专利名称：灰度校正器的制作方法
技术领域：
本发明与一种灰度校正器有关，这种校正器用来校正电视机、磁带录象机、摄象机、录象盘中电视信号的灰度。
这些年来，为了提供满足彩色电视机尺寸增大和图象质量改善所要求的更为清晰的图象，或者更具体些说，为了增大阴极射线管(crt)上图象的动态范围，采用了将电视信号通过一个非线性放大器来校正电视信号灰度的方法。在这方面，灰度校正器起着非常重要的作用。
图4为在本发明以前提出的灰度校正器的方框图。在图4中，标号1所标记的a/d变换器用来将输入的亮度信号变换成数字值。标号2所标记的直方图存储器用来取得输入亮度信号的亮度分布。通常，亮度电平作为存储器2的地址输入，而频数则作为存储器2的数据输入。标号3所标记的直方图运算电路用来从直方图存储器2的数据中计算出诸如输入亮度信号的均值、众数、最小值、最大值、离差系统、亮区、暗区等直方图特征，再从这些所确定的值计算出包括限制电平、附加值、累加起始亮度电平、累加终止亮度电平、最大亮度电平等控制值，然后将这些控制值输出到限幅/加法电路5、累加控制寄存电路6和归一化控制寄存电路7。限幅/加法电路5对直方图的数据进行处理。也就是说，根据从直方图运算电路3送来的数据，限幅/加法电路5对直方图的数据加以限制，使数据不超过一定电平，然后进行加法运算。通常，限幅/加法电路5所执行的数据处理通过对该地址访问一次完成。在确定累积直方图时开始累加和停止累加的累加超始和终止的亮度是平从直方图运算电路3加到累加控制寄存电路6，而由累加控制寄存电路6控制直方图累加电路8。
直方图累加电路8根据来自累加控制寄存电路6的控制信号对从直方图存储器2输入的经处理的数据进行累加，标号9所标记的累积直方图存储器用来存储直方图累加电路8所产生的累加结果。通常，亮度电平作为存储器9的地址输入，而频数则作为存储器9的数据输入。在对累积直方图的数据进行归一化处理从而产生一个查找表的过程中，经归一化后的输出亮度信号的最大亮度电平从直方图运算电路3加到归一化控制寄存电路7，归一化控制寄存电路7按照最大亮度电平的值来控制归一化系数。标号10所标记的查找表运算电路按照归一化控制寄存电路7的输出对累积直方图存储器9的数据进行归一化处理。标号11所标记的查找表存储器中存储了经查找表运算电路10归一化了的数据。通常，输入信号的亮度电平作为存储顺11的地址输入，而经归一化的数据则作为存储器11的数据输入。标号12所标记的定时控制电路产生对各存储器进行各种操作和控制的时序信号。标号13所标记的d/a变换器将经用查找表校正的输出数据变换成模拟值。
下面将说明具有上述结构的灰度校正器的工作情况。图5a至5f分别示出了各部分的工作波形。
首先，输入亮度信号9输入到a/d变换器1，被变换数字值，作为一个经变换的输入亮度信号6输出。这经变换的输入亮工信号6取作为直方图存储器2的一个存储器地址，而在这个地址上的数据则由限幅/加法电路5加以处理。通过这个操作，在一个垂直扫描的时间内就可以获得输入亮度信号α的直方图分布，如图5a所示。
接着，存有直方图分布的直方图存储器2的数据由直方图运算电路3读出，直方图运算电路3计算出输入亮度信号的均值、从数、最小值、最大值、离散系数、亮区、暗区等。直方图运算电路3还从这些结果中确定出包括限幅电平、附加值、累加计算起始亮度电平、累加计数终止亮度电平、归一化后的最大亮度电平等等在内的控制值，再将这些被确定的数据传送给限幅/加法电路5、累加控制寄存电路6和归一化控制寄存电路7。
此后，限幅/加法电路5从直方图存储器2读出数据，根据从直方图运算电路3输入的各个数据对读出的各数据进行限幅处理(图5b)和加法这样的运算，然后，将结果(即经校正的直方图的数据c)馈给直方图累加电路8(见图5c)。在附加值是固定的情况下，通过累积相加得到的曲线在附加值较大时接近线性，而在附加值较小时则趋近直方图的平坦过程(见图5c、5d)。
根据从累加控制寄存电路6输入的累加起始亮度电平和累加终止亮度电平，直方图累加电路8从处在累加起始和终止亮度电平之间范围内的经校正直方图数据c中计算出累积直方图数据f，而后将这计算结果输入累积直方图存储器9存储。
然后，查找表运算电路10从累积直方图存储器9读出累积直方图数据，确定出一个归一化系数，使得累积直方图数据的最大值成为从归一化控制寄存电路7输入的最大输出亮度电平h。查找表运算电路10用所确定的归一化系数对全部累积直方图数据g执行归一化操作后，将结果之输入查找表存储器11存储。如果最大输出亮度电平得到控制，那末就能执行诸如自动对比度控制(acl)或者自动亮度控制(abl)那样的操作。这种操作示于图5e。
此后，用经变换的输入亮度信号b作为地址读出在查找表存储器11中的相应数据，而这读出的数据就作为经校正的输出亮度信号j输出。图5f示出了经校正的输出亮度信号j的直方图。d/a变换器13将输入的经校正的输出亮度信号j变换成模拟信号k输出。
定时控制电路12控制各电路的操作，使得各部件的操作按上述定时执行。例如，参见本发明申请人所申请的“灰度校正器”，日本专利申请no.(hei)1-265393(jp-a-3-126，377)。该专利申请所提出的灰度校正器型式与图4所示的上述校正器相同，可以十分有效地对高亮度电平信号和中亮度电平信号以及黑边信号进行灰度校正，还可以有效地实现较高保真度和较高对比度的灰度校正，同时又不超出动态范围。这些灰度校正器如上所述是通过下列处理来实现的将直方图的数据加上或减去预选值，对于值高于或低于一个一定值的用预选值代替，从而使直方图平坦化处理的效果达到最佳，然后再控制要进行累加的直方图数据的范围或控制归一化的数据的最大值。在原先那个专利申请的一个具体实例中，直方图运算电路包括一个从直方图存储器的数据中计算出输入亮度信号均值的平均亮度电平计算电路，一个检测众数的亮度电平众数检测电路，最大值和最小值检测电路，一个从直方图存储器的数据中计算出离散(标准离差)系数，和一个计算亮区和暗区的计算电路。采用了这些电路，直方图运算电路就可以进一步计算出一些控制值，如限制电平、累加超始/终止亮度电平等等。输入亮度信号的均值用直方图存储器数据通过下列方程(1)算出。
平均值＝∑输入亮度电平×直方图值÷象元总数……(1)众数为与直方图数据取最大值相应的输入亮度信号电平。检测电路可检测的最大值为与直方图分布的上限相应的输入亮度电平，而所检测的最小值为与直方图分布的下限相应的输入亮度电平。暗区是指输入信号亮度电平在一个例如从直方图分布。至40%的亮度范围内的象元，而亮区是指输入信号亮度电平在一个例如直方图分布60%以上的亮度范围内的象元。离散系数可以用计算标准离差那样的方法来计算，或者简便一些，用下列方程(2)来计算。
离散系数＝(直方图最大值-最小值)×常数÷最大值……(2)图4所示的灰度校正器的直方图运算电路3的结构和功能基本上与刚才说明的先前电路相同。
然而，在以上各种灰度校正器中，由于所要检测的直方图最小值是一个从一个垂直扫描时间间隔内得到的直方图中检测出来的瞬时值，因此就存在一个问题如果在电视信号中含有许多噪声，那末所检测的最小值就有很大的离散性，结果就会导致校正后的输出亮度信号上下波动。与直方图的其它特征相比，最小值对校正后的输出亮度信号的影响更为显著。
本发明的目的是解决在先前的校正器中所遇到的上述问题，推出一种能进行平稳校正的灰度校正器，使得所要检测的最小值不受噪声之类的影响。本发明还推出一种可立即随电视景象变化而无滞后的灰度校正器。
按照本发明所推出的一种灰度校正器包括一个用来存储电视亮度信号直方图的直方图存储器，一个与直方图存储器连接、用来从存储在直方图存储器中的数据提取直方图特征的直方图运算电路，一个与直方图运算电路的输出端连接、用来处理直方图存储器的数据的限幅/加法电路，一个累加控制寄存电路和一个归一化控制寄存电路(这两个电路都与直方图运算电路的输出端连接)，一个与直方图存储器和累加控制寄存电路连接、用来对经处理的直方图存储器数据进行累积相加的直方图累加电路，一个用来存储累积相加结果的累积直方图存储器，一个与累积直方图存储器和归一化控制寄存电路连接、用来对累积直方图存储器的数据进行归一化的查找表运算电路，和一个用来存储归一化结果的查找表存储器。其中的直方图运算电路有一个检测直方图的最小值的电路，这个最8小值检测电路有一个从输入电视信号中检测信噪比(s/n)的电路和一个与s/n检测电路和直方图存储器输出端连接的削波电路，削波电路的削波电平由s/n检测电路的输出加以控制。
用了以上结构，就能防止由于电视信号中存在的噪声而引起所要检测的最小值有大的变动。结果，就能得到一种性能优越的灰度校正器，用了这种样正器，校正后的输出信号不会上下波动。
本发明的另一个特点是本发明的直方图运算电路含有一个检则电视景象变化的电路、一个递归滤波电路、和一个根据电视景象变化检测电路的输出控制递归滤波电路反馈系数的电路。因此，可以根据景象变化的程度大大地抑制所要检测的值的变化(这种变化可以是由噪声之类引起的)。结果，就能够得到一种可以进行平稳校正的性能优越的灰度校正器。
本发明还有一个特点，本发明的直方图运算电路含有一个检测电视景象变化的电路、一个递归滤器、和一个根据电视景象变化检测电路的输出或者将递归滤波电路的输入信号输出或者将递归滤波电路的输出信号输出的选择电路。因此，当电视景象突然变化时，就能避免由于递归滤波电路而引起的响应滞后。结果，就能得到一种能适应电视景象变化进行灰度校正的性能优越的灰度校正器。
采用上述各种本发明的结构，可以获得如下效果。通过检测输入电视信号的信噪比和根据信噪比的电平或幅度改变检测最小值的削波电路的削波电平可以防止所检测的值的变化。此外，通过附加一个递归滤波电路和根据电视景象的变化程度改变该递归滤波电路的反馈系数可以抑制所检测的最小值的变化从而进行平稳的校正。再有，在电视景象突然改变时，通过将一个瞬时值直接输出而不经由递归滤波电路可以避免响应滞后。
图1为本发明一个实例的实质性部分的方框图。
图2为本发明另一个实例的实质性部分的方框图。
图3为本发明再一个实例的实质性部分的方框图。
图4为一个灰度校正器的方框图。
图5a至5f为说明图4所示灰度校正器工作情况的波形图。
图4所示的直方图运算电路3的输出信号e表示了一些诸如限幅电平、附加值、累加起始/终止亮度电平那样的控制值的信号。这些控制值也是由运算电路3根据在电路3中计算或检测得的诸如均值、众数、最小值等直方图特征计算出来的。图1至图3的虚线方框内的电路用来栓测直方图的最小值，这些电路分别安装在相应的直方图运算电路3内。各最小值检测电路都是用来对电路3的输出信号e加以控制的。
实例1图1示出了本发明的一个实例的主要部分。标号2所标记的是一个直方图存储器，它与在常用的灰度校正器中所使用的相同。标号50所标记的是一个检测电视信号中的噪声电平的信噪比检测电路。标号51所标记的是一个削波电路，这个削波电路将不高于一定值的频数削去，使得该频数在削波后的值为零。
现在对上述结构的工作情况加以说明。首先，电视信号中的噪声电平由s/n检测电路50检测。然后，削波电路51的削波电平根据s/n检测电路50的输出电平加以改变。具体些说，含有噪声多，则削波电平高，而含有噪声少，则削波电平低。
按照如上所述的本发明的这个实例，由于有了s/n检测电路50和与s/n检测电路50连接、削波电平由s/n检测电睡50的输出控制的削波电路51，就能防止由电视信号中的噪声引起的检测的最小值的较大变化。结果，就能得到一种使校正后的输出信号没有上下波动的灰度校正器。
实例2图2示出了本发明的另一个实例。图中，标号2和标号51所标记的是一个直方图存储器和一个削波电路，它们分别与图1中所示的相同。标号52所标记的是一个检测电视景象变化程度的电视景象变化检测电路。标号53所标记的是一个加法器，而标号54所标记的是一个将反馈数据乘以加权因子k的xk电路。加法器53和xk电路54构成了一个递归滤波电路。
现在对以上结构的工作情况加以说明。首先，削波电路51将不高于一定电平的频数削为零，而削波电路51的输出信号接到递归滤波电路。然后，由电视景象变化检测电路52(或者说按照电视景象变化程度)将递归滤波电路反馈系数的加权因子k控制到处在使所要检测的最小值不会上下波动的范围内的最佳值。具体些说，当电视景象变化较小时，k取较大的值。
按照上述本发明的这个实例，由于有了电视景象变化检测电路52、加法器53、和反馈系数由电视景象变化检测电路52的输出控制的xk电路54，就能大大地抑制由噪声之类引起的所要检测的值的变化。结果，就可以进行平稳的灰度校正。
实例3图3示出了本发明的又一个实例。图中，标号2、51、52、53和54所标记的分别是直方图存储器、削波电路、电视景象变化检测电路、以及加法器和xk电路，它们都与在图2中所示的相同。标号55所标记的是一个2输入/1输出的选择电路。这个选择电路根据电视景象变化检测电路52的输出选择削波电路51的输出或递归滤波电路的输出作为输出。
现在对以上结构的工作情况加以说明。首先，削波电路51将不高于一定电平的频数削为零，而削波电路51的输出端是接到递归滤波电路上的。然后，选择电路55在一般情况下选择递归滤波电路的输出，而在电视景象突然改变时则选择削波电路51的输出。
按照上述本发明的这个实例，由于有了电视景象变化检测电路52、加法器53、xk电路54、和由电视景象变化检测电路52的输出控制的选择电路55，就能避免在电视景象突然改变时由递归滤波电路引起的响应滞后。结果，就能进行适应电视景象改变的平稳的灰度校正。
权利要求
1.一种灰度校正器，它包括一个直方图存储器，用来存储电视亮度信号的直方图；一个直方图运算电路，该电路接到直方图存储器，用来从存储在直方图存储器内的数据中提取直方图的特征；一个限幅/加法电路，该电路接到直方图运算电路的输出端，用来处理直方图存储器的数据；一个累加控制寄存电路和一个归一化控制寄存电路，这二个电路都接到直方图运算电路的输出端；一个直方图累加电路，该电路接到直方图存储器和累加控制寄存电路，用来对经处理的直方图存储器的数据进行累积相加；一个累积直方图存储器，用来存储累积相加的结果；一个查找表运算电路，该电路接到累积直方图存储器和归一化控制寄存电路，用来对累积直方图存储器的数据进行归一化；以及一个查找表存储器，用来存储归一化结果，其中的直方图运算电路有一个检测直方图的最小值的电路，所述灰度校正器的特征是该最小值检测电路包括一个从输入电视信号中检测信噪比的电路，一个接到信噪比检测电路的输出端和直方图存储器输出端的削波电路的输出端和直方图存储器输出端的削波电路，削波电路的削波电平由信噪比检测电路的输出控制。
2.一种灰度校正器，它包括一个直方图存储器，用来存储电视亮度信号的直方图;一个直方图运算电路，该电路接到直方图存储器，用来从存储在直方图存储器内的数据中提取直方图的特征;一个限幅/加法电路，该电路接到直方图运算电路的输出端，用来处理直方图存储器的数据;一个累加控制寄存电路和一个归一化控制寄存电路，这两个电路都接到直方图运算电路的输出端;一个直方图累加电路，该电路接到直方图存储器和累加控制寄存电路，用来对经处理的直方图存储器的数据进行累积相加;一个累积直方图存储器，用来存储累积相加的结果;一个查找表运算电路，该电路接到累积直方图存储器和归一化控制寄存电路，用来对累积直方图存储器的数据进行归一化;以及一个查找表存储器，用来存储归一化结果，所述灰度校正器的特征是直方图运算电路有一个栓测直方图最小值的电路，这个最小值检测电路包括一个接到一个削波电路上用来检测电视景象变化的电路、一个由一个加法器和一个进行乘以一定系数k处理的电路组成的递归滤波电路、和一个用电视景象变化检测电路的输出控制递归滤波电路中xk电路的电路。
3.一种灰度校正器，它包括一个直方图存储器，用来存储电视亮度信号的直方图;一个直方图运算电路，该电路接到直方图存储器，用来从存储在直方图存储器内的数据中提取直方图的特征;一个限幅/加法电路，该电路接到直方图运算电路的输出端，用来对直方图存储器的数据进行处理;一个累加控制寄存电路和一个归一化控制寄存电路，这两个电路都接到直方图运算电路的输出端;一个直方图累加电路，该电路接到直方图存储器和累加控制寄存电路，用来对经处理的直方图存储器的数据进行累积相加;一个累积直方图存储器，用来存储累积相加的结果;一个查找表运算电路，该电路接到累积直方图存储器和归一化控制寄存电路，用来对累积直方图存储器的数据进行归一化;以及一个查找表存储器，用来存储归一化的结果，所述灰度校正器的特征是直方图运算电路有一个检测直方图的最小值的电路，这个最小值检测电路包括一个接到一个削波电路上用来检测电视景象变化的电路、一个由一个加法器和一个进行乘以一定系数k处理的电路组成的递归滤波电路、和一个根据电视景象变化检测电路的输出选择递归滤波电路的输出或选择削波电路的输出的2输入/1输出选择电路。
全文摘要
用于电视接收机中的灰度校正器有一个削波电路接到直方图存储器的输出端，削波电路的削波电平受s/n检测电路的输出控制。因此在检测最小值时就能够防止由噪声之类引起的所检测值发生大的波动，在削波电路的输出端接了一个电视景象变化检测电路和一个递归滤波电路后，就能进行平稳的灰度校正而不受噪声的影响。如果再加接由电视景象变化检测电路输出控制的选择器，就能进行能快速响应电视景象变化的灰度校正。
文档编号g06t5/40gk1064578sq9210114
公开日1992年9月16日 申请日期1992年2月27日 优先权日1991年2月27日
发明者辻敏昭, 影山敦久 申请人:松下电器产业株式会社