CN104853062A - 影像修正方法与影像修正装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种影像修正方法与影像修正装置。所述影像修正方法包括下列步骤。获得影像数据中多个像素的其中之一所对应的灰阶值与灰阶值所对应的频域值。判断频域值是否小于第一临界值。当频域值小于第一临界值时，则根据频域值以对灰阶值执行适应性伽马校正程序后而输出。当频域值不小于第一临界值时，则将灰阶值直接输出。因此，克服影像文件中高频信号或者是细节内容的容易失真的问题。

Description

影像修正方法与影像修正装置

技术领域

本发明涉及一种影像修正方法与影像修正装置，且特别是一种具有适应性的伽马校正程序的影像修正方法与影像修正装置。

背景技术

随着互联网的风潮及电脑硬件的进步，各种影像装置如扫描器、数码相机、数码摄影机以及各种显示面板也随之越来越普及。

大部分的显示系统都具有一种非线性显示特性，称为伽马(gamma)响应，其使得显示系统所显示的亮度并非完美地正比于输入电压。鉴于此伽马响应的特性，因此影像信号于显示之前通常都会使用伽马曲线来进一步执行校正，使得显示系统的非线性特性得以逆向地得到补偿，藉以得到较真实及较丰富的影像呈现。

然而，在现有的伽马校正的应用中，对于画面较为细节的部分(高频信号)，例如区块的边缘或者是文字的线条，其处理的结果中，容易导致不连续线或者是文字线条异色的情况发生。

发明内容

本发明通过适应性的伽马校正程序来对应不同频率的像素灰阶值做对应的处理，藉以克服影像文件中高频信号或者是细节内容的容易失真的问题。

本发明提供一种影像修正方法，所述影像修正方法包括下列步骤。获得影像数据中多个像素的其中之一所对应的灰阶值与灰阶值所对应的频域值。判断频域值是否小于第一临界值。当频域值小于第一临界值时，则根据频域值以对灰阶值执行适应性伽马校正程序后而输出。当频域值不小于第一临界值时，则将灰阶值直接输出。

在一个例子中，对灰阶值执行伽马校正程序而获得校正值。判断频域值是否小于第二临界值。当频域值小于第二临界值时，则将校正值直接输出。

在另一个例子中，当频域值不小于第二临界值时，则根据频域值来获得第一比例，并将校正值乘以第一比例，以获得第一转换值。将灰阶值乘以第二比例，以获得第二转换值，且第一比例与第二比例的和为1。以及将第一转换值与第二转换值相加后而输出。

在另一个例子中，其中当频域值等于第一临界值时，则第一比例为0，而当频域值等于第二临界值时，则第一比例为1。

在另一个例子中，计算多个像素的其中之一与其对应的多个相邻像素之间的多个灰阶差值。取多个灰阶差值的平均值以作为所对应的频域值。

在另一个例子中，计算多个像素的其中之一与其对应的多个横轴相邻像素之间的多个横轴灰阶绝对差值与多个横轴灰阶绝对差值的平均值。

在另一个例子中，计算多个像素的其中之一与其对应的多个纵轴相邻像素之间的多个纵轴灰阶绝对差值与多个纵轴灰阶绝对差值的平均值。

在另一个例子中，取多个横轴灰阶绝对差值的平均值与多个纵轴灰阶绝对差值的平均值的两者中的较大者，以作为灰阶值所对应的频域值。

本发明提供一种影像修正装置，包括影像提取单元、频域分析单元以及适应性校正单元。影像提取单元用以获得影像数据中多个像素的其中之一所对应的灰阶值。频域分析单元耦接至影像提取单元，且用以获得灰阶值所对应的频域值，以及判断频域值是否小于第一临界值。适应性校正单元耦接至影像提取单元与频域分析单元，且用以当频域值小于第一临界值时，则根据频域值以对灰阶值执行适应性伽马校正程序后而输出，且当频域值不小于第一临界值时，则将灰阶值直接输出。

如上所述，本发明在获得影像数据中任一像素对应的灰阶值，以及获得灰阶值所对应的频域值后。判断频域值是否小于第一临界值。当频域值小于第一临界值时，则根据频域值以对灰阶值执行适应性伽马校正程序后而输出。当频域值不小于第一临界值时，则将灰阶值直接输出。在适应性伽马校正程序中，于伽马校正程序获得校正值后，判断频域值是否小于第二临界值，当频域值小于第二临界值时，则将校正值直接输出。当频域值小于第一临界值且不小于第二临界值时，则根据频域值来获得第一比例与第二比例以及对应的第一转换值与第二转换值，并将第一转换值与第二转换值相加后而输出，藉以完成适应性的伽马校正。因此，克服传统伽马校正对影像文件中高频信号容易造成失真，或者是在画面细节内容中容易产生变色或产生不连续边缘的问题。

以上关于本发明内容及以下关于实施方式的说明是用以示范与阐明本发明的精神与原理，并提供对本发明的权利要求更进一步的解释。

附图说明

图1为根据本发明的一实施例的影像修正装置的方块图。

图2为根据本发明的一实施例的第一比例对应像素的频域值的变化示意图。

图3为根据本发明的另一实施例的第一比例对应像素的频域值的变化示意图。

图4为根据本发明的另一实施例的频域分析单元计算像素所对应的第一比例的流程示意图。

图5为根据本发明的一实施例的主副像素的空间分布的示意图。

图6为根据本发明一实施例的适应性伽马校正程序的流程示意图。

图7为根据本发明另一实施例的适应性伽马校正程序的流程示意图。

图8为根据本发明另一实施例的适应性伽马校正程序的流程示意图。

图9为对应图2的影像修正方法的流程图。

图10为对应图3的影像修正方法的流程图。

附图标记说明：

10      影像修正装置

110     影像提取单元

120     频域分析单元

130     适应性校正单元

R1      第一比例

R2      第二比例

T1      第一临界值

T2      第二临界值

C1      第一转换值

C2      第二转换值

p(i,j)、p(i+1,j)、p(i-1,j)、p(i,j+1)、p(i,j-1)  像素

f1(x)、f2(x)     第一比例对应频域值的变化分布

S410～S450                影像修正方法的步骤

S510～S550、S551～S556    影像修正方法的步骤

具体实施方式

以下在实施方式中叙述本发明的详细特征，其内容足以使任何本领域技术人员了解本发明的技术内容并据以实施，且依据本说明书所公开的内容、权利要求及附图，任何本领域技术人员可轻易地理解本发明相关的目的及优点。以下实施例是进一步说明本发明的诸方面，但非以任何方面限制本发明的范畴。

图1为根据本发明的一实施例的影像修正装置10的方块图。如图1所示，影像修正装置10包括影像提取单元110、频域分析单元120以及适应性校正单元130。频域分析单元120耦接至影像提取单元110。适应性校正单元130耦接至影像提取单元110与频域分析单元120。影像提取单元110、频域分析单元120以及适应性校正单元130可通过各种微处理器或芯片来实现，在此不加以限制。图2为根据本发明的一实施例的第一比例R1对应像素的频域值x的变化分布的示意图，以f1(x)来表示。图3为根据本发明的另一实施例第一比例R1对应像素的频域值x的变化分布的示意图，以f2(x)来表示。下列请同时参照第1～3图。

影像提取单元110可用以获得影像数据中多个像素的其中之一所对应的灰阶值。其影像数据可具有各种不同的像素尺寸，在此不加以限制。

频域分析单元120用以获得像素的灰阶值所对应的频域值。频域分析单元120可通过各像素的区域性的频率分析来获得频域值。举例来说，在本发明一实施中，频域分析单元120可计算任一像素与其相邻像素之间的多个灰阶差值，并取这些灰阶差值的平均值以作为所对应的频域值。举例来说，对于像素p(i,j)而言，其中i代表横轴坐标位置，j代表纵轴坐标位置，频域分析单元120可分别计算像素p(i,j)与其横轴相邻像素p(i+1,j)与p(i-1,j)之间灰阶值的绝对差值(此后简称为横轴灰阶绝对差值)，并计算这些横轴灰阶绝对差值的平均值，来代表像素p(i,j)的横轴频域值，以及分别计算像素p(i,j)与其纵轴相邻像素p(i,j+1)与p(i,j-1)之间灰阶值的绝对差值(此后简称为纵轴灰阶绝对差值)，并计算这些纵轴灰阶绝对差值的平均值，来代表像素p(i,j)的纵轴频域值。

接着，频域分析单元120可在上述横轴灰阶绝对差值的平均值以及上述纵轴灰阶绝对差值的平均值的两者中，取出较大的一者，来作为像素p(i,j)所对应的频域值。然而，频域分析单元120亦可通过各种其他不同的演算法来获得其频域值，例如是通过傅立叶转换(Fourier Transform)来计算获得，在此不加以限制。

除此之外，频域分析单元120可根据其频域值所位于的区间来决定对应的第一比例R1与第二比例R2。其中，第一比例R1代表后续的伽马校正程序对原灰阶值的校正的影响程度，也就是通过伽马校正程序所得的校正值于输出值中所占的比例，第二比例R2代表原灰阶值于输出值中所占的比例。其中第一比例R1与第二比例R2的和为1。其各个区间则是由第一临界值T1与第二临界值T2所界定出来的。下列将会对此部分加以详述。

举例来说，在本发明一实施例中，第一临界值T1可等于第二临界值T2。如图2所示，当频域值小于第一临界值T1时，则频域分析单元120可设定第一比例R1为1(第二比例R2为0)。当频域值不小于第一临界值T1时，则频域分析单元120可设定第一比例R1为0(第二比例R2为1)。

在本发明另一实施例中，第一临界值T1可大于第二临界值T2。如图3所示，当频域值小于第二临界值T2时，则频域分析单元120可设定第一比例R1为1(第二比例R2为0)。当频域值小于第一临界值T1且不小于第二临界值时T2时，则频域分析单元120可设定第一比例R1与第二比例R2介于1与0之间。当频域值不小于第一临界值T1时，则频域分析单元120可设定第一比例R1为0(第二比例R2为1)。其中当频域值等于第一临界值T1时，则频域分析单元120可设定第一比例R1为0，而当频域值等于第二临界值T2时，则频域分析单元120可设定第一比例R1为1。频域分析单元120决定第一比例R1与第二比例R2的方式可通过查表或者是通过各种演算法来实现，在此不加以限制。

图4为根据本发明的另一实施例的频域分析单元120计算像素p(i,j)所对应的第一比例R1的流程示意图。在本发明实施例中，频域分析单元120亦可先计算像素p(i,j)与其相邻像素p(i+1,j)、p(i-1,j)、p(i,j+1)与p(i,j-1)之间的灰阶绝对差值(即频域值x)，并分别计算像素p(i,j)与这些相邻像素之间的灰阶绝对差值所对应的第一比例R1。举例来说，频域分析单元120可通过对应频域值x的变化分布f2(x)来求得对应的第一比例R1。接着，频域分析单元120在水平的相邻像素p(i+1,j)与p(i-1,j)之间取其第一比例R1的水平平均值(相加再除以2)，以及在垂直的相邻像素p(i,j+1)与p(i,j-1))之间取其第一比例R1的垂直平均值(相加再除以2)之后，在第一比例R1的水平平均值与垂直平均值取较小者来作为像素p(i,j)所对应的第一比例R1。同样地，像素p(i,j)所对应的第二比例R2亦可对应求得。

适应性校正单元130可在AB决策(AB decision)之中，决定影像数据的多个像素中的主副像素之间的电压差异，以解决相异视角所造成空间域(Spatial-Domain)的色偏(color washout)的问题，于AB决策之后，则进一步根据灰阶值所对应的频域值来做适应性校正，以克服影像文件中高频信号或者是细节内容的容易失真的问题。

图5为根据本发明的一实施例的主副像素的空间分布的示意图。如图5所示，其中，在AB决策之中，主像素(即为A)与副像素(即为B)可以是彼此相邻的素。举例来说，相邻于主像素的上、下、左与右的四个像素皆为副像素。相似地，相邻于副像素的上、下、左与右的四个像素皆为主像素。

在AB决策之后，主像素与副像素亦可以分别适用于其个别的适应性校正。举例来说，对于主像素与副像素，其第一比例R1对应像素的频域值x的变化分布可以不同。在其独立的适应性校正中，进一步来说，适应性校正单元130可对灰阶值执行伽马校正程序而获得一校正值，并通过频域分析单元120所决定的其对应的第一比例R1来决定此伽马校正程序对灰阶值的校正的影响程度。下列将对此加以详述。

在图2的实施例中(第一临界值T1等于第二临界值T2)，适应性校正单元130可根据上述图2的两大区间的频域值，来进行不同程度的伽马校正。

举例来说，当频域分析单元120判别像素p(i,j)的频域值小于第一临界值T1时，则其第一比例R1为1(第二比例R2为0)，也就是说，适应性校正单元130可将像素p(i,j)的灰阶值对应执行伽马校正程序所获得的校正值输出。当频域分析单元120判别像素p(i,j)的频域值不小于第一临界值T1时，则其第一比例R1为0(第二比例R2为1)，也就是说，适应性校正单元130可将像素p(i,j)的灰阶值直接输出。

在图3的实施例中(第一临界值T1大于第二临界值T2)，适应性校正单元130可根据上述图3的三大区间的频域值，来进行不同程度的伽马校正。

举例来说，当频域分析单元120判别像素p(i,j)的频域值小于第二临界值T2时，则其第一比例R1为1(第二比例R2为0)，也就是说，适应性校正单元130可将像素p(i,j)的灰阶值对应执行伽马校正程序所获得的校正值输出。

当频域分析单元120判别像素p(i,j)的频域值不小于第一临界值T1时，则其第一比例R1为0(第二比例R2为1)，也就是说，适应性校正单元130可将像素p(i,j)的灰阶值直接输出。

当像素p(i,j)的频域值不小于第二临界值时T2且小于第一临界值T1时，则其第一比例R1与第二比例R2介于1与0之间。下列将通过图示来辅助说明此状况下的适应性伽马校正。图6为根据本发明一实施例的适应性伽马校正程序的流程示意图。下列请同时参照图3与图6。

当频域分析单元120判别像素p(i,j)的频域值不小于第二临界值时T2且小于第一临界值T1时，则于AB决策之后，适应性校正单元130将像素p(i,j)的灰阶值执行伽马校正程序而获得的校正值乘以第一比例R1来获得第一转换值C1，将像素p(i,j)的灰阶值乘以第二比例R2来获得第二转换值C2，并将第一转换值C1与第二转换值C2相加后而输出，藉以完成适应性伽马校正程序。

在此应注意的是，图3中在第一临界值时T1与第二临界值时T2之间的第一比例R1的分布线条f2(x)可以是直线，也可以是其他的曲线，在此不加以限制。

此外，由于其较为高频的频域值可能代表较为细节的画面内容、文字线条或者是区块边缘，因此传统的伽马校正较容易对其产生失真的影响。所以在本发明中，由图3可以得知，较为高频的频域值会有较大的机会不被执行伽马校正(当频域值不小于第一临界值T1时)，或者是校正值于输出值中所占的第一比例R1较小(当频域值不小于第二临界值时T2且小于第一临界值T1时)。

图7为根据本发明另一实施例的适应性伽马校正程序的流程示意图。在本发明实施例中，适应性校正单元130于AB决策之后以及在对灰阶值执行伽马校正程序而获得校正值后，可将灰阶值与此校正值进行一前伽马(pre-gamma)处理(例如将其灰阶值转换为亮度相关的信号)，进而分别得到前伽马灰阶值与前伽马校正值，再接着将前伽马校正值乘以第一比例R1来获得第一前伽马转换值，以及将前伽马灰阶值乘以第二比例R2来获得第二前伽马转换值，并将第一前伽马转换值加上第二前伽马转换值之后进行一后伽马(post-gamma)处理(例如将其亮度相关的信号再转换为灰阶相关的信号)，并将后伽马处理后的值输出，藉以完成适应性伽马校正程序。

图8为根据本发明另一实施例的适应性伽马校正程序的流程示意图。在本发明实施例中，适应性校正单元130于AB决策之后，亦可通过内建的多个相异的伽马对照表(例如，第一伽马对照表、第二伽马对照表、第三伽马对照表以及第四伽马对照表)来对应频域值进行适应性伽马校正。其中频域分析单元120可根据不同的频域值来提供控制信号以供选择器来选取其中对应的伽马对照表的查询结果。

图9为对应图2的影像修正方法的流程图。如图9所示，此影像修正方法包括步骤S410～S450。下列请同时参照第1、2、9图。

在步骤S410中，影像提取单元110获得影像数据中多个像素的其中之一所对应的灰阶值。在步骤S420中，频域分析单元120获得像素的灰阶值所对应的频域值。在步骤S430中，频域分析单元120判断频域值是否小于第一临界值T1。在步骤S440中，若判定频域值不小于第一临界值T1，则适应性校正单元130将此像素的灰阶值直接输出。在步骤S450中，若判定频域值小于第一临界值T1，则适应性校正单元130对灰阶值执行伽马校正程序而获得校正值。在步骤S460中，适应性校正单元130将此校正值直接输出。上述步骤的细节已详述于前，于此不再赘述。

图10为对应图3的影像修正方法的流程图。如图5所示，此影像修正方法包括步骤S510～S550，其中步骤S550还包括步骤S551～S556。下列请同时参照第1、3、10图。

在步骤S510中，影像提取单元110获得影像数据中多个像素的其中之一所对应的灰阶值。在步骤S520中，频域分析单元120获得像素的灰阶值所对应的频域值。在步骤S530中，频域分析单元120判断频域值是否小于第一临界值T1。在步骤S540中，若频域值不小于第一临界值T1，则适应性校正单元130将此像素的灰阶值直接输出。

在步骤S550中，若频域值小于第一临界值T1，则适应性校正单元130对灰阶值执行适应性伽马校正程序。其中，在步骤S551中，适应性校正单元130对灰阶值执行伽马校正程序而获得校正值。在步骤S552中，频域分析单元120判断频域值是否小于第一临界值T1且小于第二临界值T2。在步骤S553中，若频域值小于第一临界值T1且小于第二临界值T2，则适应性校正单元130将此校正值直接输出。在步骤S554中，若频域值小于第一临界值T1且不小于第二临界值T2，则适应性校正单元130根据频域值来获得第一比例R1与第二比例R2。在步骤S555中，适应性校正单元130将校正值乘以第一比例R1，以获得第一转换值C1，将灰阶值乘以第二比例R2，以获得第二转换值C2。在步骤S556中，适应性校正单元130将第一转换值C1与第二转换值C2相加后而输出。上述步骤的细节已详述于前，于此不再赘述。

综上所述，本发明在影像提取单元110获得影像数据中任一像素对应的灰阶值后，频域分析单元120可通过计算任一像素与其相邻像素之间的多个灰阶差值与其平均值来作为此灰阶值所对应的频域值。频域分析单元120可进一步对此频域值进行分析，适应性校正单元130可根据分析结果来决定将此灰阶值直接输出或者是进一步执行适应性伽马校正程序。

在一实施例中，频域分析单元120可设定伽马校正程序的校正值于输出值中所占的第一比例R1以及原灰阶值于输出值中所占的第二比例R2，适应性校正单元130再进一步执行伽马校正程序并将分别对应第一比例R1与第二比例R2的第一转换值C1与第二转换值C2相加后输出。在另一实施例中，适应性校正单元130可进一步执行前伽马处理与后伽马处理。在又另一实施例中，适应性校正单元130可通过内建多个相异的伽马对照表来对应频域值进行适应性伽马校正。因此，克服传统伽马校正对影像文件中高频信号容易造成失真，或者是在画面细节内容中容易产生变色或产生不连续边缘的问题。

虽然本发明以前述的实施例公开如上，然其并非用以限定本发明。在不脱离本发明的精神和范围内，所为的变动与润饰，均属本发明的专利保护范围。关于本发明所界定的保护范围请参考权利要求。

Claims (14)

1.一种影像修正方法，包括：

获得一影像数据中多个像素的其中之一所对应的一灰阶值与该灰阶值所对应的一频域值；

判断该频域值是否小于一第一临界值；

当该频域值小于该第一临界值时，则根据该频域值以对该灰阶值执行一适应性伽马校正程序后而输出；以及

当该频域值不小于该第一临界值时，则将该灰阶值直接输出。

2.如权利要求1所述的影像修正方法，其中在当该频域值小于该第一临界值时，则根据该频域值以对该灰阶值执行该适应性伽马校正程序后而输出的步骤中，还包括：

对该灰阶值执行一伽马校正程序而获得一校正值；

判断该频域值是否小于一第二临界值；以及

当该频域值小于该第二临界值时，则将该校正值直接输出。

3.如权利要求2所述的影像修正方法，其中在当该频域值小于该第一临界值时，则根据该频域值以对该灰阶值执行该适应性伽马校正程序后而输出的步骤中，还包括：

当该频域值不小于该第二临界值时，则根据该频域值来获得一第一比例，并将该校正值乘以该第一比例，以获得一第一转换值；

将该灰阶值乘以一第二比例，以获得一第二转换值，且该第一比例与该第二比例的和为1；以及

将该第一转换值与该第二转换值相加后而输出。

4.如权利要求3所述的影像修正方法，其中当该频域值等于该第一临界值时，则该第一比例为0，而当该频域值等于该第二临界值时，则该第一比例为1。

5.如权利要求2所述的影像修正方法，其中于获得该影像数据中该些像素的该其中之一所对应的该灰阶值与该灰阶值所对应的该频域值的步骤中，还包括：

计算该些像素的该其中之一与其对应的多个相邻像素之间的多个灰阶差值；以及

取该些灰阶差值的平均值，以作为该灰阶值所对应的该频域值。

6.如权利要求5所述的影像修正方法，其中于获得该影像数据中该些像素分别对应的该灰阶值与该灰阶值所对应的该频域值的步骤中，还包括：

计算该些像素的该其中之一与其对应的多个横轴相邻像素之间的多个横轴灰阶绝对差值与该些横轴灰阶绝对差值的一平均值；以及

计算该些像素的该其中之一与其对应的多个纵轴相邻像素之间的多个纵轴灰阶绝对差值与该些纵轴灰阶绝对差值的一平均值。

7.如权利要求6所述的影像修正方法，其中于获得该影像数据中该些像素分别对应的该灰阶值与该灰阶值所对应的该频域值的步骤中，还包括：

取该些横轴灰阶绝对差值的该平均值与该些纵轴灰阶绝对差值的该平均值的两者中的较大者，以作为所对应的该频域值。

8.一种影像修正装置，包括：

一影像提取单元，用以获得一影像数据中多个像素的其中之一所对应的一灰阶值；

一频域分析单元，耦接至该影像提取单元，用以获得该灰阶值所对应的一频域值，以及判断该频域值是否小于一第一临界值；以及

一适应性校正单元，耦接至该影像提取单元与该频域分析单元，用以当该频域值小于该第一临界值时，则根据该频域值以对该灰阶值执行一适应性伽马校正程序后而输出，且当该频域值不小于该第一临界值时，则将该灰阶值直接输出。

9.如权利要求8所述的影像修正装置，其中该适应性校正单元更进一步对该灰阶值执行一伽马校正程序而获得一校正值，且该频域分析单元更进一步判断该频域值是否小于一第二临界值，而当该频域值小于该第二临界值时，则该适应性校正单元将该校正值直接输出。

10.如权利要求9所述的影像修正装置，其中当该频域值不小于该第二临界值时，则该频域分析单元根据该频域值来获得一第一比例与一第二比例，且该第一比例与该第二比例的和为1，而该适应性校正单元将该校正值乘以该第一比例来获得一第一转换值，将该灰阶值乘以该第二比例来获得一第二转换值，并将该第一转换值与该第二转换值相加后而输出。

11.如权利要求10所述的影像修正装置，其中当该频域值等于该第一临界值时，则该频域分析单元设定该第一比例为0，而当该频域值等于该第二临界值时，则该频域分析单元设定该第一比例为1。

12.如权利要求9所述的影像修正装置，其中该频域分析单元更进一步计算该些像素的该其中之一与其对应的多个相邻像素之间的多个灰阶差值，以及取该些灰阶差值的平均值，以作为该灰阶值所对应的该频域值。

13.如权利要求12所述的影像修正装置，其中该频域分析单元更进一步计算该些像素的该其中之一与其对应的多个横轴相邻像素之间的多个横轴灰阶绝对差值与该些横轴灰阶绝对差值的一平均值，以及计算该些像素的该其中之一与其对应的多个纵轴相邻像素之间的多个纵轴灰阶绝对差值与该些纵轴灰阶绝对差值的一平均值。

14.如权利要求13所述的影像修正装置，其中该频域分析单元更进一步取该些横轴灰阶绝对差值的该平均值与该些纵轴灰阶绝对差值的该平均值的两者中的较大者，以作为所对应的该频域值。