CN1665275A - 图像信号处理装置和图像信号处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的图像信号处理装置从输入图像信号(a)检测出轮廓成分(b)。根据由场景特征检测部件(421)检测出的图像场景的特征计算γ修正曲线，并存储到动态γ修正RAM表(423)和反斜率RAM表(414)中。增益控制部件(412)将来自反斜率RAM表(414)的控制信号(β)和轮廓成分(b)相乘，生成轮廓强调信号(c)，与图像信号a相加，得到轮廓强调后信号(d)。反斜率RAM表(414)作为控制信号(β)将与输入的图像信号(a)的信号电平对应的γ修正曲线的斜率的倒数输出到增益控制部件(412)。轮廓强调后信号(d)成为依照动态γ修正RAM表(423)进行了动态γ修正的图像信号(e)并被输出。
Description
技术领域
本发明涉及对图像信号进行轮廓强调处理和动态γ(亮度成分)修正处理的图像信号处理装置。
背景技术
在电视接收机中，以提高图像信号的画质为目的进行各种图像信号处理。作为其中一个广泛使用了提高图像清晰度的轮廓强调处理。
使用图5和图6说明现有的轮廓强调处理。
图5所示的轮廓强调处理通过抽出输入图像信号的高频成分，并加到原来的输入图像信号中，来进行轮廓强调。图6表示了图中a～c各处的信号的波形。例如，在向输入端子101输入了信号a的情况下，由轮廓检测部件102从信号a中抽出信号b那样的高频成分。然后，在加法器103中将原来的信号a和信号b相加得到信号c。通过这样附加高频成分，向图像的轮廓部分附加了过冲(overshoot)、下冲(undershoot)，强调了图像的轮廓。
另外，近年来，被称为图像信号动态γ修正处理的技术正在引人注目。它是通过检测出每个场景(scene)的特征，进行与该场景对应的灰度变换，从而实现对比度良好的灰度特性的处理。使用图7说明现有的动态γ修正处理。
如果向输入端子301输入图像信号，则场景特征检测部件302检测该场景的特征。由γ修正曲线计算部件303根据该特征计算出γ修正曲线，并存储到动态γ修正RAM表304中。在动态γ修正RAM表304中，将图像信号作为条目(entry)，根据存储的γ修正曲线输出进行了动态γ修正的信号。在一般被称为直方图(histogram)平坦化处理的方法中，在场景特征检测部件302中作为特征检测出该场景的亮度分布的直方图，通过γ修正曲线计算部件303计算出该直方图的累计值并正规化。另外，作为场景的特征并不只是直方图，也提出了通过检测出输入信号的最大值、最小值、平均值、模式值、偏差、黑色面积、白色面积，控制修正量，从而防止动态范围(dynamic range)过宽的发明(例如参照特开平03-126377号公报)。另外，还提出了根据直方图，从预先准备的γ修正曲线中选择一个的发明(例如参照特开平06-178153号公报)。
但是，由于轮廓强调处理和动态γ修正处理没有考虑到相互的效果，所以如果对轮廓强调处理后的图像处理信号进行动态γ修正处理，则会产生图8所示的问题。
1.在通过动态γ修正处理对强调后的轮廓部分进行了伸展的情况下，摄影图像(shoot)也被伸展，成为过多修正。
2.在通过动态γ修正处理对强调后的轮廓部分进行了压缩的情况下，摄影图像(shoot)也被压缩，成为过少修正。
3.对过冲和下冲分别进行伸展、压缩，则对称性被破坏，成为不自然的图像。
另外，在动态γ修正处理中，现在也正在对理想的灰度变换特性进行研究，可以使用各种各样的具有非线性特性的γ修正曲线。
发明内容
本发明就是鉴于上述情况，其目的在于：提出一种即使对轮廓强调后的图像信号进行动态γ修正处理也能够得到良好的轮廓强调效果，并且对于各种各样的γ特性也能够得到良好的轮廓强调效果的图像信号处理装置和方法。
为了达到上述目的，本发明是一种图像信号处理装置，具备：对输入图像信号进行轮廓强调处理的轮廓强调部件；与输入图像信号对应地决定γ特性的动态γ控制部件；针对在上述轮廓强调部件中实施了轮廓强调处理的图像信号，进行基于上述决定了的γ特性的灰度变换处理的灰度变换部件，其中上述轮廓强调部件具有与上述决定了的γ特性对应地修正上述轮廓强调处理的功能。
理想的是上述轮廓强调部件具备以下功能：修正上述轮廓强调处理，使得基于没有进行上述修正的轮廓强调处理的强调量、进行了上述修正后的轮廓强调处理和基于上述决定了的γ特性的上述灰度变换处理的图像信号的强调量实质上相等。
理想的是上述灰度变换部件具有与上述决定了的γ特性对应地被改写的灰度变换表，上述轮廓强调部件具有以下功能：根据具有上述灰度变换表的反斜率的特性的变换表，修正上述强调量。
理想的是上述灰度变换部件具有与上述决定了的γ特性对应地被改写的灰度变换表，上述轮廓强调部件具有以下功能：通过对上述灰度变换表进行逆变换的处理，修正上述强调量。
理想的是上述动态γ控制部件具有以下功能：与上述输入图像信号的图像场景(scene)对应地决定γ特性。
另外，本发明是一种图像信号处理方法，具有：对输入图像信号进行轮廓强调处理的步骤；与输入图像信号对应地决定γ特性的步骤；针对实施了上述轮廓强调处理的图像信号，进行基于上述决定了的γ特性的灰度变换处理的步骤，其中在上述轮廓强调处理中具有与上述决定了的γ特性对应地修正上述轮廓强调处理的步骤。
理想的是在上述轮廓强调处理中，修正上述轮廓强调处理，使得基于没有进行上述修正的轮廓强调处理的强调量、进行了上述修正后的轮廓强调处理和基于上述决定了的γ特性的上述灰度变换处理的图像信号的强调量实质上相等。
根据本发明，在对实施了轮廓强调处理的图像信号进行了灰度变换的情况下，能够得到良好的轮廓强调效果。另外，针对具有复杂的非线性特性的γ特性也能够正确地修正轮廓强调处理，同样能够得到良好的轮廓强调效果。
附图说明
图1是本发明的实施例1的图像信号处理装置的结构图。
图2是本发明的实施例2的图像信号处理装置的结构图。
图3是说明本发明的实施例2的图像信号处理装置的信号处理的图。
图4是本发明的实施例3的增益控制部件的结构图。
图5是现有的轮廓强调装置的结构图。
图6是说明现有的轮廓强调装置的信号处理的图。
图7是现有的动态γ修正处理装置的结构图。
图8是说明现有技术的问题点的图。
图9是本发明的电视装置的框图。
具体实施方式
以下，参照附图示例地详细说明本发明的实施例。
(实施例1)
图1展示了本发明的实施例1的结构图。
在图1中，轮廓强调部件由轮廓成分检测部件411、修正增益控制部件和加法器413构成，修正增益控制部件进而由增益控制部件412、反斜率RAM表414、反斜率计算部件415构成。另外，相当于灰度变换部件的动态γ修正部件由动态γ控制部件和动态γ修正RAM表423构成，动态γ控制部件进而由场景特征检测部件421和γ修正曲线计算部件422构成。另外，图中a～e、β表示各处的信号。以下说明如上那样构成的本实施例的动作。
首先向输入端子401输入输入图像信号a。轮廓检测部件411从图像信号a中检测出轮廓成分b。增益控制部件412将来自反斜率RAM表414的控制信号β和轮廓成分b进行相乘，生成轮廓强调信号c。然后，由加法器413将图像信号a和轮廓强调信号c进行相加，得到轮廓强调后信号d。
另外，在场景特征检测部件421中，从1帧期间的图像信号a检测出其图像场景的特征。在此，特征是指例如直方图、最大值、最小值、平均值、模式、偏差、黑色面积、白色面积等。γ修正曲线计算部件422根据该特征数据计算γ修正曲线，并记录到动态γ修正RAM表423中。另外，还将该γ修正曲线提供给反斜率计算部件415。在该反斜率计算部件中，计算出各条目的γ修正曲线的斜率的倒数，并存储在反斜率RAM表414中。在反斜率RAM表414中作为条目输入图像信号a，作为控制信号β向增益控制部件412发送该信号电平的所存储的γ修正曲线的斜率的倒数。
然后，作为条目将轮廓强调后信号d输入到动态γ修正RAM表423中，成为动态γ修正后的图像信号e，并从输出端子402输出。
如上所述，通过在进行动态γ修正前用γ修正曲线的斜率的倒数控制轮廓强调信号的增益，从而防止摄影图像不自然的伸展或压缩，能够得到与进行动态γ修正前一样的强调量。在本实施例中，作为条目向反斜率RAM表输入了图像信号a，但作为条目使用图像信号a+轮廓成分b也没有问题。
(实施例2)
图2展示了本发明的实施例2的结构图。
在图2中，511是加法器，512是γ修正曲线RAM表，513是修正率计算部件。向与实施例1一样的部分附加相同的编号，并省略说明。在本实施例中，不根据γ修正曲线计算反斜率，而从γ修正曲线计算部件422原样地将γ修正曲线存储到γ修正曲线RAM表512中。然后，作为条目向γ修正曲线RAM表512输入图像信号a、图像a与轮廓成分b相加了的信号f。然后，将各个输出信号a’和f’输入到修正率计算部件513。从修正率计算部件513向增益控制部件412输出控制信号。使用图3说明该γ修正曲线RAM表512和修正率计算部件513的动作。
由γ修正曲线计算部件422针对每个场景改写γ修正曲线RAM表512的条目和输出的关系。图3的(I)和(II)展示了条目和输出的一个例子。这时，如果作为条目输入了图像信号a和信号f，则如图所示，将信号a’和信号f’输出到修正率计算部件513。修正率计算部件513使用该信号a’、信号f’和图像信号a、信号f，进行以下的计算。
β＝|a-f|/|a’-f’| (公式1)
作为控制信号将该β输出到增益控制部件312。
如上所述，通过预先正确地计算出基于动态γ修正的摄影图像的变化率，预先修正摄影图像的大小，从而防止图像的不自然的伸展或压缩，能够得到与进行动态γ修正前一样的强调量。在本实施例中，由于正确地计算出变化率，所以针对具有图3的(I)、(II)那样的复杂非线性特性的γ修正曲线也能够进行高效的修正。
本发明并不否定能够进行不依存于动态γ的轮廓强调的、过冲、下冲的大小不对称或根据图像信号电平变更强调量的制图要素。例如，在进行在图像信号电平低的部分抑止强调量并提高SN比的所谓电平依存处理的实施例中，也可以如图4那样构成增益控制部件412。电平依存处理部件801在图像信号a的电平低的情况下，进行减小轮廓成分b的处理。另外，由于在动态γ修正处理后图像信号a的电平变化，所以如果由电平依存处理部件801参照的图像信号不使用a，而使用γ修正变换后的a’，则能够不受动态γ修正处理的影响地进行高效的修正。
以上，在各实施例中并没有记载调整各信号的定时的延迟电路，但根据电路的结构，当然也可以适当地使用延迟电路。
进而，图9是本发明的电视装置的框图。接收电路20由调谐器或解码器等构成，接收卫星广播或地上波等的电视信号、经由网络的数据广播等，将解码了的图像数据输出到图像处理部件21。图像处理部件21包含γ修正电路、分辨率变换电路、I/F电路等以及在上述实施例中说明了的图像信号处理装置，将进行了图像处理的图像数据变换为显示装置的显示格式，将图像数据输出到显示装置25。显示装置25由显示板24、驱动电路23、控制电路22构成。控制电路22对输入的图像数据实施适合于显示板的修正处理等信号处理，同时将图像数据和各种控制信号输出到驱动电路23。驱动电路23根据输入的图像数据，向显示板24输出驱动信号，并显示电视图像。接收电路20和图像处理部件21可以容纳在作为机顶盒(STB26)的与显示装置25分体的机壳中，也可以容纳在与显示装置25一体的机壳中。
Claims (9)
1.一种图像信号处理装置，其特征在于包括：
对输入图像信号进行轮廓强调处理的轮廓强调部件；
与输入图像信号对应地决定γ特性的动态γ控制部件；
针对在上述轮廓强调部件中实施了轮廓强调处理的图像信号，进行基于上述决定了的γ特性的灰度变换处理的灰度变换部件，其中
上述轮廓强调部件具有与上述决定了的γ特性对应地修正上述轮廓强调处理的功能。
2.根据权利要求1所述的图像信号处理装置，其特征在于：
上述轮廓强调部件具备以下功能：修正上述轮廓强调处理，使得基于没有进行上述修正的轮廓强调处理的强调量、进行了上述修正后的轮廓强调处理和基于上述决定了的γ特性的上述灰度变换处理的图像信号的强调量实质上相等。
3.根据权利要求2所述的图像信号处理装置，其特征在于：
上述灰度变换部件具有与上述决定了的γ特性对应地被改写的灰度变换表，
上述轮廓强调部件具有以下功能：根据具有上述灰度变换表的反斜率的特性的变换表，修正上述强调量。
4.根据权利要求2所述的图像信号处理装置，其特征在于：
上述灰度变换部件具有与上述决定了的γ特性对应地被改写的灰度变换表，
上述轮廓强调部件具有以下功能：通过对上述灰度变换表进行逆变换的处理，修正上述强调量。
5.根据权利要求2所述的图像信号处理装置，其特征在于：
上述动态γ控制部件具有以下功能：与上述输入图像信号的图像场景对应地决定γ特性。
6.根据权利要求5所述的图像信号处理装置，其特征在于：
上述动态γ控制部件具有从1帧期间的图像信号中检测出图像场景的特征的场景特征检测部件。
7.一种图像信号处理方法，其特征在于包括：
对输入图像信号进行轮廓强调处理的步骤；
与输入图像信号对应地决定γ特性的步骤；
针对实施了上述轮廓强调处理的图像信号，进行基于上述决定了的γ特性的灰度变换处理的步骤，其中
在上述轮廓强调处理中具有与上述决定了的γ特性对应地修正上述轮廓强调处理的步骤。
8.根据权利要求7所述的图像信号处理方法，其特征在于：
在上述轮廓强调处理中，修正上述轮廓强调处理，使得基于没有进行上述修正的轮廓强调处理的强调量、进行了上述修正后的轮廓强调处理和基于上述决定了的γ特性的上述灰度变换处理的图像信号的强调量实质上相等。
9.一种电视装置，其特征在于包括：
包含权利要求1所述的图像信号处理装置的图像处理部件；
接收电视信号，将上述输入图像信号输出到上述图像处理部件的接收电路；
根据从上述图像处理部件输出的图像数据显示图像的显示装置。
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