图像处理装置及图像处理方法与流程

文档序号:12162390阅读:297来源:国知局
图像处理装置及图像处理方法与流程

本发明是有关于一种图像处理技术,且特别是有关于一种图像处理装置及图像处理方法。



背景技术:

假轮廓是起因于粗略量化(coarse quantization)。粗略量化后,图像强度(intensity)的精度(precision)往往不足。其结果,图像中的平滑层次(smooth gradation)被转换成步阶变化(step change)。这样类似带状的步阶变化被称为假轮廓(false contour)。假轮廓是图像(image)中的假影(artifact)。它总是发生在具有平滑层次的区域。

在除去假轮廓之前,需要先对图像进行假轮廓检测。假轮廓有两个特点:在空间维度中的陡度(steepness in spatial dimension)和在强度中步阶变化的幅度(amplitude of the step change in intensity)。现有检测假轮廓的方法大多使用梯度量(magnitude of the gradient)来决定某一像素(pixel)是否属于假轮廓。假轮廓的梯度量(或幅度的均值和方差,mean and variance of magnitude)是很低的。无论如何,一些图像细节(例如弱边缘或细纹理,weak edge or fine texture)的梯度量非常相似于假轮廓的梯度量,所以梯度量是不足以描述假轮廓线。当某一些图像细节被检测视为假轮廓时,这些图像细节将被平顺化(smoothed)。现有检测假轮廓的方法将造成某一些图像细节的遗失。



技术实现要素:

本发明提供一种图像处理装置及图像处理方法,可以检测图像输入信号的平坦像素(flat pixels)分布进而识别图像中的假轮廓。

本发明的实施例提供一种图像处理装置,包括假轮廓检测(false contour detection)电路以及假轮廓约化(false contour reduction)电路。假轮廓检测电路可以检测图像输入信号的平坦像素(flat pixels)分布,以及对应输出假 轮廓系数。假轮廓约化电路耦接假轮廓检测电路,以接收该假轮廓系数。假轮廓约化电路根据假轮廓系数对图像输入信号进行假轮廓约化,从而输出对应的图像输出信号。

在本发明的一实施例中,上述的假轮廓检测电路包括平坦像素检测电路、平坦像素分布电路以及转换电路。平坦像素检测电路可以判定图像输入信号的多个像素各自是否为平坦像素,以输出平坦像素检测结果。平坦像素分布电路耦接平坦像素检测电路,以接收平坦像素检测结果。平坦像素分布电路可以从平坦像素检测结果统计在目前像素的邻近范围中的该些像素被判定为平坦像素的平坦像素数量。转换电路耦接平坦像素分布电路,以接收平坦像素数量。转换电路可以将平坦像素数量转换为目前像素的假轮廓系数。

在本发明的一实施例中,上述的平坦像素检测电路包括高通滤波器(high-pass filter)以及平坦像素检测器。高通滤波器可以比较目前像素与邻近像素的差异,并输出比较结果。平坦像素检测器耦接高通滤波器,以接收比较结果。平坦像素检测器可以从比较结果判定目前像素是否为平坦像素,以输出平坦像素检测结果给平坦像素分布电路。

在本发明的一实施例中,上述的转换电路依照非线性曲线将平坦像素数量转换为目前像素的假轮廓系数,而假轮廓系数为介于0至1的实数。

在本发明的一实施例中,上述的假轮廓检测电路包括预滤波(pre-filter)电路、平坦像素检测电路、平坦像素分布电路以及转换电路。预滤波电路可以滤除图像输入信号的噪声,以及输出经预滤波信号。平坦像素检测电路耦接预滤波电路,以接收经预滤波信号。平坦像素检测电路可以判定经预滤波信号的多个像素各自是否为平坦像素,以输出平坦像素检测结果。平坦像素分布电路耦接平坦像素检测电路,以接收平坦像素检测结果。平坦像素分布电路可以从平坦像素检测结果统计在目前像素的邻近范围中的该些像素被判定为平坦像素的平坦像素数量。转换电路耦接平坦像素分布电路,以接收平坦像素数量。转换电路可以将平坦像素数量转换为目前像素的假轮廓系数。

在本发明的一实施例中,上述的假轮廓检测电路包括多个平坦像素分布通道、一逻辑运算电路以及一转换电路。平坦像素分布通道可以各自沿多个方向中的对应方向来判定图像输入信号的多个像素各自是否为平坦像素,以及各自沿该些方向中的对应方向来统计在目前像素的邻近范围中的该些像素 被判定为平坦像素的平坦像素数量。逻辑运算电路耦接该些平坦像素分布通道,以接收在该些方向上的该些平坦像素数量。逻辑运算电路可以使用该些平坦像素数量中的至少一者来计算目前像素的平坦值。转换电路耦接该逻辑运算电路,以接收平坦值。转换电路可以将平坦值转换为目前像素的假轮廓系数。

在本发明的一实施例中,上述的平坦像素分布通道其中一者包括平坦像素检测电路以及平坦像素分布电路。平坦像素检测电路可以沿对应方向来判定图像输入信号的该些像素各自是否为平坦像素,以输出平坦像素检测结果。平坦像素分布电路耦接平坦像素检测电路,以接收平坦像素检测结果。平坦像素分布电路可以沿对应方向来从平坦像素检测结果统计在目前像素的邻近范围中的该些像素被判定为平坦像素的平坦像素数量。

在本发明的一实施例中,上述的平坦像素分布通道其中一者包括预滤波电路、平坦像素检测电路以及平坦像素分布电路。预滤波电路可以滤除图像输入信号的噪声,以及输出经预滤波信号。平坦像素检测电路耦接预滤波电路,以接收经预滤波信号。平坦像素检测电路可以沿对应方向来判定经预滤波信号的该些像素各自是否为平坦像素,以输出平坦像素检测结果。平坦像素分布电路耦接平坦像素检测电路,以接收平坦像素检测结果。平坦像素分布电路可以沿对应方向来从平坦像素检测结果统计在目前像素的邻近范围中的该些像素被判定为平坦像素的平坦像素数量。

在本发明的一实施例中,上述的假轮廓系数为介于0至A的实数,A为正实数。假轮廓约化电路包括图像平顺(image smooth)电路、第一乘法器、第二乘法器以及加法器。图像平顺电路可以平顺化图像输入信号,以及输出经平顺化信号。第一乘法器耦接图像平顺电路以接收经平顺化信号,耦接假轮廓检测电路以接收该假轮廓系数。第一乘法器可以计算Y1=Cfc*Yin’而输出目前像素的第一像素值Y1,其中Cfc表示目前像素的假轮廓系数,而Yin’表示目前像素的经平顺化信号。第二乘法器耦接假轮廓检测电路以接收假轮廓系数Cfc。第二乘法器可以计算Y2=(A-Cfc)*Yin而输出目前像素的第二像素值Y2,其中Yin表示目前像素的图像输入信号。加法器耦接第一乘法器与第二乘法器,以接收第一像素值Y1与第二像素值Y2。加法器可以计算Yout=Y1+Y2而输出目前像素的图像输出信号Yout

在本发明的一实施例中,上述的图像平顺电路包括空间权重(spatial weight)单元、值域权重(range weight)单元、第三乘法器以及计算单元。空间权重单元可以定义目前像素的邻近范围,依据目前像素与邻近范围内的多个邻近像素的空间距离来决定该些邻近像素各自的空间权重。值域权重单元可以定义目前像素在邻近范围内的值域范围(range window),依据目前像素的值与值域范围来决定该些邻近像素各自的值域权重。第三乘法器耦接空间权重单元与值域权重单元,以接收空间权重与值域权重,以及输出空间权重与值域权重的权重乘积。计算单元耦接第三乘法器以接收该些邻近像素的该些权重乘积。计算单元可以以目前像素为中心而对称化该些邻近像素的该些权重乘积,以获得该些邻近像素的经对称化权重,以及使用该些经对称化权重对该些邻近像素的像素值进行加权平均,而获得目前像素的经平顺化信号。

在本发明的一实施例中,上述对称化该些邻近像素的该些权重乘积,是以目前像素为中心而从该些邻近像素中选择多个空间对称像素,以及从该些空间对称像素的该些权重乘积中选择其中一者作为该些空间对称像素的该些经对称化权重。

在本发明的一实施例中,上述对称化该些邻近像素的该些权重乘积,是以目前像素为中心而从该些邻近像素中选择多个空间对称像素,以及计算该些空间对称像素的该些权重乘积的平均值作为该些空间对称像素的该些经对称化权重。

本发明的实施例提供一种图像处理方法,适用于图像处理装置。图像处理方法包括:检测图像输入信号的平坦像素分布,从而对应产生假轮廓系数;以及根据假轮廓系数对图像输入信号进行假轮廓约化,从而产生对应的图像输出信号。

在本发明的一实施例中,上述检测图像输入信号的平坦像素分布的步骤包括:判定图像输入信号的多个像素各自是否为平坦像素,从而产生平坦像素检测结果;从平坦像素检测结果统计在目前像素的邻近范围中的该些像素被判定为平坦像素的平坦像素数量;以及将平坦像素数量转换为目前像素的该假轮廓系数。

在本发明的一实施例中,上述判定图像输入信号的多个像素各自是否为 平坦像素的步骤包括:比较目前像素与邻近像素的差异,从而产生比较结果;以及从比较结果判定目前像素是否为平坦像素,从而产生平坦像素检测结果。

在本发明的一实施例中,上述将平坦像素数量转换为目前像素的假轮廓系数的步骤包括:依照非线性曲线将平坦像素数量转换为目前像素的假轮廓系数,其中假轮廓系数为介于0至1的实数。

在本发明的一实施例中,上述检测图像输入信号的平坦像素分布的步骤包括:滤除图像输入信号的噪声,从而产生经预滤波信号;判定经预滤波信号的多个像素各自是否为平坦像素,从而产生平坦像素检测结果;从平坦像素检测结果统计在目前像素的邻近范围中的该些像素被判定为平坦像素的平坦像素数量;以及将平坦像素数量转换为目前像素的假轮廓系数。

在本发明的一实施例中,上述的假轮廓系数为介于0至A的实数,A为正实数。上述对图像输入信号进行假轮廓约化的步骤包括:平顺化图像输入信号,从而产生经平顺化信号;计算Y1=Cfc*Yin’而输出目前像素的第一像素值Y1,其中Cfc表示目前像素的假轮廓系数,而Yin’表示目前像素的经平顺化信号;计算Y2=(A-Cfc)*Yin而输出目前像素的第二像素值Y2,其中Yin表示目前像素的图像输入信号;以及计算Yout=Y1+Y2而输出目前像素的图像输出信号Yout

在本发明的一实施例中,上述平顺化该图像输入信号的步骤包括:定义目前像素的邻近范围;依据目前像素与邻近范围内的多个邻近像素的空间距离来决定该些邻近像素各自的空间权重;定义目前像素在邻近范围内的值域范围;依据目前像素的值与值域范围来决定该些邻近像素各自的值域权重;计算空间权重与值域权重的权重乘积;以目前像素为中心而对称化该些邻近像素的该些权重乘积以获得该些邻近像素的经对称化权重;以及使用该些经对称化权重对该些邻近像素的像素值进行加权平均,而获得目前像素的经平顺化信号。

在本发明的一实施例中,上述对称化该些邻近像素的该些权重乘积的步骤包括:以目前像素为中心而从该些邻近像素中选择多个空间对称像素;以及从该些空间对称像素的该些权重乘积中选择其中一者,作为该些空间对称像素的该些经对称化权重。

在本发明的一实施例中,上述对称化该些邻近像素的该些权重乘积的步 骤包括:以目前像素为中心而从该些邻近像素中选择多个空间对称像素;以及计算该些空间对称像素的该些权重乘积的平均值,作为该些空间对称像素的该些经对称化权重。

基于上述,本发明实施例所述的图像处理装置及图像处理方法,可以检测图像输入信号的平坦像素分布。假轮廓检测电路可以依据平坦像素分布去识别图像中的假轮廓,进而对应输出假轮廓系数给假轮廓约化电路。假轮廓约化电路根据假轮廓系数对图像输入信号进行假轮廓约化,以避免图像细节(例如弱边缘或细纹理,weak edge or fine texture)的遗失。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂,下文特举实施例,并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1是本发明实施例所示出一种图像处理装置的电路方块示意图;

图2是本发明实施例所示出图像输入信号Yin的像素位置与像素强度的关系曲线示意图;

图3是本发明实施例所示出在假轮廓的像素区域中,假轮廓约化电路对图像输入信号Yin进行假轮廓约化的示意图;

图4是本发明一实施例说明图1所示假轮廓检测电路的电路方块示意图;

图5是本发明一实施例示出转换电路将平坦像素数量Dfp转换为假轮廓系数Cfc的转换曲线示意图;

图6是本发明另一实施例说明图1所示假轮廓检测电路的电路方块示意图;

图7是本发明又一实施例说明图1所示假轮廓检测电路的电路方块示意图;

图8是本发明再一实施例说明图1所示假轮廓检测电路的电路方块示意图;

图9是本发明一实施例说明图1所示假轮廓约化电路的电路方块示意图;

图10是本发明一实施例说明图9所示图像平顺电路的电路方块示意图;

图11是本发明一实施例说明对称化这些邻近像素的权重乘积Wm的情境示意图;

图12是本发明另一实施例说明对称化这些邻近像素的权重乘积Wm的情境示意图。

附图标记说明:

100:图像处理装置;

110:假轮廓检测电路;

111、811_1、811_2:预滤波电路;

112、611_1、611_2:平坦像素检测电路;

113、612_1、612_2:平坦像素分布电路;

114:转换电路;

120:假轮廓约化电路;

121:图像平顺电路;

122:第一乘法器;

123:第二乘法器;

124:加法器;

410、613_1、613_2:高通滤波器;

420、614_1、614_2:平坦像素检测器;

610_1、610_2、810_1、810_2:平坦像素分布通道;

620:逻辑运算电路;

621:平坦值;

1010:空间权重单元;

1020:值域权重单元;

1030:第三乘法器;

1040:计算单元;

1200、L:邻近范围;

A:正实数;

Cfc:假轮廓系数;

Dfp、Dfp1、Dfp2:平坦像素数量;

Th1、Th2、Th3、Th4:临界值;

Wm:权重乘积;

Wr:值域权重;

Ws:空间权重;

Y1:第一像素值;

Y2:第二像素值;

Yin:图像输入信号;

Yin’:经平顺化信号;

Yout:图像输出信号;

p:目前像素;

q1(-t)、q2(t)、q1(-t,-k)、q2(-t,k)、q3(t,-k)、q4(t,k):邻近像素。

具体实施方式

在本案说明书全文(包括权利要求书)中所使用的“耦接(或连接)”一词可指任何直接或间接的连接手段。举例而言,若文中描述第一装置耦接(或连接)于第二装置,则应该被解释成该第一装置可以直接连接于该第二装置,或者该第一装置可以通过其他装置或某种连接手段而间接地连接至该第二装置。另外,凡可能之处,在图式及实施方式中使用相同标号的元件/构件/步骤代表相同或类似部分。不同实施例中使用相同标号或使用相同用语的元件/构件/步骤可以相互参照相关说明。

图1是本发明实施例所示出一种图像处理装置100的电路方块示意图。在本实施例中,图像处理装置100可应用于图像输入装置(未示出,例如是DVD播放器等)与显示器(未示出,例如是电视机等)之间,但并不以此为限。图像处理装置100可以对图像输入装置(未示出)所提供的图像输入信号Yin进行假轮廓约化(false contour reduction),从而输出图像输出信号Yout。因此,图像处理装置100可以减少“假轮廓”(false contour)的现象。

图像处理装置100包括假轮廓检测(false contour detection)电路110以及假轮廓约化电路120。假轮廓检测电路110自前级电路(未示出)接收图像输入信号Yin。图像输入信号Yin可以是任何类型的图像信号。举例来说(但不限于此),图像输入信号Yin可以是图像信号的红(Red)信号、绿(Green)信号、蓝(Blue)信号、亮度(luminance)信号、色度(Chrominance)信号、浓度(Chroma)信号或其他成份信号。假轮廓检测电路110可以检测图像输入信号Yin的平坦像素(flat pixels)分布,以及对应输出假轮廓系数Cfc

图2是本发明实施例所示出图像输入信号Yin的像素(pixel)位置与像素强度(intensity)的关系曲线示意图。于图2中,横轴表示像素的位置,而纵轴表示像素的强度(例如亮度等)。图2以1维方式示出了在1维空间中不同位置的像素(pixel)强度。无论如何,本领域技术人员可以依循本说明书的教示而将图2的内容类推至在2维空间中。在图2右部所示像素位置(约略于横轴所示像素位置700至100处)具有图像的边缘(edge)或纹理(texture),而在图2左部所示像素位置(约略于横轴所示像素位置100至700处)具有假轮廓。

假轮廓是起因于粗略量化(coarse quantization)。粗略量化后,图像中的平滑层次(smooth gradation)被转换成步阶变化(step change)。这样类似带状的步阶变化被称为假轮廓。图2左部所示步阶变化即为图像输入信号Yin的假轮廓。假轮廓(步阶变化)是由多段平坦像素所形成。比起梯度量(magnitude of the gradient)而言,平坦像素的分布更能作为假轮廓的辨识特征。在越平坦的像素区域中,假轮廓越是可见(明显)。假轮廓检测电路110可以检测图像输入信号Yin的平坦像素的分布,以及对应输出假轮廓系数Cfc给假轮廓约化电路120。

请参照图1,假轮廓约化电路120耦接假轮廓检测电路110,以接收假轮廓系数Cfc。假轮廓约化电路120可以收集假轮廓系数Cfc而获得假轮廓地图(false contour map)。因此,假轮廓约化电路120可以根据假轮廓系数Cfc对图像输入信号Yin进行假轮廓约化,从而输出对应的图像输出信号Yout

图3是本发明实施例所示出在假轮廓的像素区域中,假轮廓约化电路120对图像输入信号Yin进行假轮廓约化的示意图。在图3中,横轴表示像素的位置,而纵轴表示像素的强度(例如亮度等)。图3以1维方式示出了在1维空间中不同位置的像素强度。无论如何,本领域具有通常知识者可以依循本说明书的教示而将图3的内容类推至在2维空间中。假轮廓约化电路120可以根据假轮廓系数Cfc而得知图像输入信号Yin的假轮廓区域。在假轮廓区域中,假轮廓约化电路120可以对图像输入信号Yin进行假轮廓约化,从而输出经平顺(smooth)化后的图像输出信号Yout,如图3所示。

图4是本发明一实施例说明图1所示假轮廓检测电路110的电路方块示意图。请参照图4,假轮廓检测电路110包括平坦像素检测电路112、平坦像 素分布电路113以及转换电路114。平坦像素检测电路112可以判定图像输入信号Yin的多个像素各自是否为平坦像素,以输出平坦像素检测结果给平坦像素分布电路113。在图4所示实施例中,平坦像素检测电路112包括高通滤波器(high-pass filter)410以及平坦像素检测器420。在其他实施例中,平坦像素检测电路112的实施方式不应受限于图4所示。

高通滤波器410可以从图像输入信号Yin萃取出高频信息给平坦像素检测器420。举例来说(但不限于此),高通滤波器410可以比较图像输入信号Yin中的目前像素与邻近像素的差异,并输出比较结果给平坦像素检测器420。例如,高通滤波器410可以计算Yin(n)-Yin(n-1),其中Yin(n)表示图像输入信号Yin中位置在n的像素(目前像素)的强度,而Yin(n-1)表示图像输入信号Yin中位置在n-1的像素(邻近像素)的强度。高通滤波器410可以将Yin(n)-Yin(n-1)的计算结果输出给平坦像素检测器420。

平坦像素检测器420耦接高通滤波器410,以接收所述比较结果。平坦像素检测器420可以从高通滤波器410的比较结果来判定目前像素是否为平坦像素,以输出平坦像素检测结果给平坦像素分布电路113。举例来说(但不限于此),当高通滤波器410计算Yin(n)-Yin(n-1)的结果约略为0(或等于0)时,平坦像素检测器420可以判定图像输入信号Yin中位置在n的像素(目前像素)为平坦像素。在另一些实施例中,平坦像素检测器420可以比较目前像素(例如位置在n的像素)与多个邻近像素(例如位置在n-4、n-3、n-2、n-1的像素)的计算结果。举例来说,假设高通滤波器410输出给平坦像素检测器420的计算结果包括Yin(n-3)-Yin(n-4)=0、Yin(n-2)-Yin(n-3)=0、Yin(n-1)-Yin(n-2)=0、Yin(n)-Yin(n-1)=0,则平坦像素检测器420可以判定图像输入信号Yin中位置在n的像素(目前像素)为平坦像素。

平坦像素分布电路113耦接平坦像素检测电路112的平坦像素检测器420,以接收所述平坦像素检测结果。平坦像素分布电路113可以从平坦像素检测电路112所提供的平坦像素检测结果统计出在目前像素的邻近范围的多个像素中,被判定为平坦像素的像素的数量(以下称为平坦像素数量Dfp)。在不同的应用范例中,所述邻近范围可以是在图像帧中包含有目前像素的一个一维窗,或是在图像帧中包含有目前像素的一个二维窗。所述一维窗的长度,与所述二维窗的长度与宽度,可以视设计需求来决定。平坦像素分布电 路113可以将所述邻近范围的平坦像素数量Dfp提供给转换电路114。

转换电路114耦接平坦像素分布电路113,以接收所述邻近范围的平坦像素数量Dfp。转换电路114可以将平坦像素分布电路113所提供平坦像素数量Dfp转换为目前像素的假轮廓系数Cfc。转换电路114可以采用任何方式将平坦像素数量Dfp转换为目前像素的假轮廓系数Cfc。举例来说(但不限于此),转换电路114可以依照某一个转换函数、某一个线性曲线、某一个分段线性(piece-wise linear)曲线或某一个非线性曲线,将平坦像素数量Dfp转换为目前像素的假轮廓系数Cfc。假轮廓系数Cfc的数值范围可以视设计需求来决定。在一些应用例中,假轮廓系数Cfc可以是介于0至1的实数。

图5是本发明一实施例示出转换电路114将平坦像素数量Dfp转换为假轮廓系数Cfc的转换曲线示意图。在图5中,横轴表示平坦像素数量Dfp,而纵轴表示假轮廓系数Cfc。图5示出了一个分段线性曲线的范例,其中临界值Th1、Th2、Th3与Th4将平坦像素数量Dfp切分为5个区间。转换电路114在这5个区间分别使用不同的线性曲线来将平坦像素数量Dfp转换为假轮廓系数Cfc

值得注意的是,在不同的实施例中,上述假轮廓检测电路110、平坦像素检测电路112、平坦像素分布电路113、转换电路114、高通滤波器410、平坦像素检测器420和/或假轮廓约化电路120的相关功能可以利用一般的编程语言(programming languages,例如C或C++)、硬件描述语言(hardware description languages,例如Verilog HDL或VHDL)或其他合适的编程语言来实现为软件、固件或硬件。可执行所述相关功能的软件(或固件)可以被布置为任何已知的计算机可存取媒体(computer-accessible medias),例如磁带(magnetic tapes)、半导体(semiconductors)存储器、磁盘(magnetic disks)或光盘(compact disks,例如CD-ROM或DVD-ROM)。或者,可执行所述相关功能的软件(或固件)可通过互联网(Internet)、有线通信(wired communication)、无线通信(wireless communication)或其它通信介质而被传送或散播。所述软件(或固件)可以被存放在计算机的可存取媒体(例如存储器)中,以便于由计算机的处理器来存取/执行所述软件(或固件)的编程码(programming codes),以执行所述相关功能。

图6是本发明另一实施例说明图1所示假轮廓检测电路110的电路方块 示意图。请参照图6,假轮廓检测电路110包括多个平坦像素分布通道、逻辑运算电路620以及转换电路114。所述多个平坦像素分布通道可以是二个或是更多个平坦像素分布通道,例如图6所示平坦像素分布通道610_1与610_2。不同平坦像素分布通道可以各自沿多个方向中的一个对应方向来判定图像输入信号Yin的多个像素各自是否为平坦像素。不同平坦像素分布通道还可以各自沿这些方向中的所述对应方向来统计在目前像素的邻近范围的多个像素中,被判定为平坦像素的平坦像素数量。

举例来说(但不限于此),平坦像素分布通道610_1可以沿图像帧的水平方向来判定图像输入信号Yin的多个像素各自是否为平坦像素,以及沿水平方向来统计在目前像素的邻近范围的多个像素中被判定为平坦像素的像素的数量(即平坦像素数量Dfp1)。以此类推,平坦像素分布通道610_2可以沿图像帧的垂直方向来判定图像输入信号Yin的多个像素各自是否为平坦像素,以及沿垂直方向来统计在目前像素的邻近范围的多个像素中被判定为平坦像素的像素的数量(即平坦像素数量Dfp2)。

在图6所示实施例中,平坦像素分布通道610_1包括平坦像素检测电路611_1以及平坦像素分布电路612_1。平坦像素检测电路611_1可以沿对应方向(例如图像帧的水平方向)来判定图像输入信号Yin的多个像素各自是否为平坦像素,以输出平坦像素检测结果给平坦像素分布电路612_1。在图6所示实施例中,平坦像素检测电路611_1包括高通滤波器613_1以及平坦像素检测器614_1。高通滤波器613_1可以从图像输入信号Yin萃取出高频信息给平坦像素检测器614_1。举例来说(但不限于此),高通滤波器613_1可以沿图像帧的水平方向比较图像输入信号Yin中的目前像素与邻近像素的差异,并输出比较结果给平坦像素检测器614_1。高通滤波器613_1可以参照图4所示高通滤波器410的相关说明而类推,故不再赘述。平坦像素检测器614_1耦接高通滤波器613_1,以接收所述比较结果。平坦像素检测器614_1可以从高通滤波器613_1的比较结果来判定目前像素是否为平坦像素,以输出平坦像素检测结果给平坦像素分布电路612_1。平坦像素检测器614_1可以参照图4所示平坦像素检测器420的相关说明而类推,故不再赘述。

平坦像素分布电路612_1耦接平坦像素检测电路611_1的平坦像素检测器614_1,以接收该平坦像素检测结果。平坦像素分布电路612_1可以沿对 应方向(例如图像帧的水平方向)来从平坦像素检测电路611_1所提供的平坦像素检测结果统计在目前像素的邻近范围的多个像素中被判定为平坦像素的像素的数量(即平坦像素数量Dfp1)。所述邻近范围可以是在图像帧中沿水平方向包含有目前像素的一个一维窗。平坦像素分布电路612_1可以参照图4所示平坦像素分布电路113的相关说明而类推,故不再赘述。

在图6所示实施例中,平坦像素分布通道610_2包括平坦像素检测电路611_2以及平坦像素分布电路612_2。平坦像素检测电路611_2可以沿对应方向(例如图像帧的垂直方向)来判定图像输入信号Yin的多个像素各自是否为平坦像素,以输出平坦像素检测结果给平坦像素分布电路612_2。在图6所示实施例中,平坦像素检测电路611_2包括高通滤波器613_2以及平坦像素检测器614_2。高通滤波器613_2可以从图像输入信号Yin萃取出高频信息给平坦像素检测器614_2。举例来说(但不限于此),高通滤波器613_2可以沿图像帧的垂直方向比较图像输入信号Yin中的目前像素与邻近像素的差异,并输出比较结果给平坦像素检测器614_2。高通滤波器613_2可以参照图4所示高通滤波器410的相关说明而类推,故不再赘述。平坦像素检测器614_2耦接高通滤波器613_2,以接收所述比较结果。平坦像素检测器614_2可以从高通滤波器613_2的比较结果来判定目前像素是否为平坦像素,以输出平坦像素检测结果给平坦像素分布电路612_2。平坦像素检测器614_2可以参照图4所示平坦像素检测器420的相关说明而类推,故不再赘述。

平坦像素分布电路612_2耦接平坦像素检测电路611_2的平坦像素检测器614_2,以接收该平坦像素检测结果。平坦像素分布电路612_2可以沿对应方向(例如图像帧的垂直方向)来从平坦像素检测电路611_2所提供的平坦像素检测结果统计在目前像素的邻近范围的多个像素中被判定为平坦像素的像素的数量(即平坦像素数量Dfp2)。所述邻近范围可以是在图像帧中沿垂直方向包含有目前像素的一个一维窗。平坦像素分布电路612_2可以参照图4所示平坦像素分布电路113的相关说明而类推,故不再赘述。

逻辑运算电路620耦接这些平坦像素分布通道(例如610_1与610_2)以接收在不同方向上的平坦像素数量(例如Dfp1与Dfp2)。逻辑运算电路620可以使用这些平坦像素数量Dfp1与Dfp2中的至少一者来计算目前像素的平坦值621。举例来说(但不限于此),逻辑运算电路620可以使用这些平坦像 素数量Dfp1与Dfp2中的最小者,作为目前像素的平坦值621。在其他实施例中,逻辑运算电路620可以计算这些平坦像素数量Dfp1与Dfp2的平均值,作为目前像素的平坦值621。

转换电路114耦接逻辑运算电路620,以接收平坦值621。转换电路114可以将平坦值621转换为目前像素的假轮廓系数Cfc。图6所示转换电路114可以参照图4与图5所述转换电路114的相关说明而类推,故不再赘述。

值得注意的是,在不同的实施例中,上述平坦像素分布通道610_1、平坦像素分布通道610_2、平坦像素检测电路611_1、平坦像素检测电路611_2、平坦像素分布电路612_1、平坦像素分布电路612_2、高通滤波器613_1、高通滤波器613_2、平坦像素检测器614_1、平坦像素检测器614_2、逻辑运算电路620及/或转换电路114的相关功能可以利用一般的编程语言(例如C或C++)、硬件描述语言(例如Verilog HDL或VHDL)或其他合适的编程语言来实现为软件、固件或硬件。可执行所述相关功能的软件(或固件)可以被布置为任何已知的计算机可存取媒体,例如磁带、半导体存储器、磁盘或光盘(例如CD-ROM或DVD-ROM)。或者,可执行所述相关功能的软件(或固件)可通过互联网、有线通信、无线通信或其它通信介质而被传送或散播。所述软件(或固件)可以被存放在计算机的可存取媒体(例如存储器)中,以便于由计算机的处理器来存取/执行所述软件(或固件)的编程码,以执行所述相关功能。

图7是本发明又一实施例说明图1所示假轮廓检测电路110的电路方块示意图。请参照图7,假轮廓检测电路110包括预滤波(pre-filter)电路111、平坦像素检测电路112、平坦像素分布电路113以及转换电路114。预滤波电路111可以滤除图像输入信号Yin的噪声,以及输出经预滤波信号给平坦像素检测电路112。平坦像素检测电路112耦接预滤波电路111,以接收该经预滤波信号。平坦像素检测电路112可以判定该经预滤波信号的多个像素各自是否为平坦像素,以输出平坦像素检测结果给平坦像素分布电路113。在图7所示实施例中,平坦像素检测电路112包括高通滤波器410以及平坦像素检测器420。高通滤波器410可以比较预滤波电路111所提供的经预滤波信号中的目前像素与邻近像素的差异,并输出比较结果给平坦像素检测器420。图7所示假轮廓检测电路110内的平坦像素检测电路112、平坦像素分布电 路113、转换电路114、高通滤波器410以及平坦像素检测器420可以参照图4所示平坦像素检测电路112、平坦像素分布电路113、转换电路114、高通滤波器410以及平坦像素检测器420的相关说明而类推,故不再赘述。

图8是本发明再一实施例说明图1所示假轮廓检测电路110的电路方块示意图。请参照图8,假轮廓检测电路110包括多个平坦像素分布通道、逻辑运算电路620以及转换电路114。所述多个平坦像素分布通道可以是二个或是更多个平坦像素分布通道,例如图8所示平坦像素分布通道810_1与810_2。图8所示平坦像素分布通道810_1、平坦像素分布通道810_2、逻辑运算电路620与转换电路114可以参照图6所示平坦像素分布通道610_1、平坦像素分布通道610_2、逻辑运算电路620与转换电路114的相关说明而类推,故不再赘述。

在图8所示实施例中,平坦像素分布通道810_1包括预滤波电路811_1、平坦像素检测电路611_1以及平坦像素分布电路612_1。预滤波电路811_1可以滤除图像输入信号Yin的噪声,以及输出经预滤波信号给平坦像素检测电路611_1。平坦像素检测电路611_1耦接预滤波电路811_1,以接收该经预滤波信号。平坦像素检测电路611_1可以沿对应方向(例如图像帧的水平方向)来判定该经预滤波信号的多个像素各自是否为平坦像素,以输出平坦像素检测结果给平坦像素分布电路612_1。在图8所示实施例中,平坦像素检测电路611_1包括高通滤波器613_1以及平坦像素检测器614_1。高通滤波器613_1可以沿图像帧的水平方向比较预滤波电路811_1所提供的经预滤波信号中目前像素与邻近像素的差异,并输出比较结果给平坦像素检测器614_1。图8所示平坦像素检测电路611_1、平坦像素分布电路612_1、高通滤波器613_1以及平坦像素检测器614_1可以参照图6所示平坦像素检测电路611_1、平坦像素分布电路612_1、高通滤波器613_1以及平坦像素检测器614_1的相关说明而类推,故不再赘述。

在图8所示实施例中,平坦像素分布通道810_2包括预滤波电路811_2、平坦像素检测电路611_2以及平坦像素分布电路612_2。预滤波电路811_2可以滤除图像输入信号Yin的噪声,以及输出经预滤波信号给平坦像素检测电路611_2。平坦像素检测电路611_2耦接预滤波电路811_2,以接收该经预滤波信号。平坦像素检测电路611_2可以沿对应方向(例如图像帧的垂直方向) 来判定该经预滤波信号的多个像素各自是否为平坦像素,以输出平坦像素检测结果给平坦像素分布电路612_2。在图8所示实施例中,平坦像素检测电路611_2包括高通滤波器613_2以及平坦像素检测器614_2。高通滤波器613_2可以沿图像帧的垂直方向比较预滤波电路811_2所提供的经预滤波信号中目前像素与邻近像素的差异,并输出比较结果给平坦像素检测器614_2。图8所示平坦像素检测电路611_2、平坦像素分布电路612_2、高通滤波器613_2以及平坦像素检测器614_2可以参照图6所示平坦像素检测电路611_2、平坦像素分布电路612_2、高通滤波器613_2以及平坦像素检测器614_2的相关说明而类推,故不再赘述。

值得注意的是,在不同的实施例中,上述预滤波电路111、预滤波电路811_1及/或预滤波电路811_2的相关功能可以利用一般的编程语言(例如C或C++)、硬件描述语言(例如Verilog HDL或VHDL)或其他合适的编程语言来实现为软件、固件或硬件。可执行所述相关功能的软件(或固件)可以被布置为任何已知的计算机可存取媒体,例如磁带、半导体存储器、磁盘或光盘(例如CD-ROM或DVD-ROM)。或者,可执行所述相关功能的软件(或固件)可通过互联网、有线通信、无线通信或其它通信介质而被传送或散播。所述软件(或固件)可以被存放在计算机的可存取媒体(例如存储器)中,以便于由计算机的处理器来存取/执行所述软件(或固件)的编程码,以执行所述相关功能。

图9是本发明一实施例说明图1所示假轮廓约化电路120的电路方块示意图。请参照图9,假轮廓约化电路120包括图像平顺(image smooth)电路121以及组合器125。图像平顺电路121可以平顺化所述图像输入信号Yin,以及输出经平顺化信号Yin’。所述平顺化可以参照图3的相关说明而类推,或是参照稍后详述的内容。在一些实施例中,图像平顺电路121可以依照空间权重Ws以及值域权重Wr来平顺化所述图像输入信号Yin,以至于输出经平顺化信号Yin’。在图像平顺电路121将图像输入信号Yin平顺化后,假轮廓将会被除去。组合器125耦接图像平顺电路121,以接收目前像素的经平顺化信号Yin’。组合器125用以依照目前像素的假轮廓系数Cfc来组合经平顺化信号Yin’以及所述图像输入信号Yin,以便获得目前像素的图像输出信号Yout

在图9所示实施范例中,组合器125包括第一乘法器122、第二乘法器 123以及加法器124。第一乘法器122耦接图像平顺电路121,以接收目前像素的经平顺化信号Yin’。第一乘法器122耦接假轮廓检测电路110,以接收目前像素的假轮廓系数Cfc。第一乘法器122可以计算Y1=Cfc*Yin’,而输出目前像素的第一像素值Y1。假轮廓系数Cfc的数值范围可以视设计需求来决定。在一些应用例中,假轮廓系数Cfc可以是介于0至1的实数。

第二乘法器123接收目前像素的图像输入信号Yin。第二乘法器123耦接假轮廓检测电路110,以接收假轮廓系数Cfc。第二乘法器123可以计算Y2=(1-Cfc)*Yin,而输出目前像素的第二像素值Y2。加法器124耦接第一乘法器122与第二乘法器123,以接收第一像素值Y1与第二像素值Y2。加法器124可以计算Yout=Y1+Y2=Cfc*Yin’+(1-Cfc)*Yin,而输出目前像素的图像输出信号Yout

在图像平顺电路121将图像输入信号Yin平顺化后,假轮廓以及图像细节(image details)将会被除去。假轮廓约化电路120可以依据假轮廓地图(假轮廓系数Cfc)而动态且弹性地对经平顺化信号Yin’与原始的图像输入信号Yin进行加权混合。在图像帧中出现假轮廓的机率较高的像素位置,假轮廓系数Cfc的值较大,使得在图像输出信号Yout中经平顺化信号Yin’的成份大幅增加。因此,假轮廓可以被有效除去。在图像帧中出现假轮廓的机率较低的像素位置,假轮廓系数Cfc的值较小,使得在图像输出信号Yout中原始的图像输入信号Yin的成份大幅增加。因此,图像的细节(例如弱边缘或细纹理,weak edge or fine texture)可以被保留。

值得注意的是,在不同的实施例中,上述假轮廓检测电路110、假轮廓约化电路120、图像平顺电路121、第一乘法器122、第二乘法器123及/或加法器124的相关功能可以利用一般的编程语言(例如C或C++)、硬件描述语言(例如Verilog HDL或VHDL)或其他合适的编程语言来实现为软件、固件或硬件。可执行所述相关功能的软件(或固件)可以被布置为任何已知的计算机可存取媒体,例如磁带、半导体存储器、磁盘或光盘(例如CD-ROM或DVD-ROM)。或者,可执行所述相关功能的软件(或固件)可通过互联网、有线通信、无线通信或其它通信介质而被传送或散播。所述软件(或固件)可以被存放在计算机的可存取媒体(例如存储器)中,以便于由计算机的处理器来存取/执行所述软件(或固件)的编程码,以执行所述相关功能。

图10是本发明一实施例说明图9所示图像平顺电路121的电路方块示意图。请参照图10,图像平顺电路121包括空间权重(spatial weight)单元1010、值域权重(range weight)单元1020、第三乘法器1030以及计算单元1040。空间权重单元1010可以定义目前像素的邻近范围。举例来说(但不限于此),在一些实施例中,空间权重单元1010可以采用高斯函数来对目前像素计算出高斯距离,并依据高斯距离决定目前像素的邻近范围。在另一些实施例中,空间权重单元1010可以采用距离临界值(依设计需求而决定的预设值)来决定目前像素的邻近范围。所述邻近范围内具有多个邻近像素。空间权重单元1010可以依据目前像素与所述多个邻近像素的空间距离,来决定这些邻近像素各自的空间权重Ws。举例来说,目前像素Yin(n)至邻近像素Yin(n-1)的空间距离为1个“像素距离”,则空间权重单元1010可以决定此邻近像素Yin(n-1)的空间权重Ws为w1;目前像素Yin(n)至邻近像素Yin(n-2)的空间距离为2个“像素距离”,则空间权重单元1010可以决定此邻近像素Yin(n-2)的空间权重Ws为w2,其中w2小于w1。所述w1、w2等空间权重Ws可以依设计需求而决定。

值域权重单元1020可以定义目前像素在所述邻近范围内的值域范围(range window)。依据目前像素的值与所述值域范围,值域权重单元1020可以决定这些邻近像素各自的值域权重Wr。举例来说,在值域范围中,若目前像素的值Yin(n)与邻近像素的值Yin(n-1)的距离|Yin(n)-Yin(n-1)|为0,则值域权重单元1020可以决定此邻近像素Yin(n-1)的值域权重Wr为w3;在值域范围中,若目前像素的值Yin(n)与邻近像素的值Yin(n-2)的距离|Yin(n)-Yin(n-2)|为2,则值域权重单元1020可以决定此邻近像素Yin(n-2)的值域权重Wr为w4,其中w4小于w3。所述w3、w4等值域权重Wr可以依设计需求而决定。

第三乘法器1030耦接空间权重单元1010与值域权重单元1020,以接收空间权重Ws与值域权重Wr,以及输出空间权重Ws与值域权重Wr的权重乘积Wm,其中Wm=Ws*Wr。计算单元1040耦接第三乘法器1030,以接收这些邻近像素的权重乘积Wm。计算单元1040以目前像素为中心而对称化这些邻近像素的权重乘积Wm,以获得这些邻近像素的经对称化权重Wm’。计算单元1040使用经对称化权重Wm’对这些邻近像素的像素值进行加权平均,而获得目前像素的经平顺化信号Yin’。

图11是本发明一实施例说明图10所示计算单元1040对称化这些邻近像素的权重乘积Wm的情境示意图。请参照图10与图11,计算单元1040可以收集第三乘法器1030所提供在一个图像帧中不同像素的权重乘积Wm。图11所示像素p表示目前像素,而范围L表示目前像素p的邻近范围。所述邻近范围L内具有多个邻近像素,例如图11所示邻近像素q1(-t)与q2(t)或更多像素(未示出)。计算单元1040以目前像素p为中心对称化这些邻近像素的权重乘积Wm。计算单元1040可以于一维空间中(例如沿着图像帧的水平方向)以目前像素p为中心定义一个邻近范围L,而从邻近范围L的这些邻近像素中选择多个空间对称像素。举例来说,计算单元1040可以从邻近范围L的这些邻近像素中选择二个空间对称像素,例如邻近像素q1(-t)与邻近像素q2(t)。邻近像素q1(-t)至目前像素p的距离等于邻近像素q2(t)至目前像素p的距离,且邻近像素q1(-t)与邻近像素q2(t)分别在目前像素p的相对侧,因此邻近像素q1(-t)与邻近像素q2(t)是目前像素p的二个空间对称像素。

在一些实施例中,计算单元1040可以从这些空间对称像素的权重乘积Wm中选择其中一个,作为这些空间对称像素的经对称化权重Wm’。举例来说,假设邻近像素q1(-t)的权重乘积Wm是w(-t),而邻近像素q2(t)的权重乘积Wm是w(t),则计算单元1040可以从w(t)与w(-t)中选择最小值,并将此最小值作为邻近像素q1(-t)的经对称化权重Wm’与邻近像素q2(t)的经对称化权重Wm’。

在另一些实施例中,计算单元1040可以计算这些空间对称像素的权重乘积Wm的平均值,作为这些空间对称像素的经对称化权重Wm’。举例来说,假设邻近像素q1(-t)的权重乘积Wm是w(-t),而邻近像素q2(t)的权重乘积Wm是w(t),则计算单元1040可以计算w(t)与w(-t)的平均值,并将此平均值作为邻近像素q1(-t)的经对称化权重Wm’与邻近像素q2(t)的经对称化权重Wm’。

计算单元1040可以使用经对称化权重Wm’对邻近范围L中的这些邻近像素的像素值进行加权平均,而获得目前像素p的经平顺化信号Yin’。举例来说,计算单元1040可以计算下述等式(1),而获得目前像素p的经平顺化信号Yin’(p)。在公式(1)中,w(t)表示邻近范围L中的第t个邻近像素(例如,邻近范围L中的邻近像素q2(t)或是其他像素)的经对称化权重Wm’,Yin(t)表示此第t个邻近像素的强度值(例如亮度值)。

公式(1)

图12是本发明另一实施例说明图10所示计算单元1040对称化这些邻近像素的权重乘积Wm的情境示意图。请参照图10与图12,计算单元1040可以收集第三乘法器1030所提供在一个图像帧中不同像素的权重乘积Wm。图12所示像素p表示目前像素,而范围1200表示目前像素p的邻近范围。所述邻近范围1200内具有多个邻近像素。在此假设邻近范围1200内具有M*N个邻近像素(M、N为整数),例如图12所示邻近像素q1(-t,-k)、q2(-t,k)、q3(t,-k)与q4(t,k)或更多像素(未示出)。计算单元1040可以于二维空间中以目前像素p为中心定义一个邻近范围1200,而从邻近范围1200的这些邻近像素中选择多个空间对称像素。举例来说,计算单元1040可以从邻近范围1200的这些邻近像素中选择四个空间对称像素,例如邻近像素q1(-t,-k)、q2(-t,k)、q3(t,-k)与q4(t,k)。邻近像素q1(-t,-k)至目前像素p的距离等于邻近像素q2(-t,k)至目前像素p的距离,且邻近像素q1(-t,-k)至目前像素p的距离等于邻近像素q3(t,-k)至目前像素p的距离,且邻近像素q1(-t,-k)至目前像素p的距离等于邻近像素q4(t,k)至目前像素p的距离,因此邻近像素q1(-t,-k)、q2(-t,k)、q3(t,-k)与q4(t,k)是目前像素p的四个空间对称像素。

在一些实施例中,计算单元1040可以从这些空间对称像素的权重乘积Wm中选择其中一个,作为这些空间对称像素的经对称化权重Wm’。举例来说,假设邻近像素q1(-t,-k)的权重乘积Wm是w(-t,-k),邻近像素q2(-t,k)的权重乘积Wm是w(-t,k),邻近像素q3(t,-k)的权重乘积Wm是w(t,-k),而邻近像素q4(t,k)的权重乘积Wm是w(t,k),则计算单元1040可以从w(-t,-k)、w(-t,k)、w(t,-k)与w(t,k)中选择最小值,并将此最小值作为邻近像素q1(-t,-k)、q2(-t,k)、q3(t,-k)与q4(t,k)的经对称化权重Wm’。

在另一些实施例中,计算单元1040可以计算这些空间对称像素的权重乘积Wm的平均值,作为这些空间对称像素的经对称化权重Wm’。举例来说,假设邻近像素q1(-t,-k)的权重乘积Wm是w(-t,-k),邻近像素q2(-t,k)的权重乘积Wm是w(-t,k),邻近像素q3(t,-k)的权重乘积Wm是w(t,-k),而邻近像素q4(t,k)的权重乘积Wm是w(t,k),则计算单元1040可以计算w(-t,-k)、w(-t,k)、w(t,-k) 与w(t,k)的平均值,并将此平均值作为邻近像素q1(-t,-k)、q2(-t,k)、q3(t,-k)与q4(t,k)的经对称化权重Wm’。

计算单元1040可以使用经对称化权重Wm’对邻近范围1200中的这些邻近像素的像素值进行加权平均,而获得目前像素p的经平顺化信号Yin’。举例来说,计算单元1040可以计算下述等式(2),而获得目前像素p的经平顺化信号Yin’(p)。在公式(2)中,w(t,k)表示邻近范围1200中的第t行(row)第k列(column)邻近像素(例如,邻近范围1200中的邻近像素q4(t,k)或是其他像素)的经对称化权重Wm’,Yin(t,k)表示此第t行第k列邻近像素的强度值(例如亮度值)。

公式(2)

因此,图像平顺电路121可以依目前像素p为中心而对多个邻近像素的像素值进行加权平均,进而获得目前像素p的经平顺化信号Yin’。

值得注意的是,在不同的实施例中,上述空间权重单元1010、值域权重单元1020、第三乘法器1030及/或计算单元1040的相关功能可以利用一般的编程语言(例如C或C++)、硬件描述语言(例如Verilog HDL或VHDL)或其他合适的编程语言来实现为软件、固件或硬件。可执行所述相关功能的软件(或固件)可以被布置为任何已知的计算机可存取媒体,例如磁带、半导体存储器、磁盘或光盘(例如CD-ROM或DVD-ROM)。或者,可执行所述相关功能的软件(或固件)可通过互联网、有线通信、无线通信或其它通信介质而被传送或散播。所述软件(或固件)可以被存放在计算机的可存取媒体(例如存储器)中,以便于由计算机的处理器来存取/执行所述软件(或固件)的编程码,以执行所述相关功能。

综上所述,上述诸实施例所述的图像处理装置及图像处理方法,可以检测图像输入信号Yin的平坦像素分布。假轮廓检测电路110可以依据平坦像素分布去识别图像中的假轮廓,进而对应输出假轮廓系数Cfc给假轮廓约化电路120。假轮廓约化电路120根据假轮廓系数Cfc对图像输入信号Yin进行假轮廓约化,并且避免图像细节(例如弱边缘或细纹理)的遗失。

最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对 其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

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