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CN1178465C - 改进图像质量的装置和方法 - Google Patents

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CN1178465C
CN1178465C CNB021273758A CN02127375A CN1178465C CN 1178465 C CN1178465 C CN 1178465C CN B021273758 A CNB021273758 A CN B021273758A CN 02127375 A CN02127375 A CN 02127375A CN 1178465 C CN1178465 C CN 1178465C
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С����ǧ��
小林巳千男
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Abstract

一种图象质量改进装置具有二维低通滤波器，该二维低通滤波器以从视频信号中获得的亮度信号YIN作为输入并提取该输入的亮度信号YIN的垂直方向和水平方向的低通成分。图象质量改进装置在亮度信号YIN上加上从该亮度信号YIN中减去由二维低通滤波器提取的低通提取信号LPF后得到的边缘信号。这样构成二维低通滤波器、使得垂直方向的低通成分的提取增益和水平方向的低通成分的提取增益均独立可调。

Description

改进图像质量的装置和方法
技术领域
本发明涉及改进电视机或图像投影仪的图像质量的装置和方法。
背景技术
大家都知道，杂散光的产生是诸如电视机或图像投影仪等图像显示装置中图像质量降低的一个原因。杂散光现象是指在显象管或投影仪的透镜或投影表面上由于光的反射或散射造成亮区的光渗透入暗区，从而使亮度差别较大的显示图像中其边缘处(例如，在白区和暗区之间的边缘处)的图像减弱。
根据日本公开特许公报2001-086516的说明书的描述来描述先有技术，该日本公开特许公报是与本发明有关的一项发明。
图1是投影仪投影图像的原图像实例的示意图。该原图像中心有矩形白区WT，周围被黑区BL包围，这两部分的交界部分ED有很大的亮度差。图1的下部示出在原图像中心附近的水平视频信号(亮度信号)。当用投影仪将此原图像投影到屏幕上时，白区WT的光渗透进黑区BL并使边缘部分ED劣化，产生杂散光并降低了图像质量。
为了消除上述杂散光现象，通常将输入到投影仪的视频信号作数字信号处理以校正边缘部分的劣化。图2是校正杂散光的示意图：(a)原图像视频信号的波形图，(b)用(a)的视频信号显示的屏幕图像的亮度分布，(c)对(a)的视频信号作杂散光校正后的信号波形图，(d)用杂散光校正后的(c)的视频信号显示的屏幕图像的亮度分布。此处，图2的视频信号对应于上述图1中原图像的视频信号。
利用投影仪投影图2的视频信号所得到的屏幕图像，其边缘由于杂散光的出现而变钝，如图2(b)所示。为校正此杂散光，对应于图2(b)的边缘部分的钝化现象的图2(c)的校正(反向校正)、即、可以使边缘变得明显的校正，应当应用于如图2(a)所示的视频信号的上升沿和下降沿。这样的校正可使所得的屏幕图像没有边缘钝化，如图2(d)所示。
图3示出进行上述杂散光校正的图像质量改进装置的实例。从基色信号R-G-B中得到的亮度信号和彩色信号(宽带彩色信号和窄带彩色信号)，图像质量改进装置产生一种可以校正亮度信号产生的杂散光的校正信号，并将此杂散光校正信号加到原亮度信号上以校正杂散光。该图像质量改进装置的构成包括：垂直低通滤波器(VLPF)71、水平低通滤波器(HLPF)72、延迟电路73、减法器74、增益调节电路75以及加法器76。
VLPF 71接收从基色信号R-G-B中得到的亮度信号YIN作为输入，它有两个输出：一个是“主输出”，输出所接收的亮度信号YIN，不作任何改变，另一个是“LPF输出”，输出已提取出的所接收的亮度信号YIN中的垂直低通成分。“主输出”提供给延迟电路73，“LPF输出”提供给HLPF 72。
延迟电路73施加一个完全对应于在VLPF 71和HLPF 72中对接收的信号进行滤波所需的时间的时间延迟，延迟电路73的输出加到减法器74的每一个“+”输入端以及增益调节电路75和加法器76的输入端之一。
HLPF 72从VLPF 71的“LPF输出”的信号中提取水平低通成分，即，其中亮度信号YIN中的垂直低通成分已被提取的信号。VLPF 71和HLPF 72一起构成用于杂散光作校正的二维低通滤波器。HLPF 72的输出(低通提取信号)加到减法器74的“-”输入端。VLPF 71和HLPF 72二者均由多个寄存器组成的FIR(有限脉冲响应)滤波器或IIR(无限脉冲响应)滤波器构成。例如，VLPF 71或HLPF 72可以由12分支(tap)的FIR滤波器和1分支的IIR滤波器组合而成。
减法器74从由延迟电路73加到其“+”输入端的亮度信号(就是原亮度信号)中减去从由HLPF 72加到其“-”输入端的低通提取信号(二维低通滤波器的输出)，并将此边缘信号、即减法的结果，提供给增益调节电路75。
增益调节电路75可防止在以乘以灰度系数(γ)的非线性信号作为输入信号时信号电平较低的图像的暗区的杂散光校正滤波器(在此处为VLPF 71和HLPF 72组成的二维低通滤波器)灵敏度的降低。通常，考虑到结构特性(例如，阴极射线管的特性)，用乘以灰度系数(γ)的非线性信号作为诸如电视机或投影仪等图像显示装置的输入信号。当这样的信号经过滤波器处理产生校正信号(杂散光校正信号)并加上时，校正信号本身就失去其线性，且在信号电平低的图像的暗区中校正滤波器的灵敏度下降，故在暗区就不能获得图像质量的充分改进。为防止这种情况，杂散光校正滤波器产生的校正信号的增益就用增益调节电路75来加以调节。增益调节电路75的输出、即边缘信号被这样校正、使得γ特性为线性的，然后把该边缘信号加到加法器76的另一输入端。
加法器76把经过增益调节电路75作过增益调节的边缘信号加到从延迟电路73提供的亮度信号(原亮度信号)上，输出亮度信号YOUT，即该次加法的结果。
在按上述说明构成的图像质量改进装置中，亮度信号YIN作为输入信号加到VLPF 71上，在此提取出垂直低通成分，然后作为输入信号加到HLPF 72上，在此提取出水平低通成分。与此同时，亮度信号YIN通过VLPF 71加到延迟电路73上，并由该电路加一个预定的延迟。
在水平和垂直方向上的低通成分均已被VLPF 71和HLPF 72提取的低通提取信号加到减法器74的“-”输入端，经过延迟电路73加了预定延迟的原亮度信号同时被加到减法器74的“+”输入端。在减法器74中，从加到“+”输入端的原亮度信号中减去加到“-”输入端的低通提取信号，得到一个边缘信号。
图4(a)是边缘信号的波形图，图4(b)是原视频信号的波形图。图4(a)所示的边缘信号等效于图1所示的水平方向的边缘部分ED，图4(b)所示的原视频信号等效于图1所示的原图像的视频信号，把该边缘信号和原视频信号相加，可得如图2(c)所示的杂散光校正后的信号波形。在现有形式中，从经过延迟电路73加了预定延迟的原亮度信号中减去在水平和垂直方向上的低通成分均已被VLPF 71和HLPF 72提取的低通提取信号就得到图4所示的边缘信号。
经过增益调节电路75使γ特性校正为线性后，从减法器74输出的边缘信号借助加法器76加到由延迟电路73提供的原亮度信号上，从而得到如图2(c)所示的杂散光校正后的信号波形。加法器76的输出，即亮度信号YOUT，以及由基色信号R-G-B得到的彩色信号(宽带彩色信号和窄带彩色信号)，都作为输入加到已知的矩阵电路(图中未示出)再转换为R信号，G信号和B信号，即基色信号。基于这样转换的R信号，G信号和B信号实现图像的显示。
要将按上述说明构成的图像质量改进装置应用于宽屏幕(屏幕之宽高比为16∶9)，需进行以下处理。有多种方式可将屏幕宽高比为4∶3的图像加在屏幕宽高比为16∶9的宽屏幕上。图5是用于说明处理宽屏幕时的显示方式的图：(a)屏幕宽高比为4∶3的原图像在宽屏幕上的显示，(b)正常模式的显示，(c)全显示模式的显示，(d)缩放显示模式的显示，以及(e)非线性模式的显示。
如图5所示，当在宽高比为4∶3的屏幕中心画了一个圆的图像显示在屏幕宽高比为16∶9的宽屏幕上时，有四种显示方式：正常显示模式，全显示模式，缩放显示模式和非线性模式。
在正常显示模式下，图5(a)的原图像毫无改变地显示在屏幕中心，如图5(b)所示(这个显示区为有效区)，且两侧都是黑区。在全显示模式下，图像的显示是图5(a)的原图像在水平方向上放大了一个预定的倍数，如图5(c)所示。在缩放显示模式下，图像的显示是图5(a)的原图像在水平和垂直方向上都放大了同样的预定的倍数，如图5(d)所示。在非线性模式下，图像的显示是图5(a)的原图像经过非线性处理，在中心的预定区域内其比例等于原图像，但放大倍数随图像距中心的距离增加而增加。
在用宽屏幕时，通常将显示器设定为上述显示模式的任一种，但具有上述构造的装置在设定模式时还需进行以下处理。
(1)正常显示模式
当设定为正常显示模式时，两侧具有黑区的图像(宽高比为4∶3的原图像最初在图像的上下和左右都有黑区(消隐区))作为原图像处理，例如图5(b)所示。图3所示的装置是构造来检测边缘的，在处理这种原图像时在黑区和有效区的交界处产生了边缘，这些边缘从而构成图像质量变差的原因。为防止这种劣化，进行以下处理。
图6是在正常显示模式时水平视频信号的波形图，a1是图像左侧的黑区(消隐区)，b为有效区，a2是图像右侧的黑区(消隐区)。在图3所示电路的HLPF 72中，图像开始的值Ps在所有寄存器中都设为有效区b的开始定时，寄存器中的值在有效区b的时间区间内移动以更新图像，寄存器中的结束值Pe设为(保持)不更新黑区a2的图像。
消隐区通常存在于屏幕的上下方向，因此HLPF 72进行的类似于上述处理的过程也在VLPF 71中进行。
(2)全显示模式
当设定为全显示模式时，用图3所示的电路来校正杂散光然后以预定放大倍数水平扩展原图像，这意味着校正值自己也被扩展，于是不能得到充分的校正效果，即，无法达到目标。在这种情况下，HLPF 72的响应特性必须按照图像扩展的放大倍数而改变(变短一些)。具体地说，HLPF 72的脉冲响应(滤波器系数)应设定到使边缘信号(即减法器74的输出)的边缘宽度减少到和图像扩展一样的程度。
(3)缩放显示模式
当设定为缩放显示模式时，上述全显示模式中的对图像扩展的校正效果也发生在垂直方向上。在这种情况下，VLPF 71和HLPF 72的响应特性必须按照图像扩展的放大倍数而改变(变短一些)。具体地说，VLPF 71和HLPF 72的脉冲响应(滤波器系数)应设定到使边缘信号(即减法器74的输出)的边缘宽度减少到和图像扩展一样的程度。
(4)非线性显示模式
当设定为非线性显示模式时，用图3所示的电路进行校正，然后原图像作非线性扩展，这样校正值自身也扩展，从而不能得到目标校正效果。在这种情况下，需要在用图3所示的电路进行校正之前对原图像作非线性放大的处理。在这种情况下，实现非线性显示模式的非线性处理电路可以配备在图3所示的电路的输入侧。
当用视频信号显示的图像在水平方向，垂直方向或二个方向都放大预定倍数加到宽屏幕上时，图4(a)所示边缘信号的振幅(图4中“a”的大小)必须根据放大倍数加以调节。为在先有技术的图像质量改进装置中实现边缘信号振幅的调节，垂直低通滤波器和水平低通滤波器都应配置成使各自的响应特性相当于上述预定放大倍数的程度，短于图像不放大时的目标响应特性。具体地说，垂直低通滤波器和水平低通滤波器的脉冲响应(滤波系数)的设定值都要改变。通常，要实现滤波系数可改变的滤波器，构成滤波器的系数单元中就需要有乘法器(倍增器)，于是滤波电路的配置不可避免的变大。结果，出现一个问题，即先有技术的图像质量改进装置由于需要滤波系数可自由设定的滤波器而需要大规模的电路。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种能低价解决上述问题且具有小电路规模的改进图像质量的装置。
本发明的另一个目的是提供一种能实现这种装置的改进图像质量的方法。
为达到上述目的，本发明的图像质量改进装置具有二维低通滤波器，用于以从视频信号得到的亮度信号作为输入，在视频信号显示的图像的水平方向和垂直方向上提取输入的亮度信号中的低通成分；
其中从亮度信号中减去由二维低通滤波器提取的低通滤波信号得到边缘信号，将此边缘信号加到亮度信号上；以及
这样构成二维低通滤波器、使得垂直方向的低通成分的提取增益和水平方向的低通成分的提取增益均独立可调。
本发明的改进图像质量的方法包括：
第一步：在用从视频信号中得到的亮度信号的视频信号显示的图像的垂直方向和水平方向上提取低通成分；
第二步：从亮度信号中减去在第一步提取的低通减法信号获得边缘信号并将所获得的边缘信号加到亮度信号上；
其中在第一步中垂直方向的低通成分的提取增益和水平方向的低通成分的提取增益均独立可调。
在如上所述的本发明中，垂直方向低通成分的提取增益和水平方向低通成分的提取增益的独立调节就可以在图4所示的边缘信号加到宽屏幕时，对图4(a)所示的边缘信号的振幅大小(图4中“a”的大小)作垂直方向和水平方向的调节。借助于这种结构，就不需要象先有技术那样来改变垂直低通滤波器和水平低通滤波器的脉冲响应(滤波系数)的设定值了。于是，就不需要象垂直低通滤波器和水平低通滤波器那样使用可改变滤波系数的滤波器了。
按照本发明，响应特性固定的滤波器可以用作垂直低通滤波器和水平低通滤波器，这样就可提供一种比先有技术的价格低而电路规模小的装置。
本发明的上述和其他目的，特征和优点从以下结合附图的说明中显而易见，这些附图示出本发明的一些实例。
附图说明
图1是用投影仪投影图像的原图像的一个实例的示意图。
图2是杂散光校正的示意图，(a)是原图像视频信号的波形图；(b)是用(a)的视频信号显示的屏幕图像的亮度分布；(c)是(a)的视频信号作杂散光校正后的信号波形图；(d)是(c)作杂散光校正后的视频信号显示的屏幕图像的亮度分布图。
图3是先有技术的图像质量改进装置的总体结构方框图。
图4(a)是边缘信号的波形图，而(b)是原视频信号的波形图。
图5说明在宽屏幕上显示时的显示模式：(a)屏幕宽高比为4∶3的原图像在宽屏幕上的显示，(b)正常模式的显示，(c)全显示模式的显示，(d)缩放显示模式的显示，以及(e)非线性模式的显示。
图6是在正常显示模式时水平方向上视频信号的波形图。
图7是按本发明的一个实施例的图像质量改进装置的总体结构方框图。
图8是图7所示垂直增益调节电路的示意电路图。
图9是加在图7所示垂直增益调节电路上作为输入的亮度信号YIN的波形图。
图10是当图7所示垂直增益调节电路的值α为1时输出的波形图。
图11是把从图9所示的亮度信号YIN中减去图10所示垂直增益调节电路的输出而得到的边缘信号加到原亮度信号上得到的亮度信号YOUT的波形图。
图12是当图7所示垂直增益调节电路的值α为0.5时输出的波形图。
图13是把从图9所示的亮度信号YIN中减去图12所示垂直增益调节电路的输出而得到的边缘信号加到原亮度信号上得到的亮度信号YOUT的波形图。
图14是图7所示垂直低通滤波器结构实例的电路图。
图15是图7所示水平低通滤波器结构实例的电路图。
具体实施方式
以下结合附图说明本发明的一些实施例。
首先参阅图7，图中示出按本发明的一个实施例的图像质量改进装置的总体结构方框图。本实施例的图像质量改进装置：对从基色信号R-G-B和彩色信号得到的亮度信号产生杂散光校正信号，并将此杂散光校正信号加到原亮度信号上来校正杂散光。该实施例的图像质量改进装置由二维低通滤波器1、减法器2、增益调节电路3和加法器4构成。
二维低通滤波器1以从基色信号R-G-B得到的亮度信号YIN作为输入，并提取所接收的亮度信号YIN的垂直和水平方向的二维低通成分。该二维低通滤波器1有两个输出：一个是提取的低通成分作为信号LPF输出，另一个是信号MAIN，该信号已对应于所接收的亮度信号YIN作滤波处理所需的时间延迟了一定的时间间隔。信号LPF加到减法器2的“-”输入端，信号MAIN加到减法器2的“+”输入端以及增益调节电路3和加法器4各自的一个输入端。
减法器2从加到“+”输入端的信号MAIN(作为原亮度信号)中减去二维低通滤波器1加到“-”输入端的信号LPF(低通提取信号)，并将减法结果、即边缘信号提供给增益调节电路3。
如上所述的图3所示的增益调节电路一样，增益调节电路3可防止在以乘以灰度系数(γ)的非线性信号作为输入信号时信号电平较低的暗图像部分中杂散光校正滤波器(二维低通滤波器)灵敏度的降低。增益调节电路3的输出，即，使γ特性成线性的已校正边缘信号，提供给加法器4的另一输入端。
加法器4把经过增益调节电路3调节增益的边缘信号加到由二维低通滤波器1提供的信号MAIN(原亮度信号)上，并输出亮度信号YOUT、也就是加法的结果。
在按上述说明构成的图像质量改进装置中，在用二维低通滤波器1从亮度信号YIN中提取垂直和水平方向的二维低通成分并提供给减法器2的“-”输入端，同时，延迟了恰好等于接收的亮度信号YIN进行滤波处理所需的时间间隔的信号MAIN加到减法器2的“+”输入端。减法器2从加到“+”输入端的原亮度信号中减去加到“-”输入端的低通提取信号LPF，从而得到边缘信号，如同前述的先有技术的图像质量改进装置一样。
从减法器2输出的边缘信号由增益调节电路3校正，使其γ特性成为线性，然后经加法器4加到二维低通滤波器1提供的原亮度信号上，这样就得到了图2(c)所示的杂散光校正后的信号波形。加法器4输出的该亮度信号YOUT以及从原色信号R-G-B中得到的彩色信号(宽带彩色信号和窄带彩色信号)都作为输入加到已知的矩阵电路(图中未示出)，再转换为R信号，G信号和B信号，即基色信号。基于这样转换的R信号，G信号和B信号实现图像的显示。
上述实施例中图像质量改进装置的最突出的特点是二维低通滤波器1的构成。参阅图7，以下对二维低通滤波器1作更具体地说明。
二维低通滤波器1由以下各成分构成：垂直低通滤波器11，垂直延迟电路12，垂直增益调节电路13，水平低通滤波器14，水平延迟电路15，水平增益调节电路16和延迟电路17。
由原色信号R-G-B中得到的亮度信号YIN提供给每一个垂直低通滤波器11和垂直延迟电路12。垂直低通滤波器11提取输入的亮度信号YIN的垂直低通成分，该成分加到垂直增益调节电路13的一个输入端。垂直延迟电路12将输入的亮度信号YIN延迟一个等于在垂直低通滤波器11中进行滤波处理所需的时间间隔，然后将此结果加到垂直增益调节电路13的另一个输入端和延迟电路17上。垂直增益调节电路13控制由垂直低通滤波器11提取的垂直方向的低通成分的增益。
其垂直方向的低通成分已由垂直低通滤波器11提取且增益已由垂直增益调节电路13控制的信号作为亮度信号提供给水平低通滤波器14和水平延迟电路15。水平低通滤波器14提取从垂直增益调节电路13提供的亮度信号的水平方向的低通成分，并将此信号提供给水平增益调节电路16的一个输入端。水平延迟电路15将垂直增益调节电路13提供的亮度信号延迟一个等于在水平低通滤波器14中进行滤波处理所需的时间间隔，然后将此结果加到水平增益调节电路16的另一个输入端。水平增益调节电路16控制由水平低通滤波器14提取的水平方向的低通成分的增益。经过水平增益调节电路16作增益控制的信号作为二维低通滤波器1的输出，即输出信号LPF。
延迟电路17对从垂直延迟电路12得到的并已延迟了等于垂直低通滤波器11进行滤波处理所需时间间隔的信号加一延迟，该延迟等于垂直增益调节电路13，水平低通滤波器14和水平增益调节电路16各自进行处理的时间间隔的总和。由延迟电路17延迟的该信号作为二维低通滤波器1的输出，即输出信号MAIN。
在上述构成的二维低通滤波器1中，图像的垂直方向的低通成分的提取增益由垂直增益调节电路13控制，而图像的水平方向的低通成分的提取增益由水平增益调节电路16控制。
这样独立地控制垂直方向和水平方向的提取增益就可当图像用在上述宽屏幕时根据图像放大的倍数来调节边缘信号的振幅大小(图4中的“a”的大小)。这种情况下，就不需要改变垂直低通滤波器11和水平低通滤波器14的响应特性，即脉冲响应(滤波系数)的设定。如果滤波系数固定，就不需要乘法器，于是低通滤波电路的体积就可大大缩小。
垂直增益调节电路13和水平增益调节电路16的构成相同，可用乘法器和加法器实现。图8示出垂直增益调节电路13的电路图的一个实例。该垂直增益调节电路13包括：乘法器13a，它以垂直低通滤波器11的输出，即低通提取信号A为输入；乘法器13b，它以垂直延迟电路12的输出，即延迟信号B为输入；以及加法器13c，它将乘法器13a和乘法器13b的输出相加。
乘法器13a用任意增益α对接收的低通提取信号A进行增益控制。换句话说，低通提取信号A乘以α。另一方面，乘法器13b用从乘法器13a中设定的增益α得到的增益1-α对接收的延迟信号B进行增益控制。换句话说，延迟信号B乘以1-α。在加法器13c中，乘以α的低通提取信号被加到乘以1-α的延迟信号B上，于是输出一个低通成分的提取增益受控的信号。
在上述构成的垂直增益调节电路13中，把α值设为1，结果从加法器13c输出的信号与低通提取信号A相同，把α值设为0，结果从加法器13c输出的信号与延迟信号B相同，即低通成分未被提取的信号。把α值设定到1和0之间，结果从加法器13c输出的是低通成分的提取增益乘以α的信号。
以下说明用垂直增益调节电路13进行增益控制所得到的亮度信号YOUT边缘部分的变化的具体实例。在此处说明的实例中，α＝1和α＝0.5。
(1)α＝1
图9是加到垂直增益调节电路13上作为输入的亮度信号YIN的波形图，图10是当α＝1时垂直增益调节电路13的输出波形图。当具有如图9所示突然上升(边缘部分)的亮度信号YIN分别加到垂直延迟电路12和垂直低通滤波器11上时，亮度信号YIN的低频率成分由垂直低通滤波器11提取，此外，提取的低频率成分的增益由垂直增益调节电路13调节。在此例中由于α＝1，垂直低通滤波器11的输出就成了垂直增益调节电路13的输出，没有任何改变，而且，如图10所示，垂直增益调节电路13的输出波形中图9中亮度信号YIN的边缘部分变钝了。
图11是在原亮度信号(如同图9中亮度信号YIN)上加上从图9的亮度信号YIN减去图10的垂直增益调节电路13的输出而得到的边缘信号后得到的亮度信号YOUT的波形图。该亮度信号YOUT的波形中图9中亮度信号YIN的边缘部分已被加强，于是实现了杂散光校正。
在不是使用在宽屏幕的正常模式下，二维低通滤波器1以α＝1工作。
(2)α＝0.5
当图9所示的亮度信号YIN分别加到垂直延迟电路12和垂直低通滤波器11上时，亮度信号YIN的低频率成分由垂直低通滤波器11提取，并且，提取的低频率成分的增益由垂直增益调节电路13调节。在此例中由于α＝0.5，垂直增益调节电路13的输出就是垂直低通滤波器11的低通成分的提取增益乘以α(＝0.5)。
图12是当α＝0.5时，垂直增益调节电路13的输出波形图。当α＝0.5时，输出波形的边缘部分比图10所示的输出波形的变钝程度稍轻一些。结果，边缘信号，即减法器2的输出，的振幅大小(图4中“a”的大小)就比上述α＝1的情况要小。
图13是在原亮度信号上加上从图9的亮度信号YIN中减去垂直增益调节电路13的输出得到的边缘信号后的亮度信号YOUT的波形图。
在亮度信号YOUT的信号波形中，图9中亮度信号YIN的边缘部分已被加强，但此边缘加强的程度弱于图11所示的亮度信号YOUT，使边缘信号的振幅下降。
由以上的说明可以看出，在用于普通屏幕(宽高比为4∶3)时把垂直增益调节电路13和水平增益调节电路16的α值设定为1，在用于宽屏幕(宽高比为16∶9)时根据视频信号的放大倍数将α值设定为0到1之间的值，就可实现适度的杂散光校正，在普通屏幕和宽屏幕上都可得到很好的图像。
以下说明垂直增益调节电路13和水平增益调节电路16应用于前述宽屏幕的方法的具体实例。
(1)正常显示模式
设为正常显示模式时，显示图像的宽高比为4∶3，等于原图像的宽高比，因此垂直方向和水平方向的低通成分的提取增益应设为相等的值。
(2)全显示模式
当设定为全显示模式时，如果首先用图7所示的电路实现杂散光校正然后原图像在水平方向以预定放大倍数放大，校正值本身也被放大，于是不能得到充分的校正效果，即无法达到我们的目的。在此情况下，水平方向低通成分的提取增益应减小。换句话说，水平增益调节电路16的α值应减小。这种方法可以不必更改水平低通滤波器14的脉冲响应(滤波系数)而获得足够的杂散光校正效果。
(3)缩放显示模式
当设定为缩放显示模式时，上述全显示模式中图像放大后的校正效果也发生在垂直方向上。在此情况下，垂直方向低通成分的提取增益应减小。换句话说，垂直增益调节电路13的α值应减小。这种方法可以不必更改垂直低通滤波器11的脉冲响应(滤波系数)而获得足够的杂散光教正效果。
(4)非线性显示模式
当设定为非线性显示模式时，图像的放大是非线性的，由于图像放大而形成的杂散光校正效果因此也是非线性的。在此情况下，低通成分的提取增益(垂直增益调节电路13和水平增益调节电路16的α值)应根据图像显示位置所对应的图像放大情况作适当改变。当然，也可象先有技术一样，在图7所示电路的输入侧设置实现非线性显示模式的非线性处理电路。
为了简化LPF电路，上述实施例中的垂直延迟电路12和水平延迟电路17可以共享构成垂直低通滤波器11和水平低通滤波器14的部分电路。
图14示出图7所示的垂直低通滤波器11结构实例的电路图。该垂直低通滤波器是12分支(Tap)FIR滤波器30和1分支IIR滤波器40级联的装置。
FIR滤波器30的组成包括：11个级联的延迟元件(线存储器)31，它们以输入信号YIN为输入；12个系数单元32，它们以输入信号YIN和各延迟元件31的输出为输入；11个加法器33，把这些系数单元32的各输出相加；加法器33的输出就是该FIR滤波器30的输出。
IIR滤波器40组成包括：两个系数单元41和44，加法器42，和延迟元件43，这是一个线存储器。系数单元41以FIR滤波器30的输出作为输入，并将其输出提供给加法器42的一个输入端。加法器42的输出分成两路，一路是垂直低通滤波器11的LPF输出，另一路提供给延迟元件43。延迟元件43的输出通过系数单元44提供给加法器42的另一个输入端。
从第11个延迟元件的主输出等效于一个延迟了垂直低通滤波器11进行滤波处理所需时间间隔的信号。相应地，用从第11个延迟元件的主输出作为垂直延迟单元12的输出就不再需要垂直延迟单元12了。
图15示出图7所示的水平低通滤波器14结构实例的电路图。该水平低通滤波器是一个有17-抽头FIR滤波器50和1-抽头IIR滤波器60相级联的组件。
FIR滤波器50由以下部件构成：16个级联的延迟元件(寄存器)51，它们以输入信号YIN为输入；17个系数单元52，它们以输入信号YIN和各延迟元件51的输出为输入；16个加法器53，它们把这些系数单元52的各输出相加；加法器53的输出就是该FIR滤波器50的输出。
IIR滤波器60由以下部件构成：两个系数单元61和64；加法器62；以及延迟元件63。系数单元61以FIR滤波器50的输出作为输入，并将其输出提供给加法器62的一个输入端。加法器62的输出被分路，一路是水平低通滤波器14的LPF输出，另一路提供给延迟元件63。延迟元件63的输出通过系数单元64提供给加法器62的另一个输入端。
从第16个延迟元件的主输出等效于一个延迟了水平低通滤波器14进行滤波处理所需时间间隔的信号，相应地，用第16个延迟元件的主输出作为水平延迟单元15的输出就不再需要水平延迟单元15了。
正像先有技术的图像质量改进装置利用可改变垂直低通滤波器和水平低通滤波器的滤波系数的元件一样，上述本实施例的图像质量改进装置能够在图像在垂直和水平方向上都扩展的宽屏幕显示时获得足够的图像质量改进效果。
另外，本实施例还可根据在宽屏幕显示的放大情况来设定垂直增益调节电路和水平增益调节电路的α值，也可用于其他原因的图像放大。特别是，当根据诸如NTSC(全国电视制式委员会)制式和PAL(逐行倒相制)制式等信号制式处理扫描行数的差异时，或对存在有各种显示分辨率的计算机视频信号作类似的图像质量校正时，均可使用本发明。
以上已具体说明了本发明的一个优选实施例，这种说明仅是为了阐明的目的，应理解在不背离以下权利要求的精神和范围的情况下可进行改变和更动。

Claims (9)

1.一种图像质量改进装置，
所述装置具有二维低通滤波器，它以从视频信号中获得的亮度信号作为输入，并对用此视频信号显示的图像的垂直方向和水平方向提取所述亮度信号的低通成分；以及
所述装置在所述亮度信号上加上从所述亮度信号中减去由所述二维低通滤波器提取的所述低通成分而得到的边缘信号；
其特征在于这样构成二维低通滤波器，使得所述垂直方向低通成分的提取增益和所述水平方向低通成分的提取增益均独立可调。
2.如权利要求1所述的图像质量改进装置，其特征在于所述二维低通滤波器包括：
垂直低通滤波器，用来提取输入的亮度信号的垂直方向上的低通成分；
垂直延迟单元，用来接收已分路的所述输入的亮度信号作为输入并对已分路的并接收了的所述输入的亮度信号延迟一个预定延迟时间间隔；
垂直增益调节电路，用来从已由所述垂直低通滤波器提取的垂直方向的低通成分和已由所述垂直延迟单元延迟的延迟亮度信号中获得已经过增益调节而成为预定增益的垂直低通成分；
水平低通滤波器，它接收从所述垂直增益调节电路输出的且已提取了所述垂直低通成分的亮度信号作为输入，并提取所述输入的亮度信号的水平方向的低通成分；
水平延迟单元，它接收从所述垂直增益调节电路输出并分路的亮度信号作为输入，并对已分路并接收了的所述输入的亮度信号延迟一个预定延迟时间间隔；以及
水平增益调节电路，用来从所述水平低通滤波器提取的水平方向的低通成分和所述水平延迟单元延迟的延迟亮度信号中获得已经过增益调节而成为预定增益的水平低通成分。
3.如权利要求2所述的图像质量改进装置，其特征在于：所述垂直低通滤波器和所述水平低通滤波器的滤波响应特性是固定的。
4.如权利要求2所述的图像质量改进装置，其特征在于所述垂直增益调节电路和所述水平增益调节电路各包括：
第一乘法器，用于把输入的亮度信号乘以α；
第二乘法器，用于把延迟的亮度信号乘以(1-α)；以及
加法器，用于把所述第一和第二乘法器的输出相加；
其中α值设定在0和1之间。
5.如权利要求3所述的图像质量改进装置，其特征在于所述垂直增益调节电路和所述水平增益调节电路各包括：
第一乘法器，用于把输入的亮度信号乘以α；
第二乘法器，用于把延迟的亮度信号乘以(1-α)；以及
加法器，用于把所述第一和第二乘法器的输出相加；
其中α值设定在0和1之间。
6.如权利要求2所述的图像质量改进装置，其特征在于：构成所述垂直延迟单元的延迟元件与构成所述垂直低通滤波器的延迟元件是共用的。
7.如权利要求2所述的图像质量改进装置，其特征在于：构成所述水平延迟单元的延迟元件与构成所述水平低通滤波器的延迟元件是共用的。
8.一种图像质量改进方法，所述方法包括：
第一步：对用视频信号显示的图像的垂直方向和水平方向提取从该视频信号中获得的亮度信号的低通成分；以及
第二步：从所述亮度信号中减去由所述第一步提取的低通提取信号而得到边缘信号并将所获得的边缘信号加到所述亮度信号上；
其特征在于在所述第一步中所述垂直方向低通成分的提取增益和所述水平方向低通成分的提取增益均独立可调。
9.如权利要求8所述的图像质量改进方法，其特征在于所述第一步包括以下步骤：
提取亮度信号垂直方向的低通成分，并从提取的所述垂直方向的低通成分和其中所述亮度信号已延迟了预定时间间隔的第一延迟亮度信号中获得已经过增益调节而成为预定增益的垂直低通成分；以及
接收已从中提取所述垂直低通成分的亮度信号作为输入；提取输入的亮度信号水平方向的低通成分；以及从提取的所述水平方向低通成分和其中所述输入的亮度信号已延迟了预定时间间隔的第二延迟亮度信号中获得已经过增益调节而成为预定增益的水平低通成分。
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