DE19712482B4

DE19712482B4 - Farbbildverbesserungsvorrichtung für ein Sichtgerät

Info

Publication number: DE19712482B4
Application number: DE19712482A
Authority: DE
Inventors: Jin Kuk Jeong; Woo Jin Song
Original assignee: LG Electronics Inc
Current assignee: LG Electronics Inc
Priority date: 1996-03-25
Filing date: 1997-03-25
Publication date: 2005-12-15
Anticipated expiration: 2017-03-26
Also published as: GB9706208D0; US6028646A; JPH1023449A; KR970068676A; DE19712482A1; JP3421529B2; GB2311679A; KR100202566B1; GB2311679B

Abstract

Farbbildverbesserungsvorrichtung, die umfasst:
einen RGB (rot, grün, blau)/Sättigungsumwandlungsabschnitt (101) zum Erhalt einer Sättigung eines Bildes eines RGB-Farbmodells;
einen Sättigungsverbesserungsabschnitt (103) zur Hervorhebung eines Hochfrequenzbandes aus der Sättigung, die von dem RGB/Sättigungsumwandlungsabschnitt (101) ausgegeben worden ist, um die Sättigung zu verbessern;
einen Minimal-Primärfarbenbestimmungsabschnitt (104) zum Bestimmen, welches Primärfarbensignal unter den normierten RGB-Primärfarbensignalen, die von dem Sättigungsverbesserungsabschnitt (103) ausgegeben worden sind, einen Minimalwert aufweist, bezogen auf ein minimales primäres Farbsignal, das in dem RGB/Sättigungsumwandlungsabschnitt (101) verwendet wird, und Bereitstellen eines entsprechenden Kontrollsignals;
einen Schalter (105) zum Bereitstellen eines Ausgangs des Sättigungsverbesserungsabschnittes (103) für den RGB/Sättigungsumwandlungsabschnitt (101) auf einem von drei Wegen in Übereinstimmung mit dem Kontrollsignal, das von dem Minimal-Primärfarbenbestimmungsabschnitt (104) bereitgestellt wird, und
einen Sättigungs/RGB-Umwandlungsabschnitt (107) zum Umwandeln eines Ausgangs aus dem Sättigungsverbesserungsabschnitt (103) in verbesserte Farbsignale.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Die Anmeldung beansprucht die Priorität von der koreanischen Patentanmeldung Nr. 96-8165, eingereicht am 25. März 1996, die hiermit in ihrer Gesamtheit als Referenz eingeschlossen ist.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Farbbildverbesserungstechnik für ein Sichtgerät. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Farbbildverbesserungsvorrichtung für ein Sichtgerät, das die Schärfe des Farbbildes verbessern kann, indem das primäre Farbbild aus Rot (R), Grün (G), Blau (B) in ein Farbmodel aus Luminanz (L), Farbton (H), Sättigung (S) umgewandelt wird und anschließend die LHS-Komponenten eingesetzt werden.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Im allgemeinen wird zur Verbesserung der Schärfe des auf einem Sichtgerätes dargestellten Bildes die Luminanzkomponente, die ein spezifisches Farbmerkmal des Farbbildsignals eines RGB-Farbmodells ist, eingesetzt. Die Luminanzkomponente stellt den Betrag des Lichtes dar, der von dem menschlichen Auge empfangen wird, ohne daß die Farbkomponente berücksichtigt wird. Die Luminanzkomponente kann jedoch nicht direkt aus dem Bild des RGB-Farbmodells nach gewiesen werden, sondern sie kann aus dem Bild des LHS(Luminanz-Farbton-Sättigung)-Farbmodells nachgewiesen werden, in das das RGB-Farbmodell umgewandelt wurde.
Vor der Beschreibung der herkömmlichen Farbbildverbesserungstechniken wird das Empfindungsvermögen des menschlichen Auges für das Farbbild im Hinblick auf die oben beschriebenen Farbmodellen erklärt.
Das menschliche Auge erkennt das Farbbild durch die Reaktion des Gehirns auf den Lichtreiz, der auf der Retina des Auges erzeugt wird. Die Retina besitzt zwei Typen von Lichtaufnahmekörpern, d.h. Zapfen und Stäbchen. Die Stäbchen reagieren auf dunkles Licht und nehmen die gesamte Charakteristik des Bildes auf, können jedoch keine Farbe erkennen. Die Zapfen reagieren hauptsächlich auf helles Licht und konkrete Teile des Bildes und besitzen eine hohe Farbempfindlichkeit.
Wie in 1 gezeigt, besitzen die Zapfen die Merkmale von drei unterschiedlichen Absorptionsspektren S₁(λ), S₂(λ), S₃(λ), und die entsprechenden Reaktionen auf die Wellenlängen der drei Spektren besitzen die maximalen Werte in den Regionen Blau; Grün bzw. Gelb-Grün.
Unter der Annahme, daß die spektrale Energieverteilung eines Lichtes, das eine Farbe besitzt, C(λ) ist, kann das Farbempfinden, das durch die Reaktion auf das Spektrum dargestellt werden kann, durch drei rezeptorische Körpermodelle zur Farbdarstellung, wie in 2 gezeigt, erläutert und durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden:
Nach der Theorie von Thomas Young kann jede Farbe durch Kombinieren von drei Primärfarben erzeugt werden. Darum kann die Farbübereinstimmung unter Verwendung der drei Primärfarben, wie in 3 gezeigt, auf der Grundlage der Theorie durchgeführt werden.
Der Ersatz der spektralen Energieverteilung des Lichtes, das eine Farbe besitzt, wie durch die Gleichung 1.1 ausgedrückt, durch die Farbübereinstimmung, die die drei Primärfarben einsetzt, führt zu der Farbübereinstimmung, die durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden kann:
worin P_k(λ) eine spektrale Energieverteilung der Primärfarben und S_k einen Gewichtungsfaktor, der den Primärfarben zugeordnet ist, bezeichnet.
Nun kann, falls die Definition gilt S_i,k = ∫S_i(λ)P_k(λ)dλ, i = 1, 2, 3, und durch Einsetzen in die Gleichung 1.2 die folgende Farbübereinstimmungsgleichung erhalten werden.
In diesem Zusammenhang kann der Farbwert für eine bestimmte Farbe C durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden.
Hier steht W_k für die Menge der k-ten Primärfarbe zur Übereinstimmung mit der weißen Standardfarbe. Ferner können die Farbwertkoordinaten, die die relative Größe des Farbwertes darstellen, durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden:
Unter der Annahme, daß t₁+t₂+t₃ = 1 und t₁=x, t₂=y, t₃=z, kann eine zweidimensionale Farbinformation mittels der x-y-Farbwertkoordinaten dargestellt werden. Dies wird als x-y-Farbtafel oder als Farbwertkoordinaten nach der internationalen Beleuchungskommission (CIE) genannt. Die CIE-Farbwertkoordinaten besitzen jedoch den Nachteil, daß der Abstand zwischen den Punkten, die denselben Farbunterschied darstellen, nicht gleichmäßig ist. Um einen solchen Nachteil zu beheben, kann der Farbwert linear oder nichtlinear umgewandelt werden, um anhand einer gleichförmigen Farbtafel (Ucs) dargestellt zu werden.
Das vorstehend beschriebene Farbmodell wird nun ausführlich beschrieben. Der Zweck der Farbmodellanwendung besteht in einer leichten Bearbeitung der Farben unter Verwendung eines zuvor festgelegten Standardmodells. Insbesondere kann in einem Farbmodell, das durch dreidimensionale Farbkoordinaten bestimmt ist, jede Farbe durch einen einzigen Punkt dargestellt werden. Die meisten der Farbmodelle sind hardwareorientiert, wie Farbmonitore, Drucker etc., oder zur leichten Bearbeitung von Farbbildern wie Animationen zweckorientiert. Als Hardware-Modelle wurden bisher ein RGB-Farbmodell für Farbmonitore und Video-Farbkameras, ein Farbmodell aus cyan (C), magenta (M), gelb (Y), für Farbdrucker und ein Farbmodell aus Luminanz (Y), Inphase (I), Quadratur (Q) für Farbfernsehübertragungen eingesetzt. Ferner wurden bisher zur leichten Verarbeitung der Farbbilder ein Farbmodell aus Luminanz (Y), Farbton (H), Sättigung (S) und ein ähnliches Farbmodell aus Farbton (H), Sättigung (S), Intensität (I) eingesetzt.
Die Charakteristika der Farbmodelle, wie vorstehend beschrieben, werden kurz erklärt.
Erstens kann das RGB-Farbmodell anhand eines Farbwürfels erklärt werden, der drei Raumachsen zur Darstellung der RGB-Farben, wie in 4 gezeigt, aufweist. Insbesondere stellen die entsprechenden Eckpunkte des Farbwürfels acht Farben, rot, grün, blau, cyan, magenta, weiß, gelb und schwarz dar, und Farben zwischen schwarz und weiß werden anhand einer Grauskala dargestellt.
Zweitens verwendet das CMY-Farbmodell Sekundärfarben, wie CMY anstelle der RGB-Primärfarben. Insbesondere wird das Cyan erzeugt durch Subtraktion eines Rotlichtes von einem Weißlicht, das Magenta wird erzeugt durch Subtraktion eines Grünlichtes von einem Weißlicht, und das Gelb wird durch Subtraktion eines Blaulichtes von dem Weißlicht erzeugt. In Farbstoffen jedoch erzeugt das Gemisch aus gelb mit magenta rot, das Gemisch aus gelb mit cyan erzeugt grün, und das Gemisch aus magenta mit cyan erzeugt blau. Aufgrund dieser Eigenschaft kann das CMY-Farbmodell leicht auf Farbdrucker angewendet werden. Die Matrizen zwischen RGB und CMY werden durch die folgende Gleichung angegeben:
Drittens wendet das YIQ-Farbmodell die Eigenschaften an, daß das menschliche Auge gegenüber der Luminanz empfindlicher ist als gegenüber dem Farbton oder der Sättigung, und somit wird der Luminanz eine relativ große Bandbreite zugeordnet, während der Farbe eine relativ schmale Bandbreite zugeordnet wird. Das YIQ-Farbmodell wird hauptsächlich für kommerzielle Farb-TV-Übertragungen eingesetzt. Hier können die Matrizen zwischen YIQ und RGB durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden:
Viertens weist das LHS-Farbmodell zwei wesentliche und nützliche Merkmale auf. In diesem Farbmodell wird die Luminanzkomponente von der Farbkomponente getrennt, und die Farbton- und Sättigungskomponente spielen bei der Farbempfindung des menschlichen Auges eine wichtige Rolle. Solche Merkmale stellen ideale Werkzeuge für den Bildsignalverarbeitungsalgorithmus bereit, der auf der Farbempfindung des menschlichen Auges beruht.
Hier sollte das RGB-Farbmodell in das LHS-Farbmodell umgewandelt werden, um die Schärfe des Farbbildes zu verbes sern. Die Luminanz (L) kann in dem LHS-Farbmodell durch folgende Gleichung definiert werden: L=0, 3R+0, 59G+0, 11B (Gleichung 1.8)
Nun können die primären RGB-Farben durch folgende Gleichung auf r-, g-, b-Farben normiert werden:
Wie in 5A gezeigt, wird zur Definition von Farbton und Sättigung angenommen, daß ein bestimmter Farbpunkt A auf einem R,G,B-Farbwürfel angeordnet ist und ein Punkt F ein Farbdreieck durchdringt, das durch die drei Eckpunkte P_r, P_s, P_t des Farbwürfels festgelegt ist. Farbton und Sättigung können durch das Farbdreieck, das durch die Punkte P_r, P_s, P_t, wie in 5B gezeigt, festgelegt ist, erklärt werden. Der Farbton repräsentiert die Farbe des Spektrums, und die Sättigung repräsentiert die Reinheit des Spektrums. In 5B wird der Farbton durch einen Winkel φ dargestellt, der von 0 bis 2φ reicht. Die Sättigung wird unter Verwendung einer geraden Linie bestimmt, die den Punkt P und den Mittelpunkt W des Dreieckes verbindet und einen Punkt P' auf einer Seite des Dreiecks erreicht. Bezüglich des Farbpunktes A wird die Sättigung speziell erhalten, indem eine gerade Linie WP von einer geraden WP' geteilt wird.
Unter Bezugnahme auf die 6A und 6B, unter der Annahme, daß ein Vektor (P-W) durch eine gerade Linie vom Mittelpunkt W des Dreieckes zu dem Punkt P definiert ist und das Dreieck durchdringt, um den Farbton des Farbpunktes A zu erhalten, kann das Punktprodukt des Vektors (P-W) und eines Vektors (P_r-W) von dem normierten Punkt P_r zu dem Dreiecksmittelpunkt W durch die folgende Gleichung erhalten werden. (P-W)·(Pr-W)=|P-W| |Pr-W|cosH (Gleichung 1.10)
Hier können, da die Koordinaten für P_r, W bzw. P (1, 0, 0), (1/3, 1/3, 1/3) bzw. (r, g, b) sind, die Abstände |P-W|, |P_r-W| zwischen den Vektoren durch die folgende Gleichung erhalten werden. |P-W|=[(r-1/3)2+(g-1/3)2+(b-1/3)2)1/2 (Gleichung 1.11) |Pr-W|=(2/3)1/2
Da das Punktprodukt der Vektoren a und b a·b=a₁b₁+a₂b₂+a₃b₃ wird, kann das Punktprodukt (P-W)·(P_r-W) durch die folgende Gleichung erhalten werden:
Demgemäß kann der Farbton H aus den Gleichungen 1.10, 1.11, 1.12 wie folgt erhalten werden:
Da der Farbton H als drei Teile eines RG-Sektors (0° < H ≤ 120°), GB-Sektors (120° < H ≤ 240°) und BR-Sektors (240° < H ≤ 360°) betrachtet werden sollte, kann die Gleichung 1.13 jedoch, wie in 5B gezeigt, wie folgt verallgemeinert werden: H = Θ (0 ≤ Θ ≤ 2π)
Demgemäß wird die Sättigung S, wie in 7 gezeigt, durch die folgende Gleichung erhalten:
Hier wird nach Gleichung 1.16, da |WT| 1/3 ist und |QT| auf dem RG-Sektor b ist, die Sättigung S zu 1-3b. Die verallgemeinerte Sättigung S kann durch die folgende Gleichung erhalten werden: S=1-3min(r,g,b) (Gleichung 1.17)
Wurden der Farbton H und die Sättigung S wie vorstehend beschrieben erhalten, so wird das Umwandlungsverfahren des LHS-Farbmodells in das RGB-Farbmodell unter Bezugnahme auf 8 erklärt.
Auf dem RG-Sektor (0° < H ≤ 120°) kann b durch die Gleichung 1.18 erhalten werden:
Auch r kann unter Bezugnahme auf 8 erhalten werden. Als Ergebnis kann die folgende Gleichung eingeführt werden:
Aus der Gleichung 1.19 wird r erhalten:
Da |P_rQ_r| 3|WQ_r| ist, wird r angegeben durch
Wird |WQ_r|=|WP'|cos(60°=H)=|WQ_r| und die Gleichung 1.15 in die Gleichung 1.21 eingesetzt, so wird r angegeben durch:
Da b, r durch die Gleichungen 1.18 und 1.22 erhalten werden, kann g nach Gleichung 1.9 wie folgt erhalten werden: g = 1-(r+b) (Gleichung 1.23)
Auf dem GB-Sektor (120° < H ≤ 240°) können r, g, b auch auf die wie vorstehend beschriebene Weise erhalten werden, wenn der veränderte Winkel des Farbtones betrachtet wird:
b = 1-(r+g) (Gleichung 1.26)
Auf dem BR-Abschnitt (240° < H ≤ 360°) können r, g, b auch auf dieselbe Weise wie oben erhalten werden:
r = 1-(r+g) (Gleichung 1.29)
Durch das vorstehend beschriebene Verfahren wird das Bild des RGB-Farbmodells in dasjenige des LHS-Modells umgewandelt. Das Luminanzbild wird nach Gleichung 1.8 erhalten und das Sättigungsbild unter Bezugnahme auf die Gleichung 1.17 erhalten. S'(x,y)=255[1-S(x,y)] (Gleichung 2.1)
Unter Anwendung der Gleichung 2.1 wird ein Bereich eines negativen Bildes bereitgestellt, da das negative Bild ins besondere in einem hellen Bereich leicht übereinstimmend gemacht werden kann, indem das Luminanzbild und die Korrelation erhöht werden. Der Farbton wird durch die Gleichung 1.14 erhalten. Unter Bezugnahme auf die 9A bis 9D sind ein Originalbild eines Pavians mit einer Bildgröße von 512 × 512 und die Graubilder von Luminanz, Farbtons bzw. Sättigung nach den Gleichungen 1.8, 1.17, 2.1, 1.14 gezeigt. Das Originalbild besteht aus 24 Bits (R: 8 Bits, G: 8 Bits, B: 8 Bits) pro Pixel, und das Graubild besteht aus 8 Bits pro Pixel.
Unter Vergleich der Bilder der 9A bis 9D miteinander kann bemerkt werden, daß das Sättigungsbild in einem hellen Bereich eine höhere Frequenzkomponente als das Luminanzbild oder das Farbtonbild aufweist. Die 10A bis 10C erläutern die Grauwerte der 340sten Zeilen der entsprechenden Bilder der 9A bis 9B. Es kann bestätigt werden, daß die Sättigungswellenform eine höhere Frequenzkomponente als die Luminanzwellenform aufweist, indem die Leistungsspektren unter Anwendung eines Wellenschaubildes, das im Folgenden beschrieben wird, verglichen werden.
Der Farbton, der einen Winkelbereich von 0 bis 2π aufweist, wird durch die Grauniveaus dargestellt, die von 0 bis 255 reichen. Die Wellenform des Farbtons in 10C zeigt eine hohe Frequenz, die fast einem Impuls entspricht. Dies ist ein Ergebnis des Einsatzes von R als Standardfarbton bei der Darstellung des Farbwinkels von 0 bis 2π. Falls der Farbton eines Bildes einen Wert nahe bei rot aufweist, wird er durch ein Grauniveau, das vollständig im Bereich von 0 bis 255 liegt, dargestellt. Dies führt zu einer hohen Frequenz, die fast einem Impuls entspricht, der den Pixeln verliehen wird, die ähnliche Rottöne aufweisen. Diese Eigenschaft des Farbtons wirkt bei der Verarbeitung des Farbtons als nachteiliges Element. Da der Farbton eine spezifische Eigenschaft der Farben ist, ist es wünschenswert, den Originalfarbton ohne Bearbeitung beizubehalten.
Hier wird nun die Beziehung zwischen Luminanz, Farbton und Sättigung erklärt. Die Beziehung zwischen Luminanz, Sättigung und Farbton in jeder Zeile des Pavians, wie in den 10A bis 10C gezeigt, kann durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden: φxy=E[x(n)·y(n+m)] (Gleichung 2.2)
11 erläutert die engste Korrelation zwischen Luminanz und Sättigung, während die zweitengste Korrelation zwischen Farbton und Sättigung erläutert wird. Es wird gezeigt, daß die Korrelation zwischen Farbton und Luminanz die niedrigste ist.
12 erläutert die entsprechenden Bildkorrelationskoeffizienten zwischen Luminanz und Sättigung, Farbton und Sättigung und Farbton und Luminanz.
Solche Daten stellen jedoch keine ausreichende Grundlage zur Bestimmung der Ordnung der Korrelation zwischen diesen drei Bildkomponenten bereit. Darum ist es vernünftiger, die zweidimensionale Korrelation zwischen Luminanz, Sättigung und Farbton zu studieren, wie in den 9B bis 9D gezeigt. Die folgende Gleichung drückt die zuvor genannte Kreuzkorrelation auf der Grundlage der Bilder des Pavians wie in den 9B bis 9D gezeigt, des Gartens und der Großaufnahme aus.
Das resultierende Diagramm ist in 12 erläutert.
In der Gleichung 2.3 repräsentiert der Koeffizient ρ eine gegenseitige Abhängigkeit, die für eine klare Erkennung als –1 ≤ ρ ≤ 1 definiert ist. Falls der Koeffizient ρ einen Wert von 0 besitzt, befinden sich die drei Bildkomponenten in einem unkorrelierten Zustand. 12 zeigt, daß die Bilder des Affen, des Gartens und der Nahaufnahme im allgemeinen die engste Korrelation zwischen Luminanz und Sättigung zeigen, während eine relativ geringe Korrelation zwischen Farbton und Luminanz gezeigt wird. Dies bedeutet, daß die Korrelation zwischen Luminanz und Farbton die Wahrnehmung eines Bildes und seiner Verbesserung durch das menschliche Auge nicht stark beeinflußt. Demgemäß hat ein Versuch, ein Farbbild durch Variieren des Farbtones zu verbessern, offensichtlich eine Grenze.
Es wird nun eine Leistungsspektrumanalyse mittels eines Wellenschaubildes erklärt. Die Leistungsspektren von Luminanz, Farbton und Sättigung können mittels eines Wellenschaubildes verglichen werden. Das Wellenschaubild, das eine Methode zum Vorhersagen des Leistungsspektrums durch Aufnehmen einer definierten Anzahl von Eingangsprobedaten ist, kann durch die folgende Gleichung erklärt werden:
Die Gleichung 2.6 ist ein sogenanntes Hamming-Fenster, und I(w) in Gleichung 2.7 stellt ein Leistungsspektrum dar. U steht für einen Normierungskoeffizienten.
13 zeigt ein Leistungsspektrum mit Eingangswerten der Luminanz und Sättigung, wie in den 10A und 10C gezeigt, mittels der Gleichung 2.5, 2.6, 2.7. Unter Bezugnahme auf 13 besitzt die Sättigung im Hochfrequenzband eine höhere Frequenzkomponente als die Luminanz. Mit anderen Worten besitzt das Sättigungselement eine hohe Frequenzkomponente, die das Luminanzelement nicht aufweist. Dies bedeutet, daß das Sättigungselement eine wesentliche Rolle bei der Verbesserung eines Farbbildes spielen kann.
Das herkömmliche Verfahren das zur Verbesserung eines Farbbildes angegeben ist, wendet nur die Luminanzkomponente an, wenn das RGB-Farbmodell in das LHS-Farbmodell umgewandelt wird. Wie in 14 erläutert, wird die Gleichung 1.8 angewendet, um die RGB/Luminanzumwandlung in dem RGB/Luminanzumwandlungsabschnitt 41 durchzuführen. Die Verbesserung der Luminanz kann erhalten werden, indem das Hochfrequenzhervorhebungsfilter mit einer Faltungsmaske in dem Luminanzverbesserungsabschnitt 42 wie folgt eingesetzt wird. Lhef(x,y)=L(x,y)+hef (Gleichung 2.8)
Eine verbesserte Komponente der Luminanz kann im Luminanz/RGB-Umwandlungsabschnitt durch die folgende Gleichung 2.10 54 ausgedrückt werden.
Auf der Grundlage der resultierenden Gleichung 2.10 können die verbesserten Komponenten des Original R(x,y), G(x,y) und B(x,y) durch die folgende Gleichung 2.11 ausgedrückt werden. R'(x,y)=K(x,y)R(x,y) G'(x,y)=K(x,y)G(x,y) B'(x,y)=K(x,y)B(x,y) (Gleichung 2.11)
16A zeigt ein Originalbild eines Pavians. 16B zeigt ein resultierendes Bild, wenn ein Wert der Maske des Hochfrequenzhervorhebungsfilters in der Gleichung 2.9 auf "0,1" eingestellt worden ist, um die Luminanz zu verbessern. 16B zeigt ein verbessertes Farbbild, das einer Verbesserung der Luminanz zuschreibbar ist. Da entweder eine Zunahme oder Abnahme der RGB-Werte vorliegen kann, scheint jedoch der allgemeine Farbton des Bildes in 16B im Vergleich mit dem Bild des Pavians abgenommen zu haben. Das Farbbild wird verbessert, wenn der α-Wert des Hochfrequenzhervorhebungsfilters zunimmt. Jedoch wird ein weißer oder schwarzer Umriß um die Grenze der Bilder oder Zeilen aufgrund der Sättigung des variierten Betrages von R, G, B übermäßig dick, wodurch die spezifischen Farben der nebeneinanderliegenden Bilder beschädigt werden. Das ist ein Ergebnis einer getrennten Bearbeitung der Luminanz von Farbton und Sättigung, die spezifische Eigenschaften der Farben sind.
Ein weiteres Verfahren zur Verbesserung von Farbbildern mittels S (Strickland), K (Kim) und M (McDonell) wird in 15 bereitgestellt. Dieses Verfahren wandelt das RGB-Farbmodell in das LHS-Farbmodell um und verwendet das Sättigungselement und Luminanzelement wie nachstehend beschrieben.
Unter Bezugnahme auf die Gleichung, die in dem Farbverbesserungssystem nach S.K.M, das in 15 gezeigt ist, angewendet wird, wird das Luminanzelement L durch die Umwandlung der RGB/Luminanz erhalten, die in dem RGB/Luminanzumwandlungsabschnitt 51 mittels Gleichung 1.8 durchgeführt wird. Das Sättigungselement S wird im RGB/Sättigungsumwandlungsabschnitt 52 mittels der Gleichungen 1.9 und 1.17 erhalten. Das Negativbild S' der Sättigung wird mittels Gleichung 2.1 erhalten. Der Luminanzverbesserungsabschnitt 53 empfängt von dem RGB/Luminanzumwandlungsabschnitt 51 und dem RGB/Sättigungsumwandlungsabschnitt 52 die entsprechenden Ausgangsbilder, um L'(x,y) mittels der folgenden Gleichungen zu erhalten. L'(x,y)=L(x,y)+K1[L(x,y)-L(x,y)]+k2[S'(x,y)-S(x,y)] (Gleichung 2.12) L'(x,y)=L(x,y)+K3(max{L(x,y)-L(x,y):S'(x,y)-S(x,y)} (Gleichung 2.13)
Hier wird Gleichung 2.12 als Version 1 bezeichnet, während Gleichung 2.13 als Version 2 bezeichnet wird. L(x,y) stellt eine Durchschnittsregion des 3 × 3-Pixelfensters der Luminanz dar, während S(x,y) eine Durchschnittsregion des 3 × 3-Pixelfensters des Negativbildes der Sättigung in den Gleichungen 2.12 und 2.13 darstellt. Die Gleichung 2.12 ist eine Beziehung, um eine verbesserte Luminanz L'(x,y) zu erhalten, indem ein Gewichtungswert K₁ zu dem hochfrequenzgefilterten Wert der Luminanz und ein Gewichtungswert von K₂ zu dem hochfrequenzgefilterten Wert des Negativbildes der Sättigung addiert wird, die zu der Original-Luminanzkomponente L(x,y) addiert werden müssen. Die Gleichung 2.13 ist eine Beziehung, um eine verbesserte Luminanz L'(x,y) zu erhalten, indem ein Gewichtungsfaktor von K₃ zu dem größeren Wert zwischen dem hochfrequenzgefilterten Wert der Luminanz und dem hochfrequenzgefilterten Wert des Negativbildes der Sättigung addiert wird, der zu der Original-Luminanzkomponente L(x,y) addiert werden muß. Eine verbesserte Luminanzkomponente k(x,y) kann in dem Luminanz/RGB-Umwandlungsabschnitt 54 mittels Gleichung 2.10 erhalten werden. Ein verbessertes R'G'B'-Farbbild kann außerdem mittels Gleichung 2.11 erhalten werden.
Die 16A bis 16C zeigen Bilder, die sich aus dem Simulationsexperimenten nach S.K.M. ergeben. 16A zeigt das Original-Pavianbild, während 16B ein resultierendes Bild zeigt, wenn die Gewichtungswerte K₁=1 und K₂=2 in der Version 1 der Gleichung 2.12 verwendet werden. 16C zeigt ein stark verbessertes Farbbild im Vergleich zu 16, die das Original-Pavianbild zeigt, während 16C das Farbbild zeigt, das ein Ergebnis der Bearbeitung des Luminanzelementes ist.
Diese S.K.M.-Methode ist jedoch nicht mehr als ein Einbau der Hochfrequenzkomponente der Sättigung in die Luminanzkomponente, indem die Sättigung ohne Anwendung einer spezifischen Natur der Farbe angewendet wird. Es hat sich in Experimenten erwiesen, dass dieses Verfahren den Nachteil besitzt, ein Farbbild zu erzeugen, welchem das Farbtonelement trotz einer Verbesserung des gesamten Bildes fehlt. Die 16B und 16C sind Beweis für einen offensichtlichen Fehler im Farbton um die Augen des Affen.
Wie vorstehend beschrieben, dient das herkömmliche Verfahren der Verbesserung eines Farbbildes unter Anwendung der Luminanz dazu, das Bild um ein bestimmtes Ausmaß zu verbessern. Es besitzt jedoch den Nachteil, dass ihm im Vergleich mit dem Pavianbild im Großen und Ganzen der Farbton fehlt. Es führt auch zu dem Problem, dass der Farbton vermindert wird, während das Bild in Proportion zu dem α-Wert vergrößert wird. Ferner setzt das Verfahren der Verbesserung eines Farbbildes mittels S.K.M. nicht die spezifische Natur der Farbe ein, sondern baut bloß die Hochfrequenzkomponente der Sättigung in die Luminanz ein, wodurch es einen Nachteil besitzt, dass ihm eine Farbkomponente fehlt, da das S.K.M.-Verfahren die spezifische Eigenschaft der Farbe trotz einer Verbesserung des Farbbildes ignoriert.

Im Rahmen der US-PS 4 819 077 wird ein System zur Bearbeitung von Farbbildern beschrieben, bei welchem zunächst ein Bild eines Objektes erzeugt wird. Daran anschließend findet eine Konvertierung der Bildinformationen dergestalt statt, dass dessen Intensität, Sättigung und Farbton abgebildet werden. Außerdem wird eine Farbbildverbesserungsvorrichtung beschrieben, welche auf einen RGB/Sättigungsumwandlungsabschnitt zurückgreift. Zusätzlich mag man noch einen Sättigungsverbesserungsabschnitt zur Hervorhebung eines Hochfrequenzbandes aus der Sättigung als verwirklicht ansehen.

Die US-PS 4 805 016 befasst sich mit einem endoskopischen System zur Umwandlung primärer Farbbilder in zugehörige Farbmodelle. In diesem Zusammenhang wird ein Histogramm erzeugt, welches die Luminanz, den Farbton und die Sättigung abbildet.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Aufgabe der Erfindung ist es, die Probleme, die mit der bisherigen Technik verbunden sind, zu lösen und eine Farb bild-Verbesserungsvorrichtung für ein Sichtgerät bereitzustellen, das die Schärfe des Farbbildes verbessern kann, indem zunächst das ursprüngliche Bild in ein LHS(Luminanz-Farbton-Sättiung)-Modellbild umgewandelt wird und anschließend die Sättigungskomponente des LHS-Modells, die eines der spezifischen Farbmerkmale ist, angewendet wird.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Farbbildverbesserungsvorrichtung für ein Sichtgerät, die die Reinheit des Farbbildes sowie die dessen Schärfe verbessern kann, indem die Luminanzkomponente des Bildes bearbeitet wird, dessen Sättigungskomponente bereits bearbeitet worden ist.

Um die obigen Aufgaben zu erfüllen, stellt die Erfindung bei einer Ausführungsform eine Farbbildverbesserungsvorrichtung bereit, umfassend einen RGB/Sättigungsumwandlungsabschnitt, einen Sättigungsverbesserungsabschnitt und einen Sättigungs/RGB-Umwandlungsabschnitt.

Der RGB/Sättigungsumwandlungsabschnitt normiert ein Bild aus RGB-Primärfarbkomponenten, erhält eine Sättigung daraus und erzeugt ein negatives Bild der Sättigung. Der Sättigungsverbesserungsabschnitt filtert das Negativbild der Sättigung, das von dem RGB/Sättigungsumwandlungsabschnitt bereitgestellt wird, wobei ihre hohe Frequenz hervorgehoben wird, so daß die Sättigung verbessert wird. Der Sättigungs/RGB-Umwandlungsabschnitt multipliziert die Summe der Original-RGB-Farbkomponenten mit dem Ausgang des Sättigungsverbesserungsabschnittes und gibt die multiplizierte Primärfarbkomponente zusammen mit den anderen primären Farbkomponenten aus.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die obige Aufgabe, weitere Charakteristika und Vorteile der Erfindung werden deutlicher, indem die bevorzugten Ausführungsformen davon unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden, in denen

1 ein Graph ist, der die Absorptionsspektren eines herkömmlichen Zapfens zeigt.

2 eine Ansicht ist, die ein herkömmliches rezeptives Körpermodell für die Farbdarstellung zeigt. ENG-DEU

3 eine Ansicht ist, die eine herkömmliche Farbanpassung unter Verwendung der drei Primärfarben zeigt.

4 eine Ansicht ist, die einen herkömmlichen Farbwürfel für die RGB-Farbdarstellung zeigt.

5A eine Ansicht eines herkömmlichen RGB-Farbwürfels ist, auf dem ein bestimmter Farbpunkt angeordnet ist.

5B eine Ansicht eines herkömmlichen RGB-Farbdreiecks zeigt, auf dem ein bestimmter Farbpunkt angeordnet ist.

6A eine Ansicht von zwei Vektoren in dem Farbdreieck ist, die eine herkömmliche Methode zum Erhalt einer herkömmlichen Farbtonkomponente zeigt.

6B eine Ansicht ist, die das Punktprodukt der Vektoren nach einem herkömmlichen Verfahren zum Erhalt der Farbtonkomponente erklärt.

7 eine Ansicht eines Farbdreiecks ist, die eine herkömmliche Sättigung erklärt.

Die 8A und 8B Ansichten sind, ein herkömmliches LHS/RGB-Umwandlungsverfahren erklären.

Die 9A bis 9D Ansichten des Originalbildes, des Luminanzbildes, des Farbtonbildes und des Sättigungsbildes eines Pavians sind, der mit einer herkömmlichen Vorrichtung abgebildet wird.

Die 10A bis 10C Wellenformdiagramme der Luminanz, Sättigung und des Farbtones eines durch eine herkömmliche Vorrichtung abgebildeten Pavians sind.

11 ein Wellenformdiagramm ist, das die Kreuzkorrelation der Luminanz, des Farbtons und der Sättigung für eine Zeile mit einer herkömmlichen Vorrichtung erklärt.

12 eine Tabelle darstellt, die die Bildkorrelationskoeffizienten von Luminanz-, Farbton- und Sättigungskomponenten mit einer herkömmlichen Vorrichtung zeigt.

13 ein wellenformdiagramm für die Leistungsspektren von Luminanz und Sättigung mit einer herkömmlichen Vorrichtung ist.

14 ein Blockdiagramm einer herkömmlichen Farbbildverbesserungsvorrichtung unter Verwendung der Luminanzkomponente ist.

15 ein Blockdiagramm einer herkömmlichen S,K,M-Farbbildverbesserungsvorrichtung ist.

16A bis 16C Ansichten sind, die das Originalbild, ein Bild, das unter Anwendung der Luminanzkomponente bearbeitet wurde und ein Bild, das durch S,K,M-Bearbeitungsverfahren nach den experimentellen Ergebnissen der herkömmlichen Vorrichtung bearbeitet wurde, erläutern.

17 ein Blockdiagramm der Farbbildverbesserungsvorrichtung für ein Sichtgerät nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist.

18 ein Wellenformdiagramm ist, welches die RGB-Werte für die 340. Zeile des Pavianbildes erläutert, das erfindungsgemäß abgebildet worden ist.

Die 19A und 19B Wellenformdiagramme sind, die die RGB-Werte eines Pavians erläutern, die Luminanz- bzw. Sättigungsbearbeitet worden sind.

20 ein Blockdiagramm der Farbbildverbesserungsvorrichtung für ein Sichtgerät nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ist.

21 ein Blockdiagramm eines Fernsehgerätes ist, auf das die erfindungsgemäße Farbbildverbesserungsvorrichtung angewendet wird.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
17 ist ein Blockdiagramm der Farbbildverbesserungsvorrichtung unter Verwendung der Sättigungskomponente nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung.
Unter Bezugnahme auf 17 umfaßt die Farbbildverbesserungsvorrichtung einen RGB/Sättigungsumwandlungsabschnitt 101 zur Normierung eines Eingangsbildes eines RGB-Farbmodells, wobei dessen Sättigung erhalten und ein Negativbild der Sättigung erzeugt wird, einen Speicher 102 zum Speichern des Negativbildes der Sättigung, das von dem RGB/Sättigungsumwandlungsabschnitt 101 bereitgestellt worden ist, einen Sättigungsverbesserungsabschnitt 103 zum Filtern des Negativbildes der Sättigung, das von dem Speicher bereitgestellt worden ist, wobei seine Hochfrequenz hervorgehoben ist, zur Verbesserung der Sättigung. Die Farbbildverbesserungsvorrichtung umfaßt auch einen Minimal-Primärfarbenbestimmungsabschnitt 104 zur Bestimmung, welche Primärfarbenkomponente unter den normierten RGB-Primärfarbenkomponenten je nach minimaler Primärfarbkomponente min(r,g,b), die in dem RGB/Sättigungsumwandlungsabschnitt 101 verwendet wird, den Minimalwert aufweist, und zur Erzeugung eines entsprechenden Kontrollsignals, einen Schaltabschnitt 105 zur Ausgabe der verbesserten primären Minimalfarbkomponente min_hef(r,g,b), die von dem Sättigungsverbesserungsabschnitt 103 an einen der drei unterschiedlichen Wege je nach Kontrollsignal, das von dem primären Minimal-Farbbestimmungsabschnitt 104 bereitgestellt worden ist, ausgegeben wird, einen Sättigungs/RGB-Umwandlungsabschnitt 107 zur Multiplikation der Summe der Original-RGB-Farbwerte mit dem Ausgang min_hef(r,g,b) des Schaltabschnit tes 105, und zur Ausgabe der multiplizierten Primärkomponente zusammen mit den anderen verbesserten primären Farbkomponenten ohne Multiplikation, und ein Verzögerungselement 106 zur Verzögerung der RGB-Farbkomponenten, die von dem RGB/Sättigungsumwandlungsabschnitt bereitgestellt worden sind, um eine zuvor bestimmten Zeit, und zur Ausgabe der verzögerten RGB-Farbkomponenten an den Sättigungs/RGB-Umwandlungsabschnitt 107. Der Taktgeber 108 erzeugt ein Taktsignal und versorgt die erforderlichen Abschnitte damit.
Der Betrieb der erfindungsgemäßen Farbbildverbesserungsvorrichtung, wie vorstehend aufgebaut, wird ausführlich unter Bezugnahme auf die 17 bis 19 erklärt.
Der RGB/Sättigungsumwandlungsabschnitt 101 normiert das Eingangsbild der RGB-Komponenten (R,G,B), erhält die Sättigung durch die Gleichung 1.17 und erzeugt anschließend das Negativbild S'(x,y) der durch die Gleichung 2.1 erhaltenen Sättigung. Der Speicherabschnitt 102 speichert darin das Negativbild S'(x,y), das von dem RGB/Sättigungsumwandlungsabschnitt 101 ausgegeben worden ist.
Der Sättigungsverbesserungsabschnitt 103 empfängt das Negativbild S'(x,y) der Sättigung, das von dem Speicher 102 ausgegeben worden ist, und führt eine Hochfrequenzhervorhebungsfilterung bezüglich des Negativbildes nach der folgenden Gleichung 3.1 durch, um die Sättigung zu verbessern. S'hef(x,y) = S'(x,y) + hef (Gleichung 3.1)
Insbesondere wird eine Hochfrequenzhervorhebungsfilterung oder ein Hochfrequenzausgleich bezüglich des negativen Sättigungsbildes S'(x,y) durch einen Hochfrequenzhervorhebungsfilter mit einer zweidimensionalen Faltung nach Gleichung 2.9 durchgeführt: Hochpaß = Original – Tiefpaß (Gleichung 3.2)
Insbesondere kann das Hochpaß-gefilterte Bild erhalten werden, indem das Tiefpaß-gefilterte Bild von dem Originalbild subtrahiert wird. Das Berechnungsverfahren für die Hochfrequenzhervorhebungsfilterung kann durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden: HF-Ausglqeich = (A)Original – Tiefpaß = (A-1)Original + Original – Tiefpaß = (A-1)Original + Hochpaß (Gleichung 3.3)
In der Gleichung 3.3 wird, falls A = 1, eine Hochpaß-Standardfilterung durchgeführt, während, wenn A > 1, eine Hochfrequenzhervorhebungsfilterung durchgeführt wird. Ein Hochpaß-Standardfilter kann durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden:
Demgemäß kann, falls "A" der Filtermaske größer ist als "1" das Filter ein Hochfrequenzhervorhebungsfilter sein.
Bei dieser Ausführungsform besitzt die Gleichung 2.9 dieselbe Berechnungsfunktion wie die Gleichung 3.4. Die Hoch frequenzkomponente der Sättigung, d.h. das Negativbild der durch das Filter hochfrequenzbetonten Sättigung, die nicht in der Luminanz enthalten ist, wird durch den Sättigungs/RGB-Umwandlungsabschnitt 107 nach folgender Gleichung in das Positivbild der Originalsättigung umgewandelt:
Mit anderen Worten, um die normierten RGB-Farben des r,g,b-Farbmodells bezüglich der Hochfrequenz-hervorgehobenen Sättigung S'_hef(x,y) zu erhalten, die unter Anwendung von Gleichung 3.5 erhalten wird, weist der Sättigungsverbesserungsabschnitt 103 den Minimalwert min_hef(r,g,b) unter den r,g,b-Farben nach, indem die folgende Gleichung 3.6 angewendet wird, die eine Umkehr von Gleichung 1.17 ist, und liefert den nachgewiesenen Minimalwert an die Eingangsklemme des Schaltabschnittes 105:
Inzwischen weist der Abschnitt 104 zum Bestimmen der minimalen Primärfarbe des Pixels nach, welche Primärfarbe unter den RGB-Primärfarben den Minimalwert, bezogen auf min(r,g,b), besitzt, so daß der Schaltvorgang des Schaltabschnittes 105 entsprechend gesteuert wird. Somit wird der Minimalwert min_hef(r,g,b) unter den RGB-Farben, der von dem Sättigungsverbesserungsabschnitt 103 ausgegeben worden ist, einem der Sättigungs/RGB-Wandler 107A bis 107C im Sättigungs/RGB-Umwandlungsabschnitt 107 zur Verfügung gestellt.
Falls beispielsweise bestimmt wird, daß r das Signal für die minimale Primärfarbe von dem minimalen Primärfarbenbestimmungsabschnitt 107 ist, wird min_hef(r,g,b) in den ersten Sättigungs/RGB-Wandler 107 eingegeben. Falls nachgewiesen wird, daß g oder b das Signal für die minimale Primärfarben ist, wird min_hef(r,g,b) in den zweiten oder dritten Sättigungs/RGB-Wandler 107B bzw. 107C eingegeben.
Der Sättigungs/RGB-Umwandlungsabschnitt 107 verwendet die folgenden Gleichungen nach min(r,g,b), das in der Gleichung 1.17 verwendet wird.
Wenn min(r,g,b) = r, (R',G',B') = (minhef(r,g,b) × (R+G+B),G,B) (Gleichung 3.7)wenn min(r,g,b) = g, (R',G',B') = (R,minhef(r,g,b) × (R+G+B),B) (Gleichung 3.8)wenn min(r,g,b) = b, (R',G',B') = R,G,minhef(r,g,b) × (R+G+B))) (Gleichung 3.9)
Nun wird, falls das minimale Primärfarbensignal min(r,g,b) des Original-RGB-Farbbildes wie in der Gleichung 3.7 r ist, der Wert R' unter den verbesserten R',G',B'-Farbbildkomponenten erzeugt, indem die Summe der Original-RGB-Farbkomponenten mit der verbesserten Sättigungskomponente min_hef(r,g,b) multipliziert wird, während die anderen verbesserten G'-, B'-Farbkomponentenwerte durch die Original-G-, -B-Farbkomponentenwerte ersetzt werden. Die Gleichungen 3.8 und 3.9 werden ebenfalls auf dieselbe Weise wie die Gleichung 3.7 eingesetzt.
Insbesondere wird nach den Gleichungen 3.7, 3.8, 3.9 zur Umwandlung der Sättigung in das RGB-Modell, falls eine bestimmte Bildregion keine Schwankung besitzt, die Sättigung in das Original RGB-Modell umgewandelt, wobei die Originalfarben unverändert bleiben, obwohl die Sättigung der Hochfrequenzhervorhebungsfilterung unterzogen wurde. Das Hochfrequenzhervorhebungsfilter besitzt eine 3 × 3-Faltungsmaske, und somit bedeutet keine Schwankung in der Hochfrequenzhervorhebungsfilterung der Sättigung, daß die Farben in einem Bereich, der kleiner ist als eine 3 × 3-Pixelregion, nicht verändert werden.
Es wird nun der Unterschied zwischen der herkömmlichen Bildverbesserungsvorrichtung von 14, die die Luminanzkomponente anwendet, und der erfindungsgemäßen Bildverbesserungsvorrichtung, die die Sättigung anwendet, erklärt.
18 zeigt die RGB-Werte der 340. Zeile eines abgebildeten Pavianbildes. 19A zeigt die RGB-Werte desselben Bildes, welches verbessert worden ist, indem nur die Luminanzkomponente mit einem Maskenwert von 0,2 in der Gleichung 2.9 angewendet wurde. 19B zeigt die RGB-Werte desselben Bildes, das durch das Sättigungsverfahren mit einem Maskenwert von 0,5 in der Gleichung 2.9 erfindungsgemäß verbessert worden ist.
Die RGB-Werte in 19A zeigen dieselbe Schwankungsrate im Vergleich zu den H,G,B-Werten des Originalbildes von 18. In 19B jedoch zeigt nur der kleinste Wert unter den R,G,B-Werten eine Schwankung, da nur das Sättigungsverbesserungsverfahren bezüglich des Bildes durchgeführt worden ist. Die Schwankung der R,G,B-Werte beeinflußt nicht die Primärfarben und die reinen Farben, in denen zwei Primärfarben gemischt sind, wie weiß, schwarz, gelb, cyan, grün, magenta, rot, blau etc., beeinflußt jedoch die anderen Farben, in denen alle drei R,G,B-Primärfarben gemischt sind.
Das Sättigungsverbesserungsverfahren wird so durchgeführt, daß die R,G,B-Werte normiert werden, der kleinste erhaltene Wert unter den R,G,B-Werten wird mit 3 multipliziert, der resultierende Wert aus der Multiplikation wird von "1" subtrahiert, der resultierende Wert aus der Subtraktion wird Hochfrequenz-verbessert und anschließend nach den Gleichungen 3.7, 3.8, 3.9 bearbeitet. Nach dem obigen Verfahren wird, da nur der kleinste Wert unter den R,G,B-Werten geändert wird, eine Hochfrequenzkomponente, die nicht in der Luminanz, sondern in der Sättigung enthalten ist, verbessert, was dazu führt, daß die Schärfe des Bildes verbessert wird und die Farben des Bildes betont werden.
20 ist ein Blockdiagramm der Farbbildverbesserungsvorrichtung nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. Unter Bezugnahme auf 20 ist die Farbbildverbesserungsvorrichtung ausgestattet mit einem RGB/Sättigungsumwandlungsabschnitt 101 zur Normierung eines Eingangsbildes eines R,G,B-Farbmodells, wobei dessen Sättigung erhalten und ein Negativbild der Sättigung erzeugt wird, einem Speicher 102 zum Speichern des Negativbildes der Sättigung, das von dem RGB-Sättigungsumwandlungsabschnitt 101 bereitgestellt wird, einem Sättigungsverbesserungsabschnitt 103 zum Filtern des negativen Bildes der Sättigung, die von dem Speicher mit der Hochfrequenzbetonung bereitgestellt worden ist, um die Sättigung zu verbessern.
Die Farbbildeverbesserungsvorrichtung ist auch ausgestattet mit einem Minimalprimärfarben-Bestimmungsabschnitt 104 zur Bestimmung, welche Primärfarbenkomponente unter den normierten r,g,b Primärfarbenkomponenten nach der minimalen Primärfarbenkomponente min(r,g,b) den Minimalwert aufweist, der in dem RGB/Sättigungsumwandlungsabschnitt 101 angewendet wird, und zur Erzeugung eines entsprechenden Kontrollsignals, einem Schaltabschnitt 105 zur Ausgabe der minimalen verstärken Primärfarbenkomponente min_hef(r,g,b), die von dem Sättigungsverbesserungsabschnitt 103 an einen von drei unterschiedlichen Wegen im Einklang mit dem Kontrollsignal ausgegeben wurde, die von dem minimalen Primärfarbenbestimmungsabschnitt 104 bereitgestellt worden ist, einem Sättigungs/RGB-Umwandlungsabschnitt 107 zur Multiplikation der Summe der Original-RGB-Farbkomponenten mit dem Ausgang min_hef(r,g,b) des Schaltabschnittes 105 und zum Ausgeben der multiplizierten Primärfarbenkomponente zusammen mit den anderen verbesserten Primärfarbenkomponenten ohne Multiplikation, und ein Verzögerungselement 106 zum Verzögern der RGB-Farbkomponenten, die von dem RGB/Sättigungsumwandlungsabschnitt 101 bereitgestellt worden sind, für eine zuvor festgelegte Zeit und zum Ausgeben der verzögerten RGB-Farbkomponenten an den Sättigungs/RGB-Umwandlungsabschnitt 107.
Die Farbbildverbesserungsvorrichtung ist auch ausgestattet mit einem RGB/Luminanzumwandlungsabschnitt 201 zur Umwandlung des Bildes von R*,G*,B*, das von dem Sättigungs/RGB-Umwandlungsabschnitt 103 ausgegeben worden ist, in eine Luminanz Y, einem Luminanzverbesserungsabschnitt 202 zur Verbesserung der Luminanz, indem ein Hochfrequenzhervorhebungsfilterkoeffizient für die Luminanzkomponente bereitge stellt wird, die von dem RGB/Luminanzumwandlungsabschnitt 201 ausgegeben worden ist, und einem Luminanz/RGB-Umwandlungsabschnitt 203 zur Multiplikation des Originalbildes von R(x,y), G(x,y), B(x,y) mit der Luminanzkomponente, verbessert durch den Luminanzverbesserungsabschnitt 202, um ein Luminanz-verbessertes Bild von R'',G'',B'' bereitzustellen. Der Taktgeber 108 erzeugt für die erforderlichen Abschnitte ein Taktsignal und stellt es ihnen bereit.
Es wird der Betrieb der Farbbildverbesserungsvorrichtung nach der zweiten Ausführungsform der Erfindung, wie vorstehend aufgebaut, erklärt.
Bei dieser Ausführungsform wird zunächst die Sättigung und anschließend die Luminanzkomponente bearbeitet, indem die entsprechenden Vorteile der Sättigungskomponente und der Luminanzkomponente angewendet werden. D.h. die Vorrichtung führt einen Komplementärprozeß der Sättigung und der Luminanz aus, so daß die Schärfe des Bildes auf den feinen Teilen, die nicht in der Luminanz der Sättigungskomponente eingeschlossen sind, verbessert werden, wobei die Farbe betont und verhindert wird, daß die unnatürliche Farbe, die durch übermäßige Bearbeitung nur der Sättigung verursacht wird, erzeugt wird.
Insbesondere wird die Schärfe des Bildes stark verbessert durch den Sättigungsverarbeitungsteil 100 von 17, der die Sättigungskomponente anwendet, und anschließend durch den Luminanzbearbeitungsteil 200 von 14, der die Luminanzkomponente anwendet, stark verbessert. Nun werden auch alle Gleichungen, die bei der ersten Ausführungsform angewendet werden, eingesetzt. D.h. die Gleichungen 3.1 bis 3.9 werden bei der Bearbeitung der Sättigungskomponente eingesetzt, und die Gleichungen 2.8 bis 2.11, die im Stand der Technik beschrieben worden sind, werden bei der Bearbeitung der Luminanzkomponente eingesetzt.
Indem die Sättigungskomponente und die Luminanzkomponente nach der zweiten Ausführungsform der Erfindung nacheinander bearbeitet werden, werden die α-Werte der Hochfrequenzhervorhebungsfilter als "0,5" bzw. "0,1" beim Bearbeiten der Sättigungskomponente bzw. der Luminanzkomponente bestimmt, was zur Vergrößerung der Bildschärfe und Betonung der Bildfarbe im Vergleich zu dem Originalbild führt. Ferner ist es nach den Ergebnissen von mehreren Experimenten nach der zweiten Ausführungsform vorzuziehen, daß der α-Wert des Hochfrequenzhervorhebungsfilters der Sättigung größer ist als derjenige des Hochfrequenzhervorhebungsfilters der Luminanz. Ferner kann der α-Wert des Hochfrequenzhervorhebungsfilters im Einklang mit den Farbbildern, die zu bearbeiten sind, etwas variiert werden. Nach der zweiten Ausführungsform ist es am zweckmäßigsten, daß der α-Wert des Hochfrequenzhervorhebungsfilters der Sättigung im Bereich von 0,4 ≤ α ≤ 0,6 liegt und daß das Hochfrequenzhervorhebungsfilter der Luminanz im Bereich von 0,05 ≤ α ≤ 0,15 liegt.
Bei der erfindungsgemäßen Bearbeitung der Sättigungskomponente stellt die richtige Bearbeitung der Sättigung eine betonte Bildfarbe bereit, um ein lebendiges oder beseeltes Gefühl auf einem Sichtbildschirm zu ergeben, da die Sättigung die Reinheit der Farbe zeigt. In dem Falle jedoch, daß die Bildfarbe übermäßig betont wird, wird ein unnatürliches Bild erzeugt.
21 ist ein Blockdiagramm eines Fernseh-Schaltkreises, auf den die erfindungsgemäße Farbbildverbesserungsvorrichtung angewendet wird. Unter Bezugnahme auf 21 wird ein zusammengesetztes Sichtsignal CVBS in ein Luminanzsignal Y und ein Chrominanzsignal C durch den Luminanz/Chrominanz (Y/C)-Trenner 301 aufgetrennt. Das aufgetrennte Luminanzsignal Y wird direkt einer RGB-Matrix 303 zugeführt, während das Chrominanzsignal C durch einen Farbdemodulatorabschnitt 302 in Farbunterschiedsignale R-Y, B-Y umgewandelt wird und die Farbdifferenzsignale der RGB-Matrix 303 zugeführt werden. Die RGB-Matrix 303 wandelt das Luminanzsignal Y und die Farbunterschiedsignale R-Y, B-Y, die dort hinein eingegeben worden sind, in ein Bildsignal der RGB-Farben um und stellt das RGB-Bildsignal einem Eingangswahlschalter 312 zur Verfügung.
Der Schaltabschnitt 312 wählt entweder die Farbsignale von R,G,B, die von der RGB-Matrix 303 ausgegeben worden sind, oder die Farbsignale von R',B',G', die durch einen Sättigungsbearbeitungsblock 300B und einen Luminanzbearbeitungsblock 300C Sättigungs-bearbeitet bzw. Luminanz-bearbeitet worden sind, aus und stellt die ausgewählten Farbsignale einer Kathodenstrahlröhre (CRT) 313 zur Verfügung.
Ein Anwender kann den α-Wert des Hochfrequenzhervorhebungsfilters, der durch die Sättigungskomponente und die Luminanzkomponente gefaltet worden ist, beim Betrachten des Bildes, das von dem CRT 313 abgebildet wird, einstellen und sich einer Bildqualität nach seinem/ihrem Geschmack erfreuen.
Wie vorstehend erfindungsgemäß beschrieben, wird ein Farbbild eines RGB-Farbmodells in ein Farbbild eines LHS-Farbmodells umgewandelt, und die Verbesserung der Sättigungskomponente, die ein spezifisches Farbmerkmal des Bildes ist, wird so bearbeitet, daß die drei Primärfarben oder die reinen Farben, in die die beiden Primärfarben eingemischt sind, wie weiß, schwarz, gelb, cyan, grün, magenta, rot, blau etc. nicht von dem Verfahren beeinflußt werden, sondern andere Farben, in denen sämtliche drei Primärfarben gemischt sind, durch das Verfahren beeinflußt werden, wodurch die Bildschärfe verbessert wird. Obschon die Erfindung hier unter Bezugnahme auf die bevorzugte Ausführungsform davon beschrieben und erläutert worden ist, ist es für die Fachleute selbstverständlich, daß verschiedene Änderungen in Form und im Detail daran vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Umfang der Erfindung abzuweichen.

Claims

Farbbildverbesserungsvorrichtung, die umfasst: einen RGB (rot, grün, blau)/Sättigungsumwandlungsabschnitt (101) zum Erhalt einer Sättigung eines Bildes eines RGB-Farbmodells; einen Sättigungsverbesserungsabschnitt (103) zur Hervorhebung eines Hochfrequenzbandes aus der Sättigung, die von dem RGB/Sättigungsumwandlungsabschnitt (101) ausgegeben worden ist, um die Sättigung zu verbessern; einen Minimal-Primärfarbenbestimmungsabschnitt (104) zum Bestimmen, welches Primärfarbensignal unter den normierten RGB-Primärfarbensignalen, die von dem Sättigungsverbesserungsabschnitt (103) ausgegeben worden sind, einen Minimalwert aufweist, bezogen auf ein minimales primäres Farbsignal, das in dem RGB/Sättigungsumwandlungsabschnitt (101) verwendet wird, und Bereitstellen eines entsprechenden Kontrollsignals; einen Schalter (105) zum Bereitstellen eines Ausgangs des Sättigungsverbesserungsabschnittes (103) für den RGB/Sättigungsumwandlungsabschnitt (101) auf einem von drei Wegen in Übereinstimmung mit dem Kontrollsignal, das von dem Minimal-Primärfarbenbestimmungsabschnitt (104) bereitgestellt wird, und einen Sättigungs/RGB-Umwandlungsabschnitt (107) zum Umwandeln eines Ausgangs aus dem Sättigungsverbesserungsabschnitt (103) in verbesserte Farbsignale.
Farbbildverbesserungsvorrichtung nach Anspruch 1, worin der Sättigungs/RGB-Umwandlungsabschnitt ein Bild, das ein minimales Primärfarbensignal des Original-RGB-Farbbildes umfasst, mit dem Ausgang des Sättigungsverbesserungsabschnittes multipliziert.
Farbbildverbesserungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der RGB/Sättigungsumwandlungsabschnitt (103) die Sättigung durch Normierung der RGB-Farbsignale erhält, eines der RGB-Farbsignale auswählt, welches den Minimalwert aufweist, wobei das ausgewählte Signal mit 3 multipliziert und anschließend ein resultierender Wert von "1" subtrahiert wird.
Farbbildverbesserungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der RGB/Sättigungsumwandlungsabschnitt (103) den Bereich eines Negativbildes S'(x,y) der Sättigung nach folgender Gleichung erhält: S'(x, y) = 255[1-S(x,y)]
Farbbildverbesserungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Sättigungsverbesserungsabschnitt (103) eine Hochfrequenzhervorhebungsfilterung hinsichtlich eines negativen Bildes S'(x, y), das von dem RGB/Sättigungsumwandlungsabschnitt ausgegeben worden ist, nach folgender Gleichung durchführt: S'hef(x,y) = S'(x,y) – hef
Farbbildverbesserungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Sättigungsverbesserungsabschnitt (103), um die normierten RGB-Primärfarbensignale des RGB-Farbmodells zu erhalten, bezüglich einer Hochfrequenzhervorhebungssättigung S_hef(x,y) einen Minimalwert min_hef(r,g,b) unter den normierten r,g,b Primärfarbensignalen, die von dem RGB/Sättigungsumwandlungsabschnitt ausgegeben worden sind, nach folgender Gleichung bestimmt:
Farbbildverbesserungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 gekennzeichnet ferner durch: einen RGB/Luminizenzumwandlungsabschnitt (201) zur Umwandlung der verbesserten Farbsignale, die von dem RGB/Sättigungsumwandlungsabschnitt (101) ausgegeben worden sind, in ein Luminanzsignal; einen Luminanzverbesserungsabschnitt (202) zur Verbesserung des Luminanzsignales, indem dem Luminanzsignal, das von dem RGB/Luminanzumwandlungsabschnitt (201) ausgegeben worden ist, ein Hochfrequenzhervorhebungsfilterkoeffizient geliefert wird, und einen Luminanz/RGB-Umwandlungsabschnitt (203) zur Multiplikation der Original-RGB-Farbsignale durch das Luminanzsignal, welches von dem Luminanzverbesserungsabschnitt (202) verbessert worden ist, um die Luminanz-verbesserten Farbsignale bereitzustellen.
Verfahren zur Verbesserung von Farbbildern, umfassend die Stufen: Empfangen von RGB (rot, grün, blau)-Signal-haltigen Bildern; Erzeugen einer Sättigung des Bildes der RGB-Signale von den empfangenen RGB-Signalen, wobei eine Sättigungsherstellungsstufe die RGB-Signale normiert; Durchführung eines Filtervorganges zur Hochfrequenzhervorhebung der Sättigung, um die Sättigung zu verbessern; Bestimmen einer minimalen Primärfarbe unter den Farben in den normierten RGB-Signalen; Erzeugen eines Kontrollsignals im Einklang mit der bestimmten minimalen Primärfarbe, wobei die Umwandlungsstufe das verbesserte RGB-Signal auf der Basis des Kontrollsignals erzeugt, und wobei die Umwandlungsstufe ein Minimalprimärfarbensignal unter den Farben der RGB-Signale mit dem gefilterten Signal multipliziert und Umwandeln der gefilterten Signale, um die RGB-Signale zur Bildwiedergabe zu verbessern.