TWI416956B - 影像處理裝置及方法 - Google Patents
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Description
本發明關於一種影像處理裝置及方法，尤有關於一種用以在包含具有不同資料速率之多數個信號的影像資料上執行定標處理之影像處理裝置及方法。
近年來，在影像處理領域存在一種對轉換影像資料之縱橫比的需求。例如，藉由執行定標處理，包含在電視視頻資料中並以縱橫比4：3分佈之影像資料，被轉換到縱橫比16：9等之影像資料。
日本公開專利公報第2003-189266號揭露一種影像處理裝置，其能在整個顯示螢幕上執行一連續且更為自然的放大處理。揭露在日本公開專利公報第2003-189266號之影像處理裝置包含一數位微分分析器(DDA，Digital Differential Analyzer)運算部，當具有縱橫比4：3之視頻資料在具有縱橫比16：9之視頻顯示裝置之水平方向被放大時，該DDA運算部允許單一影像的中央部分被線性地放大，並允許單一影像的兩端部分被非線性地放大。尤其，揭露在日本公開專利公報第2003-189266號之影像處理裝置，藉由使用該DDA運算部，而控制一來源影像之各重取樣點(resampling point)以產生一目標影像之像素資料。
圖10係一方塊圖，其顯示揭露在日本公開專利公報第2003-189266號之影像處理裝置之構成。包含在影像處理裝置9中之影像轉換部90包括一記憶體部91、一重取樣部92、以及一DDA運算部93。記憶體部91儲存將受定標處理之來源影像資料。DDA運算部93，基於目標影像資料之位置，而計算係為來源影像資料被取得處之重取樣點。於此情況中，DDA運算部93，藉由使用先前之重取樣點及其增量，以一次函數處理、二次函數處理、以及三次函數處理而計算重取樣點，然後輸出所計算之重取樣點至記憶體部91及重取樣部92。重取樣部92自記憶體部91取得對應該重取樣點之影像資料，以在所取得之影像資料上執行定標處理，然後輸出該目標影像資料。
於此情況中，Delta表示重取樣點之增量。在此線性定標中，Delta為一常數值且為放大率之倒數。此外，將Delta之增量定義為Delta2，並將Delta2之增量定義為Delta3，藉此以三次函數之方式使得重取樣點位移。此外，為在兩端部分中非線性定標，將目標影像的區域分割為三個區域。然後，藉由以一次函數的方式位移重取樣點，在中央部分執行線性定標，且藉由以三次函數之方式位移重取樣點，在兩端部分執行非線性定標。
圖11係一流程圖，其顯示根據日本公開專利公報第2003-189266號之用以計算重取樣點之處理。首先，DDA運算部93初使化參數(S901)。在此，"DstWidth"表示目標影像資料之處理端點位置。此外，"LinearStart"表示線性定標開始處之目標影像資料位置，而"LinearEnd"表示線性定標結束處之目標影像資料位置。"OutCount"表示將被處理之目標影像資料的目前位置。
接著，DDA運算部93判定OutCount是否小於"DstWidth"(S902)。當判定OutCount大於或等於"DstWidth"時，DDA運算部93結束處理；當判定OutCount小於"DstWidth"時，DDA運算部93將Delta加至"ResemplingPoint"(S903)。
然後，DDA運算部93判定OutCount是否對應於兩端部分(S904)。當判定OutCount係對應於兩端部分時，DDA運算部93將Delta2加至Delta、亦將Delta3加至Delta2(S905)。當判定OutCount並不對應於兩端部分時，亦即判定OutCount對應於中央部分時，DDA運算部93判定OutCount是否等於"LinearStart"(S906)。當判定OutCount等於"LinearStart"時，DDA運算部93使Delta2的正負號相反(S907)。當判定OutCount不等於"LinearStart"時，在步驟S905及S907的處理之後，DDA運算部93加"1"至OutCount(S908)。此後，處理返回到步驟S902。
在此假定目標影像的像素數目以x(x=0,1,2,…)表示，且此時得到的重取樣點以f(x)表示，故作為在像素數目x中之Delta的d1
(x)可以下列關係式(1)表示。
d 1
(x
)=f
(x
+1)-f
(x
)………(1)
此外，作為在像素數目X中之Delta2的d2
(x)可以下列關係式(2)表示。
d 2
(x
)=d 1
(x
+1)-d 1
(x
)………(2)
此外，作為在像素數目x中之Delta3的d3
(x)可以下列關係式(3)表示。
d 3
(x
)=d 2
(x
+1)-d 2
(x
)=constant
………(3)
關係式(1)、(2)、與(3)係如圖12A至12C所示。在此，f(x)在非線性區(亦即，三次處理區)表示x的三次式，並亦在線性區(亦即，一次處理區)表示x的一次式。
圖12A至12C之每一者皆顯示在日本公開專利公報第2003-189266號中對應於輸出像素之DDA運算元的變化。圖12A係顯示重取樣點之變化的圖式；圖12B係顯示Delta之變化的圖式；圖12C係顯示Delta2之變化的圖式。
日本公開專利公報第2007-60105與2007-74526號揭露為相關技術。日本公開專利公報第2007-60105號揭露一種影像資料轉換裝置，轉換具有原始縱橫比之來源影像資料至具有輸出縱橫比之資料。揭露在日本公開專利公報第2007-60105號中之影像資料轉換裝置，包含用以根據輸出縱橫比且針對轉換而改變參數之參數產生裝置。
日本公開專利公報第2007-74526號揭露一種影像處理裝置，用以解決在結合多數個影像資料項目之時，色差信號損失的問題，其中該多數個影像資料項目係由在資料速率4：2：2下、包含一亮度信號及二色差信號之分量信號加以提供。揭露在日本公開專利公報第2007-74526號中之影像處理裝置，將具有資料速率4：2：2之分量信號轉換至具有資料速率4：4：4之分量信號，並產生複合視頻信號，俾使藉由依據預定的優先權順利而給予優先權至具有較高優先權之影像的分量信號，而顯示影像。
本發明人發現一問題，當揭露在日本公開專利公報第2003-189266號之技術應用到包含多種型式之信號的影像資料，在定標處理之後的影像資料的信號之間發生一偏差，其中該多種型式之信號包含具有不同資料速率之一亮度信號及色差信號。
例如，對於視頻資料而言，YCbCr 4：2：2格式被使用為標準格式，其包含在資料速率4：2：2以Y資料表示之一亮度信號以及以Cb與Cr資料(此後，共同地稱為"C資料")表示之二色差信號。為應用揭露在日本公開專利公報第2003-189266號之技術至以YCbCr 4：2：2格式之影像資料，對於每一型式的信號，其必需分開地及獨立地執行定標處理信號，然後在定標處理之後執行用以結合影像資料之處理。
圖13係一方塊圖，其顯示一裝置的構成例子，該裝置用以藉由應用揭露在日本公開專利公報第2003-189266號之技術至以YCbCr 4：2：2格式之影像資料而執行定標處理。顯示在圖13中之影像處理裝置9a係揭露在日本公開專利公報第2003-189266號之影像處理裝置9的修正例子，其並包含一影像轉換部90a及一影像轉換部90b。影像轉換部90a接收包含在來源影像資料7中之Y資料71的輸入，以在接收的資料上執行定標處理，並輸出Y資料81以作為目標影像資料8。此外，影像轉換部90b接收包含在來源影像資料7中之C資料72的輸入，以在接收的資料上執行定標處理，並輸出C資料82以作為目標影像資料8。
此後，Y資料81結合C資料82以產生目標影像資料8。以此得到的結果顯示在為示意圖之圖14中。在圖14中假定來源影像資料7包含有色區域710及有色區域720。有色區域710及有色區域720分別以Y資料及C資料表示。此外，目標影像資料8，其為影像處理裝置9a執行定標處理之後所得到的資料，包含有色區域810及有色區域820。注意：有色區域810包含設在其兩側、且在此發生顯著的信號偏差之有色位移區域811。此外，有色區域820包含設在其兩側之顏色位移區域821及顏色位移區域822。
因為在DDA運算之階次切換的時間點，對應Y資料之C資料的重取樣位置沒有被適當的設定，所以得到上述的結果。DDA運算之階次切換的時間點意指，例如，當用以執行DDA運算之函數從三次函數切換至一次函數時之時間點。例如，當從線性定標切換至非線性定標時，以一次函數之DDA運算的結果，被使用為對於以三次函數之DDA運算之輸入資料。同時，C資料具有小於Y資料之資料速率(1/2)，因此作為輸入之資料位置並沒有彼此對應。因此，當執行定標處理時會發生顏色位移。
此外，揭露在日本公開專利公報第2007-60105號之技術，能夠根據轉換目標之縱橫比且針對轉換而選擇或調整參數。然而，在此技術中，並未考慮到使用具有不同資料速率之多種型式的信號而用以表示單一影像資訊項目之影像格式，因而無法處理此種影像格式。
同時，揭露在日本公開專利公報第2007-74526號中之技術，處理如YCbCr 4：2：2格式之影像格式，但該處理係執行在C資料部分事先被變成二倍之後。因此，C資料的數量為來源資料的二倍大，因此需要大量的記憶體，其導致電路尺寸的增加。
本發明之實施例之第一例示性實施態樣係一種影像處理裝置，其在包含具有不同資料速率之多數個信號的影像資料上執行定標處理，該影像處理裝置包含：一第一定標處理部，其根據一第一比例因數，在一第一區域中，執行一第一定標處理；以及一第二定標處理部，其根據一第二比例因數，在鄰接該第一區域之一第二區域中，於該第一定標處理之後執行一第二定標處理。該第二定標處理部，在該第二定標處理開始時，藉由使用該第一比例因數，在一具有高資料速率之信號上，執行該第二定標處理，並藉由使用由修正該第一比例因數而得到的該第二比例因數，在一具有低資料速率之信號上，執行該第二定標處理。
本發明之實施例之第二例示性實施態樣係一種影像處理方法，其在包含具有不同資料速率之多數個信號的影像資料上執行定標處理，該影像處理方法包含：根據一第一比例因數在一第一區域中，執行一第一定標處理之第一定標處理步驟；以及根據一第二比例因數，在鄰接該第一區域之一第二區域中，於該第一定標處理步驟之後，執行一第二定標處理之第二定標處理步驟。在該第二定標處理開始時，藉由使用該第一比例因數，在一具有高資料速率之信號上執行該第二定標處理，並藉由使用由修正該第一比例因數而得到的該第二比例因數，在一具有低資料速率之信號上，執行該第二定標處理。
根據本發明之例示性實施態樣之影像處理裝置及方法，第二定標處理部，根據由修正該第一比例因數而得到的該第二比例因數，在一具有低資料速率之信號上執行該第二定標處理，而不像在具有高資料速率之信號的情況中，因而得以調整第二定標處理之結果。因此，在具有高資料速率之信號與具有低資料速率之信號之間的偏差可以被消除，其中該偏差係由於定標處理所引起。
根據本發明之例示性實施例，其可以消除當在包含具有不同資料速率之多數個信號的影像資料上執行定標處理時所引起之信號偏差。
以下將參考圖式詳細說明應用本發明之特定例示性實施例。所有圖式中，相同的元件以相同的參考符號表示，且適度地省略其多餘之解釋，以使說明清晰。
首先，分析在日本公開專利公報第2003-189266號中本身存在之問題的起因，以闡明本發明人構想出本發明之原因。
首先，在問題發生之影像資料的YCbCr 4：2：2格式中，表示亮度信號之Y資料在水平方向的資料量，不同於表示色差信號之C資料在水平方向的資料量。就此點，為說明之目的而提供下列二定義。對應C資料之第n資料的Y資料，被定義為Y資料的第2n資料(定義1)。對應C資料之第n重取樣點的Y資料之重取樣點被定義為Y資料的第2n重取樣點(定義2)。注意：C資料之重取樣點係一關於來源影像資料之C資料位置(點)。此外，重取樣點之數目係對應資料目標影像之資料量。目標影像亦以YCbCr 4：2：2格式而產生，因此目標影像之重取樣點以類似定義1的方式而定義。
此外，基於定義1及2而作下列定義。當C資料之重取樣點對應Y資料之重取樣點的1/2時，"C資料之重取樣點位置匹配Y資料之重取樣點位置"(定義3)。
在此假定：關於Y資料，Delta的初始值以"α"表示；Delta2的初始值以"β"表示；Delta3的初始值以"γ"表示；以及重取樣點的初始值以"I"表示。亦假定：Delta3為一常數數值。基於關係式(1)至(3)以及定義1與2之回歸公式，Y資料之重取樣點fy(x)可以下列關係式(4)表示。
此外，C資料之重取樣點fc(x)可以下列關係式(5)表示。
此外，為重取樣點之增量的Delta、Delta2、及Delta3，可以由關係式(1)至(5)推導出來。此外，表示Y資料之Delta的d1y(x)可以關係式(6)表示；表示Y資料之Delta2的d2y(x)可以關係式(7)表示；以及表示Y資料之Delta3的d3y(x)可以關係式(8)表示。
d
2 y
(x
)=γx
+β………(7)
d
3 y
(x
)=γ………(8)
此外，表示C資料之Delta的d1c(x)可以關係式(9)表示；表示C資料之Delta2的d2c(x)可以關係式(10)表示；以及表示C資料之Delta3的d3c(x)可以關係式(11)表示。
d
2c
(x
)=4γx
+2β+2γ………(10)
d
3 C
(x
)=4γ………(11)
然後，當C資料之重取樣點的數目以"n"表示時，對應的Y資料之重取樣點的DDA運算元，與C資料之重取樣點的DDA運算元相比較。Y資料的DDA運算元可以下列關係式(12)至(15)表示。
d
1 y
(2n
)=2γn 2
+(2β-γ)n
+α………(13)
d
2 y
(2n
)=2γn
+β………(14)
d
3 y
(2n
)=γ………(15)
此外，C資料的DDA運算元可以下列關係式(16)至(19)表示。
d
2 c
(n
)=4γn
+2β+2γ………(18)
d
3 C
(n
)=4γ………(19)
在此，關係式(12)與(16)滿足下列關係式(20)之關係。因此，可以說Y資料及C資料之重取樣位置總是相同。
此外，針對Delta、Delta2、以及Delta3之關係式可以下列關係式(21)、(22)、以及(23)表示。注意：下列關係式的推導可以歸納法證明，但在此省略其證明。
d
2 c
(n
)=2．d
2 y
(2n
)+2γ………(22)
d
3 c
(n
)=4γ………(23)
關係式(4)至(23)，可以假定γ=0而應用為二次函數處理，且可以假定β=0及γ=0而應用為一次函數處理。
於此情況中，藉由假定γ=0且實際上將運算元代入關係式(12)至(14)以及關係式(16)至(18)，而有效化在二次函數處理期間使用的DDA運算元。在此假定I2
、α2
、以及β2
分別為重取樣點、Delta、以及Delta2之在二次處理開始時之數值。在二次函數處理期間使用之Y資料的DDA運算元，可以下列關係式(24)至(26)表示。
f y
(2n
)=2β2 n 2
+(2α2
-β2
)n
+I 2
………(24)
d
1y
(2n
)=2β2 n
+α2
………(25)
d
2y
(2n
)=β2
………(26)
此外，在二次函數處理期間使用之C資料的DDA運算元，可以下列關係式(27)至(29)表示。
d
2c
(n
)=2β2
………(29)
當針對Y資料及C資料之關係式係推導自上述的式子時，在二次函數處理期間使用之針對Y資料及C資料之關係式，可以下列關係式(30)至(32)表示。
d
2c
(n
)=2．d
2y
(n
)=2β2
………(32)
由關係式(30)，吾人可以說Y資料與C資料之重取樣位置總是相同。
此外，假定β=0及γ=0，而有效化在一次函數處理期間使用的DDA運算元。在一次處理開始之時，在此假定I1
、α1
分別為重取樣點、Delta之數值。在一次函數處理期間使用之Y資料的DDA運算元，可以下列關係式(33)及(34)表示。
f y
(2n
)=2α1 n
+I 1
………(33)
d
1y
(2n
)=α1
………(34)
此外，在一次函數處理期間使用之C資料的DDA運算元，可以下列關係式(35)及(36)表示。
d
1c
(n
)=α1
………(36)
當針對Y資料及C資料之關係式係推導自上述的式子時，在一次函數處理期間使用之針對Y資料及C資料之關係式，可以下列關係式(37)至(38)表示。
d
1 c
(n
)=d
1 y
(2n
)=α1
………(38)
由關係式(37)，吾人可以說Y資料與C資料之重取樣位置總是相同。
鑒於上述事由，而例示發生在日本公開專利公報第2003-189266號中之前述的問題。圖15係一圖表，其顯示在日本公開專利公報第2003-189266號中，在從三次處理切換至一次處理時之演算法及數值的變化。在圖15中，Y資料及C資料之每一個的"Dst.Data No."表示目標影像資料的位置，亦即，重取樣點的數目。此外，"Dst.Data No."之"LS"表示在針對Y資料之一次處理開始之時，重取樣點的數目。圖15顯示當"Dst.Data No."在由"LS-2"至"LS+2"的範圍中時，執行DDA處理之情形。雖然圖15係將Y資料及C資料並列排列以方便比較，但Y資料及C資料可以彼此分開處理。
在此，"Dst.Data No."以在"LS-2"中之DDA運算元作為參考，定義C資料的DDA運算元，該"LS-2"為"LS"關於Y資料之前二步驟。換言之，C資料的DDA運算元可以藉由關係式(20)至(23)而加以計算。
具體言之，當Y資料的"Dst.Data No."指示在圖15之步驟S151中的"LS-2"時，重取樣點被定義為"f"；Delta被定義為"a"；Delta2被定義為"b"；以及Delta3被定義為"c"。此外，當C資料的"Dst.Data No."指示"LS/2-1"，重取樣點被定義為"f/2"Delta被定義為"a+b/2"；Delta2被定義為"2b+2c"；以及Delta3被定義為"4c"。
處理流程如下所述。首先，在步驟S151中，Y資料的"Dst.Data No."指示"LS-2"，且DDA運算部93藉由對應於圖11之步驟S903的處理，而將Delta加至重取樣點。此外，由於"LS-2"對應至三次處理區段，DDA運算部93在圖11之步驟S904中判定"YES"，並且藉由對應於圖11之步驟S905的處理，將Delta2加至Delta、亦將Delta3加至Delta2。此外，C資料的"Dst.Data No."指示"LS/2-1"，DDA運算部93以類似在Y資料中的方式，執行重取樣點、Delta、及Delta2之加法。注意：Y資料及C資料之每一個的Delta3為常數。
接著，在步驟S152中，Y資料的"Dst.Data No."指示"LS-1"，DDA運算部93以類似在步驟S151中的方式，執行重取樣點、Delta、及Delta2之加法。由於對應於Y資料之C資料不存在於此情況中，針對C資料的處理並未被執行。此時，DDA運算部93針對Y資料及C資料執行三次處理，並使用該三次處理的節結果以作為後續步驟的輸入。
然後，在步驟S153中，Y資料的"Dst.Data No."指示"LS"，且藉由對應圖11之步驟S903的處理，DDA運算部93將Delta加至重取樣點。此外，由於"LS"對應至一次處理區段，DDA運算部93在圖11之步驟S904中判定"NO"，而且並不執行Delta與Delta2的加法。此外，C資料的"Dst.Data No."指示"LS/2"，DDA運算部93以類似在Y資料中的方式，執行重取樣點之加法。注意：Y資料及C資料之每一個的Delta為常數。
此後，在步驟S154中，Y資料的"Dst.Data No."指示"LS+1"，且DDA運算部93以類似在步驟S153中的方式，執行重取樣點之加法。由於對應於Y資料之C資料不存在於此情況中，針對C資料的處理並未被執行。在繼步驟S155之後的步驟中，步驟S153及S154亦被重複地執行。
在此，使用在處理步驟S155開始期間之C資料的重取樣點與Y資料的重取樣點作比較。Y資料的重取樣點以f+4a+5b+2c表示。此外，C資料的重取樣點以f/2+2a+3b+2c表示。因此，並不滿足關係式(20)之fc(n)=1/2fy(2n)，而所以可以說重取樣位置並不相同。亦即，在目標影像中，表示色差資訊之C資料並不對應表示亮度資訊之Y資料，而這會引起顏色位移。換言之，這表示其發生顯著的信號偏差，且亦表示若繼續進行在步驟S155之後的處理，顏色位移會增加。
此外，在步驟S153中沒有發生顏色位移，而很明顯的顏色位移首先發生在步驟S155中。換言之，這表示係為步驟S155中的輸入值且用以計算重取樣點之Delta的數值並不正確。該句"Delta的數值並不正確"意指應該被Y資料及C資料滿足的關係式並未被滿足。具體言之，當執行一次處理之時，Delta需要滿足關係式(38)，然而當"Dst.Data No."指示"LS"或後續的數目時，Delta並不滿足關係式(38)。
鑒於上述事由，吾人可以說：顏色位移之所以發生係因為在處理階次被切換的邊界之每一DDA運算元具有兩側：由於先前運算處理所得到的一數值；以及作為針對後續處理之運算元的一數值。因此，緊接在DDA運算處理階次切換之前，應該被先前處理階次滿足之Y資料及C資料的關係式被滿足而作為先前處理之運算結果。同時，緊接著在處理階次切換之後，應該被Delta滿足之Y資料及C資料的關係式，並未被滿足。
具體言之，在圖15之情形中，由於三次處理，步驟S151及S152的運算結果顯示Y資料及C資料之DDA運算元，滿足所有的關係式(20)至(23)，並且在步驟S153中被使用為輸入值。同時，作為在步驟S155中之輸入值的運算元，並不滿足所有應該被滿足的關係式(37)及(38)。這在一次處理之後引起顏色位移，且由於顏色位移的累積，顏色位移會漸增。因此，本發明人構想出本發明，以修正在處理階次被切換的邊界之運算元，如以下之說明。
圖1係一方塊圖，其顯示根據本發明之第一例示性實施例之影像處理裝置10的結構。影像處理裝置10接收來源影像資料2，根據預定的比例因數，藉由使用一第一定標處理部101及一第二定標處理部102，而執行包含放大及縮小處理之定標處理，並輸出目標影像資料3。
於此情況中，來源影像資料2包含一第一區域21及鄰接該第一區域21之一第二區域22。第一區域21包含係為多數個不同信號之Y資料211及C資料212。在此，Y資料211具有高於C資料212之資料速率的資料速率。第二區域22包含係為多數個不同信號之Y資料221及C資料222。Y資料221及C資料222之資料速率等於Y資料211及C資料212之資料速率。
此外，目標影像資料3包含分別對應於第一區域21及第二區域22之一第一區域31及一第二區域32。第一區域31包含分別對應於Y資料211及C資料212、且其資料速率類似Y資料211及C資料212之資料速率的Y資料311及C資料312。第二區域32包含分別對應於Y資料221及C資料222、且其資料速率類似Y資料221及C資料222之資料速率的Y資料321及C資料322。
第一定標處理部101處理包含於第一區域21中之Y資料211及C資料212。第一定標處理部101，根據第一比例因數，在Y資料211上執行第一定標處理，並且產生及輸出Y資料311。此外，第一定標處理部101，根據第一比例因數，亦在C資料212上執行第一定標處理，並且產生及輸出C資料312。然後，第一定標處理部101修正第一比例因數，並輸出第一比例因數及修正的第一比例因數至第二定標處理部102。
第二定標處理部102處理在由第一定標處理部101執行的處理之後、且包含在第二區域22中之Y資料221及C資料222。第二定標處理部102，藉由使用第一比例因數，針對Y資料221計算第二比例因數，並根據第二比例因數，在Y資料221上執行定標處理。因此，定標處理部102產生並輸出Y資料321。此外，第二定標處理部102，藉由使用修正的第一比例因數，針對C資料222計算修正的第二比例因數，並根據修正的第二比例因數，在C資料222上執行定標處理。因此，第二定標處理部102產生並輸出C資料322。
注意：第二定標處理部102可以在接近定標處理之前、或在定標處理同時，修正第一比例因數。
另外，來源影像資料2的重取樣點可以藉由上述之定標處理而加以計算。
根據本發明之第一例示性實施例，在包含具有不同資料速率之多數個信號的影像資料中，諸如包含在來源影像資料2中之Y資料211、Y資料221、以及C資料212，針對包含在第二區域22中、且具有低資料速率之C資料222使用修正的第二比例因數，可使該定標處理不同於對包含在第一區域21中之C資料212的定標處理。因此，當執定標處理時所發生的顏色位移(亦即，信號偏差)可以被消除。
換言之，根據本發明之第一例示性實施例之第一定標處理部，藉由修正第一比例因數，而對於具有該低資料速率之信號計算第二比例因數，俾使該第二比例因數成為藉由在該第一比例因數上執行該第二定標處理而得到之一數值。
注意：上述問題發生的影像資料包含具有不同資料速率之多數個信號。具體言之，具有高資料速率之信號可能為亮度信號，而具有低資料速率之信號可能為指示與該亮度信號之顏色差異的色差信號。更具體言之，該亮度信號可能為Y資料，該色差信號可能為以"Cb"及"Cr"表示之C資料。換言之，在YCbCr 4：2：2格式中，Y資料在水平方向上的資料量不同於C資料在水平方向上的資料量。注意：使用在本發明之例示性實施例中的影像格式並不限於YCbCr 4：2：2格式。
作為根據本發明之第一例示性實施例之影像處理裝置10的第一實施例，影像處理裝置10a在以YCbCr 4：2：2格式之影像資料上執行定標處理的情形將以例子的方式在以下作說明。在第一實施例中，將說明當定標處理從三次處理切換至一次處理時，DDA運算元被修正的情形。
圖2係一方塊圖，其顯示根據本發明之第一實施例之影像處理裝置10a的結構。影像處理裝置10a為影像處理裝置10之修正的一實施例，且包含：一影像轉換部11及一影像轉換修正部12。影像轉換部11接收包含在來源影像資料2中之Y資料201的輸入，以在該Y資料201上執行定標處理，並輸出Y資料301以作為目標影像資料3。注意：上述的影像轉換部90a可以應用到影像轉換部11。此外，影像轉換修正部12接收包含在來源影像資料2中之C資料202的輸入，以在C資料202上執行定標處理，並輸出C資料302以作為目標影像資料3。於此情況中，藉由應用修正的比例因數，影像轉換修正部12在包含於事先指定的區域中之C資料上執行定標處理，而不像在包含於對應區域之Y資料的情況中。
圖3係一方塊圖，其顯示根據本發明之第一實施例之影像轉換修正部12的結構。影像轉換修正部12包含：一記憶體部121、一重取樣部22、以及一DDA運算部123。記憶體部121接收係為將受定標處理之來源影像資料的C資料輸入，並儲存該資料。記憶體部121可以為如RAM(隨機記憶體)、或非揮發性記憶體之記憶體。重取樣部122，自記憶體部121得到對應從DDA運算部123接收之重取樣點的影像資料，以在得到的影像資料上執行定標處理，以配合預定的目標影像資料之區域，然後輸出該目標影像資料。注意：記憶體部121及重取樣部122可能類似在圖10中之記憶體部91及重取樣部92。
除了圖10中所示之DDA運算部93的功能之外，DDA運算部123尚包含DDA運算元修正部124。DDA運算元修正部124，在接近一次函數、二次函數、以及三次函數運算處理之階次的切換之前，修正係為DDA運算元之Delta、Delta2、以及Delta3。因此，在切換階次之後，DDA運算部123可使用修正的DDA運算元以計算重取樣點。
圖4係根據本發明之第一實施例之流程圖，其顯示在影像轉換修正部12中用以計算重取樣點的處理。注意：圖4之步驟S101至S107以及步驟S110類似圖11之步驟S901至S908。因此，省略其詳細之描述，而以下主要將說明與圖11中之處理的差異。
在步驟S108中，DDA運算部123判定處理是否被切換。具體言之，DDA運算部123判定OutCount是否為一指示處理被切換之預定數值。例如，該數值對應至目標影像在當處理由對應於非線性定標之三次處理切換至對應於線性定標之一次處理時的位置。
當判定該處理為被切換，DDA運算元修正部124修正該DDA運算元(S109)。於此情況中，DDA運算部123輸出係為DDA運算元之Delta、Delta2、以及Delta3至DDA運算元修正部124。然後，DDA運算元修正部124，根據切換處理在Delta、Delta2、以及Delta3之間的處理之切換，將一預設的修正值加至該DDA運算元，從而計算修正的DDA運算元。例如，在從三次處理切換至一次處理時，DDA運算元修正124將Delta之修正值加至Delta。然後，該修正的Delta之數值被輸出至DDA運算部123。因此，DDA運算部123可以使用該修正的Delta之數值以計算後續的重取樣點。
換言之，在DDA運算處理階次切換之點，例如該處理從三次處理切換至一次處理階次之點，DDA運算元修正部124將一修正值加至C資料之該DDA運算元，俾能在該階次切換之前的DDA運算中，防止Y資料之重取樣位置偏離C資料之重取樣位置。
作為一特定的例子，當處理從三次處理切換至一次處理，修正值可以藉由比較關係式(20)及(21)與關係式(37)及(38)而得到，如以下所示。
Delta之關係式(21)與(38)的比較，顯示C資料的Delta大了1/2d2y(2n)。然而，為了彼此獨立地處理Y資料及C資料，該關係式並沒有以其原樣被使用。而是使用下列式子的轉換以處理Y資料及C資料。下列關係式(39)係推導自關係式(22)。
此外，下列關係式(40)係推導自關係式(3)。
d
2c
(n
)=d
2c
(n
-1)+d
3c
(n
-1)=d
2c
(n
-1)+4γ………(40)
然後，將關係式(40)代入關係式(39)，因而得到下列關係式(41)。
因此，Delta的修正值可以表示為一修正值(42)。
由於修正值可以僅以C資料的DDA運算元及常數表示，所以可以說Y資料及C資料可以彼此獨立地被處理。
因此，當處理從三次處理切換至一次處理時，DDA運算元修正部124將修正值(42)加至Delta，因而能修正Delta。
如上所述，根據本發明之一例示性實施例，可以基於關係式之間的差異，而計算修正值。在處理切換之時，DDA運算元修正部124將一適當的修正值加至DDA運算元，因而能夠以YCbCr 4：2：2格式進行防止重取樣位置彼此偏差的非線性定標。
接著，當從三次處理切換至一次處理時，使用修正值(42)而計算特定之修正值。於此情況中，假定n=LS/2及γ=c，該修正值可以被計算為修正值(43)。
圖5係一圖表，其顯示在本發明之第一實施例中，在從三次處理切換至一次處理時之演算法及數值的變化。圖5顯示當"Dst.Data No."在從"LS-2"到"LS+2"的範圍中時，以類似在圖15中的方式，執行DDA處理之情形。此外，Y資料由影像轉換部11處理，而C資料由影像轉換修正部12處理。注意：圖5中所示之針對Y資料之步驟S51至S55，係類似圖15之步驟S151至S155。因此，省略其詳細之描述，而以下主要將說明與圖11中之處理的差異，亦即主要將說明針對C資料之處理。
首先，在步驟S51中，C資料的"DSt.Data No."指示"LS/2-1"，而藉由對應圖4之步驟S103及S105的處理，DDA運算部123執行重取樣點、Delta、以及Delta2的加法。此外，在步驟S108中，DDA運算部123判定"LS/2-1"係在C資料上之三次處理之最後的"DSt.Data No."，而該階次即將切換。然後，在圖4之步驟S109中，DDA運算元修部124將修正值(43)加至Delta。具體言之，當圖5中所示的"Dst.Data No."指示"LS/2"時，作為C資料之一輸入值的Delta係以a+2b+c表示。
接著，在步驟S53中，C資料的"Dst.Data No."指示"LS/2"，DDA運算部123以對應圖4之步驟S103的處理，將在步驟S51修正的Delta加至重取樣點。此外，由於"LS/2"對應至一次處理區段，故在圖4的步驟S104中，DDA運算部123判定"NO"，而不執行Delta與Delta2的加法。
以此方法，C資料的Delta，在三次處理與一次處理之間的邊界被修正，因而亦在步驟S55中，滿足針對Y資料及C資料之關係式(37)及(38)。換言之，當以此方法執行修正時，如圖6所示，可以消除顏色位移。
圖6係一示意圖，其顯示在本發明之第一實施例中，針對影像資料之定標處理之結果的簡圖。在圖6中假定來源影像資料2包含一有色區域210及一有色區域220，有色區域210有色區域220分別以Y資料及C資料表示。此外，目標影像資料3，其為由影像處理裝置10a執行定標處理之後得到的資料，包含一有色區域310及一有色區域320。於此情況中，不像在圖14之有色區域810及有色區域820中，在有色區域310及有色區域320中並沒有發生顏色位移。
根據本發明之第一實施例，其可以清除當在非線性定標處理與線性定標處理之間切換時所發生的顏色位移。
換言之，上述之DDA運算元修正部124，基於關係式(21)與關係式(38)之間的差異，而修正係為具有低資料速率之信號的C資料，其中該關係式(21)用以在三次處理中，基於係為第一比例因數之Delta來計算一數值，該關係式(38)用以在一次處理中，基於係為第二比例因數之Delta來計算一數值。
同樣地，當階次從一次處理切換至三次處理時，DDA運算元修正部124，基於關係式(21)與關係式(38)之間的差異，而執行修正。
換言之，上述之DDA運算元修正部124，當用以基於係為第二比例因數之Delta而計算一數值的一第二關係式之階次，相對於用以基於係為第一比例因數之Delta而計算一數值的一第一關係式之階次改變時，執行修正。
作為根據本發明之第一例示性實施例之影像處理裝置10的第二實施例，一種修正DDA運算元之影像處理裝置，其當定標處理從二次處理切換至三次處理時的情形將在被以下說明。注意：根據第二實施例之影像處理裝置之結構類似圖3之影像處理裝置，故省略其圖示及說明。
在從二次處理切換至三次處理時的情形中，藉由比較關係式(30)至(32)與關係式(20)至(22)，關於Delta2，係在將定標處理切換成三次處理時之修正值表示為"2γ"。然後，使用修正值"2γ"，以計算特定的修正值。由於在此情況中係執行二次處理，故滿足γ=c(常數)，且該特定的修正值為"2c"。
圖7係一圖表，其顯示在本發明之第二實施例中，在從二次處理切換至三次處理時之演算法及數值的變化。在圖7中，Y資料及C資料之每一個的"RP.No."表示重取樣點的數目。此外，針對Y資料，在三次處理開始時，"RP.No."之"CS"表示重取樣點的數目。圖7顯示當"RP.No."在由"CS-2"至"CS+4"的範圍中，執行DDA處理之情形。
在此，"RP.No."以在"CS-2"中之DDA運算元作為參考，定義C資料的DDA運算元，該"CS-2"為"CS"關於Y資料之前二步驟。換言之，C資料的DDA運算元可以藉由係為針對二次處理之關係式(30)至(32)而計算。
具體言之，當在圖7之步驟S71中，Y資料之"RP.No."指示"CS-2"時，重取樣點被定義為"f"；Delta被定義為"a"；Delta2被定義為"b"；以及Delta3被定義為"c"。此外，當C資料之"RP.No."表示"CS/2-l"時，重取樣點被定義為"f/2"；Delta被定義為"a+b/2"；Delta2被定義為"2b"；以及Delta3被定義為"4c"。注意：Delta3並未在二次處理區段中被使用。
處理流程如下所述。省略相同如圖5中之處理的詳細描述，而以下主要將僅說明與圖5中所示之處理的差異。首先參考圖7，在步驟S71及S72中，在Y資料及C資料兩者上，皆執行二次處理。此外，在步驟S73至S77中，在Y資料及C資料兩者上，皆執行三次處理。
於此情況中，關於C資料，在圖4之步驟S108中，當處理從二次處理切換至三次處理時，亦即，當OutCount係對應至"CS/2-1"時，DDA運算部123判定"YES"。然後，DDA運算元修正部124將Delta2之修正值"2c"加至Delta2，並輸出修正的Delta2之數值至DDA運算部123。具體言之，當圖7之"RP.No."指示"CS/2"時，作為C資料之輸入值的Delta2以2a+2b表示。此後，以類似在Y資料中的方式，在步驟S75及S77中執行三次處理。
如圖7所示，在三次處理區段中，總是滿足關係式(20)至(23)，而結果沒有顏色位移發生。此係因為當在步驟S71中，Delta2被修正且被使用為在步驟S73中之輸入值時，在步驟S73中，關係式(20)至(23)為滿足。
根據本發明之第二實施例，可以消除發生在非線性定標處理之之間的階次切換之顏色位移。
換言之，上述之DDA運算元修正部124，基於用以根據關係式(31)而計算差異Delta2之關係式(32)與用以根據關係式(21)而計算差異Delta2之關係式(22)之間的差異，而修正係為具有低資料速率之信號的C資料，其中：該關係式(31)用以在二次處理中基於係為第一比例因數之Delta計算一數值，該關係式(21)用以在三次處理中基於係為第二比例因數之Delta來計算一數值。
作為根據本發明之第一例示性實施例之影像處理裝置10的第三實施例，一種修正DDA運算元之影像處理裝置，其當定標處理從二次處理切換至一次處理時的情形將在被以下說明。注意：根據第二實施例之影像處理裝置之構成類似圖3之影像處理裝置，故省略其圖示及說明。
在定標處理從二次處理切換至一次處理時的情形中，藉由比較關係式(31)與關係式(38)，關於Delta，係將在切換定標處理至一次處理時之修正值表示為-(1/2)d2y(2n)。然後，將修正值-(1/2)d2y(2n)代入關係式(26)中，以計算特定的修正值。由於在此情況中滿足β=β2
(常數)，該特定的修正值可以下列關係式(44)表示。
因此，由關係式(44)得到Delta之修正值-(1/2)b。
圖8係一圖表，其顯示在本發明之第三實施例中，在從二次處理切換至一次處理時之演算法及數值的變化。圖8顯示當"Dst.Data No."在由"LS-2"至"LS+2"的範圍中時，以類似在圖5中的方式，執行DDA處理之情形。
在此，"Dst.Data No."以在"LS-2"中之DDA運算元作為參考，定義C資料的DDA運算元，該"LS-2"為"LS"關於Y資料之前二步驟。換言之，可以類似在圖7中的方式，藉由係為針對二次處理之關係式(30)至(32)而計算C資料的DDA運算元。在圖8之步驟S81中的特定數值係藉由以"LS"取代圖7之"CS"所得到的數值，故省略其說明。
處理流程如下所述。省略相同如圖5中之處理的詳細描述，而以下主要將僅說明與圖5中所示之處理的差異。首先，在圖8之步驟S81及S82中，在Y資料及C資料兩者上，皆執行二次處理。此外，在步驟S73至S77中，在Y資料及C資料兩者上，皆執行一次處理。
於此情況中，關於C資料，在圖4之步驟S108中，當處理從二次處理切換至一次處理時，亦即，當OutCount係對應至"LS/2-1"時，DDA運算部123判定"YES"。然後，DDA運算元修正部124將Delta之修正值-(1/2)b加至Delta，並輸出修正的Delta之數值至DDA運算部123。具體言之，當圖8之"Dst.Data NO."指示"LS/2"時，作為C資料之輸入值的Delta以a+2b表示。此後，以類似在Y資料中的方式，在步驟S85中執行一次處理。
如圖8所示，由於在一次處理區段中滿足關係式(37)及(38)，故可以說Y資料與C資料之重取樣位置一直相同。
根據本發明之第三實施例，可以消除發生在二次處理的非線性定標處理與線性定標之間的切換之顏色位移。
如在本發明之第一至第三實施例中之說明，在DDA運算之處理切換時，適當的修正值被加至DDA運算元，因而可將Y資料及C資料的重取樣位置設定成永遠相同。圖9係一表格，其顯示根據本發明之一例示性實施例在一次處理、二次處理、以及三次處理相互切換時的修正值。例如，當由三次處理切換至二次處理時，該修正可以藉由將修正值"-2γ"加到Delta2而達成。
注意：如在日本公開專利公報第2007-74526號中所揭露，在YCbCr4：2：2格式中發生顏色位移之問題，可以藉由在升取樣至YCbCr 4：4：4格式之後執行定標處理而解決。同時，根據本發明之一例示性實施例，C資料的數量只有在執行升取樣之情形中的一半，因而達到節省記憶體與降低定標電路尺寸的效果。此外，根據本發明之一例示性實施例，在定標處理之後的影像處理中，C資料的數量亦降低至一半，因而達到降低影像處理系統整體的電路尺寸之效果。
此外，本發明並不限於上述之例示性實施例，且可以在不離開本發明之上述範疇下作各種修改。
第一及其它例示性實施例可以由一般熟悉本技藝者如所望地結合。此外，第一、第二、以及第三實施例可以由一般熟悉本技藝者如所望地結合。
雖然本發明已經就數個例示性實施例加以描述，但熟悉本技藝者將認可：本發明可以在隨附的申請專利範圍之精神與範疇內之各種修改加以實施，且本發明並不限於上述之實施例。
此外，申請專利範圍之範疇並不限於上述之例示性實施例。
再者，注意：本申請人的意圖是想包含與所有的本申請專利範圍之元件相等之物，即使其在後來的審查程序中被修改。
10．．．影像處理裝置
10a．．．影像處理裝置
101．．．第一定標處理部
102．．．第二定標處理部
11．．．影像轉換部
12．．．影像轉換修正部
121．．．記憶體部
122．．．重取樣部
123．．．DDA運算部
124．．．DDA運算元修正部
2．．．來源影像資料
21．．．第一區域
22．．．第二區域
201．．．Y資料
202．．．C資料
210．．．有色區域
220．．．有色區域
211．．．Y資料
212．．．C資料
221．．．Y資料
222．．．C資料
3．．．目標影像資料
31．．．第一區域
32．．．第二區域
301．．．Y資料
302．．．C資料
310．．．有色區域
320．．．有色區域
311．．．Y資料
312．．．C資料
321．．．Y資料
322．．．C資料
7．．．來源影像資料
71．．．Y資料
72．．．C資料
710．．．有色區域
720．．．有色區域
8．．．目標影像資料
81．．．Y資料
82．．．C資料
810．．．有色區域
820．．．有色區域
821．．．顏色偏移區域
822．．．顏色偏移區域
9．．．影像處理裝置
9a．．．影像處理裝置
90．．．影像轉換部
90a．．．影像轉換部
90b．．．影像轉換部
91．．．記憶體部
92．．．重取樣部
93．．．DDA運算部
上述及其它例示性實施態樣、優點以及特徵由以下配合隨附之圖式對特定實施例之說明將更加明白，其中：
圖1係一方塊圖，其顯示根據本發明之第一例示性實施例之影像處理裝置的結構；圖2係一方塊圖，其顯示根據本發明之第一實施例之影像處理裝置的結構；圖3係一方塊圖，其顯示根據本發明之第一實施例之影像轉換修正部的結構；圖4係一流程圖，其顯示根據本發明之第一實施例之用以計算重取樣點的處理；圖5係一圖表，其顯示在本發明之第一實施例中，在從三次處理切換至一次處理時之演算法及數值的變化；圖6係一示意圖，其顯示在本發明之第一實施例中，針對影像資料之定標處理之結果的簡圖；圖7係一圖表，其顯示在本發明之第二實施例中，在從二次處理切換至三次處理時之演算法及數值的變化；圖8係一圖表，其顯示在本發明之第三實施例中，在從二次處理切換至一次處理時之演算法及數值的變化；圖9係一表格，其顯示根據本發明之一例示性實施例，在當一次處理、二次處理、以及三次處理相互地切換時的修正值；圖10係一方塊圖，其顯示相關技術之影像處理裝置的結構；圖11係一流程圖，其顯示相關技術之用以計算重取樣點的處理；圖12A係一圖表，其顯示在相關技術中對應於輸出像素，作為DDA運算元之重取樣點的變化；圖12B係一圖表，其顯示在相關技術中對應於輸出像素，作為DDA運算元之Delta的變化；圖12C係一圖表，其顯示在相關技術中對應於輸出像素，作為DDA運算元之Delta2的變化；圖13係一方塊圖，其顯示一裝置的構成例子，該裝置用以藉由應用相關技術在以YCbCr 4：2：2格式之影像資料上執行定標處理；圖14係一示意圖，其顯示在相關技術中，針對影像資料之定標處理之結果的簡圖；以及圖15係一圖表，其顯示在相關技術中，在從三次處理切換至一次處理時之演算法及數值的變化。
10．．．影像處理裝置
101．．．第一定標處理部
102．．．第二定標處理部
2．．．來源影像資料
21．．．第一區域
22．．．第二區域
211．．．Y資料
212．．．C資料
221．．．Y資料
222．．．C資料
3．．．目標影像資料
31．．．第一區域
32．．．第二區域
311．．．Y資料
312．．．C資料
321．．．Y資料
322．．．C資料
Claims (12)
- 一種影像處理裝置，其在包含具有高資料速率之亮度信號及具有低資料速率之色差信號的影像資料上執行定標處理，該色差信號指示與該亮度信號之顏色差異，該影像處理裝置包含：一第一定標處理部，其根據一第一比例因數，在一第一區域中，執行一第一定標處理；以及一第二定標處理部，其根據一第二比例因數，在鄰接該第一區域之一第二區域中，於該第一定標處理之後執行一第二定標處理，其中該第二定標處理部，在該第二定標處理開始時，藉由使用該第一比例因數，在該亮度信號上，執行該第二定標處理，並藉由使用由修正該第一比例因數而得到的該第二比例因數，在該色差信號上，執行該第二定標處理。
- 如申請專利範圍第1項之影像處理裝置，其中該第一定標處理部，藉由修正該第一比例因數，而對於該色差信號計算該第二比例因數，俾使該第二比例因數成為藉由在該第一比例因數上執行該第二定標處理而得到之一數值。
- 如申請專利範圍第1項之影像處理裝置，其中該第一定標處理部，基於在用以基於該第一比例因數而計算一數值的一第一關係式與用以基於該第二比例因數而計算一數值的一第二關係式之間的一差異，而修正該色差信號。
- 如申請專利範圍第3項之影像處理裝置，其中該第一定標處理部，基於在用以基於該第一關係式而計算一差異的一式子與用以基於該第二關係式而計算一差異的一式子之間的一差異，而修正該色差信號。
- 如申請專利範圍第1項之影像處理裝置，其中該第一定標處理 部，係在用以基於該第二比例因數而計算一數值的一第二關係式之階次相對於用以基於該第一比例因數而計算一數值的一第一關係式之階次改變時，執行修正。
- 如申請專利範圍第1項之影像處理裝置，其中該資料速率係基於YCbCr 4：2：2格式。
- 一種影像處理方法，其在包含具有高資料速率之亮度信號及具有低資料速率之色差信號的影像資料上執行定標處理，該色差信號指示與該亮度信號之顏色差異，該影像處理方法包含：執行一第一定標處理，其根據一第一比例因數，在一第一區域中，執行一第一定標處理；以及根據一第二比例因數，在鄰接該第一區域之一第二區域中，於該第一定標處理步驟之後，執行一第二定標處理，且在該第二定標處理開始時，藉由使用該第一比例因數，在該亮度信號上執行該第二定標處理，並藉由使用由修正該第一比例因數而得到的該第二比例因數，在該色差信號上執行該第二定標處理。
- 如申請專利範圍第7項之影像處理方法，其中在該第一定標處理步驟中，藉由修正該第一比例因數，而對於該色差信號計算該第二比例因數，俾使該第二比例因數成為藉由在該第一比例因數上執行該第二定標處理而得到之一數值。
- 如申請專利範圍第7項之影像處理方法，其中在該第一定標處理步驟中，基於在用以基於該第一比例因數而計算一數值的一第一關係式與用以基於該第二比例因數而計算一數值的一第二關係式之間的一差異，而修正該色差信號。
- 如申請專利範圍第9項之影像處理方法，其中在該第一定標處理步驟中，基於在用以基於該第一關係式而計算一差異的一式子 與用以基於該第二關係式而計算一差異的一式子之間的一差異，而修正該色差信號。
- 如申請專利範圍第7項之影像處理方法，其中在該第一定標處理步驟中，係在用以基於該第二比例因數而計算一數值的一第二關係式之階次相對於用以基於該第一比例因數而計算一數值的一第一關係式之階次改變時，執行修正。
- 如申請專利範圍第7項之影像處理方法，其中該資料速率係基於YCbCr 4：2：2格式。
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