CN1192104A - 图象处理系统反差扩展设备中直方图均衡化方法及部件 - Google Patents

Abstract

提供一种图象处理系统的反差扩展设备中的直方图均衡化方法(权利要求1)及其设备。

Description

图象处理系统反差扩展设备中直方图均衡化方法及部件

本发明涉及使用直方图以增加诸如电视、盒式录象机、摄象机、大门对讲机或保安摄象机的图象处理系统中的图象信号的反差扩展设备，尤其涉及一种用于在反差扩展设备对图象屏幕进行直方图均衡化的直方图均衡化方法及设备。

图象处理系统利用直方图均衡化方法来扩大图象的动态范围以便扩展图象的反差。这里，图象的动态范围是构成该图象的象素值中最亮的象素值和最暗的象素值的比。随着动态范围增大，反差扩展。

作为一种常规直方图均衡化方法，有全局直方图均衡化方法。

如在由A.F.Jain(Prentice-Hall出版社，1989)著的“数字图象处理基础”一书的第241至242页中所详细说明的，当把上述全局直方图均衡化方法施加到整个图象上时，具有高出现频率亮度的象素区域的反差被极大的扩展。但是，具有低出现频率的图象区域的反差实际上相对于原始图象的反差被减弱。从而，当低频度象素含有重要信息时，该信息会被严重地退化。从而，当用常规直方图均衡化方法对整个图象进行直方图均衡化时，会丢失信息。

本发明的第一个目的是提供一种直方图均衡化方法，用于把整个图象屏幕划分成彼此重叠的窗口对直方图均衡化，以便防止低频度信息的丢失。

本发明的第二个目的是提供一种直方图均衡化方法，以利用从先前窗口得到的直方图对当前窗口进行直方图均衡化，从而减少该直方图均衡化方法中所执行的操作次数。

本发明的第三个目的是提供一种执行第一个目的的直方图均衡化方法的直方图均衡化设备。

本发明的第四个目的是提供一种执行第二个目的的直方图均衡化方法的直方图均衡化设备。

为了实现第一个目的，提供如权利要求1的方法。把图象屏幕划分成相重叠的窗口以进行直方图均衡化，来防止低频度象素的反差的退化。

为了实现第二个目的，提供如权利要求9的方法。利用根据先前窗口的直方图获取根据当前窗口的直方图，从而可减少计算量。

为了实现第三个目的，提供如权利要求16的方法。为进行直方图均衡化把图象屏幕划分成重叠的窗口，以防止低频度象素的反差的退化。象素数据在作为一个地址输入到查找表中以输出直方图均衡化值之前先被低通滤波来除掉均衡化噪声或热噪声。从而，可以得到优质的图象。

为了实现第四个目的，提供如权利要求22的方法。利用根据先前窗口的直方图获取根据当前窗口的直方图，从而可减少计算量。

通过参照附图对本发明的最佳实施方式详细说明，附图是：

图1是一个流程图，说明根据本发明的一种最佳实施方式的直方图均衡化方法；

图2是一个流程图，说明根据本发明的另一实施方式的直方图均衡化方法；

图3显示示范性均衡化图象屏幕的一部分；

图4是根据本发明的最佳实施方式的直方图均衡化设备的方框图；以及

图5是根据本发明的另一实施方式的直方图均衡化设备的方框图。

参照图1，根据本发明的一种直方图均衡化方法包括：准备直方图均衡化及施加窗口的步骤10及12，获得直方图的步骤14及16，通过计算变换函数根据预定数量的象素得到均衡化值的步骤18、20、22及24，以及基于窗口是否为最后一个窗口移动窗口或者确定直方图均衡化值的步骤26、28及30。

首先，在步骤10进行直方图均衡化的准备。让我们把在A×B(列数×行数)图象屏幕上要直方图均衡化的图象屏幕定义为“均衡化图象屏幕”。此时，判定均衡化图象屏幕的尺寸N×M(列数×行数)为整个图象屏幕还是为部分图象屏幕。也就是说，判定是对整个图象屏幕进行直方图均衡化还是对图象屏幕部分地进行均衡化。从例如11×11到41×41的尺寸中选择窗口的尺寸P×Q(列数×行数)来覆盖均衡化图象屏幕。窗口移动的象素数(F)是按一个小于P的值确定的，即，确定F以使没有移动的窗口覆盖着移动的窗口。在步骤10，按下述式1确定覆盖均衡化图象屏幕的窗口数(C)： $C=D\·E=(1+\frac{M-P}{F})\·\left(\frac{N}{Q}\right)=\frac{M}{P}\·(1+\frac{N-Q}{F})\·\·\·\left(1\right)$ 其中D和E分别为均衡化图象屏幕的水平和垂直列数。

在步骤10之后，在步骤12施加覆盖均衡化图象屏幕的第一窗口。接着，在步骤14和16，获取在第一窗口中包含的从第一到第(P×Q)个象素数据的第一直方图。假定每个象素可以具有K个不同亮度等级中的一个等级，在步骤14检测(P×Q)个象素中的每个象素的亮度等级。接着，在步骤16，计算K个不同亮度等级的每个等级的频率并且把计算出的值确定为第一直方图。

然后，利用步骤18中的第一直方图获得第一变换函数。即，在一个X-Y坐标系统里，X轴代表亮度，Y轴代表累积的频率。当沿X轴方向进行时K个频率得到累积，以得到在X-Y坐标系中表达的第一函数。接着，把第一函数的Y轴划分成相等的K个不同的亮度等级，从而得到X轴代表亮度和Y轴代表划分后的亮度等级的第一变换函数。

在步骤18之后，在步骤20至24中利用变换函数得到根据第一窗口所包含的象素中的T个象素的直方图均衡化值。此时，T个象素包括在和相邻的第二窗口重叠的部分里。首先，在步骤20得到第一窗口中所包含的每个象素的均衡化值。即，当用每个象素的象素数据替代变换函数的X时，得到用K个不同亮度等级表达的均衡化值。接着，在步骤22和24中，得到作为第一窗口的第一直方图均衡化值的对应于第一窗口的所有象素的均衡化值之中的相应的T个象素的均衡化值。也就是说，在图象数据是通过MPEG压缩的情况下，K个象素的象素数据在步骤22中被低通滤波。因为由于反差扩展通过MPEG压缩并且以后复原的数据可能含有放大的量化噪声，执行步骤22以去掉放大的量化噪声。即使图象数据没有通过MPEG压缩和复原，可以通过低通滤波去掉热噪声。接着，在步骤24，得到对应于T个象素的滤波数据的由步骤20得到的均衡化值之中的T个第一直方图均衡化值。

在步骤24之后，步骤26中判定覆盖均衡化图象屏幕的窗口是否是第C个窗口。因为覆盖着均衡化图象屏幕的当前窗口是第一窗口，在步骤28沿水平或垂直方向按F个象素移动第一窗口。接着，假定移动后的第一窗口是第二窗口，在步骤12把第二窗口施加到均衡化图象屏幕上。通常，窗口自左向右和自顶到底覆盖均衡化图象屏幕，以便有效地存储和管理象素。

在步骤12之后，以类似于第一直方图和第一变换函数的方式在步骤14、16、18、20、22和24中得到第二直方图均衡化值。然后，在步骤26中，判定覆盖均衡化图象屏幕的窗口是否是最后的第C个窗口。

当通过重复上述步骤得到第C个直方图均衡化值时，即当覆盖均衡化图象屏幕的窗口是第C个窗口时，在步骤30，把第一到第C个直方图均衡化值确定为均衡化图象屏幕的直方图均衡化值。

现参照图2说明根据本发明的另一实施方式的直方图均衡化方法。

参见图2，根据本发明的另一实施方式的直方图均衡化方法包括准备直方图均衡化和施加窗口的步骤40及42；基于窗口的类型不同地得到直方图的步骤44、46、48及50；通过得到变换函数根据每个窗口得到T个直方图均衡化值的步骤52、54、56及58；以及取决于覆盖均衡化图象屏幕的窗口是否是最后一个窗口，移动窗口或者确定所有直方图均衡化值的步骤60、62及64。

图2中所示的步骤40和42和图1中所示的步骤10和12相同。

包含着均衡化图象屏幕的最左列或最上行的象素的窗口称为边界窗口。其它窗口被定义为非边界窗口。

在步骤42之后，步骤44中判定覆盖着当前均衡化图象屏幕的窗口是边界窗口还是非边界窗口。若覆盖当前均衡化图象屏幕的窗口是边界窗口，在步骤46中通过步骤14和16的方法得到根据包含在该边界窗口中的所有象素的直方图。

但是，若覆盖当前均衡化图象屏幕的窗口是非边界窗口时，在步骤48和50中按如下得到该非边界窗口的直方图。当把该非边界窗口之前的窗口称为先前窗口时，分别得到第一想象的直方图和第二想象的直方图，第一想象的直方图是根据不和先前窗口的象素重叠的非边界窗口的象素的，而第二想象的直方图是根据和非边界窗口的象素重叠的先前窗口的象素的。即，在步骤48中，得到作为想象的直方图的根据包含在先前和当前窗口的所有象素之中的不重叠象素的直方图。接着，在步骤50中，把第一想象的直方图增添到先前窗口的直方图上，并从先前窗口的直方图中减去第二想象的直方图，相加和相减的结果充当非边界窗口的直方图。

在步骤46或50之后，以和步骤18至30相同的方式在步骤52至64得到每个窗口的直方图均衡化值，并把所有得到的直方图均衡化值确定为均衡化图象屏幕的直方图均衡化值。

取决于当前窗口是边界窗口还是非边界窗口，上述的变量T具有不同的值。即，当前窗口是非边界窗口时T要比当前窗口是边界窗口时要小。

图3表示一个示范性均衡化图象屏幕的一部分，以解释根据本发明的均衡化图象屏幕的直方图均衡化方法。

为了促进理解本发明，下面将说明图1和图2的各个中所执行的直方图均衡化处理。假定窗口尺寸为3×3，窗口沿水平方向移动，每次窗口移动一个象素，并且作为可能的亮度等级数目K为10。

如图3中所示，均衡化图象屏幕的一部分70划分成用虚线表示的第一窗口72和用实线表示的第二窗口74。第一和第二窗口72和74共同拥有亮度等级分别为6、2、1、9、4和2的重叠象素。这里，第一和第二窗口72和74包含的各个象素具有从0到9的亮度等级中的一个等级。

当通过图1中所示的方法得到第一窗口72的第一直方图和第一变换函数以及第二窗口74的第二直方图和第二变换函数时，下面的表1是作为一个例子得到的。

                              表1

亮度	第一窗口		第二窗口
						第一直方图	第一变换函数	第二直方图	第二变换函数
0	0	0	0	0
					1	1	1	1	1
2	2	3	3	4
					3	1	4	0	4
4	1	5	1	5
					5	0	5	1	6
6	1	6	1	7
					7	1	7	1	8
8	1	8	0	8
					9	1	9	1	9

但是，为了利用图2中所示的方法得到第一和第二窗口的直方图，首先按和图1的方法相同的方式得到边界窗口的第一窗口的第一直方图，并给出和表1中相同的结果。然后，从第一直方图中减去不和非边界窗口的第二窗口74重叠的第一窗口72的象素数据3、7和8的出现频率。把不和第一窗口72重叠的第二窗口74的象素数据5、2和7的出现频率增添到第一直方图中。这样，可以得到表1中所示的第二窗口的第二直方图，但是操作次数较少。

通过图1或2所示的方法得到第一和第二直方图之后，利用得到的第一和第二直方图获得变换函数。之后，利用变换函数得到根据第一窗口72的中心处的T个象素的直方图均衡化值。利用变换函数得到根据第二窗口74的中心处的T个象素的直方图均衡化值。在本例中，T＝1，第一窗口72的T个象素仅由亮度等级为2的中央象素构成。类似地，在第二窗口74中，只利用亮度等级为4的中央象素。此时，利用第一窗口72的第一变换函数得到根据象素数据3、7、6、8和1的直方图均衡化值。

下面参照附图说明根据本发明的直方图均衡化设备的结构和操作。

图4是根据本发明的最佳实施方式执行图1中所示的直方图均衡化方法的直方图均衡化设备的方框图。该设备包括图象数据存储部件80，直方图运算部件82，均衡化值生成部件88，均衡化值存储部件100和控制器102。直方图运算部件82由比较器84和计数器86构成。均衡化值生成部件88由累加器90、变换函数部件92、查找表(LUT)94、低通滤波器(LPF)96和开关98构成。

图4中所示的图象数据存储部件80存储由(A×B)个象素构成的亮度信号的数字图象数据，并且按帧或字段为单位的形式经输入端口IN1接收。图象数据存储部件80响应控制器102生成的第一地址信号AD1输出一个窗口中所包括的各个象素的第一象素数据，并且响应控制器102生成的第二地址信号AD2输出该窗口所包括的所有象素之中的T个象素的第二象素数据。

直方图运算部件82检测从图象数据存储部件80输出的第一象素数据的象素亮度等级，从检测出的亮度等级计算K个不同亮度等级的每个等级的出现频率，并且把计算值作为直方图输出。为此，比较器84把输入的第一象素数据和K个各对应于亮度的不同比较值进行比较，并且输出K个比较结果作为计数器86的第一到第K个计数控制信号。计数器86包括K个计数器，它们用于对第一到第K个计数控制信号进行计数。计数器86输出响应控制器102输出的控制信号CO经计数得到的一个值，作为输出到均衡化值生成部件88中的累加器90的直方图。在此刻，当各个窗口的所有象素已和K个比较值比较时控制器102生成控制信号CO。

均衡化值生成部件88累计计数器86输出的直方图，利用该累计值计算一个窗口中所包含的所有象素的直方图均衡化值，并且响应从图象数据存储部件80接收的第二象素数据输出T个对应的直方图均衡化值。为此，累加器90接收最终的计数值即直方图，并且累计各种亮度等级的出现频率。变换函数部件92获取预定的函数，该函数的Y轴代表累加器90累计的值而X轴代表X-Y坐标系统中的K个亮度等级。变换函数部件92通过把预定函数的Y轴上的最大和最小累计值间的区段划分成K个相等的部分生成变换函数，通过乘法和除法完成广义的变换函数，并且把完成的结果输出为根据各窗口的各个象素的直方图均衡化值。LUT94把变换函数部件92输出的直方图均衡化值作为数据存储到对应于LUT94的各地址的K个亮度等级中，并且根据对应于LUT94的地址的第二象素数据把所存储的直方图均衡化值之中的T个象素输出到均衡化值存储部件100。

此刻，出于上面所说明的原因，通过低通滤波器(LPF)96选择性地对第二象素数据滤波，并且把滤波后的第二象素数据施加到开关98上。根据控制器102输出的切换信号，开关98向LUT94输出滤波后的第二象素数据或者未经滤波的第二象素数据，控制器102控制开关98以便当经输入端口IN2的图象数据输入是经MPEG压缩后的恢复数据时选择滤波后的第二象素数据。

均衡化值存储部件100存储从均衡化值生成部件88每次顺序接收的T个直方图均衡化值，并且响应均衡化值输出控制信号经输出端口输出C×T个作为经输入端口IN1输入的图象数据的直方图均衡化值的直方图均衡化值。

控制器102经输入端口IN2接收诸如要被直方图均衡化的图象屏幕的尺寸、为覆盖图象屏幕窗口的移动方向(即，水平或垂直)，窗口移动的象素数目以及窗口尺寸等信息。控制器102根据输入信息生成第一地址信号AD1，并根据要从每个窗口中提取的直方图均衡化值的数量(T)生成第二地址信号AD2。

图5是根据本发明的另一实施方式执行图2中所示直方图均衡化方法的直方图均衡化设备的方框图。该设备包括图象数据存储部件120、直方图运算部件122、均衡化值生成部件128、均衡化值存储器部件140以及控制器142。均衡化值生成部件128包括累加器130、变换函数部件132、LUT134、低通滤波器136以及开关138。

图5中所示的图象数据存储部件120存储经输入端口IN1输入的并以帧或字段为单位由A×B个象素构成的图象数据。图象数据存储部件120响应控制器142生成的第一地址信号AD1输出根据边界窗口中所包括的所有象素的第一象素数据，例如，图3中所示的第一窗口72中包括的数据3、6、9、7、2、4、8、1和2。替代地，图象数据存储部件120响应第二地址信号AD2输出根据非边界窗口所含有的象素之中的不和先前窗口重叠的象素的第二象素数据，例如，图3中所示的第二窗口74的数据5、2和7。而且，图象数据存储部件120还响应第二地址信号AD2输出根据边界窗口所包含的象素之中不和相继的非边界窗口重叠的象素的第三象素数据，例如，图3中所示的第一窗口72的数据3、7和8。替代地，图象数据存储部件120响应控制器142输出的第三地址信号AD3输出根据各个窗口包含的象素之中作为LUT134中的地址的T个象素的第四象素数据。

直方图运算部件122响应第一控制信号C1生成由图象数据存储部件120输出的第一象素数据的直方图，响应作为上/下计数控制信号的第二控制信号C2对先前生成的直方图加/减由第二和第三象素数据生成的想象直方图，并且把加或减的结果作为直方图输出。为此，比较器124把第一象素数据或者第二和第三象素数据和K个各代表一个亮度等级的比较值进行比较，并输出K个比较结果。通过把前一窗口的最终计数值(即，直方图)作为初始值，计数器126的值响应第一控制信号C1递增K个比较结果的各个结果，响应第二控制信号C2递增或递减K个比较结果的各个结果，并且响应由控制器142输出的控制信号C3把最终计数值作为直方图输出到均衡化值生成部件128。

这里，根据诸如要被直方图均衡化的图象屏幕的尺寸、窗口为覆盖图象屏幕的移动方向、窗口移动的象素个数和窗口尺寸的信息，控制器142在被直方图均衡化的窗口是边界窗口时生成第一地址信号AD1，并在该窗口为非边界窗口时生成第二地址信号AD2。而且，当从图象数据存储部件120输出第一或第二象素数据时控制器140输出上计数控制信号，当输出第三象素数据时控制器140输出下计数控制信号。这里，上或下计数控制信号是作为第二控制信号输出的。控制器142在第二和第三象素数据的所有象素都已在比较器124中比较后生成第三控制信号C3，根据图象数据的类型生成第四控制信号C4，并且根据C和K生成用于控制均衡化值存储部件140的输出的第五控制信号C5。

图5中所示的均衡化值生成部件128和均衡化值存储部件140的操作和图4中所示的对应部件的操作相同。

如上面所说明，在根据本发明的用于图象处理系统的反差扩展设备中，本直方图均衡化方法和设备通过把图象屏幕划分成重叠的窗口进行直方图均衡化。这样，可以防止不频繁出现的象素的反差的丢失。选择性地在整个图象屏幕上或者它的一部分上进行直方图均衡化，从而改进了整个或部分图象的品质退化。窗口的尺寸以及窗口移动的象素数是可变的，因此可以自由地控制直方图均衡化的运行时间以及图象信号的改进程度。利用根据先前窗口的直方图得到根据当前窗口的直方图，从而减少了计算量。因为把低通滤波后的象素数据用作为输出直方图均衡化值的查找表地址，放大的热噪声或量化噪声被去掉，从而得到品质优良的图象。

Claims (27)

1.一种直方图均衡化方法，用于在图象处理系统中的反差扩展设备对图象屏幕进行直方图均衡化，所述方法包括步骤：

(a)确定为被直方图均衡化的所述图象屏幕的一部分的均衡化图象屏幕的尺寸，确定覆盖所述均衡化图象屏幕的窗口的尺寸，和确定所述窗口所移动的象素数；

(b)若第一次执行步骤(b)，把窗口施加到所述均衡化图象屏幕内的初始位置，若非第一次，把窗口施加到移动后的位置上；

(c)得到所述施加窗口中所有象素的直方图；

(d)得到来自所述直方图的变换函数；

(e)利用所述变换函数，得到根据所述窗口包含的象素之中的预定数量的象素的直方图均衡化值；

(f)判定所述窗口是否占据所述均衡化屏幕的最后位置；

(g)若所述窗口不占据该最后位置，按所述窗口移动的象素数量移动窗口位置并且返回所述步骤(b)；以及

(h)若所述窗口占据着该最后位置，把所述步骤(e)中得到的所有所述直方图均衡化值确定为所述均衡化图象屏幕的直方图均衡化值，

其中，移动所述窗口位置之后所施加的窗口和移动所述窗口位置之前所施加的窗口按预定的部分相重叠，并且在所述重叠部分中包括所述预定数量的象素。

2.按照权利要求1的方法，其中所述步骤(c)包括步骤：

检测所述施加的窗口中包含的所有象素的亮度；以及

计算所检测的亮度中每个亮度等级的出现频率，并且把所述计算的频率确定为所述直方图。

3.按照权利要求1的方法，其中所述均衡化图象屏幕是整个所述图象屏幕。

4.按照权利要求1的方法，其中所述均衡化图象屏幕是一部分所述图象屏幕。

5.按照权利要求1的方法，其中所述窗口沿所述均衡化图象屏幕的水平方向移动。

6.按照权利要求1的方法，其中所述窗口沿所述均衡化图象屏幕的垂直方向移动。

7.按照权利要求1的方法，其中所述步骤(e)包括步骤：

(e1)利用所述变换函数得到对应于各亮度等级的均衡化值，各个亮度等级表示各个所述象素的亮度；以及

(e2)取决于各自的预定数量的象素，得到通过利用所述变换函数得到的所述均衡化值之中的分别对应于预定数量的象素的均衡化值的所述直方图均衡化值。

8.按照权利要求7的方法，其中所述步骤(e2)包括步骤：

对所述预定数量的象素的象素数据进行低通滤波；以及

基于所述滤波后的象素数据得到所述均衡化值之中的所述直方图均衡化值。

9.一种直方图均衡化方法，用于在图象处理系统的反差扩展设备中对图象屏幕进行直方图均衡化，所述方法包括步骤：

(a)确定为被直方图均衡化的所述图象屏幕的一部分的均衡化图象屏幕的尺寸，确定覆盖所述均衡化图象屏幕的窗口的尺寸，和确定所述窗口所移动的象素数；

(b)若第一次执行步骤(b)，把窗口施加到所述均衡化图象屏幕内的初始位置，若非第一次，把窗口施加到移动后的位置上；

(c)判定所述施加的窗口是否是包括着均衡化图象屏幕的边缘上的象素的边界窗口还是仅包括着均衡化图象屏幕的内部中的象素的非边界窗口。

(d)若所述施加的窗口是边界窗口，得到所述施加的窗口内所包含的所有象素的直方图；

(e)若所述施加的窗口是非边界窗口，得到不和先前位置上的先前窗口重叠的象素的第一想象的直方图，这些不重叠的象素存在于当前位置上的非边界窗口里，并且得到不和当前位置上的所述窗口重叠的象素的第二想象的直方图，这些不重叠的象素存在于先前位置上的所述先前的窗口中；

(f)把所述第一想象的相方图增添到所述先前窗口的直方图中，并且从所述先前窗口的直方图中减掉所述第二想象的直方图，以得到所述非边界窗口的直方图；

(g)从步骤(d)中或步骤(e)中得到的所述直方图得到变换函数；

(h)利用所述变换函数，根据包含在所述施加的窗口的象素之中的预定数量的象素得到直方图均衡化值；

(i)判定所述窗口是否占据所述均衡化图象屏幕中的最后位置；

(j)若所述施加的窗口不占据该最后位置，按所述窗口移动的象素数量移动窗口位置并且返回到所述步骤(b)；以及

(k)若所述窗口占据着该最后位置，把所述步骤(h)中得到的所有所述直方图均衡化值确定为所述均衡化图象屏幕的直方图均衡化值，

其中，当前位置上的所述窗口和所述先前窗口的预定部分重叠，并且所述预定数量的象素包含在所述重叠的部分中。

10.按照权利要求9的方法，其中所述均衡化图象屏幕是整个所述图象屏幕。

11.按照权利要求9的方法，其中所述均衡化图象屏幕是部分所述图象屏幕。

12.按照权利要求9的方法，其中所述窗口在所述均衡化图象屏幕上沿水平方向移动。

13.按照权利要求9的方法，其中所述窗口在所述均衡化图象屏幕上沿垂直方向移动。

14.按照权利要求9至13的方法，其中所述步骤(h)包括步骤：

(h1)利用所述变换函数得到对应于各亮度等级的均衡化值，各个亮度等级表示各个所述象素的亮度；以及

(h2)取决于各自的预定数量的象素，得到通过利用所述变换函数得到的所述均衡化值之中的所述直方图均衡化值。

15.按照权利要求14的方法，其中所述步骤(h2)包括步骤：

对所述预定数量的象素进行低通滤波；以及

对应所述滤波后的象素数据，得到所述均衡化值之中的所述直方图均衡化值。

16.一种直方图均衡化设备，用于在图象处理系统的反差扩展设备对图象屏幕的图象数据进行直方图均衡化，所述设备包括：

一个图象数据存储部件，用于存储所述图象数据，用于响应第一地址信号输出代表窗口中所包含的象素的第一象素数据，以及用于响应第二地址信号输出代表所述象素之中的第一预定数量的象素的第二象素数据；

一个直方图运算部件，用于接收所述第一象素数据并生成直方图；

一个均衡化值生成部件，用于累计所述直方图中所含有的出现频率，并且用于把利用所述累计值计算的所述第一象素数据的均衡化值之中的所述预定数量的均衡化值输出为响应所述第二象素数据的直方图均衡化值；

一个均衡化值存储部件，用于存储所述直方图均衡化值并且用于把所有的所述被存储的直方图均衡化值输出为所述图象数据的直方图均衡化值；以及

一个控制器，用于根据所述窗口所移动的象素数以及所述窗口的尺寸生成第一地址信号，并且用于根据所述第一预定的数量生成所述第二地址。

17.按照权利要求16的设备，其中所述直方图运算部件包括：

一个比较器，用于把所述第一象素数据和第二预定数量的各代表着亮度等级的比较值进行比较，并且输出所述第二预定数量的比较结果；以及

一个计数器，用于对所述第二预定数量的比较结果进行计数，并且用于响应控制信号把所述计数的结果作为所述直方图输出到所述均衡化值生成部件，

其中，当所述比较器完成对所述第一象素数据的所有象素的比较时，所述控制器输出所述控制信号。

18.按照权利要求16的设备，其中所述控制器根据被直方图均衡化的所述图象屏幕的尺寸输出所述第一地址信号。

19.按照权利要求16的设备，其中所述控制器根据所述窗口移动的方向输出所述第一地址信号。

20.按照权利要求16的设备，其中所述均衡化值生成电路包括：

一个累加器，用于接收所述直方图和累计该直方图中所含有的频率；

一个变换函数部件，用于通过乘法和除法运算利用所述累加器累计的值得到的变换函数，并且用于把结果输出为所述第一象素数据的均衡化值；以及

一个查找表，用于响应所述第二象素数据把从所述变换函数部件接收的所述均衡化值之中的所述直方图均方值输出到所述均衡化值存储部件。

21.按照权利要求20的设备，其中所述均衡化值生成部件还包括一个低通滤波器，用于对从所述图象数据存储部件接收的所述第二象数数据进行低通滤波并把滤波后的数据输出到所述查找表。

22.一种直方图均衡化设备，用于在图象处理系统的反差扩展设备对图象屏幕的图象数据进行直方图均衡化，所述设备包括：

一个图象数据存储部件，用于响应存储所述图象数据并第一地址信号输出代表包含在边界窗口内的所有象素的第一象素数据，用于输出代表当前位置上的非边界窗口中所包含的不和先前位置上的先前窗口相重叠的象素的和输出代表所述先前窗口中所包含的不和所述非边界窗口相重叠的象素的第二象素数据以响应第二地址信号，或者用于输出代表所述非边界窗口和先前窗口之间相重叠的象素之中的第一预定数量的象素以响应第三地址信号；

一个直方图运算部件，用于响应第一控制信号从所述第一象素数据生成直方图，或者用于响应第二控制信号从所述第二象素数据生成第一和第二想象的直方图、把第一想象的直方图增添到所述先前窗口的直方图上并从所述先前窗口的所述直方图中减掉第二想象的直方图以及把所述相加和相减的结果输出为所述直方图；

一个均衡化值生成部件，用于累计所述直方图中所含有的出现频率，并且用于把通过利用所述累计值计算出的根据所述边界和非边界窗口中所包含的所有象素的均衡化值之中的所述第一预定数量的均衡化值输出为根据所述第三象素数据的直方图均衡化值；

一个均衡化值存储部件，用于存储所述直方图均衡化值和把所有所述的存储的直方图均衡化值输出为所述图象数据的直方图均衡化值；以及

一个控制器，用于当被直方图均衡化的所述窗口是边界窗口时生成所述第一地址和控制信号，用于当被直方图均衡化的所述窗口是非边界窗口时生成所述第二地址和控制信号，以及用于根据所述第一预定数量以及根据所述窗口移动的方向、所述窗口移动的象素数量和所述窗口的尺寸生成所述第三地址信号。

23.按照权利要求22的设备，其中所述直方图运算部件包括：

一个比较器，用于把所述第一或第二象素数据和各代表一个亮度等级的第二预定数量的比较值进行比较，并且输出所述第二预定数量的比较结果；以及

一个计数器，用于响应所述第一控制信号向上计数所述第二预定数量的比较结果，用于响应所述第二控制信号把所述先前窗口的直方图作为初始值向上或向下计数所述第二预定数量的比较结果，并且用于响应第三控制信号向所述均衡化值生成部件输出作为所述直方图的计数值，

其中，所述控制器在所述比较器完成对所述第一象素数据或所述第二象素数据的所有象素的比较时输出所述第三控制信号。

24.按照权利要求22的设备，其中所述控制器根据所述窗口移动的方向输出所述第一地址信号。

25.按照权利要求22的设备，其中所述控制器根据被直方图均衡化的所述图象屏幕的尺寸生成所述第一和第二地址信号以及所述第一和第二控制信号。

26.按照权利要求22的设备，其中所述均衡化值生成部件包括：

一个累加器，用于接收所述直方图并且累计直方图中含有的频率；

一个变换函数部件，用于通过乘法和除法运算利用所述累加器累计的值而得到的变换函数，并且把结果作为包含在所述边界或非边界窗口中的象素数据的均衡化值输出；以及

一个查找表，用于根据所述第三象素数据把从所述变换函数部件接收到的所述均衡化值之中的所述直方图均衡化值输出到所述均衡化值存储部件。

27.按照权利要求26的设备，其中所述均衡化值生成部件包括一个低通滤波器，用于对从所述图象数据存储部件接收的所述第三象素数据进行低通滤波并把滤波后的数据输出到所述查找表。

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