CN1921559A - 图像处理设备、图像显示器以及图像处理方法 - Google Patents

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Abstract

提供了一种图像处理设备、图像显示器和图像处理方法，能够防止由于图像处理而引起的图像质量的异常改变。亮度分布检测电路以YUV信号的直方图分布来检测亮度分布。增益计算电路和增益限制器基于亮度分布数据来检测增益变化。增益限制器将增益变化限制到增益变化阈值或更小。增益限制器和延迟电路将超过增益变化阈值的部分的增益变化转移到下一图像帧，以修改增益变化。γ校正电路基于修改的增益变化来对YUV信号执行图像处理(对比度控制)。

Description

图像处理设备、图像显示器 以及图像处理方法
相关申请的交叉参考
本发明包含于2005年8月26日向日本专利局提交的日本专利申请JP 2005-246611的主题，其全部内容结合于此作为参考。
技术领域
本发明涉及一种具有对图像信号执行图像质量校正处理的功能的图像处理设备、图像显示器以及图像处理方法。
背景技术
一般来说，诸如电视接收机、VTR(磁带录像机)、数码照相机、电视摄像机、或打印机的设备具有对输入图像进行图像质量校正、然后输出该输入图像的图像处理功能(例如，诸如亮度或对比度控制，以及轮廓校正的功能)。这种功能有效地主要应用于全暗和低对比度图像或模糊图像。
在这些功能中，一般来说，通过校正表示所谓伽马特性的伽马曲线来执行对比度控制。在这种情况下，在校正伽马曲线时在每个亮度(信号)电平(level)设置的校正量被称为增益。
例如，在日本未经审查的专利申请公开第2002-366121、2004-40808、和2004-282377号中，公开了一种图像处理技术，其中，以直方图分布检测输入图像的亮度分布，然后，基于直方图分布来对输入图像执行诸如对比度控制的图像处理。在这些技术中，当在具有高频值的亮度电平处将增益具体地设置为很大时，可以有效地改善总对比度。
发明内容
然而，例如，在日本未经审查的专利申请公开第2002-366121、2004-40808、和2004-282377号的技术中，如图14所示，在作为直方图分布的亮度分布120A集中在特定的亮度电平段的情况下，当集中了亮度分布120A的亮度电平段按照图中的箭头P101和P102所示移动时，即使亮度电平段轻微地移动，诸如对比度控制的图像处理的结果也可能发生很大改变。换句话说，在移动集中了亮度分布120A的亮度电平段使得在亮度电平段之间边界交叠(straddle)的情况下，当基于直方图分布来执行图像处理时，例如，如图15所示的对比度控制的情况，图像处理之前的伽马曲线γ101和图像处理之后的伽马曲线γ102造成图像质量的很大改变(参照图中箭头P103和P104)。这种图像质量的较大改变引起所显示图像的质量的某些差错，从而显示异常的图像。在亮度电平段的数量很小的情况下，这种问题变得尤为明显。
因此，在相关领域的技术中，在作为直方图分布的亮度分布集中在特定亮度电平段的情况下，存在图像处理引起图像质量异常改变的问题。
鉴于上述问题，期望提供一种能够防止由于图像处理而产生的图像质量异常改变的图像处理设备、图像显示器以及图像处理方法。
根据本发明的实施例，提供一种图像处理设备，包括：取得装置，用于取得(find)输入图像数据中每个图像帧的亮度直方图；增益变化检测装置，用于基于取得的亮度直方图来检测图像帧之间的增益变化，增益表示图像处理的程度；控制装置，用于在增益变化超过增益变化阈值的情况下将图像帧的增益变化限制到增益变化阈值，并且修改增益变化，使得将超过增益变化阈值的部分转移(carry over)到下一图像帧的增益变化；以及图像处理装置，用于基于修改的增益变化来对输入图像数据执行图像处理。此外，“图像帧”是指构成一个屏幕的图像数据。此外，“转移”是指添加到下一图像帧的增益变化，以及，例如，在下一图像帧中存在检测到的增益变化的情况下，“转移”是指添加到增益变化。
在这种情况下，优选地，图像处理设备还包括APL(averagepicture level，平均图像电平)变化检测装置，用于检测在输入图像数据的图像帧之间的APL变化，其中，控制装置基于由APL变化检测装置检测到的APL变化来改变阈值电平。
根据本发明的实施例，提供一种图像显示器，包括：取得装置，用于取得输入图像数据中每个图像帧的亮度直方图；增益变化检测装置，用于基于取得的亮度直方图来检测图像帧之间的增益变化，增益表示图像处理的程度；控制装置，用于在增益变化超过增益变化阈值的情况下将图像帧的增益变化限制到增益变化阈值，并且修改增益变化，使得将超过增益变化阈值的部分转移到下一图像帧的增益变化；图像处理装置，用于基于修改的增益变化来对输入图像数据执行图像处理，从而生成处理的图像数据；以及显示装置，用于基于处理的图像数据来显示图像。
根据本发明的实施例，提供一种图像处理方法，包括以下步骤：取得输入图像数据中每个图像帧的亮度直方图；基于取得的亮度直方图来检测图像帧之间的增益变化，增益表示图像处理的程度；在增益变化超过增益变化阈值的情况下将图像帧的增益变化限制到增益变化阈值，并且修改增益变化，使得将超过增益变化阈值的部分转移到下一图像帧的增益变化；以及基于修改的增益变化来对输入图像数据执行图像处理。
在根据本发明实施例的图像处理设备、图像显示器和图像处理方法中，输入图像数据中每个图像帧的亮度直方图被取得，并且图像帧之间的增益变化基于取得的亮度直方图被检测。此外，在图像帧的增益变化超过增益变化阈值的情况下，增益变化被限制到增益变化阈值，并且增益变化被修改，使得超过增益变化阈值的部分被转移到下一图像帧的增益变化。然后，基于修改的增益变化，对输入图像数据执行图像处理。
在根据本发明实施例的图像处理设备、图像显示器或图像处理方法中，输入图像数据中每个图像帧的亮度直方图被取得；图像帧之间的增益变化基于取得的亮度直方图被检测；在图像帧的增益变化超过增益变化阈值的情况下，增益变化被限制到增益变化阈值，并且增益变化被修改，使得超过增益变化阈值的部分被转移到下一图像帧的增益变化；以及基于修改的增益变化，对输入图像数据执行图像处理，使得可以防止由于图像处理而引起的图像质量的异常改变。
附图说明
图1是根据本发明第一实施例的图像显示器的总体结构的电路框图；
图2是用于描述亮度分布的图表；
图3是图1中所示的增益生成部的详细结构的电路框图；
图4A、4B和4C是用于描述图1所示的增益变化控制部的功能实例的时序图；
图5是用于描述在图4A、4B和4C所示的增益变化的控制之后增益的改变方式的时序图；
图6A和6B是用于描述图1中所示的增益变化控制部的功能的另一实例的时序图；
图7是用于描述图1所示的γ校正电路的功能的图表；
图8是根据本发明第二实施例的增益生成部的详细结构的电路框图；
图9是用于描述图8所示的增益变化控制部的功能的图表；
图10是根据本发明第三实施例的增益生成部的详细结构的电路框图；
图11A和11B是用于描述图10所示的平准化处理(leveling)部的功能实例的图表；
图12是用于描述在亮度分布中的特定亮度电平段的分布改变的图表；
图13A和13B是用于描述图10所示的平准化部的功能的另一实例的图表；
图14是用于描述在相关技术中的图像显示器的亮度分布中的特定亮度电平段的分布改变的图表；以及
图15是用于描述通过图14所示的在亮度电平段的分布改变造成的伽马曲线的改变方式的图表。
具体实施方式
下面将参照附图详细描述优选实施例。
【第一实施例】
图1示出根据本发明第一实施例的图像显示器的总体结构。图像显示器包括：图像处理功能部，其包括调谐器11、Y/C分离电路12、色度解码器13、切换器14、延迟电路15、增益生成部2、和图像处理部3；以及图像显示功能部，其包括矩阵电路41、驱动器42、和显示器5。根据本发明第一实施例的图像处理设备和图像处理方法通过根据本实施例的图像显示器来实施，因此将在下面对其进行描述。
除了来自TV(电视机)的TV信号之外，输入到图像显示器的图像信号可以为来自VCR(盒式磁带录像机)、DVD(数字通用盘)等的输出信号。对于近来的电视和个人计算机来说，从多种介质中获取图像信息并显示对应于每种介质的图像已经变得非常普遍。
调谐器11接收并解调来自TV的TV信号，并输出TV信号作为复合视频脉冲信号(CVBS)。
Y/C分离电路12将来自调谐器11的复合信号或来自VCR或DVD1的复合信号分成亮度信号Y1和色度信号C1，并将其输出。
色度解码器13输出由Y/C分离电路12分离的亮度信号Y1和色度信号C1，作为包括亮度信号Y1和色差信号U1和V1的YUV信号(Y1，U1，V1)。
YUV信号是二维数字图像的图像数据，并且是对应于图像上位置的一组像素值。亮度信号Y表示亮度电平，取在100％白色的白色电平和100％黑色的黑色电平之间的振幅值。此外，以表示图像信号相对率的称为IRE(无线电工程师协会)的单位，100％白色图像信号为100(IRE)。在NTSC(国家电视标准委员会)信号标准中，白色电平为100IRE，黑色电平为0IRE。换句话说，色差信号U和V分别对应于通过从蓝色(B)信号中减去亮度信号Y所生成的信号B-Y和通过从红色(R)信号中减去亮度信号Y所生成的信号R-Y，并且当信号U和V与亮度信号Y结合时，可以显示颜色(彩色相位、色彩饱和度、亮度)。
切换器14转换来自多种介质的YUV信号(在这种情况下，为YUV信号(Y1，U1，V1)和来自DVD2的YUV信号(Y2，U2，V2))，从而输出选择的信号作为YUV信号(Yin，Uin，Vin)。
增益生成部2生成将输出给在将在后面描述的图像处理部3中的γ校正电路31的增益数据Gout，增益生成部2包括亮度分布检测电路21、增益计算电路22、和增益变化控制部23。
亮度分布检测电路21基于从切换器14输出的YUV信号(Yin，Uin，Vin)中的亮度信号Yin，以直方图分布检测亮度分布。
图2示出由亮度分布检测电路21检测的亮度分布的实例(亮度分布20A)，纵轴表示直方图分布的频率，横轴表示亮度电平。此外，在亮度分布20A的实例中，亮度电平具有8阶(8灰度级)。表示检测到的亮度分布的亮度分布数据Hout1被输出到增益计算电路22。例如，生成的亮度分布数据Hout1包括当显示图像时1帧的数据或为1场的数据的图像帧的数据(构成一个屏幕的图像数据)。
增益计算电路22基于从亮度分布检测电路21输出的亮度分布数据Hout1，计算增益数据Gin，其表示在γ校正电路31中的对比度控制的程度。更具体地，作为计算增益数据Gin的方法，参考亮度分布数据Hout1，设置校正量(即，在具有大频率值的亮度电平处的增益数据Gin)，使其大于在具有小频率值的亮度电平处的增益数据。换句话说，相对于在输入亮度电平的改变，在输出亮度电平的变化较大(参照图7)。如在后面所描述，当增益数据Gin以这样的方式设置时，更加有效地改善了总对比度。以这样的方式计算的增益数据Gin被输出到增益变化控制部23。
图3示出在增益生成部2中的增益变化控制部23的详细结构。增益变化控制部23包括增益限制器231和延迟电路232。
增益限制器231是基于通过增益计算电路22计算的增益数据Gin来检测作为在增益数据Gin的图像帧之间的变化的增益变化ΔGin，并将增益变化ΔGin限制到预定阈值(增益变化阈值GLim)的电路。此外，当增益变化ΔGin超过增益变化阈值GLim时，延迟电路232将数据延迟每图像帧的时间(单位时间Δt)，从而超过增益变化阈值GLim的部分的增益变化(ΔGin-GLim)被转移到下一图像帧，从而控制增益变化ΔGin。
更具体地，例如，如图4A的时序图所示，在输入到增益限制器231的增益数据Gin在时间t1迅速地从0增加到Gin1并且此后保持Gin1的情况下，在由增益限制器231检测到的增益变化ΔGin的改变如图4B所示。在这些图中，在时间t0、t1、t2、…之间的时间Δt对应于上述每图像帧的时间(单位时间Δt)。在这种情况下，当如图4B所示设置增益变化阈值GLim时，增益限制器231将增益变化ΔGin的值Gin1限制到增益变化阈值GLim。然后，如图4C所示，增益限制器231和延迟电路232将在时间t1和t2之间超过增益变化阈值GLim的部分的增益变化(Gin1-GLim)转移到在时间t2和t3之间的下一单位时间Δt，如箭头P1所示。此外，在时间t2和t3之间，转移的增益变化(Gin1-GLim)超过增益变化阈值GLim，因此增益限制器231再次将增益变化限制到增益变化阈值GLim，并且增益限制器231和延迟电路232将超过增益变化阈值GLim的部分的增益变化(Gin1-2×GLim)转移到时间t3和t4之间的下一单位时间Δt，如图中箭头P2所示。因此，增益变化ΔGin被限制到增益变化阈值GLim或更小，如图5中的箭头P3和P4所示，通过控制原始增益数据Gin所生成的增益数据Gout从增益限制器231输出至图像处理部3中的γ校正电路31。
例如，如图6A所示，在增益数据Gin在时间t1迅速地从Gin1减小到0并且此后保持0的情况下，以与上述相同的方式控制增益变化，并且如图6B中箭头P5和P6所示，通过控制原始增益数据Gin的增益变化所生成的增益数据Gout从增益限制器231中输出。
重新参照图1。延迟电路15延迟从切换器14输出的色差信号Uin和Vin，并且使色差信号Uin和Vin与从增益生成部2输出的增益数据Gout同步输出至图像处理部3。
图像处理部3通过使用从增益生成部2输出并通过控制增益变化所生成的增益数据Gout，对从切换器14输出并经过延迟电路15的YUV信号(Yin，Uin，Vin)执行预定的图像处理，在根据本实施例的图像显示器中，图像处理部3包括对YUV信号(Yin，Uin，Vin)执行对比度改善处理的γ校正电路31。
如上所述，γ校正电路31通过使用增益数据Gout对YUV信号(Yin，Uin，Vin)执行对比度改善处理。更具体地，例如，如图7中的输入亮度电平-输出亮度电平特性所示，原始γ曲线γ1的对比度基于亮度电平被控制到增益数据Gout(例如，图中的增益数据Gout1、Gout2)所示的程度。当以这样的方式控制对比度时，例如，γ曲线γ1可以被校正为γ曲线γ2，其中，在中间亮度电平处的倾斜较陡，在低亮度电平和高亮度电平处的倾斜较缓，并且可以改善尤其在具有大频率值的亮度电平周围(如图2和7所示，在中间亮度电平周围)的对比度。因此，可以更有效地改善在图像处理之后的整个YUV信号(Yout，Uout，Vout)的对比度。在图像处理(控制对比度)之后的YUV信号(Yout，Uout，Vout)输出到矩阵电路41。
在通过图像处理部3进行图像处理之后，矩阵电路41由YUV信号(Yout，Uout，Vout)再生RGB信号，并将RGB信号(Rout，Gout，Bout)输出至驱动器42。
驱动器42基于从矩阵电路41输出的RGB信号(Rout，Gout，Bout)生成用于显示器5的驱动信号，并将驱动信号输出至显示器5。
根据从驱动器42输出的驱动信号，显示器5基于图像处理部3的图像处理之后的YUV信号(Yout，Uout，Vout)显示图像。显示器5可以是任何类型的显示装置，例如，使用CRT(阴极射线管)51、LCD(液晶显示器)52、和PDP(等离子体显示板，未示出)等。
在这种情况下，YUV信号(Yin，Uin，Vin)对应于本发明中的“输入图像数据”的具体实例，以及YUV信号(Yout，Uout，Vout)对应于本发明中的“图像处理数据”的具体实例。此外，亮度分布检测电路21对应于本发明中的“取得装置”的具体实例，增益限制器231对应于本发明中的“增益变化检测装置”的具体实例，以及增益限制器231和延迟电路232对应于本发明中的“控制装置”的具体实例。此外，γ校正电路31对应于本发明中的“图像处理装置”的具体实例。
接下来，参照图1至图7，下面将描述根据本实施例的图像显示器的操作。
首先，将要输入至图像显示器的图像信号被解调为YUV信号。更具体地，来自TV的TV信号被调谐器11解调为复合信号，并且来自VCR或DVD1的复合信号直接输入到图像显示器。然后，复合信号在Y/C分离电路12中被分成亮度信号Y1和色度信号C1，然后，在色度解调器13中亮度信号Y1和色度信号C1被解码为YUV信号(Y1，U1，V1)。另一方面，来自DVD2的YUV信号(Y2，U2，V2)直接输入到图像显示器。
接下来，在切换器14中，选择YUV信号(Y1，U1，V1)或YUV信号(Y2，U2，V2)作为YUV信号(Yin，Uin，Vin)输出。然后，将YUV信号(Yin，Uin，Vin)中的亮度信号Yin输出至增益生成部2和图像处理部3中的γ校正电路31，并且将色差信号Uin和Vin输出至延迟电路15。
在增益生成部2中，基于输入的亮度信号Yin，执行生成增益数据Gout的下列操作。
更具体地，首先，例如，在亮度分布检测电路21中，基于从切换器14输出的YUV信号(Yin，Uin，Vin)的亮度信号Yin，以如图2所示的直方图分布检测亮度分布，并输出亮度分布作为亮度分布数据Hout1。接下来，在增益计算电路22中，基于亮度分布数据Hout1，计算增益数据Gin。在增益变化控制部23中，在增益限制器231中检测增益数据Gin的增益变化ΔGin，并将增益变化ΔGin限制到增益变化阈值GLim或更小。此外，在增益变化ΔGin超过增益变化阈值GLim的情况下，超过增益变化阈值GLim的部分的增益变化(ΔGin-GLim)通过增益限制器231和延迟电路232转移到下一图像帧。因此，生成在控制增益变化后的增益数据Gout，并将其从增益生成部2输出至图像处理部3。
另一方面，在延迟电路15中，色差信号Uin和Vin被延迟，结果，使它们与从增益生成部2中输出的增益数据Gout同步。
接下来，在图像处理部3中的γ校正电路31中，基于从切换器14输出的亮度信号Yin和从切换器14输出并经过延迟电路15的色差信号Uin和Vin，通过使用由增益生成部2提供的增益数据Gout对YUV信号(Yin，Uin，Vin)执行对比度改善处理。更具体地，基于亮度电平，将对比度控制到增益数据Gout所示的程度。
在这种情况下，由增益生成部2提供的增益数据Gout是上述控制增益变化之后的数据。因此，即使在特定亮度电平段的增益Gin迅速地改变(增加或减小)(例如，通过集中在特定亮度电平段的亮度分布的DC变动，例如在图4A和6A所示的增益数据Gin)的情况下，在单位时间Δt的增益变化ΔGin被限制到增益变化阈值GLim或更小，因此与使用没有对增益变化进行修改的增益数据Gin相比，减小了在未修改的YUV信号(Yin，Uin，Vin)与已修改的YUV信号(Yout，Uout，Vout)之间的改变。
接下来，在矩阵电路41中，在对比度处理之后，由YUV信号(Yout，Uout，Vout)再生RGB信号(Rout，Gout，Bout)，然后驱动器42基于RGB信号(Rout，Gout，Bout)生成驱动信号，并且基于驱动信号在显示器5上显示图像。
如上所述，在本实施例中，在增益生成部2中的亮度分布检测电路21以从切换器14输出的YUV信号(Yin，Uin，Vin)的直方图分布检测亮度分布；增益计算电路22和增益变化控制部23中的增益限制器231基于亮度分布数据Hout1来检测增益变化ΔGin；增益限制器231将增益变化ΔGin限制到预定增益变化阈值GLim或更小；增益限制器231和延迟电路232将超过增益变化阈值GLim的部分的增益变化(ΔGin-GLim)转移到下一图像帧，从而控制增益变化ΔGin；以及图像处理部3中的γ校正电路31基于控制增益变化之后的增益变化ΔGin来对YUV信号(Yin，Uin，Vin)执行图像处理(对比度控制)，所以不管亮度分布的方式如何，可以防止由于图像处理而产生的图像质量的异常改变。
【第二实施例】
接下来，将在下面描述本发明的第二实施例。根据该实施例的图像显示器在根据第一实施例的图像显示器中的增益生成部2中还包括APL(平均图像电平)检测电路24，以及还包括在增益变化控制部23中的ΔAPL计算电路233和延迟电路234。
图8示出根据本实施例的增益生成部2的结构。根据本实施例的增益生成部2包括亮度分布检测电路21、增益计算电路22、增益变化控制部23、和APL检测电路24。此外，增益变化控制部23包括增益限制器231、延迟电路232、ΔAPL计算电路233、和延迟电路234。相同的部件通过与第一实施例相同的标号来表示，将不再进一步描述。
APL检测电路24基于从切换器14输出的YUV信号(Yin，Uin，Vin)中的亮度信号Yin来检测每单位数据区(例如，每场)的平均图像电平。检测到的平均图像电平APLout输出至增益变化控制部23中的ΔAPL计算电路233和延迟电路234。
ΔAPL计算电路233检测从APL检测电路24输出的特定图像帧的平均图像电平(例如，第n个(n为自然数)图像帧的平均图像电平APLout(n))与下一图像帧的平均图像电平(例如，第(n+1)个图像帧的平均图像电平APLout(n+1))之间的差值，也就是，平均图像电平变化ΔAPLout(例如，ΔAPL(n+1)＝APLout(n+1)-APLout(n))。此外，延迟电路234将从APL检测电路24输出的平均图像电平APLout的数据延迟每图像帧的时间(例如，上述单位时间Δt)，以将数据提供给ΔAPL计算电路233。
在这种情况下，ΔAPL计算电路233对应于本发明中的“APL(平均图像电平)变化检测装置”的具体实例。
在根据本实施例的增益生成部2中，基于输入的亮度信号Yin来执行生成增益数据Gout的下列操作。
首先，在亮度分布检测电路21中，基于亮度信号Yin来检测亮度分布数据Hout1，然后增益计算电路22基于亮度分布数据Hout1来计算增益数据Gin。此外，在APL检测电路24中，基于亮度信号Yin来检测图像帧的平均图像电平APLout，并且ΔAPL计算电路233和延迟电路234检测平均图像电平变化ΔAPLout。然后，在增益限制器231中，由增益数据Gin检测增益变化ΔGin，并且将增益变化ΔGin限制到增益变化阈值GLim或更小。
在这种情况下，根据本实施例的增益限制器231根据由ΔAPL计算电路233提供的平均图像电平量ΔAPLout来改变增益变化阈值GLim。更具体地，例如，如图9所示，设置增益变化阈值GLim，使得其以多阶(在此情况下，为3阶)进行改变，方式为：在ΔAPLout＜ΔAPLout1的小改变区ΔAPLout(S)中，增益变化阈值GLim＝GLim(S)；在ΔAPLout1≤ΔAPLout＜ΔAPLout2的中改变区ΔAPLout(M)中，增益变化阈值GLim＝GLim(M)；以及在ΔAPLout2≤ΔAPLout的大改变区ΔAPLout(L)中，增益变化阈值GLim＝GLim(L)。更具体地，将小改变区ΔAPLout(S)中的增益变化阈值GLim(S)和大改变区ΔAPLout(L)中的增益变化阈值GLim(L)设置为小于中改变区ΔAPLout(M)中的增益变化阈值GLim(M)。小改变区ΔAPLout(S)、中改变区ΔAPLout(M)、和大改变区ΔAPLout(L)分别对应于本发明中的“第一区”、“第三区”、和“第二区”的具体实例。
在以这种方式设置增益变化阈值GLim的情况下，在小改变区ΔAPLout(S)中，如在第一实施例的情况，在单位时间Δt的增益变化ΔGin被限制到增益变化阈值GLim(S)或更小；因此，例如，如图4A和6A所示，即使在通过集中在特定亮度电平段的亮度分布中轻微DC变动，特定亮度电平段的增益Gin迅速改变(增加或减小)(即，增益变化ΔGin较大)的情况下，与使用没有对增益变化进行修改的增益数据Gin相比，减小了在未修改的YUV信号(Yin，Uin，Vin)与已修改的YUV信号(Yout，Uout，Vout)之间的改变。此外，即使在将增益变化阈值GLim(S)设置为小于在中改变区ΔAPLout(M)中的增益变化阈值GLim(M)的情况下，平均图像电平变化ΔAPLout很小(DC变动很小)，所以自然地显示基于控制对比度之后的YUV信号(Yout，Uout，Vout)的图像。
此外，在中改变区ΔAPLout(M)中，设置增益变化阈值GLim(M)增加(取消增益变化阈值GLim的限制)，在平均图像电平变化ΔAPLout大到一定程度(中等程度)的情况下，可以迅速改变增益数据Gout，使得在未修改的YUV信号(Yin，Uin，Vin)与已修改的YUV信号(Yout，Uout，Vout)之间的变化可以跟随平均图像电平的改变，所以可以避免图像质量的改变的异常抑制。
此外，在大改变区ΔAPLout(L)中，设置增益变化阈值GLim(L)减小(控制增益阈值GLim)，所以在平均图像电平变化ΔAPLout很大的情况下，例如，在景物改变的情况下，限制增益变化ΔGin，防止了在改变亮度时图像质量的异常改变。
因此，在本实施例中，增益生成部2包括APL检测电路24、ΔAPL计算电路233、和延迟电路234，并且根据由ΔAPL计算电路233提供的平均图像电平变化ΔAPLout，增益限制器231改变增益变化阈值GLim，所以除了在第一实施例中的效果，根据平均图像电平变化可以更有效地防止由于图像处理所产生的图像质量的异常改变。
【第三实施例】
接下来，将在下面描述本发明的第三实施例。根据实施例的图像显示器在根据第一或第二实施例的图像显示器中的增益生成部2中的亮度分布检测电路21和增益计算电路22之间还包括平准化部25。基于根据图1所示的第一实施例的增益生成部2给出以下描述，然而，同样适用于根据图8所示的第二实施例的增益生成部2。
图10示出根据本实施例的增益生成部2的结构，根据本实施例的增益生成部2包括亮度分布检测电路21、平准化部25、增益计算电路22、和增益变化控制部23。相同的部件用与第一实施例相同的标号来表示，将不再进一步描述。
平准化部25包括分布限制器和分布滤波器等(未示出)。平准化部25对应于本发明中的“平准化装置”的具体实例。
分布限制器是在从亮度分布检测电路21输出的亮度分布数据Hout1中将直方图的频率限制到预定阈值或更小的电路。更具体地，例如，如图11A所示的亮度分布20B中的P7所示，在分布集中在特定亮度电平段，以及在频率值等于或大于分布阈值HLim的情况下，如图11B所示的亮度分布20C中的P8所示，消除了等于或大于分布阈值HLim的频率值。从而，减小了直方图中特定亮度电平段的分布集中，且使分布平准化。因此，将平准化的亮度分布数据Hout2输出至增益计算电路23。
因此，由增益生成部2提供的增益数据Gout以通过分布限制器平准化的亮度分布数据Hout2为基础，因此，例如，如在图12所示的亮度分布20C的情况下，即使移动分布集中的亮度电平段，如箭头P9和P10所示，与基于没有修改的亮度分布数据Hout1的增益数据的情况相比，减小了在未修改的YUV信号(Yin，Uin，Vin)与已修改的YUV信号(Yout，Uout，Vout)之间的改变。
另一方面，分布滤波器计算关于在通过亮度分布检测电路21生成的亮度分布数据Hout1中多个连续亮度电平段的每个的加权平均值，并且用加权平均值代替原始频率值，并将加权平均值作为亮度分布数据Hout2输出。
下面将参照例如图13A和13B分别所示的亮度分布20D和20E，给出更加具体的描述。例如，如图13A所示的亮度分布20D所示，在特定亮度电平段(左侧的亮度电平段)的频率值为20，在该亮度电平段右侧的亮度电平段(中间的亮度电平段)的频率值为100，以及在中间亮度电平段右侧的亮度电平段(右侧的亮度电平段)的频率值为20，即，分布集中在中间的亮度电平段的情况下，通过下列公式(1)至(3)计算在关于多个(此种情况下为三个)连续亮度电平段的每个的亮度电平段的加权平均值Ave(left)、Ave(middle)和Ave(right)。进一步，在此种情况的加权为(left∶middle∶right)＝(1∶2∶1)作为实例。
Ave(left)＝(0×1+20×2+100×1)/(1+2+1)＝35…(1)
Ave(middle)＝(20×1+100×2+20×1)/(1+2+1)＝60…(2)
Ave(right)＝(100×1+20×2+0×1)/(1+2+1)＝35…(3)
因此，当在原始亮度电平段中的频率值分别被由公式(1)至(3)计算的加权平均值Ave(left)、Ave(middle)、和Ave(right)代替时，生成图13B中所示的亮度分布20E。与原始亮度分布20D相比，在亮度分布20E中，如图中的箭头P11至P13所示，左侧亮度电平段的频率值从20增加到35，中间亮度电平段的频率值从100减小到60，以及右侧亮度电平段的频率值从20增加到35，因此明显地减小了在中间亮度电平段上的分布集中，并且使分布平准化。
如上所述，在本实施例中，增益生成部2包括平准化部25，以通过减小在特定亮度电平段的分布集中来进行平准化处理。所以可以基于平准化的亮度分布数据Hout2来生成增益数据Gout，以及除了在第一或第二实施例中的效果，可以进一步减小由于图像处理所产生的图像质量的异常改变。
在本实施例中，描述了平准化部25包括分布限制器或分布滤波器的情况，然而，平准化部25可以包括分布限制器和分布滤波器。更具体地，分布限制器将亮度分布的频率值限制到分布阈值HLim或更小，而分布滤波器在限制频率值之后计算在亮度分布数据中的加权平均值，并用加权平均值代替原始平均值，以输出加权平均值。在这样的结构中，可以通过使用分布限制器和分布滤波器进一步减小图像质量的异常改变。它们可以以相反地顺序设置。
尽管参照第一、第二、和第三实施例描述了本发明，但是本发明并不限于这些实施例，可以有各种修改。
例如，在上述实施例中，描述了在亮度分布20A至20E中的亮度电平被划分为8段(8灰度级)的情况，然而，增益变化控制部23或APL检测电路24可以根据亮度电平段的数目来执行控制增益变化ΔGin的操作或检测平均图像电平APLout的操作。类似地，作为平准化部25的分布限制器或分布滤波器可以根据亮度电平段的数目来执行平准化处理。更具体地，由于在特定亮度电平段的分布集中所引起的图像质量的异常改变在如上所述的亮度电平段的数目很小的情况下尤其明显，所以仅在亮度电平段的数目等于或小于临界数目的情况下执行这些操作。在这样的结构中，在其中图像质量的异常改变可以忽略的亮度电平段的数目的情况下，可以中止这些操作，以改善整个图像处理的处理速度。
此外，在上述实施例中，描述了图像处理部3包括γ校正电路31的情况，然而，图像处理部3的结构不限于这种情况，例如，图像处理部3可以包括用于图像处理的另一个电路，或可以包括多个这样的电路。
本领域技术人员应该理解，根据设计要求和其他因素，可以有多种修改、组合、再组合和改进，均应包含在本发明的权利要求或等同物的范围之内。

Claims (14)

1.一种图像处理设备，包括：
取得装置，用于取得输入图像数据中每个图像帧的亮度直方图；
增益变化检测装置，用于基于所取得的亮度直方图来检测图像帧之间的增益变化，所述增益表示图像处理的程度；
控制装置，用于在图像帧的增益变化超过增益变化阈值的情况下将所述增益变化限制到所述增益变化阈值，并修改所述增益变化，使得将超过所述增益变化阈值的部分转移到下一图像帧的增益变化；以及
图像处理装置，用于基于所修改的增益变化来对所述输入图像数据执行图像处理。
2.根据权利要求1所述的图像处理设备，还包括：
APL(平均图像电平)变化检测装置，用于检测在所述输入图像数据的图像帧之间的APL变化，
其中，所述控制装置基于由所述APL变化检测装置检测的APL变化来改变阈值电平。
3.根据权利要求2所述的图像处理设备，其中，
所述控制装置根据所述APL变化以分阶段方式不连续地改变所述增益变化阈值。
4.根据权利要求3所述的图像处理设备，其中，
所述控制装置将在APL变化的第一区中的增益变化阈值和在APL变化的第二区中的增益变化阈值设置为小于在第三区中的增益变化阈值，所述第三区位于所述第一区与所述第二区之间，在所述第二区中的所述APL变化大于在所述第一区中的所述APL变化。
5.根据权利要求1所述的图像处理设备，还包括：
平准化装置，用于对通过所述取得装置取得的所述亮度直方图进行平准化处理，
其中，所述增益变化检测装置基于经过平准化处理的所述亮度直方图来检测所述增益变化。
6.根据权利要求5所述的图像处理设备，其中，
所述平准化装置通过将所述亮度直方图的频率限制到频率阈值来对所述亮度直方图进行平准化处理。
7.根据权利要求5所述的图像处理设备，其中，
所述平准化装置通过计算关于在所述亮度直方图中的多个连续亮度电平段的每段的加权平均值，然后用计算出的所述加权平均值代替在每个亮度电平段的频率值，来对所述亮度直方图进行平准化处理。
8.根据权利要求6所述的图像处理设备，其中，
所述平准化装置通过计算关于在所述亮度直方图中的多个连续亮度电平段的每段的加权平均值，然后用计算出的所述加权平均值代替在每个亮度电平段的频率值，而且限制在所述亮度直方图中的所述频率，来对所述亮度直方图进行平准化处理。
9.根据权利要求1所述的图像处理设备，其中，
所述控制装置在所述亮度直方图中的亮度电平段的数量等于或小于临界数量的情况下修改所述增益变化。
10.根据权利要求1所述的图像处理设备，其中，
所述图像处理装置包括用于改善所述输入图像数据的对比度的γ校正电路。
11.一种图像显示器，包括：
取得装置，用于取得输入图像数据中每个图像帧的亮度直方图；
增益变化检测装置，用于基于所取得的亮度直方图来检测图像帧之间的增益变化，所述增益表示图像处理的程度；
控制装置，用于在图像帧的增益变化超过增益变化阈值的情况下将所述增益变化限制到所述增益变化阈值，并修改所述增益变化，使得将超过所述增益变化阈值的部分转移到下一图像帧的增益变化；
图像处理装置，用于基于所修改的增益变化来对所述输入图像数据执行图像处理，从而生成经过处理的图像数据；以及
显示装置，用于基于所述经过处理的图像数据来显示图像。
12.一种图像处理方法，包括步骤：
取得输入图像数据中每个图像帧的亮度直方图；
基于所取得的亮度直方图来检测图像帧之间的增益变化，所述增益表示图像处理的程度；
在图像帧的增益变化超过增益变化阈值的情况下将所述增益变化限制到所述增益变化阈值，并修改所述增益变化，使得超过所述增益变化阈值的部分被转移到下一图像帧的增益变化；以及
基于所修改的增益变化来对所述输入图像数据执行图像处理。
13.一种图像处理设备，包括：
取得部，用于取得输入图像数据中每个图像帧的亮度直方图；
增益变化检测部，用于基于所取得的亮度直方图来检测图像帧之间的增益变化，所述增益表示图像处理的程度；
控制部，用于在图像帧的增益变化超过增益变化阈值的情况下将所述增益变化限制到所述增益变化阈值，并修改所述增益变化，使得将超过所述增益变化阈值的部分转移到下一图像帧的增益变化；以及
图像处理部，用于基于所修改的增益变化来对所述输入图像数据执行图像处理。
14.一种图像显示器，包括：
取得部，用于取得输入图像数据中每个图像帧的亮度直方图；
增益变化检测部，用于基于所取得的亮度直方图来检测图像帧之间的增益变化，所述增益表示图像处理的程度；
控制部，用于在图像帧的增益变化超过增益变化阈值的情况下将所述增益变化限制到所述增益变化阈值，并修改所述增益变化，使得将超过所述增益变化阈值的部分转移到下一图像帧的增益变化；
图像处理部，用于基于所修改的增益变化来对所述输入图像数据执行图像处理，从而生成经过处理的图像数据；以及
显示部，用于基于所述经过处理的图像数据来显示图像。
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