CN1212004C

CN1212004C - 图像处理装置和图像处理方法

Info

Publication number: CN1212004C
Application number: CNB021281971A
Authority: CN
Inventors: 原学; 森冈义博; 川田教彦; 栗田进
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2001-12-27
Filing date: 2002-12-27
Publication date: 2005-07-20
Anticipated expiration: 2022-12-27
Also published as: EP1324601A3; JP3927995B2; CN1429013A; US7190401B2; DE60209454D1; US20030122951A1; EP1324601A2; JP2003198891A; DE60209454T2; EP1324601B1

Abstract

一种可简单地对亮度和对比度进行调节以及可方便地对目标图像的亮度进行检查的图像处理装置和图像处理方法。图像信号的信号格式利用一个检测电路进行检测，根据检测的结果，亮度参考信号产生电路产生一个亮度参考图像的图像信号，该亮度参考图像提供检测亮度的标准。一个混合电路产生一个用于显示与亮度参考图像合成的目标图像的图像信号。该图像信号的信号电平可通过调节电路调节，从而调节亮度和/或对比度。鉴别显示信号叠加电路产生一个叠加在所需亮度区域中的亮度识别图像的信号。根据亮度参考图像，可以很容易检查图像上的指定位置的亮度。

Description

图像处理装置和图像处理方法

技术领域

本发明涉及一种图像处理装置和一种图像处理方法。

背景技术

在电视节目等的制作中，节目的成像、编辑、发送等都已经越来越数字化。由于数字化技术的进步，就要求有更高的图像质量和更低的数字化设备的成本，数字化在电影制作中也在加速发展。例如，用于获取目标图像的图像信号的视频摄影机正在取代在胶片上记录照相图像的胶片摄影机。

当使用胶片摄影机时，目标物体接收的光的量由照明光度计测量以调节曝光。而且由于胶片摄影机的取景器看到的图像的亮度不同于纪录在胶片上的图像的亮度，因此这就需要实现有效的展示。当使用视频摄影机时，视频摄影机的动态范围小于胶片摄影机，且目标物接收的光量的不同造成很大的影响。由于这些原因，必须利用一个照明光度计来精确的控制目标物接收的光量。

在视频摄影机中，目标物图像显示在由阴极射线管等形成的电子取景器的显示屏上。该电子取景器可对显示的图像的亮度和对比度进行调节。对各成像器或视频摄影机来说，例如利用波形监视器执行调节，以获得显示图像的稳定亮度和/或对比度。

因此，如果在较长时间段中执行成像或使用多个视频摄影机成像，则需要更多的时间和精力以及更多的设备来进行调节。

另外，在室外摄影时，目标物接收的光量随着天气或时间而变化。因此，为了获得所需的图像，必须在多个点频繁地测量接收的光量，从而根据测量结果对视频摄影机的光圈进行调节，因此不能实现高效的摄影。

发明内容

因此，本发明的一个目的是提供一种图像处理装置和一种图像处理方法，用于实现对图像显示装置的亮度和对比度进行简单的调节，并便于容易地对目标图像的亮度进行检查。

为此，本发明的一方面提供了一种图像处理装置，该装置包括：一个判断电路，用于对输入图像信号进行信号鉴别并产生提供给控制单元的鉴别信号；一个亮度参考信号发生器，用于基于控制单元提供的判断电路的鉴别结果产生一亮度参考图像的图像信号，该亮度参考图像可提供一用于确定亮度的标准；一个混合器，它根据控制单元的控制信号利用输入图像信号和亮度参考图像的图像信号，产生一个用于显示基于输入图像信号的显示图像和亮度参考图像的合成图像的图像信号；一个基于控制单元的控制信号根据混合器产生的图像信号调节图像的亮度和对比度的调节器；以及一个鉴别显示信号叠加器，对来自调节电路的图像信号的信号电平和根据控制单元输出的控制信号设定的亮度范围信号电平进行比较，并且根据混合器产生的图像信号将鉴别显示信号叠加在图像中所需的亮度区域中。

本发明的另一方面是提供一种图像处理方法，该方法包括对输入图像信号进行信号鉴别并产生提供给控制单元的鉴别信号；基于控制单元提供的判断电路的鉴别结果产生一亮度参考图像的图像信号，该亮度参考图像可提供一用于确定亮度的标准；根据控制单元的控制信号利用输入图像信号和亮度参考图像的图像信号，产生一个用于显示基于输入图像信号的显示图像和亮度参考图像的合成图像的图像信号；基于控制单元的控制信号根据混合器产生的图像信号调节图像的亮度和对比度；以及对来自调节电路的图像信号的信号电平和根据控制单元输出的控制信号设定的亮度范围信号电平进行比较，并且根据混合器产生的图像信号将鉴别显示信号叠加在图像中所需的亮度区域中。

输入图像信号的信号最好包括对屏幕宽高比的检测。

最好通过确定该屏幕宽高比，检测显示屏幕上是否出现没有图像的区域，和亮度参考图像的图像信号是否产生，从而如果检测到没有图像的区域位于显示屏幕上，则在没有图像的区域中显示一亮度参考图像。

最好通过确定该屏幕宽高比，检测显示屏幕上是否出现没有图像的区域，如果检测到显示屏幕上没有出现没有图像的区域，则根据输入图像信号执行图像缩影，从而形成一个没有图像的区域，并产生一亮度参考图像的图像信号，从而在没有图像的区域中显示该亮度参考图像。

最好通过确定该屏幕宽高比，检测显示屏幕上是否出现一个没有图像的区域，如果检测到显示屏幕上没有出现没有图像的区域，则将亮度参考图像叠加在基于输入图像信号的图像上。

最好在用于鉴别输入图像信号的步骤中，根据输入图像信号，对图像的彩色进行鉴别，产生一个显示亮度参考图像的图像信号，该亮度参考图像具有基于彩色鉴别结果的彩色。

最好在彩色鉴别中识别一个主要色彩，并利用该被识别的色彩，产生用于显示该亮度参考图像的图像信号。

最好产生一个图像信号，该图像信号具有至少一个表现出特定灰度级的第一亮度参考图像，表现出不同于第一亮度参考图像的灰度级的第二亮度参考图像，用于调节高亮度的第三亮度参考图像和用于调节低亮度的第四亮度参考图像。

最好为该亮度参考图像产生一图像信号，在该亮度参考图像中，第三亮度参考图像中的灰度级差别和第四亮度参考图像中的灰度级差别小于第一亮度参考图像中的灰度级差别和第二亮度参考图像中的灰度级差别。

最好基于图像信号的图像的亮度和对比度是用于显示一个与亮度参考图像合成的、基于输入图像信号的显示图像。

最好利用一个条纹信号叠加鉴别显示信号。

最好基于该输入图像信号的图像和亮度参考图像之间的位置关系被改变。

最好用于产生一亮度参考图像的图像信号的设定信息被存储。

附图说明

图1为方框图，示出本发明的视频摄影机的结构；

图2示出一个图像显示控制器的结构；

图3示出一个亮度参考图像的模式；

图4示出当目标图像的一部分被亮度参考图像替换并显示时的情况；

图5示出当允许整个目标图像被显示时的情况；

图6示出利用可用区域在右边和左边显示亮度参考图像的情况；

图7示出利用可用区域在顶部和底部显示亮度参考图像的情况；

图8示出亮度参考图像为椭圆形的情况；

图9示出亮度识别图像被叠加的情况；

图10示出亮度参考图像被设为可在目标图像上移动的情况；和

图11示出目标图像为彩色图像的情况。

具体实施方式

下面将参照附图说明本发明的实施例。图1示出本发明视频摄影机的一个实施例的结构。

通过图像拾取透镜系统10进入的光线入射到图像拾取装置12，从而在图像拾取装置表面形成目标物的图像，该图像拾取装置12组成主线系统模块11。由一整体图像拾取装置，如CCD构成的图像拾取装置12利用光电转换，根据目标物的图像产生一个原色图像拾取信号Spa，并将产生的信号Spa输出到相关的双采样(CDS)/AGC 13中。

该CDS/AGC 13执行相关的双采样，从而从图像采样信号Spa中去除噪音部分。去除噪音部分后的信号被放大，并作为图像拾取信号Spb提供给低通滤波器14。该低通滤波器14从CDS/AGC 13提供的图像拾取信号Spb中提取原始信号光谱成分，并将其作为图像拾取信号Spc提供给一放大器15。该放大器15放大所提供的图像拾取信号Spc，并将该放大后的信号作为图像拾取信号Spd输出到一个A/D转换器16。该A/D转换器16将输入的图像拾取信号Spd转换为一个数字图像拾取信号Dp，并将其输出到一摄影机信号处理器20。

该摄影机信号处理器20对所输入的图像拾取信号Dp进行信号处理，从而获得一个优良的目标图像。信号处理例如包括图像斑点校正，屏蔽校正，拐点校正，灰度校正，或轮廓补偿。从图像拾取信号Dp中产生一个图像信号Dq，将该图像信号输出到监视系统模块30的选择器25中和图像显示控制器31中。

图像显示控制器31产生一亮度参考图像的图像信号Dr，该信号提供一种用于判断目标图像亮度的标准，摄影机信号处理器20输出的图像信号Dr和图像信号Dq产生一个用于显示目标图像和亮度参考图像合成的图像信号。对该产生的图像信号也要进行信号处理，例如亮度或对比度的调节，产生的图像信号Du被输出至一个监视输出处理器35和图1所示的主线系统模块11中的选择器25。

图2示出图像显示控制器31的结构。摄影信号处理器20提供的图像信号Dq被输入到判断电路311和混合电路313中。该判断电路311执行图像信号Dq的信号鉴别。该信号鉴别包括图像信号Dq的信号格式的判断，和基于图像信号Dq的目标图像的色彩鉴别。该判断电路311产生一个表示鉴别结果的鉴别信号Ha，并将其提供给一控制单元50，这将在下面进行说明。

图像显示控制器31有一个亮度参考信号发生器电路312。该亮度参考信号发生器电路312根据控制单元50提供的、符合判断电路311判断出的图像信号Dq的信号格式和色彩的控制信号CTr，产生一个亮度参考图像的图像信号Dr，该图像信号Dr提供用于判断目标图像亮度的标准。将亮度参考信号产生电路312产生的亮度参考图像的图像信号Dr输出到混合电路313。

该混合电路313产生一个图像信号Ds，用于根据控制单元50的控制信号CTm，利用目标图像的图像信号Dq和亮度参考图像的图像信号Dr，显示目标图像和亮度参考图像的合成。产生的图像信号Ds被提供给亮度/对比度调节电路314中。例如，图像信号Dq的一部分由图像信号Dr替换，或图像信号Dr与图像信号Dq叠加以产生一图像信号Ds。该图像信号Ds被提供给亮度/对比度调节电路314。

亮度/对比度调节电路314根据控制单元50提供的控制信号CTbc，调节混合电路313提供的图像信号Ds的信号电平，从而可以获得具有所需亮度和对比度的显示图像。其信号电平已经由亮度/对比度调节电路314调节的图像信号Ds作为一个图像信号Dt被提供到鉴别显示信号叠加电路315。

该鉴别显示信号叠加电路315对亮度/对比度调节电路314输出的图像信号Dt的信号电平和指示根据控制单元50输出的控制信号CTz设定的所需的亮度范围的范围信号电平进行比较。如果图像信号Dt的信号电平处于范围设定信号电平表示的范围内，则在图像信号Dt上叠加一个易于确定信号电平处于所需亮度范围内的鉴别显示信号。该鉴别显示信号可以是一个条纹信号，它利用条纹表示信号电平处于所需的亮度范围内。由鉴别显示信号叠加电路315执行的叠加有鉴别显示信号的亮度信号Dt作为图像信号Du被提供给监视器输出处理器35和图1所示的主线系统模块11的选择器25。

根据控制单元50的控制信号，选择器25选择摄影机信号处理器20提供的图像信号Dq或图像显示控制器31提供的图像信号Du，并将选择的信号提供给摄影机输出处理器28。

该摄影机输出处理器28将选择器25提供的图像信号Dq或图像信号Du转换为与一视频摄影机联接的装置兼容的信号CMout，并输出信号CMout。例如，当与一个分量信号兼容的装置或与一个合成信号兼容的装置连接时，该选择器25输出的图像信号被转换为与各装置兼容的信号CMout，转换后的信号被输出。如果图像信号通过一个标准化为SMPTE259M的串连数字接口等传输，则利用选择器25提供的图像信号，产生符合该接口标准的传输数据，该产生的信号作为信号CMout被输出。

监视器输出处理器35将图像显示控制器31的鉴别显示信号叠加电路315输出的图像信号Du转换为与一个图像显示装置兼容的信号MTout，并输出信号MTout，该图像显示装置可以为，例如一电子取景器，用于监视目标图像。例如，如果图像显示装置使用模拟信号，则图像信号Du被转换为一个模拟信号并作为信号MTout输出。

将一个操作单元51与控制单元50连接。当视频摄影机的用户操作该操作单元51时，则从操作单元51向控制单元50输出与用户执行的操作相关的操作信号PS。根据该操作信号PS，控制单元50产生多个控制信号CT，并将它们提供给视频摄影机的主线系统模块11或监视器系统模块30，从而根据用户执行的操作执行视频摄影。控制单元50从判断电路311接收鉴别信号Ha，如前所述，并根据鉴别信号Ha和操作信号PS产生控制信号CTr、CTm、CTbc和CTz，并将产生的信号提供给监视器系统模块30。

下面将说明该操作。图3示出基于亮度参考信号发生器电路产生的图像信号Dr的亮度参考图像的模式。在显示屏幕的左侧，显示出连续的亮度参考图像，例如在各个步骤中，这些亮度参考图像显示低亮度到高亮度的不同亮度级别。例如图3示出的情况是亮度级从0％(0 IRE)到110％(110 IRE)中的10％(10 IRE)。在连续的亮度参考图像中，显示的分割线作为亮度级的近似指示，使亮度级容易识别。例如，表示亮度级“50％”和亮度级“60％”之间的边界线的分割线和表示亮度级“100％”和亮度级“110％”之间的边界线的分割线便于判断连续亮度参考图像的各亮度级。

在显示屏幕的右侧，例如，显示有多个用于高亮度调节的亮度参考图像和多个用于低亮度调节的亮度调节图像。在用于高亮度调节的多个亮度参考图像中，将用于高亮度调节的相邻亮度参考图像之间的亮度差设定为很小。同样，在用于低亮度调节的多个亮度参考图像中，将用于低亮度调节的相邻亮度参考图像之间的亮度差设为很小。在每个视频摄影机中，亮度/对比度调节电路314调节图像信号Ds的信号电平，从而通过用于调节高亮度的多个亮度参考图像中可被识别的亮度差，均衡亮度参考图像的位置。同样，亮度/对比度调节电路314调节图像信号Ds的信号电平，从而均衡用于调节低亮度的多个亮度参考图像中可被识别的亮度差处的亮度参考图像的位置。例如进行调节，从而使得使用于调节高亮度的亮度参考图像PRH-1和用于调节高亮度的亮度参考图像PRH-2之间的亮度差不能被识别，同时在用于调节高亮度的亮度参考图像PRH-2和用于调节高亮度的亮度参考图像PRH-3之间的亮度差可以被识别。同样，进行调节，从而使得使用于调节低亮度的亮度参考图像PRL-3和用于调节低亮度的亮度参考图像PRL-2之间的亮度差不能被识别，同时在用于调节低亮度的亮度参考图像PRL-2和用于调节低亮度的亮度参考图像PRL-1之间的亮度差可以被识别。这样，亮度/对比度调节电路314调节各视频摄影机中内的用于调节高亮度的亮度参考图像和用于调节低亮度的亮度参考图像中的图像信号Ds的信号电平，从而将允许识别亮度差的亮度参考图像置于相同的位置。这使得根据信号MTout获得用于监视目标图像的图像显示装置，如电子取景器的均匀亮度和对比度特性成为可能。

在用于调节高亮度的亮度参考图像PRH和用于调节低亮度的亮度参考图像PRL之间显示一个图像拾取亮度参考图像，该图像表示视频摄影机用户最需要的灰度极。例如，在各步骤中提供一个显示具有所需亮度差的所需亮度范围的图像拾取亮度参考图像，从而使肉色部分的灰度级调节为适当的灰度级。这样，根据视频摄影机用户最常使用的灰度级可显示图像拾取亮度参考图像，从而方便地对摄影条件进行调节，因此在成像时间获得所需的亮度级。

如果在用于调节高亮度的亮度参考图像和图像拾取亮度参考图像之间以及用于调节低亮度的亮度参考图像和图像拾取亮度参考图像之间提供分割线，则将很容易区别用于调节高亮度的亮度参考图像和用于调节低亮度的亮度参考图像以及图像拾取亮度参考图像。

显然，亮度级范围和亮度参考图像的灰度级的数目或者图3中显示的亮度级的位置或形状等仅是示意性的和非限制性的。亮度参考图像的灰度级的数目、亮度电平等都应预先设定，或者亮度参考图像可根据目标图像而变化。例如，目标图像中的所有像素的平均值或标准偏差可以计算，亮度参考图像的亮度级范围、灰度级数目等也可以相应的变化。在这种情况下，假设不需要显示高亮度级的亮度参考图像，则对于黑暗的目标图像，显示低亮度级的亮度参考图像，或者减少灰度级的数目。对于亮度级的差较小的目标图像，显示处于目标图像的亮度级范围的亮度参考图像，并显示具有灰度级中较小亮度级差的详细亮度参考图像。这样，通过根据目标图像改变亮度参考图像，可以有效的使用亮度参考图像。

下面将说明用于显示合成亮度参考图像的目标图像的操作。该说明的根据是假设用于监视目标图像的图像显示装置的显示屏幕具有例如16∶9的宽高比。

图4示出当显示目标图像的一部分被亮度参考图像替换时该目标图像的情况。如果控制单元50确定由判断电路311鉴别的目标图像的图像信号Dq的格式具有16∶9的宽高比，则控制单元50根据一鉴别信号Ha，产生控制信号CTr，并将产生的信号提供给亮度参考信号产生电路312。控制单元50还产生一个控制信号CTm，并将产生的信号提供给混合电路313。

亮度参考信号产生电路312产生一图像信号Dr，并将产生的信号提供给混合电路313，该图像信号Dr具有与图像信号Dq的信号格式相似的信号格式，并用于显示图3所示的亮度参考图像。根据控制信号CTm，混合电路313选择显示屏幕的左端部分或右端部分的图像信号Dr，或者选择显示屏幕的中心部分的图像信号。

在这种情况下，如图4所示，替换目标图像的亮度参考图像被显示在显示屏幕的右端部分或左端部分。通过使用图像拾取亮度参考图像或连续亮度参考图像，可以很容易的调节成像条件，例如图像拾取透镜系统10的照明或孔径，以获得目标物的所需亮度。另外，用于调节高亮度的亮度参考图像和用于调节低亮度的亮度参考图像可用于调节图像显示装置的亮度或对比度。混合电路313选择替换图像信号Dq的图像信号Dr，以显示亮度参考图像。但在另一方面，在显示屏幕的右端部分或左端部分，图像信号Dq可以用图像信号Dr重写，从而显示亮度参考图像。选择替换图像信号Dq的图像信号Dr，或者利用图像信号Dr覆盖图像信号Dq，从而显示图像参考图像，这样也就简化了用于显示亮度参考图像的结构。

在图4所示的实施例中，目标图像的一部分被亮度参考图像替换，从而可以从成像取景角度鉴别哪个目标物被包括进来。为此，当在显示屏幕上显示目标物图像时，目标物图像减少并显示，从而产生一个图像空白区域。例如，将一目标物图像水平压缩，从而在目标物图像的右侧和左侧出现空白区域，在空白区域显示亮度参考图像。在这种情况下，判断电路311识别图像信号Dq的信号格式，并将该图像信号Dq的信号格式通知控制单元50。如果控制单元50根据鉴别信号Ha判断目标图像的宽高比和显示屏幕的宽高比基本吻合，则它控制混合电路313的操作，以转换信号或覆盖信号，以及简化目标图像。例如，对图像信号Dq执行水平像素疏化，从而在水平方向压缩目标图像。

当在显示屏幕中心处选择经过简化操作的图像信号Dq，在空白区域中选择了亮度参考图像的图像信号Dr时，则如图5所示，可在显示屏幕的右端部分和左端部分显示亮度参考图像，在屏幕的中心显示整个目标图像。这就可以方便地对图像拾取条件和图像显示装置的亮度和对比度进行调节，并可通过摄影取景角精确判断目标物。

如果目标图像的宽高比和图像显示装置的显示屏幕的宽高比并不匹配，则利用目标图像显示在图像显示装置的显示屏幕上时产生的空白区域，显示亮度参考图像。例如，如果控制单元50确定判断电路311识别的图像信号Dq的信号格式具有4∶3的宽高比，该宽高比在垂直方向上大于显示屏幕时，则控制单元50根据判断信号Ha产生一控制信号CTr，并将该产生的信号提供给亮度参考信号产生电路312。控制单元50还产生一控制信号CTm，并将其提供给混合电路313。根据控制信号CTm，混合电路313选择显示屏幕左端部分中的图像信号Dr。图像信号Dq由左端部分的亮度参考图像的显示延时，从而将图像信号Dq转换为显示屏幕中心部分的信号，延时的图像信号Dq被选择。当图像信号Dq完成后，图像信号Dr被选择。在这种情况下，如图6所示，宽高比为4∶3的目标图像可显示在显示屏幕的中心，亮度参考图像可通过有效利用目标图像右侧和左侧的空白区域来显示。

如果控制单元50确定判断电路311鉴别的图像信号Dq的信号格式在水平方向上大于显示屏幕，如当电影远景尺寸1.85∶1或立体声宽银幕电影尺寸2.39∶1时，则控制单元50根据该鉴别信号Ha产生一控制信号CTr，并将产生的信号提供给亮度参考信号产生电路312，以产生用于在水平方向上显示亮度参考图像的图像信号Dr。根据控制信号CTm，混合电路313选择显示屏幕的上端侧的预定纵向时间段的图像信号Dr。图像信号Dq被上端侧的预定数目的纵向时间段延时，在屏幕的中心部分，在纵向扫描时间段中，选择该延时后的图像信号Dq。这样，在显示屏幕的下端侧，在预定数目的纵向时间段中选择图像信号Dr。在这种情况下，如图7所示，水平方向长的目标图像可显示在显示屏幕的中心，亮度参考图像也可显示在目标图像的上侧和下侧。

各亮度参考图像以矩形形式显示亮度级，在多个矩形中显示不同的亮度级，从而组成图3所示的亮度参考图像。亮度级的显示并不局限于矩形形式，还可采用不同的形式。例如，如图8所示，多个椭圆形可用于显示不同的亮度级。

当拾取图像上的一个所需目标与显示在屏幕上的亮度参考图像相比较以判断目标的亮度时，如果其亮度将被确定的目标物与亮度参考图像相差很远时，则很难简便精确地判断目标物的亮度。为此，当图像信号Dt的信号电平处于预定的亮度范围中时，图2所示的鉴别显示信号叠加电路315在图像信号Dt上叠加鉴别显示信号以产生一个图像信号Du。该图像信号Du被提供给监视输出处理器35和主线系统模块11的选择器25。

因此，当对操作单元51进行操作以设定执行鉴别显示的亮度范围时，如图9所示，在设定亮度范围内，如条纹显示的鉴别显示被叠加在亮度参考图像上。在成像屏幕上，在设定亮度范围内，将鉴别显示叠加在目标图像上，这样目标物的亮度可精确和容易的确定。当条纹显示用于鉴别时，可以使用传统的条纹信号产生电路，使鉴别显示可以很容易的叠加在目标图像上。

如果亮度参考图像不同于其亮度将被鉴别的目标物，则亮度参考图像的位置或目标图像的位置为可变，从而可以方便精确地对目标物的亮度进行容鉴别。当图像的位置变化时，可通过使图像显示区域比目标图像的图像显示区域小的亮度参考图像进行移动，来减小图像移动导致的信号处理量。为了移动亮度参考图像，多个亮度级的整个亮度显示块将被移动；但是，如图10所示，选择所需的亮度显示并只使所选择的亮度显示可移动，然后用于移动图像的信号处理量可以进一步减小，从而可以实现图像的有效移动。或者，只有所需亮度的亮度参考图像为被显示和可移动的。当图像成为可移动时，所需亮度的亮度参考图像和目标图像的所需位置可彼此更加接近。与亮度参考图像和其亮度被鉴别的目标物远离的情况相比，这使用户可以很容易和精确的判断亮度。

如果显示在图像显示装置上的目标物图像为彩色图像，则亮度判断将比单色图像更为困难，具体地说，如果其亮度将被判断的目标物的色度和色调被判断与亮度参考图像有很大的不同，则当亮度参考图像和目标物比较时，将很难判定亮度是否相同。为此，如果显示在图像显示装置上的目标图像为彩色图像，则如图11所示，显示基于目标图像的彩色亮度参考图像。在这种情况下，为了选择近似彩色的亮度参考图像，就使用例如目标图像中包含的主色调。更具体地说，在判断电路311中，所有像素的色彩或代表点处的像素被判断为最主要的色彩，将该主色彩通知控制单元50。控制单元50控制亮度参考信号产生电路312的操作，以产生用于连续亮度参考图像或判断电路311判断的彩色的成像亮度参考图像的图像信号Dr。

例如，亮度参考图像的彩色可根据调节亮度时用户最优先给出的彩色来判断。在这种情况下，为指定该色彩就使操作单元51运行，控制单元50控制亮度参考信号产生电路312的操作，以产生用于连续亮度参考图像或指定彩色的成像亮度参考图像的图像信号Dr。另外，用户使操作单元51工作，以指定图像显示装置上显示的目标图像中亮度将要被确定的部分。控制单元50将用户指定的位置通知给判断电路311，判断电路311鉴别指定位置的彩色并将该鉴别出的彩色通知控制单元50。然后，控制单元50控制亮度参考信号产生电路312的操作，以产生用于连续亮度参考图像或具有判断电路311鉴别的彩色的成像亮度参考图像的图像信号Dr。

也可以利用目标图像中的主色和用户在调节亮度中最优先给出的彩色，显示亮度参考图像。例如，目标图像中的主色用于显示一连续亮度参考图像，用户在调节亮度参考图像中优先给出的彩色用于显示一成像亮度参考图像。这使利用连续亮度参考图像精确的判断背景图像的亮度以及利用成像亮度参考图像精确的判断人脸的亮度等成为可能。

在上述实施例中，判断电路311根据图像信号Dq执行多种类型的判断，亮度参考图像自动被显示。但很显然，也可以通过控制操作单元51人工控制亮度参考图像的显示。

在目标图像亮度的判断中，有一些情况，此时根据将要成像的目标物或将要获得的目标图像的类型，需要一个突出亮的部分的亮度参考图像或需要一个突出暗的部分的亮度参考图像。另外，所需的亮度参考图像可以根据用户不同而不同。在这种情况下，如果每次都设定亮度参考图像的灰度级的数目或各灰度级的亮度级等，则需要复杂的操作，妨碍了实现快速成像。为了避免这种不便，用于设定灰度级数目、亮度级和显示模式的用于设定亮度参考图像的信息被预先存储在图2所示的非易失性存储器316中。通过读出用于设定的所需信息，非易失性存储器316中存储用于设定亮度参考图像的信息就可以实现快速方便地显示所需的亮度参考图像。另外，通过使非易失性存储器316可拆卸，则将该非易失性存储器316与另一视频摄影机结合，就可以显示所需的亮度参考图像。这避免了每当使用的视频摄影机改变时就需要设定灰度级的数目或亮度参考图像的各灰度级的亮度级，从而可以快速开始成像。

在上述实施例中，已经对具有用于获得目标图像的图像信号的主线系统模块和用于显示目标图像的监视系统模块的视频摄影机进行了说明。然而，可替代的是，主线系统模块和监视器系统模块可彼此分离，从而在视频摄影机上提供主线系统模块，在图像显示装置上提供监视器系统模块。在这种情况下，图像显示装置具有相当于控制单元50和操作单元51的单元，从而可如上述控制图像显示控制器31的操作。因此，如果图像显示装置具有监视系统模块，则即使在用没有显示亮度参考图像功能的视频摄影机时，也可通过简单的连接图像显示装置方便精确地判断亮度，从而改进了性能。

如上所述，根据本实施例，可以显示提供成像参考的亮度参考图像，亮度参考图像可与目标图相结合显示。这种安排使方便精确地调节图像显示装置的亮度和对比度成为可能。

另外，通过比较目标物图像和亮度参考图像，可方便地判断目标物的亮度，从而在没有使用光度计或波形监视器的情况下可以很方便地得到所需信号级的图像。另外，亮度参考图像显示多种亮度级，从而可以同时识别目标图像上多个不同位置的亮度。

Claims

1.一种图像处理装置，包括：

一个判断电路，用于对输入图像信号进行信号鉴别并产生提供给控制单元的鉴别信号；

一个亮度参考信号发生器，用于基于控制单元提供的判断电路的鉴别结果产生一亮度参考图像的图像信号，该亮度参考图像可提供一用于确定亮度的标准；

一个混合器，它根据控制单元的控制信号利用输入图像信号和亮度参考图像的图像信号，产生一个用于显示基于输入图像信号的显示图像和亮度参考图像的合成图像的图像信号；

一个基于控制单元的控制信号根据混合器产生的图像信号调节图像的亮度和对比度的调节器；以及

一个鉴别显示信号叠加器，对来自调节电路的图像信号的信号电平和根据控制单元输出的控制信号设定的亮度范围信号电平进行比较，并且根据混合器产生的图像信号将鉴别显示信号叠加在图像中所需的亮度区域中。

2.如权利要求1所述的图像处理装置，其中所述信号鉴别包括图像信号的信号格式的鉴别和目标图像色彩的鉴别。

3.如权利要求1所述的图像处理装置，其中判断电路确定输入图像信号的宽高比。

4.如权利要求1所述的图像处理装置，其中判断电路通过确定宽高比检测显示屏幕上是否出现一个没有图像的区域，和

如果判断电路检测到显示屏幕上存在没有图像的区域，则信号发生器产生作为亮度参考图像的图像信号，从而在没有图像的区域中显示所述亮度参考图像。

5.如权利要求1所述的图像处理装置，其中判断电路通过检测屏幕的宽高比，检测显示屏幕上是否出现没有图像的区域，如果判断电路检测到显示屏幕上没有出现没有图像的区域，则判断电路根据输入图像信号控制混合器执行图像缩影，从而形成一个没有图像的区域，亮度参考信号发生器产生一个亮度参考图像的图像信号，从而在没有图像的区域中显示该亮度参考图像。

6.如权利要求1所述的图像处理装置，其中判断电路通过检测屏幕宽高比，检测显示屏幕上是否出现没有图像的区域，如果判断电路检测到显示屏幕上没有出现没有图像的区域，则判断电路控制混合器产生一个图像信号，该图像信号通过将亮度参考图像叠加在基于输入图像信号的图像上而产生。

7.如权利要求1所述的图像处理装置，其中

判断电路根据输入图像信号鉴别图像的彩色，且

亮度参考信号发生器产生一个用于显示具有一基于彩色鉴别结果的彩色的亮度参考图像的图像信号。

8.如权利要求7所述的图像处理装置，其中

判断电路识别一主色彩，和

亮度参考信号发生器利用该判断电路识别的色彩，产生一个用于显示该亮度参考图像的图像信号。

9.如权利要求1所述的图像处理装置，其中

亮度参考信号发生器产生一个作为亮度参考图像的图像信号，该图像信号具有至少一个表现特定灰度级的第一亮度参考图像，表现出不同于第一亮度参考图像的灰度级的第二亮度参考图像，用于调节高亮度的第三亮度参考图像和用于调节低亮度的第四亮度参考图像。

10.如权利要求9所述的图像处理装置，其中亮度参考信号发生器对该亮度参考图像产生一个图像信号，在该亮度参考图像中，第三亮度参考图像中的灰度级差别和第四亮度参考图像中的灰度级差别小于第一亮度参考图像中的灰度级差别和第二亮度参考图像中的灰度级差别。

11.如权利要求1所述的图像处理装置，其中

鉴别显示信号叠加器通过利用一个条纹信号叠加鉴别显示信号。

12.如权利要求1所述的图像处理装置，还包括：

一个显示位置控制器，通过对亮度参考信号发生器进行控制来改变基于输入图像信号的图像和亮度参考图像之间的位置关系。

13.如权利要求1所述的图像处理装置，还包括：

一个用于存储设定信息的存储器，该设定信息利用亮度参考信号发生器产生用于亮度参考图像的图像信号。

14.如权利要求1所述的图像处理装置，还包括：

一个图像拾取装置，用于产生一目标图像信号，该目标图像信号发生器通过拍摄目标物体提供输入图像信号。

15.一种图像处理方法，包括以下步骤：

对输入图像信号进行信号鉴别并产生提供给控制单元的鉴别信号；

基于控制单元提供的判断电路的鉴别结果产生一亮度参考图像的图像信号，该亮度参考图像可提供一用于确定亮度的标准；

根据控制单元的控制信号利用输入图像信号和亮度参考图像的图像信号，产生一个用于显示基于输入图像信号的显示图像和亮度参考图像的合成图像的图像信号；

基于控制单元的控制信号根据混合器产生的图像信号调节图像的亮度和对比度；以及

对来自调节电路的图像信号的信号电平和根据控制单元输出的控制信号设定的亮度范围信号电平进行比较，并且根据混合器产生的图像信号将鉴别显示信号叠加在图像中所需的亮度区域中。

16.如权利要求15所述的图像处理方法，其中所述信号鉴别包括图像信号的信号格式的鉴别和目标图像色彩的鉴别。

17.如权利要求15所述的图像处理方法，其中输入图像信号的信号鉴别包括宽高比的确定。

18.如权利要求17所述的图像处理方法，其中

通过判断宽高比检测显示屏幕上是否出现一个没有图像的区域，和

如果检测到显示屏幕上存在没有图像的区域，则产生亮度参考图像的图像信号，从而在没有图像的区域中显示亮度参考图像。

19.如权利要求17所述的图像处理方法，其中

通过判断屏幕的宽高比，检测显示屏幕上是否出现没有图像的区域，如果检测到显示屏幕上没有出现没有图像的区域，则根据输入图像信号执行图像缩影，从而形成一没有图像的区域，和

产生一个亮度参考图像的图像信号，从而在没有图像的区域中显示该亮度参考图像。

20.如权利要求17所述的图像处理方法，其中

通过确定宽高比，检测显示屏幕上是否出现没有图像的区域，如果检测到显示屏幕上没有出现没有图像的区域，则将亮度参考图像叠加在基于输入图像信号的图像上。

21.如权利要求15所述的图像处理方法，其中

根据在鉴别输入图像信号的步骤中的输入图像信号，对图像执行色彩鉴别，和产生一个用于显示具有基于彩色鉴别的结果的色彩的亮度参考图像的图像信号。

22.如权利要求21所述的图像处理方法，其中

在彩色鉴别中识别一个主色彩，和

利用该被识别的色彩，产生一个用于显示该亮度参考图像的图像信号。

23.如权利要求15所述的图像处理方法，其中

产生一个图像信号作为亮度参考图像，该图像信号具有至少一个表现特定灰度级的第一亮度参考图像，表现出不同于第一亮度参考图像的灰度级的第二亮度参考图像，用于调节高亮度的第三亮度参考图像和用于调节低亮度的第四亮度参考图像。

24.如权利要求23所述的图像处理方法，其中

对该亮度参考图像产生一个图像信号，在该亮度参考图像中，第三亮度参考图像中的灰度级差别和第四亮度参考图像中的灰度级差别小于第一亮度参考图像中的灰度级差别和第二亮度参考图像中的灰度级差别。

25.如权利要求15所述的图像处理方法，其中

利用条纹信号叠加鉴别显示信号。

26.如权利要求15所述的图像处理方法，还包括步骤：改变基于输入图像信号的图像和亮度参考图像之间的位置关系。

27.如权利要求15所述的图像处理方法，还包括步骤：

存储设定信息，该设定信息用于产生亮度参考图像的图像信号。