CN106331692B - 数字影像的量化范围的判断方法 - Google Patents

Abstract

一种数字影像的量化范围的判断方法，通过一个影像处理器接收对应一个数字影像的一个影像数据，该影像数据包含多个帧，每一个帧包含多个像素。而每一个帧的所有像素的亮度分布会被统计。该影像数据具有一个关于量化范围的通讯协定。该影像处理器统计该影像数据的所述帧的所述像素的亮度分阶的分布情况，以获得多个统计图，再根据所述统计图来判断该数字影像的实际量化范围。这样即使在该影像数据的通讯协定所指示的量化范围错误时，仍然能正确地判断该影像数据的量化范围。

Description

数字影像的量化范围的判断方法

技术领域

本发明涉及一种影像的判断方法，特别是涉及一种数字影像的量化范围的判断方法。

背景技术

在数字影像(DigitalVideo)的应用中，高清晰度多媒体接口(High DefinitionMultimedia Interface；HDMI)及数字视频接口(Digital Visual Interface；DVI)是两个已被广泛采用的数字影像的传输标准。在一个传送装置(Source device)，如一个电脑的一个显示卡，将对应一个数字影像的一个影像数据传送至一个接收装置(Sink Device)，且该传送装置及该接收装置都采用高清晰度多媒体接口或数字视频接口的传输标准时，该影像数据会属于一个资讯科技视频格式(IT Format)及一个消费电子视频格式(CE Format)的其中一种。以该影像数据包含多个帧，每个帧包括以8位(bit)的数字表示的多个像素(Pixel)，且每一个像素是以三原色(RGB)的格式作编码为例来说，当该影像数据属于该资讯科技视频格式时，该影像数据的每一个像素的量化范围(Quantization Range)是全范围(Full Range)，也就是0至255，而当该影像数据属于该消费电子视频格式时，该影像数据的每一个像素的量化范围是有限范围(Limited Range)，也就是16至235。

当该传送装置所传送的该影像数据的量化范围是全范围，且该接收装置将所接收的该影像数据的量化范围判断为有限范围时，将导致对应量化范围在0至15及236至255的像素无法被解读，分别使得该数字影像的细节消失，以亮度为例，最黑色成分及最白色成分会有细节损失。相反地，当该传送装置所传送的该影像数据的量化范围是有限范围，且该接收装置将所接收的该影像数据的量化范围判断为全范围时，将导致对应量化范围在0至15及236至255的像素为零，以亮度为例，这会分别使得该数字影像的黑色成分不够黑及白色成分不够白的现象。因此，该接收装置如何正确地判断该数字影像的量化范围，以避免数字影像失真，便成为一个重要的课题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自动辨识数字影像的量化范围的判断方法。

本发明数字影像的量化范围的判断方法，通过一个影像处理器来实施，并包含下列步骤：

(a)接收对应一个数字影像的一个影像数据，该影像数据包含多个帧，每一个帧包括多个像素；

(b)将该影像数据的每一个像素的编码格式转换为一个具有亮度成分的色彩空间格式，且转换时每一个像素都是最大量化范围；

(c)分别统计在连续多个帧的所述像素的亮度分阶的分布情况，以分别获得多个统计图；及

(d)至少根据所述统计图，判断该数字影像的量化范围。

在一些实施态样中，该色彩空间格式为YCbCr，该亮度成分为YCbCr的Y成分。

在一些实施态样中，每一个像素的亮度成分的大小介于0至N-1间，N为正整数，且为2的M次方，M为大于7的正整数，当M为8时，N为256，则每一个像素的亮度成分的最小值及最大值分别为0及255。在步骤(c)中，每一个统计图包含该亮度成分的十六个量化区间，该十六个量化区间分别是一个第一区间、一个第二区间…、一个第十六区间，且该第i区间的范围是(i-1)*2N/32至i*2N/32-1，i＝1、2、3…16，该影像处理器计算对应该帧中落在各个量化区间的像素数量。

在另一些实施态样中，每一个像素的亮度成分的大小介于0至N-1间，N为正整数，且为2的M次方，M为大于7的正整数，当M为8时，N为256，则每一个像素的亮度成分的最小值及最大值分别为0及255。在步骤(c)中，每一个统计图包含该亮度成分的三十二个量化区间，该三十二个量化区间分别是一个第一区间、一个第二区间…、一个第三十二区间，且该第i区间的范围是(i-1)*N/32至i*N/32-1，i＝1、2、3…32，该影像处理器计算对应该帧中落在各个量化区间的像素数量。

在另一些实施态样中，在步骤(c)中，持续统计连续且第一预定数量个帧。在步骤(d)中，该影像处理器至少根据对应所述第一预定数量个帧的所述统计图，当所述统计图的其中至少第二预定数量个的该第一区间及该第二区间的像素数量总和大于一个临界值时，判断该数字影像的量化范围是属于全范围。当所述统计图的其中至少第三预定数量个的该第一区间及该第二区间的像素数量总和小于该临界值时，判断该数字影像的量化范围是属于有限范围。该第三预定数量等于该第一预定数量减去该第二预定数量再加1。

在另一些实施态样中，在步骤(c)中，该第一预定数量相关于一个预先决定的判定时间，在步骤(d)中，该临界值相关于该数字影像的每一个帧的所述像素的总量，该第二预定数量是一个大于1的正整数。

在一些实施态样中，在步骤(c)中，当该数字影像是一个50.5赫兹的视频影像时，则该预先决定的判定时间是1秒，且该第一预定数量相关于最接近1秒乘以50.5赫兹的正整数，也就是50。在步骤(d)中，该临界值为该数字影像的每一个帧的所述像素的总数量的百分之0.05，该第二预定数量是10。

在另一些实施态样中，该影像数据符合高清晰度多媒体接口的标准，并具有一个关于量化范围的通讯协定，在步骤(d)中，该影像处理器还根据该通讯协定，当所述统计图的其中至少第二预定数量个的该第一区间及该第二区间的像素数量总和大于该临界值，且该通讯协定指示为全范围时，判断该数字影像的量化范围是属于全范围。当所述统计图的其中至少第三预定数量个的该第一区间及该第二区间的像素数量总和小于该临界值，且该通讯协定指示为有限范围时，判断该数字影像的量化范围是属于有限范围。当所述统计图的其中至少第二预定数量个的该第一区间及该第二区间的像素数量总和大于该临界值，且该通讯协定却指示为有限范围时，再根据一个输入信号，决定该数字影像的量化范围是属于全范围及有限范围的其中哪一个。当所述统计图的其中至少第三预定数量个的该第一区间及该第二区间的像素数量总和小于该临界值，且该通讯协定却指示为全范围时，再根据该输入信号，决定该数字影像的量化范围是属于有限范围及全范围的其中哪一个。

在一些实施态样中，该色彩空间格式为RGB，该亮度成分为R、G、B三个颜色的色阶。

本发明的有益效果是通过该影像处理器执行该数字影像的量化范围的判断方法，以根据各该帧的所述像素的亮度成分，计算而得相关于亮度成分的量化区间及像素的分布情况的统计图，再根据所述统计图，正确地判断该数字影像的量化范围。

附图说明

图1是一个流程图，说明本发明数字影像的量化范围的判断方法的一个实施例的步骤；及

图2是一个统计图，说明该实施例的一个帧的所有像素的亮度成分的分阶及数量的分布关系。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。

参阅图1，本发明数字影像的量化范围的判断方法，通过一个影像处理器来实施，该影像处理器设置在与一个传送装置(Source Device)电连接的一个接收装置(SinkDevice)中。在本实施例中，该接收装置及该传送装置采用高清晰度多媒体接口(HDMI)的传输标准。而在其他实施例中，该接收装置及该传送装置也可以采用数字视频接口(DVI)的传输标准，或其他关于数字影像(Digital Video)的传输标准，不在此限。此外，该接收装置例如可以是一个液晶显示器(LCD)，也可以是一个数位电视(DTV)或投影机等等，该传送装置例如可以是一个电脑的显示卡或其他影像显示控制器等等，不在此限。该判断方法包含步骤S1～S4。

于步骤S1，通过该影像处理器接收对应一个数字影像的一个影像数据。该影像数据包含多个帧(Frame)，每一个帧包括多个像素(Pixels)。该影像数据符合高清晰度多媒体接口(HDMI)的标准，并具有一个关于量化范围的通讯协定，例如该通讯协定支援延伸显示能力识别(Extended Display Identification Data；EDID)的标准，且利用该传送装置回应一个关于该接收装置的QS或QY宣告(Declaration)，以使该传送装置及该接收装置沟通该量化范围。

于步骤S2，通过该影像处理器将该影像数据的每一个像素的编码格式转换为一个具有亮度成分的色彩空间格式，且在编码格式的转换中，每一个像素的量化范围(Quantization Range)都是以最大量化范围，即全范围为准。例如：由8比特RGB的编码格式转换为8比特YCbCr的编码格式，转换前后的量化范围都是0至255。此外，在本实施例中，该色彩空间格式为亮度色度差分数字格式(YCbCr)，该亮度成分为YCbCr的Y成分。在其他实施例中，该色彩空间格式也可为RGB，该亮度成分为R、G、B三个颜色的色阶，不在此限。

于步骤S3，通过该影像处理器分别统计在连续多个帧的所述像素的亮度分阶的分布情况，以分别获得多个统计图(即多数笔分别对应不同帧的统计数据)。更具体的说，该影像处理器，持续统计连续且第一预定数量个帧。该第一预定数量相关于一个预先决定的判定时间。在本实施例中，当该数字影像是一个50.5赫兹的视频影像时，则该预先决定的判定时间是1秒，且该第一预定数量相关于最接近1秒乘以50.5赫兹的正整数，也就是50。而在其他实施例中，该第一预定数量也可以为其他数值，不在此限。该影像处理器根据该第一预定数量个帧的每一者像素的亮度成分(Luminance)分布，即Y成分，产生分别对应所述帧的像素亮度分阶的分布情况的统计图，每一阶亮度里的像素数会统计。所有各个亮度阶的像素总和应所述于此画面的像素数。但是有时一个帧的像素点太多，也可以做取样统计。那么每阶的统计数不是实际的像素数，而是类似于一个比例的数量。每一个像素的亮度成分的大小介于0至N-1间，N为正整数且为2的M次方，M为大于7的正整数，N例如为256(8比特)、1024(10比特)、4096等，为说明方便起见，以下以M为8、N为256为例作说明，则每一个像素的亮度成分的最小值及最大值分别为0及255。

于步骤S3中，每一个统计图包含该亮度成分的K个量化区间，K为正整数且为16的倍数，例如为16、32等等，且最小值最好为16。在本实施例中，K为32，该三十二个量化区间分别是一个第一区间、一个第二区间…、一个第三十二区间，且该第i区间的范围是(i-1)*N/32至i*N/32-1，i＝1、2、3…32，也就是说，该第一区间、该第二区间…、及该第三十二区间的范围分别是0至7、8至15…及248至255。而在其他的实施例中，K也可以为16，该十六个量化区间分别是一个第一区间、一个第二区间…、一个第十六区间，且该第i区间的范围是(i-1)*2N/32至i*2N/32-1，i＝1、2、3…16，也就是说，该第一区间、该第二区间…、及该第十六区间的范围分别是0至15、16至31…及240至255。

该影像处理器分别计算该第一预定数量个帧中的每一个帧的像素的亮度成分分别落在该三十二个区间的像素数量，以产生每个帧的统计图。再参阅图2，图2是例示的一个帧的亮度成分的分阶及数量的统计图，图2的横轴的数字是该第i区间，纵轴的数字是对应的帧中，出现在对应的该第i区间的像素的数量，或前述取样后的落在该第i区间的像素数量。

参阅图1，于步骤S4，该影像处理器还根据所述统计图及该通讯协定，判断该数字影像的量化范围。

在本实施例中，当该第一预定数量个统计图的其中至少第二预定数量个的该第一区间及该第二区间的像素数量总和大于一个临界值时，判断该数字影像的量化范围是属于全范围。当所述统计图的其中至少第三预定数量个的该第一区间及该第二区间的像素数量总和小于该临界值时，判断该数字影像的量化范围是属于有限范围。该第三预定数量等于该第一预定数量减去该第二预定数量再加1。该临界值相关于该数字影像的每一个帧的所述像素的总量，该第二预定数量是一个大于1的正整数。在本实施例中，该临界值为该数字影像的每一个帧的所述像素的总数量的百分之0.05，该第二预定数量是10，但不在此限。

当所述统计图的其中至少第二预定数量个的该第一区间及该第二区间的像素数量总和大于该临界值，且该通讯协定指示为全范围时，判断该数字影像的量化范围是属于全范围。再参阅图2，以图2所例示的统计图来看，举例来说，此帧的总像素或前述的取样总数假设是65000，该临界值为65000*0.05％＝32.5，该影像处理器连续侦测该第一预定数量个帧，接续前例，该第一预定数量为50,且该第二预定数量为10，该第一区间及该第二区间的次数的和为1100，由于1100大于该临界值32.5，假设该通讯协定指示也为全范围，且持续统计50个帧中，有20个帧(大于10)都是第一区间及第二区间的像素数量的和大于32.5，则该影像处理器判断该数字影像的量化范围是属于全范围，可以全范围继续后续的影像处理。

当所述统计图的其中至少第三预定数量个的该第一区间及该第二区间的像素数量总和小于该临界值，且该通讯协定指示为有限范围时，判断该数字影像的量化范围是属于有限范围。接续前例，该第一预定数量为50，该第二预定数量为10，则该第三预定数量为50-10+1＝41。举例来说，假设该通讯协定指示也为有限范围，且持续统计50个帧中，有9个帧都是第一区间及第二区间的像素数量的和大于32.5，但有41个帧都是第一区间及第二区间的像素数量的和小于32.5，则该影像处理器判断该数字影像的量化范围是属于有限范围，可以有限范围继续后续的影像处理。

当所述统计图的其中至少第二预定数量个的该第一区间及该第二区间的像素数量总和大于该临界值，且该通讯协定却指示为有限范围时，或是当所述统计图的其中至少第三预定数量个的该第一区间及该第二区间的像素数量总和小于该临界值，且该通讯协定却指示为全范围时，则该影像处理器再根据一个输入信号，判断该数字影像的量化范围是属于全范围及有限范围的其中哪一个。换句话说，当像素亮度统计方法得到的量化范围结果和通讯协定的指示不一致时，该影像处理器可以自动选择推翻通讯协定的定义来处理该数字影像，更好的方法可以是提供给用户提示和选择。默认的选择是亮度像素统计方法判断的结果。举例来说，该影像处理器可以将该数字影像以全范围或有限范围先显示在该接收装置上，使得一个使用者可以经由如一个键盘或遥控等的输入装置输入该输入信号以直接决定该数字影像是以全范围或有限范围来呈现。

特别补充说明的是：在本实施例中，于步骤S4中，该影像处理器还根据所述统计图及该通讯协定，判断该数字影像的量化范围。而在其他实施例中，如果没有通讯协定定义量化范围，则该影像处理器也可以只根据所述统计图判断该数字影像的量化范围。此外，在本实施例中，该色彩空间格式为YCbCr时，则该亮度成分为Y成分。而在其他实施例中，该色彩空间格式为RGB时，则该亮度成分为R、G、B三个颜色的色阶，则该影像处理器分别根据R、G、B三个颜色的色阶，以分别产生三种统计图，再据以判断该数字影像的量化范围。

综上所述，通过该影像处理器执行该数字影像的量化范围的判断方法，以根据各该帧的所述像素的亮度成分，计算而得相关于该亮度成分的量化区间及像素的分布情况的统计图，再根据该统计图，确实能正确地判断该数字影像的量化范围。

以上所述者，仅为本发明的实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，凡是依本发明权利要求书及说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明的范围。

Claims (9)

1.一种数字影像的量化范围的判断方法，通过一个影像处理器来实施，其特征在于，该数字影像的量化范围的判断方法包含下列步骤：

(a)接收对应一个数字影像的一个影像数据，该影像数据包含多个帧，每一个帧包括多个像素；

(b)将该影像数据的每一个像素的编码格式转换为一个具有亮度成分的色彩空间格式，且转换时每一个像素都是最大量化范围；

(c)分别统计在连续多个帧的所述像素的亮度分阶的分布情况，以分别获得多个统计图；及

(d)至少根据所述统计图，判断该数字影像的量化范围。

2.根据权利要求1所述的数字影像的量化范围的判断方法，其特征在于：该色彩空间格式为YCbCr，该亮度成分为YCbCr的Y成分。

3.根据权利要求2所述的数字影像的量化范围的判断方法，其特征在于：每一个像素的亮度成分的大小介于0至N-1间，N为正整数，且为2的M次方，M为大于7的正整数，当M为8时，N为256，则每一个像素的亮度成分的最小值及最大值分别为0及255，在步骤(c)中，每一个统计图包含该亮度成分的十六个量化区间，该十六个量化区间分别是一个第一区间、一个第二区间…、一个第十六区间，且第i区间的范围是(i-1)*2N/32至i*2N/32-1，i＝1、2、3…16，该影像处理器计算对应该帧中落在各个量化区间的像素数量。

4.根据权利要求2所述的数字影像的量化范围的判断方法，其特征在于：每一个像素的亮度成分的大小介于0至N-1间，N为正整数，且为2的M次方，M为大于7的正整数，当M为8时，N为256，则每一个像素的亮度成分的最小值及最大值分别为0及255，在步骤(c)中，每一个统计图包含该亮度成分的三十二个量化区间，该三十二个量化区间分别是一个第一区间、一个第二区间…、一个第三十二区间，且第i区间的范围是(i-1)*N/32至i*N/32-1，i＝1、2、3…32，该影像处理器计算对应该帧中落在各个量化区间的像素数量。

5.根据权利要求4所述的数字影像的量化范围的判断方法，其特征在于：

在步骤(c)中，持续统计连续且第一预定数量个帧；

在步骤(d)中，该影像处理器至少根据对应所述第一预定数量个帧的所述统计图，当所述统计图的其中至少第二预定数量个的该第一区间及该第二区间的像素数量总和大于一个临界值时，判断该数字影像的量化范围是属于全范围，当所述统计图的其中至少第三预定数量个的该第一区间及该第二区间的像素数量总和小于该临界值时，判断该数字影像的量化范围是属于有限范围，该第三预定数量等于该第一预定数量减去该第二预定数量再加1。

6.根据权利要求5所述的数字影像的量化范围的判断方法，其特征在于：在步骤(c)中，该第一预定数量相关于一个预先决定的判定时间，在步骤(d)中，该临界值相关于该数字影像的每一个帧的所述像素的总量，该第二预定数量是一个大于1的正整数。

7.根据权利要求6所述的数字影像的量化范围的判断方法，其特征在于：在步骤(c)中，当该数字影像是一个50.5赫兹的视频影像时，则该预先决定的判定时间是1秒，且该第一预定数量相关于最接近1秒乘以50.5赫兹的正整数，也就是50，在步骤(d)中，该临界值为该数字影像的每一个帧的所述像素的总数量的百分之0.05，该第二预定数量是10。

8.根据权利要求5所述的数字影像的量化范围的判断方法，其特征在于：该影像数据符合高清晰度多媒体接口的标准，并具有一个关于量化范围的通讯协定，在步骤(d)中，该影像处理器还根据该通讯协定，

当所述统计图的其中至少第二预定数量个的该第一区间及该第二区间的像素数量总和大于该临界值，且该通讯协定指示为全范围时，判断该数字影像的量化范围是属于全范围，

当所述统计图的其中至少第三预定数量个的该第一区间及该第二区间的像素数量总和小于该临界值，且该通讯协定指示为有限范围时，判断该数字影像的量化范围是属于有限范围，

当所述统计图的其中至少第二预定数量个的该第一区间及该第二区间的像素数量总和大于该临界值，且该通讯协定却指示为有限范围时，再根据一个输入信号，决定该数字影像的量化范围是属于全范围及有限范围的其中哪一个，

当所述统计图的其中至少第三预定数量个的该第一区间及该第二区间的像素数量总和小于该临界值，且该通讯协定却指示为全范围时，再根据该输入信号，决定该数字影像的量化范围是属于有限范围及全范围的其中哪一个。

9.根据权利要求1所述的数字影像的量化范围的判断方法，其特征在于：该色彩空间格式为RGB，该亮度成分为R、G、B三个颜色的色阶。