专利名称：改善色度信号的瞬时特性的方法和设备的制作方法
技术领域：
本公开涉及一种用于改善色度信号的瞬时特性的方法和设备，并且更具体地，涉及一种使用亮度信号的微分信号(differential signal)和色度信号的微分信号生成具有改善边缘特性的色度信号并且通过消除具有改善边缘特性的色度信号的下冲(undershoot)和上冲(overshoot)来生成具有改善瞬时特性的色度信号的方法和设备。
背景技术：
对使用摄影装置拍摄对象获得的图像所对应的图像信号进行调制，然后经由有线或无线通道将其传输给显示装置。该显示装置对该图像信号进行解调，以将该图像信号还原为与图像信号对应的图像，并将图像显示在屏幕上。
依据所用图像信号传输系统的类型，将摄像装置生成的R信号、G信号和B信号转换为Y信号和C信号，并将这些信号传输给显示装置，如彩色电视(TV)系统。Y信号代表亮度信号，C信号代表色度信号。
色度信号的瞬时特性比亮度信号的瞬时特性慢，因为较之亮度信号，色度信号的传输带中的射频频带受到局限。
图1图解说明了亮度信号Y和色度信号C的瞬时特性。在图1中，亮度信号Y和色度信号C具有上升瞬时特性。
参考图1，色度信号C的过渡比亮度信号Y的过渡缓和，这意味着色度信号C的过渡时间比亮度信号Y的过渡时间长。
当图像信号具有较长的过渡时间时，图像信号所对应的图像的锐度会减小，这样，将无法正确表现图像的边缘。因此，已提出了各种不同的过渡改善技术，以通过增加对应于图像的图像信号的瞬时斜率和减少图像信号的过渡时间来改善图像的锐度。用于改善亮度信号瞬时特性的技术称为亮度瞬时改善(LTI)技术，用于改善色度信号瞬时特性的技术称为色度瞬时改善(CTI)技术。这些瞬时改善技术改善图像信号的边缘特性。
名为“Method and apparatus for adjusting color edge center in colortransient improvement”的美国专利申请公开第2003/0206245A1号公开了CTI技术。
图2是用于说明色度信号的边缘特性的改善的图。图2中，C代表原始色度信号，C_ei1和C_ei2代表具有改善边缘特性的色度信号。
为了获得具有改善边缘特性的色度信号C_ei1和C_ei2，生成原始色度信号C的一阶微分信号和二阶微分信号。一阶微分信号与二阶微分信号相乘，然后将所得到的信号乘以预定增益常数。将所得到的信号加到原始色度信号上，以获得具有改善边缘特性的色度信号C_ei1和C_ei2。边缘特性的改善程度取决于增益常数。
色度信号C_ei1具有比原始色度信号C更陡峭的瞬时斜率。不过，即使色度信号C_ei2具有比原始色度信号C更陡峭的瞬时斜率，色度信号C_ei2也包括下冲和上冲。当增大所述预定增益常数时，瞬时斜率增大，但是下冲和上冲也增大。下冲和上冲可提高图像的锐度，但是，过大的下冲和上冲会使原始图像失真并且降低图画质量。
此外，上述的边缘改善技术仅使用色度信号来改善色度信号的边缘特性，而没有考虑亮度信号Y与色度信号C的相关性。在这种情况下，可能由于亮度信号Y与具有改善边缘特性的色度信号C之间的不协调而获得不自然的图像。
发明内容
本发明的示范性实施例提供了一种方法和设备，该方法和设备使用亮度信号和色度信号二者生成具有改善边缘特性的色度信号并且通过消除具有改善边缘特性的色度信号的下冲和上冲来生成具有改善的瞬时特性的色度信号。
按照本发明的示范性实施例，提供了一种接收包括亮度信号和色度信号的图像信号并输出过渡改善色度信号的方法，该方法包括对亮度信号的一阶微分信号的符号值、亮度信号的二阶微分信号的符号值、色度信号的一阶微分信号的符号值以及增益常数进行乘法运算，以生成边缘色度信号；将边缘色度信号与色度信号相加，以生成边缘改善色度信号；从色度信号的二阶微分信号的正区段的预定部分中检测出色度信号的最小值，在边缘改善色度信号的值低于该最小值的区段内输出该最小值作为过渡改善色度信号的值，并且在边缘改善色度信号的值高于该最小值的区段内输出边缘改善色度信号作为过渡改善色度信号；以及从色度信号的二阶微分信号的负区段的预定部分中检测出色度信号的最大值，在边缘改善色度信号的值高于该最大值的区段内输出该最大值作为过渡改善色度信号的值，并且在边缘改善色度信号的值低于该最大值的区段内输出边缘改善色度信号作为过渡改善色度信号。
可根据色度信号的边缘改善的程度来控制所述增益常数。。
色度信号的二阶微分信号的正区段的预定部分可以是按照亮度信号和色度信号的特性以及增益常数来确定的。
色度信号的二阶微分信号的负区段的预定部分可以是按照亮度信号和色度信号的特定以及增益常数来确定的。
边缘色度信号的间断点可以对应于色度信号的拐点。
按照本发明的示范性实施例，提供了一种接收包括亮度信号和色度信号的图像信号和输出过渡改善色度信号的设备，该设备包括第一微分器，其生成亮度信号的一阶微分信号和色度信号的一阶微分信号；第二微分器，其生成亮度信号的二阶微分信号和色度信号的二阶微分信号；边缘色度信号生成器，其对亮度信号的一阶微分信号的符号值、亮度信号的二阶微分信号的符号值、色度信号的一阶微分信号的符号值以及增益常数进行乘法运算，以生成边缘色度信号；边缘改善色度信号生成器，其将边缘色度信号与色度信号相加，以生成边缘改善色度信号；色度信号最小值检测器，其从色度信号的二阶微分信号的正区段中检测出色度信号的最小值；色度信号最大值检测器，其从色度信号的二阶微分信号的负区段中检测出色度信号的最大值；以及过渡改善色度信号生成器，其对边缘改善色度信号进行箝位，以生成具有介于色度信号的最小值与最大值之间的值的过渡改善色度信号。
在色度信号的二阶微分信号的正区段内，过渡改善色度信号生成器可以在边缘改善色度信号的值低于所述最小值的区段内输出所述最小值作为过渡改善色度信号的值并且在边缘改善色度信号的值高于所述最小值的区段内输出边缘改善色度信号作为过渡改善色度信号。
在色度信号的二阶微分信号的负区段内，过渡改善色度信号生成器可以在边缘改善色度信号值高于所述最大值的区段内输出所述最大值作为过渡改善色度信号的值并且在边缘改善色度信号的值低于所述最大值的区段内输出边缘改善色度信号作为过渡改善色度信号。
按照本发明的示范性实施例的方法和设备可以应用于亮度信号和色度信号二者都具有上升的瞬时斜率的情况、亮度信号具有上升的瞬时斜率而色度信号具有下降的瞬时斜率的情况、亮度信号具有下降的瞬时斜率而色度信号具有上升的瞬时斜率的情况、以及亮度信号和色度信号二者都具有下降的瞬时斜率的情况。
从下面结合附图的描述中，将更详细地了解本发明的示范性实施例，在附图中图1图解说明亮度信号和色度信号的瞬时特性；图2是用于解释说明色度信号的边缘特性的改善的图；图3是按照本发明的示范性实施例的图像信号处理方法的流程图；图4是用于解释图3的生成边缘色度信号的步骤的图；图5是用于解释响应于亮度信号和色度信号的过渡类型的边缘色度信号的图；图6是用于解释生成边缘改善色度信号的步骤的图；图7A和图7B是用于解释对边缘改善色度信号进行箝位以生成过渡改善的色度信号的步骤的图；以及图8是按照本发明的示范性实施例的图像信号处理设备的框图。
具体实施例方式
现在，将参照附图更加完整地描述本发明，在附图中示出了本发明的示范性实施例。不过，本发明可以以很多不同的形式来具体实现并且不应将本发明解释为局限于本文给出的示范性实施例；而是，给出这些示范性实施例使得本公开将彻底和完整，并且将会把本发明的概念完整地传达给本领域的技术人员。在所有附图中，相似附图标记指代相似元件。
在以下说明中，边缘特性的改善意味着改善图像信号的瞬时斜率，而瞬时特性的改善意味着改善图像信号的瞬时斜率并消除下冲和上冲。这反映在术语“边缘改善色度信号(图7A和图7B中的C_ei)”和“过渡改善色度信号(图7A和图7B中的C_ti)”中。
图3是按照本发明的示范性实施例的图像信号处理方法的流程图。现在，将参考图3、4、5、6、7A和7B解释该图像信号处理方法。
在图3的步骤S302中，接收包括亮度信号Y和色度信号C的图像信号，并检测亮度信号Y所对应的图像是否具有亮度边缘、以及色度信号C所对应的图像是否具有色度边缘。假定亮度信号Y所对应的图像在亮度信号Y具有上升的瞬时斜率或下降的瞬时斜率时具有亮度边缘，并且色度信号C所对应的图像在色度信号C具有上升的瞬时斜率或下降的瞬时斜率时具有色度边缘。
按照本发明的示范性实施例的图像信号处理方法使用亮度信号Y和色度信号C二者改善色度信号C的边缘特性，这与传统图像信号处理方法的区别在于，传统图像处理方法仅利用色度信号C来改善色度信号C的边缘特性。为实现这一点，按照本发明的示范性实施例的图像信号处理方法检测亮度边缘以及色度边缘。通过使用与色度信号C相关联的亮度信号Y来改善色度信号C的边缘特性，能够防止亮度信号Y与边缘改善色度信号之间的不协调。
当检测到亮度边缘和色度边缘时，在图3的步骤S304中生成边缘色度信号C_e。图4是用来解释生成边缘色度信号C_e的步骤的图。
参照图4，获得亮度信号Y的一阶微分信号Y_d1和二阶微分信号Y_d2。然后，对一阶微分信号Y_d1的符号值(Y_d1)、二阶微分信号Y_d2的符号值(Y_d2)和第一常数(图4中为-1)进行乘法运算，生成第一处理信号<-sign(Y_d1)*sign(Y_d2)>。
随后，获得色度信号C的一阶微分信号C_d1，并用第二常数K乘以一阶微分信号C_d1，以生成第二处理信号<K·C_d1>。然后，用第二处理信号<K·C_d1>乘以第一处理信号<-sign(Y_d1)*sign(Y_d2)>，以生成边缘色度信号C_e。
虽然图4图解了亮度信号Y和色度信号C二者都具有上升的瞬时斜率的情况，但是本发明并不限于此。就是说，本发明可应用于亮度信号Y和色度信号C二者都具有上升的瞬时斜率的情况、亮度信号Y具有上升的瞬时斜率而色度信号C具有下降的瞬时斜率的情况、亮度信号Y具有下降的瞬时斜率而色度信号C具有上升的瞬时斜率的情况、以及亮度信号Y和色度信号C二者都具有下降的瞬时斜率的情况。
图5是用来解释响应于亮度信号Y和色度信号C的瞬时类型的边缘色度信号C_e的类型的图。如图5中所示，边缘色度信号C_e1是在亮度信号Y1和色度信号C1二者都具有上升的瞬时斜率时生成的，边缘色度信号C_e2是在亮度信号Y2具有下降的瞬时斜率而色度信号C2具有上升的瞬时斜率时生成的。边缘色度信号C_e3是在亮度信号Y3具有上升的瞬时斜率而色度信号C3具有下降的瞬时斜率时生成的，而边缘色度信号C_e4是在亮度信号Y4和色度信号C4二者都具有下降的瞬时斜率时生成的。
如图4和图5中所示，通过对亮度信号Y的一阶微分信号Y_d1的符号值(Y_d1)、亮度信号Y的二阶微分信号Y_d2的符号值(Y_d2)、色度信号C的一阶微分信号C_d1和增益常数进行乘法运算，生成边缘色度信号C_e。
在图4的情况下，增益常数-K是通过用第一常数-1乘以第二常数K而获得的。依据色度信号C的边缘改善的程度来控制增益常数。随着增益常数增大，边缘特性得到改善，但是下冲和上冲也增大。
当生成了边缘色度信号C_e时，在图3的步骤S306中生成边缘改善色度信号C_ei。
图6是用来解释图3的生成边缘改善色度信号C_ei的步骤的图。通过将边缘色度信号C_e与色度信号C相加来生成边缘改善色度信号C_ei。对于上升过渡改善，将上升的色度信号C_R加到边缘色度信号C_eR上，以生成边缘改善色度信号C_eiR。对于下降过渡改善，将下降的色度信号C_F加到边缘色度信号C_eF上，以生成边缘改善色度信号C_eiF。
图6图解了边缘色度信号C_eR和C_eF的间断点(discrete point)分别与色度信号C_R和C_F的拐点相对应。
图7A和图7B是用于解释对边缘改善色度信号C_ei进行箝位以生成过渡改善色度信号C_ti的步骤的图。图7A图解了上升色度信号C，图7B图解了下降色度信号C。在图7A和图7B中，色度信号C代表原始色度信号，边缘改善色度信号C_ei代表通过改善原始色度信号的边缘特性而获得的色度信号，过渡改善色度信号C_ti代表通过消除边缘改善色度信号C_ei的下冲和上冲而获得的信号。
在图3的步骤S308中，判定色度信号C的二阶微分信号是正的还是负的。然后，在图3的步骤S310中，从色度信号C的二阶微分信号的正区段的预定部分中检测出色度信号C的最小值Cmin。在此示范性实施例中，检测出的是最小值Cmin，因为色度信号C的曲线在色度信号C的二阶微分信号的正区段中是向下凸的。
依据亮度信号Y和色度信号C的特性和增益常数(图4中为-K)来确定色度信号的二阶微分信号的正区段的预定部分。在图7A和图7B中，该预定部分对应于色度信号C的二阶微分信号的正区段(图7A中的T1和T2，图7B中的T7和T8)。
在图3的步骤S312中，判定边缘改善色度信号C_ei的值是否高于最小值Cmin。在图3的步骤S316中，在边缘改善色度信号C_ei的值低于最小值Cmin的区段(图7A中的T1和图7B中的T8)中，输出最小值Cmin作为过渡改善色度信号C_ti。在图3的步骤S314中，在边缘改善测度信号C_ei的值高于最小值Cmin的区段(图7A中的T2和图7B中的T7)中，输出边缘改善色度信号C_ei作为过渡改善色度信号C_ti。
当在图3的步骤S308中色度信号C的二阶微分信号为负时，在图3的步骤S320中，从色度信号C的二阶微分信号的负区段的预定部分中检测出色度信号C的最大值Cmax。在此示范性实施例中，检测出最大值Cmax，因为色度信号C的曲线在色度信号C的二阶微分值的负区段内是向上凸的。
依据亮度信号Y和色度信号C的特性以及增益常数(图4中为-K)来确定色度信号C的二阶微分信号的负区段的预定部分。图7A和图7B中，该预定部分对应于色度信号C的二阶微分信号的负区段(图7A中的T3和T4，图7B中的T5和T6)。
在图3中的步骤S322中，判定边缘改善色度信号C_ei的值是否低于最大值Cmax。在图3中的步骤S326中，在边缘改善色度信号C_ei的值高于最大值Cmax的区段(图7A中的T4，图7B中的T5)中，输出最大值Cmax作为过渡改善色度信号C_ti的值。在图3的步骤S324中，在边缘改善色度信号C_ei的值低于最大值Cmax的区段(图7A中的T3，图7B中的T6)中，输出边缘改善色度信号C_ei作为过渡改善色度信号C_ti。
图8是依照本发明的示范性实施例的图像信号处理设备的框图。该图像信号处理设备包括第一微分器802、第二微分器804、色度信号最小值检测器806、色度信号最大值检测器808、边缘色度信号生成器810、边缘改善色度信号生成器812和过渡改善色度信号生成器814。
第一微分器802生成亮度信号Y的一阶微分信号Y_d1和色度信号C的一阶微分信号C_d1。第二微分器804生成亮度信号Y的二阶微分信号Y_d2和色度信号C的二阶微分信号C_d2。
边缘色度信号生成器810对亮度信号Y的一阶微分信号Y_d1的符号值(Y_d1)、亮度信号Y的二阶微分信号Y_d2的符号值(Y_d2)、色度信号C的第一微分信号C_d1以及增益常数进行乘法运算，以生成边缘色度信号C_e。在图4的示例中，增益常数为-K。
边缘改善色度信号生成器812将边缘色度信号C_e和色度信号C相加在一起，以生成边缘改善色度信号C_ei。色度信号最小值检测器806从色度信号C的二阶微分信号C_d2的正区段中检测出色度信号C的最小值Cmin。色度信号最大值检测器808从色度信号C的二阶微分信号C_d2的负区段中检测出色度信号C的最大值Cmax。
过渡改善色度信号生成器814对边缘改善色度信号C_ei进行箝位，以生成具有介于色度信号C的最小值Cmin和最大值Cmax之间的值的过渡改善色度信号C_ti。本示范性实施例中的箝位意思是指截除低于色度信号的最小值Cmin的值，并且截除高于色度信号的最大值Cmax的值。
在边缘改善色度信号C_ei的值低于色度信号C的二阶微分信号的正区段内的色度信号C的最小值Cmin的区段中，过渡改善色度信号生成器814输出色度信号C的最小值Cmin作为过渡改善色度信号C_ti的值。在边缘改善色度信号C_ei的值高于色度信号C的二阶微分信号的正区段内的色度信号C的最小值Cmin的区段中，过渡改善色度信号生成器814输出边缘改善色度信号C_ei作为过渡改善色度信号C_ti。此外，在边缘改善色度信号C_ei的值高于色度信号C的二阶微分信号的负区段内的色度信号C的最大值Cmax的区段中，过渡改善色度信号生成器814输出色度信号C的最大值Cmax作为过渡改善色度信号C_ti的值。在边缘改善色度信号C_ei的值低于色度信号C的二阶微分信号的负区段内的色度信号C的最大值Cmax的区段中，过渡改善色度信号生成器814输出边缘改善色度信号C_ei作为过渡改善色度信号C_ti。
如上所述，按照本发明的示范性实施例的图像信号处理设备使用亮度信号Y和色度信号C二者生成边缘改善色度信号C_ei，并且通过消除边缘改善色度信号C_ei的下冲和上冲来生成过渡改善色度信号C_ti。本发明示范性实施例的图像信号处理设备可以应用于亮度信号Y和色度信号C二者都具有上升的瞬时斜率的情况、亮度信号Y具有上升的瞬时斜率而色度信号C具有下降的瞬时斜率的情况、亮度信号Y具有下降的瞬时斜率而色度信号C具有上升的瞬时斜率的情况、以及亮度信号Y和色度信号C二者都具有下降的瞬时斜率的情况。
按照本发明的示范性实施例，通过使用色度信号和与色度信号相关联的亮度信号这两者来改善色度信号的边缘特性，能够防止亮度信号和边缘改善色度信号之间的不协调。此外，通过消除下冲和上冲，能够防止原始图像由于边缘改善色度信号的下冲和上冲而失真。
虽然已参照本发明的示范性实施例具体示出和描述了本发明，但是本技术领域的技术人员将会理解，可以在其中进行各种不同的形式和细节上的改变，而不会超出所附权利要求限定的本发明的精神和范围。
相关专利申请的交叉引用本申请要求2006年2月27日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2006-0018880号的权益，并且该在先申请的公开内容以引用的方式整体并入本文。
权利要求
1.一种接收包括亮度信号和色度信号的图像信号并输出过渡改善色度信号的方法，该方法包括对亮度信号的一阶微分信号的符号值、亮度信号的二阶微分信号的符号值、色度信号的一阶微分信号的符号值、以及增益常数进行乘法运算，以生成边缘色度信号；将边缘色度信号与色度信号相加，以生成边缘改善色度信号；从色度信号的二阶微分信号的正区段的预定部分中检测出色度信号的最小值，在边缘改善色度信号的值低于该最小值的区段内输出该最小值作为过渡改善色度信号的值，并且在边缘改善色度信号的值高于该最小值的区段内输出边缘改善色度信号作为过渡改善色度信号；以及从色度信号的二阶微分信号的负区段的预定部分中检测出色度信号的最大值，在边缘改善色度信号的值高于该最大值的区段内输出该最大值作为过渡改善色度信号的值，并且在边缘改善色度信号的值低于该最大值的区段内输出边缘改善色度信号作为过渡改善色度信号。
2.按照权利要求1所述的方法，其中，根据色度信号的边缘改善的程度来控制所述增益常数。
3.按照权利要求1所述的方法，其中，根据亮度信号和色度信号的特性以及增益常数来确定所述色度信号的二阶微分信号的正区段的预定部分。
4.按照权利要求1所述的方法，其中，根据亮度信号和色度信号的特性以及增益常数来确定所述色度信号的二阶微分信号的负区段的预定部分。
5.按照权利要求1所述的方法，其中边缘色度信号的间断点对应于色度信号的拐点。
6.按照权利要求1所述的方法，还包括将所述方法应用于亮度信号和色度信号二者都具有上升的瞬时斜率的情况、亮度信号具有上升的瞬时斜率而色度信号具有下降的瞬时斜率的情况、亮度信号具有下降的瞬时斜率而色度信号具有上升的瞬时斜率的情况、以及亮度信号和色度信号二者都具有下降的瞬时斜率的情况。
7.一种接收包括亮度信号和色度信号的图像信号并输出过渡改善色度信号的设备，该设备包括第一微分器，其生成亮度信号的一阶微分信号和色度信号的一阶微分信号；第二微分器，其生成亮度信号的二阶微分信号和色度信号的二阶微分信号；边缘色度信号生成器，其对亮度信号的一阶微分信号的符号值、亮度信号的二阶微分信号的符号值、色度信号的一阶微分信号的符号值、以及增益常数进行乘法运算，以生成边缘色度信号；边缘改善色度信号生成器，其将边缘色度信号与色度信号相加，以生成边缘改善色度信号；色度信号最小值检测器，其从色度信号的二阶微分信号的正区段中检测出色度信号的最小值；色度信号最大值检测器，其从色度信号的二阶微分信号的负区段中检测出色度信号的最大值；以及过渡改善色度信号生成器，其对边缘改善色度信号进行箝位，以生成具有介于色度信号的最小值与最大值之间的值的过渡改善色度信号。
8.按照权利要求7所述的设备，其中，在色度信号的二阶微分信号的正区段内，过渡改善色度信号生成器在边缘改善色度信号的值低于所述最小值的区段内输出所述最小值作为过渡改善色度信号的值，并且在边缘改善色度信号的值高于所述最小值的区段内输出边缘改善色度信号作为过渡改善色度信号。
9.按照权利要求7所述的设备，其中，在色度信号的二阶微分信号的负区段内，过渡改善色度信号生成器在边缘改善色度信号的值高于所述最大值的区段内输出所述最大值作为过渡改善色度信号的值，并且在边缘改善色度信号的值低于所述最大值的区段内输出边缘改善色度信号作为过渡改善色度信号。
10.按照权利要求7所述的设备，其中，根据色度信号的边缘改善的程度来控制所述增益常数。
11.按照权利要求7所述的设备，其中边缘色度信号的间断点对应于色度信号的拐点。
12.按照权利要求7所述的设备，其中亮度信号和色度信号二者都具有上升的瞬时斜率。
13.按照权利要求7所述的设备，其中亮度信号具有上升的瞬时斜率而色度信号具有下降的瞬时斜率。
14.按照权利要求7所述的设备，其中亮度信号具有下降的瞬时斜率而色度信号具有上升的瞬时斜率。
15.按照权利要求7所述的设备，其中亮度信号和色度信号二者都具有下降的瞬时斜率。
全文摘要
一种用于改善色度信号的瞬时特性的方法和设备。该方法和设备使用亮度信号的微分信号和色度信号的微分信号生成边缘改善色度信号并且通过消除边缘改善色度信号的下冲和上冲来生成过渡改善色度信号。
文档编号H04N9/64GK101087434SQ20071012825
公开日2007年12月12日 申请日期2007年2月27日 优先权日2006年2月27日
发明者沈勇勋 申请人:三星电子株式会社