專利名稱:圖象增強(qiáng)設(shè)備中提取直方圖和累積分布函數(shù)的方法及電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種抽取圖象增強(qiáng)設(shè)備的直方圖和累積分布函數(shù)(CDF)的方法及其電路,尤其涉及一種具有采用存儲器控制直方圖和CDF的提取周期的集成結(jié)構(gòu)的簡單提取電路及其方法。
直方圖均衡根據(jù)輸入圖象的直方圖來變換給定輸入圖象。這里,直方圖是給定輸入圖象中的灰度級分布?;叶燃壍闹狈綀D提供圖象的整體畫面。根據(jù)圖象的樣本分布適當(dāng)調(diào)整灰度級增強(qiáng)了圖象畫面及其對比度。
在眾多對比度增強(qiáng)方法中,作為根據(jù)圖象的樣本分布來增強(qiáng)給定圖象對比度方法的直方圖均衡是廣為人知的,其在如下文獻(xiàn)中公開[1]J.S.林(Lim),“二維信號和圖象處理(Two-Dimensional Signal and Image Processing)”,Prentice Hall,Eaglewood Cliffs,New Jersey,1990;和[2]R.C.岡塞雷斯(Gonzalez)和P.溫特斯(Wints),“數(shù)字圖象處理(Digital Image Processing)”,Addison-Wesley,Reading,Massachusetts,1977。
采用給定圖象的直方圖的這種方法已經(jīng)有益地應(yīng)用于各個領(lǐng)域,例如醫(yī)學(xué)圖象處理、紅外圖象處理、雷達(dá)圖象處理等。
與此同時,
圖1中示出了采用直方圖均衡器來改善圖象對比度的傳統(tǒng)圖象增強(qiáng)設(shè)備。由于傳統(tǒng)圖象增強(qiáng)設(shè)備已在1995年2月7日授予HirohikoSakashita等人的美國專利第5,388,168號中公開,這里將僅做簡單敘述。
參照圖1,累積直方圖電路10接收輸入亮度信號Y,并獲得累積直方圖M64、M128和M192。鎖存電路20暫時存儲由累積直方圖電路10獲得的直方圖M64、M128和M192。所獲得的直方圖被保持,直至累積直方圖電路10獲得后續(xù)的直方圖并輸出其結(jié)果。插值電路30根據(jù)預(yù)先由累積直方圖電路10獲得的累積直方圖M64、M128和M192來實(shí)時地對新輸入亮度信號Y進(jìn)行插值,以校正新輸入亮度信號,然后輸出結(jié)果信號。
圖2是圖1所示累積直方圖電路10的框圖。參照圖2,傳統(tǒng)累積直方圖電路10具有同時提取直方圖和累積分布函數(shù)(CDF)的集成結(jié)構(gòu)。也就是說,傳統(tǒng)累積直方圖電路10包括比較器11至13,用于將輸入亮度信號Y與基準(zhǔn)電平64、128和192進(jìn)行比較;和計數(shù)器14至16,其分別根據(jù)比較器11至13的輸出進(jìn)行計數(shù),并由清零信號CLR進(jìn)行復(fù)位。
第一比較器11將輸入亮度信號Y與第一基準(zhǔn)電平64進(jìn)行比較,并當(dāng)輸入亮度信號值小于第一基準(zhǔn)電平64時,第一計數(shù)器14增數(shù)。第二比較器12將輸入亮度信號Y與第二基準(zhǔn)電平128進(jìn)行比較,并當(dāng)輸入亮度信號值小于第二基準(zhǔn)電平128時,第二計數(shù)器15增數(shù)。第三比較器13將輸入亮度信號Y與第三基準(zhǔn)電平192進(jìn)行比較,并當(dāng)輸入亮度信號值小于第三基準(zhǔn)電平192時,第三計數(shù)器16增數(shù)。假設(shè)輸入亮度信號Y的值是100,則第二和第三比較器12和13均輸出邏輯高電平。因此,第二和第三計數(shù)器15和16均將其計數(shù)值增1。假設(shè)輸入亮度信號Y的值是32,則第一至第三比較器11至13全部輸出邏輯高電平,并且第一至第三計數(shù)器14至16全部將其計數(shù)值增1。通過上述處理來提取輸入圖象的灰度級分布。
為便于解釋,圖2中所示的累積直方圖電路10具有其值范圍為0至255的8位輸入數(shù)字編碼亮度信號,并在設(shè)置3個比較電平64、128和192時僅需要3個計數(shù)器和比較器。然而,實(shí)際上累積直方圖電路10須具有更多的比較電平。例如,若將比較電平數(shù)目設(shè)置為32如8、16、24、32、40、…、240和248,則必須將比較器和計數(shù)器的數(shù)目增加到32。因此,所需硬件尺寸增大。此處,由于輸入亮度信號同時輸入到其數(shù)目對應(yīng)于比較電平數(shù)目的多個比較器,因此就出現(xiàn)這種輸入端數(shù)的問題。此外,當(dāng)輸入亮度信號具有非常小的值時,多個比較器被全部選通,從而與多個比較器組合的計數(shù)器也同時操作。因此,由于進(jìn)行多個計數(shù)操作而增加了功耗。此外,根據(jù)輸入亮度信號的電平進(jìn)行操作的比較器和計數(shù)器的數(shù)目受到限制,這就使功耗不規(guī)律。
為了解決上述問題,本發(fā)明的一個目的是提供一種通過采用存儲器控制直方圖和累積分布函數(shù)(CDF)的提取周期來提取直方圖和CDF的方法。
本發(fā)明的第二個目的是提供一種通過采用存儲器在不同的周期提取直方圖和CDF的電路,其具有一種集成結(jié)構(gòu)并具有簡單硬件。
為了實(shí)現(xiàn)第一個目的,本發(fā)明提供一種直方圖/CDF提取方法,用于通過對根據(jù)預(yù)定數(shù)個灰度級來表示的圖象信號進(jìn)行直方圖均衡而增強(qiáng)圖象質(zhì)量,該方法包括如下步驟將輸入數(shù)字圖象信號作為地址輸入;增加存儲在輸入地址上的數(shù)據(jù)值;通過在第一預(yù)定時間周期重復(fù)地址輸入步驟和數(shù)據(jù)值增加步驟來獲得一直方圖,該直方圖表示分布在每個灰度級的樣本數(shù)目;和根據(jù)所獲得的直方圖值,通過在第二預(yù)定時間周期從最低灰度級對樣本數(shù)目累積積分,而獲得每個灰度級的累積分布函數(shù)(CDF)值。
為了實(shí)現(xiàn)第二個目的,本發(fā)明提供一種圖象增強(qiáng)設(shè)備中的直方圖/CDF提取電路,該圖象增強(qiáng)設(shè)備包括直方圖/CDF提取電路,用于提取指示分布在輸入數(shù)字圖象信號的每個灰度級上的樣本數(shù)的直方圖,并根據(jù)所提取的直方圖來計算每個灰度級的CDF值;和查閱表(LUT),用于存儲通過將最大灰度級值與從直方圖/CDF提取電路提取的每個輸入灰度級的CDF值進(jìn)行相乘而獲得的增強(qiáng)信號,并根據(jù)輸入圖象信號的電平來讀出相應(yīng)的增強(qiáng)信號,該電路包括第一選擇器,用于在直方圖提取模式下選擇數(shù)字圖象信號,而在CDF提取模式下選擇增量地址;存儲器,用于接收由第一選擇器選擇的信號作為地址,并在直方圖提取模式下將增“1”的直方圖值寫到該地址,而在CDF提取模式下向其寫入當(dāng)前輸入CDF值;第一緩沖器,用于在CDF提取模式下暫時存儲從存儲器讀出的直方圖值;第二選擇器,用于在直方圖提取模式下選擇存儲在存儲器中的直方圖值,而在CDF提取模式下選擇暫時存儲在第一緩沖器中的直方圖值;第二緩沖器,用于在CDF提取模式下暫時存儲從存儲器讀出的CDF值,然后將暫時存儲的CDF值作為先前的CDF值輸出;第三選擇器,用于在直方圖提取模式下選擇預(yù)定值“1”,而在CDF提取模式下選擇存儲在第二緩沖器中的先前的CDF值;加法器,用于在直方圖提取模式下將存儲于存儲器中并由第二選擇器選擇的直方圖值加到由第三選擇器選擇的值“1”,并將加法結(jié)果送回存儲器,而在CDF提取模式下將存儲于第一緩沖器并由第二選擇器選擇的直方圖值加到存儲于第二緩沖器并由第三選擇器選擇的先前的CDF值,并將加法結(jié)果作為當(dāng)前CDF值送回該存儲器;和發(fā)生器,用于響應(yīng)于圖象信號的垂直和水平同步信號將基于直方圖和CDF提取模式的選擇控制信號施加到第一至第三選擇器,在CDF提取模式下順序增加相應(yīng)于預(yù)定數(shù)量灰度級的增量地址,進(jìn)而將結(jié)果輸出到存儲器,并產(chǎn)生用于操作存儲器和第一及第二緩沖器的操作控制信號,其中每個灰度級的CDF值是從存儲器輸出的。
通過參照附圖對其一優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述,本發(fā)明的上述目的和特征將變得更加清楚,附圖中
圖1是傳統(tǒng)圖象增強(qiáng)設(shè)備的框圖;圖2是圖1中所示的累積直方圖電路的框圖;圖3是本發(fā)明直方圖/CDF提取電路的一實(shí)施例的電路圖;圖4A至4D是表示在直方圖提取時圖3中所示的電路操作的時序圖;圖5A至5F是表示在CDF提取時圖3中所示的電路操作的時序圖;圖6A是為理解本發(fā)明而示出的輸入圖象的直方形,和圖6B是表示相應(yīng)于圖6A中所示直方圖特征的CDF曲線的圖形;圖7是應(yīng)用本發(fā)明直方圖/CDF提取電路的圖象增強(qiáng)設(shè)備的框圖;和圖8是應(yīng)用本發(fā)明直方圖/CDF提取電路的另一圖象增強(qiáng)設(shè)備的框圖。
參照圖3,多路復(fù)用器MUX102的第一輸入端A接收數(shù)字編碼亮度信號Y,其第二輸入端B從地址和控制信號發(fā)生器(簡寫為發(fā)生器)100接收地址ADDR,其選擇端SEL從發(fā)生器100接收選擇控制信號S_CON,其輸出端與存儲器104的地址輸入端A_IN相連。此時,向發(fā)生器100施加由同步信號探測器(未示出)探測到的視頻信號的水平和垂直同步信號HSYNC和VSYNC。存儲器104的數(shù)據(jù)輸入端D_IN與加法器110輸出端連接。存儲器104接收用于直方圖/CDF提取的第一和第二寫選通信號WE1和WE2、用于直方圖/CDF提取的第一和第二讀選通信號RE1和RE2、及復(fù)位信號RST,這些信號全部來自發(fā)生器100。存儲器104的數(shù)據(jù)輸出端D_OUT輸出CDF值,并同時與數(shù)據(jù)寄存器106的輸入端、MUX108的第一輸入端A、及總量寄存器114的輸入端連接。數(shù)據(jù)寄存器106從發(fā)生器100接收寫選通信號D_WE和復(fù)位信號RST。其輸出端與MUX108的第二輸入端B相連。MUX108的選擇端SEL從發(fā)生器100接收選擇控制信號S_CON,而其輸出端與加法器110的輸入端相連。MUX112的第一輸入端A接收預(yù)定值“1”,其選擇端SEL從發(fā)生器100接收選擇控制信號S_CON,而其輸出端與加法器110的另一輸入端連接??偭考拇嫫?14從發(fā)生器100接收寫選通信號S_WE和復(fù)位信號RST,而其輸出端與MUX112的第二輸入端B相連。
下面將分別描述直方圖提取和CDF提取時圖3中所示電路的操作。
I.直方圖提取首先,視頻信號包括有效周期和消隱周期,并且消隱周期又被分為水平和垂直消隱周期。直方圖提取是在視頻信號的有效周期中進(jìn)行的。因此,在視頻信號的有效周期期間,用于接收水平和垂直同步信號HSYNC和VSYNC的發(fā)生器100將指示直方圖提取模式的選擇控制信號S_CON施加到MUX102、108和112,然后MUX102、108和112中的每一個選擇通過第一輸入端A施加的信號。
也就是說,通過MUX102的第一輸入端A,輸入亮度信號被施加到存儲器104的地址端A_IN。這里,圖4A中所示的數(shù)據(jù)(N)和數(shù)據(jù)(N+1)表示在視頻信號的有效周期期間輸入的任意第N和第(N+1)數(shù)據(jù)。根據(jù)如圖4B所示的具有邏輯“低”電平有效周期的第一讀選通信號RE1,從存儲器104讀出存儲于與當(dāng)前輸入亮度信號相應(yīng)的當(dāng)前地址中的數(shù)據(jù)。MUX108選擇從存儲器104讀取并通過第一輸入端A接收的數(shù)據(jù),并將選擇數(shù)據(jù)施加到加法器110。MUX112選擇通過其第一輸入端A輸入的“1”,并將選擇值“1”施加到加法器110。加法器110將從存儲器104讀取并由MUX108選擇的數(shù)據(jù)值與由MUX112選擇的值“1”相加,并將結(jié)果施加到存儲器104的數(shù)據(jù)輸入端D_IN。此時,在圖4C中所示的第一寫選通信號WE1的邏輯“低”電平有效期間,存儲器104將加法器110的結(jié)果寫到與輸入亮度信號相應(yīng)的當(dāng)前地址,因此,存儲于當(dāng)前地址上的數(shù)據(jù)增“1”。對一畫面的輸入亮度圖象重復(fù)這種方法,從而執(zhí)行直方圖提取。在讀選通信號RE1的“低”有效期間,將值“+1”與從相應(yīng)于輸入亮度信號值的當(dāng)前地址上讀取的值相加,如圖4D所示。
與此同時,如果輸入亮度信號是一10比特信號,則存儲器104具有210個地址。每個地址存儲一個畫面的直方圖,即分布在最小和最大灰度級0和210-1之間的灰度級的樣本數(shù)。
然而,可根據(jù)從由MUX102輸出的輸入亮度信號選擇的上有效位的數(shù)目,通過安裝在MUX102的輸出端上的比特選擇器來減小存儲器104的尺寸。例如,當(dāng)輸入亮度信號為10比特信號并且直方圖被分割成128個級時,比特選擇器僅選擇7個上有效位(相應(yīng)于128個級),然后將結(jié)果作為地址施加到存儲器104。由于存儲器104具有27(128)個地址,可看出存儲器104要小于具有全范圍地址的存儲器。
例如,如果當(dāng)前輸入亮度信號為0011111111(=255),則7個上有效位的數(shù)據(jù)為0011111(=31),并且這個值31被作為存儲器104的地址提供。如果存儲于存儲器104的地址“31”中的數(shù)據(jù)值為20,則根據(jù)第一讀選通信號RE1來讀取數(shù)據(jù)值20。讀出的值20在加法器110中增“1”,結(jié)果值21又被寫到存儲器104的地址“31”上。
因此,相應(yīng)于從0至7的輸入亮度信號值的樣本數(shù)被存儲于存儲器104的地址“0”中,相應(yīng)于從8至15的輸入亮度信號值的樣本數(shù)被存儲于其地址“1”中,從而相應(yīng)于從1016至1023的輸入亮度信號的樣本數(shù)被存儲于其地址“127”中。所以,在MUX102的輸入上使用比特選擇器可使量化的灰度級的直方圖存儲于存儲器104中。
II.CDF提取盡管直方圖是在視頻信號的有效周期中提取的,但CDF是在視頻信號的垂直消隱周期中提取的。因此,在視頻信號的垂直消隱周期期間,用于接收水平和垂直同步信號HSYNC和VSYNC的發(fā)生器100將指示CDF提取模式的選擇控制信號S_CON施加到MUX102、108和112。然后MUX102、108和112中的每一個選擇通過其第二輸入端B接收的信號。
也就是說,MUX102選擇從發(fā)生器100接收的地址ADDR,并將所選擇的地址ADDR施加到存儲器104的地址輸入端A_IN。發(fā)生器100產(chǎn)生順序增量地址。亦即,如果輸入亮度信號具有10個比特,并且直方圖被分割成1024(=210)個級,則發(fā)生器100產(chǎn)生從0至1023順序增長的地址。如果直方圖被分割成128(=27)個級,則發(fā)生器100產(chǎn)生從0至107的順序增量地址。
在從發(fā)生器100產(chǎn)生的圖5B所示第二讀選通信號RE2的第一邏輯“低”電平周期“a”期間,從存儲器104中讀出存儲于圖5A所示預(yù)定地址M中的直方圖值。根據(jù)圖5E中所示的寫選通信號D_WE,讀出的直方圖值被寫入數(shù)據(jù)寄存器106。暫時存儲于數(shù)據(jù)寄存器106中的直方圖值被通過MUX108的第二輸入端B提供給加法器110。加法器110將從MUX108輸出的直方圖值與通過MUX112第二輸入端B接收并被存儲于總量寄存器114中的先前地址M-1的灰度級CDF值相加。加法器110的加法結(jié)果被提供給存儲器104的數(shù)據(jù)輸入端D_IN。根據(jù)圖5C所示的第二寫選通信號(WE2),存儲器104將加法器110的輸出,即當(dāng)前灰度級CDF值,寫到通過MUX102接收的地址M上。加法器110的CDF相加始于圖5B的第二讀選通信號RE2的第一“低”電平有效周期“a”之后,并在圖5C的第二寫選通信號WE2的第一“低”電平有效周期“c”之前結(jié)束。該相加周期如圖5D所示。
在圖5B的第二讀選通信號RE2的第二“低”電平有效周期“b”中,相應(yīng)于當(dāng)前地址的灰度級CDF值被再次讀取,該灰度級CDF值是加法器110的相加結(jié)果,并被寫入存儲器104的地址M中。此時,根據(jù)如圖5F所示被激活為邏輯“低”電平的寫選通信號S_WE,從存儲器104讀出的CDF值被寫入總量寄存器114。此外,從存儲器104讀出的CDF值被作為輸出CDF值同時向外輸出。此時,寫入總量寄存器114的值是對應(yīng)于地址M的灰度級CDF值。在當(dāng)前灰度級CDF值已被寫入總量寄存器114后,發(fā)生器100將下一個地址M+1提供給MUX102的第二輸入端B。通過重復(fù)這種處理,對應(yīng)于每個灰度級的CDF值被輸出,或?qū)?yīng)于每個量化灰度級的CDF值被輸出。
如果由發(fā)生器100產(chǎn)生的地址值是10,則存儲于存儲器104的地址“10”中的直方圖值是100,而存儲于總量寄存器114中的值是2000,然后,存儲于存儲器104的地址“10”中的值100被提供給數(shù)據(jù)寄存器106,加法器110的加法結(jié)果是2100,而加法結(jié)果2100被再次提供給存儲器104,并被寫入其地址“10”上。地址“10”中的值2100被從存儲器104中讀出,并被寫入總量寄存器114,如果相應(yīng)于存儲器104地址(0、1、2、3、…)的直方圖的數(shù)據(jù)值為100、50、30、200、…,則獲得作為CDF值的累積值100、150、180、380、…。通過將當(dāng)前級的直方圖值與基于直到當(dāng)前級的前一級的所有灰度級的CDF值相加而獲得當(dāng)前灰度級CDF值。
CDF提取完成后,所提取的CDF值被傳輸?shù)絃UT,如圖7和8所示,以進(jìn)行圖象增強(qiáng)處理。傳輸完成后,為了在視頻信號的下一個有效周期中提取直方圖,將復(fù)位信號提供給存儲器104、數(shù)據(jù)寄存器106和總量寄存器114,以將其復(fù)位。盡管為便于解釋本發(fā)明中的存儲器104為雙端口存儲器,但也可用單端口RAM來代替雙端口存儲器。
圖6A示出輸入圖象的直方圖特性,而圖6B表示根據(jù)圖6A所示直方圖而獲得的CDF曲線,即通過將在x軸上從最低灰度級0開始的直方圖累積積分而獲得的曲線。
圖7是應(yīng)用圖3所示的直方圖/CDF提取電路的圖象增強(qiáng)設(shè)備的框圖。參照圖7,圖象增強(qiáng)設(shè)備包括直方圖/CDF提取電路120、查閱表LUT122和畫面存儲器124。在采用如圖3所示的結(jié)構(gòu)提取直方圖時,直方圖/CDF提取電路120存儲從最小到最大灰度級的直方圖值,而在提取CDF時,采用存儲器104,其輸出每個灰度級的CDF值。LUT122存儲通過將基于由直方圖/CDF提取電路120提取的每個輸入灰度級的CDF值與最大灰度級值相乘而獲得的值。也就是說,在輸入亮度信號Y被直方圖均衡化后,增強(qiáng)信號YH由下面的方程1給出。
YH=對應(yīng)于Y的CDF×最大灰度級……(1)此時,在垂直消隱周期期間,LUT122根據(jù)同步信號SYNC來更新新畫面的CDF值。這里,如果該畫面是一幀,則同步信號SYNC是幀同步信號,而如果該畫面是一場,則該同步信號SYNC是場同步信號。
與此同時,為了對附屬于畫面的數(shù)據(jù)進(jìn)行直方圖均衡化操作,畫面存儲器124以一畫面為單位延遲輸入亮度信號,該畫面的統(tǒng)計特性(直方圖和CDF)通過直方圖/CDF提取電路120獲得。這里,畫面單位是一幀或一場。
因此,相應(yīng)于輸入亮度信號Y的均衡化輸出YH通過選擇相應(yīng)于輸入亮度信號而被存儲于LUT122的一值而獲得。
圖8表示應(yīng)用圖3所示集成直方圖/CDF提取電路的另一圖象增強(qiáng)設(shè)備的框圖。參照圖8,圖象增強(qiáng)設(shè)備包括直方圖/CDF提取電路130、CDF插值電路132和LUT134。也就是說,當(dāng)將存儲器104應(yīng)用于具有圖3結(jié)構(gòu)的圖7時,直方圖/CDF提取電路130輸出全范圍灰度級的CDF值。然而,在圖8中,為了減小存儲器104的尺寸,直方圖/CDF提取電路130輸出量化的級的CDF值,即比全范圍灰度級少的預(yù)定數(shù)個級。CDF插值電路132采用預(yù)定算法對從直方圖/CDF提取電路130輸出的CDF值進(jìn)行線性插值,然后輸出插值的CDF值。這里,可將通常的線性插值算法作為預(yù)定算法。LUT134存儲通過將從CDF插值電路132輸出的每個插值的CDF值與最大灰度級值相乘而獲得的值。新畫面的CDF值是由LUT134在垂直消隱周期期間根據(jù)同步信號SYNC而更新的。因此,相應(yīng)于輸入亮度信號Y的均衡化輸出YH通過選擇相應(yīng)于輸入亮度信號而被存儲于LUT134的一值而獲得。
在圖8中,通過沒有變化地應(yīng)用從先前畫面獲得的CDF值而實(shí)現(xiàn)當(dāng)前畫面的直方圖均衡。而這并不會帶來畫面質(zhì)量的明顯損失,這是因?yàn)橛捎诨顒訄D象的特性而使先前和當(dāng)前畫面之間的相關(guān)度為0.95或更大。這樣做避免了對大容量畫面存儲器的需求,并大大減少了所必需的硬件。
本發(fā)明可應(yīng)用于與視頻信號的圖象質(zhì)量增強(qiáng)相關(guān)聯(lián)的廣泛領(lǐng)域即廣播設(shè)備、雷達(dá)信號處理系統(tǒng)和醫(yī)用技術(shù)中,以及家用電器中,例如便攜攝像機(jī)、TV、VCR等。
如上所述,在本發(fā)明的電路中,直方圖提取是使用存儲器在視頻信號的有效周期中進(jìn)行的,而CDF提取是在視頻信號的垂直消隱周期中進(jìn)行的。因此,對直方圖提取和CDF提取兩者而言可使用單一電路。從而可減小硬件尺寸,并使功耗降低和規(guī)范化。
權(quán)利要求
1.一種直方圖/CDF提取方法,用于通過對根據(jù)預(yù)定數(shù)個灰度級來表示的圖象信號進(jìn)行直方圖均衡而增強(qiáng)圖象質(zhì)量,該方法包括如下步驟(a)將輸入數(shù)字圖象信號作為地址提供;(b)增加存儲在由步驟(a)提供的所述地址上的數(shù)據(jù)值;(c)通過在第一預(yù)定時間周期重復(fù)所述步驟(a)和(b)來獲得一直方圖,該直方圖表示分布在每個灰度級的樣本數(shù)目;和(d)根據(jù)在所述步驟(c)中獲得的直方圖值,通過在第二預(yù)定時間周期從最低灰度級起對樣本數(shù)目累積積分,而獲得每個灰度級的累積分布函數(shù)(CDF)值。
2.如權(quán)利要求1所述的直方圖/CDF提取方法,其中所述步驟(a)和(b)是在視頻信號的有效周期期間進(jìn)行的。
3.如權(quán)利要求1所述的直方圖/CDF提取方法,其中所述第一預(yù)定周期是一畫面周期。
4.如權(quán)利要求1所述的直方圖/CDF提取方法,其中所述第二預(yù)定周期是垂直消隱周期。
5.一種直方圖/CDF提取方法,用于通過對根據(jù)預(yù)定數(shù)個灰度級來表示的圖象信號進(jìn)行直方圖均衡而增強(qiáng)圖象質(zhì)量,該方法包括如下步驟(a)僅將輸入數(shù)字圖象信號的預(yù)定數(shù)個上有效位作為地址提供;(b)將存儲在由步驟(a)提供的所述地址上的數(shù)據(jù)值增“1”;(c)通過在第一預(yù)定時間周期重復(fù)所述步驟(a)和(b)來獲得一量化直方圖,該量化直方圖表示分布在少于全范圍灰度級數(shù)目的量化灰度級的樣本數(shù)目;(d)根據(jù)在所述步驟(c)中獲得的量化直方圖,通過在第二預(yù)定時間周期從最低灰度級起對樣本數(shù)目累積積分而獲得量化CDF;和(e)對在步驟(d)中獲得的量化CDF值進(jìn)行線性插值,并輸出插值的CDF值。
6.如權(quán)利要求5所述的直方圖/CDF提取方法,其中所述步驟(a)和(b)是在視頻信號的有效周期期間進(jìn)行的。
7.如權(quán)利要求5所述的直方圖/CDF提取方法,其中所述第一預(yù)定周期是一畫面周期。
8.如權(quán)利要求5所述的直方圖/CDF提取方法,其中所述第二預(yù)定周期是垂直消隱周期。
9.一種圖象增強(qiáng)設(shè)備中的直方圖/CDF提取電路,該圖象增強(qiáng)設(shè)備包括直方圖/CDF提取電路,用于提取指示分布在輸入數(shù)字圖象信號的每個灰度級上的樣本數(shù)的直方圖,并根據(jù)所提取的直方圖來計算每個灰度級的CDF值;和查閱表(LUT),用于存儲通過將最大灰度級值與從直方圖/CDF提取電路提取的每個輸入灰度級的CDF值進(jìn)行相乘而獲得的增強(qiáng)信號,并根據(jù)輸入圖象信號的電平來讀出相應(yīng)的增強(qiáng)信號,該電路包括第一選擇器,用于在直方圖提取模式下選擇數(shù)字圖象信號,而在CDF提取模式下選擇增量地址;存儲器,用于接收由所述第一選擇器選擇的信號作為地址,并在直方圖提取模式下將增“1”的直方圖值寫到所述地址,而在CDF提取模式下向其寫入當(dāng)前輸入CDF值;第一緩沖器,用于在CDF提取模式下暫時存儲從所述存儲器讀取的直方圖值;第二選擇器,用于在直方圖提取模式下選擇存儲在所述存儲器中的直方圖值,而在CDF提取模式下選擇暫時存儲在所述第一緩沖器中的直方圖值;第二緩沖器,用于在CDF提取模式下暫時存儲從所述存儲器讀取的CDF值,然后將暫時存儲的CDF值作為先前的CDF值輸出;第三選擇器,用于在直方圖提取模式下選擇預(yù)定值“1”,而在CDF提取模式下選擇存儲在所述第二緩沖器中的先前的CDF值;加法器,用于在直方圖提取模式下將存儲于所述存儲器中并由所述第二選擇器選擇的直方圖值加到由所述第三選擇器選擇的值“1”,并將加法結(jié)果送回所述存儲器,而在CDF提取模式下將存儲于所述第一緩沖器并由所述第二選擇器選擇的直方圖值加到存儲于所述第二緩沖器并由所述第三選擇器選擇的先前的CDF值,并將加法結(jié)果作為當(dāng)前CDF值送回所述存儲器;和發(fā)生器,用于響應(yīng)于所述圖象信號的垂直和水平同步信號將基于直方圖和CDF提取模式的選擇控制信號施加到所述第一至第三選擇器,在CDF提取模式下順序增加相應(yīng)于預(yù)定數(shù)個灰度級的增量地址,從而將結(jié)果輸出到所述存儲器,并產(chǎn)生用于操作所述存儲器和所述第一及第二緩沖器的操作控制信號,其中每個灰度級的CDF值是從所述存儲器輸出的。
10.如權(quán)利要求9所述的直方圖/CDF提取電路,其中所述直方圖提取是在一畫面圖象信號的有效周期期間進(jìn)行的。
11.如權(quán)利要求9所述的直方圖/CDF提取電路,其中所述CDF值提取是在一畫面圖象信號的垂直消隱周期期間進(jìn)行的。
12.如權(quán)利要求9所述的直方圖/CDF提取電路,還包括畫面存儲器,用于以畫面為單位延遲所述輸入圖象信號,并將延遲圖象信號提供給所述LUT。
13.如權(quán)利要求9所述的直方圖/CDF提取電路,其中所述第一和第二緩沖器均包括寄存器。
14.一種圖象增強(qiáng)設(shè)備中的直方圖/CDF提取電路,該圖象增強(qiáng)設(shè)備包括直方圖/CDF提取電路,用于提取指示分布在數(shù)目少于輸入數(shù)字圖象信號的全范圍灰度級數(shù)目的量化灰度級的樣本數(shù)的直方圖,并根據(jù)所提取的直方圖來計算每個量化灰度級的CDF值;CDF插值電路,用于對從所述直方圖/CDF提取電路提取的CDF值進(jìn)行插值,并輸出插值的CDF值;和查閱表(LUT),用于存儲通過將最大灰度級值與插值的CDF值相乘而獲得的增強(qiáng)信號,并根據(jù)輸入圖象信號的電平來讀出相應(yīng)的增強(qiáng)信號,所述電路包括比特選擇器,用于選擇數(shù)字圖象信號的預(yù)定數(shù)個上有效位;第一選擇器,用于在直方圖提取模式下選擇由所述比特選擇器選擇的預(yù)定數(shù)個上有效位,而在CDF提取模式下選擇增量地址;存儲器,用于接收由所述第一選擇器選擇的信號作為地址,并在直方圖提取模式下將增“1”的直方圖值寫到該地址,而在CDF模式下向其寫入當(dāng)前輸入的量化CDF值;第一緩沖器,用于在CDF提取模式下暫時存儲從所述存儲器讀取的直方圖值;第二選擇器,用于在直方圖提取模式下選擇存儲在所述存儲器中的直方圖值,而在CDF提取模式下選擇暫時存儲在所述第一緩沖器中的直方圖值;第二緩沖器,用于在CDF提取模式下暫時存儲從所述存儲器讀取的量化CDF值,然后將暫時存儲的CDF值作為先前的量化CDF值輸出;第三選擇器,用于在直方圖提取模式下選擇預(yù)定值“1”,而在CDF提取模式下選擇存儲在所述第二緩沖器中的先前的量化CDF值;加法器,用于在直方圖提取模式下將存儲于所述存儲器中并由所述第二選擇器選擇的直方圖值加到由所述第三選擇器選擇的值“1”,并將加法結(jié)果送回所述存儲器,而在CDF提取模式下將存儲于所述第一緩沖器并由所述第二選擇器選擇的直方圖值加到存儲于所述第二緩沖器并由所述第三選擇器選擇的先前的量化CDF值,并將加法結(jié)果作為當(dāng)前的量化CDF值送回所述存儲器;和發(fā)生器,用于響應(yīng)于所述圖象信號的垂直和水平同步信號將基于直方圖和CDF提取模式的選擇控制信號施加到所述第一至第三選擇器,在CDF提取模式下順序增加相應(yīng)于量化灰度級的增量地址,從而將結(jié)果輸出到所述存儲器,并產(chǎn)生用于操作所述存儲器和所述第一及第二緩沖器的操作控制信號,其中每個量化灰度級的CDF值是從所述存儲器輸出的。
15.如權(quán)利要求14所述的直方圖/CDF提取電路,其中所述直方圖提取是在一畫面圖象信號的有效周期期間進(jìn)行的。
16.如權(quán)利要求14所述的直方圖/CDF提取電路,其中所述CDF值提取是在一畫面圖象信號的垂直消隱周期期間進(jìn)行的。
17.如權(quán)利要求14所述的直方圖/CDF提取電路,還包括畫面存儲器,用于以畫面為單位延遲所述輸入圖象信號,并將延遲圖象信號提供給所述LUT。
18.如權(quán)利要求14所述的直方圖/CDF提取電路,其中所述第一和第二緩沖器均包括寄存器。
全文摘要
一種圖象增強(qiáng)設(shè)備的提取直方圖和CDF值的方法及其電路。在視頻信號有效期間進(jìn)行直方圖提取。數(shù)字視頻信號的電平被作為存儲器的地址輸入,并且增加存儲在該地址上的數(shù)據(jù)值。在一畫面周期期間重復(fù)這種處理,從而獲得指示分布在每個灰度級上的預(yù)定數(shù)個樣本的直方圖值。此外,在視頻信號的垂直消隱周期期間,根據(jù)所獲得的直方圖值從最低灰度級起對樣本數(shù)進(jìn)行累積積分而獲得CDF值。因此,該電路可用簡單硬件構(gòu)造并具有集成結(jié)構(gòu)。
文檔編號G06T5/40GK1192554SQ9810384
公開日1998年9月9日 申請日期1998年2月16日 優(yōu)先權(quán)日1997年2月21日
發(fā)明者李孝乘 申請人:三星電子株式會社