CN1365567A - 增强图象的电路和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于增强图象的电子电路(100)以及方法,尤其是用在电视设备当中。已知的电路包括一个N维图象增强滤波器(130),用于接收经过低通滤波的图象信号以及至少一个也经过低通滤波的另外的图象信号;所有的图象信号表示所述图象的不同的像素。从所述滤波器(130)输出的中间信号与所述图象信号的高频成分合并,从而产生一个增强的图象输出信号。本发明的目的是提供一种用于增强图象的电子电路(100)以及方法,能够在不降低输出图象信号的质量的情况下减少操作成本。该目的是通过去除用于将图象信号以及另外的图象信号低通滤波的低通滤波器,并提供至少一个调整单元(140－1,140－2)实现的,该调整单元用于在合并以前,根据在所述的滤波器中应用于所述的图象信号的确定的图象增强的幅度来调整所述的中间信号和/或所述的高频成份。

Description

增强图象的电路和方法

本发明涉及一种用于增强图象的电路和方法，尤其是应用于电视设备。

图4所示的是一种现有技术中的电路，例如，美国专利US 5903680中已充分描述过的。该电路包括一个高通滤波器110’，用于从表示为所述图象的图象像素Pn的图象信号中分离出高频成分。图象信号，和用邻近象素Pn-j，Pn+k表示的位于所述图象像素的N维环境中的至少一个另外的图象信号，分别通过低通滤波器120-1，120-2，120-3被低通滤波。经过低通滤波的图象信号，在考虑经过低通滤波的另外的图象信号的情况下，进一步被一个N维图象增强滤波器130滤波，从而产生一个中间图象信号。最后，所述的中间图象信号以及所述的高频成份在合并单元150中被算数的合并在一起，从而产生了电子电路的增强图象输出信号。

图4所示的电路提供了一个如何提高图象增强滤波器130的输出信号的主观质量的概念。尤其是，根据图4所示，只有图象信号以及另外的图象信号的低频成分被输入到所述的N维图象增强滤波器130中，而高频成分被旁路掉了。这样做是因为只将低频成分滤波会比将图象信号的全部频谱进行滤波更为有效。而且，将旁路掉的高频成份加入到所述图象增强滤波器130的中间输出信号中提高了整个电子电路的动态性能并且减少了在具有低通特性的空间图象增强滤波器中很普遍的模糊效果。更进一步，通过应用所述的概念，输入到图象增强滤波器130的图象的清晰度效果在经过所述的滤波器处理以后可以被保持。

但是，根据图4所示的电路以及所述的概念，其不足在于如果输入的图象信号以非逐行扫描的方式扫描，或者不在与水平轴平行或者垂直的方向上扫描，就无法经济地工作。特别是，当使用一个2维，3维或者通常N维的图象增强滤波器的时候，成本就非常高了，因为对于每个图象信号和每个另外的图象信号，每一个滤波器接头都要进行低通滤波。

从现有技术出发，本发明的目的是改善用于增强图象的电子电路以及方法，使得在不降低输出信号的质量的情况下它们的执行成本可以降低。

对于在现有技术中已知的电子电路，本发明的目的是按照权利要求1达到的，其中提供了一个装置，该装置用于确定由所述的N维图象增强滤波器应用给所述图象像素的图象增强的幅度，以及通过至少一个调整单元，用于根据所述的确定的图象增强的幅度，在所述的中间信号和/或所述的高频成份提供给所述的合并单元以前，对其进行调整。

根据本发明的图象增强滤波器在接收的图象信号以及接收的另外的图象信号的全部频谱范围内工作。这样，电子电路不需要低通滤波器，而在现有技术当中将图象信号以及另外的图象信号在输入到所述的图象增强滤波器以前进行滤波是必需的。因此，用于所述低通滤波器以及用于它们的操作所需的成本在本发明的电子电路中就不存在了。尤其是，在使用一个N维图象增强滤波器的情况下，N是一个等于或者大于1的整数，该滤波器用于计算大量M个另外的图象信号，从而M个低通滤波器的成本就可以节省下来。

根据本发明，图象信号，用图象像素而不是邻近象素表示，以整个频谱输入到所述的图象增强滤波器。只是为了旁路掉所述的增强滤波器，一个高通滤波器产生了所述图象信号的高频成份。高通滤波器使得个人能够选择所述的高频成份。

电子电路所产生的增强图象输出信号的质量至少与现有技术中产生的所述信号的质量一样的好。尤其是，通过控制调整单元，很好的保持了图象增强滤波器处理的图象信号的清晰度；这与现有技术极为相似，但这里有了进一步的提高，这里不是采用多个低通滤波器，而是仅仅使用了一个高通滤波器。

根据本发明的一个实施例，N维图象增强滤波器是一个清晰度增强滤波器。在那种情况下，图象增强的幅度实质上与在被所述的图象增强滤波器滤波的时候，应用于图象信号的清晰度增强幅度相应。

作为选择，根据一个优选实施例，图象增强滤波器是一个噪声滤波器。在那种情况下，图象增强的幅度实质上与在被所述的图象增强滤波器滤波的时候应用于图象信号的噪声减少的数量相应。

电子电路的进一步的优选实施例是从属的装置权利要求的主旨。

上述定义的本发明的目的通过权利要求12要求的方法进一步解决。所述方法的优点与上文所述的电子电路，包括在从属装置权利要求中描述的优选实施例的优点对应。

最后，上文所述的本发明的目的通过权利要求13所述的显示装置实现。

伴随着描述具有四张附图，其中

附图1：表示根据本发明的用于增强图象的电子电路的第一实施例；

附图2：表示根据本发明的用于增强图象的电子电路的第二实施例；

附图3：表示根据本发明的显示装置；以及

附图4：表示现有技术中公知的用于增强图象的电子电路。

下文将根据附图1与2描述本发明的各个不同实施例。

附图1表示用于增强图象的电子电路100的第一实施例。一个图象信号，表示所述图象的图象像素，输入到一个N维图象增强滤波器130中，用于在考虑至少一个也被接收到的另外的图象信号的情况下被滤波，该另外的图象信号表示位于所述图象像素的一个预先定义的N维环境中的邻近像素。所述滤波处理过程的结果是所述的N维图象增强滤波器130输出一个中间图象信号。中间信号被送到第一调整单元140-1，在这里与第一乘法器K1相乘。

所述图象信号被进一步输入到高通滤波器110，该滤波器从所述的输入图象信号中选择一个高通成分。所述的高通成分输入到第二调整单元140-2，用来与第二乘法器K2相乘。

乘法器K1和K2各自根据目前在所述的N维图象增强滤波器130中应用到所述图象信号的图象增强的幅度进行调整。所述的图象增强的幅度由装置170决定。乘法器K1和K2通常被调整以使得输入到所述图象增强滤波器130中的图象清晰度在输出时能够被保持；需要指出的是在滤波器130采用噪声滤波器的情况下，图象的清晰度通常会被减弱。图象的清晰度可以通过很好地调节乘法器K1和K2而被保持，从而图象增强滤波器130的增益被设置为1；就是说K1+K2＝1。但是，在实际中K1会被设置为1，而K2会是变化的。在这种情况下，增益就会大于1，所以就必须提供一些限幅装置。

调整单元140-1输出的相乘以后的中间图象信号与所述的调整单元140-2输出的相乘以后的高频成份被算数地合并，例如在合并单元150中相加，从而产生一个电子电路100的增强图象输出信号。

增强图象输出信号最好提供给一个溢出防止滤波器160以确保在所述的增强图象输出信号中没有溢出。

下文将对图象增强滤波器130的操作以及乘法器K1和K2的调整作详细的描述。这些说明是在图象增强滤波器130采用噪声滤波器的情况下作出的。

噪声滤波是通过，比如执行加权平均的操作而执行的。根据此操作，在所述的图象像素的预定义的N维环境中的每一个邻近像素的灰度值都被确定，并且与所述的图象信号表示的图象像素的灰度值进行比较。比较是通过从仅仅一个图象像素的灰度值中减去每一邻近像素的灰度值进行的。在该方法中，对于每一个邻近像素，灰度值的差被确定。每一个这样确定的灰度值的差用于确定各个邻近像素的加权量。图象增强滤波器输出的中间图象信号最后通常通过线性合并表示各个邻近像素的另外的图象信号而产生，并由它们各自的加权量进行加权。

但是，通常线性合并并不是由图象像素的N维环境中表示所有邻近像素的全部另外的图象信号构成的。相反，线性合并最好是仅由那些其与原始像素相关的灰度值偏移低于预定门限值的邻近像素/另外的图象信号构成。满足这一要求的邻近像素的数目通过装置170被连续计算，170可以是图象增强滤波器130的一部分。所述的数目被用作在所述的图象增强滤波器130中每次应用于图象信号的噪声滤波的幅度的优选指示符。如上文所描述的，乘法器K1和K2通常根据所述的噪声滤波的幅度进行调整；尤其是，在加权平均的情况下，它们根据对所述的加权平均方法有作用的邻近像素的所述确定数目来进行调整。对于计算出的灰度值的差超出所述的门限值的邻近信号，它们既不应用于线性合并，也不用于确定应用的图象增强的幅度。

除了所述的加权平均的方法，噪声滤波器相应于图象增强滤波器130，采用低通滤波器，最好是递推一阶瞬态低通滤波器。在那种情况下，在所述的噪声滤波器中应用于图象信号的图象增强的幅度最好源自于所述的低通滤波器的滤波系数。

附图2示出了根据本发明的电子电路100的第二实施例。在第二实施例中电子电路100实质上与第一实施例相应。这样，相同的设备采用同样的附图标记表示。

但是，第二实施例与第一实施例的区别在于它进一步包括一个装置180，用于连续确定在输入到所述的图象增强滤波器130以前的图象信号的预定义特性的幅度。其优势在于，所述的确定的幅度用于另外控制调整单元140-1或140-2中的至少一个，也就是用于调整乘法器K1或K2。

所述的特性是，例如噪声电平，或者图象信号的动态范围，或者由图象信号表示的图象的清晰度。特性幅度的确定最好是实时进行的。

附图3示出了包括电子电路100的显示设备200，例如电视机或者计算机监视器。其优势在于，所述的电子电路100在所述的显示设备显示图象以前增强输入图象。

Claims (13)

1.一种通过对表示为所述图象的图象像素的输入图象信号滤波而增强图象的电子电路(100)，该电子电路(100)包括：

一个高通滤波器(110)，用于从所述的图象信号中分离出高频成分；

一个N维图象增强滤波器(130)，用于在考虑至少一个位于所述图象像素的N维环境中表示为邻近像素的另外的图象信号的情况下，接收并滤波所述的图象信号，从而产生一个中间图象信号；以及

一个合并单元(150)，用于将所述的中间图象信号与所述的图象信号的高频成份算数地合并，从而产生一个电子电路(100)的增强图象输出信号；

其特征在于：

一个装置(170)，用于确定在所述的N维图象增强滤波器(130)中应用于所述的图象像素的图象增强的幅度；以及

至少一个调整单元(140-1，140-2)，用于在提供给所述的合并单元(150)以前，根据所述确定的图象增强的幅度调整所述的中间信号和/或所述的高频成份。

2.如权利要求1所述的电子电路(100)，其特征在于N维图象增强滤波器(130)是一个清晰度增强滤波器。

3.如权利要求1所述的电子电路(100)，其特征在于N维图象增强滤波器(130)是一个噪声滤波器。

4.如权利要求3所述的电子电路(100)，其特征在于噪声滤波器用于对图象信号执行加权平均的操作。

5.如权利要求4所述的电子电路(100)，其特征在于所述噪声滤波器对所述图象信号应用的图象增强的幅度依赖于在所述的加权平均操作中涉及的邻近像素的数目。

6.如权利要求3所述的电子电路(100)，其特征在于噪声滤波器是递推一阶瞬态低通滤波器。

7.如权利要求6所述的电子电路(100)，其特征在于所述的噪声滤波器对所述图象信号应用的图象增强的幅度源自于所述的低通滤波器的当前滤波系数

8.如权利要求1所述的电子电路(100)，其特征在于电子电路(100)包括装置(180)，用于确定所述图象信号的预定义的特性的幅度以及根据所述的预定义的特性的确定幅度另外控制调整单元(140-1，140-2)。

9.如权利要求8所述的电子电路(100)，其特征在于所述的特性被确定为噪声电平，或者图象信号的动态范围，或者由图象信号表示的图象的清晰度。

10.如权利要求8所述的电子电路(100)，其特征在于，所述的装置(180)用于执行实时确定的执行所述的确定。

11.如权利要求1所述的电子电路(100)，其特征在于，电子电路(100)包括一个溢出防止电路(160)，其连接在所述合并单元(150)之后，用于防止所述的增强输出信号中的溢出。

12.一种通过操作表示所述图象的图象像素的接收图象信号来增强图象的方法，该方法包括步骤：

从所述的图象信号中分离出高频成分；

在考虑至少一个位于所述图象像素的N维环境中表示邻近像素的另外的图象信号的情况下，滤波图象信号以增强图象，并产生一个中间图象信号；以及

合并所述的中间图象信号与所述的图象信号的高频成份，从而产生一个电子电路(100)的增强图象输出信号；

其特征在于：

在所述的滤波步骤中，确定应用于所述的图象像素的图象增强的幅度；以及

在合并以前，根据所述的图象增强的幅度调整所述的中间信号和/或所述的高频成份。

13.一种用于显示图象的显示设备(200)，包括如权利要求1所述的用于在显示以前增强所述的图象的电子电路(100)。

Images