專利名稱：改進(jìn)圖像質(zhì)量的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及改進(jìn)電視機(jī)或圖像投影儀的圖像質(zhì)量的裝置和方法。
根據(jù)日本公開特許公報(bào)2001-086516的說明書的描述來描述先有技術(shù)，該日本公開特許公報(bào)是與本發(fā)明有關(guān)的一項(xiàng)發(fā)明。


圖1是投影儀投影圖像的原圖像實(shí)例的示意圖。該原圖像中心有矩形白區(qū)WT，周圍被黑區(qū)BL包圍，這兩部分的交界部分ED有很大的亮度差。圖1的下部示出在原圖像中心附近的水平視頻信號(hào)(亮度信號(hào))。當(dāng)用投影儀將此原圖像投影到屏幕上時(shí)，白區(qū)WT的光滲透進(jìn)黑區(qū)BL并使邊緣部分ED劣化，產(chǎn)生雜散光并降低了圖像質(zhì)量。
為了消除上述雜散光現(xiàn)象，通常將輸入到投影儀的視頻信號(hào)作數(shù)字信號(hào)處理以校正邊緣部分的劣化。圖2是校正雜散光的示意圖(a)原圖像視頻信號(hào)的波形圖，(b)用(a)的視頻信號(hào)顯示的屏幕圖像的亮度分布，(c)對(duì)(a)的視頻信號(hào)作雜散光校正后的信號(hào)波形圖，(d)用雜散光校正后的(c)的視頻信號(hào)顯示的屏幕圖像的亮度分布。此處，圖2的視頻信號(hào)對(duì)應(yīng)于上述圖1中原圖像的視頻信號(hào)。
利用投影儀投影圖2的視頻信號(hào)所得到的屏幕圖像，其邊緣由于雜散光的出現(xiàn)而變鈍，如圖2(b)所示。為校正此雜散光，對(duì)應(yīng)于圖2(b)的邊緣部分的鈍化現(xiàn)象的圖2(c)的校正(反向校正)、即、可以使邊緣變得明顯的校正，應(yīng)當(dāng)應(yīng)用于如圖2(a)所示的視頻信號(hào)的上升沿和下降沿。這樣的校正可使所得的屏幕圖像沒有邊緣鈍化，如圖2(d)所示。
圖3示出進(jìn)行上述雜散光校正的圖像質(zhì)量改進(jìn)裝置的實(shí)例。從基色信號(hào)R-G-B中得到的亮度信號(hào)和彩色信號(hào)(寬帶彩色信號(hào)和窄帶彩色信號(hào))，圖像質(zhì)量改進(jìn)裝置產(chǎn)生一種可以校正亮度信號(hào)產(chǎn)生的雜散光的校正信號(hào)，并將此雜散光校正信號(hào)加到原亮度信號(hào)上以校正雜散光。該圖像質(zhì)量改進(jìn)裝置的構(gòu)成包括垂直低通濾波器(VLPF)71、水平低通濾波器(HLPF)72、延遲電路73、減法器74、增益調(diào)節(jié)電路75以及加法器76。
VLPF 71接收從基色信號(hào)R-G-B中得到的亮度信號(hào)YIN作為輸入，它有兩個(gè)輸出一個(gè)是“主輸出”，輸出所接收的亮度信號(hào)YIN，不作任何改變，另一個(gè)是“LPF輸出”，輸出已提取出的所接收的亮度信號(hào)YIN中的垂直低通成分。“主輸出”提供給延遲電路73，“LPF輸出”提供給HLPF 72。
延遲電路73施加一個(gè)完全對(duì)應(yīng)于在VLPF 71和HLPF 72中對(duì)接收的信號(hào)進(jìn)行濾波所需的時(shí)間的時(shí)間延遲，延遲電路73的輸出加到減法器74的每一個(gè)“+”輸入端以及增益調(diào)節(jié)電路75和加法器76的輸入端之一。
HLPF 72從VLPF 71的“LPF輸出”的信號(hào)中提取水平低通成分，即，其中亮度信號(hào)YIN中的垂直低通成分已被提取的信號(hào)。VLPF 71和HLPF 72一起構(gòu)成用于雜散光作校正的二維低通濾波器。HLPF 72的輸出(低通提取信號(hào))加到減法器74的“-”輸入端。VLPF 71和HLPF 72二者均由多個(gè)寄存器組成的FIR(有限脈沖響應(yīng))濾波器或IIR(無限脈沖響應(yīng))濾波器構(gòu)成。例如，VLPF 71或HLPF 72可以由12分支(tap)的FIR濾波器和1分支的IIR濾波器組合而成。
減法器74從由延遲電路73加到其“+”輸入端的亮度信號(hào)(就是原亮度信號(hào))中減去從由HLPF 72加到其“-”輸入端的低通提取信號(hào)(二維低通濾波器的輸出)，并將此邊緣信號(hào)、即減法的結(jié)果，提供給增益調(diào)節(jié)電路75。
增益調(diào)節(jié)電路75可防止在以乘以灰度系數(shù)(γ)的非線性信號(hào)作為輸入信號(hào)時(shí)信號(hào)電平較低的圖像的暗區(qū)的雜散光校正濾波器(在此處為VLPF 71和HLPF 72組成的二維低通濾波器)靈敏度的降低。通常，考慮到結(jié)構(gòu)特性(例如，陰極射線管的特性)，用乘以灰度系數(shù)(γ)的非線性信號(hào)作為諸如電視機(jī)或投影儀等圖像顯示裝置的輸入信號(hào)。當(dāng)這樣的信號(hào)經(jīng)過濾波器處理產(chǎn)生校正信號(hào)(雜散光校正信號(hào))并加上時(shí)，校正信號(hào)本身就失去其線性，且在信號(hào)電平低的圖像的暗區(qū)中校正濾波器的靈敏度下降，故在暗區(qū)就不能獲得圖像質(zhì)量的充分改進(jìn)。為防止這種情況，雜散光校正濾波器產(chǎn)生的校正信號(hào)的增益就用增益調(diào)節(jié)電路75來加以調(diào)節(jié)。增益調(diào)節(jié)電路75的輸出、即邊緣信號(hào)被這樣校正、使得γ特性為線性的，然后把該邊緣信號(hào)加到加法器76的另一輸入端。
加法器76把經(jīng)過增益調(diào)節(jié)電路75作過增益調(diào)節(jié)的邊緣信號(hào)加到從延遲電路73提供的亮度信號(hào)(原亮度信號(hào))上，輸出亮度信號(hào)YOUT，即該次加法的結(jié)果。
在按上述說明構(gòu)成的圖像質(zhì)量改進(jìn)裝置中，亮度信號(hào)YIN作為輸入信號(hào)加到VLPF 71上，在此提取出垂直低通成分，然后作為輸入信號(hào)加到HLPF 72上，在此提取出水平低通成分。與此同時(shí)，亮度信號(hào)YIN通過VLPF 71加到延遲電路73上，并由該電路加一個(gè)預(yù)定的延遲。
在水平和垂直方向上的低通成分均已被VLPF 71和HLPF 72提取的低通提取信號(hào)加到減法器74的“-”輸入端，經(jīng)過延遲電路73加了預(yù)定延遲的原亮度信號(hào)同時(shí)被加到減法器74的“+”輸入端。在減法器74中，從加到“+”輸入端的原亮度信號(hào)中減去加到“-”輸入端的低通提取信號(hào)，得到一個(gè)邊緣信號(hào)。
圖4(a)是邊緣信號(hào)的波形圖，圖4(b)是原視頻信號(hào)的波形圖。圖4(a)所示的邊緣信號(hào)等效于圖1所示的水平方向的邊緣部分ED，圖4(b)所示的原視頻信號(hào)等效于圖1所示的原圖像的視頻信號(hào)，把該邊緣信號(hào)和原視頻信號(hào)相加，可得如圖2(c)所示的雜散光校正后的信號(hào)波形。在現(xiàn)有形式中，從經(jīng)過延遲電路73加了預(yù)定延遲的原亮度信號(hào)中減去在水平和垂直方向上的低通成分均已被VLPF 71和HLPF 72提取的低通提取信號(hào)就得到圖4所示的邊緣信號(hào)。
經(jīng)過增益調(diào)節(jié)電路75使γ特性校正為線性后，從減法器74輸出的邊緣信號(hào)借助加法器76加到由延遲電路73提供的原亮度信號(hào)上，從而得到如圖2(c)所示的雜散光校正后的信號(hào)波形。加法器76的輸出，即亮度信號(hào)YOUT，以及由基色信號(hào)R-G-B得到的彩色信號(hào)(寬帶彩色信號(hào)和窄帶彩色信號(hào))，都作為輸入加到已知的矩陣電路(圖中未示出)再轉(zhuǎn)換為R信號(hào)，G信號(hào)和B信號(hào)，即基色信號(hào)?；谶@樣轉(zhuǎn)換的R信號(hào)，G信號(hào)和B信號(hào)實(shí)現(xiàn)圖像的顯示。
要將按上述說明構(gòu)成的圖像質(zhì)量改進(jìn)裝置應(yīng)用于寬屏幕(屏幕之寬高比為16∶9)，需進(jìn)行以下處理。有多種方式可將屏幕寬高比為4∶3的圖像加在屏幕寬高比為16∶9的寬屏幕上。圖5是用于說明處理寬屏幕時(shí)的顯示方式的圖(a)屏幕寬高比為4∶3的原圖像在寬屏幕上的顯示，(b)正常模式的顯示，(c)全顯示模式的顯示，(d)縮放顯示模式的顯示，以及(e)非線性模式的顯示。
如圖5所示，當(dāng)在寬高比為4∶3的屏幕中心畫了一個(gè)圓的圖像顯示在屏幕寬高比為16∶9的寬屏幕上時(shí)，有四種顯示方式正常顯示模式，全顯示模式，縮放顯示模式和非線性模式。
在正常顯示模式下，圖5(a)的原圖像毫無改變地顯示在屏幕中心，如圖5(b)所示(這個(gè)顯示區(qū)為有效區(qū))，且兩側(cè)都是黑區(qū)。在全顯示模式下，圖像的顯示是圖5(a)的原圖像在水平方向上放大了一個(gè)預(yù)定的倍數(shù)，如圖5(c)所示。在縮放顯示模式下，圖像的顯示是圖5(a)的原圖像在水平和垂直方向上都放大了同樣的預(yù)定的倍數(shù)，如圖5(d)所示。在非線性模式下，圖像的顯示是圖5(a)的原圖像經(jīng)過非線性處理，在中心的預(yù)定區(qū)域內(nèi)其比例等于原圖像，但放大倍數(shù)隨圖像距中心的距離增加而增加。
在用寬屏幕時(shí)，通常將顯示器設(shè)定為上述顯示模式的任一種，但具有上述構(gòu)造的裝置在設(shè)定模式時(shí)還需進(jìn)行以下處理。
(1)正常顯示模式當(dāng)設(shè)定為正常顯示模式時(shí)，兩側(cè)具有黑區(qū)的圖像(寬高比為4∶3的原圖像最初在圖像的上下和左右都有黑區(qū)(消隱區(qū)))作為原圖像處理，例如圖5(b)所示。圖3所示的裝置是構(gòu)造來檢測邊緣的，在處理這種原圖像時(shí)在黑區(qū)和有效區(qū)的交界處產(chǎn)生了邊緣，這些邊緣從而構(gòu)成圖像質(zhì)量變差的原因。為防止這種劣化，進(jìn)行以下處理。
圖6是在正常顯示模式時(shí)水平視頻信號(hào)的波形圖，a1是圖像左側(cè)的黑區(qū)(消隱區(qū))，b為有效區(qū)，a2是圖像右側(cè)的黑區(qū)(消隱區(qū))。在圖3所示電路的HLPF 72中，圖像開始的值PS在所有寄存器中都設(shè)為有效區(qū)b的開始定時(shí)，寄存器中的值在有效區(qū)b的時(shí)間區(qū)間內(nèi)移動(dòng)以更新圖像，寄存器中的結(jié)束值Pe設(shè)為(保持)不更新黑區(qū)a2的圖像。
消隱區(qū)通常存在于屏幕的上下方向，因此HLPF 72進(jìn)行的類似于上述處理的過程也在VLPF 71中進(jìn)行。
(2)全顯示模式當(dāng)設(shè)定為全顯示模式時(shí)，用圖3所示的電路來校正雜散光然后以預(yù)定放大倍數(shù)水平擴(kuò)展原圖像，這意味著校正值自己也被擴(kuò)展，于是不能得到充分的校正效果，即，無法達(dá)到目標(biāo)。在這種情況下，HLPF 72的響應(yīng)特性必須按照?qǐng)D像擴(kuò)展的放大倍數(shù)而改變(變短一些)。具體地說，HLPF 72的脈沖響應(yīng)(濾波器系數(shù))應(yīng)設(shè)定到使邊緣信號(hào)(即減法器74的輸出)的邊緣寬度減少到和圖像擴(kuò)展一樣的程度。
(3)縮放顯示模式當(dāng)設(shè)定為縮放顯示模式時(shí)，上述全顯示模式中的對(duì)圖像擴(kuò)展的校正效果也發(fā)生在垂直方向上。在這種情況下，VLPF 71和HLPF 72的響應(yīng)特性必須按照?qǐng)D像擴(kuò)展的放大倍數(shù)而改變(變短一些)。具體地說，VLPF 71和HLPF 72的脈沖響應(yīng)(濾波器系數(shù))應(yīng)設(shè)定到使邊緣信號(hào)(即減法器74的輸出)的邊緣寬度減少到和圖像擴(kuò)展一樣的程度。
(4)非線性顯示模式當(dāng)設(shè)定為非線性顯示模式時(shí)，用圖3所示的電路進(jìn)行校正，然后原圖像作非線性擴(kuò)展，這樣校正值自身也擴(kuò)展，從而不能得到目標(biāo)校正效果。在這種情況下，需要在用圖3所示的電路進(jìn)行校正之前對(duì)原圖像作非線性放大的處理。在這種情況下，實(shí)現(xiàn)非線性顯示模式的非線性處理電路可以配備在圖3所示的電路的輸入側(cè)。
當(dāng)用視頻信號(hào)顯示的圖像在水平方向，垂直方向或二個(gè)方向都放大預(yù)定倍數(shù)加到寬屏幕上時(shí)，圖4(a)所示邊緣信號(hào)的振幅(圖4中“a”的大小)必須根據(jù)放大倍數(shù)加以調(diào)節(jié)。為在先有技術(shù)的圖像質(zhì)量改進(jìn)裝置中實(shí)現(xiàn)邊緣信號(hào)振幅的調(diào)節(jié)，垂直低通濾波器和水平低通濾波器都應(yīng)配置成使各自的響應(yīng)特性相當(dāng)于上述預(yù)定放大倍數(shù)的程度，短于圖像不放大時(shí)的目標(biāo)響應(yīng)特性。具體地說，垂直低通濾波器和水平低通濾波器的脈沖響應(yīng)(濾波系數(shù))的設(shè)定值都要改變。通常，要實(shí)現(xiàn)濾波系數(shù)可改變的濾波器，構(gòu)成濾波器的系數(shù)單元中就需要有乘法器(倍增器)，于是濾波電路的配置不可避免的變大。結(jié)果，出現(xiàn)一個(gè)問題，即先有技術(shù)的圖像質(zhì)量改進(jìn)裝置由于需要濾波系數(shù)可自由設(shè)定的濾波器而需要大規(guī)模的電路。
發(fā)明概述本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種能低價(jià)解決上述問題且具有小電路規(guī)模的改進(jìn)圖像質(zhì)量的裝置。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種能實(shí)現(xiàn)這種裝置的改進(jìn)圖像質(zhì)量的方法。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的圖像質(zhì)量改進(jìn)裝置具有二維低通濾波器，用于以從視頻信號(hào)得到的亮度信號(hào)作為輸入，在視頻信號(hào)顯示的圖像的水平方向和垂直方向上提取輸入的亮度信號(hào)中的低通成分；其中從亮度信號(hào)中減去由二維低通濾波器提取的低通濾波信號(hào)得到邊緣信號(hào)，將此邊緣信號(hào)加到亮度信號(hào)上；以及這樣構(gòu)成二維低通濾波器、使得垂直方向的低通成分的提取增益和水平方向的低通成分的提取增益均獨(dú)立可調(diào)。
本發(fā)明的改進(jìn)圖像質(zhì)量的方法包括第一步在用從視頻信號(hào)中得到的亮度信號(hào)的視頻信號(hào)顯示的圖像的垂直方向和水平方向上提取低通成分；第二步從亮度信號(hào)中減去在第一步提取的低通減法信號(hào)獲得邊緣信號(hào)并將所獲得的邊緣信號(hào)加到亮度信號(hào)上；其中在第一步中垂直方向的低通成分的提取增益和水平方向的低通成分的提取增益均獨(dú)立可調(diào)。
在如上所述的本發(fā)明中，垂直方向低通成分的提取增益和水平方向低通成分的提取增益的獨(dú)立調(diào)節(jié)就可以在圖4所示的邊緣信號(hào)加到寬屏幕時(shí)，對(duì)圖4(a)所示的邊緣信號(hào)的振幅大小(圖4中“a”的大小)作垂直方向和水平方向的調(diào)節(jié)。借助于這種結(jié)構(gòu)，就不需要象先有技術(shù)那樣來改變垂直低通濾波器和水平低通濾波器的脈沖響應(yīng)(濾波系數(shù))的設(shè)定值了。于是，就不需要象垂直低通濾波器和水平低通濾波器那樣使用可改變?yōu)V波系數(shù)的濾波器了。
按照本發(fā)明，響應(yīng)特性固定的濾波器可以用作垂直低通濾波器和水平低通濾波器，這樣就可提供一種比先有技術(shù)的價(jià)格低而電路規(guī)模小的裝置。
本發(fā)明的上述和其他目的，特征和優(yōu)點(diǎn)從以下結(jié)合附圖的說明中顯而易見，這些附圖示出本發(fā)明的一些實(shí)例。
圖2是雜散光校正的示意圖，(a)是原圖像視頻信號(hào)的波形圖；(b)是用(a)的視頻信號(hào)顯示的屏幕圖像的亮度分布；(c)是(a)的視頻信號(hào)作雜散光校正后的信號(hào)波形圖；(d)是(c)作雜散光校正后的視頻信號(hào)顯示的屏幕圖像的亮度分布圖。
圖3是先有技術(shù)的圖像質(zhì)量改進(jìn)裝置的總體結(jié)構(gòu)方框圖。
圖4(a)是邊緣信號(hào)的波形圖，而(b)是原視頻信號(hào)的波形圖。
圖5說明在寬屏幕上顯示時(shí)的顯示模式(a)屏幕寬高比為4∶3的原圖像在寬屏幕上的顯示，(b)正常模式的顯示，(c)全顯示模式的顯示，(d)縮放顯示模式的顯示，以及(e)非線性模式的顯示。
圖6是在正常顯示模式時(shí)水平方向上視頻信號(hào)的波形圖。
圖7是按本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的圖像質(zhì)量改進(jìn)裝置的總體結(jié)構(gòu)方框圖。
圖8是圖7所示垂直增益調(diào)節(jié)電路的示意電路圖。
圖9是加在圖7所示垂直增益調(diào)節(jié)電路上作為輸入的亮度信號(hào)YIN的波形圖。
圖10是當(dāng)圖7所示垂直增益調(diào)節(jié)電路的值α為1時(shí)輸出的波形圖。
圖11是把從圖9所示的亮度信號(hào)YIN中減去圖10所示垂直增益調(diào)節(jié)電路的輸出而得到的邊緣信號(hào)加到原亮度信號(hào)上得到的亮度信號(hào)YOUT的波形圖。
圖12是當(dāng)圖7所示垂直增益調(diào)節(jié)電路的值α為0.5時(shí)輸出的波形圖。
圖13是把從圖9所示的亮度信號(hào)YIN中減去圖12所示垂直增益調(diào)節(jié)電路的輸出而得到的邊緣信號(hào)加到原亮度信號(hào)上得到的亮度信號(hào)YOUT的波形圖。
圖14是圖7所示垂直低通濾波器結(jié)構(gòu)實(shí)例的電路圖。
圖15是圖7所示水平低通濾波器結(jié)構(gòu)實(shí)例的電路圖。
首先參閱圖7，圖中示出按本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的圖像質(zhì)量改進(jìn)裝置的總體結(jié)構(gòu)方框圖。本實(shí)施例的圖像質(zhì)量改進(jìn)裝置對(duì)從基色信號(hào)R-G-B和彩色信號(hào)得到的亮度信號(hào)產(chǎn)生雜散光校正信號(hào)，并將此雜散光校正信號(hào)加到原亮度信號(hào)上來校正雜散光。該實(shí)施例的圖像質(zhì)量改進(jìn)裝置由二維低通濾波器1、減法器2、增益調(diào)節(jié)電路3和加法器4構(gòu)成。
二維低通濾波器1以從基色信號(hào)R-G-B得到的亮度信號(hào)YIN作為輸入，并提取所接收的亮度信號(hào)YIN的垂直和水平方向的二維低通成分。該二維低通濾波器1有兩個(gè)輸出一個(gè)是提取的低通成分作為信號(hào)LPF輸出，另一個(gè)是信號(hào)MAIN，該信號(hào)已對(duì)應(yīng)于所接收的亮度信號(hào)YIN作濾波處理所需的時(shí)間延遲了一定的時(shí)間間隔。信號(hào)LPF加到減法器2的“-”輸入端，信號(hào)MAIN加到減法器2的“+”輸入端以及增益調(diào)節(jié)電路3和加法器4各自的一個(gè)輸入端。
減法器2從加到“+”輸入端的信號(hào)MAIN(作為原亮度信號(hào))中減去二維低通濾波器1加到“-”輸入端的信號(hào)LPF(低通提取信號(hào))，并將減法結(jié)果、即邊緣信號(hào)提供給增益調(diào)節(jié)電路3。
如上所述的圖3所示的增益調(diào)節(jié)電路一樣，增益調(diào)節(jié)電路3可防止在以乘以灰度系數(shù)(γ)的非線性信號(hào)作為輸入信號(hào)時(shí)信號(hào)電平較低的暗圖像部分中雜散光校正濾波器(二維低通濾波器)靈敏度的降低。增益調(diào)節(jié)電路3的輸出，即，使γ特性成線性的已校正邊緣信號(hào)，提供給加法器4的另一輸入端。
加法器4把經(jīng)過增益調(diào)節(jié)電路3調(diào)節(jié)增益的邊緣信號(hào)加到由二維低通濾波器1提供的信號(hào)MAIN(原亮度信號(hào))上，并輸出亮度信號(hào)YOUT、也就是加法的結(jié)果。
在按上述說明構(gòu)成的圖像質(zhì)量改進(jìn)裝置中，在用二維低通濾波器1從亮度信號(hào)YIN中提取垂直和水平方向的二維低通成分并提供給減法器2的“-”輸入端， 同時(shí)，延遲了恰好等于接收的亮度信號(hào)YIN進(jìn)行濾波處理所需的時(shí)間間隔的信號(hào)MAIN加到減法器2的“+”輸入端。減法器2從加到“+”輸入端的原亮度信號(hào)中減去加到“-”輸入端的低通提取信號(hào)LPF，從而得到邊緣信號(hào)，如同前述的先有技術(shù)的圖像質(zhì)量改進(jìn)裝置一樣。
從減法器2輸出的邊緣信號(hào)由增益調(diào)節(jié)電路3校正，使其γ特性成為線性，然后經(jīng)加法器4加到二維低通濾波器1提供的原亮度信號(hào)上，這樣就得到了圖2(c)所示的雜散光校正后的信號(hào)波形。加法器6輸出的該亮度信號(hào)YOUT以及從原色信號(hào)R-G-B中得到的彩色信號(hào)(寬帶彩色信號(hào)和窄帶彩色信號(hào))都作為輸入加到已知的矩陣電路(圖中未示出)，再轉(zhuǎn)換為R信號(hào)，G信號(hào)和B信號(hào)，即基色信號(hào)?；谶@樣轉(zhuǎn)換的R信號(hào)，G信號(hào)和B信號(hào)實(shí)現(xiàn)圖像的顯示。
上述實(shí)施例中圖像質(zhì)量改進(jìn)裝置的最突出的特點(diǎn)是二維低通濾波器1的構(gòu)成。參閱圖7，以下對(duì)二維低通濾波器1作更具體地說明。
二維低通濾波器1由以下各成分構(gòu)成垂直低通濾波器11，垂直延遲電路12，垂直增益調(diào)節(jié)電路13，水平低通濾波器14，水平延遲電路15，水平增益調(diào)節(jié)電路16和延遲電路17。
由原色信號(hào)R-G-B中得到的亮度信號(hào)YIN提供給每一個(gè)垂直低通濾波器11和垂直延遲電路12。垂直低通濾波器11提取輸入的亮度信號(hào)YIN的垂直低通成分，該成分加到垂直增益調(diào)節(jié)電路13的一個(gè)輸入端。垂直延遲電路12將輸入的亮度信號(hào)YIN延遲一個(gè)等于在垂直低通濾波器11中進(jìn)行濾波處理所需的時(shí)間間隔，然后將此結(jié)果加到垂直增益調(diào)節(jié)電路13的另一個(gè)輸入端和延遲電路17上。垂直增益調(diào)節(jié)電路13控制由垂直低通濾波器11提取的垂直方向的低通成分的增益。
其垂直方向的低通成分已由垂直低通濾波器11提取且增益已由垂直增益調(diào)節(jié)電路13控制的信號(hào)作為亮度信號(hào)提供給水平低通濾波器14和水平延遲電路15。水平低通濾波器14提取從垂直增益調(diào)節(jié)電路13提供的亮度信號(hào)的水平方向的低通成分，并將此信號(hào)提供給水平增益調(diào)節(jié)電路16的一個(gè)輸入端。水平延遲電路15將垂直增益調(diào)節(jié)電路13提供的亮度信號(hào)延遲一個(gè)等于在水平低通濾波器14中進(jìn)行濾波處理所需的時(shí)間間隔，然后將此結(jié)果加到水平增益調(diào)節(jié)電路16的另一個(gè)輸入端。水平增益調(diào)節(jié)電路16控制由水平低通濾波器14提取的水平方向的低通成分的增益。經(jīng)過水平增益調(diào)節(jié)電路16作增益控制的信號(hào)作為二維低通濾波器1的輸出，即輸出信號(hào)LPF。
延遲電路17對(duì)從垂直延遲電路12得到的并已延遲了等于垂直低通濾波器11進(jìn)行濾波處理所需時(shí)間間隔的信號(hào)加一延遲，該延遲等于垂直增益調(diào)節(jié)電路13，水平低通濾波器14和水平增益調(diào)節(jié)電路16各自進(jìn)行處理的時(shí)間間隔的總和。由延遲電路17延遲的該信號(hào)作為二維低通濾波器1的輸出，即輸出信號(hào)MAIN。
在上述構(gòu)成的二維低通濾波器1中，圖像的垂直方向的低通成分的提取增益由垂直增益調(diào)節(jié)電路13控制，而圖像的水平方向的低通成分的提取增益由水平增益調(diào)節(jié)電路16控制。
這樣獨(dú)立地控制垂直方向和水平方向的提取增益就可當(dāng)圖像用在上述寬屏幕時(shí)根據(jù)圖像放大的倍數(shù)來調(diào)節(jié)邊緣信號(hào)的振幅大小(圖4中的“a”的大小)。這種情況下，就不需要改變垂直低通濾波器11和水平低通濾波器14的響應(yīng)特性，即脈沖響應(yīng)(濾波系數(shù))的設(shè)定。如果濾波系數(shù)固定，就不需要乘法器，于是低通濾波電路的體積就可大大縮小。
垂直增益調(diào)節(jié)電路13和水平增益調(diào)節(jié)電路16的構(gòu)成相同，可用乘法器和加法器實(shí)現(xiàn)。圖8示出垂直增益調(diào)節(jié)電路13的電路圖的一個(gè)實(shí)例。該垂直增益調(diào)節(jié)電路13包括乘法器13a，它以垂直低通濾波器11的輸出，即低通提取信號(hào)A為輸入；乘法器13b，它以垂直延遲電路12的輸出，即延遲信號(hào)B為輸入；以及加法器13c，它將乘法器13a和乘法器13b的輸出相加。
乘法器13a用任意增益α對(duì)接收的低通提取信號(hào)A進(jìn)行增益控制。換句話說，低通提取信號(hào)A乘以α。另一方面，乘法器13b用從乘法器13a中設(shè)定的增益α得到的增益1·α對(duì)接收的延遲信號(hào)B進(jìn)行增益控制。換句話說，延遲信號(hào)B乘以1·α。在加法器13c中，乘以α的低通提取信號(hào)被加到乘以1·α的延遲信號(hào)B上，于是輸出一個(gè)低通成分的提取增益受控的信號(hào)。
在上述構(gòu)成的垂直增益調(diào)節(jié)電路13中，把α值設(shè)為1，結(jié)果從加法器13c輸出的信號(hào)與低通提取信號(hào)A相同，把α值設(shè)為0，結(jié)果從加法器13c輸出的信號(hào)與延遲信號(hào)B相同，即低通成分未被提取的信號(hào)。把α值設(shè)定到1和0之間，結(jié)果從加法器13c輸出的是低通成分的提取增益乘以α的信號(hào)。
以下說明用垂直增益調(diào)節(jié)電路13進(jìn)行增益控制所得到的亮度信號(hào)YOUT邊緣部分的變化的具體實(shí)例。在此處說明的實(shí)例中，α＝1和α＝0.5。
(1)α＝1圖9是加到垂直增益調(diào)節(jié)電路13上作為輸入的亮度信號(hào)YIN的波形圖，圖10是當(dāng)α＝1時(shí)垂直增益調(diào)節(jié)電路13的輸出波形圖。當(dāng)具有如圖9所示突然上升(邊緣部分)的亮度信號(hào)YIN分別加到垂直延遲電路12和垂直低通濾波器11上時(shí)，亮度信號(hào)YIN的低頻率成分由垂直低通濾波器11提取，此外，提取的低頻率成分的增益由垂直增益調(diào)節(jié)電路13調(diào)節(jié)。在此例中由于α＝1，垂直低通濾波器11的輸出就成了垂直增益調(diào)節(jié)電路13的輸出，沒有任何改變，而且，如圖10所示，垂直增益調(diào)節(jié)電路13的輸出波形中圖9中亮度信號(hào)YIN的邊緣部分變鈍了。
圖11是在原亮度信號(hào)(如同圖9中亮度信號(hào)YIN)上加上從圖9的亮度信號(hào)YIN減去圖10的垂直增益調(diào)節(jié)電路13的輸出而得到的邊緣信號(hào)后得到的亮度信號(hào)YOUT的波形圖。該亮度信號(hào)YOUT的波形中圖9中亮度信號(hào)YIN的邊緣部分已被加強(qiáng)，于是實(shí)現(xiàn)了雜散光校正。
在不是使用在寬屏幕的正常模式下，二維低通濾波器1以α＝1工作。
(2)α＝0.5當(dāng)圖9所示的亮度信號(hào)YIN分別加到垂直延遲電路12和垂直低通濾波器11上時(shí)，亮度信號(hào)YIN的低頻率成分由垂直低通濾波器11提取，并且，提取的低頻率成分的增益由垂直增益調(diào)節(jié)電路13調(diào)節(jié)。在此例中由于α＝0.5，垂直增益調(diào)節(jié)電路13的輸出就是垂直低通濾波器11的低通成分的提取增益乘以α(＝0.5)。
圖12是當(dāng)α＝0.5時(shí)，垂直增益調(diào)節(jié)電路13的輸出波形圖。當(dāng)α＝0.5時(shí)，輸出波形的邊緣部分比圖10所示的輸出波形的變鈍程度稍輕一些。結(jié)果，邊緣信號(hào)，即減法器2的輸出，的振幅大小(圖4中“a”的大小)就比上述α＝1的情況要小。
圖13是在原亮度信號(hào)上加上從圖9的亮度信號(hào)YIN中減去垂直增益調(diào)節(jié)電路13的輸出得到的邊緣信號(hào)后的亮度信號(hào)YOUT的波形圖。
在亮度信號(hào)YOUT的信號(hào)波形中，圖9中亮度信號(hào)YIN的邊緣部分已被加強(qiáng)，但此邊緣加強(qiáng)的程度弱于圖11所示的亮度信號(hào)YOUT，使邊緣信號(hào)的振幅下降。
由以上的說明可以看出，在用于普通屏幕(寬高比為4∶3)時(shí)把垂直增益調(diào)節(jié)電路13和水平增益調(diào)節(jié)電路16的α值設(shè)定為1，在用于寬屏幕(寬高比為16∶9)時(shí)根據(jù)視頻信號(hào)的放大倍數(shù)將α值設(shè)定為0到1之間的值，就可實(shí)現(xiàn)適度的雜散光校正，在普通屏幕和寬屏幕上都可得到很好的圖像。
以下說明垂直增益調(diào)節(jié)電路13和水平增益調(diào)節(jié)電路16應(yīng)用于前述寬屏幕的方法的具體實(shí)例。
(1)正常顯示模式設(shè)為正常顯示模式時(shí)，顯示圖像的寬高比為4∶3，等于原圖像的寬高比，因此垂直方向和水平方向的低通成分的提取增益應(yīng)設(shè)為相等的值。
(2)全顯示模式當(dāng)設(shè)定為全顯示模式時(shí)，如果首先用圖7所示的電路實(shí)現(xiàn)雜散光校正然后原圖像在水平方向以預(yù)定放大倍數(shù)放大，校正值本身也被放大，于是不能得到充分的校正效果，即無法達(dá)到我們的目的。在此情況下，水平方向低通成分的提取增益應(yīng)減小。換句話說，水平增益調(diào)節(jié)電路16的α值應(yīng)減小。這種方法可以不必更改水平低通濾波器14的脈沖響應(yīng)(濾波系數(shù))而獲得足夠的雜散光教正效果。
(3)縮放顯示模式當(dāng)設(shè)定為縮放顯示模式時(shí)，上述全顯示模式中圖像放大后的校正效果也發(fā)生在垂直方向上。在此情況下，垂直方向低通成分的提取增益應(yīng)減小。換句話說，垂直增益調(diào)節(jié)電路13的α值應(yīng)減小。這種方法可以不必更改垂直低通濾波器11的脈沖響應(yīng)(濾波系數(shù))而獲得足夠的雜散光教正效果。
(4)非線性顯示模式當(dāng)設(shè)定為非線性顯示模式時(shí)，圖像的放大是非線性的，由于圖像放大而形成的雜散光校正效果因此也是非線性的。在此情況下，低通成分的提取增益(垂直增益調(diào)節(jié)電路13和水平增益調(diào)節(jié)電路16的α值)應(yīng)根據(jù)圖像顯示位置所對(duì)應(yīng)的圖像放大情況作適當(dāng)改變。當(dāng)然，也可象先有技術(shù)一樣，在圖7所示電路的輸入側(cè)設(shè)置實(shí)現(xiàn)非線性顯示模式的非線性處理電路。
為了簡化LPF電路，上述實(shí)施例中的垂直延遲電路12和水平延遲電路17可以共享構(gòu)成垂直低通濾波器11和水平低通濾波器14的部分電路。
圖14示出圖7所示的垂直低通濾波器11結(jié)構(gòu)實(shí)例的電路圖。該垂直低通濾波器是12分支(Tap)FIR濾波器30和1分支IIR濾波器40級(jí)聯(lián)的裝置。
FIR濾波器30的組成包括11個(gè)級(jí)聯(lián)的延遲元件(線存儲(chǔ)器)31，它們以輸入信號(hào)IN為輸入；12個(gè)系數(shù)單元32，它們以輸入信號(hào)IN和各延遲元件31的輸出為輸入；11個(gè)加法器33，把這些系數(shù)單元32的各輸出相加；加法器33的輸出就是該FIR濾波器30的輸出。
IIR濾波器40組成包括兩個(gè)系數(shù)單元41和44，加法器42，和延遲元件43，這是一個(gè)線存儲(chǔ)器。系數(shù)單元41以FIR濾波器30的輸出作為輸入，并將其輸出提供給加法器42的一個(gè)輸入端。加法器42的輸出分成兩路，一路是垂直低通濾波器11的輸出OUT，另一路提供給延遲元件43。延遲元件43的輸出通過系數(shù)單元44提供給加法器42的另一個(gè)輸入端。
從第11個(gè)延遲元件的輸出M等效于一個(gè)延遲了垂直低通濾波器11進(jìn)行濾波處理所需時(shí)間間隔的信號(hào)。相應(yīng)地，用從第11個(gè)延遲元件的輸出M作為垂直延遲單元12的輸出就不再需要垂直延遲單元12了。
圖15示出圖7所示的水平低通濾波器14結(jié)構(gòu)實(shí)例的電路圖。該水平低通濾波器是一個(gè)有17-抽頭FIR濾波器50和1-抽頭IIR濾波器60相級(jí)聯(lián)的組件。
FIR濾波器50由以下部件構(gòu)成16個(gè)級(jí)聯(lián)的延遲元件(寄存器)51，它們以輸入信號(hào)IN為輸入；17個(gè)系數(shù)單元52，它們以輸入信號(hào)IN和各延遲元件51的輸出為輸入；16個(gè)加法器53，它們把這些系數(shù)單元52的各輸出相加；加法器53的輸出就是該FIR濾波器50的輸出。
IIR濾波器60由以下部件構(gòu)成兩個(gè)系數(shù)單元61和64；加法器62；以及延遲元件63。系數(shù)單元61以FIR濾波器50的輸出作為輸入，并將其輸出提供給加法器62的一個(gè)輸入端。加法器62的輸出被分路，一路是水平低通濾波器14的輸出OUT，另一路提供給延遲元件63。延遲元件63的輸出通過系數(shù)單元64提供給加法器62的另一個(gè)輸入端。
從第16個(gè)延遲元件的輸出M等效于一個(gè)延遲了水平低通濾波器14進(jìn)行濾波處理所需時(shí)間間隔的信號(hào)，相應(yīng)地，用第16個(gè)延遲元件的輸出M作為水平延遲單元15的輸出就不再需要水平延遲單元15了。
正像先有技術(shù)的圖像質(zhì)量改進(jìn)裝置利用可改變垂直低通濾波器和水平低通濾波器的濾波系數(shù)的元件一樣，上述本實(shí)施例的圖像質(zhì)量改進(jìn)裝置能夠在圖像在垂直和水平方向上都擴(kuò)展的寬屏幕顯示時(shí)獲得足夠的圖像質(zhì)量改進(jìn)效果。
另外，本實(shí)施例還可根據(jù)在寬屏幕顯示的放大情況來設(shè)定垂直增益調(diào)節(jié)電路和水平增益調(diào)節(jié)電路的α值，也可用于其他原因的圖像放大。特別是，當(dāng)根據(jù)諸如NTSC(全國電視制式委員會(huì))制式和PAL(逐行倒相制)制式等信號(hào)制式處理掃描行數(shù)的差異時(shí)，或?qū)Υ嬖谟懈鞣N顯示分辨率的計(jì)算機(jī)視頻信號(hào)作類似的圖像質(zhì)量校正時(shí)，均可使用本發(fā)明。
以上已具體說明了本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，這種說明僅是為了闡明的目的，應(yīng)理解在不背離以下權(quán)利要求的精神和范圍的情況下可進(jìn)行改變和更動(dòng)。
權(quán)利要求
1.一種圖像質(zhì)量改進(jìn)裝置，所述裝置具有二維低通濾波器，它以從視頻信號(hào)中獲得的亮度信號(hào)作為輸入，并對(duì)用此視頻信號(hào)顯示的圖像的垂直方向和水平方向提取所述亮度信號(hào)的低通成分；以及所述裝置在所述亮度信號(hào)上加上從所述亮度信號(hào)中減去由所述二維低通濾波器提取的所述低通成分而得到的邊緣信號(hào)；其中這樣構(gòu)成二維低通濾波器、使得所述垂直方向低通成分的提取增益和所述水平方向低通成分的提取增益均獨(dú)立可調(diào)。
2.如權(quán)利要求1所述的圖像質(zhì)量改進(jìn)裝置，其特征在于所述二維低通濾波器包括垂直低通濾波器，用來提取輸入的亮度信號(hào)的垂直方向上的低通成分；垂直延遲單元，用來接收已分路的所述輸入亮度信號(hào)作為輸入并對(duì)已分路的并接收了的所述輸入亮度信號(hào)延遲一個(gè)預(yù)定延遲時(shí)間間隔；垂直增益調(diào)節(jié)裝置，用來從已由所述垂直低通濾波器提取的垂直方向的低通成分和已由所述垂直延遲單元延遲的延遲亮度信號(hào)中獲得已經(jīng)過增益調(diào)節(jié)而成為預(yù)定增益的垂直低通成分；水平低通濾波器，它接收從所述垂直增益調(diào)節(jié)裝置輸出的且已提取了所述垂直低通成分的亮度信號(hào)作為輸入，并提取所述輸入的亮度信號(hào)的水平方向的低通成分；水平延遲單元，它接收從所述垂直增益調(diào)節(jié)裝置輸出并分路的亮度信號(hào)作為輸入，并對(duì)已分路并接收了的所述輸入亮度信號(hào)延遲一個(gè)預(yù)定延遲時(shí)間間隔；以及水平增益調(diào)節(jié)裝置，用來從所述水平低通濾波器提取的水平方向的低通成分和所述水平延遲單元延遲的延遲亮度信號(hào)中獲得已經(jīng)過增益調(diào)節(jié)而成為預(yù)定增益的水平低通成分。
3.如權(quán)利要求2所述的圖像質(zhì)量改進(jìn)裝置，其特征在于所述垂直低通濾波器和所述水平低通濾波器的濾波響應(yīng)特性是固定的。
4.如權(quán)利要求2所述的圖像質(zhì)量改進(jìn)裝置，其特征在于每一個(gè)所述垂直增益調(diào)節(jié)裝置和所述水平增益調(diào)節(jié)裝置各包括第一乘法器，用于把輸入的亮度信號(hào)乘以α；第二乘法器，用于把延遲的亮度信號(hào)乘以(1·α)；以及加法器，用于把所述第一和第二乘法器的輸出相加；其中α值設(shè)定在0和1之間。
5.如權(quán)利要求3所述的圖像質(zhì)量改進(jìn)裝置，其特征在于每一個(gè)所述垂直增益調(diào)節(jié)裝置和所述水平增益調(diào)節(jié)裝置各包括第一乘法器，用于把輸入的亮度信號(hào)乘以α；第二乘法器，用于把延遲的亮度信號(hào)乘以(1·α)；以及加法器，用于把所述第一和第二乘法器的輸出相加；其中α值設(shè)定在0和1之間。
6.如權(quán)利要求2所述的圖像質(zhì)量改進(jìn)裝置，其特征在于構(gòu)成所述垂直延遲單元的延遲元件與構(gòu)成所述垂直低通濾波器的延遲元件是共用的。
7.如權(quán)利要求2所述的圖像質(zhì)量改進(jìn)裝置，其特征在于構(gòu)成所述水平延遲單元的延遲元件與構(gòu)成所述水平低通濾波器的延遲元件是共用的。
8.一種圖像質(zhì)量改進(jìn)方法，所述方法包括第一步對(duì)用視頻信號(hào)顯示的圖像的垂直方向和水平方向提取從該視頻信號(hào)中獲得的亮度信號(hào)的低通成分；以及第二步從所述亮度信號(hào)中減去由所述第一步提取的低通提取信號(hào)而得到邊緣信號(hào)并將所獲得的邊緣信號(hào)加到所述亮度信號(hào)上；其中在所第一步中所述垂直方向低通成分的提取增益和所述水平方向低通成分的提取增益均獨(dú)立可調(diào)。
9.如權(quán)利要求8所述的圖像質(zhì)量改進(jìn)方法，其特征在于所述第一步包括以下步驟提取亮度信號(hào)垂直方向的低通成分，并從所述提取的垂直方向的低通成分和其中所述亮度信號(hào)已延遲了預(yù)定時(shí)間間隔的第一延遲亮度信號(hào)中獲得已經(jīng)過增益調(diào)節(jié)而成為預(yù)定增益的垂直低通成分；以及接收已從中提取所述垂直低通成分的亮度信號(hào)作為輸入；提取輸入的亮度信號(hào)水平方向的低通成分；以及從所述提取的水平方向低通成分和其中所述輸入亮度信號(hào)已延遲了預(yù)定時(shí)間間隔的第二延遲亮度信號(hào)中獲得已經(jīng)過增益調(diào)節(jié)而成為預(yù)定增益的水平低通成分。
全文摘要
一種圖象質(zhì)量改進(jìn)裝置具有二維低通濾波器，該二維低通濾波器以從視頻信號(hào)中獲得的亮度信號(hào)Y
文檔編號(hào)G09G5/36GK1400821SQ021273
公開日2003年3月5日 申請(qǐng)日期2002年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月30日
發(fā)明者小林巳千男 申請(qǐng)人:日本電氣視象技術(shù)株式會(huì)社