数字影像的颜色错位的消除方法

专利名称：数字影像的颜色错位的消除方法
技术领域：
本发明是关于一种影像处理方法，特别是一种数字影像的颜色错位的消除方法。
背景技术：
颜色错位(color fringe)为影像系统设置错误的颜色在影像的某些位置上。在相机上，颜色错位的成因主要有三透镜(lens)的相差(aberration)、传感器 的晕散(blooming)及彩色影像内插演算法(color filter arrayinterpolation ;CFAI)。由于玻璃对不同波长的光的折射程度不同，因此透镜(非平面镜)形成的图像有 颜色错位。由于透镜的相差致使不同颜色无法精确地校准，因而造成物体的边缘模糊不清。传感器为数码相机的核心部件。在数码相机中，传感器的功能是将透过镜头 的光线捕获并转换为电信号。当光线经镜头会聚到传感器上时，传感器的光电二极体 (photodiode)因感受光强的不同而感应出不同数量的电荷并由存储器暂存。经存储器暂 存后，再由电荷转移电路及电荷信息读取电路按时钟脉冲顺序读出电荷信息，并送往A/D 转换器，以转换形成与光强度成比例的二进位数字(即电信号)。并且，此二进位数字即对 应一个像素的资料。然而，每个光电二极体在曝光期间仅能累积一定的电荷量。在高亮度 区域，在一个像素上，当产生的电荷数量过多且达到饱和时，过多的电荷会溢位至邻近的像 素，以致邻近像素的资料发生错误，此现象即称之为晕散。当有一个像素发生颜色错位时，在执行CFAI时，则会依据错误的颜色而产生错误 的像素值，以致使邻近像素因而发生颜色错位。在已知技术上，多是以三原色(R/G/B)信号来进行检测，以找出发生颜色错位的 像素。然而，颜色错位通常发生在亮的区域。因此，此方法会造成部分发生颜色错位的像素 未被发现，进而未修正到。再者，在已知技术上，修正方法采用色度(Cb和Cr)压抑法或是将红色(R)信号及 蓝色(B)信号往绿色(G)信号压抑。此些方法都会造成修正后的影像偏灰。相关技术可参考美国专利申请案公开号第2007/0153341及2007/0097267号。

发明内容
鉴于以上的问题，本发明提供一种数字影像的颜色错位的消除方法，以解决已知 技术所存在的至少一问题。本发明所公开的数字影像的颜色错位的消除方法，包括取得一数字影像；利用 特定色彩检测、亮度检测以及渐层色彩检测分析各像素的亮度与色度分离的信号，以判定 在数字影像中各像素是否发生颜色错位，并且将特定色彩检测、亮度检测以及渐层色彩检 测的结果判定为未发生颜色错位的像素设定为正常像素；将特定色彩检测、亮度检测以及 渐层色彩检测的结果均判定为发生颜色错位的像素设定为颜色错位像素；以及修正颜色错 位像素。其中，特定色彩检测包括根据多种颜色的色度范围分析未设定的像素的亮度与色度分离的信号的色度值；判定色度值落在此些颜色的色度范围内的像素为发生颜色错 位；以及判定色度值落在此些颜色的色度范围之外的像素为未发生颜色错位。其中，亮度检测包括利用一 KXK遮罩分析未设定的像素的亮度与色度分离的信 号中的亮度值，以找出未设定的像素中位于高对比区域中且在高亮度区域中的像素；以及 判定位于高对比区域且高亮度区域中的像素发生颜色错位。在此，K*h+l，X为大于1的正整数，且进行检测的未设定的像素位于KXK遮罩 的中心。其中，渐层色彩检测包括利用一 MXM遮罩分析未设定的像素的亮度与色度分离 的信号中的亮度值和色度值，以找出未判定为发生颜色错位的像素中位在非平滑区域中、 渐层色区域、由亮到暗呈梯度变化的区域且邻近亮部为中性色的区域中的像素；以及判定 符合此条件的像素为发生颜色错位。在此，M为2y+l，y为大于1的正整数，且进行检测的未判定为发生颜色错位的像 素位于MXM遮罩的中心。根据本发明的数字影像的颜色错位的消除方法可有效地消除数字影像中的颜色 错位，且修正后的颜色较为鲜艳，例如不会偏灰。以上的关于本发明内容的说明及以下的实施方式的说明用以示范与解释本发明 的精神与原理，并且提供本发明的专利申请的保护范围更进一步的解释。


图1为根据本发明一实施例的数字影像的颜色错位的消除方法的流程图。图2A为一实施例的数字影像中各像素的检测顺序的示意图。图2B为一实施例的颜色错位的检测的流程图。图3为一实施例的特定色彩检测的流程图。图4为一实施例的多种颜色的色度范围的示意图。图5A及图5B为一实施例的亮度检测的流程图。图6A、6B、6C、6D、6E、6F、6G及6H为在5X5遮罩下八个方向的示意图。图7A、7B、7C及7D为一实施例的渐层色彩检测的流程图。图8为在5X5遮罩所涵盖的像素的示意图。图9为一实施例的修正程序的流程图。图10为一实施例的补偿方法决定程序及计算修正值的流程图。附图标记说明200数字影像210 遮罩Po 中心像素Pn邻近像素POO邻近像素POl邻近像素P02邻近像素P03邻近像素
P04邻近像素
PlO邻近像素
Pll邻近像素
P12邻近像素
P13邻近像素
P14邻近像素
P20邻近像素
P21邻近像素
P22中心像素
P23邻近像素
P24邻近像素
P30邻近像素
P31邻近像素
P32邻近像素
P33邻近像素
P40邻近像素
P41邻近像素
P42邻近像素
P43邻近像素
P44邻近像素
具体实施例方式根据本发明的数字影像的颜色错位的消除方法可应用于一电子计算装置，以通过 此电子计算装置对所输入至电子计算装置内的数字影像进行颜色错位的修正处理。换言 之，根据本发明的数字影像的颜色错位的消除方法可以软体或固件程序储存在电子计算装 置的储存单元(例如存储器或硬盘等)中，再由电子计算装置的处理器执行储存的软体 或固件程序而实现。此电子计算装置可为电脑、手机、个人数字助理(personal digital assistant ；PDA)、或数码相机等电子设备。图1为根据本发明一实施例的数字影像的颜色错位的消除方法的流程图。参照图1，步骤110，电子计算装置可具有输入单元，以取得一数字影像。此输入单 元可为一影像检索单元，或为有线或无线的传输接口。步骤110，或者是，处理器可从储存单元中读出已预先储存在储存单元中的数字影 像，以取得一数字影像。电子计算装置更可具有一信号转换单元。此信号转换单元接收数字影像，步骤 120，并将此数字影像的各像素由三原色(RGB)信号转换为亮度与色度分离(YCbCr)的信号。在一般8位元(bit)处理系统中，RGB信号的值为介于0 255之间的正整数，而 YCbCr信号的值的范围为Y (亮度)信号为0 255，而Cb和Cr (色度)信号为-127 127， 但Y、Cb和Cr信号皆为整数值。此信号转换单元所转换出的信号乃是用以分析影像内容以检测并修正发生颜色错位的像素。其中，若取得的数字影像已是亮度与色度分离(YCbCr)的信号，则可不需信号转 换单元。在此，信号转换单元可整合在处理器中，抑或以另一处理器实现。接着，进行各像素的颜色错位的检测。步骤130，在此，利用特定色彩检测 (specific color detection) > ^iS ^ IlJ (luminance detection)B ft'M (color detection)分析各像素的亮度与色度分离的信号，步骤140，以判定在该数字影像 中各像素是否发生颜色错位。并且，步骤150，将特定色彩检测、亮度检测以及渐层色彩检测的结果判定为未发 生颜色错位的像素设定为正常像素。步骤160，将特定色彩检测、亮度检测以及渐层色彩检 测的结果均判定为发生颜色错位的像素设定为颜色错位像素。最后，步骤180，保留正常像素的值，然后修正颜色错位像素，以得到修正后的数字影像。在步骤130中，特定色彩检测、亮度检测以及渐层色彩检测，此三种检测程序可以 任意顺序执行。为了方便说明，以下以特定色彩检测、亮度检测以及渐层色彩检测依序执行为例。参照图2A，数字影像200中各像素会依序根据其亮度与色度分离的信号进行颜色 错位的检测。在亮度检测以及渐层色彩检测中，会以进行检测的像素作为中心像素Po展开 一遮罩210，并利用遮罩210进行此中心像素Po的检测。参照图2B，首先，步骤131，从数字影像中选择一像素，步骤132，选择的像素会先 进行特定色彩检测，步骤142，以判断各像素是否有发生颜色错位的像素。步骤150，并且，将在特定色彩检测中判定为未发生颜色错位的像素设定为正常像 素并将此设定值记录在暂存器中。步骤134，在特定色彩检测中判定为发生颜色错位的像素则接续进行亮度检测，步 骤144，以判断未设定的各像素是否有发生颜色错位的像素。步骤150，再将在亮度检测中判定为未发生颜色错位的像素设定为正常像素并将 此设定值记录在暂存器中。步骤136，而在亮度检测中判定为发生颜色错位的像素则接续进行渐层色彩检测， 步骤146，以判断未设定的各像素是否有发生颜色错位的像素。步骤150，再将在渐层色彩检测中判定为未发生颜色错位的像素设定为正常像素 并将此设定值记录在暂存器中。步骤160，并且，将在渐层色彩检测中判定为发生颜色错位的像素设定为颜色错位 像素；换言之，在特定色彩检测、亮度检测以及渐层色彩检测中均判定为发生颜色错位的像 素才设定为颜色错位像素。步骤170，接着，确认数字影像中的所有像素是否皆完成设定，即确认数字影像中 的所有像素是否皆进行颜色错位的检测。若尚未完成所有像素的设定(颜色错位的检测)，则选择下一像素(步骤172和步 骤131)以利用特定色彩检测、亮度检测以及渐层色彩检测进行此选择的像素的颜色错位 的检测(步骤132、步骤142、步骤134、步骤144、步骤136及步骤146)。
步骤180，当数字影像中的所有像素皆完成设定时，则进行修正程序，即，保留正常 像素的值，然后修正颜色错位像素的值，以得到修正后的数字影像。在此，虽然是以特定色彩检测、亮度检测以及渐层色彩检测依序执行为例，然而此 执行顺序并非本发明的限制。也就是说，也可以亮度检测、渐层色彩检测以及特定色彩检测 的顺序依序执行，即先执行亮度检测，在亮度检测中判定为发生颜色错位的像素再进行渐 层色彩检测，而在渐层色彩检测中判定为发生颜色错位的像素才进行特定色彩检测。或者 是以渐层色彩检测、特定色彩检测以及亮度检测的顺序依序执行，即先执行渐层色彩检测， 在渐层色彩检测中判定为发生颜色错位的像素再进行特定色彩检测，而在特定色彩检测中 判定为发生颜色错位的像素才进行亮度检测。同理，也可以亮度检测、特定色彩检测以及渐 层色彩检测的顺序依序执行，或是以渐层色彩检测、亮度检测以及特定色彩检测的顺序依 序执行，或是以特定色彩检测、渐层色彩检测以及亮度检测的顺序依序执行。在此，特定色彩检测(步骤13 利用像素的色度信息及预先定义的多种颜色的色 度范围来判定选择的像素是否发生颜色错位。参照图3，步骤321，在进行特定色彩检测(步骤13 时，根据预先定义的多种颜 色的色度范围分析未设定的像素的色度值，以确定未设定的像素的色度值是否落入定义的 色度范围内。此色度值可包括亮度与色度分离的信号中的蓝色色度(Cb)信号和红色色度 (Cr)信号。其中，当特定色彩检测为最先执行的检测程序时，未设定的像素为选定的像素。当 特定色彩检测不为最先执行的检测程序时，未设定的像素为前一个检测程序判定为发生颜 色错位的像素。步骤323，并且，将色度值落在定义的多种颜色的色度范围内的像素判定为发生颜 色错位；反之，步骤325，色度值落在定义的多种颜色的色度范围之外的像素则判定为未发 生颜色错位。针对特定色彩检测(步骤13 ，会根据可能发生颜色错位的区域预先定义出此些 颜色的色度范围。举例来说，图4是显示可能发生颜色错位的色度范围，其中区块A为在黄 色区域上可能发生颜色错位的色度区块、区块B为在红色区域上可能发生颜色错位的色度 区块、区块C为在绿色区域上可能发生颜色错位的色度区块和区块D为在桃红色区域上可 能发生颜色错位的色度区块。因此，可依据区块A定义出红黄的色度范围、依据区块B定义 出红色的色度范围、依据区块C定义出黄色的色度范围，并且依据区块D定义出桃红色的色 度范围。在此，可将定义出可能发生颜色错位的此些颜色的色度范围设定为对应的多个色 度范围阈值(chrominance range threshold)，并且透过比较像素的色度值与设定的色度 范围阈值来确定进行检测的像素的色度值是否落入定义的色度范围内。此外，也可依据定义出可能发生颜色错位的此些颜色的色度范围设定对应在此些 色度范围外的区域(即不会颜色错位的色度范围)的一色度范围阈值，然后通过比较像素 的色度值与此阈值相比较来确定进行检测的像素的色度值是否落入定义的色度范围内。以 图4为例，设定对应在可能发生颜色错位的多种颜色的色度范围外的区域的色度范围阈值 即为设定包含区块E内的所有色度值的色度范围阈值。在亮度检测(步骤134)中，利用像素的亮度信息来判定选择的像素是否发生颜色错位。在此，利用KXK遮罩找出未设定的像素中位于高对比区域中且在高亮度区域中的像 素。K为2x+l，且χ为大于1的正整数。在此，KXK遮罩为以进行检测的像素为中心来展开涵盖KXK个像素的一个参考 区域。换言之，进行检测的像素为KXK遮罩的中心像素，而在KXK遮罩下中心像素以外的 像素则称之为邻近像素。其中，当亮度检测为最先执行的检测程序时，未设定的像素为选定的像素。当亮度 检测不为最先执行的检测程序时，未设定的像素为前一个检测程序判定为发生颜色错位的像素。换言之，在亮度检测(步骤134)中，会进行2项亮度确认程序。为了方便描述，以 下分别称之为第一亮度确认程序和第二亮度确认程序。第一亮度确认程序是确认进行检测的像素是否位在高对比区域。第二亮度确认程 序是确认进行检测的像素是否位在高亮度区域。参照图5A，步骤341，在第一亮度确认程序中，首先计算在KXK遮罩下在八个方向 上的亮度梯度值，即分别针对各个方向计算邻近像素Pn与中心像素Po的差的总和。举例来说，以5X5遮罩为例，参照图6A-6H，八个方向分别为图示中填满区域所表 现出方向DirO (右)、方向Dirl (右上)、方向Dir2(上)、方向Dir3(左上)、方向Dir4(左)、 方向Dir5(左下)、方向Dir6(下)和方向Dir7(右下)。每个方向上具有中心像素Po和2个邻近像素Pn。其中，亮度梯度值的公式为sum_Dirj = (Yl-Yc) + (Y2-Yc)。j为0到7中之一整数值，即代表方向。Yc表示中心像素Po的亮度值，而Yl和Y2 分别表示两邻近像素Pn的亮度值。步骤342，再从得到的八个亮度梯度值中找出最大亮度梯度值和最小亮度梯度值。步骤343，计算最大亮度梯度值和最小亮度梯度值的差值。步骤344，然后将最大亮度梯度值和最小亮度梯度值的差值与第一阈值相比较。步骤345，当最大亮度梯度值和最小亮度梯度值的差值大于第一阈值时，判定中心 像素Po位于高对比区域，即进行检测的像素位在高对比区域中。步骤346，当最大亮度梯度值和最小亮度梯度值的差值小于或等于第一阈值时，判 定中心像素Po不是位于高对比区域，即进行检测的像素不是位在高对比区域中。接着，确认为位在高对比区域中的像素接续进行第二亮度确认程序(即，接续进 行步骤347)。而确认为不是位在高对比区域中的像素则判定为未发生颜色错位(步骤 353)。参照图5B，步骤347，在第二亮度确认程序中，首先将在KXK遮罩下所有邻近像素 Pn的亮度值分别与一第二阈值相比较，步骤348，并且计算亮度值大于第二阈值的邻近像
素的数量。接着，步骤349，将计算得的数量与第三阈值相比较。步骤350，当计算得的数量大于第三阈值时，判定中心像素Po位于高亮度区域，即 进行检测的像素位在高亮度区域中。步骤351，当计算得的数量小于或等于第三阈值时，判定中心像素Po不是位于高 亮度区域，即进行检测的像素不是位在高亮度区域中。
接着，步骤352，将确认为位在高亮度区域中的像素判定为发生颜色错位，即将位 于高对比区域且高亮度区域中的像素(进行检测的像素)判定为发生颜色错位。步骤353， 将确认为不是位在高亮度区域中的像素则判定为未发生颜色错位。在此，第一和第二用以区别两种不同程序，并无执行顺序的限制。换言之，第一亮 度确认程序和第二亮度确认程序的执行顺序可任意调换。即，先执行第二亮度确认程序，在 第二亮度确认程序中确认为位在高亮度区域中的像素接续执行第一亮度确认程序。也就是说，在亮度检测中，未设定的像素中的位于高对比区域且高亮度区域中的 像素才判定为发生颜色错位。在渐层色彩检测(步骤136)中，利用像素的亮度信息及色度信息依据影像的渐层 状态来判定选择的像素是否发生颜色错位。在此，利用MXM遮罩找出未设定的像素中位在 非平滑区域中、位在渐层色区域中、位在亮到暗呈梯度变化的区域中且位在邻近亮部为中 性色的区域的像素。M为2y+l，y为大于1的正整数。在此，渐层色彩检测(步骤136)可 与亮度检测(步骤134)使用相同尺寸的遮罩，即M等于K。渐层色彩检测(步骤136)也可 与亮度检测(步骤134)使用不同尺寸的遮罩，即M不等于K。在此，以进行检测的像素位中心来展开涵盖MXM个像素的一个MXM遮罩。换言 之，进行检测的像素为MXM遮罩的中心像素，而在MXM遮罩下中心像素以外的像素则称之 为邻近像素。其中，当渐层色彩检测为最先执行的检测程序时，未设定的像素为选定的像素。当 渐层色彩检测不为最先执行的检测程序时，未设定的像素为前一个检测程序判定为发生颜 色错位的像素。换言之，在渐层色彩检测(步骤136)中，会进行4项渐层确认程序。为了方便描 述，以下分别称之为第一渐层确认程序、第二渐层确认程序、第三渐层确认程序和第四渐层 确认程序。第一渐层确认程序是确认进行检测的像素是否位在非平滑区域(non-smooth area) 0第二渐层确认程序是确认进行检测的像素是否位在渐层色区域(gradational color area) 0第三渐层确认程序是确认进行检测的像素是否位在由亮到暗呈梯度变化的 1 (area appearing gradational variation frombright to dark)。胃石角 λ 程序是确认进行检测的像素是否位在邻近亮部为中性色的区域(area appearing bright neutral color)0在第一渐层确认程序中，透过计算在MXM遮罩下在邻近区域中接近中性色的像 素的数量来判定进行检测的像素是否位在非平滑区域。参照图7A及8，首先，步骤361，计算在MXM遮罩下在八个方向上的最外围的邻近 像素P00、P02、P04、P20、P24、P40、P42、P44与中心像素P22的差值(亮度与色度分离的信 号的差值)。在图8中，以5X5遮罩为例，即M等于5，然而此非本发明的限制。其中，P00、 P01、P02、P03、P04、P10、Pll、P12、P13、P14、P20、P21、P23、P24、P30、P31、P32、P33、P40、 P41、P42、P43及P44为中心像素P22的邻近像素。步骤362，并且，将得到的最外围的邻近像素P00、P02、P04、P20、P24、P40、P42、P44
与中心像素P22的差值分别与第四阈值相比较。在此，第四阈值可为单一数值或为一数值 限制范围。当第四阈值为单一数值时，可以差值的绝对值与阈值相比较。
步骤363，计算符合条件的数量，S卩，计算差值(绝对值)小于或等于第四阈值的数 量，或是计算差值落入第四阈值的数量。步骤364，再将计算得出的数量与第五阈值相比较。步骤365，当计算得的数量大于第五阈值时，判定中心像素P22位于平滑区域，即 进行检测的像素不是位在非平滑区域中。步骤366，当计算得的数量小于或等于第五阈值时，判定中心像素P22不是位于平 滑区域，即进行检测的像素位在非平滑区域中。接着，确认为位在非平滑区域中的像素接续进行第二渐层确认程序(即，接续进 行步骤367)。而确认为不是位在非平滑区域中的像素则判定为未发生颜色错位(步骤 384)。在第二渐层确认程序中，透过检测在MXM遮罩下在相对于具有最大亮度梯度值 的方向上的像素是否接近中性色来判定进行检测的像素是否位在渐层色区域。参照图7B，步骤367，首先，计算在MXM遮罩下在八个方向中具有最大亮度梯度值 的方向的相对方向上，最外围的邻近像素与中心像素的差值(亮度与色度分离的信号的差 值)，步骤368，并且将此差值与第六阈值相比较。举例来说，假设具有最大亮度梯度值的方向为如图6A所示的方向DirO，具有最大 亮度梯度值的方向的相对方向即为如图6E所示的方向Dir4。因此，对应于图8，则是计算 邻近像素P20与中心像素P22的差值。其中，具有最大亮度梯度值的方向的取得方式大致上相同于前述步骤341和步骤 342。换言之，当亮度检测(步骤134)在渐层色彩检测(步骤136)之前执行时，在渐层色 彩检测(步骤136)中即可透过在亮度检测(步骤134)中所执行的步骤341来得知具有最 大亮度梯度值的方向。反之，当亮度检测(步骤134)在渐层色彩检测(步骤136)之后执 行时，在渐层色彩检测(步骤136)中则可先执行步骤341，以得知具有最大亮度梯度值的方 向，并且在亮度检测(步骤134)中则可省略步骤341直接执行步骤342。步骤369，当差值大于第六阈值时，判定中心像素P22位于渐层色区域，即进行检 测的像素是位在渐层色区域中。步骤370，当差值小于或等于第六阈值时，判定中心像素P22不是位于渐层色区 域，即进行检测的像素不是位在渐层色区域中。接着，确认为位在渐层色区域中的像素接续进行第三渐层确认程序(即，接续进 行步骤371)。而确认为不是位在渐层色区域中的像素则判定为未发生颜色错位(步骤 384)。在第三渐层确认程序中，透过计算在MXM遮罩下在具有最大亮度梯度值的方向 及其相对方向上的两相邻像素的颜色相近的数量来判定进行检测的像素是否位在渐层色 区域。参照图7C，首先，步骤371，计算在MXM遮罩下在八个方向中具有最大亮度梯度值 的方向及其相对方向上，所有相邻两像素之间的差值(亮度与色度分离的信号的差值)，步 骤372，并且将此些差值与第七阈值相比较。参照图8，以5X5遮罩为例，假设具有最大亮度梯度值的方向为如图6A所示的 方向DirO，即是计算在方向DirO及方向Dir4上所有相邻两像素之间的差值(P20-P21、P21-P22、P22-P23 及 P23-P24)。在此，第七阈值可为单一数值或为一数值限制范围。当第七阈值为单一数值时，可 以差值的绝对值与阈值相比较。步骤373，计算符合条件的数量，例如计算差值(绝对值)大于第七阈值的数量， 或是计算差值落在第七阈值之外的数量。步骤374，再将计算得的数量与第八阈值相比较，并且根据比较结果判定中心像素 P22是否位在由亮到暗呈梯度变化的区域(即，步骤375或步骤376)。步骤375，当计算得的数量大于第八阈值时，判定中心像素P22位于由亮到暗呈梯 度变化的区域，即进行检测的像素是位在由亮到暗呈梯度变化的区域中。步骤376，当计算得的数量小于或等于第八阈值时，判定中心像素P22不是位于由 亮到暗呈梯度变化的区域，即进行检测的像素不是位在由亮到暗呈梯度变化的区域中。此外，若步骤373是计算差值(绝对值)小于或等于第七阈值的数量，或是计算差 值落入第七阈值的数量，则步骤375和步骤376的判断结果则会相反。即，当计算得的数量 大于第八阈值时，判定中心像素P22不是位于由亮到暗呈梯度变化的区域；反之，则判定中 心像素P22位于由亮到暗呈梯度变化的区域(未显示在图式中)。接着，确认为位在由亮到暗呈梯度变化的区域中的像素接续进行第四渐层确认程 序(即，接续进行步骤377)。而确认为不是位在由亮到暗呈梯度变化的区域中的像素则判 定为未发生颜色错位(步骤384)。在第四渐层确认程序中，透过检测在MXM遮罩下亮区域的像素是否接近中性色 来判定进行检测的像素是否位在邻近亮部为中性色的区域。参照图7D，首先，步骤377，计算在MXM遮罩下在八个方向中具有最大亮度梯度值 的方向上，邻近像素与中性色的差值(亮度与色度分离的信号中色度值与中性色的差值)， 步骤378，并且将此差值与第九阈值相比较。参照图8，以5X5遮罩为例，假设具有最大亮度梯度值的方向为如第6A图所示 的方向DirO，即是计算在方向DirO上所有邻近像素与中性色的差值(若Cb和Cr信号 为-127 127，则为 P23-0 及 P24-0 ；若 Cb 和 Cr 信号为 0 255，则为 P23-128 及 P24-128)。在此，第九阈值可为单一数值或为一数值限制范围。当第九阈值为单一数值时，可 以差值的绝对值与阈值相比较。步骤379，计算符合条件的数量，S卩，计算差值(绝对值)小于或等于第九阈值的数 量，或是计算差值落入第九阈值的数量。步骤380，再将计算得的数量与第十阈值相比较。步骤381，当计算得的数量大于第十阈值时，判定中心像素P22位于邻近亮部为中 性色的区域，即进行检测的像素是位在邻近亮部为中性色的区域中。步骤382，当计算得的数量小于或等于第十阈值时，判定中心像素P22不是位于邻 近亮部为中性色的区域，即进行检测的像素不是位于邻近亮部为中性色的区域中。接着，步骤383，确认为位在邻近亮部为中性色的区域中的像素判定为发生颜色错 位。然而，步骤384，确认为不是位在邻近亮部为中性色的区域中的像素则判定为未发生颜 色错位。在此，第一、第二、第三和第四用以区别不同程序，并无执行顺序的限制。换言之，第一渐层确认程序、第二渐层确认程序、第三渐层确认程序和第四渐层确认程序的执行顺 序可任意调换。换言之，在前一渐层确认程序中确认为位在对应的特定区域(即，非平滑区 域、渐层色区域、由亮到暗呈梯度变化的区域或邻近亮部为中性色的区域)中的像素接续 执行下一渐层确认程序，且最后一渐层确认程序中确认为位在对应的特定区域(即，非平 滑区域、渐层色区域、由亮到暗呈梯度变化的区域或邻近亮部为中性色的区域)中的像素 才判定为发生颜色错位的像素。也就是说，在渐层色彩检测中，未设定的像素中的位于非平滑区域、渐层色区域、 由亮到暗呈梯度变化的区域且或邻近亮部为中性色区域中的像素才判定为发生颜色错位。在此，可采用两种补偿方法进行修正。为了方便描述，以下分别称的为第一补偿方 法和第二补偿方法。第一补偿方法以邻近点进行补偿。第二补偿方法以中性色进行补偿。并且，透过检测在NXN遮罩下暗区域的平滑度及邻近像素的错位状态，来决定每 个颜色错位像素以第一补偿方法或第二补偿方法来进行补偿。N为2z+l，且ζ为大于1的 正整数。在此，修正程序(即，步骤180)可与亮度检测(步骤134)使用相同尺寸的遮罩， 即N等于K。修正程序(即，步骤180)也可与亮度检测(步骤134)使用不同尺寸的遮罩， 即N不等于K。同样地，修正程序(即，步骤180)可与渐层色彩检测(步骤136)使用相同 尺寸的遮罩，即N等于M。修正程序(S卩，步骤180)也可与渐层色彩检测(步骤136)使用 不同尺寸的遮罩，即N不等于M。参照图9，在修正程序中(即，步骤180)，首先，步骤181，选择一颜色错位像素。步骤182，执行选择的颜色错位像素的补偿方法决定程序，以根据在NXN遮罩下 暗区域的平滑度及邻近像素的错位状态决定颜色错位像素的补偿方法。此NXN遮罩为以 选择的颜色错位像素为中心而展开涵盖NXN个像素的一个参考区域。步骤183，以决定的补偿方法(即，第一补偿方法或第二补偿方法)计算选择的颜 色错位像素的修正值。计算得的修正值可先储存在储存单元中，例如暂存在暂存器中。接着，步骤184，确认数字影像中的所有颜色错位像素是否皆完成修正值的计算。若尚未完成所有颜色错位像素的计算(修正值的计算)，则选择下一颜色错位像 素(步骤185和步骤181)并接续进行步骤182、步骤183及步骤184。步骤186，当数字影像中的所有颜色错位像素皆完成修正值的计算时，则依据计算 得的修正值压抑颜色错位像素，即，保留正常像素的值，然后依据计算得的修正值对应修正 颜色错位像素的亮度与色度分离的信号，以得到修正后的数字影像。在补偿方法决定程序(步骤18 中，会进行2项状态确认程序。为了方便描述， 以下分别称之为第一状态确认程序和第二状态确认程序。第一状态确认程序是分析色度信息以确认进行计算的颜色错位像素是否位在暗 平滑区域。第二状态确认程序是确认进行计算的颜色错位像素的邻近像素是否为颜色错位像素。其中，暗平滑区域指在遮罩下暗区域为平滑的颜色变化。参照图10，首先，步骤821，计算在NXN遮罩下在八个方向中具有最大亮度梯度值 的方向的相对方向上，所有邻近像素与中心像素的差值(亮度与色度分离的信号中色度值 的差值)，步骤822，并且将此些差值与第十一阈值相比较。
举例来说，假设具有最大亮度梯度值的方向为如图6A所示的方向DirO，具有最大 亮度梯度值的方向的相对方向即为如图6E所示的方向Dir4。因此，对应于图8，则是计算 邻近像素P20与中心像素P22的色度值的差值以及邻近像素P21与中心像素P22的色度值
的差值。其中，具有最大亮度梯度值的方向的取得方式大致上相同于前述步骤341和步骤 342。在此，第十一阈值可为单一数值或为一数值限制范围。当第十一阈值为单一数值 时，可以差值的绝对值与阈值相比较。步骤823，将符合条件的邻近像素进行第二状态确认程序。例如将差值(绝对值) 小于第十一阈值的邻近像素进行第二状态确认程序，或是将差值落入第十一阈值的邻近像 素进行第二状态确认程序。步骤823，在第二状态确认程序中，确认符合条件的邻近像素是否为颜色错位像
ο步骤824，将符合条件且不为颜色错位像素的邻近像素定义为参考像素。步骤825，确认是否存在有参考像素。步骤831，当存在有参考像素时，以第一补偿方法计算选择的颜色错位像素的修正 值。其中，第一补偿方法可为计算所有参考像素的色度值的平均值，以作为选择的颜色错位 像素的修正值。步骤832，当没有存在有参考像素时，则以第二补偿方法计算选择的颜色错位像素 的修正值。第二补偿方法(即，步骤83 可包括下列步骤。首先，找出在NXN遮罩下在八个方向中具有最大亮度梯度值的方向上，具有最大 亮度值的邻近像素。计算具有最大亮度值的邻近像素与中心像素之间色度的差值。依据计 算得的差值计算中心像素(选择的颜色错位像素)的修正值，以使中心像素往中性色压抑。在此，第一和第二用以区别两种不同程序，并无执行顺序的限制。换言之，第一状 态确认程序和第二状态确认程序的执行顺序可任意调换。即，除上述执行顺序外，也可先执 行第二状态确认程序，在第二状态确认程序中确认在具有最大亮度梯度值的方向的相对方 向上且不为颜色错位像素的邻近像素接续执行第一状态确认程序。在此，第一补偿方法(步骤831)及第二补偿方法(步骤83 可分别依据下列方 程序执行。第一补偿方法(步骤831)依据下列公式1及公式2执行Cb_correctionPo = Cbaverage ；.................公式 1Cr_correctionPo = Craverage ；..................公式 2第二补偿方法(步骤832)依据下列公式3及公式4执行
_(Cbpn -128)x (256-CfeCr Diff)八Cb correctionp =128 + ·^"“^--— JJ ............公式 3
—P°256
_6] Cr corrections = 128 + ( -惚)>ΦΚ尊)............公式 4
-Po256 Po代表中心像素，即选择的颜色错位像素。
Cbpo代表中心像素的蓝色色度的色度值。Cbaverage代表所有参考像素的蓝色色度值的平均值。Crpo代表中心像素的红色色度的色度值。Craverage代表所有参考像素的红色色度值的平均值。Cb_correctionPo代表中心像素的蓝色色度的修正值。Cr_correctionPo代表中心像素的红色色度的修正值。CbCr_Diff代表具有最大亮度值的邻近像素与中心像素之间蓝色色度与红色色度 的最大差值。根据本发明的数字影像的颜色错位的消除方法可有效地消除数字影像中的颜色 错位，且修正后的颜色较为鲜艳，例如不会偏灰。当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟 悉本领域的普通技术人员当可根据本发明做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变 和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
权利要求
1.一种数字影像的颜色错位的消除方法，包括 取得一数字影像，其中该数字影像由多个像素所构成；利用一特定色彩检测、一亮度检测以及一渐层色彩检测分析各该像素的一亮度与色度 分离的信号，以判定在该数字影像中各该像素是否发生颜色错位，并且将该特定色彩检测、 该亮度检测以及该渐层色彩检测的结果判定为未发生颜色错位的各该像素设定为一正常 像素；将利用该特定色彩检测、该亮度检测以及该渐层色彩检测的结果均判定为发生颜色错 位的各该像素设定为一颜色错位像素；以及 修正该颜色错位像素； 其中，该特定色彩检测包括根据多种颜色的色度范围分析未设定的各该像素的该亮度与色度分离的信号的色度值；判定该色度值落在该多种颜色的该色度范围内的该像素为发生颜色错位；以及 判定该色度值落在该多种颜色的该色度范围之外的该像素为未发生颜色错位； 其中，该亮度检测包括利用一 KXK遮罩分析未设定的该像素的该亮度与色度分离的信号中的亮度值，以找 出未设定的该像素中位于高对比区域中且在高亮度区域中的像素，其中该1(为&+1，该X为 大于1的正整数，且进行检测的未设定的该像素位于该KXK遮罩的中心；以及 判定位于该高对比区域且该高亮度区域中的该像素发生颜色错位；以及 其中，该渐层色彩检测包括利用一 MXM遮罩分析未设定的该像素的该亮度与色度分离的信 号中的该亮度值和该色度值，以找出未判定为发生颜色错位的该像素中位在非平滑区 域、渐层色区域、由亮到暗呈梯度变化的区域且邻近亮部为中性色的区域中的像素，其中该 M为2y+l，该y为大于1的正整数，且进行检测的未判定为发生颜色错位的该像素位于该 MXM遮罩的中心；以及判定位于该非平滑区域、该渐层色区域、该由亮到暗呈梯度变化的区域且该邻近亮部 为中性色的区域中的该像素为发生颜色错位。
2.根据权利要求1所述的数字影像的颜色错位的消除方法，其中该M等于该K。
3.根据权利要求1所述的数字影像的颜色错位的消除方法，其中该修正发生颜色错位 的该像素的步骤包括从设定的该颜色错位像素中选择一颜色错位像素；执行选择的该颜色错位像素的一补偿方法决定程序，其中该补偿方法决定程序为根据 一 NXN遮罩下暗区域的平滑度及至少一邻近像素的错位状态决定选择的该颜色错位像素 的补偿方法为一第一补偿方法和一第二补偿方法中之一，N为h+1，ζ为大于1的正整数， 选择的该颜色错位像素位在该NXN遮罩的中心，且各该邻近像素为在该NXN遮罩下选择 的该颜色错位像素以外的像素中之一；以决定的该补偿方法计算选择的该颜色错位像素的一修正值；以及 依据该修正值对应修正选择的该颜色错位像素的该亮度与色度分离的信号； 其中，该第一补偿方法为以该邻近像素压抑选择的该颜色错位像素，且该第二补偿方法为将选择的该颜色错位像素往中性色压抑。
4.根据权利要求3所述的数字影像的颜色错位的消除方法，其中该N等于该K和该M 中的至少一个。
5.根据权利要求1所述的数字影像的颜色错位的消除方法，更包括 保留该正常像素的该亮度与色度分离的信号。
全文摘要
一种数字影像的颜色错位的消除方法，利用特定色彩检测、亮度检测以及渐层色彩检测分析数字影像的亮度与色度分离(YCbCr)的信号，以判断出在该数字影像中各像素是否发生颜色错位，进而修正发生颜色错位的像素。
文档编号H04N9/64GK102118620SQ200910258900
公开日2011年7月6日 申请日期2009年12月30日 优先权日2009年12月30日
发明者吴宗达, 庄哲纶 申请人:华晶科技股份有限公司