图像增强技术在液晶电视中的应用分析

图像增强技术在液晶电视中的应用分析

电视作为一个视听产品，画质是其重要的指标，越来越受到消费者的关注和重视。文章介绍了几种常用的图像增强技术在电视产品中的应用，并对这些技术进行了简要的分析。

标签：画质；图像增强；动态对比度；直方图

引言

随着经济的发展和科技水平的提高，3D技术、智能电视、网络功能纷纷被移植进电视，电视产品越来越趋于同质化。而对于市场竞争趋于同质化的今天，提升核心技术竞争力已成为企业间新一轮的发展重心。因此，拥有卓越的画质，同时为消费者提供包括超清、互联网在内的更多的电视体验方式，才能更加适应未来消费者的需求。

改善平板电视画质的途径主要有两种：一是从显示器件方面，使用更高规格的显示屏，如采用对比度和亮度更高、响应时间更短的显示屏，但性能指标越高，显示屏的制造成本也越高，这无疑会增加电视制造厂商的生产成本；二是从视频处理芯片方面，采用图像增强技术来提升画质，弥补显示器件固有的不足，从而提升平板电视的显示效果[1]。在当今成本制胜的市场环境下，国内电视制造厂家不得不采用量大面广的中低端平板显示屏，所以平板电视产品只能通过视频处理芯片的图像增强技术来提升画质，从而提高产品的性价比，满足人们的需求。

1 图像增强技术在电视中的应用

平板电视实现彩色图像重现的过程中，视频信号本身、A/D转换、图像缩放及电路上信号传输等过程，都有可能对画质产生负面的影响，特别在图像处理与控制电路方面，不同厂家提供的方案可能会产生不同的图像处理效果，对电视图像画质可能有着不同程度的削弱[2]。

TV、高清分量信号、HDMI等外部视频信号通过视频解码芯片转换成数字信号，然后送到图像处理与控制电路中处理，图像处理器集成有图像隔/逐行处理、比例放大或缩小、OSD控制、MCU等功能模式。通过图像处理与控制电路对图像进行各种处理后，数字图像被转换成能够适合屏幕显示的数据格式。由低压差分信号（LVDS）送到平板显示屏显示。在图像处理器中引入图像增强技术，既可以改善图像处理过程中的降质，又可以根据显示器的一些特性作反向处理，比如反伽玛校正[3]等来改善平板电视的显示效果。文章介绍了几种常用的图像增强技术在电视产品中的应用，下面对这几项图像增强技术进行简要的分析。

1.1 DCTI/DLTI

为了增强系统的瞬态响应，弥补信号在传输过程中的损失，目前高端的视频

处理芯片都采用了DCTI/DLTI（瞬时彩色/亮度增强）技术。其原理是把在传输过程中因衰减导致信号变化减缓恢复为剧烈的变化，使图像中的物体边缘更加清晰、色彩过渡更加锐利。典型的DCTI一般采用的基于二阶差分的色度瞬间特性改善算法，假设水平处理窗口为2m个像素点宽，相应的水平增强信号为：

y（n）=■-■ （1）

根据信号增强的强度可以调节参数k，因此处理后的信号可表示为：

x’（n）=x（n）+k*y（n）（2）

通过对信号边缘变陡，从而提高图像的清晰度，使彩色图像更加清晰亮丽，过渡鲜明，避免了彩色拖边模糊的问题。

1.2 ICM（Independent Color Management）

传统的电视无法显示人眼的动态观测的所有颜色，为了让画面能够吸引用户，电视图像颜色需要更加饱和鲜明。ICM即独立彩色管理（Independent Color Management），其原理就是利用伪彩色的提升技术，在HSI颜色空间进行处理，通过一个可配置的二维查找表的数值设定对变换后的色度信号进行非线性优化处理，使得图像颜色更准确，画面更加鲜艳，细节更加清晰，具有更灵活的可设计领域，并且具有更多的色调来进行颜色校正。Realtek公司推出的视频处理芯片目前具有7轴颜色控制、蓝延伸和相邻色彩保护等特点。

ICM技术可以对颜色分种类分区域进行单独的补偿和修正，而不影响其他的颜色，比如肤色补偿就只是对肤色区域单独进行补偿。ICM技术在HSI空间处理，提高了图像处理的运算速度和效率。

对于输入的数字RGB信号首先统一变换为HSI信号，使亮度与色度信号分开，然后针对特定的颜色区域，通过一个可配置的二维查找表的数值设定对输入的图像信号进行非线性优化。二维查找表的参数数值是通过大量的主观评测获得的经验参数，将HSI信号送入查找表单元进行查表优化，处理完成后再转换为RGB分量输出，最终实现显示图像色彩效果的改善。

（a）肤色补偿原图（b）改进后的图像

图1

1.3 DCC动态对比度控制（Dynamic Contrast Control）

目前市面上比较便宜、功能单一的视频处理芯片的对比度提升技术都是采用CRT时代的线性拉升技术，没有完全利用整幅图像的整个亮度范围来显示，而液晶显示屏的对比度相比CRT来说一般都要低，因此需要使用DCC（动态对比度提升）技术来提高LCD的动态对比度，以弥补其不足。DCC技术可以根据需

要提高图像的动态对比度，其原理是根据画面像素灰度级的统计，通过自适应直方图均衡化处理[4]，逐帧重新调整灰度级的分布，使画面的对比度更强，细节更加清晰，图2 是效果图。

（a）原始暗画面及色彩度直方图（b）DCC处理后的画面及色彩度直方图

图2

从图2（a）可以看出，画面大部分像素是在暗色区域，没有应用DCC技术的画面，图像显得灰蒙蒙的，使用DCC技术把图像中亮的部分进行对比度提升，增大了动态对比范围，立体感变得更强，增加了整个画面层次感。

2 结束语

目前视频处理器的运算能力越来越强、集成度越来越高，并逐渐向单芯片方向发展，越来越多的图像增强技术被应用到平板电视的画质提升之中，比如Dither、Motion Adaptive De-interlace、Film22/32、sharpness、peaking、Noise Reduction和sobel边缘提取技术等的应用都给平板电视的画质提升带来显著的效果，所介绍的只是其中的一个侧面。

随着电视的功能和应用越来越丰富，消费者对电视产品的画质要求也越来越高，确保高画质仍然是电视产品的重要指标，相信更多更先进的图像增强技术将继续被引入视频处理芯片当中，消费者将能真正感受到前所未有的高画质体验。

参考文献

[1]孙即祥.图像处理[M].北京：科学出版社，2004.

[2]郑宝辉，陈强.浅谈高清晰度电视及其发展[J].无线电通信技术，2001，23（4A）：63-68.

[3]丁志兵，郑南宁，姚霁，等.视频信号的数字化后处理及其实现[J].电视技术，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.