TW201220833A - Image processing apparatus and image processing method - Google Patents

Description

201220833 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種影像處理裝置及影像處理方法；更具體而 言，本發明係關於一種處理量化影像之影像處理裝置及影像處理 方法。 【先前技術】 現今許多廠商所開發的電子產品都内建有照相模組，希冀藉此 提高消費者購買的意願。然而，由於許多照相模組所配置之光電 子元件的品質並非很好，當使用者在較差的燈光調下攝影時，所 產生的影像之對比程度通常很低。為了處理對比程度很低的影 像，許多人會採用後製（post-processing)技術。最常被採用的後製 技術為直方圖等化（histogram equalization)處理技術，此技術係將 影像中的亮度值作較為分散的分佈。 第1A圖係描繪一對比程度較低的影像，而第1B圖則描繪第1A 圖之影像的直方圖。第1A圖之影像經直方圖等化處理後所呈現之 影像則如第1C圖所示，而第1D圖則是將第1B圖等化處理後之 直方圖。由第1C及1D圖可知，雖然等化處理後之影像的對比程 度較高，然而卻造成了直方圖量化（quantization)的現象，亦即亮度 不連續的情形。 事實上，除了經直方圖等化處理後之影像會有量化的現象外， 某些未被後製處理的影像其直方圖仍有可能會有量化的問題。因 此，如何解決此問題仍是本領域技術人員亟待努力的方向。 【發明内容】 201220833 本發明之-目的在於提供一種影像處理裝置。該影像處理裝置 包3 -儲存平元及—微處理單元。該儲存單元儲存—影像及該影 像之-亮度統計資料。該亮度統計㈣記錄該影像具有—第一數 目個像素具有—第—亮度值、-第二數目個像素具有-第二亮度 值及：第三數目個像素具有_第三亮度值，其中該[亮度值小 W弟-党度值，該第二亮度值小於該第三亮度值，且該第二數 目大於零。該微處理單元根據該第―數目、該第二數目及該第三 數目’計算該第二亮度值於該影像之—集中程度值。該微處理單 集中程度值大於一門檻值。於判斷該集中程度值大於該 二插值後’該微處理單㈣對該影像中具有該第二亮度值之一像 一根據4第4度值及該像素之至少—鄰近像素所各自具有之 去計算該像素之一調整值。該微處理單元根據該調整值， 凋整该像素之該第二亮度值為-第四亮度值。 勺ί:::另：目的在於提供一種影像處理方法’其係適用於- =3 is早70及—儲存單元之影像處理裝置。該儲存單元儲 存一影像及該影像之一哀声 省 像具有—第…個像度，_影 具有一第二宾声^ 第〜度值、-弟二數目個像素 令第 7 —第三數目個像素具有一第三亮度值，其令 =弟一:度值小於該第二亮度值，該第二亮度值小於該第三亮度 且°亥第一數目大於零。該影像處理方法包含下列步驟.（ ::處:;元根據該第，、該第二數目及該 ===影像之，程度值;，該微處理單元判斷 二=:=:w 如里早讀據该第二亮度值及該像素之至少一 201220833 鄰近像素所各自具有之-亮度值，計算該像素之—調整值；以及 ⑷7賴處理單元根據該觀值，調整該像素之該第二亮度值為 一第四亮度值。 本發明之影像處理裝置及料處理方法根據影像之亮度統計資 ；才斤&度值之一集中程度值。當該集中程度值大於-門檻 值時’表示該亮度值之集中程度較高，因此本發明之影像處理裝 置及影像處理方法會再針對影像中具有該亮度值之像素作進一步 處理’亦即’根據該像素之亮度值及其鄰近像素之亮度值，計算 一調整值以調整該像素之亮度值。透過本發明之配置，較為集中 的亮度值會被適當地磐，故能解決習知技術巾，料之亮度統 計資料（例如直方圖）過於量化的現象。 為讓本發明之上述目的、技術特徵和優點能更明顯易懂，下文 係以較佳實施例配合所附圖式進行詳細說明。 【實施方式】 以下將透過實施例來解釋本發明之内容。然而，本發明的實施 例並非用以限制本發明需在如實施例所述之任何環境應用或方 式方能實施。因此，關於實施例之說明僅為闡釋本發明之目的， 而非用以直接限制本發明。需説明者，以下實施例及圖示令，與 本發明非直接相關之元件已省略而未繪示。 本發明係用以處理亮度統計資料（例如直方圖（hist〇gram))呈現 量化(quantization)現象之影像，使處理過後之影像的亮度分佈較為 为政歧異，呈現視覺上較為自然且對比程度更為增加的影像。如 先前技術一節所述，許多影像皆有亮度統計資料暈化之現象，然 201220833 通常會出現此現象之影像為作過直方圖等化（histogram equalization)處理後之影像。 茲先以第2A及2B圖說明本發明之概念。第2A圖係描繪一影 像之直方圖的局部，而第2B圖則描繪經由本發明處理後之直方圖 的局部。第2A及2B圖中，水平方向代表影像亮度值，而垂直方 向代表像素數目。由第2A圖可知，該影像中具有亮度值Xa之像 素數目、具有亮度值Xb之像素數目及具有亮度值Xc之像素數目。 ^ 由於亮度值Xa與亮度值Xb間以及亮度值Xb與亮度值Xc間有許 41 多亮度值之像素數目為零，因此第2A圖之直方圖的局部呈現量化 現象。本發明係針對各亮度值Xa、Xb及Xc之像素數目進行分析。 倘若二亮度值之分析結果顯示其集中程度較高，本發明會針對影 像中具有該亮度值之像素作進一步分析，再調整該像素之亮度 值；倘一亮度值之分析結果顯示其集中程度較低，本發明則不對 影像中具有該亮度值之像素進行任何的分析及調整。 假設本發明之分析結果為亮度值Xa及Xc是集中程度較高的亮 ® 度值，則本發明會進一步對影像中具有亮度值Xa之像素及具有亮 度值Xc之像素作進一步分析及調整。針對影像中具有亮度值Xa 之像素處理後，該等像素所具有之亮度值及像素數目如第2B圖之 亮度值Xa’所示；針對影像中具有亮度值Xc之像素處理後，該等 像素所具有之亮度值及像素數目如第2B圖之亮度值Xc’所示。另 一方面，假設本發明之分析結果為亮度值Xb是集中程度較低的亮 度值，則本發明不對影像中具有該亮度值之像素進行任何的分析 及調整，因此該等像素所具有之亮度值及像素數目維持不變，如 201220833 第2B圖所示。 本1月之帛實施例為一影像處理裝m 第3圖所騎。影像處理裝置3包含一微處理單元31及=: 技術領域中_常知識* 處-其_:置:==:單 軟碟、硬碟、光碟、 種财子早幻3可為記憶體、 屬技術領域0#、^ 、可由網路存取之資料庫或所 體。支Η財具有通常知識者可㈣思及具有㈣功能之儲存媒 儲存單元33儲存一影像及此影像之一袁 言’亮度統計資料可為此影像之直方圖。二度統二料= 3=值Γ有之像素數目。假設影像之亮度值= 之㈣度統計㈣則記錄影料亮度值〇 糾中的通ΪΓ度值255之像素數目。此部份為本發明所屬技術 湏域中的通常知識，故不贅言。 微處理早7G 31會針對每_個像素數目不為零的亮度值進行後續 處理，以下將以亮度值】泛 〜度值128為例作進一步說明。針對亮度值128， 核理早兀3!會挑選二個亮度值，其中—個亮度值小於亮度值 28(例如党度值127)，另-亮度值大於亮度值128(例如亮产 ^29)。以下將分別以第—亮度值、第二亮度值及第三亮度值稱 乎儿度值127 π度值128及受度值129。亮度統計資料記錄此影 像具有-第-數目個像素具有第一亮度值、一第二數目個像素具 有第二亮度值及-第三數目個像素具有第三亮度值，其中第二數 201220833 目大於零。 微處理單幻1接著根據第—數目、第二數目及第三數目， ==度值於影像中之—集中程度值。舉例而言 幻 可根據以下公式⑴計算集t程度值： 皁70 ^=Μά4^~ι5\，Κ-ι5\) ⑴ 其中，參凄U代表目前正在處理之亮度值（亦即第二亮产幻 ⑩ 參數Α代表第二亮度值之集甲程度值、W代表第—亮度值、失 數仏代表第-數目、參數域表第二數目、私 夕 J y b * ^ _ 代衣第二7C度值、 數W代表弟三數目以及函數Max〇代表取最大值。 接著，微處理單元31將此集中程度值與一門播 處理單元31判斷笫-古谇祐+隹山 似0又微 清第-冗度值之集中程度值不大於此門檻值，表示 免度值f非較為集十之亮度值，因此微處理單元31便不會針 對具有第一受度值之像素作處理。假設微處理單元Η判斷第二京 度值之集中程度值大於此門檻值，表示第二亮度值為較為集^ 党度值，因此微處理單幻丨會針對影像中具有第二亮度值之 素作進一步處理。 兹以一具有第二亮度值之像素，具體說明當第二亮度值之集中 程度值大於門檻值時，微處理單元31所進行之運作。微處理單元 31會根據此像素之亮度值（即第二亮度值）及此像素之至少一鄰 近像素各自具有之亮度值，計算此像素之調整值，並再根據此調 整值，將此像素之亮度值由第二亮度值調整為第四亮度值。以下 提供二個計算調整值及利用調整值之範例。 9 201220833 第-個範财，微處理單元31以 值，判斷此像素是否位於此 料像素之儿度 * B 物件的一邊緣（edge)上。判 斷-像素是否位於影像中之 8 ； 領域中的通常知識m $緣上為本發明所屬技術 之㈣吊識故不贅述。倘若此像素位於影像t之-物件 之邊mm處理單元31指定—負 將此像素由第二亮度值調整 ⑮立以此δ周整值 值小於第二亮度值1若=；； 整後之第四亮度 上，龍虚理〜 於影料之-物件的邊緣 素由=處理早70 31指定—正值為《值，纽此調整值將此像 素由第一壳度值調整為第 第二亮度值。杨-度值’使調整後之第四亮度值大於

第二個範例中，微處理單元31根據此像素之亮度值（即第二真 二二其鄰近像素之亮度值’計算一平均亮度值。接著，微處 里早疋判斷此像素所具有之亮度值（即第二亮度幻是否大於 斜均亮度值1若此料之亮度值大於平均亮度值，微處理單 幻1便指定-正值為調整值，並以此調整值將此像素由第二 值調整為第四亮度值’使調整後之第四亮度值大於第二亮卢：又 倘若此像素之亮度值不大於平均亮度值，龍處理單元3=定 負值為調整值，並以此調整值將此像素由第二亮 亮度值，使調整後之第四亮度值小於第二亮度值 前述二個範例中，微處理單元31更可根據調整值、一標準差值 及—高斯（Gaussian)亂數值來將像素由第二亮度值調整為第四哀 度值。例如，可利用以下公式（2)計算第四亮度值： g(z)= f(z)+ W(/(Z\Z\as x Gaussian(〇,l)) (2) 201220833 其:參數z代表目前正在處理之像素仰代表像素z於影像中 之免度值（亦即第二亮廑備a 〜代表標準以、Gaussian(、=，z)代表像素Z之調整值、參 化高斯此數值以及啦)代表像幸據高斯分佈所取得之標準 度值）。於某些實施態樣中U ’、碉整後之亮度值（亦即第四亮 值相關，例如成正比_。=標=值設為與前述的集中程度 度值時，調整值便可视為 ^用上m調整像素之亮 時，第四亮度值便會大於第二數值的權重。當調整值為一正值 四亮度值便會小於L亮度Z 當調整值為—負值時，第 須說明者，前述二個計算調整， 以限制本發明之範圍 ㈣JL非用 m值㈣ 計算第二亮度值之集中程度值 砰，第一冗度值與第二亮度值 差皆.^二党度值與第三亮度值之 差及第二亮度值與第，第-亮度值與第二亮度值之 之其他實施態樣更可根據❹數目^其他數目。再者，本發明 集中程度值。據更讀目Μ度值來計算第二亮度值之 透過上述的配置及運作，第— 餅、隹由”“ $们也例之影像處理μ 3便能針 &於集中之冗度值進行處理 在的量化問題。 解料像之以料資料所存 /發明之第二實施例為—影像處理方法其流程圖如第4圖所 描綠。此影像處理方法適用於一包 微處理器及一儲在留；夕 料處理裝置，例如第—實施例之影像處理裝置3。財單元儲存 -影像及該影像之，_料。此亮度_料記錄此影像 201220833 之各亮度值所具有之像素數目。假設影像之亮度值之範圍為由亮 度值〇至亮度值255,則亮度統計資料則記錄影像中亮度值0之像 素數目至亮度值255之像素數目。此部份為本發明所屬技術領域 中的通常知識，故不贅言。 首先，影像處理方法執行步驟S401，令微處理單元選取一像素 數目不為零且未被處理過之亮度值。為方便後續說明，步驟S401 所選取之亮度值稱為第二亮度值。針對第二亮度值，影像處理方 法會設定一第一亮度值及一第三亮度值，其中，第一亮度值小於 第二亮度值，且第二亮度值小於第三亮度值。前述亮度統計資料 則記錄影像具有一第一數目個像素具有第一亮度值、一第二數目 個像素具有第二亮度值及一第三數目個像素具有第三亮度值，其 中，第二數目大於零。 接著，執行步驟S403，令微處理器根據第一數目、第二數目及 第三數目，計算第二亮度值於影像之一集中程度值。影像處理方 法隨後執行步驟S405，判斷集中程度值是否大於一門檻值。若步 驟S405之判斷結果為否，則接著執行步驟S415。有關步驟S415 之内容，將於稍後敘述。 若步驟S405之判斷結果為是，則影像處理方法執行步驟S407 至S413，以針對影像中具有第二亮度值且未被調整過亮度值之每 一個像素進行處理。於步驟S407，令微處理單元選取影像中一具 有第二亮度值且未被調整過亮度值之像素。之後，執行步驟S409， 根據被選取之像素的亮度值（即第二亮度值）及被選取之像素的 至少一鄰近像素所各自具有之亮度值，計算此像素之一調整值。 12 201220833 進一步言，影像處理方法可透過數種不同的方式來計算像素之 調整值。舉例而言，步驟S409可令微處理單元根據被選取之像素 的亮度值（即第二亮度值）及被選取之像素的至少一鄰近像素所 各自具有之亮度值，判斷該像素是否位於該影像中之一物件的一 邊緣上。若該像素位於該影像中之一物件的一邊緣上，則步驟S409 令微處理單元指定一負值為調整值；若該像素非位於該影像中之 一物件的一邊緣上，則步驟S409令微處理單元指定一正值為調整 值。再舉一範例說明，步驟S409可令微處理單元根據被選取之像 ® 素的亮度值（即第二亮度值）及被選取之像素的至少一鄰近像素 所各自具有之亮度值，計算一平均亮度值，再令微處理器判斷該 第二亮度值是否大於平均亮度值。若第二亮度值大於平均亮度 值，則步驟S409令微處理單元指定一正值為調整值；若第二亮度 值不大於平均亮度值，則步驟S409令微處理單元指定一負值為調 整值。 於步驟S409後，影像處理方法執行步驟S411，根據該調整值， φ 調整該像素之該第二亮度值為一第四亮度值。當調整值為一負值 時，第四亮度值會小於第二亮度值；當調整值為一正值時，第四 亮度值會大於第二亮度值。舉例而言，步驟S411可根據前述的公 式（2)將像素之亮度值由第二亮度值調整為第四亮度值。 接著，影像處理方法執行步驟S413，判斷是否尚有其他具有第 二亮度值且未被調整過亮度值之像素。若步驟S413之結果為是， 則影像處理方法繼續執行步驟S407 ;若步驟S413之結果為否， 則影像處理方法繼續執行步驟S415。 13 201220833 於步驟S415 ’令微處理單元判斷是否尚有像素數目不為零且未 贼理過之亮賴。若步驟S415之絲為是，則料處理方法接 :執仃步驟S4G1 ;若步驟S415之結果為否，則影像處理方法接 著執行步驟S417以輸出影像。 。除了上述步驟’第二實施例亦能執行第—實施例所描述之所有 抬作及功&，所屬技術領域具有通常知識者可直接瞭解第二實施 例如何基於上述第—實施例以執行此等操作及功能，故不贊述。 由上述實施例之說明可知，本發明之影像處理裝置及影像處理 方核據影像之亮度統計資料，分析亮度值之集中程度值。當集 中私度值大於-Η檻值時’表示該亮度值之集中程度較高。針對 影像中具㈣亮度值之像素，本發明會根據該像素之亮度值及其 鄰近像素之亮度值，計算—調整值以鍾該像素之亮度值。透過 本t明之配置’較為集_的亮度值會被適當地調整，故能解決習 技術中，影像之売度統計資料過於量化的現象。 上述之實施例僅用來舉例本發明之實施態樣，以及闊述本發明 之技術特徵’並非用來限制本發明之保護範_。任何熟悉此技術 者可輕易完成之改變或均等性之安排均屬於本發明所主張之範 圍，本發明之權利保護範圍應以巾請專利範圍為準。 【圖式簡單說明】 第1A圖係描繪一對比程度較低的影像； 第1B圖係描繪第1A圖之影像的直方圖； 第1C圖係描繪將第1A圖之影像經直方圖等化處理後之影像 第1D圖係描繪第1B圖之直方圖等化處理後之直方圖； 201220833 第2A圖係描繪一影像之直方圖的局部； 第2B圖則描繪經由本發明處理後之直方圖的局部； 第3圖係描繪第一實施例之影像處理裝置的内部元件示意圖； 以及 第4圖係描繪第二實施例之影像處理方法的流程圖。 【主要元件符號說明】

Xa、Xb、Xc、Xa’、Xc’ ：亮度值 3:影像處理裝置 31 :微處理單元 33 :儲存單元

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Claims (1)

1. 201220833 七 1. 申請專利範圍： 一種影像處理裝置，包含： 儲存單元，儲存—影像及該影像之一亮度統計資料， "玄7C度、统&十貝料記錄該影像具有一第一數目個像素具有一第 一亮度值、—第二數目個像素具有-第二亮度值及-第三數 目個像素具有—第三亮度值，該第-亮度值小於該第二亮度 值S玄第一受度值小於該第三亮度值，該第二數目大於零； 以及 -微處理單元，根據該第一數目、該第二數目及該第三 數:’計算該第二亮度值於該影像之—集中程度值，該微處 旦益判斷錢巾程度值大於—門檻值該微處理單元針對該 2中具有該第二亮度值之—像素，根據該第二亮度值及該 二至^ ^近像素所各自具有之—亮度值，計算該像素 2. :調整值，㈣微處理單元根據該調整值，調整該像素之 °Λ —壳度值為一第四亮度值。 之影像處理裝置’其中該微處理單元根據該 斷值及錢少—鄰近像素所各自具有之—亮度值，判 鄉像中之—物件之_邊緣(岭)上，且該微處 值為:心Γ:Γ於該影像中之該邊緣上後，指定-負 如:魏值，其t該第四亮度值小於該第二亮度值。 第二=所述之影像處理裝置，其中該微處理單元根據該 第1度值及該至少—鄰近像素所各自具有之1 單元指定-正值為該調整值，…第=，且該微處理 /、中忒第四免度值大於該第二 3. 201220833 4. 5. ❿ 6. 8. 9. 10. 冗度值。 如π求項1所述之影像處理裳置， … 第二亮产值及兮备t ，、Μ微處理早讀據該 算一平均亮卢值，料未 谷自，、有之一冗度值，計 均哀心 單元判斷該第二亮度值大於該平 产值後,t '"第—冗度值大於該平均亮 第二亮度值。 值〃中遠第四亮度值大於該 所述之影像處理裝置，其中該微處理單元根據該 少一鄰近像素所各自具有之一亮度值，計 平均度值，該微處理單元判斷該第二亮度值不大於該 度值，該微處理單元於判斷該第二亮度值不大於該平 於值後，指定一負值為該調整值’其中該第四亮度值小 於δ亥第一凴度值。 1所述之影像處理裝置，其h微處理單元係根據 =值及一南斯(Gaussian德數值，調整該像素之該第二亮 度值。 =求項6所狀影像處理裝置，其t該微處理單元係以該 凋整值作為該高斯亂數值之一權重。 ==項1所狀影像處理裝置，其中該微處理單㈣根據 β亥凋整值、一標準差值及_离 ㈤㈣數值’調整該像素之該第 -党度值，該標準差值與該集中程度值相關。 如請求項1所述之影像處理裝置，其中該亮度統計資料為該 影像之一直方圖（hist〇gram)。 一種影像處理方法，剌於1像處縣置，該料處理裝 17 201220833 及：;處理Γ及一_元，該_元健存-影像 ㈣，該亮度統計詩記錄該影像I 二第-數目個像素具有一第一亮度值、一第二數目個像: 該第免度值及一第三數目個像素具有-第三亮度值， 亮度值二亮度值，該第二亮度值小於該第三 "第_數目Α於零，該f彡像處理方法包含下列步驟. (a) 令該微處理單元根據該第_數目、該第二數目及該第 二數目，計算該第二亮度值㈣料之—集巾程度值；

   (b) 令該微處理單元判斷該集中程度值大於―門播值. 針對該影像中具有該第二亮度值之一像素，令該微广 =讀據該第二亮度值及該像素之至少—鄰近像素所各= 八之—亮度值，計算該像素之一調整值；以及 *⑷令該微處理單元根據朗整值，難該像素之該第二 冗度值為一第四亮度值。 月长員10所述之影像處理方法，其中該步驟⑷包含下列步 11. 叫令該微處理單元根據該第二亮度值及該至少一鄰近 像素所各自具有之—亮度值，判斷該像素位於該影像中之一 物件之—邊緣上；以及 (2)·7違微處理單元根據步驟⑼之判斷結果，指定—負 值為該調整值； 、 其中，該第四亮度值小於該第二亮度值。 月长員1G所述之影像處理方法，其中該步驟⑷包含下列步 18 201220833 (cl)令該微處理單元⑽該第二亮度值及舰少—鄰近 像素所各自具有之—亮度值，麟該像素非倾該影像中之 一物件之一邊緣上；以及 (c2)令該微處理單元根據步驟（cl)之判斷結果指定一正 值為該調整值； 其中，該第四亮度值大於該第二亮度值。 13.如睛求項10所述之影像處理方法，其中該步驟⑷包含下列井 驟： / ⑻令該微處理單元根據該第二亮度值及魅少—鄰近 像素所各自具有之一亮度值，計算-平均亮度值； ㈣令該微處理單元判斷該第二亮度值大於該平均亮度 值；以及 儿又 ⑹）令該微處理單元根據步驟（c2)之判斷結果指定—正 值為該調整值； 其中，該第四亮度值大於該第二亮度值。 ❿ 丨求項1G所述之影像處理方法’其中該步驟(e)包含下列步 鄰近 (cl)令該微處理單元根據該第二亮度值及該至少 像素所各自具有之—亮度值，計算—平均亮度值； 度值；以及 ㈣令該微處理單元判斷該第二亮度值不大於該平均亮 (c3)令該微處理單元根據步驟⑹之判斷結果，指定 值為該調整值； 其中’該第四亮度值小於該第二亮度值。 201220833 15. 中°亥步驟(d)係令該微處 ’調整該像素之該第二 如請求項10所述之影像處理方法，其 理單元根據該調整值及一高斯亂數值 党度值。 .如h求項15所述之影像處理方法，发ψ Ι¥Ά _ 万沄’、中邊步驟（d)係令該微處 理早凡以該調整值作為該高斯亂數值之—權重 17.^求項1〇所述之影像處理方法，其中該步驟⑷係令該微處 ^根據該調整值、-標準差值及—高斯亂數值，調整該 、之邊第二亮度值，該標準差 18 +產值與s亥集中程度值相關。 文s月求項10所述之影像處理方法， 且^ %A埋万/ί:其中該亮度統計資料為該 衫像之—直方圖。