TWI323121B - Apparatus and method for edge enhancement of digital image data and digital display device including edge enhancer - Google Patents

Description

1323121 玖、發明說明： 屬之拮術領域】 本發明係關於位數位影像資料中邊緣增強之裝置與方法 以及包含邊緣增強器之數位顯示器。 先前拮射it 1 因包括顯示器的個人電腦或電視機變得輕且薄，所以要 求顯示器變得更輕、更薄。為滿足該等要求，諸如液晶顯 不器（liquid crystal display ; LCD)的平板顯示將傳統的陰極 射線管（cathode ray tube ; CRT)取代。 數位顯示器依據來自諸如高解析度電視（high definhi〇n television’ HDTV)或數位影像光碟（digital video disk; DVD) 的影像源來顯示影像。數位顯示器通常顯示包括位於背景 上之物件（如人像）的影像，其問題係，當表示物件邊緣的影 像資料與表示背景的影像資料區別不大時，不易區分物件 的輪廓或邊緣與背景。 邊緣增強的傳統技術使用獨立裝配的裝置，在輸入影像 資料中識別表示物件的影像資料與表示背景的影像資料。 傳統技術的問題係，識別並不容易，而且識別裝置的設備 會增加生產成本m之，來自諸如”的影像源的電影 輸入資料中表示物件的資料與表示背景的資料會較難 分。 、 【發明内宜1 本發明的目的係依據位數位影像資料清楚地區分將顯示 的背景與物件^ 87355 1323121 本發明的另一目的係無需在輸入影像資料中識別背景資 料與物件資料的情況下改進可見度。 本發明提供了 一種位數位影像資料的邊緣增強器，其包 含：一包括儲存位數位影像資料的第一與第二暫存器的暫 存器單元；一計算儲存在第一暫存器内的第一影像資料與 儲存在第二暫存器内的第二影像資料之間差異的第一計算 器；以及一藉由將該已計算的差異除以一預定修正常數來 計算一修正值的一第二計算器；以及一將該已計算差異與 一預定值作比較，並依據該比較基於該修正值修正該第一 與該第二影像資料之資料修正器。 較佳的係，當已計算的差異低於該預定值時，資料修正 器會減少第一影像資料，增加第二影像資料，當第一與第 二影像資料之間的差異值高於該預定值時，資料修正器增 加第一影像資料，減少第二影像資料。 暫存器單元可進一步包含儲存分別已由資料修正器修正 的第一與第二已修正的影像資料的第三與第四暫存器。 本發明提供了一種邊緣增強位數位影像資料之方法，其 包含：儲存第一與第二影像資料；計算第一影像資料與第 二影像資料之間的差異；藉由將該已計算的差異值除以一 預定修正常數來計算修正值；將該差異與一預定值作比較； 以及依據該修正值來修正第一與第二影像資料以便當第一 與第二影像資料之間的差異值低於預定值時，減少第一影 像資料，增加第二影像資料，且當第一與第二影像資料之 間的差異值高於預定值時，增加第一影像資料，減少第二 87355 1025121 影像資料。 根據本發明的—項具體實施例，一數位顯示器包含：一 /板’其包含複數條沿列方向延伸的閘極線路、複數條沿 仃万向延伸的資料線路以及複數個與閘極線路以 路相連接的徬主 素’各像素包括與閘極線路之一以及資料線 2相連接的開關元件以及一與該像素電極相連接的像 ° 向閘極線路施加閘極電壓的閘極驅動器；一向 二料泉路施加對應於輸人影像資料的資料電壓的資料驅動 盗，以及一控制器，將兩個互相相鄰像素的影像資料作比 =並修正影像資料，以減少值較低的影像資料，增加值 ^门的〜像貝料，並將已修正的影像資料傳送至資料驅動 根據本發明的另一項具體實施例，一包含複數個像素之 數位顯π $包含：—將互相相鄰像素的影像資料作比較， 並=正影像資料’以減少值較低的影像資料，《少值較高 勺〜像資料的控制b 處理來自控制器的影像資料以使 其適於顯示的影像資料處理單^ —依據影像資料處理單 元所處理的景> 像資料來顯示景彡像的顯示單元。 影像資料可包含紅、綠、藍影像資料，最好係針對各紅、 綠、藍影像資料分別實施比較與修正。 器 藉由將該已4算差異除以該預定修正常數來計算修 &制益取好包含·-包括儲存第—影像資料的第—暫存 器以及儲存第二影像資料的第二暫存器之暫存器單元；_ ^算第-影像資料與第二影像資料之間差異的第一計算 87355 *8· 1323121 正值的第二計算器；以及一將該已計算差異與—預定值作 比較，並依據該比較基於該修正值修正該第—與該第二影 像資料之資料修正器。 幸又佳的係，當已計算的差異低於預定值時，資料修正器 會減少第一影像資料，増加第二影像資料，且當第一與第 二影像資料之間的差異值高於預定值時，資料修正器增加 第〜像資料，減少第二影像資料，以此來增加第一與第 二影像資料之間的差異。 ^ 數位顯示器進一步包含一用於改變修正常數的輸入單 元0 數位顯示器的—範例係一液晶顯示器。 實施方式】 在本發明將在下文參考所附圖式來更為完整地說明， 其中顯示了本發明的較佳具體實施例。不㊣，本發明可以 用-午多的不同形式實施而不限於本文所述的具體實施例。 現將參考圖式詳細說明邊緣增強器、邊緣增強之方法以 及包括邊緣增強器之數位顯示器。 圖1係依據本發明—項具體實施例之位數位影像資料的邊 緣增強器之方塊圖。 一.圖1，—邊緣增強器包含一儲存影像資料的暫存器單 疋1 1 ’以及一減〉丰哭1 兄古益12 ' 一除法器13以及一用於處理儲存 在暫存$早①11的影像資料之資料修正器14。

=單元11包含儲存依順序輸入至其中的輸入影像資 料的第一盥筮-淘：十M /、 一暂存益Π1與112，以及暫時儲存已修正的 87355 -9· 1323121 衫像資料的第三與第四暫存器丨13與ll4。 減去益12能計算儲存在第一暫存器丨丨丨中的影像資料與儲 存在第一暫存器丨丨2中的影像資料之間的差異。除法器13能 藉由將該差異除以預定修正常數C來計算修正值。 貝料修正器14將該差異與一預定值作比較，依據修正值 修正影像資料，並輸出已修正的影像資料。詳細言之，資 料修正器14在增加較大值的影像資料的同時，減少了較小 值的影像資料。換言之，修正影像資料以更加強相鄰影像 資料之間的差異。 例如，在第（N+1)個影像資料的值大於第N影像資料的值 達到一預定值的情況下，可實施資料修正以增加第N個影像 ^料，同時減少第（N+1)個影像資料。相反，在第（Ν+ι)個 影像資料的值小於第_影像資料的值達到該預定值的情況 下，可實施資料修正以減少第N個影像資料，增加第（n+i) 個影像資料。資料修正加強了相鄰影像資料之間的差異以 增強將顯示的物件之邊緣。 現將參考圖2詳細說明邊緣增強器之操作。 圖2係-示範性流程圖，其說明了圖i中所示的依據本發 明具體實施例之邊緣增強器之操作。在圖2中，表示第 N個像素的影像資料，而R1、R2、R1，以及R2，表示第一暫 存器⑴、帛二暫存器112、帛三暫存器113以及第四暫存器 或儲存在暫存器11〗至114中的資料。 來自諸如HDTV與DVD的影像源（圖中未顯示）的位數位影 像資料依順序輸入並儲存在邊緣增強器的第—至第四暫^ 87355 -10- 1323121 器111至114内。 例如’如圖2所示’第一像素的影像資料p丨儲存在第二與 第四暫存器112與114内，並分別偏移進第一暫存器U1與第 三暫存器112内（S100與S110)。第二像素的後續輸入影像資 料P2儲存在第二暫存器112内（312〇與813〇)。 減法器12能計算儲存在第一暫存器u丨内的第一影像資料 P1與儲存在第二暫存器112内的第二影像資料P2之間的差異 D12 (Sl4〇)。已計算的差異D12饋送至除法器13。 除法器13將來自減法器12(或與之相關的值）的差異D12除 以預足修正常數c，以產生影像資料修正的修正值AD12c (S150)。 將差異值D12與修正值AD12C輸入資料修正器14，資料修 正器14評估第一影像資料pl與第二影像資料P2之間的差異 值D12 (S160)，並依據評估基於修正值八出％來修正兩個影 像資料P1與P2 (S170與S180)。 明確而s，當差異值D12等於或大於預定值（例如「〇」） 時，資料修正器14會決定影像資料下降，並實施資料修正， 以增加第一影像資料P1，同時減少第二影像資料p2。詳細 言之，資料修正器14向第一影像資料？1添加修正值adi2C， 以產生第一已修正影像資料ρι，，並從第二影像資料以中減 j修正值AD12C，以產生第二已修正影像資料？2，。第一與 第二已修正影像資料P1’與p2’儲存在第三與第四暫存器Η] 與114中（S170) » 當第一影像資料P1與第二影像資料p2之間的差異值 87355 -11- 1323121 小於預疋值時’資料修正器i 4會決定影像資料上升，並實 犯貝料修正’以減少第一影像資料ρι，增加第二影像資料 P2。詳細έ又，資料修正器14從第一影像資料η減去修正 值AD12C，以產生第一已修正的影像資料卩丨，並向第二影 像資料Ρ2中添加修正值AD12C，以產生第二已修正影像資 料P2。第一與第二已修正影像資料ρι，與p2,儲存在第三與 第四暫存！§· 113與114中（S180)。 此後，資料修正器丨4輸出儲存在第三暫存器113中的第一 已修正影像資料P1’（S190)。 資料修正益14會決定是否所有排成一列的像素的影像資 料都已輸入（S200)。 例如，在顯不器顯示解析度為XGA的影像的情況下，一 列數量像素的總數可達1 〇24。 當目前輸入影像資料的索引N小於1〇24，也就是說，一列 像素的所有影像資料尚未全部輸入時，其返回至步驟sn〇。 在步驟siio中，儲存在第二暫存器112中的第二影像資料p2 偏移進第一暫存器111，而儲存在第四暫存器114中的第二 已修正影像資料P2,偏移進第三暫存器i 13。 田輸入下一像素的影像資料後，重複上述步驟s 1至 S200，且依據儲存在第一暫存器lu中的資料以及儲存在第 一暫存益112中的資料，即依據前一輸入影像資料與目前輸 入影像資料之間的差異值實施邊緣増強。 相反，在步驟S200中，若目前影像資料的索引N等於或大 於1024，則決定輸入一列像素的所有影像資料。隨後再返 87355 -12· 1323121 回步驟S 1 Ο Ο，並依據下列德各& π 卫依媒下列像素的影像資料重複實抱邊緣增 強。 應注意’若第-影像資制與第二影像資㈣之間的差 異值ΙΜ2等於預定值，則因修正值Am2c等於零，不修正第 一與第二影像資料P1與P2。但儘管這兩個影像資料的差異 等於零’亦可對其進行修正。 、 一影像處理器（圖中未顯示）可處理來自第三暫存器113的 已修正影像資料’並顯示在—顯示單元内（圖中未顯示卜 上述邊緣增強向相㈣兩㈣像資料之—添加值，並從 其他影像資料中減去-相同值，以使添加與減少的和等於 零。相應地，可不改變逾致；^洛 J <汉又硯祭冗度以維持自然影像。 圖3A至3.(:說明由依據本發明之具體實施例的邊緣増強器 所處理的影像資料之範例。 曰 圖3A至職明了作為像素索之函數的初始影像資科、 具有修正常數的邊緣增強的影像資料、具有不同的分別等 於1'、2、3、46¾修正常數的邊緣增強影像資料。當相鄰像 素《間的灰度差異或資料差異極小以至兩者邊界不能清晰 顯π時，可成會典法清楚地區分背景與物件（例如），導致庐 得清楚影像較為困難。 & 如圖3Β與3C所示，可增加上升邊緣與下降邊緣的影像資 料之間的灰差異’以加強物件與背景之間的邊界（例如）從而 獲得物件清晰的輪廓。 同時’邊緣增強的角度取決於修正常數c。過低的修正常 數C會破壞影像品質，而過高的修正常數。會使邊緣増強失 87355 -13- 1323121 效。例如’最好實施8位元資料的邊緣增強，以使修正常數 C位於0至255的範圍内。 相應地’藉由決定適當修正常數C以確定適當修正值 AD12C ’可獲得最佳化的邊緣增強。為此目的，邊緣增強 器可包含一用於調整修正常數C的獨立修正常數輸入單元。 藉由使用等於2的修正常數C可獲得如圖3B所示的已修正 資料。 較佳的係，諸如紅、綠、藍各原色都具有邊緣增強器， 以使能以獨立方式移除紅色影像資料、綠色影像資料以及 藍色影像資料的雜訊。圖4說明了個別紅、綠、藍影像資料 的邊緣増強區塊EEB。 依據本發明具體實施例之邊緣增強器可内建於一能處理 读比至數位轉換（analog to digital conversion ; ADC)所產生 的位數位影像資料的位數位影像資料處理器内β 圖5為根據本發明的一項具體實施例之包括邊緣增強器的 LCD的方塊圖。但依據本發明之具體實施例的邊緣增強器 可用於任何類型的數位顯示器。 如圖5所示，依據本發明一項具體實施例之液晶顯示器 (liquid crystal display ; LCD)包含一信號控制器 100、一資 料驅動器200、一閘極驅動器3〇〇以及一液晶（Hquid以”…； LC)面板40(^信號控制器1〇〇包含一邊緣增強區塊eeb，其 最好具有與圖1所示的邊緣增強器實質上相同的配置。此 外LCD進步包含一用於調整邊緣修正常數的修正常數 輸入單7G 500 ^驅動器2〇〇與3〇〇處理將顯示的影像資料，及 87355 •14- 1323121 LC面板400顯示來自驅動器200與goo的影像。 一 LC面板400包含複數個資料線路D、複數個與資料線路〇 交叉的閘極線路G，以及複數個與資料線路D以及閘極線路 G相連接的像素。 各像素包含-與閘極線路G以及資料線路〇相連接的開關 -LC電容器^以及—與開關㈣接的儲存 電容器CST。若無必要，則可省略儲存電容器c 。 諸如薄膜電晶體（thin film transistor; TFT)的開關元件Q 位於較低面板100上，其具有三個端子：一與閘極線路G相 連接的控制端子；一與資料線路D相連接的輸入端子以及一 與LC電容器Clc以及儲存電容器Cst相連接的輸出端子。 LC電容器Clc包含一像素電極（圖中未顯示）、一共同電極 (圖中未顯示）以及一充當像素電極與共同電極之間介電質的 液晶層（圖中未顯示）。像素電極與開關元件Q相連接，共同 電極供有共同電壓。 儲存电谷器CST# LC電容器CLC的輔助電容器。儲存電容 盗CST包含像素電極與一獨立信號線路（圖中未顯示卜其供 有諸如共同電壓的預定電壓。或者，儲存電容Cst包含像素 廷極以及一名為前閘極線路的相鄰閘極線路。 接收到來自諸如HDTV與DVD的影像源的數位RGB影像資 料後，信號控制器1 〇〇的邊緣增強區塊EEB會基於來自修正 常數輸入單元500的修正常數，依據個別RGB影像資料的相 鄰影像資料之間差異，實施邊緣修正，以產生邊緣增強影 像資料，並將邊緣增強資料傳送至資料驅動器2〇(^由於邊 87355 -15- 1323121 緣增強會放大輸入影像資料中的任何雜訊，因此最好在邊 緣修正前將雜訊從影像資料中移除。 資料驅動器200將來自信號控制器1〇〇的無雜訊RGB影像 資料儲存在資料驅動器2 〇〇的一偏移暫存器中，並從灰度電 壓產生器（圖中未顯示）的電壓中選取個別資料對應的電壓， 並在接收到諸如來自信號控制器丨〇〇的L〇AD信號之信號 後，將選取的電壓傳送至面板4〇〇的資料線路D中。此時， 閘極驅動器300依據來自信號控制器i 〇〇的諸如cpv信號的 控制化號’依順序向閘極線路G施加閘極開啟電壓。 因此，透過資料線路D向LC面板400的各像素内的開關元 件Q的輸入端子施加的資料電壓在液晶顯示電容器CLc内充 電。液晶分子的方向依據橫跨液晶電容器的電壓而有所 不同，因此透過液晶層的光穿透率會有所變化。以此方式， 顯示所需影像’以便能清楚地區分物件與背景。

W 使用者在觀看顯示在LCD螢幕上的影像時，可使用圖5所 示的修正常數輸入單元500控制邊緣修正的角度。在此情況 下’彳&號控制器100依據來自輸入單元5〇〇的資訊來修正修 正¥數C ’以便邊緣增強區塊EEB能以適當方式修正輸入影 像資料。 諸如閘極驅動器、資料驅動器、灰度電壓產生器以及作 號控制器的液晶顯示器組件的其他功能在先前技術中已熟 知，因此將省略其詳細說明。 依據本發明一項具體實施例之邊緣增強器亦適用於處理 並顯示位數位影像資料的諸如PDP的不同顯示器。 87355 -16· 1323121 f於本發明無需任何裝置或方法來在輸入影像資料中識 別背景與物件，因此減少了邊緣增強的時間與成本。㈨ 雖然已參考各項較佳具體實施㈣細說明本發明，熟悉 技術人士應明白’可對其作各種修改及替代，而不致脫： 隨附的申請專利範園中所提出的本發明之精神及範疇。 I圖式簡軍說明1 藉由參考附圖詳細說明之較佳具體實施例，本發明的上 述及其他優點將顯而易見，其中： 圖1係依據本發明一項具體實施例之位數位影像資料的邊 緣增強器之方塊圖； 圖2係說明一依據本發明一項具體實施例的圖1所示的邊 緣增強器的操作之示範性流程圖； 圖3 A至3 C說明了依據本發明之具體實施例的由邊緣增強 器所處理的影像資料之範例； 圖4所說明了依據本發明一項具體實施例之個別紅、綠、 藍影像資料的邊緣增強區塊EEB ;以及 圖5係一依據本發明一項具體實施例之包栝一邊緣增強器 的LCD之方塊圖。 表符號說明】 11:暫存器單元 12:減法器 13:除法器 14:資料修正器 1〇〇:信號控制器 87355 •17- 1323121 111-114:暫存器 200:資料驅動器 300:閘極驅動器 400:LC面板 500:修正常數輸入單元 18- 87355

Claims (1)

1323121 拾、申請專利範圍： 1· -種位數位影像資料之邊緣增強器，該邊緣增強器包括： 一包含儲存位數位影像資料之第一與第二暫存器之 器單元； 一計算儲存在該第一暫存器中的一第一影像資料與儲存 在該第二暫存器中的一第二影像資料之間差異的第一計算 器； 一藉由將孩已計算差異除以一預定修正常數來計算一修 正值之第二計算器；以及 ^ 一將該已計算差異與一預定值作比較並依據該比較基於 該知正值修正該第一與該第二影像資料之資料修正器。 2. 如申凊專利範圍第1項之邊緣增強器，其中，當該已計算 差異低於該預定值時，該資料修正器會減少該第一影像資 料，增加該第二影像資料，而當該第一與該第二影像資料 之間的差異值高於該預定值時’該資料修正器會增加該第 一影像資料’減少該第二影像資料，從而增加該第一與該 第二影像資料之間的該差異。 3. 如申請專利範圍第1項之邊緣增強器，其中，該暫存器單 元進一步包含分別儲存已由該資料修正器修正的該第一與 ?亥第一已修正影像資料的第三與第四暫存器Q 4· 一種邊緣增強位數位影像資料之方法，該方法包括： 儲存第一與第二影像資料； 計算該第一影像資料與該第二影像資料之間的差異； 藉由將該已計算差異除以一預定修正常數來計算一修正 87355 1323121 值； 將該差異與一預定值作比較；以及 依據該修正值修正該第一與該第二影像資料，以在該第 一與該第二影像資料之間的該差異值低於該預定值時，減 少該第一影像資料，增加該第二影像資料，而當該第一與 該第二影像資料之間的該差異值高於該預定值時，則增加 該第一影像資料，減少該第二影像資料。 5. —種數位顯示器，其包括：

一面板’其包含複數個沿一列方向延伸的閘極線路，複 數個沿著一行方向延伸的資料線路，及複數個與該等閘極 線路及該等資料線路連接的像素，各像素具有一與該等閘 極線路之一以及該等資料線路之一連接的一開關元件，以 及一與該像素電極相連接的像素電極； 一向孩等閘極線路施加一閘極電壓的閘極驅動器； I

向該等資料線路施加與輸入影像資料對應之資料電壓 的資料驅動器；以及 一將互相相鄰兩個該等像素的影像資料作比較的控制 器/、旎t正該影像資料，以減少值較低的影像資料，增 加值較高的影像資料，並將該已修正的影像資料傳送至該 資料驅動器。 6.如申請專利範圍第5項之數位顯示器，纟中，該影像資料 包含紅、綠、藍影像資料’且單獨實施各紅、綠、藍影偉 資料之比較與修正。 7·如申明專利圍第5項之數位顯示器，其中該控制器包括： 87355 -2- 1323121 一包含一儲存一第一影像資料的第一暫存器以及一儲存 一第二影像資料的第二暫存器之暫存器單元； 一計算該第一影像資料與該第二影像資料之間差異的第 一計算器； 一藉由將該已計算差異除以一預定修正常數來計算一修 正值之第二計算器；以及 一將該已計算差異與一預定值作比較，並依據該比較基 於該修正值修正該第一與該第二影像資料之資料修正器。 8. 如申請專利範圍第7項之數位顯示器，其中，當該已計算差 異低於該預定值時，該資料修正器會減少該第一影像資料， 增加該第二影像資料，而當該第一與該第二影像資料之間 的該差異值高於該預定值時，該資料修正器會增加該第一 影像資料，減少該第二影像資料，從而增加了該第一與該 第二影像資料之間的差異。 9. 如申請專利範圍第7項之數位顯示器，其進一步包括一用於 改變該修正常數的一輸入單元。 10. 如申請專利範圍第5項之數位顯示器，其中該數位顯示器係 一液晶顯示器。 11. 一種包含複數個像素之數位顯示器，該數位顯示器包括： 一將互相相鄰像素的影像資料作比較的控制器，其能修 正該影像資料，以減少值較低的該影像資料，增加值較高 的該影像資料； 一用於處理來自該控制器的影像資料以使其適合於顯示 之影像資料處理單元；以及 87355 1323121 一基於該影像資料處理單元所處理的該影像資料來顯示 影像的顯示單元。 12. 如申請專利範圍第11項之數位顯示器，其中該影像資料包 含紅、綠、藍影像資料，且獨立實施各該等紅、綠、藍影 像資料的該比較與該修正。 13. 如申請專利範圍第11項之數位顯示器，其中該控制器包 括： 一包含儲存一第一影像資料的第一暫存器以及一儲存一 第二影像資料的第二暫存器之暫存器單元； 一計算該第一影像資料與該第二影像資料之間差異的第 一計算器； 一藉由將該已計算差異除以一預定修正常數來計算一修 正值之第二計算器；以及 一將該已計算差異與一預定值作比較，並依據該比較基 於該修正值修正該第一與該第二影像資料之資料修正器。 14. 如申請專利範圍第13項之數位顯示器，其中，當該已計算 差異低於該預定值時，該資料修正器會減少該第一影像資 料，增加該第二影像資料，當該第一與該第二影像資料之 間的該差異值高於該預定值時，該資料修正器會增加該第 一影像資料，減少該第二影像資料，從而增加該第一與該 第二影像資料之間的差異。 15. 如申請專利範圍第13項之數位顯示器，其進一步包括一用 於改變該修正常數的一輸入單元。 16. 如申請專利範圍第11項之數位顯示器，其中該數位顯示器 係一液晶顯示器。 87355 4-