专利名称：信号处理装置、图像显示装置和信号处理方法
技术领域：
本发明涉及用于执行可适应图像亮度频带的轮廓校正的信号处理装置以及方法，还涉及使用所述信号处理装置的图像显示装置。
背景技术：
作为图像处理之一，已知一种轮廓校正处理，该处理通过增强带有模糊轮廓的图像的轮廓，或者将轮廓过于鲜明的图像的轮廓模糊到某种程度，从而校正出一幅清晰的图像。作为一种轮廓校正，例如为了提高电视机显示屏幕上的图像的锐度等，以下轮廓增强处理是很常见的，该处理通过利用滤波处理来提取视频信号的高频分量，给出适当的增益，并将该增益施加给原始的视频信号，从而增强高频特性。
当可以肉眼识别出轮廓增强时，根据增强量(校正量的增益)来确定组成一幅图像的轮廓的边缘部分的锐度，另一方面，有必要防止轮廓周围的部分由于对边缘部分周围的部分所进行的过度轮廓增强而变得不自然。以防止这种不自然为目的，本发明人已经提供了一种视频信号处理装置，其中，根据相邻像素的亮度差计算出适当的滤波器系数，从而可以改变带通滤波器的带宽(例如，一半带宽)以及所要校正的中心频率，并且可以调整根据所述亮度差从所述滤波器输出的轮廓校正信号的增益。在日本未审查专利公开No.2000-013642(专利文献1)中描述了所述视频信号处理装置。
这一技术正如在专利文献1中所描述的那样，基于在将要受到彩色信号处理装置(例如视频照相机)处理的、具有特定分辨率的图像(输入图像)中，相邻像素的亮度差是否超过了例如某个阈值，来确定将要受到轮廓校正的某一场景的图像中是否包括高频分量，并且根据所确定的结果来改变滤波器特性和增益。
在近些年的显示装置领域中，诸如显示平板一类的显示单元在分辨率上已变得越来越高，适于这种显示分辨率的输入图像可被足够清晰地显示，导致不需要轮廓校正的情形逐渐增多。另一方面，需要对在分辨率等方面具有不同标准并具有不同频带的、从各种装置中输出的多种图像信号都能适用的轮廓校正。
有多种信号从各种输入终端被输入到处理模块，以执行对锐度等的图像信号处理，这些信号例如包括标准清晰度(SD)图像、高清晰度(HD)图像、其中锐度随信号路径而变的广播图像、数字多功能盘(DVD)等的高质量图像、以及来自机顶盒(STB)的混合有图形的图像等等。
以下这些方法作为处理模块中确定信号类型的方法是很常见的，一种方法是根据信号从哪个输入终端输入来确定，一种方法是根据水平和垂直同步信号等的频率来确定。虽然可以据此来确定信号类型，但还想准确地了解信号的频带却是很困难的。例如，在输入终端是D4终端的情况下，输入的是具有不同分辨率的图像，例如SD图像和HD图像，使得无法仅仅基于输入终端来确定信号频带。在RCA终端中也是同样。另外，当根据输入信号的同步信号频率来确定时，仅仅通过同步信号的频率是无法确定信号带宽的，这是因为通过多条路径传递的广播波形图像的信号带宽与DVD图像的带宽是不同的，即便它们同步信号的频率大致相同。
另一方面，在近来可输入多种类型和分辨率的图像的显示装置中，提供了以下功能，即通过执行隔行逐行转换(IP转换)来放大比例，从而使输入图像可适应显示部分的分辨率。这种情况下，在放大比例时通过插值处理在低分辨率的原始输入图像的像素数据之间新建立数据，以使该图像适应高分辨率的显示部分，结果，图像的轮廓就易于模糊。此时，轮廓增强就变得必不可少了，因此近来的显示装置都配备了在IP转换后的处理模块中具有轮廓增强功能的信号处理装置(信号处理IC)。
存在这样一种情形，即使输入到轮廓增强处理模块的图像(例如从D终端输入)，并且IP转换后的信号频率等于HD图像的频率，该图像在被输入时以及在IP转换前也还是SD图像。因此，即使将前面解释的根据输入终端的确定方法以及根据同步信号频率的确定方法组合起来确定，也无法准确地确定信号的频带。
如上所述，当假定有多种信号输入，并利用相关领域的信号处理装置进行轮廓增强时，具有不同频带的图像被输入到轮廓增强处理模块的同一条输入路径。这种情况下，当输入图像和显示图像都是HD图像或其它高分辨率图像时，不再需要轮廓增强，但是当输入图像是SD图像而显示图像是HD图像时，就不得不利用轮廓增强来校正被IP转换恶化的图像锐度。然而，在目前的信号处理装置中，由于以上原因无法确定信号带宽，导致无法执行可根据信号带宽来调整所需量的轮廓增强。也就是说，在针对窄频带图像将轮廓增强量设置到足够级别，以校正由IP转换造成的恶化图像的锐度的情况下，当输入宽频带的图像时，轮廓被过度加重，显示图像变得刺目且劣质。作为解决措施，可以由用户来调整，但是用户不得不去理解频带和轮廓增强的相关性，这是困难而又不现实的。
下面将解释在输入多种图像信号时，将专利文献1所描述的技术应用于信号处理装置的轮廓增强的情形。
用专利文献1中所描述的技术来检测相邻像素的亮度差，但这种处理是用于确定是否包括某一值或更高值的高频分量，以作为转换滤波器特性和轮廓增强增益的参考，而不是用于精确地检测信号带宽。另外在这种情形中，在包括高到一定程度的信号带宽的情形中，以及在低信号带宽的情形中，对轮廓增强量进行转换，但不可能跟上输入图像的信号带宽的变化，并且在设置可适应信号带宽的轮廓增强量时无法获得足够的精度。
此外，还有一种情形，例如每次图像的场景发生改变并且显示屏幕上轮廓增强的方式不断改变时，轮廓增强量就改变。在这种情形中，甚至可导致更差的显示图像。
发明内容
本发明的目的就是解决以下缺点，即在输入具有不同频带的多种图像信号时，在适当的定时上无法产生可适应频带的、非常准确的轮廓增强量，并且无法进行用于清晰地显示输入图像的轮廓增强校正。
根据本发明的第一方面，提供了一种用于校正图像轮廓的信号处理装置，该装置包括边缘量检测部分，用于生成组成所述图像的预定数量帧中的一对像素的亮度差的数据串，所述一对像素彼此相邻，或者相隔一些像素相邻，并且从所述数据串检测出最大亮度差并将其存储起来；校正量转换部分，用于基于所述最大亮度差，将所述数据串中的亮度差转换为轮廓校正量；校正信号生成部分，用于在根据所述轮廓校正量改变增益时，生成轮廓校正信号；以及轮廓校正部分，用于通过同步处理将所输入的轮廓校正信号加入到图像信号中，并且校正所述图像的轮廓。
根据本发明的第一方面，提供了一种图像显示装置，用于通过信号处理电路来校正图像的轮廓，并发送到显示部分，其中，所述信号处理电路包括边缘量检测部分，用于生成组成所述图像的预定数量帧中的一对像素的亮度差的数据串，所述一对像素彼此相邻，或者相隔一些像素相邻，并且从所述数据串检测出最大亮度差并将其存储起来；校正量转换部分，用于基于所述最大亮度差，将所述数据串中的亮度差转换为轮廓校正量；校正信号生成部分，用于在根据所述轮廓校正量改变增益时，生成轮廓校正信号；以及轮廓校正部分，用于通过同步处理将所输入的轮廓校正信号加入到图像信号中，并且校正所述图像的轮廓。
根据本发明的第一方面，提供了一种用于校正图像轮廓的信号处理方法，该方法包括亮度差生成步骤，用于生成组成所述图像的预定数量帧中的一对像素的亮度差的数据串，所述一对像素彼此相邻，或者相隔一些像素相邻；边缘量检测步骤，用于从所述数据串检测出最大亮度差并存储起来；校正量转换步骤，用于基于所述最大亮度差，将所述数据串中的亮度差转换为轮廓校正量；校正信号生成步骤，用于在根据所述轮廓校正量改变增益时，生成轮廓校正信号；以及轮廓校正步骤，用于通过同步处理将所输入的轮廓校正信号加入到图像信号中，并且校正所述图像的轮廓。
根据本发明的第二方面，提供了一种用于校正图像轮廓的信号处理装置，该装置包括边缘量检测部分，用于生成来自图像的一对像素的亮度差的数据串，所述一对像素彼此相邻，或者相隔一些像素相邻，比较所述亮度差与多个参考值，并且对于每一预定数量的帧，检测一个包括最大亮度差在内的范围；校正量转换部分，用于基于所述检测出的范围，将所述数据串中的亮度差转换为轮廓校正量；校正信号生成部分，用于在根据所述轮廓校正量改变增益时，生成轮廓校正信号；以及轮廓校正部分，用于通过同步处理将所输入的轮廓校正信号加入到图像信号中，并且校正所述图像的轮廓。
根据本发明的第二方面，提供了一种图像显示装置，用于通过信号处理电路来校正图像的轮廓，并发送到显示部分，其中所述信号处理电路包括边缘量检测部分，用于生成来自图像的一对像素的亮度差的数据串，所述一对像素彼此相邻，或者相隔一些像素相邻，比较所述亮度差与多个参考值，并且对于每一预定数量的帧，检测一个包括最大亮度差在内的范围；校正量转换部分，用于基于所述检测出的范围，将所述数据串中的亮度差转换为轮廓校正量；校正信号生成部分，用于在根据所述轮廓校正量改变增益时，生成轮廓校正信号；以及轮廓校正部分，用于通过同步处理将所输入的轮廓校正信号加入到图像信号中，并且校正所述图像的轮廓。
根据本发明的第二方面，提供了一种用于校正图像轮廓的信号处理方法，该方法包括亮度差生成步骤，用于生成来图像的一对像素的亮度差的数据串，所述一对像素彼此相邻，或者相隔一些像素相邻；边缘量检测步骤，用于比较所述亮度差与多个参考值，并且对于每一预定数量的帧，检测一个包括最大亮度差在内的范围；校正量转换步骤，用于基于所述检测出的范围，将所述数据串中的亮度差转换为轮廓校正量；校正信号生成步骤，用于在根据所述轮廓校正量改变增益时，生成轮廓校正信号；以及轮廓校正步骤，用于通过同步处理将所输入的轮廓校正信号加入到图像信号中，并且校正所述图像的轮廓。
根据本发明的第三方面，提供了一种用于校正图像轮廓的信号处理装置，该装置包括边缘量检测部分，用于生成组成所述图像的预定数量帧中的一对像素的亮度差的数据串，所述一对像素彼此相邻，或者相隔一些像素相邻，比较所述亮度差与预定的参考值，计数超过所述预定参考值的亮度差的数量，并且通过在改变所述预定参考值时重复所述比较和计数操作，检测出接近于最大亮度差的参考值；校正量转换部分，用于基于所述检测出的参考值，将所述数据串中的亮度差转换为轮廓校正量；校正信号生成部分，用于在根据所述轮廓校正量改变增益时，生成轮廓校正信号；以及轮廓校正部分，用于通过同步处理将所输入的轮廓校正信号加入到图像信号中，并且校正所述图像的轮廓。
根据本发明的第三方面，提供了一种图像显示装置，用于通过信号处理电路来校正图像的轮廓，并发送到显示部分，其中所述信号处理电路包括边缘量检测部分，用于生成组成所述图像的预定数量帧中的一对像素的亮度差的数据串，所述一对像素彼此相邻，或者相隔一些像素相邻，比较所述亮度差与预定的参考值，计数超过所述预定参考值的亮度差的数量，并且通过在改变所述预定参考值时重复所述比较和计数操作，检测出接近于最大亮度差的参考值；校正量转换部分，用于基于所述检测出的参考值，将所述数据串中的亮度差转换为轮廓校正量；校正信号生成部分，用于在根据所述轮廓校正量改变增益时，生成轮廓校正信号；以及轮廓校正部分，用于通过同步处理将所输入的轮廓校正信号加入到图像信号中，并且校正所述图像的轮廓。
根据本发明的第三方面，提供了一种用于校正图像轮廓的信号处理方法，该方法包括亮度差生成步骤，用于生成组成所述图像的预定数量帧中的一对像素的亮度差的数据串，所述一对像素彼此相邻，或者相隔一些像素相邻；边缘量检测步骤，用于比较所述亮度差与预定的参考值，计数超过所述预定参考值的亮度差的数量，并且通过在改变所述预定参考值时重复所述比较和计数操作，检测出接近于最大亮度差的参考值；校正量转换步骤，用于基于所述检测出的参考值，将所述数据串中的亮度差转换为轮廓校正量；校正信号生成步骤，用于在根据所述轮廓校正量改变增益时，生成轮廓校正信号；以及轮廓校正步骤，用于通过同步处理将所输入的轮廓校正信号加入到图像信号中，并且校正所述图像的轮廓。
在上面解释的第一到第三方面中，优选地，都提供了用于在所述校正信号生成部分中提取所述图像的边缘信息的锐化滤波器，以及用于在预定数量的帧中测量平均亮度级的平均亮度测量部分；并且基于所述平均亮度级来改变所述锐化滤波器的滤波器系数。
根据本发明的第一方面，当输入图像信号被输入到边缘量检测部分时，例如计算出一个或一些帧中彼此相邻或相隔一些像素相邻的一对像素之间的亮度差，并且检测出最大亮度差。在本发明中，检查最大亮度差的范围被设置在预定数量的帧中。另外，校正量转换部分基于所述最大亮度差，将一个数据串的亮度差转换为轮廓校正量。所述最大亮度差是一个基本上与预定数量的帧中亮度的最高频率成正比的参数。因此，轮廓校正量是根据亮度的最大频率来设置的。
校正信号生成部分利用锐化滤波器来生成轮廓校正信号，所述锐化滤波器使用预定的滤波器系数来提取图像信号的轮廓。此时，所述信号的增益根据所述轮廓校正量而改变。所生成的轮廓校正信号被发送到轮廓校正部分并被加到所述图像信号中。此时，由于轮廓校正信号的增益可以针对每一预定数量的帧而改变，所以所述轮廓校正信号通过在所述图像信号的每一预定数量的帧内同步，而被输入到轮廓校正部分。因此，轮廓校正部分输出根据亮度的最大频率而受到轮廓校正的图像信号。
在图像显示装置中，轮廓校正后的图像信号被提供给显示部分，并且在显示平面上显示预定的图像。
在本发明的第二和第三方面中，并不获得最大亮度差本身。
在第二方面中，获得包括最大亮度差在内的范围。也就是说，边缘量检测部分使用多个参考值，比较所测量的亮度差数据串中的亮度差，并且存储有关亮度差等级的大致分布的信息。在按多个参考值分类的等级分布中，在至少存在一个亮度值的亮度差范围中，获得最大的亮度差范围作为关于最高频率的参数，并且使用该参数生成轮廓校正信号。在这之后，以和第一方面相同的方式，来同步并相加轮廓校正信号和图像信号，然后结束轮廓校正。
在第三方面中，在获得包括最大亮度差在内的范围时存在一个参考值，它在很大范围内变化。此时，当超过所述参考值的某个参考值第一次变为0或者变为比所述参考值小一阶的一个参考值时的参考值是最接近于最大亮度差的，并被确定为一个表示亮度的最高频率的参数。在这之后，这个参数被用于生成轮廓校正信号，并且轮廓校正信号和图像信号被同步并相加，然后结束轮廓校正。
当在第一到第三方面中提供了平均亮度测量部分时，这里测量出一个平均亮度级。所测量的平均亮度级被输入到校正信号生成部分，并被提供用来生成或选择锐化滤波器的滤波器系数，所述锐化滤波器用于提取轮廓校正信号的边缘信息。因此，轮廓校正信号是由用于根据屏幕的亮暗使图像变清晰的锐化滤波器生成的，并被用于轮廓增强。
根据本发明的信号处理装置和图像显示装置，检测出最大亮度差作为用于图像信号亮度的最高频率的参数，并且根据该最大亮度差来确定轮廓校正量，使得高精度的轮廓校正成为可能。另外，当输入具有任意分辨率或带宽的图像信号，而其中亮度的频带不同时，通过最大亮度差可以检测出亮度的最高频率或带宽。结果，准确的控制成为可能，使得轮廓校正量对于亮度差的变化速度被改变，或者对具有某种带宽或更高带宽的信号不进行轮廓校正，并根据最大亮度差，对与之相比具有较窄带宽的信号进行精确的轮廓校正。
另外，当检测出平均亮度级时，除了根据以上最高亮度差对轮廓校正量进行控制外，还可以基于平均亮度级来改变锐化滤波器的系数。因此，例如，可以根据整个屏幕的亮度来优化轮廓的厚度和陡度。
参考附图，根据以下对优选实施方式的描述，本发明的这些及其它目的和特征将变得更加清楚，其中图1是根据本发明一种实施方式的信号处理装置的配置图；图2是用于解释边缘量检测部分的操作的示图；图3是校正量转换部分的转换特性图；图4是时间相关平滑部分的电路或软件的配置图；图5是校正信号生成部分的配置图；图6是轮廓校正部分的配置图；图7A到图7O是在由校正信号生成部分和轮廓校正部分进行处理时的信号波形的转换时序图；
图8是用软件来执行校正量转换部分和时间相关平滑部分的功能时的配置图；图9是校正信号生成部分在垂直和水平两个方向上提取边缘信息，以生成轮廓校正信号时的配置图；图10是信号处理装置在检测并存储上限范围时的配置图；图11是在图10所示的配置中，当设置校正量的至少一部分功能由软件来执行时的信号处理装置的配置图；图12是信号处理装置的配置图，其中APL测量部分被加入到图10所示的配置中；以及图13是信号处理装置的配置图，其中APL测量部分被加入到图11所示的配置中。
具体实施例方式
图1示出了根据本发明一种实施方式的信号处理装置的配置。该信号处理装置也可用来进行模糊图像轮廓的处理，但是这里将以执行轮廓增强校正的情形为例。注意，图1中所示的信号处理装置可被实现为显示装置中的信号处理电路，并对将被提供给本情形中未示出的显示部分的图像执行轮廓校正。
信号处理装置1包括亮度信号生成电路11、用于设置轮廓增强量作为校正量的校正量设置部分12、用于生成轮廓校正信号的校正信号生成部分13、和用于加入信号进行轮廓增强的轮廓校正部分14。
可以仅用硬件(电路)来实现所述配置，并且还可以用软件来实现校正量设置部分12的至少部分功能。注意，将在后面解释软件情形的细节。
亮度信号生成电路11与输入端Ti1、Ti2和Ti3相连，从这些输入端分别输入红色(R)信号、绿色(G)信号和蓝色(B)信号作为输入图像信号。亮度信号生成电路11由输入的R信号、G信号和B信号生成一个分量信号(Y信号/色差信号)，分离出亮度(Y)信号S11，并将其提供给校正量设置部分12。校正量设置部分12通过基于亮度信号S11，由相邻像素的亮度差获得轮廓校正量S16，来执行时间相关平滑处理，然后将指示了时间相关平滑处理之后的轮廓校正量的信号(此后称为轮廓增强增益信号)S17提供给校正信号生成部分13。校正信号生成部分13接收作为输入的亮度(Y)信号S11，通过锐化滤波器从该亮度信号S11中提取边缘信息，并通过输入轮廓增强增益信号S17来调整增益，以生成轮廓校正信号S13。所生成的轮廓校正信号S13被提供给轮廓校正部分14。轮廓校正部分14接收作为输入的R信号、G信号和B信号这三个输入图像信号，并且对输入图像进行轮廓增强校正。此时，由输入轮廓校正信号S13来确定轮廓增强量。轮廓增强后的R信号、G信号和B信号(轮廓增强后的RGB信号)分别从输出端To1、To2和To3输出到未示出的显示装置的显示部分等。
校正量设置部分12包括边缘量检测部分15，用于通过测量一对像素之间的亮度差来检测边缘量；校正量转换部分16，用于将边缘量转换为轮廓增强量(校正量)；以及时间相关平滑部分17，用于对预定时间内的校正量求平均。
这里，像素的亮度差的最大值或者包括该最大值的亮度差范围被称为“边缘量”。后面将解释检测亮度差范围的情形。这里将首先解释检测最大亮度差的情形。在这种情形中，边缘量检测部分15基于输入图像信号(亮度信号)S11，测量相邻像素或相隔一个或多个像素的一对像素的亮度差，在预定数量的帧中重复上述测量，并将亮度信号S11转换为由亮度差组成的一个数据串，从而检测出最大亮度差作为边缘量。
在本发明中，假定受到亮度差测量的像素对的排列方向，即最大亮度差的测量方向至少是水平方向和垂直方向之一。此时，有必要为每个像素或每条线来延迟输入亮度数据。按时间顺序，以水平线为单元来完成亮度信号S11的数据输入，这样做的结果是，在水平方向的亮度差测量中，与垂直方向亮度差测量相比，其延迟处理所需的电路规模和时间负荷总体上都要小一些。因此，图1中所示的边缘量检测部分15具有在水平方向上测量像素对的亮度差的配置，并且存储预定数量帧中的亮度差的最大值(峰保持)。注意，后面将会解释同时在水平方向和垂直方向上延迟像素数据(亮度数据)的配置。
图2是用于解释边缘量检测部分15的操作的图形。图形中的横坐标表示从水平线上的某个像素点开始，将受到处理的像素的数量，纵坐标用亮度值表示亮度信号值、相邻像素间的亮度差以及亮度差的峰保持值。例如当各个彩色信号的亮度由8位色调来规定时，实际的亮度值具有0-255的值，但这里表示的是以“20”归一化最大值后所获得的相对亮度值。在该图形中，“连接黑色圆形标记的线”代表由亮度信号调整的亮度值，而“连接黑色方形标记的线”代表水平方向上的亮度差的绝对值。通过对亮度差的绝对值进行峰保持处理，可以测量出想要获得的最大亮度差。在图2中用“黑色三角标记”来表示峰保持值，并且如变化过程的曲线图所示，峰值呈现出随像素数量增大逐渐变大的趋势。
边缘量检测部分15在这里的一帧期间，对预定数量帧中的所有像素连续地执行图2中所示的操作。峰值(最大亮度值)被保存，直到下一帧的测量结束。边缘量检测部分15有两个功能一个功能是将亮度信号转换为相邻像素间的亮度值差的绝对值，另一个功能是检测并保存一帧中的最大亮度差。
根据从外部输入的垂直同步信号VS，对校正量转换部分16的运行定时进行控制。即，当下一个垂直同步信号被输入时，在此之前一直执行的对一帧的边缘量检测(转换到亮度差)完成。此时，边缘量检测部分15的峰保持值就是该帧中的最大亮度差，从而在垂直同步定时处读取所述峰保持值，并且亮度差基于该保持值被连续转换成轮廓校正量。更具体地说，校正量转换部分16根据一帧中的峰值(最大亮度差)，通过将从边缘量检测部分15连续输入的相邻像素间的亮度差乘以一个系数组，从而将所述亮度差转换成轮廓校正量S16。
图3示出了校正量转换部分16的转换特性。该转换特性以下列情形为例，即通过使用从外部输入的、由用户设定为中心值的轮廓校正量Eu来控制轮廓校正量。当用户设置轮廓校正量Eu时，附图中所示的转换特性被自动设定，其中这个值被用作中心，而由所检测的峰值(最大亮度差)计算出的系数就是斜率。由此，对轮廓校正量进行控制，使其在边缘量检测部分15所测量出的相邻像素间的亮度差较大时变小，而在所述亮度差较小时变成大值。
注意，所述转换特性指示了斜率为负的趋势，但并不局限于附图中的情况。在图3中，增强量是受限的，使得它在较大峰值的一侧和较小峰值的一侧之间不会改变，并且增强量可以仅在峰值较大的一侧受限，或者可以是毫无限制的整个一条直线。可替换地，增强量可以相对于峰值呈非线性变化。
图4是时间相关平滑部分17的电路或软件的配置实施例。
时间相关平滑部分17包括预定数量的延迟部分171和求平均部分172，它们串行连接。延迟部分171的数量和延迟量可以自由设置，这里提供了两个延迟量为一帧的延迟部分171。延迟一帧后的轮廓校正量和延迟两帧后的轮廓校正量被输入到求平均部分172，并由求平均部分172求平均，得出轮廓增强增益信号S17并输出。两个延迟部分171由垂直同步信号VS来控制，并且轮廓增强增益信号S17是一个相对于输入被延迟两帧后的信号。如上所述，边缘量测量和校正量转换分别需要一帧的时间，使得图1中所示的校正量设置部分12的输出相对于输入具有四帧的延迟量。通过控制时间相关平滑部分17的延迟段的数量，可以自由设置并改变延迟量。轮廓增强增益信号S17作为与垂直同步信号VS同步的信号，被提供给图1中所示的校正信号生成部分13。
图5示出了校正信号生成部分13的配置实施例。
校正信号生成部分13包括锐化滤波器131，用于从图1所示的亮度信号生成电路11接收输入图像信号的亮度信号S11作为输入，并提取输入图像的边缘信息。锐化滤波器的配置可以任意，这里执行由三个滤波器系数组区分的边缘提取，结果作为滤波器输出F1、F2和F3而输出。三个滤波器输出F1到F3被输入到选择电路(SW)132，从中选择三者之一。所选出的滤波器输出在乘法器133中与受到时间相关平滑处理的输入轮廓增强增益信号S17相乘，结果生成了轮廓校正信号S13。图5中所示的包括乘法器在内的电路与垂直同步信号同步运行，使得生成的轮廓校正信号S13也作为与垂直同步信号同步的信号被提供给图1中所示的轮廓校正部分14。
如图5所示，锐化滤波器131包括四个具有一个像素延迟量的延迟部分134-1、134-2、134-3和134-4，五个系数乘法器135-0、135-1、135-2、135-3和135-4，三个加法器136-1、136-2和136-3，以及一个用于电平调整的乘法器137。
四个延迟部分134-1到134-4被串行连接，其中图1中所示的、用于输出亮度信号S11的亮度信号生成电路11的输出与锐化滤波器131的输入端相连。五个系数乘法器135-0、135-1、135-2、135-3和135-4一侧上的输入分别与输入的亮度信号S11、延迟部分134-1的输出、延迟部分134-2的输出、延迟部分134-3的输出以及延迟部分134-4的输出相连。另外，五个系数乘法器135-0、135-1、135-2、135-3和135-4另一侧上的输入与用于生成或保存系数的未示出装置相连，这些装置各自的系数值“-1.0”、“-1.0”、“+2.0”、“-1.0”和“-1.0”被输入。
加法器136-1的输入与三个系数乘法器135-1、135-2和135-3的输出相连。加法器136-2的输入与三个系数乘法器135-0、135-2和135-4的输出相连。加法器136-3的输入与五个系数乘法器135-0、135-1、135-2、135-3和135-4的输出相连。加法器136-3的输出与乘法器137一侧上的输入相连，其另一侧上的输入提供有系数“-0.5”。加法器136-1和136-2的输出以及乘法器137的输出与选择电路132的输入相连。选择电路132的输出与乘法器133一侧上的输入相连，而乘法器133另一侧上的输入与图1中所示的时间相关平滑部分17的输出相连。所生成的轮廓校正信号S13从乘法器137被提供给图1中所示的轮廓校正部分14。
为了在如此配置的校正信号生成部分1 3中获得第一滤波器输出F1，输入的亮度信号S11由延迟部分134-1到134-3延迟了三次，以生成一次延迟后的亮度信号S11-1、两次延迟后的亮度信号S11-2和三次延迟后的亮度信号S11-3。这些延迟后的亮度信号S11-1、S11-2和S11-3分别通过对应的系数乘法器135-1到135-3乘以系数“-1.0”、“+2.0”和“-1.0”，并被输入到加法器136-1。结果，从加法器136-1中输出按第一滤波器特性从输入的亮度信号S11中提取出的边缘信息，作为第一滤波器输出F1，并且该边缘信息被输入到选择电路132。
为了获得第二滤波器输出F2，输入的亮度信号S11由延迟部分134-1到134-4延迟了四次，以生成延迟前的亮度信号S11-0、两次延迟后的亮度信号S11-2以及四次延迟后的亮度信号S11-4。这些延迟后的亮度信号S11-0、S11-2和S11-4分别通过对应的系数乘法器135-0、135-2和135-4乘以系数“-1.0”、“+2.0”和“-1.0”，并被输入到加法器136-2。结果，从加法器136-2中输出按第二滤波器特性从输入的亮度信号S11中提取出的边缘信息，作为第二滤波器输出F2，并且该边缘信息被输入到选择电路132，其中所述第二滤波器特性与上述第一滤波器特性不同。
为了获得第三滤波器输出F3，输入的亮度信号S11由延迟部分134-1到134-4延迟了四次，以生成延迟前的亮度信号S11-0、一次延迟后的亮度信号S11-1、两次延迟后的亮度信号S11-2、三次延迟后的亮度信号S11-3以及四次延迟后的亮度信号S11-4。这些延迟后的亮度信号S11-0到S11-4分别通过对应的系数乘法器135-0到135-4乘以系数“-1.0”、“-1.0”、“+2.0”和“-1.0”，并被输入到加法器136-3。结果，从乘法器137中输出按第三滤波器特性从输入的亮度信号S11中提取出的边缘信息，作为第三滤波器输出F3，并且该边缘信息被输入到选择电路132，其中所述第三滤波器特性与上述第一和第二滤波器特性不同。
选择电路132例如按照用户的自由选择，选择第一到第三滤波器输出F1到F3之一。所选出的滤波器输出与输入的经时间相关平滑处理后的轮廓增强增益信号S17相乘，并且在调整了滤波器输出的增益后，它作为轮廓校正信号S13而输出。
注意，用于确定滤波器特性及滤波器输出数量的延迟量和系数可以任意设定，并且它们是根据可能的输入图像信号的分辨率和标准来确定的，例如SD信号、HD信号或DVD信号等。另外，它可被配置为根据时间相关平滑处理后的轮廓增强增益信号S17来控制选择电路132。后面将解释轮廓增强将因这些滤波器特性的不同而有多么不同。
图6输出了轮廓校正部分14的配置。
轮廓校正部分14包括三个各自具有预定延迟量的延迟部分141-1、141-2和141-3，以及三个加法器142-1、142-2和142-3。输入给延迟部分141-1到141-3的是来自图1中所示的输入端Ti1到Ti3的RGB信号(R信号、G信号和B信号)。加法器142-1到142-3中每一个的一侧输入与延迟部分141-1到141-3中每一个的输出相连。另外，从图5中所示的校正信号生成部分13向加法器142-1到142-3中每一个的另一侧输入提供轮廓校正信号S13。加法器142-1到142-3的输出与输出端To1到To3相连，并且从这些输出端中输出轮廓增强校正后的RGB信号S14，该RGB信号S14被提供给未示出的其它处理电路和显示部分。
轮廓校正部分14被配置为与垂直和水平同步信号同步运行。另外，延迟部分141-1到141-3具有相同的延迟量，并且所述值是根据由亮度信号生成电路11、校正量设置部分12和校正信号生成部分13共同产生的信号延迟量来确定的。结果，当轮廓校正信号S13被输入到加法器142-1到142-3的另一侧输入时，从延迟部分141-1到141-3向加法器142-1到142-3的一侧给出了与轮廓校正信号S13一致的RGB信号。
在图7A-7O的时序图中示出了前面解释的图5和图6中示出的配置所产生的信号波形变化。
图7A是输入到图5中所示的延迟部分134-1中的亮度信号S11的简要波形。当亮度信号S11被连续输入到延迟部分134-1到134-4时，延迟部分134-1输出一次延迟后的亮度信号S11-1，如图7B所示，延迟部分134-2输出两次延迟后的亮度信号S11-2，如图7C所示，延迟部分134-3输出三次延迟后的亮度信号S11-3，如图7D所示，而延迟部分134-4输出四次延迟后的亮度信号S11-4，如图7E所示。
另外，图7F示出了输入到图5中所示的乘法器133中的、经时间相关平滑处理后的轮廓增强增益信号S17的波形。轮廓增强增益信号S17是一个在图7A到图7E所示的亮度信号输入前，已由垂直同步信号升高的信号，并且在滤波器处理时保持恒定的DC电平。轮廓增强增益信号S17的DC电平根据最大亮度差例如具有1或更低的值。这里将解释轮廓增强增益信号S17的DC电平等于“0.5”的情形。
前面解释的第一滤波器输出F1是一个对具有一个像素延迟间隔量的三个亮度信号S11-1、S11-2和S11-3分别用系数“-1.0”、“+2.0”、“-1.0”进行加权并相加后所获得的信号，使得它被生成为一个用于在距边缘左侧和右侧一个像素范围内进行锐化的信号，如图7G所示。第一滤波器输出F1将受到由乘法器133乘以0.5倍的增益调整，并生成与第一滤波器特性相对应的轮廓校正信号S13-1，如图7H所示。
前面解释的第二滤波器输出F2是一个对具有两个像素延迟间隔量的三个亮度信号S11-0、S11-2和S11-4分别用系数“-1.0”、“+2.0”、“-1.0”进行加权并相加后所获得的信号，使得它被生成为一个用于在距边缘左侧和右侧两个像素范围内进行锐化的信号，如图7I所示。第二滤波器输出F2将受到由乘法器133乘以0.5倍的增益调整，并生成与第二滤波器特性相对应的轮廓校正信号S13-2，如图7J所示。
前面解释的第三滤波器输出F3是一个对具有一个像素延迟间隔量的五个亮度信号S11-0、S11-1、S11-2、S11-3和S11-4分别用系数“-1.0”、“-1.0”、“+2.0”、“-1.0”和“-1.0”进行加权，相加并受到“0.5”倍的增益调整后所获得的信号，使得它被生成为一个用于对距边缘左侧和右侧两个像素范围内的每个像素进行不同锐化的信号，如图7K所示。第三滤波器输出F3与其它滤波器输出F1和F2不同，是通过相加五个亮度信号而获得的，并具有相对较高的电平，使得它以适当的倍率受到乘法器137的增益调整，例如“-0.5”。此外，第三滤波器输出F3还受到由乘法器133乘以0.5倍的增益调整，并生成与第三滤波器特性相对应的轮廓校正信号S13-3，如图7L所示。
如上所述，由于选择电路132选择第一到第三滤波器输出F1到F3中的任意一个，所以将生成轮廓校正信号S13-1到S13-3之一并将其提供给轮廓校正部分14。
如上所述，图6中所示的轮廓校正部分14对RGB信号中每一彩色的系统执行相同的操作。图7M到图7O示出了轮廓校正后的RGB信号的波形，并且这些波形是各个彩色所共有的一般化波形。
图7M中所示的轮廓校正后的信号S14-1是通过将原始输入图像信号与图7H中所示的第一滤波器特性的轮廓校正信号S13-1相加后所获得的信号，其中图7A中所示的亮度信号S11是从所述原始输入图像信号中提取出来的。同样，图7N中所示的轮廓校正后的信号S14-2是通过将输入的原始信号与图7J中所示的第二滤波器特性的轮廓校正信号S13-2相加后获得的。另外，图7O中所示的轮廓校正后的信号S14-3是通过将输入的原始信号与图7L中所示的第三滤波器特性的轮廓校正信号S13-3相加后获得的。这些信号的相加是在图6中所示的加法器142-1到142-3中进行的。在此之前由延迟部分141-1到141-3来优化输入图像信号的延迟量，就可以实现信号间的精确同步。
下面将解释本实施方式的修改实施例。
图1中所示的部分配置可在程序上由函数来完成，所述程序由微计算机(μc)来执行。
图8是图1中所示的校正量转换部分16和时间相关平滑部分17的功能由微计算机(μc)20执行时的配置图。
通过将垂直同步信号VS与微计算机20的中断端口相连，就可以在每次的垂直同步脉冲中断时执行下面[表1]所示的计算软件。
measure 1＝measure 0measure 0＝最大亮度差的检测值measure＝(measure 0+measure 1)/2emphasis＝function(measure)这里，“measure 0”是最大亮度差的检测值，并且在将该值复制给“measure 1”后，从边缘量检测部分15中读出当前帧的最大亮度差的检测值，并将其存储在“measure 0”中。在求出“measure 1”和“measure0”的平均值后，使用检测值“measure”作为参数，利用函数“function(measure)”计算出增强量“emphasis”。基于检测值的平均值执行时间相关平滑处理，并通过函数“function(measure)”处理来进行校正量转换处理。函数处理后的输出作为轮廓增强增益信号S17被输出到校正信号生成部分13。
图9是校正信号生成部分在垂直和水平两个方向上提取边缘信息，并生成轮廓校正信号S13时的配置图。
前面已经解释了在水平方向上延迟亮度信号，并且由锐化滤波器在水平方向上提取边缘信息的情形(参加图5)。然而，也可以在垂直方向上提取边缘信息。因此，图9示出了通过在垂直和水平两个方向上提取边缘信息并将二者相加来提高边缘信息精度的实施例。
图9中所示的校正信号生成部分13A包括两个线存储器31-1和31-2、四个触发器(F/F)32-1到32-4、垂直方向滤波器计算部分33v、水平方向滤波器计算部分33h、加法器34和乘法器35。
亮度信号S11被输入到线存储器31-1和F/F 32-1。F/F 32-1生成精确延迟一个像素的亮度信号S11-01。线存储器31-1和F/F 32-2串行连接，并且由F/F 32-2的输出生成精确延迟一条线加一个像素的亮度信号S11-11。此外，线存储器31-1和31-2与F/F 32-3串行连接，并且由F/F 32-3的输出生成精确延迟两条线加一个像素的亮度信号S11-21。所生成的三个亮度信号S11-01、S11-11和S11-21提供了在显示时沿垂直方向对齐的三个像素的亮度信息。亮度信号S11-01、S11-11和S11-21被输入到垂直方向上的滤波器计算部分33v，在该部分33v中执行与各个亮度信号的加权相乘以及结果的相加。乘法和加法(乘积求和)运算本身和图5中的相同，这里只准备了一组滤波器系数组(-1)∶2∶(1)。由滤波器计算部分33v检测出垂直方向上的边缘信息S33v，并将该信息提供给加法器34。
当亮度信号S11被输入到线存储器31-1时，由该线存储器31-1生成了精确延迟一条线的亮度信号S11-10。另外，线存储器31-1、F/F 32-2和F/F 32-4串行连接，在F/F 32-2和F/F 32-4的中点生成精确延迟一条线加一个像素的亮度信号S11-11，在F/F 32-4的输出端点处生成精确延迟一条线加两个像素的亮度信号S11-12。所生成的这三个亮度信号S11-10、S11-11和S11-12提供了在显示时沿水平方向对齐的三个像素的亮度信息。所述的三个亮度信号S11-10、S11-11和S11-12被输入到水平方向滤波器计算部分33h，在该部分33h中执行与各个亮度信号的加权相乘以及结果的相加。乘法和加法(乘积求和)运算本身和图5中的相同，这里只准备了一组滤波器系数组(-1)∶2∶(1)。由滤波器计算部分33h检测出水平方向上的边缘信息S33h，并将该信息提供给加法器34。
在加法器34中，边缘信息S33v和S33h相加并在乘法器35中与输入的轮廓增强增益信号S17相乘。这里以和图1中相同的方式生成轮廓增强增益信号S17。注意，用于确定校正量转换部分16适于图9中所示的边缘信息提取方法的转换特性的表和函数，还有时间相关平滑部分17的延迟量等都被优化了，结果，所生成的轮廓增强增益信号S17的提供定时和增益值也适于图9中所示的边缘信息提取方法。从乘法器35中，通过在水平和垂直两个方向上考虑边缘信息，适于水平方向和垂直方向两个方向上的轮廓校正的轮廓校正信号S13被提供给图1中所示的轮廓校正部分14。
注意，轮廓校正部分14可被配置为在垂直和水平两个方向上或者在其中任何一个方向上执行轮廓校正。另外，它还可被配置为通过在图9所示的两个滤波器计算部分33v和33h中选择一个功能块，而在两个方向上切换边缘信息的检测方向，并且仅在水平和垂直方向之一上检测边缘信息。据此，可以对轮廓校正部分14执行轮廓校正的方向进行切换。此外，还可以应用以下配置，包括以和图5相同的方式准备多个滤波器系数组，以及根据用户操作或检测信息(例如最大亮度差)来选择它们。
在以上解释中，边缘量检测部分15具有配备了峰保持功能进而保存最大亮度值的配置。本发明并不限于这种配置。即，并不总是有必要检测出最大亮度值，如果可以检测出包括最大亮度值在内的频率范围(此后为了方便称为“上限范围”)，那就足够了。由于频带的上限范围与输入图像信号的类型和频带一致，所以当测量出的亮度差根据所述上限范围被转换为轮廓校正量时，可以实现与前面解释的使用峰值的情形相同的控制。
图10是检测并保持上限范围的情形的总体配置图。图10中所示的配置与图1中的不同之处在于边缘量检测部分15的配置。图10中所示的边缘量检测部分15包括亮度差转换部分15A，用于将输入的亮度信号S11转换为一对相邻像素或相隔预定数量像素的像素间的亮度差量的绝对值；以及边缘量指定部分15B，用于比较由亮度差转换部分15A检测出并被连续输入的亮度差和一个阈值，并且基于比较结果来指定所述频带的上限范围。这里的“边缘量”是指某个频带的上限范围。
边缘量指定部分15B将上限范围作为边缘量提供给校正量转换部分16。校正量转换部分16按照根据所述上限范围的转换特性，将从亮度差转换部分15A连续输入的亮度差转换为轮廓校正量。图10中所示的校正量转换部分16的功能本身与图1中的情形相同，但是控制参数从峰值(最大亮度差)改变为上限范围。
此外，存在几种由边缘量指定部分15B执行的比较和判断亮度差量的方法。这里，随后将解释使用多个阈值的第一方法以及使用一个阈值，并且在改变阈值时重复进行比较的第二方法。注意，将对由硬件控制的特定实施例进行解释，但是还有用于实现亮度差量的比较和判断方法的其它方式，本发明并不限于这个实施例。
在第一方法中，在边缘量指定部分15B中，多个阈值被离散地设置为参考值，用于检测一帧的亮度差量的绝对值的分布。阈值的间隔和数量由设计者来设定，这里无法改变，但是它可被配置为可变的。设置方法可以任意，但是一般而言，可以应用以下两种情形之一一种情形是在以亮度差量的绝对值为单元的恒定间距(pitch)上进行设置；另一种情形是相对于动态范围在恒定比例的单元中进行设置。这里，假设每隔亮度差的动态范围的10％，最多设置大约10个阈值。
虽然没有具体示出，但是边缘量指定部分15B包括最多大约10个比较器，其中，预定阈值被输入到一侧上的输入端，并且亮度差量的绝对值从亮度差转换部分15A被连续输入到另一侧上的输入端。比较器的阈值被设置为与动态范围中以10％为间隔的10％、20％、30％......相对应的值。由比较器来计数某一时刻超过(或等于)阈值的亮度差量的数量。边缘量指定部分15B还包括寄存器，用于保存多达10个对应于每一阈值的计数值。从比较器最多输入10个计数值，并且存储在所述寄存器中。
当对于一帧量的亮度差完成了数量比较并将计数值存储到寄存器后，例如根据垂直同步信号VS接下来将要输入的同步脉冲输入，执行重置操作。在紧邻重置操作前的状态中，一帧的亮度差量的数量分布(或直方图)被存储在所述寄存器中。当此时输入垂直同步脉冲时，在指定至少具有一个计数值的直方图的上限亮度差范围时的最大阈值(或者亮度差范围)作为边缘量被输出到校正量转换部分16，然后存储在寄存器中的内容被重置。
对每一帧都执行以上操作，并且用于每一帧的最大阈值被连续输入到校正量转换部分16。校正量转换部分16在每次输入最大阈值时，根据所输入的最大阈值，自动地设置斜率的转换特性(参考图3)。因此，所要输入的亮度差量的绝对值按照所设置的转换特性，被连续转换成轮廓校正量S16，并输出到时间相关平滑部分17。这之后的控制与图1中的情形相同。
第二方法与前面解释的第一方法的不同之处在于边缘量指定部分15B的操作。在第二方法中，配备了一个比较器，其中提供给一侧上输入的阈值是可变的，还配备了寄存器，用于监控所述比较器的输出，并计数超过(或等于)所述阈值的亮度差的数量。在这种情形中，由于无法仅利用一次比较就调查出亮度差分布，所以通常要在一些帧被输入时改变每一帧的阈值，调查出亮度差分布。因此，测量是以预定数量的帧为单位进行的，所述预定数量等于可变阈值的数量。
之所以可以使用这种对预定数量帧的测量，首先是因为对于观看者而言，显示一帧的时间是极短的。也就是说，例如，当阈值的数量是10时，在很多情形下的正常图像中，亮度差分布在10帧左右不会改变，并且即使发生改变，从概率来看也是极小的。因此，即使以10帧为单位设置轮廓校正量，也可以进行准确的轮廓校正。另外，第二个原因在于以下事实，即使对每一帧都设置轮廓校正量，改变每一帧的轮廓增强程度也只能获得较差的图像。因此，由于图1中实施例所示的时间相关平滑处理，轮廓校正的响应变得很慢。
可以用和第一方法相同的方式来自由地完成阈值设定(改变的间隔等)，并且下面假定阈值以动态范围的10％进行改变。
在这种情形中，在第一帧中，阈值被设置为与动态范围的10％相等，并且超出阈值的亮度差的数量被计数并存储在寄存器中。当在第一帧后的各帧中，阈值被改变为以10％为间隔等于20％、30％......的值时，重复同样的处理，并且每次都重写寄存器。在处理期间，对寄存器的内容进行监控。当寄存器内容，即超出阈值的亮度差的数量第一次变为0(或者小一阶的阈值)时，该阈值就是与最大亮度差最接近的阈值，使得它被检测为对应于边缘量(最大亮度差的范围)的“最大阈值”。
在这个实施例中，处理10帧后完成一个周期的操作。
此时，计数垂直同步脉冲的数量，以检测最后的第10帧。当检测出到达了第10帧时，最大阈值响应于下一同步脉冲的输入，被输出到校正量转换部分16，并且执行重置操作，以将阈值恢复到初始状态。在这之后，所要输入的亮度差数据串被视作第一帧，并以和前述相同的过程来重复新周期的操作。
注意，即使在以动态范围的10％为单位改变阈值的情形中，当已知亮度差的最大值不超过80％时，也可以以8帧为单位来执行上述操作。另外，就轮廓增强的响应时间而言，阈值的改变宽度以及一个操作周期中所需的帧数量都可被优化。
在第一方法中，一个操作周期中所需的帧数量(其中，亮度校正量可以改变)最低可为1帧，以适用于想要加快响应时的情况。另外，由于可以获得亮度差分布的直方图，因此所述信息可被用于其它目的，例如，自动选择滤波器系数组等的目的。在图10中，从边缘量指定部分15B输入到校正信号生成部分13的信号S15例如是基于直方图的滤波器选择信号。
另一方面，在第二方法中，一个比较器和一个寄存器就足够了，从而可以获得简化边缘量指定部分15B的配置的好处。虽然在一个能够改变亮度校正量的操作周期中所需的帧数量大于第一方法中的数量，但是它的好处在于可以省去图1中所示的时间相关平滑部分17。这是因为在正常的轮廓增强中，响应通常会因为时间相关平滑处理而恶化，并且在这种情形中不必执行时间相关平滑处理。
以和图8中所示相同的方式，可以用微计算机(μc)中的程序上的函数来取代校正量设置的至少一部分功能，所述微计算机也在图10所示的配置中。图11示出了该情形中的配置。
图8中被微计算机20取代的功能是图1中所示的校正量转换部分16和时间相关平滑部分17的功能。这在图11中也是同样，并且校正量转换部分16和时间相关平滑部分17的功能与参考图1所解释的功能相同，因而这里省略相应的解释。注意，在图11的情形中，边缘量指定部分15B由硬件比较器和寄存器组成，使得它们的功能可用软件轻松地实现。另外，微计算机当中一般包括用于存储数据的寄存器，使得边缘量指定部分15B的功能也可被纳入到微计算机20中。在该情形中，可以用硬件实现非常简单的配置。
在图5的解释中，通过用户操作等来实现选择电路132选择滤波器输出的操作。这是因为即便在最大亮度差相同时，如果在某些情况下，整个屏幕的亮度和信号类型都不同，也应当改变增强边缘的方式。然而，仅依靠用户操作的设置选项可能造成以下情形，即如果用户对操作负担感到不耐烦而不进行操作，那么就没有充分利用轮廓校正的效果。作为一种对策，有一种方法可以根据上述直方图的信息，自动地选择滤波器系数组(或者滤波器输出)。
此外，有一种获得屏幕的平均亮度级(APL)的方法，可以用作另一种对策。此后将解释这种方法的一个实施例。可以通过在图1、图8、图10和图11的任何一种情形中增加测量平均亮度的功能，而实现这种方法。这里，将解释在图10和图11中增加上述功能的情形。
图12和图13是向图10和图11中增加APL测量部分的配置图。
APL测量部分40通过例如在一帧上对亮度信号生成电路11所生成的亮度信号S11的亮度级进行累积，并用该值除以像素数量，从而测量出每一像素的平均亮度级(APL)。APL值S40被输出到校正信号生成部分13。
在校正信号生成部分13中，在图5所示的前述实施例中，对于提取边缘信息的不同方式，有可能选择三种锐化滤波器(滤波器输出F1到F3)。基于从APL测量部分40输入的APL值S40以及从边缘量指定部分15B输入的直方图(或最大阈值)等的信号S15，校正信号生成部分13使用它们作为切换选择电路132的参数(参考图5)，并确定能够执行最优边缘提取的锐化滤波器作为其结果。
下面，分成两种情形来解释操作。注意，设计者可以自由地设立如何基于APL值S40和信号S15来执行边缘提取的规范，即，所要准备的滤波器特性以及选择该滤波器特性的标准。
首先，将解释APL值S40相对较低并且来自信号S15的视频信号的频带相对较低的情形。在这种情形中，判断是否输入了整体上具有低频带并且不清晰的黑暗图像。举个例子，具有与之对应的SD标准的黑夜图像等。因此，有必要突出轮廓，例如，由选择电路132选择具有最高频率的锐化滤波器输出F1。另外，确定此时的频率较低，从而即使在亮度差与校正量转换部分16中相同时，也将设置能够输出较高轮廓校正量的转换特性，因此，轮廓校正信号S13的增益被设定得较高。结果，轮廓校正后的图像被校正为在轮廓部分的亮度变化量相对较大，并且执行了锐化增强的图像。
下面将解释APL值S40相对较低，而来自信号S15的视频信号的频带相对较高的情形。在这种情形中，判断是否输入了具有高频带的全黑图像。举个具体的例子，具有与之对应的HD标准的黑夜图像等。此时，图像本身是黑的，但是分辨率原本就很高，导致轮廓增强的增益被压低，或者在很多情形中轮廓增强几乎不必要了。注意，当选择具有高频的滤波器时，如果在切换场景等的时候临时提高了增益，那么在有些情形中，可能超出必要地突出了边缘。因此，优选的是选择一种不使边缘尖锐的滤波器特性。因此，选择电路132选择具有低频的锐化滤波器输出F2。此时，由于确定频带较高，所以即使亮度差与校正量转换部分16中相同，也将设置能够输出较低轮廓校正量的转换特性，使得轮廓校正信号S13的增益被设定得较低。结果，轮廓校正后的图像被校正为不进行轮廓增强，或者即使执行了轮廓增强，在轮廓部分的亮度变化量也相对较小，并且以毫不尖锐地具有较宽宽度的轮廓执行了轮廓增强的图像。
注意，在图3中所示的转换特性的解释中，用户将轮廓校正量设置为动态范围的中心值。这个设置值例如被设定为显示装置的菜单屏幕上的轮廓增强项，并且可以对应于以下功能，即根据偏好来提升或降低轮廓增强量的整个级别。在这种情形中，当什么都未改变时，轮廓校正量被设置为默认值，即动态范围的中心值。
注意，通过下限值和上限值进行的控制可被视为所述设置方法。即，当设置了最大值时，轮廓校正量的动态范围被设置为最大值或小一点的值，并且确定转换特性，使得校正量相对于亮度差的变化速率可根据最大亮度差和其它边缘量检测结果而变。另外，当设置最大值时，轮廓校正量的动态范围被设置为不低于最小值，并且确定转换特性，使得校正量相对于亮度差的变化速率可根据边缘量检测结果而变。
根据前面解释的本发明的各种实施方式，将获得以下效果。
首先，根据输入源(输入图像信号)的频率动态范围检测出边缘量，并根据该边缘量来设置轮廓增强增益。边缘量是在一个或多个任意数量的帧中的最大亮度差，或者在包括最大亮度差的频率范围(或者边界的阈值)内的最大亮度差。因此，可以根据输入源是宽带信号还是窄带信号，以及是否包括它们的中频带来精确地控制轮廓增强增益。结果，即使在提供了高分辨率的显示部分，但是输入的信号是通过对具有比所述规范更低分辨率的窄带信号进行放大处理而获得的，并且信号类型无法由其输入终端等来识别的情形中，根据输入源的频带进行最优轮廓增强也是可能的。另外，即使屏幕上包括了大亮度差的部分，例如字符，该字符边缘也不会变得粗糙。
其次，由于轮廓增强增益可以以预定数量帧为单位进行转换，并且帧的数量可控，所以可以优化轮廓增强的时间响应。因此，即使在图像场景经常切换的情形中，也可以有效地防止不稳定的显示，其中轮廓增强量过多地改变。另外，当提供了时间相关平滑处理时，可以独立于帧的数量来优化轮廓增强的时间响应。此外，所生成的轮廓校正信号是在根据水平或垂直同步信号的定时上生成的，并被输入到轮廓校正部分，从而很容易和输入的图像信号之间实现同步时序。
第三，可以独立于轮廓增强增益来设置边缘信息的提取，所述边缘信息是用于生成轮廓增强所需的校正信号，清晰屏幕的优化很轻松。另外，当所要检测的边缘量是包括最大亮度差在内的频率范围时，获得了亮度差分布的直方图，并且所述信息可被用作在选择用于提取边缘信息的锐化滤波器特性时的基本信息之一。此外，当提供了测量平均亮度级的功能，并且平均亮度级和亮度差分布信息(例如直方图)被组合在一起时，锐化滤波器特性的选择本身可被自动化。具体地说，即使在某一部分包括字符，而另一部分包括少量亮度差的图像中，也可以选出适于这种图像的滤波器特性。
如上所述，通过应用本发明，可以根据整个屏幕的亮度以及包括具有大亮度差的区域的比率，来自动选择最优滤波器特性(第三效果)，通过将这一效果与以上轮廓增强增益的优化(第一效果)还有时间响应的优化(第二效果)结合起来，就可以对所有输入源的图像执行动态轮廓校正，以在适当时刻获得与信号的类型和分辨率相对应的清晰图像，并且可以实现无需任何手动调整的信号处理装置和图像显示装置。
前面解释的实施方式是为了更好地理解本发明，而不是为了限制本发明。因此，以上各个实施方式中所公开的各个要素包括设计上的所有修改以及属于本发明技术领域的等同物。
权利要求
1.一种用于校正图像轮廓的信号处理装置，包括边缘量检测部分，用于生成组成所述图像的预定数量的帧中的一对像素的亮度差的数据串，所述一对像素彼此相邻，或者相隔一些像素相邻，并且从所述数据串中检测出最大亮度差并将其存储起来；校正量转换部分，用于基于所述最大亮度差，将所述数据串中的所述亮度差转换为轮廓校正量；校正信号生成部分，用于在根据所述轮廓校正量改变增益时，生成轮廓校正信号；以及轮廓校正部分，用于通过同步处理将所输入的轮廓校正信号加入到图像信号中，并且校正所述图像的轮廓。
2.如权利要求1所述的信号处理装置，其中，所述校正量转换部分每次在同步脉冲的数量达到预定数量时，基于所存储的最大亮度差，将所述数据串中的亮度差转换为轮廓校正量。
3.如权利要求1所述的信号处理装置，其中配备了锐化滤波器，用于在所述校正信号生成部分中提取所述图像的边缘信息；以及平均亮度测量部分，用于测量所述预定数量帧中的平均亮度级；并且基于所述平均亮度级来改变所述锐化滤波器的滤波器系数。
4.一种用于校正图像轮廓的信号处理装置，包括边缘量检测部分，用于生成来自图像的一对像素的亮度差的数据串，所述一对像素彼此相邻，或者相隔一些像素相邻，比较所述亮度差与多个参考值，并且对于每一预定数量的帧，检测出一个包括最大亮度差在内的范围；校正量转换部分，用于基于所述检测出的范围，将所述数据串中的所述亮度差转换为轮廓校正量；校正信号生成部分，用于在根据所述轮廓校正量改变增益时，生成轮廓校正信号；以及轮廓校正部分，用于通过同步处理将所输入的轮廓校正信号加入到图像信号中，并且校正所述图像的轮廓。
5.如权利要求4所述的信号处理装置，其中所述校正量转换部分将所述像素对的所述亮度差与所述多个参考值进行比较，并且根据比较结果，存储在由所述多个参考值划分的多个亮度差范围内的亮度差的数量，并且所述校正量转换部分每次在同步脉冲的数量达到预定数量时，基于在存储了亮度差的所述多个亮度差范围当中的最大差范围，将所述数据串中的亮度差转换为轮廓校正量。
6.如权利要求4所述的信号处理装置，其中配备了锐化滤波器，用于在所述校正信号生成部分中提取所述图像的边缘信息；以及平均亮度测量部分，用于测量所述预定数量帧中的平均亮度级；并且基于所述平均亮度级来改变所述锐化滤波器的滤波器系数。
7.一种用于校正图像轮廓的信号处理装置，包括边缘量检测部分，用于生成组成所述图像的预定数量的帧中的一对像素的亮度差的数据串，所述一对像素彼此相邻，或者相隔一些像素相邻，比较所述亮度差与预定的参考值，计数超过所述预定参考值的亮度差的数量，并且通过在改变所述预定参考值时重复所述比较和计数操作，检测出接近于最大亮度差的参考值；校正量转换部分，用于基于所述检测出的参考值，将所述数据串中的所述亮度差转换为轮廓校正量；校正信号生成部分，用于在根据所述轮廓校正量改变增益时，生成轮廓校正信号；以及轮廓校正部分，用于通过同步处理将所输入的轮廓校正信号加入到图像信号中，并且校正所述图像的轮廓。
8.如权利要求7所述的信号处理装置，其中所述校正量转换部分将所述像素对的所述亮度差与所述预定的参考值进行比较，并且重复所述比较，直到在逐步升高所述预定参考值时，超出所述预定参考值的亮度差的数量变为0，并且所述校正量转换部分每次在同步脉冲的数量达到预定数量时，基于超出所述预定参考值的亮度差的数量变为0时的参考值，将所述数据串中的所述亮度差转换为轮廓校正量。
9.如权利要求7所述的信号处理装置，其中配备了锐化滤波器，用于在所述校正信号生成部分中提取所述图像的边缘信息；以及平均亮度测量部分，用于测量所述预定数量帧中的平均亮度级；并且基于所述平均亮度级来改变所述锐化滤波器的滤波器系数。
10.一种图像显示装置，用于通过信号处理电路来校正图像的轮廓，并发送到显示部分，其中所述信号处理电路包括边缘量检测部分，用于生成组成所述图像的预定数量的帧中的一对像素的亮度差的数据串，所述一对像素彼此相邻，或者相隔一些像素相邻，并且从所述数据串中检测出最大亮度差并将其存储起来；校正量转换部分，用于基于所述最大亮度差，将所述数据串中的所述亮度差转换为轮廓校正量；校正信号生成部分，用于在根据所述轮廓校正量改变增益时，生成轮廓校正信号；以及轮廓校正部分，用于通过同步处理将所输入的轮廓校正信号加入到图像信号中，并且校正所述图像的轮廓。
11.一种图像显示装置，用于通过信号处理电路来校正图像的轮廓，并发送到显示部分，其中所述信号处理电路包括边缘量检测部分，用于生成来自图像的一对像素的亮度差的数据串，所述一对像素彼此相邻，或者相隔一些像素相邻，比较所述亮度差与多个参考值，并且对于每一预定数量的帧，检测出一个包括最大亮度差在内的范围；校正量转换部分，用于基于所述检测出的范围，将所述数据串中的所述亮度差转换为轮廓校正量；校正信号生成部分，用于在根据所述轮廓校正量改变增益时，生成轮廓校正信号；以及轮廓校正部分，用于通过同步处理将所输入的轮廓校正信号加入到图像信号中，并且校正所述图像的轮廓。
12.一种图像显示装置，用于通过信号处理电路来校正图像的轮廓，并发送到显示部分，其中所述信号处理电路包括边缘量检测部分，用于生成组成所述图像的预定数量的帧中的一对像素的亮度差的数据串，所述一对像素彼此相邻，或者相隔一些像素相邻，比较所述亮度差与预定的参考值，计数超过所述预定参考值的亮度差的数量，并且通过在改变所述预定参考值时重复所述比较和计数操作，检测出接近于最大亮度差的参考值；校正量转换部分，用于基于所述检测出的参考值，将所述数据串中的所述亮度差转换为轮廓校正量；校正信号生成部分，用于在根据所述轮廓校正量改变增益时，生成轮廓校正信号；以及轮廓校正部分，用于通过同步处理将所输入的轮廓校正信号加入到图像信号中，并且校正所述图像的轮廓。
13.一种用于校正图像轮廓的信号处理方法，包括亮度差生成步骤，用于生成组成所述图像的预定数量的帧中的一对像素的亮度差的数据串，所述一对像素彼此相邻，或者相隔一些像素相邻；边缘量检测步骤，用于从所述数据串中检测出最大亮度差并存储起来；校正量转换步骤，用于基于所述最大亮度差，将所述数据串中的所述亮度差转换为轮廓校正量；校正信号生成步骤，用于在根据所述轮廓校正量改变增益时，生成轮廓校正信号；以及轮廓校正步骤，用于通过同步处理将所输入的轮廓校正信号加入到图像信号中，并且校正所述图像的轮廓。
14.一种用于校正图像轮廓的信号处理方法，包括亮度差生成步骤，用于生成来自图像的一对像素的亮度差的数据串，所述一对像素彼此相邻，或者相隔一些像素相邻；边缘量检测步骤，用于比较所述亮度差与多个参考值，并且对于每一预定数量的帧，检测出一个包括最大亮度差在内的范围；校正量转换步骤，用于基于所述检测出的范围，将所述数据串中的所述亮度差转换为轮廓校正量；校正信号生成步骤，用于在根据所述轮廓校正量改变增益时，生成轮廓校正信号；以及轮廓校正步骤，用于通过同步处理将所输入的轮廓校正信号加入到图像信号中，并且校正所述图像的轮廓。
15.一种用于校正图像轮廓的信号处理方法，包括亮度差生成步骤，用于生成组成所述图像的预定数量帧中的一对像素的亮度差的数据串，所述一对像素彼此相邻，或者相隔一些像素相邻；边缘量检测步骤，用于比较所述亮度差与预定的参考值，计数超过所述预定参考值的亮度差的数量，并且通过在改变所述预定参考值时重复所述比较和计数操作，检测出接近于最大亮度差的参考值；校正量转换步骤，用于基于所述检测出的参考值，将所述数据串中的亮度差转换为轮廓校正量；校正信号生成步骤，用于在根据所述轮廓校正量改变增益时，生成轮廓校正信号；以及轮廓校正步骤，用于通过同步处理将所输入的轮廓校正信号加入到图像信号中，并且校正所述图像的轮廓。
全文摘要
本发明提供了一种信号处理装置，包括边缘量检测部分，用于生成预定数量的亮度信号帧中的一对像素的亮度差的数据串，所述一对像素彼此相邻，或者相隔一些像素相邻，并且从所述数据串中检测出最大亮度差并将其存储起来；和校正量转换部分，用于基于所述最大亮度差，将所述数据串中的亮度差转换为轮廓校正量其中，校正信号生成部分在根据所述轮廓校正量改变增益时，生成轮廓校正信号，并将其输出到轮廓校正部分；并且轮廓校正部分通过同步处理将所述轮廓校正信号加入到图像信号中，校正所述图像的轮廓并将其输出。
文档编号G06T5/00GK1627792SQ200410098898
公开日2005年6月15日 申请日期2004年12月13日 优先权日2003年12月12日
发明者内田真树, 山下洋 申请人:索尼株式会社