圖像增強技術在液晶電視中的應用分析

摘 要：電視作為一個視聽產(chǎn)品，畫質(zhì)是其重要的指標，越來越受到消費者的關注和重視。文章介紹了幾種常用的圖像增強技術在電視產(chǎn)品中的應用，并對這些技術進行了簡要的分析。

關鍵詞：畫質(zhì)；圖像增強；動態(tài)對比度；直方圖

引言

隨著經(jīng)濟的發(fā)展和科技水平的提高，3D技術、智能電視、網(wǎng)絡功能紛紛被移植進電視，電視產(chǎn)品越來越趨于同質(zhì)化。而對于市場競爭趨于同質(zhì)化的今天，提升核心技術競爭力已成為企業(yè)間新一輪的發(fā)展重心。因此，擁有卓越的畫質(zhì)，同時為消費者提供包括超清、互聯(lián)網(wǎng)在內(nèi)的更多的電視體驗方式，才能更加適應未來消費者的需求。

改善平板電視畫質(zhì)的途徑主要有兩種：一是從顯示器件方面，使用更高規(guī)格的顯示屏，如采用對比度和亮度更高、響應時間更短的顯示屏，但性能指標越高，顯示屏的制造成本也越高，這無疑會增加電視制造廠商的生產(chǎn)成本；二是從視頻處理芯片方面，采用圖像增強技術來提升畫質(zhì)，彌補顯示器件固有的不足，從而提升平板電視的顯示效果[1]。在當今成本制勝的市場環(huán)境下，國內(nèi)電視制造廠家不得不采用量大面廣的中低端平板顯示屏，所以平板電視產(chǎn)品只能通過視頻處理芯片的圖像增強技術來提升畫質(zhì)，從而提高產(chǎn)品的性價比，滿足人們的需求。

1 圖像增強技術在電視中的應用

平板電視實現(xiàn)彩色圖像重現(xiàn)的過程中，視頻信號本身、A/D轉換、圖像縮放及電路上信號傳輸?shù)冗^程，都有可能對畫質(zhì)產(chǎn)生負面的影響，特別在圖像處理與控制電路方面，不同廠家提供的方案可能會產(chǎn)生不同的圖像處理效果，對電視圖像畫質(zhì)可能有著不同程度的削弱[2]。

TV、高清分量信號、HDMI等外部視頻信號通過視頻解碼芯片轉換成數(shù)字信號，然后送到圖像處理與控制電路中處理，圖像處理器集成有圖像隔/逐行處理、比例放大或縮小、OSD控制、MCU等功能模式。通過圖像處理與控制電路對圖像進行各種處理后，數(shù)字圖像被轉換成能夠適合屏幕顯示的數(shù)據(jù)格式。由低壓差分信號（LVDS）送到平板顯示屏顯示。在圖像處理器中引入圖像增強技術，既可以改善圖像處理過程中的降質(zhì)，又可以根據(jù)顯示器的一些特性作反向處理，比如反伽瑪校正[3]等來改善平板電視的顯示效果。文章介紹了幾種常用的圖像增強技術在電視產(chǎn)品中的應用，下面對這幾項圖像增強技術進行簡要的分析。

1.1 DCTI/DLTI

為了增強系統(tǒng)的瞬態(tài)響應，彌補信號在傳輸過程中的損失，目前高端的視頻處理芯片都采用了DCTI/DLTI（瞬時彩色/亮度增強）技術。其原理是把在傳輸過程中因衰減導致信號變化減緩恢復為劇烈的變化，使圖像中的物體邊緣更加清晰、色彩過渡更加銳利。典型的DCTI一般采用的基于二階差分的色度瞬間特性改善算法，假設水平處理窗口為2m個像素點寬，相應的水平增強信號為：

y（n）=■-■ （1）

根據(jù)信號增強的強度可以調(diào)節(jié)參數(shù)k，因此處理后的信號可表示為：

x'（n）=x（n）+k*y（n） （2）

通過對信號邊緣變陡，從而提高圖像的清晰度，使彩色圖像更加清晰亮麗，過渡鮮明，避免了彩色拖邊模糊的問題。

1.2 ICM（Independent Color Management）

傳統(tǒng)的電視無法顯示人眼的動態(tài)觀測的所有顏色，為了讓畫面能夠吸引用戶，電視圖像顏色需要更加飽和鮮明。ICM即獨立彩色管理（Independent Color Management），其原理就是利用偽彩色的提升技術，在HSI顏色空間進行處理，通過一個可配置的二維查找表的數(shù)值設定對變換后的色度信號進行非線性優(yōu)化處理，使得圖像顏色更準確，畫面更加鮮艷，細節(jié)更加清晰，具有更靈活的可設計領域，并且具有更多的色調(diào)來進行顏色校正。Realtek公司推出的視頻處理芯片目前具有7軸顏色控制、藍延伸和相鄰色彩保護等特點。

ICM技術可以對顏色分種類分區(qū)域進行單獨的補償和修正，而不影響其他的顏色，比如膚色補償就只是對膚色區(qū)域單獨進行補償。ICM技術在HSI空間處理，提高了圖像處理的運算速度和效率。

對于輸入的數(shù)字RGB信號首先統(tǒng)一變換為HSI信號，使亮度與色度信號分開，然后針對特定的顏色區(qū)域，通過一個可配置的二維查找表的數(shù)值設定對輸入的圖像信號進行非線性優(yōu)化。二維查找表的參數(shù)數(shù)值是通過大量的主觀評測獲得的經(jīng)驗參數(shù)，將HSI信號送入查找表單元進行查表優(yōu)化，處理完成后再轉換為RGB分量輸出，最終實現(xiàn)顯示圖像色彩效果的改善。

（a）膚色補償原圖 （b）改進后的圖像

圖1

1.3 DCC動態(tài)對比度控制（Dynamic Contrast Control）

目前市面上比較便宜、功能單一的視頻處理芯片的對比度提升技術都是采用CRT時代的線性拉升技術，沒有完全利用整幅圖像的整個亮度范圍來顯示，而液晶顯示屏的對比度相比CRT來說一般都要低，因此需要使用DCC（動態(tài)對比度提升）技術來提高LCD的動態(tài)對比度，以彌補其不足。DCC技術可以根據(jù)需要提高圖像的動態(tài)對比度，其原理是根據(jù)畫面像素灰度級的統(tǒng)計，通過自適應直方圖均衡化處理[4]，逐幀重新調(diào)整灰度級的分布，使畫面的對比度更強，細節(jié)更加清晰，圖2 是效果圖。

（a）原始暗畫面及色彩度直方圖 （b）DCC處理后的畫面及色彩度直方圖

圖2

從圖2（a）可以看出，畫面大部分像素是在暗色區(qū)域，沒有應用DCC技術的畫面，圖像顯得灰蒙蒙的，使用DCC技術把圖像中亮的部分進行對比度提升，增大了動態(tài)對比范圍，立體感變得更強，增加了整個畫面層次感。

2 結束語

目前視頻處理器的運算能力越來越強、集成度越來越高，并逐漸向單芯片方向發(fā)展，越來越多的圖像增強技術被應用到平板電視的畫質(zhì)提升之中，比如Dither、Motion Adaptive De-interlace、Film22/32、sharpness、peaking、Noise Reduction和sobel邊緣提取技術等的應用都給平板電視的畫質(zhì)提升帶來顯著的效果，所介紹的只是其中的一個側面。

隨著電視的功能和應用越來越豐富，消費者對電視產(chǎn)品的畫質(zhì)要求也越來越高，確保高畫質(zhì)仍然是電視產(chǎn)品的重要指標，相信更多更先進的圖像增強技術將繼續(xù)被引入視頻處理芯片當中，消費者將能真正感受到前所未有的高畫質(zhì)體驗。

參考文獻

[1]孫即祥.圖像處理[M].北京：科學出版社，2004.

[2]鄭寶輝，陳強.淺談高清晰度電視及其發(fā)展[J].無線電通信技術， 2001，23（4A）：63-68.

[3]丁志兵，鄭南寧，姚霽，等.視頻信號的數(shù)字化后處理及其實現(xiàn)[J].電視技術，2003，（12）：58-59.

[4]Yeganeh H，Ziaei A，Rezaie A.A novel approach for contrast enhancement based on histogram equalization /Computer and Communication Engineering，International Conference on.Kuala Lumpur： IEEE Communications Society，2008：256-260.