TW201931842A - 影像處理裝置與相關的影像處理方法 - Google Patents

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Abstract

本發明揭露一種影像處理裝置，其包含有一閃爍估計電路、一控制電路以及一影像處理電路。該閃爍估計電路用以根據對應於一圖框的至少一資訊估計出該圖框的一閃爍程度，以產生一閃爍估計結果；該控制電路耦接於該閃爍估計電路，且用以根據該閃爍估計結果產生至少一控制訊號；以及該影像處理電路耦接於該控制電路，且用以根據該控制訊號來對該圖框進行影像處理。

Description

影像處理裝置與相關的影像處理方法
本發明係有關於影像處理，尤指一種基於每一個圖框的閃爍估計結果來動態進行影像處理裝置及方法。
在一般的影像處理裝置中，通常可以設置空間雜訊消除(Spatial Noise Reduction，SNT)電路或是運動補償雜訊消除(Motion Compensation Luminance Control，MCNR)電路來消除雜訊以降低雜訊所造成的閃爍(flicker)，或者也可以設置動態亮度控制(Dynamic Luminance Control，DLC)電路直接調整畫面的亮度來降低閃爍的現象。然而，由於影像中的不同圖框可能會因為影像來源或是壓縮方式的不同而有不同的閃爍程度，因此若是在不同圖框都施加相同程度的空間雜訊消除、運動補償雜訊消除或是動態亮度控制操作可能會使得影像品質不穩定，影響使用者觀感。
因此，本發明的目的之一在於提供一種影像處理裝置及相關的方法，其可以針對每一個圖框進行閃爍程度的估計，並據以對該圖框進行影像調整。透過本發明可以使得每一個圖框都可以有最適合的影像處理，以維持最佳的影像品質。
在本發明的一個實施例中，揭露一種影像處理裝置，其包含有一閃爍估計電路、一控制電路以及一影像處理電路。該閃爍估計電路用以根據對應於一圖框的至少一資訊估計出該圖框的一閃爍程度，以產生一閃爍估計結果；該控制電路耦接於該閃爍估計電路，且用以根據該閃爍估計結果產生至少一控制訊號；以及該影像處理電路耦接於該控制電路，且用以根據該控制訊號來對該圖框進行影像處理。
在本發明的另一個實施例中，揭露了一種影像處理方法，其包含有以下步驟：根據對應於一圖框的至少一資訊估計出該圖框的一閃爍程度，以產生一閃爍估計結果；根據該閃爍估計結果產生至少一控制訊號；以及根據該控制訊號來對該圖框進行影像處理。
第1圖為根據本發明一實施例之影像處理裝置100的細部方塊圖。如第1圖所示，影像處理裝置100包含了一解碼器110、一記憶體120、一閃爍估計電路130、一控制電路140以及一影像處理電路150。在本實施例中，影像處理裝置100可以應用在一電視或是一電視機上盒，其用來自一外部來源接收一輸入影像訊號後，產生多個輸出圖框以供顯示於一螢幕上。
在影像處理裝置100中，解碼器110用來對所接收的輸入影像訊號進行解碼以產生多個圖框(frame)的資訊及相關的元資料(metadata)，並將多個圖框的資訊及相關的元資料儲存至記憶體120中，其中不同個圖框的資訊可以是每個像素的像素值(或是灰階值/亮度值)，且該元資料可以包含輸入影像訊號的來源、圖框格式、編碼品質參數或是編碼壓縮率。閃爍估計電路130用來自記憶體120中讀取一圖框的資訊及/或元資料，並根據該圖框的資訊及/或元資料以估計出該圖框的一閃爍程度，以產生一閃爍估計結果，並將該閃爍估計結果儲存至記憶體120。控制電路140用來自該記憶體120中讀取該閃爍估計結果並據以產生至少一控制訊號至影像處理電路150。影像處理電路150用來根據該至少一控制訊號來對該圖框進行影像處理以產生一輸出圖框。詳細來說，影像處理電路150依據該至少一控制訊號來選擇特定的影像調整參數來對該圖框進行影像處理。
在本實施例中，閃爍估計電路130針對不同的圖框來產生對應的閃爍估計結果，且控制電路也針對不同的圖框產生控制訊號以控制影像處理電路150對該圖框進行影像處理的程度。由於不同的圖框可以根據本身的閃爍程度來進行最適合的影像處理，故可以確實地解決先前技術中對不同圖框施加相同程度的影像處理而造成影像品質不穩定的問題。
第2圖為本發明第一個實施例之閃爍估計電路130的細部方塊圖。如第2圖所示，閃爍估計電路130包含了一像素值差異計算電路210以及一加總電路220。在本實施例中，像素值差異計算電路210自記憶體120中讀取一圖框以及該圖框之前一圖框的多個像素值，並計算該圖框中多個像素的像素值與該前一圖框中具有相同位置之多個像素的像素值之間的差異，以產生多個差異值。接著，加總電路220計算該多個差異值的總和，以作為該閃爍估計結果並儲存至記憶體120中。在本實施例中，加總電路220所計算出的總和可以反映該圖框閃爍的程度，例如該總和越大可以表示圖框的閃爍程度越嚴重。雖然在本實施例中，僅以一總和來反映該圖框閃爍的程度，然而本發明不在此限。在另一實施例中，亦可以加總電路220計算之一總和與該總和的前一總和之間的變化量來作為閃爍估計結果，或者以加總電路220計算之一總和與該總和的前多個總和之間的相對關係來作為閃爍估計結果。
第3圖為本發明第二個實施例之閃爍估計電路130的細部方塊圖。如第3圖所示，閃爍估計電路130包含了一運動計算電路310、一像素值差異計算電路320以及一加總電路330。在本實施例中，運動計算電路310自記憶體120中讀取一圖框以及該圖框之前一圖框的多個像素值，並基於該前一圖框來計算該圖框中多個區塊的運動向量。接著，像素值差異計算電路320自記憶體120中讀取該圖框以及前一圖框的多個像素值，並基於該多個區塊的運動向量以計算該圖框中該多個區塊與該前一圖框中多個區塊內的像素值差異，以產生多個差異值。請注意，像素值差異計算電路210比較的是不同圖框中相同位置的像素的差異值，像素值差異計算電路320比較的則是畫面中同一物件在不同圖框中(其位置可能已經移動)所對應的像素的差異值。接著，加總電路330計算該多個差異值的總和，以作為該閃爍估計結果並儲存至記憶體120中。在本實施例中，加總電路330所計算出的總和可以反映該圖框閃爍的程度，例如該總和越大可以表示圖框的閃爍程度越嚴重。雖然在本實施例中，僅以一總和來反映該圖框閃爍的程度，然而本發明不在此限。在另一實施例中，亦可以加總電路330計算之一總和與該總和的前一總和之間的變化量來作為閃爍估計結果，或者以加總電路330計算之一總和與該總和的前多個總和之間的相對關係來作為閃爍估計結果。
第4圖為本發明第三個實施例之閃爍估計電路130的細部方塊圖。如第4圖所示，閃爍估計電路130包含了一特徵值計算電路410、一特徵值差異計算電路420以及一加總電路430。在本實施例中，特徵值計算電路410自記憶體120中讀取一圖框的多個像素值以計算該圖框中的多個特徵值，其中該多個特徵值可以是該圖框之一像素或是一區塊的雜訊強度、複雜度(complexity)或是亮度，其中雜訊強度及複雜度可以透過使用索貝爾濾波器(Sobel filter)或是其他的低通/帶通濾波器來對多個像素值做計算來據以得到。在本實施例中，特徵值計算電路410所產生之該圖框中的該多個特徵值除了提供給特徵值差異計算電路420使用之外，也可儲存至記憶體120中以供後續使用。接著，特徵值差異計算電路420自記憶體120讀取該圖框之前一圖框的多個特徵值，並計算特徵值計算電路410所產生之該圖框中的該多個特徵值與該前一圖框的該多個特徵值之間的差異，以產生多個差異值。接著，加總電路430計算該多個差異值的總和，以作為該閃爍估計結果並儲存至記憶體120中。在本實施例中，加總電路430所計算出的總和可以反映該圖框之閃爍的程度，例如該總和越大可以表示圖框的閃爍程度越嚴重。雖然在本實施例中，僅以一總和來反映該圖框閃爍的程度，然而本發明不在此限。在另一實施例中，亦可以加總電路430計算之一總和與該總和的前一總和之間的變化量來作為閃爍估計結果，或者以加總電路430計算之一總和與該總和的前多個總和之間的相對關係來作為閃爍估計結果。
第5圖為本發明第四個實施例之閃爍估計電路130的細部方塊圖。如第5圖所示，閃爍估計電路130包含了一特徵值計算電路510、一加總電路520以及一特徵值差異計算電路530。在本實施例中，特徵值計算電路510自記憶體120中讀取一圖框的多個像素值以計算該圖框中的多個特徵值，其中該多個特徵值可以是該圖框之一像素或是一區塊的雜訊強度、複雜度(complexity)或是亮度。接著，加總電路520計算該圖框中的該多個特徵值的總和，其中該總和除了提供給特徵值差異計算電路530之外，也會儲存至記憶體120以供後續使用。接著，特徵值差異計算電路530自記憶體120讀取加總電路520對該圖框之前一圖框所計算的特徵值總和，並計算該圖框中的該特徵值總和與該前一圖框的該特徵值總和之間的差異，以作為該閃爍估計結果並儲存至記憶體120中。雖然在本實施例中，僅以一總和來反映該圖框閃爍的程度，然而本發明不在此限。在另一實施例中，亦可以加總電路520計算之一總和與該總和的前一總和之間的變化量來作為閃爍估計結果，或者以加總電路520計算之一總和與該總和的前多個總和之間的相對關係來作為閃爍估計結果。
第6圖為本發明一實施例之影像處理電路150的細部方塊圖。如第6圖所示，影像處理電路150包含了一雜訊消除電路610、一權重決定電路620、一混合電路630以及一亮度及彩度調整電路640。在本實施例中，雜訊消除電路610可以使用一空間帶通濾波器或是時間帶通濾波器來實作，以自控制電路140接收對應於一圖框的控制訊號，並根據控制訊號來對自記憶體120中所讀取的圖框進行雜訊消除操作，以產生一雜訊消除後圖框。詳細來說，雜訊消除電路610可以依據該控制訊號來選擇特定的影像調整參數來對該圖框進行雜訊消除操作。舉例來說，當該圖框的閃爍程度越高時，控制電路140會產生控制訊號以控制雜訊消除電路610對該圖框進行較強的雜訊消除操作，而當該圖框的閃爍程度越低時，控制電路140會產生控制訊號以控制雜訊消除電路610對該圖框進行較弱的雜訊消除操作。然而，對該圖框進行雜訊消除操作通常會使得影像的細節變得較為模糊，亦即降低了影像的銳利度，因此，權重決定電路620會自記憶體120讀取該圖框以判斷出該圖框的複雜度或是影像的邊緣位置，以決定出該圖框之複數個像素的權重值；接著混合電路630再根據該權重值來對該圖框以及該雜訊消除後圖框進行加權相加，以產生一混合後圖框。在一實施例中，當該圖框的一像素被判斷為位於影像邊緣或是具有較高複雜度時時，該像素會具有較高的權重以避免影像細節因為雜訊消除而遺失，也就是說針對該混合後圖框中的該像素而言，該圖框(原始圖框)相對於該雜訊消除後圖框具有較高的權重。最後，亮度及彩度調整電路640自控制電路140接收該圖框的控制訊號，並根據控制訊號來對該混合後圖框進行動態亮度(DLC)調整或是色彩管理引擎(color engine)的控制，以產生一輸出圖框。詳細來說，亮度及彩度調整電路640可以依據該控制訊號來選擇特定的影像調整參數來對該圖框進行動態亮度調整或是色彩管理引擎的控制。
需注意的是，在第6圖所示的實施例中，控制電路140會同時使用根據該圖框之閃爍程度所產生的控制訊號來控制雜訊消除電路610以及亮度及彩度調整電路640，然而，在本發明的其他實施例中，控制電路140可以只使用控制訊號來控制雜訊消除電路610，而亮度及彩度調整電路640的調整則不根據該圖框的閃爍程度來決定；或是控制電路140可以只使用控制訊號來控制亮度及彩度調整電路640，而雜訊消除電路610的調整則不根據該圖框的閃爍程度來決定，這些設計上的變化均應隸屬於本發明的範疇。
在以上的實施例中，閃爍估計電路係依序根據多個圖框的像素值來分別估計出該些圖框的閃爍程度，然而，本發明並不以此為限。在其他實施例中，由於該些圖框的元資料所包含的內容有部分資訊可以反映出該些圖框的閃爍程度，例如輸入影像訊號的來源、圖框格式、編碼品質參數或是編碼壓縮率，因此，閃爍估計電路130可以另外根據該些圖框之元資料的內容來估計該圖框的閃爍程度。舉例來說，閃爍估計電路130可以同時根據一圖框的像素值以及元資料來估計出該圖框的閃爍程度，或是僅根據該圖框的元資料來估計出該圖框的閃爍程度，這些設計上的變化均應隸屬於本發明的範疇。
第7圖為根據本發明一實施例之影像處理方法的流程圖。參考以上第1~6圖所揭露的內容，影像處理方法的流程如下所述：
步驟700：流程開始。
步驟702：對一輸入影像訊號進行解碼，以產生一圖框的資訊與一元資料至一記憶體。
步驟704：自該記憶體中讀取該圖框，並根據該圖框的資訊以估計出該圖框的一閃爍程度，以產生一閃爍估計結果。
步驟706：根據該閃爍估計結果產生一控制訊號。
步驟708：根據該控制訊號來對該圖框進行影像處理以產生一輸出圖框。
簡要歸納本發明，在本發明之影像處理裝置及相關的方法中，透過對不同圖框進行閃爍程度的估計以產生適合的控制訊號來對該圖框進行影像調整，可以使得不同圖框都可以有最適合的影像處理，以維持最佳的影像品質。 以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
100‧‧‧影像處理裝置
110‧‧‧解碼器
120‧‧‧記憶體
130‧‧‧閃爍估計電路
140‧‧‧控制電路
150‧‧‧影像處理電路
210、320‧‧‧像素值差異計算電路
220、330、430、520‧‧‧加總電路
310‧‧‧運動計算電路
410、510‧‧‧特徵值計算電路
420、530‧‧‧特徵值差異計算電路
610‧‧‧雜訊消除電路
620‧‧‧權重決定電路
630‧‧‧混合電路
640‧‧‧亮度及彩度調整電路
700~708‧‧‧步驟
第1圖為本發明一實施例之影像處理裝置的方塊圖。 第2圖為本發明第一個實施例之閃爍估計電路的細部方塊圖。 第3圖為本發明第二個實施例之閃爍估計電路的細部方塊圖。 第4圖為本發明第三個實施例之閃爍估計電路的細部方塊圖。 第5圖為本發明第四個實施例之閃爍估計電路的細部方塊圖。 第6圖為本發明一實施例之影像處理電路的細部方塊圖。 第7圖為本發明一實施例之影像處理方法的流程圖。

Claims (20)

  1. 一種影像處理裝置，包含有： 一閃爍估計電路，用以根據對應於一圖框的至少一資訊估計出該圖框的一閃爍程度，以產生一閃爍估計結果； 一控制電路，用以根據該閃爍估計結果產生至少一控制訊號；以及 一影像處理電路，用以根據該控制訊號來對該圖框進行影像處理。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之影像處理裝置，其中該閃爍估計電路依序根據對應於多個圖框的多筆資訊分別估計出該多個圖框的閃爍程度，以產生多個閃爍估計結果；該控制電路根據該多個閃爍估計結果以分別產生多個控制訊號；以及該影像處理電路根據該多個控制訊號以分別對該多個圖框進行影像處理。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之影像處理裝置，其中該閃爍估計電路包含有： 一像素值差異計算電路，用以計算該圖框中多個像素值與一前一圖框中多個像素值的差異，以產生多個差異值；以及 一加總電路，耦接於該計算電路，用以計算該多個差異值的總和以產生該閃爍估計結果。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之影像處理裝置，其中該閃爍估計電路包含有： 一運動計算電路，用以基於一前一圖框來計算該圖框中多個區塊的多個運動向量； 一像素值差異計算電路，用以依據該多個運動向量來計算該圖框中該多個區塊與該前一圖框中多個區塊的像素值差異，以產生多個差異值；以及 一加總電路，耦接於該計算電路，用以計算該多個差異值的總和以產生該閃爍估計結果。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之影像處理裝置，其中該閃爍估計電路包含有： 一特徵值計算電路，用以計算該圖框中的多個特徵值； 一特徵值差異計算電路，用以計算該圖框中該多個特徵值與一前一圖框中多個特徵值的差異，以產生多個差異值；以及 一加總電路，耦接於該計算電路，用以計算該多個差異值的總和以產生該閃爍估計結果。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之影像處理裝置，其中該多個特徵值中的每一個特徵值為該圖框之一像素或是一區塊的亮度、雜訊強度或是複雜度。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之影像處理裝置，其中該閃爍估計電路包含有： 一特徵值計算電路，用以計算該圖框中的多個特徵值； 一加總電路，耦接於該特徵值計算電路，用以計算該多個特徵值的總和；以及 一特徵值差異計算電路，用以計算該圖框中該多個特徵值的總和與一前一圖框中多個特徵值的總和之間的差異，以產生該閃爍估計結果。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之影像處理裝置，其中該多個特徵值中的每一個特徵值為該圖框之一像素或是一區塊的亮度、雜訊強度或是複雜度。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之影像處理裝置，另包含有： 一解碼器，用以對一輸入影像訊號進行解碼，以產生該圖框以及對應的一影像資訊； 其中該閃爍估計電路係根據該影像資訊以估計出該圖框的該閃爍程度。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之影像處理裝置，其中該影像資訊為該輸入影像訊號的一來源、一圖框格式、一編碼品質參數與一編碼壓縮率的至少其中之一。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之影像處理裝置，其中該影像處理電路包含有： 一雜訊消除電路，用以根據該控制訊號來對該圖框進行雜訊消除以產生一雜訊消除後圖框； 一權重決定電路，用以決定出該圖框中不同像素或是不同區塊的複數權重值；以及 一混合電路，用以根據該些權重值來對該圖框以及該雜訊消除後圖框進行加權相加，以產生一混合後圖框。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之影像處理裝置，其中該影像處理電路另包含有： 一亮度及彩度調整電路，耦接於該混合電路，用以根據該控制訊號來動態地調整該混合後圖框的亮度與彩度的至少其中之一，以產生一輸出圖框。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之影像處理裝置，其中該影像處理電路包含有： 一雜訊消除電路，用以對該圖框進行雜訊消除以產生一雜訊消除後圖框； 一權重決定電路，用以決定出該圖框中複數像素或是複數區塊的複數權重值； 一混合電路，用以根據該些權重值來對該圖框以及該雜訊消除後圖框進行加權相加，以產生一混合後圖框；以及 一亮度及彩度調整電路，耦接於該混合電路，用以根據該控制訊號來動態地調整該混合後圖框的亮度及彩度，以產生一輸出圖框。
  14. 一種影像處理方法，包含有： 根據對應於一圖框的至少一資訊估計出該圖框的一閃爍程度，以產生一閃爍估計結果； 根據該閃爍估計結果產生至少一控制訊號；以及 根據該控制訊號來對該圖框進行影像處理。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之影像處理方法，另包含有： 根據對應於多個圖框的多筆資訊分別估計出該多個圖框的閃爍程度，以產生多個閃爍估計結果； 根據該多個閃爍估計結果以分別產生多個控制訊號；以及 根據該多個控制訊號以分別對該多個圖框進行影像處理。
  16. 如申請專利範圍第14項所述之影像處理方法，其中產生該閃爍估計結果的步驟包含有： 計算該圖框中多個像素值與一前一圖框中多個像素值的差異，以產生多個差異值；以及 計算該多個差異值的總和以產生該閃爍估計結果。
  17. 如申請專利範圍第14項所述之影像處理方法，其中產生該閃爍估計結果的步驟包含有： 基於一前一圖框來計算該圖框中多個區塊的多個運動向量； 依據該多個運動向量來計算該圖框中該多個區塊與該前一圖框中多個區塊的像素值差異，以產生多個差異值； 計算該多個差異值的總和以產生該閃爍估計結果。
  18. 如申請專利範圍第14項所述之影像處理方法，其中產生該閃爍估計結果的步驟包含有： 計算該圖框中的多個特徵值； 計算該圖框中該多個特徵值與一前一圖框中多個特徵值的差異，以產生多個差異值； 計算該多個差異值的總和以產生該閃爍估計結果。
  19. 如申請專利範圍第18項所述之影像處理方法，其中該多個特徵值中的每一個特徵值為該圖框之一像素或是一區塊的亮度、雜訊強度或是複雜度。
  20. 如申請專利範圍第14項所述之影像處理方法，另包含有： 對一輸入影像訊號進行解碼，以產生該圖框以及對應的一影像資訊；以及 根據該閃爍估計結果產生該至少一影像調整參數的步驟包含有： 根據該閃爍估計結果以及該影像資訊以估計出該圖框的該閃爍程度。
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