CN1074792A - 图象质量自动补偿法和设备 - Google Patents

Abstract

一种图象质量自动补偿方法和设备，应用了模糊 理论来全面分析信噪比以及画面图象亮度和清晰度 的三个分量，以便使画面图象的轮廓得到最佳的补 偿。本方法和系统用画面图象的亮度信号电平来控 制亮度，用亮度信号的垂直方向相关量来控制图象的 清晰度。此外，用图象信号的包络可以提高信噪比。

Description

本发明涉及一种采用模糊理论的图象质量自动补偿法和设备，更具体地说，涉及一种图象质量自动补偿系统，该系统通常分析亮度信号的亮度信号电平、水平高频分量和垂直方向相关量、和画面图象信号的包络线，以便以最佳方式校正画面图象的轮廓，从而改善画面图象的质量。

一般说来，在诸如盒式磁带录象机、彩色电视等的视频系统中历来提出的补偿画面图象质量的方法是将亮度信号从复合图象信号中分离出来，以调节显象屏的亮度。

此外，也有人提出这样的方法：从原视频信号中提取某恒定电平以下的高频信号，再从原信号中除去这种高频信号，以此来控制画面图象。

在采用亮度信号的方法中，只能确定显象屏的亮度，另一方面，在采用高频分量的方法中，虽然能使画面图象的水平信号分量变好，却可能使图象垂直信号分量的质量变差，或者可能使信噪比（S/N）下降。

日本专利公开公报63-14577中公开了另一种方法的例子，该方法借助于轮廓校正电路来补偿预冲和过冲响应，从而产生轮廓校正信号，再根据该轮廓校正信号借助于冲出波形（shoot    waveform）消除电路输出能使信噪比（S/N）的劣化情况减至最低的信号。但在该日本专利公开公报所述的方法的情况下，由于提高S/N比来校正画面图象的轮廓，画面图象的质量得不到令人满意的改进。

因此，本发明的目的是提供一种图象质量自动补偿方法和设备，在该方法和设备中，从复合图象信号中检测亮度信号电平来调节画面图象的亮度，检测水平高频分量和画面图象的垂直方向相关量来控制画面图象的清晰度，检测图象信号的图象包络来提高信噪（S/N）比。

为达到本发明的上述目的，本发明提供的图象质量自动补偿法包括下列步骤：将亮度信号从复合图象信号中分离出来，并检测出亮度信号的电平，以此来调节画面图象的亮度;从分离出来的亮度信号检测水平高频分量来确定画面图象的清晰度;从复合图象信号和图象信号的1-H延迟信号检测垂直方向的相关量信号来确定画面图象的清晰度;检测图象信号的包络峰值;放大亮度信号电平、水平高频分量、垂直方向相关量和包络信号的直流电平;对画面图象的亮度信号电平、水平高频分量、垂直方向相关量和包络信号进行取样;将所取样的各信号转换成数字数据;对亮度信号经数字转换的亮度信号电平、水平高频分量和垂直方向相关量进行运算，以控制画面图象的亮度和清晰度;对画面图象经数字转换的包络和亮度信号电平进行运算，以产生供控制信噪比用的信号;然后将表示画面图象的亮度和清晰度以及信噪（S/N）比的信号转换成模拟信号，以此来控制画面图象的质量。

本发明的另一方面提供了一种图象质量自动补偿设备，该设备包括：亮度电平检测装置，用以将亮度信号从复合图象信号分离出来，并检测亮度信号的电平，以调节画面图象的亮度;水平高频分量检测装置，用以从分离出来的亮度信号检测出水平高频分量，以确定画面图象的清晰度;垂直方向相关量检测装置，用以从复合图象信号和图象信号的1H延迟信号检测垂直方向相关量，从而确定画面图象的清晰度;包络检测装置，用以检测视频信号的包络;放大装置，用以放大亮度信号电平、水平高频分量、垂直方向相关量和包络信号的直流电平;控制装置，用以接收亮度信号经放大的亮度信号电平、水平高频分量、垂直方向相关量以及包络信号，将这些信号转换成数字信号，对经数字转换的信号进行运算以控制画面图象的亮度和清晰度，并对经数字转换的包络和亮度信号电平进行运算，以产生信噪比控制信号;和信号转换装置，用以将画面图象亮度和清晰度以及S/N比的数字信号转换成模拟信号，并产生图象质量补偿信号。

按照如此结构的本发明，画面图象亮度的调节是通过从复合图象信号中检测亮度信号电平进行的。画面图象的清晰度是通过检测画面图象的水平高频分量和垂直方向相关量进行控制的，信噪比是通过检测图象信号的图象包络加以提高的。

从下面结合附图进行的说明可以清楚了解本发明的上述和其它目的、特性和优点。

图1是本发明应用模糊理论的图象质量自动补偿设备的方框图。

图2是用于本发明中的模糊微计算机的方框图。

图3是表示图2中所示的模糊微计算机的运算次序的时间图。

图4是表示根据本发明中应用的模糊规则表检测最大和最小中心矩的方法的示意图。

下面详细说明本发明的一个最佳实施例。

图1是本发明一个最佳实施例的图象质量自动补偿设备的方框图，其中该图象质量自动补偿设备应用模糊理论自动提高画面图象的亮度和清晰度，以及提高信噪（S/N）比。

所述图象质量自动补偿设备包括：亮度电平检测部分100，用以将亮度信号从复合图象信号中分离出来，并检测亮度信号的电平，从而调节画面图象的亮度;水平高频检测部分200，用以检测分离出来的亮度信号的水平高频分量，从而确定画面图象的清晰度;和垂直方向相关量检测部分300，用以从复合图象信号和图象信号的1H延迟信号检测垂直方向相关量，从而确定画面图象的清晰度。

该设备还具有：直流电平放大部分400，用以放大亮度信号电平、高频分量、垂直方向相关量在和包络信号的直流电平;模糊微计算机16，与直流电平放大部分400的输出端相连接，用以接收经直流放大的亮度信号电平、水平高频分量、垂直方向相关量和包络信号，将这些信号转换成数字信号，并对经数字转换的信号进行运算，从而控制画面图象的亮度和清晰度，并用以对经数字转换的包络和亮度信号电平进行运算，从而产生S/N比控制信号;和信号转换部分500，用以将画面图象亮度和清晰度的数字信号和S/N比控制信号转换成模似信号，并产生图象质量补偿信号。

最好在亮度电平检测部分100中，亮度信号分离器1用以将亮度信号从复合图象信号中分离出来，箝位电路2对亮度信号分离器1分离出来的亮度信号进行箝位，第一积分器3将在箝位电路2中经过箝位的亮度信号进行积分，并将积分后的亮度信号转换成直流电平信号，确定画面图象的亮度。

在水平高频分量检测部分200中，高通滤波器5检测高频分量，根据在亮度信号分离器1分离出来的亮度信号确定画面图象的清晰度，放大器6则放大高通滤波器5所滤波的高频分量。偏压电路7将偏压信号加到来自放大器6经放大的信号，第二积分器8则对来自偏压电路7的信号输出进行积分。

垂直方向相关量检测部分300包括：相关量补偿电路9，用以将复合图象信号和为1H延迟器10所延迟的图象信号进行混合，从而检测行相关量;同步信号分离器12和垂直同步信号检测器13，用以将同步信号从图象信号中分离出来，并检测垂直同步信号;垂直消隐开关11，与相关量补偿电路9及垂直同步信号检测器13相连接，用以控制开关14，从而防止在从垂直同步信号检测出垂直消隐期时在垂直消隐期使用水平高频分量;和第三积分器15，用以对来自垂直消隐开关11的输出信号进行积分，从而检测出相关量校正信号的直流分量。

在直流电平放大部分400中，总编号为4A的亮度信号放大器放大从积分器3供来的亮度信号，总编号为4B的水平高频分量放大器则放大从积分器8输出的水平高频分量。

总编号为4C的垂直相关量放大器放大垂直相关量信号，总编号为4D的包络信号放大器放大包络信号。

图2是图1中所示的模糊微计算机16的方框图2从图中可以看到，微计算机16包括：多个取样电路16A至16D，用以对来自直流电平放大部分400中的放大器4A至4D经放大的亮度信号电平、水平高频分量、垂直方向相关量以及包络信号按预定的取样次数进行取样;第一至第四模/数转换器16E至16H，用以转换来自取样电路16A至16D的各取样信号;第一运算电路161，用以对来自第一至第三模/数转换器16E至16G经数字转换的亮度电平信号、水平高频分量和垂直方向相关量数据进行运算，从而产生用以调节画面图象的亮度和清晰度的信号;第二运算电路162，用以对来自第四模/数转换器16H经数字转换的包络数据和亮度电平数据进行运算，从而产生用以控制信噪（S/N）比的信号;和去模糊化电路16M，用以用中心矩检测法处理来自第二运算电路162的运算结果信号，并输出数字信号。

现在详细说明本发明具有上述结构的图象质量自动补偿电路的工作情况。

再现的复合图象信号加到亮度信号分离器1，以便分离成亮度信号和色度信号。分离出来的亮度信号由箝位电路2加以箝位，然后加到积分器3，由积分器3对亮度信号进行积分。经积分的亮度信号由直流电平放大部分400中的亮度电平放大器4A加以放大。

另一方面，接收亮度信号分离器1分离出来的亮度信号的高通滤波器5检测高频分量，根据亮度信号确定画面图象的清晰度。

放大器6放大亮度信号的高频分量，将其加到偏压电路7上。于是偏压电路7将偏压加到亮度信号的高频量上，再将加了偏压的高频分量加到积分器8上。这时，经积分器8积分的亮度信号高频分量加到水平高频放大器4B上以检测高频分量的直流分量。

相关量校正电路9接收图象信号和来自1H延迟器10经1H延迟的图象信号，并从图象信号检测确定画面图象清晰度的行相关量信号。行相关量信号加到垂直消隐开关11上，由该开关检测视频信号的垂直消隐期，以便防止在消隐期使用例如相关量信号或高频分量之类的信号。

由同步信号分离器12从图象信号分离出来的垂直同步信号加到垂直同步检测器13上，由检测器13将垂直同步信号加到垂直消隐开关11上，以检测垂直消隐期。这时，当检测出垂直消隐期时，垂直消隐开关11控制开关14，并将高频分量旁路，以防止在垂直消隐期使用水平高频分量。

通过垂直消隐开关11的相关量信号经积分器15积分之后再加到垂直相关量放大器4C上。图象信号的包络由包络检测器（图中未示出）检测之后再加到包络电平放大器4D上，由该放大器将其转换成直流峰值电平。

亮度信号、高频分量信号、相关量信号和包络信号的直流电平分别由构成放大部分400的放大器4A、4B、4C和4D加以放大。亮度电平YL、水平高频分量HD、垂直相关量VD和图象包络VE信号电平都加到模糊微计算机16上。模糊微计算机16应用其中所采用的模糊理论对信号YL、HD、VD和VE进行运算，其内部方框结构如图2所示。

亮度电平YL、水平高频分量HD、垂直相关量VD和包络VE依次由取样电路16A、16B、16C和16D分别进行取样，经取样的信号YL、HD、VD和VE加到8位模/数转换器16E、16F、16G和16H上，以获取分别经数字转换了的信号YL、HD、VD和VE。

在此情况下，包络信号VE、高频分量HD和相关量信号VD在一个场周期内取样10次，亮度电平信号在同一个场周期内则取样100次。

从8位模/数转换器16E、16F和16G输出的亮度电平YL、水平高频分量HD和垂直相关量VD都加到第一规则表Ⅰ    16I进行1至8次的最小运算。该运算结果通过最大运算电路16J加到第二规则表Ⅱ16K，从而连同包络电平模/数数据一起经过1至4次最小运算。这之后，第二规则表Ⅱ16K的输出经过1至4次的最大运算，运算结果再经过中心矩检测法检测，然后作为数字数据输出。

图2中，第一规则表Ⅰ    16I中输入有343个具有词“如果”和“则”的条件，如就亮度信号YL、高频分量HD和相关量VD进行最小运算所附的参考数据所示。最大运算方框16J对规则表Ⅰ的结果进行最大运算。第二规则表16K中有原先设定的63个条件，该表执行对方框16J最大运算结果和包络电平进行最小运算。此外，最大运算方框16L还对规则表16K的运算结果进行最大运算，方框16M则将中心矩检测法应用到最大运算方框16L的结果，以获取最终输出。

图3是按画面图象的各帧进行的最大和最小运算的数据表，其中图3（A）示出了用以一个帧或三个帧为单位的磁头切换信号（head    switchi-ng    signal）H/SW对图象质量进行补偿的过程，图3（B）示出了以一个帧为单位对图象质量进行补偿的过程，图3（C）示出了按三个帧为单位进行补偿的过程。

参看图3（B）中所示的时间图，①表示微计算机16不取样的垂直消隐期。在时间②，微计算机16对信号取样，并在磁头切换信号H/SW上升沿的时间③将所取样的信号转换成数字信号。微计算16在时间④按规则表1进行1至8次的最小运算，然后在时间⑤进行1至8次的最大运算。在时间⑥，微计算机将规则表2应用到各信号上，并在时间⑦对信号进行1至4次的最大运算。这之后，微计算机16在时间⑧履行中心矩检测法，在时间⑨等待磁头转换信号H/SW的下缘。

图4是在最大和最小运算中的中心矩检测法的示意图。规则表1中，若模/数数据XO和YO分别为α1和β1，则最小运算结果为CI。另一方面，在规则表2中，当数据XO和YO分别为α2和β2时，最小运算结果为C2。在此情况下，最大运算结果是将结果C1和C2加起来得出的。

参看图4，图中示出了本发明采用的模糊理论的一个例子。应该指出的是，具有词“如果”和“则”的条件可应用到亮度电平YL、高频分量HD和相关量VD上来提高显象屏的清晰度和亮度，同时词“如果”和“则”也可应用于亮度信号电平YL和包络VE上来提高S/N比。

另一方面，从模糊微计算机16输出的供画面图象控制用的数字信号通过6位缓冲驱动器17加到6位数/模转换器18上，然后转换成模拟信号，这样就可以令该模拟信号通过缓冲器19作为画面图象控制信号P-CON加以利用，从而妥善控制画面图象的情况。

综上所述，按照本发明，由于应用了模糊理论，用画图象的亮度信号电平控制显象屏的亮度，用亮度信号的水平高频分量和垂直方向的相关量控制画面图象的清晰度。此外，用视频信号的包络控制S/N比。因而能达到最佳校正画面图象轮廓的效果。

虽然本发明是就上述具体实例进行说明的，但应该指出的是，在不脱离本发明的精神实质和范围的前提下是可以对上述实例作种种修改的。

Claims (6)

1、一种图象质量自动补偿法，其特征在于包括下列步骤：

将亮度信号从复合图象信号中分离出来，并检测亮度信号的电平，以此来调节画面图象的亮度；

从分离出来的亮度信号检测出水平高频分量来确定画面图象的清晰度；

从复合图象信号和图象信号的1H延迟信号检测出垂直方向的相关量信号来确定画面图象的清晰度；

检测图象信号的包络峰值；

放大亮度信号电平、水平高频分量、垂直方向相关量和包络信号的直流电平；

对画面图象的亮度信号电平、水平高频分量、垂直方向相关量和包络信号进行取样；

将所取样的各信号转换成数字数据；

对亮度信号经数字转换的亮度信号电平、水平高频分量和垂直方向相关量进行运算，以控制画面图象的亮度和清晰度；

对画面图象经数字转换的包络和亮度信号电平进行运算以产生用以控制信噪比的信号；和

将表示画面图象的亮度和清晰度以及信噪比的信号转换成模拟信号，以控制画面图象的质量。

2、一种图象质量自动补偿设备，其特征在于包括：

亮度电平检测装置，用以将亮度信号从复合图象信号中分离出来，并检测亮度信号的电平，以调节画面图象的亮度;

水平高频分量检测装置，用以从分离出来的亮度信号检测出水平高频分量，以确定画面图象的清晰度;

垂直方向相关量检测装置，用以从复合图象信号和图象信号的1H延迟信号检测垂直方向相关量，从而确定画面图象的清晰度;

包络检测装置，用以检测图象信号的包络;

放大装置，用以放大亮度信号电平、水平高频分量、垂直方向相关量和包络信号的直流电平;

控制装置，用以接收经放大的亮度信号电平、水平高频分量、垂直方向相关量和包络信号，将这些信号转换成数字信号，对经数字转换的信号进行运算，以控制画面图象的亮度和清晰度，并对经数字转换的包络和亮度信号电平进行运算，以产生信噪比控制信号;和

信号转换装置，用以将画面图象亮度和清晰度以及信噪比的数字信号转换成模拟信号并产生图象质量补偿信号。

3、根据权利要求2的图象质量自动补偿设备，其特征在于，所述亮度电平检测装置包括：一个亮度信号分离器，用以将亮度信号从复合图象信号中分离出来;箝位电路，用以对所述亮度信号分离器所分离的亮度信号进行箝位;和第一积分器，用以对箝位电路所箝位的亮度信号进行积分，并将经积分的亮度信号转换成确定画面图象亮度的直流电平信号。

4、根据权利要求2的图象质量自动补偿设备，其特征在于，所述水平高频分量检测装置包括;一个高通滤波器，用以检测根据亮度信号分离器所分离出来的亮度信号确定画面图象清晰度的高频分量;一个放大器，用以放大高通滤波器所滤波的高频分量;一个偏压电路，用以将偏压信号加到来自所述放大器经放大的信号上;和第二积分器，用以对从所述偏压电路输出的信号进行积分。

5、根据权利要求2的图象质量自动补偿设备，其特征在于，所述垂直方向相关量检测装置包括：一个相关量补偿电路，用以将复合图象信号与为1H延迟器所延迟的图象信号进行混合，从而检测行相关量;一个同步信号分离器和垂直同步信号检测器，用以从图象信号分离同步信号并检测垂直同步信号;一个垂直消隐开关与所述相关量补偿电路及垂直同步信号检测器相连接，用以控制一个开关，以防止当从垂直同步信号检测出垂直消隐期时在该消隐期使用水平高频分量;和第三积分器，用以对来自垂直消隐开关的输出信号进行积分，从而检测相关量校正信号的直流分量。

6、根据权利要求2的图象质量自动补偿设备，其特征在于，所述控制装置包括：多个取样电路，用以对经直流电平放大装置放大了的亮度信号电平、水平高频分量、垂直方向相关量和包络信号按预定的取样次数进行取样;第一至第四模/数转换器，用以转换来自各取样电路的各取样信号;第一运算电路，用以对来自第一至第三模/数转换器经数字转换的亮度电平信号、水平高频分量和垂直方向相关量数据进行运算，以产生用以调节画面图象亮度和清晰度的信号;第二运算电路，用以对来自第四模/数转换器经数字转换的包络数据和亮度电平数据进行运算，从而产生用以控制信噪比的信号;和一个去模糊化电路，以便用中心矩检测法处理来自第二运算电路的运算结果信号。

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