專利名稱：圖像處理裝置及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種圖像處理裝置及其方法，用以于顯示系統(tǒng)(Displaysystem)中，提升輸入圖像(Input image)的對(duì)比(Contrast)。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的圖像對(duì)比伸張(Contrast extenson)是指將圖像的灰階范圍拉伸到0～255的最大灰階范圍，以增加圖像灰階分布的動(dòng)態(tài)范圍，進(jìn)而提升圖像對(duì)比。
請(qǐng)參閱圖1，圖1是繪示圖像特性直方圖。傳統(tǒng)圖像對(duì)比伸張技術(shù)是先分析輸入圖像的灰階分布，并做成如圖1所示的圖像特性直方圖。接著，分別定義每一圖像特性直方圖的最大灰階值(Max)以及最小灰階值(Min)。以Photoshop為例，最大灰階值是定義為圖像特性直方圖右邊0.5％面積處所對(duì)應(yīng)的灰階值，并且最小灰階值是定義為圖像特性直方圖左邊0.5％面積處所對(duì)應(yīng)的灰階值。對(duì)彩色圖像而言，最大灰階值是取紅綠藍(lán)(RGB)三色的最大值，最小灰階值是取紅綠藍(lán)(RGB)三色的最小值。計(jì)算圖像對(duì)比伸張的公式如下公式一Gray’ ＝k*(Gray-Min)，其中k＝255/(Max-Mi n)，Gray代表輸入圖像的灰階值，Gray’代表經(jīng)圖像對(duì)比伸張?zhí)幚砗蟮幕译A值。
根據(jù)圖像特性直方圖，取最大灰階值以及最小灰階值來(lái)做圖像對(duì)比伸張，會(huì)犧牲掉部分較大的灰階值以及較小的灰階值(如圖1中箭頭a、b所示)，使得暗部以及亮部的細(xì)節(jié)消失。于現(xiàn)有技術(shù)中，是利用動(dòng)態(tài)Gamma對(duì)比增強(qiáng)技術(shù)，來(lái)加強(qiáng)暗部及亮部的細(xì)節(jié)。然而，由于上述的方法為動(dòng)態(tài)，需要大量的Gamma對(duì)照表，將會(huì)耗費(fèi)大量的硬件資源。
因此，本發(fā)明的主要范疇在于提供一種圖像處理裝置及其方法，以解決上述問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一范疇在于提供一種圖像處理裝置及其方法，該圖像處理裝置可保存大量的暗部以及亮部細(xì)節(jié)，進(jìn)而針對(duì)各種圖像作對(duì)比增強(qiáng)。此外，本發(fā)明亦可充分地節(jié)省硬件資源。
根據(jù)一較佳具體實(shí)施例，于顯示系統(tǒng)(Display system)輸入圖像序列(Video sequence)。圖像序列包含N個(gè)圖像畫(huà)面(Image frame)，每一圖像畫(huà)面是由T個(gè)像素(Pixel)所組成，每一圖像畫(huà)面的每一像素皆包含M個(gè)色彩元素(Color component)以及M個(gè)灰階值(Gray level)，且每一灰階值是對(duì)應(yīng)于M個(gè)色彩元素其中之一，N、T及M皆為自然數(shù)。于此實(shí)施例中，M個(gè)色彩元素分別為R、G以及B(紅綠藍(lán))色彩元素，且符合RGB色彩空間。
圖像處理裝置用以于顯示系統(tǒng)中，調(diào)整圖像序列中的第i個(gè)圖像畫(huà)面的第j個(gè)像素的M個(gè)色彩元素的M個(gè)灰階值大小，i為1至N范圍中的整數(shù)指標(biāo)，j為1至T范圍中的整數(shù)指標(biāo)。在第i個(gè)圖像畫(huà)面之前的每一圖像畫(huà)面中的灰階值皆已完成調(diào)整，且在第i個(gè)圖像畫(huà)面之前的每一圖像畫(huà)面分別具有最大灰階值以及最小灰階值。每一最大灰階值以及每一最小灰階值是分別基于相對(duì)應(yīng)的圖像畫(huà)面的灰階值而決定，且介于可允許的范圍中。一般而言，灰階值是介于0至255之間，亦即可允許的范圍為0～255。
圖像處理裝置包含第一計(jì)算模塊、第二計(jì)算模塊、第三計(jì)算模塊、第四計(jì)算模塊、第一判斷模塊、第二判斷模塊、第一處理模塊以及第二處理模塊。第一計(jì)算模塊針對(duì)第i個(gè)圖像畫(huà)面的灰階值，計(jì)算目前最大灰階值以及目前最小灰階值。第二計(jì)算模塊根據(jù)第i個(gè)圖像畫(huà)面之前的圖像畫(huà)面的所有最大灰階值以及目前最大灰階值，計(jì)算平均最大灰階值，并且根據(jù)第i個(gè)圖像畫(huà)面之前的圖像畫(huà)面的所有最小灰階值以及目前最小灰階值，計(jì)算平均最小灰階值。第三計(jì)算模塊根據(jù)平均最大灰階值，計(jì)算第一增益值，并且根據(jù)平均最小灰階值，計(jì)算第二增益值。
第一判斷模塊用以判斷第i個(gè)圖像畫(huà)面的第j個(gè)像素是否為黑色像素。當(dāng)?shù)趈個(gè)像素為黑色像素時(shí)，第四計(jì)算模塊會(huì)以第二增益值調(diào)整第j個(gè)像素中的每一色彩元素的灰階值。當(dāng)?shù)趈個(gè)像素不為黑色像素時(shí)，第二判斷模塊進(jìn)一步判斷第i個(gè)圖像畫(huà)面為暗畫(huà)面或亮畫(huà)面。當(dāng)?shù)趈個(gè)像素不為黑色像素且第i個(gè)圖像畫(huà)面為暗畫(huà)面時(shí)，第一處理模塊選擇性地以第一增益值調(diào)整第j個(gè)像素中的每一色彩元素的灰階值。當(dāng)?shù)趈個(gè)像素不為黑色像素且第i個(gè)圖像畫(huà)面為亮畫(huà)面時(shí)，第二處理模塊選擇性地以第二增益值調(diào)整第j個(gè)像素中的每一色彩元素的灰階值。
于上述的實(shí)施例中，在計(jì)算最大灰階值以及最小灰階值時(shí)，可以四個(gè)灰階為一等分，亦即灰階0～3為一等分，灰階4～7為一等分。藉此，灰階值范圍可由原本的0～255，變成0～63，進(jìn)而減少硬件資源的使用。
因此，本發(fā)明的圖像處理裝置可保存大量的暗部以及亮部細(xì)節(jié)，進(jìn)而針對(duì)各種圖像作對(duì)比增強(qiáng)。此外，本發(fā)明亦可充分地節(jié)省硬件資源。
本發(fā)明的一種圖像處理方法，于顯示系統(tǒng)輸入圖像序列，該圖像序列包含N個(gè)圖像畫(huà)面，每一該圖像畫(huà)面是由T個(gè)像素(Pixel)所組成，每一該圖像畫(huà)面的每一該像素皆包含M個(gè)色彩元素以及M個(gè)灰階值，每一該灰階值是對(duì)應(yīng)于該M個(gè)色彩元素其中之一，N、T及M皆為自然數(shù)，該圖像處理方法用以于該顯示系統(tǒng)中，調(diào)整該圖像序列中的第i個(gè)圖像畫(huà)面的第j個(gè)像素的該M個(gè)色彩元素的M個(gè)灰階值大小，i為1至N范圍中的整數(shù)指標(biāo)，j為1至T范圍中的整數(shù)指標(biāo)，在該第i個(gè)圖像畫(huà)面之前的每一該圖像畫(huà)面中的灰階值皆已完成調(diào)整，在該第i個(gè)圖像畫(huà)面之前的每一該圖像畫(huà)面分別具有最大灰階值以及最小灰階值，每一該最大灰階值以及每一該最小灰階值是分別基于相對(duì)應(yīng)的該圖像畫(huà)面的灰階值而決定且介于可允許的范圍中，該方法包含下列步驟(a)針對(duì)該第i個(gè)圖像畫(huà)面的灰階值，計(jì)算目前最大灰階值以及目前最小灰階值；(b)根據(jù)該第i個(gè)圖像畫(huà)面之前的圖像畫(huà)面的所有最大灰階值以及該目前最大灰階值，計(jì)算平均最大灰階值，并且根據(jù)該第i個(gè)圖像畫(huà)面之前的圖像畫(huà)面的所有最小灰階值以及該目前最小灰階值，計(jì)算平均最小灰階值；(c)根據(jù)該平均最大灰階值，計(jì)算第一增益值，并且根據(jù)該平均最小灰階值，計(jì)算第二增益值；(d)判斷該第i個(gè)圖像畫(huà)面的該第j個(gè)像素是否為黑色像素，若是，進(jìn)行步驟(d1)，若否，進(jìn)行步驟(d2)；(d1)以該第二增益值調(diào)整該第j個(gè)像素中的每一色彩元素的該灰階值；(d2)判斷該第i個(gè)圖像畫(huà)面為暗畫(huà)面或亮畫(huà)面，若為暗畫(huà)面，進(jìn)行步驟(d21)，若為亮畫(huà)面，進(jìn)行步驟(d22)；(d21)選擇性地以該第一增益值調(diào)整該第j個(gè)像素中的每一色彩元素的該灰階值；以及(d22)選擇性地以該第二增益值調(diào)整該第j個(gè)像素中的每一色彩元素的該灰階值。
關(guān)于本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與精神可以通過(guò)以下的發(fā)明詳述及所附圖式得到進(jìn)一步的了解。


圖1是繪示圖像特性直方圖。
圖2是繪示根據(jù)本發(fā)明第一較佳具體實(shí)施例的圖像處理裝置的功能方塊圖。
圖3是繪示圖像畫(huà)面的每一像素通過(guò)屏蔽進(jìn)行平滑處理的示意圖。
圖4為根據(jù)本發(fā)明第一較佳具體實(shí)施例的圖像處理方法的流程圖。
圖5為圖4中步驟S114的詳細(xì)流程圖。
圖6為圖4中步驟S116的詳細(xì)流程圖。
1圖像處理裝置 10平滑處理模塊100屏蔽 12第一計(jì)算模塊14第二計(jì)算模塊16第三計(jì)算模塊18第四計(jì)算模塊20第一判斷模塊22第二判斷模塊24第一處理模塊240第一判斷單元 242第一計(jì)算單元26第二處理模塊260第二判斷單元262第二計(jì)算單元S100～S114、S1140～S1144、S1160～S1164流程步驟具體實(shí)施方式
本發(fā)明提供一種于顯示系統(tǒng)(Display system)中，調(diào)整輸入圖像序列(Video sequence)的對(duì)比的裝置及其方法。不論輸入圖像序列符合哪一種色彩空間(Color space)，本發(fā)明的圖像處理裝置及其方法皆適用。
根據(jù)本發(fā)明的第一較佳具體實(shí)施例，于顯示系統(tǒng)輸入圖像序列。圖像序列包含N個(gè)圖像畫(huà)面(Image frame)，每一圖像畫(huà)面是由T個(gè)像素(Pixel)所組成，每一圖像畫(huà)面的每一像素皆包含M個(gè)色彩元素(Color component)以及M個(gè)灰階值(Gray level)，且每一灰階值是對(duì)應(yīng)于M個(gè)色彩元素其中之一，N、T及M皆為自然數(shù)。于此實(shí)施例中，M個(gè)色彩元素分別為R、G以及B(紅綠藍(lán))色彩元素，且符合RGB色彩空間。
圖像處理裝置用以于顯示系統(tǒng)中，調(diào)整圖像序列中的第i個(gè)圖像畫(huà)面的第j個(gè)像素的M個(gè)色彩元素的M個(gè)灰階值大小，i為1至N范圍中的整數(shù)指標(biāo)，j為1至T范圍中的整數(shù)指標(biāo)。在第i個(gè)圖像畫(huà)面之前的每一圖像畫(huà)面中的灰階值皆已完成調(diào)整，且在第i個(gè)圖像畫(huà)面之前的每一圖像畫(huà)面分別具有最大灰階值以及最小灰階值。每一最大灰階值以及每一最小灰階值是分別基于相對(duì)應(yīng)的圖像畫(huà)面的灰階值而決定，且介于可允許的范圍中。一般而言，灰階值是介于0至255之間，亦即可允許的范圍為0～255。于此實(shí)施例中，在計(jì)算最大灰階值以及最小灰階值時(shí)，進(jìn)一步以四個(gè)灰階為一等分，亦即灰階0～3為一等分，灰階4～7為一等分。藉此，灰階值范圍可由原本的0～255，變成0～63，進(jìn)而減少硬件資源的使用。
請(qǐng)參閱圖2，圖2是繪示根據(jù)本發(fā)明第一較佳具體實(shí)施例的圖像處理裝置1的功能方塊圖。圖像處理裝置1包含平滑處理模塊10、第一計(jì)算模塊12、第二計(jì)算模塊14、第三計(jì)算模塊16、第四計(jì)算模塊18、第一判斷模塊20、第二判斷模塊22、第一處理模塊24以及第二處理模塊26。第一處理模塊24另包含第一判斷單元240以及第一計(jì)算單元242。第二處理模塊26另包含第二判斷單元260以及第二計(jì)算單元262。
請(qǐng)參閱圖3，圖3是繪示圖像畫(huà)面的每一像素通過(guò)屏蔽100進(jìn)行平滑處理的示意圖。于上述的第一實(shí)施例中，平滑處理模塊10利用屏蔽(Mask)100，對(duì)每一圖像畫(huà)面的每一像素進(jìn)行平滑處理。如圖3所示，屏蔽100是以[121]/4對(duì)每一圖像畫(huà)面的每一像素進(jìn)行平滑處理。舉例而言，平滑處理前的P21為15，平滑處理后的P21＝(10*1+15*2+10*1)/4＝13，亦即P21會(huì)由15變?yōu)?3。之后，再針對(duì)P31重復(fù)上述的操作，以此類推。于另一較佳具體實(shí)施例中，屏蔽亦可以[1 2 2 2 1]/8對(duì)每一圖像畫(huà)面的每一像素進(jìn)行平滑處理。平滑處理的目的乃在于避免后續(xù)制作圖像特性直方圖時(shí)，取到噪聲，造成判斷畫(huà)面的誤差值變大。
于平滑處理完成后，第一計(jì)算模塊12會(huì)針對(duì)第i個(gè)圖像畫(huà)面的灰階值，計(jì)算目前最大灰階值以及目前最小灰階值。接著，第二計(jì)算模塊14會(huì)根據(jù)第i個(gè)圖像畫(huà)面之前的圖像畫(huà)面的所有最大灰階值以及目前最大灰階值，計(jì)算平均最大灰階值A(chǔ)vg_max，并且根據(jù)第i個(gè)圖像畫(huà)面之前的圖像畫(huà)面的所有最小灰階值以及目前最小灰階值，計(jì)算平均最小灰階值A(chǔ)vg_min。舉例而言，第31個(gè)圖像畫(huà)面的目前最大灰階值為245，且目前最小灰階值為60。若以四個(gè)灰階為一等分，則第31個(gè)圖像畫(huà)面的目前最大灰階值為245/4＝61，且目前最小灰階值為60/4＝15。假設(shè)第1至30個(gè)圖像畫(huà)面的最大灰階值的平均為61，且最小灰階值的平均為15，則第二計(jì)算模塊14計(jì)算的平均最大灰階值A(chǔ)vg_max為61，且平均最小灰階值A(chǔ)vg_min為15。需注意的是，最大灰階值以及最小灰階值的求法與現(xiàn)有技術(shù)相同，在此不再贅述。
之后，第三計(jì)算模塊16會(huì)根據(jù)平均最大灰階值，計(jì)算第一增益值，并且根據(jù)平均最小灰階值，計(jì)算第二增益值。第一增益值g1是經(jīng)由下列公式計(jì)算得出公式二g1＝n*R_max-Avg_max，其中，n代表增益參數(shù)，于此實(shí)施例中，n是定為2；R_max代表灰階值范圍(Range of gray level)的最大值，亦即255/4＝63。因此，g1＝2*63-61＝65。
第二增益值g2是經(jīng)由下列公式計(jì)算得出公式三g2＝R_max-Avg_min。
因此，g2＝63-15＝48。
之后，第一判斷模塊20會(huì)判斷第i個(gè)圖像畫(huà)面的第j個(gè)像素是否為黑色像素。當(dāng)?shù)趈個(gè)像素中的每一色彩元素的灰階值的最大值小于一第三門(mén)坎值(Threshold)時(shí)，第一判斷模塊20會(huì)判斷第i個(gè)圖像畫(huà)面的第j個(gè)像素為黑色像素，反之，則判斷第i個(gè)圖像畫(huà)面的第j個(gè)像素不為黑色像素。舉例而言，第三門(mén)坎值可設(shè)為8。若第j個(gè)像素的每一色彩元素的灰階值為(R，G，B)＝(3，5，7)，亦即其灰階值的最大值為7，第一判斷模塊20會(huì)判斷該第j個(gè)像素為黑色像素。若第j個(gè)像素的每一色彩元素的灰階值為(R，G，B)＝(100，3，5)，亦即其灰階值的最大值為100，第一判斷模塊20會(huì)判斷該第j個(gè)像素不為黑色像素。
當(dāng)?shù)趈個(gè)像素為黑色像素時(shí)，第四計(jì)算模塊18會(huì)以第二增益值g2調(diào)整第j個(gè)像素中的每一色彩元素的灰階值。若第j個(gè)像素的每一色彩元素的灰階值為(R，G，B)＝(3，5，7)，則經(jīng)第四計(jì)算模塊18調(diào)整后的灰階值為(R，G，B)＝(3*0.761，5*0.761，7*0.761)＝(2，4，5)，其中0.761是以第二增益值g2除以R_max所得的倍數(shù)。換言之，原本為黑色像素的第j個(gè)像素，調(diào)整后會(huì)變得更黑。
當(dāng)?shù)趈個(gè)像素不為黑色像素時(shí)，第二判斷模塊22會(huì)進(jìn)一步判斷第i個(gè)圖像畫(huà)面為暗畫(huà)面或亮畫(huà)面。當(dāng)?shù)趇個(gè)圖像畫(huà)面的所有像素的一預(yù)定百分比的最大灰階值皆小于目前最大灰階值時(shí)，第二判斷模塊22會(huì)判斷第i個(gè)圖像畫(huà)面為暗畫(huà)面，反之，則判斷第i個(gè)圖像畫(huà)面為亮畫(huà)面。舉例而言，若有99.3％的像素小于目前最大灰階值，第二判斷模塊22即會(huì)判斷第i個(gè)圖像畫(huà)面為暗畫(huà)面。
當(dāng)?shù)趈個(gè)像素不為黑色像素且第i個(gè)圖像畫(huà)面為暗畫(huà)面時(shí)，第一處理模塊24的第一判斷單元240會(huì)判斷第j個(gè)像素中的每一色彩元素的灰階值的最小值是否小于第一門(mén)坎值。當(dāng)?shù)趈個(gè)像素中的最小灰階值小于第一門(mén)坎值時(shí)，第一計(jì)算單元242會(huì)以第一增益值g1調(diào)整第j個(gè)像素中的每一色彩元素的灰階值，反之，則將第j個(gè)像素中的每一色彩元素的灰階值經(jīng)由下列公式計(jì)算公式四[(1/4-1/32)*(S-704)*(1020-11*g1)+704*g1]/64，其中，S代表第j個(gè)像素中的每一色彩元素的灰階值，并且是以10bit方式來(lái)進(jìn)行計(jì)算。
舉例而言，第一門(mén)坎值可設(shè)為176。若第j個(gè)像素的每一色彩元素的灰階值為(R，G，B)＝(100，3，5)，亦即其灰階值的最小值為3，則經(jīng)第一計(jì)算單元2 42調(diào)整后的灰階值為(R，G，B)＝(100*1.03，3*1.03，5*1.03)＝(103，3，5)，其中1.03是以第一增益值g1除以R_max所得的倍數(shù)。若第j個(gè)像素的每一色彩元素的灰階值為(R，G，B)＝(200，220，190)，亦即其灰階值的最小值為190，則經(jīng)第一計(jì)算單元242經(jīng)由公式四調(diào)整后的灰階值為(R，G，B)＝(203，224，192)。若灰階值范圍以0～255表示，則調(diào)整前的灰階值為(R，G，B)＝(800，880，760)10bit，調(diào)整后的灰階值為(R，G，B)＝(812，896，768)10bit。
當(dāng)?shù)趈個(gè)像素不為黑色像素且第i個(gè)圖像畫(huà)面為亮畫(huà)面時(shí)，第二處理模塊26的第二判斷單元260會(huì)判斷第j個(gè)像素中的每一色彩元素的灰階值的最小值是否小于第二門(mén)坎值。當(dāng)?shù)趈個(gè)像素中的最小灰階值小于第二門(mén)坎值時(shí)，第二計(jì)算單元262會(huì)以第二增益值g2調(diào)整第j個(gè)像素中的每一色彩元素的灰階值，反之，則將第j個(gè)像素中的每一色彩元素的灰階值經(jīng)由下列公式計(jì)算公式五[(1/4-1/128)*(S-800)*(1224-15*g2)+800*g2]/64。
其中，S代表第j個(gè)像素中的每一色彩元素的灰階值，并且是以10bit方式來(lái)進(jìn)行計(jì)算。
舉例而言，第二門(mén)坎值可設(shè)為200。若第j個(gè)像素的每一色彩元素的灰階值為(R，G，B)＝(100，3，5)，亦即其灰階值的最小值為3，則經(jīng)第二計(jì)算單元262調(diào)整后的灰階值為(R，G，B)＝(100*0.761，3*0.761，5*0.761)＝(76，2，4)。若第j個(gè)像素的每一色彩元素的灰階值為(R，G，B)＝(250，220，210)，亦即其灰階值的最小值為210，則經(jīng)第二計(jì)算單元262經(jīng)由公式五調(diào)整后的灰階值為(R，G，B)＝(174，160，155)。若灰階值范圍以0～255表示，則調(diào)整前的灰階值為(R，G，B)＝(1000，880，840)10bit，調(diào)整后的灰階值為(R，G，B)＝(695，638，616)10bit。
根據(jù)上述的實(shí)施例，本發(fā)明的圖像處理裝置1即可保存大量的暗部以及亮部細(xì)節(jié)，進(jìn)而針對(duì)各種圖像作對(duì)比增強(qiáng)。此外，在計(jì)算灰階值時(shí)，可以四個(gè)灰階為一等分。藉此，灰階值范圍可由原本的0～255，變成0～63，進(jìn)而減少硬件資源的使用。
請(qǐng)參閱圖4，圖4為根據(jù)本發(fā)明第一較佳具體實(shí)施例的圖像處理方法的流程圖。請(qǐng)一并參閱圖2以及圖3，本發(fā)明的圖像處理方法用以于顯示系統(tǒng)中，調(diào)整圖像序列中的第i個(gè)圖像畫(huà)面的第j個(gè)像素的灰階值大小。根據(jù)上述的第一較佳具體實(shí)施例，本發(fā)明的圖像處理方法包含下列步驟步驟S100利用屏蔽，對(duì)圖像畫(huà)面的每一像素進(jìn)行平滑處理；步驟S102針對(duì)第i個(gè)圖像畫(huà)面的灰階值，計(jì)算目前最大灰階值以及目前最小灰階值；步驟S104根據(jù)第i個(gè)圖像畫(huà)面之前的圖像畫(huà)面的所有最大灰階值以及目前最大灰階值，計(jì)算平均最大灰階值，并且根據(jù)第i個(gè)圖像畫(huà)面之前的圖像畫(huà)面的所有最小灰階值以及目前最小灰階值，計(jì)算平均最小灰階值；步驟S106根據(jù)平均最大灰階值，計(jì)算第一增益值，并且根據(jù)平均最小灰階值，計(jì)算第二增益值；步驟S108判斷第i個(gè)圖像畫(huà)面的第j個(gè)像素是否為黑色像素，若是，進(jìn)行步驟S110，若否，進(jìn)行步驟S112；步驟S110以第二增益值調(diào)整第j個(gè)像素中的每一色彩元素的灰階值；步驟S112判斷第i個(gè)圖像畫(huà)面為暗畫(huà)面或亮畫(huà)面，若為暗畫(huà)面，進(jìn)行步驟S114，若為亮畫(huà)面，進(jìn)行步驟S116；步驟S114選擇性地以第一增益值調(diào)整第j個(gè)像素中的每一色彩元素的灰階值；步驟S116選擇性地以第二增益值調(diào)整第j個(gè)像素中的每一色彩元素的灰階值。
請(qǐng)參閱圖5，圖5為圖4中步驟S114的詳細(xì)流程圖。步驟S114進(jìn)一步包含下列步驟
步驟S1140判斷第j個(gè)像素中的每一色彩元素的灰階值的最小值是否小于第一門(mén)坎值，若是，進(jìn)行步驟S1142，若否，進(jìn)行步驟S1144；步驟S1142以第一增益值調(diào)整第j個(gè)像素中的每一色彩元素的灰階值；步驟S1144將第j個(gè)像素中的每一色彩元素的灰階值經(jīng)由上述的公式四計(jì)算。
請(qǐng)參閱圖6，圖6為圖4中步驟S116的詳細(xì)流程圖。步驟S116進(jìn)一步包含下列步驟步驟S1160判斷第j個(gè)像素中的每一色彩元素的灰階值的最小值是否小于第二門(mén)坎值，若是，進(jìn)行步驟S1162，若否，進(jìn)行步驟S1164；步驟S1162以第二增益值調(diào)整第j個(gè)像素中的每一色彩元素的灰階值；步驟S1164將第j個(gè)像素中的每一色彩元素的灰階值經(jīng)由上述的公式五計(jì)算。
相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的圖像處理裝置及其方法，可保存大量的暗部以及亮部細(xì)節(jié)，進(jìn)而針對(duì)各種圖像作對(duì)比增強(qiáng)。此外，在計(jì)算灰階值時(shí)，可以四個(gè)灰階為一等分。藉此，灰階值范圍可由原本的0～255，變成0～63，進(jìn)而減少硬件資源的使用。
通過(guò)以上較佳具體實(shí)施例的詳述，是希望能更加清楚描述本發(fā)明的特征與精神，而并非以上述所揭露的較佳具體實(shí)施例來(lái)對(duì)本發(fā)明的范疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排于本發(fā)明所欲申請(qǐng)的權(quán)利要求范圍的范疇內(nèi)。因此，本發(fā)明所申請(qǐng)的權(quán)利要求范圍的范疇?wèi)?yīng)該根據(jù)上述的說(shuō)明作最寬廣的解釋，以致使其涵蓋所有可能的改變以及具相等性的安排。
權(quán)利要求
1.一種圖像處理裝置，于顯示系統(tǒng)輸入圖像序列，該圖像序列包含N個(gè)圖像畫(huà)面，每一該圖像畫(huà)面是由T個(gè)像素所組成，每一該圖像畫(huà)面的每一該像素皆包含M個(gè)色彩元素以及M個(gè)灰階值，每一該灰階值對(duì)應(yīng)于該M個(gè)色彩元素其中之一，N、T及M皆為自然數(shù)，該圖像處理裝置用以于該顯示系統(tǒng)中，調(diào)整該圖像序列中的第i個(gè)圖像畫(huà)面的第j個(gè)像素的該M個(gè)色彩元素的M個(gè)灰階值大小，i為1至N范圍中的整數(shù)指標(biāo)，j為1至T范圍中的整數(shù)指標(biāo)，在該第i個(gè)圖像畫(huà)面之前的每一該圖像畫(huà)面中的灰階值皆已完成調(diào)整，在該第i個(gè)圖像畫(huà)面之前的每一該圖像畫(huà)面分別具有最大灰階值以及最小灰階值，每一該最大灰階值以及每一該最小灰階值是分別基于相對(duì)應(yīng)的該圖像畫(huà)面的灰階值而決定且介于可允許的范圍中，該裝置包含第一計(jì)算模塊，針對(duì)該第i個(gè)圖像畫(huà)面的灰階值，計(jì)算目前最大灰階值以及目前最小灰階值；第二計(jì)算模塊，根據(jù)該第i個(gè)圖像畫(huà)面之前的圖像畫(huà)面的所有最大灰階值以及該目前最大灰階值，計(jì)算平均最大灰階值，并且根據(jù)該第i個(gè)圖像畫(huà)面之前的圖像畫(huà)面的所有最小灰階值以及該目前最小灰階值，計(jì)算平均最小灰階值；第三計(jì)算模塊，根據(jù)該平均最大灰階值，計(jì)算第一增益值，并且根據(jù)該平均最小灰階值，計(jì)算第二增益值；第一判斷模塊，判斷該第i個(gè)圖像畫(huà)面的該第j個(gè)像素是否為黑色像素；第四計(jì)算模塊，當(dāng)該第j個(gè)像素為黑色像素時(shí)，以該第二增益值調(diào)整該第j個(gè)像素中的每一色彩元素的該灰階值；第二判斷模塊，當(dāng)該第j個(gè)像素不為黑色像素時(shí)，判斷該第i個(gè)圖像畫(huà)面為暗畫(huà)面或亮畫(huà)面；第一處理模塊，當(dāng)該第j個(gè)像素不為黑色像素且該第i個(gè)圖像畫(huà)面為暗畫(huà)面時(shí)，選擇性地以該第一增益值調(diào)整該第j個(gè)像素中的每一色彩元素的該灰階值；以及第二處理模塊，當(dāng)該第j個(gè)像素不為黑色像素且該第i個(gè)圖像畫(huà)面為亮畫(huà)面時(shí)，選擇性地以該第二增益值調(diào)整該第j個(gè)像素中的每一色彩元素的該灰階值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，還包含平滑處理模塊，利用屏蔽，對(duì)每一該圖像畫(huà)面的每一該像素進(jìn)行平滑處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中該第一增益值g1是該第三計(jì)算模塊經(jīng)由下列公式計(jì)算得出g1＝n*R_max-Avg_max；其中，n代表增益參數(shù)，R_max代表灰階值范圍的最大值，Avg_max代表該平均最大灰階值。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其中該第一處理模塊包含第一判斷單元，用以判斷該第j個(gè)像素中的每一色彩元素的該灰階值的最小值是否小于第一門(mén)坎值；以及第一計(jì)算單元，當(dāng)該第j個(gè)像素中的該最小灰階值小于該第一門(mén)坎值時(shí)，該第一計(jì)算單元會(huì)直接以該第一增益值調(diào)整該第j個(gè)像素中的每一色彩元素的該灰階值，反之，則將該第j個(gè)像素中的每一色彩元素的該灰階值經(jīng)由下列公式計(jì)算[(1/4-1/32)*(S-704)*(1020-11g1)+704*g1]/64，其中，S代表該第j個(gè)像素中的每一色彩元素的該灰階值。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其中該第二增益值g2是該第三計(jì)算模塊經(jīng)由下列公式計(jì)算得出g2＝R_max-Avg_min；其中，Avg_min代表該平均最小灰階值。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其中該第二處理模塊包含第二判斷單元，用以判斷該第j個(gè)像素中的每一色彩元素的該灰階值的最小值是否小于第二門(mén)坎值；以及第二計(jì)算單元，當(dāng)該第j個(gè)像素中的該最小灰階值小于該第二門(mén)坎值時(shí)，該第二計(jì)算單元會(huì)直接以該第二增益值調(diào)整該第j個(gè)像素中的每一色彩元素的該灰階值，反之，則將該第j個(gè)像素中的每一色彩元素的該灰階值經(jīng)由下列公式計(jì)算[(1/4-1/128)*(S-800)*(1224-15*g2)+800*g2]/64，其中，S代表該第j個(gè)像素中的每一色彩元素的該灰階值。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中當(dāng)該第j個(gè)像素中的每一色彩元素的該灰階值的最大值小于第三門(mén)坎值時(shí)，該第一判斷模塊會(huì)判斷該第i個(gè)圖像畫(huà)面的該第j個(gè)像素為黑色像素，反之，則判斷該第i個(gè)圖像畫(huà)面的該第j個(gè)像素不為黑色像素。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中當(dāng)該第i個(gè)圖像畫(huà)面的所有像素的預(yù)定百分比的該最大灰階值皆小于該目前最大灰階值時(shí)，該第二判斷模塊會(huì)判斷該第i個(gè)圖像畫(huà)面為暗畫(huà)面，反之，則判斷該第i個(gè)圖像畫(huà)面為亮畫(huà)面。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中該M個(gè)色彩元素分別為R、G以及B(紅綠藍(lán))色彩元素，且符合RGB色彩空間。
10.一種圖像處理方法，于顯示系統(tǒng)輸入圖像序列，該圖像序列包含N個(gè)圖像畫(huà)面，每一該圖像畫(huà)面是由T個(gè)像素(Pixel)所組成，每一該圖像畫(huà)面的每一該像素皆包含M個(gè)色彩元素以及M個(gè)灰階值，每一該灰階值是對(duì)應(yīng)于該M個(gè)色彩元素其中之一，N、T及M皆為自然數(shù)，該圖像處理方法用以于該顯示系統(tǒng)中，調(diào)整該圖像序列中的第i個(gè)圖像畫(huà)面的第j個(gè)像素的該M個(gè)色彩元素的M個(gè)灰階值大小，i為1至N范圍中的整數(shù)指標(biāo)，j為1至T范圍中的整數(shù)指標(biāo)，在該第i個(gè)圖像畫(huà)面之前的每一該圖像畫(huà)面中的灰階值皆已完成調(diào)整，在該第i個(gè)圖像畫(huà)面之前的每一該圖像畫(huà)面分別具有最大灰階值以及最小灰階值，每一該最大灰階值以及每一該最小灰階值是分別基于相對(duì)應(yīng)的該圖像畫(huà)面的灰階值而決定且介于可允許的范圍中，該方法包含下列步驟(a)針對(duì)該第i個(gè)圖像畫(huà)面的灰階值，計(jì)算目前最大灰階值以及目前最小灰階值；(b)根據(jù)該第i個(gè)圖像畫(huà)面之前的圖像畫(huà)面的所有最大灰階值以及該目前最大灰階值，計(jì)算平均最大灰階值，并且根據(jù)該第i個(gè)圖像畫(huà)面之前的圖像畫(huà)面的所有最小灰階值以及該目前最小灰階值，計(jì)算平均最小灰階值；(c)根據(jù)該平均最大灰階值，計(jì)算第一增益值，并且根據(jù)該平均最小灰階值，計(jì)算第二增益值；(d)判斷該第i個(gè)圖像畫(huà)面的該第j個(gè)像素是否為黑色像素，若是，進(jìn)行步驟(d1)，若否，進(jìn)行步驟(d2)；(d1)以該第二增益值調(diào)整該第j個(gè)像素中的每一色彩元素的該灰階值；(d2)判斷該第i個(gè)圖像畫(huà)面為暗畫(huà)面或亮畫(huà)面，若為暗畫(huà)面，進(jìn)行步驟(d21)，若為亮畫(huà)面，進(jìn)行步驟(d22)；(d21)選擇性地以該第一增益值調(diào)整該第j個(gè)像素中的每一色彩元素的該灰階值；以及(d22)選擇性地以該第二增益值調(diào)整該第j個(gè)像素中的每一色彩元素的該灰階值。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，還包含下列步驟于步驟(a)之前，利用屏蔽，對(duì)每一該圖像畫(huà)面的每一該像素進(jìn)行平滑處理。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中該第一增益值g1是經(jīng)由下列公式計(jì)算得出g1＝n*R_max-Avg_max；其中，n代表增益參數(shù)，R_max代表灰階值范圍的最大值，Avg_max代表該平均最大灰階值。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中步驟(d21)還包含下列步驟(d211)判斷該第j個(gè)像素中的每一色彩元素的該灰階值的最小值是否小于第一門(mén)坎值，若是，進(jìn)行步驟(d212)，若否，進(jìn)行步驟(d213)；(d212)以該第一增益值調(diào)整該第j個(gè)像素中的每一色彩元素的該灰階值；以及(d213)將該第j個(gè)像素中的每一色彩元素的該灰階值經(jīng)由下列公式計(jì)算[(1/4-1/32)*(S-704)*(1020-11g1)+704*g1]/64，其中，S代表該第j個(gè)像素中的每一色彩元素的該灰階值。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中該第二增益值g2是經(jīng)由下列公式計(jì)算得出g2＝R_max-Avg_min；其中，Avg_min代表該平均最小灰階值。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中步驟(d22)還包含下列步驟(d221)判斷該第j個(gè)像素中的每一色彩元素的該灰階值的最小值是否小于第二門(mén)坎值，若是，進(jìn)行步驟(d222)，若否，進(jìn)行步驟(d223)；(d222)以該第二增益值調(diào)整該第j個(gè)像素中的每一色彩元素的該灰階值；以及(d223)將該第j個(gè)像素中的每一色彩元素的該灰階值經(jīng)由下列公式計(jì)算[(1/4-1/128)*(S-800)*(1224-15*g2)+800*g2]/64，其中，S代表該第j個(gè)像素中的每一色彩元素的該灰階值。
16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中于步驟(d)中，當(dāng)該第j個(gè)像素中的每一色彩元素的該灰階值的最大值小于第三門(mén)坎值時(shí)，該第i個(gè)圖像畫(huà)面的該第j個(gè)像素會(huì)被判斷為黑色像素，反之，則該第i個(gè)圖像畫(huà)面的該第j個(gè)像素會(huì)被判斷不為黑色像素。
17.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中于步驟(d2)中，當(dāng)該第i個(gè)圖像畫(huà)面的所有像素的預(yù)定百分比的該最大灰階值皆小于該目前最大灰階值時(shí)，該第i個(gè)圖像畫(huà)面會(huì)被判斷為暗畫(huà)面，反之，則該第i個(gè)圖像畫(huà)面會(huì)被判斷為亮畫(huà)面。
18.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中該M個(gè)色彩元素分別為R、G以及B(紅綠藍(lán))色彩元素，且符合RGB色彩空間。
全文摘要
本發(fā)明揭露一種圖像處理裝置及其方法，可保存圖像畫(huà)面大量的暗部以及亮部細(xì)節(jié)，進(jìn)而針對(duì)各種圖像作對(duì)比增強(qiáng)。此外，在計(jì)算灰階值時(shí)，可以四個(gè)灰階為一等分。藉此，灰階值范圍可由原本的0～255，變成0～63，進(jìn)而減少硬件資源的使用。
文檔編號(hào)H04N9/64GK101072362SQ20061008171
公開(kāi)日2007年11月14日 申請(qǐng)日期2006年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月10日
發(fā)明者謝東霖, 黃鈺雯, 李信宏 申請(qǐng)人:廣達(dá)電腦股份有限公司