TWI514345B - 遞色影像處理方法 - Google Patents

Description

遞色影像處理方法

本發明係有關一種影像處理方法，特別是關於一種利用遞色技術之影像處理方法。

在計算機領域中，灰階（Gray level）圖像是每個像素只有一個採樣顏色的圖像。這類圖像通常顯示為從最暗黑色到最亮白色的灰階，亦即灰階圖像在黑色與白色之間還有許多級的顏色深度。

用於顯示的灰階圖像通常用每個採樣像素以八位元的非線性尺度來保存，如此可具有 256 種灰階。一般而言，在薄膜電晶體液晶顯示器（TFT-LCD）介面所使用的資料格式係以單一畫素資料包含八位元的方式來處理畫素資料，然而，由於目前一般TFT-LCD主要係支援單一畫素資料包含六位元的資料格式，因此，在不修改TFT-LCD的系統介面情況下，八位元灰階的影像便無法順利支援六位元的資料格式。

承上所述，目前在不修改TFT-LCD的系統介面情況下，可採用遞色技術（Dithering）針對影像的圖框進行混色。請參閱第一圖，係為習知以遞色技術針對八位元之影像圖框進行混色的示意圖。習知的遞色技術中，係針對一具有八位元的影像以連續四個圖框的次序進行混色。以混色0.25灰階為例，每一圖框分別包括16個像素，其中四個像素係設定像素灰階值為1，其餘像素係設定像素灰階值為0。

然而，由於液晶分子的特性，亦即液晶分子無法固定於某一個電壓不變，否則時間久了，即使取消電壓，液晶分子仍會因其特性被破壞而無法再次因應電場的變化來轉動，以形成不同的灰階值，而在面板上產生殘留的影像。

為避免上述當液晶分子的轉向一直固定在一個方向所造成的特性破壞，仍然可以藉由不停的交替正負極性，使其中的液晶分子不停變換極性，以達到顯示畫面不動，同時液晶分子原本的特性也不會被破壞。

承上所述，以點反轉（dot inversion）為例，其係於同一圖框上相鄰的點具有相反的極性，而第1圖圖框中所顯示具有灰色區塊的像素係施加正電壓，無顏色區塊係施加負電壓。為清楚說明，係於每一圖框上標示像素的座標位置。以像素（1,1）的位置為例，其位於圖框1像素(1,1)上係具有正1.5v的電壓值及像素灰階值1，於圖框2中具有負-1v的電壓值及像素灰階值0，於圖框3中具有正1v的電壓值及像素灰階值0，於圖框4中具有負1v的電壓值及像素灰階值0。若以習知的遞色技術將上述四個圖框進行混色以中和液晶電壓極性，雖可在像素(1,1)的位置上獲得0.25的像素灰階值，卻也產生0.5v的電壓殘留。

換句話說，為了用不同的灰階值混色出原本沒有的灰階值，會因為在空間、時間上同一位置的像素極性問題，而導致無法針對每一次、同一點的像素中和其電壓極性，而導致DC電壓殘留，因而造成整個影像殘留的問題。相似地，其餘的像素在平均混色之後亦產生同樣的問題。

因此，亟需提出一種可不需修改TFT-LCD介面並節省成本，以較少影像輸出位元的方式解決影像殘留的問題。

鑑於上述，本發明提出一種遞色影像處理方法，係用於一時序控制器，包含下列步驟：輸入一影像，該影像包括複數個交錯排列的第一群組圖框及第二群組圖框，其中該第一群組圖框及該第二群組圖框分別包括一第一圖框、一第二圖框、一第三圖框及一第四圖框；重複以一第一型像素灰階值、一第二型像素灰階值、一第三型像素灰階值及一第四型像素灰階值之左循環移位(left circularshift)次序，依序設定該影像之該些第一群組圖框及該些第二群組圖框之該第一圖框、該第二圖框、該第三圖框及該第四圖框，其中該第一型像素灰階值具有相同於該第三型像素灰階值之一電壓極性，該第二型像素灰階值具有相同於該第四型像素灰階值之一電壓極性；以及平均該些第一群組圖框及該些第二群組圖框之該第一圖框、該第二圖框、該第三圖框及該第四圖框的該第一型像素灰階值、該第二型像素灰階值、該第三型像素灰階值及該第四型像素灰階值，以輸出該影像。

承上所述，本發明之遞色影像處理方法利用遞色技術將影像中之第一群組圖框的第一圖框、第二圖框、第三圖框及第四圖框與第二群組圖框的第一圖框、第二圖框、第三圖框及第四圖框混色之後，可進一步在灰階值0與灰階值1之間，產生更多級的像素灰階值，並可消除習知技術中因DC電壓殘留而產生的影像殘留問題。此外，本發明之遞色影像處理方法可在不改變系統介面的情況下節省成本，以六位元的資料表示方式表示出八位元的影像資料。

請參閱第二A圖，其係為本發明遞色影像處理方法的流程圖。遞色影像處理方法包含下列步驟：於步驟S10中，輸入一影像，該影像包括複數個交錯排列的第一群組圖框及第二群組圖框，其中該第一群組圖框及該第二群組圖框分別包括一第一圖框、一第二圖框、一第三圖框及一第四圖框。於步驟S12中，重複以一第一型像素灰階值、一第二型像素灰階值、一第三型像素灰階值及一第四型像素灰階值之左循環移位(left circularshift)次序，依序設定該影像之該些第一群組圖框及該些第二群組圖框之該第一圖框、該第二圖框、該第三圖框及該第四圖框，其中該第一型像素灰階值具有相同於該第三型像素灰階值之一電壓極性，該第二型像素灰階值具有相同於該第四型像素灰階值之一電壓極性。於步驟S14中，平均該些第一群組圖框及該些第二群組圖框之該第一圖框、該第二圖框、該第三圖框及該第四圖框的該第一型像素灰階值、該第二型像素灰階值、該第三型像素灰階值及該第四型像素灰階值，以輸出該影像。

承上所述，需特別注意的是在步驟S12中，所謂的左循環移位次序係為一種習知技術中的演算法。如第二B圖所示，其係為左循環移位演算法的示意圖。左循環移位演算法係將最左位置的位元移動至最後一個位元的位置，其餘位元往前移動一個位元位置，依此順序循環，詳細內容可參照維基百科(wikipedia)有關循環移位(circular shift)的敘述。

請參閱第二C圖，係為本發明遞色影像處理方法的示意圖。如上所述，將左循環移位次序的演算法運用至設定影像的第一群組圖框以及第二群組圖框的像素灰階值中，首先，第一群組圖框之第一圖框、第二圖框、第三圖框及第四圖框的像素灰階值依序設定為第一型像素灰階值、第二型像素灰階值、第三型像素灰階值及第四型像素灰階值；第二群組圖框之第一圖框、第二圖框、第三圖框及第四圖框的像素灰階值以左循環移位次序設定為第二型像素灰階值、第三型像素灰階值、第四型像素灰階值及第一型像素灰階值。而由於影像的第一群組圖框以及第二群組圖框係為交錯排列，因此，上述的第一群組圖框以及第二群組圖框依據上述次序設定像素灰階值之後，緊接於上述之第二群組圖框之後的另一第一群組圖框，係依據第三型像素灰階值、第四型像素灰階值、第一型像素灰階值及第二型像素灰階的次序設定第一圖框、第二圖框、第三圖框及第四圖框的像素灰階值，以此類推。

此外，於上述實施例中，係以左循環移位次序設定圖框的像素灰階值，其中第二群組圖框的第一圖框係位於第一群組圖框之第四圖框之後的第一個圖框位置，亦即第一群組圖框及第二群組圖框兩者係為連續相連的圖框。然而，於本發明的其它實施例中，亦可選擇第二群組圖框之第一圖框係位於第一群組圖框之第四圖框之後的第二個圖框位置，亦即第二群組圖框之第一圖框與第一群組圖框之第四圖框之間係相差一個圖框，兩者之間的相對位置在影像中並不受限。

再者，需特別注意的是上述第一型至第四型像素灰階值的型態並不包括電壓的正負極性。換句話說，如先前技術所述由於液晶的特性，第一圖框具有相同於第三圖框的電壓極性，第二圖框具有相同於第四圖框的電壓極性，因此，當第二群組圖框的第四圖框以左循環移位次序設定為第一型像素灰階值時，其電壓極性係與第一群組圖框的第一圖框相反，第一群組圖框的第二圖框係與第二群組圖框的第三圖框電壓極性相反，以此類推。

請參閱第二D圖，係為本發明遞色影像處理方法之圖框施加電壓的示意圖。於本發明之一實施例中，第一群組圖框的第一圖框、第二圖框、第三圖框及第四圖框上施加的電壓值分別為+1.5v、-1v、+1v、-1v，於第二群組圖框的第一圖框、第二圖框、第三圖框及第四圖框上施加的電壓值係分別為+1v、-1v、+1v、-1.5v，其設定電壓值的大小係以灰色區塊表示。

於上述步驟S14中，將該些第一群組圖框的第一圖框、第二圖框、第三圖框及第四圖框所設定的第一型像素灰階值、第二型像素灰階值、第三型像素灰階值及第四型像素灰階值，以及該些第二群組圖框的第一圖框、第二圖框、第三圖框及第四圖框所設定的第二型像素灰階值、第三型像素灰階值、第四型像素灰階值及第一型像素灰階值平均之後，由於電壓的正負極性係交錯排列，因此可達到消除因DC電壓殘留的問題。

承上所述，針對產生所需的像素灰階值，以產生0.25的像素灰階值為例，可將第一圖框、第二圖框、第三圖框及第四圖框區分為16個像素，其中上述之第一型像素灰階值、第二型像素灰階值、第三型像素灰階值及第四型像素灰階值係分別於16個像素中的相異位置設定一像素灰階值。以第二A圖為一示例，第一型像素灰階值、第二型像素灰階值、第三型像素灰階值及第四型像素灰階值係分別於16個像素中的4個相異位置設定像素灰階值，但實際上，像素灰階值可根據混色的需求變更像素的設置位置。此外，於本發明的實施例中，像素灰階值係設定為1。

進一步參閱第二C圖，為清楚說明，係於每一圖框上標示像素的座標位置。以像素（1,1）的位置為例，其於第一群組圖框之第一圖框中係顯示為正極性且具有像素灰階值1，於第二群組圖框之第四圖框中像素（1,1）顯示為負極性且具有像素灰階值1，其餘圖框中像素（1,1）的位置係設定為0的像素灰階值。因此，藉由將第一群組圖框及第二群組圖框的第一圖框、第二圖框、第三圖框及第四圖框混色平均之後，可於像素(1,1)的位置產生0.25的影像灰階值，並且中和液晶的極性而無DC電壓殘留的問題。其餘像素混色平均的灰階值依此類推，於此不再贅述。

承上所述，於本發明之實施例中，輸入的影像係具有八位元的像素灰階值，而經由本發明上述的混色之後，可輸出具有六位元像素灰階值的影像。原本八位元的影像係輸入至時序控制器中，並取出最高有效位元（Most Significant Bit）的六個位元之後，第七及第八個位元則以上述混色技術產生的灰階值表示。例如，第七位元及第八位元若表示為00，則可在每一圖框的16個像素中設定16個像素灰階值皆為0，而經過混色處理後平均產生的像素灰階值0。第七位元及第八位元若表示為01，則可在16個像素中設定4個位置的像素灰階值為1，而經過混色處理後平均產生像素灰階值0.25。第七位元及第八位元若表示為10，則可在16個像素中設定8個位置的像素灰階值為1，而經過混色處理後平均產生像素灰階值0.5。第七位元及第八位元若表示為11，則可在16個像素中設定12個位置的像素灰階值為1，而經過混色處理後平均產生像素灰階值0.75。

綜上所述，本發明之遞色影像處理方法，利用遞色技術將影像中之第一群組圖框的第一圖框、第二圖框、第三圖框及第四圖框與第二群組圖框的第一圖框、第二圖框、第三圖框及第四圖框混色之後，可進一步在灰階值0與灰階值1之間，產生更多級的像素灰階值，並可消除習知技術中因DC電壓殘留而產生的影像殘留問題。此外，本發明之遞色影像處理方法可在不改變系統介面的情況下節省成本，以六位元的資料表示方式表示出八位元的影像資料。

S10～S14‧‧‧步驟

第一圖係為習知以遞色技術針對八位元之影像圖框進行混色的示意圖；第二A圖係為本發明遞色影像處理方法的流程圖；第二B圖係為左循環移位演算法的示意圖；第二C圖係為本發明遞色影像處理方法的示意圖；以及第二D圖係為本發明遞色影像處理方法之圖框施加電壓的示意圖。

S10~S14‧‧‧步驟

Claims (9)

1. 一種遞色影像處理方法，係用於一時序控制器，包含下列步驟：輸入一影像，該影像包括複數個交錯排列的第一群組圖框及第二群組圖框，其中該第一群組圖框及該第二群組圖框分別包括一第一圖框、一第二圖框、一第三圖框及一第四圖框；重複以一第一型像素灰階值、一第二型像素灰階值、一第三型像素灰階值及一第四型像素灰階值之左循環移位(left circular shift)次序，依序設定該影像之該些第一群組圖框及該些第二群組圖框之該第一圖框、該第二圖框、該第三圖框及該第四圖框，其中該第一型像素灰階值具有相同於該第三型像素灰階值之一電壓極性，該第二型像素灰階值具有相同於該第四型像素灰階值之一電壓極性；以及平均該些第一群組圖框及該些第二群組圖框之該第一圖框、該第二圖框、該第三圖框及該第四圖框的該第一型像素灰階值、該第二型像素灰階值、該第三型像素灰階值及該第四型像素灰階值，以輸出該影像。
2. 如申請專利範圍第1項所述之遞色影像處理方法，其中輸入之該影像具有八位元之像素灰階值。
3. 如申請專利範圍第1項所述之遞色影像處理方法，其中輸出之該影像具有六位元之像素灰階值。
4. 如申請專利範圍第1項所述之遞色影像處理方法，其中該第一圖框、該第二圖框、該第三圖框及該第四圖框分別包括16個像素。
5. 如申請專利範圍第4項所述之遞色影像處理方法，其中該第一型像素灰階值、該第二型像素灰階值、該第三型像素灰階值及該第四型像素灰階值係分別於該16個像素中的相異位置設定一像素灰階值。
6. 如申請專利範圍第5項所述之遞色影像處理方法，另包含有步驟：於該16個像素中任意選取4個相異位置之像素位置；以及將該第一型像素灰階值、該第二型像素灰階值、該第三型像素灰階值及該第四型像素灰階值依選取順序設定於所選取之該等像素位置。
7. 如申請專利範圍第6項所述之遞色影像處理方法，其中該像素灰階值係設定為1。
8. 如申請專利範圍第1項所述之遞色影像處理方法，其中該第二群組圖框之該第一圖框係位於該第一群組圖框之該第四圖框之後的第一個圖框位置。
9. 如申請專利範圍第1項所述之遞色影像處理方法，其中該第二群組圖框之該第一圖框係位於該第一群組圖框之該第四圖框之後的第二個圖框位置。