TW201437966A - 自適應影像邊緣修復裝置及其方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種自適應影像邊緣修復裝置及其方法，其係利用取像單元供輸入原始影像，並電性連接影像處理單元，其包括銳化濾波器以將原始影像轉換為銳化邊緣影像，並利用處理器將原始影像與銳化邊緣影像相加，以合成強化影像後，利用邊緣偵測器擷取強化影像之邊緣，以取得微分邊緣影像，處理器再根據微分邊緣影像之偏差方向，選擇性使用水平修復或垂直修復，修復微分邊緣影像，以形成修復影像，供影像輸出單元顯示。本發明可在圖像放大時修補放大邊緣所產生的模糊現象，並強化圖像邊緣以改善鋸齒現象。

Description

自適應影像邊緣修復裝置及其方法

本發明係有關一種修復影像之技術，特別是指一種能改善邊緣模糊現象以及邊緣鋸齒現象之自適應影像邊緣修復裝置及其方法。

在影像監測時常需要觀測遠方影像，因而需要放大影像以監測遠方影像，但影像在低解析度時欲得到較高解析度影像時，普遍採用的是多項式內插來得到放大的影像，但放大後的影像卻會產生模糊現象或鋸齒現象等常見的失真狀況。其中造成模糊的主因在於進行內插時，效果會如同低通濾波器將影像高頻部分濾除，因而造成影像模糊的結果，另外放大後影像邊緣部分會因內插時產生錯位而產生不規則排列，進而產生邊緣鋸齒的現象，亦即影像中邊緣位置會產生模糊以及鋸齒現象。

故為了改善此一現象，現有數位照片解決此現象通常有兩種方法，一種是提高至人類雙眼無法分辦的解析度，但無疑會增加成本，另一種則是以雙線性內插法配合模糊化濾波器，但由於計算過程較為複雜，因此會耗費許久時間。

另外解決邊緣鋸齒的現象方法還可利用低通濾波(Low-Pass filter)、錯誤修正銳利邊緣(Error-amended Sharp Edge)、線性最小均方誤差(Linear Minimum Mean Square-error Estimation)、邊緣導向之快速內插法(Fast Edge-oriented Interpolation)或灰色多項式內插法(Grey Polynomial Interpolation)等方法。但使用低通濾波卻容易造成整體影像失真；使用錯誤修正銳利邊緣或線性最小均方誤差的話計算量則又都過於龐大，可能導致計算時間較長；若使用邊緣導向之快速內插法或灰色多項式內插法，則需要多次嘗試門檻值才有辦法執行，因此也相當耗費工時。

有鑑於此，本發明遂針對上述習知技術之缺失，提出一種自適應影像邊緣修復方法，以有效克服上述之該等問題。

本發明之主要目的在提供一種自適應影像邊緣修復裝置及其方法，其係在圖像放大時可修補邊緣模糊現象，並強化圖像邊緣改善影像邊緣模糊現象及鋸齒現象。

本發明之另一目的在提供一種自適應影像邊緣修復裝置及其方法，其係計算量小，速度快，且可用在各尺寸之影像。

本發明之再一目的在提供一種自適應影像邊緣修復裝置及其方法，其係使用情境及訴求廣泛，舉凡低解析度或邊緣失真之影像皆可應用。

為達上述之目的，本發明提供一種自適應影像邊緣修復方法，其係輸入一原始影像；並銳化原始影像，以將原始影像轉換為一銳化邊緣影像；將原始影像與銳化邊緣影像相加，以合成一強化影像；擷取強化影像之邊緣，以取得一微分邊緣影像；以及判斷微分邊緣影像之偏差方向，以選擇性使用水平修復或垂直修復來修復微分邊緣影像，以形成一修復影像。

另外，本發明亦提供一種自適應影像邊緣修復裝置，其係一取像單元供輸入原始影像，一影像處理單元，以電性連接取像單元，影像處理單元包括有一銳化濾波器以將原始影像轉換為一銳化邊緣影像，並利用一與銳化濾波器電性連接之處理器將原始影像與銳化邊緣影像相加，以合成一強化影像，影像處理單元並包括一邊緣偵測器，電性連接處理器，以擷取強化影像之邊緣，取得一微分邊緣影像，處理器再根據微分邊緣影像之偏差方向，以選擇性使用水平修復或垂直修復來修復微分邊緣影像，以形成一修復影像，最後修復影像並由一與影像處理單元之影像輸出單元顯示輸出。

以下藉由具體實施例詳加說明，當更容易瞭解本發明之目的、技術內容、特點及其所達成之功效。

10‧‧‧取像單元

20‧‧‧影像處理單元

22‧‧‧銳化濾波器

24‧‧‧處理器

26‧‧‧邊緣偵測器

30‧‧‧影像輸出單元

A‧‧‧原始影像

B‧‧‧銳化邊緣影像

E‧‧‧強化影像

C‧‧‧微分邊緣影像

D‧‧‧修復影像

第一圖係為本發明實施例之裝置架構示意圖。

第二圖係為本發明實施例之方法流程圖。

第三A圖至第三E圖係為本發明實施例之各方法步驟示意圖。

第四圖係為本發明實施例鋸齒修復演算示意圖。

本案係可修復放大後的低解析度影像邊緣，所產生的模糊現象與鋸齒現象，使放大後的影像邊緣可呈現平滑的狀態，可改善影像輸出的品質。

請參照第一圖，其係為本實施例裝置架構示意圖，如圖所示，裝置設有一取像單元10，取像單元10可為攝影機，可拍攝影像以供輸入一原始影像，取像單元10並連接一影像處理單元20，影像處理單元20包括了一銳化濾波器22，銳化濾波器22可為拉普拉斯(Laplacian)濾波器，其中，本案以拉普拉斯(Laplacian)濾波器作為實施例說明，但不侷限於此，以將取像單元10輸入的原始影像轉換為一銳化邊緣影像；銳化濾波器並連接一處理器24，處理器24係以將原始影像與銳化邊緣影像相加，以合成強化影像；以及一邊緣偵測器26，電性連接處理器24，以供擷取強化影像之邊緣，以取得一微分邊緣影像後，再由處理器24判斷微分邊緣影像之偏差方向，以選擇使用水平修復或垂直修復來修復微分邊緣影像，以修復圖像邊緣的模糊現象及鋸齒現像以形成一修復影像；一影像輸出單元30，電性連接處理器24，以將修復過後的修復影像以顯示輸出。

接下來請配合參照第一圖、第二圖以及第三A圖至第三E圖，其係為本實施例影像邊緣修復方法流程圖，首先進入步驟S10並配合參照第三A圖，一開始係利用取像單元10拍攝影像，以供輸入一原始影像A至處理器24後，處理器24並將原始影像A放大，但若取像單元10的畫素不高，原始影像A放大後影像邊緣則容易產生模糊現象及鋸齒現象；為了修復放大後原始影像A的模糊現象，接下來則進入步驟S12，利用銳化濾波器22將原始影像A轉換為如第三B圖所示之一銳化邊緣影像B；進入步驟S14並配合參照第三C圖，利用處理器24將原始影像A與銳化邊緣影像B相加疊合，以形成一強化影像E，步驟S14雖可改善強化影像E的模糊現象，但仍存在著鋸齒現象；因此為修復鋸齒現象則進入步驟S16，利用一邊緣偵測器26擷取強化影像E之邊緣，以取得如第三D圖所示一微分邊緣影像C；最後進入步驟S18，利用處理器24判斷微分邊緣影像C之偏差方向以選擇性使用水平化垂直修復來修復微分邊緣影像，其中判斷偏差 方向係依據一判斷方程式來進行判斷，其判斷方程式如下列方程式(1)所示：

其中，C是微分邊緣影像；E為合成強化影像；i、j為修復點候選座標；K=0，1，-1則代表需修復方向。

請參照第四圖，如圖所示，判斷方程式可根據中心點i、j的邊緣計算判斷鋸齒偏差方向，其中若方程式(1)計算出K=-1則代表須修復垂直方向，須利用一垂直修復方程式修復影像，若K=1則代表須修復水平方向，須利用一水平修復方程式修復影像，為若K=0則不需進行修復。其中水平修復方程式如下列方程式(2)所示：

其中，E為合成強化影像；i、j為修復點候選座標。

垂直修復方程式如下列方程式(3)所示：

其中，E為合成強化影像；i、j為修復點候選座標。

最後修復完成後的圖像則形成如第三E圖所示，其邊緣無模糊現象以及鋸齒現象的一修復影像D，以供影像輸出單元30輸出，修復後修復影像邊緣明顯顯得平滑完美。

鑑此，本發明之自適應影像邊緣修復方法，計算量小，且速度快，因此可廣泛應用於任何影像相關技術或系統中，如環視攝影系統(Around View Monitor,AVM)、圖像處理軟體、相機、顯示器等產品，以將原本較低畫素的影像放大後，所產生的邊緣模糊現象以較快速且簡單的計算方式處理模糊的影像邊緣，呈現較佳的視覺效果，提高影像品質。

綜上所述，本發明使用情境及訴求較為廣泛，舉凡低解析度 或邊緣失真之影像皆可應用，可在圖像放大時修補邊緣模糊現象，並強化圖像邊緣改善模糊現及鋸齒現象，且計算量小，速度快，並可用在各尺寸之影像，無須特意提高至特定解析度。

唯以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍。故即凡依本發明申請範圍所述之特徵及精神所為之均等變化或修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍內。

10‧‧‧取像單元

20‧‧‧影像處理單元

22‧‧‧銳化濾波器

24‧‧‧處理器

26‧‧‧邊緣偵測器

30‧‧‧影像輸出單元

Claims (10)

1. 一種自適應影像邊緣修復方法，步驟包括：輸入一原始影像；銳化該原始影像，以將該原始影像轉換為一銳化邊緣影像；將該原始影像與該銳化邊緣影像相加，以合成一強化影像；擷取該強化影像之邊緣，以取得一微分邊緣影像；以及判斷該微分邊緣影像之偏差方向，以選擇性使用水平修復或垂直修復來修復該微分邊緣影像，以形成一修復影像。
2. 如請求項1所述之自適應影像邊緣修復方法，其中判斷該微分邊緣影像之偏差方向若使用該水平修復則利用一水平修復方程式進行該水平修復，若使用該垂直修復則利用一垂直修復方程式該進行垂直修復。
3. 如請求項1所述之自適應影像邊緣修復方法，其中判斷該微分邊緣影像之偏差方向係利用一判斷方程式判端，該判斷方程式如下： 其中，C為微分邊緣影像；E為合成強化影像；i、j為修復點候選座標；K=0，1，-1則代表需修復方向。
4. 如請求項2所述之自適應影像邊緣修復方法，其中該水平修復方程式如下： 其中，E為合成強化影像；i、j為修復點候選座標。
5. 如請求項2所述之自適應影像邊緣修復方法，其中該垂直修復方程式如下： 其中，E為合成強化影像；i、j為修復點候選座標。
6. 如請求項1所述之自適應影像邊緣修復方法，其中銳化該原始影像係利用銳化濾波器取得該銳化邊緣影像。
7. 如請求項1所述之自適應影像邊緣修復方法，其中該邊緣取得係利用一邊緣偵測器。
8. 如請求項1所述之自適應影像邊緣修復方法，其中輸入該原始影像後係放大該原始影像。
9. 一種自適應影像邊緣修復裝置，包括：一取像單元，以供輸入一原始影像；一影像處理單元，連接該取像單元，該影像處理單元包括：一銳化濾波器，以將該原始影像轉換為一銳化邊緣影像；一處理器，電性連接該銳化濾波器，以將該原始影像與該銳化邊緣影像相加，以合成一強化影像；以及一邊緣偵測器，電性連接該處理器，以供擷取該強化影像之邊緣，以取得一微分邊緣影像，該處理器再判斷該微分邊緣影像之偏差方向，以選擇性使用水平修復或垂直修復來修復該微分邊緣影像，以形成一修復影像；以及一影像輸出單元，電性連接該處理器，以顯示輸出該修復影像。
10. 如請求項9所述之自適應影像邊緣修復裝置，其中該取像單元係為攝影機。