CN101689356B - 图像处理设备、显示设备和图像处理方法 - Google Patents

图像处理设备、显示设备和图像处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种能够以低成本适当地执行灰度扩展处理的图像处理设备、方法、程序和显示设备。该图像处理设备，包括：检测单元(11)，用于通过顺次扫描输入的数字图像信号的像素行，检测作为数字图像信号的像素行中应当平滑灰度变化的区域的灰度修正应用区域；和扩展修正单元(12)，用于对由检测单元(11)所检测的灰度修正应用区域执行灰度修正处理。检测单元(11)，反馈灰度修正处理后的输出像素行，将其用作检测单元(11)的输入信号，将输入的图像信号的邻接灰度差与被反馈的输出像素行的邻接灰度差进行比较，并且检测灰度修正应用区域。

Description

图像处理设备、显示设备和图像处理方法
技术领域
本发明涉及一种图像处理设备、方法及其程序和显示设备，尤其涉及一种对图像执行灰度扩展处理的图像处理设备、方法及其程序和显示设备。 
背景技术
近年来，以平板显示设备为代表的显示设备得到了发展，并且分辨率和灰度级数得到提高，从而能够显示具有更高画质的逼真的视频图像。此外，传送到显示设备的视频信号的数字化也取得了进展，一般而言，对于每个像素，6比特至8比特数据被分配给由R(红)、G(绿)和B(蓝)构成的颜色成分的每一个。 
如果视频信号的比特数等于能显示在显示设备上的比特数，则输入信号基本地被用于在显示设备中显示图像而不执行任何附加处理。然而，视频信号的比特数通常不同于能显示在显示设备上的比特数。 
如果视频信号的比特数大于能显示在显示设备上的比特数，则使用舍弃该视频信号的低位比特的方法、抖动(dither)法或FRC(帧速率控制)法来处理该视频信号。另一方面，如果图像信号的比特数小于能显示在显示设备上的比特数，则使用不同于上述方法的方法来处理该视频信号，以便添加附加的低位比特(灰度扩展)。 
该灰度扩展也可使用于其中在显示设备中执行根据显示设备的特性的数字图像处理的情况中。即便是在视频信号的比特数等于能显示在显示设备上的比特数时，为了提高运算精度，也会使用该灰度扩展，并且之后，使用上述抖动法或FRC将该视频信号转换成能显示在显示 设备上的比特数。 
这样的灰度扩展已经没有被限于用在用于转换数字信号的比特数的方法以及用于提高运算精度的方法上。如果数字信号的比特数小，则在其中灰度以渐变的方式平滑变化的区域中，呈现为等高线的伪轮廓(通常情况下、在空间灰度变化方面应该是平滑变化的部分不被感知为平滑变化而被认为是等高线的现象)成为问题。据此，灰度扩展也被用作为防止这样的问题的技术。 
灰度扩展法被分为两种，即， 
(1)对全部视频信号执行相同处理的方法，和 
(2)检测图像上的具体信息并根据检测结果而仅对有必要的像素执行处理的方法。 
上述(1)项“对全部视频信号执行相同处理的方法”的第一候选项可以是下述方法：附加抖动噪音或随机噪音。虽然该方法在某种程度上能减少伪轮廓，但其问题在于所附加的噪音分量是显著的。 
第二候选项可以是下述方法：将高位比特用作将要添加的低位比特。例如，为了将6比特输入信号“101101”转换成8比特输入信号，该输入信号的两高位比特被添加作为两低位比特，从而得到信号“10110110”。 
第三候选项可以是下述方法：仅添加“0”或“1”两者之一作为低位比特。 
虽然第二和第三方法简便，但是由于它们未能改善灰度变化部分中的灰度差，所以不能抑制伪轮廓。 
另一方面，在专利文献1所公开的“伪轮廓抑制电路”中，示出 了对伪轮廓区域执行低通滤波(LPF)处理的方法(第一方法)，作为上述(2)项“检测图像上的具体信息并根据检测结果而仅对有必要的像素执行处理的方法”。在专利文献1所公开的发明中，为了抑制通过对数字视频信号执行伽马修正(图像处理)而产生的伪轮廓，对伪轮廓发生的区域做出适应性的判定，并且输出空间上位于该区域附近的像素的视频信号的积分值(与LPF处理同义)。该LPF处理减少了伪轮廓发生的区域中的灰度差。 
然而，存在下述问题：如果伪轮廓发生的间隔(换言之，等高线间隔)大于滤波器尺寸(相邻像素的积分范围)，则在渐变区域中，被滤波的区域和不被滤波的区域易于彼此相区别，因而，即便是伪轮廓得到抑制，也不会得到图像质量的实质改善。如果增大滤波器尺寸来解决该问题，则必须制备能够储存相当于整个画面的图像数据的帧存储器，从而增加了该处理所需硬件的成本。 
作为第二方法，在专利文献2所公开的“数字信号处理设备”中，公开了一种抑制由于执行伽马修正(图像处理)而产生的伪轮廓的方法，其中，当判定平滑变化的区域(渐变区域)时，通过对位于该区域中的伪轮廓的等高线上的像素的灰度值进行线性插值，得到位于这些等高线之间的像素的灰度值。该方法能在渐变区域内实现均一的空间灰度变化，因而未受到第一方法的问题的困扰。 
根据上述事实，作为扩展灰度的方法，在伪轮廓的抑制方面，其中检测像素上的具体信息并根据检测结果执行线性插值的方法也是合意的。在专利文献3“Image processing device，Image processing method，Program and Recording medium(图像处理设备、图像处理方法、程序及记录介质)”、专利文献4“Color signal extending device and Colorsignal extending method(色彩信号扩展设备和色彩信号扩展方法)”和专利文献5“Image processing device and Image processing method，andImage display device，Mobile electronic device(图像处理设备和图像处 理方法及图像显示设备、移动电子设备)”中，也公开了使用线性插值的方法。 
首先，专利文献3至5所公开的技术中执行线性插值的目的不同于专利文献1和2所公开的技术中的。即是说，执行灰度扩展，以解决下述这样的问题：由于数字视频信号的比特深度小而产生伪轮廓，或充分利用显示设备的灰度性能，而不是抑制图像处理期间产生的伪轮廓。然而，线性插值法其本身是相同的。 
专利文献3中所公开的图像处理设备包括伪轮廓检测器和像素值转换器。伪轮廓检测器的检测条件包括：在相同亮度级在两个以上像素上在水平方向上连续之后、亮度级增加1的情况(条件1)；以及在亮度级减小1之后、相同亮度级在两个以上像素上在水平方向上连续(条件2)。然后，像素值转换器对所检测的伪轮廓执行线性插值。 
专利文献4所公开的色彩信号扩展设备包括数据分布检测单元和数据深度扩展单元。数据分布检测单元从数据值分布状态中提取(检测)具有使得色彩温和变化的分布状态的像素。具体而言，其检测下述区域，在所述区域中，在相同灰度连续的像素群K中，像素数大于或等于下限阈值P并且小于或等于上限阈值Q，并且与邻接像素群中的像素的灰度差小于或等于判定阈值S。然后，数据分布检测单元对色彩温和变化的区域执行线性插值，并且确定要添加的灰度值。数据深度扩展单元将与要添加的值对应的值分配给扩展部分，并且生成通过对色彩信号的数据深度进行扩展而获得的扩展的数据。 
专利文献5所公开的图像处理设备包括检测装置和信号扩展装置。检测装置判定相同像素数据开始连续的初始位置与下一像素数据开始连续的初始位置之差是否等于相同数据连续的宽度。此外，其还判定其中相同图像数据连续的像素的图像数据值是比其中下一图像数据连续的像素的图像数据值大1还是小1。基于判定结果，信号扩展装置平 滑且线性地(作为线性插值)扩展图像数据的灰度，从而在伪轮廓发生的区域中形成平滑地连续的图像。 
然而，在专利文献3至5所公开的发明中，仅在图像平面的特定方向(例如，水平方向)上执行检测处理。因此，为了从灰度扩展处理获得充分的效果，必须在两个方向上执行检测处理。然而，为了在两个方向上执行检测处理，需要能够储存相当于整个画面的图像数据的帧存储器(即，为了在垂直于光栅方向的方向上执行检测处理，必须将图像信号暂时储存在帧存储器中)，从而增加了处理设备的成本。 
在使用了比帧存储器更廉价的线存储器的情况中，仅在一个方向(例如，水平方向)上，逐行执行灰度扩展处理。 
专利文献1：特开昭63-15576号公报 
专利文献2：特开平4-165874号公报 
专利文献3：特开2003-304400号公报 
专利文献4：特开2003-333348号公报 
专利文献5：特开2004-54210号公报 
发明内容
技术问题 
在根据上述专利文献(下文中被称为“现有技术”)中的每一个文献的灰度扩展处理中，使用帧存储器来执行两个方向上的检测增大了处理设备的制造成本。此外，如果使用线存储器仅在一个方向上执行检测/修正处理以便降低成本，则根本没有考虑图像线之间的相关性。结果，会产生线状噪音，因而导致不能执行所期望的灰度扩展处理这一问题。 
已鉴于这些问题而做出本发明，并且本发明的目的是提供一种能够以低成本来适当地执行灰度扩展处理的图像处理设备、方法及其程 序和显示设备。 
技术方案 
为了达到上述目的，本发明根据第一方面而提供了一种图像处理设备，包括：检测单元，其通过顺次扫描输入数字图像信号的像素行，检测作为该输入数字图像信号的像素行中应当平滑灰度变化的区域的灰度修正应用区域；和扩展修正单元，其对由检测单元所检测的灰度修正应用区域执行灰度修正处理，其中，在检测单元中，灰度修正处理后的输出像素行被反馈并被用作检测单元的输入信号，并且通过将输入图像信号的邻接灰度差与被反馈的输出像素行的邻接灰度差进行比较来检测灰度修正应用区域。 
根据本发明的第一方面，所述图像处理设备优选包括：保持输入图像信号的第一线缓冲器和保持输出像素行的第二线缓冲器。而且，优选基于输入图像信号的值和被保持在第一线缓冲器中的紧前面的输入图像信号的值，来计算输入图像信号的邻接灰度差。 
根据本发明的第一方面，当所述图像处理设备包括保持输入图像信号的第一线缓冲器和保持输出像素行的第二线缓冲器时，优选基于所述输出像素行的值和被保持在第二线缓冲器中的紧前面的输出像素行的值，来计算输出图像信号的邻接灰度差。 
此外，为了达到上述目的，本发明根据第二方面而提供了一种图像处理设备，包括：检测单元，其通过顺次扫描输入数字图像信号的像素行，检测作为该输入数字图像信号的像素行中应当平滑灰度变化的区域的灰度修正应用区域；和扩展修正单元，其对由检测单元所检测的灰度修正应用区域执行灰度修正处理；和数字图像处理单元，其对输入图像执行与灰度变化相关的处理，其中，在检测单元中，灰度修正处理后的输出像素行被反馈并被用作检测单元的输入信号，并且通过将图像处理前的信号的邻接灰度差和图像处理后的信号与被反馈 的输出像素行之间的邻接灰度差进行比较来检测灰度修正应用区域。 
根据本发明的第二方面，所述图像处理设备优选包括：保持图像处理前的信号的第三线缓冲器和保持图像处理后的信号的第四线缓冲器。而且，更优选的是，基于图像处理前的信号的值和被保持在第三线缓冲器中的紧前面的图像处理前的信号的值，来计算图像处理前的信号的邻接灰度差。 
根据本发明的第二方面，当所述图像处理设备优选包括保持图像处理前的信号的第三线缓冲器和保持图像处理后的信号的第四线缓冲器时，优选基于图像处理后的信号的值和被保持在第四线缓冲器中的紧前面的图像处理后的信号的值，来计算图像处理后的信号的邻接灰度差。 
在根据本发明的第一和第二方面中任一方面的构造中，优选在所述扩展修正单元中，设定灰度修正处理后的输出像素行的邻接灰度差的最大可容许值，如果邻接灰度差超过该最大可容许值，则优选不执行灰度修正处理。而且，在所述扩展修正单元中，在其中改变灰度修正处理的执行/不执行的边界区域中，优选使通过所述灰度修正处理的灰度变化量小于除所述边界区域以外的区域中的灰度变化量。 
此外，为了达到上述目的，本发明根据第三方面而提供了一种显示设备，包括：图像处理装置，其包括检测单元和扩展修正单元，其中，所述检测单元通过顺次扫描输入数字图像信号的像素行、反馈灰度修正处理后的输出像素行并使用被反馈的输出像素行作为输入信号、以及将输入图像信号的邻接灰度差与被反馈的输出像素行的邻接灰度差进行比较，检测作为所述输入数字图像信号的像素行中应当平滑灰度变化的区域的灰度修正应用区域，所述扩展修正单元对由检测单元所检测的灰度修正应用区域执行灰度修正处理；和显示装置，其根据来自图像处理装置的输出信号显示图像。 
此外，为了达到上述目的，本发明根据第四方面而提供了一种显示设备，包括：图像处理装置，其包括检测单元、扩展修正单元和数字图像处理单元，其中，所述检测单元通过顺次扫描输入数字图像信号的像素行、反馈灰度修正处理后的输出像素行并使用被反馈的输出像素行作为输入信号、以及将图像处理前的信号的邻接灰度差和图像处理后的信号与被反馈的输出像素行之间的邻接灰度差进行比较，检测作为所述输入数字图像信号的像素行中应当平滑灰度变化的区域的灰度修正应用区域，所述扩展修正单元对由检测单元所检测的灰度修正应用区域执行灰度修正处理，所述数字图像处理单元对输入图像执行与灰度变化相关的处理；和显示装置，其根据来自图像处理装置的输出信号显示图像。 
此外，为了达到上述目的，本发明根据第五方面而提供了一种图像处理方法，包括：检测步骤，其用于通过顺次扫描输入数字图像信号的像素行，检测作为该输入数字图像信号的像素行中应当平滑灰度变化的区域的灰度修正应用区域；和扩展修正步骤，其用于对由检测单元所检测的灰度修正应用区域执行灰度修正处理，其中，在检测步骤中，灰度修正处理后的输出像素行被反馈并被用作输入信号，并且通过将输入图像信号的邻接灰度差与被反馈的输出像素行的邻接灰度差进行比较来检测灰度修正应用区域。 
此外，为了达到上述目的，本发明根据第六方面而提供了一种图像处理方法，包括：检测步骤，其用于通过顺次扫描输入数字图像信号的像素行，检测作为该输入数字图像信号的像素行中应当平滑灰度变化的区域的灰度修正应用区域；扩展修正步骤，其用于对由检测单元所检测的灰度修正应用区域执行灰度修正处理；和数字图像处理步骤，其用于对输入图像执行与灰度变化相关的处理，其中，在检测步骤中，灰度修正处理后的输出像素行被反馈并被用作输入信号，并且通过将图像处理前的信号的邻接灰度差和图像处理后的信号与被反馈 的输出像素行之间的邻接灰度差进行比较来检测灰度修正应用区域。 
此外，为了达到上述目的，本发明根据第七方面而提供了一种用于令计算机执行根据上述第五或第六方面的图像处理方法的程序。 
有利效果 
根据本发明，可以提供一种能够以低成本来适当地执行灰度扩展处理的图像处理设备、方法及其程序和显示设备。 
附图说明
图1A示出了对渐变图像(gradation image)执行的灰度扩展处理中的检测处理和线性插值处理的示例； 
图1B示出了对渐变图像执行的灰度扩展处理中的检测处理和线性插值处理的示例； 
图1C示出了对渐变图像执行的灰度扩展处理中的检测处理和线性插值处理的示例； 
图2A示出了对渐变图像执行的灰度扩展处理中的检测处理和线性插值处理的另一示例； 
图2B示出了对渐变图像执行的灰度扩展处理中的检测处理和线性插值处理的另一示例； 
图2C示出了对渐变图像执行的灰度扩展处理中的检测处理和线性插值处理的另一示例； 
图3A示出了对基于一维渐变图像而形成的二维图像执行的在x方向上的灰度扩展处理中的检测处理和线性插值处理的示例； 
图3B示出了对基于一维渐变图像而形成的二维图像执行的在x方向上的灰度扩展处理中的检测处理和线性插值处理的示例； 
图3C示出了对基于一维渐变图像而形成的二维图像执行的在x方向上的灰度扩展处理中的检测处理和线性插值处理的示例； 
图4A示出了根据本发明的其中反馈处理在二维图像的y方向上执行的灰度扩展处理的示例； 
图4B示出了根据本发明的其中反馈处理在二维图像的y方向上执行的灰度扩展处理的示例； 
图4C示出了根据本发明的其中反馈处理在二维图像的y方向上执行的灰度扩展处理的示例； 
图5示出了根据以优选方式实施本发明的第一示例性实施例的图像处理设备的构造； 
图6示出了根据第一示例性实施例的图像处理设备中的检测单元的构造； 
图7示出了根据第一示例性实施例的图像处理设备中的扩展修正单元的构造； 
图8示出了执行x方向上的灰度扩展处理的扩展修正单元的构造； 
图9示出了执行y方向上的灰度扩展处理的扩展修正单元的构造； 
图10示出了根据以优选方式实施本发明的第二示例性实施例的显示设备的构造； 
图11示出了根据以优选方式实施本发明的第三示例性实施例的图像处理设备的构造； 
图12示出了根据第三示例性实施例的图像处理设备中的图像处理流程； 
图13示出了根据第三示例性实施例的图像处理设备中的图像处理流程； 
图14示出了根据第三示例性实施例的图像处理设备中的图像处理流程；以及 
图15示出了根据第三示例性实施例的图像处理设备中的图像处理流程。 
附图标记说明 
11、41检测单元 
12、42扩展修正单元 
13A、13B、43A、43B线缓冲器 
21判定输出单元 
22起点参数保持单元 
23x方向计数器 
24修正处理单元(x方向) 
25修正处理单元(y方向) 
26参数提取单元 
27参数缓冲器 
31CPU 
45图像显示单元 
具体实施方式
[本发明的原理] 
在根据现有技术的灰度扩展处理中，相同灰度连续的区域邻接以及这些区域之间的灰度差小于或等于特定值的这一检测条件被用作伪轮廓发生的区域或者应当通过线性插值执行灰度扩展处理来平滑灰度变化的区域(下文中被称为“线性插值应用区域”)被检测到的条件。因为该方法通过使用仅一个方向上(例如，水平方向)的灰度数据作为基准来执行检测，所以根本没有考虑图像平面中与该基准相垂直的方向(例如，竖直方向)上的灰度数据之间的相关性。因此，为了更加适当地执行上述根据现有技术的灰度扩展处理，必须执行两个方向上的检测处理。结果，需要使用帧存储器，并且因而难以将通过在两个方向上对应当平滑灰度变化的区域进行检测来执行灰度扩展处理的设备安装在期望低成本的仪器上。 
另一方面，在仅在一个方向上执行检测处理的灰度扩展处理的情况中，不需要帧存储器。然而，虽然取决于图像，但从该灰度扩展处理会得到如下面所示的那样的不期望的结果。 
参照图1至3来具体地说明上述现有技术的问题。图1和2示出了一个方向上的检测处理和灰度扩展处理的流程的两种类型，并且图3示出了在多行上执行处理时得到的结果。 
图1(a)示出了输入6比特图像信号的情况；图1(b)示出了根据现有技术的灰度扩展处理中的检测处理结果；以及图1(c)示出了图像被扩展并修正到8比特(即，生成了附加的两比特)时的处理结果。请注意，图1中的横轴和纵轴分别代表像素的位置x和灰度值f(x)，并且数字视频信号中的一个像素用矩形来代表。 
在图1(a)中，所输入的渐变图像信号被表示为：从f(0)到f(7)为“(001100)bin”(“(XXXXXX)bin”代表二进制数)，从f(8)到f(15)为“(001101)bin”，从f(16)到f(23)为“(001110)bin”，以及f(24)和f(25)为“(001111)bin”。因为f(x)以该方式随着像素的位置x的变化平滑变化，所以认为该像素行表示渐变。灰度变化越平滑，则渐变图像变得更合意。 
当要将该6比特图像扩展并修正到8比特时，首先执行轮廓检测和线性插值应用区域的检测。位置x＝0和灰度值f(0)＝(001100)bin分别被保持作为起点位置Xs和起点灰度Ts。接着，检测大于Xs且满足f(x)不等于Ts的最小位置x。在该示例中，因为f(8)＝(001101)bin不等于Ts且Xs＜8，所以位置x＝8被定义为检测点。此外，f(8)和f(0)之间的灰度差为1(最小灰度差)，并且因而认为其是线性插值应用区域。之后，通过分别使用检测点和所检测的灰度作为起点和起点灰度来顺次执行与上述检测相同的检测。图1(b)示出了结果。四个位置，即，x＝8、16和24加上x＝0都被检测为检测点。因为所有检测点的灰度差都为1并且在这些检测点上相同灰度连续，所以认为该像素行至少从x＝0到24是线性插值应用区域。 
接着，基于上述检测结果来执行两比特的灰度扩展。在于检测处理中被认为是线性插值区域的区域中，执行插值处理。首先，在各检测点之间用直线(图1(c)中的斜虚线)连接灰度值。然后，选择附加的两比特，从而得到最靠近该直线的值。例如，假如该直线的起点 和终点分别是起点位置Xs和终点位置Xe，则在从x＝0到8的区域中，可以通过下列等式求出附加的两比特的值(假设舍去小数点右侧的所有数字)。 
(附加值)＝((x-Xs)/(Xe-Xs))×4＝((x-0)/(8-0))×4在该等式中，“4”是由表示为2的(附加比特)次幂的等式求出的。根据上述等式，x＝0、1时要添加的比特为(00)bin；x＝2、3时为(01)bin；x＝4、5时为(10)bin；以及x＝6、7时为(11)bin。通过将以此方式得到的两比特作为LSB添加到高位6比特，得到8比特扩展修正数据。注意，将(00)bin作为LSB添加到未包含在线性插值应用区域中的灰度值(例如，x＝25处的灰度值)上。 
从图1(c)的处理结果可看出，当仅添加“00”时，由于转换成8比特而使得灰度差为4灰度的差的检测点处的灰度差变成1灰度的差，从而能够实现平滑的灰度变化。 
另一方面，图2示出了通过对具有不同灰度值的图像执行相同处理而得到的结果。图2(a)与图1(a)的不同之处在于从x＝0到x＝13的值全部为(000000)bin。 
图2(b)示出了轮廓检测和线性插值应用区域的检测的检测结果。与先前的示例相同，在定义位置x＝0为起点位置Xs的同时保持起点灰度Ts。最先满足f(x)不等于Ts的位置是位置x＝14，之后，顺次执行检测处理并在x＝16和24处检测到灰度变化。 
基于该结果来判定线性插值应用区域。下文中，对其中将下列三个条件作为检测到线性插值应用区域的条件的情况进行说明。 
(1)与起点位置处相同的灰度在多个像素上连续，并且与终点位置处相同的灰度在多个像素上连续。 
(2)起点位置处的灰度变化是应当通过减少来平滑的灰度变化， 或者终点位置处的灰度变化是应当通过增加来平滑的灰度变化(具体而言，起点位置处的灰度和终点位置处的灰度之间的差为最小灰度差(例如，1灰度差))。 
(3)当起点位置为x＝0以外的位置时，起点位置处的灰度变化和终点位置处的灰度变化都增加或都减少。 
注意，虽然存在各种检测到线性插值应用区域的条件，但是它们有着同一目的，即，判定对其执行线性插值以便平滑灰度的区域。 
上述条件(1)是在灰度从一个像素到另一个像素变化的区域中无需一开始就平滑灰度变化的条件；条件(2)是对该轮廓是正常轮廓还是应当对其灰度变化进行平滑的轮廓做出判定的条件；以及条件(3)是对其中执行致使在区域内单增或单减的插值的区域做出判定的条件。注意，在图1的灰度数据的情况中，在从x＝0到24的位置中，满足条件(1)至(3)。 
从位置x＝0开始顺次对图2(b)中所示的检测数据进行判断。假设Xs＝0且Xe＝14，则因为该区域不满足条件(2)(起点位置和终点位置处的灰度变化都不是应当被平滑的灰度变化)，所以判定该区域不是线性插值应用区域。接下来的位置为Xs＝14且Xe＝16。因为该区域满足全部条件，所以其为线性插值应用区域。同样，当Xs＝16且Xe＝24时，其为线性插值应用区域。 
图2(c)示出了通过对区域x＝14至16和区域x＝16至24执行线性插值处理而得到的结果。处理方式与先前用图1说明的示例的相同。从x＝16到24的区域上的线性插值处理得到与图1(c)的结果相同的结果。关于区域x＝14至16，则与前面的示例不同，得到具有陡峭斜率的插值处理结果。 
接下来，基于图1和2的结果，示出其中输入如图3(a)中所示 的二维图像的情况中的处理流程。图3(a)示出了26像素(水平)×6像素(竖直)的图像。此外，水平方向和竖直方向分别被定义为x轴和y轴，并且检测/修正的方向被假定为x方向。y＝0、1、4和5处的行与图1中的输入图像数据的相同，并且y＝2和3处的行与图2中的输入数据的相同。 
虽然纵轴指示图1和2中的灰度值，但是在图3(a)中，由于其是二维图像，所以灰度值用由6比特值转换的十进制数来表示。注意，坐标(x，y)处的像素的灰度值表示为f(x，y)。 
图3(b)示出了伪轮廓检测和线性插值应用区域的检测的检测结果。图1(b)和2(b)中所示的前面两个示例的检测处理结果两者其中之一被分配给每一行。得到的检测点用黑底白字表示。 
图3(c)示出了通过执行灰度扩展处理而得到的结果。因为处理结果变成8比特，所以用由八比特值转换的十进制数来表示。 
下文中，取x＝14这一列中的值作为示例，说明下述事实：在仅在一个方向上执行的检测处理中，在该方向上出现线性噪音，因而得到不期望的灰度扩展处理结果。在图3(a)中，x＝14处的值全部为“13”，因而其具有相对于y轴的平滑的灰度变化。另一方面，在图3(c)中，x＝14处的值为55、55、52、52、55和55。由此可以看出，作为在x方向上执行灰度扩展处理的结果，在原来具有平滑的灰度变化的x＝14的列的值中，在y＝1和2的位置之间产生3灰度级的灰度变化，并且同样，在y＝3和4的位置之间也产生3灰度级的灰度变化。由于行之间的检测点的间距的差而发生这样的灰度变化。在图3中，虽然在8像素间隔(y＝0、1、4和5)与2像素间隔(y＝2、3)之间在1个像素(x＝14)处发生灰度变化，但是在64像素间隔和16像素间隔之间灰度变化在8个像素上连续。当灰度变化如此在水平方向上连续很长时，则该部分被认为是轮廓，并且作为结果，其被感知为水平方向线性噪 音。 
以此方式被感知的线性噪音是由于仅在一个方向上执行检测/修正处理而产生的。为了抑制这样的线性噪音，所期望的是，在不使用帧缓冲器的情况下，也能够将同样的处理应用于与上述检测单元执行检测处理的方向不同的方向。 
具体而言，采用其中反馈对其执行了灰度扩展处理的输出灰度值并且将其作为用于计算的输入信号的方法，而不是使用线性插值或多项式函数的LPF。例如，将尚未对其执行灰度扩展处理的图像信号的邻接灰度差与对其执行了灰度扩展处理的图像信号的邻接灰度差进行比较。然后，如果灰度扩展处理之后的邻接灰度差大于灰度扩展处理之前的邻接灰度差(即，如果灰度变化通过灰度扩展处理而变得更不平滑)，则优选执行将该灰度变化抑制在一定范围内的处理。 
图4示出了当输入如图3中所示得图像时通过执行将y方向上的灰度变化抑制在一定范围内的处理而得到的结果。图4(a)示出了与图3(a)中相同的输入图像，并且图4(b)示出了通过对该图像执行检测/修正处理而得到的结果(与图3(c)中相同的结果图像)。在图4(b)中，用黑底白字表示的x＝14的区域中的y方向上的灰度变化满足上述两个条件(即，原来平滑的灰度变化通过灰度扩展处理而变得更不平滑)。因为x＝15的区域具有1个灰度的灰度变化，所以判定其仍然平滑。 
图4(c)示出了通过执行反馈计算作为将灰度变化抑制在一定范围内的处理而得到的结果。例如，假设灰度扩展处理之后的灰度值表示为F(x，y)，如果关注像素为(14，2)，则该关注像素及邻接像素的处理之前和之后的灰度值分别f(14，1)＝13、f(14，2)＝13、F(14，1)＝55和F(14，2)＝52。此外，灰度扩展处理之前的邻接灰度差的绝对值被表示为|f(14，2)-f(14，1)|＝0。因而其为平滑变化。另一方面，灰度扩展处理之后 的邻接灰度差被表示为|F(14，2)-F(14，1)|＝3。因此，由于灰度扩展处理之后的邻接灰度变化大于灰度扩展处理之前的邻接灰度变化，所以F(14，2)例如被设定为F(14，1)-1＝54，从而将该灰度变化抑制在一定范围内。之后，使用(反馈)新得到的F值，在y方向对关注像素的位置顺次移位的同时，继续执行上述处理。 
在以此方式得到的图4(c)中，除正常轮廓部分(在灰度扩展处理之前灰度变化不小于2的轮廓)以外的灰度变化等于或小于1，因而没有感知到线性噪音。 
虽然在上述示例中在x方向和y方向之间应用了不同的处理方法，即，在x方向上应用通过传统线性插值的灰度扩展处理而在y方向上应用基于反馈处理的灰度扩展处理，但不必说，也可以将基于反馈处理的灰度扩展处理应用于x方向。 
由上述事实，本发明通过： 
(1)包括检测单元和扩展修正单元，所述检测单元检测应当通过执行灰度扩展处理来平滑灰度变化的区域，所述扩展修正单元对所检测的灰度扩展处理应用区域执行灰度扩展处理；以及 
(2)反馈对其执行了灰度扩展处理的输出像素行，并将反馈的输出像素行作为所述检测单元的输入信号， 
将适当的灰度扩展处理实现作为对数字视频信号执行灰度扩展处理的方式，即便使用线存储器也如此。 
根据上述方法，通过将其应用于下述仪器、方法或程序中，可以低成本执行能够适当防止伪轮廓的灰度扩展处理。 
首先，作为图像处理设备，其通过上述检测技术对图像数据的灰度扩展处理应用区域进行检测并基于检测结果执行灰度扩展，从而其可以低成本执行能够适当防止伪轮廓的灰度扩展处理，因而能够以高 图像品质再现图像。 
注意，可以对检测处理和灰度扩展处理中的每一个处理选择设备、程序或其他方法来执行各自的处理。例如，可以用图像检测设备来执行检测处理，并且可以用灰度扩展处理程序来执行灰度扩展处理。这样，示例包括：作为图像处理设备的派生实施例的图像处理方法和图像处理程序、以及从中仅提取出检测处理的图像检测设备、图像检测方法和图像检测程序。 
此外，作为显示设备，其可以通过显示通过使用上述技术对图像数据进行处理而得到的图像来显示高品质图像。 
下文中，说明根据基于上述原理的本发明的优选示例性实施例。 
[第一示例性实施例] 
图5示出了根据以优选方式实施本发明的第一示例性实施例的图像处理设备的构造。该图像处理设备是基于本发明的上述原理而执行处理的具体设备。 
根据本示例性实施例的图像处理设备包括检测单元11、扩展修正单元12以及线缓冲器13a和13b。将6比特图像数据顺次输入到该图像处理设备。该图像处理设备将此6比特图像数据转换成8比特图像数据，并将转换后的数据输出到显示设备等中。 
检测单元11，通过顺次扫描输入的6比特图像数据以及将要输出的8比特图像数据的像素行，对应当平滑灰度变化的区域进行检测。 
此外，在检测单元11顺次扫描输入图像数据的像素行的灰度值时，如果检测单元11检测到y方向上的灰度变化在一定范围(例如，最小灰度差)内，则确定修正量，使得位于同一位置的输出图像数据的灰 度值的灰度变化落入一定范围内。关于x方向上的修正量，应当基于线性修正来平滑灰度变化的区域被检测到。 
注意，虽然在本示例性实施例中x方向上的修正是基于线性修正的，但不必说，也可以将同样的方法应用于y方向上的修正。 
线缓冲器13包括：线缓冲器13a，在通过检测单元11执行检测处理时，其蓄积相当于1行的输入的6比特图像数据；和线缓冲器13b，其蓄积相当于1行的8比特图像数据，该8比特图像数据是与所述输入图像数据相对应的输出图像数据。 
扩展修正单元12通过利用在检测单元11中得到的修正量来执行灰度扩展处理。 
根据本示例性实施例，通过给图像处理设备配备线缓冲器13，对位于适当位置的图像执行在与图像的扫描方向(x方向)相垂直的方向(y方向)上的扩展修正，其中，沿所述扫描方向执行光栅扫描。 
注意，虽然在该示例中示出了执行用于1色的处理的方框构造，但是在将要处理RGB彩色图像的情况中，可以对各色成分平行布置同样的构造。这对于其他示例性实施例同样适用。 
说明检测单元11的具体构造和操作。如图6中所示，检测单元11包括判定输出单元21、起点参数保持单元22和计数器23。计数器23被用于相对地把握被顺次输入的图像数据按顺序所处的位置。因此，如果能够定位输入图像数据的位置，计数器23的使用则不必是不可缺少的。起点参数保持单元22保持起点位置Xs、起点灰度Ts和起点灰度变化量FCs，这些是判定输出单元21中的判定处理所必需的参数。这些参数当在判定输出单元21中检测到检测点时被改变。 
注意，灰度变化量FC是下述这样的信息，该信息表示所检测到的灰度变化是增加的灰度变化还是减小的灰度变化以及该灰度变化是应当对其执行线性插值处理的灰度变化还是不应对其执行线性插值处理的轮廓部分的灰度变化。 
具体而言，灰度变化量FC取下列值其中之一： 
FC＝00···应当对其执行线性插值处理并且是增加的灰度变化的灰度变化； 
FC＝01···应当对其执行线性插值处理并且是减小的灰度变化的灰度变化； 
FC＝10···不应当对其执行线性插值处理的轮廓部分的灰度变化。 
判定输出单元21，基于输入图像In(x，y)(这里，(x，y)表示顺次输入图像的位置，In(x，y)表示位置(x，y)处的灰度)以及保持在起点参数保持单元22中的参数和阈值TH，做出下列判定。 
对于x方向上的检测，首先，判定是否满足下面所示的(1-1)项条件，如果满足，则执行此处理。如果不满足(1-1)项条件，则判定是否满足下面所示的(1-2)项条件，如果满足，则执行此处理。如果(1-1)项和(1-2)项条件都不满足，则执行下面所示的(1-3)项的处理。 
(1-1)：如果In(x，y)＝Ts(起点灰度等于输入图像的灰度)，则不认为该位置是检测点。(不执行任何处理。也不改变输出。) 
(1-2)：如果不满足(1-1)项条件并且Ts-TH＜In(x，y)＜Ts+TH且In(x+1，y)＝In(x，y)(输入图像的灰度变化落入在起点灰度±阈值内，并且位置x+1处的灰度等于位置x处的灰度)，则该位置被检测为将要对其执行线性插值处理的线性插值应用区域。此时，参数被设定为：输出位置X＝x；关于输出灰度变化量FC，当Ts＜In(x，y)时，FC＝00，且当Ts＞In(x，y)，FC＝01。此外，保持在起点参数保持单元22中的参数Xs、 Ts和FCs分别被改变为x、In(x，y)和FC，并且被用在下一个及随后的处理中。 
(1-3)：如果不满足(1-2)项条件，则该位置被检测为轮廓部分。参数被设定为：输出位置X＝x；输出灰度变化量FC＝10。此外，与项(1-2)相同，保持在起点参数保持单元22中的参数Xs、Ts和FCs分别被改变为x、In(x，y)和FC，并且被用在下一个及随后的处理中。 
在x方向上的检测之后，执行y方向上的检测。对于y方向上的检测，首先，判定是否满足下面所示的(2-1)项条件，如果满足，则执行该处理。此外，如果不满足(2-1)项条件，则执行下面所示的(2-2)项的处理。 
(2-1)：如果In(x，y)-In(x，y-1)的绝对值小于阈值TH2，则该位置为灰度平滑地变化的区域，并且被检测为将要对其执行反馈处理的位置。将要被传送到扩展修正单元12的修正量为In(x，y)-In(x，y-1)和Out2(x，y-1)。 
(2-2)：如果不满足(2-1)项条件，则不认为该位置是检测点(不执行任何处理。也不改变输出。)。 
如上所述，在检测单元11中，对于x方向，顺次扫描数字视频信号的像素行，并且单独检测将要执行线性插值处理的检测点和其他检测点。此外，对于y方向，分开将要执行反馈处理的检测点和其他检测点。 
注意，阈值TH和TH2是用于判定检测点处的灰度变化是通过修正平滑了的还是保留不变的阈值。至于它们的值，可以依据处理的具体内容或输入图像的特性来设定适当的值。作为最简单的方式，可以将它们设定为TH＝2且TH2＝2，使得通过修正而仅平滑最小灰度差。此外，当输入图像(例如，相当于1个画面)的最小灰度差为2时，可以判定具有最小灰度差的区域为应当平滑灰度变化的区域，因此， 所述值被设定为TH＝3且TH2＝3。 
接下来，说明扩展修正单元12的具体构造和操作。 
图7示出了扩展修正单元12的构造。扩展修正单元12包括修正处理单元(x方向)24、修正处理单元(y方向)25、参数提取单元26和参数缓冲器27。 
参数缓冲器27蓄积在检测单元11中得到的相当于1行的检测位置X和灰度变化量FC。参数提取单元26，根据输入到修正处理单元(x方向)24的图像的像素位置x，从参数缓冲器27获取满足Xs≤x＜Xe的Xs和Xe以及这些位置处的灰度变化量FCs和FCe。 
图8示出了用于执行x方向上的修正处理的扩展修正单元12的内部构造。修正处理单元(x方向)24接收图像In(x，y)，基于该输入值以及从参数提取单元26传送的Xs、Xe、FCs和FCe来执行灰度扩展修正处理，并输出处理结果Out(x，y)。根据FCs和FCe的值，从下列五项处理中选择灰度扩展修正处理的内容。 
(1)如果FCs＝00且FCe＝01，则 
Out(x，y)＝4×[In(Xs，y)-(In(Xe，y)-In(Xs，y))/2×{1-abs(x×2-Xs-Xe)/(Xe-Xs)}]。 
(2)如果不满足(1)项条件并且FCs＝01且FCe＝00，则 
Out(x，y)＝4×[In(Xe，y)-(In(Xe，y)-In(Xs，y))/2×{1-abs(x×2-Xs-Xe)/(Xe-Xs)}]。 
(3)如果不满足(2)项条件并且FCs≠01且FCe＝00，则 
Out(x，y)＝4×[In(Xs，y)+(In(Xe，y)-In(Xs，y))×(x-Xs)/(Xe-Xs)]。 
(4)如果不满足(3)项条件并且FCs＝01且FCe≠00，则 
Out(x，y)＝4×[In(Xs-1，y)+(In(Xs，y)-In(Xs-1，y))×(x-Xs)/(Xe-Xs)]。 
(5)如果(1)至(4)项都不满足，则 
Out(x，y)＝4×In(x，y)。 
注意，小数点右侧的所有数字被舍去。 
(1)至(4)项是线性插值处理。具体而言，(1)和(2)项是其中灰度变化在凸出部分和凹进部分中的线性插值处理，(3)和(4)项是与现有技术中相似的线性插值处理。(5)项是增加固定灰度值的处理，并且被用于不对其执行线性插值处理的检测点。 
虽然在本示例性实施例中使用了上述修正处理，但并不仅限于这样的处理。例如，可以仅使用(3)和(4)项，或者可以使用其他计算公式。 
图9示出了用于执行y方向上的修正处理的扩展修正单元12的内部构造。 
在修正处理单元(x方向)24中得到的Out(x，y)是8比特值，并且其被传送到修正处理单元(y方向)25。修正处理单元(y方向)25，通过使用对其执行了y方向上的灰度扩展处理的图像信号的灰度值，将尚未执行灰度扩展处理的图像信号的邻接灰度差与对其执行了灰度扩展处理的图像信号的邻接灰度差进行比较。然后，如果灰度扩展处理之后的邻接灰度差大于灰度扩展处理之前的邻接灰度差，修正处理单元(y方向)25则执行将该灰度变化抑制在一定范围内的处理。 
具体而言， 
(1)如果In(x，y)-TH2＜In(x，y-1)＜In(x，y)+TH2且|In(x，y)-In(x，y-1)|＜|Out(x，y)-Out2(x，y-1)|(输入图像数据的灰度变化小于阈值TH2，并且相同位置处的输出图像数据的灰度值的灰度变化的绝对值大于所述输入图像数据的灰度值的灰度变化的绝对值)，则例如设定 
Out2(x，y)＝Out2(x，y-1)+In(x，y)-In(x，y-1)。 
此外，在任何其他情况下，则设定 
Out2(x，y)＝Out(x，y)。 
如上所述，根据本示例性实施例的图像处理设备包括检测单元11 和扩展修正单元12，其中，所述检测单元11检测将要平滑灰度变化的区域，所述扩展修正单元12基于检测结果来执行灰度扩展，从而以低成本实现适当的灰度扩展处理。 
注意，修正处理并不仅限于上述公式，并且可以根据输出图像数据的灰度值的灰度变化与输入图像数据的灰度值的灰度变化之间的差来确定修正值。此外，可以结合下列功能/构造，以便得到其他有利效果。 
(1)作为修正处理单元(y方向)25的构造，定义累积误差的最大可容许值，如果累积误差超过该值，则不执行修正处理。具体而言，如果Out(x，y)-Out2(x，y)的值变得大于或等于特定值，则不管In(x，y)的值而将其设定为Out2(x，y)＝Out(x，y)。该构造防止了由于反馈处理而导致的误差累积，从而有效防止了图像劣化。 
(2)作为修正处理单元(y方向)25的构造，在其中改变修正处理的执行/不执行的边界区域中，使通过修正处理的灰度变化小于除边界区域以外的区域中的灰度变化。具体而言，如果Out2(x，y-1)＝Out(x，y-1)且Out2(x，y)≠Out(x，y)或者Out2(x，y-1)≠Out(x，y-1)且Out2(x，y)＝Out(x，y)，则加上使通过修正处理的灰度变化小于特定值的处理。该构造有效地防止了由于修正处理的执行/不执行而易于在边界部分出现马克带(Mack band)这样一种情形。 
(3)作为图像处理设备的另一构造，进一步提供诸如γ修正这样的图像处理单元，从而可以将尚未对其执行图像处理的输入像素行、对其执行了图像处理的像素行、以及对其执行了灰度扩展处理的输出像素行用作到检测单元的输入。该构造有效抑制了由于数字图像处理而发生的量化误差的增大。 
在根据本示例性实施例的图像处理设备中，在检测单元11中确定检测位置数据以及该检测位置中的修正量，并且在扩展修正单元12中 基于该数据来执行修正处理。然而，可以适当地改变该处理的分配/综合。例如，可以对其进行修改，使得直到修正比特(在本示例性实施例中，通过从由修正处理单元(x方向)24和修正处理单元(y方向)25所执行的处理结果中减去输入图像灰度而得到的值)的生成为止的处理都由检测单元11执行，而仅灰度增加处理由扩展修正单元12执行。 
如上所述，根据示例性实施例的图像处理设备，即便是在由于帧存储器的大规模而鉴于其成本等未能采用帧存储器的情况中，也可以通过使用有限的线缓冲器来执行适当的灰度扩展处理。 
[第二示例性实施例] 
说明以优选方式实施本发明的第二示例性实施例。图10示出了根据本示例性实施例的显示设备的构造。该显示设备包括检测单元41、扩展修正单元42、线缓冲器43a和43b以及图像显示单元45。除了进一步包括图像显示单元45以外，其具有与根据第一示例性实施例的图像处理设备大致相同的构造。检测单元41，通过使用从计算机等传送来的8比特光栅图像以及从扩展修正单元42输出的图像数据，执行检测处理。线缓冲器43a和43b蓄积在执行扩展修正之前和之后的相当于1行的图像数据。扩展修正单元42基于从检测单元41传送的修正量来执行到10比特的灰度扩展处理。图像显示单元45是能够显示10比特图像的显示设备。 
检测单元41、扩展修正单元42以及线缓冲器43a和43b形成本示例性实施例中的图像处理单元。 
因为按照每次相当于显示设备的主扫描方向上的1行的量顺次处理图像数据，所以线缓冲器43a和43b优选具有相当于图像显示单元45的x方向上的1行的缓冲器尺寸。诸如LCD、PDP、EL和CRT这样的公知的显示设备适于作为图像显示单元45。 
根据本示例性实施例的显示设备，即便是在输入图像的比特数小于图像显示单元45可显示的比特数的情况中，也能够执行适当的灰度扩展处理、抑制伪轮廓的发生、以及提供更高品质的图像。 
注意，虽然利用其中8比特图像数据被扩展到10比特的示例来说明本示例性实施例，但检测/灰度扩展处理与根据其中6比特输入图像数据被扩展到8比特的第一示例性实施例的图像处理设备的相似。 
[第三示例性实施例] 
说明以优选方式实施本发明的第三示例性实施例。如图11中所示，通过使用实质的计算机(CPU 31)的软件处理来构造与根据第一示例性实施例的图像处理设备的相似的检测单元11和扩展修正单元12。 
图12至15示出了根据该示例性实施例的图像处理设备的图像处理的流程。这些操作与根据第一示例性实施例的图像处理设备的相似，但是通过使用CPU 31的软件处理来实现，其中，对所输入的6比特光栅图像执行检测处理，并且基于该检测结果来执行到8比特的扩展处理。从步骤S2至S12的处理对应于第一示例性实施例中检测单元11的关于x方向的处理(下文中被称为“第一图像处理”)。此外，从步骤S13至S28的处理对应于第一示例性实施例中扩展修正单元12的关于x方向的处理(下文中被称为“第二图像处理”)。而且，从步骤S29至S32的处理对应于第一示例性实施例中扩展修正单元12的关于y方向的处理(下文中被称为“第三图像处理”)。 
图12示出了第一图像处理的流程。此外，图13和14示出了第二图像处理的流程。而且，图15示出了第三图像处理的流程。通过使控制计算机的控制单元(CPU 31等)将被储存在未示出的ROM或信息记录介质中的程序展开在RAM上并执行它、以及通过使CPU 31作为检测单元11和扩展修正单元12作用来执行这些处理步骤。 
步骤S1：当输入作为光栅图像的输入图像数据In(6比特)时，CPU 31提取指示该输入图像信号属于哪个像素的信息(即，像素的y值)。注意，In(x，y)表示灰度值。 
步骤S2：CPU 31将输入信号位置x0初始化为x0＝0并获取x方向上的预定数据长度Xmax，以便基于像素的Y坐标来对该行上的图像数据执行检测/修正处理。 
步骤S3：在执行检测处理之前，CPU 31将参数定义成起点位置Xs＝0、起点灰度Ts＝In(0，y)、起点前灰度Ts0＝In(0，y)、起点灰度变化量FCs＝10以及阈值TH＝2(步骤S3)。 
在设定完初始条件之后，CPU 31按下列步骤顺序执行实际的检测处理。 
步骤S4：CPU 31使输入信号位置x0增加1。 
步骤S5：CPU 31比较x0与Xmax。如果x0的值等于Xmax，则终止灰度变化检测处理并前进到步骤S7(步骤S5/是)。反之(如果x0的值不等于Xmax)，则前进到灰度变化检测处理(步骤S5/否)。 
(灰度变化检测处理) 
步骤S6：CPU 31比较位置x0处的灰度数据In(x0，y)与起点灰度Ts。如果In(0，y)等于Ts(相同灰度连续)，则返回到步骤S4并继续执行灰度变化的检测(步骤S6/是)。反之(步骤S6/否)，则认为是灰度变化点并前进到步骤S7。 
步骤S7：CPU 31保持终点位置Xe＝x0和终点灰度Te＝In(x0，y)。 
(检测点变化量设定处理) 
步骤S8：CPU 31判定当前扩展修正信号位置是否是线性插值应用 区域。如果Ts-TH＜In(x0，y)＜Ts+TH且(x0+1，y)＝In(x0，y)，则前进到步骤S9(步骤S8/是)。反之，前进到步骤S10(步骤S8/否)。 
步骤S9：CPU 31判定作为线性插值应用区域的当前扩展修正信号位置中的灰度变化是增加的还是减小的。其比较In(x0，y)与Ts，如果In(x0，y)＞Ts，则前进到步骤S11(步骤S9/是)。如果In(x0，y)≤Ts，则前进到步骤S12(步骤S9/否)。 
步骤S10：CPU 31将终点灰度变化量FCe设定为10(其不为线性插值应用区域)，并前进到第二图像处理。 
步骤S11：CPU 31将终点灰度变化量FCe设定为00(其为线性插值应用区域且灰度变化为增加的)，并前进到第二图像处理。 
步骤S12：CPU 31将终点灰度变化量FCe设定为01(其为线性插值应用区域且灰度变化为减小的)，并前进到第二图像处理。 
之后，CPU 31利用直到步骤S12为止所得到的各参数而按下列流程执行第二图像处理(灰度扩展处理)。 
步骤S13：CPU 31将用于扩展修正的信号位置x设定为Xs。 
(灰度扩展内容确定处理) 
步骤S14至S17：CPU 31基于起点灰度变化量FCs和终点灰度变化量FCe来确定将要应用的灰度扩展处理。按下列步骤顺序来确定灰度扩展处理的内容。 
(1)：如果FCs＝00且FCe＝01，则CPU 31判定应当应用步骤S18的灰度扩展处理(步骤S14)。 
(2)：如果不满足(1)项条件并且FCs＝01且FCe＝00，则CPU 31判定应当应用步骤S19的灰度扩展处理(步骤S15)。 
(3)：如果不满足(2)项条件并且FCe＝00，则CPU 31判定应当应用步骤S20的灰度扩展处理(步骤S16)。 
(4)：如果不满足(3)项条件并且FCs＝01，则CPU 31判定应当应用步骤S21的灰度扩展处理(步骤S17)。 
(5)：如果不满足(4)项条件，则CPU 31执行步骤S22的处理(步骤S17)。 
(灰度扩展处理) 
步骤S18至S22：CPU 31利用起点位置Xs、起点灰度Ts、起点前灰度Ts0、终点位置Xe、终点灰度Te、扩展修正信号位置x和输入视频信号，根据步骤S14至S17中所选择的结果来执行下面所示的灰度扩展处理项其中之一。 
(1)：步骤S18 
Out(x，y)＝4×[Ts-(Te-Ts)/2×{1-abs(x×2-Xs-Xe)/(Xe-Xs)}] 
(2)：步骤S 19 
Out(x，y)＝4×[Te-(Te-Ts)/2×{1-abs(x×2-Xs-Xe)/(Xe-Xs)}] 
(3)：步骤S20 
Out(x，y)＝4×[Ts+(Te-Ts)×(x-Xs)/(Xe-Xs)] 
(4)：步骤S21 
Out(x，y)＝4×[Ts0+(Ts-Ts0)×(x-Xs)/(Xe-Xs)] 
(5)：步骤S22(不执行线性插值处理) 
Out(x，y)＝4×In(x，y)
在完成灰度扩展处理之后，前进到步骤S23。 
步骤S23：CPU 31使扩展修正信号位置x增加1。 
步骤S24：CPU 31比较x的值与Xe。如果x＜Xe，则返回到步骤S14并使用相同的参数Xs、Ts、Ts0、Xe和Te来重复灰度扩展处理(步骤S24/是)。如果x≥Xe，则终止灰度扩展处理(步骤S24/否)。 
步骤S25：CPU 31比较x0与Xmax。如果x0＝Xmax，则意味着已经对从x＝0到Xmax的每个都相当于1行的全部输入信号In(x，y)执行了灰度扩展处理，因此，前进到步骤S28(步骤S25/是)。反之，则前进到步骤S26以继续对剩下的输入信号执行处理(步骤S28/否)。 
步骤S26：CPU 31用Ts替代起点前灰度Ts0。 
步骤S27：CPU 31用Xe、Te和FCe分别替代起点位置Xs、起点灰度Ts和起点灰度变化量FCs，并且前进到步骤S4，以便再次开始检测处理。 
步骤S28：CPU 31为第三图像处理传送输出图像数据Out(x，y)(8比特)。 
步骤S29：CPU 31判定输入图像数据的灰度变化是否小于TH2以及相同位置处的输出图像数据的灰度值的灰度变化是否大于该输入图像数据的灰度值的灰度变化。如果In(x，y)-TH2＜In(x，y-1)＜In(x，y)+TH2且abs{In(x，y)-In(x，y-1)}＜abs{Out(x，y)-Out2(x，y-1)}，则前进到步骤S30(步骤S29/是)。反之，则前进到步骤S31(步骤S29/否)。 
CPU 31根据步骤S29中得到的结果来执行下列处理项其中之一。 
(1)：步骤S30 
Out2(x，y)＝Out2(x，y-1)+In(x，y)-In(x，y-1) 
(2)：步骤S31 
Out2(x，y)＝Out(x，y)
步骤S32：CPU 31输出以上述方式得到的输出图像数据Out2(x，y)(8比特)。 
通过对从步骤S2至S12的处理、从步骤S13至S28的处理以及从步骤S29至S32的处理采取使用计算机的软件处理，其中，所述从步骤S2至S12的处理对应于第一示例性实施例中检测单元11中的关于x方向的处理(第一图像处理)，所述从步骤S13至S28的处理对应于第一示例性实施例中扩展修正单元12中的关于x方向的处理(第二图像处理)，以及所述从步骤S29至S32的处理对应于第一示例性实施例中检测单元11和扩展修正单元12中的关于y方向的处理(第三图像处理)，能够执行与根据上述第一示例性实施例的图像处理设备相似的图像处理方法，而无需使用特殊硬件。 
注意，虽然示出图12至15中的流程图以执行与根据上述本发明第一示例性实施例的图像处理设备相似的图像处理，但通过使用计算机的软件处理也能够执行与根据本发明第二示例性实施例的显示设备中的图像处理单元相似的图像处理。 
此外，在第三实施例中，说明了图像处理设备中的使用计算机的软件处理。然而，不必说，通过使用计算机的软件处理也能够实现与图像检测设备和灰度扩展设备相似的检测处理和灰度扩展处理。 
虽然以灰度扩展比特为定量作为前提来说明上述示例性实施例中的每一个实施例，但这并不意味着只能使用上述值，并且它们可适用于任何灰度扩展比特数。 
注意，上述示例性实施例中的每一个实施例仅作为本发明的优选实施例的示例，并且本发明并不仅限于这些。 
例如，虽然使用其中在灰度扩展处理中各色的数据的增加量都相同的示例来说明上述示例性实施例中的每一个实施例，但是它们并非必须是相同值。例如，当R、G和B分别有5比特、6比特和5比特时，RGB中的每一个都可以通过分别将R、G和B的灰度扩展3比特、2 比特和3比特而具有8比特输出。 
此外，可以将其构造成使得仅对于RGB中的一部分色增加数据量。而且，光栅图像并不必须是由多色图像信号构成的彩色图像，而是可以是单色图像。 
如上所述，在本发明中可做出各种修改。 
本申请基于并要求于2007年7月4日提交的日本专利申请No.2007-176161的优先权权益，其公开内容通过引用全部结合于此。 

Claims (16)

1.一种图像处理设备，包括：
检测单元，所述检测单元通过顺次扫描输入数字图像信号的像素行，检测作为所述输入数字图像信号的像素行中应当平滑灰度变化的区域的灰度修正应用区域；以及
扩展修正单元，所述扩展修正单元对由所述检测单元所检测的灰度修正应用区域执行灰度修正处理，
其中，在所述检测单元中，灰度修正处理后的输出像素行被反馈并被用作所述检测单元的输入信号，并且通过将输入图像信号的邻接灰度差与被反馈的输出像素行的邻接灰度差进行比较来检测所述灰度修正应用区域。
2.根据权利要求1所述的图像处理设备，进一步包括：保持所述输入图像信号的第一线缓冲器，以及保持所述输出像素行的第二线缓冲器。
3.根据权利要求2所述的图像处理设备，其中，基于所述输入图像信号的值和被保持在所述第一线缓冲器中的紧前面的输入图像信号的值，计算输入图像信号的邻接灰度差。
4.根据权利要求2所述的图像处理设备，其中，基于所述输出像素行的值和被保持在所述第二线缓冲器中的紧前面的输出像素行的值，计算输出图像信号的邻接灰度差。
5.一种图像处理设备，包括：
检测单元，所述检测单元通过顺次扫描输入数字图像信号的像素行，检测作为所述输入数字图像信号的像素行中应当平滑灰度变化的区域的灰度修正应用区域；
扩展修正单元，所述扩展修正单元对由所述检测单元所检测的灰度修正应用区域执行灰度修正处理；以及
数字图像处理单元，所述数字图像处理单元对输入图像执行与灰度变化相关的处理，
其中，在所述检测单元中，灰度修正处理后的输出像素行被反馈并被用作所述检测单元的输入信号，并且通过将图像处理前的信号的邻接灰度差和图像处理后的信号与被反馈的输出像素行之间的邻接灰度差进行比较来检测所述灰度修正应用区域。
6.根据权利要求5所述的图像处理设备，进一步包括：保持所述图像处理前的信号的第一线缓冲器，以及保持所述图像处理后的信号的第二线缓冲器。
7.根据权利要求6所述的图像处理设备，其中，基于所述图像处理前的信号的值和被保持在所述第一线缓冲器中的紧前面的图像处理前的信号的值，计算图像处理前的信号的邻接灰度差。
8.根据权利要求6所述的图像处理设备，其中，基于所述图像处理后的信号的值和被保持在所述第二线缓冲器中的紧前面的图像处理后的信号的值，计算图像处理后的信号的邻接灰度差。
9.根据权利要求1所述的图像处理设备，其中，在所述扩展修正单元中，设定灰度修正处理后的输出像素行的邻接灰度差的最大可容许值，并且如果所述邻接灰度差超过所述最大可容许值，则不执行灰度修正处理。
10.根据权利要求1所述的图像处理设备，其中，在所述扩展修正单元中，在改变灰度修正处理的执行/不执行的边界区域中，使通过所述灰度修正处理的灰度变化量小于所述边界区域以外的区域中的灰度变化量。
11.一种显示设备，包括：
图像处理单元，包括：
检测单元，所述检测单元通过顺次扫描输入数字图像信号的像素行、反馈灰度修正处理后的输出像素行并使用被反馈的输出像素行作为输入信号、以及将输入图像信号的邻接灰度差与所述被反馈的输出像素行的邻接灰度差进行比较，检测作为所述输入数字图像信号的像素行中应当平滑灰度变化的区域的灰度修正应用区域；以及
扩展修正单元，所述扩展修正单元对由所述检测单元所检测的灰度修正应用区域执行灰度修正处理；以及
显示单元，所述显示单元根据来自所述图像处理单元的输出信号显示图像。
12.一种显示设备，包括：
图像处理单元，包括：
检测单元，所述检测单元通过顺次扫描输入数字图像信号的像素行、反馈灰度修正处理后的输出像素行并使用被反馈的输出像素行作为输入信号、以及将图像处理前的信号的邻接灰度差和图像处理后的信号与所述被反馈的输出像素行之间的邻接灰度差进行比较，检测作为所述输入数字图像信号的像素行中应当平滑灰度变化的区域的灰度修正应用区域；
扩展修正单元，所述扩展修正单元对由所述检测单元所检测的灰度修正应用区域执行灰度修正处理；以及
数字图像处理单元，所述数字图像处理单元对输入图像执行与灰度变化相关的处理；以及
显示单元，所述显示单元根据来自所述图像处理单元的输出信号显示图像。
13.一种图像处理方法，包括：
通过顺次扫描输入数字图像信号的像素行，检测作为所述输入数字图像信号的像素行中应当平滑灰度变化的区域的灰度修正应用区域；以及
对由所述检测所检测的灰度修正应用区域执行灰度修正处理，
其中，在所述检测中，灰度修正处理后的输出像素行被反馈并被用作输入信号，并且通过将输入图像信号的邻接灰度差与被反馈的输出像素行的邻接灰度差进行比较来检测所述灰度修正应用区域。
14.一种图像处理方法，包括：
通过顺次扫描输入数字图像信号的像素行，检测作为所述输入数字图像信号的像素行中应当平滑灰度变化的区域的灰度修正应用区域；
对由所述检测所检测的灰度修正应用区域执行灰度修正处理；以及
对输入图像执行与灰度变化相关的处理，
其中，在所述检测中，灰度修正处理后的输出像素行被反馈并被用作输入信号，并且通过将图像处理前的信号的邻接灰度差和图像处理后的信号与被反馈的输出像素行之间的邻接灰度差进行比较来检测所述灰度修正应用区域。
15.根据权利要求5所述的图像处理设备，其中，在所述扩展修正单元中，设定灰度修正处理后的输出像素行的邻接灰度差的最大可容许值，并且如果所述邻接灰度差超过所述最大可容许值，则不执行灰度修正处理。
16.根据权利要求5所述的图像处理设备，其中，在所述扩展修正单元中，在改变灰度修正处理的执行/不执行的边界区域中，使通过所述灰度修正处理的灰度变化量小于所述边界区域以外的区域中的灰度变化量。
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