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(lái)越普及，使得觀看者能夠觀看到更 多的圖像細(xì)節(jié)，例如是高清晰度多媒體界面（HighDefinitionMultimediaInterface;簡(jiǎn) 稱(chēng)HDMI)的顯示器，其能顯示清晰度為1920X1080的畫(huà)面，或甚至是現(xiàn)今熱門(mén)的4K清晰 度（4Kresolution)的顯示器，其清晰度可達(dá)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(pán)（DigitalVersatileDisc，簡(jiǎn)稱(chēng)DVD) 播放器、個(gè)人電腦（PC)、機(jī)頂盒（set-topbox，簡(jiǎn)稱(chēng)STB)等，所能提供的圖像畫(huà)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(hào)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(hào)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(jī)）所顯示/輸出的圖像信號(hào)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(hào)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(shí)，由于輸入的圖像信號(hào)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(huì)發(fā)現(xiàn)在圖像畫(huà)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(huà)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(duì)于所顯示的圖像畫(huà)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(cè)圖像輸入信號(hào)的比特深度中的有效 比特?cái)?shù)（validbits)并對(duì)圖像輸入信號(hào)進(jìn)行比特深度補(bǔ)償（bitdepthcompensation),從 而有效地改善顯示的圖像畫(huà)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(cè)器以及補(bǔ)償器。所述有 效比特檢測(cè)器用以檢測(cè)圖像輸入信號(hào)的比特深度中的有效比特?cái)?shù)，從而對(duì)應(yīng)輸出校正系 數(shù)。所述補(bǔ)償器耦接有效比特檢測(cè)器以接收校正系數(shù)，以及根據(jù)校正系數(shù)對(duì)圖像輸入信號(hào) 進(jìn)行比特?cái)?shù)補(bǔ)償，從而輸出對(duì)應(yīng)的圖像輸出信號(hào)。
[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(cè)圖像輸入信號(hào)的比 特深度中的有效比特?cái)?shù)，從而對(duì)應(yīng)產(chǎn)生校正系數(shù)；以及根據(jù)校正系數(shù)對(duì)圖像輸入信號(hào)進(jìn)行 比特?cái)?shù)補(bǔ)償，從而產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的圖像輸出信號(hào)。
[0007] 在本發(fā)明的一實(shí)施例中，其中有效比特檢測(cè)器包括信號(hào)統(tǒng)計(jì)單元、自動(dòng)相關(guān)性單 元以及量化檢測(cè)器。信號(hào)統(tǒng)計(jì)單元對(duì)圖像輸入信號(hào)的亮度值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并輸出亮度統(tǒng)計(jì)結(jié) 果。自動(dòng)相關(guān)性單元耦接信號(hào)統(tǒng)計(jì)單元，用以將亮度統(tǒng)計(jì)結(jié)果轉(zhuǎn)換為自動(dòng)相關(guān)性曲線。量 化檢測(cè)器耦接自動(dòng)相關(guān)性單元，其用以依據(jù)自動(dòng)相關(guān)性曲線計(jì)算出校正系數(shù)，并將校正系 數(shù)輸出至補(bǔ)償器。
[0008]在本發(fā)明的一實(shí)施例中，其中自動(dòng)相關(guān)性單元根據(jù)相關(guān)性函數(shù)將亮度統(tǒng)計(jì)結(jié)果轉(zhuǎn) 換為自動(dòng)相關(guān)性曲線。
[0009]在本發(fā)明的一實(shí)施例中，其中量化檢測(cè)器找出自動(dòng)相關(guān)性曲線的峰值位置，并對(duì) 自動(dòng)相關(guān)性曲線進(jìn)行高通濾波以獲得濾波曲線，以及依據(jù)自動(dòng)相關(guān)性曲線與濾波曲線分別 在峰值位置的自動(dòng)相關(guān)值與濾波值而計(jì)算出校正系數(shù)。
[0010] 在本發(fā)明的一實(shí)施例中，其中量化檢測(cè)器將自動(dòng)相關(guān)性曲線在峰值位置的自動(dòng)相 關(guān)值轉(zhuǎn)換為第一暫時(shí)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(shí)參數(shù)，以及 依據(jù)第一暫時(shí)參數(shù)與第二暫時(shí)參數(shù)而計(jì)算出校正系數(shù)。
[0011] 在本發(fā)明的一實(shí)施例中，其中量化檢測(cè)器將第一暫時(shí)參數(shù)與第二暫時(shí)參數(shù)相乘， 而獲得校正系數(shù)。
[0012] 在本發(fā)明的一實(shí)施例中，其中有效比特檢測(cè)器包括信號(hào)統(tǒng)計(jì)單元、自動(dòng)相關(guān)性單 元、量化檢測(cè)器以及圖像計(jì)算單元（graphicmeter)。信號(hào)統(tǒng)計(jì)單元對(duì)圖像輸入信號(hào)的亮度 值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并輸出亮度統(tǒng)計(jì)結(jié)果。自動(dòng)相關(guān)性單元耦接信號(hào)統(tǒng)計(jì)單元，用以將亮度統(tǒng)計(jì)結(jié) 果轉(zhuǎn)換為自動(dòng)相關(guān)性曲線。量化檢測(cè)器耦接自動(dòng)相關(guān)性單元，其用以依據(jù)自動(dòng)相關(guān)性曲線 計(jì)算出初始校正系數(shù)。所述圖像計(jì)算單元耦接至量化檢測(cè)器以接收初始校正系數(shù)，其用以 對(duì)圖像輸入信號(hào)的圖像幀（imageframe)內(nèi)的多個(gè)像素進(jìn)行邊緣檢測(cè)，以及依據(jù)初始校正 系數(shù)與像素的邊緣檢測(cè)的結(jié)果而計(jì)算出校正系數(shù)。
[0013]在本發(fā)明的一實(shí)施例中，其中量化檢測(cè)器找出該自動(dòng)相關(guān)性曲線的峰值位置，對(duì) 該自動(dòng)相關(guān)性曲線進(jìn)行高通濾波以獲得一濾波曲線，將自動(dòng)相關(guān)性曲線在峰值位置的自動(dòng) 相關(guān)值轉(zhuǎn)換為第一暫時(shí)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(shí)參數(shù)，以及 依據(jù)第一暫時(shí)參數(shù)與第二暫時(shí)參數(shù)而計(jì)算出初始校正系數(shù)。
[0014]在本發(fā)明的一實(shí)施例中，其中邊緣檢測(cè)包括：計(jì)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(jì)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(jì)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(jì)像素的第一校正增益值；計(jì)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(jì)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(jì)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(jì)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(cè)的所 述結(jié)果。
[0015]在本發(fā)明的一實(shí)施例中，其中所述計(jì)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(shí)施例中，其中補(bǔ)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?qǐng)D像輸入信號(hào)并 根據(jù)校正系數(shù)對(duì)圖像輸入信號(hào)進(jìn)行第一假輪廓約化運(yùn)算，以輸出第一圖像校正信號(hào)。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(hào)并根據(jù)校正系數(shù)對(duì)第一 圖像校正信號(hào)進(jìn)行第二假輪廓約化運(yùn)算，以輸出圖像輸出信號(hào)。
[0017] 在本發(fā)明的一實(shí)施例中，其中第一假輪廓約化器包括水平濾波單元、抖動(dòng) (dithering)單元、水平邊界檢測(cè)單元以及混合單元。水平濾波單元用以判斷圖像輸入信號(hào) 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(duì)應(yīng)輸出 濾波后信號(hào)。抖動(dòng)單元耦接水平濾波單元，用以接收并對(duì)濾波后信號(hào)進(jìn)行抖動(dòng)操作，以輸出 抖動(dòng)后信號(hào)。水平邊界檢測(cè)單元用以接收并依據(jù)圖像輸入信號(hào)及色度信號(hào)檢測(cè)水平邊界， 并據(jù)以決定水平有效值?；旌蠁卧罱佣秳?dòng)單元與水平邊界檢測(cè)單元，用以對(duì)圖像輸入信 號(hào)、抖動(dòng)后信號(hào)來(lái)進(jìn)行權(quán)重運(yùn)算，從而輸出第一圖像校正信號(hào)，其中混合單元依據(jù)水平有效 值而決定圖像輸入信號(hào)與抖動(dòng)后信號(hào)的權(quán)重。
[0018] 在本發(fā)明的一實(shí)施例中，其中水平邊界檢測(cè)單元依據(jù)色度信號(hào)與圖像輸入信號(hào)而 計(jì)算出水平邊界電平，以及將水平邊界電平比較于多個(gè)水平邊界門(mén)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(shí)施例中，其中圖像輸入信號(hào)包括亮度信號(hào)以及色度信號(hào)。色度信 號(hào)包括紅色度信號(hào)與藍(lán)色度信號(hào)。而水平邊界檢測(cè)單元從亮度信號(hào)的水平梯度值、紅色度 信號(hào)的水平梯度值與藍(lán)色度信號(hào)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(shí)施例中，其中第二假輪廓約化器包括垂直濾波單元、抖動(dòng)單元、垂 直邊界檢測(cè)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(hào)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(duì)應(yīng)輸出濾波后信號(hào)。抖 動(dòng)單元耦接垂直濾波單元，用以接收并對(duì)濾波后信號(hào)進(jìn)行抖動(dòng)操作，以輸出抖動(dòng)后信號(hào)。垂 直邊界檢測(cè)單元用以接收并依據(jù)第一圖像校正信號(hào)及色度信號(hào)檢測(cè)垂直邊界，并據(jù)以決定 垂直有效值?；旌蠁卧罱佣秳?dòng)單元與垂直邊界檢測(cè)單元，用以對(duì)第一圖像校正信號(hào)、抖動(dòng) 后信號(hào)來(lái)進(jìn)行權(quán)重運(yùn)算，從而輸出圖像輸出信號(hào)，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(hào)與抖動(dòng)后信號(hào)的權(quán)重。
[0021] 在本發(fā)明的一實(shí)施例中，還包括緩沖單元，用以緩沖圖像輸入信號(hào)，以使圖像輸入 信號(hào)與校正系數(shù)同步，并將緩沖后的圖像輸入信號(hào)輸入至補(bǔ)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(guò)圖像處理裝置中 的有效比特檢測(cè)器以檢測(cè)圖像輸入信號(hào)的比特深度中的有效比特?cái)?shù)，并對(duì)圖像輸入信號(hào)進(jìn) 行處理、運(yùn)算以得到的校正系數(shù)并輸出至補(bǔ)償器，以供補(bǔ)償器根據(jù)此校正系數(shù)對(duì)圖像輸入 信號(hào)不足的比特深度進(jìn)行比特?cái)?shù)補(bǔ)償，從而有效地改善顯示的圖像畫(huà)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(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉實(shí)施例，并配合附圖作詳 細(xì)說(shuō)明如下。
【附圖說(shuō)明】
[0024] 圖1是依照本發(fā)明的一實(shí)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(shí)施例的有效比特檢測(cè)器及補(bǔ)償器內(nèi)部的方塊示意圖；
[0026] 圖3是依照本發(fā)明的一實(shí)施例的信號(hào)統(tǒng)計(jì)單元所輸出的亮度直方圖；
[0027] 圖4是依照本發(fā)明的一實(shí)施例的自動(dòng)相關(guān)性單元所輸出的自動(dòng)相關(guān)性曲線示意 圖；
[0028] 圖5是依照本發(fā)明的一實(shí)施例的量化檢測(cè)器所輸出的自動(dòng)相關(guān)性強(qiáng)度曲線示意 圖；
[0029] 圖6a、6b是依照本發(fā)明的一實(shí)施例的量化檢測(cè)器的查表不意圖；
[0030] 圖7是依照本發(fā)明的一實(shí)施例的圖像輸入信號(hào)的圖像幀內(nèi)的多個(gè)像素的示意圖；
[0031] 圖8a、8b是依照本發(fā)明的一實(shí)施例的像素比對(duì)方式的示意圖；
[0032] 圖9a、9b是依照本發(fā)明的一實(shí)施例的圖像計(jì)算單元的查表示意圖；
[0033] 圖10是依照本發(fā)明的一實(shí)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(shí)施例的水平邊界檢測(cè)單元的查表示意圖；
[0035] 圖12是依照本發(fā)明的一實(shí)施例說(shuō)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(shí)施例的垂直邊界檢測(cè)單元的查表示意圖；
[0037] 圖14是依照本發(fā)明的另一實(shí)施例的有效比特檢測(cè)器及補(bǔ)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(shí)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(shí)施例說(shuō)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(shí)施例說(shuō)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(shí)施例說(shuō)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(shí)施例說(shuō)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(shí)施例說(shuō)明圖19中的步驟S1930的流程圖；
[0044] 圖21是依照本發(fā)明的實(shí)施例說(shuō)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(shí)施例說(shuō)明圖21中的步驟S1944的流程示意圖；
[0046] 圖2