DE60308282T2 - Image processing device - Google Patents
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Description
Gegenstand der Erfindungobject the invention
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bildverarbeitungsvorrichtung und Verfahren zum Verbessern von Farbbildern.The The present invention relates to an image processing apparatus and methods for improving color images.
Hintergrund der Erfindungbackground the invention
Für die meisten Anwendungen erfordert die Menge der zur Wiedergabe von Farbbildern erforderlichen Daten, dass irgendeine Form der Komprimierung oder der Reduzierung der Bandbreite zum Reduzieren der Datenmenge ausgeführt wird, welche übertragen oder gespeichert werden muss. Das ist deshalb so, weil die Farbbilder zumindest eine Darstellung der roten, grünen und blauen (RGB) Komponenten des zu übertragenden oder zu speichernden Bildes erforderlich machen, um eine wahrheitsgetreue Darstellung der Originalfarben des Bildes zu gewährleisten. Die nächste Generation mobiler drahtloser Telefone kann die Fahigkeit erforderlich machen, Farbbilder über eine drahtlose Verbindung zum Anzeigen auf einem als Teil des Telefons ausgeführten Bildschirm zu empfangen und darzustellen. Auf ähnliche Weise ist es erforderlich bei Anwendungen, wie Persönlichem Digitalen Assistent (PDA) Farbbilder für den Bildschirm zu übertragen und zu speichern. Für solche Anwendungen können die Farbbilder entweder in komprimierter Form empfangen werden oder nach dem Empfangen komprimiert werden, um die Datenmenge zu reduzieren, die zum Übertragen und Speichern des Bildes erforderlich ist.For the most Applications requires the amount of color images to render required data that some form of compression or the bandwidth reduction is done to reduce the amount of data which transmit or must be stored. That's because of the color images at least a representation of the red, green and blue (RGB) components to be transferred or image to be saved to make a truthful To ensure representation of the original colors of the picture. The next generation mobile wireless phones may require the ability to Color pictures over a wireless connection for viewing on a as part of the phone executed Receive and display video. It is necessary in a similar way in applications such as personal Digital Assistant (PDA) to transfer color images for the screen and save. For such applications can the color images are either received in compressed form or compressed after receiving to reduce the amount of data the one to transfer and saving the image is required.
Eine Technik zum Reduzieren der Informationsmenge, die zum Speichern einer Darstellung eines Farbbildes erforderlich ist, ist die dynamische Bandbreite der RGB-Signalproben zu reduzieren, in dem eine Anzahl von den für die Darstellung der RGB-Komponenten benutzter Bits reduziert wird. Zum Beispiel, wenn jedes Pixel mit 18-Bit dargestellt ist, wird für jede RGB-Komponente ein 6-Bit Wert zugeteilt, der einen Bereichsumfang von 64 möglichen Farbwerten für jede Komponente bereitstellt, wodurch 262144 verschiedene Farben produziert sind. Wenn die Anzahl der zur Darstellung jeder Komponente benutzter Bits zu 4-Bit reduziert wird, kann jeder Pixel mit 12-Bit dargestellt werden, wodurch eine 33-% Reduzierung der zum Speichern des Farbbildes erforderlichen Speichergröße umgesetzt wird. Jedoch, als ein Resultat dieser Reduzierung ist die Anzahl möglicher Farben, die pro Pixel darstellbar sind, zu 4096 zu reduzieren, wodurch die so genannte zur Darstellung des Bildes verfügbare „Farbpalette" reduziert wird. Als ein Resultat kann die Qualität des gespeicherten Bildes bei Reproduktion betroffen werden. Zum Beispiel, können bestimmte Bilder, wie Gesichter oder Sonnenuntergänge unter Kontureffekten leiden, welche in bestimmten Teilen des Bildes infolge der Einschränkung der verfügbaren Farben erscheinen, die auf die reduzierte Farbpalette zurück zu führen sind. Vorzugsweise sollte eine Reduzierung der zur Darstellung der Signalproben benutzter Anzahl der Bits ohne Reduzierung der Qualität des reproduzierten Bildes vonstatten gehen.A Technique for reducing the amount of information needed to store a representation of a color image is required, is the dynamic bandwidth the RGB signal samples in which a number of those used for the representation of RGB components Bits is reduced. For example, if each pixel is shown as 18-bit, is for Each RGB component is assigned a 6-bit value, which is an area perimeter of 64 possible color values for every Component, producing 262,144 different colors are. If the number of used to represent each component Bits are reduced to 4-bit, each pixel can be represented with 12-bit which results in a 33% reduction in saving the color image required memory size implemented becomes. However, as a result of this reduction, the number is potential Colors that can be displayed per pixel are reduced to 4096, which means the so-called "color palette" available for displaying the image is reduced. As a result, the quality of the stored image during reproduction are affected. For example, can certain pictures, such as faces or sunsets below Contour effects that result in certain parts of the image the restriction the available Colors appear that are due to the reduced color palette. Preferably, a reduction should be used to represent the signal samples used number of bits without reducing the quality of the reproduced Picture.
„Bit-Tiefe" (Stephen Canning) ist ein Artikel, der beschreibt, wie es möglich ist, die zum Speichern eines digitalen Bildes benötigte Datenmenge durch Verminderung seiner Bitfeldtiefe zu reduzieren. Das Konzept der Bitfeldtiefe ist erklärt, eine Liste, die zeigt, wie die Änderung der Bitfeldtiefe die Anzahl der pro Pixel darstellbaren Farben verändert, ist angegeben, und es ist hervorgehoben, dass eine Änderung der Bitfeldtiefe durch Speicherung eines Bildes als einer GIF-Datei erreicht werden kann."Bit depth" (Stephen Canning) is an article that describes how it is possible to save a needed digital image To reduce the amount of data by reducing its bit field depth. The concept of bit depth is explained, a list that shows like the change bitfield depth changes the number of colors that can be displayed per pixel specified, and it is emphasized that a change in bit depth by Storage of an image as a GIF file can be achieved.
Kurzbeschreibung der ErfindungSummary the invention
Die vorliegende Erfindung ist durch beigefügte Patentansprüche definiert.The The present invention is defined by the appended claims.
Nach
vorliegender Erfindung ist eine Bildverarbeitungsvorrichtung realisiert,
die zum Verarbeiten eingangsseitiger Farbkomponentensignalproben
betreibbar ist, die ein eingangsseitiges Farbbild repräsentieren,
um ausgangsseitige Farbkomponentensignalproben zu erzeugen, die
eine erweiterte Version des eingangsseitigen Farbbildes darstellen.
Die Vorrichtung umfasst einen Erweiterungsprozessor, der betreibbar
ist den dynamischen Bereich der Farbkomponentensignalproben auszuweiten,
ein Tiefpassfilter (
Ausführungen der vorliegenden Erfindung sind gestaltet, um eine Möglichkeit zum Reduzieren der zur Repräsentation eines Farbbildes benötigten Datenmenge bereit zu stellen, und hierbei die Qualität des Bildes bei der Wiedergabe zu erhöhen oder zumindest zu erhalten. Letztendlich, ist ein Bildprozessor, der die vorliegende Erfindung verkörpert, mit einem Farb-Erweiterungsprozessor ausgestattet, welcher eingerichtet ist, um den dynamischen Bereich, mit dem die Farbkomponenten des Bildes repräsentiert sind, durch Erhöhung der Bitanzahl auszuweiten, die zum Darstellen der RGB-Farbkomponentenproben verwendet sind. Die in ihrem dynamischen Bereich ausgeweiteten Proben sind dann mit einem Tiefpassfilter ausgefiltert, um einen gleichmäßigen Übergang zwischen den Farben des wiedergegebenen Bildes zu gewährleisten. Dennoch, um die Wahrscheinlichkeit des Verlustes von Details innerhalb des reproduzierten Bildes zu verringern, ist ein Detektorprozessor zum Erfassen von Signalproben eingerichtet, die das Detail innerhalb des Bildes repräsentieren und die Bandweite des Tiefpassfilters entsprechend dem erfassten Detail zu justieren. In einer Ausführung sind die Proben, die das Detail repräsentieren, so arrangiert, dass sie das Tiefpassfilter umgehen. Als Resultat ist die Wahrscheinlichkeit des Verlustes von Details in dem Bild verringert, wobei auch die Wahrscheinlichkeit von Kontureffekten verringert wird, die in dem Bild infolge einer reduzierten Farbpalette auftreten können, die durch einen eingeschränkten dynamischen Bereich der Farbkomponentensignalprobe verursacht ist.Embodiments of the present invention are designed to provide a way of reducing the amount of data needed to represent a color image, thereby increasing or at least preserving the quality of the image during playback. Finally, an image processor embodying the present invention is equipped with a color enhancement processor arranged to expand the dynamic range at which the color components of the image are represented by increasing the number of bits used to represent the RGB color component samples are used. The expanded in their dynamic range samples are then with filtered out a low-pass filter to ensure a smooth transition between the colors of the reproduced image. Nevertheless, to reduce the likelihood of loss of detail within the reproduced image, a detector processor is arranged to detect signal samples representing the detail within the image and to adjust the bandwidth of the low pass filter according to the detected detail. In one embodiment, the samples representing the detail are arranged to bypass the low-pass filter. As a result, the likelihood of losing detail in the image is reduced, thereby also reducing the likelihood of contour effects that can occur in the image due to a reduced color gamut caused by a limited dynamic range of the color component signal sample.
Weitere vorteilhafte Ausführungen der vorliegenden Erfindung werden durch Beschreibung der Ausführungen anschaulich. Insbesondere kann der Bildprozessor, der die Farbbilder mit einem erweiterten dynamischen Bereich bereitstellt, mit einer kleinen Anzahl von Komponenten ausgeführt werden, womit eine kosteneffektive Ausführung umgesetzt wird.Further advantageous embodiments The present invention will be described by describing the embodiments vividly. In particular, the image processor that processes the color images with an extended dynamic range, with a small number of components are running, making a cost-effective execution is implemented.
Kurzbeschreibung der ZeichnungenSummary the drawings
Ausführungen der vorliegenden Erfindung werden nun anhand von lediglich Beispielen mit Bezug zu den zugehörigen Zeichnungen beschrieben, wobei gleiche Teile mit entsprechenden Bezugskennziffern bezeichnet sind, in welchen:versions The present invention will now be described by way of example only with reference to the associated Drawings are described, wherein like parts with corresponding Reference numerals are designated, in which:
Beschreibung der bevorzugten AusführungenDescription of the preferred versions
Eine
Ausführung
der vorliegenden Erfindung wird nun mit Bezug zu einem LCD Bildschirmmodul beschrieben.
Wie
bereits erklärt,
bietet die vorliegende Erfindung eine Möglichkeit zum Reduzieren der
zu speichernden Datenmenge an, das heißt der Größe des Displayspeichers
Eine
Ausführung
der vorliegenden Erfindung ist in
Ein
Ergebnis der Reduzierung des dynamischen Bereichs der Farbsignalproben
durch Verkürzung
von 6 Bit zu 4 Bit ist die zum Anzeigen des wiederegegebenen Bildes
reduzierte, verfügbare
Farbpalette. Als Ergebnis wird ein Farbbild Qualitätsverluste
erleiden, wodurch das Auftreten von Konturen oder scheinbaren Flachsektoren
im reproduzierten Bild verursacht werden kann. Ein Beispiel eines
solchen unter Kontureffekten infolge reduzierter Farbpalette leidenden
Farbbildes ist in
Um
die Wahrscheinlichkeit von in reproduziertem Bild auftretenden Kontureffekten
zu reduzieren, ist der Displaymodul nach vorliegender Erfindung
mit einem Bildprozessor
In
Die
erweiterten Farbkomponentensignalproben sind dann einem Tiefpassfilter
Der
Detektorprozessor
In Übereinstimmung
mit dem durch den Farbenkonverter
Um
die Anzahl der zur Bestimmung des Gain-Faktors G erforderlichen
Komponenten zu reduzieren, ist der Gain-Faktor G durch Kopieren
der zwei hochwertigsten Bits aus der eingangsseitigen 4 Bit Probe
in die zwei niederwertigsten Bits der ausgangsseitigen 6 Bit Probe
erzeugt. Eine derartige Einrichtung zum Hinzufügen eines Gainwertes zu der eingangsseitigen
Probe ist in
Die
erweiterten Farbkomponentensignalproben sind durch ein Tiefpassfilter
Ein beweglicher Mittelwertfilter formt effektiv eine ausgangsseitige Signalprobe aus den Mittelwerten der eingangsseitigen Signalproben innerhalb eines durch die Impulsantwort des beweglichen Mittelwertfilters geformten Fensters. Das Filter ist eingerichtet einen glättenden Effekt an den Konturen des Bildes durch den eingeschränkten dynamischen Bereich der Auflösung jeder Signalprobe zu erzeugen.One moving average filter effectively shapes an output side Signal sample from the mean values of the input signal samples within one by the impulse response of the moving average filter shaped window. The filter is set up a smoothing Effect on the contours of the image due to the restricted dynamic Range of resolution to generate each signal sample.
Im
vorliegenden, in
Die
in
Wie
in
Um
die Wahrscheinlichkeit der Reduzierung der Klarheit von solchen
Details, wie Ecken oder einzelnen Pixelobjekten in dem wiedergegebenen
Bild zu meiden, ist der Detektorprozessor zum Erfassen solcher Details
eingesetzt. Dann generiert der Detektorprozessor ein Steuersignal,
um die ausgangsseitigen Proben entweder von dem beweglichen acht Tap,
vier Tap, oder zwei Tap Mittelwertfilter auszuwählen, oder die Probe passieren
zu lassen. Das Auswahlsignal justiert effektiv die Bandweite des Tiefpassfilters
in Abhängigkeit
von der relativen Position des dem Detail zugeordneten Pixels gegenüber dem
Zentrum.
Der
Betrieb des Detektorprozessors ist durch ein Flussdiagramm in
Wie
oben erwähnt,
empfängt
der Schwellenwertprozessor
Wenn der Schwellenwertprozessor feststellt, dass das Detail nicht innerhalb eines vier Tap Filters erfasst worden ist, aber in dem acht Tap Filter vorhanden ist, durch einen Vergleich der Inhalte der zweiten und vierten Stufen des acht Tap Verzögerers, dann bestimmt der Schwellenwertprozessor im Schritt S4, dass das vier Tap Filter ausgewählt werden sollte, um die ausgangsseitigen Pixelproben im Schritt S5 zu erzeugen. Wenn der Schwellenwertprozessor feststellt, dass das Detail innerhalb eines vier Tap Filters, aber kurz vor den zwei zentralen Taps erfasst worden ist, die das zwei Tap Filter bilden, wird der Prozess mit Schritt S8 fortgesetzt.If the threshold processor determines that the detail is not within a four tap filter has been detected, but in the eight tap Filter exists by comparing the contents of the second and fourth stages of the eight tap delay, then the threshold processor determines in step S4, that the four tap filter should be selected to the output side To generate pixel samples in step S5. If the threshold processor determines that the detail within a four tap filter, but has been captured just before the two central taps, which is the two Tap filter, the process proceeds to step S8.
Im
Schritt 8 ist der Wert der Signalprobe in der vierten Stufe ebenso
mit einem zweiten Schwellenwert verglichen, der zwischen dem Schwellenwert für die Erkennung
von Details und einem vorbestimmten Offsetwert ermittelt wird, wie
nachfolgend zum Ausdruck gebracht:
Schwellenwert < Probenwert < (Schwellenwert
+ Offsetwert)In step 8, the value of the signal sample in the fourth stage is also compared to a second threshold, which is determined between the threshold for the detection of details and a predetermined offset value, as expressed below:
Threshold <sample value <(threshold + offset value)
Wenn
der Signalprobenwert größer, als
der Schwellenwert ist, aber kleiner als der Schwellenwert plus der
Offsetwert, dann ist das Steuersignal den Ausgang des beweglichen
zwei Tap Mittelwertfilters
Wenn das Detail weder im Schritt S2 noch in S4 erfasst worden ist, dann wird der Prozess per Schleife S6 zum Beginn des Schrittes S2 fortgesetzt und es wird das Steuersignal zum Auswählen des Ausgangs des acht Tap Filters erzeugt.If the detail has not been detected in either step S2 or S4, then the process continues by loop S6 to the beginning of step S2 and it becomes the control signal for selecting the output of the eight Tap filters generated.
Ein weiterer Vorteil ist gegeben durch die Auswahl entweder des vier Tap Ausgangs oder des zwei Tap Ausgangs unabhängig von der relativen Position einer Probe, die einem Detail im Farbbild zugeordnet ist, und dem Wert der Proben, die das Farbbild repräsentieren. In der Tat, der Schwellenwertprozessor justiert die Bandbreite des Tiefpassfilters in Abhängigkeit von der relativen Frequenzbandbreite der Pixelproben, die durch den Filter passieren. Dementsprechend, da die Detailpixelproben innerhalb des acht Tap Fensters, aber kurz vor dem vier Tap Fenster erfasst werden, wird dann der Vier-Tap-Ausgang ausgewählt. Wenn die Detailpixelproben innerhalb des vier Tap Fensters, aber kurz vor dem zwei Tap Fenster erfasst worden sind, dann wird der Ausgang des zwei Tap Fensters ausgewählt. In anderen Fällen werden die ausgangsseitigen Proben des beweglichen acht Tap Mittelwertfilters ausgewählt. Durch die Auswahl eines Filterungsgrades in Abhängigkeit von der relativen Position in dem acht Tap Fenster wird eine verbesserte Wiedergabe des Farbbildes umgesetzt, in welcher die Wahrscheinlichkeit von Kontureffekten reduziert ist.One Another advantage is given by the choice of either of the four Tap output or two tap output regardless of the relative position a sample associated with a detail in the color image, and the Value of the samples representing the color image. In fact, the Threshold processor adjusts the bandwidth of the low pass filter dependent on from the relative frequency bandwidth of the pixel samples passing through pass the filter. Accordingly, since the detail pixel samples within the eight tap window, but just before the four tap window then the four-tap output is selected. If the detail pixel samples within the four tap window, but short before the two tap window has been detected, then the output of the two tap windows selected. In other cases will be the output side samples of the mobile eight tap averaging filter selected. By selecting a degree of filtering as a function of the relative Position in the eight tap window will be an improved playback implemented the color image, in which the probability of Contour effects is reduced.
Ferner wurde festgestellt, dass die Qualität des Farbbildes besser wird, wenn das bewegliche zwei Tap Mittelwertfilter zum Erzeugen der ausgangsseitigen Proben benutzt wird, wenn die dem Detail im Farbbild zugeordneten Proben bestimmt sind zwischen dem Schwellenwert und dem Schwellenwert plus vordefiniertem Offsetwert zu fallen. Der vorbestimmte Offsetwert ist gesetzt, um die Probenwerte zu erfassen, die den Schwellenwert mit einem relativ kleinen Wert überschreiten. Es wurde herausgefunden, dass durch die Ausfilterung solcher Probenwerte mit einem beweglichen zwei Tap Mittelwertfilter eine Verbesserung des wiedergegebenen Farbbildes bewirkt wird.Further it was found that the quality of the color image is better, if the moving two tap averaging filter to generate the output side Samples are used when the details assigned in the color image Samples are determined between the threshold and the threshold plus predefined offset value to fall. The predetermined offset value is set to capture the sample values that exceed the threshold exceed with a relatively small value. It has been found that by filtering out such sample values with a mobile two tap averaging filter an improvement the reproduced color image is effected.
Das
ist deshalb so, weil diese Probenwerte, die gerade den Schwellenwert,
aber nicht den Offsetwert überschreiten,
dem mittig im wiedergegebenen Farbbild liegenden Detail zugeordnet
sind, welches einen etwas limitierten Filterungsgrad mit Rücksicht auf
die zwei unmittelbar umliegenden Proben erforderlich machen. Daher,
wie in Schritten S7, S8 und S10 dargestellt, wenn die Differenz
zwischen Signalproben größer ist,
als der Schwellenwert plus der Offsetwert, dann wird das Filter
umgangen und die zentrale Probe, das ist die in der vierten Stufe
des Schieberegisters
Ein
Ergebnis der Verarbeitung eines als 12 Bit Signalproben vorliegenden,
in
Obwohl in dem oben beschriebenen Beispiel der Tiefpassfilter zum Filtern von nur eindimensionaler Signalproben eingerichtet ist, kann in alternativen Ausführungen ein zweidimensionales Filter verwendet werden, um weitere Verbesserung im wiedergegebenen Bild zu erreichen. Es wird deshalb angemerkt, dass das Filter eingerichtet werden könnte, um vertikale und horizontale Komponentenproben des Bildes zu filtern.Even though in the example described above, the low-pass filter for filtering of only one-dimensional signal samples can be set up in alternative versions A two-dimensional filter can be used for further improvement in the displayed image. It is therefore noted that the filter could be set up to vertical and horizontal To filter component samples of the image.
Verschiedene Modifikationen können mit den Ausführungen der Erfindung verwirklicht werden, die hier vorangehend beschrieben sind, ohne die Lehre der Erfindung zu verlassen. Insbesondere, wie anzumerken ist, kann ein Farbbild durch Farbproben mit einer gar kleineren Anzahl von Bits komprimiert werden. Das Farbbild kann dann mit erhöhter Bit-Auflösung wiederhergestellt werden, als die Farbsignalproben aus dem Speicher gelesen werden, zu der Originalauflösung entsprechend den oben beschriebenen Ausführungen. Somit ist anzumerken, dass auch andere Auflösungen als 12 Bit zum Speichern des Farbbildes, und die Proben mit erweiterter Auflösung von 18 Bit betrachtet werden können.Various Modifications can with the versions of the invention hereinbefore described are without departing from the teachings of the invention. In particular, how can be noted, a color image by color samples with a gar smaller number of bits. The color image can then with increased Bit resolution be restored as the color signal samples from the memory read to the original resolution according to the above described embodiments. Thus, it should be noted that resolutions other than 12 bits are used to store the Color image, and the samples with extended resolution of 18 bits considered can be.
Claims (17)
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