專利名稱：圖像處理裝置和圖像處理方法
技術領域：
本發明涉及一種圖像處理裝置和一種圖像處理方法。
背景技術：
在電視節目等的制作中，節目的成像、編輯、發送等都已經越來越數字化。由于數字化技術的進步，就要求有更高的圖像質量和更低的數字化設備的成本，數字化在電影制作中也在加速發展。例如，用于獲取目標圖像的圖像信號的視頻攝影機正在取代在膠片上記錄照相圖像的膠片攝影機。
當使用膠片攝影機時，目標物體接收的光的量由照明光度計測量以調節曝光。而且由于膠片攝影機的取景器看到的圖像的亮度不同于紀錄在膠片上的圖像的亮度，因此這就需要實現有效的展示。當使用視頻攝影機時，視頻攝影機的動態范圍小于膠片攝影機，且目標物接收的光量的不同造成很大的影響。由于這些原因，必須利用一個照明光度計來精確的控制目標物接收的光量。
在視頻攝影機中，目標物圖像顯示在由陰極射線管等形成的電子取景器的顯示屏上。該電子取景器可對顯示的圖像的亮度和對比度進行調節。對各成像器或視頻攝影機來說，例如利用波形監視器執行調節，以獲得顯示圖像的穩定亮度和/或對比度。
因此，如果在較長時間段中執行成像或使用多個視頻攝影機成像，則需要更多的時間和精力以及更多的設備來進行調節。
另外，在室外攝影時，目標物接收的光量隨著天氣或時間而變化。因此，為了獲得所需的圖像，必須在多個點頻繁地測量接收的光量，從而根據測量結果對視頻攝影機的光圈進行調節，因此不能實現高效的攝影。
發明內容
因此，本發明的一個目的是提供一種圖像處理裝置和一種圖像處理方法，用于實現對圖像顯示裝置的亮度和對比度進行簡單的調節，并便于容易地對目標圖像的亮度進行檢查。
為此，本發明的一方面提供了一種圖像處理裝置，該裝置包括一個信號發生器，用于產生一亮度參考圖像的圖像信號，該亮度參考圖像可提供一用于確定亮度的標準；和一個混合器，利用輸入圖像信號和亮度參考圖像的圖像信號，產生一個用于顯示基于輸入圖像信號的顯示圖像和亮度參考圖像的合成圖像的圖像信號。
在本發明的一個優選形式中，圖像處理裝置還包括一個對輸入圖像信號進行信號鑒別的鑒別器，其中信號發生器根據鑒別器的鑒別結果，產生一亮度參考圖像的圖像信號。
圖像處理裝置最好還包括一個調節器，該調節器根據混合器產生的圖像信號調節一個圖像的亮度和對比度，一個亮度識別圖像疊加器，該識別器根據混合器產生的圖像信號，在一圖像中疊加一處于所需亮度范圍的亮度識別圖像，一個顯示位置控制器，該控制器通過控制信號發生器，改變基于輸入圖像信號的圖像和亮度參考圖像之間的位置關系，以及一用于存儲設定信息的存儲器，該存儲器利用信號發生器產生亮度參考圖像的圖像信號。
本發明的另一方面是提供一種圖像處理方法，該方法包括產生一個亮度參考圖像的圖像信號的步驟，該亮度參考圖像可提供一確定亮度的標準；和利用輸入圖像信號和亮度參考圖像的圖像信號，產生一用于顯示基于輸入圖像信號的顯示圖像和亮度參考圖像的合成圖像的圖像信號的步驟。
該圖像處理方法最好包括一個對輸入圖像信號的信號進行鑒別的步驟，其中根據信號鑒別得到的鑒別結果，產生一個亮度參考圖像的圖像信號。
輸入圖像信號的信號最好包括對屏幕寬高比的檢測。
最好通過確定該屏幕寬高比，檢測顯示屏幕上是否出現沒有圖像的區域，和亮度參考圖像的圖像信號是否產生，從而如果檢測到沒有圖像的區域位于顯示屏幕上，則在沒有圖像的區域中顯示一亮度參考圖像。
最好通過確定該屏幕寬高比，檢測顯示屏幕上是否出現沒有圖像的區域，如果檢測到顯示屏幕上沒有出現沒有圖像的區域，則根據輸入圖像信號執行圖像縮影，從而形成一個沒有圖像的區域，并產生一亮度參考圖像的圖像信號，從而在沒有圖像的區域中顯示該亮度參考圖像。
最好通過確定該屏幕寬高比，檢測顯示屏幕上是否出現一個沒有圖像的區域，如果檢測到顯示屏幕上沒有出現沒有圖像的區域，則將亮度參考圖像疊加在基于輸入圖像信號的圖像上。
最好在用于鑒別輸入圖像信號的步驟中，根據輸入圖像信號，對圖像的彩色進行鑒別，產生一個顯示亮度參考圖像的圖像信號，該亮度參考圖像具有基于彩色鑒別結果的彩色。
最好在彩色鑒別中識別一個主要色彩，并利用該被識別的色彩，產生用于顯示該亮度參考圖像的圖像信號。
最好產生一個圖像信號，該圖像信號具有至少一個表現出特定灰度級的第一亮度參考圖像，表現出不同于第一亮度參考圖像的灰度級的第二亮度參考圖像，用于調節高亮度的第三亮度參考圖像和用于調節低亮度的第四亮度參考圖像。
最好為該亮度參考圖像產生一圖像信號，在該亮度參考圖像中，第三亮度參考圖像中的灰度級差別和第四亮度參考圖像中的灰度級差別小于第一亮度參考圖像中的灰度級差別和第二亮度參考圖像中的灰度級差別。
最好基于圖像信號的圖像的亮度和對比度是用于顯示一個與亮度參考圖像合成的、基于輸入圖像信號的顯示圖像。
最佳好亮度識別圖像疊加在一個基于一圖像信號的圖像中的所需亮度區域中，用于顯示與該亮度參考圖像合成的基于該輸入圖像信號的顯示圖像。
最好利用一個條紋信號疊加亮度識別圖像。
最好基于該輸入圖像信號的圖像和亮度參考圖像之間的位置關系被改變。
最好用于產生一亮度參考圖像的圖像信號的設定信息被存儲。
圖1為方框圖，示出本發明的視頻攝影機的結構；圖2示出一個圖像顯示控制器的結構；圖3示出一個亮度參考圖像的模式；圖4示出當目標圖像的一部分被亮度參考圖像替換并顯示時的情況；圖5示出當允許整個目標圖像被顯示時的情況；圖6示出利用可用區域在右邊和左邊顯示亮度參考圖像的情況；圖7示出利用可用區域在頂部和底部顯示亮度參考圖像的情況；圖8示出亮度參考圖像為橢圓形的情況；
圖9示出亮度識別圖像被疊加的情況；圖10示出亮度參考圖像被設為可在目標圖像上移動的情況；和圖11示出目標圖像為彩色圖像的情況。
具體實施例方式
下面將參照
本發明的實施例。圖1示出本發明視頻攝影機的一個實施例的結構。
通過圖像拾取透鏡系統10進入的光線入射到圖像拾取裝置12，從而在圖像拾取裝置表面形成目標物的圖像，該圖像拾取裝置12組成主線系統模塊11。由一整體圖像拾取裝置，如CCD構成的圖像拾取裝置12利用光電轉換，根據目標物的圖像產生一個原色圖像拾取信號Spa，并將產生的信號Spa輸出到相關的雙采樣(CDS)/AGC13中。
該CDS/AGC13執行相關的雙采樣，從而從圖像采樣信號Spa中去除噪音部分。去除噪音部分后的信號被放大，并作為圖像拾取信號Spb提供給低通濾波器14。該低通濾波器14從CDS/AGC13提供的圖像拾取信號Spb中提取原始信號光譜成分，并將其作為圖像拾取信號Spc提供給一放大器15。該放大器15放大所提供的圖像拾取信號Spc，并將該放大后的信號作為圖像拾取信號Spd輸出到一個A/D轉換器16。該A/D轉換器16將輸入的圖像拾取信號Spd轉換為一個數字圖像拾取信號Dp，并將其輸出到一攝影機信號處理器20。
該攝影機信號處理器20對所輸入的圖像拾取信號Dp進行信號處理，從而獲得一個優良的目標圖像。信號處理例如包括圖像斑點校正，屏蔽校正，拐點校正，灰度校正，或輪廓補償。從圖像拾取信號Dp中產生一個圖像信號Dq，將該圖像信號輸出到監視系統模塊30的選擇器25中和圖像顯示控制器31中。
圖像顯示控制器31產生一亮度參考圖像的圖像信號Dr，該信號提供一種用于判斷目標圖像亮度的標準，攝影機信號處理器20輸出的圖像信號Dr和圖像信號Dq產生一個用于顯示目標圖像和亮度參考圖像合成的圖像信號。對該產生的圖像信號也要進行信號處理，例如亮度或對比度的調節，產生的圖像信號Du被輸出至一個監視輸出處理器35和圖1所示的主線系統模塊11中的選擇器25。
圖2示出圖像顯示控制器31的結構。攝影信號處理器20提供的圖像信號Dq被輸入到判斷電路311和混合電路313中。該判斷電路311執行圖像信號Dq的信號鑒別。該信號鑒別包括圖像信號Dq的信號格式的判斷，和基于圖像信號Dq的目標圖像的色彩鑒別。該判斷電路311產生一個表示鑒別結果的鑒別信號Ha，并將其提供給一控制單元50，這將在下面進行說明。
圖像顯示控制器31有一個亮度參考信號發生器電路312。該亮度參考信號發生器電路312根據控制單元50提供的、符合判斷電路311判斷出的圖像信號Dq的信號格式和色彩的控制信號CTr，產生一個亮度參考圖像的圖像信號Dr，該圖像信號Dr提供用于判斷目標圖像亮度的標準。將亮度參考信號產生電路312產生的亮度參考圖像的圖像信號Dr輸出到混合電路313。
該混合電路313產生一個圖像信號Ds，用于根據控制單元50的控制信號CTm，利用目標圖像的圖像信號Dq和亮度參考圖像的圖像信號Dr，顯示目標圖像和亮度參考圖像的合成。產生的圖像信號Ds被提供給亮度/對比度調節電路314中。例如，圖像信號Dq的一部分由圖像信號Dr替換，或圖像信號Dr與圖像信號Dq疊加以產生一圖像信號Ds。該圖像信號Ds被提供給亮度/對比度調節電路314。
亮度/對比度調節電路314根據控制單元50提供的控制信號CTbc，調節混合電路313提供的圖像信號Ds的信號電平，從而可以獲得具有所需亮度和對比度的顯示圖像。其信號電平已經由亮度/對比度調節電路314調節的圖像信號Ds作為一個圖像信號Dt被提供到鑒別顯示信號疊加電路315。
該鑒別顯示信號疊加電路315對亮度/對比度調節電路314輸出的圖像信號Dt的信號電平和指示根據控制單元50輸出的控制信號CTz設定的所需的亮度范圍的范圍信號電平進行比較。如果圖像信號Dt的信號電平處于范圍設定信號電平表示的范圍內，則在圖像信號Dt上疊加一個易于確定信號電平處于所需亮度范圍內的鑒別顯示信號。該鑒別顯示信號可以是一個條紋信號，它利用條紋表示信號電平處于所需的亮度范圍內。由鑒別顯示信號疊加電路315執行的疊加有鑒別顯示信號的亮度信號Dt作為圖像信號Du被提供給監視器輸出處理器35和圖1所示的主線系統模塊11的選擇器25。
根據控制單元50的控制信號，選擇器25選擇攝影機信號處理器20提供的圖像信號Dq或圖像顯示控制器31提供的圖像信號Du，并將選擇的信號提供給攝影機輸出處理器28。
該攝影機輸出處理器28將選擇器25提供的圖像信號Dq或圖像信號Du轉換為與一視頻攝影機聯接的裝置兼容的信號CMout，并輸出信號CMout。例如，當與一個分量信號兼容的裝置或與一個合成信號兼容的裝置連接時，該選擇器25輸出的圖像信號被轉換為與各裝置兼容的信號CMout，轉換后的信號被輸出。如果圖像信號通過一個標準化為SMPTE259M的串連數字接口等傳輸，則利用選擇器25提供的圖像信號，產生符合該接口標準的傳輸數據，該產生的信號作為信號CMout被輸出。
監視器輸出處理器35將圖像顯示控制器31的鑒別顯示信號疊加電路315輸出的圖像信號Du轉換為與一個圖像顯示裝置兼容的信號MTout，并輸出信號MTout，該圖像顯示裝置可以為，例如一電子取景器，用于監視目標圖像。例如，如果圖像顯示裝置使用模擬信號，則圖像信號Du被轉換為一個模擬信號并作為信號MTout輸出。
將一個操作單元51與控制單元50連接。當視頻攝影機的用戶操作該操作單元51時，則從操作單元51向控制單元50輸出與用戶執行的操作相關的操作信號PS。根據該操作信號PS，控制單元50產生多個控制信號CT，并將它們提供給視頻攝影機的主線系統模塊11或監視器系統模塊30，從而根據用戶執行的操作執行視頻攝影。控制單元50從判斷電路311接收鑒別信號Ha，如前所述，并根據鑒別信號Ha和操作信號PS產生控制信號CTr、CTm、CTbc和CTz，并將產生的信號提供給監視器系統模塊30。
下面將說明該操作。圖3示出基于亮度參考信號發生器電路產生的圖像信號Dr的亮度參考圖像的模式。在顯示屏幕的左側，顯示出連續的亮度參考圖像，例如在各個步驟中，這些亮度參考圖像顯示低亮度到高亮度的不同亮度級別。例如圖3示出的情況是亮度級從0％(0IRE)到110％(110IRE)中的10％(10IRE)。在連續的亮度參考圖像中，顯示的分割線作為亮度級的近似指示，使亮度級容易識別。例如，表示亮度級“50％”和亮度級“60％”之間的邊界線的分割線和表示亮度級“100％”和亮度級“110％”之間的邊界線的分割線便于判斷連續亮度參考圖像的各亮度級。
在顯示屏幕的右側，例如，顯示有多個用于高亮度調節的亮度參考圖像和多個用于低亮度調節的亮度調節圖像。在用于高亮度調節的多個亮度參考圖像中，將用于高亮度調節的相鄰亮度參考圖像之間的亮度差設定為很小。同樣，在用于低亮度調節的多個亮度參考圖像中，將用于低亮度調節的相鄰亮度參考圖像之間的亮度差設為很小。在每個視頻攝影機中，亮度/對比度調節電路314調節圖像信號Ds的信號電平，從而通過用于調節高亮度的多個亮度參考圖像中可被識別的亮度差，均衡亮度參考圖像的位置。同樣，亮度/對比度調節電路314調節圖像信號Ds的信號電平，從而均衡用于調節低亮度的多個亮度參考圖像中可被識別的亮度差處的亮度參考圖像的位置。例如進行調節，從而使得使用于調節高亮度的亮度參考圖像PRH-1和用于調節高亮度的亮度參考圖像PRH-2之間的亮度差不能被識別，同時在用于調節高亮度的亮度參考圖像PRH-2和用于調節高亮度的亮度參考圖像PRH-3之間的亮度差可以被識別。同樣，進行調節，從而使得使用于調節低亮度的亮度參考圖像PRL-3和用于調節低亮度的亮度參考圖像PRL-2之間的亮度差不能被識別，同時在用于調節低亮度的亮度參考圖像PRL-2和用于調節低亮度的亮度參考圖像PRL-1之間的亮度差可以被識別。這樣，亮度/對比度調節電路314調節各視頻攝影機中內的用于調節高亮度的亮度參考圖像和用于調節低亮度的亮度參考圖像中的圖像信號Ds的信號電平，從而將允許識別亮度差的亮度參考圖像置于相同的位置。這使得根據信號MTout獲得用于監視目標圖像的圖像顯示裝置，如電子取景器的均勻亮度和對比度特性成為可能。
在用于調節高亮度的亮度參考圖像PRH和用于調節低亮度的亮度參考圖像PRL之間顯示一個圖像拾取亮度參考圖像，該圖像表示視頻攝影機用戶最需要的灰度極。例如，在各步驟中提供一個顯示具有所需亮度差的所需亮度范圍的圖像拾取亮度參考圖像，從而使肉色部分的灰度級調節為適當的灰度級。這樣，根據視頻攝影機用戶最常使用的灰度級可顯示圖像拾取亮度參考圖像，從而方便地對攝影條件進行調節，因此在成像時間獲得所需的亮度級。
如果在用于調節高亮度的亮度參考圖像和圖像拾取亮度參考圖像之間以及用于調節低亮度的亮度參考圖像和圖像拾取亮度參考圖像之間提供分割線，則將很容易區別用于調節高亮度的亮度參考圖像和用于調節低亮度的亮度參考圖像以及圖像拾取亮度參考圖像。
顯然，亮度級范圍和亮度參考圖像的灰度級的數目或者圖3中顯示的亮度級的位置或形狀等僅是示意性的和非限制性的。亮度參考圖像的灰度級的數目、亮度電平等都應預先設定，或者亮度參考圖像可根據目標圖像而變化。例如，目標圖像中的所有像素的平均值或標準偏差可以計算，亮度參考圖像的亮度級范圍、灰度級數目等也可以相應的變化。在這種情況下，假設不需要顯示高亮度級的亮度參考圖像，則對于黑暗的目標圖像，顯示低亮度級的亮度參考圖像，或者減少灰度級的數目。對于亮度級的差較小的目標圖像，顯示處于目標圖像的亮度級范圍的亮度參考圖像，并顯示具有灰度級中較小亮度級差的詳細亮度參考圖像。這樣，通過根據目標圖像改變亮度參考圖像，可以有效的使用亮度參考圖像。
下面將說明用于顯示合成亮度參考圖像的目標圖像的操作。該說明的根據是假設用于監視目標圖像的圖像顯示裝置的顯示屏幕具有例如16∶9的寬高比。
圖4示出當顯示目標圖像的一部分被亮度參考圖像替換時該目標圖像的情況。如果控制單元50確定由判斷電路311鑒別的目標圖像的圖像信號Dq的格式具有16∶9的寬高比，則控制單元50根據一鑒別信號Ha，產生控制信號CTr，并將產生的信號提供給亮度參考信號產生電路312。控制單元50還產生一個控制信號CTm，并將產生的信號提供給混合電路313。
亮度參考信號產生電路312產生一圖像信號Dr，并將產生的信號提供給混合電路313，該圖像信號Dr具有與圖像信號Dq的信號格式相似的信號格式，并用于顯示圖3所示的亮度參考圖像。根據控制信號CTm，混合電路313選擇顯示屏幕的左端部分或右端部分的圖像信號Dr，或者選擇顯示屏幕的中心部分的圖像信號。
在這種情況下，如圖4所示，替換目標圖像的亮度參考圖像被顯示在顯示屏幕的右端部分或左端部分。通過使用圖像拾取亮度參考圖像或連續亮度參考圖像，可以很容易的調節成像條件，例如圖像拾取透鏡系統10的照明或孔徑，以獲得目標物的所需亮度。另外，用于調節高亮度的亮度參考圖像和用于調節低亮度的亮度參考圖像可用于調節圖像顯示裝置的亮度或對比度。混合電路313選擇替換圖像信號Dq的圖像信號Dr，以顯示亮度參考圖像。但在另一方面，在顯示屏幕的右端部分或左端部分，圖像信號Dq可以用圖像信號Dr重寫，從而顯示亮度參考圖像。選擇替換圖像信號Dq的圖像信號Dr，或者利用圖像信號Dr覆蓋圖像信號Dq，從而顯示圖像參考圖像，這樣也就簡化了用于顯示亮度參考圖像的結構。
在圖4所示的實施例中，目標圖像的一部分被亮度參考圖像替換，從而可以從成像取景角度鑒別哪個目標物被包括進來。為此，當在顯示屏幕上顯示目標物圖像時，目標物圖像減少并顯示，從而產生一個圖像空白區域。例如，將一目標物圖像水平壓縮，從而在目標物圖像的右側和左側出現空白區域，在空白區域顯示亮度參考圖像。在這種情況下，判斷電路311識別圖像信號Dq的信號格式，并將該圖像信號Dq的信號格式通知控制單元50。如果控制單元50根據鑒別信號Ha判斷目標圖像的寬高比和顯示屏幕的寬高比基本吻合，則它控制混合電路313的操作，以轉換信號或覆蓋信號，以及簡化目標圖像。例如，對圖像信號Dq執行水平像素疏化，從而在水平方向壓縮目標圖像。
當在顯示屏幕中心處選擇經過簡化操作的圖像信號Dq，在空白區域中選擇了亮度參考圖像的圖像信號Dr時，則如圖5所示，可在顯示屏幕的右端部分和左端部分顯示亮度參考圖像，在屏幕的中心顯示整個目標圖像。這就可以方便地對圖像拾取條件和圖像顯示裝置的亮度和對比度進行調節，并可通過攝影取景角精確判斷目標物。
如果目標圖像的寬高比和圖像顯示裝置的顯示屏幕的寬高比并不匹配，則利用目標圖像顯示在圖像顯示裝置的顯示屏幕上時產生的空白區域，顯示亮度參考圖像。例如，如果控制單元50確定判斷電路311識別的圖像信號Dq的信號格式具有4∶3的寬高比，該寬高比在垂直方向上大于顯示屏幕時，則控制單元50根據判斷信號Ha產生一控制信號CTr，并將該產生的信號提供給亮度參考信號產生電路312。控制單元50還產生一控制信號CTm，并將其提供給混合電路313。根據控制信號CTm，混合電路313選擇顯示屏幕左端部分中的圖像信號Dr。圖像信號Dq由左端部分的亮度參考圖像的顯示延時，從而將圖像信號Dq轉換為顯示屏幕中心部分的信號，延時的圖像信號Dq被選擇。當圖像信號Dq完成后，圖像信號Dr被選擇。在這種情況下，如圖6所示，寬高比為4∶3的目標圖像可顯示在顯示屏幕的中心，亮度參考圖像可通過有效利用目標圖像右側和左側的空白區域來顯示。
如果控制單元50確定判斷電路311鑒別的圖像信號Dq的信號格式在水平方向上大于顯示屏幕，如當電影遠景尺寸1.85∶1或立體聲寬銀幕電影尺寸2.39∶1時，則控制單元50根據該鑒別信號Ha產生一控制信號CTr，并將產生的信號提供給亮度參考信號產生電路312，以產生用于在水平方向上顯示亮度參考圖像的圖像信號Dr。根據控制信號CTm，混合電路313選擇顯示屏幕的上端側的預定縱向時間段的圖像信號Dr。圖像信號Dq被上端側的預定數目的縱向時間段延時，在屏幕的中心部分，在縱向掃描時間段中，選擇該延時后的圖像信號Dq。這樣，在顯示屏幕的下端側，在預定數目的縱向時間段中選擇圖像信號Dr。在這種情況下，如圖7所示，水平方向長的目標圖像可顯示在顯示屏幕的中心，亮度參考圖像也可顯示在目標圖像的上側和下側。
各亮度參考圖像以矩形形式顯示亮度級，在多個矩形中顯示不同的亮度級，從而組成圖3所示的亮度參考圖像。亮度級的顯示并不局限于矩形形式，還可采用不同的形式。例如，如圖8所示，多個橢圓形可用于顯示不同的亮度級。
當拾取圖像上的一個所需目標與顯示在屏幕上的亮度參考圖像相比較以判斷目標的亮度時，如果其亮度將被確定的目標物與亮度參考圖像相差很遠時，則很難簡便精確地判斷目標物的亮度。為此，當圖像信號Dt的信號電平處于預定的亮度范圍中時，圖2所示的鑒別顯示信號疊加電路315在圖像信號Dt上疊加鑒別顯示信號以產生一個圖像信號Du。該圖像信號Du被提供給監視輸出處理器35和主線系統模塊11的選擇器25。
因此，當對操作單元51進行操作以設定執行鑒別顯示的亮度范圍時，如圖9所示，在設定亮度范圍內，如條紋顯示的鑒別顯示被疊加在亮度參考圖像上。在成像屏幕上，在設定亮度范圍內，將鑒別顯示疊加在目標圖像上，這樣目標物的亮度可精確和容易的確定。當條紋顯示用于鑒別時，可以使用傳統的條紋信號產生電路，使鑒別顯示可以很容易的疊加在目標圖像上。
如果亮度參考圖像不同于其亮度將被鑒別的目標物，則亮度參考圖像的位置或目標圖像的位置為可變，從而可以方便精確地對目標物的亮度進行容鑒別。當圖像的位置變化時，可通過使圖像顯示區域比目標圖像的圖像顯示區域小的亮度參考圖像進行移動，來減小圖像移動導致的信號處理量。為了移動亮度參考圖像，多個亮度級的整個亮度顯示塊將被移動；但是，如圖10所示，選擇所需的亮度顯示并只使所選擇的亮度顯示可移動，然后用于移動圖像的信號處理量可以進一步減小，從而可以實現圖像的有效移動。或者，只有所需亮度的亮度參考圖像為被顯示和可移動的。當圖像成為可移動時，所需亮度的亮度參考圖像和目標圖像的所需位置可彼此更加接近。與亮度參考圖像和其亮度被鑒別的目標物遠離的情況相比，這使用戶可以很容易和精確的判斷亮度。
如果顯示在圖像顯示裝置上的目標物圖像為彩色圖像，則亮度判斷將比單色圖像更為困難，具體地說，如果其亮度將被判斷的目標物的色度和色調被判斷與亮度參考圖像有很大的不同，則當亮度參考圖像和目標物比較時，將很難判定亮度是否相同。為此，如果顯示在圖像顯示裝置上的目標圖像為彩色圖像，則如圖11所示，顯示基于目標圖像的彩色亮度參考圖像。在這種情況下，為了選擇近似彩色的亮度參考圖像，就使用例如目標圖像中包含的主色調。更具體地說，在判斷電路311中，所有像素的色彩或代表點處的像素被判斷為最主要的色彩，將該主色彩通知控制單元50。控制單元50控制亮度參考信號產生電路312的操作，以產生用于連續亮度參考圖像或判斷電路311判斷的彩色的成像亮度參考圖像的圖像信號Dr。
例如，亮度參考圖像的彩色可根據調節亮度時用戶最優先給出的彩色來判斷。在這種情況下，為指定該色彩就使操作單元51運行，控制單元50控制亮度參考信號產生電路312的操作，以產生用于連續亮度參考圖像或指定彩色的成像亮度參考圖像的圖像信號Dr。另外，用戶使操作單元51工作，以指定圖像顯示裝置上顯示的目標圖像中亮度將要被確定的部分。控制單元50將用戶指定的位置通知給判斷電路311，判斷電路311鑒別指定位置的彩色并將該鑒別出的彩色通知控制單元50。然后，控制單元50控制亮度參考信號產生電路312的操作，以產生用于連續亮度參考圖像或具有判斷電路311鑒別的彩色的成像亮度參考圖像的圖像信號Dr。
也可以利用目標圖像中的主色和用戶在調節亮度中最優先給出的彩色，顯示亮度參考圖像。例如，目標圖像中的主色用于顯示一連續亮度參考圖像，用戶在調節亮度參考圖像中優先給出的彩色用于顯示一成像亮度參考圖像。這使利用連續亮度參考圖像精確的判斷背景圖像的亮度以及利用成像亮度參考圖像精確的判斷人臉的亮度等成為可能。
在上述實施例中，判斷電路311根據圖像信號Dq執行多種類型的判斷，亮度參考圖像自動被顯示。但很顯然，也可以通過控制操作單元51人工控制亮度參考圖像的顯示。
在目標圖像亮度的判斷中，有一些情況，此時根據將要成像的目標物或將要獲得的目標圖像的類型，需要一個突出亮的部分的亮度參考圖像或需要一個突出暗的部分的亮度參考圖像。另外，所需的亮度參考圖像可以根據用戶不同而不同。在這種情況下，如果每次都設定亮度參考圖像的灰度級的數目或各灰度級的亮度級等，則需要復雜的操作，妨礙了實現快速成像。為了避免這種不便，用于設定灰度級數目、亮度級和顯示模式的用于設定亮度參考圖像的信息被預先存儲在圖2所示的非易失性存儲器316中。通過讀出用于設定的所需信息，非易失性存儲器316中存儲用于設定亮度參考圖像的信息就可以實現快速方便地顯示所需的亮度參考圖像。另外，通過使非易失性存儲器316可拆卸，則將該非易失性存儲器316與另一視頻攝影機結合，就可以顯示所需的亮度參考圖像。這避免了每當使用的視頻攝影機改變時就需要設定灰度級的數目或亮度參考圖像的各灰度級的亮度級，從而可以快速開始成像。
在上述實施例中，已經對具有用于獲得目標圖像的圖像信號的主線系統模塊和用于顯示目標圖像的監視系統模塊的視頻攝影機進行了說明。然而，可替代的是，主線系統模塊和監視器系統模塊可彼此分離，從而在視頻攝影機上提供主線系統模塊，在圖像顯示裝置上提供監視器系統模塊。在這種情況下，圖像顯示裝置具有相當于控制單元50和操作單元51的單元，從而可如上述控制圖像顯示控制器31的操作。因此，如果圖像顯示裝置具有監視系統模塊，則即使在用沒有顯示亮度參考圖像功能的視頻攝影機時，也可通過簡單的連接圖像顯示裝置方便精確地判斷亮度，從而改進了性能。
如上所述，根據本實施例，可以顯示提供成像參考的亮度參考圖像，亮度參考圖像可與目標圖相結合顯示。這種安排使方便精確地調節圖像顯示裝置的亮度和對比度成為可能。
另外，通過比較目標物圖像和亮度參考圖像，可方便地判斷目標物的亮度，從而在沒有使用光度計或波形監視器的情況下可以很方便地得到所需信號級的圖像。另外，亮度參考圖像顯示多種亮度級，從而可以同時識別目標圖像上多個不同位置的亮度。
權利要求
1.一種圖像處理裝置，包括一個信號發生器，用于產生一亮度參考圖像的圖像信號，該亮度參考圖像可提供一用于確定亮度的標準；和一個混合器，它利用輸入圖像信號和亮度參考圖像的圖像信號，產生一個用于顯示基于輸入圖像信號的顯示圖像和亮度參考圖像的合成圖像的圖像信號。
2.如權利要求1所述的圖像處理裝置，還包括一個鑒別器，用于對輸入圖像信號進行信號鑒別；其中信號發生器根據鑒別器的鑒別結果，產生一個亮度參考圖像的圖像信號。
3.如權利要求2所述的圖像處理裝置，其中鑒別器確定輸入圖像信號的寬高比。
4.如權利要求3所述的圖像處理裝置，其中鑒別器通過確定寬高比檢測顯示屏幕上是否出現一個沒有圖像的區域，和如果鑒別器檢測到顯示屏幕上存在沒有圖像的區域，則信號發生器產生亮度參考圖像的圖像信號，從而在沒有圖像的區域中顯示亮度參考圖像。
5.如權利要求3所述的圖像處理裝置，其中鑒別器通過檢測屏幕的寬高比，檢測顯示屏幕上是否出現沒有圖像的區域，如果檢測到顯示屏幕上沒有出現沒有圖像的區域，則根據輸入圖像信號控制混合器執行圖像縮影，從而形成一個沒有圖像的區域，信號發生器產生一個亮度參考圖像的圖像信號，從而在沒有圖像的區域中顯示該亮度參考圖像。
6.如權利要求3所述的圖像處理裝置，其中鑒別器通過檢測屏幕寬高比，檢測顯示屏幕上是否出現沒有圖像的區域，如果檢測到顯示屏幕上沒有出現沒有圖像的區域，則控制混合器產生一個圖像信號，該圖像信號通過將亮度參考圖像疊加在基于輸入圖像信號的圖像上而產生。
7.如權利要求2所述的圖像處理裝置，其中鑒別器根據輸入圖像信號鑒別圖像的彩色，且信號發生器產生一個用于顯示具有一基于彩色鑒別結果的彩色的亮度參考圖像的圖像信號。
8.如權利要求7所述的圖像處理裝置，其中鑒別器識別一主色彩，和信號發生器利用該鑒別器識別的色彩，產生一個用于顯示該亮度參考圖像的圖像信號。
9.如權利要求1所述的圖像處理裝置，其中信號發生器產生一個作為亮度參考圖像的圖像信號，該圖像信號具有至少一個表現特定灰度級的第一亮度參考圖像，表現出不同于第一亮度參考圖像的灰度級的第二亮度參考圖像，用于調節高亮度的第三亮度參考圖像和用于調節低亮度的第四亮度參考圖像。
10.如權利要求9所述的圖像處理裝置，其中信號發生器對該亮度參考圖像產生一個圖像信號，在該亮度參考圖像中，第三亮度參考圖像中的灰度級差別和第四亮度參考圖像中的灰度級差別小于第一亮度參考圖像中的灰度級差別和第二亮度參考圖像中的灰度級差別。
11.如權利要求1所述的圖像處理裝置，還包括一個根據混合器產生的圖像信號調節圖像的亮度和對比度的調節器。
12.如權利要求1所述的圖像處理裝置，還包括一個亮度識別圖像疊加器，根據混合器產生的圖像信號，該疊加器在圖像中所需的亮度區域中疊加一個亮度識別圖像。
13.如權利要求12所述的圖像處理裝置，其中亮度識別圖像疊加器通過利用一個條紋信號疊加亮度識別圖像。
14.如權利要求1所述的圖像處理裝置，還包括一個顯示位置控制器，該控制器通過控制信號發生器，改變基于輸入圖像信號的圖像和亮度參考圖像之間的位置關系。
15.如權利要求1所述的圖像處理裝置，還包括一個用于存儲設定信息的存儲器，該設定信息利用信號發生器產生用于亮度參考圖像的圖像信號。
16.如權利要求1所述的圖像處理裝置，還包括一個目標圖像信號發生器，用于產生一目標圖像信號，該目標圖像信號發生器通過拍攝目標物體提供輸入圖像信號。
17.一種圖像處理方法，包括以下步驟產生一個亮度參考圖像的圖像信號，該亮度參考圖像可提供一用于確定亮度的標準；和利用輸入圖像信號和亮度參考圖像的圖像信號，產生一個用于顯示基于輸入圖像信號的顯示圖像和亮度參考圖像的合成圖像的圖像信號。
18.如權利要求17所述的圖像處理方法，還包括以下步驟對輸入圖像信號進行信號鑒別，其中根據信號鑒別得到的鑒別結果，產生一個亮度參考圖像的圖像信號。
19.如權利要求18所述的圖像處理方法，其中輸入圖像信號的信號鑒別包括寬高比的確定。
20.如權利要求19所述的圖像處理方法，其中通過判斷寬高比檢測顯示屏幕上是否出現一個沒有圖像的區域，和如果檢測到顯示屏幕上存在沒有圖像的區域，則產生亮度參考圖像的圖像信號，從而在沒有圖像的區域中顯示亮度參考圖像。
21.如權利要求19所述的圖像處理方法，其中通過判斷屏幕的寬高比，檢測顯示屏幕上是否出現沒有圖像的區域，如果檢測到顯示屏幕上沒有出現沒有圖像的區域，則根據輸入圖像信號執行圖像縮影，從而形成一沒有圖像的區域，和產生一個亮度參考圖像的圖像信號，從而在沒有圖像的區域中顯示該亮度參考圖像。
22.如權利要求19所述的圖像處理方法，其中通過確定寬高比，檢測顯示屏幕上是否出現沒有圖像的區域，如果檢測到顯示屏幕上沒有出現沒有圖像的區域，則將亮度參考圖像疊加在基于輸入圖像信號的圖像上。
23.如權利要求18所述的圖像處理方法，其中根據在鑒別輸入圖像信號的步驟中的輸入圖像信號，對圖像執行色彩鑒別，和產生一個用于顯示具有基于彩色鑒別的結果的色彩的亮度參考圖像的圖像信號。
24.如權利要求23所述的圖像處理方法，其中在彩色鑒別中識別一個主色彩，和利用該被識別的色彩，產生一個用于顯示該亮度參考圖像的圖像信號。
25.如權利要求17所述的圖像處理方法，其中產生一個圖像信號作為亮度參考圖像，該圖像信號具有至少一個表現特定灰度級的第一亮度參考圖像，表現出不同于第一亮度參考圖像的灰度級的第二亮度參考圖像，用于調節高亮度的第三亮度參考圖像和用于調節低亮度的第四亮度參考圖像。
26.如權利要求25所述的圖像處理方法，其中對該亮度參考圖像產生一個圖像信號，在該亮度參考圖像中，第三亮度參考圖像中的灰度級差別和第四亮度參考圖像中的灰度級差別小于第一亮度參考圖像中的灰度級差別和第二亮度參考圖像中的灰度級差別。
27.如權利要求17所述的圖像處理方法，其中基于圖像信號的亮度和對比度是用于顯示與亮度參考圖像合成的基于輸入圖像信號的顯示圖像。
28.如權利要求17所述的圖像處理方法，其中亮度識別圖像疊加在一個基于一圖像信號的圖像的所需的亮度區域中，該圖像信號用于顯示與亮度參考圖像合成的基于輸入圖像信號的顯示圖像。
29.如權利要求28所述的圖像處理方法，其中利用條紋信號疊加亮度識別圖像。
30.如權利要求17所述的圖像處理方法，其中改變基于輸入圖像信號的圖像和亮度參考圖像之間的位置關系。
31.如權利要求17所述的圖像處理方法，其中存儲設定信息，該設定信息用于產生亮度參考圖像的圖像信號。
全文摘要
一種可簡單地對亮度和對比度進行調節以及可方便地對目標圖像的亮度進行檢查的圖像處理裝置和圖像處理方法。圖像信號的信號格式利用一個檢測電路進行檢測，根據檢測的結果，亮度參考信號產生電路產生一個亮度參考圖像的圖像信號，該亮度參考圖像提供檢測亮度的標準。一個混合電路產生一個用于顯示與亮度參考圖像合成的目標圖像的圖像信號。該圖像信號的信號電平可通過調節電路調節，從而調節亮度和/或對比度。鑒別顯示信號疊加電路產生一個疊加在所需亮度區域中的亮度識別圖像的信號。根據亮度參考圖像，可以很容易檢查圖像上的指定位置的亮度。
文檔編號H04N5/44GK1429013SQ0212819
公開日2003年7月9日 申請日期2002年12月27日 優先權日2001年12月27日
發明者原學, 森岡義博, 川田教彥, 栗田進 申請人:索尼公司