專利名稱：圖像處理方法以及相關的部分點擴散函數估測方法
技術領域：
本發明涉及一種圖像處理方法，特別涉及使用部分點擴散函數估測方法 的圖像處理方法以及其使用的部分點擴散函數估測方法。
背景技術：
圖1示出了模糊圖像(blurimage)的形成示意圖。如圖1所示， 一像素 點P在經過一鏡頭101后，會形成一模糊圖像區域BP，因此須調整使用鏡 頭101的裝置(例如光學顯微鏡、照相機)的焦距使得像素點P得以形成清 楚的像素點。 一般調整焦距的方式為機械式調整，也就是調整裝置的機械結 構以得到適當的焦距，然而這樣的方法常常需要手動調整(如顯微鏡)， 因此相當不方便。而且機械式的調整也不大適合越來越輕薄的現代電子裝 置。
針對上述問題的其中一種做法為提供一特殊鏡頭，并使用一轉換電路使 像素點P形成一特定模糊圖像或是落于一特定范圍內的一模糊圖像，再使用 圖像處理方法將模糊圖像恢復成原來的圖像。然而這樣的作法須搭配特定的 鏡頭，且需要一特定的電路對外部圖像作轉換以形成特定模糊圖像，因此不 適合一般的裝置使用。
因此，須要一種新穎的發明來解決上述問題。
發明內容
本發明的目的之一為提供一種圖像處理方法，以在不移動鏡頭以及不限 定鏡頭種類的情況下，處理模糊的圖像以形成較清楚的圖像。
本發明的實施例公開了一種圖像處理方法，該方法包含a對一圖像進 行邊緣檢測以得到該圖像的多個邊緣像素；b對所述邊緣像素中每一邊緣像 素進行一部分點擴散函數估測(partial PSF estimation)以產生多個部分點擴 散函數估測結果；以及c根據所述部分點擴散函數估測結果以產生一點擴散 函數估測結果。該方法可還包含根據該點擴散函數估測結果對該圖像進行反巻積(deconvolution)以形成一恢復圖像。
本發明所述的圖像處理方法，其中步驟a至少包含下列步驟的其中之 一al對該圖像進行對比調整；a2對該圖像進行膨脹處理；以及a3對該 圖像進行邊緣檢測以得到所述邊緣像素。
本發明所述的圖像處理方法，其中該部分點擴散函數估測包含bl根 據一要處理的邊緣像素設定一要處理范圍；以及b2對該要處理范圍內的像
素進行取樣以產生該部分點擴散函數估測結果。
本發明所述的圖像處理方法，其中該部分點擴散函數估測還包含若該
要處理范圍內的一特定像素的像素值小于該要處理的邊緣像素的像素值，則
不處理該特定像素。
本發明所述的圖像處理方法，其中該圖像由一圖像提取裝置產生。 本發明的另一實施例公開了一種圖像處理方法，該方法包含a將該圖
像分成多個圖像區塊，以及對所述圖像區塊分別進行邊緣檢測以得到所述圖
像區塊所對應的多個邊緣像素；b針對每一圖像區塊，對于相對應的所述邊 緣像素中每一邊緣像素進行一部分點擴散函數估測(partial PSF estimation) 以產生多個部分點擴散函數估測結果；以及c分別結合所述部分點擴散函數 估測結果以產生分別對應所述圖像區塊的點擴散函數估測結果。該方法還包 含d根據所述擴散函數估測結果分別對所述圖像區塊進行反巻積 (deconvolution)以形成多個恢復圖像區塊；以及e結合所述恢復圖像區塊 以形成一恢復圖像。
本發明所述的圖像處理方法，其中步驟a至少包含下列步驟的其中之一 al對所述圖像區塊進行對比調整；a2對所述圖像區塊進行膨脹處理；以及 a3對所述圖像區塊進行邊緣檢測以得到所述邊緣像素。
本發明所述的圖像處理方法，其中該部分點擴散函數估測包含bl根 據一要處理的邊緣像素設定一要處理范圍；以及b2對該要處理范圍內的像
素進行取樣以產生該部分點擴散函數估測結果。
本發明所述的圖像處理方法，其中該部分點擴散函數估測還包含若該
要處理范圍內的一特定像素的像素值小于該要處理的邊緣像素的像素值，則 不處理該特定像素。
本發明所述的圖像處理方法，其中該圖像由一圖像提取裝置產生。本發明的實施例也公開了一種部分點擴散函數估測方法，可應用于上述 的方法，該部分點擴散函數估測方法包含根據一要處理像素設定一要處理 范圍；以及對該要處理范圍內的像素進行一點擴散函數估測以產生該部分點 擴散函數估測結果。該部分點擴散函數估測方法還包含若該要處理范圍內的 一特定像素的像素值小于該要處理像素的像素值，則不處理該特定像素。
根據上述的方法，可在不移動鏡頭以及不限定鏡頭種類的情況下得到清 晰的圖像，進而節省了產品成本并增加了產品的應用層面。
圖l示出了模糊圖像(blurimage)的形成示意圖。
圖2示出了根據本發明的圖像處理方法的第一優選實施例的示意圖。
圖3示出了利用圖2所示的邊緣檢測而得到邊緣圖的示意圖。
圖4示出了根據本發明的優選實施例的部分PSF估測的示意圖。
圖5示出了根據本發明的優選實施例的部分PSF估測的示意圖。
圖6示出了根據本發明的圖像處理方法的第二優選實施例的示意圖。
具體實施例方式
圖2示出了根據本發明的圖像處理方法的示意圖。如圖2所示，模糊圖 像經過對比調整處理201、膨脹(dilation)處理203以及邊緣檢測(Canny) 處理205之后得到一邊緣圖(edge map)。接著步驟207中，對邊緣圖的每 一邊緣像素進行部分點擴散函數(Partial Point Spread Function, Partial PSF) 估測以得到多個部分PSF估測結果。然后在步驟209中，根據多個部分PSF 估測結果得到整個圖像的PSF估測結果，在該實施例中對所有部分PSF估測 結果求平均值以得到PSF估測結果，但并非用以限定本發明。接著，可利用 PSF估測結果進行步驟211以對影響進行反巻積(deconvolution)以得到恢 復圖像。然而，步驟209中得到的PSF估測結果也可作為其它用途使用，并 不限定于要進行步驟211。
對比調整處理201用以強化出圖像的顏色對比，舉例來說，使白色的部 分更白并使黑色的部分更黑，以使接下來的邊緣檢測步驟更加精確。膨脹處 理203用以移除黑色部分模糊化后的灰色區域，使接下來的邊緣檢測步驟可準確地檢測出邊緣像素。邊緣像素檢測越精確，越能得到較佳的點擴散函數
(Point Spread Function, PSF)估測結果。在膨脹處理203之后，便進行邊緣 檢測(Canny)處理205以得到一邊緣圖。在該實施例中，邊緣檢測(Canny) 處理205不考慮邊緣像素的方向性。
圖3示出了利用圖2所示的邊緣檢測而得到邊緣圖的示意圖。圖3的(a) 示出了一像素點的模糊圖像，圖3的(b)示出了圖3的(a)的圖像經過對 比調整處理201后的情況，圖3的(c)示出了根據圖3的(b)所求出的邊 緣圖。圖3的(d)示出了圖3的(a)的圖像經過膨脹處理203后的情況， 圖3的(e)示出了根據圖3的(d)所求出的邊緣圖。由圖3的(a) ~ (e) 可看出，經過膨脹處理后的邊緣圖較接近中心點，因此有助于PSF估測。
須注意的是對比調整處理201、膨脹(dilation)處理203以及邊緣檢 測(Canny)處理205可視為一邊緣檢測步驟，而如熟知該項技術的人所知， 邊緣檢測步驟可以許多不同的形式實現。因此，本發明的實施例并不受限于 包含對比調整處理201、膨脹(dilation)處理203以及邊緣檢測(Canny) 處理205三個步驟，所有可得到邊緣圖的方法都應包含在本發明的范圍之內。
如上所述，步驟207對邊緣圖中的每一邊緣像素施行部分點擴散函數 (Partial Point Spread Function, Partial PSF)估測以得到多個部分PSF估測結 果，但這些被施行的邊緣像素在該實施例中不包含邊界(boundary)上的像 素。在該實施例中，部分點擴散函數的定義為一 2D矩陣，其僅包含了一完 整PSF矩陣中的脈沖響應，其可分為兩個步驟(1)對一邊緣像素的一特 定范圍內的像素進行取樣。(2)過濾特定范圍內的特定像素。
步驟(1)可以用下列的公式表示
<formula>formula see original document page 7</formula>
其中I(x，y)為一邊緣像素，而其取樣的特定范圍為(2r+l)乘(2r+l)。 須注意的是，在本發明的實施例中雖以矩形作為特定范圍，但并不表示用以 限定本發明，其它形狀及大小的特定范圍也應包含在本發明的范圍之內。
步驟(2)則可以下列公式表示
<formula>formula see original document page 7</formula>這個公式表示若PSF (x，y)范圍內的像素e較邊緣像素I (x,y)來得 暗，則忽略不計。這樣做的原因在于，較邊緣像素I (x，y)來得暗的像素e 被假設成原來文件的一部分，而不是模糊圖像的一部分，因此忽略不對其進 行部分PSF估測。
圖4和圖5示出了根據本發明的優選實施例的部分PSF估測的示意圖。 如圖4所示，位于直線上的像素點401、 403以及405等均為邊緣像素點， 而本實施例針對像素點405作部分PSF估測，其范圍為3x3的矩形。如上所 述，進行部分PSF估測的對象不包含比像素點405暗的像素點以及位于邊界 上的像素點，也就是圖5中標示為x的像素點。因此根據本發明的實施例， 圖5不標示為x的像素點才是進行部分PSF估測的目標像素點。
如上所述，求出部分PSF估測結果之后便可根據部分PSF估測結果求得 PSF估測結果，然后再根據PSF估測結果對圖像進行反巻積。在本發明的實 施例中所采用的反巻積為維納(Wiener)反巻積方法，其使用在頻域中并可 降低反巻積過程的噪聲影響。Wiener反巻積方法在傅立葉頻域中可以用下列 的方程式表示
<formula>formula see original document page 8</formula>
其中^a，/2)為psf， &"，/2)為原始圖像的頻譜，^"，《)為附加的噪 聲，而*表示共軛復數(Complex Conjugate)。因此可知Wiener方法可包 含兩個部分逆濾波部分(高通濾波)以及噪聲抑制部分(低通濾波)。須 注意的是，本發明并不限定于Wiener反巻積方法，其它反巻積方法也可適 用于本發明。
此外，由于模糊圖像的失真程度在每一個部分不盡相同，舉例來說，圖 像邊緣的失真狀況會比中心的部分來得嚴重。因此以單一個PSF估測結果對 整張圖像進行處理，有可能得到不理想的結果，因此本發明提出了另一個實 施例來改善這樣的情形。
圖6示出了根據本發明的圖像處理方法的第二優選實施例的示意圖。其 跟圖2所示的第一優選實施例的差別在于，圖6所示的第二優選實施例將一 模糊圖像分成數個圖像區塊后，再利用圖2所示的方法處理每一圖像區塊以產生PSF估測，然后再根據每一圖像區塊的PSF估測對每一圖像區塊進行反 巻積以形成恢復圖像區塊。接著再將每一恢復圖像區塊合并以形成恢復圖
像。由于本實施例是針對每一圖像區塊求出PSF估測結果后再進行反巻積，
因此可反映圖像每一部分的差異而進行恢復，可避免上述的問題。 根據上述的方法，可在不移動鏡頭以及不限定鏡頭種類的情況下得到清
晰的圖像，進而節省了產品成本并增加了產品的應用層面。還可對應圖像每
一部分的差異而進行恢復，以提高恢復圖像的質量。
以上所述僅為本發明的優選實施例，凡是按照本發明的權利要求書的保
護范圍所做的均等變化與修改，都應屬于本發明的涵蓋范圍。
權利要求
1.一種圖像處理方法，該方法包含a對一圖像進行邊緣檢測以得到該圖像的多個邊緣像素；b對所述邊緣像素中每一邊緣像素進行一部分點擴散函數估測以產生多個部分點擴散函數估測結果；以及c根據所述部分點擴散函數估測結果以產生一點擴散函數估測結果。
2. 如權利要求1所述的圖像處理方法，還包含d根據該點擴散函數估測結果對該圖像進行反巻積以形成一恢復圖像。
3. 如權利要求1所述的圖像處理方法，其中步驟a至少包含下列步驟 的其中之一al對該圖像進行對比調整；a2對該圖像進行膨脹處理；以及a3對該圖像進行邊緣檢測以得到所述邊緣像素。
4. 如權利要求1所述的圖像處理方法，其中該部分點擴散函數估測包含bl根據一要處理的邊緣像素設定一要處理范圍；以及b2對該要處理范圍內的像素進行取樣以產生該部分點擴散函數估測結果。
5. 如權利要求4所述的圖像處理方法，其中該部分點擴散函數估測還包含若該要處理范圍內的一特定像素的像素值小于該要處理的邊緣像素的 像素值，則不處理該特定像素。
6. 如權利要求1所述的圖像處理方法，其中該圖像由一圖像提取裝置產生。
7. —種圖像處理方法，該方法包含a將該圖像分成多個圖像區塊，以及對所述圖像區塊分別進行邊緣檢測 以得到所述圖像區塊所對應的多個邊緣像素；b針對每一圖像區塊，對于相對應的所述邊緣像素中每一邊緣像素進行 一部分點擴散函數估測以產生多個部分點擴散函數估測結果；以及c分別結合所述部分點擴散函數估測結果以產生分別對應所述圖像區塊的點擴散函數估測結果。
8. 如權利要求7所述的圖像處理方法，還包含d根據所述擴散函數估測結果分別對所述圖像區塊進行反巻積以形成多個恢復圖像區塊；以及e結合所述恢復圖像區塊以形成一恢復圖像。
9. 如權利要求7所述的圖像處理方法，其中步驟a至少包含下列步驟的 其中之一-al對所述圖像區塊進行對比調整；a2對所述圖像區塊進行膨脹處理；以及a3對所述圖像區塊進行邊緣檢測以得到所述邊緣像素。
10. 如權利要求7所述的圖像處理方法，其中該部分點擴散函數估測包bl根據一要處理的邊緣像素設定一要處理范圍；以及b2對該要處理范圍內的像素進行取樣以產牛該部分點擴散函數估測結果。
11. 如權利要求IO所述的圖像處理方法，其中該部分點擴散函數估測還 包含若該要處理范圍內的一特定像素的像素值小于該要處理的邊緣像素的 像素值，則不處理該特定像素。
12. 如權利要求7所述的圖像處理方法，其中該圖像由一圖像提取裝置 產生。
13. —種部分點擴散函數估測方法，該方法包含 根據一要處理像素設定一要處理范圍；以及對該要處理范圍內的像素進行一點擴散函數估測以產生該部分點擴散 函數估測結果。
14. 如權利要求13所述的部分點擴散函數估測方法，還包含 若該要處理范圍內的一特定像素的像素值小于該要處理像素的像素值，則不處理該特定像素。
全文摘要
本發明公開一種圖像處理方法以及相關的部分點擴散函數估測方法，該圖像處理方法包含a.對一圖像進行邊緣檢測以得到該圖像的多個邊緣像素；b.對所述邊緣像素中每一邊緣像素進行一部分點擴散函數估測以產生多個部分點擴散函數估測結果；以及c.根據所述部分點擴散函數估測結果以產生一點擴散函數估測結果，以在不移動鏡頭以及不限定鏡頭種類的情況下，處理模糊的圖像以形成較清楚的圖像。
文檔編號H04N5/14GK101291391SQ200710100859
公開日2008年10月22日 申請日期2007年4月20日 優先權日2007年4月20日
發明者周文隆, 周照欽, 奚正寧, 徐家俊, 郭宗杰 申請人:致伸科技股份有限公司