專利名稱：圖像顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是涉及例如電視接收器等圖像顯示裝置，特別是涉及具有檢測輸入的圖像信號的特征并進(jìn)行灰度等級修正的圖像處理電路的圖像顯示裝置。
背景技術(shù)：
關(guān)于進(jìn)行圖像顯示處理的顯示裝置中所使用的、能夠使對比度改善的技術(shù)，例如在特開平8-317250號公報(專利文獻(xiàn)1)及特開2000-307896號公報(專利文獻(xiàn)2)中有記述。專利文獻(xiàn)1是從輸入的圖像信號計(jì)算出亮度直方圖及平均亮度等級(以下記為“APL”)，使用該亮度直方圖及APL，設(shè)定用于校正灰度系數(shù)(gamma)的灰度系數(shù)曲線。
專利文獻(xiàn)2是從輸入的圖像信號計(jì)算出亮度直方圖的頻率頻度多的區(qū)域，根據(jù)該區(qū)域的頻率頻度運(yùn)算亮度值校正參數(shù)，設(shè)定灰度系數(shù)曲線。
然而，在上述專利文獻(xiàn)1及2中，未對分散為多個的情況考慮亮度直方圖的頻率頻度高的部分(以下稱為“特征區(qū)域”)。在該特征區(qū)域分散為多個的情況下，特定范圍擴(kuò)大，灰度系數(shù)曲線的斜率難以急劇上升，僅能夠得到很小的對比度感的改善效果。進(jìn)而，在輸入振幅等級高或低，亮度直方圖的頻率頻度有多的部分時，在該區(qū)域不包含在特定范圍內(nèi)的情況下，不能進(jìn)行校正處理。因此，會產(chǎn)生圖像的損害及跳躍發(fā)生的情況。
就是說，專利文獻(xiàn)1及2的技術(shù)，在特征區(qū)域?yàn)?個的情況下可能是為了改善對比度的最佳處理。但是，在有多處特征區(qū)域的情況下，進(jìn)行最佳處理就很困難。進(jìn)而，專利文獻(xiàn)1及2所記述的技術(shù)也未考慮使用檢測出的亮度直方圖而進(jìn)行色校正。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述問題而提出。本發(fā)明的目的在于提供提高對比度且能夠進(jìn)行良好、高質(zhì)量的圖像的技術(shù)。而且，本發(fā)明的目的還在于提供能夠改善色校正、進(jìn)行高質(zhì)量顯示的圖像的技術(shù)。
本發(fā)明的圖像顯示裝置具有以下特征。就是說，在一個場或一個幀的圖像期間內(nèi)檢測亮度信號的APL與亮度直方圖。以檢測出的亮度直方圖為基礎(chǔ)，分析亮度直方圖的頻率頻度，通過分為亮度直方圖低區(qū)域、中區(qū)域、高區(qū)域的三個區(qū)域，判斷輸入信號包含于哪一個區(qū)域。從該判定結(jié)果，由對應(yīng)于所選擇區(qū)域的灰度系數(shù)曲線切換特性，使用APL選擇、計(jì)算與適應(yīng)對應(yīng)于輸入圖像信號明亮的灰度系數(shù)曲線。進(jìn)而，對所得到的灰度系數(shù)曲線，使用亮度直方圖分析頻率頻度多、欲強(qiáng)調(diào)部分的特征區(qū)域，擴(kuò)展灰度等級。即使是有多個特征區(qū)域，該處理也是可能且能夠連續(xù)處理，所以能夠?qū)γ恳粋€輸入圖像信號得到最佳的灰度系數(shù)曲線。
在灰度系數(shù)曲線中，輸出振幅等級比輸入振幅等級低時色彩變濃，有發(fā)生色損害的情況。因此，進(jìn)行與灰度系數(shù)曲線的校正比例相對應(yīng)的色度的振幅調(diào)整。由此，能夠設(shè)定適合于校正的灰度系數(shù)曲線的色的濃度，防止色損害的發(fā)生。
根據(jù)上述本發(fā)明的結(jié)構(gòu)，例如，即使是全體高亮度圖像的一部分中含有低亮度的圖像，或者是全體低亮度圖像的一部分中含有高亮度的圖像，都能夠從多個灰度系數(shù)曲線計(jì)算出對于輸入圖像信號的最佳灰度系數(shù)曲線。而且，能夠?qū)⒂纳茖Ρ榷雀械娜繀^(qū)域的灰度等級擴(kuò)展。由此能夠?qū)Χ鄠€區(qū)域進(jìn)行最佳灰度系數(shù)校正處理。就是說，根據(jù)本發(fā)明能夠進(jìn)行高畫質(zhì)的圖像的顯示。


圖1是作為本發(fā)明第一實(shí)施例的圖像處理電路的基本結(jié)構(gòu)圖。
圖2是本發(fā)明中使用APL與亮度直方圖的灰度系數(shù)曲線校正的說明圖。
圖3是本發(fā)明中灰度系數(shù)曲線切換特性與APL關(guān)系的說明圖。
圖4是本發(fā)明中輸入圖像信號的全體為高亮度時的特征區(qū)域的判定方法與灰度等級擴(kuò)展后的結(jié)果的說明圖。
圖5是本發(fā)明中輸入圖像信號的全體為低亮度時的特征區(qū)域的判定方法與灰度等級擴(kuò)展后的結(jié)果的說明圖。
圖6是本發(fā)明中灰度等級的擴(kuò)展方法的說明圖。
圖7是作為本發(fā)明第二實(shí)施例的圖像處理電路的基本結(jié)構(gòu)圖。
圖8是本發(fā)明中色調(diào)直方圖的檢測結(jié)果例的說明圖。
圖9是本發(fā)明中色度直方圖的檢測結(jié)果例的說明圖。
圖10是本發(fā)明中色度直方圖的振幅調(diào)整的說明圖。
具體實(shí)施例方式
下面參照

本發(fā)明的實(shí)施方式。
圖1是表示本發(fā)明中圖像處理裝置的第一實(shí)施例的方框圖。在圖1中，符號1是圖像處理裝置，符號2是圖像信號的輸入端子，符號3是將PC(微機(jī))信號等RGB信號及圖像信號(Y、Pb、Pr/Y、Cb、Cr)等信號格式變換為亮度信號Y與色差信號Cb、Cr的輸入矩陣變換部，符號4是由亮度信號Y檢測出APL及亮度直方圖的特征檢測部，符號5是基于前述亮度特征檢測部4所檢測出的信息而生成各種控制信號的運(yùn)算控制裝置(以下記為“微機(jī)”)，符號6是進(jìn)行對應(yīng)于輸入圖像信號的亮度的灰度系數(shù)校正處理的灰度系數(shù)校正部，符號7是對于由亮度直方圖所分析的特征區(qū)域而擴(kuò)展灰度等級的特征強(qiáng)調(diào)部，符號8是對應(yīng)于灰度系數(shù)校正處理的校正量而進(jìn)行色度的振幅調(diào)整的色校正部，符號9是將圖像信號(Y、Cb、Cr)變換為適合面板的信號格式的輸出矩陣變換部，符號10是圖像信號的輸出端子，符號11是圖像信號顯示部。
輸入圖像信號輸入到圖像處理裝置1的輸入端子2。輸入輸入端子2的圖像信號由輸入矩陣變換部3變換為亮度信號Y與色差信號Cb、Cr。還有，輸入的圖像信號還可以是PC信號等RGB信號及圖像信號(Y、Pb、Pt/Y、Cb、Cr)等信號格式。亮度特征檢測部4由亮度信號Y檢測出一個場或一個幀的圖像期間內(nèi)的APL及亮度直方圖。檢測的APL及亮度直方圖的信息輸入到微機(jī)5。在微機(jī)5從輸入的APL及亮度直方圖的信息分析亮度直方圖的分布特性的特征區(qū)域，基于該分析結(jié)果而形成亮度控制信號，分別將亮度控制信號輸出到灰度系數(shù)校正部6與特征強(qiáng)調(diào)部7。在灰度系數(shù)校正部6，根據(jù)微機(jī)5所形成的亮度控制信號，對于亮度信號Y計(jì)算其亮度的最佳灰度系數(shù)曲線，進(jìn)行適應(yīng)的控制。而且，在特征強(qiáng)調(diào)部7，使用由亮度控制信號利用灰度系數(shù)校正部6計(jì)算出適應(yīng)的灰度系數(shù)曲線，對由亮度直方圖所分析的特征區(qū)域進(jìn)行擴(kuò)展灰度等級的控制，輸出到輸出矩陣變換部9。而且，在色校正部8，進(jìn)行與由灰度系數(shù)校正處理的灰度系數(shù)曲線的校正量相對應(yīng)的色度的振幅調(diào)整，輸出到輸出矩陣變換部9。在輸出矩陣變換部9，將由所述特征強(qiáng)調(diào)部7進(jìn)行處理的亮度信號Y與由所述色校正部8進(jìn)行處理的色差信號Cb、Cr變換為與圖像信號顯示部11相吻合的信號格式，輸出到輸出端子10。其結(jié)果是，由輸出端子10所輸出的圖像信號，對于由圖像顯示部11所輸入的圖像信號，能夠進(jìn)行改善了對比度的圖像顯示。
以下，對本實(shí)施例的特征，即由亮度特征檢測部4、微機(jī)5、灰度系數(shù)校正部6、特征強(qiáng)調(diào)部7所構(gòu)成的，基于檢測出的APL及亮度直方圖進(jìn)行的灰度系數(shù)校正處理，使用圖2～圖6進(jìn)行詳細(xì)說明。
圖2是對于在使用亮度特征檢測部4中檢測的APL與亮度直方圖的檢測結(jié)果的微機(jī)5中的計(jì)算方法與基于灰度系數(shù)校正部6中的灰度系數(shù)校正處理的圖像質(zhì)量改善方法的說明圖。
圖2(a)表示對于某一輸入圖像信號的亮度直方圖的檢測結(jié)果。在本實(shí)施例中，分析由亮度特征檢測部4檢測的亮度直方圖的頻率頻度。而且，分割為圖2(a)的輸入振幅等級點(diǎn)a以下的亮度直方圖低區(qū)域、由點(diǎn)a與點(diǎn)b所包圍的亮度直方圖中區(qū)域、以及點(diǎn)b以上的亮度直方圖高區(qū)域的三個區(qū)域，進(jìn)行是否包含于輸入圖像信號等的區(qū)域的區(qū)域選擇。對于上述3個區(qū)域分別任意設(shè)置邊界值，區(qū)域的選擇由微機(jī)5判定各區(qū)域的頻率頻度的合計(jì)是否超出邊界值而進(jìn)行區(qū)域選擇。此外還有由微機(jī)5對于上述3個區(qū)域分別計(jì)算出對于由輸入振幅等級的區(qū)域?qū)挾鹊念l率頻度的合計(jì)的比例，選擇該比例計(jì)算結(jié)果最大的區(qū)域的方法。例如，在圖2(a)的亮度直方圖檢測結(jié)果中，由于頻率頻度在亮度直方圖高區(qū)域存在得多，所以判定超越亮度直方圖高區(qū)域中任意設(shè)定的邊界值，選擇亮度直方圖高區(qū)域。
圖2(b)是由灰度系數(shù)校正部6適應(yīng)的多個灰度系數(shù)曲線特性的說明圖。在該圖中，“γ1”是輸入輸出特性等級(輸出對于輸入的等級)在特定區(qū)域不增大或減小的直線型灰度系數(shù)曲線。“γ0”是任意區(qū)域內(nèi)的輸入輸出特性等級都比“γ1”高、特別是在低亮度區(qū)域輸入輸出特性等級增大的灰度系數(shù)曲線?！唉?”是任意區(qū)域內(nèi)的輸入輸出特性等級都比“γ1”低、特別是在高亮度區(qū)域輸入輸出特性等級增大的灰度系數(shù)曲線。而且，“γ3”是任意區(qū)域內(nèi)的輸入輸出特性等級都比“γ2”低、特別是在高亮度區(qū)域輸入輸出特性等級最為增大的灰度系數(shù)曲線。關(guān)于“γ1”也可以不是直線型，也可以設(shè)定為非線性的灰度系數(shù)曲線特性。
圖2(c)、(d)、(e)是表示以由圖2(a)所示的亮度直方圖所判定的區(qū)域選擇為基礎(chǔ)，與輸入圖像信號的APL相對應(yīng)，自動切換到圖2(b)所示的灰度系數(shù)曲線的特性的圖。對于圖2(a)中說明的3個亮度直方圖區(qū)域，分別準(zhǔn)備灰度系數(shù)曲線切換特性。就是說，在圖2(a)中選擇了亮度直方圖高區(qū)域的情況下，進(jìn)行圖2(c)的灰度系數(shù)曲線特性切換。在圖2(c)中，APL0～APL5分別是設(shè)定的平均亮度等級(APL)的切換點(diǎn)。APL在0以上APL0以下時選擇“γ1”的灰度系數(shù)曲線，在APL1以上APL2以下時選擇“γ0”的灰度系數(shù)曲線，在APL3選擇“γ2”的灰度系數(shù)曲線，從APL4到1023選擇“γ3”的灰度系數(shù)曲線。這里，在APL0與APL1之間，由微機(jī)5的運(yùn)算而求出在“γ1”與“γ0”之間符合線性遷移特性的灰度系數(shù)曲線(灰度系數(shù)曲線的遷移狀態(tài)在圖3中有詳細(xì)說明)。關(guān)于APL2與APL3之間、APL3與APL4之間，也同樣由微機(jī)5的運(yùn)算求出，以使“γ0”與“γ2”、“γ2”與“γ3”之間為線性遷移的特性。在圖2(a)中，在選擇了亮度直方圖中區(qū)域的情況下進(jìn)行圖2(d)的灰度系數(shù)曲線特性切換，在選擇亮度直方圖低區(qū)域的情況下進(jìn)行圖2(e)的灰度系數(shù)曲線特性切換，與選擇亮度直方圖高區(qū)域的情況進(jìn)行同樣的運(yùn)算處理。還有，在區(qū)域選擇中，通常是從3個區(qū)域中選擇1個，但在不選擇的情況下，例如設(shè)定“γ1”的灰度系數(shù)曲線。
以上，在本實(shí)施例中，明確由亮度直方圖所輸入圖像信號的特征，選擇與其相吻合的多個區(qū)域選擇。進(jìn)而通過由APL進(jìn)行輸入圖像全體的亮度的分析，能夠在“γ0”～“γ3”范圍內(nèi)，自動地選擇適應(yīng)對于輸入圖像信號的亮度(APL)最合適的非線性灰度系數(shù)曲線特性。由此，能夠進(jìn)行與輸入圖像信號的亮度相對應(yīng)的對比度感的改善。
接著，使用圖3對圖2(c)中所述的APL切換點(diǎn)之間的某APL的情況下的由微機(jī)5的運(yùn)算而求出灰度系數(shù)曲線特性的運(yùn)算方法加以說明。
圖3(a)是表示圖2(c)中APL0與APL1之間灰度系數(shù)曲線切換特性的圖。例如，在輸入圖像信號APL是APL01時，由微機(jī)5的運(yùn)算而求出存在于APL0選擇的“γ1”與APL1選擇的“γ0”之間的“γ01”的APL01用的灰度系數(shù)曲線特性。APL01是距APL0的距離為p，距APL1的距離為q的點(diǎn)。就是說，由于APL01距APL0和APL1的距離為p∶q，所以由計(jì)算求出從“γ1”與“γ0”各自的灰度系數(shù)曲線特性距離p∶q的灰度系數(shù)曲線“γ01”。
“γ01”的灰度系數(shù)曲線特性示于圖3(b)。在輸入輸出振幅等級分別為1023的灰度系數(shù)曲線特性中，“γ01”是通過“γ1”與“γ0”之間p∶q的距離比，由微機(jī)5運(yùn)算求出。就是說，該灰度系數(shù)曲線是輸入圖像信號APL為APL01的情況下的最適合的灰度系數(shù)曲線特性。由此，在APL0到APL1的范圍內(nèi)，與輸入圖像信號APL成比例的灰度系數(shù)曲線特性的運(yùn)算成為可能，能夠?qū)PL進(jìn)行連動的灰度系數(shù)校正處理。這是其它的APL切換點(diǎn)也能夠由同樣的運(yùn)算而求出。就是說，在“γ1”與“γ2”之間，“γ2”與“γ3”之間的運(yùn)算方法也同樣，該區(qū)間的傾斜不論是向右上，還是右下，也都同樣。這里，是對圖2(c)進(jìn)行的說明，但對于圖2(d)或圖2(e)，也是由同樣的運(yùn)算方法進(jìn)行校正處理。
使用圖4與圖5，對本實(shí)施例中的灰度等級擴(kuò)展處理加以說明。這是以圖1所示的亮度特征檢測部4檢測的亮度直方圖的檢測結(jié)果為基礎(chǔ)，對于適用于灰度系數(shù)校正部6的灰度系數(shù)曲線由特征強(qiáng)調(diào)部7進(jìn)一步擴(kuò)展多個特征區(qū)域的灰度等級的圖。
圖4(a)是輸入圖像信號中全體高亮度的圖像，但也包含部分低亮度的圖像信號的例子。在該圖的圖像中，為了擴(kuò)展灰度系數(shù)校正部6的高亮度區(qū)域的灰度等級，選擇象“γ2”及“γ3”那樣的高亮度區(qū)域的灰度系數(shù)曲線傾斜陡峭、低亮度區(qū)域的灰度系數(shù)曲線傾斜平緩的灰度系數(shù)曲線特性。在這種情況下，雖然對于高亮度區(qū)域的圖像的對比度感有改善，但關(guān)于低亮度區(qū)域的圖像的對比度感卻有損失，認(rèn)為有發(fā)生損害的可能性。因此，由特征強(qiáng)調(diào)部7改善關(guān)于高亮度區(qū)域與低亮度區(qū)域的圖像的對比度感，同時適應(yīng)防止損害發(fā)生的灰度等級擴(kuò)展處理。
圖4(b)是對于圖4(a)的圖像信號的亮度直方圖的計(jì)算結(jié)果。在該圖中，由于圖4(a)的圖像信號全體為高亮度區(qū)域的圖像信號多，所以亮度直方圖計(jì)算結(jié)果也表示高亮度區(qū)域的頻率分布多。進(jìn)而，從該圖可知，由于中亮度區(qū)域內(nèi)沒有圖像也沒有頻率，低亮度區(qū)域內(nèi)包含一部分圖像，所以能夠理解低亮度區(qū)域內(nèi)有若干頻率分布。在這種情況下，微機(jī)5首先判定輸入圖像信號的區(qū)域?yàn)榱炼戎狈綀D高區(qū)域。而且，根據(jù)圖2(c)所示的亮度直方圖高區(qū)域用灰度系數(shù)曲線特性切換，將與輸入圖像信號的APL相對應(yīng)的灰度系數(shù)曲線(例如“γ2”及“γ3”)設(shè)定于灰度系數(shù)校正部6。而且，圖4(b)中x0、y0附近的頻率頻度多的區(qū)域，超越由微機(jī)5預(yù)先設(shè)定的特征區(qū)域判定邊界值時分析選定為特征區(qū)域。在選定的特征區(qū)域內(nèi)，由特征強(qiáng)調(diào)部7進(jìn)而對該區(qū)域?qū)嵭谢叶鹊燃壍臄U(kuò)展處理?；叶鹊燃壍臄U(kuò)展比例由頻率的頻度所決定。(灰度等級的擴(kuò)展處理由后面的圖6詳細(xì)說明。)圖4(c)是對于適應(yīng)灰度系數(shù)校正部6的灰度系數(shù)曲線，對于圖4(b)選定的特征區(qū)域x0、y0的灰度等級擴(kuò)展的灰度系數(shù)曲線輸出結(jié)果。該圖中的虛線所表示的灰度系數(shù)曲線成為適應(yīng)灰度系數(shù)校正部6的灰度系數(shù)曲線。對于該虛線所示的灰度系數(shù)曲線，對特征區(qū)域x0、y0的灰度等級進(jìn)行擴(kuò)展時，得到實(shí)線的非線性灰度系數(shù)曲線?？芍c前者相比，后者的灰度系數(shù)曲線在特征區(qū)域x0、y0的傾斜急劇上升，向右上上升。由此，能夠擴(kuò)展特征區(qū)域x0、y0的灰度等級，表現(xiàn)出對該區(qū)域改善了對比度感的圖像。就是說，即使是考慮了由于灰度系數(shù)曲線的傾斜平緩的低亮度區(qū)域的損害，也能夠使用該方法進(jìn)行改善。
圖5(a)與圖4(a)相反，是輸入圖像信號中全體低亮度的圖像，但也包含部分高亮度的圖像的例子。在該圖的圖像中，為了擴(kuò)展灰度系數(shù)校正部6的低亮度區(qū)域的灰度等級，選擇像“γ0”那樣的低亮度區(qū)域的灰度系數(shù)曲線傾斜上升陡峭、高亮度區(qū)域的灰度系數(shù)曲線傾斜平緩的灰度系數(shù)曲線特性。在這種情況下，雖然對于低亮度區(qū)域的圖像的對比度感有改善，但關(guān)于高亮度區(qū)域的圖像的對比度感卻有損失，認(rèn)為有發(fā)生損害的可能性。因此，由特征強(qiáng)調(diào)部7改善關(guān)于高亮度區(qū)域與低亮度區(qū)域的圖像的對比度感，同時適應(yīng)防止損害發(fā)生的灰度等級擴(kuò)展處理。
圖5(b)是對于圖5(a)的圖像信號的亮度直方圖的計(jì)算結(jié)果。在該圖中，由于圖5(a)的圖像信號全體為低亮度區(qū)域的圖像信號多，所以亮度直方圖計(jì)算結(jié)果也表示低亮度區(qū)域的頻率分布多。進(jìn)而，從該圖可知，由于中亮度區(qū)域內(nèi)沒有圖像也沒有頻率，高亮度區(qū)域內(nèi)包含一部分圖像，所以能夠理解高亮度區(qū)域內(nèi)有若干頻率分布。在這種情況下，微機(jī)5首先判定輸入圖像信號的區(qū)域?yàn)榱炼戎狈綀D低區(qū)域。而且，根據(jù)圖2(e)所示的亮度直方圖低區(qū)域用灰度系數(shù)曲線特性切換，將與輸入圖像信號的APL相對應(yīng)的灰度系數(shù)曲線(例如“γ0”)設(shè)定于灰度系數(shù)校正部6。而且，圖5(b)中x1、y1附近的頻率頻度多的區(qū)域，超越由微機(jī)5預(yù)先設(shè)定的特征區(qū)域判定邊界值時分析選定為特征區(qū)域。在選定的特征區(qū)域內(nèi)，由特征強(qiáng)調(diào)部7進(jìn)而對該區(qū)域?qū)嵭谢叶鹊燃壍臄U(kuò)展處理。灰度等級的擴(kuò)展比例由頻率的頻度所決定。
圖5(c)是對于適應(yīng)灰度系數(shù)校正部6的灰度系數(shù)曲線，對于圖5(b)選定的特征區(qū)域x1、y1的灰度等級擴(kuò)展的灰度系數(shù)曲線輸出結(jié)果。該圖中的虛線所表示的灰度系數(shù)曲線成為適應(yīng)灰度系數(shù)校正部6的灰度系數(shù)曲線。對于該虛線所示的灰度系數(shù)曲線，對特征區(qū)域x1、y1的灰度等級進(jìn)行擴(kuò)展時，得到實(shí)線的非線性灰度系數(shù)曲線。可知與前者相比，后者的灰度系數(shù)曲線在特征區(qū)域x1、y1的傾斜急劇上升，向右上上升。由此，能夠擴(kuò)展特征區(qū)域x1、y1的灰度等級，表現(xiàn)出對該區(qū)域改善了對比度感的圖像。就是說，即使是考慮了由于灰度系數(shù)曲線的斜率平緩的低亮度區(qū)域的損害，也能夠使用該方法進(jìn)行改善。
以下使用圖6對由特征強(qiáng)調(diào)部7對于特征區(qū)域的灰度等級擴(kuò)展處理的方法加以說明。在該圖中，在特征區(qū)域?yàn)閕與j的范圍的情況下，通過立起i與j之間的灰度系數(shù)曲線而擴(kuò)展灰度等級。作為立起灰度系數(shù)曲線的方法，是對于同圖中由灰度系數(shù)校正部6所生成的虛線的灰度系數(shù)曲線上原來設(shè)定的i與j，使點(diǎn)i下降為點(diǎn)為i”，點(diǎn)j上升為點(diǎn)為j”的方法。該下降比例dr與上升比例ur的最大值可分別任意設(shè)定。而且，以亮度特征檢測部4所計(jì)算的亮度直方圖為基礎(chǔ)，通過由微機(jī)5將超越特征區(qū)域中頻率的邊界值的比例fr計(jì)算出的控制信號，由特征強(qiáng)調(diào)部7將dr與ur分別與fr相乘。由此決定點(diǎn)i”與點(diǎn)j”的輸出振幅等級。在同一圖中，表示了點(diǎn)i下降、點(diǎn)j上升而得到的點(diǎn)i”，點(diǎn)j”的模樣。但是，也可以是通過使dr與ur中的一個的比例為0，特征區(qū)域的點(diǎn)i原封不動，僅將點(diǎn)j上升得到j(luò)”的控制，或特征區(qū)域的點(diǎn)j原封不動，僅將點(diǎn)i下降得到i”的控制。但是，由于通過點(diǎn)i下降、點(diǎn)j上升的控制，能夠使特征區(qū)域中灰度系數(shù)曲線的斜率最陡峭地上升，從而改善對比度感。在該圖中，是假定僅有一個擴(kuò)展灰度等級的區(qū)域，但即使是在有多個特征區(qū)域的情況下，也能夠由同樣的處理相應(yīng)對，進(jìn)行連續(xù)的處理。在這種情況下，為了使現(xiàn)在計(jì)算的作為對象的點(diǎn)不比左鄰的點(diǎn)小，必須進(jìn)行校正處理，使i’＜i”，i”＜j”，j”＜j’的關(guān)系成立。這是由于左鄰的點(diǎn)比作為計(jì)算的對象的點(diǎn)大時產(chǎn)生圖像破綻。
對于由灰度系數(shù)校正部6與特征強(qiáng)調(diào)部7所處理輸出的灰度系數(shù)曲線，與作為基準(zhǔn)的線性輸入輸出特性的“γ1”相比，輸出振幅等級比輸入振幅等級低的情況下的灰度系數(shù)曲線，例如在“γ2”及“γ3”中，由色校正部8進(jìn)行色度振幅的下降處理。在灰度系數(shù)曲線特性中，在輸出振幅等級比輸入振幅等級低時，有色彩變濃、產(chǎn)生色彩損害的情況。因此，由圖3(b)中說明的灰度系數(shù)校正部6中使用的距離比，進(jìn)行與此相對應(yīng)的色度振幅調(diào)整。由此能夠設(shè)定適合于校正處理后的灰度系數(shù)曲線的色的濃度，能夠防止色彩損害。
如以上的說明，本實(shí)施形式的灰度系數(shù)曲線特性由灰度系數(shù)校正部6及特征強(qiáng)調(diào)部7雙方對處理后的非線性的多個特征區(qū)域進(jìn)行灰度系數(shù)校正處理。例如，在全體的明亮圖像中，由灰度系數(shù)校正部6進(jìn)行使用APL與亮度直方圖的灰度系數(shù)校正處理，擴(kuò)展高亮度區(qū)域的灰度等級。而且，通過由特征強(qiáng)調(diào)部7分析亮度直方圖，對于特定的特征區(qū)域擴(kuò)展灰度等級，生成最適合于輸入圖像信號的灰度系數(shù)曲線。在全體的暗的圖像中，通過灰度系數(shù)校正部6進(jìn)行使用APL與亮度直方圖的灰度系數(shù)校正處理，擴(kuò)展低亮度區(qū)域的灰度等級。而且，通過由特征強(qiáng)調(diào)部7分析亮度直方圖，對于特定的特征區(qū)域擴(kuò)展灰度等級，生成最適合于輸入圖像信號的灰度系數(shù)曲線。這樣，通過由灰度系數(shù)校正部6及特征強(qiáng)調(diào)部7雙方進(jìn)行灰度系數(shù)校正處理，無論是輸入何種輸入圖像信號，都能夠進(jìn)行適當(dāng)?shù)幕叶认禂?shù)校正。例如，即使是輸入在全體高亮度圖像的一部分中含有低亮度的圖像，或者是在全體低亮度圖像的一部分中含有高亮度的圖像，在本實(shí)施中，對于這樣的輸入圖像信號能夠從多個灰度系數(shù)曲線計(jì)算出最適合的灰度系數(shù)曲線。由此，在本實(shí)施例中，能夠擴(kuò)展欲改善對比度感的全體區(qū)域的灰度等級。
實(shí)施例2圖7是表示本發(fā)明中圖像處理裝置第二實(shí)施例的方框圖。在本實(shí)施例中，設(shè)置有由亮度信號Y與色差信號Cb、Cr的檢測APL與亮度直方圖與色調(diào)/色度直方圖的亮度/色特征檢測部12，取代圖1這構(gòu)成的亮度特征檢測部4。還有，與圖1同樣的部分都用同樣的符號表示，其重復(fù)的說明予以省略。
在圖7中，亮度/色特征檢測部12通過從輸入圖像信號由輸入矩陣變換部3變換的亮度信號Y與色差信號Cb、Cr，檢測出一個場或一個幀期間內(nèi)的APL與亮度直方圖與色調(diào)/色度直方圖。關(guān)于亮度信號Y，由于是與所述第一實(shí)施形式同樣的控制，所以以后的說明予以省略。由亮度/色特征檢測部12所檢測的色調(diào)/色度直方圖的信息輸入到微機(jī)5。微機(jī)5從輸入的色調(diào)/色度直方圖的信息分析色調(diào)直方圖與關(guān)于各色調(diào)的色度直方圖的分布特性，以該分析結(jié)果為基礎(chǔ)制作色控制信號，將色控制信號輸出到色校正部8。色校正部8由微機(jī)5所制作的控制信號進(jìn)行關(guān)于各色調(diào)的色度的振幅調(diào)整，輸出到輸出矩陣變換部9，以后為與所述實(shí)施例1同樣的控制。
以下對本實(shí)施例的特征、即色度的振幅調(diào)整進(jìn)行詳細(xì)的說明。這是以檢測的色調(diào)/色度直方圖為基礎(chǔ)，是在亮度/色特征檢測部12、微機(jī)5、及色校正部8中所實(shí)行的。
首先，在亮度/色特征檢測部12中檢測的色調(diào)/色度直方圖的檢測結(jié)果似的例示于圖8。如該圖所示，色調(diào)直方圖表示各色調(diào)對于輸入圖像信號的頻率頻度。由此，能夠由輸入圖像信號進(jìn)行色的傾向及頻度的分析。
接著，在亮度/色特征檢測部12中檢測的色調(diào)/色度直方圖的檢測結(jié)果的例示于圖9。如該圖所示，色度直方圖分為關(guān)于各色調(diào)無彩色、色度低、色度中、色度高的4個區(qū)域。無彩色的情況，由于是無色的狀態(tài)，所以是表示白或黑時。在有彩色的情況下，色度高的情況下更濃更鮮艷，色度低的情況下為淡薄色彩。就是說，在本實(shí)施例的色度直方圖中，色度高時表示最鮮艷的顏色的頻率，色度低時表示混濁的顏色的頻率，色度中時表示介于色度高與色度低之間的中間色的頻率。在圖9中，是列舉的各色調(diào)中關(guān)于藍(lán)色與黃色的色度直方圖的例子，但在本實(shí)施例中，色調(diào)的數(shù)目可以自由地選擇。因此，也能夠計(jì)算出輸入圖像信號中所包含的多個色度直方圖。
本實(shí)施例中的色度的振幅調(diào)整，是使用所述色調(diào)直方圖與色度直方圖而進(jìn)行。就是說，微機(jī)5在色調(diào)直方圖中，基于為了判斷頻率頻度多的預(yù)定邊界值Hh與用于判斷頻率頻度少的預(yù)定邊界值Hl，分析哪種顏色多，或哪種顏色少。例如在圖8的色調(diào)直方圖中判斷超出邊界值Hh的色是藍(lán)色，在邊界值Hl以下的色是黃色。對于判定的藍(lán)色與黃色，即圖9的色度直方圖(圖10的振幅調(diào)整前的色度直方圖)，實(shí)行色度的振幅調(diào)整的結(jié)果示于圖10(振幅調(diào)整后的色度直方圖)。對于圖10(a)所示的藍(lán)色，由于超出了邊界值Hh，所以進(jìn)行增大色度的振幅的處理。由此，與調(diào)整前相比，由于調(diào)整后的色度高的頻率增大，所以能夠顯示出更鮮艷的顏色。但是，色度高的頻率過分增大時，有顏色過濃、產(chǎn)生色損害的可能性。因此，在振幅增大的同時需要設(shè)定色度高區(qū)域的頻率的上限值(稱為“振幅增大邊界值”)，防止由于超出該邊界值而引起的色損害的發(fā)生。
對于圖10(b)所示的黃色，在邊界值Hl以下，所以進(jìn)行減少色度的振幅的處理。由此，與調(diào)整前相比，由于調(diào)整后的色度高的頻率減少，所以顯示出鮮艷度減少的顏色。但是，色度高的頻率過分減少時，有顏色過淡、完全觀察不到的可能性。因此，在振幅減少的同時需要設(shè)定色度高區(qū)域的頻率的下限值(稱為“振幅減少邊界值”)，防止由于低于該邊界值而引起的上述現(xiàn)象的發(fā)生。關(guān)于色度的振幅調(diào)整的程度，在色調(diào)直方圖中，在超出邊界值Hh的情況下，使用從邊界值Hh到直方圖結(jié)果頂點(diǎn)的差，在未達(dá)到邊界值Hl的情況下，使用從邊界值Hl到直方圖結(jié)果頂點(diǎn)的差。由此決定僅哪一個的振幅增大或減少。作為色度振幅調(diào)整的其它方法，還有在色調(diào)直方圖中，關(guān)于收在邊界值Hh與邊界值Hl內(nèi)的顏色，使用到達(dá)邊界值Hh與邊界值Hl的距離的比而決定振幅增減的方法。
由以上的說明，本實(shí)施例可以基于微機(jī)5所計(jì)算出的圖8所示的色調(diào)直方圖與圖9所示的色度直方圖而進(jìn)行色度的振幅調(diào)整。例如，能夠?qū)ι{(diào)直方圖的頻率頻度多、欲強(qiáng)調(diào)的色增大其色度振幅，而對色調(diào)直方圖的頻率頻度少、不強(qiáng)調(diào)的色減少其色度振幅。由此，在第一實(shí)施例的效果(通過使用亮度直方圖的灰度等級擴(kuò)展而改善對比度)的基礎(chǔ)上，還能夠得到可表示強(qiáng)調(diào)色的清楚的鮮艷色的圖像的效果。就是說，在本實(shí)施例中，通過由色調(diào)/色度直方圖對色差信號Cb、Cr的色校正，能夠在各自的色中設(shè)定最佳色度。因此，就能夠防止色淡圖像的模糊及色過濃而看不清楚等現(xiàn)象的發(fā)生。
權(quán)利要求
1.一種圖像顯示裝置，其特征在于包括從輸入的圖像信號檢測出預(yù)定期間內(nèi)的平均亮度等級與亮度直方圖作為該圖像信號的特征的特征檢測部；通過所述檢測出的平均亮度等級與亮度直方圖的組合，對所述圖像信號的灰度等級進(jìn)行校正的第一灰度等級校正部；以及從所述特征檢測部檢測出的亮度直方圖判別表示比預(yù)定值高的亮度分布的特征區(qū)域，對來自與該特征區(qū)域相對應(yīng)的所述灰度等級校正部的信號的灰度等級進(jìn)行校正的第二灰度等級校正部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像顯示裝置，其特征在于所述特征檢測部檢測一個場或一個幀期間的平均亮度等級與亮度直方圖。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像顯示裝置，其特征在于進(jìn)一步包含控制部，其基于由所述特征檢測部所檢測出的平均亮度等級與亮度直方圖來控制所述第一及第二灰度等級校正部。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的圖像顯示裝置，其特征在于所述第一灰度等級校正部是通過對所述圖像信號進(jìn)行灰度系數(shù)校正來進(jìn)行灰度等級校正的灰度系數(shù)校正電路，所述控制部從預(yù)先設(shè)定的多個灰度系數(shù)曲線中選擇與所述檢測出的平均亮度等級相對應(yīng)的灰度系數(shù)曲線，將該所選擇的灰度系數(shù)曲線給予所述灰度系數(shù)校正電路，所述灰度系數(shù)校正電路基于由所述控制部給予的灰度系數(shù)曲線來進(jìn)行所述圖像信號的灰度等級校正。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的圖像顯示裝置，其特征在于所述控制部具有與多個亮度直方圖區(qū)域各個相對應(yīng)的所述灰度系數(shù)曲線的切換特性，從所述特征檢測部檢測出的亮度直方圖判定所述圖像信號是屬于所述多個亮度直方圖區(qū)域中的哪一個，使用與該判定的亮度直方圖區(qū)域相對應(yīng)的所述切換特性，根據(jù)所述檢測出的平均亮度等級對所述多個灰度系數(shù)曲線進(jìn)行切換。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像顯示裝置，其特征在于所述第二灰度等級校正部是將來自與所述特征區(qū)域相對應(yīng)的所述灰度等級校正部的信號的灰度等級進(jìn)行擴(kuò)展的特征強(qiáng)調(diào)部。
7.一種圖像顯示裝置，其特征在于包括從輸入的圖像信號檢測出預(yù)定期間內(nèi)的平均亮度等級與亮度直方圖作為該圖像信號的特征的特征檢測部；通過所述檢測出的平均亮度等級與亮度直方圖的組合對所述圖像信號的灰度等級進(jìn)行校正的灰度等級校正部；在灰度等級校正部進(jìn)行灰度等級校正后的圖像信號中，對于與使用所述檢測亮度直方圖判定的特征區(qū)域相對應(yīng)的信號，進(jìn)一步進(jìn)行灰度等級校正的特征強(qiáng)調(diào)部；以及基于由所述特征檢測部所檢測出的平均亮度等級與亮度直方圖，控制所述灰度等級校正部及所述特征強(qiáng)調(diào)部的控制部。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的圖像顯示裝置，其特征在于所述控制部從所述檢測亮度直方圖將超過預(yù)定頻率的區(qū)域判定為所述特征區(qū)域，所述特征強(qiáng)調(diào)部對于來自與所述控制部所判定的特征區(qū)域相對應(yīng)的所述灰度等級校正部的信號，擴(kuò)展其灰度等級。
9.根據(jù)權(quán)利要求9所述的圖像顯示裝置，其特征在于在由所述控制部判定為在預(yù)定期間內(nèi)存在有多個所述特征區(qū)域的情況下，所述特征強(qiáng)調(diào)部對于來自與該多個特征區(qū)域相對應(yīng)的所述灰度等級校正部的信號，個別地?cái)U(kuò)展其灰度等級。
10.一種圖像顯示裝置，其特征在于包括從輸入的圖像信號檢測出與色有關(guān)的直方圖作為該圖像信號的特征的特征檢測部，以及基于所述特征檢測部所檢測出的色直方圖，對所述圖像信號進(jìn)行校正的校正部。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的圖像顯示裝置，其特征在于所述特征檢測部檢測出表示所述圖像信號的預(yù)定期間內(nèi)多個色調(diào)的每一個頻率分布的色調(diào)直方圖作為所述色直方圖，所述校正部使用所述特征檢測部所檢測出的色調(diào)直方圖校正所述圖像信號的色度。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的圖像顯示裝置，其特征在于進(jìn)而包含從由所述特征檢測部所檢測出的色調(diào)直方圖判別超出預(yù)定頻率的色調(diào)的控制部，所述校正部對于所述控制部判別的超出所述頻率的色調(diào)進(jìn)行所述圖像信號的校正，使其色度增大。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的圖像顯示裝置，其特征在于所述特征檢測部檢測出表示所述圖像信號的預(yù)定期間的特定色調(diào)的色度的出現(xiàn)頻率的色度直方圖作為所述色直方圖，所述校正部使用所述特征檢測部檢測的色調(diào)直方圖對所述圖像信號的色度進(jìn)行校正。
14.一種圖像顯示裝置，其特征在于包括從輸入的圖像信號檢測出平均亮度等級與亮度直方圖的特征檢測部；基于該特征檢測部的檢測結(jié)果對圖像信號的灰度等級進(jìn)行校正的灰度系數(shù)校正部；從該特征檢測部所檢測出的亮度直方圖分析表示比預(yù)定頻率高的亮度分布的特征區(qū)域，對于來自與該特征區(qū)域相對應(yīng)的所述灰度系數(shù)校正部的圖像信號，進(jìn)行擴(kuò)展其灰度等級的灰度等級擴(kuò)展處理的特征強(qiáng)調(diào)部。
15.一種圖像顯示裝置，其特征在于包括特征檢測部，包含從輸入的圖像信號檢測出平均亮度等級、亮度直方圖的特征檢測部及檢測出色直方圖的色特征檢測部的；基于來自該亮度特征檢測部的檢測結(jié)果對圖像信號的灰度等級進(jìn)行校正的灰度系數(shù)校正部；從該特征檢測部所檢測的亮度直方圖分析表示比預(yù)定頻率高的亮度分布的特征區(qū)域，對于來自與該特征區(qū)域相對應(yīng)的所述灰度系數(shù)校正部的圖像信號，進(jìn)行擴(kuò)展其灰度等級的灰度等級擴(kuò)展處理的特征強(qiáng)調(diào)部；以及基于來自該色特征檢測部的檢測結(jié)果分析所述圖像信號的色調(diào)與色度，對圖像信號進(jìn)行色度校正的色校正部。
全文摘要
本發(fā)明根據(jù)對應(yīng)亮度直方圖的頻率頻度多的特征區(qū)域?yàn)槎鄠€的情況，進(jìn)行灰度系數(shù)校正處理，提供可改善對比度感的技術(shù)。本發(fā)明的圖像處理裝置由亮度特征部(4)檢測輸入圖像信號的亮度，由微機(jī)(5)計(jì)算出輸入圖像信號的APL與亮度直方圖?；叶认禂?shù)校正部(6)使用微機(jī)(5)的計(jì)算結(jié)果，進(jìn)行對應(yīng)于輸入圖像信號亮度的灰度系數(shù)校正處理。而且，特征強(qiáng)調(diào)部(7)在檢測出的亮度直方圖的頻率頻度多的特征區(qū)域?yàn)槎鄠€的情況下，對于該多個特征區(qū)域進(jìn)行灰度等級擴(kuò)展處理。由此能夠?qū)嵤?yīng)于輸入圖像信號的最佳處理，從而改善對比度。
文檔編號H04N5/66GK1753455SQ200510052578
公開日2006年3月29日 申請日期2005年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月21日
發(fā)明者岡尚彌, 長谷川亮, 都留康隆, 青木浩司, 坂本擴(kuò)文 申請人:株式會社日立制作所