CN101938596B - 数字影像的锐化处理方法及其系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数字影像的锐化处理方法及其系统，应用于影像撷取装置撷取原始影像，包括：加载原始影像；执行对原始影像的影像处理程序，生成暂存影像；加载第一锐利度调整表、第二锐利度调整表，是分别对应暂存影像的外缘及中心区域的锐利度衰减，而暂存影像介于外缘及中心区域间的区域定义为有多个的临界区域；加载锐利度调整权重表查找各临界区域，分别对应该第一锐利度调整表及第二锐利度调整表的权重值，求得各临界区域的锐利度调整值；利用计算得的锐利度调整值分别对对应的临界区域进行影像锐利度处理程序，将暂存影像修正为数字影像后输出。

Description

数字影像的锐化处理方法及其系统

技术领域

一种数字影像的处理方法及其系统，特别有关于一种经影像撷取装置所撷取的影像的锐化处理方法及其系统。

背景技术

锐利(sharpness)一词在摄影领域中是一个重要名词，也是常被用来评估影像质量的指针之一。从人眼的观点而言，简单地说，锐利代表着人眼可以清楚地分辨物体轮廓的一种感官结果，也就是在人眼辨别能力下，是否能清楚地辨认某一物体的轮廓。

一般而言由于光学成像系统的限制，成像的外缘区域的锐利度衰减特别严重。对于数字影像而言，为了能补偿光学系统成像过程中损失的锐利度，对于影像的锐化处理是绝对必要的，基本上利用软件进行锐化处理的原理便是寻找物体的轮廓，并加深轮廓线条，拉大对比使人眼感觉锐利，如果处理不当就容易在影像的刀边(Edge)产生白(黑)边。

现有的锐化技术是对于数字影像进行统一强度的锐化，而忽略了原始光学成像在外缘与中心区域的锐利度的差异。因此锐化处理的过程中为了提高影像的外缘区域的锐利度，常会造成影像中心区域的刀边出现不正常的白(黑)边。反之，为了避免不正常的白(黑)边出现所进行的锐化处理，则影像的外缘区域的锐利度又会不足。

发明内容

鉴于以上的问题，本发明的主要目的在于提供一种数字影像的锐化处理方法及系统，其是用以对数字影像进行锐化处理，并且避免数字影像在锐化处理后，在影像的刀边出现明显白(黑)边。

为达上述目的，本发明所揭露的数字影像的锐化处理方法的实施例之一包括以下步骤：加载一原始影像；执行一对该原始影像的影像处理程序，以生成一暂存影像；加载一第一锐利度调整表，其是对应该暂存影像的一外缘区域的锐利度衰减；加载一第二锐利度调整表，其是对应该暂存影像的一中心区域的锐利度衰减，并将介于该外缘区域与该中心区域的范围定义为多个的临界区域；执行一对该暂存影像的锐利度处理程序，包括下列步骤：加载一锐利度调整权重表，由该暂存影像各该临界区域的锐利度衰减程度分布查找各该临界区域分别对应该第一锐利度调整表及该第二锐利度调整表的锐利度调整权重值；根据该第一锐利度调整表及该第二锐利度调整表、及各该临界区域分别对应该第一锐利度调整表及该第二锐利度调整表的权重值计算各该临界区域的锐利度调整值；利用该些计算得的锐利度调整值分别对对应的该临界区域进行差别的影像锐利度处理程序，以将该暂存影像修正为一数字影像后输出。

本发明亦揭示一种影像的锐化处理系统，是包括：一影像撷取模块，用以撷取一原始影像；一影像处理模块，用以将该原始影像处理为一暂存影像；一锐利度调整数据库，包括一第一锐利度调整表、一第二锐利度调整表、及一锐利度调整权重表，其中，该第一锐利度调整表是包括该暂存影像的一外缘区域的锐利度衰减调整值，而该第二锐利度调整表是包括该暂存影像的一中心区域的锐利度衰减调整值，该锐利度调整权重表是对应于该暂存影像介于该外缘区域及该中心区域间的多个临界区域的锐利度衰减程度，而记载了有各该临界区域对应该第一锐利度调整表与该第二锐利度调整表的锐利度调整权重值；一计算单元，由该锐利度调整数据库输入各该临界区域分别对应该第一锐利度调整表及该第二锐利度调整表的权重值，并根据该第一锐利度调整表及该第二锐利度调整表、及各该临界区域分别对应该第一锐利度调整表及该第二锐利度调整表的权重值计算各该临界区域的锐利度调整值；以及一中央处理单元，电性连接于该影像撷取模块、该影像处理模块、该锐利度调整数据库、及该计算单元并加以驱动其功能，利用该些计算得的锐利度调整值分别对对应的该临界区域进行差别的影像锐利度处理程序，以将该暂存影像修正为一数字影像后输出。

其中该暂存影像外缘的该临界区域其锐利度调整值的调整强度是大于该暂存影像的该中心区域所具锐利度调整值的调整强度。

本发明影像的锐化处理系统是设于一影像撷取装置中，其中该暂存影像各该临界区域对应该第一锐利度调整表、及该第二锐利度调整表的该锐利度调整权重值是根据该影像撷取装置所具有的镜头特质。

其中该影像处理模块是将该原始影像分别通过一影像自动白平衡程序、一色彩滤镜矩阵插补点程序、一色彩校正矩阵程序、一伽马校正程序、及一色域转换程序，以得该暂存影像。

其中该暂存影像是包括一亮度影像、一蓝色色度影像与一红色色度影像。

其中决定对该暂存影像的该临界区域的锐利度调整值是根据下式：

$\mathrm{EnhancedValue}=\frac{{\mathrm{EV}}_{\mathrm{central}}\×W_{\mathrm{central}}+{\mathrm{EV}}_{\mathrm{corner}}\×W_{\mathrm{corner}}}{W_{\mathrm{central}}+W_{\mathrm{corner}}}$

$=\frac{{\mathrm{EV}}_{\mathrm{central}}\×(W_{\mathrm{norm}}-W_{\mathrm{corner}})+{\mathrm{EV}}_{\mathrm{corner}}\×W_{\mathrm{corner}}}{W_{\mathrm{norm}}}$

$=\frac{({\mathrm{EV}}_{\mathrm{corner}}-{\mathrm{EV}}_{\mathrm{central}})\×W_{\mathrm{corner}}+{\mathrm{EV}}_{\mathrm{central}}\×W_{\mathrm{norm}}}{W_{\mathrm{norm}}}$

其中，EV_central为该中心区域的调整值；EV_corner为该外缘区域的调整值；W_central为该中心区域的权重值；W_corner为该外缘区域的权重值；W_norm为总权重值。

本发明所提出的数字影像的锐化处理方法及系统可以改善光学组件成像时所失去的影像锐利度，并对不同成像区域进行对应的锐利度调整。借以避免因利用统一强度锐化对数字影像进行锐利化所产生的白(黑)边。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1为本发明的系统方块示意图；

图2A至图2C为本发明的运作流程示意图；

图3A为本发明的暂存影像的外缘区域的示意图；

图3B为本发明的暂存影像的中心区域的示意图；

图3C为本发明的暂存影像中的临界区域的示意图；

图4为本发明的暂存影像的临界区域示意图。

其中，附图标记

1         影像撷取装置

10        影像的锐化处理系统

101       影像撷取模块

102       影像处理模块

103       锐利度调整数据库

104       计算单元

105       中央处理单元

210       暂存影像

220       外缘区域

230       中心区域

240       临界区域

具体实施方式

本发明的方法及系统可运用于具有影像处理能力的电子装置，例如个人计算机、数字相机、或是数字相框等电子装置。但需注意的是，本发明非仅限于上述例子，在此仅先叙明。

请参考图1所示，其为本发明的功能方块示意图，本发明数字影像的锐化处理系统10，是包括：一影像撷取模块101；一影像处理模块102；一锐利度调整数据库103；一计算单元104；以及一中央处理单元105。中央处理单元105电性连接于该影像撷取模块101、该影像处理模块102、该锐利度调整数据库103、及该计算单元104。本发明的影像的锐化处理系统10是可设于一例如为数字相机的影像撷取装置1中。

请搭配参阅图2A，其是本发明数字影像的锐化处理方法的一具体实施态样，包括以下步骤：

步骤a.加载原始影像，此一原始影像最好是仍未经过任何影像处理的影像数据，例如由前述影像撷取模块101所摄取的原始影像；

步骤b.执行影像处理程序，利用影像处理模块102对原始影像进行影像处理而生成一暂存影像，暂存影像包括一亮度影像、一蓝色色度影像和一红色色度影像，并接续进行其它数字影像处理；

步骤c.由锐利度调整数据库103加载一第一锐利度调整表，此第一锐利度调整表是包括暂存影像的外缘区域的锐利度衰减调整值，根据不同的镜头及焦距下记载了不同锐利度的强度调整值(Central Ehanced Value，EV_central)；

步骤d.由锐利度调整数据库103加载一第二锐利度调整表，此第二锐利度调整表是包括暂存影像的中心区域的锐利度衰减调整值，根据不同的镜头及焦距下记载了不同锐利度的强度调整值(Corner Ehanced Value，EV_corner)，且将介于外缘区域与中心区域的范围定义为有多个临界区域；

步骤e.由锐利度调整数据库103加载一锐利度调整权重表，此锐利度调整权重表是包括有各临界区域240对应第一锐利度调整表、第二锐利度调整表的锐利度调整权重值；

步骤f.根据不同的镜头及焦距下由锐利度调整权重表加载各临界区域240对应第一锐利度调整表、第二锐利度调整表的权重值；

步骤g.执行对暂存影像的锐利度处理程序，利用计算单元104执行对暂存影像的锐利度处理程序，计算出各临界区域240的锐利度调整值；以及

步骤h.输出一经过锐化处理的数字影像。

上述所有的步骤均由该中央处理单元105所驱动。且应注意的是，步骤c至f的编排顺序是为了描述方便，而非严格限定其发生顺序，一般而言，当加载锐利度调整数据库103时即可同时加载第一锐利度调整表、第二锐利度调整表、及锐利度调整权重表，而当中央处理单元确认出中心区域及外缘区域后即可定义出临界区域240。

请参阅第2B图，其为步骤b的影像处理程序的较佳实施例是包括：将该原始影像分别通过一影像自动白平衡程序(auto white balance)、一色彩滤镜矩阵插补点程序(color filter array interpolation)、一色彩校正矩阵程序(color correction matrix)、一伽马校正程序(gamma correction)、以及一色域转换程序(RGB2YCC)，而有关影像的锐利度处理程序则是在这些影像处理程序之后才进行的。然而上述的诸影像处理程序均为现有技术且非本发明的重点，因此不再一一详细叙述。

请参阅图2C，前述步骤g的锐利度处理程序的较佳实施例包括下列步骤：

g1.侦测暂存影像的各个临界区域240的锐利度衰减程度分布；

g2.根据第一锐利度调整表、第二锐利度调整表、及由锐利度调整权重表查找出各临界区域240分别对应该第一锐利度调整表、第二锐利度调整表的权重值，计算出各临界区域240的锐利度调整值；以及

g3.利用该些计算获得的锐利度调整值分别对对应的该临界区域240进行差别的锐利度影像处理程序，以将该暂存影像修正为一数字影像。

请参考图3A至图3C所示，其是分别为暂存影像的外缘区域与中心区域的示意图。根据暂存影像210的不同区域，分别由锐利度调整数据库103的锐利度调整权重表加载权重不一的第一锐利度调整表与第二锐利度调整表。因为镜头的光学组件成像的限制，使得暂存影像210的外缘区域220的锐利度衰减的特别严重。反之，暂存影像210的中心区域230的锐利度衰减的程度远小于外缘区域220。所以在本发明中第一锐利度调整表的锐利化调整值强度是大于第二锐利度调整表的锐利化调整值强度，且锐利度调整权重表中各临界区域240对应该外缘区域220的权重值会由中心区域向外缘区域递增。

为方便说明起见，本发明是将介于中心区域230与外缘区域220之间的范围定义为多个的临界区域240，请参考下式(1)所示，其为本发明计算临界区域240的锐利度调整值的一具体实施方式：

$\mathrm{EnhancedValue}=\frac{{\mathrm{EV}}_{\mathrm{central}}\×W_{\mathrm{central}}+{\mathrm{EV}}_{\mathrm{corner}}\×W_{\mathrm{corner}}}{W_{\mathrm{central}}+W_{\mathrm{corner}}}$

$=\frac{{\mathrm{EV}}_{\mathrm{central}}\×(W_{\mathrm{norm}}-W_{\mathrm{corner}})+{\mathrm{EV}}_{\mathrm{corner}}\×W_{\mathrm{corner}}}{W_{\mathrm{norm}}}$

$=\frac{({\mathrm{EV}}_{\mathrm{corner}}-{\mathrm{EV}}_{\mathrm{central}})\×W_{\mathrm{corner}}+{\mathrm{EV}}_{\mathrm{central}}\×W_{\mathrm{norm}}}{W_{\mathrm{norm}}}---\left(1\right)$

其中，EV_central为暂存影像中心区域的调整值，是来自于第二锐利度调整表；EV_corner为暂存影像外缘区域的调整值，是来自于第一锐利度调整表；W_central为由锐利度调整权重表查找出的中心区域的权重值；W_corner为外缘区域的权重值，亦来自于锐利度调整权重表；W_norm为总权重值，是为一常数。借由式(1)可将暂存影像210所有区域的锐利度调整值求出。

应注意的是，虽然式(1)是以线性方式求得暂存影像每一临界区域240的锐利度调整值，然而本发明并非以此为限，凡利用调整暂存影像的中心区域的调整值及外缘区域的调整值所占权重以达到计算出临界区域240的锐利度调整值者，均为本发明涵盖的范围。

请搭配参阅图4，其是由式(1)所绘制的一外缘区域权重值(W_corner)分布图，W_norm(W_central+W_corner)为一定值，而外缘区域的权重值(W_corner)则由中心向边缘递增。其中暂存影像各临界区域240的锐利度衰减程度分布，即对应第一锐利度调整表与第二锐利度调整表的锐利度调整权重值的不同是根据影像撷取装置所具有的镜头特质，例如根据不同焦距量测各临界区域240的调变传递函数(Modulation Transfer Function，MTF)所获得。

本发明所提出的数字影像的锐化处理方法及系统可以改善光学组件成像时所失去的影像锐利度，并对不同成像区域及镜头特性进行对应的锐利度调整，在锐利度增强过程中，利用两组分别为一强一弱的锐利度增强表，较强的第一锐利度调整表用于影像衰减较严重区域(影像外缘)，较弱的第二锐利度调整表用于影像衰减较轻微区域(影像中央)，而每一临界区域240的锐利度调整值则可查找出锐利度调整权重值后再由线性插补的公式(式1)求得，借此可降低因利用单一锐利度系数对数字影像进行锐利化所产生的白(黑)边。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (13)

1.一种数字影像的锐化处理方法，应用于一影像撷取装置撷取一原始影像，其特征在于，是包括以下步骤：

加载该原始影像；

执行一对该原始影像的影像处理，以生成一暂存影像；

加载一第一锐利度调整表，其是对应该暂存影像的一外缘区域的锐利度衰减；

加载一第二锐利度调整表，其是对应该暂存影像的一中心区域的锐利度衰减，并将介于该外缘区域与该中心区域的范围定义为多个的临界区域；

执行一对该暂存影像的锐利度处理，包括下列步骤：

加载一锐利度调整权重表，由该暂存影像各该临界区域的锐利度衰减程度分布查找各该临界区域分别对应该第一锐利度调整表及该第二锐利度调整表的锐利度调整权重值；

根据该第一锐利度调整表及该第二锐利度调整表、及各该临界区域分别对应该第一锐利度调整表及该第二锐利度调整表的权重值计算各该临界区域的锐利度调整值；

利用该些计算得的锐利度调整值分别对对应的该临界区域进行差别的影像锐利度处理，以将该暂存影像修正为一数字影像后输出。

2.根据权利要求1所述的数字影像的锐化处理方法，其特征在于，其中该暂存影像外缘的该临界区域其锐利度调整值的调整强度是大于该暂存影像的该中心区域所具锐利度调整值的调整强度。

3.根据权利要求1所述的数字影像的锐化处理方法，其特征在于，其中各该临界区域分别对应该第一锐利度调整表及该第二锐利度调整表的锐利度调整权重值是根据该影像撷取装置所具有的镜头特质。

4.根据权利要求1所述的数字影像的锐化处理方法，其特征在于，其中该影像处理包括将该原始影像分别通过一影像自动白平衡处理、一色彩滤镜矩阵插补点处理、一色彩校正矩阵处理、一伽马校正处理、及一色域转换处理。

5.根据权利要求4所述的数字影像的锐化处理方法，其特征在于，其中该影像的锐利度处理是进行于其它的该影像处理之后。

6.根据权利要求1所述的数字影像的锐化处理方法，其特征在于，其中该暂存影像是包括一亮度影像、一蓝色色度影像与一红色色度影像。

7.根据权利要求6所述的数字影像的锐化处理方法，其特征在于，其中决定对该暂存影像的该临界区域的锐利度调整值是根据下式：

$\mathrm{EnhancedValue}=\frac{{\mathrm{EV}}_{\mathrm{central}}\×W_{\mathrm{central}}+{\mathrm{EV}}_{\mathrm{corner}}\×W_{\mathrm{corner}}}{W_{\mathrm{central}}+W_{\mathrm{corner}}}$

$=\frac{{\mathrm{EV}}_{\mathrm{central}}\×(W_{\mathrm{norm}}-W_{\mathrm{corner}})+{\mathrm{EV}}_{\mathrm{corner}}\×W_{\mathrm{corner}}}{W_{\mathrm{norm}}}$

$=\frac{({\mathrm{EV}}_{\mathrm{corner}}-{\mathrm{EV}}_{\mathrm{central}})\×W_{\mathrm{corner}}+{\mathrm{EV}}_{\mathrm{central}}\×W_{\mathrm{norm}}}{W_{\mathrm{norm}}}$

其中，EV_central为该中心区域的调整值；EV_corner为该外缘区域的调整值；W_central为该中心区域的权重值；W_corner为该外缘区域的权重值；W_norm为总权重值。

8.一种数字影像的锐化处理系统，其特征在于，是包括：

一影像撷取模块，用以撷取一原始影像；

一影像处理模块，用以将该原始影像处理为一暂存影像；

一锐利度调整数据库，包括一第一锐利度调整表、及一第二锐利度调整表、及一锐利度调整权重表，其中，该第一锐利度调整表是包括该暂存影像的一外缘区域的锐利度衰减调整值，而该第二锐利度调整表是包括该暂存影像的一中心区域的锐利度衰减调整值，该锐利度调整权重表是对应于该暂存影像介于该外缘区域及该中心区域间的多个临界区域的锐利度衰减程度，而记载了有各该临界区域对应该第一锐利度调整表与该第二锐利度调整表的锐利度调整权重值；

一计算单元，由该锐利度调整数据库输入各该临界区域分别对应该第一锐利度调整表及该第二锐利度调整表的权重值，并根据该第一锐利度调整表及该第二锐利度调整表、及各该临界区域分别对应该第一锐利度调整表及该第二锐利度调整表的权重值计算各该临界区域的锐利度调整值；

一中央处理单元，电性连接于该影像撷取模块、该影像处理模块、该锐利度调整数据库、及该计算单元并加以驱动其功能，利用该些计算得的锐利度调整值分别对对应的该临界区域进行差别的影像锐利度处理，以将该暂存影像修正为一数字影像后输出。

9.根据权利要求8所述数字影像的锐化处理系统，其特征在于，其中该暂存影像外缘的该临界区域其锐利度调整值的调整强度是大于该暂存影像的该中心区域所具锐利度调整值的调整强度。

10.根据权利要求8所述数字影像的锐化处理系统，其特征在于，其是设于一影像撷取装置中，其中该暂存影像各该临界区域对应该第一锐利度调整表及该第二锐利度调整表的该锐利度调整权重值是根据该影像撷取装置所具有的镜头特质。

11.根据权利要求8所述数字影像的锐化处理系统，其特征在于，其中该影像处理模块是将该原始影像分别通过一影像自动白平衡处理、一色彩滤镜矩阵插补点处理、一色彩校正矩阵处理、一伽马校正处理、及一色域转换处理，以得该暂存影像。

12.根据权利要求8所述数字影像的锐化处理系统，其特征在于，其中该暂存影像是包括一亮度影像、一蓝色色度影像与一红色色度影像。

13.根据权利要求12所述数字影像的锐化处理系统，其特征在于，其中决定对该暂存影像的该临界区域的锐利度调整值是根据下式：

$\mathrm{EnhancedValue}=\frac{{\mathrm{EV}}_{\mathrm{central}}\×W_{\mathrm{central}}+{\mathrm{EV}}_{\mathrm{corner}}\×W_{\mathrm{corner}}}{W_{\mathrm{central}}+W_{\mathrm{corner}}}$

$=\frac{{\mathrm{EV}}_{\mathrm{central}}\×(W_{\mathrm{norm}}-W_{\mathrm{corner}})+{\mathrm{EV}}_{\mathrm{corner}}\×W_{\mathrm{corner}}}{W_{\mathrm{norm}}}$

$=\frac{({\mathrm{EV}}_{\mathrm{corner}}-{\mathrm{EV}}_{\mathrm{central}})\×W_{\mathrm{corner}}+{\mathrm{EV}}_{\mathrm{central}}\×W_{\mathrm{norm}}}{W_{\mathrm{norm}}}$

其中，EV_central为该中心区域的调整值；EV_corner为该外缘区域的调整值；W_central为该中心区域的权重值；W_corner为该外缘区域的权重值；W_norm为总权重值。

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