CN1394322A - 图像处理设备 - Google Patents

Abstract

本发明的图像处理设备具有像素判决装置和像素校正装置。像素判决装置包括从输入图像信号中检测一个具有峰值电平的目标像素的目标像素检测装置和检测各在目标像素之前和之后n个像素(n≥1)处的边缘的边缘检测装置。此外，像素校正装置具有校正系数选择装置，按照目标像素检测装置的输出选择峰值电平校正系数，而按照边缘检测输出选择边缘校正系数。采用本发明的图像处理设备，可以校正目标像素的电平和校正输入图像信号的边缘，使得输入图像信号的这些像素按照峰值电平校正系数和边缘校正系数得到校正。

Description

图像处理设备

技术领域

本发明涉及一种使彩色阴极射线管(彩色CRT)在用作图像监视器时图像质量可以得到改善的图像处理设备。具体地说，本发明所提出的图像处理设备分别提取高水平空间频率的具有峰值电平的图像模式和具有边缘的图像模式，对这些图像模式执行分别校正，从而改善了图像的清晰度，而并不损失色饱和度。

技术背景

众所周知，对于例如用作图像监视器的彩色CRT之类的图像显示设备来说，由于输入图像信号从信号输入单元通过信号传输系统再加到彩色CRT的阴极上，因此信号波形就变得不够清晰。此外，还由于彩色CRT显示系统内的孔径效应(aperture effect)造成的使水平空间频率带宽减小，从而不能保证高质量的输入图像信号所需的足够带宽。

众所周知，由于这些原因图像就不够清晰。因此，这种图像监视器例如在用作计算机的显示器之类时，不能清楚地显示小的字符，使得小的字符信息趋于很难看请。此外，特别是对于细线的显示，黑色背景中的白色竖线趋于发暗，而白色背景中的黑色竖线趋于在水平方向变粗。

因此，在该技术领域内已经采用了以下措施力图锐化画面。首先，对于信号传输系统造成的使信号波形不清晰，利用峰化校正电路进行校正。峰化校正是一种通过增大对于一个给定的具体水平频率的增益的处理来补偿带宽不足的处理。

为了按水平频率改变增益，值得推荐的是使确定增益的阻抗有一种频率特性。下面将结合图1说明峰化校正电路的一个具体例子。如图1所示，峰化校正电路10配置在图像信号输出级与彩色CRT的阴极之间，用的是一个发射极接地放大器。

诸如R的单色图像信号SR之类的输入图像信号加到NPN型晶体管Q的基极引出端12上。晶体管Q的集电极通过电阻14和作为串联峰化校正件的阻抗件16接至电源+Vcc。此外，还可以在晶体管Q的发射极电阻18上并联一个由电阻20a和电容器20b组成的发射极峰化电路20。

这样，输出图像信号的高频增益就由阻抗件16、电阻20a和电容器20b确定。因此，运用峰化校正电路10使对输入信号的高频分量的增益可以得到提高，从而补偿了由于信号传输系统引起的高频分量的损耗。

图2A至2C和图3A至3C示出了通过峰化进行校正的情况。图2A至2C示出了一个在黑色背景中的白色图像的情况，而图3A至3C示出了一个在白色背景中的黑色图像的情况。图2A和3A示出了理想的信号波形，而图2B和3B分别示出了由于通过信号传输系统而恶化了的信号波形。图2C和3C分别示出了通过峰化处理得到改善的信号波形。

由于在信号传输系统中信号波形受到恶化，对于图2B来说在一个黑色背景中的白色信息变暗，而对于图3B来说在一个白色背景中的黑色信息的线宽增大，而且信号的黑色显示部分的电平增大，从而使得需表示的细节(例如一个字符的竖线之类)的对比度恶化。对比度的降低是一个严重的问题，特别是对于一个计算机显示器来说。然而，从图2C和3C所示的经处理的信号波形可清楚地看出通过峰化校正电平的降低和对比度的降低都得到了改善。

另一方面，对于CRT显示系统的孔径效应来说，是通过增强输入图像信号的边缘来执行校正的。一个图像的边缘部分通过为边缘部分增添下垂和过冲的孔径校正予以增强，使得CRT显示系统的显示性能通过这种增强处理得到改善。

图4示出了作为一个具体例子的孔径校正电路30。它有一对延迟电路32和34，第一级的延迟电路32从输入端36接收输入图像信号。它的延迟输出送至加法器50。加法器46将相应的延迟电路32和34的输入和输出经系数乘法器40、42和44如图所示乘以各自系数(-1和2)后相加。系数乘法器48将相加输出SRe乘以一个系数后送至加法器50，由加法器50将它添加到输出图像信号上。

图5A至5E为一些信号波形图，分别示出了一个作为基准的输入图像信号(如单色图像信号SRb)和在它之前和在它之后一个像素的图像信号SRa和SRc(图5A至5C)以及对它们进行操作得到的结果。SRa、SRb和SRc经乘以系数后送至加法器46，从而可以得到如图5D所示的边缘信号SRe。系数乘法器48适当地调整对边缘信号SRe的增益，边缘信号SRe经系数乘法器48调整后添加到基准图像信号SRb上，从而得到一个前沿和后沿分别得到增强的图像信号SRo，如图5E所示。

顺便说一下，如果执行峰化校正，可以改善上述在黑色背景中白色信息变暗的情况，而且可以改善上述在白色背景中黑色信息的线宽度显得较宽的情况。此外，还有还消除对比度的恶化和其他一些功能。

然而，如果执行峰化校正，就会出现振铃。因此，特别是对于如图3C所示的情况，这黑色信息看起来有白色的边缘，从而使图像的质量大受损害。

此外，即使振铃大致具有由于峰化处理引起的振幅特性，但很难使群时延特性平坦，因此振铃随着峰化量的增大而增大。

也就是说，对于峰化校正来说，改善边缘不清晰与抑制振铃不是完全兼容的。这是因为如果减小峰化量，边缘不清晰的改善就不够，但是可以抑制振铃：相反，如果增大峰化量，可以改善边缘不清晰，但是振铃就显著。

峰化校正如上所述是用电阻、电容器、阻抗件之类实现的。然而，由于这些器件的常数的改变和温度特性引起的值的改变，要得到稳定的峰化校正是不可能的。

另一方面，在孔径校正中，也有着以下这些问题。

从图5A至5E可见，孔径校正所添加的边缘的宽度等于延迟电路32和34的单位延迟时间。实质上，边缘是添加到一个图像上，因此它相对于空间频率是不变的。也就是说，它在一个屏幕上应该有一个不变的宽度。

然而，在孔径校正处理用于能改变水平偏转频率的多扫描监视器的情况下，在水平偏转频率降低时，在一个屏幕上的边缘宽度变窄，而在水平偏转频率提高时，边缘宽度加宽。太大的边缘宽度导致一个好象是加了边的图像，而太小的宽度导致一个校正不足的图像。

从这些事实来看，如果将采用如图4所示的延迟电路32和34的孔径校正电路30用于一个多扫描监视器或一个可以处理各种显示分辨率的CRT监视器，就不能得到令人满意的图像质量。

为了解决这个问题，值得推荐的是将图4的电路配置成数字式电路。此外，在延迟电路32和34分别由m个触发电路构成和将它们的时钟设置为例如一个显示图像像素的时钟时，就可以逐个像素地将延迟时间改变成有m种延迟时间，从而解决这个问题。

然而，即使在孔径校正电路30配置成一个数字式孔径校正电路时，仍然还有以下问题。

下面结合图6A至6D和图7A至7D说明按照数字方法进行孔径校正的情况。孔径校正的延迟时间确定为一个像素(1个点)。

图6A至6D示出了一个在黑色背景中的白色图像的情况，而图7A至7D示出了一个在白色背景中的黑色图像的情况。图6A和7A示出了理想的亮度信号波形。图6B和7B示出了由于孔径效应受到恶化、清晰度有所损失的亮度信号波形。图6C和7C分别为在孔径校正后的亮度信号波形。图6D和7D示出了在图像信号经孔径校正时加到监视器上的亮度分布波形。

这里，如图4所示，图像信号在系数乘法器44乘以2，而图像信号在系数乘法器40和42都乘以-1。这些与系数相乘都在输入图像信号的所有的边缘部分执行。然而，实质上孔径校正处理并不需要对图像的所有具有高水平频率的分量执行。也就是说，在图6A至6D或图7A至7D中，在有一个呈现为由几个像素(n个像素)构成的细线的图像模式Pa和一个具有一个给定的宽度的图像模式Pb时，如果对图像模式Pb执行孔径校正，这种校正就使得各个边缘较为清晰。因此，清晰度得到很大的改善。于是，上述系数乘法器40至44的系数选择成可以提取图像模式Pb的边缘分量和改善图像模式Pb的清晰度。

因此，如果对一个由n个电平不小于峰值电平的像素构成图像模式Pa执行这样的孔径校正，结果是校正稍微过度或者可能不足。这是因为不能区别作为一条具有峰值电平的细线的窄宽度图像模式Pa与宽宽度图像模式Pb，而都用一个传统的孔径校正电路校正它们。

此外，采用这样的传统孔径校正电路，会改变R、G和B的混合比。这是因为采用这种传统电路不能执行使R、G和B的混合比不变的操作。这种不适当的校正引起使图像的色饱和度改变的大问题。

下面将结合图8A至8E和图9A至9G对这个问题进行说明。为了说明方便起见，将说明输入的是在一个绿色背景中的由青篮色(混合比为R∶G∶B＝0.5∶1.0∶1.0)字符和线条构成的图像信号的情况。

图8A至8E示出了孔径校正电路的一个具体例子，这种孔径校正电路根据亮度信号Y产生一个边缘校正信号，将它加到每个单色图像信号(基色信号)R、G和B上来校正它们的清晰度。

在图8A中，R、G和B分别设为Ri、Gi和Bi。为了执行孔径校正，首先根据下式计算出亮度信号Y：

Y＝0.30*Ri+0.59*Gi+0.11*Bi

亮度信号Y的边缘信号Yedge如图8B所示。边缘信号Yedge在系数乘法器45内乘以孔径校正系数K。假设K＝0.5，因此所得的信号加到单色图像信号Ri、Gi和Bi上。结果，分别得到如图8C、8D和8E所示的经校正的单色图像信号Ro、Go和Bo。

这里，考虑执行边缘校正处(时间点t0)的情况，输入单色图像信号之比为：

Ri∶Gi∶Bi＝0.5∶1.0∶1.0＝1∶2∶2

而在孔径校正后的单色图像信号之比为：

Ro∶Go∶Bo＝0.76∶1.26∶1.26＝1∶1.66∶1.66

这表明由于执行孔径校正处理改变了R、G和B的混合比，从而改变了色饱和度。

图9A至9G示出了根据单色图像信号R、G和B各自产生边缘信号和将这些边缘信号分别添加到相应单色图像信号R、G和B上从而执行孔径校正的情况的一个具体例子。在这种情况下，孔径校正电路因此需要R、G和B三个通道。

在这种情况下，边缘信号Redge、Gedge和Bedge(图9B，9C和9D)分别根据单色图像信号Ri、Gi和Bi(图9A)产生。边缘信号Redge、Gedge和Bedge如图4所示经系数乘法器43乘以系数K(0.5)后，在加法器50内分别添加到原来的单色图像信号Ri、Gi和Bi上。添加的结果示于图9E、9F和9G。

例如，考虑单色图像信号R，结果为：

Ro＝Ri+0.5*Redge

对于其他单色图像信号G和B，可以以同样方式执行计算。

因此，考虑在与图8A至8E中的相同处(时间点t0)，R、G和B之比此时为：

Ro∶Go∶Bo＝1.0∶1.0∶2.0

这同样表明由于执行孔径校正处理改变了R、G和B的混合比，从而使输入与输出之间色饱和度有了改变。

因此，在将这种孔径校正处理用于计算机的显示器时，不可能忠实地再现色调。这表明这种处理不适合要求高分辨和高保真的应用。

发明内容

本发明提出了一种能改善清晰度而不会恶化彩色复现性的图像处理设备。

本发明的图像处理设备包括各接收R、G和B的数字输入图像信号的像素判决装置和像素校正装置，其中：像素判决装置包括从输入图像信号中检测具有峰值电平的目标像素的目标像素检测装置和从目标像素和在目标像素之前和之后的n个像素总共2n+1个像素中检测边缘的边缘检测装置；像素校正装置包括按照目标像素检测装置的输出选择一个峰值电平校正系数和按照边缘检测装置的输出选择一个边缘校正系数的校正系数选择装置；校正目标像素的电平和校正输入图像信号的边缘，使得输入图像信号的像素分别按照峰值电平校正系数和边缘校正系数得到校正。

在本发明中，图像处理设备配置成可以实现孔径校正功能。它有一个装置，用来对于每个RGB数字图像信号(单色图像信号)检测由目标像素和在目标像素之前和之后的至少n个像素(n不小于1，在这些实施例中假设n＝1)总共(2n+1)个像素的信号电平或者这些像素之间的信号电平差标识的图像模式。

然后，在对于任何R、G和B检测到一个需校正的图像模式时，根据执行使单个或多个输出结果反映检测结果的逻辑或数值处理所得到的结果确定的校正量添加到R、G和B的各自图像信号上，校正这个图像模式。

可以将一个诸如一条细线模式之类的窄宽度图像模式与一个宽宽度图像模式相区别，用这样的方式分别校正。因此，就可以消除特别是对于窄宽度图像模式的校正量过分或不足的问题。此外，对校正量执行使R、G和B成为不变的算术运算处理可以使执行边缘校正不会改变R、G和B的混合比。结果，就可以改善这个图像模式的清晰度。由于按照本发明设计的图像处理设备是以数字处理为基础的，因此能执行稳定的信号处理而不受电路器件改变的影响。

如上所述，按照本发明，图像处理设备配置成对一些特定的图像模式执行各别的校正处理，从而改善了清晰度。

这可以改善在显示一个具有一个高水平空间频率时清晰度的恶化，而不会引起边缘和色饱和度的改变，从而使小的字符信息之类可以清晰地得到显示。

此外，按照本发明，通过适当地选择校正系数之类，可以按照诸如输入信号的频率和分辨率之类的信号特性、由CRT的孔径特性(即电子束光点大小与显示信号频率之间的关系)确定的CRT监视器的性能、图像放大电路的频率特性等等实现最佳校正。

附图简要说明

图1为一个峰化校正电路的线路图；

图2A至2C为用来说明工作情况的波形图；

图3A至3C为用来说明工作情况的波形图；

图4为一个孔径校正电路的线路图；

图5A至5E为用来说明基本工作情况的波形图；

图6A至6D为用来说明孔径校正工作原理的波形图；

图7A至7D为用来说明孔径校正工作原理的波形图；

图8A至8E为用来说明孔径校正工作原理的波形图；

图9A至9G为用来说明孔径校正工作原理的波形图；

图10为示出按照本发明设计的图像处理设备的一个实施例的基本部件的系统框图；

图11为示出输入信号频率、标度比和校正系数之间的关系的图表；

图12为示出判决电路的一个实施例的基本部件的系统框图；

图13A至13J为用来说明工作情况的波形图；

图14为示出单色判决电路的一个实施例的基本部件的系统框图；

图15A至15K为用来说明工作情况的波形图；

图16为示出校正电路的一个实施例的基本部件的系统框图；

图17为示出一个A/D变换器的输入输出特性的特性图；

图18A至18I为用来说明峰化校正工作原理的波形图；

图19A至19I为用来说明峰化校正工作原理的波形图；

图20A至20I为用来说明孔径校正工作原理的波形图；

图21为示出单色判决电路的另一个实施例的基本部件的系统框图；

图22A至22J为用来说明工作情况的波形图；以及

图23为示出按照本发明设计的图像处理设备的另一个实施例的基本部件的系统框图。

发明最佳实施方式

下面将结合图10说明按照本发明设计的图像处理设备的一个实施例用于用彩色CRT作为监视器的图像显示设备的情况。

在图10所示的实施例中，按照本发明设计的图像处理设备100接至与彩色CRT的阴极侧连接的图像放大器10之前。

图像处理设备100代替了传统的孔径校正电路。在本发明中，对由目标像素和至少在目标像素之前和之后各一个像素的信号电平或者这些像素的信号电平差标识的图像模式(像素模式)进行检测。在对于任何R、G和B检测到需校正的图像模式时，根据执行使得在单个或多个输出结果中反映检测结果的逻辑或数值处理得到的结果确定的校正量分别添加到R、G和B图像信号上。因此，校正了图像模式中的峰值和边缘模式。

为此，在将一个输入图像信号变换成数字形式后，首先对于R、G和B各色按单色确定这个图像信号持有什么图像模式。然后，按照对三个结果执行逻辑或数值处理所得到的结果，以及按照根据输入信号的垂直同步信号和水平同步信号确定的像素时钟频率，确定可以给出最佳结果的校正量。

在判定R、G和B的各色时，对通过将目标像素和在目标像素之前和之后各n个像素(n为一个整数)总共(2n+1)个像素在电平上与M个(例如两个)判决电平相比较所得到的结果进行逻辑或数值处理。结果，最终唯一地确定对于每个像素的校正量。通过将这个校正量与R、G和B的各自图像信号相乘，就可以执行校正，同时保持输入的R、G和B的信号电平之比不变。

因此，这种图像处理设备100包括一个起着像素判决装置作用的判决电路66和一个起着像素校正装置作用的校正电路68。

R、G和B的单色图像信号(模拟信号)SR、SG和SB通过接线端62送至A/D变换器，变换成相应的数字信号。经数字化的单色图像信号SR、SG和SB逐个送至判决电路66和校正电路68。在判决电路66，分别判定输入单色图像信号SR、SG和SB中的一些特定图像模式。在有这样一个特定图像模式时，校正电路68就对这个图像模式执行电平校正处理，以实现改善清晰度的处理。

清晰度经改善的单色图像信号SR＇、SG＇和SB＇由D/A变换器70变换回模拟信号。模拟单色图像信号SR＇、SG＇和SB＇经图像放大器10的峰化处理后送至彩色CRT 1。

彩色CRT 1可供多扫描用。因此，从输入图像信号中同步分离出来的水平同步信号HS通过接线端72送至频率测量电路76和PLL电路78。此外，从输入图像信号中同步分离出来的垂直同步信号VS通过接线端74送至频率测量电路76。

对于有多扫描能力的图像显示设备，可以有多种水平扫描频率和垂直扫描频率的组合，如图11所示。因此，需要确定构成输入图像信号的频率模式。因此，频率测量电路76对频率的组合进行判定。

测得的水平和垂直扫描频率值送至由一个微计算机构成的控制单元80。然后，参考存有如图11所示的信息的存储装置82(例如ROM)，将由测得的频率确定的标度比(division ratio)送至PLL电路78。例如，在水平扫描频率为91.1kHz而垂直扫描频率为85Hz时，选择标度比“1728”。用这个标度比驱动PLL电路78，产生一个用适合于这个标度比的频率设置的时钟CK。按照这个时钟CK，将单色图像信号SR、SG和SB变换成数字形式，和变换回模拟信号。

控制单元80为判决电路66准备了供图像模式判决用的m个基准电平。在这个实施例中，基准电平为具有高值的HL和具有低值的LL。存储装置82除了PLL电路78的标度比之外还存有如图11中所示的改善图像模式清晰度的校正系数PC、RC和FC(稍后将详细说明)。校正系数PC是一个与n个相继像素都为峰值电平的图像模式Pa相应的峰值电平校正系数。为了说明方便起见，将例示n＝1的情况。

校正系数RC和FC是各与不少于(n+1)个相继像素都为峰值电平的图像模式Pb相应的边缘校正系数。这些校正系数PC、RC和FC都与标度比等一起存储在诸如ROM之类的存储装置82内，通过控制单元80送至判决电路66和校正电路68。

下面将结合图12和后面的一些图说明在这样配置的图像处理设备100内的各个单元的配置情况。

判决电路66利用目标像素和在目标像素之前和之后各n个像素总共(2n+1)个像素来判定尖峰和边缘模式。因此，从输入图像信号中检测出由具有峰值电平的目标像素构成的图像模式Pa，也就是说，峰值电平由n个相继像素构成的模式Pa。此外，还检测峰值电平由不少于(n+l)个像素构成的图像模式Pb的两个边缘。

判决电路66利用如图12这个实施例中所示的单色判决电路90R、90G和90B为R、G和B各色判定如上所述的特定图像模式。为此，单色判决电路90R加有来自接线端92r的R的单色图像信号SR。同样，单色判决电路90G加有来自接线端92g的G的单色图像信号SG，而单色判决电路90B加有来自接线端92b的B的单色图像信号SB。

此外，这些单色判决电路90R至90B都加有来自接线端94h的高电平基准电平HL和来自接线端94l的低电平基准电平LL，用于图像模式的电平判决。

基准电平HL和LL用来消除具有一般电平的图像信号，而只检测具有大电平的特定图像模式Pa和Pb。在这个实施例中，基准电平HL设置为大致接近白色电平的90％。而另一个基准电平LL设置为大致在黑色电平的10％。

图13A至13E示出了单色判决电路90R在设置为n＝1时进行判决的一个例子。图13A为一个具有图像模式Pa和Pb的例子。在一个像素的图像模式Pa(窄宽度尖峰模式)的时间，单色判决电路90k产生与这个模式相同的尖峰检测脉冲PDR(图13B)。在较宽的由不少于两个像素构成的图像模式Pb时，它产生一个与前沿部分相应的检测脉冲PDR和一个与后沿部分相应的检测脉冲FDR(图13C和13D)。

在图13F的一个图像模式呈图13A的白/黑倒置时，这个模式也可以认为是由一个由一个像素的黑色电平构成的图像模式Pc和一个由不少于一个像素构成的黑色电平的图像模式Pd构成的。或者，它可以认为是在图像模式Pb之前和之后的所有不少于一个像素是黑色电平的图像模式。

因此，不能得到尖峰检测脉冲PDR(图13G)。然而，由于有图像模式Pb，因此在这种情况下在它们的相应边缘部分可以得到边缘检测脉冲RDR和FDR(图13H和13I)。这样，分别得到响应特定图像模式Pa和Pb的检测脉冲PDR、RDR和FDR。

G和B的各自单色判决电路90G和90B也判定它们各自的图像模式Pa和Pb。在有相应图像模式时，单色判决电路90G和90B分别得出检测脉冲(PDG，RDG和FDG)和(PDB，RDB和FDB)。

从以上说明可见，单色判决电路90R、90G和90B都具有判定目标像素和在目标像素之前和之后的像素的电平的电平判决功能以及判定目标像素的前沿和后沿的边缘判决功能。

以上述方式判定的检测脉冲中，与同一图像模式相应的那些检测脉冲分别送至它们各自的相应共同OR电路96P、96R和P96F，进行“或”操作。因此，在任何单色图像信号SR、SG和SB中存在目标图像模式Pa或Pb时，就可以得到相应的OR输出PDO、RDO和FDO。这些OR输出PDO、RDO和FDO送至校正电路68。

由于单色判决电路90R至90B在配置上是相同的，因此如将只以R的单色判决电路90R为例进行说明，而对其他两个单色判决电路的配置和工作情况就不再进行说明。

图14示出了R的单色判决电路90R的一个实施例。说明将结合图15A至15K进行。

单色判决电路90R包括一对级联的延迟电路110和112。这两个延迟电路都是由触发电路构成的。R的单色图像信号SR(SRa)加到第一级延迟电路110。因此，输入了如图15A所示的单色图像信号SRa，从延迟电路110和112分别可以得到各移动了一个像素的单色图像信号SRb和SRc，分别如图15B和15C所示。

为了说明方便起见，如果假设作为第一级的延迟电路110的输出得到的单色图像信号SRb是一个目标像素，那末它的输入就是目标像素的后一个像素，而作为后一级延迟电路112的输出得到的单色图像信号SRc就是目标像素的前一个像素。

单色图像信号SRa、SRb和SRc分别送至比较器114、116和118，在电平上与高基准电平HL(见图15A)相比较。通过电平比较，分别得到图15D、15F和15G所示的比较输出SRHa、SRHb和SRHc。

此外，单色图像信号SRa和SRc分别送至比较器120和122，与低基准电平LL(见图15A)相比较。分别得到图15E和15H所示的比较输出SRLa和SRLc。

这些比较输出送至它们各自的相应AND电路124、126和128。第一AND电路124用来检测图像模式Pa。为此，第一AND电路124加有比较器116的比较输出SRHb和比较器120和122的比较输出SRLa和SRLc。在目标像素的前一个和后一个像素的电平都是高电平(图15D，15E和15H)时，就将这个目标像素判为特定图像模式Pa，从而产生一个检测脉冲(AND输出)PDR(图15I)。

顺便说一下，即使输入的不是一个像素有峰值电平的图像模式Pa而是几个像素相继高电平的图像模式Pb，也不会将这种图像模式标识为一个像素的图像模式Pa，原因如下。在这种情况下，比较器116和122各自的比较输出SRHb和SRLa成为高电平，但是比较器120的比较输出SRLa成为低电平。因此，通过将这样的一些输出相“与”，就可以可靠地识别一个像素具有峰值电平的图像模式Pa。

第二AND电路126是一个检测前沿部分的逻辑电路。在这种情况下，除了比较器116的比较输出SRHb之外，比较器114和122各自的比较输出SRHa和SRLc都加到第二AND电路126上相“与”。在这个步骤，可以得到与图像模式Pb关联的检测脉冲RDR，如图15J所示。

此外，在第二AND电路126内，只是对于多个相继像素高电平的图像模式Pb，可以得到与前沿部分相应的检测脉冲RDR，而不会出现对一个像素的图像模式Pa的响应。这是因为在检测图像模式Pa时(图像模式Pa的目标像素就位时)，比较输出SRHb和SRLc虽然是高电平，但比较输出SRHa是低电平。

第三AND电路128提供与图像模式Pb的后沿部分相应的检测脉冲FDR。为此，除了比较器116和118各自的比较输出SRHb和SRHc之外，比较器120的比较输出SRLa也加到AND电路128上。结果，只是对于图像模式Pb的后沿部分，这三个比较器的比较输出SRLa、SRHb和SRHc才都成为高电平，此时得到检测脉冲FDR(见图15K)。只是对于图像模式Pb才可以从第三AND电路128得到一个AND输出，而对于其他图像模式得不到AND输出。

采用这样的配置，可以得到与R的单色图像信号SR的各个特定图像模式相应的检测脉冲PDR、RDR和FDR。在对于其他的单色图像信号的单色判决电路90G和90B内，执行相同的处理，检测它们各自的图像信号所含有的特定图像模式Pa和Pb。它们各自的检测脉冲在图12所示的OR电路96R、96G和96B合并，分别产生选择脉冲PDO、RDO和FDO。

下面，将结合图16说明校正电路68的一个实施例。校正电路68包括一个选择与图像模式相应的校正系数PC、RC和FC的选择器102和一些将所选的校正系数与输入单色图像信号相乘的乘法器104R、104G和104B。

与图像模式相应的校正系数PC、RC或FC由控制单元80通过查阅存储装置82送至选择器102。如图11所示，对于与图像模式Pa相应的部分，校正系数PC用作对于峰值电平的校正系数。分别用校正系数RC和FC作为在图像模式Pb的前沿和后沿部分的相应校正系数。在这个实施例中，用于边缘部分的校正系数RC和FC有着相同的值。这两个校正系数不小于1.0，而PC的值大于RC和FC的值。

在选择器102内，用选择脉冲PDO、RDO和FDO分别选择校正系数PC、RC和FC。也就是说，由于选择脉冲PDO与图像模式Pa相应，因此在得到选择脉冲PDO(见图13E和13J)时选择校正系数PC。由于同样的原因，在得到选择脉冲RDO时，选择对于前沿部分的校正系数RC。在得到选择脉冲FDO时，选择对于后沿部分的校正系数FC。对除了峰值电平和边缘之外的图像区域不用校正，因此这时校正系数为1.0。

所选的校正系数同样地加到乘法器104R、104G和104B上，分别与单色图像信号SR、SG和SB相乘。结果，输出电平得到校正和波形清晰度得到改善的单色图像信号SR＇、SG＇和SB＇。

单色图像信号SR＇、SG＇和SB＇由图10中的D/A变换器70变换回模拟信号。这样，与输入相比，校正电路68的输出增大了校正量(即乘以校正系数)。因此，为了对变换成数字形式的信号执行不降低振幅分辨率的数模变换，需要以校正量将动态范围相应增大。

因此，在这个实施例中，如图17所示，增大了D/A变换器70的输入输出特性。例如，如果假设在D/A变换器70具有8比特输出和0.7Vpp的输出幅度时输出由于乘法处理增大到高达150％，那末可以将动态范围增大50％，使得相对于输入值为255时输出幅度为0.7Vpp的情况可以得到输入值为383而输出幅度为1.05Vpp，如图所示。

D/A变换器70通常配置成可以根据外加基准电压和外部电阻确定输出幅度。因此，值得推荐的是配备一个不少于9比特的D/A变换器，将它调整成可以得到如图17所示的输入输出特性。也可以执行压缩处理，使得相乘输出落在最大值为255的范围内，从而不用增大动态范围。

下面将分析在一个采用按照本发明这样配置的图像处理设备100的图像显示设备内的波形改善和色饱和度的情况。

首先，即使通过利用图10所示的图像处理设备100所得到的单色图像信号SR＇、SG＇和SB＇执行峰化校正，也不会产生象用现有技术会产生的振铃。也就是说，可以在校正图像波形的不清晰的同时抑制振铃。

下面将结合图18A至18I说明在黑色背景中具有白色信息的图像信号。在图18A至18I中，为了便于说明，假设R、G和B都具有相同的波形，而图中所示的是R的单色图像信号。然后，再假设按照水平和垂直扫描频率测量结果，按图11所示选择

PC＝1.5

RC＝1.25

FC＝1.25

作为校正系数。

顺便说一下，采用图11所示的校正系数PC、RC和FC，输入信号的水平和垂直频率越高，校正系数的值就越大。这是因为电子束光点的峰值电平由于信号传输系统和监视器1的孔径效应随着输入频率的增大而降低。为了补偿峰值电平的降低，校正系数的值随输入频率的增大而增大。

此外，图18A和18B分别示出了通过对一个在信号传输系统内受到恶化的信号波形和一个没有受到恶化的信号波形进行A/D变换得到的输入信号波形。此外，波束响应亮度分布在加上图18A的信号波形时具有一个比图18A所示的更为不清晰的形状，如图18A＇所示。判决电路66根据图18B的信号波形得到图18C、18D和18E分别所示的检测脉冲PDR、RDR和FDR。然后，用按照检测脉冲PDR、RDR和FDR相“或”得到的选择脉冲(PDO，RDO和FDO)选择上述校正系数，结果如图18F所示。

在图像模式Pa，选择校正系数PC＝1.5。在图像模式Pb，选择相应边缘部分的校正系数RC＝FC＝1.25。由于对其他图像区域不进行校正，因此在这些图像区域的校正系数就为1.0。

结果，在图像模式Pa，如图18G所示，由于PC＝1.5，电平就校正为：

(255*1.5)＝383

在图像模式Pb的前沿和后沿部分，有RC＝FC＝1.25，因此电平校正为：

(255*1.25)＝319

经校正的数字图像信号在经D/A变换后通过信号传输系统，发生信号的恶化，产生如图18H所示的信号波形。在其中的图像模式Pa，信号波形比图18G的值稍有恶化，但是电平还是不小于1.0，按照峰值响应亮度分布产生一个适当的值，如图18I所示。这是由于孔径效应引起的波形恶化。然而，如果上述校正系数考虑到孔径效应，就可以有效地抑制在图像模式Pb内的过调量。结果可以使过调电平很小，成为几乎难以觉察。

对于一个在白色背景中具有黑色信息的图像信号，结果如图19A至19I所示。从图19H和19I的波形图可见，与采用现有技术的相比，改善了图像模式Pa的线宽度。其他处理情况与图18A至18I相同，因此不再说明。

下面，将说明在用按照本发明设计的图像处理设备100执行校正处理时对色饱和度的影响。

说明将以如9A至9G所示的在绿色背景中有青蓝色字符和线条的信号作为输入图像信号为例进行。对于输入图像信号电平判决所用的基准电平HL和LL，与上面所述的类似假设为HL＝0.9，LL＝0.1。此外，对于一个诸如在绿色背景中的青蓝色字符那样的图像信号的电平关系假设为如图20A所示：

Gi＝1.0

Ri＝0.5

Bi＝1.0

结果，如图20B和20C所示，R和G各自的单色判决电路90R和90G没有得出检测脉冲(PDR，RDR和FDR)和(PDG，RDG和FDG)。

相反，B的单色判决电路90B得出检测脉冲(PDB，RDB和FDB)，如图20D所示。因此，得到与这些检测脉冲相同的选择脉冲PDO，RDO和FDO(见图20E)。根据选择脉冲PDO、RDO和FDO选择校正系数PC、RC和BC，从而选择输出就成为如图20F所示的计算值。将选择输出与单色图像信号(图20A)相乘后，各单色图像信号SR＇(＝Ro)、SG＇(＝Go)和SB＇(＝Bo)就分别图20G、20H和20I如所示。考虑图像模式Pa部分(时间点t0)：

SR＇＝0.5*1.5＝0.75

SG＇＝1.0*1.5＝1.5

SB＇＝1.0*1.5＝15

在这里，考虑在得到图像模式Pa时的时间t0处的R、G和B的混合比，结果为：

SR＇∶SG＇∶SB＇＝0.75∶1.5∶1.5＝1∶2∶2

在输入时的R、G和B的混合比为：

SR∶SG∶SB＝0.5∶1.0∶1.0＝1∶2∶2

因此，混合比呈现几乎没有改变，保持恒定。也就是说，即使执行了上述处理，色饱和度也没有改变。

图21为示出单色判决电路90R、90G和90B中的R单色判决电路90R的另一个实施例的系统框图。同样，采用这种配置，这个电路也有一对采用触发电路之类的延迟电路110和112。

延迟电路110的输入和输出信号SRa和SRb(图22A和22B)送至第一加法器130，以所示极性相加，从而得到一个它们的差信号(图22D)。类似，延迟电路112的输入和输出信号SRb和SRc(图22B和22C)送至第二加法器132，以所示的极性相加，从而得到一个它们的差信号(图22E)。

第一差信号SRDa送至第一比较器134，与一个与高电平与低电平之差相应的电平L1进行电平比较。在它的电平高于基准电平HL时，得到一个高电平的比较输出SRCa(图22F)。

类似，第二差信号SRDb送至第二比较器136，与一个与低电平与高电平之差相应的电平L2进行电平比较。在它的电平低于基准电平LL时，得到一个高电平的比较输出SRCb(图22G)。

然后，第一比较器134的比较输出SRCa送至第一和第二AND电路142和144，以及经倒相器148倒相后送至第三AND电路146。此外，第二比较器136的比较输出SRCb送至第一和第三AND电路142和146，以及经倒相器150倒相后送至第二AND电路144。

结果，可以从第一AND电路142得到与图像模式Pa相应的检测脉冲PDR(图22H)，从第二AND电路得到与图像模式Pb的前沿部分相应的检测脉冲RDR(图22I)。此外，可以从第三AND电路146得到与图像模式Pb的后沿部分相应的检测脉冲FDR(图22J)。

这样，利用相邻象素的差信号分量也可以检测特定的图像模式。在这种情况下，与图14所示的相比，可以减少所用的电路器件。

图23示出了图像处理设备100的另一个实施例。

这个图像处理设备100为数字型的，作为数字接口的接收机160代替了图10的A/D变换器64。从输入端输入的时钟可以用作接收机160和D/A变换器70的时钟，因此就用不着图10中的PLL电路78。其他配置与图10中的相同，因此不再说明。

以上所提到的水平和垂直频率、图11所示的校正系数PC、RC和FC、校正处理所涉及的像素数n等等这些值都只是例示性的。例如，在用2n+1＝5(n＝2，n为像素数)检测尖峰和边缘模式时，就可以检测由一个像素构成的尖峰模式、由两个像素构成的尖峰模式和由不少于三个像素构成的峰值模式的两个边缘。因此，可以按照每种模式进行适当的校正。也可以为各个模式设置不同的校正系数，这可以通过在这种情况下制定大量校正值来实现。

此外，前面的这些校正值之类应按照所用的监视器的特性和信号传输系统的特性适当选择。

工业应用

按照本发明设计的图像处理设备可用于要求高保真和高分辨的诸如计算机的显示器之类的图像显示设备。

Claims (6)

1.一种包括各接收R、G和B的数字输入图像信号的像素判决装置和像素校正装置的图像处理设备，其中：

所述像素判决装置包括从所述输入图像信号中检测一个具有峰值电平的目标像素的目标像素检测装置和从目标像素和在目标像素之前和之后各n个像素总共2n+1个像素中检测一个边缘的边缘检测装置；

所述像素校正装置包括按照所述目标像素检测装置的输出选择一个峰值电平校正系数和按照所述边缘检测装置的输出选择一个边缘校正系数的校正系数选择装置；以及

校正目标像素的电平和所述输入图像信号的边缘，使得所述输入图像信号的相应像素分别按照所述峰值电平校正系数和所述边缘校正系数得到校正。

2.按照权利要求1所述的图像处理设备，其中所述像素判决装置包括多个单色判决电路和OR电路。

3.按照权利要求2所述的图像处理设备，其中：所述单色判决电路在n＝1时包括一对延迟装置、一个判定目标像素和在目标像素之前和之后的像素的电平的电平判决单元和一个判定所述目标像素的前沿和后沿的边缘判决单元。

4.按照权利要求3所述的图像处理设备，其中：所述电平判决单元和边缘判决单元各包括一个电平比较器。

5.按照权利要求1所述的图像处理设备，其中：按照像素判决装置的所述检测结果，需切换应添加到检测结果上的校正系数。

6.按照权利要求1所述的图像处理设备，其中：所述目标像素的R、G和B分别乘以相同的校正系数，以防止彩色平衡由于峰值电平和所述目标像素边缘的校正而损失。

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