[发明专利]不影响彩色视频信号所示图像色调的彩色视频信号电平压缩

说明书

本发明涉及一种视频摄像机，特别是涉及到一种用于压缩在高亮度区域中表示一个目标彩色视频图像的彩色视频信号的电平和转换层次而不使图像的色调(hue)产生任何变化的方法和装置。

图37A详细地示出了一个理想的电视系统300A，包括：一个摄像系统、一个记录系统、一个发射系统和一个接收系统。通过摄像系统获得一个图像，该图像经过记录系统和发射系统传送给包括例如用于观看的监视器的接收系统。

在电视系统300A中，诸如是一朵花的一个目标的入射光通过目镜301，并由彩色分离棱镜302分成红、绿、蓝成份，然后每个单独的彩色成份被提供给CCD固态图像传感器303R、303G、303B，以便获得该目标的红色图像、绿色图像和蓝色图像。红、绿和蓝图像被进一步提供给一个相关性双采样(CDS)电路304，以便进行诸如噪声消除的适当处理，从而生成红、绿和蓝彩色信号R、G和B。

接着，从CDS电路304输出的彩色信号R、G和B在放大器305中被放大，并由伽马(gamma)校正电路306和信号处理电路307进行处理。信号处理电路307在彩色信号R、G、B的基础上执行众所周知的矩阵操作，以便获得亮度信号Y、红色差信号CR和蓝色差信号CB。然后，在色差信号CR和CB被调制和组合以形成一个载波彩色信号C的同时，将一个同步信号加到亮度信号Y上。此时，亮度信号Y和载波彩色信号C已经作好被记录到例如记录系统的磁带录像机(VTR)308上的准备。

为了例如经过发射系统向观众进行分配，利用VTR308再现亮度信号Y和载波要彩色信号C，并将它们输入到形成视频信号SV的编码器309。调制器310对视频信号SV进行调制，并生成RF信号，然后利用发射天线311发射所述RF信号。由观众的接收天线312接收的RF信号在解调器313中被解调，以恢复视频信号SV。

接收系统实际执行与发射系统的相应操作相反的操作。即：利用解码器314从视频信号SV中恢复亮度信号Y和载波彩色信号C。然后，亮度信号Y和载波彩色信号C被提供给信号处理电路315，在这里，载波彩色信号C被解调，以便获得色差信号CR和CB。对亮度信号Y和色差信号CR、CB进行处理以形成彩色信号R、G、B。然后，由信号处理电路315输出的彩色信号R、G、B被提供给阴极射线管(CRT)316，并在CRT316上显示感兴趣的目标(花朵)的图像。

虽然在该理想的电视系统300A的信号线中存在有一个非线性装置，即公知的CRT，但是在观众观看过程中，从目标开始到显示图像结束的整个处理是线性的。这是由于存在有一个伽马校正电路对CRT的非线性操作进行补偿，从而使得能够将目标图像精确地再现给观众。

为上所述，所描述的电视系统是理想的，没有任何限制或限定。但实际上，每个图像传感器303R、303G、303B的动态范围是有限的。另外，记录和发射系统在信号记录和发射都具有操作限制以便符合接收标准。因此，实现图37A所示的结构实际是不可能的。利用信号记录和发射的标准被确定为是非常有限的，因此，需要进行充分的测量，以便当标准允许时包括在规定范围内的宽动态范围的入射自然光。

为此，在实际的电视系统300B中，如图37B所示，在放大器305和伽马校正电路306之间插入了一个预弯曲(pre-knee)电路321。另外，在伽马校正电路306和信号处理电路307之间还插入了一个弯曲(knee)电路322。这是通过提供弯曲电路的非线性输入一输出特性使彩色信号R、G、B的电平适用所述标准规定范围而完成的。由于根据广播标准的信号电平涉及到彩色信号R、G、B，所以可以通过直接对信号进行处理来确认这些标准。在图37B中，与图37A对应的任一部分用相同的标号指出。

根据图37B所示的系统，彩色信号R、G、B被进行非线性处理，即每个信号被进行单独处理而不必进行相应的反相操作，用以对该非线性处理进行补偿。所述补偿处理在伽马校正电路306和CRT316的伽马特性之间被中断。结果使得在CRT上显示的目标图像的亮度和色度不同于人眼睛看到的那个目标图像的亮度和色度。

虽然弯曲压缩被确认是对入射光的动态范围进行压缩以便使在目标再现过程中的有害影响最小的最佳操作，但是存在由于弯曲压缩所引起的在色度方向可观察到和令人不愉快的不希望变化的缺点。例如，在稍亮区域中进行的人肖像拍摄中，会出现比实际上更黄的皮肤颜色的不健康色彩。

因此，需要一种能够克服上述问题的方法和装置。

本发明的目的就是利用一个摄像机在强光下能获得一个真实再现的图像。

本发明的另一个目的就是要在摄像机中提供一个较好的动态对比控制。