专利名称：适应性消除数据块边界效应的电路及相关方法
技术领域：
本发明涉及一种图像数据块边界处理，特别涉及一种适应性消除数据块边界(Block Border)效应的电路及相关方法。
技术背景当处理数字视频图像信号时， 一般会将数字视频图像信号进行编码以及 压缩，以便在频宽有限的通道中进行高速传输。举例来说，MPEG就是一种基 于数据块(block based)的视频压缩格式。视频图像信号经过编码以及压缩后，经由传输信道传送给信号解码器， 此信号解码器再将视频图像信号解码以及解压缩。但在信号解码器重建此视 频图像信号后，往往会产生恼人的数据块边界(Block Border)效应，使得使 用者察觉到明显的数据块边界；这主要是因为图像显示信号以数据块为单位 进行编码。现有技术采用低通滤波器以消除数据块边界，但是相对地也会丧 失许多画面的细节。因此，需要一种有效消除数据块边界效应的方法及电路。发明内容本发明提出 一种用于适应性消除数据块边界效应的视频图像信号处理方 法与数据块边界处理电路，可用于解码与解压缩后的视频图像信号，当目前 像素位于数据块边界时，参考目前像素的周围邻近像素，而对目前像素进行 调整；根据邻近像素彼此间的差异，决定对此像素的调整程度。当邻近像素 彼此的差异较小时，则判定这些像素属于图像中的平坦区域，倾向利用邻近 像素的平均值来调整此数据块边界；当邻近像素彼此的差异大时，则则判定 这些像素属于图像中的线条或细节部分，因此倾向保留此数据块边界的原始 像素值。配合以下的较佳实施例的叙述与
，本发明的目的、实施例、特 征、与优点将更为清楚。
图1为本发明一实施例的数据块边界处理电路方块图；图2显示从图1内存窗口单元104中所读出的3x3像素矩阵；图3为本发明一实施例的消除数据块边界效应方法流程图；以及图4为本发明一实施例中的决定调整参数alpha的流程图。附图符号说明10数据块边界处理电路104内存窗口单元106平均值电路108参数决定电路110求差电^各112加总电3各114alpha查询表115alpha混合电路116更新电路117多路复用器118边界决定电路130平坦度检测电路。
具体实施方式
图1显示根据本发明的实施例的适应性消除数据块边界效应电路10的电 路方块图，包含一存储窗(memory window)单元104、 一平均值电路106、 一 参数决定电路108、 一更新电路116、 一边界决定电路118。数据块边界处理 电路IO较佳地设置于单一集成电路芯片，例如显示控制芯片。图1中的数据块边界处理电路10可以设置在显示装置内(例如一液晶显 示装置)；或者，本发明的数据块边界处理电路10亦可i殳置在DVD播放器或 是计算机绘图卡中(未图示)，而以有线或无线的方式与显示装置连结。较佳地,数据块边界处理电路10用以处理从一MPEG图像解码器(未图标) 所接收一解码的MPEG视频图像信号，此外，在数据块边界处理电路10之前， 较佳地设置有一线緩沖器(line buffer)(未图标)，用以寄存解码后的多条扫 描线的像素数据。存储窗单元104中从上述的寄存像素数据中，读取一NxN像素矩阵数据；举例来说，存储窗单元104可以利用多个触发器(flip-flops) 实现，但应注意到，M x N像素矩阵亦可应用于本发明，而M、 N为大于2的 奇数。图2所示为3x3存储窗的实施例，其中，每一像素具有一像素值p(i , j)，其中，i=l到3, j=l到3，各像素值包含像素在R-G-B色域的R值、G 值或B值，例如R值、G值或B值分別为介于0至255的整数。在另一实施 例中，像素值p(i， j)代表一像素在Y-U-V色域的Y值、U值或V值；或者， 像素值p(i ， j)代表一像素在Y-Cb-Cr色域的Y值、Cb值或Cr值。熟知此 技艺者可了解R-G-B色域中的像素值可转换至Y-U-V色域或Y-Cb-Cr色域， 在此不加赘述，熟知此技艺者所知的色域或是灰阶(gray scale)呈现的像素，皆为本发明涵盖的范围。请再参考图1,平均值电路106耦接于存储窗单元IO4,用以从3x3像 素矩阵中，根据邻近像素的像素值来计算平均值Avg,在此实施例中，邻近 像素包含像素p(i， j),其中，i-l到3，且」=1到3，可排除中心像素p(2，2)。 平均值电路106计算p(1,1)、 p (1,2)、 p (1,3)、 p (2,1)、 p (2， 3)、 p (3,1)、 p (3,2)、与p(3， 3)的算数平均值(arithmetic mean)值作为平均值Avg;另 一方面，例如几何平均值(geometric mean)、中位数(Median)、或众数(mode) 等其它变化求取平均值的方式，亦属本发明涵盖的范围内。广泛而言，在Nx N像素矩阵中,邻近像素可为中心像素((N+1)/2， (N+l)/2)以外的所有像素, 相对地，平均值电路106计算中心像素((N+1)/2, (N+l)/2)以外的所有像素的 算数平均值作为平均值Avg。参数决定电路108根据平均值Avg与多个邻近像素，决定一调整参数 alpha。在此实施例中，参数决定电路108包含平坦度检测电路130及alpha 查询表114。平坦度一企测电路130检测存储窗单元104中所含画面的一平坦 度std; alpha查询表114根据平坦度std查表输出alpha参数。举例而言， 平坦度检测电路130包含求差电路110及加总电路112,求差电路110与平 均值电路106及存储窗单元104电连结，供读取前述3x3像素矩阵数据，并 计算上述邻近像素的绝对差异值C(i ， j): C(i， j) = I P(i， j) - Avg I加总电路112与求差电路110电连结，加总各个C(i， j)而得平坦度std: std= ￡C(i, j) = i: I P(i, j) - Avg I在此实施例中，当此平坦度std愈小，代表邻近像素间的差异愈小，表示此N x N像素矩阵所表示的图像愈平坦。Alpha查询表114与加总电路112电连结，平坦度std可根据alpha查 询表114,而查表产生一调整参数alpha;在另一实施例中，除了利用alpha 查询表II4,参数决定电路108亦可利用一内插法或一外推法运算电路，来 产生调整参数alpha,或者查表与内插电路配合实现。较佳地，调整参数alpha 是介于0至1间的值，且alpha查询表114设计为当输入的平坦度std愈小 时，而此NxN像素矩阵所表示的图像愈平坦时，则所得到的调整参数alpha 愈大。更新电3各116与存储窗单元104、平均值电路106、与参数决定电路108 电连结，接收像素((N+1)/2, (N+l)/2)的原始像素值、平均值Avg、与调整 参数alpha,根据调整参数alpha以计算出对像素((N+1)/2, (N+l)/2)的更 新像素值rst。以图2的3x3存储窗为例，更新电路116接收像素(2, 2)的原 始像素值、平均值Avg、与调整参数alpha,以计算像素(2，2)的更新像素值。在此实施例中，假设中心像素((N+1)/2, (N+l)/2)的原始像素值为A，而 更新电路116进一步利用alpha混合(alpha blending)运算，以计算出中心 像素((N+1)/2， (N+l)/2)的更新像素值A，，其中A， =alpha*Avg+(l-alpha)*A, 而调整参数alpha介于0与L依前述，较大的平坦度std对应至较小的调 整参数alpha,也就是说，当邻近像素彼此差异较大时，则判定中心像素 ((N+1)/2， (N+l)/2)本身是图像的线条或紋路，因此选取较小的alpha对中心 像素((N+1)/2, (N+l)/2)进行较低程度的调整，避免破坏图像的细节。举例而 言，当调整参数alpha为0,代表中心像素可能为线条，更新像素值A'等于 原始像素值A，保留原始像素值，使得线条的细节不被破坏；当调整参数alpha 为l，代表中心像素位于十分平坦的区域，更新像素值A，等于邻近像素的平 均值Avg,可以消除数据块效应。边界决定电路118可以决定一数据块边界，熟知此技艺者可以了解决定 数据块边界的诸多方式，在此不赘述。边界决定电路118与更新电路116电 连结，用以决定中心像素((N+1)/2， (N+l)/2)是否为数据块边界，透过一数据 块边界信号BS发信通知(signal)更新电路116中心像素是否位于数据块边界 上，举例而言，数据块边界信号BS为0或1的信号，0代表中心像素 ((N+l) /2， (N+l) /2)非数据块边界，而1代表中心像素((N+l) /2, (N+l) /2)为 数据块边界。较佳地，更新电路116包含Alpha混合电路115及多路复用器117。Alpha 混合电路115接收平均值Avg与中心像素，根据调整参数alpha进行Alpha 混合运算(alpha blending)输出，多路复用器117根据数据块边界信号BS 二 者择一输出更新像素值rst或中心像素((N+1) /2， (N+l) /2)的原始像素值； 举例而言，当数据块边界信号BS为1,则多路复用器117输出更新像素值rst; 当数据块边界信号BS为0，则多路复用器117输出像素((N+1)/2, (N+l)/2) 的原始像素值。以实施于显示控制器中为例进行整体说明，显示控制器包含线緩冲器(未 图示)，用以寄存多条扫描线的像素数据，熟知显示控制器技术领域的人士可 以了解，显示控制器输出处理后的图像于显示器上，自左上至右下逐一像素、 逐条扫描线的方式处理输出；根据上述实施例，显示控制器自线緩冲器逐一 像素处理，处理的目前像素(current pixel)即上述的中心像素，当目前像素 位于数据块边界时，利用目前像素与邻近像素，例如MxN存储窗，进行适应 性消除数据块边界。图3为根据本发明实施例的适应性消除数据块边界效应的方法流程图， 并配合图1与图2说明之。然本发明却不限制以硬件的方式实施，熟知此技 艺者应可藉由以下的说明，以硬件、软件、或软硬件配合来实施本发明。步骤300,接收一图像信号，较佳地，此图像信号为一MPEG解码信号。 步骤302,从步骤300所接收的图像信号中读取一MxN像素矩阵，其中，M、 N为大于2的奇数，较佳地M等于N,此N x N像素矩阵的每一像素皆具有一 像素值p(i， j)，其中，i-l到N, j=l到N，举例而言，此NxN像素矩阵 为3 x 3像素矩阵。步骤304,根据此N x N像素矩阵中的邻近像素来计算平均值Avg。较佳 地，邻近像素包含像素(i， j)，其中，i=l到N，且j-l到N，可排除中心像 素。以图2为例，是根据像素(l，l)、 (1，2)、 (1,3)、 (2,1)、 (2， 3)、 (3,1)、 (3，2) 、 (3，3)来计算平均值。换言之，邻近像素包含中心像素 ((N+1)/2, (N+l)/2)以外的所有像素，此平均值亦可为算数平均值、几何平均 值、中位数、或众数。步骤306,决定一调整参数alpha,此调整参数alpha相关于此N x N像 素的图像平坦度。较佳地，当此N x N像素矩阵代表一平坦的图像时，则对 应到一较大的调整参数alpha;相反地，当此N x N像素矩阵代表紋理时，则对应到一较小的调整参数alpha。在图4所示的实施例中，步骤306更包含步骤3062、 3064、 3066。在步 骤3062中，计算邻近像素的绝对差异值C(i , j): CU， j) = I P(U) - Avg I步骤3064，根据C(i， j)而得一平坦度std，较佳地，可加总各个C(i，j) 而得平坦度std:std- ￡C(i, j) = ￡ I p(i， j) - Avg I在此实施例中，当此平坦度std愈小，代表邻近像素间的差异愈小，表 示此N x N像素矩阵所表示的图像区域愈平坦。然而其它产生平坦度的方法， 亦在本发明所欲涵盖的范围内。步骤3066，参考平坦度std，根据一预先规划关系，决定调整参数alpha, 较佳地，可利用查询表，其中，每一个所输入的平坦度std配对一预先规划 的调整参数alpha。或者，可以利用查询表搭配一内插法或一外推法运算。 或者，将输入的std带入一预定的算法而得到调整参数alpha。在步骤306后，进行至步骤308，计算中心像素((N+1)/2， (N+l)/2)的 一更新像素值，较佳地，可利用alpha混合运算计算出更新像素值A，，其中 A， =alpha*Avg+(l-alpha) *A，其中，中心像素((N+1)/2, (N+1)/2)的原始像 素值为A，而调整参数alpha大于等于O且小于等于1。步骤310根据所接收的图像信号产生一数据块边界信号。在步骤312, 二者择一地输出更新像素值或者输出中心像素((N+1) /2， (N+1) /2)的原始像 素值，以响应于数据块边界信号。综上所述，本发明揭示一种适应性消除lt据块边界效应的方法，首先取 得中心像素及多个邻近像素；然后根据该多个邻近像素，计算平均值；根据 邻近像素与平均值，决定一调整参数；根据调整参数alpha混合中心像素与 平均值，以产生更新像素值；二者择一地输出中心像素的像素值及更新像素 值，以响应于数据块边界信号。藉由以上所述的实施例，本发明提出一种适应性消除数据块边界效应的 方法与相关电路。然以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用以限定 本发明的申请专利范围；凡其它未脱离本发明所揭示的精神下所完成的等效 改变或修饰，均应包含在下述的申请专利范围内。
权利要求
1. 一种适应性消除数据块边界效应的方法，包含取得一像素矩阵；根据该像素矩阵，计算一平均值；根据该像素矩阵与该平均值，决定一调整参数；以及根据该调整参数，计算该像素矩阵的一中心像素的一更新像素值。
2. 如权利要求1所述的方法，其中，该决定调整参数的步骤是根据该像 素矩阵与该平均值产生一平坦度，根据该平坦度决定该调整参数。
3. 如权利要求2所述的方法，其中，该决定调整参数的步骤是藉由查表根据该平坦度决定该调整参数。
4. 如权利要求1所述的方法，其中，该决定调整参数的步骤包含 计算相关于该中心像素与多个邻近像素的多个绝对差异值； 加总该多个绝对差异值而产生一平坦度；以及 根据该平坦度，决定该调整参数。
5. 如权利要求1所述的方法，其中，该计算更新像素值的步骤是根据该 调整参数，对该中心像素的像素值进行一 alpha混合运算，以计算该中心像 素的该更新像素值。
6. 如权利要求1所述的方法，更包含 接收一图像信号，该像素矩阵源自于该图像信号； 产生该图像信号的一数据块边界信号；以及二者择一地输出该中心像素的像素值及该更新像素值，以响应该数据块 边界信号。
7. 如权利要求1所述的方法，其中，各像素值代表一像素在R-G-B色域 的R值、G值或B值、在Y-U-V色域的Y值、U值或V值、或在Y-Cb-Cr色域 的Y值、Cb值或Cr值。
8. —种适应性消除数据块边界效应的方法，包含 取得一 中心^象素及多个邻近像素；根据该多个邻近像素，计算一平均值； 根据该多个邻近像素与该平均值，决定一调整参数；以及根据该调整参数，计算该中心像素的一更新像素值。
9. 如权利要求8所述的方法，其中，该决定调整参数的步骤是4艮据该多个邻近像素与该平均值产生一平坦度，才艮据该平坦度决定该调整参数。
10. 如权利要求8所述的方法，更包含二者择一地输出该中心像素的像 素值及该更新像素值，以响应于一数据块边界信号。
11. 一种数据块边界处理电路，供适应性消除数据块边界效应，该数据块 边界处理电路包含一存储窗单元，用以取得一中心像素及多个邻近像素； 一平均值电路，耦接于该存储窗单元，用以根据该多个邻近像素，计算 一平均值；一参数决定电路，耦接于该存储窗单元及该平均值电路，用以根据该多 个邻近像素与该平均值，决定一调整参数；以及一更新电路，耦接于该参数决定电路，根据该调整参数计算该中心像素 的一更新像素值。
12. 如权利要求11所述的电路，其中，该参数决定电路包含 一求差电路，耦接于该存储窗单元及该平均值电路，用以计算相关于该中心像素与该多个邻近像素的多个绝对差异值；一加总电路，耦接于该求差电路，用以加总该多个绝对差异值而产生一 平坦>1，以及一查询表，耦接于该加总电路，用以根据该平坦度，查表输出该调整参数。
13. 如权利要求11所述的电路，其中，该参数决定电路包含 一平坦度检测电路，耦接于该存储窗单元，用以;险测该存储窗单元的一平坦度；以及一查询表，耦接于该平坦度检测电路，用以根据该平坦度，查表输出该 调整参数。
14. 如权利要求11所述的电路，其中，该更新电路包含一 alpha混合电 路，用以根据该调整参数对该中心像素进行一 alpha混合运算，以计算该更 新像素值。
15. 如权利要求14所述的电路，更包含一边界决定电路，用以产生一数据块边界信号，以指示该中心像素是否 位于一数据块边界。
16. 如权利要求15所述的电路，更包含一多路复用器，用以接收该中心 像素及该更新像素值，二者择一地输出该中心像素及该更新像素值，以响应 于该数据块边界信号。
17. 如权利要求11所述的电路，其中，各像素值代表在R-G-B色域的R 值、G值或B值、在Y-U-V色域的Y值、U值或V值、或在Y-Cb-Cr色域的Y 值、Cb值或Cr值。
18. 如权利要求11所述的电路，其实施在一显示控制器中。
全文摘要
一种适应性消除数据块边界效应的方法及相关电路，此适应性消除数据块边界效应的方法包含取得一N×N像素矩阵；在此N×N像素矩阵中，选取多个邻近像素；根据该多个邻近像素的像素值，计算一平均值Avg；对应该多个邻近像素与该平均值Avg，决定一调整参数alpha；以及根据此调整参数alpha，计算像素((N+1)/2，(N+1)/2)的一更新像素值。
文档编号H04N7/24GK101222622SQ20071010658
公开日2008年7月16日 申请日期2007年6月6日 优先权日2007年1月10日
发明者李维国, 林香君, 赖世昌, 陈建志 申请人:晨星半导体股份有限公司