一種圖像處理系統、顯示設備及圖像處理方法與流程

本發明涉及顯示領域，特別是涉及一種圖像處理系統、顯示設備及圖像處理方法。

背景技術：

顯示技術的日益精進使得對圖像顯示效果的需求日益增加。通常圖像顯示是通過呈陣列排布的像素實現的。然而，對于圓形顯示器來說，在其邊緣處，由于像素的矩陣狀排列會呈現顯鋸齒狀。當顯示畫面時，在畫面邊緣處會出現較為明顯的鋸齒形狀，嚴重影響了顯示效果。為了圖像顯示效果更好，對鋸齒狀邊緣的平滑化處理的研究受到了越來越多的重視。

常用的處理方法是將圖像的邊緣部分分割為特定大小的塊，然后對每塊分別進行邊緣平滑化處理。現有技術中通常使用濾波處理來達到邊緣平滑化的目的。濾波處理的效果與選取的平滑化系數相關，選擇合適的平滑化系數可以使圖像濾波效果最好。然而，對具有相同形狀的圖像進行相同的濾波處理會造成不必要的運算浪費，還會加重顯示屏的驅動芯片的負荷。

技術實現要素：

有鑒于此，本發明提供一種圖像處理系統、顯示設備及圖像處理方法，用于消除或減輕現有技術中存在的上述問題。

為實現上述目的，本發明提供了一種圖像處理系統，用于對具有多個矩陣狀排列像素的輸入圖像進行圖像處理，包括：基礎圖像合成單元，用于對多個具有基礎形狀的圖像進行灰度化處理而合成多個基礎圖像；邊緣平滑處理單元，用于對所述基礎圖像進行邊緣平滑化處理；邊緣平滑系數生成單元，用于提取所述邊緣平滑處理單元生成的邊緣平滑系數；邊緣平滑系數存儲單元，用于存儲所述邊緣平滑系數；輸入圖像運算單元，用于對所述輸入圖像進行處理而輸出邊緣平滑化的輸出圖像。

進一步的，所述基礎圖像合成單元將所述基礎圖像處理為包括255灰階的白色圖像；和/或，所述基礎圖像合成單元將所述基礎圖像處理為包括0灰階的黑色圖像。

進一步的，所述邊緣平滑處理單元包括濾波單元，所述濾波單元對所述基礎圖像進行平滑濾波處理，濾出所述基礎圖像中頻率位于預設頻帶內的部分。

進一步的，所述濾波單元的濾波方式為高斯濾波、均值濾波、中值濾波和自適應濾波中的任意一種或幾種的組合。

進一步的，所述邊緣平滑系數生成單元用于將平滑處理后的所述基礎圖形進行歸一化或壓縮處理，并且提取相應的邊緣平滑系數。

進一步的，所述邊緣平滑系數存儲單元用于存儲所述邊緣平滑處理單元處理時所用到的邊緣平滑系數，所述邊緣平滑系數存儲單元存儲至少一組邊緣平滑系數。

進一步的，所述輸入圖像運算單元包括：輸入圖像轉化單元，用于將所述輸入圖像轉化為灰度圖像；尋址單元，用于根據所述灰度圖像從所述邊緣平滑系數存儲單元中提取至少一組對應的邊緣平滑系數；運算單元，用于將所述尋址單元提取到的所述邊緣平滑系數作用到所述灰度圖像上；輸出圖像轉化單元，用于將所述邊緣平滑化系數作用后的所述灰度圖像轉化為輸出圖像。

進一步的，所述基礎圖像的邊緣形狀包括圓形、橢圓形或多邊形。

進一步的，所述圖像處理系統還包括驅動芯片，所述邊緣平滑系數存儲單元位于驅動芯片內部或外部。

進一步的，所述輸入圖像運算單元位于所述驅動芯片內部。

本發明還提供了一種顯示設備，包括上述任一項所述的圖像處理系統。

本發明還提供了一種圖像處理方法，用于對具有多個矩陣狀排列像素的輸入圖像進行圖像處理，包括：基礎圖像合成步驟，用于對多個具有基礎形狀的圖像進行灰度化處理而合成多個基礎圖像；邊緣平滑處理步驟，用于對所述基礎圖像進行邊緣平滑化處理；邊緣平滑系數生成步驟，用于提取所述邊緣平滑處理步驟生成的邊緣平滑系數；邊緣平滑系數存儲步驟，用于存儲所述邊緣平滑系數；輸入圖像運算步驟，用于對所述輸入圖像進行處理而輸出邊緣平滑化的輸出圖像。

進一步的，所述基礎圖像合成步驟將所述基礎圖像處理為包括255灰階的白色圖像；和/或，所述基礎圖像合成步驟將所述基礎圖像處理為包括0灰階的黑色圖像。

進一步的，所述邊緣平滑處理步驟包括濾波步驟；所述濾波步驟對所述基礎圖像進行平滑濾波處理，濾出所述基礎圖像中頻率位于預設頻帶內的部分。

進一步的，所述濾波步驟的濾波方式為高斯濾波、均值濾波、中值濾波和自適應濾波中的任意一種或幾種的組合。

進一步的，所述輸入圖像運算步驟包括：輸入圖像轉化步驟，用于將所述輸入圖像轉化為灰度圖像；尋址步驟，用于根據所述灰度圖像從所述邊緣平滑系數存儲步驟中提取至少一組對應的邊緣平滑系數；運算步驟，用于將所述尋址步驟提取到的所述邊緣平滑系數作用到所述灰度圖像上；輸出圖像轉化步驟，用于將所述邊緣平滑化系數作用后的所述灰度圖像轉化為輸出圖像。

本發明提供的圖像處理系統、顯示設備及圖像處理方法，通過預先對基礎圖像進行邊緣平滑化處理，得到了適用于特定基礎圖形的邊緣平滑系數，并將其存儲起來。這樣一來，在對輸入圖像進行處理時，能夠快速的選取合適的邊緣平滑系數，加快了圖像處理速度，提高了邊緣平滑處理的效率。同時，具有相同基礎圖形的輸入圖像適用相同的邊緣平滑系數，因此，避免了重復運算，減輕了顯示設備的驅動芯片的負荷。

附圖說明

圖1是根據本發明提供的一種圖像處理系統的結構示意圖；

圖2是根據本發明提供的一種輸入圖像運算單元的結構示意圖；

圖3是根據本申請提供的一種尋址單元的結構示意圖

圖4是根據本申請提供的一種驅動芯片的結構示意圖；

圖5是根據本申請提供的一種顯示設備的結構示意圖；

圖6是根據本申請提供的一種圖像處理方法的流程圖；

圖7是根據本發明提供的一種輸入圖像運算步驟的結構示意圖。

具體實施方式

為使本發明的上述目的、特征和優點能夠更為明顯易懂，下面將結合附圖和實施例對本發明做進一步說明。

本發明提供了一種圖像處理系統，包括：基礎圖像合成單元、邊緣平滑處理單元、邊緣平滑系數生成單元、邊緣平滑系數存儲單元和輸入圖像運算單元。基礎圖像合成單元用于對多個具有基礎形狀的圖像進行灰度化處理而合成多個基礎圖像；邊緣平滑處理單元用于對所述基礎圖像進行邊緣平滑化處理；邊緣平滑系數生成單元用于提取所述邊緣平滑處理單元生成的邊緣平滑系數；邊緣平滑系數存儲單元用于存儲所述邊緣平滑系數；輸入圖像運算單元用于對所述輸入圖像進行處理而輸出邊緣平滑化的輸出圖像。

通常在顯示圖像的邊緣，由于像素的矩陣狀排列而造成了鋸齒狀的邊緣，嚴重影響了顯示效果。針對該問題，本發明實施例將基礎圖像的邊緣平滑化系數存儲起來，在對輸入圖像處理時直接調用存儲好的平滑化系數，提高了圖像處理的效率。

需要說明的是，在以下描述中闡述了具體細節以便于充分理解本發明。但是本發明能夠以多種不同于在此描述的其它方式來實施，本領域技術人員可以在不違背本發明內涵的情況下做類似推廣。因此本發明不受下面公開的具體實施方式的限制。

請參考圖1，其示出了根據本發明提供的一種圖像處理系統的結構示意圖。圖像處理系統100包括基礎圖像合成單元1001、邊緣平滑處理單元1002、邊緣平滑系數生成單元1003、邊緣平滑系數存儲單元1004和輸入圖像運算單元1005。

基礎圖像合成單元1001，用于對一系列具有基礎形狀的圖像進行灰度化處理。灰度化處理是將彩色圖像轉化為灰度圖像的過程，灰度化方法可以為分量法、最大值法、平均值法和加權平均法等。在本實施例中，優選的灰度化方法為分量法，即將彩色圖像中的三分量(紅色分量、綠色分量和藍色分量)的亮度作為灰度圖的灰度值。因此，生成的灰度圖可以由紅色分量、綠色分量和藍色分量中的任一種分量的灰度值組成，也可以由三種分量的灰度值的加權平均值組成。

進一步的，預備進行灰度化處理圖像具有的基礎形狀可以具有公眾所知的任意一種形狀，例如可以為正方形、三角形、圓形等。

進一步的，基礎圖像合成單元1001對具有基礎圖形的圖像進行灰度處理后，得到的基礎圖像包括255灰階的白色圖像和0階的黑色圖像。本領域技術人員可以理解，灰度化處理得到的基礎圖像可以包括多種灰階值。因此，在本實施例中不限制灰度化處理后得到的基礎圖像的灰階值。

邊緣平滑處理單元1002，用于使用濾波等方式濾除基礎圖像的噪聲，使圖像變平滑。邊緣平滑處理單元1002包括濾波單元。在信號的傳輸和圖像的顯示過程中，不可避免的會被各種噪聲污染，例如電噪聲等。各種噪聲的污染使得最終提取出來的圖像具有大量的虛假邊緣，影響顯示效果。因此，濾波單元可以包括帶通濾波器，用于使頻率位于預設頻帶的信號通過。具體的，帶通濾波器用于濾除頻率高于預設頻帶最高值的成分和頻率低于預設頻帶最低值的成分。

具體的，濾波方式可以包括高斯濾波。高斯濾波是一種線性濾波，是對整個圖像進行加權平均的過程。經過平滑處理后的基礎圖像包含的每一個像素點的值是由其本身和鄰域的其他像素值通過加權平均后得到的。

進一步的，邊緣平滑處理單元1002包括的濾波方式可以有多種。具體的，濾波方式可以為高斯濾波、均值濾波、中值濾波和自適應濾波中的任意一種或幾種的組合。因此，在本實施例中不限制邊緣平滑處理單元1002包括的濾波方式。

在邊緣平滑化處理的過程中，通常需要選取合適的濾波參數。具體的，濾波參數可以是濾波尺度。每一個濾波尺度的分解結果代表圖像在某一頻率范圍內的信息。小尺度的濾波器對邊緣信號敏感，在較小的尺度上可以獲得精細變化的邊緣，但缺點是對噪聲敏感；大尺度的濾波器對噪聲濾除效果好，可以得到穩定的圖像邊緣，但將精細的細節也去掉了。因此，在本實施例中，可以對每一濾波尺度下的圖像分別進行邊緣提取，然后將不同尺度下的邊緣圖像融合，這樣不僅能夠提高抗噪能力，又能夠精細的還原圖像本身。

邊緣平滑系數生成單元1003，用于對基礎圖像進行處理來提取邊緣平滑系數。具體的，處理過程可以為歸一化處理。歸一化處理使得邊緣平滑系數變成無量綱的一系列數值，這一系列數值的絕對值具有了某種相對關系。在接收到具體的輸入圖像后，再將上述過程得到的一系列數值進行反歸一化處理，這樣就能使得存儲的這一系列數值適合于新的輸入圖像。因此，使用歸一化處理來提取邊緣平滑系數有利于使得邊緣平滑系數適合于各種情況的輸入圖像。

進一步的，邊緣平滑系數生成單元1003也可以對基礎圖像進行壓縮處理來提取邊緣平滑系數。經過壓縮處理的圖像可以相對較完整的保存原來的像素矩陣，因此也可以用來提取邊緣平滑系數。

邊緣平滑系數存儲單元1004，用于存儲歸一化后的邊緣平滑系數。在邊緣平滑系數存儲單元中，存儲的邊緣平滑系數可以同時有多組。本領域技術人員可以理解，復雜的圖形可以分解和/或近似為多個具有基礎圖形的圖像。因此，在對輸入圖形進行邊緣平滑化處理時，預先存儲多個針對特定基礎圖形的邊緣平滑系數有利于提高圖像處理的效率。例如，邊緣平滑系數存儲單元1004可以同時存儲針對矩形的邊緣平滑系數和針對三角形的邊緣平滑系數。當輸入圖像具有六邊形的邊緣輪廓時(六邊形可以分解為多個三角形或者分解為多個矩形和多個三角形)，利用上述的兩組邊緣平滑系數即可對輸入圖像進行邊緣平滑處理。

輸入圖像運算單元1005，用于對所述輸入圖像進行處理而輸出邊緣平滑化的輸出圖像。請參考圖2，其示出了根據本發明提供的一種輸入圖像運算單元的結構示意圖。在一些可選實施例中，輸入圖像運算單元1005還包括輸入圖像轉化單元11、尋址單元12、運算單元13和輸出圖像轉化單元14。

輸入圖像轉化單元11，用于對輸入圖像10進行灰度化處理。灰度化方法可以為分量法、最大值法、平均值法和加權平均法等。在本實施例中，優選的灰度化方法為分量法，最終得到包括255灰階的白色圖像和0階的黑色圖像。與圖1實施例不同之處在于，輸入圖像轉化單元11是對輸入圖像進行灰度化處理，基礎圖像合成單元1001是對一系列具有基礎形狀的圖像進行灰度化處理。需要說明的是，為了保證邊緣平滑系數存儲單元1004存儲的邊緣平滑系數適用于輸入圖像，基礎圖像合成單元1001使用的灰度化方法與輸入圖像轉化單元11使用的灰度化方法相同。

尋址單元12，用于根據輸入圖像轉化單元11得到灰度化圖像，在邊緣平滑系數存儲單元1004中尋找到對應的邊緣平滑系數。具體的，請參考圖3，其示出了本申請提供的一種尋址單元的結構示意圖。在本實施例中，尋址單元12可以包括識別單元121和提取單元122。當輸入圖像經過輸入圖像轉化單元11轉化為灰度圖像后，識別單元121首先識別灰度化處理后的輸入圖像，并將圖像的邊緣部分劃分成有限個具有基礎形狀的圖形。提取單元122根據分割的基礎圖形從邊緣平滑系數存儲單元1004中提取對應的邊緣平滑系數。

運算單元13，用于使用提取單元122提取的邊緣平滑系數，對灰度化處理后的輸入圖像進行邊緣平滑化處理。

圖像轉化單元14，用于將邊緣平滑化處理后的輸入圖像的灰度圖轉化為彩色的輸出圖像15。

在本實施例中，預先將具有基礎圖形的圖像進行邊緣平滑處理，并將邊緣平滑系數存儲起來。輸入圖像可以直接使用存儲好的邊緣平滑系數，避免了重復運算，減輕了顯示設備的驅動芯片的負荷。

在另一些可選實施例中，邊緣平滑系數存儲單元可以位于驅動芯片內部。請參考圖4，其示出了本申請提供的一種驅動芯片的結構示意圖。驅動芯片200包括當邊緣平滑系數存儲單元1004。具體的，邊緣平滑系數存儲單元1004可以位于驅動芯片200的存儲芯片內部。

在本實施例中，驅動芯片200還可以包括輸入圖像運算單元1005，即輸入圖像運算單元1005位于驅動芯片200內部。

進一步的，驅動芯片200還包括其他單元1006。其中，其他單元可以包括多個單元，并且各個單元可以互不相同。例如，其他單元1006可以為觸控驅動單元、觸控感應單元或開關控制單元中的任意一種或幾種。

本領域技術人員可以理解，邊緣平滑系數存儲單元既可以位于驅動芯片內部，也可以位于驅動芯片外部。當邊緣平滑系數存儲單元位于驅動芯片內部時，可以與顯示面板的存儲單元共用一個或多個存儲芯片，簡化了電路，提高了驅動芯片的利用率。當邊緣平滑系數存儲單元位于驅動芯片外部時，平滑系數存儲單元單獨使用一個或多個存儲芯片，減少了存儲數據讀取的難度，有利于提高圖像處理系統的準確率。因此，在本實施例中不限制邊緣平滑系數存儲單元與驅動芯片的位置關系。

本發明還提供了一種顯示設備，請參考圖5，其示出了根據本申請提供的一種顯示設備的結構示意圖。本實施例所指的顯示設備包括但不限于智能手表、手機、平板電腦、電視等。顯示設備包括圖像處理系統100，該圖像處理系統100可以為上述任一實施例所描述的圖像處理系統。

本發明還提供了一種圖像處理方法，用于對具有多個矩陣狀排列像素的輸入圖像進行圖像處理，包括基礎圖像合成步驟、邊緣平滑處理步驟、邊緣平滑系數生成步驟、邊緣平滑系數存儲步驟和輸入圖像運算步驟。其中，基礎圖像合成步驟用于對多個具有基礎形狀的圖像進行灰度化處理而合成多個基礎圖像。邊緣平滑處理步驟用于對所述基礎圖像進行邊緣平滑化處理。邊緣平滑系數生成步驟用于提取所述邊緣平滑處理步驟生成的邊緣平滑系數。邊緣平滑系數存儲步驟用于存儲所述邊緣平滑系數。輸入圖像運算步驟用于對所述輸入圖像進行處理而輸出邊緣平滑化的輸出圖像。

請參考圖6，其示出了根據本申請提供的一種圖像處理方法的流程圖。圖像處理方法200包括基礎圖像合成步驟2001、邊緣平滑處理步驟2002、邊緣平滑系數生成步驟2003、邊緣平滑系數存儲步驟2004和輸入圖像運算步驟2005。

基礎圖像合成步驟2001，是對一系列具有基礎形狀的圖像進行灰度化處理的步驟。灰度化處理步驟的方法可以為分量法、最大值法、平均值法和加權平均法等。在本實施例中，灰度化方法可以為加權平均法。基礎圖像指的是公眾所知的一系列具有基礎形狀的圖像進行灰度化處理后得到的圖像，其中，基礎形狀例如可以為正方形、三角形、圓形等。具體的，基礎圖像合成步驟將基礎圖像處理為包括255灰階的白色和0灰階的黑色圖像。

灰度化處理是將彩色圖像轉化為灰度圖像的過程，灰度化方法可以為分量法、最大值法、平均值法和加權平均法等。在本實施例中，優選的灰度化方法為分量法，即將彩色圖像中的三分量(紅色分量、綠色分量和藍色分量)的亮度作為灰度圖的灰度值。因此，生成的灰度圖可以由紅色分量、綠色分量和藍色分量中的任一種分量的灰度值組成，也可以由三種分量的灰度值的加權平均值組成。

邊緣平滑處理步驟2002，是使用濾波步驟濾除基礎圖像的噪聲，使圖像變平滑的步驟。具體的，濾波步驟可以為均值濾波。均值濾波是將范圍內全體像素值的平均值來替代原本像素值的濾波方法。

進一步的，邊緣平滑處理步驟2002所包括的濾波步驟可以包括多種濾波器。在本實施例中，濾波器包括但不限制于高斯濾波器、均值濾波器、中值濾波器和自適應濾波器中的任意一種或幾種的組合。例如，濾波步驟可以包括雙邊濾波器，雙邊濾波器采用雙邊濾波方法。雙邊濾波方法是一種非線性的濾波方法，在進行雙邊濾波處理時，會同時考慮位置信息和灰度相似性，達到去除噪聲的目的。雙邊濾波相比于高斯濾波多了一個計算高斯方差的步驟，高斯方差是基于空間分布的高斯濾波函數，在邊緣附近，離的較遠的像素不會對邊緣上的像素值產生很大的影響。因此，雙邊濾波能夠對圖像的邊緣進行較好的保存。

邊緣平滑系數生成步驟2003，是對基礎圖像進行處理來提取邊緣平滑系數的步驟。具體的，處理過程可以為歸一化處理。使用歸一化處理來提取邊緣平滑系數有利于使得邊緣平滑系數適合于各種情況的輸入圖像。

進一步的，邊緣平滑系數生成步驟2003也可以對基礎圖像進行壓縮處理來提取邊緣平滑系數。經過壓縮處理的圖像可以相對較完整的保存原來的像素矩陣，因此也可以用來提取邊緣平滑系數。

邊緣平滑系數存儲步驟2004，是存儲歸一化后的邊緣平滑系數的步驟。在邊緣平滑系數存儲步驟中，可以同時存儲多組邊緣平滑系數。本領域技術人員可以理解，復雜的圖形可以分解和/或近似為多個具有基礎圖形的圖像。因此，在對輸入圖形進行邊緣平滑化處理時，預先存儲多個針對特定基礎圖形的邊緣平滑系數有利于提高圖像處理的效率。例如，邊緣平滑系數存儲步驟2004可以同時存儲針對矩形的邊緣平滑系數和針對三角形的邊緣平滑系數。當輸入圖像具有六邊形的邊緣輪廓時(六邊形可以分解為多個三角形或者分解為多個矩形和多個三角形)，利用上述的兩組邊緣平滑系數即可對輸入圖像進行邊緣平滑處理。

輸入圖像運算步驟2005，是對所述輸入圖像進行處理而輸出邊緣平滑化的輸出圖像的步驟。請參考圖7，其示出了根據本發明提供的輸入圖像運算步驟的結構示意圖。在另一些可選實施例中，輸入圖像運算步驟2005還包括輸入圖像轉化步驟21、尋址步驟22、運算步驟23和輸出圖像轉化步驟24。

輸入圖像轉化步驟21，是將輸入圖像進行灰度化處理的步驟。得到包括255灰階的白色圖像和0階的黑色圖像。灰度化方法可以為分量法、最大值法、平均值法和加權平均法等。在本實施例中，優選的灰度化方法為分量法，最終得到包括255灰階的白色圖像和0階的黑色圖像。與圖6實施例不同之處在于，輸入圖像轉化步驟21是對輸入圖像進行灰度化處理的步驟，基礎圖像合成步驟2001是對一系列具有基礎形狀的圖像進行灰度化處理的步驟。需要說明的是，為了保證邊緣平滑系數存儲步驟2004存儲的邊緣平滑系數適用于輸入圖像，基礎圖像合成步驟2001使用的灰度化方法與輸入圖像轉化步驟21使用的灰度化方法相同。

尋址步驟22，是識別灰度化處理后的輸入圖像，并將圖像分割成有限個基礎圖形的步驟。根據分割的基礎圖形在邊緣平滑系數存儲步驟2004中尋找到對應的邊緣平滑系數。

運算步驟23，是利用尋址步驟22中尋找到的對應的邊緣平滑系數，對灰度化處理后的輸入圖像進行平滑化處理。

圖像轉化步驟24，是將灰度圖像轉化為彩色的輸出圖像的步驟。

進一步的，輸入圖像運算步驟2005可以位于驅動芯片的內部或外部。

進一步的，驅動芯片還可以包括其他步驟。其中，其他步驟可以包括多個步驟，并且各個步驟可以相互獨立。例如，其他步驟可以為選通步驟。

本發明實施例中，通過提前將基礎圖像的邊緣平滑系數存儲起來，在對輸入圖像處理時直接調用存儲好的平滑化系數，提高了圖像處理的效率。

以上內容是結合具體的優選實施方式對本發明所作的進一步詳細說明，不能認定本發明的具體實施只局限于這些說明。對于本發明所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬于本發明的保護范圍。