CN100394766C - 图像信号处理装置和图像信号处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明的图像信号处理装置从输入图像信号(a)检测出轮廓成分(b)。根据由场景特征检测部件(421)检测出的图像场景的特征计算γ修正曲线，并存储到动态γ修正RAM表(423)和反斜率RAM表(414)中。增益控制部件(412)将来自反斜率RAM表(414)的控制信号(β)和轮廓成分(b)相乘，生成轮廓强调信号(c)，与图像信号a相加，得到轮廓强调后信号(d)。反斜率RAM表(414)作为控制信号(β)将与输入的图像信号(a)的信号电平对应的γ修正曲线的斜率的倒数输出到增益控制部件(412)。轮廓强调后信号(d)成为依照动态γ修正RAM表(423)进行了动态γ修正的图像信号(e)并被输出。

Description

图像信号处理装置和图像信号处理方法

技术领域

本发明涉及对图像信号进行轮廓强调处理和动态γ(亮度成分)修正处理的图像信号处理装置。

背景技术

在电视接收机中，以提高图像信号的画质为目的进行各种图像信号处理。作为其中一个广泛使用了提高图像清晰度的轮廓强调处理。

使用图5和图6说明现有的轮廓强调处理。

图5所示的轮廓强调处理通过抽出输入图像信号的高频成分，并加到原来的输入图像信号中，来进行轮廓强调。图6表示了图中a～c各处的信号的波形。例如，在向输入端子101输入了信号a的情况下，由轮廓检测部件102从信号a中抽出信号b那样的高频成分。然后，在加法器103中将原来的信号a和信号b相加得到信号c。通过这样附加高频成分，向图像的轮廓部分附加了过冲(overshoot)、下冲(undershoot)，强调了图像的轮廓。

另外，近年来，被称为图像信号动态γ修正处理的技术正在引人注目。它是通过检测出每个场景(scene)的特征，进行与该场景对应的灰度变换，从而实现对比度良好的灰度特性的处理。使用图7说明现有的动态γ修正处理。

如果向输入端子301输入图像信号，则场景特征检测部件302检测该场景的特征。由γ修正曲线计算部件303根据该特征计算出γ修正曲线，并存储到动态γ修正RAM表304中。在动态γ修正RAM表304中，将图像信号作为条目(entry)，根据存储的γ修正曲线输出进行了动态γ修正的信号。在一般被称为直方图(histogram)平坦化处理的方法中，在场景特征检测部件302中作为特征检测出该场景的亮度分布的直方图，通过γ修正曲线计算部件303计算出该直方图的累计值并正规化。另外，作为场景的特征并不只是直方图，也提出了通过检测出输入信号的最大值、最小值、平均值、模式值、偏差、黑色面积、白色面积，控制修正量，从而防止动态范围(dynamic range)过宽的发明(例如参照特开平03-126377号公报)。另外，还提出了根据直方图，从预先准备的γ修正曲线中选择一个的发明(例如参照特开平06-178153号公报)。

但是，由于轮廓强调处理和动态γ修正处理没有考虑到相互的效果，所以如果对轮廓强调处理后的图像处理信号进行动态γ修正处理，则会产生图8所示的问题。

1.在通过动态γ修正处理对强调后的轮廓部分进行了伸展的情况下，摄影图像(shoot)也被伸展，成为过多修正。

2.在通过动态γ修正处理对强调后的轮廓部分进行了压缩的情况下，摄影图像(shoot)也被压缩，成为过少修正。

3.对过冲和下冲分别进行伸展、压缩，则对称性被破坏，成为不自然的图像。

另外，在动态γ修正处理中，现在也正在对理想的灰度变换特性进行研究，可以使用各种各样的具有非线性特性的γ修正曲线。

发明内容

本发明就是鉴于上述情况，其目的在于：提出一种即使对轮廓强调后的图像信号进行动态γ修正处理也能够得到良好的轮廓强调效果，并且对于各种各样的γ特性也能够得到良好的轮廓强调效果的图像信号处理装置和方法。

为了达到上述目的，本发明是一种图像信号处理装置，其特征在于包括：生成轮廓强调信号，将生成的轮廓强调信号与输入图像信号合成而得到轮廓强调后的信号的轮廓强调部件；与上述输入图像信号对应地决定γ特性的动态γ控制部件；以及用于基于上述γ特性对上述轮廓强调后的信号执行灰度变换处理的灰度变换部件，其中上述轮廓强调部件被配置用于与上述γ特性对应地修正上述轮廓强调信号。

理想的是上述轮廓强调部件被配置用于：使得用于输出图像信号的强调信号等于没有进行任何修正处理的增强信号。

理想的是上述灰度变换部件具有可以与上述γ特性对应地向其重写数据的灰度变换表，以及上述轮廓强调部件具有反斜率表，其中该反斜率表的数据的斜率等于上述灰度变换表的数据的反斜率。

理想的是上述轮廓强调部件具有可以与上述γ特性对应地向其重写数据的灰度变换表，以及上述轮廓强调部件被配置用于控制输入图像数据的高频带成分的增益，以便使用γ变换后的输入图像信号和变换后的信号，该变换后的信号是通过用灰度变换表将输入图像信号与高频带成分相加获得的。

理想的是上述动态γ控制部件具有以下功能：与上述输入图像信号的图像场景(scene)对应地决定γ特性。

另外，本发明是一种图像信号处理方法，其特征在于包括以下步骤：获得轮廓强调后的信号以便生成轮廓强调信号和用输入图像信号构成上述轮廓强调信号；与输入图像信号对应地决定γ特性；以及基于上述γ特性对轮廓强调信号执行灰度变换处理，其特征在于上述轮廓强调信号获得步骤包括与上述γ特性对应地修正上述轮廓强调信号的步骤。

理想的是上述轮廓强调信号获得步骤包括：使得用于输出图像信号的强调信号等于没有进行任何修正处理的强调信号的步骤。

根据本发明，在对实施了轮廓强调处理的图像信号进行了灰度变换的情况下，能够得到良好的轮廓强调效果。另外，针对具有复杂的非线性特性的γ特性也能够正确地修正轮廓强调处理，同样能够得到良好的轮廓强调效果。

附图说明

图1是本发明的实施例1的图像信号处理装置的结构图。

图2是本发明的实施例2的图像信号处理装置的结构图。

图3是说明本发明的实施例2的图像信号处理装置的信号处理的图。

图4是本发明的实施例3的增益控制部件的结构图。

图5是现有的轮廓强调装置的结构图。

图6是说明现有的轮廓强调装置的信号处理的图。

图7是现有的动态γ修正处理装置的结构图。

图8是说明现有技术的问题点的图。

图9是本发明的电视装置的框图。

具体实施方式

以下，参照附图示例地详细说明本发明的实施例。

(实施例1)

图1展示了本发明的实施例1的结构图。

在图1中，轮廓强调部件由轮廓成分检测部件411、修正增益控制部件和加法器413构成，修正增益控制部件进而由增益控制部件412、反斜率RAM表414、反斜率计算部件415构成。另外，相当于灰度变换部件的动态γ修正部件由动态γ控制部件和动态γ修正RAM表423构成，动态γ控制部件进而由场景特征检测部件421和γ修正曲线计算部件422构成。另外，图中a～e、β表示各处的信号。以下说明如上那样构成的本实施例的动作。

首先向输入端子401输入输入图像信号a。轮廓检测部件411从图像信号a中检测出轮廓成分b。增益控制部件412将来自反斜率RAM表414的控制信号β和轮廓成分b进行相乘，生成轮廓强调信号c。然后，由加法器413将图像信号a和轮廓强调信号c进行相加，得到轮廓强调后信号d。

另外，在场景特征检测部件421中，从1帧期间的图像信号a检测出其图像场景的特征。在此，特征是指例如直方图、最大值、最小值、平均值、模式、偏差、黑色面积、白色面积等。γ修正曲线计算部件422根据该特征数据计算γ修正曲线，并记录到动态γ修正RAM表423中。另外，还将该γ修正曲线提供给反斜率计算部件415。在该反斜率计算部件中，计算出各条目的γ修正曲线的斜率的倒数，并存储在反斜率RAM表414中。在反斜率RAM表414中作为条目输入图像信号a，作为控制信号β向增益控制部件412发送该信号电平的所存储的γ修正曲线的斜率的倒数。

然后，作为条目将轮廓强调后信号d输入到动态γ修正RAM表423中，成为动态γ修正后的图像信号e，并从输出端子402输出。

如上所述，通过在进行动态γ修正前用γ修正曲线的斜率的倒数控制轮廓强调信号的增益，从而防止摄影图像不自然的伸展或压缩，能够得到与进行动态γ修正前一样的强调量。在本实施例中，作为条目向反斜率RAM表输入了图像信号a，但作为条目使用图像信号a+轮廓成分b也没有问题。

(实施例2)

图2展示了本发明的实施例2的结构图。

在图2中，511是加法器，512是γ修正曲线RAM表，513是修正率计算部件。向与实施例1一样的部分附加相同的编号，并省略说明。在本实施例中，不根据γ修正曲线计算反斜率，而从γ修正曲线计算部件422原样地将γ修正曲线存储到γ修正曲线RAM表512中。然后，作为条目向γ修正曲线RAM表512输入图像信号a、图像a与轮廓成分b相加了的信号f。然后，将各个输出信号a’和f’输入到修正率计算部件513。从修正率计算部件513向增益控制部件412输出控制信号。使用图3说明该γ修正曲线RAM表512和修正率计算部件513的动作。

由γ修正曲线计算部件422针对每个场景改写γ修正曲线RAM表512的条目和输出的关系。图3的(I)和(II)展示了条目和输出的一个例子。这时，如果作为条目输入了图像信号a和信号f，则如图所示，将信号a’和信号f’输出到修正率计算部件513。修正率计算部件513使用该信号a’、信号f’和图像信号a、信号f，进行以下的计算。

β＝|a-f|/|a’-f’|(公式1)

作为控制信号将该β输出到增益控制部件312。

如上所述，通过预先正确地计算出基于动态γ修正的摄影图像的变化率，预先修正摄影图像的大小，从而防止图像的不自然的伸展或压缩，能够得到与进行动态γ修正前一样的强调量。在本实施例中，由于正确地计算出变化率，所以针对具有图3的(I)、(II)那样的复杂非线性特性的γ修正曲线也能够进行高效的修正。

本发明并不否定能够进行不依存于动态γ的轮廓强调的、过冲、下冲的大小不对称或根据图像信号电平变更强调量的制图要素。例如，在进行在图像信号电平低的部分抑止强调量并提高SN比的所谓电平依存处理的实施例中，也可以如图4那样构成增益控制部件412。电平依存处理部件801在图像信号a的电平低的情况下，进行减小轮廓成分b的处理。另外，由于在动态γ修正处理后图像信号a的电平变化，所以如果由电平依存处理部件801参照的图像信号不使用a，而使用γ修正变换后的a’，则能够不受动态γ修正处理的影响地进行高效的修正。

以上，在各实施例中并没有记载调整各信号的定时的延迟电路，但根据电路的结构，当然也可以适当地使用延迟电路。

进而，图9是本发明的电视装置的框图。接收电路20由调谐器或解码器等构成，接收卫星广播或地上波等的电视信号、经由网络的数据广播等，将解码了的图像数据输出到图像处理部件21。图像处理部件21包含γ修正电路、分辨率变换电路、I/F电路等以及在上述实施例中说明了的图像信号处理装置，将进行了图像处理的图像数据变换为显示装置的显示格式，将图像数据输出到显示装置25。显示装置25由显示板24、驱动电路23、控制电路22构成。控制电路22对输入的图像数据实施适合于显示板的修正处理等信号处理，同时将图像数据和各种控制信号输出到驱动电路23。驱动电路23根据输入的图像数据，向显示板24输出驱动信号，并显示电视图像。接收电路20和图像处理部件21可以容纳在作为机顶盒(STB26)的与显示装置25分体的机壳中，也可以容纳在与显示装置25一体的机壳中。

Claims (9)

1.一种图像信号处理装置，其特征在于包括：

生成轮廓强调信号(c)，将生成的轮廓强调信号(c)与输入图像信号(a)合成而得到轮廓强调后的信号(d)的轮廓强调部件(411-415，511-513)；

与上述输入图像信号(a)对应地决定γ特性的动态γ控制部件(421，422)；以及

用于基于上述γ特性对上述轮廓强调后的信号(d)执行灰度变换处理的灰度变换部件(423)，其中

上述轮廓强调部件(411-415，511-513)被配置用于与上述γ特性对应地修正上述轮廓强调信号(c)。

2.根据权利要求1所述的图像信号处理装置，其特征在于：

上述轮廓强调部件被配置用于：使得用于输出图像信号(e)的强调信号等于没有进行任何修正处理的强调信号。

3.根据权利要求2所述的图像信号处理装置，其特征在于：

上述灰度变换部件具有可以与上述γ特性对应地向其重写数据的灰度变换表(423)，以及

上述轮廓强调部件(411-415，511-513)具有反斜率表(414)，反斜率表(414)的数据的斜率等于灰度变换表(423)的数据的反斜率。

4.根据权利要求2所述的图像信号处理装置，其特征在于：

上述轮廓强调部件具有可以与上述γ特性对应地向其重写数据的灰度变换表(512)，以及

上述轮廓强调部件被配置用于控制输入图像数据(a)的高频带成分(b)的增益，以便使用γ变换后的输入图像信号(a’)和变换后的信号(f’)，该变换后的信号(f’)是通过用灰度变换表(512)将输入图像信号(a)与高频带成分(b)相加获得的。

5.根据权利要求2所述的图像信号处理装置，其特征在于：

上述动态γ控制部件具有以下功能：与上述输入图像信号的图像场景对应地决定γ特性。

6.根据权利要求5所述的图像信号处理装置，其特征在于：

上述动态γ控制部件具有从1帧期间的图像信号中检测出图像场景的特征的场景特征检测部件。

7.一种图像信号处理方法，其特征在于包括以下步骤：

生成轮廓强调信号(c)，将生成的轮廓强调信号(c)与输入图像信号(a)合成而得到轮廓强调后的信号(d)；

与输入图像信号(a)对应地决定γ特性；以及

基于上述γ特性对轮廓强调信号(d)执行灰度变换处理，其特征在于

上述轮廓强调信号获得步骤包括与上述γ特性对应地修正上述轮廓强调信号(c)的步骤。

8.根据权利要求7所述的图像信号处理方法，其特征在于：

上述轮廓强调信号获得步骤包括：使得用于输出图像信号(e)的强调信号等于没有进行任何修正处理的强调信号的步骤。

9.一种电视装置，其特征在于包括：

包含权利要求1所述的图像信号处理装置的图像处理部件；

接收电视信号，将上述输入图像信号输出到上述图像处理部件的接收电路；

根据从上述图像处理部件输出的图像数据显示图像的显示装置。

Images