DE69908713T2

DE69908713T2 - Selektive Helligkeitserweiterung

Info

Publication number: DE69908713T2
Application number: DE69908713T
Authority: DE
Inventors: Kazuhiro Ohara; William J. Sexton; Akira Shinagawaku Takeda; Gary Sextro
Original assignee: Texas Instruments Inc
Current assignee: Texas Instruments Inc
Priority date: 1998-06-22
Filing date: 1999-06-17
Publication date: 2004-05-13
Anticipated expiration: 2019-06-18
Also published as: US6529211B2; US20020101432A1; EP0973128B1; DE69908713D1; EP0973128A2; JP2000029449A; EP0973128A3

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Diese Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Anzeigesysteme und insbesondere auf die Verarbeitung von Bilddaten für Anzeigesysteme.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Fortschritte in der Bildanzeigetechnologie haben die Fähigkeit von Bildanzeigen, Szenen mit großer Genauigkeit wiederherzustellen, verbessert. Viele Anwendungen müssen sich allerdings in dem Bestreben, Bilder zu erzeugen, die sowohl genau als auch visuell ansprechend sind, mit der menschlichen Wahrnehmung befassen. Dies gilt insbesondere für das Gebiet der digitalen Bildverarbeitung. Obgleich digitale Techniken eine sehr hohe Auflösung und Farbwiedergabetreue liefern, kann die digitale Verarbeitung von Bilddaten zu wahrnehmbaren Artefakten in den erzeugten Bildern führen. Benötigt werden ein System und ein Verfahren zum Verbessern der wahrgenommenen Bildqualität, während die Verschlechterung der Bildwiedergabetreue minimiert wird.
Systeme, die die Bildintensität skalieren, sind insbesondere in der europäischen Patentanmeldung Nr. 0 648 040 vorgeschlagen worden, die ein Gesamtbildintensitätsprofil verwendet, um zu bestimmen, wann die Daten skaliert werden sollten. Der minimale und der maximale Intensitätswert werden mit einer minimalen und mit einer maximalen Schwelle verglichen. Wenn das Bildminimum kleiner als das Schwellenminimum ist und das Bildmaximum größer als das Bildmaximum ist, ist das Bild angemessen über den Dynamikbereich verteilt, wobei keine Aktion unternommen wird. Wenn das Bildminimum das Schwellenminimum übersteigt, während das Bildmaximum das Schwellenmaximum nicht übersteigt, besitzt das Bild einen zu kleinen Dynamikbereich, um diese Technik zu nutzen, wobei keine Aktion unternommen wird. In den anderen zwei Situationen (dunkle oder helle Bilder) wird das Bild skaliert.
Die europäische Patentanmeldung Nr. 0 684 733 bestimmt eine Durchschnittshelligkeit für das gesamte Bild. Dieser Durchschnittshelligkeitswert wird mit zwei Schwellen verglichen, um zu bestimmen, ob die Gammakonektur einzustellen ist. Wenn die Durchschnittshelligkeit die obere Schwelle übersteigt, wird das Bild skaliert, um es abzudunkeln. Wenn die Durchschnittshelligkeit niedriger als die untere Schwelle ist, wird das Bild skaliert, um es aufzuhellen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren und eine Vorrichtung, wie sie in den Ansprüchen dargestellt sind.
Gemäß einem Aspekt davon umfaßt ein Verfahren die folgenden Schritte: Bereitstellen eines ersten Intensitätsschwellenwertes, eines Vollbildintensität-Schwellenwertes und eines Intensitätsknies; Empfangen einer Reihe von Vollbildern von Bilddaten, wobei die Bilddaten wenigstens ein Intensitätsdatenwort für jedes Bildelement jedes Vollbildes enthalten; Vergleichen der Intensitätsdatenwörter mit der ersten Schwelle und Akkumulieren einer ersten Anzahl, die die Anzahl der Intensitätsdatenwörter in einem Vollbild repräsentiert, welche ein Intensitätskriterium in Bezug auf die erste Schwelle erfüllen; und Skalieren eines Teils der Intensitätsdatenwörter, wenn die erste akkumulierte Anzahl den Vollbildintensität-Schwellenwert übersteigt.
Ein optionaler zusätzlicher Schritt inkrementiert einen Vollbildakkumulatorwert jedesmal, wenn die erste akkumulierte Anzahl den Vollbildintensitäts-Schwellenwert übersteigt, wobei der Schritt des Skalierens das Skalieren um einen Faktor umfaßt, der durch den Vollbildakkumulatorwert bestimmt ist. Ein weiterer optionaler zusätzlicher Schritt dekrementiert den Vollbildakkumulatorwert jedesmal, wenn die erste akkumulierte Anzahl den Vollbildintensitäts-Schwellenwert nicht übersteigt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird ein weiteres Verfahren zum Verarbeiten von Bilddaten geschaffen. Das Verfahren umfaßt die folgenden Schritte: Bereitstellen eines ersten Intensitätsschwellenwertes, eines zweiten In tensitätsschwellenwertes, eines Vollbildintensität-Schwellenwertes und eines Intensitätsknies; Empfangen einer Reihe von Vollbildern von Bilddaten, wobei die Bilddaten wenigstens ein Intensitätsdatenwort für jedes Bildelement des Vollbildes enthalten; Vergleichen der Intensitätsdatenwörter mit der ersten Schwelle und Akkumulieren einer ersten Anzahl, die die Anzahl der Intensitätsdatenwörter in einem Vollbild repräsentiert, welche ein Intensitätskriterium in Bezug auf die erste Schwelle erfüllen; Vergleichen der Intensitätsdatenwörter mit der ersten Schwelle und Akkumulieren einer zweiten Anzahl, die die Anzahl der Intensitätsdatenwörter in einem Vollbild repräsentiert, welche ein Intensitätskriterium in Bezug auf die erste Schwelle erfüllen; und Skalieren eines Teils der Intensitätsdatenwörter, wenn die erste akkumulierte Anzahl den ersten Vollbildintensitäts-Schwellenwert übersteigt und wenn die zweite akkumulierte Anzahl den zweiten Vollbildintensitäts-Schwellenwert übersteigt.
Ein optionaler zusätzlicher Schritt inkrementiert in jedem Vollbild, in dem die erste akkumulierte Anzahl den ersten Vollbildintensitäts-Schwellenwert übersteigt und in dem die zweite akkumulierte Anzahl den zweiten Vollbildintensitäts-Schwellenwert übersteigt, einen Vollbildakkumulatorwert, wobei der Schritt des Skalierens das Skalieren des Teils um einen Faktor umfaßt, der durch den Vollbildakkumulatorwert bestimmt ist.
Ein weiterer optionaler zusätzlicher Schritt dekrementiert den Vollbildakkumulatorwert in jedem Vollbild, in dem die erste akkumulierte Anzahl den ersten Vollbildintensitäts-Schwellenwert nicht übersteigt oder in dem die zweite akkumulierte Anzahl den zweiten Vollbildintensitäts-Schwellenwert nicht übersteigt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der offenbarten Erfindung wird ein Anzeigesystem geschaffen. Das Anzeigesystem umfaßt: einen Controller, der wahlweise Eingangsbilddaten skaliert, und eine Anzeigevorrichtung, die die wahlweise skalierten Bilddaten anzeigt. Der Controller enthält einen Eingang, um das Eingangsbildsignal zu empfangen, das Intensitätsdaten für mehrere Bildelemente umfaßt, und eine Pegelerweiterungsschaltung, die so betreibbar ist, daß sie die Intensitätsdaten überwacht und Teile der Intensitätsdaten auf der Grundlage der Intensitätsdaten wahlweise skaliert.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfaßt die Pegelerweiterungsschaltung ferner wenigstens einen Histogrammkomparator, der so betreibbar ist, daß er die Eingangsdaten und eine Intensitätsschwelle empfängt. Ferner ist der Histogrammkomparator so betreibbar, daß er eine Anzahl akkumuliert, die die Anzahl der Bildelemente in dem Eingangsbildsignal repräsentiert, welche ein Intensitätskriterium in bezug auf die Intensitätsschwelle erfüllen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfaßt die Pegelerweiterungsschaltung ferner einen Teilbildakkumulator, der so betreibbar ist, daß er ein Signal von wenigstens einem Histogrammkomparator empfängt, das angibt, daß eine ausreichende Anzahl von Bildelementen in dem Eingangsbildsignal die Intensitätskriterien erfüllen. Der Teilbildakkumulator akkumuliert einen Wert, der durch die Anzahl der Vollbilder des Eingangsbildsignals bestimmt ist, in denen eine ausreichende Anzahl von Bildelementen die Intensitätskriterien erfüllen.
Gemäß einer nochmals weiteren Ausführungsform umfaßt die Pegelerweiterungsschaltung ferner einen Pegelerweiterer, der so betreibbar ist, daß er auf der Grundlage des akkumulierten Wertes von dem Teilbildakkumulator Teile der Intensitätsdaten wahlweise skaliert.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Für ein vollständigeres Verständnis der vorliegenden Erfindung und ihrer Vorteile wird nun Bezug genommen auf die folgende Beschreibung, die in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung zu nehmen ist, in der:
1 eine graphische Darstellung einer Anzeigesystem-Antwortkurve ist, die die Wirkungen einer Schwarzpegelerweiterung zeigt;
2 eine graphische Darstellung einer Anzeigesystem-Antwortkurve ist, die die Wirkungen der Weißpegelerweiterungen zeigt.
3 ein Blockschaltplan einer Schaltung zur Ausführung der Schwarzpegelerweiterung und der Weißpegelerweiterung gemäß einer Ausführungsform der offenbarten Erfindung ist.
4 ein Blockschaltplan einer Ausführungsform einer Pegelerweiterungsschaltung zur Realisierung der Schwarzpegelerweiterung und der Weißpegelerweiterung ist.
9 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Verzögerungsverarbeitungsblocks zur Verwendung mit der in 4 gezeigten Pegelerweiterungsschaltung ist.
5 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Histogrammkomparators zur Verwendung mit der in 4 gezeigten Pegelerweiterungsschaltung ist.
6 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Teilbildakkumulators zur Verwendung mit der in 4 gezeigten Pegelerweiterungsschaltung ist.
7 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Pegelerweiterers zur Verwendung mit der in 4 gezeigten Pegelerweiterungsschaltung ist.
8A eine graphische Darstellung ist, die den Bereich eines unverarbeiteten Bildeingangssignals zeigt.
8B das Eingangssignal aus 8A zeigt, nachdem ein Referenzwert von ihm subtrahiert worden ist.
8C das Eingangssignal von 8B nach dem Skalieren um einen Verstärkungsfaktor zeigt.
8D das skalierte Intensitätssignal aus 8C ist, das abgeschnitten wurde, so daß es lediglich positive Ausgangswerte umfaßt, um eine Weißpegelerweiterung zu realisieren.
8E das skalierte Intensitätssignal aus 8C ist, das abgeschnitten wurde, so daß es lediglich negative Ausgangswerte umfaßt, um eine Schwarzpegelerweiterung zu realisieren.
8F den positiven Teil des skalierten Intensitätssignals aus 8D zeigt, der zu dem ursprünglichen Eingangssignal addiert wurde.
8G den negativen Teil des skalierten Intensitätssignals aus 8E zeigt, der zu dem ursprünglichen Eingangssignal addiert wurde.
8H das Signal aus 8F zeigt, nachdem es summiert und auf die maximale Ausgangssignal-Wortgröße abgeschnitten wurde, um eine graphische Darstellung der Weißpegelerweiterungs-Signaltransformation zu liefern.
8I das Signal aus 8G zeigt, nachdem es summiert und auf die maximale Ausgangssignal-Wortgröße abgeschnitten wurde, um eine graphische Darstellung der Schwarzpegelerweiterungs-Signaltransformation zu liefern.
9 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Verzögerungsverarbeitungsblocks zur Verwendung mit der in 4 gezeigten Pegelerweiterungsschaltung ist.
10 ein Blockschaltplan einer Ausführungsform eines Anzeigesystems ist, das die histogrammgestützte Intensitätserweiterung enthält.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Es wurde eine neue Datenverarbeitungstechnik entwickelt, die einen digitalen Bilddatenstrom auf eine Weise ändert, die die angezeigten Bilder unter bestimmten Bedingungen verbessert. Diese Technik skaliert die Bilddaten wahlweise in bestimmten Bildern, um den effektiven Dynamikbereich des Ausgangsbildes zu erhöhen. Das Erhöhen des Dynamikbereichs des Ausgangsbildes verringert Sättigungsartefakte und erhöht die Bildkonturdarstellung. Die Technik wird auf Eingangsbilddaten angewendet, die primär entweder dunkle oder helle Eingangswerte umfassen. Allgemein schafft die Technik eine ständige Überwachung des Bilddatenstroms und, wenn sie für nützlich gehalten wird, eine Skalierung der Eingangsdaten, um die Ausgangsdaten über einen größeren Teil des Ausgangsbildes zu verteilen.
Die Intensitätserweiterung oder Intensitätsanhebung ist der Prozeß des Skalierens eines Bildes, um die Bilddaten über den potentiellen Intensitätsbereich des Bildes zu verteilen. Beispielsweise erhöht die Weißpegel-Intensitätserweiterung die Intensität der hellen Abschnitte eines Bildes. Umgekehrt verringert die Schwarzpegel-Intensitätserweiterung die Intensität der dunklen Abschnitte eines Bildes.
1 ist eine graphische Darstellung einer Funktion zum Übersetzen von Eingangsbilddaten in Ausgangsbilddaten. Die in 1 gezeigte Übersetzungskurve 102 ist eine einfache lineare Umsetzung zwischen einem Eingangsbereich auf der x-Achse und einem Ausgangsbereich auf der y-Achse. Im einfachsten Fall sind die Ausgangsdaten gleich den Eingangsdaten. Alternativ können digitale Systeme ein Eingangswort in ein Ausgangswort mit einer größeren oder kleineren Wortgröße umsetzen.
1 enthält einen Teil einer Übersetzungsfunktion 104 oder einer angehobenen Übersetzungsfunktion 104, die die Ergebnisse der Schwarzpegelerweiterung zeigt. Wie durch die angehobene Übersetzungsfunktion 104 gezeigt wird, werden Eingangwerte, die kleiner als eine gegebene Schwelle I_knee sind, in kleinere Ausgangswerte übersetzt als die, in die die gleichen Eingangswerte in Abwesenheit der Schwarzpegelerweiterung übersetzt würden. Die Schwarzpegelerweiterung besitzt die Wirkung, die Intensität einer Anzahl schwarzer oder dunkler Bildelemente in dem Bild zu verringern, ohne die hellen Bildelemente in dem Bild zu beeinflussen.
Da die Intensitätserweiterung von der Intensität der Bildelemente abhängt und sie beeinflußt, ist es am zweckmäßigsten, die Intensitätserweiterung an Daten in dem Farbdichte-Farbwert-Format (YUV) auszuführen. Dennoch kann die Intensitätserweiterung an den Bilddaten, allerdings bei einem wesentlich höheren Aufwand in bezug auf die Verarbeitungsleistung, in irgendeinem Format einschließlich RGB ausgeführt werden. Die Intensitätserweiterung wird leicht in digitalen Anzeigesystemen realisiert, kann aber auch in analogen Systemen realisiert werden.
Die Attraktivität einer Helligkeitserweiterung hängt sowohl vom Typ der angezeigten Bilddaten als auch von dem angezeigten Bild ab. Beispielsweise wird die Weißpegelerweiterung typischerweise verwendet, wenn ein Bild eine große Anzahl verhältnismäßig dunkler Bildelemente enthält. Gleichfalls wird die Schwarzpegelerweiterung typischerweise verwendet, wenn ein Bild eine große Anzahl verhältnismäßig heller Bildelemente enthält. Typischerweise werden die Weißpegelerweiterung und die Schwarzpegelerweiterung nicht gleichzeitig verwendet, wobei sie aber nützlich sein können, wenn die Bilddaten primär mittlere Intensitätspegel sind.
Da die Attraktivität der Intensitätserweiterung wenigstens teilweise von den Bilddaten abhängt, ist es vorteilhaft, wenn eine Videoanzeige den Pegel der Erweiterung anhand des Inhalts des Videodatenstroms automatisch ändert. Somit schaffen das offenbarte Verfahren und System ein Mittel zum ständigen Überwachen eines Videodatenstroms und zum veränderlichen Erweitern des Videodatenstroms auf der Grundlage des momentanen und des historischen Inhalts des Videodatenstroms.
Das offenbarte Verfahren und System akkumulieren Daten, die die Intensität der Videodaten für ein momentanes Vollbild und für mehrere frühere Vollbilder beschreiben. Für die Zwecke dieser offenbarung wird angenommen, daß die Bilddaten in einem Proscan, d. h. in einem nicht verschachtelten Format, vorliegen. Dennoch sind die erfinderischen Prinzipien auf verschachtelte Bilddaten sowie auf nicht verschachtelte Bilddaten anwendbar. Verschachtelte Daten werden dadurch verarbeitet, daß die Daten entweder auf Teilbild- oder auf Vollbildgrundlage akkumuliert werden. Somit soll der Begriff Vollbild in dieser Beschreibung und in den Ansprüchen die beiden herkömmlichen Begriffe Teilbild und Vollbild einschließen, um sowohl verschachtelte als auch nicht verschachtelte Bilddaten zu beschreiben.
Die momentanen und die früheren Vollbilddaten werden sowohl dazu verwendet, die Intensitätserweiterung zu ermöglichen, als auch dazu, den Betrag der auf die Videodaten angewendeten Erweiterung zu steuern. Gemäß einer Ausführungsform wird die Intensität der einzelnen Bildelemente mit einer Schwelle verglichen, wobei die Intensitätserweiterung dann ausgeführt wird, wenn der Prozentsatz der Bildelemente mit einer Intensität über oder unter der Schwelle einen gegebenen Prozentsatz übersteigt. Alternative Ausführungsformen verwenden mehrere Schwellen für die Weiß- und Schwarzpegelerweiterung und ändern den Betrag der Erweiterung um einen Faktor, der entweder durch die Anzahl der Bildelemente, die den Schwellenwert erfüllen, oder durch die Anzahl jüngster Bild-Vollbilder, die eine gegebene Intensitätsschwelle erfüllt haben, beeinflußt wird.
Eine Ausführungsform der offenbarten Erfindung vergleicht einen Intensitätswen für jedes Bildelement mit einer Hochpegelschwelle und mit einer Tiefpegelschwelle. Die Hochpegelschwelle I_hl und die Tiefpegelschwelle I_ll liegen typischerweise auf entgegengesetzten Seiten des Punktes, an dem die Ausgangsskalierung beginnt, dem sogenannten Knie (I_knee). Wenn wenigstens eine minimale Anzahl der Bildelemente die Hochpegelschwelle übersteigen und nicht mehr als eine maximale Anzahl von Bildelementen unter der Tiefpegelschwelle liegen, wird die Schwarzpegelerweiterung erhöht. Für die Zwecke dieser offenbarung bedeutet Erhöhen der Erweiterung, daß der Betrag, um den die Daten skaliert oder geändert werden, entweder positiv oder negativ erhöht oder auf einem Maximum gehalten wird. Da der Grad der Erweiterung auf den Intensitätsdaten von früheren Vollbildern beruht, kann das Erhöhen der Erweiterung auch bedeuten, daß ein Zähler erhöht wird, der dazu verwendet wird, zu bestimmen, ob die Daten zu erweitern sind oder wie viel die Daten zu erweitern sind, selbst wenn der Zähler eine Schwelle, bei der die tatsächliche Datenskalierung beginnt, nicht überstiegen hat.
Um z. B. eine Schwarzpegelerweiterung auszuführen, bestimmt ein Komparator, ob ein Intensitätswert für ein momentanes Bildelement eine vorgegebene Hochpegelschwelle übersteigt, d. h. ob das momentane Bildelement ein "helles" Bildelement ist. Ein Histogrammzähler zeichnet die Anzahl der Bildelemente auf, die die Hochpegel-Intensitätsschwelle über eine gegebene Zeitdauer – typischerweise eine Vollbildzeitdauer – übersteigen. Ein zweiter Komparator und ein zweiter Histogrammzähler vergleichen die gleichen Bildelement-Intensitätsdaten mit einer vorgegebenen Tiefpegelschwelle und akkumulieren die Anzahl der Bildelement-Intensitätswerte, die die Tiefpegelschwelle nicht erreichen.
Da jeder der Histogrammzähler die Anzahl der Bildelement-Intensitätswerte akkumuliert hat, die eine Intensitätsschwelle übersteigen, und da die Anzahl der Bildelemente, die getestet werden, festgesetzt ist, repräsentiert das Ausgangssignal jedes Histogramms den Anteil der Bildelemente, die die Schwelle übersteigen. Der Vergleich des Ausgangssignals jedes Histogrammzählers mit einem Schwellenwert ist gleichwertig der Bestimmung, ob die hellen oder dunklen Bildelemente während der vorgegebenen Zeitdauer einen gegebenen Prozentsatz der gesamten Anzahl der Bildelemente übersteigen.
Wenn beide Histogrammzähler ihre jeweiligen Schwellen übersteigen, wird ein Schwarzpegelerweiterungs-Teilbildakkumulator inkrementiert. Der Schwarzpegelerweiterungs-Teilbildakkuxnulatorwert bestimmt den Betrag, um den die Eingangsintensitätsdaten skaliert werden. Typischerweise werden lediglich Bildelementintensitäten skaliert, die kleiner als ein bestimmter Wert I_knee sind.
1 ist eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen dem Intensitätswert der Roh- oder Eingangsbilddaten und dem der skalierten oder Ausgangsbilddaten mit und ohne Schwarzpegelerweiterung zeigt. Die durchgezogene Linie 102 in 1 gibt die Beziehung zwischen Eingangs- und Ausgangsdaten an, wenn es keine Skalierung gibt. Das Strichliniensegment 104 in 1 gibt die Beziehung zwischen Eingangs- und Ausgangsdaten über den Bereich der Eingangswerte, die skaliert werden, an. In 1 werden diejenigen Ausgangswerte, die Eingangswerten über einer Schwelle oder einem Knie t_knee entsprechen, nicht skaliert.
2 ist eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen dem Intensitätswert der Roh- oder Eingangsbilddaten und dem der skalierten oder Ausgangsbilddaten mit und ohne Weißpegelerweiterung zeigt. Die durchgezogene Linie 202 in 2 gibt die Beziehung zwischen Eingangs- und Ausgangsdaten an, wenn es keine Skalierung gibt. Das Strichliniensegment 204 in 2 gibt die Beziehung zwischen Eingangs- und Ausgangsdaten über den Bereich der Eingangswerte, die skaliert werden, an. In 2 werden diejenigen Ausgangswerte, die Eingangswerten unter einer Schwelle oder einem Knie t_knee entsprechen, nicht skaliert.
Während die Intensitätserweiterung die Anzahl der Bildelemente, deren Wert größer oder kleiner als das Intensitätsknie ist, nicht ändert, ändert sie die Verteilung der Intensitäten in dem Bild. Die Schwarzpegelerweiterung verringert die Intensität der Bildelemente, deren Intensität bereits kleiner als das Intensitätsknie ist. Gleichfalls erhöht die Weißpegelerweiterung die Intensität der Bildelemente, deren Intensität bereits größer als das Intensitätsknie ist.
3 ist ein Stromlaufplan einer möglichen Realisierung einer histogrammgestützten adaptiven Weißpegel-Erweiterungsschaltung. In 3 werden die Intensitätsdaten für jedes Bildelement eingegeben Y_in und dazu verwendet, sowohl zu bestimmen, wie viel Intensitätserweiterung ausgeführt wird, als auch die Ausgangsintensität Y_out zu bestimmen, die angezeigt wird. Um eine unerwünschte Intensitätserweiterung zu verhindern, werden die Eingangsdaten zunächst unter Verwendung eines horizontalen Tiefpaßfilters 302 geglättet.
Die geglätteten Eingangsdaten werden durch die Komparatoren 304 und 306 mit der Tiefpegel-Schwellenintensität I_ll und mit der Hochpegel-Schwellenintensität I_hl verglichen. Falls die geglätteten Eingangsdaten die Tiefpegel- Intensitätsschwelle übersteigen, wird der Zähler 308 inkrementiert. Der Zähler 310 wird gleichfalls inkrementiert, wenn die geglätteten Eingangsdaten die Hochpegel-Intensitätsschwelle übersteigen.
Die Ausgangssignale der beiden Zähler werden durch die Komparatoren 312 und 314 mit den Schwellen verglichen. Der Komparator 312 gibt jedesmal ein logisches Wahr-Signal aus, wenn der Ausgangswert des Zählers 308 größer als ein Tiefpegel-Referenzpegel REF%_l ist. Typischerweise ist das Tiefpegel-Referenzsignal eine Zahl, die sechzig Prozent der Bildelemente in einem gegebenen Teilbild repräsentiert. Der Komparator 314 gibt jedesmal ein logisches Wahr-Signal aus, wenn der Ausgangswert des Zählers 310 kleiner als ein Hochpegel-Referenzpegel REF%_h ist. Die Ausgangssignale der Komparatoren 312 und 314 werden durch das UND-Gatter 316 durchgeschaltet. Falls die Ausgangssignale der beiden Komparatoren 312 und 314 logisch wahr sind, nachdem das gesamte Teilbild verarbeitet worden ist, wird der Teilbildzähler 318 inkrementiert. Andernfalls wird der Teilbildzähler 318 dekrementiert. Das Ausgangssignal des Teilbildzählers 318 wird abgeschnitten und das Ergebnis von einem Multiplizierer 322 in der Skalierungsschaltung verwendet.
Der Skalierungsabschnitt der Schaltung arbeitet dadurch, daß der Intensitätskniewert I_knee von der Eingangsintensität subtrahiert und der Wert auf einen positiven Wert begrenzt wird. Daraufhin wird das Ergebnis mit dem abgeschnittenen Ausgangssignal des Teilbildzählers multipliziert und zu der ursprünglichen Eingangsintensität addiert.
Somit erhöht jedes Teilbild der Eingangsdaten, das die Schwellenintensitätsanforderungen erfüllt, bis zu einem Maximalwert den Betrag der auf die Daten angewendeten Intensitätsskalierung, während jedes Teilbild der Eingangsdaten, das die Schwellenintensitätsanforderungen nicht erfüllt, den Betrag der auf die Daten angewendeten Skalierung verringert. Mit Ausnahme dessen, daß der Begrenzungsblock 322 Werte auf null oder negative Werte begrenzt, wird die Schwarzpegelerweiterung auf die gleiche Weise ausgeführt.
Es gibt sehr viel Alternativen zu 3, die die hier offenbarten erfinderischen Konzepte verwenden. Beispielsweise wird die Polarität der durch die Komparatoren 304, 306, 312 und 314 ausgeführten Vergleiche leicht mit sehr kleinen Änderungen an der Logikschaltungsanordnung invertiert. Gleichfalls sind in einigen Ausführungsformen die Zähler 308 und 310, die Komparatoren 312 und 314 und das UND-Gatter 316 durch Rückwärtszähler und eine Logikschaltung ersetzt, die überprüft, daß beide Zähler am Ende des Teilbildes null sind. Eine nochmals weitere Alternative enthält einen Teilbildspeicher 324, der die Ergebnisse des Histogrammvergleichs auf die Eingangsdaten ausrichtet.
4 ist ein Blockschaltplan einer Ausführungsform einer Pegelerweiterungsschaltung 400, die die Schwarzpegelerweiterung und die Weißpegelerweiterung realisieren kann. Diese Algorithmen sind nicht allgemein für Graphikeingangsquellen empfohlen, können aber Videobilder von Nicht-Computergraphikquellen verbessern. Wenn nicht anders festgestellt, werden in den folgenden Figuren alle Pegelerweiterungsregister und Flipflops in der Schaltung 400 auf der steigenden Flanke von WCLK getaktet, während sie asynchron zurückgesetzt werden, wenn RSTZ aktiv ist.
Die in 4 gezeigte Schaltung verwendet ein gemeinsames Knie (I_knee) und Schwellen (I_ll und I_hl) sowohl für die Weißpegelerweiterung als auch für die Schwarzpegelerweiterung. Jedes Bildelement in einem Teilbild wird durch zwei Histogrammkomparatoren 402; die ein Histogramm auf Teilbildbasis akkumulieren, mit den Schwellenwerten verglichen. Ein Bild erfüllt die Bedingungen für die Schwarzpegelerweiterung, falls die Anzahl der Bildelemente, die die Hochpegelschwelle (I_hl) übersteigen, eine programmierbare Hochpegelzählwert-Schwelle übersteigt, während die Anzahl der Bildelemente, die unter die Tiefpegelschwelle (_ll) fallen, eine programmierbare Tiefpegelzählwert-Schwelle übersteigt. Somit wird die Schwarzpegelerweiterung für verhältnismäßig helle Bilder verwendet, die immer noch einen beträchtlichen Anteil dunkler Bildelemente besitzen. Für die Schwarzpegelerweiterung ist ein typischer Wert für die Hochpegelschwelle 60% der Bildelemente in einem gegebenen Teilbild, während ein typischer Wert für die Tiefpegelschwelle 20% der Bildelemente in einem gegebenen Teilbild ist.
Die Schaltung aus 4 programmiert die Schwellen in der Weise, daß sie bei der Ausführung der Weißpegelerweiterung auf entgegengesetzten Seiten liegen. Das Bild erfüllt dann die Bedingungen für die Weißpegelerweiterung auf die gleiche Weise, wie es für die Schwarzpegelerweiterung der Fall war. Somit erfüllt ein Bild die Bedingungen für die Weißpegelerweiterung, wenn das Bild verhältnismäßig dunkel ist, aber dennoch eine wesentliche Anzahl heller Bildelemente enthält. Für die Weißpegelerweiterung ist ein typischer Wert für die Hochpegelschwelle 20% der Bildelemente in einem gegebenen Teilbild, während ein typischer Wert für die Tiefpegelschwelle 60% der Bildelemente in einem gegebenen Teilbild ist.
Wenn die beiden Histogrammkomparatoren 402 ihre jeweiligen Schwellenwert-Zählwerte übersteigen, wird der Teilbildakkumulator 404 um 1 inkrementiert. Falls die beiden Histogrammkomparatoren 402 ihre Schwellenwert-Zählwerte nicht übersteigen, wird der Teilbildakkumulator 404 um 1 dekrementiert. Der Wert des Teilbildakkumulators bestimmt, wieviel Pegelerweiterung auf das Eingangssignal angewendet wird. Somit ist die Pegelerweiterung eine Funktion der vorhergehenden Szeneinformationen, wobei sie eine Zeitkonstante besitzt, die der Anzahl der Teilbilder entspricht, die erforderlich sind, um den maximalen Teilbildzählwert zu erreichen. Die Schaltung aus 4 besitzt einen programmierbaren Teilbildzählwert von 32, 64, 128 oder 256 Teilbildern. Wenn mehrere Verarbeitungswege verwendet werden, um Teile des Bildes parallel zu verarbeiten, sollte für jedes Bildteil ein einzelner Histogrammzählwert verwendet werden. Andernfalls wird wahrscheinlich auf verschiedene Teile des Bildes eine unterschiedliche Pegelerweiterung angewendet, was sichtbare Bildartefakte erzeugt.
Das Ausgangssignal des Teilbildakkumulators 404 steuert den Pegelerweitererblock 406. Außerdem enthält die Pegelerweiterungsschaltung 400 einen Verzögerungsverarbeitungsblock 408, der einige der Pipeline-Steuersignale verzögert, um die Synchronisation mit den verarbeiteten Daten aufrechtzuerhalten. Tabelle 1 ist eine Liste der in 4 gezeigten Signale. Ein P-Busregister 410 enthält neun Achtbit-Register, in denen ein Prozessor den Schwellenwert, den Referenzkniewert und den Schwellenzählwert speichern kann.
Tabelle 1. Pegelerweiterungs-E/A
Die Pegelerweiterungsschaltung 400 nimmt an einem hierfür vorgesehenen A-Kanal-Eingang vorzeichenbehaftete vorgefilterte 10-Bit-Zweierkomplementdaten an und gibt an den A-Kanal entweder verarbeitete oder unverarbeitete vorzeichenbehaftete 10-Bit-Zweierkomplementwerte aus. Außerdem besitzt die Pegel erweiterungsschaltung die Fähigkeit, vorzeichenbehaftete 9-Bit-Zweierkomplementdaten an dem B- und an dem C-Kanal anzunehmen und die Daten unverarbeitet, aber auf die entsprechenden A-Kanal-Daten ausgerichtet, auszugeben.
Falls zu irgendeinem Zeitpunkt während eines gegebenen Teilbildes BLEOLEN = 1 und OLACT = 1 ist – was angibt, daß eine eingebettete Überlage rung freigegeben und vorhanden ist – besitzt der Anwender die Möglichkeit, zu erzwingen, daß der Teilbildakkumulator für das entsprechende Teilbild dekrementiert wird. Dies wird durch einen Pegelerweiterungs-Überlagerungs-Stufenabfall- Steuerparameter (BLEOLRD) gesteuert. Dies führt zu einem Stufenabfall der Pegelerweiterung in der programmierten Zeitkonstanten-Zeitdauer. Falls BLEONEN = 0 oder BLEOLRD = 0 ist, darf OLACT die Erweiterungsverarbeitung nicht beeinflussen. Außerdem besitzt der Anwender die Möglichkeit, die Pegelerweiterung über das Pegelerweiterungs-Master-Stufenabfall-Steuersignal (BLEMRD), das unabhängig von anderen Bedingungen ist, auszuschalten.
Das P-Busregister 410 umfaßt neun programmierbare Register. Die Inhalte dieser Register bestimmen die Schwellenwerte, die Schwellenzählwerte und die Lage des Referenzknies. Sämtliche in dem P-Busregister gespeicherten Werte sind nicht vorzeichenbehaftete positive Zahlen. Für die interne Verarbeitung wird zu den Registerwerten ein Null-Vorzeichenbit hinzugefügt. Tabelle 2 ist eine Beschreibung der P-Busregisterwerte, während die Tabellen 3–5 die Größe jedes Bits in den verschiedenen P-Busregistern zeigen.
Tabelle 2. P-Busregister-Definitionen
Tabelle 3. Bitwerte der P-Busregister 5 und 8
Tabelle 4. Bitwerte der P-Busregister 4 und 7
Tabelle 5. Bitwerte der P-Busregister 0–3 und 6
Durch ein Universalkonfigurationsregister, durch ein DPF2-Konfigurationsregister und durch ein Register für die Konfiguration für die eingebettete Überlagerung werden zusätzliche Steuersignale geliefert. Das Universalkonfigurationsregister liefert die Pegelerweiterungs-Zeitkonstante PBE_TCNST(1:0), die von dem Teilbildakkumulator 404 verwendet wird, um zu steuern, wie schnell die Pegelerweiterung ein Maximum erreicht.
Außerdem liefert das Universalkonfigurationsregister ein Pegelerweiterungs-Master-Stufenabfall-Freigabesignal BLEMRD und ein Überlagerungs-Stufenabfall-Freigabesignal BLEOLRD. Das Überlagerungs-Stufenabfall-Freigabesignal gibt an, ob die Pegelerweiterung kontrolliert auszuschalten ist, wenn Überlagerungen vorhanden sind, oder nicht. Wenn BLEOLRD = 1 ist und jederzeit während eines gegebenen Teilbildes sowohl BLEOLEN als auch OLACT gleichzeitig aktiv sind, was angibt, daß eine eingebettete Überlagerung freigegeben und vorhanden ist, wird der Teilbildakkumulator 404 zu Dekrementieren gezwungen, während die entsprechende Teilbild-Stufen-Pegelerweiterung innerhalb der programmierten Zeitkonstante aus ist. Wenn BLEOLEN = 0 oder BLEOLRD = 0 ist, darf OLACT die Pegelerweiterungsverarbeitung nicht beeinflussen. Das Pegelerweiterungs-Master-Stufenabfall-Freigabesignal BLEMRD gibt an, daß der Teilbildakkumulator 404 unabhängig von irgendwelchen anderen Signalen zu dekrementieren gezwungen wird, während die entsprechende Teilbild-Stufen-Pegel- erweiterung innerhalb der programmierten Zeitkonstante aus ist. obgleich BLEFEN, BLEOLEN und OLACT das Anlegen der Pegelerweiterung an ein Signal steuern, beeinflussen sie den Betrieb der Histogrammerzeugung nicht.
Das DPF2-Konfigurationsregister liefert ein Pegelerweiterungsfunktions-Freigabesignal BLEFEN, das angibt, ob die Pegelerweiterung an die Hauptkanal- verarbeitung angelegt wird oder nicht (OLACT = 0). Wenn BLEFEN = 0 und OLACT = 0 ist, reicht die Pegelerweiterungsschaltung vorzeichenbehaftete Zweierkomplementdaten ohne Änderung auf allen drei Eingangskanälen direkt durch. Wenn BLEFEN = 1 und OLACT = 0 ist, wird die Pegelerweiterung auf die Daten des Kanals A angewendet. Die Daten in den Kanälen B und C werden um einen Betrag verzögert, der gleich der Verarbeitungsverzögerung des Kanals A ist, wobei sie aber nicht geändert werden.
Das Register für die eingebettete Konfiguration liefert ein Pegelerweiterungs-Überlagerungs-Freigabesignal BLEOLEN, das angibt, ob auf die Verarbeitung für die eingebettete Überlagerung eine Pegelerweiterung angewendet wird (OLACT = 1). Wenn OLACT = 1 und BLEOLEN = 0 ist, werden auf allen drei Eingangskanälen vorzeichenbehaftete Zweierkomplementdaten ungeändert durchgereicht. Wenn OLACT = 1 und BLEOLEN = 1 ist, wird auf die Daten des A-Kanals die Pegelerweiterung angewendet.
Das Universal-Konfigurationsregister liefert den Pegelerweiterungsbetriebsart- Auswahlparameter BLEMDSEL. Dieses Signal wählt entweder die Schwarzpegelerweiterungs- oder die Weißpegelerweiterungs-Betriebsart aus. Die Schaltung 400 aus 4 führt keine Weißpegel- und Schwarzpegelerweiterung gleichzeitig aus. Die Tabellen 6 und 7 liefern zusätzliche Informationen über die Betriebsartsteuerung und über die Konfigurationswerte.
Tabelle 6. Pegelerweiterungs-Steuerauswahl
Tabelle 7. Bitwerte des Universal-Pegelerweiterungsregisters
5 ist eine schematische Darstellung des Histogrammkomparators 402 aus 4. Der Histogrammkomparator 402 umfaßt einen Eingangskomparator 502, einen Histogrammzähler 504, eine Ladelogik 506 und die Grenzzustandslogik 508 für den Histogrammkomparator 504, eine Abtast-Halte-Schaltung 510 und eine Ausgangskomparatorschaltung 512. Der Eingangskomparator 502 vergleicht die gefilterten Eingangsbildelementdaten des A-Kanals mit einem programmierbaren Schwellenpegel.
Die Schaltung 400 aus 4 verwendet zwei Histogrammkomparatoren. Die gefilterten Daten werden an den X-Eingang eines Histogrammkomparators 402 und an den Y-Eingang des anderen Histogrammkomparators 402 angelegt. Wenn die gefilterten Daten an den X-Eingang angelegt werden und die Hochpegelschwelle an den Y-Eingang angelegt wird, gibt der Eingangskomparator 502 an, wann die Eingangsdaten die Hochpegelschwelle übersteigen. Wenn die gefilterten Daten an den Y-Eingang angelegt werden und die Hochpegelschwelle an den X-Eingang angelegt wird, gibt der Eingangskomparator 502 an, wann die Eingangsdaten kleiner als die Tiefpegelschwelle sind.
Der Histogrammzähler 504 wird jedesmal um eins inkrementiert, wenn das X-Eingangssignal des Eingangskomparators 502 das Y-Eingangssignal übersteigt, IVALID aktiv hoch ist und der Merker für den Zustand des maximalen Histogrammzählwerts BLE_MAXHC inaktiv tief ist. Somit akkumuliert ein Histogrammkomparator 402 die Anzahl der Bildelemente, die die Hochpegelschwelle übersteigen, während der andere Histogrammkomparator 402 die Anzahl der Bildelemente akkumuliert, die kleiner als die Tiefpegelschwelle sind. Beim Auf- treten von FSYNC wird der Histogrammzähler 504 mit null geladen, wobei verhindert wird, daß er überläuft.
Die Abtast-Halte-Schaltung 510 lädt in jeder FSYNC-Zeitdauer ein Abtast-Halte-Register 514. Der Ausgangskomparator 512 vergleicht das Ausgangssignal des Histogrammzählers 504 mit einer an den Z-Eingang angelegten programmier- baren Zählwertschwelle. Wenn der Histogrammzählerwert den Schwellenwert des Zählwerts übersteigt, gibt der Histogrammkomparatorblock einen Merker für das Übersteigen der Schwelle der aktiven Hochpegelerweiterung BLE_TEF aus.
Die Tabellen 8 und 9 zeigen ausführlich die den Histogrammkomparatoren zugeordneten Signale.
Tabelle 8. Tiefpegelhistogramm-E/A
Tabelle 9. Hochpegelhistogramm-E/A
6 ist eine schematische Darstellung eines Teilbildakkumulators 404 aus 4. Der Teilbildakkumulator liefert eine adaptive Verstärkungssteuerung zum Regeln des Grads der Pegelerweiterung, die den Bilddaten gegeben wird, und dient als Hystereseschleife zum Vermeiden von Flimmern. Der Teilbildakkumulator 404 empfängt von den zwei Histogrammkomparatorblöcken 402 die Merker für das Übersteigen der minimalen und der maximalen Schwelle MINTEF und MAXTEF. Der Teilbildakkumulatorzähler wird inkrementiert, wenn beim Auftreten von FSYNC beide Merker aktiv sind, während er dekrementiert wird, wenn bei FSYNC beide Merker nicht aktiv sind.
Der Teilbildakkumulatorzähler 602 ist ein Neunbit-Zähler, bei dem verhindert wird, daß er über einen wählbaren TC-Wert hinaus überläuft, und außerdem, daß er unter null unterläuft. Das Ausgangssignal des Zählers wird durch einen Zeitkonstanten-Zeitfaktor von 1/4, 1/2, 1 oder 2 dividiert und das Ergebnis je nach dem Wert der Pegelerweiterungs-Verstärkungsauswahl BLEGSEL auf einen Wert von 63 oder 127 geklemmt.
Das skalierte archivierte Zählwertsignal SFLDCNT (6:0) wird dadurch, daß es durch 256 dividiert und ein Bit für das positive Vorzeichen addiert wird, in einen Pegelerweiterungsverstärkungs-Steuerwert umgesetzt. Dies führt zu einem vorzeichenbehafteten 9-Bit-Zweierkomplementwert BLE GAIN (8:0), der acht gebrochene Bits und null signifikante Bits besitzt.
Wenn bestimmte Bedingungen erfüllt sind, bewirken die zusätzlichen Eingangssignale einen Stufenabfall der Pegelerweiterung. Falls die Pegelerweiterung gesperrt ist, wie es durch BLEMRD = 1 angegeben wird, wird der Teilbildakkumulator gezwungen, jedes Auftreten von FSYNC unabhängig von den Werten von MINTEF oder MAXTEF zu dekrementieren. Ähnlich wird der Teilbildakkumulator gezwungen, unabhängig von den Werten von MINTEF oder MAXTEF beim nächsten FSYNC zu dekrementieren, falls BLEOLRD = 1, BLEOLEN = 1 und BLE_OLFLG = 1 ist, was angibt, daß eine eingebettete Überlagerung freigegeben und vorhanden ist und daß der Pegelerweiterungs-Stufenabfall freigegeben ist. Dies bewirkt innerhalb der programmierten Zeitkonstanten-Zeitdauer einen Stufenabfall der Pegelerweiterung.
Tabelle 10 zeigt die von dem Teilbildakkumulator verwendeten Eingangs- und Ausgangssignale. Tabelle 11 zeigt ausführlich die Auswahl einer programmierbaren Zeitkonstante.
Tabelle 10. Teilbildakkumulator-E/A
Tabelle 11. Teilbildakkumulator-Zeitkonstante
7 ist eine schematische Darstellung eines Pegelerweiterers 406 aus 4. Der Pegelerweiterer 406 verwendet den Eingangssubtrahierer 702, um den Referenzkniewert von dem Eingangssignal zu subtrahieren. 8A zeigt den Bereich des Eingangssignals, während 8B das Eingangssignal zeigt, nachdem der Referenzwert von ihm subtrahiert worden ist. Wie in 8C gezeigt ist, skaliert der Multiplizierer 704 die resultierenden Werte durch Multiplizieren mit einem Verstärkungsfaktor BLE_GAIN (8:0).
Die skalierten Daten werden durch den Begrenzer 706 abgeschnitten, um entweder, wie in 8E gezeigt ist, den positiven Teil des skalierten Signals zu erhalten oder, wie in 8D gezeigt ist, den negativen Teil des skalierten Signals zu erhalten. Wenn der Pegelerweiterer 406 eine Weißpegelerweiterung ausführt, was durch das Signal PBC BLEMDSEL angegeben wird, wird das skalierte Signal, wie in 8D gezeigt ist, auf null und auf positive Werte abgeschnitten. Wenn der Pegelerweiterer 406 eine Schwarzpegelerweiterung ausführt, wird das skalierte Signal, wie in 8E gezeigt ist, auf null und auf negative Zahlen abgeschnitten. Bevor das skalierte und abgeschnittene Signal auf den Bereich von 0 bis 255,5 beschränkt wird, wird es durch den Addierer 708 zu einem geeignet verzögerten Eingangssignal addiert. 8H zeigt die resultierende Weißpegel-Erweiterungsfunktion, während 8I die resultierende Schwarzpegel-Erweiterungsfunktion zeigt.
Tabelle 12 listet die von der Pegelerweitererschaltung 406 verwendeten Eingangs- und Ausgangssignale auf.
Tabelle 12. Pegelerweiterer-E/A
9 ist eine schematische Darstellung eines Verzögerungsverarbeitungsblocks 408 aus 4. Der Verzögerungsverarbeitungsblock 408 nimmt mehrere Signale an und übergibt sie über eine Anzahl von Registerverzögerungen. Die Registerverzögerungen entsprechen der Verzögerung, die in dem Hauptdatenkanal zugezogen wird, und erhalten die zeitliche Ausrichtung mit den in dem Hauptkanal verarbeiteten Signalen aufrecht. Außerdem erzeugt der Verzögerungsverarbeitungsblock einen Merker für vorhandene Überlagerung, der auf Vollbildgrundlage aktualisiert wird. Der Merker für vorhandene Überlagerung wird bei jedem FSYNC gelöscht und jedesmal, wenn zu irgendeiner Zeit während einer Vollbildzeitdauer gleichzeitig OLACT = 1 und IVALID = 1 ist, gesetzt.
Tabelle 13 listet die von der Verzögerungsverarbeitungsschaltung verwendeten Eingangs- und Ausgangssignale auf.
Tabelle 13. Verzögerungsverarbeitungs-E/A
Tabelle 14 ist ein Protokoll eines Programms, das so beschaffen ist, daß es die Schwarzweiß-Pegelerweiterung realisiert.
10 ist ein Blockschaltplan einer Ausführungsform eines Anzeigesystems 1000, das die obenbeschriebene histogrammgestützte Intensitätserweiterung enthält. In 10 wird Licht von der Quelle 1004 durch eine Linsengruppe 1006, die für Erläuterungszwecke als Einzellinse gezeigt ist, auf einen räumlichen Lichtmodulator 1002 fokussiert. Das modulierte Licht wird durch die Projektionsoptik 1010, die ebenfalls lediglich für Erläuterungszwecke als Einzellinse gezeigt ist, auf eine Bildebene 1012 projiziert, um ein Bild 1016 zu erzeugen.
Der Controller 1018 empfängt von einer Bildquelle einen Bilddatenstrom und überwacht wie oben beschrieben die Intensitätsverteilung der Bildelemente in jedem Vollbild. Wenn der Controller erfaßt, daß die Intensitätserweiterung, entweder des Weißpegels oder des Schwarzpegels oder beide, angewendet werden sollen, ändert der Controller wie oben beschrieben die Bildintensitätsdaten, bevor er die Bilddaten an den Lichtmodulator überträgt.
Der Lichtmodulator 1002 ist entweder durchsichtig oder reflektierend. Falls ein reflektierender Lichtrnodulator 1002 verwendet wird, ist typischerweise eine Lichtfalle 1008 enthalten, die das ungenutzte Licht von der Lichtquelle 1004 absorbiert. obgleich sie in 10 als getrennte Lichtquelle 1004 und Modulator 1002 und optiksysteme 1006, 1010 gezeigt sind, die eine Anzeigevorrichtung bilden, wird außerdem anstelle der in 10 gezeigten Anzeigevorrichtungskomponenten eine modulierte Lichtquelle wie etwa eine LED-Matrix oder eine CRT verwendet.
Obgleich diese offenbarung bestimmte Logikfunktionen wie etwa das Zählen und das Vergleichen als Heraufzählen oder Übersteigen einer Schwelle erörtert hat, sind selbstverständlich auch die entsprechenden entgegengesetzten Funktionen beabsichtigt. Beispielsweise ist das Heraufzählen bis zu einem Maximum oder einem Schwellenwert gleichwertig dem Rückwärtszählen bis zu einem Minimum oder einem Schwellenwert. Gleichfalls ist das Bestimmen des Prozentsatzes der Bildelemente, die einen bestimmten Schwellenwert übersteigen, gleichwertig dem Bestimmen des Prozentsatzes der Bildelemente, die kleiner als ein bestimmter Schwellenwert sind, die gleich oder größer als ein Schwellenwert sind oder die gleich oder kleiner als ein Schwellenwert sind. Außerdem ist das Bestimmen eines Prozentsatzes von Bildelementen, welche ein Intensitätskriterium erfüllen, gleichwertig dem Bestimmen der Anzahl der Bildelemente, die das Intensitätskriterium erfüllen.
obgleich bis zu diesem Punkt eine besondere Ausführungsform für ein Verfahren zum Ausführen einer histogrammgestützten Pegelerweiterung und ein System dafür offenbart wurden, sollen diese spezifischen Bezugsnamen somit abge sehen von der Darstellung in den folgenden Ansprüchen nicht als Beschränkungen an den Umfang dieser Erfindung betrachtet werden. Nachdem die Erfindung in Verbindung mit bestimmten spezifischen Ausführungsformen von ihr beschrieben wurde, werden dem Fachmann auf dem Gebiet außerdem selbstverständlich weitere Abwandlungen nahegelegt, wobei alle solche Abwandlungen, welche in den Umfang der beigefügten Ansprüche fallen, eingeschlossen sein sollen.

Claims

Verfahren zum Verarbeiten von Bilddaten, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt: Bereitstellen eines ersten Intensitätsschwellenwertes und eines Vollbildintensität-Schwellenwertes; Empfangen eines Vollbildes von Bilddaten, wobei die Bilddaten wenigstens ein Intensitätsdatenwort für jedes Bildelement des Vollbildes enthalten; Vergleichen (304, 306, 402) der Intensitätsdatenwörter mit der ersten Schwelle und Akkumulieren (308, 310) einer ersten Anzahl, die die Anzahl der Intensitätsdatenwörter in einem Vollbild repräsentiert, welche ein Intensitätskriterium in Bezug auf die erste Schwelle erfüllen; und Skalieren (104) eines Teils der Intensitätsdatenwörter, wenn die erste akkumulierte Anzahl den Vollbildintensität-Schwellenwert übersteigt.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner die folgenden Schritte umfaßt: Empfangen einer Reihe von Vollbildern; und Inkrementieren eines Vollbildakkumulatorwertes (404) jedesmal, wenn die erste akkumulierte Anzahl den ersten Vollbildintensität-Schwellenwert übersteigt, wobei der Skalierungsschritt das Skalieren des Teils mit einem Faktor, der durch den Vollbildakkumulatorwert bestimmt ist, umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 2, das ferner den folgenden Schritt umfaßt: Dekrementieren des Vollbildakkumulatorwerts jedesmal, wenn die erste akkumulierte Anzahl den Vollbildintensität-Schwellenwert nicht übersteigt.
Verfahren zum Verarbeiten von Bilddaten nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei das Verfahren ferner die folgenden Schritte umfaßt: Bereitstellen eines zweiten Intensitätsschwellenwertes und eines zweiten Vollbildintensität-Schwellenwertes; Vergleichen der Intensitätsdatenwörter mit der zweiten Schwelle und Akkumulieren einer zweiten Anzahl, die die Anzahl der Intensitätsdatenwörter in einem Vollbild repräsentiert, die ein Intensitätskriterium in Bezug auf die zweite Schwelle erfüllen; und Skalieren (204) eines zweiten Teils der Intensitätsdatenwörter, wenn die zweite akkumulierte Anzahl den zweiten Vollbildintensität-Schwellenwert übersteigt.
Verfahren nach Anspruch 4, der von Anspruch 2 oder Anspruch 3 abhängt und ferner den folgenden Schritt umfaßt: Inkrementieren eines Vollbildakkumulatorwertes jedesmal, wenn die zweite akkumulierte Anzahl den zweiten Vollbildintensität-Schwellenwert übersteigt, wobei der Skalierungsschritt das Skalieren des zweiten Teils mit einem Faktor, der durch den Vollbildakkumulatorwert bestimmt ist, umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 5, das ferner den folgenden Schritt umfaßt: Dekrementieren des Vollbildakkumulatorwerts jedesmal, wenn die zweite akkumulierte Anzahl den zweiten Vollbildintensität-Schwellenwert nicht übersteigt.
Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, das den Schritt umfaßt, bei dem ein erster vorgegebener Intensitätswert bereitgestellt wird, um den skalierten Teil zu definieren.
Verfahren nach Anspruch 7, das ferner den folgenden Schritt umfaßt: Skalieren der Intensitätsdatenwörter, die kleiner als der erste Wert sind, um den Bereich der Intensitätsdatenwörter, die kleiner als der erste Wert sind, zu erhöhen.
Verfahren nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, das den Schritt umfaßt, bei dem ein zweiter vorgegebener Intensitätswert bereitgestellt wird, um den zweiten skalierten Teil zu definieren.
Verfahren nach Anspruch 9, das ferner den folgenden Schritt umfaßt: Skalieren der Intensitätsdatenwörter, die größer als der zweite Wert sind, um den Bereich der Intensitätsdatenwörter, die größer als das Intensitätsknie sind, zu erhöhen.
Anzeigesystem, das umfaßt: einen Controller (1018), der umfaßt: einen Eingang; der ein Eingangsbildsignal empfängt, das Intensitätsdaten für mehrere Bildelemente umfaßt; und eine Pegelerweiterungsschaltung, die so betreibbar ist, daß sie die Intensitätsdaten überwacht und wahlweise einen Teil oder Teile der Intensitätsdaten auf der Grundlage der Intensitätsdaten skaliert; wobei die Pegelerweiterungsschaltung umfaßt: einen Komparator (304, 306, 402), der so betreibbar ist, daß er die Eingangsdaten, einen ersten Intensitätsschwellenwert und einen Vollbildintensität-Schwellenwert empfängt und eine erste Anzahl akkumuliert (308, 310), die die Anzahl von Intensitätsdatenwörtern in dem Eingangsbildsignal repräsentiert, die ein Intensitätskriterium in Bezug auf die erste Intensitätsschwelle erfüllen, und einen Teil der Intensitätsdatenwörter skaliert, wenn die akkumulierte Anzahl den Vollbildintensität-Schwellenwert übersteigt; eine Anzeigevorrichtung (1002), die so betreibbar ist, daß sie die wahlweise skalierten Intensitätsdaten empfängt und unter Verwendung der wahlweise skalierten Intensitätsdaten ein Bild (1016) erzeugt.
Anzeigesystem nach Anspruch 11, das sämtliche Schritte nach einem der Ansprüche 2–10 ausführen kann.