專利名稱：彩色圖像增強的制作方法
技術領域：
本發明的一個方面涉及一種可以改進彩色圖像的感知質量的圖像增強方法。本發 明的其他方面涉及一種圖像增強器、一種圖像再現(rendering)系統和一種用于可編程處 理器的計算機程序產品。
背景技術：
與亮度(luminance)信息相比，顏色信息通常用較低的分辨率表示。例如，所謂的 色度采樣(chromatic sampling)可以根據特定方案應用于彩色圖像，例如4:1 1或4:22 子采樣方案。彼此鄰近的若干像素共享相同的色度分量，而這些像素中的每一個都具有唯 一的亮度分量。這一般不會影響感知的圖像質量。典型的人類觀察者一般將會把其中色度 信息具有比亮度信息稍低分辨率的圖像視為等同于其中色度信息具有與亮度信息相同的 分辨率的相似圖像。美國專利號5，982，926描述到，已經開發了各種圖像增強過程來改進圖像的感知 的清晰度、可理解性(intelligibility)和/或質量。這些圖像增強過程試圖令人養眼地 再現圖像，而不管這些圖像是否被精確地復制(!^produce)。時常地，失真的圖像比原始圖 像的完美復制的復制品更令人養眼。例如，如果過沖(overshoot)或下沖(undershoot)被 并入到圖像的邊緣，則所得的圖像典型地被感知為比沒有這種下沖或過沖的圖像更令人愉 悅。

發明內容
需要改進彩色圖像的感知質量。已經考慮下述觀點以便更好地滿足該需要。已經觀察到，彩色圖像在其中存在相對較高的色飽和度的區域中顯現出一點模 糊。該彩色圖像在所關注的區域包括相對較多的細節的情況下顯得特別模糊。而且，所關 注的區域可以顯現為色飽和度不足。這些現象特別地發生在其中顏色信息以比亮度信息低 的分辨率表示的圖像中。這種表面上的分辨率的局部損失或飽和度的局部損失或二者影響 所關注的彩色圖像的感知質量。根據本發明的一個方面，以下述方式增強彩色圖像。一種飽和度檢測器檢測圖像 區中存在的色飽和度。濾波器裝置以依賴于色飽和度的程度對圖像區中至少一個空間細節 進行濾波(filter)。因此，在其中存在相對較高的色飽和度的圖像區中，空間細節可以被以相對較高 的程度強調。相反地，在其中色飽和度相對較低的圖像區中，空間細節可被以相對適中的程 度強調或者甚至留下來不被改變。這種作為色飽和度的函數的細節強調補償了所關注圖像 區中分辨率的表面上的損失或飽和度的表面上的損失或二者。這允許彩色圖像具有更好的 感知質量。實驗已經證實了這一點。各種不同的彩色圖像已經根據本發明而被增強。各種 觀察者已經將這些彩色圖像中的每一個與其增強的版本進行了比較。增強的版本被清楚地 感知為更好的。
本發明的實現方式有利地包括下列附加特征的一個或多個，這些附加特征在與各 個從屬權利要求對應的單獨段落中被描述。當所述色飽和度較高時，所述濾波器裝置優選地將圖像區中令人感興趣的像素與 鄰近像素之間的值差以較大的程度放大。這允許低成本的實現。被放大的值差可以包括亮度值。被放大的值差可以包括色度值。被放大的值差優選地包括亮度值和色度值。這對實現相對較高的感知質量有貢 獻。色度值的差被放大的程度優選地大于亮度值的差被放大的程度。這對實現相對較 高的感知質量有貢獻。被檢測的色飽和度優選地是令人感興趣的像素的色飽和度。這實現了低成本的實 現方式。所述飽和度檢測器優選地確定屬于令人感興趣的像素的色度值與對應于無關緊 要的飽和度的中心值之間的絕對差。控制值可以基于該絕對差而被生成，該控制值確定令 人感興趣的像素與鄰近像素之間的值差被放大的程度。這實現了低成本的實現方式。所述濾波器裝置優選地確定鄰近像素的典型值。然后可以將該典型值從屬于令人 感興趣的像素的值中減去，從而獲得差值。當色飽和度較高時，該差值與較高的系數相乘， 從而獲得放大的差值。然后，該典型值被加到所述放大的差值，從而獲得令人感興趣的像素 的修改的值。這實現了低成本實現方式。定序器(sequencer)可以接連地將彩色圖像中的各個像素逐個地指定為令人感 興趣的像素。前述值差優選地基于根據預定的孔(aperture)形成的像素組而被創建，所述像 素組包括令人感興趣的像素。參照附圖的詳細描述闡明了上文中概括的本發明以及附加的特征。


圖1是示出圖像再現系統的框圖。圖2是示出形成圖像再現系統的一部分的圖像增強器的框圖。圖3是示出令人感興趣的像素的指定和用于定義包括令人感興趣的像素的像素 組的孔的框圖。圖4是示出形成圖像增強器的一部分的飽和度檢測器的框圖。圖5是示出形成圖像增強器的一部分的細節增強模塊的框圖。圖6是示出圖像增強器的軟件實現方式的計算機代碼圖。
具體實施例方式圖1示出耦合到網絡NW的圖像再現系統IRS，該網絡NW可以是例如有線電視網 或因特網。視覺數據服務器SV也耦合到網絡NW。該圖像再現系統IRS包括數據處理設備 DPR、顯示設備DPL和遙控設備RCD。該數據處理設備DTO可以是例如個人計算機或所謂的 機頂盒的形式。該數據處理設備DI5R和顯示設備DPL可以共同形成電視機的一部分。該數據處理設備DI3R包括輸入模塊1匪、圖像增強器ENH、輸出模塊OUM和控制器CTRL。所述圖像再現系統IRS基本上如下操作。用戶可以借助于遙控設備RCD選擇在視 覺數據服務器SV上存在的特定的視覺項目。所述數據處理設備Dra將指示該所選視覺項 目的請求提交給視覺數據服務器SV。作為響應，視覺數據服務器SV提供傳送所選視覺項目 的傳輸流TS。所選視覺項目可以是例如視頻標題或靜態圖片。該傳輸流TS可以例如依照 JPEG或MPEG編碼標準(JPEG是聯合圖像專家組的首字母縮寫；MPEG是運動圖片專家組的 首字母縮寫)。所述數據處理設備DI5R經由網絡NW接收傳輸流TS。數據處理設備Dra的輸入模塊I NM從傳輸流TS中提取表示所選視覺項目的視覺 數據VD。如前文所述，所選視覺項目可以是包括彩色圖像的序列的視頻標題(video title) 或包括單個彩色圖像的靜態圖片。在任何情況下，圖像增強器ENH都增強視覺數據VD中所 包含的彩色圖像，從而獲得增強的視覺數據VE。輸出模塊OUM基于增強的視覺數據VE提供 顯示驅動器信號DD。顯示驅動器信號DD使得顯示設備DPL顯示選定的視覺項目。期望的 是，用戶將由顯示設備DPL顯示的彩色圖像感知為質量相對較好。圖像增強器ENH使得感 知的圖像質量好于在圖像再現系統IRS中不存在圖像增強器ENH的情況下所獲得的圖像質 量。圖2示出圖像增強器ENH，其形成數據處理設備DI5R的一部分。該圖像增強器ENH 包括各種功能實體輸入緩沖器IB、像素選擇器和路由器PSR、飽和度檢測器SDT、三個細節 強調模塊DE1、DE2、DE3以及輸出緩沖器0B。前述功能實體形成圖像數據處理路徑。這三 個細節強調模塊DE1、DE2、DE3構成針對彩色圖像的高通濾波器裝置。該圖像增強器ENH進 一步包括可被認為是專用于圖像數據處理路徑的定序器(sequencer) SQ。圖像增強器ENH可以借助于加載到可編程處理器中的軟件程序(即一組指令)來 實現。在這種基于軟件的實現方式中，該軟件程序使得可編程處理器執行下文參照圖2所 描述的各種操作。因此，圖2可以被看作表示一種方法，由此功能實體或一組功能實體可以 被認為是該方法的處理步驟或一系列處理步驟。例如，飽和度檢測器SDT可以表示飽和度 檢測步驟。圖像增強器ENH也可以借助于專用電路實現，該專用電路具有定義下文參照圖2 所描述的操作的特定拓撲結構。在這種硬件實現方式中，圖2中所示的功能實體可以與子 電路對應。因此，圖2同樣可以被看作以塊級(block level)表示電路圖。圖像增強器ENH 的實現方式在其包括至少一個專用電路和至少一個具有一組適當指令的可編程電路的意 義下也可以是混合的。圖像增強器ENH基本上如下操作。輸入緩沖器IB臨時存儲由圖1中所示的輸入 模塊I匪提供的視覺數據VD。因此，在給定的瞬間，輸入緩沖器IB可以包括視覺數據VD 中所包含的彩色圖像。該彩色圖像可以被認為是像素的矩陣。該彩色圖像可以是例如所謂 的YUV顏色格式(color format)。在該格式中，像素具有亮度分量，其唯一地屬于所關注 的像素。像素可以進一步具有色度分量對，其包括第一色度分量和第二色度分量。若干鄰 近像素可以共享相同的色度分量對。在這種情況下，色度分量已經關于亮度分量而被子采 樣。例如，在所謂的4:2:2的子采樣方案中情況就是這樣，其中色度分量的水平分辨率是亮 度分量的水平分辨率的一半。定序器SQ提供指定彩色圖像中特定像素的像素選擇數據LN、PN0像素選擇數據
6LN、PN可以包括例如行號LN和像素號PN。被指定的特定像素將在下文中被稱為令人感興 趣的像素PI。定序器SQ更新像素選擇數據LN、PN，使得彩色圖像中的所有像素除了邊界區 域中的之外都接連構成令人感興趣的像素PI。即，如同除了邊界區域中存在的像素之外定 序器SQ逐個像素地掃描彩色圖像。像素選擇器和路由器PSR基于像素選擇數據LN、PN從輸入緩沖器IB讀取像素組 SP。像素組SP包括令人感興趣的像素PI和各種鄰近像素。有效地，像素選擇器和路由器 PSR限定了確定形成所述像素組SP的一部分的鄰近像素的孔。該孔可以被視為窗，定序器 SQ使該窗在彩色圖像上滑動。令人感興趣的像素PI將典型地處在該窗的中央，但是這不是 必要的。在某種意義上講，所述窗在彩色圖像上滑動，直到它碰到彩色圖像的邊界為止。因 此，上述不需要從中選擇像素的邊界區域依賴于所述孔。所述孔可以適當地在彩色圖像的 邊界處被調適。在這種情況下，彩色圖像的所有像素可以接連被選擇。圖3示出所述像素選擇器和路由器PSR可以定義的矩形孔APE的實例。借助于相 對較小的圓圈表示像素。這些像素被設置在分別沿著水平軸X和垂直軸y的行和列中。來 自定序器SQ的像素選擇數據LN、PN可以定義行號LN和像素號PN，其分別由虛線與向下指 向和向右指向的相對較小的矩形表示。構成令人感興趣的像素PI的像素具有黑色填充。矩 形孔APE內的其他像素具有灰色填充。這些像素以及令人感興趣的像素PI構成所述像素 選擇器和路由器PSR基于像素選擇數據LN、PN構成的所述像素組SP。飽和度檢測器SDT從像素選擇器和路由器PSR接收色度分量對V-PI、U_PI。該色 度分量對V-PI、U-PI屬于令人感興趣的像素PI。飽和度檢測器SDT基于色度分量對V-PI、 U-PI創建亮度控制值LC和色度控制值CC。亮度控制值LC確定應用于令人感興趣的像素 PI的亮度分量的空間細節強調的程度。相似地，色度控制值CC確定應用于令人感興趣的像 素PI的色度分量對的空間細節強調程度。優選地，如果令人感興趣的像素PI展示出相對 較高的色飽和度，則空間細節強調的程度相對較高。亮度控制值LC和色度控制值CC反映 色飽和度，其可以從令人感興趣的像素的色度分量對V-PI、U-PI導出。這將在下文中更詳 細地進行描述。細節強調模塊DEl從像素選擇器和路由器PSR接收亮度分量組Y-SP。亮度分量組 Y-SP包括屬于像素選擇器和路由器PSR已經形成的所述像素組SP的相應的亮度分量。因 此，所述亮度分量組Y-SP包括令人感興趣的像素PI的亮度分量。該亮度分量在下文中將 被稱為令人感興趣的亮度分量。所述亮度分量組Y-SP進一步包括各個鄰近像素的各個亮 度分量，這些鄰近像素也在像素選擇器和路由器PSR已經形成的所述像素組SP中。這些后 一種亮度分量將在下文中被稱為鄰近亮度分量。細節強調模塊DEl進一步接收飽和度檢測 器SDT已經創建的亮度控制值LC。細節強調模塊DEl為在輸出緩沖器OB中形成的增強的彩色圖像提供輸出亮度分 量Yo。該輸出亮度分量Yo被分配給增強的彩色圖像的特定像素。依照行號LN和像素號 ΡΝ，該特定像素具有與所述彩色圖像中令人感興趣的像素PI的位置相似的位置。該輸出亮 度分量Yo可以視為令人感興趣的亮度分量的修改的版本。更特別地，令人感興趣的亮度分 量具有可以由細節強調模塊DEl修改的給定值。該亮度值修改依賴于關于各個鄰近亮度分 量的各個值的令人感興趣的亮度分量值。重要地，亮度值修改進一步依賴于反映色飽和度 的亮度控制值LC。
例如，假設令人感興趣的亮度分量與鄰近亮度分量的值相比具有相對較低的值。 在這種情況下，細節強調模塊DEl進一步減小令人感興趣的亮度分量的值。相反地，在令人 感興趣的亮度分量具有相對較高的值的情況下，細節強調模塊DEl進一步增大令人感興趣 的亮度分量的值。在這兩種情況下，令人感興趣的亮度分量與鄰近的亮度分量之間的值差 被放大。被放大的值差可以通過多種不同的方式表達。例如，該差可以是令人感興趣的亮 度分量的值與鄰近亮度分量的平均值之間的差。作為另一個實例，鄰近亮度分量的中值可 以用于表達該差。令人感興趣的亮度分量也可以被包含以建立平均值或中值。重要的是，所 述差表示以依賴于亮度控制值LC的程度被放大的空間細節，其反映飽和度。飽和度越高， 所述差所經受的放大程度越高。細節強調模塊DE2、DE3以相似的方式操作。細節強調模塊DE2、DE3從像素選擇器 和路由器PSR分別接收第一色度分量組U-SP和第二色度分量組V-SP。所述第一色度分量 組U-SP包括令人感興趣的第一色度分量(其是令人感興趣的像素PI的第一色度分量)和 鄰近的第一色度分量。相似地，所述第二色度分量組V-SP包括令人感興趣的第二色度，以 及鄰近的第二色度分量。在每一種情況下，細節強調模塊DE2、DE3所接收的色度分量都是 屬于像素選擇器和路由器PSR已經形成的所述像素組SP的色度分量。差異在于，細節強調模塊DE2、DE3接收色度控制值CC，而亮度控制值LC被應用于 細節強調模塊DE1。該差異是優選的而不是必要的。應用不同的控制值允許對亮度和色度 進行不同程度的細節放大，這可以對提高感知的圖像質量有貢獻。在任何情況下，細節強調 模塊DE2以依賴于色度控制值CC所反映的色飽和度的程度放大令人感興趣的第一色度分 量與鄰近的第一色度分量之間的值差。細節強調模塊DE3以相似的程度放大令人感興趣的 第二色度分量與鄰近的第二色度分量之間的值差。細節強調模塊DE2、DE3為所述增強的彩色圖像分別提供第一輸出色度分量Uo和 第二輸出色度分量Vo，所述增強的彩色圖像形成在輸出緩沖器OB中。該輸出色度分量對 Uo、Vo被分配給與如前所述的細節強調模塊DEl為其建立輸出亮度分量Yo的相同像素。 即，第一輸出色度分量Uo和第二輸出色度分量Vo可以分別被視為令人感興趣的第一色度 分量和令人感興趣的第二色度分量的修改的版本。定序器SQ使得輸入緩沖器IB中的彩色圖像的所有亮度分量和所有色度分量經受 細節放大，如前所述，所述細節放大依賴于色飽和度，除了在邊界區域中的分量之外所。后 一種分量可以簡單地如同從彩色圖像被映射到輸出緩沖器OB中的增強的彩色圖像。可替 代地，這些分量可以經受適合的細節放大或另一種類型的適當的處理。應當注意，細節強調模塊DE2、DE3可以以低于細節強調模塊DEl的速率操作。這 是因為，輸入緩沖器IB中存在的彩色圖像包括的色度分量對比亮度分量少。如前所述，彼 此鄰近的若干個像素可以共享相同的色度分量對，而這些像素的每一個具有唯一的亮度分 量。因此，細節強調模塊DE2、DE3只處理與這些像素中一個相關的所述色度分量對就足夠 了。這將產生輸出色度分量對Uo、Vo，其適用于這些像素中的每一個。相反地，細節強調模 塊DEl將需要單獨地處理所關注的各個像素的各個亮度分量。—旦輸入圖像的所有相關分量都被處理了，則輸出緩沖器OB將整體上包括增強 的彩色圖像。該增強的彩色圖像包含在增強的視覺數據VE中，如圖1所示圖像增強器ENH將該增強的視覺數據VE應用到輸出模塊0UM。圖4示出飽和度檢測器SDT，或更確切地說，示出了其實例。飽和度檢測器SDT接 收色度分量對V-PI、U-PI，其包括令人感興趣的第一色度分量V-PI和令人感興趣的第二色 度分量U-PI。飽和度檢測器SDT包括各種功能實體兩個中心偏離檢測器⑶Dl、⑶D2、加法 器ADl和兩個歸一化器(normalizer)匪1、匪2。上文中關于(可以是基于軟件或基于硬件 的)圖像增強器ENH的各種可能的實現方式所作出的評述(remark)同樣適用于飽和度檢 測器SDT。圖4因此可以被看作表示一種方法，由此功能實體或功能實體組可以被認為是該 方法的處理步驟或一系列的處理步驟。中心偏離檢測器⑶Dl建立令人感興趣的第一色度分量的值V-PI與中心值CV之 間的絕對差。中心值CV與無關緊要的(insignificant)的飽和度相對應，即中心值CV相 當于根本沒有飽和度。例如，假設色度分量的值包含在0到255之間的范圍中，如果這些值 借助于8位來表示，則這是典型的情況。在這種情況下，中心值CV可以是例如128。中心偏 離檢測器CDDl可以將中心值CV從令人感興趣的第一色度分量的值V-PI中減去并且取該 減法的結果的絕對值，從而獲得前述值之間的絕對差。中心偏離檢測器CDDl提供第一色度 偏離值DV-PI，其與該絕對差對應。通過相似的方式，中心偏離檢測器CDD2提供第二色度偏 離值DU-PI，其與令人感興趣的第二色度分量U-PI的值與中心值CV之間的絕對差對應。加法器ADl使第一色度偏離值DV-PI與第二色度偏離值DU-PI相加，這產生總的 色度偏離值DUV-PI。總色度偏離值DUV-PI表示令人感興趣的像素PI的飽和度。該總色度 偏離值DUV-PI越高，飽和度越高。相反地，如果令人感興趣的像素PI展示出相對較低的飽 和度，該總色度偏離值DUV-PI將相對接近于零(0)。歸一化器匪1將總色度偏離值DUV-PI除以中心值CV。此外，歸一化器匪1將一個 單位的值(1)加到該除法的結果，從而獲得亮度控制值LC。因此，亮度控制值LC可以包含 在1到2之間的范圍內。如果令人感興趣的像素PI展示出相對較低的飽和度，則亮度控制 值LC將相對接近于1，并且如果令人感興趣的像素PI展示出相對較高的飽和度，則亮度控 制值LC將相對接近于2。歸一化器匪2將總色度偏離值DUV-PI除以中心值CV的一半。此外，歸一化器匪2 將一個單位的值(1)加到該除法的結果，從而獲得亮度控制值LC。因此，色度控制值CC可 以包含在1到3之間的范圍內。即色度控制值CC可以在比亮度控制值LC寬的范圍上變化。 如果令人感興趣的像素PI展示出相對較高的飽和度，則色度控制值CC將相對接近于3。結 果，與亮度分量相比，對色度分量的細節放大程度將會更高。圖5示出細節強調模塊DE1，或更確切地說示出其實例。細節強調模塊DEl包括 各種功能實體選擇器SEL、典型值計算器TVC、減法器SU、乘法器MUL、加法器AD2和限幅器 (clipper)CLP。上文中關于(可以是基于軟件或基于硬件的)圖像增強器ENH的各種可能 的實現方式所作出的評述(remark)同樣適用于飽和度檢測器SDT。圖5因此可以被視為表 示一種方法，由此功能實體或功能實體組可以被認為是該方法的處理步驟或一系列的處理 步驟。選擇器SEL選擇在所述亮度分量組Y-SP中的令人感興趣的亮度分量Y-PI。如前 文所述，像素選擇數據LN、PN標識令人感興趣的像素PI，并且因此標識令人感興趣的亮度 分量Y-PI。典型值計算器TVC基于所述亮度分量組Y-SP計算典型的亮度值Y-TV。該典型
9的亮度值Y-TV可以是例如包含在所述組中的鄰近亮度分量的相應值的平均值。作為另一 個實例，典型的亮度值Y-TV可以是中值。減法器SU將典型的亮度值Y-TV從令人感興趣的亮度分量Y-PI中減去。因此，減 法器SU提供了令人感興趣的像素PI的亮度差值dY-PI，其表達了令人感興趣的亮度分量 Y-PI與鄰近亮度分量之間的值差。乘法器MUL將亮度差值dY-PI與圖4中所示的飽和度檢測器SDT提供的亮度控制 值LC相乘。該乘法的結果是放大的亮度差值AdY-PI。亮度控制值LC構成放大系數，即令 人感興趣的亮度分量Y-PI與鄰近亮度分量之間的值差的增益值。加法器AD2將典型的亮 度值Y-TV加到放大的亮度差值AdY-PI，從而獲得無界的(unbounded)輸出亮度值YV。限幅器CLP基于無界的輸出亮度值YV將值分配給輸出亮度分量Yo。在無界輸出 亮度值YV處于期望的范圍內的情況下，輸出亮度分量Yo的值等于該無界輸出亮度值YV。 所述期望的范圍可以包含在例如O到255之間，O和255分別表示下限和上限。在無界的輸 出亮度值YV低于下限的情況下，輸出亮度分量Yo的值等于下限。相反地，在無界的輸出亮 度值YV高于上限的情況下，輸出亮度分量Yo的值等于上限。因此，限幅器CLP確保了輸出 亮度分量Yo的值處于期望的范圍內。假設令人感興趣的像素PI展示出無關緊要的色飽和度。結果，亮度控制值LC將 等于1，或僅僅稍大于1。在這種情況下，令人感興趣的亮度分量Y-PI與鄰近的亮度分量之 間的值差不被放大，或僅僅以無關緊要的程度放大。增益值為1，或僅僅稍大于1。輸出亮 度分量Yo將基本等于令人感興趣的亮度分量Y-PI。沒有對任何細節進行強調，因為存在無 關緊要的色飽和度。相反地，現在假設令人感興趣的像素PI展示出相對較高的色飽和度。結果，亮度 控制值LC將顯著大于1。在這種情況下，令人感興趣的亮度分量Y-PI與鄰近的亮度分量 之間的值差以依賴于色飽和度的程度被放大。增益值顯著大于1。在令人感興趣的亮度分 量Y-PI的值與鄰近亮度分量的值相比相對較低的情況下，輸出亮度分量Yo的值將甚至低 于令人感興趣的亮度分量Y-PI的值。相反地，在令人感興趣的亮度分量Y-PI的值與鄰近 亮度分量相比相對較高的情況下，輸出亮度分量Yo的值將甚至高于令人感興趣的亮度分 量Y-PI的值。色飽和度越高，令人感興趣的亮度分量Y-PI的值分別被有效地減小或增大 的程度越高。因此，在色飽和度高的區域中，空間亮度細節得到增強(boost)。細節強調模塊DE2、DE3與圖5中所示的細節強調模塊DEl相似并以相似方式操 作。差異在于，細節強調模塊DE2將包括可與圖5中所示的乘法器MUL相比的乘法器，其接 收色度控制值CC而不是亮度控制值LC。相同的情況適用于細節強調模塊DE3。由于色度 控制值CC具有比亮度控制值LC的上限(其為2)更高的上限(即3)，在色飽和度高的區域 中空間色度細節以甚至比空間亮度細節增強的程度更高的程度被增強。圖6示出圖2中所示的圖像增強器ENH的基于軟件的實現方式。圖6是示出以c 代碼書寫的一組指令的計算機代碼圖，該組指令可以使處理器執行前文結合圖2所述的操 作以及結合圖3-5所述的操作。這組指令包括與前述附圖中示出的和前文所述的各個功能 實體相關的各個代碼部分CP1-CP4。圖6借助于附圖標記指示了這些關系與圖2-5中任 一個中示出的功能實體對應的代碼部分被提供有對應于所關注的功能實體的附圖標記的 附圖標記。
結論前文參照附圖的詳細描述僅僅是對權利要求中限定的本發明和附加特征的說明。 本發明可以通過多種不同的方式實現。為了說明這一點，簡要地示出一些可替代方案。本發明可以在涉及彩色圖像的多種類型的產品和方法中有利地應用。例如，本發 明可以在設有彩色顯示器的便攜式通信裝置(例如蜂窩電話或個人數字助理(PDA))中應 用。要被增強的彩色圖像可以通過多種不同的方式被接收。圖2示出其中經由網絡從服務 器接收彩色圖像的實例。在其他應用中，可以從讀取數據載體的讀取模塊接收彩色圖像，數 據載體例如光盤、硬盤或固態存儲器。這種讀取模塊可以形成本發明應用于其中的圖像再 現裝置的一部分。根據本發明而被增強的彩色圖像不必是特定的格式。詳細的說明提供了 一個實例，其中彩色圖像是所謂的YUV格式。作為其他實例，所謂的YCrCb格式或所謂的 HSV格式的彩色圖像也可以根據本發明而被增強。存在各種以依賴于色飽和度的程度對圖像區中空間細節進行濾波的方式。所述 的詳細的說明提供了一個實例，其中當色飽和度較高時圖像區中的空間細節以較大程度 被強調。強調空間細節相當于高通濾波。作為另一個實例，當色飽和度較高時，空間細節 可能以較大的程度經受低通濾波。即，當色飽和度較高時，空間細節以較大的程度被削弱 (deemphasize)。這種濾波技術可能對于處理例如通過讀取VHS類型的錄像帶獲得的視頻 信號是有利的。在這種錄像帶上，借助于調制技術存儲顏色信息，該調制技術造成飽和的彩 色平面中相對較強的噪聲。當所關注的平面中的色飽和度較大時，可以通過應用較大程度 的低通濾波來減少該噪聲。感知的圖像質量將得到改進。當所關注的平面中的色飽和度較 低時，這也可以通過應用較大程度的高通濾波來獲得。在這種應用中，僅僅在色飽和度相對 較低的圖像區中強調細節，這避免了對否則會不利地影響感知的圖像質量的顏色噪聲的強 調。存在多種對圖像中空間細節進行濾波的方式。所述詳細的說明提供了一個實例， 其中令人感興趣的像素與鄰近像素之間的值差基于逐個像素而被放大。作為另一個實例， 濾波裝置可以檢測表示細節的特定組的像素，例如對象邊界周圍的一組像素。然后濾波裝 置可以放大這樣的組的像素中存在的高頻分量。例如，高通濾波可以選擇性地被應用到圖 像中包括相對較多細節的并且其中顏色以相對較高程度飽和的區域。頻率分析技術可以用 于識別包括相對較多細節的區域。存在多種檢測色飽和度的方式。所述詳細的說明提供了一個實例，其中確定了屬 于令人感興趣的像素的色度值與中心值之間的絕對差。作為另一個實例，可以分析特定圖 像區中各個像素的各個色度值，從而確定色飽和度。色度值對可以以具有給定長度的向量 形式表示。所述飽和度可以從這種向量的長度導出。存在多種基于一個或多個色度值生成 反映色飽和度的控制值的方式。首先，生成控制值的適當方式將依賴于彩色圖像的顏色格 式。而且，控制值可以以非線性方式隨飽和度變化。細節強調的程度不必與飽和度成比例。術語“圖像”應當被廣義地理解。該術語包括可被視覺地再現的任意元素，例如圖 片、幀或畫面(field)。術語“濾波”應當被廣義地理解。該術語包括任何類型的處理，借助 于該處理，或者在空間上或者在時間上或二者皆有地依賴具有鄰近位置的其他像素修改令 人感興趣的像素(或令人感興趣的像素組)的一個屬性。廣義地說，存在多種借助于硬件或軟件或二者的組合實現功能實體的方式。在這方面，附圖是非常示意性的。盡管附圖將不同的功能實體示出為不同的塊(block)，但是這 絕不排除其中單個實體執行若干個功能或其中若干個實體執行單個功能的實現方式。例 如，參照圖2，細節強調模塊DE2、DE3可以借助于單個軟件模塊來實現。存在多種存儲并分發為允許可編程電路根據本發明操作的軟件的指令組的方式。 例如，軟件可以存儲在適當的介質中，例如光盤或存儲器電路。其中存儲了軟件的介質可以 作為單獨的產品或與另一個可以執行軟件的產品一起被提供。這種介質也可以是使軟件能 夠被執行的產品的一部分。軟件業可以經由通信網絡而被分發，通信網絡可以是有線、無線 或混合的。例如，軟件可以經由因特網分發。可以借助于服務器使軟件可用于下載。下載 可能需要付費。上文中作出的評述表明，參照附圖的所述詳細的說明說明而非限制本發明。存在 落入所附權利要求的范圍內的多種可替代方案。權利要求中的附圖標記不應當被解釋為限 制權利要求。文字“包括”不排除權利要求中沒有列出的其他元件或步驟的存在。元件或 步驟前面的文字“一”不排除多個這樣的元件或步驟的存在。各個從屬權利要求限定各個 附加特征這個起碼的事實并不排除對應于從屬權利要求的組合的附加特征的組合。
權利要求
1. 一種圖像增強方法，包括-飽和度檢測步驟(SDT)，其中檢測在圖像區(SP)中存在的色飽和度(LC，CC)；以及-濾波步驟(DE1，DE2，DE3)，其中以依賴于所述色飽和度的程度對所述圖像區中的至 少一個空間細節進行濾波。
2.根據權利要求1的方法，其中，在濾波步驟(DE1，DE2，DE3)中，當色飽和度(LC,CC) 較高時，圖像區(SP)中令人感興趣的像素(PI)與鄰近像素之間的值差以較大程度被放大。
3.根據權利要求2的方法，其中，在濾波步驟(DE1，DE2，DE3)中，被放大的值差包括亮 度值。
4.根據權利要求2的方法，其中，在濾波步驟(DE1，DE2，DE3)中，被放大的值差包括色度值。
5.根據權利要求2的方法，其中，在濾波步驟(DE1，DE2，DE3)中，被放大的值差包括亮 度值和色度值。
6.根據權利要求5的方法，其中，在濾波步驟(DE1，DE2，DE3)中，色度值的差被放大的 程度大于亮度值的差被放大的程度。
7.根據權利要求2的方法，其中，在飽和度檢測步驟(SDT)中，被檢測的色飽和度(LC， CC)是令人感興趣的像素(PI)的色飽和度。
8.根據權利要求7的方法，所述飽和度檢測步驟(SDT)包括下列子步驟-中心偏離檢測子步驟(CCDl)，其中確定屬于令人感興趣的像素的色度值與對應于無 關緊要的飽和度的中心值之間的絕對差；以及-控制值生成子步驟(AD1，匪1，匪2)，其中基于所述絕對差生成控制值，該控制值確定 令人感興趣的像素(PI)與鄰近像素之間的值差被放大的程度。
9.根據權利要求2的方法，所述濾波步驟(DEl)包括下列子步驟-典型值計算子步驟(TVC)，其中確定所述鄰近像素的典型值(Y-TV)；-減法子步驟(SU)，其中所述典型值被從屬于令人感興趣的像素(PI)的值(Y-PI)中 減去，從而獲得差值；-乘法子步驟(MUL)，其中所述差值在色飽和度(LC，CC)較高時與較高的系數相乘，從 而獲得放大的差值(AdY-PI)；以及-加法子步驟(AD2)，其中所述典型值被加到所述被放大的差值，從而獲得令人感興趣 的像素(PI)的修改的值(YV)。
10.根據權利要求2的方法，包括-定序步驟(SQ)，其中接連逐個地將彩色圖像中各個像素指定為令人感興趣的像素 (PI)。
11.根據權利要求2的方法，包括_像素選擇步驟(PSR)，其中基于預定的孔(APE)形成包括令人感興趣的像素(PI)的 像素組(SP)，所述差值基于所述像素組而被建立。
12. —種圖像增強器(ENH)，包括-飽和度檢測器(SDT)，其被設置為檢測在圖像區中存在的色飽和度(LC，CC)；以及-濾波裝置(DE1，DE2，DE3)，其被設置為以依賴于所述色飽和度較高的程度對所述圖 像區中至少一個空間細節進行濾波。
13.一種圖像再現系統(IRS)，其包括根據權利要求12的用于處理彩色圖像以獲得增 強的彩色圖像的圖像增強器(ENH)和用于顯示所述增強的彩色圖像的顯示設備(DPL)。
14.一種用于可編程處理器的計算機程序產品，該計算機程序產品包括一組指令，當這 組指令被加載到可編程處理器中時使可編程處理器執行根據權利要求1的方法。
全文摘要
以下述方式增強彩色圖像。一種飽和度檢測器(SDT)檢測圖像區(SP)中存在的色飽和度(LC，CC)。濾波器裝置(DE1，DE2，DE3)以依賴于所述色飽和度的程度對圖像區中的至少一個空間細節進行濾波。這允許改進彩色圖像的感知質量。
文檔編號G06T5/00GK101999137SQ200980108775
公開日2011年3月30日 申請日期2009年3月10日 優先權日2008年3月13日
發明者G·德哈恩 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司;Nxp有限公司