圖象質量自動補償法和設備的製作方法
2024-02-09 11:47:15
專利名稱：圖象質量自動補償法和設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種採用模糊理論的圖象質量自動補償法和設備，更具體地說，涉及一種圖象質量自動補償系統，該系統通常分析亮度信號的亮度信號電平、水平高頻分量和垂直方向相關量、和畫面圖象信號的包絡線，以便以最佳方式校正畫面圖象的輪廓，從而改善畫面圖象的質量。
一般說來，在諸如盒式磁帶錄象機、彩色電視等的視頻系統中歷來提出的補償畫面圖象質量的方法是將亮度信號從複合圖象信號中分離出來，以調節顯象屏的亮度。
此外，也有人提出這樣的方法從原視頻信號中提取某恆定電平以下的高頻信號，再從原信號中除去這種高頻信號，以此來控制畫面圖象。
在採用亮度信號的方法中，只能確定顯象屏的亮度，另一方面，在採用高頻分量的方法中，雖然能使畫面圖象的水平信號分量變好，卻可能使圖象垂直信號分量的質量變差，或者可能使信噪比(S/N)下降。
日本專利公開公報63-14577中公開了另一種方法的例子，該方法藉助於輪廓校正電路來補償預衝和過衝響應，從而產生輪廓校正信號，再根據該輪廓校正信號藉助於衝出波形(shootwaveform)消除電路輸出能使信噪比(S/N)的劣化情況減至最低的信號。但在該日本專利公開公報所述的方法的情況下，由於提高S/N比來校正畫面圖象的輪廓，畫面圖象的質量得不到令人滿意的改進。
因此，本發明的目的是提供一種圖象質量自動補償方法和設備，在該方法和設備中，從複合圖象信號中檢測亮度信號電平來調節畫面圖象的亮度，檢測水平高頻分量和畫面圖象的垂直方向相關量來控制畫面圖象的清晰度，檢測圖象信號的圖象包絡來提高信噪(S/N)比。
為達到本發明的上述目的，本發明提供的圖象質量自動補償法包括下列步驟將亮度信號從複合圖象信號中分離出來，並檢測出亮度信號的電平，以此來調節畫面圖象的亮度;從分離出來的亮度信號檢測水平高頻分量來確定畫面圖象的清晰度;從複合圖象信號和圖象信號的1-H延遲信號檢測垂直方向的相關量信號來確定畫面圖象的清晰度;檢測圖象信號的包絡峰值;放大亮度信號電平、水平高頻分量、垂直方向相關量和包絡信號的直流電平;對畫面圖象的亮度信號電平、水平高頻分量、垂直方向相關量和包絡信號進行取樣;將所取樣的各信號轉換成數字數據;對亮度信號經數字轉換的亮度信號電平、水平高頻分量和垂直方向相關量進行運算，以控制畫面圖象的亮度和清晰度;對畫面圖象經數字轉換的包絡和亮度信號電平進行運算，以產生供控制信噪比用的信號;然後將表示畫面圖象的亮度和清晰度以及信噪(S/N)比的信號轉換成模擬信號，以此來控制畫面圖象的質量。
本發明的另一方面提供了一種圖象質量自動補償設備，該設備包括亮度電平檢測裝置，用以將亮度信號從複合圖象信號分離出來，並檢測亮度信號的電平，以調節畫面圖象的亮度;水平高頻分量檢測裝置，用以從分離出來的亮度信號檢測出水平高頻分量，以確定畫面圖象的清晰度;垂直方向相關量檢測裝置，用以從複合圖象信號和圖象信號的1H延遲信號檢測垂直方向相關量，從而確定畫面圖象的清晰度;包絡檢測裝置，用以檢測視頻信號的包絡;放大裝置，用以放大亮度信號電平、水平高頻分量、垂直方向相關量和包絡信號的直流電平;控制裝置，用以接收亮度信號經放大的亮度信號電平、水平高頻分量、垂直方向相關量以及包絡信號，將這些信號轉換成數位訊號，對經數字轉換的信號進行運算以控制畫面圖象的亮度和清晰度，並對經數字轉換的包絡和亮度信號電平進行運算，以產生信噪比控制信號;和信號轉換裝置，用以將畫面圖象亮度和清晰度以及S/N比的數位訊號轉換成模擬信號，並產生圖象質量補償信號。
按照如此結構的本發明，畫面圖象亮度的調節是通過從複合圖象信號中檢測亮度信號電平進行的。畫面圖象的清晰度是通過檢測畫面圖象的水平高頻分量和垂直方向相關量進行控制的，信噪比是通過檢測圖象信號的圖象包絡加以提高的。
從下面結合附圖進行的說明可以清楚了解本發明的上述和其它目的、特性和優點。
圖1是本發明應用模糊理論的圖象質量自動補償設備的方框圖。
圖2是用於本發明中的模糊微計算機的方框圖。
圖3是表示圖2中所示的模糊微計算機的運算次序的時間圖。
圖4是表示根據本發明中應用的模糊規則表檢測最大和最小中心矩的方法的示意圖。
下面詳細說明本發明的一個最佳實施例。
圖1是本發明一個最佳實施例的圖象質量自動補償設備的方框圖，其中該圖象質量自動補償設備應用模糊理論自動提高畫面圖象的亮度和清晰度，以及提高信噪(S/N)比。
所述圖象質量自動補償設備包括亮度電平檢測部分100，用以將亮度信號從複合圖象信號中分離出來，並檢測亮度信號的電平，從而調節畫面圖象的亮度;水平高頻檢測部分200，用以檢測分離出來的亮度信號的水平高頻分量，從而確定畫面圖象的清晰度;和垂直方向相關量檢測部分300，用以從複合圖象信號和圖象信號的1H延遲信號檢測垂直方向相關量，從而確定畫面圖象的清晰度。
該設備還具有直流電平放大部分400，用以放大亮度信號電平、高頻分量、垂直方向相關量在和包絡信號的直流電平;模糊微計算機16，與直流電平放大部分400的輸出端相連接，用以接收經直流放大的亮度信號電平、水平高頻分量、垂直方向相關量和包絡信號，將這些信號轉換成數位訊號，並對經數字轉換的信號進行運算，從而控制畫面圖象的亮度和清晰度，並用以對經數字轉換的包絡和亮度信號電平進行運算，從而產生S/N比控制信號;和信號轉換部分500，用以將畫面圖象亮度和清晰度的數位訊號和S/N比控制信號轉換成模似信號，並產生圖象質量補償信號。
最好在亮度電平檢測部分100中，亮度信號分離器1用以將亮度信號從複合圖象信號中分離出來，箝位電路2對亮度信號分離器1分離出來的亮度信號進行箝位，第一積分器3將在箝位電路2中經過箝位的亮度信號進行積分，並將積分後的亮度信號轉換成直流電平信號，確定畫面圖象的亮度。
在水平高頻分量檢測部分200中，高通濾波器5檢測高頻分量，根據在亮度信號分離器1分離出來的亮度信號確定畫面圖象的清晰度，放大器6則放大高通濾波器5所濾波的高頻分量。偏壓電路7將偏壓信號加到來自放大器6經放大的信號，第二積分器8則對來自偏壓電路7的信號輸出進行積分。
垂直方向相關量檢測部分300包括相關量補償電路9，用以將複合圖象信號和為1H延遲器10所延遲的圖象信號進行混合，從而檢測行相關量;同步信號分離器12和垂直同步信號檢測器13，用以將同步信號從圖象信號中分離出來，並檢測垂直同步信號;垂直消隱開關11，與相關量補償電路9及垂直同步信號檢測器13相連接，用以控制開關14，從而防止在從垂直同步信號檢測出垂直消隱期時在垂直消隱期使用水平高頻分量;和第三積分器15，用以對來自垂直消隱開關11的輸出信號進行積分，從而檢測出相關量校正信號的直流分量。
在直流電平放大部分400中，總編號為4A的亮度信號放大器放大從積分器3供來的亮度信號，總編號為4B的水平高頻分量放大器則放大從積分器8輸出的水平高頻分量。
總編號為4C的垂直相關量放大器放大垂直相關量信號，總編號為4D的包絡信號放大器放大包絡信號。
圖2是圖1中所示的模糊微計算機16的方框圖2從圖中可以看到，微計算機16包括多個取樣電路16A至16D，用以對來自直流電平放大部分400中的放大器4A至4D經放大的亮度信號電平、水平高頻分量、垂直方向相關量以及包絡信號按預定的取樣次數進行取樣;第一至第四模/數轉換器16E至16H，用以轉換來自取樣電路16A至16D的各取樣信號;第一運算電路161，用以對來自第一至第三模/數轉換器16E至16G經數字轉換的亮度電平信號、水平高頻分量和垂直方向相關量數據進行運算，從而產生用以調節畫面圖象的亮度和清晰度的信號;第二運算電路162，用以對來自第四模/數轉換器16H經數字轉換的包絡數據和亮度電平數據進行運算，從而產生用以控制信噪(S/N)比的信號;和去模糊化電路16M，用以用中心矩檢測法處理來自第二運算電路162的運算結果信號，並輸出數位訊號。
現在詳細說明本發明具有上述結構的圖象質量自動補償電路的工作情況。
再現的複合圖象信號加到亮度信號分離器1，以便分離成亮度信號和色度信號。分離出來的亮度信號由箝位電路2加以箝位，然後加到積分器3，由積分器3對亮度信號進行積分。經積分的亮度信號由直流電平放大部分400中的亮度電平放大器4A加以放大。
另一方面，接收亮度信號分離器1分離出來的亮度信號的高通濾波器5檢測高頻分量，根據亮度信號確定畫面圖象的清晰度。
放大器6放大亮度信號的高頻分量，將其加到偏壓電路7上。於是偏壓電路7將偏壓加到亮度信號的高頻量上，再將加了偏壓的高頻分量加到積分器8上。這時，經積分器8積分的亮度信號高頻分量加到水平高頻放大器4B上以檢測高頻分量的直流分量。
相關量校正電路9接收圖象信號和來自1H延遲器10經1H延遲的圖象信號，並從圖象信號檢測確定畫面圖象清晰度的行相關量信號。行相關量信號加到垂直消隱開關11上，由該開關檢測視頻信號的垂直消隱期，以便防止在消隱期使用例如相關量信號或高頻分量之類的信號。
由同步信號分離器12從圖象信號分離出來的垂直同步信號加到垂直同步檢測器13上，由檢測器13將垂直同步信號加到垂直消隱開關11上，以檢測垂直消隱期。這時，當檢測出垂直消隱期時，垂直消隱開關11控制開關14，並將高頻分量旁路，以防止在垂直消隱期使用水平高頻分量。
通過垂直消隱開關11的相關量信號經積分器15積分之後再加到垂直相關量放大器4C上。圖象信號的包絡由包絡檢測器(圖中未示出)檢測之後再加到包絡電平放大器4D上，由該放大器將其轉換成直流峰值電平。
亮度信號、高頻分量信號、相關量信號和包絡信號的直流電平分別由構成放大部分400的放大器4A、4B、4C和4D加以放大。亮度電平YL、水平高頻分量HD、垂直相關量VD和圖象包絡VE信號電平都加到模糊微計算機16上。模糊微計算機16應用其中所採用的模糊理論對信號YL、HD、VD和VE進行運算，其內部方框結構如圖2所示。
亮度電平YL、水平高頻分量HD、垂直相關量VD和包絡VE依次由取樣電路16A、16B、16C和16D分別進行取樣，經取樣的信號YL、HD、VD和VE加到8位模/數轉換器16E、16F、16G和16H上，以獲取分別經數字轉換了的信號YL、HD、VD和VE。
在此情況下，包絡信號VE、高頻分量HD和相關量信號VD在一個場周期內取樣10次，亮度電平信號在同一個場周期內則取樣100次。
從8位模/數轉換器16E、16F和16G輸出的亮度電平YL、水平高頻分量HD和垂直相關量VD都加到第一規則表Ⅰ16I進行1至8次的最小運算。該運算結果通過最大運算電路16J加到第二規則表Ⅱ16K，從而連同包絡電平模/數數據一起經過1至4次最小運算。這之後，第二規則表Ⅱ16K的輸出經過1至4次的最大運算，運算結果再經過中心矩檢測法檢測，然後作為數字數據輸出。
圖2中，第一規則表Ⅰ16I中輸入有343個具有詞「如果」和「則」的條件，如就亮度信號YL、高頻分量HD和相關量VD進行最小運算所附的參考數據所示。最大運算方框16J對規則表Ⅰ的結果進行最大運算。第二規則表16K中有原先設定的63個條件，該表執行對方框16J最大運算結果和包絡電平進行最小運算。此外，最大運算方框16L還對規則表16K的運算結果進行最大運算，方框16M則將中心矩檢測法應用到最大運算方框16L的結果，以獲取最終輸出。
圖3是按畫面圖象的各幀進行的最大和最小運算的數據表，其中圖3(A)示出了用以一個幀或三個幀為單位的磁頭切換信號(headswitchi-ngsignal)H/SW對圖象質量進行補償的過程，圖3(B)示出了以一個幀為單位對圖象質量進行補償的過程，圖3(C)示出了按三個幀為單位進行補償的過程。
參看圖3(B)中所示的時間圖，①表示微計算機16不取樣的垂直消隱期。在時間②，微計算機16對信號取樣，並在磁頭切換信號H/SW上升沿的時間③將所取樣的信號轉換成數位訊號。微計算16在時間④按規則表1進行1至8次的最小運算，然後在時間⑤進行1至8次的最大運算。在時間⑥，微計算機將規則表2應用到各信號上，並在時間⑦對信號進行1至4次的最大運算。這之後，微計算機16在時間⑧履行中心矩檢測法，在時間⑨等待磁頭轉換信號H/SW的下緣。
圖4是在最大和最小運算中的中心矩檢測法的示意圖。規則表1中，若模/數數據XO和YO分別為α1和β1，則最小運算結果為CI。另一方面，在規則表2中，當數據XO和YO分別為α2和β2時，最小運算結果為C2。在此情況下，最大運算結果是將結果C1和C2加起來得出的。
參看圖4，圖中示出了本發明採用的模糊理論的一個例子。應該指出的是，具有詞「如果」和「則」的條件可應用到亮度電平YL、高頻分量HD和相關量VD上來提高顯象屏的清晰度和亮度，同時詞「如果」和「則」也可應用於亮度信號電平YL和包絡VE上來提高S/N比。
另一方面，從模糊微計算機16輸出的供畫面圖象控制用的數位訊號通過6位緩衝驅動器17加到6位數/模轉換器18上，然後轉換成模擬信號，這樣就可以令該模擬信號通過緩衝器19作為畫面圖象控制信號P-CON加以利用，從而妥善控制畫面圖象的情況。
綜上所述，按照本發明，由於應用了模糊理論，用畫圖象的亮度信號電平控制顯象屏的亮度，用亮度信號的水平高頻分量和垂直方向的相關量控制畫面圖象的清晰度。此外，用視頻信號的包絡控制S/N比。因而能達到最佳校正畫面圖象輪廓的效果。
雖然本發明是就上述具體實例進行說明的，但應該指出的是，在不脫離本發明的精神實質和範圍的前提下是可以對上述實例作種種修改的。
權利要求
1.一種圖象質量自動補償法，其特徵在於包括下列步驟將亮度信號從複合圖象信號中分離出來，並檢測亮度信號的電平，以此來調節畫面圖象的亮度；從分離出來的亮度信號檢測出水平高頻分量來確定畫面圖象的清晰度；從複合圖象信號和圖象信號的1H延遲信號檢測出垂直方向的相關量信號來確定畫面圖象的清晰度；檢測圖象信號的包絡峰值；放大亮度信號電平、水平高頻分量、垂直方向相關量和包絡信號的直流電平；對畫面圖象的亮度信號電平、水平高頻分量、垂直方向相關量和包絡信號進行取樣；將所取樣的各信號轉換成數字數據；對亮度信號經數字轉換的亮度信號電平、水平高頻分量和垂直方向相關量進行運算，以控制畫面圖象的亮度和清晰度；對畫面圖象經數字轉換的包絡和亮度信號電平進行運算以產生用以控制信噪比的信號；和將表示畫面圖象的亮度和清晰度以及信噪比的信號轉換成模擬信號，以控制畫面圖象的質量。
2.一種圖象質量自動補償設備，其特徵在於包括亮度電平檢測裝置，用以將亮度信號從複合圖象信號中分離出來，並檢測亮度信號的電平，以調節畫面圖象的亮度;水平高頻分量檢測裝置，用以從分離出來的亮度信號檢測出水平高頻分量，以確定畫面圖象的清晰度;垂直方向相關量檢測裝置，用以從複合圖象信號和圖象信號的1H延遲信號檢測垂直方向相關量，從而確定畫面圖象的清晰度;包絡檢測裝置，用以檢測圖象信號的包絡;放大裝置，用以放大亮度信號電平、水平高頻分量、垂直方向相關量和包絡信號的直流電平;控制裝置，用以接收經放大的亮度信號電平、水平高頻分量、垂直方向相關量和包絡信號，將這些信號轉換成數位訊號，對經數字轉換的信號進行運算，以控制畫面圖象的亮度和清晰度，並對經數字轉換的包絡和亮度信號電平進行運算，以產生信噪比控制信號;和信號轉換裝置，用以將畫面圖象亮度和清晰度以及信噪比的數位訊號轉換成模擬信號並產生圖象質量補償信號。
3.根據權利要求2的圖象質量自動補償設備，其特徵在於，所述亮度電平檢測裝置包括一個亮度信號分離器，用以將亮度信號從複合圖象信號中分離出來;箝位電路，用以對所述亮度信號分離器所分離的亮度信號進行箝位;和第一積分器，用以對箝位電路所箝位的亮度信號進行積分，並將經積分的亮度信號轉換成確定畫面圖象亮度的直流電平信號。
4.根據權利要求2的圖象質量自動補償設備，其特徵在於，所述水平高頻分量檢測裝置包括;一個高通濾波器，用以檢測根據亮度信號分離器所分離出來的亮度信號確定畫面圖象清晰度的高頻分量;一個放大器，用以放大高通濾波器所濾波的高頻分量;一個偏壓電路，用以將偏壓信號加到來自所述放大器經放大的信號上;和第二積分器，用以對從所述偏壓電路輸出的信號進行積分。
5.根據權利要求2的圖象質量自動補償設備，其特徵在於，所述垂直方向相關量檢測裝置包括一個相關量補償電路，用以將複合圖象信號與為1H延遲器所延遲的圖象信號進行混合，從而檢測行相關量;一個同步信號分離器和垂直同步信號檢測器，用以從圖象信號分離同步信號並檢測垂直同步信號;一個垂直消隱開關與所述相關量補償電路及垂直同步信號檢測器相連接，用以控制一個開關，以防止當從垂直同步信號檢測出垂直消隱期時在該消隱期使用水平高頻分量;和第三積分器，用以對來自垂直消隱開關的輸出信號進行積分，從而檢測相關量校正信號的直流分量。
6.根據權利要求2的圖象質量自動補償設備，其特徵在於，所述控制裝置包括多個取樣電路，用以對經直流電平放大裝置放大了的亮度信號電平、水平高頻分量、垂直方向相關量和包絡信號按預定的取樣次數進行取樣;第一至第四模/數轉換器，用以轉換來自各取樣電路的各取樣信號;第一運算電路，用以對來自第一至第三模/數轉換器經數字轉換的亮度電平信號、水平高頻分量和垂直方向相關量數據進行運算，以產生用以調節畫面圖象亮度和清晰度的信號;第二運算電路，用以對來自第四模/數轉換器經數字轉換的包絡數據和亮度電平數據進行運算，從而產生用以控制信噪比的信號;和一個去模糊化電路，以便用中心矩檢測法處理來自第二運算電路的運算結果信號。
全文摘要
一種圖象質量自動補償方法和設備，應用了模糊理論來全面分析信噪比以及畫面圖象亮度和清晰度的三個分量，以便使畫面圖象的輪廓得到最佳的補償。本方法和系統用畫面圖象的亮度信號電平來控制亮度，用亮度信號的垂直方向相關量來控制圖象的清晰度。此外，用圖象信號的包絡可以提高信噪比。
文檔編號H04N5/208GK1074792SQ9211415
公開日1993年7月28日 申請日期1992年11月30日 優先權日1992年1月21日
發明者閔炳旭 申請人:三星電子株式會社