CN112215757A - 图像处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种图像处理方法，包括设置具有作动区域的检测面板；利用检测面板撷取原始影像数据；将作动区域分为第一区域与第二区域；利用特殊扫描程序释放第一区域中至少部分电荷；通过检测面板撷取校正数据；及根据校正数据，将原始影像数据进行校正，以产生校正后的影像数据。
Description
技术领域
本发明涉及一种图像处理方法，特别是涉及一种具有影像校正能力的图像处理方法。
背景技术
随着科技日新月异，各种可见光及不可见光的成像技术也广泛地应用于日常生活中。例如，医疗人员常用X光平板传感器读取影像，以进行医疗行为。然而，由于在形成与读取影像时会受到许多因素影响而降低影像数据的质量。因此，影像质量优化并且缩短图像处理所需时间是目前需努力的方向。
发明内容
本发明的目的在于提供一种图像处理方法以达到较佳或较快的影像校正效果。
本发明的实施例提供一种图像处理方法，包括设置具有作动区域的检测面板，利用检测面板取得原始影像数据，将作动区域分为第一区域与第二区域，利用特殊扫描程序释放第一区域中至少部分电荷，通过检测面板取得校正数据，及根据校正数据，将原始影像数据进行校正，以产生校正后的影像数据。
附图说明
图1所示为本发明实施例的图像处理系统的方块图。
图2所示为图1的图像处理系统应用于X光平板侦测器的示意图。
图3所示为图1的图像处理系统应用于相机的示意图。
图4所示为图1的图像处理系统中，执行图像处理方法的示意图。
图5所示为图4的图像处理方法中，重置检测面板的示意图。
图6所示为图4的图像处理方法中，执行特殊扫描的示意图。
图7所示为图4的图像处理方法中的驱动波形的示意图。
图8所示为图1的图像处理系统中，原始影像数据的示意图。
图9所示为图1的图像处理系统中，校正数据的示意图。
图10所示为图1的图像处理系统中，校正后的影像数据的示意图。
图11所示为图1的图像处理系统执行图像处理方法的流程图。
附图标记说明：100-图像处理系统；10-检测面板；11-模拟数字转换器；12-闸极驱动电路；13-处理器；101-发光源；102-X光；103-X光转换层；104及202-可见光；105-光电二极管层；106-薄膜晶体管面板；203-镜头模块；204-色块滤片模块；205-感光元件；T1至T3-时间长度；P1至P7-时间点；L1至LN-扫描线；DS1-驱动信号；DS2-电信号；R1-第一区域；R2-第二区域；S1-脉波信号；S2-致能信号；Obj-影像主体；Pat1-第一干扰纹路；Pat2-第二干扰纹路；S1101至S1109-步骤。
具体实施方式
为让本发明的目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出实施例，并配合所附图式，做详细的说明。本发明说明书提供不同的实施例来说明本发明不同实施方式的技术特征。其中，实施例中的各元件的配置为说明之用，并非用以限制本发明。另外，实施例中图式标号的部分重复，是为了简化说明，并非意指不同实施例之间的关联性。
再者，说明书与权利要求书中所使用的序数例如“第一”、“第二”等的用词，以修饰权利要求书的元件，其本身并不意含及代表该请求元件有任何之前的序数，也不代表某一请求元件与另一请求元件的顺序、或是方法上的顺序，该些序数的使用仅用来使具有某命名的一请求元件得以和另一具有相同命名的请求元件能作出清楚区分。
图1所示为本发明实施例的图像处理系统100的方块图。图2所示为图像处理系统100应用于X光平板侦测器的示意图。图3所示为图像处理系统100应用于相机的示意图。于此说明，图像处理系统100的应用范畴可为任何可见光或是不可见光的成像系统，例如X光平板侦测器(X-Ray Flat Panel Detector)或是相机。如图1所示，图像处理系统100包括检测面板10、模拟数字转换器11、闸极驱动电路12以及处理器13。检测面板10可为X光平板侦测器的检测面板，用于产生对应于不可见光源(如X光的发光源)的影像数据。检测面板10也可为相机内用于感光的感光元件，用于产生对应于可见光源(如环境光或是闪光灯)的影像数据。检测面板10具有将光信号转换为电信号的能力，且其任何应用都属于本发明的范畴。模拟数字转换器11耦接于检测面板10，用以将检测面板10输出的电信号转换为数字化的两位信号。处理器13耦接于模拟数字转换器11，用以根据模拟数字转换器11所输出的两位信号执行图像处理，以优化影像质量。处理器13可为任何种类的信号处理电路，例如中央处理器(Central processing unit，CPU)、图像处理器(Graphics processing unit，GPU)、现场可程序化逻辑门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)等，或是上述信号处理电路与周边电路的结合，但不以此为限。闸极驱动电路12耦接于处理器13以及检测面板10。用以驱动位于检测面板10内与扫描线(如图5中的扫描线L1～LN)各自耦接的像素(未绘出)。像素所在的区域可视为检测面板10用来产生电信号的作动区域。当检测面板10接收到光信号且曝光一段时间后，处理器13可利用检测面板10取得影像数据。由于图像处理系统100可应用于X光平板侦测器以及相机，故后文将说明X光平板侦测器及/或相机的感光架构的细节。并且，图像处理系统100执行图像处理以校正偏移量的细节，也一并将于后文详述。
图2所示为图像处理系统100应用于X光平板侦测器的示意图。X光平板侦测器包括发光源101、X光转换层103、光电二极管层105及薄膜晶体管面板106。发光源101用以发出X光102。X光102为不可见光。X光转换层103面对发光源101，用以将不可见的X光102转换为可见光104。光电二极管层105面对X光转换层103，用以将可见光104转换成电荷的形式。薄膜晶体管面板106耦接光电二极管层105，用以储存每一个像素对应的电信号DS2(也就是该像素所包含的电荷量)，并在接收驱动信号DS1后，输出每一个像素的电信号DS2至图1的数字模拟转换器11。换句话说，在X光平板侦测器中，检测面板10可至少包含X光转换层103、光电二极管层105与薄膜晶体管面板106。薄膜晶体管面板106可被图1的闸极驱动电路12驱动。例如，薄膜晶体管面板106中与各扫描线耦接的像素可被闸极驱动电路12依序扫描而输出电信号DS2。
图3所示为图像处理系统100应用于相机的示意图。相机包括镜头模块203、色块滤片模块204及感光元件205，其中色块滤片模块204位于镜头模块203与感光元件205之间。镜头模块203用以接收可见光202。可见光202可为环境光或是闪光灯所产生的光信号。在镜头模块203接收可见光202后，可将可见光202集中，随后输出至色块滤片模块204。色块滤片模块204可为拜尔滤色镜(Bayer Filter)或是具有其他色块排列方式的彩色滤光阵列(ColorFilter Array，CFA)。色块滤片模块204用以记录拍摄场景中的颜色区块，以使通过色块滤片模块204的光线能量可被感光元件205接收。感光元件205面对色块滤片模块204，用以接收光线能量并产生电信号DS2。感光元件205可包括多个感光耦合元件(Charge-CoupledDevice，CCD)或是互补式金属氧化物半导体(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor，CMOS)，但不以此为限。在接收驱动信号DS1后，感光元件205可输出像素的电信号至图1的数字模拟转换器11。感光元件205可被图1的闸极驱动电路12驱动。当图像处理系统100应用于相机时，图1的检测面板10可至少包含感光元件205。需理解的是，在本发明的基础架构上，任何合理的技术变更都属于本发明的范畴，例如图3的相机还可以引入消除摩尔纹(Moire Effects)与伪色(False Color)的算法或是硬件。
然而，为了描述简化，后文将描述图像处理系统100应用于X光平板侦测器中的图像处理方式。图4所示图像处理系统100中，执行图像处理方法的示意图。图5所示为图像处理方法中，重置检测面板10的示意图。图6所示为图像处理方法中，执行特殊扫描的示意图。图7所示图像处理方法中所用的波形的示意图。应当理解的是，即使在发光源101未发出X光时，由于环境光、像素内薄膜晶体管的漏电流等因素，检测面板10内各像素可能仍然残留少许的电荷，因此检测面板10会重复的进行重置程序以释放像素内的残留电荷。此情况对应到图4中的步骤A1。而在图4中的步骤A2中，发光源101开启以发出X光，且检测面板10因接收光线而产生电信号DS2。随后，在步骤A3中，图像处理系统100撷取原始影像数据。接着，闸极驱动电路12会于步骤A4进行重置程序，以释放检测面板10的作动区域中至少部分电荷。更具体的说，与步骤A1类似，在撷取原始影像数据后，检测面板10内各像素可能仍然残留少许的电荷。因此在步骤A4时，闸极驱动电路12输出一脉波信号S1到检测面板10的作动区域内的扫描线L1至LN，驱动扫描线所耦接的像素以释放残留电荷。接着，在步骤A5中执行特殊扫描程序释放该第一区域中的至少部分电荷，以模拟发光源101发出X光时检测面板10的扫描线L1至扫描线LN的操作状态。从上述内容可了解，在步骤A1时，检测面板10会重复的进行重置程序以释放像素内的残留电荷。由于发光源101与检测面板10可能不同步，故发光源101发出X光时，正在进行重置程序的检测面板10会立刻停止重置程序，而此时可能只释放了部分扫描线所耦接的像素内的残留电荷，而其他像素内的电荷仍残留于检测面板10。例如图6所示，发光源101发出X光时，检测面板10中只有对应第一区域R1的扫描线L1至扫描线L3所耦接的像素因重置程序而释放电荷，而对应第二区域R2的扫描线L4至扫描线LN所耦接的像素并未释放电荷而仍然残留在像素内，而这些残留电荷会使原始影像数据与真实影像数据间产生偏移量。而这些偏移量会使影像质量降低。因此，本发明在一般的重置程序后，又进行一次特殊扫描程序来释放第一区域中的至少一像素的电荷，是为了模拟在发光源101开始发出X光时，检测面板10内各像素内的电荷残留状况。以试图减少检测面板10中因电荷不均匀造成的偏移量。需注意的是，在执行特殊扫描前会先执行一区分程序(图4未绘出)，将检测面板的作动区域区分为第一区域及第二区域。须注意的是，此区分程序仅需在特殊扫描程序开始之前完成即可，其顺序可以与其他程序(例如，撷取原始影像数据的步骤A3)调换。而且第一区域R1与第二区域R2的范围不被图6所局限，可以依据发光源101开始发出X光时对应到停止重置程序的扫描线来定义第一区域R1与第二区域R2。
如前述提及，对应第一区域R1的扫描线L1至扫描线L3的像素中电荷因重置程序而放电，而第二区域R2的扫描线L4至扫描线LN的电荷仍残留于检测面板10。图像处理系统100可依据图7所示的执行特殊扫描所用的波形以实施上述步骤。在图7中，脉波(Shift Pulse)信号S1可为当检测面板10输出电信号DS2或重置程序时，扫描线L1至扫描线LN所对应的频率信号。其中，当脉波信号S1为高电位(High)时，与该扫描线所耦接的像素内的薄膜晶体管为开启(Turn-on)状态，因此像素内的电荷可以被释放。而在脉波信号S1为低电位时，扫描线所耦接的像素内的薄膜晶体管为关闭(Turn-off)状态，因此像素内电荷无法被释放。在执行特殊扫描时，闸极驱动电路12会依据先前所定义的第一区域R1与第二区域R2输出致能(Output Enable)信号S2到第一区域R1所对应的扫描线。相似的，当信号致能(OutputEnable)信号S2为高电位时，接收到致能信号S2的扫描线，其所耦接的像素内的薄膜晶体管为开启(Turn-on)状态使电荷可以被释放。另外，没有接收到致能信号S2的扫描线，其所耦接的像素内的薄膜晶体管仍保持关闭(Turn-off)状态。在步骤A5中通过特殊扫描程序，可仿真当发光源101开始发出X光时，检测面板10的扫描线L1至扫描线LN的操作状态。执行特殊扫描程序所用的处理时间长度可表示为时间长度T1。
在处理器13对检测面板10执行前述的特殊扫描程序后，在步骤A6中，检测面板10进入闲置状态一段时间长度T2。随后，在步骤A7中，处理器13通过检测面板10撷取校正数据。换句话说，在特殊扫描程序且经过一段时间长度T2后，才开始取得校正数据。由前述可知，特殊扫描程序是为了仿真在发光源101开始发出X光时，检测面板10内各像素内的电荷残留状况。因此，校正数据可视为对应检测面板10在发光源101开始发出X光时，由于检测面板10内各像素的电荷残留状况不同所产生的暗态影像数据。接着，处理器13可以依据校正数据，将原始影像数据进行偏移量校正，以产生校正后的影像数据。
需注意的是，如图4所示，在图像处理系统100中，取得原始影像数据的步骤A3、重置程序的步骤A4、执行特殊扫描程序的步骤A5、取得校正数据的步骤A7所需的时间长度皆为T1，但本发明并不以此为限，在一些实施例中，上述各程序的所需时间不完全相同。另外，发光源101发射光线(例如X光)的步骤A2的时间长度T3与执行特殊扫描程序所需的时间长度(时间长度T1)不同，但本发明并不以此为限。在一些实施例中，时间长度T3与T1可相同。另外，在一些实施例中，特殊扫描程序后的闲置状态时间长度T2可与执行特殊扫描程序的时间长度(时间长度T1)不同，但本发明并不以此为限。例如在一些实施例中，闲置状态时间长度T2与T1实质相同。在一些实施例中，时间长度T1的范围可为300毫秒至600毫秒，且时间长度T2及时间长度T3的关系可符合0.9×T3<T2<1.1×T3。然而，本发明并非以此为限制，时间长度T1、时间长度T2及时间长度T3也可以合理地变更。并且，步骤A5的执行特殊扫描程序，与步骤A6闲置状态顺序也可以互换。任何合理地技术变动都属于本发明的范畴。
图8所示为图像处理系统100中，原始影像数据的示意图。图9所示为图像处理系统100中，校正数据的示意图。图10所示图像处理系统100中，校正后的影像数据的示意图。在图8至图10所示的实施例中，在发光源101开始发出X光时，检测面板10的重置程序只进行到对应第一区域R1的扫描线。因此，对应第一区域R1内扫描线所耦接的像素的电荷被释放，而对应第二区域R2的扫描线所耦接的像素的电荷仍残留于检测面板10。残留于检测面板10上的第二区域R2的电荷会使曝光后的影像产生至少一第一干扰纹路Pat1。换句话说，图8的原始影像包括至少一个影像主体Obj以及一第一干扰纹路Pat1。若以色调参数的方式表示，图8的原始影像数据中的每一个像素(其位置可用坐标(i,j)表示)的色调参数可表示为Rawimage(i,j)。然而，在执行特殊扫描程序，以仿真发光源101开始发出X光时检测面板10的扫描线L1至扫描线LN的操作状态后，可取得对应一暗态影像的校正数据。换句话说，如图9所示，校正数据中并无至少一个影像主体Obj，但包括至少一第二干扰纹路Pat2。若以色调参数的方式表示，图9的校正数据的每一个像素的色调参数可表示为Offset(i,j)。在图像处理系统100中，优化影像质量的方式为减少曝光后的影像中的不均匀的色调。因此，图像处理系统100可依据校正数据，修正原始影像数据中至少一部分的第一干扰纹路Pat1，以产生校正后的影像数据。举例来说，原始影像数据报括至少一个影像主体Obj以及一第一干扰纹路Pat1。然而，校正数据报括至少一第二干扰纹路Pat2。因此，处理器13可将曝光后的影像的每一个像素的色调参数Raw image(i,j)与暗态影像的每一个像素的色调参数Offset(i,j)相减(或是相减后再取绝对值以保证输出为正极性的色调参数)，以产生校正后的影像。因此，校正后的影像的每一个像素的色调参数C(i,j)可表示为：
C(i,j)＝|Raw image(i,j)-Offset(i,j)|
换句话说，图10所示的校正后的影像中，经过了图像处理后，第一干扰纹路Pat1已经被修正，使得校正后的影像中的干扰纹路现象减轻，甚至当第一干扰纹路Pat1与第二干扰纹路Pat2相同时，校正后的影像仅保留至少一个影像主体Obj，因此，校正后的影像具有较高的影像质量。需注意的是，在前述的图像处理方法中，校正后的影像数据的像素色调参数为原始影像数据中像素的色调参数直接减去校正数据中像素的色调参数，但本发明并不以此为限。
图11所示为图像处理系统100执行图像处理方法的流程图。图像处理方法可包括步骤S1101至S1109，任何合理的顺序变更、增加其他步骤或是修改都属于本发明的范畴。步骤S1101至S1109描述如下。
步骤S1101：提供发光源以发射光线；
步骤S1102：提供检测面板以接收光线；
步骤S1103：撷取原始影像数据；
步骤S1104：执行区分程序，以将检测面板10的作动区域分为第一区域R1与第二区域R2；
步骤S1105：执行重置程序；
步骤S1106：执行特殊扫描程序；
步骤S1107：进入闲置状态；
步骤S1108：撷取校正数据；
步骤S1109：校正原始影像数据，以产生校正后的影像。
步骤S1101至步骤S1109的细节已于前文中详述，故于此将不再赘述。图像处理系统100可利用图像处理方法，将原始影像数据中的干扰纹路加以修正。因此，最后输出的校正后的影像，其影像质量可以提升。
综上所述，本发明描述一种图像处理方法。图像处理方法可被图像处理系统执行。本发明的图像处理方法仅需模拟发光源发出光线时，检测面板的扫描线驱动状态，最少仅需单张暗态影像即可对曝光后的影像执行偏移量校正。因此，本发明的图像处理方法可降低计算复杂度而不需要大量的图像处理时间。
以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种图像处理方法，其特征在于，包含:
撷取原始影像数据；
执行特殊扫描程序；
撷取校正数据；以及
校正该原始影像数据。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在该撷取原始影像数据的步骤前，还包括:
提供发光源以发射光线；以及
提供检测面板以接收光线，其中该检测面板包含作动区域。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在执行该特殊扫描程序的步骤前，还包括:
执行区分程序，其中该区分程序将该检测面板的该作动区域区分为第一区域以及第二区域。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，其中该特殊扫描程序释放该第一区域中的至少部分电荷。
5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在该撷取原始影像数据的步骤后，还包括:
执行重置程序，其中该重置程序释放该检测面板的该作动区域中的至少一部分电荷。
6.如权利要求2所述的方法，其特征在于，该重置程序的时间长度与该特殊扫描程序的时间长度相同。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在该执行特殊扫描程序的步骤后，还包括进入闲置状态。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，该闲置状态的时间长度与该特殊扫描程序的时间长度不同。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该撷取原始影像数据的时间长度与该特殊扫描程序的时间长度相同。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，其中该原始影像数据报括至少第一像素色调参数，该校正数据报括第二像素色调参数，且该第一像素参数减去该第二像素参数后得到校正后的影像数据。
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