CN1215192A

CN1215192A - 一种图象轮廓校正方法

Info

Publication number: CN1215192A
Application number: CN 98117033
Authority: CN
Inventors: 陆文军
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-11-15
Filing date: 1998-11-15
Publication date: 1999-04-28
Also published as: AU1257400A; WO2000030344A1

Abstract

在扫描成象系统中,显示斜轮廓时会产生“锯齿”效应,如附图(1)所示。本发明的主要目的就是消除或减弱这种效应,方法是:当扫描线扫描到轮廓时,给它附加一个与轮廓方向、斜率相对应的垂直偏转量,使得扫描线在轮廓处沿着轮廓扫描,这样校正后,“锯齿”效应可消除或减弱,如附图(4)所示。附图(2)是某行的视频信号波形,附图(3)是附加在该扫描线上的垂直偏移量的波形。本发明还可抑制隔行扫描系统中的轮廓扫描帧频闪烁,产生图象轮廓增强效果。

Description

一种图象轮廓的校正方法

本发明是关于扫描成象系统图象轮廓的校正方法。

在扫描成象系统中，存在以下几个问题：

一、在显示斜线轮廓图象时会产生“锯齿”效应，如图1所示，图1(1)是未经扫描的原始图象，经扫描后便形成图1(2)所示的情况，可见轮廓已不是原来的连续直线，而是每根扫描线一齿的“锯齿”轮廓，在显示屏幕加大(扫描线总数不变)的情况下，视觉上这种现象更加明显，更加严重。另外，现在大量采用的轮廓增强技术，也使得“锯齿”更明显了。在隔行扫描系统中，由于一帧图象分两场扫描，前后场存在时间差，所以在显示运动图象时会产生图1(3)的现象，即前后场显示同一轮廓时产生位差，导致轮廓“锯齿”幅度增大一倍，在一定程度上可以说轮廓的清晰度下降一半。

二、在隔行扫描显象时，图象轮廓处会产生帧频闪烁。在图2中，由于两场交替显示，在大面积处，即图中虚线右侧，视觉上是场频显示，而在虚线左侧的轮廓处，则产生帧频闪烁。

三、由视频信号质量引起的图象轮廓模糊，锐度不足。

针对上述问题，本发明提供了一种图像轮廓校正方法，以达到如下目的：

一、消除或减弱由扫描引起的图象轮廓的“锯齿”效应。

二、消除或减弱由隔行扫描引起的图象轮廓的帧频闪烁。

三、加强图象轮廓的锐度，使轮廓更清晰突出。

四、提供图象轮廓的检测方法以及校正波形产生方法，使校正方案顺利实施。

下面详细阐述本发明的技术特征，附图仅起说明作用，对本发明无限制性。另外，文中设定视频信号为正极性，其对本发明亦无限制性。

图1是扫描图象“锯齿”效应产生过程示意图。

图2是隔行扫描产生轮廓帧频闪烁示意图。

图3是轮廓校正原理示意图。

图4是校正图象消除轮廓帧频闪烁以及轮廓增强示意图。

图5是电视图象轮廓校正装置构成框图。

图6是四种轮廓方向示意图。

图7是一种轮廓检测和校正波形产生示意图。

图8是图7中各种信号波形图。

图9是另一种轮廓检测和校正波形产生方案图。

图10是图9中各种信号波形图。

图11是图9中的波形产生电路：微分电路。

图12是图9中的波形产生电路：积分电路。

为实现校正目的，本发明方法是这样的：在扫描显象过程中，当扫描到轮廓时，给扫描线附加一个与轮廓方向、斜率相对应的垂直偏移量，在它的作用下，在轮廓处扫描线不是原来的水平线，而是沿着轮廓扫描，这样图象轮廓就不会产生“锯齿”效应，或者“锯齿”幅度大大减弱了。这一过程可以从图3得到清楚的解释。图3中(1)是未加校正的图象，(2)是其中某行的视频信号，(3)是附加在该行扫描线上的垂直偏移量，(4)是经校正后形成的图象，其中一扫描线加重笔迹，以便理解，并无其特殊性。该附加的垂直偏移量是三角形脉冲波，其幅度是一扫描行的垂直宽度，其斜率与轮廓斜率相同，这种情况下可得到最佳的校正。进一步分析可知，即使附加垂直偏移量的幅度、斜率和轮廓不完全吻合，只要方向正确，亦可在很大程度上减弱前述的“锯齿”效应。

以上阐述了本发明是如何实现目的一的，下面阐述本发明是怎样实现目的二和目的三的。

图4是隔行扫描系统中经校正的图象。在图中，用不同方向的阴影(1)和(2)分别表示奇偶场的扫描线，也表示各场的显示频率为帧频，且交替显示。从图中看出，在大面积显示处，由于人眼的视觉叠加作用，使得该处的视觉显示频率是场频。而在轮廓处，两种方向阴影重叠的部分(3)表示奇偶场都扫描到，因此，此处的显示频率为场频，这跟大面积处由视觉叠加产生的效果不一样，此处象素的显示频率实为场频。和校正前的图象相比，轮廓处的帧频闪烁面积大大减少了，如果校正得当可使闪烁面积减到最小。另一方面，奇偶场重叠显示之处(3)显然强度要大些，因此在轮廓的亮侧亮度加强了，而在暗侧，沿着轮廓有个扫描线未扫到(其实是扫描线速极高所致)的地带(4)，此处的亮度极弱，所以达到了轮廓增强的目的。

本发明适用于扫描成像的系统，其应用的一实例是电视图象的轮廓校正装置。图5是该装置的电路构成框图。图中(1)是图象轮廓检测电路，其作用是检测出图象轮廓的方向、斜率。(2)是校正波形产生电路，它根据检测电路(1)的检测结果产生对应的校正信号，在实践中，(1)和(2)一般是一个整体的功能电路，没有明显的分界线。(3)是校正驱动电路，它将(2)产生的校正信号放大以驱动校正偏转线圈。(4)是附加在显象管上的辅助垂直偏转线圈，它的轴线和显象管的主垂直偏转线圈的轴线平行，即主副垂直偏转线圈产生的偏转磁场方向互相平行。(5)是视频延时电路，它的作用是让校正信号与视频信号同步。本装置的特点就是利用辅助偏转线圈产生扫描线的附加垂直偏移量。

在以上实例中，轮廓检测电路和校正波形产生电路是个重要的部分，下面对此部分加以说明。

轮廓的检测分两部分，一个是轮廓的方向，另一个是轮廓的斜率。对于扫描线数已定的系统而言，它的扫描线距已定，因此轮廓的斜率可用此轮廓在两相邻的扫描线上的水平距离表示。轮廓的方向归纳起来不外乎四种，这四种方向是左亮或右亮和左斜或右斜的不同组合，如图6所示，(1)是右亮左斜，(2)是左亮右斜，(3)是左亮左斜，(4)是右亮右斜。各图右边的波形表示校正该轮廓所需信号的方向。所以检测的方法可分左右亮检测和左右斜检测两项，根据得出不同组合的结果来判断是哪种方向。检测左右亮比较简单，视频信号通过微分电路后，轮廓处产生脉冲，且称之为轮廓脉冲，正脉冲表示左暗右亮，负脉冲表示左亮右暗。左右斜的检测则较复杂，可让视频信号延迟一行后比较两行轮廓脉冲的先后来判断，还有一种方法就是将两行信号相减，轮廓处产生脉冲，且称之为行间轮廓脉冲，根据脉冲的正负结合左右亮的情况来判断方向，而脉冲的宽度可表示轮廓的斜率。

图7是一个轮廓检测和校正信号产生的方案。图中，视频信号进入检测电路后，分成两路A和B,B比A多了一个环节即1行延时电路(2)，所以A和B代表两相邻行的信号，A是本行，B是前一行，两路信号经微分电路(3)和(4)后产生轮廓脉冲，阀值电路(5)和(6)的作用是将噪声和小信号滤除，即轮廓要较为明显才被判断有效。(7)是轮廓方向检测电路，它根据轮廓脉冲的正负和AB两路脉冲的先后判断是哪种方向。(8)是斜率检测电路，它是个脉冲计数器，用来检测AB两路轮廓脉冲间的脉冲数，脉冲由时钟电路(11)产生，显然这个脉冲数可表示两行轮廓点的水平距离。校正波形产生电路由波形存贮器(10)和波形输出电路(9)和(12)组成。预先在存贮器里存放多种校正波形，根据检测电路的检测结果调出合适的波形，经输出电路输出对应的校正信号。视频延时电路(1)的作用是让视频信号和校正信号同步，使得校正信号和轮廓在时间上正确对应。

图8显示的是以左亮右斜的轮廓为例，上述检测和波形产生过程的各种信号的波形。(1)是校正前图象；(2)是前一行的信号，在图7中是B路信号；(3)是本行信号，在图7中是A路信号；(4)、(5)是两路信号经微分、阀值电路后产生的轮廓脉冲；(6)是时钟电路产生的脉冲；(7)是计数器计数的脉冲；(8)是波形产生电路产生的校正信号；(9)是经延时电路(1)后的本行视频信号。

图9是另一种轮廓检测和校正信号产生方案。其特点是：〈一〉只有四种校正波形，即只有方向的区别而无斜率大小的区别，不管轮廓斜率多大，只要方向相同，校正信号是一样的，这样就使得校正电路简单多了。只要选择较合适的波形，校正效果也很好。〈二〉利用两行信号相减的结果判断左右斜，使得电路简单化。下面阐述其原理。图中，视频信号分成三路A、B、C。A路经延时(1)后输出供视频驱动。B路进入左右斜检测电路(2)和(3),(2)是1行延时电路，(3)是反相相加电路，(3)输出的是两相邻行视频信号相减的结果，在轮廓处产生行间轮廓脉冲，脉冲的正负作为左右斜判断的依据，其原理可从图10中看出，待后叙。C路进入微分电路，产生正负两种轮廓脉冲，正表示右亮，负表示左亮，各经阀值检测后进入脉冲产生电路(6)和(11)，该电路是个触发脉冲产生电路，由轮廓脉冲触发产生一个宽度为t₀的脉冲，且称之为校正脉冲，t₀就是校正信号的宽度。在左亮右暗的情况下，校正信号须在轮廓出现之前施加，而校正信号只能在检测到轮廓信号后产生，解决这一问题的方法是：视频信号经过延时电路(1)，有了它，校正信号会在轮廓到来之前施加，显而易见，(1)的延时量应和校正信号的宽度t₀一样。而在左暗右亮的情况下，校正信号在轮廓出现时同时施加，所以校正信号须延时才能和已经延时的视频信号同步，这就是延时电路(7)的作用，它可通过(8)产生的脉冲的下降沿再触发产生一个同宽度的脉冲作为校正脉冲，显然此脉冲延时了t₀并和已延时的视频信号同步。还有一种方法是在延时后的视频信号取轮廓脉冲，再触发产生宽度为t₀的校正脉冲，这样校正脉冲和视频信号就保持同步了。两种校正脉冲分别经过波形产生电路(8)和(12)再分别经过方向控制电路(9)和(13)。(8)是个微分电路，如图11,(12)是个积分电路，如图12，调整RC值可改变校正波形的形状，选择合适的波形，可使不同斜率的轮廓都得到较好的校正。(9)和(13)是方向控制电路，它根据(3)输出的行间轮廓脉冲决定校正信号是正相输出或反相输出，这样一共就有四种不同的校正波形，它们分别对应四种不同方向的轮廓。两路校正信号通过一个合路电路变成一路输出，经放大后可驱动校正线圈了。

图10是以右亮左斜这种轮廓为例，上述校正方法实施过程中各种信号的波形，从图中可清楚地看到各部分的信号波形以及它们的时序关系。图中，(1)是扫描图象；(2)是前一行的信号；(3)是本行信号；(4)是视频信号经微分电路产生的轮廓脉冲；(5)是本行信号减去上一行信号产生的行间轮廓脉冲，此处为正脉冲，如果是右斜的轮廓则此脉冲就会是负的，可以看出，此脉冲的宽度反映了轮廓的斜率；(6)是由轮廓脉冲触发产生的宽度为t₀的校正脉冲；(7)是延时t。的校正脉冲；(8)是校正脉冲经波形产生电路后产生的校正波形；(9)是校正波形信号经方向控制电路后反相输出，形成最后需要的校正信号，正反相输出由行间轮廓脉冲控制；(10)是延时t₀后的本行视频信号，可见校正信号跟视频信号是同步的。

在电视显示系统中，采用上述的轮廓校正装置后，消除了扫描显像产生的锯齿轮廓效应，抑制了轮廓处的帧频闪烁，另外它带来的轮廓增强效果使图象有了鲜明的锐度，清晰度大为提高。前述第二种校正方法电路简单，现有的一些器件均可实现。第二种方法如能实现集成化，成本也不会很高。在崇尚大屏幕高画质的今天，本发明不失为一种改善视觉效果，提高图象质量的好方法。

Claims

1．一种扫描图象轮廓校正方法，其特征是：在扫描显象过程中，当扫描线扫描到图象轮廓时，给扫描线附加一个与轮廓的方向和斜率相对应的垂直偏移量，使得扫描线在图象的轮廓处沿着轮廓扫描，从而使图象的轮廓得到校正。

2．根据权利要求1所述的扫描图象轮廓校正方法，其特征是：上述方法的实施装置由轮廓检测电路、校正信号产生电路、驱动电路、附加垂直偏转线圈以及视频延时电路组成，主附垂直线圈的轴线互相平行，校正信号产生电路根据轮廓检测电路检测出的轮廓的方向、斜率产生对应的校正信号，由驱动电路放大驱动附加垂直偏转线圈产生校正所需的扫描线垂直偏移量。

3．根据权利要求2所述的图象轮廓校正装置，上述装置的轮廓检测电路由1行延时电路、微分电路、方向判断电路、脉冲产生电路、脉冲计数电路组成，其技术特征是：视频信号分成两路，一路经1行延时，另一路未延时，所以两路代表两相邻行的信号，各经微分电路后，存轮廓处产生轮廓脉冲，方向判断电路根据两路轮廓脉冲的先后判断轮廓的方向，脉冲计数器累计两路轮廓脉冲间的脉冲数，来表示轮廓斜率的大小。

4．根据权利要求2所述的图象轮廓校正装置，其特征是：上述装置的校正信号产生电路由波形存贮器、波形输出器组成。

5．根据权利要求2所述的图象轮廓校正装置，其特征是：上述装置的轮廓检测电路由微分电路、1行延时电路、两行信号相减电路组成，视频信号经过微分电路产生轮廓脉冲，根据脉冲的正负判断轮廓的左右亮方向，两相邻行信号相减产生行间轮廓脉冲，根据脉冲的正负结合左右亮的情况判断轮廓的左右斜方向，根据脉冲的宽度决定轮廓的斜率。

6．根据权利要求2所述的图象轮廓校正装置，其特征是：上述装置的校正信号产生电路由校正脉冲产生电路、校正波形产生电路、正反相控制电路组成，校正脉冲产生电路产生一个在时间上与轮廓对应的宽度一定的校正脉冲，校正波形产生电路将校正脉冲变成所需的校正波形。正反相控制电路将校正波形控制在与轮廓对应的方向上。

7．根据权利要求6所述的校正波形产生电路，其特征在于：上述电路的校正波形产生电路由微分电路和积分电路构成。