專利名稱：灰度校正器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明與一種灰度校正器有關(guān)，這種校正器用來校正電視機(jī)、磁帶錄象機(jī)、攝象機(jī)、錄象盤中電視信號的灰度。
這些年來，為了提供滿足彩色電視機(jī)尺寸增大和圖象質(zhì)量改善所要求的更為清晰的圖象，或者更具體些說，為了增大陰極射線管(CRT)上圖象的動態(tài)范圍，采用了將電視信號通過一個非線性放大器來校正電視信號灰度的方法。在這方面，灰度校正器起著非常重要的作用。
圖4為在本發(fā)明以前提出的灰度校正器的方框圖。在圖4中，標(biāo)號1所標(biāo)記的A/D變換器用來將輸入的亮度信號變換成數(shù)字值。標(biāo)號2所標(biāo)記的直方圖存儲器用來取得輸入亮度信號的亮度分布。通常，亮度電平作為存儲器2的地址輸入，而頻數(shù)則作為存儲器2的數(shù)據(jù)輸入。標(biāo)號3所標(biāo)記的直方圖運算電路用來從直方圖存儲器2的數(shù)據(jù)中計算出諸如輸入亮度信號的均值、眾數(shù)、最小值、最大值、離差系統(tǒng)、亮區(qū)、暗區(qū)等直方圖特征，再從這些所確定的值計算出包括限制電平、附加值、累加起始亮度電平、累加終止亮度電平、最大亮度電平等控制值，然后將這些控制值輸出到限幅/加法電路5、累加控制寄存電路6和歸一化控制寄存電路7。限幅/加法電路5對直方圖的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。也就是說，根據(jù)從直方圖運算電路3送來的數(shù)據(jù)，限幅/加法電路5對直方圖的數(shù)據(jù)加以限制，使數(shù)據(jù)不超過一定電平，然后進(jìn)行加法運算。通常，限幅/加法電路5所執(zhí)行的數(shù)據(jù)處理通過對該地址訪問一次完成。在確定累積直方圖時開始累加和停止累加的累加超始和終止的亮度是平從直方圖運算電路3加到累加控制寄存電路6，而由累加控制寄存電路6控制直方圖累加電路8。
直方圖累加電路8根據(jù)來自累加控制寄存電路6的控制信號對從直方圖存儲器2輸入的經(jīng)處理的數(shù)據(jù)進(jìn)行累加，標(biāo)號9所標(biāo)記的累積直方圖存儲器用來存儲直方圖累加電路8所產(chǎn)生的累加結(jié)果。通常，亮度電平作為存儲器9的地址輸入，而頻數(shù)則作為存儲器9的數(shù)據(jù)輸入。在對累積直方圖的數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理從而產(chǎn)生一個查找表的過程中，經(jīng)歸一化后的輸出亮度信號的最大亮度電平從直方圖運算電路3加到歸一化控制寄存電路7，歸一化控制寄存電路7按照最大亮度電平的值來控制歸一化系數(shù)。標(biāo)號10所標(biāo)記的查找表運算電路按照歸一化控制寄存電路7的輸出對累積直方圖存儲器9的數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理。標(biāo)號11所標(biāo)記的查找表存儲器中存儲了經(jīng)查找表運算電路10歸一化了的數(shù)據(jù)。通常，輸入信號的亮度電平作為存儲順11的地址輸入，而經(jīng)歸一化的數(shù)據(jù)則作為存儲器11的數(shù)據(jù)輸入。標(biāo)號12所標(biāo)記的定時控制電路產(chǎn)生對各存儲器進(jìn)行各種操作和控制的時序信號。標(biāo)號13所標(biāo)記的D/A變換器將經(jīng)用查找表校正的輸出數(shù)據(jù)變換成模擬值。
下面將說明具有上述結(jié)構(gòu)的灰度校正器的工作情況。圖5A至5F分別示出了各部分的工作波形。
首先，輸入亮度信號9輸入到A/D變換器1，被變換數(shù)字值，作為一個經(jīng)變換的輸入亮度信號6輸出。這經(jīng)變換的輸入亮工信號6取作為直方圖存儲器2的一個存儲器地址，而在這個地址上的數(shù)據(jù)則由限幅/加法電路5加以處理。通過這個操作，在一個垂直掃描的時間內(nèi)就可以獲得輸入亮度信號α的直方圖分布，如圖5A所示。
接著，存有直方圖分布的直方圖存儲器2的數(shù)據(jù)由直方圖運算電路3讀出，直方圖運算電路3計算出輸入亮度信號的均值、從數(shù)、最小值、最大值、離散系數(shù)、亮區(qū)、暗區(qū)等。直方圖運算電路3還從這些結(jié)果中確定出包括限幅電平、附加值、累加計算起始亮度電平、累加計數(shù)終止亮度電平、歸一化后的最大亮度電平等等在內(nèi)的控制值，再將這些被確定的數(shù)據(jù)傳送給限幅/加法電路5、累加控制寄存電路6和歸一化控制寄存電路7。
此后，限幅/加法電路5從直方圖存儲器2讀出數(shù)據(jù)，根據(jù)從直方圖運算電路3輸入的各個數(shù)據(jù)對讀出的各數(shù)據(jù)進(jìn)行限幅處理(圖5B)和加法這樣的運算，然后，將結(jié)果(即經(jīng)校正的直方圖的數(shù)據(jù)c)饋給直方圖累加電路8(見圖5C)。在附加值是固定的情況下，通過累積相加得到的曲線在附加值較大時接近線性，而在附加值較小時則趨近直方圖的平坦過程(見圖5C、5D)。
根據(jù)從累加控制寄存電路6輸入的累加起始亮度電平和累加終止亮度電平，直方圖累加電路8從處在累加起始和終止亮度電平之間范圍內(nèi)的經(jīng)校正直方圖數(shù)據(jù)c中計算出累積直方圖數(shù)據(jù)f，而后將這計算結(jié)果輸入累積直方圖存儲器9存儲。
然后，查找表運算電路10從累積直方圖存儲器9讀出累積直方圖數(shù)據(jù)，確定出一個歸一化系數(shù)，使得累積直方圖數(shù)據(jù)的最大值成為從歸一化控制寄存電路7輸入的最大輸出亮度電平h。查找表運算電路10用所確定的歸一化系數(shù)對全部累積直方圖數(shù)據(jù)g執(zhí)行歸一化操作后，將結(jié)果之輸入查找表存儲器11存儲。如果最大輸出亮度電平得到控制，那末就能執(zhí)行諸如自動對比度控制(ACL)或者自動亮度控制(ABL)那樣的操作。這種操作示于圖5E。
此后，用經(jīng)變換的輸入亮度信號b作為地址讀出在查找表存儲器11中的相應(yīng)數(shù)據(jù)，而這讀出的數(shù)據(jù)就作為經(jīng)校正的輸出亮度信號j輸出。圖5F示出了經(jīng)校正的輸出亮度信號j的直方圖。D/A變換器13將輸入的經(jīng)校正的輸出亮度信號j變換成模擬信號k輸出。
定時控制電路12控制各電路的操作，使得各部件的操作按上述定時執(zhí)行。例如，參見本發(fā)明申請人所申請的“灰度校正器”，日本專利申請No.(Hei)1-265393(JP-A-3-126，377)。該專利申請所提出的灰度校正器型式與圖4所示的上述校正器相同，可以十分有效地對高亮度電平信號和中亮度電平信號以及黑邊信號進(jìn)行灰度校正，還可以有效地實現(xiàn)較高保真度和較高對比度的灰度校正，同時又不超出動態(tài)范圍。這些灰度校正器如上所述是通過下列處理來實現(xiàn)的將直方圖的數(shù)據(jù)加上或減去預(yù)選值，對于值高于或低于一個一定值的用預(yù)選值代替，從而使直方圖平坦化處理的效果達(dá)到最佳，然后再控制要進(jìn)行累加的直方圖數(shù)據(jù)的范圍或控制歸一化的數(shù)據(jù)的最大值。在原先那個專利申請的一個具體實例中，直方圖運算電路包括一個從直方圖存儲器的數(shù)據(jù)中計算出輸入亮度信號均值的平均亮度電平計算電路，一個檢測眾數(shù)的亮度電平眾數(shù)檢測電路，最大值和最小值檢測電路，一個從直方圖存儲器的數(shù)據(jù)中計算出離散(標(biāo)準(zhǔn)離差)系數(shù)，和一個計算亮區(qū)和暗區(qū)的計算電路。采用了這些電路，直方圖運算電路就可以進(jìn)一步計算出一些控制值，如限制電平、累加超始/終止亮度電平等等。輸入亮度信號的均值用直方圖存儲器數(shù)據(jù)通過下列方程(1)算出。
平均值＝∑輸入亮度電平×直方圖值÷象元總數(shù)……(1)眾數(shù)為與直方圖數(shù)據(jù)取最大值相應(yīng)的輸入亮度信號電平。檢測電路可檢測的最大值為與直方圖分布的上限相應(yīng)的輸入亮度電平，而所檢測的最小值為與直方圖分布的下限相應(yīng)的輸入亮度電平。暗區(qū)是指輸入信號亮度電平在一個例如從直方圖分布。至40%的亮度范圍內(nèi)的象元，而亮區(qū)是指輸入信號亮度電平在一個例如直方圖分布60%以上的亮度范圍內(nèi)的象元。離散系數(shù)可以用計算標(biāo)準(zhǔn)離差那樣的方法來計算，或者簡便一些，用下列方程(2)來計算。
離散系數(shù)＝(直方圖最大值-最小值)×常數(shù)÷最大值……(2)圖4所示的灰度校正器的直方圖運算電路3的結(jié)構(gòu)和功能基本上與剛才說明的先前電路相同。
然而，在以上各種灰度校正器中，由于所要檢測的直方圖最小值是一個從一個垂直掃描時間間隔內(nèi)得到的直方圖中檢測出來的瞬時值，因此就存在一個問題如果在電視信號中含有許多噪聲，那末所檢測的最小值就有很大的離散性，結(jié)果就會導(dǎo)致校正后的輸出亮度信號上下波動。與直方圖的其它特征相比，最小值對校正后的輸出亮度信號的影響更為顯著。
本發(fā)明的目的是解決在先前的校正器中所遇到的上述問題，推出一種能進(jìn)行平穩(wěn)校正的灰度校正器，使得所要檢測的最小值不受噪聲之類的影響。本發(fā)明還推出一種可立即隨電視景象變化而無滯后的灰度校正器。
按照本發(fā)明所推出的一種灰度校正器包括一個用來存儲電視亮度信號直方圖的直方圖存儲器，一個與直方圖存儲器連接、用來從存儲在直方圖存儲器中的數(shù)據(jù)提取直方圖特征的直方圖運算電路，一個與直方圖運算電路的輸出端連接、用來處理直方圖存儲器的數(shù)據(jù)的限幅/加法電路，一個累加控制寄存電路和一個歸一化控制寄存電路(這兩個電路都與直方圖運算電路的輸出端連接)，一個與直方圖存儲器和累加控制寄存電路連接、用來對經(jīng)處理的直方圖存儲器數(shù)據(jù)進(jìn)行累積相加的直方圖累加電路，一個用來存儲累積相加結(jié)果的累積直方圖存儲器，一個與累積直方圖存儲器和歸一化控制寄存電路連接、用來對累積直方圖存儲器的數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化的查找表運算電路，和一個用來存儲歸一化結(jié)果的查找表存儲器。其中的直方圖運算電路有一個檢測直方圖的最小值的電路，這個最8小值檢測電路有一個從輸入電視信號中檢測信噪比(S/N)的電路和一個與S/N檢測電路和直方圖存儲器輸出端連接的削波電路，削波電路的削波電平由S/N檢測電路的輸出加以控制。
用了以上結(jié)構(gòu)，就能防止由于電視信號中存在的噪聲而引起所要檢測的最小值有大的變動。結(jié)果，就能得到一種性能優(yōu)越的灰度校正器，用了這種樣正器，校正后的輸出信號不會上下波動。
本發(fā)明的另一個特點是本發(fā)明的直方圖運算電路含有一個檢則電視景象變化的電路、一個遞歸濾波電路、和一個根據(jù)電視景象變化檢測電路的輸出控制遞歸濾波電路反饋系數(shù)的電路。因此，可以根據(jù)景象變化的程度大大地抑制所要檢測的值的變化(這種變化可以是由噪聲之類引起的)。結(jié)果，就能夠得到一種可以進(jìn)行平穩(wěn)校正的性能優(yōu)越的灰度校正器。
本發(fā)明還有一個特點，本發(fā)明的直方圖運算電路含有一個檢測電視景象變化的電路、一個遞歸濾器、和一個根據(jù)電視景象變化檢測電路的輸出或者將遞歸濾波電路的輸入信號輸出或者將遞歸濾波電路的輸出信號輸出的選擇電路。因此，當(dāng)電視景象突然變化時，就能避免由于遞歸濾波電路而引起的響應(yīng)滯后。結(jié)果，就能得到一種能適應(yīng)電視景象變化進(jìn)行灰度校正的性能優(yōu)越的灰度校正器。
采用上述各種本發(fā)明的結(jié)構(gòu)，可以獲得如下效果。通過檢測輸入電視信號的信噪比和根據(jù)信噪比的電平或幅度改變檢測最小值的削波電路的削波電平可以防止所檢測的值的變化。此外，通過附加一個遞歸濾波電路和根據(jù)電視景象的變化程度改變該遞歸濾波電路的反饋系數(shù)可以抑制所檢測的最小值的變化從而進(jìn)行平穩(wěn)的校正。再有，在電視景象突然改變時，通過將一個瞬時值直接輸出而不經(jīng)由遞歸濾波電路可以避免響應(yīng)滯后。


圖1為本發(fā)明一個實例的實質(zhì)性部分的方框圖。
圖2為本發(fā)明另一個實例的實質(zhì)性部分的方框圖。
圖3為本發(fā)明再一個實例的實質(zhì)性部分的方框圖。
圖4為一個灰度校正器的方框圖。
圖5A至5F為說明圖4所示灰度校正器工作情況的波形圖。
圖4所示的直方圖運算電路3的輸出信號e表示了一些諸如限幅電平、附加值、累加起始/終止亮度電平那樣的控制值的信號。這些控制值也是由運算電路3根據(jù)在電路3中計算或檢測得的諸如均值、眾數(shù)、最小值等直方圖特征計算出來的。圖1至圖3的虛線方框內(nèi)的電路用來栓測直方圖的最小值，這些電路分別安裝在相應(yīng)的直方圖運算電路3內(nèi)。各最小值檢測電路都是用來對電路3的輸出信號e加以控制的。
實例1圖1示出了本發(fā)明的一個實例的主要部分。標(biāo)號2所標(biāo)記的是一個直方圖存儲器，它與在常用的灰度校正器中所使用的相同。標(biāo)號50所標(biāo)記的是一個檢測電視信號中的噪聲電平的信噪比檢測電路。標(biāo)號51所標(biāo)記的是一個削波電路，這個削波電路將不高于一定值的頻數(shù)削去，使得該頻數(shù)在削波后的值為零。
現(xiàn)在對上述結(jié)構(gòu)的工作情況加以說明。首先，電視信號中的噪聲電平由S/N檢測電路50檢測。然后，削波電路51的削波電平根據(jù)S/N檢測電路50的輸出電平加以改變。具體些說，含有噪聲多，則削波電平高，而含有噪聲少，則削波電平低。
按照如上所述的本發(fā)明的這個實例，由于有了S/N檢測電路50和與S/N檢測電路50連接、削波電平由S/N檢測電睡50的輸出控制的削波電路51，就能防止由電視信號中的噪聲引起的檢測的最小值的較大變化。結(jié)果，就能得到一種使校正后的輸出信號沒有上下波動的灰度校正器。
實例2圖2示出了本發(fā)明的另一個實例。圖中，標(biāo)號2和標(biāo)號51所標(biāo)記的是一個直方圖存儲器和一個削波電路，它們分別與圖1中所示的相同。標(biāo)號52所標(biāo)記的是一個檢測電視景象變化程度的電視景象變化檢測電路。標(biāo)號53所標(biāo)記的是一個加法器，而標(biāo)號54所標(biāo)記的是一個將反饋數(shù)據(jù)乘以加權(quán)因子K的xK電路。加法器53和xK電路54構(gòu)成了一個遞歸濾波電路。
現(xiàn)在對以上結(jié)構(gòu)的工作情況加以說明。首先，削波電路51將不高于一定電平的頻數(shù)削為零，而削波電路51的輸出信號接到遞歸濾波電路。然后，由電視景象變化檢測電路52(或者說按照電視景象變化程度)將遞歸濾波電路反饋系數(shù)的加權(quán)因子K控制到處在使所要檢測的最小值不會上下波動的范圍內(nèi)的最佳值。具體些說，當(dāng)電視景象變化較小時，K取較大的值。
按照上述本發(fā)明的這個實例，由于有了電視景象變化檢測電路52、加法器53、和反饋系數(shù)由電視景象變化檢測電路52的輸出控制的xK電路54，就能大大地抑制由噪聲之類引起的所要檢測的值的變化。結(jié)果，就可以進(jìn)行平穩(wěn)的灰度校正。
實例3圖3示出了本發(fā)明的又一個實例。圖中，標(biāo)號2、51、52、53和54所標(biāo)記的分別是直方圖存儲器、削波電路、電視景象變化檢測電路、以及加法器和xK電路，它們都與在圖2中所示的相同。標(biāo)號55所標(biāo)記的是一個2輸入/1輸出的選擇電路。這個選擇電路根據(jù)電視景象變化檢測電路52的輸出選擇削波電路51的輸出或遞歸濾波電路的輸出作為輸出。
現(xiàn)在對以上結(jié)構(gòu)的工作情況加以說明。首先，削波電路51將不高于一定電平的頻數(shù)削為零，而削波電路51的輸出端是接到遞歸濾波電路上的。然后，選擇電路55在一般情況下選擇遞歸濾波電路的輸出，而在電視景象突然改變時則選擇削波電路51的輸出。
按照上述本發(fā)明的這個實例，由于有了電視景象變化檢測電路52、加法器53、xK電路54、和由電視景象變化檢測電路52的輸出控制的選擇電路55，就能避免在電視景象突然改變時由遞歸濾波電路引起的響應(yīng)滯后。結(jié)果，就能進(jìn)行適應(yīng)電視景象改變的平穩(wěn)的灰度校正。
權(quán)利要求
1.一種灰度校正器，它包括一個直方圖存儲器，用來存儲電視亮度信號的直方圖；一個直方圖運算電路，該電路接到直方圖存儲器，用來從存儲在直方圖存儲器內(nèi)的數(shù)據(jù)中提取直方圖的特征；一個限幅/加法電路，該電路接到直方圖運算電路的輸出端，用來處理直方圖存儲器的數(shù)據(jù)；一個累加控制寄存電路和一個歸一化控制寄存電路，這二個電路都接到直方圖運算電路的輸出端；一個直方圖累加電路，該電路接到直方圖存儲器和累加控制寄存電路，用來對經(jīng)處理的直方圖存儲器的數(shù)據(jù)進(jìn)行累積相加；一個累積直方圖存儲器，用來存儲累積相加的結(jié)果；一個查找表運算電路，該電路接到累積直方圖存儲器和歸一化控制寄存電路，用來對累積直方圖存儲器的數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化；以及一個查找表存儲器，用來存儲歸一化結(jié)果，其中的直方圖運算電路有一個檢測直方圖的最小值的電路，所述灰度校正器的特征是該最小值檢測電路包括一個從輸入電視信號中檢測信噪比的電路，一個接到信噪比檢測電路的輸出端和直方圖存儲器輸出端的削波電路的輸出端和直方圖存儲器輸出端的削波電路，削波電路的削波電平由信噪比檢測電路的輸出控制。
2.一種灰度校正器，它包括一個直方圖存儲器，用來存儲電視亮度信號的直方圖;一個直方圖運算電路，該電路接到直方圖存儲器，用來從存儲在直方圖存儲器內(nèi)的數(shù)據(jù)中提取直方圖的特征;一個限幅/加法電路，該電路接到直方圖運算電路的輸出端，用來處理直方圖存儲器的數(shù)據(jù);一個累加控制寄存電路和一個歸一化控制寄存電路，這兩個電路都接到直方圖運算電路的輸出端;一個直方圖累加電路，該電路接到直方圖存儲器和累加控制寄存電路，用來對經(jīng)處理的直方圖存儲器的數(shù)據(jù)進(jìn)行累積相加;一個累積直方圖存儲器，用來存儲累積相加的結(jié)果;一個查找表運算電路，該電路接到累積直方圖存儲器和歸一化控制寄存電路，用來對累積直方圖存儲器的數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化;以及一個查找表存儲器，用來存儲歸一化結(jié)果，所述灰度校正器的特征是直方圖運算電路有一個栓測直方圖最小值的電路，這個最小值檢測電路包括一個接到一個削波電路上用來檢測電視景象變化的電路、一個由一個加法器和一個進(jìn)行乘以一定系數(shù)K處理的電路組成的遞歸濾波電路、和一個用電視景象變化檢測電路的輸出控制遞歸濾波電路中XK電路的電路。
3.一種灰度校正器，它包括一個直方圖存儲器，用來存儲電視亮度信號的直方圖;一個直方圖運算電路，該電路接到直方圖存儲器，用來從存儲在直方圖存儲器內(nèi)的數(shù)據(jù)中提取直方圖的特征;一個限幅/加法電路，該電路接到直方圖運算電路的輸出端，用來對直方圖存儲器的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理;一個累加控制寄存電路和一個歸一化控制寄存電路，這兩個電路都接到直方圖運算電路的輸出端;一個直方圖累加電路，該電路接到直方圖存儲器和累加控制寄存電路，用來對經(jīng)處理的直方圖存儲器的數(shù)據(jù)進(jìn)行累積相加;一個累積直方圖存儲器，用來存儲累積相加的結(jié)果;一個查找表運算電路，該電路接到累積直方圖存儲器和歸一化控制寄存電路，用來對累積直方圖存儲器的數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化;以及一個查找表存儲器，用來存儲歸一化的結(jié)果，所述灰度校正器的特征是直方圖運算電路有一個檢測直方圖的最小值的電路，這個最小值檢測電路包括一個接到一個削波電路上用來檢測電視景象變化的電路、一個由一個加法器和一個進(jìn)行乘以一定系數(shù)K處理的電路組成的遞歸濾波電路、和一個根據(jù)電視景象變化檢測電路的輸出選擇遞歸濾波電路的輸出或選擇削波電路的輸出的2輸入/1輸出選擇電路。
全文摘要
用于電視接收機(jī)中的灰度校正器有一個削波電路接到直方圖存儲器的輸出端，削波電路的削波電平受S/N檢測電路的輸出控制。因此在檢測最小值時就能夠防止由噪聲之類引起的所檢測值發(fā)生大的波動，在削波電路的輸出端接了一個電視景象變化檢測電路和一個遞歸濾波電路后，就能進(jìn)行平穩(wěn)的灰度校正而不受噪聲的影響。如果再加接由電視景象變化檢測電路輸出控制的選擇器，就能進(jìn)行能快速響應(yīng)電視景象變化的灰度校正。
文檔編號G06T5/40GK1064578SQ9210114
公開日1992年9月16日 申請日期1992年2月27日 優(yōu)先權(quán)日1991年2月27日
發(fā)明者辻敏昭, 影山敦久 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社