CN103593824A - 影像强化系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明是有关于一种影像强化系统及方法，包含高通滤波器，用以通过输入影像的高频空间成分，以产生高通影像；加法器，将高通影像加至输入影像，以形成强化影像；及过度强化侦测单元，用以侦测输入影像趋向过冲或下冲的倾向。使用过度强化侦测单元的输出，用以防止强化影像的过冲或下冲。

Description

影像强化系统及方法

技术领域

本发明涉及一种影像强化系统及方法，特别是涉及一种影像强化系统及方法，其可强化影像但不会造成过度强化。

背景技术

影像经常会经由影像处理技术以进行强化，用以增强对比或侦测边缘。举例而言，首先萃取原始影像的高频空间（spatial）成分，再将其加至原始影像以得到强化影像。图1A显示原始信号的波形示意图，且图1B显示萃取信号的波形示意图。当萃取信号（图1B）被加至原始信号（图1A），可得到强化信号，如图1C所示。然而，如图1C所例示，强化信号经常会发生过冲（overshoot）或下冲（undershoot）现象，因而显示出显著（高亮度）白或黑。具有显著白或黑的强化影像会降低影像质量，甚至造成观者的干扰。

因此亟需提出一种新颖系统及方法，于进行影像强化的同时，可防止过冲或下冲的发生。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新的影像强化系统及方法，在执行影像强化时，借由降低过冲或下冲以提高影像质量。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种影像强化系统，其包含：高通滤波器，用以通过输入影像的高频空间成分，以产生高通影像；加法器，将该高通影像加至该输入影像，以形成强化影像；及过度强化侦测单元，用以侦测该输入影像趋向过冲或下冲的倾向；其中该过度强化侦测单元的输出用以防止该强化影像的过冲或下冲。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

前述的影像强化系统，其中所述的高通滤波器包含高通屏蔽，其覆盖于相同大小的滑动窗口的像素上，将像素乘以该高通屏蔽的相应系数，再将所有相乘结果加起来。

前述的影像强化系统，其中所述的过度强化侦测单元执行以下步骤：决定滑动窗口内的最大值及最小值；将该最大值至该最小值的范围区分为多个区域，其中包含有该最大值的区域记为过区域，而包含有该最小值的区域记为下区域；及计数字于该过区域的像素，以得到过总和，并计数字于该下区域的像素，以得到下总和。

前述的影像强化系统，其还包含箝位单元，其根据该过总和或该下总和以限制该强化影像。

前述的影像强化系统，其中当该过总和或该下总和大于预设临界值时，该箝位单元将该强化影像限制于预设灰阶范围内。

前述的影像强化系统，其中当该过总和或该下总和大于预设第一临界值时，该箝位单元将该强化影像限制于预设第一灰阶范围内；当该过总和或该下总和小于该预设第一临界值但大于预设第二临界值时，该箝位单元将该强化影像限制于预设第二灰阶范围内，其中该第二灰阶范围大于该第一灰阶范围。

前述的影像强化系统，其还包含乘法器，其根据该过总和或该下总和以调整该高通影像。

前述的影像强化系统，其中所述的高通影像借由该乘法器乘以一个比例值，该比例值的大小取决于该过总和或该下总和。

前述的影像强化系统，其还包含：箝位单元，其根据该过总和或该下总和以限制该强化影像；及乘法器，其根据该过总和或该下总和以调整该高通影像。

前述的影像强化系统，其中当该过总和或该下总和大于预设临界值时，该箝位单元将该强化影像限制于预设灰阶范围内；且该高通影像借由该乘法器乘以一个比例值，该比例值的大小取决于该过总和或该下总和。

本发明的目的及解决其技术问题还采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的一种影像强化方法，其包含：通过输入影像的高频空间成分，以产生高通影像；将该高通影像加至该输入影像，以形成强化影像;执行过度强化侦测步骤，用以侦测该输入影像趋向过冲或下冲的倾向;及使用该过度强化侦测步骤的输出，用以防止该强化影像的过冲或下冲。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

前述的影像强化方法，其中所述的高通影像产生步骤包含：以高通屏蔽覆盖于相同大小的滑动窗口的像素上；将像素乘以该高通屏蔽的相应系数；及将所有相乘结果加起来。

前述的影像强化方法，其中所述的过度强化侦测步骤包含以下次步骤：决定滑动窗口内的最大值及最小值；将该最大值至该最小值的范围区分为多个区域，其中包含有该最大值的区域记为过区域，而包含有该最小值的区域记为下区域；及计数字于该过区域的像素，以得到过总和，并计数字于该下区域的像素，以得到下总和。

前述的影像强化方法，其还包含箝位步骤，其根据该过总和或该下总和以限制该强化影像。

前述的影像强化方法，其中当该过总和或该下总和大于预设临界值时，该箝位步骤将该强化影像限制于预设灰阶范围内。

前述的影像强化方法，其中当该过总和或该下总和大于预设第一临界值时，该箝位步骤将该强化影像限制于预设第一灰阶范围内；当该过总和或该下总和小于该预设第一临界值但大于预设第二临界值时，该箝位步骤将该强化影像限制于预设第二灰阶范围内，其中该第二灰阶范围大于该第一灰阶范围。

前述的影像强化方法，其还包含乘法步骤，其根据该过总和或该下总和以调整该高通影像。

前述的影像强化方法，其中所述的高通影像借由该乘法步骤乘以一个比例值，该比例值的大小取决于该过总和或该下总和。

前述的影像强化方法，其还包含：箝位步骤，其根据该过总和或该下总和以限制该强化影像；及乘法步骤，其根据该过总和或该下总和以调整该高通影像。

前述的影像强化方法，其中当该过总和或该下总和大于预设临界值时，该箝位步骤将该强化影像限制于预设灰阶范围内；且该高通影像借由该乘法步骤乘以一个比例值，该比例值的大小取决于该过总和或该下总和。

借由上述技术方案，本发明影像强化系统及方法至少具有在执行影像强化时，可借由降低过冲或下冲以提高影像质量的优点。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图,详细说明如下。

附图说明

图1A显示原始信号的波形示意图。

图1B显示萃取信号的波形示意图。

图1C显示强化信号的波形示意图。

图2显示本发明第一实施例的影像强化系统的方框图。

图3例示高通屏蔽。

图4A显示图2的过度强化侦测单元于进行过度强化侦测的方法流程图。

图4B显示图4A的方法的示意图。

图5显示本发明第二实施例的影像强化系统的方框图。

图6显示本发明第三实施例的影像强化系统的方框图。

【主要组件符号说明】

200：影像强化系统           500：影像强化系统

600：影像强化系统           21：高通滤波器

22：加法器                  23：过度强化侦测单元

231-233：步骤               24：箝位单元

25：乘法器

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的影像强化系统及方法其具体实施方式、结构、方法、步骤、特征及其功效，详细说明如后。

图2显示本发明第一实施例的影像强化系统200的方框图。本实施例的影像强化系统200可用以强化影像，但不会造成过度强化（亦即，过冲或下冲）。

在本实施例中，影像强化系统200包含高通滤波器（HPF）21，用以让输入影像当中，高于预设截止频率的高频空间成分可以通过，而衰减其余的低频空间成分。图3例示高通屏蔽（mask）或滑动窗口，其中心的系数为9，其余位置的系数为-1。将高通屏蔽覆盖于相同大小的滑动窗口的像素上，将像素乘以相应系数，再将所有相乘结果加起来。高通滤波器21所产生的高通影像被馈至加法器22。该加法器22将高通影像与输入影像相加，以产生强化影像。

影像强化系统200还包含过度强化侦测单元23，其可侦测输入影像趋向过冲或下冲的倾向。图4A显示过度强化侦测单元23于进行过度强化侦测的方法流程图。于步骤231，如图4B所示，首先决定滑动窗口内最大值（Max）（在本实施例中代表亮度值）及最小值（Min）。接下来，于步骤232，将最大值（Max）至最小值（Min）的范围区分为多个区域，其中包含有最大值（Max）的区域记为过区域（over-section），而包含有最小值（Min）的区域记为下区域（under-section）。最后，于步骤233，计数字于过区域的像素，以得到过总和（over-sum）；并计数字于下区域的像素，以得到下总和（under-sum）。

本实施例的影像强化系统200使用箝位（clamp）单元24，当过总和或下总和显示可能发生过冲或下冲时，箝位单元24会限制强化影像。在一例子中，当过总和或下总和大于预设临界值时，箝位单元24将强化影像限制于预设灰阶范围内。在另一例子中，当过总和或下总和大于预设第一临界值时，箝位单元24将强化影像限制于预设第一灰阶范围内；当过总和或下总和小于预设第一临界值但大于预设第二临界值时，箝位单元24将强化影像限制于预设第二灰阶范围（其大于第一灰阶范围）内。相较于前一例子，本例子的箝位量不会发生突然的改变。

图5显示本发明第二实施例的影像强化系统500的方框图。本实施例类似于第一实施例（图2），不同的地方如下所述。当过度强化侦测单元23的过总和或下总和显示过冲或下冲可能发生时，本实施例使用乘法器25以调整高通影像（而非使用箝位单元24以调整强化影像）。其中，高通影像（借由乘法器25）乘以一个比例（scale）值，该比例值的大小取决于过总和或下总和。一般来说，过总和或下总和愈小，则比例值愈大。

图6显示本发明第三实施例的影像强化系统600的方框图。本实施例同时使用第一实施例（图2）及第二实施例（图5）的机制。换句话说，使用箝位单元24以限制强化影像，并根据过总和或下总和，使用乘法器25以调整高通影像。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员,在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的方法及技术内容作出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (20)

1.一种影像强化系统，其特征在于其包含：

高通滤波器，用以通过输入影像的高频空间成分，以产生高通影像；

加法器，将该高通影像加至该输入影像，以形成强化影像；及

过度强化侦测单元，用以侦测该输入影像趋向过冲或下冲的倾向；

其中该过度强化侦测单元的输出用以防止该强化影像的过冲或下冲。

2.根据权利要求1所述的影像强化系统，其特征在于该高通滤波器包含高通屏蔽，其覆盖于相同大小的滑动窗口的像素上，将像素乘以该高通屏蔽的相应系数，再将所有相乘结果加起来。

3.根据权利要求1所述的影像强化系统，其特征在于该过度强化侦测单元执行以下步骤：

决定滑动窗口内的最大值及最小值；

将该最大值至该最小值的范围区分为多个区域，其中包含有该最大值的区域记为过区域，而包含有该最小值的区域记为下区域；及

计数字于该过区域的像素，以得到过总和，并计数字于该下区域的像素，以得到下总和。

4.根据权利要求3所述的影像强化系统，其特征在于其还包含箝位单元，其根据该过总和或该下总和以限制该强化影像。

5.根据权利要求4所述的影像强化系统，其特征在于当该过总和或该下总和大于预设临界值时，该箝位单元将该强化影像限制于预设灰阶范围内。

6.根据权利要求4所述的影像强化系统，其特征在于当该过总和或该下总和大于预设第一临界值时，该箝位单元将该强化影像限制于预设第一灰阶范围内；当该过总和或该下总和小于该预设第一临界值但大于预设第二临界值时，该箝位单元将该强化影像限制于预设第二灰阶范围内，其中该第二灰阶范围大于该第一灰阶范围。

7.根据权利要求3所述的影像强化系统，其特征在于其还包含乘法器，其根据该过总和或该下总和以调整该高通影像。

8.根据权利要求7所述的影像强化系统，其特征在于该高通影像借由该乘法器乘以一个比例值，该比例值的大小取决于该过总和或该下总和。

9.根据权利要求3所述的影像强化系统，其特征在于其还包含：

箝位单元，其根据该过总和或该下总和以限制该强化影像；及

乘法器，其根据该过总和或该下总和以调整该高通影像。

10.根据权利要求9所述的影像强化系统，其特征在于当该过总和或该下总和大于预设临界值时，该箝位单元将该强化影像限制于预设灰阶范围内；且该高通影像借由该乘法器乘以一个比例值，该比例值的大小取决于该过总和或该下总和。

11.一种影像强化方法，其特征在于其包含：

通过输入影像的高频空间成分，以产生高通影像；

将该高通影像加至该输入影像，以形成强化影像；

执行过度强化侦测步骤，用以侦测该输入影像趋向过冲或下冲的倾向；及

使用该过度强化侦测步骤的输出，用以防止该强化影像的过冲或下冲。

12.根据权利要求11所述的影像强化方法，其特征在于该高通影像产生步骤包含：

以高通屏蔽覆盖于相同大小的滑动窗口的像素上；

将像素乘以该高通屏蔽的相应系数；及

将所有相乘结果加起来。

13.根据权利要求11所述的影像强化方法，其特征在于该过度强化侦测步骤包含以下次步骤：

决定滑动窗口内的最大值及最小值；

将该最大值至该最小值的范围区分为多个区域，其中包含有该最大值的区域记为过区域，而包含有该最小值的区域记为下区域；及

计数字于该过区域的像素，以得到过总和，并计数字于该下区域的像素，以得到下总和。

14.根据权利要求13所述的影像强化方法，其特征在于其还包含箝位步骤，其根据该过总和或该下总和以限制该强化影像。

15.根据权利要求14所述的影像强化方法，其特征在于当该过总和或该下总和大于预设临界值时，该箝位步骤将该强化影像限制于预设灰阶范围内。

16.根据权利要求14所述的影像强化方法，其特征在于当该过总和或该下总和大于预设第一临界值时，该箝位步骤将该强化影像限制于预设第一灰阶范围内；当该过总和或该下总和小于该预设第一临界值但大于预设第二临界值时，该箝位步骤将该强化影像限制于预设第二灰阶范围内，其中该第二灰阶范围大于该第一灰阶范围。

17.根据权利要求13所述的影像强化方法，其特征在于其还包含乘法步骤，其根据该过总和或该下总和以调整该高通影像。

18.根据权利要求17所述的影像强化方法，其特征在于该高通影像借由该乘法步骤乘以一个比例值，该比例值的大小取决于该过总和或该下总和。

19.根据权利要求13所述的影像强化方法，其特征在于其还包含：

箝位步骤，其根据该过总和或该下总和以限制该强化影像；及

乘法步骤，其根据该过总和或该下总和以调整该高通影像。

20.根据权利要求19所述的影像强化方法，其特征在于当该过总和或该下总和大于预设临界值时，该箝位步骤将该强化影像限制于预设灰阶范围内；且该高通影像借由该乘法步骤乘以一个比例值，该比例值的大小取决于该过总和或该下总和。

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