专利名称：图像信号灰度校正装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于对电视接收机、视频像带录像机、摄像机、视盘等的图像信号灰度校正场合的灰度校正装置。
近年，由于彩色电视接收机不仅大型化、高画质，而且为使画面更鲜明地再现，将图像信号送到非线性放大器，因而为了校正图像信号的灰度，扩大CRT上图像的动态范围，灰度校正装置正愈益受到重视。
以下说明已有的灰度校正装置。
图5示出的是已有的灰度校正装置的方框图。图5中，1是将输入亮度信号变换成数字值的A/D变换器。2是将输入亮度信号的亮度直方图分离的直方图存储器，一般是使输入信号的亮度电平为存储器的地址，频数存入(作为)其数据。3是直方图运算电路，由直方图存储器2的数据算出输入亮度信号的平均值、众数值、最小值、最大值、偏差系数、白面积、黑面积等，由该结果计算限制水平、加法值、规定加法值、累加开始亮度电平、累加结束亮度电平、最大亮度电平等各种控制值，输出给限制·加法电路5，累加控制寄存器电路6，归一化控制寄存器电路7。限位·加法电路是处理直方图存储器2数据的，靠从直方图运算电路3转送的数据，加以限制使亮度直方图的频数不超出某个水平，并进行规定值的加法运算。一般，分离亮度直方图期间(取样期间)是在一次存取地址间结束数据处理的。累加控制寄存器电路6在求出累加直方图时，经直方图运算电路3给出该累加开始的亮度电平与该累加结束的亮度电平，并控制直方图累加加法电路8。
直方图累加加法电路8，根据累加控制寄存器电路6的控制信号进行直方图存储器2的处理数据的累加。9是累加直方图存储器，以存储直方图累加加法电路8的累加运算结果。一般是使亮度电平为存储器地址，频数存入(作为)其数据。归一化控制寄存器电路7，是在将累加直方图的数据归一化编制检查表时，经直方图运算电路3给出其归一化后的输出亮度信号的最大亮度电平，根据该值控制检查表运算电路10中采用的归一化系数。检查表运算电路10根据归一化控制寄存器电路7的输出信号对累加直方图存储器9的各数据进行归一化。11是检查表存储器，以存储在检查表运算电路10中归一化的数据。一般是使亮度电平为存储器的地址，频数存入其数据。12是定时控制电路，以进行各运算顺序和各存储器的控制。13是A/D变换器，将由检查表校正了的数字输出信号变换成模拟信号。
对于如上述构成的灰度校正电路，以下说明其动作。图6中图示出各部分的工作波形。
首先，将输入亮度信号a输入到A/D变换器1，变换成数字信号，作为变换输入亮度信号b输出。直方图存储器2把该变换输入亮度信号b作为地址，并由限制·加法电路5处理该地址的数据。靠在一垂直扫描期间进行该动作而能将输入亮度信号a的亮度直方图分离。图6(a)中示出这种情况。
接下来，直方图运算电路3读出该亮度直方图所存入的直方图存储器2的数据，计算输入亮度信号a的平均值、众数值、最小值、最大值、偏差系数、白面积、黑面积等。而且，从这些计算结果求出限制水平，规定加法值、累加计算的开始亮度电平以及结束亮度电平、归一化后的最大亮度电平等各种控制值，并把这些控制信号e转送到限制·加法电路5、累加控制寄存器电路6、归一化控制寄存器电路7。
接下来，限制·加法电路5从直方图存储器2读出数据，根据从直方图运算电路3转送的各种控制信号对各数据进行限制(参照图6(b))和规定值加法(参照图6(c))等的运算，其结果作为校正直方图数据c输出到直方图累加加法电路8。这里，所加的规定值越大则累加加出的曲线越接近于直线，而且其值越小则越接近直方图平坦化处理(参照图6(d))。
接着，直方图累加加法电路8，靠由累加控制寄存器电路6给出的累加开始亮度电平与累加结束亮度电平，在该范围内计算校正直方图数据c的累加直方图数据f，并在累加直方图存储器9中存储该结果。图6(c)以及图6(d)中示出了这种情况。
接着，检查表运算电路10从累加直方图存储器9读出数据，求出使得其累加直方图数据的最大值为由归一化控制寄存器电路7给出的最大输出亮度电平h这样的归一化系数，根据该系数对累加直方图各数据g进行运算，在检查表存储器11中存储其结果i。这时，通过控制最大输出亮度电平h就能进行自动对比度控制和自动亮度控制这样的动作。图6(e)中示出该动作。
接着，检查表存储器11，将变换输入亮度信号b作为地址读出其数据，将该数据作为校正输出亮度信号j输出。图6(f)示出校正后的亮度信号的直方图。接着D/A变换器13将该校正输出亮度信号j变换成模拟信号k输出。
定时控制电路12，以上面所述的顺序控制各电路动作使各部分动作得以进行。(参照例如同一申请人提交申请的特愿平1-265393“灰度校正装置”)。
然而上述的已有构成有这样的问题，即在算出累加直方图时所控制的累加开始亮度电平以及累加结束亮度电平未被输入图像信号的平均亮度电平所控制，所以因输入图像信号的平均亮度电平而使黑侧的灰度时而变坏，黑侧的亮度电平时而浮动，白侧亮度电平则变得过高而使CRT的束电流增大，其结果引起模糊。
而且上述已有构成还有检查表存储器的容量(对应一个地址所必需的比特数)太大的问题。
本发明的目的在于提供一种解决上述已有问题的，对所有平均亮度电平的输入图像信号都确保黑侧灰度，抑止黑侧亮度电平的上浮，进一步抑制了白侧亮度电平过分升高的灰度校正装置。
本发明的目的还在于提供一种解决上述已有问题的，减少了所必需的检查表存储器容量，而能由小电路规模实现的灰度校正装置。
为达到该目的，本发明的灰度校正装置包括直方图存储器、直方图运算电路、限制·加法电路、累加控制寄存器电路、归一化控制寄存器电路、直方图累加加法电路、累加直方图存储器、检查表运算电路、检查表存储器与定时控制电路，所述直方图运算电路是由检测常数与输入亮度信号的平均亮度电平的电路，从该检测出的平均亮度电平减去所述常数的减法器，含有将该减法器的输出信号限制成具有0以上值信号的下限电路的电路构成。
进一步，上述直方图运算电路是由检测常数与输入亮度信号的平均亮度电平的电路，使该检测出的平均亮度电平与所述常数相加的加法器，含有将该加法器的输出信号限制在某个上限值的上限电路的电路构成。
进一步，上述直方图运算电路是由检测常数与输入亮度信号的平均亮度电平的电路，从该检测出的平均亮度电平减去所述常数的减法器，使该减法器输出信号倍增常数倍的电路，含有将该常数倍电路的输出信号限制成具有0以上值信号的下限电路的电路构成。
进一步，上述直方图运算电路是由检测常数与输入亮度信号的平均亮度电平的电路，使该检测出的平均亮度电平与所述常数相加的加法器，使该加法器输出信号倍增常数倍的电路，含有将该常数倍电路输出信号限制在某个上限值的上限电路的电路构成。
而且为达到该目的，本发明的灰度校正装置，其特征在于，由存储图像亮度信号的亮度直方图的直方图存储器，连接在该直方图存储器的输出端的直方图运算电路，分别连接在该直方图运算电路的输出端的限制·加法电路以及累加控制寄存器电路以及归一化控制寄存器电路，所述直方图存储器的输出端与累加控制寄存器电路的输出端相连接的直方图累加加法电路，存储该累加加出的结果的累加直方图存储器，该累加直方图存储器的输出端与归一化控制寄存器电路的输出端相连接的检查表运算电路，从该检查表运算电路的输出信号减去定时控制电路输出信号的减法器，存储该减法结果的检查表存储器，使该检查表存储器的输出信号与图像亮度信号输入信号相加的加法器，定时控制电路构成。
根据上述构成，在算出累加直方图时的控制信号中，通过使累加开始亮度电平对应于输入信号的平均亮度电平可变，就能对于所有的平均亮度电平的输入图像信号都确保黑侧灰度，并抑制黑侧的亮度电平浮动。
在算出累加直方图时的控制信号中，通过使累加结束亮度电平对应于平均亮度电平可变，就能抑制白侧亮度电平过高，以防止CRT的模糊。
依靠确定对应于输入信号平均亮度电平而可变的累加开始亮度电平的变化点的常数，还通过使由常数倍电路所乘的系数对应于CRT等显示装置和驱动其显示装置的电路的特性而可变，就能进行黑侧亮度电平最为适宜的灰度校正。
依靠确定对应于输入信号平均亮度电平而可变的累加结束亮度电平的变化点的常数，还通过使由常数倍电路所乘的系数对应于CRT等显示装置和驱动其显示装置的电路的特性可变，就能进行白侧亮度电平最为适宜的灰度校正。
而且根据上述构成，首先按顺序读出累加直方图存储器的各地址的数据，在检查表运算电路进行归一化，从该运算结果减去此时的累加直方图存储器的地址，将该差分存储在检查表存储器中。接着，使输入的亮度信号和与此对应的检查表存储器的输出信号相加以获得校正了的输出亮度信号。因此就能削减检查表存储器容量。
图1为本发明实施例中的灰度校正装置主要部分的方框图。
图2为概略地示出本发明动作的特性图。
图3为本发明第1实施例中的灰度校正装置的方框图。
图4为说明本发明第1实施例的波形图。
图5为已有的灰度校正装置的方框图。
图6为说明已有的灰度校正装置动作的波形图。
以下对于本发明的一个实施例参照着图面说明。
图1是本发明第一实施例灰度校正电路中仅为主要部分的方框图。
图1中，6为累加控制寄存器电路，8为直方图累加加法电路，与已有例相同。99为平均亮度电平检测电路，以检测输入亮度信号的平均亮度电平。101为减法器，从所述平均亮度电平检测电路99的输出信号减去某个常数100。102为第一常数倍电路，使减法器101的输出信号倍增常数倍。103是下限电路，限制由所述第一常数倍电路102输出的信号成为具有0以上值的信号。还有111是加法器，进行所述平均亮度电平检测电路99的输出信号与某个常数110的加法。113是上限电路，限制所述加法器111的输出信号不超过某个值。
对于以上这样构成的灰度校正装置说明其动作。
首先，由平均亮度电平检测电路99检测出输入亮度信号的平均亮度电平(以下简称APL)。接下来由减法器101从检测出的APL减去某个常数100，由第一常数倍电路102使该减法结果乘以某个系数。接着，送给下限电路103使得该乘法结果为负值的信号固定在0上，并成为具有0以上值的信号。将该下限电路103输出信号作为算出累加直方图时的累加开始亮度电平输出给累加控制寄存器电路6。
图2中示出这时的累加开始亮度电平的特性曲线。图2(a)是使上述常数100的值变化时的累加开始亮电平的特性曲线。曲线1是减小该常数100的值的场合的特性，曲线m是增大该常数100的值的场合的特性。还有图2(b)是使第一常数倍电路102的系数变化时的累加开始亮度电平的特性曲线。曲线n是减小该系数的值的场合的特性，曲线o是增大系数值的场合的特性。这样，APL高时增大累加开始亮度电平，抑制黑侧亮度电平的浮动，相反APL小时，减小累加开始亮度，避免黑侧的灰度变坏。进而，通过使常数100的值和第一常数倍电路102的系数对应于显示装置和驱动其显示装置的电路的特性可变，就能进行最为适宜的黑侧灰度校正。
而且，在图1中还由加法器111进行上述检测出的APL与某个常数110的加法，在第二常数倍电路112使其加法结果乘以某个系数。接着由上限电路113在上述第二常数倍电路112的输出信号超过某个值的场合固定其最大值，加上限制。将该上限电路113输出信号作为算出累加直方图时的累加结束亮度电平输出给累加控制寄存器电路6。
图2中示出这时的累加结束亮度电平的特性曲线。图2(c)是使上述常数110的值变化时累加结束亮度电平的特性曲线。曲线p是减小该常数值的场合的特性，曲线q是增大该常数值的场合的特性。而且图2(d)是使第二常数倍电路112的系数变化时的累加结束亮度电平的特性曲线。曲线r是减小该系数值的场合的特性，曲线s是增大系数值的场合的特性。这样，随着APL变高增大累加结束亮度电平，抑制白侧的亮度电平过高，防止CRT的模糊。进而，通过使常数110的值和第二常数倍电路112的系数对应于CRT等显示装置和驱动其显示装置的电路的特性可变，就能进行最为适宜的白侧灰度校正。
如上所述根据本实施例，因设有平均亮度检测电路99、常数100、减法器、第一常数倍电路102、下限电路103、常数110、加法器、第二常数倍电路112、上限电路113，对于无论什么样的平均亮度电平的输入图像信号都确保黑侧灰度，还能进行抑制了黑侧亮度电平浮动的灰度校正。进一步能进行抑制了白侧亮度电平过高的灰度校正。进而，通过使各常数值和所乘的各系数对应于CRT等显示装置和驱动显示装置的电路的特性可变，就能进行最为适宜的灰度校正。
以下对于本发明别的第二实施例参照
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图3中，209是累加直方图存储器，210是检查表运算电路，211是检查表存储器，与已有例相同。231是从检查表运算电路210的输出减去定时控制电路210输出的减法器，232是使检查表存储器211的输出与输入图像信号相加的加法器。
对于如上述构成的灰度校正装置参照图4说明其动作。首先按顺序读出累加直方图存储器209的各地址的数据，由检查表运算电路210进行归一化。接下来，从该输出信号(图4(a)的a)减去此时的累加直方图存储器209的地址(图4(b)的b)，该运算结果(图4(a)的c)存储在检查表存储器211中。图4(b)示出存储在检查表存储器211中的数据。接着根据所输入的图像亮度信号，读出对应于输入信号的检查表存储器211的数据，使其输出信号与所输入的图像亮度信号由加法器232相加。这样就产生校正了的输出亮度信号。
如上所述根据本实施例，因设有减法器231、加法器232，就能削减存储在检查表存储器231中的数据量(1个地址相当的比特数)。
如上所述，本发明由于包括直方图存储器、直方图运算电路、限制·加法电路、累加控制寄存器电路、归一化控制寄存器电路、直方图累加加法电路、累加直方图存储器、检查表运算电路、检查表存储器与定时控制电路，并使所述直方图运算电路设置成含有常数、平均亮度电平检测电路、从所述平均亮度电平减去所述常数的减法器、与使该减法器的输出限制成具有0以上值的信号的下限电路的电路，故而可实现能对于所有的平均亮度电平的输入图像信号确保黑侧灰度，并且抑制黑侧亮度电平上浮的灰度校正装置。
进而，由于使所述直方图运算电路设置成含有常数、平均亮度电平检测电路、使所述平均亮度电平与所述常数相加的加法器、与使该加法器的输出信号限制在某个上限值上的上限电路的电路，故而可实现能抑制白侧亮度电平过高，以防止CRT模糊的灰度校正装置。
进而，由于使所述直方图运算电路设置成含有常数、平均亮度电平检测电路、从所述平均亮度电平减去所述常数的减法器、使该减法器输出信号倍增常数倍的电路、与使该常数倍电路的输出信号限制成具有0以上值信号的下限电路的电路，并使所述常数和所述常数倍电路的系数对应于CRT等显示装置和驱动其显示装置的电路的特性可变，故而可实现能进行黑侧亮度电平最为适宜的灰度校正的灰度校正装置。
进而，由于使所述直方图运算电路设置成含有常数、平均亮度电平检测电路、使所述平均亮度电平与所述常数相加的加法器、使该加法器的输出信号倍增常数倍的电路，与使该常数倍电路的输出信号限制在某个上限值上的上限电路的电路，并使所述常数和所述常数倍电路的系数对应于CRT等显示装置和驱动其显示装置的电路的特性可变，故而可实现能进行白侧亮度电平最为适宜的灰度校正的灰度校正装置。
还由于设有直方图存储器、直方图运算电路、限制·加法电路、累加控制寄存器电路、归一化控制寄存器电路、直方图累加加法电路、累加直方图存储器、检查表运算电路、减法器、检查表存储器、加法器、与定时控制电路，故而可减少所必需的检查表存储器存储容量，以小电路规模实现灰度校正装置。
权利要求
1.一种图像信号灰度校正装置包括存储图像亮度信号的亮度直方图的直方图存储器；以该直方图存储器的输出信号作为输入从该数据分离亮度直方图特征的直方图运算电路；连接于该直方图运算器的输出端处理所述直方图存储器数据的限制·加法电路；分别连接于所述直方图运算电路输出端的累加控制寄存器电路以及归一化控制寄存器电路；输入所述直方图存储器的输出信号与累加控制寄存器电路的输出信号以累加所述直方图存储器的处理数据的直方图累加加法电路；存储该累加加出的结果的累加直方图存储器；输入该累加直方图存储器的输出信号与归一化控制寄存器电路的输出信号而使累加直方图存储器的数据归一化的检查表运算电路；与存储该运算结果的检查表存储器，其特征在于，所述直方图运算电路具有常数；检测输入亮度信号平均亮度电平的电路；使该检测出的平均亮度电平与所述常数运算的运算器；与限制该运算器的输出信号的下限值或上限值之一的限值电路。
2.如权利要求1所述的灰度校正装置，其特征在于所述直方图运算电路含有从检测出的平均亮度电平减去所述常数的减法器，与限制该减法器的输出信号为具有0以上值的信号的下限电路。
3.如权利要求1所述的灰度校正装置，其特征在于所述直方图运算电路含有使检测出的平均亮度电平与所述常数相加的加法器，与限制该加法器的输出信号在某个上限值的上限电路。
4.如权利要求1所述的灰度校正装置，其特征在于所述直方图运算电路含有从检测出的平均亮度电平减去所述常数的减法器，使该减法器的输出信号倍增常数倍的电路，与限制该常数倍电路的输出信号为具有0以上值的信号的下限电路。
5.如权利要求1所述的灰度校正装置，其特征在于所述直方图运算电路含有使检测出的平均亮度电平与所述常数相加的加法器，使该加法器的输出信号倍增常数倍的电路，与限制该常数倍电路的输出信号在某个上限值的上限电路。
6.一种灰度校正装置，其特征在于包括存储图像亮度信号的亮度直方图的直方图存储器;使该直方图存储器的输出信号作为输入从该数据分离亮度直方图特征的直方图运算电路;连接于该直方图运算电路的输出端处理所述直方图存储器的数据的限制·加法电路;分别连接于所述直方图运算电路输出端的累加控制寄存器电路以及归一化控制寄存器电路;输入所述直方图存储器的输出信号与累加控制寄存器电路的输出信号而使所述直方图存储器的处理数据累加的直方图累加加法电路;存储该累加加出的结果的累加直方图存储器;输入该累加直方图存储器的输出信号与归一化控制寄存器电路的输出信号而使累加直方图存储器的数据归一化的检查表运算电路;连接于该检查表运算电路的输出端从顺序运算出的输出信号减去此时累加直方图存储器的地址的减法器;存储该减法结果的检查表存储器;进行该检查表存储器的输出信号与所输入的图像亮度信号加法的加法器;与控制所述各电路动作的定时控制电路。
全文摘要
用在电视接收机的灰度校正装置防止黑变坏、黑浮动及白变坏，且可以小电路规模实施。直方图运算电路3设有平均亮度电平检测电路，由减法器101从其输出信号减去常数100，由电路加常数倍，由下限电路限在0以上。使该输出信号作为累加开始亮度电平给出就能进行防止黑浮动及黑变坏的灰度校正。还由加法器111使所述平均亮度电平与常数110相加，其结果由电路加常数倍，由上限电路限为某值。使该输出信号作为累加结束亮度电平给出就能进行防制白变坏以抑制CRT模糊的灰度校正。
文档编号G06T5/40GK1067347SQ92104239
公开日1992年12月23日 申请日期1992年5月28日 优先权日1991年5月28日
发明者辻敏昭, 影山敦久, 今井浄 申请人:松下电器产业株式会社