圖像的縮小方法與裝置的製作方法
2023-12-01 15:17:51 1
專利名稱：圖像的縮小方法與裝置的製作方法
技術領域：
本發明有關於一種圖像的縮小技術，且特別是有關於一種將大尺寸的圖像轉換成小尺寸圖像的縮小技術。
背景技術：
液晶顯示器具有輕、薄、體積小、低電壓驅動、低消耗電功率及應用範圍廣等優點，而被廣泛應用於中、小型可攜式電視、行動電話、攝錄放像機、組記型計算機、桌上型顯示器、以及投影電視等消費性電子或計算機產品，且將逐漸取代映像管(CRT)成為顯示器的主流。
當一個小尺寸的屏幕(例如行動電話上的屏幕)要顯示較大尺寸的顯示畫面時，勢必要對圖像進行縮小處理。圖1即表示一種公知圖像的縮小方法的示意圖。請參照圖1，空白的圓圈(例如101)表示原始圖像的像素。當要對圖像進行縮小時，需要先對一預設數目的像素進行取樣。例如，在圖1中，每四個像素就形成一個取樣區域，例如虛線120所圍的區域。而每一個取樣區域中的各像素，都具有各自的權重值。因此，公知的圖像的縮小方法就是依據每一個像素的權重值，而在每個取樣區域內產生一取樣像素。在圖1A中，取樣像素是以黑點作代表，例如取樣像素122。由於取樣像素的數量比原始像素要少，代表顯示畫面的清晰度降低了，因此就可以在小尺寸的屏幕上顯示。
圖2表示依照圖1所設計的圖像縮小裝置的硬體結構圖。請參照圖2，公知的圖像縮小裝置200包括了緩衝器201、203、205和207，該四者是用來分別寄存所取樣的四個像素數據。而這四個緩衝器的輸出分別送至乘法器209、211、213和215，以分別將四個取樣的像素分別乘以運算因子FA1、FA2、FA3和FA4。而後，乘法器209和211會將運算的結果送至加法器217，而乘法器213和215則會將運算的結果送至加法器219。另外，加法器217和219的輸出則會耦接至加法器221，並且加法器221會將加法器217和219的運算結果相加，以產生一取樣像素。最後，該取樣像素會通過緩衝器223後輸出。
然而，由於上述的圖像縮小技術僅取樣四個原始像素來產生取樣像素，因此會使得顯示畫面的色彩不均勻，並造成圖像的失真。另外，由於取樣的像素數量少，會使得有些像素不會被取樣到，例如圖1中以斜線填滿的圓圈132。因此，原本存在於原始畫面上的物體，在經過縮小後的畫面上就可能發生消失的情形。
圖3表示一種改良圖1的圖像縮小方法的示意圖。請參照圖3，為了解決上述的問題，因此就有人想到一次取樣較多的原始像素來產生取樣像素，例如在圖3中，每個取樣像素(黑點)都是利用取樣16個原始像素所產生。如此，不但能夠使畫面均勻，以致於降低失真，並且也能夠將每個像素都取樣到。
然而，由於在圖3中，每個取樣像素都是參考16個原始像素的權重而產生，因此就會讓整個顯示畫面模糊不清。由於一次需要計算16個像素的權重值來產生取樣像素，也會讓硬體的成本上升。
發明內容
因此，本發明提供了一種圖像的縮小技術，能夠用較低的硬體成本來對圖像進行縮小，並且能獲得畫質較好的顯示畫面。
本發明提供了一種圖像的縮小方法，其適用於由一奇圖場(field)和一偶圖場交錯組成的圖像數據，而奇圖場和偶圖場都是由多個像素所組成。本發明包括(a)決定奇圖場的一第一取樣區域；(b)定義第一取樣區域中取樣像素的權重；(c)依據(b)步驟而產生一第一像素；(d)決定偶圖場的一第二取樣區域；(e)定義第二取樣區域中取樣像素的權重；(f)依據(e)步驟產生一第二像素，而該第二像素與第一像素於各自幀內的相對位置為不同；以及(g)根據第一像素和第二像素，而產生第三像素，以用來組成縮小的圖像。
在本發明的其中一個實施例中，上述第一取樣區域和第二取樣區域於各自幀內的相對位置相同或是鄰近。
另外，上述(b)步驟還包括定義第一取樣區域中相交的水平線與垂直線上的像素的權重。
從另一觀點來看，本發明提供了一種圖像縮小裝置，其包括了水平權重值產生單元和垂直權重值產生單元。其中，水平權重值產生單元會依據多組運算因子數據而產生多個水平權重值數據。類似地，垂直權重值產生單元則依據上述的運算因子數據而產生多個垂直權重值數據。在本發明中，還包括了水平運算模塊和垂直運算模塊。其中，水平運算模塊用來接收多個像素數據，並依據上述的水平權重值數據來對該多個像素數據進行運算，其中像素數據可以構成一顯示圖像。而垂直運算模塊則是接收水平運算模塊的輸出，並且依據上述的垂直權重值數據來對水平運算模塊的輸出進行運算，以產生多個取樣像素，以及產生新的顯示圖像。
在較佳的情況下，本發明還包括了運算因子輸出模塊，是用來輸出上述的運算因子。
在本發明的實施例中，運算因子輸出模塊包括了第一切換控制單元和第一多工器。其中，第一切換控制單元會產生一第一選擇信號，而第一多工器則是接收一第一水平運算因子和一第二水平運算因子，並且依據該第一選擇信號而選擇第一水平運算因子或是第二水平運算因子送至水平權重值產生單元。另外，運算因子輸出模塊還包括第一切換控制單元和第一多工器，而該二者的工作原理與第一切換控制單元和第一多工器相同。
由於本發明在奇圖場和偶圖場會產生不同的取樣像素，因此本發明所顯示的圖像會較均勻，並且本發明一次僅取樣四個像素，因此顯示畫面也不會模糊。另外，由於本發明僅取樣四個像素進行運算，因此硬體成本也較低。
為讓本發明的上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合附圖，詳細說明如下。
圖1表示一種公知圖像的縮小方法的示意圖。
圖2表示依照圖1所設計的圖像縮小裝置的硬體結構圖。
圖3表示一種改良圖1的圖像縮小方法的示意圖。
圖4表示依照本發明的一較佳實施例的一種圖像的縮小方法的示意圖。
圖5表示依照本發明的第一實施例的一種圖像的縮小方法的步驟流程圖。
圖6表示依照本發明另一實施例的一種圖像的縮小方法的示意圖。
圖7表示依照本發明的第二實施例的一種圖像的縮小方法的步驟流程圖。
圖8表示圖6的奇圖場和偶圖場所產生的取樣像素的混合示意圖。
圖9表示依照本發明的一較佳實施例的一種圖像的縮小方法的步驟流程圖。
圖10表示依照本發明的一較佳實施例的一種圖像縮小裝置的硬體結構圖。
圖11表示依照本發明的一較佳實施例的一種水平運算模塊的硬體結構圖。
圖12表示依照本發明的一較佳實施例的一種垂直運算模塊的硬體結構圖。
主要元件符號說明101、132、401、403、405、407、605原始像素120虛線122、409、411、601、603取樣像素200圖像縮小裝置201、203、205、207、223、1102、1104、1112、1202、1204、1212緩衝器209、211、213、215、1106、1108、1206、1208、111210乘法器217、219、221、1110加法器910輸出模塊912、914切換控制單元916、918多工器922水平權重值產生單元924垂直權重值產生單元926水平運算模塊928垂直運算模塊1100水平運算模塊1200垂直運算模塊A1、A2、A3取樣區域DI圖像縮小裝置的輸入DO圖像縮小裝置的輸出FA1、FA2、FA3、FA4運算因子
HW1、HW2水平權重值VW1、VW2垂直權重值S501、S503、S505、S507、S509、S701、S703、S705、S707、S709、S711、S901、S903、S905、S907、S909、S911、S913圖像的縮小方法的步驟流程具體實施方式
圖4表示依照本發明的一較佳實施例的一種圖像的縮小方法的示意圖。請參照圖4，在圖像數據中，包括了多個例如401的像素，都是以陣列方式排列。本發明主要的精神，在於圖像數據為奇圖場和偶圖場時，其取樣的像素會有不同的權重，詳細的說明可以參照以下的敘述。
圖5表示依照本發明的第一實施例的一種圖像的縮小方法的步驟流程圖。請合併參照圖4和圖5，當本發明接收到一圖像數據時，會如步驟S501所述，將奇偶圖場的圖像數據分成多個例如圖4的A1的取樣區域。而在每一個取樣區域中，都具有一預設數目的取樣像素。在較佳的實施例中，該預設數目為4，也就是說，每個取樣區域中都具有四個取樣像素。例如，在取樣區域A1中，具有取樣像素401、403、405和407。另外，在本發明的實施例中，取樣區域可以是矩形的區域，而其四角剛好配置了四個取樣像素。
接著，如步驟S503所述，檢測目前所顯示的圖像數據為奇圖場還是偶圖場。若是目前所顯示的圖像數據為奇圖場時，則如步驟S505所述，依據一第一預設比例而在每一取樣區域中，設定各取樣像素的權重值，以使每一取樣區域產生新像素。相對地，若是目前所顯示的圖像為偶圖場時，則如步驟S507所述，依據一與奇圖場的第一預設比例不同的第二預設比例，在每一取樣區域中設定各取樣像素的權重值，以使每一取樣區域產生一新像素。當奇偶圖場分別產生新像素後，就可以進行步驟S509，就是利用奇圖場所產生的新像素與偶圖場所產生新像素來組成新的圖像數據。
以圖4奇圖場取樣區域A1為例敘述，在取樣區域A1中包括了取樣像素401、403、405和407。當圖像數據為奇圖場時，我們可以利用內插法來計算出上述的第一預設比例，以設定每個取樣像素的權重值。假設取樣像素407的權重較重，而其餘的取樣像素權重較輕，因此就可以依據各取樣像素的權重來產生新像素409。相對地，當圖像數據為偶圖場時，則同樣利要內插法來計算出上述的第二預設比例來設定每個每個取樣像素的權重值。假設在偶圖場時，偶圖場的取樣區域A1包括了取樣像素402、404、406和408，且像素402的權重較重，而其餘的權重較輕，因此就依據各像素的權重來產生新像素411。
從圖4可以清楚的看到，新像素409和新像素411於奇偶圖場取樣區域A1中的位置並不相同。藉此，在奇圖場顯示的圖像可以和在偶圖場所顯示的圖像互補，使得整個畫面看起來比較均勻。
雖然本發明每一取樣區域為利用四個像素來產生取樣像素，但是在較佳的情況下，本發明僅需要利用每一取樣區域中相交的水平線與垂直線上共三個像素，就可以產生取樣像素。以圖4奇圖場的取樣區域A1為例，當顯示數據為奇圖場時，本發明僅需要利用水平線上的兩個像素405和407，以及利用相交於水平線上的垂直線上的兩個像素403和407，總共三個像素，就可以產生所需要的取樣像素409，而在偶圖場時也是相同的做法。
圖6表示依照本發明的第二實施例的一種圖像的縮小方法的示意圖。圖7表示依照本發明另一實施例的一種圖像的縮小方法的步驟流程圖。請合併參照圖6和圖7，在本實施例中，當接收到圖像數據時，會先檢測所顯示的圖像數據為奇圖場或是偶圖場，也就是步驟S701所敘述的內容。假設目前所顯示的圖像數據為奇圖場，則進行步驟S703，就是從圖像數據中，取樣一預設數目的像素，並形成例如圖6的A2取樣區域。接著如步驟S705所述，依據例如取樣區域A2內各像素的權重值而產生取樣像素601。
相對地，當目前所顯示的圖像數據為偶圖場，則如步驟S707所述，從圖像數據中取樣同樣數目的像素，並形成例如圖6的A3取樣區域。在本實施例中，A2取樣區域可以和A3取樣區域會彼此相接。例如在圖6中，取樣區域A2右下角配置了像素605，而在取樣區域A3的左上角也是配置像素606。當步驟S707結束後，本發明會如步驟S709所述，同樣依據例如取樣區域A3內各像素的權重值而產生取樣像素，例如圖6的取樣像素603。當取得奇圖場的取樣像素與偶圖場的取樣像素後，本發明就會進行步驟S711，就是利用奇圖場的取樣像素與偶圖場的取樣像素來組成新的圖像數據。
由上可知，奇偶圖場用來作為互補的兩取樣區域，其在幀內的相對位置可相同(如圖4所示)或不相同(如圖6所示)。
圖8表示圖6的奇圖場和偶圖場所產生的取樣像素的混合示意圖。從圖8中可以很明顯地看出，圖7所揭示的縮小方法，可以有效地減少沒有被取樣的像素(以斜線填滿的圓圈代表)的數目。也就是說，在圖像數據中不會有一整列或是一整行的像素沒有被取樣到。
綜合上述兩個實施例，本發明提出了一種圖像的縮小方法，如圖9所示。請參照圖9，如步驟S901所述，本發明會先決定一圖像數據中，奇圖場的一第一取樣區域，並且如步驟S903所述，定義第一取樣區域中取樣像素的權重，以產生一第一像素，就如步驟S905所述。此外，本發明也會如步驟S907所述，決定圖像數據中偶圖場的第二取樣區域，並且如步驟S909所述，定義第二取樣區域中取樣像素的權重，以產生第二像素，也就是步驟S911。其中，上述第一像素和第二像素在各自幀的相對位置是不同的，如以上第一實施例和第二實施例所表示。接著，如步驟S913所述，依據第一像素和第二像素來產生一第三像素，以組成縮小的圖像。
圖10表示依照本發明的一較佳實施例的一種圖像縮小裝置的硬體結構圖。請參照圖10，本發明所提供的圖像縮小裝置包括運算因子輸出模塊1010，其輸出分別送至水平權重值產生單元1022和垂直權重值產生單元1024。另外，水平權重值產生單元1022的輸出耦接至水平運算模塊1026，而垂直權重值產生單元1024的輸出則是耦接至垂直運算模塊1028。此外，水平運算模塊1026的會通過本發明的圖像縮小裝置的輸入端DI接收多組像素數據，並且其輸出會送至垂直運算模塊1028，而垂直運算模塊1028的輸出則是耦接至本發明的圖像縮小裝置的輸出端D0。
運算因子輸出模塊1010包括了切換控制單元1012和1014，以及多工器1016和1018。其中，多工器1016接收了水平運算因子HF1和HF2，而多工器1018則是接收垂直運算因子VF1和VF2。另外，切換控制單元1012會控制多工器1016輸出水平運算因子HF1或是HF2給水平權重值產生單元1022，類似地，切換控制單元1014則會控制多工器1018輸出垂直運算因子VF1或是VF2給垂直權重值產生單元1024。當水平權重值產生單元1022和垂直權重值產生單元1024收到運算因子輸出模塊所送來的運算因子後，就會分別產生輸出至水平運算模塊1026和垂直運算模塊1028。
圖11表示本發明較佳實施例的一種水平運算模塊的硬體結構圖，其可以適用於圖10的水平運算模塊1026。請參照圖11，在水平運算模塊1100中，包括了緩衝器1102，其用來接收多組像素數據，而這些像素數據可以組成一顯示畫面，其例如是圖4中的像素401。
當第一組像素數據被送至緩衝器1102時，會再被送至緩衝器1104寄存。而當下一組像素數據送入緩衝器1102時，緩衝器1102和1104會將輸出分別送至乘法器1106和1108。而乘法器1108和1106會分別將緩衝器1106和1102的輸出乘以水平權重值HW1和HW2後，再送至加法器1110，並且加法器1110的輸出會通過緩衝器1112輸出。
圖12表示本發明較佳實施例的一種垂直運算模塊的硬體結構圖。請參照圖12，與水平運算模塊1100類似，垂直運算模塊1200也包括了兩個緩衝器1202和1204。其中，緩衝器1202會接收例如水平運算模塊1100的輸出。緩衝器1202和1204地輸出同樣會被送至兩個乘法器，分別是1206和1208。其中，乘法器1208會將緩衝器1204的輸出乘以垂直權重值VW1，而乘法器1206則會將緩衝器1202的輸出乘以垂直權重值VW2。另外，乘法器1206和1208的輸出會送至加法器111210，並且通過緩衝器1212輸出。
從以上可知，圖10所提供的裝置可以實現圖5或圖7的縮小方法。例如，垂直運算模塊1028可以將取樣區域中垂直線上的兩個像素分別乘以對應的權重值，並且水平運算模塊1026可以將取樣區域中水平線上的兩個像素分別乘以對應的權重值，就可以產生對應的取樣像素，以用來組成縮小過後的圖像數據。
綜上所述，在本發明至少有以下優點1.本發明在奇圖場和偶圖場會分別產生不同的取樣像素，因此經過縮小後的顯示圖像色彩會看起來更均勻。
2.由於本發明每次僅取樣四個像素，因此縮小過後的顯示圖像看起來還是很清晰。
3.由於本發明僅對取樣區域中水平線和垂直線上的像素進行運算，因此硬體結構可以簡化，並且進而降低了硬體的成本。
本發明雖以優選實施例公開如上，然其並非用以限定本發明，任何本領域技術人員，在不脫離本發明的精神和範圍的情況下，可進行更動與修改，因此本發明的保護範圍以所提出的權利要求所限定的範圍為準。
權利要求
1.一種圖像的縮小方法，適用於由一奇圖場以及一偶圖場交錯組成的一圖像數據，該奇圖場與該偶圖場分別由多個像素所組成，其中該縮小方法包括下列步驟(a)決定該奇圖場的一第一取樣區域；(b)定義該第一取樣區域中取樣像素的權重；(c)根據(b)步驟，產生一第一像素；(d)決定該偶圖場的一第二取樣區域；(e)定義該第二取樣區域中取樣像素的權重；(f)根據(e)步驟，產生一第二像素，其中該第二像素與該第一像素於各自幀內的相對位置為不同；以及(g)根據該第一像素以及該第二像素，產生一第三像素，用以組成縮小的該圖像。
2.如權利要求1所述的圖像的縮小方法，其中該第一取樣區域與該第二取樣區域於幀內的相對位置相同。
3.如權利要求1所述的圖像的縮小方法，其中該第一取樣區域與該第二取樣區域於幀內的相對位置鄰近。
4.如權利要求1所述的圖像的縮小方法，其中該第一取樣區域與該第二取樣區域分別包括有四取樣像素。
5.如權利要求1所述的圖像的縮小方法，其中該第一取樣區域與該第二取樣區域為一正方形，且該正方形內的取樣像素為位於該正方形的四個頂點。
6.如權利要求1所述的圖像的縮小方法，其中(b)步驟還包括定義該第一取樣區域中相交的一水平線與一垂直線上的像素的權重。
7.一種圖像縮小裝置，包括；一水平權重值產生單元，依據多個運算因子數據而產生多個水平權重值數據；一垂直權重值產生單元，依據該多個運算因子數據而產生多個垂直權重值數據；一水平運算模塊，接收多個像素數據，並依據該多個水平權重值數據來對該多個像素數據進行運算，其中該多個像素數據構成一顯示圖像；以及一垂直運算模塊，接收該水平運算模塊的輸出，並依據該多個垂直權重值數據來對該水平運算模塊的輸出進行運算，以產生多個取樣像素，並產生新的顯示圖像。
8.如權利要求7所述的圖像縮小裝置，其中還包括一運算因子輸出模塊，用以輸出該多個運算因子，而該運算因子輸出模塊包括一第一切換控制單元，用以產生一第一選擇信號；一第一多工器，接收一第一水平運算因子和一第二水平運算因子，並依據該第一選擇信號而選擇該第一水平運算因子和該第二水平運算因子二者其中的一送至該水平權重值產生單元；一第二切換控制單元，用以產生一第二選擇信號；以及一第二多工器，接收一第一垂直運算因子和一垂直水平運算因子，並依據該第二選擇信號而選擇該第一垂直運算因子和該第二垂直運算因子二者其中的一送至該垂直權重值產生單元。
9.如權利要求7所述的圖像縮小裝置，其中該水平運算模塊包括一第一緩衝器，用以接收該多個像素數據；一第二緩衝器，接收該第一緩衝器的輸出；一第一乘法器，用以將該第二緩衝器的輸出乘以該水平權重值產生單元所產生的一第一水平權重值；一第二乘法器，用以將該第一緩衝器的輸出乘以該水平權重值產生單元所產生的一第二水平權重值；一第一加法器，用以將該第一乘法器和該第二乘法器所產生的運算結果相加；以及一第三緩衝器，接收該第一加法器的運算結果，並將其送至該垂直運算模塊。
10.如權利要求7所述的圖像縮小裝置，其中該垂直運算模塊包括一第四緩衝器，用以接收該水平運算模塊的輸出；一第五緩衝器，接收該第四緩衝器的輸出；一第三乘法器，用以將該第五緩衝器的輸出乘以該垂直權重值產生單元所產生的一第一垂直權重值；一第四乘法器，用以將該第四緩衝器的輸出乘以該垂直權重值產生單元所產生的一第二垂直權重值；一第二加法器，用以將該第三乘法器和該第四乘法器所產生的運算結果相加；以及一第六緩衝器，輸出該第二加法器的運算結果，以產生該多個取樣像素。
全文摘要
一種圖像的縮小方法，其適用於具有多個像素的圖像數據。本發明包括將圖像數據分割成數個取樣區域，而各取樣區域都具有一預設數目的像素。當圖像數據為奇圖場時，則依據一第一預設比例而在每一取樣區域中，設定各像素的權重值，以使每一取樣區域能分別產生一第一取樣像素。當圖像數據為偶圖場時，則依據一第二預設比例而在每一取樣區域中，設定各像素的權重值，以使每一取樣區域分別產生一第二取樣像素，並依據上述的第一取樣像素和第二取樣像素而組成產生新的圖像數據。
文檔編號G09G5/373GK101043575SQ20061006820
公開日2007年9月26日 申請日期2006年3月20日 優先權日2006年3月20日
發明者陳嘉興 申請人:碩頡科技股份有限公司