專利名稱：增強(qiáng)影像對比度的調(diào)整裝置與其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種增強(qiáng)影像對比的方法及裝置，且特別是有關(guān)于一種利 用遮罩處理器來降低存儲器空間的增強(qiáng)影像對比的方法及裝置。
背景技術(shù)：
近年來隨著多媒體應(yīng)用的快速發(fā)展，行動裝置與多媒體技術(shù)的結(jié)合已日漸
普及，舉例來說，現(xiàn)今的手機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)、數(shù)碼相機(jī)、以及全球定 位系統(tǒng)(GPS)等行動裝置，都具有影音播放的功能，在行動裝置與多媒體技術(shù) 的結(jié)合中，行動裝置必須具備各種影像處理的方法，例如影像的壓縮、影像
銳利化、以及影像對比度的增強(qiáng)等，以致使用者能夠觀賞到高畫質(zhì)的影像。
其中，影像對比度的增強(qiáng)有助于影像質(zhì)素的提升，主要的原因在于，提高 影像對比度不但可以清晰逼真的表現(xiàn)出畫面中的每一個(gè)細(xì)節(jié)，更能夠大幅地增 加影像的景深以及立體感，進(jìn)而提供最完美的細(xì)致畫面，所以如何在微型化的 行動裝置中，結(jié)合增強(qiáng)影像對比度的裝置，就成了一個(gè)重要的課題，以下簡介
數(shù)種用來增強(qiáng)影像對比度的現(xiàn)有技術(shù)
第一種現(xiàn)有技術(shù)可見于1997年電機(jī)電子工程師協(xié)會(IEEE, Institute of Electrical and Electronic Engineers)的消費(fèi)性電子期干lj(Transactions on Consumer Electronics)中，所發(fā)表的一篇名稱為"Contrast enhancement using brightness preserving bi-histogram equalization"的論文。
此現(xiàn)有技術(shù)采用直方圖等化(histogram equalization)的方法，來進(jìn)行影像對 比度的增強(qiáng)，參照圖1與圖2所繪示的直方圖來看，所謂的直方圖等化就是先 將一整張影像做灰度分布的分析，以建立如圖l所示的直方圖，的后，再針對 由影像所構(gòu)成的直方圖進(jìn)行分析與演算，以致使構(gòu)成影像的較亮與較暗的像素 個(gè)數(shù)趨于相似，進(jìn)而增強(qiáng)像素之間的對比度，換而言之，如圖2所示，此時(shí)影 像在直方圖中的亮度分布將較為平均，值得注意的是，傳統(tǒng)直方圖等化容易致
使影像的亮度過度失真，故此現(xiàn)有技術(shù)在進(jìn)行直方圖等化之前，會將影像的像 素區(qū)分成大于及小于平均灰度值的兩區(qū)域，以分別對較亮與較暗的區(qū)域做直方 圖等化的演算，進(jìn)而減輕亮度失真的問題。
然而，此種現(xiàn)有技術(shù)雖然減輕了亮度過度失真的問題，但實(shí)際應(yīng)用在行動 裝置上，此種現(xiàn)有技術(shù)必須耗費(fèi)行動裝置中的大量存儲器空間，以取得構(gòu)成整 張影像的直方圖，此外，為了進(jìn)行兩次直方圖等化的演算，此種現(xiàn)有技術(shù)還會 增加行動裝置的硬件復(fù)雜度。
第二種現(xiàn)有技術(shù)可見于2006年信息顯示協(xié)會(Society for Information Display, SID)所發(fā)表的一篇名稱為"Fuzzy Contrast Correction for Image Contrast Enhancement"的論文，以下利用圖3及圖4來解說本現(xiàn)有技術(shù)，圖3繪示為分 析影像灰度所得的直方圖，圖4繪示為加強(qiáng)影像對比度的函數(shù)示意圖，請同時(shí) 參照圖3與圖4，本現(xiàn)有技術(shù)利用平均值A(chǔ)v將圖3所繪示的直方圖，先區(qū)分出 較亮與較暗的兩區(qū)塊，之后，分別針對較亮與較暗的兩區(qū)塊，各別取出像素個(gè) 數(shù)最多的兩個(gè)像素值(即圖3所示的a、 b、 c、 d)，借此，利用所取得的像素值 a d，從圖4所示的函數(shù)中選取出兩區(qū)塊所需的對照函數(shù)，進(jìn)而予以增強(qiáng)對比 度。
然而，此種現(xiàn)有技術(shù)亦需要耗費(fèi)行動裝置中的大量存儲器空間，以取得構(gòu) 成整張影像的直方圖，而且，實(shí)現(xiàn)本現(xiàn)有技術(shù)所需要的硬件配備，依然過于復(fù) 雜而難以搭配行動裝置使用。
綜上所述，上列現(xiàn)有技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用上都太過于龐雜，而且需要搭配大量 的存儲器空間，故不符合對體積及成本極為敏感的行動裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種增強(qiáng)影像對比度的調(diào)整裝置，利用遮罩處理器對影像做區(qū) 域性的處理來降低調(diào)整裝置的存儲器空間，進(jìn)而有效地降低調(diào)整裝置的硬件面 積與系統(tǒng)成本。
本發(fā)明另提供一種增強(qiáng)影像對比度的調(diào)整方法，可使應(yīng)用此調(diào)整方法的調(diào) 整裝置，能符合中小尺寸行動裝置低成本及小體積的要求。
本發(fā)明提出一種增強(qiáng)影像對比度的調(diào)整裝置，用來調(diào)整影像的對比度，進(jìn)
而讓此影像更為清晰，此調(diào)整裝置包括遮罩處理器、亮度檢測單元、亮度調(diào)整 單元、比例計(jì)算單元、以及對比增強(qiáng)單元。
遮罩處理器用以依照其遮罩的大小(如m氣)自影像中擷取出一像素矩陣， 也就是從一個(gè)影像中框出111*11個(gè)像素來當(dāng)作像素矩陣，此外，遮罩處理器會搜 尋一特定位置所對應(yīng)的像素，來輸出作為一特定像素，亮度檢測單元用以比較 上述像素矩陣中每一個(gè)子像素的像素值，以將比較所得的最大像素值輸出當(dāng)作 亮度基準(zhǔn)值。之后，亮度調(diào)整單元則會通過提高亮度基準(zhǔn)值來產(chǎn)生一亮度提升 值，并將亮度提升值與最大灰度值相比較，以依據(jù)比較結(jié)果輸出亮度提升值或 最大灰度值。
另一方面，比例計(jì)算單元以第一臨界值為基準(zhǔn)來調(diào)整亮度調(diào)整單元的輸 出，并將最大灰度值與亮度調(diào)整單元的輸出進(jìn)行除法運(yùn)算，以取得調(diào)整比例值， 最后，對比增強(qiáng)單元以第二臨界值為基準(zhǔn)來調(diào)整特定像素中的每一個(gè)子像素的 像素值，并且把調(diào)整后的特定像素值跟調(diào)整比例值相乘，進(jìn)而輸出經(jīng)本對比增 強(qiáng)方法演算后的像素值。
值得注意的是，隨著遮罩處理器掃過整張影像，本調(diào)整裝置將依序?qū)⒂跋?中的每一像素當(dāng)作特定像素進(jìn)行處理，進(jìn)而達(dá)到增強(qiáng)整張影像對比度的目的。
從另一個(gè)觀點(diǎn)來看，本發(fā)明提出一種增強(qiáng)影像對比度的調(diào)整方法，此調(diào)整 方法用來調(diào)整一影像的對比度，進(jìn)而讓此影像更為清晰，上述的調(diào)整方法包括 下列諸步驟，首先依照一個(gè)遮罩的大小從影像中擷取出一個(gè)像素矩陣，并且將 像素矩陣中某一個(gè)特定位置所對應(yīng)的像素當(dāng)作特定像素，接下來，比較像素矩 陣中每一子像素的像素值，以將比較所得的最大像素值當(dāng)作一亮度基準(zhǔn)值。
隨著亮度基準(zhǔn)值的取得，此調(diào)整方法更通過提高亮度基準(zhǔn)值，來產(chǎn)生亮度 提升值。之后，更將亮度提升值與最大灰度值相比較，進(jìn)而依據(jù)比較結(jié)果來提 供最大灰度值或亮度提升值。另一方面，為了適度地調(diào)整每一像素的明亮度， 此調(diào)整方法以第一臨界值為基準(zhǔn)，調(diào)整最大灰度值或亮度提升值，并將調(diào)整后 的數(shù)值與最大灰度值進(jìn)行除法運(yùn)算，以取得一調(diào)整比例值。之后，以第二臨界 值為基準(zhǔn)來調(diào)整特定像素中的每一子像素的像素值，并將調(diào)整后的特定像素值 與調(diào)整比例值相乘。最后，此調(diào)整方法將遮罩移動一個(gè)像素，并重復(fù)上述各步 驟，直到影像中的每一像素皆依序被視為特定像素為止。借此，影像中的每一像素將依序當(dāng)作特定像素來進(jìn)行處理，進(jìn)而達(dá)到增強(qiáng)整張影像對比度的目的。
本發(fā)明因采用遮罩處理器來處理影像，與現(xiàn)有技術(shù)比較能有效地降低調(diào)整 裝置所需的存儲器空間，換而言之，本發(fā)明不僅能有效地增強(qiáng)影像的對比度， 還能使應(yīng)用此調(diào)整裝置的系統(tǒng)具備了低成本與微型化的功效。


為讓本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，以下結(jié)合附圖對本發(fā) 明的具體實(shí)施方式
作詳細(xì)說明，其中
圖1繪示為用以說明第一種現(xiàn)有技術(shù)的直方圖示意圖。 圖2繪示為用以說明第一種現(xiàn)有技術(shù)的另一直方圖示意圖。 圖3繪示為用以說明第二種現(xiàn)有技術(shù)的直方圖示意圖。 圖4繪示為用以說明第二種現(xiàn)有技術(shù)的函數(shù)示意圖。
圖5繪示為依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所示的增強(qiáng)影像對比度的調(diào)整裝置。
圖6繪示為用以說明圖5所示實(shí)施例的影像示意圖。 圖7繪示為用以說明圖5所示實(shí)施例的調(diào)整比例值A(chǔ)S與像素矩陣中的最 大像素值的相對關(guān)系曲線圖。
圖8繪示為用以說明圖5所示實(shí)施例的另一影像示意圖。 圖9繪示為亮度調(diào)整單元630的功能方塊圖。 圖10繪示為比例計(jì)算單元640的功能方塊圖。 圖11繪示為對比增強(qiáng)單元650的功能方塊圖。 圖12A 圖16A為用以進(jìn)行模擬的原始影像。
圖12B 圖16B為圖12A 圖16A所示的原始影像經(jīng)由調(diào)整裝置600處理后 的影像。
圖17繪示為依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所示的增強(qiáng)影像對比度的調(diào)整方法流 程圖。
主要元件符號說明
600:增強(qiáng)影像對比度的調(diào)整裝置 610:遮罩處理器 620:亮度檢測單元
630:亮度調(diào)整單元 640:比例計(jì)算單元 650:對比增強(qiáng)單元
631、 641、 651:加法器 632:函數(shù)運(yùn)算器 642:除法器 652:乘法器
S181 S188:用以說明圖n實(shí)施例的各個(gè)子步驟
具體實(shí)施例方式
圖5繪示為依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所示的增強(qiáng)影像對比度的調(diào)整裝置。請 參照圖5，調(diào)整裝置600包括遮罩處理器610、亮度檢測單元620、亮度調(diào)整單 元630、比例計(jì)算單元640、以及對比增強(qiáng)單元650，其中，遮罩處理器610耦 接至亮度檢測單元620與對比增強(qiáng)單元650，亮度檢測單元620耦接至亮度調(diào) 整單元630，亮度調(diào)整單元630
耦接至比例計(jì)算單元640，而比例計(jì)算單元640則耦接至對比增強(qiáng)單元
650。
在增強(qiáng)原始影像IMG對比度的過程中，首先遮罩處理器610依據(jù)其遮罩 的大小自原始影像IMG擷取出一像素矩陣PTX，并將此像素矩陣PTX中一特 定位置所對應(yīng)的像素當(dāng)作一特定像素SP，特定位置可以是像素矩陣PTX的中 心像素，然熟習(xí)此技術(shù)者也可依設(shè)計(jì)所需，更改此特定位置與像素矩陣PTX的 相對關(guān)系。
舉例而言，以圖6所繪示的影像示意圖為例，并請同時(shí)參考圖5所示，其 中原始影像IMG包括多數(shù)個(gè)像素，例如已標(biāo)示出的像素P71 P76，且每一像素 包括3個(gè)子像素，例如像素P74包括子像素(rl,gl,bl)，像素P75包括子像素 (r2,g2,b2)，而像素P76則包括子像素(r3,g3，b3)，當(dāng)遮罩處理單元610的遮罩的 大小為1*3時(shí)，原始影像IMG輸入3個(gè)像素后，遮罩處理單元610便會輸出一 像素矩陣PTX，例如在某一時(shí)刻，遮罩處理單元610所輸出的 PTX=[rl,gl，bl,r2,g2,b2,r3，g3,b3]，且像素矩陣PTX由像素P74~ P76所構(gòu)成，
相對地，此時(shí)遮罩處理單元610依據(jù)像素矩陣PTX的中心像素，將像素P75 作為特定像素SP，以下將通過圖6所繪示的影像示意圖，對調(diào)整裝置600的各 個(gè)子方塊進(jìn)行解說。
調(diào)整裝置600是通過遮罩處理器610來接收原始影像IMG中的每一像素， 因此調(diào)整裝置600所需處理的資料量是依據(jù)遮罩處理器610的遮罩的大小而決 定的，換而言之，與現(xiàn)有技術(shù)相比較之下，調(diào)整裝置600不需花費(fèi)大量的存儲 器空間，來預(yù)先儲存整張?jiān)加跋馡MG，即可達(dá)到增強(qiáng)原始影像IMG對比度 的目的。
繼續(xù)參照圖5，當(dāng)亮度檢測單元620接收到像素矩陣PTX后，亮度檢測單 元620將比較像素矩陣PTX中每一子像素的像素值，以將比較所得的最大像素 值，輸出作為一亮度基準(zhǔn)值LV ，艮卩LV=max[rl,gl,bl,r2，g2,b2,r3,g3,b3]。舉例 而言，參照圖6，當(dāng)像素矩陣PTX呵100,125，85,70,72，77,100，101,110]時(shí)，亮度 檢測單元620將比較子像素rl r3、 gl g3、以及bl b3的像素值。此時(shí)，若比 較結(jié)果為子像素gl的像素值(125)為最大，則亮度檢測單元620所輸出的亮度 基準(zhǔn)值LV425。
借此，亮度調(diào)整單元630利用所接收到的亮度基準(zhǔn)值LV，進(jìn)行如以下式 (1) (3)的演算過程
LB = LV+PM (1) if LB>(2、1), RV = (2M) (2) else RV=LB (3)
其中，LB為亮度提升值； PM為常數(shù)值；
RV為亮度調(diào)整單元630所輸出的數(shù)值。
且像素P71 P76中的子像素的灰度解析度為k位元，最大灰度值相等于 (2^1)， k為大于O的整數(shù)。
依上述的演算過程判定像素所需的增量，其中如式(l)所示的，亮度調(diào)整單 元630首先會提高亮度基準(zhǔn)值LV，且利用常數(shù)值PM與亮度基準(zhǔn)值LV相加的 方式，來獲得亮度提升值LB。之后，則如式(2) (3)所示的，亮度調(diào)整單元630 會將亮度提升值LB與一最大灰度值(2、1)相比較，來判定數(shù)值RV為亮度提升
值LB或是最大灰度值(2、1)。
舉例而言，假設(shè)原始影像IMG灰度解析度為8位元*=8)，也就是原始影 像IMG的最大灰度值為28-1=255的情況下，當(dāng)亮度基準(zhǔn)值LV=125時(shí)，且常 數(shù)值PM為80，則演算過程如下
LB = 125+80 = 205 (4) if LB > 255, RV = 255 (5) else RV= 205 (6)
如式(4)所示的，亮度調(diào)整單元630首先將亮度基準(zhǔn)值LV(125)與一常數(shù)值 (80)相加，以產(chǎn)生亮度提升值LB(205)。
之后，如式(5) (6)所示的，由于亮度提升值LB(205)小于最大灰度值(255)， 故亮度調(diào)整單元630所輸出的數(shù)值RV相等于亮度提升值LB(205)。
繼續(xù)參照圖5，當(dāng)亮度調(diào)整單元630判別完像素所需的增量后，比例計(jì)算 單元640進(jìn)行如下式(7)的演算過程，
AS = (2、1)/(RV-TH1) (7) 其中，AS為調(diào)整比例值，TH1為第一臨界值。
比例計(jì)算單元640以第一臨界值TH1為基準(zhǔn)，來調(diào)整亮度調(diào)整單元630 所輸出的數(shù)值RV，例如，將亮度調(diào)整單元630所輸出的數(shù)值RV減去第一臨 界值TH1。之后，將最大灰度值(2、1)與調(diào)整后的亮度調(diào)整單元630的輸出 (RV-TH1)進(jìn)行除法運(yùn)算，進(jìn)而取得一調(diào)整比例值A(chǔ)S。
舉例而言，如圖7所示的，假設(shè)亮度調(diào)整單元630所輸出的數(shù)值RV=205， 亮度檢測單元620所輸出的亮度基準(zhǔn)值LV為125，即當(dāng)像素矩陣PTX中的最 大像素為125時(shí)，更進(jìn)一步假設(shè)最大灰度值=255*=8)、第一臨界值THh12， 則如式(8)所示，
AS = 255/(205-12)=255/193=1.32 (8)
比例計(jì)算單元640將利用第一臨界值TH1(12)，來調(diào)整亮度調(diào)整單元630 所輸出的數(shù)值RV(205)，即將亮度調(diào)整單元630所輸出的數(shù)值RV(205)減去第 一臨界值TH1(12)，以取得數(shù)值193，且比例計(jì)算單元640再將最大灰度值(255) 與數(shù)值193進(jìn)行除法運(yùn)算，進(jìn)而取得數(shù)值為1.32的調(diào)整比例值A(chǔ)S。
在獲取調(diào)整比例值A(chǔ)S后，調(diào)整裝置600將可通過對比增強(qiáng)單元650適度
地調(diào)整每一像素的明亮度，對比增強(qiáng)單元650以第二臨界值TH2為基準(zhǔn)來調(diào)整 特定像素SP中的每一子像素，并將調(diào)整后的特定像素SP與調(diào)整比例值A(chǔ)S相 乘，以達(dá)輸出特定像素SP經(jīng)本對比增強(qiáng)方法處理后的像素值，且隨著遮罩處 理器610掃過整張影像，調(diào)整裝置600將依序?qū)⒂跋裰械拿恳幌袼禺?dāng)作特定像 素SP進(jìn)行處理，因而達(dá)到增強(qiáng)整張影像對比度的目的，最終調(diào)整裝置600將 通過對比增強(qiáng)單元650產(chǎn)生增強(qiáng)對比度之后的影像IMG'。 舉例而言，如下式(9) (12)所示，
r2， = (r2-TH2) = (70-12) = 58 ( 9)
g2 ， = (g2-TH2) = (72-12) = 60 (10)
b2， = (b2-TH2) = (77-12) = 65 (11)
P75，=( r2，，g2，，b2，"AS =(58, 60, 65)* 1.32
=(76.56, 79.2， 85.8) (12)
當(dāng)?shù)诙R界值TH2為12，且遮罩處理單元610所輸出的特定像素SP為圖 6的像素P75—r2,g2,b2)—70, 72， 77)時(shí)，對比增強(qiáng)單元650將利用第二臨界值 TH2(12)調(diào)整子像素r2、 g2、 b2的像素值，即子像素r2、 g2、 b2的像素值減去 第二臨界值TH2(12)，以取得調(diào)整后的特定像素SP，=(r2，,g2，,b2，)= (58, 60, 65)。 之后，對比增強(qiáng)單元650將調(diào)整后的特定像素SP'與調(diào)整比例值A(chǔ)S(1.32)相乘， 以輸出像素P75經(jīng)本對比增強(qiáng)方法處理后的像素值P75' = ( 76.56, 79.2， 85.8 )。
此時(shí)調(diào)整比例值A(chǔ)S與像素矩陣中的最大像素值的相對關(guān)系曲線圖，如圖 7所示，當(dāng)某一像素附近區(qū)域的最大像素值越小時(shí)，則代表此一區(qū)域的亮度偏 暗，因此可以求得較大的調(diào)整比例值A(chǔ)S，反之，如果當(dāng)某一像素附近區(qū)域的 最大像素值越大時(shí)，則代表此一區(qū)域的亮度偏亮，因此可以求得較小的調(diào)整比 例值A(chǔ)S。
為了讓熟習(xí)此技術(shù)者，能夠依據(jù)本實(shí)施例的教示而推衍出本發(fā)明的所有技 術(shù)特征，以下將以圖8所繪示的影像示意圖為例，再次說明圖5實(shí)施例的整體 操作流程。
請同時(shí)參照圖5與圖8，其中圖8所繪示的原始影像IMG包括多數(shù)個(gè)像素， 例如已標(biāo)示出的像素P81 P92，且每一像素包括3個(gè)子像素，例如像素P84包
括子像素(rl，gl,bl)，像素P85包括子像素(r2,g2,b2)，像素P86則包括子像素 (r3,g3,b3)，...，而像素P92則包括子像素(r9,g9,b9)，此外，在此假定圖8所繪 示的原始影像IMG的灰度解析度為8位元，也就是最大灰度值為255的情況下， 對圖5中的各個(gè)子方塊進(jìn)行說明。
在此，假定遮罩處理單元610的遮罩的大小為3*3，故當(dāng)原始影像IMG輸 入該遮罩范圍內(nèi)的9個(gè)像素后，遮罩處理單元610便會輸出像素矩陣PTX，例 如在某一時(shí)刻遮罩處理單元610所輸出的PTX=[rl,gl,bl,'",r9,g9,b9]，其中 像素矩陣ptx由像素p84 p92所構(gòu)成，相對地，此時(shí)遮罩處理單元610依據(jù) 像素矩陣PTX的中心像素，將像素p88作為特定像素SP之后，亮度檢測單元 620會根據(jù)像素矩陣PTX中的27個(gè)子像素的像素值，取出其中的最大值以作 為亮度基準(zhǔn)值 LV， 此時(shí)的亮度基準(zhǔn)值 LV=max(PTX)=max(r 1 ，g 1 ,b 1 ,r2,g2，b2,.. ,r9,g9,b9)。
借此，亮度調(diào)整單元630利用所接收到的亮度基準(zhǔn)值LV，進(jìn)行如式(13) (15) 的演算過程
LB-LV+PM (13)
if LB>255, RV=255 (14)
else RV=LB (15)
其中，LB為亮度提升值； pm為常數(shù)值；
rv為亮度調(diào)整單元630所輸出的數(shù)值。
其中，在式(13)的演算過程中，亮度調(diào)整單元630利用常數(shù)值PM與亮度 基準(zhǔn)值LV相加的方式，來產(chǎn)生亮度提升值LB，且亮度調(diào)整單元630利用式 (14) (15)，來判定數(shù)值RV相等于亮度提升值LB或是最大灰度值(255)。
之后，比例計(jì)算單元640進(jìn)行如式(16)的演算過程，來產(chǎn)生調(diào)整比例值A(chǔ)S。 AS = 255/(RV-THl) (16)
其中，比例計(jì)算單元640是利用亮度調(diào)整單元630所輸出的數(shù)值RV減去 第一臨界值TH1的作法，來調(diào)整亮度調(diào)整單元630。的后，比例計(jì)算單元640 再將最大灰度值(255)與調(diào)整后的亮度調(diào)整單元630的輸出(RV-TH1)進(jìn)行除法 運(yùn)算。
如此一來，參照圖8，當(dāng)遮罩處理單元610所產(chǎn)生的特定像素SP=(r5,g5,b5) 的情況下，對比增強(qiáng)單元650則可進(jìn)行如式(17) (20)的演算過程，
r5， = (r5-TH2) (17)
g5、(g5-TH2) (18)
b5， = (b5-TH2) (19)
P88，=(r5，， g5，， b5，)承AS (20) 產(chǎn)生調(diào)整后的特定像素SP'=(r5'， g5', b5')，其中對比增強(qiáng)單元650是利用 子像素r5、 g5、 b5減去第二臨界值TH2的作法，取得調(diào)整后的特定像素 SP，=(r5',g5',b5')，以便將調(diào)整后的特定像素SP，與調(diào)整比例值A(chǔ)S相乘，進(jìn)而 輸出像素P88經(jīng)本對比增強(qiáng)方法處理后的像素值P88'。
接下來將以圖9、圖10及圖11所繪示的功能方塊圖對圖5中的子方塊 630-650作進(jìn)一步的說明。其中圖9繪示為亮度調(diào)整單元630的功能方塊圖、 圖10繪示為比例計(jì)算單元640的功能方塊圖，而圖11則繪示為對比增強(qiáng)單元 650的功能方塊圖。
參照圖9，亮度調(diào)整單元630包括加法器631與函數(shù)運(yùn)算器632。其中， 加法器631與函數(shù)運(yùn)算器632所進(jìn)行的演算過程可參照式(1) (3)來看，在此， 加法器631將亮度基準(zhǔn)值LV與一常數(shù)值PM進(jìn)行相加，以產(chǎn)生亮度提升值LB 之后，函數(shù)運(yùn)算器632將亮度提升值LB與最大灰度值相比較，以適當(dāng)?shù)剌敵?亮度提升值LB或最大灰度值，最大灰度值為一個(gè)影像當(dāng)中明亮程度的上限， 所以如果當(dāng)亮度提升值LB超過了最大灰度值，函數(shù)運(yùn)算器632則以最大灰度 值來取代亮度提升值LB并允予輸出，否則即輸出亮度提升值LB。
接下來參考圖10，比例計(jì)算單元640包括加法器641與除法器642，加法 器641將亮度調(diào)整單元630所輸出的數(shù)值RV減去第一臨界值TH1。之后，除 法器642將最大灰度值與加法器641的輸出進(jìn)行除法運(yùn)算，進(jìn)而產(chǎn)生調(diào)整比例 值A(chǔ)S。
最后請參考圖ll，對比增強(qiáng)單元650包括加法器651與乘法器652。加法 器651用以將特定像素SP中的每一子像素與第二臨界值TH2進(jìn)行減法運(yùn)算， 然后，乘法器652則用以將加法器651的輸出與調(diào)整比例值A(chǔ)S進(jìn)行乘法運(yùn)算， 進(jìn)而輸出經(jīng)由本調(diào)整裝置600加強(qiáng)對比度之后的影像。為了驗(yàn)證本發(fā)明較佳實(shí)施例所舉的調(diào)整裝置600的可行性，故針對圖12A~ 圖16A所示的原始影像進(jìn)行模擬，其中調(diào)整裝置600的模擬環(huán)境設(shè)定為常數(shù)值 PM=80、第一臨界值THK2、第二臨界值TH242。
參照圖12B 16B，在此，圖12B所示的影像為圖12A的原始影像經(jīng)由調(diào) 整裝置600處理后的影像，圖13B所示的影像為圖13A的原始影像經(jīng)由調(diào)整裝 置600處理后的影像，以此類推圖14B 16B與圖14A 16A的相對應(yīng)關(guān)系。
從圖12A 圖16A與圖12B 16B的比對結(jié)果來看，可明顯地發(fā)現(xiàn)經(jīng)由調(diào)整 裝置600處理后的影像，其具備較高的影像清晰度。
另一觀點(diǎn)來看，圖17繪示為依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所示的增強(qiáng)影像對比 度的調(diào)整方法流程圖。請參考圖17，在增強(qiáng)影像對比度的過程中，首先，于步 驟S181，依照一遮罩的大小自影像中擷取出一像素矩陣，并將此像素矩陣中一 特定位置所對應(yīng)的像素作為一特定像素，由于本實(shí)施例的調(diào)整方法一次只須擷 取由數(shù)個(gè)相鄰像素所構(gòu)成的像素矩陣PTX即可進(jìn)行處理，所以不需要耗費(fèi)大量 的存儲器空間先儲存整張影像的資料。
之后，于步驟S182中，比較像素矩陣中每一子像素的像素值，以將比較 所得的最大像素值作為一亮度基準(zhǔn)值。為了判定增強(qiáng)每一像素所需的增量，本 調(diào)整方法在步驟S183中，提高亮度基準(zhǔn)值，并據(jù)以產(chǎn)生一亮度提升值。之后， 在步驟S184中，將亮度提升值與最大灰度值相比較，以依據(jù)比較結(jié)果來提供 最大灰度值或亮度提升值。
接著，于步驟S185中，以第一臨界值為基準(zhǔn)來調(diào)整最大灰度值或亮度提 升值，以將調(diào)整后的數(shù)值與最大灰度值進(jìn)行除法運(yùn)算，進(jìn)而取得一調(diào)整比例值。
通過調(diào)整比例值的取得，本調(diào)整方法于步驟S186中，以第二臨界值為基 準(zhǔn)來調(diào)整特定像素中的每一子像素，并將調(diào)整后的特定像素與調(diào)整比例值相 乘，進(jìn)而輸出經(jīng)本對比增強(qiáng)方法處理后的特定像素。
之后，于步驟S187中，判別整張影像中的每一像素是否已依序被視為特 定像素，假如還有像素未被視為特定像素做處理，本調(diào)整方法會于步驟S188 中，將影像所對應(yīng)的遮罩移動一個(gè)像素，借此，依據(jù)移動過后的遮罩來重復(fù)步 驟S181 S187。如此一來，影像中的每一像素將依序被視為特定像素來進(jìn)行處 理，進(jìn)而達(dá)到增強(qiáng)整張影像對比度的目的。值得注意的是，第一臨界值與第二臨界值的設(shè)定，設(shè)計(jì)者可依調(diào)整裝置所 需的應(yīng)用需求，來任意調(diào)整此第一臨界值與第二臨界值的數(shù)值。至于本調(diào)整方 法的其他細(xì)節(jié)步驟，已包含在之前各個(gè)實(shí)施例中，在此就不多加敘述。
綜上所述，本發(fā)明利用遮罩處理器對影像作區(qū)域性的處理，來有效地降低 調(diào)整裝置所需的存儲器空間。此外，與現(xiàn)有技術(shù)相比之下，本發(fā)明的調(diào)整裝置 將適用于對硬件體積及成本極為敏感的移動裝置。
雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭示如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何本 領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的修改和完善， 因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)以權(quán)利要求書所界定的為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種增強(qiáng)影像對比度的調(diào)整裝置，用以調(diào)整一原始影像的對比度，該原始影像包括多數(shù)個(gè)像素，且每一像素包括多數(shù)個(gè)子像素，其特征在于，該調(diào)整裝置包括一遮罩處理器，用以依照該遮罩處理器的遮罩的大小，自該原始影像擷取出一像素矩陣，并將該像素矩陣中一特定位置所對應(yīng)的像素，輸出作為一特定像素；一亮度檢測單元，用以比較該像素矩陣中每一子像素的像素值，以將比較所得的最大像素值，輸出作為一亮度基準(zhǔn)值；一亮度調(diào)整單元，利用提高該亮度基準(zhǔn)值來產(chǎn)生一亮度提升值，并將該亮度提升值與一最大灰度值相比較，以依據(jù)比較結(jié)果輸出該亮度提升值或該最大灰度值；一比例計(jì)算單元，以一第一臨界值為基準(zhǔn)調(diào)整該亮度調(diào)整單元的輸出，并將該最大灰度值與調(diào)整后的該亮度調(diào)整單元的輸出進(jìn)行除法運(yùn)算，以取得一調(diào)整比例值；以及一對比增強(qiáng)單元，以一第二臨界值為基準(zhǔn)來調(diào)整該特定像素中的每一子像素，并將調(diào)整后的該特定像素與該調(diào)整比例值相乘，以輸出經(jīng)增強(qiáng)方法處理后的該特定像素。
2. 如權(quán)利要求1所述的增強(qiáng)影像對比度的調(diào)整裝置，其特征在于，該亮度 調(diào)整單元通過該亮度基準(zhǔn)值與一常數(shù)值相加，來產(chǎn)生該亮度提升值。
3. 如權(quán)利要求2所述的增強(qiáng)影像對比度的調(diào)整裝置，其特征在于，該常數(shù) 值為80。
4. 如權(quán)利要求2所述的增強(qiáng)影像對比度的調(diào)整裝置，其特征在于，當(dāng)該亮 度基準(zhǔn)值表示為LV，該常數(shù)表示為PM，且該些子像素的灰度解析度為k位元， 該最大灰度值為(24-l)時(shí)，k為大于0的整數(shù)，該亮度調(diào)整單元包括一加法器，用以將該亮度基準(zhǔn)值LV與該常數(shù)值PM相加，并據(jù)以產(chǎn)生該 亮度提升值LB，其中LB用以表示該亮度提升值；以及一函數(shù)運(yùn)算器，用以將該亮度提升值LB與該最大灰度值(2、1)相比較，當(dāng) 該亮度提升值LB小于該最大灰度值時(shí)，該函數(shù)運(yùn)算器輸出該亮度提升值LB，反之，該函數(shù)運(yùn)算器輸出該最大灰度值，即該亮度調(diào)整單元是依據(jù)一第一演算法輸出該亮度提升值LB或該最大灰 度值，其中，該亮度調(diào)整單元所輸出的數(shù)值表示為RV，且該第一演算法為 LB = LV+PMif LB>(2、1)， RV = (2、1) else RV=LB。
5. 如權(quán)利要求4所述的增強(qiáng)影像對比度的調(diào)整裝置，其特征在于，該k值為8。
6. 如權(quán)利要求1所述的增強(qiáng)影像對比度的調(diào)整裝置，其特征在于，該比例 計(jì)算單元通過該亮度調(diào)整單元所輸出的數(shù)值減去該第一臨界值，來產(chǎn)生調(diào)整后 的該亮度調(diào)整單元的輸出。
7. 如權(quán)利要求1所述的增強(qiáng)影像對比度的調(diào)整裝置，其特征在于，該第一 臨界值為12。
8. 如權(quán)利要求1所述的增強(qiáng)影像對比度的調(diào)整裝置，其特征在于，當(dāng)該調(diào) 整比例值表示為AS，該第一臨界值表示為TH1，該亮度調(diào)整單元所輸出的數(shù) 值表示為RV，且該些子像素的灰度解析度為k位元，該最大灰度值為(2、1) 時(shí)，k為大于0的整數(shù)，該比例計(jì)算單元包括一第一加法器，用以將該亮度調(diào)整單元所輸出的數(shù)值RV與該第一臨界值 TH1進(jìn)行減法運(yùn)算；以及一除法器，用以將該最大灰度值與該第一加法器的輸出進(jìn)行除法運(yùn)算，即該比例計(jì)算單元是依據(jù)一第二演算法來取得該調(diào)整比例值A(chǔ)S，該第二 演算法為AS = (2、1)/(RV-TH1)。
9. 如權(quán)利要求1所述的增強(qiáng)影像對比度的調(diào)整裝置，其特征在于，該對比 增強(qiáng)單元通過該特定像素中的每一子像素分別減去該第二臨界值，來產(chǎn)生調(diào)整 后的該特定像素。
10. 如權(quán)利要求1所述的增強(qiáng)影像對比度的調(diào)整裝置，其特征在于，該第二 臨界值為12。
11. 如權(quán)利要求l所述的增強(qiáng)影像對比度的調(diào)整裝置，其特征在于，每一像 素包括3個(gè)子像素，且該特定像素中的3個(gè)子像素分別表示為r、 g、 b，該第 二臨界值表示為TH2，該調(diào)整比例值表示為AS，且經(jīng)增強(qiáng)方法處理后的該特 定像素表示為P'，該對比增強(qiáng)單元包括一第二加法器，用以將該特定像素中的該些子像素r、 g、 b分別與該第二 臨界值TH2進(jìn)行減法運(yùn)算；以及1一乘法器，用以將該第二加法器的輸出與該調(diào)整比例值A(chǔ)S進(jìn)行乘法運(yùn)算，即該對比增強(qiáng)單元是依據(jù)一第三演算法，來取得經(jīng)增強(qiáng)方法處理后的該特 定像素P'，該第三演算法為P，=(( r- TH2), (g- TH2), (b陽TH2))承AS。
12. 如權(quán)利要求l所述的增強(qiáng)影像對比度的調(diào)整裝置，其特征在于，該些子 像素的灰度解析度為k位元，該最大灰度值為(2、1)， k為大于0的整數(shù)。
13. 如權(quán)利要求l所述的增強(qiáng)影像對比度的調(diào)整裝置，其特征在于，該特定 位置為該像素矩陣的中心像素。
14. 一種增強(qiáng)影像對比度的調(diào)整方法，用以調(diào)整一原始影像的對比度，其中 該原始影像包括多數(shù)個(gè)像素，且每一像素包括多數(shù)個(gè)子像素，其特征在于，該 調(diào)整方法包括下列步驟依照一遮罩的大小自該原始影像擷取出一像素矩陣，并將該像素矩陣中一 特定位置所對應(yīng)的像素作為一特定像素；比較該像素矩陣中每一子像素的像素值，以將比較所得的最大像素值作為 一亮度基準(zhǔn)值；提高該亮度基準(zhǔn)值，以產(chǎn)生一亮度提升值；將該亮度提升值與一最大灰度值相比較，以依據(jù)比較結(jié)果來提供該最大灰 度值或該亮度提升值；以一第一臨界值為基準(zhǔn)調(diào)整該最大灰度值或該亮度提升值，并將調(diào)整后的 數(shù)值與該最大灰度值進(jìn)行除法運(yùn)算，以取得一調(diào)整比例值；以一第二臨界值為基準(zhǔn)來調(diào)整該特定像素中的每一子像素，并將調(diào)整后的 該特定像素與該調(diào)整比例值相乘；以及將該遮罩移動一個(gè)像素，并重復(fù)上述各步驟，直到該原始影像中的每一像 素皆依序被視為該特定像素為止。
15. 如權(quán)利要求14所述的增強(qiáng)影像對比度的調(diào)整方法，其特征在于，當(dāng)該 亮度基準(zhǔn)值表示為LV時(shí)，提高該亮度基準(zhǔn)值LV的步驟包括將該亮度基準(zhǔn)值LV與一常數(shù)值PM相加，以產(chǎn)生該亮度提升值LB，即 LB = LV+PM，其中，PM用以表示該常數(shù)值，LB用以表示該亮度提升值。
16. 如權(quán)利要求15所述的增強(qiáng)影像對比度的調(diào)整方法，其特征在于，該常 數(shù)值PM為80。
17. 如權(quán)利要求15所述的增強(qiáng)影像對比度的調(diào)整方法，其特征在于，當(dāng)該 亮度提升值與該最大灰度值相比較的結(jié)果表示為RV，該些子像素的灰度解析 度為k位元，該最大灰度值為(2、1)時(shí)，k為大于0的整數(shù)，依據(jù)比較結(jié)果來提 供該最大灰度值或該亮度提升值的步驟包括當(dāng)該亮度提升值LB小于該最大灰度值時(shí)，提供該亮度提升值LB;以及 當(dāng)該亮度提升值LB大于該最大灰度值時(shí)，提供該最大灰度值，即 if LB〉(2、1), RV = (2、1) else RV=LB。
18. 如權(quán)利要求17所述的增強(qiáng)影像對比度的調(diào)整方法，其特征在于，k=8。
19. 如權(quán)利要求14所述的增強(qiáng)影像對比度的調(diào)整方法，其特征在于，以該 第一臨界值為基準(zhǔn)調(diào)整該最大灰度值或該亮度提升值的步驟包括將該最大灰度值或該亮度提升值，與該第一臨界值進(jìn)行減法運(yùn)算。
20. 如權(quán)利要求14所述的增強(qiáng)影像對比度的調(diào)整方法，其特征在于，以該 第二臨界值為基準(zhǔn)來調(diào)整該特定像素中的每一子像素的步驟包括將該特定像素中的每一子像素與該第二臨界值進(jìn)行減法運(yùn)算。
21. 如權(quán)利要求14所述的增強(qiáng)影像對比度的調(diào)整方法，其特征在于，該些 子像素的灰度解析度為k位元，該最大灰度值為2、1， k為大于O的整數(shù)。
22. 如權(quán)利要求14所述的增強(qiáng)影像對比度的調(diào)整方法，其特征在于，該特 定位置為該像素矩陣的中心像素。
23. 如權(quán)利要求14所述的增強(qiáng)影像對比度的調(diào)整方法，其特征在于，該第 一臨界值為12。
24. 如權(quán)利要求14所述的增強(qiáng)影像對比度的調(diào)整方法，其中該第二臨界值 為12。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種增強(qiáng)影像對比度的調(diào)整裝置與其方法，此調(diào)整裝置包括遮罩(mask)處理器、亮度檢測單元、亮度調(diào)整單元、比例計(jì)算單元、以及對比增強(qiáng)單元。其中，遮罩處理器用以依照其遮罩的大小自一原始影像擷取出一像素矩陣，并將此像素矩陣中一特定位置所對應(yīng)的像素，輸出作為一特定像素。另一方面，亮度檢測單元、亮度調(diào)整單元、以及比例計(jì)算單元相互串接，以利用像素矩陣中每一子像素的關(guān)系進(jìn)行影像處理，進(jìn)而產(chǎn)生一調(diào)整比例值。借此，對比增強(qiáng)單元將調(diào)整后的特定像素值與調(diào)整比例值相乘，進(jìn)而達(dá)到增強(qiáng)影像對比度的目的。
文檔編號G09G5/00GK101188101SQ20071016699
公開日2008年5月28日 申請日期2007年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月21日
發(fā)明者李俊賢, 羅新臺, 翁瑞興, 許景富 申請人:勝華科技股份有限公司