TWI422228B - 去方塊濾波方法及影像處理裝置 - Google Patents

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Description

去方塊濾波方法及影像處理裝置
本發明有關一種影像處理裝置及方法，尤有關於一種去除一影像中之區塊現象的影像處理裝置及方法。
在進行影像傳輸時，一般會對影像進行壓縮再進行傳輸以減少使用網路的頻寬，而MPEG(Moving Picture Experts Group)係一般常用的影像壓縮技術。
圖1示意地顯示包含4個像素方塊(macroblock)的一個局部影像。進行影像壓縮時，MPEG技術係以每一8×8像素方塊為單位進行壓縮，於解碼時亦以8×8像素方塊12為單位進行解碼。然而，解碼後所產生的影像有時會被穩約地觀察出其包含多個方塊，在此稱為方塊效應(block effect)(或馬賽克現象)。
形成方塊效應的原因說明如下。以MPEG技術壓縮原始影像時，係以8×8像素方塊為單位進行壓縮，因為高頻資訊大多在量化(quantization)過程中被去除，故被壓縮後的像素方塊大多只剩低頻的資訊(直流(DC)係數，例如平均亮度)。若對被壓縮的像素方塊進行解碼而形成影像11時，由於二個像素方塊間的平均亮度(或直流係數)通常會有一定的差距，故造成靠近方塊邊界13的像素125及124間的亮度差異往往過大，而形成方塊效應。
另一方面，在包含多個節目的影像訊號傳遞過程中，基 於各種原因，原始影像有時會被刪除其四周圍的像素，而且每一個節目被刪除之像素行數或列數不一，而於節目切換時會造成後級影像處理裝置可能無法預期影像中各相鄰像素方塊之方塊邊界，以順利進行去方塊濾波處理。以圖1影像11的例子而言，係為一完整影像之左上角局部影像，其中最左邊四行像素以虛線表示的像素係代表被刪除的像素，使得方塊邊界13由原始影像之第8行像素及第9行像素間變成位於處理後影像的第4行像素及第5行像素間。
為消除方塊效應，亦即模糊化所有的方塊邊界13，最佳的方式是將去方塊濾波器(DeBlock Filter)設於MPEG II的解碼器(decoder)中，這是因為MPEG II解碼器係接收MPEG資料流(stream)，而MPEG資料流本身係帶有像素方塊邊界的相關資訊，且MPEG II解碼器有能力去解碼MPEG資料流以準確地判斷相鄰方塊的邊界位置，因此去方塊濾波器就能在正確的位置去除方塊效應。
然而，無論是否能接收到MPEG資料流，上述方塊效應是可能存在所有影像處理裝置之中。而如何能在無法接收到MPEG資料流的情況下正確判斷出相鄰方塊的邊界，進而消除上述方塊效應，實為目前業界面對的一大挑戰。
依本發明一實施例之目的在於提供一種去方塊濾波方法及影像處理裝置，其能夠準確地判斷相鄰方塊的方塊邊界的位置，進而消除上述方塊效應。
依本發明一實施例，提供一種去方塊濾波方法，用以處理至少一影像，影像包含多個像素。此方法包含：利用該影像中一第一方向上相鄰像素間的多個像素資料差異，求得該影像的一方塊邊界偏移量，以決定出該影像中的各相鄰像素方塊間一第二方向之方塊邊界；以及，選擇性地對該些方塊邊界進行該第一方向上之去方塊化處理；其中，該第一方向為水平或垂直方向，且該第二方向與該第一方向垂直。於一實施例中此方法更包含：判斷此方塊邊界偏移量是否可靠以決定一濾波選擇信號的值的步驟。較佳地，該選擇性地對該些像素方塊進行去方塊化處理的步驟包含：依據此濾波選擇信號選擇性地對該第二方向之該些方塊邊界進行該第一方向之去方塊化處理的步驟。
依本發明一實施例，提供一種影像處理裝置用以處理至少一影像。影像處理裝置包含一方塊邊界決定裝置及一去方塊濾波器。較佳地更包含一濾波控制裝置。方塊邊界決定裝置，利用該影像中一第一方向上相鄰像素間的多個像素資料差異，求得該影像的一方塊邊界偏移量，以決定出該影像中各相鄰像素方塊間一第二方向的方塊邊界。去方塊濾波器，選擇性地對該第二方向的該些方塊邊界進行該第一方向之去方塊化處理。其中，該第一方向為水平或垂直方向，且該第二方向與該第一方向垂直。濾波控制裝置用以判斷方塊邊界偏移量是否可靠以決定一濾波選擇信號的值。於一實施例，去方塊濾波器還可以依據此濾波選擇信號選擇性地對該第二方向的該些方塊邊界進行該第一方向之去方塊化處 理。於一實施例中，去方塊濾波器包含一低通濾波器。
依上述去方塊濾波方法及影像處理裝置，係能夠準確地判斷相鄰方塊的方塊邊界的位置，因此於對一影像去方塊化後能得到較佳的顯像品質。
本發明的其他目的和優點可以從本發明所揭露的技術特徵中得到進一步的了解。為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例並配合所附圖式，作詳細說明如下。
有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。以下實施例中所提到的方向用語，例如：上、下、左、右、前或後等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用來說明並非用來限制本發明。
本發明利用二個像素方塊之間的平均亮度(或直流係數)有相對較大差距的特性，在無法接收到MPEG資料流的情況下，藉由統計影像中相鄰像素間的亮度差異程度，來決定出影像的各方塊邊界，並模糊化該些方塊邊界以減少方塊效應，進而得到較佳的影像品質。
圖2顯示本發明一實施例之去方塊濾波方法的流程圖。依據本發明一實施例之去方塊濾波方法，用以處理一影像(圖場(field)或圖框(frame))，該影像包含多個像素，此方法包含： 步驟S02：利用此影像中第一方向上(可以為水平或垂直方向，本實施例假設為水平方向)各相鄰像素間的亮度((luminance))差異，求得此影像的一方塊邊界偏移量(即方塊邊界位置)，以決定出此影像中的第二方向之方塊邊界。其中，該第二方向垂直於該第一方向。
步驟S04：選擇性地對此些第二方向之方塊邊界進行該第一方向之去方塊化處理。
於另一實施例中，步驟S02係依據此影像中第一方向上各相鄰像素間的色度(chrominance)差異，求得此影像的一方塊邊界偏移量，以決定出此影像中的第二方向之方塊邊界。
圖3顯示本發明一實施例之去方塊濾波方法的流程圖。依據本發明一實施例之去方塊濾波方法，能夠用以處理一視訊，此視訊包含多個圖場且各圖場包含多個像素，此方法包含：步驟S12：利用各圖場中水平方向上之相鄰像素間的多個亮度差異，求得此圖場的一方塊邊界偏移量，以決定出此圖場中的多個垂直方塊邊界。
步驟S14：判斷此方塊邊界偏移量是否可靠以產生一濾波選擇信號的值。
步驟S16：選擇性地對該些垂直方塊邊界進行一水平去方塊化處理。於一實施例中係依據該濾波選擇信號選擇性地對該些垂直方塊邊界進行去水平方塊化處理。其中，此濾波選擇信號的值包含一致能濾波值或一禁能濾波值，將於後述。
圖4顯示本發明一實施例之決定出一圖場中的多個垂直方塊邊界之方法的流程圖。圖5顯示一視訊之一圖場之多個像素。圖場210a包含多個像素，data(i,j,k)表示列座標為i且行座標為j之像素所含之像素資料，像素資料可以為亮度或色度，例如k=1，表示亮度值Y；k=2，表示色差值U；k=3，表示色差值V。請注意，因為篇幅的關係，圖5係一圖場僅包含c1~c24行及r1~r9列的像素為例來做說明。圖6顯示靠近一方塊邊界的多個像素間的亮度值與位置關係圖。請參考圖4、5及6，依據本發明一實施例決定出一圖場中的垂直方塊邊界之方法包含：步驟S122：計算此圖場中水平方向上相鄰像素間的亮度差異，並依據該些亮度差異求得該些像素相對應的像素邊界特徵值。於本實施例中係以水平方向上相鄰像素間的亮度差異是否符合一邊界特徵關係式求得此像素邊界特徵值。當符合時此像素邊界特徵值為第一值1；當不符合時此像素邊界特徵值為第二值0。此邊界特徵關係式不加以限制，於本領域具有通常知識者可以依產品需求設定。
請參考圖6，兩相鄰像素的像素資料data(i,j,l)及data(i,j+1,l)間的亮度差異absdiff(i,j)=abs(data(i,j,1)-data(i,j+1,1)，其中函數abs( )係指絕對值函數。
每一像素之像素邊界特徵值以edgeh(i,j)表示。由於靠近方塊邊界的兩相鄰像素的像素資料data(i,j,l)及data(i,j+1,l)的亮度差異相對會較大，所以此邊界特徵關係式可以包含亮度差異absdiff(i,j)大於一第1臨界值th1的條件 (1)。例如edgeh(i,j)=(absdiff(i,j)>=th1)。一圖場中有時會出現例如黑與白的區塊或物體之邊緣，為避免上述誤判此邊界特徵關係式可以更包含亮度差異absdiff(i,j)小於一第2臨界值th2的條件(2)。例如edgeh(i,j)=(absdiff(i,j)>=th1 && absdiff(i,j)<=th2)。為方便說明，在此最靠近或緊鄰方塊邊界的像素以下稱為邊界像素。為增加判斷的正確性，可以再增加邊界像素與邊界像素間的亮度差異absdiff(i,j)大於邊界像素與一般像素間的亮度差異absdiff(i,j-1)及absdiff(i,j+1)的條件(3)。包含上述條件(1)~(3)的邊界特徵關係式可以為edgeh(i,j)=(absdiff(i,j)>=th1 && absdiff(i,j)<=th2)&& absdiff(i,j-1)<=absdiff(i,j)* fract_th && absdiff(i,j+1)<=absdiff(i,j)* fract_th，其中fract_th設為一小於1且大於0的值，使得absdiff(i,j-1)及absdiff(i,j+1)皆小於absdiff(i,j)。當像素(i,j)符合上述邊界特徵關係式時，其相對應像素邊界特徵值edgeh(i,j)為第一值1；不符合時此像素邊界特徵值edgeh(i,j)為第二值0。
步驟S124：將該些像素在水平方向上分成多個群組。
步驟S126：依據該些群組中具有第一值的該些像素邊界特徵值，決定方塊邊界偏移量。
圖7為顯示將圖5之像素分成8個群組的示意圖。圖8顯示圖7之各像素邊界特徵值的示意圖，該圖中已將像素省略藉以更清楚地顯示像素邊界特徵值。如圖7及8所示，以每8個像素為一週期，將水平方向上的像素分成8個群組b1~b8，並利用8個計數器累計每一群組之像素邊界特徵值 edgeh(i,j)為第一值的個數。將具有最多個數的該群組，設為一方塊邊界偏移量，以決定圖場的垂直方塊邊界。本實施例群組b5中像素邊界特徵值為第一值1的個數為25個，係為最多個數，因此將b5設成方塊邊界偏移量。再參照圖7，之後可再依群組b5以8個像素為單位而區別出多個行方向的垂直方塊邊界分別介於c5~c6、c13~c14、c21~c22之間(圖7中以垂直實線顯示)。
於一實施例中，更可以用一權重關係增加具有第一值1之像素邊界特徵值edgeh(i,j)的權重，以拉開方塊邊界及像素邊界間的差距。更具體而言，以edge_cnt_inc(idx)代表每一像素邊界特徵值edgeh(i,j)的權重值，以edge_cnt(idx)代表每一群組的權重疊加值。當判斷edgeh(i,j)係為第二值0時使edge_cnt_inc(idx)等於0；當判斷edgeh(i,j)等於第一值1且edgeh_cnt_inc(idx)小於一預設值(於本實施例中係為8)時，遞增edgeh(i,j)的權重值，例如以edge_cnt_inc(idx)=edge_cnt_inc(idx)+inc_th增加edgeh(i,j)的權重，其中inc_th為任一預設值，於本實施例中係為2。疊加每一群組中的權重值edge_cnt_inc(idx)後可得權重疊加值edge_cnt(idx)。當一圖場的多個像素排成一rowsize×colsize陣列時，可以依據下述程式碼求得該些edge_cnt_inc(idx)及edge_cnt(idx)。圖9顯示依本發明一實施例圖8之各像素邊界特徵值被加權後的值；以及各群組的權重疊加值的示意圖。請參考圖9，圖9為以下述程式碼求得該些edge_cnt_inc(idx)及edge_cnt(idx)的一示例。rmod(j,8)為求j除以8之餘數函式。
for i=1：rowsize for j=1：colsize idx=mod(j,8)+1； if(edgeh(i,j)==0) edge_cnt_inc(idx)=0； else edgeh_cnt_inc(idx)=edgeh_cnt_inc(idx)+inc_th； if(edgeh_cnt_inc(idx)>8) edgeh_cnt_inc(idx)=8； end edgeh_cnt(idx)=edgeh_cnt(idx)+edgeh_cnt_inc(idx)； end end end
求出edge_cnt(idx)的最大值max1edgeh及第二大值max2edgeh，再將具有最大值max1edgeh的該群組，設為一方塊邊界偏移量blockh_offset，以決定圖場中的垂直方塊邊界。於本實施例中係將群組b5設為方塊邊界偏移量blockh_offset。於一實施例中可以依下述方程式求得方塊邊界偏移量blockh_offset、最大值max1edgeh(最大權重疊加值)及第二大值max2edgeh。
max1edgeh=1； max2edgeh=1； blockh_offset=1； for i=1：8 if(edgeh_cnt(i)>max1edgeh) max2edgeh=max1edgeh； max1edgeh=edgeh_cnt(i)； blockh_offset=i； elseif(edgeh_cnt(i)>max2edgeh) max2edgeh=edge_cnt(i) end emd
依據本發明一實施例判斷該方塊邊界偏移量是否可靠之步驟包含：依據該最大值max1edgeh(最大權重疊加值)來判斷方塊邊界偏移量是否可靠。於本實施例中判斷該最大值max1edgeh是否大於一臨界值maxedgeh_th，甚者還可以更 判斷該最大值max1edgeh與第二大值max2edgeh的差異關係是否超過一預定值，例如max1edge/(max2edge+minedge_th)>=maxedgeh_ratio_th。
於一實施例中，當判斷該方塊邊界偏移量是不可靠時，可以更計算目前圖場的方塊邊界偏移量的不可靠度blockh_idle_cnt。於本實施例中，每當判斷該方塊邊界偏移量為不可靠時，將不可靠度blockh_idle_cnt加1。當目前圖場的方塊邊界偏移量的不可靠度blockh_idle_cnt大於或等於一預設值blockh_idle_cnt_th時，使blockh_idle_cnt歸零並將濾波選擇信號blockh_offset_valid設為0，用以禁能(disable)水平去方塊濾波器(將於後述)而不執行對該些像素方塊的方塊邊界進行一水平去方塊化處理的步驟。
於一實施例中，當判斷該邊界偏移量為可靠時，可以進行一可靠度運算，用以計算目前圖場的方塊邊界偏移量的可靠度blockh_valid_cnt，且當可靠度blockh_valid_cnt超過一可靠臨界值blockh_invalid_cnt_th時，將濾波選擇信號的值設為1(致能濾波值)，用以致能水平去方塊濾波器(將於後述)而執行對該些像素方塊的方塊邊界進行一水平去方塊化處理的步驟。
可靠度運算包含：利用目前圖場的方塊邊界偏移量與上一個圖場的一先前方塊邊界偏移量間的關係，計算目前圖場的方塊邊界偏移量的可靠度blockh_valid_cnt。更詳言之，於一實施例中，係判斷目前圖場的方塊邊界偏移量blockh_offset是否不等於上一個圖場的先前方塊邊界偏移 量blockh_offset_save，亦即blockh_offset~=blockh_offset_save。若不等於時，則將可靠度blockh_valid_cnt減1，並且當可靠度blockh_valid_cnt小於或等於一可靠臨界值blockh_invalid_cnt_th時，使可靠度blockh_valid_cnt歸零並將濾波選擇信號blockh_offset_valid設為0，用以禁能水平去方塊濾波器。若等於時，則將可靠度blockh_valid_cnt加1，並且當可靠度blockh_valid_cnt大於一可靠臨界值blockh_valid_cnt_th時，使可靠度blockh_valid_cnt再等於此可靠臨界值blockh_valid_cnt_th並將濾波選擇信號blockh_offset_valid設為1，用以致能水平方塊濾波器。
於本領域具有通常知識者，係能夠依上述說明自行修改及變化。例如，依據本發明一實施例，亦可以利用如下程式碼執行判斷方塊邊界偏移量是否可靠並決定一濾波選擇信號的值的步驟。
hratio=max1edge/(max2edge+minedge_th)； if(max1edge>maxedgeh_th&& hratio>=maxedgeh_ratio_th) blockh_idle_cnt=0； if(blockh_offset~=blockh_offset_save)&& blockh_valid_cnt>0) blockh_valid_cnt=blockh_valid_cnt-1； if(blockh_valid_cnt<=blockh_invalid_cnt_th) blockh_valid_cnt=0； blockh_offset_valid=0； end else blockh_valid_cnt=block_valid_cnt+1； blockh_offset_save=blockh_offset； if(blockh_valid_cnt>blockh_valid_cnt_th) blockh_valid_cnt=blockh_valid_cnt_th； end end if(blockh_valid_cnt==block_valid_cnt_th) blockh_offset_valid=1； end else blockh_idle_cnt=blockh_idle_cnt+1； if(blockh_idle_cnt==blockh_idle_cnt_th) blockh_idle_cnt=0； blockh_offset_valid=0； if(blockh_valid_cnt>0) block_valid_cnt=block_valid_cnt-1； end end end
於本發明一實施例中，係利用一水平去方塊化濾波器執行選擇性地對該些像素方塊的垂直方塊邊界進行一水平去方塊化處理的步驟。水平去方塊化濾波器係為一低通濾波器(lowpass filter)。一實施例中此低通濾波器利用一去方塊化增益gain，求得三個為gain/gain_th、(gain_th-2*gain)/gain_th、gain/gain_th的調整係數，並利用此些調整係數與一邊界像素之亮度值、其左側像素之亮度值、以及其右側像素之亮度值，來調整邊界像素之亮度值，以減少像素方塊間的亮度差異，進而達到模糊化方塊邊界的目的。須注意的是，個別調整係數的大小，可視應用需要自行調整，但所有調整係數的和必須等於1。上述實施例係利用三個像素的亮度值及上述三個調整係數，來調整或平均化邊界像素之亮度值。於本發明另一實施例中，尚可利用水平方向之五個相鄰像素(於其中包含有邊界像素)的亮度值及五個調整係數(例如：0.5*gain/gain_th、0.5*gain/gain_th、(gain_th-2*gain)/gain_th、0.5*gain/gain_th、0.5*gain/gain_th)，來調整邊界像素之亮度值。
於本發明一實施例中，gain_th係設為128，並利用的如下關係式，來平均化邊界像素之亮度值。
data(i,j,l)=(data(i,j-1,l)* gain1(i,j)+data(i,j,l)*(128-gain1(i,j)*2)+data(i,j+1,l)* gain1(i,j))/128； 一實施例中，可再利用該邊界像素與其左側像素間的亮度差異以及該邊界像素與其右側像素間的亮度差異，來求得去方塊化增益gain。一實施例中，尚可以利用二個大小不同的去方塊化增益來減少像素亮度的差異，其中邊界像素使用較大的去方塊化增益以得到較強的去方塊化效果，而一般像素使用較小的去方塊化增益而得到較弱的去方塊化效果。
圖10A顯示本發明一實施例去方塊化增益及像素間的亮度差異量的關係圖。請參考圖10A，亮度差異量absdiff_adj(i,j)=(absdiff(i,j-1)+absdiff(i,j)*2+absdiff(i,j+1))*0.5。當亮度差異量absdiff_adj(i,j)小於或等於預定的一臨界值diff_th時，由於亮度差異主要是由跨越方塊邊界引起，因此第一去方塊化增益gain1(i,j)設為預定的一增益初始值gain_init，利用最大的去方塊化增益以得到最強的去方塊化效果。當亮度差異量absdiff_adj(i,j)大於預定的臨界值diff_th時，表示其亮度差異除了是跨越方塊邊界的因素之外還包含來自於方塊內像素間的亮度差異，不需過強的去方塊化效果，故將第一去方塊化增益gain1(i,j)遞減，請參考下列方程式。gain1(i,j)=gain_init-(absdiff_adj(i,j)-diff_th)* gain_slope。其中gain_slope為一預定的任意值。再者，第二去方塊化增益gain2(i,j)可以設為小於第一去方塊化增益gain1(i,j)。例如可以使gain2(i,j)=gain1(i,j)* gain2_factor。gain2_factor為小於1且大於0的任意值。趨勢上，去方塊化增益gain1(i,j)、gain2(i,j)越大，去方塊化 濾波器之去方塊化效果越強。
另一方面，本發明更藉由判斷整體圖場是偏動態、或偏高動態(high motion)、或偏低動態(low motion)，來動態調整去方塊化增益gain1(i,j)、gain2(i,j)，進而得到不同的去方塊化效果。第10B圖顯示原始影像及由Vs、Ve、Hs、He所框住的有效影像範圍之關係圖。依據本發明一實施例，在目前圖場cur及其前二個圖場pre2間之有效影像範圍內，利用如下程式碼統計亮度差絕對值y_diff(i,j,1)=(abs(data(cur,i,j,l)-data(pre2,i,j,l))大於一亮度臨界值y_th的像素總數diff_cnt。
diff_cnt=0； for i=Hs：He %有效影像範圍之水平範圍 for j=Vs：Ve %有效影像範圍之垂直範圍 if(y_diff(i,j,1)>y_th) diff_cnt=diff_cnt+1； end end end
接著，再從像素總數diff_cnt來判斷整體目前圖場cur是偏動態、或偏高動態、或偏低動態，例如當diff_cnt大於一預定值hmotth時表示高動態；當diff_cnt介於預定值hmot_th及另一預定值mot_th時表示動態；當diff_cnt小於mot_th時表示偏低動態，並據此調整圖10A中的參數gain_init及diff_th，進而調整去方塊化增益gain1(i,j)、 gain2(i,j)之大小，如以下程式碼所示。
if(diff_cnt>hmot_th) %高動態 gain_init=gain_init_hmot； diff_th=diff_th_hmot； elseif(diff_cnt>mot_th) %動態 gain_init=gain_init_mot； diff_th=diff_th_mot； else %低動態 gain_init=gain_init_lmot； diff_th=diff_th_lmot； end
其中，hmot_th、mot_th、gain_init_hmot、gain_init_mot、gain_init_lmot、diff_th_hmot、diff_th_mot及diff_th_lmot皆為一預定值，可依產品的不同加以設定，且hmot_th>mot_th，同時，gain_init_hmot≧gain_init_mot≧gain_init_lmot，diff_th_hmot≧diff_th_mot≧diff_th_lmot。當目前圖場cur的移動越劇烈，MPEG移動補償(motion compensation)步驟中產生的誤差殘餘量(error residual)越大，量化時越會傾向採用大的量化梯度(Quantization step)，所以區塊效應越明顯，故需要越強的去方塊化濾波處理。反之，若目前圖場cur整體越偏向靜態，區塊效應越小，則適合使用較溫和的去方塊化濾波處理以保留大多數的影像細節。
於本領域具有通常知識者，係能夠依上述說明自行修改及變化。例如，依據本發明一實施例，亦可以利用如下程式 碼(1)及程式碼(2)選擇性地對該些像素方塊進行一水平去方塊化處理的步驟。
程式碼(1)用以求得第一及二去方塊化增益。
blockhedge(i,j)=absdiff(i,j)>=blockedgeh_min && absdiff(i,j)<=blockedgeh_max； absdiff_adj(i,j)=(absdiff(i,j-1)+absdiff(i,j)*2+asdiff(i,j+1)) * 0.5； if(absdiff_adj(i,j)>diff_th) absdiff_adj_mod(i,j)=absdiff_adj(i,j)-diff_th； else absdiff_adj_mod(i,j)=0； end gain1(i,j)=gain_init-absdiff_adj_mod(i,j)* gain_slope； gain2(i,j)=gain1(i,j)*gain2_factor； 程式碼(2)用以減少像素間的之亮度差異。須注意的是，於一實施例，可以不對每一個方塊邊界進行水平去方塊化(或低通濾波)處理，而僅在二相鄰邊界像素之間的亮度差異blockhedge(i,j)落在blockedgeh_min及blockedgeh_max之間的範圍，才需進行去方塊化(或低通濾波)處理。
if(blockh_offset_valid) for i=1：rowsize for j=1：colsize for k=1：3 if((mod(j,8)+1)==blockh_offset_save&& blockhedge(i,j)) data(i,j,k)=(data(i,j-1,k)* gain1(i,j)+data(i,j,k)*(128-gain1(i,j)*2)+data(i,j+1,k)* gain1(i,j))/128； data(i,j+1,k)=(data(i,j,k)* gain1(i,j)+data(i,j+1,k)* (128-gain1(i,j)* 2)+data(i,j+2,k)* gain1(i,j))/128； data(i,j-1,k)=(data(i,j-2,k)* gain2(i,j)+data(i,j-1,k)*(128-gain2(i,j)* 2)+data(i,j,k)* gain2(i,j))/128； data(i,j+2,k)=(data(i,j+1,k)* gain2(i,j)+data(i,j+2,k)*(128-gain2(i,j)* 2)+data(i,j+3,k)* gain2(i,j))/128； end end end end end
於一實施例中，可以將該些預定值設成如下：gain_init=40；diff_th=32；gain_slope=1/4；gain2_factor=0.75。
請注意，截至目前為止之實施例僅介紹決定像素方塊之垂直邊界並利用水平去方塊化濾波器模糊化方塊垂直邊界，據此，本領域具有通常知識者，係能夠依上述說明決定像素方塊之水平邊界並利用垂直去方塊化濾波器模糊化方塊水平邊界。
本發明一實施例之去方塊濾波方法可以利用硬體、軟體、韌體(firmware)之其中之一、或前三者之任意組合來實施，例如：純硬體實施的例子為一現場可程式邏輯閘陣列(field programmable gate array，FPGA)設計、或一特殊應用積體電路(application specific integrated circuit，ASIC)設計，而硬體與韌體合併實施的例子為一數位信號處理器(digital signal processor，DSP)及其內建韌體之組合。
圖11顯示本發明一實施例之影像處理裝置的功能方塊圖。依本發明一實施例之影像處理裝置300係用以處理包含至少一圖場的一視訊，並消除此圖場之方塊效應。影像處理裝置300包含一方塊邊界決定裝置301、一去方塊濾波器302及一濾波控制裝置303。方塊邊界決定裝置301用以利用目前圖場中一第一方向(可以為水平或垂直方向，假設本實施例為水平方向)上相鄰像素間的像素資料差異，求得此圖場的一方塊邊界偏移量，以決定此圖場中各相鄰像素方塊間之垂直方塊邊界。去方塊濾波器302用以選擇性地對該些垂直 方塊邊界進行水平方向之去方塊化處理。濾波控制裝置303用以判斷方塊邊界偏移量是否可靠以決定一濾波選擇信號SF的值。於一實施例，去方塊濾波器302還可以依據此濾波選擇信號選擇性地對該些垂直方塊邊界進行水平方向之去方塊化處理。於一實施例中，去方塊濾波器302包含一低通濾波器。於一實施例中，去方塊濾波器302更依據目前圖場之整體移動(motion)程度來調整本身之去區塊效果之強度，當目前圖場之整體越偏向高動態，去方塊濾波器302的去方塊能力越強；反之，當目前圖場之整體越偏向靜態，去方塊濾波器302的去方塊能力越弱。
請參考圖5及圖11，依據本發明一實施例之影像處理裝置300，由於包含方塊邊界決定裝置301用以決定影像210a中的垂直方塊邊界，並依據該些垂直方塊邊界減少方塊效應，而能夠的到較佳的影像品質。
雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。另外，本發明的任一實施例或申請專利範圍不須達成本發明所揭露之全部目的或優點或特點。此外，摘要部分和標題僅是用來輔助專利文件搜尋之用，並非用來限制本發明之權利範圍。
11、210a‧‧‧影像
12‧‧‧像素方塊
124‧‧‧像素
125‧‧‧像素
13‧‧‧方塊邊界
300‧‧‧影像處理裝置
301‧‧‧方塊邊界決定裝置
302‧‧‧去方塊濾波器
303‧‧‧濾波控制裝置
圖1示意地顯示包含4個像素方塊(macroblock)的一個局部影像。
圖2顯示本發明一實施例之去方塊濾波方法的流程圖。
圖3顯示本發明一實施例之去方塊濾波方法的流程圖。
圖4顯示本發明一實施例之決定出一圖場中的多個方塊邊界之方法的流程圖。
圖5顯示本發明一實施例之一視訊之一圖場之多個像素。
圖6顯示靠近一方塊邊界的多個像素間的亮度值與位置關係圖。
圖7顯示將圖5之像素分成多個群組的示意圖。
圖8顯示圖7之各像素邊界特徵值的示意圖。
圖9顯示依本發明一實施例圖7之各像素邊界特徵值被加權後的值；以及各群組的權重疊加值的示意圖。
圖10A顯示本發明一實施例去方塊化增益及像素間的亮度差異量的關係圖。
第10B圖顯示原始影像及由Vs、Ve、Hs、He所框住的有效影像範圍之關係圖。
圖11顯示本發明一實施例之影像處理裝置的功能方塊圖。

Claims (34)

  1. 一種去方塊濾波方法，用以處理至少一影像，該影像包含多個像素，該方法包含：利用該影像中一第一方向上相鄰像素間的多個像素資料差異，求得該影像的一方塊邊界偏移量，以決定出該影像中的各相鄰像素方塊間一第二方向之方塊邊界；判斷該方塊邊界偏移量是否可靠以決定一濾波選擇信號的值；以及依據該濾波選擇信號選擇性地對該些第二方向之方塊邊界進行該第一方向上之去方塊化處理；其中，該第一方向為水平或垂直方向，且該第二方向與該第一方向垂直，而且其中該決定出該影像中的各相鄰像素方塊間該第二方向的方塊邊界的步驟包含：(a)依據該些像素資料差異求得該些像素的像素邊界特徵值，其中當該些像素資料差異具有該些像素方塊之方塊邊界的特徵時，將該些像素邊界特徵值設為一第一值；(b)將該些像素在該第一方向上分成多個群組；以及(c)依據該些群組中具有該第一值的該些像素邊界特徵值，決定該方塊邊界偏移量。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之去方塊濾波方法，其該些像素資料差異為亮度差異或色度差異。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之去方塊濾波方法，其 該至少一影像係為多數並形成一視訊。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之去方塊濾波方法，該少一影像係為多數並形成一視訊。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之去方塊濾波方法，其對該些第二方向之方塊邊界進行該第一方向上之去方塊化處理的步驟係利用一低通濾波器來執行。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之去方塊濾波方法，其該步驟(c)包含：計數各群組中該些像素邊界特徵值具有該第一值的個數，並將具有最多個數的群組，設為該方塊邊界偏移量。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之去方塊濾波方法，其該步驟(a)包含：用一權重關係增加具有該第一值的該些像素邊界特徵值的權重，而該步驟(c)包含：分別疊加該些群組之被加權後的該些像素邊界特徵值以求得多個權重疊加值，並將具有該些權重疊加值中的一最大權重疊加值的群組，設為該方塊邊界偏移量。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之去方塊濾波方法，其中該判斷該方塊邊界偏移量是否可靠的步驟包含：依據該最大權重疊加值來判斷該方塊邊界偏移量是否可靠。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之去方塊濾波方法，其中該判斷該方塊邊界偏移量是否可靠的步驟更包含：當該方塊邊界偏移量是不可靠時，計算該影像的該方塊邊界偏移量的一不可靠度，且當該不可靠度超過一不可靠臨界值時，將該濾波選擇信號的值設為一禁能濾波值。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之去方塊濾波方法，其中該判斷該方塊邊界偏移量是否可靠的步驟更包含：(d)當該方塊邊界偏移量是可靠時，計算該影像的該方塊邊界偏移量的一可靠度，且當該可靠度超過一可靠臨界值時，使該濾波選擇信號的值為一致能濾波值。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之去方塊濾波方法，其中步驟(d)係利用該影像的該方塊邊界偏移量與一先前影像的一先前方塊邊界偏移量間的關係，計算該影像的該方塊邊界偏移量的該可靠度。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之去方塊濾波方法，其中步驟(d)包含：當該影像的該方塊邊界偏移量相等於該先前影像的該先前方塊邊界偏移量時，增加該可靠度；當該影像的該方塊邊界偏移量相異於該先前影像的該先前方塊邊界偏移量時，減少該可靠度的步驟。
  13. 一種去方塊濾波方法，用以處理至少一影像，該影像包含多個像素，該方法包含：利用該影像中一第一方向上相鄰像素間的多個像素資料差異，求得該影像的一方塊邊界偏移量，以決定出該影像中的各相鄰像素方塊間一第二方向之方塊邊界；以及選擇性地對該些第二方向之方塊邊界進行該第一方向上之去方塊化處理，其中，該第一方向為水平或垂直方向，且該第二方向與該第一方向垂直，其中對該些第二方向之方塊邊界進行該第一方向上之 去方塊化處理的步驟係利用一低通濾波器來執行，其中該低通濾波器利用至少一去方塊化增益求得多個調整係數，並利用該些調整係數與一邊界像素及其多個相鄰像素之像素資料，來調整該邊界像素之像素資料，其中，該些調整係數的和等於1，以及，該邊界像素與該些相鄰像素在該第一方向上排成一列，且該邊界像素係位於該些相鄰像素的中間(center)。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之去方塊濾波方法，中該至少一影像係為多數並形成一視訊。
  15. 如申請專利範圍第13項所述之去方塊濾波方法，中當該邊界像素之像素資料差異量介於一第一邊界臨界值及一第二邊界臨界值時，該低通濾波器利用一第一去方塊化增益，來調整該邊界像素之像素資料。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之去方塊濾波方法，其中該些相鄰像素包含一第一像素及一第二像素，該邊界像素介於該第一及二像素間，該低通濾波器利用該第一及邊界像素間的像素資料差異；以及該第二及邊界像素間的像素資料差異，來求得該第一去方塊化增益。
  17. 如申請專利範圍第15項所述之去方塊濾波方法，其中該低通濾波器更利用一第二去方塊化增益，來調整該些相鄰像素的像素資料，其中該第二去方塊化增益小於該第一去方塊化增益。
  18. 如申請專利範圍第13項所述之去方塊濾波方法，其中該低通濾波器係依據該影像之移動程度來調整本身之 濾波強度。
  19. 如申請專利範圍第13項所述之去方塊濾波方法，中該低通濾波器更依據該影像之移動程度來調整該些去方塊化增益之大小。
  20. 如申請專利範圍第13項所述之去方塊濾波方法，其中該些像素資料差異為亮度差異或色度差異。
  21. 一種影像處理裝置，用以處理至少一影像，該影像包含多個像素，該影像處理裝置包含：一方塊邊界決定裝置，利用該影像中一第一方向上相鄰像素間的多個像素資料差異，求得該影像的一方塊邊界偏移量，以決定出該影像中的各相鄰像素方塊間一第二方向的方塊邊界；一濾波控制裝置，用以判斷該方塊邊界偏移量是否可靠以決定一濾波選擇信號的值；以及一去方塊濾波器，依據該濾波選擇信號選擇性地對該第二方向的該些方塊邊界進行該第一方向之去方塊化處理；其中，該第一方向為水平或垂直方向，且該第二方向與該第一方向垂直，其中該去方塊濾波器包含一低通濾波器，且該低通濾波器利用至少一去方塊化增益求得多個調整係數，並利用該些調整係數與一邊界像素及其多個相鄰像素之像素資料，來調整該邊界像素之像素資料，其中，該些調整係數的和等於1，以及，該邊界像素與該些相鄰像素在該第一方向上排成一列，且該邊界像素係位於該些相鄰像素的中間(center)。
  22. 如申請專利範圍第21項所述之影像處理裝置，其該些像素資料差異為亮度差異或色度差異。
  23. 如申請專利範圍第22項所述之影像處理裝置，其該至少一影像係為多數並形成一視訊。
  24. 如申請專利範圍第21項所述之影像處理裝置，其該至少一影像係為多數並形成一視訊。
  25. 如申請專利範圍第21項所述之影像處理裝置，其該低通濾波器係依據該影像之移動程度來調整本身之濾波強度。
  26. 如申請專利範圍第25項所述之影像處理裝置，其中在該影像及該影像前之一影像間之有效影像範圍內，統計亮度差絕對值大於一亮度臨界值的一像素總數，並依據該像素總數決定該影像之移動程度。
  27. 如申請專利範圍第21項所述之影像處理裝置，其中當該邊界像素之像素資料差異量介於一第一邊界臨界值及一第二邊界臨界值時，該低通濾波器利用一第一去方塊化增益，來調整該邊界像素之像素資料。
  28. 如申請專利範圍第27項所述之影像處理裝置，其中該些相鄰像素包含一第一像素及一第二像素，該邊界像素介於該第一及二像素間，該低通濾波器利用該第一及邊界像素間的像素資料差異；以及該第二及邊界像素間的像素資料差異，來求得該第一去方塊化增益。
  29. 如申請專利範圍第27項所述之影像處理裝置，其中該低通濾波器更利用一第二去方塊化增益，來調整該些相 鄰像素的像素資料，其中該第二去方塊化增益小於該第一去方塊化增益。
  30. 如申請專利範圍第27項所述之影像處理裝置，其中該低通濾波器更依據該影像之移動程度來調整該些去方塊化增益之大小。
  31. 如申請專利範圍第30項所述之影像處理裝置，其中在該影像及該影像前之一影像間之有效影像範圍內，統計亮度差絕對值大於一亮度臨界值的一像素總數，並依據該像素總數決定該影像之移動程度。
  32. 一種影像處理裝置，用以處理至少一影像，該影像包含多個像素，該影像處理裝置包含：一方塊邊界決定裝置，利用該影像中一第一方向上相鄰像素間的多個像素資料差異，求得該影像的一方塊邊界偏移量，以決定出該影像中的各相鄰像素方塊間一第二方向的方塊邊界；一濾波控制裝置，用以判斷該方塊邊界偏移量是否可靠以決定一濾波選擇信號的值；以及一去方塊濾波器，依據該濾波選擇信號選擇性地對該第二方向的該些方塊邊界進行該第一方向之去方塊化處理；其中，該第一方向為水平或垂直方向，且該第二方向與該第一方向垂直，其中該方塊邊界決定裝置將該些像素在該第一方向上分成多個群組，並依據該些像素資料差異求得該些像素的像素邊界特徵值，再依據該些群組中具有一第一值的該些像素 邊界特徵值，決定該方塊邊界偏移量，其中當該些像素資料差異具有該些像素方塊之方塊邊界的特徵時，將該些像素邊界特徵值設為該第一值。
  33. 如申請專利範圍第32項所述之影像處理裝置，其中該方塊邊界決定裝置更計數各群組中該些像素邊界特徵值具有該第一值的個數，並將具有最多個數的群組，設為該方塊邊界偏移量。
  34. 如申請專利範圍第32項所述之影像處理裝置，其中該方塊邊界決定裝置更利用一權重關係增加具有該第一值的該些像素邊界特徵值的權重，再分別疊加該些群組之被加權後的該些像素邊界特徵值以求得多個權重疊加值，並將具有該些權重疊加值中的一最大權重疊加值的群組，設為該方塊邊界偏移量。
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