DE19712482A1

DE19712482A1 - Farbbildverbesserungsvorrichtung für ein Sichtgerät

Info

Publication number: DE19712482A1
Application number: DE19712482A
Authority: DE
Inventors: Jin Kuk Jeong; Woo Jin Song
Original assignee: LG Electronics Inc
Current assignee: LG Electronics Inc
Priority date: 1996-03-25
Filing date: 1997-03-25
Publication date: 1997-11-06
Anticipated expiration: 2017-03-26
Also published as: GB2311679A; GB2311679B; KR100202566B1; GB9706208D0; DE19712482B4; JPH1023449A; KR970068676A; JP3421529B2; US6028646A

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN

Die Anmeldung beansprucht die Priorität von der koreani schen Patentanmeldung Nr. 96-8165, eingereicht am 25. März 1996, die hiermit in ihrer Gesamtheit als Referenz einge schlossen ist.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG 1. Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Farbbildverbesserungstechnik für ein Sichtgerät. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Farbbildverbesserungsvorrichtung für ein Sichtgerät, das die Schärfe des Farbbildes verbessern kann, indem das primäre Farbbild aus Rot (R) Grün (G), Blau (B) in ein Farbmodel aus Luminanz (L), Farbton (H), Sättigung (S) umgewandelt wird und anschließend die LHS-Komponenten ein gesetzt werden.

2. Beschreibung des Standes der Technik

Im allgemeinen wird zur Verbesserung der Schärfe des auf einem Sichtgerätes dargestellten Bildes die Luminanzkompo nente, die ein spezifisches Farbmerkmal des Farbbildsignals eines RGB-Farbmodells ist, eingesetzt. Die Luminanzkompo nente stellt den Betrag des Lichtes dar, der von dem menschlichen Auge empfangen wird, ohne daß die Farbkompo nente berücksichtigt wird. Die Luminanzkomponente kann jedoch nicht direkt aus dem Bild des RGB-Farbmodells nach gewiesen werden, sondern sie kann aus dem Bild des LHS(Luminanz-Farbton-Sättigung)-Farbmodells nachgewiesen werden, in das das RGB-Farbmodell umgewandelt wurde.

Vor der Beschreibung der herkömmlichen Farbbildverbesse rungstechniken wird das Empfindungsvermögen des menschli chen Auges für das Farbbild im Hinblick auf die oben beschriebenen Farbmodellen erklärt.

Das menschliche Auge erkennt das Farbbild durch die Reak tion des Gehirns auf den Lichtreiz, der auf der Retina des Auges erzeugt wird. Die Retina besitzt zwei Typen von Lichtaufnahmekörpern, d. h. Zapfen und Stäbchen. Die Stäbchen reagieren auf dunkles Licht und nehmen die gesamte Charakteristik des Bildes auf, können jedoch keine Farbe erkennen. Die Zapfen reagieren hauptsächlich auf helles Licht und konkrete Teile des Bildes und besitzen eine hohe Farbempfindlichkeit.

Wie in Fig. 1 gezeigt, besitzen die Zapfen die Merkmale von drei unterschiedlichen Absorptionsspektren S₁(λ), S₂(λ), S₃(λ), und die entsprechenden Reaktionen auf die Wellenlän gen der drei Spektren besitzen die maximalen Werte in den Regionen Blau, Grün bzw. Gelb-Grün.

Unter der Annahme, daß die spektrale Energieverteilung eines Lichtes, das eine Farbe besitzt, C(λ) ist, kann das Farbempfinden, das durch die Reaktion auf das Spektrum dar gestellt werden kann, durch drei rezeptorische Körpermo delle zur Farbdarstellung, wie in Fig. 2 gezeigt, erläutert und durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden:

Nach der Theorie von Thomas Young kann jede Farbe durch Kombinieren von drei Primärfarben erzeugt werden. Darum kann die Farbübereinstimmung unter Verwendung der drei Pri märfarben, wie in Fig. 3 gezeigt, auf der Grundlage der Theorie durchgeführt werden.

Der Ersatz der spektralen Energieverteilung des Lichtes, das eine Farbe besitzt, wie durch die Gleichung 1.1 ausge drückt, durch die Farbübereinstimmung, die die drei Primär farben einsetzt, führt zu der Farbübereinstimmung, die durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden kann:

worin P_k(λ) eine spektrale Energieverteilung der Primärfar ben und S_k einen Gewichtungsfaktor, der den Primärfarben zugeordnet ist, bezeichnet.

Nun kann, falls die Definition gilt S_i,k = ∫S_i(λ)P_k(λ)dλ, i = 1, 2, 3, und durch Einsetzen in die Gleichung 1.2 die folgende Farbübereinstimmungsgleichung erhalten werden.

In diesem Zusammenhang kann der Farbwert für eine bestimmte Farbe C durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden.

Hier steht W_k für die Menge der k-ten Primärfarbe zur Über einstimmung mit der weißen Standardfarbe. Ferner können die Farbwertkoordinaten, die die relative Größe des Farbwertes darstellen, durch die folgende Gleichung ausgedrückt wer den:

Unter der Annahme, daß t₁+t₂+t₃ = 1 und t₁ = x, t₂ = y, t₃ = z, kann eine zweidimensionale Farbinformation mittels der x-y-Farb wertkoordinaten dargestellt werden. Dies wird als x-y-Farb tafel oder als Farbwertkoordinaten nach der internatio nalen Beleuchtungskommission (CIE) genannt. Die CIE-Farb wertkoordinaten besitzen jedoch den Nachteil, daß der Abstand zwischen den Punkten, die denselben Farbunterschied darstellen, nicht gleichmäßig ist. Um einen solchen Nach teil zu beheben, kann der Farbwert linear oder nichtlinear umgewandelt werden, um anhand einer gleichförmigen Farbta fel (Ucs) dargestellt zu werden.

Das vorstehend beschriebene Farbmodell wird nun ausführlich beschrieben. Der Zweck der Farbmodellanwendung besteht in einer leichten Bearbeitung der Farben unter Verwendung eines zuvor festgelegten Standardmodells. Insbesondere kann in einem Farbmodell, das durch dreidimensionale Farbkoordi naten bestimmt ist, jede Farbe durch einen einzigen Punkt dargestellt werden. Die meisten der Farbmodelle sind hard wareorientiert, wie Farbmonitore, Drucker etc., oder zur leichten Bearbeitung von Farbbildern wie Animationen zweck orientiert. Als Hardware-Modelle wurden bisher ein RGB-Farbmodell für Farbmonitore und Video-Farbkameras, ein Farbmodell aus cyan (C), magenta (M), gelb (Y), für Farbdrucker und ein Farbmodell aus Luminanz (Y), Inphase (I), Quadratur (Q) für Farbfernsehübertragungen eingesetzt. Ferner wurden bisher zur leichten Verarbeitung der Farbbil der ein Farbmodell aus Luminanz (Y), Farbton (H), Sättigung (S) und ein ähnliches Farbmodell aus Farbton (H), Sättigung (S), Intensität (I) eingesetzt.

Die Charakteristika der Farbmodelle, wie vorstehend beschrieben, werden kurz erklärt.

Erstens kann das RGB-Farbmodell anhand eines Farbwürfels erklärt werden, der drei Raumachsen zur Darstellung der RGB-Farben, wie in Fig. 4 gezeigt, aufweist. Insbesondere stellen die entsprechenden Eckpunkte des Farbwürfels acht Farben, rot, grün, blau, cyan, magenta, weiß, gelb und schwarz dar, und Farben zwischen schwarz und weiß werden anhand einer Grauskala dargestellt.

Zweitens verwendet das CMY-Farbmodell Sekundärfarben, wie CMY anstelle der RGB-Primärfarben. Insbesondere wird das Cyan erzeugt durch Subtraktion eines Rotlichtes von einem Weißlicht, das Magenta wird erzeugt durch Subtraktion eines Grünlichtes von einem Weißlicht, und das Gelb wird durch Subtraktion eines Blaulichtes von dem Weißlicht erzeugt. In Farbstoffen jedoch erzeugt das Gemisch aus gelb mit magenta rot, das Gemisch aus gelb mit cyan erzeugt grün, und das Gemisch aus magenta mit cyan erzeugt blau. Aufgrund dieser Eigenschaft kann das CMY-Farbmodell leicht auf Farbdrucker angewendet werden. Die Matrizen zwischen RGB und CMY werden durch die folgende Gleichung angegeben:

Drittens wendet das YIQ-Farbmodell die Eigenschaften an, daß das menschliche Auge gegenüber der Luminanz empfindli cher ist als gegenüber dem Farbton oder der Sättigung, und somit wird der Luminanz eine relativ große Bandbreite zuge ordnet, während der Farbe eine relativ schmale Bandbreite zugeordnet wird. Das YIQ-Farbmodell wird hauptsächlich für kommerzielle Farb-TV-Übertragungen eingesetzt. Hier können die Matrizen zwischen YIQ und RGB durch die folgende Glei chung ausgedrückt werden:

Viertens weist das LHS-Farbmodell zwei wesentliche und nützliche Merkmale auf. In diesem Farbmodell wird die Lumi nanzkomponente von der Farbkomponente getrennt, und die Farbton- und Sättigungskomponente spielen bei der Farbemp findung des menschlichen Auges eine wichtige Rolle. Solche Merkmale stellen ideale Werkzeuge für den Bildsignalverar beitungsalgorithmus bereit, der auf der Farbempfindung des menschlichen Auges beruht.

Hier sollte das RGB-Farbmodell in das LHS-Farbmodell umge wandelt werden, um die Schärfe des Farbbildes zu verbes sern. Die Luminanz (L) kann in dem LHS-Farbmodell durch folgende Gleichung definiert werden:

L = 0,3R+0,59G+0,11B. . . (Gleichung 1.8)

Nun können die primären RGB-Farben durch folgende Gleichung auf r-, g-, b-Farben normiert werden:

Wie in Fig. 5A gezeigt, wird zur Definition von Farbton und Sättigung angenommen, daß ein bestimmter Farbpunkt A auf einem R,G,B-Farbwürfel angeordnet ist und ein Punkt F ein Farbdreieck durchdringt, das durch die drei Eckpunkte P_r, P_s, P_t des Farbwürfels festgelegt ist. Farbton und Sätti gung können durch das Farbdreieck, das durch die Punkte P_r, P_s, P_t, wie in Fig. 5B gezeigt, festgelegt ist, erklärt werden. Der Farbton repräsentiert die Farbe des Spektrums, und die Sättigung repräsentiert die Reinheit des Spektrums. In Fig. 5B wird der Farbton durch einen Winkel ϕ darge stellt, der von 0 bis 2ϕ reicht. Die Sättigung wird unter Verwendung einer geraden Linie bestimmt, die den Punkt P und den Mittelpunkt W des Dreieckes verbindet und einen Punkt P′ auf einer Seite des Dreiecks erreicht. Bezüglich des Farbpunktes A wird die Sättigung speziell erhalten, indem eine gerade Linie WP von einer geraden WP′ geteilt wird.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 6A und 6B, unter der Annahme, daß ein Vektor (P-W) durch eine gerade Linie vom Mittelpunkt W des Dreieckes zu dem Punkt P definiert ist und das Dreieck durchdringt, um den Farbton des Farbpunktes A zu erhalten, kann das Punktprodukt des Vektors (P-W) und eines Vektors (P_r-W) von dem normierten Punkt P_r zu dem Dreiecksmittelpunkt W durch die folgende Gleichung erhalten werden.

(P-W) · (Pr-W) = |P-W| |P_r-W| cosH . . . (Gleichung 1.10)

Hier können, da die Koordinaten für P_r, W bzw. P (1,0,0), (1/3, 1/3, 1/3) bzw. (r, g, b) sind, die Abstände |P-W|, |P_r-W| zwischen den Vektoren durch die folgende Gleichung erhalten werden.

|P-W| = [(r-1/3)²+(g-1/3)²+)b-1/3)²] . . . (Gleichung 1.11)
|P_r-W| = (2/3)1/2

Da das Punktprodukt der Vektoren a und b a·b = a₁b₁+a₂b₂+a₃b₃ wird, kann das Punktprodukt (P-W)·(P_r-W) durch die folgende Gleichung erhalten werden:

Demgemäß kann der Farbton H aus den Gleichungen 1.10, 1.11, 1.12 wie folgt erhalten werden:

Da der Farbton H als drei Teile eines RG-Sektors (0° < H 120°), GB-Sektors (120° < H 240°) und BR-Sek tors (240° < H 360°) betrachtet werden sollte, kann die Gleichung 1.13 jedoch, wie in Fig. 5B gezeigt, wie folgt verallgemeinert werden:

Demgemäß wird die Sättigung S, wie in Fig. 7 gezeigt, durch die folgende Gleichung erhalten:

Hier wird nach Gleichung 1.16, da |WT| 1/3 ist und |QT| auf dem RG-Sektor b ist, die Sättigung S zu 1-3b. Die verallge meinerte Sättigung S kann durch die folgende Gleichung erhalten werden:

S = 1-3 min (r, g, b). . . (Gleichung 1.17)

Wurden der Farbton H und die Sättigung S wie vorstehend beschrieben erhalten, so wird das Umwandlungsverfahren des LHS-Farbmodells in das RGB-Farbmodell unter Bezugnahme auf Fig. 8 erklärt.

Auf dem RG-Sektor (0° < H 120°) kann b durch die Glei chung 1.18 erhalten werden:

Auch r kann unter Bezugnahme auf Fig. 8 erhalten werden. Als Ergebnis kann die folgende Gleichung eingeführt werden:

Aus der Gleichung 1.19 wird r erhalten:

Da |P_rQ_r| 3 |WQ_r| ist, wird r angegeben durch

Wird |WQ_r| = |WP′| cos(60° = H) = |WQ_r| und die Gleichung 1.15 in die Gleichung 1.21 eingesetzt, so wird r angegeben durch:

Da b, r durch die Gleichungen 1.18 und 1.22 erhalten wer den, kann g nach Gleichung 1.9 wie folgt erhalten werden:

g = 1-(r+b). . . (Gleichung 1.23)

Auf dem GB-Sektor (120° < H 240°) können r, g, b auch auf die wie vorstehend beschriebene Weise erhalten werden, wenn der veränderte Winkel des Farbtones betrachtet wird:

Auf dem BR-Abschnitt (240° < H 360°) können r, g, b auch auf dieselbe Weise wie oben erhalten werden:

Durch das vorstehend beschriebene Verfahren wird das Bild des RGB-Farbmodells in dasjenige des LHS-Modells umgewan delt. Das Luminanzbild wird nach Gleichung 1.8 erhalten und das Sättigungsbild unter Bezugnahme auf die Gleichung 1.17 erhalten.

S′(x,y) = 255[1-S(x,y)] . . . (Gleichung 2.1)

Unter Anwendung der Gleichung 2.1 wird ein Bereich eines negativen Bildes bereitgestellt, da das negative Bild ins besondere in einem hellen Bereich leicht übereinstimmend gemacht werden kann, indem das Luminanzbild und die Korre lation erhöht werden. Der Farbton wird durch die Gleichung 1.14 erhalten. Unter Bezugnahme auf die Fig. 9A bis 9D sind ein Originalbild eines Pavians mit einer Bildgröße von 512 × 512 und die Graubilder von Luminanz, Farbtons bzw. Sät tigung nach den Gleichungen 1.8, 1.17, 2.1, 1.14 gezeigt. Das Originalbild besteht aus 24 Bits (R: 8 Bits, G: 8 Bits, B: 8 Bits) pro Pixel, und das Graubild besteht aus 8 Bits pro Pixel.

Unter Vergleich der Bilder der Fig. 9A bis 9D miteinan der kann bemerkt werden, daß das Sättigungsbild in einem hellen Bereich eine höhere Frequenzkomponente als das Lumi nanzbild oder das Farbtonbild aufweist. Die Fig. 10A bis 10C erläutern die Grauwerte der 340sten Zeilen der entspre chenden Bilder der Fig. 9A bis 9B. Es kann bestätigt werden, daß die Sättigungswellenform eine höhere Frequenz komponente als die Luminanzwellenform aufweist, indem die Leistungsspektren unter Anwendung eines Wellenschaubildes, das im Folgenden beschrieben wird, verglichen werden.

Der Farbton, der einen Winkelbereich von 0 bis 2π aufweist, wird durch die Grauniveaus dargestellt, die von 0 bis 255 reichen. Die Wellenform des Farbtons in Fig. 10C zeigt einen hohe Frequenz, die fast einem Impuls entspricht. Dies ist ein Ergebnis des Einsatzes von R als Standardfarbton bei der Darstellung des Farbwinkels von 0 bis 2π. Falls der Farbton eines Bildes einen Wert nahe bei rot aufweist, wird er durch ein Grauniveau, das vollständig im Bereich von 0 bis 255 liegt, dargestellt. Dies führt zu einer hohen Fre quenz, die fast einem Impuls entspricht, der den Pixeln verliehen wird, die ähnliche Rottöne aufweisen. Diese Eigenschaft des Farbtons wirkt bei der Verarbeitung des Farbtons als nachteiliges Element. Da der Farbton eine spe zifische Eigenschaft der Farben ist, ist es wünschenswert, den Originalfarbton ohne Bearbeitung beizubehalten.

Hier wird nun die Beziehung zwischen Luminanz, Farbton und Sättigung erklärt. Die Beziehung zwischen Luminanz, Sätti gung und Farbton in jeder Zeile des Pavians, wie in den Fig. 10A bis 10C gezeigt, kann durch die folgende Glei chung ausgedrückt werden:

ϕ_xy = E[x(n)·y(n+m)] . . . (Gleichung 2.2)

Fig. 11 erläutert die engste Korrelation zwischen Luminanz und Sättigung, während die zweitengste Korrelation zwischen Farbton und Sättigung erläutert wird. Es wird gezeigt, daß die Korrelation zwischen Farbton und Luminanz die niedrig ste ist.

Fig. 12 erläutert die entsprechenden Bildkorrelations koeffizienten zwischen Luminanz und Sättigung, Farbton und Sättigung und Farbton und Luminanz.

Solche Daten stellen jedoch keine ausreichende Grundlage zur Bestimmung der Ordnung der Korrelation zwischen diesen drei Bildkomponenten bereit. Darum ist es vernünftiger, die zweidimensionale Korrelation zwischen Luminanz, Sättigung und Farbton zu studieren, wie in den Fig. 9B bis 9D gezeigt. Die folgende Gleichung drückt die zuvor genannte Kreuzkorrelation auf der Grundlage der Bilder des Pavians wie in den Fig. 9B bis 9D gezeigt, des Gartens und der Großaufnahme aus.

Das resultierende Diagramm ist in Fig. 12 erläutert.

In der Gleichung 2.3 repräsentiert der Koeffizient ρ eine gegenseitige Abhängigkeit, die für eine klare Erkennung als -1 ρ 1 definiert ist. Falls der Koeffizient ρ einen Wert von 0 besitzt, befinden sich die drei Bildkomponenten in einem unkorrelierten Zustand. Fig. 12 zeigt, daß die Bilder des Affen, des Gartens und der Nahaufnahme im allge meinen die engste Korrelation zwischen Luminanz und Sätti gung zeigen, während eine relativ geringe Korrelation zwi schen Farbton und Luminanz gezeigt wird. Dies bedeutet, daß die Korrelation zwischen Luminanz und Farbton die Wahrneh mung eines Bildes und seiner Verbesserung durch das mensch liche Auge nicht stark beeinflußt. Demgemäß hat ein Ver such, ein Farbbild durch Variieren des Farbtones zu verbes sern, offensichtlich eine Grenze.

Es wird nun eine Leistungsspektrumsanalyse mittels eines Wellenschaubildes erklärt. Die Leitungsspektren von Lumi nanz, Farbton und Sättigung können mittels eines Wellen schaubildes verglichen werden. Das Wellenschaubild, das eine Methode zum Vorhersagen des Leistungsspektrums durch Aufnehmen einer definierten Anzahl von Eingangsprobedaten ist, kann durch die folgende Gleichung erklärt werden:

Die Gleichung 2.6 ist ein sogenanntes Hamming-Fenster, und I(w) in Gleichung 2.7 stellt ein Leistungsspektrum dar. U steht für einen Normierungskoeffizienten.

Fig. 13 zeigt ein Leistungsspektrum mit Eingangswerten der Luminanz und Sättigung, wie in den Fig. 10A und 10C gezeigt, mittels der Gleichung 2.5, 2.6, 2.7. Unter Bezug nahme auf Fig. 13 besitzt die Sättigung im Hochfrequenzband eine höhere Frequenzkomponente als die Luminanz. Mit ande ren Worten besitzt das Sättigungselement eine hohe Fre quenzkomponente, die das Luminanzelement nicht aufweist. Dies bedeutet, daß das Sättigungselement eine wesentliche Rolle bei der Verbesserung eines Farbbildes spielen kann.

Das herkömmliche Verfahren, das zur Verbesserung eines Farb bildes angegeben ist, wendet nur die Luminanzkomponente an, wenn das RGB-Farbmodell in das LHS-Farbmodell umgewandelt wird. Wie in Fig. 14 erläutert, wird die Gleichung 1.8 angewendet, um die RGB/Luminanzumwandlung in dem RGB/Luminanzumwandlungsabschnitt 41 durchzuführen. Die Ver besserung der Luminanz kann erhalten werden, indem das Hochfrequenzhervorhebungsfilter mit einer Faltungsmaske in dem Luminanzverbesserungsabschnitt 42 wie folgt eingesetzt wird.

Eine verbesserte Komponente der Luminanz kann im Lumi nanz/RGB-Umwandlungsabschnitt durch die folgende Gleichung 2.10 54 ausgedrückt werden.

Auf der Grundlage der resultierenden Gleichung 2.10 können die verbesserten Komponenten des Original R(x,y), G(x,y) und B(x,y) durch die folgende Gleichung 2.11 ausgedrückt werden.

R′(x,y) = K(x,y)R(x,y)
G′(x,y) = K(x,y)G(x,y)
B′(x,y) = K(x,y)B(x,y) . . . (Gleichung 2.11)

Fig. 16A zeigt ein Originalbild eines Pavians. Fig. 16B zeigt ein resultierendes Bild, wenn ein Wert der Maske des Hochfrequenzhervorhebungsfilters in der Gleichung 2.9 auf "0,1" eingestellt worden ist, um die Luminanz zu verbes sern. Fig. 16B zeigt ein verbessertes Farbbild, das einer Verbesserung der Luminanz zuschreibbar ist. Da entweder eine Zunahme oder Abnahme der RGB-Werte vorliegen kann, scheint jedoch der allgemeine Farbton des Bildes in Fig. 16B im Vergleich mit dem Bild des Pavians abgenommen zu haben. Das Farbbild wird verbessert, wenn der b-Wert des Hochfrequenzhervorhebungsfilters zunimmt. Jedoch wird ein weißer oder schwarzer Umriß um die Grenze der Bilder oder Zeilen aufgrund der Sättigung des variierten Betrages von R, G, B übermäßig dick, wodurch die spezifischen Farben der nebeneinanderliegenden Bilder beschädigt werden. Das ist ein Ergebnis einer getrennten Bearbeitung der Luminanz von Farbton und Sättigung, die spezifische Eigenschaften der Farben sind.

Ein weiteres Verfahren zur Verbesserung von Farbbildern mittels S (Strickland), K (Kim) und M (McDonell) wird in Fig. 15 bereitgestellt. Dieses Verfahren wandelt das RGB-Farbmodell in das LHS-Farbmodell um und verwendet das Sät tigungselement und Luminanzelement wie nachstehend beschrieben.

Unter Bezugnahme auf die Gleichung, die in dem Farbverbes serungssystem nach S.K.M, das in Fig. 15 gezeigt ist, ange wendet wird, wird das Luminanzelement L durch die Umwand lung der RGB/Luminanz erhalten, die in dem RGB/Luminanzumwandlungsabschnitt 51 mittels Gleichung 1.8 durchgeführt wird. Das Sättigungselement S wird im RGB/Sättigungsumwandlungsabschnitt 52 mittels der Gleichun gen 1.9 und 1.17 erhalten. Das Negativbild S′ der Sättigung wird mittels Gleichung 2.1 erhalten. Der Luminanzverbesse rungsabschnitt 53 empfängt von dem RGB/Luminanzumwandlungs abschnitt 51 und dem RGB/Sättigungsumwandlungsabschnitt 52 die entsprechenden Ausgangsbilder, um L′(x,y) mittels der folgenden Gleichungen zu erhalten.

L′(x,y) = L(x,y)+K₁[L(x,y)-L(x,y)]+k₂[S′(x,y)-S(x,y)] . . . (Gleichung 2.12)

L′(x,y) = L(x,y)+K₃(max{L(x,y)-L(x,y) : S′(x,y)-S(x,y)} . . . (Gleichung 2.13)

Hier wird Gleichung 2.12 als Version 1 bezeichnet, während Gleichung 2.13 als Version 2 bezeichnet wird. L(x,y) stellt eine Durchschnittsregion des 3×3-Pixelfensters der Luminanz dar, während S(x,y) eine Durchschnittsregion des 3×3-Pixel fensters des Negativbildes der Sättigung in den Gleichungen 2.12 und 2.13 darstellt. Die Gleichung 2.12 ist eine Bezie hung, um eine verbesserte Luminanz L′(x,y) zu erhalten, indem ein Gewichtungswert K₁ zu dem hochfrequenzgefilterten Wert der Luminanz und ein Gewichtungswert von K₂ zu dem hochfrequenzgefilterten Wert des Negativbildes der Sätti gung addiert wird, die zu der Original-Luminanzkomponente L(x,y) addiert werden müssen. Die Gleichung 2.13 ist eine Beziehung, um eine verbesserte Luminanz L′(x,y) zu erhal ten, indem ein Gewichtungsfaktor von K₃ zu dem größeren Wert zwischen dem hochfrequenzgefilterten Wert der Luminanz und dem hochfrequenzgefilterten Wert des Negativbildes der Sättigung addiert wird, der zu der Original-Luminanzkompo nente L(x,y) addiert werden muß. Eine verbesserte Luminanz komponente k(x,y) kann in dem Luminanz/RGB-Umwandlungsab schnitt 54 mittels Gleichung 2.10 erhalten werden. Ein ver bessertes R′G′B′-Farbbild kann außerdem mittels Gleichung 2.11 erhalten werden.

Die Fig. 16A bis 16C zeigen Bilder, die sich aus dem Simulationsexperimenten nach S.K.M. ergeben. Fig. 16A zeigt das Original-Pavianbild, während Fig. 16B ein resultieren des Bild zeigt, wenn die Gewichtungswerte K₁ = 1 und K₂ = 2 in der Version 1 der Gleichung 2.12 verwendet werden. Fig. 16C zeigt ein stark verbessertes Farbbild im Vergleich zu Fig. 16, die das Original-Pavianbild zeigt, während Fig. 16C das Farbbild zeigt, das ein Ergebnis der Bearbeitung des Lumi nanzelementes ist.

Diese S.K.M.-Methode ist jedoch nicht mehr als ein Einbau der Hochfrequenzkomponente der Sättigung in die Luminanz komponente, indem die Sättigung ohne Anwendung einer spezi fischen Natur der Farbe angewendet wird. Es hat sich in Experimenten erwiesen, daß dieses Verfahren den Nachteil besitzt, ein Farbbild zu erzeugen, welchem das Farbtonele ment trotz einer Verbesserung des gesamten Bildes fehlt. Die Fig. 16B und 16C sind Beweis für einen offensichtli chen Fehler im Farbton um die Augen des Affen.

Wie vorstehend beschrieben, dient das herkömmliche Verfah ren der Verbesserung eines Farbbildes unter Anwendung der Luminanz dazu, das Bild um ein bestimmtes Ausmaß zu verbes sern. Es besitzt jedoch den Nachteil, daß ihm im Vergleich mit dem Pavianbild im großen und ganzen der Farbton fehlt. Es führt auch zu dem Problem, daß der Farbton vermindert wird, während das Bild in Proportion zu dem b-Wert vergrö ßert wird. Ferner setzt das Verfahren der Verbesserung eines Farbbildes mittels S.K.M. nicht die spezifische Natur der Farbe ein, sondern baut bloß die Hochfrequenzkomponente der Sättigung in die Luminanz ein, wodurch es einen Nach teil besitzt, daß ihm eine Farbtonkomponente fehlt, da das S.K.M.-Verfahren die spezifische Eigenschaft der Farbe trotz einer Verbesserung des Farbbildes ignoriert.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Aufgabe der Erfindung ist es, die Probleme, die mit der bisherigen Technik verbunden sind, zu lösen und eine Farb bild-Verbesserungsvorrichtung für ein Sichtgerät bereitzu stellen, das die Schärfe des Farbbildes verbessern kann, indem zunächst das ursprüngliche Bild in ein LHS(Luminanz-Farb ton-Sättigung)-Modellbild umgewandelt wird und anschlie ßend die Sättigungskomponente des LHS-Modells, die eines der spezifischen Farbmerkmale ist, angewendet wird.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereit stellung einer Farbbildverbesserungsvorrichtung für ein Sichtgerät, die die Reinheit des Farbbildes sowie die des sen Schärfe verbessern kann, indem die Luminanzkomponente des Bildes bearbeitet wird, dessen Sättigungskomponente bereits bearbeitet worden ist.

Um die obigen Aufgaben zu erfüllen, stellt die Erfindung bei einer Ausführungsform eine Farbbildverbesserungsvor richtung bereit, umfassend einen RGB/Sättigungsumwandlungs abschnitt, einen Sättigungsverbesserungsabschnitt und einen Sättigungs/RGB-Umwandlungsabschnitt.

Der RGB/Sättigungsumwandlungsabschnitt normiert ein Bild aus RGB-Primärfarbkomponenten, erhält eine Sättigung daraus und erzeugt ein negatives Bild der Sättigung. Der Sätti gungsverbesserungsabschnitt filtert das Negativbild der Sättigung, das von dem RGB/Sättigungsumwandlungsabschnitt bereitgestellt wird, wobei ihre hohe Frequenz hervorgehoben wird, so daß die Sättigung verbessert wird. Der Sätti gungs/RGB-Umwandlungsabschnitt multipliziert die Summe der Original-RGB-Farbkomponenten mit dem Ausgang des Sätti gungsverbesserungsabschnittes und gibt die multiplizierte Primärfarbkomponente zusammen mit den anderen primären Farbkomponenten aus.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die obige Aufgabe, weitere Charakteristika und Vorteile der Erfindung werden deutlicher, indem die bevorzugten Ausfüh rungsformen davon unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden, in denen

Fig. 1 ein Graph ist, der die Absorptionsspektren eines herkömmlichen Zapfens zeigt.

Fig. 2 eine Ansicht ist, die ein herkömmliches rezeptives Körpermodell für die Farbdarstellung zeigt. ENG-DEU

Fig. 3 eine Ansicht ist, die eine herkömmliche Farbanpas sung unter Verwendung der drei Primärfarben zeigt.

Fig. 4 eine Ansicht ist, die einen herkömmlichen Farbwürfel für die RGB-Farbdarstellung zeigt.

Fig. 5A eine Ansicht eines herkömmlichen RGB-Farbwürfels ist, auf dem ein bestimmter Farbpunkt angeordnet ist.

Fig. 5B eine Ansicht eines herkömmlichen RGB-Farbdreiecks zeigt, auf dem ein bestimmter Farbpunkt angeordnet ist.

Fig. 6A eine Ansicht von zwei Vektoren in dem Farbdreieck ist, die eine herkömmliche Methode zum Erhalt einer her kömmlichen Farbtonkomponente zeigt.

Fig. 6B eine Ansicht ist, die das Punktprodukt der Vektoren nach einem herkömmlichen Verfahren zum Erhalt der Farbton komponente erklärt.

Fig. 7 eine Ansicht eines Farbdreiecks ist, die eine her kömmliche Sättigung erklärt.

Die Fig. 8A und 8B Ansichten sind, ein herkömmliches LHS/RGB-Umwandlungsverfahren erklären.

Die Fig. 9A bis 9D Ansichten des Originalbildes, des Lumi nanzbildes, des Farbtonbildes und des Sättigungsbildes eines Pavians sind, der mit einer herkömmlichen Vorrichtung abgebildet wird.

Die Fig. 10A bis 10C Wellenformdiagramme der Luminanz, Sät tigung und des Farbtones eines durch eine herkömmliche Vor richtung abgebildeten Pavians sind.

Fig. 11 ein Wellenformdiagramm ist, das die Kreuzkorrela tion der Luminanz, des Farbtons und der Sättigung für eine Zeile mit einer herkömmlichen Vorrichtung erklärt.

Fig. 12 eine Tabelle darstellt, die die Bildkorrelations koeffizienten von Luminanz-, Farbton- und Sättigungskompo nenten mit einer herkömmlichen Vorrichtung zeigt.

Fig. 13 ein Wellenformdiagramm für die Leistungsspektren von Luminanz und Sättigung mit einer herkömmlichen Vorrich tung ist.

Fig. 14 ein Blockdiagramm einer herkömmlichen Farbbildver besserungsvorrichtung unter Verwendung der Luminanzkompo nente ist.

Fig. 15 ein Blockdiagramm einer herkömmlichen S,K,M-Farb bildverbesserungsvorrichtung ist.

Fig. 16A bis 16C Ansichten sind, die das Originalbild, ein Bild, das unter Anwendung der Luminanzkomponente bearbeitet wurde und ein Bild, das durch S,K,M-Bearbeitungsverfahren nach den experimentellen Ergebnissen der herkömmlichen Vor richtung bearbeitet wurde, erläutern.

Fig. 17 ein Blockdiagramm der Farbbildverbesserungsvorrich tung für ein Sichtgerät nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist.

Fig. 18 ein Wellenformdiagramm ist, welches die RGB-Werte für die 340. Zeile des Pavianbildes erläutert, das erfin dungsgemäß abgebildet worden ist.

Die Fig. 19A und 19B Wellenformdiagramme sind, die die RGB-Werte eines Pavians erläutern, die Luminanz- bzw. Sätti gungsbearbeitet worden sind.

Fig. 20 ein Blockdiagramm der Farbbildverbesserungsvorrich tung für ein Sichtgerät nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ist.

Fig. 21 ein Blockdiagramm eines Fernsehgerätes ist, auf das die erfindungsgemäße Farbbildverbesserungsvorrichtung ange wendet wird.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM

Fig. 17 ist ein Blockdiagramm der Farbbildverbesserungsvor richtung unter Verwendung der Sättigungskomponente nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung.

Unter Bezugnahme auf Fig. 17 umfaßt die Farbbildverbesse rungsvorrichtung einen RGB/Sättigungsumwandlungsabschnitt 101 zur Normierung eines Eingangsbildes eines RGB-Farbmo dells, wobei dessen Sättigung erhalten und ein Negativbild der Sättigung erzeugt wird, einen Speicher 102 zum Spei chern des Negativbildes der Sättigung, das von dem RGB/Sättigungsumwandlungsabschnitt 101 bereitgestellt wor den ist, einen Sättigungsverbesserungsabschnitt 103 zum Filtern des Negativbildes der Sättigung, das von dem Spei cher bereitgestellt worden ist, wobei seine Hochfrequenz hervorgehoben ist, zur Verbesserung der Sättigung. Die Farbbildverbesserungsvorrichtung umfaßt auch einen Minimal-Primärfarbenbestimmungsabschnitt 104 zur Bestimmung, welche Primärfarbenkomponente unter den normierten RGB-Primärfar benkomponenten je nach minimaler Primärfarbkomponente min(r,g,b), die in dem RGB/Sättigungsumwandlungsabschnitt 101 verwendet wird, den Minimalwert aufweist, und zur Erzeugung eines entsprechenden Kontrollsignals, einen Schaltabschnitt 105 zur Ausgabe der verbesserten primären Minimalfarbkomponente min_hef(r,g,b), die von dem Sättigungs verbesserungsabschnitt 103 an einen der drei unterschiedli chen Wege je nach Kontrollsignal, das von dem primären Minimal-Farbbestimmungsabschnitt 104 bereitgestellt worden ist, ausgegeben wird, einen Sättigungs/RGB-Umwandlungsab schnitt 107 zur Multiplikation der Summe der Original-RGB-Farb werte mit dem Ausgang min_hef(r,g,b) des Schaltabschnit tes 105, und zur Ausgabe der multiplizierten Primärkompo nente zusammen mit den anderen verbesserten primären Farb komponenten ohne Multiplikation, und ein Verzögerungsele ment 106 zur Verzögerung der RGB-Farbkomponenten, die von dem RGB/Sättigungsumwandlungsabschnitt bereitgestellt wor den sind, um eine zuvor bestimmten Zeit, und zur Ausgabe der verzögerten RGB-Farbkomponenten an den Sättigungs/RGB-Um wandlungsabschnitt 107. Der Taktgeber 108 erzeugt ein Taktsignal und versorgt die erforderlichen Abschnitte damit.

Der Betrieb der erfindungsgemäßen Farbbildverbesserungsvor richtung, wie vorstehend aufgebaut, wird ausführlich unter Bezugnahme auf die Fig. 17 bis 19 erklärt.

Der RGB/Sättigungsumwandlungsabschnitt 101 normiert das Eingangsbild der RGB-Komponenten (R, G, B), erhält die Sätti gung durch die Gleichung 1.17 und erzeugt anschließend das Negativbild S′(x,y) der durch die Gleichung 2.1 erhaltenen Sättigung. Der Speicherabschnitt 102 speichert darin das Negativbild S′(x,y), das von dem RGB/Sättigungsumwandlungs abschnitt 101 ausgegeben worden ist.

Der Sättigungsverbesserungsabschnitt 103 empfängt das Nega tivbild S′(x,y) der Sättigung, das von dem Speicher 102 ausgegeben worden ist, und führt eine Hochfrequenzhervorhe bungsfilterung bezüglich des Negativbildes nach der folgen den Gleichung 3.1 durch, um die Sättigung zu verbessern.

S′_hef(x,y) = S′(x,y) + hef . . . (Gleichung 3.1)

Insbesondere wird eine Hochfrequenzhervorhebungsfilterung oder ein Hochfrequenzausgleich bezüglich des negativen Sät tigungsbildes S′(x,y) durch einen Hochfrequenzhervorhe bungsfilter mit einer zweidimensionalen Faltung nach Glei chung 2.9 durchgeführt:

Hochpaß = Original - Tiefpaß (Gleichung 3.2)

Insbesondere kann das Hochpaß-gefilterte Bild erhalten wer den, indem das Tiefpaß-gefilterte Bild von dem Originalbild subtrahiert wird. Das Berechnungsverfahren für die Hochfre quenzhervorhebungsfilterung kann durch die folgende Glei chung ausgedrückt werden:

HF-Ausgleich = (A) Original - Tiefpaß
= (A-1) Original + Original - Tiefpaß (Gleichung 3.3)
= (A-1) Original + Hochpaß

In der Gleichung 3.3 wird, falls A = 1, eine Hochpaß-Stan dardfilterung durchgeführt, während, wenn A < 1, eine Hoch frequenzhervorhebungsfilterung durchgeführt wird. Ein Hoch paß-Standardfilter kann durch die folgende Gleichung ausge drückt werden:

Demgemäß kann, falls "A" der Filtermaske größer ist als "1" das Filter ein Hochfrequenzhervorhebungsfilter sein.

Bei dieser Ausführungsform besitzt die Gleichung 2.9 die selbe Berechnungsfunktion wie die Gleichung 3.4. Die Hoch frequenzkomponente der Sättigung, d. h. das Negativbild der durch das Filter hochfrequenzbetonten Sättigung, die nicht in der Luminanz enthalten ist, wird durch den Sätti gungs/RGB-Umwandlungsabschnitt 107 nach folgender Gleichung in das Positivbild der Originalsättigung umgewandelt:

Mit anderen Worten, um die normierten RGB-Farben des r,g,b-Farb modells bezüglich der Hochfrequenz-hervorgehobenen Sät tigung S′_hef(x,y) zu erhalten, die unter Anwendung von Glei chung 3.5 erhalten wird, weist der Sättigungsverbesserungs abschnitt 103 den Minimalwert min_hef(r,g,b) unter den r,g,b-Farben nach, indem die folgende Gleichung 3.6 angewendet wird, die eine Umkehr von Gleichung 1.17 ist, und liefert den nachgewiesenen Minimalwert an die Eingangsklemme des Schaltabschnittes 105:

Inzwischen weist der Abschnitt 104 zum Bestimmen der mini malen Primärfarbe des Pixels nach, welche Primärfarbe unter den RGB-Primärfarben den Minimalwert, bezogen auf min(r,g,b), besitzt, so daß der Schaltvorgang des Schaltab schnittes 105 entsprechend gesteuert wird. Somit wird der Minimalwert min_hef(r,g,b) unter den RGB-Farben, der von dem Sättigungsverbesserungsabschnitt 103 ausgegeben worden ist, einem der Sättigungs/RGB-Wandler 107A bis 107C im Sätti gungs/RGB-Umwandlungsabschnitt 107 zur Verfügung gestellt.

Falls beispielsweise bestimmt wird, daß r das Signal für die minimale Primärfarbe von dem minimalen Primärfarbenbe stimmungsabschnitt 107 ist, wird min_hef(r,g,b) in den ersten Sättigungs/RGB-Wandler 107 eingegeben. Falls nachgewiesen wird, daß g oder b das Signal für die minimale Primärfarben ist, wird min_hef(r,g,b) in den zweiten oder dritten Sätti gungs/RGB-Wandler 107B bzw. 107C eingegeben.

Der Sättigungs/RGB-Umwandlungsabschnitt 107 verwendet die folgenden Gleichungen nach min(r,g,b), das in der Gleichung 1.17 verwendet wird.

Wenn min(r,g,b) = r,
(R′, G′, B′) = (min_hef(r,g,b) × (R+G+B), G, B) (Gleichung 3.7)

wenn min(r,g,b) = g,
(R′, G′, B′) = (R,min_hef(r,g,b) × (R+G+B), B) (Gleichung 3.8)

wenn min(r,g,b) = b,
(R′, G′, B′) = R,Gmin_hef(r,g,b) × (R+G+B) (Gleichung 3.9)

Nun wird, falls das minimale Primärfarbensignal min(r,g,b) des Original-RGB-Farbbildes wie in der Gleichung 3.7 r ist, der Wert R′ unter den verbesserten R′,G′,B′-Farbbildkompo nenten erzeugt, indem die Summe der Original-RGB-Farbkompo nenten mit der verbesserten Sättigungskomponente min_hef(r,g,b) multipliziert wird, während die anderen ver besserten G′-, B′-Farbkomponentenwerte durch die Origi nal-G-, -B-Farbkomponentenwerte ersetzt werden. Die Glei chungen 3.8 und 3.9 werden ebenfalls auf dieselbe Weise wie die Gleichung 3.7 eingesetzt.

Insbesondere wird nach den Gleichungen 3.7, 3.8, 3.9 zur Umwandlung der Sättigung in das RGB-Modell, falls eine bestimmte Bildregion keine Schwankung besitzt, die Sätti gung in das Original RGB-Modell umgewandelt, wobei die Ori ginalfarben unverändert bleiben, obwohl die Sättigung der Hochfrequenzhervorhebungsfilterung unterzogen wurde. Das Hochfrequenzhervorhebungsfilter besitzt eine 3 × 3-Faltungs maske, und somit bedeutet keine Schwankung in der Hochfre quenzhervorhebungsfilterung der Sättigung, daß die Farben in einem Bereich, der kleiner ist als eine 3 × 3-Pixelregion, nicht verändert werden.

Es wird nun der Unterschied zwischen der herkömmlichen Bildverbesserungsvorrichtung von Fig. 14, die die Luminanz komponente anwendet, und der erfindungsgemäßen Bildverbes serungsvorrichtung, die die Sättigung anwendet, erklärt.

Fig. 18 zeigt die RGB-Werte der 340. Zeile eines abgebilde ten Pavianbildes. Fig. 19A zeigt die RGB-Werte desselben Bildes, welches verbessert worden ist, indem nur die Lumi nanzkomponente mit einem Maskenwert von 0,2 in der Glei chung 2.9 angewendet wurde. Fig. 19B zeigt die RGB-Werte desselben Bildes, das durch das Sättigungsverfahren mit einem Maskenwert von 0,5 in der Gleichung 2.9 erfindungsge mäß verbessert worden ist.

Die RGB-Werte in Fig. 19A zeigen dieselbe Schwankungsrate im Vergleich zu den H,G,B-Werten des Originalbildes von Fig. 18. In Fig. 19B jedoch zeigt nur der kleinste Wert unter den R,G,B-Werten eine Schwankung, da nur das Sätti gungsverbesserungsverfahren bezüglich des Bildes durchge führt worden ist. Die Schwankung der R,G,B-Werte beeinflußt nicht die Primärfarben und die reinen Farben, in denen zwei Primärfarben gemischt sind, wie weiß, schwarz, gelb, cyan, grün, magenta, rot, blau etc., beeinflußt jedoch die ande ren Farben, in denen alle drei R,G,B-Primärfarben gemischt sind.

Das Sättigungsverbesserungsverfahren wird so durchgeführt, daß die R,G,B-Werte normiert werden, der kleinste erhaltene Wert unter den R,G,B-Werten wird mit 3 multipliziert, der resultierende Wert aus der Multiplikation wird von "1" sub trahiert, der resultierende Wert aus der Subtraktion wird Hochfrequenz-verbessert und anschließend nach den Gleichun gen 3.7, 3.8, 3.9 bearbeitet. Nach dem obigen Verfahren wird, da nur der kleinste Wert unter den R,G,B-Werten geän dert wird, eine Hochfrequenzkomponente, die nicht in der Luminanz, sondern in der Sättigung enthalten ist, verbes sert, was dazu führt, daß die Schärfe des Bildes verbessert wird und die Farben des Bildes betont werden.

Fig. 20 ist ein Blockdiagramm der Farbbildverbesserungsvor richtung nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. Unter Bezugnahme auf Fig. 20 ist die Farbbildverbesserungs vorrichtung ausgestattet mit einem RGB/Sättigungsumwand lungsabschnitt 101 zur Normierung eines Eingangsbildes eines R, G, B-Farbmodells, wobei dessen Sättigung erhalten und ein Negativbild der Sättigung erzeugt wird, einem Speicher 102 zum Speichern des Negativbildes der Sättigung, das von dem RGB-Sättigungsumwandlungsabschnitt 101 bereit gestellt wird, einem Sättigungsverbesserungsabschnitt 103 zum Filtern des negativen Bildes der Sättigung, die von dem Speicher mit der Hochfrequenzbetonung bereitgestellt worden ist, um die Sättigung zu verbessern.

Die Farbbildverbesserungsvorrichtung ist auch ausgestattet mit einem Minimalprimärfarben-Bestimmungsabschnitt 104 zur Bestimmung, welche Primärfarbenkomponente unter den nor mierten r,g,b Primärfarbenkomponenten nach der minimalen Primärfarbenkomponente min(r, g, b) den Minimalwert aufweist, der in dem RGB/Sättigungsumwandlungsabschnitt 101 angewen det wird, und zur Erzeugung eines entsprechenden Kontroll signals, einem Schaltabschnitt 105 zur Ausgabe der minima len verstärken Primärfarbenkomponente min_hef(r,g,b), die von dem Sättigungsverbesserungsabschnitt 103 an einen von drei unterschiedlichen Wegen im Einklang mit dem Kontrollsignal ausgegeben wurde, die von dem minimalen Primärfarbenbestim mungsabschnitt 104 bereitgestellt worden ist, einem Sätti gungs/RGB-Umwandlungsabschnitt 107 zur Multiplikation der Summe der Original-RGB-Farbkomponenten mit dem Ausgang min_hef(r,g,b) des Schaltabschnittes 105 und zum Ausgeben der multiplizierten Primärfarbenkomponente zusammen mit den anderen verbesserten Primärfarbenkomponenten ohne Multipli kation, und ein Verzögerungselement 106 zum Verzögern der RGB-Farbkomponenten, die von dem RGB/Sättigungsumwandlungs abschnitt 101 bereitgestellt worden sind, für eine zuvor festgelegte Zeit und zum Ausgeben der verzögerten RGB-Farbkomponenten an den Sättigungs/RGB-Umwandlungsabschnitt 107.

Die Farbbildverbesserungsvorrichtung ist auch ausgestattet mit einem RGB/Luminanzumwandlungsabschnitt 201 zur Umwand lung des Bildes von R_*, G_*, B_*, das von dem Sättigungs/RGB-Um wandlungsabschnitt 103 ausgegeben worden ist, in eine Luminanz Y, einem Luminanzverbesserungsabschnitt 202 zur Verbesserung der Luminanz, indem ein Hochfrequenzhervorhe bungsfilterkoeffizient für die Luminanzkomponente bereitge stellt wird, die von dem RGB/Luminanzumwandlungsabschnitt 201 ausgegeben worden ist, und einem Luminanz/RGB-Umwand lungsabschnitt 203 zur Multiplikation des Originalbildes von R(x,y), G(x,y), B(x,y) mit der Luminanzkomponente, ver bessert durch den Luminanzverbesserungsabschnitt 202, um ein Luminanz-verbessertes Bild von R′′, G′′, B′′ bereitzustel len. Der Taktgeber 108 erzeugt für die erforderlichen Abschnitte ein Taktsignal und stellt es ihnen bereit.

Es wird der Betrieb der Farbbildverbesserungsvorrichtung nach der zweiten Ausführungsform der Erfindung, wie vorste hend aufgebaut, erklärt.

Bei dieser Ausführungsform wird zunächst die Sättigung und anschließend die Luminanzkomponente bearbeitet, indem die entsprechenden Vorteile der Sättigungskomponente und der Luminanzkomponente angewendet werden. D.h. die Vorrichtung führt einen Komplementärprozeß der Sättigung und der Lumi nanz aus, so daß die Schärfe des Bildes auf den feinen Tei len, die nicht in der Luminanz der Sättigungskomponente eingeschlossen sind, verbessert werden, wobei die Farbe betont und verhindert wird, daß die unnatürliche Farbe, die durch übermäßige Bearbeitung nur der Sättigung verursacht wird, erzeugt wird.

Insbesondere wird die Schärfe des Bildes stark verbessert durch den Sättigungsverarbeitungsteil 100 von Fig. 17, der die Sättigungskomponente anwendet, und anschließend durch den Luminanzbearbeitungsteil 200 von Fig. 14, der die Lumi nanzkomponente anwendet, stark verbessert. Nun werden auch alle Gleichungen, die bei der ersten Ausführungsform ange wendet werden, eingesetzt. D.h. die Gleichungen 3.1 bis 3.9 werden bei der Bearbeitung der Sättigungskomponente einge setzt, und die Gleichungen 2.8 bis 2.11, die im Stand der Technik beschrieben worden sind, werden bei der Bearbeitung der Luminanzkomponente eingesetzt.

Indem die Sättigungskomponente und die Luminanzkomponente nach der zweiten Ausführungsform der Erfindung nacheinander bearbeitet werden, werden die b-Werte der Hochfrequenzher vorhebungsfilter als "0,5" bzw. "0,1" beim Bearbeiten der Sättigungskomponente bzw. der Luminanzkomponente bestimmt, was zur Vergrößerung der Bildschärfe und Betonung der Bild farbe im Vergleich zu dem Originalbild führt. Ferner ist es nach den Ergebnissen von mehreren Experimenten nach der zweiten Ausführungsform vorzuziehen, daß der b-Wert des Hochfrequenzhervorhebungsfilters der Sättigung größer ist als derjenige des Hochfrequenzhervorhebungsfilters der Luminanz. Ferner kann der b-Wert des Hochfrequenzhervorhe bungsfilters im Einklang mit den Farbbildern, die zu bear beiten sind, etwas variiert werden. Nach der zweiten Aus führungsform ist es am zweckmäßigsten, daß der b-Wert des Hochfrequenzhervorhebungsfilters der Sättigung im Bereich von 0,4 α 0,6 liegt und daß das Hochfrequenzhervorhe bungsfilter der Luminanz im Bereich von 0,05 α 0,15 liegt.

Bei der erfindungsgemäßen Bearbeitung der Sättigungskompo nente stellt die richtige Bearbeitung der Sättigung eine betonte Bildfarbe bereit, um ein lebendiges oder beseeltes Gefühl auf einem Sichtbildschirm zu ergeben, da die Sätti gung die Reinheit der Farbe zeigt. In dem Falle jedoch, daß die Bildfarbe übermäßig betont wird, wird ein unnatürliches Bild erzeugt.

Fig. 21 ist ein Blockdiagramm eines Fernseh-Schaltkreises, auf den die erfindungsgemäße Farbbildverbesserungsvorrich tung angewendet wird. Unter Bezugnahme auf Fig. 21 wird ein zusammengesetztes Sichtsignal CVBS in ein Luminanzsignal Y und ein Chrominanzsignal C durch den Luminanz/Chrominanz (Y/C)-Trenner 301 aufgetrennt. Das aufgetrennte Luminanzsi gnal Y wird direkt einer RGB-Matrix 303 zugeführt, während das Chrominanzsignal C durch einen Farbdemodulatorabschnitt 302 in Farbunterschiedsignale R-Y, B-Y umgewandelt wird und die Farbdifferenzsignale der RGB-Matrix 303 zugeführt wer den. Die RGB-Matrix 303 wandelt das Luminanzsignal Y und die Farbunterschiedssignale R-Y, B-Y, die dort hinein ein gegeben worden sind, in ein Bildsignal der RGB-Farben um und stellt das RGB-Bildsignal einem Eingangswahlschalter 312 zur Verfügung.

Der Schaltabschnitt 312 wählt entweder die Farbsignale von R,G,B, die von der RGB-Matrix 303 ausgegeben worden sind, oder die Farbsignale von R′, B′, G′, die durch einen Sätti gungsbearbeitungsblock 300B und einen Luminanzbearbeitungs block 300C Sättigungs-bearbeitet bzw. Luminanz-bearbeitet worden sind, aus und stellt die ausgewählten Farbsignale einer Kathodenstrahlröhre (CRT) 313 zur Verfügung.

Ein Anwender kann den b-Wert des Hochfrequenzhervorhebungs filters, der durch die Sättigungskomponente und die Lumi nanzkomponente gefaltet worden ist, beim Betrachten des Bildes, das von dem CRT 313 abgebildet wird, einstellen und sich einer Bildqualität nach seinem/ihrem Geschmack erfreuen.

Wie vorstehend erfindungsgemäß beschrieben, wird ein Farb bild eines RGB-Farbmodells in ein Farbbild eines LHS-Farb modells umgewandelt, und die Verbesserung der Sättigungs komponente, die ein spezifisches Farbmerkmal des Bildes ist, wird so bearbeitet, daß die drei Primärfarben oder die reinen Farben, in die die beiden Primärfarben eingemischt sind, wie weiß, schwarz, gelb, cyan, grün, magenta, rot, blau etc. nicht von dem Verfahren beeinflußt werden, son dern andere Farben, in denen sämtliche drei Primärfarben gemischt sind, durch das Verfahren beeinflußt werden, wo durch die Bildschärfe verbessert wird. Obschon die Erfin dung hier unter Bezugnahme auf die bevorzugte Ausführungs form davon beschrieben und erläutert worden ist, ist es für die Fachleute selbstverständlich, daß verschiedene Änderun gen in Form und im Detail daran vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Umfang der Erfindung abzuweichen.

Claims

1. Farbbildverbesserungsvorrichtung, die umfaßt:
einen RGB (rot, grün, blau)/Sättigungsumwandlungsab schnitt zum Erhalt einer Sättigung eines Bildes eines RGB-Farbmodells;
einen Sättigungsverbesserungsabschnitt zur Hervorhebung eines Hochfrequenzbandes aus der Sättigung, die von dem RGB/Sättigungsumwandlungsabschnitt ausgegeben worden ist, um die Sättigung zu verbessern; und
einen Sättigungs/RGB-Umwandlungsabschnitt zum Umwandeln eines Ausgangs aus dem Sättigungsverbesserungsabschnitt in verbesserte Farbsignale.

2. Farbbildverbesserungsvorrichtung nach Anspruch 1, worin der Sättigungs/RGB-Umwandlungsabschnitt ein Bild, das ein minimales Primärfarbensignal des Original-RGB-Farb bildes umfaßt, mit dem Ausgang des Sättigungsverbesse rungsabschnitts multipliziert.

3. Farbbildverbesserungsvorrichtung nach Anspruch 1, die außerdem umfaßt:
einen Minimal-Primärfarbenbestimmungsabschnitt zum Bestimmen, welches Primärfarbensignal unter den nor mierten RGB-Primärfarbensignalen, die von dem Sätti gungsverbesserungsabschnitt ausgegeben worden sind, einen Minimalwert aufweist, bezogen auf ein minimales primäres Farbsignal, das in dem RGB/Sättigungsumwand lungsabschnitt verwendet wird; und Bereitstellen eines entsprechenden Kontrollsignals; und
einen Schalter zum Bereitstellen eines Ausgangs des Sättigungsverbesserungsabschnittes für den Sätti gung/RGB-Umwandlungsabschnitt auf einem von drei Wegen in Übereinstimmung mit dem Kontrollsignal, das von einem Minimal-Primärfarbenbestimmungsabschnitt bereit gestellt wird.

4. Farbbildverbesserungsvorrichtung nach Anspruch 1, worin der RGB/Sättigungsumwandlungsabschnitt die Sättigung durch Normierung der RGB-Farbsignale erhält, eines der RGB-Farbsignale auswählt, das den Minimalwert aufweist, wobei das ausgewählte Signal mit 3 multipliziert und anschließend ein resultierender Wert von "1" subtra hiert wird.

5. Farbbildverbesserungsvorrichtung nach Anspruch 1, worin der RGB/Sättigungsumwandlungsabschnitt den Bereich eines Negativbildes S′(x,y) der Sättigung nach folgen der Gleichung erhält: S′(x,y) = 255[1-S(x,y)]

6. Farbbildverbesserungsvorrichtung nach Anspruch 1, worin der Sättigungsverbesserungsabschnitt eine Hochfrequenz hervorhebungsfilterung hinsichtlich eines negativen Bildes S′(x,y), das von dem RGB/Sättigungsumwandlungs abschnitt ausgegeben worden ist, nach folgender Gleichung durchführt: S′_hef(x,y) = S′(x,y)-hef

7. Farbbildverbesserungsvorrichtung nach Anspruch 1, worin der Sättigungsverbesserungsabschnitt, um die normierten RGB-Primärfarbensignale des RGB-Farbmodelles zu erhal ten, bezüglich einer Hochfrequenzhervorhebungssättigung S_hef(x,y) einen Minimalwert min_hef(r,g,b) unter den nor mierten r, g, b Primärfarbensignalen, die von dem RGB/Sättigungsumwandlungsabschnitt ausgegeben worden sind, nach folgender Gleichung bestimmt:

8. Farbbildverbesserungsvorrichtung nach Anspruch 1, die außerdem umfaßt:
einen RGB/Luminanzumwandlungsabschnitt zur Umwandlung der verbesserten Farbsignale, die von dem Sätti gungs/RGB-Umwandlungsabschnitt ausgegeben worden sind, in ein Luminanzsignal;
einen Luminanzverbesserungsabschnitt zur Verbesserung des Luminanzsignales, indem dem Luminanzsignal, das von dem RGB/Luminanzumwandlungsabschnitt ausgegeben worden ist, ein Hochfrequenzhervorhebungsfilterkoeffizienz geliefert wird, und
einen Luminanz/RGB-Umwandlungsabschnitt zur Multiplika tion der Original-RGB-Farbsignale durch das Luminanzsi gnal, das von dem Luminanzverbesserungsabschnitt ver bessert worden ist, um die Luminanz-verbesserten Farb signale bereitzustellen.

9. Farbbildverbesserungsvorrichtung, die umfaßt:
einen Sichtmischsignalverarbeitungsabschnitt zur Bear beitung eines Sichtmischsignals und Erzeugen von RGB-Farbsignalen eines Grundbandes;
einen Sättigungsbearbeitungsabschnitt zur Verbesserung einer Sättigung der RGB-Farbsignale, indem die Sätti gung aus den RGB-Farbsignalen erhalten wird, die von dem Sichtmischsignalbearbeitungsabschnitt ausgegeben worden sind, und Hervorheben eines Hochfrequenzbandes der Sättigung;
einen Luminanzbearbeitungsabschnitt zur Umwandlung der verbesserten Farbsignale, die von der Sättigungsbear beitungsabschnitt ausgegeben worden sind, in ein Lumi nanzsignal und Verstärken des Luminanzsignales durch Multiplikation des Luminanzsignales mit einem Hochfre quenzhervorhebungsfilterkoeffizient; und
einen Schalter zum Wählen entweder der RGB-Farbsignale, die von dem Sichtmischsignalbearbeitungsabschnitt aus gegeben worden sind, oder von Farbsignalen, die von dem Luminanzbearbeitungsabschnitt ausgegeben worden sind, und Bereitstellen der ausgewählten Farbsignale.

10. Verfahren zur Verbesserung von Farbbildern, umfassend die Stufen:
Empfangen von RGB(rot, grün, blau)-Signal-haltigen Bil dern;
Erzeugen einer Sättigung des Bildes der RGB-Signale von den empfangenen RGB-Signalen;
Durchführen an der Sättigung eines Hochfrequenz-hervor gehobenen Filtervorgangs, um die Sättigung zu verbes sern; und
Umwandeln der filtrierten Signale, um die RGB-Signale zur Bildwiedergabe zu verbessern.

11. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem die Umwandlungs stufe ein Minimalprimärfarbensignal unter den Farben der RGB-Signale mit dem gefilterten Signal multipli ziert.

12. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem die Sättigungsher stellungsstufe die RGB-Signale normiert, und das außer dem die Stufen umfaßt:
Bestimmen einer minimalen Primärfarbe unter den Farben in den normierten RGB-Signalen;
Erzeugen eines Kontrollsignals im Einklang mit der bestimmten minimalen Primärfarbe;
worin die Umwandlungsstufe das verbesserte RGB-Signal auf der Basis des Kontrollsignals erzeugt.