彩色電視的圖像處理方法及其裝置的製作方法
2023-07-06 20:19:26 1
專利名稱：彩色電視的圖像處理方法及其裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及使彩色電視的圖像鮮明的新的圖像處理方法及其圖像處理裝置。
如圖3所示，彩色電視是由電視攝像機將被拍攝體的顏色分解為三原色即紅(R)、綠(G)、蘭(B)三原色，利用這些原色作成原色信號ER、EG、EB，然後再作成具有表示畫面亮度的亮度信號Ey和色相的彩度信息的色信號來進行傳送的。也就是說，把亮度信號Ey添加到原色信號(ER、EG、EB)中形成的色信號是色差信號(ER-Ey)、(EG-Ey)、(EB-Ey)，如果將這種色信號發送出去，在收象端再添加一個亮度信號Ey，便可得到原來的原色信號。即(ER-Ey)+Ey＝ER，(EG-Ey)+Ey＝EG，(EB-Ey)+Ey＝EB。
如圖4所示，發射的電波由天線接收後，由調諧電路選擇所希望的頻道並對該電波進行放大，然後再把它變換為中頻信號。經中頻電路放大的圖像中頻信號由圖像檢波電路變換為圖像信號。圖像信號經放大後傳送給顯像管，利用電子束掃描把一連串的圖像信號組成一幅圖像。這時，與圖像信號一起傳送來的同步信號由同步電路進行分離，控制垂直和水平偏轉電路，使電子束掃描的周期和位相與發送端一致。
另外，聲音中頻信號由聲音檢波電路變換為聲音高頻信號，然後再經過調頻檢波變為聲音信號。
為了使由圖像檢波電路得到的彩色電視信號中的亮度信號對顯像管起作用，圖像放大電路必須是能將該亮度信號放大到所需要的大小的電路，通常由3～5級放大電路和各種附屬電路構成。
為了再現彩色圖像，必須把原色信號輸給顯像管，但是該信號的傳送方法有原色驅動方式和色差驅動方式兩種。圖5是原色驅動方式中原色信號的形成方法和將該信號傳給顯像管的傳送方法。加在顯像管各陰極上的原色信號ER、EG、EB是負極性的，直流電壓加在各個第1柵極上。
原色信號是由矩陣電路將亮度信號和色差信號混合而形成的。亮度信號Ey和色差信號(ER-y、EG-y、EB-y)輸給矩陣電路，從矩陣電路的輸出端得到負極性的原色信號(-ER、-EG、-EB)，然後輸給彩色顯像管的各個陰極。
彩色顯像管使受原色信號控制的電子束準確地打在紅、綠、蘭三色的螢光體上，使其發光而再現彩色圖像。彩色顯像管的結構如圖6所示，基本上由發射電子束的電子槍、使電子束打在指定顏色的螢光體上的顏色識別機構和有規則地塗有紅、綠、蘭三色螢光體的螢光面等三部分組成，隨這三部分結構的不同又可分為若干類，詳細情況這裡從略。
在彩色顯像管中，圖像的組合是利用橫向掃描(水平掃描)和上下方向掃描(垂直掃描)來完成的，畫面順序地從左上方開始，逐漸向下移動，到達右下方後，再回到左上方。這樣，在1秒鐘內把分解為525條線的畫面組成30幀圖像。因此，水平掃描在1秒鐘內要重複15750次(525條×32幀)，垂直掃描進行30次。
但是，實際的掃描採用的是隔行掃描，因此，垂直掃描的次數就變成了60次。隔行掃描的方法如圖7所示，先以一定間隔粗掃描1、2、3、4……等線條，然後再在上次掃描線之間掃描5、6、7……等線條，用2次垂直掃描完成原來1幀圖像的掃描，進行隔行掃描，是把2次傳送的掃描線為262.5條的粗畫面組成1幀掃描線為525條的畫面，所以，儘管每秒像數是30幀，但是，由於是按60幀傳送的，所以看上去可以得到無閃爍的畫面。
這樣，先有的電視在實用上已達到了可以滿足要求的技術水平，而在較新的機種中，畫面的掃描線數增加為650條或700條，並將信號處理電路數位化，以進一步提高解析度。此外，作為將來的電視，大視野電視也將向實用化階段發展。
但是，儘管有上述這些改進和努力，而在人眼的感覺上仍然感到圖像的濃淡程度和色調、圖像清晰度和圖像的層次起伏不夠充分，要求進一步提高圖像的再現性。
為了適應這一要求，本發明的目的是提供一種彩色電視的圖像處理方法及其裝置，它可以將被拍攝體的圖像濃淡程度和色調再現成人的視覺感到是自然的圖像。
下面介紹本發明，本發明的第一部分是關於彩色電視的圖像處理方法，其特徵是(1)利用從接收到的圖像信號中任意像素p的亮度信號值ey中減去前次掃描圖像中最暗處S的最暗處亮度信號值eys來求該像素p的基礎亮度信號值ep;
(2)。在彩色顯像管上再現的像素中，設定最暗處S的亮度信號值es和最亮處H的亮度信號值eh;
(3).利用按上述方法得到的信號值，根據下述《修正公式》進行運算處理，求出與前述像素p對應的目前掃描再現中的像素Q的亮度信號值eq;
(4).利用按上述方法求出的亮度信號eq調整彩色顯像管上對應的各像素的亮度。
本發明的第二部分是用作進行上述彩色電視圖像處理的裝置。
《修正公式》為eq= es+α ( 1 - 10-kep)α - β( eh- es)]]>其中，k、α、β是與對比度調整有關的係數，k和β有如下關係，即k＝γ/(eh-es)，β＝10-γ，γ＝任意係數。
下面，詳細說明本發明的組成。
先就本發明彩色電視的圖像處理方法的核心即上述《修正公式》進行說明。
上述《修正公式》是將本發明者們先前提出的用於製作印刷圖像等複製圖像時的格調變換公式應用於亮度圖像而發展出來的。
眾所周知，利用連續格調的彩色照片等原稿圖像製作網點格調的印刷物時，必須把連續格調變換為網點格調，但是格調的變換，在很大程度上依賴於人的經驗和直覺，所以，現狀是不能有效地製作濃淡程度和色調再現性很好的印刷物。
本發明者們曾提出了使製作印刷物等複製圖像的格調變換作業科學的、合理的新的格調變換公式(特願昭62-148912號、特願昭63-2590號、特願昭63-114599號等)，為了幫助理解本發明，下面簡要說明該格調變換公式。
在印刷物的製作中，要注意到原稿圖像的格調變換的好壞不僅影響網點格調圖像即印刷圖像的格調的好壞，而且對其色調的好壞也有直接的影響，根據將連續格調的原稿圖像上任意標本點的濃度值和與其對應的網點格調圖像的印刷圖像上標本點的網點大小(網點面積的百分數值)合理地聯繫起來的格調變換公式，不論在什麼情況下，通常都可望得到對人眼視覺具有自然格調和色調的印刷圖像。
因此，本發明者們通過求出作為管理點而選定的原稿圖像上任意標本點(×)的基礎濃度值X(從該標本點的濃度值減去同一圖像上最亮點H的濃度值而得到的濃度值)，並且任意選定想得到的網點格調圖像(印刷圖像)的最亮點H的最小網點的網點面積百分比數值(yh)和最暗點S的最大網點的網點面積百分比數值(ys)，導出了可以確定與原稿圖像上的上述標本點(X)對應的網點格調圖像(印刷圖像)上的標本點(Y)的網點面積百分比數值(y)的下述《格調變換公式》，(詳細的推導過程見上述特願昭各號公報)。
y = yh+α ( 1 - 10-k x)α - β( ys- yh)]]>其中，α是為了輸出多個圖像而使用的紙等的反射率;β是用於表現複製圖像的墨水等媒體的表面反射率;k等於(複製圖像濃度域)/(原稿圖像濃度域)之比。
下面，介紹利用最普通的製版機械裝置即電子色分解裝置(析象器)實施上述《格調變換公式》的操作時的要領。
為了製作網點格調圖像即印刷圖像的原版，也即印刷用原版，可以利用印刷業界所熟知的現有的系統，把上述《格調變換公式》引入市售的電子色分解裝置(彩色析象器、總析象器)等的色分解和加網機構來實現。
也就是說，眾所周知的現有的系統是用小光斑照射連續格調圖像即原稿圖像，用光電管(或光電倍增管)接收其反射光或透射光(圖像信息信號)，把光的強弱變換為電壓的強弱，利用計算機對所得到的圖像信息電信號(電氣值)進行所希望的整理和加工，根據計算機輸出的經過加工的圖像信息電信號(電壓值)控制曝光光源的光，然後把光斑投射到未曝光的膠片上，製作形成網點的印刷原版。在上述眾所周知的現有系統中，可以把能利用上述《格調變換公式》將連續格調的圖像信息電信號加工成網點格調的圖像信息電信號的軟體引入用於整理和加工原稿圖像的圖像信息及圖像信息電信號的計算機。
只要將用作光電掃描的光斑順序分割成點，並使曝光部分與此同步，便可很容易地得到具有網點格調圖像的印刷原版，而它的標本點(Y)的網點面積百分比數值等於由上述《格調變換公式》導出的網點面積百分比數值(y)。
上述《格調變換公式》不僅適用於印刷圖像的製作，而且也可用於噴墨記錄、熱複印記錄(溶融型感熱式複印、升華色素感熱式複印)和數字式複印記錄等。也就是說，在通過改變微小像素本身的濃度來表現複製圖像的格調的彩色升華色素感熱式複印記錄中、在利用網點等圓點的大小改變像素的復蓋率來表現複製圖像的格調的印刷中、在噴墨記錄和溶融型感熱式複印記錄中和利用大小一定的圓點的排列及疏密改變像素的復蓋率來表現複製圖像的格調的數字式複印、噴墨記錄及溶融型感熱式複印記錄中，上述《格調變換公式》都可以用來控制它們的記錄部分。
本發明者們確認用這種微小的像素再現的複製圖像特別是彩色複製圖像的格調控制技術，可以應用於用微小像素再現由光的三原色即紅、綠、蘭三色光得到的彩色圖像的彩色電視的格調控制，從而得到了本發明的彩色電視的圖像處理方法及其裝置。
這時，適用於印刷圖像等複製圖像的上述《格調變換公式》中的各個參數，對於彩色電視，分別對應於如下一些數值。
也就是說，上述《格調變換公式》中的x，對應的是被拍攝體圖像的任意像素(彩色顯像管上總像素數367500個中的一個)p修正前的基礎亮度信號值，即從該圖像的任意像素p修正前的亮度信號值ey減去該圖像最暗處S修正前的亮度信號值eys而得到的亮度信號值eP。
另外，y對應的是彩色顯像管上(現在掃描中的圖像)與上述像素p對應的像素Q修正後的亮度信號值eq。
yh對應的是彩色顯像管上的像素中對最暗處S設定的亮度信號值es，而ys對應的是彩色顯像管上的像素中對最亮處H設定的亮度信號值eh。
k、α、β分別是與再現圖像的對比度調整有關的係數。其中，係數α可以設定為1，但也可以設定為其它數值。
根據這些關係將上述《格調變換公式》改寫為用於彩色電視圖像的形式，則可得下列《修正公式》，即
eq= es+α ( 1 - 10-kep)1 - β( eh- es)]]>其中，各個參量如前所述，系統α設定為1。
這時，參照圖7可以說明，被拍攝體圖像最暗處S修正前的高度信號值eys、以及對彩色顯像管上修正後最暗處S設定的亮度信號值es和對最亮處H設定的亮度信號值eh可以方便地使用正在掃描中的畫面的前一幀畫面(即1/30秒前的畫面)上的數值。當然，不言而喻，對於上述es和eh的數值也可以使用修正前的數值或任意設定。在本發明中，所謂「修正前」指的是利用上述《修正公式》處理之前，所謂「修正後」指的是利用上述《修正公式》處理之後。
利用這樣得到的修正後的各像素的亮度信號值eq，便可隨時調整彩色顯像管上各像素的亮度。
因此，本發明的特徵是設有將各像素的亮度信號變為數位訊號的A/D轉換電路、與前次掃描圖像(修正前)有關的前次圖像亮度信號累積電路、最暗處亮度信號檢測電路、與前次掃描圖像(修正後)有關的修正亮度信號累積電路和修正後最明處及最暗處亮度信號檢測電路，並具有將該檢測電路的檢測信號作為輸入信號的亮度信號修正值運算處理裝置、將該運算處理裝置的運算結果變為模擬信號的D/A轉換電路和利用該D/A轉換電路的輸出信號對彩色顯像管的各像素進行亮度調整的亮度調整電路。
本發明的彩色電視的圖像處理方法及其裝置，從接收到的圖像信號中任意像素p的修正前的亮度信號值ey減去前次掃描圖像中最暗處S修正前的亮度信號值eys，求出基礎亮度信號值ep，從彩色顯像管上再現的前次掃描圖像的像素中檢測最暗處S的亮度信號值es和最亮處H的亮度信號值eh，利用這些信號值，根據下列《修正公式》eq= es+α ( 1 - 10-kep)1 - β( eh- es)]]>對與上述像素p對應的現在掃描中的像素Q的亮度信號值eq進行運算處理，求出各像素修正過的亮度信號值eq，利用該亮度信號對彩色顯像管上對應的各像素進行亮度調整。
下面，參照附圖，說明本發明的實施例，但是本發明並不只限於這一實施例。
圖1是本發明的實施例，圖1(a)是適用於原色驅動方式的本發明的實施例，圖1(b)是適用於色差驅動方式的本發明的實施例，圖2是圖1(a)和圖1(b)中亮度信號處理裝置的詳細圖。
在圖1(a)和(b)中，1是彩色顯像管，2是亮度信號處理裝置，3、3′3″分別是R(紅)、G(綠)、B(蘭)的圖像輸出電路，4、4′、4″分別是R-Q解調電路、G-Q解調電路、B-Q解調電路。5是三級放大的第3圖像放大電路，6是第2圖像放大電路，7是第1圖像放大電路，8是亮度調整電路，9是第2帶通放大電路。
下面，參照
適用圖1(a)的原色驅動方式的本發明的動作。利用R-Q解調電路4、G-Q解調電路4′和B-Q解調電路4″，從第3圖像放大電路5輸出的亮度信號EQ(它與用前面的《修正公式》求出的eq對應)和第2帶通放大電路9輸出的原色信號可以得到色差信號ER-EQ、EG-EQ和EB-EQ，然後將這些亮度信號和色差信號在下一級矩陣電路即圖像輸出電路3、3′、3″進行加法運算，便可得到紅、綠、蘭的三個原色信號ER、EG、EB。最後將這三個原色信號ER、EG、EB加到彩色顯像管對應的陰極上。
接收到的亮度信號經第1圖像放大電路7放大後，作為修正前的亮度信號Ey檢測出來，輸給下一級第2圖像放大電路6，同時也輸給亮度信號處理裝置2。
這裡，亮度信號Ey與被拍攝體的亮度對應。另外，第3圖像放大電路5的輸出信號作為彩色顯像管上再現的像素的亮度反饋給亮度信號處理裝置2。該亮度信號處理裝置2根據上述《修正公式》對各像素修正過的亮度信號值eq進行運算。
由運算結果求得的修正亮度信號值eq通過亮度調整電路8加到第2圖像放大電路6的晶體三極體的基極上。
這是為了通過亮度調整而不破壞白色平衡而使彩色顯像管的三個陰極上加的電壓以相同的比例變化和以小的電壓變化進行調整所採取的措施。
當第2圖像放大電路6的晶體三極體的基極電壓變化時，通過第3圖像放大電路5直流耦合到彩色顯像管上，該基極電壓的變化就會使顯像管的陰極電壓發生變化，從而可對彩色顯像管上各像素的亮度進行調整。
其他部分的電路動作與先有裝置的動作相同，此處從略。
下面，參照圖2進一步詳細說明亮度信號處理裝置2。
圖2中，10是將模擬信號變換為數位訊號的A/D轉換電路，11是將前次掃描圖像的各像素的亮度信號進行累積的前次圖像亮度信號累積電路，12是從該前次圖像亮度信號累積電路11的累積內容中檢測出最暗處亮度信號eys輸給下一級的最暗處亮度信號檢測電路，13是亮度信號修正值運算處理電路，利用多個CpU進行並行處理。14是將運算處理後給出的前次掃描圖像(前次掃描時修正過的)各像素的修正亮度信號進行累積的修正圖像亮度信號累積電路，15是從上述前次掃描圖像的修正亮度信號累積電路14的累積內容中檢測出最亮處的亮度信號eh和最暗處的亮度信號es的最亮處及最暗處亮度信號檢測電路，16是將數位訊號變換為模擬信號的D/A轉換電路。
隨接收到的各像素而變化的修正前的亮度信號Ey，經第1圖像放大電路7檢測出後，由A/D轉換電路10變換為數位化信號ey，由前次圖像亮度信號累積電路11進行累積保持，同時輸給亮度信號修正值運算處理裝置13。由於亮度信號修正值運算處理裝置13將多個CPU並聯連接進行並行處理，所以，可使各像素的處理不會延遲。一次掃描結束，形成1幀圖像時，立刻由檢測電路12從該圖像中檢測出最暗處的亮度信號eys，並輸給次級亮度信號修正值運算處理裝置13。在亮度信號修正值運算處理裝置13中，前次掃描運算處理過的修正亮度信號eq(圖中用EQ表示)在修正圖像亮度信號累積電路14中進行累積保持，並立刻由最亮處及最暗處亮度信號檢測電路15檢測出由前次掃描形成的該前次掃描圖像修正過的最亮處的亮度信號eh和最暗處的亮度信號es後，再反饋給亮度信號修正值運算處理裝置13。
在亮度信號修正值運算處理裝置13中，對接收到的圖像信號中任意像素p的亮度信號值ey與前次圖像中最暗處S修正前的亮度信號eys進行減法運算，求出亮度信號值ep。然後，利用反饋回來的修正過的最亮處和最暗處的亮度信號值eh、es，根據下列《修正公式》eq= es+( 1 - 10-kep)1 - β( eh- es)]]>高速度地運算亮度信號eq的修正值。
這樣求出的eq就是隨時對像素進行修正的亮度信號。
修正過的亮度信號eq，為了作為再次掃描的數據而輸給次級修正圖像亮度信號累積電路11，同時由D/A轉換電路16變換為模擬信號，然後，通過亮度調整電路8加到第2圖像放大電路6的晶體三極體的基極上。由此來使彩色顯像管的陰極電壓發生變化，從而將彩色顯像管上的各像素的亮度信號調整為修正過的數值。結果，便可得到彩色圖像的格調對人眼的視覺是自然而清晰的圖像。
本實施例是以將原色信號加到彩色顯像管上的方式而採用原色驅動方式為例進行說明的，但是並不只限於這種情況，當然也適用於圖1(b)所示的色差驅動方式。這時，將修正過的亮度信號EQ加在彩色顯像管的陰極上，並可將色差信號ER-EQ、EG-EQ和EB-EQ分別加到第1柵極上。此外，其他信號處理和圖1(a)所示的原色驅動方式的情況相同。
如上所述，本發明是將在格調再現性很好的彩色印刷圖像等複製圖像的製作中開發的格調調整技術，應用於利用光的三原色即紅、綠、蘭三色光再現彩色圖像的彩色電視的格調控制，而對彩色顯像管上各像素的亮度進行調整的方法及其裝置。結果，可將被拍攝體的圖像的格調和色調再現成對人眼視覺是自然的圖像，從而可以得到高質量的彩色電視圖像。
圖1是本發明的實施例，圖1(a)是適用於原色驅動方式的本發明的實施例，圖1(b)是適用於色差驅動方式的本發明的實施例。圖2是圖1中的亮度信號處理裝置的詳細圖。圖3是彩色電視傳送圖像系統的概略圖，圖4是彩色電視接收系統的框圖，圖5是原色驅動方式的概略圖，圖6是陰罩式彩色顯像管的基本結構，圖7是組成圖像的掃描圖。
權利要求
1.彩色電視的圖像處理方法，其特徵在於(1).從接收到的圖像信號中任意像素P的亮度信號值Oy減去前次掃描圖像中最暗處S的最暗處亮度信號值eys來求該像素P的基礎高度信號值ep；(2).在彩色顯像管上再現的像素中，設定最暗處S的亮度信號值es和最亮處H的亮度信號值eh；(3).利用按上述方法得到的信號值，根據下述《修正公式》進行運算處理，求出與上述像素P對應的現在掃描再現中的像素Q的亮度信號值eq；(4).利用按上述方法求出的亮度信號eq調整彩色顯像管上對應的的各像素的亮度。《修正公式》為eq= es+α ( 1 - 10-kep)α - β( eh- es)]]>其中，k、α、β分別是與對比度調整有關的係數，k和β有如下關係，即R=r/(eh-cs)，β=10-r，r=任意係數。
2.按權利要求1所述的彩色電視的圖像處理方法，其特徵在於從彩色顯像管上再現的前次掃描圖像中的像素中，檢測並設定最暗處S的亮度信號值es和最亮處H的亮度信號值eh。
3.按權利要求1所述的彩色電視的圖像處理方法，其特徵在於從彩色顯像管上再現的先前的前次掃描圖像使用的接收信號中的像素中，檢測並設定最暗處S的亮度信號值es和最亮處H的亮度信號值eh。
4.按權利要求1所述的彩色電視的圖像處理方法，其特徵是任意設定最暗處S的亮度信號值es和最亮處H的亮度信號值eh。
5.彩色電視的圖像處理裝置，具有利用接收圖像中的亮度信號和色差信號檢測原色信號的矩陣電路和將該矩陣電路的輸出信號輸給彩色顯像管的裝置，其特徵在於設有亮度信號處理裝置和亮度調整電路，所述亮度信號處理裝置用來計算與接收到的圖像信號中任意的像素p對應的正在掃描再現中的像素Q的亮度信號值;所述亮度調整電路根據該亮度信號處理裝置輸出的信號對彩色顯像管的各像素的亮度進行調整。
6.按權利要求5所述的彩色電視的圖像處理裝置，其特徵在於上述亮度信號處理裝置是由A/D轉換電路、前次圖像亮度信號累積電路、最暗處亮度信號檢測電路、修正圖像亮度信號累積電路、最亮處及最暗處亮度信號檢測電路、亮度信號修正值運算處理裝置、D/A轉換電路和亮度調整電路構成的。其中，A/D轉換電路將接收圖像中的亮度信號變為數位化信號;前次圖像亮度信號累積電路將前次掃描圖像的各像素的亮度信號累積起來;最暗處亮度信號檢測電路從該累積電路的累積內容中檢測出最暗處的亮度信號值eys;修正圖像亮度信號累積電路將經過運算處理後輸出的前次掃描圖像的各像素的修正亮度信號累積起來;最亮處及最暗處亮度信號檢測電路從該累積電路的累積內容中檢測出最亮處的亮度信號值eh和最暗處的亮度信號值es;亮度信號修正值運算處理裝置從接收圖像中任意的像素p的亮度信號值ey中減去上述亮度信號eys，求出基礎亮度信號值ep，並根據下述《修正公式》計算修正過的正在掃描再現中的亮度信號值eq;D/A轉換電路將該運算處理裝置的輸出信號eq變換為模擬信號;亮度調整電路根據該D/A轉換電路的輸出信號對彩色顯像管的各像素的亮度進行調整。《修正公式》為eq= es+α ( 1 - 10-kep)α - β( eh- es)]]>其中，k、α、β分別是與對比度調整有關的係數，k和β有如下關係，即k＝r/(eh-es)，β＝10-r，r＝任意係數。
全文摘要
彩色電視的圖像處理方法及裝置，從接收的圖像信號的任意像素p的修正前亮度信號值中減去前次掃描中最暗處修正前的亮度信號值，求出基礎亮度信號值，從再現的前次掃描圖像中檢測最暗處的亮度信號值和最亮處的亮度信號值，利用這些信號，根據本發明的修正公式對與上述像素p對應的像素Q的亮度信號值進行運算處理，利用由此求出的亮度信號值對顯像管上對應的像素進行亮度調整，可再現人視覺感到自然的被拍攝體的濃淡程度和色調。
文檔編號H04N9/68GK1048137SQ8910408
公開日1990年12月26日 申請日期1989年6月15日 優先權日1989年6月15日
發明者沼倉孝, 沼倉嚴 申請人:株式會社亞瑪託亞商會