專利名稱：圖像處理設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種使用增強(qiáng)器的圖像處理設(shè)備，該增強(qiáng)器用于增強(qiáng)圖像信號(hào)的預(yù)定頻率分量，特別是高頻分量，以改善圖像質(zhì)量。
背景技術(shù)：
在用于根據(jù)輸入圖像信號(hào)顯示圖像的顯示器中，用于增強(qiáng)圖像信號(hào)的高頻分量(下文成為“高頻帶分量”)的所謂的“增強(qiáng)”對(duì)于改善圖像的清晰度是很有效的。通過這種方法來增強(qiáng)信號(hào)的高頻帶分量的電路一般稱為“增強(qiáng)器”。在顯示器或另外的圖像顯示設(shè)備中，在圖像信號(hào)顯示前的增強(qiáng)改善了圖像的清晰度，并能夠?qū)崿F(xiàn)勻邊(crisp)圖像質(zhì)量。
一般的，通過高通濾波器來實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)器。通過使用高通濾波器提取圖像信號(hào)的高頻帶分量和通過將提取的高頻帶分量加到原始圖像信號(hào)，得到在高頻帶分量中增強(qiáng)的圖像信號(hào)。
圖13示出了一般使用的增強(qiáng)器的結(jié)構(gòu)的例子。如圖所示，增強(qiáng)器由高通濾波器10、非線性處理電路20、加法器電路30、和限幅器40組成。高通濾波器由延遲電路11和12和加法器電路13組成。
在高通濾波器10中，延遲電路11和12延遲輸入信號(hào)Sin一或兩個(gè)采樣周期(Ts或2Ts)，并輸出延遲信號(hào)。加法器13，具有三個(gè)輸入端子(抽頭)T1，T2和T3，相加來自通過預(yù)定系數(shù)加權(quán)的抽頭的輸入信號(hào)。通過控制加法器電路13的系數(shù)，就可能控制濾波器的類型和特性。
這里，如果輸入信號(hào)Sin表示為時(shí)間的函數(shù)s(t)，相應(yīng)的抽頭T1、T2和T3的輸入信號(hào)能夠分別表示為s(t)、s(t-ΔT)和s(t-2ΔT)。注意，這里ΔT＝Ts或ΔT＝2Ts。如果加法器電路13的系數(shù)是w1、w2和w3，加法器電路13的輸出信號(hào)so(t)可以由下面的式子給出so(t)＝w1s(t)+w2s(t-ΔT)+w3s(t-2ΔT)(1)非線性處理電路20對(duì)加法器電路13的輸出信號(hào)so(t)進(jìn)行非線性處理，并輸出處理的結(jié)果到加法器電路30。
加法器電路30把延遲電路11的輸出信號(hào)S2和非線性處理電路20的輸出信號(hào)相加，然后輸出相加的結(jié)果到限幅器40。
限幅器40限制輸入信號(hào)的振幅電平以低于預(yù)定的閾值。
通過適當(dāng)?shù)脑O(shè)置加法器電路13的系數(shù)w1、w2和w3，能夠得到輸入信號(hào)s(t)的高通濾波。因此，圖13所示的電路作為增強(qiáng)器工作。
用于實(shí)現(xiàn)高通濾波器的特性的系數(shù)的例子是，例如，-1/4、1/2、-1/4。即在加法器電路13中，提供到抽頭的系數(shù)如圖14所示。通過這些系數(shù)得到的高通濾波器的特性曲線如圖15所示。
進(jìn)一步的，當(dāng)延遲電路11和12的延遲時(shí)間是2Ts，在一個(gè)采樣的情況下，系數(shù)對(duì)應(yīng)于-1/4，0，1/2，0，-1/4。通過這些系數(shù)得到的高通濾波器的特性曲線如圖16所示。
注意圖15和16中，橫坐標(biāo)表示頻率，而縱坐標(biāo)表示濾波器的增益。在橫坐標(biāo)上，以采樣頻率fs的單元繪制頻率。如圖所示，最大頻率是0.5fs，即最大頻率通過采樣確定。
通過使用具有如圖15和16所示的頻率特性曲線的高通濾波器，能夠?qū)崿F(xiàn)增強(qiáng)輸入信號(hào)Sin的高頻帶分量的增強(qiáng)器。
然而，在上述現(xiàn)有技術(shù)的增強(qiáng)器中，能夠增強(qiáng)的頻率帶寬只是輸入信號(hào)的有效頻率帶寬的一部分。
圖17是示出了具有高分辨率的高清晰度信號(hào)HD的頻率分量的例子。如圖17所示的，由于HD信號(hào)的采樣頻率fs是74.25MHz，因此能夠繪制出量程達(dá)到37.125MHz的頻率分量，然而，HD信號(hào)本身幾乎沒有高于30MHz的頻率分量，所以限制了使用濾波器系數(shù)為-1/4、1/2、-1/4的增強(qiáng)器的增強(qiáng)效果。
另一方面，當(dāng)使用的濾波器系數(shù)為-1/4、0、1/2、0、-1/4時(shí)，能增強(qiáng)在中頻帶中的頻率分量，但對(duì)于高頻帶分量例如頻率分量接近30MHz時(shí)的增強(qiáng)效果差。進(jìn)一步的，當(dāng)使用如上所述的系數(shù)，存在一個(gè)缺點(diǎn)就是在邊緣阻尼振蕩存在于通過高通濾波器的信號(hào)中。
圖18和19示出了輸入信號(hào)的采樣值、濾波器系數(shù)和增強(qiáng)器的輸出信號(hào)，圖18示出了使用-1/4、1/2、-1/4作為濾波器系數(shù)的一個(gè)例子，而圖19示出了使用-1/4、0、1/2、0、-1/4作為濾波器系數(shù)的一個(gè)例子。
如圖所示，使用-1/4、0、1/2、0、-1/4作為濾波器系數(shù)的一個(gè)例子中阻尼振蕩存在于輸出信號(hào)中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是通過一種圖像處理設(shè)備，用于擴(kuò)展增強(qiáng)的頻帶，以加強(qiáng)圖像質(zhì)量的改進(jìn)的效果，并通過簡(jiǎn)單的電路結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)圖像信號(hào)的二維增強(qiáng)。
為了達(dá)到上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種圖像處理設(shè)備，包括垂直濾波器，用于在垂直方向上從圖像信號(hào)中提取預(yù)定的頻率分量；第一水平濾波器，用于在圖像信號(hào)的水平方向上從垂直濾波器的輸出信號(hào)中提取第一頻率分量；第二水平濾波器，用于在圖像信號(hào)的水平方向上從垂直濾波器的輸出信號(hào)中提取第二頻率分量；選擇裝置，用于選擇地輸出第一水平濾波器的輸出信號(hào)；和相加裝置，用于相加選擇裝置的輸出信號(hào)和第二水平濾波器的輸出信號(hào)。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種圖像處理設(shè)備，包括第一垂直濾波器，用于在垂直方向上從圖像信號(hào)中提取高頻分量；第二垂直濾波器，用于在垂直方向上從圖像信號(hào)中提取低頻分量；第一水平濾波器，用于在圖像信號(hào)的水平方向上從第一垂直濾波器的輸出信號(hào)中提取高頻分量；第二水平濾波器，用于在圖像信號(hào)的水平方向上從第一垂直濾波器的輸出信號(hào)中提取低頻分量的；第三水平濾波器，用于在圖像信號(hào)的水平方向上從第二垂直濾波器的輸出信號(hào)中提取高頻分量；第一選擇裝置，用于選擇地輸出第一水平濾波器的輸出信號(hào)；第一相加裝置，用于相加第二水平濾波器的輸出信號(hào)和第一選擇裝置的輸出信號(hào)；第二選擇裝置，用于選擇地輸出第一水平濾波器的輸出信號(hào)；第二相加裝置，用于相加第二選擇裝置的輸出信號(hào)到第三水平濾波器的輸出信號(hào)；延遲電路，用于延遲圖像信號(hào)正好一個(gè)預(yù)定的延遲時(shí)間；第三相加裝置，用于相加第一和第二相加裝置的輸出信號(hào)到延遲電路的輸出信號(hào)。


參看附圖，從給出的優(yōu)選實(shí)施例的解釋中，本發(fā)明的上述和其他的目的及特征將變得更明白，其中
圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的圖像處理設(shè)備的電路圖；圖2是具有線路存儲(chǔ)器的垂直高通濾波器的結(jié)構(gòu)的電路圖；圖3是水平濾波器的結(jié)構(gòu)的電路圖；圖4是水平高通濾波器的系數(shù)的一個(gè)例子；圖5是水平高通濾波器的頻率特性曲線的一個(gè)例子；圖6是當(dāng)相應(yīng)的系數(shù)改變時(shí)，濾波器特征曲線改變的圖；圖7是圖像信號(hào)的頻率分量的圖；圖8是非線性電路的輸入-輸出特性曲線圖；圖9是垂直高頻帶和水平高頻帶信號(hào)分量的區(qū)域的圖；圖10是增強(qiáng)模式的圖；圖11A到11C是隔行掃描中增強(qiáng)的圖；圖12A到12C是順次掃描中增強(qiáng)的圖；圖13是現(xiàn)有技術(shù)的增強(qiáng)器的結(jié)構(gòu)的電路圖；圖14是形成增強(qiáng)器的高通濾波器的系數(shù)的一個(gè)例子的圖；圖15是現(xiàn)有技術(shù)的高通濾波器的頻率特性曲線的一個(gè)例子的圖；圖16是現(xiàn)有技術(shù)的高通濾波器的頻率特性曲線的另一個(gè)例子的圖；圖17是HD圖像信號(hào)的頻率分量的一個(gè)例子的圖；圖18是增強(qiáng)器的輸入信號(hào)、濾波器系數(shù)和輸出信號(hào)的采樣值的一個(gè)例子的圖；和圖19是增強(qiáng)器的輸入信號(hào)、濾波器系數(shù)和輸出信號(hào)的采樣值的另一個(gè)例子的圖。
具體實(shí)施例方式
參看附圖，下面詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例使用增強(qiáng)器的圖像處理設(shè)備的電路圖。如圖所示，本實(shí)施例的圖像處理設(shè)備由垂直高通濾波器100，水平高通濾波器110，水平低通濾波器120，開關(guān)130，加法器電路140，非線性電路150，垂直低通濾波器160，水平高通濾波器170，開關(guān)180，加法器電路190，非線性電路200、210，開關(guān)220，延遲匹配電路230，比較器240，加法器電路250和限幅器260組成。
接著，將解釋本實(shí)施例的圖像處理設(shè)備的部件。垂直高通濾波器100和垂直低通濾波器160輸出在垂直方向上與輸入圖像信號(hào)Sin有關(guān)的高頻分量(垂直高頻帶)SHH和低頻分量(垂直低頻帶)SHL。
注意如果圖像信號(hào)Sin是在水平方向上作為采樣數(shù)據(jù)在某時(shí)間被輸入一行，則下面用于把水平方向采樣數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到垂直方向采樣數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換電路對(duì)于垂直濾波是很有必要的。
圖2示出了包括用于從輸入水平方向采樣數(shù)據(jù)輸出垂直方向采樣數(shù)據(jù)的水平-垂直轉(zhuǎn)換電路的垂直濾波器。
如圖所示，垂直濾波器包括水平-垂直轉(zhuǎn)換電路和加法器電路。水平-垂直轉(zhuǎn)換電路包括線路存儲(chǔ)器101和102。線路存儲(chǔ)器101和102是例如由移位寄存器、先入先出(FIFO)電路等等組成，并具有用于存儲(chǔ)一行相當(dāng)于數(shù)據(jù)的圖像信號(hào)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量。另外，線路存儲(chǔ)器101和102在與外部提供的采樣時(shí)鐘CKs相對(duì)應(yīng)的采樣時(shí)鐘CKs的每個(gè)周期移位輸入數(shù)據(jù)到輸出端。
如圖2所示，如果輸入數(shù)據(jù)是D1，線路存儲(chǔ)器101的輸出數(shù)據(jù)是D2，和線路存儲(chǔ)器102的輸出數(shù)據(jù)是D3，D1、D2和D3作為垂直方向上相鄰的三個(gè)采樣數(shù)據(jù)輸出。
如圖所示，采樣數(shù)據(jù)D1、D2和D3提供給加法器電路103。加法器電路103具有三個(gè)輸入抽頭T1、T2和T3。采樣數(shù)據(jù)D1、D2和D3分別輸入到抽頭。
加法器電路103通過相加用預(yù)定系數(shù)加權(quán)的三個(gè)輸入數(shù)據(jù)執(zhí)行濾波。通過適當(dāng)?shù)脑O(shè)置系數(shù)，具有不同帶通特性的濾波器例如高通濾波器或低通濾波器就能夠被實(shí)現(xiàn)。
這里，作為一個(gè)例子，假定加法器電路103使用圖14所示的系數(shù)執(zhí)行垂直方向上的的高通濾波。在這種情況下，濾波器的頻率特性曲線變?yōu)槿鐖D15所示的。如圖所示，高通濾波器的截止頻率fc大約是fs/4。
通過改變加法器電路103的系數(shù)，可以改變垂直濾波器的頻率特性，因此能夠?qū)崿F(xiàn)垂直高通濾波器和垂直低通濾波器。
注意上述垂直濾波器通過兩個(gè)線路存儲(chǔ)器和具有三個(gè)抽頭的加法器電路實(shí)現(xiàn)。在本發(fā)明的圖像處理設(shè)備中，垂直濾波器的結(jié)構(gòu)并不局限于此。例如，通過在具有更多抽頭的加法器電路中執(zhí)行加權(quán)加法，能夠得到具有較低截止頻率fc的垂直高通濾波器。然而，在這種情況下，由于線路存儲(chǔ)器的數(shù)目的增加的必要，電路的規(guī)模變得更大。因此，在本發(fā)明的圖像處理設(shè)備中，設(shè)置垂直濾波器的加法器電路的抽頭的數(shù)目小于水平濾波器的加法器電路中的。
接著，解釋本發(fā)明的圖像處理設(shè)備的水平濾波器。如圖1所示，水平濾波器包括水平高通濾波器110、水平低通濾波器120、和水平高通濾波器170。
如圖1所示，垂直高通濾波器100的輸出信號(hào)SHH提供給水平高通濾波器110和水平低通濾波器120，同時(shí)垂直低通濾波器160的輸出信號(hào)SHL提供給水平高通濾波器170。
水平高通濾波器110和170提取輸入信號(hào)Sin的高頻帶分量，同時(shí)水平低通濾波器120提取輸入信號(hào)Sin的低頻帶分量。
下面，參看附圖3，說明水平高通濾波器的結(jié)構(gòu)的例子。
如圖3所示，水平高通濾波器包括許多串聯(lián)的延遲電路112-1、112-2、...、112-10和加法器電路113。每個(gè)延遲電路延遲輸入信號(hào)一個(gè)采樣周期，并輸出延遲的信號(hào)。如圖所示，加法器電路113具有，例如，11個(gè)輸入抽頭T1、T2、…、T11，并相加來自由預(yù)定系數(shù)加權(quán)的輸入抽頭的輸入數(shù)據(jù)。通過適當(dāng)?shù)脑O(shè)置系數(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)具有所希望的帶通特性的濾波器。
圖4示出了系數(shù)的例子。通過使用這些系數(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)圖5示出的高通特性。
如圖5所示，例子的高通濾波器具有大約fs/8的低截止頻率fc，因此具有很寬的帶通。
在這種情況下，在本實(shí)施例的圖像處理設(shè)備中，由于水平高通濾波器的截止頻率fc設(shè)置得較低，擴(kuò)展增強(qiáng)的頻帶，即其中增益變?yōu)榻咏?.0的頻帶，從高頻到低頻的分量被增強(qiáng)，并改善了增強(qiáng)效果。進(jìn)一步的，由于從低頻帶信號(hào)被增強(qiáng)，也實(shí)現(xiàn)了圖像對(duì)比度的改善的效果。
另外，在本實(shí)施例中，當(dāng)設(shè)計(jì)水平濾波器時(shí)，通過設(shè)置較大的衰減率(rolloff rate)接近1.0，除了中心抽頭之外的抽頭的系數(shù)將不會(huì)變成正數(shù)，因此能夠避免阻尼振蕩的出現(xiàn)。這是因?yàn)楫?dāng)衰減率被設(shè)置得較小，除了中心抽頭之外的抽頭的系數(shù)變?yōu)檎龜?shù)和負(fù)數(shù)的混合，在數(shù)值上成為較大的，因此阻尼振蕩變得很明顯。
進(jìn)一步的，通過改變圖4所示的系數(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)具有不同的頻率特性的水平濾波器。
圖6示出了由于相應(yīng)的系數(shù)的改變水平，高通濾波器的頻率特性的改變。如圖所示，在水平濾波器中，改變系數(shù)，水平高通濾波器中將瞬時(shí)頻帶的斜率從截止頻帶改變到帶通，因此能夠?qū)崿F(xiàn)不同的增強(qiáng)效果。
在本實(shí)施例的圖像處理設(shè)備中，例如通過預(yù)先準(zhǔn)備與圖像顯示裝置的特性相對(duì)應(yīng)的多個(gè)系數(shù)，根據(jù)顯示裝置切換系數(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)所希望的增強(qiáng)效果。
在圖1所示的本實(shí)施例的圖像處理設(shè)備中，水平高通濾波器170例如能夠具有與上述的水平高通濾波器110相同的頻率特性。另一方面，水平低通濾波器120，與水平高通濾波器110相反，具有通過低頻率分量和截止高頻率分量的特性。
圖7總體上示出了本實(shí)施例的圖像處理設(shè)備中水平高通濾波器110、水平低通濾波器120和水平高通濾波器170的輸出信號(hào)的頻率分量。在圖7中，橫坐標(biāo)表示水平方向的頻率分量(以下叫作“水平頻率”)，而縱坐標(biāo)表示垂直方向的頻率分量(以下叫作“垂直頻率”)。區(qū)域A示出了垂直方向的低頻帶分量和水平方向的高頻帶分量，區(qū)域B示出了水平方向的低頻帶分量和垂直方向的高頻帶分量，進(jìn)一步的區(qū)域C示出了水平方向和垂直方向的高頻帶分量。
在本實(shí)施例的圖像處理設(shè)備中，如圖1所示，水平高通濾波器110的輸出信號(hào)是水平方向上由高通濾波器處理的垂直高通濾波器100的輸出信號(hào)SHH，即圖7所示的具有區(qū)域C的頻率分量的信號(hào)。水平低通濾波器120的輸出信號(hào)是水平方向上由低通濾波器處理的垂直高通濾波器100的輸出信號(hào)SHH，即圖7所示的具有區(qū)域B的頻率分量的信號(hào)。另一方面，水平高通濾波器170的輸出信號(hào)是水平方向上由高通濾波器處理的垂直低通濾波器160的輸出信號(hào)SHH，即圖7所示的具有區(qū)域A的頻率分量的信號(hào)。
本實(shí)施例的圖像處理設(shè)備使用垂直和水平濾波器，以增強(qiáng)水平方向和垂直方向的輸入信號(hào)Sin，由此實(shí)現(xiàn)了圖像信號(hào)的二維增強(qiáng)。然后，通過選擇地存取增強(qiáng)的頻率分量，只有預(yù)定的頻帶的信號(hào)能夠被增強(qiáng)，所希望的增強(qiáng)效果能夠達(dá)到。
例如，在本實(shí)施例的圖像處理設(shè)備中，通過預(yù)定模式中結(jié)合上述三個(gè)區(qū)域A、B和C的頻率分量，就可能通過一維濾波器實(shí)現(xiàn)圖像信號(hào)的二維濾波。
下面，解釋本實(shí)施例的圖像處理設(shè)備的操作。如圖1所示，圖像處理設(shè)備配備有用于選擇頻率分量的開關(guān)130、180和220和用于相加由這些開關(guān)所選擇的頻率分量的加法器電路140、190和250。
開關(guān)130根據(jù)控制信號(hào)Sc1選擇水平高通濾波器110的輸出信號(hào)(具有圖7所示的區(qū)域C的頻率分量)，并輸出選擇信號(hào)到加法器電路140。例如，當(dāng)控制信號(hào)Sc1是“1”時(shí)，開關(guān)130輸出水平高通濾波器110的輸出信號(hào)到加法器電路140，而當(dāng)控制信號(hào)Sc1是“0”時(shí)，開關(guān)130不選擇水平高通濾波器110的輸出信號(hào)。
同樣的，開關(guān)180根據(jù)控制信號(hào)Sc2選擇水平高通濾波器110的輸出信號(hào)，并輸出選擇信號(hào)到加法器電路190。例如，當(dāng)控制信號(hào)Sc2是“1”時(shí)，開關(guān)130輸出水平高通濾波器110的輸出信號(hào)到加法器電路190，而當(dāng)控制信號(hào)Sc2是“0”時(shí)，開關(guān)180不選擇水平高通濾波器110的輸出信號(hào)。
加法器電路140相加水平低通濾波器120的輸出信號(hào)(具有圖7所示的區(qū)域B的頻率分量)和由開關(guān)130選擇的信號(hào)，并輸出相加結(jié)果到非線性電路150。因此，當(dāng)控制信號(hào)Sc1是“1”時(shí)，加法器電路140輸出具有區(qū)域(B+C)的頻率分量的信號(hào)。相反地，當(dāng)控制信號(hào)Sc1是“0”時(shí)，加法器電路140輸出只具有區(qū)域B的頻率分量的信號(hào)。
同樣地，加法器電路190相加水平高通濾波器170的輸出信號(hào)和由開關(guān)180選擇的信號(hào)，并輸出相加結(jié)果到非線性電路200。因此，當(dāng)控制信號(hào)Sc2是“1”時(shí)，加法器電路190輸出具有區(qū)域(A+C)的頻率分量的信號(hào)，相反的，當(dāng)控制信號(hào)Sc2是“0”時(shí)，加法器電路190只輸出具有區(qū)域A的頻率分量的信號(hào)。
非線性電路150對(duì)加法器電路140的輸出信號(hào)執(zhí)行非線性處理，并輸出處理結(jié)果到加法器電路250。非線性電路200對(duì)加法器電路190的輸出信號(hào)執(zhí)行非線性處理，并輸出處理結(jié)果到加法器電路190。非線性電路150和200中的非線性處理包括以下處理例如，調(diào)整輸入信號(hào)的核心量(coringamount)、限幅值、增強(qiáng)數(shù)量、極限值等等。
進(jìn)一步的，如圖1所示，水平高通濾波器110的輸出信號(hào)輸入到非線性電路210。被非線性處理的輸出信號(hào)由開關(guān)220選擇，并輸出到加法器250。
非線性電路210具有和非線性電路150和200相同的功能。因此非線性電路210調(diào)整輸入信號(hào)的核心量、限幅值、增強(qiáng)數(shù)量、極限值等等。
圖8示出了非線性電路210的輸入-輸出特性曲線的一個(gè)例子。(注意，對(duì)于非線性電路210，負(fù)側(cè)的輸入-輸出特性曲線是“0”，非線性電路150和200具有與非線性電路210相同的功能，但負(fù)側(cè)的輸入-輸出特性曲線是關(guān)于原點(diǎn)O對(duì)稱的。)如圖所示，這里示出了兩個(gè)特性曲線(特性曲線1和特性曲線2)。根據(jù)特性曲線1，當(dāng)輸入信號(hào)的電平低于預(yù)定的閾值Sth1時(shí)，根據(jù)輸入信號(hào)的電平，通過預(yù)定的斜率確定輸出信號(hào)的電平。當(dāng)輸入信號(hào)的電平高于預(yù)定的閾值Sth1時(shí)，通過預(yù)定的限幅值(上極限值)限幅輸出信號(hào)的電平。
另一方面，根據(jù)特性曲線2，當(dāng)輸入信號(hào)的電平高于預(yù)定的閾值Sth2時(shí)，通過預(yù)定的負(fù)斜率減少輸出信號(hào)的電平，而當(dāng)輸入信號(hào)的電平高于預(yù)定的極限值SLT時(shí)，輸出信號(hào)的電平保持在“0”。
另外，如圖8所示，在特性曲線1或特性曲線2的情況下，當(dāng)輸入信號(hào)的電平低于中心值，輸出信號(hào)保持在“0”。
開關(guān)220根據(jù)比較器240的輸出信號(hào)選擇非線性電路210的輸出，然后輸出其到加法器電路250。例如，當(dāng)比較器240的輸出信號(hào)是“1”時(shí)，開關(guān)220選擇非線性電路210的輸出信號(hào)，并輸出它到加法器電路250。然而，當(dāng)比較器240的輸出信號(hào)是“0”時(shí)，開關(guān)220不選擇非線性電路210的輸出信號(hào)。
比較器240比較延遲匹配電路230的輸出信號(hào)SDL和預(yù)定的閾值Sth。當(dāng)輸出信號(hào)SDL大于預(yù)定的閾值Sth。就輸出“1”，而當(dāng)輸出信號(hào)SDL小于預(yù)定的閾值Sth，就輸出“0”。
延遲匹配電路230輸出通過延遲輸入信號(hào)Sin一預(yù)定的延遲時(shí)間所得到的延遲信號(hào)SDL。注意，延遲匹配電路230的延遲時(shí)間Δt是根據(jù)垂直高通濾波器100，水平高通濾波器110等等的濾波器電路的處理時(shí)間設(shè)置的。線路存儲(chǔ)器的信號(hào)延遲包括在垂直高通濾波器100的處理時(shí)間中。
根據(jù)比較器240、非線性電路210和開關(guān)220，當(dāng)延遲匹配電路230的輸出信號(hào)SDL大于預(yù)定的閾值Sth時(shí)，選擇水平高通濾波器110的輸出信號(hào)的非線性處理結(jié)果，即包括區(qū)域C的頻率分量的信號(hào)，然后輸出到加法器電路250。相反的，當(dāng)延遲匹配電路230的輸出信號(hào)SDL小于預(yù)定的閾值Sth時(shí)，不選擇水平高通濾波器110的輸出信號(hào)。
圖9示出了由開關(guān)220選擇的信號(hào)區(qū)域。圖9中，垂直高頻帶和水平高頻帶信號(hào)，即圖7所示的區(qū)域C的頻率分量，包括在區(qū)域K中。
因此，本實(shí)施例的圖像處理設(shè)備通過將垂直高頻帶和水平高頻帶信號(hào)分量，即圖9所示的區(qū)域K的信號(hào)，加到超過預(yù)定閾值電平的信號(hào)上，執(zhí)行屏幕的傾斜方向上的增強(qiáng)。因此，由于對(duì)于具有高亮度級(jí)的白信號(hào)完成了屏幕的傾斜方向上的增強(qiáng)，能夠恢復(fù)顯示圖像的勻邊。
下面，參看附圖10，解釋通過開關(guān)130和180的選擇能夠?qū)崿F(xiàn)的增強(qiáng)模式。
圖10中，示出了4種增強(qiáng)模式。另外，示出了與每種模式相對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)Sc1和Sc2的狀態(tài)。
如圖10所示，當(dāng)控制信號(hào)Sc1和Sc2都為“0” 時(shí)，執(zhí)行模式M1的增強(qiáng)。在這種狀態(tài)下，開關(guān)130和180不選擇水平高通濾波器110的輸出信號(hào)。因此，圖7所示的區(qū)域A的頻率分量，即垂直低頻帶和水平高頻帶信號(hào)分量，包括在模式M1的X區(qū)域，而圖7所示的區(qū)域B的頻率分量，即水平高頻帶和水平低頻帶信號(hào)分量，包括在Y區(qū)域。
接著，當(dāng)控制信號(hào)Sc1是“0”和控制信號(hào)Sc2是“1”時(shí)，執(zhí)行模式M2的增強(qiáng)。在這種狀態(tài)下，開關(guān)130不選擇水平高通濾波器110的輸出信號(hào)，但開關(guān)180選擇。因此，區(qū)域(A+C)的頻率分量包括在模式M2的X區(qū)域，和區(qū)域B的頻率分量包括在Y區(qū)域。
接著，當(dāng)控制信號(hào)Sc1是“1”和控制信號(hào)Sc2是“0”時(shí)，執(zhí)行模式M3的增強(qiáng)。在這種狀態(tài)下，開關(guān)130選擇水平高通濾波器110的輸出信號(hào)，但開關(guān)180不選擇。因此，區(qū)域A的頻率分量包括在模式M3的X區(qū)域，和區(qū)域(B+C)的頻率分量包括在Y區(qū)域。
最后，當(dāng)控制信號(hào)Sc1和Sc2都是“1”時(shí)，執(zhí)行模式M4的增強(qiáng)。在這種狀態(tài)下，開關(guān)130和180都選擇水平高通濾波器110的輸出信號(hào)。因此，區(qū)域(A+C)的頻率分量包括在模式M4的X區(qū)域，和區(qū)域(B+C)的頻率分量包括在Y區(qū)域。即，在模式M4中，X區(qū)域和Y區(qū)域的一部分重疊，因此在頻率分量上執(zhí)行雙重增強(qiáng)。
如上所述，在模式M1中，由于沒有選擇區(qū)域C的垂直高頻帶和水平高頻帶頻率分量，在圖像的傾斜方向的增強(qiáng)效果很低。另一方面，在模式M4中，由于雙重增強(qiáng)了區(qū)域C的頻率分量，與其他頻率分量的平衡就變差。結(jié)果，在本實(shí)施例的圖像處理設(shè)備中，根據(jù)輸入亮度級(jí)，通過適當(dāng)?shù)倪x擇模式M1、M2和M3和進(jìn)一步選擇和相加區(qū)域C的垂直高頻帶和水平高頻帶頻率分量，能夠得到預(yù)定的增強(qiáng)效果。
下面，將解釋根據(jù)圖像信號(hào)的增強(qiáng)模式的選擇。
例如根據(jù)圖像信號(hào)的掃描行的不同，增強(qiáng)模式的選擇不同。當(dāng)圖像信號(hào)顯示在顯示裝置上時(shí)，如果信號(hào)在垂直方向減弱，圖像質(zhì)量的惡化變得行明顯。因此，通過模式M3在垂直方向上增強(qiáng)傾斜方向頻率分量，圖像質(zhì)量的改善的效果就會(huì)行明顯。
圖11A到11C和圖12A到12C是分別在隔行掃描和順次掃描的情況下的垂直方向和水平方向的增強(qiáng)的圖。
如圖11A所示，在隔行掃描的情況下，分別掃描奇數(shù)行和偶數(shù)行，由此顯示奇數(shù)半幀(即圖17所示的第一半幀)和偶數(shù)半幀(即圖17所示的第二半幀)。因?yàn)榈谝话霂偷诙霂膾呙栊忻總€(gè)在屏幕上偏移了一行，通過組合這些半幀形成一幀的圖像。
另一方面，如圖12A所示，在順次掃描的情況下，所有的行都依次掃描。即，通過一次掃描就形成一幀的圖像。
在如圖11A到11C所示的隔行掃描的情況下，如果垂直方向上增強(qiáng)傾斜方向分量，由于分別在奇數(shù)半幀和偶數(shù)半幀執(zhí)行成增強(qiáng)，濾波圖像的垂直方向上每隔一行采樣的多個(gè)象素。因此，如圖11B所示，由于增強(qiáng)，阻尼振蕩(ringing)停止擴(kuò)展。
另一方面，如圖12A-12C所示，在順次掃描的情況下，一幀的圖像信號(hào)的行對(duì)于奇數(shù)半幀和偶數(shù)半幀無差別的連續(xù)輸入。因此如圖12B所示，在垂直方向的增強(qiáng)中，由于對(duì)于屏幕上的垂直方向連續(xù)的多個(gè)象素執(zhí)行了濾波，在如隔行掃描中的增強(qiáng)后，阻尼振蕩沒有擴(kuò)展。
注意，如圖11C所示的隔行掃描的情況下，由于圖像信號(hào)對(duì)于奇數(shù)半幀和偶數(shù)半幀無差別的在水平方向上連續(xù)輸入，水平方向的增強(qiáng)可以給出順次掃描的情況下相同的效果。
如上所述，與順次掃描的情況相比較，在隔行掃描的情況下，增強(qiáng)的波形出現(xiàn)在遠(yuǎn)離當(dāng)前的象素的位置，且阻尼振蕩擴(kuò)展。這里，在隔行掃描的情況下，選擇用于在水平方向上增強(qiáng)傾斜方向頻率分量的模式M2，而當(dāng)在順次掃描的情況下，選擇用于在垂直方向上增強(qiáng)傾斜方向頻率分量的模式M3。因此，使用對(duì)于每個(gè)不同的掃描方法的最合適的增強(qiáng)模式，能夠達(dá)到增強(qiáng)，圖像質(zhì)量的改善效果能夠進(jìn)一步增加。
進(jìn)一步的，當(dāng)信號(hào)頻帶由于某些原因變得很窄時(shí)，圖像信號(hào)的波形減弱并且高亮度信號(hào)接近白峰值，例如，項(xiàng)鏈的圖像，失去了它的勻邊。在這樣的情況下，如上所述，非線性電路210、開關(guān)220、和比較器240增強(qiáng)超過某一閾值電平的信號(hào)到正端。因此，由于增強(qiáng)部分被限制到與其他部分相比希望被增強(qiáng)更多的白信號(hào)，和另外電平的信號(hào)沒有增強(qiáng)，能夠防止傾斜方向的頻帶的雙重增強(qiáng)和過增強(qiáng)。通過這樣的處理，只有白信號(hào)進(jìn)一步增強(qiáng)，圖像的勻邊能夠恢復(fù)而沒有不合適的感覺。
如上所述，根據(jù)本實(shí)施例的圖像處理設(shè)備，通過提供垂直高通濾波器和水平高通濾波器作為增強(qiáng)器和通過開關(guān)適當(dāng)?shù)倪x擇垂直和水平頻率分量，能夠增強(qiáng)所希望的頻帶的信號(hào)。另外根據(jù)本實(shí)施例，通過使用對(duì)于垂直和水平方向的一維濾波器能夠?qū)崿F(xiàn)二維濾波。進(jìn)一步的，根據(jù)圖像信號(hào)的掃描行的結(jié)構(gòu)，通過選擇最合適的增強(qiáng)模式，能夠得到增強(qiáng)的改善的效果。
另外，在本實(shí)施例的圖像處理設(shè)備中，通過增強(qiáng)在垂直高頻帶和水平高頻帶上超過某一值的信號(hào)，圖像的勻邊能夠恢復(fù)而沒有不合適的感覺。
概括本發(fā)明的效果，如上所述，根據(jù)本發(fā)明，通過將用作增強(qiáng)器的水平高通濾波器的截止頻率設(shè)置得更低，就可能在水平方向擴(kuò)展帶通，改善增強(qiáng)效果，和進(jìn)一步改善圖像的對(duì)比度。
另外，根據(jù)本發(fā)明，通過結(jié)合在垂直方向和水平方向上的濾波，二維濾波可以很容易地由一維濾波器實(shí)現(xiàn)，使用簡(jiǎn)單的電路構(gòu)造能夠得到增強(qiáng)的更好的效果。
進(jìn)一步的，根據(jù)本發(fā)明，通過對(duì)超過預(yù)定電平的信號(hào)增強(qiáng)垂直方向和水平方向上的高頻分量，圖像質(zhì)量的勻邊能夠恢復(fù)而沒有不合適的感覺。
盡管為了示例說明的目的本發(fā)明是參照具體的實(shí)施例描述的，很顯然在不背離本發(fā)明的基本概念和范圍的情況下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠?qū)ζ渥鞒隽硗飧嗟男薷摹?br> 權(quán)利要求
1.一種圖像處理設(shè)備，包括垂直濾波器，用于在垂直方向上從圖像信號(hào)中提取預(yù)定的頻率分量；第一水平濾波器，用于在圖像信號(hào)的水平方向上從垂直濾波器的輸出信號(hào)中提取第一頻率分量；第二水平濾波器，用于在圖像信號(hào)的水平方向上從垂直濾波器的輸出信號(hào)中提取第二頻率分量；選擇裝置，用于選擇地輸出第一水平濾波器的輸出信號(hào)；和相加裝置，用于相加選擇裝置的輸出信號(hào)和第二水平濾波器的輸出信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的圖像處理設(shè)備，其中垂直濾波器包括多個(gè)存儲(chǔ)裝置，每個(gè)用于存儲(chǔ)相當(dāng)于采樣數(shù)據(jù)的在水平方向上所述圖像信號(hào)的一行，并串聯(lián)連接；和垂直濾波器相加裝置，用于相加在存儲(chǔ)在多個(gè)存儲(chǔ)裝置之前至少一行的圖像信號(hào)的值和具有預(yù)定加權(quán)系數(shù)的當(dāng)前行的圖像信號(hào)的值。
3.如權(quán)利要求1所述的圖像處理設(shè)備，其中第一和第二水平濾波器包括水平濾波器相加裝置，用于相加在水平方向上的圖像信號(hào)的多個(gè)采樣數(shù)據(jù)。
4.如權(quán)利要求1所述的圖像處理設(shè)備，還包括延遲電路，用于延遲圖像信號(hào)一預(yù)定的延遲時(shí)間；和第二相加裝置，用于將相加裝置的輸出信號(hào)和延遲電路的輸出信號(hào)相加。
5.如權(quán)利要求4所述的圖像處理設(shè)備，還包括處理裝置，用于限幅第二相加裝置的輸出信號(hào)一預(yù)定的上限值。
6.如權(quán)利要求4所述的圖像處理設(shè)備，還包括比較電路，用于比較延遲電路的輸出信號(hào)和預(yù)定的參考信號(hào)；第二選擇裝置，用于根據(jù)比較電路的比較結(jié)果，選擇第一水平濾波器的輸出信號(hào)；和第二相加裝置相加第二選擇裝置的輸出信號(hào)到延遲電路的輸出信號(hào)。
7.如權(quán)利要求6所述的圖像處理設(shè)備，還包括非線性處理裝置，用于使用預(yù)定的上限值限幅比較電路的輸出信號(hào)。
8.一種圖像處理設(shè)備，包括第一垂直濾波器，用于在垂直方向上從圖像信號(hào)中提取高頻分量；第二垂直濾波器，用于在垂直方向上從圖像信號(hào)中提取低頻分量；第一水平濾波器，用于在圖像信號(hào)的水平方向上從第一垂直濾波器的輸出信號(hào)中提取高頻分量；第二水平濾波器，用于在圖像信號(hào)的水平方向上從第一垂直濾波器的輸出信號(hào)中提取低頻分量的；第三水平濾波器，用于在圖像信號(hào)的水平方向上從第二垂直濾波器的輸出信號(hào)中提取高頻分量；第一選擇裝置，用于選擇地輸出第一水平濾波器的輸出信號(hào)；第一相加裝置，用于相加第二水平濾波器的輸出信號(hào)和第一選擇裝置的輸出信號(hào)；第二選擇裝置，用于選擇地輸出第一水平濾波器的輸出信號(hào)；第二相加裝置，用于相加第二選擇裝置的輸出信號(hào)到第三水平濾波器的輸出信號(hào)；延遲電路，用于延遲圖像信號(hào)正好一個(gè)預(yù)定的延遲時(shí)間；第三相加裝置，用于相加第一和第二相加裝置的輸出信號(hào)到延遲電路的輸出信號(hào)。
9.如權(quán)利要求8所述的圖像處理設(shè)備，其中每個(gè)第一和第二垂直濾波器包括多個(gè)存儲(chǔ)裝置，每個(gè)用于存儲(chǔ)相當(dāng)于采樣數(shù)據(jù)的在水平方向上所述圖像信號(hào)的一行，并串聯(lián)連接；和垂直濾波器相加裝置，用于相加在存儲(chǔ)在多個(gè)存儲(chǔ)裝置之前至少一行的圖像信號(hào)的值和具有預(yù)定加權(quán)系數(shù)的當(dāng)前行的圖像信號(hào)的值。
10.如權(quán)利要求8所述的圖像處理設(shè)備，其中第一和第二水平濾波器包括水平濾波器相加裝置，用于相加在水平方向上的圖像信號(hào)的多個(gè)采樣數(shù)據(jù)。
11.如權(quán)利要求8所述的圖像處理設(shè)備，還包括比較電路，用于比較延遲電路的輸出信號(hào)和預(yù)定的參考信號(hào)；第三選擇裝置，用于當(dāng)比較電路的比較結(jié)果表示延遲電路的輸出信號(hào)的電平高于標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的電平時(shí)，選擇和輸出第一垂直濾波器的輸出信號(hào)；和第三相加裝置相加第三選擇裝置的輸出信號(hào)。
12.如權(quán)利要求8所述的圖像處理設(shè)備，還包括第一和第二非線性處理裝置，用于限幅第一和第二相加裝置的輸出信號(hào)一預(yù)定的上限值，和提供結(jié)果到第三相加裝置。
13.如權(quán)利要求11所述的圖像處理設(shè)備，還包括第三非線性處理裝置，用于限幅第一水平濾波器的輸出信號(hào)一預(yù)定的上限值，和提供結(jié)果到第三選擇裝置。
14.如權(quán)利要求8所述的圖像處理設(shè)備，還包括處理裝置，用于限幅第三相加裝置的輸出信號(hào)一預(yù)定的上限值。
15.如權(quán)利要求8所述的圖像處理設(shè)備，其中第一、第二和第三水平濾波器的系數(shù)是可變的。
16.如權(quán)利要求8所述的圖像處理設(shè)備，其中當(dāng)通過隔行掃描得到圖像信號(hào)時(shí)，由第二選擇裝置選擇的第一水平濾波器的輸出信號(hào)通過第二相加裝置相加到第三水平濾波器的輸出信號(hào)；和當(dāng)通過順次掃描得到圖像信號(hào)時(shí)，由第一選擇裝置選擇的第一水平濾波器的輸出信號(hào)通過第一相加裝置相加到第二水平濾波器的輸出信號(hào)。
全文摘要
一種圖像處理設(shè)備用于擴(kuò)展增強(qiáng)的頻帶，以增加圖像質(zhì)量改進(jìn)的效果，并用于通過簡(jiǎn)單電路結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)圖像信號(hào)在二維上的增加，具有垂直高通濾波器、垂直低通濾波器、水平高通濾波器、水平低通濾波器，它們作為分別提取垂直方向和水平方向上的高頻分量和低頻分量的增強(qiáng)器的，和開關(guān)，其用于適當(dāng)?shù)倪x擇垂直和水平方向上的預(yù)定頻率分量的信號(hào)，以增強(qiáng)預(yù)定頻率分量的信號(hào)。因此，使用在垂直和水平方向上的一維濾波器能夠?qū)崿F(xiàn)二維濾波，根據(jù)圖像信號(hào)的特性，通過適當(dāng)?shù)倪x擇增強(qiáng)模式，能夠改善增強(qiáng)效果。
文檔編號(hào)H04N11/24GK1450815SQ0312859
公開日2003年10月22日 申請(qǐng)日期2003年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月8日
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