CN1913584A - 影像增显系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种一种影像增显系统，指利用可独立单一处理某分辨率的完整重建滤波器(Perfect reconstruct filter bank)，以达到影像增显的目的。影像增显系统包括有一个影像信号撷取单元，用来将输入影像信号，撷取出连续的影像数据；一个第一信号群处理单元，处理成一第一信号群影像数据；一个高通低通影像成分撷取单元，撷取出一高通及一低通影像成分；一个亮度调整单元，调整低通影像成分亮度；一个门槛选择单元，处理高通影像成分噪声；一个放大器单元，用来增显非噪声部分影像；一个加法器，用来将处理过的高通及低通影像成分相加；以及一个正规化单元，将加法器得到的影像正规化，以复原其大小，而得到欲处理的影像。
Description
技术领域
本发明涉及一种影像增显系统，特别是涉及一种利用可独立单一处理某分辨率的完整重建滤波器(Perfect reconstruct filter bank)，并具以实现成硬件架构，以达到影像增显目的。
背景技术
由于视讯产品的普及，让人们享受到声音和影像结合的产品所带来的美丽声光世界。一个影像产品的好坏，除了字面上产品的规格多寡外，更重要的是产品的影像质量，而影响产品的影像质量除了撷取视讯来源的感测系统外，还有后段影像的显示系统。然而不管是前段系统或者后段系统，都需要一个影像处理系统来让影像更加清晰自然。
一般而言，常用处理影像的技术就是经过各式的滤波器来处理影像，例如利用低频滤波器来消除影像噪声，经过高频滤波器的处理将影像的细节增显，经由这些处理来帮助使用者欣赏更佳的影像质量。
如图1所示，为已知的影像处理的流程，其会经过一个低通滤波器10和高通滤波器12来处理影像，利用低通滤波器10的特性来消除噪声，再把经过低通滤波器10处理过的影像经由高通滤波器12处理，并通过一增益控制单元14将之增显，最后再用一加法器16来合成影像，以达成美化影像的目的。常见低通滤波器的选择有高斯滤波器与中值滤波器等作法，而高通滤波器的设计通常为一个边缘侦测滤波器，例如sobel。传统架构上在低通滤波器会影响影像细节的流失的程度与噪声的抑制程度，如果将噪声消除的太过严重，则会造成影像细节消失，后端高通滤波器将无法将影像细节完整呈现，如果噪声消除太少，造成后面高通滤波器的处理会增显噪声，放大噪声的影响，导致影像质量不佳。
又如，利用多重分辨率滤波器来解析影像，用来处理影像噪声和高频影像细节的装置，虽然可得出经过改善增显的影像，但其计算量庞大，运算太过复杂，且需要大量的运算与内存储存。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种影像增显系统，利用可独立单一处理某分辨率的完整重建滤波器(Perfect reconstruct filter bank)，并具以实现成硬件架构，以达到影像增显的目的，能以较少的运算量与内存的使用量来达成改善影像质量的目的。
为了实现上述目的，本发明提供了本发明影像增显系统包括有一个影像信号撷取单元，用来将待处理的三条输入影像信号，撷取出九个连续影像数据；一个第一信号群处理单元，依据选用的高通及低通滤波器组成，处理成一第一信号群影像数据；一个高通低通影像成分撷取单元，依据选用的高通及低通滤波器组成，撷取出一高通影像成分及一低通影像成分；一个亮度调整单元，用来调整该低通影像成分的亮度；一个门槛选择单元，用来处理该高通影像成分的噪声；一个放大器单元，用来增显非噪声部分的影像；一个加法器，用来将处理过的该高通影像成分及该低通影像成分相加；以及一个正规化单元，用来将该加法器得到的该影像正规化，以复原其大小，而得到欲处理的影像。
本发明亦提供一种影像增显方法，其步骤包括有：
用位移方式处理连续输入三笔影像信号，而取得九点影像数据。
将前述取得的九点影像数据，根据高通及低通滤波器的形式，将三点影像数据相加，而得到一第一信号群。
将该第一信号群影像数据依据高通滤波器系数，取得影像数据高频成分。
将该第一信号群影像数据依据低通滤波器系数，取得影像数据低频成分。
将影像数据高频成分作噪声消除处理及影像细节增显处理。
将影像数据低频成分做亮度调整。
将处理过的影像数据高频成分和影像数据低频成分相加，而获得一增显过的影像信号。
为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，但是所附图式仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。
附图说明
图1为常见影像处理示意图；
图2为本发明影像增显系统架构示意图；
图3为本发明影像增显系统硬件线路示意图；
图4A、图4B、图4C、图4D为本发明影像增显系统高通及低通滤波器参数示意图；
图5A为本发明影像增显系统应用于第一阶层影像撷取示意图；
图5B为本发明影像增显系统应用于第二阶层影像撷取示意图；及
图6为本发明影像增显方法流程图。
其中，附图标记：
10 低通滤波器
12 高通滤波器
14 增益控制单元
16 加法器
22 高通滤波器
24 低通滤波器
26 门槛
28 增益
30 亮度调整单元
32 加法器
34 正规化单元
40 影像信号撷取单元
401 缓存器
42 信号群处理单元
421 三比二加法器
423 缓存器
425 移位器
427 反相器
44 高通低通影像成分撷取单元
441 三比二加法器
443 缓存器
445 反相器
46 亮度调整单元
48 门槛选择单元
481 门槛
483 三比二加法器
485 缓存器
50 放大器单元
501 缓存器
52 加法器
54 正规化单元
60 影像数据
62 影像数据
具体实施方式
请参照图2所示，为本发明影像增显系统架构的示意图，包括有一阶层选择索引20，用来选择处理的影像阶层，使得该影像增显系统可以直接处理任一阶层影像，简化计算的复杂度及运算时间；一高通滤波器22及一低通滤波器24，连结于该阶层选择索引20，用来撷取输入影像高频成分和低频成分；一门槛26，连结于该高通滤波器22，用来处理该高频影像成分噪声；一增益28，连结于该门槛26，用来增强该高频影像成分的影像细节；一亮度调整单元30，连结于该低通滤波器24，用来调整该低频影像成分的亮度；一加法器32，连结于该增益28和该亮度调整单元30，用来加总该影像高频成分和该影像高频成分，而得到一影像；以及一正规化单元34，连结于该加法器32，用来将该加法器得到的该影像正规化，以复原其大小，从而得到欲处理的影像。
其中该高通滤波器22及低通滤波器24，包括有一个低通滤波器和三个高通滤波器，其高通滤波器22及低通滤波器24的参数可为第四A、四B、四C和四D图所示，亦可依实际需求，在个数及参数上加以变化。而门槛26和增益28的个数配合高通滤波器的个数。
请参照图3所示，为本发明影像增显系统的硬件线路示意图。本发明影像增显系统包括有一影像信号撷取单元40，用来将待处理的三条输入影像信号，撷取出九个连续的影像数据，可由多个缓存器401构成。接着用第一信号群处理单元42，连结于该影像信号撷取单元40，依据选用的高通滤波器及低通滤波器组成，处理成一第一信号群影像数据，包括有多个移位器425、多个反相器427、多个三比二加法器421和多个缓存器423，其中该三比二加法器421，由三比二进制储存加法器(3∶2 Carry Saver Adder)和进位预看加法器(Carry Lookahead adder)构成。
一高通低通影像成分撷取单元44，连结于该第一信号群处理单元42，依据选用的高通滤波器及低通滤波器组成，撷取出一高通影像成分及一低通影像成分，其中该高通低通影像成分撷取单元44，包括有多个反相器445、多个三比二加法器441和多个缓存器443。
一亮度调整单元46，连结于该高通低通影像成分撷取单元44，用来调整该低通影像成分的亮度，其中该亮度调整单元46，需要二个运算周期，亦可为二个缓存器。
一门槛选择单元48，连结于该高通低通影像成分撷取单元44，用来处理该高通影像成分噪声，其中该门槛选择单元48，包括有多个门槛481、一个三比二加法器483和一个缓存器485。而门槛选择单元48的值，需加入用反相器取代减法器的差值，以本实施例而言为6、6和4。
一放大器单元50，连结于该门槛选择单元48，用来增显非噪声部分影像，亦可包括有一缓存器501；和一加法器52，连结于该放大器单元50及亮度调整单元46，用来将处理过的该高通影像成分及该低通影像成分相加；以及一正规化单元54，连结于该加法器52，用来将该加法器得到的该影像正规化，以复原其大小，而得到欲处理的影像。
上述影像增显系统的硬件线路的处理流程说明如下，首先利用9个缓存器401把输入的三条影像的数据X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7、X8和X9存起来，然后再用三比二加法器421(3∶2 Carry Saver Adder和Carry LookaheadAdder)，以及移位器425、反相器427来实现6个加法，分别累加出第一信号群影像数据，如Y1＝X1+2*X4+X7、Y2＝2*X2+4*X5+2*X8、Y3＝X3+2*X6+X9、Y4＝~X1+2*X4+(~X7)、Y5＝2*(~X2)+4*X5+2*(~X8)和Y6＝~X3+2*X6+(~X9)。接下来再用三比二加法器421(3∶2 carry Saver Adder和Carry Lookahead Adder)和反相器445再继续累加刚刚算出的结果，分别累加而得到Y1+Y2+Y3、~Y1+Y2+~Y3，Y4+Y5+Y6和~Y4+Y5+~Y6，即为影像高频成分和低频成分，但是必须注意的是第二个、第三个和第四个的结果和原本的结果会相差了6、6、4，这是因为原本的减法用反向器425、427来取代，于是必须把这些差值移到后面的门槛481判断条件里面，其实现方法式是把门槛值偏移和判断负值的地方偏移就行了，最后把高频的三个结果经过门槛的比较，滤除了高频噪声最后再相加起来，经过一个可调整的增益放大之后，再和原本的低频的结果相加，就得到一增显过的影像。
上述使用三比二加法器421、441(3∶2 Carry Saver Adder和CarryLookahead Adder)来得到第一信号群影像数据和影像高频成分和低频成分，其中该移位器、反相器和三比二加法器的选用及组态，依选定的高通及低通滤波器之个数、参数值而决定。
本发明影像增显系统，更包括有一阶层选择索引20，连结于该影像信号撷取单元之前，用以选择处理影像阶层，使得该影像增显系统可以直接处理任一阶层影像，简化计算复杂度及运算时间。如图5A所示，为本发明影像增显系统应用于第一阶层影像撷取示意图，图5B所示，为本发明影像增显系统应用于第二阶层影像撷取示意图，采用图5A和图5B的方式，撷取出影像数据60、62，再配合阶层选择索引20，使得该影像增显系统可以直接处理任一阶层影像，简化计算复杂度及运算时间。
利用第四A、四B、四C和四D图的高通及低通滤波器组合所产生出来的影像，如果门槛处理设定为0，放大器设定为1，而亮度调整(Gamma函式)设定为1，则输入影像和输出影像完全相等，此为完整重建滤波器组合(perfectreconstruct filter)，利用此一滤波器组合处理影像，除了不会让影像失真，更可直接针对不同频率的噪声与影像细节作处理，除了消除不同分辨率出现的噪声，更可增显不同分辨率的影像细节，而运算量也比原来大幅减少，更不需要多余的内存来储存不同分辨率的处理结果。
本发明亦提供一种影像增显方法，如图6所示，其步骤包括有：
用位移方式处理连续输入的三笔影像信号，而取得九点影像数据(步骤S100)。
将前述取得的九点影像数据，根据高通及低通滤波器的形式，将三点影像数相加，而得到一第一信号群(步骤S102)。
将该第一信号群影像数据依据高通滤波器系数，取得影像数据高频成分(步骤S104)。
将该第一信号群影像数据依据低通滤波器系数，取得影像数据低频成分(步骤S106)。
将影像数据高频成分作噪声消除处理及影像细节增显处理(步骤S108)。
将影像数据低频成分做亮度调整(步骤S110)。
将处理过的影像数据高频成分和影像数据低频成分相加，而获得一增显过的影像信号(步骤S112)。
当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种影像增显系统，其特征在于，包括：
一影像信号撷取单元，用来将待处理的三条输入影像信号，撷取出九个连续影像数据；
一第一信号群处理单元，连结于该影像信号撷取单元，依据选用的高通及低通滤波器组成，处理成一第一信号群影像数据；
一高通低通影像成分撷取单元，连结于该第一信号群处理单元，依据选用的高通及低通滤波器组成，撷取出一高通影像成分及一低通影像成分；
一亮度调整单元，连结于该高通低通影像成分撷取单元，用来调整该低通影像成分的亮度；
一门槛选择单元，连结于该高通低通影像成分撷取单元，用来处理该高通影像成分的噪声；
一放大器单元，连结于该门槛选择单元，用来增显非噪声部分影像；
一加法器，连结于该放大器单元及亮度调整单元，用来将处理过的该高通影像成分及该低通影像成分相加；以及
一正规化单元，连结于该加法器，用来将该加法器得到的该影像正规化，以复原其大小，而得到欲处理的影像。
2.根据权利要求1所述影响增显系统，其特征在于，还包括有一阶层选择索引，连结于该影像信号撷取单元之前，用来选择处理影像阶层，使得该影像增显系统可以直接处理任一阶层影像，简化计算复杂度及运算时间。
3.根据权利要求1所述影响增显系统，其特征在于，该影像信号撷取单元包括有多个缓存器，该亮度调整单元包括有二个缓存器，该高通及低通滤波器包括有一个低通滤波器和三个高通滤波器。
4.根据权利要求1所述影响增显系统，其特征在于，该第一信号群处理单元，包括有多个移位器、多个反相器、多个三比二加法器和多个缓存器，其中该三比二加法器，由三比二进制储存加法器和进位预看加法器构成。。
5.根据权利要求1所述影响增显系统，其特征在于，该高通低通影像成分撷取单元，包括有多个反相器、多个三比二加法器和多个缓存器，其中该三比二加法器，由三比二进制储存加法器和进位预看加法器构成。
6.根据权利要求1所述影响增显系统，其特征在于，该亮度调整单元，需要二个运算周期。
7.根据权利要求1所述影响增显系统，其特征在于，该门槛选择单元，包括有多个门槛、一个三比二加法器和一个缓存器，其中该三比二加法器，由三比二进制储存加法器和进位预看加法器构成。
8.根据其权利要求1所述影响增显系统，其特征在于，该门槛选择单元的值，需加入用反相器取代减法器的差值。
9.一种影像增显系统，包括有：
一阶层选择索引，用以选择处理的影像阶层，使得该影像增显系统可以直接处理任一阶层影像，简化计算复杂度及运算时间；
一高通滤波器，连结于该阶层选择索引，用以撷取输入影像高频成分；
一低通滤波器，连结于该阶层选择索引，用以撷取输入影像低频成分；
一门槛，连结于该高通滤波器，用以处理该高频影像成分噪声；
一增益，连结于该门槛，用以增强该高频影像成分的影像细节；
一亮度调整单元，连结于该低通滤波器，用以调整该低频影像成分亮度；
一加法器，连结于该增益和该亮度调整单元，用以加总该影像的高频成分和该影像的高频成分，而得到一影像；以及
一正规化单元，连结于该加法器，用以将该加法器得到的该影像正规化，以复原其大小，而得到欲处理的影像。
10.一种影像增显方法，其步骤包括有：
用位移方式处理连续输入的三笔影像信号，而取得九点影像数据；
将前述取得的九点影像数据，根据高通及低通滤波器的形式，将三点影像数据相加，而得到一第一信号群；
将该第一信号群影像数据依据高通滤波器系数，取得影像数据高频成分；
将该第一信号群影像数据依据低通滤波器系数，取得影像数据低频成分；
将影像数据高频成分作噪声消除处理及影像细节增显处理；
将影像数据低频成分做亮度调整；以及
将处理过的影像数据高频成分和影像数据低频成分相加，而获得一增显过的影像信号。
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