專利名稱：圖像質(zhì)量增強(qiáng)電路及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及圖像質(zhì)量增強(qiáng)，尤其涉及具有例如降噪、基于直方圖均衡的對比度增強(qiáng)、局部對比度增強(qiáng)和彩色補(bǔ)償?shù)裙δ艿膱D像質(zhì)量增強(qiáng)電路及其方法。
通常，視頻信號(hào)的圖像質(zhì)量會(huì)由于各種因素而惡化。低對比度可能是圖像質(zhì)量降低的許多代表因素中的一個(gè)因素。作為校正圖像質(zhì)量降低的方法，有伽馬校正(用于根據(jù)亮度變化進(jìn)行校正)和直方圖均衡等。
直方圖均衡的主要工作原理是根據(jù)輸入圖像的直方圖轉(zhuǎn)換給定的輸入圖像。這里，直方圖表示一幅給定輸入圖像的灰度級(jí)分布。這種灰度級(jí)直方圖提供一幅圖像外觀的完整描述。根據(jù)圖像的樣本分布適當(dāng)?shù)卣{(diào)整灰度級(jí)能增強(qiáng)圖像的外觀及對比度。
根據(jù)圖像的樣本分布進(jìn)行直方圖均衡以增強(qiáng)給定圖像的對比度是各種對比度增強(qiáng)方法中最廣為人知的一種，該方法被公開于下述文件中[1]J.S.Lim，“Two-Dimensional Signal and Image Processing(二維信號(hào)和圖像處理)”，Prentice Hall，Englewood Cliffs，New Jersey，1990；及[2]R.C.Gonzalez and P.Wints，“Digital Image Processing(數(shù)字圖像處理)”，Addison-Wesley，Reading，Massachusetts，1977。
另外，包括醫(yī)學(xué)圖像處理和雷達(dá)圖像處理的直方圖均衡的有益應(yīng)用被公開于下述文件中[3]JZimmerman，S.Pizer，E.staab，E.Perry，W.McCartney，andB.Brenton，“Evaluation of the effectiveness of adaptive histogram equalizationfor contrast enhancement(對用于對比度增強(qiáng)的自適應(yīng)直方圖均衡效率的評價(jià))”，IEEE Tr.on Medical Imaging，PP.304-312，Dec.1998；及[4]Y.Li，W.Wang，and D.Y.Yu，“Application of adaptive histogram equalization to x-ray chest image(自適應(yīng)直方圖均衡在X射線胸部圖像中的應(yīng)用)”Proc.oftheSPIE，pp.513-514，Vol.2321，1994。因此，采用給定圖像的直方圖的技術(shù)已有效地應(yīng)用于各種領(lǐng)域中，如醫(yī)學(xué)圖像處理、紅外線圖像處理、及雷達(dá)圖像處理中。
通常，由于直方圖均衡具有擴(kuò)展動(dòng)態(tài)范圍的作用，它使得結(jié)果圖像的密度分布變得平坦。因此，增強(qiáng)了圖像的對比度。直方圖均衡的這種熟知的特性在某些實(shí)際情況中成為一個(gè)缺點(diǎn)。這就是說，因?yàn)橹狈綀D均衡的這一特性使輸出密度變得平坦，使輸出圖像的平均亮度接近一個(gè)中間灰度級(jí)。實(shí)際上，對于模擬圖像的直方圖均衡，直方圖均衡的輸出圖像的平均亮度正好為中間灰度級(jí)，而與輸入圖像的平均亮度無關(guān)。顯然，上述特性在實(shí)際應(yīng)用中是不希望的。例如，會(huì)產(chǎn)生夜間拍攝的景物在直方圖均衡后太亮的問題。
圖像質(zhì)量降低的另一個(gè)因素是存在脈沖噪聲。獨(dú)立的脈沖噪聲在一個(gè)頻率范圍內(nèi)是均勻分布的。其結(jié)果是，應(yīng)用簡單的線性濾波器會(huì)使圖像的細(xì)節(jié)變得模糊，而且脈沖噪聲的高頻分量不能被有效去除。
圖像質(zhì)量降低還有一個(gè)因素是用于增強(qiáng)低對比度的伽馬校正或直方圖均衡增強(qiáng)了視頻信號(hào)的整個(gè)對比度，但并不能有效增強(qiáng)作為視覺上更重要的信息的細(xì)節(jié)部分的對比度，即局部對比度。
圖像質(zhì)量降低的還有另一個(gè)因素是，如果不按照對亮度信號(hào)進(jìn)行預(yù)定的增強(qiáng)對比度的亮度處理(如直方圖均衡)時(shí)發(fā)生的亮度變化對彩色信號(hào)進(jìn)行彩色補(bǔ)償，則基色信號(hào)將失真。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種圖像質(zhì)量增強(qiáng)電路，這種電路具有降噪、基于均值分離(mean-seperaton)直方圖均衡的對比度增強(qiáng)、局部對比度增強(qiáng)、及彩色補(bǔ)償?shù)裙δ堋?br> 本發(fā)明的另一目的是提供一種圖像質(zhì)量增強(qiáng)方法，這種方法具有降噪、基于均值分離直方圖均衡的對比度增強(qiáng)、局部對比度增強(qiáng)、及彩色補(bǔ)償?shù)裙δ堋?br> 為實(shí)現(xiàn)第一個(gè)目的，在本發(fā)明的圖像質(zhì)量增強(qiáng)電路中，降噪裝置在每個(gè)輸入亮度信號(hào)和輸入彩色信號(hào)中檢測一個(gè)脈沖。當(dāng)檢測到此脈沖時(shí)，輸出預(yù)定尺寸窗口的調(diào)整的均值，否則旁路該輸入信號(hào)而不作改變。對比度增強(qiáng)裝置通過獲得按亮度信號(hào)均值劃分所得的各個(gè)子圖像的直方圖來獨(dú)立地均衡由降噪器輸出的一個(gè)圖像單位的亮度信號(hào)，并輸出增強(qiáng)的亮度信號(hào)。局部對比度增強(qiáng)裝置檢測局部對比度(該局部對比度定義為關(guān)于增強(qiáng)的亮度信號(hào)的一個(gè)輸入樣本值和對包含該輸入樣本的預(yù)定尺寸窗口中的樣本進(jìn)行低通濾波所得到的每個(gè)值之差)，根據(jù)檢測到的局部對比度自適應(yīng)地對輸入樣本值進(jìn)行加權(quán)，并輸出一個(gè)改變的亮度信號(hào)。另外，彩色補(bǔ)償裝置根據(jù)改變的亮度信號(hào)，對降噪裝置輸出的彩色信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償。
為實(shí)現(xiàn)第二個(gè)目的，本發(fā)明的圖像質(zhì)量增強(qiáng)方法包括以下步驟在每個(gè)輸入亮度和彩色信號(hào)中檢測一個(gè)脈沖，當(dāng)檢測到此脈沖時(shí)，輸出預(yù)定尺寸窗口調(diào)整的均值，當(dāng)未檢測到此脈沖時(shí)則旁路該輸入信號(hào)，從而輸出降噪的亮度和彩色信號(hào)；在圖像單元中接收降噪的亮度信號(hào)，利用按降噪的亮度信號(hào)的均值劃分所得的各個(gè)子圖像的直方圖獨(dú)立地均衡該降噪的亮度信號(hào)，并輸出增強(qiáng)的亮度信號(hào)；檢測局部對比度(該局部對比度定義為關(guān)于增強(qiáng)的亮度信號(hào)的輸入樣本值和對包含該輸入樣本的預(yù)定尺寸窗口中的樣本進(jìn)行低通濾波所得到的每個(gè)值之差)，并輸出根據(jù)檢測到的局部對比度自適應(yīng)地對輸入樣本值進(jìn)行加權(quán)而改變的亮度信號(hào)；及根據(jù)改變的亮度信號(hào)對降噪的彩色信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償并輸出補(bǔ)償?shù)牟噬盘?hào)。
通過參照附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明，本發(fā)明的上述目的及優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯，其中

圖1是本發(fā)明一實(shí)施例的圖像質(zhì)量增強(qiáng)電路的方框圖；圖2是圖1所示的第一降噪器的詳細(xì)方框圖；圖3是圖2所示的窗口發(fā)生器的詳細(xì)方框圖；圖4是圖1所示的具有增益控制和亮度補(bǔ)償?shù)幕诰捣蛛x直方圖均衡的對比度增強(qiáng)器的詳細(xì)方框圖；圖5a和圖5b示出用于圖4所示的亮度補(bǔ)償器的亮度校正函數(shù)的例子；圖6a和圖6b分別示出由圖5a和圖5b所示亮度校正函數(shù)補(bǔ)償?shù)钠骄?jí)與輸入圖像的平均級(jí)之間的關(guān)系；圖7是圖1所示的局部對比度增強(qiáng)器的詳細(xì)方框圖；圖8是圖7所示的M×N窗口發(fā)生器的詳細(xì)電路圖；圖9示出用于圖7所示的加權(quán)單元的加權(quán)函數(shù)的特性；圖10是說明根據(jù)亮度變化進(jìn)行的彩色補(bǔ)償?shù)囊晥D；圖11示出防止彩色飽和的彩色補(bǔ)償線；圖12是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的示于圖1的彩色補(bǔ)償器的詳細(xì)電路圖；及圖13是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的示于圖1的彩色補(bǔ)償器的詳細(xì)電路圖。
參考圖1，第一彩色轉(zhuǎn)換器100接收用Rin、Gin和Bin表示的基帶數(shù)字彩色信號(hào)，并把它們轉(zhuǎn)換成用Yin、Uin及Vin表示的數(shù)字亮度信號(hào)和制式定義的彩色信號(hào)。
這里，R、G及B信號(hào)按照信號(hào)處理方法可轉(zhuǎn)換成各種不同的彩色信號(hào)，像(Y，I，Q)、(Y，U，V)及(Y，R-Y，B-Y)等彩色制式。R、G和B信號(hào)和新彩色信號(hào)Y、U和V之間的關(guān)系可用下面的方程式1來表示。YUV=a1a1a1b1b2b3c1c2c3RGB----(1)]]>在本發(fā)明中，(Y，U，V)由彩色制式定義，Y表示亮度信號(hào)，U和V表示制式定義的彩色信號(hào)。
圖像質(zhì)量增強(qiáng)電路的第一個(gè)功能是除去脈沖噪聲。第一到第三降噪器200、220和240分別根據(jù)樣本的統(tǒng)計(jì)檢測分離樣本(outlier)值并調(diào)整該結(jié)果，以便除去脈沖噪聲。換言之，當(dāng)從一個(gè)輸入樣本中檢測出脈沖時(shí)，第一到第三降噪器200、220和240輸出給定窗口的調(diào)整的均值，否則旁路該輸入樣本。
另外，用不同尺寸的兩個(gè)窗口計(jì)算的樣本的統(tǒng)計(jì)對降低脈沖的漏檢是有用的。漏檢可能是視頻信號(hào)細(xì)節(jié)模糊的主要因素。分離樣本值的檢測度由參數(shù)k確定。
因此，具有獨(dú)立而相同的結(jié)構(gòu)的降噪器200、220和240被用來降低Yin、Uin和Vin信號(hào)的脈沖噪聲。
然而，因?yàn)榈湫偷臄?shù)字標(biāo)準(zhǔn)圖像有4∶2∶0格式或4∶2∶2格式，所以單個(gè)降噪器可被用來代替用于Uin和Vin信號(hào)的第二和第三降噪器220和240。為了用單個(gè)降噪模塊，在降噪模塊前可安裝一個(gè)用于選擇Uin或Vin信號(hào)的多路選擇器，而在降噪模塊后可提供一個(gè)用于分離降噪的Uin或Vin信號(hào)的多路分配器。
圖像質(zhì)量增強(qiáng)電路的一個(gè)主要作用是利用具有增益控制和亮度補(bǔ)償?shù)幕诰捣蛛x直方圖均衡的對比度增強(qiáng)器300(以后稱作對比度增強(qiáng)器)來增強(qiáng)對比度。
根據(jù)本發(fā)明提出的均值分離直方圖均衡的基本概念，一給定圖像根據(jù)該給定圖像的均值，被分成獨(dú)立的兩個(gè)組，而對分得的子圖像獨(dú)立進(jìn)行均衡。
如果應(yīng)用該提出的均值分離直方圖均衡，則可以有效地防止亮度突變和贗象，當(dāng)輸入圖像有一集中分布的直方圖時(shí)，在一般直方圖均衡后，可能產(chǎn)生所述的亮度突變和贗象。另外，增益控制和亮度補(bǔ)償?shù)墓δ芸膳c均值分離直方圖均衡結(jié)合。然而，直方圖均衡的其它實(shí)施方案及提出的均值分離直方圖均衡也能用于本發(fā)明中。
通過在均值分離直方圖均衡期間把當(dāng)前均值映射為希望的輸出均值，能簡單地實(shí)現(xiàn)亮度補(bǔ)償。另外，增益控制的作用是根據(jù)輸入信號(hào)電平，控制通過均值分離直方圖均衡增強(qiáng)了的信號(hào)的增益，來防止過度的對比度增強(qiáng)。
用于銳化增強(qiáng)的局部對比度增強(qiáng)器400檢測局部對比度(該局部對比度定義為輸入樣本值和包含該輸入樣本的預(yù)定尺寸窗口內(nèi)相應(yīng)的一個(gè)低通濾波過的樣本值之差)，并根據(jù)檢測到的局部對比度的幅度用依賴于該局部對比度的加權(quán)函數(shù)的權(quán)值自適應(yīng)地加權(quán)輸入樣本。
彩色補(bǔ)償器500根據(jù)第一降噪器200輸出的亮度信號(hào)Y和局部對比度增強(qiáng)器400輸出的已改變的亮度信號(hào)Y′，對第二和第三降噪器220和240輸出的彩色信號(hào)U和V進(jìn)行適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償。彩色補(bǔ)償器500把放在給定亮度平面上的當(dāng)前彩色信號(hào)映射為在RGB空間按一彩色方向移動(dòng)直到與一增強(qiáng)的亮度平面相交所得到的彩色信號(hào)。從而，用與亮度信號(hào)變化的比例相同的比例改變彩色信號(hào)U和V來輸出補(bǔ)償?shù)牟噬盘?hào)U′和V′。
第二彩色轉(zhuǎn)換器600接收由局部對比度增強(qiáng)器400輸出的信號(hào)Y′和由彩色補(bǔ)償器500輸出的信號(hào)U′和V′，并通過第一彩色轉(zhuǎn)換器100執(zhí)行的轉(zhuǎn)換的逆處理輸出Rout、Gout和Bout。
圖1所示的外部參數(shù)是有用的，并刻劃了圖像質(zhì)量增強(qiáng)電路的全部功能的特性。其中參數(shù)(k)為降噪度，參數(shù)(S)用于選擇遞歸/非遞歸降噪模式，增益控制參數(shù)(Yu，YL)輸入給對比度增強(qiáng)器300，銳化控制參數(shù)(β)輸入給局部對比度增強(qiáng)器400，而彩色控制參數(shù)(α)輸入給彩色補(bǔ)償器500。
圖2是圖1所示的第一降噪器200的詳細(xì)方框圖。這里，由于第二和第三降噪器220和240具有同樣的結(jié)構(gòu)，因而僅對除去Yin信號(hào)的脈沖噪聲的第一降噪器予以說明。
參考圖2，窗口發(fā)生器202輸出用下面方程表達(dá)的兩個(gè)窗口及當(dāng)前的輸入樣本Y[i][j]。WL=WL1L2···W-L10···W-L1L2W0-L2···W00···W0L2WL1-L2···WL10···WL1L2···(2)]]>WM=W-M1-M2···W-M10···W-M1M2W0-M2···W00···W0M2WM1M2···WM10···WM1M2···(3)]]>這里，WL和WM分別稱為大窗口和小窗口。也就是說L1大于M1。由窗口發(fā)生器202輸出的大窗口和小窗口的合成樣本隨遞歸/非遞歸降噪模式信號(hào)(S)而變化。為了說明，采用L1＝L2＝2及M1＝M2＝1的例子。
也就是說，在非遞歸降噪模式情況中，由窗口發(fā)生器202產(chǎn)生的5×5大窗口(WL)和3×3小窗口(WM)如下所示。WL=Y[i-2][j-2],Y[i-2][j-1],Y[i-2][j],Y[i-2][j+1],Y[i-2][j-2]Y[i-2][j-2],Y[i-1][j-1],Y[i-1][j],Y[i-1][j+1],Y[i-1][j+2]Y[i][j-2],Y[i][j-1],Y[i][j],Y[i][j-1],Y[i][j+2]Y[i+1][j-2],Y[i+1][j-1],Y[i+1][j],Y[i+1][j+1],Y[i+1][j+2]Y[i+2][j-2],Y[i+2][j-1],Y[i+2][j],Y[i+2][j+1],Y[i+2][j+2]...(4)]]>WM=Y[i-1][j-1],Y[i-1][j],Y[i-1][j+1]Y[i][j-1],Y[i][j],Y[i][j-1]Y[i+1][j-1],Y[i+1][j],Y[i+1][j+1]···(5)]]>另外，在遞歸降噪模式中，由窗口發(fā)生器202產(chǎn)生的5×5大窗口(WL)和3×3小窗口(WM)如下所示。WL=YN[i-2][j-2],YN[i-2][j-1],YN[i-2][j],YN[i-2][j+1],YN[i-2][j+2]YN[i-2][j-2],YN[i-1][j-1],YN[i-1][j],YN[i-1][j+1],YN[i-1][j+2]YN[i][j-2],YN[i][j-1],Y[i][j],Y[i][j+1],Y[i][j+2]Y[i+1][j-2],Y[i+1][j-1],Y[i+1][j],Y[i+1][j+1],Y[i+1][j+2]Y[i+2][j-2],Y[i+2][j-1],Y[i+2][j],Y[i+2][j+1],Y[i+2][j+2]...(6)]]>WM=YN[i-1][j-1],YN[i-1][j],YN[j-1][j+1]YN[i][j-],Y[i][j],Y[i][j+1]Y[i+1][j-1],Y[j+1][j],Y[i+1][j+1]···(7)]]>這里，YN[ ][ ]表示本發(fā)明圖2中所示的降噪器200輸出的一信號(hào)，即經(jīng)濾波的信號(hào)。
如圖3所示，窗口發(fā)生器202的詳細(xì)電路圖包括多個(gè)樣本延遲器261到280，4個(gè)線延遲器281到284，及一個(gè)多路選擇器285。這里，多路選擇器285根據(jù)外部遞歸/非遞歸降噪模式信號(hào)(S)，在非遞歸降噪模式時(shí)選擇輸入樣本Y[i][j]，在遞歸降噪模式時(shí)選擇由選擇器216輸出的最終輸出信號(hào)YN[i][j]。此外，D和H分別表示樣本延遲器和線存貯器。
第一均值和偏差計(jì)算器204接收由窗口發(fā)生器202產(chǎn)生的大窗口(WL)的樣本，用下面方程8得到大窗口(WL)的平均樣本值(AL)，并用下面方程9計(jì)算該大窗口(WL)的樣本絕對偏差的均值(DL)。AL=1(2L1+1)(2L2+1)Σl=L1L1Σm=L2L2Wjm...(8)]]>DL=1(2L1+1)(2L2+1)Σl=L1L1Σm=L2L2|Wjm-AL|...(9)]]>當(dāng)輸入樣本Y[i][j]和大窗口(WL)的平均樣本值(AL)之間的絕對差大于絕對偏差乘以預(yù)定參數(shù)(k)的均值(kDL)，即|Y[i][j]-AL|＞kDL時(shí)，第一分離樣本值檢測器206通過確定一個(gè)脈沖分量包含在輸入樣本Y[i][j]中來輸出一個(gè)第一分離樣本值檢測信號(hào)。這里，k表示降噪?yún)?shù)。
第二均值和偏差計(jì)算器208接收由窗口發(fā)生器202產(chǎn)生的小窗口(WM)的樣本，用下面方程10得到小窗口(WM)的平均樣本值(AM)，并用下面方程11計(jì)算小窗口(WM)的樣本的絕對偏差的均值(DM)。AM=1(2M1+1)(2M2+1)Σl=M1M1Σm=M2M2Wlm...(10)]]>DM=1(2M1+1)(2M2+1)Σl=-M1M1Σm=-M2M2|Wlm-AM|...(11)]]>當(dāng)輸入樣本Y[i][j]和小窗口(WM)的平均樣本值A(chǔ)(M)之間的絕對差大于絕對偏離乘以參數(shù)(k)的均值(kDM)，即|Y[i][j]-AM|＞kDM時(shí)，第二分離樣本值檢測器210通過確定一個(gè)脈沖分量包含在輸入樣本Y[i][j]中來輸出一個(gè)第二分離樣本值檢測信號(hào)。
當(dāng)?shù)谝缓偷诙蛛x樣本值檢測器206和210產(chǎn)生的第一和第二分離樣本值檢測信號(hào)均產(chǎn)生時(shí)，選擇控制信號(hào)發(fā)生器212產(chǎn)生一個(gè)選擇控制信號(hào)，以選擇調(diào)整的均值濾波器214的輸出，否則旁路該輸入樣本而不作改變。
同時(shí)，調(diào)整的均值濾波器214用下面方程12調(diào)整由窗口發(fā)生器202產(chǎn)生的小窗口WM的樣本，并通過取殘留樣本的均值來輸出一個(gè)輸出信號(hào)ytr[i][j]。ytr[i][j]1|TM|Σl=-M1M1Σm=-M2M2WimTjm]]>其中，
且|TM|=Σl=-M1M1Σm=-M2M2Tlm...(12)]]>|TM|表示未調(diào)整的樣本數(shù)或未被確定為分離樣本值的樣本數(shù)。本發(fā)明的實(shí)施例用小窗口作為調(diào)整窗口，而調(diào)整窗口的尺寸是可變化的。
僅當(dāng)分離樣本值在第一和第二分離樣本值檢測器206和210中均被檢測到時(shí)，選擇器216根據(jù)選擇控制信號(hào)發(fā)生器212產(chǎn)生的選擇控制信號(hào)，選擇調(diào)整的均值濾波器214的輸出信號(hào)ytr[i][j]。否則，選擇器216通過旁路由窗口發(fā)生器202輸出的未加改變的輸入樣本Y[i][j]來輸出一個(gè)輸出信號(hào)(Y＝Y(jié)N[i][j])。該輸出信號(hào)(Y＝Y(jié)N[i][j])被反饋到窗口發(fā)生器202，并同時(shí)輸出到對比度增強(qiáng)器300和彩色補(bǔ)償器500。
圖4是圖1所示的對比度增強(qiáng)器300的詳細(xì)方框圖。參考圖4，幀直方圖計(jì)算器302接收圖1所示的第一降噪器200輸出的亮度信號(hào)(Y)，并以一幅圖像為單位計(jì)算直方圖。即，計(jì)算一幀圖像的灰度級(jí)的分布。圖像單位可以是一場，但這里設(shè)為一幀。這時(shí)，輸入圖像信號(hào){Y}由{X0，X1，...，XL-1}表示的L個(gè)離散級(jí)組成。
幀均值計(jì)算器304以幀為單位計(jì)算第一降噪器200輸出的亮度信號(hào)的平均級(jí)(Xm)。這時(shí)Xm∈{X0，X1，...，XL-1}。分割器306根據(jù)幀均值計(jì)算器304計(jì)算的均值電平(Xm)把幀直方圖計(jì)算器302計(jì)算的灰度級(jí)分布分成預(yù)定數(shù)目(在此為2)的子圖像{X}L和{X}U，并輸出兩個(gè)子圖像的概率密度函數(shù)pL(Xk)和pU(Xk)。概率密度函數(shù)pL(Xk)和pU(Xk)可用下面方程13和14計(jì)算。PL(Xk)=nkLnL,fork=0,1...,m...(13)]]>pu(Xk)=nkunu,fork=m+1,m+2,...,L-1...(14)]]>這里L(fēng)是級(jí)數(shù)，pL(Xk)是子圖像{X}L中第k級(jí)灰度(Xk)的概率，pU(Xk)是子圖像{X}U中第k級(jí)灰度(Xk)的概率，nkL和nkU表示級(jí)Xk出現(xiàn)在每個(gè)子圖像中的次數(shù)，而nL和nU是在子圖像{X}L和{X}U中相應(yīng)的全部樣本數(shù)。
第一CDF計(jì)算器308從分割器306接收一個(gè)子圖像(以后稱第一子圖像)的概率密度函數(shù)pL(Xk)，所述子圖像具有的樣本均低于或等于平均級(jí)(Xm)，并用下面方程15計(jì)算累積密度函數(shù)(CDF)cL(Xk)。CL(Xk)=Σj=0kPL(Xl)...(15)]]>第二CDF計(jì)算器310從分割器306接收一個(gè)子圖像(以后稱第二子圖像)的概率密度函數(shù)pU(Xk)，所述子圖像具有的樣本均大于平均級(jí)(Xm)，并用下面方程16計(jì)算累積密度函數(shù)cU(Xk)。Cu(Xk)=Σj=m-lkPu(Xj)...(16)]]>CDF存貯器312根據(jù)一個(gè)同步信號(hào)(SYNC)來更新以幀為單位由第一和第二CDF計(jì)算器308和310計(jì)算的累積密度函數(shù)cL(Xk)和cU(Xk)。并在更新期間分別提供前面存貯的一幀之前(prior-to-one-frame)的累積密度函數(shù)cL(Xk)和cU(Xk)給第一和第二映射器316和318。這里，當(dāng)圖像單位是場時(shí)，所述同步信號(hào)為場同步信號(hào)，當(dāng)圖像單位是幀時(shí)，所述同步信號(hào)為幀同步信號(hào)。CDF存貯器312用作緩沖器。
同時(shí)，亮度補(bǔ)償器314接收由幀均值計(jì)算器304輸出的平均級(jí)(Xm)，根據(jù)輸入到對比度增強(qiáng)器300的平均亮度，如下面方程17所示，把校正值(Δ)加到平均級(jí)(Xm)上，并輸出補(bǔ)償?shù)钠骄?jí)(Bm)。
Bm＝Xm+Δ…(17)即，當(dāng)Bm是補(bǔ)償?shù)钠骄?jí)，而Δ是根據(jù)平均亮度用預(yù)定的校正函數(shù)得到的校正值時(shí)，補(bǔ)償后的平均級(jí)(Bm)成為校正值(Δ)加平均級(jí)(Xm)所得的結(jié)果。這時(shí)，Bm{X0，X1，...，XL-1}。
校正值(Δ)由圖5a和5b所示的校正函數(shù)確定。本發(fā)明并不限于如圖5a和5b所示的校正函數(shù)的例子，也可以有其它的應(yīng)用例子。
增強(qiáng)的信號(hào)(Yo)的亮度由圖5a和5b所示的校正函數(shù)決定的校正值來控制。也就是當(dāng)平均級(jí)(Xm)很小時(shí)，即當(dāng)圖像很暗時(shí)，大于零的校正值(Δ)被加到平均級(jí)(Xm)上，然后進(jìn)行本發(fā)明提出的均值分離直方圖均衡，從而，增強(qiáng)的信號(hào)(Yo)的平均亮度變高。
另外，當(dāng)平均級(jí)(Xm)很大時(shí)，即當(dāng)圖像很亮?xí)r，小于零的校正值(Δ)被加到平均級(jí)(Xm)上，然后進(jìn)行本發(fā)明提出的均值分離直方圖均衡。從而，增強(qiáng)的信號(hào)(Yo)的平均亮度變低。所以，當(dāng)根據(jù)平均級(jí)(Xm)利用按預(yù)定的合適的校正值(Δ)補(bǔ)償?shù)钠骄?jí)(Bm)進(jìn)行均值分離直方圖均衡時(shí)，輸入圖像的圖像質(zhì)量能顯著增強(qiáng)。
圖6a和6b示出平均級(jí)(Xm)和補(bǔ)償?shù)钠骄?jí)(Bm)之間的關(guān)系，由圖5a和5b所示的亮度校正函數(shù)決定的校正值(Δ)被加到所述補(bǔ)償?shù)钠骄?jí)上。
同時(shí)，圖4所示的第一映射器316接收由第一CDF計(jì)算器308計(jì)算的累積密度函數(shù)cL(Xk)、從第一降噪器200輸出的信號(hào)(Xk)、及由亮度補(bǔ)償器314輸出的補(bǔ)償?shù)钠骄?jí)(Bm)，并根據(jù)累積密度函數(shù)，把第一子圖像的樣本{X}L映射到范圍從0到Bm的灰度級(jí)。
第二映射器318接收由第二CDF計(jì)算器310計(jì)算的累積密度函數(shù)cU(Xk)、由第一降噪器200輸出的信號(hào)(Xk)、及由亮度補(bǔ)償器314輸出的補(bǔ)償?shù)钠骄?jí)(Bm)，并根據(jù)累積密度函數(shù)把第二子圖像的樣本值{X}U映射到范圍從B′m到XL-1的灰度級(jí)。
由第一和第二映射器316和318映射的輸出用下面方程18來表示，B′m用下面方程19來表示。
B′m＝Bm+XLl/(L-1) ...(19)這里，B′m表示映射在比補(bǔ)償?shù)钠骄?jí)(Bm)更高的區(qū)域中的第一灰度級(jí)。
因而方程18顯示了當(dāng)輸入樣本等于或小于平均級(jí)(Xm)時(shí)將輸入樣本映射到(0，Bm)及當(dāng)輸入樣本大于平均級(jí)(Xm)時(shí)，將輸入樣本映射到(B′m，XL-1)的結(jié)果。
另外，當(dāng)校正值大于0(即Δ＞0)時(shí)，均衡過的輸出(Yo)變亮，而當(dāng)它小于0(即Δ＜0)時(shí)，均衡過的輸出(Yo)變暗。當(dāng)Δ增加時(shí)，低區(qū)域上的動(dòng)態(tài)范圍增強(qiáng)，當(dāng)Δ減小時(shí)，高區(qū)域上的動(dòng)態(tài)范圍增強(qiáng)。取決于平均級(jí)(Xm)的預(yù)定的合適的補(bǔ)償?shù)钠骄?jí)(Bm)大大地增強(qiáng)了輸入圖像的圖像質(zhì)量。
比較器320把第一降噪器200輸出的信號(hào)(Xk)同幀均值計(jì)算器304輸出的平均級(jí)(Xm)比較，并產(chǎn)生一個(gè)選擇控制信號(hào)。當(dāng)?shù)谝唤翟肫?00輸出的信號(hào)(Xk)低于平均級(jí)(Xm)時(shí)，第一選擇器322選擇第一映射器316，否則，選擇第二映射器318。
這里，輸入給第一和第二映射器316和318的信號(hào)(Xk)是這樣一個(gè)幀的信號(hào)，該幀緊接著對應(yīng)于CDF存貯器312輸出累積密度函數(shù)值的幀。因此，可另外提供一個(gè)將第一降噪器200輸出的信號(hào)延遲一幀的幀存貯器，以便將與CDF存貯器312輸出的累積密度函數(shù)的幀相同的幀的信號(hào)輸入給第一和第二映射器316和318。而且，利用相鄰幀之間存在高度相關(guān)性的特性，可省略幀存貯器，從而減少硬件。
而且，不用分別使用幀直方圖計(jì)算器302和CDF計(jì)算器308和310，用沒有幀直方圖計(jì)算器302的CDF計(jì)算器308和310可計(jì)算每個(gè)子組的圖像信號(hào)的灰度級(jí)分布，且基于該結(jié)果可計(jì)算CDF。
同時(shí)，減法器324和加法器334實(shí)現(xiàn)控制增強(qiáng)的信號(hào)(Yo)的增益的作用。這里增益控制的一個(gè)基本概念是，當(dāng)用均值分離直方圖均衡增強(qiáng)對比度時(shí)，按照對比度增強(qiáng)的程度限制輸入信號(hào)(Y)的最大灰度級(jí)的變化。
首先，輸入信號(hào)(Y＝Xk)和增強(qiáng)的信號(hào)(Yo)之間的關(guān)系可用下面方程20或21來表示；Yo＝Xk+Δk...(20)或Yo-Xk＝Δk...(21)其中Δk是當(dāng)輸入樣本是Xk，即輸入信號(hào)(Y＝Xk)的電平和由均值分離直方圖均衡映射到新灰度級(jí)的級(jí)(Yo)之差時(shí)，由均值分離直方圖均衡形成的變化量(增強(qiáng)度)。
為了防止由于直方圖均衡造成的過度增強(qiáng)，根據(jù)本發(fā)明的變化量Δk作如下限制。
|Δk|≤γ·g(Xk) …(22)其中g(shù)(Xk)表示最大限定函數(shù)，g(Xk)是輸入信號(hào)(Y＝Xk)的函數(shù)且通常為正值(即g(Xk)≥0)，而γ(γ≥0)是增益控制參數(shù)。上面方程22可用下面方程23表示為同一方程。
-r·g(Xk)≤Δi≤r·g(Xk)…(23)如方程22表示的限制變化量Δk的概念涉及Weher系數(shù)。事實(shí)上，若g(Xk)等于Xk，從上面方程22可得到下面的方程24。|Δk|Xk≤γ...(24)]]>其中
是對應(yīng)于Weber系數(shù)的量。Weber系數(shù)是人感覺到的實(shí)驗(yàn)事實(shí)，當(dāng)X1用γX1替換，X2用γX2替換時(shí)，變化度相同。因此，用于本發(fā)明的增益控制概念是用具有基于Weber系數(shù)的亮度補(bǔ)償功能的均值分離直方圖來控制增益，即增強(qiáng)的信號(hào)的增強(qiáng)度。
圖4中所示的減法器324從第一選擇器322輸出的增強(qiáng)的信號(hào)(Yo)中減去第一降噪器200輸出的輸入信號(hào)(Y＝Xk)，得到由具有亮度補(bǔ)償功能的均值分離直方圖均衡形成的變化量(Δk)。
增益特征確定器326通過輸出作為輸入信號(hào)(Xk)的函數(shù)的最大限定函數(shù)g(Xk)來限制輸入信號(hào)(Xk)的增強(qiáng)。例如，當(dāng)g(Xk)是K1且K1是常數(shù)時(shí)，g(Xk)以同一量限制輸入增強(qiáng)，而不管輸入灰度級(jí)值為何。最大限定函數(shù)g(Xk)可等于aXk或
(這里a是常數(shù))，且根據(jù)輸入灰度級(jí)值，有區(qū)別地限制輸入圖像的增強(qiáng)量。
第二選擇器328把輸入信號(hào)(Xk)同幀均值計(jì)算器304輸出的平均級(jí)(Xm)進(jìn)行比較，當(dāng)輸入信號(hào)(Xk)低于或等于于均級(jí)(Xm)時(shí)選擇第一增益控制參數(shù)(γL)，否則,選擇第二增益控制參數(shù)(γU)。這里，第一增益控制參數(shù)(γL)是用于第一子圖像信號(hào)的參數(shù)，而第二增益控制參數(shù)(γU)是用于第二子圖像信號(hào)的參數(shù)。這里，第一和第二增益控制參數(shù)(γL)和(γU)可以以同樣值給予輸入信號(hào)，這與為每個(gè)子圖像提供不同的增益控制參數(shù)形成對比乘法器330把增益特征確定器326輸出的最大限定函數(shù)g(Xk)的值乘以第二選擇器328選擇的增益控制參數(shù)(γ)并輸出限制值γ-g(Xk)這里，限制值γ-g(Xk)是本發(fā)明的增益控制的特性。
限制器332把減法器324輸出的變化量(Δk)同乘法器330輸出的限制值γ·g(Xk)相比較，限制變化量(Δk)，并按下面方程25輸出一個(gè)受限的變化量(Δ′k)。
也就是說，當(dāng)變化量(Δk)的絕對值等于或小于γ·g(Xk)時(shí)，變化量(Δk)用作受限變化量(Δ′k)。當(dāng)變化量(Δk)大于γ·g(Xk)時(shí)，變化量(Δk)被限制為γ·g(Xk)。當(dāng)變化量(Δk)小于-γ·g(Xk)時(shí)，變化量(Δk)被限制為-γ-g(Xk)，由此控制增強(qiáng)的信號(hào)(Yo)的增益。
加法器334把輸入信號(hào)(Xk)加至限制器332輸出的受限變化量(Δ′k)上，并輸出一個(gè)如下面方程26所示的輸出信號(hào)(YH)。因此，對比度增強(qiáng)器300的最終輸出信號(hào)(YH)可如下表達(dá)。
YH＝Xk+Δk′...(26)圖7是圖1所示的局部對比度增益器400的詳細(xì)方框圖，其中M×N窗口發(fā)生器402接收圖1所示的對比度增益器300的輸出(YH)，產(chǎn)生可用下面方程27表達(dá)的M×N窗口(W)，并把它輸出到M×N低通濾波器(LPF)404中。W=W11,W12,···,W1NW21,W22,···,W2NWM1,WM2,···,WMN...(27)]]>另外，M×N窗口(W)的中心線的中間樣本(x)被輸入到減法器406和加法器416。這里，中心線的中間樣本(x)是用于改進(jìn)對比度的輸入樣本。
圖8是當(dāng)M和N都等于3時(shí)，M×N窗口發(fā)生器402的詳細(xì)電路圖。參考圖8，D和H分別表示樣本延遲器和線存貯器。圖7表示的M×NLPF404的輸出信號(hào)(m)，可用下面方程28來表示。m-Σi=1MΣj=1NbijWij...(28)]]>其中bij是預(yù)定的系數(shù)，而b11,···,b1N············bM1,···,bMN]]>相當(dāng)于M×NLPF404的脈沖響應(yīng)。
減法器406從中間樣本值(x)中減去M×NLPF404的輸出信號(hào)(m)。絕對值計(jì)算器408計(jì)算減法器406輸出的絕對值，加權(quán)單元410輸出一個(gè)用預(yù)定的加權(quán)函數(shù)f(|x-m|)對絕對值計(jì)算器408的輸出進(jìn)行加權(quán)而得到的值。第一乘法器412把預(yù)定參數(shù)(β)乘以加權(quán)單元410的輸出。
第二乘法器414把減法器406的輸出同第一乘法器412的輸出相乘并輸出乘得的結(jié)果β·f(|x-m|)(x-m)。加法器416把乘得的結(jié)果加到M×N窗口發(fā)生器402的中間樣本(x)上。
這時(shí)，M×N窗口發(fā)生器402的中間樣本(x)和M×NLPF404的輸出信號(hào)(m)之差能用人視覺感覺的對比度即局部對比度來定義。換句話說，值|x-m|大的地方，可被稱為有高對比度的區(qū)域，值|x-m|小的地方，可被稱為有低對比度的區(qū)域。根據(jù)上面定義的局部對比度，把值|x-m|放大為f(|x-m|)并把結(jié)果加到原始信號(hào)(x)中來增強(qiáng)局部對比度。加法器416的輸出(Y′)用下面方程29來表示。
Y′＝x+β·f(|x-m|)(x-m)…(29)其中，加權(quán)函數(shù)f()是|x-m|的函數(shù)。通過適當(dāng)?shù)剡x擇加權(quán)函數(shù)，能實(shí)現(xiàn)用于局部對比度的各種類型增強(qiáng)特性。另外，β是用來調(diào)節(jié)整個(gè)局部對比度的增強(qiáng)量的參數(shù)。
例如，當(dāng)f(|x-m|)等于0時(shí)，Y′等于x，也就是無對比度增強(qiáng)作用。因此，如果當(dāng)|x-m|比T小時(shí)f(|x-m|)為K2，并且當(dāng)|x-m|比T大時(shí)，f(|x-m|)為0，(這里，T和K2是常數(shù))，則在局部對比度小(即，|x-m|＜T)的區(qū)域，局部對比度被擴(kuò)大K2倍。另一方面，在已經(jīng)確定局部對比度大的區(qū)域中，進(jìn)行旁路輸入樣本的自適應(yīng)局部對比度增強(qiáng)。
圖9顯示了根據(jù)|x-m|確定局部對比度的加權(quán)值的加權(quán)函數(shù)的例子。通過使用(a)和(b)表示的加權(quán)函數(shù)能得到各種對比度增強(qiáng)特性。
同時(shí)，在說明圖1中所示的彩色補(bǔ)償器500以前，先參照圖10和11來說明一種彩色補(bǔ)償方法。
彩色信號(hào)C用R、G和B信號(hào)給出，方程1中所示的亮度信號(hào)Y用a1R+a2G+a3B給出，通過對比度增強(qiáng)器300和局部對比度增強(qiáng)器400將Y轉(zhuǎn)換成Y′。這時(shí)，彩色補(bǔ)償?shù)哪繕?biāo)是根據(jù)Y到Y(jié)′的變化，適當(dāng)?shù)刈兓疾噬盘?hào)C＝(R，G，B)。
本發(fā)明的彩色補(bǔ)償?shù)幕靖拍钍前呀o定的彩色變成(R，G，B)空間中的彩色方向。
首先，在Y等于a1R+a2G+a3B的地方，均具有一常數(shù)值Y的R、G和B在(R，G，B)空間中形成一平面。即，Y等于a1R+a2G+a3B的平面上的每個(gè)彩色信號(hào)具有相同亮度值。從Y到Y(jié)′的亮度變化涉及如下事實(shí)，即所給的彩色C被移到圖10所示的Y′平面上的一個(gè)位置。這時(shí)，在本發(fā)明中，假設(shè)彩色C和C′具有同一彩色方向。這里，當(dāng)C′等于(R′，G′，B′)時(shí)，這意味著直線OC同直線0C′重合。因此，在Y′平面上經(jīng)補(bǔ)償?shù)牟噬獵′通過檢測直線OC′和Y′平面的交點(diǎn)而得到。簡言之，當(dāng)亮度值從Y變成Y′時(shí)，圖10所示的原始彩色信號(hào)C被映射為新的彩色信號(hào)C′，它是直線OC和Y′平面的交點(diǎn)。
現(xiàn)在，為了得到彩色C′，(l，m，n)被定義為給定彩色C的方向余弦，它將用下面方程30來表示；l＝R/r，m＝G/r，n＝B/r…(30)其中r等于
。類似地，輸出彩色信號(hào)R′、G′和B′的方向余弦l′、m′、n′可用下面方程31來表示；l′＝R′/r′，m′＝G′/r′，n′＝B′/r′ …(31)其中r′等于
為使這兩類彩色具有相同的彩色方向，應(yīng)該滿足下面方程32和33所示的關(guān)系。
l＝l′，m＝m′，n＝n′ ...(32)R′/r′＝R/r，G′/r′＝G/r，B′/r′＝B/r …(33)因此，得到了下面方程34、35和36。R′=r′rR...(34)]]>G′=r′rG...(35)]]>B′=r′rB...(36)]]>當(dāng)用方程34、35和36給出的關(guān)系代入Y′＝a1R′+a2G′+a3B′時(shí)，得到下面方程37、38和39；Y′=a1r′rR+a2r′rG+a3r′rB...(37)]]>Y′=r′r(a1R+a2G+a3B)...(38)]]>y′=r′rY...(39)]]>因此，得到如下面方程40的結(jié)果。Y′Y=r′r...(40)]]>同時(shí)，利用方程40的結(jié)果，方程34到36亦可以表示成如下面方程41到43。R′=Y′YR....(41)]]>G′=Y′YG...(42)]]>B′=Y′YB...(43)]]>從而，C′能如下得到C′＝(R′，G′，B′)...(44)C′＝(qR，qG，qB) ...(45)其中q等于Y′/Y，它是原始亮度信號(hào)和結(jié)果亮度信號(hào)之比。由于這意味著亮度變化的比例等于彩色變化的比例，所以本發(fā)明通過按照亮度變化改變彩色值來實(shí)現(xiàn)彩色補(bǔ)償。
利用方程45的結(jié)果，在其它彩色制式中能很容易地實(shí)現(xiàn)彩色補(bǔ)償。也就是說例如方程1中給出的(Y，U，V)信號(hào)(它是方程45給出的彩色補(bǔ)償?shù)慕Y(jié)果)應(yīng)當(dāng)被轉(zhuǎn)換成(qY，qU，qV)，如方程46到51所示U′＝b1R′+b2G′+b3B′...(46)U＝q(b1R+b2G+b3B) ...(47)U＝qU...(48)和，V′＝c1R′+c2G′+c3B′...(49)V＝q(c1R+c2G+c3B) ...(50)V＝qV...(51).
接著將進(jìn)行彩色補(bǔ)償，以防止由上述圖像質(zhì)量增強(qiáng)方法引起的彩色飽和。
亮度比用q給出，當(dāng)用圖11所示的補(bǔ)償線(R′，G′，B′)＝q(R，G，B)進(jìn)行彩色補(bǔ)償時(shí)，在b(＝Max/q)電平和最大(Max)電平之間的彩色信號(hào)被補(bǔ)償?shù)揭蛔畲笾?Max)，這樣就引起飽和。這是因?yàn)閰⒖忌厦嫠龅难a(bǔ)償方法，在b和Max之間的彩色由此映射為Max，彼此之間無法區(qū)別。
為了防止彩色飽和，對a(＝αb)電平和最大電平(Max)之間的彩色信號(hào)，補(bǔ)償線(R′，G′，B′)＝q(R，G，B)被近似為補(bǔ)償線(R′，G′，B′)＝A(R，G，B)+K。這里參數(shù)(α)大于或等于0且低于或等于1，而A和K可用下面方程52和53來表示；A=q(1-α)(q-1)...(52)]]>和，K=(q-1)αq-1Max...(53)]]>圖12是按照本發(fā)明一實(shí)施例的圖1所示的彩色補(bǔ)償器500的詳細(xì)電路圖，其中，運(yùn)算器502運(yùn)算由圖1的第一降噪器200輸出的信號(hào)Y和局部對比度增強(qiáng)器400輸出的信號(hào)Y′之間的比率(q)，即Y′/Y。
第一乘法器504把圖1的第二降噪器220輸出的信號(hào)U乘以運(yùn)算器502輸出的比率(q)并輸出信號(hào)U′。第二乘法器506把圖1的第三降噪器240輸出的信號(hào)V乘以運(yùn)算器502輸出的比率(q)并輸出信號(hào)V′。
圖13是按照本發(fā)明另一實(shí)施例的圖1所示的彩色補(bǔ)償器500的詳細(xì)電路圖，其中運(yùn)算器512運(yùn)算由圖1的第一降噪器200輸出的信號(hào)Y和局部對比度增強(qiáng)器400輸出的信號(hào)Y′之間的比率(q)，即Y′/Y。
第一近似值調(diào)節(jié)器514和516用圖11所示的近似補(bǔ)償線來防止彩色飽和。第一近似值調(diào)節(jié)器514接收由圖1的第二降噪器220輸出的信號(hào)U、由運(yùn)算器512輸出的比率(q)、及參數(shù)(α)，并且，當(dāng)輸入信號(hào)U在最小電平和a(＝αb)電平之間時(shí)，輸出經(jīng)補(bǔ)償線(R′，G′，B′)＝q(R，G，B)補(bǔ)償?shù)男盘?hào)U′，而當(dāng)輸入信號(hào)U在“a”電平和最大電平(Max)之間時(shí)，輸出經(jīng)近似補(bǔ)償線(R′，G′，B′)＝A(R，G，B)+K補(bǔ)償?shù)男盘?hào)U′。
這時(shí)，信號(hào)U既可通過補(bǔ)償線(R′，G′，B′)＝q(R，G，B)補(bǔ)償，也可通過近似補(bǔ)償線(R′，G′，B′)＝A(R，G，B)+K補(bǔ)償，這取決于參數(shù)值(α)。即，當(dāng)參數(shù)值(α)為1時(shí)，信號(hào)U用補(bǔ)償線(R′，G′，B′)＝q(R，G，B)補(bǔ)償。當(dāng)參數(shù)值(α)大于0且小于1時(shí)，在最小電平和“a”(＝αb)電平之間的信號(hào)U由補(bǔ)償線(R′，G′，B′)＝q(R，G，B)補(bǔ)償，而在“a”電平和最大電平之間的信號(hào)U由近似補(bǔ)償線(R′，G′，B′)＝A(R，G，B)+K補(bǔ)償。
第二近似值調(diào)節(jié)器516接收圖1的第三降噪器240輸出的信號(hào)Y、運(yùn)算器512輸出的比率(q)、及參數(shù)(α)，并且，當(dāng)輸入信號(hào)V在最小電平和“a”電平之間時(shí)，輸出用補(bǔ)償線(R′，G′，B′)＝q(R，G，B)補(bǔ)償?shù)男盘?hào)V′，而當(dāng)輸入信號(hào)V在“a”電平和最大電平(Max)之間時(shí)，輸出用近似補(bǔ)償線(R′，G′，B′)＝A(R，G，B)+K補(bǔ)償?shù)男盘?hào)V′。
因此，本發(fā)明可用于同圖像信號(hào)的圖像質(zhì)量增強(qiáng)有關(guān)的范圍很寬的領(lǐng)域。即，本發(fā)明可用在廣播設(shè)備、雷達(dá)信號(hào)處理系統(tǒng)、醫(yī)用設(shè)備、家用電器等。
如上所述，本發(fā)明根據(jù)輸入圖像的平均亮度考慮校正值，用具有增益控制功能的均值分離直方圖均衡來防止過量增強(qiáng)，有效地減少了亮度突變和在傳統(tǒng)直方圖均衡期間產(chǎn)生的贗象，從而增強(qiáng)了對比度，并大大地改進(jìn)了輸入圖像的圖像質(zhì)量。而且，本發(fā)明通過雙脈沖檢測方法來增加可靠性，從而有效地除去脈沖噪聲，因此，改進(jìn)了圖像質(zhì)量。通過局部對比度的增強(qiáng)也能提高圖像質(zhì)量。另外，當(dāng)預(yù)定的對比度增強(qiáng)處理改變了亮度時(shí)，本發(fā)明根據(jù)該變化來改變彩色值，由此提供一種不失真的彩色信號(hào)。
權(quán)利要求
1.一種圖像質(zhì)量增強(qiáng)電路，用于通過對輸入圖像信號(hào)進(jìn)行預(yù)定的圖像處理來增強(qiáng)圖像質(zhì)量，所述電路包括降噪裝置，用來在每個(gè)輸入亮度信號(hào)和輸入彩色信號(hào)中檢測一脈沖，當(dāng)檢測到所述脈沖時(shí)，輸出預(yù)定尺寸窗口的調(diào)整的均值，否則，旁路所述輸入信號(hào)而不作改變；對比度增強(qiáng)裝置，用來均衡所述降噪裝置輸出的一個(gè)圖像單位的亮度信號(hào)，并輸出增強(qiáng)的亮度信號(hào)；局部對比度增強(qiáng)裝置，用來檢測局部對比度，所述局部對比度定義為相對于所述增強(qiáng)的亮度信號(hào)的輸入樣本值和對包含輸入樣本的預(yù)定尺寸窗口中的樣本進(jìn)行低通濾波得到的每個(gè)值之差，根據(jù)所述檢測到的局部對比度自適應(yīng)地對所述輸入樣本值加權(quán)，并輸出一個(gè)改變的亮度信號(hào)；及彩色補(bǔ)償裝置，用來按所述改變的亮度信號(hào)對所述降噪裝置輸出的所述彩色信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像質(zhì)量增強(qiáng)電路，還包括第一彩色轉(zhuǎn)換器，用來把輸入RGB信號(hào)轉(zhuǎn)換成亮度信號(hào)和彩色信號(hào)，并把結(jié)果輸出到所述降噪裝置；以及第二彩色轉(zhuǎn)換器，用來輸出由所述局部對比度增強(qiáng)裝置輸出的所述亮度信號(hào)和由所述彩色補(bǔ)償裝置輸出的RGB形式所述補(bǔ)償?shù)牟噬盘?hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的圖像質(zhì)量增強(qiáng)電路，其中所述第一彩色轉(zhuǎn)換器把所述輸入RGB信號(hào)轉(zhuǎn)換成信號(hào)(Y，U，V)和(Y，I，Q)中的一個(gè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像質(zhì)量增強(qiáng)電路，其中所述降噪裝置包括分別對所述亮度信號(hào)和所述彩色信號(hào)降低脈沖噪聲的多個(gè)降噪器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像質(zhì)量增強(qiáng)電路，其中所述降噪裝置包括第一降噪器，用來降低包含在輸入亮度信號(hào)中的脈沖噪聲；選擇器，用來從兩個(gè)輸入彩色信號(hào)中選擇一個(gè)信號(hào)；第二降噪器，用來降低包含在用所述選擇器選擇的彩色信號(hào)中的脈沖噪聲；和分離器，用來把通過所述第二降噪器降低噪聲的彩色信號(hào)分成兩類彩色信號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的圖像質(zhì)量增強(qiáng)電路，其中每個(gè)所述降噪器包括窗口發(fā)生器，用來產(chǎn)生包含輸入信號(hào)的多個(gè)不同尺寸的窗口；多個(gè)分離樣本值檢測器，用來檢測每個(gè)窗口的平均樣本值和樣本值的絕對偏離之間的均值，并檢測是否輸入信號(hào)具有分離樣本值；選擇控制信號(hào)發(fā)生器，用來當(dāng)所有所述輸入信號(hào)在所述多個(gè)分離樣本值檢測器中被檢測為分離樣本值時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)選擇控制信號(hào)；調(diào)整的均值濾波器，用預(yù)定尺寸的調(diào)整窗口來調(diào)整輸入信號(hào)，并輸出一個(gè)調(diào)整的均值；及選擇器，用來當(dāng)一個(gè)脈沖分量存在于所述輸入信號(hào)中時(shí)，按照所述選擇控制信號(hào)輸出所述調(diào)整的均值作為輸出信號(hào)，否則輸出未改變的輸入信號(hào)，作為輸出信號(hào)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的圖像質(zhì)量增強(qiáng)電路，其中所述窗口發(fā)生器，根據(jù)遞歸/非遞歸降噪模式信號(hào)，用所述輸入信號(hào)代替遞歸降噪模式中的輸出信號(hào)，然后為下一個(gè)輸入信號(hào)產(chǎn)生多個(gè)窗口。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的圖像質(zhì)量增強(qiáng)電路，其中所述窗口發(fā)生器產(chǎn)生各具有不同尺寸并包括輸入信號(hào)的第一和第二窗口。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的圖像質(zhì)量增強(qiáng)電路，其中，所述多個(gè)分離樣本值檢測器包括第一分離樣本值檢測器，用來當(dāng)輸入信號(hào)和所述第一窗口的平均樣本值之間的絕對差大于所述第一窗口的絕對值偏差的均值乘以預(yù)定降噪?yún)?shù)時(shí)，判定在輸入信號(hào)中包含脈沖分量，并輸出第一個(gè)分離樣本值檢測信號(hào)；及第二分離樣本值檢測器，用來當(dāng)輸入信號(hào)和所述第二窗口的平均樣本值之間的絕對差大于所述第二窗口的絕對偏差的均值乘以預(yù)定降噪?yún)?shù)時(shí)，判定在輸入信號(hào)中包含脈沖分量，并輸出第二個(gè)分離樣本值檢測信號(hào)。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的圖像質(zhì)量增強(qiáng)電路，其中所述的調(diào)整窗口使用所述多個(gè)窗口中的一個(gè)窗口。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像質(zhì)量增強(qiáng)電路，其中所述對比度增強(qiáng)裝置包括一均值分離直方圖均衡器，用來通過獲得基于所述亮度信號(hào)均值劃分的子圖像的直方圖來獨(dú)立地均衡由所述降噪裝置輸出的一個(gè)圖像單位的亮度信號(hào)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的圖像質(zhì)量增強(qiáng)電路，其中所述對比度增強(qiáng)裝置包括第一計(jì)算裝置，用來接收一個(gè)圖像單位中由所述降噪裝置輸出的除噪的亮度信號(hào)，并計(jì)算灰度級(jí)的分布；第二計(jì)算裝置，用來接收一個(gè)圖像單位的降噪的亮度信號(hào)，并計(jì)算平均級(jí)；第三計(jì)算裝置，用來根據(jù)所述平均級(jí)，把所述被計(jì)算的圖像單位的灰度級(jí)分布劃分成預(yù)定數(shù)量的子圖像，并對每個(gè)子圖像計(jì)算累積密度函數(shù)；及映射裝置，用來根據(jù)每個(gè)子圖像計(jì)算的所述累積密度函數(shù)值將所述降噪的亮度信號(hào)映射為一灰度級(jí)，并輸出增強(qiáng)的亮度信號(hào)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的圖像質(zhì)量增強(qiáng)電路，其中所述圖像單位是幀單位，而所述預(yù)定數(shù)量為2。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的圖像質(zhì)量增強(qiáng)電路，還包括一個(gè)幀存貯器，用來在一個(gè)幀單位中延遲所述降噪的亮度信號(hào)，以便輸入同一幀的信號(hào)作為所述第三計(jì)算裝置計(jì)算的累積密度函數(shù)給所述映射裝置。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的圖像質(zhì)量增強(qiáng)電路，還包括一個(gè)緩沖器，用來在一個(gè)圖像單位中更新由所述第三計(jì)算裝置計(jì)算的累積密度函數(shù)，并向所述映射裝置提供在更新期間存貯的累積密度函數(shù)值。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的圖像質(zhì)量增強(qiáng)電路，其中所述變換裝置包括第一映射器，用來當(dāng)所述降噪的亮度信號(hào)是小于或等于平均級(jí)的第一子圖像時(shí)，按照相應(yīng)的累積密度函數(shù)值，把所述降噪的亮度信號(hào)映射為具有第一范圍的灰度級(jí)；第二映射器，用來當(dāng)所述降噪的亮度信號(hào)是大于所述平均級(jí)的第二子圖像時(shí)，按照相應(yīng)的累積密度函數(shù)值，把所述降噪的亮度信號(hào)映射為具有第二范圍的灰度級(jí)；比較器，用來把所述降噪的亮度信號(hào)同所述平均級(jí)進(jìn)行比較，并產(chǎn)生一個(gè)選擇控制信號(hào)；及選擇器，用來當(dāng)所述的降噪的亮度信號(hào)是所述第一子圖像時(shí)，按照所述選擇控制信號(hào)選擇所述第一映射器，否則，選擇所述第二映射器。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的圖像質(zhì)量增強(qiáng)電路，其中所述變換裝置包括第一映射器，用來當(dāng)所述幀存貯器輸出的所述亮度信號(hào)是小于或等于平均級(jí)的第一子圖像時(shí)，按照相應(yīng)的累積密度函數(shù)值，把所述幀存貯器輸出的亮度信號(hào)映射為具有第一范圍的灰度級(jí)；第二映射器，用來當(dāng)所述幀存貯器輸出的所述亮度信號(hào)是大于所述平均級(jí)的第二子圖像時(shí)，按照相應(yīng)的累積密度函數(shù)值，把所述幀存貯器輸出的亮度信號(hào)映射為具有第二范圍的灰度級(jí)；比較器，用來把所述幀存貯器輸出的所述亮度信號(hào)同所述平均級(jí)比較，并產(chǎn)生一個(gè)選擇控制信號(hào)；及選擇器，用來當(dāng)所述幀存貯器輸出的所述亮度信號(hào)是所述第一子圖像時(shí)，按照所述選擇控制信號(hào)，選擇所述第一映射器，否則選擇所述第二映射器。
18.根據(jù)權(quán)利要求12所述的圖像質(zhì)量增強(qiáng)電路，其中所述對比度增強(qiáng)裝置還包括亮度補(bǔ)償裝置，用來通過把預(yù)定校正函數(shù)確定的校正值加到所述平均級(jí)上來輸出補(bǔ)償?shù)钠骄?jí)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的圖像質(zhì)量增強(qiáng)電路，其中所述亮度補(bǔ)償裝置當(dāng)所述平均級(jí)非常小時(shí)，把大于零的校正值加到所述平均級(jí)上，而當(dāng)所述平均級(jí)非常大時(shí)，把小于零的校正值加到所述平均級(jí)上，以此來輸出一補(bǔ)償?shù)钠骄?jí)。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的圖像質(zhì)量增強(qiáng)電路，其中所述映射裝置包括第一映射器，用來當(dāng)所述降噪的亮度信號(hào)低于或等于所述平均級(jí)時(shí)，按照相應(yīng)的子圖像的累積密度函數(shù)值，把所述降噪的亮度信號(hào)映射為最小灰度級(jí)和補(bǔ)償?shù)钠骄?jí)(Bm)之間的一個(gè)灰度級(jí)；第二映射器，用來當(dāng)所述亮度信號(hào)大于所述平均級(jí)時(shí)，按照相應(yīng)的子圖像的累積密度函數(shù)值，把所述亮度信號(hào)映射為改變的補(bǔ)償平均級(jí)(B′m)和最大灰度級(jí)(XL-1)之間的一個(gè)灰度級(jí)，其中B′m等于Bm+XL-1/(L-1)；比較器，用來把所述降噪的亮度信號(hào)同所述平均級(jí)進(jìn)行比較，并產(chǎn)生選擇控制信號(hào)；及選擇器，用來當(dāng)所述降噪的亮度信號(hào)是所述第一子圖像時(shí)，按照所述控制信號(hào)，選擇所述第一映射器，否則，選擇所述第二映射器。
21.根據(jù)權(quán)利要求18所述的圖像質(zhì)量增強(qiáng)電路，其中所述對比度增強(qiáng)裝置還包括增益控制裝置，用來根據(jù)所述降噪的亮度信號(hào)和所述增強(qiáng)的亮度信號(hào)之間的灰度級(jí)變化量以及所述降噪的亮度信號(hào)電平來控制所述增強(qiáng)的亮度信號(hào)的增益。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的圖像質(zhì)量增強(qiáng)電路，其中所述增益控制裝置，根據(jù)Weber系數(shù)，來控制所述增強(qiáng)的亮度信號(hào)的增益。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的圖像質(zhì)量增強(qiáng)電路，其中所述增益控制裝置包括減法器，用來從所述增強(qiáng)亮度信號(hào)中減去所述降噪的亮度信號(hào)，并檢測相應(yīng)于該差的變化量；增益特征確定器，根據(jù)所述降噪的亮度信號(hào)電平，來計(jì)算最大限定函數(shù)值，以便用預(yù)定的最大限定函數(shù)限制所述降噪的亮度信號(hào)的增量；選擇器，把降噪的亮度信號(hào)同所述平均級(jí)比較，當(dāng)所述降噪的亮度信號(hào)低于或等于所述平均級(jí)時(shí)，選擇第一增益控制參數(shù)，否則，選擇第二增益控制參數(shù)；乘法器，把所述最大限定函數(shù)值乘以由所述選擇器選擇的增益控制參數(shù)，且輸出限定函數(shù)值；限制器，把所述限定函數(shù)值同所述變化量進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果，限制所述變化量，并輸出限制的變化量；及加法器，把所述限制變化量同所述降噪的亮度信號(hào)相加。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的圖像質(zhì)量增強(qiáng)電路，其中所述最大限定函數(shù)g(Xk)是aXk，且a是一常數(shù)。
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的圖像質(zhì)量增強(qiáng)電路，其中所述最大限定函數(shù)g(Xk)是
，且a是一個(gè)常數(shù)。
26.根據(jù)權(quán)利要求23所述的圖像質(zhì)量增強(qiáng)電路，其中當(dāng)所述變化量的絕對值小于或等于所述限定函數(shù)值時(shí)，所述限制器輸出所述變化量作為所述受限的變化量，否則輸出所述限定函數(shù)值作為所述受限的變化量。
27.根據(jù)權(quán)利要求21所述的圖像質(zhì)量增強(qiáng)電路，其中所述增益控制裝置包括減法器，用來從所述增強(qiáng)的亮度信號(hào)中減去所述降噪的亮度信號(hào)，并檢測相應(yīng)于該差的變化量；增益特征確定器，用來根據(jù)所述降噪的亮度信號(hào)的電平，來計(jì)算最大限定函數(shù)值，以便用預(yù)定的最大限定函數(shù)來限制所述降噪的亮度信號(hào)的增強(qiáng)；乘法器，用來把所述最大限定函數(shù)值乘以具有預(yù)定值的增益控制參數(shù)，并輸出限定函數(shù)值；限制器，用來把所述限定函數(shù)值同所述變化量進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果，限制所述變化量，并輸出受限的變化量；加法器，用來把所述限制變化量同所述降噪的亮度信號(hào)相加。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的圖像質(zhì)量增強(qiáng)電路，其中所述最大限定函數(shù)g(Xk)是aXk，且a是一個(gè)常數(shù)。
29.根據(jù)權(quán)利要求27所述的圖像質(zhì)量增強(qiáng)電路，其中所述最大限定函數(shù)g(Xk)是
且a是一個(gè)常數(shù)。
30.根據(jù)權(quán)利要求27所述的圖像質(zhì)量增強(qiáng)電路，其中當(dāng)所述變化量的絕對值小于或等于所述限定函數(shù)值時(shí)，所述限制器輸出所述變化量作為所述受限的變化量，否則輸出所述限定函數(shù)值作為所述受限的變化量。
31.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像質(zhì)量增強(qiáng)電路，其中所述局部對比度增強(qiáng)裝置包括窗口發(fā)生器，它根據(jù)所述對比度增強(qiáng)裝置輸出的增強(qiáng)的亮度信號(hào)產(chǎn)生一個(gè)輸入樣本，并產(chǎn)生包括所述輸入樣本的預(yù)定尺寸的窗口；低通濾波器，對由所述窗口發(fā)生器產(chǎn)生的所述窗口的樣本進(jìn)行低通濾波，并輸出一個(gè)經(jīng)低通濾波的信號(hào)；減法器，從所述窗口發(fā)生器輸出的輸入樣本中減去所述經(jīng)低通濾波的信號(hào)，并產(chǎn)生一個(gè)與人能視覺感受的對比度相應(yīng)的局部對比度信號(hào)。絕對值計(jì)算器，用來計(jì)算所述局部對比度信號(hào)的絕對值，并檢測具有高或低對比度的區(qū)域；加權(quán)單元，把通過預(yù)定的加權(quán)函數(shù)得到的加權(quán)值加到所述絕對值計(jì)算器的輸出端；第一乘法器，把所述加權(quán)器的輸出乘以一個(gè)參數(shù)以控制局部對比度增強(qiáng)量；第二乘法器，把所述局部對比度信號(hào)乘以所述第一乘法器的輸出；及加法器，把所述第二乘法器的輸出加到所述窗口發(fā)生器輸出的輸入樣本上，并輸出一個(gè)改變的亮度信號(hào)。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的圖像質(zhì)量增強(qiáng)電路，其中當(dāng)所述局部對比度信號(hào)的絕對值小于預(yù)定值時(shí)，所述加權(quán)函數(shù)增強(qiáng)所述局部對比度信號(hào)，而當(dāng)所述局部對比度信號(hào)的絕對值大于或等于所述預(yù)定值時(shí)，旁路所述局部對比度信號(hào)，不予增強(qiáng)。
33.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像質(zhì)量增強(qiáng)電路，其中所述彩色補(bǔ)償裝置包括運(yùn)算器，用來運(yùn)算由所述降噪裝置輸出的亮度信號(hào)和由所述局部對比度增強(qiáng)裝置輸出的改變的亮度信號(hào)之間的比率；及乘法器，用來把所述降噪裝置輸出的彩色信號(hào)乘以由所述運(yùn)算器輸出的比率，并且輸出補(bǔ)償?shù)牟噬盘?hào)。
34.根據(jù)權(quán)利要求2所述的圖像質(zhì)量增強(qiáng)電路，其中所述彩色補(bǔ)償裝置包括運(yùn)算器，用來運(yùn)算由所述降噪裝置輸出的亮度信號(hào)和由所述局部對比度增強(qiáng)裝置輸出的改變的亮度信號(hào)之間的比率；及多個(gè)調(diào)節(jié)器，用來接收由所述的降噪裝置輸出的彩色信號(hào)、由所述運(yùn)算器輸出的比率、及預(yù)定參數(shù)，并使用預(yù)定補(bǔ)償線，通過改變彩色信號(hào)的值來輸出補(bǔ)償?shù)牟噬盘?hào)。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的圖像質(zhì)量增強(qiáng)電路，其中，當(dāng)所述降噪裝置輸出的亮度信號(hào)和由所述局部對比度增強(qiáng)裝置輸出的改變的亮度信號(hào)之間的比率給定為q時(shí)，所述補(bǔ)償線用下面方程來表示(R′，G′，B′)＝q(R，G，B)
36.根據(jù)權(quán)利要求34所述的圖像質(zhì)量增強(qiáng)電路，其中，當(dāng)所述降噪裝置輸出的亮度信號(hào)和所述局部對比度增強(qiáng)裝置輸出的改變的亮度信號(hào)之間的比率給定為q時(shí)，所述補(bǔ)償線可用下面方程來表示(R′，G′，B′)＝A(R，G，B)+K其中A為
K為
α大于或等于0且小于或等于1，α是一預(yù)定參數(shù)，而Max為最大值。
37.一種圖像質(zhì)量增強(qiáng)方法，通過對所述輸入圖像信號(hào)進(jìn)行一預(yù)定的圖像處理，來增強(qiáng)輸入圖像信號(hào)的圖像質(zhì)量，所述方法包括下面步驟(a)在每個(gè)輸入亮度和彩色信號(hào)中檢測一個(gè)脈沖，當(dāng)檢測到所述脈沖時(shí)，輸出預(yù)定尺寸窗口的一個(gè)調(diào)整的均值，當(dāng)沒有檢測到所述脈沖時(shí)，旁路所述輸入信號(hào)，從而輸出降噪的亮度和彩色信號(hào)；(b)按照圖像單位接收所述降噪的亮度信號(hào)，均衡所述降噪的亮度信號(hào)，并輸出一個(gè)增強(qiáng)的亮度信號(hào)；(c)檢測局部對比度，所述局部對比度定義為所述增強(qiáng)的亮度信號(hào)的輸入樣本值和對包含所述輸入樣本的預(yù)定尺寸窗口的樣本進(jìn)行低通濾波得到的各個(gè)值之差，并且輸出根據(jù)所述檢測到的局部對比度自適應(yīng)地對輸入樣本值進(jìn)行加權(quán)而改變的亮度信號(hào)；及(d)根據(jù)所述改變的亮度信號(hào)，對所述降噪的彩色信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償，并輸出補(bǔ)償?shù)牟噬盘?hào)。
38.根據(jù)權(quán)利要求37所述的圖像質(zhì)量增強(qiáng)方法，還包括下列步驟(e1)把輸入RGB信號(hào)轉(zhuǎn)換為亮度信號(hào)和彩色信號(hào)，并在所述步驟(a)之前輸出結(jié)果；及(e2)在所述步驟(d)之后，以RGB信號(hào)形式，轉(zhuǎn)換和輸出所述改變的亮度信號(hào)和所述補(bǔ)償?shù)牟噬盘?hào)。
39.根據(jù)權(quán)利要求38所述的圖像質(zhì)量增強(qiáng)方法，其中在步驟(e1)中接收的所述RGB信號(hào)，被轉(zhuǎn)換成信號(hào)(Y，U，V)，(Y，R-Y，B-Y)和(Y，I，Q)中的一個(gè)。
40.根據(jù)權(quán)利要求37所述的圖像質(zhì)量增強(qiáng)方法，其中所述的步驟(a)包括下列子步驟(a1)產(chǎn)生多個(gè)包含輸入信號(hào)的不同尺寸的窗口；(a2)求得每個(gè)所述窗口的平均樣本值和樣本之間的絕對偏離的均值；(a3)利用所述得到的每個(gè)窗口的平均樣本值和所述樣本之間的絕對偏離的均值，檢測在輸入信號(hào)中是否存在脈沖分量；及(a4)當(dāng)在所述輸入信號(hào)中檢測出脈沖分量時(shí)，通過在預(yù)定尺寸的調(diào)整窗口中對樣本進(jìn)行調(diào)整來輸出調(diào)整的均值。
41.根據(jù)權(quán)利要求40所述的圖像質(zhì)量增強(qiáng)方法，其中，在步驟(a3)中至少在兩個(gè)窗口內(nèi)，從所述輸入信號(hào)中檢測到所述脈沖分量時(shí)，判定所述脈沖分量存在于所述輸入信號(hào)中。
42.根據(jù)權(quán)利要求40所述的圖像質(zhì)量增強(qiáng)方法，其中所述調(diào)整窗口是多個(gè)窗口中的一個(gè)。
43.根據(jù)權(quán)利要求40所述的圖像質(zhì)量增強(qiáng)方法，其中所述步驟(a)還包括用所述輸出信號(hào)替代輸入信號(hào)、把它移到下一個(gè)輸入信號(hào)并返回到步驟(a1)的步驟(a5)。
44.根據(jù)權(quán)利要求37所述的圖像質(zhì)量增強(qiáng)方法，其中步驟(b)包括下列子步驟(b1)按照圖像單位接收所述降噪的亮度信號(hào)，并計(jì)算平均級(jí)；(b2)根據(jù)灰度級(jí)的分布，對基于所述計(jì)算的平均級(jí)劃分的每個(gè)子圖像，計(jì)算累積密度函數(shù)；及(b3)根據(jù)對每個(gè)所述子圖像得到的累積密度函數(shù)，對每個(gè)子圖像進(jìn)行獨(dú)立的直方圖均衡，以此輸出增強(qiáng)的亮度信號(hào)。
45.根據(jù)權(quán)利要求44所述的圖像質(zhì)量增強(qiáng)方法，其中，在步驟(b2)中，根據(jù)所述平均級(jí)，一個(gè)圖像單位的所述降噪的亮度信號(hào)被分成兩個(gè)子圖像。
46.根據(jù)權(quán)利要求44所述的圖像質(zhì)量增強(qiáng)方法，其中所述步驟(b3)包括下列子步驟(b31)根據(jù)從每個(gè)子圖像得到的所述累積密度函數(shù)值，把每個(gè)子圖像的樣本映射為一個(gè)灰度級(jí)；及(b32)把所述降噪的亮度信號(hào)級(jí)同所述平均級(jí)進(jìn)行比較，并根據(jù)比較結(jié)果，在每個(gè)所述子圖像中從所述映射為灰度級(jí)的信號(hào)中選擇一個(gè)。
47.根據(jù)權(quán)利要求46所述的圖像質(zhì)量增強(qiáng)方法，還包括按照圖像單位延遲所述降噪的亮度信號(hào)并輸出所述延遲信號(hào)到步驟(b32)的步驟(b33)。
48.根據(jù)權(quán)利要求44所述的圖像質(zhì)量增強(qiáng)方法，其中所述步驟(b)還包括根據(jù)預(yù)定校正函數(shù)把校正的值加到所述平均級(jí)上來輸出補(bǔ)償?shù)钠骄?jí)的步驟(b4)。
49.根據(jù)權(quán)利要求48所述的圖像質(zhì)量增強(qiáng)方法，其中，在步驟(b4)中，當(dāng)所述平均級(jí)非常小時(shí)，將大于零的校正值加到所述平均級(jí)上，而當(dāng)所述平均級(jí)非常大時(shí)，將小于零的校正值加到所述平均級(jí)上，以此來輸出所述補(bǔ)償?shù)钠骄?jí)。
50.根據(jù)權(quán)利要求48所述的圖像質(zhì)量增強(qiáng)方法，其中所述步驟(b3)包括下列子步驟(b31)當(dāng)所述降噪的亮度信號(hào)低于或等于所述平均級(jí)時(shí)，根據(jù)相應(yīng)子圖像的累積密度函數(shù)值，把所述降噪的亮度信號(hào)映射為最小灰度級(jí)和補(bǔ)償?shù)钠骄?jí)(Bm)之間的一個(gè)灰度級(jí)；(b32′)當(dāng)所述的亮度信號(hào)大于平均級(jí)時(shí)，根據(jù)相應(yīng)子圖像的累積密度函數(shù)值，把所述亮度信號(hào)映射為已改變的補(bǔ)償?shù)钠骄?jí)(Bm′)到最大灰度級(jí)(XL-1)之間的一個(gè)灰度級(jí)，其中B′m等于Bm+XL-1/(L-1)。
51.根據(jù)權(quán)利要求48所述的圖像質(zhì)量增強(qiáng)方法，其中步驟(b)還包括步驟(b5)，所述步驟(b5)根據(jù)所述降噪的亮度信號(hào)和所述增強(qiáng)的亮度信號(hào)之間的灰度值變化量和所述降噪的亮度信號(hào)的電平來控制增強(qiáng)的信號(hào)的增益。
52.根據(jù)權(quán)利要求51所述的圖像質(zhì)量增強(qiáng)方法，其中在步驟(b5)中所述增強(qiáng)的亮度信號(hào)的增益控制是基于Weber系數(shù)的。
53.根據(jù)權(quán)利要求51所述的圖像質(zhì)量增強(qiáng)方法，其中所述步驟(b5)包括下列子步驟(b51)從所述增強(qiáng)的信號(hào)中減去所述亮度信號(hào)，并檢測相應(yīng)于該差的變化量；(b52)利用預(yù)定的最大限定函數(shù)和預(yù)定的增益控制參數(shù)計(jì)算所述亮度信號(hào)的限制增強(qiáng)量；(b53)把所述限制增強(qiáng)量同所述變化量進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果限制所述變化量，并輸出受限的變化量；及(b54)把所述受限的變化量加到所述降噪的亮度信號(hào)中。
54.根據(jù)權(quán)利要求53所述的圖像質(zhì)量增強(qiáng)方法，其中所述步驟(b52)包括下列子步驟(b521)為了限制所述降噪的亮度信號(hào)的增強(qiáng)，用預(yù)定最大限定函數(shù)根據(jù)所述降噪的亮度信號(hào)的電平計(jì)算最大限定函數(shù)值；及(b522)將所述最大限定函數(shù)值乘以預(yù)定增益控制參數(shù)并輸出限制增強(qiáng)量。
55.根據(jù)權(quán)利要求54所述的圖像質(zhì)量增強(qiáng)方法，其中所述預(yù)定增益控制參數(shù)包括多個(gè)用于每個(gè)劃分的子圖像的增益控制參數(shù)。
56.根據(jù)權(quán)利要求54所述的圖像質(zhì)量增強(qiáng)方法，其中所述預(yù)定增益控制參數(shù)包括通常用于所述降噪的亮度信號(hào)的增益控制參數(shù)。
57.根據(jù)權(quán)利要求54所述的圖像質(zhì)量增強(qiáng)方法，其中所述最大限定函數(shù)g(Xk)是aXk，且a是一個(gè)常數(shù)。
58.根據(jù)權(quán)利要求54所述的圖像質(zhì)量增強(qiáng)方法，其中所述最大限定函數(shù)g(Xk)是
且a是一個(gè)常數(shù)。
59.根據(jù)權(quán)利要求53所述的圖像質(zhì)量增強(qiáng)方法，其中在步驟(b53)中，當(dāng)所述變化量的絕對值小于或等于所述限制增強(qiáng)量時(shí)，所述變化量被輸出作為受限的變化量，否則限制增強(qiáng)量被輸出作為受限的變化量。
60.根據(jù)權(quán)利要求37所述的圖像質(zhì)量增強(qiáng)方法，其中所述步驟(c)包括下列子步驟(c1)檢測對應(yīng)于所述增強(qiáng)亮度信號(hào)的輸入樣本值和對包含輸入樣本的預(yù)定尺寸窗口中的樣本進(jìn)行低通濾波得到的每個(gè)值之差的局部對比度；及(c2)按所述的檢測到的局部對比度值，根據(jù)預(yù)定加權(quán)函數(shù)自適應(yīng)地對輸入樣本值進(jìn)行加權(quán)。
61.根據(jù)權(quán)利要求60所述的圖像質(zhì)量增強(qiáng)方法，其中當(dāng)所述檢測到的局部對比度值小于預(yù)定值時(shí)，所述加權(quán)函數(shù)增強(qiáng)所述局部對比度值，而當(dāng)所述檢測到的局部對比度值大于或等于預(yù)定值時(shí)，旁路所述未增強(qiáng)的局部對比度值。
62.根據(jù)權(quán)利要求37所述的圖像質(zhì)量增強(qiáng)方法，其中所述補(bǔ)償?shù)牟噬盘?hào)，按與步驟(d)中所述降噪的彩色信號(hào)同樣的方向被改變。
63.根據(jù)權(quán)利要求37所述的圖像質(zhì)量增強(qiáng)方法，其中，在所述步驟(d)中，所述改變的亮度信號(hào)形成在彩色信號(hào)空間改變的亮度平面，在所述形成的亮度平面中，每個(gè)彩色信號(hào)的亮度值是相同的。
64.根據(jù)權(quán)利要求63所述的圖像質(zhì)量增強(qiáng)方法，其中，在步驟(d)中，所述補(bǔ)償彩色信號(hào)從連接所述降噪彩色信號(hào)方向的線同改變的亮度平面的交點(diǎn)得到。
65.根據(jù)權(quán)利要求64所述的圖像質(zhì)量增強(qiáng)方法，其中，當(dāng)所述降噪的亮度信號(hào)和所述改變的亮度信號(hào)之比給定為q時(shí)，所述補(bǔ)償線用如下方程來表示(R′，G′，B′)＝q(R，G，B)
66.根據(jù)權(quán)利要求64所述的圖像質(zhì)量增強(qiáng)方法，其中，當(dāng)所述降噪的亮度信號(hào)和所述改變的亮度信號(hào)之比給定為q時(shí)，所述補(bǔ)償線用如下方程來表示(R′，G′，B′)＝A(R，G，B)+K其中A為
K為
α大于或等于0且小于或等于1，α是一預(yù)定參數(shù)，Max是最大值。
全文摘要
一種圖像質(zhì)量增強(qiáng)電路及其方法,在每個(gè)輸入亮度和彩色信號(hào)中檢測一個(gè)脈沖,當(dāng)檢測到此脈沖時(shí),輸出預(yù)定尺寸窗口的調(diào)整的均值,否則旁路輸入信號(hào),從而輸出降噪的亮度和彩色信號(hào),通過以圖像單位接收降噪的亮度信號(hào)及對子圖像的直方圖獨(dú)立進(jìn)行均衡來輸出增強(qiáng)的亮度信號(hào),根據(jù)檢測到的局部對比度對輸入樣本自適應(yīng)地加權(quán)以輸出改變的亮度信號(hào),通過根據(jù)改變的亮度信號(hào)對降噪彩色信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償來輸出補(bǔ)償?shù)牟噬盘?hào)。
文檔編號(hào)H04N9/64GK1183696SQ9712001
公開日1998年6月3日 申請日期1997年9月30日 優(yōu)先權(quán)日1996年9月30日
發(fā)明者金永鐸 申請人:三星電子株式會(huì)社