TWI423684B - 梳型濾波裝置 - Google Patents
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Description
本發明係有關於一種梳型濾波裝置,特別是有關於一種可根據一影像信號的變化,適當地處理該影像信號的梳型濾波裝置。
梳型濾波器(comb filter)在傳統電視機(類比電視)上是一個相當重要的電路。梳型濾波器最主要的工作原理是,利用彩色訊號與黑白訊號之間相位的不同,分離出彩色訊號與黑白訊號。分離後的彩色訊號與黑白訊號分別送至各自的解調器。
如果彩色訊號與黑白訊號分離的乾淨,則解調後的黑白與彩色訊號就會完全的分離,不會干擾彼此。如此就能還原出完美的原像。相反地,若彩色訊號與黑白訊號無法完整地分離時,則解調後的黑白與彩色訊號就會互相干擾,使畫面(圖框)出現拍差(beat)以及額外的彩色條紋,進而造成觀賞的不適。
本發明提供一種梳型濾波裝置,接收一連續圖場訊號,分離一目前圖場的一目前影像成份的亮度及彩度,並包括一處理單元以及一控制單元。處理單元藉由對目前影像成份進行一2D梳型濾波處理以及一3D梳型濾波處理之至少一者,分離目前影像成份的亮度及彩度。當目前影像成份進行2D梳型濾波處理後,可產生一第一處理信號。當目前影像成份進行3D梳型濾波處理後,可產生第二處理信號。控制單元包括,一第一計算模組、一第二計算模組以及一判斷模組。一第一計算模組對目前圖場的目前影像成份、複數第一影像成份、一第一先前圖場的一第一先前影像成份及複數第二影像成份進行一絕對值差和計算,用以產生一第一計算結果。第二計算模組對目前影像成份、該等第一影像成份、一第二先前圖場的一第二先前影像成份及複數第三影像成份,進行絕對值差和計算,用以產生一第二計算結果。一判斷模組根據第一及第二計算結果,產生一第一判斷結果。當第一判斷結果大於一第一預設值時,判斷模組令處理單元輸出第一處理信號。當第一判斷結果小於第一預設值時,判斷模組令處理單元輸出第二處理信號。
為讓本發明之特徵和優點能更明顯易懂,下文特舉出較佳實施例,並配合所附圖式,作詳細說明如下:
第1圖為本發明之梳型濾波裝置之一可能實施例。梳型濾波裝置100用以處理影像信號VIN1
。第6圖為影像信號VIN1
之示意圖。如第6圖所示,影像信號VIN1
係為具有連續圖框(frame)PF1、PF2、CF的影像信號(即連續圖場(field)F、F0~F4)。稍後將詳細說明第6圖。在本實施例中,梳型濾波裝置100包括處理單元110以及控制單元130。
在一可能實施例中,梳型濾波裝置100可整合在一類比數位轉換器(analog-to-digital converter;ADC)中,但並非用以限制本發明。在其它實施例中,梳型濾波裝置100可應用在影像解碼器(video decoder)之中。
另外,本發明並不限定影像信號VIN1
的種類。在一可能實施例中,影像信號VIN1
係為NTSC(National Television System Committee)規格的影像信號(即每秒60張顯示畫面),但並非用以限制本發明。在其它實施例中,影像信號VIN1
係為PAL(Phase Alternating Line)規格,或是其它規格的影像信號。
以NTSC規格為例,影像信號VIN1
中每一圖場均具有許多影像成份,每一影像成份被供予一對應的像素單元。一顯示器(未繪出)具有複數掃描線,每一條掃描線耦接複數個像素單元。該等像素單元根據影像信號VIN1
的影像成份,呈現相對應的畫面。奇圖場(odd field),如第6圖的圖場F、F1、F3,具有複數影像成份,該等影像成份係供予複數奇數掃描線。同樣地,偶圖場(even field),如第6圖的圖場F0、F2、F4,亦具有複數影像成份,該等影像成份係供予複數偶數掃描線。一般來說,顯示畫面之前會先對圖場(如F、F0-F4)做梳型濾波處理,先將圖場中的各影像成份的亮度和色度作分離,之後再進行解交錯(de-interlace)處理,最後才於顯示器上顯示出對應畫面。
為方便說明,以下內容僅以影像信號VIN1
的偶圖場(如第6圖的F0、F2、F4)的影像成份F0_yc、F2_yc及F4_yc為例,說明梳型濾波裝置100如何處理影像信號VIN1
的影像成份F0_yc、F2_yc及F4_yc,其中影像成份F0_yc、F2_yc及F4_yc均係欲提供予一目標像素Pix的影像成份。上述影像成份F0_yc、F2_yc及F4_yc在提供予目標像素Pix之前,需經過2D或3D濾波處理以分離亮度及彩度。目標像素Pix再根據處理後的結果,呈現相對應的亮度及色度。
在本實施例中,請參照第6圖,影像成份F0_yc為一第一圖框CF的偶圖場F0的影像成份;影像成份F2_yc為一第二圖框PF2的偶圖場F2的影像成份;影像成份F4_yc為一第三圖框PF1的偶圖場F4的影像成份,其中第一至第三圖框PF1、PF2、CF為連續圖框。在本實施例中,第三圖框PF1為最早接收到的圖框,然後才接收到第二圖框PF2為,最後接收到第一圖框CF。因此,第三圖框PF1稱為第一先前圖框,第二圖框PF2稱為第二先前圖框,第一圖框CF稱為目前圖框。
偶圖場F4的影像成份F4_yc最早被提供,接著提供偶圖場F2的影像成份F2_yc,最後提供偶圖場F0的影像成份F0_yc。因此,影像成份F4_yc可稱為第一先前影像成份,影像成份F2_yc可稱為第二先前影像成份,而影像成份F0_yc可稱為目前影像成份。
影像成份F0_yc、F2_yc及F4_yc係為圖場上,欲提供予同一像素(如圖場座標(10,10)位置的點像素)的影像信號。另外,由於影像信號VIN1
具NTSC規格,故影像成份F0_yc、F2_yc及F4_yc同時具有亮度成份(luminance;Y)及色度成份(chrominance;C),且影像成份F0_yc、F2_yc及F4_yc的色度成份像位差為180度。
在第1圖中,處理單元130對目前圖框CF的目前影像成份(如F0_yc)進行一2D梳型濾波處理以及一3D梳型濾波處理之至少一者。當目前影像成份進行完2D梳型濾波處理後,可產生處理信號SP1_2D
。當目前影像成份進行完3D梳型濾波處理後,可產生處理信號SP2_3D
。在一可能實施例中,處理信號SP1_2D
或SP2_3D
係提供予一像素(pixel),使得該像素呈現相對應的亮度及色度。
在本實施例中,處理單元110包括,2D梳型濾波器(2D comb filter)111以及3D梳型濾波器(3D comb filter)113。當2D梳型濾波器111被觸發時,便對目前影像成份進行2D梳型濾波處理,用以產生處理信號SP1_2D
。當3D梳型濾波器113被觸發時,便對目前影像成份進行3D梳型濾波處理,用以產生處理信號SP2_3D
。在一實施例中,一目標像素(如Pix)根據處理信號SP1_2D
或SP2_3D
,而呈現相對應亮度及色度。
如圖所示,控制單元130包括,計算模組131、133以及判斷模組135。計算模組131對目前影像成份F0_yc、複數第一影像成份(如第6圖範圍600內,除了F0_yc以外的所有影像成份)、第一先前影像成份F4_yc以及複數第二影像成份(如第6圖範圍604內,除了F4_yc以外的所有影像成份)進行一絕對值差和(sum of absolute differences;以下簡稱SAD)計算,用以產生計算結果SC1
。在本實施例中,根據計算結果SC1
,便可得知目前影像成份F0_yc相對於先前影像成份F4_yc而言,是否為靜止影像成份。
請配合第6圖,計算模組131係對欲提供至範圍600及604內的像素的相對應影像成份進行SAD計算。在本實施例中,範圍600及604各自包含目標像素Pix相鄰的8個像素。本發明並不限制範圍600、602及604的大小。在其它實施例中,計算模組131可對更多的影像成份進行SAD計算。
為了提高判斷的準確性,本發明的控制單元130具有計算模組133。藉由計算模組133,便可更加確認欲傳送至目標像素Pix的影像成份F0_yc是否為靜止成份。在其它實施例中,為了節省成本,可省略計算模組133。
在本實施例中,計算模組133對目前影像成份F0_yc、複數第一影像成份(如第6圖範圍600內,除了F0_yc以外的所有影像成份)、第二先前影像成份F2_yc以及複數第三影像成份(如第6圖範圍602內,除了F2_yc以外的所有影像成份)進行SAD計算,用以產生計算結果SC2
。如圖所示,計算模組133包括,內部2D梳型濾波器132、134以及計算器136。
內部2D梳型濾波器132處理欲提供至範圍602內的像素的影像成份,並產生複數內部信號F2_y。在本實施例中,內部信號F2_y為欲提供至範圍602內的像素的影像成份的亮度成份。
內部2D梳型濾波器134處理欲提供至範圍600內的像素的影像成份,並產生複數內部信號F0_y。在本實施例中,內部信號F0_y為欲提供至範圍600內的像素的影像成份的亮度成份。計算器136對內部信號F2_y及F0_y進行SAD計算,用以產生計算結果SC2
。
判斷模組135根據計算結果SC2
,可更加確認欲提供至目標像素Pix的影像成份F0_yc是否為靜止影像成份。在本實施例中,判斷模組135係同時根據計算結果SC1
及SC2
,產生判斷結果SD1
。本發明並不限定判斷模組135產生判斷結果SD1
的方法。
在一可能實施例中,判斷模組135平均計算結果SC1
及SC2
,用以產生判斷結果SD1
。在其它實施例中,判斷結果SD1
係為計算結果SC1
及SC2
之最大者。在本實施例中,判斷模組135具有一混合器(Mix)137,用以混合計算結果SC1
及SC2
,而產生判斷結果SD1
。
當判斷結果SD1
大於一第一預設值時,判斷模組135令處理單元110輸出處理信號SP1_2D
。在本實施例中,當判斷結果SD1
大於第一預設值時,表示欲提供至目標像素Pix的目前影像成份F0_yc相對於先前影像成份(如F2_yc或F4_yc)而言,係對應一移動後的影像成份,故判斷模組135觸發2D梳型濾波器111,用以對欲提供至目標像素Pix目前影像成份F0_yc進行2D梳型濾波處理,然後再將濾波處理後的結果傳送至目標像素Pix。
當判斷結果SD1
小於第一預設值時,判斷模組135令處理單元110輸出處理信號SP2_3D
。在本實施例中,當判斷結果SD1
小於第一預設值時,表示欲提供至目標像素Pix的目前影像成份F0_yc相對於先前影像成份F2_yc或F4_yc而言,係對應到一靜止影像成份,故判斷模組135觸發3D梳型濾波器113,用以對欲提供至目標像素Pix所接收到的目前影像成份F0_yc進行3D梳型濾波處理。3D梳型濾波處理後的結果亦將傳送至目標像素Pix。
第2圖為本發明之梳型濾波裝置之另一可能實施例。如圖所示,梳型濾波裝置200包括,處理單元210以及控制單元230。由於控制單元230與第1圖的控制單元130相似,故不再贅述。在本實施例中,處理單元210包括,2D梳型濾波器211、3D梳型濾波器213以及開關模組215。
2D梳型濾波器211對欲傳送至目標像素Pix的目前影像成份F0_yc進行2D梳型濾波處理,用以產生處理信號SP1_2D
。3D梳型濾波器213對欲傳送至目標像素Pix的目前影像成份F0_yc進行3D梳型濾波處理,用以產生處理信號SP2_3D
。開關模組215接收處理信號SP1_2D
及SP2_3D
,並根據判斷模組235的輸出信號,決定輸出處理信號SP1_2D
或SP2_3D
予目標像素Pix。
在本實施例中,判斷模組235根據計算模組231及233所產生的計算結果SC1
及SC2
,產生判斷結果SD1
。當判斷結果SD1
大於一第一預設值時,判斷模組235控制開關模組210,使其輸出處理信號SP1_2D
。當判斷結果SD1
小於第一預設值時,判斷模組235控制開關模組210,使其輸出處理信號SP2_3D
。
在本實施例中,在控制單元230開始運作的同時,2D梳型濾波器211及3D梳型濾波器213便開始對欲傳送至目標像素Pix的目前影像成份F0_yc進行處理。因此,在開關模組215接收到判斷模組235的輸出信號時,便可立即輸出相對應的處理信號SP1_2D
或SP2_3D
予目標像素Pix。
第3圖為本發明之控制單元之另一可能實施例。第3圖相似第1圖的控制單元130,不同之處在於,第3圖的控制單元300多了計算模組370及390。由於控制單元300的計算模組310、330以及判斷模組350與第1圖的計算模組131、133以及判斷模組135相似,故不再贅述。
在第3圖中,計算模組370對欲傳送至目標像素Pix的目前影像成份F0_yc進行一邊緣判斷(edge detection)處理,用以產生計算結果SC3
。在本實施例中,計算模組370係對欲傳送至目標像素Pix的目前影像成份F0_yc的亮度成份F0_y進行處理(例如,高頻濾波處理),用以產生一邊緣資訊。
計算模組390根據欲傳送至目標像素Pix的目前影像成份F0_yc及第二先前影像成份F2_yc,進行邊緣判斷處理,用以產生計算結果SC4
。藉由計算模組390,便可更加確認欲傳送至目標像素Pix的目前影像成份F0_yc是否為一邊緣影像。由於僅透過計算模組370,便可得知欲傳送至目標像素Pix的目前影像成份F0_yc是否為一邊緣影像,故在其它實施例中,可省略計算模組390。
在本實施例中,計算模組390包括平均器391以及邊緣判斷器393。平均器391平均欲傳送至目標像素Pix的目前影像成份F0_yc及第二先前影像成份F2_yc。邊緣判斷器393對平均器391的平均結果,進行邊緣判斷處理,用以產生計算結果SC4
。在本實施例中,平均器391所產生的平均結果係為欲傳送至目標像素Pix的目前影像成份F0_yc及第二先前影像成份F2_yc的亮度成份的平均值F02_y。
在一可能實施例中,判斷模組350先根據計算結果SC1
及SC2
,產生一判斷結果SD1
,接著再根據計算結果SC3
及SC4
,定義出一第一預設值,然後將判斷結果SD1
與第一預設值作比較,最後再根據比較結果,決定使處理單元(110或210)輸出處理信號SP1_2D
或SP2_3D
予目標像素Pix。
在另一實施例中,只要藉由計算模組370的計算結果SC3
,便可得知欲傳送至目標像素Pix的目前影像成份F0_yc是否為一邊緣影像。因此,在此例中,判斷模組350只根據計算模組370的計算結果,產生一第一預設值,再將第一預設值與判斷結果SD1
作比較。
在其它實施例中,可事先預設該第一預設值。在此例中,判斷模組350可根據計算結果SC3
及SC4
(或僅根據計算結果SC3
),調整事先預設的第一預設值,再將調整後的第一預設值與判斷結果SD1
作比較,用以決定使處理單元(110或210)輸出處理信號SP1_2D
或SP2_3D
。
舉例而言,若計算模組370及390均計算出一邊緣時,則判斷模組350減小第一預設值,使得判斷結果SD1
大於第一預設值。因此,處理單元110對欲傳送至目標像素Pix的目前影像成份F0_yc進行2D梳型濾波處理。
相反地,若計算模組370及390並未計算出一邊緣時,則判斷模組350增加第一預設值,使得判斷結果SD1
小於第一預設值。因此,處理單元110對欲傳送至目標像素Pix的目前影像成份F0_yc進行3D梳型濾波處理。
第4圖為本發明之控制單元之另一可能實施例。第4圖與第3圖相似,不同之處在於,第4圖多了統計模組460。統計模組460對影像信號VIN1
進行統計。判斷模組430可根據統計模組460的統計結果,定義或調整一第一預設值。
在一可能實施例中,判斷模組430係根據統計模組460的統計結果、計算結果SC3
及SC4
,定義出一第一預設值。在另一可能實施例中,判斷模組430具有事先設定的第一預設值。在此例中,判斷模組430可根據統計模組460的統計結果、計算結果SC3
及SC4
,適當地調整第一預設值。
在本實施例中,統計模組460可對影像信號VIN1
中的圖框與圖框之間(或圖場與圖場之間)的絕對差值(absolute differences),進行長方圖(histogram)統計,但此揭露並非用以限制本發明。在其它實施例中,本領域之技術人員可利用其它的統計方式。另外,由於影像信號的絕對差值計算,為本領域人士所深知,故不再贅述。
第5圖為影像信號VIN1
的絕對差值histogram統計示意圖(如二張相鄰圖框間像素點對點的絕對差值)。histogram統計值可用來輔助判斷移動現象。藉由histogram統計值,可得知目前整體圖框是偏向靜止或是有在移動。即使有雜訊(noise)影響,也可以正確判斷整張圖框是否有移動。
上述所提到的靜止及移動的判斷,係與上一圖框的比較結果。以第6圖所示的圖框為例,若目前圖框(F+F0)與先前圖框(F1+F2)的差異過大時,表示目前圖框係對應到一移動後的圖框。相反地,若目前圖框及先前圖框的差值不大時,表示目前圖框對應到一靜止圖框,也就是目前圖框所對應的畫面與先前圖框所對應的畫面相同。另一統計方式亦可取二張相鄰的奇圖場或偶圖場(即同奇偶場,same-parity field)進行統計。例如取奇圖場F、F1或偶圖場F0、F2進行絕對差值histogram統計。
在第5圖中(靜止畫面的統計結果),根據統計最多的位置,便可知道雜訊有多大。另外,若3D差值大於20的影像成份的數量幾近零,則表示該圖框是靜止圖框。反之,則表示圖框有在移動。再者,觀察3D差值較大的影像成份的數量,便可得知整張圖框是否有部分物件被移動。
倘若藉由histogram統計出,整張圖框是靜止的現象,則與判斷結果SD1
比較的該第一預設值就可以設定成靜止適用的數據,因此,histogram統計值可用以控制該第一預設值的大小。
在一可能實施例中,根據一預設圖框,便可定義出一第一預設值。在其它實施例中,可利用其它的方式,定義出第一預設值。
請參考第1圖,判斷模組135將該第一預設值與判斷結果SD1
作比較後,便可判斷出欲傳送至目標像素Pix的目前影像信號F0_yc係為靜止或移動像素(與該預設值相比較)。以上所訴的實施例係依照目前圖框/圖場中,欲傳送至每一點像素的影像成份的情況(靜止或移動影像成份),而採用2D或3D梳型濾波方式來處理該影像成份,也就是說,當該影像成份被判斷為靜止影像成份時,則採用3D梳型濾波方式來處理此影像成份,否則以2D梳型濾波方式來處理此影像成份。
雖然本發明已以較佳實施例揭露如上,然其並非用以限定本發明,任何所屬技術領域中具有通常知識者,在不脫離本發明之精神和範圍內,當可作些許之更動與潤飾,因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100、200‧‧‧梳型濾波裝置
110、210‧‧‧處理單元
130、230、300、400‧‧‧控制單元
111、211‧‧‧2D梳型濾波器
113、213‧‧‧3D梳型濾波器
131、133、231、233、310、330、370、390、410、420、440、450‧‧‧計算模組
135、235、350、430‧‧‧判斷模組
132、134‧‧‧內部2D梳型濾波器
136‧‧‧計算器
137‧‧‧混合器
215‧‧‧開關模組
391‧‧‧平均器
393‧‧‧邊緣判斷器
460‧‧‧統計模組
第1圖為本發明之梳型濾波裝置之一可能實施例。
第2圖為本發明之梳型濾波裝置之另一可能實施例。
第3圖為本發明之控制單元之另一可能實施例。
第4圖為本發明之控制單元之另一可能實施例。
第5圖為影像信號VIN1
的絕對差值histogram統計示意圖。
第6圖為影像信號VIN1
示意圖。
100...梳型濾波裝置
110...處理單元
111...2D梳型濾波器
113...3D梳型濾波器
130...控制單元
131、133...計算模組
132、134...內部2D梳型濾波器
135...判斷模組
136...計算器
137...混合器
Claims (9)
- 一種梳型濾波裝置,接收一連續圖場訊號,分離一目前圖場的一目前影像成份的亮度及彩度,並包括:一處理單元,藉由對該目前影像成份進行一2D梳型濾波處理以及一3D梳型濾波處理之至少一者,分離該目前影像成份的亮度及彩度,當該目前影像成份進行該2D梳型濾波處理後,可產生一第一處理信號,當該目前影像成份進行該3D梳型濾波處理後,可產生該第二處理信號;以及一控制單元,包括:一第一計算模組,對該目前圖場的該目前影像成份、複數第一影像成份、一第一先前圖場的一第一先前影像成份及複數第二影像成份進行一絕對值差和計算,用以產生一第一計算結果;一第二計算模組,對該目前影像成份、該等第一影像成份、一第二先前圖場的一第二先前影像成份及複數第三影像成份,進行該絕對值差和計算,用以產生一第二計算結果;一判斷模組,根據該第一及第二計算結果,產生一第一判斷結果,當該第一判斷結果大於一第一預設值時,該判斷模組令該處理單元輸出該第一處理信號,當該第一判斷結果小於該第一預設值時,該判斷模組令該處理單元輸出該第二處理信號;一第三計算模組,對該目前影像成份進行一邊緣判斷 處理,用以產生一第三計算結果;以及一第四計算模組,根據該目前影像成份及該第二先前影像成份,進行該邊緣判斷處理,用以產生一第四計算結果,該判斷模組根據該第三及第四計算結果,定義該第一預設值。
- 如申請專利範圍第1項所述之梳型濾波裝置,其中該處理單元包括:一2D梳型濾波器(2D comb filter),當該2D梳型濾波器被觸發時,便對該目前影像成份進行該2D梳型濾波處理,用以產生該第一處理信號;一3D梳型濾波器(3D comb filter),當該3D梳型濾波器被觸發時,便對該目前影像成份進行該3D梳型濾波處理,用以產生該第二處理信號;其中,當該第一判斷結果大於該第一預設值時,該判斷模組觸發該2D梳型濾波器,當該第一判斷結果小於該第一預設值時,該判斷模組觸發該3D梳型濾波器。
- 如申請專利範圍第1項所述之梳型濾波裝置,其中該處理單元包括:一2D梳型濾波器(2D comb filter),對該目前影像成份進行該2D梳型濾波處理,用以產生該第一處理信號;一3D梳型濾波器(3D comb filter),對該目前影像成份進行該3D梳型濾波處理,用以產生該第二處理信號;一開關模組,接收該第一及第二處理信號,當該第一判斷結果大於該第一預設值時,該開關模組輸出該第一處理信號,當該第一判斷結果小於該第一預設值時,該開關 模組輸出該第二處理信號。
- 如申請專利範圍第1項所述之梳型濾波裝置,其中該第二計算模組包括:一第一內部2D梳型濾波器,用以處理該第二先前影像成份以及該等第三影像成份,並產生複數第一亮度信號;一第二內部2D梳型濾波器,用以處理該目前影像成份以及該等第一影像成份,並產生複數第二亮度信號;以及一計算器,對該些第一及第二內部信號進行該絕對值差和計算,用以產生該第二計算結果。
- 如申請專利範圍第1項所述之梳型濾波裝置,其中該判斷模組平均該第一及第二計算結果,用以產生該第一判斷結果。
- 如申請專利範圍第1項所述之梳型濾波裝置,其中該第一判斷結果係為該第一及第二計算結果之最大者。
- 如申請專利範圍第1項所述之梳型濾波裝置,其中該第四計算模組包括:一平均器,平均該目前影像成份及該第二先前影像成份;以及一邊緣判斷器,對該平均器的平均結果,進行該邊緣判斷處理,用以產生該第四計算結果。
- 如申請專利範圍第1項所述之梳型濾波裝置,更包括:一統計模組,根據該目前影像成份及該第二先前影像成份的絕對差進行統計,其中,根據該統計模組的統計結果,可定義出該第一預設值。
- 如申請專利範圍第1項所述之梳型濾波裝置,其中該第二先前圖場介於目前圖場及該第一先前圖場之間之間,且目前圖場、第一先前圖場以及第二先前圖場均為奇場或均為偶場。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
TW99114904A TWI423684B (zh) | 2010-05-11 | 2010-05-11 | 梳型濾波裝置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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TW201141243A TW201141243A (en) | 2011-11-16 |
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Citations (5)
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-
2010
- 2010-05-11 TW TW99114904A patent/TWI423684B/zh active
Patent Citations (5)
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