CN101796572A - 色彩补正电路以及使用该色彩补正电路的图像显示装置 - Google Patents

Abstract

一种色彩补正电路，其特征在于，具有：检测部，其用于检测被输入的视频信号的辉度信息、以及、包含彩度和色相的色度分布图信息；控制部，其用于根据由所述检测部检测出的所述辉度信息以及所述色度分布图信息，控制所述视频信号的色彩再现。

Description

色彩补正电路以及使用该色彩补正电路的图像显示装置

技术领域

本发明涉及一种色彩补正电路以及使用该色彩补正电路的图像显示装置，特别地，涉及一种使用液晶显示器(LCD)、等离子显示面板(PDP)等显示装置来显示视频信号的色彩补正电路以及使用该色彩补正电路的图像显示装置。

背景技术

作为本发明的现有技术，有“(日本)特开2006-311179号公报(专利文献1)”、“(日本)特开2004-241882号公报(专利文献2)”、“(日本)特开2000-39862号公报(专利文献3)”等。

在“特开2006-311179号公报”中提出了这样一种技术，即：根据色差信号检测色彩分布图(histogram)信息，同时，根据辉度信号检测平均辉度等级和分布图信息，然后，通过控制色差信号的解调轴，并考虑上述辉度信息，得到具有适当色饱和度的视频信号。在“特开2004-241882号公报”中提出了这样一种技术，即：为了得到最佳的皮肤颜色的映像，根据1帧的视频信号的皮肤颜色部分的辉度分布，进行分布图变换型色阶补正，同时，还进行色饱和度补正。另外，在“特开2000-39862号公报”中还提出了这样一种技术，即：在液晶显示装置中，为了消除低辉度等级上的彩度的下降以显示无灰暗的映像，通过检测输入信号的平均辉度等级，并对检测出的该平均辉度等级的增益进行控制，来控制视频信号的想要的彩度。

专利文献1：(日本)特开2006-311179号公报

专利文献2：(日本)特开2004-241882号公报

专利文献3：(日本)特开2000-39362号公报

发明内容

本发明想要解决的课题如下：

但是，在上述现有技术中的“特开2006-311179号公报”记载的技术中，因为对用于色彩控制的色差信号的解调轴进行了调整，因此，色相整体发生了变化，并且，作为色彩信息，只检测出了彩度，没有检测出色相，这样，很难进行最佳的色彩补正。另外，在“特开2004-241882号公报”记载的技术中，仅对视频信号的皮肤颜色部分进行了色阶、色饱和度的补正，但是，很难对其他色彩范围进行补正。在“特开2000-39862号公报”记载的技术中，尽管对低辉度时的彩度进行了调高，但是，因为没有进行基于彩度信息的彩度控制，因此，如果低辉度时的彩度较高，则彩度就可被再进一步地调高。

因此，鉴于上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于，通过根据辉度信息和色度分布图并根据映像的特征，对特定的色相进行强调(任意放大色相的微小的差)或抑制(减小色相的差)，来进行视频信号的最佳色彩补正，同时，还提供一种色彩补正电路和使用该色彩补正电路的图像显示装置，该色彩补正电路和图像显示装置通过对任意的色相进行色彩补正，可以实现对例如液晶显示器等显示装置的色彩特性的补正。

用于解决上述课题的手段如下：

为了实现上述目的，本发明的第一发明的色彩补正电路的特征在于，具有：检测部，其用于检测被输入的视频信号的辉度信息(平均辉度等级和辉度分布图)、以及、包含彩度(或称：饱和度)和色相的色度分布图信息；控制部，其用于根据由所述检测部检测出的所述辉度信息以及所述色度分布图信息，控制所述视频信号的色彩再现。

因此，因为可以根据包含彩度和色相的色度分布图信息获得视频信号的信息，所以，根据彩度以及色相的信息，可以实现高精度的色彩再现。

第二发明的色彩补正电路的特征在于，在第一发明的色彩补正电路中，所述辉度信息包含所述视频信号的一域(field)或多域期间、或者、一帧(frame)或多帧的辉度分布图和平均辉度信息；所述色度分布图信息包含色度分布图，该色度分布图包含色相分布图和彩度分布图。

因此，因为可以按视频信号的域单位或帧单位获得辉度、色相以及彩度的信息，所以，可以将上述色彩补正电路应用于隔行方式和逐行方式的双方式的电视接收机以及其他各种各样的图像显示装置中。

第三发明的色彩补正电路的特征在于，在第一或第二发明的色彩补正电路中，所述检测部具有色相检测单元，其用于将所述视频信号RGB或YCrCb变换至HSV色空间，并根据该HSV色空间的色相检测出所述视频信号的任意的色相。

因此，因为可以根据容易对色相进行指定的HSV色空间来指定应该补正的色相，所以，不会对RGB信号的其他色相产生影响，并可以有选择地对想要的特定的色彩进行色彩补正。

第四发明的色彩补正电路的特征在于，在第一至第三发明的任一发明的色彩补正电路中，所述控制部具有：色彩补正矩阵演算部，其用于根据所述平均辉度信息、以及、所述辉度分布图和所述色度分布图的状况，对所述视频信号的色相进行补正；存储器，其用于将所述色彩补正矩阵演算部的运算中所使用的矩阵系数保存为多个查询表(lookup tabel)。

因此，根据所述视频信号的特征，可以容易、快速地进行使色彩的再现范围等变化的补正。

第五发明的色彩补正电路的特征在于，在第四发明的色彩补正电路中，所述矩阵系数为根据用于显示所述视频信号的显示装置的色彩特性仅对需要补正的色相进行补正的系数。

第六发明的图像显示装置的特征在于，具有：第一至第五发明中的任一发明的色彩补正电路；用于显示被所述色彩补正电路补正后的视频信号的显示装置。

本发明的效果如下：

根据本发明，因为可以根据视频信号的平均辉度等级、以及、辉度分布图、色饱和度分布图和色相分布图的状态，对视频信号的需要补正的部分进行不影响其他颜色的色彩补正，所以可以进行色彩再现性良好的图像显示，因此，本发明具有很好的实用效果。

附图说明

图1是用于说明本发明的实施例的系统构成的框图。

图2是用于表示辉度信息检测电路11所检测出的辉度分布图的一个例子的图。

图3是用于表示色相分布图的一个例子的图。

图4是用于表示彩度分布图的一个例子的图。图4(a)是用于表示红色的彩度分布图的例子的图。图4(b)是用于表示蓝色的彩度分布图的例子的图。

图5是用于说明HSV色空间的图。

图6是用于说明本发明的实施例的色彩补正的矢量图。

图7是用于说明本发明的实施例的色彩补正的其他的矢量图。

图8是用于表示使用了本实施例的色彩补正电路10的图像显示装置20的图。

符号说明：

10：色彩补正电路；

11：辉度信息(APL平均等级、分布图)检测部；

12：色度(彩度、色相)分布图检测部；

13：将色差信号(R-Y、B-Y)变换至RGB信号的变换部；

14：将RGB色空间变换至HSV色空间的变换部；

15：色彩补正矩阵演算部；

16：存储器(用于保存LUT查询表)；

20：图像显示装置；

21：驱动单元；

22：显示装置。

具体实施方式

以下参考附图说明本发明的最佳实施方式。

图1是表示本发明的一个实施例的色彩补正电路10的框图。在图1中，本实施例的色彩补正电路10具有：辉度信息检测电路11；色度分布图检测电路12；色差/RGB变换部13；RGB/HSV变换部14；色彩补正矩阵演算部15；以及存储器16。

在图1中，辉度信息检测电路11是根据辉度信号检测出至少一域(field)或一帧(frame)中的辉度信号的APL(平均辉度等级)以及辉度分布图的检测电路。这里，需要说明的是，辉度信息检测电路11也可以不按一域或一帧的单位而按多域或多帧的单位来检测包含平均辉度等级以及辉度分布图的辉度信息。

图2是用于表示辉度信息检测电路11所检测出的辉度分布图的一个例子的图。如图2所示，在辉度分布图中，横轴表示辉度，纵轴表示频度。辉度例如可由0～255的色阶来表现。根据辉度分布图可知，辉度信息检测电路11可以检测出视频信号中大多包含了哪个辉度，例如，可以检测出视频信号是发白的图像还是发黑的图像。另外，辉度检测电路11还可以根据被输入的视频信号，检测出辉度信号的平均辉度等级APL。

返回图1。色度分布图检测电路12是用于检测与上述辉度信号同域中的色度(彩度以及色相)分布图的检测电路。图3是用于表示色度分布图检测电路12所检测出的色相分布图的一个例子的图。如图3所示，在色相分布图中，横轴表示色相，纵轴表示频度。色相可被表现为与色相环相对应的色相分布图，该色相分布图是红、黄、绿、青绿、蓝、品红等颜色与色相环相对应地被分配至0～360°的色相分布图。因此，可以检测出视频信号内所包含的色相的分布。

图4是用于表示色度分布图检测电路12所检测出的彩度分布图的一个例子的图。彩度分布图可以按每个色相来作成，在图4(a)中，色相被表示为红色时的彩度分布图的例子，在图4(b)中，色相被表示为蓝色时的彩度分布图的例子。彩度分布图是表示色彩的鲜明度、强度或浓度分布的分布图，彩度越高，色彩越浓越鲜明；彩度越低，色彩越暗或越淡。所以，根据彩度分布图，可以检测出各色相的鲜明度的度数频度。这里，需要说明的是，可以选择任意的色相来进行检测并作成彩度分布图。

因此，色度分布图检测电路12可以检测出包含被输入的视频信号的色相分布图和彩度分布图的色度分布图，这样，就可以检测出视频信号的色彩的特征。这里，需要说明的是，在色度分布检测电路12中，与辉度信息检测电路11同样地，也可以不以被输入的视频信号的一域或多域为单位而以一帧或多帧为单位来检测包含色相分布图以及彩度分布图的色度分布图。

返回图1。色差/RGB变换部13是将输入辉度(Y)信号和色差信号(R-Y、B-Y)变换为RGB信号的电路。具体而言，色差/RGB变换部13将被输入的视频信号的辉度信号(Y)以及色差信号(R-Y、B-Y)变换为RGB信号。例如，色差/RGB变换部13使用公式(1)～(3)所示的、用于将YCbCr信号变换为RGB信号的变换公式，将YCbCr色空间所表现的视频信号变换并输出至RGB空间。

R＝Y+1.402Cr            公式(1)

G＝Y-0.714Cr-0.344Cb    公式(2)

B＝Y+1.772Cb            公式(3)

RGB/HSV变换部14是将上述RGB信号转换为HSV(Hue、Saturation、Value)信号的演算部。图5是用于说明HSV空间的一个例子的图。RGB/HSV变换部14将由色差/RGB变换部13所变换的RGB信号变化至如图5所示的HSV(Hue色相、Saturation彩度、Value明度)色空间。从RGB色空间至HSV色空间的变换如下所述(参考文献：自由百科全书“维基百科”)。如果R、G以及B位于R、G以及B的最小值为0.0、最大值为1.0的0.0～1.0的范围内，则相当于在RGB色空间所定义的RGB值的HSV色系的HSV值由以下公式(4)～(6)来决定。这里，将Max设为等于RGB)值的最大值，将Min设为等于其最小值。

S＝Max-Min

V＝Max

但是，Max＝Min(S＝0)时，将H设为H＝0；Max＝0(V＝0)时，将S设为S＝0。

如图5所示，在由圆锥形所表现的HSV色空间内，色相(H)由沿着圆锥的圆环的0～360°的角度来表现，彩度(S)在从圆的中心开始的长度为0～1.0的范围内变化，另外，明度(V)在从圆锥的顶点开始至圆的中心的长度为0～1.0的范围内变化。HSV色空间常被应用于计算机图像处理的原因在于，其比RGB色空间更类似于人类辨别色彩的方法。因为可以指定接近于人类感觉的颜色(例如，皮肤颜色)，所以，在电视、映像显示器等的图像显示装置上想要对显示的色彩进行最优化时，使用HSV色空间可以容易地检测出想要补正的颜色的色相，这样，就可以容易地进行色彩的补正控制。另外，使用HSV色系，还可以容易地提取出皮肤颜色区域的特定的颜色。

这样，在HSV色空间中，通过指定接近于人类感觉的颜色，可以容易地检测出想要补正的颜色的色相，所以，可以容易地进行色彩的补正控制。使用该方法，图1中的RGB/HSV变化部14将在色差/RGB变换部13内被变换为RGB信号的视频信号再变换成HSV色空间的视频信号。因此，能够进行可灵活地与各种各样的视频信号的特征相对应的色彩补正。

这里，需要说明的是，在图1中，尽管是先在色差/RGB变换部13中将色差信号R-Y、B-Y变换为RGB信号，然后，再在RGB/HSV变换部14中将RGB信号变换为HSV色空间的信号，但是，如果应用于被输入的视频信号为RGB信号那样的图像显示装置时，则也可以不设置色差/RGB变换部13，直接将视频信号输入至RGB/HSV变换部14。

返回图1。色彩补正矩阵演算部15是用于根据上述辉度信息以及上述色度信息进行色彩补正的演算部，存储器16是用于将进行色彩演算时所需的矩阵系数作为查询表进行保存的存储单元(包含存储器控制部)。

在HSV色系中，如果斟酌一下本发明的主要目的(即：根据辉度信息以及色度分布图信息进行最适合视频信号特征的色彩补正)就会知道，例如，如果想扩大红色系的微小的色相差，则通过将被输入的视频信号RGB的G和B设为G(1+kr·R)和B(1+kb·R)，就可以对红色系的颜色进行强调。相反，如果想缩小红色系的色相差，则只要将上述被输入的G和B设为G(1-kr·R)和B(1-kb·R)即可。实际上进行这样的色彩补正时，在色彩补正矩阵演算部15内进行下述公式(7)所示的矩阵演算。这里，需要说明的是，矩阵系数可以通过预先准备多个所需的查询表并将其保存在存储器16内，然后从中选出与输入视频信号的特征相适的矩阵的方式获得。例如，预先确定好输入视频信号的特征模式，然后根据这些输入视频信号的模式，确定用于参照的查询表，这样，就可以迅速、容易地进行最适于输入视频信号的特征的色彩补正。

$\left(\begin{array}{c}{R}^{,}\\ G^{,}\\ B^{,}\end{array}\right)=\left(\begin{array}{ccc}\mathrm{kr}1& \mathrm{kr}2& \mathrm{kr}3\\ \mathrm{kg}1& \mathrm{kg}2& \mathrm{kg}3\\ \mathrm{kb}1& \mathrm{kb}2& \mathrm{kb}3\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}R\\ G\\ B\end{array}\right)$ 公式(7)

使用本发明的色彩补正，即使如通过改变解调轴来进行色彩补正的方法那样对某一颜色进行补正，也基本上不对其他颜色产生任何影响。另外，为了检测出想要进行输入视频信号的色彩补正的映像的色相(例如，皮肤颜色)，因为具有将视频信号RGB变换至上述HSV色空间的变换部，因此，根据被变换至HSV色空间的色相H(hue)，就可以容易地进行检测。

这里，需要说明的是，在图1中，作为检测色度分布图的方法，示出了根据色差信号进行检测的方法，但是，变换至HSV色空间后，也可以根据色相H和彩度S进行检测。

另外，在图1中，辉度信息检测电路11、色度分布图检测电路12、色差/RGB变换部13以及RGB/HSV变换部14作为一个整体构成了权利要求书中的检测部。其中的色差/RGB变换电路13以及RGB/HSV变换部14构成了色相检测单元。另一方面，存储器16和色彩补正矩阵演算部15构成了权利要求书中的控制部。

下面，对包含具有如上所述构成的色彩补正矩阵演算部15的色彩补正电路10的具体动作进行说明。在图1所示辉度信息检测部11和色度分布图检测部12中，分别检测至少一域或一帧的视频信号的辉度信息(平均辉度等级以及辉度分布图)以及色度分布图，然后，将这些信息提供给保存了矩阵系数查询表的存储器16的未被图示的存储器控制部。输入视频信号(Y、R-Y、B-Y)在色差/RGB变换部13内被变换为RGB信号后，在RGB/HSV变换部14内被变换至HSV色空间。根据上述辉度信息以及色度分布图对输入视频信号的某部分的色彩(例如：皮肤颜色)进行补正时，根据变换至HSV色空间的H(色相)，读出与皮肤颜色相当的部分，然后，在上述色彩补正矩阵演算部15内，通过上述矩阵系数和上述输入RGB信号进行矩阵演算。因为对哪个色相的颜色进行补正时，是通过上述HSV色空间的H(色相)来表示色相，所以，容易对其进行判别。上述查询表内可事先保存与视频信号的特征相对应的、数量为刚好是所需数量的多个矩阵系数。

对于本发明的色彩补正的具体内容，以实用矢量显示器(vector scope)表示图6的视频信号为例进行说明。图6之(1)表示补正前的红色系的色彩再现范围；(2)表示通过补正扩大了色彩再现范围的情况；(3)表示与(2)相反地、缩小了色彩再现范围的情况。例如，在医疗现场的映像中，如血管以及血的颜色等，其中的红色系的颜色较多，此时，最好希望对同为红色系的颜色的微小的差别进行强调，在这样的情况下，如图6之(2)所示，通过扩大再现的范围，可以达到期待的效果。同样，在对自然界中的动植物进行观察的映像中，当想对绿色中混在的、隐藏了的动植物进行区别和观察时，尽管同样是绿色系的颜色，但是，通过强调它们之间的差异，就可以容易地对动植物进行观察。

图7是用于本实施例的色彩补正电路10所进行的色彩补正的、与图6不同的视频信号的矢量图。例如，在本实施例的色彩补正电路10中，对于皮肤颜色，如果想要在一定的辉度信息以及色度分布图的状况下稍微改变该皮肤颜色的色相，则可以事先准备如图7所示的、用于改变皮肤颜色的色相的矩阵系数，然后，从存储器16中读出该矩阵系数，在色彩补正矩阵演算部15中进行色彩补正矩阵演算。

另外，在电视中，因为液晶等显示面板的色彩特性具有差异等，这样，如图7所示，就存在着想要对暖色系、寒色系以及绿色系的色相分别独立地进行变化的情况，即使在这样的情况下，通过将与之分别对应的矩阵系数作为查询表保存在存储器16内，然后，从存储器16中读出所需的矩阵系数，就可以通过色彩补正矩阵演算进行色彩补正。

图8是用于表示使用了本实施例的色彩补正电路10的图像显示装置20的图。在本实施例的图像显示装置20中，除了上述说明的实施例中的色彩补正电路10之外，还具有显示装置22以及驱动单元21。

显示装置22可以使用CRT(Cathode Ray Tube：博朗(Braun)管)、液晶显示装置、等离子显示面板、以及EL(Electro-Luminescent)显示装置等各种各样的显示装置22。

驱动单元21是用于驱动显示装置22的电路，可以使用用于驱动显示装置22的适当的驱动单元。例如，显示装置22为CRT时，驱动单元21可为电子枪；显示装置22为液晶显示装置时，驱动单元21可为包含X驱动器和Y驱动器的驱动用集成电路。另外，例如，显示装置22为等离子显示面板时，驱动单元21可为地址驱动器(address driver)、扫描驱动器(scan driver)、维持驱动器(sustan driver)；显示装置22为EL显示装置时，驱动单元21可为使用了薄膜晶体三极管的矩阵驱动电路。

这样，本实施例的色彩补正电路10可以应用于具有各种各样的显示装置22的图像显示装置20中。另外，不管对于哪个显示装置22，都可以进行不改变解调轴的色彩补正，同时，还可以仅对某些特定色相进行补正，该特定色相例如可为根据显示装置22的特性需要进行补正的色相。因此，对于CRT、液晶显示装置、等离子显示面板以及EL显示装置等种类不同的显示装置22而言，可以将其构成为能够针对各色彩特性进行适当的色彩补正的图像显示装置20。

另外，还可以将本实施例的色彩补正电路10封装在半导体晶片(wafer)等半导体基板上，构成半导体集成电路。因此，本实施例的色彩补正电路不仅可以被容易地安装在图像显示装置上，而且还可以紧凑地构成图像显示装置。

以上对本发明的具体实施例进行了说明，但是，本发明并不局限于上述具体实施例，只要不脱离权利要求书的范围，亦可采用其他变化形式代替，但那些变化形式仍属于本发明所涉及的范围。

本国际申请主张2007年9月6日申请的日本专利申请2007-230953号、以及、2008年9月2日申请的日本专利申请2008-225251号的优先权，并在本文中引用了日本专利申请2007-230953号、以及、日本专利申请2008-225251号的全部内容。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.(修改后)一种色彩补正电路，其特征在于，具有：

检测部，其用于检测被输入的视频信号的辉度信息、以及、包含彩度和色相的色度分布图信息，

控制部，其用于根据由所述检测部检测出的所述辉度信息以及所述色度分布图信息，控制所述视频信号的色彩再现；

其中，

所述检测部具有色相检测单元，其用于将所述视频信号RGB或YCrCb变换至HSV色空间，并根据该HSV色空间的色相检测出所述视频信号的任意的色相。

2.根据权利要求1所述的色彩补正电路，其特征在于：

所述辉度信息包含所述视频信号的一域或多域期间、或者、一帧或多帧的辉度分布图和平均辉度信息；

所述色度分布图信息包含色度分布图，该色度分布图包含色相分布图和彩度分布图。

3.(删除)

4.(修改后)根据权利要求2所述的色彩补正电路，其特征在于：

所述控制部具有：

色彩补正矩阵演算部，其用于根据所述平均辉度信息、以及、所述辉度分布图和所述色度分布图的状况，对所述视频信号的色相进行补正；

存储器，其用于将所述色彩补正矩阵演算部的运算中所使用的矩阵系数作为多个查询表来保存。

5.根据权利要求4所述的色彩补正电路，其特征在于：

所述矩阵系数为根据用于显示所述视频信号的显示装置的色彩特性仅对需要补正的色相进行补正的系数。

6.(修改后)一种图像显示装置，其特征在于，具有：

色彩补正电路，其为权利要求1所述的色彩补正电路；

显示装置，其用于显示被所述色彩补正电路补正后的视频信号。

7.(追加)根据权利要求6所述的色彩补正电路，其特征在于：

所述色彩补正电路不改变解调轴地进行色彩的补正。

Claims (6)

1.一种色彩补正电路，其特征在于，具有：

检测部，其用于检测被输入的视频信号的辉度信息、以及、包含彩度和色相的色度分布图信息；

控制部，其用于根据由所述检测部检测出的所述辉度信息以及所述色度分布图信息，控制所述视频信号的色彩再现。

2.根据权利要求1所述的色彩补正电路，其特征在于：

所述辉度信息包含所述视频信号的一域或多域期间、或者、一帧或多帧的辉度分布图和平均辉度信息；

所述色度分布图信息包含色度分布图，该色度分布图包含色相分布图和彩度分布图。

3.根据权利要求1或2所述的色彩补正电路，其特征在于：

所述检测部具有色相检测单元，其用于将所述视频信号RGB或YCrCb变换至HSV色空间，并根据该HSV色空间的色相检测出所述视频信号的任意的色相。

4.根据权利要求1至3中的任一项权利要求所述的色彩补正电路，其特征在于：

所述控制部具有：

色彩补正矩阵演算部，其用于根据所述平均辉度信息、以及、所述辉度分布图和所述色度分布图的状况，对所述视频信号的色相进行补正；

存储器，其用于将所述色彩补正矩阵演算部的运算中所使用的矩阵系数作为多个查询表来保存。

5.根据权利要求4所述的色彩补正电路，其特征在于：

所述矩阵系数为根据用于显示所述视频信号的显示装置的色彩特性仅对需要补正的色相进行补正的系数。

6.一种图像显示装置，其特征在于，具有：

色彩补正电路，其为权利要求1至5中的任一项权利要求所述的色彩补正电路；

显示装置，其用于显示被所述色彩补正电路补正后的视频信号。

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