畫像信號處理裝置的製作方法
2023-06-30 00:19:16 2
專利名稱：畫像信號處理裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及強調畫像信號的特定頻率成份，並對再生畫像的輪廓予以修正的畫像信號處理裝置。
圖11為形成開口信號的開口信號產生電路的概略的方塊結構圖。所輸入的信號，是通過帶通濾波器(Bandpass Filter)2而將特定帶域(例如1.5MHz附近)的頻率成份抽出。在此抽出處理中易於產生噪聲脈衝。為去除此噪聲，而設置核心(Coring)電路4。核心電路4，是僅使振幅超出預定閾值(threshold value)的脈衝通過，而將該閾值以下的脈衝則作為噪聲去除。通過核心電路4的脈衝，是由增益電路6乘上預定的增益。在此，二次微分波形，即形成對應亮度信號的點亮、點滅的急遽程度的振幅。亦即，如原畫像的邊緣非常清晰，則輪廓強調的程度亦隨之增強。但過於增強的輪廓強調將使畫像不自然。為防止此不自然，而設有截波電路(Clipping Circuit)8。截波電路8，當以增益電路6進行增益調整的二次微分波形的振幅，超過所設定的上限、下限時，則將該波形在上限、下限截割。
此外，針對亮度信號，除進行上述輪廓修正外，並施加依照預定轉換表的非線形轉換處理，以強調低亮度部份，且進行所謂抑制高亮度部份的伽瑪(Gamma)修正。以下，即說明進行輪廓修正以及伽瑪修正兩方的亮度信號的現有形成方式。
圖12，是有關現有的產生亮度信號的第1方式的信號處理電路的簡略方塊圖。由攝像裝置等輸出的影像信號，其與亮度信號以及顏色信號是多重頻率，Y-LPF20是由此影像信號取出亮度信號成份的低域通過濾波器。影像信號，是與Y-LPF20及開口信號產生電路22串行輸出。然後，在加算合成電路24中，再加算Y-LPF20輸出的亮度信號與開口信號產生電路22所產生的開口信號。加算合成電路24的輸出信號，是由伽瑪修正電路26進行非線形轉換，且形成並輸出施加輪廓修正及伽瑪修正的亮度信號。
圖13是有關現有的形成亮度信號的第2方式的信號處理電路的簡略方塊圖。以此方式，開口信號產生電路22將根據由Y-LPF20所抽出的亮度信號而形成開口信號，此即由加算合成電路24加算成為Y-LPF20的輸出。然後，加算合成電路24的輸出信號，是由伽瑪修正電路26進行非線形轉換，並形成而輸出施加輪廓修正及伽瑪修正的亮度信號。
圖14是有關現有的產生亮度信號的第3方式的信號處理電路的簡略方塊圖。影像信號是與Y-LPF20及開口信號產生電路22串行輸出。由Y-LPF20所抽出的亮度信號即輸入至伽瑪修正電路26。然後，經伽瑪修正的亮度信號與開口信號產生電路22所形成的開口信號，由加算合成電路24加算。此加算結果的信號，輸出成施加開口補償及伽瑪修正的亮度信號。
圖15，是有關現有的產生亮度信號的第4方式的信號處理電路的簡略方塊圖。影像信號是由Y-LPF20抽出亮度信號，且此亮度信號輸入至伽瑪修正電路26。開口信號產生電路22是根據經伽瑪修正的亮度信號而形成開口信號，此即由經伽瑪修正的亮度信號及加算合成電路24進行加算。此加算結果的信號，輸出成施加輪廓修正及伽瑪修正的亮度信號。
圖16是說明上述現有第1及第2方式中問題點的信號波形的模式圖。在第1及第2方式中，開口信號經與亮度信號合成後施加伽瑪修正。圖16(a)表示對伽瑪修正電路26的輸入信號，亦即開口信號經與亮度信號合成的信號波形。在此輸入信號中，將起因於開口信號的觸發下衝(undershoot)及過衝(overshoot)設成為同樣大小的δ。另一方面，圖16(b)表示來自伽瑪修正電路26的輸出信號。以伽瑪修正方式，輸入信號準位愈高，則輸出信號的準位變動愈受抑制。其結果，伽瑪修正後的過衝的大小δU將較觸發下衝的大小δD變小。亦即，以第1及第2方式，將會產生δU＜δD，且在信號的高亮度側與低亮度側輪廓修正的效用變為非對稱，在高亮度側的輪廓強調變為相對較小，在低亮度側則變為相對較大的問題。
其次圖17，是說明上述在現有第3方式的問題點的信號波形的模式圖。以第3方式，在對亮度信號施加伽瑪修正之後，將開口信號合成。圖17(a)表示對於伽瑪修正電路26的輸入信號，是信號準位以相同步驟P並分2階段上升的波形。在此，亮度信號的2階段的點亮方式類似，在任何一個點亮中，均設為產生同樣大小δ的觸發下衝(undershoot)及過衝(overshoot)以作為開口信號。另一方面，圖17(b)，來自加算合成電路24的輸出信號，其是顯示經伽瑪修正的亮度信號，再加上經合成開口信號的信號。2階段的亮度信號的準位變化經伽瑪修正的結果，其第2段的準位變化P2』將較第1段的準位變化P1』變小。另一方面，開口信號不受伽瑪修正的影響，不論在第1段及第2段任何一個亮度信號的點亮，均進行同樣大小δ的輪廓修正。換言之，對於亮度信號的準位變化為P2』＜P1』，輪廓強調的大小將變為相同。此即意味在高亮度側開口補償相對較大，而在低亮度側則相對變小，並且仍有在視覺上造成不自然畫像等問題。
如以上述現有的第4方式，根據施以伽瑪修正的畫像信號而使開口信號形成。因此，在開口信號產生電路22中的帶通濾波器(BandpassFilter)2的微分處理所形成的噪聲脈衝的準位，依亮度信號而變化。具體而言，在高亮度側的噪聲準位相對變低，而在低亮度側的噪聲準位則相對變大。其結果，將產生以具有一定閾值的核心(Coring)電路4而無法正確去除噪聲等問題。
發明內容
本發明是解決上述問題而創作，其目的是提供不受限於亮度信號的準位相異，而能施加適合視覺的輪廓強調的開口補償電路。
有關本發明的畫像信號處理裝置，具備針對原畫像信號施加根據第1非線形特性的伽瑪修正的第1伽瑪修正電路；抽出前述原畫像信號的特定頻率成份，而形成邊緣信號的邊緣信號形成電路；針對根據前述原畫像信號及前述邊緣信號而形成的第1中間畫像信號，施加與第2非線形特性相因應的伽瑪修正的第2伽瑪修正電路；針對根據前述原畫像信號而形成的第2中間畫像信號，施加與前述第2非線形特性相因應的伽瑪修正的第3伽瑪修正電路；算出經伽瑪修正的前述第1中間畫像信號與經伽瑪修正的前述第2中間畫像信號之間的差，以形成開口信號的減算電路；以及對於經伽瑪修正的前述原畫像信號加算前述開口信號，以形成輸出畫像信號的加算電路。
有關本發明的另一畫像信號處理裝置，還具有使前述原畫像信號的第1帶域衰減而形成第1亮度信號，且對第1伽瑪修正電路供給的第1濾波電路；以及使前述原畫像信號的第2帶域衰減而形成第2亮度信號的第2濾波電路，其中，前述第1中間畫像信號，是針對前述第2亮度信號加算前述邊緣信號而形成，而前述第2中間畫像信號，是由前述第2亮度信號減算前述邊緣信號而形成。
有關本發明的又一畫像信號處理裝置，具有使前述原畫像信號的特定帶域衰減而形成亮度信號，並對前述第1伽瑪修正電路的濾波電路供給的濾波電路，其中，前述第1中間畫像信號，是對於前述亮度信號加算前述邊緣信號而形成，而前述第2中間畫像信號，則是由前述亮度信號減算前述邊緣信號而形成。
有關本發明的再一畫像信號處理裝置，具有使前述原畫像信號的第1帶域衰減而形成第1亮度信號，並對前述第1伽瑪修正電路供給的第1濾波電路；以及使前述原畫像信號的第2帶域衰減而形成第2亮度信號的第2濾波電路，其中，前述第1中間畫像信號，是對於前述第2亮度信號加算前述邊緣信號而形成，而前述第2中間畫像信號，是前述第2亮度信號。
有關本發明的又一畫像信號處理裝置，具有使前述原畫像信號的特定帶域衰減而形成亮度信號，並對前述第1伽瑪修正電路供給的濾波電路，其中，前述第1中間畫像信號，是對於前述亮度信號加算前述邊緣信號而形成，而前述第2中間畫像信號，是前述亮度信號。
依據針對本發明的畫像信號的開口信號補償電路，將不因亮度信號的準位相異，而能有對於視覺絕佳的輪廓強調。
圖16是說明現有的第1及第2方式中問題點的信號波形的模式圖；圖17是說明現有的第3方式中問題點的信號波形的模式圖。
圖中符號說明42、102 加算合成電路50Y-LPF52A-LPF54Y信號用伽瑪修正電路56邊緣信號產生電路100 開口信號形成部106、108 邊緣信號用伽瑪修正電路104、110 減算差分電路圖1，是有關本發明實施例的亮度信號形成電路的概略方塊圖。此電路，具有開口信號形成部100。開口信號形成部100，是針對由攝像裝置等所輸入的影像信號，而形成經伽瑪修正的亮度信號的主系統成串行設置，並由影像信號形成開口信號。本亮度信號形成電路，是以加算合成電路42，將主系統所輸出的亮度信號與開口信號形成部100所輸出的開口信號進行加算合成，而輸出施以輪廓修正的輸出畫像信號。
由攝像裝置等輸入的影像信號，其與亮度信號以及顏色信號是多重頻率，設於主系統的LPF(以下記為Y-LPF)50以及設於開口信號形成部100的LPF(以下記為A-LPF)52，均為由此影像信號取出亮度信號成份的低域通過濾波器，其使原畫像信號衰減而各別形成第1亮度信號、第2亮度信號。圖2，是顯示Y-LPF50與A-LPF52的透過特性的頻率特性圖。任一濾波電路均為水平取樣頻率fH的1/2，具有極小點，並於該附近使輸出信號衰減。Y-LPF50的特性80，是使不因濾波而有損亮度信號的解析度，故設定成具有急遽的衰減特性。另一方面，A-LPF52的特性82，設定成與Y-LPF50的特性80相較具有和緩的衰減特性。此即為迴避在開口信號形成部100所採用的第2亮度信號中，混入一種稱的為鋸齒的雲紋噪聲所致。此外，亦可將電路結構簡化成為不設置A-LPF52，而將Y-LPF50的輸出供給至開口信號產生部100，且用此以作為進行開口信號產生處理者。
主系統包含Y-LPF50、及對該輸出進行伽瑪修正的Y信號用伽瑪修正電路54而構成。
在開口信號形成部100中，影像信號輸入至A-LPF52與邊緣信號產生電路56。邊緣信號產生電路56，是與採用圖11進行說明的現有的開口信號產生電路概略相同，抽出由影像信號(原畫像信號)所取出的亮度信號成份的特定帶域的頻率成份，而產生開口信號(以下，為與由開口信號形成部100最終輸出的開口信號加以區別而稱為邊緣信號)。
加算合成電路102，是將由邊緣信號產生電路56所形成的邊緣信號，與由A-LPF52所輸出的原畫像信號加以加算合成，而產生第1中間畫像信號。在此，此加算合成電路102的輸出稱為邊緣加算畫像信號。另一方面，減算差分電路104，是由以A-LPF52所獲得的原畫像信號，將以邊緣信號產生電路56所形成的邊緣信號予以減算，而形成第2中間畫像信號。在此，此減算差分電路104的輸出稱為邊緣減算畫像信號。此些邊緣加算畫像信號以及減算畫像信號，各別輸入至邊緣信號用伽瑪修正電路106、108。
邊緣信號用伽瑪修正電路106、108，是相互根據相同的非線形轉換特性而對輸入信號進行伽瑪修正者。伽瑪修正電路，是根據輸入信號準位愈高時，則抑制輸出信號的準位變動的伽瑪函數ΓA(h)而進行非線形轉換。
邊緣信號用伽瑪修正電路106、108的伽瑪函數ΓA與Y信號用伽瑪修正電路54的伽瑪函數ΓY系可共通，而且另一方面，採用與ΓY不同的ΓA能使更適於形成開口信號。
減算差分電路110，是由以邊緣信號用伽瑪修正電路106所獲得的伽瑪修正修正後的邊緣加算畫像信號，將以邊緣信號用伽瑪修正電路108所獲得的伽瑪修正後的邊緣減算畫像信號予以減算。此減算差分電路110的輸出，是由開口信號形成部100輸入至加算合成電路42以作為開口信號，並加算合成為經由Y信號用伽瑪修正電路54進行伽瑪修正的原畫像信號，而能獲得施以輪廓修正的輸出畫像信號。
其次說明亮度信號形成電路的動作。
圖3，是由A-LPF52輸出的原畫像信號的信號波形的模式圖，其原畫像信號系顯示在時刻t1及t2各以相同步驟P並分2階段上升的波形。圖4，是由邊緣信號產生電路56輸出的邊緣信號的信號波形的模式圖。在此，原畫像信號的2階段的點亮方式類似，不論時刻t1及t2的點亮，均設為產生同樣大小δ的觸發下衝(undershoot)及過衝(overshoot)以作為開口信號。
此些由原畫像信號及邊緣信號所形成的伽瑪修正後的邊緣加算畫像信號以及邊緣減算畫像信號，如圖5所示。圖5(a)，是由邊緣信號用伽瑪修正電路106輸出的伽瑪修正後的邊緣加算畫像信號。在此伽瑪修正後的邊緣加算畫像信號的時刻t1的前後所產生的觸發下衝與過衝，其大小各別設成δD1、δU1，而在時刻t2的前後所產生的觸發下衝與過衝，則各別設成δD2、δU2。在經由伽瑪修正的非線形轉換的結果，在此些邊緣信號的大小中間，將產生δU1＜δD1、δU2＜δD2、δD2＜δD1、δU2＜δU1之類的關係。另一方面，圖5(b)，是由邊緣信號用伽瑪修正電路108輸出的伽瑪修正後的邊緣減算畫像信號。
在此伽瑪修正後的邊緣減算畫像信號的時刻t1的前後所產生的觸發下衝的反轉信號與過衝的反轉信號的大小，各別設成δD1、δU1，而在時刻t2的前後所產生的觸發下衝的反轉信號與過衝的反轉信號的大小，則各別設成δD2、δU2。在經由伽瑪修正的非線形轉換的結果，在此些邊緣信號的大小中間，將產生δU1＜δD1、δU2＜δD2、δD2＜δD1、δU2＜δU1之類的關係。
圖6，是顯示由減算差分電路110輸出的開口信號的信號波形的模式圖。減算差分電路110，是由圖5(a)所示的邊緣信號用伽瑪修正電路106的輸出，對圖5(b)所示的邊緣信號用伽瑪修正電路108的輸出予以減算，而形成如圖6所示的開口信號。如圖6所示，將產生t1瞬間前的大小(δD1+δ』D1)的觸發下衝與t1瞬間後的大小(δU1+δ』U1)的過衝，以作為對應時刻t1的開口信號。此外，將產生t2瞬間前的大小(δD2+δ』D2)的觸發下衝與t2瞬間後的大小(δU2+δ』U2)的過衝，以作為對應時刻t2的開口信號。
在此，將在時刻t1通過開口信號形成部100所獲得的開口信號中的觸發下衝與過衝之間大小的比R≡(δU1+δ』U1)/(δD1+δ』D1)，與現有的開口信號中的觸發下衝與過衝之間大小的比R』≡δUδD進行比較。由圖16(b)與圖5(a)的對比，可理解δU相當於δU1，且δD相當於δD1，並可設成R』＝δU1/δD1。是故，將可獲得數1R-R』＝(δ』U1δD1-δU1δ』D1)/(δD1+δ』D1)δD1。
其右邊的分子由於δU1＜δ』U1，δ』D1＜δD1故成正，結果，R＞R』。且由於δU1＜δD1，δ』U1＜δ』D1故R＜1。亦即，R』＜R＜1，依據開口信號產生形成部100，在同一輪廓部份中的開口信號的觸發下衝與過衝之間的差異將緩和。換言之，即現有技術的第1及第2方式所具有的問題獲得緩和。
其次，對於在時刻t1與t2的開口信號的大小進行比較。例如，對時刻t1與t2的各別觸發下衝的大小ΔD1、ΔD2進行比較。在此，ΔD1＝δD1+δ』D1)、ΔD2＝δD2+δ』D2)。如上所述，由於δD2＜δD1，δ』D2＜δ』D1故ΔD1＜ΔD2。亦即，輪廓強調部份的絕對值在高亮度側變為較低亮度側小，亦緩和現有技術的第3方式具有的問題。
再者，因於邊緣信號產生電路56之後段配置邊緣信號用伽瑪修正電路106、108，故亦不會產生現有技術的第4方式具有的問題。
圖7，是顯示本實施例的第1變形例的方塊圖。以此結構，能不設置A-LPF52，而使Y-LPF50的輸出賦予在加算合成電路102、減算差分電路104。
圖8，是顯示本實施例的第2變形例的方塊圖。以此結構，將給予在邊緣信號用伽瑪修正電路106、108與Y信號用伽瑪修正電路54中相互不同的伽瑪特性，且不通過Y信號用減算差分電路104的原畫像信號而進行邊緣信號的減算。亦即邊緣減算畫像信號不被形成。在邊緣信號用伽瑪修正電路108中，取代邊緣減算畫像信號，A-LPF52的輸出即輸入成第2中間畫像信號。以減算差分電路110，將使經伽瑪修正的邊緣加算畫像信號與經伽瑪修正的原畫像信號之間的差分形成，而被設為開口信號。且相反地，亦可成為不設加算合成電路102，而由此不形成邊緣加算畫像信號的結構。
圖9，是顯示本實施例的第3變形例的方塊圖。此結構，在如上述圖8所示結構中，是不設置A-LPF52，而使Y-LPF50的輸出，作為邊緣信號用伽瑪修正電路108及加算合成電路102的輸入。
權利要求
1.一種畫像信號處理裝置，是強調畫像信號的特定頻率成份，並對再生畫像的輪廓予以修正的畫像信號處理裝置，其特徵為具備有針對原畫像信號施以根據第1非線形特性的伽瑪修正的第1伽瑪修正電路；抽出前述原畫像信號的特定頻率成份，而形成邊緣信號的邊緣信號形成電路；針對根據前述原畫像信號及前述邊緣信號而形成的第1中間畫像信號，施以與第2非線形特性相因應的伽瑪修正的第2伽瑪修正電路；針對根據前述原畫像信號而形成的第2中間畫像信號，施以與前述第2非線形特性相因應的伽瑪修正的第3伽瑪修正電路；算出經伽瑪修正的前述第1中間畫像信號與經伽瑪修正的前述第2中間畫像信號之間的差，以形成開口信號的減算電路；以及對於經伽瑪修正的前述原畫像信號加算前述開口信號，以形成輸出畫像信號的加算電路。
2.根據權利要求1所述的畫像信號處理裝置，其特徵在於具備有使前述原畫像信號的第1帶域衰減而產生第1亮度信號，且對第1伽瑪修正電路供給的第1濾波電路；以及使前述原畫像信號的第2帶域衰減而形成第2亮度信號的第2濾波電路，其中，前述第1中間畫像信號，針對前述第2亮度信號加算前述邊緣信號而形成，而前述第2中間畫像信號，是由前述第2亮度信號減算前述邊緣信號而產生。
3.根據權利要求1所述的畫像信號處理裝置，其特徵在於具備有使前述原畫像信號的特定帶域衰減而產生亮度信號，並對前述第1伽瑪修正電路的濾波電路供給的濾波電路，其中，前述第1中間畫像信號，對於前述亮度信號加算前述邊緣信號而形成，而前述第2中間畫像信號，則是由前述亮度信號減算前述邊緣信號而形成。
4.根據權利要求1所述的畫像信號處理裝置，其特徵在於具備有使前述原畫像信號的第1帶域衰減而形成第1亮度信號，並對前述第1伽瑪修正電路供給的第1濾波電路；以及使前述原畫像信號的第2帶域衰減而形成第2亮度信號的第2濾波電路，其中，前述第1中間畫像信號，對於前述第2亮度信號加算前述邊緣信號而形成，而前述第2中間畫像信號，是前述第2亮度信號。
5.根據權利要求1所述的畫像信號處理裝置，其特徵在於具備有使前述原畫像信號的特定帶域衰減而形成亮度信號，並對前述第1伽瑪修正電路供給的濾波電路，其中，前述第1中間畫像信號，對於前述亮度信號加算前述邊緣信號而形成，而前述第2中間畫像信號，是前述亮度信號。
全文摘要
本發明的目的為依據亮度信號準位差異而使輪廓修正程度的變化調整成最適於視覺。其中，針對加算邊緣信號於原畫像信號的中間畫像信號，以伽瑪修正電路106進行伽瑪修正。另一方面，針對由原畫像信號減算邊緣信號的中間畫像信號，則以伽瑪修正電路108予以伽瑪修正。將此2個中間畫像信號，以減算差分電路110予以相互減算，且將該輸出加算到由Y信號用伽瑪修正電路54輸出的原畫像信號，以作為開口信號。
文檔編號G06T5/20GK1398110SQ02140370
公開日2003年2月19日 申請日期2002年7月1日 優先權日2001年7月17日
發明者中莖俊朗 申請人:三洋電機株式會社