专利名称：彩色电视的图像处理方法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及使彩色电视的图像鲜明的新的图像处理方法及其图像处理装置。
如图3所示，彩色电视是由电视摄像机将被拍摄体的颜色分解为三原色即红(R)、绿(G)、兰(B)三原色，利用这些原色作成原色信号ER、EG、EB，然后再作成具有表示画面亮度的亮度信号Ey和色相的彩度信息的色信号来进行传送的。也就是说，把亮度信号Ey添加到原色信号(ER、EG、EB)中形成的色信号是色差信号(ER-Ey)、(EG-Ey)、(EB-Ey)，如果将这种色信号发送出去，在收象端再添加一个亮度信号Ey，便可得到原来的原色信号。即(ER-Ey)+Ey＝ER，(EG-Ey)+Ey＝EG，(EB-Ey)+Ey＝EB。
如图4所示，发射的电波由天线接收后，由调谐电路选择所希望的频道并对该电波进行放大，然后再把它变换为中频信号。经中频电路放大的图像中频信号由图像检波电路变换为图像信号。图像信号经放大后传送给显像管，利用电子束扫描把一连串的图像信号组成一幅图像。这时，与图像信号一起传送来的同步信号由同步电路进行分离，控制垂直和水平偏转电路，使电子束扫描的周期和位相与发送端一致。
另外，声音中频信号由声音检波电路变换为声音高频信号，然后再经过调频检波变为声音信号。
为了使由图像检波电路得到的彩色电视信号中的亮度信号对显像管起作用，图像放大电路必须是能将该亮度信号放大到所需要的大小的电路，通常由3～5级放大电路和各种附属电路构成。
为了再现彩色图像，必须把原色信号输给显像管，但是该信号的传送方法有原色驱动方式和色差驱动方式两种。图5是原色驱动方式中原色信号的形成方法和将该信号传给显像管的传送方法。加在显像管各阴极上的原色信号ER、EG、EB是负极性的，直流电压加在各个第1栅极上。
原色信号是由矩阵电路将亮度信号和色差信号混合而形成的。亮度信号Ey和色差信号(ER-y、EG-y、EB-y)输给矩阵电路，从矩阵电路的输出端得到负极性的原色信号(-ER、-EG、-EB)，然后输给彩色显像管的各个阴极。
彩色显像管使受原色信号控制的电子束准确地打在红、绿、兰三色的荧光体上，使其发光而再现彩色图像。彩色显像管的结构如图6所示，基本上由发射电子束的电子枪、使电子束打在指定颜色的荧光体上的颜色识别机构和有规则地涂有红、绿、兰三色荧光体的荧光面等三部分组成，随这三部分结构的不同又可分为若干类，详细情况这里从略。
在彩色显像管中，图像的组合是利用横向扫描(水平扫描)和上下方向扫描(垂直扫描)来完成的，画面顺序地从左上方开始，逐渐向下移动，到达右下方后，再回到左上方。这样，在1秒钟内把分解为525条线的画面组成30帧图像。因此，水平扫描在1秒钟内要重复15750次(525条×32帧)，垂直扫描进行30次。
但是，实际的扫描采用的是隔行扫描，因此，垂直扫描的次数就变成了60次。隔行扫描的方法如图7所示，先以一定间隔粗扫描1、2、3、4……等线条，然后再在上次扫描线之间扫描5、6、7……等线条，用2次垂直扫描完成原来1帧图像的扫描，进行隔行扫描，是把2次传送的扫描线为262.5条的粗画面组成1帧扫描线为525条的画面，所以，尽管每秒像数是30帧，但是，由于是按60帧传送的，所以看上去可以得到无闪烁的画面。
这样，先有的电视在实用上已达到了可以满足要求的技术水平，而在较新的机种中，画面的扫描线数增加为650条或700条，并将信号处理电路数字化，以进一步提高分辨率。此外，作为将来的电视，大视野电视也将向实用化阶段发展。
但是，尽管有上述这些改进和努力，而在人眼的感觉上仍然感到图像的浓淡程度和色调、图像清晰度和图像的层次起伏不够充分，要求进一步提高图像的再现性。
为了适应这一要求，本发明的目的是提供一种彩色电视的图像处理方法及其装置，它可以将被拍摄体的图像浓淡程度和色调再现成人的视觉感到是自然的图像。
下面介绍本发明，本发明的第一部分是关于彩色电视的图像处理方法，其特征是(1)利用从接收到的图像信号中任意像素p的亮度信号值ey中减去前次扫描图像中最暗处S的最暗处亮度信号值eys来求该像素p的基础亮度信号值ep;
(2)。在彩色显像管上再现的像素中，设定最暗处S的亮度信号值es和最亮处H的亮度信号值eh;
(3).利用按上述方法得到的信号值，根据下述《修正公式》进行运算处理，求出与前述像素p对应的目前扫描再现中的像素Q的亮度信号值eq;
(4).利用按上述方法求出的亮度信号eq调整彩色显像管上对应的各像素的亮度。
本发明的第二部分是用作进行上述彩色电视图像处理的装置。
《修正公式》为eq= es+α ( 1 - 10-kep)α - β( eh- es)]]>其中，k、α、β是与对比度调整有关的系数，k和β有如下关系，即k＝γ/(eh-es)，β＝10-γ，γ＝任意系数。
下面，详细说明本发明的组成。
先就本发明彩色电视的图像处理方法的核心即上述《修正公式》进行说明。
上述《修正公式》是将本发明者们先前提出的用于制作印刷图像等复制图像时的格调变换公式应用于亮度图像而发展出来的。
众所周知，利用连续格调的彩色照片等原稿图像制作网点格调的印刷物时，必须把连续格调变换为网点格调，但是格调的变换，在很大程度上依赖于人的经验和直觉，所以，现状是不能有效地制作浓淡程度和色调再现性很好的印刷物。
本发明者们曾提出了使制作印刷物等复制图像的格调变换作业科学的、合理的新的格调变换公式(特愿昭62-148912号、特愿昭63-2590号、特愿昭63-114599号等)，为了帮助理解本发明，下面简要说明该格调变换公式。
在印刷物的制作中，要注意到原稿图像的格调变换的好坏不仅影响网点格调图像即印刷图像的格调的好坏，而且对其色调的好坏也有直接的影响，根据将连续格调的原稿图像上任意标本点的浓度值和与其对应的网点格调图像的印刷图像上标本点的网点大小(网点面积的百分数值)合理地联系起来的格调变换公式，不论在什么情况下，通常都可望得到对人眼视觉具有自然格调和色调的印刷图像。
因此，本发明者们通过求出作为管理点而选定的原稿图像上任意标本点(×)的基础浓度值X(从该标本点的浓度值减去同一图像上最亮点H的浓度值而得到的浓度值)，并且任意选定想得到的网点格调图像(印刷图像)的最亮点H的最小网点的网点面积百分比数值(yh)和最暗点S的最大网点的网点面积百分比数值(ys)，导出了可以确定与原稿图像上的上述标本点(X)对应的网点格调图像(印刷图像)上的标本点(Y)的网点面积百分比数值(y)的下述《格调变换公式》，(详细的推导过程见上述特愿昭各号公报)。
y = yh+α ( 1 - 10-k x)α - β( ys- yh)]]>其中，α是为了输出多个图像而使用的纸等的反射率;β是用于表现复制图像的墨水等媒体的表面反射率;k等于(复制图像浓度域)/(原稿图像浓度域)之比。
下面，介绍利用最普通的制版机械装置即电子色分解装置(析象器)实施上述《格调变换公式》的操作时的要领。
为了制作网点格调图像即印刷图像的原版，也即印刷用原版，可以利用印刷业界所熟知的现有的系统，把上述《格调变换公式》引入市售的电子色分解装置(彩色析象器、总析象器)等的色分解和加网机构来实现。
也就是说，众所周知的现有的系统是用小光斑照射连续格调图像即原稿图像，用光电管(或光电倍增管)接收其反射光或透射光(图像信息信号)，把光的强弱变换为电压的强弱，利用计算机对所得到的图像信息电信号(电气值)进行所希望的整理和加工，根据计算机输出的经过加工的图像信息电信号(电压值)控制曝光光源的光，然后把光斑投射到未曝光的胶片上，制作形成网点的印刷原版。在上述众所周知的现有系统中，可以把能利用上述《格调变换公式》将连续格调的图像信息电信号加工成网点格调的图像信息电信号的软件引入用于整理和加工原稿图像的图像信息及图像信息电信号的计算机。
只要将用作光电扫描的光斑顺序分割成点，并使曝光部分与此同步，便可很容易地得到具有网点格调图像的印刷原版，而它的标本点(Y)的网点面积百分比数值等于由上述《格调变换公式》导出的网点面积百分比数值(y)。
上述《格调变换公式》不仅适用于印刷图像的制作，而且也可用于喷墨记录、热复印记录(溶融型感热式复印、升华色素感热式复印)和数字式复印记录等。也就是说，在通过改变微小像素本身的浓度来表现复制图像的格调的彩色升华色素感热式复印记录中、在利用网点等圆点的大小改变像素的复盖率来表现复制图像的格调的印刷中、在喷墨记录和溶融型感热式复印记录中和利用大小一定的圆点的排列及疏密改变像素的复盖率来表现复制图像的格调的数字式复印、喷墨记录及溶融型感热式复印记录中，上述《格调变换公式》都可以用来控制它们的记录部分。
本发明者们确认用这种微小的像素再现的复制图像特别是彩色复制图像的格调控制技术，可以应用于用微小像素再现由光的三原色即红、绿、兰三色光得到的彩色图像的彩色电视的格调控制，从而得到了本发明的彩色电视的图像处理方法及其装置。
这时，适用于印刷图像等复制图像的上述《格调变换公式》中的各个参数，对于彩色电视，分别对应于如下一些数值。
也就是说，上述《格调变换公式》中的x，对应的是被拍摄体图像的任意像素(彩色显像管上总像素数367500个中的一个)p修正前的基础亮度信号值，即从该图像的任意像素p修正前的亮度信号值ey减去该图像最暗处S修正前的亮度信号值eys而得到的亮度信号值eP。
另外，y对应的是彩色显像管上(现在扫描中的图像)与上述像素p对应的像素Q修正后的亮度信号值eq。
yh对应的是彩色显像管上的像素中对最暗处S设定的亮度信号值es，而ys对应的是彩色显像管上的像素中对最亮处H设定的亮度信号值eh。
k、α、β分别是与再现图像的对比度调整有关的系数。其中，系数α可以设定为1，但也可以设定为其它数值。
根据这些关系将上述《格调变换公式》改写为用于彩色电视图像的形式，则可得下列《修正公式》，即
eq= es+α ( 1 - 10-kep)1 - β( eh- es)]]>其中，各个参量如前所述，系统α设定为1。
这时，参照图7可以说明，被拍摄体图像最暗处S修正前的高度信号值eys、以及对彩色显像管上修正后最暗处S设定的亮度信号值es和对最亮处H设定的亮度信号值eh可以方便地使用正在扫描中的画面的前一帧画面(即1/30秒前的画面)上的数值。当然，不言而喻，对于上述es和eh的数值也可以使用修正前的数值或任意设定。在本发明中，所谓“修正前”指的是利用上述《修正公式》处理之前，所谓“修正后”指的是利用上述《修正公式》处理之后。
利用这样得到的修正后的各像素的亮度信号值eq，便可随时调整彩色显像管上各像素的亮度。
因此，本发明的特征是设有将各像素的亮度信号变为数字信号的A/D转换电路、与前次扫描图像(修正前)有关的前次图像亮度信号累积电路、最暗处亮度信号检测电路、与前次扫描图像(修正后)有关的修正亮度信号累积电路和修正后最明处及最暗处亮度信号检测电路，并具有将该检测电路的检测信号作为输入信号的亮度信号修正值运算处理装置、将该运算处理装置的运算结果变为模拟信号的D/A转换电路和利用该D/A转换电路的输出信号对彩色显像管的各像素进行亮度调整的亮度调整电路。
本发明的彩色电视的图像处理方法及其装置，从接收到的图像信号中任意像素p的修正前的亮度信号值ey减去前次扫描图像中最暗处S修正前的亮度信号值eys，求出基础亮度信号值ep，从彩色显像管上再现的前次扫描图像的像素中检测最暗处S的亮度信号值es和最亮处H的亮度信号值eh，利用这些信号值，根据下列《修正公式》eq= es+α ( 1 - 10-kep)1 - β( eh- es)]]>对与上述像素p对应的现在扫描中的像素Q的亮度信号值eq进行运算处理，求出各像素修正过的亮度信号值eq，利用该亮度信号对彩色显像管上对应的各像素进行亮度调整。
下面，参照附图，说明本发明的实施例，但是本发明并不只限于这一实施例。
图1是本发明的实施例，图1(a)是适用于原色驱动方式的本发明的实施例，图1(b)是适用于色差驱动方式的本发明的实施例，图2是图1(a)和图1(b)中亮度信号处理装置的详细图。
在图1(a)和(b)中，1是彩色显像管，2是亮度信号处理装置，3、3′3″分别是R(红)、G(绿)、B(兰)的图像输出电路，4、4′、4″分别是R-Q解调电路、G-Q解调电路、B-Q解调电路。5是三级放大的第3图像放大电路，6是第2图像放大电路，7是第1图像放大电路，8是亮度调整电路，9是第2带通放大电路。
下面，参照
适用图1(a)的原色驱动方式的本发明的动作。利用R-Q解调电路4、G-Q解调电路4′和B-Q解调电路4″，从第3图像放大电路5输出的亮度信号EQ(它与用前面的《修正公式》求出的eq对应)和第2带通放大电路9输出的原色信号可以得到色差信号ER-EQ、EG-EQ和EB-EQ，然后将这些亮度信号和色差信号在下一级矩阵电路即图像输出电路3、3′、3″进行加法运算，便可得到红、绿、兰的三个原色信号ER、EG、EB。最后将这三个原色信号ER、EG、EB加到彩色显像管对应的阴极上。
接收到的亮度信号经第1图像放大电路7放大后，作为修正前的亮度信号Ey检测出来，输给下一级第2图像放大电路6，同时也输给亮度信号处理装置2。
这里，亮度信号Ey与被拍摄体的亮度对应。另外，第3图像放大电路5的输出信号作为彩色显像管上再现的像素的亮度反馈给亮度信号处理装置2。该亮度信号处理装置2根据上述《修正公式》对各像素修正过的亮度信号值eq进行运算。
由运算结果求得的修正亮度信号值eq通过亮度调整电路8加到第2图像放大电路6的晶体三极管的基极上。
这是为了通过亮度调整而不破坏白色平衡而使彩色显像管的三个阴极上加的电压以相同的比例变化和以小的电压变化进行调整所采取的措施。
当第2图像放大电路6的晶体三极管的基极电压变化时，通过第3图像放大电路5直流耦合到彩色显像管上，该基极电压的变化就会使显像管的阴极电压发生变化，从而可对彩色显像管上各像素的亮度进行调整。
其他部分的电路动作与先有装置的动作相同，此处从略。
下面，参照图2进一步详细说明亮度信号处理装置2。
图2中，10是将模拟信号变换为数字信号的A/D转换电路，11是将前次扫描图像的各像素的亮度信号进行累积的前次图像亮度信号累积电路，12是从该前次图像亮度信号累积电路11的累积内容中检测出最暗处亮度信号eys输给下一级的最暗处亮度信号检测电路，13是亮度信号修正值运算处理电路，利用多个CpU进行并行处理。14是将运算处理后给出的前次扫描图像(前次扫描时修正过的)各像素的修正亮度信号进行累积的修正图像亮度信号累积电路，15是从上述前次扫描图像的修正亮度信号累积电路14的累积内容中检测出最亮处的亮度信号eh和最暗处的亮度信号es的最亮处及最暗处亮度信号检测电路，16是将数字信号变换为模拟信号的D/A转换电路。
随接收到的各像素而变化的修正前的亮度信号Ey，经第1图像放大电路7检测出后，由A/D转换电路10变换为数字化信号ey，由前次图像亮度信号累积电路11进行累积保持，同时输给亮度信号修正值运算处理装置13。由于亮度信号修正值运算处理装置13将多个CPU并联连接进行并行处理，所以，可使各像素的处理不会延迟。一次扫描结束，形成1帧图像时，立刻由检测电路12从该图像中检测出最暗处的亮度信号eys，并输给次级亮度信号修正值运算处理装置13。在亮度信号修正值运算处理装置13中，前次扫描运算处理过的修正亮度信号eq(图中用EQ表示)在修正图像亮度信号累积电路14中进行累积保持，并立刻由最亮处及最暗处亮度信号检测电路15检测出由前次扫描形成的该前次扫描图像修正过的最亮处的亮度信号eh和最暗处的亮度信号es后，再反馈给亮度信号修正值运算处理装置13。
在亮度信号修正值运算处理装置13中，对接收到的图像信号中任意像素p的亮度信号值ey与前次图像中最暗处S修正前的亮度信号eys进行减法运算，求出亮度信号值ep。然后，利用反馈回来的修正过的最亮处和最暗处的亮度信号值eh、es，根据下列《修正公式》eq= es+( 1 - 10-kep)1 - β( eh- es)]]>高速度地运算亮度信号eq的修正值。
这样求出的eq就是随时对像素进行修正的亮度信号。
修正过的亮度信号eq，为了作为再次扫描的数据而输给次级修正图像亮度信号累积电路11，同时由D/A转换电路16变换为模拟信号，然后，通过亮度调整电路8加到第2图像放大电路6的晶体三极管的基极上。由此来使彩色显像管的阴极电压发生变化，从而将彩色显像管上的各像素的亮度信号调整为修正过的数值。结果，便可得到彩色图像的格调对人眼的视觉是自然而清晰的图像。
本实施例是以将原色信号加到彩色显像管上的方式而采用原色驱动方式为例进行说明的，但是并不只限于这种情况，当然也适用于图1(b)所示的色差驱动方式。这时，将修正过的亮度信号EQ加在彩色显像管的阴极上，并可将色差信号ER-EQ、EG-EQ和EB-EQ分别加到第1栅极上。此外，其他信号处理和图1(a)所示的原色驱动方式的情况相同。
如上所述，本发明是将在格调再现性很好的彩色印刷图像等复制图像的制作中开发的格调调整技术，应用于利用光的三原色即红、绿、兰三色光再现彩色图像的彩色电视的格调控制，而对彩色显像管上各像素的亮度进行调整的方法及其装置。结果，可将被拍摄体的图像的格调和色调再现成对人眼视觉是自然的图像，从而可以得到高质量的彩色电视图像。
图1是本发明的实施例，图1(a)是适用于原色驱动方式的本发明的实施例，图1(b)是适用于色差驱动方式的本发明的实施例。图2是图1中的亮度信号处理装置的详细图。图3是彩色电视传送图像系统的概略图，图4是彩色电视接收系统的框图，图5是原色驱动方式的概略图，图6是阴罩式彩色显像管的基本结构，图7是组成图像的扫描图。
权利要求
1.彩色电视的图像处理方法，其特征在于(1).从接收到的图像信号中任意像素P的亮度信号值Oy减去前次扫描图像中最暗处S的最暗处亮度信号值eys来求该像素P的基础高度信号值ep；(2).在彩色显像管上再现的像素中，设定最暗处S的亮度信号值es和最亮处H的亮度信号值eh；(3).利用按上述方法得到的信号值，根据下述《修正公式》进行运算处理，求出与上述像素P对应的现在扫描再现中的像素Q的亮度信号值eq；(4).利用按上述方法求出的亮度信号eq调整彩色显像管上对应的的各像素的亮度。《修正公式》为eq= es+α ( 1 - 10-kep)α - β( eh- es)]]>其中，k、α、β分别是与对比度调整有关的系数，k和β有如下关系，即R=r/(eh-cs)，β=10-r，r=任意系数。
2.按权利要求1所述的彩色电视的图像处理方法，其特征在于从彩色显像管上再现的前次扫描图像中的像素中，检测并设定最暗处S的亮度信号值es和最亮处H的亮度信号值eh。
3.按权利要求1所述的彩色电视的图像处理方法，其特征在于从彩色显像管上再现的先前的前次扫描图像使用的接收信号中的像素中，检测并设定最暗处S的亮度信号值es和最亮处H的亮度信号值eh。
4.按权利要求1所述的彩色电视的图像处理方法，其特征是任意设定最暗处S的亮度信号值es和最亮处H的亮度信号值eh。
5.彩色电视的图像处理装置，具有利用接收图像中的亮度信号和色差信号检测原色信号的矩阵电路和将该矩阵电路的输出信号输给彩色显像管的装置，其特征在于设有亮度信号处理装置和亮度调整电路，所述亮度信号处理装置用来计算与接收到的图像信号中任意的像素p对应的正在扫描再现中的像素Q的亮度信号值;所述亮度调整电路根据该亮度信号处理装置输出的信号对彩色显像管的各像素的亮度进行调整。
6.按权利要求5所述的彩色电视的图像处理装置，其特征在于上述亮度信号处理装置是由A/D转换电路、前次图像亮度信号累积电路、最暗处亮度信号检测电路、修正图像亮度信号累积电路、最亮处及最暗处亮度信号检测电路、亮度信号修正值运算处理装置、D/A转换电路和亮度调整电路构成的。其中，A/D转换电路将接收图像中的亮度信号变为数字化信号;前次图像亮度信号累积电路将前次扫描图像的各像素的亮度信号累积起来;最暗处亮度信号检测电路从该累积电路的累积内容中检测出最暗处的亮度信号值eys;修正图像亮度信号累积电路将经过运算处理后输出的前次扫描图像的各像素的修正亮度信号累积起来;最亮处及最暗处亮度信号检测电路从该累积电路的累积内容中检测出最亮处的亮度信号值eh和最暗处的亮度信号值es;亮度信号修正值运算处理装置从接收图像中任意的像素p的亮度信号值ey中减去上述亮度信号eys，求出基础亮度信号值ep，并根据下述《修正公式》计算修正过的正在扫描再现中的亮度信号值eq;D/A转换电路将该运算处理装置的输出信号eq变换为模拟信号;亮度调整电路根据该D/A转换电路的输出信号对彩色显像管的各像素的亮度进行调整。《修正公式》为eq= es+α ( 1 - 10-kep)α - β( eh- es)]]>其中，k、α、β分别是与对比度调整有关的系数，k和β有如下关系，即k＝r/(eh-es)，β＝10-r，r＝任意系数。
全文摘要
彩色电视的图像处理方法及装置，从接收的图像信号的任意像素p的修正前亮度信号值中减去前次扫描中最暗处修正前的亮度信号值，求出基础亮度信号值，从再现的前次扫描图像中检测最暗处的亮度信号值和最亮处的亮度信号值，利用这些信号，根据本发明的修正公式对与上述像素p对应的像素Q的亮度信号值进行运算处理，利用由此求出的亮度信号值对显像管上对应的像素进行亮度调整，可再现人视觉感到自然的被拍摄体的浓淡程度和色调。
文档编号H04N9/68GK1048137SQ8910408
公开日1990年12月26日 申请日期1989年6月15日 优先权日1989年6月15日
发明者沼倉孝, 沼倉严 申请人:株式会社亚玛托亚商会