CN103079028A - 图像画面的黑边检测方法与图像处理装置 - Google Patents

Abstract

一种图像画面的黑边检测方法，包括如下步骤。计算一目前图像画面的一边框区域的一边框亮度信息。获得该目前图像画面的一画面区域的一画面亮度信息。依据边框亮度信息及画面亮度信息，计算一亮度临界值。依据亮度临界值，判断边框区域的多个像素是否为黑像素。另外，一种图像处理装置亦被提出。

Description

图像画面的黑边检测方法与图像处理装置

技术领域

本发明是有关于一种图像检测方法及图像处理装置，且特别是有关于一种图像画面的黑边检测方法及使用该方法的图像处理装置。

背景技术

为了达到最佳化的切割方式，目前显示面板的尺寸已由传统较窄宽高比的屏幕朝向宽屏幕的趋势发展，且宽屏幕的画面在某种程度上缩小了电影与显示装置间的视觉差异，其宽阔的画面使人在观看画面时有更为强烈的临场感。挟制着上述的优势，宽屏幕的播放格式的图像信号自然将成为未来的主流。

然而，无论是何种宽高比播放格式的图像信号，在播放之前，其对应的图像画面均存在一黑色的边框区域，因此图像处理装置有必要对该黑色的边框区域进行黑边检测，以使显示器可适切地播放使用者所欲观看的图像画面。在已知技术中，图像处理装置通常使用一固定的亮度临界值(或称黑像素临界值)来进行黑边检测，以判断边框区域的像素是否属于黑像素。然而，固定的亮度临界值对于不同亮度的图像画面会造成黑边检测不稳定或完全检测不到，进而对图像画面的显示质量造成不良的影响。

发明内容

本发明提供一种图像画面的黑边检测方法，其亮度临界值可随着画面亮度不同而调整。

本发明提供一种图像处理装置，其亮度临界值可随着画面亮度不同而调整。

本发明提供一种图像画面的黑边检测方法，包括如下步骤。计算一目前图像画面的一边框区域的一边框亮度信息。获得该目前图像画面的一画面区域的一画面亮度信息。依据边框亮度信息及画面亮度信息，计算一亮度临界值。依据亮度临界值，判断边框区域的多个像素是否为黑像素。

在本发明的一实施例中，上述的计算目前图像画面的边框区域的边框亮度信息的步骤包括如下步骤。计算边框区域的一或多个子边框区域各自的子边框亮度信息。依据一至多个子边框区域各自的子边框亮度信息来计算边框亮度信息。

在本发明的一实施例中，上述的计算子边框的子边框亮度信息的步骤包括计算各子边框区域的下列亮度值当中的一至多者：各子边框区域的一平均亮度值、各子边框区域的多个区域的一最大亮度值，各子边框区域的多个区域的一最小亮度值中，以及各子边框区域当中的一或多个特定列或一或多特定行的平均亮度值。

在本发明的一实施例中，上述的黑边检测方法还包括舍弃所计算的各子边框区域的一至多个亮度值当中与其它差异最大者。

在本发明的一实施例中，上述的各子边框区域当中的一或多个特定列或一或多特定行是各子边框区域当中靠屏幕最外侧的一边界列或一边界行。

在本发明的一实施例中，上述的依据一至多个子边框区域各自的该子边框亮度信息来计算边框亮度信息的步骤包括：计算一至多个子边框区域各自的子边框亮度信息的一亮度平均值来作为边框亮度信息。

在本发明的一实施例中，上述的画面亮度信息包括画面区域的一亮度平均值。

在本发明的一实施例中，上述的依据边框亮度信息及画面亮度信息计算亮度临界值的步骤包括：使用一调整参数，依据画面的亮度平均值及亮度信息，以获得一第一亮度临界值作为产生该亮度临界值的依据。

在本发明的一实施例中，上述的黑边检测方法还包括：依据一或多个先前图像画面的第一亮度临界值及目前图像画面的第一亮度临界值，获得一第二亮度临界值作为亮度临界值。

在本发明的一实施例中，上述的依据亮度临界值，判断边框区域的多个像素是否为黑像素的步骤包括如下步骤。比较边框区域中多个像素的亮度与亮度临界值。若被检测的像素的亮度小于亮度临界值者，判定像素为黑像素。

本发明提供一种图像处理装置，其包括一边框信息计算单元、一临界值计算单元以及一黑边检测单元。边框信息计算单元用于计算一目前图像画面的一边框区域的一边框亮度信息。临界值计算单元用于依据边框亮度信息及目前图像画面的一画面区域的一画面亮度信息，计算一第一亮度临界值。黑边检测单元用于依据第一亮度临界值，判断边框区域的多个像素是否为黑像素。

在本发明的一实施例中，上述的边框信息计算单元包括一亮度计算单元。亮度计算单元用于计算边框区域的一或多个子边框区域各自的子边框亮度信息，以提供边框信息计算单元依据一至多个子边框区域各自的子边框亮度信息来计算边框亮度信息。

在本发明的一实施例中，上述的亮度计算单元在计算子边框的子边框亮度信息时包括计算各子边框区域的下列亮度值当中的一至多者：各子边框区域的一平均亮度值、各子边框区域的多个区域的一最大亮度值，各子边框区域的多个区域的一最小亮度值中，以及各子边框区域当中的一或多个特定列或一或多特定行的平均亮度值。

在本发明的一实施例中，上述的边框信息计算单元还包括一亮度选择单元。亮度选择单元用于舍弃所计算的各子边框区域的一至多个亮度值当中与其它差异最大者。

在本发明的一实施例中，上述的各子边框区域当中的一或多个特定列或一或多特定行是各子边框区域当中靠屏幕最外侧的一边界列或一边界行。

在本发明的一实施例中，上述的边框信息计算单元还包括一亮度平均单元。亮度平均单元用于计算一至多个子边框区域各自的子边框亮度信息的一亮度平均值来作为边框亮度信息。

在本发明的一实施例中，上述的画面亮度信息包括画面区域的一亮度平均值。

在本发明的一实施例中，上述的临界值计算单元使用一调整参数，依据画面的亮度平均值及亮度信息，以获得第一亮度临界值作为产生该亮度临界值的依据。

在本发明的一实施例中，上述的图像处理装置还包括一临界值调整单元。临界值调整单元用于依据一或多个先前图像画面的第一亮度临界值及目前图像画面的第一亮度临界值，获得一第二亮度临界值提供给黑边检测单元。

在本发明的一实施例中，上述的黑边检测单元比较边框区域中多个像素的亮度与亮度临界值，以及若被检测的像素的亮度小于亮度临界值者，判定像素为黑像素。

在本发明的范例实施例中，黑边检测方法所使用的亮度临界值可依据边框区域的亮度信息以及图像画面的亮度平均值进行调整。因此本发明的范例实施例可以增加黑边检测的稳定度，并提升图像画面的显示质量。

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，并配合所附图式作详细说明如下。

附图说明

图1A至图1C绘示本发明一实施例的图像画面。

图2绘示本发明一实施例的图像处理装置的方块示意图。

图3绘示图2的边框检测单元240的内部方块示意图。

图4绘示本发明一实施例的调整参数β与画面亮度信息Y2的曲线关系图。

图5为本发明一实施例的黑边检测方法的步骤流程图。

[主要元件标号说明]

100：图像画面              110：画面区域

120：边框区域              120U：上边框区域

120D：下边框区域           120L：左边框区域

120R：右边框区域           200：图像处理装置

210：输入处理单元          220：移动估计单元

230：移动补偿单元          240：边框检测单元

242：边框信息计算单元      2421：亮度计算单元

2422：亮度选择单元         2423：亮度平均单元

244：临界值计算单元        246：临界值调整单元

248：黑边检测单元          S1、S1’：图像信号

Y1：边框亮度信息           Y2：画面亮度信息

Y3：第一亮度临界值         Y4：第二亮度临界值

Yb：黑边检测信息           β：调整参数

S500、S502、S504、S506、S508、S510：黑边检测方法的步骤

具体实施方式

图1A至图1C绘示本发明一实施例的图像画面。请参考图1A至图1C，在本实施例中，图像画面100包括一画面区域110以及一边框区域120，其中画面区域110为显示器在拨放图像画面100时，显示在屏幕上的图像内容，为使用者所欲观看的图像画面，而边框区域120为环绕画面区域110的黑色区块。本实施例的边框区域120可分为多个子边框区域，诸如上边框区域120U、下边框区域120D、左边框区域120L及右边框区域120R等区域，如图1B所示，该等子边框区域彼此不重迭。或者，本实施例的边框区域120也可分为多个部分重迭的子边框区域120U、120D、120L、120R，如图1C所示。

图2绘示本发明一实施例的图像处理装置的方块示意图。请参考图2，在本实施例中，图像处理装置200包括一输入处理单元210、一移动估计单元220、一移动补偿单元230以及一边框检测单元240。输入处理单元210适于接收一输入的图像信号S1，用以对图像信号S1进行前置的图像处理，并将处理后的图像信号S1’输出至移动估计单元220及边框检测单元240。例如，输入处理单元210检测图像信号S1的目前图像画面100，以决定其边框区域120的范围，并将其检测结果输出至边框检测单元240，以使边框检测单元240继续对图像信号S1的目前图像画面100进行黑边检测，以获得黑边检测信息Yb。另外，移动估计单元220及移动补偿单元230用以对图像信号S1进行移动估计及移动补偿(motion estimation and motion compensation，MEMC)，在此便不再赘述。黑边检测单元248可将黑边检测信息Yb输出至移动估计单元220及移动补偿单元230，以作为图像处理时的参考。

图3绘示图2的边框检测单元240的内部方块示意图。请同时参考图1A至图3，本实施例的边框检测单元240包括一边框信息计算单元242、一临界值计算单元244、一临界值调整单元246以及一黑边检测单元248。

在本实施例中，边框信息计算单元242接收输入处理单元210所输出的图像信号S1’，以获得边框区域120各子边框区域的图像信息。在此，各子边框区域包括多个像素区块、多个像素列及多个像素行。以分辨率为1920×1080的画面为例，每一像素区块例如包括4×4个像素，每一像素列包括1920个像素，而每一像素行包括1080个像素，但本发明并不限于此。

应注意的是，边框检测单元240所检测的边框区域120可分为多个彼此不重迭的子边框区域120U、120D、120L、120R，如图1B所示，但本发明并不限于此。在其它实施例中，边框检测单元240所检测的边框区域120也可以例如是包括多个部分重迭的子边框区域120U、120D、120L、120R，如图1C所示。

接着，边框信息计算单元242是经配置以计算边框的亮度相关信息。图3亦显示一实施例的边框信息计算单元242的方块示意图，包括：亮度计算单元2421、亮度选择单元2422，以及亮度平均单元2423。

亮度计算单元2421用于计算子边框区域120U、120D、120L、120R当中的一至多者各自的子边框亮度信息。较佳地，每一子边框亮度信息包括下述亮度值当中的一或多者：该子边框区域的平均亮度值，该子边框区域当中一或多个特定的像素列或像素行的平均亮度值，以及该子边框区域当中的多个区块中亮度值最大者及亮度值最小者。

于较佳的实施例中，上述特定的一或多个像素列或像素行是设定为该子边框区域当中靠屏幕最外侧(亦即离距离画面区域110最远)的一边界列或一边界行。具体言之，此特定像素列/行在上边框区域120U中是靠屏幕最上侧的像素列(即第0列)；在下边框区域120D是靠屏幕最下侧的第1079列像素；在子边框区域120L、120R分别是靠屏幕最左侧的第0行及靠屏幕最右侧的第1919行。但本发明并不限于此。

以上边框区域120U为例，亮度计算单元2421依据输入处理单元210所提供的图像信息，对上边框区域120U的像素进行计算，以获得上边框区域120U的平均亮度值、上边框区域120U的区块中亮度值最大者及亮度值最小者，以及上边框区域120U中第0列像素列的平均亮度值等四笔亮度信息，但本发明并不限于此。类似地，亮度计算单元2421亦分别计算子边框区域120D、120L、120R的子边框亮度信息。

之后，亮度选择单元2422会针对各子边框区域120D、120L、120R的子边框亮度信息分别选择出适用的至少一种亮度值，并提供至亮度平均单元2423。较佳地，亮度选择单元2422在接收到每一区域的四种亮度值之后，会舍弃其中亮度值与其它差异最大者，而保留其它差异较小的亮度值。此目的在于避免因为标志(logo)或噪声或边框的误判而导致后续亮度临界值的误判。

接着，在获得子边框区域120D、120L、120R各自差异较小的亮度值之后，亮度平均单元2423会进一步将所有子边框区域的子边框亮度信息(譬如即各子边框区域的四笔亮度值中差异较小的亮度值)作一平均，并将平均后的亮度值作为边框亮度信息Y1提供至临界值计算单元244。

值得注意的是，于其它实施例中，可移除亮度选择单元2422。换言之，亮度平均单元2423是将亮度计算单元2421所提供各子边框区域的子边框亮度信息进行计算以获得一亮度平均值。更具体言之，边框信息计算单元242所计算边框亮度信息即为一个子边框信息的一至多笔亮度值的平均亮度值，或是多个子边框区域的一至多笔亮度值的平均亮度值。

继之，临界值计算单元244依据边框信息计算单元242所提供的边框亮度信息Y1，以及目前图像画面100的画面亮度信息Y2，获得一第一亮度临界值Y3。临界值计算单元244继而再将第一亮度临界值Y3输出至临界值调整单元246。画面亮度信息Y2是包括图像画面100的画面区域110的亮度相关信息，譬如是图像画面100的画面区域110的全部像素的平均亮度值，亦即全域平均亮度值(global average pixel level)。

于一特定实施例中，临界值计算单元244是使用一调整参数β，并依据目前画面亮度信息Y2及边框亮度信息Y1，来获得第一亮度临界值Y3。举例而言，临界值计算单元244可依据公式Y3＝Y1(1-β)+Y2×β进行计算，而获得第一亮度临界值Y3。而此调整参数β可依据画面亮度信息Y2(譬如全域平均亮度值)来决定。

请一并参考图4，其绘示本发明一实施例的调整参数β与画面亮度信息Y2的曲线关系图。换言之，调整参数β的值可依据图4所绘示，其与画面亮度信息Y2的曲线关系来决定，其中β＜1。

请转回参考图3。在临界值调整单元246接收第一亮度临界值Y3后，即可依据第一亮度临界值Y3来获得一第二亮度临界值Y4并提供给黑边检测单元248。较佳地，临界值调整单元246例如可利用一无限脉冲响应(InfiniteImpulse Response，IIR)滤波器来实施。

于一实施例中，临界值调整单元246依据一先前图像画面的第一亮度临界值Y3’(未绘示)及目前图像画面的第一亮度临界值Y3来计算第二亮度临界值Y4。举例而言，临界值调整单元246可依据公式Y4＝α₁Y3’+α₂Y3来获得第二亮度临界值Y4，其中第一亮度临界值Y3’及Y3的权重值α₁、α₂可依据设计需求进行调配。

另外，于其它实施例中，临界值调整单元246也可仅依据目前的第一亮度临界值Y3来计算第二亮度临界值Y4，即此时的α₁＝0。也就是说，在临界值计算单元244依据目前画面亮度信息Y2及边框亮度信息Y1来获得第一亮度临界值Y3后，临界值调整单元246仅依据当前的第一亮度临界值Y3调整第二亮度临界值Y4。

另外，于其它实施例中，临界值调整单元246亦可依据更多先前的图像画面的第一亮度临界值来调整第一亮度临界值Y3而获得第二亮度临界值Y4。

之后，黑边检测单元248依据临界值调整单元246所提供的第二亮度临界值Y4，判断边框区域120中多个像素是否为黑像素。较佳地，黑边检测单元248检测边框区域120中多个像素的亮度是否小于第二亮度临界值Y4。若被检测的像素的亮度小于亮度临界值者，则黑边检测单元248会判定像素为黑像素。

最后，黑边检测单元248再将代表黑边检测结果的黑边检测信息Yb输出至移动估计单元220及移动补偿单元230，以作为图像处理时的参考。

值得注意的，临界值调整单元246的作用在于对第一亮度临界值Y3作进一步的调整。然而，本发明不限于此。譬如于其它实施例中，临界值计算单元244可直接将其第一亮度临界值Y3提供给黑边检测单元248。

在经上述的配置下，检测黑边用的亮度临界值可依据边框区域的亮度信息以及图像画面的亮度平均值进行调整。故而增加黑边检测的稳定度，并提升显示画面的质量。

图5为本发明一实施例的黑边检测方法的步骤流程图。请参照图1A至图5，本实施例的黑边检测方法包括如下步骤。

首先，在步骤S500中，输入处理单元210检测图像画面，以决定其边框区域。接着，在步骤S502中，边框信息计算单元242依据各子边框区域的亮度信息来获得边框区域的亮度信息，亦即边框亮度信息Y1。在本实施例中，各子边框区域的亮度信息例如包括各子边框区域的平均亮度值、各子边框区域的区块中亮度值最大者及亮度值最小者，以及各子边框区域中特定像素列或特定像素行的平均亮度值。之后，在步骤S504中，临界值计算单元244依据图像画面的画面区域的亮度信息，亦即画面亮度信息Y2(较佳为全域亮度平均值)及边框亮度信息Y1，获得一第一亮度临界值Y3。继之，在步骤S506中，临界值调整单元246依据第一亮度临界值Y3，计算一第二亮度临界值Y4。接着，在步骤S508中，黑边检测单元248检测边框区域120中多个像素的亮度是否小于第二亮度临界值Y4。在步骤S510中，若被检测的像素的亮度小于第二亮度临界值Y4者，黑边检测单元248判定该像素为黑像素(blackpixel)。

另外，本实施例的黑边检测方法可以由图1A～图4的范例实施例的叙述中获致足够的教示、建议与实施说明，因此不再赘述。

综上所述，在本发明的上述实施例中，黑边检测所使用的亮度临界值可依据边框区域的亮度信息以及图像画面的亮度平均值进行调整。因此上述实施例可以增加黑边检测的稳定度，并提升图像画面的显示质量。

虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何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，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视所附的权利要求范围所界定者为准。

Claims (20)

1.一种图像画面的黑边检测方法，包括：

计算一目前图像画面的一边框区域的一边框亮度信息；

获得该目前图像画面的一画面区域的一画面亮度信息；

依据该边框亮度信息及该画面亮度信息，计算一亮度临界值；以及

依据该亮度临界值，判断该边框区域的多个像素是否为黑像素。

2.根据权利要求1所述的黑边检测方法，其中计算该目前图像画面的该边框区域的该边框亮度信息的步骤包括：

计算该边框区域的一或多个子边框区域各自的子边框亮度信息；以及

依据该一至多个子边框区域各自的该子边框亮度信息来计算该边框亮度信息。

3.根据权利要求2所述的黑边检测方法，其中计算该子边框的该子边框亮度信息的步骤包括计算各该子边框区域的下列亮度值当中的一至多者：各该子边框区域的一平均亮度值、各该子边框区域的多个区域的一最大亮度值，各该子边框区域的该多个区域的一最小亮度值中，以及各该子边框区域当中的一或多个特定列或一或多特定行的平均亮度值。

4.根据权利要求3所述的黑边检测方法，还包括舍弃所计算的各该子边框区域的该一至多个亮度值当中与其它差异最大者。

5.根据权利要求3所述的黑边检测方法，其中各该子边框区域当中的该一或多个特定列或该一或多特定行是各该子边框区域当中靠屏幕最外侧的一边界列或一边界行。

6.根据权利要求2所述的黑边检测方法，其中依据该一至多个子边框区域各自的该子边框亮度信息来计算该边框亮度信息的步骤包括：计算该一至多个子边框区域各自的该子边框亮度信息的一亮度平均值来作为边框亮度信息。

7.根据权利要求1所述的黑边检测方法，其中该画面亮度信息包括该画面区域的一亮度平均值。

8.根据权利要求1所述的黑边检测方法，其中依据该边框亮度信息及该画面亮度信息计算该亮度临界值的步骤包括：

使用一调整参数，依据该画面的亮度平均值及该亮度信息，以获得一第一亮度临界值作为产生该亮度临界值的依据。

9.根据权利要求8所述的黑边检测方法，还包括：

依据一或多个先前图像画面的第一亮度临界值及该目前图像画面的该第一亮度临界值，获得一第二亮度临界值作为该亮度临界值。

10.根据权利要求1所述的黑边检测方法，其中依据该亮度临界值，判断该边框区域的多个像素是否为黑像素的步骤包括：

比较该边框区域中多个像素的亮度与该亮度临界值；以及

若被检测的该多个像素的亮度小于该亮度临界值者，判定该多个像素为黑像素。

11.一种图像处理装置，包括：

一边框信息计算单元，用于计算一目前图像画面的一边框区域的一边框亮度信息；

一临界值计算单元，用于依据该边框亮度信息及该目前图像画面的一画面区域的一画面亮度信息，计算一第一亮度临界值；以及

一黑边检测单元，用于依据该第一亮度临界值，判断该边框区域的多个像素是否为黑像素。

12.根据权利要求11所述的图像处理装置，其中该边框信息计算单元包括一亮度计算单元，用于计算该边框区域的一或多个子边框区域各自的子边框亮度信息，以提供该边框信息计算单元依据该一至多个子边框区域各自的该子边框亮度信息来计算该边框亮度信息。

13.根据权利要求12所述的图像处理装置，其中该亮度计算单元在计算该子边框的该子边框亮度信息时包括计算各该子边框区域的下列亮度值当中的一至多者：各该子边框区域的一平均亮度值、各该子边框区域的多个区域的一最大亮度值，各该子边框区域的该多个区域的一最小亮度值中，以及各该子边框区域当中的一或多个特定列或一或多特定行的平均亮度值。

14.根据权利要求13所述的图像处理装置，其中该边框信息计算单元还包括一亮度选择单元，其用于舍弃所计算的各该子边框区域的该一至多个亮度值当中与其它差异最大者。

15.根据权利要求13所述的图像处理装置，其中各该子边框区域当中的该一或多个特定列或该一或多特定行是各该子边框区域当中靠屏幕最外侧的一边界列或一边界行。

16.根据权利要求12所述的图像处理装置，其中该边框信息计算单元还包括一亮度平均单元，用于计算该一至多个子边框区域各自的该子边框亮度信息的一亮度平均值来作为边框亮度信息。

17.根据权利要求11所述的图像处理装置，其中该画面亮度信息包括该画面区域的一亮度平均值。

18.根据权利要求11所述的图像处理装置，其中该临界值计算单元使用一调整参数，依据该画面的亮度平均值及该亮度信息，以获得该第一亮度临界值作为产生该亮度临界值的依据。

19.根据权利要求18所述的图像处理装置，还包括一临界值调整单元，用于依据一或多个先前图像画面的第一亮度临界值及该目前图像画面的该第一亮度临界值，获得一第二亮度临界值提供给该黑边检测单元。

20.根据权利要求11所述的图像处理装置，其中该黑边检测单元比较该边框区域中多个像素的亮度与该亮度临界值，以及若被检测的该多个像素的亮度小于该亮度临界值者，判定该多个像素为黑像素。

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