專利名稱：視頻信號的圖象質量校正電路的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及采用視頻信號的直方圖校正視頻信號的色調(tone)的圖象質量校正電路。
背景技術：
更大并且更寬的屏幕在彩色電視機中日益普遍，并且越來越多的研究集中在畫面質量技術的提高上，以獲得具有更高圖象質量的視頻圖象。
日本公開的專利申請H5-66751中揭示了一種應用視頻信號的直方圖的技術。所揭示的技術強調圖象電平，即占據(jù)大部分視頻信號的亮度信號的電平。該技術提高了圖象質量，并試圖產(chǎn)生高對比度的視頻圖像。
下面參照


采用前述現(xiàn)有技術的直方圖的色調校正電路的例子。
圖6是采用前述現(xiàn)有技術的直方圖的色調校正電路的方框圖。圖6中，直方圖發(fā)生器1產(chǎn)生表示輸入視頻信號a的視頻信號電平分布的直方圖b。視頻信號校正電路4從直方圖發(fā)生器1接收直方圖輸出b，產(chǎn)生累積直方圖，并使之歸一化。視頻信號校正電路4還用歸一化數(shù)據(jù)校正輸入視頻信號a的色調，并輸出經(jīng)校正的視頻信號e。
下面說明采用上述結構的現(xiàn)有技術直方圖的色調校正電路的運行。
如圖6所示的電路中，直方圖發(fā)生器1產(chǎn)生具有四個間隔的直方圖。在這種情況下，如圖8所示，如果輸入某人站立在黑色背景下的圖象，那么從直方圖發(fā)生器1輸出的直方圖代表如圖7所示與區(qū)間S1、S2、S3和S4相應的頻率H1、H2、H3和H4。圖7中輸入視頻信號電平S是橫坐標，而頻率F是縱坐標。
更具體地說，H1是S1中圖象電平的頻率。與此類似，H2是S2中圖象電平的頻率，H3是S3中圖象電平的頻率，而H4是S4中圖象電平的頻率。
視頻信號校正電路4累加如上所述產(chǎn)生的直方圖，并使之歸一化，產(chǎn)生如圖7中L1所示的累加和歸一化函數(shù)。橫坐標T表示最大值為1的累加和歸一化函數(shù)的電平。視頻信號校正電路4用累加和歸一化函數(shù)L1校正和輸出輸入視頻信號的圖象電平。
換言之，圖7中的L1表示輸入圖象電平隨輸出圖象電平而變化的特征。色調校正是用從該特征產(chǎn)生的查詢表來實現(xiàn)的。后文中，將“查詢表”稱為用例如圖7中的累加和歸一化函數(shù)表示的輸入/輸出圖象電平特征。如果累加和歸一化函數(shù)L1的坡度較陡，則輸出圖象電平與輸入圖象電平之比增大，這意味著色調增強了。
例如，考慮視頻信號集中在圖象電平S1中的情況，這時頻率H1變大。如果在累加和歸一化后產(chǎn)生一用于校正的查詢表，則與區(qū)間S1相應的累加和歸一化函數(shù)L1的坡度變陡。因此，視頻信號所集中的區(qū)間S1中圖象電平的對比度增大。所以，采用上述現(xiàn)有技術的直方圖的色調校正電路執(zhí)行色調校正而不修改原始直方圖。
然而。采用上述電路結構，對使用者來說是重要的圖象的一部分會是在低于最佳色調的情況下重現(xiàn)。這種情況會出現(xiàn)在使用者想要特別注意的圖象部分如人臉中出現(xiàn)，因為這一部分的圖象僅占據(jù)直方圖分析所衰耗的一小部分區(qū)域中。
發(fā)明概述本發(fā)明的色調校正電路采用直方圖來校正視頻信號的色調。直方圖接著由可調整的控制器再次校正。按照需要調整控制器，用以增強對使用者來說是重要的某些區(qū)域中圖象電平的輸入/輸出視頻信號特征。所以，視頻信號的色調是用經(jīng)校正的直方圖來校正的。
因此，本發(fā)明提供一種用于視頻信號的色調校正電路，通過增強使用者想要特別注意的某一區(qū)域(如人臉)的對比度來校正色調。
附圖簡述圖1是按照本發(fā)明第一個典型實施例的視頻信號色調校正電路的方框圖。
圖2是按照本發(fā)明第二個典型實施例的視頻信號色調校正電路的方框圖。
圖3是按照本發(fā)明第一個典型實施例的修改的直方圖和由視頻信號校正電路產(chǎn)生的查詢表。
圖4是按照本發(fā)明第三個典型實施例的修改的直方圖和由視頻信號校正電路產(chǎn)生的查詢表。
圖5描繪的是平均圖象電平特征與直方圖校正的增益之間的關系。
圖6是采用現(xiàn)有技術的直方圖的色調校正電路的方框圖。
圖7描繪的是經(jīng)修改的直方圖和采用現(xiàn)有技術的直方圖的色調校正電路產(chǎn)生的查詢表。
圖8描繪了一例輸入視頻圖象。
較佳實施例的描述第一個典型實施例圖1描繪的是本發(fā)明第一個典型實施例視頻信號的色調校正電路，它包含直方圖發(fā)生器1、增益控制器2、直方圖校正電路(直方圖控制器)3和視頻信號校正電路4。直方圖發(fā)生器1以直方圖的形式產(chǎn)生輸入視頻信號a的圖象電平分布，即，亮度信號電平，并輸出直方圖b。增益控制器2輸出用于校正直方圖的調整值c。直方圖校正電路(直方圖控制器)3接收直方圖b和調整值c，并輸出經(jīng)校正的直方圖d，用來增強一部分含有顯示圖象中包含的某一特征(例如人臉)所需的圖象電平的圖象的頻率。視頻信號校正電路4用經(jīng)校正的直方圖d來校正輸入視頻信號a的色調，以產(chǎn)生輸出視頻信號e。
下面參照

上述結構的視頻信號的色調校正電路的運行。
首先，已知如圖8所示的圖象(人站在暗背景中)輸入到圖1中的色調校正電路內，直方圖發(fā)生器1從輸入視頻信號a中產(chǎn)生直方圖b。
這里，含有顯示例如該圖象中人臉的圖象電平的區(qū)間與圖7中的區(qū)間S3相應。例如，區(qū)域S3是這樣一個區(qū)域，其中的圖象電平變化范圍為50％到75％，輸入視頻信號的圖象電平的最大值是100％，最小值是0％。屏幕上人臉的區(qū)域很小，所以與圖7中圖象電平低于S3的區(qū)間S1和S2的頻率相比，區(qū)間S3的頻率通常較小。這在該區(qū)間內的查詢表或累加和歸一化函數(shù)中形成中等坡度，從而減小了臉的對比度。
本發(fā)明中，將某一值加到直方圖中含有顯示人臉的圖象電平的區(qū)間S3的頻率H3上，然后從其他區(qū)間的頻率中減去一調整值。視頻信號校正電路4采用該經(jīng)校正的直方圖來校正輸入視頻信號。因此，含有顯示人臉的圖象電平的區(qū)域S3的頻率H3得到增強，以提高這一部分的對比度。
圖3中的實線表示根據(jù)直方圖校正電路(直方圖控制器)3產(chǎn)生的校正直方圖d的更新直方圖F以及累加和歸一化函數(shù)L2。用虛線表示的頻率是從圖1中的直方圖發(fā)生器1輸出的直方圖，它是與圖6中所示傳統(tǒng)電路直方圖發(fā)生器1的輸出相同的直方圖。
圖1中所示的直方圖校正電路(直方圖控制器)3調整直方圖b的每一區(qū)間內的頻率電平，并輸出經(jīng)校正的直方圖d。該直方圖中，含有與人臉對應的圖象電平的區(qū)間的頻率得到加強。
圖7中與最低圖象電平(最黑)對應的區(qū)間S1的頻率H1例如從調整值c降低到圖3中的H1’。
也從區(qū)間S2的頻率H2中減去調整值，使之達到新的頻率電平H2’。將對頻率H1和H2的調整值之和即2c加到區(qū)間S3的頻率H3上，達到區(qū)間S3的新頻率H3’。由于這一調整，集中顯示人臉圖象電平的區(qū)間S3內的頻率H3被加強，并且直方圖校正電路3(直方圖控制器)向視頻信號校正電路4輸出經(jīng)校正的直方圖。
用經(jīng)校正的直方圖d獲得的累加和歸一化函數(shù)如圖3中的線段L2所示。與圖7中的累加和歸一化函數(shù)L1(代表L1中的累加和歸一化函數(shù)的查詢表)相比，圖3中累加和歸一化函數(shù)L2(查詢表)在S3區(qū)間內的坡度更陡；其中集中了人臉的圖象電平。因此，圖象中人臉的色調得到改善。
如上所述，上述典型實施例通過采用增益控制器2提供的調整值來校正直方圖b，使信號色調得到校正，而不會損害圖象中的某些特征如人臉。
第二個實施例圖2描繪的是本發(fā)明第二個實施例的視頻信號校正電路。與第一個典型實施例不同的是，在第一個典型實施例中加入了平均圖象電平檢測電路5(APL檢測電路)。平均圖象電平檢測器5檢測輸入視頻信號a的圖象電平的平均值，并向增益控制器2輸出平均圖象電平f。圖2中其余元件與第一個典型實施例中的是很相象的，因而其功能性描述從略。
下面參照

上述結構的視頻信號校正電路的運行。
在第一個典型實施例的結構中，如果在圖7所示的頻率H3的電平為高時進行上述校正，則人臉的色調可能被過分加強。例如，在整個輸入視頻信號較亮并且平均圖象電平較高的圖象中。第二個實施例采用平均圖象電平檢測器5從輸入視頻信號中檢測平均圖象電平，以輸出平均圖象電平f。增益控制器2接收該平均圖象電平f，并根據(jù)f的值輸出調整值c。
圖5描繪的是調整值c對平均圖象電平f的可能的依賴性。平均圖象電平f沿橫軸方向，而調整值c沿縱軸方向。當平均圖象電平f較高時，即色調未經(jīng)校正時，調整值c落在零(0)處。當平均圖象電平f位于校正起始電平f0以下時，調整值c為非零。調整值c隨平均圖象電平f的下降而增加，但為了防止過校正，該調整值被設置成不超過圖5所示的極限電平L。校正起始電平f0和極限電平L以及調整值c對平均圖象電平f的增加比(圖5中直線的斜率)可以隨意設置的。
如上所述，本典型實施例使得能夠根據(jù)圖象的亮度對色調進行校正。校正是在不損害特征(如人臉)的色調的情況下進行的。校正是修改由增益控制器2采用從平均圖象電平計算的調整值產(chǎn)生的直方圖來顯示的。
第三個典型實施例第三個典型與圖2中示出的具有相同的結構。具體說來，信號的色調可以在不損害特征(如人臉)的色調的情況下得到校正。然而，當從圖3中的頻率H1中減去調整值c來計算頻率H1’時，區(qū)間S1的累加和歸一化函數(shù)的斜率變小。這就使得大多數(shù)視頻信號集中在某些輸入視頻圖像內那些區(qū)域的色調加強是不夠的。
為了克服這一缺陷，第三個典型實施例是這樣構成的，即，從頻率H2中減去調整值c，達到新的頻率H2”，但將相同的量(調整值c)加到頻率H3上，但不對頻率H1進行修改，如圖4中的實線所示。采用這一結構，可以改善與這些特征如人臉對應的區(qū)間S3的色調，同時確保集中大多數(shù)圖象電平的部分圖象中的足夠的色調。
工業(yè)應用性本發(fā)明提供了一種視頻信號的色調校正電路，通過強化使用者想要特別注意的圖象(如人臉)部分所對應的圖象電平的色調來進行色調校正。本發(fā)明的色調校正電路改善了包括彩色電視機的顯示裝置的對比度。
上述說明中，視頻信號的圖象電平同時用作輸入和輸出。當合成視頻信號交替用作輸入和輸出時可以得到同樣的效果。
上述典型實施例涉及在直方圖發(fā)生器中產(chǎn)生四種電平。很明顯，在直方圖中多于四種電平的情況下可以得到相同的效果。
權利要求
1．一種校正電路，其特征在于，它包含從輸入視頻信號中產(chǎn)生第一直方圖的直方圖發(fā)生裝置；輸出第一調整值用來校正所述第一直方圖的增益控制裝置；根據(jù)所述第一調整值改變所述第一直方圖而產(chǎn)生經(jīng)校正的第二直方圖的直方圖校正裝置；以及根據(jù)所述經(jīng)校正的第二直方圖校正所述輸入視頻信號的視頻信號校正裝置。
2．如權利要求1所述的色調校正電路，其特征在于，它還包含檢測所述輸入視頻信號的平均圖象電平并向所述增益控制裝置輸出所述平均圖象電平的平均圖象電平檢測裝置；并且，所述增益控制裝置根據(jù)所述平均圖象電平改變所述第一調整值。
3．如權利要求1所述的色調校正電路，其特征在于，所述視頻信號校正裝置根據(jù)所述直方圖校正裝置產(chǎn)生的所述經(jīng)校正的第二直方圖，產(chǎn)生一累加和歸一化函數(shù)，并根據(jù)所述累加和歸一化函數(shù)改變輸入視頻信號。
4．如權利要求1所述的色調校正電路，其特征在于，它還包含檢測所述輸入視頻信號的平均圖象電平的平均圖象電平檢測裝置；其中，如果所述平均圖象電平大于一校正起始電平則所述平均圖象電平檢測裝置輸出一第二調整值，而如果所述平均圖象電平小于所述校正起始電平時輸出一第三調整值，并且所述增益控制裝置根據(jù)所述平均圖象電平檢測裝置的輸出改變所述第一調整值。
5．如權利要求4所述的色調校正電路，其特征在于，所述第一調整值受一極限電平的限制。
6．如權利要求1所述的色調校正電路，其特征在于，所述第一調整值是一對比度值。
全文摘要
校正視頻信號的色調而不損害某些圖象特征如人臉的色調。增益控制器用直方圖發(fā)生器產(chǎn)生的真方圖輸出操作并輸出一調整值。屏幕上圖象電平的平均值是由平均圖象電平檢測器檢測的。直方圖校正電路計算一查詢表,而視頻信號校正電路用該查詢表校正視頻信號的色調。
文檔編號G06T5/40GK1216192SQ98800099
公開日1999年5月5日 申請日期1998年3月5日 優(yōu)先權日1997年3月6日
發(fā)明者川端稔, 竹島正弘, 影山敦久, 杉本浩子 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社