專利名稱：增強(qiáng)圖象的電路和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于增強(qiáng)圖象的電路和方法，尤其是應(yīng)用于電視設(shè)備。
圖4所示的是一種現(xiàn)有技術(shù)中的電路，例如，美國(guó)專利US 5903680中已充分描述過的。該電路包括一個(gè)高通濾波器110’，用于從表示為所述圖象的圖象像素Pn的圖象信號(hào)中分離出高頻成分。圖象信號(hào)，和用鄰近象素Pn-j，Pn+k表示的位于所述圖象像素的N維環(huán)境中的至少一個(gè)另外的圖象信號(hào)，分別通過低通濾波器120-1，120-2，120-3被低通濾波。經(jīng)過低通濾波的圖象信號(hào)，在考慮經(jīng)過低通濾波的另外的圖象信號(hào)的情況下，進(jìn)一步被一個(gè)N維圖象增強(qiáng)濾波器130濾波，從而產(chǎn)生一個(gè)中間圖象信號(hào)。最后，所述的中間圖象信號(hào)以及所述的高頻成份在合并單元150中被算數(shù)的合并在一起，從而產(chǎn)生了電子電路的增強(qiáng)圖象輸出信號(hào)。
圖4所示的電路提供了一個(gè)如何提高圖象增強(qiáng)濾波器130的輸出信號(hào)的主觀質(zhì)量的概念。尤其是，根據(jù)圖4所示，只有圖象信號(hào)以及另外的圖象信號(hào)的低頻成分被輸入到所述的N維圖象增強(qiáng)濾波器130中，而高頻成分被旁路掉了。這樣做是因?yàn)橹粚⒌皖l成分濾波會(huì)比將圖象信號(hào)的全部頻譜進(jìn)行濾波更為有效。而且，將旁路掉的高頻成份加入到所述圖象增強(qiáng)濾波器130的中間輸出信號(hào)中提高了整個(gè)電子電路的動(dòng)態(tài)性能并且減少了在具有低通特性的空間圖象增強(qiáng)濾波器中很普遍的模糊效果。更進(jìn)一步，通過應(yīng)用所述的概念，輸入到圖象增強(qiáng)濾波器130的圖象的清晰度效果在經(jīng)過所述的濾波器處理以后可以被保持。
但是，根據(jù)圖4所示的電路以及所述的概念，其不足在于如果輸入的圖象信號(hào)以非逐行掃描的方式掃描，或者不在與水平軸平行或者垂直的方向上掃描，就無(wú)法經(jīng)濟(jì)地工作。特別是，當(dāng)使用一個(gè)2維，3維或者通常N維的圖象增強(qiáng)濾波器的時(shí)候，成本就非常高了，因?yàn)閷?duì)于每個(gè)圖象信號(hào)和每個(gè)另外的圖象信號(hào)，每一個(gè)濾波器接頭都要進(jìn)行低通濾波。
從現(xiàn)有技術(shù)出發(fā)，本發(fā)明的目的是改善用于增強(qiáng)圖象的電子電路以及方法，使得在不降低輸出信號(hào)的質(zhì)量的情況下它們的執(zhí)行成本可以降低。
對(duì)于在現(xiàn)有技術(shù)中已知的電子電路，本發(fā)明的目的是按照權(quán)利要求1達(dá)到的，其中提供了一個(gè)裝置，該裝置用于確定由所述的N維圖象增強(qiáng)濾波器應(yīng)用給所述圖象像素的圖象增強(qiáng)的幅度，以及通過至少一個(gè)調(diào)整單元，用于根據(jù)所述的確定的圖象增強(qiáng)的幅度，在所述的中間信號(hào)和/或所述的高頻成份提供給所述的合并單元以前，對(duì)其進(jìn)行調(diào)整。
根據(jù)本發(fā)明的圖象增強(qiáng)濾波器在接收的圖象信號(hào)以及接收的另外的圖象信號(hào)的全部頻譜范圍內(nèi)工作。這樣，電子電路不需要低通濾波器，而在現(xiàn)有技術(shù)當(dāng)中將圖象信號(hào)以及另外的圖象信號(hào)在輸入到所述的圖象增強(qiáng)濾波器以前進(jìn)行濾波是必需的。因此，用于所述低通濾波器以及用于它們的操作所需的成本在本發(fā)明的電子電路中就不存在了。尤其是，在使用一個(gè)N維圖象增強(qiáng)濾波器的情況下，N是一個(gè)等于或者大于1的整數(shù)，該濾波器用于計(jì)算大量M個(gè)另外的圖象信號(hào)，從而M個(gè)低通濾波器的成本就可以節(jié)省下來(lái)。
根據(jù)本發(fā)明，圖象信號(hào)，用圖象像素而不是鄰近象素表示，以整個(gè)頻譜輸入到所述的圖象增強(qiáng)濾波器。只是為了旁路掉所述的增強(qiáng)濾波器，一個(gè)高通濾波器產(chǎn)生了所述圖象信號(hào)的高頻成份。高通濾波器使得個(gè)人能夠選擇所述的高頻成份。
電子電路所產(chǎn)生的增強(qiáng)圖象輸出信號(hào)的質(zhì)量至少與現(xiàn)有技術(shù)中產(chǎn)生的所述信號(hào)的質(zhì)量一樣的好。尤其是，通過控制調(diào)整單元，很好的保持了圖象增強(qiáng)濾波器處理的圖象信號(hào)的清晰度；這與現(xiàn)有技術(shù)極為相似，但這里有了進(jìn)一步的提高，這里不是采用多個(gè)低通濾波器，而是僅僅使用了一個(gè)高通濾波器。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，N維圖象增強(qiáng)濾波器是一個(gè)清晰度增強(qiáng)濾波器。在那種情況下，圖象增強(qiáng)的幅度實(shí)質(zhì)上與在被所述的圖象增強(qiáng)濾波器濾波的時(shí)候，應(yīng)用于圖象信號(hào)的清晰度增強(qiáng)幅度相應(yīng)。
作為選擇，根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，圖象增強(qiáng)濾波器是一個(gè)噪聲濾波器。在那種情況下，圖象增強(qiáng)的幅度實(shí)質(zhì)上與在被所述的圖象增強(qiáng)濾波器濾波的時(shí)候應(yīng)用于圖象信號(hào)的噪聲減少的數(shù)量相應(yīng)。
電子電路的進(jìn)一步的優(yōu)選實(shí)施例是從屬的裝置權(quán)利要求的主旨。
上述定義的本發(fā)明的目的通過權(quán)利要求12要求的方法進(jìn)一步解決。所述方法的優(yōu)點(diǎn)與上文所述的電子電路，包括在從屬裝置權(quán)利要求中描述的優(yōu)選實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)對(duì)應(yīng)。
最后，上文所述的本發(fā)明的目的通過權(quán)利要求13所述的顯示裝置實(shí)現(xiàn)。
伴隨著描述具有四張附圖，其中附

圖1表示根據(jù)本發(fā)明的用于增強(qiáng)圖象的電子電路的第一實(shí)施例；附圖2表示根據(jù)本發(fā)明的用于增強(qiáng)圖象的電子電路的第二實(shí)施例；附圖3表示根據(jù)本發(fā)明的顯示裝置；以及附圖4表示現(xiàn)有技術(shù)中公知的用于增強(qiáng)圖象的電子電路。
下文將根據(jù)附圖1與2描述本發(fā)明的各個(gè)不同實(shí)施例。
附圖1表示用于增強(qiáng)圖象的電子電路100的第一實(shí)施例。一個(gè)圖象信號(hào)，表示所述圖象的圖象像素，輸入到一個(gè)N維圖象增強(qiáng)濾波器130中，用于在考慮至少一個(gè)也被接收到的另外的圖象信號(hào)的情況下被濾波，該另外的圖象信號(hào)表示位于所述圖象像素的一個(gè)預(yù)先定義的N維環(huán)境中的鄰近像素。所述濾波處理過程的結(jié)果是所述的N維圖象增強(qiáng)濾波器130輸出一個(gè)中間圖象信號(hào)。中間信號(hào)被送到第一調(diào)整單元140-1，在這里與第一乘法器K1相乘。
所述圖象信號(hào)被進(jìn)一步輸入到高通濾波器110，該濾波器從所述的輸入圖象信號(hào)中選擇一個(gè)高通成分。所述的高通成分輸入到第二調(diào)整單元140-2，用來(lái)與第二乘法器K2相乘。
乘法器K1和K2各自根據(jù)目前在所述的N維圖象增強(qiáng)濾波器130中應(yīng)用到所述圖象信號(hào)的圖象增強(qiáng)的幅度進(jìn)行調(diào)整。所述的圖象增強(qiáng)的幅度由裝置170決定。乘法器K1和K2通常被調(diào)整以使得輸入到所述圖象增強(qiáng)濾波器130中的圖象清晰度在輸出時(shí)能夠被保持；需要指出的是在濾波器130采用噪聲濾波器的情況下，圖象的清晰度通常會(huì)被減弱。圖象的清晰度可以通過很好地調(diào)節(jié)乘法器K1和K2而被保持，從而圖象增強(qiáng)濾波器130的增益被設(shè)置為1；就是說K1+K2＝1。但是，在實(shí)際中K1會(huì)被設(shè)置為1，而K2會(huì)是變化的。在這種情況下，增益就會(huì)大于1，所以就必須提供一些限幅裝置。
調(diào)整單元140-1輸出的相乘以后的中間圖象信號(hào)與所述的調(diào)整單元140-2輸出的相乘以后的高頻成份被算數(shù)地合并，例如在合并單元150中相加，從而產(chǎn)生一個(gè)電子電路100的增強(qiáng)圖象輸出信號(hào)。
增強(qiáng)圖象輸出信號(hào)最好提供給一個(gè)溢出防止濾波器160以確保在所述的增強(qiáng)圖象輸出信號(hào)中沒有溢出。
下文將對(duì)圖象增強(qiáng)濾波器130的操作以及乘法器K1和K2的調(diào)整作詳細(xì)的描述。這些說明是在圖象增強(qiáng)濾波器130采用噪聲濾波器的情況下作出的。
噪聲濾波是通過，比如執(zhí)行加權(quán)平均的操作而執(zhí)行的。根據(jù)此操作，在所述的圖象像素的預(yù)定義的N維環(huán)境中的每一個(gè)鄰近像素的灰度值都被確定，并且與所述的圖象信號(hào)表示的圖象像素的灰度值進(jìn)行比較。比較是通過從僅僅一個(gè)圖象像素的灰度值中減去每一鄰近像素的灰度值進(jìn)行的。在該方法中，對(duì)于每一個(gè)鄰近像素，灰度值的差被確定。每一個(gè)這樣確定的灰度值的差用于確定各個(gè)鄰近像素的加權(quán)量。圖象增強(qiáng)濾波器輸出的中間圖象信號(hào)最后通常通過線性合并表示各個(gè)鄰近像素的另外的圖象信號(hào)而產(chǎn)生，并由它們各自的加權(quán)量進(jìn)行加權(quán)。
但是，通常線性合并并不是由圖象像素的N維環(huán)境中表示所有鄰近像素的全部另外的圖象信號(hào)構(gòu)成的。相反，線性合并最好是僅由那些其與原始像素相關(guān)的灰度值偏移低于預(yù)定門限值的鄰近像素/另外的圖象信號(hào)構(gòu)成。滿足這一要求的鄰近像素的數(shù)目通過裝置170被連續(xù)計(jì)算，170可以是圖象增強(qiáng)濾波器130的一部分。所述的數(shù)目被用作在所述的圖象增強(qiáng)濾波器130中每次應(yīng)用于圖象信號(hào)的噪聲濾波的幅度的優(yōu)選指示符。如上文所描述的，乘法器K1和K2通常根據(jù)所述的噪聲濾波的幅度進(jìn)行調(diào)整；尤其是，在加權(quán)平均的情況下，它們根據(jù)對(duì)所述的加權(quán)平均方法有作用的鄰近像素的所述確定數(shù)目來(lái)進(jìn)行調(diào)整。對(duì)于計(jì)算出的灰度值的差超出所述的門限值的鄰近信號(hào)，它們既不應(yīng)用于線性合并，也不用于確定應(yīng)用的圖象增強(qiáng)的幅度。
除了所述的加權(quán)平均的方法，噪聲濾波器相應(yīng)于圖象增強(qiáng)濾波器130，采用低通濾波器，最好是遞推一階瞬態(tài)低通濾波器。在那種情況下，在所述的噪聲濾波器中應(yīng)用于圖象信號(hào)的圖象增強(qiáng)的幅度最好源自于所述的低通濾波器的濾波系數(shù)。
附圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的電子電路100的第二實(shí)施例。在第二實(shí)施例中電子電路100實(shí)質(zhì)上與第一實(shí)施例相應(yīng)。這樣，相同的設(shè)備采用同樣的附圖標(biāo)記表示。
但是，第二實(shí)施例與第一實(shí)施例的區(qū)別在于它進(jìn)一步包括一個(gè)裝置180，用于連續(xù)確定在輸入到所述的圖象增強(qiáng)濾波器130以前的圖象信號(hào)的預(yù)定義特性的幅度。其優(yōu)勢(shì)在于，所述的確定的幅度用于另外控制調(diào)整單元140-1或140-2中的至少一個(gè)，也就是用于調(diào)整乘法器K1或K2。
所述的特性是，例如噪聲電平，或者圖象信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍，或者由圖象信號(hào)表示的圖象的清晰度。特性幅度的確定最好是實(shí)時(shí)進(jìn)行的。
附圖3示出了包括電子電路100的顯示設(shè)備200，例如電視機(jī)或者計(jì)算機(jī)監(jiān)視器。其優(yōu)勢(shì)在于，所述的電子電路100在所述的顯示設(shè)備顯示圖象以前增強(qiáng)輸入圖象。
權(quán)利要求
1.一種通過對(duì)表示為所述圖象的圖象像素的輸入圖象信號(hào)濾波而增強(qiáng)圖象的電子電路(100)，該電子電路(100)包括一個(gè)高通濾波器(110)，用于從所述的圖象信號(hào)中分離出高頻成分；一個(gè)N維圖象增強(qiáng)濾波器(130)，用于在考慮至少一個(gè)位于所述圖象像素的N維環(huán)境中表示為鄰近像素的另外的圖象信號(hào)的情況下，接收并濾波所述的圖象信號(hào)，從而產(chǎn)生一個(gè)中間圖象信號(hào)；以及一個(gè)合并單元(150)，用于將所述的中間圖象信號(hào)與所述的圖象信號(hào)的高頻成份算數(shù)地合并，從而產(chǎn)生一個(gè)電子電路(100)的增強(qiáng)圖象輸出信號(hào)；其特征在于一個(gè)裝置(170)，用于確定在所述的N維圖象增強(qiáng)濾波器(130)中應(yīng)用于所述的圖象像素的圖象增強(qiáng)的幅度；以及至少一個(gè)調(diào)整單元(140-1，140-2)，用于在提供給所述的合并單元(150)以前，根據(jù)所述確定的圖象增強(qiáng)的幅度調(diào)整所述的中間信號(hào)和/或所述的高頻成份。
2.如權(quán)利要求1所述的電子電路(100)，其特征在于N維圖象增強(qiáng)濾波器(130)是一個(gè)清晰度增強(qiáng)濾波器。
3.如權(quán)利要求1所述的電子電路(100)，其特征在于N維圖象增強(qiáng)濾波器(130)是一個(gè)噪聲濾波器。
4.如權(quán)利要求3所述的電子電路(100)，其特征在于噪聲濾波器用于對(duì)圖象信號(hào)執(zhí)行加權(quán)平均的操作。
5.如權(quán)利要求4所述的電子電路(100)，其特征在于所述噪聲濾波器對(duì)所述圖象信號(hào)應(yīng)用的圖象增強(qiáng)的幅度依賴于在所述的加權(quán)平均操作中涉及的鄰近像素的數(shù)目。
6.如權(quán)利要求3所述的電子電路(100)，其特征在于噪聲濾波器是遞推一階瞬態(tài)低通濾波器。
7.如權(quán)利要求6所述的電子電路(100)，其特征在于所述的噪聲濾波器對(duì)所述圖象信號(hào)應(yīng)用的圖象增強(qiáng)的幅度源自于所述的低通濾波器的當(dāng)前濾波系數(shù)
8.如權(quán)利要求1所述的電子電路(100)，其特征在于電子電路(100)包括裝置(180)，用于確定所述圖象信號(hào)的預(yù)定義的特性的幅度以及根據(jù)所述的預(yù)定義的特性的確定幅度另外控制調(diào)整單元(140-1，140-2)。
9.如權(quán)利要求8所述的電子電路(100)，其特征在于所述的特性被確定為噪聲電平，或者圖象信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍，或者由圖象信號(hào)表示的圖象的清晰度。
10.如權(quán)利要求8所述的電子電路(100)，其特征在于，所述的裝置(180)用于執(zhí)行實(shí)時(shí)確定的執(zhí)行所述的確定。
11.如權(quán)利要求1所述的電子電路(100)，其特征在于，電子電路(100)包括一個(gè)溢出防止電路(160)，其連接在所述合并單元(150)之后，用于防止所述的增強(qiáng)輸出信號(hào)中的溢出。
12.一種通過操作表示所述圖象的圖象像素的接收?qǐng)D象信號(hào)來(lái)增強(qiáng)圖象的方法，該方法包括步驟從所述的圖象信號(hào)中分離出高頻成分；在考慮至少一個(gè)位于所述圖象像素的N維環(huán)境中表示鄰近像素的另外的圖象信號(hào)的情況下，濾波圖象信號(hào)以增強(qiáng)圖象，并產(chǎn)生一個(gè)中間圖象信號(hào)；以及合并所述的中間圖象信號(hào)與所述的圖象信號(hào)的高頻成份，從而產(chǎn)生一個(gè)電子電路(100)的增強(qiáng)圖象輸出信號(hào)；其特征在于在所述的濾波步驟中，確定應(yīng)用于所述的圖象像素的圖象增強(qiáng)的幅度；以及在合并以前，根據(jù)所述的圖象增強(qiáng)的幅度調(diào)整所述的中間信號(hào)和/或所述的高頻成份。
13.一種用于顯示圖象的顯示設(shè)備(200)，包括如權(quán)利要求1所述的用于在顯示以前增強(qiáng)所述的圖象的電子電路(100)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于增強(qiáng)圖象的電子電路(100)以及方法,尤其是用在電視設(shè)備當(dāng)中。已知的電路包括一個(gè)N維圖象增強(qiáng)濾波器(130),用于接收經(jīng)過低通濾波的圖象信號(hào)以及至少一個(gè)也經(jīng)過低通濾波的另外的圖象信號(hào);所有的圖象信號(hào)表示所述圖象的不同的像素。從所述濾波器(130)輸出的中間信號(hào)與所述圖象信號(hào)的高頻成分合并,從而產(chǎn)生一個(gè)增強(qiáng)的圖象輸出信號(hào)。本發(fā)明的目的是提供一種用于增強(qiáng)圖象的電子電路(100)以及方法,能夠在不降低輸出圖象信號(hào)的質(zhì)量的情況下減少操作成本。該目的是通過去除用于將圖象信號(hào)以及另外的圖象信號(hào)低通濾波的低通濾波器,并提供至少一個(gè)調(diào)整單元(140－1,140－2)實(shí)現(xiàn)的,該調(diào)整單元用于在合并以前,根據(jù)在所述的濾波器中應(yīng)用于所述的圖象信號(hào)的確定的圖象增強(qiáng)的幅度來(lái)調(diào)整所述的中間信號(hào)和/或所述的高頻成份。
文檔編號(hào)G06T5/20GK1365567SQ01800628
公開日2002年8月21日 申請(qǐng)日期2001年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月24日
發(fā)明者O·A·奧霍, T·G·夸埃塔爾－斯帕索瓦, G·德哈安 申請(qǐng)人:皇家菲利浦電子有限公司