專利名稱：：圖象處理系統(tǒng)反差擴(kuò)展設(shè)備中直方圖均衡化方法及部件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及使用直方圖以增加諸如電視、盒式錄象機(jī)、攝象機(jī)、大門對講機(jī)或保安攝象機(jī)的圖象處理系統(tǒng)中的圖象信號的反差擴(kuò)展設(shè)備，尤其涉及一種用于在反差擴(kuò)展設(shè)備對圖象屏幕進(jìn)行直方圖均衡化的直方圖均衡化方法及設(shè)備。圖象處理系統(tǒng)利用直方圖均衡化方法來擴(kuò)大圖象的動(dòng)態(tài)范圍以便擴(kuò)展圖象的反差。這里，圖象的動(dòng)態(tài)范圍是構(gòu)成該圖象的象素值中最亮的象素值和最暗的象素值的比。隨著動(dòng)態(tài)范圍增大，反差擴(kuò)展。作為一種常規(guī)直方圖均衡化方法，有全局直方圖均衡化方法。如在由A.F.Jain(Prentice-Hall出版社，1989)著的“數(shù)字圖象處理基礎(chǔ)”一書的第241至242頁中所詳細(xì)說明的，當(dāng)把上述全局直方圖均衡化方法施加到整個(gè)圖象上時(shí)，具有高出現(xiàn)頻率亮度的象素區(qū)域的反差被極大的擴(kuò)展。但是，具有低出現(xiàn)頻率的圖象區(qū)域的反差實(shí)際上相對于原始圖象的反差被減弱。從而，當(dāng)?shù)皖l度象素含有重要信息時(shí)，該信息會(huì)被嚴(yán)重地退化。從而，當(dāng)用常規(guī)直方圖均衡化方法對整個(gè)圖象進(jìn)行直方圖均衡化時(shí)，會(huì)丟失信息。本發(fā)明的第一個(gè)目的是提供一種直方圖均衡化方法，用于把整個(gè)圖象屏幕劃分成彼此重疊的窗口對直方圖均衡化，以便防止低頻度信息的丟失。本發(fā)明的第二個(gè)目的是提供一種直方圖均衡化方法，以利用從先前窗口得到的直方圖對當(dāng)前窗口進(jìn)行直方圖均衡化，從而減少該直方圖均衡化方法中所執(zhí)行的操作次數(shù)。本發(fā)明的第三個(gè)目的是提供一種執(zhí)行第一個(gè)目的的直方圖均衡化方法的直方圖均衡化設(shè)備。本發(fā)明的第四個(gè)目的是提供一種執(zhí)行第二個(gè)目的的直方圖均衡化方法的直方圖均衡化設(shè)備。為了實(shí)現(xiàn)第一個(gè)目的，提供如權(quán)利要求1的方法。把圖象屏幕劃分成相重疊的窗口以進(jìn)行直方圖均衡化，來防止低頻度象素的反差的退化。為了實(shí)現(xiàn)第二個(gè)目的，提供如權(quán)利要求9的方法。利用根據(jù)先前窗口的直方圖獲取根據(jù)當(dāng)前窗口的直方圖，從而可減少計(jì)算量。為了實(shí)現(xiàn)第三個(gè)目的，提供如權(quán)利要求16的方法。為進(jìn)行直方圖均衡化把圖象屏幕劃分成重疊的窗口，以防止低頻度象素的反差的退化。象素?cái)?shù)據(jù)在作為一個(gè)地址輸入到查找表中以輸出直方圖均衡化值之前先被低通濾波來除掉均衡化噪聲或熱噪聲。從而，可以得到優(yōu)質(zhì)的圖象。為了實(shí)現(xiàn)第四個(gè)目的，提供如權(quán)利要求22的方法。利用根據(jù)先前窗口的直方圖獲取根據(jù)當(dāng)前窗口的直方圖，從而可減少計(jì)算量。通過參照附圖對本發(fā)明的最佳實(shí)施方式詳細(xì)說明，附圖是圖1是一個(gè)流程圖，說明根據(jù)本發(fā)明的一種最佳實(shí)施方式的直方圖均衡化方法；圖2是一個(gè)流程圖，說明根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式的直方圖均衡化方法；圖3顯示示范性均衡化圖象屏幕的一部分；圖4是根據(jù)本發(fā)明的最佳實(shí)施方式的直方圖均衡化設(shè)備的方框圖；以及圖5是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式的直方圖均衡化設(shè)備的方框圖。參照圖1，根據(jù)本發(fā)明的一種直方圖均衡化方法包括準(zhǔn)備直方圖均衡化及施加窗口的步驟10及12，獲得直方圖的步驟14及16，通過計(jì)算變換函數(shù)根據(jù)預(yù)定數(shù)量的象素得到均衡化值的步驟18、20、22及24，以及基于窗口是否為最后一個(gè)窗口移動(dòng)窗口或者確定直方圖均衡化值的步驟26、28及30。首先，在步驟10進(jìn)行直方圖均衡化的準(zhǔn)備。讓我們把在A×B(列數(shù)×行數(shù))圖象屏幕上要直方圖均衡化的圖象屏幕定義為“均衡化圖象屏幕”。此時(shí)，判定均衡化圖象屏幕的尺寸N×M(列數(shù)×行數(shù))為整個(gè)圖象屏幕還是為部分圖象屏幕。也就是說，判定是對整個(gè)圖象屏幕進(jìn)行直方圖均衡化還是對圖象屏幕部分地進(jìn)行均衡化。從例如11×11到41×41的尺寸中選擇窗口的尺寸P×Q(列數(shù)×行數(shù))來覆蓋均衡化圖象屏幕。窗口移動(dòng)的象素?cái)?shù)(F)是按一個(gè)小于P的值確定的，即，確定F以使沒有移動(dòng)的窗口覆蓋著移動(dòng)的窗口。在步驟10，按下述式1確定覆蓋均衡化圖象屏幕的窗口數(shù)(C)C=D&CenterDot;E=(1+M-PF)&CenterDot;(NQ)=MP&CenterDot;(1+N-QF)&CenterDot;&CenterDot;&CenterDot;(1)]]>其中D和E分別為均衡化圖象屏幕的水平和垂直列數(shù)。在步驟10之后，在步驟12施加覆蓋均衡化圖象屏幕的第一窗口。接著，在步驟14和16，獲取在第一窗口中包含的從第一到第(P×Q)個(gè)象素?cái)?shù)據(jù)的第一直方圖。假定每個(gè)象素可以具有K個(gè)不同亮度等級中的一個(gè)等級，在步驟14檢測(P×Q)個(gè)象素中的每個(gè)象素的亮度等級。接著，在步驟16，計(jì)算K個(gè)不同亮度等級的每個(gè)等級的頻率并且把計(jì)算出的值確定為第一直方圖。然后，利用步驟18中的第一直方圖獲得第一變換函數(shù)。即，在一個(gè)X-Y坐標(biāo)系統(tǒng)里，X軸代表亮度，Y軸代表累積的頻率。當(dāng)沿X軸方向進(jìn)行時(shí)K個(gè)頻率得到累積，以得到在X-Y坐標(biāo)系中表達(dá)的第一函數(shù)。接著，把第一函數(shù)的Y軸劃分成相等的K個(gè)不同的亮度等級，從而得到X軸代表亮度和Y軸代表劃分后的亮度等級的第一變換函數(shù)。在步驟18之后，在步驟20至24中利用變換函數(shù)得到根據(jù)第一窗口所包含的象素中的T個(gè)象素的直方圖均衡化值。此時(shí)，T個(gè)象素包括在和相鄰的第二窗口重疊的部分里。首先，在步驟20得到第一窗口中所包含的每個(gè)象素的均衡化值。即，當(dāng)用每個(gè)象素的象素?cái)?shù)據(jù)替代變換函數(shù)的X時(shí)，得到用K個(gè)不同亮度等級表達(dá)的均衡化值。接著，在步驟22和24中，得到作為第一窗口的第一直方圖均衡化值的對應(yīng)于第一窗口的所有象素的均衡化值之中的相應(yīng)的T個(gè)象素的均衡化值。也就是說，在圖象數(shù)據(jù)是通過MPEG壓縮的情況下，K個(gè)象素的象素?cái)?shù)據(jù)在步驟22中被低通濾波。因?yàn)橛捎诜床顢U(kuò)展通過MPEG壓縮并且以后復(fù)原的數(shù)據(jù)可能含有放大的量化噪聲，執(zhí)行步驟22以去掉放大的量化噪聲。即使圖象數(shù)據(jù)沒有通過MPEG壓縮和復(fù)原，可以通過低通濾波去掉熱噪聲。接著，在步驟24，得到對應(yīng)于T個(gè)象素的濾波數(shù)據(jù)的由步驟20得到的均衡化值之中的T個(gè)第一直方圖均衡化值。在步驟24之后，步驟26中判定覆蓋均衡化圖象屏幕的窗口是否是第C個(gè)窗口。因?yàn)楦采w著均衡化圖象屏幕的當(dāng)前窗口是第一窗口，在步驟28沿水平或垂直方向按F個(gè)象素移動(dòng)第一窗口。接著，假定移動(dòng)后的第一窗口是第二窗口，在步驟12把第二窗口施加到均衡化圖象屏幕上。通常，窗口自左向右和自頂?shù)降赘采w均衡化圖象屏幕，以便有效地存儲和管理象素。在步驟12之后，以類似于第一直方圖和第一變換函數(shù)的方式在步驟14、16、18、20、22和24中得到第二直方圖均衡化值。然后，在步驟26中，判定覆蓋均衡化圖象屏幕的窗口是否是最后的第C個(gè)窗口。當(dāng)通過重復(fù)上述步驟得到第C個(gè)直方圖均衡化值時(shí)，即當(dāng)覆蓋均衡化圖象屏幕的窗口是第C個(gè)窗口時(shí)，在步驟30，把第一到第C個(gè)直方圖均衡化值確定為均衡化圖象屏幕的直方圖均衡化值?，F(xiàn)參照圖2說明根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式的直方圖均衡化方法。參見圖2，根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式的直方圖均衡化方法包括準(zhǔn)備直方圖均衡化和施加窗口的步驟40及42；基于窗口的類型不同地得到直方圖的步驟44、46、48及50；通過得到變換函數(shù)根據(jù)每個(gè)窗口得到T個(gè)直方圖均衡化值的步驟52、54、56及58；以及取決于覆蓋均衡化圖象屏幕的窗口是否是最后一個(gè)窗口，移動(dòng)窗口或者確定所有直方圖均衡化值的步驟60、62及64。圖2中所示的步驟40和42和圖1中所示的步驟10和12相同。包含著均衡化圖象屏幕的最左列或最上行的象素的窗口稱為邊界窗口。其它窗口被定義為非邊界窗口。在步驟42之后，步驟44中判定覆蓋著當(dāng)前均衡化圖象屏幕的窗口是邊界窗口還是非邊界窗口。若覆蓋當(dāng)前均衡化圖象屏幕的窗口是邊界窗口，在步驟46中通過步驟14和16的方法得到根據(jù)包含在該邊界窗口中的所有象素的直方圖。但是，若覆蓋當(dāng)前均衡化圖象屏幕的窗口是非邊界窗口時(shí)，在步驟48和50中按如下得到該非邊界窗口的直方圖。當(dāng)把該非邊界窗口之前的窗口稱為先前窗口時(shí)，分別得到第一想象的直方圖和第二想象的直方圖，第一想象的直方圖是根據(jù)不和先前窗口的象素重疊的非邊界窗口的象素的，而第二想象的直方圖是根據(jù)和非邊界窗口的象素重疊的先前窗口的象素的。即，在步驟48中，得到作為想象的直方圖的根據(jù)包含在先前和當(dāng)前窗口的所有象素之中的不重疊象素的直方圖。接著，在步驟50中，把第一想象的直方圖增添到先前窗口的直方圖上，并從先前窗口的直方圖中減去第二想象的直方圖，相加和相減的結(jié)果充當(dāng)非邊界窗口的直方圖。在步驟46或50之后，以和步驟18至30相同的方式在步驟52至64得到每個(gè)窗口的直方圖均衡化值，并把所有得到的直方圖均衡化值確定為均衡化圖象屏幕的直方圖均衡化值。取決于當(dāng)前窗口是邊界窗口還是非邊界窗口，上述的變量T具有不同的值。即，當(dāng)前窗口是非邊界窗口時(shí)T要比當(dāng)前窗口是邊界窗口時(shí)要小。圖3表示一個(gè)示范性均衡化圖象屏幕的一部分，以解釋根據(jù)本發(fā)明的均衡化圖象屏幕的直方圖均衡化方法。為了促進(jìn)理解本發(fā)明，下面將說明圖1和圖2的各個(gè)中所執(zhí)行的直方圖均衡化處理。假定窗口尺寸為3×3，窗口沿水平方向移動(dòng)，每次窗口移動(dòng)一個(gè)象素，并且作為可能的亮度等級數(shù)目K為10。如圖3中所示，均衡化圖象屏幕的一部分70劃分成用虛線表示的第一窗口72和用實(shí)線表示的第二窗口74。第一和第二窗口72和74共同擁有亮度等級分別為6、2、1、9、4和2的重疊象素。這里，第一和第二窗口72和74包含的各個(gè)象素具有從0到9的亮度等級中的一個(gè)等級。當(dāng)通過圖1中所示的方法得到第一窗口72的第一直方圖和第一變換函數(shù)以及第二窗口74的第二直方圖和第二變換函數(shù)時(shí)，下面的表1是作為一個(gè)例子得到的。表1</tables>但是，為了利用圖2中所示的方法得到第一和第二窗口的直方圖，首先按和圖1的方法相同的方式得到邊界窗口的第一窗口的第一直方圖，并給出和表1中相同的結(jié)果。然后，從第一直方圖中減去不和非邊界窗口的第二窗口74重疊的第一窗口72的象素?cái)?shù)據(jù)3、7和8的出現(xiàn)頻率。把不和第一窗口72重疊的第二窗口74的象素?cái)?shù)據(jù)5、2和7的出現(xiàn)頻率增添到第一直方圖中。這樣，可以得到表1中所示的第二窗口的第二直方圖，但是操作次數(shù)較少。通過圖1或2所示的方法得到第一和第二直方圖之后，利用得到的第一和第二直方圖獲得變換函數(shù)。之后，利用變換函數(shù)得到根據(jù)第一窗口72的中心處的T個(gè)象素的直方圖均衡化值。利用變換函數(shù)得到根據(jù)第二窗口74的中心處的T個(gè)象素的直方圖均衡化值。在本例中，T＝1，第一窗口72的T個(gè)象素僅由亮度等級為2的中央象素構(gòu)成。類似地，在第二窗口74中，只利用亮度等級為4的中央象素。此時(shí)，利用第一窗口72的第一變換函數(shù)得到根據(jù)象素?cái)?shù)據(jù)3、7、6、8和1的直方圖均衡化值。下面參照根據(jù)本發(fā)明的直方圖均衡化設(shè)備的結(jié)構(gòu)和操作。圖4是根據(jù)本發(fā)明的最佳實(shí)施方式執(zhí)行圖1中所示的直方圖均衡化方法的直方圖均衡化設(shè)備的方框圖。該設(shè)備包括圖象數(shù)據(jù)存儲部件80，直方圖運(yùn)算部件82，均衡化值生成部件88，均衡化值存儲部件100和控制器102。直方圖運(yùn)算部件82由比較器84和計(jì)數(shù)器86構(gòu)成。均衡化值生成部件88由累加器90、變換函數(shù)部件92、查找表(LUT)94、低通濾波器(LPF)96和開關(guān)98構(gòu)成。圖4中所示的圖象數(shù)據(jù)存儲部件80存儲由(A×B)個(gè)象素構(gòu)成的亮度信號的數(shù)字圖象數(shù)據(jù)，并且按幀或字段為單位的形式經(jīng)輸入端口IN1接收。圖象數(shù)據(jù)存儲部件80響應(yīng)控制器102生成的第一地址信號AD1輸出一個(gè)窗口中所包括的各個(gè)象素的第一象素?cái)?shù)據(jù)，并且響應(yīng)控制器102生成的第二地址信號AD2輸出該窗口所包括的所有象素之中的T個(gè)象素的第二象素?cái)?shù)據(jù)。直方圖運(yùn)算部件82檢測從圖象數(shù)據(jù)存儲部件80輸出的第一象素?cái)?shù)據(jù)的象素亮度等級，從檢測出的亮度等級計(jì)算K個(gè)不同亮度等級的每個(gè)等級的出現(xiàn)頻率，并且把計(jì)算值作為直方圖輸出。為此，比較器84把輸入的第一象素?cái)?shù)據(jù)和K個(gè)各對應(yīng)于亮度的不同比較值進(jìn)行比較，并且輸出K個(gè)比較結(jié)果作為計(jì)數(shù)器86的第一到第K個(gè)計(jì)數(shù)控制信號。計(jì)數(shù)器86包括K個(gè)計(jì)數(shù)器，它們用于對第一到第K個(gè)計(jì)數(shù)控制信號進(jìn)行計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)器86輸出響應(yīng)控制器102輸出的控制信號CO經(jīng)計(jì)數(shù)得到的一個(gè)值，作為輸出到均衡化值生成部件88中的累加器90的直方圖。在此刻，當(dāng)各個(gè)窗口的所有象素已和K個(gè)比較值比較時(shí)控制器102生成控制信號CO。均衡化值生成部件88累計(jì)計(jì)數(shù)器86輸出的直方圖，利用該累計(jì)值計(jì)算一個(gè)窗口中所包含的所有象素的直方圖均衡化值，并且響應(yīng)從圖象數(shù)據(jù)存儲部件80接收的第二象素?cái)?shù)據(jù)輸出T個(gè)對應(yīng)的直方圖均衡化值。為此，累加器90接收最終的計(jì)數(shù)值即直方圖，并且累計(jì)各種亮度等級的出現(xiàn)頻率。變換函數(shù)部件92獲取預(yù)定的函數(shù)，該函數(shù)的Y軸代表累加器90累計(jì)的值而X軸代表X-Y坐標(biāo)系統(tǒng)中的K個(gè)亮度等級。變換函數(shù)部件92通過把預(yù)定函數(shù)的Y軸上的最大和最小累計(jì)值間的區(qū)段劃分成K個(gè)相等的部分生成變換函數(shù)，通過乘法和除法完成廣義的變換函數(shù)，并且把完成的結(jié)果輸出為根據(jù)各窗口的各個(gè)象素的直方圖均衡化值。LUT94把變換函數(shù)部件92輸出的直方圖均衡化值作為數(shù)據(jù)存儲到對應(yīng)于LUT94的各地址的K個(gè)亮度等級中，并且根據(jù)對應(yīng)于LUT94的地址的第二象素?cái)?shù)據(jù)把所存儲的直方圖均衡化值之中的T個(gè)象素輸出到均衡化值存儲部件100。此刻，出于上面所說明的原因，通過低通濾波器(LPF)96選擇性地對第二象素?cái)?shù)據(jù)濾波，并且把濾波后的第二象素?cái)?shù)據(jù)施加到開關(guān)98上。根據(jù)控制器102輸出的切換信號，開關(guān)98向LUT94輸出濾波后的第二象素?cái)?shù)據(jù)或者未經(jīng)濾波的第二象素?cái)?shù)據(jù)，控制器102控制開關(guān)98以便當(dāng)經(jīng)輸入端口IN2的圖象數(shù)據(jù)輸入是經(jīng)MPEG壓縮后的恢復(fù)數(shù)據(jù)時(shí)選擇濾波后的第二象素?cái)?shù)據(jù)。均衡化值存儲部件100存儲從均衡化值生成部件88每次順序接收的T個(gè)直方圖均衡化值，并且響應(yīng)均衡化值輸出控制信號經(jīng)輸出端口輸出C×T個(gè)作為經(jīng)輸入端口IN1輸入的圖象數(shù)據(jù)的直方圖均衡化值的直方圖均衡化值?？刂破?02經(jīng)輸入端口IN2接收諸如要被直方圖均衡化的圖象屏幕的尺寸、為覆蓋圖象屏幕窗口的移動(dòng)方向(即，水平或垂直)，窗口移動(dòng)的象素?cái)?shù)目以及窗口尺寸等信息?？刂破?02根據(jù)輸入信息生成第一地址信號AD1，并根據(jù)要從每個(gè)窗口中提取的直方圖均衡化值的數(shù)量(T)生成第二地址信號AD2。圖5是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式執(zhí)行圖2中所示直方圖均衡化方法的直方圖均衡化設(shè)備的方框圖。該設(shè)備包括圖象數(shù)據(jù)存儲部件120、直方圖運(yùn)算部件122、均衡化值生成部件128、均衡化值存儲器部件140以及控制器142。均衡化值生成部件128包括累加器130、變換函數(shù)部件132、LUT134、低通濾波器136以及開關(guān)138。圖5中所示的圖象數(shù)據(jù)存儲部件120存儲經(jīng)輸入端口IN1輸入的并以幀或字段為單位由A×B個(gè)象素構(gòu)成的圖象數(shù)據(jù)。圖象數(shù)據(jù)存儲部件120響應(yīng)控制器142生成的第一地址信號AD1輸出根據(jù)邊界窗口中所包括的所有象素的第一象素?cái)?shù)據(jù)，例如，圖3中所示的第一窗口72中包括的數(shù)據(jù)3、6、9、7、2、4、8、1和2。替代地，圖象數(shù)據(jù)存儲部件120響應(yīng)第二地址信號AD2輸出根據(jù)非邊界窗口所含有的象素之中的不和先前窗口重疊的象素的第二象素?cái)?shù)據(jù)，例如，圖3中所示的第二窗口74的數(shù)據(jù)5、2和7。而且，圖象數(shù)據(jù)存儲部件120還響應(yīng)第二地址信號AD2輸出根據(jù)邊界窗口所包含的象素之中不和相繼的非邊界窗口重疊的象素的第三象素?cái)?shù)據(jù)，例如，圖3中所示的第一窗口72的數(shù)據(jù)3、7和8。替代地，圖象數(shù)據(jù)存儲部件120響應(yīng)控制器142輸出的第三地址信號AD3輸出根據(jù)各個(gè)窗口包含的象素之中作為LUT134中的地址的T個(gè)象素的第四象素?cái)?shù)據(jù)。直方圖運(yùn)算部件122響應(yīng)第一控制信號C1生成由圖象數(shù)據(jù)存儲部件120輸出的第一象素?cái)?shù)據(jù)的直方圖，響應(yīng)作為上/下計(jì)數(shù)控制信號的第二控制信號C2對先前生成的直方圖加/減由第二和第三象素?cái)?shù)據(jù)生成的想象直方圖，并且把加或減的結(jié)果作為直方圖輸出。為此，比較器124把第一象素?cái)?shù)據(jù)或者第二和第三象素?cái)?shù)據(jù)和K個(gè)各代表一個(gè)亮度等級的比較值進(jìn)行比較，并輸出K個(gè)比較結(jié)果。通過把前一窗口的最終計(jì)數(shù)值(即，直方圖)作為初始值，計(jì)數(shù)器126的值響應(yīng)第一控制信號C1遞增K個(gè)比較結(jié)果的各個(gè)結(jié)果，響應(yīng)第二控制信號C2遞增或遞減K個(gè)比較結(jié)果的各個(gè)結(jié)果，并且響應(yīng)由控制器142輸出的控制信號C3把最終計(jì)數(shù)值作為直方圖輸出到均衡化值生成部件128。這里，根據(jù)諸如要被直方圖均衡化的圖象屏幕的尺寸、窗口為覆蓋圖象屏幕的移動(dòng)方向、窗口移動(dòng)的象素個(gè)數(shù)和窗口尺寸的信息，控制器142在被直方圖均衡化的窗口是邊界窗口時(shí)生成第一地址信號AD1，并在該窗口為非邊界窗口時(shí)生成第二地址信號AD2。而且，當(dāng)從圖象數(shù)據(jù)存儲部件120輸出第一或第二象素?cái)?shù)據(jù)時(shí)控制器140輸出上計(jì)數(shù)控制信號，當(dāng)輸出第三象素?cái)?shù)據(jù)時(shí)控制器140輸出下計(jì)數(shù)控制信號。這里，上或下計(jì)數(shù)控制信號是作為第二控制信號輸出的。控制器142在第二和第三象素?cái)?shù)據(jù)的所有象素都已在比較器124中比較后生成第三控制信號C3，根據(jù)圖象數(shù)據(jù)的類型生成第四控制信號C4，并且根據(jù)C和K生成用于控制均衡化值存儲部件140的輸出的第五控制信號C5。圖5中所示的均衡化值生成部件128和均衡化值存儲部件140的操作和圖4中所示的對應(yīng)部件的操作相同。如上面所說明，在根據(jù)本發(fā)明的用于圖象處理系統(tǒng)的反差擴(kuò)展設(shè)備中，本直方圖均衡化方法和設(shè)備通過把圖象屏幕劃分成重疊的窗口進(jìn)行直方圖均衡化。這樣，可以防止不頻繁出現(xiàn)的象素的反差的丟失。選擇性地在整個(gè)圖象屏幕上或者它的一部分上進(jìn)行直方圖均衡化，從而改進(jìn)了整個(gè)或部分圖象的品質(zhì)退化。窗口的尺寸以及窗口移動(dòng)的象素?cái)?shù)是可變的，因此可以自由地控制直方圖均衡化的運(yùn)行時(shí)間以及圖象信號的改進(jìn)程度。利用根據(jù)先前窗口的直方圖得到根據(jù)當(dāng)前窗口的直方圖，從而減少了計(jì)算量。因?yàn)榘训屯V波后的象素?cái)?shù)據(jù)用作為輸出直方圖均衡化值的查找表地址，放大的熱噪聲或量化噪聲被去掉，從而得到品質(zhì)優(yōu)良的圖象。權(quán)利要求1.一種直方圖均衡化方法，用于在圖象處理系統(tǒng)中的反差擴(kuò)展設(shè)備對圖象屏幕進(jìn)行直方圖均衡化，所述方法包括步驟(a)確定為被直方圖均衡化的所述圖象屏幕的一部分的均衡化圖象屏幕的尺寸，確定覆蓋所述均衡化圖象屏幕的窗口的尺寸，和確定所述窗口所移動(dòng)的象素?cái)?shù)；(b)若第一次執(zhí)行步驟(b)，把窗口施加到所述均衡化圖象屏幕內(nèi)的初始位置，若非第一次，把窗口施加到移動(dòng)后的位置上；(c)得到所述施加窗口中所有象素的直方圖；(d)得到來自所述直方圖的變換函數(shù)；(e)利用所述變換函數(shù)，得到根據(jù)所述窗口包含的象素之中的預(yù)定數(shù)量的象素的直方圖均衡化值；(f)判定所述窗口是否占據(jù)所述均衡化屏幕的最后位置；(g)若所述窗口不占據(jù)該最后位置，按所述窗口移動(dòng)的象素?cái)?shù)量移動(dòng)窗口位置并且返回所述步驟(b)；以及(h)若所述窗口占據(jù)著該最后位置，把所述步驟(e)中得到的所有所述直方圖均衡化值確定為所述均衡化圖象屏幕的直方圖均衡化值，其中，移動(dòng)所述窗口位置之后所施加的窗口和移動(dòng)所述窗口位置之前所施加的窗口按預(yù)定的部分相重疊，并且在所述重疊部分中包括所述預(yù)定數(shù)量的象素。2.按照權(quán)利要求1的方法，其中所述步驟(c)包括步驟檢測所述施加的窗口中包含的所有象素的亮度；以及計(jì)算所檢測的亮度中每個(gè)亮度等級的出現(xiàn)頻率，并且把所述計(jì)算的頻率確定為所述直方圖。3.按照權(quán)利要求1的方法，其中所述均衡化圖象屏幕是整個(gè)所述圖象屏幕。4.按照權(quán)利要求1的方法，其中所述均衡化圖象屏幕是一部分所述圖象屏幕。5.按照權(quán)利要求1的方法，其中所述窗口沿所述均衡化圖象屏幕的水平方向移動(dòng)。6.按照權(quán)利要求1的方法，其中所述窗口沿所述均衡化圖象屏幕的垂直方向移動(dòng)。7.按照權(quán)利要求1的方法，其中所述步驟(e)包括步驟(e1)利用所述變換函數(shù)得到對應(yīng)于各亮度等級的均衡化值，各個(gè)亮度等級表示各個(gè)所述象素的亮度；以及(e2)取決于各自的預(yù)定數(shù)量的象素，得到通過利用所述變換函數(shù)得到的所述均衡化值之中的分別對應(yīng)于預(yù)定數(shù)量的象素的均衡化值的所述直方圖均衡化值。8.按照權(quán)利要求7的方法，其中所述步驟(e2)包括步驟對所述預(yù)定數(shù)量的象素的象素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行低通濾波；以及基于所述濾波后的象素?cái)?shù)據(jù)得到所述均衡化值之中的所述直方圖均衡化值。9.一種直方圖均衡化方法，用于在圖象處理系統(tǒng)的反差擴(kuò)展設(shè)備中對圖象屏幕進(jìn)行直方圖均衡化，所述方法包括步驟(a)確定為被直方圖均衡化的所述圖象屏幕的一部分的均衡化圖象屏幕的尺寸，確定覆蓋所述均衡化圖象屏幕的窗口的尺寸，和確定所述窗口所移動(dòng)的象素?cái)?shù)；(b)若第一次執(zhí)行步驟(b)，把窗口施加到所述均衡化圖象屏幕內(nèi)的初始位置，若非第一次，把窗口施加到移動(dòng)后的位置上；(c)判定所述施加的窗口是否是包括著均衡化圖象屏幕的邊緣上的象素的邊界窗口還是僅包括著均衡化圖象屏幕的內(nèi)部中的象素的非邊界窗口。(d)若所述施加的窗口是邊界窗口，得到所述施加的窗口內(nèi)所包含的所有象素的直方圖；(e)若所述施加的窗口是非邊界窗口，得到不和先前位置上的先前窗口重疊的象素的第一想象的直方圖，這些不重疊的象素存在于當(dāng)前位置上的非邊界窗口里，并且得到不和當(dāng)前位置上的所述窗口重疊的象素的第二想象的直方圖，這些不重疊的象素存在于先前位置上的所述先前的窗口中；(f)把所述第一想象的相方圖增添到所述先前窗口的直方圖中，并且從所述先前窗口的直方圖中減掉所述第二想象的直方圖，以得到所述非邊界窗口的直方圖；(g)從步驟(d)中或步驟(e)中得到的所述直方圖得到變換函數(shù)；(h)利用所述變換函數(shù)，根據(jù)包含在所述施加的窗口的象素之中的預(yù)定數(shù)量的象素得到直方圖均衡化值；(i)判定所述窗口是否占據(jù)所述均衡化圖象屏幕中的最后位置；(j)若所述施加的窗口不占據(jù)該最后位置，按所述窗口移動(dòng)的象素?cái)?shù)量移動(dòng)窗口位置并且返回到所述步驟(b)；以及(k)若所述窗口占據(jù)著該最后位置，把所述步驟(h)中得到的所有所述直方圖均衡化值確定為所述均衡化圖象屏幕的直方圖均衡化值，其中，當(dāng)前位置上的所述窗口和所述先前窗口的預(yù)定部分重疊，并且所述預(yù)定數(shù)量的象素包含在所述重疊的部分中。10.按照權(quán)利要求9的方法，其中所述均衡化圖象屏幕是整個(gè)所述圖象屏幕。11.按照權(quán)利要求9的方法，其中所述均衡化圖象屏幕是部分所述圖象屏幕。12.按照權(quán)利要求9的方法，其中所述窗口在所述均衡化圖象屏幕上沿水平方向移動(dòng)。13.按照權(quán)利要求9的方法，其中所述窗口在所述均衡化圖象屏幕上沿垂直方向移動(dòng)。14.按照權(quán)利要求9至13的方法，其中所述步驟(h)包括步驟(h1)利用所述變換函數(shù)得到對應(yīng)于各亮度等級的均衡化值，各個(gè)亮度等級表示各個(gè)所述象素的亮度；以及(h2)取決于各自的預(yù)定數(shù)量的象素，得到通過利用所述變換函數(shù)得到的所述均衡化值之中的所述直方圖均衡化值。15.按照權(quán)利要求14的方法，其中所述步驟(h2)包括步驟對所述預(yù)定數(shù)量的象素進(jìn)行低通濾波；以及對應(yīng)所述濾波后的象素?cái)?shù)據(jù)，得到所述均衡化值之中的所述直方圖均衡化值。16.一種直方圖均衡化設(shè)備，用于在圖象處理系統(tǒng)的反差擴(kuò)展設(shè)備對圖象屏幕的圖象數(shù)據(jù)進(jìn)行直方圖均衡化，所述設(shè)備包括一個(gè)圖象數(shù)據(jù)存儲部件，用于存儲所述圖象數(shù)據(jù)，用于響應(yīng)第一地址信號輸出代表窗口中所包含的象素的第一象素?cái)?shù)據(jù)，以及用于響應(yīng)第二地址信號輸出代表所述象素之中的第一預(yù)定數(shù)量的象素的第二象素?cái)?shù)據(jù)；一個(gè)直方圖運(yùn)算部件，用于接收所述第一象素?cái)?shù)據(jù)并生成直方圖；一個(gè)均衡化值生成部件，用于累計(jì)所述直方圖中所含有的出現(xiàn)頻率，并且用于把利用所述累計(jì)值計(jì)算的所述第一象素?cái)?shù)據(jù)的均衡化值之中的所述預(yù)定數(shù)量的均衡化值輸出為響應(yīng)所述第二象素?cái)?shù)據(jù)的直方圖均衡化值；一個(gè)均衡化值存儲部件，用于存儲所述直方圖均衡化值并且用于把所有的所述被存儲的直方圖均衡化值輸出為所述圖象數(shù)據(jù)的直方圖均衡化值；以及一個(gè)控制器，用于根據(jù)所述窗口所移動(dòng)的象素?cái)?shù)以及所述窗口的尺寸生成第一地址信號，并且用于根據(jù)所述第一預(yù)定的數(shù)量生成所述第二地址。17.按照權(quán)利要求16的設(shè)備，其中所述直方圖運(yùn)算部件包括一個(gè)比較器，用于把所述第一象素?cái)?shù)據(jù)和第二預(yù)定數(shù)量的各代表著亮度等級的比較值進(jìn)行比較，并且輸出所述第二預(yù)定數(shù)量的比較結(jié)果；以及一個(gè)計(jì)數(shù)器，用于對所述第二預(yù)定數(shù)量的比較結(jié)果進(jìn)行計(jì)數(shù)，并且用于響應(yīng)控制信號把所述計(jì)數(shù)的結(jié)果作為所述直方圖輸出到所述均衡化值生成部件，其中，當(dāng)所述比較器完成對所述第一象素?cái)?shù)據(jù)的所有象素的比較時(shí)，所述控制器輸出所述控制信號。18.按照權(quán)利要求16的設(shè)備，其中所述控制器根據(jù)被直方圖均衡化的所述圖象屏幕的尺寸輸出所述第一地址信號。19.按照權(quán)利要求16的設(shè)備，其中所述控制器根據(jù)所述窗口移動(dòng)的方向輸出所述第一地址信號。20.按照權(quán)利要求16的設(shè)備，其中所述均衡化值生成電路包括一個(gè)累加器，用于接收所述直方圖和累計(jì)該直方圖中所含有的頻率；一個(gè)變換函數(shù)部件，用于通過乘法和除法運(yùn)算利用所述累加器累計(jì)的值得到的變換函數(shù)，并且用于把結(jié)果輸出為所述第一象素?cái)?shù)據(jù)的均衡化值；以及一個(gè)查找表，用于響應(yīng)所述第二象素?cái)?shù)據(jù)把從所述變換函數(shù)部件接收的所述均衡化值之中的所述直方圖均方值輸出到所述均衡化值存儲部件。21.按照權(quán)利要求20的設(shè)備，其中所述均衡化值生成部件還包括一個(gè)低通濾波器，用于對從所述圖象數(shù)據(jù)存儲部件接收的所述第二象數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行低通濾波并把濾波后的數(shù)據(jù)輸出到所述查找表。22.一種直方圖均衡化設(shè)備，用于在圖象處理系統(tǒng)的反差擴(kuò)展設(shè)備對圖象屏幕的圖象數(shù)據(jù)進(jìn)行直方圖均衡化，所述設(shè)備包括一個(gè)圖象數(shù)據(jù)存儲部件，用于響應(yīng)存儲所述圖象數(shù)據(jù)并第一地址信號輸出代表包含在邊界窗口內(nèi)的所有象素的第一象素?cái)?shù)據(jù)，用于輸出代表當(dāng)前位置上的非邊界窗口中所包含的不和先前位置上的先前窗口相重疊的象素的和輸出代表所述先前窗口中所包含的不和所述非邊界窗口相重疊的象素的第二象素?cái)?shù)據(jù)以響應(yīng)第二地址信號，或者用于輸出代表所述非邊界窗口和先前窗口之間相重疊的象素之中的第一預(yù)定數(shù)量的象素以響應(yīng)第三地址信號；一個(gè)直方圖運(yùn)算部件，用于響應(yīng)第一控制信號從所述第一象素?cái)?shù)據(jù)生成直方圖，或者用于響應(yīng)第二控制信號從所述第二象素?cái)?shù)據(jù)生成第一和第二想象的直方圖、把第一想象的直方圖增添到所述先前窗口的直方圖上并從所述先前窗口的所述直方圖中減掉第二想象的直方圖以及把所述相加和相減的結(jié)果輸出為所述直方圖；一個(gè)均衡化值生成部件，用于累計(jì)所述直方圖中所含有的出現(xiàn)頻率，并且用于把通過利用所述累計(jì)值計(jì)算出的根據(jù)所述邊界和非邊界窗口中所包含的所有象素的均衡化值之中的所述第一預(yù)定數(shù)量的均衡化值輸出為根據(jù)所述第三象素?cái)?shù)據(jù)的直方圖均衡化值；一個(gè)均衡化值存儲部件，用于存儲所述直方圖均衡化值和把所有所述的存儲的直方圖均衡化值輸出為所述圖象數(shù)據(jù)的直方圖均衡化值；以及一個(gè)控制器，用于當(dāng)被直方圖均衡化的所述窗口是邊界窗口時(shí)生成所述第一地址和控制信號，用于當(dāng)被直方圖均衡化的所述窗口是非邊界窗口時(shí)生成所述第二地址和控制信號，以及用于根據(jù)所述第一預(yù)定數(shù)量以及根據(jù)所述窗口移動(dòng)的方向、所述窗口移動(dòng)的象素?cái)?shù)量和所述窗口的尺寸生成所述第三地址信號。23.按照權(quán)利要求22的設(shè)備，其中所述直方圖運(yùn)算部件包括一個(gè)比較器，用于把所述第一或第二象素?cái)?shù)據(jù)和各代表一個(gè)亮度等級的第二預(yù)定數(shù)量的比較值進(jìn)行比較，并且輸出所述第二預(yù)定數(shù)量的比較結(jié)果；以及一個(gè)計(jì)數(shù)器，用于響應(yīng)所述第一控制信號向上計(jì)數(shù)所述第二預(yù)定數(shù)量的比較結(jié)果，用于響應(yīng)所述第二控制信號把所述先前窗口的直方圖作為初始值向上或向下計(jì)數(shù)所述第二預(yù)定數(shù)量的比較結(jié)果，并且用于響應(yīng)第三控制信號向所述均衡化值生成部件輸出作為所述直方圖的計(jì)數(shù)值，其中，所述控制器在所述比較器完成對所述第一象素?cái)?shù)據(jù)或所述第二象素?cái)?shù)據(jù)的所有象素的比較時(shí)輸出所述第三控制信號。24.按照權(quán)利要求22的設(shè)備，其中所述控制器根據(jù)所述窗口移動(dòng)的方向輸出所述第一地址信號。25.按照權(quán)利要求22的設(shè)備，其中所述控制器根據(jù)被直方圖均衡化的所述圖象屏幕的尺寸生成所述第一和第二地址信號以及所述第一和第二控制信號。26.按照權(quán)利要求22的設(shè)備，其中所述均衡化值生成部件包括一個(gè)累加器，用于接收所述直方圖并且累計(jì)直方圖中含有的頻率；一個(gè)變換函數(shù)部件，用于通過乘法和除法運(yùn)算利用所述累加器累計(jì)的值而得到的變換函數(shù)，并且把結(jié)果作為包含在所述邊界或非邊界窗口中的象素?cái)?shù)據(jù)的均衡化值輸出；以及一個(gè)查找表，用于根據(jù)所述第三象素?cái)?shù)據(jù)把從所述變換函數(shù)部件接收到的所述均衡化值之中的所述直方圖均衡化值輸出到所述均衡化值存儲部件。27.按照權(quán)利要求26的設(shè)備，其中所述均衡化值生成部件包括一個(gè)低通濾波器，用于對從所述圖象數(shù)據(jù)存儲部件接收的所述第三象素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行低通濾波并把濾波后的數(shù)據(jù)輸出到所述查找表。全文摘要提供一種圖象處理系統(tǒng)的反差擴(kuò)展設(shè)備中的直方圖均衡化方法(權(quán)利要求1)及其設(shè)備。文檔編號G06T1/00GK1192104SQ9810362公開日1998年9月2日申請日期1998年1月9日優(yōu)先權(quán)日1997年2月27日發(fā)明者白俊基,徐晟溢,李哲鎬申請人:三星電子株式會(huì)社