CN1463534A - 图像处理装置和图像处理方法 - Google Patents

Abstract

根据视像亮度信号最大值和最小值扩展动态范围的灰度校正中，有些显示图像得不到充分的校正效果。因此，直方图检测电路(2)、最大值检测电路(3)和最小值检测电路(4)分别对每场检测画面内所设定检测窗中的最大值(Kmax)、最小值(Kmin)和灰度方向的分布信息，在最大值校正电路(5)和最小值校正电路(6)根据直方图检测电路(2)的输出结果分别校正检测所得的最大值(Kmax)和最小值(Kmin)，将其作为校正最大值(Lmax)和校正最小值(Lmin)输出。根据此校正最大值(Lmax)和校正最小值(Lmin)校正输入视像亮度信号。由此，能取得适应场面的最佳灰度校正效果。

Description

图像处理装置和图像处理方法

技术领域

本发明涉及图像处理装置和图像处理方法，具体涉及利用校正视像亮度信号校正显示图像灰度的图像处理装置和图像处理方法。

背景技术

以往，这种图像处理装置将显示画面有效显示周期的几乎整个区域作为取样窗，根据亮度信号最大值、最小值计算校正数据，对每一场或每一帧进行输入视像亮度信号的校正，实现高图像质量。

例如，当前存在称为黑扩展、白扩展方式，该方法对每一场或每一帧检测有效显示周期内视像亮度信号的最小值和最大值，将测得的输入亮度信号最大值和最小值分别变换成视像信号处理系统动态范围的最大值(数字8位处理中为255)和最小值(通常为0)，同时该输入亮度信号最小值与最大值之间的信号都全部进行线性内插，从而对任何输入亮度信号都进行校正，用掉信号处理系统包括的全部动态范围。日本专利特开平10-248024号公报揭示了该方式的一个例子。

然而，上述已有技术中，根据实际检测出的视像亮度信号最大值和最小值出校正表，因而有时校正不充分。例如，视像场面等内有效显示周期的大部分黑暗的场面中，即使场面中的一个像素也存在处理系统动态范围最大值(8位处理中为255)时，已有的方法不进行白方向扩展的校正。因此，存在灰度的表面取决于显示图像，不能充分进行的问题。

于是，本发明的目的是提供一种图像处理装置和图像处理方法，不取决于显示图像，即使视像亮度信号的亮度分布范围大时，也能显示图像的性质进行充分灰度显示。

此外，虽然上述已有方法例外，但一般利用校正输入视像亮度信号进行灰度校正时，为了补偿校正亮度信号造成的视像观看方的变化，也根据亮度信号校正程度同时校正色差信号(U、V)。这时，亮度信号校正程度过大的情况下，根据该校正程度校正色差信号，则色差信号饱和，即校正前色差信号中一定值以上的值在校正后成为色差信号原本能取的值中的最大值，失去有关这些色差的信息，存在问题。此外，PC显示器等从这些亮度信号和色差信号变换成RGB信号后进行图像显示时，还会不顾这些亮度信号和色差信号都是未饱和状态，产生RGB信号饱和的状态。这时，也和色差信号时相同，校正后的RGB信号中，失去有关饱和部分色差的信息。作为其结果，显示图像质量降低。

因此，本发明的另一目的是提供一种图像处理装置和图像处理方法，在进行灰度校正时，不论亮度信号校正程度如何，色差信号或RGB信号不会饱和。

此外，上述已有方法在检测每场最大值和最小值时，对检测窗口内的信息进行均等取样。用这种方法检测最大值时，倘若例如像视像的字幕那样，从与原来的图像无关的数据后插入视频信号，则将后插入的数据作为最大值检测出。这样，将远高于原图像的电平判断为最大值，根据该最大值进行上述那样的灰度校正，因而进行白扩展等那样在白方向扩散灰度的校正时，其扩展量受抑制，存在不能得到足够校正效果的问题。

此外，水平和垂直方面显示区域外的部分，其亮度信号通常为0左右，倘若将该部分的亮度电平作为图像最小值检测，则把比原图像黑电平低的电平判断为黑，抑制黑方向的灰度扩展，存在不能取得足够校正效果的问题。

因此，本发明的另一目的是提供一种图像处理装置和图像处理方法，在例如进行将视像亮度信号最大值变换成视频信号处理系统动态范围的最大值这种灰度校正时，即使视频信号存在与原图像无关信号的情况下，也能检测出原图像的最大值，以便取得足够的灰度校正效果。

进行活动图像的灰度校正时，提取表示显示区内最大值和最小值等图像特征的特征检测信号的情况下，要求与对场面急剧变化跟踪特征检测信号的特性相反的防止场面微小变化造成的特征检测信号波动相反的运作。然而，已有技术难以高精度处理此课题。

因此，本发明的另一目的是提供一种图像处理装置和图像处理方法，在对活动图像进行例如将视像信号最大值变换成视频信号处理系统动态范围的最大值这种灰度校正时，能根据场面的变换将灰度校正用的最大值校正为最佳值，以便能兼顾对场面急剧变化的跟踪性和对场面微小变化的非跟踪性。

发明内容

为了达到上述目的，本发明包括以下所述的特征。

本发明的第1方面的图像处理装置，利用将部分输入视像亮度信号的亮度电平范围扩展到处理系统的动态范围对灰度进行校正，包括

检测所述输入视像亮度信号的最小值的最小值检测装置、

检测所述输入视像亮度信号的亮度分布信息的直方图检测装置、

根据由所述直方图检测装置检测到的亮度分布信息对由所述最小值检测装置检测到的最小值进行校正并取得校正最小值的最小值校正装置，以及

扩展所述输入视像亮度信号以便使所述最小值校正装置所得校正最小值成为所述处理系统动态范围最小值的亮度校正装置。

根据上述第1方面，对从视像亮度信号检测的最小值，根据视像亮度信号的亮度分布进行校正，从而能根据显示视像最佳调整灰度，而不是仅依靠检测所得的最小值。

本发明的第2方面是在第1方面中，所述亮度分布信息是所述输入视像亮度信号的直方图分布所规定亮度范围中的分布量。

根据上述第2方面，利用参照视像亮度信号直方图分布在规定亮度范围中的分布量，能适当判断显示视像的特征。

本发明的第3方面是在第2方面中，所述规定的亮度范围是所述直方图方布中的最小亮度区范围。

根据上述第3方面，利用参照视像亮度信号直方图分布的最小亮度区范围，能简易地判断显示视像黑边附近的特征。

本发明第4方面是在第1方面中，所述亮度信号校正装置在小于规定拐点的亮度范围中校正所述输入亮像亮度信号。

根据上述第4方面，利用校正小于规定拐点的范围的亮度信号，能具体进行强调黑边附近的灰度的校正。

本发明的第5方面是在第4方面中，还包括

根据所述直方图检测装置检测到的亮度分布信息，校正所述规定拐点的拐点校正装置。

根据上述第5方面，利用根据视像亮度信号的亮度分布校正拐点，能根据显示视像更佳地调整黑边附近的灰度。

本发明的第6方面是在第1方面中，所述最小值检测装置检测的最小值是对所述输入视像亮度信号进行取样或使该信号通过低通滤波器后的信号的最小值；

所述最小值校正装置根据所述直方图检测装置检测的亮度分布信息，将所述最小值检测装置检测到的最小值往变成较小的方向校正，以得到所述校正最小值。

根据上述第6方面，利用根据视像亮度信号的亮度分布将最小值检测装置检测到的最小值往成为较小的方向修正，能拾得取样和低通滤波器去除的信号避免黑损造成的图像质量劣化。

本发明第7方面的图像处理装置，利用将部分输入视像亮度信号的亮度电平范围扩展到处理系统的动态范围对灰度进行校正，包括

检测所述输入视像亮度信号的最大值的最大值检测装置、

检测所述输入视像亮度信号的亮度分布信息的直方图检测装置、

根据由所述直方图检测装置检测到的亮度分布信息对由所述最大值检测装置检测到的最大值进行校正并取得校正最大值的最大值校正装置，以及

扩展所述输入视像亮度信号以便使所述最大值校正装置所得校正最大值成为所述处理系统动态范围最大值的亮度校正装置。

根据上述第7方面，利用不仅根据从视像亮度信号检测的最大值，而且根据视像亮度信号的亮度分布对视像亮度信号进行校正，能根据显示视像最佳调整灰度，而不是仅依靠检测的最大值。

本发明的第8方面是在第7方面中，所述亮度分布信息是所述输入视像亮度信号的直方图分布所规定亮度范围中的分布量。

根据上述第8方面，利用参照视像亮度信号直方图分布在规定亮度范围中的分布量，能适当判断显示视像的特片。

本发明的第9方面是在第8方面中，所述规定的亮度范围是所述直方图方布中的最大亮度区范围。

根据上述第9方面，利用参照视像亮度信号直方图分布的最大亮度区范围，能简易地判断显示视像白边附近的特征。

本发明的第10方面是在第7方面中，所述亮度信号校正装置在大于规定拐点的亮度范围中校正所述输入亮像亮度信号。

根据上述第10方面，利用校正大于规定拐点的范围的亮度信号，能具体进行强调白边附近的灰度的校正。

本发明的第11方面是在第10方面中，根据所述直方图检测装置检测到的亮度分布信息校正所述规定拐点的拐点校正装置。

根据上述第11方面，利用根据视像亮度信号的亮度分布校正拐点，能根据显示视像更佳地调整白边附近的灰度。

本发明的第12方面是在第7方面中，所述最大值检测装置检测的最大值是对所述输入视像亮度信号进行取样或使该信号通过低通滤波器后的信号的最大值；

所述最大值校正装置根据所述直方图检测装置检测的亮度分布信息，将所述最大值检测装置检测到的最大值往变成较大的方向校正，以得到所述校正最大值。

根据上述第12方面，利用根据视像亮度信号的亮度分布将最大值检测装置检测到的最小值往成为较小的方向修正，能拾得取样和低通滤波器去除的信号避免黑损造成的图像质量劣化。

本发明的第13方面的图像处理装置，利用将部分输入视像亮度信号的亮度电平范围扩展到处理系统的动态范围对灰度进行校正，包括

检测所述输入视像亮度信号的最小值的最小值检测装置、

检测所述输入视像亮度信号的最大值的最大值检测装置、

检测所述输入视像亮度信号的亮度分布信息的直方图检测装置、

根据所述直方图检测装置检测到的亮度分布信息校正所述最小值检测装置检测的最小值并取得校正最小值的最小值校正装置、

根据所述直方图检测装置检测到的亮度分布信息校正所述最大值检测装置检测的最大值并取得校正最大值的最大值校正装置，以及

扩展所述输入视像亮度信号，使所述最小值校正装置取得的校正最小值和所述最大值校正装置取得的校正最大值分别成为所述处理系统的动态范围最小值和最大值的亮度信号校正装置。

根据上述第13方面，利用根据视像亮度信号的亮度分布校正从视像亮度信号检测的最小值和最大值，能根据显示视像最佳调整灰度，而不是仅依靠检测的最小值和是最大值。

本发明的第14方面的图像处理装置，利用校正输入视像亮度信号对显示图像的灰度进行校正，包括

校正所述输入视像亮度信号并且输出校正后的视像亮度信号的亮度信号校正装置、

输入所述输入视像亮度信号对应的视像色差信号并且检测该视像色差信号的电平的色差信号电平检测装置，以及

根据所述色差信号电平检测装置检测到的所述视像色差信号电平限制所述亮度信号校正装置中所述输入视像亮度信号的校正程度、并使其作为输出视像亮度信号输出的校正程度限制装置。

根据上述第14方面，亮度信号的校正程度可随色差信号电平改变，因而能根据色差信号的电平最佳校正亮度信号。

本发明的第15方面是在第14方面中，所述校正程度限制装置在根据所述输入视像亮度信号的校正程度校正所述视像色差信号时，限制所述输入视像视度信号的校正程度，使校正后的视像色差信号不超过处理系统的动态范围而形成饱和。

根据上述第15方面，能防止按亮度信号校正程度校正色差信号时的色差信号饱和。

本发明的第16方面是在第15方面中，所述校正程度限制装置在将所述输出视像亮度信号和所述校正后的视像色差信号变换成RGB信号时，限制所述输入视像亮度信号的校正程度，使所述RGB信号不超过处理系统的动态范围而形成饱和。

根据上述第16方面，能防止将校正的亮度信号和色差信号变换成RGB信号进行显示时的RGB信号饱和。

本发明的第17方面是在第14方面中，所述校正程度限制装置利用根据所述色差信号电平对所述输入视像亮度信号和所述校正视像亮度信号进行加权，限制所述输入视像亮度信号的校正程度。

根据上述第17方面，通过利用校正前亮度信号和校正后亮度信号的加权限制校正程度，能在从完全未校正的状态到最大限度校正状态之间，根据色差信号电平简单地最佳校正亮度信号。

本发明的第18方面的图像处理方法，利用将部分输入视像亮度信号的亮度电平范围扩展到处理系统的动态范围对灰度进行校正，包括

检测所述输入视像视度信号的最小值的最小值检测步骤、

检测所述输入视像亮度信号的亮度分布信息的直方图检测步骤、

根据所述直方图检测步骤检测到的亮度分布信息校正所述最小值检测步骤检测到的最小值并取得校正最小值的最小值校正步骤，以及

扩展所述输入视像亮度信号以便使得到所述最小值校正步骤取得的校正最小值成为所述处理系统的动态范围最小值的亮度信号校正步骤。

根据上述第18方面，利用根据视像亮度信号，对从视像亮度信号检测的最小值进行校正，能根据显示视像最佳调整灰度。

本发明的第19方面的图像处理方法，利用将部分输入视像亮度信号的亮度电平范围扩展到处理系统的动态范围对灰度进行校正，包括

检测所述输入视像视度信号的最大值的最大值检测步骤、

检测所述输入视像亮度信号的亮度分布信息的直方图检测步骤、

根据所述直方图检测步骤检测到的亮度分布信息校正所述最大值检测步骤检测到的最大值并取得校正最大值的最大值校正步骤，以及

扩展所述输入视像亮度信号以便使得到所述最大值校正步骤取得的校正最大值成为所述处理系统的动态范围最大值的亮度信号校正步骤。

根据上述第19方面，利用不仅根据从视像亮度信号检测的最大值，而且根据视像亮度信号的亮度分布对视像亮度信号进行校正，能根据显示视像最佳调整灰度，而不是仅依靠检测的最大值。

本发明的第20方面的图像处理方法，利用将部分输入视像亮度信号的亮度电平范围扩展到处理系统的动态范围对灰度进行校正，包括

检测所述输入视像视度信号的最小值的最小值检测步骤、

检测所述输入视像亮度信号的最大值的最大值检测步骤、

检测所述输入视像亮度信号的亮度分布信息的直方图检测步骤、

根据所述直方图检测步骤检测到的亮度分布信息校正所述最小值检测步骤检测到的最小值并取得校正最小值的最小值校正步骤、

根据所述直方图检测步骤检测到的亮度分布信息校正所述最大值检测步骤检测到的最大值并取得校正最大值的最大值校正步骤、以及

校正所述输入视像亮度信号以便使得所述最小值校正步骤得到的校正最小值和所述最大值步骤得到的校正最大值分别成为处理系统动态范围的最小值和最大值的亮度信号校正步骤。

利用根据视像亮度信号的亮度分布校正从视像亮度信号检测的最小值和最大值，能根据显示视像最佳调整灰度，而不是仅依靠检测的最小值和是最大值。

本发明的第21方面的图像处理方法，利用将部分输入视像亮度信号的亮度电平范围扩展到处理系统的动态范围对灰度进行校正，包括

校正所述输入视像亮度信号并且输出校正后的视像亮度信号的视像亮度信号校正步骤、

输入所述输入视像亮度信号对应的视像色差信号并且检测该视像色差信号的电平的色差信号电平检测步骤，以及

根据所述色差信号电平检测步骤检测到的所述视像色差信号电平限制所述亮度信号校正步骤中所述输入视像亮度信号的校正程度并且使其作为输出视像亮度信号输出的校正程度限制步骤。

根据上述第21方面，亮度信号的校正程度可随色差信号电平改变，因而能根据色差信号的电平最佳校正亮度信号。

本发明的第22方面的图像处理装置，从输入视像亮度信号检测出原图像的最大亮度电平，包括

从所述输入视像亮度信号检测显示区内最大亮度电平的第1最大值检测装置、

在包含所述第1最大值检测装置所得到所述最大亮度电平及其附近亮度电平的亮度电平范围中检测各亮度电平中的所述输入视像亮度信号的分布量的直方图检测装置、

根据所述直方图检测装置中检测到的分布量判断所述亮度电平范围内是否包含存在于偏离所述原图像的亮度电平的与所述原图像无关的信息的比较装置、

在所述比较装置判断为包含与所述原图像无关的信息时将所述输入视像亮度信号中该无关信息涉及的亮度电平置换成不影响所述原图像的最大亮度电平检测的亮度电平的置换装置，以及

从所述置换装置置换所述无关信息所涉及亮度电平后的输入视像信号检测最大亮度电平的第2最大值检测装置。

根据上述第22方面，对包含从后面插入的与原图像无关的电影字幕白字符等信息的图像可在白方向充分扩展灰度，实现有效的灰度校正。

本发明的第23方面是在第22方面中，所述比较装置计算所述亮度电平范围中相邻亮度电平之间分布量的差，在该分布量的差大于规定值时，判断为所述亮度电平范围中包含与所述原图像无关的信息。

根据上述第23方面，由于根据各亮度电平分布量的差判别字幕白字符等信息与原图像，不容易产生噪声大造成的误判，能进一步正确判别白字符等。

本发明的第24方面是在第22方面中，所述亮度电平范围中包含2个到5个范围内任一个数的亮度电平。

根据上述第24方面，利用对照一般白字符等的亮度电平范围，可减少将原因图像谈判为白字符的可能性，提高判别精度。

本发明的第25方面的图像处理装置，从输入视像亮度信号检测原图像的最小亮度电平，包括

从所述输入视像亮度信号检测显示区内最小亮度电平的第1最小值检测装置、

在包含所述第1最小值检测装置所得到所述最小亮度电平及其附近亮度电平的亮度电平范围中检测各亮度电平中的所述输入视像亮度信号的分布量的直方图检测装置、

根据所述直方图检测装置中检测到的分布量判断所述亮度电平范围内是否包含存在于偏离所述原图像的亮度电平的与所述原图像无关的信息的比较装置、

在所述比较装置判断为包含与所述原图像无关的信息时将所述输入视像亮度信号中该无关信息涉及的亮度电平置换成不影响所述原图像的最小亮度电平检测的亮度电平的置换装置，以及

从所述置换装置置换所述无关信息所涉及亮度电平后的输入视像信号检测最小亮度电平的第2最小值检测装置。

根据上述第25方面，在检测处消隐部的黑电平等与原图像无关的信息时，可在黑方向充分扩展灰度，实现有效灰度校正。

本发明的第26方面是在第25方面中，所述比较装置计算所述亮度电平范围中相邻亮度电平之间分布量的差，在该分布量的差大于规定值时，判断为所述亮度电平范围中包含与所述原图像无关的信息。

根据上述第26方面，由于根据各亮度电平分布量的差判别消隐部分的信息与原图像，不容易产生噪声等造成的误判，能进一步正确判别消隐部分等。

本发明的第27方面是在第25方面中，所述亮度电平范围中包含2个到5个范围内任一个数的亮度电平。

根据上述第27方面，利用对照一般消隐部分等的亮度电平范围，可减少将原因图像谈判为消隐部分的可能性，提高判别精度。

本发明的第28方面的图像处理装置，用于取得适合活动图像中动态灰度校正的最大值信号，包括

检测输入视像亮度信号显示区内的平均亮度电平的APL检测装置、

检测所述APL检测装置检测到的平均亮度电平的变动值的APL变动值检测装置、

检测所述输入视像亮度信号显示区内的最大亮度电平的最大值检测装置，以及

根据所述APL变动值检测装置检测到的平均亮度电平变动值控制所述最大值检测装置检测到的最大亮度电平并且将其作为所述最大值信号输出的滤波器装置；

所述滤波器装置在所述变动值大于第1规定值时，原样输出所述最大亮度电平，在所述变动值小于第2规定值时，固定输出前面刚输出的最大亮度电平，在所述变动值大于所述第2规定值且小于所述第1规定值时，输出随该变动值进行跟踪的所述最大亮度电平。

根据上述第28方面，可兼顾改善对场面急剧变化的特征检测信号跟踪性和防止场面微小变化造成的特征检测信号波动。因此，没有灰度校正延迟造成的不适和微振动造成的闪烁，即使活动图像也能实现没有问题的灰度校正。

本发明的第29方面的图像处理装置，用于取得适合活动图像动态灰度校正的最小值信号，包括

检测输入视像亮度信号显示区内的平均亮度电平的APL检测装置、

检测所述APL检测装置检测到的平均亮度电平的变动值的APL变动值检测装置、

检测所述输入视像亮度信号显示区内的最小亮度电平的最小值检测装置，以及

根据所述APL变动值检测装置检测到的平均亮度电平变动值控制所述最小值检测装置检测到的最小亮度电平并且将其作为所述最小值信号输出的滤波器装置；

所述滤波器装置在所述变动值大于第1规定值时，原样输出所述最小亮度电平，在所述变动值小于第2规定值时，固定输出前面刚输出的最小亮度电平，在所述变动值大于所述第2规定值且小于所述第1规定值时，输出随该变动值进行跟踪的所述最小亮度电平。

根据上述第29方面，可兼顾改善对场面急剧变化的特征检测信号跟踪性和防止场面微小变化造成的特征检测信号波动。因此，没有灰度校正延迟造成的不适和微振动造成的闪烁，即使活动图像也能实现没有问题的灰度校正。

本发明的第30方面的图像处理方法，从输入视像亮度信号检测出原图像的最大亮度电平，包括

从所述输入视像亮度信号检测显示区内最大亮度电平的第1最大值检测步骤、

在包含所述第1最大值检测步骤所得到所述最大亮度电平及其附近亮度电平的亮度电平范围中检测各亮度电平中的所述输入视像亮度信号的分布量的直方图检测步骤、

根据所述直方图检测步骤中检测到的分布量判断所述亮度电平范围内是否包含存在于偏离所述原图像的亮度电平的与所述原图像无关的信息的比较步骤、

在所述比较步骤判断为包含与所述原图像无关的信息时将所述输入视像亮度信号中该无关信息涉及的亮度电平置换成不影响所述原图像的最大亮度电平检测的亮度电平的置换步骤，以及

从所述置换步骤置换所述无关信息所涉及亮度电平后的输入视像信号检测最大亮度电平的第2最大值检测步骤。

根据上述第30方面，对包含从后面插入的与原图像无关的电影字幕白字符等信息的图像可在白方向充分扩展灰度，实现有效的灰度校正。

本发明的第31方面的图像处理方法，从输入视像亮度信号检测出原图像的最小亮度电平，包括

从所述输入视像亮度信号检测显示区内最大亮度电平的第1最小值检测步骤、

在包含所述第1最小值检测步骤所得到所述最小亮度电平及其附近亮度电平的亮度电平范围中检测各亮度电平中的所述输入视像亮度信号的分布量的直方图检测步骤、

根据所述直方图检测步骤中检测到的分布量判断所述亮度电平范围内是否包含存在于偏离所述原图像的亮度电平的与所述原图像无关的信息的比较步骤、

在所述比较步骤判断为包含与所述原图像无关的信息时将所述输入视像亮度信号中该无关信息涉及的亮度电平置换成不影响所述原图像的最小亮度电平检测的亮度电平的置换步骤，以及

从所述置换步骤置换所述无关信息所涉及亮度电平后的输入视像信号检测最小亮度电平的第2最小值检测步骤。

根据上述第31方面，在检测处消隐部的黑电平等与原图像无关的信息时，可在黑方向充分扩展灰度，实现有效灰度校正。

本发明的第32方面的图像处理方法，用于取得适合活动图像中动态灰度校正的最大值信号，包括

检测输入视像亮度信号显示区内的平均亮度电平的APL检测步骤、

检测所述APL检测步骤检测到的平均亮度电平的变动值的APL变动值检测步骤、

检测所述输入视像亮度信号显示区内的最大亮度电平的最大值检测步骤，以及

根据所述APL变动值检测步骤检测到的平均亮度电平变动值控制所述最大值检测步骤检测到的最大亮度电平并且将其作为所述最大值信号输出的滤波器步骤；

所述滤波器步骤在所述变动值大于第1规定值时，原样输出所述最大亮度电平，在所述变动值小于第2规定值时，固定输出前面刚输出的最大亮度电平，在所述变动值大于所述第2规定值且小于所述第1规定值时，输出随该变动值进行跟踪的所述最大亮度电平。

根据上述第32方面，可兼顾改善对场面急剧变化的特征检测信号跟踪性和防止场面微小变化造成的特征检测信号波动。因此，没有灰度校正延迟造成的不适和微振动造成的闪烁，即使活动图像也能实现没有问题的灰度校正。

本发明的第33方面的图像处理方法，用于取得适合活动图像中动态灰度校正的最小值信号，包括

检测输入视像亮度信号显示区内的平均亮度电平的APL检测步骤、

检测所述APL检测步骤检测到的平均亮度电平的变动值的APL变动值检测步骤、

检测所述输入视像亮度信号显示区内的最小亮度电平的最小值检测步骤，以及

根据所述APL变动值检测步骤检测到的平均亮度电平变动值控制所述最小值检测步骤检测到的最小亮度电平并且将其作为所述最小值信号输出的滤波器步骤；

所述滤波器步骤在所述变动值大于第1规定值时，原样输出所述最小亮度电平，在所述变动值小于第2规定值时，固定输出前面刚输出的最小亮度电平，在所述变动值大于所述第2规定值且小于所述第1规定值时，输出随该变动值进行跟踪的所述最小亮度电平。

根据上述第33方面，可兼顾改善对场面急剧变化的特征检测信号跟踪性和防止场面微小变化造成的特征检测信号波动。因此，没有灰度校正延迟造成的不适和微振动造成的闪烁，即使活动图像也能实现没有问题的灰度校正。

附图说明

图1是示出本发明第1实施形态所涉及图像处理装置的组成的框图。

图2是已有图像处理装置中校正动作的说明图。

图3是直方图检测电路2的检测结果和最小值修正电路6中基于该检测结果的校直最小值计算方法的说明图。

图4是第1实施形态的校正动作的说明图。

图5是示出本发发明第2实施形态所涉及及图像处理装置的组成的框图。

图6是第2实施形态的校正动作的说明图。

图7是拐点校正电路11中拐点计算方法的说明图。

图8是示出本发明第3实施形态所涉及图像处理装置的组成的框图。

图9是第3实施形态的校正动作的说明图。

图10是示出本发明第4实施形态所涉及图像处理装置的组成的框图。

图11是校正亮度信号限幅器电路15的动作说明图。

图12是示出本发明第5实施形态所涉及图像处理装置的框图。

图13是第5实施形态中检测字幕信息的结构的说明图。

图14是示出正好能用于第5实施形态所涉及及图像处理装置的一例灰度校正算法的图。

图15是示出本发明第6实施形态所涉及图像处理装置的组成的框图。

图16是第6实施形态中消除等黑信息检测结构的说明图。

图17是示出正好能用于第6实施形态所涉及图像处理装置的一例灰度校正算法的图。是示出第二实施形态概要的图。

图18是示出本发明第7实施形态所涉及图像处理装置的组成的框图。

图19是示出循环型滤波器控制电路32的动作的图。

图20是示出一例滤波器处理部27的组成的图。

实施发明的最佳方式

下面，参照附图说明本发明的各种实施形态。

第1实施形态

图1是示出本发明第1实施形态所涉及图像处理装置的组成的框图。图1中，图像处理装置包括低通滤波器1、直方图检测电路2、最大值检测电路3、最小值检测电路4、最大值校正电路5、最小值校正电路6、第1减法电路7、第2减法电路8、除法电路9和乘法电路10。

下面说明本实施形态的动作。首先，将输入视像亮度信号输入到低通滤波器1。该滤波器1从输入视像亮度信号去除弧立点信息后进行输出。该输出信号对水平方向和垂直方向分别以适当取样率受到取样后，将所得取样供给直方图检测电路2、最大值检测电路3和最小值检测电路4。这此电路分别对每场检测画面内所设定检测窗中的最大值Kmax、最小值Kmin和灰度方向分布信息。

取样率可按离散方式设定为例如每水平4点、每垂直4行、也可全部像素进行取样。作为这些最大值等的检测值更新率，可为每场，也可为每帧，还可为延迟率。检测窗可设定为不包含与图像无关的黑电平(例如宽银幕电影的上下黑部)和白电平(电影等的字幕)。

最大值校正电路5和最小值校正电路6中根据直方图检测电路2的输出结果分别校正检测到的最大值Kmax和最小值Kmin，将其作为较正最大值Lmax和校正最小值Lmin输出。后文讲述该校正内容。根据该校正最大值Lmax和校正最小值Lmin校正输入视像亮度信号，并将其作为输出视像亮度信号，由图像处理装置输出。具体而言，第1减法电路7根据校正最大值Lmax和校正最小值Lmin计算(Lmax-Lmin)。除法电路9根据第1减法电路7的运算结果(Lmax-Lmin)和校正后的亮度信号最大值MAX(信号处理系统的最大值)作Max/(Lmax-Lmin)的除法计算。第2减法电路8根据输入视像亮度信号L和校正最小值Lmin进行(L-Lmin)的运算。乘法电路10根据除法电路9的输出和第2减法电路8的输出作MAX/(Lmax-Lmin)×(L-Lmin)的运算，并将该运算结果作为输出视像亮度信号输出。

这里，说明本实施形态中灰度校正的效果之前，首先说明已有的灰度校正方法。图2示出已有图像处理装置的输入输出关系。已有图像处理装置将检测到的输入视像亮度信号最大值Kmax和最小值Kmin分别扩展到输出信号最大值MAX和最小值MIN，如图2所示。最大值MAX是处理系统动态范围的最大值(10位处理中相当于1023)，最小值MIN是处理系统动态范围的最小值(通常为0)。输入视像亮度信号在最大值Kmax到最小值Kmin之间的电平数据变换到最大值MAX到最小值MIN之间。由此，输出例如每场使用处理系统全部动态范围的信号，因而能提高显示图像的对比度。然而，该方法不管如是黑场面，使检测的最大值Kmax与最大值MAX大体一致时，不能得到足够的校正效果。因此，本实施形态的图像处理装置不是原样利用最大值Kmax和最小值Kmin，而是利用根据画面的场面最佳校正这些值所得的校正最大值Lmax和校正最小值Lmin进行灰度校正。下面说明本实施形态的灰度校正方法。

本实施形态的图像处理装置首先根据从输入视像亮度信号检测到的最大值Kmax和最小值Kmin计算校正最大值Lmax和校正最小值Lmin。后文详述这些校正最大值Lmax和校正最小值Lmin的计算方法。然后，与上述已有灰度校正方法相同，校正输入视像亮度信号，使校正最大值Lmax和校正最小值Lmin分别扩展到输出信号最大值MAX和最小值MIN。这相当于上述MAN/(Lmax-Lmin)×(L-Lmin)的运算。

在上文所述那样不管是黑场面，使所检测最大值Kmax大体与最大值MAX一致时，与其已有技术那样整体统一提高对比度，倒不如利用即使允许些微存在明亮部分的白损，也对该部分提高占画面中大部分的黑部分的对比度，可作为画面整体得到较好的视像显示。本实施形态根据这种观点计算校正最大值Lmax和校正最小值Lmin。

下面具体说明最大值Lmax和校正最小值Lmin的计算方法。首先，在直方图检测部2从低通滤波器1的输出信号检测直方图信息。下面说明假设直方图信息采用图3(a)所示划分为四的直方图中第1段分区的分布量m1的情况。最大值校正电路5和最小值校正电路6根据直方图检测电路2检测到的直方图信息分别校正最大值检测电路3和最小值检测电路4输出的最大值Kmax和最小值Kmin。这里，最小值校正电路6在直方图检测电路2作为直方图信息提供的划分为四的直方图中第1段分布量n1足够多时，往减少最小值Kmin的方向进行校正，反之，n1足够少时往增加最小值的方向进行校正。由此，可在黑分布少时，约束黑灰度，黑分布多时则保持黑灰度。图3(b)图解该校正方法。图3(b)中，用D＝f(m1)表示分布量m1与校正D(＝校正量小值Lmin-最小值Kmin)的变化函数，该函数需要根据显示器加以优化。同样，关于白灰度，在划分为四的直方图中第4段分布量n4足够多时，往增加的方向修正最大值Kmax，反之，n4足够少时则往减少的方向校正最大值Kmax。

作为直方图信息，不限于划分为四的直方图中第1段和第4段的分布量，也可参照第1段和第4段以外的信息。直方图的划分数不限于4，也可为例如8和16等，划分得较细。直方图分布信息的校正可仅为最小值，也可仅为最大值。为了使校正后的RGB各色的比率保持固定，除校正视像亮度信号外，还可校正与视像亮度信号校正平衡的色差信号。

利用本实施形态所涉及图像处理装置的上述动作，即使例如上述那样不管是黑场面，使所检测最大值Kmax大体与最大值MAX一致时，如图4所示，在占画面大部分的黑分布多的亮度电平范围中，也能进行有效利用处理系统动态范围的灰度校正。进行此校正使对校正最大值Lmax到最大值Kmax之间的数据输出为最大值MAX，相当于产生白损，但原来的该范围数据仅些许存在，因而允许该情况，由此，作为画面整体，能实现较佳视像显示。

本实施形态中，依据直方图信息，进行的修正有时校正有时校正最小值Lmin小于最小值Kmin，有时校正最大值Lmax大于最大值Kmax。下面简单说明其含义。

本实施形态中，最大值检测电路3和最小值检测电路4中检测的最大值Kmax和最小值Kmin实际上是由低通滤波器2从原输入视像亮度信号滤除某种程度的弧立点信息，再用规定取样率进行取样后的信号中的最大值和最小值。因此，可认为实际输入视像亮度信号中存在原本不需要的视像信息，与小于图4所示最小值Kmin无关。大于最大值Kmax的情况也是这样，上述情况下，例如图2所示的已有校正方法中，对这些数据控制为最大值MAX或最小值MIn的根据，损坏灰度信息。然而，例如图4所示，在根据直方图的结果判定为黑场面时，使校正最小值Lmin小于最小值Kmin，则虽然小于最小值Kmin，但可拾取得不损坏原来需要的视像信息，能根据场面进行较佳图像显示。

使校正最小值Lmin小于最小值Kmin或者校正最大值Lmax大于最大值Kmax的这种校正包括上述含义，因而如果假设结构为最大值检测电路3和最小值检测电路4中包含全部原本需要的视像信息，并且检测最大值Kmax和最小值Kmin，则往该方向的校正尤其无意义。

如以上那样，根据第1实施形态，则进行在动态范围扩大输入视像亮度信号最大值和最小值的校正时，对最大值和最小值进行基于直方图分布信息的校正，从而能得到适应场面的最佳校正效果，同时解决该校正时存在的黑损、白损的问题，兼顾黑白电平灰度性和对比度。

第2实施形态

图5示出本发明第2实施形态所涉及图像处理装置的组成。图5中图1所示图像处理装置相同的组成部分标注相同的参考符号，省略说明。

本实施形态的最小值校正考虑方法与第1实施形态相同。此外，还增加利用拐点校正电路11，根据直方图分布信息进行黑扩展拐点的校正。参照图6说明黑扩展校正电路12的工作原理。黑扩展校正电路12中输入最小值修正电路6所输出每场的检测窗内最小值Lmin、由拐点校正电路11校正拐点初始值Kio所得的拐点Lic和输入视像亮度信号。黑扩展校正电路12根据判断为不存在所输入Lmin以下的信号电平，使拐点Lio以下的范围按图示校正后特性那样折拐，扩展黑电平。该电路可用FPGA等硬件实现，也可用微计算机等的软件实现。校正最小值Lmin的计算方法与第1实施形态相同，因而省略说明。拐点校正电路11根据直方图检测电路2检测到的分布信息，例如图3(a)所示那样的一分为四直方图中第1段分布量n1，计算拐点校正量D，如图7所示。函数D＝g(n1)需要根据显示器，与最小值校正量组合研究，进行优化。

本实施形态利用以上的动作进行输入视像亮度信号的校正。但为了使校正后的RGB各色的比率保持固定，也可校正与视像亮度信号校正平衡的色差信号。

如以上那样，根据第2实施形态，则检测每场的最小值，根据该场的亮度分布校正检测到的最小值，进而根据亮度分布也对决定扩展范围的拐点加以校正，并根据这样校正所得的最小值和拐点进行黑扩展校正。于是，解决作为黑扩展校正时的问题的黑损等问题，可兼顾黑灰度性和对比度。

第3实施形态

图8示出本发明第3实施形态所涉及图像处理装置的组成，图8中与图1和图5所示图像处理装置相同的组成部分标注相同的参考符号，省略说明。

本实施形态的最大值校正考虑方法与第1实施形态相同。拐点校正的考虑方法与第2实施形态相同。参考图9说明白扩展校正电路13。该电路13中输入最大值校正电路5输出每场的检测窗内最大值Lmax、由拐点校正电路11校正拐点初始值所得的拐点Lao和输入视像亮度信号。白扩展校正电路13根据判断为不存在所输入Lmax以上的信号电平，将拐点Lao以上的范围按图示校正后特性那样折拐，扩展白电平。该电路可用FPGA等硬件实现，也可用微计算机等软件实现。校正最大值Lmax的计算方法与上述第1实施形态相同，因而省略说明。

本实施形态利用以上的动作进行输入视像亮度信号的校正。但为了使校正后的RGB各色的比率保持固定，也可校正与视像亮度信号校正平衡的色差信号。

拐点校正电路11根据直方图检测电路2检测到的分布信息，例如图3(a)所示那样的一分为四直方图中第4段的分布量计算拐点。

如以上那样，根据第3实施形态，则检测每场的最大值，根据该场的亮度分布校正检测到的最大值，进而根据亮度分布也对决定扩展范围的拐点加以校正，并根据这样校正所得的最大值和拐点进行白扩展校正。于是，解决作为白扩展校正时的问题的白损等问题，可兼顾白灰度性和对比度。

第4实施形态

图10示出本发明第4实施形态所涉及图像处理的组成。本实施形态校正输入视像亮度信号，并作为输出亮度信号加以输出。然而，本实施形态的图像处理装置尤其可用于根据该输出亮度信号校正视像色差信号，进行图像显示的情况。而且还可用于将这些校正后的视像亮度信号和视像色差信号变换成RGB信号，进行图像显示的情况。下面说明本实施形态的动作。

由灰度校正电路14校正输入视像亮度信号，扩大例如黑扩展、白扩展那样的动态范围。作为灰度校正电路14，也可用第1到第3实施形态的图像处理装置。校正亮度信号增益时，为了保持RGB信号变换后的RGB比率，色差信号也要考虑每一像素，进行与亮度信号相同的增益校正。这时，在亮度信号Y的校正程度大的情况下，校正色差信号UV时，信号UV中至少某一个超过信号处理系统的动态范围，形成饱和，存在问题。而且，即使色差信号校正时不超过动态范围，在校正后的YUV信号变换到RGB信号时，也存在RGB的至少一个色超过信号处理系统动态范围形成饱和的问题。这样，色差信号UV或RGB信号超过信号处理系统动态范围形成饱和时，关于溢出动态范围的数据，失去原灰度信息，彩色受损。

本实施形态为了避免上述问题，检测输入色差电平，在色差电平U、V大于一定值时，对亮度信号校正进行限制。由此，防止校正后的色差信号U、V饱和，进而防止变换为RGB后的RGB信号饱和。

为此，首先，在色差电平检测电路16中检测输入视像色差信号幅值分量|C|。该|C|可取为例如U、V信号幅值分量在大的分量，也可仅关注该幅值分量中某些分量。校正亮度信号限幅电路15根据输入视像亮度信号(即灰度校正前信号)Y1、灰度校正电路14输出的灰度校正信号Y2和色差信号电平检测电路16的检测结果，输出输出视像亮度信号。图11示出输入到亮度校正信号限幅电路15的色差信号电平|C|与校正亮度信号限幅电路15的输出(即输出视像亮度信号)Yout的关系。如图11所示，校正亮度信号限幅电路15对色差信号电平|C|小于门限值C2的范围中的像素，认为不发生上述饱和问题，将灰度校正电路14校正后的灰度校正后信号Y2作为校正结果Yout原样输出。反之，色差信号电平|C|开门限值C2以上、C1以下的范围中的像素，则认为有些校正后的亮度信号电平能发生上述饱和问题，以上灰度校正后信号Y2到灰度校正前信号Y1之间的电平将符合色差信号电平|C|的信号作为校正结果Yout输出。具体而言，根据例如灰度校正前信号Y1、灰度校正后信号Y2、色差电平|C|以及门限值C1、C2，输出Yout＝(Y2-Y1)/(C2-C1)×(|C|-C1)+Y1这样的校正结果Yout。另一方面，色差信号电平|C|大于门限值C1时，认为发生上述饱和问题，原样输出灰度校正前信号Y1，即输出像素亮度信号，不校正。

又根据本实施形态的像素处理装置取得的输出视像亮度信号Yout与输入视像亮度信号Y1的比，对色差信号作校正后色差信号Cout＝校正前色差信号Cin×Yout/Y1这样的校正，使RGB的比率保持固定。从这样得到的输出视像亮度信号Yout和校正后色差信号Cout(YUV)矩阵变换成RGB时，RGB的单色中不超过信号处理系统的动态范围，能避免上述饱和问题。

本实施形态的以上说明中，说明了把视像信号最终变换成RGB信号进行图像显示的情况，但利用YUV信号进行图像显示时，只要将图11所示的校正亮度信号限幅电路15中的输入输出关系设定为至少对U、V信号不饱和的程度即可。

本实施形态中，把校正亮度信号限幅电路15的输入输出关系取为图11所示的关系，但不限于此，在能避免上述饱和问题的范围内，可自由设定该输入输出关系。

如以上那样，根据第4实施形态，则在进行黑扩展、白扩展那样扩大输入视像亮度信号的校正时，能防止校正后的色差信号超过信号处理系统的动态范围形成饱和。在将校正后的亮度信号和色差信号变换成RGB信号进行图像显示时，也能防止RGB信号超过信号处理系统的动态范围形成饱和。因此，能避免因亮度校正而彩色受损的问题，可防止灰度校正造成显示质量下降。

第5实施形态

第5实施形态中，在例如为了用于灰度校正而需要得到输入视像亮度信号的最大值时(例如用图8所示白扩展校正电路13进行灰度校正时等)，预先暂时将输入视像亮度信号所含白字符的信息置换成小于原图像最大值的电平后，检测最大值，从而检测出原图像本来的最大值。

图12是示出本发明第5实施形态所涉及图像处理装置组成的框图。图像处理装置包括第1最大值检测电路17、直方图检测电路18、比较电路19、置换电路20、低通滤波器21和第2最大值检测电路22。以下说明第5实施形态的动作。

图像处理装置输入输入视像亮度信号，该输入亮像亮度信号分别输入到第1最大值检测电路17、直方图检测电路18和置换电路20。第1最大值检测电路17根据输入视像亮度信号，对每场或每帧检测显示区内的亮度电平最大值。然后，把从该检测的最大值(下文取为MAX值)到MAX值-M的亮度电平值分别输出到直方图检测电路18和置换电路20。M的值需要根据要检测的白字符的亮度幅值最佳设定。通常为2到5左右的整数。

直方图检测电路18预先检测输入视像亮度信号的亮度分布信息，并将从第1最大值检测电路17输入的MAX值至MAX值-M的各亮度电平中输入视像亮度信号的分布量分别输出到比较电路19。比较电路19预先分别运算相邻亮度电平间分布量的差，存在大于外部所设定基准值W的分布量差时，输出该信息。检测此大分布量差相当检测字幕等的白字符。输入含字幕等的白字符的图像时，如图13所示，使从原图像信息分出的亮度电平包括某种程度的幅值后，进行分布。本实施形态利用含白字符的图像的这种亮度电平分布特征检测出白字符。

下面，以上述M为3时的例子具体说明白字符检测处理。直方图检测电路18分别输出MAX值的分布量、(MAX值-1)的分布量、(MAX值-2)的分布量和(MAX-3)的分布量。比较电路19根据这些分布量，分别运算MAX的值分布量-(MAX-1)的分布量(为DEMAX1)、(MAX值-1)的分布量-(MAX值-2)的分布量(为DEMAX2)、(MAX值-2)的分布量-(MAX值-3)的分布量(为DEMAX3)，并且在检测到超过外部设定的基准值W的差时，判断为与视像无关地伸出的白字符无关视像的信息。亮度电平中存在白字符信息与其仅下方原图像信息之间的差，因而判断为白字符。与述DEMAX3足够大且超过基准值W时，该信息从比较电路1 9输出到置换电路20，将MAX值、MAX值-1和MAX值-2判断为白字符信息，并将其信号电平置换成亮度足够小的电平。进行置换的电平只要不进行黑附近的色调校正，可为0，如果进行黑校正，可选择中间亮度电平。置换电路20的输出输入到滤除弧立点信息的低通滤波器21，完成滤波处理后，输入到第2最大值检测电路22，对每场或每帧检测显示图像的最大值。这样，就输出输出最大信号。如以上那样，检测出白字符，将白字符置换成亮度足够低的电平，再次检测出最大值，从而能检测出原图像本来的最大值。

上述M的值在本例中采用3，但需要根据要检测的白字符的亮度幅值最佳设定。基准值W也需要根据要检测的白字符的亮度电平设定。低通滤波器21可仅对水平方向或垂直方向的一方进行滤波处理，也可在双方进行滤波处理。

参照图14说明一例采用本实施形态检测到的最大值的灰度校正。图14所示的灰度校正优化设定拐点，进行校正，使检测的MAX值成为信号处理系统状态范围的最大值。对从拐点到MAX值的灰度进行校正，使最大值的校正值与拐点相连。利用该校正，能有效利用原来未用的最大值以上的灰度。即，如图14所示，输入D范围扩大到输出D范围。这种白扩展校正在利用白字符信息的将MAX值检测得大于原图像时，可扩展的灰度减少，校正效果降低。

如以上那样，根据第5实施形态，则即使假设视像信号包含白字符等信息，也可检测出原图像本来的最大值。因此，利用本实施形态得到的最大值，则能使图14所示那样称为白扩展的灰度校正有效作用。

本实施形态中，如图13所示，根据相邻亮度电平间的分布量差的大小判别白字符等信息，但不限于此，例如，如图13所示，MAX值-M的电平中，信号分布量为0，从而判别白字符等的信息，还可考虑此外的种种方法。但是，判断分布量0时，由于噪声等信息，有可能误判。然而，如本实施形态那样根据分布量的差进行判别，则不受噪声等的影响，能进行精度较高的判别。

本实施形态根据从第1最大值检测电路17中检测的MAX值到M个分离的亮度电平的亮度信号的分布量判别白字符等信息，但要判别与MAX值和M值无关的白字符等时，将白字符以外的原图像信息误判为白字符的可能性大。在防止这种误判的意义上，M值最好设定为接近经判别的白字符的亮度分布亮度的值。

第6实施形态

第6实施形态中，在例如需要为了用于灰度校正而得到输入视像亮度信号最小值时(例如用图5所示的黑扩展校正电路12进行灰度校正时等)，将输入视像亮度信号包含的消隐和宽银幕电影上下黑部等信息预先暂时置换成大于原图像最小值的电平后，检测最小值，从而检测出原图像本来的最小值。

图15是示出本发明第6实施形态所涉及图像处理装置的组成的框图。图15中与图12所示第5实施形态相同的要素标注相同的符号，省略其说明。本实施形态中，将输入视像亮度信号输入到第1最小值检测电路23和直方图检测电路18。第1最小值检测电路23检测每场或每帧的显示区内最小值。这时，第1最小值检测电路23除最小值(下文取为MIN值)外，还将到MIN值+L为止的值输出到直方图检测电路18和置换电路20。L为2到5左右的整数。直方图检测电路18预先检测出输入视像亮度信号的亮度分布信息，并从第1最小值检测电路输入的MIN值到MIN值+L的分布量输出到比较电路19。比较电路19根据从直方图检测电路18输入的各亮度电平的分布最分别运算相邻电平间的分布量差，在该运算结果变化得大于能从外部设定的基准值B时，将该信息输出到置换电路20。这种大变化相当于检测消隐、宽银幕电影上下黑部等语言图像信息无关的亮度电平。这样，视像信号包含消隐等信息时，如图16所示，该黑信息使与原图像分开的亮度电平包括某种程度的亮度，进行分布。

下面，以上述L值为3时的例子具体说明该黑信息检测处理。比较电路19分别运算MIN值的分布量-(MIN值+1)的分布量(为DEMIN)、(MIN值+1)的分布量-(MIN值+2)的分布量(为DEMIN2)和(MIN值+2)的分布量-(MIN值+3)的分布量(为DEMIN3)，在检测到超过外部设定的基准值B的差值，是与视像无关地的伸出的亮度信息，判断为消隐部分等与视像无关的信息。上述DEMIN3足够大且超过基准值B时，此信息从比较电路19输出到置换电路20，该电路20把从MIN值到MIN值+2的亮度电平信号判断为消隐等与视像无关的黑信息，并置换成足够大的亮度电平。不进行白附近的灰度校正，则进行置换的电平可为1023(1 0位处理)，如果进行白校正，可选择中间亮度电平。置换电路20的输出输入到滤除弧立信息的低通滤波器21，进行滤波处理后输入到第2最小值检测电路24，对每场或每帧检测显示图像的最小值。这样，输出最小值信号就得以输出。

根据第6实施形态，如上例那样检测与原图像无关的黑电平，将这些黑电平置换成足够高的亮度电平后，再次检测最小值，从而能检测出原图像本来的最小值。

上述L的值在本例中采用3，但需要根据要检测的消隐部黑电平偏差等最佳设定。基准值V也需要根据要检测的黑电平设定。低通滤波器21可仅对水平方向或垂直方向的一方进行滤波处理，也可在双方进行滤波处理。

图17说明一例采用这样按照本实施形态图像处理装置检测到的最小值的灰度校正。图17所示的灰度校正中，最佳设定拐点，进行校正，使检测到的MIN值成为信号处理系统动态范围的最小值(通常为0)。对从拐点到MIN值的灰度进行校正，使最小值的校正值(通常为0)与拐点相连。利用这种校正，能有效利用原来不用的最小值以下的灰度。即，如图17那样，输入D范围扩大到输出D范围。这种黑扩展校正在由于消隐部的黑等误检出将MIN值检测得小于原图像时，可扩展的灰度减少，校正效果降低。

如以上那样，根据第6实施形态，可检测出原图像本来的最小值，因而采用本实施形态得到的最小值，即使视像信号包含消隐等黑信息时，也能使图17所示那样称为黑扩展的灰度校正有效作用。

第7实施形态

图18是示出本发明第7实施形态涉及图像处理装置的组成的框图。本实施形态中，考虑的情况是：从输入视像亮度信号检测最大值等特征，根据该检测出的最大值(例如采用图8所示的白扩展校正电路13)，进行活动图像的亮度校正。图18中，图像处理装置包括最大值检测电路33、循环型滤波器25、APL(平均亮度电平)检测电路30、APL变动值检测电路31和循环型滤波器控制电路32。循环型滤波器25包含输入通过部26、滤波处理部27、输入截止部28和选择器部29。下面说明第7实施形态的动作。

把输入视像亮度信号输入到最大值检测电路33和APL检测电路30。最大值检测电路33检测每场或每帧在显示区内的视像亮度信号最大值，其将输出到循环型滤波器25。APL检测电路30检测每场或每帧在显示区内的视像亮度信号的APL(平均亮度电平)，输出到APL变动值检测电路31。该电路31按每场或每帧检测APL检测电路30所检测APL的变动。该APL的变动信息输出到循环型滤波器控制电路32，进行循环型滤波器25中滤波处理部27的循环系数控制和选择器29的控制等两种控制。

参照图19说明选择器29的控制。图19所示的APL变动值用相对于输入视像亮度信号动态范围比例表示。例如，数字10位处理中，如果AP1变动值为50，则用约5％(50/1023)表示。采用U、V(U＞V，任意正数)，则循环型滤波器控制电路32在APL变动值检测电路31中检测的APL变动值为U％以上时，控制选择器29选择输入通过部26。APL变动值为U％以下、V％以上时，控制选择器29，选择滤波处理部27。APL变动值为V％以下时控制选择器29，选择输入截止部28。

循环型滤波器控制电路32除控制上述选择信号外，还控制滤波处理部21的循环系数。图20示出滤波处理部27的组成。滤波处理部27对最大值检测电路33的输出施加循环滤波。利用垂直同步信号，每场更新数据。滤波处理部27利用循环系数k使从最大值检测电路33来的输入成为k倍，另外又对反馈值放大(1-k)倍后，将两者相加。循环型滤波器控制电路32进行控制，在APL变化最大时，使该循环系数k变大，APL变化量小时，该系数变小。滤波处理部27的输出输入到输入截止部28和选择器29。

根据本实施形态，则可认为输入活动图像源的情况下，APL变动量为U％以上时，从某一场面变化到不连续的另一场面，因而完全忽略过去的最大值信息，仅选择当前来自最大值检测电路33的输入，作为输出最大值信号输出。这样使过去的最大值信息完全无关，能快速进行跟踪当前图像最大值的灰度校正。另一方面，APL变动量为U％以下、V％以上时，可认为场面不改变，是连续场面的变化(摄像机的图案等)，需要添加过去的信息，因而选择来自滤波处理部27的输入。如上所述，滤波处理部27中控制成：APL变动量大时，循环系数变大(加大来自最大值检测电路的输入的比例)，APL变动量小时，减小循环系数(减少来自最大值检测电路的输入的比例)。于是，连续场面的变化中，变化较大时灰度校正的跟踪性提高，变化较小时灰度校正的跟踪性降低。APL变动量与循环系数的变换函数需要根据显示器设定。另一方面，输入截止部28一面逐次更新滤波处理部27的输出，一面进行存储，并且在APL变动量为V％以下时，根据来自循环型滤波器控制电路32的控制信号停止存储更新，把存储的值输出到选择器。由此，APL变动量微小时，即同一场面中部分对象变化等的情况下，完全去除检测的最大值变化，从而能防止灰度校正造成的显示画面闪烁。

如以上那样，根据第7实施形态，则对最大值等显示图像特征检测信号根据APL的变动大小原样输出其输入值，或利用循环型滤波器进行控制，或停止更新，从而可兼顾对所需显示图像的高速跟踪性和消除微振动，能实现显示活动图像时也没有问题的灰度校正。

门限值U、V需要根据显示器优化设定。作为特征检测信息，以最大值为例进行了说明，关于最小值，当然可考虑同样的组成。

产业上的可利用性

如上所述，本发明的图像处理装置和图像处理方法对显示器等显示的视像信号对灰度进行校正时，利用根据视像场面最佳调整灰度，达到高图像质量的图像显示。

Claims (33)

1.一种图像处理装置，利用将部分输入视像亮度信号的亮度电平范围扩展到 处理系统的动态范围对灰度进行校正，其特征在于，包括

检测所述输入视像亮度信号的最小值的最小值检测装置、

检测所述输入视像亮度信号的亮度分布信息的直方图检测装置、

根据由所述直方图检测装置检测到的亮度分布信息对由所述最小值检测装置检测到的最小值进行校正并取得校正最小值的最小值校正装置，以及

扩展所述输入视像亮度信号以便使所述最小值校正装置所得校正最小值成为所述处理系统动态范围最小值的亮度校正装置。

2.如权利要求1所述的图像处理装置，其特征在于，

所述亮度分布信息是所述输入视像亮度信号的直方图分布所规定亮度范围中的分布量。

3.如权利要求2所述的图像处理装置，其特征在于，

所述规定的亮度范围是所述直方图方布中的最小亮度区范围。

4.如权利要求1所述的图像处理装置，其特征在于，

所述亮度信号校正装置在小于规定拐点的亮度范围中校正所述输入亮像亮度信号。

5.如权利要求4所述的图像处理装置，其特征在于，还包括

根据所述直方图检测装置检测到的亮度分布信息，校正所述规定拐点的拐点校正装置。

6.如权利要求1所述的图像处理装置，其特征在于，

所述最小值检测装置检测的最小值是对所述输入视像亮度信号进行取样或使该信号通过低通滤波器后的信号的最小值；

所述最小值校正装置根据所述直方图检测装置检测的亮度分布信息，将所述最小值检测装置检测到的最小值往变成较小的方向校正，以得到所述校正最小值。

7.一种图像处理装置，利用将部分输入视像亮度信号的亮度电平范围扩展到处理系统的动态范围对灰度进行校正，其特征在于，包括

检测所述输入视像亮度信号的最大值的最大值检测装置、

检测所述输入视像亮度信号的亮度分布信息的直方图检测装置、

根据由所述直方图检测装置检测到的亮度分布信息对由所述最大值检测装置检测到的最大值进行校正并取得校正最大值的最大值校正装置，以及

扩展所述输入视像亮度信号以便使所述最大值校正装置所得校正最大值成为所述处理系统动态范围最大值的亮度校正装置。

8.如权利要求7所述的图像处理装置，其特征在于，

所述亮度分布信息是所述输入视像亮度信号的直方图分布所规定亮度范围中的分布量。

9.如权利要求8所述的图像处理装置，其特征在于，

所述规定的亮度范围是所述直方图方布中的最大亮度区范围。

10.如权利要求7所述的图像处理装置，其特征在于，

所述亮度信号校正装置在大于规定拐点的亮度范围中校正所述输入亮像亮度信号。

11.如权利要求10所述的图像处理装置，其特征在于，还包括

根据所述直方图检测装置检测到的亮度分布信息校正所述规定拐点的拐点校正装置。

12.如权利要求1所述的图像处理装置，其特征在于，

所述最大值检测装置检测的最大值是对所述输入视像亮度信号进行取样或使该信号通过低通滤波器后的信号的最大值；

所述最大值校正装置根据所述直方图检测装置检测的亮度分布信息，将所述最大值检测装置检测到的最大值往变成较大的方向校正，以得到所述校正最大值。

13.一种图像处理装置，利用将部分输入视像亮度信号的亮度电平范围扩展到处理系统的动态范围对灰度进行校正，其特征在于，包括

检测所述输入视像亮度信号的最小值的最小值检测装置、

检测所述输入视像亮度信号的最大值的最大值检测装置、

检测所述输入视像亮度信号的亮度分布信息的直方图检测装置、

根据所述直方图检测装置检测到的亮度分布信息校正所述最小值检测装置检测的最小值并取得校正最小值的最小值校正装置、

根据所述直方图检测装置检测到的亮度分布信息校正所述最大值检测装置检测的最大值并取得校正最大值的最大值校正装置，以及

扩展所述输入视像亮度信号，使所述最小值校正装置取得的校正最小值和所述最大值校正装置取得的校正最大值分别成为所述处理系统的动态范围最小值和最大值的亮度信号校正装置。

14.一种图像处理装置，利用校正输入视像亮度信号对显示图像的灰度进行校正，其特征在于，包括

校正所述输入视像亮度信号并且输出校正后的视像亮度信号的亮度信号校正装置、

输入所述输入视像亮度信号对应的视像色差信号并且检测该视像色差信号的电平的色差信号电平检测装置，以及

根据所述色差信号电平检测装置检测到的所述视像色差信号电平限制所述亮度信号校正装置中所述输入视像亮度信号的校正程度、并使其作为输出视像亮度信号输出的校正程度限制装置。

15.如权利要求14所述的图像处理装置，其特征在于，

所述校正程度限制装置在根据所述输入视像亮度信号的校正程度校正所述视像色差信号时，限制所述输入视像视度信号的校正程度，使校正后的视像色差信号不超过处理系统的动态范围而形成饱和。

16.如权利要求15所述的图像处理装置，其特征在于，

所述校正程度限制装置在将所述输出视像亮度信号和所述校正后的视像色差信号变换成RGB信号时，限制所述输入视像亮度信号的校正程度，使所述RGB信号不超过处理系统的动态范围而形成饱和。

17.如权利要求14所述的图像处理装置，其特征在于，

所述校正程度限制装置利用根据所述色差信号电平对所述输入视像亮度信号和所述校正视像亮度信号进行加权，限制所述输入视像亮度信号的校正程度。

18.一种图像处理方法，利用将部分输入视像亮度信号的亮度电平范围扩展到处理系统的动态范围对灰度进行校正，其特征在于，包括

检测所述输入视像视度信号的最小值的最小值检测步骤、

检测所述输入视像亮度信号的亮度分布信息的直方图检测步骤、

根据所述直方图检测步骤检测到的亮度分布信息校正所述最小值检测步骤检测到的最小值并取得校正最小值的最小值校正步骤，以及

扩展所述输入视像亮度信号以便使得到所述最小值校正步骤取得的校正最小值成为所述处理系统的动态范围最小值的亮度信号校正步骤。

19.一种图像处理方法，利用将部分输入视像亮度信号的亮度电平范围扩展到处理系统的动态范围对灰度进行校正，其特征在于，包括

检测所述输入视像视度信号的最大值的最大值检测步骤、

检测所述输入视像亮度信号的亮度分布信息的直方图检测步骤、

根据所述直方图检测步骤检测到的亮度分布信息校正所述最大值检测步骤检测到的最大值并取得校正最大值的最大值校正步骤，以及

扩展所述输入视像亮度信号以便使得到所述最大值校正步骤取得的校正最大值成为所述处理系统的动态范围最大值的亮度信号校正步骤。

20.一种图像处理方法，利用将部分输入视像亮度信号的亮度电平范围扩展到处理系统的动态范围对灰度进行校正，其特征在于，包括

检测所述输入视像视度信号的最小值的最小值检测步骤、

检测所述输入视像亮度信号的最大值的最大值检测步骤、

检测所述输入视像亮度信号的亮度分布信息的直方图检测步骤、

根据所述直方图检测步骤检测到的亮度分布信息校正所述最小值检测步骤检测到的最小值并取得校正最小值的最小值校正步骤、

根据所述直方图检测步骤检测到的亮度分布信息校正所述最大值检测步骤检测到的最大值并取得校正最大值的最大值校正步骤、以及

校正所述输入视像亮度信号以便使得所述最小值校正步骤得到的校正最小值和所述最大值步骤得到的校正最大值分别成为处理系统动态范围的最小值和最大值的亮度信号校正步骤。

21.一种图像处理方法，利用将部分输入视像亮度信号的亮度电平范围扩展到处理系统的动态范围对灰度进行校正，其特征在于，包括

校正所述输入视像亮度信号并且输出校正后的视像亮度信号的视像亮度信号校正步骤、

输入所述输入视像亮度信号对应的视像色差信号并且检测该视像色差信号的电平的色差信号电平检测步骤，以及

根据所述色差信号电平检测步骤检测到的所述视像色差信号电平限制所述亮度信号校正步骤中所述输入视像亮度信号的校正程度并且使其作为输出视像亮度信号输出的校正程度限制步骤。

22.一种图像处理装置，从输入视像亮度信号检测出原图像的最大亮度电平，其特征在于，包括

从所述输入视像亮度信号检测显示区内最大亮度电平的第1最大值检测装置、

在包含所述第1最大值检测装置所得到所述最大亮度电平及其附近亮度电平的亮度电平范围中检测各亮度电平中的所述输入视像亮度信号的分布量的直方图检测装置、

根据所述直方图检测装置中检测到的分布量判断所述亮度电平范围内是否包含存在于偏离所述原图像的亮度电平的与所述原图像无关的信息的比较装置、

在所述比较装置判断为包含与所述原图像无关的信息时将所述输入视像亮度信号中该无关信息涉及的亮度电平置换成不影响所述原图像的最大亮度电平检测的亮度电平的置换装置，以及

从所述置换装置置换所述无关信息所涉及亮度电平后的输入视像信号检测最大亮度电平的第2最大值检测装置。

23.如权利要求22所述的图像处理装置，其特征在于，

所述比较装置计算所述亮度电平范围中相邻亮度电平之间分布量的差，在该分布量的差大于规定值时，判断为所述亮度电平范围中包含与所述原图像无关的信息。

24.如权利要求22所述的图像处理装置，其特征在于，

所述亮度电平范围中包含2个到5个范围内任一个数的亮度电平。

25.一种图像处理装置，从输入视像亮度信号检测原图像的最小亮度电平，其特征在于，包括

从所述输入视像亮度信号检测显示区内最小亮度电平的第1最小值检测装置、

在包含所述第1最小值检测装置所得到所述最小亮度电平及其附近亮度电平的亮度电平范围中检测各亮度电平中的所述输入视像亮度信号的分布量的直方图检测装置、

根据所述直方图检测装置中检测到的分布量判断所述亮度电平范围内是否包含存在于偏离所述原图像的亮度电平的与所述原图像无关的信息的比较装置、

在所述比较装置判断为包含与所述原图像无关的信息时将所述输入视像亮度信号中该无关信息涉及的亮度电平置换成不影响所述原图像的最小亮度电平检测的亮度电平的置换装置，以及

从所述置换装置置换所述无关信息所涉及亮度电平后的输入视像信号检测最小亮度电平的第2最小值检测装置。

26.如权利要求25所述的图像处理装置，其特征在于，

所述比较装置计算所述亮度电平范围中相邻亮度电平之间分布量的差，在该分布量的差大于规定值时，判断为所述亮度电平范围中包含与所述原图像无关的信息。

27.如权利要求25所述的图像处理装置，其特征在于，

所述亮度电平范围中包含2个到5个范围内任一个数的亮度电平。

28.一种图像处理装置，用于取得适合活动图像中动态灰度校正的最大值信号，其特征在于，包括

检测输入视像亮度信号显示区内的平均亮度电平的APL检测装置、

检测所述APL检测装置检测到的平均亮度电平的变动值的APL变动值检测装置、

检测所述输入视像亮度信号显示区内的最大亮度电平的最大值检测装置，以及

根据所述APL变动值检测装置检测到的平均亮度电平变动值控制所述最大值检测装置检测到的最大亮度电平并且将其作为所述最大值信号输出的滤波器装置；

所述滤波器装置在所述变动值大于第1规定值时，原样输出所述最大亮度电平，在所述变动值小于第2规定值时，固定输出前面刚输出的最大亮度电平，在所述变动值大于所述第2规定值且小于所述第1规定值时，输出随该变动值进行跟踪的所述最大亮度电平。

29.一种图像处理装置，用于取得适合活动图像动态灰度校正的最小值信号，其特征在于，包括

检测输入视像亮度信号显示区内的平均亮度电平的APL检测装置、

检测所述APL检测装置检测到的平均亮度电平的变动值的APL变动值检测装置、

检测所述输入视像亮度信号显示区内的最小亮度电平的最小值检测装置，以及

根据所述APL变动值检测装置检测到的平均亮度电平变动值控制所述最小值检测装置检测到的最小亮度电平并且将其作为所述最小值信号输出的滤波器装置；

所述滤波器装置在所述变动值大于第1规定值时，原样输出所述最小亮度电平，在所述变动值小于第2规定值时，固定输出前面刚输出的最小亮度电平，在所述变动值大于所述第2规定值且小于所述第1规定值时，输出随该变动值进行跟踪的所述最小亮度电平。

30.一种图像处理方法，从输入视像亮度信号检测出原图像的最大亮度电平，其特征在于，包括

从所述输入视像亮度信号检测显示区内最大亮度电平的第1最大值检测步骤、

在包含所述第1最大值检测步骤所得到所述最大亮度电平及其附近亮度电平的亮度电平范围中检测各亮度电平中的所述输入视像亮度信号的分布量的直方图检测步骤、

根据所述直方图检测步骤中检测到的分布量判断所述亮度电平范围内是否包含存在于偏离所述原图像的亮度电平的与所述原图像无关的信息的比较步骤、

在所述比较步骤判断为包含与所述原图像无关的信息时将所述输入视像亮度信号中该无关信息涉及的亮度电平置换成不影响所述原图像的最大亮度电平检测的亮度电平的置换步骤，以及

从所述置换步骤置换所述无关信息所涉及亮度电平后的输入视像信号检测最大亮度电平的第2最大值检测步骤。

31.一种图像处理方法，从输入视像亮度信号检测出原图像的最小亮度电平，其特征在于，包括

从所述输入视像亮度信号检测显示区内最大亮度电平的第1最小值检测步骤、

在包含所述第1最小值检测步骤所得到所述最小亮度电平及其附近亮度电平的亮度电平范围中检测各亮度电平中的所述输入视像亮度信号的分布量的直方图检测步骤、

根据所述直方图检测步骤中检测到的分布量判断所述亮度电平范围内是否包含存在于偏离所述原图像的亮度电平的与所述原图像无关的信息的比较步骤、

在所述比较步骤判断为包含与所述原图像无关的信息时将所述输入视像亮度信号中该无关信息涉及的亮度电平置换成不影响所述原图像的最小亮度电平检测的亮度电平的置换步骤，以及

从所述置换步骤置换所述无关信息所涉及亮度电平后的输入视像信号检测最小亮度电平的第2最小值检测步骤。

32.一种图像处理方法，用于取得适合活动图像中动态灰度校正的最大值信号，其特征在于，包括

检测输入视像亮度信号显示区内的平均亮度电平的APL检测步骤、

检测所述APL检测步骤检测到的平均亮度电平的变动值的APL变动值检测步骤、

检测所述输入视像亮度信号显示区内的最大亮度电平的最大值检测步骤，以及

根据所述APL变动值检测步骤检测到的平均亮度电平变动值控制所述最大值检测步骤检测到的最大亮度电平并且将其作为所述最大值信号输出的滤波器步骤；

所述滤波器步骤在所述变动值大于第1规定值时，原样输出所述最大亮度电平，在所述变动值小于第2规定值时，固定输出前面刚输出的最大亮度电平，在所述变动值大于所述第2规定值且小于所述第1规定值时，输出随该变动值进行跟踪的所述最大亮度电平。

33.一种图像处理方法，用于取得适合活动图像中动态灰度校正的最小值信号，其特征在于，包括

检测输入视像亮度信号显示区内的平均亮度电平的APL检测步骤、

检测所述APL检测步骤检测到的平均亮度电平的变动值的APL变动值检测步骤、

检测所述输入视像亮度信号显示区内的最小亮度电平的最小值检测步骤，以及

根据所述APL变动值检测步骤检测到的平均亮度电平变动值控制所述最小值检测步骤检测到的最小亮度电平并且将其作为所述最小值信号输出的滤波器步骤；

所述滤波器步骤在所述变动值大于第1规定值时，原样输出所述最小亮度电平，在所述变动值小于第2规定值时，固定输出前面刚输出的最小亮度电平，在所述变动值大于所述第2规定值且小于所述第1规定值时，输出随该变动值进行跟踪的所述最小亮度电平。

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