專利名稱：視頻處理裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及視頻處理，并且具體地涉及用于視頻信號的色調校正。
背景技術：
用于提高視頻質量的色調校正通過用于播放和顯示視頻信號的裝置執(zhí)行，并且多 種技術已經被提出用于色調校正。 例如，在日本專利申請公開No. 2008-134277中公開的技術是用于按照下面的步 驟執(zhí)行色調校正的技術。首先，檢測視頻信號中的場景改變。然后，為每一個場景獲取每一 幀的亮度直方圖，以確定場景的特性(對應與在JP-A 2008-134277中描述的內容特性)。之 后，計算伽瑪校正值，使得色調模式(pattern)可以匹配確定的特性，由此導致色調校正。
在日本專利申請公開No. 2006-270417中公開的技術中，為視頻信號的每一幀獲 得的伽瑪校正值被IIR濾波器處理，并且然后被用作最終的校正值。為了獲得最終的校正 值，基于視頻信號的直方圖和基于諸如平均亮度值的亮度特征量，獲得作為場景改變的指 標的變化值，并且然后執(zhí)行控制使得IIR濾波器的響應速度將會隨著該變化值的增加而增 加。 根據在JP-A 2006-270417中公開的技術，當該變化值小時，B卩，當包括場景改變 的概率低時，IIR濾波器的響應速度低。因此，在作為處理目標幀的觀察幀和位于相同場景 中上述觀察幀之前的幀之間的最終校正值的差被減小，由此導致了獲得如下的播放和顯示 效果，即，在所述效果中，與在JP-A 2008-134277中的技術相比，減輕了與場景有關的不良 感覺。此外，當該變化值大時，即，當包括場景改變的概率高時，IIR濾波器的響應速度高。 因此，觀察幀的最終校正值不易受顯示不同場景的幀的最終校正值影響。因此同樣地，在包 括場景改變的情形中，可以獲得最佳校正結果。 如在JP-A 2008-134277和JP-A 2006-270417中所描述的，通常基于在幀的直方 圖中的亮度特征的改變量的程度(level)等來檢測視頻信號中的場景改變。例如，在JP-A 2006-270417中的技術中，通過將改變量的程度取為場景改變的概率來控制IIR濾波器的 響應速度。 同時，上述的大的改變量不一定歸于場景改變。例如，在高速漸顯或漸隱的情形 中，在幀之間的直方圖的亮度特征等中存在大的改變量，雖然幀是相同的場景。在JP-A 2006-270417中的技術中，IIR濾波器的響應速度隨著改變量的增加而增加。因此，當該技 術被用于這樣的幀的伽瑪校正值時，在幀之間的伽瑪校正值的差沒有明顯地減小，從而播 放或顯示的效果可能具有與幀相關的不良感覺。

發(fā)明內容
本發(fā)明的一方面是一種視頻信號處理裝置。視頻信號處理裝置包括校正值計算 器，其對于視頻信號的每一幀基于幀的亮度特征的量計算用于對幀執(zhí)行色調校正的伽瑪校 正值；改變量計算器，其為每一幀計算幀之間的亮度特征中的改變量，該改變量能夠被用作用于確定場景改變的指標值；以及最終校正值獲取單元，其對每一幀執(zhí)行用于減小幀之間的伽瑪校正值中的差的減小處理，并且由此獲取幀的最終校正值。 最終校正值獲取單元確定觀察幀被分類為第一類型、第二類型和第三類型中的哪一類型，并且根據觀察幀的被確定的類型而控制觀察幀的減小處理的程度，第一類型是具有等于或小于預定閾值的改變量的幀；第二類型是具有比閾值大的改變量并且在觀察幀即刻之前的預定時段內存在具有比閾值大的改變量的至少一個幀的幀；第三類型是除了第一類型和第二類型以外的幀。 注意的是，通過利用方法、系統(tǒng)等代替根據前述方面的裝置所表達的方面也是本發(fā)明的有效方面。另外，使計算機執(zhí)行由該裝置或該裝置的一部分執(zhí)行的處理的程序也是有效的。 根據本發(fā)明的方面，可以對如下的視頻信號執(zhí)行適當的色調校正，在所述視頻信號中，雖然幀是相同的場景，但是在幀之間的亮度特征中有大的改變量。


圖1是示出根據本發(fā)明實施例的色調校正電路100的圖。
圖2是示出幀的直方圖的示例的圖。 圖3是用于說明由伽瑪校正值計算器執(zhí)行的處理的圖。(No. 1)
圖4是用于說明由伽瑪校正值計算器執(zhí)行的處理的圖。(No. 2)
圖5是示出由伽瑪校正值計算器獲得的伽瑪校正值的示例的圖。
具體實施例方式
下面將參考附圖描述本發(fā)明的實施例。為了說明，將下面的描述和附圖適當地省略或簡化。此外，在附圖中作為各種處理的功能塊示出的每一部件可以通過CPU、存儲器或其他電路而被構造為硬件，或者可以通過加載到存儲器等的程序而被實現為軟件。因此，本領域技術人員應該理解的是，這些功能塊可以被實現為各種形式，例如僅是硬件、僅是軟件、以及是其組合。實現方式不被限制于這些。 圖1示出了根據本發(fā)明實施例的色調校正電路100。色調校正電路100被設置在用于播放和顯示視頻信號的裝置中，并且對視頻信號執(zhí)行色調校正。如在圖1中所示，色調校正電路100包括直方圖獲取單元110、伽瑪校正值計算器120、平均圖像電平(APL)計算器130、單色平面確定單元140、改變量計算器150、最終校正值獲取單元160和校正執(zhí)行單元170。 直方圖獲取單元110接收視頻信號的亮度輸入，并且為每一幀獲取直方圖。圖2示出由直方圖獲取單元110獲取的直方圖的示例。 如在圖2中所示，直方圖的水平軸表示亮度，而垂直軸表示像素的數量。在圖2中，不同圖案的條被用于表示分別示出亮度值的bin(檔)，并且每一個條的高度表示相應的bin的像素的數量。 直方圖獲取單元110順次地為每一幀獲取直方圖并且然后將直方圖輸出到伽瑪
校正值計算器120、 APL計算器130、單色平面確定單元140、改變量計算器150。 APL計算器130通過利用由直方圖獲取單元IIO獲取的直方圖而計算當前觀察幀的APL，并且然后將計算結果輸出到伽瑪校正值計算器120。 單色平面確定單元140確定觀察幀是否是諸如字幕的單色平面，并且然后將示出確定結果的信號SP輸出到伽瑪校正值計算器120。之后，該信號SP被稱為單色平面確定信號SP。當在觀察幀的直方圖中的峰值和峰值附近繪制的像素的總和的百分比達到或超過觀察幀的像素的總數的預定百分比(例如，3/4)時，單色平面確定單元140確定觀察幀為單色平面。 改變量計算器150計算在觀察幀的亮度特征中的改變量M，并且然后將改變量M輸出到最終校正值獲取單元160。改變量M可以被用作場景改變的指標值。在該實施例中，改變量計算器150計算在觀察幀和該觀察幀之前的幀的直方圖之間的改變量作為改變量M。具體地，改變量是如下的絕對值的總和，其中，所述絕對值的每個都表示相對于每個bin的觀察幀和該觀察幀之前的幀之間的差。 伽瑪校正值計算器120被提供以獲得用于色調校正的伽瑪校正值，以提高對比
度，并且伽瑪校正值計算器120包括伽瑪曲線計算器122和增益控制器124。 伽瑪曲線計算器122基于觀察幀的直方圖、APL和單色平面確定信號SP來計算觀
察幀的伽瑪校正值gaml，并且然后將該伽瑪校正值gaml輸出到增益控制器124。 具體地，當與觀察幀相關的單色平面確定信號SP表明觀察幀是單色平面時，伽瑪
曲線計算器122將線性系數作為伽瑪校正值gaml輸出到增益控制器124。線性系數是表示
"輸出亮度=輸入亮度"的校正值，即，校正將不被執(zhí)行。 另一方面，當與觀察幀相關的單色平面確定信號SP表明觀察幀不是單色平面時，伽瑪曲線計算器122通過累計將在由校正執(zhí)行單元170執(zhí)行的色調校正中使用的每一控制點(亮度)處的像素數量，首先獲得用于觀察幀的直方圖的累積值。然后，伽瑪曲線計算器122通過利用動態(tài)范圍的最大值(例如，對于10比特亮度信號而言為1023)來對如此獲得的累積值進行標準化。圖3示出基于被作為在圖2中所示示例的直方圖，通過伽瑪曲線計算器122而獲得的標準化的累積值(在圖3中的白點)。注意的是，同樣在圖3中，代表bin中的相應一個bin的每一個條的高度表示像素數量，并且代表相應的bin的條的圖案與在圖2中的圖案匹配。 接著，伽瑪曲線計算器122通過利用標準化的累積值(下文中被稱為Pval)和由
APL計算器130獲得的APL，根據下面的表達式(1)計算伽瑪校正值gaml。 gaml = ((PLmax-APU XPpointXPval+APLXD)/PLmax/D (1) 在表達式(1)中，"PL腿x"是APL的最大值。例如，當APL以128級表示時，APL取
從0到127的范圍內的值，并且PLmax是127。 另外，"Ppoint"是在控制點處的亮度值，并且"D"是亮度的動態(tài)范圍的最大值。例如，在10比特亮度信號的情形中，"D"為1023。 如從前述說明所知道的，伽瑪校正值gaml代表在控制點處的亮度被取為輸入亮度的情形中的輸出亮度，并且因此伽瑪校正值gaml包括在彼此配對的在控制點處的亮度和輸出亮度。然而，為了方便說明，在控制點處的亮度和輸出亮度被共同稱為伽瑪校正值gaml 。 在圖4中的曲線Cl是表示通過伽瑪曲線計算器122獲得的伽瑪校正值gaml的示例的伽瑪曲線。在單色平面中，由伽瑪曲線計算器122輸出的伽瑪校正值gaml對應于線L。
增益控制器124對由伽瑪曲線計算器122獲得的伽瑪校正值gaml執(zhí)行增益控制，從而防止過度校正。具體地，根據利用預設增益系數(增益)和系數a的表達式(2)和(3)，增益控制器124從伽瑪校正值gaml獲得伽瑪校正值gam2。
P =增益_( E |gaml-L|)/a (2)
gam2 = L+(gaml-L) X P (3) 在表達式(2)中，"E I gaml-L | "是在所有控制點處的絕對值的總和，每一絕對值都表示在控制點處的伽瑪校正值gaml和線L上的值之間的差。如從表達式(3)所知道的，隨著通過表達式(2)獲得的13的減小，伽瑪校正值gam2接近與線L對應的伽瑪校正值。相反，隨著P的增加，伽瑪校正值gam2接近伽瑪校正值gaml。當通過表達式(2)獲得的結果等于或小于"O"時，13被設置為"0"，并且由此，伽瑪校正值gam2對應于線性系數，以防止反向的校正。 在圖4中的曲線C2示出如下的曲線，其中，該曲線表示在13為0.5的情況下從伽瑪校正值gaml獲得的伽瑪校正值gam2。在P為1的情況下，基于伽瑪校正值gam2的C2與基于伽瑪校正值gaml的CI匹配。 圖5示出由增益控制器124獲得的伽瑪校正值gam2(在圖5中的白點)的示例。伽瑪校正值gam2也是與在每一控制點處的亮度對應的輸出亮度。增益控制器124將因此獲得的觀察幀的伽瑪校正值gam2輸出到最終校正值獲取單元160。 最終校正值獲取單元160基于伽瑪校正值gam2而獲取將被輸出到校正執(zhí)行單元170的最終校正值。最終校正值獲取單元160包括幀類型確定單元162 ;泄漏積分器電路(leaky integrator circuit)，即，這里使用IIR濾波器164作為示例；以及控制器166。
幀類型確定單元162基于從改變量計算器150輸出的改變量M確定觀察幀的類型，并且然后將確定結果輸出到控制器166。在該實施例中，當確定觀察幀的類型時，幀類型確定單元162參考在該觀察幀之前的預定時段內存在的幀的改變量M。因為這個原因，在已經經過確定的幀當中，幀類型確定單元162存儲在上述預定時段內存在的幀的改變量M。將在隨后更加詳細地描述該預定時段。 當觀察幀具有等于或小于預定閾值的改變量M時，幀類型確定單元162確定觀察幀為第一類型幀。第一類型幀對應于沒有引起場景變化的幀。 當觀察幀具有比閾值大的改變量M，并且同時在觀察幀即刻之前的預定時段內存在具有比閾值大的改變量M的幀時，幀類型確定單元162確定觀察幀為第二類型幀。
當觀察幀沒有被分類為第一類型幀和第二類型幀的任何之一時，幀類型確定單元162確定觀察幀為第三類型幀。 具有比閾值大的改變量M，第三類型幀對應于引起場景改變的幀。
同時，第二類型幀也具有比閾值大的改變量M，但是，在該實施例中，其被確定為與第三類型幀不同類型的幀，所述第三類型幀即具有改變的場景的幀。這是因為，如上所述，在之前的預定時段內是否存在具有比閾值大的改變量M的幀已經被增加為確定條件。
控制器166對輸出到校正執(zhí)行單元170的最終校正值和IIR濾波器164的響應速度執(zhí)行控制。最終校正值是下面的任何之一 由增益控制器124基于幀類型確定單元162的確定結果而獲得的伽瑪校正值gam2 ;和由IIR濾波器164對輸出到IIR濾波器164的伽瑪校正值gam2執(zhí)行的處理的結果(在下面被稱為伽瑪校正值gam3)。
具體地，當從幀類型確定單元162輸出的幀類型確定信號TYP表示觀察幀是第一類型幀時，控制器166將觀察幀的伽瑪校正值gam2輸出到IIR濾波器164。結果，通過IIR濾波器164從伽瑪校正值gam2獲得的伽瑪校正值gam3被作為最終校正值輸出到校正執(zhí)行單元170。 第一類型幀是沒有引起場景改變的幀。因此，當通過IIR濾波器164對第一類型
幀的伽瑪校正值gam2進行處理而獲得的結果被用作最終校正值時，與之前的幀的校正值
的差被減小。因此，可以獲得其中不良感覺被減輕的播放和顯示的效果。 當幀類型確定信號TYP表示觀察幀是第三類型幀時，控制器166將觀察幀的伽瑪
校正值gam2輸出到校正執(zhí)行單元170，而不改變該值。稍后將描述這種方式的處理的重要性。 第三類型幀是具有改變的場景的幀。關于該幀，伽瑪校正值gam2在沒有經過任何
處理的情況下被用作最終校正值，并且因此，觀察幀的最終校正值不受之前的幀的校正值
影響。因此，可以獲得其中場景改變被清晰地識別的播放和顯示的效果。 當幀類型確定信號TYP表示觀察幀是第二類型幀時，控制器166將觀察幀的伽瑪
校正值gam2輸出到IIR濾波器164，同時與第一類型幀的情形相比，降低IIR濾波器164的
響應速度。 校正執(zhí)行單元170通過利用從最終校正值獲取單元160輸出的觀察幀的最終校正值(伽瑪校正值gam2或伽瑪校正值gam3)對觀察幀執(zhí)行色調校正，由此獲得輸出亮度。
如上所述，雖然幀是相同的場景，但是漸顯或漸隱導致幀之間的亮度特征的大的改變量。在其中僅基于幀之間的改變量而確定場景改變的傳統(tǒng)技術中，具有大的改變量的這樣幀被確定為具有改變的場景的幀。為了將這樣的幀與具有改變的場景的幀相區(qū)分，本專利申請的發(fā)明人已經創(chuàng)建了如下的技術，通過該技術，不僅基于改變量而且還基于在觀察幀之前的預定時段內是否存在具有大的改變量的幀，確定幀的類型。由幀類型確定單元162確定的第二類型幀對應于其中雖然幀是相同的場景但是在幀之間具有大的改變量的幀。第三類型幀對應具有改變的場景的幀。"預定時段"的長度基于經驗值或幀速率而被設置，使得當在預定時段內存在具有比閾值大的改變量的幀時，觀察幀可被確定為第二類型幀。例如，在其中幀速率為60Hz的情形中，該長度可以被設置為約20秒。 在該實施例中，當觀察幀具有比閾值大的改變量M，并且同時在觀察幀之前的預定時段內存在具有比閾值大的改變量的幀時，觀察幀被確定為第二類型幀。替選地，例如，當觀察幀具有比閾值大的改變量M，并且同時如上所述存在于預定時段內的這樣幀的出現頻率超過閾值時，觀察幀可被確定為第二類型幀。在該情形中，預定時段的長度可被設置得更長一些。 總之，在該實施例中，對于以漸顯或漸隱為特征的幀(第二類型幀)，通過IIR濾波器164對第二類型幀的伽瑪校正值gam2進行處理而獲得的結果被用作最終校正值。由此，在顯示這樣場景的幀的情形中，可以獲得其中不良感覺被減輕的播放和顯示的效果。
此外，因為IIR濾波器164對第二類型幀的響應速度被設置為低于對第一類型幀的響應速度，所以與第一類型的觀察幀的情形相比，在第二類型幀的觀察幀的情形中，與之前的幀的校正值的差被減小得更多。因此，可進一步地減輕在播放和顯示中的不良感覺。
在該實施例中，例如，在直方圖中的改變量被用于確定幀的類型。然而，通過使用在諸如平均亮度的其他亮度特征中的改變量、在多個亮度特征中的改變量的組合等，可以進行確定。 同時，對于第三類型幀，由伽瑪校正值計算器120獲得的伽瑪校正值gam2在沒有
任何處理的情況下被用作最終校正值。例如，對于第三類型幀的伽瑪校正值gam2，由具有比
對于第一類型幀更高的響應速度的IIR濾波器對伽瑪校正值gam2處理的結果可以被用作
最終校正值。在該情形中，當第三類型幀幀被處理時，IIR濾波器的響應速度可以被設置為
是恒定的。替選地，IIR濾波器的響應速度可以隨著改變量M的增加而增加。 不言而喻的是，當處理第二類型幀時，IIR濾波器的響應速度可以與對于第一類型
幀的相同。 雖然已經結合本發(fā)明的若干優(yōu)選實施例描述了本發(fā)明，但本領域技術人員將理解的是，那些實施例只是被提供用于說明本發(fā)明，并且不應該被理解為用于限制所附權利要求。
權利要求
一種視頻信號處理裝置，包括校正值計算器，所述校正值計算器對于視頻信號的每一幀基于所述幀的亮度特征的量計算用于對所述幀執(zhí)行色調校正的伽瑪校正值；改變量計算器，所述改變量計算器為每一幀計算幀之間的亮度特征中的改變量，所述改變量能夠被用作用于確定場景改變的指標值；以及最終校正值獲取單元，所述最終校正值獲取單元為每一幀執(zhí)行用于減小幀之間的所述伽瑪校正值中的差的減小處理，并且由此獲取所述幀的最終校正值，其中所述最終校正值獲取單元確定觀察幀被分類為第一類型、第二類型和第三類型中的哪一類型，并且根據所述觀察幀的被確定的類型而控制對所述觀察幀的所述減小處理的程度，所述第一類型是具有等于或小于預定閾值的改變量的幀；所述第二類型是具有比所述閾值大的改變量并且在所述觀察幀即刻之前的預定時段內存在具有比所述閾值大的改變量的至少一個幀的幀；所述第三類型是除了所述第一類型和所述第二類型以外的幀。
2. 根據權利要求1所述的視頻信號處理裝置，其中，所述最終校正值獲取單元在包括 不執(zhí)行所述減小處理的范圍內對所述減小處理的所述程度進行控制。
3. 根據權利要求l所述的視頻信號處理裝置，其中 所述最終校正值獲取單元包括泄漏積分器電路，所述伽瑪校正值被輸入到所述泄漏積分器電路；幀類型確定單元，所述幀類型確定單元確定觀察幀被分類為所述第一類型、所述第二 類型和所述第三類型中的哪一類型；以及控制器，所述控制器根據由所述幀類型確定單元確定的所述觀察幀的類型，通過選擇 來自所述泄漏積分器電路的輸出值和所述伽瑪校正值的任何一個，執(zhí)行對所述泄漏積分器 電路的響應速度的控制和對最終校正值的控制中的至少一個。
4. 根據權利要求3所述的視頻信號處理裝置，其中，所述控制器執(zhí)行對所述最終校正 值的控制，使得對于所述第一類型和所述第二類型中的任何一個的幀，將來自所述泄漏積分器電路的 輸出值用作所述最終校正值，以及對于所述第三類型的幀，將所述伽瑪校正值用作所述最終校正值。
5. 根據權利要求4所述的視頻信號處理裝置，其中，所述控制器執(zhí)行對所述泄漏積分 器電路的所述響應速度的控制，使得對于所述第二類型的幀的響應速度低于對于所述第一 類型的幀的響應速度。
6. 根據權利要求3所述的視頻信號處理裝置，其中 所述控制器執(zhí)行對所述泄漏積分器電路的所述響應速度的控制，使得 對于所述第一類型、所述第二類型和所述第三類型中的任何一個的幀，將來自所述泄漏積分器電路的輸出值用作最終校正值，對于除了所述第二類型以外的類型的幀，所述響應速度隨著所述改變量的增加而增 加，以及對于所述第二類型的幀，所述響應速度被設置為低于對于除了所述第二類型以外的類 型的任何一個的幀的最低響應速度。
7. 根據權利要求1所述的視頻信號處理裝置，其中，所述亮度特征的量由亮度直方圖表不。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種視頻處理裝置。最終校正值獲取單元為每一幀執(zhí)行用于減小幀之間的伽瑪校正值中的差的減小處理并且由此獲取幀的最終校正值。最終校正值獲取單元確定觀察幀被分類為第一類型、第二類型和第三類型中的哪一類型，并且根據觀察幀的被確定的類型而控制觀察幀的減小處理的程度，第一類型幀是從改變量計算器中獲取的具有等于或小于預定閾值的改變量的幀；第二類型幀是具有比閾值大的改變量并且在觀察幀即刻之前的預定時段內存在具有比閾值大的改變量的至少一個幀的幀；第三類型幀是除了第一類型幀和第二類型幀以外的幀。
文檔編號G09G5/02GK101778298SQ20101000151
公開日2010年7月14日 申請日期2010年1月4日 優(yōu)先權日2009年1月8日
發(fā)明者齊藤友幸 申請人:恩益禧電子股份有限公司