DE10055295A1

DE10055295A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Schwarzwertstreckung

Info

Publication number: DE10055295A1
Application number: DE10055295A
Authority: DE
Inventors: Injun Hwang
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 1999-11-04
Filing date: 2000-11-03
Publication date: 2001-05-10
Also published as: US6600519B1; NL1020384C2; NL1020384A1; KR100346840B1; KR20010067348A; NL1016523C2; NL1016523A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Streckung des Schwarzwertes eines Eingabebildsignals. DOLLAR A Erfindungsgemäß wird das Bildsignal empfangen und daraus ein Halbbild-Minimalwert und zudem ein Halbbild-Maximalwert oder ein Dunkelbereich-Mittelwert extrahiert. Weiter wird ein Kipppunkt extrahiert, der einen zu streckenden Dunkelbereich begrenzt. Dann wird ein erster Gradient anhand des Halbbild-Minimalwertes und des Kipppunktes und einer nutzerseitigen Gradieteneinflussgröße bestimmt. Mit diesem Gradienten wird dann der Schwarzwert des Bildsignals gestreckt. DOLLAR A Verwendung zur Schwarzwertstreckung in Bildverarbeitungssystemen.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schwarzwertstreckungsvor richtung insbesondere für Bildsignalverarbeitungssysteme und auf ein zugehöriges Schwarzwertstreckungsverfahren.

Im allgemeinen ist der Dynamikbereich eines eingegebenen Bildsignals schmaler als der fixierte Bereich der Hardware zur Verarbeitung von Bildsignalen. Mit dem fixierten Bereich der Hardware ist hierbei der Bereich vom Minimalwert zum Ma ximalwert eines Bildsignals gemeint, das durch ein Bildsig nalverarbeitungssystem angezeigt werden kann. Wenn ein Bild signal, dessen Dynamikbereich schmaler als der Bereich der Hardware ist, in ein Bildsignalverarbeitungssystem eingegeben wird, wird der Dynamikbereich des Bildsignals bis zum Bereich der Hardware hin gestreckt, um auf diese Weise die Auflösung des Bildsignals zu erhöhen.

Andererseits ist die Bildqualität in Dunkelbereichen eines Bildschirms wichtiger als in hellen Bereichen, so dass Versu che gemacht wurden, die Auflösung im Dunkelbereich zu erhö hen. Das Erhöhen der Auflösung für den Dunkelbereich eines Bildschirms wird als "Schwarzstreckung" oder "Schwarzaufwei tung" bezeichnet. Zudem erscheint der ganze Bildschirm weiß und undeutlich, wenn im Dunkelbereich fast kein Bildsignal existiert. Mit anderen Worten wird der Dynamikbereich des Bildsignals, wenn er auf den hellen Bereich konzentriert wird, im dunklen, d. h. schwarzen Bereich ausgedehnt, um die Bildqualität zu verbessern. Die Bezeichnung "Bildsignal" be zieht sich vorliegend auf die "Helligkeit" des Bildsignals, die eines von mehreren Signalen darstellt, die verwendet wer den, um das Bild auszudrücken.

Es gibt zwei typische Schwarzwertstreckungstechniken. Eine erste Vorgehensweise besteht darin, den minimalen und maxi malen Wert im Dynamikbereich eines eingegebenen Bildsignals zu detektieren, einen Kipppunkt zu berechnen, von dem ab die Schwarzwertstreckung beginnt, und das Bildsignal, dessen Pe gel kleiner als der Kipppunkt ist, proportional zur Differenz zwischen dem Kipppunkt und den Bildsignalpegeln zu strecken. Diese herkömmliche Schwarzwertstreckungstechnik ist in Fig. 1 illustriert. Wie daraus ersichtlich, wird ein Kipppunkt Yt, ab dem die Schwarzwertstreckung beginnt, durch folgende Glei chung (1) bestimmt:

Yt = Ymin + RT . (Ymax - Ymin) (1)

wobei Ymin den Minimalwert eines eingegebenen Bildsignals Yin, RT das Verhältnis vom Dunkelbereich zum gesamten Dyna mikbereich des eingegebenen Bildsignals und Ymax den Maximal wert des eingegebenen Bildsignals Yin repräsentieren.

Bei dem in Fig. 1 veranschaulichten Schwarzwertstreckungsver fahren wird der Schwarzwert des Bildsignals Yin unter Verwen dung eines vorgegebenen Gradienten, z. B. G1, G2 oder G3, ge mäß dem Dynamikbereich des eingegebenen Bildsignals Yin unab hängig vom Hardware-Bereich des verwendeten Bildverarbei tungssystems ausgedehnt, wie durch die nachstehende Gleichung (2) ausgedrückt:

Yout = Yin + G.(Yin - Yt) (2)

wobei Yout das Ergebnis der Schwarzwertstreckung des eingege benen Bildsignals Yin repräsentiert und G einen vorgegebenen Gradienten bezeichnet, z. B. G1, G2 oder G3. In Fig. 1 reprä sentieren gestrichelte Linien 12, 14 und 16 die Resultate ei ner Schwarzwertstreckung des eingegebenen Bildsignals Yin un ter Verwendung der Gradienten G1, G2 bzw. G3. Mit anderen Worten wird der Schwarzwert unterhalb des Kipppunktes Yt pro portional zur Differenz zwischen dem Schwarzwert des eingege benen Bildsignals Yin und dem Kipppunkt Yt gedehnt.

In dem Fall, in welchem ein Bildschirm einen konsistenten Dunkelton aufweist, beispielsweise beim Anzeigen einer Nacht szene, d. h. wenn der Dynamikbereich eines eingegebenen Bild signals schmal ist, wird der Schwarzwert des Bildsignals nur wenig gestreckt. Wenn ein gewisser Kontrast im angezeigten Bild erscheint, d. h. der Dynamikbereich eines eingegebenen Bildsignals weit ist, wird der Schwarzwert des Bildsignals hingegen breiter gestreckt, wodurch ein deutlicheres Bild an gezeigt wird. Selbst wenn jedoch keine Notwendigkeit besteht, den Dunkelbereich zu strecken, d. h. wenn der Dynamikbereich des eingegebenen Bildsignals so weit wie der Bereich der Hardware ist, kann ein unerwünschtes Strecken des Schwarzwer tes auftreten. In diesem Fall werden fast alle Signalpegel des Dunkelbereiches kleiner als der Minimalwert des Hardware- Bereichs, so dass im Dunkelbereich keine Bilddetails zu er kennen sind.

Eine zweite Schwarzwertstreckungstechnik besteht darin, den Minimalwert Ymin eines Bildschirms auf den Minimalpegel des Hardware-Bereichs zu strecken, wodurch der Dunkelbereich un terhalb des Kipppunktes Yt gestreckt wird. Diese zweite Schwarzwertstreckungstechnik ist in Fig. 2 illustriert. Wie daraus ersichtlich, wird der Minimalwert Ymin eines Bild schirms stets auf den Minimalpegel des fixierten Hardware- Bereichs gestreckt, um den Schwarzwert des Bildsignals zu strecken, wie durch die nachstehende Gleichung (3) ausge drückt:

Yout = Yt/(Yt - Ymin) . (Yin - Yt) + Yt (3)

wobei Yt/(Yt - Ymin) der Gradient einer gestrichelten Linie 22 ist, der unter Verwendung zweier Punkte B und Yt berechnet wird. Der rechte Ausdruck der Gleichung (3) kann in folgende Gleichung (4) umformuliert werden, die mehr der Form der obi gen Gleichung (2) entspricht:

Yout = Yin + (Yt/(Yt - Ymin) - 1).(Yin - Yt) (4)

wobei Yt/(Yt - Ymin) - 1 dem Gradienten G von Gleichung (2) ent spricht.

Bei der zweiten Schwarzwertstreckungstechnik kann der Mini malpegel des Signals, auf welches das Signal gestreckt wird, nicht niedriger als der Minimalpegel des Hardware-Bereichs, d. h. null, sein. Aus diesem Grund fällt das schwarzwertge streckte Signal im Unterschied zur ersten herkömmlichen Schwarzwertstreckungstechnik nicht unter den Minimalpegel des Hardware-Bereichs, auch wenn ein Bildsignal mit weitem Dyna mikbereich eingegeben wird. Jedoch wird der Minimalwert Ymin des Bildsignals selbst für ein eingegebenes Bildsignal mit schmalem Dynamikbereich, wie bei einer Nachtszene mit konsi stentem Ton, auf den Minimalpegel des Hardware-Bereichs ver ringert, um den Schwarzwert des Signals zu strecken. Dadurch wird der Dunkelbereich des Bildschirms undeutlich.

Beide oben erläuterten, herkömmlichen Schwarzwertstreckungs techniken können somit einen Fehler beim Extrahieren des mi nimalen und/oder maximalen Wertes eines Bildschirms aufgrund von im Bildschirm vorhandenem Impulsrauschen verursachen, was zu Flackern führen kann. Außerdem kann die Extraktion des mi nimalen und maximalen Wertes des Bildschirms durch das ange zeigte Schwarz- oder Weißwertsignal ungünstig beeinflusst werden, wenn an einer bestimmten Stelle des Bildschirms ein kontinuierliches Schwarz- oder Weißwertsignal angezeigt wird, z. B. Insert-Daten.

Der Erfindung liegt als technisches Problem die Bereitstel lung einer Vorrichtung und eines Verfahrens zur Schwarzwert streckung eines eingegebenen Bildsignals zugrunde, mit denen sich Bildflackern aufgrund von Impulsrauschen und nachteilige Bildeinflüsse im Fall eines kontinuierlichen Schwarz- oder Weißwertsignals, wie bei Insert-Daten, weitestgehend vermei den lassen.

Die Erfindung löst dieses Problem durch die Bereitstellung einer Schwarzwertstreckungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, 4 oder 9 sowie eines zugehörigen Schwarzwert streckungsverfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 13 oder 15.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unter ansprüchen angegeben.

Vorteilhafte, nachfolgend näher beschriebene Ausführungsfor men der Erfindung sowie die zu deren besseren Verständnis oben erläuterten, herkömmlichen Ausführungsbeispiele sind in den Zeichnungen dargestellt, in denen zeigen:

Fig. 1 ein Diagramm zur Veranschaulichung einer ersten herkömmlichen Schwarzwertstreckungstechnik,

Fig. 2 ein Diagramm zur Veranschaulichung einer zweiten herkömmlichen Schwarzwertstreckungstechnik,

Fig. 3 ein Blockschaltbild einer ersten erfindungsgemäßen, adaptiven Schwarzwertstreckungsvorrichtung,

Fig. 4 ein detaillierteres Blockschaltbild der Vorrichtung von Fig. 3,

Fig. 5 einen Bildsignalverlauf zur Veranschaulichung der Eigenschaften eines horizontalen Tiefpassfilters von Fig. 4,

Fig. 6 ein Diagramm über den Zusammenhang zwischen Ver stärkung und Grenzfrequenz des horizontalen Tief passfilters von Fig. 4,

Fig. 7 ein Diagramm der Sprungantwortcharakteristika eines vertikalen Tiefpassfilters von Fig. 4,

Fig. 8 ein Diagramm der Sprungantwortcharakteristika eines Halbbild-Tiefpassfilters von Fig. 4,

Fig. 9 ein Diagramm zur Veranschaulichung der Schwarzwert streckung eines Bildsignals durch die adaptive Schwarzwertstreckungsvorrichtung von Fig. 4,

Fig. 10 ein Blockschaltbild einer zweiten erfindungsgemäßen Schwarzwertstreckungsvorrichtung,

Fig. 11 ein detaillierteres Blockschaltbild der Vorrichtung von Fig. 10,

Fig. 12 ein Diagramm zur Veranschaulichung der Schwarzwert streckung eines Bildsignals durch die Vorrichtung von Fig. 11,

Fig. 13 ein Flussdiagramm eines von der Vorrichtung von Fig. 4 verwendbaren Schwarzwertstreckungsverfahrens und

Fig. 14 ein Flussdiagramm eines von der Vorrichtung von Fig. 11 verwendbaren Schwarzwertstreckungsverfah rens.

Fig. 3 zeigt eine erste erfindungsgemäße, adaptive Schwarz wertstreckungsvorrichtung mit einer Minimumwert- und Maximum wert-Extraktionseinheit 30 und einer adaptiven Schwarzwert streckungseinheit 50. Die Minimalwert- und Maximalwert- Extraktionseinheit 30 empfängt ein Bildsignal Yin, extrahiert den Halbbild-Minimalwert Ymin und den Halbbild-Maximalwert Ymax, d. h. den Minimal- und Maximalwert jedes Halbbildes des Bildsignals Yin, und gibt den Halbbild-Minimalwert Ymin und den Halbbild-Maximalwert Ymax ab.

Die adaptive Schwarzwertstreckungseinheit 50 berechnet einen Kipppunkt Yt, der einen zu streckenden Dunkelbereich be grenzt, unter Verwendung des Halbbild-Minimalwertes Ymin und des Halbbild-Maximalwertes Ymax jedes Halbbildes. Außerdem berechnet die adaptive Schwarzwertstreckungseinheit 50 einen ersten Gradienten G1 zur Verwendung beim Strecken des Halb bild-Minimalwertes Ymin auf einen vorgebbaren Wert unter Ver wendung des Kipppunktes Yt und des Halbbild-Minimalwertes Ymin. Der vorgegebene Wert entspricht dem Minimalpegel des Hardware-Bereichs eines verwendeten Bildsignalverarbeitungs systems, z. B. dem Wert null. Die adaptive Schwarzwertstre ckungseinheit 50 wählt den ersten Gradienten G1 oder einen zweiten Gradienten G2, der von Systemnutzern definiert wird, gemäß dem Dynamikbereich des eingegebenen Bildsignals Yin aus und streckt den Schwarzwert des Bildsignals Yin unter Verwen dung des ausgewählten Gradienten.

Zum Strecken des Schwarzwertes des eingegebenen Signals Yin wird der erste Gradient G1 ausgewählt, wenn der Dynamikbe reich des Bildsignals Yin weit ist, während der zweite Gra dient G2 ausgewählt wird, wenn der Dynamikbereich des Bild signals Yin schmal ist. Dies bedeutet, dass die erfindungsge mäße Schwarzwertstreckungsvorrichtung in der Lage ist, den Schwarzwert des eingegebenen Bildsignals Yin abhängig vom Dy namikbereich des Bildsignals Yin adaptiv zu strecken.

Wie aus dem detaillierteren Blockschaltbild von Fig. 4 er sichtlich, beinhaltet die Minimalwert- und Maximalwert- Extraktionseinheit 30 ein erstes Tiefpassfilter (LPF) 32, ein zweites LPF 38 und ein Halbbild-LPF 44. Die adaptive Schwarz wertstreckungseinheit 50 beinhaltet einen Kipppunktextraktor 52, einen Gradientenkalkulator 54, ein Schwarzwertstreckungs mittel 64 und einen Bildsignalausgabeteil 68.

Das erste LPF 32 unterzieht das Bildsignal Yin einer Tief passfilterung, um von jeder Zeile Impulsrauschen zu beseiti gen, und extrahiert den Zeilen-Minimalwert Lmin und den Zei len-Maximalwert Lmax, d. h. den Minimal- und Maximalwert jeder Zeile, aus dem rauschfreien Signal. Mit dieser Maßnahme wird ein möglicher Fehler verhindert, nämlich dass Rauschen, z. B. Impulsrauschen, als der Zeilen-Minimalwert Lmin oder Zeilen- Maximalwert Lmax einer Zeile extrahiert wird. Das erste LPF 32 umfasst ein horizontales LPF 34 und einen Zeilenminimal wert- und Zeilenmaximalwert-Extraktor 36. Das horizontale LPF 34 unterzieht das Bildsignal Yin einer Tiefpassfilterung, um in jeder Zeile enthaltenes Impulsrauschen zu beseitigen. Der Zeilenminimalwert- und Zeilenmaximalwert-Extraktor 36 extra hiert den Zeilen-Minimalwert Lmin und den Zeilen-Maximalwert Lmax aus dem vom horizontalen LPF 34 abgegebenen Bildsignal, aus dem zuvor das Impulsrauschen entfernt wurde, und gibt den extrahierten Zeilen-Minimalwert Lmin und Zeilen-Maximalwert Lmax ab.

Fig. 5 veranschaulicht die Eigenschaften des horizontalen LPF 34 bezüglich eines eingegebenen Bildsignals Yin. Wie daraus ersichtlich, besitzt das Bildsignal Yin für eine Zeile ein erstes Intervall T1, in welchem der Pegel des Bildsignals Yin plötzlich fällt. Das erste Intervall T1 kann als Impulsrau schen oder als ein normales Signal betrachtet werden, abhän gig von den Filterungseigenschaften des horizontalen LPF 34. Mit anderen Worten ist das erste Intervall T1 als Impulsrau schen zu betrachten, wenn die Grenzfrequenz des horizontalen LPF 34 niedrig ist. Wenn selbige hingegen hoch ist, ist das erste Intervall T1 als Bildsignal Yin zu betrachten.

In der nachstehenden Tabelle 1 ist der Zusammenhang zwischen der Grenzfrequenz des horizontalen LPF 34 und dem ersten In tervall T1 dargestellt. Tabelle 1 veranschaulicht die Ände rungen des Intervalls T1, das als ein normales Bildsignal be trachtet werden kann, bezüglich der Grenzfrequenz des hori zontalen LPF 34.

Tabelle 1

Wie aus Tabelle 1 abgeleitet werden kann, ist das erste In tervall T1 mit niedriger werdender Grenzfrequenz zu erhöhen, um als ein normales Bildsignal erkannt zu werden. Fig. 6 ver anschaulicht die Beziehung zwischen der Verstärkung und der Grenzfrequenz des horizontalen LPF 34 von Fig. 4. Wie daraus ersichtlich, kann die Verstärkung des horizontalen LPF 34 in Abhängigkeit von der Grenzfrequenz eingestellt werden.

Das zweite LPF 38 unterzieht den Zeilen-Minimalwert Lmin und den Zeilen-Maximalwert Lmax, die vom ersten LPF 32 abgegeben werden, einer Tiefpassfilterung, um den Halbbild-Minimalwert Ymin bzw. den Halbbild-Maximalwert Ymax abzugeben. Wenn bei spielsweise Insert-Daten auf dem Bildschirm angezeigt werden, wird auf einigen Zeilen des Bildschirms kontinuierlich ein Schwarz- oder Weißwert der Insert-Signale angezeigt. Wenn mit diesen Schwarz- oder Weißwertsignalen nichts weiter unternom men würde, könnten diese jedoch als der Halbbild-Minimalwert Ymin oder Halbbild-Maximalwert Ymax extrahiert werden. Um das Auftreten dieser Art von Fehler zu verhindern, wenn auf be stimmten Zeilen eines Bildschirms kontinuierliche Schwarz- oder Weißwertsignale angezeigt werden, unterzieht das zweite LPF 38 den Schwarz- oder Weißpegel von Insert-Datensignalen einer Tiefpassfilterung, so dass für jedes Halbbild der Halb bild-Minimalwert Ymin und der Halbbild-Maximalwert Ymax exakt extrahiert werden können.

Speziell umfasst das zweite LPF 38 einen vertikalen LPF 40 und einen Halbbildminimalwert- und Halbbildmaximalwert- Extraktor 42. Das vertikale LPF 40 unterzieht die Zeilen- Minimalwerte Lmin und die Zeilen-Maximalwerte Lmax, die vom ersten LPF 32 abgegeben werden, einer vertikalen Tiefpassfil terung und gibt ein erstes Signal N1 bzw. ein zweites Signal N2 ab. Der Halbbildminimalwert- und Halbbildmaximalwert- Extraktor 42 extrahiert den Minimalwert des vom vertikalen LPF 40 abgegebenen ersten Signals N1 und gibt den Halbbild- Minimalwert Ymin ab. Außerdem extrahiert er den Maximalwert des zweiten Signals N2 und gibt den Halbbild-Maximalwert Ymax ab. Die Sprungantwortcharakteristika des vertikalen LPF 40 von Fig. 4 sind in Fig. 7 veranschaulicht. Wie daraus er sichtlich, besitzt das vertikale LPF 40 eine Sprungantwort charakteristik, die zwischen 4 und 90 Zeilen liegt.

Das Halbbild-LPF 44 unterzieht die Halbbild-Minimalwerte Ymin und die Halbbild-Maximalwerte Ymax, die vom zweiten LPF 38 abgegeben werden, einer Tiefpassfilterung, um von den vom zweiten LPF 38 abgegebenen Werten extreme Halbbild-Minimal werte Ymin und Halbbild-Maximalwerte Ymax zu entfernen. Die Sprungantwortcharakteristika des Halbbild-LPF 44 von Fig. 4 sind in Fig. 8 veranschaulicht. Wie daraus ersichtlich, be sitzt das Halbbild-LPF 44 eine Sprungantwortcharakteristik, die zwischen 3 und 180 Halbbildern liegt.

In der adaptiven Schwarzwertstreckungseinheit 50 extrahiert der Kipppunktextraktor 52 einen Kipppunkt Yt, der einen Dun kelbereich begrenzt, der gestreckt wird, unter Verwendung des Halbbild-Minimalwertes Ymin und des Halbbild-Maximalwertes Ymax, die vom Halbbild-LPF 44 abgegeben werden. Der Kipppunkt Yt kann von Systemnutzern verändert werden. Beispielsweise kann ein mitten zwischen dem Halbbild-Minimalwert Ymin und dem Halbbild-Maximalwert Ymax liegender Wert als Kipppunkt Yt definiert werden. Alternativ kann für jedes Feld als Kipp punkt Yt ein Eindrittel-Punkt oder Zweidrittel-Punkt zwischen dem Halbbild-Minimalwert Ymin und dem Halbbild-Maximalwert Ymax definiert werden. Der Kipppunkt-Extraktor 52 streckt au ßerdem den Halbbild-Minimalwert Ymin unter Verwendung des von Systemnutzern definierten zweiten Gradienten G2 gemäß der nachstehenden Gleichung (5) und vergleicht das Resultat der Streckung mit einem vorgegebenen Wert, nämlich dem Minimalpe gel des Hardware-Bereichs, d. h. null, und gibt ein erstes Auswahlsignal S1 ab:

Yout = Ymin + G2.(Ymin - Yt) (5)

Der Gradientenkalkulator 54 empfängt den Halbbild-Minimalwert Ymin und den Kipppunkt Yt und berechnet einen ersten Gradien ten G1 unter Verwendung der nachstehenden Gleichung (6), die dazu benutzt wird, den Halbbild-Minimalwert Ymin auf einen vorgegebenen Wert zu strecken:

G1 = Yt/(Yt - Ymin) - 1 (6)

Das Schwarzwertstreckungsmittel 64 wählt den ersten Gradien ten G1 oder den zweiten Gradienten G2 in Abhängigkeit vom ersten Auswahlsignal S1 aus und streckt den Schwarzwert des Bildsignals unter Verwendung des ausgewählten Gradienten G und des Kipppunktes Yt. Hierbei bestimmt der Kipppunkt- Extraktor 52, wenn das Ergebnis der Berechnung unter Verwen dung der obigen Gleichung (5) größer als null ist, dass der Dynamikbereich des Bildsignals Yin schmal ist, und gibt ein erstes Auswahlsignal S1 ab, welches das Schwarzwertstre ckungsmittel 64 dazu veranlasst, den zweiten Gradienten G2 auszuwählen und den Schwarzwert des Bildsignals Yin unter Verwendung des zweiten Gradienten G2 zu strecken. Wenn hinge gen das Ergebnis der Berechnung anhand der obigen Gleichung (5) kleiner als null ist, schließt der Kipppunkt-Extraktor 52 darauf, dass der Dynamikbereich des Bildsignals Yin breit ist, und gibt ein Auswahlsignal S1 ab, welches das Schwarz wertstreckungsmittel 64 dazu veranlasst, den ersten Gradien ten G1 auszuwählen und den Schwarzwert des Bildsignals Yin unter Verwendung des ersten Gradienten G1 zu strecken.

Das Schwarzwertstreckungsmittel 64 umfasst einen Selektor 56, einen Subtrahierer 58, einen Multiplizierer 60 und einen Ad dierer 62. Der Selektor 56 erpfängt den ersten Gradienten G1 und den zweiten Gradienten G2 und gibt selektiv den ersten Gradienten G1 oder den zweiten Gradienten G2 in Abhängigkeit vom Auswahlsignal S1 ab. Der Subtrahierer 58 subtrahiert den Kipppunkt Yt vom Bildsignal Yin. Der Multiplizierer 60 mul tipliziert das Substraktionsergebnis (Yin - Yt) des Subtrahie rers 58 mit dem Gradienten G, der vom Selektor 56 ausgewählt wurde. Der Addierer 52 addiert das Bildsignal Yin und das Produkt ((Yin - Yt) × G) des Multiplizierers 60 und gibt das Ad ditionsergebnis ab, welches das Bildsignal darstellt, dessen Schwarzwert gestreckt wurde.

Das schwarzwertgestreckte, vom Addierer 62 abgegebene Bild signal ist durch die obige Gleichung (4) bestimmt, wenn der erste Gradient G1 gemäß dem Auswahlsignal S1 ausgewählt wur de, während es durch die obige Gleichung (2) bestimmt ist, wenn der zweite Gradient G2 gemäß dem Auswahlsignal S1 ausge wählt wurde. Mit anderen Worten wird der Schwarzwert des Bildsignals unter Verwendung der obigen Gleichung (4) ge streckt, wenn ein Bildsignal Yin mit weitem Dynamikbereich eingegeben wird, während er unter Verwendung der obigen Glei chung (2) gestreckt wird, wenn ein Bildsignal Yin mit einem schmalen Dynamikbereich eingegeben wird. Die erfindungsgemäße Schwarzwertstreckungsvorrichtung streckt adaptiv den Schwarz wert eines Bildsignals in Abhängigkeit vom Dynamikbereich des Bildsignals Yin, so dass eine optimale Schwarzwertstreckung gewährleistet wird, welche die Schwierigkeiten der beiden oben beschriebenen, herkömmlichen Techniken löst, die den Schwarzwert eines Bildsignals unter Verwendung der besagten Gleichungen (2) bzw. (4) strecken.

Der Bildsignalausgabeteil 66 empfängt das von dem Schwarz wertstreckungsmittel 64 abgegebene, schwarzwertgestreckte Bildsignal und das originale Eingabebildsignal Yin und gibt selektiv das schwarzwertgestreckte Bildsignal oder das origi nale Bildsignal Yin als ein Ausgabebildsignal Yout in Abhän gigkeit vom Subtraktionsergebnis des Subtrahierers 57 ab. Speziell gibt der Bildsignalausgabeteil 66, wenn das Subtrak tionsergebnis des Subtrahierers 58 ein positiver Wert ist, das originale Bildsignal Yin als das Ausgabebildsignal Yout ab. Das positive Subtraktionsergebnis bedeutet, dass der Pe gel des Eingabebildsignals Yin höher als der Kipppunkt Yt ist und daher eine Schwarzwertstreckung unnötig ist, so dass das originale Bildsignal Yin abgebeben wird, ohne dass eine Schwarzwertstreckung benötigt wird. Im Gegensatz dazu gibt der Bildsignalausgabeteil 68 das schwarzwertgestreckte Bild signal als das Ausgabebildsignal Yout ab, wenn das Subtrakti onsergebnis vom Subtrahierer 58 ein negativer Wert ist. Das negative Subtraktionsergebnis bedeutet, dass der Pegel des Bildsignals Yin niedriger als der Kipppunkt Yt ist und daher das schwarzwertgestreckte Bildsignal als Ausgabebildsignal Yout auszugeben ist.

Fig. 9 veranschaulicht graphisch die Schwarzwertstreckung des Bildsignals Yin durch die adaptive Schwarzwertstreckungsvor richtung von Fig. 4. Dabei repräsentieren gestrichelte Linien L1 die Ergebnisse einer Schwarzwertstreckung des Bildsignals Yin unter Verwendung des Gradienten G2, und eine durchgezoge ne Linie L2 repräsentiert das Ergebnis einer Schwarzwertstre ckung des Bildsignals Yin unter Verwendung des Gradienten G1.

Wie oben erläutert, streckt die adaptive Schwarzwertstre ckungsvorrichtung von Fig. 4 adaptiv den Schwarzwert eines Eingabebildsignals in Abhängigkeit von dessen Dynamikbereich, so dass eine zu starke Streckung über den Hardware-Bereich hinaus verhindert werden kann. Außerdem kann eine plötzliche Änderung in Bildpegeln aufgrund der Anwesenheit von Impuls rauschen oder Insert-Daten durch mehrstufige Tiefpassfilte rung reduziert werden, was Flackern minimiert. Ein Problem punkt verbleibt mit der adaptiven Schwarzwertstreckungsvor richtung von Fig. 4 dahingehend, dass sie Flackern, das zwi schen einem Halbbild mit viel Insert-Daten und einem Halbbild ohne Insert-Daten auftritt, nicht zufriedenstellend elimi niert, da sie zur Schwarzwertstreckung den Halbbild-Mini malwert und Halbbild-Maximalwert verwendet. Eine Schwarzwert streckungsvorrichtung, die in der Lage ist, diesen Problem punkt anzugehen, ist in Fig. 10 veranschaulicht.

Die in Fig. 10 dargestellte, erfindungsgemäße Schwarzwert streckungsvorrichtung umfasst eine Minimalwert-Extraktions einheit 70, einen Dunkelbereich-Mittelwertextraktor 80 und eine Schwarzwertstreckungseinheit 90. Der Minimalwertextrak tor 70 empfängt ein Eingabebildsignal Yin, extrahiert den Mi nimalwert desselben für ein jeweiliges Halbbild und gibt den Halbbild-Minimalwert Ymin ab. Der Dunkelbereich-Mittelwert extraktor 80 extrahiert den Mittelwert der Pegel des Bildsig nals Yin für jedes Halbbild, die zum Dunkelbereich gehören, und gibt den Dunkelbereich-Mittelwert Yavr ab. Im Dunkelbe reich sind die Pegel des Bildsignals Yin niedriger als ein Dunkelbereich-Grenzpunkt, der von Systemnutzern festgelegt werden kann, wie unten zu Fig. 12 näher erläutert.

Die Schwarzwertstreckungseinheit 90 berechnet einen Kipppunkt Yt, der einen zu streckenden Dunkelbereich festlegt, unter Verwendung des Halbbild-Minimalwertes Ymin und des Dunkelbe reich-Mittelwertes Yavr. Außerdem berechnet sie einen Vorgra dienten S1 zur Verwendung beim Strecken des Halbbild- Minimalwertes Ymin auf einen vorgegebenen Wert unter Benut zung des Kipppunktes Yt und des Halbbild-Minimalwertes Ymin. Der vorgegebene Wert entspricht dem minimalen Pegel des Hard ware-Bereichs eines verwendeten Bildsignalverarbeitungssys tems, z. B. dem Wert null. Wie aus Fig. 12 ersichtlich, ent spricht der Vorgradient S1 dem Gradienten einer Linie L4 zwi schen dem Kipppunkt Yt und dem Punkt B, wenn der Halbbild- Minimalwert Ymin auf den Minimalwert des Hardware-Bereichs, d. h. auf null, gestreckt wird. Die Schwarzwertstreckungsein heit 90 berechnet einen Gradienten S2 zur Verwendung bei der Schwarzwertstreckung durch Multiplizieren des Vorgradienten S1 mit einer vorgegebenen Gradientenverstärkung SG, die durch Systemnutzer definiert wird, und streckt den Schwarzwert des Bildsignals Yin unter Verwendung des Gradienten S2.

Fig. 11 zeigt die Schwarzwertstreckungsvorrichtung von Fig. 10 detaillierter. Wie daraus ersichtlich, umfasst die Mini malwert-Extraktionseinheit 70 ein erstes LPF 72, ein zweites LPF 74 und ein Halbbild-LPF 76. Die Schwarzwertstreckungsein heit 90 beinhaltet einen Kipppunktextraktor 92, einen Gra dientenkalkulator 94, ein Schwarzwertstreckungsmittel 96 und einen Bildsignalausgabeteil 98.

Das erste LPF 72 unterzieht das Bildsignal Yin einer Tief passfilterung, um Impulsrauschen von jeder Zeile zu entfer nen, und extrahiert den Zeilen-Minimalwert Lmin jeder Zeile vom rauschfreien Signal. Das erste LPF 72 umfasst ein hori zontales LPF 721 und einen Zeilenminimalwert-Extraktor 723. Das horizontale LPF 721 unterzieht das Bildsignal Yin einer horizontalen Tiefpassfilterung, um in Zeilen enthaltenes Im pulsrauschen zu beseitigen. Der Zeilenminimalwert-Extraktor 723 extrahiert den Zeilen-Minimalwert Lmin von dem vom hori zontalen LPF 721 abgegebenen Bildsignal, von dem Impulsrau schen entfernt wurde, und gibt den extrahierten Zeilen- Minimalwert Lmin ab. Wie im Fall des horizontalen LPF 34 von Fig. 4 kann die Verstärkung des horizontalen LPF 721 in Ab hängigkeit von der Grenzfrequenz eingestellt werden.

Das zweite LPF 74 unterzieht die vom ersten LPF 72 abgegebe nen Zeilen-Minimalwerte Lmin einer Tiefpassfilterung, um den Halbbild-Minimalwert Ymin jedes Halbbildes abzugeben. Dazu beinhaltet es ein vertikales LPF 741 und einen Halbbildmini malwert-Extraktor 743. Das vertikale LPF 741 unterzieht die vom ersten LPF 72 abgegebenen Zeilen-Minimalwerte Lmin einer vertikalen Tiefpassfilterung und gibt das tiefpassgefilterte Signal ab. Der Halbbildminimalwert-Extraktor 743 extrahiert die vom vertikalen LPF 741 abgegebenen Minimalwerte des Sig nals und gibt den Halbbild-Minimalwert Ymin ab. Das Halbbild- LPF 76 unterzieht die vom zweiten LPF 74 abgegebenen Halb bild-Minimalwerte Ymin einer Tiefpassfilterung, um von den vom zweiten LPF 74 abgegebenen Werten extreme Halbbild- Minimalwerte Ymin zu entfernen. Wie beim vertikalen LPF 40 von Fig. 4 besitzt das vertikale LPF 741 eine Sprungantwort charakteristik, die zwischen 4 Zeilen und 90 Zeilen liegt. Wie beim Halbbild-LPF 44 von Fig. 4 besitzt das Halbbild-LPF 76 eine Sprungantwortcharakteristik, die zwischen 3 und 180 Halbbildern liegt.

Der Dunkelbereich-Mittelwertextraktor 80 ist in Fig. 11 nicht weiter detailliert gezeigt, er kann aber z. B. einen einfachen Aufbau mit einem Addierer und einem Dividierer aufweisen. Der Dunkelbereich-Mittelwert Yavr kann mittels Dividieren der Summe der Bildsignale, die zum Dunkelbereich eines Halbbildes gehören, durch die Anzahl an im Dunkelbereich des betreffen den Halbbildes vorhandenen Bildsignalen erhalten werden.

In der Schwarzwertstreckungseinheit 90 extrahiert der Kipp punktextraktor 92 einen Kipppunkt Yt, der einen Dunkelbereich begrenzt, der gestreckt wird, unter Verwendung des Halbbild- Minimalwertes Ymin und des Dunkelbereich-Mittelwertes Yavr.

Der Kipppunkt Yt kann unter Verwendung der nachstehenden Gleichung (7) extrahiert werden:

Yt = Ymin + RTO_TILT.(Yavr - Ymin) (7)

In Gleichung (7) bezeichnet RTO_TILT das Verhältnis des Kipp punktes Yt zum Dunkelbereich-Mittelwert Yavr und Halbbild- Minimalwert Ymin, wie in Fig. 12 gezeigt. Dieses Verhältnis kann von Systemnutzern festgelegt werden und stellt einen wichtigen Faktor zur Beeinflussung des Kipppunktes Yt zusam men mit dem Dunkelbereich-Mittelwert Yavr und dem Halbbild- Minimalwert Ymin dar.

Der Gradientenkalkulator 94 empfängt den Halbbild-Minimalwert und den Kipppunkt Yt und berechnet einen Vorgradienten S1 un ter Verwendung der nachstehenden Gleichung (8), die zum Gra dienten der Linie L4 zwischen dem Kipppunkt Yt und dem Punkt B von Fig. 12 gehört, wenn der Halbbild-Minimalwert Ymin auf einen vorgegebenen Wert gestreckt wird, d. h. auf null:

S1 = Yt/(Yt - Ymin) (8)

Das Schwarzwertstreckungsmittel 96 berechnet den Gradienten S2, der das Maß an Streckung des Bildsignals Yin bestimmt, durch Multiplizieren des Vorgradienten S1 mit einer vorgege benen Gradientenverstärkung SG und streckt den Schwarzwert des Bildsignals Yin unter Verwendung des Gradienten S2 und des Kipppunktes Yt gemäß der nachstehenden Gleichung (9):

Yout = S2.(Yin - Yt) + Yt = SG.(Yt/(Yt - Ymin)).(Ymin - Yt) + Yt (9)

wobei SG ein Wert zwischen null und eins ist, der eine von Systemnutzern definierte Gradientenverstärkung bezeichnet. Wenn beispielsweise die Gradientenverstärkung SG gleich eins ist, ist der Gradient S2 gleich dem Vorgradienten S1, so dass der Halbbild-Minimalwert Ymin auf einen vorgegebenen Wert, d. h. null, gestreckt wird. Je kleiner die Gradientenverstär kung SG ist, umso kleiner ist das Maß an Schwarzwertstre ckung. Vorzugsweise ist die Gradientenverstärkung SG so defi niert, dass der Gradient S2 größer als der Gradient zwischen dem Kipppunkt Yt und dem Halbbild-Minimalwert Ymin ist, wie in Fig. 12 gezeigt, und kleiner als oder gleich groß wie der Vorgradient S1.

Das Schwarzwertstreckungsmittel 96 beinhaltet einen ersten Multiplizierer 961, einen zweiten Multiplizierer 963, einen Subtrahierer 965 und einen Addierer 967. Der erste Multipli zierer 961 multipliziert den Vorgradienten S1 mit der Gra dientenverstärkung SG und gibt das Produkt als den Gradienten S2 ab. Der Subtrahierer 965 subtrahiert den Kipppunkt Yt vom Bildsignal Yin. Der zweite Multiplizierer 963 multipliziert das Subtraktionsergebnis (Yin - Yt) des Subtrahierers 965 mit dem Gradienten S2. Der Addierer 967 addiert das Bildsignal Yin und das Produkt ((Yin - Yt) × S2) des zweiten Multiplizierers 963 und gibt das Additionsergebnis ab, welches das Bildsignal darstellt, dessen Schwarzwert gestreckt wurde.

Der Bildsignalausgabeteil 98 empfängt das vom Schwarzwert streckungsmittel 96 abgegebene, schwarzwertgestreckte Bild signal und das originale Eingabebildsignal Yin und gibt se lektiv das schwarzwertgestreckte Bildsignal oder das origina le Bildsignal Yin als ein Ausgabebildsignal Yout in Abhängig keit vom Subtraktionsergebnis des Subtrahierers 965 ab. Spe ziell gibt er das originale Bildsignal Yin als das Ausgabe bildsignal ab, wenn das Subtraktionsergebnis vom Subtrahierer 965 einen positiven Wert hat. Das positive Subtraktionsergeb nis bedeutet, dass der Pegel des Eingabebildsignals Yin höher als der Kipppunkt Yt ist und daher keine Schwarzwertstreckung benötigt wird. Hingegen gibt der Bildsignalausgabeteil 98 das schwarzwertgestreckte Bildsignal als das Ausgabesignal Yout ab, wenn das Subtraktionsergebnis vom Subtrahierer 965 einen negativen Wert hat. Das negative Subtraktionsergebnis bedeu tet, dass der Pegel des Bildsignals Yin niedriger als der Kipppunkt Yt ist, so dass dann das schwarzwertgestreckte Bildsignal abgegeben wird.

Fig. 12 veranschaulicht graphisch die Schwarzwertstreckung des Bildsignals Yin durch die Schwarzwertstreckungsvorrich tung von Fig. 11. In Fig. 12 repräsentieren gestrichelte Li nien L3 die Ergebnisse einer Schwarzwertstreckung des Bild signals Yin mit einer Gradientenverstärkung SG kleiner als eins, während eine durchgezogene Linie L4 das Resultat einer Schwarzwertstreckung des Bildsignals Yin mit einer Gradien tenverstärkung SG gleich eins repräsentiert. Mit zunehmender Annäherung der Gradientenverstärkung SG an den Wert eins wird der Schwarzwert des Bildsignals Yin zur durchgezogenen Linie L4 hin gestreckt. Da die Gradientenverstärkung SG den maxima len Wert eins besitzt, tritt keine zu starke Streckung des Bildsignals Yin über den Minimalwert des Hardware-Bereichs des verwendeten Bildverarbeitungssystems, d. h. über den Wert null hinaus auf.

Eine durch zu starke Streckung verursachte Bildstörung, die bei der herkömmlichen Schwarzwertstreckungstechnik einen Problempunkt darstellte, kann somit durch die Schwarzwert streckungsvorrichtung von Fig. 10 reduziert werden. Außerdem trägt die Verwendung des Dunkelbereich-Mittelwertes statt des Halbbild-Maximalwertes bei der Streckung des Schwarzwertes eines Bildsignals zur Minimierung von Flackern bei, das even tuell auftreten kann, wenn sich der Bildsignalpegel plötzlich ändert, beispielsweise zwischen einem Halbbild mit viel In sert-Daten und einem Halbbild ohne Insert-Daten. Insbesondere ist die Schwarzwertstreckungsvorrichtung von Fig. 10 ver gleichsweise effektiv bei der Elimination von Flackern, das durch weiße Insert-Daten verursacht wird. Zudem kann das Maß an Schwarzwertstreckung nutzerseitig durch Verändern der Gra dientenverstärkung für die Schwarzwertstreckung eingestellt werden.

Fig. 13 zeigt als Flussdiagramm ein Schwarzwertstreckungsver fahren, das mit der adaptiven Schwarzwertstreckungsvorrich tung von Fig. 4 ausführbar ist und nachfolgend kurz erläutert wird. Als erstes wird ein Eingabebildsignal Yin einer hori zontalen Tiefpassfilterung unterzogen, und für jede Zeile werden ein Zeilen-Minimalwert Lmin und ein Zeilen-Maximalwert Lmax extrahiert (Schritt S10). Als nächstes werden der Zei len-Minimalwert Lmin und der Zeilenmaximalwert Lmax einer vertikalen Tiefpassfilterung unterzogen, und für jedes Halb bild werden ein Halbbild-Minimalwert Ymin und ein Halbbild- Maximalwert Ymax extrahiert (Schritt S12). Der Halbbild- Minimalwert Ymin und der Halbbild-Maximalwert Ymax, die im Schritt S12 extrahiert wurden, werden dann tiefpassgefiltert (Schritt S14).

Anschließend wird aus dem Halbbild-Minimalwert Ymin und dem Halbbild-Maximalwert Ymax unter Verwendung der obigen Glei chung (1) ein Kipppunkt Yt extrahiert (Schritt S16). Unter Verwendung der obigen Gleichung (6) wird dann ein erster Gra dient G1 zum Strecken des Halbbild-Minimalwertes Ymin auf den Minimalwert des Hardware-Bereichs eines verwendeten Bildver arbeitungssystems berechnet (Schritt S18). Der Halbbild- Minimalwert Ymin wird außerdem unter Verwendung eines nutzer seitig definierten, zweiten Gradienten G2 gestreckt (Schritt S20).

Danach wird in einem Schritt S22 festgestellt, ob das Ergeb nis der Schwarzwertstreckung in Schritt S20 größer als oder gleich einem vorgegebenen Wert ist, z. B. null. Wenn dies der Fall ist, wird der Schwarzwert des Bildsignals Yin unter Ver wendung der obigen Gleichung (2) mit dem zweiten Gradienten G2 gestreckt (Schritt S24). Andernfalls wird der Schwarzwert des Bildsignals Yin unter Verwendung der obigen Gleichung (4) mit dem in Schritt S18 berechneten, ersten Gradienten G1 ge streckt (Schritt S26). In einem Schritt S28 wird dann festge stellt, ob der Pegel des Bildsignals Yin größer als oder gleich dem Kipppunkt Yt ist. Wenn dies der Fall ist, wird das originale Bildsignal Yin abgegeben, das keine Schwarzwert streckung erfahren hat (Schritt S30). Andernfalls wird das Bildsignal abgegeben, dessen Schwarzwert unter Verwendung der obigen Gleichung (2) oder (4) gestreckt wurde (Schritt S32).

Fig. 14 zeigt in einem Flussdiagramm ein Schwarzwertstre ckungsverfahren, das mit der Schwarzwertstreckungsvorrichtung von Fig. 11 ausführbar ist und nachfolgend kurz erläutert wird. Als erstes wird ein Eingabebildsignal Yin einer hori zontalen Tiefpassfilterung unterzogen, und für jede Zeile wird der Zeilen-Minimalwert Lmin extrahiert (Schritt S40). Als nächstes wird der Zeilen-Minimalwert Lmin einer vertika len Tiefpassfilterung unterzogen, und der Halbbild-Minimal wert Ymin jedes Halbbildes wird extrahiert (Schritt S42). Der im Schritt S42 extrahierte Halbbild-Minimalwert Ymin wird dann tiefpassgefiltert (Schritt S44). Der Mittelwert Yavr derjenigen Bildsignalpegel jedes Halbbildes, die zum Dunkel bereich eines Bildschirms gehören, wird dann extrahiert (Schritt S46).

Im Anschluss daran wird in einem Schritt S48 unter Verwendung der obigen Gleichung (7) ein Kipppunkt Yt anhand des Halb bild-Minimalwertes Ymin und des Dunkelbereich-Mittelwertes Yavr extrahiert (Schritt S48). Unter Verwendung der obigen Gleichung (8) wird danach ein Vorgradient S1 berechnet. Durch Multiplizieren des Vorgradienten S1 mit einer nutzerseitig definierten Gradientenverstärkung SG wird ein Gradient S2 be rechnet (Schritt S52).

Als nächstes wird der Schwarzwert des Bildsignals Yin unter Verwendung der obigen Gleichung (9) mit dem im Schritt S52 berechneten Gradienten S2 gestreckt (Schritt S54). In einem anschließenden Schritt S56 wird dann festgestellt, ob der Pe gel des Bildsignals Yin größer als oder gleich dem Kipppunkt Yt ist. Wenn dies der Fall ist, wird das originale Bildsignal Yin abgegeben, das keine Schwarzwertstreckung erfahren hat (Schritt S58). Andernfalls wird das Bildsignal abgegeben, dessen Schwarzwert unter Verwendung der obigen Gleichung (9) gestreckt wurde (Schritt S60).

Wie vorstehend erwähnt, verhindert die erfindungsgemäße Schwarzwertstreckungsvorrichtung eine zu starke Streckung und minimiert Flackern, das von einer plötzlichen Änderung des Signalpegels aufgrund der Anwesenheit von Impulsrauschen oder Insert-Daten verursacht wird, indem das Eingabebildsignal mehrstufig tiefpassgefiltert wird. Insbesondere streckt die adaptive Schwarzwertstreckungsvorrichtung von Fig. 4 den Schwarzwert eines Bildsignals adaptiv in Abhängigkeit vom Dy namikbereich des Bildsignals, so dass ein durch eine hohe Pe geldifferenz von Halbbild zu Halbbild verursachter Fehlbe trieb verhindert werden kann. Die Schwarzwertstreckungsvor richtung von Fig. 11 erlaubt Nutzern die Einstellung des Aus maßes an Streckung. Außerdem ist die Verwendung des Dunkelbe reich-Mittelwertes statt des Halbbild-Maximalwertes beim Strecken des Dunkelbereiches des Bildsignals viel effektiver bei der Elimination von Flackern in einem Halbbild, das In sert-Daten enthält, und speziell in einem solchen, das weiße Insert-Daten enthält.

Claims

1. Schwarzwertstreckungsvorrichtung, gekennzeichnet durch

- eine Minimalwert- und Maximalwert-Extraktionseinheit (30) zum Empfangen eines Bildsignals, Extrahieren des minimalen und maximalen Wertes des Bildsignals für jedes Halbbild und Abgeben des extrahierten minimalen und maximalen Wertes als ein Halbbild-Minimalwert bzw. Halbbild-Maximalwert und
- eine adaptive Schwarzwertstreckungseinheit (50) zum Berech nen eines Kipppunktes, der einen Dunkelbereich begrenzt, der gestreckt wird, unter Verwendung des Halbbild-Minimal wertes und des Halbbild-Maximalwertes, Berechnen eines ers ten Gradienten (G1) zur Verwendung bei der Streckung des Halbbild-Minimalwertes auf einen vorgegebenen Wert unter Verwendung des Halbbild-Minimalwertes und des Kipppunktes, Auswählen des ersten Gradienten oder eines nutzerdefinier ten zweiten Gradienten (G2) in Abhängigkeit vom Dynamikbe reich des Bildsignals und Strecken des Schwarzwertes des Bildsignals unter Verwendung des ausgewählten Gradienten.

2. Schwarzwertstreckungsvorrichtung nach Anspruch 1, wei ter dadurch gekennzeichnet, dass die adaptive Schwarzwert streckungseinheit folgende Elemente enthält:

- einen Kipppunktextraktor (52) zum Extrahieren und Abgeben des Kipppunkts, Vergleichen des Ergebnisses der Schwarz wertstreckung des Halbbild-Minimalwertes unter Verwendung des zweiten Gradienten mit einem vorgebbaren Wert und Abge ben des Vergleichsergebnisses als ein ausgewähltes Signal (S1),
- einen Gradientenkalkulator (54) zum Empfangen des Halbbild- Minimalwertes und des Kipppunktes, Berechnen des ersten Gradienten zum Strecken des Halbbild-Minimalwertes auf den vorgegebenen Wert und Abgeben des ersten Gradienten,
- ein Schwarzwertstreckungsmittel (64) zum Auswählen des ers ten Gradienten oder des zweiten Gradienten in Abhängigkeit vom Auswahlsignal und zum Strecken des Schwarzwertes des Bildsignals unter Verwendung des ausgewählten Gradienten und des Kipppunktes und
- einen Bildsignalausgabeteil (66) zum Empfangen des Bildsig nals, des Kipppunktes und des vom Schwarzwertstreckungsmit tel abgegebenen, schwarzwertgestreckten Signals und zum Ausgeben des originalen Bildsignals, wenn der Bildsignalpe gel höher als der Kipppunkt ist, und des schwarzwertge streckten Signals, wenn der Bildsignalpegel kleiner als der Kipppunkt ist.

3. Schwarzwertstreckungsvorrichtung nach Anspruch 2, wei ter dadurch gekennzeichnet, dass das Schwarzwertstreckungs mittel folgende Elemente enthält:

- einen Selektor (56) zum Empfangen des ersten Gradienten und des zweiten Gradienten sowie zum selektiven Abgeben des ersten oder des zweiten Gradienten in Abhängigkeit vom Aus wahlsignal,
- einen Subtrahierer (58) zum Subtrahieren des Kipppunktes vom Bildsignalpegel,
- einen Multiplizierer (60) zum Multiplizieren des Subtrakti onsergebnisses des Subtrahierers mit dem vom Selektor aus gewählten Gradienten und
- einen Addierer zum Addieren des Bildsignals und des Produk tes des Multiplizierers sowie zum Abgeben des Additionser gebnisses als das schwarzwertgestreckte Bildsignal.

4. Schwarzwertstreckungsvorrichtung, gekennzeichnet durch

- eine erste Tiefpassfiltereinheit (32) zur Tiefpassfilterung eines Bildsignals, um in Zeilen enthaltenes Impulsrauschen zu entfernen, und zum Extrahieren eines Zeilen- Minimalwertes und eines Zeilen-Maximalwertes für jede Zeile aus dem rauschfreien Bildsignal,
- eine zweite Tiefpassfiltereinheit (38) zur Tiefpassfilte rung der Zeilen-Minimalwerte und der Zeilen-Maximalwerte, Extrahieren des Minimalwertes und des Maximalwertes aus den tiefpassgefilterten Minimal- und Maximalwerten und Abgeben des extrahierten Minimal- und Maximalwertes als Halbbild- Minimalwert bzw. Halbbild-Maximalwert und
- eine adaptive Schwarzwertstreckungseinheit (50) zur Berech nung eines Kipppunktes, der einen Dunkelbereich begrenzt, der gestreckt wird, unter Verwendung des Halbbild-Minimal wertes und Halbbild-Maximalwertes und Strecken des Schwarz wertes des Bildsignals, wenn der Bildsignalpegel kleiner gleich dem Kipppunkt ist.

5. Schwarzwertstreckungsvorrichtung nach Anspruch 4, wei ter gekennzeichnet durch ein Tiefpassfilter (44) zwischen der zweiten Tiefpassfiltereinheit und der adaptiven Schwarzwert streckungseinheit, um extreme Halbbild-Minimalwerte und Halb bild-Maximalwerte zwischen Halbbildern einer Tiefpassfilte rung zu unterziehen.

6. Schwarzwertstreckungsvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, weiter dadurch gekennzeichnet, dass die erste Tiefpassfil tereinheit folgende Elemente enthält:

- ein horizontales Tiefpassfilter (34) zum horizontalen Tief passfiltern des Bildsignals und Abgeben des horizontal tiefpassgefilterten Bildsignals und
- einen Zeilenminimalwert- und Zeilenmaximalwert-Extraktor (36) zum Extrahieren des Minimalwertes und Maximalwertes aus dem Ausgangssignal des horizontalen Tiefpassfilters und Abgeben der extrahierten Minimal- und Maximalwerte als dem Zeilen-Minimalwert bzw. Zeilen-Maximalwert.

7. Schwarzwertstreckungsvorrichtung nach einem der Ansprü che 4 bis 6, weiter dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Tiefpassfiltereinheit folgende Elemente enthält:

- ein vertikales Tiefpassfilter (40) zum vertikalen Tiefpass filtern des Zeilen-Minimalwertes und des Zeilen-Maximal wertes und Abgeben des vertikal tiefpassgefilterten Zeilen- Minimalwertes und Zeilen-Maximalwertes als ein erstes bzw. ein zweites Signal und
- einen Halbbildminimalwert- und Halbbildmaximalwert-Extrak tor zum Extrahieren des Minimalwertes des ersten Signals und des Maximalwertes des zweiten Signals und Abgeben des minimalen und maximalen Wertes als dem Halbbild-Minimalwert bzw. Halbbild-Maximalwert.

8. Schwarzwertstreckungsvorrichtung nach einem der Ansprü che 4 bis 7, weiter dadurch gekennzeichnet, dass die adaptive Schwarzwertstreckungseinheit folgende Elemente enthält:

- einen Kipppunktextraktor (52) zum Extrahieren und Abgeben des Kipppunkts, Vergleichen des Ergebnisses der Schwarz wertstreckung des Halbbild-Minimalwertes unter Verwendung eines vorgegebenen ersten Gradienten mit einem vorgebbaren Wert und Abgeben des Vergleichsergebnisses als ein ausge wähltes Signal (S1),
- einen Gradientenkalkulator (54) zum Empfangen des Halbbild- Minimalwertes und des Kipppunktes, Berechnen des zweiten Gradienten zum Strecken des Halbbild-Minimalwertes auf den vorgegebenen Wert und Abgeben des zweiten Gradienten,
- ein Schwarzwertstreckungsmittel (64) zum Auswählen des ers ten Gradienten oder des zweiten Gradienten in Abhängigkeit vom Auswahlsignal und zum Strecken des Schwarzwertes des Bildsignals unter Verwendung des ausgewählten Gradienten und des Kipppunktes und
- einen Bildsignalausgabeteil (66) zum Empfangen des Bildsig nals, des Kipppunktes und des vom Schwarzwertstreckungsmit tel abgegebenen, schwarzwertgestreckten Signals und zum Ausgeben des originalen Bildsignals, wenn der Bildsignalpe gel höher als der Kipppunkt ist, und des schwarzwertge streckten Signals, wenn der Bildsignalpegel kleiner als der Kipppunkt ist.

9. Schwarzwertstreckungsvorrichtung, gekennzeichnet durch

- eine Minimalwert-Extraktionseinheit (70) zum Empfangen ei nes Bildsignals, Extrahieren des Minimalwertes jedes Halb bildes des Bildsignals und Abgeben des extrahierten Mini malwertes als ein Halbbild-Minimalwert,
- einen Dunkelbereich-Mittelwertextraktor (80) zum Empfangen des Bildsignals, Extrahieren des Mittelwertes der Bildsig nalpegel jedes Halbbildes, die zu einem Dunkelbereich des Halbbildes gehören, und Abgeben des extrahierten Dunkelbe reich-Mittelwertes und
- eine Schwarzwertstreckungseinheit (90) zur Berechnung eines Kipppunktes, der den Dunkelbereich begrenzt, der gestreckt wird, unter Verwendung des Halbbild-Minimalwertes und des Kipppunktes, Berechnen eines Vorgradienten (S1) zur Verwen dung beim Strecken des Halbbild-Minimalwertes auf einen vorgebbaren Wert unter Verwendung des Halbbild- Minimalwertes und des Kipppunktes, Berechnen eines Gradien ten (S2) in Abhängigkeit von einer vorgebbaren Gradienten verstärkung (SG) und Strecken des Schwarzwertes des Bild signals unter Verwendung des Gradienten.

10. Schwarzwertstreckungsvorrichtung nach Anspruch 9, wei ter dadurch gekennzeichnet, dass die Schwarzwertstreckungs einheit folgende Elemente enthält:

- einen Kipppunktextraktor (92) zum Extrahieren und Abgeben des Kipppunktes unter Verwendung des Halbbild-Minimal wertes, des Dunkelbereich-Mittelwertes und eines vorgegebe nen Verhältnisses des Kipppunktes zum Halbbild-Minimalwert und Dunkelbereich-Mittelwert,
- einen Gradientenkalkulator (94) zum Empfangen des Halbbild- Minimalwertes und des Kipppunktes, Berechnen des Vorgra dienten und Abgeben des berechneten Vorgradienten,
- ein Schwarzwertstreckungsmittel (96) zum Berechnen des Gra dienten unter Verwendung des Vorgradienten und der Gradien tenverstärkung und Strecken des Schwarzwertes des Bildsig nals unter Verwendung des Gradienten und
- einen Bildsignalausgabeteil (98) zum Empfangen des Bildsig nals, des Kipppunktes und des vom Schwarzwertstreckungsmit tel abgegebenen, schwarzwertgestreckten Signals und zum Ab geben des originalen Bildsignals, wenn der Bildsignalpegel höher als der Kipppunkt ist, sowie des schwarzwertgestreck ten Signals, wenn der Bildsignalpegel kleiner als der Kipp punkt ist.

11. Schwarzwertstreckungsvorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, weiter dadurch gekennzeichnet, dass die Minimalwert- Extraktionseinheit folgende Elemente enthält:

- ein erstes Tiefpassfilter (72) zum Entfernen von in Zeilen vorhandenem Impulsrauschen aus dem Bildsignal und Extrahie ren des Zeilen-Minimalwertes jeder Zeile aus dem rausch freien Bildsignal und
- ein zweites Tiefpassfilter (74) zur Tiefpassfilterung der Zeilen-Minimalwerte, zum Extrahieren des Minimalwertes der tiefpassgefilterten Minimalwerte und Abgeben des extrahier ten Minimalwertes als dem Halbbild-Minimalwert.

12. Schwarzwertstreckungsvorrichtung nach Anspruch 11, wei ter gekennzeichnet durch ein Halbbild-Tiefpassfilter (76) zwischen dem zweiten Tiefpassfilter (74) und der Schwarzwert streckungseinheit (90), um extreme Halbbild-Minimalwerte zwi schen Halbbildern einer Tiefpassfilterung zu unterziehen.

13. Verfahren zur Streckung des Schwarzwertes eines Einga bebildsignals, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

a) Empfangen des Bildsignals und Extrahieren des minimalen und maximalen Wertes jedes Halbbildes des Bildsignals, um einen Halbbild-Minimalwert und einen Halbbild-Maximalwert zu erhalten,
b) Extrahieren eines Kipppunktes, der einen Dunkelbereich begrenzt, der gestreckt wird, unter Verwendung des Halb bild-Minimalwertes und des Halbbild-Maximalwertes,
c) Berechnen eines ersten Gradienten zum Strecken des Halb bild-Minimalwertes auf einen vorgebbaren Wert unter Ver wendung des Halbbild-Minimalwertes und des Kipppunktes,
d) Auswählen des ersten Gradienten oder eines nutzerdefinier ten, zweiten Gradienten in Abhängigkeit vom Dynamikbereich des Eingabebildsignals und
e) Strecken des Schwarzwertes des Bildsignals unter Verwen dung des ausgewählten Gradienten.

14. Verfahren nach Anspruch 13, weiter dadurch gekennzeich net, dass der Schritt a folgende Teilschritte umfasst:

- Entfernen von in Zeilen enthaltenem Impulsrauschen vom Bildschirm des Bildsignals und Extrahieren des Zeilen- Minimalwertes und des Zeilen-Maximalwertes jeder Zeile aus dem rauschfreien Bildsignal,
- Tiefpassfiltern der Zeilen-Minimalwerte, Extrahieren des Minimalwertes aus den tiefpassgefilterten Zeilen-Minimal werten und Abgeben des extrahierten Minimalwertes als dem Halbbild-Minimalwert und
- Tiefpassfiltern der Zeilen-Maximalwerte, Extrahieren des Maximalwertes der tiefpassgefilterten Zeilen-Maximalwerte und Abgeben des extrahierten Maximalwertes als dem Halb bild-Maximalwert.

15. Verfahren zur Streckung des Schwarzwertes eines Einga bebildsignals, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

a) Empfangen des Bildsignals und Extrahieren des Minimalwer tes jedes Halbbildes des Bildsignals, um einen Halbbild- Minimalwert zu erhalten,
b) Empfangen des Bildsignals und Extrahieren des Mittelwertes derjenigen Bildsignalpegel jedes Halbbildes, die zu einem zu streckenden Dunkelbereich gehören, und Abgeben des extrahierten Mittelwertes als einem Dunkelbereich-Mittel wert,
c) Extrahieren eines Kipppunktes, der den Dunkelbereich be grenzt, der gestreckt wird, unter Verwendung des Halbbild- Minimalwertes und des Dunkelbereich-Mittelwertes,
d) Berechnen eines Vorgradienten zum Strecken des Halbbild- Minimalwertes auf einen vorgebbaren Wert unter Verwendung des Halbbild-Minimalwertes und des Kipppunktes,
e) Berechnen eines Gradienten durch Multiplizieren des Vor gradienten mit einer vorgebbaren Gradientenverstärkung und
f) Strecken des Schwarzwertes des Bildsignals unter Verwen dung des Gradienten.

16. Verfahren nach Anspruch 15, weiter dadurch gekennzeich net, dass der Schritt a folgende Teilschritte umfasst:

- Entfernen von in Zeilen enthaltenem Impulsrauschen aus dem Bildsignal und Extrahieren des Zeilen-Minimalwertes und Zeilen-Maximalwertes jeder Zeile aus dem rauschfreien Bild signal und
- Tiefpassfiltern der Zeilen-Minimalwerte, Extrahieren des Minimalwertes der tiefpassgefilterten Zeilen-Minimalwerte und Abgeben des extrahierten Minimalwertes als dem Halb bild-Minimalwert.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, weiter dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Streckens des Schwarzwertpegels des Bildsignals folgende Teilschritte um fasst:

- Feststellen, ob der Bildsignalpegel größer gleich dem Kipp punkt ist,
- Abgeben des originalen Bildsignals, wenn der Bildsignalpe gel größer gleich dem Kipppunkt ist, und
- Abgeben des schwarzwertgestreckten Bildsignals, wenn der Bildsignalpegel kleiner als der Kipppunkt ist.