影像處理裝置的製作方法

2023-09-19 02:49:30

專利名稱：影像處理裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種影像處理裝置，其系涉及一種利用一斜率參數與一門坎參數來調整影像銳利度的影像處理裝置。
背景技術：
對於數字彩色影像而言，通常判斷數字彩色影像質量的好與壞，除了取決於此數字彩色影像的色彩飽和度，影像銳利度(Sharpness)也是一項很重要的指標。其中，影像銳利度的良麻，主要是取決於影像中所顯示的明暗交界邊緣處是否分明，由於影像中明暗交界的邊緣多屬於高頻部分，又在處理感測的影像訊號於高頻部分有損耗時，最後顯示出來的顯像畫面往往在影像明暗交界處顯得模糊且難以清楚地辨識。
然而，習知技術中，雖然存在眾多調整影像銳利度的方法及裝置，但在這些方法及裝置中，並無針對影像數據的不同頻帶銳利度進行調整，且在習知技術的影像銳利度調整裝置及其影像銳利度調整方法中也仍有光環效應(Halo effects) 0

發明內容
本發明的目的之一，在於提供一種影像處理裝置，其利用一調整單元依據至少一斜率參數、一門坎參數與一邊緣偵測結果而得知一增益係數，而調整影像數據的影像銳利度。本發明的目的之一，在於提供一種影像處理裝置，其利用一高通濾波器、第一帶通濾波器與第二帶通濾波器而可對不同頻帶銳利度進行調整，以調整不同頻帶的增益。本發明的目的之一，在於提供一種影像處理裝置，其利用多個核化處理單元而減緩低準位噪聲(low level noise)及光環效應。本發明的目的之一，在於提供一種影像處理裝置，其利用一低通濾波器而整合併微調不同頻帶的增益。本發明的影像處理裝置包含一邊緣偵測模塊、一調整單元與一計算模塊。邊緣偵測模塊用以對一原始影像數據中每一像素進行影像邊緣偵測，並對該原始影像數據中一目標像素產生至少一邊緣偵測結果；調整單元耦接該邊緣偵測模塊，並依據至少一斜率參數、一門坎參數與該邊緣偵測結果而產生一增益係數；以及計算模塊耦接該調整單元，並依據該增益係數調整該目標像素的一原始灰階值以產生該目標像素的一輸出灰階值。如此，本發明利用一調整單元依據至少一斜率參數、一門坎參數與邊緣偵測結果而得到一增益係數，進而調整影像數據的影像銳利度。再者，本發明的影像處理裝置的邊緣偵測模塊包含一高通濾波器、一第一帶通濾波器與一第二帶通濾波器。高通濾波器高通濾波該原始影像數據而產生一高通濾波結果；第一帶通濾波器帶通濾波該原始影像數據而產生一第一帶通濾波結果；以及第二帶通濾波器帶通濾波該原始影像數據而產生一第二帶通濾波結果。如此，本發明利用高通濾波器、第一帶通濾波器與第二帶通濾波器而可對不同頻帶銳利度進行調整，以調整不同頻帶的增.、r·
Mo另外，本發明的影像處理裝置的邊緣偵測模塊更包含一第一核化處理單元、一第二核化處理單元與一第三核化處理單元。第一核化處理單元耦接該高通濾波器，並核化該高通濾波結果，而產生一第一核化結果；第二核化處理單元耦接該第一帶通濾波器，並核化該第一帶通濾波結果，而產生一第二核化結果；以及第三核化處理單元耦接該第二帶通濾波器，並核化該第二帶通濾波結果，而產生一第三核化結果，如此，本發明利用多個核化處理單元而減緩低準位噪聲(low level noise)及光環效應。又，本發明的影像處理裝置的邊緣偵測模塊更包含一低通濾波器。低通濾波器耦接該第一乘法器、該第二乘法器與該第三乘法器，並整合與低通濾波該第一乘法結果、該第二乘法結果與該第三乘法結果，而產生一低通濾波結果，且傳送該低通濾波結果至該調整單元，以產生該增益係數。如此，本發明利用低通濾波器而整合併微調不同頻帶的增益。 實施本發明產生的有益效果是本發明的影像處理裝置通過一邊緣偵測模塊用以對一原始影像數據中每一像素進行影像邊緣偵測，並對原始影像數據中一目標像素產生至少一邊緣偵測結果；一調整單元耦接邊緣偵測模塊，並依據至少一斜率參數、一門坎參數與邊緣偵測結果而產生一增益係數；以及一計算模塊耦接調整單元，並依據增益係數調整目標像素的一原始灰階值以產生目標像素的一輸出灰階值，從而實現對影像數據的影像銳利度的調整。進一步地，本發明通過通濾波器、第一帶通濾波器與第二帶通濾波器而可對不同頻帶銳利度進行調整，實現不同頻帶的增益調整。進一步地,本發明通過多個核化處理單元而減緩低準位噪聲(low level noise)及光環效應。進一步地，本發明通過一低通濾波器而整合併微調不同頻帶的增益。


圖I為本發明的影像處理裝置的一第一實施例的方塊圖；圖2為本發明的影像偵測結果的一絕對值與一增益係數關係的示意圖；圖3為本發明的核化處理單元的一輸入輸出關係的示意圖；圖4為本發明的影像處理裝置的一第二實施例的方塊圖；圖5為本發明的影像處理裝置的一第三實施例的方塊圖；圖6為本發明的影像處理裝置的一第四實施例的方塊圖；圖7為本發明的影像處理裝置的一第五實施例的方塊圖；以及圖8為本發明應用於色度的影像處理裝置的一實施例的方塊圖。圖號對照說明10 邊緣偵測模塊 12 高通濾波器14 第一帶通濾波器 16 第二帶通濾波器18 低通濾波器19 加法單元20 調整單元30 計算單元32 第一乘法器34 第一加法器40 延遲單元52 第一核化處理單元
54第二核化處理單元 56第三核化處理單元62第一乘法單元64第二乘法單元66第三乘法單元72濾波器74核化處理單元76乘法單元80噪聲抑制單元90邊緣偵測模塊900濾波器902核化處理單元904乘法單元92加法器94延遲單元
具體實施例方式為了使本發明的結構特徵及所達成的功效有更進一步的了解與認識，特用較佳的實施例及配合詳細的說明，說明如下請參閱圖1，其為本發明的影像處理裝置的一實施例的方塊圖。如圖I所示本發明的影像處理裝置包含一邊緣偵測模塊10、一調整單元20與一計算模塊30。邊緣偵測模塊10用以對一原始影像數據中每一像素進行影像邊緣偵測，並對該原始影像數據中一目標像素產生至少一邊緣偵測結果，即邊緣偵測模塊10會陸續接收原始影像數據，並從該些原始影像數據中找出目標像素而產生邊緣偵測結果。至於如何從該些原始影像數據進行影像邊緣偵測，會在下面有詳細的描述，於此先不詳述。調整單元20耦接邊緣偵測模塊10，調整單元20接收邊緣偵測結果，依據邊緣偵測結果而輸出一增益係數Weighting。如圖2所示，其為本發明的影像邊緣偵測結果的一絕對值與一增益係數關係的示意圖。於本實施例中，先設定調整單元20中的至少一斜率參數及一門坎參數，即一第一斜率參數slope_slow、一第二斜率參數slope_high及門坎參數weight_th後,一低門坎參數th_low及一高門坎參數th_high會分別根據所設定的第一斜率參數slope_slow、第二斜率參數slope_high及門坎參數weight_th的值,經由調整單元20的內部電路運算自動產生。之後，調整單元20依據邊緣偵測結果而產生一增益係數Weighting,以供後續計算模塊30進行調整運算。再參閱圖1，計算模塊30耦接調整單元20，並依據調整單元20輸出的增益係數調整目標像素的一原始灰階值以產生目標像素的一輸出灰階值，即計算模塊30接收調整單元20輸出的增益係數Weighting、邊緣偵測結果及原始影像數據，以運算增益係數Weighting、邊緣偵測結果與原始影像數據的目標像素，進而調整目標像素的原始灰階值以產生目標像素的輸出灰階值。承上所述，本發明的計算模塊30包含一第一乘法器32與一第一加法器34。第一乘法器32耦接調整單元20，第一乘法器32接收調整單元20輸出的增益係數Weighting與邊緣偵測結果，而將邊緣偵測結果乘以透過目標像素的斜率參數與門坎參數所產生的增益係數Weighting，以產生一調整後邊緣偵測結果，第一加法器34耦接第一乘法器32，並加總原始影像數據中的目標像素的原始灰階值與調整後邊緣偵測結果而產生目標像素的輸出灰階值，以達到調整影像銳利度的目的。另外，本發明的影像處理裝置更包含一延遲單元40。延遲單元40用以延遲原始影像數據，並傳送原始影像數據至第一加法器34，以供第一加法器34加總目標像素的原始、灰階值與調整後邊緣偵測結果而產生目標像素的輸出灰階值，以達到調整影像銳利度的目的。本發明的邊緣偵測模塊10包含一高通濾波器12、一第一帶通濾波器14與一第二帶通濾波器16。高通濾波器12用以高通濾波原始影像數據而產生一高通濾波結果；第一帶通濾波器14用以帶通濾波原始影像數據而產生一第一帶通濾波結果；以及第二帶通濾波器16用以帶通濾波原始影像數據而產生一第二帶通濾波結果。本發明可以針對高通濾波、第一帶通濾波與第二帶通濾波的不同頻帶進行銳利度的調整，以達到調整不同頻帶的增益。如此，本發明利用高通濾波器12、第一帶通濾波器14與第二帶通濾波器16而可對不同頻帶銳利度進行調整，以調整不同頻帶的增益。再者，本發明的邊緣偵測模塊10更包含一第一核化(Coring)處理單元52、一第二核化處理單元54、一第三核化處理單元56、一第一乘法單元62、一第二乘法單元64與一第三乘法單元66。第一核化處理單元52耦接高通濾波器12，並核化高通濾波器12輸出的高通濾波結果，而產生一第一核化結果，第一乘法器62耦接第一核化處理單元52，並將第一核化結果乘上一第一參數W_hp，而產生一第一乘法結果；第二核化處理單元54耦接第一·帶通濾波器14，並核化第一帶通濾波器輸出的第一帶通濾波結果，而產生一第二核化結果，第二乘法器64耦接第二核化處理單元54，並將第二核化結果乘上一第二參數W_bpl，而產生一第二乘法結果；第三核化處理單元56耦接第二帶通濾波器16，並核化第二帶通濾波器16輸出的第二帶通濾波結果，而產生一第三核化結果，第三乘法器66耦接第三核化處理單元56，並將第三核化結果乘上一第三參數W_bp2，而產生一第三乘法結果。基於上述，請一併參閱圖3，其為本發明的核化處理單元的一輸入輸出關係的示意圖。如圖3所示，本發明的第一核化處理單元52、第二核化處理單元54與第三核化處理單元56是用以降低低準位噪聲(low-level noise),本發明的核化處理單元可內部設定多個門坎值，於本實施例中，本實施例的核化處理單元設定二組門坎值，即第一組門坎值th_a, -th_a與第二組門坎值th_b，_th_b，並且核化處理單元依據不同門坎值而設定不同的增益值，如圖4所示，當核化處理單元所接收的濾波結果小於第一組門坎值th_a，-th_a的絕對值時增益值為零；當核化處理單元所接收的濾波結果大於第一組門坎值th_a，-th_a的絕對值而小於第二組門坎值th_b，-th_b的絕對值時，其增益值為I ;當核化處理單元所接收的濾波結果大於第二組門坎值th_b，_th_b的絕對值時，其增益值大於或小於1，如此，本發明可利用核化處理單元設定多組門坎值而減緩低準位噪聲(low level noise)和光環效應。另外，本發明的核化處理單元設定越多組門坎值時，其減緩光環效應的效果越好，所以於此將不再加以贅述。請再參閱圖1，本發明的影像處理裝置更包含一低通濾波器18。低通濾波器18耦接第一乘法單元62、第二乘法單元64與第三乘法單元66，並整合與低通濾波第一乘法結果、第二乘法結果與第三乘法結果，而產生一低通濾波結果，且傳送低通濾波結果至調整單元20，以產生該增益係數。本發明的低通濾波器18是用以整合第一乘法結果、第二乘法結果與第三乘法結果，也就是整合高通濾波器12、第一帶通濾波器14與第二帶通濾波器16濾波後的原始影像數據，並進行低通濾波而對的原始影像數據進行微調以產生邊緣偵測結果O請參閱圖4，其為本發明的影像處理裝置的另一實施例的方塊圖。如圖4所示，本實施例與圖I的實施例不同之處，在於本實施例不使用圖I所示的低通濾波器18，而改以使用一個加法單元19。本實施例的加法單元19耦接第一乘法單元62、第二乘法單元64與第三乘法單元66，並加總第一乘法結果、第二乘法結果該第三乘法結果，而產生一加總結果，且傳送加總結果至調整單元20，以產生增益係數。請參閱圖5，其為本發明的影像處理裝置的又一實施例的方塊圖。如圖5所示，本實施例與上述的實施例不同之處，在於本實施例的影像處理裝置中邊緣偵測模塊10的乘法單元與核化處理單元對調，即本實施例的第一乘法單元62耦接高通濾波器12，並將高通濾波結果乘上第一參數W-hp，而產生第一 乘法結果，第一核化處理單元52耦接第一乘法單元62，並核化第一乘法結果，而產生第一核化結果；第二乘法單元64耦接第一帶通濾波器14，並將第一帶通濾波結果乘上第二參數W_bpl，而產生第二乘法結果，第二核化處理單元54耦接第二乘法單元64，並核化第二乘法結果而產生第二核化結果；第三乘法單元66耦接第二帶通濾波器56，並將第二帶通濾波結果乘上第三參數W_bp2，而產生第三乘法結果，第三核化處理單元56耦接第三乘法單元66，並核化第三乘法結果，而產生第三核化結果。之後，本實施例的低通濾波器18耦接第一核化處理單元52、第二乘核化處理單元54與第三核化處理單元56，並整合與低通濾波第一核化結果、第二核化結果與第三核化結果，而產生低通濾波結果，且傳送低通濾波結果至調整單元20，以設定斜率參數。如此，本實施例將邊緣偵測模塊10的乘法單元與核化處理單元對調仍可進行影像銳利度的調整。請參閱圖6，為本發明的影像處理裝置的再一實施例的方塊圖。如圖6所示，本實施例與圖5的實施例不同之處，在於本實施例不使用圖5所示的低通濾波器18，而改以使用一個加法單元19。本實施例的加法單元19耦接第一乘法單元62、第二乘法單元64與第三乘法單元66，並加總第一乘法結果、第二乘法結果該第三乘法結果，而產生加總結果，且傳送加總結果至調整單元20，以產生增益係數。請參閱圖7，其為本發明的影像處理裝置的一第五實施例的方塊圖。如圖7所示，本實施例與上述的實施例不同之處，在於本實施例的邊緣偵測模塊10僅包含一濾波器72、一核化處理單元74與一乘法單元76。濾波器72濾波原始原始影像數據而產生一濾波結果，核化處理單元74耦接濾波器72，並核化濾波結果而產生一核化結果，乘法單元76耦接核化處理單元74，並將核化結果乘上一參數W-p，而產生邊緣偵測結果，其詳細內容已於上述說明，於此不再加以贅述。另外，濾波器72可為一低通濾波器、一高通濾波器或一帶通濾波器。接上所述，由於本實施例的邊緣偵測模塊10僅需要一個濾波器72、一核化處理單元74與一個乘法單元76即可，如此可達到電路簡單而縮小電路面積，進而達到節省成本的目的。另外，本實施例的影像處理裝置更包含一噪聲抑制單元80。噪聲抑制單元80設置於邊緣偵測模塊10的前，以先對原始影像數據進行噪聲抑制，而增強影像的邊緣。請一併參閱圖8，其為本發明應用於色度的影像處理裝置的一實施例的方塊圖。如圖8所示，本發明可針對色彩空間中不同影像數據而分別使用不同影像處理裝置進行影像處理，例如本發明應用於色彩空間為YCbCr影像數據時，上述影像處理裝置則可以處理Y影像數據，而本實施例的影像處理裝置則可以處理Cb影像數據與Cr影像數據，本實施例的影像處理裝置包含一邊緣偵測模塊90、一加法器92與一延遲單元94。邊緣偵測模塊90用以對原始Cb影像數據與原始Cr影像數據中每一像素進行邊緣偵測，並對原始Cb影像數據與原始Cr影像數據中的目標像素產生一邊緣偵測結果，同時，延遲單元94用以延遲原始Cb影像數據與原始Cr影像數據，並將延遲後的原始Cb影像數據與原始Cr影像數據傳送至加法器92，加法器92相加邊緣偵測結果與延遲後的原始Cb影像數據與原始Cr影像數據而輸出，以完成對Cb影像數據與Cr影像數據進行影像處理。另外，本實施例的邊緣偵測模塊90包含一濾波器900、一核化處理單元902與一乘法單元904。濾波器900濾波原始Cb影像數據與原始Cr影像數據而產生一濾波結果，核化處理單元902耦接濾波器900，並核化濾波結果而產生一核化結果，乘法單元904耦接核化處理單元902，並將核化結果乘上一參數W-p，而產生邊緣偵測結果，其詳細內容已於上述說明，於此不再加以贅述。另外，濾波器900可為一低通濾波器、一高通濾波器或一帶通濾 波器。綜上所述，本發明的影像處理裝置是由一邊緣偵測模塊用以對一原始影像數據中每一像素進行影像邊緣偵測，並對原始影像數據中一目標像素產生至少一邊緣偵測結果；一調整單元耦接邊緣偵測模塊，並依據至少一斜率參數、一門坎參數與邊緣偵測結果而產生一增益係數；以及一計算模塊耦接調整單元，並依據增益係數調整目標像素的一原始灰階值以產生目標像素的一輸出灰階值。如此，本發明利用調整單元依據至少一斜率參數、一門坎參數與邊緣偵測結果產生一增益係數，而調整影像數據的影像銳利度。上文僅為本發明的較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施的範圍，凡依本發明權利要求範圍所述的形狀、構造、特徵及精神所為的均等變化與修飾，均應包括於本發明的權利要求範圍內。
權利要求
1.一種影像處理裝置，其特徵在於，其包含 一邊緣偵測模塊，用以對一原始影像數據中每一像素進行影像邊緣偵測，並對該原始影像數據中一目標像素產生至少一邊緣偵測結果； 一調整單元，耦接該邊緣偵測模塊，並內定至少一斜率參數與一門坎參數，且依據該斜率參數、該門坎參數與該邊緣偵測結果而產生一增益係數；以及 一計算模塊，耦接該調整單元，並依據該邊緣偵測結果及該增益係數調整該目標像素的一原始灰階值以產生該目標像素的一輸出灰階值。
2.如權利要求I所述的影像處理裝置，其特徵在於，其中該調整單元設定至少一斜率參數與一門坎參數，並依據該斜率參數與該門坎參數而產生一低門坎參數與一高門坎參數，使該調整單元依據該邊緣偵測結果而產生該增益係數。
3.如權利要求I所述的影像處理裝置，其特徵在於，其中該計算模塊包含 一乘法器，耦接該調整單元，用以依據該邊緣偵測結果與該目標像素的該增益係數以產生一調整後邊緣偵測結果；以及 一加法器，耦接該乘法器，並加總該目標像素的該原始灰階值以及該調整後邊緣偵測結果以產生該目標像素的輸出灰階值。
4.如權利要求3所述的影像處理裝置，其特徵在於，其更包含 一延遲單元，用以延遲該原始影像數據，並傳送該原始影像數據至該加法器，以供加法器加總該目標像素的該原始灰階值以及該調整後邊緣偵測結果。
5.如權利要求I所述的影像處理裝置，其特徵在於，其中該邊緣偵測模塊包含 一高通濾波器，高通濾波該原始影像數據而產生一高通濾波結果； 一第一帶通濾波器，帶通濾波該原始影像數據而產生一第一帶通濾波結果；以及 一第二帶通濾波器，帶通濾波該原始影像數據而產生一第二帶通濾波結果。
6.如權利要求5所述的影像處理裝置，其特徵在於，其該邊緣偵測模塊更包含 一第一核化處理單元，耦接該高通濾波器，並核化該高通濾波結果，而產生一第一核化結果; 一第一乘法單元，耦接該第一核化處理單元，並將第一核化結果乘上一第一參數，而產生一第一乘法結果； 一第二核化處理單元，耦接該第一帶通濾波器，並核化該第一帶通濾波結果，而產生一第二核化結果； 一第二乘法單元，耦接該第二核化處理單元，並將該第二核化結果乘上一第二參數，而產生一第二乘法結果； 一第三核化處理單元，耦接該第二帶通濾波器，並核化該第二帶通濾波結果，而產生一第三核化結果；以及 一第三乘法單元，耦接該第三核化處理單元，並將該第三核化結果乘上一第三參數，而產生一第三乘法結果。
7.如權利要求6所述的影像處理裝置，其特徵在於，其中該邊緣偵測模塊更包含 一低通濾波器，耦接該第一乘法單元、該第二乘法單元與該第三乘法單元，並整合與低通濾波該第一乘法結果、該第二乘法結果與該第三乘法結果，而產生一低通濾波結果，且傳送該低通濾波結果至該調整單元，以設定該增益係數。
8.如權利要求7所述的影像處理裝置，其特徵在於，其中該邊緣偵測模塊更包含 一加法單元，耦接該第一乘法單元、該第二乘法單元與該第三乘法單元，並加總該第一乘法結果、該第二乘法結果與該第三乘法結果，而產生一加總結果，且傳送該加總結果至該調整單元，以設定該增益參數。
9.如權利要求5所述的影像處理裝置，其特徵在於，其中該邊緣偵測模塊更包含 一第一乘法單元，耦接該高通濾波器，並將高通濾波結果乘上一第一參數，而產生一第一乘法結果； 一第一核化處理單元，耦接該第一乘法單元，並核化該第一乘法結果，而產生一第一核化結果； 一第二乘法單元，耦接該第一帶通濾波器，並將該第一帶通濾波結果乘上一第二參數，而產生一第二乘法結果； 一第二核化處理單元，耦接該第二乘法單元，並核化該第二乘法結果，而產生一第二核化結果； 一第三乘法單元，耦接該第二帶通濾波器，並將該第二帶通濾波結果乘上一第三參數，而產生一第三乘法結果；以及 一第三核化處理單元，耦接該第三乘法單元，並核化該第三乘法結果，而產生一第三核化結果。
10.如權利要求9所述的影像處理裝置，其特徵在於，其中該邊緣偵測模塊更包含 一低通濾波器，耦接該第一核化處理單元、該第二乘核化處理單元與該第三核化處理單元，並整合與低通濾波該第一核化結果、該第二核化結果與該第三核化結果，而產生一低通濾波結果，且傳送該低通濾波結果至該調整單元，以設定該增益係數。
11.如權利要求9所述的影像處理裝置，其特徵在於，其中該邊緣偵測模塊更包含 一加法單元，耦接該第一核化處理單元、該第二核化處理單元與該第三核化處理單元，並加總該第一核化結果、該第二核化結果與該第三核化結果，而產生一加總結果，且傳送該加總結果至該調整單元，以設定該增益係數。
12.如權利要求I所述的影像處理裝置，其特徵在於，其中該邊緣偵測模塊包含 一濾波器，濾波該原始影像數據而產生一濾波結果； 一核化處理單元，耦接該濾波器，並核化該濾波結果，而產生一核化結果；以及 一乘法單元，耦接該核化處理單元，並將核化結果乘上一參數，而產生該邊緣偵測結果O
全文摘要
本發明公開一種影像處理裝置，其由一邊緣偵測模塊用以對一原始影像數據中每一像素進行影像邊緣偵測，並對原始影像數據中一目標像素產生至少一邊緣偵測結果；一調整單元耦接邊緣偵測模塊，並依據至少一斜率參數、一門坎參數與邊緣偵測結果而得知一增益係數；以及一計算模塊耦接調整單元，並依據邊緣偵測結果與增益係數調整目標像素的一原始灰階值以產生目標像素的一輸出灰階值。如此，本發明利用調整單元依據至少一斜率參數、門坎參數與邊緣偵測結果而得知一增益係數，進而調整影像數據的影像銳利度。
文檔編號H04N5/14GK102780835SQ201210282548
公開日2012年11月14日 申請日期2012年8月6日 優先權日2012年8月6日
發明者王信中 申請人:矽創電子股份有限公司