專利名稱：使用模糊屏蔽法進行影像處理的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種使用處理器調整影像信號的方法，尤指涉及一種使用模糊屏蔽法進行影像處理的方法。
背景技術：
請參閱圖1及圖2，圖1為熟知影像處理系統(tǒng)10的方塊圖，圖2為圖1影像處理系統(tǒng)10的圖形影像14的示意圖。影像處理系統(tǒng)10包含有一存儲器12用來儲存程序及一待處理的圖形影像14，以及一處理器16用來執(zhí)行存儲器12內所存的程序。圖形影像14包含有復數(shù)個依據(jù)一矩陣格式排列的像素(pixel)18，而圖形影像14內具有預定特征的影像區(qū)域20，以及影像區(qū)域20外圍的邊界區(qū)域22。
影像處理的目的是要凸顯影像區(qū)域20的特征，且要保持影像區(qū)域20及其外圍區(qū)域的諧調性，而若對整個圖形影像14進行影像參數(shù)調整反而會犧牲某些不在影像區(qū)域20內的圖形影像的特征或致使影像區(qū)域20的像素18造成失真，故現(xiàn)行有些影像處理手法便僅會對影像區(qū)域20外圍的邊界區(qū)域22做影像參數(shù)調整，以強化影像邊界的高頻部分，此乃因影像區(qū)域20外圍的邊界區(qū)域22的亮度起伏所橫跨的空間范圍與起伏量都小，較不易被察覺。
而模糊屏蔽法(unsharp mask method)便是以此概念作為影像處理的手法，其處理方式為先將影像模糊化，而得到原影像中的低頻成份，再將模糊影像從原始影像中扣除而得到原始影像中的高頻成份，接下來便是對高頻影像做乘法加強，最后把前面被扣除的低頻影像再加回來而完成模糊屏蔽法處理。然而模糊屏蔽法雖然可使影像邊界較為銳利化，但其所增加的影像高頻成分通常會改變整幅影像的亮度(luminance)，致使整幅影像較原來偏亮，而失去了欲使影像清晰的美意，此外傳統(tǒng)模糊屏蔽法于進行對高頻影像做乘法加強，再將前面被扣除的低頻影像加回來的步驟時，由于需同時處理高頻影像加強以及低頻影像調整的動作，故需對整個影像信號能量做兩次的調整，便會造成龐大的計算量，而增加影像處理成本及時間。

發(fā)明內容
本發(fā)明是提供一種使用處理器調整影像信號的方法，以解決上述的問題。
本發(fā)明的權利要求是揭露一種使用處理器調整影像信號的方法，其包含下列步驟(a)提供一第一低通濾波器、一第二低通濾波器以及，(b)依據(jù)該第一低通濾波器的低通濾波信號的標準差(standard deviation)與該第二低通濾波器的低通濾波信號的標準差產(chǎn)生一帶通影像信號與該影像信號的能量比，(c)提供一影像調整參數(shù)，且依據(jù)該能量比與該影像調整參數(shù)產(chǎn)生一影像信號權值，(d)依據(jù)該影像信號權值、該影像調整參數(shù)、第一低通濾波器的低通濾波信號以及該第二低通濾波器的低通濾波信號，產(chǎn)生一第三低通濾波器，以及(e)依據(jù)該影像信號及該第三低通濾器調整該影像信號。


圖1為熟知影像處理系統(tǒng)的方塊圖。
圖2為圖1影像處理系統(tǒng)的圖形影像的示意圖。
圖3為本發(fā)明影像處理系統(tǒng)的方塊圖。
圖4為本發(fā)明第一實施例進行影像處理的流程圖。
圖5為第一低通濾波器的低通濾波信號與第二低通濾波器的低通濾波信號于頻率領域相減的示意圖。
圖6為本發(fā)明第二實施例進行影像處理的流程圖。
圖7為階躍信號與第二低通濾波器的低通濾波信號于頻率領域相減的示意圖。
具體實施例方式
請參閱圖3，圖3為本發(fā)明影像處理系統(tǒng)30的方塊圖，影像處理系統(tǒng)30包含有一存儲器32用來儲存影像處理程序34及一待處理的圖形影像36，影像處理程序34包含以軟件格式運作的一第一低通濾波器38與一第二低通濾波器40，而第一低通濾波器38與第二低通濾波器40亦可以硬件電路形式運作。影像處理系統(tǒng)30另包含一影像處理器42用來執(zhí)行存儲器32內所存的影像處理程序34，以及一輸入裝置44，用來提供使用者進行影像參數(shù)的設定。
請參閱圖4，圖4為本發(fā)明第一實施例使用影像處理系統(tǒng)30進行影像處理的流程圖，其進行影像處理的方法包含有下列步驟步驟100請參閱圖5，圖5為第一低通濾波器38的低通濾波信號h1(x，y)與第二低通濾波器40的低通濾波信號h2(x，y)于頻率領域相減的示意圖。茲定義第一低通濾波器38的低通濾波信號h1(x，y)與第二低通濾波器40的低通濾波信號h2(x，y)相減所產(chǎn)生的一帶通濾波信號h(x，y)，且其與該影像信號I(x，y)進行卷積(convolution)所產(chǎn)生的信號為一帶通影像信號h(x，y)×I(x，Y)；步驟102依據(jù)第一低通濾波器38的低通濾波信號h1(x，y)的標準差σ1與第二低通濾波器40的低通濾波信號h2(x，y)的標準差σ2產(chǎn)生該帶通影像信號與該影像信號的能量比Eh×I/EI，而其中該帶通影像信號h(x，y)×I(x，y)與該影像信號I(x，y)的能量比 為14πσ12·12π(σ12+σ22)+14πσ22,]]>且σ1的數(shù)值不等于σ2；步驟104提供一最大影像失真率，將該影像失真率除以該帶通影像信號與該影像信號的能量比Eh×I/EI而得出一影像調整最大權值C2|max，而另外再提供一影像調整正規(guī)化值，其數(shù)值介于“0”和“1”之間，以使得該影像調整最大權值C2|max乘以該影像調整正規(guī)化值可得出該影像調整參數(shù)C2，于是使用者便可藉由影像處理系統(tǒng)30的輸入裝置44輸入該影像調整正規(guī)化值，而得到一影像調整參數(shù)C2；步驟106依據(jù)該能量比Eh×I/EI與該影像調整參數(shù)C2產(chǎn)生一影像信號權值C1，其中C1=1-C2Eh×IEI;]]>步驟108依據(jù)該影像信號權值C1、該影像調整參數(shù)C2、該第一低通濾波器的低通濾波信號h1(x，y)以及該第二低通濾波器的低通濾波信號h2(x，y)，而得出一第三低通濾波器41h2(x，y)，而其中h3(x，y)＝C1δ(x，y)+C2[h2(x，y)-h1(x，y)]，且δ(x，y)為一δ脈沖信號(deltafunction)；以及步驟110將該第三低通濾波器41h3(x，y)與該影像信號I(x，y)進行卷積(convolution)，而得出一調整過后的影像信號f1(x，y)＝h3(x，y)×I(x，y)，而其中×為卷積運算符號。
本發(fā)明第一實施例影像處理方法的作用原理為將圖形影像36的高頻部分擷取出來進行加強，即C2[h(x，y)×I(x，y)]部分，再加上原本信號的加權，即C1I(x，y)部分，如此便達到特別強化影像信號的高頻部分的目的，再加上一能量守恒條件的限制，即(Ef1＝C1EI+C2Eh×I)∧(E1＝EI)，在經(jīng)調整過后影像信號f1(x，y)的能量和與未調整前影像信號I(x，y)能量和相同限制條件下，計算出經(jīng)過調整后的影像信號f1(x，y)。
于此再將上述步驟作一詳細說明，首先藉由Rayleigh理論中所提到一有限信號于空間領域與頻率領域范圍中具有相同能量的條件下，計算得出該帶通影像信號h(x，y)×I(x，y)與該影像信號I(x，y)的能量比 其中Eh×IEI=14πσ12·12π(σ12+σ22)+14πσ22,]]>σ1、σ2分別為第一低通濾波器38的低通濾波信號h2(x，y)與第二低通濾波器40的低通濾波信號h2(x，y)的標準差，且σ1的數(shù)值不等于σ2，如此一來 值才不會為零，也就是帶通濾波信號h(x，y)才能擷取到圖形影像36的高頻部分。接著再利用E＝C1EI+C2Eh×I關系式，得出C1=1-C2Eh×IEI.]]>
接下來于步驟104及106中該影像調整參數(shù)C2與該影像信號權值C1決定方面，設計者必須先決定出圖形影像36的最大影像失真率，也就是說于未經(jīng)影像處理的低頻部分，如圖2的影像區(qū)域20，最大可以容忍的能量衰減幅度為何。舉例來說，若設計者希望將圖形影像36的主要影像區(qū)域的能量衰減幅度控制在5％內，此時便可決定出該影像信號權值的最小值C1|min＝1-0.05＝0.95，該影像調整最大權值便為C2|max=0.05Eh×I/EI.]]>而為了使用者操作方便，可以于影像處理系統(tǒng)30的輸入裝置44提供該影像調整參數(shù)C2經(jīng)正規(guī)化(normalization)后的該影像調整正規(guī)化值，其數(shù)值介于“0”和“1”之間，以使得該影像調整最大權值C2|max乘以該影像調整正規(guī)化值可得出該影像調整參數(shù)C2，也就是說當使用者輸入裝置44輸入“1”的正規(guī)化值時，該影像調整參數(shù)C2即為 該影像信號權值C1便為0.95，此時所調整的影像能量幅度便為最大的5％，反之當使用者于輸入裝置44輸入“0”的相對權值時，該影像調整參數(shù)C2即為0，該影像信號權值C1便為1，此時所調整的影像能量幅度便為最小的0％，也就是不對圖形影像36進行任何調整。
而后再依據(jù)使用者所輸入的第一濾波器38、第二濾波器40、上述計算所得的C1與C2，透過關系式h3(x，y)＝C1δ(x，y)+C2[h1(x，y)-h2(x，y)]而得第三低通濾波器41h3(x，y)，其中δ(x，y)為單位脈沖信號。最后再以該第三低通濾波器41與該影像信號進行卷積，而得一調整后的影像信號f1(x，y)＝h3(x，y)×I(x，y)。如此一來便可改善傳統(tǒng)模糊屏蔽法所產(chǎn)生的亮度改變的缺憾。
請參閱圖6，圖6為本發(fā)明第二實施例使用影像處理系統(tǒng)30進行影像處理的流程圖。與第一實施例不同之處為于第二實施例中僅需使用第二低通濾波器40以及一單位脈沖信號，而無需使用到第一低通濾波器38，其優(yōu)點為可簡化計算，但輸入影像調整值時，便不若第一實施例中該影像調整參數(shù)C2經(jīng)正規(guī)化后產(chǎn)生的該影像調整正規(guī)化值較呈線性變化，而較不好控制調整影像的變化。其進行影像處理的方法包含有下列步驟步驟112請參閱圖7，圖7為該單位脈沖信號δ(x，y)與第二低通濾波器40的低通濾波信號h2(x，y)于頻率領域相減的示意圖。茲定義該單位脈沖信號δ(x，y)與該第二低通濾波器40的低通濾波信號h2(x，y)相減所產(chǎn)生的一高通濾波信號h′(x，y)與該影像信號I(x，y)進行卷積(convolution)所產(chǎn)生的信號為一高通影像信號h′(x，y)×[(x，y)；步驟114依據(jù)第二低通濾波器40的低通濾波信號h2(x，y)的標準差σ2產(chǎn)生該高通影像信號與該影像信號的能量比Eh×IEI,]]>而其中該高通影像信號h1(x，y)×I(x，y)與該影像信號I(x，y)的能量比 為 且σ2的數(shù)值大于 步驟116提供一最大影像失真率，將該影像失真率除以高通影像信號與該影像信號的能量比Eh’×I/EI而得出一影像調整最大權值C4|max，而另外再提供一影像調整正規(guī)化參數(shù)，其數(shù)值介于“0”和“1”之間，以使得該影像調整最大權值C4|max乘以該影像調整正規(guī)化參數(shù)可得出該影像調整最大權值C4，于是使用者便可藉由影像處理系統(tǒng)30的輸入裝置44輸入該影像調整最大權值，而得到一影像調整參數(shù)C4；步驟118依據(jù)該能量比Eh’×I/EI與該影像調整參數(shù)C4產(chǎn)生該影像信號權值C3，其中C3=1-C4Eh,×IEI]]>步驟120依據(jù)該影像信號權值C3、該影像調整參數(shù)C4以及該第二低通濾波器的低通濾波信號h2(x，y)，得出一第四低通濾波器46h4(x，y)，而其中h4(x，y)＝C3δ(x，y)+C4[δ(x，y)-h2(x，y)]，且δ(x，y)為一單位脈沖信號；以及步驟122將該第四低通濾波器46h4(x，y)與該影像信號I(x，y)進行卷積，而得出一調整過后的影像信號f2(x，y)，而其中f2(x，y)＝h1(x，y)×I(x，y)。
本發(fā)明第二實施例影像處理方法的作用原理基本上與第一實施例相同，亦為將圖形影像36的高頻部分擷取出來進行加強，即C4[h′(x，y)×I(x，y)]部分，再加上原本信號的加權，即C3I(x，y)部分，如此便達到特別強化影像信號的高頻部分的目的，再加上一能量守恒條件的限制，即(Ef2＝C3EI+C4Eh×I)∧(Ef2＝EI)，在經(jīng)調整過后影像信號f2(x，y)的能量和與未調整前影像信號I(x，y)能量和相同限制條件下，計算出經(jīng)過調整后的影像信號f2(x，y)。
由于本發(fā)明第二實施例影像處理方法的步驟流程與第一實施例相似，故于此便不再詳述，而需補充之處為該高通影像信號h′(x，y)×I(x，y)與該影像信號I(x，y)的能量比Eh’×I/EI亦為藉由Rayleigh理論中所提到一有限信號于空間領域與頻率領域范圍中具有相同的能量的條件下，計算得出Eh,×IEI=1-34πσ22,]]>且σ2的數(shù)值大于√3/4π，如此一來Eh’×I/EI值才不會為小于或等于零，也就是帶通濾波信號h′(x，y)×I(x，y)才能擷取到圖形影像36的高頻部分。
相較于熟知的影像處理方法，本發(fā)明的方法可使影像邊界高頻部分較為銳利化，且于影像調整前后的影像亮度不變，如此一來便可改善傳統(tǒng)模糊屏蔽法因所增加的影像高頻成分而改變整幅影像的亮度，致使整幅影像較原來偏亮的缺憾，而達到欲使影像清晰的目的，此外相較于傳統(tǒng)模糊屏蔽法需對整個影像信號能量做兩次的調整，便會造成龐大的計算量，本發(fā)明的影像處理方法僅需于空間領域針對各權值參數(shù)以及濾波信號先行進行計算，最后再與先前影像信號進行運算，如此一來便可大大地降低影像處理的運算量，而達到節(jié)省影像處理成本及時間的功效。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，凡依本發(fā)明權利要求所做的均等變化與修飾，皆應屬本發(fā)明專利的涵蓋范圍。
權利要求
1.一種使用處理器調整影像信號的方法，其包含下列步驟(a)提供一第一低通濾波器、一第二低通濾波器；(b)依據(jù)該第一低通濾波器的低通濾波信號的標準差與該第二低通濾波器的低通濾波信號的標準差產(chǎn)生一帶通影像信號與該影像信號的能量比；(c)提供一影像調整參數(shù)，且依據(jù)該能量比與該影像調整參數(shù)產(chǎn)生一影像信號權值；(d)依據(jù)該影像信號權值、該影像調整參數(shù)、該第一低通濾波器的低通濾波信號以及該第二低通濾波器的低通濾波信號，產(chǎn)生一第三低通濾波器；以及(e)依據(jù)該影像信號及該第三低通濾器調整該影像信號。
2.如權利要求1所述的方法，其于步驟(b)中，該帶通影像信號為將該第一低通濾波器的低通濾波信號與該第二低通濾波器的低通濾波信號相減以產(chǎn)生一帶通濾波信號，再將該影像信號與該帶通濾波信號進行卷積(convolution)以產(chǎn)生該帶通影像信號。
3.如權利要求1所述的方法，其于步驟(b)中，該帶通影像信號為將該第一低通濾波器的低通濾波信號與該影像信號進行卷積以產(chǎn)生一第一信號，將該第二低通濾波器的低通濾波信號與該影像信號進行卷積以產(chǎn)生一第二信號，以及將該第一信號與該第二信號相減而產(chǎn)生該帶通影像信號。
4.如權利要求1所述的方法，其于步驟(b)中，該第一低通濾波器的低通濾波信號的標準差與該第二低通濾波器的低通濾波信號的標準差數(shù)值不相等。
5.如權利要求4所述的方法，其于步驟(b)中，該帶通影像信號與該影像信號的能量比為14πσ12-12π(σ12+σ22)+14πσ22,]]>其中σ1為該第一低通濾波器的低通濾波信號的標準差，σ2為該第二低通濾波器的低通濾波信號的標準差。
6.如權利要求1所述的方法，其于步驟(c)中，該影像信號權值大于為1-(該影像調整參數(shù))*(該帶通影像信號與該影像信號的能量比)。
7.如權利要求1所述的方法，其另包含依據(jù)該影像信號權值的可容許范圍及該帶通影像信號與該影像信號的能量比設定該影像調整參數(shù)的可設定范圍。
8.如權利要求1所述的方法，其中步驟(d)為將該影像信號權值乘以一單位脈沖信號δ(x，y)加上將該影像調整參數(shù)乘以該第一低通濾波器的低通濾波信號與該第二低通濾波器的低通濾波信號相減的信號而產(chǎn)生一第三低通濾波器。
9.如權利要求1所述的方法，其中步驟(e)為將該影像信號乘以該第三低通濾波器而得出調整后的影像信號。
10.一種實施權利要求1所述方法的影像處理系統(tǒng)。
11.一種使用處理器調整影像信號的方法，其包含下列步驟(a)提供一第一低通濾波器、一單位脈沖信號；(b)依據(jù)該第一低通濾波器的低通濾波信號的標準差產(chǎn)生一帶通影像信號與該影像信號的能量比；(c)提供一影像調整參數(shù)，且依據(jù)該能量比與該影像調整參數(shù)產(chǎn)生一影像信號權值；(d)依據(jù)該影像信號、該影像調整參數(shù)、該第一低通濾波器的低通濾波信號以及該單位脈沖信號，產(chǎn)生一第三低通濾波器；以及(e)依據(jù)該影像信號及該第三低通濾波器調整該影像信號。
12.如權利要求11所述的方法，其于步驟(b)中，該帶通影像信號為將該單位脈沖信號與該第一低通濾波器的低通濾波信號相減以產(chǎn)生一帶通濾波信號，再將該影像信號與該帶通濾波信號進行卷積以產(chǎn)生該帶通影像信號。
13.如權利要求11所述的方法，其于步驟(b)中，該帶通影像信號是為將該單位脈沖信號與該影像信號進行卷積以產(chǎn)生一第一信號，將該第二低通濾波器的低通濾波信號與該影像信號進行卷積以產(chǎn)生一第二信號，以及將該第一信號與該第二信號相減而產(chǎn)生該帶通影像信號。
14.如權利要求11所述的方法，其于步驟(b)中，該第一低通濾波器的低通濾波信號的標準差大于
15.如權利要求14所述的方法，其于步驟(b)中，該帶通影像信號與該影像信號的能量比為1-34πσ12]]>其中σ1為該第一低通濾波器的低通濾波信號的標準差。
16.如權利要求11所述的方法，其于步驟(c)中，該影像信號權值大小為1-(該影像調整參數(shù))*(該帶通影像信號與該影像信號的能量比)。
17.如權利要求11所述的方法，其另包含依據(jù)該影像信號權值的可容許范圍及該帶通影像信號與該影像信號的能量比設定該影像調整參數(shù)的可設定范圍。
18.如權利要求11所述的方法，其中步驟(d)為將該影像信號權值乘以一單位脈沖信號δ(x，y)加上該影像調整參數(shù)乘以該單位脈沖信號與該第一低通濾波器的低通濾波信號相減的信號而產(chǎn)生一第三低通濾波器。
19.如權利要求11所述的方法，其中步驟(e)為將該影像信號乘以該第三低通濾波器而得出調整后的影像信號。
20.一種實施權利要求11所述的方法的影像處理系統(tǒng)。
全文摘要
一種使用處理器調整影像信號的方法，其包含下列步驟(a)提供一第一低通濾波器、一第二低通濾波器，(b)依據(jù)該第一低通濾波器的低通濾波信號的標準差(standard deviation)與該第二低通濾波器的低通濾波器信號的標準差產(chǎn)生一帶通影像信號與該影像信號的能量比，(c)提供一影像調整參數(shù)，且依據(jù)該能量比與該影像調整參數(shù)產(chǎn)生一影像信號權值，(d)依據(jù)該影像信號權值、該影像調整參數(shù)、第一低通濾波器的低通濾波信號以及該第二低通濾波器的低通濾波信號，產(chǎn)生一第三低通濾波器，以及(e)依據(jù)該影像信號及該第三低通濾器調整該影像信號。
文檔編號G06K9/40GK1567981SQ03145390
公開日2005年1月19日 申請日期2003年7月7日 優(yōu)先權日2003年7月7日
發(fā)明者鄭子泓 申請人:致伸科技股份有限公司