CN101523889B - 轮廓修正方法、图像处理装置及显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供进行适合输入图像特性的强调轮廓等修正的轮廓修正方法；使用该方法实施轮廓修正的图像处理装置；以及显示实施了轮廓修正后的图像的显示装置。利用噪声去除过滤器(21)从输入图像去除噪声，利用轮廓成分提取部(23)提取轮廓成分。通过计算由平滑图像生成部(24)对输入图像进行平滑化后的平滑图像与输入图像的差分，提取轮廓成分。通过轮廓成分比较部(26)对提取的轮廓成分与阈值进行比较，由总和计算部(27)计算在阈值以上的轮廓成分的总和。控制电路(11)根据该总和与由平均亮度计算部(22)计算出的输入图像的平均亮度来确定轮廓强调程度。利用强调程度调整部(28)调整所确定的轮廓强调程度，并按照该轮廓强调程度由轮廓成分强调部(30)对轮廓成分进行强调后，加在输入图像上进行轮廓强调处理。

Description

轮廓修正方法、图像处理装置及显示装置
技术领域
本发明涉及进行适合输入图像特性的强调轮廓等修正的轮廓修正方法；使用该方法对输入图像实施轮廓修正的图像处理装置；以及搭载有该图像处理装置、对实施了轮廓修正的图像进行显示的显示装置。 
背景技术
目前，作为显示装置之一的利用液晶面板显示图像的液晶显示装置正在广泛普及。与利用阴极射线显像管的显示装置相比，液晶显示装置的优点是可以实现大型且薄型的显示装置。另一方面，伴随着有线或无线数据通信的通信速度的高速化以及DVD或硬盘等记录介质的大容量化，可以将数据量大的高画质图像显示在显示装置上。特别是近年来高清晰度电视播放受到关注，从而要求有高分辨率的显示装置，可以显示利用高清晰度电视播放由电视台发送的HD(High Definition，高清晰度)图像。 
可是，现在的电视播放并不全都是高清晰度电视播放，而是既有发送比HD图像的图像质量低的所谓SD(Standard Definition，标准清晰度)图像的标准播放又有高清晰度播放。在用显示HD图像的显示装置进行SD图像显示的情况下，有可能会显示出轮廓模糊的图像，显示装置越大这种现象越明显。此外，为了把制作的SD图像以高清晰度电视播放来发送，有时会把SD图像转换成HD图像(所谓向上转换)后，发送转换后的图像(以下称为向上转换图像)。由于原来的SD图像的图像质量和向上转换性能等原因，与HD图像的情况相比，向上转换图像是轮廓模糊图像的可能性较大。 
因此在显示装置中，具有在显示接收的图像之前进行强调图像轮廓的图像修正处理、并显示修正后图像的功能，以防止显示轮廓模糊的图像。此外，不仅仅是电视播放，当显示记录在DVD等记录介质中的图像时，同样也可以通过进行轮廓修正，防止显示轮廓模糊的图像。 
专利文献1提出了一种信号处理装置的方案，在输入SD信号和HD信号等标准不同的图像的情况下，可以在合适的时机进行适合其频带的高精度的轮廓修正。在该信号处理装置中，首先，对亮度信号的规定序号的每帧，都生成相邻或隔开数个像素的像素对亮度差的数据列，从数据列中检测最大亮度差并保持，根据最大亮度差将亮度差的数据列转换成轮廓修正量。然后根据轮廓修正量生成轮廓修正信号，通过使输入图像信号与轮廓修正信号同步并进行加法运算，修正输入图像的轮廓。 
专利文献1：特开2005-176060号公报 
发明内容
但是，在显示装置强调图像的轮廓进行显示的情况下，按照原来的图像特性不同，最合适的强调程度也不同。例如，在为了能进行适合上述向上转换图像的轮廓强调而设定强调程度的情况下，如果以该设定进行HD图像的轮廓强调，则由于图像的轮廓被过度强调，导致显示的图像的质量降低。相反，在为了能进行适合HD图像的轮廓强调而设定强调程度的情况下，如果以该设定进行向上转换图像的轮廓强调，则有可能会不能充分强调轮廓。因此，希望在显示装置中以适合图像特性的强调程度来进行轮廓修正。 
专利文献1记载的信号处理装置，通过从输入图像获取最大亮度差，将获取的最大亮度差推定为输入图像亮度的最大频率，并以此为基础，调整轮廓的强调程度，按照SD信号和HD信号等标准不同的图像的特性来强调轮廓。但是，由于从输入图像获取的最大亮度差不一定等于输入图像亮度的最大频率，所以因输入图像的内容(例如图像中所描绘的物体或景色等)或者被拍摄的输入图像的条件(例如曝光时间或亮度等)等，而不能将轮廓的强调程度设定为最佳值。 
鉴于以上所述的情况，本发明的目的是提供一种如下的轮廓修正方 法以及利用该方法修正输入图像的轮廓的图像处理装置，所述轮廓修正方法是通过提取输入图像的轮廓成分，计算所提取的轮廓成分的总和，计算输入图像的平均亮度成分，在所述轮廓成分的总和在规定的第一阈值以下、且所述平均亮度成分在规定的第二阈值以上的情况下，将轮廓强调程度决定为大的值，在所述轮廓成分的总和比规定的第一阈值大或者所述平均亮度成分比规定的第二阈值小的情况下，将轮廓强调程度决定为小的值，并按照所决定的轮廓强调程度，进行轮廓修正，从而可以进行适合输入图像特性的轮廓强调。 
此外，本发明另外的目的是提供一种如下的轮廓修正方法以及利用该方法修正输入图像的轮廓的图像处理装置，所述轮廓修正方法是通过生成将输入图像平滑化后的平滑图像，计算输入图像与平滑图像的差分，并提取该差分作为输入图像的轮廓成分，从而仅利用简单的运算就可以提取轮廓成分。 
此外，本发明另外的目的是提供一种如下的轮廓修正方法以及利用该方法修正输入图像的轮廓的图像处理装置，所述轮廓修正方法是通过按照决定的强调程度来强调提取的轮廓成分，并把强调的轮廓成分加到输入图像上，进行轮廓修正，从而仅通过简单的运算就可以进行轮廓强调。 
此外，本发明另外的目的是提供一种显示装置，通过具有将图像输入到进行上述强调轮廓的修正处理的图像处理装置中的输入装置；以及具有显示强调了轮廓后的图像的显示设备，可以显示轮廓鲜明的图像。 
第一发明的轮廓修正方法，用于修正输入图像的轮廓，其特征在于，提取输入图像的轮廓成分；计算所提取的轮廓成分的总和；计算输入图 像的平均亮度成分；在所述轮廓成分的总和在规定的第一阈值以下、且所述平均亮度成分在规定的第二阈值以上的情况下，将轮廓强调程度决定为大的值，在所述轮廓成分的总和比规定的第一阈值大或者所述平均亮度成分比规定的第二阈值小的情况下，将轮廓强调程度决定为小的值；按照所决定的轮廓强调程度，修正轮廓。 
此外，第二发明的轮廓修正方法，其特征在于，在提取输入图像的轮廓成分的情况下，生成将输入图像平滑化后的平滑图像，计算所述输入图像与所述平滑图像的差分，将计算出的差分作为轮廓成分。 
此外，第三发明的轮廓修正方法，其特征在于，按照所决定的轮廓强调程度，强调提取出的轮廓成分，并把强调后的轮廓成分加在输入图像上，进行轮廓修正。 
此外，第四发明的图像处理装置，用于进行修正输入图像轮廓的处理，其特征在于包括：提取装置，提取输入图像的轮廓成分；总和计算装置，计算所述提取装置所提取的轮廓成分的总和；平均亮度计算装置，计算输入图像的平均亮度成分；决定装置，在所述轮廓成分的总和在规定的第一阈值以下、且所述平均亮度成分在规定的第二阈值以上的情况下，将轮廓强调程度决定为大的值，在所述轮廓成分的总和比规定的第一阈值大或者所述平均亮度成分比规定的第二阈值小的情况下，将轮廓强调程度决定为小的值；以及修正装置，按照所述决定装置决定的轮廓强调程度来修正轮廓。 
此外，第五发明的图像处理装置，其特征在于，所述提取装置包括：生成装置，生成将输入图像平滑化后的平滑图像；以及差分计算装置，计算所述输入图像与所述平滑图像的差分；将所述差分计算装置计算出 的差分作为轮廓成分。 
此外，第六发明的图像处理装置，其特征在于，所述修正装置按照所述决定装置决定的轮廓强调程度，强调所述提取装置所提取的轮廓成分，并将强调后的轮廓成分加在输入图像上，进行轮廓修正。 
此外，第七发明的显示装置，其特征在于包括：上述的任意一种图像处理装置；输入装置，获取图像并输入到所述图像处理装置；以及显示设备，显示所述图像处理装置进行了轮廓修正后的图像。 
在本发明中，从输入图像提取轮廓成分，计算轮廓成分的总和。在HD图像等轮廓鲜明的图像中提取的轮廓成分多，而在向上转换图像等轮廓模糊的图像中提取的轮廓成分少，所以通过将轮廓成分的总和与规定的阈值进行比较来判断，可以判断出输入图像是否是轮廓鲜明的图像。由此，通过根据轮廓成分的总和决定强调程度来强调轮廓，对轮廓鲜明的图像少进行或不进行轮廓强调，对轮廓不鲜明的图像可以进一步强调轮廓，修正成鲜明的图像。 
此外，在本发明中，在计算输入图像的平均亮度成分、决定轮廓强调程度的情况下，根据轮廓成分的总和与平均亮度成分决定轮廓强调程度。例如在输入图像整体为相同色调的图像、例如整体上是暗黑图像等的情况下，轮廓成分的总和变小，所以如果仅根据轮廓成分的总和来判断输入图像是否是轮廓鲜明的图像，则有可能产生误判断。因此，通过计算平均亮度成分，可以对整体上暗黑的图像等进行判断，所以可以更可靠地判断出输入图像是否是轮廓鲜明的图像。 
此外，在本发明中，在计算输入图像中比规定亮度大的亮度成分区域的比率、决定轮廓强调程度的情况下，根据该比率与轮廓成分的总和， 决定轮廓强调程度。通过计算比规定亮度大的亮度成分区域的比率，可以判断出输入图像是否是整体上暗黑的图像等，所以可以更可靠地判断出输入图像是否是轮廓鲜明的图像。 
此外，在本发明中，在获取输入图像的亮度成分分布、决定轮廓强调程度的情况下，根据轮廓成分的总和与亮度成分分布来决定轮廓强调程度。通过获取亮度成分分布，可以判断出输入图像是否是整体暗黑的图像，所以可以更可靠地判断出输入图像是否是轮廓鲜明的图像。 
此外，在本发明中，在提取输入图像的轮廓成分的情况下，首先，生成将输入图像平滑化后的平滑图像，接着计算输入图像与平滑图像的差分，并提取该差分作为输入图像的轮廓成分。通过计算图像中关注像素和与该关注像素相邻的像素的平均值，可以得到平滑图像。此外，由于轮廓成分是输入图像与平滑图像的差分，所以为了提取轮廓成分，可以仅进行简单的加法运算、除法运算以及减法运算即可。 
此外，在本发明中，按照决定的强调程度来强调轮廓成分，把强调的轮廓成分加在输入图像上进行轮廓修正。这是利用所谓的模糊掩色片(Unsharpness Mask)进行的轮廓的强调，可以仅通过简单的乘法运算和加法运算来进行轮廓修正。 
此外，在本发明中，例如利用调谐器获取电视节目的图像，或者从DVD机、硬盘记录器等外部设备获取图像，将获取的图像作为输入图像向所述的图像处理装置输入，将由图像处理装置进行了轮廓修正后的图像显示在液晶面板等显示装置上。由此，可以根据获取的图像的特性进行轮廓修正，从而把轮廓鲜明的图像显示在显示装置上。 
在利用第一发明和第四发明的情况下，通过从输入图像提取轮廓成 分，计算提取的轮廓成分的总和，并根据轮廓成分的总和决定轮廓强调程度，进行轮廓的修正，可以判断出输入图像是否是轮廓鲜明的图像，对轮廓鲜明的图像少进行或不进行轮廓强调，而对轮廓不鲜明的图像在进一步强调轮廓后，可以修正成鲜明的图像，所以可以进行适合输入图像特性的轮廓强调。因此，通过利用该轮廓修正方法进行轮廓的修正，或者搭载利用该轮廓修正方法进行轮廓强调的图像处理装置，可以在大型液晶显示装置等上显示高画质的图像。 
此外，在利用第二和第五发明的情况下，在提取输入图像的轮廓成分的情况下，首先生成将输入图像平滑化后的平滑图像，接着计算输入图像与平滑图像的差分，并提取该差分作为输入图像的轮廓成分，可以仅通过加法运算、除法运算以及减法运算来提取轮廓成分。因此，可以抑制由于追加利用该方法进行轮廓修正的功能所造成的图像处理装置的成本增加，能以低价格提供搭载有该图像处理装置的显示装置。 
此外，在利用第三和第六发明的情况下，通过根据决定的强调程度来强调轮廓成分，将强调的轮廓成分加在输入图像上，进行轮廓修正，可以仅通过乘法运算和加法运算等简单的运算来进行轮廓修正，所以可以抑制由于追加利用该方法进行轮廓修正的功能所造成的图像处理装置的成本增加，能以低价格提供搭载有该图像处理装置的显示装置。 
此外，在利用第七发明的情况下，从调谐器或外部设备等获取图像，并输入到上述的图像处理装置，将由图像处理装置进行了轮廓修正后的图像显示在液晶面板等显示设备上，由于可以按照获取的图像特性进行轮廓修正，显示轮廓鲜明而不模糊的图像，所以可以提高显示装置的显示质量。 
附图说明
图1是表示本发明的显示装置结构的框图。 
图2是表示本发明的显示装置的轮廓修正电路结构的框图。 
图3是用于说明平滑图像生成部生成平滑图像的方法的示意图。 
图4是用于说明轮廓成分提取部提取轮廓成分的方法的示意图。 
图5是用于说明决定轮廓成分强调程度的方法的示意图。 
图6是表示修正部进行强调轮廓修正的一个例子的示意图。 
图7是表示本发明显示装置的轮廓修正电路进行轮廓修正处理的步骤的流程图。 
图8是表示本发明实施方式二的显示装置的轮廓修正电路结构的框图。 
图9是用于说明实施方式二中的决定轮廓成分强调程度的方法的示意图。 
图10是表示本发明实施方式三的显示装置的轮廓修正电路结构的框图。 
图11是表示直方图生成部生成直方图的一个例子的示意图。 
附图标记说明 
1显示装置 
2显示部(显示设备) 
3液晶驱动电路 
4液晶面板 
5图像输入部(输入装置) 
6输入端子部 
7   调谐器 
10  图像处理部(图像处理装置) 
11  控制电路(确定装置) 
12  图像存储器 
13  解码器 
14  转换电路 
20  轮廓修正电路 
21  噪声去除过滤器 
22  平均亮度计算部(平均亮度计算装置) 
23  轮廓成分提取部(提取装置) 
24  平滑图像生成部(生成装置) 
25  减法器(差分计算装置) 
26  轮廓成分比较部 
27  总和计算部(总和计算装置) 
28  强调程度调整部 
29  修正部(修正装置) 
30  轮廓成分强调部 
31  加法器 
120 轮廓修正电路 
122 比率计算部(比率计算装置) 
220 轮廓修正电路 
222 直方图生成部(分布获取装置) 
具体实施方式
实施方式一
下面参照表示本发明实施方式的附图，对本发明进行具体说明。图1是表示本发明的显示装置结构的框图。在图中，显示装置1表示将由DVD机50提供的图像或通过天线51接收到的电视播放的图像等显示在液晶面板4上。显示装置1包括：显示部2，通过液晶面板4进行图像显示；图像处理部10，把所显示图像的相关信号提供给显示部2；以及图像输入部5，把由DVD机50提供的图像或通过天线51接收到的图像等 输入到图像处理部10。 
图像输入部5具有输入端子部6，所述输入端子部6设有HDMI(HighDefinition Multimedia Interface，高清晰多媒体接口)和DVI-I(DigitalVisual Interface-Integrated，集成数字视觉接口)等多个端子，从DVD机50或硬盘记录器等外部设备获取图像并输入到图像处理部10。此外，图像输入部5具有与天线51连接的调谐器7。调谐器7用于接收例如地面数字播放等电视播放，并把所接收的电视播放的相关图像输入到图像处理部10。 
从图像输入部5向图像处理部10输入的图像是利用MPEG等压缩方式压缩的图像。图像处理部10具有对压缩的图像进行解压缩的解码器13，来自图像输入部5的输入端子部6或调谐器7的输入图像首先提供给解码器13。除了解码器13，图像处理部10还具有轮廓修正电路20、转换电路14、图像存储器12等，以及控制它们的控制电路11，这些电路通过总线连接，可以相互进行信息的接收或发送。图像处理部10是利用这些电路对输入图像实施各种图像处理并输出的硬件。 
轮廓修正电路20将在后面进行详细描述，轮廓修正电路20主要对从图像输入部5输入的、由解码器13解压缩后的输入图像进行强调轮廓的修正处理。此外，也可以进行输入图像轮廓的平滑化。转换电路14把实施了各种图像处理的图像转换成用于由显示部2的液晶面板4进行显示的信号，并把转换后的信号提供给显示部2。图像存储器12用于存储利用解码器13进行的图像解压缩处理和利用轮廓修正电路20进行的修正处理等处理过程中或处理结果等的图像，由SRAM或DRAM等大容量存储元件构成。控制电路11由CPU或MPU等构成，控制图像处理部10内的各电路的动作，并且进行各种运算。 
由图像输入部5提供的图像通过解码器13进行解压缩，解码器13把解压缩后的图像存储到图像存储器12中。轮廓修正电路20从图像存储器12读出解压缩后的图像，进行轮廓修正处理，并把处理后的图像存储到图像存储器12中。转换电路14从图像存储器12读出修正处理后的图像，并转换成用于显示的信号，提供给显示部2。此时，控制电路11控制各电路的动作以及从各电路向图像存储器12接收或发送图像。 
显示部2具有：液晶面板4，用于显示图像；以及液晶驱动电路3，根据由图像处理部10提供的信号驱动液晶面板4。液晶面板4是光透过型显示器件，它利用由外部电场可以控制的、厚数微米的液晶层的双折射性能，由于液晶面板4自身不具有发光功能，所以利用从图中没有表示的背光源照射的光进行图像显示。液晶驱动电路3根据从图像处理部10提供的信号，通过向在液晶面板4的水平方向和垂直方向上配置成矩阵形的驱动用配线选择性地供给电压，驱动液晶面板4，在液晶面板4上显示图像。 
图2是表示本发明显示装置1的轮廓修正电路20结构的框图。此外，在图2中，将从图像输入部5输入后由解码器13进行解压缩的图像作为“输入图像”，将进行了轮廓修正处理后的图像作为“输出图像”。 
输入图像由排列成矩阵形的多个像素构成，轮廓修正电路20具有平均亮度计算部22，所述平均亮度计算部22获取输入图像的各像素的亮度值，并对每个输入图像计算平均亮度。平均亮度计算部22获取输入图像的各像素的亮度值，并顺序地相加，在把全部像素的亮度值相加计算出合计亮度后，将合计亮度除以全部像素的像素数，计算出平均亮度。平均亮度计算部22每计算出平均亮度就把计算出的平均亮度提供给控制电路11。 
此外，轮廓修正电路20具有噪声去除过滤器21，用于去除来自输入图像的低频噪声。噪声去除过滤器21例如通过从输入图像的各像素的像素值减去规定的值，从而去除低频噪声。此时减去的规定的值可以是预先确定的固定值，也可以由控制电路11根据输入图像的特性来确定。 
此外，轮廓修正电路20具有轮廓成分提取部23，所述轮廓成分提取部23从由噪声去除过滤器21去除了低频噪声后的输入图像提取轮廓成分。轮廓成分提取部23包括：平滑图像生成部24，将去除了噪声的输入图像的轮廓平滑化，生成平滑图像；以及减法器25，计算该平滑图像与去除了噪声的输入图像的差分，轮廓成分提取部23将计算出的差分作为提取的轮廓成分输出。 
图3是用于说明平滑图像生成部24进行的生成平滑图像的方法的示 意图。此外，(a)表示输入到平滑图像生成部24的整个图像，(b)表示把(a)的图像的一部分(9个像素)放大后的图。此外，(c)是把像素值应用到(b)的各像素的一个例子。输入到平滑图像生成部24的图像为多个像素排列成矩阵形，平滑图像生成部24用于进行对每个像素进行平滑化的运算。例如在设作为平滑化运算对象的关注像素的像素值为a0，关注像素周围的8个像素的像素值分别设为a1～a8的情况下，关注像素平滑化后的像素值A可以用下式(1)计算， 
A＝(a0+a1+…+a8)/9…(1) 
在图3(c)所示的例子中，输入的图像的关注像素的像素值a0＝106，但利用式(1)平滑化后的像素值 
Figure G2007800363910D00121
平滑图像生成部24对输入的图像的全部像素反复进行利用式(1)的运算，生成平滑图像。 
图4是用于说明轮廓成分提取部23提取轮廓成分的方法的示意图，(a)表示轮廓鲜明的图像的情况，(b)表示轮廓不鲜明的图像的情况。图示的曲线表示图像中的轮廓部分附近，横轴表示图像的水平方向或垂直方向的像素的排列，纵轴表示各像素的像素值。此外，曲线中的细实线a表示提供给轮廓成分提取部23的输入图像，虚线A表示通过平滑图像生成部24平滑化后的平滑图像，粗实线a’表示轮廓被强调后的图像。 
在轮廓鲜明的图像的情况下(参照图4(a))，如细实线a所示，输入图像的像素值在轮廓附近急剧变化。通过由平滑图像生成部24对该输入图像进行平滑化后，如虚线A所示，得到像素值的变化平缓的平滑图像。在利用减法器25计算出该平滑图像与输入图像的差分的情况下，计算出的差分相当于用图中的细实线a和虚线A包围的区域(用斜线标记的区域)。轮廓成分提取部23将计算出的差分作为轮廓成分输出，例如通过把该轮廓成分加在输入图像(细实线a)上，得到如图中的粗实线a’表示的轮廓被强调的图像。 
而在轮廓不鲜明的图像的情况下(参照图4(b))，如细实线a所示，在输入图像轮廓附近，像素值的变化平缓，与平滑图像生成部24进行平滑化后的平滑图像(虚线A)的差分，即轮廓成分(用斜线标记的区域)的量少。因此，即使与图4(a)所示的情况同样，把轮廓成分加 到输入图像上，输入图像轮廓的强调量也少。因此，在本发明的显示装置1的轮廓修正电路20中，通过适当地放大轮廓成分提取部23提取的轮廓成分，并加到输入图像上，进行适合输入图像特性的轮廓强调。 
轮廓修正电路20包括：轮廓成分比较部26，把轮廓成分提取部23提取的输入图像的轮廓成分与规定的阈值进行比较；以及总和计算部27，计算出比阈值大的轮廓成分的总和。由控制电路11提供用于比较的阈值，轮廓成分比较部26顺序将轮廓成分提取部23对输入图像的每个像素提取的轮廓成分与阈值进行比较。此外，由于轮廓成分具有正值和负值，所以在轮廓成分比较部26中将轮廓成分的绝对值与阈值进行比较。轮廓成分比较部26根据轮廓成分与阈值的比较结果，当轮廓成分比阈值小的情况下，向总和计算部27输出“0”，当轮廓成分比阈值大的情况下，向总和计算部27输出轮廓成分的绝对值。 
总和计算部27把轮廓成分比较部26输出的输出值顺序相加，在将一个输入图像的全部像素的轮廓成分相加后，将作为加法运算结果的总和提供给控制电路11。此外，在控制电路11将轮廓成分比较部26的阈值设定成“0”的情况下，在总和计算部27中可以对轮廓成分提取部23提取的全部轮廓成分相加。由于值小的轮廓成分有可能是噪声，所以轮廓成分比较部26的目的是将其从总和计算部27计算出的总和中剔除。 
此外，轮廓修正电路20具有修正部29，所述修正部29根据轮廓成分提取部23提取的轮廓成分进行强调输入图像轮廓的修正。修正部29包括：轮廓成分强调部30，将由轮廓成分提取部23提供的轮廓成分按照规定的强调程度进行强调并输出；以及加法器31，把强调后的轮廓成分加到输入图像上。在将强调程度设为α、轮廓成分设为r的情况下，轮廓成分强调部30计算α×r并输出，此时的强调程度α使用将控制电路11确定的强调程度由强调程度调整部28调整后的值。强调程度调整部28根据轮廓成分提取部23提取的轮廓成分，调整由控制电路11提供的强调程度，并提供给轮廓成分强调部30。 
图5是用于说明确定轮廓成分强调程度的方法的示意图。控制电路11根据平均亮度计算部22计算出的输入图像的平均亮度和总和计算部27计算出的输入图像的轮廓成分的总和，确定强调程度，并把该结果提 供给强调程度调整部28。此时，控制电路11把输入图像的平均亮度与预先规定的阈值TA进行比较，并且把输入图像的轮廓成分的总和与预先规定的阈值TB进行比较，当平均亮度在阈值TA以上、且轮廓成分的总和在阈值TB以下时，将强调程度确定为值大的α’，除此以外的情况下，确定为值小的α(参照图5(a))。控制电路11把确定后的强调程度α或α’(其中，α＜α’)提供给强调程度调整部28。 
强调程度调整部28存储有如图5(b)所示的表，根据轮廓成分强调部30进行强调的轮廓成分的值，并基于该表，调整由控制电路11提供的强调程度α或α’的值。作为一个例子，图5(b)所示的表是表示轮廓成分的绝对值可以采用0～255的值，将轮廓成分的强调程度分成16等级进行设定(其中，αi＜α’i)。例如在轮廓成分的值为“30”、由控制电路11提供的强调程度为α的情况下，强调程度调整部28将强调程度调整成“α2”，并提供给修正部29的轮廓成分强调部30。在轮廓成分强调部30中，计算出轮廓成分“30”与强调程度“α2”的积“30×α2”并输出。此外，例如在轮廓成分的值为“40”、由控制电路11提供的强调程度为α’的情况下，强调程度调整部28将强调程度确定为“α’3”，并提供给轮廓成分强调部30。在轮廓成分强调部30中，计算出轮廓成分“40”与强调程度“α’3”的积“40×α’3”并输出。 
修正部29利用加法器31把由轮廓成分强调部30强调的轮廓成分与输入图像相加，进行强调输入图像轮廓的修正，并把由加法器31进行加法运算的结果作为输出图像输出。图6是表示修正部29进行的强调轮廓修正的一个例子的示意图，(a)表示轮廓鲜明的图像的情况，(b)表示轮廓不鲜明的图像的情况。图示的曲线表示图像中的轮廓部分附近，横轴表示图像的水平方向或垂直方向的像素的排列，纵轴表示各像素的像素值。此外，曲线中的细实线a表示输入图像，虚线A表示通过平滑图像生成部24平滑化后的平滑图像，粗实线a’表示由修正部29强调轮廓后的图像。 
在轮廓鲜明的图像的情况下，即轮廓成分的总和(图中斜线的区域)大的图像的情况下(参照图6(a))，减小轮廓成分的强调程度后加在输入图像上。在轮廓不鲜明的图像的情况下，即轮廓成分的总和小的图 像的情况下(参照图6(b))，增加轮廓成分的强调程度，并把增大了强调程度的轮廓成分加在输入图像上。由此，在进行强调轮廓的修正后，原来的图像无论是轮廓鲜明的图像的情况还是轮廓不鲜明的图像的情况，都可以得到轮廓同样鲜明的输出图像。此外，在控制电路11中，根据轮廓成分的总和及平均亮度，来确定增加或减小强调程度，这是由于在输入图像整体上为相同色调、例如整个输入图像为暗黑图像(darkimage)等的情况下，有可能轮廓成分变小，所以可以防止过度强调这种图像的轮廓成分。 
此外，在以上的说明中，记载了以输入图像的图像为单位顺序进行利用平均亮度计算部22计算平均亮度、利用噪声去除过滤器21去除噪声、利用轮廓成分提取部23提取轮廓成分、利用总和计算部27计算轮廓成分的总和以及利用修正部29进行强调输入图像轮廓的修正等等处理，但由于硬件资源的限制以及处理速度的高速化等，实际上是对输入图像的每个像素以流水线(pipeline)的方式进行各处理。因此，在平均亮度计算部22和总和计算部27中，需要所有像素的信息，所以控制电路11提供给强调程度调整部28的强调程度是基于对动画前一帧的图像计算出的平均亮度和轮廓成分的总和。 
通常，在显示电视节目等动画的情况下，由于构成动画的多个图像在一帧前后之间，图像的亮度或轮廓的鲜明度没有大的变化，所以即使根据对前一帧的图像计算出的平均亮度和轮廓成分的总和来强调输入图像的轮廓，也没有问题。但是，在相当于动画场景(scene)切换部分的各帧之间的图像，它们的亮度或轮廓的鲜明度有可能产生大的变化。 
因此，为了应对这种情况，在显示装置1上搭载检测场景切换部分的检测装置(省略图示)，在通过检测装置检测到场景切换部分的情况下，不根据对前一帧图像计算出的平均亮度及轮廓成分的总和来确定强调程度，而是利用预先设定的强调程度来强调输入图像的轮廓，这样可以防止在场景切换部分使轮廓的鲜明度产生大的变化。场景切换部分的检测是通过检测轮廓修正电路20处理的图像的下一帧图像的、例如各像素的亮度值或颜色成分等图像特性值的变化来进行的。 
当然，在硬件资源或处理速度等足够的情况下，也可以在计算出输 入图像的平均亮度和轮廓成分的总和并确定强调程度后，由修正部29进行强调轮廓的修正。在这种情况下，不需要检测场景的切换部分。 
图7是表示本发明的显示装置1的轮廓修正电路20进行轮廓修正处理的步骤的流程图。此外，在图7中表示对一个输入图像的处理，但是轮廓修正电路20可以对构成动画的多个图像的每个图像反复进行图示的处理。轮廓修正电路20首先把作为平均亮度计算部22用于计算平均亮度的变量的亮度合计值初始化为0(步骤S1)，将总和计算部27计算出的轮廓成分的总和的值初始化为0(步骤S2)，并且接受控制电路11根据前一帧图像的平均亮度和轮廓成分的总和所确定的强调程度(步骤S3)。 
接着，从输入图像获取一个像素作为关注像素(步骤S4)，把获取的关注像素的亮度值加在亮度合计上(步骤S5)。此外，由噪声去除过滤器21通过从关注像素的像素值减去规定的值，来去除噪声(步骤S6)。通过由平滑图像生成部24计算去除了噪声的关注像素的像素值和与关注像素相邻像素的像素值的平均值，将关注像素进行平滑化(步骤S7)，计算出平滑化后的关注像素的像素值与平滑化前的关注像素的像素值的差分(步骤S8)，将该差分作为轮廓成分提取。 
接着，由轮廓成分比较部26对提取的轮廓成分与控制电路11提供的阈值进行比较(步骤S9)，由总和计算部27把比阈值大的轮廓成分加在轮廓成分总和上(步骤S10)。此外，强调程度调整部28根据在步骤3中接受的来自控制电路11的强调程度以及从关注像素提取的轮廓成分，并基于图5(b)所示的表，来调整强调程度(步骤S11)，轮廓成分强调部30通过把调整后的强调程度与轮廓成分相乘，进行轮廓成分的强调(步骤S12)，把强调后的轮廓成分加在步骤S4中获取的关注像素的像素值上(步骤S13)，进行强调输入图像轮廓的修正。 
对输入图像的一个像素进行的步骤S4～S13的处理结束后，检查是否对输入图像的全部像素的处理都结束(步骤S14)，在没有结束对全部像素的处理的情况下(步骤S14为“否”)，返回步骤S4，从输入图像获取未处理的像素作为关注像素，反复进行上述的处理。在对全部像素的处理都结束的情况下(步骤S14为“是”)，通过将在步骤S5中进 行加法运算得到的亮度合计值除以输入图像的像素数，计算出平均亮度，并向控制电路11输出(步骤S 15)，此外，把在步骤S10中进行加法运算得到的轮廓成分的总和向控制电路11输出(步骤S16)，结束处理。 
在控制电路11中通过获取在步骤S15中平均亮度计算部22输出的平均亮度，并获取在步骤S16中总和计算部27输出的轮廓成分的总和，根据图5(a)所示的表来确定强调下一帧图像轮廓时的强调程度，可以把确定的强调程度提供给强调程度调整部28。 
在以上结构的显示装置1中，通过由轮廓成分提取部23从输入图像提取轮廓成分，由总和计算部27计算轮廓成分的总和，并根据轮廓成分的总和由控制电路11确定轮廓成分的强调程度，即使输入图像是HD图像或向上转换图像等特性不同的图像，也可以将如图6所示的轮廓同样鲜明的图像显示在液晶面板4上。此外，通过由平均亮度计算部22计算图像的平均亮度，根据轮廓成分的总和及平均亮度，确定轮廓成分的强调程度，在输入图像整体具有相同色调、例如整个输入图像为暗黑图像等的情况下，虽然存在轮廓成分变小的问题，但可以防止过度强调这种图像的轮廓成分。 
此外，在由轮廓成分提取部23提取输入图像的轮廓成分的情况下，利用减法器25计算出输入图像平滑化后的平滑图像与输入图像的差分，通过将该差分作为轮廓成分，可以仅通过例如式(1)所示的加法运算和除法运算进行输入图像的平滑化，所以可以通过加法运算、除法运算以及减法运算这样简单的运算来提取轮廓成分。此外，在由修正部29进行强调输入图像轮廓的修正时，通过把由轮廓成分强调部30强调后的轮廓成分利用加法器31加到输入图像上，可以用乘法运算和加法运算这样简单的运算进行输入图像的轮廓修正。 
此外，通过使轮廓修正电路20具有去除包含在输入图像中的低灰度噪声的噪声去除过滤器21，可以将更高画质的图像显示在液晶面板4上。此外，通过利用轮廓成分比较部26对由轮廓成分提取部23提取的轮廓成分与阈值进行比较，仅把比阈值大的轮廓成分进行相加计算总和，可以防止把由于噪声等影响而误提取的轮廓成分作为总和相加。此外，通过使强调程度调整部28不仅根据从控制电路11提供的强调程度，而且 根据轮廓成分强调部30强调的轮廓成分的值，来调整强调程度，从而能以更适合输入图像特性的强调程度来修正轮廓。 
此外，在本实施方式中，作为显示装置1以具有液晶面板4的液晶显示装置为例进行了说明，但不限于此，对于等离子显示装置等其他的显示装置也可以适用相同的结构。此外，显示装置1在把图像提供给图像处理部10的图像输入部5中具有输入端子部6和调谐器7，但不限于此，也可以仅具有输入端子部6或调谐器7，还可以是通过其他方法获取输入图像的结构。此外，将调谐器7作为接收地面数字播放的调谐器，但不限于此，调谐器7也可以是接收卫星数字播放或地面模拟信号播放的调谐器。 
此外，轮廓修正电路20具有去除输入图像的低灰度噪声的噪声去除过滤器21，但不限于此，也可以不具有噪声去除过滤器21。此外，由轮廓成分比较部26对由轮廓成分提取部23提取的轮廓成分与阈值进行比较，并仅把比阈值大的轮廓成分由总和计算部27进行相加，但是不限于此，轮廓修正电路20也可以不具有轮廓成分比较部26，而是把轮廓成分提取部23提取的轮廓成分全部相加。 
此外，如图5(a)所示，控制电路11根据平均亮度及轮廓成分的总和，以α或α’二选一的方式确定强调程度，但不限于此，例如也可以由三等级确定强调程度，还可以由多等级确定。此外，如图5(b)所示，强调程度调整部28根据轮廓成分的值把强调程度调整成16等级，但不限于此，也可以把强调程度调整成15等级以下或17等级以上，还可以不进行根据轮廓成分的值的强调程度调整，而仅根据由控制电路11提供的强调程度进行轮廓修正。 
实施方式二
图8是表示本发明实施方式二的显示装置的轮廓修正电路120结构的框图。实施方式一的轮廓修正电路20具有计算输入图像的平均亮度的平均亮度计算部22，代替该平均亮度计算部22，实施方式二的轮廓修正电路120具有比率计算部122，所述比率计算部122计算输入图像中亮度值在规定亮度以上的像素的比率。比率计算部122将输入图像的各像素的亮度值与预先设定的阈值进行比较，并统计亮度值比阈值大的像素的 像素数。对输入图像的全部像素都与阈值进行比较，通过将统计的像素数除以全部像素数，可以计算出比率。比率计算部122把计算出的比率提供给控制电路11。 
图9是用于说明实施方式二的确定轮廓成分强调程度的方法的图，图示了与实施方式一的图5(a)的表对应的表。控制电路11根据比率计算部122计算出的比率以及总和计算部27计算出的输入图像的轮廓成分的总和来确定强调程度，并把该结果提供给强调程度调整部28。此时，控制电路11将比率计算部122计算出的比率与预先设定的阈值(图示的例子中为80％)进行比较，并且将输入图像的轮廓成分的总和与预先规定的阈值TB进行比较，当比率为80％以上、且轮廓成分的总和在阈值TB以下的情况下，将强调程度确定为值大的α’，在除此以外的情况下，将强调程度确定为值小的α。控制电路11将确定后的强调程度α或α’(其中α＜α’)提供给强调程度调整部28。 
按照以上的结构，与实施方式一的情况相同，强调程度调整部28可以利用图5(b)的表来调整强调程度。因此，通过把实施方式二的轮廓修正电路120搭载在显示装置上，可以得到与实施方式一的显示装置相同的效果。此外，在图9中，将与比率计算部122计算出的比率进行比较的阈值设为80％，但这只是一个例子，并不限于该值。 
此外，实施方式二的显示装置的其他结构与实施方式一的显示装置的结构相同，所以对应的部分采用了相同的附图标记，并省略详细说明。 
实施方式三
图10是表示本发明实施方式三的显示装置的轮廓修正电路220结构的框图。实施方式一的轮廓修正电路20具有计算输入图像的平均亮度的平均亮度计算部22，代替该平均亮度计算部22，实施方式三的轮廓修正电路220具有直方图生成部222，所述直方图生成部222生成表示输入图像中亮度值分布的直方图。直方图生成部222获取输入图像的各像素的亮度值，对每个亮度值统计像素数后生成直方图，并提供给控制电路11。 
图11表示直方图生成部222生成直方图的一个例子的示意图。图示的例子为：在输入图像的各像素的亮度值为0～255的范围，即用8比特 值表示的情况下，统计输入图像中如0～7、8～15、16～23…每8等级亮度值的像素数，生成输入图像亮度值的频率分布。直方图生成部222对每个输入图像制作这样的直方图并提供给控制电路11。 
控制电路11根据直方图生成部222提供的直方图，确定输入图像的轮廓强调程度。控制电路11对于提供的直方图设定由图11中的虚线所示的判断区域，通过调查在该判断区域内是否存在频率分布，来确定强调程度。在图11中，对于亮度0～63的范围设定将频率分布判断为2等级的判断区域A及B，对于亮度64～127的范围设定将频率分布判断为4等级的判断区域C～F，对于亮度128～191的范围设定将频率分布判断为4等级的判断区域G～J，对于亮度192～255的范围设定将频率分布判断为8等级的判断区域K～R。 
各判断区域A～R分别对应强调程度αA～αR，例如，控制电路11调查在从判断区域R到A(以英文字母的逆序)的判断区域内是否存在频率分布，获取第一个存在频率分布的判断区域所对应的强调程度αA～αR作为第一强调程度。接着，控制电路11根据总和计算部27提供的总和，修正第一强调程度αA～αR，作为第二强调程度α’A～α’R，并将其作为确定后的强调程度提供给强调程度调整部28。强调程度调整部28根据轮廓成分强调部30进行强调的轮廓成分的值，调整由控制电路11提供的强调程度α’A～α’R，并提供给轮廓成分强调部30。对于强调程度调整部28进行调整的处理省略详细说明，但可以使用与图5(b)所示的表相同的表(对应强调程度α’A～α’R的更大的表)进行。 
如上所述，通过在轮廓修正电路220中设置直方图生成部222生成直方图，由控制电路11确定适合直方图的强调程度，可以确定更适合输入图像的强调程度。此外，图11所示的设定判断区域的方法以及从该判断区域确定第一强调程度的方法等都只是一个例子，并不限定于此。 
此外，实施方式三的显示装置的其他结构与实施方式一的显示装置的结构相同，所以对应的部分使用相同的附图标记，并省略详细说明。 

Claims (8)

1.一种轮廓修正方法，用于修正输入图像的轮廓，其特征在于，
提取输入图像的轮廓成分；
计算所提取的轮廓成分的总和；
计算输入图像的平均亮度成分；
在所述轮廓成分的总和在规定的第一阈值以下、且所述平均亮度成分在规定的第二阈值以上的情况下，将轮廓强调程度决定为大的值，在所述轮廓成分的总和比规定的第一阈值大或者所述平均亮度成分比规定的第二阈值小的情况下，将轮廓强调程度决定为小的值；
按照所决定的轮廓强调程度，修正轮廓。
2.根据权利要求1所述的轮廓修正方法，其特征在于，
在提取输入图像的轮廓成分的情况下，
生成将输入图像平滑化后的平滑图像，
计算所述输入图像与所述平滑图像的差分，
将计算出的差分作为轮廓成分。
3.根据权利要求1或2所述的轮廓修正方法，其特征在于，按照所决定的轮廓强调程度，强调提取出的轮廓成分，并把强调后的轮廓成分加在输入图像上，进行轮廓修正。
4.一种图像处理装置，用于进行修正输入图像的轮廓的处理，其特征在于包括：
提取装置，提取输入图像的轮廓成分；
总和计算装置，计算所述提取装置所提取的轮廓成分的总和；
平均亮度计算装置，计算输入图像的平均亮度成分；
决定装置，在所述轮廓成分的总和在规定的第一阈值以下、且所述平均亮度成分在规定的第二阈值以上的情况下，将轮廓强调程度决定为大的值，在所述轮廓成分的总和比规定的第一阈值大或者所述平均亮度成分比规定的第二阈值小的情况下，将轮廓强调程度决定为小的值；
修正装置，按照所述决定装置决定的轮廓强调程度来修正轮廓。
5.根据权利要求4所述的图像处理装置，其特征在于，
所述提取装置包括：
生成装置，生成将输入图像平滑化后的平滑图像；以及
差分计算装置，计算所述输入图像与所述平滑图像的差分；
将所述差分计算装置计算出的差分作为轮廓成分。
6.根据权利要求4或5所述的图像处理装置，其特征在于，所述修正装置按照所述决定装置决定的轮廓强调程度，强调所述提取装置所提取的轮廓成分，并将强调后的轮廓成分加在输入图像上，进行轮廓修正。
7.一种显示装置，其特征在于包括：
如权利要求4或5所述的图像处理装置；
输入装置，获取图像并输入到所述图像处理装置；以及
显示设备，显示所述图像处理装置进行了轮廓修正后的图像。
8.一种显示装置，其特征在于包括：
如权利要求6所述的图像处理装置；
输入装置，获取图像并输入到所述图像处理装置；以及
显示设备，显示所述图像处理装置进行了轮廓修正后的图像。
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