CN101014089A - 扣心装置、使用扣心装置的亮度处理器及其方法 - Google Patents

Abstract

一种扣心装置，具有接收亮度信号的信号接收部分，和将输出亮度信号线性地输出的扣心部分，这是通过将与预置临界亮度等级对应的扣心斜率仅仅应用到亮度信号之间的临界亮度等级或更高的输入亮度信号。扣心斜率是指，当从临界亮度到最大输入亮度等级的输入亮度信号与输出亮度等级的全部范围相匹配时的斜率。因此，高频频带中高灰度信号的增益可以补偿，而且可以改善图像质量的锐度。

Description

扣心装置、使用扣心装置的亮度处理器及其方法

技术领域

本发明涉及到一种扣心(coring)装置，和使用该扣心装置的亮度处理器及其方法。尤其是，本发明涉及到一种扣心装置，其通过将从临界亮度等级到最大输入亮度的输入亮度等级与输出亮度等级的整个量程进行匹配，来计算与输入亮度信号对应的输出亮度信号；一种使用该扣心装置的亮度处理器；及其方法。

背景技术

由于电子技术日益发展，用户期望在图像显示装置上看到较高质量的图像，例如具有水平与垂直轮廓校正的图像。

通常，水平和垂直轮廓校正是用于图像信号处理机的校正操作，例如为了提供具有明晰轮廓的图像而处理信号的电视机。该水平和垂直轮廓校正由亮度处理器执行。

同时，在接收的图像信号中也插入了噪音而且输入给亮度处理器。在这种情况下，如果将具有噪音的图像信号提供给水平与垂直轮廓校正电路，则噪音被不必要地轮廓校正并且图像质量下降。

因此，常规亮度处理器通常具有扣心功能。扣心功能是用于除去输入亮度信号临界等级以下的亮度信号的功能，并且仅仅检测其亮度等级是临界等级或更高的亮度信号。因为噪音通常插入到低-灰度信号，所以通过设置无信号区的一定大小，只输出排除在无信号区外的亮度信号，以便用于水平与垂直轮廓校正。

图1是描述常规亮度处理器中执行扣心方法的图。在图1中，横轴是输入亮度等级，而纵轴是输出亮度等级。

如果接收的是输入亮度信号，则亮度处理器输出相应的输出亮度信号。如果输入亮度等级与输出亮度等级分别是在0-100 IRE的相同的范围内，则输入与输出亮度信号之间的相互关系可以显示如第一曲线图10，它是一条经过零点的45°直线。

如果在这种情况下应用扣心，当临界等级是β时，斜率保持在45°而且第一曲线图10移到右边。也就是说，输入与输出亮度信号之间的相互关系显示如第二曲线图20。显示输入与输出亮度信号之间的相互关系如第一与第二曲线图10和20图形的角度，即，斜率，其通常称为扣心斜率。

因此，在常规亮度处理器中的扣心装置忽略低于β的输入亮度信号，而且对β或更高的输入亮度信号，计算与第二曲线图20对应的输出亮度信号。

同时，根据这种常规扣心装置，由于线性扣心利用扣心斜率是保持在45°斜率的第二曲线图20，所以具有高输入亮度等级的信号不能显示而且灰度信号的输出增益下降。因此，导致图像的锐度降低。

发明内容

本发明的一方面将针对上述问题与/或缺点。因此，本发明的目的是提供一种扣心装置，它通过应用与临界等级相对应的扣心(coring)斜率，来计算与输入亮度信号对应的输出亮度信号，及其方法。

本发明的另一方面是提供利用该扣心装置处理亮度的亮度信息处理器，及其方法。

为了实现上面描述的和本发明的其他方面，提供的一种扣心装置包括接收亮度信号的接收部分，和扣心部分，它通过将对应于预置临界亮度等级的扣心斜率仅仅应用到等于临界亮度等级或更高的输入亮度信号，将输出亮度信号线性地输出。

该扣心部分可以利用下面方程式定义的扣心斜率计算与输入亮度信号对应的输出亮度信号： $\mathrm{\α}={\tan }^{-1}\frac{b}{a-c},$ 其中α扣心斜率，a是最大输入亮度等级，b是最大输出亮度等级，而c是临界亮度等级。

该扣心部分可以利用下面方程式定义的扣心斜率计算与输入亮度信号对应的输出亮度信号： $y=\frac{b}{a-c}x-\frac{\mathrm{bc}}{a-c},$ 其中x是输入亮度等级，而y是输出亮度等级。

该扣心装置还可以包括一查找表格，它存储通过将该扣心斜率应用到每个输入亮度等级来预先计算出的输出亮度等级，其中扣心部分参照查找表格将与输入亮度信号对应的输出亮度信号输出。

最大输入亮度等级和最大输出端亮度等级可以是相同的，而临界亮度可以是可调节的。

根据本发明示范实施例的亮度处理器包括：高通滤波器，如果亮度信号被输入，它只能通过亮度信号的高频分量的；减法器，它从亮度信号中除去由高通滤波器通过的亮度信号并且输出低频频带的亮度信号；扣心装置，它通过将与预置临界亮度等级对应的扣心斜率应用到仅仅由高通滤波器通过的亮度信号的部分(其等于或大于临界亮度等级)，将输出亮度信号线性地输出；和加法器，它将由扣心装置计算的输出亮度信号与从减法器输出的低频频带的亮度信号相加。

该扣心装置可以利用下面方程式获得的扣心斜率计算与输入亮度信号对应的输出亮度信号： $\mathrm{\α}={\tan }^{-1}\frac{b}{a-c},$ 其中α是扣心斜率，a是最大输入亮度等级，b是最大输出亮度等级，而c是临界亮度等级。

该扣心装置可以利用下面方程式计算与输入亮度信号对应的输出亮度信号： $y=\frac{b}{a-c}x-\frac{\mathrm{bc}}{a-c},$ 其中x是输入亮度等级，而y是输出亮度等级。

该扣心装置参照可以一个查找表格输出与输入亮度信号对应的输出亮度信号，该查找表格存储通过应用扣心斜率到每一输入亮度等级而预先计算的输出亮度等级。

最大输入亮度等级和最大输出端亮度等级可以是相同的，而临界亮度可以是可调节的。

根据本发明示范实施例的扣心方法包括：(a)接收亮度信号、(b)检测亮度等级是预置临界亮度等级或者更高的输入亮度信号部分，和(c)通过将与临界亮度等级对应的扣心斜率应用到检测的输入亮度信号，线性地输出一个输出亮度信号。

操作(c)可以包括利用方程式中的扣心斜率计算与输入亮度信号对应的输出亮度信号： $\mathrm{\α}={\tan }^{-1}\frac{b}{a-c},$ 其中α是扣心斜率，a是最大输入亮度等级，b是最大输出亮度等级，而c是临界亮度等级。

操作(c)可以包括利用下面方程式计算与输入亮度信号对应的输出亮度信号： $y=\frac{b}{a-c}x-\frac{\mathrm{bc}}{a-c},$ 其中x是输入亮度等级，而y是输出亮度等级。

操作(c)可以包括参照查找表格输出与输入亮度信号对应的输出亮度信号，该查找表格存储通过将扣心斜率应用到每一输入亮度等级而预计算的输出亮度等级。

最大输入亮度等级和最大输出亮度等级可以是相同的。

该扣心方法还可以包括设置最小输入亮度等级与最大输入亮度等级之间的临界亮度等级。

根据本发明示范实施例的亮度处理方法包括：(a)利用高通滤波器仅仅通过输入亮度信号的高频部分，(b)利用减法器，从输入亮度信号除去由高通滤波器通过的亮度信号的部分，和输出输入亮度信号的低频部分，(c)检测其亮度等级是预置临界亮度等级或更高的由高通滤波器通过的输入亮度信号的部分，(d)通过将与临界亮度等级对应的扣心斜率应用到检测的输入亮度信号的部分，将输出亮度信号线性地输出，和(e)将线性计算的输出亮度信号与(b)操作输出的低频频带亮度信号相加，以便产生最终输出亮度信号。

操作(d)可以包括利用以下方程式获得的扣心斜率计算与输入亮度信号对应的输出亮度信号： $\mathrm{\α}={\tan }^{-1}\frac{b}{a-c},$ 其中α是扣心斜率，a是最大输入亮度等级，b是最大输出亮度等级，而c是临界亮度等级。

操作(d)可以包括利用下面方程式计算与输入亮度信号对应的输出亮度信号： $y=\frac{b}{a-c}x-\frac{\mathrm{bc}}{a-c},$ 其中x是输入亮度等级，而y是输出亮度等级。

操作(d)可以包括参照查找表格输出与输入亮度信号对应的输出亮度信号，该查找表格存储通过将扣心斜率应用到每一输入亮度等级而预计算的输出亮度等级。

最大输入亮度等级和最大输出亮度等级可能是一样的。

该亮度处理方法还可以包括设置最小输入亮度等级与最大输入亮度等级之间的临界亮度等级。

附图描述

通过参照附图详细地描写示范的实施例，本发明实施例的上述及其他方面及其他特征将变得更明显，其中：

图1是描述常规扣心方法的图；

图2显示根据本发明的示范实施例的扣心装置的结构；

图3显示根据本发明的另一个示范实施例的扣心装置结构；

图4是描述图2与3的扣心装置中实现的扣心方法的曲线图；

图5是描述利用图2与3的扣心装置的亮度处理器的示范结构的方框图；

图6是描述根据本发明的示范实施例的扣心方法的流程图；和

图7是描述根据本发明的示范实施例的亮度处理方法的流程图。

在这些附图中，同样的参考数字将理解为涉及到同样的部分、元件和结构。

具体实施方式

在下文中，将参考附图详细地描写本发明的示范实施例。

在下面描述中，即使在不同的附图中相同的参考数字也用于相同的元件。在描述中提供一些细节，例如提供具体构造和元件描述以便帮助全面地理解本发明。还有，对于那些技术上精通的人们熟悉的功能或者结构没有详细描写，因为不必要的细节将使本发明的特点不明显。

图2显示根据本发明的示范实施例的扣心装置的结构。根据图2，该扣心装置100包括：信号接收部分110，和扣心部分120。21

信号接收部分110接收来自外部电路的亮度信号。外电路可以是任何各种各样的电路，例如滤波器、调谐电路、信号处理器和输入/输出端口。信号接收部分110将接收的亮度信号传送到扣心部分120。

该扣心部分120从接收的亮度信号除去低于预置临界亮度等级的亮度信号部分，并且通过将扣心斜率应用到在临界亮度等级或者更大的亮度信号的部分来计算输出亮度信号。

在这种情况下，扣心斜率根据临界亮度等级来确定。即，如果临界亮度等级高，则扣心斜率高，否则如果临界亮度等级低，则扣心斜率也低。尤其是，为了从临界亮度等级到最大输入亮度等级的亮度等级范围与输出亮度等级的整个量程匹配，调节扣心斜率。该扣心斜率可以写成下面的形式：

[方程式1] $\mathrm{\α}={\tan }^{-1}\frac{b}{a-c}$

在方程式1中，其中α是扣心斜率，a是最大输入亮度等级，b是最大输出亮度等级，而c是临界亮度等级。a和b可以设置成相同的值。依据IRE单位，a和b每个都是100IRE。

根据方程式1，如果a和b是固定值，则扣心斜率根据临界亮度等级改变。

扣心部分120可以利用该扣心斜率直接计算和输出与输入亮度信号对应的输出亮度信号。尤其是，输出亮度信号可以利用下列方程式计算：

[方程式2] $y=\frac{b}{a-c}x-\frac{\mathrm{bc}}{a-c}$

在方程式2中，x是输入亮度信号的亮度等级，即输入亮度等级，而y是输出亮度信号的亮度等级，即输出亮度等级。

通过将输入亮度信号的亮度等级放入方程式2中，扣心部分120可以直接地计算输出亮度等级。

图3显示根据本发明的另一个示范的实施例的扣心装置结构。根据图3，扣心装置100包括：查找表格130，信号接收部分110和扣心部分120。在图3中，信号接收部分110和扣心部分120的功能与图2中相同，使用的参考数字也一样。

然而，扣心部分120利用查找表格130计算输出亮度信号。根据方程式1利用扣心斜率与每个输入亮度信号对应的预先计算的输出亮度信号可以记录在查找表格130中。该查找表格130可以利用存储元件例如存储器来实现。此外，该查找表格130位于图3中的扣心部分120的外面，但是也可以用内部寄存器的形式分开地设置于扣心部分120中。

同时，临界亮度等级可以根据用户的期望调节。这就是，用户或者厂商将个人电脑或者其它装置连接到扣心装置100并且执行一个程序，以便控制扣心部分120以致调节临界亮度等级。在这种情况下，根据每个临界亮度等级的输入与输出亮度等级之间的相互关系可以预先计算并且记录在查找表格130中。

图4是描述图2和3的扣心装置100中扣心方法执行的图形。在图4中，横轴表示输入亮度信号的亮度等级，而纵轴表示输出亮度信号的亮度等级。根据图4，当不应用扣心时，输入与输出亮度信号之间的相互关系显示如第一曲线30。如果最大输入等级是a，而最大输出等级是b，则第一曲线30的斜率是b/a。

同时，当应用扣心时，输入与输出亮度信号之间的相互关系显示如第二曲线40。第二曲线40可以表示为具有扣心斜率α的一条线。α可以根据方程式1计算。第二曲线40输入亮度等级c-a的范围与输出亮度等级0-b的范围匹配。

如果a和b是100 IRE而c是5 IRE，当10 IRE的输入亮度信号输入到扣心装置100时，输出亮度信号的亮度等级根据方程式2大约是6.315 IRE。

如果扣心装置100的解决能力低，小数点以下的值忽略而除小数点以下数值外的数值作为输出亮度信号输出。即，如果上述例子中输入是10 IRE，计算出是5 IRE，而如果输入是11 IRE，则计算出是6 IRE。

此外，如果使用查找表格130，输出亮度等级可以通过认为是扣心装置100解决能力的特殊单位来分组。在这种情况下，如果输出亮度等级通过3 IRE单位分组，在1-3 IRE范围内输出亮度等级输出为3 IRE，而在4-6 IRE范围内输出亮度等级输出为6 IRE。

图5是描述根据本发明示范实施例的亮度处理器的结构方框图。根据图5，亮度处理器200包括高通滤波器210、减法器220、扣心装置100和加法器230。

高通滤波器210滤波输入亮度信号Y_input，以便仅仅通过高频频带Y_high的亮度信号。

减法器220将高通滤波器210通过的亮度信号Y_high与输入亮度信号Y_input相减，以致输出低频频带信号Y_low。

通过将与临界亮度等级对应的扣心斜率应用于仅仅是高通滤波器210中通过的亮度信号Y-high中的在预置临界亮度等级上的亮度信号，扣心装置100将输出亮度信号输出。扣心装置100也可以具有图2和图3的结构。因此，根据方程式2执行计算，或者利用查找表格130计算与输入亮度信号对应的亮度信号。

在扣心装置100中计算的输出亮度信号Y_out1提供给加法器230。加法器230将减法器220的输出信号Y_low与扣心装置100的输出信号Y_out1相加然后输出最终输出信号Y_out2。

最终输出信号Y_out2提供给例如水平与垂直轮廓校正电路(未显示)这样的电路以便显示图像。1

图6是描述本发明示范实施例的扣心方法的流程图。根据图6，如果亮度信号被接收(S610)，具有亮度等级是预置临界亮度等级或更高的输入亮度信号被检测(S620)，然后将与检测的输入亮度信号对应的输出亮度信号线性地输出(S630)。由于计算输出亮度信号的方法已经在图2和3中详细描写，所以额外的描述从略。

图7是描述本发明示范实施例的亮度处理方法的流程图。根据图7，如果亮度信号被接收(S710)，高频频带的亮度信号由高通滤波器检测(S720)。另外，通过从输入亮度信号中减去高频频带的亮度信号，来检测低频频带的亮度信号(S730)。

接下来，具有临界亮度等级或更多亮度等级的亮度信号是从检测的高频频带亮度信号中检测(S740)，并且线性地输出与检测的亮度信号对应的输出亮度信号(S750)。由于计算输出亮度信号的方法上面已经详细描述，所以额外的描述从略。

因此，通过将检测的输出亮度信号和在S730检测的低频频带亮度信号相加，而产生最终输出亮度信号(S760)。

如示范实施例所示，临界亮度可以根据设计目的被调节成各种值，而且扣心斜率可以根据临界亮度等级的值被调节成各种值。

如从上面的描述可以理解，根据本发明，输入亮度信号能够在输出亮度信号的整个量程匹配。因此，高灰度信号可以被表现出，而且可以避免增益在高频频带下降。结果，图像质量的锐度可以改善。

虽然本发明已经显示并且参考某些实施例进行了描述，对于那些技术精通的人士来说，在没有脱离附加的权利要求所指明的本发明的精神和范围的情况下，是能够做出形式和细节上的修改的。

Claims (24)

1.一种扣心装置，其包括：

接收输入亮度信号的信号接收部分；和

扣心部分，它通过将对应预置临界亮度等级的扣心斜率应用到仅仅处于临界亮度等级或者更高的接收输入亮度信号的部分，将输出亮度信号线性地输出。

2.根据权利要求1所述的扣心装置，其特征在于所述扣心部分利用通过下面方程式获得的扣心斜率计算与输入亮度信号对应的输出亮度信号：

$\mathrm{\α}={\tan }^{-1}\frac{b}{a-c},$

其中α是扣心斜率，a是最大输入亮度等级，b是最大输出亮度等级，而c是临界亮度等级。

3.根据权利要求2所述的扣心装置，其特征在于所述扣心部分利用下面方程式计算与输入亮度信号对应的输出亮度信号： $y=\frac{b}{a-c}x-\frac{\mathrm{bc}}{a-c},$

其中x是输入亮度等级，而y是输出亮度等级。

4.根据权利要求2所述的扣心装置，其特征在于还包括一查找表格，其存储通过应用所述扣心斜率到每一输入亮度等级而预先计算的输出亮度等级，

其中所述扣心部分参照所述查找表格，输出与所述输入亮度信号对应的输出亮度信号。

5.根据权利要求2所述的扣心装置，其特征在于最大输入亮度等级和最大输出亮度等级是相同的。

6.根据权利要求1所述的扣心装置，其特征在于临界亮度等级是可调节的。

7.一种亮度处理器，其中包括：

只通过输入亮度信号的高频部分的高通滤波器；

减法器，它从输入亮度信号中除去由高通滤波器通过的亮度信号部分，并且输出低频频带的亮度信号；

扣心装置，它通过将对应预置临界亮度等级的扣心斜率应用到仅仅处于临界亮度等级或者更高的亮度信号的所述高频部分的一部分，将输出亮度信号线性地输出，和

加法器，它将由扣心装置计算的输出亮度信号与从减法器输出的低频频带的亮度信号相加。

8.根据权利要求7所述的亮度处理器，其特征在于所述扣心装置利用通过下面方程式获得的扣心斜率计算与输入亮度信号对应的输出亮度信号：

$\mathrm{\α}={\tan }^{-1}\frac{b}{a-c},$

其中α是扣心斜率，a是最大输入亮度等级，b是最大输出亮度等级，而c是临界亮度等级。

9.根据权利要求8所述的亮度处理器，其特征在于所述扣心装置利用下面方程式计算与输入亮度信号对应的输出亮度信号：

$y=\frac{b}{a-c}x-\frac{\mathrm{bc}}{a-c},$

其中x是输入亮度等级，而y是输出亮度等级。

10.根据权利要求8所述的亮度处理器，其特征在于所述扣心装置参照一个查找表格输出与输入亮度信号对应的输出亮度信号，所述查找表格存储通过将扣心斜率应用到每一输入亮度等级而预先计算的输出亮度等级。

11.根据权利要求8所述的亮度处理器，其特征在于最大输入亮度等级和最大输出亮度等级是相同的。

12.根据权利要求7所述的亮度处理器，其特征在于临界亮度等级是可调节的。

13.一种扣心方法，其包括步骤：

(a)接收亮度信号；

(b)检测亮度等级是预置临界亮度等级或者更高的输入亮度信号的部分；和

(c)通过将与临界亮度等级对应的扣心斜率应用检测的输入亮度信号的部分，将输出亮度信号线性地输出。

14.根据权利要求13所述的扣心方法，其特征在于：步骤(c)包括利用通过下面方程式获得的扣心斜率计算与输入亮度信号对应的输出亮度信号：

$\mathrm{\α}={\tan }^{-1}\frac{b}{a-c},$

其中α是扣心斜率，a是最大输入亮度等级，b是最大输出亮度等级，而c是临界亮度等级。

15.根据权利要求14所述的扣心方法，其特征在于：步骤(c)包括利用通过下面方程式计算与输入亮度信号对应的输出亮度信号：

$y=\frac{b}{a-c}x-\frac{\mathrm{bc}}{a-c},$

其中x是输入亮度等级，而y是输出亮度等级。

16.根据权利要求14所述的扣心方法，其特征在于：所述步骤(c)包括参照一个查找表格来输出与输入亮度信号对应的输出亮度信号，所述查找表格存储通过将扣心斜率应用到每一输入亮度等级而预先计算的输出亮度等级。

17.根据权利要求14所述的扣心方法，其特征在于最大输入亮度等级和最大输出亮度等级是相同的。

18.根据权利要求13所述的扣心方法，其特征在于还包括在最小输入亮度等级和最大输入亮度等级之间设置临界亮度等级。

19.一种亮度处理方法，其中包括步骤：

(a)利用高通滤波器只通过输入亮度信号的高频频带部分；

(b)利用减法器将从输入亮度信号中除去所述高频频带部分并且输出低频频带的亮度信号；

(c)检测其亮度等级是预置临界亮度等级或者更高的输入亮度信号的部分；

(d)通过将与临界亮度等级对应的扣心斜率应用检测的输入亮度信号的部分，将输出亮度信号线性地输出；和

(e)将线性计算的输出亮度信号与在操作(b)输出的低频频带亮度信号相加，以便产生最终输出亮度信号。

20.根据权利要求19所述的亮度处理方法，其特征在于步骤(d)包括利用通过下面方程式获得的扣心斜率计算与输入亮度信号对应的输出亮度信号：

$\mathrm{\α}={\tan }^{-1}\frac{b}{a-c},$

其中α是扣心斜率，a是最大输入亮度等级，b是最大输出亮度等级，而c是临界亮度等级。

21.根据权利要求20所述的亮度处理方法，其特征在于步骤(d)包括利用通过下面方程式计算与输入亮度信号对应的输出亮度信号：

$y=\frac{b}{a-c}x-\frac{\mathrm{bc}}{a-c},$

其中x是输入亮度等级，而y是输出亮度等级。

22.根据权利要求20所述的亮度处理方法，其特征在于所述步骤(d)包括参照一个查找表格输出与输入亮度信号对应的输出亮度信号，所述查找表格存储通过将扣心斜率应用到每一输入亮度等级而预先计算的输出亮度等级。

23.根据权利要求20所述的亮度处理方法，其特征在于最大输入亮度等级和最大输出亮度等级是相同的。

24.根据权利要求19所述的亮度处理方法，其特征在于还包括在最小输入亮度等级和最大输入亮度等级之间设置临界亮度等级。

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