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TWI390958B - 影像濾波電路及應用其之影像處理電路及影像處理方法 - Google Patents

影像濾波電路及應用其之影像處理電路及影像處理方法 Download PDF

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TWI390958B
TWI390958B TW097142201A TW97142201A TWI390958B TW I390958 B TWI390958 B TW I390958B TW 097142201 A TW097142201 A TW 097142201A TW 97142201 A TW97142201 A TW 97142201A TW I390958 B TWI390958 B TW I390958B
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TW097142201A
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TW201018216A (en
Inventor
Chun Hung Lien
Dong Yang Lin
Ching Hsung Wang
Original Assignee
Novatek Microelectronics Corp
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Publication date
Application filed by Novatek Microelectronics Corp filed Critical Novatek Microelectronics Corp
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Priority to US12/392,305 priority patent/US8199257B2/en
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Description

影像濾波電路及應用其之影像處理電路及影像處理方法
本發明是有關於一種影像處理電路，且特別是有關於一種用以提升顯示畫面之對比顯示效果與影像銳利度之影像處理電路。
在顯有之技術中，電視影像資訊係經由纜線(例如同軸纜線(Coaxial Cable))來傳輸類比形式之訊號。一般來說，類比電視訊號之訊號品質係相關於其訊號壓縮程度。在一些操作情形下，類比電視訊號係具有訊號品質及顯示畫面之對比顯示效果與影像銳利度較差之問題。
在現有之技術中，利用亮度調整曲線來調整畫素資料之技術係已存在。請參照第1圖，其繪示傳統影像調整曲線的示意圖。應用曲線Ca，可對應地提升圖框資料中具有較高亮度之畫素資料的亮度，並對應地降低圖框資料中具有較低亮度之畫素資料的亮度。這樣一來，可提升傳統類比電視之圖框畫面的對比顯示效果及影像銳利度。
然而在傳統技術中，具有亮度高於或等於亮度Hb之輸入畫素資料均被對應地顯視為最高亮度Mxb，相似地，亮度低於或等於亮度Lb之輸入畫素資料均被對應地顯視為最低亮度Mib。如此，將導致顯示畫面嚴重失真。另外，傳統技術係僅能對顯示畫面進行單一且全區之調整，而無法針顯示畫面中之各個區域進行對應之調整。
本發明係有關於一種影像處理電路，其係透過低通濾波器來找出對應至顯示影像各個區域之明暗分佈資料。之後透過明暗分佈資料與圖框資料之差找出並經由對應至顯示影像中圖形邊界之資料來提升顯示影像顯示對比效果與影像銳利度。如此，相較於傳統影像處理電路，本實施例之影像處理電路具有顯示畫面失真程度較低且可對顯示影像中各個區域進行不同調整操作的優點。
根據本發明提出一種影像處理電路，包括影像濾波電路及運算電路。影像濾波電路用以對第一圖框資料進行低通濾波操作，以得到明暗分佈資料。第一圖框資料係包括X×Y筆畫素資料，X與Y為大於1之自然數。運算電路計算明暗分佈資料與第二圖框資料間之差值資料，並根據權重參數調整差值資料與第二筆圖框資料之權重，以對應地相加產生處理後圖框資料。
根據本發明提出一種影像處理方法，包括下列之步驟。首先對第一圖框資料進行低通濾波操作以得到明暗分佈資料。第一圖框資料係包括X×Y筆畫素資料，X與Y為大於1之自然數。接著計算明暗分佈資料與第二圖框資料間之差值資料。之後根據權重參數調整差值資料與第二筆圖框資料之權重，並對應地相加產生處理後圖框資料。
根據本發明提出一種影像濾波電路，用以對第一圖框資料進行低通濾波操作。第一圖框資料係包括X×Y筆畫素 資料，X與Y為大於1之自然數。影像濾波電路包括儲存電路及第一處理電路。儲存電路用以儲存多筆低通濾波器數值。第一處理器電路載入並根據此些低通濾波器數值形成遮罩(Window)對各取樣畫素資料進行權重分配，以對應地得到權重平均畫素資料。第一處理器電路係將X×Y筆權重平均畫素資料做為明暗分佈資料輸出。
根據本發明提出一種影像濾波電路，用以對第一圖框資料進行低通濾波操作。第一圖框資料係包括X×Y筆畫素資料，X與Y為大於1之自然數。影像濾波電路包括資料壓縮電路、儲存電路、第一處理器電路及資料還原電路。資料壓縮電路用以根據單位寬度值及單位高度值將X×Y筆畫素資料劃分為M×N個影像分區，各M×N個影像分區對應至取樣畫素資料，X與Y為大於1之自然數，M與N分別為小於X且大於1之自然數及小於Y且大於1之自然數。儲存電路用以儲存多筆低通濾波器數值。第一處理器電路載入並根據此些低通濾波器數值形成遮罩對各取樣畫素資料進行權重分配，以對應地得到權重平均畫素資料。資料還原電路根據對應之M×N筆權重平均畫素資料還原得到X×Y筆處理後畫素資料並將其做為明暗分佈資料輸出。
為讓本發明之上述內容能更明顯易懂，下文特舉一較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：
本實施例係提出一種影像處理電路。影像處理電路包括影像濾波電路及運算電路。影像濾波電路用以對第一圖框資料進行低通濾波操作，以得到明暗分佈資料。第一圖框資料係包括X×Y筆畫素資料，X與Y為大於1之自然數。運算電路計算明暗分佈資料與第二圖框資料間之差值資料。運算電路根據權重參數調整差值資料與第二筆圖框資料之權重，並對應地相加產生處理後圖框資料。
請參照第2圖，其繪示依照本發明實施例之影像處理電路的方塊圖。影像處理電路1應用在顯示器(未繪示)中，用以對其接收到之輸入影像資料SI進行調整。舉例來說，輸入影像資料SI包括若干個圖框畫面資料。在本實施例中，係以影像處理電路1對圖框資料DF1及DF2進行操作的情形為例作說明。輸入影像資料SI中各圖框資料係包括X×Y筆畫素資料，X與Y為大於1之自然數。
在一個例子中，圖框資料DF1及DF2中之各筆畫素資料所使用之色空間(Color Space)係具有亮度資料成分，而影像處理電路1係對各筆畫素資料中之亮度資料成分進行調整。舉例來說，圖框資料DF1及DF2中之各筆畫素資料係使用YUV色空間，本實施例之影像處理電路1係對資料Y進行調整。在其他例子中，圖框資料DF1及DF2中之各筆畫素資料亦可使用其他具有亮度資料成分之色空間，例如是HSI色空間及HSV色空間。
影像處理電路1包括影像濾波電路10及運算電路 20。影像濾波電路10用以對圖框資料DF1進行低通濾波操作，以得到明暗分佈資料DFB。
在一個例子中，請參照第3圖，其繪示乃第2圖之影像濾波電路10的詳細方塊圖。影像濾波電路10包括資料壓縮電路12、處理器電路14、儲存電路16及資料還原電路18。資料壓縮電路12用以根據單位寬度值X/M及單位高度值Y/N將圖框資料DF1劃分為M×N個影像分區B11、B12、…、B1N、B21、B22、…、BMN，如第4圖所示。其中M與N分別為小於X且大於1之自然數及小於Y且大於1之自然數。
在一個例子中，X與Y分別等於600與800，而單位寬度值X/M及單位高度值Y/N等於10。如此，M與N分別等於60及80，而各個影像分區係包括100筆畫素資料。
各影像分區B11－BMN例如對應地具有一筆取樣畫素資料DP11－DPMN。請參照第5圖，其繪示乃第3圖之資料壓縮電路12的詳細方塊圖。在一個例子中，資料壓縮電路12例如包括N個加總電路12a1－12aN及處理器電路12b。加總電路12a1－12aN係接收圖框資料DF1，並用以加總對應至相同影像分區之畫素資料。
舉例來說，畫素資料之垂直影像位置為0到X/M，而在畫素資料之水平影像位置分別介於0到Y/N、Y/N＋1到2Y/N、2Y/N＋1到3Y/N、…及(N－1)Y/N到Y時，加總電路12a1－12aN係對應地致能，以對應地加總影像分區B11－B1N中所有畫素資料的加總影像資料DPS11－DPS1N。處理器電 路12b係根據加總影像資料DPS11－DPS1N及各影像分區中包含之畫素資料量運算得到對應至各影像分區B11－B1N之取樣畫素資料DP11－DP1N。
於其他畫素資料之垂直影像位置中，加總電路12a1－12aN及處理器電路12b亦執行相似之操作，以對應地計算得到與各影像分區B11－BMN對應之取樣畫素資料DP11－DPMN。處理器電路12b係提供包括取樣畫素資料DP11－DPMN之取樣圖框資料DFP至處理器電路14。
儲存電路16用以儲存多筆低通濾波器數值LP。處理器電路14載入並根據低通濾波器數值LP形成遮罩(Mask)對各取樣畫素資料DP11－DPMN進行權重分配，以對應地得到與各影像位置B11－BMN對應之權重平均畫素資料DPW11－DPWMN。儲存電路16並將包括權重平均畫素資料DPW11－DPWMN之權重平均圖框資料DFW輸出。
在一個例子中，此些低通濾波器參數例如參考高斯(Gaussian)分佈區線而得到，如第6圖所示。在縱軸座標等於－4、－3、－2、－1、0、1、2、3及4時，高斯曲線C係對應地具有數值C[－4]、C[－3]、C[－2]、C[－1]、C[0]、C[1]、C[2]、C[3]及C[4]。而對應之遮罩如第7圖所示。
舉例來說，當處理器電路14欲計算對應至影像分區B11之權重平均畫素資料DPW11時，處理器電路14係根據遮罩與影像分區B11周圍被遮罩選取到之取樣畫素資料來產生方程式：
相似地，其他權重平均畫素資料DPW12－DPWMN之操作係可根據以上敘述類推得到。
資料還原電路18將M×N筆權重平均畫素資料DPW11－DPWMN還原得到X×Y筆處理後畫素資料DPB11－DPBXY，並將包括處理後畫素資料DPB11－DPBMN之做為該明暗分佈資料DFB輸出。在一個例子中，資料還原電路18係透過雙線性內插法(Bilinear Interpolation)來根據平均畫素資料DPW11－DPWMN產生處理後畫素資料DPB11－DPBXY。
運算電路20係根據圖框資料DF2與明暗分佈資料DFB之差值產生差值資料DFD，其實質上為圖框資料DF1上各影像區塊之邊緣資訊。運算電路20更將差值資料DFD乘與權重參數R之後與圖框資料DF2相加產生處理後後圖框資料DFA輸出。
在一個例子中，圖框資料DF1及DF2分別對應至輸入影像資料SI之第k個圖框畫面及第k＋1個圖框畫面。影像處理電路1例如在接收第k個圖框畫面資料之資料傳輸期間TA1與接收第k＋1個圖框畫面資料之資料傳輸期間TA2之間的空白期間(Blanking Period)TBK中產生處理後圖框資料DPA，如第8圖所示。其中訊號Vsync為圖框同步訊號(Frame synchronization Signal)，訊號Vact為圖框致能訊號(Frame Active Signal)。
請參照第9圖，其繪示依照本發明實施例之影像處理方法的流程圖。首先如步驟(a)，影像濾波器10對圖框資料DF1進行低通濾波操作以得到明暗分佈資料DFB。接著如步驟(b)，運算電路20計算明暗分佈資料DFB與圖框資料DF2間之差值資料DFD。之後如步驟(c)，運算電路20將調整差值資料DFD乘以權重參數R，之後將調整差值資料DFD與權重參數R之乘積和該第二筆圖框資料相加產生處理後圖框資料DFA。
在本實施例中，雖僅以影像濾波電路10應用資料壓縮電路12將圖框資料DF1中之X×Y筆畫素資料壓縮為M×N筆取樣畫素資料DP11－DPMN後進行遮罩權重相加操作的情形為例作說明，然，本實施例之影像濾波電路10並不侷限於此。在另一個例子中，影像濾波電路10’係省略資料壓縮電路12與資料還原電路18之設置，而直接提供圖框資料DF1至處理器電路14’進行遮罩權狀相加操作，如第10圖所示。
在本實施例中，雖僅以圖框資料DF1及DF2分別對應至輸入影像資料SI之第k個圖框畫面及第k＋1個圖框畫面的情形為例作說明，然，本實施例之影像濾波電路10並不侷限於此。在其他例子中，圖框資料DF1及DF2係為對應至相同圖框畫面之圖框資料。在這個例子中，本實施例之影像處理電路1’更具有圖框緩衝器(Frame Buffer)30來暫存圖框資料DF，如第11圖所示。這樣一來，影像濾波電路10"可於根據圖框資料DF’計算產生對應之明暗分 佈資料DFB’，而運算電路20’係根據明暗分佈資料DFB’與圖框資料DF運算得到處理後圖框資料DFA’。
本實施例之影像處理電路係透過低通濾波器來找出對應至顯示影像各個區域之明暗分佈資料。之後透過明暗分佈資料與圖框資料之差找出並經由對應至顯示影像中圖形邊界之資料來提升顯示影像顯示對比效果與影像銳利度。如此，相較於傳統影像處理電路，本實施例之影像處理電路具有顯示畫面失真程度較低之優點。
另外，本實施例之影像處理電路可對應顯示影像中各個區域產生不同之多筆亮度分佈資料。如此，相較於傳統影像處理電路，本實施例之影像處理電路更具有可對應顯示影像中不同之區域進行不同調整操作的優點。
再者，本實施例之影像處理電路中之影像濾波電路可透過資料壓縮電路來降低處理器電路之資料運算負擔，並提升處理器電路之資料處理速度。如此，本實施例之影像處理電路更可有效地在相鄰兩個圖框資料傳輸期間之間的空白期間完成產生處理後圖框資料之操作。這樣一來，相較於傳統影像處理器，本實施例之影像處理電路更具有可省略圖框緩衝器之設置及可即時地(Real Time)執行對圖框資料進行處理之優點。
綜上所述，雖然本發明已以一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。
1、1’‧‧‧影像處理電路
10、10’、20"‧‧‧影像濾波電路
20、20’‧‧‧運算電路
12‧‧‧資料壓縮電路
14、12b、14’‧‧‧處理器電路
16、16’‧‧‧儲存電路
18‧‧‧資料還原電路
12a1－12aN‧‧‧加總電路
30‧‧‧圖框緩衝器
第1圖繪示傳統影像調整曲線的示意圖。
第2圖繪示依照本發明實施例之影像調整電路的方塊圖。
第3圖繪示乃第2圖之影像濾波電路10的詳細方塊圖。
第4圖繪示乃影像分區B11－BMN的示意圖。
第5圖繪示乃第3圖之資料壓縮電路12的詳細方塊圖。
第6圖繪示一高斯分佈曲線圖。
第7圖繪示遮罩的示意圖。
第8圖繪示應用本發明實施例之影像處理電路之顯示器的相關訊號時序圖。
第9圖繪示本發明實施例之影像處理方法的流程圖。
第10圖繪示本發明實施例之影像濾波電路的另一詳細方塊圖。
第11圖繪示本發明實施例之影像處理電路的另一方塊圖。
1‧‧‧影像處理電路
10‧‧‧影像濾波電路
20‧‧‧運算電路

Claims (19)

  1. 一種影像處理電路，包括：一影像濾波電路，用以對一第一圖框資料進行低通濾波操作，以得到一明暗分佈資料，該第一圖框資料係包括X×Y筆畫素資料，X與Y為大於1之自然數，其中該影像濾波電路包括：一資料壓縮電路，用以根據一單位寬度值及一單位高度值將該X×Y筆畫素資料劃分為M×N個影像分區，各該M×N個影像分區對應至一取樣畫素資料，M與N分別為小於X且大於1之自然數及小於Y且大於1之自然數；一儲存電路，用以儲存複數筆低通濾波器數值；一第一處理器電路，載入並根據該複數筆低通濾波器數值形成一遮罩對各取樣畫素資料進行權重分配，以對應地得到一權重平均畫素資料；及一資料還原電路，將M×N筆權重平均畫素資料還原得到X×Y筆處理後畫素資料，並將該X×Y筆處理後畫素資料做為該明暗分佈資料輸出；以及一運算電路，計算該明暗分佈資料與一第二圖框資料間之一差值資料，該運算電路根據一權重參數調整該差值資料與該第二筆圖框資料之權重，並對應地相加產生一處理後圖框資料。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之影像處理電路，其中該影像濾波電路包括：一儲存電路，用以儲存複數筆低通濾波器數值；及 一第一處理器電路，載入並根據該複數筆低通濾波器數值形成一遮罩(Window)對各取樣畫素資料進行權重分配，以對應地得到一權重平均畫素資料，該第一處理器電路係將X×Y筆權重平均畫素資料做為該明暗分佈資料輸出。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之影像處理電路，其中該資料壓縮電路包括：N個加總電路，分別與該M×N個影像分區中之N個影像分區行(Column)對應，各該N個加總電路用以加總得到對應之M筆加總影像資料，該M筆加總影像資料分別與各N個影像分區行中之M個影像分區對應；一第二處理器電路，根據該N個加總電路對應得到之M×N筆加總取樣畫素資料計算得到分別與該M×N個影像分區對應之M×N取樣畫素資料。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之影像處理電路，其中：該第一及該第二圖框資料分別對應至一輸入影像之一第k個圖框畫面及第k+1個圖框畫面，k為自然數；及該影像處理電路係於接收該第k個圖框畫面資料之資料傳輸期間與接收該第k+1個圖框畫面資料之資料傳輸期間之間的空白期間(Blanking Period)產生該處理後圖框資料。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之影像處理電路，其中該第一及該第二圖框資料係對應至一輸入影像之一第k 個圖框畫面，k為自然數。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之影像處理電路，其中該第一及該第二圖框資料中之各筆畫素資料係具有亮度資料成分。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之影像處理電路，其中影像濾波電路為一高斯(Gaussian)濾波電路。
  8. 一種影像處理方法，包括：對一第一圖框資料進行低通濾波操作，以得到一明暗分佈資料，該第一圖框資料係包括X×Y筆畫素資料，X與Y為大於1之自然數，其中更包括：根據一單位寬度值及一單位高度值將該X×Y筆畫素資料劃分為M×N個影像分區，各該M×N個影像分區對應至一取樣畫素資料，X與Y為大於1之自然數，M與N分別為小於X且大於1之自然數及小於Y且大於1之自然數；自一儲存電路中載入複數筆低通濾波數值；載入並根據該複數筆低通濾波數值形成一遮罩(Window)對各取樣畫素資料進行權重分配，以對應地得到一權重平均畫素資料；及根據對應之M×N筆權重平均畫素資料還原得到X×Y筆處理後畫素資料做為該明暗分佈資料輸出；計算該明暗分佈資料與一第二圖框資料間之一差值資料；以及根據一權重參數調整該差值資料與該第二筆圖框資料之權重，並對應地相加產生一處理後圖框資料。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之影像處理方法，其中對該第一圖框資料進行低通濾波操作之步驟更包括：自一儲存電路中載入複數筆低通濾波數值；載入並根據該複數筆低通濾波數值形成一遮罩(Window)對各取樣畫素資料進行權重分配，以對應地得到一權重平均畫素資料；及將X×Y筆權重平均畫素資料做為該明暗分佈資料輸出。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之影像處理方法，其中將該X×Y筆畫素資料劃分為M×N個影像分區之步驟更包括：對分別對應至該M×N個影像分區之畫素資料進行加總，以對應地產生M×N筆加總影像資料；根據該M×N筆加總取樣畫素資料計算得到分別與該M×N個影像分區對應之M×N取樣畫素資料。
  11. 如申請專利範圍第8項所述之影像處理方法，其中：該第一及該第二圖框資料分別對應至一輸入影像之一第k個圖框畫面及第k+1個圖框畫面，k為自然數；及該影像處理方法係於接收該第k個圖框畫面資料之資料傳輸期間與接收該第k+1個圖框畫面資料之資料傳輸期間之間的空白期間(Blanking Period)產生該處理後圖框資料。
  12. 如申請專利範圍第8項所述之影像處理方法，其 中該第一及該第二圖框資料係對應至一輸入影像之一第k個圖框畫面，k為自然數。
  13. 如申請專利範圍第8項所述之影像處理方法，其中該第一及該第二圖框資料中之各筆畫素資料係具有亮度資料成分。
  14. 一種影像濾波電路，用以對一第一圖框資料進行低通濾波操作，該第一圖框資料係包括X×Y筆畫素資料，X與Y為大於1之自然數，該影像濾波電路包括：一儲存電路，用以儲存複數筆低通濾波器數值；以及一第一處理器電路，載入並根據該複數筆低通濾波器數值形成一遮罩(Window)對各取樣畫素資料進行權重分配，以對應地得到一權重平均畫素資料，該第一處理器電路係將X×Y筆權重平均畫素資料做為一明暗分佈資料輸出；其中，該影像濾波電路為一高斯(Gaussian)濾波電路。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之影像濾波電路，其中該第一圖框資料中之各筆畫素資料係具有亮度資料成分。
  16. 一種影像濾波電路，用以對一第一圖框資料進行低通濾波操作，該第一圖框資料係包括X×Y筆畫素資料，X與Y為大於1之自然數，該影像濾波電路包括：一資料壓縮電路，用以根據一單位寬度值及一單位高度值將該X×Y筆畫素資料劃分為M×N個影像分區，各該M ×N個影像分區對應至一取樣畫素資料，X與Y為大於1之自然數，M與N分別為小於X且大於1之自然數及小於Y且大於1之自然數；一儲存電路，用以儲存複數筆低通濾波器數值；一第一處理器電路，載入並根據該複數筆低通濾波器數值形成一遮罩(Window)對各取樣畫素資料進行權重分配，以對應地得到一權重平均畫素資料；以及一資料還原電路，根據對應之M×N筆權重平均畫素資料還原得到X×Y筆處理後畫素資料做為一明暗分佈資料輸出。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之影像濾波電路，其中該資料壓縮電路包括：N個加總電路，分別與該M×N個影像分區中之N個影像分區行(Column)對應，各該N個加總電路用以加總得到對應之M筆加總影像資料，該M筆加總影像資料分別與各N個影像分區行中之M個影像分區對應；一第二處理器電路，根據該N個加總電路對應得到之M×N筆加總取樣畫素資料計算得到分別與該M×N個影像分區對應之M×N取樣畫素資料。
  18. 如申請專利範圍第16項所述之影像濾波電路，其中該第一圖框資料中之各筆畫素資料係具有亮度資料成分。
  19. 如申請專利範圍第16項所述之影像濾波電路，其中影像濾波電路為一高斯(Gaussian)濾波電路。
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