专利名称：信号处理装置、信号处理方法以及程序的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种信号处理装置、信号处理方法、以及程序。
背景技术：
在数字输入/输出(I/O)设备中，为了调整图像的亮度，通常要进行Y校正。在 Y校正中，校正代表像素颜色的3种主色R、G、以及B的颜色信号，然而，就处理效率而言， 也可以仅校正代表像素亮度的辉度信号。例如，序号为11-327496的日本专利申请公开物 (JP-A)公开了一种仅校正辉度信号的信号处理装置
发明内容
在Y校正中，为了强调图像中的黑色，可以使用一条表示为自由曲线的特征曲线。如果校正颜色信号，则需要相当大的处理负荷，但能够适当地显示强调黑色的图像。然而，如果仅校正辉度信号，则减轻了处理负荷，但图像可能劣化，例如，图像中的肉色可能看上去像略带红色。鉴于以上的描述，人们希望提供一种能够抑制Y校正后的图像劣化的信号处理装置、信号处理方法、以及程序。根据本公开专利的实施例，提供了一种信号处理装置，包括Y校正电路，其对输入辉度信号进行Y校正，并且生成输出辉度信号；输出-输入比率计算电路，其计算作为辉度信号输出-输入比率的输出辉度信号与输入辉度信号的比率；以及色差校正电路，其把输入色差信号乘以辉度信号的输出-输入比率，并且生成输出色差信号。另外，色差校正电路还可以响应输入色差信号修正辉度信号的输出-输入比率， 把输入色差信号乘以所修正的辉度信号的输出-输入比率，并且生成输出色差信号。而且，也可以对辉度信号的输出-输入比率进行修正，以使色差校正的影响随输入色差信号所代表的色差值的绝对值的减小而增加。另外，输出-输入比率计算电路还可以在不进行除法操作的情况下，使用指出辉度信号的输入值和辉度信号的输出值与输入值的比率之间的关系的一张计算表，计算辉度信号的输出-输入比率。而且，Υ校正电路还可以在不进行除法操作的情况下，使用指出辉度信号的输入值和辉度信号的输出值与输入值的比率(仅输出值一方不存在比率关系，这里可能写错了)之间的关系的一张计算表，计算辉度信号的输出值。根据本公开专利的另实施例，提供了一种信号处理方法，包括对输入辉度信号进行Y校正，并且生成输出辉度信号；计算作为辉度信号输出-输入比率的输出辉度信号与输入辉度信号的比率；以及把输入色差信号乘以辉度信号的输出-输入比率，并且生成输出色差信号。根据本公开专利的另实施例，提供了一种致使计算机执行信号处理方法的程序。 可以使用计算机可读记录媒体提供所述程序，也可以通过通信机制提供所述程序。
根据以上所描述的本公开专利的实施例，可以提供一种能够抑制Y校正后的图像劣化的信号处理装置、信号处理方法、以及程序。
图1为根据本公开专利实施例的信号处理装置主要配置的结构图。图2为信号处理装置操作规程的流程图。图3为Y校正电路配置的结构图。图4说明了 Y校正的特征曲线的实例。图5说明了一种计算输出-输入比率的方法。图6说明了一种修正输出-输入比率的方法(1/2)。图7说明了一种修正输出-输入比率的方法0/2)。图8说明了信号处理结果的实例。
具体实施例方式以下，将参照附图详细描述本公开专利的优选实施例。注意，在本说明书与附图中，将使用相同的参照数字表示那些具有基本相同功能与结构的结构图元，而且省略了对这些结构图元的重复解释。[1.信号处理装置1的配置]首先，将参照图1描述根据本公开专利实施例的信号处理装置1的配置。图1说明了信号处理装置1的主要配置。信号处理装置1适合于用作对图像信号或者视频信号进行Y校正的装置，例如， 显示设备、图像记录/复制装置、以及视频记录/复制装置。作为实例，以下，将描述对视频信号S进行、校正的装置。如图1中所说明的，信号处理装置1包括输入终端11、分离电路12、γ校正电路 13、输出-输入比率计算电路14、色差校正电路15、以及RGB转换电路16。输入终端11向分离电路12提供输入视频信号S。分离电路12把视频信号S分离为输入辉度信号Y和输入色差信号Cb ( = B-Y)和Cr( = R-Y)。分离电路12向Y校正电路13和输出-输入比率计算电路14提交输入辉度信号Y，并且向色差校正电路15提交输入色差信号Cb和Cr。伽玛校正电路13使用一条用于、校正的特征曲线，对从分离电路12所提交的输入辉度信号Y进行Y校正。Y校正电路13向输出-输入比率计算电路14和RGB转换电路16提交Y校正后的输出辉度信号Y’。输出-输入比率计算电路14使用一张计算表计算代表输出辉度信号Y’与输入辉度信号Y的比率的输出-输入比率P ( = YVY)。输出-输入比率计算电路14向色差校正电路15提交计算结果。色差校正电路15把从分离电路12所提交的输入色差信号Cb和Cr乘以输出-输入比率P，并且校正输入色差信号Cb和Cr。色差校正电路15向RGB转换电路16提交色差校正所获得的输出色差信号Cb’和Cr’。RGB转换电路16接收输出辉度信号Y’和输出色差信号Cb’和Cr’，并且把输出辉CN 102438155 A
说明书
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度信号Y’和输出色差信号Cb’和Cr’转换为颜色信号R、G、以及B。RGB转换电路16把颜色信号R、G、以及B输出于显示设备(未在图中加以显示)或者相继的处理装置。作为视频信号S，可以分别输入输入辉度信号Y和输入色差信号Cb和Cr。在这一情况下，可以省略分离电路12。另外，作为经过信号处理的视频信号S，也可以分别输出输出辉度信号Y’和输出色差信号Cb’和Cr’。在这一情况下，可以省略RGB转换电路16。[2.信号处理装置1的操作]以下，将参照图2 7描述信号处理装置1的操作。首先，将描述信号处理装置1的操作规程。图2说明了信号处理装置1的操作规程。如图2中所示，在信号处理装置1中，分离电路12首先把视频信号S分离成输入辉度信号Y和输入色差信号Cb和Cr (步骤Sll)。其次，、校正电路13对输入辉度信号Y进行、校正，并且生成输出辉度信号 Y’(步骤S12)。然后，输出-输入比率计算电路14计算作为辉度信号的输出-输入比率 P( = Y’/Y)的输出辉度信号Y’与输入辉度信号Y的比率(步骤S13)。色差校正电路15 把输入色差信号Cb和Cr乘以辉度信号的输出-输入比率P，并且生成输出色差信号Cb’和 Cr，(步骤 S14)。另外，RGB转换电路16还把输出辉度信号Y’和输出色差信号Cb’和Cr’转换为颜色信号R、G、以及B，并且为了相继设备或者相继处理的需要，输出颜色信号R、G、以及B (步骤 S15)。以下，将描述Y校正电路13的操作。图3说明了 Y校正电路13的配置，图4说明了用于、校正的特征曲线的实例。如图3中所示，γ校正电路13包括比较器21 ；系数计算电路22 ；各种计算器23、 25和27 ；触发器24、26和29 ；以及溢出限制器28。如图4中所说明的，一条特征曲线，通过一条自由曲线，代表辉度信号的输入值 X(水平轴)和输出值b(垂直轴)之间的关系。由范围0 225的值表示辉度信号的输入值χ和输出值b。在所述特征曲线中，把特征曲线划分为预先确定数目的线段，在每一线段中，输入输出关系大体上为线性的。如图4中所说明的，把特征曲线划分为12个线段。把输入值χ划分为区间0至xl， xl至x2，…，以及xll至255，把输出值b划分为相应于输入值χ各区间的区间0至bl，bl 至1^2，…，以及bll至255。可以按任意宽度或者固定宽度划分输入值χ的每一区间。把来自分离电路12的输入辉度信号Y提交于Y校正电路13。把输入辉度信号Y 提交于减法器和比较器21。在比较器21中，把输入辉度信号Y的值(也称为“输入辉度值 Y”)与特征曲线的各线段进行比较，并且指出输入辉度值Y属于其的那一线段。把线段的指出结果提交于系数计算电路22。在系数计算电路22中，获得所指出线段中输入值χ的最小值xmin。另外，还获得所指出线段中的一条近似曲线的梯度α和所指出线段中的输出值b的最小值bmin(例如， 相应于区间x5至x6的区间沾至M中的，bmin = b5)。作为所指出线段中输出值b的范围与输入值χ的范围的比率(例如，a5 = (l36-l^)/(X6-d))，获得近似曲线的梯度α。把最小输入值xmin提交于减法器23，把近似曲线的梯度α提交于乘法器25，把最小输出值bmin提交于加法器27。作为系数计算数据，按表的形式，把每一线段中的最小输入值xmin和最小输出值bmin以及每一线段的近似曲线的梯度α记录在存储器(未在图中加以显示)中。在减法器23中，从输入辉度值Y中减去最小输入值xmin，并且通过触发器M把减法结果(=Y-xmin)提交于乘法器25。在乘法器25中，把减法结果乘以近似曲线的梯度 α，并且通过触发器沈把乘法结果(=a · (Y-xmin))提交于加法器27。在加法器27中，把最小输出值bmin与乘法结果相加，并且通过溢出限制器28和触发器四把加法结果( = a· (Y-xmin)+bimn)提交于排列在、校正电路13之后的输出-输入比率计算电路14和RGB转换电路16。于是，在Y校正电路13中，使用指出辉度值Y的输入输出关系的特征曲线，生成通过执行对输入辉度信号Y的Y校正所获得的输出辉度信号Y’。例如，使用图4，根据下列方程线性地插入输出辉度信号Y’ Y' = a · (Y-xmin) +bimn (1)例如，在输入辉度信号Y(x5 < Y ^ χ6)的情况下，在特征曲线中指出区间χ5至 x6,并且计算最小输入值xmin ( = x5)、最小输出值bmin ( = b5)、以及梯度a5 ( = (b6_b5) / (x6-x5))。于是，输出辉度信号Y，为“a5· (Y-x5)+b5)0由于把用于计算输出辉度信号Y’的系数xmin、bmin、以及α作为系数计算数据制成表格，所以能够在不执行除法操作的情况下计算输出辉度信号Y’。于是，可以省略一张存储用于除法操作的大量相应值数据的表，所以能够减小电路尺寸。以下，将描述输出-输入比率计算电路14的操作。图5说明了计算输出-输入比率P的一种方法。 图5说明了辉度信号的输入值Y和代表辉度信号输出值Y’与输入值Y的比率(= YVY)的输出-输入比率ρ之间的关系。水平轴表示输入辉度信号Y属于其的线段的输入值χ (参见图4)，垂直轴表示相应于水平轴的输入值χ的输出-输入比率P。两个输入值xa和xb相应于γ校正时所指出的线段中的最小输入值ximx和最大输入值xmax(例如，在区间x5至x6中，xmax = x6)。两个校正因子pa和pb分别相应于通过把近似曲线的最小输出值bmin除以γ校正时所指出的线段中的最小输入值ximx所获得的值Pa，以及通过把最大输出值bmax(例如，在相应于区间x5至x6的区间沾至M中， bmax = M中)除以最大输入值xmax所获得的值pb。把输入值xa和xb和相应于每一线段的输入值xa和xb的输出-输入比率pa和 Pb以及每一线段中的输出-输入比率P的梯度α ( = (pb-pa)/(xb-xa))作为输出-输入计算数据，按表格的形式记录在存储器(未在图中加以显示)中。使用图5，按下列方程，线性地插入相应于输入辉度信号Y的输出-输入比率ρ ρ = α (Y-xa) +pa (2)其中，α = (pb-pa)/(xb~xa)例如，在以上所描述的输入辉度信号Y(x5<Y<x6)的情况下，xa为x5，xb为x6， pa为Id5/X5，以及pb为Μ/χ6。于是，相应于输入辉度信号Y的输出_输入比率ρ为“(b6/ x6-b5) · (Y-x5)+b5/x5)由于把用于输出-输入比率ρ计算的系数Xa、Xb、pa、pb、以及α作为输出-输入比率计算数据制作为表格，所以能够在不进行除法操作的情况下计算输出-输入比率ρ。于是，可以省略一张存储用于除法操作的大量相应值数据的表，所以能够减小电路尺寸。以下，将描述色差校正电路15的操作。在色差校正电路15中，把从分离电路12 提交的输入色差信号Cb和Cr乘以从输出-输入比率计算电路14提交的输出-输入比率 P，从而生成输出色差信号Cb’和Cr’。S卩，按下列方程计算输出色差信号Cb，和Cr，Cb' = ρ · CbCr，= ρ · Cr (3)因此，通过使用辉度信号的输出-输入比率ρ校正输入色差信号Cb和Cr，就、校正的影响而言，可以获得其中已经执行了色差校正的输出色差信号Cb’和Cr’。于是，与仅校正辉度信号时相比，能够进一步抑制图像的劣化。此时，在具有大色差的像素中，如果直接把输入色差信号Cb和Cr乘以输出-输入比率P，则色差校正的影响很大，从而图像可能劣化。其原因在于，在具有大色差的像素中， 把大的辉度分量包含在了输入色差信号Cb和Cr中，因此，如果把输入色差信号Cb和Cr直接乘以输出-输入比率P，则过度地校正了辉度分量。出于这一原因，如图6和7中所示，可以通过把输入色差信号Cb和Cr乘以根据输入色差信号Cb和Cr的值对其进行了修正的输出-输入比率P’，生成输出色差信号Cb’和 Cr’。把所修正的输出-输入比率P’用于色差校正，而不用于Y校正。图6和7说明了一种用于修正输出-输入比率P的方法。图6说明了色差信号的输入值Cmax和用于修正输出-输入比率ρ的修正系数k 之间的关系。水平轴表示值Cmax( = max|Cb-U8|，| Cr_U8 |)，其取色差信号的输入值Cb 和Cr中色差最大值的绝对值；垂直轴表示修正系数k(0. 0 < k < 1. 0)。通过从输入值Cb 和Cr中减去1 所得到的、范围在-1 至+1 的值，把色差表示为正值或者负值。如图6中所说明的，把修正系数k设置为随色差的绝对值Cmax的减小而增加。当色差的绝对值Cmax为零(0)时，修正系数k为1. 0，当色差的绝对值Cmax为1 (或者127) 时，修正系数k为0.0。把图6中所说明的关系表示为下列方程k = ka · Vmax+kb, (4)其中，ka为图6中直线的梯度，1Λ为修正系数k的最大值(=1.0)，Cmax为 "max|Cb-128|, Cr-128|)图7说明了修正系数k和修正后的输出-输入比率ρ’之间的关系。水平轴表示根据图6所获得的修正系数k(0. O^k^ 1.0),垂直轴表示修正系数k所修正的输出-输入比率P，(ρ彡P，彡1.0)。如图7中所说明的，随着修正系数k的增加，所修正的输出-输入比率ρ’减小。 当色差的绝对值Cmax为零(0)时，所修正的输出-输入比率P’为p，当色差的绝对值Cmax 为128(或者127)时，所修正的输出-输入比率P’为1。图7中所说明的关系表示为下列方程P，= l-(l-p) .k (5)在色差校正电路15中，把从分离电路12提交的输入色差信号Cb和Cr乘以所修正的输出-输入比率P’，生成输出色差信号Cb’和Cr’。即，按下列方程计算输出色差信号Cb，和 Cr，Cb，= ρ，‘ CbCr，= ρ，· Cr (6)因此，随着色差的绝对值Cmax的减小，色差校正对输出色差信号Cb’和Cr’的影响增大，而随着色差的绝对值的增大，色差校正对输出色差信号Cb’和Cr’的影响减小。于是，在具有大色差的像素中，抑制了输入色差信号Cb和Cr的校正，从而，可以抑制过度校正所导致的图像的劣化。为了调整色差校正的影响，可以调整修正系数k的上极限值或者下极限值。S卩，为了减小色差校正的影响，可以把上极限值设置得较小，为了增强色差校正的影响，可以把下极限值设置得较大。可以通过任何其它的直线或者曲线定义色差信号的输入值Cb和Cr和修正系数k之间的关系(图6中所说明的关系)。另外，也可以通过任何其它关系方程定义修正系数k和所修正的输出-输入比率P’之间的关系(图7中所说明的关系)。图8说明了信号处理装置1信号处理结果的实例。以下，将与对第一输入信号 Sl [Y，Cb, Cr] ( = [32，150，160])和第二输入信号 S2[Y，Cb, Cr] ( = [200，150，160])进行信号处理的情况相结合，进行描述。为了便于解释，省略了用小数点之后的值表示信号处理结果的值。当对颜色信号进行了 Y校正(第一方法)时，根据第一输入信号Sl生成作为第一输出信号Si’ [Y', Cb', Cr']的[19，143，150]，并且根据第二输入信号S2生成作为第二输出信号 S2，[Y，，Cb，，Cr，]的[140，144，151]。在第一方法中，规格化输入信号[Y，Cb，Cr]，并且使用符合ITU-R BT. 709Recommendation(Rec. 709)的转换方程，把规格化的输入信号转换成颜色信号。令转换后的颜色信号经历、校正，并且把、校正后的颜色信号转换成输出信号[Y’，Cb’，Cr’]。与此同时，当仅对辉度信号进行Y校正(第二方法)时，根据第一输入信号Sl生成作为第一输出信号Si’ [Y', Cb', Cr']的[19，150，160]，并且根据第二输入信号S2生成作为第二输出信号 S2，[Y，，Cb，，Cr，]的[140，150，160]。与此同时，当使用输出-输入比率ρ进行色差校正(第三方法)时，根据第一输入信号Sl生成作为第一输出信号Si’ [Y', Cb', Cr']的[19，141，147]，并且根据第二输入信号S2生成作为第二输出信号S2，[Y，，Cb，，Cr，]的[140，143，150]。在第二和第三方法中，不转换颜色信号，并且使用类似于第一方法的Y校正的特性曲线，仅对辉度信号进行Y校正。在第三方法中，使用辉度信号的输出-输入比率P对颜色信号Cb和Cr进行进一步的色差校正。在任何一种方法中，从[32]到[19]校正第一输出信号Si，的辉度值Y。在第一方法中，从[150，160]到[143，150]校正第一输出信号Si，的色差值Cb和Cr，在第二方法中，不校正第一输出信号Si’的色差值Cb和Cr，在第三方法中，从[150,160]到[141，147] 校正第一输出信号Si，的色差值Cb和Cr。相类似，在任何一种方法中，从[200]到[140]校正第二输出信号S2’的辉度值Y。 在第一方法中，从[150，160]到[144，151]校正第二输出信号S2’的色差值Cb和Cr，在第二方法中，不校正第二输出信号S2’的色差值Cb和Cr，在第三方法中，从[150，160]到[143， 150]校正第二输出信号S2’的色差值Cb和Cr。
于是，可以确认，与仅对辉度信号进行Y校正(第二方法)时相比，通过使用输出-输入比率P进行色差校正(第三方法)，已经把色差值校正至更接近于对颜色信号进行 Y校正(第一方法)时的色差值Cb’和Cr’。[4.总结]如以上所描述的，依照根据本公开专利实施例的信号处理装置1和信号处理方法，通过使用辉度信号的输出-输入比率P(或者修正的输出-输入比率P’)校正输入色差信号Cb和Cr，就γ校正的影响而言，可以生成其中已经执行了色差校正的输入色差信号 Cb和Cr。因此，与仅校正辉度信号时相比，能够进一步抑制图像的劣化。尽管已经参照附图详细描述了本公开专利的优选实施例，然而本公开专利并不局限于此。这一技术领域中的熟练技术人员将会意识到可以依据设计要求和其它因素，对本发明进行多方面的修改、组合、局部组合、以及变动，只要这些修改、组合、局部组合、以及变动处于所附权利要求或者其等效要求的范围内即可。例如，已结合这样的情况进行了以上的描述使用包括Y校正电路13、输出-输入比率计算电路14、以及色差校正电路15的硬件配置，实现根据本公开专利的信号处理方法。然而，也可以使用软件配置而不是硬件配置实现根据本公开专利的信号处理方法。在这一情况下，可以通过在诸如中央处理器(CPU)或者数字信号处理器(DPS)的处理器上执行的程序实现所述信号处理方法。本公开专利包含与2010年8月M日向日本申请专利局提出的日本优先专利申请 JP 2010-187372中所公开的主题相关的主题，特将其全部内容并入此处，以作参考。
权利要求
1.一种信号处理装置，包含Y校正电路，其对输入辉度信号进行Y校正，并且生成输出辉度信号； 输出-输入比率计算电路，其计算输出辉度信号与输入辉度信号的比率作为辉度信号输出-输入比率；以及色差校正电路，其把输入色差信号乘以辉度信号的输出-输入比率，并且生成输出色差信号。
2.根据权利要求1所述的信号处理装置，其中，色差校正电路响应输入色差信号修正辉度信号的输出-输入比率，把输入色差信号乘以所修正的辉度信号的输出-输入比率，并且生成输出色差信号。
3.根据权利要求2所述的信号处理装置，其中，对辉度信号的输出-输入比率进行修正，以使色差校正的影响随输入色差信号所代表的色差值的绝对值的减小而增加。
4.根据权利要求1所述的信号处理装置，其中，输出-输入比率计算电路在不进行除法操作的情况下，使用指出辉度信号的输入值和辉度信号的输出值与输入值的比率之间的关系的一张计算表，计算辉度信号的输出-输入比率。
5.根据权利要求1所述的信号处理装置，其中，Y校正电路在不进行除法操作的情况下，使用指出辉度信号的输入值和辉度信号的输出值与输入值的比率之间的关系的一张计算表，计算辉度信号的输出值。
6.一种信号处理方法，包含对输入辉度信号进行Y校正，并且生成输出辉度信号； 计算输出辉度信号与输入辉度信号的比率作为辉度信号输出-输入比率；以及把输入色差信号乘以辉度信号的输出-输入比率，并且生成输出色差信号。
7.—种致使计算机执行信号处理方法的程序，包含 对输入辉度信号进行Y校正，并且生成输出辉度信号；计算作为辉度信号输出-输入比率的输出辉度信号与输入辉度信号的比率；以及把输入色差信号乘以辉度信号的输出-输入比率，并且生成输出色差信号。
全文摘要
本发明涉及一种发信号处理装置，包括γ校正电路，其对输入辉度信号进行γ校正，并且生成输出辉度信号；输出-输入比率计算电路，其计算作为辉度信号输出-输入比率的输出辉度信号与输入辉度信号的比率；以及色差校正电路，其把输入色差信号乘以辉度信号的输出-输入比率，并且生成输出色差信号。因此，通过使用辉度信号的输出-输入比率校正输入色差信号，就γ校正的影响而言，可以生成其中已经执行了色差校正的输出色差信号。
文档编号H04N5/202GK102438155SQ20111023561
公开日2012年5月2日 申请日期2011年8月17日 优先权日2010年8月24日
发明者广田洋一, 池田洁, 滨田敏道 申请人:索尼公司