CN101567965A - 图像处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种图像处理装置。所述图像处理装置接收通过将具有不同的位精度的图像信号组合而生成的输入图像信号，并生成通过位扩展来增加输入图像信号的灰度级数而获得的输出图像信号。所述图像处理装置包括根据输入图像信号来生成中间信号的中间信号生成段。所述中间信号校正输入图像信号，使得与通过位扩展而添加的半色调相对应的像素值包括在输出图像信号中。所述图像处理装置还包括对中间信号的像素值执行非线性处理的非线性滤波器。所述非线性滤波器在对所述与要处理的像素相对应的中间信号的像素值执行非线性处理时，基于要处理并包括在输入图像信号中的像素的合成前位精度来改变其滤波特性。

Description

图像处理装置
技术领域
本发明涉及一种同于增加输入图像信号的灰度级数(number ofgradation steps)的图像处理装置，所述输入图像信号是通过位扩展来将具有不同的位精度的多个图像信号进行组合而生成的。
背景技术
用于增加数字图像信号的灰度级数的图像处理装置是众所周知的。在此类图像处理装置中，一个目的是在向已在分辨率和屏幕尺寸方面日益进步的电视机输出数字图像信号时实现更平滑的灰度表示。图像处理装置的另一目的是在诸如伽玛校正处理等图像处理中保证足够的位精度，并对数字图像信号执行轮廓增强处理。为了实现此类目的，图像处理装置执行增加数字图像信号的灰度级数的操作，并且在日本未审查专利申请公开No.2005-86388、2007-221569、以及2007-213460中公开了此类图像处理装置。
在下文中，将扩展数字图像信号的位精度的图像处理装置称为位扩展装置。
位扩展装置将位精度(即，量化位的数目)为m位的输入图像信号的位宽扩展至n＝m+k位。然后，位扩展装置校正输入图像信号的像素值，以便将与扩展的低阶k位相对应的半色调包括在输入图像信号中。
例如，通过以下程序来生成包括半色调的输出图像信号。使对其进行位宽扩展的输入图像信号平滑以生成平滑信号。然后在平滑信号与输入图像信号之间执行减法处理以生成包括关于半色调的信息的差分信号。此外，对该差分信号执行非线性处理。其后，将差分信号与平滑信号或位宽经扩展的输入图像信号相加，由此产生包括半色调的输出图像信号。注意的是，要对差分信号执行的非线性处理包括取心处理(coring process)和用于限制位宽的限制处理。
图12是示出了日本未审专利申请公开No.2005-86388所公开的相关技术的位扩展装置的方框图。图12的位扩展装置9将具有8位精度的输入图像信号扩展至10位精度。然后，位扩展装置9生成具有10位精度的输出图像信号，其包括与扩展的2位相对应的半色调。在图12中，LPF(低通滤波器)91计算输入图像信号的像素值的移动平均数以便对输入图像信号进行平滑。LPF 91输出被扩展至10位的平滑信号。
减法器92在输入图像信号(精确地说，为通过位移操作而被扩展至10位的输入图像信号)与平滑信号之间执行减法处理。即，在由减法器92进行的减法处理中获得的差分信号是通过提取平滑信号的低阶位而生成的信号。所述差分信号包括通过平滑而生成的半色调值。注意的是，在图12的结构中，将通过稍后描述的加法器94而相加的信号是从LPF 91输出的平滑信号。因此，减法器92只需从其位被扩展的输入图像信号中减去平滑信号。在由减法器92执行的减法处理中获得的差分信号被提供到非线性特性处理段93。
非线性特性处理段93是数字滤波器，其执行非线性取心处理和用于将输出信号的上限限制于预定水平或以下的限制处理。通过非线性特性处理段93进行的非线性处理在包括半色调值的差分信号的低阶位上执行。
加法器94将对其执行非线性处理的差分信号与由LPF 91生成的平滑信号相加。来自加法器94的输出被提供给限制器95。限制器95对来自加法器94的输出的超范围位加以限制，并随后输出10位输出图像信号。
注意的是，执行增加输入信号的灰度级数的位扩展装置的特定结构并不限于图12的位扩展装置9的结构。位扩展装置9对通过在平滑信号与输入图像信号之间执行减法而获得的差分信号执行非线性处理。另一方面，日本未审专利申请公开No.2007-221569中公开的位扩展装置对平滑信号执行非线性处理，并随后将差分信号与平滑信号相加以便生成输出图像信号。此外，日本未审专利申请公开No.2007-213460中公开的位扩展装置对平滑信号执行非线性处理，并随后将输入图像信号与平滑信号以预定的混合比混合，以便生成输出图像信号。因此，与位扩展装置9相比，日本未审专利申请公开No.2007-213460中公开的位扩展装置不生成差分信号，并包括数据混合器而不是加法器94。
也就是说，在用于增加输入图像信号的灰度级数的信号处理过程中存在许多变化。然而，在这些不同的信号处理过程中存在一个共同点，即预先生成中间信号，并对此中间信号执行非线性处理，以便以将与通过位扩展而添加的半色调相对应的像素值包括在输出图像信号中的方式来校正输入图像信号。例如，通过位扩展装置9对其执行非线性处理的中间信号是在输入图像信号与平滑信号之间的减法处理中获得的差分信号。此外，由日本未审专利申请公开No.2007-221569和日本未审专利申请公开No.2007-213460所公开的位扩展装置对其执行非线性处理的中间信号是通过对输入图像信号进行平滑而获得的平滑信号。
发明内容
本发明的发明人已发现以下问题。对于要增加灰度级数的输入图像信号而言，如果该输入图像信号是通过在诸如加法合成和透明合成等图像合成处理中将具有不同的位精度的多个图像信号进行组合而生成的合成图像信号，则非常难以通过诸如上述位扩展装置9的相关技术的位扩展装置来平滑地增加输入图像信号的灰度级数。
在下文中使用示例来解释此问题。
图13示出了通过将具有不同的位精度的多个图像信号进行组合而生成的输入图像信号的示例。图13的区域A(白色区域)是背景图像的区域，并在图像合成之前具有位精度W2。另一方面，图13的区域B(阴影区域)是OSD(在屏显示)图像的区域，并在图像合成之前具有位精度W1。注意的是，假设W2比W1大k位。此外，在图像合成之后，假设输入图像信号的位宽为W2位，即此W2位是与背景图像相同的位宽，并且是比W1大的位精度。
当要增加输入图像信号的灰度级数时，相关技术的位扩展装置根据输入图像信号的位宽来对输入图像信号的整个区域执行共同的非线性处理。因此，如果图13的输入图像信号96被提供给相关技术的位扩展装置，则对于在图像合成之前具有较低位精度的区域B来说并未充分地扩展位，从而造成输出图像信号中的不自然的色调跳跃。参照图14(a)至14(c)来解释此问题。
图14(a)至14(c)是图13所示的输入图像信号96的示例。在图14(a)至14(c)中，区域B的位精度W1是8位，区域A的位精度W2是10位，其位被通过位扩展装置来扩展的输出图像信号是12位。图14(a)示出了输入图像信号96的灰度值的分布。在图像合成之前，输入图像信号96的区域B具有8位的位精度，该位精度比区域A的位精度小2位。因此，在图像合成之前，作为8位信号的区域B的1-LSB(最低有效位)的宽度是作为10位信号的区域A的1-LSB宽度的四倍一样长。因此，区域B的像素可以取的灰度值是每4个灰度处的值，如图14(a)至14(c)所示的灰度值A、A+4、A+8、A+12等等。
如图14(b)所示，当区域B的像素被扩展至12位时，应执行允许输入图像信号的像素值在4位的范围(即16个灰度级)内变化的非线性输出限制处理。这里，4位与位精度W1(8位)和位精度W3(12位)中间的差相对应。
然而，由于输入图像信号96的位宽是W2(10位)，所以相关技术的位扩展装置只能对区域A和区域B执行共同的输出限制处理。因此，如图14(c)所示，由相关技术的位扩展装置对区域B的像素执行的输出限制处理是允许输入图像信号的像素值在2位的范围(即4个灰度级)内变化的处理，即，2位与位精度W2(10位)与位精度W3(12位)之间的差相对应。因此，在图14(c)中由阴影区域所指示的灰度级范围R1～R5在位扩展之后并不包括在区域B中，从而造成输出图像信号中的不自然的色调跳跃。
本发明的实施例的第一示例性方面是一种图像处理装置，该图像处理装置接收通过将具有不同的位精度的多个图像信号进行组合而生成的输入图像信号，并生成通过位扩展来增加输入图像信号的灰度级数而获得的输出图像信号。该图像处理装置包括根据输入图像信号来生成中间信号的中间信号生成器和对中间信号的像素值执行非线性处理的非线性滤波器，其中，所述中间信号被用来以与通过位扩展而增加的半色调相对应的像素值被包括在输出图像信号中的方式，来校正输入图像信号。其中，当对所述与将被处理的像素相对应的中间信号的像素值执行非线性处理时，非线性滤波器基于将被处理并包括在输入图像信号中的像素的合成前位精度来改变其滤波特性。
本发明的实施例的第二示例性方面是一种图像处理装置，该图像处理装置包括平滑器、位扩展器、减法器、线性滤波器、以及加法器。所述平滑器通过使通过将具有不同的位精度的多个图像信号进行组合而生成的输入图像信号平滑来生成平滑信号。所述位扩展器扩展输入图像信号的位宽。所述减法器执行其位被位扩展器扩展的输入图像信号与平滑信号之间的减法处理，以便生成差分信号。所述非线性滤波器对差分信号的像素值执行非线性处理。所述加法器将对其执行减法处理的两个信号之一与对其执行非线性处理的差分信号相加，以便生成输出图像信号。此外，当对所述与将被处理的像素相对应的差分信号的像素值执行非线性处理时，所述非线性滤波器基于将被处理并包括在输入图像信号中的像素的合成前位精度来改变其滤波特性。
根据本发明的第一示例性方面的上述图像处理装置可以改变以下非线性滤波器的滤波特性，所述非线性滤波器用于根据将被处理并包括在输入图像信号中的像素的合成前位精度来对中间信号执行非线性处理。同样地，根据本发明的第二示例性方面的图像处理装置可以改变以下非线性滤波器的滤波特性，所述非线性滤波器用于根据将被处理并包括在输入图像信号中的像素的合成前位精度来对通过平滑而生成的包括半色调的差分信号执行非线性处理。因此，根据本发明的第一和第二示例性方面的图像处理装置可以根据各个区域的合成前位精度，以逐个区域为基础(area-by-area basis)的方式对输入图像信号中具有不同位精度的区域使用不同的滤波特性。因此，所述图像处理装置可以抑制参照图14(a)至14(c)所解释的色调跳跃的发生，以便生成具有平滑地增加的灰度级数的输出图像信号。
当要增加通过将具有不同的位精度的多个图像信号进行组合而生成的输入图像信号的灰度级数时，本发明能够抑制参照图14(a)至14(c)所解释的色调跳跃的发生，从而生成具有平滑地增加的灰度级数的输出图像信号。
附图说明
结合附图，根据某些示例性实施例的以下描述，本发明的以上和其它方面、优点和特征将更加明显，其中：
图1是根据本发明的第一示例性实施例的位扩展装置的框图；
图2A示出根据本发明的第一示例性实施例的被包括在位扩展装置中的非线性限制器的响应特性的示例；
图2B示出根据本发明的第一示例性实施例的被包括在位扩展装置中的非线性限制器的响应特性的示例；
图3A示出根据本发明的第一示例性实施例的被包括在位扩展装置中的非线性限制器的响应特性的示例；
图3B示出根据本发明的第一示例性实施例的被包括在位扩展装置中的非线性限制器的响应特性的示例；
图4A示出根据本发明的第一示例性实施例的被包括在位扩展装置中的非线性限制器的响应特性的示例；
图4B示出根据本发明的第一示例性实施例的被包括在位扩展装置中的非线性限制器的响应特性的示例；
图5是示出根据本发明的第一示例性实施例的位扩展装置的另一个构造示例的框图；
图6是生成输入图像信号和位精度识别信号的α混合器(alphablender)的框图；
图7是示出通过α混合器的位精度识别信号的生成程序的流程图；
图8是根据本发明的第二示例性实施例的位扩展装置的框图；
图9是示出根据本发明的第二示例性实施例的通过被包括在位扩展装置中的位精度评估器的处理的内容的流程图；
图10示出通过参考位精度评估器的评估表的示例；
图11是通过位精度评估器解释统计位精度评估程序的图；
图12是示出现有技术的位扩展装置的框图；
图13示出包括具有不同位精度的多个图像信号的合成图像信号的示例；以及
图14解释了在现有技术的位扩展装置中的问题。
具体实施方式
参照附图来详细描述体现本发明的特定实施例。在附图中，用相同的附图标号来表示相同的部件。为了明了起见，将根据需要不再重复说明。
[第一示例性实施例]
根据第一示例性实施例的位扩展装置1采用与日本未审专利申请公开No.2005-86388所公开的位扩展装置9类似的信号处理过程，以便增加输入图像信号的灰度级数。具体地说，为了生成包括等效于位扩展后(post-bit-extension)1-LSB(最低有效位)的半色调的差分信号D3，位扩展装置1在其位被扩展的输入图像信号D1与通过对输入图像信号S1进行平滑而获得的平滑信号D2之间执行减法处理。然后，位扩展装置1对差分信号D3执行非线性处理，将非线性处理后差分信号D4与位扩展后输入图像信号D1相加以便生成输出图像信号S2。
图1是示出了位扩展装置1的结构示例的方框图。注意的是，在本实施例的说明中，与图13的输入图像信号96的情况一样，输入图像信号S1是合成信号，在其中将具有合成前位精度W1的区域与具有合成前位精度W2的区域混合。
在图1中，位扩展器10通过位移操作将量化位数为W2位的输入图像信号S1扩展至W3位。
平滑器11对输入图像信号S1进行平滑，并输出量化位数为W3位的平滑信号D2。例如，平滑器11可以计算处理目标像素的平均像素值和位于该处理目标像素周围的预定数目的像素的平均像素值。随后，平滑器11可以使用移动平均滤波器，以便于使用所述平均像素值来校正处理目标像素的像素值。此外，平滑器11可以通过诸如加权平均法等其它已知方法来代替移动平均法，以便于平滑数据。
减法器12用平滑信号D2减去其位被扩展器10扩展的输入图像信号D1，以生成差分信号D3。在图1的示例中，以负数表达方式(negativeexpression)，差分信号D3的位宽是W3+1位。差分信号D3是通过提取在由平滑器11执行的数据平滑处理中生成的半色调值而产生的信号。差分信号D3被用作用于校正其位被扩展的输入图像信号D1的像素值的校正信号。
限制器13对在通过减法器12进行的减法处理中生成的超范围位加以限制，并随后将其位宽被限于W3位的差分信号D3提供给非线性限制器14。
非线性限制器14是对差分信号D3执行非线性处理的数字滤波器。非线性限制器14响应于位精度识别信号C1而在差分信号D3的非线性处理中改变滤波特性。稍后详细描述非线性限制器14的滤波特性的特定示例。
位精度识别信号C1指示输入图像信号S1的每个像素的合成前位精度的差。在本示例性实施例的情况下，位精度识别信号C1可以仅指示合成前位精度是W1或者W2。可选地，位精度识别信号C1可以指示合成前位精度本身。
加法器15将位扩展的输入信号与已经过非线性处理的差分信号D4相加。最后，限制器16对在加法中生成的超范围位加以限制，并输出其位宽被限于W3位的输出图像信号S2。
下面解释非线性限制器14的滤波特性的特定示例。图2A和B是示出了非线性限制器14的滤波特性的示例的图示。图2A示出了如果要处理的像素的合成前位精度是W1(图13中的区域B)时，应用于非线性处理器14的滤波特性。另一方面，图2B示出了如果要处理的像素的合成前位精度是W2(图13中的区域A)时，应用于非线性限制器14的滤波特性。
用图2A的滤波特性，当输入差分信号D3的值Vin的绝对值小于或等于2(k+s-1)时，输入值Vin在没有任何改变的情况下变为输出值Vout。此外，当Vin的绝对值大于2(k+s-1)并小于或等于2(k+s)时，通过用2(k+s-1)减去输入值来计算输出值Vout。另外，当Vin的绝对值大于2(k+s)时，输出值Vout变为0。这里的所述“k”位是输入图像信号S1的位宽W2与要处理的像素的位精度W1之间的差。所述“s”位是位扩展后输出图像信号S2的位宽W3与输入图像信号S1的位宽W2之间的差。图2A的滤波特性可以用下列公式来表达。
VOUT＝VIN(0＜＝|VIN|＜＝2k+s-1)
VOUT＝2k+s-VIN(2k+s-1＜|VIN|＜＝2k+s)
VOUT＝0(|VIN|＞2k+s)
另一方面，在要处理的像素的合成前位精度是W2(图13的区域A)时应用的图2B的滤波特性的总体性能与图2A的滤波特性相同。然而，由于要处理的像素的合成前位精度的不同，非线性限制器14的输出限制范围在图2B与2A之间不同。图2B的滤波特性可以用下列公式来表达。
VOUT＝VIN(0＜＝|VIN|＜＝2s-1)
VOUT＝2s-VIN(2s-1＜|VIN|＜＝2s)
VOUT＝0(|VIN|＞2s)
也就是说，在使用通过图2A的滤波特性处理的差分信号D4来校正位扩展后输入图像信号D 1的情况下，可以在整个1-LSB范围内、即在0.5-LSB以上以及合成前位精度“W1”以下校正输入图像信号的像素值。另一方面，在使用通过图2B的滤波特性处理的差分信号D4来校正扩展后输入图像信号D1的情况下，可以在整个1-LSB范围内、即在0.5-LSB以上及合成前位精度“W2”以下校正输入图像信号的像素值。
图3A和3B用特定的值来解释图2A与2B之间的差别。图3A和3B的图示表示当W1＝8位、W2＝10位及W3＝12位时的图2A和2B的滤波特性。
通过使用图3A的滤波特性，可以在整个1-LSB范围内、即在0.5-LSB以上以及合成前位精度W1＝8位以下，也就是位被扩展至W3位之后的范围内、即24＝16灰度级范围内，校正输入图像信号S1的像素值。如果如图14(b)所示，合成前位精度是8位，则这对应于理想的校正范围。
另一方面，通过使用图3B的滤波特性，可以在整个1-LSB范围内、即在0.5-LSB以上及合成前位精度W1＝8位以下校正输入图像信号S 1的像素值。也就是说，可以在位被扩展至W3位之后的范围内、即22＝4灰度级范围内校正输入图像信号S1的像素值。当如图14(c)所示，合成前位精度是10位时，这对应于理想的校正范围。
显然，图2A、2B、3A和3B所示的滤波特性仅仅是示例。例如，可以使用图4A和4B所示的滤波特性来代替图2A和2B。当差分信号D3的值Vin的绝对值大于2(k+s)或2s时，图2A和2B的上述滤波特性将滤波器输出Vout设置为0。由此，将根本不校正输入图像信号的像素值。另一方面，当差分信号D3的值Vin的绝对值大于2(k+s)或2s时，图4A和4B的滤波特性将滤波器输出Vout设置为输出限制范围的最大值。
如上所述，在增加通过将具有不同的位精度的多个图像信号进行组合而生成的输入图像信号的灰度级时，本实施例的位扩展装置1根据合成前位精度来改变非线性限制器14的滤波特性。也就是说，位扩展装置1可以与合成前输入图像信号S1的每个区域的位精度相对应来选择性地应用滤波特性。因此，位扩展装置1可以防止参照图14(a)至14(c)所解释的输出图像信号S2中的色调跳跃的发生。
这样，如在背景部分中所述地，为了生成具有增加的灰度级数的输出图像信号S2而对输入图像信号S1执行的信号处理过程中存在许多变化。例如，可以将图1所示的位扩展装置1的结构修改为图5所示的结构。
图1所示的位扩展装置1的结构示例从平滑信号D2中减去位扩展后输入图像信号D1，以便生成差分信号D3，并随后将位扩展后差分信号D4与位扩展后输入图像信号D1相加。另一方面，图5的修改与图1的结构示例的不同在于，位扩展后输入图像信号D1与平滑信号D2的减法方向上不同。也就是说，图5的修改示例用位扩展后输入图像信号D1减去平滑信号D2，以生成差分信号D3。此外，随着减法方向的改变，图5的修改示例被修改为随后将非线性处理后差分信号D4与平滑信号D2相加。也就是说，通过图5的结构进行的信号处理过程与图12所示的相关技术的位扩展装置9的信号处理过程相同。
在图1和5的结构示例中，将通过非线性滤波器，即，非线性限制器14处理的信号用作差分信号D3。然而，当通过日本未审专利申请公开Nos.2007-221569和2007-213460所公开的信号处理过程来增加灰度级数时，通过对输入图像信号S1进行平滑而获得的平滑信号D3杯作为将通过非线性滤波器来处理的信号。因此，当日本未审专利申请公开Nos.2007-221569和2007-213460所公开的信号处理过程来增加灰度级数时，可以根据输入图像信号S1的合成前位精度来改变用于平滑信号D2、而不是用于差分信号D3的非线性处理的滤波特性。
(图像合成器的特定示例)
接下来，在下文中解释作为位精度识别信号C1的生成源的示例的图像合成器100。图6是图像合成器100的方框图。图像100通过α混合处理将多个图像信号组合，以生成被提供给位扩展装置1的输入图像信号S1。
图像合成器100接收与图13所示的输入图像信号的区域A相对应的背景信号V1、与图13所示的输入图像信号的区域B相对应的OSD信号V2、以及表示与背景图像信号V1重叠的背景图像信号V2的不透明性的α值。图像合成器100通过以下算术表达式来执行所谓的透明合成。
S1＝V1×(1-α)+V2×α
下面解释通过图像合成器100进行的位精度识别信号C1的生成程序。图像合成器100根据α值来确定包括在输入图像信号S1中的每个像素是接近于背景图像信号V1还是接近于OSD信号V2，所述α值是用于在α混合时确定不透明性的参数。换言之，图像合成器100确定所述像素主要由背景图像信号V1还是OSD信号V2组成。然后，如果图像合成器100确定背景图像信号V1是主要成分，则其输出指示背景图像信号V1是主要成分的识别信号C1。另一方面，如果图像合成器100确定OSD信号V2是主要成分，则图像合成器100输出指示OSD信号V2是主要成分的识别信号C1。
图7是示出了上述位精度识别信号C1的生成程序的示例的流程图。在步骤S10中，计算由以下公式定义的参数P1。
P1＝W2×(1-α)+W1×α
从参数P1的以上公式可以看出，可以通过对背景图像信号V1和OSD信号2的位精度W1和W2执行类似于α混合处理的计算来获得参数P1。
在步骤S11中，将W1和W2的平均值与参数P 1的幅值相比较。如果参数P1大于平均值(在步骤S11中为“是”)，则图像合成器100确定OSD信号V2是主要成分。然后，图像合成器100输出指示OSD信号V2是主要成分的识别信号C1(步骤S12和S13)。
另一方面，如果W1和W2的平均值大于参数P1(在步骤S11中为“否”)，则图像合成器100确定背景图像信号V1是主要成分。然后，图像合成器100输出指示背景图像信号V1是主要成分的识别信号C1(步骤S14和S15)。
注意的是，也可以将图7的生成程序应用于依次对三个或更多图像进行α混合的情况。这样，与在图13所示的图像96中一样，当只对两个图像执行透明合成时，图像合成器100可以简单地根据α值的幅值来识别背景图像信号V1或OSD信号V2中的哪一个是主要成分。具体地说，在α值表示前景图像、即OSD信号V2的不透明性的情况下，图像合成器100在α值大于0.5时确定OSD信号V2是主要成分，并在α值小于0.5时确定背景图像信号V1是主要成分。
[第二示例性实施例]
根据第二示例性实施例的位扩展装置2通过监控输入图像信号的像素值的变化来确定输入图像信号S1的每个位的合成前位精度。
图8是示出了位扩展装置2的结构示例的方框图。在图2A和2B中，位精度评估器27通过监控输入图像信号S1的像素值的变化来确定输入图像信号S1的每个像素的合成前位精度。位精度评估器27根据评估结果来生成位精度识别信号C1并将识别信号C1提供给非线性限制器14以切换滤波特性。在图2A和B中，除了位精度评估器27之外的部件与图1所示的那些相同。因此，它们由与图1中的那些相同的附图标号来表示。此外，这里将不再重复说明。
接下来，在下文中解释通过位精度评估器27进行的位精度评估程序。图9是示出了位精度评估程序的特定示例的流程图。在步骤S20中，输入图像信号S1被分为高阶W1位和低阶(W2-W1)位，然后，对高阶W1位和低阶(W2-W1)位中的每一个计算与相邻像素的差。高阶位组的位的数目W1需要与在图像合成之前具有较低位精度的区域B的位精度W1一致。
在步骤S21中，根据高阶W位和低阶(W2-W1)位的变化趋势来将输入图像信号S1分类。具体地说，可以根据图10的分类表来将输入图像信号S1分类。
如果与相邻像素相比，在高阶W1位并且在低阶(W2-W1)位中存在变化，则位精度评估器27估计不能单独地通过位变化来确定位精度(第1类)。
如果与相邻像素相比，在高阶W1位中存在变化而在低阶(W2-W1)位中没有变化，则位精度评估器27估计要处理的像素的合成前位精度是W1(第2类)。
如果与相邻像素相比，在高阶W1位中没有变化而在低阶(W2-W1)位中存在变化，则位精度评估器27估计要处理的像素的合成前位精度是W2(第3类)。
如果与相邻像素相比，在高阶W1位中没有变化并且在低阶(W2-W1)位中也没有变化，则位精度评估器27估计输入图像信号S1是具有小灰度级变化的平面图像(第4类)。
如果输入图像信号S1在步骤S21中被分类为“第1类”或“第4类”，则在步骤S22中统计地评估图像输入信号S1的合成前位精度。下面解释统计评估程序的特定示例。
例如，在步骤S21中将值“-1”赋予被估计为在图像合成之前具有位精度W1的像素，将值“+1”赋予被估计为具有位精度W2的像素，并将值“0”赋予被分类为第1或4类的像素。然后，应计算要处理的像素与位于此像素之前和之后的像素的平均值。如果计算的平均值是负的，则位精度评估器27估计合成前位精度是W1。如果计算的平均值是正的，则位精度评估器27估计合成前位精度是W2。
图11是在用步骤S21中的分类结果来在步骤S22中执行统计评估程序的情况下绘制的图示。图11中的圆点表示各个像素在步骤S21中的分类结果。同时，图11中的实线L1表示每个像素与该像素之前的两个像素和该像素之后的两个像素、即总共五个像素的移动平均数。例如，像素号10的像素被分类为“未评估(第1类)”或“平面图像(第4类)”，但是该像素与该像素之前的两个像素和该像素之后的两个像素、即总共五个像素的平均值是正的。因此，像素号10的像素在步骤S23中的统计评估处理中被估计为在图像合成之前具有位精度W2。
如上所述，位扩展装置2可以通过监控输入图像信号的像素值的变化来确定输入图像信号S1的每个像素的位精度。此外，位扩展装置2可以根据位精度评估器27的评估结果来改变非线性限制器14的滤波特性。也就是说，位扩展装置2可以在不依赖于外部提供的位精度识别信号C1的情况下自主地改变滤波特性。
另外，图8所示的位扩展装置的结构仅仅是示例。如第一示例性实施例所述，可以根据各种已知的信号处理过程来适当地修改位扩展装置2的结构，以便增加输入图像信号S1的灰度级数。
第一和第二示例性实施例可以由本领域的技术人员根据需要来进行组合。
虽然已经以多个示例性实施例的形式来描述了本发明，但本领域的技术人员应认识到在不脱离随附权利要求的精神和范围的情况下可以用各种修改来实施本发明，并且本发明不限于上述示例。
此外，权利要求的范围不限于上述示例性实施例。
此外，应注意的是，即使稍后在审查期间进行修改，申请人的意图是涵盖所有权利要求元素的等价物。

Claims (17)

1.一种图像处理装置，其接收通过将具有不同的位精度的多个图像信号进行组合而生成的输入图像信号，并生成通过位扩展来增加所述输入图像信号的灰度级数而获得的输出图像信号，所述图像处理装置包括：
中间信号生成器，所述中间信号生成器根据所述输入图像信号来生成中间信号，所述中间信号被用来校正输入图像信号，使得与通过所述位扩展而添加的半色调相对应的像素值包括在所述输出图像信号中；以及
非线性滤波器，所述非线性滤波器对所述中间信号的像素值执行非线性处理，
其中，在对与要处理的像素相对应的中间信号的像素值执行所述非线性处理时，所述非线性滤波器基于所述要被处理的并且包括在所述输入图像信号中的像素的合成前位精度来改变其滤波特性。
2.如权利要求1所述的图像处理装置，其中，
所述非线性滤波器响应于位精度识别信号来改变所述滤波特性，所述位精度识别信号能够识别包括在所述输入图像信号中的每个像素的合成前位精度的差。
3.如权利要求2所述的图像处理装置，其中，
所述位精度识别信号指示包括在所述输入图像信号中的每个像素由所述多个图像信号中的哪个组成。
4.如权利要求2所述的图像处理装置，其中，
所述位精度识别信号指示包括在所述输入图像信号中的每个像素的合成前位精度。
5.如权利要求2所述的图像处理装置，还包括图像合成器，所述图像合成器通过将所述多个图像信号进行组合来生成所述输入图像信号，并且生成所述位精度识别信号。
6.如权利要求5所述的图像处理装置，其中，
所述图像合成器根据对于所述多个图像信号中的每一个而指定的α值来生成所述位精度识别信号，以便对所述多个图像信号执行α混合。
7.如权利要求1所述的图像处理装置，还包括：
位精度评估器，所述位精度评估器将包括在所述输入图像信号中的每个像素的像素值分为高阶位组和低阶位组，在处理目标像素与所述处理目标像素周围的相邻像素之间对每个高阶位组和低阶位组进行比较，并根据所述高阶位组中的变化的存在和所述低阶位组中的变化的存在而生成所述位精度识别信号，其中，
所述高阶位组与第一图像信号的位精度相对应，该第一图像信号包括在所述多个图像信号中并具有相对低的位精度，并且，
所述低阶位组与所述第一图像信号的位精度和所述第二图像信号的位精度之间的差相对应，该第二图像信号包括在所述多个图像信号中并具有相对高的位精度。
8.如权利要求1所述的图像处理装置，其中，
所述中间信号生成器使用通过对所述输入图像信号进行平滑而获得的平滑信号或通过在所述平滑信号与所述输入图像信号之间执行减法处理而获得的差分信号来作为所述中间信号。
9.一种图像处理装置，包括：
平滑器，所述平滑器通过对输入图像信号进行平滑来生成平滑信号，所述输入图像信号是通过将具有不同的位精度的多个图像信号进行组合而生成的；
位扩展器，所述位扩展器扩展所述输入图像信号的位宽；
减法器，所述减法器在被所述位扩展器扩展了各个位的所述输入图像信号与所述平滑信号之间执行减法处理，以便生成差分信号；
非线性滤波器，所述非线性滤波器对所述差分信号的像素值执行非线性处理；以及
加法器，所述加法器将执行了所述减法处理的两个信号之一与执行了所述非线性处理的所述差分信号相加，以便生成输出图像信号，
其中，在对与处理目标像素相对应的差分信号的所述像素值执行所述非线性处理时，所述非线性滤波器基于包括在所述输入图像信号中的所述处理目标像素的合成前位精度来改变其滤波特性。
10.如权利要求9所述的图像处理装置，其中，
所述非线性滤波器响应于位精度识别信号来改变所述滤波特性，所述位精度识别信号能够识别对于所述输入图像信号的每个像素的位精度的差。
11.如权利要求10所述的图像处理装置，其中，
所述位精度识别信号指示所述多个图像信号中的哪个是所述输入图像信号中的每个像素的主要成分。
12.如权利要求10所述的图像处理装置，其中，
所述位精度识别信号指示包括在所述输入图像信号中的每个像素的合成前位精度。
13.如权利要求10所述的图像处理装置，还包括图像合成器，所述图像合成器通过将所述多个图像信号进行组合来生成所述输入图像信号，并生成所述位精度识别信号。
14.如权利要求13所述的图像处理装置，其中，
所述图像合成器根据对于所述多个图像信号中的每一个而指定的α值来生成所述位精度识别信号，以便对所述多个图像信号执行α混合。
15.如权利要求9所述的图像处理装置，还包括：
位精度评估器，所述位精度评估器将包括在所述输入图像信号中的每个像素的像素值分为高阶位组和低阶位组，在处理目标像素与所述处理目标像素周围的相邻像素之间对每个高阶位组和低阶位组进行比较，并根据所述高阶位组中的变化的存在和所述低阶位组中的变化的存在而生成所述位精度识别信号，其中，
所述高阶位组与第一图像信号的位精度相对应，该第一图像信号被包括在所述多个图像信号中并具有相对低的位精度，以及
所述低阶位组与所述第一图像信号的位精度和所述第二图像信号的位精度之间的差相对应，该第二图像信号被包括在所述多个图像信号中并具有相对高的位精度。
16.一种用于接收输入图像信号并且生成输出图像信号的方法，其中，通过将具有不同的精度的多个图像信号进行组合而生成所述输入图像信号，通过由位扩展来增加所述输入图像信号的灰度级数而获得所述输出图像信号，所述方法包括：
生成用于校正所述输入图像信号的中间信号，使得与通过所述位扩展而增加的半色调相对应的像素值被包括在所述输出图像信号中；以及
对与所述要被处理的并其包括在所述输入图像信号中的像素相对应的所述中间信号的像素值应用非线性滤波，
其中，根据所述要被处理的像素的合成前位精度来确定所述非线性滤波的特性。
17.如权利要求16所述的方法，其中，
根据对所述多个图像信号中的每一个而指定的α值来确定所述非线性滤波的特性，以便对所述多个图像信号执行α混合。
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