校正图像边缘的设备和方法

专利名称：校正图像边缘的设备和方法
技术领域：
本发明涉及一种校正图像边缘的设备和方法，更具体地讲，涉及一种通 过检测图像的边缘并校正检测的边缘的亮度和色度值来提供生动图像的校正 图像的边缘的设备和方法。
背景技术：
随着比如数字相机或数字摄像机的数字成像装置的普及性逐渐增强，比 如通过校正色度信号Cr和Cb的边缘检测和边缘增强的各种技术正被用于使 由数字成像装置拍摄的图像更加生动图1示出传统边缘校正。当使用如图1所示的传统技术来高度增强劣质 图像20中的边缘区域IO("边缘")时，通过强化边缘的不连续特性而产生了噪 声图像22,以及在高频区域12可观察到的颜色条紋缺陷(color fringe defect) 也极度强化。
因此，需要通过减小在高度增强图像的边缘时发生的缺陷以及有效地校 正图像的边缘信息来改善图像的锐度(sharpness)。

发明内容
本发明的其他方面和/或优点在下面的描述中将会部分地阐述，部分地， 它们从下面的描述中将会清楚或者通过实施本发明而得到了解。
本发明提供了 一种校正图像的边缘的设备和方法。本发明的上述和实施 例的目的将在下面对本发明优选实施例的描述中被描述或者从这些描述中而清楚。
根据本发明的一方面，提供了一种校正输入图像中的边缘的设备，所述 设备包括亮度校正器，通过使用根据位于输入图像的边缘的预定大小的第
7一窗口中中心像素和多个相邻像素的每个像素之间的亮度差或表示中心像素 和所述多个相邻像素中的每个像素之间亮度均匀程度的预定变差(DoV)值而
分配的权值，来获得第一窗口中中心像素的校正的亮度值；色度校正器，基 于校正的亮度值，使用根据预定大小的第二窗口中中心像素和中心像素的多 个相邻像素之间的亮度差而分配的权值来校正边缘的色度值。
根据本发明的另一方面，提供了一种校正输入图像中的边缘的方法，所 述方法包括通过使用根据输入图像的边缘的预定大小的第 一 窗口中中心像 素和中心像素的多个相邻像素之间的亮度差或表示中心像素和所述多个相邻
像素之间亮度均匀程度的预定值的差而分配的权值，来获得第一窗口中中心 像素的校正的亮度值；使用根据在亮度值被校正了的边缘上的预定大小的第 二窗口中中心像素和中心像素的多个相邻像素之间的亮度差而分配的权值来 校正边缘的色度值。


从下面结合附图对本发明实施例的描述中，本发明的这些和/或其他方面 和优点将会更清楚并更容易理解 图1示出传统边缘校正；
图2是根据本发明实施例的边缘校正设备的框图3和图4是根据本发明实施例的利用图2的设备来校正边缘的方法的 流程图5A至图5C示出根据本发明实施例的检测边缘的处理；
图6A至图7B示出根据本发明实施例的根据窗口中中心像素和其相邻像 素之间的亮度差给第 一掩模(mask)分配权值的处理；
图8A至图9B示出根据本发明实施例的根据窗口中中心像素和其相邻像 素之间的变差(DoV)的差给第二掩模分配权值的处理；
图IOA至图IOB示出根据本发明实施例的使用通过对第一掩模和第二掩 模执行运算而获得的值来校正边缘的亮度值的处理；
图IIA至图12B示出根据本发明实施例的基于边缘的校正的亮度值来校 正边缘的色度值的处理；
图13A至图13C示出根据本发明实施例的亮度梯度的变化。
具体实施例方式
通过下面对本发明优选实施例以及附图的详细描述，本发明的优点和特 征以及实现本发明的方法将会更容易理解。然而，本发明可以以各种方式实 现并且不应该被理解为限制于这里描述的实施例。相反，提供这些实施例以 便本公开将是彻底的和完整的，并完全将本发明的构思完全传达给本领域的 技术人员，本发明仅由权利要求限定。贯穿说明书，相同的标号指相同的部 件。
现在将参照显示本发明的优选实施例的附图更全面地来描述本发明。
图2是根据本发明实施例的边缘校正设备100的框图。参照图2,边缘 校正设备100包括边缘检测器200、亮度校正器210、色度校正器240和合成 器250。边缘校正设备100可被应用于比如数字相机或数字摄像机的成像装 置。边缘检测器200检测输入图像的边缘，包括边缘运算器203和边缘确定 器205。在另一实施例中，当使用例如齐性运算器(homogeneity叩erator)、差 运算器(difference operators)或罗盘梯度运算器(compass gradient operators)的 传统图像处理方法被用于检测边缘时，边缘校正设备100可以不包括边缘检 测器200。根据本发明的一方面，边缘运算器203和边缘确定器205被用于 检测输入图像的边缘。
边缘运算器203执行对输入图像的窗口中的多个像素的亮度信号Y("亮 度")的值和具有与所述窗口相同大小的掩模中的被分配给各个像素的各个系 数执行运算。这里，窗口具有预定大小。更具体地讲，边缘运算器203将被 分配各个像素的预定掩模的系数乘以与该掩模对应的窗口的各个像素的亮度 值Y,并将结果值加在一起。当有多个掩模时，边缘运算器203计算多个和 值中最大值MAX和最小值MIN的差，并确定该差的绝对值。
边缘确定器205将通过边缘运算器203获得的绝对值差与预定的阈值相 比较，并确定窗口是否位于输入图像的边缘。更具体地讲，当绝对值差大于 阈值时，边缘确定器205确定窗口位于输入图像的边缘。当绝对值差小于阈 值时，边缘确定器205确定窗口位于平面区域(planarregion)(未示出)。平面区 域是指亮度值具有均匀分布的区域。
因此，边缘4企测器200根据边缘确定器205获得的结果来;f企测输入图像 的边缘。将参照图5A至图5C来更详细地描述在边缘检测器200中检测边缘 的处理。
亮度校正器210包括亮度运算器220和亮度权值分配器230。亮度运算 器220使用根据如下所述的差而分配的权值来校正边缘的亮度值，所述差是 位于边缘的预定大小的窗口中中心像素和窗口中中心像素的多个相邻像素中 的每个像素之间的亮度差或者是表示亮度均匀程度的预定值之间的差。亮度 权值分配器230根据亮度运算器220获得的结果将权值分配给掩模。亮度运 算器220包括第一到第三亮度运算器223、 226和229。亮度权值分配器230 包括第一权值分配器233和第二权值分配器236。下面将更详细地描述与边 缘校正方法的每一 步操作对应的每个部件的功能和操作。
第一亮度运算器223对所述窗口中中心像素和该中心像素的相邻像素的 亮度值执行运算。更具体地讲，第一亮度运算器223计算窗口中中心像素的 亮度值和每个相邻像素的亮度值之间的差。中心像素位于窗口的中心并且将 经过边缘校正。相邻像素是窗口中除了中心像素之外的像素。
根据由第一亮度运算器223获得的窗口中中心像素和相邻像素的亮度值 之间的差，第一权值分配器233将预定权值分配给第一掩模700。在这种情 况下，第一权值分配器233可将低权值分配给和中心像素的亮度差的绝对值 大于预定阈值的相邻像素，高权值分配给和中心像素的亮度差的绝对值小于 所述阈值的相邻像素。以这种方式，亮度值接近于中心像素的亮度值的相邻 像素可在很大程度上影响中心像素的亮度值的校正。
第二亮度运算器226移动具有预定大小的子窗口中中心像素，从而使其 对应于位于边缘的窗口中的预定像素，并对子窗口中中心像素和相邻像素的 亮度值执行运算。更具体地讲，第二亮度运算器226移动3x3子窗口中中心 像素以便使其对应于位于边缘的窗口的第一像素，计算子窗口中中心像素的 亮度值和子窗口中其每个相邻像素的亮度值之间的差，并将差值加在一起以 获得窗口中的第一像素的结果值。第二亮度运算器226对窗口中的所有其余 像素执行相同运算。第二亮度运算器226获得的结果值是指示窗口中像素的 亮度值均匀程度的变差(DoV, difference of variation )值。小DoV值表示窗口中 的像素位于均匀亮度的平面区域。大DoV指表示窗口中的像素位于非均匀亮 度的非平面区域。然后，第二亮度运算器226计算窗口中中心像素的DoV值 和其每个相邻像素的DoV值之间的差。
根据第二亮度运算器226获得的窗口中中心像素和相邻像素的DoV值之 间的差，第二权值分配器236将预定的权值分配给第二掩模。在这种情况下，
第二权值分配器236可将高权值分配给和中心像素的DoV值的差大于预定阈 值的相邻像素，以及将低权值分配给和中心像素的DoV值的差小于所述阈值 的相邻像素。和窗口中中心像素的DoV值的差大的相邻像素表示了比中心像 素有更均匀亮度的平面区域。和中心像素的DoV值的差小的相邻像素表示了 比中心像素有更不均匀的亮度的非平面区域。因此，第二权值分配器236将 高权值分配给比窗口中中心像素具有更均匀亮度的平面区域中的相邻像素， 从而所述相邻像素在很大程度上影响中心像素的亮度值的校正。相反地，第 二权值分配器236将低权值分配给比窗口中中心像素具有更不均匀亮度的非 平面区域中的相邻像素，从而所述相邻像素可轻微地影响中心像素的亮度值 的校正。以这种方式，可使得窗口中中心像素的亮度值像平面区域中的那样 均匀。
第三亮度运算器229对分配给第一掩模中的像素以及其第二掩模中的对 应像素的权值执行运算。例如，第三亮度运算器229将第一掩模700中的第 一像素的权值WO，乘以第二掩模900中的第 一像素的权值W0"以获得第三掩 模1000中第一像素的系数，稍后将对其进行描述。
因此，亮度校正器210对第三运算器获得的第三掩模1000的像素系数和 与第三掩模1000中每一像素对应的窗口中的像素的亮度值执行预定运算，并 获得窗口中中心像素的校正的亮度值。稍后将参照图6A至图IOB来详细描
述亮度校正器210的功能和操作。
色度校正器240使用根据位于边缘的预定大小的窗口中的并具有校正的 亮度值的中心像素和窗口中其多个相邻像素的每个像素之间的差来分配的权 值校正边缘的色度值。色度值校正器240包括色度运算器243和色度权值分 配器246。
色度运算器243对位于具有校正的亮度值的边缘的窗口中中心像素和中 心像素的相邻像素的值执行运算。
根据色度运算器243获得的窗口中中心像素和相邻像素的亮度值之间的 差，色度权值分配器246将预定权值分配给第四掩模1200。在这种情况下， 色度权值分配器246将低权值或者零权值分配给窗口中与中心像素几乎在相 同位置的相邻像素，从而该相邻像素可轻微影响中心像素的色度值的校正， 因而使内部颜色条紋差错(color fringe error)最小化。
色度值校正器240对第四掩模1200中每个像素及其窗口中的对应像素的
色度值执行预定运算，并获得窗口中中心像素的校正的色度值。
合成器250对边缘的校正的亮度值和校正的色度值执行运算以获得用于
边缘的全部校正的YCrCb域。合成器250还可通过使用传统已知的技术分别 将下冲值(undershoot)和上沖值(overshoot)加到低亮度区和高亮度区来进一步 增强边缘。合成器250还将YCrCb域转换为RGB域，并输出RGB域的图像。 同时，图2中所示的每个部件可以是"模块"。这里使用的术语"模块" 可以是软件或硬件组件(比如现场可编程门阵列(FPGA)或执行特定任务的专 用集成电路(ASIC)),但并不限于此。模块可被适当地构造为驻留于可寻址存 储介质上，并被构造为在一个或多个处理器上执行。因此，作为示例，模块 可以包括组件(比如软件组件、面向对象的软件组件、类组件和任务组件)、 进程、函数、属性、过程、子例程、程序代码段、驱动程序、固件、微代码、 电路、数据、数据库、数据结构、表、数组和变量。在组件和模块中提供的 功能可以被结合到更少的组件和模块中或者进一步被分离为另外的组件和模 块。
图3和图4是示出根据本发明实施例的利用图2的设备校正边缘的方法
的流程图。
为了避免不必要的描述，除了上面针对图2描述的之外，现在将参照图 3和图4来描述校正边缘的方法的操作。
在操作S301,边缘运算器203对位于输入图像的边缘的具有预定大小的 窗口的像素的各个亮度值和多个掩模的各个像素系数进行运算。在操作S311 ， 边缘确定器205将边缘运算器203获得的值与预定的阈值相比较以确定窗口 是否位于输入图像的边缘。
在操作S321,边缘检测器200根据确定结果检测边缘。稍后将参照图5A 至图5C来更全面地描述操作S301、 S311和S321。
在操作S331，第一亮度运算器223计算位于边缘的具有预定大小的第一 窗口中中心像素的亮度值和每个相邻像素的亮度值之间的差。在操作S341,
第一权值分配器233根据第一亮度运算器223获得的差将预定权值分配给第 一掩模504。在这种情况下，第一权值分配器233将低权值分配给和中心像 素的亮度差的绝对值大于预定阈值的相邻像素，并将高权值分配给和中心像 素的亮度差的绝对值小于预定阈值的相邻像素，从而相邻像素可在不同程度 上影响第一窗口的中心像素的亮度值的校正。
稍后将参照图6A至图7B来更详细地描述#:作S331和341。 在操作S351,第二亮度运算器226计算表示第一窗口中每个像素的亮度 值的均匀程度的DoV。
在操作S361，根据第一窗口中的中心像素和相邻像素的DoV值之间的 差，第二权值分配器236将预定权值分配给第二掩模506。在这种情况下， 第二权值分配器236将高权值分配给和中心像素的DoV值的差大于预定阈值 的相邻像素，并将低权值分配给和中心像素的DoV值的差小于所述阈值的相 邻像素。以这种方式，可使得窗口中中心像素的亮度值像平面区域中一样均 匀。
在操作S371,第三亮度运算器229将第一掩模504中的每一像素的权值 乘以第二掩模506中对应像素的权值以获得第三掩模508中对应像素的系数。
在操作S381,亮度校正器210使用第三亮度运算器229获得的第三掩模 508的像素系数和与第三掩模508中每个像素对应的第一窗口的像素的亮度 值来执行运算以校正边缘的亮度值。
稍后将参照图8A至图10B来更详细地描述#:作S351、 S361、 S371和 S381。
参照图4，在操作S401中，色度运算器243计算具有预定大小的第二窗 口中的并具有校正的亮度值的中心像素和该中心像素的相邻像素的亮度值之 间的差。
在操作S411,色度权值分配器246根据在色度运算器243获得的亮度值 的差将预定权值分配给第四掩模510。在这种情况下，色度权值分配器246 将低权值分配给位于预定范围内的第二窗口中的相邻像素，从而相邻像素可 轻微影响第二窗口中的中心像素的色度值的校正。
在操作S421 ，色度校正器240将第四掩模510中的每一像素的权值乘以 第一窗口中对应像素的色度值，将乘积加在一起，并将结果和除以被分配给 第四掩模510的权值的和，从而获得第二窗口中中心像素的校正的色度值。
在操作S431,合成器250对边缘的校正的亮度值和校正的色度值执行运 算以获得边缘的校正的YCrCb域。
稍后将参照图IIA至图12B来更详细地描述操作S401、 S411、 S421和 S431。
图5A至图5C示出根据本发明实施例的检测边缘的处理。
各种传统图像处理可被用于检测输入图像的边缘。然而，根据本发明实
施例的检测输入图像的关键边缘(cmcial edge)的方法包括在输入图像上移动 预定大小(n x n)的窗口 ，并对与窗口大小相同的掩模中的像素的系数及其在窗 口中对应像素的亮度值Y执行运算。所述窗口可顺序地在输入图像上上/下或 左/右移动以对预定掩模中的各个像素的系数执行运算。
例如，当3 x 3窗口 500如图5A所示位于输入图像的预定部分时，边缘 运算器203可以将图5B中所示的3 x 3掩模中的每个像素的系数乘以窗口 500 中对应像素的亮度值Y以检测输入图像的边缘。
也就是说，参照图5C，边缘运算器203将第一掩模504中的每个像素的 系数乘以窗口 500中对应像素的亮度值Y，并将乘积加在一起以获得结果和 Sl。以这种方式，边缘运算器203可获得第二至第四掩模506、 508和510的 结果值。因此，可获得关于四个掩模504、 506、 508和510的四个值。在这 种情况下，亮度值Y可处于0和255的范围内。
当用于第一至第四掩模504、 506、 508和510的结果值是S1至S4时， 边缘运算器203提取结果值Sl至S4的最大值MAX和最小值MIN。例如， 当最大值MAX和最小值MIN分别是S4和Sl时，边缘运算器203计算S4 和Sl之间的差，并将差的绝对值和预定阈值相比较。当绝对值差大于阈值时， 边缘确定器205确定窗口 500中的中心像素502的图像位于输入图像的边缘。 相反，当绝对值差小于阔值，则边缘确定器205确定中心像素502的图像在 输入图像的平面区域。以这种方式，边缘检测器200可检测输入图像的边缘。 下面将参照图6A至图IOB来描述使检测到的边的亮度清晰的处理。
图6A至图7B示出根据本发明实施例的根据窗口中中心像素和其相邻像 素之间的亮度差来为第 一掩模分配权值的处理。
亮度校正器210将使用图5A至图5C示出的处理检测的输入图像的边缘 输出为校正的亮度值。尽管在本实施例中，使用5x5的窗口 600和3x3的 子窗口 800来校正边缘的亮度值，但是窗口 600和子窗口 800的大小可以改 变。
参照图6A和图6B,第一亮度运算器223将5x5窗口(第一窗口)600中的 中心像素602移动到边缘并对中心像素的亮度值和窗口 600中其相邻像素的 亮度值执行运算。更具体地讲，第一亮度运算器223计算中心像素602和中 心像素602的每个相邻像素的亮度值之间的差。例如，当窗口 600中中心像
素602和第一像素的亮度值分别是Y12和Y0时，第一亮度运算器223从Y12 减去Y0。同样，第一亮度运算器223对所有其他相邻像素执行运算。
图7A是权值(Y轴)对中心像素602和中心像素602的多个相邻像素的每 个相邻像素之间的亮度差I(X轴)的曲线图。图7B示出具有分配的权值系数 的第一掩模700。从图7A中显然得知，第一权值分配器233将低权值分配给 和中心像素602的亮度差大的相邻像素(见702和703),而将高权值分配给和 中心像素的亮度差小的相邻像素(见704和705)。以这种方式，相邻像素的亮 度值越接近中心像素602的亮度值，则它越能在很大程度上影响中心像素602 的亮度值的矫正。
图8A至图9B示出根据本发明实施例的根据窗口 600中中心像素602和 其相邻像素中的每个像素之间DoV值的差将权值分配给第二掩模的处理。
亮度运算器220计算窗口中每个像素的DoV值。所述DoV值表示像素 的亮度值上均匀程度。根据中心像素602和其每个相邻像素之间的DoV值的 差，亮度权值分配器230将权值分配给窗口中每个像素的亮度值，从而使得 中心像素602的亮度值像平面区域中的一样均匀。下面将更详细地描述上述 处理。
首先，第二亮度运算器226移动具有预定大小的3 x 3子窗口 800中的中 心像素802,使得中心像素802对应于位于输入图像的边缘的窗口中的预定 像素，并对子窗口 800中的中心像素802及其相邻像素的亮度值执行运算。
例如，参照图8A，第二亮度运算器226移动子窗口 800中的中心像素 802，从而使中心像素802对应于位于输入图像的边缘的窗口中的第 一像素， 计算子窗口 800中的中心像素802的亮度值YO及其在子窗口 800中每个相 邻像素的亮度值之间的差，并将所述差加在一起(见804)以获得窗口 600-2中 第一像素的结果值(见806)。以相同方式，第二亮度运算器226对窗口 600中 所有的其余像素执行运算。由第二亮度运算器226获得的结果值是指示窗口 600-2中每个像素的亮度值的均匀程度的变差(DoV)值。低DoV值表示窗口中 的像素位于均匀亮度的平面区域。高DoV值表示窗口 600-2中的像素位于非 均匀亮度的非平面区域。
参照图8B,然后，第二亮度运算器226计算窗口 600中的中心像素602 的DoV值和其每个相邻4象素的DoV值之间的差II。例如，当中心4象素602 的DoV值和窗口 600中第一像素的分别是Y12，和YO，时，第二亮度运算器
226从Y12，减去Y0'。同样，第二亮度运算器226对所有的其余相邻像素执 行运算。窗口 600-3显示计算的结果。
参照图9A和图9B，根据中心像素602和其每个相邻像素之间的DoV 值II的差(X轴)，第二权值分配器236将权值(Y轴)分配给对应于窗口 600中 每个像素的第二掩模900中的像素。第二权值分配器236将高权值分配给和 中心像素602的DoV值的差大的相邻像素(见904),而将低权值分配给和中 心像素602的DoV值的差小的相邻像素(见902)。和中心像素602的DoV值 的差大的相邻像素表示比中心像素602具有更均匀亮度的平面区域。和中心 像素602的DoV值的差小的相邻像素表示比中心像素602具有更不均匀亮度 的非平面区域。
因此，第二权值分配器236将高权值分配给在比中心像素602具有更均 匀亮度的平面区域的相邻像素，从而所述相邻像素可在很大程度上影响中心 像素602的亮度值的校正。相反，第二权值分配器236将低权值分配给位于 比中心像素602具有更不均匀亮度的非平面区域中的相邻像素，从而所述相 邻像素可轻微影响中心像素602的亮度值的校正。以这种方式，可使中心像 素602的亮度值像平面区域中的一样均匀。
图IOA和图10B示出根据本发明实施例的使用通过对第一掩模700和第 二掩模900执行运算获得的值来校正边缘的亮度值的处理。
参照图IOA，第三亮度运算器229对根据亮度差I分配给第一掩模700 中的每个像素的权值和根据DoV值(II)的差分配给第二掩模900中其对应像 素的权值执行运算，以获得第三掩模1000中每个像素的系数。例如，当第一 掩模中第一像素的权值是WO，并且第二掩模900中第一像素的权值是WO" 时，第三亮度运算器229将权值WO，乘以权值WO，，来获得作为第三掩模1000 中第一像素的系数的乘积WO。以相同方式，第三亮度运算器229对其余像素 执行运算。
参照图IOB，亮度校正器210将第三掩模1000中像素的系数，即权值 Wn，乘以窗口 600中分别对应于第三掩模1000中的像素的各个像素的亮度
值Yn，将乘积加在一起(f;,"xr"))，将结果和除以第三掩才莫1000的权值的
和(fy")，因此获得窗口 600中中心像素602的校正的亮度值Y，。校正的亮 度值Y，由下面的等式定义
中心像素的校正的亮度值(n = i1^—。
s約
,1=0
以这种方式，亮度校正器210校正边缘的亮度值，从而增加图像的锐度。 图UA至图12B示出根据本发明实施例的基于校正的边缘的亮度值来校
正边缘的色度值的处理。尽管在本实施例中，校正了边缘的色度值Cr，但是
可同时校正色度值Cr和Cb。
参照图IIA，色度校正器243将3x3窗口 IIOO(第二窗口)中的中心像素
U02移动到具有使用图6A至图10B所示的处理校正的亮度值Y，的边缘。尽
管在本实施例中，使用3x3的窗口 IIOO来校正边缘的色度值，但是窗口 1100
的大小可以改变。
色度运算器243计算窗口 IIOO中中心像素1102和中心像素1102的相邻 像素的亮度值之间的差III。参照图11B,色度运算器243计算中心像素1102 和其每个相邻^^素的亮度值之间的差III的绝对值。窗口 1100-1显示色度运 算器243的计算结果。
参照图12A，根据差III(X轴)的绝对值，色度权值分配器246将权值(Y 轴)分配给与窗口 1100中每个像素对应的第四掩模1200中的像素。在这种情 况下，色度权值分配器246将低权值或零权值分配给几乎与中心像素U02在 相同位置的相邻像素(见1202)，以便所述相邻像素可轻微影响中心像素1102 的色度值的校正，从而使内部颜色条紋差错最小化。在另一方面，色度权值 分配器246将高权值分配给和中心像素的亮度差在预定范围内的相邻像素(见 1204)，以便所述相邻像素可在很大程度上影响中心像素U02的色度值的校 正，从而增加边缘的锐度。
色度校正器240对第四掩模1200中的每个像素的色度值和窗口 1100中
其相应像素的色度值执行运算。
例如，参照图12B，亮度校正器210将第四掩模1200中的每个像素的权 值W，n乘以与第四掩模1200中每个像素对应的窗口 1100-1中每个像素的色
度值Cm，将乘积加在一起(tw'nxCrn),并将结果和除以第四掩模1200的权
值的和(^W'n),从而获得窗口 1100-1中中心像素1102的校正的色度值Cr，。 由下面的等式来定义校正的色度值Cr，
中心像素的校正的色度值(o')=^-。
以这种方式，色度校正器240校正边缘的色度值。从而，通过减少在高 频区域可观察到的颜色条紋缺陷可获得生动(清晰而干净)的图像。
如上所述，下面，合成器250对边缘的校正的亮度值和校正的色度值执 行运算以获得边缘的整个校正的YCrCb域。合成器250还可通过将下冲值和 上沖值分别加到低亮度值和高亮度值来进一步增强边缘。合成器250还使用 传统已知技术将YCrCb域转换为RGB域，并输出RGB域的图像。
图13A-图13C示出根据本发明实施例的亮度梯度的变化。Y和X轴分 别表示每个像素的亮度值和跨过输入图像的水平线中的像素。
图13A示出当使用传统边缘校正方法时的亮度梯度的变化。参照图13A, 平面区域是具有均匀亮度变化的区域，根据边缘1301周围模糊的程度，亮度 梯度逐渐改变。
图13B示出当使用根据本发明一方面的边缘校正方法时亮度梯度的变 化。参照图13B，边缘校正设备100将亮度和色度校正应用于边缘1301，以 便亮度梯度快速改变，从而提高了边缘1301的锐度，同时也使边缘1301的 锐度被增强时可能发生的图像噪声最小化。
图13C示出当结合传统已知技术使用根据本发明的边缘校正方法时的亮 度梯度的变化。参照图13C，边缘校正设备100通过将下冲值和上冲值分别 加到低亮度区域1302和高亮度区域1304来在除了使用根据本发明的边缘校 正方法之外还使用了传统已知技术以进一步增强边缘1301。
根据本发明的校正边缘的设备和方法可减小在边缘处的图像的锐度被增 强时可能发生的缺陷，并可更有效地校正图像的边缘从而提供更加生动的图 像。
尽管已经参照本发明示例性实施例具体显示并描述了本发明，但是本领 域的技术人员应该理解在不脱离由权利要求及其等同物限定的本发明的精神 和范围的情况下，可在形式和细节上进行各种改变。因此，期望本发明的实 施例只是示例性而非限制性的，本发明的范围由对权利要求的描述而非前面 的描述所限定。
权利要求
1、一种校正输入图像的边缘的设备，所述设备包括亮度校正器，通过使用根据位于输入图像的边缘的预定大小的第一窗口中中心像素和其多个相邻像素的每个像素之间的亮度差或表示中心像素和所述多个相邻像素中的每个像素之间亮度均匀程度的预定变差值而分配的权值，来获得第一窗口中中心像素的校正的亮度值；色度校正器，基于校正的亮度值，使用根据预定大小的第二窗口中中心像素和中心像素的多个相邻像素之间的亮度差而分配的权值来校正边缘的色度值。
2、 如权利要求1所述的设备，其中，亮度校正器包括第一亮度运算器， 计算第一窗口中中心像素和其相邻像素之间的亮度差；和第一权值分配器， 根据亮度差来将预定权值分配给第 一掩模，其中，第一权值分配器将低权值分配给第一窗口中的和中心像素的亮度 差绝对值大于预定阈值的相邻像素，并将高权值分配给和所述中心像素的亮 度差绝对值小于所述阈值的相邻像素，从而相邻像素可在不同程度上影响第 一窗口中中心像素的亮度值的校正。
3、 如权利要求2所述的设备，其中，亮度校正器还包括 第二亮度运算器，计算表示第一窗口中像素的亮度值的均匀程度的变差值；第二权值分配器，根据第 一窗口中中心像素和多个相邻像素的每个像素 之间的变差的差来将预定权值分配给第二掩模；其中，第二权值分配器将高权值分配给第一窗口中和中心像素的变差值 的差大于预定阈值的相邻像素，并将低权值分配给第一窗口中和中心像素的 变差值之间的差小于所述阈值的相邻像素，从而可使得第一窗口的中心像素 的亮度值像在平面区域中 一样均匀。
4、 如权利要求3所述的设备，其中，第二亮度运算器移动预定大小的子 窗口中的中心像素，从而使该中心像素对应于第一窗口中的预定像素，计算 子窗口中中心像素和其多个相邻像素中的每个像素之间的亮度差，并将所述差加在一起以获得第一窗口的预定像素的变差值。
5、 如权利要求3所述的设备，其中，亮度校正器还包括第三亮度运算 器，将第一掩模中每个像素的权值乘以第二掩模中其对应像素的权值，并对 作为第三掩模中每个像素的系数的结果值和与第三掩模中每个像素对应的窗 口中像素的亮度值执行运算，以获得第 一 窗口中中心像素的校正的亮度值。
6、 如权利要求5所述的设备，其中，亮度校正器将第三掩^t中每个像素 的系数乘以第一窗口中其对应像素的亮度值，将乘积加在一起，并将结果和 除以第三掩模的系数的和，从而获得第 一窗口中中心像素的校正的亮度值。
7、 如权利要求l所述的设备，其中，亮度校正器包括色度运算器，计 算第二窗口中中心像素和多个相邻像素中的每个像素之间的亮度差；色度权 值分配器，根据所述亮度差将预定权值分配给第四掩模，其中，色度权值分配器将低权值分配给位于预定范围内的第二窗口中的 相邻像素，从而所述相邻像素可轻微影响第二窗口中中心像素的色度值的校 正。
8、 如权利要求7所述的设备，其中，色度校正器将第四掩模中的每个像 素的权值乘以第一窗口中其对应像素的色度值，将乘积加在一起，并将结果 和除以分配给第四掩模的权值的和，从而获得第二窗口中中心像素的校正的色度值。
9、 如权利要求1所述的设备，还包括检测输入图像的边缘的边缘检测器。
10、 如权利要求9所述的设备，其中边缘检测器包括 边缘运算器，对输入图像中具有预定大小的窗口中的每个像素的亮度值和多个掩模的每个掩模中其对应像素的系数执行运算；边缘确定器，将边缘运算器获得的值与预定的阈值相比较，并确定窗口 是否处于边缘。
11、 如权利要求IO所述的设备，其中，边缘运算器将多个掩模中每个掩 模中的每个像素的系数乘以窗口中其对应像素的亮度值，将乘积加在一起， 并且计算多个和的最大值和最小值之间的差，并确定所述差的绝对值，从而 获得结果值。
12、 如权利要求l所述的设备，还包括合成器，对边缘的校正的亮度 值和校正的色度值执行运算并荻得边缘的校正的YCrCb域。
13、 如权利要求12所述的设备，其中合成器通过将下冲值加到低亮度区 域和/或将上沖值加到高亮度区域来增强边缘。
14、 一种校正输入图像的边缘的设备，包括 边缘检测器，检测边缘；亮度校正器，通过使用根据位于输入图像的边缘的预定大小的第 一 窗口 中中心像素和多个相邻像素中的每个像素之间的亮度差或表示中心像素和多 个相邻像素中的每个像素之间的亮度均匀程度的预定变差值分配的权值，获 得第 一窗口中中心像素的校正的亮度值。
15、 如权利要求14所述的设备，其中，边缘检测器包括 边缘运算器，对输入图像中预定大小的窗口中的每个像素的亮度值和多个掩模的每个掩模中其对应像素的系数执行运算；边缘确定器，将边缘运算器获得的值和预定阁值相比较，并确定窗口是 否位于边缘。
16、 一种校正输入图像中的边缘的方法，所述方法包括通过使用根据位于输入图像的边缘的预定大小的第一窗口中中心像素和 中心像素的多个相邻像素之间的亮度差或表示中心像素和所述多个相邻像素 之间亮度均匀程度的预定值的差而分配的权值，来获得第一窗口中中心像素 的校正的亮度值；使用根据位于亮度值被校正了的边缘上的预定大小的第二窗口中中心像 素和中心像素的多个相邻像素之间的亮度差而分配的权值来校正边缘的色度值。
17、 如权利要求16所述的方法，其中，获得第一窗口中中心像素的校正 的亮度值的步骤包括计算第一窗口中中心像素和其多个相邻像素之间的亮 度差；根据亮度差来将预定权值分配给第一掩模，其中，在将预定权值分配给第一掩模的过程中，低权值被分配给和第一 窗口中中心像素的亮度差的绝对值大于预定阈值的相邻像素，高权值被分配给和所述中心像素的亮度差的绝对值小于所述阈值的相邻像素，从而相邻像素可在不同程度上影响第 一窗口中中心像素的亮度值的校正。
18、 如权利要求17所述的方法，其中，获得第一窗口中中心像素的校正 的亮度值的步骤还包括计算表示第一窗口中各个像素的亮度的均匀程度的 变差值；根据第一窗口中中心像素和多个相邻像素的每个像素之间的变差值 的差来将预定权值分配给第二掩模；其中，将预定权值分配给第二掩模的步骤包括高权值被分配给第一窗 口中和中心像素之间的变差值的差大于预定阔值的相邻像素，低权值被分配 给第一窗口中和中心像素的变差值的差小于所述阈值的相邻像素，从而可使 得第 一窗口的中心像素的亮度值像在平面区域中 一样均匀。
19、 如权利要求18所述的方法，其中，计算变差值的步骤包括移动预 定大小的子窗口中的中心像素，从而使该中心像素对应于第一窗口中的预定 像素，计算子窗口中中心像素和其多个相邻像素中的每个像素之间的亮度差， 并将所述差加在一起以获得第一窗口中预定像素的变差值。
20、 如权利要求18所述的方法，其中，获得第一窗口中中心像素的校正 的亮度值的步骤还包括将第 一掩模中每个像素的权值乘以第二掩模中其对 应像素的权值，并对作为第三掩模中每个像素的系数的结果值和与第三掩模 中每个像素对应的窗口中像素的亮度值执行运算，以获得第 一窗口中中心像 素的校正的亮度值。
21、 如权利要求20所述的方法，其中，获得第一窗口中中心像素的校正 的亮度值的步骤还包括将第三掩模中每个像素的系数乘以第一窗口中其对 应像素的亮度值，将乘积加在一起，并将结果和除以第三掩模的系数的和。
22、 如权利要求16所述的方法，其中，校正边缘的色度值的步骤包括 计算第二窗口中中心像素和多个相邻像素之间的亮度差，并且根据所述亮度差将预定权值分配给第四掩模，其中，在将预定权值分配给第四掩模的过程中，低权值被分配给位于预 定范围内的第二窗口中的相邻像素，从而所述相邻像素可轻微影响第二窗口 中中心像素的色度值的校正。
23、 如权利要求22所述的方法，其中，校正边缘的色度值的步骤还包括 将第四掩模中的每个像素的权值乘以第 一窗口中其对应像素的色度值，将乘 积加在一起，并将结果和除以分配给第四掩模的权值的和，并获得第二窗口 中中心像素的校正的色度值。
24、 如权利要求16所述的方法，还包括检测边缘的步骤，其中，所述检测边缘的步骤包括对输入图像中具有预定大小的窗口的 每个像素的亮度值和多个掩模中每个掩模中其对应像素的系数执行运算；将作为所述运算的结果获得的值与预定的阈值相比较，并确定窗口是否 处于边缘。
25、 如权利要求24所述的方法，其中，执行所述运算的步骤包括将多 个掩模中每个掩模中的每个像素的系数乘以窗口中其对应像素的亮度值，将 乘积加在一起，计算多个和的最大值和最小值之间的差并确定所述差的绝对 值，从而获得运算的结果。
26、 如权利要求16所述的方法，还包括对边缘的校正的亮度值和校正 的色度值执行运算并获得边缘的校正的YCrCb域。
27、 一种校正输入图像中的边缘的方法，包括 检测输入图像的边缘；通过使用根据输入图像的边缘上预定大小的第 一窗口中中心像素和中心 像素的多个相邻像素之间的亮度差或表示中心像素和多个相邻像素之间的亮 度均匀程度的预定值的差分配的权值，获得第一窗口中中心像素的校正的亮 度值；使用获得的校正的亮度值来校正输入图像的边缘； 显示边缘校正的图像。
全文摘要
提供了一种校正边缘的设备和方法。所述设备包括亮度校正器，通过使用根据位于输入图像的边缘的预定大小的第一窗口中中心像素和多个相邻像素的每个像素之间的亮度差或表示中心像素和所述多个相邻像素中的每个像素之间亮度均匀程度的预定变差(DoV)值而分配的权值，来获得第一窗口中中心像素的校正的亮度值；色度校正器，基于校正的亮度值，使用根据预定大小的第二窗口中中心像素和中心像素的多个相邻像素之间的亮度差而分配的权值来校正边缘的色度值。
文档编号H04N5/14GK101102515SQ20071012691
公开日2008年1月9日 申请日期2007年7月3日 优先权日2006年7月3日
发明者任宰均, 崔瑗熙, 李性德 申请人:三星电子株式会社