DE10150296A1

DE10150296A1 - Apparat zur Kontrastverstärkung eines Videosignals

Info

Publication number: DE10150296A1
Application number: DE10150296A
Authority: DE
Inventors: Sang Um Choi
Original assignee: LG Electronics Inc
Current assignee: LG Electronics Inc
Priority date: 2000-09-30
Filing date: 2001-09-26
Publication date: 2002-05-29
Anticipated expiration: 2021-09-27
Also published as: DE10150296B4; US20020039152A1; FR2814890B1; US6771320B2; CN1347246A; KR100343744B1; KR20020026119A; FR2814890A1; CN1161981C

Abstract

Ein Apparat zur Kontrastverstärkung eines Videosignals, der Folgendes beinhaltet: eine Einheit zur Koeffizienten-Erzeugung, um einen Niedrigfrequenz-Abbildungskoeffizienten zu erzeugen, welcher die Niedrigfrequenz-Komponente des Videosignals verstärkt oder abschwächt; eine Minimalwert-Prozessierungs-Einheit, um den minimalen Wert des Videosignals zu erkennen; eine Kantendetektions-Einheit, um schnelle Helligkeitswechsel sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Richtung aufzudecken; eine logarithmische Konverter-Einheit, um eine logarithmische Konversion durchzuführen, indem das eingegebene Signal empfangen wird; einen Tiefpassfilter, um eine Niedrigfrequenz-Komponente des logarithmisch konvertierten Signals weiterzuleiten; einen Hochpassfilter, um eine Hochfrequenz-Komponente des logarithmisch konvertierten Signals weiterzuleiten; einen ersten Multiplier, um den Niedrigfrequenz-Abbildungskoeffizienten und ein Signal, das den Tiefpassfilter passiert hat, miteinander zu multiplizieren; einen zweiten Multiplier, um das Signal, das den Hochpassfilter passiert hat, mit dem Signal, das von der Kantendetektions-Einheit ausgegeben worden ist, zu multiplizieren; einen ersten Addierer, um die Signale, die von dem ersten Multiplier und dem zweiten Multiplier ausgegeben worden sind, zu addieren; eine exponentielle Konverter-Einheit, um einen Exponenten des Signals, das von dem ersten Addierer ausgegeben worden ist, zu konvertieren; und eine Einheit zur Wiederherstellung des ...

Description

Hintergrund der Erfindung 1. Gebiet, mit dem die Erfindung sich befasst

Die vorliegende Erfindung befasst sich mit einem Apparat zur Kontrastverstärkung eines Videosignals, im Besonderen mit einem Apparat zur Verstärkung eines Videosignals, der Kontrastprozessierung eines Videosignals in Echtzeit durchführt.

2. Beschreibung der Hintergrundtechnik

Verfahren, um die Bildqualität eines Videoabspielgerätes zu verbessern, beinhalten eine Methode, welche dem Benutzer das Gefühl vermittelt, durch das Verstärken der Kanten grenzen schärfer zu sehen, und eine Methode, welche dem Benutzer das Gefühl vermittelt, durch Verbessern der Hell- und Dunkelkontraste, schärfer zu sehen, wie etwa mit einem homomorphischen Filter.

Abb. 1 ist ein Blockdiagramm, das einen konventionellen Apparat zur Kontrastverstär kung eines Videosignals zeigt, bei dem ein homomorphischer Filter eingesetzt wird. Wie in der Zeichnung gezeigt ist umfasst ein Apparat zur Kontrastverstärkung eines Videosignals eine logarithmische Konverter-Einheit 101, für die Umwandlung eines Videosignals in einen Logarithmus, einen Wellenfilter 102, um das Videosignal, welches in einen Logarithmus um gewandelt wurde, durch die logarithmische Konverter-Einheit 101 in eine Niedrigfrequenz- Komponente und eine Hochfrequenz-Komponente zu trennen, einen ersten Multiplier 103A für die Abschwächung der Niedrigfrequenz-Komponente in einen Dämpfungs-Koeffizienten, einen zweiten Multiplier 103B, für die Verstärkung der Hochfrequenz-Komponente in einen Amplifikations-Koeffizienten, einen Addierer 104, für die Addition der verstärkten Hochfre quenz-Komponente aus dem ersten Multipüer 103A und der abgeschwächten Niedrigfre quenz-Komponente aus dem zweiten Multiplier 103B, und eine exponentielle Konverter- Einheit 105, für die Wiederherstellung des addierten Signals des Addierers 104.

Abb. 2 zeigt eine kumulative Wahrscheinlichkeitsverteilungs-Funktion, die mit der An zahl der Pixel und den Helligkeitsstufen von Videosignalen übereinstimmt. Wie in dieser Zeichnung unter der Referenz A in Abb. 2 gezeigt wird, liegt im Falle, eines dunklen Anteils des Videosignals, die Kurve der kumulativen Wahrscheinlichkeitsverteilungs-Funktion zwischen der Anzahl der Pixel und den Helligkeitsstufen über einer gestrichelt gezeigten Basislinie. Tritt der Fall eines hellen Bereiches des Videosignals auf, liegt die Kurve der ku mulativen Wahrscheinlichkeitsverteilungs-Funktion zwischen der Anzahl der Pixel und den Helligkeitsstufen niedriger als die gestichelt gezeigte Basislinie, wie unter der Referenz B in Abb. 2 gezeigt ist. Im Falle eines Bereichs mit einer mittleren Helligkeit des Videosig nals, liegt die Kurve der kumulativen Wahrscheinlichkeitsverteilungs-Funktion zwischen der Anzahl der Pixel und den Helligkeitsstufen an ähnlicher Stelle wie die gestrichelt gezeigte Basislinie, was als Referenz C in der Abb. 2 gezeigt ist. Tritt der Falle eines Bereichs des Videosignals auf, in dem Hell und Dunkel gemischt vorkommen, liegt die Kurve der ku mulativen Wahrscheinlichkeitsverteilungs-Funktion entweder oberhalb oder unterhalb der gestrichelt gezeigten Basislinie, wie in Referenz D in der Abb. 2.

Die konventionelle Technik soll hier mit Bezug auf die Abb. 1 und 2 beschrieben werden.

Ein Videosignal wird in die logarithmische Konverter-Einheit 101 eingespeist, und in einen Logarithmus umgewandelt, und das in einen Logarithmus umgewandelte Videosignal wird in den Wellenfilter 102 eingespeist, so dass es in eine Hochfrequenz-Komponente und eine Niedrigfrequenz-Kompnente aufgetrennt werden kann.

Zur gleichen Zeit vervielfacht der erste Multiplier 103A einen Dämpfungs-Koeffizienten für die Niedrigfrequenz-Komponente, und gibt die Niedrigfrequenz-Komponente aus, die A mal ab geschwächt worden ist, um so den Kontrast der Niedrigfrequenz-Komponente zu verbes sern.

Der zweite Multipler 103B multipliziert die Hochfrequenz-Komponente mit dem Amplifika tions-Koeffizienten, wodurch die hohe Frequenz, B mal verstärkt, ausgegeben wird. Die abgeschwächte Niedrigfrequenz-Komponente und die verstärkte Hochfrequenz-Kompo nente werden von dem Addierer 104 addiert, und das aufaddierte Signal wird durch die ex ponentielle Konverter-Einheit 105 in einen Exponenten umgewandelt, um dann, wieder in ein originales Videosignal umgewandelt, ausgegeben zu werden, weil das Signal logarithmisch konvertiert ist.

Abhängig von Helligkeit und Dunkelheit, sind die Koeffizienten A und B entweder negativ oder positiv, und die Grösse der Zahlen gibt den jeweiligen Grad an.

Der homomorphische Filter verbessert nämlich unter Verwendung eines festgelegten Däm pfungs- oder Verstärkungs-Koeffizienten den Kontrast eines Videosignals, indem eine Nie drigfrequenz-Komponente abgeschwächt, und eine Hochfrequenz-Komponente verstärkt wird.

Jedoch hat der konventionelle homomorphische Filter den Nachteil, dass ein Videosignal nicht angleichend behandelt werden kann, weil die Niedrigfrequenz-Komponente und die Hochfrequenz-Komponente durch den Einsatz eines festgelegten Koeffizienten gedämft bzw. verstärkt werden.

Auch durch die Methode, bei der ein Koeffizient unterschiedlich, jeweils abhängig von einem Videosignal gewählt wird, kann nicht ohne Weiteres eine Echtzeit-Verarbeitung durchgeführt werden, und folglich kann auch das Videosignal nicht gleichermaßen verbessert werden. Für das endgültige Ausgabe-Videosignal sollte ebenfalls eine Skalierung festgelegt werden, da das Konversionsphänomen einer Gleichstrom-Stufe in dem Fall der Abschwächung der Niedrigfrequenz-Komponente auftritt, und folglich auch ein maximaler und ein minimaler Wert der Signal-Komponente erhalten werden könnte, was einen Nachteil bei der Echtzeit- Bearbeitung bewirkt.

Zusammenfassung der Erfindung

Aus den genannten Gründen ist es Zweck der vorliegenden Erfindung einen Apparat zur Kontrastverstärkung eines Videosignals bereit zu stellen, der einen verbesserten Kontrast in Echtzeit erzeugt, indem er die Niedrigfrequenz- und die Hochfrequenz-Abbildungskoeffizi enten in der jeweils passenden Grösse zur intrinsischen Eigenschaft des Videosignals er zeugt, den homomorphischen Filter mit dem Koeffizienten versorgt, und den Kontrast eines Videosignals durch den Benutzer vermittels des ersten bis fünften Referenzsignals anglei chend kontrolliert.

Um diese und weitere Vorteile zu erreichen, und wie es in Übereinstimmung mit der Bestim mung der vorliegenden Erfindung ausgeführt und hierin ausführlich beschrieben ist, wird ein Apparat zur Kontrastverstärkung eines Videosignals bereitgestellt, der Folgendes beinhaltet: eine Einheit zur Koeffizienten-Erzeugung, um einen Niedrigfrequenz-Abbildungskoeffizienten zu erzeugen, der die Niedrigfrequenz-Komponente des Videosignals entweder erhöht oder abschwächt; eine Kantendetektions-Einheit zur Ermittlung schneller Helligkeitswechsel in vertikaler sowie horizontaler Richtung; eine logarithmische Konverter-Einheit, für eine loga rithmische Umwandlung beim Empfangen des eingegebenen Videosignals; ein Tiefpassfilter, für den Durchlass einer Niedrigfrequenz-Komponente des logarithmisch konvertierten Signals; ein Hochpassfilter, für den Durchlass einer Hochfrequenz-Komponente des logarith misch konvertierten Signals; einen ersten Multiplier, für die Vervielfachung eines Signals, das den Niedrigfrequenz-Abbildungskoeffizienten und den Tiefpassfilter passiert hat; eine Ver stärkungs-Korrektur-Einheit, um den maximalen Wert des Videosignals, welcher durch den ersten Multiplier verstärkt oder abgeschwächt worden ist, auf einen bestimmten Level anzu gleichen, wenn er den Niedrigfrequenz-Abbildungskoeffizienten erhält, der von der Einheit zur Koeffizienten-Erzeugung ausgegeben worden ist; einen zweiten Multiplier, für die Multi plikation eines Signals, das den Hochpassfilter passiert hat, mit dem Signal, welches von der Kantendetektions-Einheit ausgegeben worden ist; einen ersten Addierer, für die Addition der Signale, die von dem ersten Multiplier und der Verstärkungs-Korrektur Einheit ausgegeben worden sind; einen zweiten Addierer, für die Addition des Signals, das von dem zweiten Mul tiplier und dem ersten Addierer ausgegeben worden ist; und einer exponentiellen Konverter- Einheit, zur Umwandlung eines Exponenten des Signals, das vom ersten Addierer ausgege ben worden ist.

Sowohl die erwähnten als auch andere Objekte, Eigenschaften, Aspekte, sowie Vorteile der vorliegenden Erfindung werden einleuchtender, durch die folgende detaillierte Beschreibung der vorliegenden Erfindung, in Zusammenhang mit den begleitenden Zeichnungen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die begleitenden Zeichnungen, die für ein weiteres Verständnis der Erfindung beigelegt wur den, und einen Teil dieser Spezifikation ausmachen, sowie in sie eingeschlossen sind, ver anschaulichen die Ausführungsformen der Erfindung und dienen, zusammen mit den Be schreibungen, der Erklärung der Prinzipien, die der Erfindung zu Grunde liegen.

In den Zeichnungen

Abb. 1 ist ein Blockdiagramm, das einen konventionellen Apparat zur Kontrast verstärkung eines Videosignals zeigt, der einen homomorphischen Filter einsetzt;

Abb. 2 zeigt eine kumulative Wahrscheinlichkeitsverteilungs-Funktion, in Ab hängigkeit von der Anzahl der Pixel und der Helligkeits-Stufen von Videosignalen;

Abb. 3 ist eine erste Ausführungsform, die einen Apparat zur Verstärkung eines Videosignals mit den Merkmalen der vorliegenden Erfindung zeigt;

Abb. 4 ist eine zweite Ausführungsform, die den Apparat zur Verstärkung eines Videosignals mit den Merkmalen der vorliegenden Erfindung zeigt.

Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Im Folgenden werden jetzt bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung aus führlich aufgeführt, und die entsprechenden Beispiele sind in den begleitenden Zeichnungen abgebildet.

Abb. 3 ist die erste Ausführungsform und zeigt einen Apparat zur Verstärkung eines Videosignals mit den Merkmalen der vorliegenden Erfindung. Wie in Abb. 3 dargestellt ist, beinhaltet der Apparat zur Verstärkung eines Videosignals mit den Merkmalen der vor liegenden Erfindung eine Einheit zur Koeffizienten-Erzeugung 300, für die Erzeugung eines Niedrigfrequenz-Abbildungskoeffizienten, der beim Empfangen des Videosignals Y_in, des vertikalen Synchronisations-Signals V_sync und des ersten Referenzsignals Ref 1, die Nie drigfrequenz-Komponente eines Videosignals Y_in dämpft; eine Kantendetektions-Einheit 350, für die Ermittlung eines Helligkeitswechsels beim Empfangen des Videosignals Y_in; eine logarithmische Konverter-Einheit, für die Durchführung einer logarithmischen Umwand lung bei Empfangen des eingegebenen Videosignals Y_in; einen Tiefpassfüter 330, für den Durchlass einer Niedrigfrequenz-Komponente des logarithmisch konvertierten Signals; einen Hochpassfilter 340 für den Durchlass einer Hochfrequenz-Komponente des logarithmisch konvertierten Signals; einen ersten Multiplier 410 für die Vervielfältigung eines Signals, das den Niedrigfrequenz-Abbildungskoeffizienten und den Tiefpassfilter passiert hat; einen zwei ten Multiplier 420 für die Multiplikation des Signals, das den Hochpassfilter passiert hat, mit dem Signal, welches von der Kantendetektions-Einheit ausgegeben worden ist; eine Verstär kungs-Korrektur-Einheit 380, um die Veränderung des maximalen Wertes des Videosignals zu korrigieren; einen ersten Addierer 440 für die Addition der Signale, die von dem ersten Multiplier 410 und der Verstärkungs-Korrektur-Einheit 380 ausgegeben werden; einen zwei ten Addierer 430 für die Addition der Signale, die von dem zweiten Multiplier 420 und dem ersten Addierer 440 ausgegeben werden; sowie eine exponentielle Konverter-Einheit 360, um damit die vom Addierer 430 ausgegebenen Exponenten des Signals zu konvertieren. In der Einheit zur Koeffizienten-Erzeugung 300 wird ein Niedrigfrequenz-Abbildungskoeffi zient erzeugt, um die Niedrigfrequenz-Komponenten des Videosignals Y_in hervor zu heben. Zur selben Zeit gibt der Benutzer das erste Referenzsignals Ref 1 zusammen mit dem Vide osignal Y_in ein. Der Benutzer kann so den Dunkelanteil des Videosignals Y_in hervor heben.

Der Niedrigfrequenz-Abbildungskoeffizient wird im ersten Multipüer 410 zusammen mit dem Signal, das den Niedrigfrequenz-Filter 330 passiert hat, vervielfacht. Falls der Niedrigfre quenz-Abbildungskoeffizient 0,5 beträgt, wenn das Signal, das den Tiefpassfilter 330 pas siert hat, und der Niedrigfrequenz-Abbildungskoeffizienten an dem ersten Multiplier 410 multipliziert worden sind, werden die Niedrigfrequenz-Komponenten des Videosignals, die den Tiefpassfilter durchlaufen haben, gedämpft oder verstärkt.

Die Minimalwert-Prozessierungs-Einheit 310 erkennt den minimalen Wert des Videosignals Y_in in Bildern, indem sie das Videosignal Y_in und das vertikale Synchronisationssignal V_sync empfängt, den Durchschnitt des Minimums in den Bildern oder in einer Vielzahl von Bildern ermittelt, den Durchschnittswert als Minimalwert O2 ausgibt und das Videosignal Y_in von dem Minimalwert abzieht. Das subtrahierte Signal O1 wird in die logarithmische Konverter-Einheit 320 und die Kantendetektions-Einheit 350 eingegeben. Zu diesem Zeit punkt indiziert der Minimalwert des Videosignals Y_in den dunkelsten Anteil in dem Videosig nal Y_in. Daher wird der niedrigste Level, des von der Minimalwert-Prozessierungs-Einheit ausgegebenen Videosignals, als Nullwert bezeichnet, wenn das Videosignal Y_in von dem Minimalwert abgezogen wird.

Die Kantendetektions-Einheit 350 ermittelt schnelle Helligkeitswechsel des Videosignals in vertikaler und in horizontaler Richtung. Zu diesem Zeitpunkt ist das Videosignal, das den raschen Helligkeitswechsel zeigt, die Niedrigfrequenz-Komponente des Videosignals. Die logarithmische Konverter-Einheit 320 vollzieht eine logarithmische Umwandlung, indem sie das Signal empfängt, das von der Minimalwert-Prozessierungs-Einheit 310 ausgegeben worden ist. Das logarithmisch konvertierte Signal wird zu den Videosignalen der Niedrigfre quenz- und der Hochfrequenz-Komponenten aufgetrennt, indem es den Tiefpassfilter 330 und den Hochpassfilter 340 durchläuft.

Weil das Videosignal der Niedrigfrequenz-Komponente mit dem Niedrigfrequenz-Abbildungs koeffizienten, der von der Einheit zur Koeffizienten-Erzeugung 300 ausgegeben wird, multi pliziert wird, wird die niedrige Frequenz des Videosignals verstärkt oder abgeschwächt. Die Verstärkungskorrektur-Einheit 380 hält den maximalen Wert des Videosignals, das durch den ersten Multipler 410 gesteigert oder abgesenkt worden ist, auf einem gewissen Level. Hierzu wird namentlich der Ausgabewert der Verstärkungs-Korrektur-Einheit 380 benutzt, der mit Hilfe einer Arbeitsformel, wie etwa der Formel 1, erhalten wird.

Ausgabewert der Verstärkungskorrektur-Einheit = (log Y_max) (1 - M_DC) Formel 1

Wobei Y_max der maximale Wert des Videosignals ist, und M_DC der Niedrigfrequenz-Abbil dungskoeffizient ist.

Weil das Videosignal der Hochfrequenz-Komponente mit dem Signal, das von der Kanten detektions-Einheit 350 und dem zweiten Multiplier ausgegeben worden ist, multipliziert wird, wird die Hochfrequenz-Komponente des Videosignals ebenfalls hervorgehoben oder abge schwächt.

Die Hochfrequenz-Komponente und die Niedrigfrequenz-Komponente, in verstärkter oder abgeschwächter Form, werden jeweils im Addierer 430 addiert, und das addierte Videosig nal wird in der exponentiellen Konverter-Einheit 360 exponentiell umgewandelt. Der minimale Wert des exponentiell umgewandelten Signals wird in der Einheit zur Wiederherstellung des Minimalwertes 370 wieder hergestellt, und das wiederhergestellte Videosignal Y_out wird mit einem verbesserten Kontrast ausgegeben.

Abb. 4 ist die zweite Ausführungsform, die den Apparat zur Kontrastverstärkung eines Videosignals mit den Merkmalen der vorliegenden Erfindung zeigt. Wie in der Zeichnung ge zeigt ist, beinhaltet der Apparat die Vergleichs-Einheit 301, um die Grössen der Level des Videosignals und des zweiten Referenzsignals miteinander zu vergleichen; die Zähler Ein heit 302, um die Anzahl der Pixel, die kleiner oder grösser als diejenige des zweiten Refe renzsignals Ref 2 sind, zu zählen, wofür das vertikale Synchronisationssignal V_sync, das das Videosignal Y_in und das zweite Referenzsignal Ref 2 empfängt, verwendet wird; den Subtraktor 303, um den Wert, der von der Zähler Einheit 302 ausgegeben worden ist, und das dritte Referenzsignal Ref 3 abzuziehen; die Einheit zur Erzeugung des Niedrigfrequenz- Abbildungskoeffizienten 304 zur synchronen Ausgabe des Niedrigfrequenz-Abbildungskoeffi zienten mit dem vertikalen Synchronisationssignal V_sync; die Einheit zur Minimalwert-De tektion 311 für die Ermittlung des Minimalwertes des Videosignals Y_in, in dem das Video signal Y_in und das vertikale Synchronisationssignal V_sync empfangen werden; den Sub traktor 312, um die Differenz zwischen dem Signal, das von dem Minimalwert-Detektor 311 ausgegeben worden ist, und dem Videosignal Y_in zu erhalten; die Kantendetektions-Einheit 350, für die Ermittlung des Helligkeitswechsels, durch das Empfangen des Signals, das von dem Subtraktor 312 ausgegeben worden ist; den Addierer 450, um das Signal, das von der Kantendetektions-Einheit 350 ausgegeben worden ist, und das fünfte Referenzsignal Ref 5, weiches vom Benutzer festgelegt worden ist, zu addieren; die logarithmische Konverter Ein heit 320 für die Durchführung einer logarithmischen Umwandlung, indem das Signal, das von dem Subtraktor 312 ausgegeben worden ist, empfangen wird; den Tiefpassfilter 330 für den Durchlass der Niedrigfrequenz Komponente des logarithmisch konvertierten Signals; den Hochpassfilter 340 für den Durchlass der Hochfrequenz-Komponente des Signals, welches logarithmisch konvertiert wurde; den ersten Multiplier 410 für das Multiplizieren des Signals, das von dem Addierer 450 ausgegeben worden ist, mit dem Videosignal, das den Hoch passfilter passiert hat; die Verstärkungs-Korrektur-Einheit 380, um den Wechsel im Maxi malwert des Videosignals zu korrigieren; die exponentielle Konverter-Einheit 360, um das Videosignal Y_in exponentiell zu konvertieren; die Einheit zur Wiederherstellung des Mini malwertes 370 für die Addition des Minimalwertes des Videosignals, der von der Einheit zur Minimalwert-Detektion 311 ausgegeben worden ist, und des Videosignals, der von der expo nentiellen Konverter-Einheit 360 ausgegeben worden ist, um so den Wert, welcher an der Einheit zur Minimalwert-Detektion 311 prozessiert worden ist, wieder herzustellen; sowie das erste Referenzsignal Ref 1, das vierte Referenzsignal Ref 4 und das fünfte Referenzsignal Ref 5, um damit den Kontrast in dem Videosignals Y_in in Echt-Zeit zu kontrollieren. Hierin bezeichnen die nicht erklärten Referenznummern die Einheit zur Minimalwert-Detektion 310 und die Addierer 305, 430 und 440.

Die Vergleichs-Einheit 301 vergleicht die Grösse eines jeden Pixels des Videosignals Y_in und den Level des zweiten Referenzsignals Ref 2 miteinander. Die Zähler-Einheit 302 zählt die Anzahl der Pixel, die auf einem höheren Level liegen, als diejenigen des zweiten Refe renzsignals Ref 2, nachdem der Level des zweiten Referenzsignals Ref 2 und die Grösse eines jeden Pixels des Videosignals Y_in in Synchronisation mit dem vertikalen Synchroni sationssignals V_sync an der Vergleichs-Einheit 301 verglichen worden sind.

Der Subtraktor 303 subtrahiert das dritte Referenzsignals Ref 3 von dem Wert, der von der Zähler-Einheit 302 ausgegeben worden ist. Zu diesem Zeitpunkt kann die Empfindlichkeit eines dunklen Bereichs oder eines hellen Bereichs eingestellt werden, wenn der Benutzer die Grösse des dritten Referenzsignals Ref 3 kontrolliert, da der Wert, den die Zähler-Einheit 302 ausgegeben hat, den Differenzbetrag zwischen der Grösse des dritten Referenzsignals Ref 3 und der Anzahl der Pixel, der auf der Basis des dritten Referenzsignals Ref 3 gezähl ten Videosignale, darstellt.

Entsprechend des ausgegebenen Ergebnisses fluktuiert der Wert für den Niedrigfrequenz- Abbildungskoeffizienten, der von der Einheit zur Erzeugung des Niedrigfrequenz-Abbildungs koeffizienten 304 ausgegeben worden ist, auf der Basis des ersten Referenzsignals. Die Einheit zur Minimalwert-Detektion 311 ermittelt den minimalen Wert des Videosignals Y_in in Bildern, indem sie das Videosignal Y_in und das vertikale Synchronisationssignal V_sync empfängt, den Durchschnitt des Minimums in den Bildern oder einer Vielzahl von Bil dem ermittelt, den Durchschnittswert als Minimalwert O2 ausgibt und das Videosignal Y_in von dem Minimalwert am Subtraktor 312 abzieht. Das subtrahierte Signal O1 wird in die lo garithmische Konverter-Einheit 320 und die Kantendetektions-Einheit 350 eingegeben. Zur selben Zeit indiziert der Minimalwert des Videosignals Y_in den dunkelsten Bereich des Vi deosignals Y_in. Daher wird der niedrigste Level des Videosignals, der vom Subtraktor 312 ausgegeben wird, als Nullwert bezeichnet, wenn das Videosignal Y_in von dem Minimalwert abgezogen wird.

Die Kantendetektions-Einheit 350 ermittelt schnelle Helligkeitswechsel des Videosignals in vertikaler und in horizontaler Richtung. Zu diesem Zeitpunkt ist das Videosignal, das den schnellen Helligkeitswechsel zeigt, die Hochfrequenz-Komponente des Videosignals.

Die logarithmische Konverter Einheit 320 führt eine logarithmische Umwandlung durch, in dem sie das Signal empfängt, das von dem Subtraktor 312 ausgegeben worden ist. Das lo garithmisch konvertierte Signal wird zu den Videosignalen der Niedrigfrequenz- und Hochfre quenz-Komponenten aufgetrennt, die den Tiefpassfilter 330 und den Hochpassfilter 340 durchlaufen haben.

Weil das Videosignal Y_in der Niedrigfrequenz-Komponente mit dem Niedrigfrequenz-Abbil dungskoeflizienten, der von der Einheit zur Koeffizienten-Erzeugung 300 ausgegeben wor den ist, multipliziert wird, wird die niedrige Frequenz des Videosignals entweder hervorgeho ben oder abgeschwächt.

Wenn das Videosignal Y_in der Hochfrequenz-Komponente mit dem Wert, welcher von der Kantendetektions-Einheit 350 am zweiten Multiplier 420 ausgegeben worden ist, multipliziert wird, wird die Hochfrequenz-Komponente des Videosignals Y_in ebenfalls entweder ver stärkt oder abgeschwächt.

Das vierte Referenzsignal Ref 4 wird zu dem Niedrigfrequenz-Signal, das vom ersten Multi plier 410 ausgegeben worden ist, und zu dem Niedrigfrequenz-Abbildungskoeffizienten, der von der Verstärkungs-Korrektur Einheit 380 ausgegeben worden ist, hinzu addiert. Der Be nutzer kann solchermassen den maximalen Wert der Niedrigfrequenz-Komponente des kal kulierten Videosignals mit Hilfe des vierten Referenzsignals Ref 4 endgültig steuern. Das fünfte Referenzsignal Ref 5 wird zu dem ausgegebenen Wert, der von der Kantende tektions-Einheit 350 ausgegeben worden ist, hinzu addiert, und folglich kann der Benutzer die Hochfrequenz-Komponente des Videosignals Y_in direkt kontrollieren.

Das Videosignal, dessen Hochfrequenz- und Niedrigfrequenz-Signal entweder verstärkt oder abgeschwächt worden ist, wird am Addierer 430 addiert. Das addierte Videosignal wird an der exponentiellen Konverter Einheit 360 exponentiell konvertiert. Das Minimum des expo nentiell konvertierten Signals wird an der Einheit zur Wiederherstellung des Minimalwertes 370 wieder hergestellt, und als Videosignal Y_out mit einem verbesserten Kontrast ausge geben.

Wie aus dem oben Beschriebenen ersichtlich wird, kann der Apparat zur Kontrastverstär kung eines Videosignals, mit den Merkmalen der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten Kontrast in Echtzeit zur Verfügung stellen, indem er die Niedrigfrequenz- und Hochfrequenz- Abbildungskoeffizienten in geeigneter Form, und in Übereinstimmung mit den intrinsischen Eigenschaften, erzeugt, sowie den homomorphischen Filter mit den Koeffizienten versieht, wobei der Kontrast eines Videosignals durch den Benutzer mit dem ersten bis fünften Basis signal angleichend gesteuert werden kann.

Da die vorliegende Ausführungsform auf mannigfaltige Weise ausgeführt werden kann, ohne dass dabei von ihrem Sinn oder ihren wesentlichen Eigenschaften abgewichen wird, sollte auch klar sein, dass die oben beschriebenen Ausführungsformen nicht bis auf jedes einzelne Detail der vorausgegangenen Beschreibung genau ausgeführt sein müssen, solange das nicht anderweitig ausdrücklich gesagt wird, sondern dass sie viel mehr breit gefächert, inner halb ihres Sinnes und Gebietes, ausgelegt werden sollen, wie es in den beigefügten Ansprü chen definiert ist, und von daher ist es beabsichtigt, alle Veränderungen und Modifikationen, die in die Anforderungen und Grenzen des Schutzumfanges der Ansprüche fallen, oder die sen Anforderungen und Grenzen entsprechen, durch die beigefügten Ansprüche zu umfas sen.

Claims

1. Ein Apparat zur Kontrastverstärkung eines Videosignals, der Folgendes beinhaltet:
eine Einheit zur Koeffizienten-Erzeugung, um einen Niedrigfrequenz-Abbildungs koeffizienten zu erzeugen, der die Niedrigfrequenz-Komponente des Videosignals entweder ansteigen lässt oder abschwächt;
eine Kantendetektions-Einheit zur Detektion eines schnellen Helligkeitswechsels so wohl in vertikaler als auch in horizontaler Richtung;
eine logarithmische Konverter-Einheit, für die Durchführung einer logarithmischen Konversion durch das Empfangen des eingegebenen Videosignals;
einen Tiefpassfilter, um eine Niedrigfrequenz-Komponente des logarithmisch konver tierten Signals durchzulassen;
einen Hochpassfilter, um eine Hochfrequenz-Komponente des logarithmisch konver tierten Signals durchzulassen; einen ersten Multiplier, zur Multiplikation des Niedrigfrequenz-Abbildungskoeffizienten mit einem Signal, das den Tiefpassfilter passiert hat;
eine Verstärkungs-Korrektur-Einheit für die Abstimmung des maximalen Wertes des Videosignals, das durch den ersten Multiplier verstärkt oder abgeschwächt worden ist, damit er sich für die Aufnahme des Niedrigfrequenz-Abbildungskoeffizienten, der von der Einheit zur Koeffizienten-Erzeugung ausgegeben worden ist, auf einem bestimmten Level befindet;
ein zweiter Multiplier, um das Signal, das den Hochpassfilter passiert hat, mit dem Signal, das von der Kantendetektions-Einheit ausgegeben worden ist, zu multiplizieren;
einen ersten Addierer, um die Signale zu addieren, die vom ersten Multiplier und von der Verstärkungs-Korrektur Einheit ausgegeben worden sind;
einen zweiten Addierer, um die Signale zu addieren, die von dem zweiten Multiplier und dem ersten Addierer ausgegeben worden sind; und
eine exponentielle Konverter-Einheit, um einen Exponenten des Signals, das vom ersten Addierer ausgegeben worden ist, umzuwandeln.

2. Der Apparat aus Anspruch 1, der ausserdem Folgendes beinhaltet:
eine Minimalwert-Prozessierungs-Einheit, um den minimalen Wert des Videosignals zu detektieren; und
eine Einheit zur Wiederherstellung des Minimalwertes, um den minimalen Wert des Videosignals, der von der Minimalwert-Prozessierungs-Einheit ausgegeben worden ist, zu addieren.

3. Den Apparat aus Anspruch 2, bei dem die Minimalwert-Prozessierungs-Ein heit ausserdem Folgendes beinhaltet
eine Einheit zur Minimalwert-Detektion, um den minimalen Wert des Videosignals zu erkennen, indem das Videosignal und das vertikale Synchronisationssignal empfangen wer den; und
einen Subtraktor, um den Minimalwert, der von der Einheit zur Minimalwert-Detektion ausgegeben worden ist, von dem Videosignal zu subtrahieren.

4. Den Apparat aus Anspruch 1, bei dem die Einheit zur Koeffizienten-Erzeu gung Folgendes beinhaltet:
eine Vergleichs-Einheit, um die Grössen des Levels des Videosignals und eines zwei ten Referenzsignals miteinander zu vergleichen;
eine Zähler-Einheit, um unter Verwendung des vertikalen Synchronisationssignals die Anzahl der Pixel, die kleiner oder grösser als das zweite Referenzsignal sind, zu zählen; und
eine Einheit zur Erzeugung des Niedrigfrequenz-Abbildungskoeffizienten, um den Niedrigfrequenz-Abbildungskoeffizienten in Synchronisation mit dem vertikalen Synchronisa tionssignal ausgeben zu können.

5. Den Apparat aus Anspruch 4, bei dem die Einheit zur Koeffizienten-Erzeu gung ausserdem Folgendes beinhaltet:
einen Subtraktor, um den Wert, der von der Zähler-Einheit ausgegeben worden ist, und ein drittes Referenzsignal zu subtrahieren.

6. Den Apparat aus Anspruch 4, der ausserdem Folgendes beinhaltet:
ein erstes Referenzsignal, um den Niedrigfrequenz-Abbildungskoeffizienten durch den Benutzer kontrollieren zu können; und
einen Addierer, um das erste Referenzsignal und den Niedrigfrequenz-Abbil dungskoeffizienten, der von der Einheit zur Erzeugung des Niedrigfrequenz-Abbildungs koeffizienten ausgegeben worden ist, zu addieren.

7. Den Apparat aus Anspruch 1, bei dem der von der Verstärkungs-Korrektur- Einheit ausgegebene Wert (log Y_max) (1 - M_DC) ist, wobei Y_max zu diesem Zeitpunkt der maximale Wert des Videosignals ist, und M_DC einen Tiefpass- Abbildungskoeffizienten darstellt.

8. Den Apparat aus Anspruch 1, bei dem das Signal, das von dem ersten Mul tiplier ausgegeben worden ist, und der Wert, der von der Verstärkungs-Korrek tur-Einheit ausgegeben worden ist, durch ein viertes Referenzsignal gesteuert werden.

9. Den Apparat aus Anspruch 1, bei dem der Wert, der von der Kantende- tektions-Einheit ausgegeben worden ist, von einem fünften Referenzsignal gesteuert wird.