TWI722470B - 影像處理方法與應用此影像處理方法之顯示裝置 - Google Patents

影像處理方法與應用此影像處理方法之顯示裝置 Download PDF

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Abstract

本發明提供一種影像處理方法與應用此影像處理方法之顯示裝置。此顯示裝置包含運算電路以及顯示面板。在此影像處理方法中，首先，提供包含直線圖案和第一上方像素之原始影像。此直線圖案包含相對於上方像素之第一下方像素。顯示面板包含第一下方子像素結構和第一上方子像素結構，其係分別對應至第一下方像素和第一上方像素。接著，對第一下方像素和第一上方像素的像素亮度進行垂直子像素渲染(sub-pixel rendering)，以獲得第一下方像素和第一上方像素的渲染子像素亮度。然後，根據前述之渲染子像素亮度來驅動第一下方子像素結構和第一上方子像素結構。

Description

影像處理方法與應用此影像處理方法之 顯示裝置
本發明是有關於一種影像處理方法與應用此影像處理方法之顯示裝置。特別是有關於應用垂直子像素渲染技術的影像處理方法與應用此影像處理方法之顯示裝置。
在一般的顯示面板中，子像素結構是排列為矩陣，每個子像素結構可顯示紅色、綠色與藍色的其中之一，而紅色、綠色與藍色等三個顏色的子像素結構可組成一個像素。然而，在一些特殊的面板中，一個像素只包括兩個子像素結構，例如某個像素只包括綠色與紅色等兩個子像素結構，而另一個像素只包括綠色與藍色。為了正確地渲染此種面板所顯示的數位影像，通常需要採用子像素渲染(sub-pixel rendering)技術。
根據本發明之一方面，本發明之實施例提供一種影像處理方法，此影像處理方法包含：提供原始影像，其 中此原始影像包含直線圖案和複數個第一上方像素，第一上方像素係鄰接於直線圖案之上方側，直線圖案包含複數個第一像素、複數個第二像素以及複數個第三像素，且第一像素為位於直線圖案之下方側之複數個第一下方像素；提供用以顯示原始影像之顯示面板，其中此顯示面板包含對應至第一下方像素和第一上方像素之複數個第一子像素結構、對應至該些第二像素之複數個第二子像素結構以及對應至該些第三像素之複數個第三子像素結構，且該些第一子像素結構包含對應至該些第一下方像素之複數個第一下方子像素結構以及對應至該些第一上方像素之複數個第一上方子像素結構；根據原始影像來獲得第一下方像素之複數個第一像素亮度以及第一上方像素之複數個第二像素亮度，其中第一下方像素對應至預設渲染顏色；根據第一顏色比例來對第一像素亮度進行第一垂直子像素渲染(sub-pixel rendering)操作，以獲得複數個第一渲染子像素亮度；根據第二顏色比例來對第二像素亮度進行第二垂直子像素渲染操作，以獲得複數個第二渲染子像素亮度；將第一渲染子像素亮度轉換為複數個第一渲染灰階值，以及將第二渲染子像素亮度轉換為複數個第二渲染灰階值；以及根據第一渲染灰階值來驅動第一下方子像素結構，以及根據第二渲染灰階值來驅動第一上方子像素結構。
在一些實施例中，第一垂直子像素渲染操作係根據以下方程式來進行：
Figure 108123319-A0101-12-0002-17
 其中，fβ為第一顏色比例，fp為第一下方子像素結構之位置，fL fp 為對應至位置fp之第一下方像素之第一像素亮度，且
Figure 108123319-A0101-12-0003-20
為第一渲染子像素亮度。
在一些實施例中，fβ為0.25。
在一些實施例中，第二垂直子像素渲染操作係根據以下方程式來進行：
Figure 108123319-A0101-12-0003-54
 其中，sβ為第二顏色比例，sp為第一上方子像素結構之位置，l(sp)為最靠近位於位置sp之第一上方子像素結構的一相鄰子像素結構，此相鄰子像素結構位在位於位置sp之第一上方子像素結構的下方，且此相鄰子像素結構之顏色與位於位置sp之第一上方子像素結構之顏色相同，且
Figure 108123319-A0101-12-0003-21
為第二渲染子像素亮度。
在一些實施例中，sβ為0.25。
在一些實施例中，第一子像素結構係對應至綠色，第二子像素結構係對應至紅色，第三子像素結構係對應至藍色。
在一些實施例中，原始影像更包含下邊界線圖案以及複數個第二上方像素，第二上方像素係鄰接於下邊界線圖案之上方側，下邊界線圖案包含複數個第四像素、複數個第五像素以及複數個第六像素，第四像素為位於下邊界線圖案之下方側之複數個第二下方像素。顯示面板更包含對應至第二下方像素和第二上方像素之複數個第四子像素結構、對應至第五像素之複數個第五子像素結構以及對應至第六像素之複數個第六子像素結構，且第四子像素結構包含對 應至第二下方像素之複數個第二下方子像素結構以及對應至第二上方像素之複數個第二上方子像素結構。
在一些實施例中，前述之影像處理方法更包含：根據原始影像來獲得第二下方像素之複數個第三像素亮度以及第二上方像素之複數個第四像素亮度，其中第四像素對應至預設渲染顏色；根據第三顏色比例來對第三像素亮度進行第三垂直子像素渲染(sub-pixel rendering)操作，以獲得複數個第三渲染子像素亮度；根據第四顏色比例來對第四像素亮度進行第四垂直子像素渲染操作，以獲得複數個第四渲染子像素亮度；將第三渲染子像素亮度轉換為複數個第三渲染灰階值，以及將第四渲染子像素亮度轉換為複數個第四渲染灰階值；以及根據第三渲染灰階值來驅動第二下方子像素結構，以及根據第四渲染灰階值來驅動第二上方子像素結構。
在一些實施例中，其中第三垂直子像素渲染操作係根據以下方程式來進行：
Figure 108123319-A0101-12-0004-55
 其中，tβ為第三顏色比例，tL tp 為對應至位於位置tp之第二下方像素之第三像素亮度，且
Figure 108123319-A0101-12-0004-23
為對應至位置tp之第三渲染子像素亮度。
在一些實施例中，tβ為0.25。
在一些實施例中，第四子像素結構係對應至綠色，第五子像素結構係對應至紅色，第六子像素結構係對應至藍色。
在一些實施例中，原始影像更包含上邊界線圖案，此上邊界線圖案包含複數個第七像素、複數個第八像素以及複數個第九像素，第七像素位於上邊界線圖案之下方側。顯示面板更包含對應至第七像素之複數個第七子像素結構、對應至第八像素之複數個第八子像素結構、對應至第九像素之複數個第九子像素結構、鄰設於第七子像素結構之複數個第十子像素結構、鄰設於第八子像素結構之複數個第十一子像素結構以及鄰設於第九子像素結構之複數個第十二子像素結構。第十子像素結構以及第七子像素結構係對應至相同顏色，第十一子像素結構以及第八子像素結構係對應至相同顏色，第十二子像素結構以及第九子像素結構係對應至相同顏色。
在一些實施例中，前述之影像處理方法更包含：根據原始影像來獲得第七像素之複數個第五像素亮度，其中第七像素對應至預設渲染顏色；根據第五顏色比例來對第五像素亮度進行第五垂直子像素渲染操作，以獲得複數個第五渲染子像素亮度；根據第六顏色比例來對複數個第六像素亮度進行第六垂直子像素渲染操作，以獲得複數個第六渲染子像素亮度，其中第六像素亮度為預設亮度值；將第五渲染子像素亮度轉換為複數個第五渲染灰階值，以及將第六渲染子像素亮度轉換為複數個第六渲染灰階值；以及根據第六渲染灰階值來驅動第七子像素結構，以及根據第五渲染灰階值來驅動第十子像素結構。
在一些實施例中，第七子像素結構係對應至綠 色，第八子像素結構係對應至紅色，第九子像素結構係對應至藍色。
根據本發明之另一方面，本發明之實施例提供一種顯示裝置。此顯示裝置包含顯示面板和運算電路。運算電路係用以接收原始影像。此原始影像包含直線圖案和複數個第一上方像素，第一上方像素係鄰接於直線圖案之上方側，直線圖案包含複數個第一像素、複數個第二像素以及複數個第三像素，且第一像素為位於直線圖案之下方側之複數個第一下方像素。顯示面板係用以顯示原始影像，其中顯示面板包含對應至第一下方像素和第一上方像素之複數個第一子像素結構、對應至第二像素之複數個第二子像素結構以及對應至第三像素之複數個第三子像素結構，且第一子像素結構包含對應至第一下方像素之複數個第一下方子像素結構以及對應至第一上方像素之複數個第一上方子像素結構。運算電路更用以：根據原始影像來獲得第一下方像素之複數個第一像素亮度以及第一上方像素之複數個第二像素亮度，其中第一下方像素對應至預設渲染顏色；根據第一顏色比例來對第一像素亮度進行第一垂直子像素渲染)操作，以獲得複數個第一渲染子像素亮度；根據第二顏色比例來對第二像素亮度進行第二垂直子像素渲染操作，以獲得複數個第二渲染子像素亮度；將第一渲染子像素亮度轉換為複數個第一渲染灰階值，以及將第二渲染子像素亮度轉換為複數個第二渲染灰階值；以及根據第一渲染灰階值來驅動第一下方子像素結構，以及根據第二渲染灰階值來驅動第一上方子像 素結構。
在一些實施例中，第一垂直子像素渲染操作係根據以下方程式來進行：
Figure 108123319-A0101-12-0007-25
 其中，fβ為第一顏色比例，fp為第一下方子像素結構之位置，fL fp 為對應至位置fp之第一下方像素之第一像素亮度，且
Figure 108123319-A0101-12-0007-26
為第一渲染子像素亮度。
在一些實施例中，fβ為0.25。
在一些實施例中，第二垂直子像素渲染操作係根據以下方程式來進行：
Figure 108123319-A0101-12-0007-24
 其中，sβ為第二顏色比例，sp為第一上方子像素結構之位置，l(sp)為最靠近位於位置sp之第一上方子像素結構的一相鄰子像素結構，此相鄰子像素結構位在位於位置sp之第一上方子像素結構的下方，且此相鄰子像素結構之顏色與位於位置sp之第一上方子像素結構之顏色相同，且
Figure 108123319-A0101-12-0007-27
為第二渲染子像素亮度。
在一些實施例中，sβ為0.25。
在一些實施例中，第一子像素結構係對應至綠色，第二子像素結構係對應至紅色，第三子像素結構係對應至藍色。
100‧‧‧顯示裝置
101、102‧‧‧像素結構
110‧‧‧運算電路
120‧‧‧顯示面板
121‧‧‧子像素結構
211g、212r、213b‧‧‧子像素結構
300‧‧‧輸入影像
300B‧‧‧原始影像
300L‧‧‧直線圖案
310‧‧‧黑色區域
311g、312r、313b‧‧‧像素
314k‧‧‧黑色像素
400L‧‧‧子像素結構線
411g、412r、413b、414g、415r‧‧‧子像素結構
500‧‧‧影像處理方法
510~550‧‧‧步驟
532~534‧‧‧步驟
600‧‧‧子像素渲染影像
600L‧‧‧直線圖案
611g、614g‧‧‧渲染像素
700L‧‧‧子像素結構線
800‧‧‧輸入影像
800B‧‧‧原始影像
810L‧‧‧下邊界線圖案
820L‧‧‧上邊界線圖案
811g、812r、813b‧‧‧像素
821g、822r、823b‧‧‧像素
814k、824k‧‧‧黑色像素
830‧‧‧黑色區域
910L‧‧‧子像素結構線
911g、912r、913b、914g‧‧‧子像素結構
920L‧‧‧子像素結構線
921g、922r、923b、924g、925r、926b‧‧‧子像素結構
1000‧‧‧影像處理方法
1010~1050‧‧‧步驟
1032~1038‧‧‧步驟
1100‧‧‧子像素渲染影像
1110L‧‧‧下邊界線圖案
1120L‧‧‧上邊界線圖案
1111g、1114g、1121g、1124g‧‧‧渲染像素
1210L、1220L‧‧‧子像素結構線
1300‧‧‧輸入影像
1310L、1320L‧‧‧直線圖案
B‧‧‧藍色
BK‧‧‧黑色像素
G‧‧‧綠色
R‧‧‧紅色
為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之詳細說明如下： [圖1]係繪示根據本發明實施例之顯示裝置；[圖2]係繪示根據本發明實施例之顯示面板中的子像素結構的顏色；[圖3A]係繪示根據本發明實施例之輸入影像；[圖3B]係繪示根據本發明實施例之對應至顯示面板之子像素結構的原始影像的像素；[圖4]係繪示根據本發明實施例之用以顯示原始影像之顯示面板中的子像素結構；[圖5]係繪示根據本發明實施例之運算電路所進行的影像處理方法的流程示意圖；[圖6]係繪示根據本發明實施例之子像素渲染影像的像素；[圖7]係繪示根據本發明實施例之用以顯示子像素渲染影像的顯示面板的子像素結構；[圖8A]係繪示根據本發明實施例之輸入影像；[圖8B]係繪示根據本發明實施例之對應至顯示面板之子像素結構的原始影像的像素；[圖9]係繪示根據本發明實施例之用以顯示原始影像之顯示面板中的子像素結構；[圖10A]至[圖10B]係繪示根據本發明實施例之運算電路所進行的影像處理方法的流程示意圖；[圖11]係繪示根據本發明實施例之子像素渲染影像的像素； [圖12]係繪示根據本發明實施例之用以顯示子像素渲染影像的顯示面板的子像素結構；以及[圖13]係繪示根據本發明實施例之輸入影像。
下文是以實施方式配合附圖作詳細說明，但所提供的實施方式並非用以限制本發明所涵蓋的範圍，而結構運作的描述非用以限制其執行的順序，任何由元件重新組合的結構，所產生具有均等功效的裝置，皆為本發明所涵蓋的範圍。此外，圖式僅以說明為目的，並未依照原尺寸作圖。
關於本文中所使用之『第一』、『第二』、...等，並非特別指次序或順位的意思，其僅為了區別以相同技術用語描述的元件或操作。
請參照圖1，圖1係繪示根據本發明實施例之顯示裝置100。如圖1所示，顯示裝置100包含運算電路110和顯示面板120。運算電路110接收輸入影像並產生顯示面板120所需的灰階值。運算電路110可以是時序控制器、影像處理晶片、特殊應用積體電路、或設置在顯示裝置100中的任意一個電路。顯示面板120中包括了複數個子像素結構121，顯示面板120可為液晶顯示面板或有機發光二極體顯示面板，但本發明之實施例並不受限於此。
運算電路110所接收之輸入影像包含複數個像素。每個像素包括複數個灰階值，每個灰階值是對應至複數個顏色的其中之一，這些顏色例如為紅色、綠色與藍色。同 樣地，每個子像素結構121也是對應至一個顏色。特別的是，不同於一般的顯示裝置中一個像素是對應至三個子像素結構，在此實施例中一個像素是對應至兩個以下的子像素結構。舉例來說，若數位影像的列(row)個數為M，行(column)數目為N，其中M、N為正整數，則在一般的顯示面板中共有M x N x 3個子像素結構，但在此實施例的顯示面板120中則只會有M x N x 2個子像素結構。
請參照圖2，圖2係繪示根據本發明實施例之顯示面板120中的子像素結構的顏色。在一些實施例中，這些子像素結構包含綠色子像素結構、紅色子像素結構以及藍色子像素結構。例如，綠色子像素結構211g係用以顯示綠色G，紅色子像素結構212r係用以顯示紅色R，藍色子像素結構213b係用以顯示藍色B。虛線所環繞的兩個子像素結構係對應至一個像素結構。在一些實施例中，包含一個子像素結構211g以及一個子像素結構212r的像素結構101係對應至輸入影像的一個像素。在一些實施例中，包含一個子像素結構213b以及一個子像素結構212r的像素結構102係對應至輸入影像的一個像素。值得一提的是，圖2係繪示顯示面板120之子像素結構的例示性排列。在一些實施例中，顯示面板120可包含更多或更少的子像素結構。
請參照圖3A和圖3B，圖3A係繪示根據本發明實施例之輸入影像300，而圖3B係繪示根據本發明實施例之對應至顯示面板120之子像素結構的原始影像300B的像素。如圖3A所示，輸入影像300包含直線圖案300L以及鄰 接於直線圖案300L之區域310。在一些實施例中，直線圖案300L為白線，且鄰接於直線圖案300L頂部和底部的區域310為黑色。為了透過顯示面板120來顯示輸入影像300，運算電路110轉換輸入影像300為如圖3B所示之原始影像300B，其中原始影像300B包含有像素，其係一對一對應至顯示面板120的子像素結構。
如圖3B所示，原始影像300B包含形成直線圖案300L之像素311g、像素312r、像素313b以及形成黑色區域310之黑色像素BK。黑色像素BK包含位於直線圖案300L上方以及位於像素312r和像素313b之間的黑色像素314k。在一些實施例中，像素311g為綠色，像素312r為紅色而像素313b為藍色。
請參照圖4，當原始影像300B顯示於顯示面板120上時，包含子像素結構411g、子像素結構412r以及子像素結構413b之子像素結構線400L被驅動，以顯示直線圖案300L。在一些實施例中，子像素結構411g被驅動來顯示綠色(例如，像素311g)，子像素結構412r被驅動來顯示紅色(例如，像素312r)，而子像素結構413b被驅動來顯示藍色(例如，像素313b)，藉此使得顯示面板120顯示白色線圖案300L。再者，其他的子像素結構，例如綠色子像素結構211g、紅色子像素結構212r、藍色子像素結構213b、綠色子像素結構414g以及紅色子像素結構415r顯示黑色，藉此使得顯示面板120顯示黑色區域310。值得一提的是，綠色子像素結構414g顯示黑色像素314k。
然而，在子像素結構線400L的上方側和下方側會發生滲色(color bleeding)的情況。例如，鄰近於子像素結構線400L上方側的像素會看起來偏紅色(reddish color)。又例如，鄰近於子像素結構線400L下方側的像素會看起來偏綠色(greenish color)。為了減輕滲色的情況，運算電路110會對原始影像300B進行垂直子像素渲染(sub-pixel rendering)，以獲得包含複數個渲染子像素亮度之一子像素渲染影像，其中渲染子像素亮度係對應至顯示面板120的子像素結構，且可利用渲染子像素亮度來驅動顯示面板120。
請參照圖5，圖5係繪示根據本發明實施例之運算電路110所進行的影像處理方法500的流程示意圖。影像處理方法500係用以減輕滲色的情況。
在影像處理方法500中，首先，進行步驟510來提供輸入影像300。然後，進行步驟520來將輸入影像300轉換為原始影像300B。在一些實施例中，步驟520包含伽瑪(gamma)操作，以獲得原始影像300B之所有像素的像素亮度。例如，對每個像素311g的灰階值進行轉換，以獲得像素311g的亮度；對每個像素312r的灰階值進行轉換，以獲得像素312r的亮度；對每個像素313b的灰階值進行轉換，以獲得像素313b的亮度；對每個黑色像素BK的灰階值進行轉換，以獲得黑色像素BK的亮度。在此，位於直線圖案300L下方側的像素311g稱為「(第一)下方像素」，位於直線圖案300L上方的黑色像素314k稱為「(第一)上方像素 」，對應至像素311g之子像素結構411g稱為「下方子像素結構」，而對應至黑色像素314k之子像素結構414g稱為「上方子像素結構」。
接著，進行步驟530，以根據原始影像300B來進行垂直子像素渲染，以獲得子像素渲染影像。在步驟530中，首先，進行步驟532，以根據第一顏色比例來針對下方像素311g的像素亮度進行第一垂直子像素渲染操作，以獲得第一渲染子像素亮度。在一些實施例中，第一垂直子像素渲染操作係根據具有相同顏色之兩相鄰子像素結構的亮度來進行。例如，第一垂直子像素渲染操作係根據下列方程式(1)來進行：
Figure 108123319-A0101-12-0013-29
在方程式(1)中，fp為下方子像素結構411g的位置，l(fp)為最靠近位於位置fp之下方子像素結構411g的一綠色子像素結構的位置，且此綠色子像素結構的位置l(fp)亦在位於位置fp之下方子像素結構411g的下方，
Figure 108123319-A0101-12-0013-30
為對應至位置fp之第一渲染子像素亮度，fL fp 為對應至位置fp之下方像素311g的像素亮度，fL l(fp)為對應至位置l(fp)之綠色像素的像素亮度，fβ為前述之第一顏色比例。
因為位於下方子像素結構411g下方的綠色子像素係對應至黑色像素BK，在本實施例中，fL l(fp)為0，且方程式(1)可修改如下：
Figure 108123319-A0101-12-0013-28
在一些實施例中，第一顏色比例fβ係大於0且小 於0.5。在本實施例中，第一顏色比例fβ為0.25，但本發明之實施例並不受限於此。
接著，進行步驟534，以根據第二顏色比例來針對上方像素314k的像素亮度進行第二垂直子像素渲染操作，以獲得第二渲染子像素亮度。在一些實施例中，第二垂直子像素渲染操作係根據具有相同顏色之兩相鄰子像素結構的亮度來進行。例如，第一垂直子像素渲染操作係根據下列方程式(3)來進行：
Figure 108123319-A0101-12-0014-31
在方程式(3)中，sp為上方子像素結構414g的位置，l(sp)為最靠近位於位置sp之上方子像素結構414g的一綠色子像素結構的位置，且此綠色子像素結構的位置l(sp)亦在位於位置sp之上方子像素結構414g的下方，
Figure 108123319-A0101-12-0014-33
為對應至位置sp之第二渲染子像素亮度，sL sp 為對應至位置sp之上方像素314k的像素亮度，sL l(sp)為對應至位置l(sp)之綠色像素的像素亮度，sβ為前述之第二顏色比例。
因為上方子像素結構414g係對應至黑色的上方像素314k，在本實施例中，sL sp 為0，且方程式(3)可修改如下：
Figure 108123319-A0101-12-0014-32
再者，如圖4所示，對於每一個上方子像素結構414g而言，最靠近上方子像素結構414g且位於上方子像素結構414g下方的綠色子像素結構為下方子像素結構411g，如此sL l(sp)為對應的下方像素311g的像素亮度。第二 顏色比例sβ可與第一顏色比例fβ相同或不同。在一些實施例中，第二顏色比例sβ係大於0且小於0.5。在本實施例中，第二顏色比例sβ為0.25，但本發明之實施例並不受限於此。
在步驟530進行之後，可獲得如圖6所示之子像素渲染影像600。子像素渲染影像600包含黑色像素BK以及顯示直線圖案600L之像素312r、像素313b、渲染像素611g和614g。在本實施例中，渲染像素為綠色。
與圖3B之原始影像300B中的直線圖案300L相比，下方像素311g被渲染像素611g所取代，而上方像素314k則被渲染像素614g所取代。在本實施例中，每一個渲染像素611g具有第一渲染子像素亮度，其係等於下方像素311g亮度的四分之一，而每一個渲染像素614g具有第二渲染子像素亮度，其係等於下方像素311g亮度的四分之三。
然後，進行步驟540，以將子像素渲染影像600的所有像素的亮度轉換為灰階值。例如，將渲染像素611g的第一渲染子像素亮度轉換為第一渲染灰階值，以及將渲染像素614g的第二渲染子像素亮度轉換為第二渲染灰階值。接著，進行步驟550，以根據步驟540所提供的灰階值來驅動顯示面板的子像素結構，如圖7所示。例如，如圖7所示，包含上方子像素結構414g、下方子像素結構411g、子像素結構412r以及子像素結構412b之子像素結構線700L被驅動來顯示直線圖案600L。位於子像素結構線700L下方側之下方子像素結構411g係根據第一渲染灰階值來驅動，而位於子像素結構線700L上方側之上方子像素結構414g係根 據第二渲染灰階值來驅動。與圖4之顯示面板120相比，下方子像素結構411g係以較低的灰階值來驅動，而上方子像素結構414g以較高的灰階值來驅動。如此，可減輕面板120的滲色情況。
請參照圖8A和圖8B，圖8A係繪示根據本發明實施例之輸入影像800，圖8B係繪示對應至顯示面板120之子像素結構之原始影像800B的像素。如圖8A所示，預計由顯示面板120所顯示之輸入影像800包含直線圖案300L、下邊界線圖案810L、上邊界線圖案820L以及黑色區域830。黑色區域830係位於直線圖案300L與下邊界線圖案810L之間以及位於直線圖案300L與上邊界線圖案820L之間。在一些實施例中，下邊界線圖案810L與上邊界線圖案820L為白色線。為了利用顯示面板120來顯示輸入影像800，運算電路110將輸入影像800轉換為如圖8B所示之原始影像800B，其中原始影像800B包含有像素其係一對一對應至顯示面板120的子像素結構。
如圖8B所示，原始影像800B包含形成直線圖案300L之像素311g、像素312r、像素313b；形成下邊界線圖案810L之像素811g、像素812r、像素813b；形成上邊界線圖案820L之像素821g、像素822r、像素823b；以及形成黑色區域830之黑色像素BK。黑色像素BK包含黑色像素314k、814k以及824k。黑色像素814k係位於下邊線圖案810L上方以及像素812r和像素813b之間。黑色像素824k係位於上邊界線圖案820L下方。在一些實施例中，像 素811g和821g為綠色，像素812r和822r為紅色，而像素813b和823b為藍色。
請參照圖9，當原始影像800B顯示於顯示面板120上時，包含子像素結構411g、子像素結構412r以及子像素結構413b之子像素結構線400L被驅動，以顯示直線圖案300L；包含子像素結構911g、子像素結構912r以及子像素結構913b之子像素結構線910L被驅動，以顯示下邊界線圖案810L；包含子像素結構921g、子像素結構922r以及子像素結構923b之子像素結構線920L被驅動，以顯示上邊界線圖案820L。在一些實施例中，子像素結構911g和921g被驅動來顯示綠色(例如，像素811g和821g)，子像素結構912r和922r被驅動來顯示紅色(例如，像素812r和822r)，而子像素結構913b被驅動來顯示藍色(例如，像素813b和823b)，藉此使得顯示面板120顯示下邊界線圖案810L和上邊界線圖案820L。再者，其他的子像素結構，例如綠色子像素結構211g、紅色子像素結構212r、藍色子像素結構213b、綠色子像素結構414g、綠色子像素結構914g和924g、紅色子像素結構925r以及藍色子像素結構926b顯示黑色，藉此使得顯示面板120顯示黑色區域830。值得一提的是，綠色子像素結構914g顯示黑色像素814k，而綠色子像素結構924g紅色子像素結構925r以及藍色子像素結構926b顯示黑色像素824k。
類似地，在子像素結構線910L的上方側和子像素結構線920L的下方側會發生滲色(color bleeding)的情 況。為了減輕滲色的情況，運算電路110會進一步針對子像素結構線910L和子像素結構線920L來進行垂直子像素渲染，以獲得包含相應的渲染子像素亮度，並利用這些相應的渲染子像素亮度來驅動顯示面板120。
請參照圖10A至圖10B，圖10A至圖10B係繪示根據本發明實施例之運算電路110所進行的影像處理方法1000的流程示意圖。影像處理方法1000係用以減輕滲色的情況。
在影像處理方法1000中，首先，進行步驟1010來提供輸入影像800。然後，進行步驟1020來將輸入影像800轉換為原始影像800B。在一些實施例中，步驟1020包含伽瑪操作，以獲得原始影像800B之所有像素的像素亮度。例如，對每個像素811g和821g的灰階值進行轉換，以獲得像素811g和821g的亮度；對每個像素812r和822r的灰階值進行轉換，以獲得像素812r和822r的亮度；對每個像素813b和823b的灰階值進行轉換，以獲得像素813b和823b的亮度；對每個黑色像素BK的灰階值進行轉換，以獲得黑色像素BK的亮度。在此，位於下邊界線圖案810L下方側的像素811g稱為「(第二)下方像素」，位於上邊界線圖案820L上方的黑色像素314k稱為「(第二)上方像素」，對應至像素811g之子像素結構911g稱為「下方子像素結構」，對應至黑色像素814k之子像素結構914g稱為「上方子像素結構」，位於上邊界線圖案820L下方側的像素821g稱為「下方像素」，而對應至像素821g之子像素結構921g稱為「下方子像 素結構」。
接著，進行步驟1030，以根據原始影像800B來進行垂直子像素渲染，以獲得子像素渲染影像。在一些實施例中，步驟1030包含步驟532-534，以獲得對應至子像素結構線400L之子像素結構411g、412r、413b以及414g的第一渲染子像素亮度以及第二渲染子像素亮度。
然後，進行步驟1032，以根據第三顏色比例來針對下方像素811g的像素亮度進行第三垂直子像素渲染操作，以獲得第三渲染子像素亮度。在一些實施例中，第三垂直子像素渲染操作係根據下列方程式(5)來進行：
Figure 108123319-A0101-12-0019-56
在方程式(5)中，tp為下方子像素結構911g的位置，
Figure 108123319-A0101-12-0019-36
為對應至位置tp之第三渲染子像素亮度，tL tp 為對應至位置tp之下方像素811g的像素亮度，tβ為前述之第三顏色比例。在一些實施例中，第三顏色比例tβ係大於0且小於0.5。在本實施例中，第三顏色比例tβ為0.25，但本發明之實施例並不受限於此。
接著，進行步驟1034，以根據第四顏色比例來針對上方像素814k的像素亮度進行第四垂直子像素渲染操作，以獲得第四渲染子像素亮度。在一些實施例中，第二垂直子像素渲染操作係根據具有相同顏色之兩相鄰子像素結構的亮度來進行。例如，第四垂直子像素渲染操作係根據下列方程式(6)來進行：
Figure 108123319-A0101-12-0019-34
在方程式(6)中，op為上方子像素結構914g的位置，l(op)為最靠近位於位置op之上方子像素結構914g的一綠色子像素結構的位置，且此綠色子像素結構的位置l(op)亦在位於位置op之上方子像素結構914g的下方，
Figure 108123319-A0101-12-0020-39
為對應至位置op之第四渲染子像素亮度，oL op 為對應至位置op之上方像素814k的像素亮度，oL l(op)為對應至位置l(op)之綠色像素的像素亮度，oβ為前述之第四顏色比例。
因為上方子像素結構914g係對應至黑色的上方像素814k，在本實施例中，oL op 為0，且方程式(6)可修改如下：
Figure 108123319-A0101-12-0020-38
再者，如圖9所示，對於每一個上方子像素結構914g而言，最靠近上方子像素結構914g且位於上方子像素結構914g下方的綠色子像素結構為下方子像素結構911g，如此oL l(op)為對應的下方像素811g的像素亮度。第四顏色比例oβ可與第三顏色比例tβ相同或不同。在一些實施例中，第四顏色比例oβ係大於0且小於0.5。在本實施例中，第四顏色比例oβ為0.25，但本發明之實施例並不受限於此。
然後，進行步驟1036，以根據第五顏色比例來針對下方像素821g的像素亮度進行第五垂直子像素渲染操作，以獲得第五渲染子像素亮度。在一些實施例中，第五垂直子像素渲染操作係根據下列方程式(8)來進行：
Figure 108123319-A0101-12-0020-37
在方程式(8)中，vp為下方子像素結構921g的位 置，l(vp)為最靠近位於位置vp之下方子像素結構921g的一綠色子像素結構的位置，且此綠色子像素結構的位置l(sp)亦在位於位置vp之下方子像素結構921g的下方，
Figure 108123319-A0101-12-0021-42
為對應至位置vp之第五渲染子像素亮度，vL vp 為對應至位置vp之下方像素821g的像素亮度，vL l(vp)為對應至位置l(vp)之綠色像素的像素亮度，vβ為前述之第五顏色比例。
因為位於下方子像素結構921g下方的綠色子像素係對應至黑色像素BK，在本實施例中，vL l(vp)為0，且方程式(8)可修改如下：
Figure 108123319-A0101-12-0021-40
在一些實施例中，第五顏色比例vβ係大於0.5且小於1。在本實施例中，第五顏色比例vβ為0.75，但本發明之實施例並不受限於此。
接著，進行步驟1038，以根據第六顏色比例來針對對應至子像素結構924g之像素824k的像素亮度進行第六垂直子像素渲染操作，以獲得第六渲染子像素亮度。步驟1038所計算得到的第六渲染子像素亮度係對應至子像素結構924g。在一些實施例中，第六垂直子像素渲染操作係根據下列方程式(10)來進行：
Figure 108123319-A0101-12-0021-41
在方程式(10)中，xp為子像素結構924g的位置，u(xp)為最靠近位於位置xp之子像素結構924g的一綠色子像素結構的位置，且此綠色子像素結構的位置u(xp)亦在位於位置xp之子像素結構924g的上方，
Figure 108123319-A0101-12-0021-43
為對應至位置xp之第六 渲染子像素亮度，xL xp 為對應至位置xp之像素824k的像素亮度，xL u(xp)為對應至位置u(xp)之綠色像素的像素亮度，xβ為前述之第六顏色比例。
再者，如圖9所示，對於每一個子像素結構924g而言，最靠近子像素結構924g且位於子像素結構924g上方的綠色子像素結構為下方子像素結構921g，如此xL u(xp)為對應的下方像素821g的像素亮度。第六顏色比例xβ可與第五顏色比例vβ相同或不同。在一些實施例中，第六顏色比例xβ係大於0.5且小於1。在本實施例中，第六顏色比例xβ為0.75，但本發明之實施例並不受限於此。
在步驟1030進行之後，可獲得如圖11所示之子像素渲染影像1100。子像素渲染影像1100包含直線圖案600L、下邊界線圖案1110L以及上邊界線圖案1120L。下邊界線圖案1110L包含像素812r、像素813b、渲染像素1111g以及渲染像素1114g。上邊界線圖案1120L包含像素822r、像素823b、渲染像素1121g以及渲染像素1124g。在本實施例中，渲染像素1111g、1114g、1121g以及1124g為綠色。
與圖8B之原始影像800B中的下邊界線圖案810L相比，下方像素811g被渲染像素1111g所取代，而上方像素814k則被渲染像素1114g所取代。在本實施例中，每一個渲染像素1111g具有第三渲染子像素亮度，其係等於下方像素811g亮度的四分之一，而每一個渲染像素1114g具有第四渲染子像素亮度，其係等於下方像素811g亮度的 四分之三。
與圖8B之原始影像800B中的上邊界線圖案820L相比，上邊界線圖案1120被往下移動一個像素的距離。例如，對應至子像素結構926b之像素824k被像素823b所取代；對應至子像素結構925r之像素824k被像素822r所取代；像素821g被渲染像素1121g所取代；對應至子像素結構924g之像素824k被渲染像素1124g所取代。在本實施例中，每一渲染像素1121g具有第五渲染子像素亮度，其係等於下方像素821g亮度的四分之三，而每一渲染像素1124g具有第六渲染子像素亮度，其係等於下方像素821g亮度的四分之一。
然後，進行步驟1040，以將子像素渲染影像1100的所有像素的亮度轉換為灰階值。例如，將渲染像素611g的第一渲染子像素亮度轉換為第一渲染灰階值；將渲染像素614g的第二渲染子像素亮度轉換為第二渲染灰階值；將渲染像素1111g的第三渲染子像素亮度轉換為第三渲染灰階值；將渲染像素1114g的第四渲染子像素亮度轉換為第四渲染灰階值；將渲染像素1121g的第五渲染子像素亮度轉換為第五渲染灰階值；將渲染像素1124g的第六渲染子像素亮度轉換為第六渲染灰階值。
接著，進行步驟1050，以根據步驟1040所提供的灰階值來驅動顯示面板的子像素結構，如圖12所示。例如，如圖12所示，包含上方子像素結構914g、下方子像素結構911g、子像素結構912r以及子像素結構912b之子像素 結構線1210L被驅動來顯示圖8A之下邊界線圖案810L。位於子像素結構線1210L下方側之下方子像素結構911g係根據第三渲染灰階值來驅動，而位於子像素結構線1210L上方側之上方子像素結構914g係根據第四渲染灰階值來驅動。與圖9之顯示面板120相比，下方子像素結構911g係以較低的灰階值來驅動，而上方子像素結構914g以較高的灰階值來驅動。如此，可減輕滲色情況。
再例如，如圖12所示，包含上方子像素結構924g、下方子像素結構921g、子像素結構925r以及子像素結構926b之子像素結構線1220L被驅動來顯示圖8A之上邊界線圖案820L。位於子像素結構線1220L下方側之下方子像素結構1124g係根據第六渲染灰階值來驅動，而位於子像素結構線1220L上方側之上方子像素結構921g係根據第五渲染灰階值來驅動。與圖9之顯示面板120相比，子像素結構924g係以較低的灰階值來驅動，而子像素結構921g係以較高的灰階值來驅動。如此，可減輕滲色情況。
請參照圖13，圖13係繪示根據本發明實施例之輸入影像1300。輸入影像1300係類似於圖8A之輸入影像800。輸入影像1300更包含位於直線圖案300L與上邊界線圖案820L之間的直線圖案1310L和1320L。當顯示面板120顯示直線圖案1310L和1320L時，運算電路110對直線圖案1310L和1320L的像素進行垂直子像素渲染操作，以減輕滲色的情況。例如，可對直線圖案1310L和1320L的像素進行複數個垂直子像素渲染操作，這些垂直子像素渲染操作 可類似於上述第五垂直子像素渲染操作和第六垂直子像素渲染操作。在一些實施例中，應用於直線圖案1310L和1320L之像素的垂直子像素渲染操作的顏色比例可逐漸地變化。在一些實施例中，應用於直線圖案1320L之像素的垂直子像素渲染操作係採用第七顏色比例nβ，應用於直線圖案1310L之像素的垂直子像素渲染操作係採用第八顏色比例eβ，且xβ>nβ>eβ>fβ。在本實施例中，xβ=0.75；nβ=0.6；eβ=0.45；fβ=0.45。
雖然本發明已以數個實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，在本發明所屬技術領域中任何具有通常知識者，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。
500‧‧‧影像處理方法
510~550‧‧‧步驟
532~534‧‧‧步驟

Claims (20)

  1. 一種影像處理方法，包含：提供一原始影像，其中該原始影像包含一直線圖案和複數個第一上方像素，該些第一上方像素係鄰接於該直線圖案之一上方側，該直線圖案包含複數個第一像素、複數個第二像素以及複數個第三像素，且該些第一像素為位於該直線圖案之一下方側之複數個第一下方像素；提供用以顯示該原始影像之一顯示面板，其中該顯示面板包含對應至該些第一下方像素和該些第一上方像素之複數個第一子像素結構、對應至該些第二像素之複數個第二子像素結構以及對應至該些第三像素之複數個第三子像素結構，且該些第一子像素結構包含對應至該些第一下方像素之複數個第一下方子像素結構以及對應至該些第一上方像素之複數個第一上方子像素結構；根據該原始影像來獲得該些第一下方像素之複數個第一像素亮度以及該些第一上方像素之複數個第二像素亮度，其中該些第一下方像素對應至一預設渲染顏色；根據一第一顏色比例來對該些第一像素亮度進行一第一垂直子像素渲染(sub-pixel rendering)操作，以獲得複數個第一渲染子像素亮度；根據一第二顏色比例來對該些第二像素亮度進行一第二垂直子像素渲染操作，以獲得複數個第二渲染子像素亮度；將該些第一渲染子像素亮度轉換為複數個第一渲染灰 階值，以及將該些第二渲染子像素亮度轉換為複數個第二渲染灰階值；以及根據該些第一渲染灰階值來驅動該些第一下方子像素結構，以及根據該些第二渲染灰階值來驅動該些第一上方子像素結構。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之影像處理方法，其中該第一垂直子像素渲染操作係根據以下方程式來進行：
    Figure 108123319-A0305-02-0031-8
     其中，fβ為該第一顏色比例，fp為該第一下方子像素結構之位置，fL fp 為對應至位置fp之該第一下方像素之該第一像素亮度，且
    Figure 108123319-A0305-02-0031-3
    為該第一渲染子像素亮度。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之影像處理方法，其中fβ為0.25。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之影像處理方法，其中該第二垂直子像素渲染操作係根據以下方程式來進行：
    Figure 108123319-A0305-02-0031-2
     其中，sβ為該第二顏色比例，sp為該第一上方子像素結構之位置，l(sp)為最靠近位於位置sp之該第一上方子像素結構的一相鄰子像素結構，sL l(sp)為與該第一下方像素顏色 相同且對應至位置l(sp)之像素的像素亮度，該相鄰子像素結構位在位於位置sp之該第一上方子像素結構的下方，且該相鄰子像素結構之顏色與位於位置sp之該第一上方子像素結構之顏色相同，且
    Figure 108123319-A0305-02-0032-9
    為該第二渲染子像素亮度。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之影像處理方法，其中sβ為0.25。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之影像處理方法，其中該些第一子像素結構係對應至綠色，該些第二子像素結構係對應至紅色，該些第三子像素結構係對應至藍色。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之影像處理方法，其中該原始影像更包含一下邊界線圖案以及複數個第二上方像素，該些第二上方像素係鄰接於該下邊界線圖案之一上方側，該下邊界線圖案包含複數個第四像素、複數個第五像素以及複數個第六像素，該些第四像素為位於該下邊界線圖案之一下方側之複數個第二下方像素；該顯示面板更包含對應至該些第二下方像素和該些第二上方像素之複數個第四子像素結構、對應至該些第五像素之複數個第五子像素結構以及對應至該些第六像素之複數個第六子像素結構，且該些第四子像素結構包含對應至該些第二下方像素之複數個第二下方子像素結構以及對應 至該些第二上方像素之複數個第二上方子像素結構。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之影像處理方法，更包含：根據該原始影像來獲得該些第二下方像素之複數個第三像素亮度以及該些第二上方像素之複數個第四像素亮度，其中該些第四像素對應至該預設渲染顏色；根據一第三顏色比例來對該些第三像素亮度進行一第三垂直子像素渲染(sub-pixel rendering)操作，以獲得複數個第三渲染子像素亮度；根據一第四顏色比例來對該些第四像素亮度進行一第四垂直子像素渲染操作，以獲得複數個第四渲染子像素亮度；將該些第三渲染子像素亮度轉換為複數個第三渲染灰階值，以及將該些第四渲染子像素亮度轉換為複數個第四渲染灰階值；以及根據該些第三渲染灰階值來驅動該些第二下方子像素結構，以及根據該些第四渲染灰階值來驅動該些第二上方子像素結構。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之影像處理方法，其中該第三垂直子像素渲染操作係根據以下方程式來進行：
    Figure 108123319-A0305-02-0033-11
     其中，tβ為該第三顏色比例，tL tp 為對應至位於位置tp之該第二下方像素之該第三像素亮度，且
    Figure 108123319-A0305-02-0034-10
    為對應至位置tp之該第三渲染子像素亮度。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之影像處理方法，其中tβ為0.25。
  11. 如申請專利範圍第9項所述之影像處理方法，其中該些第四子像素結構係對應至綠色，該些第五子像素結構係對應至紅色，該些第六子像素結構係對應至藍色。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之影像處理方法，其中該原始影像更包含一上邊界線圖案，該上邊界線圖案包含複數個第七像素、複數個第八像素以及複數個第九像素，該些第七像素位於該上邊界線圖案之一下方側；該顯示面板更包含對應至該些第七像素之複數個第七子像素結構、對應至該些第八像素之複數個第八子像素結構、對應至該些第九像素之複數個第九子像素結構、鄰設於該些第七子像素結構之複數個第十子像素結構、鄰設於該些第八子像素結構之複數個第十一子像素結構以及鄰設於該些第九子像素結構之複數個第十二子像素結構；其中該些第十子像素結構以及該些第七子像素結構係對應至相同顏色，該些第十一子像素結構以及該些第八子 像素結構係對應至相同顏色，該些第十二子像素結構以及該些第九子像素結構係對應至相同顏色。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之影像處理方法，更包含：根據該原始影像來獲得該些第七像素之複數個第五像素亮度，其中該些第七像素對應至該預設渲染顏色；根據一第五顏色比例來對該些第五像素亮度進行一第五垂直子像素渲染操作，以獲得複數個第五渲染子像素亮度；根據一第六顏色比例來對複數個第六像素亮度進行一第六垂直子像素渲染操作，以獲得複數個第六渲染子像素亮度，其中該些第六像素亮度為預設亮度值；將該些第五渲染子像素亮度轉換為複數個第五渲染灰階值，以及將該些第六渲染子像素亮度轉換為複數個第六渲染灰階值；以及根據該些第六渲染灰階值來驅動該些第七子像素結構，以及根據該些第五渲染灰階值來驅動該些第十子像素結構。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之影像處理方法，其中該些第七子像素結構係對應至綠色，該些第八子像素結構係對應至紅色，該些第九子像素結構係對應至藍色。
  15. 一種顯示裝置，包含：一運算電路，用以接收一原始影像，其中該原始影像包含一直線圖案和複數個第一上方像素，該些第一上方像素係鄰接於該直線圖案之一上方側，該直線圖案包含複數個第一像素、複數個第二像素以及複數個第三像素，且該些第一像素為位於該直線圖案之一下方側之複數個第一下方像素；以及一顯示面板，用以顯示該原始影像，其中該顯示面板包含對應至該些第一下方像素和該些第一上方像素之複數個第一子像素結構、對應至該些第二像素之複數個第二子像素結構以及對應至該些第三像素之複數個第三子像素結構，且該些第一子像素結構包含對應至該些第一下方像素之複數個第一下方子像素結構以及對應至該些第一上方像素之複數個第一上方子像素結構；其中，該運算電路更用以：根據該原始影像來獲得該些第一下方像素之複數個第一像素亮度以及該些第一上方像素之複數個第二像素亮度，其中該些第一下方像素對應至一預設渲染顏色；根據一第一顏色比例來對該些第一像素亮度進行一第一垂直子像素渲染操作，以獲得複數個第一渲染子像素亮度；根據一第二顏色比例來對該些第二像素亮度進行一第二垂直子像素渲染操作，以獲得複數個第二渲染子像素亮度；將該些第一渲染子像素亮度轉換為複數個第一渲染灰 階值，以及將該些第二渲染子像素亮度轉換為複數個第二渲染灰階值；以及根據該些第一渲染灰階值來驅動該些第一下方子像素結構，以及根據該些第二渲染灰階值來驅動該些第一上方子像素結構。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之顯示裝置，其中該第一垂直子像素渲染操作係根據以下方程式來進行：
    Figure 108123319-A0305-02-0037-12
     其中，fβ為該第一顏色比例，fp為該第一下方子像素結構之位置，fL fp 為對應至位置fp之該第一下方像素之該第一像素亮度，且
    Figure 108123319-A0305-02-0037-6
    為該第一渲染子像素亮度。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之顯示裝置，其中fβ為0.25。
  18. 如申請專利範圍第16項所述之顯示裝置，其中該第二垂直子像素渲染操作係根據以下方程式來進行：
    Figure 108123319-A0305-02-0037-13
     其中，sβ為該第二顏色比例，sp為該第一上方子像素結構之位置，l(sp)為最靠近位於位置sp之該第一上方子像素結構的一相鄰子像素結構，sL l(sp)為與該第一下方像素顏色 相同且對應至位置l(sp)之像素的像素亮度，該相鄰子像素結構位在位於位置sp之該第一上方子像素結構的下方，且該相鄰子像素結構之顏色與位於位置sp之該第一上方子像素結構之顏色相同，且
    Figure 108123319-A0305-02-0038-7
    為該第二渲染子像素亮度。
  19. 如申請專利範圍第18項所述之顯示裝置，其中sβ為0.25。
  20. 如申請專利範圍第15項所述之顯示裝置，其中該些第一子像素結構係對應至綠色，該些第二子像素結構係對應至紅色，該些第三子像素結構係對應至藍色。
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