專利名稱:提高圖像質(zhì)量的方法及相關(guān)圖像處理器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供一種提高圖像質(zhì)量的方法，尤指一種先執(zhí)行去區(qū)塊再執(zhí)行邊緣增強(qiáng)的圖像處理方法。
背景技術(shù)：
目前通行的幾種圖像編碼標(biāo)準(zhǔn)是以區(qū)塊為單位對(duì)圖像畫面進(jìn)行編碼，并且每一區(qū)塊的數(shù)據(jù)通常需經(jīng)由量子化運(yùn)算的處理以增進(jìn)編碼過程的數(shù)據(jù)壓縮率，因此該圖像畫面于解碼后的區(qū)塊邊界通常具有不連續(xù)現(xiàn)象，此謂區(qū)塊效應(yīng)(blocking effect)。
為了使這種肇因于圖像編碼而產(chǎn)生的不連續(xù)現(xiàn)象能夠趨緩以改進(jìn)圖像畫面的質(zhì)量，最先進(jìn)的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)-H.264以計(jì)算邊界強(qiáng)度(boundarystrength)來評(píng)估各區(qū)塊之間的不連續(xù)程度。接著，利用量子化參數(shù)(quantization parameter)的臨界值(threshold)來判斷不連續(xù)的邊緣是區(qū)塊效應(yīng)還是真實(shí)的圖像邊界。最后，根據(jù)邊界強(qiáng)度提供不同強(qiáng)度的濾波器以處理不同強(qiáng)度的邊緣，相關(guān)數(shù)據(jù)請(qǐng)參閱H.264視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)的文件。雖然經(jīng)過H.264的去區(qū)塊處理后可得到質(zhì)量不錯(cuò)的圖像，然而，H.264去區(qū)塊效應(yīng)的運(yùn)算量大且較為復(fù)雜，成為H.264視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)的瓶頸。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明揭露一種提高圖像質(zhì)量的方法，其包含對(duì)像素執(zhí)行去區(qū)塊操作，以及于該像素執(zhí)行去區(qū)塊操作后，對(duì)該像素執(zhí)行邊緣增強(qiáng)操作。
本發(fā)明還揭露一種提高圖像質(zhì)量的圖像處理器，包含去區(qū)塊裝置，用來對(duì)像素執(zhí)行去區(qū)塊操作；以及邊緣增強(qiáng)裝置，耦接于該去區(qū)塊裝置，用來于該像素執(zhí)行該去區(qū)塊操作后，對(duì)該像素執(zhí)行邊緣增強(qiáng)操作。
圖1為本發(fā)明使用的8*8區(qū)塊的示意圖。
圖2為本發(fā)明圖像處理器的示意圖。
圖3為本發(fā)明去區(qū)塊操作的流程圖。
圖4為本發(fā)明邊緣增強(qiáng)裝置與列暫存器運(yùn)作的示意圖。
圖5為圖4中邊緣增強(qiáng)裝置所需要的像素?cái)?shù)據(jù)的示意圖。
圖6為圖4中邊緣檢測(cè)模塊的運(yùn)算方法。
圖7為圖4中邊緣對(duì)照模塊所使用的預(yù)定曲線。
圖8與圖9為本發(fā)明去區(qū)塊裝置、邊緣增強(qiáng)裝置與列暫存器運(yùn)作的示意圖。
10 圖像處理器 12 去區(qū)塊裝置14 邊緣增強(qiáng)裝置 16 列暫存器17 列暫存器 121 比較裝置122 補(bǔ)償裝置 141 邊緣檢測(cè)模塊142 邊緣對(duì)照模塊 143 增強(qiáng)模塊144 增益判斷模塊具體實(shí)施方式
圖像編碼標(biāo)準(zhǔn)是以區(qū)塊為單位對(duì)圖像畫面進(jìn)行編碼，本發(fā)明的實(shí)施例以8*8的區(qū)塊大小作為說明。請(qǐng)參閱圖1；圖1為一個(gè)8*8區(qū)塊的示意圖。將區(qū)塊中各像素以坐標(biāo)[j][i]的方式表示之，并將區(qū)塊的邊界劃分為八個(gè)區(qū)塊邊界A～H。區(qū)塊邊界A范圍i為0，j為1～6；區(qū)塊邊界B范圍i為7，j為1～6；區(qū)塊邊界C范圍i為1～6，j為7；區(qū)塊邊界D范圍i為1～6，j為0；區(qū)塊邊界E范圍i為0，j為0；區(qū)塊邊界F范圍i為0，j為7；區(qū)塊邊界G范圍i為7，j為7；區(qū)塊邊界H范圍i為7，j為0。于后有詳細(xì)說明。
請(qǐng)參閱圖2；圖2為本發(fā)明圖像處理器(image processor)10的示意圖。圖像處理器10包含去區(qū)塊裝置(de-blocking device)12與邊緣增強(qiáng)裝置(edge enhancer)14，以分別執(zhí)行去區(qū)塊操作與邊緣增強(qiáng)操作。去區(qū)塊裝置12包含比較裝置(comparison device)121與補(bǔ)償裝置(compensationdevice)122，邊緣增強(qiáng)裝置14包含邊緣檢測(cè)模塊(edge-detectingmodule)141、邊緣對(duì)照模塊(edge-comparing module)142、增強(qiáng)模塊(enhancement module)143與增益判斷模塊(gain module)144，于后有詳細(xì)說明。
請(qǐng)參閱圖3；圖3為本發(fā)明執(zhí)行去區(qū)塊操作的流程圖，步驟如下步驟300接收?qǐng)D像。
步驟310判斷像素與其相鄰像素間的差異是否符合預(yù)設(shè)的判斷式？若符合，則進(jìn)入步驟320；反之，進(jìn)入步驟312。
由比較裝置121先比較像素及與其相鄰像素的像素值的差異，預(yù)設(shè)的判斷式如下(delta1＜thrsh1)&(delta2＜thrsh2)&(delta3＜thrsh3)；本實(shí)施例中的thrsh1、thrsh2與thrsh3的數(shù)值皆為100。
假若去區(qū)塊操作的補(bǔ)償方式為對(duì)垂直方向做補(bǔ)償，則比對(duì)該像素于水平方向上的相鄰像素，于本實(shí)施例中，表達(dá)式為以下三式delta1＝(float)fabs((double)(SY[j][i-1])-SY[j][i]))；delta2＝(float)fabs((double)(SY[j][i])-SY[j][i+1]))；delta3＝(float)fabs((double)(SY[j][i-1])-SY[j][i+1]))。
假若去區(qū)塊操作的補(bǔ)償方式為對(duì)水平方向做補(bǔ)償，則比對(duì)該像素于垂直方向上的相鄰像素，于一實(shí)施例中，表達(dá)式為以下三式delta1＝(float)fabs((double)(SY[j-1][i])-SY[j][i]))；delta2＝(float)fabs((double)(SY[j][i])-SY[j+1][i]))；delta3＝(float)fabs((double)(SY[j-1][i])-SY[j+1][i]))。
假若三個(gè)delta值皆小于相對(duì)的默認(rèn)值，則表示該像素于其它相鄰像素間，可能存在著區(qū)塊效應(yīng)，接著進(jìn)入步驟320。反之，則表示該像素與其它相鄰像素之間存在著真實(shí)的圖像差異，因此不對(duì)該像素做任何補(bǔ)償?shù)牟僮?，進(jìn)入步驟312。
步驟312將結(jié)果RSY設(shè)定為該像素的像素值，如RSY[j][i]＝SY[j][i]，其中RSY代表去區(qū)塊后的像素值，SY代表原始的像素值。接著，進(jìn)入步驟340。
步驟320判斷該像素是否屬于圖1中某一區(qū)塊邊界A～H內(nèi)，若為其中一區(qū)塊邊界內(nèi)，則進(jìn)入步驟330。若該像素不屬于任何一個(gè)區(qū)塊邊界，則進(jìn)入步驟312。
補(bǔ)償裝置122先判斷該像素是否屬于某一區(qū)塊邊界內(nèi)(區(qū)塊邊界A～H)的像素，若該像素屬于區(qū)塊邊界A～H其中一個(gè)區(qū)塊邊界內(nèi)，進(jìn)入步驟330，反之，進(jìn)入步驟312，將結(jié)果RSY設(shè)定為該像素的像素值，如RSY[j][i]＝SY[j][i]。
步驟330；根據(jù)對(duì)應(yīng)于該區(qū)塊邊界的條件對(duì)該像素執(zhí)行去區(qū)塊操作。
步驟340將經(jīng)去區(qū)塊后的該像素的像素值輸出至邊緣增強(qiáng)裝置14。
步驟330中，補(bǔ)償裝置122根據(jù)該像素所屬的區(qū)塊邊界的條件做補(bǔ)償，于本實(shí)施例中，各區(qū)塊邊界的補(bǔ)償方式如下區(qū)塊邊界ARSY[j][i]＝0.1667*(SY[j][i-1]+2*SY[j][i]+2*SY[j][i+1]+SY[j][i+2])；區(qū)塊邊界BRSY[j][i]＝0.1667*(SY[j][i-1]+2*SY[j][i]+2*SY[j][i+1]+SY[j][i+2])；RSY[j][i-1]＝0.2*(2*SY[j][i-1]+SY[j][i]+SY[j][i+1]+SY[j][i+2])；區(qū)塊邊界CRSY[j][i]＝0.2*(SY[j-2][i]+2*SY[j-1][i]+2*SY[j][i])；RSY[j-1][i]＝0.25*(SY[j-2][i]+2*SY[j-1][i]+SY[j][i])；區(qū)塊邊界DRSY[j][i]＝0.2*(SY[j-2][i]+2*SY[j-1][i]+2*SY[j][i])；區(qū)塊邊界ERSY[j][i]＝0.2*(2*SY[j][i]+SY[j][i-1]+SY[j-1][i-1]+SY[j-1][i])；區(qū)塊邊界FRSY[j][i]＝0.2*(2*SY[j][i]+SY[j][i-1]+SY[j+1][i-1]+SY[j+1][i])；區(qū)塊邊界GRSY[j][i]＝0.2*(2*SY[j][i]+SY[j][i+1]+SY[j+1][i]+SY[j+1][i+1])；區(qū)塊邊界HRSY[j][i]＝0.2*(2*SY[j][i]+SY[j][i+1]+SY[j-1][i]+SY[j-1][i+1])。
接著說明邊緣增強(qiáng)裝置14如何執(zhí)行邊緣增強(qiáng)操作。請(qǐng)參閱圖4與圖5；圖4為本發(fā)明邊緣增強(qiáng)裝置14與列暫存器16、17運(yùn)作的示意圖；圖5為邊緣增強(qiáng)裝置14所需要的像素?cái)?shù)據(jù)的示意圖。假設(shè)去區(qū)塊裝置12已對(duì)像素y5執(zhí)行完去區(qū)塊操作，得到像素y5’，并將像素y5’輸入至邊緣增強(qiáng)裝置14執(zhí)行邊緣增強(qiáng)操作，此時(shí)邊緣增強(qiáng)裝置14需要取得相鄰于原像素y5的像素，如圖5中y1～y4與y6～y9八個(gè)相鄰的像素。
于圖4中，邊緣檢測(cè)模塊141接收新像素?cái)?shù)據(jù)y7～y9、接收經(jīng)去區(qū)塊裝置12處理后的像素?cái)?shù)據(jù)y5’以及自列暫存器16、17取得像素y1～y4與y6。請(qǐng)參閱圖6；圖6為圖4中邊緣檢測(cè)模塊141的運(yùn)算方法，以判斷像素y5’的邊緣強(qiáng)度值，其結(jié)果如下y5”＝1/8*[4*y5’-(y1+y3+y7+y9)]；將以上所運(yùn)算出的y5”帶入圖4中的邊緣對(duì)照模塊142中以將邊緣強(qiáng)度值y5”轉(zhuǎn)換成邊緣值y_edge，請(qǐng)參閱圖7；圖7為圖4中邊緣對(duì)照模塊142所使用的預(yù)定曲線，依據(jù)預(yù)定曲線以求得相對(duì)應(yīng)于邊緣強(qiáng)度值y5”的邊緣值y_edge。
本實(shí)施例中曲線的死區(qū)(dead zone)范圍為y5”介于-10與10之間，藉此避免一些微小的噪聲被放大，因此邊緣值y_edge為0，也就是不執(zhí)行邊緣增強(qiáng)操作。當(dāng)y5”大于60或小于-60時(shí)，代表像素y5’與相鄰像素間的邊緣差異較大，為了避免原本已經(jīng)極大的邊緣差異過度放大，因此當(dāng)y5”于此兩個(gè)區(qū)間內(nèi)時(shí)，設(shè)定邊緣值y_edge的上下限為50與-50；而y5”介于-10與-60之間以及10與60之間的邊緣值y_edge為線性關(guān)系，其斜率為1。圖7的曲線可為其它曲線，并無限定于以上所述的數(shù)據(jù)。
另外，圖4中的增益判斷模塊144判斷原像素y5是否位于圖1中某一區(qū)塊邊界A～H，若位于其中一區(qū)塊邊界內(nèi)，則將最后的增益值R_gain設(shè)定為gain*0.5；反之，將最后的增益值R_gain設(shè)定為gain。這是由于去區(qū)塊裝置12可能已經(jīng)對(duì)區(qū)塊邊界A～H的像素先執(zhí)行了去區(qū)塊操作，為了避免將已去區(qū)塊的像素再度強(qiáng)化，因此將位于區(qū)塊邊界A～H的像素的增益值gain乘上一個(gè)小于1的倍數(shù)，以使區(qū)塊邊界A～H內(nèi)的像素的增強(qiáng)小于其它區(qū)域的像素，此實(shí)施例中乘上0.5倍，而gain的設(shè)定值為0.4。
最后，由圖4中的增強(qiáng)模塊143根據(jù)所求得的y_edge與R_gain以及從去區(qū)塊裝置12取得的像素y5’，對(duì)像素y5’做邊緣增強(qiáng)操作，而所得到的增強(qiáng)結(jié)果為y_enh，即完成邊緣增強(qiáng)操作。
請(qǐng)參閱圖8與圖9；圖8與圖9為去區(qū)塊裝置12、邊緣增強(qiáng)裝置14與列暫存器16、17運(yùn)作的示意圖。本發(fā)明所使用的列暫存器數(shù)目為兩列，假設(shè)列暫存器16已存有y1、y2、y3…等像素?cái)?shù)據(jù)，而列暫存器17已存有y4、y5、y6…等像素?cái)?shù)據(jù)，新進(jìn)來的y7、y8、y9…等像素?cái)?shù)據(jù)會(huì)輸入至去區(qū)塊裝置12與邊緣增強(qiáng)裝置14，此時(shí)去區(qū)塊裝置12會(huì)存取列暫存器16、17內(nèi)的像素?cái)?shù)據(jù)以依序?qū)π逻M(jìn)來的像素?cái)?shù)據(jù)y7、y8、y9…等作去區(qū)塊操作，再依序?qū)⑷^(qū)塊后的結(jié)果y7’、y8’、y9’…等輸入至邊緣增強(qiáng)裝置14。而邊緣增強(qiáng)裝置14此時(shí)會(huì)先存取列暫存器16、17內(nèi)的像素?cái)?shù)據(jù)以及根據(jù)新進(jìn)來的像素?cái)?shù)據(jù)y7、y8、y9…等對(duì)去區(qū)塊裝置12輸入的y4’、y5’、y6’…等作邊緣增強(qiáng)操作，再將邊緣增強(qiáng)的結(jié)果y4”、y5”、y6”…等依序輸出。此外，當(dāng)去區(qū)塊裝置12與邊緣增強(qiáng)裝置14對(duì)列暫存器16存取所需要的數(shù)據(jù)后，原本存于列暫存器16的y1、y2、y3…等像素?cái)?shù)據(jù)會(huì)被新進(jìn)來的像素?cái)?shù)據(jù)y7、y8、y9…等像素?cái)?shù)據(jù)覆蓋過去，以繼續(xù)處理下一列新進(jìn)來的z7、z8、z9…等像素?cái)?shù)據(jù)，如圖9所示。因此本發(fā)明只需要兩列的列暫存器16、17，就可執(zhí)行圖像去區(qū)塊操作及邊緣增強(qiáng)操作。
本發(fā)明圖像處理方法結(jié)合了去區(qū)塊操作以及邊緣增強(qiáng)操作兩種方式，以提升經(jīng)高壓縮比后的圖像質(zhì)量。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明權(quán)利要求
范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1.一種提高圖像質(zhì)量的方法，其包含對(duì)像素執(zhí)行去區(qū)塊操作；以及于該像素執(zhí)行該去區(qū)塊操作后，對(duì)該像素執(zhí)行邊緣增強(qiáng)操作。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的方法，其中對(duì)該像素執(zhí)行該去區(qū)塊操作包含比較該像素及與其相鄰像素的像素值差異是否小于第一像素差值，以及比較與該像素相鄰的兩像素的像素值差異是否小于第二像素差值。
3.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的方法，其中對(duì)該像素執(zhí)行該去區(qū)塊操作包含判斷該像素是否屬于區(qū)塊邊界內(nèi)的像素，其中對(duì)該像素執(zhí)行該去區(qū)塊操作是根據(jù)對(duì)應(yīng)于該區(qū)塊邊界的條件對(duì)該像素執(zhí)行該去區(qū)塊操作。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的方法，其中對(duì)該像素執(zhí)行該邊緣增強(qiáng)操作包含判斷該像素是否屬于區(qū)塊邊界內(nèi)的像素，以及檢測(cè)該像素與鄰近像素的差異，并依據(jù)該像素與鄰近像素的差異及該像素是否屬于該區(qū)塊邊界內(nèi)的像素對(duì)該像素執(zhí)行該邊緣增強(qiáng)操作。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的方法，其中對(duì)該像素執(zhí)行該邊緣增強(qiáng)操作包含檢測(cè)該像素與鄰近像素的差異，其中對(duì)該像素執(zhí)行邊緣增強(qiáng)是依據(jù)該像素與鄰近像素的差異對(duì)該像素執(zhí)行該邊緣增強(qiáng)操作。
6.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的方法，其中對(duì)該像素執(zhí)行該邊緣增強(qiáng)操作包含運(yùn)算該像素的邊緣強(qiáng)度值；將該像素的邊緣強(qiáng)度值轉(zhuǎn)換成該像素的邊緣值；判斷該像素是否屬于區(qū)塊邊界內(nèi)的像素以及根據(jù)該像素所屬的該區(qū)塊邊界的條件設(shè)定該像素邊緣增強(qiáng)的增益值；以及根據(jù)該像素的像素值、該像素邊緣增強(qiáng)的增益值與該像素的邊緣值對(duì)該像素執(zhí)行該邊緣增強(qiáng)操作。
7.一種提高圖像質(zhì)量的圖像處理器，包含去區(qū)塊裝置，用來對(duì)像素執(zhí)行去區(qū)塊操作；以及邊緣增強(qiáng)裝置，耦接于該去區(qū)塊裝置，用來于該像素執(zhí)行該去區(qū)塊操作后，對(duì)該像素執(zhí)行邊緣增強(qiáng)操作。
8.根據(jù)權(quán)利要求
7所述的圖像處理器，其中該去區(qū)塊裝置包含比較裝置，用來比較該像素及與其相鄰像素的像素值差異是否小于第一像素差值，以及比較與該像素相鄰的兩像素的像素值差異是否小于第二像素差值。
9.根據(jù)權(quán)利要求
8所述的圖像處理器，其中該去區(qū)塊裝置包含補(bǔ)償裝置，耦接于該比較裝置，用來判斷該像素是否屬于區(qū)塊邊界內(nèi)的像素以及根據(jù)該像素所屬的該區(qū)塊邊界的條件對(duì)該像素執(zhí)行該去區(qū)塊操作。
10.根據(jù)權(quán)利要求
7所述的圖像處理器，其中該邊緣增強(qiáng)裝置用來依據(jù)該像素與鄰近像素的差異及該像素是否屬于區(qū)塊邊界內(nèi)的像素對(duì)該像素執(zhí)行該邊緣增強(qiáng)操作。
11.根據(jù)權(quán)利要求
7所述的圖像處理器，其中該邊緣增強(qiáng)裝置用來依據(jù)該像素與鄰近像素的差異對(duì)該像素執(zhí)行該邊緣增強(qiáng)操作。
12.根據(jù)權(quán)利要求
7所述的圖像處理器，其中該邊緣增強(qiáng)裝置包含邊緣檢測(cè)模塊，用來運(yùn)算該像素的邊緣強(qiáng)度值；邊緣對(duì)照模塊，耦接于該邊緣檢測(cè)模塊，用來將該像素的邊緣強(qiáng)度值轉(zhuǎn)換成該像素的邊緣值；增益判斷模塊，用以判斷該像素是否屬于區(qū)塊邊界內(nèi)的像素以及根據(jù)該像素所屬的該區(qū)塊邊界的條件設(shè)定該像素邊緣增強(qiáng)的增益值；以及增強(qiáng)模塊，耦接于該邊緣對(duì)照模塊及該增益判斷模塊，用以根據(jù)該像素的像素值、該像素邊緣增強(qiáng)的增益值與該像素的邊緣值對(duì)該像素執(zhí)行該邊緣增強(qiáng)操作。
專利摘要
為了提升經(jīng)高壓縮比后的圖像質(zhì)量，對(duì)已解碼的圖像先執(zhí)行去區(qū)塊操作，再對(duì)已去區(qū)塊的圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行邊緣增強(qiáng)操作，以先去區(qū)塊再做邊緣增強(qiáng)兩種方式來提升圖像質(zhì)量。
文檔編號(hào)H04N1/56GK1992777SQ200510134194
公開日2007年7月4日 申請(qǐng)日期2005年12月27日
發(fā)明者簡(jiǎn)弘倫 申請(qǐng)人:普誠(chéng)科技股份有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan