图象增强设备中提取直方图和累积分布函数的方法及电路技术

一种图象增强设备的提取直方图和ＣＤＦ值的方法及其电路。在视频信号有效期间进行直方图提取。数字视频信号的电平被作为存储器的地址输入，并且增加存储在该地址上的数据值。在一画面周期期间重复这种处理，从而获得指示分布在每个灰度级上的预定数个样本的直方图值。此外，在视频信号的垂直消隐周期期间，根据所获得的直方图值从最低灰度级起对样本数进行累积积分而获得ＣＤＦ值。因此，该电路可用简单硬件构造并具有集成结构。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种抽取图象增强设备的直方图和累积分布函数(CDF)的方法及其电路，尤其涉及一种具有采用存储器控制直方图和CDF的提取周期的集成结构的简单提取电路及其方法。直方图均衡根据输入图象的直方图来变换给定输入图象。这里，直方图是给定输入图象中的灰度级分布。灰度级的直方图提供图象的整体画面。根据图象的样本分布适当调整灰度级增强了图象画面及其对比度。在众多对比度增强方法中，作为根据图象的样本分布来增强给定图象对比度方法的直方图均衡是广为人知的，其在如下文献中公开J.S.林(Lim)，“二维信号和图象处理(Two-Dimensional Signal and Image Processing)”，Prentice Hall，Eaglewood Cliffs，New Jersey，1990；和R.C.冈塞雷斯(Gonzalez)和P.温特斯(Wints)，“数字图象处理(Digital Image Processing)”，Addison-Wesley，Reading，Massachusetts，1977。采用给定图象的直方图的这种方法已经有益地应用于各个领域，例如医学图象处理、红外图象处理、雷达图象处理等。与此同时，附图说明图1中示出了采用直方图均衡器来改善图象对比度的传统图象增强设备。由于传统图象增强设备已在1995年2月7日授予HirohikoSakashita等人的美国专利第5,388,168号中公开，这里将仅做简单叙述。参照图1，累积直方图电路10接收输入亮度信号Y，并获得累积直方图M64、M128和M192。锁存电路20暂时存储由累积直方图电路10获得的直方图M64、M128和M192。所获得的直方图被保持，直至累积直方图电路10获得后续的直方图并输出其结果。插值电路30根据预先由累积直方图电路10获得的累积直方图M64、M128和M192来实时地对新输入亮度信号Y进行插值，以校正新输入亮度信号，然后输出结果信号。图2是图1所示累积直方图电路10的框图。参照图2，传统累积直方图电路10具有同时提取直方图和累积分布函数(CDF)的集成结构。也就是说，传统累积直方图电路10包括比较器11至13，用于将输入亮度信号Y与基准电平64、128和192进行比较；和计数器14至16，其分别根据比较器11至13的输出进行计数，并由清零信号CLR进行复位。第一比较器11将输入亮度信号Y与第一基准电平64进行比较，并当输入亮度信号值小于第一基准电平64时，第一计数器14增数。第二比较器12将输入亮度信号Y与第二基准电平128进行比较，并当输入亮度信号值小于第二基准电平128时，第二计数器15增数。第三比较器13将输入亮度信号Y与第三基准电平192进行比较，并当输入亮度信号值小于第三基准电平192时，第三计数器16增数。假设输入亮度信号Y的值是100，则第二和第三比较器12和13均输出逻辑高电平。因此，第二和第三计数器15和16均将其计数值增1。假设输入亮度信号Y的值是32，则第一至第三比较器11至13全部输出逻辑高电平，并且第一至第三计数器14至16全部将其计数值增1。通过上述处理来提取输入图象的灰度级分布。为便于解释，图2中所示的累积直方图电路10具有其值范围为0至255的8位输入数字编码亮度信号，并在设置3个比较电平64、128和192时仅需要3个计数器和比较器。然而，实际上累积直方图电路10须具有更多的比较电平。例如，若将比较电平数目设置为32如8、16、24、32、40、…、240和248，则必须将比较器和计数器的数目增加到32。因此，所需硬件尺寸增大。此处，由于输入亮度信号同时输入到其数目对应于比较电平数目的多个比较器，因此就出现这种输入端数的问题。此外，当输入亮度信号具有非常小的值时，多个比较器被全部选通，从而与多个比较器组合的计数器也同时操作。因此，由于进行多个计数操作而增加了功耗。此外，根据输入亮度信号的电平进行操作的比较器和计数器的数目受到限制，这就使功耗不规律。为了解决上述问题，本专利技术的一个目的是提供一种通过采用存储器控制直方图和累积分布函数(CDF)的提取周期来提取直方图和CDF的方法。本专利技术的第二个目的是提供一种通过采用存储器在不同的周期提取直方图和CDF的电路，其具有一种集成结构并具有简单硬件。为了实现第一个目的，本专利技术提供一种直方图/CDF提取方法，用于通过对根据预定数个灰度级来表示的图象信号进行直方图均衡而增强图象质量，该方法包括如下步骤将输入数字图象信号作为地址输入；增加存储在输入地址上的数据值；通过在第一预定时间周期重复地址输入步骤和数据值增加步骤来获得一直方图，该直方图表示分布在每个灰度级的样本数目；和根据所获得的直方图值，通过在第二预定时间周期从最低灰度级对样本数目累积积分，而获得每个灰度级的累积分布函数(CDF)值。为了实现第二个目的，本专利技术提供一种图象增强设备中的直方图/CDF提取电路，该图象增强设备包括直方图/CDF提取电路，用于提取指示分布在输入数字图象信号的每个灰度级上的样本数的直方图，并根据所提取的直方图来计算每个灰度级的CDF值；和查阅表(LUT)，用于存储通过将最大灰度级值与从直方图/CDF提取电路提取的每个输入灰度级的CDF值进行相乘而获得的增强信号，并根据输入图象信号的电平来读出相应的增强信号，该电路包括第一选择器，用于在直方图提取模式下选择数字图象信号，而在CDF提取模式下选择增量地址；存储器，用于接收由第一选择器选择的信号作为地址，并在直方图提取模式下将增“1”的直方图值写到该地址，而在CDF提取模式下向其写入当前输入CDF值；第一缓冲器，用于在CDF提取模式下暂时存储从存储器读出的直方图值；第二选择器，用于在直方图提取模式下选择存储在存储器中的直方图值，而在CDF提取模式下选择暂时存储在第一缓冲器中的直方图值；第二缓冲器，用于在CDF提取模式下暂时存储从存储器读出的CDF值，然后将暂时存储的CDF值作为先前的CDF值输出；第三选择器，用于在直方图提取模式下选择预定值“1”，而在CDF提取模式下选择存储在第二缓冲器中的先前的CDF值；加法器，用于在直方图提取模式下将存储于存储器中并由第二选择器选择的直方图值加到由第三选择器选择的值“1”，并将加法结果送回存储器，而在CDF提取模式下将存储于第一缓冲器并由第二选择器选择的直方图值加到存储于第二缓冲器并由第三选择器选择的先前的CDF值，并将加法结果作为当前CDF值送回该存储器；和发生器，用于响应于图象信号的垂直和水平同步信号将基于直方图和CDF提取模式的选择控制信号施加到第一至第三选择器，在CDF提取模式下顺序增加相应于预定数量灰度级的增量地址，进而将结果输出到存储器，并产生用于操作存储器和第一及第二缓冲器的操作控制信号，其中每个灰度级的CDF值是从存储器输出的。通过参照附图对其一优选实施例的详细描述，本专利技术的上述目的和特征将变得更加清楚，附图中图1是传统图象增强设备的框图；图2是图1中所示的累积直方图电路的框图；图3是本专利技术直方图/CDF提取电路的一实施例的电路图；图4A至4D是表示在直方图提取时图3中所示的电路操作的时序图；图5A至5F是表示在CDF提取时图3中所示的电路操作的时序本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种直方图／ＣＤＦ提取方法，用于通过对根据预定数个灰度级来表示的图象信号进行直方图均衡而增强图象质量，该方法包括如下步骤： （ａ）将输入数字图象信号作为地址提供； （ｂ）增加存储在由步骤（ａ）提供的所述地址上的数据值； （ｃ）通过在第一预定时间周期重复所述步骤（ａ）和（ｂ）来获得一直方图，该直方图表示分布在每个灰度级的样本数目；和 （ｄ）根据在所述步骤（ｃ）中获得的直方图值，通过在第二预定时间周期从最低灰度级起对样本数目累积积分，而获得每个灰度级的累积分布函数（ＣＤＦ）值。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：李孝乘，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]