專利名稱：影像色彩處理元件與方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā) 明涉及一種影的處理技術(shù)，尤其涉及一種影像色彩處理元件與方法。
背景技術(shù)：
在各種的影像裝置中，色度信號常會因為各種儲存或傳輸?shù)囊蛩?，導致色度?質(zhì)不佳，進而影響到整體的影像品質(zhì)，其中特別是影像中屬于對象的邊緣色彩品質(zhì)會影 響到對象顯示的清晰與否。圖1為現(xiàn)有的影像處理技術(shù)在顯示對象的邊緣時會發(fā)生的一種情形的示意圖。 參閱圖1，對于一個影像顯示系統(tǒng)中所顯示的一個影像100，其所顯示的圖件影像一般會 有一圖件的實際邊緣102。在一些情形，圖件的實際邊緣102常會產(chǎn)生具有彩虹的顯示邊 緣104，使得圖件的邊緣不清晰，顯示畫質(zhì)因此受到影響。其中，圖件邊緣，如一般所了 解，是指顯示影像中具有紋路結(jié)構(gòu)的影像內(nèi)容。例如所要顯示的圖件是一個球形對象， 而球形對象邊緣會有大幅度的色彩變化構(gòu)成圓形的紋路結(jié)構(gòu)。上述邊緣顯示的品質(zhì)不佳 的情形以NTSC格式的影像最為明顯。NTSC格式所儲存的數(shù)據(jù)為N = Y+Cb cos (ω t) +Cr sin (ω t)，其中Y為亮度數(shù)據(jù)，色度數(shù)據(jù)(CbCr)是YUV色彩空間的色彩信息。NTSC格 式是將YCbCr組合形成的數(shù)據(jù)。要得到影像的亮度與色度就需要將Y與CbCr分離，導 致色度數(shù)據(jù)的損失。圖2為現(xiàn)有的處理色度數(shù)據(jù)的方式示意圖。參閱圖2，數(shù)字影像200是以像素陣 列來顯示一個影像在YUV色彩空間的對應像素的影像數(shù)據(jù)，其對于奇數(shù)影像的相鄰像素 數(shù)據(jù)是以Y+C與Y-C交替儲存。當下一個偶數(shù)影像畫面則是以Y-C與Y+C交替儲存。 當前后兩個影像做相加與相減的運算后，可以分離出Y與C的數(shù)據(jù)。但是例如就屬于圖 件邊緣202的像素204來說，其由于圖件邊緣202 —般會有較大幅度的亮度與色度變化， 因此分離出來的Y’與C’的數(shù)據(jù)都會夾雜C與Y的數(shù)據(jù)。換言之，就是分離出來的 Y，與C’會有下述的誤差Y，= Y+ Δ C ；C，=C+Δ Y。如此，對于圖件邊緣的顯示就產(chǎn)生品質(zhì)不佳的現(xiàn)象。另外，如果像素是以RGB的方式來顯示，由于RGB次像素的排列方式一般是采 用最密集方式來組合像素。因此，綠色次像素的數(shù)量會比其他紅次像素與藍次像素的數(shù) 量多一些，影像的色彩會偏綠。因此，RGB的顯示方式對對象的邊界也會產(chǎn)生失真的現(xiàn) 象。如何改善色度信號的品質(zhì)是影像處理需要考慮的因素之一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供影像色彩處理元件與方法，至少可以改善色度信號的品質(zhì)，其中對于顯示對象的邊界會有較佳的顯示品質(zhì)。本發(fā)明提供一種影像色彩處理元件，以處理在一影像的一亮度數(shù)據(jù)與一輸入色 度數(shù)據(jù)，包括一邊緣偵測單元接收該影像的該亮度數(shù)據(jù)，對該影像的每一個像素偵測是 否屬于一圖件邊緣，且給予一邊緣強度；一色度濾波單元接收該影像的該輸入色度數(shù) 據(jù)，做色度濾波后輸出一被過濾色度數(shù)據(jù)；一色度混合單元接收邊緣強度，被過濾色度 數(shù)據(jù)以及輸入色度數(shù)據(jù)，且根據(jù)該邊緣強度將該被過濾色度數(shù)據(jù)與該輸入色度數(shù)據(jù)以權(quán) 重方式混合，得到一輸出色度數(shù)據(jù)。依照本發(fā)明的一實施例，在所述的影像色彩處理元件，其中邊緣偵測單元可以 包括一水平邊緣偵測單元，以決定每一個該像素的一水平邊緣強度；以及一垂直邊緣偵 測單元，以決定每一個該像素的一垂直邊緣強度，其中將該水平邊緣強度與該垂直邊緣 強度根據(jù)一運算得到該邊緣強度。依照本發(fā)明的一實施例，在所述的影像色彩處理元件，其中該水平邊緣偵測單 元與該垂直邊緣偵測單元都包括hi，2，-l]/4的過濾器將該影像的該亮度數(shù)據(jù)過濾，得 到可能的邊緣區(qū)域。依照本發(fā)明的一實施例，在所述的影像色彩處理元件，其中該色度濾波單元包 括一排序單元與一選出單元。排序單元接收該輸入色度數(shù)據(jù)，對于要處理的一像素開始 向前取N個該色度數(shù)據(jù)，以大小排序成N個排序色度數(shù)據(jù)。該選出單元從該N個排序色 度數(shù)據(jù)中，取第M個大的色度數(shù)據(jù)，當做該像素過濾后的該被過濾色度數(shù)據(jù)，其中M> 1，且N > Μ。依照本發(fā)明的一實施例，在所述的影像色彩處理元件，其中該色度混合單元包 括一權(quán)重單元與一混合單元。該權(quán)重單元接收該邊緣強度產(chǎn)生一權(quán)重值，其中當該邊緣 強度小于一低臨界值則設定該權(quán)重值為零，當該邊緣強度大于一高臨界值則設定該權(quán)重 值為1，當該邊緣強度在該低臨界值與高臨界值之間則依線性比例設定該權(quán)重值。該混合 單元接收該權(quán)重值，該被過濾色度數(shù)據(jù)，與該輸入色度數(shù)據(jù)，根據(jù)該權(quán)重值線性混合該 被過濾色度數(shù)據(jù)與該輸入色度數(shù)據(jù)得到輸出色度數(shù)據(jù)。本發(fā)明還提供一種影像色彩處理方法，以處理在一影像的一亮度數(shù)據(jù)與一輸入 色度數(shù)據(jù)，包括進行邊緣偵測步驟，接收該影像的該亮度數(shù)據(jù)，偵測該影像的每一個像 素是否屬于一圖件邊緣，且給予一邊緣強度。并且，影像色彩處理方法還包括進行色度 濾波步驟，接收該影像的該輸入色度數(shù)據(jù)，進行色度濾波而輸出一被過濾色度數(shù)據(jù)。色 度混合步驟包括接收該邊緣強度，該被過濾色度數(shù)據(jù)以及該輸入色度數(shù)據(jù)，根據(jù)該邊緣 強度將該被過濾色度數(shù)據(jù)與該輸入色度數(shù)據(jù)以權(quán)重方式混合，得到一輸出色度數(shù)據(jù)。本發(fā)明還提供一種影像色彩處理方法，設置于一顯示系統(tǒng)中，以 處理一影像的 一亮度數(shù)據(jù)與一輸入色度數(shù)據(jù)，包括接收該影像的一亮度數(shù)據(jù)與一輸入色度數(shù)據(jù)。接著 偵測要顯示的一像素是否屬于一圖件邊緣區(qū)域，且給予一邊緣強度。將該輸入色度數(shù)據(jù) 做一濾波處理，得到一過濾色度數(shù)據(jù)。根據(jù)該邊緣強度，將該輸入色度數(shù)據(jù)與該過濾色 度數(shù)據(jù)做權(quán)重混合，得到一新的色度數(shù)據(jù)。為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉實施例，并配合所附圖 式作詳細說明如下。


圖1為現(xiàn)有的影像處理技術(shù)在顯示對象的邊緣時會發(fā)生的一種情形的示意圖。圖2為現(xiàn)有 的處理色度數(shù)據(jù)的方式示意圖。圖3為本發(fā)明一實施例的影像色彩處理元件的電路方塊示意圖。圖4為本發(fā)明一實施例的邊緣偵測單元的電路方塊示意圖。圖5為本發(fā)明一實施例的色度濾波單元的電路方塊示意圖。圖6為本發(fā)明一實施例的色度混合單元的電路方塊示意圖。圖7為本發(fā)明一實施例的權(quán)重單元308產(chǎn)生權(quán)重的示意圖。圖8為本發(fā)明一實施例的邊緣偵測機制示意圖。圖9A到圖9C為本發(fā)明一實施例的邊緣偵測機制示意圖。主要附圖標記說明100:影像；102:實際邊緣；104 顯示邊緣；200 數(shù)字影像；202 圖件邊緣；204 像素；250 邊緣偵測單元；252 色度濾波單元；254 色度混合單元；300 水平邊緣偵測單元；302 垂直邊緣偵測單元；304 大小排序單元；306 選出單元；308 權(quán)重單元；310 混合單元；400、404 水平掃描線；402 圖件邊緣；500 邊緣區(qū)域。
具體實施例方式本發(fā)明針對分離的亮度數(shù)據(jù)Y與色度數(shù)據(jù)C，再度做對應圖件邊緣的過濾處 理，因此至少可以提升濾除在圖件邊緣的色度數(shù)據(jù)。以下舉一些實施例來描述本發(fā)明， 但是本發(fā)明不僅限于所舉的一些實施例。并且，所舉的一些實施例之間也可以相互做適 當結(jié)合，得到另一些實施例。由于所要顯示的圖件邊緣會損失較多的色度數(shù)據(jù)，因此本發(fā)明會先偵測要顯示 的像素是否屬于圖件邊緣的區(qū)域。根據(jù)圖件邊緣的偵測強度，色度數(shù)據(jù)會做濾波處理， 例如是邊緣高色度成分的過濾處理。然后，依照偵測的邊緣強度對過濾處理后的色度數(shù) 據(jù)與原始的色度數(shù)據(jù)做權(quán)重混合，得到新的色度數(shù)據(jù)。圖3為本發(fā)明一實施例的影像色 彩處理元件的電路方塊示意圖。參閱圖3，一邊緣偵測單元250接收一圖框的像素或是至 少一部分像素的分別的亮度數(shù)據(jù)Y，進行邊緣偵測。邊緣偵測的較詳細機制會于后面描 述。邊緣偵測單元250對于每一個像素會產(chǎn)生一個偵測后的邊緣強度值。色度濾波單元252接收對應像素所輸入的先前已被分離的色度數(shù)據(jù)Cbefore，經(jīng)過 對色度濾波單元252的濾波后，減少在圖件邊緣在色度分離過程中，在圖件邊緣產(chǎn)生過 大的色度值得到被過濾后的色度數(shù)據(jù)Cffltered，其會輸出給后面的色度混合單元254。如何 過濾色度數(shù)據(jù)的較詳細機制實施例會于后面圖5描述。色度混合單元254接收由邊緣偵測單元250所輸出的邊緣強度，由色度濾波單元 252輸出的被過濾色度數(shù)據(jù)Cffltered以及輸入的色度數(shù)據(jù)Cbrf。re。根據(jù)該邊緣強度將該被過濾色度數(shù)據(jù)與該輸入色度數(shù)據(jù)以權(quán)重方式混合，得到一輸出色度數(shù)據(jù)cafte。換句話說，經(jīng) 過混合后所輸出的色度數(shù)據(jù)Cato會因為是否所顯示的內(nèi)容是否屬于圖件邊緣而有調(diào)整， 因此色度的品質(zhì)會提升。接著再針對邊緣偵測單元250、色度濾波單元252以及色度混合單元254的分別 功能的設計實施例作描述。邊緣偵測單元250可以是一般可以偵測圖件邊緣的機制都可以配合使用，無須 特別限定。然而本發(fā)明提出配合圖3的操作的簡易邊緣偵測單元的一實施例。圖4為本 發(fā)明一實施例的邊緣偵測單元的電路方塊示意圖。參閱圖4，邊緣偵測單元250例如有一 水平邊緣偵測單元300與一垂直邊緣偵測單元302，例如以串連方式連接。水平邊緣偵測 單元300與一垂直邊緣偵測單元302分別偵測在影像的水平方向或是垂直方向，可能是屬 于圖件邊緣的強度，因此可以無需對圖件邊緣的實際延伸方向做進一步考慮，達到簡易 偵測的方式，然而也不排除采用更精確的邊緣偵測機制或是其他機制的使用。就邊緣偵測機制來說，也配合參閱圖8。圖8為本發(fā)明一實施例的邊緣偵測機 制示意圖。圖件邊緣的亮度數(shù)據(jù)Y會有較明顯的變化。以一水平掃描線的一部分像素數(shù) 據(jù)為例來說明，其機制也可以應用到垂直線的邊緣偵測。就一水平掃描線400的六個像 素1 6的亮度數(shù)據(jù)Y，例如像素1 2的Y值為零，像素3 6的Y值為10，其Y值 由0到10的變化意味著有圖件的邊緣存在像素3的附近。如果水平邊緣偵測單元300采 用卜1，2，-1]的過濾器，其中卜1，2，-1]是指相鄰三個像素的亮度Y的乘值，另外也 可以再除以一正規(guī)值(normalization factor)，例如是4。經(jīng)過[_1，2，_1]的過濾器的計 算，到新的一水平掃描線404，其僅存在具有邊緣效應的信息。例如，圖件邊緣402是在 像素2與3的位置。像素2的過濾運算例如取對應像素2的相鄰三個像素1 3，進行過 濾器的計算(-1)*0+(2)*0+(_1)*10 =-10。對于像素3，其過濾器的計算是(-1)*0+(2)*10+(_1)*10 = 10。其他像素經(jīng)過濾器的計算得到0。因此，屬于可能是邊緣的區(qū)域的像素值會有較 大的像素值變化。依照相同方式，垂直邊緣偵測單元302也可以采用[-1，2，-1]的過 濾器但是針對垂直方向的亮度數(shù)據(jù)做過濾。過濾器例如是
權(quán)利要求
1.一種影像色彩處理元件，其特征在于，以處理一影像的一亮度數(shù)據(jù)與一輸入色度 數(shù)據(jù)，包括一邊緣偵測單元，接收該影像的該亮度數(shù)據(jù)，對該影像的每一個像素偵測是否屬于 一圖件邊緣，且給予一邊緣強度；一色度濾波單元，接收該影像的該輸入色度數(shù)據(jù)，做色度濾波后輸出一被過濾色度 數(shù)據(jù)；以及一色度混合單元，接收該邊緣強度，該被過濾色度數(shù)據(jù)以及該輸入色度數(shù)據(jù)，根據(jù) 該邊緣強度將該被過濾色度數(shù)據(jù)與該輸入色度數(shù)據(jù)以權(quán)重方式混合，得到一輸出色度數(shù) 據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的影像色彩處理元件，其特征在于，其中該邊緣偵測單元包括一水平邊緣偵測單元，以決定每一個該像素的一水平邊緣強度；以及 一垂直邊緣偵測單元，以決定每一個該像素的一垂直邊緣強度， 其中將該水平邊緣強度與該垂直邊緣強度根據(jù)一運算得到該邊緣強度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的影像色彩處理元件，其特征在于，其中該水平邊緣偵測單元 與該垂直邊緣偵測單元都包括卜1，2，-l]/4的過濾器將該影像的該亮度數(shù)據(jù)過濾，得到 可能的邊緣區(qū)域。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的影像色彩處理元件，其特征在于，其中該色度濾波單元包括一排序單元，接收該輸入色度數(shù)據(jù)，對于要處理的一像素開始向前取N個該色度數(shù) 據(jù)，以大小排序成N個排序色度數(shù)據(jù)；以及一選出單元，從該N個排序色度數(shù)據(jù)中，取第M個大的色度數(shù)據(jù)，當做該像素過濾 后的該被過濾色度數(shù)據(jù)，其中M>1，且N>M。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的影像色彩處理元件，其特征在于，其中N是4或5且M是 2或3。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的影像色彩處理元件，其特征在于，其中該色度混合單元包括一權(quán)重單元，接收該邊緣強度產(chǎn)生一權(quán)重值，其中當該邊緣強度小于一低臨界值則 設定該權(quán)重值為零，當該邊緣強度大于一高臨界值則設定該權(quán)重值為1，當該邊緣強度在 該低臨界值與高臨界值之間則依線性比例設定該權(quán)重值；以及一混合單元，接收該權(quán)重值，該被過濾色度數(shù)據(jù)，與該輸入色度數(shù)據(jù)，根據(jù)該權(quán)重 值線性混合該被過濾色度數(shù)據(jù)與該輸入色度數(shù)據(jù)得到該輸出色度數(shù)據(jù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的影像色彩處理元件，其特征在于，其中該權(quán)重值以W表 示，該被過濾色度數(shù)據(jù)以Cf表示，該輸入色度數(shù)據(jù)以Cb表示，該輸出色度數(shù)據(jù)以Ca表 示，貝"JCa = C^W+(I-W) *Cb。
8.—種影像色彩處理方法，其特征在于，以處理一影像的一亮度數(shù)據(jù)與一輸入色度 數(shù)據(jù)，包括進行邊緣偵測步驟，接收該影像的該亮度數(shù)據(jù)，偵測該影像的每一個像素是否屬于一圖件邊緣，且給予一邊緣強度；進行色度濾波步驟，接收該影像的該輸入色度數(shù)據(jù)，進行色度濾波而輸出一被過濾 色度數(shù)據(jù)；以及進行色度混合步驟，接收該邊緣強度，該被過濾色度數(shù)據(jù)以及該輸入色度數(shù)據(jù)，根 據(jù)該邊緣強度將該被過濾色度數(shù)據(jù)與該輸入色度數(shù)據(jù)以權(quán)重方式混合，得到一輸出色度 數(shù)據(jù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的影像色彩處理方法，其特征在于，其中該進行邊緣偵測步驟 包括偵測水平邊緣，以決定每一個該像素的一水平邊緣強度； 偵測垂直邊緣，以決定每一個該像素的一垂直邊緣強度；以及 將該水平邊緣強度與該垂直邊緣強度根據(jù)一運算得到該邊緣強度。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的影像色彩處理方法，其特征在于，其中該偵測水平邊緣步 驟與該偵測垂直邊緣步驟都采用hi，2，-l]/4的過濾計算方法，將該影像的該亮度數(shù)據(jù) 過濾，得到可能的邊緣區(qū)域。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的影像色彩處理方法，其特征在于，其中該進行色度濾波步 驟包括進行一排序步驟，接收該輸入色度數(shù)據(jù)，對于要處理的一像素開始向前取N個該色 度數(shù)據(jù)，依大小排序成N個排序色度數(shù)據(jù)；以及 進行一選出步驟，從該N個排序色度數(shù)據(jù)中，取第M個大的色度數(shù)據(jù)，當做該像素 過濾后的該被過濾色度數(shù)據(jù)，其中M>1，且N>M。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的影像色彩處理方法，其特征在于，其中N是4或5且M 是2或3。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的影像色彩處理方法，其特征在于，其中該進行色度混合步 驟包括進行一權(quán)重步驟，接收該邊緣強度產(chǎn)生一權(quán)重值，其中當該邊緣強度小于一低臨界 值則設定該權(quán)重值為零，當該邊緣強度大于一高臨界值則設定該權(quán)重值為1，當該邊緣強 度在該低臨界值與高臨界值之間則依線性比例設定該權(quán)重值；以及進行一混合步驟，接收該權(quán)重值，該被過濾色度數(shù)據(jù)，與該輸入色度數(shù)據(jù)，根據(jù)該 權(quán)重值線性混合該被過濾色度數(shù)據(jù)與該輸入色度數(shù)據(jù)得到該輸出色度數(shù)據(jù)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的影像色彩處理方法，其特征在于，其中該權(quán)重值以W表 示，該被過濾色度數(shù)據(jù)以Cf表示，該輸入色度數(shù)據(jù)以Cb表示，該輸出色度數(shù)據(jù)以Ca表 示，則進行Ca = CPW+(I-W) ^Cb的計算。
15.—種影像色彩處理方法，其特征在于，設置于一顯示系統(tǒng)中，以處理一影像的一 亮度數(shù)據(jù)與一輸入色度數(shù)據(jù)，包括接收該影像的一亮度數(shù)據(jù)與一輸入色度數(shù)據(jù)； 偵測要顯示的一像素是否屬于一圖件邊緣區(qū)域，且給予一邊緣強度； 將該輸入色度數(shù)據(jù)做一濾波處理，得到一過濾色度數(shù)據(jù)；以及 根據(jù)該邊緣強度，將該輸入色度數(shù)據(jù)與該過濾色度數(shù)據(jù)做權(quán)重混合，得到一新的色 度數(shù)據(jù)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的影像色彩處理方法，其特征在于，其中該濾波處理包括進行一排序步驟，接收該輸入色度數(shù)據(jù)，對于要處理的一像素開始向前取N個該色 度數(shù)據(jù)，依大小排序成N個排序色度數(shù)據(jù)；以及進行一選出步驟，從該N個排序色度數(shù)據(jù)中，取第M個大的色度數(shù)據(jù)，當做該像素 過濾后的該被過濾色度數(shù)據(jù)，其中M>1，且N>M。
全文摘要
本發(fā)明提供一種影像色彩處理元件與方法，以處理在一影像的一亮度數(shù)據(jù)與一輸入色度數(shù)據(jù)，該元件包括一邊緣偵測單元接收該影像的該亮度數(shù)據(jù)，對該影像的每一個像素偵測是否屬于一圖件邊緣，且給予一邊緣強度；一色度濾波單元接收該影像的該輸入色度數(shù)據(jù)，做色度濾波后輸出一被過濾色度數(shù)據(jù)；一色度混合單元接收邊緣強度，被過濾色度數(shù)據(jù)以及輸入色度數(shù)據(jù)，且根據(jù)該邊緣強度將該被過濾色度數(shù)據(jù)與該輸入色度數(shù)據(jù)以權(quán)重方式混合，得到一輸出色度數(shù)據(jù)。
文檔編號H04N9/77GK102026004SQ20091017216
公開日2011年4月20日 申請日期2009年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月10日
發(fā)明者林騰毅, 陳玫霏 申請人:聯(lián)詠科技股份有限公司