[发明专利]图象增强设备中提取直方图和累积分布函数的方法及电路

说明书

                       技术领域

本发明涉及一种抽取图象增强设备的直方图和累积分布函数(CDF)的方法及其电路，尤其涉及一种具有采用存储器控制直方图和CDF的提取周期的集成结构的简单提取电路及其方法。

                       背景技术

直方图均衡根据输入图象的直方图来变换给定输入图象。这里，直方图是给定输入图象中的灰度级分布。灰度级的直方图提供图象的整体画面。根据图象的样本分布适当调整灰度级增强了图象画面及其对比度。

在众多对比度增强方法中，作为根据图象的样本分布来增强给定图象对比度方法的直方图均衡是广为人知的，其在如下文献中公开：[1]J.S.林(Lim)，“二维信号和图象处理(Two-Dimensional Signal and Image Processing)”，Prentice Hall，Eaglewood Cliffs，New Jersey，1990；和[2]R.C.冈塞雷斯(Gonzalez)和P.温特斯(Wints)，“数字图象处理(Digital Image Processing)”，Addison-Wesley，Reading，Massachusetts，1977。

采用给定图象的直方图的这种方法已经有益地应用于各个领域，例如医学图象处理、红外图象处理、雷达图象处理等。

与此同时，图1中示出了采用直方图均衡器来改善图象对比度的传统图象增强设备。由于传统图象增强设备已在1995年2月7日授予HirohikoSakashita等人的美国专利第5,388,168号中公开，这里将仅做简单叙述。

参照图1，累积直方图电路10接收输入亮度信号Y，并获得累积直方图M₆₄、M₁₂₈和M₁₉₂。锁存电路20暂时存储由累积直方图电路10获得的直方图M₆₄、M₁₂₈和M₁₉₂。所获得的直方图被保持，直至累积直方图电路10获得后续的直方图并输出其结果。插值电路30根据预先由累积直方图电路10获得的累积直方图M₆₄、M₁₂₈和M₁₉₂来实时地对新输入亮度信号Y进行插值，以校正新输入亮度信号，然后输出结果信号。

图2是图1所示累积直方图电路10的框图。参照图2，传统累积直方图电路10具有同时提取直方图和累积分布函数(CDF)的集成结构。也就是说，传统累积直方图电路10包括：比较器11至13，用于将输入亮度信号Y与基准电平64、128和192进行比较；和计数器14至16，其分别根据比较器11至13的输出进行计数，并由清零信号CLR进行复位。

第一比较器11将输入亮度信号Y与第一基准电平64进行比较，并当输入亮度信号值小于第一基准电平64时，第一计数器14增数。第二比较器12将输入亮度信号Y与第二基准电平128进行比较，并当输入亮度信号值小于第二基准电平128时，第二计数器15增数。第三比较器13将输入亮度信号Y与第三基准电平192进行比较，并当输入亮度信号值小于第三基准电平192时，第三计数器16增数。假设输入亮度信号Y的值是100，则第二和第三比较器12和13均输出逻辑高电平。因此，第二和第三计数器15和16均将其计数值增1。假设输入亮度信号Y的值是32，则第一至第三比较器11至13全部输出逻辑高电平，并且第一至第三计数器14至16全部将其计数值增1。通过上述处理来提取输入图象的灰度级分布。

为便于解释，图2中所示的累积直方图电路10具有其值范围为0至255的8位输入数字编码亮度信号，并在设置3个比较电平64、128和192时仅需要3个计数器和比较器。然而，实际上累积直方图电路10须具有更多的比较电平。例如，若将比较电平数目设置为32如8、16、24、32、40、…、240和248，则必须将比较器和计数器的数目增加到32。因此，所需硬件尺寸增大。此处，由于输入亮度信号同时输入到其数目对应于比较电平数目的多个比较器，因此就出现这种输入端数的问题。此外，当输入亮度信号具有非常小的值时，多个比较器被全部选通，从而与多个比较器组合的计数器也同时操作。因此，由于进行多个计数操作而增加了功耗。此外，根据输入亮度信号的电平进行操作的比较器和计数器的数目受到限制，这就使功耗不规律。

                       发明内容