專利名稱：邊緣補償特征檢測裝置與方法以及影像系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及增強影像信號的技術，特別涉及用來對接收到的影像信號進行特征檢測的方法與相關裝置。
背景技術：
使用數(shù)字技術處理數(shù)據(jù)的現(xiàn)有顯示系統(tǒng)會通過信號接口來接收影像信號，倘若所接收到的信號并非數(shù)字格式的信號，則會通過執(zhí)行模擬至數(shù)字轉換(A/D conversion)程序來將所述影像信號數(shù)字化。接著，經(jīng)過模擬至數(shù)字轉換處理后所產(chǎn)生的數(shù)字信號，會送到處理器進行后續(xù)的處理，其步驟及內(nèi)容則取決于系統(tǒng)的架構與類型。例如，處理器可能會對數(shù)字信號進行隔行掃描到逐行掃描的轉換(針對交錯類型的信號而言)、影像縮放處理、位移和邊緣檢測與插補、以及色彩空間轉換等等。
上述的影像處理中有某些運作需使用低通內(nèi)插濾波器，例如逐行掃描和縮放處理等。舉例而言，在NTSC(National Television System Committee；全國電視委員會制式)規(guī)格的電視廣播信號顯示系統(tǒng)中，以交錯的隔行掃描方式來顯示影像數(shù)據(jù)。隔行掃描包含將一影像圖幀分割成兩個圖場，其中一圖場由奇數(shù)掃描線組成，而另一圖場則由偶數(shù)掃描線組成。隔行掃描方式是適應電視的陰極射線管(CRT，Cathode Ray Tube)的運作特性而產(chǎn)生，眾所周知，陰極射線管在每一圖幀的顯示過程中會掃描顯示屏兩次。至于隔行掃描到逐行掃描的轉換，由于其轉換過程中會利用到低通濾波處理，故會降低逐行掃描后的影像銳利度。
此外，影像縮放處理也會造成影像銳利度降低的情形。影像縮放處理是放大或縮小一特定格式的影像，以使其符合另一種格式。例如，畫面長寬比為4∶3的標準NTSC影像必須進行水平及垂直縮放處理，才能顯示在長寬比為16∶9的顯示屏上。也就是，電視接收到的信號必須經(jīng)過縮放處理，以產(chǎn)生符合所欲顯示的格式的影像數(shù)據(jù)。由于此一運作過程同樣包含有低通內(nèi)插的處理程序，故也會導致縮放后的影像銳利度降低的問題。
一般而言，任何包含有低通內(nèi)插濾波特性的影像處理過程，都會導致部分影像細節(jié)的損失。因此，現(xiàn)有技術通常會在影像數(shù)據(jù)處理過程的某些環(huán)節(jié)當中，增加控制影像銳利度的步驟。
圖1所繪示為現(xiàn)有銳利度控制單元100的方塊圖。濾波器102與104會分別對輸入影像進行水平及垂直濾波處理。接著，濾波后的影像會乘上一縮放因子(scaling factor)以增加或降低該濾波后的影像的信號量值，然后再與原始的影像進行合并。所述縮放因子又稱為增益(gain)，而增益級106所進行的乘法運算即是為了施加增益。濾波后的影像又稱為特征成分(feature component)。如圖1所示，增益級106會賦予影像一特定增益，接著，加法器108會將增益調(diào)整過的濾波后的影像加入原始影像中。由于僅有水平與垂直兩方向上較高頻的信息會通過濾波器，故上述的銳利度調(diào)整程序會加強影像中較高頻的邊緣，也就是，僅有點狀物和對角線的部分會有加強的效果。雖然上述的現(xiàn)有技術對影像的銳利度會有些許的增強效果，但整體而言其銳利化影像的效果仍然不夠理想。
上述技術手段的問題之一，在于其能改善銳利度的對象僅限于同時兼具水平與垂直兩方向邊緣成分的影像對象。此外，圖1所示的現(xiàn)有架構于影像數(shù)據(jù)經(jīng)過低通(或帶通)濾波處理后才調(diào)整影像數(shù)據(jù)增益，造成所輸出的影像中僅有高頻的邊緣部分會有加強效果，較常見的高頻水平與垂直邊緣成分有斜線與點狀物。然而，上述的濾波處理也僅能加強這些影像對象的銳利度。
圖1所示的現(xiàn)有銳利度控制單元100的另一個問題點，在于其可大幅增強硬邊緣(hard edge)的銳利度，但對于軟邊緣(soft edge)的銳利度增強效果則非常有限。此處所指稱的軟邊緣是指視覺上并非特別顯著的邊緣。例如，軟邊緣通常是影像中較為模糊的邊緣或是由些微亮度變化所形成的影像邊緣。此處所指稱的硬邊緣則是指在視覺上非常明顯可見的邊緣。例如，硬邊緣通常為非常清晰的邊緣或是由劇烈亮度變化所形成的影像邊緣。圖1的銳利度控制單元100會利用增益級106調(diào)整影像信號的增益。由于濾波后的影像信號中與軟邊緣相對應的成分是非常小的值，即使調(diào)整了增益，軟邊緣部分的影像銳利度也僅能獲得相當有限的增強效果。相反地，由于濾波后的影像信號中與硬邊緣相對應的成分是非常大的值，在調(diào)整了增益之后，硬邊緣部分的影像銳利度能獲致非常顯著的增強效果。而這并不是很理想的情況，因為所謂的硬邊緣在定義上原本就是原始影像中非常清晰可見的邊緣，故實際上應該加強的部分是軟邊緣的部分。然而，倘若將增益級106的增益設定提升到足以有效加強軟邊緣的水準，則常會導致硬邊緣部分的影像產(chǎn)生調(diào)升過度(overshoot)或調(diào)降過度(undershoot)的問題。因此，為了避免造成影像硬邊緣部分產(chǎn)生調(diào)升過度或調(diào)降過度的不良結果，現(xiàn)有的銳利度控制單元100僅能提供軟邊緣相當有限的銳利度增強效果。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的主要目的在于提供用來對影像信號進行特征檢測的邊緣補償特征檢測裝置與方法以及影像系統(tǒng)，以克服和改善上述現(xiàn)有技術的問題。
本發(fā)明提供一種邊緣補償特征檢測裝置，該裝置包含有一局部差異檢測單元，用來接收一輸入影像信號，并依據(jù)由該輸入影像信號所形成的一影像圖幀的一局部區(qū)域中的成分差異計算出一局部差異值；一調(diào)整單元，耦接于所述局部差異檢測單元，用來將所述局部差異值對映轉換成一邊緣增益值；一特征擷取單元，用來擷取所述輸入影像信號中之一特定特征；以及，一乘法器，耦接于所述調(diào)整單元與特征擷取單元，用來將所述特征擷取單元的輸出所對應的特征數(shù)據(jù)乘以所述邊緣增益值，以產(chǎn)生一邊緣補償特征成分。
還包含有
多個特征擷取單元，每一特征擷取單元用來擷取所述輸入影像信號中的一不同特征；以及一加法器，用來加總所述多個特征擷取單元的輸出以產(chǎn)生特征數(shù)據(jù)。
所述多個特征擷取單元中包含用來擷取所述影像圖幀的垂直邊緣的一第一特征擷取單元，以及用來擷取所述影像圖幀的水平邊緣的一第二特征擷取單元。
所述成分差異是依據(jù)一亮度差異而得到的一對比度，而所述局部差異檢測單元所計算的所述局部差異值包含所述局部區(qū)域中的一最大對比度。
所述調(diào)整單元用來在所述局部差異值的對比度低于一第一預定值時產(chǎn)生低增益值、對比度介于所述第一預定值與一第二預定值間時產(chǎn)生相對應的高增益值、對比度高于所述第二預定值時產(chǎn)生相對應的低增益值。
所述調(diào)整單元具有一非線性對映函數(shù)。
所述調(diào)整單元以查表方式來將所述局部差異值對映轉換成一邊緣增益值。
所述局部差異檢測單元用來計算影像圖幀的所述局部區(qū)域中的一預定范圍內(nèi)的最大色度差異。
所述特征擷取單元包含有一特征擷取器，接收所述輸入影像信號，用來對所述輸入影像信號進行濾波處理以擷取出所述特定特征；一核化運算單元，耦接于所述特征擷取器，用來消除所述特征擷取器的輸出信號中的噪聲；以及一增益放大器，用來施加增益予所述核化運算單元的輸出。
本發(fā)明還提供一種檢測邊緣補償特征方法，該方法包含有依據(jù)由一輸入影像信號所形成的一影像圖幀的一局部區(qū)域中的成分差異來計算出一局部差異值；利用一對應轉換函數(shù)將所述局部差異值對映到一邊緣增益值；
擷取所述輸入影像號號中的一特定特征；以及，將擷取到的所述特定特征所對應的特征數(shù)據(jù)乘以所述邊緣增益值，以產(chǎn)生一邊緣補償特征成分。
根據(jù)該方法，還包含有擷取所述輸入影像信號的多個不同特征；以及加總所擷取到的所述多個特征以產(chǎn)生特征數(shù)據(jù)。
根據(jù)該方法，還包含有擷取所述影像圖幀的垂直邊緣；以及擷取所述影像圖幀的水平邊緣。
根據(jù)該方法，所述成分差異是依據(jù)一亮度差異計算所得到的一對比度，而所述局部差異值包含所述影像圖幀的局部區(qū)域中的最大對比度。
根據(jù)該方法，所述對映轉換函數(shù)將所含對比度低于一第一預定值的所述局部差異值對映至低增益值、所含對比度介于所述第一預定值與一第二預定值間的所述局部差異值對映至高增益值、所含對比度高于所述第二預定值的所述局部差異值對映至低增益值。
根據(jù)該方法，所述對映轉換函數(shù)為一非線性對映函數(shù)。
根據(jù)該方法，所述對映轉換函數(shù)通過一查表方式來進行。
根據(jù)該方法，計算所述局部差異值的步驟還包含有計算所述影像圖幀的所述局部區(qū)域中的一預定范圍內(nèi)的最大色度差異。
根據(jù)該方法，擷取所述輸入影像信號中的特定特征的步驟包含有對所述輸入影像信號進行濾波處理以擷取出所述特定特征；消除擷取到的所述特定特征中的噪聲；以及施加增益予擷取到的所述特定特征。
本發(fā)明還提供一種影像系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含有一輸入接口、一銳利度控制單元、以及一輸出單元；其中，輸入接口，接收一數(shù)字形式的輸入影像信號；
銳利度控制單元，包含有一局部差異檢測單元，用以依據(jù)由所述輸入影像信號所形成的一影像圖幀的一局部區(qū)域中的一亮度差異，來計算出該局部區(qū)域中的一局部對比值；一調(diào)整單元，耦接于所述局部差異檢測單元，用來將該局部差異值對映轉換成一邊緣增益值；一特征擷取單元，用來擷取所述輸入影像信號中的一特定特征；一乘法器，耦接于所述調(diào)整單元與特征擷取單元，用來將所述特征擷取單元的輸出所對應的特征數(shù)據(jù)乘以所述邊緣增益值，以產(chǎn)生一邊緣補償特征成分；以及一合成單元，用來合成所述影像圖幀與所述邊緣補償特征成分以產(chǎn)生一輸出影像；輸出單元，用來呈現(xiàn)所述輸出影像。
所述調(diào)整單元用來在所述局部差異值的對比度低于一第一預定值時產(chǎn)生低增益值、對比度介于所述第一預定值與一第二預定值間時產(chǎn)生相對應的高增益值、對比度高于所述第二預定值時產(chǎn)生相對應的低增益值。
綜上所述，本發(fā)明通過提供用來對影像信號進行特征檢測的方法與相關裝置，實現(xiàn)了在影像數(shù)據(jù)處理過程的相關環(huán)節(jié)中，在避免造成硬邊緣部分產(chǎn)生調(diào)升過度或調(diào)降過度的不良結果的同時，增加控制影像軟邊緣部分銳利度的優(yōu)點。


圖1為現(xiàn)有銳利度控制單元的方塊圖；圖2為應用于銳利度控制單元的邊緣補償特征檢測裝置的實施例的方塊圖；圖3為第一、第二核化運算單元所運用的核化函數(shù)的實施例的示意圖；圖4為可供圖2中的局部差異檢測單元用來計算局部差異值的兩個預定檢測窗的示意圖；
圖5為圖2中的調(diào)整單元所運用的非線性對映函數(shù)運算的實施例；圖6為用來進行邊緣補償特征檢測的方法的實施例流程圖；圖7為應用圖2的銳利度控制單元的影像系統(tǒng)的實施例的方塊圖。
主要組件符號說明100、200銳利度控制單元102、104濾波器106增益級； 108、216加法器202邊緣補償特征檢測裝置； 204延遲單元206合成單元； 208局部差異檢測單元210調(diào)整單元； 212、214特征擷取單元218乘法器； 220、226特征擷取器222、228核化運算單元；224、230增益放大器400、402預定檢測窗； 500片段線性函數(shù)700影像系統(tǒng)； 710輸入接口730輸出單元具體實施方式
以下結合附圖對本發(fā)明進行詳細說明。
請參考圖7，其所繪示為本發(fā)明一實施例的具備銳利度控制功能的影像系統(tǒng)(video system)700的方塊圖。如圖所示，影像系統(tǒng)700包含有輸入接口710、銳利度控制單元(sharpness control unit)200、以及輸出單元730。輸入接口710會接收數(shù)字格式的輸入影像信號。銳利度控制單元200會增強由該輸入影像信號所形成的影像的銳利度并產(chǎn)生輸出影像。輸出單元730則用來呈現(xiàn)銳利度控制單元200所輸出的影像。以下將參照圖2至圖6來對銳利度控制單元200作進一步說明。
圖2為應用于銳利度控制單元200的邊緣補償特征檢測裝置(edgecompensated feature detector)202的一實施例的方塊圖。銳利度控制單元200包含有邊緣補償特征檢測裝置202、延遲單元204、以及合成單元(combining unit)206。邊緣補償特征檢測裝置202會接收輸入影像Y并產(chǎn)生邊緣補償特征成分(edge compensated feature component)F。延遲單元204會提供與邊緣補償特征檢測裝置202的處理時間相對應的延遲量。合成單元206則會合成延遲單元204所輸出的延遲后的影像YDELAY與邊緣補償特征檢測裝置202所輸出的邊緣補償特征成分F，以產(chǎn)生軟邊緣的銳利度獲得加強的一輸出影像YOUT。
在圖2所示的實施例中，邊緣補償特征檢測裝置202包含局部差異檢測單元(local difference unit)208、調(diào)整單元210、加法器216、乘法器218、以及多個特征擷取單元(feature extraction unit)，如本實施例中的兩個特征擷取單元212及214。第一特征擷取單元212包含有第一特征擷取器(feature extractor)220、第一核化運算(coring function)單元222、以及第一增益放大器224，而第二特征擷取單元214則包含有第二特征擷取器226、第二核化運算單元228、以及第二增益放大器230。請注意，實作上也可僅設置單一特征擷取單元或是兩個以上的特征擷取單元。
特征擷取單元212及214會分別自輸入影像Y中擷取出一特定類型的影像特征，并加以濾波及進行信號放大處理。舉例而言，可將第一特征擷取單元212中的第一特征擷取器220設計成用來擷取水平邊緣，并將第二特征擷取單元214中的第二特征擷取器226設計成用來擷取垂直邊緣。也就是，第一特征擷取器220會對輸入影像Y進行濾波處理以擷取出水平邊緣。第一核化運算單元222會對第一特征擷取器220的輸出進行核化函數(shù)(coringfunction)運算，以使低于第一臨界值的數(shù)據(jù)都降為0。接著，第一增益放大器224會將第一核化運算單元222產(chǎn)生的濾波后邊緣補償特征成分(edgecompensated feature component)乘上第一預定增益值HPF_GAIN。相仿地，第二特征擷取器226會對該輸入影像Y進行濾波處理以擷取出垂直邊緣。第二核化運算單元228會對第二特征擷取器226的輸出進行核化函數(shù)運算，以使低于第二臨界值的數(shù)據(jù)都降為0。之后，第二增益放大器230會將第二核化運算單元228所輸出的濾波后的邊緣補償特征成分乘上第二預定增益值BPF_GAIN。
圖3所示為第一、第二核化運算單元222及228所運用核化函數(shù)的實施例示意圖。在本實施例中，上述的第一、第二核化運算單元222及228用來對數(shù)據(jù)進行非線性核化函數(shù)運算。如圖3所示，只有在噪聲水準(以臨界值Th表示)兩旁的數(shù)據(jù)才會被用到。請注意，第一核化運算單元222所使用的臨界值可以不同于第二核化運算單元228所使用的臨界值。核化函數(shù)運算用來消除數(shù)據(jù)中的噪聲，并將低于臨界值的數(shù)據(jù)降至0。由于噪聲數(shù)據(jù)的量通常不會超過該臨界值，故可通過上述的運算來將噪聲消除。一般而言，核化函數(shù)運算利用數(shù)字處理方式來實現(xiàn)。
如圖2所示，第一增益放大器224會施加增益予第一核化運算單元222所輸出的數(shù)據(jù)。該第一預定增益值HPF_GAIN對應于由第一特征擷取器220所擷取出的特定特征所需的增益量。在本實施例中，是通過一高通濾波運算來擷取水平邊緣。接著，加法器216會將第一增益放大器224所輸出的特征數(shù)據(jù)與其它特征擷取單元所輸出的特征數(shù)據(jù)重新結合，以產(chǎn)生初始特征成分FINIT。
圖4為可供圖2中的局部差異檢測單元208用來計算局部差異值的兩個范例，包括預定檢測窗400及402的示意圖。為了要檢測軟邊緣，局部差異檢測單元208會檢測影像中一特定局部區(qū)域內(nèi)的局部對比度。因此，局部差異檢測單元208會依據(jù)由所述輸入影像信號所形成的影像圖幀的某一局部區(qū)域中的成分差異來計算出局部差異值。一般來說，影像的顏色利用一亮度成分與兩彩度成分的形式來表達。局部對比度的檢測可依據(jù)局部區(qū)域的預定檢測窗范圍內(nèi)各點亮度值之間的最大差異來進行。舉例而言，如圖4所示，所述預定檢測窗可以是由一列x1個像素所形成的一個一維檢測窗400，或是由x2個像素乘y2個像素所形成的一個二維檢測窗402。檢測窗400或402的實際位置，會隨著特征擷取運作的進行不斷地移動以掃過整個影像圖幀。在上述實施例中，所述局部差異值(也就是所述局部對比度)可依據(jù)下列表達式來計算局部對比度＝Max-Min(式1)其中，Max對應于所述預定檢測窗中的最大亮度值，而Min則對應于該預定檢測窗中的最小亮度值。
通過這種方式，局部差異檢測單元208可檢測出所述輸入影像中欲進行銳利度強化的區(qū)域中任何邊緣的“硬度”(hardness)。也就是說，當銳利度控制單元200對輸入影像Y進行處理時，局部差異檢測單元208會持續(xù)地對輸入影像中正在進行特征擷取運作處理的影像區(qū)域其相應的檢測窗來檢測當中的局部對比值。倘若銳利度控制單元200正在處理的影像區(qū)域中僅存在軟邊緣，則局部差異檢測單元208會輸出一較低的值。反之，倘若該影像區(qū)域中包含一硬邊緣，則局部差異檢測單元208會輸出一較高的值。一般而言，若該預定檢測窗中的邊緣越明顯，則局部差異檢測單元208所輸出的局部差異值就會越大。
圖5所示為圖2中的調(diào)整單元210所運用非線性對映函數(shù)的實施例示意圖。如圖5所示，本實施例中的調(diào)整單元210會執(zhí)行一非線性對映轉換函數(shù)將局部差異值對映到邊緣增益值。在圖5中，X軸對應于局部差異檢測單元208所輸出的局部對比度，而Y軸對應于調(diào)整單元210所輸出的非線性邊緣增益值。在本實施例中，調(diào)整單元210所進行的非線性對映轉換函數(shù)依據(jù)下列表達式來計算 (式2)其中，參數(shù)a為使用者所定義的常數(shù)。
圖5所繪示為分別對應于不同參數(shù)a值的數(shù)條曲線的示意圖。一般而言，每一條曲線都具有以下特征(a)在對比度很低(對比度為0或是略高于0)時，所對應的非線性邊緣增益值很低。
(b)在對比度稍微高一些時，所對應的非線性邊緣增益值很高。
(c)在對比度很高時，所對應的非線性邊緣增益值又會降下來。
上述特征(a)可確保調(diào)整單元210施加增益為0或是實質上很小的值予噪聲所造成的影像邊緣。特征(b)可確保調(diào)整單元210會施加很高的增益予影像中的真正軟邊緣(也就是非噪聲所造成的邊緣)。至于特征(c)則可確保調(diào)整單元210會施加較低的增益予影像中已經(jīng)相當明顯的邊緣，以避免于硬邊緣部位造成調(diào)升過度(overshoot)或調(diào)降過度(undershoot)的問題。例如，當利用圖5中a＝20.0的曲線來滿足上述的要求時，調(diào)整單元210會在對比度介于0與第一預定值Th1間時輸出低增益值、對比度介于第一預定值Th1與第二預定值Th2之間時(也就是軟邊緣)產(chǎn)生相對應的高增益值、對比度高于第二預定值Th2時(也就是硬邊緣)產(chǎn)生相對應的低增益值。
如圖2所示，乘法器218會將初始特征成分FINIT乘以調(diào)整單元210所輸出的非線性邊緣增益值，以產(chǎn)生邊緣補償特征成分F。邊緣補償特征成分F代表在輸入影像信號Y中所檢測到的特征(在本實施例中為水平與垂直邊緣)，且其邊緣“硬度”已獲得補償。如此便可確保因噪聲所造成的邊緣不會獲得加強，但軟邊緣會得到大幅度的加強，而原始影像中已相當明顯的硬邊緣則不會被過度強調(diào)，以避免造成輸出影像中有調(diào)升過度或調(diào)降過度的問題。接著，為了增強原始影像信號Y中的軟邊緣的銳利度，合成單元206(例如加法器)會將延遲單元204所輸出的延遲后的影像YDELAY與邊緣補償特征檢測裝置202所產(chǎn)生的邊緣補償特征成分F相加，以產(chǎn)生銳利度獲得加強的輸出影像YOUT。
請注意，調(diào)整單元210也可用其它方式來實施。舉例而言，也可使用式(2)以外的其它非線性表達式。例如，圖5繪示了一種片段(piece-wise)線性函數(shù)500，其也可用來滿足前述的要求。在另一實施例中，調(diào)整單元210也可以查表方式來執(zhí)行具有前述特征的非線性對映轉換調(diào)整。
在閱讀本說明書所揭示的技術后，所屬技術領域中具有通常知識者應可理解，邊緣補償特征檢測裝置202所產(chǎn)生的邊緣補償特征成分F不僅可用來增強所述輸入影像信號Y的銳利度，也可用于其它的影像處理運作當中。換言之，輸入影像信號Y中任何可檢測出來的影像特征，都可利用上述邊緣補償特征檢測裝置202的運作原理，依據(jù)相對應的影像圖幀中的邊緣特性來加以補償。例如，在另一實施例中，可將上述的亮度值替換為彩度值以增強該輸入影像中的色彩邊緣。在實際應用上，也可利用邊緣補償特征檢測裝置202所輸出的邊緣補償特征成分F來檢測該輸入影像Y中的一個或多個特定特征。舉例來說，上述的邊緣補償特征檢測裝置202便可檢測出該輸入影像Y當中的軟邊緣。如上所述，上述方法也可檢測出所述輸入影像中的其它影像特征，例如硬邊緣等等。
圖6所示為用來進行邊緣補償特征檢測的方法的實施例流程圖。在本實施例中，特征檢測運作為增強輸入影像信號Y的邊緣銳利度的其中一部分。請注意，若要達成實質上相同的功效，圖6所示的流程圖當中的步驟順序并不局限于圖中的范例，且前后步驟也不限定要連續(xù)進行，也就是步驟與步驟之間可以加入其它的步驟。如圖6所示，本實施例中的特征檢測方法包含以下步驟步驟600開始特征檢測運作。在本例中，特征檢測運作為輸入影像信號Y的邊緣銳利度增強運作的其中一部分。
步驟602接收輸入影像信號Y。
步驟604擷取出輸入影像信號Y當中欲檢測的影像特征。例如，在圖2的實施例中擷取水平邊緣與垂直邊緣。請注意，也可擷取所述輸入影像信號Y當中其它的(或不同的)影像特征。
步驟606對所擷取到的特征進行核化運算以去除噪聲。
步驟608施加增益予擷取到的特征?？蓪⒚恳粋€擷取到的特征依據(jù)該特征的特性乘以不同的增益值，以形成特征數(shù)據(jù)。
步驟610結合所擷取到的各個特征以產(chǎn)生初始特征成分FINIT。例如，將所擷取到的所有特征進行加總。
步驟620通過檢測該影像的特定區(qū)域中的成分差異來決定出局部差異值。例如，要檢測所述特定區(qū)域中的邊緣硬度時，可依據(jù)影像圖幀的預定檢測窗范圍內(nèi)各點之間的最大亮度值差異來進行局部對比度檢測。在另一實施例中，可用彩度值來取代亮度值以增強該輸入影像中的色彩邊緣。
步驟622對所述局部差異值進行調(diào)整以產(chǎn)生一非線性邊緣增益值。如上所述，調(diào)整的方式應為(a)在對比度很低(對比度為0或是略高于0)時，所述非線性邊緣增益值也會很低；(b)在對比度稍微高一些時，該非線性邊緣增益值很高；以及(c)在對比度很高時，該非線性邊緣增益值會降低下來。
步驟624將初始特征成分FINIT乘以該非線性邊緣增益值，以產(chǎn)生邊緣補償特征成分F。
此外，如圖6所示的實施例，特征檢測方法另會對原始影像Y進行銳利度增強運作，故還會進行以下兩個步驟。但請注意，若不需對原始影像Y進行銳利度增強處理，則可將步驟626與628省略。
步驟626將輸入影像信號Y延遲一段時間，這段時間相當于步驟600至624所需的處理時間，以產(chǎn)生延遲后的影像信號YDELAY。
步驟628將延遲后的影像信號YDELAY加入邊緣補償特征成分F中，以產(chǎn)生強化后的影像YOUT。
邊緣補償特征檢測裝置202與上述用來進行邊緣補償特征檢測的方法的優(yōu)點之一，在于每一影像特征的擷取運作分別進行。這樣的作法可使每一特征擷取單元的運作獨立于其它的特征擷取單元。例如，圖2中的第二特征擷取單元214可用硬件方式、軟件方式、或兩者的搭配組合來實現(xiàn)。同理，第一特征擷取單元212也可用硬件方式、軟件方式、或兩者的搭配組合來實現(xiàn)。另外，上述的方法還會檢測局部對比度，并產(chǎn)生與所述局部對比度相對應的非線性邊緣增益值。這種方式可確保由噪聲所造成的影像邊緣不會被一并強化，但軟邊緣卻能獲得大幅的強化效果，而原始影像中原先便已相當明顯的硬邊緣則不會被過度強化，以避免造成輸出影像當中有調(diào)升過度或調(diào)降過度的情形發(fā)生。
以上
具體實施例方式
僅用于說明本發(fā)明，而非用于限定本發(fā)明。
權利要求
1.一種邊緣補償特征檢測裝置，其特征在于，包含有一局部差異檢測單元，用來接收一輸入影像信號，并依據(jù)由所述輸入影像信號所形成的一影像圖幀的一局部區(qū)域中的成分差異計算出一局部差異值；一調(diào)整單元，耦接于所述局部差異檢測單元，用來將所述局部差異值對映轉換成一邊緣增益值；一特征擷取單元，用來擷取所述輸入影像信號中的一特定特征；以及一乘法器，耦接于所述調(diào)整單元與所述特征擷取單元，用來將所述特征擷取單元的輸出所對應的特征數(shù)據(jù)乘以所述邊緣增益值，以產(chǎn)生一邊緣補償特征成分。
2.根據(jù)權利要求1所述的邊緣補償特征檢測裝置，其特征在于，還包含有多個特征擷取單元，每一特征擷取單元用來擷取所述輸入影像信號中的一不同特征；以及一加法器，用來加總所述多個特征擷取單元的輸出以產(chǎn)生特征數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權利要求2所述的邊緣補償特征檢測裝置，其特征在于，所述多個特征擷取單元中包含用來擷取所述影像圖幀的垂直邊緣的一第一特征擷取單元，以及用來擷取所述影像圖幀的水平邊緣的一第二特征擷取單元。
4.根據(jù)權利要求1所述的邊緣補償特征檢測裝置，其特征在于，所述成分差異是依據(jù)一亮度差異而得到的一對比度，而所述局部差異檢測單元所計算的所述局部差異值包含所述局部區(qū)域中的一最大對比度。
5.根據(jù)權利要求4所述的邊緣補償特征檢測裝置，其特征在于，所述調(diào)整單元用來在所述局部差異值的對比度低于一第一預定值時產(chǎn)生低增益值、對比度介于所述第一預定值與一第二預定值間時產(chǎn)生相對應的高增益值、對比度高于所述第二預定值時產(chǎn)生相對應的低增益值。
6.根據(jù)權利要求5所述的邊緣補償特征檢測裝置，其特征在于，所述調(diào)整單元具有一非線性對映函數(shù)。
7.根據(jù)權利要求5所述的邊緣補償特征檢測裝置，其特征在于，所述調(diào)整單元以查表方式來將所述局部差異值對映轉換成一邊緣增益值。
8.根據(jù)權利要求1所述的邊緣補償特征檢測裝置，其特征在于，所述局部差異檢測單元用來計算影像圖幀的所述局部區(qū)域中的一預定范圍內(nèi)的最大色度差異。
9.根據(jù)權利要求1所述的邊緣補償特征檢測裝置，其特征在于，所述特征擷取單元包含有一特征擷取器，接收所述輸入影像信號，用來對所述輸入影像信號進行濾波處理以擷取出所述特定特征；一核化運算單元，耦接于所述特征擷取器，用來消除所述特征擷取器的輸出信號中的噪聲；以及一增益放大器，用來施加增益予所述核化運算單元的輸出。
10.一種檢測邊緣補償特征的方法，其特征在于，包含有依據(jù)由一輸入影像信號所形成的一影像圖幀的一局部區(qū)域中的成分差異來計算出一局部差異值；利用一對映轉換函數(shù)將所述局部差異值對映到一邊緣增益值；擷取所述輸入影像信號中的一特定特征；以及將擷取到的所述特定特征所對應的特征數(shù)據(jù)乘以所述邊緣增益值，以產(chǎn)生一邊緣補償特征成分。
11.根據(jù)權利要求10所述的方法，其特征在于，還包含有擷取所述輸入影像信號的多個不同特征；以及加總所擷取到的所述多個特征以產(chǎn)生特征數(shù)據(jù)。
12.根據(jù)權利要求11所述的方法，其特征在于，還包含有擷取所述影像圖幀的垂直邊緣；以及擷取所述影像圖幀的水平邊緣。
13.根據(jù)權利要求10所述的方法，其特征在于，所述成分差異是依據(jù)一亮度差異計算所得到的一對比度，而所述局部差異值包含所述影像圖幀的局部區(qū)域中的最大對比度。
14.根據(jù)權利要求13所述的方法，其特征在于，所述對映轉換函數(shù)將所含對比度低于一第一預定值的所述局部差異值對映至低增益值、所含對比度介于所述第一預定值與一第二預定值間的所述局部差異值對映至高增益值、所含對比度高于所述第二預定值的所述局部差異值對映至低增益值。
15.根據(jù)權利要求14所述的方法，其特征在于，所述對映轉換函數(shù)為一非線性對映函數(shù)。
16.根據(jù)權利要求14所述的方法，其特征在于，所述對映轉換函數(shù)通過一查表方式來進行。
17.根據(jù)權利要求10所述的方法，其特征在于，計算所述局部差異值的步驟還包含有計算所述影像圖幀的所述局部區(qū)域中的一預定范圍內(nèi)的最大色度差異。
18.根據(jù)權利要求10所述的方法，其特征在于，擷取所述輸入影像信號中的特定特征的步驟包含有對所述輸入影像信號進行濾波處理以擷取出所述特定特征；消除擷取到的所述特定特征中的噪聲；以及施加增益予擷取到的所述特定特征。
19.一種影像系統(tǒng)，其特征在于，包含有一輸出接口、一銳利度控制單元和一輸出單元；其中，一輸入接口，用來接收一數(shù)字形式的輸入影像信號；一銳利度控制單元，該銳利度控制單元包含有一局部差異檢測單元，用以依據(jù)由所述輸入影像信號所形成的一影像圖幀的一局部區(qū)域中的一亮度差異，來計算出所述局部區(qū)域中的一局部對比值；一調(diào)整單元，耦接于所述局部差異檢測單元，用來將所述局部差異值對映轉換成一邊緣增益值；一特征擷取單元，用來擷取所述輸入影像信號中的一特定特征；一乘法器，耦接于所述調(diào)整單元與所述特征擷取單元，用來將所述特征擷取單元的輸出所對應的特征數(shù)據(jù)乘以所述邊緣增益值，以產(chǎn)生一邊緣補償特征成分；以及一合成單元，用來合成所述影像圖幀與所述邊緣補償特征成分以產(chǎn)生一輸出影像；以及一輸出單元，用來呈現(xiàn)所述輸出影像。
20.根據(jù)權利要求19所述的影像系統(tǒng)，其特征在于，所述調(diào)整單元用來在所述局部差異值的對比度低于一第一預定值時產(chǎn)生低增益值、對比度介于所述第一預定值與一第二預定值間時產(chǎn)生相對應的高增益值、對比度高于所述第二預定值時產(chǎn)生相對應的低增益值。
全文摘要
本發(fā)明提供一種邊緣補償特征檢測裝置與方法以及影像系統(tǒng)。該裝置包含有一局部差異檢測單元，用來接收輸入影像信號，并依據(jù)由該輸入影像信號所形成的影像圖幀的局部區(qū)域中的成分差異計算出局部差異值；一調(diào)整單元，耦接于所述局部差異檢測單元，用來將局部差異值對應轉換成一邊緣增益值；一特征擷取單元，用來擷取所述輸入影像信號中的一特定特征；以及一乘法器，耦接于所述調(diào)整單元與特征擷取單元，用來將該特征擷取單元的輸出所對應的特征數(shù)據(jù)乘以該邊緣增益值，以產(chǎn)生一邊緣補償特征成分。
文檔編號H04N9/64GK1956556SQ20061013748
公開日2007年5月2日 申請日期2006年10月27日 優(yōu)先權日2005年10月27日
發(fā)明者吳振禧 申請人:聯(lián)發(fā)科技股份有限公司