图像处理装置及其方法
【技术领域】
[0001] 本发明是有关于一种图像处理装置，且特别是有关于一种图像处理装置及其方 法。
【背景技术】
[0002] 随着科技的日新月异，高清晰度的显示器越来越普及，使得观看者能够观看到更 多的图像细节，例如是高清晰度多媒体界面（HighDefinitionMultimediaInterface;简 称HDMI)的显示器，其能显示清晰度为1920X1080的画面，或甚至是现今热门的4K清晰 度（4Kresolution)的显示器，其清晰度可达3840x2160和4096X2160像素。然而，现今 多种的图像输入/播放装置，例如是数字多功能光盘（DigitalVersatileDisc，简称DVD) 播放器、个人电脑（PC)、机顶盒（set-topbox，简称STB)等，所能提供的图像画质大多为 720X480或1920X1080等清晰度，与上述显示器所能提供的显示清晰度不尽相同。另一方 面，图像输入/播放装置所提供图像信号的比特深度（bitd印th，例如色彩深度等）往往不 同于显示器的比特深度。
[0003] 以DVD播放器为例，DVD播放器所输入的图像信号之比特深度可例如是6、8、10比 特等，而连接至所述DVD播放器的显示器(例如是电视机）所显示/输出的图像信号之比特 深度可例如是8、10、12比特等。假若输入至显示器的图像信号的比特深度(例如是6比特） 小于显示器的额定比特深度(例如是10比特）时，由于输入的图像信号的有效比特与显示 器的额定比特深度之间有4比特的失配（mismatch)，则往往会发现在图像画面的渐变区域 (例如是图像边缘）中出现所谓"假轮廓"（falsecontour)的现象，以致使图像画面的渐变 区域显示上较为粗糙而不平顺（smooth)，因而大大地影响使用者对于所显示的图像画面的 观感。
【发明内容】
[0004] 本发明提供一种图像处理装置及其方法，检测图像输入信号的比特深度中的有效 比特数（validbits)并对图像输入信号进行比特深度补偿（bitdepthcompensation),从 而有效地改善显示的图像画面的显示品质。
[0005] 本发明的一种图像处理装置，所述装置包括有效比特检测器以及补偿器。所述有 效比特检测器用以检测图像输入信号的比特深度中的有效比特数，从而对应输出校正系 数。所述补偿器耦接有效比特检测器以接收校正系数，以及根据校正系数对图像输入信号 进行比特数补偿，从而输出对应的图像输出信号。
[0006] 本发明的一种图像处理方法，适用于图像处理装置，包括：检测图像输入信号的比 特深度中的有效比特数，从而对应产生校正系数；以及根据校正系数对图像输入信号进行 比特数补偿，从而产生对应的图像输出信号。
[0007] 在本发明的一实施例中，其中有效比特检测器包括信号统计单元、自动相关性单 元以及量化检测器。信号统计单元对图像输入信号的亮度值进行统计，并输出亮度统计结 果。自动相关性单元耦接信号统计单元，用以将亮度统计结果转换为自动相关性曲线。量 化检测器耦接自动相关性单元，其用以依据自动相关性曲线计算出校正系数，并将校正系 数输出至补偿器。
[0008]在本发明的一实施例中，其中自动相关性单元根据相关性函数将亮度统计结果转 换为自动相关性曲线。
[0009]在本发明的一实施例中，其中量化检测器找出自动相关性曲线的峰值位置，并对 自动相关性曲线进行高通滤波以获得滤波曲线，以及依据自动相关性曲线与滤波曲线分别 在峰值位置的自动相关值与滤波值而计算出校正系数。
[0010] 在本发明的一实施例中，其中量化检测器将自动相关性曲线在峰值位置的自动相 关值转换为第一暂时参数，并将滤波曲线在峰值位置的滤波值转换为第二暂时参数，以及 依据第一暂时参数与第二暂时参数而计算出校正系数。
[0011] 在本发明的一实施例中，其中量化检测器将第一暂时参数与第二暂时参数相乘， 而获得校正系数。
[0012] 在本发明的一实施例中，其中有效比特检测器包括信号统计单元、自动相关性单 元、量化检测器以及图像计算单元（graphicmeter)。信号统计单元对图像输入信号的亮度 值进行统计，并输出亮度统计结果。自动相关性单元耦接信号统计单元，用以将亮度统计结 果转换为自动相关性曲线。量化检测器耦接自动相关性单元，其用以依据自动相关性曲线 计算出初始校正系数。所述图像计算单元耦接至量化检测器以接收初始校正系数，其用以 对图像输入信号的图像帧（imageframe)内的多个像素进行边缘检测，以及依据初始校正 系数与像素的边缘检测的结果而计算出校正系数。
[0013]在本发明的一实施例中，其中量化检测器找出该自动相关性曲线的峰值位置，对 该自动相关性曲线进行高通滤波以获得一滤波曲线，将自动相关性曲线在峰值位置的自动 相关值转换为第一暂时参数，将滤波曲线在峰值位置的滤波值转换为第二暂时参数，以及 依据第一暂时参数与第二暂时参数而计算出初始校正系数。
[0014]在本发明的一实施例中，其中边缘检测包括：计算像素中的目前像素在第一方向 的第一临近像素群的总和，作为第一临近像素和；计算目前像素在第二方向的第二临近像 素群的总和，作为第二临近像素和，其中第一方向与第二方向相差180度；计算第一临近像 素和与第二临近像素和之差，作为目前像素的第一边缘值；依据像素的第一边缘值与初始 校正系数的关系，统计像素的第一校正增益值；计算目前像素在第三方向的第三临近像素 群的总和，作为第三临近像素和；计算目前像素在第四方向的第四临近像素群的总和，作为 第四临近像素和，其中第三方向与第四方向相差180度；计算第三临近像素和与第四临近 像素和之差，作为目前像素的第二边缘值；依据像素的第二边缘值与初始校正系数的关系， 统计像素的第二校正增益值；以及以第一校正增益值与第二校正增益值作为边缘检测的所 述结果。
[0015]在本发明的一实施例中，其中所述计算出校正系数包括将初始校正系数与第一校 正增益值及第二校正增益值相乘，以得到校正系数。
[0016]在本发明的一实施例中，其中补偿器包括第一假轮廓约化器（falsecontour reductiondevice)以及第二假轮廓约化器。第一假轮廓约化器用以接收图像输入信号并 根据校正系数对图像输入信号进行第一假轮廓约化运算，以输出第一图像校正信号。第二 假轮廓约化器耦接第一假轮廓约化器，用以接收第一图像校正信号并根据校正系数对第一 图像校正信号进行第二假轮廓约化运算，以输出图像输出信号。
[0017] 在本发明的一实施例中，其中第一假轮廓约化器包括水平滤波单元、抖动 (dithering)单元、水平边界检测单元以及混合单元。水平滤波单元用以判断图像输入信号 中的目前像素与水平方向邻近像素的差值是否大于校正系数，从而依据判断结果对应输出 滤波后信号。抖动单元耦接水平滤波单元，用以接收并对滤波后信号进行抖动操作，以输出 抖动后信号。水平边界检测单元用以接收并依据图像输入信号及色度信号检测水平边界， 并据以决定水平有效值。混合单元耦接抖动单元与水平边界检测单元，用以对图像输入信 号、抖动后信号来进行权重运算，从而输出第一图像校正信号，其中混合单元依据水平有效 值而决定图像输入信号与抖动后信号的权重。
[0018] 在本发明的一实施例中，其中水平边界检测单元依据色度信号与图像输入信号而 计算出水平边界电平，以及将水平边界电平比较于多个水平边界门限值，以量化水平边界 电平而获得水平有效值。
[0019] 在本发明的一实施例中，其中图像输入信号包括亮度信号以及色度信号。色度信 号包括红色度信号与蓝色度信号。而水平边界检测单元从亮度信号的水平梯度值、红色度 信号的水平梯度值与蓝色度信号的水平梯度值三者中选择最大者作为水平边界电平。
[0020] 在本发明的一实施例中，其中第二假轮廓约化器包括垂直滤波单元、抖动单元、垂 直边界检测单元以及混合单元。垂直滤波单元用以判断第一图像校正信号中的目前像素与 垂直方向邻近像素的差值是否大于校正系数，从而依据判断结果对应输出滤波后信号。抖 动单元耦接垂直滤波单元，用以接收并对滤波后信号进行抖动操作，以输出抖动后信号。垂 直边界检测单元用以接收并依据第一图像校正信号及色度信号检测垂直边界，并据以决定 垂直有效值。混合单元耦接抖动单元与垂直边界检测单元，用以对第一图像校正信号、抖动 后信号来进行权重运算，从而输出图像输出信号，其中混合单元依据垂直有效值而决定第 一图像校正信号与抖动后信号的权重。
[0021] 在本发明的一实施例中，还包括缓冲单元，用以缓冲图像输入信号，以使图像输入 信号与校正系数同步，并将缓冲后的图像输入信号输入至补偿器。
[0022] 基于上述，本发明所提出一种图像处理装置及方法，其中可通过图像处理装置中 的有效比特检测器以检测图像输入信号的比特深度中的有效比特数，并对图像输入信号进 行处理、运算以得到的校正系数并输出至补偿器，以供补偿器根据此校正系数对图像输入 信号不足的比特深度进行比特数补偿，从而有效地改善显示的图像画面的显示品质，以避 免假轮廓现象的发生。
[0023] 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】
[0024] 图1是依照本发明的一实施例的图像处理装置的方块示意图；
[0025] 图2是依照本发明的一实施例的有效比特检测器及补偿器内部的方块示意图；
[0026] 图3是依照本发明的一实施例的信号统计单元所输出的亮度直方图；
[0027] 图4是依照本发明的一实施例的自动相关性单元所输出的自动相关性曲线示意 图；
[0028] 图5是依照本发明的一实施例的量化检测器所输出的自动相关性强度曲线示意 图；
[0029] 图6a、6b是依照本发明的一实施例的量化检测器的查表不意图；
[0030] 图7是依照本发明的一实施例的图像输入信号的图像帧内的多个像素的示意图；
[0031] 图8a、8b是依照本发明的一实施例的像素比对方式的示意图；
[0032] 图9a、9b是依照本发明的一实施例的图像计算单元的查表示意图；
[0033] 图10是依照本发明的一实施例的第一假轮廓约化器内部的方块示意图；
[0034] 图11是依照本发明的一实施例的水平边界检测单元的查表示意图；
[0035] 图12是依照本发明的一实施例说明图2的第二假轮廓约化器内部的方块示意 图；
[0036] 图13是依照本发明的一实施例的垂直边界检测单元的查表示意图；
[0037] 图14是依照本发明的另一实施例的有效比特检测器及补偿器内部的电路方块示 意图；
[0038] 图15是依照本发明的一实施例的图像处理方法的流程图；
[0039] 图16是依照本发明的实施例说明图15中的步骤S100的流程示意图；
[0040] 图17是依照本发明的实施例说明图16中的步骤S130的流程示意图；
[0041] 图18是依照本发明的实施例说明图17中的步骤S136的流程示意图；
[0042] 图19是是依照本发明的另一实施例说明图15中的步骤S100的流程示意图；
[0043] 图20是依照本发明的实施例说明图19中的步骤S1930的流程图；
[0044] 图21是依照本发明的实施例说明图19中的步骤S1940的流程示意图；
[0045] 图22是依照本发明的实施例说明图21中的步骤S1944的流程示意图；
[0046] 图2