用于处理图像信号的方法和装置

摘要

一种用于处理图像信号的方法，包括基于原始图像信号的特性求出边沿因子的值。经增益调整的校准信号基于边沿因子产生。将原始图像信号和经增益调整的校准信号求和以产生经瞬变改进图像信号。因此，依据边沿特性自适应地改进图像信号的瞬变。

权利要求

1.一种用于处理图像信号的方法，包括：

依据原始图像信号的边沿特性产生边沿因子，其中该边沿因子是通过将原始图像信号的边沿估计值正规化而产生的，该原始图像信号的边沿估计值是通过将所述原始图像信号的二阶导数的绝对值和原始图像信号的一阶导数求和而产生的；

基于边沿因子产生经增益调整的校准信号，其中该校准信号是通过将原始信号的一阶和二阶导数相乘而产生的，该经增益调整的校准信号是通过将原始信号的一阶导数、原始信号的二阶导数和所述边沿因子相乘而产生的；和将原始图像信号和经增益调整的校准信号求和以产生经瞬变改进的图像信号。

2.一种用于处理图像信号的方法，包括：

依据原始图像信号的边沿特性产生边沿因子，其中该边沿因子是通过将原始图像信号的边沿估计值正规化而产生的，该原始图像信号的边沿估计值是通过将所述原始图像信号的二阶导数的绝对值和原始图像信号的一阶导数求和而产生的；

基于边沿因子产生经增益调整的校准信号，其中该校准信号是通过将原始信号的一阶和二阶导数相乘而产生的，该经增益调整的校准信号是通过将原始信号的一阶导数、原始信号的二阶导数、所述边沿因子和一用户可调增益相乘而产生的；和将原始图像信号和经增益调整的校准信号求和以产生经瞬变改进的图像信号。

3.如权利要求1或2所述的方法，其中原始图像信号是亮度信号。

4.如权利要求1或2所述的方法，其中产生边沿因子包括：正规化该边沿估计值；和

通过从1中减去正规化的估计值来产生边沿因子。

5.如权利要求4所述的方法，其中正规化边沿估计值包括：通过将边沿估计值与参考值相乘产生正规化的边沿估计值；和当正规化的估计值大于1时，将正规化的估计值设置为1。

6.一种用于处理图像信号的装置，包括：

边沿因子生成器，其被配置为依据原始图像信号的边沿特性产生边沿因子，其中该边沿因子是通过将原始图像信号的边沿估计值正规化而产生的，该原始图像信号的边沿估计值是通过将所述原始图像信号的二阶导数的绝对值和原始图像信号的一阶导数求和而产生的；

校准信号生成器，其被配置为基于边沿因子产生经增益调整的校准信号，其中该校准信号是通过将原始信号的一阶和二阶导数相乘而产生的，该经增益调整的校准信号是通过将原始信号的一阶导数、原始信号的二阶导数和所述边沿因子相乘而产生的；和加法器，其被配置为通过将原始图像信号和经增益调整的校准信号求和来产生经瞬变改进图像信号。

7.一种用于处理图像信号的装置，包括：

边沿因子生成器，其被配置为依据原始图像信号的边沿特性产生边沿因子，其中该边沿因子是通过将原始图像信号的边沿估计值正规化而产生的，该原始图像信号的边沿估计值是通过将所述原始图像信号的二阶导数的绝对值和原始图像信号的一阶导数求和而产生的；

校准信号生成器，其被配置为基于边沿因子产生经增益调整的校准信号，其中该校准信号是通过将原始信号的一阶和二阶导数相乘而产生的，该经增益调整的校准信号是通过将原始信号的一阶导数、原始信号的二阶导数、所述边沿因子和一用户可调增益相乘而产生的；和加法器，其被配置为通过将原始图像信号和经增益调整的校准信号求和来产生经瞬变改进图像信号。

8.如权利要求6或7所述的装置，其中该原始图像信号是亮度信号。

9.如权利要求6或7所述的装置，其中边沿因子生成器包括：边沿估计值计算器，其被配置为计算原始图像信号的边沿估计值；和边沿因子生成器，其被配置为通过正规化该边沿估计值来产生边沿因子。

10.如权利要求9所述的装置，其中边沿估计值计算器包括：ABS单元，其被配置为获得原始图像信号的二阶导数的绝对值；和加法器，其被配置为将原始信号的二阶导数的绝对值和一阶导数求和。

11.如权利要求9所述的装置，其中边沿因子生成器包括：正规化器，其被配置为正规化该边沿估计值；和

减法器，其被配置为通过从1中减去正规化的边沿估计值来计算边沿因子。

12.如权利要求11所述的装置，其中正规化器被配置为通过将边沿估计值和参考值相乘来正规化该边沿估计值；并被配置为当该正规化的边沿估计值大于1时，将正规化的边沿估计值设置为1。

13.如权利要求6所述的装置，其中校准信号生成器包括：导数单元，其被配置为产生原始信号的一阶和二阶导数；和乘法单元，其被配置为通过将一阶和二阶导数相乘来产生校准信号；和可变增益单元，其被配置为基于边沿因子调整校准信号的增益，其中通过将校准信号与边沿因子相乘产生经增益调整的校准信号。

14.如权利要求7所述的装置，其中校准信号生成器包括：导数单元，其被配置为产生原始图像信号的一阶和二阶导数；

乘法单元，其被配置为通过将该一阶导数与二阶导数相乘来产生校准信号；和可变增益单元，其被配置为基于边沿因子和用户可调增益来调整校准信号的增益，其中通过将校准信号、边沿因子和用户可调增益相乘产生经增益调整的校准信号。

15.一种显示系统，包括：

图像源，其被配置为提供原始图像信号；

图像处理装置，其被配置为处理原始图像信号；和

显示装置，其被配置为基于图像处理装置的输出来显示图像，其中图像处理装置包括：

边沿因子生成器，其被配置为依据原始图像信号的边沿特性产生边沿因子，其中该边沿因子是通过将原始图像信号的边沿估计值正规化而产生的，该原始图像信号的边沿估计值是通过将所述原始图像信号的二阶导数的绝对值和原始图像信号的一阶导数求和而产生的；

校准信号生成器，其被配置为基于边沿因子产生经增益调整的校准信号，其中该校准信号是通过将原始信号的一阶和二阶导数相乘而产生的，该经增益调整的校准信号是通过将原始信号的一阶导数、原始信号的二阶导数和所述边沿因子相乘而产生的；和加法器，其被配置为通过将原始图像信号和经增益调整的校准信号求和来产生经瞬变改进的图像。

16.一种显示系统，包括：

图像源，其被配置为提供原始图像信号；

图像处理装置，其被配置为处理原始图像信号；和

显示装置，其被配置为基于图像处理装置的输出来显示图像，其中图像处理装置包括：

边沿因子生成器，其被配置为依据原始图像信号的边沿特性产生边沿因子，其中该边沿因子是通过将原始图像信号的边沿估计值正规化而产生的，该原始图像信号的边沿估计值是通过将所述原始图像信号的二阶导数的绝对值和原始图像信号的一阶导数求和而产生的；

校准信号生成器，其被配置为基于边沿因子产生经增益调整的校准信号，其中该校准信号是通过将原始信号的一阶和二阶导数相乘而产生的，该经增益调整的校准信号是通过将原始信号的一阶导数、原始信号的二阶导数、所述边沿因子和一用户可调增益相乘而产生的；和加法器，其被配置为通过将原始图像信号和经增益调整的校准信号求和来产生经瞬变改进的图像。

17.如权利要求15或16所述的显示系统，其中原始图像信号是亮度信号。

18.如权利要求15或16所述的显示系统，其中边沿因子生成器包括：边沿估计值计算器，其被配置为计算原始图像信号的边沿估计值；和边沿因子生成器，其被配置为通过正规化该边沿估计值来产生边沿因子。

19.如权利要求18所述的显示系统，其中该边沿估计值计算器包括：ABS单元，其被配置为获得原始图像信号的二阶导数的绝对值；和加法器，其被配置为将原始信号的二阶导数的绝对值和一阶导数求和。

20.如权利要求19所述的显示系统，其中边沿因子生成器包括：正规化器，其被配置为正规化该边沿估计值；和

减法器，其被配置为通过从1中减去正规化的边沿估计值来计算边沿因子。

21.如权利要求20所述的显示系统，其中正规化器被配置为通过将边沿估计值和参考值相乘来正规化该边沿估计值；并被配置为当正规化的估计值大于1时，将正规化的估计值设置为1。

22.如权利要求15所述的显示系统，其中校准信号生成器包括：导数单元，其被配置为产生原始信号的一阶和二阶导数；

乘法单元，其被配置为通过将一阶导数和二阶导数相乘来产生校准信号；和可变增益单元，其被配置为基于边沿因子来调整校准信号的增益，其中通过将校准信号与边沿因子相乘产生经增益调整的校准信号。

23.如权利要求16所述的显示系统，其中校准信号生成器包括：导数单元，其被配置为产生原始图像信号的一阶和二阶导数；

乘法单元，其被配置为通过将一阶导数与二阶导数相乘来产生校准信号；和可变增益单元，其被配置为基于边沿因子和用户可调增益来调整校准信号的增益，其中通过将校准信号、边沿因子和用户可调增益相乘产生经增益调整的校准信号。

说明书

技术领域

本公开涉及图像质量的改进，并且具体涉及一种用于处理图像信号的方法和装置，以及包含该图像处理装置的显示系统。

背景技术

用于图像信号的瞬变改进(transient improvement)技术通过增加锐度和降低边沿过渡时间来增加图像的清晰度。当该瞬变改进技术被应用至亮度信号时，该技术就称作亮度瞬变改进技术。
一般来说，该瞬变改进技术通过降低过渡时间来使图像看起来更锐利。
图1A到1E是图示根据常规图像质量改进处理的信号的波形图。
图1A图示要被输入至图像质量改进装置的图像信号。
该图像质量改进装置产生图像信号的第一和二阶导数信号。该第一和二阶导数信号分别如图1B和1C所示。
如图1D所示，图像质量改进装置通过将该一阶导数信号与二阶导数信号相乘产生一校准信号。图1E所示的锐化图像信号是通过将图1A所示的图像信号和图1D所示的校准信号求和得到的。
图1E中所示的锐化图像信号同图1A所示的图像信号相比具有短的过渡时间，但是该锐化图像包括过冲(overshoot)和下冲(undershoot)。该过冲和下冲可以使图像清晰但是也可能通过使原始图像失真而降低图像质量。随着增益增大，该过冲和下冲变得更大。
边沿(edge)代表了图像信号的在像素等级之间具有相对较大差异的一部分。在具有较小坡度的边沿处出现的的过冲和下冲可以使图像更清晰。然而，当过冲和下冲出现在具有较陡坡度的边沿时，由过冲和下冲引起的图像失真胜过所增加的图像清晰度。

发明内容

本发明的一些示范性实施例提供了用于处理图像信号的方法和装置，其能够依据边沿特性自适应地改进图像信号的瞬变。
本发明的一些示范性实施例提供了用于显示已经基于边沿特性进行改进的图像的显示系统。
在本发明的一些示范性实施例中，提供了一种用于处理图像信号的方法。该方法包括依据原始图像信号的边沿特性产生边沿因子。产生经增益调整的校准信号。基于边沿因子调整增益。将原始图像信号和校准信号求和以产生经瞬变改进的图像信号。原始图像信号可以是亮度信号。
产生边沿因子可以包括产生原始图像信号的边沿估计值和正规化(normalize)该边沿估计值以产生边沿因子。
产生边沿估计值可以包括产生原始图像信号的一阶和二阶导数。得到二阶导数的绝对值。基于一阶导数和二阶导数的绝对值得到边沿估计值。边沿估计值可以是一阶导数和二阶导数的绝对值的和。
产生边沿因子可以包括正规化该边沿估计值和通过从1中减去正规化的边沿估计值来产生边沿因子。正规化该边沿估计值可以包括通过将边沿估计值和参考值相乘产生正规化的边沿估计值和当该校准化的估计值大于1时将该正规化的估计值设置为1。
产生经增益调整的校准信号可以包括产生原始图像信号的一阶和二阶导数和将一阶导数、二阶导数和边沿因子三者相乘。
在一些示范性实施例中，用于处理图像信号的方法可以进一步包括提供用户可调增益。产生经增益调整的校准信号可以包括产生原始图像信号的一阶和二阶导数和将一阶导数、二阶导数、边沿因子和用户可调增益四者相乘。
在本发明的一些示范性实施例中，用于处理图像信号的装置包括配置为依据原始图像信号的边沿特性产生边沿因子的边沿因子生成器。校准信号生成器产生经增益调整的校准信号。该增益基于边沿因子调节。加法器通过将原始图像信号和经增益调整的校准信号相加产生经瞬变改进图像信号。原始图像信号可以是亮度信号。
边沿因子生成器可以包括配置为计算原始图像信号的边沿估计值的边沿估计值计算器。该边沿因子生成器还可以包括配置为通过正规化该边沿估计值提供边沿因子的边沿因子生成器。
边沿估计值计算器可以包括配置为获得原始图像信号的二阶导数的绝对值的ABS单元。边沿估计值计算器还可以包括配置为将原始图像信号的一阶导数和二阶导数的绝对值求和的加法器。
边沿因子生成器可以包括配置为正规化该边沿估计值的正规化器和配置为通过从1中减去正规化的边沿估计值来计算边沿因子的减法器。正规化器可以配置为通过将边沿估计值与参考值相乘来正规化该边沿估计值。正规化器还可以配置为当正规化的边沿估计值大于1时，将正规化的边沿估计值设置为1。
在一些示范性实施例中，校准信号生成器可以包括配置为产生原始信号的一阶和二阶导数的导数单元。校准信号生成器还可以包括配置为通过将一阶导数与二阶导数相乘来产生校准信号的乘法单元，和配置为基于边沿因子调整校准信号的增益的可变增益单元。
在一些示范性实施例中，校准信号生成器可以包括配置为产生原始图像信号的一阶和二阶导数的导数单元。校准信号生成器还可以包括配置为通过将一阶和二阶导数相乘产生校准信号的乘法单元。配置为基于边沿因子和用户可调增益来调整校准信号的增益的可变增益单元还可以包括在校准信号生成器中。
在本发明的一些示范性实施例中，一种显示系统包括图像源、图像处理装置和显示装置。图像源提供原始图像信号。图像处理装置处理原始图像信号。显示装置基于图像处理装置的输出显示图像。
图像处理装置包括配置为依据原始图像信号的边沿特性产生边沿因子的边沿因子生成器。校准信号生成器基于边沿因子产生经增益调整的校准信号。加法器通过将原始图像信号和经增益调整的校准信号求和产生经瞬变改进的图像信号。原始图像信号可以是亮度信号。
边沿因子生成器可以包括配置为计算原始图像信号的边沿估计值的边沿估计值计算器和配置为通过正规化该边沿估计值产生边沿因子的边沿因子生成器。
边沿估计值计算器可以包括配置为获得原始图像信号的二阶导数的绝对值的ABS单元。边沿估计值计算器还可以包括配置为将原始信号的一阶导数和二阶导数的绝对值求和的加法器。
边沿因子生成器可以包括配置为正规化该边沿估计值的正规化器和配置为通过从1中减去正规化的边沿值来计算边沿因子的减法器。正规化器可以配置为通过将边沿估计值和参考值相乘来正规化该边沿估计值。正规化器还可以配置为当正规化的估计值大于1时，将正规化的估计值设置为1。
校准信号生成器可以包括配置为产生原始信号的一阶和二阶导数的导数单元。校准信号生成器还可以包括配置为通过将一阶导数与二阶导数相乘产生校准信号的乘法单元。配置为基于边沿因子来调整校准信号的增益的可变增益单元还可以包括在校准信号生成器中。
在一些实施例中，校准信号生成器可以包括配置为产生原始图像信号的一阶和二阶导数的导数单元、配置为通过将一阶和二阶导数相乘产生校准信号的乘法单元、和配置为基于边沿因子和用户可调增益调整校准信号的增益的可变增益单元。
具体来讲，按照本发明的一个方面，提供了一种用于处理图像信号的方法，该方法包括：依据原始图像信号的边沿特性产生边沿因子，其中该边沿因子是通过将原始图像信号的边沿估计值正规化而产生的，该原始图像信号的边沿估计值是通过将所述原始图像信号的二阶导数的绝对值和原始图像信号的一阶导数求和而产生的；基于边沿因子产生经增益调整的校准信号，其中该校准信号是通过将原始信号的一阶和二阶导数相乘而产生的，该经增益调整的校准信号是通过将原始信号的一阶导数、原始信号的二阶导数和所述边沿因子相乘而产生的；和将原始图像信号和经增益调整的校准信号求和以产生经瞬变改进的图像信号。
按照本发明的另一个方面，提供了一种用于处理图像信号的方法，该方法包括：依据原始图像信号的边沿特性产生边沿因子，其中该边沿因子是通过将原始图像信号的边沿估计值正规化而产生的，该原始图像信号的边沿估计值是通过将所述原始图像信号的二阶导数的绝对值和原始图像信号的一阶导数求和而产生的；基于边沿因子产生经增益调整的校准信号，其中该校准信号是通过将原始信号的一阶和二阶导数相乘而产生的，该经增益调整的校准信号是通过将原始信号的一阶导数、原始信号的二阶导数、所述边沿因子和一用户可调增益相乘而产生的；和将原始图像信号和经增益调整的校准信号求和以产生经瞬变改进的图像信号。
按照本发明的再一个方面，提供了一种用于处理图像信号的装置，该装置包括：边沿因子生成器，其被配置为依据原始图像信号的边沿特性产生边沿因子，其中该边沿因子是通过将原始图像信号的边沿估计值正规化而产生的，该原始图像信号的边沿估计值是通过将所述原始图像信号的二阶导数的绝对值和原始图像信号的一阶导数求和而产生的；校准信号生成器，其被配置为基于边沿因子产生经增益调整的校准信号，其中该校准信号是通过将原始信号的一阶和二阶导数相乘而产生的，该经增益调整的校准信号是通过将原始信号的一阶导数、原始信号的二阶导数和所述边沿因子相乘而产生的；和加法器，其被配置为通过将原始图像信号和经增益调整的校准信号求和来产生经瞬变改进图像信号。
按照本发明的再一个方面，提供了一种用于处理图像信号的装置，该装置包括：边沿因子生成器，其被配置为依据原始图像信号的边沿特性产生边沿因子，其中该边沿因子是通过将原始图像信号的边沿估计值正规化而产生的，该原始图像信号的边沿估计值是通过将所述原始图像信号的二阶导数的绝对值和原始图像信号的一阶导数求和而产生的；校准信号生成器，其被配置为基于边沿因子产生经增益调整的校准信号，其中该校准信号是通过将原始信号的一阶和二阶导数相乘而产生的，该经增益调整的校准信号是通过将原始信号的一阶导数、原始信号的二阶导数、所述边沿因子和一用户可调增益相乘而产生的；和加法器，其被配置为通过将原始图像信号和经增益调整的校准信号求和来产生经瞬变改进图像信号。
按照本发明的再一个方面，提供了一种显示系统，该显示系统包括：图像源，其被配置为提供原始图像信号；图像处理装置，其被配置为处理原始图像信号；和显示装置，其被配置为基于图像处理装置的输出来显示图像，其中图像处理装置包括：边沿因子生成器，其被配置为依据原始图像信号的边沿特性产生边沿因子，其中该边沿因子是通过将原始图像信号的边沿估计值正规化而产生的，该原始图像信号的边沿估计值是通过将所述原始图像信号的二阶导数的绝对值和原始图像信号的一阶导数求和而产生的；校准信号生成器，其被配置为基于边沿因子产生经增益调整的校准信号，其中该校准信号是通过将原始信号的一阶和二阶导数相乘而产生的，该经增益调整的校准信号是通过将原始信号的一阶导数、原始信号的二阶导数和所述边沿因子相乘而产生的；和加法器，其被配置为通过将原始图像信号和经增益调整的校准信号求和来产生经瞬变改进的图像。
按照本发明的再一个方面，提供了一种显示系统，该显示系统包括：图像源，其被配置为提供原始图像信号；图像处理装置，其被配置为处理原始图像信号；和显示装置，其被配置为基于图像处理装置的输出来显示图像，其中图像处理装置包括：边沿因子生成器，其被配置为依据原始图像信号的边沿特性产生边沿因子，其中该边沿因子是通过将原始图像信号的边沿估计值正规化而产生的，该原始图像信号的边沿估计值是通过将所述原始图像信号的二阶导数的绝对值和原始图像信号的一阶导数求和而产生的；校准信号生成器，其被配置为基于边沿因子产生经增益调整的校准信号，其中该校准信号是通过将原始信号的一阶和二阶导数相乘而产生的，该经增益调整的校准信号是通过将原始信号的一阶导数、原始信号的二阶导数、所述边沿因子和一用户可调增益相乘而产生的；和加法器，其被配置为通过将原始图像信号和经增益调整的校准信号求和来产生经瞬变改进的图像。

附图说明

本发明示范性实施例的这些和/或其它方面和特征将在下面结合附图进行描述，其中：
图1A至1E是图示常规图像质量改进处理中的信号的波形图；
图2是图示根据本发明示范性实施例的显示系统的方块图；
图3是图示根据本发明示范性实施例的图像质量改进装置的方块图；
图4是图示图3中的边沿因子生成器的方块图；
图5是图示根据本发明示范性实施例的图像质量改进装置的方块图；
图6是图示根据本发明示范性实施例的图像质量改进处理的流程图；
图7是图示图6中调整校准信号的增益的过程的流程图；
图8是图示根据本发明示范性实施例的图像质量改进效果的图解；

具体实施方式

本发明的示范性实施例将在下面参考附图进行描述。然而，本发明可以以许多不同的形式实施，并不应解释为仅限于这里所提出的示范性实施例。本本申请中，相同的附图标记可以指示相同的元件。
可以理解，当一元件称为“连接”或“耦合”于另一元件时，该元件可以直接连接或者耦合于另一元件或者可以存在中间元件。其它用于描述元件之间关系的词语应以类似的方式解释(例如“在...之间”，“相邻的”等等)。
图2是图示根据本发明示范性实施例的显示系统的方块图。
显示系统200包括图像源210、图像处理器220和显示装置230。
图像源210提供要被显示的原始图像。该图像源210可以根据显示系统200来实现。例如，当显示系统200是数字TV时，图像源210可以包括RF接收器、多路信号分离器、视频解码器等等。RF接收器接收广播信号，并且多路信号分离器将视频信号从接收的广播信号中分离出来。视频解码器解码该分离的视频信号并提供图像信号。该图像信号通过解码过程被重建至图像处理器220。例如，当显示系统200是数码摄像机时，图像源210包括图像传感器、模数(A/D)转换器等等。A/D转换器将从图像传感器输出的模拟图像信号转换为数字图像信号并将该数字信号提供至图像处理器220。
图像处理器220处理由图像源210提供的原始图像。该图像处理器220可以调整原始图像的暗度(shade)或锐度。图像处理器220可以调整原始图像的对比度。可以以多个硬件装置实现图像处理器220，每个硬件装置执行上述的一个或多个功能。可选的，可以以单一硬件装置实现上述的一个或多个功能。还可以以包括用于执行上述功能的指令的软件和执行包含在软件中的指令的数字信号处理器(DSP)来实现该处理器220。根据本发明示范性实施例的图像质量改进装置基于边沿特性改进原始图像的边沿过渡特性。
显示装置230显示从图像处理器220输出的改进质量的图像。显示装置230可以是，例如，LCD、OLED、CRT、PDP等。
图3是图示根据本发明示范性实施例的图像质量改进装置的方块图。
图像质量改进装置300包括校准信号生成器310、边沿因子生成器330和加法器320。输入至图像质量改进装置300的原始图像信号Yi可以是亮度信号。当原始图像信号Yi是亮度信号时，图像质量改进装置300可以改进亮度信号的过渡特性。
校准信号生成器310被配置为产生用于改进输入的原始图像信号Yi的瞬变特性的校准信号。校准信号产生具有降低的边沿过渡时间的改进瞬变的图像信号。校准信号生成器310包括第一微分电路311(第一导数单元)、第二微分电路312(第二导数单元)、乘法单元313和可变增益单元314。
第一微分电路311产生原始图像信号Yi的一阶导数，第二微分电路312产生原始图像信号Yi的二阶导数。在上述参考图3描述的示范性实施例中，原始图像信号Yi直接输入至第二微分电路312。该图像质量改进装置300还可以实施为使得一阶导数输入至第二微分电路312。可选的，还可以配置单个微分电路来产生原始图像信号的一阶和二阶导数。
乘法单元313通过将一阶和二阶导数相乘产生校准信号。可变增益单元314基于边沿因子调整校准信号的增益。在一些示范性实施例中，该可变增益单元314通过将校准信号与边沿因子相乘产生经增益调整的校准信号。边沿因子由边沿因子生成器330提供。
边沿因子生成器330求出相应于原始图像信号Yi的边沿特性的边沿因子的值。在一些示范性实施例中，边沿因子生成器330基于原始图像信号Yi的一阶和二阶导数产生边沿因子。该边沿因子生成器330将在下面参考图4进行描述。
加法器320通过将原始图像信号Yi和校准信号求和产生经瞬变改进的图像信号Yo。经瞬变改进的图像信号Yo的过冲和下冲的大小在坡度陡的边沿处减小，在坡度缓的边沿处增大。
图4是图示图3中的边沿因子生成器330的方块图。
边沿因子生成器400包括被配置为求出原始图像信号的边沿估计值的边沿估计值计算器410。该边沿因子生成器400还包括被配置为基于边沿估计值提供边沿因子的边沿因子提供器420。在一些示范性实施例中，边沿因子生成器400基于原始图像信号的一阶和二阶导数产生边沿因子。
边沿估计值计算器410接收一阶和二阶导数，并计算边沿估计值。该边沿估计值计算器410可以包括被配置为对输入信号执行绝对值运算的ABS单元411。该边沿估计值计算器410还可以包括加法器412。ABS单元411获得二阶导数的绝对值。加法器412将一阶导数和二阶导数的绝对值求和。
当基于一阶导数估计边沿特性时，图像信号中包括的噪声将严重影响边沿因子。因此，边沿因子生成器400除使用一阶导数外，还使用二阶导数。
边沿因子提供器420基于边沿估计值求出边沿因子的值并提供边沿因子。边沿因子提供器420可以包括正规化器421和减法器422。
正规化器421通过将边沿估计值和参考值相乘求出正规化的边沿估计值。在一些示范性实施例中，当正规化的边沿估计值大于“1”时，正规化器421将正规化化的边沿估计值设置为“1”。
减法器422通过从“1”中减去正规化的估计值求出该边沿因子的值。
边沿估计值、正规化边沿估计值和边沿因子可通过等式1来计算。
【等式1】
edge value＝first_diff+abs(second_diff)
norm＝(edge_value*REG_USER_NORMALIZATION)/256
edge_factor＝1-norm
edge_value，norm和edge_facor分别表示边沿估计值、正规化边沿估计值和边沿因子。first_diff和second_diff分别表示一阶导数和二阶导数。abs()表示操作数的绝对值。
当图3中的可变增益单元314的增益变为零时，REG_USER_NORMALIZATION对应于边沿估计值的门限值。该值可由用户来建立。例如，当REG_USER_NORMALIZATION设为30时，当边沿估计值大于30时并不应用该瞬变改进技术。因此，图3中的可变增益单元314的增益变为零并且输出图像信号Yo与原始图像信号Yi相同。
当原始图像信号是8位亮度信号时，在等式1中，当求norm的值时，乘以REG_USER_NORMALIZATION的edge_value被256除。当原始图像信号是6位亮度信号时，乘以REG_USER_NORMALIZATION的edge_value被64除以便求出norm的值。
经可变增益单元314调整的校准信号的增益由等式2确定。
【等式2】
crisp_gain＝first_diff*second_diff*edge_factor
crisp_gain表示校准信号的增益。
当求边沿估计值时，如等式1中所示，一阶导数以相同的权重加至二阶导数。可选的，一阶和二阶导数可以以不同的权重相加起来，如等式3中所示。
【等式3】
edge_value＝a*first_diff+b*abs(second_diff)
等式3中，a和b分别表示与一阶导数和二阶导数绝对值相乘的权重值。
图3中的图像质量改进装置300根据边沿特性自适应地调整校准信号的增益。例如，图像质量改进装置300在坡度缓的边沿处产生高增益校准信号，在坡度陡的边沿处产生低增益校准信号。当边沿的坡度变得更大以致于边沿估计值大于REG_USER_NORMALIZATION时，图像质量改进装置300输出未经校准的原始信号。
图3中的图像质量改进装置300依据边沿特性自适应地控制图像信号的瞬变特性。来自图像质量改进装置300的校准信号的增益根据边沿特性自动确定。如下面参考图5所描述的，图像质量改进装置可以通过调整图像信号瞬变改进的程度得到进一步控制。
图5是图示根据本发明示范性实施例的图像质量改进装置的方块图。
图像质量改进装置500包括校准信号生成器510、边沿因子生成器530和加法器520。图像质量改进装置500进一步包括调整图像信号瞬变改进的程度的用户增益调谐器540。在一些示范性实施例中，输入至图像质量改进装置500的原始图像信号Yi是亮度信号，并且图像质量改进装置500改进了该亮度信号的瞬变特性。
校准信号生成器510、边沿因子生成器530、乘法单元513和加法器520的功能类似于或基本上等同于图3中的校准信号生成器310、边沿因子生成器330、乘法单元313和乘法器320的功能。
图像质量改进装置500进一步包括用户增益调谐器540。可变增益单元514依据用户可调增益和边沿因子确定校准信号的增益。
从用户增益调谐器540提供的用户可调增益可通过用户或外围电路来设定。例如，用户增益调谐器540可以包括用户可调增益电阻器(未示出)。用户可调增益存储在用户可调增益电阻器中。
通过可变增益单元514调整的校准信号的增益由等式4确定。
【等式4】
crisp_gain＝REG_USER_GAIN*first_diff*second_diff*edge factor
在等式4中，REG_USER_GAIN表示用户可调增益。
图6是图示根据本发明示范性实施例的图像质量改进处理的流程图。
图像质量改进装置接收原始图像信号(步骤S610)。
图像质量改进装置产生用于产生瞬变改进图像信号的校准信号(步骤S620)。在一些示范性实施例中，图像质量改进装置产生原始图像信号的一阶和二阶导数并通过将一阶导数和二阶导数相乘产生校准信号。
在产生校准信号之后，图像信号改进装置调整校准信号的增益(步骤S630)。将在下面参考图7描述调整该校准信号的增益的过程。
图像质量改进装置产生经瞬变改进的图像信号(步骤S640)。例如，通过在调整校准信号的增益之后，将原始图像信号与经增益调整的校准信号求和。
在产生经瞬变改进图像信号之后，图像质量改进装置将经质量改进的图像信号输出至显示装置(步骤S650)。
图7是图示图6中调整校准信号的增益的过程(步骤S630)的流程图。
图像质量改进装置求出用于调整校准信号的增益的边沿估计值(步骤S710)。在一些示范性实施例中，通过将原始图像信号的一阶导数和原始图像信号的二阶导数的绝对值求和来得到该边沿估计值。
图像质量改进装置通过在求出边沿估计值之后，将边沿估计值与参考值相乘来正规化边沿估计值(步骤S720)。该边沿估计值被限制为预定值(步骤S730)。例如，当边沿估计值大于“1”时，该边沿估计值可以被限制为“1”。
图像质量改进装置利用该正规化的边沿估计值产生边沿因子(步骤S740)。该边沿因子可以具有在“0”和“1”之间的值。在坡度陡的边沿处该边沿因子可以设为“0”，在坡度缓的边沿处该边沿因子可以具有在“0”和“1”之间的值。
在产生边沿因子之后，图像质量改进装置将校准信号乘以边沿因子和用户可调增益(步骤S750)。经增益调整的校准信号取决于边沿特性。另外，经增益调整的校准信号取决于用户可调增益。该图像质量改进装置能够依照用户偏好改进主观图像质量。
图8是图示根据本发明示范性实施例的图像质量改进效果的图解。
图8中用细实线表示的原始图像信号在区域A和B中具有坡度陡的边沿。当基于图8中用粗实线表示的常规LTI(亮度瞬变改进)数据处理原始图像信号时，过冲出现在区域A中，下冲出现在区域B中。然而，当根据本发明示范性实施例基于图8中用虚线表示的自适应LTI数据处理该原始图像信号时，分别在区域A和区域B中防止了过冲和下冲的出现。因为常规LTI技术还应用在坡度陡的边沿上，因此图像质量可能退化。然而，根据本发明示范性实施例的自适应LTI技术防止和/或减少在坡度陡的边沿处的过冲和下冲。
在区域C和D中，原始图像信号具有坡度缓的边沿。当应用常规LTI技术和根据本发明示范性实施例的自适应LTI技术时，下冲出现在区域C中，而过冲出现在区域D中。例如，如果过冲和下冲出现在坡度缓的边沿处，则图像质量可在不引起图像的失真的情况下得到改进。
如上所述，根据本发明至少一个示范性实施例的用于依据边沿特性自适应地改进图像信号瞬变现象的方法和用于改进图像质量的装置增加了具有相对较缓坡度的边沿的校准信号的增益，以增强所显示的图像的锐度。对于具有相对较陡坡度的边沿则降低校准信号的增益，以防止显示的图像的过度失真。因此，通过利用基于边沿特性调整其增益的校准信号，可以自适应地改进图像信号的瞬变。
虽然已经详细描述本发明的示范性实施例，但是应当理解，在不脱离本发明范围的情况下，可对本发明作出不同的改变、替换和变更。
相关申请的交叉引用
依据35 USC§119，本申请要求2006年2月16日在韩国知识产权局提交的申请号为10-2006-0015314的韩国专利申请的优先权，其全部内容在此一并作为参考。