專利名稱：高動態(tài)范圍的數(shù)字視訊信號處理電路及其中的電路元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種數(shù)字視訊信號處理電路，且特別是有關(guān)于一種高動態(tài)范圍的數(shù)字視訊信號處理電路及其中的電路元件。
背景技術(shù)：
近年來，隨著數(shù)字科技的大幅進(jìn)步，再加上網(wǎng)際網(wǎng)絡(luò)與多媒體技術(shù)的高度發(fā)展，許多影像均希望可以轉(zhuǎn)換為數(shù)字影像來加以處理。于是，利用數(shù)字相機(Digital Camera)及數(shù)字?jǐn)z影機(Video Camera)等來直接擷取實物景象，并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字影像資料輸出，以利于使用者在計算機或其它電子產(chǎn)品上，進(jìn)行數(shù)字影像檔案的顯示、辨識(OCR)、編輯、儲存及輸出等動作。
由于使用數(shù)字相機及數(shù)字?jǐn)z影機來直接擷取實物景象，較諸于傳統(tǒng)裝置底片的相機及裝置影帶的攝影機而言，除了可以使用數(shù)字方式來儲存與編輯之外，更因為電子科技的急速發(fā)展，使得其可拍攝容量愈來愈大，其拍攝的影像品質(zhì)也愈來愈精致，且其價位也日趨普及。因此，近來數(shù)字相機及數(shù)字?jǐn)z影機已有逐漸取代傳統(tǒng)相機及攝影機，而為使用者普遍接受的趨勢。
在數(shù)字?jǐn)z影機中，除了需要應(yīng)用影像傳感器來擷取目標(biāo)物的影像，以及應(yīng)用模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器來將擷取的影像轉(zhuǎn)換為數(shù)字視訊信號外，更需要專用的數(shù)字電路以進(jìn)行必要的視訊信號處理，使得輸出的影像可以更為真實。其中，能否提供高動態(tài)范圍的影像信號輸出，更是數(shù)字?jǐn)z影機中的數(shù)字視訊信號處理電路不可或缺的課題。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供一種高動態(tài)范圍的數(shù)字視訊信號處理電路及其中的電路元件，其在光學(xué)黑階箝位電路元件(Optical BlackClamping Circuit Unit)中，應(yīng)用無限脈沖響應(yīng)濾波器(Infinite ImpulseResponse Filter，簡稱IIR Filter)及放大器，而在伽瑪校正電路元件(Gamma Correction Circuit Unit)中，應(yīng)用增加斜率控制(GradientControl)與高亮度信號強化器，以改善數(shù)字視訊信號的動態(tài)范圍，大幅提升影像的品質(zhì)。
為達(dá)上述及其它目的，本發(fā)明提供一種高動態(tài)范圍的數(shù)字視訊信號處理電路，以及其中的光學(xué)黑階箝位電路元件與伽瑪校正電路元件，以改善數(shù)字視訊信號的動態(tài)范圍，大幅提升影像的品質(zhì)。
本發(fā)明所提供的高動態(tài)范圍的數(shù)字視訊信號處理電路包括有影像傳感器、模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器、光學(xué)黑階箝位電路元件、傳感器壞點校正元件(Sensor Defect Correction Unit)、彩色濾波數(shù)組插補元件(Color Filter Array Interpolation Unit)、色彩校正元件(ColorCorrection Unit)、色域轉(zhuǎn)換元件(Color Space Conversion Unit)及伽瑪校正電路元件。
其中，影像傳感器用以經(jīng)由一個光學(xué)系統(tǒng)取得目標(biāo)物的影像。模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器耦接影像傳感器，用以將取得的模擬影像信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。光學(xué)黑階箝位電路元件耦接模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，用以接收前述的數(shù)字視訊信號，并將數(shù)字視訊信號的黑階消除后輸出。傳感器壞點校正元件耦接光學(xué)黑階箝位電路元件，用以校正影像傳感器的壞點，并輸出壞點校正后的數(shù)字視訊信號。彩色濾波數(shù)組插補元件耦接傳感器壞點校正元件，用以接收壞點校正后的數(shù)字視訊信號，并以插補法還原色彩訊號后，輸出RGB數(shù)字視訊信號。色彩校正元件耦接彩色濾波數(shù)組插補元件，用以校正RGB數(shù)字視訊信號的色彩偏差。色域轉(zhuǎn)換元件耦接色彩校正元件，用以將RGB數(shù)字視訊信號轉(zhuǎn)換為YUV信號。而伽瑪校正電路元件則耦接色域轉(zhuǎn)換元件，用以校正影像傳感器在光電轉(zhuǎn)換時，所存在的非線性特性，以輸出校正后的YUV色差信號。
為了可以改善數(shù)字視訊信號處理電路所處理的數(shù)字視訊信號的動態(tài)范圍，本發(fā)明選擇性地應(yīng)用增加無限脈沖響應(yīng)濾波器及放大器的光學(xué)黑階箝位電路元件，及增加斜率控制與高亮度信號強化器的伽瑪校正電路元件，以大幅提升影像處理的品質(zhì)。
其中，光學(xué)黑階箝位電路元件包括有無限脈沖響應(yīng)濾波器、加法器、放大器及增益緩存器。無限脈沖響應(yīng)濾波器用以接收數(shù)字視訊信號，并取出數(shù)字視訊信號中水平掃描線的黑階平均值。加法器耦接無限脈沖響應(yīng)濾波器，用以自數(shù)字視訊信號減去無限脈沖響應(yīng)濾波器取得的黑階平均值，并輸出已消除黑階的數(shù)字視訊信號。放大器耦接加法器，用以將已消除黑階的數(shù)字視訊信號放大一個增益后輸出。而增益緩存器則耦接放大器，用以儲存與調(diào)整放大器的增益。因此光學(xué)黑階箝位電路元件可精確地先行消除數(shù)字視訊信號的黑階，再以放大器來放大數(shù)字視訊信號，故可改善數(shù)字視訊信號的動態(tài)范圍。
在一個實施例中，光學(xué)黑階箝位電路元件使用的無限脈沖響應(yīng)濾波器的Z轉(zhuǎn)換函數(shù)為H(Z)＝0.5Z-2/(1-0.5Z-2)在一個實施例中，光學(xué)黑階箝位電路元件更包括耦接加法器的一個準(zhǔn)位緩存器，用以依據(jù)使用者的需求，來調(diào)整數(shù)字視訊信號的黑階設(shè)定值。
而伽瑪校正電路元件則包括有伽瑪轉(zhuǎn)換表、臨限開關(guān)、高通濾波器、放大器及加法器。伽瑪轉(zhuǎn)換表用以儲存YUV信號輸入與輸出的轉(zhuǎn)換對應(yīng)表，且轉(zhuǎn)換對應(yīng)表的斜率控制關(guān)閉點大于百分之一百七十的輸入值。臨限(Threshold)開關(guān)用以接收YUV信號，且當(dāng)YUV信號高于臨限值時，輸出接收的YUV信號。高通濾波器耦接臨限開關(guān)，用以取得YUV信號的高頻成份值。放大器耦接高通濾波器，用以將高頻成份值放大一個增益。而加法器則耦接伽瑪轉(zhuǎn)換表與放大器，用以求取伽瑪轉(zhuǎn)換表輸出的YUV信號與高頻成份值的和，以輸出影像邊緣強化的YUV信號。
在一個實施例中，此伽瑪校正電路元件的高通濾波器的Z轉(zhuǎn)換函數(shù)為H(Z)＝(-1+Z-1+Z-2-Z-3)/4在一個實施例中，此伽瑪校正電路元件的轉(zhuǎn)換對應(yīng)表的斜率控制關(guān)閉點為百分之二百五十的輸入值。由于此伽瑪校正電路元件的轉(zhuǎn)換對應(yīng)表的斜率控制關(guān)閉點，已延長為百分之二百五十的輸入值，且應(yīng)用臨限開關(guān)、高通濾波器及放大器等以強化高亮度信號的邊緣，使輸出影像的銳利度增加，因此，可有效地改善影像的動態(tài)范圍。
為讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特地以較佳的實施例，并配合所附圖式，作詳細(xì)說明如下。


圖1是顯示根據(jù)本發(fā)明較佳實施例的一種高動態(tài)范圍的數(shù)字視訊信號處理電路方塊示意圖。
圖2是顯示一種稱為Bayer彩色濾波數(shù)組的圖樣。
圖3是顯示根據(jù)本發(fā)明較佳實施例的一種光學(xué)黑階箝位電路元件方塊示意圖。
圖4是顯示影像傳感器的感測區(qū)域示意圖。
圖5是顯示根據(jù)本發(fā)明較佳實施例的一種伽瑪校正電路元件方塊示意圖。
圖6是顯示根據(jù)本發(fā)明較佳實施例的伽瑪轉(zhuǎn)換表的輸入/輸出轉(zhuǎn)換對應(yīng)示意圖。
圖7是顯示根據(jù)本發(fā)明較佳實施例的一種高動態(tài)范圍的數(shù)字視訊信號處理電路的測試結(jié)果比較圖。
符號說明100高動態(tài)范圍的數(shù)字視訊信號處理電路110光學(xué)系統(tǒng)120影像傳感器
130 模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器140 光學(xué)黑階箝位電路元件141 無限脈沖響應(yīng)濾波器143、199加法器145 準(zhǔn)位緩存器147、197放大器149 增益緩存器150 傳感器壞點校正元件160 彩色濾波數(shù)組插補元件170 色彩校正元件180 色域轉(zhuǎn)換元件190 伽瑪校正電路元件191 伽瑪轉(zhuǎn)換表193 臨限開關(guān)195 高通濾波器410 有效感測區(qū)420 黑色罩幕區(qū)具體實施方式
請參考圖1所示，其為根據(jù)本發(fā)明較佳實施例的一種高動態(tài)范圍的數(shù)字視訊信號處理電路方塊示意圖。如前所述，為了可以改善數(shù)字視訊信號的動態(tài)范圍，以大幅提升數(shù)字視訊信號處理電路所處理的影像的品質(zhì)，此實施例中的光學(xué)黑階箝位電路元件(Optical BlackClamping Circuit Unit)140與伽瑪校正電路元件(Gamma CorrectionCircuit Unit)190等電路方塊，可以依需求而選擇性地使用后述本實施例提供的電路方塊來實現(xiàn)。
如圖所示，此高動態(tài)范圍的數(shù)字視訊信號處理電路100包括有影像傳感器120、模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器130、光學(xué)黑階箝位電路元件140、傳感器壞點校正元件(Sensor Defect Correction Unit)150、彩色濾波數(shù)組插補元件(Color Filter Array Interpolation Unit)160、色彩校正元件(Color Correction Unit)170、色域轉(zhuǎn)換元件(Color Space ConversionUnit)180及伽瑪校正電路元件190。
其中，影像傳感器120用以經(jīng)由例如是透鏡組成的光學(xué)系統(tǒng)110取得目標(biāo)物(未繪示)的影像，然后將影像信號輸入至模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器130，模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器130則將取得的模擬影像信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字視訊信號，以便后續(xù)的數(shù)字電路予以處理。
由于經(jīng)由光學(xué)系統(tǒng)110擷取影像的影像傳感器120，例如是使用電荷耦合組件(Charge Coupled Device，簡稱CCD)的影像傳感器120，在沒有光線或僅有極低的光線輸入時，仍然會因為半導(dǎo)體的暗電流而輸出信號，以致經(jīng)由影像傳感器120取得的影像信號均含有黑階值，如不予以消除將會影響到顯示影像的動態(tài)范圍。因此，如圖所示地使用光學(xué)黑階箝位電路元件140，來接收模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器130輸出的數(shù)字視訊信號，以將數(shù)字視訊信號的黑階動態(tài)地消除后輸出。
在消除數(shù)字視訊信號的黑階后，數(shù)字視訊信號被輸入至傳感器壞點校正元件150中，以便可以校正影像傳感器的壞點，并輸出壞點校正后的數(shù)字視訊信號。由于影像傳感器120的成本一般均頗為高昂，并無法在發(fā)現(xiàn)影像傳感器120中有例如是黑點或白點的壞點時，即廢棄不用，因此，必須應(yīng)用圖中的傳感器壞點校正元件150，近似的得到還原該壞點所在的影像信號。
然后，數(shù)字視訊信號被輸入至彩色濾波數(shù)組插補元件160中，以便接收壞點校正后的數(shù)字視訊信號，并使用插補法來還原色彩，產(chǎn)生RGB數(shù)字視訊信號輸出。一般而言，影像傳感器120會包含一個彩色濾波數(shù)組圖樣(color filter array pattern)，此圖樣可以是例如圖2所示稱為Bayer彩色濾波數(shù)組的圖樣。在圖2中顯示，影像傳感器120的每一個受光元件依據(jù)圖樣而分別取得紅色R、綠色G或藍(lán)色B等其中的一個的資料值，故需應(yīng)用彩色濾波數(shù)組插補元件160，以使用插補法來還原色彩，產(chǎn)生包含紅色R、綠色G及藍(lán)色B等的RGB數(shù)字視訊信號(Ri/Gi/Bi)輸出，而提供包含目標(biāo)物的色彩的影像顯示。
在彩色濾波數(shù)組插補元件160還原色彩后，RGB數(shù)字視訊信號(Ri/Gi/Bi)被輸入至色彩校正元件170中。由于光學(xué)系統(tǒng)110與影像傳感器120的感色特性與人眼的感色特性不同，以致經(jīng)由光學(xué)系統(tǒng)110與影像傳感器120擷取的影像，其色彩并無法達(dá)到真實，故需應(yīng)用色彩校正元件170來校正RGB數(shù)字視訊信號(Ri/Gi/Bi)的色彩的偏差，以輸出色彩校正后的RGB數(shù)字視訊信號(Ro/Go/Bo)。其校正方法例如是使用如下的3×3色彩校正數(shù)組來執(zhí)行轉(zhuǎn)換Ro＝a11*Ri+a12*Gi+a13*BiGo＝a21*Ri+a22*Gi+a23*Bi
Bo＝a31*Ri+a32*Gi+a33*Bi其中aij為執(zhí)行轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換系數(shù)。
為了壓縮或其它應(yīng)用的目的，通常也會應(yīng)用如圖1中的色域轉(zhuǎn)換元件180，以將RGB數(shù)字視訊信號(Ro/Go/Bo)轉(zhuǎn)換為YUV信號(Yi/Ui/Vi)。其轉(zhuǎn)換方程式例如下式所示Yi＝0.297Ro+0.592Go+0.111BoUi＝-0.172Ro-0.328Go+0.5BoVi＝0.5Ro-0.442Go-0.078Bo當(dāng)色域轉(zhuǎn)換元件180將RGB數(shù)字視訊信號(Ro/Go/Bo)轉(zhuǎn)換為YUV信號(Yi/Ui/Vi)后，便可使用圖中的伽瑪校正電路元件190，以校正影像傳感器120在光電轉(zhuǎn)換時，所存在的非線性特性，而輸出校正后的YUV信號(Y/U/V)。
請參看圖3所示，其為根據(jù)本發(fā)明較佳實施例的一種光學(xué)黑階箝位電路元件方塊示意圖。圖中顯示，此光學(xué)黑階箝位電路元件140包括有無限脈沖響應(yīng)濾波器(Infinite Impulse Response Filter，簡稱IIRFilter)141、加法器143、準(zhǔn)位緩存器145、放大器147及增益緩存器149。
請一并參看圖4，其為影像傳感器的感測區(qū)域示意圖。在圖4中，影像傳感器的感測區(qū)域包括中間部分的有效感測區(qū)410，及周圍部分的黑色罩幕區(qū)420，有效感測區(qū)410是擷取目標(biāo)物影像的感測區(qū)，而黑色罩幕區(qū)420則包含涂布黑色罩幕的受光元件，用以輸出受光元件的暗電流產(chǎn)生的黑階值。因此，光學(xué)黑階箝位電路元件140應(yīng)用圖中的無限脈沖響應(yīng)濾波器141，來接收數(shù)字視訊信號并動態(tài)地取出數(shù)字視訊信號的水平掃描線的黑階平均值，以在加法器143中，自數(shù)字視訊信號減去無限脈沖響應(yīng)濾波器141取得的黑階平均值，而可輸出已消除黑階的數(shù)字視訊信號。其中，使用的無限脈沖響應(yīng)濾波器的Z轉(zhuǎn)換函數(shù)例如為H(Z)＝0.5Z-2/(1-0.5Z-2)如圖3所示，由加法器143輸出的已消除黑階的數(shù)字視訊信號并經(jīng)放大器147放大一個增益，以改善數(shù)字視訊信號的動態(tài)范圍。其中，放大器147的增益是儲存在增益緩存器149中，以供自動曝光控制器依據(jù)曝光情形來調(diào)整，也就是說，當(dāng)影像傳感器120取得的影像亮度較低時，可將增益緩存器149儲存的增益值調(diào)高。因此，光學(xué)黑階箝位電路元件140可借由無限脈沖響應(yīng)濾波器141取得的黑階平均值，而動態(tài)地先行消除數(shù)字視訊信號的黑階，再以放大器147來放大數(shù)字視訊信號，因而有效地改善了數(shù)字視訊信號的動態(tài)范圍。
此外，在圖3中，此光學(xué)黑階箝位電路元件140也包括耦接加法器143的準(zhǔn)位緩存器145，此準(zhǔn)位緩存器145是用以調(diào)整數(shù)字視訊信號的黑階設(shè)定值，使顯示的影像可以更貼近使用者的需求。
請參看圖5所示，其為根據(jù)本發(fā)明較佳實施例的一種伽瑪校正電路元件方塊示意圖。圖中顯示，此伽瑪校正電路元件190包括有伽瑪轉(zhuǎn)換表191、臨限開關(guān)193、高通濾波器195、放大器197及加法器199。
其中，伽瑪轉(zhuǎn)換表191是用以儲存YUV色差信號輸入與輸出的轉(zhuǎn)換對應(yīng)表，此伽瑪轉(zhuǎn)換表191的轉(zhuǎn)換對應(yīng)值可參考圖6所示，其斜率控制關(guān)閉(Gradient Control off)點A為百分之二百五十的輸入值，與虛線部分的習(xí)知的斜率控制關(guān)閉點B相較，其斜率控制關(guān)閉點已由百分之一百七十延長為百分之二百五十的輸入值。
另外，圖5中的臨限(Threshold)開關(guān)193是用以接收輸入的YUV信號，且當(dāng)輸入的YUV信號高于設(shè)定的臨限值時，才將接收的YUV信號予以輸出。故知，通過臨限開關(guān)193的YUV信號，必為高亮度的信號，而由圖6中的輸入/輸出轉(zhuǎn)換曲線可知，在輸入為高亮度信號時所轉(zhuǎn)換的輸出差異較小，為了易于區(qū)別高亮度信號，因此，使用圖5中的高通濾波器195，以取得YUV信號的高頻成份值，再以放大器197來將高頻成份值放大增益K，然后經(jīng)由加法器199求取伽瑪轉(zhuǎn)換表191輸出的YUV信號與高頻成份值的和，因而可輸出強化邊緣的YUV信號。其中，使用的高通濾波器195的Z轉(zhuǎn)換函數(shù)例如為H(Z)＝(-1+Z-1+Z-2-Z-3)/4請參考圖7所示，其為根據(jù)本發(fā)明較佳實施例的一種高動態(tài)范圍的數(shù)字視訊信號處理電路的測試結(jié)果比較圖。圖中的(a)為習(xí)知數(shù)字視訊信號處理電路的測試結(jié)果，其高亮度信號已因電路進(jìn)入飽和而被切除，因此，掃描的步階變化僅有9步(step)。而圖中的(b)則為根據(jù)本發(fā)明較佳實施例的一種高動態(tài)范圍的數(shù)字視訊信號處理電路的測試結(jié)果，其高亮度信號仍可清楚地顯示，因此，掃描的步階變化已提升為11步(step)，大幅度改善了高亮度信號的顯示品質(zhì)，而提升了電路的動態(tài)范圍。
雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然而其并非用以限定本發(fā)明，任何熟習(xí)此技藝者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視上述的權(quán)利要求所界定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種高動態(tài)范圍的數(shù)字視訊信號處理電路，其特征在于包括一個影像傳感器，用以經(jīng)由一個光學(xué)系統(tǒng)取得目標(biāo)物的一個影像；一個模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，耦接該影像傳感器，用以將該影像轉(zhuǎn)換為一個數(shù)字視訊信號；一個無限脈沖響應(yīng)濾波器，耦接該模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，用以取出該數(shù)字視訊信號中水平掃描線的一個黑階平均值；一個第一加法器，耦接該模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器與該無限脈沖響應(yīng)濾波器，用以自該數(shù)字視訊信號減去該黑階平均值，并輸出已消除黑階的該數(shù)字視訊信號；一個第一放大器，耦接該第一加法器，用以將已消除黑階的該數(shù)字視訊信號放大一個增益后輸出；一個增益緩存器，耦接該放大器，用以儲存與調(diào)整該第一放大器的該增益；一個傳感器壞點校正元件，耦接該第一放大器，用以校正該影像傳感器的壞點，并輸出壞點校正后的該數(shù)字視訊信號；一個彩色濾波數(shù)組插補元件，耦接該傳感器壞點校正元件，用以接收壞點校正后的該數(shù)字視訊信號，并以插補法還原色彩后，輸出一個RGB數(shù)字視訊信號；一個色彩校正元件，耦接該彩色濾波數(shù)組插補元件，用以校正該RGB數(shù)字視訊信號的色彩偏差；一個色域轉(zhuǎn)換元件，耦接該色彩校正元件，用以將該RGB數(shù)字視訊信號轉(zhuǎn)換為一個YUV信號；以及一個伽瑪校正電路元件，耦接該色域轉(zhuǎn)換元件，用以校正該影像傳感器在光電轉(zhuǎn)換時，所存在的非線性特性，以輸出校正后的該YUV信號。
2.如權(quán)利要求1所述的高動態(tài)范圍的數(shù)字視訊信號處理電路，其特征在于該伽瑪校正電路元件包括一個伽瑪轉(zhuǎn)換表，用以儲存該YUV信號輸入與輸出的一個轉(zhuǎn)換對應(yīng)表，且該轉(zhuǎn)換對應(yīng)表的斜率控制關(guān)閉點大于百分之一百七十的輸入值；一個臨限開關(guān)，用以接收該YUV信號，且當(dāng)該YUV信號高于一個臨限值時，輸出該YUV信號；一個高通濾波器，耦接該臨限開關(guān)，用以取得該YUV信號的一個高頻成分值；一個第二放大器，耦接該高通濾波器，用以將該高頻成分值放大一個增益；以及一個第二加法器，耦接該伽瑪轉(zhuǎn)換表與該第二放大器，用以求取該伽瑪轉(zhuǎn)換表輸出的該YUV信號與該高頻成分值的和，以強化該YUV信號的邊緣。
3.如權(quán)利要求2所述的高動態(tài)范圍的數(shù)字視訊信號處理電路，其特征在于其中該高通濾波器的Z轉(zhuǎn)換函數(shù)為H(Z)＝(-1+Z-1+Z-2-Z-3)/4
4.如權(quán)利要求2所述的高動態(tài)范圍的數(shù)字視訊信號處理電路，其特征在于其中該轉(zhuǎn)換對應(yīng)表的斜率控制關(guān)閉點為百分之二百五十的輸入值。
5.如權(quán)利要求1所述的高動態(tài)范圍的數(shù)字視訊信號處理電路，其特征在于其中該無限脈沖響應(yīng)濾波器的Z轉(zhuǎn)換函數(shù)為H(Z)＝0.5Z-2/(1-0.5Z-2)
6.如權(quán)利要求1所述的高動態(tài)范圍的數(shù)字視訊信號處理電路，其特征在于其中更包括耦接該第一加法器的一個準(zhǔn)位緩存器，以調(diào)整該數(shù)字視訊信號的黑階設(shè)定值。
7.一種高動態(tài)范圍的數(shù)字視訊信號處理電路，其特征在于包括一個影像傳感器，用以經(jīng)由一個光學(xué)系統(tǒng)取得目標(biāo)物的一個影像；一個模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，耦接該影像傳感器，用以將該影像轉(zhuǎn)換為一個數(shù)字視訊信號；一個光學(xué)黑階箝位電路元件，耦接該模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，用以接收該數(shù)字視訊信號，并輸出已消除黑階的該數(shù)字視訊信號；一個傳感器壞點校正元件，耦接該光學(xué)黑階箝位電路元件，用以校正該影像傳感器的壞點，并輸出壞點校正后的該數(shù)字視訊信號；一個彩色濾波數(shù)組插補元件，耦接該傳感器壞點校正元件，用以接收壞點校正后的該數(shù)字視訊信號，并以插補法還原色彩后，輸出一個RGB數(shù)字視訊信號；一個色彩校正元件，耦接該彩色濾波數(shù)組插補元件，用以校正該RGB數(shù)字視訊信號的色彩偏差；一個色域轉(zhuǎn)換元件，耦接該色彩校正元件，用以將該RGB數(shù)字視訊信號轉(zhuǎn)換為一個YUV信號；一個伽瑪轉(zhuǎn)換表，耦接該色域轉(zhuǎn)換元件，用以依據(jù)所儲存的該YUV信號的輸入與輸出的一個轉(zhuǎn)換對應(yīng)表，來校正該影像傳感器在光電轉(zhuǎn)換時，所存在的非線性特性，該轉(zhuǎn)換對應(yīng)表的斜率控制關(guān)閉點大于百分之一百七十的輸入值；一個臨限開關(guān)，耦接該色域轉(zhuǎn)換元件，用以接收該YUV信號，且當(dāng)該YUV信號高于一個臨限值時，輸出該YUV信號；一個高通濾波器，耦接該臨限開關(guān)，用以取得該YUV色差信號的一個高頻成分值；一個第一放大器，耦接該高通濾波器，用以將該高頻成分值放大一個增益；以及一個第一加法器，耦接該伽瑪轉(zhuǎn)換表與該第一放大器，用以求取該伽瑪轉(zhuǎn)換表輸出的該YUV信號與該高頻成分值的和，以強化該YUV信號的影像邊緣。
8.如權(quán)利要求7所述的高動態(tài)范圍的數(shù)字視訊信號處理電路，其特征在于其中該高通濾波器的Z轉(zhuǎn)換函數(shù)為H(Z)＝(-1+Z-1+Z-2-Z-3)/4
9.如權(quán)利要求7所述的高動態(tài)范圍的數(shù)字視訊信號處理電路，其特征在于其中該轉(zhuǎn)換對應(yīng)表的斜率控制關(guān)閉點為百分之二百五十的輸入值。
10.如權(quán)利要求7所述的高動態(tài)范圍的數(shù)字視訊信號處理電路，其特征在于其中該光學(xué)黑階筘位電路元件包括一個無限脈沖響應(yīng)濾波器，耦接該模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，用以取出該數(shù)字視訊信號的中平掃描線的一個黑階平均值；一個第二加法器，耦接該模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器與該無限脈沖響應(yīng)濾波器，用以自該數(shù)字視訊信號減去該黑階平均值，并輸出已消除黑階的該數(shù)字視訊信號；一個第二放大器，耦接該第二加法器，用以將已消除黑階的該數(shù)字視訊信號放大一個增益后輸出；以及一個增益緩存器，耦接該第二放大器，用以儲存與調(diào)整該第二放大器的該增益。
11.如權(quán)利要求10所述的高動態(tài)范圍的數(shù)字視訊信號處理電路，其特征在于其中該無限脈沖響應(yīng)濾波器的Z轉(zhuǎn)換函數(shù)為H(Z)＝0.5Z-2/(1-0.5Z-2)
12.如權(quán)利要求10所述的高動態(tài)范圍的數(shù)字視訊信號處理電路，其特征在于其中更包括耦接該第二加法器的一個準(zhǔn)位緩存器，以調(diào)整該數(shù)字視訊信號的黑階設(shè)定值。
13.一種光學(xué)黑階箝位電路元件，其特征在于包括一個無限脈沖響應(yīng)濾波器，用以接收一個數(shù)字視訊信號，并取出該數(shù)字視訊信號的水平掃描線的一個黑階平均值；一個加法器，耦接該無限脈沖響應(yīng)濾波器，用以自該數(shù)字視訊信號減去該黑階平均值，并輸出已消除黑階的該數(shù)字視訊信號；一個放大器，耦接該加法器，用以將已消除黑階的該數(shù)字視訊信號放大一個增益后輸出；以及一個增益緩存器，耦接該放大器，用以儲存與調(diào)整該放大器的該增益。
14.如權(quán)利要求13所述的光學(xué)黑階箝位電路元件，其特征在于其中該無限脈沖響應(yīng)濾波器的Z轉(zhuǎn)換函數(shù)為H(Z)＝0.5Z-2/(1-0.5Z-2)
15.如權(quán)利要求13所述的光學(xué)黑階箝位電路元件，其特征在于其中更包括耦接該加法器的一個準(zhǔn)位緩存器，以調(diào)整該數(shù)字視訊信號的黑階設(shè)定值。
16.一種伽瑪校正電路元件，其特征在于包括一個伽瑪轉(zhuǎn)換表，用以儲存一個YUV信號輸入與輸出的一個轉(zhuǎn)換對應(yīng)表，且該轉(zhuǎn)換對應(yīng)表的斜率控制關(guān)閉點大于百分之一百七十的輸入值；一個臨限開關(guān)，用以接收該YUV信號，且當(dāng)該YUV信號高于一個臨限值時，輸出該YUV信號；一個高通濾波器，耦接該臨限開關(guān)，用以取得該YUV信號的一個高頻成份值；一個放大器，耦接該高通濾波器，用以將該高頻成份值放大一個增益；以及一個加法器，耦接該伽瑪轉(zhuǎn)換表與該放大器，用以求取該伽瑪轉(zhuǎn)換表輸出的該YUV信號與該高頻成份值的和，以強化該YUV信號的邊緣。
17.如權(quán)利要求16所述的伽瑪校正電路元件，其特征在于其中該高通濾波器的Z轉(zhuǎn)換函數(shù)為H(Z)＝(-1+Z-1+Z-2-Z-3)/4
18.如權(quán)利要求16所述的伽瑪校正電路元件，其特征在于其中該轉(zhuǎn)換對應(yīng)表的斜率控制關(guān)閉點為百分之二百五十的輸入值。
全文摘要
一種高動態(tài)范圍的數(shù)字視訊信號處理電路及其中的電路元件，是在數(shù)字視訊信號處理電路中，應(yīng)用增加無限脈沖響應(yīng)濾波器及放大器的光學(xué)黑階箝位電路元件，及應(yīng)用增加斜率控制與高亮度信號強化器的伽瑪校正電路元件，來改善數(shù)字視訊信號處理電路的影像動態(tài)范圍，以大幅提升影像的品質(zhì)。
文檔編號H04N9/64GK1571472SQ0314982
公開日2005年1月26日 申請日期2003年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月25日
發(fā)明者王心恕 申請人:金寶電子工業(yè)股份有限公司