CN1291366C - 对比度调整电路 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的是在PDP显示器所用的对比度调整电路中为防止提高对比度时因抑制低电平的亮度上升而成为白化图像，对于不断变化的图像进行最佳的对比度调整，为此将X-Y坐标上的X(X≥0)设为输入图像数据、Y(Y≥0)设为对比度调整后的输出图像数据、A(A＞0)为对比度调整用能变化地设定的斜率，具有平均亮度算出部(12)、LUT(14)与输出图像数据运算部(16)。由平均亮度计算部(12)由X求出n帧图像的平均亮度级APL，在LUT(14)据APL求出中心值数据Xc、Yc，由输出图像数据运算部(16)经算式Y＝A·X+Yc-A·Xc的运算求Y，抑制在增大A提高对比度时的低电平的亮度上升，进行对应于n帧图像的APL的对比度调整。

Description

对比度调整电路
技术领域
本发明涉及将PDP(等离子体显示板)用作显示板进行PDP显示等中所用对比度调整电路。
背景技术
迄今，这种对比度调整电路如图1所示是由乘法电路10构成，此乘法电路10将对比度调整用的，能变化设定的斜率A去乘输入图像数据X，作为输出图像数据Y。
当把输入图像数据X与输出图像数据Y作为X-Y坐标上的X(X≥0)、Y(Y≥0)表示后，在输入图像数据X与输出图像数据Y之间成为图2所示的，以原点(0，0)为中心的斜率为A的直线表示式Y＝A·X。这就是说，当把直线Y的斜率A的变化范围设定为从Al到Am(Al≤A≤Am，m为≥2的整数)时，斜率A越大(例如Y＝Am·X)，对比度越高，而设定斜率越小(例如Y＝Al·X)，对比度也越低。
但如图1所示的先有例中，当斜率A作大的设定(例如A＝Am)而调高了对比度时，输入图像数据X的小的(即输入电平低的)暗部分的图像的亮度将变得过高，而会产生成为白化图像的问题。
此外，对于不断变化的图像则有不能进行最佳对比度调整的问题。
发明内容
本发明是在考虑到上述各问题的基础上提出的，其第一个目的在于提供这样的对比度调整电路，使它能在提高对比度的同时抑制低电平下的亮度上升而可防止成为白化图像。
本发明的第二目的在于提供这样的对比度调整电路，使它能对不断变化的图像进行最佳的对比度调整。
本发明提供一种对比度调整电路，其特征在于：包括：图像数据运算部，该图像数据运算部具有，将X-Y坐标上的X设为输入图像数据，X≥0，将Y设为对比度调整后的输出图像数据，Y≥0，将A设为对比度调整用的可变化地被设定的斜率，A＞0，将Xc与Yc作为中心点数据时，Xc＞0，Yc＞0，从输入图像数据X减去中心点数据Xc的减法电路；以斜率A乘此减法电路的输出数据的乘法电路；将此中心点数据Yc加到此乘法电路的输出数据上并作为输出图像数据的加法电路；该图像数据运算部将上述输入图像数据X、斜率A以及中心点数据Xc、Yc代入算式Y＝A·X+Yc-A·Xc而求出输出图像数据Y，该对比度调整电路还具有，根据输入图像数据X求n帧期间的图像平均亮度级的平均亮度计算部，n为1以上的整数；将此平均亮度计算部求出的平均亮度级变换为预先设定的多个中心点数据中对应的中心点数据Xc、Yc并输出的查找表组成的数据变换部；将此数据变换部输出的中心点数据Xc、Yc作为图像数据运算部用的中心点数据。
技术方案1所述发明的对比度调整电路的特征在于具备有：在将X-Y坐标上的X(X≥0)设为输入图像数据，Y(Y≥0)设为对比度调整后的输出图像数据，A(A＞0)为对比度调整用的能变化地设定的斜率、Xc与Yc(Xc＞0，Yc＞0)为中心点数据时，将输入图像数据X、斜率A以及中心点数据Xc、Yc代入算式Y＝A·X+Yc-A·Xc而求出输出图像数据Y的图像数据运算部。
在上述结构下，图像数据运算部的算式：Y＝A·X+Yc-A·Xc成为除通过X-Y坐标上的原点(0，0)以外还通过第一象限(Xc＞0，Yc＞0)内的点(Xc，Yc)的直线。于是，当对比度调整用的斜率A作大的设定来提高对比度时，与先有例子中通过原点(0，0)的算式Y＝A·X比较，能够抑制输入图像数据X的低电平下输出图像数据Y的增大而可防止成为白化图像。
技术方案2所述的发明是在技术方案1所述的发明之中，为了能调整与各图像的平均亮度级所对应的对比度，设置有：根据输入图像数据求n帧时间(n为≥1的整数)的图像平均亮度级的平均亮度计算部；将此平均亮度级变换为预先设定的多个中心点数据中对应的中心点数据Xc、Yc的数据变换部，而将此中心点数据Xc、Yc作为图像数据运算部中所用的中心点数据。
这就是说，由于采用了对应于n帧的图像平均亮度级的Xc、Yc的算式Y＝A·X+Yc-A·Xc来求输出图像数据Y，故可以调整与图像的平均亮度级相对应的对比度。
技术方案3所述的发明是在技术方案1或2的发明之中为简化图像数据运算部的结构，将图像数据运算部构成为包括从输入图像数据X减去中心点数据Xc的减法电路、以斜率A乘此减法电路的输出数据的乘法电路、将此中心点数据Yc加到此乘法电路的输出数据之中而作为输出图像数据Y的加法电路。
技术方案4所述的发明是在技术方案1所述的发明取下述结构：以中心点数据Xc、Yc为Y＝X上的数据，而图像数据运算部则由算式Y＝A·X+Yc-A·Xc在Yc＝Xc时即Y＝A·X+Xc·(1-A)时求出输出图像数据Y。在此情况形下，对于对比度调整用的斜率A在1以上的所有范围内，都能抑制输入图像数据X的低电平的输出图像数据Y的增大。具体地说，算式Y＝A·X+Yc-A·Xc在Yc＝Xc下成为的算式Y＝A·X+Xc·(1-A)，由于通过Y＝X上的点。当A在1以上时，直线Y与X轴的交点(XK，0)的XR成为比0大的值，于是能使X从0至XK的Y为0的同时使X取XK以上值时的Y比先有例中的小。
技术方案5所述的发明是在技术方案4所述的发明中，为了能调整对应于各图像的平均亮度级的对比度而设有：根据输入图像数据X求n帧期间的图像的平均亮度级的平均亮度计算部；将此平均亮度计算部求得的平均亮度级变换为预先设定的多个中心点数据中对应的中心点数据Xc、Yc的数据变换部，而从此数据变换部输出的中心点数据Xc、Yc作为在图像数据运算部用的中心点数据。
这就是说，可以将图像数据运算部所用的中心点数据Xc、Yc作为对应于n帧图像的平均亮度级的数据来调整对比度。
技术方案6所述的发明是在技术方案4或5所述的发明之中，为简化图像数据运算部的结构而使之构成包括：以斜率A乘输入图像数据X的第一乘法电路；从常数1减去斜率A的减法电路；将中心点数据Xc乘以此减法电路的输出数据的第二乘法电路；将上述第一乘法电路的输出数据与第二乘法电路的输出数据相加而作为输出图像数据Y的加法电路。
技术方案7、8所述的发明是在技术方案1-3任一项所述的发明之中。为简化数据变换部的结构，将数据变换部构成为：以平均亮度计算部求得的平均亮度为地址的对应的中心点数据Xc、Yc的Look Up Table。
技术方案9、10所述的发明是在技术方案4-6任一项所述的发明之中，为简化数据变换部的结构，将数据变换部构成为：以平均亮度计算部求得的平均亮度为地址而输出对应的中心点数据Xc的Look UpTable。
附图说明
图1为示明先有例的框图。
图2为说明图1作用的特性图，也即示明X与Y关系的输入/输出特性图。
图3为示明本发明的对比度调整电路的第一实施例的框图。
图4是说明图3作用的特性图，亦即中心点数据Xc·Yc在Y＝X上，是示明APL(平均亮度级)恒定，A变化时X与Y关的输入/输出特性图。
图5是说明图3作用的特性图，在Y＝X上有中心点数据(Xc，Yc)、(Xc，Yc)、(Xcm，Ycm)，是示明比1大的A为常数而APL变化时的X与Y关系的输入/输出特性图。
图6是说明图3作用的特性图，在Y＝X上有中心点数据(Xc，Yc)、(Xc1，Yc1)、(Xcm，Ycm)，是示明比1小的A为常数而APL变化时的X与Y关系的输入/输出特性图。
图7是说明图3作用的特性图，是相对于中心点数据Xc·Yc在Y＝aX-1b之上，APL恒定而A变化时，中心点数据(Xc，Yc)、(Xc1，Yc1)、(Xcm，Ycm)在Y＝aX+b上，A为比1大的常数且APL变化时，示明X与Y关系的输入/输出特性图。
图8是示明本发明的对比度调整电路的第二实施例的框图。
具体实施方式
下面根据附图说明本发明的实施例。
图3示明本发明的对比度调整电路的第一实施例。
图3中，12为平均亮度计算部，14为作为数据变换部一例的LUT(Look Up Table)，16为图像数据运算部。
在以下的叙述中，将X-Y坐标上的X(≥0)设为输入图像数据、Y(Y≥0)为对比度调整后的输出图像数据，而将A(A＞0)设定为用于对比度调整的预先设定的可变斜率。
上述平均亮度算出部12根据输入图像数据X，求n帧时间(n表示≥1的整数，例如n＝1)的图像的平均亮度级(APL)。
上述LUT14是把上述平均亮度计算部12所述的APL作为地址，输出XY坐标的Y＝X上预先设定的多个中心点数据中对应的中心点数据Xc，Yc(Xc＞0，Yc＞0)。
上述图像数据运算部16将输入图像数据X斜率A与中心点数据Xc·Yc代入算式Y＝A·X+Yc-A·Xc，算出输入图像数据Y。
上述图像数据运算部16包括从输入图像数据X减去中心点数据Xc的减法电路18、以斜率A乘此减法电路18的输出数据的乘法电路20、将中心点数据Yc加到此乘法电路20的输出数据上作为输出图像数据Y的加法电路22。
下面用图4～7说明图3的作用。
(1)将输入图像数据X输入平均亮度计算部12，由此平均亮度计算部12根据输入图像数据X求出n帧时间(例如1帧时间)的图像的APL。
(2)将平均亮度计算部12求得的APL输入LUT14，由此LUT14将以APL为地址的X-Y坐标中Y＝X上预设的多个中心点数据对应的中心点数据Xc·Yc输出。
(3)图像数据运算部16，在n帧时间对于各像素(例如各个点)，将输入图像数据X、设定的斜率A、以紧邻的前一个n帧图像的APL为地址而从LUT14输出的中心点数据Xc·Yc一起代入算式Y＝A·X+Yc-A·Xc中，求得输出图像数据Y。
具体地说，由减法电路18从X减Xc，由乘法电路20以A乘减法电路18的输出数据(X-Xc)，再由加法电路22将Yc加到乘法电路20的输出数据A·(X-Xc)上，以求得的数据{A·(X-Xc)+Yc}为Y。
(4)在APL为一定的图像中改变斜率A时，例为用户改变对比度调整用的电阻值而使斜率A在Al至Am的范围变化时，于图4中箭头所示的范围内进行沿直线Y(1)～Y(m)的对比度的调整。
(4-1)使A大于1(例如A＝Am)来提高对比度时，X与Y的关系例如成为图4的Y(M)的关系。此Y(M)表示的是将Y＝A·X+Yc-A·Xc的A取为Am时的直线Y(M)＝Am·X+Yc-Am·Xc因此。中心点数据Xc，Yc即令是第一角限中Y＝X上的值。也将如图4所示，直线Y(M)与X轴的交点(XK，0)的XK为大于0的值，当X从0到XK时可Y为0，而当X大于XK时也可使Y比先有例(Y＝Am·X)中小。
于是能够防止由于提高对比度时抑制了低电平下亮度的上升而出现白化图像，同时能进行适合各图像的APL的对比度调整。
(4-2)使A小于1(例如A＝Am)将对比度调高后令A保持不变，对于APL在APL以上和APLm以下的范围变化时，于图5中箭头所示范围内进行沿直线Y(M1)～Y(Mm)的对比度调整。
(5-1)当APL大时例如APL＝APLm时，X与Y的关系成为图5中的Y(Mm)。此Y(Mm)表示的是将Y＝A·X+Yc-A·Xc中的A设为Am，将Xc，Yc设为Xcm、Ycm时的直线Y(Mm)＝Am·X+Ycm-Am·Xcm、在此，Xcm，Ycm表示的是以APLm为地址从LUT14输出的数据。
(5-2)当APL小时例如APL＝APL1时，X与Y的关系成为图5中的Y(M1)。此Y(M1)表示的是将Y＝A·X+Yc-A·Xc中的A为Am，将Xc，Yc为Xc1，Yc1时的直线Y(M1)＝Am·X+Yc1-Am·Xc1这时的Xc1，Yc1表示的是以APL1为地址从LUT14输出的数据。
(5-3)于是如图1所示，直线Y(M1)、Y(M)、Y(Mm)与X轴的交点(X1，0)、(XK，0)、(Xm，0)中的X1·XK·Xm都是为大于0的值。当X从0到X1·Xk·Xm时可使Y为0，而当X在X1、XK、Xm以上时，可使Y比先有例的小。
从而能在防止提高对比度时因抑制低电平亮度的上升而成为白化图像的同时，进行逾合于各图像的APL的对比度调整。
(6)此外，使A小于1(例如A＝A1)将对比度调低后令A不变而让APL于APL1以上和APLM以下的范围变化时，在图6中箭头所示的范围内进行沿直线Y(11)～Y(1m)的对比度调整。
(6-1)当APL大例如APL-APLM时，X与Y的关系例如成为图6的Y(1m)。此Y(1m)表示的是以Y＝A·X+Yc-A·Xc的A为A1，Xc，Yc为Xcm，Ycm时的直线Y(1m)＝Al·X+Ycm-Al·Xcm。
(6-2)当APL小例如APL＝APL1时，X与Y的关系成为图6的Y(11)。此Y(11)表示的是以Y＝A·X+Yc-A·Xc的A为A1，Xc，Yc为Xc1·Yc1时的直线Y(11)＝Al·X+Yc1-Al·Xc1。
(6-3)于是能进行适合于各图像的APL的对比度调整。
在图3所示的实施例中是以APL为地址从LUT14输出的中心点数据Xc，Yc设定为Y＝X上的值(即Yc＝Xc)，但本发明不局限于此而可如图7所示。适用于以APL为地址为LUT14输出的中心点数据Xc，Yc为Y＝a·X+b上的值(即Yc＝a·Xc+b)的情形。这里的a·b为适当设定的常数。
例如设APL一定而改变A时，能如图7所示，以(Xc·Yc)为中心点，在点划线的箭头所示范围内进行沿直线Y(1)～Y(M)的对比度调整。
这样，在使A大于1(例如A＝Am)来提高高对比度时，X与Y的关系成为图7的实线Y(M)，即使是中心点数据Xc，Yc为Y＝aX+b上的值，在A＞1的范围内，Y(M)与X轴的交点(XK，0)的XK成为比0大的值。也即与图4的情形相同。在X从0变到XK时可使Y为0，而当X在XK以上时也能使Y比先有例中的小。
据此可以防止在提高对比度时因抑制低电平下亮度升高而成为白化图像。同时能进行适合各图像的APL的对比度调整。
此外，设A为大于1的值(例如A＝Am)且一定而APL改变时(APL1≤APL≤APLm)，例如可沿以Y＝a，X+b上的值(Xc1，Yc1)、(Xc，Yc)、(Xcm，Ycm)为中心点数据的直线Y(M1)、Y(M)、Y(Mm)进行对比度调整。
于是对于APL为APL1、APLK、APLM时，X与Y的关系分别成为图7的Y(M1)、Y(M)、Y(Mn)、而中心点数据(Xc1、Yc1)、(Xc、Yc)、(Xcm、Ycm)即令是Y＝aX+b上的值，在A＞1的范围内，直线Y(M1)、Y(M)、Y(Mm)与X轴的交点(X1，0)、(XK，0)、(Xm，0)的X1、XK、Xm也成为大于0的值。也即与图5的情形相同，在X从0到X1、XK、Xm可使Y为0，而当X在X1、XK、Xm以上时可使Y比先有例的小。
从而能防止提高对比变时因抑制低电平亮度的上升而成白化图像，同时能进行适于各图像的APL的对比度调整。
图8示明本发明的对比度调整电路的第二实施例，它相当于将图3的第一实施例中的LUT14。图像数据运算部16变更为以下所述LUT14a、图像数据运算部16a的情形。
图8中与图3相同的部分附以相同的标号而略去其说明。
图8中14a为作为数据变换部的一例的LUT，16a为数据运算部。
上述LUT14a将前述平均亮度算出部12a求得的APL为地址，X-Y坐标中Y＝X上预定的多个中心点数据中对应的中心点数据Xc输出。
上述图像数据运算部16a将输入图像数据X、斜率A与中心点数据Xc代入算式Y＝A·X+Xc·(1-A)中，算出输出图像数据Y。此图像数据运算部16a相当于在图3的图像数据运算部16的算式Y＝A·X+Yc-A·Xc中令Yc＝Xc时的运算。
上述图像数据运算部16a具体包括以斜率A乘输入图像数据X的第一乘法电路24、由常数1减去斜率A的第二乘法电路28、将此第一乘法电路24的输出数据与第二乘法电路28的输出数据进行相加作为输出的图像数据Y的加法电路30。
下面以图4～6说明图8的作用。
(1)在输入图像数据X输入平均亮度算出部12后可由此平均亮度算出部12根据输入图像数据X求出n帧时间(例如1帧时间)的图像的APL。
(2)将平均亮度计算部12求得的APL代入LUT14a，由此LUT14a输出以APL为地址的X-Y坐标中Y＝X上预定的多个中心点数据之中对应的中心点数据Xc。
(3)图像数据运算部16a是在n帧时间内对各像素(例如对各点)，将输入图像数据X、设定的斜率A、以APL为地址从LUT14a输出的中心点数据Xc代入算式Y＝A·X+Xc·(1-A)，求输出图像数据X。
具体地说，由第一乘法电路24以斜率乘X，以减法电路26从常数1减法A，用第二乘法电路28以Xc乘减法电路26的输出数据(1-A)。再据加法电路30将第二乘法电路28的输出数据{Xc·(1-A)}加到第一乘法电路24的输出数据A·X上，以取得的数据{A·X+Xc(1-A}为Y。
(4)在APL一定的图像中改变斜率A时，与图3的实施例相同，可在图4的箭头所示范围内进行沿直线Y(1)～Y(M)的对比度的调整。
具体地说，使以A1到Am为可变范围的A增大来提高对比度时，X与Y的关系例如成为图4的Y(M)，能够防止提高对比度时因低电平的亮度上升而变为白化图像，同时能时行适合各图像的APL的对比度调整。
(5)使A大于1(例如A＝Am)且一定向改变APL(APL1≤APL≤APLm)时，在图5中箭头所示范围内可进行沿直线Y(M1)～Y(Mm)的对比度的调整。
也就是说，X与Y的关系在APL大时为图5的Y(Mm)。当APL小时则如图5的Y(M1)。因此，能够防止提高对比度时因低电平的亮度上升成为白化图像，同时能进行适合各图像的APL的对比度调整。
(6)使A比1小(例如A＝A1)且一定而改变APL(PAL≤APL≤APLm)时，可在图6中箭头所示范围内进行沿直线Y(11)～Y(M)的对比度调整。
这就是说，X与Y的关系在APL大时成为图6的Y(1m)而在APL小时成为图6中的Y(11)，能够进行适合于各图像的APL的对比度的调整。
在图3与8所示的实施例中，为简化数据变换部的结构是相对于以LUT构成数据变换部的情形进行说明，但本发明不局限于此，而可以是将平均亮度算出的部求出的平均亮度变换为X-Y坐标上预定的多个中心点数据中对应的中心点数据Xc、Yc(Xc＞0，Yc＞0)，或可以是将平均亮度算出部求出的平均亮度变换为X-Y坐标中预定的多个中心点数据中对应的中心点数据Xc(Xc＞0)。
在图3与8所示的实施例中，为了能进行与各图像的平均亮度级相对应的对比度调整，设有基于输入图像数据X求n帧时间内图像平均亮度级的平均亮度计算部、将此平均亮度级变换为预设的多个中心点数据中对应的中心点数据Xc、Yc或Xc的数据变换部，而就图像数据运算部应用此中心点数据Xc、Yc或Xc的情形进行说明。但本发明并不局限于上述情形，而是可以省除平均亮度计算部与数据变换部，北朝鲜图像数据运算部采用的中心点数据Xc、Yc或Xc与斜率A相同地用于按其他方式设定的情形。
如上所述，本发明时对比度调整电路能用于在提高对比度时抑制低电位电平亮度的升高而成为白化图像，此外能够相对于不断变化的图像进行最佳的对比度调整。

Claims (3)

1.一种对比度调整电路，其特征在于：包括：
图像数据运算部，该图像数据运算部具有，
将X-Y坐标上的X设为输入图像数据，X≥0，将Y设为对比度调整后的输出图像数据，Y≥0，将A设为对比度调整用的可变化地被设定的斜率，A＞0，将Xc与Yc作为中心点数据时，Xc＞0，Yc＞0，从输入图像数据X减去中心点数据Xc的减法电路；
以斜率A乘此减法电路的输出数据的乘法电路；
将此中心点数据Yc加到此乘法电路的输出数据上并作为输出图像数据的加法电路；
该图像数据运算部将上述输入图像数据X、斜率A以及中心点数据Xc、Yc代入算式Y＝A·X+Yc-A·Xc而求出输出图像数据Y，
该对比度调整电路还具有，
根据输入图像数据X求n帧期间的图像平均亮度级的平均亮度计算部，n为1以上的整数；
将此平均亮度计算部求出的平均亮度级变换为预先设定的多个中心点数据中对应的中心点数据Xc、Yc并输出的查找表组成的数据变换部；
将此数据变换部输出的中心点数据Xc、Yc作为图像数据运算部用的中心点数据。
2.权利要求1所述的对比度调整电路，其特征在于：图像数据运算部通过在算式Y＝A·X+Yc-A·Xc中设Yc＝Xc而得出的算式Y＝A·X+Xc(1-A)来求出输出图像数据Y。
3.权利要求2所述的对比度调整电路，数据变换部构成为：以平均亮度计算部求得的平均亮度为地址而输出对应的中心点数据Xc的查找表。
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