专利名称：图像处理装置和图像处理方法
技术领域：
本发明涉及图像处理装置。更具体的说，本发明涉及将模拟图像信号转换为数字图像信号的图像处理装置及其方法。
背景技术：
图像处理装置一般包括用于处理各种输入图像信号的图像信号处理单元。具体地，使用该图像处理装置的显示设备包括用于接收外部图像信号的信号输入单元，用于处理通过信号输入单元接收的图像信号的图像信号处理单元，以及用于将从图像信号处理单元输出的图像信号显示为图像的显示单元。从信号输入单元接收的图像信号在图像信号处理单元中处理以在显示单元上显示为图像。
在下文中，将参考图1描述使用传统图像处理装置的显示设备。该显示设备包括用于将通过信号输入单元输入的模拟图像信号转换为数字图像信号的ADC(模数转换器)1、用于将来自ADC1的数字图像信号分离为亮度信号和色差信号的梳状过滤器2、用于解码来自梳状过滤器2的亮度信号和色差信号的解码器3、以及用于将从解码器3输出的图像信号处理为在显示单元6上可显示的格式的图像信号处理单元4。这里，使用传统图像处理装置的显示设备还包括图像增强单元5，用于在显示单元6上显示在图像信号处理单元4中处理的图像信号之前执行增强处理来改善在图像信号处理单元4中处理的图像信号的图像质量。
现在，将参考图2更详细地描述图像增强单元5。图像增强单元5包括直方图分析器7，用于分析从图像信号处理单元4输出的、数字格式的图像信号的亮度信号，以便计算图像的灰度级均值；CE(对比度增强器)功能单元8，用于基于在直方图分析器7中计算的灰度级均值来调整图像信号的对比度；以及BWS(黑白展宽)功能单元9，用于基于在直方图分析器7中计算的灰度级均值，来调整图像信号的黑色分量。在这种方式里，使用该传统图像处理装置的显示设备还包括图像增强单元5，用于执行增强处理来调整对比度和黑色分量以改善在图像信号处理单元4中处理的图像信号的图像质量，从而显示对应于输入模拟图像信号的高质量图像。
如上所述，在用于接收模拟图像信号并输出对应于所接收的模拟图像信号的图像的图像处理装置中，ADC1对于将模拟图像信号转换为数字图像信号是不可缺少的。在传统图像处理装置中显示图像时，ADC1对于诸如噪点和等级表示的各种性能有重大影响。例如，在其中在用于处理模拟图像信号的处理的开始阶段中提供的ADC1具有8位低性能的情况中，即使梳状过滤器2、解码器3和图像信号处理单元4是能处理8位以上数据的高性能功能单元，仍然不能避免输出的图像信号的质量恶化。当输出具有低灰度级的图像信号时，图像质量的恶化将是明显可感觉到的。
换句话说，传统图像处理装置中存在的问题在于对于要输出的图像信号不能解决灰度级表示的限制，即使在信号处理的稍后阶段中提供的功能单元具有优良性能。
因此，需要能提供改进灰度级表示信号的改进图像处理装置和方法。
发明内容
本发明的示例性实施例一方面是至少解决上述问题和/或缺点并提供至少下述的优点。因此，本发明示例性实施例的一方面是提供图像处理装置和其方法，用于通过考虑模拟图像信号的灰度级执行适应性处理以将模拟图像信号转换为数字信号来提供改善的灰度级表示信号。
通过提供包括向其输入模拟图像信号的信号输入单元的图像信号处理装置可以实现本发明示例性实施例的上述和/或其他方面，该图像信号处理装置包括第一转换单元，将通过信号输入单元输入的模拟图像信号转换为第一数字图像信号；计算单元，通过分析从第一转换单元输出的第一数字图像信号的亮度信号来计算图像的灰度级均值，并输出与已计算的灰度级均值对应的灰度级均值信号；至少一个第二转换单元，根据灰度级均值信号将部分模拟图像信号转换为第二数字图像信号；以及组合单元，根据灰度级均值信号组合第一数字图像信号和第二数字图像信号。
在示例性实现中，图像处理装置还包括过滤单元，用于接收从第一转换单元输出的第一数字图像信号和从第二转换单元输出的第二数字图像信号，并将每个已接收的第一和第二数字图像信号分离为亮度信号和色差信号。
在另一示例性实现中，计算单元通过分析从过滤单元输出的每个第一和第二数字图像信号中的亮度信号和色差信号的与第一数字图像信号对应的亮度信号来计算图像的灰度级均值，并输出与已计算的灰度级均值对应的灰度级均值信号。
在又一示例性实现中，计算单元根据第一数字图像信号的亮度信号，通过加算表示图像的灰度级表示的灰度级值来计算总灰度级值，并通过用总灰度级值除以表示图像灰度级的数值来计算灰度级均值。
在又一示例性实现中，至少一个第二转换单元根据灰度级均值信号将通过信号输入单元输入的、与低于灰度级均值的亮度对应的部分模拟图像信号转换为第二数字图像信号。
在示例性实现中，组合单元包括调谐单元，用于根据灰度级均值信号对第二数字图像信号的亮度信号中的预定数据执行调谐处理；以及混合器，用于根据灰度级均值信号和预定查询表，组合第一数字图像信号的与高于灰度级均值的亮度对应的部分亮度信号与从调谐单元输出的第二数字图像信号的亮度信号。
在又一示例性实现中，图像处理装置还包括信号处理单元，用于将与从过滤单元输出的第一数字图像信号对应的色差信号和从组合单元输出的亮度信号处理为可显示图像信号；图像增强单元，用于改善从信号处理单元输出的图像信号的图像质量。
在又一示例性实现中，图像增强单元执行以下处理根据从计算单元输出的灰度级均值信号改善从信号处理单元输出的图像信号的图像质量。
在又一示例性实现中，图像增强单元包括对比度增强器(CE)功能单元，用于根据灰度级均值信号调整从信号处理单元输出的图像信号的对比度；以及黑白展宽(BWS)功能单元，用于调整图像信号的黑色分量。
在示例性实现中，第一转换单元和第二转换单元的每一个包括用于将模拟图像信号转换为数字图像信号的模数转换器(ADC)。
在又一示例性实现中，图像处理装置还包括显示单元，用于根据从组合单元输出的数字图像信号显示图像。
通过提供用于图像信号处理装置的图像处理方法也可以实现本发明示例性实施例的上述和/或其他方面，其中所述信号处理装置包括向其输入模拟图像信号的信号输入单元，所述方法包括将通过信号输入单元输入的模拟图像信号转换为第一数字图像信号；通过分析第一数字图像信号的亮度信号计算图像的灰度级均值，并输出对应于已计算的灰度级均值的灰度级均值信号；根据灰度级均值信号将通过信号输入单元输入的部分模拟图像信号转换为第二数字图像信号；以及根据灰度级均值信号组合第一数字图像信号和第二数字图像信号。
在示例性实现中，图像处理方法还包括将第一数字图像信号分离为亮度信号和色差信号；以及将第二数字图像信号分离为亮度信号和色差信号。
在又一示例性实现中，输出灰度级均值的步骤包括根据第一数字图像信号的亮度信号，通过加算表示图像的灰度级表示的灰度级值来计算总灰度级值；通过用总灰度级值除以表示图像的灰度级的数值来计算灰度级均值；并输出已计算的灰度级均值信号。
在又一示例性实现中，将所述部分模拟图像信号转换为第二数字图像信号的步骤包括根据灰度级均值信号，将通过信号输入单元输入的、与低于灰度级均值的辉度对应的模拟图像信号部分转换为第二数字图像信号。
在又一示例性实现中，组合第一数字图像信号和第二数字图像信号的步骤包括根据灰度级均值信号，对第二数字图像信号的亮度信号中的预定数据执行调谐处理；以及根据灰度级均值信号和预定查询表，组合第一数字图像信号的与高于灰度级均值的辉度对应的亮度信号部分和已调谐的第二数字图像信号的亮度信号。
在示例性实现中，所述图像处理方法还包括处理从第一数字图像信号分离的色差信号和从第一数字图像信号的亮度信号和第二数字图像信号的亮度信号的混合产生的已混合亮度信号，成为可显示图像信号；以及改善可显示图像的图像信号的图像质量。
在又一示例性实现中，改善可显示图像的图像信号的图像质量的步骤包括根据灰度级均值信号改善可显示图像信号的图像质量。
在又一示例性实现中，改善可显示图像的图像质量的步骤包括根据灰度级均值信号调整可显示图像信号的对比度；以及调整可显示图像信号的黑色分量。
在又一示例性实现中，所述图像处理方法还包括根据从第一数字图像信号和第二数字信号的混合产生的已混合数字图像信号来显示图像。
本发明示例性实施例的前述和/或其他方面也可以通过提供包括向其输入模拟图像信号的信号输入单元的图像处理装置来实现，该装置包括第一转换单元，用于将通过所述信号输入单元输入的模拟图像信号转换为第一数字图像信号；计算单元，用于通过分析从第一转换单元输出的第一数字图像信号的亮度信号来计算图像的灰度级均值，并输出与已计算的灰度级均值对应的灰度级均值信号；以及第二转换单元，用于根据所述灰度级均值信号而将部分模拟图像信号转换为第二数字图像信号。
在示例性实现中，图像处理装置还包括组合单元，用于根据所述灰度级均值信号组合第一数字图像信号和第二数字图像信号。
在又一示例性实现中，图像处理装置还包括过滤单元，用于接收从第一转换单元输出的第一数字图像信号和从第二转换单元输出的第二数字图像信号，并将已接收的第一和第二数字图像信号分离为亮度信号和色差信号。
在又一示例性实现中，组合单元包括调谐单元，用于根据灰度级均值信号对第二数字图像的亮度信号中的参考数据执行调谐处理；和混合器，用于根据灰度级均值信号和查询表，组合第一数字图像信号的与高于比灰度级均值的辉度对应的亮度信号部分和从调谐单元输出的第二数字图像信号的亮度信号。
在又一示例性实现中，图像处理装置还包括信号处理单元，用于将与从过滤单元输出的第一数字图像信号对应的色差信号和从组合单元输出的亮度信号处理为可显示图像信号；以及图像增强单元，用于改善从信号处理单元输出的图像信号的图像质量。
在示例性实现中，图像处理装置还包括显示单元，用于根据从组合单元输出的数字图像信号来显示图像。
根据接下来结合附图的描述，本发明的特定示例性实施例的上面和其他目的、特征和优点将会更加明显，其中图1是使用传统图像处理装置的显示设备的控制框图；图2是在图1所示的显示设备中的图像增强单元的详细控制框图；
图3和4是被施加了根据本发明示例性实施例的图像处理装置的显示设备的控制框图；图5是(a)-5(c)是图示根据本发明示例性实施例的图像处理装置的示例视图；以及图6是图示据本发明示例性实施例的图像处理方法的控制流程图。
具体实施例方式
提供诸如详细结构和元件之类在说明书中定义的事项，以便有助于本发明示例性实施例的综合理解。因此，本领域技术人员应该认识到，在不偏离本发明的范围和精神的情况下，可以对这里所述的实施例进行各种改变和修改。同样，为了清楚和简洁，省略已知功能和结构的描述。
在下文中，将参考附图详细描述本发明。
图3和4是使用根据本发明示例性实施例的图像处理装置的显示设备的控制框图。参见图3，显示设备包括第一和第二模数转换器(ADC)11和12，用于将通过输入模拟图像信号的信号输入单元(未示出)所提供的模拟图像信号(例如，合成视频基带信号(CVB))转换为数字图像信号；梳状过滤器20；直方图分析器30；以及组合单元40。此外，图4图示信号处理单元50，用于处理从如图3所示的组合单元40和梳状过滤器20输出的图像信号；图像增强单元60；和显示单元70。
第一ADC 11是用于将所输入的模拟图像信号转换为数字图像信号的第一转换单元。第一ADC 11将与所输入的模拟图像信号的整个灰度级对应的整个模拟图像信号转换为数字图像信号。例如，如果第一ADC 11具有8位处理的性能，则第一ADC 11将对应于0～255灰度级的整个模拟图像信号转换为数字图像信号。
第二ADC 12是用于将所输入的模拟图像信号转换为数字图像信号的第二转换单元。该第二ADC 12根据从直方图分析器30输出的灰度级均值信号而将部分已输入模拟图像信号转换为数字图像信号。特别的，第二ADC 12接收如第一ADC 11中接收的模拟图像信号，并根据灰度级均值信号将与低于灰度级均值的辉度(luminance)对应的部分模拟图像信号转换为数字图像信号。例如，如果第二ADC 12具有8位处理的性能，则第二ADC 12支持与从0至灰度级均值(Y_Mean)范围对应的部分模拟图像信号转换为数字图像信号。通过控制第二ADC 12用以将模拟图像信号转换为数字图像信号的设置值、使用输入到第二ADC 12的灰度级均值信号，可以执行将与低于灰度级均值的辉度对应的部分已输入模拟图像信号转换为数字图像信号的转换。
提供梳状过滤器20作为过滤器单元，用于接收从第一ADC 11输出的第一数字图像信号和从第二ADC 12输出的第二数字图像信号，以便将每个已接收的数字图像信号分离为亮度信号和色差信号。特别的，梳状过滤器20将由整个模拟图像信号转换而成的第一数字图像信号分离为亮度信号和色差信号。同样，梳状过滤器20将由与低于灰度级均值的辉度对应的部分模拟图像信号转换而成的第二数字图像信号分离为亮度信号和色差信号。然后，梳状过滤器20从第一数字图像信号分离第一亮度信号Y1并向直方图分析器30输出该第一亮度信号Y1，并同样从第二数字图像信号分离第二亮度信号Y2并向组合单元40输出该第二亮度信号Y2。而且，梳状过滤器20从第一数字图像信号分离出色差信号C1并向信号处理单元50输出所述色差信号C1。
直方图分析器30用作计算单元，用于通过分析从梳状过滤器20输出的第一亮度信号Y1的图像的概率密度函数(PDF)而计算灰度级均值。直方图分析器30可以根据如下等式1计算灰度级均值。
等式1Y_Mean＝Mean{∑(Y_Min，Y_Max)/表示灰度级的数值}其中，Y_Mean是对应于图像的灰度级均值，Y_Min是对应于图像的最小灰度级值，Y_Max是对应于图像的最大灰度级值，以及表示灰度级的数值是对应于图像的像素数。例如，直方图分析器30根据第一亮度信号Y1加算与表示图像的像素的灰度级表示对应的灰度级值以便计算总灰度值，并将总灰度级值除以表示图像灰度级的数值从而计算灰度级均值。结果，直方图分析器30输出对应已计算的灰度级均值的灰度级均值信号。
组合单元40起到根据从直方图分析器30输出的灰度级均值信号来组合从第一ADC 11和第二ADC 12输出的数字图像信号的作用。组合单元40包括调谐单元(dithering unit)42和混合器44。
调谐单元42从直方图分析器30接收对应于第一数字图像信号的第一亮度信号Y1和所述灰度级均值信号，并从梳状过滤器20接收对应于第二数字图像信号的第二亮度信号Y2。此外，调谐单元42根据灰度级均值信号对第二亮度信号Y2中的预定数据执行调谐处理。例如，如图5所示，调谐单元42执行调谐处理以去除与已输入的第二亮度信号Y2(例如，8位)的低灰度级部分对应的预定数目(2位)的最少有效位(参见图5(a)，并用“0”填充已去除的数据区域(参见图5(b)。因为有很大可能在对应于低灰度级部分的数据中可发生由于噪点(noise)导致的错误，所以对该最低有效位执行调谐处理。虽然作为示例采用2位调谐处理，应该理解可以使用1位或3位调谐处理作为另一示例。结果，对于第二亮度信号Y2，因为调谐了具有由于噪点导致的错误发生的高可能性的低灰度级部分，所以可以示出去除低灰度级部分中的噪点的效果。此时，优选但不是必须的是，调谐单元42向混合器44输出对应于第一数字图像信号的第一亮度信号Y1，而不执行对第一亮度信号Y1的调谐处理。应该理解，在本发明范围内可能有各种修改，包括从直方图分析器30输出的第一亮度信号Y1不经过调谐单元42而直接输出至混合器44的配置。
混合器44将第一亮度信号(Y1)和已调谐的第二亮度信号(Y2)组合为亮度信号Y。混合器44基于从直方图分析器30输出的灰度级均值信号、根据预定查询表，组合与高于灰度级均值的辉度对应的部分第一亮度信号Y1和从调谐单元42输出的第二亮度信号Y2。在示例性实施例中，查询表具有必须从第一亮度信号Y1去除的数据区域的数据，并处理将用于处理第二亮度信号Y2的数据以产生对应于各种灰度级均值的亮度信号Y，在该亮度信号Y中，将第二亮度信号Y2写入从第一亮度信号(Y1)去除的数据区域中。换句话说，查询表存储通过对于每个灰度级均值的各种仿真获得的数据，以通过组合第一亮度信号Y1和第二亮度信号Y2来产生对应各种灰度级均值的最优选亮度信号Y。
因此，在组合已调谐的第二亮度信号Y2和第一数字图像信号的第一亮度信号Y1时，如图5(b)所示，如果根据灰度级均值信号确定灰度级均值为128，则混合器44根据查询表去除与比第一数字图像信号的8位第一亮度信号Y1的灰度级均值低的辉度对应的数据部分(4位最低有效位(LSB))，并输出亮度信号Y(参见图5(c))，其中已调谐的8位第二亮度信号Y2(参见图5(b))被写入到已去除的4位LSB中。因此，混合器44产生与0～255灰度级之中的低于灰度级均值的辉度对应的数据部分(4位LSB)，作为第二亮度信号Y2，并输出亮度信号Y(参见图5(c))，在该亮度信号Y中，使用与高于第一亮度信号Y1的灰度级均值的辉度对应的数据来配置与高于灰度级均值的辉度对应的数据(4位最高有效位(MSB))。这里，当灰度级均值越变小时，由混合器44所输出的亮度信号Y的第二亮度信号Y2形成的数据区域(4位LSB)变小。
如上所述，除了第一ADC 11，根据本发明示例性实施例的图像处理装置包括第二ADC 12，用于根据分析通过第一ADC 11转换为数字信号的亮度信号来计算的灰度级均值，将与低于灰度级均值的辉度对应的模拟图像信号转换为数字图像信号。结果，根据本发明示例性实施例的图像处理装置通过第二ADC 12对低于灰度级均值(也就是对应于低灰度级)的模拟图像信号执行单独数字转换，从而可更精密地地将具有低灰度级的亮度信号转换为数字信号。
因此，使用根据本发明示例性实施例的图像处理装置的显示设备根据亮度信号Y来显示图像，在该亮度信号中，被精密地转换为数字信号的具有低灰度级的第二亮度信号Y2与比通常被转换为数字信号的整个亮度信号Y1的灰度级均值更高(即对应于高灰度级)的第一亮度信号Y1部分进行组合，从而克服数字转换中的性能限制以便避免图像质量的恶化，其中在将模拟图像信号转换为数字图像信号时可将所述性能限制示出在灰度级表示中。
在这种情况下，根据本发明示例性实施例的图像处理装置对通过第二ADC 12转换的、与低于灰度级均值低的辉度对应的第二亮度信号Y2执行调谐处理，从而改善具有低灰度级的图像的质量，其中该质量在噪点或灰度级表示中特别易于变差。
信号处理单元50处理从梳状过滤器20输出的对应于第一数字图像信号的色差信号C1和从组合单元输出的亮度信号Y，以便使信号C1和Y可显示在显示单元70上。在示例性实施例中，信号处理单元50包括在上述传统显示设备中的解码器3(参见图1)和图像信号处理单元4(参见图1)的功能。
图像增强单元60是这样的功能单元，其用于根据从直方图分析器30输出的灰度级均值信号来执行增强处理，从而改善从信号处理单元50输出的图像信号的图像质量。图像增强单元60包括对比度增强器(CE)功能单元61，用于根据灰度级均值信号调整从信号处理单元50输出的亮度信号Y的对比度；黑白展宽(BWS)功能单元63，用于根据灰度级均值信号调整亮度信号Y的黑色分量；以及颜色信号增强单元65，用于改善从信号处理单元50输出的色差C1的图像质量。
如上所述，在显示设备70上显示根据亮度信号Y和色差信号C1的质量改善图像，所述信号Y和C1通过图像增强单元60而经受增强处理。
虽然通过示例而在图3和4中图示了根据本发明示例性实施例的包括显示单元70的显示设备，应该理解，如果显示设备是能将模拟图像信号转换为数字图像信号的图像处理装置(诸如没有显示单元70的机顶盒)，则可在不偏离本发明范围的情况下可以进行各种修改。
如上所述，采用根据本发明示例性实施例的图像处理装置的显示设备根据亮度信号Y来显示图像，在该信号Y中，通过单独提供的第二ADC 12而单独转换为数字信号的、具有低灰度级的第二亮度信号Y2与具有比通常转换为数字信号的全部亮度信号Y1的灰度级均值更高(也就是，对应高灰度级)的第一亮度信号Y1部分进行组合。因此，使用根据本发明示例性实施例的图像处理装置的显示设备可以克服在数字转换上的性能限制从而避免图像质量的恶化，其中在将模拟图像信号转换为数字图像信号时可在灰度级表示中示出该性能限制。
在下文中，将参考图6描述在使用根据本发明示例性实施例的图像处理装置的显示设备中处理图像信号的图像处理方法。
首先，在步骤S10，第一ADC 11将输入的模拟图像信号转换为数字图像信号。例如，第一ADC 11输出由与已输入模拟图像信号的全体灰度级对应的全体模拟图像信号转换而成的第一数字图像信号。在步骤S20，梳状过滤器20将从第一ADC 11输出的第一数字图像信号分离为亮度信号和色差信号。此外，梳状过滤器20向直方图分析器30输出从第一数字图像信号分离出的第一亮度信号Y1，并向信号处理单元50输出从第一数字图像信号分离出的色差信号C1。
然后，在步骤S30，直方图分析器30分析根据从梳状过滤器20输出的第一亮度信号Y1的图像的概率密度函数(PDF)，以便计算图像的灰度级均值。例如，直方图分析器30加算与表示根据第一亮度信号Y1的图像的像素灰度级表示对应的灰度级值来计算总灰度级值，并将总灰度级值除以表示图像灰度级的数值，以计算灰度级均值。然后，直方图分析器30向第二ADC12输出与已计算的灰度级均值对应的灰度级均值信号。在步骤S40，第二ADC 12根据从直方图分析器30输出的灰度级均值信号将而部分模拟图像信号转换为数字图像信号。例如，第二ADC 12如第一ADC 11一样接收模拟图像信号，并根据灰度级均值信号而将与低于灰度级均值的辉度对应的部分模拟图像信号转换为数字图像信号。在步骤S50，梳状过滤器20将从第二ADC 12输出的第二数字信号分离为亮度信号和色差信号。此外，梳状过滤器20向组合单元40输出从第二数字图像信号分离的第二亮度信号Y2。
在步骤S60，组合单元40根据从直方图分析器30输出的灰度级均值信号对第二亮度信号Y2执行调谐处理。此时，组合单元40没有对第一亮度信号Y1执行调谐处理。此外，在步骤S70，组合单元40将第一亮度信号Y1和已调谐的第二亮度信号组合为亮度信号Y。例如，组合单元40根据预定查询表、基于从直方图分析器30输出的灰度级均值信号，来组合与高于灰度级均值的亮度对应的第一亮度信号Y1部分和从调谐单元42输出的第二亮度信号Y2。
如上所述，在根据本发明示例性实施例的图像处理方法中，除了将全体模拟图像信号转换为数字图像信号之外，根据通过分析由第一ADC 11转换为数字信号的亮度信号而计算的灰度级均值，将与低于灰度级均值的辉度对应的部分模拟图像信号转换为数字图像信号。因此，根据本发明示例性实施例的图像处理方法对低于灰度级均值(也就是，对应低灰度级)的模拟图像信号执行单独数字转换，从而更精密地将具有低灰度级的亮度信号转换为数字信号。
此后，在步骤S80，信号处理单元50处理在组合单元40中产生的亮度信号Y和在步骤S20从第一数字图像信号分离的色差信号C1，以在显示单元70上显示。而且，在步骤S90，图像增强单元60根据从直方图分析器30输出的灰度级均值信号，执行增强处理以改善从信号处理单元50输出的图像信号的图像质量。该增强处理可包括根据灰度级均值信号来调整从信号处理单元50输出的亮度信号Y的对比度的处理；以及根据灰度级均值信号调整亮度信号Y的黑色分量的处理。而且，在步骤S100，在显示单元70上显示根据亮度信号Y和色差信号C1的质量改善图像，所述信号Y和C1通过图像增强单元60而经受增强处理。
如上所述，在根据本发明示例性实施例的图像处理方法中，根据亮度信号Y显示图像，在亮度信号Y中，通过单独提供的第二ADC 12转换为数字信号的、具有低灰度级的第二亮度信号Y2与通常被转换为数字信号的全体亮度信号Y1的高于灰度级均值(即对应于高灰度级)的第一亮度信号Y1部分进行组合。因此，该图像处理方法可以改进数字转换上的性能限制，在将模拟图像信号转换为数字图像信号时该性能限制可示出在灰度级表示中，从而避免了图像质量的恶化。从上面描述明显的是，本发明示例性实施例提供一种图像处理装置和对应的方法，用于通过考虑模拟图像信号的灰度级执行适应性过程以将模拟图像信号转换为数字图像，提供改善的灰度级表示信号。
虽然已经参考特定示例性实施例示出和描述了本发明，但本领域技术人员应该理解，在不偏离如所附权利要求和它们的等价物所定义的本发明的精神和范围的情况下，可以进行形式和细节的各种改变。
权利要求
1.一种图像处理装置，包括向其输入模拟图像信号的信号输入单元，该装置包括第一转换单元，用于将通过信号输入单元输入的模拟图像信号转换为第一数字图像信号；计算单元，用来通过分析从所述第一转换单元输出的第一数字图像信号的亮度信号来计算图像的灰度级均值，并输出对应于计算所得的灰度级均值的灰度级均值信号；至少一个第二转换单元，用于根据灰度级均值信号而将部分模拟图像信号转换为第二数字图像信号；以及组合单元，用于根据灰度级均值信号组合第一数字图像信号和第二数字图像信号。
2.如权利要求1所述的图像处理装置，还包括过滤单元，用于接收从第一转换单元输出的第一数字图像信号和从第二转换单元输出的第二数字图像信号，并将所接收的第一和第二数字图像信号分离为亮度信号和色差信号。
3.如权利要求2所述的图像处理装置，其中所述计算单元通过分析从在从过滤单元输出的每个第一和第二数字图像信号中的亮度信号和色差信号的与第一数字图像信号对应的亮度信号来计算对于图像的灰度级均值，并输出与计算所得的灰度级均值对应的灰度级均值信号。
4.如权利要求3所述的图像处理装置，其中所述计算单元根据第一数字图像信号的亮度信号通过加算用于表示图像的灰度级表达的灰度级值来计算总灰度级值，并通过用总灰度级值除以表示图像灰度级的数值来计算灰度级均值。
5.如权利要求2所述的图像处理装置，其中所述第二转换单元根据灰度级均值信号，将通过信号输入单元输入的部分模拟图像信号，也就是与低于灰度级均值的亮度对应的部分，转换为第二数字图像信号。
6.如权利要求5所述的图像处理装置，其中所述组合单元包括调谐单元，用于根据灰度级均值信号对第二数字图像信号的亮度信号中的参考数据执行调谐处理；以及混合器，用于根据灰度级均值信号和查询表来组合第一数字图像信号的部分亮度信号，也就是与高于灰度级均值的辉度对应的部分，和从调谐单元输出的第二数字图像信号的亮度信号。
7.如权利要求6所述的图像处理装置，还包括信号处理单元，用于将与从过滤单元输出的第一数字图像信号对应的色差信号和从组合单元输出的亮度信号处理为可显示图像信号；以及图像增强单元，用于改善从信号处理单元输出的图像信号的图像质量。
8.如权利要求7所述的图像处理装置，其中所述图像增强单元执行用于根据从计算单元输出的灰度级均值信号来改善从信号处理单元输出的图像信号的图像质量的处理。
9.如权利要求8所述的图像处理装置，其中所述图像增强单元包括对比度增强器(CE)功能单元，用于根据灰度级均值信号调整从信号处理单元输出的图像信号的对比度；以及黑白展宽(BWS)功能单元，用于调整从信号处理单元输出的图像信号的黑色分量。
10.如权利要求9所述的图像处理装置，其中所述第一转换单元和第二转换单元包括用于将模拟图像信号转换为数字图像信号的模数转换器(ADC)。
11.如权利要求1所述的图像处理装置，还包括用于根据从组合单元输出的数字图像信号显示图像的显示单元。
12.如权利要求4所述的图像处理装置，其中所述第二转换单元根据灰度级均值信号，将通过信号输入单元输入的部分模拟图像信号，也就是与低于灰度级均值的辉度对应的部分，转换为第二数字图像信号。
13.一种用于图像信号处理装置的图像处理方法，该图像信号处理装置包括向其输入模拟图像信号的信号输入单元，该方法包括将通过信号输入单元输入的模拟图像信号转换为第一数字图像信号；通过分析第一数字图像信号的亮度信号来计算图像的灰度级均值，并输出与计算所得的灰度级均值对应的灰度级均值信号；根据灰度级均值信号将通过信号输入单元输入的模拟图像信号转换为第二数字图像信号；根据灰度级均值信号组合第一数字图像信号和第二数字图像信号。
14.如权利要求13所述的图像处理方法，还包括将第一数字图像信号分离为亮度信号和色差信号；以及将第二数字图像信号分离为亮度信号和色差信号。
15.如权利要求14所述的图像处理方法，根据第一数字图像信号的亮度信号，通过加算表示图像的灰度级表达的灰度级值来计算总灰度级值；通过用总灰度级值除以表示图像灰度级的数值来计算灰度级均值；以及输出计算所得的灰度级均值信号。
16.如权利要求15所述的图像处理方法，其中将部分模拟图像信号转换为第二数字图像信号的步骤包括根据灰度级均值信号，将通过信号输入单元输入的部分模拟图像信号，也就是与低于灰度级均值的辉度对应的部分，转化为第二数字图像信号。
17.如权利要求16所述的图像处理方法，其中所述组合第一数字图像信号和第二数字图像信号的步骤包括根据灰度级均值信号对于在第二数字图像信号的亮度信号中的参考数据执行调谐处理；以及根据灰度级均值信号和查询表，组合第一数字图像信号的部分亮度信号，也就是与高于灰度级均值的辉度对应的部分，与已调谐的第二数字图像信号的亮度信号。
18.如权利要求17所述的图像处理方法，还包括将从第一数字图像信号分离的色差信号和从第一数字图像信号的亮度信号和第二数字图像信号的亮度信号的混合中产生的混合亮度信号处理为可显示图像信号；以及改善可显示图像的图像信号的图像质量。
19.如权利要求18所述的图像处理方法，其中改善可显示图像信号的图像质量的步骤包括根据灰度级均值信号来改善可显示图像信号的图像质量。
20.如权利要求19所述的图像处理方法，其中改善可显示图像的图像质量的步骤包括根据灰度级均值信号调整可显示图像信号的对比度；以及调整可显示图像信号的黑色分量。
21.如权利要求13所述的图像处理方法，还包括根据从第一数字图像信号和第二数字信号的混合中产生的混合数字图像信号来显示图像。
22.一种图像处理装置，包括向其输入模拟图像信号的信号输入单元，该装置包括第一转换单元，用于将通过信号输入单元输入的模拟图像信号转换为第一数字图像信号；计算单元，用于通过分析从第一转换单元输出的第一数字图像信号的亮度信号来计算图像的灰度级均值，并输出与计算所得的灰度级均值对应的灰度级均值信号；以及第二转换单元，用于根据灰度级均值信号将部分模拟图像信号转换为第二数字图像信号。
23.如权利要求22所述的图像处理装置，还包括组合单元，用于根据灰度级均值信号组合第一数字图像信号和第二数字图像信号。
24.如权利要求22所述的图像处理装置，还包括过滤单元，用于接收从第一转换单元输出的第一数字图像信号和从第二转换单元输出的第二数字图像信号，并将已接收的第一和第二数字图像信号分离为亮度信号和色差信号。
25.如权利要求23所述的图像处理装置，其中所述组合单元包括调谐单元，用于根据灰度级均值信号对第二数字图像信号的亮度信号中的参考数据执行调谐处理；以及混合器，用于根据灰度级均值信号和查询表，组合第一数字图像信号的部分亮度信号，也就是与高于灰度级均值的辉度对应的部分，和从调谐单元输出的第二数字图像信号的亮度信号。
26.如权利要求25所述的图像处理装置，还包括信号处理单元，用于将与从过滤单元输出的第一数字图像信号对应的色差信号和从组合单元输出的亮度信号处理为可显示图像信号；以及图像增强单元，用于改善从信号处理单元输出的图像信号的图像质量。
27.如权利要求22所述的图像处理装置，还包括根据从组合单元输出的数字图像信号显示图像的显示单元。
全文摘要
提供了一种图像处理装置及其方法。包括向其输入模拟图像信号的信号输入单元的该图像处理装置包括第一转换单元，用于将通过信号输入单元输入的模拟图像信号转换为第一数字图像信号；计算单元，用于通过分析从第一转换单元输出的第一数字图像信号的亮度信号来计算图像的灰度级均值，并输出对应于计算所得的灰度级均值的灰度级均值信号；至少一个第二转换单元，用于根据灰度级均值信号将部分模拟图像信号转换为第二数字图像信号；以及组合单元，用于根据灰度级均值信号组合第一数字图像信号和第二数字图像信号。因此通过考虑模拟图像信号的灰度级执行适应性过程而将模拟图像信号转换为数字图像，可以提供改善的灰度级表达信号。
文档编号H04N9/77GK1968367SQ200610164629
公开日2007年5月23日 申请日期2006年11月17日 优先权日2005年11月17日
发明者赵启旭 申请人:三星电子株式会社