CN109995966A - 图像处理装置与相关的图像处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明揭露一种图像处理装置，其包含有一闪烁估计电路、一控制电路以及一图像处理电路。该闪烁估计电路用以根据对应于一帧的至少一信息估计出该帧的一闪烁程度，以产生一闪烁估计结果；该控制电路耦接于该闪烁估计电路，且用以根据该闪烁估计结果产生至少一控制信号；以及该图像处理电路耦接于该控制电路，且用以根据该控制信号来对该帧进行图像处理。

Description

图像处理装置与相关的图像处理方法
技术领域
本发明是有关于图像处理，尤指一种基于每一个帧的闪烁估计结果来动态进行图像处理装置及方法。
背景技术
在一般的图像处理装置中，通常可以设置空间噪声消除(Spatial NoiseReduction，SNT)电路或是运动补偿噪声消除(Motion Compensation Luminance Control，MCNR)电路来消除噪声以降低噪声所造成的闪烁(flicker)，或者也可以设置动态亮度控制(Dynamic Luminance Control，DLC)电路直接调整画面的亮度来降低闪烁的现象。然而，由于图像中的不同帧可能会因为图像来源或是压缩方式的不同而有不同的闪烁程度，因此若是在不同帧都施加相同程度的空间噪声消除、运动补偿噪声消除或是动态亮度控制操作可能会使得图像质量不稳定，影响用户观感。
发明内容
因此，本发明的目的之一在于提供一种图像处理装置及相关的方法，其可以针对每一个帧进行闪烁程度的估计，并据以对该帧进行图像调整。透过本发明可以使得每一个帧都可以有最适合的图像处理，以维持最佳的图像质量。
在本发明的一个实施例中，揭露一种图像处理装置，其包含有一闪烁估计电路、一控制电路以及一图像处理电路。该闪烁估计电路用以根据对应于一帧的至少一信息估计出该帧的一闪烁程度，以产生一闪烁估计结果；该控制电路耦接于该闪烁估计电路，且用以根据该闪烁估计结果产生至少一控制信号；以及该图像处理电路耦接于该控制电路，且用以根据该控制信号来对该帧进行图像处理。
在本发明的另一个实施例中，揭露了一种图像处理方法，其包含有以下步骤：根据对应于一帧的至少一信息估计出该帧的一闪烁程度，以产生一闪烁估计结果；根据该闪烁估计结果产生至少一控制信号；以及根据该控制信号来对该帧进行图像处理。
附图说明
图1为本发明一实施例的图像处理装置的方块图。
图2为本发明第一个实施例的闪烁估计电路的细部方块图。
图3为本发明第二个实施例的闪烁估计电路的细部方块图。
图4为本发明第三个实施例的闪烁估计电路的细部方块图。
图5为本发明第四个实施例的闪烁估计电路的细部方块图。
图6为本发明一实施例的图像处理电路的细部方块图。
图7为本发明一实施例的图像处理方法的流程图。
符号说明
100 图像处理装置
110 解码器
120 存储器
130 闪烁估计电路
140 控制电路
150 图像处理电路
210、320 像素值差异计算电路
220、330、430、520 加总电路
310 运动计算电路
410、510 特征值计算电路
420、530 特征值差异计算电路
610 噪声消除电路
620 权重决定电路
630 混合电路
640 亮度及彩度调整电路
700～708 步骤
具体实施方式
图1为根据本发明一实施例的图像处理装置100的细部方块图。如图1所示，图像处理装置100包含了一解码器110、一存储器120、一闪烁估计电路130、一控制电路140以及一图像处理电路150。在本实施例中，图像处理装置100可以应用在一电视或是一电视机顶盒，其用来自一外部来源接收一输入图像信号后，产生多个输出帧以供显示于一屏幕上。
在图像处理装置100中，解码器110用来对所接收的输入图像信号进行解码以产生多个帧(frame)的信息及相关的元数据(metadata)，并将多个帧的信息及相关的元数据储存至存储器120中，其中不同个帧的信息可以是每个像素的像素值(或是灰阶值/亮度值)，且该元数据可以包含输入图像信号的来源、帧格式、编码质量参数或是编码压缩率。闪烁估计电路130用来自存储器120中读取一帧的信息及/或元数据，并根据该帧的信息及/或元数据以估计出该帧的一闪烁程度，以产生一闪烁估计结果，并将该闪烁估计结果储存至存储器120。控制电路140用来自该存储器120中读取该闪烁估计结果并据以产生至少一控制信号至图像处理电路150。图像处理电路150用来根据该至少一控制信号来对该帧进行图像处理以产生一输出帧。详细来说，图像处理电路150依据该至少一控制信号来选择特定的图像调整参数来对该帧进行图像处理。
在本实施例中，闪烁估计电路130针对不同的帧来产生对应的闪烁估计结果，且控制电路也针对不同的帧产生控制信号以控制图像处理电路150对该帧进行图像处理的程度。由于不同的帧可以根据本身的闪烁程度来进行最适合的图像处理，故可以确实地解决先前技术中对不同帧施加相同程度的图像处理而造成图像质量不稳定的问题。
图2为本发明第一个实施例的闪烁估计电路130的细部方块图。如图2所示，闪烁估计电路130包含了一像素值差异计算电路210以及一加总电路220。在本实施例中，像素值差异计算电路210自存储器120中读取一帧以及该帧之前一帧的多个像素值，并计算该帧中多个像素的像素值与该前一帧中具有相同位置的多个像素的像素值之间的差异，以产生多个差异值。接着，加总电路220计算该多个差异值的总和，以作为该闪烁估计结果并储存至存储器120中。在本实施例中，加总电路220所计算出的总和可以反映该帧闪烁的程度，例如该总和越大可以表示帧的闪烁程度越严重。虽然在本实施例中，仅以一总和来反映该帧闪烁的程度，然而本发明不在此限。在另一实施例中，亦可以加总电路220计算的一总和与该总和的前一总和之间的变化量来作为闪烁估计结果，或者以加总电路220计算的一总和与该总和的前多个总和之间的相对关系来作为闪烁估计结果。
图3为本发明第二个实施例的闪烁估计电路130的细部方块图。如图3所示，闪烁估计电路130包含了一运动计算电路310、一像素值差异计算电路320以及一加总电路330。在本实施例中，运动计算电路310自存储器120中读取一帧以及该帧之前一帧的多个像素值，并基于该前一帧来计算该帧中多个区块的运动向量。接着，像素值差异计算电路320自存储器120中读取该帧以及前一帧的多个像素值，并基于该多个区块的运动向量以计算该帧中该多个区块与该前一帧中多个区块内的像素值差异，以产生多个差异值。请注意，像素值差异计算电路210比较的是不同帧中相同位置的像素的差异值，像素值差异计算电路320比较的则是画面中同一对象在不同帧中(其位置可能已经移动)所对应的像素的差异值。接着，加总电路330计算该多个差异值的总和，以作为该闪烁估计结果并储存至存储器120中。在本实施例中，加总电路330所计算出的总和可以反映该帧闪烁的程度，例如该总和越大可以表示帧的闪烁程度越严重。虽然在本实施例中，仅以一总和来反映该帧闪烁的程度，然而本发明不在此限。在另一实施例中，亦可以加总电路330计算的一总和与该总和的前一总和之间的变化量来作为闪烁估计结果，或者以加总电路330计算的一总和与该总和的前多个总和之间的相对关系来作为闪烁估计结果。
图4为本发明第三个实施例的闪烁估计电路130的细部方块图。如图4所示，闪烁估计电路130包含了一特征值计算电路410、一特征值差异计算电路420以及一加总电路430。在本实施例中，特征值计算电路410自存储器120中读取一帧的多个像素值以计算该帧中的多个特征值，其中该多个特征值可以是该帧的一像素或是一区块的噪声强度、复杂度(complexity)或是亮度，其中噪声强度及复杂度可以透过使用索贝尔滤波器(Sobelfilter)或是其他的低通/带通滤波器来对多个像素值做计算来据以得到。在本实施例中，特征值计算电路410所产生的该帧中的该多个特征值除了提供给特征值差异计算电路420使用之外，也可储存至存储器120中以供后续使用。接着，特征值差异计算电路420自存储器120读取该帧之前一帧的多个特征值，并计算特征值计算电路410所产生的该帧中的该多个特征值与该前一帧的该多个特征值之间的差异，以产生多个差异值。接着，加总电路430计算该多个差异值的总和，以作为该闪烁估计结果并储存至存储器120中。在本实施例中，加总电路430所计算出的总和可以反映该帧的闪烁的程度，例如该总和越大可以表示帧的闪烁程度越严重。虽然在本实施例中，仅以一总和来反映该帧闪烁的程度，然而本发明不在此限。在另一实施例中，亦可以加总电路430计算的一总和与该总和的前一总和之间的变化量来作为闪烁估计结果，或者以加总电路430计算的一总和与该总和的前多个总和之间的相对关系来作为闪烁估计结果。
图5为本发明第四个实施例的闪烁估计电路130的细部方块图。如图5所示，闪烁估计电路130包含了一特征值计算电路510、一加总电路520以及一特征值差异计算电路530。在本实施例中，特征值计算电路510自存储器120中读取一帧的多个像素值以计算该帧中的多个特征值，其中该多个特征值可以是该帧的一像素或是一区块的噪声强度、复杂度(complexity)或是亮度。接着，加总电路520计算该帧中的该多个特征值的总和，其中该总和除了提供给特征值差异计算电路530之外，也会储存至存储器120以供后续使用。接着，特征值差异计算电路530自存储器120读取加总电路520对该帧之前一帧所计算的特征值总和，并计算该帧中的该特征值总和与该前一帧的该特征值总和之间的差异，以作为该闪烁估计结果并储存至存储器120中。虽然在本实施例中，仅以一总和来反映该帧闪烁的程度，然而本发明不在此限。在另一实施例中，亦可以加总电路520计算的一总和与该总和的前一总和之间的变化量来作为闪烁估计结果，或者以加总电路520计算的一总和与该总和的前多个总和之间的相对关系来作为闪烁估计结果。
图6为本发明一实施例的图像处理电路150的细部方块图。如图6所示，图像处理电路150包含了一噪声消除电路610、一权重决定电路620、一混合电路630以及一亮度及彩度调整电路640。在本实施例中，噪声消除电路610可以使用一空间带通滤波器或是时间带通滤波器来实作，以自控制电路140接收对应于一帧的控制信号，并根据控制信号来对自存储器120中所读取的帧进行噪声消除操作，以产生一噪声消除后帧。详细来说，噪声消除电路610可以依据该控制信号来选择特定的图像调整参数来对该帧进行噪声消除操作。举例来说，当该帧的闪烁程度越高时，控制电路140会产生控制信号以控制噪声消除电路610对该帧进行较强的噪声消除操作，而当该帧的闪烁程度越低时，控制电路140会产生控制信号以控制噪声消除电路610对该帧进行较弱的噪声消除操作。然而，对该帧进行噪声消除操作通常会使得图像的细节变得较为模糊，亦即降低了图像的锐利度，因此，权重决定电路620会自存储器120读取该帧以判断出该帧的复杂度或是图像的边缘位置，以决定出该帧的多个像素的权重值；接着混合电路630再根据该权重值来对该帧以及该噪声消除后帧进行加权相加，以产生一混合后帧。在一实施例中，当该帧的一像素被判断为位于图像边缘或是具有较高复杂度时时，该像素会具有较高的权重以避免图像细节因为噪声消除而遗失，也就是说针对该混合后帧中的该像素而言，该帧(原始帧)相对于该噪声消除后帧具有较高的权重。最后，亮度及彩度调整电路640自控制电路140接收该帧的控制信号，并根据控制信号来对该混合后帧进行动态亮度(DLC)调整或是颜色管理引擎(color engine)的控制，以产生一输出帧。详细来说，亮度及彩度调整电路640可以依据该控制信号来选择特定的图像调整参数来对该帧进行动态亮度调整或是颜色管理引擎的控制。
需注意的是，在图6所示的实施例中，控制电路140会同时使用根据该帧的闪烁程度所产生的控制信号来控制噪声消除电路610以及亮度及彩度调整电路640，然而，在本发明的其他实施例中，控制电路140可以只使用控制信号来控制噪声消除电路610，而亮度及彩度调整电路640的调整则不根据该帧的闪烁程度来决定；或是控制电路140可以只使用控制信号来控制亮度及彩度调整电路640，而噪声消除电路610的调整则不根据该帧的闪烁程度来决定，这些设计上的变化均应隶属于本发明的范畴。
在以上的实施例中，闪烁估计电路是依序根据多个帧的像素值来分别估计出该些帧的闪烁程度，然而，本发明并不以此为限。在其他实施例中，由于该些帧的元数据所包含的内容有部分信息可以反映出该些帧的闪烁程度，例如输入图像信号的来源、帧格式、编码质量参数或是编码压缩率，因此，闪烁估计电路130可以另外根据该些帧的元数据的内容来估计该帧的闪烁程度。举例来说，闪烁估计电路130可以同时根据一帧的像素值以及元数据来估计出该帧的闪烁程度，或是仅根据该帧的元数据来估计出该帧的闪烁程度，这些设计上的变化均应隶属于本发明的范畴。
图7为根据本发明一实施例的图像处理方法的流程图。参考以上图1～6所揭露的内容，图像处理方法的流程如下所述：
步骤700：流程开始。
步骤702：对一输入图像信号进行解码，以产生一帧的信息与一元数据至一存储器。
步骤704：自该存储器中读取该帧，并根据该帧的信息以估计出该帧的一闪烁程度，以产生一闪烁估计结果。
步骤706：根据该闪烁估计结果产生一控制信号。
步骤708：根据该控制信号来对该帧进行图像处理以产生一输出帧。
简要归纳本发明，在本发明的图像处理装置及相关的方法中，透过对不同帧进行闪烁程度的估计以产生适合的控制信号来对该帧进行图像调整，可以使得不同帧都可以有最适合的图像处理，以维持最佳的图像质量。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求书所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (20)

1.一种图像处理装置，包含有：
一闪烁估计电路，用以根据对应于一帧的至少一信息估计出该帧的一闪烁程度，以产生一闪烁估计结果；
一控制电路，用以根据该闪烁估计结果产生至少一控制信号；以及
一图像处理电路，用以根据该控制信号来对该帧进行图像处理。
2.如权利要求1所述的图像处理装置，其特征在于，该闪烁估计电路依序根据对应于多个帧的多笔信息分别估计出该多个帧的闪烁程度，以产生多个闪烁估计结果；该控制电路根据该多个闪烁估计结果以分别产生多个控制信号；以及该图像处理电路根据该多个控制信号以分别对该多个帧进行图像处理。
3.如权利要求1所述的图像处理装置，其特征在于，该闪烁估计电路包含有：
一像素值差异计算电路，用以计算该帧中多个像素值与一前一帧中多个像素值的差异，以产生多个差异值；以及
一加总电路，耦接于该计算电路，用以计算该多个差异值的总和以产生该闪烁估计结果。
4.如权利要求1所述的图像处理装置，其特征在于，该闪烁估计电路包含有：
一运动计算电路，用以基于一前一帧来计算该帧中多个区块的多个运动向量；
一像素值差异计算电路，用以依据该多个运动向量来计算该帧中该多个区块与该前一帧中多个区块的像素值差异，以产生多个差异值；以及
一加总电路，耦接于该计算电路，用以计算该多个差异值的总和以产生该闪烁估计结果。
5.如权利要求1所述的图像处理装置，其特征在于，该闪烁估计电路包含有：
一特征值计算电路，用以计算该帧中的多个特征值；
一特征值差异计算电路，用以计算该帧中该多个特征值与一前一帧中多个特征值的差异，以产生多个差异值；以及
一加总电路，耦接于该计算电路，用以计算该多个差异值的总和以产生该闪烁估计结果。
6.如权利要求5所述的图像处理装置，其特征在于，该多个特征值中的每一个特征值为该帧的一像素或是一区块的亮度、噪声强度或是复杂度。
7.如权利要求1所述的图像处理装置，其特征在于，该闪烁估计电路包含有：
一特征值计算电路，用以计算该帧中的多个特征值；
一加总电路，耦接于该特征值计算电路，用以计算该多个特征值的总和；以及
一特征值差异计算电路，用以计算该帧中该多个特征值的总和与一前一帧中多个特征值的总和之间的差异，以产生该闪烁估计结果。
8.如权利要求7所述的图像处理装置，其特征在于，该多个特征值中的每一个特征值为该帧的一像素或是一区块的亮度、噪声强度或是复杂度。
9.如权利要求1所述的图像处理装置，其特征在于，另包含有：
一解码器，用以对一输入图像信号进行解码，以产生该帧以及对应的一图像信息；
其中该闪烁估计电路是根据该图像信息以估计出该帧的该闪烁程度。
10.如权利要求9所述的图像处理装置，其特征在于，该图像信息为该输入图像信号的一来源、一帧格式、一编码质量参数与一编码压缩率的至少其中之一。
11.如权利要求1所述的图像处理装置，其特征在于，该图像处理电路包含有：
一噪声消除电路，用以根据该控制信号来对该帧进行噪声消除以产生一噪声消除后帧；
一权重决定电路，用以决定出该帧中不同像素或是不同区块的多个权重值；以及
一混合电路，用以根据该些权重值来对该帧以及该噪声消除后帧进行加权相加，以产生一混合后帧。
12.如权利要求11所述的图像处理装置，其特征在于，该图像处理电路另包含有：
一亮度及彩度调整电路，耦接于该混合电路，用以根据该控制信号来动态地调整该混合后帧的亮度与彩度的至少其中之一，以产生一输出帧。
13.如权利要求1所述的图像处理装置，其特征在于，该图像处理电路包含有：
一噪声消除电路，用以对该帧进行噪声消除以产生一噪声消除后帧；
一权重决定电路，用以决定出该帧中多个像素或是多个区块的多个权重值；
一混合电路，用以根据该些权重值来对该帧以及该噪声消除后帧进行加权相加，以产生一混合后帧；以及
一亮度及彩度调整电路，耦接于该混合电路，用以根据该控制信号来动态地调整该混合后帧的亮度及彩度，以产生一输出帧。
14.一种图像处理方法，包含有：
根据对应于一帧的至少一信息估计出该帧的一闪烁程度，以产生一闪烁估计结果；
根据该闪烁估计结果产生至少一控制信号；以及
根据该控制信号来对该帧进行图像处理。
15.如权利要求14所述的图像处理方法，其特征在于，另包含有：
根据对应于多个帧的多笔信息分别估计出该多个帧的闪烁程度，以产生多个闪烁估计结果；
根据该多个闪烁估计结果以分别产生多个控制信号；以及
根据该多个控制信号以分别对该多个帧进行图像处理。
16.如权利要求14所述的图像处理方法，其特征在于，产生该闪烁估计结果的步骤包含有：
计算该帧中多个像素值与一前一帧中多个像素值的差异，以产生多个差异值；以及
计算该多个差异值的总和以产生该闪烁估计结果。
17.如权利要求14所述的图像处理方法，其特征在于，产生该闪烁估计结果的步骤包含有：
基于一前一帧来计算该帧中多个区块的多个运动向量；
依据该多个运动向量来计算该帧中该多个区块与该前一帧中多个区块的像素值差异，以产生多个差异值；
计算该多个差异值的总和以产生该闪烁估计结果。
18.如权利要求14所述的图像处理方法，其特征在于，产生该闪烁估计结果的步骤包含有：
计算该帧中的多个特征值；
计算该帧中该多个特征值与一前一帧中多个特征值的差异，以产生多个差异值；
计算该多个差异值的总和以产生该闪烁估计结果。
19.如权利要求18所述的图像处理方法，其特征在于，该多个特征值中的每一个特征值为该帧的一像素或是一区块的亮度、噪声强度或是复杂度。
20.如权利要求14所述的图像处理方法，其特征在于，另包含有：
对一输入图像信号进行解码，以产生该帧以及对应的一图像信息；以及
根据该闪烁估计结果产生该至少一图像调整参数的步骤包含有：
根据该闪烁估计结果以及该图像信息以估计出该帧的该闪烁程度。
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