高通处理电路的输出中选出对应的像素并传送至改善电路。图像处理电路依据上述的区域辨识信号控制上述的改善电路，以决定是否对第二多工器的输出进行上述的亮度瞬态改善处理。改善电路的输出即为上述的输出图像信号。 

基于上述，本发明依据像素的像素差异值，对输入图像信号的各像素选择合适的处理方式。上述处理方式包括低通滤波处理、锐利化处理以及亮度瞬态改善(LTI)处理。对于其像素差异值偏低的像素，进行低通滤波处理，可使画面中对应的区域看起来更为柔和。对于其像素差异值偏高的像素，进行亮度瞬态改善处理，可使画面中对应的区域不出现白边及黑边的情形。对于其像素差异值适中的像素，进行锐利化处理，可使画面中对应区域中的轮廓及边缘更为清楚。此外，锐利化处理的所对应的权值依据不同的像素差异值而有适应性的设定，而使得画面经锐利化后，看起来更为清晰、自然。 

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。 

附图说明

图1为先前技术的视频处理装置的功能方块图。 

图2A～2E是图1的视频处理装置的部分信号时序图。 

图3是图2E的视频S′的局部放大示意图。 

图4为图1的视频处理装置所处理过的另一锐化视频的时序图。 

图5为本发明一实施例的图像处理电路的功能方块图。 

图6是依照本发明一实施例的输入图像信号的部分像素示意图。 

图7为本发明一实施例中像素差异值与权值的关系图。 

图8绘示了输入图像信号的部分波形，以及当输入图像信号只经过高通处理电路处理时所产生的输出图像信号的部分波形。 

图9绘示了输入图像信号的部分波形，以及当输入图像信号只经过低通滤波器处理时所产生的输出图像信号的部分波形。 

图10绘示了输入图像信号的部分波形，以及当输入图像信号只经过改善电路处理时所产生的输出图像信号的部分波形。 

图11～图13分别为本发明不同实施例中像素差异值与权值的关系图。 

图14为本发明另一实施例图像处理电路的功能方块图。 

图15是依据本发明一实施例的高通滤波图像信号的部分时序图。 

图16则是高通滤波图像信号经去核电路处理后所产生的去核图像信号的部分时序图。 

图17为本发明另一实施例图像处理电路的功能方块图。 

【主要元件符号说明】 

12、14：区域 

100、300、400：视频处理装置 

101：信号延迟单元 

103：加权单元 

105：边缘计算器 

107：权值计算器 

109：第一乘法器 

111：第二乘法器 

113：加法器 

115：高通滤波单元 

200：图像处理电路 

210：差异值适配器 

220：高通处理电路 

230：低通滤波器 

240：改善电路 

250：延迟器 

310：高通滤波器 

320：去核电路 

340：第一乘法器 

350：第二乘法器 

360：加法器 

370：第一多工器 

380：第二多工器 

410：核心部分 

600：视窗 

702：第一区域 

704：第二区域 

706：第三区域 

711：第一子区域 

712：第二子区域 

713：第三子区域 

H：高度 

I、II、III：区域 

n₁、n₂：噪声 

P_N-3～P_N+3、P_M-2、P_M-1、P_M+1、P_M+2：像素 

S、S′：信号 

S_IN：输入图像信号 

S_HP：高通滤波图像信号 

S_LP：低通滤波图像信号 

S_C：核图像信号 

S_d：延迟图像信号 

S_E：增益信号 

S_LTI：亮度瞬态改善图像信号 

S_S：控制信号 

S_SH：锐化图像信号 

S_P：尖锐化信号 

S_W：权重信号 

S_F：区域辨识信号 

S_OUT：输出图像信号 

S₁：加权信号 

S₂：增益信号 

S₃：总增益信号 

S₄：延迟视频 

S_A：输入视频 

S_B：高频信号 

S_C：尖锐化信号 

S_D：输出视频 

T、-T：临界值 

Th1、Th2、Th3、Th4、Th5：临界值 

W1、W2：宽度 

具体实施方式

以下将参考附图详细阐述本发明的实施例，附图举例说明了本发明的示范实施例，其中相同标号指示相同或相似的元件。 

请参考图5，图5为本发明一实施例的图像处理电路200的功能方块图。图像处理电路200接收并处理一输入图像信号S_IN，以产生一输出图像信号S_OUT。输入图像信号S_IN负载有多个像素的像素值的信息，用以使显示器显示对应的画面。其中上述负载于输入图像信号S_IN的像素值依序地输入到图像处理电路200。请参考图6，图6为依照本发明一实施例中输入图像信号S_IN的部分像素示意图。像素P_N-3～P_N+3、P_M-2～P_M-1及P_M+1～P_M+2的像素值负载于输入图像信号S_IN中。其中像素P_N为图像处理电路200目前正在处理的像素，而像素P_M-2～P_M-1和P_M+1～P_M+2与像素P_N位于画面的同一行，且像素P_N-3～P_N-1和P_N+1～P_N+3与像素P_N位于画面的同一列。上述输入图像信号S_IN所具有的多个像素的像素值依序地被输入至图像处理电路200。以 像素P_N-3～P_N+3为例，像素P_N-3、P_N-2、P_N-1、P_N、P_N+1、P_N+2和P_N+3的像素值依序地被输入至图像处理电路200。相较于输入图像信号S_IN负载多个像素的像素值的信息，图像处理电路200于处理完输入图像信号S_IN后所产生的输出图像信号S_OUT同样也负载多个像素的像素值的信息。此外，输出图像信号S_OUT所负载的任何一个像素的像素值的信息，是经由图像处理电路200处理输入图像信号S_IN中对应的像素之后所得到的。另外，在本实施例中，上述的像素值为像素的亮度值(brightness)，但本发明并不以此为限。 

图像处理电路200具有差异值适配器210。差异值适配器210会计算输入图像信号S_IN中每一像素所对应的权值，以输出权重信号S_W。在本实施例中，在计算上述像素的权值的过程中，差异值适配器210定义出如图6中的视窗600。视窗600中包含有目前正在处理的像素P_N以及与像素P_N相邻的像素P_N-2、P_N-1、P_N+1和P_N+2。亦即在本实施例中，视窗600中包含有目前正在处理的像素P_N以及其他四个与其相邻的像素。然而，需说明的是，视窗600中的像素的数目并不以此为限。举例来说，在本发明的其他实施例中，视窗600中可包含像素P_N-3～P_N+3、P_N-1～P_N+1或是其他像素。此外，在本实施例中，视窗600所含括的像素是画面中同一像素列上的像素。然而，本发明并不以此为限，例如在本发明另一实施例中，视窗600可含括目前正在处理的像素P_N以及与像素P_N处于同一行的像素(如像素P_M-2、P_M-1、P_M+1、P_M+2)。 

差异值适配器210在计算每一权值之前，先计算所对应的像素的像素差异值。以图6中的像素P_N为例，当差异值适配器210计算像素P_N的权值时，其依据视窗600内的像素P_N-2～P_N+2的像素值，先计算出像素P_N所对应的像素差异值D_N。在本实施例中，上述的像素差异值D_N等于像素P_N-2～P_N+2的像素值当中的最大值减去像素P_N-2～P_N+2的像素值当中的最小值。因此，像素差异值D_N可以表示成： 

D_N＝V_max-V_min

其中，V_max为视窗600内所有像素的像素值当中的最大值，而V_min视窗600内所有像素的像素值当中的最小值。 

需说明的是，上述每一像素的像素差异值的计算方式并不以此为限。例如，在本发明另一实施例中，像素差异值D_N可以表示成： 

D_N＝|V_N+2-V_N-2|+|V_N+1-V_N-1| 

其中V_N+2、V_N+1、V_N-1和V_N-2分别为视窗600内的像素P_N+2、P_N+1、P_N-1和V_N-2的像素值。 

当差异值适配器210计算出像素的像素差异值之后，即依据上述的像素值输出像素的权值，其中差异值适配器210所输出的各像素的权值的数据负载于权重信号S_W中。请参考图7，图7为本发明一实施例中像素差异值与权值的关系图。其中，当一像素的像素差异值小于临界值Th1或介于临界值Th4～Th5之间时，此像素的权值等于0；当一像素的像素差异值介于临界值Th2～Th3之间时，此像素的权值等于1；而当一像素的像素差异值介于临界值Th1～Th2或Th3～Th4之间时，此像素的权值介于0～1之间。 

请再参考图5，图像处理电路200还具有高通处理电路220，用以依据权重信号S_W所负载的权值，对输入图像信号S_IN进行尖锐化(peaking)处理。其中，当上述高通处理电路220进行上述尖锐化处理时，每一个像素的尖锐化的程度因其所对应的权值的不同，而有所不同。详细地讲，每一个经过尖锐化处理的像素其尖锐化的程度与其所对应的权值成正比。此外，如上所述，像素的权值与其像素差异值相关，故每一个像素的尖锐化的程度也与其像素差异值相关。请参考图8，图8绘示了输入图像信号S_IN的部分波形，以及当输入图像信号S_IN经过高通处理电路220处理时所产生的输出图像信号S_OUT的部分波形。输入图像信号S_IN的振幅与像素的像素值正相关，亦即输入图像信号S_IN的振幅越大的地方，所对应的像素值也越大；反之，输入图像信号S_IN的振幅越小的地方，所对应的像素值也越小。在图8中，大致可分为三个区域I、II和III。其中，区域I和III所对应的像素的像素值的变化较少，而区域II所对应的像素的像素值的变化则相对较大。在此情况下，高通处理电路220则将区域I与区域II交界处的输入图像信号S_IN的振幅下拉，并将区域II与区域III交界处的输入图像信号S_IN的振幅上提，而产生如图8所示的尖锐化后的输出图像信号S_OUT的部分波形。 

请再参考图5，图像处理电路200还具有低通滤波器230，用以对输入图像信号S_IN的部分或全部的像素进行低通滤波处理。请参考图9，图9绘示了输入图像信号S_IN的部分波形，以及当输入图像信号S_IN经过低通滤波器230处理时所产生的输出图像信号S_OUT的部分波形。当低通滤波器230对输入图像信号S_IN进行低通滤波处理时，输入图像信号S_IN中高频的信息 被滤除，而留下低频的信息。换句话说，输入图像信号S_IN所负载的像素值信息被平均化，而使得输出图像信号S_OUT的波形较输入图像信号S_IN的波形平滑(smooth)。 

请再参考图5，图像处理电路200还具有改善电路240，用以对输入图像信号S_IN的部分或全部的像素进行亮度瞬态改善(Luminance TransientImprovement；LTI)处理。请参考图10，图10绘示了输入图像信号S_IN的部分波形，以及当输入图像信号S_IN经过改善电路240处理时所产生的输出图像信号S_OUT的部分波形。当改善电路240对输入图像信号S_IN进行上述亮度瞬态改善处理时，输入图像信号S_IN在振幅有变化的区域会缩短。在图10中，大致可分为三个区域I、II和III。其中，区域I和III所对应的像素的像素值的变化较少，而区域II所对应的像素的像素值的变化则相对较大。当改善电路240进行上述的亮度瞬态改善处理时，区域II的宽度由W1缩短成W2，同时区域II的高度仍维持在H。由于区域II的宽度被缩短，因此在视觉效果上，区域I与区域III的差异会更容易察觉，而产生图像锐化的效果。 

请同时参考图5和图7。差异值适配器210除了会输出上述的权重信号S_W之外，还另输出区域辨识信号S_F。区域辨识信号S_F具有上述像素的标志值，而每一标志值用于识别其所对应的像素的像素差异值是落于第一区域702、第二区域704或第三区域706。图像处理电路200依据区域辨识信号S_F控制高通处理电路220、低通滤波器230和改善电路240对输入图像信号S_IN进行对应的处理，以产生输出图像信号S_OUT的对应像素的像素值。详细地讲，像素差异值落于第一区域702的像素(或称第一像素)被低通滤波器230施以上述的低通滤波处理，而获得输出图像信号S_OUT的第一输出像素的像素值。像素差异值落于第二区域704的像素(或称第二像素)被高通处理电路220施以上述的高通滤波处理，而获得输出图像信号S_OUT的第二输出像素的像素值。像素差异值落于第三区域706的像素(或称第三像素)被改善电路240施以上述的亮度瞬态改善处理，而获得输出图像信号S_OUT的第三输出像素的像素值。 

请参考图7和图10。如上所述，当输入图像信号S_IN只经过改善电路240处理时所产生的输出图像信号S_OUT其区域II的高度会维持在H。此外，改善电路240所处理的像素是其像素差异值落于第三区域706的像素，而 其中第三区域706所对应的像素的像素差异值相对地高于第一区域702和第二区域704所对应的像素的像素差异值。因此，对于输入图像信号S_IN中其像素值偏高的像素来说，其最大的像素值和最小的像素值不会变动，进而使得画面中对应于第三区域706的显示区域不出现白边及黑边的情形。 

此外，如图7所示，第二区域704具有第一子区域711、第二子区域712以及第三子区域713。第二子区域712位于第一子区域712与第三子区域713之间。第二子区域712所对应的像素的权值大于第一子区域711和第三子区域713所对应的像素的权值。此外，第一区域702与第二区域704在上述第一子区域711部分地重迭，且第二区域704与第三区域706在上述第三子区域713部分地重迭。其中，其像素差异值落于第一子区域711的像素会经过上述的低通滤波处理以及上述的尖锐化处理，而其像素差异值落于第三子区域713的像素会经过上述的尖锐化处理以及上述的亮度瞬态改善处理。 

在上述实施例中，第二区域704分别与第一区域702和第三区域706部分地重迭。然而，本发明并不以此为限。请参考图11～图13，图11～图13分别为本发明不同实施例中像素差异值与权值的关系图。在图11所对应的实施例中，第一区域702与第二区域704不重迭，而第三区域706与第二区域704部分地重迭。在图12所对应的实施例中，第一区域702与第二区域704部分地重迭，而第三区域706与第二区域704不重迭。在图13所对应的实施例中，第一区域702和第三区域706均与第二区域704不重迭。此外，在图13所对应的实施例中，第一区域702和第三区域706所对应的像素的权值均等于零。 

请参考图14，图14为本发明另一实施例图像处理电路300的功能方块图。图像处理电路300具有差异值适配器210、高通处理电路220、低通滤波器230以及改善电路240，其功能如上所述，在此即不再赘述。 

图像处理电路300的高通处理电路220具有高通滤波器310以及一去核电路320。高通滤波器310对输入图像信号S_IN进行高通滤波处理，以产生高通滤波图像信号S_HP。去核电路320耦接至高通滤波器310，用以去除高通滤波图像信号S_HP的核心部分，以形成去核图像信号S_C。请参考图15和图16，图15是依据本发明一实施例的高通滤波图像信号S_HP的部分时序图，而图16则是高通滤波图像信号S_HP经去核电路320处理后所产生的去 核图像信号S_C的部分时序图。去核电路320定义高通滤波图像信号S_HP介于临界值T和-T之间的核心部分410。如图16所示，去核电路320去除掉高通滤波图像信号S_HP的核心部分410后，即产生去核图像信号S_C。 

请再参考图14，图像处理电路300的低通滤波器230对输入图像信号S_IN进行低通滤波处理，以产生低通滤波图像信号S_LP。此外，图像处理电路300还具有延迟器250以及第一多工器370。延迟器25将输入图像信号S_IN延迟，以产生延迟图像信号S_d。第一多工器370依据控制信号S_S，择一输出上述的低通滤波图像信号S_LP或延迟图像信号S_d。其中，上述的控制信号S_S是由差异值适配器210依据上述的像素差异值而产生的。在本发明一实施例中，控制信号S_S可以是上述的区域辨识信号S_F，而第一多工器370即依据上述的区域辨识信号S_F，择一输出上述的低通滤波图像信号S_LP或延迟图像信号S_d。 

需说明的是，第一多工器370选择低通滤波图像信号S_LP作为输出或是选择延迟图像信号S_d作为输出，会影响图12～图13中第一区域702及第二区域704重迭的情形。举例来说，在本发明一实施例中，当像素的像素差异值小于临界值Th1时，第一多工器370选择低通滤波图像信号S_LP作为其输出；而当像素的像素差异值大于或等于临界值Th1时，第一多工器370选择延迟图像信号S_d作为其输出。如此一来，第一区域702与第二区域704即不会重迭，如图13所示。此外，在本发明另一实施例中，当像素的像素差异值小于临界值Th2时，第一多工器370选择低通滤波图像信号S_LP作为其输出；而当像素的像素差异值大于或等于临界值Th2时，第一多工器370选择延迟图像信号S_d作为其输出。在此情况下，第一区域702与第二区域704即会重迭，如图12所示。 

图像处理电路300还具有第一乘法器340。第一乘法器340将上述的权重信号S_W与一增益值S_G相乘，以产生增益信号S_E。在本实施例中，增益值S_G是用来设定高通处理电路220进行上述尖锐化处理时，整体的增益(gain)。一般情况下，增益值S_G会设定成1。然而，增益值S_G可被调高或调低。如此一来，即可更为弹性地调整高通处理电路220所进行的尖锐化处理，以符合不同应用需求。 

高通处理电路220还具有第二乘法器350以及加法器360。第二乘法器350将上述的增益信号S_E与去核图像信号S_C相乘，以产生尖锐化信号S_P。 其中，尖锐化信号S_P具有输入图像信号S_IN的高频信息。加法器360将尖锐化信号S_P与第一多工器370的输出相加，以产生锐化图像信号S_SH。 

此外，改善电路240对输入图像信号S_IN进行上述的亮度瞬态改善处理，而产生亮度瞬态改善图像信号(LTI video signal)S_LTI。图像处理电路300还具有第二多工器380，其依据上述的区域辨识信号S_F，择一输出上述的锐化图像信号S_SH、低通滤波图像信号S_LP或亮度瞬态改善图像信号S_LTI。请参考图14并同时参考图12～图13。当像素的像素差异值小于临界值Th1时，第二多工器380选择低通滤波图像信号S_LP作为其输出；当像素的像素差异值介于临界值Th1和临界值Th4之间时，第二多工器380选择锐化图像信号S_SH作为其输出；而当像素的像素差异值大于临界值Th4时，第二多工器380选择亮度瞬态改善图像信号S_LTI作为其输出。 

请参考图17，图17为本发明另一实施例图像处理电路400的功能方块图。图像处理电路400与图像处理电路300相似，而两者最主要的不同点在于图像处理电路400的改善电路240耦接至第二多工器380的输出端，且图像处理电路400的第二多工器380依据上述的区域辨识信号S_F，择一输出上述的锐化图像信号S_SH或低通滤波图像信号S_LP。至于图像处理电路400其他元件，例如：差异值适配器210、高通处理电路220、延迟器250、低通滤波器230...等，其功能与图像处理电路300的相同，在此即不再赘述。 

在本实施例中，图像处理电路400一方面依据权重信号S_W来控制第二多工器380，择一输出上述的锐化图像信号S_SH或低通滤波图像信号S_LP。另一方面，图像处理电路400依据区域辨识信号S_F来控制改善电路240，以决定是否对第二多工器380的输出进行上述的亮度瞬态改善处理。其中，当改善电路240不对第二多工器380的输出进行上述的亮度瞬态改善处理时，改善电路240所输出的信号即为第二多工器380所输出的信号。 

请参考图17并同时参考图7和图11～图13。当像素的像素差异值小于临界值Th1时，第二多工器380选择低通滤波图像信号S_LP作为其输出；而当像素的像素差异值大于或临界值Th1时，第二多工器380选择锐化图像信号S_SH作为其输出。 

此外，在图7和图11所对应的实施例中，当像素的像素差异值大于临界值Th3时，改善电路240即对第二多工器380的输出进行亮度瞬态改善处理；而当像素的像素差异值小于或等于临界值Th3时，改善电路240则 不对第二多工器380的输出进行亮度瞬态改善处理。 

另外，在图12和图13所对应的实施例中，当像素的像素差异值大于临界值Th4时，改善电路240即对第二多工器380的输出进行亮度瞬态改善处理；而当像素的像素差异值小于或等于临界值Th4时，改善电路240则不对第二多工器380的输出进行亮度瞬态改善处理。 

综上所述，本发明依据像素的像素差异值，对输入图像信号的各像素选择合适的处理方式。上述处理方式包括低通滤波处理、锐利化处理以及亮度瞬态改善(LTI)处理。对于其像素差异值偏低的像素，进行低通滤波处理，可使画面中对应的区域看起来更为柔和。对于其像素差异值偏高的像素，进行亮度瞬态改善处理，可使画面中对应的区域不出现白边及黑边的情形。对于其像素差异值适中的像素，进行锐利化处理，可使画面中对应区域中的轮廓及边缘更为清楚。此外，锐利化处理的所对应的权值依据不同的像素差异值而有适应性的设定，而使得画面经锐利化后，看起来更为清晰、自然。 

虽然本发明已以实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视所附权利要求书所界定者为准。 

Claims (20)

1.一种图像处理方法，适于处理一输入图像信号，以产生一输出图像信号，该输入图像信号具有依序地输入的多个像素的像素值，该图像处理方法包括：

依据该输入图像信号的多个像素的像素差异值，产生一权重信号以及一区域辨识信号，该权重信号具有这些像素的权值，该区域辨识信号具有这些像素的标志值，而每一标志值适于识别其所对应的像素的像素差异值是落于一第一区域、一第二区域或一第三区域；

利用一低通滤波器，对这些像素中其像素差异值落于该第一区域的一第一像素进行低通滤波处理，以获得该输出图像信号的一第一输出像素的像素值；

利用一高通处理电路，对这些像素中其像素差异值落于该第二区域的一第二像素进行尖锐化处理，以获得该输出图像信号的一第二输出像素的像素值；以及

利用一改善电路，对这些像素中其像素差异值落于该第三区域的一第三像素进行亮度瞬态改善处理，以获得该输出图像信号的一第三输出像素的像素值，其中该第一像素属于该输入图像信号中像素差异值偏低的像素，该第二像素属于该输入图像信号中像素差异值适中的像素，而该第三像素属于该输入图像信号中像素差异值偏高的像素。

2.如权利要求1所述的图像处理方法，其中该第一区域与该第二区域部分地重迭，以及该图像处理方法还包括：对这些像素中其像素差异值落于该第一区域与该第二区域重迭部分的像素，进行该低通滤波处理以及该尖锐化处理。

3.如权利要求1所述的图像处理方法，其中该第二区域与该第三区域部分地重迭，以及该图像处理方法还包括：对这些像素中其像素差异值落于该第二区域与该第三区域重迭部分的像素，进行该尖锐化处理以及该亮度瞬态改善处理。

4.如权利要求1所述的图像处理方法，其中第二区域具有一第一子区域、一第二子区域以及一第三子区域，该第二子区域位于该第一子区域与该第三子区域之间，该第二子区域所对应的像素的权值大于该第一子区域和该第三子区域所对应的像素的权值。

5.如权利要求1所述的图像处理方法，其中该第一区域和该第三区域所对应的像素的权值均等于零。

6.如权利要求1所述的图像处理方法，其中该高通处理电路包括一高通滤波器，用以对该输入图像信号进行高通滤波处理，以产生一高通滤波图像信号。

7.如权利要求6所述的图像处理方法，其中该高通处理电路还包括一去核电路，耦接至该高通滤波器，适于去除该高通滤波图像信号介于临界值T和-T之间的一核心部分，以形成一去核图像信号。

8.如权利要求7所述的图像处理方法，还包括：

利用一第一乘法器，将该权重信号与一增益值相乘，以产生一增益信号；以及

利用一第二乘法器，将该增益信号与该去核图像信号相乘，以产生一尖锐化信号。

9.如权利要求8所述的图像处理方法，还包括：

利用该低通滤波器，对该输入图像信号进行低通滤波处理，以产生一低通滤波图像信号；以及

利用一加法器，将该低通滤波图像信号与该尖锐化信号相加，以产生一锐化图像信号。

10.如权利要求8所述的图像处理方法，还包括：

利用一延迟器延迟该输入图像信号，以产生一延迟图像信号；以及

利用一加法器，将该延迟图像信号与该尖锐化信号相加，以产生一锐化图像信号。

11.一种图像处理电路，适于处理一输入图像信号，以产生一输出图像信号，该输入图像信号具有依序地输入的多个像素的像素值，该图像处理电路包括：

一差异值适配器，适于依据该输入图像信号的多个像素的像素差异值，产生一权重信号以及一区域辨识信号，该权重信号具有这些像素的权值，该区域辨识信号具有这些像素的标志值，而每一标志值适于识别其所对应的像素的像素差异值是落于一第一区域、一第二区域或一第三区域；

一低通滤波器，适于对这些像素中其像素差异值落于该第一区域的一第一像素进行低通滤波处理，以获得该输出图像信号的一第一输出像素的像素值；

一高通处理电路，适于对这些像素中其像素差异值落于该第二区域的一第二像素进行尖锐化处理，以获得该输出图像信号的一第二输出像素的像素值；以及

一改善电路，适于对这些像素中其像素差异值落于该第三区域的一第三像素进行亮度瞬态改善处理，以获得该输出图像信号的一第三输出像素的像素值，其中该第一像素属于该输入图像信号中像素差异值偏低的像素，该第二像素属于该输入图像信号中像素差异值适中的像素，而该第三像素属于该输入图像信号中像素差异值偏高的像素。

12.如权利要求11所述的图像处理电路，其中该第一区域与该第二区域部分地重迭，而该低通滤波器以及该高通处理电路对这些像素中，其像素差异值落于该第一区域与该第二区域重迭部分的像素，进行该低通滤波处理以及该尖锐化处理。

13.如权利要求11所述的图像处理电路，其中该第二区域与该第三区域部分地重迭，而该高通处理电路以及该改善电路对这些像素中，其像素差异值落于该第二区域与该第三区域重迭部分的像素，进行该尖锐化处理以及该亮度瞬态改善处理。

14.如权利要求11所述的图像处理电路，其中该第二区域具有一第一子区域、一第二子区域以及一第三子区域，该第二子区域位于该第一子区域与该第三子区域之间，该第二子区域所对应的像素的权值大于该第一子区域和该第三子区域所对应的像素的权值。

15.如权利要求11所述的图像处理电路，其中该第一区域和该第三区域所对应的像素的权值均等于零。

16.如权利要求11所述的图像处理电路，其中该高通处理电路包括一高通滤波器，用以对该输入图像信号进行高通滤波处理，以产生一高通滤波图像信号。

17.如权利要求16所述的图像处理电路，其还包括一第一乘法器，适于将该权重信号与一增益值相乘，以产生一增益信号，其中该高通处理电路还包括：

一去核电路，耦接至该高通滤波器，适于去除该高通滤波图像信号介于临界值T和-T之间的一核心部分，以形成一去核图像信号；以及

一第二乘法器，适于将该增益信号与该去核图像信号相乘，以产生一尖锐化信号。

18.如权利要求17所述的图像处理电路，还包括一延迟器以及一第一多工器，该延迟器适于延迟该输入图像信号，以产生一延迟图像信号，其中该低通滤波器对该输入图像信号进行低通滤波处理，以产生一低通滤波图像信号，该第一多工器适于择一输出该延迟图像信号或该低通滤波图像信号，而该高通处理电路还包括一加法器，适于将该第一多工器的输出与该尖锐化信号相加，以产生一锐化图像信号。

19.如权利要求11所述的图像处理电路，还包括一第二多工器，其三个输入端分别耦接于该低通滤波器、该高通处理电路和该改善电路，该第二多工器依据该区域辨识信号，从该低通滤波器的输出、该高通处理电路的输出以及该改善电路的输出中选出对应的像素，以产生该输出图像信号。

20.如权利要求11所述的图像处理电路，还包括一第二多工器，其两个输入端分别耦接于该低通滤波器和该高通处理电路，其输出端耦接于该改善电路，该第二多工器依据该区域辨识信号，从该低通滤波器的输出和该高通处理电路的输出中选出对应的像素并传送至该改善电路，该图像处理电路依据该区域辨识信号控制该改善电路，以决定是否对该第二多工器的输出进行该亮度瞬态改善处理，而该改善电路的输出即为该输出图像信号。

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