CN100428775C - 图像处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种更好地进行黑色扩展处理而能够显示高质量的图像的图像处理装置。根据本发明的图像处理装置，特征在于具有：对所输入的图像信号，至少检测规定亮度以下的多个亮度区域的每个的度数的亮度特征检测部(4)，就图像信号的规定亮度水平以下的亮度信号用由所述检测部所检测到的多个亮度区域的每个的度数求取黑色扩展的增益量而进行黑色扩展处理的黑色扩展处理部(6)，以及用由所述检测部所检测到的多个亮度区域的每个的度数控制黑色扩展处理部的黑色扩展量的微计算机(5)。

Description

图像处理装置

技术领域

本发明涉及例如电视接收机等图像显示装置，或者DVD播放机或含有数字调谐器的机顶盒等图像处理装置，特别是，涉及具有检测输入图像信号的亮度分布而进行图像质量修正的构成的图像处理装置。

背景技术

关于进行图像的显示的显示装置中所用的谋求对比度感的改善的现有技术，例如日本特开2002-359754号公报专利文献1中所述者是公知的。这公开了从输入图像信号检测亮度直方图，根据此一亮度直方图中的最小的区分范围的分布量修正图像信号的最小值，调整黑色附近的灰度等级。

上述现有技术仅用一个亮度区域的度数信息(也就是仅最小亮度区域的度数信息)进行黑色附近的灰度等级修正，不考虑高于此一最小亮度区域的其他亮度区域的度数信息。因而，在专利文献1中，例如在所检测的亮度直方图中的最小亮度区域的度数多，且没有高一级的亮度区域的度数的情况下，因为灰度等级的修正量减少，故有低亮度侧的黑色的压缩(收缩拉紧)效应减弱的可能性。也就是说，专利文献1中所述者进行更细的灰度等级修正变得困难。

优选是在进行灰度等级修正，特别是黑色扩展处理(用来降低规定亮度以下的图像信号的亮度等级而拉开黑色的灰度等级修正处理)的情况下，通过用多个亮度区域的度数信息，更详细地分析打算修正的灰度等级区域中的图像的特征。而且，优选是通过这种分析更详细地把握图像信号的特征，据此进行适当的处理。

发明内容

本发明提供一种更好地进行黑扩展处理而能够显示高图像质量的图像的图像处理装置。

本发明提供一种图像处理装置，其特征在于，包括：对所输入的图像信号，至少检测规定亮度以下的多个亮度区域的每个的度数的检测部；以及用由所述检测部所检测到的所述多个亮度区域的每个的度数求取黑色扩展的增益量而进行黑色扩展处理的黑色扩展处理部。

本发明提供一种图像处理装置，其特征在于，包括：对所输入的图像信号检测该图像信号的亮度分布的检测部；以及根据对应于由所述检测部所检测到的亮度分布而变化的黑色扩展范围，进行用来降低该黑色扩展范围内具有的图像信号的亮度水平的黑色扩展处理的黑色扩展处理部，所述黑色扩展处理部控制成使所述检测部检测第一亮度分布时的所述黑色扩展范围大于检测第二亮度分布时的所述亮度水平的黑色扩展范围，所述第一亮度分布是，规定亮度以下的第一亮度区域具有第一度数，而且亮度高于该第一亮度区域的第二亮度区域具有第二度数，所述第二亮度分布是，所述第一亮度区域具有所述第一度数，而且所述第二亮度区域具有高于所述第二度数的第三度数。

本发明提供一种图像处理装置，其特征在于，包括：根据输入图像信号检测表示该图像信号的亮度分布的亮度直方图的检测部；对所述图像信号，根据所检测到的所述亮度直方图求取黑色扩展的增益量从而进行黑色扩展处理的黑色扩展处理部；以及基于由所述检测部所检测到的亮度直方图，控制所述黑色扩展处理部中的黑色扩展量的控制部，所述控制部控制成使所述检测部检测第一亮度直方图时的所述黑色扩展量大于检测第二亮度直方图时的所述黑色扩展量，所述第一亮度直方图是，规定亮度以下的第一亮度区域具有第一度数，而且亮度高于该第一亮度区域的第二亮度区域具有第二度数，所述第二亮度直方图是，所述第一亮度区域具有所述第一度数，而且所述第二亮度区域具有高于所述第二度数的第三度数。

本发明提供一种图像处理装置，其特征在于，包括：根据所输入的图像信号，针对多个亮度区域的每个检测其度数的检测部；对所述图像信号用由所述检测部所检测到的所述多个亮度区域的每个的度数求取黑色扩展的增益量而进行黑色扩展处理的黑色扩展处理部；以及基于由所述检测部所检测到的所述度数控制所述黑色扩展处理部的控制部，所述控制部至少用针对规定亮度以下的多个亮度区域的每个所检测到的度数针对该亮度区域的每个求出黑色扩展量，用合计该所求出的各黑色扩展量所得到的合计黑色扩展量控制所述黑色扩展处理部。

本发明提供一种图像处理装置，其特征在于，包括：根据所输入的图像信号，针对多个亮度区域的每个检测其度数的检测部；改变所述图像信号的直流水平的亮度修正部；以及基于由所述检测部所检测到的所述度数控制所述亮度修正部的控制部，所述控制部用至少针对规定亮度以下的多个亮度区域的每个所检测到的度数，针对该亮度区域的每个求出所述直流水平的变化量，用合计该所求出的各变化量所得到的合计变化量作为亮度修正的变化量，控制所述亮度修正部。

根据本发明的图像处理装置，特征在于至少检测规定亮度以下的多个亮度区域的每个的度数，根据此多个亮度区域的每个的度数控制黑色扩展处理中的黑色扩展范围。这里，所谓黑色扩展范围是指控制例如图像信号的亮度等级，例如降低的(几乎成0)范围。具体地说，在1场或1帧的图像期间内检测亮度信号中的亮度直方图。然后基于所检测的亮度直方图，根据最低亮度侧的亮度区域的度数计算用来确定上述黑色扩展范围的修正量，接着根据高一级的亮度区域的度数分别计算修正量。通过针对每个亮度区域连续地进行此一处理，把在各区域处所计算的修正量的合计值取为实际上设定的修正量，由此合计修正量确定上述黑色扩展范围。更具体地说，把在规定亮度以下的第一亮度区域中所检测到的第一度数与预先设定的第一阈值进行比较而求出第一黑色扩展量，把在高于该第一亮度区域的第二亮度区域中所检测到的第二度数与前述第一度数的累计值，与预先设定的第二阈值进行比较而求出第二黑色扩展量，合计该第一黑色扩展量与该第二黑色扩展量而求出前述合计黑色扩展量。此外，也可以不进行上述累计，分别把每个亮度区域的度数与针对该亮度区域所确定的阈值进行比较而求出上述第一、第二黑色扩展量。此时，在各度数或累计度数超过各阈值的情况下，也可以把上述第一、第二黑色扩展量取为0。借此，可得到根据输入图像信号的低亮度侧的亮度分布信息的黑色的压缩效应，可以进行最佳的对比度改善。

根据本发明的黑色扩展处理之一例如下。也就是说，使规定亮度以下的第一亮度区域具有第一度数、而且高于该第一亮度区域的第二亮度区域具有第二度数的情况下的前述黑色扩展范围，大于前述第一亮度区域具有前述第一度数、而且前述第二亮度区域具有高于前述第二度数的第三度数的情况下的前述黑色扩展范围。此外在另一个例子中，使前述规定亮度以下的第一亮度区域具有小于第一阈值的第一度数、而且高于前述第一亮度区域的第二亮度区域具有小于第二阈值的第二度数的情况下的前述黑色扩展范围，大于前述第一亮度区域具有前述第一度数、而且前述第二亮度区域具有小于前述第二阈值且比前述第二度数高的第三度数的情况下的前述黑色扩展范围。

如果用本发明，则可更好地进行黑色扩展处理，收到可显示高质量的图像的效果。

附图说明

图1是根据本发明的第一实施例的图像显示装置的概略图；

图2是本发明中的亮度直方图的检测方法与各种设定值的说明图；

图3是本发明中的黑色扩展控制中用的增益量的计算方法的说明图；

图4是本发明中的黑色扩展控制的动作说明图；

图5是表示根据第一实施例的黑色扩展控制中用的增益量计算方法之一例的图；

图6是表示根据第一实施例的黑色扩展控制中用的增益量计算方法的另一个例子的图；

图7是表示根据第一实施例的黑色扩展控制中用的增益量计算方法的又一个例子的图；

图8是根据本发明的第二实施例的图像显示装置的概略图；

图9是表示根据第二实施例的亮度修正控制中用的移位量计算方法之一例的图；

图10是根据第二实施例的亮度修正控制的动作说明图。

具体实施方式

下面，用附图说明本发明的实施方式。

【第一实施例】

图1是表示根据本发明的图像处理装置的第一实施例的方框图。在本实施例中，作为图像处理装置，以具有液晶板或等离子体显示器板等图像显示部9的、例如电视接收机等图像显示装置为例进行说明。图1中所示的图像显示装置包括图像处理装置1与上述图像显示部9。而且图像处理装置1具有：图像信号的输入端子2，把PC(个人计算机)信号等RGB信号或图像信号(Y、Pb、Pr/Y、Cb、Cr)等的信号格式变换成亮度信号Y与色差信号Cb、Cr的输入矩阵变换部3，由亮度信号Y检测亮度直方图的亮度特征检测部4，基于由前述亮度特征检测部4检测的信息生成各种控制信号的运算控制部(以下记为‘微计算机’)5，根据输入图像信号的亮度直方图的度数分布进行低亮度的灰度等级修正控制的黑色扩展部6，把图像信号(Y、Cb、Cr)变换成适于面板的信号格式的输出矩阵变换部7，以及图像信号的输出端子8。输出端子8连接于图像显示部9，来自输出端子8的输出信号供给到图像显示部9。接下来就上述各要素的动作等的细节进行说明。

电视信号或由DVD播放机所重放的图像信号，作为输入图像信号输入到图像处理装置1的输入端子2。输入到输入端子2的输入图像信号由输入矩阵变换部3变换成亮度信号Y与色差信号Cb、Cr。再者，所输入的图像信号，也可以是PC信号等的RGB信号或图像信号(Y、Pb、Pr/Y、Cb、Cr)等的任何信号格式。亮度特征检测部4从亮度信号Y检测1场或1帧的图像期间内的亮度直方图。检测到的亮度直方图的信息输入到微计算机5。由微计算机5根据所输入的亮度直方图的信息，分析亮度直方图的度数分布特性，基于作为该分析结果的度数分布形成亮度控制信号，输出到黑色扩展部6。在黑色扩展部6中，通过由微计算机5所形成的亮度控制信号，对亮度信号Y进行低亮度侧的灰度等级修正控制，输出到输出矩阵变换部7。在输出矩阵变换部7中，根据由前述黑色扩展部6进行处理的亮度信号Y，与由输入矩阵变换部3所变换的色差信号Cb、Cr，生成例如RGB的三原色信号而输出到输出端子8。此时，输出矩阵变换部7变换成具有大致一致于图像显示部9的画面格式(例如宽高比或垂直、水平像素数)的信号格式的三原色信号。图像显示部9用从此输出端子8所输出的图像信号进行图像的显示。这种处理的结果，在图像显示部9上，显示对输入图像信号改善了对比度感的图像。再者，由输入矩阵变换部3所变换的色差信号Cb、Cr由未画出的色修正电路适当修正想要的色调、彩度，供给到输出矩阵变换部7。

以下，是本实施例的特征。关于用所检测的亮度直方图的黑色扩展控制的细节，用图2～图7进行说明。在本实施例中，黑色扩展控制在亮度特征检测部4、微计算机5与黑色扩展部6中实行。

图2示出在亮度特征检测部4中检测的亮度直方图的检测结果之一例与为了进行黑色扩展控制所使用的各种设定值之一例。

图2(a)示出对某个输入图像信号的亮度直方图的检测结果。在本实施例中，分析检测到的亮度直方图的度数分布，根据其频度进行黑色扩展控制。在把输入图像信号取为1024灰度等级的情况下(用10比特的数字信号表达图像信号的情况下)，以64灰度等级为一个亮度区域，把上述1024灰度等级分割成HST0～HST15的16区域。然后通过针对所分割的16个亮度区域，检测属于该亮度区域的度数而进行亮度直方图的检测。虽然在图2(a)中取为16区域，但是也可以减少4区域、8区域等分割区域。此外，也可以在多于16区域的区域数中检测。再者，在图2(a)、(b)中，纵轴的度数表示像素数。也就是说，图2(a)、(b)中所示的各亮度区域的条线图形表示属于该亮度区域的像素数。

图2(b)是图2(a)的输入振幅值低的区域中的亮度直方图的检测结果。在本实施例中，把HST0～HST4取为规定亮度以下的低亮度区域，把该各亮度区域中的度数分别取为f0～f4。将在图2(b)没有表示的HST5～HST15的度数分别取为f5～f15。也就是说，在本实施例中，用此f0～f15的度数频度进行黑色扩展控制。在以下中，特别就用f0～f4的情况下进行说明。

图2(c)是各亮度区域中的黑色扩展的增益量Gain的说明图。这里，所谓黑色扩展的增益量是用于确定击溃弄光(消除)(这里弄成大约0)黑色的范围，以下，把此一范围称为黑色扩展范围。因而，如果上述增益量多则黑色扩展范围也变宽，如果少则变窄。将可以把上述黑色扩展范围换称为黑色扩展量。在本实施例中，针对检测的每个亮度区域设定增益量，根据其度数计算实际上适用的增益量。例如，HST0的区域中Gain0，HST1的区域中Gain1，HST2的区域中Gain2，HST3的区域中Gain3、HST4的区域中Gain4作为各亮度区域的增益量预先设定。虽然在图2(c)中未画出，但是关于HST5～HST15也同样可以设定Gain5～Gain15。图2(c)中所示的Gain的值毕竟只是一例，各增益量能够设定成任何值。

图2(d)是各亮度区域中的度数的阈值Th的说明用的图，所谓阈值，是用于计算上述增益量时的，各亮度区域中所确定的度数的极限值。在本实施例中，如果各亮度区域的度数超过该阈值，则不进行增益算出处理。该阈值，针对各亮度区域设定，HST0中取为Th0，HST1中取为Th1，HST2中取为Th2，HST3中取为Th3，HST4中取为Th4。图2(d)中所示的阈值毕竟只是一例，各阈值能够设定成任何值。

图3是表示增益设定值G的计算方法之一例的图。此增益设定值基于在亮度特征检测部4中所检测的亮度直方图的度数分布，用图2(c)中的增益量与图2(d)中的阈值由微计算机5来计算。根据本实施例的黑色扩展的增益量的计算方法如下。也就是说，是在由亮度特征检测部4检测到的亮度直方图中从作为亮度最低区域的HST0起依次，按HST1、HST2慢慢向高亮度区域参照其度数频度的方法。首先，参照作为HST0的度数频度的f0。把参照的f0取为直方图度数合计值HSTsum0，把HSTsum0与此HST0中预先确定的阈值Hh0进行比较。如果HSTsum0不超过Th0，则用增益量Gain0，根据HSTsum0与Th0的比率计算增益设定值G0。此一增益设定值G0在本实施例中用以下式(1)来计算。

$G0=\mathrm{Gain}0\·\frac{\mathrm{TH}0-\mathrm{HSTsum}0\left(f0\right)}{\mathrm{TH}0}---\left(1\right)$

从上述式(1)可以看出，HSTsum0越大则G0越小，HSTsum0越小则G0越大。再者，在HSTsum0为0时，G0＝Gain0。

接下来，参照亮度区域HST1的度数f1。把参照的f1与上面参照的f0的合计值取为HSTsum1，把此HSTsum1与此HST1中预先确定的阈值Hh1进行比较。如果HSTsum1超过Th1，则用增益量Gain1，根据HSTsum1与Th1的比率计算增益设定值G1。此增益设定值G1在本实施例中用以下式(2)来计算。

$G1=\mathrm{Gain}1\·\frac{\mathrm{TH}1-\mathrm{HSTsum}1(f0+f1)}{\mathrm{TH}1}---\left(2\right)$

从上述式(2)可以看出，HSTsum越大则G1越小，HSTsum越小则G1越大。再者，在HSTsum1为0时，G1＝Gain1。接下来，参照亮度区域HST2的度数f2。把参照的f2与上面参照的f0和f1的合计值取为HSTsum2，把此HSTsum2与此HST2中预先确定的阈值Hh2进行比较。如果HSTsum2超过Th2，则用增益量Gain2，根据HSTsum2与Th2的比率计算增益设定值G2。此增益设定值G2在本实施例中用以下式(3)来计算。

$G2=\mathrm{Gain}2\·\frac{\mathrm{TH}2-\mathrm{HSTsum}2(f0+f1+f2)}{\mathrm{TH}2}---\left(3\right)$

这里也同样，HSTsum越大则G2越小，HSTsum越小则G2越大。再者，在HSTsum2为0时，G2＝Gain2。最后，参照亮度区域HST3的度数f3。如果把参照的f3与上面参照的f0～f2的合计值取为HSTsum3，则HSTsum3由于超过Th3所以停止增益计算。借此，用来确定实际上适用的黑色扩展范围的设定值，成为G0与G1与G2的合计值BSG。虽然在图3中在参照f3时HSTsum3超过阈值，但是在不超过的情况下HSTsum4中把度数f4、f5与度数依次合计而求出G4、G5。这样一来，在本实施例中，各亮度区域的增益量Gn可以由下式(4)求出。

$\mathrm{Gn}=G\sin n\·\frac{\mathrm{THn}-\underset{n=1}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{fn}}{\mathrm{THn}}---\left(4\right)$

上述n是从0到k的自然数，k是从黑色扩展处理所进行的亮度区域的数减1的值。在本实施例中，由于把HST0至HST4等5个亮度区域取为进行黑色扩展处理的亮度区域，所以k＝4。

另一方面，与上述相反，在HSTsum0(＝f0)超过Th0的情况下，不进行增益设定值的计算而G0成为0，实际上适用的增益设定值BSG也成为0。同样，在HSTsum0在Th0以下，且HSTsum1超过Th1的情况下，仅计算G0。结果，成为BSG＝G0。此外在HSTsum0在Th0以下，以及HSTsum1在Th1以下，且HSTsum2超过Th2的情况下，仅计算G0与G1。结果，成为BSG＝G0+G1。

也就是说，在本实施例中，最终所求出的增益设定值BSG可以通过在各亮度区域中所计算的增益设定值G0、G1、G2、…Gn的值的累计来求出。也就是说，BSG＝G0+G1+G2…Gn的公式成立。而且此累计持续到作为各亮度区域的度数的累计值的HSTsumn超过阈值THn。例如如果亮度区域HST3中的度数的累计值HSTsum3超过该亮度区域中所设定的阈值TH3，则不求出该HST3中的增益设定值，在该时刻增益设定值的累计结束。因而，此时的最终的增益设定值BSG成为BSG＝G0+G1+G2。

再者，在本实施例中，在从低方起依次参照亮度直方图的情况下，根据各亮度区域的度数的合计值(累计值)HSTsumn计算增益。因而，也可以不进行这种累计，例如就HST0而言仅参照度数f0计算G0，就HST1而言仅参照F 1计算G1，就HST2而言仅参照度数f2计算G2。也就是说，也可以个别地比较各亮度区域的度数与针对该亮度区域所确定的阈值来计算各个的增益量。

图4是表示上述所计算的BSG与黑色扩展部6中的黑色扩展处理的关系的图。也就是说本实施例中的黑色扩展处理把根据由亮度特征检测部4检测的亮度直方图的度数分布由微计算机5所求出的黑色扩展的增益量BSG供给到黑色扩展部6，根据此增益量BSG，黑色扩展部把亮度信号的输入振幅水平(输入振幅水平值)变换成图示的输出振幅水平(输出振幅水平值)而输出。

图4(a)是表示没有输出振幅水平对输入振幅水平的变化的线性特性的输入输出振幅水平特性图。如图4(a)中所示，在10比特的处理的情况下输入振幅水平和输出振幅水平由1024灰度等级来表达。这里，黑色扩展处理，对拐点SP以下，也就是由SP所表达的灰度等级以下的输入亮度信号施行。图4(b)是把如上所述所计算的BSG运用于黑色扩展部6的情况下的、此黑色扩展部6的输入输出振幅水平特性图。黑色扩展部6，作为黑色扩展控制，从由上述微计算机5所计算的BSG求出拐点EP，用例如直线连接SP与EP。借此，拐点SP以下的低输入振幅水平附近的灰度等级降低，黑水平附近的灰度等级压缩。借此，提高视觉上的对比度感，特别是低亮度区域的对比度感。EP因BSG的大小而变化。也就是说，如果BSG小则压缩效应减弱，如果BSG大则压缩效应增强。而且，由BSG确定的黑色扩展范围内的亮度水平，如从图4(b)所见降低得几乎为0。虽然在本实施例中，把此黑色扩展范围取为黑色扩展量，但是也可以把上述连接SP与EP的直线的斜率取为黑色扩展量。在此情况下，因为BSG越大则其斜率越陡，故黑色扩展量增大。

图5是表示与图4中所示者不同的亮度直方图检测结果的黑色扩展的增益量的计算结果，和把它运用于黑色扩展处理的结果的例子的图。在图5(a)中，示出亮度区域HST0的度数f0非常多，其他区域的度数不太高的情况下的亮度直方图检测结果。在此情况下，对所检测的亮度直方图的总度数来说f0成为非常高的比率。

图5(b)示出基于图5(a)的度数分布计算的黑色扩展的增益量的计算结果。在图5(b)中，因为f0以外非常少，f0非常大故超过Th0。在此情况下，因为参照的度数仅是f0，故HSTsumn成为与f0相等。也就是说，因为HSTsumn超过Th0而不进行增益计算处理故BSG成为0。

图5(c)是表示实际上把BSG(＝0)运用于黑色扩展部6的情况下的，该黑色扩展部6的输入输出特性的图。因为由图5(b)计算的BSG为0故EP成为0。也就是说，连接SP与EP的线成为原本具有的线性直线的状态不变的输入振幅水平。也就是说此例子示出整个画面上的低亮度区域的分布大的例子。此时如果进行黑色扩展，则发生所谓黑色偏差而低亮度区域的对比度降低。因而在本实施例中，对具有这种亮度直方图的图像信号，不进行黑色扩展而防止上述黑色偏差。

图6是表示又一种不同的亮度直方图检测结果的黑色扩展的增益量的计算结果，和把它运用于黑色扩展处理的结果的例子的图。图6(a)示出亮度区域HST1的度数f1非常多，其他区域的度数不太高的情况下的亮度直方图的检测结果。在此情况下，对所检测的亮度直方图的总度数而言f1成为非常高的比率。

图6(b)示出基于图6(a)的度数分布计算的黑色扩展的增益量的计算结果。在图6(b)中，因为f1以外非常少，f1非常大故超过Th1。在此情况下，因为参照的度数是f0与f1，故一开始把HSTsum0取为f0如上所述计算G0。接着作为HSTsum1，求出度数f0与度数f1的合计值。这里，因为HSTsum1超过Th1故增益计算处理中止，BSG成为与G0相等。

图6(c)是表示实际上把BSG(＝G0)运用于黑色扩展部6的情况下的，该黑色扩展部6的输入输出特性的图。由图6(b)计算的BSG，EP成为G0的位置。也就是说，通过用直线连接SP与EP成为图6(c)中所示的输入输出振幅水平特性，低振幅水平附近的灰度等级被压缩。因此，视觉上的对比度感提高。在此例子的情况下，比起图5的例子来黑色扩展量加大，此外比起图4中所示的例子来黑色扩展量减小。

图7是表示又一种亮度直方图检测结果的黑色扩展的增益量的计算结果，和把它运用于黑色扩展处理的结果的例子的图。图7(a)示出亮度区域HST2的度数f2非常多，其他区域的度数不太高的情况下的亮度直方图的检测结果。在此情况下，对所检测的亮度直方图的总度数而言f2成为非常高的比率。

图7(b)示出基于图7(a)的度数分布计算的黑色扩展的增益量的计算结果。在图7(b)中，因为f2以外非常少，f2非常大故超过Th2。在此情况下，参照的度数是f0与f1与f2。由此，一开始把HSTsum0取为f0而计算G0，接着把HSTSsum1取为f0+f1而计算G1。然后把HSTsum2作为f0、f1、f2的合计值而求出。这里，因为HSTsum2超过Th2故增益计算处理中止。结果，BSG成为G0与G1的合计值。

图7(c)是表示实际上把BSG(＝G0+G1)运用于黑色扩展部6的情况下的，该黑色扩展部6的输入输出特性的图。由图7(b)计算的BSG成为对应于G0与G1的合计值的位置。也就是说，通过用直线连接SP与EP成为图7(c)中所示的输入输出振幅水平特性，比起图6(c)来低振幅水平附近的灰度等级更被压缩。结果此，视觉上的对比度感进一步提高。

从上述图4～图7可以看出，在规定亮度以下的多个亮度区域中，此多个亮度区域当中的高亮度区域的度数分布越高则黑色扩展量越大，相反多个亮度区域当中的低亮度区域的度数分布越高则黑色扩展量越小。由此如果用本实施例，则可以降低黑色偏差同时更好地进行黑色扩展处理。此外，根据本实施例的黑色扩展处理可以得到以下的特性。也就是说，可以使规定亮度以下的第一亮度区域(例如HST0)具有第一度数(f0)，而且高于该第一亮度区域的第二亮度区域(HST1)具有第二度数(f1)的情况下的黑色扩展范围(黑色扩展量)大于第一亮度区域具有前述第一度数、而且前述第二亮度区域具有高于前述第二度数的第三度数的情况下的黑色扩展范围。此外，可以使规定亮度以下的第一亮度区域(HST0)具有小于第一阈值(TH0)的第一度数(f0)、而且高于该第一亮度区域的第二亮度区域(HST1)具有小于第二阈值(TH1)的度数(f2)的情况下的黑色扩展范围(黑色扩展量)大于第一亮度区域具有前述第一度数、而且前述第二亮度区域具有小于前述第二阈值且高于前述第二度数的第三度数的情况下的前述黑色扩展范围。

也就是说，分别考虑具有不同的直方图的式样的两种图像信号所输入的情况下。在第一直方图式样和第二直方图式样中，取为亮度区域HST0都具有阈值TH0以下的同一度数f0。此时，在第一直方图式样的HST1的度数f11为TH1以下，而且小于第二直方图式样的HST1的度数f12的情况下，因为f11与TH1之差大于f12与TH1之差，故第一直方图式样的黑色扩展量大于第二直方图式样的黑色扩展量。也就是说，在此情况下，因为第二直方图式样一方低亮度区域的分布高，故黑色扩展量受到抑制。也就是说，本实施例，就黑色扩展处理所施行的规定亮度以下的亮度区域而言，检测多个亮度区域中的度数分布而确定黑色扩展量。因此，可进行更精细的黑色扩展处理。

这样一来，根据本实施例的黑色扩展控制，就由亮度特征检测部4检测到的亮度直方图而言，从低亮度侧的亮度区域的度数起依次参照，针对每个该亮度区域由微计算机5分别计算黑色扩展的增益量。而且由微计算机5合计每个亮度区域的增益量而求出合计黑色扩展量，把它运用于黑色扩展部6。借此，在图像显示部9上所显示的图像是低亮度侧的黑色的灰度等级压缩，视觉上的对比度感提高的输出图像被显示。

【第二实施例】

图8是表示根据本发明的图像处理装置的第二实施例的方框图。在本实施例中，代替图1中所构成的黑色扩展部6具有使输入图像信号的直流水平(DC值)移位的亮度(brightness)修正部10。再者，对与图1相同的部分赋予同一标号表示，省略其重复的说明。

在图8中，亮度修正部10靠由微计算机5所形成的亮度控制信号控制DC水平的移位量，按照此移位量移位亮度信号Y的DC水平。使用借此产生的动态范围的裕度直到极限而进行对比度提高处理，输出到输出矩阵变换部7。以后成为与第一实施例相同的控制。

下面，就本实施例，除了上述图8之外，用图9和图10进行说明。根据本实施例的对比度提高处理，在亮度特征检测部4、微计算机5和亮度修正部6中实行。而且亮度修正部6基于由亮度特征检测部4检测的亮度直方图的度数分布进行亮度修正。

图9是用来说明DC水平的移位量设定值的计算方法的图。在本实施例中，基于在亮度特征检测部4中检测到的亮度直方图的度数分布，用针对亮度直方图的区域所设定的移位量，由微计算机5来计算DC水平的移位量。

图9(a)示出各亮度直方图区域中的亮度修正的移位量。所谓亮度修正的移位量是降低亮度信号Y的DC水平的移位量，如果此量多则DC水平的降低量也加大，如果少则DC水平的降低量也减小。在本实施例中，针对每个亮度区域分别设定移位量，根据各亮度区域的度数计算实际上适用的移位量。在HST0的区域中Shift0，在HST1的区域中Shift1，在HST2的区域中Shift2，在HST3的区域中Shift3，在HST4的区域中Shift4分别作为亮度修正的移位量预先设定。虽然图9(a)中未画出，但是关于HST5～HST15也同样可以设定成Shift5～Shift15。图9(a)毕竟只是一例，各移位量能够设定成任何值。

图9(b)是用来说明根据本实施例的DC水平的移位量设定值的计算方法的图。本实施例的亮度修正的移位量设定值的计算方法与前述第一实施例中的图3中说明的黑色扩展的增益量的计算方法在以下点上不同。也就是说，增益量Gain变更成移位量Shift这一点上，在各亮度区域中所计算的增益设定值G变更成移位量设定值S这一点上，实际上运用于黑色扩展部6的增益量BSG变更成运用于亮度修正部10的移位量BCG这一点上与第一实施例不同。除此之外，与第一实施例是相同的，亮度直方图的度数的参照方法或设定值的计算顺序都成为同样的计算方法。因此，这里省略计算方法。

图10是表示使用亮度修正的移位量BCG的亮度修正部10的输入输出特性的图。图10(a)是表示没有输出振幅水平对输入振幅水平的变化的线性的特性的输入输出特性图，示出把移位量BCG运用于亮度修正部10前的特性图。如图10(a)中所示，在10比特的处理的情况下输入振幅水平和输出振幅水平由1024灰度等级来表达。在根据本实施例的亮度修正控制中，使连接起点SL与终点EL的直线根据所计算的移位量BCG向下移位。即，表示最高输出振幅水平的点SL从1023向下方移位，随此使表示最低输出振幅水平的点EL的输入振幅水平从0向上(也就是右侧)移位。

在图10(b)中，示出亮度修正的移位量BCG被适用的亮度修正部10的输入输出特性之一例。从图10(b)可以看出，点EL按所运用的BCG的水平向右侧移位。随此，点SL比起图10(a)来也向下方移位变化。因为通过此控制，输出振幅水平对输入振幅水平降低，故整个图像的亮度变暗，发生作为动态范围的裕度的DL。因此，在本实施例中，用提高整个图像的亮度，完全有效地使用动态范围的控制。

图10(c)是说明有效地使用由图10(b)产生的动态范围的裕度DL用的控制的图。从图10(c)，为了有效地使用DL进行使点SL向作为输出振幅水平的最大值的1023移位的控制。借此，图10(c)的连接点SL与点EL的直线比起图10(b)的连接点SL与点EL的直线来，其斜率提高。由此，因为相对输入振幅水平所分配的输出振幅水平的灰度等级数增加故灰度等级感提高，进而因为图像的亮度也提高，故视觉上的对比度感提高。通过此控制，成为消除浪费的情况而有效地使用整个动态范围的输出振幅水平特性。

这样一来，根据本实施例的黑色扩展控制，就由亮度特征检测部4检测的亮度直方图而言，从低亮度侧的亮度区域的度数起依次参照，针对每个亮度区域由微计算机5分别计算亮度修正的移位量。然后由微计算机5合计每个亮度区域的移位量而求出合计移位量，把它运用于亮度修正部10。借此，在图像显示部9上所显示的图像，低亮度侧的黑色的灰度等级压缩，进而可以显示视觉上的整个图像的对比度感提高的输出图像。

再者，虽然在上述说明中，作为图像处理装置，以电视接收机等图像处理装置为例进行了说明，但是也可以运用于DVD播放机或具有数字调谐器的机顶盒，或者硬盘记录机。此外，图像显示部也是，不限于液晶板、PDP，不用说也能够运用于FED或背投型显示装置。

Claims (17)

1.一种图像处理装置，其特征在于，包括：

对所输入的图像信号，至少检测规定亮度以下的多个亮度区域的每个的度数的检测部；以及

用由所述检测部所检测到的所述多个亮度区域的每个的度数求取黑色扩展的增益量而进行黑色扩展处理的黑色扩展处理部。

2.根据权利要求1中所述的图像处理装置，其特征在于，所述检测部检测所述图像信号的1帧或1场期间的所述度数。

3.根据权利要求1中所述的图像处理装置，其特征在于，所述黑色扩展处理部控制对应于所述所检测到的所述多个亮度区域的每个的度数而变化的黑色扩展范围内的亮度信号的水平，

使所述规定亮度以下的第一亮度区域具有第一度数、而且亮度高于该第一亮度区域的第二亮度区域具有第二度数的情况下的所述黑色扩展范围大于所述第一亮度区域具有所述第一度数、而且所述第二亮度区域具有高于所述第二度数的第三度数的情况下的所述黑色扩展范围。

4.根据权利要求1中所述的图像处理装置，其特征在于，所述黑色扩展处理部降低对应于所述所检测到的所述多个亮度区域的每个的度数而变化的黑色扩展范围内的亮度信号的水平，

使所述规定亮度以下的第一亮度区域具有小于第一阈值的第一度数、而且亮度高于该第一亮度区域的第二亮度区域具有小于第二阈值的第二度数的情况下的所述黑色扩展范围大于所述第一亮度区域具有所述第一度数、而且所述第二亮度区域具有小于所述第二阈值且高于所述第二度数的第三度数的情况下的所述亮度水平的所述黑色扩展范围。

5.根据权利要求1中所述的图像处理装置，其特征在于，该图像处理装置具有用来自所述黑色扩展处理部的信号而显示图像的显示部。

6.一种图像处理装置，其特征在于，包括：

对所输入的图像信号检测该图像信号的亮度分布的检测部；以及

根据对应于由所述检测部所检测到的亮度分布而变化的黑色扩展范围，进行用来降低该黑色扩展范围内具有的图像信号的亮度水平的黑色扩展处理的黑色扩展处理部，

所述黑色扩展处理部控制成使所述检测部检测第一亮度分布时的所述黑色扩展范围大于检测第二亮度分布时的所述亮度水平的黑色扩展范围，

所述第一亮度分布是，规定亮度以下的第一亮度区域具有第一度数，而且亮度高于该第一亮度区域的第二亮度区域具有第二度数，

所述第二亮度分布是，所述第一亮度区域具有所述第一度数，而且所述第二亮度区域具有高于所述第二度数的第三度数。

7.根据权利要求6中所述的图像处理装置，其特征在于，所述黑色扩展处理部把所述黑色扩展范围内具有的所述图像信号的亮度水平取为0。

8.一种图像处理装置，其特征在于，包括：

根据输入图像信号检测表示该图像信号的亮度分布的亮度直方图的检测部；

对所述图像信号，根据所检测到的所述亮度直方图求取黑色扩展的增益量从而进行黑色扩展处理的黑色扩展处理部；以及

基于由所述检测部所检测到的亮度直方图，控制所述黑色扩展处理部中的黑色扩展量的控制部，

所述控制部控制成使所述检测部检测第一亮度直方图时的所述黑色扩展量大于检测第二亮度直方图时的所述黑色扩展量，

所述第一亮度直方图是，规定亮度以下的第一亮度区域具有第一度数，而且亮度高于该第一亮度区域的第二亮度区域具有第二度数，

所述第二亮度直方图是，所述第一亮度区域具有所述第一度数，而且所述第二亮度区域具有高于所述第二度数的第三度数。

9.根据权利要求8中所述的图像处理装置，其特征在于，所述第一度数小于预先设定的第一阈值，所述第二度数和第三度数小于预先设定的第一阈值。

10.一种图像处理装置，其特征在于，包括：

根据所输入的图像信号，针对多个亮度区域的每个检测其度数的检测部；

对所述图像信号用由所述检测部所检测到的所述多个亮度区域的每个的度数求取黑色扩展的增益量而进行黑色扩展处理的黑色扩展处理部；以及

基于由所述检测部所检测到的所述度数控制所述黑色扩展处理部的控制部，

所述控制部至少用针对规定亮度以下的多个亮度区域的每个所检测到的度数针对该亮度区域的每个求出黑色扩展量，用合计该所求出的各黑色扩展量所得到的合计黑色扩展量控制所述黑色扩展处理部。

11.根据权利要求10中所述的图像处理装置，其特征在于，所述控制部把在规定亮度以下的第一亮度区域中所检测到的第一度数与预先设定的第一阈值进行比较而求出第一黑色扩展量，把在亮度高于该第一亮度区域的第二亮度区域中所检测到的第二度数与所述第一度数的累计值，与预先设定的第二阈值进行比较而求出第二黑色扩展量，合计该第一黑色扩展量与该第二黑色扩展量而求出所述合计黑色扩展量。

12.根据权利要求10中所述的图像处理装置，其特征在于，在所述第一度数超过所述第一阈值的情况下把所述第一黑色扩展量取为0，在所述第一度数与第二度数的合计超过所述第二阈值的情况下把所述第二黑色扩展量取为0。

13.根据权利要求10中所述的图像处理装置，其特征在于，所述控制部，把在规定亮度以下的第一亮度区域中所检测到的第一度数与预先设定的第一阈值进行比较而求出第一黑色扩展量，把在亮度高于该第一亮度区域的第二亮度区域中所检测到的第二度数与预先设定的第二阈值进行比较而求出第二黑色扩展量，合计该第一黑色扩展量与该第二黑色扩展量而求出所述合计黑色扩展量。

14.根据权利要求13中所述的图像处理装置，其特征在于，在所述第一度数超过所述第一阈值的情况下把所述第一黑色扩展量取为0，在所述第二度数超过所述第二阈值的情况下把所述第二黑色扩展量取为0。

15.根据权利要求10中所述的图像处理装置，其特征在于，还包括：

用由所述检测部所检测到的所述多个亮度区域的每个的度数改变亮度信号的直流水平的亮度修正部。

16.一种图像处理装置，其特征在于，包括：

根据所输入的图像信号，针对多个亮度区域的每个检测其度数的检测部；

改变所述图像信号的直流水平的亮度修正部；以及

基于由所述检测部所检测到的所述度数控制所述亮度修正部的控制部，

所述控制部用至少针对规定亮度以下的多个亮度区域的每个所检测到的度数，针对该亮度区域的每个求出所述直流水平的变化量，用合计该所求出的各变化量所得到的合计变化量作为亮度修正的变化量，控制所述亮度修正部。

17.根据权利要求16中所述的图像处理装置，其特征在于，按照通过所述亮度修正部进行的直流水平变化控制产生的动态范围的裕度，控制所述图像信号的振幅水平。

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