TWI463468B - 影像處理裝置及影像處理方法 - Google Patents

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Description

影像處理裝置及影像處理方法
本發明是有關於一種影像處理，且特別是有關於一種應用於液晶過驅動技術之影像處理裝置及影像處理方法。
現今液晶顯示器多採過驅動(Over Driving,OD)技術來提高液晶分子的反應速度。過驅動技術係指根據先前畫面及目前畫面來進行過驅動處理，進而得到對應之過驅電壓來驅動液晶分子，因此，在使用過驅動技術時必須將先前畫面的資料暫存於一記憶體中。
然而，為了節省記憶體的使用量，先前影像的資料會先被截斷(Truncation)後再儲存至記憶體中，舉例來說，假設先前影像中原先每個像素係具有8位元的資料，但僅其前4個最高有效位(Most Significant Bits，MSBs)的資料被儲存進記憶體中。如此一來，因記憶體中先前影像的資料被截斷將導致該先前影像失去影像細節的資訊，舉例來說，原先連續的灰階漸層將因失去部份最低有效位(Least Significant Bits，LSBs)的資料而變成不連續的漸層，而當進行過驅動處理時，失去細節的先前影像將影響最後輸出畫面的品質。
本發明之目的係用以解決前述過驅動技術中因節省記憶體而導致最後輸出畫面品質不佳的問題。
為達到前述目的，本發明提出一種影像處理裝置，其包括記憶體、處理單元及過驅動處理單元。記憶體用以儲存資料被截斷之先前影像。處理單元對先前影像進行平滑影像處理。過驅動處理單元根據處理後之先前影像及目前影像進行過驅動處理，以產生輸出影像。
為達到前述目的，本發明另提出一種影像處理方法。本發明之影像處理方法包括如下步驟：儲存資料被截斷之先前影像；對先前影像進行平滑影像處理；以及根據處理後之先前影像及目前影像進行過驅動處理，以產生輸出影像。
為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：
為了消弭因資料被截斷所產生的不連續漸層，下述實施例提供一種影像處理裝置及影像處理方法。本發明之影像處理裝置包括一記憶體、一處理單元及一過驅動處理單元。記憶體用以儲存一先前影像，該先前影像之資料在存進該記憶體之前係已被截斷。處理單元對先前影像進行邊緣偵測，並根據邊緣偵測之結果對先前影像進行平滑影像處理。然後，過驅動處理單元根據處理後之先前影像及目前影像進行過驅動處理，以產生輸出影像。
本發明之影像處理方法包括如下步驟：儲存一先前影像於一記憶體中，該先前影像之資料在存進該記憶體之前係已被截斷；對先前影像進行邊緣偵測，並根據邊緣偵測之結果對先前影像進行平滑影像處理，以處理該先前影像被截斷之資料；以及根據處理後之先前影像及目前影像進行過驅動處理，以產生輸出影像。
在一實施例中，本發明之處理單元包括邊緣偵測單元、係數選擇單元及低通濾波器。邊緣偵測單元對資料被截斷之先前影像之數個區塊中之一目標區塊執行邊緣偵測，以產生邊緣偵測之結果。係數選擇單元根據邊緣偵測之結果決定一組濾波係數。低通濾波器根據此組濾波係數對目標區塊執行平滑影像處理，以修復該先前影像被截斷之資料。
請同時參照第1圖及第2圖，第1圖繪示係為依照本發明一實施例之影像處理裝置之方塊圖，第2圖繪示係為依照本發明一實施例之影像處理方法之流程圖。影像處理裝置10包括記憶體11、處理單元12及過驅動處理單元13。為方便說明起見，下述實施例之先前影像係以先前影像F(n-1)[7:4]為例說明，目前影像係以目前影像F(n)[7:0]為例說明，處理後之先前影像係以處理後之先前影像F’(n-1)[7:0]為例說明。標示[7:0]代表包含位元7至0之資料，而標示[7:4]代表包含位元7至4之資料。所以先前影像F(n-1)[7:4]表示位元3至0的資料被截斷(Truncation)。
影像處理方法能應用於影像處理裝置10，且包括如下步驟。首先如步驟21所示，記憶體11儲存先前影像F(n-1)[7:4]，記憶體11中所儲存之先前影像F(n-1)[7:4]僅包含其每個像素之位元7至4的資料，也就是說，先前影像F(n-1)中每個像素之位元3至0的資料係已被截斷。接著如步驟22所示，處理單元12對先前影像F(n-1)[7:4]進行邊緣偵測，並根據邊緣偵測之結果對先前影像F(n-1)[7:4]進行平滑影像處理，以修復先前影像被截斷之資料，因此，處理後之先前影像F’(n-1)[7:0]之每一像素具有完整的8位元資料。跟著如步驟23所示，過驅動處理單元13根據修復後之先前影像F’(n-1)[7:0]及目前影像F(n)[7:0]進行過驅動處理，以產生輸出影像OD_out。
請同時參照第3圖、第4圖及第5圖，第3圖繪示係為本發明之一實施例中之處理單元之方塊圖，第4圖繪示係為本發明之一實施例中前述步驟22之細部流程圖，第5圖繪示係為先前影像F(n-1)[7:4]之部分像素示意圖。進一步來說，前述處理單元12進一步包括邊緣偵測單元121、係數選擇單元122及低通濾波器123，而步驟22進一步包括步驟221至223。首先如步驟221所示，邊緣偵測單元121對先前影像F(n-1)[7:4]之複數區塊中之一目標區塊執行邊緣偵測，以產生邊緣偵測之結果。邊緣偵測例如係判斷目標區塊中之一相鄰像素差異值是否不大於一閥值，若是，則相鄰像素差異值未對應至先前影像F(n-1)[7:4]之一影像邊緣。相反地，若相鄰像素差異值大於一閥值，則表示目標區塊係對應至先前影像F(n-1)[7:4]之一影像邊緣，該影像邊緣是真實的邊緣，並非是因為影像資料被截斷所產生的不連續漸層，因此不需要由低通濾波器123對目標區塊中真實影像邊緣的部份執行平滑影像處理。也就是說，低通濾波器123僅用以針對因為影像資料被截斷所產生之不連續漸層的部份進行處理。而前述閥值例如係對應至先前影像F(n-1)[7:4]之最低有效位元(Least Significant Bit,LSB)，先前影像F(n-1)[7:4]之最低有效位元(Least Significant Bit,LSB)例如為1位元。
接著如步驟222所示，係數選擇單元122根據邊緣偵測之結果決定一組濾波係數。進一步來說，係數選擇單元122根據邊緣偵測之結果判斷目標區塊之像素值分布，以據以自目標區塊中決定一濾波區間及一組濾波係數。係數選擇單元122並判斷所偵測的區間內的像素值分布是否為單調遞增或單調遞減。由於當像素值分布同時存在遞增及遞減時，代表該區間內應包含真實的影像邊緣，因此係數選擇單元122藉由判斷像素值分布是否為單調遞增或單調遞減以找出先前影像F(n-1)[7:4]中因為影像資料被截斷所產生之不連續漸層。
此組濾波係數之係數總和係對應於目前影像F(n)[7:0]的灰階解析度與先前影像F(n-1)[7:4]的灰階解析度的比值。詳言之，目前影像F(n)[7:0]因具有8位元資料，故其灰階解析度為256。而F(n-1)[7:4]僅具4位元資料，故其灰階解析度為16。因此，目前影像F(n)[7:0]與先前影像F(n-1)[7:4]間灰階解析度之比值等於16，故每組濾波係數的總和係對應至16。事實上，目前影像F(n)[7:0]與先前影像F(n-1)[7:4]間灰階解析度之比值係等於先前影像被截斷之資料所具有的灰階解析度，在此實施例中，先前影像係被截斷4位元資料，而4位元資料係可表示16階之灰階數。由此可知，每組濾波係數的總和實際上是根據先前影像中被截斷資料的位元數所決定的。跟著如步驟223所示，低通濾波器223根據該組濾波係數對目標區塊執行平滑影像處理，以消除不連續的漸層，並修復先前影像F(n-1)[7:4]的資料。
舉例來說，目標區塊例如包括像素Pn-7 至Pn+7 。係數選擇單元122根據邊緣偵測之結果判斷目標區塊之像素Pn-7 至Pn+7 之像素值分布，以據以自目標區塊中決定一濾波區間及一組濾波係數。邊緣偵測單元121執行前述步驟221時，會將像素Pn-7 至Pn+7 中相鄰的兩兩像素進行像素值相減以得到像素差值。像素差值可分別由像素差值Dn-6 至Dn+7 表示。舉例來說，像素差值Dn-6 等於像素Pn-6 之像素值減掉像素Pn-5 之像素值，而像素差值Dn+7 等於像素Pn+7 之像素值減掉像素Pn+6 之像素值，以此類推。
係數選擇單元122由像素差值Dn-6 至Dn+7 判斷像素Pn-7 至Pn+7 之像素值分布是否為單調遞增或單調遞減，並判斷像素Pn+7 與像素Pn-7 之像素差值之絕對值是否不大於一閥值。像素Pn+7 與像素Pn-7 之像素差值之絕對值即為前述相鄰像素差異值。當像素Pn-7 至Pn+7 之像素值分布為單調遞增或單調遞減，且像素Pn-7 與Pn+7 之相鄰像素差異值不大於閥值時，係數選擇單元122選擇對應之一組濾波係數Coef=[1 1 1 1 1 1 1 2 1 1 1 1 1 1 1]。係數選擇單元122並決定濾波區間為15點(Taps)。當濾波係數及濾波區間決定之後，低通濾波器223即根據該組濾波係數及該濾波區間中各像素的像素值產生該目標區間中一目標像素的像素值。在此例中，低通濾波器223即根據該濾波區間中15個像素的像素值及其各自對應的濾波係數來產生一目標像素的像素值。該目標像素例如為位於該濾波區間之正中間之像素。
相反地，當像素Pn-7 至Pn+7 之像素值分布不為單調遞增或單調遞減，或像素Pn-7 與Pn+7 之相鄰像素差異值大於閥值時，係數選擇單元122則縮小濾波區間，進一步由像素差值Dn-5 至Dn+6 判斷像素Pn-6 至Pn+6 之像素值分布是否為單調遞增或單調遞減，並判斷像素Pn+6 與像素Pn-6 之相鄰像素差異值是否不大於一閥值。當像素Pn-6 至Pn+6 之像素值分布為單調遞增或單調遞減，且像素Pn-6 與Pn+6 之相鄰像素差異值不大於閥值時，係數選擇單元122選擇對應之一組濾波係數Coef=[0 1 1 1 1 1 2 2 2 1 1 1 1 1 0]。係數選擇單元122並決定濾波區間由15點改為為13點(Taps)。
相反地，當像素Pn-6 至Pn+6 之像素值分布不為單調遞增或單調遞減，或像素Pn-6 與Pn+6 之相鄰像素差異值大於閥值時，係數選擇單元122進一步由像素差值Dn-4 至Dn+5 判斷像素Pn-5 至Pn+5 之像素值分布是否為單調遞增或單調遞減，並判斷像素Pn+5 與像素Pn-5 之相鄰像素差異值是否不大於一閥值。當像素Pn-5 至Pn+5 之像素值分布為單調遞增或單調遞減，且像素Pn-5 與Pn+5 之相鄰像素差異值不大於閥值時，係數選擇單元122選擇對應之一組濾波係數Coef=[0 0 1 1 1 2 2 2 2 2 1 1 1 0 0]。係數選擇單元122並決定濾波區間由13點改為為11點(Taps)。
相反地，當像素Pn-5 至Pn+5 之像素值分布不為單調遞增或單調遞減，或像素Pn-5 與Pn+5 之相鄰像素差異值大於閥值時，係數選擇單元122進一步由像素差值Dn-3 至Dn+4 判斷像素Pn-4 至Pn+4 之像素值分布是否為單調遞增或單調遞減，並判斷像素Pn+4 與像素Pn-4 之相鄰像素差異值是否不大於一閥值。當像素Pn-4 至Pn+4 之像素值分布為單調遞增或單調遞減，且像素Pn-4 與Pn+4 之相鄰像素差異值不大於閥值時，係數選擇單元122選擇對應之一組濾波係數Coef=[0 0 0 1 2 2 2 2 2 2 2 1 0 0 0]。係數選擇單元122並決定濾波區間由11點改為為9點(Taps)。
相反地，當像素Pn-4 至Pn+4 之像素值分布不為單調遞增或單調遞減，或像素Pn-4 與Pn+4 之相鄰像素差異值大於閥值時，係數選擇單元122進一步由像素差值Dn-2 至Dn+3 判斷像素Pn-3 至Pn+3 之像素值分布是否為單調遞增或單調遞減，並判斷像素Pn+3 與像素Pn-3 之相鄰像素差異值是否不大於一閥值。當像素Pn-3 至Pn+3 之像素值分布為單調遞增或單調遞減，且像素Pn-3 與Pn+3 之相鄰像素差異值不大於閥值時，係數選擇單元122選擇對應之一組濾波係數Coef=[0 0 0 0 2 2 2 4 2 2 2 0 0 0 0]。係數選擇單元122並決定濾波區間由9點改為為7點(Taps)。
相反地，當像素Pn-3 至Pn+3 之像素值分布不為單調遞增或單調遞減，或像素Pn-3 與Pn+3 之相鄰像素差異值大於閥值時，係數選擇單元122進一步由像素差值Dn-1 至Dn+2 判斷像素Pn-2 至Pn+2 之像素值分布是否為單調遞增或單調遞減，並判斷像素Pn+2 與像素Pn-2 之相鄰像素差異值是否不大於一閥值。當像素Pn-2 至Pn+2 之像素值分布為單調遞增或單調遞減，且像素Pn-2 與Pn+2 之相鄰像素差異值不大於閥值時，係數選擇單元122選擇對應之一組濾波係數Coef=[0 0 0 0 0 2 4 4 4 2 0 0 0 0 0]。係數選擇單元122並決定濾波區間由7點改為為5點(Taps)。
相反地，當像素Pn-2 至Pn+2 之像素值分布不為單調遞增或單調遞減，或像素Pn-2 與Pn+2 之相鄰像素差異值大於閥值時，係數選擇單元122進一步由像素差值Dn 至Dn+1 判斷像素Pn-1 至Pn+1 之像素值分布是否為單調遞增或單調遞減，並判斷像素Pn+1 與像素Pn-1 之相鄰像素差異值是否不大於一閥值。當像素Pn-1 至Pn+1 之像素值分布為單調遞增或單調遞減，且像素Pn-1 與Pn+1 之相鄰像素差異值不大於閥值時，係數選擇單元122選擇對應之一組濾波係數Coef=[0 0 0 0 0 0 4 8 4 0 0 0 0 0 0]。係數選擇單元122並決定濾波區間由5點改為為3點(Taps)。
相反地，當像素Pn-1 至Pn+1 之像素值分布不為單調遞增或單調遞減，或像素Pn-1 與Pn+1 之相鄰像素差異值大於閥值時，係數選擇單元122則選擇對應之一組濾波係數Coef=[0 0 0 0 0 0 0 16 0 0 0 0 0 0 0]。係數選擇單元122並決定濾波區間由3點改為為1點(Taps)。當係數選擇單元122選擇此組濾波係數Coef=[0 0 0 0 0 0 0 16 0 0 0 0 0 0 0]時，即表示低通濾波器123不進行低通濾波。
前述例子可由處理器執行下列程式所實現：
上述影像處理裝置及影像處理方法能消弭因先前畫面的資料被截斷所形成的不連續漸層，因此能有效地提升畫面品質，進而提高產品競爭力。
綜上所述，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。本發明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，當可作各種之更動與潤飾。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。
10．．．影像處理裝置
11．．．記憶體
12．．．處理單元
13．．．過驅動處理單元
21～23、221～223．．．步驟
121．．．邊緣偵測單元
122．．．係數選擇單元
123．．．低通濾波器
F(n-1)[7:4]．．．先前影像
F’(n-1)[7:0]．．．處理後之先前影像
F(n)[7:0]．．．目前影像
OD_out．．．輸出影像
Pn-7 ～Pn+7 ．．．像素
第1圖繪示係為依照本發明實施例之影像處理裝置之方塊圖。
第2圖繪示係為依照本發明實施例之影像處理方法之流程圖。
第3圖繪示係為依照本發明實施例之處理單元之方塊圖。
第4圖繪示係為前述步驟22之細部流程圖。
第5圖繪示係為先前影像F(n-1)[7:4]之部分像素示意圖。
21～23．．．步驟

Claims (14)

  1. 一種影像處理裝置，包括：一記憶體，用以儲存資料被截斷之一先前影像；一處理單元，用以對該先前影像進行一平滑影像處理；以及一過驅動處理單元，用以根據處理後之該先前影像及一目前影像進行一過驅動處理，以產生一輸出影像；其中，該處理單元包括：一邊緣偵測單元，用以對該先前影像之複數區塊中之一目標區塊執行一邊緣偵測，以產生一邊緣偵測之結果；一係數選擇單元，用以根據該邊緣偵測之結果決定一組濾波係數；及一低通濾波器，根據該組濾波係數對該目標區塊執行該平滑影像處理。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之影像處理裝置，其中該係數選擇單元根據該邊緣偵測之結果判斷該目標區塊之像素值分布，以據以自該目標區塊中決定一濾波區間及該組濾波係數。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之影像處理裝置，其中該係數選擇單元係判斷該像素值分布是否為單調遞增。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之影像處理裝置，其中該係數選擇單元係判斷該像素值分布是否為單調遞減。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之影像處理裝置，其中該邊緣偵測係判斷一相鄰像素差異值是否大於一閥值，若是，則該相鄰像素差異值對應至該先前影像之一邊 緣，其中，該閥值對應至該先前影像之一最低有效位元(Least Significant Bit,LSB)。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之影像處理裝置，其中該組濾波係數之係數總和係對應於該先前影像被截斷之資料位元數。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之影像處理裝置，其中經該處理單元處理後之該先前影像具有與該目前影像相同之資料位元數。
  8. 一種影像處理方法，包括：儲存資料被截斷之一先前影像於一記憶體中；對該先前影像進行一平滑影像處理；以及根據該處理後之先前影像及一目前影像進行一過驅動處理，以產生一輸出影像：其中，對該先前影像進行該平滑影像處理之步驟包括：對該先前影像之複數區塊中之一目標區塊執行一邊緣偵測，以產生一邊緣偵測之結果；根據該邊緣偵測之結果決定一組濾波係數；以及根據該組濾波係數對該目標區塊執行該平滑影像處理。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之影像處理方法，其中決定一組濾波係數之該步驟係根據該邊緣偵測之結果判斷該目標區塊之像素值分布，以據以自該目標區塊中決定一濾波區間及該組濾波係數。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之影像處理方法， 其中決定一組濾波係數之該步驟係判斷該像素值分布是否為單調遞增。
  11. 如申請專利範圍第9項所述之影像處理方法，其中決定一組濾波係數之該步驟係判斷該像素值分布是否為單調遞減。
  12. 如申請專利範圍第8項所述之影像處理方法，其中該邊緣偵測係判斷一相鄰像素差異值是否大於一閥值，若是，則該相鄰像素差異值對應至該先前影像之一邊緣，其中，該閥值對應至該先前影像之一最低有效位元(Least Significant Bit,LSB)。
  13. 如申請專利範圍第8項所述之影像處理方法，其中該組濾波係數之係數總和係對應於該先前影像被截斷之資料位元數。
  14. 如申請專利範圍第8項所述之影像處理方法，其中處理後之該先前影像具有與該目前影像相同之資料位元數。
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