TWI713365B - 影像處理電路與相關的影像處理方法 - Google Patents

Abstract

本發明揭露一種影像處理電路，其包含有一接收電路、一銳利度處理電路、一亮度變化處理電路以及一輸出電路。在該影像處理電路的操作中，該接收電路用以接收一影像資料，該銳利度處理電路用以對該影像資料進行一高頻濾波操作以產生一處理後影像資料，該亮度變化處理電路用以決定出該影像資料中每一個像素的高頻成分，且針對每一個像素，計算該像素之高頻成分與鄰近像素之高頻成分的差異，以產生一輔助影像資料，且該輸出電路用以根據該處理後影像資料以及該輔助影像資料以產生一輸出影像資料。

Description

影像處理電路與相關的影像處理方法

本發明係有關於影像處理電路，尤指一種提升影像銳利度的影像處理電路。

傳統上提升影像銳利度通常是採用線性高頻濾波器來進行，然而，如果所使用之線性高頻濾波器的頻率較高(或稱為長度較短)，則會破壞影像原本的紋路，使得物體之邊緣的亮度高於中心亮度的情形；另外，如果所使用之線性高頻濾波器的頻率較低(或稱為長度較長)，則會使得銳利化後的物體變的較粗，在物體的邊緣形成較粗的靈影(ringing)，因而影響到了顯示品質。

因此，本發明的目的之一在於提供一種影像處理電路，其可以在有效地提升影像銳利度的情形下，避免先前技術所述之缺陷，以解決先前技術中的問題。

在本發明的一個實施例中，揭露了一種影像處理電路，其包含有一接收電路、一銳利度處理電路、一亮度變化處理電路以及一輸出電路。在該影 像處理電路的操作中，該接收電路用以接收一影像資料，該銳利度處理電路用以對該影像資料進行一高頻濾波操作以產生一處理後影像資料，該亮度變化處理電路用以決定出該影像資料中每一個像素的高頻成分，且針對每一個像素，計算該像素之高頻成分與鄰近像素之高頻成分的差異，以產生一輔助影像資料，且該輸出電路用以根據該處理後影像資料以及該輔助影像資料以產生一輸出影像資料。

在本發明的另一個實施例中，揭露了一種影像處理方法，其包含有以下步驟：接收一影像資料；對該影像資料進行一高頻濾波操作以產生一處理後影像資料；決定出該影像資料中每一個像素的高頻成分，且針對每一個像素，計算該像素之高頻成分與鄰近像素之高頻成分的差異，以產生一輔助影像資料；以及根據該處理後影像資料以及該輔助影像資料以產生一輸出影像。

100:影像處理電路

102:後端處理電路

104:顯示面板

110:接收電路

120:銳利度處理電路

130:亮度變化處理電路

140:輸出電路

300~308:步驟

Din:影像資料

D1:處理後影像資料

D2:輔助影像資料

Dout:輸出影像

第1圖為根據本發明一實施例之影像處理電路的示意圖。

第2圖繪示了影像資料、處理後影像資料以及輸出影像的示意圖。

第3圖為根據本發明一實施例之一種影像處理方法的流程圖。

第1圖為根據本發明一實施例之影像處理電路100的示意圖。如第1圖所示，影像處理電路100包含了一接收電路110、一銳利度處理電路120、一亮度變化處理電路130以及一輸出電路140。在本實施例中，影像處理電路100係用來接收一影像資料(影像圖框)Din後進行銳利化處理以產生一輸出影像Dout，且輸 出影像Dout透過一後端處理電路102的處理之後被傳送到一顯示面板104並顯示於其上。

在影像處理電路100的操作中，接收電路110接收影像資料Din，銳利度處理電路120對影像資料Din進行一高頻濾波操作以產生一處理後影像資料Din，舉例來說，該高頻濾波操作可以使用任何適合的高頻空間濾波運算子(operator)，例如(-0.1,-0.3,+0.8,-0.3,-0.1)，來對影像資料Din進行運算後，再與影像資料Din相加後以產生處理後影像資料D1。亮度變化處理電路130決定出影像資料Din中每一個像素的高頻成分，且針對每一個像素，計算該像素之高頻成分與鄰近像素之高頻成分的差異，以產生一輔助影像資料D2，舉例來說，針對影像資料Din中連續之多個像素的每一個像素，亮度變化處理電路130根據該像素之一側的N個像素以及另一側的M個像素是否都存在著亮度高於該像素之亮度的像素、或是該像素之一側的該N個像素以及另一側的該M個像素是否都存在著亮度低於該像素之亮度的像素，以計算出該像素的高頻成分，其中N、M可以是相同或不相同的正整數，舉例而言，N等於3，M等於3。接著，針對每一個像素，亮度變化處理電路130可以計算該像素與位於該像素兩側之相鄰像素的高頻成分的差異，以產生輔助影像資料D2。最後，輸出電路140根據處理後影像資料D1以及輔助影像資料D2來產生輸出影像Dout。

詳細舉例來進行說明，在以下的說明中係假設影像資料Din包含了位於圖框中同一列或是同一行之連續的多個像素，在以下的內容中係以連續的18個像素來進行說明。假設影像資料Din在位置1~18所對應到之像素的像素值分別為150、150、150、150、150、200、200、200、200、150、150、150、150、200、200、200、200、200，則上述之經過高頻運算子計算後的結果、處理後影像資 料D1、高頻成分、輔助影像資料D2以及輸出影像Dout可以參考以下的表一。

參考以上表一的範例，以高頻運算子(-0.1,-0.3,+0.8,-0.3,-0.1)為例來說明，像素P(x)之經過高頻運算子計算後的結果係為：((-0.1)*P(x-2)+(-0.3)*P(x-1)+0.8*P(x)+(-0.3)*P(x+1)+(-0.1)*P(x+2))，其中P(x-1)與P(x-2)分別為像素P(x)左側第一個與第二個像素的亮度值，且P(x+1)與P(x+2)分別為像素P(x)右側第一個與第二個像素的亮度值。處理後影像資料D1為影像資料Din的原始亮度加上每一個像素經過高頻運算子計算後結果。關於高頻成分的計算，針對每一個像素，當該像素之左側的3個像素以及右側的3個像素都存在著亮度高於該像素之亮度的像素、或是該像素之左側的3個像素以及右側的3個像素都存在著亮度低於該像素之亮度的像素時，亮度變化處理電路130計算該像素與左側的3個像素以及右側的3個像素的亮度差異，以計算出該像素的高頻成分。在一範例中，亮度變化處理電路130可以選擇左側的3個像素以及右側的3個像素中與該像素的亮度差異最大的像素，來計算出該像素的高頻成分。以具有位置“7”的像素來進行說明，由於具有位置“4”~“6”的像素以及具有位置“8”~“10”的像素中都存在著亮度低於具有位置“7”的像素之亮度的像素(亦即，具 有位置“4”、“5”、“10”的像素)，且具有位置“4”、“5”、“10”的像素中的最低亮度是“150”，因此，具有位置“7”的像素之高頻成分可以透過將本身的亮度“200”減去上述的最低亮度“150”，而得到高頻成分“+50”；在另一例子中，以具有位置“11”的像素來進行說明，由於具有位置“8”~“10”的像素以及具有位置“12”~“14”的像素中都存在著亮度高於具有位置“11”的像素之亮度的像素(亦即，具有位置“8”、“9”、“14”的像素)，且具有位置“8”、“9”、“14”的像素中的最高亮度是“200”，因此，具有位置“1”的像素之高頻成分可以透過將本身的亮度“150”減去上述的最高亮度“200”，而得到高頻成分“-50”。

另一方面，針對每一個像素，該像素之左側的3個像素以及右側的3個像素並非都存在著亮度高於該像素之亮度的像素、或是該像素之左側的3個像素以及右側的3個像素並非都存在著亮度低於該像素之亮度的像素時，亮度變化處理電路130直接將該像素的高頻成分設為零或是一預設值。以具有位置“6”的像素來進行說明，由於具有位置“3”~“5”的像素僅存在著亮度低於具有位置“6”的像素之亮度的像素，但是具有位置“7”~“9”的像素卻不存在著亮度低於具有位置“6”的像素之亮度的像素，故亮度變化處理電路130可以直接將具有位置“6”的像素的高頻成分設為“0”。

接著，關於輔助影像資料D2，針對每一個像素，亮度變化處理電路130可以將該像素之高頻成分減去於該像素兩側之相鄰像素的高頻成分的差異，在乘上一比例參數(本實施例中為“0.8”)，以產生輔助影像資料D2中該像素的數值。舉例來說，具有位置“9”的像素為例，由於具有位置“8”、“9”、“10”之像素的高頻成分分別為“+50”、“0”、“0”，因此，具有位置“9”的像素的輔助影像資料可以計算如下：(0-50-0)*0.8=(-40)。另外以具有位置“7”的像素為例，由於 具有位置“6”、“7”、“8”之像素的高頻成分分別為“0”、“+50”、“+50”，因此，具有位置“7”的像素的輔助影像資料可以計算如下：(50-0-50)*0.8=0。

需注意的是，上述對於每一個像素之高頻成分以及輔助影像資料的計算僅是作為範例說明，而並非是作為本發明的限制。舉例來說，在高頻成分以及輔助影像資料的計算過程中所參考之鄰近像素的數量、以及亮度差異的計算方式可以根據設計者的考量而有所變化。

關於輸出影像Dout的計算，輸出電路140可以直接將處理後影像資料D1以及輔助影像資料D2相加以產生表一所示的輸出影像Dout。在另一實施例中，輸出電路140可將處理後影像資料D1乘上一權重(weighting)，以及將輔助影像資料D2乘上另一權重後，再彼此相加，以產生輸出影像Dout。上述權重可以是任意數值，可依設計需求進行調整。

需注意的是，上述實施例中所述的“亮度”可以根據採用之色板的不同而包含了不同的像素值，以“紅綠藍”色板來說，上述實施例之亮度的運算係包含了紅色像素值、綠色像素值以及藍色像素值的運算；以“亮度及色差(YUV)”色板來說，上述實施例之亮度的運算即為亮度(Y)的運算；以“青、洋紅、黃、黑(CMYK)”色板來說，上述實施例之亮度的運算係包含了青色像素值、洋紅色像素值、黃色像素值以及黑色像素值的運算。

第2圖繪示了表一中影像資料Din、處理後影像資料D1以及輸出影像Dout的示意圖，其中橫軸是像素位置，縱軸是亮度值。如第2圖所示，處理後影像資料D1為銳利度調整後物體之邊緣的亮度高於中心亮度的情形，而透過本實 施例之透過輔助影像資料D2來修正處理後影像資料D1，可以讓輸出影像Dout具有更佳的銳利化效果，且不會有先前技術所述缺陷存在，因此具有更好的顯示品質。

第3圖為根據本發明一實施例之一種影像處理方法的流程圖。參考以上實施例的說明，影像處理方法的流程如下所述。

步驟300：流程開始。

步驟302：接收一影像資料。

步驟304：對該影像資料進行一高頻濾波操作以產生一處理後影像資料。

步驟306：決定出該影像資料中每一個像素的高頻成分，且針對每一個像素，計算該像素之高頻成分與鄰近像素之高頻成分的差異，以產生一輔助影像資料。在一實施例中，在決定出該影像資料中每一個像素的高頻成分的步驟上，可以針對該影像資料中多個像素的每一個像素，根據該像素之一側的N個像素以及另一側的M個像素是否都存在著亮度高於該像素之亮度的像素、或是該像素之一側的該N個像素以及另一側的該M個像素是否都存在著亮度低於該像素之亮度的像素，以計算出該像素的高頻成分。

步驟308：根據該處理後影像資料以及該輔助影像資料以產生一輸出影像。

應瞭解到，在本實施方法中所提及的步驟，除特別敘明其順序者外，均可依實際需要調整其前後順序，甚至可同時或部分同時執行。以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

100:影像處理電路

102:後端處理電路

104:顯示面板

110:接收電路

120:銳利度處理電路

130:亮度變化處理電路

140:輸出電路

Din:影像資料

D1:處理後影像資料

D2:輔助影像資料

Dout:輸出影像

Claims (10)

1. 一種影像處理電路，包含有：一接收電路，用以接收一影像資料；一銳利度處理電路，用以對該影像資料進行一高頻濾波操作以產生一處理後影像資料；一亮度變化處理電路，用以決定出該影像資料中每一個像素的高頻成分，且針對每一個像素，根據所決定出之每一個像素的高頻成分來計算該像素之高頻成分與鄰近像素之高頻成分的差異，以產生一輔助影像資料；以及一輸出電路，用以根據該處理後影像資料以及該輔助影像資料以產生一輸出影像。
2. 如申請專利範圍第1項所述之影像處理電路，其中該影像資料包含連續的多個像素，且針對該多個像素的每一個像素，該亮度變化處理電路根據該像素之一側的N個像素以及另一側的M個像素是否都存在著亮度高於該像素之亮度的像素、或是該像素之一側的該N個像素以及另一側的該M個像素是否都存在著亮度低於該像素之亮度的像素，以計算出該像素的高頻成分，其中N與M是相同或不相同的正整數。
3. 如申請專利範圍第2項所述之影像處理電路，其中當該像素之一側的該N個像素以及另一側的該M個像素都存在著亮度高於該像素之亮度的像素、或是該像素之一側的該N個像素以及另一側的該M個像素都存在著亮度低於該像素之亮度的像素時，該亮度變化處理電路計算該像素與該N個像素及/或該M個像素的亮度差異，以計算出該像素的高頻成分。
4. 如申請專利範圍第3項所述之影像處理電路，其中當該像素之一側的該N個像素以及另一側的該M個像素並非都存在著亮度高於該像素之亮度的像素，且該像素之一側的該N個像素以及另一側的該M個像素並非都存在著亮度低於該像素之亮度的像素時，該亮度變化處理電路直接將該像素的高頻成分設為零或是一預設值。
5. 如申請專利範圍第2、3或4項所述之影像處理電路，其中針對每一個像素，該亮度變化處理電路計算該像素與位於該像素兩側之相鄰像素的高頻成分的差異，以產生該輔助影像資料。
6. 如申請專利範圍第5項所述之影像處理電路，其中該亮度變化處理電路將該像素的高頻成分減去位於該像素兩側之相鄰像素的高頻成分，再乘上一比例參數，以產生該輔助影像資料。
7. 如申請專利範圍第1項所述之影像處理電路，其中該輸出電路直接將該處理後影像資料與該輔助影像資料相加以產生該輸出影像。
8. 如申請專利範圍第1項所述之影像處理電路，其中該輸出電路將該處理後影像資料乘上一權重以及將該輔助影像資料乘上另一權重後相加，以產生該輸出影像。
9. 一種影像處理方法，包含有：接收一影像資料； 對該影像資料進行一高頻濾波操作以產生一處理後影像資料；決定出該影像資料中每一個像素的高頻成分，且針對每一個像素，根據所決定出之每一個像素的高頻成分來計算該像素之高頻成分與鄰近像素之高頻成分的差異，以產生一輔助影像資料；以及根據該處理後影像資料以及該輔助影像資料以產生一輸出影像。
10. 如申請專利範圍第9項所述之影像處理方法，其中該影像資料包含連續的多個像素，且決定出該影像資料中每一個像素的高頻成分的步驟包含有：針對該多個像素的每一個像素，根據該像素之一側的N個像素以及另一側的M個像素是否都存在著亮度高於該像素之亮度的像素、或是該像素之一側的該N個像素以及另一側的該M個像素是否都存在著亮度低於該像素之亮度的像素，以計算出該像素的高頻成分。

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