CN1604658A

CN1604658A - 具有不改变影像色调以增加影像清晰度的方法

Info

Publication number: CN1604658A
Application number: CNA2004100832432A
Authority: CN
Inventors: 简慧然
Original assignee: BenQ Corp
Current assignee: Qisda Corp
Priority date: 2003-09-30
Filing date: 2004-09-29
Publication date: 2005-04-06
Anticipated expiration: 2024-09-29
Also published as: CN1306829C; US20050069216A1; TW200512665A; DE102004016959A1; US7333671B2; TWI253592B

Abstract

一种不改变影像色调以增加影像清晰度的方法，其包含执行一转换程序，用以将一原始影像信号转换成一CIE XYZ格式的色度频道，产生一第一亮度频道Y，利用一滤波器处理该第一亮度频道Y，用以产生一第二亮度频道Y’，根据该第二亮度频道Y’计算一色度频道X’以及一色度频道Z’，以及执行一反转换程序，用以将该色度频道X’、该第二亮度频道Y’以及该色度频道Z’转换为一第二影像信号。

Description

具有不改变影像色调以增加影像清晰度的方法

技术领域

本发明涉及一种增加影像清晰度的方法，特别是涉及一种具有不改变影像色调以增加影像清晰度的方法。

背景技术

以往非清晰化滤波器(unsharp mask filter，USM)常用于加强(enhance)原始影像Iorg的局部对比(锐度，sharpness)，非清晰化滤波器亦成功地应用于医学影像(medical imaging)以及影像编辑工具(image editing tool)，非清晰化滤波器通常使用高斯低通滤波器(Gaussian low-pass filter)来取得一模糊影像(blurred image)Ius，其模糊程度取决于一高斯半径参数，其中高斯半径参数是利用高斯机率分布(Gaussian’s probabilitydistribution)的半径偏差值(radius deviation)以表示高斯分配(Gaussiandistribution)。

原始影像的边缘部分(edge component)是以(Iorg-Ius)来表示，(Iorg-Ius)乘上β后以成为一数量控制参数(amount control parameter)，然后将原始影像Iorg与放大后的边缘部分(edge component)β*(Iorg-Ius)相加，用以产生清晰化影像数据I’(desired sharper image I’)。许多先前专利(如美国专利第4,317,179号以及美国专利第4,315,318号)已使用相似的概念与方程式，如方程式1：

I’＝Iorg+β*(Iorg-Ius) (1)

请参考图1，图1为已知取得模糊化影像信号(unsharp mask signal)Sus的示意图，光检测器(photodetector)121的输出信号经由放大器122所放大，其中影像检测器121用以测量激发体上具激发性的磷光剂所投射出来的光线，而放大器122用来将信号放大，如非线性校正或频宽压缩(bandcompression)，例如利用对数转换(logarithmic conversion)以取得原始影像信号Sorg，原始影像信号Sorg一方面被输入至运算单元(operationunit)123，用以进行非清晰化程序(unsharp masking process)，另一方面被输入至低通滤波器124，用以取得非清晰化影像信号(unsharp masksignal)Sus。在低通滤波器124中，仅极低频的原始影像信号Sorg的模拟值能通过低通滤波器124，然后再经由一模拟数字转换器125将其滤过的信号转换为数字影像信号Si，经由模拟数字转换器125转换后的数字影像信号Si藉由一数字计算电路126计算出一算数平均数Sus＝∑aiSi，其为模糊化影像信号Sus且被输入运算单元123。此方程式中，ai为来自模拟数字转换器125的数字影像信号Si的加权系数(weighting coefficient)，此简单的算数平均数计算中，ai等于1/N，其中N值为非清晰化范围的次扫描方向的扫描线数目。

如图1所示，原始影像信号Sorg以模拟信号的格式输入至运算单元123，由于原始影像信号Sorg会比非清晰化影像信号Sus更早输入至运算单元123，因此需将原始影像信号Sorg延迟一段时间以使原始影像信号Sorg及非清晰化影像信号Sus可同时输入至运算单元123。另一种方法为先将已转换成数字影像信号的原始影像信号Sorg储存于存储器，在同时输入原始影像信号Sorg及非清晰化影像信号Sus于运算单元123时，再从存储器读出原始影像信号Sorg。无论哪一种方法都需要延迟原始影像信号Sorg输入至运算单元123，此延迟时间用以等待非清晰化影像信号Sus经由低通滤波器124、模拟数字转换器125以及数字计算电路126运算出，以使输入原始影像信号Sorg及非清晰化影像信号Sus同时输入至运算单元123

而美国专利第5,937,111号使用类似于上述的方法，并披露使用影像型态学(image morphology)来估测适当的β系数。请参阅图2，图2为已知影像处理装置的示意图，图2的影像处理装置可对影像信号(X射线的影像信号)进行影像处理，以及可选择性地强调一小型钙化影像(calcified pattern)，其具有预定的轮廓，且其影像密度值小于周围影像的影像密度值。

影像处理装置包含一低通滤波器11，用以处理一高影像密度/高信号阶层的原始影像Sorg以获得一相对应极低频的非清晰化影像信号Sus，该影像处理装置还包含一减法器17，用以自原始影像信号Sorg中减去非清晰化影像信号Sus，然后撷取(Sorg-Sus)中较高频率的部分，该影像处理装置还包含一钙化图形相依加权系数计算单元(calcified pattern-dependentemphasis coefficient calculating means)20，用以自原始影像信号Sorg撷取一钙化轮廓的影像信号(calcified pattern signal)，以及根据该钙化轮廓的影像信号计算一第一加权系数βcalc，该影像处理装置还包含一边界信号相依加权系数计算单元(edge signal-dependent emphasis coefficientcalculating means)30，用以自原始影像信号Sorg撷取一边界影像信号，以及根据该边界影像信号计算一第二加权系数βedge，该影像处理装置还包含一乘法器41，用以将第一加权系数βcalc及第二加权系数βedge相乘，以产生一加权系数β，该影像处理装置还包含有一乘法器42以及一加法器43，藉此二者以执行方程式Sproc＝Sorg+β*(Sorg-Sus)，用以得到处理后的影像信号Sproc。

美国专利第6,072,913号中已披露使用一特殊半径的高斯滤波器，用以设定N个不同的半径，该可变半径的集合，用来产生频率带状影像(frequencybanded image)，再计算出期望频率响应及现有频率的差值，用以提供非清晰化带状滤波器最佳的控制参数。

这些方法通常利用非清晰化滤波器处理影像撷取装置或影像检测器的信号，然而，已知技术至少有两个显而易见的缺点。首先，已知技术利用非清晰化滤波器来产生物体周围色调的互补色调，然而却无法提供良好的色彩重现，第二，已知技术的影像处理装置具有较复杂或非必要且重复的计算，举例来说，分离颜色的算法将R、G、B分三部份进行运算，而非三部份一同进行运算，同理，若分离颜色的算法应用于CMYK格式，即需要四次演算过程，如此需要相当大的计算量。

发明内容

本发明提供一种具有不改变影像色调以增加影像清晰度的方法，以解决上述的问题。

根据本发明的一种具有不改变影像色调以增加影像清晰度的方法，其包含执行一转换程序，用以将一原始影像信号转换成一CIE XYZ格式的色度频道，产生一第一亮度频道Y，利用一滤波器处理该第一亮度频道Y，用以产生一第二亮度频道Y’，根据该第二亮度频道Y’计算一色度频道X’以及一色度频道Z’，以及执行一反转换程序，用以将该色度频道X’、该第二亮度频道Y’以及该色度频道Z’转换为一第二影像信号。

附图说明

图1为已知取得非清晰化影像信号的示意图。

图2为已知影像处理装置的示意图。

图3为本发明影像处理程序的流程图。

附图符号说明

11、124 低通滤波器 17、18、19 减法器

41、42 乘法器 43 加法器

121 光检测器 122 放大器

123 运算单元 125 模拟数字转换器

126 数字计算电路

具体实施方式

本发明在保存原始影像数据的色调时，使用一种有效率的算法来加强影像数据的清晰度，由于使用效能不佳的调制转换程序(Modulation Transferfunction，MTF)，影像检测器或影像撷取装置常撷取到不清晰的影像数据，而所撷取影像的像素与周围影像的像素具有强关联性，其关联强度相似于高斯分布型态，此可大幅降低原始影像高频部分的强度。影像量子化于像素检测器的主要贡献为以类似高斯分布的权数来总合所有周围像素的放射功率，像素的放射功率是根据亮度效能程序来进行卷积(convolution)以产生一亮度表，如此可将无限可见光谱转换成一维以简化处理程序。当输入/输出信号于亮度表为线性比例的信号时(例如CIE XYZ的Y)，使用非清晰化滤波器或清晰化滤波器效果更好，然而装置信号于亮度表并非为线性比例，因此在本发明中，非清晰化滤波器或清晰化滤波器的输入/输出处理是根据国际照明委员会(CIE)于1931年所订定的亮度表。本发明所处理的颜色仅为亮度Y’的部分，其余X’及Z’部分是使用原始影像信号的原始色彩XYZ以及亮度Y’藉由方程式X’＝(X/Y)*Y’以及Z’＝(Z/Y)*Y’分别计算出，本发明保持XYZ相关比例常数以使处理后的影像数据的色调与原始影像数据的色调一致。

请参阅图3，图3为本发明影像处理方法的流程图，步骤详述如下：

步骤200中，由影像检测器或影像撷取装置提供RGB格式的色彩数据，注意的是，除RGB格式外，亦可提供CMY或CMYK格式的色彩数据；步骤210中，将RGB格式转换为CIE XYZ格式；步骤220中自CIE XYZ格式的色彩数据产生第一亮度频道Y；步骤230以及步骤232中，利用非清晰化滤波器或清晰化滤波器处理第一亮度频道Y以产生第二亮度频道Y’，其中当步骤232执行边缘增强时，步骤232产生一高斯模糊影像；在步骤234中取得第二亮度频道Y’；在步骤240，根据第二亮度频道Y’以计算色度频道X’及Z’，计算色度频道X’及Z’的方程式分别为X’＝(X/Y)*Y’以及Z’＝(Z/Y)*Y’。由于计算色度频道X’及Z’是根据第二亮度频道Y’计算获得的，色度频道X’与第二亮度频道Y’的比例(X’∶Y’)，以及色度频道Z’与第二亮度频道Y’的比例(Z’∶Y’)分别等同于色度频道X与第一亮度频道Y的比例(X∶Y)，以及色度频道Z与第一亮度频道Y的比例(Z∶Y)，意即X∶Y∶Z＝X’∶Y’∶Z’。最后于步骤250，利用步骤210的转换程序将处理过的色度频道数据转换为R’G’B’格式的色彩数据(亦可转换为C’M’Y’K’或C’M’Y’格式)。

总的来说，利用本发明处理过的影像数据，其色度频道数据与原始影像数据的色度频道数据的比例是相同的，因此可避免已知技术利用非清晰化滤波器来产生物体周围色调的互补色调所引起的缺点。此外，本发明仅需一个演算过程即可将色度频道X’、Y’以及Z’计算出，相较于已知技术，其需要三个不同演算过程才能将各个频道CIE XYZ的数据计算出，本发明不仅提供效率高的演算程序，而且色调也较精确。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明的权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。

Claims

1.一种具有不改变影像色调以增加影像清晰度的方法，其包含下列步骤：

(a)执行一转换程序，用以将一原始影像信号转换成一CIE XYZ格式(CIEXYZ color model)的色度频道；

(b)产生一第一亮度频道Y；

(c)利用一滤波器处理该第一亮度频道Y，用以产生一第二亮度频道Y’；

(d)根据该第二亮度频道Y’计算一色度频道X’以及一色度频道Z’；

(e)执行一反转换程序，用以将该色度频道X’、该第二亮度频道Y’以及该色度频道Z’转换为一第二影像信号。

2.如权利要求1所述的方法，其中步骤(c)中的滤波器为一非清晰化滤波器。

3.如权利要求1所述的方法，其中步骤(c)中的滤波器为一清晰化滤波器。

4.如权利要求1所述的方法，其中步骤(a)的转换程序包含将该第一影像信号的RGB值转换成CIE XYZ色度频道。

5.如权利要求4所述的方法，其中步骤(e)的反转换程序包含将该色度频道X’Y’Z’转换成R’G’B’格式。

6.如权利要求1所述的方法，其中步骤(a)的转换程序包含将该第一影像信号的CMYK格式转换为CIE XYZ色度频道。

7.如权利要求6所述的方法，其中步骤(e)中的该反转换程序包含将该色度频道X’Y’Z’转换成C’M’Y’K’格式。

8.如权利要求1所述的方法，其中步骤(d)中该色度频道X’及一色度频道X符合一方程式X’＝(X/Y)*Y’，其中该色度频道X为原始影像信号的色度频道X。

9.如权利要求1所述的方法，其中步骤(d)中该色度频道Z’及一色度频道Z符合一方程式Z’＝(Z/Y)*Y’，其中该色度频道Z为原始影像信号的色度频道Z。

10.一种影像处理装置，用以实施权利要求1所述的方法。