УСТРОЙСТВО И СПОСОБ КОМПЕНСАЦИИ КАЧЕСТВА ЦВЕТНОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ Российский патент 2002 года по МПК H04N9/64 

Область техники
Настоящее изобретение относится к средствам компенсации качества цветного изображения, в частности к усовершенствованному устройству цветокомпенсации, в котором качество цветного изображения компенсируют по опорному цвету, выбранному пользователем.

Известный уровень техники
Поскольку цвет кожи легче всего фиксируется в человеческой памяти, то в системах отображения цветного изображения, например в телевизионных приемниках и мониторах компьютеров, используется ряд подходов для регулирования качества цветного изображения с использованием цвета кожи в качестве опорного цвета. В соответствии с фиг.1 один из подходов заключается в выборе цветов в пределах периферийных участков "оси цвета кожи", которая расположена под углом 123^o относительно оси демодуляции цветоразностного сигнала B-Y.

Более конкретно, чтобы получить различные цвета кожи в качестве опорного цвета кожи, фазу оси демодуляции цветоразностного сигнала R-Y увеличивают для перемещения оси цветоразностного сигнала R-Y в направлении к оси цвета кожи, а фазу зеленого цвета (ось цветоразностного сигнала G-Y не показана) уменьшают для перемещения его оси в направлении к оси цвета кожи, вследствие чего фаза цвета кожи находится в пределах периферийных участков оси цвета кожи.

В частности, как показано на фиг.2, для того чтобы выбрать вектор цветности V₁, который имеет положительный фазовый угол относительно оси цвета кожи, составляющую V_R-Y цветоразностного сигнала R-Y вектора V₁ уменьшают до V_R-Y. Ввиду этого уменьшения вектор V₁ теперь становится вектором цветности V₁, который имеет фазу, более близкую к оси цвета кожи, и таким образом получают этот цвет в качестве опорного цвета кожи. Аналогично, когда составляющую V_B-Y цветоразностного сигнала B-Y вектора V₂, который имеет отрицательный фазовый угол относительно оси цвета кожи, уменьшают до значения V_B-Y, вектор цветности V₂ становится вектором цветности V₂, который имеет фазу в пределах периферийных участков оси цвета кожи, и таким образом получают этот цвет в качестве опорного цвета кожи.

Пример известного устройства компенсации цвета кожи приведен на фиг.3. Это известное устройство компенсации включает в себя блок 1 формирования импульса сигнала цветовой синхронизации, предназначенный для выдачи сигнала цветовой синхронизации, полученного из полного сигнала CVBS цветного изображения, генератор 2 частоты 3,58 МГц, предназначенный для выдачи опорного сигнала f_sc поднесущей, который синхронизирован с сигналом импульса цветовой синхронизации, блок 3 выделения Y/С-сигналов, предназначенный для выделения сигналов Y (яркости) и С (цветности) из полного сигнала CVSB, усилитель 4, предназначенный для усиления С-сигнала, полученного из блока выделения Y/C-сигналов, демодулятор 5 сигнала цветности, блок задержки 6, предназначенный для задержки Y-сигнала, полученного из блока 3 выделения Y/C-сигналов, на заданное время, матричный усилитель 7 и фазовый детектор 8, предназначенный для детектирования фазы С-сигнала, полученного из усилителя 4, вместе с опорным сигналом f_sc поднесущей, полученным из генератора 2 частоты 3,58 МГц.

Демодулятор 5 сигнала цветности содержит контроллер "а" оттенка, демодулятор "b" цветоразностного сигнала R-Y, фазовращатель "с" на 90^o, демодулятор " d " цветоразностного сигнала B-Y и демодулятор "е" цветоразностного сигнала G-Y. Матричный усилитель 7 содержит смесители f, g и h, предназначенные для смешения выходного сигнала с блока задержки 6 и цветоразностного сигнала с демодулятора 5 сигнала цветности, и подключенные к ним усилители 1, j и к соответственно. Демодулятор 5 сигнала цветности демодулирует С-сигнал с получением демодулированных цветоразностных сигналов R-Y и B-Y. Пользователь регулирует оттенок и насыщенность цвета по цвету кожи, полученному на отображающем экране (например, цветного кинескопа, ЦК).

В схеме, представленной на фиг.3, фазовый детектор 8 обнаруживает, присутствует ли сигнал, отображающий цвет кожи, в С-сигнале. Если цвет кожи обнаружен, управляют контроллером оттенка "а" демодулятора 5 сигнала цветности для регулирования положения оси демодуляции в направлении к оси цвета кожи.

Однако этот известный подход имеет недостатки. Например, если вектор цветности (например, V₁ на фиг.2) регулируют для смещения в направлении к оси цвета кожи, значение его составляющей (например, V_R-Y) относительно обычной оси демодуляции уменьшается до другого значения (например, V_R-Y') меньшей величины, уменьшая таким образом общую плотность цвета. Кроме того, цвет регулируется относительно одного цвета кожи, что не позволяет обеспечить индивидуальное соответствие различным типам цвета кожи.

Со ссылками на фиг.4 будет пояснен другой известный подход, заключающийся в том, что угол между осями демодуляции цветоразностных сигналов R-Y и B-Y фиксируют под углом 112^o (а не под углом 90^o, что является общепринятым), увеличивая таким образом составляющую цветоразностного сигнала R-Y. Как показано на фиг.5, при этом подходе фазовращатель "с" демодулятора 5 сигнала цветности фиксируют на 112^o, тогда как фазовращатель демодулятора сигнала цветности, показанный на фиг.3, фиксируют на 90^o. Позиции на фиг.5 соответствуют тем же позициям на фиг.3. Далее, ось цветоразностного сигнала G-Y (не показана) фиксируют под углом 252^o. Поскольку ось сигнала для получения устойчивого цвета кожи всегда поддерживается под одним и тем же фиксированным углом, то при таком подходе, если во входном сигнале отсутствует составляющая цвета кожи, происходит ненужная демодуляция цветового сигнала.

Сущность изобретения
Соответственно задача настоящего изобретения состоит в создании устройства компенсации качества цветного изображения, которая решает вышеуказанные проблемы, присущие известному уровню техники.

Указанный результат достигается тем, что устройство компенсации качества цветного изображения в соответствии с изобретением содержит средство для обнаружения присутствия опорного сигнала цветности в сигнале цветности, представляющем цвет видеоизображения, и средство для регулирования качества цвета видеоизображения в соответствии с предварительно установленным значением, соответствующим обнаруженному опорному сигналу цветности.

Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения устройство компенсации качества цветного изображения содержит средство для обнаружения присутствия опорного сигнала цветности в сигнале цветности, представляющем цвет видеоизображения, средство для определения соответствующего одного из множества типов опорного цвета, соответствующего обнаруженному опорному сигналу цветности, средство для выдачи предварительно установленных компенсирующих значений, каждое из которых относится к соответствующему одному из множества типов опорного цвета, и средство для регулирования качества видеоизображения в соответствии с одним из компенсирующих значений, соответствующим соответствующему типу опорного цвета.

Дополнительные преимущества, задачи и признаки изобретения станут более очевидны из нижеследующего описания.

Краткое описание чертежей
Настоящее изобретение поясняется в нижеследующем подробном описании со ссылками на чертежи, которые приведены только для иллюстрации и, таким образом, не ограничивают настоящее изобретение и на которых представлено следующее:
фиг. 1 - концептуальный график, отображающий известный подход к компенсации цвета кожи,
фиг.2 - более подробное графическое представление фиг.1,
фиг.3 - блок-схема известного устройства компенсации цвета кожи,
фиг. 4 - концептуальный график другого известного подхода к компенсации цвета кожи,
фиг.5 - блок-схема другого известного устройства компенсации цвета кожи,
фиг. 6 - концептуальная блок-схема устройства компенсации цвета кожи, соответствующего конкретному варианту осуществления настоящего изобретения,
фиг. 7 - блок-схема устройства компенсации цвета кожи, соответствующего конкретному варианту осуществления настоящего изобретения,
фиг.8 - блок-схема фазового детектора, изображенного на фиг.7,
фиг.9 - таблица, в которой приведены фаза и выходное напряжение фазового детектора, изображенного на фиг.8, для различных цветовых полос,
фиг.10 - блок-схема детектора типа цвета кожи, который показан на фиг.7,
фиг. 11 - таблица, в которой приведены потоки битов цифровых данных, обнаруженных детектором типа цвета кожи, который показан на фиг.10,
фиг. 12А и 12В - графики, иллюстрирующие насыщенность и яркость цвета, построенные на основе разных цветов кожи,
- фиг.13А, 13В и 13С - таблица значений по оси цветности по отношению к цвету кожи монголоидного, кавказского и негроидного типов соответственно.

Подробное описание изобретения
На фиг. 6 показана концептуальная блок-схема устройства компенсации качества цветного изображения, соответствующей конкретному варианту осуществления настоящего изобретения. В этом конкретном варианте используют различающиеся разные типы цвета кожи, например - монголоидный, кавказский, негроидный, в качестве опорного цвета, и каждый тип отличается от другого. Чтобы получить конкретный тип цвета кожи, например на экране ЦК, предварительно устанавливают, например, в запоминающем устройстве данные цветокомпенсации, которые представляют плотность цвета, яркость, оттенок и т.д., причем каждые данные относятся к соответствующему одному из разных типов цвета кожи.

В соответствии с фиг.6 устройство компенсации качества цветного изображения в представленном здесь варианте осуществления изобретения включает в себя детектор 10 цвета кожи, предназначенный для определения цвета кожи, детектор 20 типа цвета кожи, предназначенный для определения типа цвета кожи, определенного детектором 10 цвета кожи, блок 30 компенсации цвета кожи, предназначенный для выдачи компенсирующих данных, соответствующих типу цвета кожи, определенному детектором 20 типа цвета кожи, и блок отображения 40, например ЦК, предназначенный для отображения цвета, который компенсируется с помощью компенсирующих данных.

На фиг. 7 показана электрическая схема устройства компенсации качества изображения, соответствующего конкретному варианту осуществления настоящего изобретения. Устройство цветокомпенсации в этом варианте предпочтительно включает в себя фазовый детектор 8', предназначенный для определения цвета кожи, детектор 9' типа цвета кожи, предназначенный для определения типа цвета кожи, определенного фазовым детектором 8', блок 10' цветокомпенсации, предназначенный для выдачи сигнала коменсации, представляющего предварительно установленные данные, соответствующие типу цвета кожи, определенному детектором 9' типа цвета кожи. В этой схеме компенсации и цвет кожи, и тип цвета кожи определяют по фазе сигнала, представляющей определенный цвет кожи, и обеспечивают выдачу предварительно установленных компенсирующих данных, представляющих характеристики цветности, например насыщенность цвета, яркость, соответствующие определенному типу цвета кожи, а качество изображения, отображаемого на экране, регулируют в зависимости от определенного цвета кожи и типа цвета кожи.

Показанные на фиг. 7 детектор 9' типа цвета кожи и блок 10' цветокомпенсации могут быть реализованы на основе микрокомпьютера. Фазовый детектор 8' принимает сигнал f_sc поднесущей сигнала цветности и С-сигнал и определяет, присутствует ли сигнал цвета кожи в С-сигнале. Другие позиции на фиг.7 соответствуют тем же позициям на фиг.3.

На фиг. 8 показана блок-схема фазового детектора 8', содержащего усилители 10а, 10b и 10d, а также блок 10с детектирования фазы. Блок 10с детектирования фазы сравнивает разности фаз сигнала f поднесущей сигнала цветности и С-сигнала, которые усилены усилителями 10а и 10b соответственно до уровней, необходимых для блока 10с детектирования фазы, и формирует выходной сигнал напряжения, представляющий разность фаз этих двух сигналов, для определения того, присутствует ли сигнал цвета кожи в С-сигнале. Выходной сигнал напряжения усиливается усилителем 10d до уровня, необходимого для детектора 9' типа цвета кожи.

На фиг. 9 показана таблица, иллюстрирующая выходное напряжение фазового детектора 8', изображенного на фиг.8, для соответствующих цветовых полос. Термин "фазовый угол (Ф)" обозначает фазовый угол С-сигнала, представляющий соответствующую цветную полосу относительно оси демодуляции.

Выходное напряжение фазового детектора 8' обратно пропорционально полученной разности фаз. "Идеальный" красный цвет, который имеет наименьший фазовый угол относительно оси демодуляции, имеет выходное напряжение 3,8 В. Выходной сигнал фазового детектора, представляющий цвет кожи, изменяется от 2,95 В до 3,25 В, что соответствует диапазону фазовых углов 116^o~130^o относительно оси демодуляции цветоразностного сигнала В-Y в зависимости от типов цвета кожи. Согласно конкретному варианту осуществления настоящего изобретения выходное напряжение фазового детектора 8' соответственно типам цвета кожи устанавливается следующим образом:
тип 1: монголоидный цвет кожи: 3,0 В;
тип 2: негроидный, насыщенный цвет продубленной солнцем кожи: 3,1 В;
тип 3: кавказский цвет кожи: 3,2 В.

После того как фазовый детектор 8' обнаруживает присутствие сигнала цвета кожи в С-сигнале, детектор 9' типа цвета кожи определяет соответствующий тип цвета кожи из следующих типов: монголоидный цвет кожи, негроидный, насыщенный цвет продубленной солнцем кожи, и кавказский цвет кожи. Как показано на фиг.10, в детекторе 9' типа цвета кожи в приведенном здесь варианте компараторы Комп. 1, Комп. 2, Комп. 3 и Комп. 4 сравнивают выходное напряжение фазового детектора 8', поданное на их неинвертирующие (+)-входы, с опорными напряжениями 2,95 В, 3,05 В, 3,15В и 3,25 В, приложенными к инвертирующим (-)-входам соответственно, и каждый компаратор выдает значение "0" или "1", представляющее результат сравнения, на соответствующий один из входов AD1, AD2, AD3 и AD4 аналого-цифрового преобразования микрокомпьютера.

Микрокомпьютер преобразует значения, поданные на входы AD1, AD2, AD3 и AD4, в поток из четырех битов, определяет тип цвета кожи на основе этого потока битов цифровых данных и выдает предварительно установленные компенсирующие данные, соответствующие этому потоку битов.

Как показано на фиг.11, если выходные значения с выводов A D 1-AD 4 являются потоком битов "1000", это соответствует выходному напряжению Х фазового детектора в диапазоне от 2,95 В до 3,05 В. Поэтому принимается решение, что соответствующий тип цвета кожи - монголоидный. Аналогично, если выходные значения - "1100", выходное напряжение Х находится в диапазоне от 3,05 В до 3,15 В, что соответствует насыщенному цвету кожи или цвету продубленной солнцем кожи или негроидному цвету кожи. Аналогично, если выходные значения - "1110", выходное напряжение Х находится в диапазоне от 3,15 В до 3,25 В. Поэтому тип цвета кожи относится к кавказскому цвету кожи.

Как только детектор 9' типа цвета кожи определяет тип обнаруженного цвета кожи, он выдает информацию, представляющую тип цвета кожи, в блок 10' компенсации цвета кожи. Блок 10' компенсации цвета кожи считывает такую информацию каждую 1 микросекунду, что соответствует считыванию 15 раз на одном поле цветного изображения, чтобы гарантировать точность считывания. Из этой информации, считанной 15 раз, ту информацию, которая неоднократно считывалась наиболее часто, можно рассматривать как истинное значение. Блок 10' компенсации цвета кожи выдает текущее компенсирующее значение, соответствующее тому конкретному типу цвета кожи, который был определен детектором типа цвета кожи, для регулирования качества цветного изображения.

Компенсирующее значение, зависящее от типа цвета кожи, устанавливается предварительно на основании следующих условий. На фиг.12А и 12В представлены стандартные уровни яркости цвета, предложенные Международной комиссией по освещению, относительно яркости и плотности цвета кожи применительно к монголоидному, кавказскому и негроидному цветам кожи. Как показано на фиг.12А и 12В, тип цвета кожи можно определить по яркости и плотности цвета. Например, на фиг. 12А плотность (насыщенность) цвета возрастает в следующем порядке: кавказский тип цвета кожи, монголоидный тип цвета кожи и тип цвета кожи, продубленной солнцем (или негроидный). Аналогично на фиг.12В яркость цвета возрастает в следующем порядке: тип цвета кожи, продубленной солнцем (или негроидный), монголоидный тип цвета кожи и кавказский тип цвета кожи. Следовательно, тип цвета кожи можно выразить через яркость и плотность цвета. На фиг. 13А, 13В и 13С приведены осевые значения цветности, измеренные по выборкам данных для 10 человек, и определены компенсирующие значения, соответствующие типу кожи, следующим образом.

Монголоидный: яркость = 55, плотность цвета = 58.

Продубленный солнцем: яркость = 35, плотность цвета = 65.

Кавказский: яркость = 65, плотность цвета = 43.

Таким образом, согласно настоящему изобретению, раскрытому на примерах его осуществления, фазовый детектор принимает сигнал поднесущей сигнала цветности и С-сигнал полного видеосигнала, представляющего видеоизображение, и определяет разность фаз этих двух сигналов, чтобы обнаружить, присутствует ли сигнал, представляющий цвет кожи, в С-сигнале. Если сигнал цвета кожи присутствует, определяют тип обнаруженного цвета кожи, а именно - монголоидный цвет кожи, негроидный, насыщенный цвет продубленной солнцем кожи, или кавказский цвет кожи. Затем осуществляют выдачу предварительно установленных компенсирующих данных, соответствующих тому конкретному типу цвета кожи, который отражает характеристики цветности, например - оттенок, плотность и насыщенность цвета, чтобы отрегулировать качество видеоизображения.

Как указано выше, в устройстве компенсации качества цветного изображения, соответствующем настоящему изобретению, качество цветного изображения регулируют в реальном масштабе времени по данным для типа цвета кожи, полученным из полного видеосигнала. Если сигнал цвета кожи отсутствует, то такое регулирование не требуется.

Хотя в целях иллюстрации были раскрыты предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения, однако специалистам в данной области техники ясно, что возможны различные модификации, дополнения и изменения в рамках объема и сущности изобретения, как определено в формуле изобретения. Например, согласно раскрытому выше варианту осуществления настоящего изобретения цвет кожи используют в качестве опорного цвета. Однако можно использовать разные цвета (такие как цвет голубого неба, зеленый цвет и т.д.) в качестве опорного цвета. Кроме того, вместо использования одного цвета (например, цвета кожи) в качестве опорного цвета можно одновременно использовать несколько разных цветов (например, цвет кожи, цвет голубого неба и зеленый цвет) в качестве опорных цветов.

Устройство компенсации качества цветного изображения, содержащее устройство для обнаружения присутствия опорного сигнала цветности в сигнале цветности, отображающем цвет видеоизображения, устройство для определения одного из множества типов опорного цвета, соответствующего обнаруженному опорному сигналу цветности, устройство для выдачи предварительно установленных компенсирующих значений, каждое из которых относится к соответствующему одному из упомянутого множества типов опорного цвета, и устройство для регулирования качества видеоизображения в соответствии с одним из упомянутых компенсирующих значений, относящихся к упомянутому соответствующему типу опорного цвета. Техническим результатом является улучшение компенсации качества цветного изображения. 3 с. и 5 з.п.ф-лы, 13 ил.

1. Устройство компенсации сигнала, соответствующего цвету кожи, отличающееся тем, что оно содержит средство для обнаружения присутствия сигнала цвета кожи в сигнале цветности, отображающем цвет видеоизображения, средство для определения соответствующего одного из множества типов цвета кожи, соответствующего обнаруженному сигналу цвета кожи, средство для выдачи предварительно установленных компенсационных значений, каждое из которых соответствует соответствующему одному из упомянутого множества типов цвета кожи, и средство для регулирования качества видеоизображения в соответствии с компенсационным значением, соответствующим упомянутому соответствующему одному из множества типов, при этом упомянутое компенсационное значение относится к одному или нескольким параметрам, в число которых входят яркость и насыщенность цвета видеоизображения. 2. Устройство компенсации сигнала, соответствующего цвету кожи, по п.1, отличающееся тем, что упомянутое множество типов цвета кожи включает один или несколько из монголоидного, кавказского или негроидного типов цвета кожи. 3. Устройство компенсации сигнала, соответствующего цвету кожи, по п.1, отличающееся тем, что упомянутое средство определения включает в себя средство для повторного контроля опорного сигнала цветности, обнаруженного упомянутым средством обнаружения на предварительно определенном интервале времени, и средство для подсчета числа, представляющего собой частоту упомянутого контроля на протяжении предварительно определенного периода времени. 4. Устройство компенсации сигнала, соответствующего цвету кожи, по п.3, отличающееся тем, что упомянутое средство определения дополнительно содержит средство для определения соответствующего типа цвета кожи на основании подсчитанного числа повторений упомянутого контроля. 5. Способ компенсации сигнала, соответствующего цвету кожи, отличающийся тем, что обнаруживают присутствие сигнала цвета кожи в сигнале цветности, отображающем цвет видеоизображения, определяют соответствующий один из множеств типов цвета кожи, соответствующий обнаруженному сигналу цвета кожи, выдают предварительно установленные компенсационные значения, каждое из которых соответствует соответствующему одному из упомянутого множества типов цвета кожи, и регулируют качество видеоизображения в соответствии с компенсационным значением, соответствующим упомянутому соответствующему одному из множества типов. 6. Способ компенсации сигнала, соответствующего цвету кожи, по п.5, отличающийся тем, что упомянутое предварительно установленное компенсационное значение относится к одному или нескольким параметрам, в число которых входят яркость, насыщенность цвета и оттенок видеоизображения. 7. Способ компенсации сигнала, соответствующего цвету кожи, по п.5, отличающийся тем, что упомянутое множество типов цвета кожи включает один или несколько из монголоидного, кавказского или негроидного типов цвета кожи. 8. Устройство компенсации сигнала, соответствующего цвету кожи, отличающееся тем, что оно содержит детектор цвета кожи, который обнаруживает присутствие сигнала цвета кожи в сигнале цветности, отображающем цвет видеоизображения, детектор типа цвета кожи, который выбирает из предварительно определенного набора, содержащего множество типов цвета кожи, конкретный тип цвета кожи, соответствующий обнаруженному сигналу цвета кожи, блок компенсации цвета кожи, который выдает предварительно установленные компенсационные значения, каждое из которых соответствует соответствующему одному из упомянутого множества типов цвета кожи, и средство для регулирования качества видеоизображения в соответствии с компенсационным значением, соответствующим упомянутому конкретному обнаруженному типу цвета кожи, при этом упомянутое предварительно установленное компенсационное значение определено на основании яркости и насыщенности цвета видеоизображения.