CN1228965C - 图像处理系统、投影仪及黑白扩展处理法 - Google Patents

图像处理系统、投影仪及黑白扩展处理法 Download PDF

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Abstract

为了提供可改善对图像信号进行白色扩展或黑色扩展的至少一种时的图像质量的图像处理系统、投影仪、信息存储媒体以及黑白扩展处理方法，本发明，使用控制部分(20)来控制倍率设定部分(50)，使其仅在场景的切换定时变更扩展倍率，并使用扩展部分(30-1～30-3)和亮度变换部分(32)，通过由倍率设定部分(50)设定的扩展倍率来将RGB信号的各亮度值向白色侧或黑色侧扩展。

Description

图像处理系统、投影仪及黑白扩展处理法
技术领域
本发明涉及一种对图像信号进行白色扩展或黑色扩展的至少一种的图像处理系统、投影仪、信息存储媒体以及黑白扩展处理方法。
背景技术
在输入图像信号的最黑部分比规定电平更高的时候，向黑色方向进行使该最黑部分成为规定电平的扩展。并且，输入图像信号的最白部分比规定电平更低的时候，向白色方向进行使该最白部分成为规定电平的扩展。
以前，这样的扩展程度通常随着一幅图像(一帧)中最大亮度值与最小亮度值来变化。
但是，如图像等的动画图像中，常常以改变扩展程度的方式来进行图像处理的场合，会有整个图像闪烁的情形。
发明内容
鉴于上述之课题，本发明的目的在于：提高对图像信号进行白色扩展或黑色扩展的至少一种(黑白扩展)时的图像质量，尤其是，提供一种可减少在进行黑白扩展处理时的图像闪烁的图像处理系统、投影仪、信息存储媒体以及黑白扩展处理方法。
(1)为了解决上述之课题，与本发明相关的图像处理系统，其特征在于包括：倍率设定装置，根据一帧中像素的最大亮度值与最小亮度值设定各像素的亮度值的扩展度；以及扩展装置，根据上述扩展度，当成为处理对象的像素的亮度值在规定的阈值以上时，将该亮度值向黑色侧或白色侧扩展，而未达规定的阈值时，将该亮度值向白色侧或黑色侧扩展。
(2)并且，与本发明相关的图像处理系统的特征在于包括：倍率设定部分，根据一帧中像素的最大亮度值与最小亮度值设定各像素的亮度值的扩展度；以及扩展部分，根据上述扩展度，当成为处理对象的像素的亮度值在规定的阈值以上时，将该亮度值向黑色侧或白色侧扩展，而未达规定的阈值时，将该亮度值向白色侧或黑色侧扩展。
(3)并且，与本发明相关的投影仪的特征在于包括：倍率设定装置，根据一帧中像素的最大亮度值与最小亮度值设定各像素的亮度值的扩展度；以及扩展装置，根据上述扩展度，当成为处理对象的像素的亮度值在规定的阈值以上时，将该亮度值向黑色侧或白色侧扩展，而未达规定的阈值时，将该亮度值向白色侧或黑色侧扩展。
(4)并且，与本发明相关的投影仪的特征在于包括：倍率设定装置，根据一帧中像素的最大亮度值与最小亮度值设定各像素的亮度值的扩展度；以及扩展装置，根据上述扩展度，当成为处理对象的像素的亮度值在规定的阈值以上时，将该亮度值向黑色侧或白色侧扩展，而未达规定的阈值时，将该亮度值向白色侧或黑色侧扩展。
(5)并且，与本发明相关的信息存储媒体是可由计算机读取的信息存储媒体，其特征在于存储有一种程序，该程序使计算机具备以下装置的功能：倍率设定装置，根据一帧中像素的最大亮度值与最小亮度值，设定各像素的亮度值的扩展度；扩展装置，根据所述扩展度，当成为处理对象的像素的亮度值在规定的阈值以上时，将该亮度值向黑色侧或白色侧扩展，而未达规定的阈值时，将该亮度值向白色侧或黑色侧扩展。
(6)并且，与本发明相关的黑白扩展处理方法是对图像信号的亮度值进行黑白扩展处理的黑白扩展处理方法，其特征在于：运算输入的图像信号的亮度值，并掌握一帧中该亮度值的最大亮度值与最小亮度值，并根据所掌握的最大亮度值与最小亮度值，算出规定的阈值，将该阈值以上的亮度值向黑色侧或白色侧扩展，将未达该阈值的亮度值向白色侧或黑色侧扩展。
依据本发明，图像处理系统等，将根据最大亮度值与最小亮度值的阈值作为基准来决定扩展方向，从而明确了决定向白色侧或黑色侧方向扩展的基准。
因此，图像处理系统等，通过采用此基准进行黑白扩展来完成适当的黑白扩展，因此能够提高图像质量。
另外，在上述阈值以上时，向黑色侧扩展还是向白色侧扩展，最好是由图像处理系统等依据显示方式来决定。
(7)并且，上述图像处理系统与上述投影仪可以含有：根据一帧中像素的最大亮度值与最小亮度值，生成使上述倍率设定装置更新上述扩展度的请求信息的控制装置，而上述倍率设定装置在接收上述请求信息时，采用新的扩展度，而未收到上述请求信息时，采用原来的扩展度。
(8)并且，上述信息存储媒体可以存储有一种程序，该程序使计算机具备以下装置的功能：根据一帧中像素的最大亮度值与最小亮度值，生成使上述倍率设定装置更新上述扩展度的请求信息的控制装置。上述倍率设定装置在接收上述请求信息时，采用新的扩展度，而未收到上述请求信息时，采用原来的扩展度。
(9)并且，上述图像处理系统、上述投影仪以及上述信息存储媒体中，上述控制装置，可以掌握连续的多个帧的亮度值变化，而该变化在规定值以上时，将上述请求信息传至上述倍率设定装置。
(10)并且，在上述黑白扩展处理方法中，进行扩展的时候，连续的多个帧的亮度值变化在规定值以上时采用新的扩展率，而上述变化未达规定值时可采用现状的扩展率进行上述亮度值的扩展。
这样，图像处理系统等，通过检测连续的多个帧间亮度值的变化在规定值以上的情况，能够检测图像中场景的切换。
并且，图像处理系统等，通过只在这样的场景切换的场合采用新的扩展率来进行黑白扩展，可抑制图像的闪烁，并提高图像质量。
(11)并且，上述图像处理系统、上述投影仪以及上述信息存储媒体中，上述倍率设定装置，可将接近最大亮度值的亮度值与接近最小亮度值的亮度值的扩展率，设定为比接近中间亮度值的亮度值的扩展率小的值。
(12)并且，上述黑白扩展处理方法中，进行扩展的时候，可将接近最大亮度值的亮度值与接近最小亮度值的亮度值的扩展率，设定为比接近中间亮度值的亮度值的扩展率小的值来进行上述亮度值的扩展。
这样，图像处理系统等，可抑制在接近扩展效果小的最大亮度值或最小亮度值的区域中的扩展，并通过进一步扩展中间灰度，可有效地进行黑白扩展。
(13)并且，上述图像处理系统与上述投影仪可以含有：在不同的两帧的APL差异在规定值以上时，生成使上述倍率设定装置更新上述扩展度的请求信息的控制装置。上述倍率设定装置在接收上述请求信息的场合，采用新的扩展度，而未收到上述请求信息的场合，采用原来的扩展度。
(14)并且，上述信息存储媒体可以存储有一种程序，该程序使计算机具备以下装置的功能：在不同两帧的APL差异在规定值以上时，生成使上述倍率设定装置更新上述扩展度的请求信息的控制装置。上述倍率设定装置在接收上述请求信息的场合，采用新的扩展度，而未收到上述请求信息的场合，采用原来的扩展度。
(15)并且，上述黑白扩展处理方法中，可在不同的两帧的APL差异在规定值以上时采用新的扩展率，在该差异未达到规定值时采用现状的扩展率来进行上述亮度值的扩展。
(16)并且，上述图像处理系统与上述投影仪可以含有：在规定帧上连续的多个帧的每帧的APL平均值和不同于该规定帧的帧上连续的多个帧的每帧的APL平均值之间的差异在规定值以上时，生成使上述倍率设定装置更新上述扩展度的请求信息的控制装置。上述倍率设定装置在接收上述请求信息的场合，采用新的扩展度，而未收到上述请求信息的场合，采用原来的扩展度。
(17)并且，上述信息存储媒体可以存储有一种程序，该程序使计算机具备以下装置的功能：在规定帧上连续的多个帧的每帧的APL平均值和不同于该规定帧的帧上连续的多个帧的每帧的APL平均值之间的差异在规定值以上的场合，生成使上述倍率设定装置更新上述扩展度的请求信息的控制装置。上述倍率设定装置在接收上述请求信息的场合，采用新的扩展度，而未收到上述请求信息的场合，采用原来的扩展度。
(18)并且，上述黑白扩展处理方法中，在规定帧上连续的多个帧的每帧的APL平均值和不同于该规定帧的帧上连续的多个帧的每帧的APL平均值之间的差异在规定值以上的场合，可采用新的扩展率，而该差异未达规定值的场合可采用现状的扩展率来进行上述亮度值的扩展。
这样，图像处理系统等，通过使用APL(Average Picture Level：图像的平均亮度电平)，可根据整个图像的亮度值变化来判断场景的切换。这样，图像处理系统等，在整个图像的亮度值变化较大时，可采用新的扩展度而进行扩展处理。
并且，图像处理系统等，根据连续的多个帧的每帧的APL平均值的差异，可抑制因APL变化而导致的急剧的亮度变化。
另外，上述不同的两帧，可以为连续的两帧，也可以在帧间至少相隔一帧的两帧。
(19)并且，上述图像处理系统、上述投影仪以及上述信息存储媒体中，上述倍率设定装置，可将接近最大亮度值的亮度值与接近最小亮度值的亮度值的扩展率，设定为比接近中间亮度值的亮度值的扩展率小的值。
(20)并且，上述黑白扩展处理方法中，可将接近最大亮度值的亮度值与接近最小亮度值的亮度值的扩展率，设定为比接近中间亮度值的亮度值的扩展率小的值。
这样，图像处理系统等，通过在接近白色或黑色的区域中的扩展处理来减少发生白色越级(白とび)和黑色破坏(黑つぶれ)，并通过进一步扩展其扩展效果高的中间灰度，可更有效地进行扩展处理。
(21)并且，上述图像处理系统、上述投影仪以及上述信息存储媒体中，上述扩展装置扩展亮度值，使得在表示扩展前的亮度值和扩展后的亮度值之间的关系的亮度值变换特性直线上，在亮度扩展的范围外，可使低亮度侧成为将表示扩展部分的变换特性的直线下端点和原点连接的直线，可使高亮度侧成为表示扩展部分的变换特性的直线上端点和最大点连接的直线。
(22)并且，上述黑白扩展处理方法中，扩展亮度值，使得在表示扩展前的亮度值和扩展后的亮度值之间的关系的亮度值变换特性直线上，在亮度扩展的范围外，可使低亮度侧成为将表示扩展部分的变换特性的直线下端点和原点连接的直线，可使高亮度侧成为将表示扩展的部分的变换特性的直线的上端点和最大点连接的直线。
这样，图像处理系统等，由于可尽可能地保存在局部扩展亮度值范围时显示的、扩展范围外的亮度被压缩的部分的亮度信息，因而能够进行适当的扩展。
(23)并且，上述图像处理系统、上述投影仪以及上述信息存储媒体中，上述图像信号含有R信号、G信号以及B信号，而上述倍率设定装置可将R信号的信号值、G信号的信号值以及B信号的信号值相加后除以3的值作为上述亮度值来使用。
(24)并且，上述黑白扩展处理方法中，上述图像信号含有R信号、G信号以及B信号，而上述亮度值可以为，将R信号的信号值、G信号的信号值以及B信号的信号值相加后除以3的值。
这样，图像处理系统等，通过将各信号的信号值平均后的值作为上述亮度值来处理，可防止图像容易发绿的情况，并提高图像质量。
附图说明
图1是本发明一实施例的投影仪的示意图。
图2是本发明一实施例的投影仪内的图像处理系统的功能方框图。
图3是本发明一实施例的黑白扩展电路功能方框图。
图4是本发明一实施例的亮度运算部分的电路构成图。
图5是本发明一实施例的控制部分的电路构成图。
图6是表示本发明一实施例的场景切换定时的示意图。
图7是本发明一实施例的倍率设定部分的电路构成图。
图8是表示本发明一实施例的最大亮度值Lmax的变换和最小亮度值Lmin的变换的示意图。
图9是本发明一实施例的亮度变换部分的电路构成图。
图10是本发明另一实施例的控制部分的功能方框图。
图11是本发明另一实施例的倍率设定部分的功能方框图。
图12是本发明另一实施例的亮度变换部分的电路构成图。
图13(A)是表示实施例1的亮度值变换特性直线的示意图，图13(B)是表示实施例2的亮度值变换特性直线的示意图。
图14是表示图3所示的最大亮度变换部分的变换特性的曲线图。
图15是表示图3所示的最小亮度值变换部分的变换特性的曲线图。
图16是本发明一实施例的投影仪的硬件方框图。
具体实施方式
下面以输入图像信号之一的RGB信号，用于进行黑白扩展处理的图像处理电路的情况为例，参照附图说明本发明。另外，以下所示的实施例，并不限制权利要求范围所记载的发明内容。并且，下面的实施例所示的所有结构，并非是权利要求范围所记载的发明的解决手段所必要的结构。
(整体系统的说明)
下面，将本发明用在液晶投影仪的黑白扩展电路的情形为例，进行说明。
图1是本发明实施例的投影仪4的示意图。
屏幕1的大致正面上设置的投影仪4投影校准图像或演示图像。
演示者3以从激光指示器5投射的定点光7来指示屏幕1上图像表示区2的图像的所需的位置，并对第三者的演示。
投影这样的演示图像等的时候，投影仪4可通过进行黑白扩展处理，能够投影有效伸缩的图像。
在这里，对投影仪4的图像处理系统的功能方框进行说明。
图2是本发明实施例的投影仪4内的图像处理系统的功能方框图。
投影仪4内的图像处理系统包括：A/D变换部分810、图像处理部分800、D/A变换部分880、图像投影部分890。
另外，图像处理系统中只采用数字形式的RGB信号的场合，则不需要A/D变换部分810与D/A变换部分880。
A/D变换部分810，将由PC(个人计算机)等输入的图像信息之一种、即构成模拟形式的RGB信号的R1信号、G1信号、B1信号，变换为数字形式的R2信号、G2信号、B2信号。
并且，图像处理部分800包括：用规定的用于图像补正的数据来补正图像信息(R2信号、G2信号、B2信号)，并且作为图像信息(R3信号、G3信号、B3信号)输出的补正部分820。
并且，补正部分820含有：进行黑白扩展处理的黑白扩展处理部分822。
并且，D/A变换部分880，将补正部分820中进行了黑白扩展处理等的R3信号、G3信号、B3信号，变换为模拟形式的R4信号、G4信号、B4信号。
并且，图像投影部分890包括：空间光调制器892、根据来自D/A变换部分880的R4信号、G4信号、B4信号来驱动空间光调制器892的驱动部分894、向空间光调制器892输出光的光源896以及投影由空间光调制器892调制的光束的透镜898。
图像投影部分890，根据R4信号、G4信号、B4信号来投影图像。
这样，投影仪4进行黑白扩展处理并投影图像。
在此，说明投影仪4的硬件结构。
图16是本发明实施例的投影仪4的硬件方框图。
例如，A/D变换部分810可采用，如A/D变换器930等，图像处理部分800可采用，如图像处理电路970、RAM950、CPU910等，D/A变换部分880可采用，如D/A变换器940等，空间光调制器892可采用，如液晶面板920以及用于存储驱动液晶面板920的液晶光阀驱动程序的ROM960等来实现。另外，这些部分经由系统总线980，能够相互交换信息。并且，这些部分可象电路一样由硬件形式来实现，也可象驱动程序一样由软件形式来实现。
再有，可从存储使计算机作为黑白扩展处理部分822而起作用的程序的信息存储媒体900读取程序，将黑白扩展处理部分822功能在计算机上实现。
这样的信息存储媒体900，例如，可采用CD-ROM、DVD-ROM、ROM、RAM、HDD等，其程序的读取方式可以为接触方式，也可以为非接触方式。
并且，也可以代替信息存储媒体900，将用以实现上述各功能的程序等经由传送线路从主机装置等下载来实现上述的各功能。
下面，依次说明黑白扩展处理部分822包含的黑白扩展电路的两个实施例(实施例1与实施例2)。
(实施例1的说明)
图3是本发明一实施例的黑白扩展电路的功能方框图。
本实施例的黑白扩展电路包括：根据RGB的各信号亮度值，求出成为基准的亮度值(以下称为“基准亮度值”)的亮度运算部分10，以及根据求得的亮度值设定RGB的各信号亮度值的扩展倍率(扩展度)的倍率设定装置，该倍率设定装置又包括：最大亮度检测部分42、最大亮度变换部分46、最小亮度检测部分44、最小亮度值变换部分48以及倍率设定部分50。
并且，本实施例的黑白扩展电路包括：控制倍率设定部分50的控制部分20，根据由倍率设定部分50设定的扩展度，决定向黑色方向扩展还是向白色方向扩展的亮度变换部分32，以及扩展RGB的各信号亮度值的扩展部分30-1～30-3。另外，亮度变换部分32和扩展部分30-1～30-3为扩展装置的一种。
亮度运算部分10，根据来自打点时钟输入部分6的打点时钟信号的定时，输入来自R信号输入部分3的R信号的信号值、来自G信号输入部分4的G信号的信号值以及来自B信号输入部分5的B信号的信号值，并进行基准亮度值的运算。
图4是本发明一实施例的亮度运算部分10的电路构成图。
亮度运算部分10包括：加法器110和除法器120。
加法器110运算RGB的各信号的信号值之和，而除法器120对加法器110中求得的合计值除以3，输出基准亮度值。
一般方式中，基准亮度值是由0.30×R信号值+0.59×G信号值+0.11×B信号值而求得。这样的不同加权是因为人们眼睛的灵敏度不同。
但是，进行黑白扩展的场合，使用上述数学式求亮度的时候，G的亮度成分高的部分会有更加明显扩展的情况。
因此，本实施例中，将基准亮度值由(R信号值+G信号值+B信号值)/3来求得。
最大亮度变换部分46将决定由最大亮度检测部分42中检测的最大亮度值的扩展程度。并且，最小亮度变换部分48将决定由最小亮度检测部分44中检测的最小亮度值的扩展程度。
本实施例中，使接近最大亮度值的亮度值的灰度和接近最小亮度值的亮度值的灰度，与中间灰度的亮度值相比无扩展。这是因为在亮度值接近0的区域，即接近黑色区上扩展最大亮度值时颜色会被破坏。同样，在亮度值接近255的白色区上扩展最大亮度值时也会使颜色破坏。
并且，这样，即使在接近最大亮度值或最小亮度值的区域上降低扩展率，也很难分辨接近最大亮度值或最小亮度值的区域的像素灰度的变化，因此黑白扩展处理部分822，可通过进一步扩展中间灰度，能够有效地进行黑白扩展。
这样，由亮度运算部分10求得的基准亮度值输入最大亮度检测部分42、最小亮度检测部分44以及控制部分20。
最大亮度检测部分42根据从亮度运算部分10传送的基准亮度值，逐帧检测最大亮度值。同样，最小亮度检测部分44根据从亮度运算部分10传送的基准亮度值，逐帧检测最小亮度值。另外，最大亮度检测部分42与最小亮度检测部分44根据来自垂直同步信号输入部分2的垂直同步信号来判断帧的切换定时。
并且，控制部分20运算规定的亮度值单位，即按各规定的灰度分布的像素数。这样按灰度来表示像素数分布的图称为直方图。
并且，控制部分20检测帧间的直方图变化，即按灰度检测像素数分布的变化。
再有，控制部分20，仅在该变化超出阈值的时候，向倍率设定部分50输出扩展度更新用请求信息，以更新黑白扩展的扩展度。
在此，对控制部分20的电路构成进行说明。
图5是本发明一实施例的控制部分20的电路构成图。
控制部分20包括：定时生成电路210、计数器电路220、缓冲器230-1～230-32、缓冲器240-1～240-32、差分电路250-1～250-32、OR电路260。
本实施例中，由于以32灰度来进行处理，因而控制部分20包括32个缓冲器240-1～240-32。
计数器电路220根据在亮度运算部分10中运算的表示基准亮度值的亮度信号，判断该像素属于何种灰度，并增加对应于判断的灰度的计数值。然后，计数器电路220终止对相当于一帧的亮度信号的处理时，在向各缓冲器230-1～230-32提供各自的计数值，同时，将计数器电路220内全部32个计数值初始化为零。
缓冲器230-1～230-32，将接收的各计数值传至各缓冲器240-1～240-32上，同时，传至各差分电路250-1～250-32上。
缓冲器240-1～240-32，将接收的各计数器值只保存一个帧周期，然后，向各差分电路250-1～250-32传送。
差分电路250-1～250-32计算：由缓冲器240-1～240-32传送的第n帧的像素数和由缓冲器240-1～240-32传送的第n+1帧的像素数之间的差分。从而，可求得帧间灰度相同的像素数之差的绝对值。
并且，差分电路250-1～250-32检出超过上述的阈值的差值时，向OR电路260输出高电平信号，反之输出低电平信号。
由差分电路250-1～250-32传送的32个信号中只要有高电平信号，OR电路260就将高电平信号作为表示扩展度更新用请求信息的倍率变更需求信号来输出，反之输出低电平信号。
本实施例中，将多个帧间灰度相同的像素数之差的绝对值超过阈值的场合当作场景的切换定时，仅在场景的切换定时的场合进行图像处理，使扩展部分30中的扩展度切换。
图6是表示本发明一实施例的场景的切换定时的示意图。
如图6所示，将规定的像素数作为阈值，将超过阈值的帧作为场景的切换定时而检出。
再有，本实施例中，检测这样检测的场景的切换，仅在切换定时的时候，进行黑白扩展处理。
这样，通过仅在场景切换的时候进行黑白扩展处理，可防止整个图像的闪烁。
表示由最大亮度变换部分46变换的最大亮度值的扩展后最大亮度值信号、表示变换前最大亮度值的扩展前最大亮度值信号、表示由最小亮度值变换部分48变换的最小亮度值的扩展后最小亮度值信号、表示变换前的最小亮度值的扩展前最小亮度值信号以及来自控制部分20的倍率变更需求信号，输入到倍率设定部分50。
接着，对倍率设定部分50的电路构成进行说明。
图7是本发明一实施例的倍率设定部分50的电路构成图。
倍率设定部分50包括：扩展中间亮度运算部分520、白色方向扩展倍率运算部分530、黑色方向扩展倍率运算部分532、四个加法器510～516、三个锁存部分560～564。
并且，倍率设定部分50还从最大亮度变换部分46输入扩展前最大亮度值信号和扩展后最大亮度值信号；从最小亮度值变换部分48输入扩展前最小亮度值信号和扩展后最小亮度值信号；以及从控制部分20输入倍率变更要求信号。
扩展中间亮度运算部分520输入扩展后最大亮度值信号和扩展后最小亮度值信号，并对加法器510和锁存部分564输出表示扩展中间亮度的信息。
在此，对扩展中间亮度进行说明。
图8是表示本发明一实施例的最大亮度值Lmax的变换和最小亮度值Lmin的变换的示意图。
本实施例中，假设进行8位256灰度的图像处理的情形。
最大亮度变换部分46与最小亮度值变换部分48，将一幅图像(一帧)中各像素的黑白扩展前的最大亮度值Lmax以及黑白扩展前的最小亮度值Lmin向黑色侧或白色侧扩展。如图8所示，扩展后的最大亮度值Lmax’比扩展前的最大亮度值Lmax大，扩展后的最小亮度值Lmin’比扩展前的最小亮度值Lmin小。
图14是表示图3所示的最大亮度变换部分46的变换特性的曲线图。横轴是输入的最大亮度值Lmax，而纵轴是输出的最大亮度值Lmax’。该曲线若输入增加则输出也增加，并设定两者的值在0～255之间变化。其中，该曲线具有使斜率(变化率)按规定的亮度值而变化的拐点。在这里，设定曲线具有拐点(WLth，WLout)和拐点(WHth，WHout)。
该曲线中，(0，0)和(WLth，WLout)之间的斜率和(WHth，WHout)和(255，255)之间的斜率中，(0，0)和(WLth，WLout)之间的斜率较大。
图15是表示图3所示的最小亮度值变换部分48的变换特性的曲线图。横轴是输入的最小亮度值Lmin，纵轴是输出的最小亮度值Lmin’。该曲线设定为，在增加输入时输出也增加，且使两者的值在0～255之间上变化。此点跟最大亮度值变换曲线的情况相同。该曲线具有拐点(BLth，BLout)和拐点(BHth，RHout)。该曲线中，(0，0)和(BLth，BLout)之间的斜率和(BHth，BHout)和(255，255)之间的斜率中，(0，0)和(BLth，BLout)之间的斜率较小。
这样，通过进行向白色侧或黑色侧的扩展来提高对比度，并可提高图像质量。
本实施例中，将表示成为向白色侧或黑色侧扩展的基准的阈值即扩展中间亮度的值Lmid设为(Lmax’+Lmin’)/4。然后，黑白扩展处理部分822，使具有大于Lmid的亮度的像素的亮度值向白色侧扩展，使Lmid以下的亮度值向黑色侧扩展。
并且，扩展的程度，在向白色侧的扩展倍率Kw设为(Lmax’-Lmid)/(Lmax-Lmid)，在向黑色侧的扩展倍率Kb设为(Lmid-Lmin’)/(Lmid-Lmin)。
图7所示的加法器510，求得从扩展前最大亮度值(Lmax)减去扩展中间亮度值(Lmid)的值，并将该值(Lmax-Lmid)向白色方向扩展倍率运算部分530输出。
并且，加法器512，求得从扩展后最大亮度值(Lmax’)减去扩展中间亮度值(Lmid)的值，并将该值(Lmax’-Lmid)向白色方向扩展倍率运算部分530输出。
并且，加法器514，求得从扩展中间亮度值(Lmid)减去扩展前最小亮度值(Lmin)的值，并将该值(Lmid-Lmin)向黑色方向扩展倍率运算部分532输出。
并且，加法器516，求得从扩展中间亮度值(Lmid)减去扩展后最小亮度值(Lmin’)的值，并将该值(Lmid-Lmin’)向黑色方向扩展倍率运算部分532输出。
白色方向扩展倍率运算部分530求得白色方向扩展倍率Kw＝(Lmax’-Lmid)/(Lmax-Lmid)。并且，黑色方向扩展倍率运算部分532求得黑色方向扩展倍率Kb＝(Lmid-Lmin’)/(Lmid-Lmin)。
锁存部分560，暂时保存表示白色方向扩展倍率Kw的信息，同时将该信息向亮度变换部分32输出。同样，锁存部分562，暂时保存表示黑色方向扩展倍率Kb的信息，同时将该信息向亮度变换部分32输出。
并且，锁存部分560～564，根据来自控制部分20的倍率变更需求信号，仅在有变更需求时更新分别保存的信息。
锁存部分560将白色方向扩展倍率信息、锁存部分562将黑色方向扩展倍率信息、锁存部分564将扩展中间亮度信息，分别向扩展部分30-1～30-3输出。
接着，对亮度变换部分32进行说明。
图9是本发明一实施例的亮度变换部分32的电路构成图。
其包括：保存白色方向的扩展倍率的锁存部分360、保存黑色方向的扩展倍率的锁存部分362、选择器电路320、比较器340、加法器310～316、选择器电路322、324、乘法器330。
比较器340比较扩展中间亮度信息(Lmid)和亮度信号(L)。
比较器340在Lmid为L以上时输出高电平，反之输出低电平。
锁存部分360，在倍率变更需求信号为高电平的场合，输入新的白色方向扩展倍率信息，反之保存原来的白色方向扩展倍率信息。
并且，锁存部分362，在倍率变更需求信号为高电平的场合，输入新的黑色方向扩展倍率信息，反之保存原来的黑色方向扩展倍率信息。
选择器电路320，在来自比较器340的信号为高电平的场合取得保存在锁存部分360的白色方向扩展倍率信息，在低电平的场合取得保存在锁存部分362的黑色方向扩展倍率信息。
加法器310计算Lmid-L。并且，加法器320计算L-Lmid。
选择器电路322，在来自比较器340的输出为高电平的场合输出来自加法器312的L-Lmid的值，反之输出来自加法器310的Lmid-L的值。
乘法器330，将来自选择器电路320的输出值和来自选择器电路322的输出值相乘。
加法器314，输出从Lmld减去来自乘法器330的输出值的值。并且，加法器316输出来自乘法器330的输出值和Lmid相加的值。
选择器电路324，在来自比较器340的输出为高电平的场合，输出来自加法器316的Lmid+乘法器330的输出值，反之输出来自加法器314的Lmid-乘法器330的输出值。
如上所述，亮度变换部分32在L≥Lmid的场合，输出Kw(L-Lmid)+Lmid，在L＜Lmid的场合，输出Lmid-Kb(Lmid-L)。下面，为了方便说明，亮度变换部分32所输出的这些值用LOUT来表示。
然后，亮度变换部分32将LOUT向图3所示的扩展部分30-1、30-2以及30-3输出。
图3中扩展部分30-1、30-2以及30-3的结构与功能相同，因此，在下面仅对处理R信号的扩展部分30-1进行说明。扩展部分30-1根据输入的R信号值、亮度信号值L(亮度运算部分10输出的信号值)、扩展处理后的亮度信号值LOUT来输出信号值ROUT。
具体地说，扩展部分30-1的结构包括除法器与乘法器。其中除法器算出对亮度信号值L的亮度值LOUT之比，即，LOUT/L。另一方面，乘法器算出并输出该比和R信号之积，即(LOUT/L)·R。该(LOUT/L)·R是信号值ROUT。
同样，扩展部分30-2与30-3分别输出信号值GOUT与信号值BOUT。另外，依据信号值ROUT、信号值GOUT以及信号值BOUT的亮度值，是在亮度变换部分32中算出的亮度值LOUT，如下式所示。
(ROUT+GOUT+BOUT)/3＝(LOUT/L)(R+G+B)/3＝LOUT
如上所述，依据本实施例，黑白扩展处理部分822以根据最大亮度值与最小亮度值的阈值作为基准，决定扩展方向，从而明确了决定向白色侧或黑色侧方向扩展的基准。
因此，黑白扩展处理部分822，通过采用该基准来进行黑白扩展，可进行适当的黑白扩展，因此能够提高图像质量。
并且，黑白扩展处理部分822，在连续的多个帧的亮度值变化，换言之，属于连续的多个帧的相同灰度的像素数的变化在规定值以上的时候采用新的扩展率，而上述变化未达到规定值的时候采用现有的扩展率来进行亮度值的扩展，从而能够检测图像中的场景的切换。
黑白扩展处理部分822，仅在这样的场景的切换的时候采用新的扩展率来进行黑白扩展，从而能够抑制图像的闪烁，且改善图像质量。
并且，本实施例中，黑白扩展处理部分822在扩展亮度值时，将接近最大亮度值的亮度值与接近最小亮度值的亮度值的扩展率，设定为比接近中间亮度值的亮度值的扩展率小的值，从而进行亮度值的扩展。
这样，黑白扩展处理部分822抑制接近扩展效果少的最大亮度值或最小亮度值的区域中的扩展，并通过进一步扩展中间灰度，能够有效地进行黑白扩展。
这是由于接近黑色的区域上延伸最大亮度值，或接近白色的区域上延伸最小亮度值时会破坏颜色。
再有，本实施例中，亮度运算部分10将RGB各信号的信号值的平均值作为亮度值来求得。
即，一般的亮度运算中，由于G信号的信号值的倍率比R信号、B信号大，会有G信号的亮度成分更加明显扩展情况。
如本实施例，将各信号值的平均值作为亮度值来使用，可防止G信号的亮度成分会更加明显扩展的情况，并可提高图像质量。
并且，黑白扩展处理部分822，将这样得到的扩展倍率与R信号、G信号以及B信号的各信号值均等地相乘，从而不会有色平衡的破坏，且可提高图像质量。
(实施例2的说明)
实施例2中，在规定帧(例如，帧n)上连续的多个帧(例如，帧n，帧n-1)的每帧的APL(Average Picture Level：图像的平均亮度电平)的平均值和跟该规定帧错开一帧(并不一定是一帧之差，也可以隔着多个帧。)的帧(例如，帧n+1)上连续的多个帧(例如，帧n+1、帧n)的每帧的APL的平均值之间的差异在规定值以上的场合，采用新的扩展倍率进行黑白扩展处理。另外，上述的n为整数，表示帧的顺序。
为了实现这样的功能，实施例2中，整体构成与图3相同，但控制部分20、倍率设定部分50、亮度变换部分32构成跟实施例1不同。
首先，对控制部分20的功能块进行说明。
图10是与本发明实施例2相关的控制部分20的功能方框图。
控制部分20包括：APL导出部分310、LPF(低通滤波器)320、缓冲器330、差分运算部分340、判断部分350。
APL导出部分310，与垂直同步信号同步动作，根据来自亮度运算部分10的亮度信号导出APL。
并且，LPF320根据来自APL导出部分310的APL，运算多个帧(例如，5帧等)的每帧APL的平均值。
并且，缓冲器330保存LPF320的输出。
并且，差分运算部分340运算LPF320的输出和保存在缓冲器330的一帧之前的LPF320的输出之间的差分。即，差分运算部分340输出差分值，该值表示经由第n帧和该帧之前的多个帧算出的每帧的APL的平均值和经由第n-1帧和该帧之前的多个帧算出的每帧的APL的平均值之间的差异的差分值。
并且，判断部分350，在来自差分运算部分340的差分值为规定值(例如20～50左右)以上时，将用以更新扩展度的请求信息的倍率变更需求信号向倍率设定部分50输出，在未达规定值时不会输出倍率变更需求信号。
接着，对倍率设定部分50的功能块进行说明。
图11是与本发明实施例2相关的倍率设定部分50的功能方框图。
倍率设定部分50具有以下功能：输入扩展前最大亮度值Lmax、扩展后最大亮度值Lmax’、扩展中间亮度值Lmid、扩展前最小亮度值Lmin、扩展后最小亮度值Lmin’、倍率变更需求信号，并输出扩展倍率等。
并且，倍率设定部分50包括：白色方向扩展倍率运算部分630、631、黑色方向扩展倍率运算部分632、633、8个锁存部分640～647。
本实施例中，扩展中间亮度值Lmid是采用来自控制部分20的多个帧的APL的每帧的平均值。将含有比Lmid大的亮度值的像素的亮度值向白色侧扩展，含有Lmid以下亮度值的像素的亮度值向黑色侧扩展。
并且，本实施例中，将扩展的程度，依据亮度值的以下不同场合而设定成不同：(1)0以上且未达Lmin的场合；(2)Lmin以上且未达Lmid的场合；(3)Lmid以上且未达Lmax的场合；(4)Lmax以上且255以下的场合。另外，亮度值设为8位256灰度。
并且，黑色方向扩展倍率运算部分633运算黑色方向扩展倍率Kb1＝Lmin’/Lmin，并将Kb1向锁存部分643输出，黑色方向扩展倍率运算部分632运算黑色方向扩展倍率Kb2＝(Lmid-Lmin’)/(Lmid-Lmin)，并将Kb2向锁存部分642输出，白色方向扩展倍率运算部分631运算白色方向扩展倍率Kw1＝(Lmax’-Lmid)/(Lmax-Lmid)，并将Kw1向锁存部分641输出，并且，白色方向扩展倍率运算部分630运算白色方向扩展倍率Kw2＝(255-Lmax’)/(255-Lmax)，并将Kw2向锁存部分640输出。
另外，扩展部分30将Kb1、Kb2、Kw1、Kw2作为扩展倍率分别使用于上述(1)的场合、上述(2)的场合、上述(3)的场合、上述(4)的场合。
并且，锁存部分644保存扩展前最大亮度值Lmax，锁存部分645保存扩展后最大亮度值Lmax’，锁存部分646保存扩展中间亮度值Lmid，锁存部分647保存扩展前最小亮度值Lmin。
并且，锁存部分640～647仅仅在从控制部分20接收倍率变更需求信号的时候更新各自保存的值。即，仅在切换图像等的场合变更扩展倍率和向白色侧或黑色侧扩展的基准的阈值。从而，能够减少因黑白扩展而来的图像闪烁。
这样，倍率设定部分50将扩展倍率等向亮度变换部分32输出。
接着，对亮度变换部分32的电路构成图进行说明。
图12是与本发明实施例2相关的亮度变换部分32的电路构成图。
亮度变换部分32根据白色方向扩展倍率Kw1、Kw2、黑色方向扩展倍率Kb1、Kb2，扩展输入亮度值(亮度信号)L。
亮度变换部分32包括：三个选择器电路710～712、两个加法器713、715、乘法器714。
选择器电路710在当输入亮度值L为0以上且未达扩展前最小亮度值Lmin的场合输出0，而输入亮度值L在扩展前最小亮度值Lmin以上且未达扩展中间亮度值Lmid的场合输出Lmid，而输入亮度值L在扩展中间亮度值Lmid以上且255以下的场合，输出Lmax。
并且，选择器电路711在当输入亮度值L为0以上且未达扩展前最小亮度值Lmin的场合，输出Kb1，而输入亮度值L在扩展前最小亮度值Lmin以上且未达扩展中间亮度值Lmid的场合，输出Kb2，而输入亮度值L在扩展中间亮度值Lmid以上且未达扩展前最大亮度值Lmax的场合，输出Kw1，而输入亮度值L在扩展前最大亮度值Lmax以上且255以下的场合，输出Kw2。
并且，选择器电路712在当输入亮度值L为0以上且未达扩展前最小亮度值Lmin的场合，输出0，而输入亮度值L在扩展前最小亮度值Lmin以上且扩展前最大亮度值Lmax以下的场合，输出Lmid，而输入亮度值L大于扩展前最大亮度值Lmax且在255以下的场合，输出Lmax’。
并且，加法器713输出：从输入亮度值L减去来自选择器电路输出值的值。并且，乘法器714输出：将来自加法器713的输出值和表示来自选择器电路711的扩展倍率值相乘后的值。再有，加法器715，将来自乘法器714的输出值和来自选择器电路712输出值相加后的值作为输出亮度值(亮度信号)L’输出。
结果，如上(1)～(4)所述，加法器715在当输入亮度值L为0以上且未达Lmin的场合输出Kb1*L，在Lmin以上且未达Lmid的场合输出Kb2*(L-Lmid)+Lmid，在Lmid以上且未达Lmax的场合输出Kw1*(L-Lmid)+Lmid，在Lmax以上且255以下的场合输出Kw2*(L-Lmax)+Lmax’。
图13(A)是表示实施例1的亮度值变换特性直线的示意图，图13(B)是表示实施例2的亮度值变换特性直线的示意图。另外，亮度值变换特性直线表示扩展前的亮度值和扩展后的亮度值之间的关系。
例如，实施例1的方法中，将不考虑亮度值最小的0与最大的255。并且，扩展倍率在直到有倍率变更请求之前不变。并且，如图13(A)所示，依据实施例1的亮度值变换特性直线，不能取原点(0，0)与最大值坐标(255，255)的值。
因此，在用于运算扩展倍率的帧以外的帧上，输入比扩展前最小亮度值更小的亮度值或比扩展前最大亮度值更大的亮度值的场合，如图13(A)所示，有可能在白色侧或黑色侧上产生饱和的像素。
对此，实施例2中，考虑了亮度值最小的0与最大的255，并进行对应于上述(1)～(4)的各种场合的亮度值的扩展处理，因此，如图13(B)所示，依据实施例2的亮度值变换特性直线，可取原点(0，0)与最大值坐标(255，255)的值。
因此，实施例2中，在用于运算扩展倍率的帧以外的帧上，即使输入了比扩展前最小亮度值更小的亮度值或比扩展前最大亮度值更大的亮度值的场合，如图13(B)所示，也不会在白色侧或黑色侧上产生饱和的像素。
如上所述，依据本实施例，黑白扩展处理部分822使用APL检测场景的切换，且仅在场景被切换时更新黑白扩展处理的扩展度和阈值。从而，可减少因黑白扩展处理导致的整个图像的闪烁。
并且，依据本实施例，黑白扩展处理部分822根据连续的多个帧的每帧的APL平均值的差异，能够抑制因APL变化导致的急剧的亮度变化。
并且，依据本实施例，如图13(B)所示，黑白扩展处理部分822通过进行扩展处理，使亮度值变换特性直线可通过原点(0，0)和最大值坐标(255，255)而进行扩展处理，从而可防止亮度值在白色侧或黑色侧上饱和。
(变形例)
以上，对应用本发明的合适的实施例进行了说明，但本发明的应用并不限于上述的实施例。
例如，可将上述各电路分散在多个装置上进行黑白扩展处理。
并且，上述图3中，将亮度变换部分32和扩展部分30-1～30-3分开记载，但也可以使各扩展部分30-1～30-3上含有亮度变换部分32的功能。
并且，上述实施例2中，采用多个帧的APL的每帧的平均值，但也可以根据单一帧的各APL差异来进行上述黑白扩展处理。
并且，上述实施例中，基准亮度值使用，将RGB各信号的信号值之和除以3后的值，但也可以使用一般将0.30×R信号值、0.59×G信号值、0.11×B信号值相加后的值，或改变这些系数值的值。
并且，进行上述黑白扩展处理的图像处理系统，并不限于如投影仪4的液晶投影仪，例如，可安装在采用DMD(Digital MicromirrorDevice)的投影仪、CRT(Cathode Ray Tube：阴极射线管)、PDP(PlasmaDisplay Panel：等离子显示屏)、FED(Field Emission Display：场致发光)、EL(Electro Luminescence：电致发光)、直视型液晶表示装置等各种显示装置上。另外，DMD是美国德克萨斯仪器(Americatexas instruments)公司的商标。

Claims (14)

1.一种图像处理系统，其特征在于包括：
倍率设定装置，根据一帧中像素的最大亮度值与最小亮度值设定各像素的亮度值的扩展度；
扩展装置，根据所述扩展度，当成为处理对象的像素的亮度值在规定的阈值以上时，将该亮度值向黑色侧或白色侧扩展，而未达规定的阈值时，将该亮度值向白色侧或黑色侧扩展；以及
控制装置，掌握连续的多个帧的亮度值的变化，当该变化在规定值以上时，生成使所述倍率设定装置更新所述扩展度的请求信息；
所述倍率设定装置在接收所述请求信息的场合使用新的扩展度，在未收到所述请求信息的场合使用原来的扩展度。
2.如权利要求1所述的图像处理系统，其特征在于：
所述倍率设定装置，将接近最大亮度值的亮度值与接近最小亮度值的亮度值的扩展率，设定为比接近中间亮度值的亮度值的扩展率小的值。
3.如权利要求1所述的图像处理系统，其特征在于：
所述图像信号含有R信号、G信号以及B信号，
所述倍率设定装置，将R信号的信号值、G信号的信号值以及B信号的信号值相加后除以3的值作为所述亮度值。
4.一种图像处理系统，其特征在于包括：
倍率设定装置，根据一帧中像素的最大亮度值与最小亮度值设定各像素的亮度值的扩展度；
扩展装置，根据所述扩展度，当成为处理对象的像素的亮度值在规定的阈值以上时，将该亮度值向黑色侧或白色侧扩展，而未达规定的阈值时，将该亮度值向白色侧或黑色侧扩展；以及
控制装置，当不同的两帧的图像平均亮度电平的差异在规定值以上时，生成使所述倍率设定装置更新所述扩展度的请求信息，
所述倍率设定装置在接收所述请求信息的场合使用新的扩展度，在未收到所述请求信息的场合使用原来的扩展度。
5.一种图像处理系统，其特征在于包括：
倍率设定装置，根据一帧中像素的最大亮度值与最小亮度值设定各像素的亮度值的扩展度；
扩展装置，根据所述扩展度，当成为处理对象的像素的亮度值在规定的阈值以上时，将该亮度值向黑色侧或白色侧扩展，而未达规定的阈值时，将该亮度值向白色侧或黑色侧扩展；以及
控制装置，当规定帧上连续的多个帧的每帧的图像平均亮度电平的平均值和不同于该规定帧的帧上连续的多个帧的每帧的图像平均亮度电平的平均值之间的差异在规定值以上时，生成使所述倍率设定装置更新所述扩展度的请求信息，
所述倍率设定装置在接收所述请求信息的场合，使用新的扩展度，在未收到所述请求信息的场合，使用原来的扩展度。
6.如权利要求5所述的图像处理系统，其特征在于：
所述倍率设定装置，将接近最大亮度值的亮度值与接近最小亮度值的亮度值的扩展率，设定为比接近中间亮度值的亮度值的扩展率小的值。
7.如权利要求5所述的图像处理系统，其特征在于：
所述扩展装置扩展亮度值，使得在表示扩展前的亮度值和扩展后的亮度值之间的关系的亮度值变换特性直线上，在亮度扩展的范围外，使低亮度侧成为将表示扩展部分的变换特性的直线下端点和原点连接的直线，使高亮度侧成为将表示扩展的部分的变换特性的直线的上端点和最大点连接的直线。
8.一种投影仪，其特征在于具有如权利要求1～7中任一项所述的图像处理系统。
9.一种黑白扩展处理方法，对图像信号的亮度值进行黑白扩展处理，其特征在于：
运算输入的图像信号的亮度值，
掌握一帧中该亮度值的最大亮度值与最小亮度值，
根据所掌握的最大亮度值与最小亮度值，运算规定的阈值，
判定连续的多个帧的亮度值变化是否在规定值以上，
所述亮度值变化在规定值以上时，将所述阈值以上的亮度值向黑色侧或白色侧扩展，将未达该阈值的亮度值向白色侧或黑色侧扩展；
所述亮度值变化在未达规定值时，使用现状的扩展率来进行所述亮度值的扩展。
10.如权利要求9所述的黑白扩展处理方法，其特征在于：
所述图像信号含有R信号、G信号以及B信号，
所述亮度值是将R信号的信号值、G信号的信号值以及B信号的信号值相加后除以3的值。
11.一种黑白扩展处理方法，对图像信号的亮度值进行黑白扩展处理，其特征在于：
运算输入的图像信号的亮度值，
掌握一帧中该亮度值的最大亮度值与最小亮度值，
根据所掌握的最大亮度值与最小亮度值，运算规定的阈值，
判定不同的两帧的图像平均亮度电平的差异是否在规定值以上，
所述差异在规定值以上时，将所述阈值以上的亮度值向黑色侧或白色侧扩展，将未达该阈值的亮度值向白色侧或黑色侧扩展；
所述差异未达规定值时，使用现状的扩展率来进行所述亮度值的扩展。
12.一种黑白扩展处理方法，对图像信号的亮度值进行黑白扩展处理，其特征在于：
运算输入的图像信号的亮度值，
掌握一帧中该亮度值的最大亮度值与最小亮度值，
根据所掌握的最大亮度值与最小亮度值，运算规定的阈值，
判定规定帧上连续的多个帧的每帧的图像平均亮度电平的平均值和不同于该规定帧的帧上连续的多个帧的每帧的图像平均亮度电平的平均值之间的差异是否在规定值以上，
所述差异在规定值以上时，将所述阈值以上的亮度值向黑色侧或白色侧扩展，将未达该阈值的亮度值向白色侧或黑色侧扩展；
所述差异未达规定值时，使用现状的扩展率来进行所述亮度值的扩展。
13.如权利要求12所述的黑白扩展处理方法，其特征在于：
扩展亮度值，使得在表示扩展前的亮度值和扩展后的亮度值之间的关系的亮度值变换特性直线上，在亮度扩展的范围外，使低亮度侧成为将表示扩展部分的变换特性的直线下端点和原点连接的直线，使高亮度侧成为将表示扩展的部分的变换特性的直线的上端点和最大点连接的直线。
14.如权利要求9～13中任一项所述的黑白扩展处理方法，其特征在于：
将接近最大亮度值的亮度值与接近最小亮度值的亮度值的扩展率，设定为比接近中间亮度值的亮度值的扩展率小的值。
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