专利名称：图像处理装置及其方法
技术领域：
本发明是关于一种图像处理装置及其方法，特别是关于一种可有效将输入图像的背景噪声消除，并且将边缘信号加强的图像处理装置及其方法。藉此，输入图像的清晰度可获得提升。
背景技术：
消除图像噪声一直是平面显示技术的发展重点。当图像有了噪声，将使得使用者对于图像质量的评价降低。一般而言，常见的噪声来自中频信号(VIF)的解译、视频的波纹(Ripple)以及JPG/MPEG解压缩的格状噪声(Blocking)。
已知用以消除图像噪声的技术包含模糊化(Smooth)、中通滤波(Mid-filter)以及开启运算(Opening)。比较进阶的技术则有型态学上的图像消除法(Morphological Image Cleaning，MIC)以及开启与关闭技术(Open-close and close-open，OCCO)。当利用上述的现有技术来消除图像噪声时，虽然噪声的消除效果不错，但相对地也会使得图像的锐利度变差。
因此，本发明的主要范畴是在于提供一种图像处理装置及其方法，不仅可有效将输入图像的背景噪声消除，同时亦可将边缘信号加强，进而解决上述问题。
发明内容
本发明的一范畴在于提供一种图像处理装置及其方法，可有效将输入图像的背景噪声消除，并且将边缘信号加强。
根据一较佳具体实施例，本发明的图像处理装置是用以增进输入图像(Input image)的清晰度(Definition)。输入图像是由多个像素(Pixel)所组成，并且所有像素被区分为边缘部分(Edge portion)以及背景部分(Background portion)。
图像处理装置包含复合运算单元(Compound operating unit)、锐利化处理单元(Sharpness processing unit)以及边缘检测单元(Edge detectingunit)。复合运算单元用以对输入图像进行开启关闭处理(Open-closeprocessing)以及关闭开启处理(Close-open processing)，以产生噪声消除图像。锐利化处理单元用以对输入图像进行锐利化处理，以产生加强图像。边缘检测单元用以接收噪声消除图像以及加强图像，并且判断输入图像中的每一像素属于边缘部分或背景部分。当像素属于边缘部分时，边缘检测单元会选择输出加强图像中的像素的灰阶值，并且当像素属于背景部分时，边缘检测单元会选择输出噪声消除图像中的像素的灰阶值。
因此，根据本发明的图像处理装置，不仅可有效消除输入图像的背景部分的噪声，同时亦可加强边缘部分的信号，进而增进输入图像的清晰度。
本发明提供了一种图像处理方法，用以增进输入图像的清晰度，该输入图像是由多个像素所组成，该等像素被区分为边缘部分以及背景部分，该方法包含下列步骤包含(a)对该输入图像进行开启关闭处理以及关闭开启处理，以产生噪声消除图像；(b)对该输入图像进行锐利化处理，以产生加强图像；(c)接收该噪声消除图像以及该加强图像，并且判断该输入图像中的每一该等像素属于该边缘部分或该背景部分，若该像素属于该边缘部分，则进行步骤(d)，若该像素属于该背景部分，则进行步骤(e)；(d)输出该加强图像中的该像素的灰阶值；以及(e)输出该噪声消除图像中的该像素的灰阶值。
关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及所附图式得到进一步的了解。
图1是绘示根据本发明一较佳具体实施例的图像处理装置的功能方块图。
图2是绘示图1中的输入图像的示意图。
图3A是绘示图1中的侵蚀图像的示意图。
图3B是绘示图1中的膨胀图像的示意图。
图4A是绘示图1中的开启关闭图像的示意图。
图4B是绘示图1中的关闭开启图像的示意图。
图4C是绘示图1中的噪声消除图像的示意图。
图5是绘示图1中的加强图像的示意图。
图6A是绘示图1中的中间图像的示意图。
图6B是绘示图1中的平滑图像的示意图。
图7是绘示图1中的输出图像的示意图。
图8A为未经本发明调整的输入图像。
图8B为经本发明调整后的输入图像。
图9为根据本发明一较佳具体实施例的图像处理方法的流程图。
图10为图9中的步骤S106的详细流程图。
1图像处理装置10复合运算单元100、103、105、106侵蚀运算子101、102、104、107膨胀运算子108加法器109乘法器12锐利化处理单元 14边缘检测单元140减法器142平滑处理模块144检测器I1输入图像I2噪声消除图像 I3加强图像I4输出图像 EI侵蚀图像DI膨胀图像 MI中间图像SI平滑图像 OCI开启关闭图像COI关闭开启图像 M1、M2、M3、M4屏蔽S100～S110、S1060～S1068流程步骤具体实施方式
请参阅图1以及图2，图1是绘示根据本发明一较佳具体实施例的图像处理装置1的功能方块图。图2是绘示图1中的输入图像I1的示意图。本发明提供一种图像处理装置1，用以于显示系统(未显示)中增进输入图像(Inputimage)I1的清晰度(Definition)。一般而言，输入图像I1是由多个像素(Pixel)所组成，并且所有像素可被区分为边缘部分(Edge portion)以及背景部分(Background portion)。如图2所示，输入图像I1可由13*11个像素所组成，并且每一像素具有灰阶值。如图1所示，图像处理装置1包含复合运算单元(Compound operating unit)10、锐利化处理单元(Sharpnessprocessing unit)12以及边缘检测单元(Edge detecting unit)14。
如图1所示，复合运算单元10用以对输入图像I1进行开启关闭处理(Open-close process)以及关闭开启处理(Close-open process)，以产生噪声消除图像I2。开启关闭处理是指将输入图像I1依序经由侵蚀运算子(Erosion operator)100、膨胀运算子(Dilation operator)101、膨胀运算子102以及侵蚀运算子103进行运算处理。关闭开启处理是指将输入图像I1依序经由膨胀运算子104、侵蚀运算子105、侵蚀运算子106以及膨胀运算子107进行运算处理。
请参阅图3，图3A是绘示图1中的侵蚀图像EI的示意图。图3B是绘示图1中的膨胀图像DI的示意图。举例而言，输入图像I1经由复合运算单元10的侵蚀运算子100，以一维的屏蔽M1进行侵蚀处理后，会产生侵蚀图像EI，如图3A所示。输入图像I1经由复合运算单元10的膨胀运算子104，以一维的屏蔽M2进行膨胀处理后，会产生膨胀图像DI，如图3B所示。需注意的是，本发明亦可以二维的屏蔽进行开启关闭处理或关闭开启处理，但利用一维屏蔽可节省硬件资源。
请再参阅图1以及图4。图4A是绘示图1中的开启关闭图像OCI的示意图。图4B是绘示图1中的关闭开启图像COI的示意图。图4C是绘示图1中的噪声消除图像I2的示意图。于此实施例中，侵蚀图像EI再依序经由膨胀运算子101、膨胀运算子102以及侵蚀运算子103进行运算处理后，会产生开启关闭图像OCI(如图4A所示)。膨胀图像DI再依序经由侵蚀运算子105、侵蚀运算子106以及膨胀运算子107进行运算处理后，会产生关闭开启图像COI(如图4B所示)。接着，开启关闭图像OCI以及关闭开启图像COI再经由加法器(Adder)108以及乘法器(Multiplicator)109加总平均，即可产生噪声消除图像I2(如图4C所示)。关于开启关闭处理以及关闭开启处理为本领域技术人员可轻易达成，在此不再赘述。
请再参阅图1以及图5，图5是绘示图1中的加强图像I3的示意图。锐利化处理单元12用以对输入图像I1进行锐利化处理，以产生加强图像I3。于此实施例中，锐利化处理单元12利用屏蔽M3(如图5所示)对输入图像I1进行锐利化处理，以产生加强图像I3。需注意的是，现有技术是以下列公式一的屏蔽对输入图像作锐利化处理公式一11+K*-25+K-2.]]>
于公式一中，K代表前一张图像的清晰度等级。举例而言，可将清晰度分为15级(亦即1≦K≦15)，若前一张图像的清晰度等级为第6级，则对应于输入图像的运算屏蔽即为[-2 11 -2]/7。然而，由于本发明可判断输入图像的边缘部分以及背景部分，所以可直接利用示于图5中的最强运算屏蔽M3(亦即令K＝1)对输入图像作锐利化处理，使得边缘部分的清晰度大幅提升。
请再参阅图1以及图6，图6A是绘示图1中的中间图像MI的示意图。图6B是绘示图1中的平滑图像SI的示意图。如图1所示，边缘检测单元14包含减法器(Subtractor)140、平滑处理模块(Smooth processing module)142以及检测器(Detector)144。减法器140用以将侵蚀图像EI以及膨胀图像DI相减，以产生中间图像MI(如图6A所示)。平滑处理模块142利用屏蔽M4，对中间图像MI进行平滑处理，以产生平滑图像SI，如图6B所示。屏蔽M4是以[1 2 1]/4对中间图像MI的每一像素进行平滑处理。举例而言，平滑处理前的P34为6，平滑处理后的P34＝(8*1+6*2+6*1)/4＝7，亦即P34会由6变为7，以此类推。于另一较佳具体实施例中，屏蔽M4亦可以[1 2 2 2 1]/8对每一像素进行平滑处理。
接着，检测器144会将平滑图像SI中的每一像素的灰阶值与预设门坎值(Threshold)相比较。当像素的灰阶值大于预设门坎值时，检测器144会判断该像素属于边缘部分；当像素的灰阶值小于或等于预设门坎值时，检测器144则会判断该像素属于背景部分。预设门坎值(Threshold)可由设计者依实际应用需求而设定。当像素属于该边缘部分时，边缘检测单元14会选择输出加强图像I3中的该像素的灰阶值，并且当像素属于背景部分时，边缘检测单元14会选择输出噪声消除图像I2中的该像素的灰阶值。
请参阅图7，图7是绘示图1中的输出图像I4的示意图。举例而言，若预设门坎值设定为5，则边缘检测单元I4输出的图像I4是如图7所示。
请参阅图8，图8A为未经本发明调整的输入图像。图8B为经本发明调整后的输入图像。示于图8B的图像的清晰度明显地比示于图8A中的图像改善许多。
请参阅图9，图9为根据本发明一较佳具体实施例的图像处理方法的流程图。请一并参阅图2至图7，本发明的图像处理方法是用以于显示系统(未显示)中增进输入图像I1的清晰度。根据上述的较佳具体实施例，本发明的图像处理方法包含下列步骤
步骤S100对输入图像I1进行开启关闭处理以及关闭开启处理，以产生噪声消除图像I2；步骤S102对输入图像I1进行锐利化处理，以产生加强图像I3；步骤S104接收噪声消除图像I2以及加强图像I3；步骤S106判断输入图像I1中的每一像素属于边缘部分或背景部分。若像素属于边缘部分，则进行步骤S108，若像素属于背景部分，则进行步骤S110；步骤S108输出加强图像I3中的该像素的灰阶值；步骤S110输出噪声消除图像I2中的该像素的灰阶值。
于上述的步骤S100中，输入图像I1经由侵蚀处理，会产生侵蚀图像EI，并且输入图像I1经由膨胀处理，会产生膨胀图像DI。
请参阅图10，图10为图9中的步骤S106的详细流程图。步骤S106包含下列步骤步骤S1060将侵蚀图像EI以及膨胀图像DI相减，以产生中间图像MI；步骤S1062对中间图像MI进行平滑处理，以产生平滑图像SI；步骤S1064将平滑图像SI中的每一像素的灰阶值与预设门坎值相比较。若像素的灰阶值大于预设门坎值，则进行步骤S1066，若像素的灰阶值小于或等于预设门坎值，则进行步骤S1068；步骤S1066判断该像素属于边缘部分；步骤S1068判断该像素属于背景部分。
相较于现有技术，根据本发明的图像处理装置及其方法，不仅可有效消除输入图像的背景部分的噪声，同时亦可加强边缘部分的信号，进而增进输入图像的清晰度。
通过以上较佳具体实施例的详述，是希望能更加清楚描述本发明的特征与精神，而并非以上述所揭露的较佳具体实施例来对本发明的范畴加以限制。相反地，其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本发明所欲申请的权利要求范围的范畴内。因此，本发明所申请的权利要求范围的范畴应该根据上述的说明作最宽广的解释，以致使其涵盖所有可能的改变以及具相等性的安排。
权利要求
1.一种图像处理装置，用以增进输入图像的清晰度，该输入图像是由多个像素所组成，该等像素被区分为边缘部分以及背景部分，该图像处理装置包含复合运算单元，用以对该输入图像进行开启关闭处理以及关闭开启处理，以产生噪声消除图像；锐利化处理单元，用以对该输入图像进行锐利化处理，以产生加强图像；以及边缘检测单元，用以接收该噪声消除图像以及该加强图像，并且判断该输入图像中的每一该等像素属于该边缘部分或该背景部分；其中，当该像素属于该边缘部分时，该边缘检测单元会选择输出该加强图像中的该像素的灰阶值，并且当该像素属于该背景部分时，该边缘检测单元会选择输出该噪声消除图像中的该像素的灰阶值。
2.根据权利要求1所述的图像处理装置，其中该复合运算单元包含侵蚀运算子以及膨胀运算子，该侵蚀运算子用以对该输入图像进行侵蚀处理，以产生侵蚀图像，并且该膨胀运算子用以对该输入图像进行膨胀处理，以产生膨胀图像。
3.根据权利要求2所述的图像处理装置，其中该边缘检测单元包含减法器，用以将该侵蚀图像以及该膨胀图像相减，以产生中间图像；平滑处理模块，用以对该中间图像进行平滑处理，以产生平滑图像；以及检测器，用以将该平滑图像中的每一该等像素的灰阶值与预设门坎值相比较，当该像素的灰阶值大于该预设门坎值时，该检测器判断该像素属于该边缘部分，当该像素的灰阶值小于或等于该预设门坎值时，该检测器判断该像素属于该背景部分。
4.一种图像处理方法，用以增进输入图像的清晰度，该输入图像是由多个像素所组成，该等像素被区分为边缘部分以及背景部分，该方法包含下列步骤包含(a)对该输入图像进行开启关闭处理以及关闭开启处理，以产生噪声消除图像；(b)对该输入图像进行锐利化处理，以产生加强图像；(c)接收该噪声消除图像以及该加强图像，并且判断该输入图像中的每一该等像素属于该边缘部分或该背景部分，若该像素属于该边缘部分，则进行步骤(d)，若该像素属于该背景部分，则进行步骤(e)；(d)输出该加强图像中的该像素的灰阶值；以及(e)输出该噪声消除图像中的该像素的灰阶值。
5.根据权利要求4所述的方法，其中步骤(a)还包含下列步骤(a1)对该输入图像进行侵蚀处理，以产生侵蚀图像；以及(a2)对该输入图像进行膨胀处理，以产生膨胀图像。
6.根据权利要求5所述的方法，其中步骤(c)还包含下列步骤(c1)将该侵蚀图像以及该膨胀图像相减，以产生中间图像；(c2)对该中间图像进行平滑处理，以产生平滑图像；(c3)将该平滑图像中的每一该等像素的灰阶值与预设门坎值相比较，若该像素的灰阶值大于该预设门坎值，则进行步骤(c4)，若该像素的灰阶值小于或等于该预设门坎值，则进行步骤(c5)；(c4)判断该像素属于该边缘部分；以及(c5)判断该像素属于该背景部分。
全文摘要
本发明揭露一种图像处理装置，用以增进输入图像的清晰度。输入图像由多个像素组成，且所有像素被区分为边缘部分以及背景部分。图像处理装置包含复合运算单元、锐利化处理单元以及边缘检测单元。复合运算单元用以对输入图像进行开启关闭处理以及关闭开启处理，以产生噪声消除图像。锐利化处理单元用以对输入图像进行锐利化处理，以产生加强图像。边缘检测单元用以接收噪声消除图像以及加强图像，并且判断输入图像中的每一像素属于边缘部分或背景部分，以选择性地输出加强图像中的像素的灰阶值或噪声消除图像中的像素的灰阶值。
文档编号H04N5/21GK101076078SQ200610081850
公开日2007年11月21日 申请日期2006年5月17日 优先权日2006年5月17日
发明者谢东霖, 黄钰雯, 徐名黉, 李信宏 申请人:广达电脑股份有限公司