TWI499292B - 影像處理系統及影像處理方法 - Google Patents

Description

影像處理系統及影像處理方法

本發明與影像處理技術相關，並且尤其與節省功率消耗的影像處理技術相關。

隨著電子技術的進步，如平板電腦和智慧型手機等各種行動式電子裝置皆蓬勃發展、日漸普及。對於行動式電子裝置製造者來說，如何降低功率消耗以延長待機時間，一直是備受關注的重要議題。事實上，近年來強調節能減碳的環保意識逐漸抬頭，無論是固定式或行動式電子裝置，都被期待具備更低的電力消耗量、更高的能源使用效率。

為滿足上述需求，本發明提出一種新的影像處理系統及影像處理方法。藉由避免重複對相同的影像資料進行影像處理程序，根據本發明之影像處理系統及影像處理方法可有效減少耗電量，並且不會造成影像品質下降。

根據本發明之一具體實施例為一種影像處理系統，其中包含一變化偵測模組與一影像處理模組。該變化偵測模組係用以判斷一第一影像資料與一第二影像資料是否相同，以產生一判斷結果。該影像處理模組則係用以對該第一影像資料進行影像處理，以產生一第一影像處理結果，以及用以選擇性地對該第二影像資料進行影像處理；該影像處理模組包含一資料路徑與一控制路徑，根據一參考時脈信號，該第一影像資料與該第二影像資料在該資料路徑中依序傳遞，該判斷結果係經由該控制路徑傳遞。其中，若該判斷結果為是，於對應於該第二影像資料之一影像處理期間，阻絕該參考時脈信號輸入該資料路徑以回應於該判斷結果，該影像處理模組因而不處理該第二影像資料，以該第一影像處理結果作為對應於該第二影像資料之一第二影像輸出。

根據本發明之另一具體實施例為一種影像處理方法。該方法包含一影像處理步驟，用以對一第一影像資料進行影像處理，以產生一第一影像處理結果。該方法亦包含一判斷步驟，用以判斷一第二影像資料是否與該第一影像資料相同。若第二影像資料被判定為與該第一影像資料相同，於對應於該第二影像資料之一影像處理期間，與該影像處理相關之一參考時脈信號被阻絕，因而不對該第二影像資料進行影像處理，且該第一影像處理結果作為對應於該第二影像資料之一第二影像輸出。

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：

根據本發明之一具體實施例為如圖一所示之影像處理系統100，其中包含變化偵測模組12、影像處理模組14和顯示器16。須說明的是，顯示器16並非必要元件，可另被獨立於影像處理系統100之外。實務上，影像處理系統100可被整合於個人電腦、固定式家用/商用多媒體系統，或是被包含在行動式個人電子裝置中，例如做為手持式裝置的顯示引擎。

變化偵測模組12係用以判斷一第一影像資料與一第二影像資料是否相同。第一影像資料和第二影像資料皆與將透過顯示器16播放的畫面有關。舉例而言，第一影像資料和第二影像資料可能分別對應於兩張在時間關係上前後相鄰的畫面，或者各自對應於同一畫面中的兩個不同影像區塊。須說明的是，第一影像資料和第二影像資料的資料格式不以特定規範為限。此外，第一影像資料和第二影像資料可被同時或先後傳送至變化偵測模組12。若第一影像資料送達的時間早於第二影像資料，變化偵測模組12可利用暫存器保留第一影像資料，待第二影像資料送達後再進行比較、判斷。

如圖一所示，第一影像資料和第二影像資料也會被提供至影像處理模組14。影像處理模組14首先對第一影像資料施以一影像處理程序，以產生第一影像處理結果。舉例而言，該影像處理程序可包含下列程序中的一個或多個：畫素資料產生程序、影像混合(blending)程序、伽瑪(Gamma)值調整程序、背光亮度調整程序、遞色(dithering)程序及資料重新包裝(repacking)程序。若第一影像資料送達的時間早於第二影像資料，在第二影像資料送達之前，影像處理模組14即可先開始對第一影像資料進行影像處理程序。須說明的是，影像處理模組14所執行之影像處理程序的功用可以是選擇性地調整第一影像資料本身，也可以是根據第一影像資料產生一控制信號，用以控制相關於該第一影像資料之傳送參數或顯示參數。

於此實施例中，影像處理模組14所產生的第一影像處理結果會被輸出提供至顯示器16，做為顯示器16隨後播放影像的參考依據。以該影像處理程序為一背光亮度調整程序為例，該顯示參數可為背光亮度，影像處理模組14可選擇性地調整第一影像資料所對應之影像中各畫素的灰階值，並相對應地產生一控制信號，用以調整顯示器16之背光模組(未顯示)的亮度。以該影像處理程序為一資料重新包裝程序為例，該傳送參數可為封包特性，影像處理模組14可修改第一影像資料的封包格式、大小或傳送時序等特性，以符合顯示器16的需求。

影像處理模組14係根據變化偵測模組12的判斷結果決定接下來是否亦須對第二影像資料施以同一該影像處理程序。若變化偵測模組12判定第一影像資料與第二影像資料相同，則影像處理模組14不會對第二影像資料進行該影像處理程序，並將沿用先前產生的第一影像處理結果做為對應於第二影像資料之第二影像輸出。實務上，影像處理模組14內部可設置有或連結至一暫存器，用以存放第一影像處理結果。在變化偵測模組12判定第一影像資料與第二影像資料相同之後，影像處理模組14即可直接自該暫存器中取出第一影像處理結果做為第二影像輸出。

於此實施例中，若變化偵測模組12判定第一影像資料與第二影像資料不同，則影像處理模組14便會繼續對第二影像資料施以影像處理程序，亦即根據第二影像資料產生第二影像處理結果。依此類推，第二影像處理結果亦可被暫存於影像處理模組14中，若後續的第三影像資料與第二影像資料相同，影像處理模組14可直接沿用第二影像處理結果做為第三影像輸出。舉例而言，若第一影像資料和第二影像資料是對應於同一網頁畫面中不同區域的影像區塊，當網頁畫面具有大面積的單色背景時，第一影像資料和第二影像資料便極可能完全相同。

為了達到省電效果，若變化偵測模組12判定第一影像資料與第二影像資料相同，於對應於第二影像資料之一影像處理期間，提供至影像處理模組14之一參考時脈信號CLK被阻絕，使影像處理模組14停止對第二影像資料施以影像處理程序。在一實施例中，影像處理模組14接收參考時脈信號CLK的輸入點可設置一及閘(AND gate)，該邏輯閘的輸入信號之一為參考時脈信號CLK，另一輸入信號則受變化偵測模組12的判斷結果控制，只有當變化偵測模組12判斷第一影像資料與第二影像資料不同時，參考時脈信號CLK才被提供至影像處理模組14。在參考時脈信號CLK被阻絕的情況下，影像處理模組14中依據CLK信號運作的電路便不會繼續執行影像處理工作。

於一實施例中，影像處理模組14被設計為包含一資料路徑與一控制路徑。第一影像資料與第二影像資料係經由資料路徑傳遞，其中參考時脈信號係提供至資料路徑以控制該等影像資料傳遞的時序；變化偵測模組12所產生的判斷結果等控制信號則是經由控制路徑傳遞。若變化偵測模組12判定第一影像資料與第二影像資料相同，於預設用以處理第二影像資料的一段影像處理期間之內，提供至該資料路徑的參考時脈信號可被阻絕(clock gating)，等效於使影像處理模組14中的資料處理電路暫停運作。這種做法的好處在於，只需要以少量電力維持控制路徑的運作，外部電路即可透過控制路徑繼續控制影像處理模組14。

請參閱圖二，圖二進一步繪示了影像處理模組14的一種詳細實施範例。於此範例中，影像處理模組14包含複數個影像處理單元：伽瑪值調整單元141、背光亮度調整單元142、遞色單元143、資料重新包裝單元144及介面單元145。該等影像處理單元係用以各自對第一影像資料施以一影像處理子程序，其詳細運作方式為本領域之習知技術，不再贅述。

如圖二所示，偵測模組12產生的判斷結果可為一旗標信號，並被作為一時脈致能信號CLK_EN，和參考時脈信號CLK被分別輸入及閘13。當變化偵測模組12判定第一影像資料與第二影像資料不同，時脈致能信號CLK_EN具有高準位(邏輯1)，使得參考時脈信號CLK會通過及閘13被傳遞至影像處理單元141~145。當變化偵測模組12判定第一影像資料與第二影像資料相同，時脈致能信號CLK_EN具有低準位(邏輯0)，及閘13的輸出信號會被固定在低準位，使得參考時脈信號CLK無法通過及閘13，等效於阻絕影像處理單元141~145據以運作的參考時脈信號CLK。此時，影像處理單元141~145則各自沿用先前根據第一影像資料產生的第一影像輸出處理結果做為第二影像輸出。於此範例中，前述第一影像處理結果、第二影像處理結果包含自介面單元145提供至顯示器16的影像資料和控制資料(例如由背光亮度調整單元142產生的亮度控制信號)。

就圖二所繪示的電路架構而言，若第一影像資料與第二影像資料相同，不須對第二影像資料施以各種影像處理子程序可省去下列耗電量：進行伽瑪值調整程序的耗電量、伽瑪值調整單元141存取記憶體15的耗電量、背光亮度調整程序的耗電量、遞色程序的耗電量、資料重新包裝程序的耗電量，以及介面單元更新輸出影像資料的耗電量。經模擬實驗證明，相較於針對每一筆影像資料進行上述影像處理程序的習知技術，根據本發明之影像處理系統100確實可節省相當的電力。值得注意的是，本發明提出的方案不會造成影像品質下降。

請參閱圖三，圖三係繪示影像處理模組14的另一種詳細實施範例。於此範例中，各自對應於一顯示區域之複數筆子影像資料211~21N被輸入不同的畫素資料產生單元146，影像混合單元147負責將該等畫素資料產生單元146的輸出進一步混合組成第一影像資料。在一實施例中，每一筆子影像資料為一個開啟中的應用程式視窗之影像資訊，則第一影像資料係對應於一完整螢幕畫面。畫素資料產生單元146負責將原本為其他格式的子影像資料轉換為以畫素為單位之資訊，輸出至影像混合單元147。單一畫素資料產生單元146的輸出亦可能不包含一畫素之完整影像資訊。舉例而言，畫素資料產生單元146的輸出可能是對應於各個畫素的紅綠藍灰階值之一或是明度/色度/濃度之一，但不以此為限。

相似地，各自對應於一顯示區域之複數筆子影像資料221~22N亦被輸入不同的畫素資料產生單元146，影像混合單元147負責將該等畫素資料產生單元146的輸出進一步混合組成第二影像資料。在圖三的範例中，每一畫素資料產生單元146各自搭配一個變化偵測模組12。以接收子影像資料211的畫素資料產生單元146為例，與該畫素資料產生單元146搭配的變化偵測模組12係用以判斷根據子影像資料211產生的畫素資料是否同於根據子影像資料221產生的畫素資料。於此實施例中，只有當對應所有畫素資料146的所有的變化偵測模組12之判斷結果皆為是時(判斷結果為邏輯1)，則影像處理單元141~145和147才會因判斷結果而不對第二影像資料進行影像處理程序。於另一實施例中，變化偵測模組12亦可直接比較子影像資料211和子影像資料221是否相同。

圖四係繪示影像處理模組14的另一詳細實施範例。此實施例中的影像混合單元147內設置有一遮蔽判斷單元147A。如上所述，子影像資料211~21N係對應於不同的顯示區域。以每一筆子影像資料為一個開啟中之應用程式視窗的情況為例，該等視窗中的一個或多個視窗可能會因位於畫面下層而被其他視窗遮蔽，不會呈現在顯示器16上。遮蔽判斷單元147A即用以判斷是否存在一個或多的下層區域，將被其他顯示區域遮蔽而不被顯示。若遮蔽判斷單元147A的判斷結果為是，遮蔽判斷單元147A將會通知影像處理模組14停止針對對應於該下層區域之子影像資料所進行的影像處理程序。於此範例中，遮蔽判斷單元147A會通知負責處理該筆子影像資料的畫素資料產生單元146暫停產生對應於該下層區域的畫素資料，藉此進一步達到省電的效果。同樣地，可藉由阻絕提供至畫素資料產生單元146的參考時脈信號達到暫停效果。

須說明的是，針對其他未被完全遮蔽的顯示區域(也就是將用以組成顯示器16之螢幕畫面的區域)，影像處理模組14還是會繼續進行預定的各項影像處理程序。

請參閱圖五，圖五為適用前述概念一種電路架構示意圖。於此範例中，影像處理模組14中的複數個影像處理單元係以一管道式結構(pipeline structure)串接，每一個影像處理單元又各自包含一控制單元及一資料處理單元。如圖五所示，該等控制單元(第一控制單元~第N控制單元)可被視為組成一控制路徑14A，而該等資料處理單元(第一資料處理單元~第N資料處理單元)可被視為組成一資料路徑14B。資料路徑14B主要用以傳遞、處理影像資料，控制路徑14A中所傳遞、處理的則是影像資料之外的其他控制信號。

於此範例中，變化偵測模組12被設計為與位在管道最前端的第一控制單元連接，並係以一旗標(flag) F來表示其判斷結果。舉例而言，當變化偵測模組12判定現有影像資料與先前影像資料相同時，可將旗標F的值設為0，反之則將旗標F的值設為1。

依據管道式結構的概念，在同一個時間點，每一個影像處理單元正在處理的是輸入時間前後相鄰的不同資料。比方說，當第二資料處理單元在對第一影像資料進行背光亮度調整程序時，第一資料處理單元可能正在針對第二影像資料進行伽瑪值調整程序。變化偵測模組12比較第一影像資料和第二影像資料後產生的判斷結果(也就是對應於第二影像資料的旗標F)會隨著第二影像資料依序向後傳遞。更明確地說，當第二影像資料由第一資料處理單元被向後遞送至第二資料處理單元時，對應於第二影像資料的旗標F會同時由第一控制單元被向後遞送至第二控制單元。

若第二控制單元發現對應於第二影像資料的旗標F為0，第二控制單元便可透過一時脈致能信號CLK_EN將第二資料處理單元中的參考時脈信號CLK關閉/阻絕。此時，第二資料處理單元即直接採用先前根據第一影像資料產生的處理結果(暫存於第二資料處理單元內)做為對應於第二影像資料的輸出。不同於圖二所示者，在圖五所呈現的電路架構中，每一級影像處理單元都有各自獨立的時脈致能信號CLK_EN。將變化偵測模組12設置在管道式結構的最前端可省去在每一級影像處理單元都設置變化偵測模組的麻煩。須說明的是，除了旗標F之外，各控制單元間依序傳遞的還可能包括其他控制信號。

根據本發明之另一具體實施例為如圖六所示之影像處理方法。首先，步驟S61為對一第一影像資料施以一影像處理程序，以產生一第一影像處理結果(作為第一影像輸出)。步驟S62則是判斷一第二影像資料是否與該第一影像資料相同。若步驟S62的判斷結果為是，步驟S63將被執行，亦即於對應於該第二影像資料之一影像處理期間，阻絕與該影像處理程序相關之一參考時脈信號，並沿用該第一影像處理結果做為對應於該第二影像資料之一第二影像輸出。相對地，若步驟S62的判斷結果為否，步驟S64將被執行，也就是對該第二影像資料施以該影像處理程序，以產生該第二影像處理結果作為第二影像輸出。

須說明的是，步驟S62不一定要等到步驟S61結束之後才能開始。如先前所述，該影像處理程序可以是用以選擇性地調整第一影像資料，或用以根據第一影像資料產生一控制信號。此外，該影像處理程序可包含下列程序中之一個或多個程序：畫素資料產生程序、影像混合程序、伽瑪值調整程序、背光亮度調整程序、遞色程序及資料重新包裝程序。

先前在圖四呈現的概念亦可應用在根據本發明之影像處理方法中。更明確地說，若第一影像資料包含各自對應於一顯示區域之複數筆子影像資料。該影像處理方法可於步驟S61之前進一步包含另一判斷步驟，以判斷一下層區域是否將被其他顯示區域遮蔽而不被顯示。若此判斷步驟的判斷結果為是，該方法即執行一停止步驟，停止針對對應於該下層區域之子影像資料所進行之影像處理程序。此外，如同圖五中呈現的概念，上述影像處理程序可被設計為包含以一管道式排程進行的複數個影像處理子程序，且步驟S62之判斷結果可於該管道式排程中隨第二影像資料依序傳遞。

如上所述，本發明提出一種新的影像處理系統及影像處理方法。藉由避免重複對相同的影像資料進行影像處理程序，根據本發明之影像處理系統及影像處理方法可有效減少耗電量，並且不會造成影像品質下降。

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。

100．．．影像處理系統

12．．．變化偵測模組

14．．．影像處理模組

16．．．顯示器

13．．．及閘

15．．．記憶體

CLK．．．參考時脈信號

CLK_EN．．．時脈致能信號

141．．．伽瑪值調整單元

142．．．背光亮度調整單元

143．．．遞色單元

144．．．資料重新包裝單元

145．．．介面單元

146．．．畫素資料產生單元

147．．．影像混合單元

147A．．．遮蔽判斷單元

14A．．．控制路徑

14B．．．資料路徑

S61~S64．．．流程步驟

圖一為根據本發明之一具體實施例中的影像處理系統之電路方塊圖。

圖二~圖五係用以進一步繪示根據本發明之影像處理模組的詳細實施範例。

圖六為根據本發明之一具體實施例中的影像處理方法之流程圖。

100．．．影像處理系統

12．．．變化偵測模組

14．．．影像處理模組

16．．．顯示器

CLK．．．參考時脈信號

Claims (13)

1. 一種影像處理系統，包含：一變化偵測模組，用以判斷一第一影像資料與一第二影像資料是否相同，以產生一判斷結果；以及一影像處理模組，用以對該第一影像資料進行影像處理以產生一第一影像處理結果，以及用以選擇性地對該第二影像資料進行影像處理；該影像處理模組包含一資料路徑與一控制路徑，可根據一參考時脈信號，該第一影像資料與該第二影像資料在該資料路徑中依序傳遞，該判斷結果係經由該控制路徑傳遞；其中，若該判斷結果為是，於對應於該第二影像資料之一影像處理期間，阻絕該參考時脈信號輸入該資料路徑以回應於該判斷結果，該影像處理模組因而不處理該第二影像資料，以該第一影像處理結果作為對應於該第二影像資料之一第二影像輸出。
2. 如申請專利範圍第1項所述之影像處理系統，其中若該判斷結果為否，該影像處理模組對該第二影像資料進行該影像處理，以產生一第二影像處理結果作為該第二影像輸出。
3. 如申請專利範圍第1項所述之影像處理系統，其中該影像處理程序選擇性地調整該第一影像資料或根據該第一影像資料產生一控制信號，用以控制相關於該第一影像資料之傳送參數或顯示參數至少之一。
4. 如申請專利範圍第1項所述之影像處理系統，其中該影像處理模組包含複數個影像處理單元，用以各自對該第一影像資料施以一影像處理子程序。
5. 如申請專利範圍第4項所述之影像處理系統，其中該複數個影像處理單元係以一管道式結構(pipeline structure)串接，並且該判斷結果係為一旗標，隨該第二影像資料於該複數個影像處理單元間被依序傳遞。
6. 如申請專利範圍第1項所述之影像處理系統，其中該影像處理包含進行下列程序中之一個或多個程序：一畫素資料產生程序、一影像混合程序、一伽瑪值調整程序、一背光亮度調整程序、一遞色程序及一資料重新包裝程序。
7. 如申請專利範圍第1項所述之影像處理系統，其中該第一影像資料包含各自對應於一顯示區域之複數筆子影像資料；該影像處理系統進一步包含：一遮蔽判斷單元，用以判斷一下層區域是否將被其他顯示區域遮蔽而不被顯示；其中若該遮蔽判斷單元之判斷結果為是，該遮蔽判斷單元通知該影像處理模組停止針對對應於該下層區域之子影像資料所進行之該影像處理程序。
8. 一種影像處理方法，包含：(a)對一第一影像資料進行影像處理，以產生一第一影像處理結果；(b)判斷一第二影像資料是否與該第一影像資料相同；以及(c)若步驟(b)之判斷結果為是，於對應於該第二影像資料之一影像處理期間，阻絕與該影像處理相關之一參考時脈信號，因而不對該第二影像資料進行影像處理並以該第一影像處理結果作為對應於該第二影像資料之一第二影像輸出。
9. 如申請專利範圍第8項所述之影像處理方法，進一步包含：(d)若步驟(b)之判斷結果為否，對該第二影像資料進行影像處理，以產生一第二影像處理結果作為該第二影像輸出。
10. 如申請專利範圍第8項所述之影像處理方法，其中該影像處理程序選擇性地調整該第一影像資料或根據該第一影像資料產生一控制信號，用以控制相關於該第一影像資料之傳送參數或顯示參數至少之一。
11. 如申請專利範圍第8項所述之影像處理方法，其中該影像處理程序包含以一管道式排程進行之複數個影像處理子程序，且步驟(b)之判斷結果係為一旗標，於該管道式排程中隨該第二影像資料被依序傳遞。
12. 如申請專利範圍第8項所述之影像處理方法，其中該影像處理包含進行下列程序中之一個或多個程序：一畫素資料產生程序、一影像混合程序、一伽瑪值調整程序、一背光亮度調整程序、一遞色程序及一資料重新包裝程序。
13. 如申請專利範圍第8項所述之影像處理方法，其中該第一影像資料包含各自對應於一顯示區域之複數筆子影像資料；該影像處理方法於步驟(a)之前進一步包含：(e1)判斷一下層區域是否將被其他顯示區域遮蔽而不被顯示；以及(e2)若步驟(e1)之判斷結果為是，停止針對對應於該下層區域之子影像資料所進行之該影像處理程序。