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    关 键 词:
    视频 显示装置
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    摘要
    申请专利号:

    CN201180066390.7

    申请日:

    2011.11.29

    公开号:

    CN103380451A

    公开日:

    2013.10.30

    当前法律状态:

    授权

    有效性:

    有权

    法律详情: 授权|||实质审查的生效IPC(主分类):G09G 5/02申请日:20111129|||公开
    IPC分类号: G09G5/02; G09G3/20; G09G5/00 主分类号: G09G5/02
    申请人: 夏普株式会社
    发明人: 能年智治; 神田贵史; 藤根俊之
    地址: 日本大阪府
    优先权: 2011.01.31 JP 2011-017710; 2011.04.01 JP 2011-081389
    专利代理机构: 上海专利商标事务所有限公司 31100 代理人: 李玲
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201180066390.7

    授权公告号:

    103380451B||||||

    法律状态公告日:

    2014.09.10|||2013.11.27|||2013.10.30

    法律状态类型:

    授权|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明通过进行增强处理、即关注视频信号的颜色的亮度,对较亮的颜色进一步强调及突出并进行显示,从而能够以更符合人类视觉特性的状态、提高视频质量。直方图生成部(2)对输入视频信号的一帧中的各像素计算出像素的规定特征量、以及该像素所能取的最大特征量。然后对每个像素计算出该像素的特征量与最大特征量之比、以作为颜色亮度的指标值,并对与指标值相对应的像素的像素数进行累加,从而生成直方图。增强处理部(3)对由直方图生成部(2)生成的直方图中的指标值在规定阈值以上的像素的像素值、适用增益,来进行增强。特征量是在CIELAB色空间中规定的亮度L*。另外,特征量也可以是像素的RGB数据中、具有最大灰度值的数据,或者也可以是像素的亮度值Y。

    权利要求书

    权利要求书
    1.  一种视频显示装置,基于输入视频信号的特征量来对该输入视频信号进行增强并进行显示,其特征在于,具有:
    直方图生成部,该直方图生成部生成所述输入视频信号的特征量的直方图;以及
    增强处理部,该增强处理部将由该直方图生成部生成的直方图中规定范围的上部分区域作为发光色,并对该发光色的像素值进行增强。

    2.  如权利要求1所述的视频显示装置,其特征在于,
    所述直方图生成部对输入视频信号的一帧中的各像素计算出像素的所述特征量、以及该像素能取到的最大所述特征量,并对各像素计算出该像素的特征量与最大所述特征量之比,以作为颜色亮度的指标值,再对与所述指标值相对应的像素的像素数进行累加、生成直方图,
    所述增强处理部将由所述直方图生成部生成的直方图中、所述指标值在规定阈值以上的像素作为所述上部分区域,并通过对该上部分区域的像素值进行增益放大来进行增强。

    3.  如权利要求2所述的视频显示装置,其特征在于,
    若所述增强处理部将所述规定的阈值设为thresh,将所述直方图的所述指标值的平均值设为A,将标准偏差设为σ,则所述阈值thresh由下式来决定:
    thresh=A+Nσ(N为常数)。

    4.  如权利要求2或3所述的视频显示装置,其特征在于,
    所述增强处理部对输入视频信号的一帧的像素的亮度值的对数平均进行幂运算,来计算出几何平均值,在所计算出的几何平均值小于规定值的情况下,通过所述增益放大来进行增强。

    5.  如权利要求4所述的视频显示装置,其特征在于,
    所述增强处理部设定比所述几何平均值的所述规定值要小的第2规定值,并在所述规定值到所述第2规定值为止的区域内、使得用作所述增强的增益从所述规定值向所述第2规定值缓缓增大,而在所述几何平均值小于第2规定值的区域,使所述增益一定。

    6.  如权利要求2至5中任一项所述的视频显示装置,其特征在于,
    还具有压缩增益处理部,该压缩增益处理部在所述增强处理部对规定阈值以上的像素进行增强处理后,统一对经过增强处理后的一帧的所有像素进行增益缩小。

    7.  如权利要求6所述的视频显示装置,其特征在于,
    所述增强处理部在对所述阈值以上的像素进行增强时,从具有所述直方图的最高特征量的像素向低特征量方向对像素数进行累加,并进行增益放大,该增益放大使总像素数的第M%(M为规定值)的像素以能显示的最大灰度来被显示,暂时允许像素值因所使用的增益放大而超出所述能显示的最大灰度,
    所述压缩增益处理部对所述暂时允许的像素值使用增益缩小,之后,若像素值还是超出能显示的最大灰度,则所述压缩增益处理部进行软削波,使得超出该最大灰度的像素以最大灰度以内的灰度进行输出,且由从最大灰度向规定的小灰度的区域的输出值描绘出曲线并使其缓缓下降。

    8.  如权利要求1至7中任一项所述的视频显示装置,其特征在于,
    所述像素的特征量是由CIELAB色空间规定的亮度L*。

    9.  如权利要求1至7中任一项所述的视频显示装置,其特征在于,
    所述像素的特征量是像素的RGB数据中具有最大灰度值的数据。

    10.  如权利要求1至7中任一项所述的视频显示装置,其特征在于,
    所述像素的特征量是像素的亮度值Y。

    11.  一种视频显示装置,基于输入视频信号的特征量的直方图来对该输入视频信号进行增强并进行显示,其特征在于,
    在高亮度方向上、对所述直方图的规定阈值以上的区域进行大小修正。

    说明书

    说明书视频显示装置
    技术领域
    本发明涉及一种视频显示装置,具体而言,涉及一种具备用于提高显示视频画质的增强功能的视频显示装置。
    背景技术
    在视频显示装置中已知有用于提高显示视频画质的增强功能。在执行增强功能时,通常对视频信号的每一帧的灰度最大值进行检测,若该最大值的水平较低,则将增益乘上灰度较大的部分的视频信号,由此对其进行强调。另外,还检测出视频信号中灰度的最小值,若该最小值较大,则将压缩增益乘上灰度较小的部分的视频信号,由此降低灰度。通过使用这样的增强功能来使视频信号的信号范围变大,从而增强显示图像的对比度,由此提高画质。
    例如,在专利文献1中公开了如下的液晶显示装置,该液晶显示装置随着对背光源的亮度的调整,自动对对比度进行调整,使得图像的明暗度接近于调整前。在该液晶显示装置中,操作员通过对背光源装置的光源进行打开/关闭,能改变图像的亮度,由此来实现省电,若亮度发生变化,则增强功能启动,根据亮度来对显示图像的对比度进行调整,即使背光源装置的亮度下降,也能得到与亮度下降前几乎相同程度的图像的明暗度。
    现有技术文献
    专利文献
    专利文献1:日本专利特开平9-80378号公报
    发明内容
    发明所要解决的技术问题
    在现有的增强功能中,进行如下处理:根据视频信号的像素值的最大值或最小值,对较高部分的灰度进行强调来提升,或者对较低部分的灰度进行压缩来降低。由于这种增强处理根据图像的像素值来进行处理,因此未必是按照人类的视觉特性来充分地提高视频质量。例如,对于拍摄各种物体时的物体颜色,即使视频信号的亮度较低,但存在看上去是较亮的颜色。
    另外,在考虑xy色度图的情况下,所有颜色均以色度及表示明度的Y来表示,其中,该色度由x与y的二维平面来确定,该明度的方向与二维平面垂直。在来自物体的颜色仅是反射光的情况下,各色度的明度Y被限制到特定的值为止。此时的最大明度为最明度。若仅有反射光,则各色度的明度的上限为最明度,与此相反地,在物体本身发光的情况下,明度能取最明度以上的值。一般将具有该最明度以上的明度的颜色称作发光色。通常来说,将发光色表现在视频信号上较为困难。
    也就是说,有时视频信号的值与肉眼的感觉是有差异的。若检测出人眼看上去较亮的颜色、并对其进行增强,则能够在画面上进一步增强发光的颜色,从而得到提高画质的效果,然而现有来说,还没有基于这种思想的增强处理。
    本发明鉴于上述情况而得以完成,其目的在于,提供一种视频显示装置,通过进行增强处理、即关注视频信号的颜色的亮度,对较亮的颜色进一步拉伸及强调并进行显示,从而能够以更符合人类视觉特性的状态、提高视频质量。
    解决技术问题所采用的技术方案
    为了解决上述问题,本发明的第1技术方案是一种视频显示装置,基于输入视频信号的特征量来对该输入视频信号进行增强并进行显示,其特征在 于,具有:直方图生成部,该直方图生成部生成所述输入视频信号的特征量的直方图;以及增强处理部,该增强处理部将由该直方图生成部生成的直方图中规定范围的上部分区域作为发光色,并对该发光色的像素值进行增强。
    第2技术方案基于第1技术方案,其特征在于,所述直方图生成部对输入视频信号的一帧中的各像素计算出像素的所述特征量、以及该像素能取到的最大所述特征量,并对各像素计算出该像素的特征量与最大所述特征量之比,以作为颜色亮度的指标值,再对与所述指标值相对应的像素的像素数进行累加、生成直方图,所述增强处理部将由所述直方图生成部生成的直方图中、所述指标值在规定阈值以上的像素作为所述上部分区域,并通过对该上部分区域的像素值进行增益放大来进行增强。
    第3技术方案基于第2技术方案,其特征在于,若所述增强处理部将所述规定的阈值设为thresh(阈值),将所述直方图的所述指标值的平均值设为A,将标准偏差设为σ,则所述阈值thresh由thresh=A+Nσ(N为常数)来决定。
    第4技术方案基于第2或第3技术方案,其特征在于,所述增强处理部对输入视频信号的一帧的像素的亮度值的对数平均进行幂运算,来计算出几何平均值,在所计算出的几何平均值小于规定值的情况下,通过所述增益放大来进行增强。
    第5技术方案基于第4技术方案,其特征在于,所述增强处理部设定比所述几何平均值的所述规定值要小的第2规定值,并在所述规定值到所述第2规定值为止的区域内、使得用作所述增强的增益从所述规定值向所述第2规定值缓缓增大,而在所述几何平均值小于第2规定值的区域,使所述增益一定。
    第6技术方案基于第2~5中任一项技术方案,其特征在于,还具有压缩增益处理部,该压缩增益处理部在所述增强处理部对规定阈值以上的像素进行增强处理后,统一对经过增强处理后的一帧的所有像素进行增益缩小。
    第7技术方案基于第6技术方案,其特征在于,所述增强处理部在对所述阈值以上的像素进行增强时,从具有所述直方图的最高特征量的像素向低特征量方向对像素数进行累加,并进行增益放大,该增益放大使得总像素数的第M%(M为规定值)的像素以能显示的最大灰度来被显示,且暂时允许像素值因所使用的增益放大而超出所述能显示的最大灰度,所述压缩增益处理部对所述暂时允许的像素值使用增益缩小,之后,若像素值还是超出能显示的最大灰度,则进行软削波(soft clip),使得超出该最大灰度的像素以最大灰度以内的灰度进行输出,且由从最大灰度向规定的小灰度的区域内的输出值描绘出曲线并使其缓缓下降。
    第8技术方案基于第1~7中任一项技术方案,其特征在于,所述像素的特征量是由CIELAB色空间规定的亮度L*。
    第9技术方案基于第1~7中任一项技术方案,其特征在于,所述像素的特征量是像素的RGB数据中具有最大灰度值的数据。
    第10技术方案基于第1~7中任一项技术方案,其特征在于,所述像素的特征量是像素的亮度值Y。
    第11技术方案是一种视频显示装置,基于输入视频信号的特征量的直方图来对该输入视频信号进行增强并进行显示,其特征在于,在高亮度方向上、对所述直方图的规定阈值以上的区域进行大小修正。
    发明效果
    根据本发明的视频显示装置,通过进行增强处理、即关注视频信号的颜色的亮度,对较亮的颜色进一步拉伸及强调并进行显示,从而能够以更符合人类视觉特性的状态、提高视频质量。
    附图说明
    图1是表示本发明的视频显示装置的主要部分的结构例的框图。
    图2是对在本发明的视频显示装置中实施的发光色增强处理进行说明的框图。
    图3是对进行增强处理时的增益的设定例进行说明的图。
    图4是表示使用所计算出的增益来强调图2的CMI直方图之后的状态的图。
    图5是将增强前后的状态的一个示例表示成色调曲线的图。
    图6是表示根据图5的色调曲线所示的RGB数据生成的RGBLUT的色调曲线的图。
    图7是表示将图5的色调曲线的输出作为图6的输入时的色调曲线的图。
    图8是示意性地表示彩度与明度关系中的CMI=100的发光色边界的图。
    图9是表示实际物体等的亮度及色度直方图、以及将其标准化以后的直方图的图。
    图10是对根据要在视频显示装置中显示的广播视频信号来计算CMI的方法进行说明的图。
    图11是表示CMI直方图的一个示例的图。
    图12是表示人类的视觉细胞对亮度的响应曲线的图。
    图13是对本发明的图像显示装置的实施方式1中的发色光增强处理进行说明的流程图。
    图14是具有RGB数据的像素中的最明色进行说明的图。
    实施方式
    图1是表示本发明的视频显示装置的主要部分的结构例的框图,图中,1是视频信号处理部,2是直方图生成部,3是增强处理部,4是压缩增益处理部。视频显示装置在这些结构的基础上,还包括未图示的液晶屏等显示部、对显示部进行照明的背光源等。此外,在视频显示装置中,也进行对音频信号的信号处理以及对扬声器或音频输出端子的输出处理。
    视频信号处理部1输入有从广播信号中分离出来的视频信号、从外部设备输入进来的视频信号,进行与现有相同的视频信号处理。例如也适当执行:IP转换、降噪处理、缩放处理、γ调整、白平衡调整等。另外,还基于用户设定值来对对比度或色调等进行调整。
    经信号处理后的视频被输入至直方图生成部2,并生成每一帧的直方图。在直方图生成部2中,对输入视频信号的一帧的各个像素计算出与输入视频信号的颜色的亮度相关联的规定的特征量、以及在维持各像素的色度的情况下能取到的最大特征量,并且对于每个像素,计算出该像素的特征量与最大特征量之比、以作为颜色的亮度的指标值。然后,将与指标值相对应的像素的像素数累加,由此生成直方图。上述规定的特征量是在CIELAB色空间中规定的亮度L*。另外,在其它示例中,上述特征量是像素的RGB数据中具有最大灰度值的数据。并且,在其它示例中,上述特征量是像素的亮度值Y。
    在增强处理部3中,基于由直方图生成部2生成的直方图,来对被视作为发光色的像素的灰度使用增益(增益放大,英文:Gain Up),来进行增强。在增强处理部3中,基于直方图的上述指标值的平均值A、以及标准偏差σ来计算阈值,并对上述指标值为阈值以上的像素的像素值使用增益,来进行增强。
    另外,在增强处理部3中,对输入视频信号的一帧的像素的亮度值的对数平均值进行幂运算,来计算出几何平均值,在所计算出的几何平均值小于规定值的情况下,进行使用增益的增强。
    经增强后的视频信号被输入至压缩增益处理部4。在压缩增益处理部4中,在经过增强处理部3进行增强处理后,统一对进行了增强处理的一帧的所有像素使用压缩增益(增益缩小,英文:Gain Down)。压缩量根据画面评价亮度等规定条件来决定。
    本发明所涉及的液晶显示装置的实施方式中,从视频信号中检测出发光色,并将该检测出的发光色作为对象来进行增强处理。所谓的发光色是指在色度图上表示的颜色在明度轴上的亮度在规定水平以上的颜色,因此对视频信号中、颜色的亮度值在规定的阈值以上的颜色的像素进行增强处理。此时的阈值是根据每一帧图像的直方图而确定的相对值,对图像内相对地亮度在规定水平以上的图像进行增强处理。
    通过对发光色进行增强处理,能够对实际看上去较亮的颜色进行增强处理。然后,对发光色被增强的视频统一适用压缩增益,来降低灰度。若仅进行增强处理,则整个画面的亮度将增高,因此通过再一次适用压缩增益来降低画面的亮度。这里,对发光色进行增强处理,之后对整个画面适用压缩增益,因此等同于重新对画面内的亮度进行配置。通过该处理,能够特别对发光色较高的部分增强,来进行显示。
    如上所述,本发明所涉及的视频显示装置中实施的发光色增强处理从输入视频信号中检测出发光色,并对该发光色的视频信号的灰度进行强调,来进行增强处理。这里,首先从输入视频信号中检测出几何平均值(GAve)、以及CMI(color mode index:颜色模式索引)直方图。CMI是用于通过本发明进行增强处理的特征量之一。
    几何平均值是将液晶屏的亮度的平均值作为与视觉特性相符的值来计算出的亮度平均值,而非信号亮度的平均。另外,CMI直方图是基于视频信号生成的直方图,与根据视频信号亮度值Y将像素数进行累加的Y直方图等不同,而是利用表示颜色亮度的指标来累加像素数来生成的直方图,因此该直 方图与人类的视觉特性相符。在后面对这些几何平均值及CMI直方图的具体定义及计算方法进行说明。
    图2是对在本发明的视频显示装置中实施的发光色增强处理进行说明的图,示出了根据输入视频信号生成的CMI直方图的示例。若检测出CMI直方图,则根据该CMI直方图来计算出平均值(Ave)、标准偏差(σ),并利用上述数据来计算出阈值thresh:
    thresh=Ave+Nσ
    此外,N为规定的常数。若阈值的计算方法只要是确定整个数据组中的峰值的方法,其它方法也可以。
    例如,可以是能从输入视频信号的一帧中检测出图2所示的CMI直方图的方法。CMI直方图的横轴是CMI,色度图上的各个颜色中、最亮的颜色的CMI表示为100。也就是说,颜色的亮度因视频信号的灰度的不同而有所不同,根据灰度来计算出CMI,并累加像素数。纵轴表示对每个颜色的亮度(CMI)进行了累加的像素数(频率)。
    然后,将上述计算出的thresh适用于CMI直方图。thresh用于从CMI直方图中判断出发光色,将具有比thresh高的CMI的像素定义为显示发光色的像素。
    然后,在具有比CMI直方图的thresh要大的CMI的像素中、以从CMI最高向CMI最低的方式、累加像素,并计算出增强的增益,该增强的增益使所有像素中第M%的像素的CMI成为100。该增益的值即为接下来要说明的根据几何平均值决定出的增益的最大值(MAX)。
    图3是对进行增强处理时的增益的设定例进行说明的图。发光色的增强处理所使用的增益是使用上述计算出的几何平均值、以及增益最大值来计算出的,其中,该增益最大值是基于CMI最大值中第M%的像素来计算出的。
    如图3所示,在视频所具有的几何平均值在预先确定的几何平均值(GAve)的第1值g1以上的情况下,不对该视频(?。┙性銮?。几何平均值较高的视频是整体较为明亮的视频,若对这样的视频进行增强后再进行压缩,因压缩而使得画面变暗的感受将盖过通过增强来强调发光色的感受。因此,不对所具有的几何平均值在规定水平的几何平均值g1以上的视频进行增强。即,将其增益设为1.0。
    另外,在第1几何平均值g1至比该值要低的第2几何平均值g2之间,使增益以从g1向g2、缓缓地从1.0增大到最大值。增益的最大值(Max)是使得上述第M%的像素的CMI成为100来计算出的值。
    在几何平均值小于g2的情况下,使用使得第M%的像素的CMI成为100的增益。此时,对CMI比第M%的像素要大的像素适用增益的结果是,能使其CMI大于100。在该情况下,具有比100大的CMI的像素在实际显示时将会被限幅而产生所谓的破坏,因而无法进行灰度表示。
    这里处于最亮水平的像素原本就发出较亮的光,具有较高的灰度性,因此精细地表现出灰度性并不那么地重要。与此相对,例如在基于CMI的最高值来计算增益的情况下,能对所有像素进行灰度表示,然而在视频中有CMI异常高的像素时,将会被该像素影响,从而产生实质上增益几乎不适用的情况。若增益一定程度地不被使用,则之后的压缩量将减少,从而无法充分地达到通过增强发光色来提高视频质量的本发明的目的。因此,为了确保一定的增益,按照即便第M%为止的像素被破坏也无妨的方式进行增益计算。但是,通过使用增益来进行增强后,还存在有因为压缩增益的使用而使得CMI再次下降的像素,因此CMI比M%大的所有像素并非都被限幅。另外,在实际的处理中,对压缩后被破坏的区域进行后述的软削波处理,从而进行尽可能地维持灰度性的处理。
    图4是表示使用上述计算出的增益来增强图2的CMI直方图之后的状态的图。若利用上述处理来计算出增强的增益,则使用该增益来进行增强。进行增强的对象像素是具有thresh以上的CMI的像素,对这些像素在CIELAB色空间中的亮度L*分量适用增益,来进行增强。之后,将色空间恢复至RGB。增益的量基于该视频的几何平均值、以及基于CMI的最大增益计算得出。也就是说,基于thresh并通过增强来对较亮的颜色的像素进行强调,并将较暗的颜色的像素保持原状,其中,该thresh根据CMI直方图计算得出。
    此时,在图4的经增强后的状态下,对CMI超过100的像素也不进行限幅,容许其存在。对于CMI超过100的值,由于超过例如用8比特表示的灰度值255,因此无法在图像上表示,但在该时刻容许CMI超过100。这是出于对以下像素的考虑,即在接下来的处理中对整个视频乘上压缩增益从而产生CMI再次降低的像素。增强时的CMI的最大值为:
    增益×(Max-thresh)+thresh。
    接下来在图4所示的对发光色进行增强后的状态下、对整体视频信号进行压缩。对整个画面的像素统一使用压缩增益。由此,发光色由于增强效果而较其它非发光色的像素具有强调的效果,因此能强调发光色部分地进行显示。也就是说,该处理等同于对画面内的亮度的分布进行重新配置。另外,根据几何平均值来改变增益的量,从而在较亮的图像中不进行增强,由此通过对较亮的图像进行增强后进行压缩,从而抑制整个画面变暗。
    压缩增益的量基于规定画面的亮度等的规定条件而定。例如,若仅进行了增强后进行显示,则视频信号的画面平均亮度(APL)将变大。利用压缩增益将平均亮度恢复到原始的APL水平,从而能够在保持整个画面的APL的基础上,通过在增强处理后、进行压缩增益处理来对亮度进行重新配置,以强调出发光色。另外,也可以预先设定增强时的增益与压缩增益之间的关系。
    图5是将增强~压缩处理前后的状态的一个示例表示成色调曲线的图。如上所述,本发明所涉及的实施方式中,将CMI在thresh以上的像素视作为发光色,并对这些像素进行增强。增强处理对CIELAB色空间的L*进行,之后,还原成RGB数据。然后对整个视频适用压缩增益。
    由于图5所示的色调曲线表示RGB数据的输入输出的灰度特性,因此利用8比特的0~255灰度来显示。另外,a表示增强前,而b表示增强及压缩处理后的状态。发光色边界是相当于CMI的thresh的灰度,对于该发光色边界以上的灰度,色调曲线的斜率由于增强处理而变大,在最大灰度(255)附近,输出灰度超过255。这是由于,如图4所示,增强时CMI即使超过CMI100,也不将其进行限幅,容许CMI比1.0大。对其适用压缩增益后,输出灰度有时也会超过255。
    图6是表示根据图5的色调曲线所示的RGB数据生成的RGBLUT的色调曲线的图。这里,根据图5的压缩后的数据来检测出MAX的输出灰度。然后,在输入与MAX的输出灰度相同的灰度信号时,生成输出255灰度的RGBLUT。此时,直到输出为0~255×N%(N为规定的常数)为止,输入与输出之间的关系呈线性的LUT(查找表)。然后,利用(x1,y1)=(255×N,255×N)以及(x2,y2)=(MAX,255)来计算出通过以上2个点的2次函数Y(x)=A+B×(x-x1)+C×(x-x1)2。其条件基于:(1)y(x1)=y1(线性LUT与坐标连续)、(2)y′(x1)=y1/x1(线性LUT与斜率连续)、(3)y(x2)=y2(初始条件)。如图6所示,对于所得到的色调曲线c,直到输入为0~255×N%为止,其具有输入与输出同值的线性关系,输入为255×N%以上时斜率发生变化,在输入为MAX时输出变为255。
    图7是表示将图5的色调曲线b的输出作为图6的输入时的色调曲线b的图。由此,对于发光色边界以上的灰度,形成为朝着(x,y)=(255,255)曲线状色调曲线,通过使输出值不超过255,来进行软削波以尽可能地保持灰度 性,并降低显示时的不适感。此外,上述处理也可以不使用预先对输入准备输出值的LUT,而是通过软件的运算处理来执行。
    如上所述,本发明所涉及的发光色增强处理中,从视频信号的CMI直方图来检测出较为明亮的颜色、即发光色,并在该视频信号的几何平均值小于规定值、即视频较暗时,对发光色进行增强。然后,通过对增强后的视频信号进行压缩,来对亮度重新配置。由此,能够强调发光色的部分,来进行高品质的视频显示。特别是对于输入视频较暗的视频增强的效果较大。另外,在发光色区域较多且灰度饱和的部分较多的视频中,通过不对发光色进行增强,从而能够防止因增强后的压缩处理而感觉到画面变暗。
    (CMI检测处理)
    接下来,对上述发光色增强处理中使用的CMI的检测处理进行具体说明。
    如上所述,CMI(Color Mode Index:颜色模式索引)是表示所关注的颜色亮到何程度的指标。这里,CMI与亮度不同,CMI表示加入颜色信息后的亮度。CMI由下式(1)定义。
    L*/L*modeboundary×100    …式(1)
    上述L*是相对颜色亮度的指标,在L*=100时,是物体色中最亮的白色的明度。在上述式(1)中,L*是所关注的颜色的明度,而L*模式边界(mode boundary)是看起来以与所关注的颜色相同的色度来发光的边界的明度。这里已知L*模式边界≈最明色(物体色中最亮的颜色)的明度。将CMI=100的颜色的明度定义为发光色边界的明度、以及CMI超过100时发光(发光色)的明度。图8示意性地示出了彩度与明度关系中的CMI=100的发光色边界。
    在真实的世界中,存在亮度超过最亮的物体色(最明色)的亮度的物体(发光物体),并且人类也能看见。也就是说CMI>100的颜色普遍存在。这里,对于广播信号或图像数据,其亮度范围因在拍摄时经照相机的光圈等被 压缩,并且在NTSC或EBU的标准下的色区中被标准化、数据化。因此,即使是反射色或发光色也被标准化,因此成为视频信号中不存在CMI超过100(即超过最明色的明度)的颜色的状态。
    例如,图9(A)示出了实际物体等的亮度直方图,图9(B)示出了经标准化以后的直方图。图中,h1、h2分别示出了真实世界中的两个场面的亮度直方图,h1是较暗的场面的亮度直方图,而h2是较亮的场面的亮度直方图。在图9(A)的示例中,在h1处,实际物体等亮度直方图具有最大10000cd/m2的亮度,在h2处,具有最大100cd/m2的亮度。若拍摄该真实世界的场面等并进行数据化,则如图9(B)所示,直方图数据被标准化。由此,物体的亮度在10000cd/m2的情况下以及100cd/m2的情况下,视频信号数据均为255?;谎灾?,亮度范围被压缩,使得本来的亮度信息丢失。
    以上述实际情况为前提,参照图10、对根据要在视频显示装置中显示的广播视频信号来计算CMI的方法进行说明?;贐T.709标准来对广播视频信号进行标准化,并将其发送。因此,首先使用BT.709的转换矩阵来将广播视频信号的RGB数据变换成3刺激值XYZ的数据。然后利用转换式、根据Y来计算明度L*。所关注的颜色的L*位于图10的位置P1。接下来,根据经转换后的XYZ来计算色度,并根据已知的最明色的数据来求出与所关注的颜色相同色度的最明色的L*(L*模式边界)。其在图10上的位置为P2。
    根据这些值并使用上述式(1)计算CMI。以关注像素的L*与该色度的最明色的L*(L*模式边界)之比来表示CMI。
    通过上述方法来对视频信号的每个像素求出CMI。由于广播信号经标准化,因此所有像素的CMI均在0~100的范围内。然后,将横轴设为CMI,纵轴设为频率,对一帧视频生成CMI直方图。图11示出了CMI直方图的一个示例。从所生成的CMI直方图计算出平均A以及标准差σ。
    基于利用经标准化后的视频信号计算出的特定的绝对值,来恰当地检测出正在发光的像素是不可能的。因此,根据一帧的视频信号的相对分布来判 断是否正在发光。这里,将在整个一帧的视频中较为突出的明亮像素定义作正在发光的像素。在该情况下,将比平均A高Nσ(N为规定常数)的CMI(A+Nσ)定义为发光色边界,将CMI在该发光色边界以上的像素视为正在发光。常数N的值未作限定,例如是N=2.8。
    通过上述具体处理、根据视频信号来生成CMI直方图,根据直方图来计算出thresh,从而能够基于几何平均值来执行上述发光色增强处理。
    (几何平均值检测处理)
    接下来,对上述发色光增强处理中使用的几何平均值的检测处理进行具体说明。几何平均值(Geometric Average)是将液晶屏的亮度平均作为与视觉特性相符的值来计算出的亮度平均值,而不是信号亮度的平均。具体而言,以下式(2)进行表示。
    (数学式1)

    上述式(2)中,δ是不使计算发散的微小值,例如δ=0.00001。另外,Ylum表示屏幕亮度,是0-1.0的值。Ylum能表示成(信号亮度/MAX亮度)^γ。另外,n表示像素数,pixels表示像素总数。由此,式(2)是对视频的像素亮度值的对数的平均进行幂运算后的结果,换言之,示出了亮度的相乘平均值,其值较大程度地取决于黑色。
    图12是表示人类的视觉细胞对亮度的响应曲线的图。如图12所示,人类的视觉细胞对亮度的响应曲线依赖于取对数后的亮度的值(luminance(log cd/m2)。一般将其称作为米氏方程(Mickaelis-Menten Equation)。
    如上所述,几何平均值是对像素的亮度值的对数的平均进行幂运算后得到的,因此,几何平均值可以说是将肉眼对图像的反应(即,看上去亮到何种程度)量化后的值。也就是说,几何平均值可以说近似于人类感觉的量,将该值用作为视频特征量,从而在CMI直方图中判断有无发光色增强处理。
    图13是用于对本发明的图像显示装置的实施方式1中的发光色增强处理进行说明的流程图,示出了视频信号的每一帧的发光色增强处理的流程。
    首先,根据输入视频信号来生成CMI直方图(步骤S1)。CMI直方图根据各像素的L*与最明色的L*(L:模式边界)之比来求得。然后,根据CMI直方图来计算几何平均值(步骤S2)。接下来,根据CMI直方图来计算出阈值(thresh),该阈值用于确定进行发色光增强的CMI的区域(步骤S3)。阈值(thresh)根据直方图的平均值与标准偏差来计算得出。也可以颠倒几何平均值的计算与阈值(thresh)的计算顺序。
    接下来,基于所计算出的几何平均值来判断是否对该桢的视频进行发光色增强(步骤S4)。若视频的几何平均值在规定水平以上,则不进行发光色增强。在进行放光色增强的情况下,例如计算出增益,该增益使得从直方图的最大CMI距离2%位置上的像素变为CMI=100,对阈值以上的像素适用该增益,由此来进行放光色增强(步骤S5)。通过发光色增强来对视作为发光色的像素的灰度进行强调。
    接下来,计算压缩增益(步骤S6)。压缩增益基于规定画面的亮度等的规定条件而定?;蛘咴は纫匝顾踉鲆嬗朐銮吭鲆嬷涞墓叵道慈范ㄑ顾踉鲆?。然后,将所计算出的压缩增益对整个视频适用,由此来压缩灰度(步骤S7)。由此,经增强后的整个视频的灰度被压缩。从增强到压缩处理的过程中,画面内的亮度得到了重新配置。也就是说,对颜色较亮的部分进行强调,对颜色较暗的部分进行灰度降低。
    最后进行软削波处理(步骤S8)。这里,即使在压缩后也对超过最高灰度(例如255)的像素使用2次函数来进行软削波。
    (实施方式2)
    接下来,对本发明所涉及的图像显示装置的实施方式2进行说明。在上述实施方式1中,根据CMI直方图来计算阈值(thresh),并对阈值以上的像素进行发色光增强。与此相对,在本实施方式中不使用CMI直方图,使用RGB直方图或Y直方图来进行运算。RGB数据以及灰度值Y数据属于本发明的特征量的其它示例。
    在上述实施方式1中,使用行列式将视频信号的RGB数据转换成XYZ,来计算色度,并根据与最明色的L*之比来求出CMI。在该情况下,用于计算CMI的运算量相当大。虽说CMI是与人类的视觉特性相符的特征量,因此适合于发光色增强处理,但是出于简化运算量的目的,在实施方式2中使用RGB直方图或Y直方图,而不使用CMI。
    如上所述,CMI是表示关注像素的颜色、与色度相同于该关注像素的最明色相比亮到何种程度的值。另一方面,在RGB的组合中,两个颜色的色度相同等同于RGB的比不发生变化。也就是说,在CMI中计算出相同色度的最明色的处理是,在不改变RGB数据的比率使其为一定倍数的情况下得到RGB数据的灰度最大时的RGB的组合的处理。
    例如,使具有图14(A)所示的灰度的RGB数据的像素作为关注像素。在将一定数乘上关注像素的RGB数据时,如图14(B)所示那样,RGB中的某一个最先饱和时的颜色与原像素色度相同、是最亮的颜色。然后,将最先饱和的颜色(该情况中为R)的关注像素的灰度设为r1,将最明色的R的灰度设为r2时,通过下式(3)能得到类似于CMI的值。
    r1/r2×100    …式(3)
    使RGB成一定倍数时最先饱和的颜色是关注像素的RGB中、具有最大灰度的颜色。
    在本实施方式中,对每个像素计算出上述式(3)的值,从而生成直方图。利用该直方图来进行与实施方式1的CMI直方图相同的处理。也就是 说,根据利用式(3)得到的直方图计算出平均值及标准偏差,从而确定阈值(thresh)。然后,根据该直方图计算出几何平均值,根据几何平均值的大小来对大于阈值的数据所属的像素进行增强,之后进行压缩。通过这样的处理,比CMI的运算处理相比、能减小运算负荷,并可以利用通用的IC等来进行处理,从而能简化电路规模。
    另外,若仅考虑像素的亮度,则可以从视频信号中提取出亮度Y信号,并计算出关注像素的亮度与最大亮度之比,从而生成相同的直方图,利用与上述相同的处理来进行增强处理。但是,在Y直方图的情况下,没有与颜色有关的信息,因此与上述CMI或RGB直方图的处理有差异。其中,在生成Y直方图来进行增强的处理中,可以以简单的结构来进行有效的增强处理,而不会产生较大的障碍。
    此外,在上述实施方式中,也可以基于视频信号的特征量来生成直方图,通过视频信号处理对其规定范围以上的像素进行增强,在进行增强处理时,对照亮液晶屏的背光光源进行控制,对显示画面上的亮度进行控制。
    在该情况下,例如统一对一帧的所有像素进行增益缩小时,不仅可以对视频信号适用压缩增益,也可以统一减小背光源的亮度,来减小画面亮度。此时,可以通过视频信号的压缩增益与背光源的协作,来实现所希望的亮度下降。
    标号说明
    1…视频信号处理部、2…直方图生成部、3…增强处理部、4…压缩增益处理部?!  ∧谌堇醋宰ɡ鴚ww.www.4mum.com.cn转载请标明出处

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