專利名稱：圖像處理裝置和圖像處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種圖像處理裝置和一種圖像處理方法。
背景技術(shù)：
在電視節(jié)目等的制作中，節(jié)目的成像、編輯、發(fā)送等都已經(jīng)越來越數(shù)字化。由于數(shù)字化技術(shù)的進(jìn)步，就要求有更高的圖像質(zhì)量和更低的數(shù)字化設(shè)備的成本，數(shù)字化在電影制作中也在加速發(fā)展。例如，用于獲取目標(biāo)圖像的圖像信號的視頻攝影機(jī)正在取代在膠片上記錄照相圖像的膠片攝影機(jī)。
當(dāng)使用膠片攝影機(jī)時(shí)，目標(biāo)物體接收的光的量由照明光度計(jì)測量以調(diào)節(jié)曝光。而且由于膠片攝影機(jī)的取景器看到的圖像的亮度不同于紀(jì)錄在膠片上的圖像的亮度，因此這就需要實(shí)現(xiàn)有效的展示。當(dāng)使用視頻攝影機(jī)時(shí)，視頻攝影機(jī)的動(dòng)態(tài)范圍小于膠片攝影機(jī)，且目標(biāo)物接收的光量的不同造成很大的影響。由于這些原因，必須利用一個(gè)照明光度計(jì)來精確的控制目標(biāo)物接收的光量。
在視頻攝影機(jī)中，目標(biāo)物圖像顯示在由陰極射線管等形成的電子取景器的顯示屏上。該電子取景器可對顯示的圖像的亮度和對比度進(jìn)行調(diào)節(jié)。對各成像器或視頻攝影機(jī)來說，例如利用波形監(jiān)視器執(zhí)行調(diào)節(jié)，以獲得顯示圖像的穩(wěn)定亮度和/或?qū)Ρ榷取?br> 因此，如果在較長時(shí)間段中執(zhí)行成像或使用多個(gè)視頻攝影機(jī)成像，則需要更多的時(shí)間和精力以及更多的設(shè)備來進(jìn)行調(diào)節(jié)。
另外，在室外攝影時(shí)，目標(biāo)物接收的光量隨著天氣或時(shí)間而變化。因此，為了獲得所需的圖像，必須在多個(gè)點(diǎn)頻繁地測量接收的光量，從而根據(jù)測量結(jié)果對視頻攝影機(jī)的光圈進(jìn)行調(diào)節(jié)，因此不能實(shí)現(xiàn)高效的攝影。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種圖像處理裝置和一種圖像處理方法，用于實(shí)現(xiàn)對圖像顯示裝置的亮度和對比度進(jìn)行簡單的調(diào)節(jié)，并便于容易地對目標(biāo)圖像的亮度進(jìn)行檢查。
為此，本發(fā)明的一方面提供了一種圖像處理裝置，該裝置包括一個(gè)信號發(fā)生器，用于產(chǎn)生一亮度參考圖像的圖像信號，該亮度參考圖像可提供一用于確定亮度的標(biāo)準(zhǔn)；和一個(gè)混合器，利用輸入圖像信號和亮度參考圖像的圖像信號，產(chǎn)生一個(gè)用于顯示基于輸入圖像信號的顯示圖像和亮度參考圖像的合成圖像的圖像信號。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選形式中，圖像處理裝置還包括一個(gè)對輸入圖像信號進(jìn)行信號鑒別的鑒別器，其中信號發(fā)生器根據(jù)鑒別器的鑒別結(jié)果，產(chǎn)生一亮度參考圖像的圖像信號。
圖像處理裝置最好還包括一個(gè)調(diào)節(jié)器，該調(diào)節(jié)器根據(jù)混合器產(chǎn)生的圖像信號調(diào)節(jié)一個(gè)圖像的亮度和對比度，一個(gè)亮度識別圖像疊加器，該識別器根據(jù)混合器產(chǎn)生的圖像信號，在一圖像中疊加一處于所需亮度范圍的亮度識別圖像，一個(gè)顯示位置控制器，該控制器通過控制信號發(fā)生器，改變基于輸入圖像信號的圖像和亮度參考圖像之間的位置關(guān)系，以及一用于存儲設(shè)定信息的存儲器，該存儲器利用信號發(fā)生器產(chǎn)生亮度參考圖像的圖像信號。
本發(fā)明的另一方面是提供一種圖像處理方法，該方法包括產(chǎn)生一個(gè)亮度參考圖像的圖像信號的步驟，該亮度參考圖像可提供一確定亮度的標(biāo)準(zhǔn)；和利用輸入圖像信號和亮度參考圖像的圖像信號，產(chǎn)生一用于顯示基于輸入圖像信號的顯示圖像和亮度參考圖像的合成圖像的圖像信號的步驟。
該圖像處理方法最好包括一個(gè)對輸入圖像信號的信號進(jìn)行鑒別的步驟，其中根據(jù)信號鑒別得到的鑒別結(jié)果，產(chǎn)生一個(gè)亮度參考圖像的圖像信號。
輸入圖像信號的信號最好包括對屏幕寬高比的檢測。
最好通過確定該屏幕寬高比，檢測顯示屏幕上是否出現(xiàn)沒有圖像的區(qū)域，和亮度參考圖像的圖像信號是否產(chǎn)生，從而如果檢測到?jīng)]有圖像的區(qū)域位于顯示屏幕上，則在沒有圖像的區(qū)域中顯示一亮度參考圖像。
最好通過確定該屏幕寬高比，檢測顯示屏幕上是否出現(xiàn)沒有圖像的區(qū)域，如果檢測到顯示屏幕上沒有出現(xiàn)沒有圖像的區(qū)域，則根據(jù)輸入圖像信號執(zhí)行圖像縮影，從而形成一個(gè)沒有圖像的區(qū)域，并產(chǎn)生一亮度參考圖像的圖像信號，從而在沒有圖像的區(qū)域中顯示該亮度參考圖像。
最好通過確定該屏幕寬高比，檢測顯示屏幕上是否出現(xiàn)一個(gè)沒有圖像的區(qū)域，如果檢測到顯示屏幕上沒有出現(xiàn)沒有圖像的區(qū)域，則將亮度參考圖像疊加在基于輸入圖像信號的圖像上。
最好在用于鑒別輸入圖像信號的步驟中，根據(jù)輸入圖像信號，對圖像的彩色進(jìn)行鑒別，產(chǎn)生一個(gè)顯示亮度參考圖像的圖像信號，該亮度參考圖像具有基于彩色鑒別結(jié)果的彩色。
最好在彩色鑒別中識別一個(gè)主要色彩，并利用該被識別的色彩，產(chǎn)生用于顯示該亮度參考圖像的圖像信號。
最好產(chǎn)生一個(gè)圖像信號，該圖像信號具有至少一個(gè)表現(xiàn)出特定灰度級的第一亮度參考圖像，表現(xiàn)出不同于第一亮度參考圖像的灰度級的第二亮度參考圖像，用于調(diào)節(jié)高亮度的第三亮度參考圖像和用于調(diào)節(jié)低亮度的第四亮度參考圖像。
最好為該亮度參考圖像產(chǎn)生一圖像信號，在該亮度參考圖像中，第三亮度參考圖像中的灰度級差別和第四亮度參考圖像中的灰度級差別小于第一亮度參考圖像中的灰度級差別和第二亮度參考圖像中的灰度級差別。
最好基于圖像信號的圖像的亮度和對比度是用于顯示一個(gè)與亮度參考圖像合成的、基于輸入圖像信號的顯示圖像。
最佳好亮度識別圖像疊加在一個(gè)基于一圖像信號的圖像中的所需亮度區(qū)域中，用于顯示與該亮度參考圖像合成的基于該輸入圖像信號的顯示圖像。
最好利用一個(gè)條紋信號疊加亮度識別圖像。
最好基于該輸入圖像信號的圖像和亮度參考圖像之間的位置關(guān)系被改變。
最好用于產(chǎn)生一亮度參考圖像的圖像信號的設(shè)定信息被存儲。


圖1為方框圖，示出本發(fā)明的視頻攝影機(jī)的結(jié)構(gòu)；圖2示出一個(gè)圖像顯示控制器的結(jié)構(gòu)；圖3示出一個(gè)亮度參考圖像的模式；圖4示出當(dāng)目標(biāo)圖像的一部分被亮度參考圖像替換并顯示時(shí)的情況；圖5示出當(dāng)允許整個(gè)目標(biāo)圖像被顯示時(shí)的情況；圖6示出利用可用區(qū)域在右邊和左邊顯示亮度參考圖像的情況；圖7示出利用可用區(qū)域在頂部和底部顯示亮度參考圖像的情況；圖8示出亮度參考圖像為橢圓形的情況；
圖9示出亮度識別圖像被疊加的情況；圖10示出亮度參考圖像被設(shè)為可在目標(biāo)圖像上移動(dòng)的情況；和圖11示出目標(biāo)圖像為彩色圖像的情況。
具體實(shí)施例方式
下面將參照

本發(fā)明的實(shí)施例。圖1示出本發(fā)明視頻攝影機(jī)的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)。
通過圖像拾取透鏡系統(tǒng)10進(jìn)入的光線入射到圖像拾取裝置12，從而在圖像拾取裝置表面形成目標(biāo)物的圖像，該圖像拾取裝置12組成主線系統(tǒng)模塊11。由一整體圖像拾取裝置，如CCD構(gòu)成的圖像拾取裝置12利用光電轉(zhuǎn)換，根據(jù)目標(biāo)物的圖像產(chǎn)生一個(gè)原色圖像拾取信號Spa，并將產(chǎn)生的信號Spa輸出到相關(guān)的雙采樣(CDS)/AGC13中。
該CDS/AGC13執(zhí)行相關(guān)的雙采樣，從而從圖像采樣信號Spa中去除噪音部分。去除噪音部分后的信號被放大，并作為圖像拾取信號Spb提供給低通濾波器14。該低通濾波器14從CDS/AGC13提供的圖像拾取信號Spb中提取原始信號光譜成分，并將其作為圖像拾取信號Spc提供給一放大器15。該放大器15放大所提供的圖像拾取信號Spc，并將該放大后的信號作為圖像拾取信號Spd輸出到一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器16。該A/D轉(zhuǎn)換器16將輸入的圖像拾取信號Spd轉(zhuǎn)換為一個(gè)數(shù)字圖像拾取信號Dp，并將其輸出到一攝影機(jī)信號處理器20。
該攝影機(jī)信號處理器20對所輸入的圖像拾取信號Dp進(jìn)行信號處理，從而獲得一個(gè)優(yōu)良的目標(biāo)圖像。信號處理例如包括圖像斑點(diǎn)校正，屏蔽校正，拐點(diǎn)校正，灰度校正，或輪廓補(bǔ)償。從圖像拾取信號Dp中產(chǎn)生一個(gè)圖像信號Dq，將該圖像信號輸出到監(jiān)視系統(tǒng)模塊30的選擇器25中和圖像顯示控制器31中。
圖像顯示控制器31產(chǎn)生一亮度參考圖像的圖像信號Dr，該信號提供一種用于判斷目標(biāo)圖像亮度的標(biāo)準(zhǔn)，攝影機(jī)信號處理器20輸出的圖像信號Dr和圖像信號Dq產(chǎn)生一個(gè)用于顯示目標(biāo)圖像和亮度參考圖像合成的圖像信號。對該產(chǎn)生的圖像信號也要進(jìn)行信號處理，例如亮度或?qū)Ρ榷鹊恼{(diào)節(jié)，產(chǎn)生的圖像信號Du被輸出至一個(gè)監(jiān)視輸出處理器35和圖1所示的主線系統(tǒng)模塊11中的選擇器25。
圖2示出圖像顯示控制器31的結(jié)構(gòu)。攝影信號處理器20提供的圖像信號Dq被輸入到判斷電路311和混合電路313中。該判斷電路311執(zhí)行圖像信號Dq的信號鑒別。該信號鑒別包括圖像信號Dq的信號格式的判斷，和基于圖像信號Dq的目標(biāo)圖像的色彩鑒別。該判斷電路311產(chǎn)生一個(gè)表示鑒別結(jié)果的鑒別信號Ha，并將其提供給一控制單元50，這將在下面進(jìn)行說明。
圖像顯示控制器31有一個(gè)亮度參考信號發(fā)生器電路312。該亮度參考信號發(fā)生器電路312根據(jù)控制單元50提供的、符合判斷電路311判斷出的圖像信號Dq的信號格式和色彩的控制信號CTr，產(chǎn)生一個(gè)亮度參考圖像的圖像信號Dr，該圖像信號Dr提供用于判斷目標(biāo)圖像亮度的標(biāo)準(zhǔn)。將亮度參考信號產(chǎn)生電路312產(chǎn)生的亮度參考圖像的圖像信號Dr輸出到混合電路313。
該混合電路313產(chǎn)生一個(gè)圖像信號Ds，用于根據(jù)控制單元50的控制信號CTm，利用目標(biāo)圖像的圖像信號Dq和亮度參考圖像的圖像信號Dr，顯示目標(biāo)圖像和亮度參考圖像的合成。產(chǎn)生的圖像信號Ds被提供給亮度/對比度調(diào)節(jié)電路314中。例如，圖像信號Dq的一部分由圖像信號Dr替換，或圖像信號Dr與圖像信號Dq疊加以產(chǎn)生一圖像信號Ds。該圖像信號Ds被提供給亮度/對比度調(diào)節(jié)電路314。
亮度/對比度調(diào)節(jié)電路314根據(jù)控制單元50提供的控制信號CTbc，調(diào)節(jié)混合電路313提供的圖像信號Ds的信號電平，從而可以獲得具有所需亮度和對比度的顯示圖像。其信號電平已經(jīng)由亮度/對比度調(diào)節(jié)電路314調(diào)節(jié)的圖像信號Ds作為一個(gè)圖像信號Dt被提供到鑒別顯示信號疊加電路315。
該鑒別顯示信號疊加電路315對亮度/對比度調(diào)節(jié)電路314輸出的圖像信號Dt的信號電平和指示根據(jù)控制單元50輸出的控制信號CTz設(shè)定的所需的亮度范圍的范圍信號電平進(jìn)行比較。如果圖像信號Dt的信號電平處于范圍設(shè)定信號電平表示的范圍內(nèi)，則在圖像信號Dt上疊加一個(gè)易于確定信號電平處于所需亮度范圍內(nèi)的鑒別顯示信號。該鑒別顯示信號可以是一個(gè)條紋信號，它利用條紋表示信號電平處于所需的亮度范圍內(nèi)。由鑒別顯示信號疊加電路315執(zhí)行的疊加有鑒別顯示信號的亮度信號Dt作為圖像信號Du被提供給監(jiān)視器輸出處理器35和圖1所示的主線系統(tǒng)模塊11的選擇器25。
根據(jù)控制單元50的控制信號，選擇器25選擇攝影機(jī)信號處理器20提供的圖像信號Dq或圖像顯示控制器31提供的圖像信號Du，并將選擇的信號提供給攝影機(jī)輸出處理器28。
該攝影機(jī)輸出處理器28將選擇器25提供的圖像信號Dq或圖像信號Du轉(zhuǎn)換為與一視頻攝影機(jī)聯(lián)接的裝置兼容的信號CMout，并輸出信號CMout。例如，當(dāng)與一個(gè)分量信號兼容的裝置或與一個(gè)合成信號兼容的裝置連接時(shí)，該選擇器25輸出的圖像信號被轉(zhuǎn)換為與各裝置兼容的信號CMout，轉(zhuǎn)換后的信號被輸出。如果圖像信號通過一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化為SMPTE259M的串連數(shù)字接口等傳輸，則利用選擇器25提供的圖像信號，產(chǎn)生符合該接口標(biāo)準(zhǔn)的傳輸數(shù)據(jù)，該產(chǎn)生的信號作為信號CMout被輸出。
監(jiān)視器輸出處理器35將圖像顯示控制器31的鑒別顯示信號疊加電路315輸出的圖像信號Du轉(zhuǎn)換為與一個(gè)圖像顯示裝置兼容的信號MTout，并輸出信號MTout，該圖像顯示裝置可以為，例如一電子取景器，用于監(jiān)視目標(biāo)圖像。例如，如果圖像顯示裝置使用模擬信號，則圖像信號Du被轉(zhuǎn)換為一個(gè)模擬信號并作為信號MTout輸出。
將一個(gè)操作單元51與控制單元50連接。當(dāng)視頻攝影機(jī)的用戶操作該操作單元51時(shí)，則從操作單元51向控制單元50輸出與用戶執(zhí)行的操作相關(guān)的操作信號PS。根據(jù)該操作信號PS，控制單元50產(chǎn)生多個(gè)控制信號CT，并將它們提供給視頻攝影機(jī)的主線系統(tǒng)模塊11或監(jiān)視器系統(tǒng)模塊30，從而根據(jù)用戶執(zhí)行的操作執(zhí)行視頻攝影?？刂茊卧?0從判斷電路311接收鑒別信號Ha，如前所述，并根據(jù)鑒別信號Ha和操作信號PS產(chǎn)生控制信號CTr、CTm、CTbc和CTz，并將產(chǎn)生的信號提供給監(jiān)視器系統(tǒng)模塊30。
下面將說明該操作。圖3示出基于亮度參考信號發(fā)生器電路產(chǎn)生的圖像信號Dr的亮度參考圖像的模式。在顯示屏幕的左側(cè)，顯示出連續(xù)的亮度參考圖像，例如在各個(gè)步驟中，這些亮度參考圖像顯示低亮度到高亮度的不同亮度級別。例如圖3示出的情況是亮度級從0％(0IRE)到110％(110IRE)中的10％(10IRE)。在連續(xù)的亮度參考圖像中，顯示的分割線作為亮度級的近似指示，使亮度級容易識別。例如，表示亮度級“50％”和亮度級“60％”之間的邊界線的分割線和表示亮度級“100％”和亮度級“110％”之間的邊界線的分割線便于判斷連續(xù)亮度參考圖像的各亮度級。
在顯示屏幕的右側(cè)，例如，顯示有多個(gè)用于高亮度調(diào)節(jié)的亮度參考圖像和多個(gè)用于低亮度調(diào)節(jié)的亮度調(diào)節(jié)圖像。在用于高亮度調(diào)節(jié)的多個(gè)亮度參考圖像中，將用于高亮度調(diào)節(jié)的相鄰亮度參考圖像之間的亮度差設(shè)定為很小。同樣，在用于低亮度調(diào)節(jié)的多個(gè)亮度參考圖像中，將用于低亮度調(diào)節(jié)的相鄰亮度參考圖像之間的亮度差設(shè)為很小。在每個(gè)視頻攝影機(jī)中，亮度/對比度調(diào)節(jié)電路314調(diào)節(jié)圖像信號Ds的信號電平，從而通過用于調(diào)節(jié)高亮度的多個(gè)亮度參考圖像中可被識別的亮度差，均衡亮度參考圖像的位置。同樣，亮度/對比度調(diào)節(jié)電路314調(diào)節(jié)圖像信號Ds的信號電平，從而均衡用于調(diào)節(jié)低亮度的多個(gè)亮度參考圖像中可被識別的亮度差處的亮度參考圖像的位置。例如進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而使得使用于調(diào)節(jié)高亮度的亮度參考圖像PRH-1和用于調(diào)節(jié)高亮度的亮度參考圖像PRH-2之間的亮度差不能被識別，同時(shí)在用于調(diào)節(jié)高亮度的亮度參考圖像PRH-2和用于調(diào)節(jié)高亮度的亮度參考圖像PRH-3之間的亮度差可以被識別。同樣，進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而使得使用于調(diào)節(jié)低亮度的亮度參考圖像PRL-3和用于調(diào)節(jié)低亮度的亮度參考圖像PRL-2之間的亮度差不能被識別，同時(shí)在用于調(diào)節(jié)低亮度的亮度參考圖像PRL-2和用于調(diào)節(jié)低亮度的亮度參考圖像PRL-1之間的亮度差可以被識別。這樣，亮度/對比度調(diào)節(jié)電路314調(diào)節(jié)各視頻攝影機(jī)中內(nèi)的用于調(diào)節(jié)高亮度的亮度參考圖像和用于調(diào)節(jié)低亮度的亮度參考圖像中的圖像信號Ds的信號電平，從而將允許識別亮度差的亮度參考圖像置于相同的位置。這使得根據(jù)信號MTout獲得用于監(jiān)視目標(biāo)圖像的圖像顯示裝置，如電子取景器的均勻亮度和對比度特性成為可能。
在用于調(diào)節(jié)高亮度的亮度參考圖像PRH和用于調(diào)節(jié)低亮度的亮度參考圖像PRL之間顯示一個(gè)圖像拾取亮度參考圖像，該圖像表示視頻攝影機(jī)用戶最需要的灰度極。例如，在各步驟中提供一個(gè)顯示具有所需亮度差的所需亮度范圍的圖像拾取亮度參考圖像，從而使肉色部分的灰度級調(diào)節(jié)為適當(dāng)?shù)幕叶燃?。這樣，根據(jù)視頻攝影機(jī)用戶最常使用的灰度級可顯示圖像拾取亮度參考圖像，從而方便地對攝影條件進(jìn)行調(diào)節(jié)，因此在成像時(shí)間獲得所需的亮度級。
如果在用于調(diào)節(jié)高亮度的亮度參考圖像和圖像拾取亮度參考圖像之間以及用于調(diào)節(jié)低亮度的亮度參考圖像和圖像拾取亮度參考圖像之間提供分割線，則將很容易區(qū)別用于調(diào)節(jié)高亮度的亮度參考圖像和用于調(diào)節(jié)低亮度的亮度參考圖像以及圖像拾取亮度參考圖像。
顯然，亮度級范圍和亮度參考圖像的灰度級的數(shù)目或者圖3中顯示的亮度級的位置或形狀等僅是示意性的和非限制性的。亮度參考圖像的灰度級的數(shù)目、亮度電平等都應(yīng)預(yù)先設(shè)定，或者亮度參考圖像可根據(jù)目標(biāo)圖像而變化。例如，目標(biāo)圖像中的所有像素的平均值或標(biāo)準(zhǔn)偏差可以計(jì)算，亮度參考圖像的亮度級范圍、灰度級數(shù)目等也可以相應(yīng)的變化。在這種情況下，假設(shè)不需要顯示高亮度級的亮度參考圖像，則對于黑暗的目標(biāo)圖像，顯示低亮度級的亮度參考圖像，或者減少灰度級的數(shù)目。對于亮度級的差較小的目標(biāo)圖像，顯示處于目標(biāo)圖像的亮度級范圍的亮度參考圖像，并顯示具有灰度級中較小亮度級差的詳細(xì)亮度參考圖像。這樣，通過根據(jù)目標(biāo)圖像改變亮度參考圖像，可以有效的使用亮度參考圖像。
下面將說明用于顯示合成亮度參考圖像的目標(biāo)圖像的操作。該說明的根據(jù)是假設(shè)用于監(jiān)視目標(biāo)圖像的圖像顯示裝置的顯示屏幕具有例如16∶9的寬高比。
圖4示出當(dāng)顯示目標(biāo)圖像的一部分被亮度參考圖像替換時(shí)該目標(biāo)圖像的情況。如果控制單元50確定由判斷電路311鑒別的目標(biāo)圖像的圖像信號Dq的格式具有16∶9的寬高比，則控制單元50根據(jù)一鑒別信號Ha，產(chǎn)生控制信號CTr，并將產(chǎn)生的信號提供給亮度參考信號產(chǎn)生電路312?？刂茊卧?0還產(chǎn)生一個(gè)控制信號CTm，并將產(chǎn)生的信號提供給混合電路313。
亮度參考信號產(chǎn)生電路312產(chǎn)生一圖像信號Dr，并將產(chǎn)生的信號提供給混合電路313，該圖像信號Dr具有與圖像信號Dq的信號格式相似的信號格式，并用于顯示圖3所示的亮度參考圖像。根據(jù)控制信號CTm，混合電路313選擇顯示屏幕的左端部分或右端部分的圖像信號Dr，或者選擇顯示屏幕的中心部分的圖像信號。
在這種情況下，如圖4所示，替換目標(biāo)圖像的亮度參考圖像被顯示在顯示屏幕的右端部分或左端部分。通過使用圖像拾取亮度參考圖像或連續(xù)亮度參考圖像，可以很容易的調(diào)節(jié)成像條件，例如圖像拾取透鏡系統(tǒng)10的照明或孔徑，以獲得目標(biāo)物的所需亮度。另外，用于調(diào)節(jié)高亮度的亮度參考圖像和用于調(diào)節(jié)低亮度的亮度參考圖像可用于調(diào)節(jié)圖像顯示裝置的亮度或?qū)Ρ榷??；旌想娐?13選擇替換圖像信號Dq的圖像信號Dr，以顯示亮度參考圖像。但在另一方面，在顯示屏幕的右端部分或左端部分，圖像信號Dq可以用圖像信號Dr重寫，從而顯示亮度參考圖像。選擇替換圖像信號Dq的圖像信號Dr，或者利用圖像信號Dr覆蓋圖像信號Dq，從而顯示圖像參考圖像，這樣也就簡化了用于顯示亮度參考圖像的結(jié)構(gòu)。
在圖4所示的實(shí)施例中，目標(biāo)圖像的一部分被亮度參考圖像替換，從而可以從成像取景角度鑒別哪個(gè)目標(biāo)物被包括進(jìn)來。為此，當(dāng)在顯示屏幕上顯示目標(biāo)物圖像時(shí)，目標(biāo)物圖像減少并顯示，從而產(chǎn)生一個(gè)圖像空白區(qū)域。例如，將一目標(biāo)物圖像水平壓縮，從而在目標(biāo)物圖像的右側(cè)和左側(cè)出現(xiàn)空白區(qū)域，在空白區(qū)域顯示亮度參考圖像。在這種情況下，判斷電路311識別圖像信號Dq的信號格式，并將該圖像信號Dq的信號格式通知控制單元50。如果控制單元50根據(jù)鑒別信號Ha判斷目標(biāo)圖像的寬高比和顯示屏幕的寬高比基本吻合，則它控制混合電路313的操作，以轉(zhuǎn)換信號或覆蓋信號，以及簡化目標(biāo)圖像。例如，對圖像信號Dq執(zhí)行水平像素疏化，從而在水平方向壓縮目標(biāo)圖像。
當(dāng)在顯示屏幕中心處選擇經(jīng)過簡化操作的圖像信號Dq，在空白區(qū)域中選擇了亮度參考圖像的圖像信號Dr時(shí)，則如圖5所示，可在顯示屏幕的右端部分和左端部分顯示亮度參考圖像，在屏幕的中心顯示整個(gè)目標(biāo)圖像。這就可以方便地對圖像拾取條件和圖像顯示裝置的亮度和對比度進(jìn)行調(diào)節(jié)，并可通過攝影取景角精確判斷目標(biāo)物。
如果目標(biāo)圖像的寬高比和圖像顯示裝置的顯示屏幕的寬高比并不匹配，則利用目標(biāo)圖像顯示在圖像顯示裝置的顯示屏幕上時(shí)產(chǎn)生的空白區(qū)域，顯示亮度參考圖像。例如，如果控制單元50確定判斷電路311識別的圖像信號Dq的信號格式具有4∶3的寬高比，該寬高比在垂直方向上大于顯示屏幕時(shí)，則控制單元50根據(jù)判斷信號Ha產(chǎn)生一控制信號CTr，并將該產(chǎn)生的信號提供給亮度參考信號產(chǎn)生電路312?？刂茊卧?0還產(chǎn)生一控制信號CTm，并將其提供給混合電路313。根據(jù)控制信號CTm，混合電路313選擇顯示屏幕左端部分中的圖像信號Dr。圖像信號Dq由左端部分的亮度參考圖像的顯示延時(shí)，從而將圖像信號Dq轉(zhuǎn)換為顯示屏幕中心部分的信號，延時(shí)的圖像信號Dq被選擇。當(dāng)圖像信號Dq完成后，圖像信號Dr被選擇。在這種情況下，如圖6所示，寬高比為4∶3的目標(biāo)圖像可顯示在顯示屏幕的中心，亮度參考圖像可通過有效利用目標(biāo)圖像右側(cè)和左側(cè)的空白區(qū)域來顯示。
如果控制單元50確定判斷電路311鑒別的圖像信號Dq的信號格式在水平方向上大于顯示屏幕，如當(dāng)電影遠(yuǎn)景尺寸1.85∶1或立體聲寬銀幕電影尺寸2.39∶1時(shí)，則控制單元50根據(jù)該鑒別信號Ha產(chǎn)生一控制信號CTr，并將產(chǎn)生的信號提供給亮度參考信號產(chǎn)生電路312，以產(chǎn)生用于在水平方向上顯示亮度參考圖像的圖像信號Dr。根據(jù)控制信號CTm，混合電路313選擇顯示屏幕的上端側(cè)的預(yù)定縱向時(shí)間段的圖像信號Dr。圖像信號Dq被上端側(cè)的預(yù)定數(shù)目的縱向時(shí)間段延時(shí)，在屏幕的中心部分，在縱向掃描時(shí)間段中，選擇該延時(shí)后的圖像信號Dq。這樣，在顯示屏幕的下端側(cè)，在預(yù)定數(shù)目的縱向時(shí)間段中選擇圖像信號Dr。在這種情況下，如圖7所示，水平方向長的目標(biāo)圖像可顯示在顯示屏幕的中心，亮度參考圖像也可顯示在目標(biāo)圖像的上側(cè)和下側(cè)。
各亮度參考圖像以矩形形式顯示亮度級，在多個(gè)矩形中顯示不同的亮度級，從而組成圖3所示的亮度參考圖像。亮度級的顯示并不局限于矩形形式，還可采用不同的形式。例如，如圖8所示，多個(gè)橢圓形可用于顯示不同的亮度級。
當(dāng)拾取圖像上的一個(gè)所需目標(biāo)與顯示在屏幕上的亮度參考圖像相比較以判斷目標(biāo)的亮度時(shí)，如果其亮度將被確定的目標(biāo)物與亮度參考圖像相差很遠(yuǎn)時(shí)，則很難簡便精確地判斷目標(biāo)物的亮度。為此，當(dāng)圖像信號Dt的信號電平處于預(yù)定的亮度范圍中時(shí)，圖2所示的鑒別顯示信號疊加電路315在圖像信號Dt上疊加鑒別顯示信號以產(chǎn)生一個(gè)圖像信號Du。該圖像信號Du被提供給監(jiān)視輸出處理器35和主線系統(tǒng)模塊11的選擇器25。
因此，當(dāng)對操作單元51進(jìn)行操作以設(shè)定執(zhí)行鑒別顯示的亮度范圍時(shí)，如圖9所示，在設(shè)定亮度范圍內(nèi)，如條紋顯示的鑒別顯示被疊加在亮度參考圖像上。在成像屏幕上，在設(shè)定亮度范圍內(nèi)，將鑒別顯示疊加在目標(biāo)圖像上，這樣目標(biāo)物的亮度可精確和容易的確定。當(dāng)條紋顯示用于鑒別時(shí)，可以使用傳統(tǒng)的條紋信號產(chǎn)生電路，使鑒別顯示可以很容易的疊加在目標(biāo)圖像上。
如果亮度參考圖像不同于其亮度將被鑒別的目標(biāo)物，則亮度參考圖像的位置或目標(biāo)圖像的位置為可變，從而可以方便精確地對目標(biāo)物的亮度進(jìn)行容鑒別。當(dāng)圖像的位置變化時(shí)，可通過使圖像顯示區(qū)域比目標(biāo)圖像的圖像顯示區(qū)域小的亮度參考圖像進(jìn)行移動(dòng)，來減小圖像移動(dòng)導(dǎo)致的信號處理量。為了移動(dòng)亮度參考圖像，多個(gè)亮度級的整個(gè)亮度顯示塊將被移動(dòng)；但是，如圖10所示，選擇所需的亮度顯示并只使所選擇的亮度顯示可移動(dòng)，然后用于移動(dòng)圖像的信號處理量可以進(jìn)一步減小，從而可以實(shí)現(xiàn)圖像的有效移動(dòng)?；蛘?，只有所需亮度的亮度參考圖像為被顯示和可移動(dòng)的。當(dāng)圖像成為可移動(dòng)時(shí)，所需亮度的亮度參考圖像和目標(biāo)圖像的所需位置可彼此更加接近。與亮度參考圖像和其亮度被鑒別的目標(biāo)物遠(yuǎn)離的情況相比，這使用戶可以很容易和精確的判斷亮度。
如果顯示在圖像顯示裝置上的目標(biāo)物圖像為彩色圖像，則亮度判斷將比單色圖像更為困難，具體地說，如果其亮度將被判斷的目標(biāo)物的色度和色調(diào)被判斷與亮度參考圖像有很大的不同，則當(dāng)亮度參考圖像和目標(biāo)物比較時(shí)，將很難判定亮度是否相同。為此，如果顯示在圖像顯示裝置上的目標(biāo)圖像為彩色圖像，則如圖11所示，顯示基于目標(biāo)圖像的彩色亮度參考圖像。在這種情況下，為了選擇近似彩色的亮度參考圖像，就使用例如目標(biāo)圖像中包含的主色調(diào)。更具體地說，在判斷電路311中，所有像素的色彩或代表點(diǎn)處的像素被判斷為最主要的色彩，將該主色彩通知控制單元50。控制單元50控制亮度參考信號產(chǎn)生電路312的操作，以產(chǎn)生用于連續(xù)亮度參考圖像或判斷電路311判斷的彩色的成像亮度參考圖像的圖像信號Dr。
例如，亮度參考圖像的彩色可根據(jù)調(diào)節(jié)亮度時(shí)用戶最優(yōu)先給出的彩色來判斷。在這種情況下，為指定該色彩就使操作單元51運(yùn)行，控制單元50控制亮度參考信號產(chǎn)生電路312的操作，以產(chǎn)生用于連續(xù)亮度參考圖像或指定彩色的成像亮度參考圖像的圖像信號Dr。另外，用戶使操作單元51工作，以指定圖像顯示裝置上顯示的目標(biāo)圖像中亮度將要被確定的部分?？刂茊卧?0將用戶指定的位置通知給判斷電路311，判斷電路311鑒別指定位置的彩色并將該鑒別出的彩色通知控制單元50。然后，控制單元50控制亮度參考信號產(chǎn)生電路312的操作，以產(chǎn)生用于連續(xù)亮度參考圖像或具有判斷電路311鑒別的彩色的成像亮度參考圖像的圖像信號Dr。
也可以利用目標(biāo)圖像中的主色和用戶在調(diào)節(jié)亮度中最優(yōu)先給出的彩色，顯示亮度參考圖像。例如，目標(biāo)圖像中的主色用于顯示一連續(xù)亮度參考圖像，用戶在調(diào)節(jié)亮度參考圖像中優(yōu)先給出的彩色用于顯示一成像亮度參考圖像。這使利用連續(xù)亮度參考圖像精確的判斷背景圖像的亮度以及利用成像亮度參考圖像精確的判斷人臉的亮度等成為可能。
在上述實(shí)施例中，判斷電路311根據(jù)圖像信號Dq執(zhí)行多種類型的判斷，亮度參考圖像自動(dòng)被顯示。但很顯然，也可以通過控制操作單元51人工控制亮度參考圖像的顯示。
在目標(biāo)圖像亮度的判斷中，有一些情況，此時(shí)根據(jù)將要成像的目標(biāo)物或?qū)⒁@得的目標(biāo)圖像的類型，需要一個(gè)突出亮的部分的亮度參考圖像或需要一個(gè)突出暗的部分的亮度參考圖像。另外，所需的亮度參考圖像可以根據(jù)用戶不同而不同。在這種情況下，如果每次都設(shè)定亮度參考圖像的灰度級的數(shù)目或各灰度級的亮度級等，則需要復(fù)雜的操作，妨礙了實(shí)現(xiàn)快速成像。為了避免這種不便，用于設(shè)定灰度級數(shù)目、亮度級和顯示模式的用于設(shè)定亮度參考圖像的信息被預(yù)先存儲在圖2所示的非易失性存儲器316中。通過讀出用于設(shè)定的所需信息，非易失性存儲器316中存儲用于設(shè)定亮度參考圖像的信息就可以實(shí)現(xiàn)快速方便地顯示所需的亮度參考圖像。另外，通過使非易失性存儲器316可拆卸，則將該非易失性存儲器316與另一視頻攝影機(jī)結(jié)合，就可以顯示所需的亮度參考圖像。這避免了每當(dāng)使用的視頻攝影機(jī)改變時(shí)就需要設(shè)定灰度級的數(shù)目或亮度參考圖像的各灰度級的亮度級，從而可以快速開始成像。
在上述實(shí)施例中，已經(jīng)對具有用于獲得目標(biāo)圖像的圖像信號的主線系統(tǒng)模塊和用于顯示目標(biāo)圖像的監(jiān)視系統(tǒng)模塊的視頻攝影機(jī)進(jìn)行了說明。然而，可替代的是，主線系統(tǒng)模塊和監(jiān)視器系統(tǒng)模塊可彼此分離，從而在視頻攝影機(jī)上提供主線系統(tǒng)模塊，在圖像顯示裝置上提供監(jiān)視器系統(tǒng)模塊。在這種情況下，圖像顯示裝置具有相當(dāng)于控制單元50和操作單元51的單元，從而可如上述控制圖像顯示控制器31的操作。因此，如果圖像顯示裝置具有監(jiān)視系統(tǒng)模塊，則即使在用沒有顯示亮度參考圖像功能的視頻攝影機(jī)時(shí)，也可通過簡單的連接圖像顯示裝置方便精確地判斷亮度，從而改進(jìn)了性能。
如上所述，根據(jù)本實(shí)施例，可以顯示提供成像參考的亮度參考圖像，亮度參考圖像可與目標(biāo)圖相結(jié)合顯示。這種安排使方便精確地調(diào)節(jié)圖像顯示裝置的亮度和對比度成為可能。
另外，通過比較目標(biāo)物圖像和亮度參考圖像，可方便地判斷目標(biāo)物的亮度，從而在沒有使用光度計(jì)或波形監(jiān)視器的情況下可以很方便地得到所需信號級的圖像。另外，亮度參考圖像顯示多種亮度級，從而可以同時(shí)識別目標(biāo)圖像上多個(gè)不同位置的亮度。
權(quán)利要求
1.一種圖像處理裝置，包括一個(gè)信號發(fā)生器，用于產(chǎn)生一亮度參考圖像的圖像信號，該亮度參考圖像可提供一用于確定亮度的標(biāo)準(zhǔn)；和一個(gè)混合器，它利用輸入圖像信號和亮度參考圖像的圖像信號，產(chǎn)生一個(gè)用于顯示基于輸入圖像信號的顯示圖像和亮度參考圖像的合成圖像的圖像信號。
2.如權(quán)利要求1所述的圖像處理裝置，還包括一個(gè)鑒別器，用于對輸入圖像信號進(jìn)行信號鑒別；其中信號發(fā)生器根據(jù)鑒別器的鑒別結(jié)果，產(chǎn)生一個(gè)亮度參考圖像的圖像信號。
3.如權(quán)利要求2所述的圖像處理裝置，其中鑒別器確定輸入圖像信號的寬高比。
4.如權(quán)利要求3所述的圖像處理裝置，其中鑒別器通過確定寬高比檢測顯示屏幕上是否出現(xiàn)一個(gè)沒有圖像的區(qū)域，和如果鑒別器檢測到顯示屏幕上存在沒有圖像的區(qū)域，則信號發(fā)生器產(chǎn)生亮度參考圖像的圖像信號，從而在沒有圖像的區(qū)域中顯示亮度參考圖像。
5.如權(quán)利要求3所述的圖像處理裝置，其中鑒別器通過檢測屏幕的寬高比，檢測顯示屏幕上是否出現(xiàn)沒有圖像的區(qū)域，如果檢測到顯示屏幕上沒有出現(xiàn)沒有圖像的區(qū)域，則根據(jù)輸入圖像信號控制混合器執(zhí)行圖像縮影，從而形成一個(gè)沒有圖像的區(qū)域，信號發(fā)生器產(chǎn)生一個(gè)亮度參考圖像的圖像信號，從而在沒有圖像的區(qū)域中顯示該亮度參考圖像。
6.如權(quán)利要求3所述的圖像處理裝置，其中鑒別器通過檢測屏幕寬高比，檢測顯示屏幕上是否出現(xiàn)沒有圖像的區(qū)域，如果檢測到顯示屏幕上沒有出現(xiàn)沒有圖像的區(qū)域，則控制混合器產(chǎn)生一個(gè)圖像信號，該圖像信號通過將亮度參考圖像疊加在基于輸入圖像信號的圖像上而產(chǎn)生。
7.如權(quán)利要求2所述的圖像處理裝置，其中鑒別器根據(jù)輸入圖像信號鑒別圖像的彩色，且信號發(fā)生器產(chǎn)生一個(gè)用于顯示具有一基于彩色鑒別結(jié)果的彩色的亮度參考圖像的圖像信號。
8.如權(quán)利要求7所述的圖像處理裝置，其中鑒別器識別一主色彩，和信號發(fā)生器利用該鑒別器識別的色彩，產(chǎn)生一個(gè)用于顯示該亮度參考圖像的圖像信號。
9.如權(quán)利要求1所述的圖像處理裝置，其中信號發(fā)生器產(chǎn)生一個(gè)作為亮度參考圖像的圖像信號，該圖像信號具有至少一個(gè)表現(xiàn)特定灰度級的第一亮度參考圖像，表現(xiàn)出不同于第一亮度參考圖像的灰度級的第二亮度參考圖像，用于調(diào)節(jié)高亮度的第三亮度參考圖像和用于調(diào)節(jié)低亮度的第四亮度參考圖像。
10.如權(quán)利要求9所述的圖像處理裝置，其中信號發(fā)生器對該亮度參考圖像產(chǎn)生一個(gè)圖像信號，在該亮度參考圖像中，第三亮度參考圖像中的灰度級差別和第四亮度參考圖像中的灰度級差別小于第一亮度參考圖像中的灰度級差別和第二亮度參考圖像中的灰度級差別。
11.如權(quán)利要求1所述的圖像處理裝置，還包括一個(gè)根據(jù)混合器產(chǎn)生的圖像信號調(diào)節(jié)圖像的亮度和對比度的調(diào)節(jié)器。
12.如權(quán)利要求1所述的圖像處理裝置，還包括一個(gè)亮度識別圖像疊加器，根據(jù)混合器產(chǎn)生的圖像信號，該疊加器在圖像中所需的亮度區(qū)域中疊加一個(gè)亮度識別圖像。
13.如權(quán)利要求12所述的圖像處理裝置，其中亮度識別圖像疊加器通過利用一個(gè)條紋信號疊加亮度識別圖像。
14.如權(quán)利要求1所述的圖像處理裝置，還包括一個(gè)顯示位置控制器，該控制器通過控制信號發(fā)生器，改變基于輸入圖像信號的圖像和亮度參考圖像之間的位置關(guān)系。
15.如權(quán)利要求1所述的圖像處理裝置，還包括一個(gè)用于存儲設(shè)定信息的存儲器，該設(shè)定信息利用信號發(fā)生器產(chǎn)生用于亮度參考圖像的圖像信號。
16.如權(quán)利要求1所述的圖像處理裝置，還包括一個(gè)目標(biāo)圖像信號發(fā)生器，用于產(chǎn)生一目標(biāo)圖像信號，該目標(biāo)圖像信號發(fā)生器通過拍攝目標(biāo)物體提供輸入圖像信號。
17.一種圖像處理方法，包括以下步驟產(chǎn)生一個(gè)亮度參考圖像的圖像信號，該亮度參考圖像可提供一用于確定亮度的標(biāo)準(zhǔn)；和利用輸入圖像信號和亮度參考圖像的圖像信號，產(chǎn)生一個(gè)用于顯示基于輸入圖像信號的顯示圖像和亮度參考圖像的合成圖像的圖像信號。
18.如權(quán)利要求17所述的圖像處理方法，還包括以下步驟對輸入圖像信號進(jìn)行信號鑒別，其中根據(jù)信號鑒別得到的鑒別結(jié)果，產(chǎn)生一個(gè)亮度參考圖像的圖像信號。
19.如權(quán)利要求18所述的圖像處理方法，其中輸入圖像信號的信號鑒別包括寬高比的確定。
20.如權(quán)利要求19所述的圖像處理方法，其中通過判斷寬高比檢測顯示屏幕上是否出現(xiàn)一個(gè)沒有圖像的區(qū)域，和如果檢測到顯示屏幕上存在沒有圖像的區(qū)域，則產(chǎn)生亮度參考圖像的圖像信號，從而在沒有圖像的區(qū)域中顯示亮度參考圖像。
21.如權(quán)利要求19所述的圖像處理方法，其中通過判斷屏幕的寬高比，檢測顯示屏幕上是否出現(xiàn)沒有圖像的區(qū)域，如果檢測到顯示屏幕上沒有出現(xiàn)沒有圖像的區(qū)域，則根據(jù)輸入圖像信號執(zhí)行圖像縮影，從而形成一沒有圖像的區(qū)域，和產(chǎn)生一個(gè)亮度參考圖像的圖像信號，從而在沒有圖像的區(qū)域中顯示該亮度參考圖像。
22.如權(quán)利要求19所述的圖像處理方法，其中通過確定寬高比，檢測顯示屏幕上是否出現(xiàn)沒有圖像的區(qū)域，如果檢測到顯示屏幕上沒有出現(xiàn)沒有圖像的區(qū)域，則將亮度參考圖像疊加在基于輸入圖像信號的圖像上。
23.如權(quán)利要求18所述的圖像處理方法，其中根據(jù)在鑒別輸入圖像信號的步驟中的輸入圖像信號，對圖像執(zhí)行色彩鑒別，和產(chǎn)生一個(gè)用于顯示具有基于彩色鑒別的結(jié)果的色彩的亮度參考圖像的圖像信號。
24.如權(quán)利要求23所述的圖像處理方法，其中在彩色鑒別中識別一個(gè)主色彩，和利用該被識別的色彩，產(chǎn)生一個(gè)用于顯示該亮度參考圖像的圖像信號。
25.如權(quán)利要求17所述的圖像處理方法，其中產(chǎn)生一個(gè)圖像信號作為亮度參考圖像，該圖像信號具有至少一個(gè)表現(xiàn)特定灰度級的第一亮度參考圖像，表現(xiàn)出不同于第一亮度參考圖像的灰度級的第二亮度參考圖像，用于調(diào)節(jié)高亮度的第三亮度參考圖像和用于調(diào)節(jié)低亮度的第四亮度參考圖像。
26.如權(quán)利要求25所述的圖像處理方法，其中對該亮度參考圖像產(chǎn)生一個(gè)圖像信號，在該亮度參考圖像中，第三亮度參考圖像中的灰度級差別和第四亮度參考圖像中的灰度級差別小于第一亮度參考圖像中的灰度級差別和第二亮度參考圖像中的灰度級差別。
27.如權(quán)利要求17所述的圖像處理方法，其中基于圖像信號的亮度和對比度是用于顯示與亮度參考圖像合成的基于輸入圖像信號的顯示圖像。
28.如權(quán)利要求17所述的圖像處理方法，其中亮度識別圖像疊加在一個(gè)基于一圖像信號的圖像的所需的亮度區(qū)域中，該圖像信號用于顯示與亮度參考圖像合成的基于輸入圖像信號的顯示圖像。
29.如權(quán)利要求28所述的圖像處理方法，其中利用條紋信號疊加亮度識別圖像。
30.如權(quán)利要求17所述的圖像處理方法，其中改變基于輸入圖像信號的圖像和亮度參考圖像之間的位置關(guān)系。
31.如權(quán)利要求17所述的圖像處理方法，其中存儲設(shè)定信息，該設(shè)定信息用于產(chǎn)生亮度參考圖像的圖像信號。
全文摘要
一種可簡單地對亮度和對比度進(jìn)行調(diào)節(jié)以及可方便地對目標(biāo)圖像的亮度進(jìn)行檢查的圖像處理裝置和圖像處理方法。圖像信號的信號格式利用一個(gè)檢測電路進(jìn)行檢測，根據(jù)檢測的結(jié)果，亮度參考信號產(chǎn)生電路產(chǎn)生一個(gè)亮度參考圖像的圖像信號，該亮度參考圖像提供檢測亮度的標(biāo)準(zhǔn)。一個(gè)混合電路產(chǎn)生一個(gè)用于顯示與亮度參考圖像合成的目標(biāo)圖像的圖像信號。該圖像信號的信號電平可通過調(diào)節(jié)電路調(diào)節(jié)，從而調(diào)節(jié)亮度和/或?qū)Ρ榷?。鑒別顯示信號疊加電路產(chǎn)生一個(gè)疊加在所需亮度區(qū)域中的亮度識別圖像的信號。根據(jù)亮度參考圖像，可以很容易檢查圖像上的指定位置的亮度。
文檔編號H04N5/44GK1429013SQ0212819
公開日2003年7月9日 申請日期2002年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月27日
發(fā)明者原學(xué), 森岡義博, 川田教彥, 栗田進(jìn) 申請人:索尼公司