圖像處理裝置及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明是有關(guān)于一種圖像處理裝置，且特別是有關(guān)于一種圖像處理裝置及其方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著科技的日新月異，高清晰度的顯示器越來越普及，使得觀看者能夠觀看到更 多的圖像細節(jié)，例如是高清晰度多媒體界面（HighDefinitionMultimediaInterface;簡 稱HDMI)的顯示器，其能顯示清晰度為1920X1080的畫面，或甚至是現(xiàn)今熱門的4K清晰 度（4Kresolution)的顯示器，其清晰度可達3840x2160和4096X2160像素。然而，現(xiàn)今 多種的圖像輸入/播放裝置，例如是數(shù)字多功能光盤（DigitalVersatileDisc，簡稱DVD) 播放器、個人電腦（PC)、機頂盒（set-topbox，簡稱STB)等，所能提供的圖像畫質(zhì)大多為 720X480或1920X1080等清晰度，與上述顯示器所能提供的顯示清晰度不盡相同。另一方 面，圖像輸入/播放裝置所提供圖像信號的比特深度（bitd印th，例如色彩深度等）往往不 同于顯示器的比特深度。
[0003] 以DVD播放器為例，DVD播放器所輸入的圖像信號之比特深度可例如是6、8、10比 特等，而連接至所述DVD播放器的顯示器(例如是電視機）所顯示/輸出的圖像信號之比特 深度可例如是8、10、12比特等。假若輸入至顯示器的圖像信號的比特深度(例如是6比特） 小于顯示器的額定比特深度(例如是10比特）時，由于輸入的圖像信號的有效比特與顯示 器的額定比特深度之間有4比特的失配（mismatch)，則往往會發(fā)現(xiàn)在圖像畫面的漸變區(qū)域 (例如是圖像邊緣）中出現(xiàn)所謂"假輪廓"（falsecontour)的現(xiàn)象，以致使圖像畫面的漸變 區(qū)域顯示上較為粗糙而不平順（smooth)，因而大大地影響使用者對于所顯示的圖像畫面的 觀感。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明提供一種圖像處理裝置及其方法，檢測圖像輸入信號的比特深度中的有效 比特數(shù)（validbits)并對圖像輸入信號進行比特深度補償（bitdepthcompensation),從 而有效地改善顯示的圖像畫面的顯示品質(zhì)。
[0005] 本發(fā)明的一種圖像處理裝置，所述裝置包括有效比特檢測器以及補償器。所述有 效比特檢測器用以檢測圖像輸入信號的比特深度中的有效比特數(shù)，從而對應(yīng)輸出校正系 數(shù)。所述補償器耦接有效比特檢測器以接收校正系數(shù)，以及根據(jù)校正系數(shù)對圖像輸入信號 進行比特數(shù)補償，從而輸出對應(yīng)的圖像輸出信號。
[0006] 本發(fā)明的一種圖像處理方法，適用于圖像處理裝置，包括：檢測圖像輸入信號的比 特深度中的有效比特數(shù)，從而對應(yīng)產(chǎn)生校正系數(shù)；以及根據(jù)校正系數(shù)對圖像輸入信號進行 比特數(shù)補償，從而產(chǎn)生對應(yīng)的圖像輸出信號。
[0007] 在本發(fā)明的一實施例中，其中有效比特檢測器包括信號統(tǒng)計單元、自動相關(guān)性單 元以及量化檢測器。信號統(tǒng)計單元對圖像輸入信號的亮度值進行統(tǒng)計，并輸出亮度統(tǒng)計結(jié) 果。自動相關(guān)性單元耦接信號統(tǒng)計單元，用以將亮度統(tǒng)計結(jié)果轉(zhuǎn)換為自動相關(guān)性曲線。量 化檢測器耦接自動相關(guān)性單元，其用以依據(jù)自動相關(guān)性曲線計算出校正系數(shù)，并將校正系 數(shù)輸出至補償器。
[0008]在本發(fā)明的一實施例中，其中自動相關(guān)性單元根據(jù)相關(guān)性函數(shù)將亮度統(tǒng)計結(jié)果轉(zhuǎn) 換為自動相關(guān)性曲線。
[0009]在本發(fā)明的一實施例中，其中量化檢測器找出自動相關(guān)性曲線的峰值位置，并對 自動相關(guān)性曲線進行高通濾波以獲得濾波曲線，以及依據(jù)自動相關(guān)性曲線與濾波曲線分別 在峰值位置的自動相關(guān)值與濾波值而計算出校正系數(shù)。
[0010] 在本發(fā)明的一實施例中，其中量化檢測器將自動相關(guān)性曲線在峰值位置的自動相 關(guān)值轉(zhuǎn)換為第一暫時參數(shù)，并將濾波曲線在峰值位置的濾波值轉(zhuǎn)換為第二暫時參數(shù)，以及 依據(jù)第一暫時參數(shù)與第二暫時參數(shù)而計算出校正系數(shù)。
[0011] 在本發(fā)明的一實施例中，其中量化檢測器將第一暫時參數(shù)與第二暫時參數(shù)相乘， 而獲得校正系數(shù)。
[0012] 在本發(fā)明的一實施例中，其中有效比特檢測器包括信號統(tǒng)計單元、自動相關(guān)性單 元、量化檢測器以及圖像計算單元（graphicmeter)。信號統(tǒng)計單元對圖像輸入信號的亮度 值進行統(tǒng)計，并輸出亮度統(tǒng)計結(jié)果。自動相關(guān)性單元耦接信號統(tǒng)計單元，用以將亮度統(tǒng)計結(jié) 果轉(zhuǎn)換為自動相關(guān)性曲線。量化檢測器耦接自動相關(guān)性單元，其用以依據(jù)自動相關(guān)性曲線 計算出初始校正系數(shù)。所述圖像計算單元耦接至量化檢測器以接收初始校正系數(shù)，其用以 對圖像輸入信號的圖像幀（imageframe)內(nèi)的多個像素進行邊緣檢測，以及依據(jù)初始校正 系數(shù)與像素的邊緣檢測的結(jié)果而計算出校正系數(shù)。
[0013]在本發(fā)明的一實施例中，其中量化檢測器找出該自動相關(guān)性曲線的峰值位置，對 該自動相關(guān)性曲線進行高通濾波以獲得一濾波曲線，將自動相關(guān)性曲線在峰值位置的自動 相關(guān)值轉(zhuǎn)換為第一暫時參數(shù)，將濾波曲線在峰值位置的濾波值轉(zhuǎn)換為第二暫時參數(shù)，以及 依據(jù)第一暫時參數(shù)與第二暫時參數(shù)而計算出初始校正系數(shù)。
[0014]在本發(fā)明的一實施例中，其中邊緣檢測包括：計算像素中的目前像素在第一方向 的第一臨近像素群的總和，作為第一臨近像素和；計算目前像素在第二方向的第二臨近像 素群的總和，作為第二臨近像素和，其中第一方向與第二方向相差180度；計算第一臨近像 素和與第二臨近像素和之差，作為目前像素的第一邊緣值；依據(jù)像素的第一邊緣值與初始 校正系數(shù)的關(guān)系，統(tǒng)計像素的第一校正增益值；計算目前像素在第三方向的第三臨近像素 群的總和，作為第三臨近像素和；計算目前像素在第四方向的第四臨近像素群的總和，作為 第四臨近像素和，其中第三方向與第四方向相差180度；計算第三臨近像素和與第四臨近 像素和之差，作為目前像素的第二邊緣值；依據(jù)像素的第二邊緣值與初始校正系數(shù)的關(guān)系， 統(tǒng)計像素的第二校正增益值；以及以第一校正增益值與第二校正增益值作為邊緣檢測的所 述結(jié)果。
[0015]在本發(fā)明的一實施例中，其中所述計算出校正系數(shù)包括將初始校正系數(shù)與第一校 正增益值及第二校正增益值相乘，以得到校正系數(shù)。
[0016]在本發(fā)明的一實施例中，其中補償器包括第一假輪廓約化器（falsecontour reductiondevice)以及第二假輪廓約化器。第一假輪廓約化器用以接收圖像輸入信號并 根據(jù)校正系數(shù)對圖像輸入信號進行第一假輪廓約化運算，以輸出第一圖像校正信號。第二 假輪廓約化器耦接第一假輪廓約化器，用以接收第一圖像校正信號并根據(jù)校正系數(shù)對第一 圖像校正信號進行第二假輪廓約化運算，以輸出圖像輸出信號。
[0017] 在本發(fā)明的一實施例中，其中第一假輪廓約化器包括水平濾波單元、抖動 (dithering)單元、水平邊界檢測單元以及混合單元。水平濾波單元用以判斷圖像輸入信號 中的目前像素與水平方向鄰近像素的差值是否大于校正系數(shù)，從而依據(jù)判斷結(jié)果對應(yīng)輸出 濾波后信號。抖動單元耦接水平濾波單元，用以接收并對濾波后信號進行抖動操作，以輸出 抖動后信號。水平邊界檢測單元用以接收并依據(jù)圖像輸入信號及色度信號檢測水平邊界， 并據(jù)以決定水平有效值?；旌蠁卧罱佣秳訂卧c水平邊界檢測單元，用以對圖像輸入信 號、抖動后信號來進行權(quán)重運算，從而輸出第一圖像校正信號，其中混合單元依據(jù)水平有效 值而決定圖像輸入信號與抖動后信號的權(quán)重。
[0018] 在本發(fā)明的一實施例中，其中水平邊界檢測單元依據(jù)色度信號與圖像輸入信號而 計算出水平邊界電平，以及將水平邊界電平比較于多個水平邊界門限值，以量化水平邊界 電平而獲得水平有效值。
[0019] 在本發(fā)明的一實施例中，其中圖像輸入信號包括亮度信號以及色度信號。色度信 號包括紅色度信號與藍色度信號。而水平邊界檢測單元從亮度信號的水平梯度值、紅色度 信號的水平梯度值與藍色度信號的水平梯度值三者中選擇最大者作為水平邊界電平。
[0020] 在本發(fā)明的一實施例中，其中第二假輪廓約化器包括垂直濾波單元、抖動單元、垂 直邊界檢測單元以及混合單元。垂直濾波單元用以判斷第一圖像校正信號中的目前像素與 垂直方向鄰近像素的差值是否大于校正系數(shù)，從而依據(jù)判斷結(jié)果對應(yīng)輸出濾波后信號。抖 動單元耦接垂直濾波單元，用以接收并對濾波后信號進行抖動操作，以輸出抖動后信號。垂 直邊界檢測單元用以接收并依據(jù)第一圖像校正信號及色度信號檢測垂直邊界，并據(jù)以決定 垂直有效值?；旌蠁卧罱佣秳訂卧c垂直邊界檢測單元，用以對第一圖像校正信號、抖動 后信號來進行權(quán)重運算，從而輸出圖像輸出信號，其中混合單元依據(jù)垂直有效值而決定第 一圖像校正信號與抖動后信號的權(quán)重。
[0021] 在本發(fā)明的一實施例中，還包括緩沖單元，用以緩沖圖像輸入信號，以使圖像輸入 信號與校正系數(shù)同步，并將緩沖后的圖像輸入信號輸入至補償器。
[0022] 基于上述，本發(fā)明所提出一種圖像處理裝置及方法，其中可通過圖像處理裝置中 的有效比特檢測器以檢測圖像輸入信號的比特深度中的有效比特數(shù)，并對圖像輸入信號進 行處理、運算以得到的校正系數(shù)并輸出至補償器，以供補償器根據(jù)此校正系數(shù)對圖像輸入 信號不足的比特深度進行比特數(shù)補償，從而有效地改善顯示的圖像畫面的顯示品質(zhì)，以避 免假輪廓現(xiàn)象的發(fā)生。
[0023] 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，并配合附圖作詳 細說明如下。
【附圖說明】
[0024] 圖1是依照本發(fā)明的一實施例的圖像處理裝置的方塊示意圖；
[0025] 圖2是依照本發(fā)明的一實施例的有效比特檢測器及補償器內(nèi)部的方塊示意圖；
[0026] 圖3是依照本發(fā)明的一實施例的信號統(tǒng)計單元所輸出的亮度直方圖；
[0027] 圖4是依照本發(fā)明的一實施例的自動相關(guān)性單元所輸出的自動相關(guān)性曲線示意 圖；
[0028] 圖5是依照本發(fā)明的一實施例的量化檢測器所輸出的自動相關(guān)性強度曲線示意 圖；
[0029] 圖6a、6b是依照本發(fā)明的一實施例的量化檢測器的查表不意圖；
[0030] 圖7是依照本發(fā)明的一實施例的圖像輸入信號的圖像幀內(nèi)的多個像素的示意圖；
[0031] 圖8a、8b是依照本發(fā)明的一實施例的像素比對方式的示意圖；
[0032] 圖9a、9b是依照本發(fā)明的一實施例的圖像計算單元的查表示意圖；
[0033] 圖10是依照本發(fā)明的一實施例的第一假輪廓約化器內(nèi)部的方塊示意圖；
[0034] 圖11是依照本發(fā)明的一實施例的水平邊界檢測單元的查表示意圖；
[0035] 圖12是依照本發(fā)明的一實施例說明圖2的第二假輪廓約化器內(nèi)部的方塊示意 圖；
[0036] 圖13是依照本發(fā)明的一實施例的垂直邊界檢測單元的查表示意圖；
[0037] 圖14是依照本發(fā)明的另一實施例的有效比特檢測器及補償器內(nèi)部的電路方塊示 意圖；
[0038] 圖15是依照本發(fā)明的一實施例的圖像處理方法的流程圖；
[0039] 圖16是依照本發(fā)明的實施例說明圖15中的步驟S100的流程示意圖；
[0040] 圖17是依照本發(fā)明的實施例說明圖16中的步驟S130的流程示意圖；
[0041] 圖18是依照本發(fā)明的實施例說明圖17中的步驟S136的流程示意圖；
[0042] 圖19是是依照本發(fā)明的另一實施例說明圖15中的步驟S100的流程示意圖；
[0043] 圖20是依照本發(fā)明的實施例說明圖19中的步驟S1930的流程圖；
[0044] 圖21是依照本發(fā)明的實施例說明圖19中的步驟S1940的流程示意圖；
[0045] 圖22是依照本發(fā)明的實施例說明圖21中的步驟S1944的流程示意圖；
[0046] 圖2