专利名称：视频信号特性转换装置及其方法
技术领域：
本发明涉及视频信号特性转换装置，用于对图像发射机发送至诸如电视机之类显示图像的图像装置的视频信号进行转换。具体而言，如果视频信号所含图像包括强烈的闪烁，对观看者可能带来心理和/或身体上不利的影响，则本发明的装置按照规定的标准将信号转换为对观看者影响较小的图像。
背景技术：
近年来，儿童因观看动画卡通电视节目而生病的意外事件使得广播业制订了视频图像广播准则。并且将检测和转换可能对人产生不利影响的视频图景的技术推到了重要地位。已经有人具体指出，重复显示具有三次垂直扫描间隔的明亮图像与具有三次垂直扫描间隔的黑暗图案的视频图像可能对观看者在心理和/或身体上产生不利的影响。
为了避免在诸如录像机之类装置内记录无需记录的信号，已知一种根据同步信号是否存在来检测视频场景的视频信号特性转换装置，如日本专利公开No.H06-233235所揭示的。
图7示出了现有技术视频信号特性转换装置。在图7中，同步检测器201检测是否存在同步信号。当检测不需要的信号时微计算机202暂时中止视频记录器的记录操作。信号分离电路203从输入信号中分离视频信号。同步信号分离电路204分离包含在视频信号中的同步信号。第一差分电路205差分同步信号。第二差分电路206差分视频信号和同步信号。减法电路207生成两个差分信号的相减信号。相减信号对应无同步信号的视频信号的差分信号。
以下描述上述视频信号特性转换装置的操作。
首先减法电路207向微计算机202输出相减信号。如果相减信号不大于预设的阈值，则微计算机202将输入信号判定为不需要的信号，并且暂时中止视频记录器的记录操作。
但是上述结构存在一个问题，即无法检测可能对观看者带来不利影响的视频图景，例如在整个屏幕上周期性地重复显示亮和暗的场景，或者周期性地重复显示红和蓝的场景。
发明内容
本发明的视频信号转换装置包括(1)采样窗口信号生成器，用于按照垂直同步信号与水平同步信号产生采样信号以对输入的视频信号进行采样；(2)幅度判别电路，用于采样视频信号以响应采样信号，根据每个采样视频信号垂直扫描间隔的积分值，逐场或逐帧地检测图像电平的变化，并按照图像电平变化与预设值的比较结果输出复位脉冲；(3)周期性判别电路，用于测量两个复位脉冲之间的时间间隔，并通过将测量的时间间隔与预设时间周期比较输出控制信号；以及(4)转换电路，用于抑制图像电平的变化以响应控制信号。
上述本发明的视频信号特性转换装置可以判断输入的视频信号是否是可能对观看者在心理和/或身体上产生不利影响的视频图景，例如在整个屏幕上周期性地重复显示亮和暗的场景，或者周期性地重复显示红和蓝的场景。因此提供了本发明装置的图像装置能够显示被判断包含不利影响但是已转换为对人无害的视频图景。以下将这种性质的视频图景称为对人“有害的”视频图景。
附图的简要说明
图1为按照本发明第一实施例的视频信号特性转换装置的框图；图2为描述图1装置工作的流程图；图3为按照本发明第二实施例的视频信号特性转换装置的框图；图4为图3视频信号特性转换装置各点上的波形图；图5为按照本发明第三实施例的视频信号特性转换装置的框图；图6为图5视频信号特性转换装置各点上的波形图；以及图7为现有技术视频信号特性转换装置的框图。
实施发明的较佳方式(第一实施例)图1和图2描述按照本发明第一实施例的视频信号特性转换装置。图1示出了按照本发明第一实施例的视频信号特性转换装置的框图。
在图1中，采样窗口信号生成器53根据垂直同步信号与水平同步信号输出设定时序的采样信号以对输入的视频信号进行采样。幅度判别电路51采样输入的视频信号以响应采样信号，并对每个垂直扫描间隔内的采样视频信号进行积分。幅度判别电路51通过计算连续获得的两个积分值之差逐场或逐帧地检测图像电平的变化。随后，如果检测到图像电平变化大于基准电压的视频图景，幅度判别电路51输出复位脉冲。周期性判别电路52对两个连续复位脉冲时间间隔内的垂直同步脉冲进行计数，并且如果垂直同步脉冲数小于基准值，则输出控制信号。转换电路54通过降低图像电平来转换输入的视频信号以响应控制信号，从而形成对人无害的显示图像。
参见图2，以下描述图1所示视频信号特性转换装置的操作。
当输入的视频信号进入幅度判别电路51时(步骤100)，采样窗口信号生成器53根据垂直同步信号和水平同步信号，以预设的时序输出采样脉冲。幅度判别电路51从输入的视频信号中分离视频信号“f(t)”以响应采样脉冲(步骤101)，并且积分视频信号“f(t)”。积分值表示一场的图像电平。幅度判别电路51将连续获得的两场或两帧图像电平进行比较，并计算图像电平之差“S”(步骤102)。如果差值“S”大于基准电压“KX”则幅度判别电路51输出复位脉冲，或者如果差值“S”小于基准电压“KX”则重新截获输入的视频信号(步骤103)。
当输入复位脉冲时，周期性判别电路52开始对垂直同步脉冲进行计数，并且一直持续至接收到另一复位脉冲(步骤104)。如果计数的垂直同步脉冲数“N”小于基准值“KY”，则周期性判别电路52输出控制信号(步骤105)，从而用控制信号控制转换电路54(步骤106)。如果计数的垂直同步脉冲数“N”大于基准值“KY”，则周期性判别电路52重新截获输入的视频信号。
上述结构使得装置在信号电平变化大于基准电压并且在小于基准值的时间间隔重复这种大的变化时将视频信号判定为有害，并且还将所有其他视频信号判定为无害。
但是由于转换电路54直到周期性判别电路52于幅度判别电路51接收到有害视频图景的视频信号输入之后输出控制信号为止才停止工作，所以上述结构无法将每一有害视频图景转换为无害视频图景。为了转换每一有害视频图景，装置需要在转换电路54输入端口前放置延迟电路(图1中未画出)，从而延迟输入的视频信号并使视频信号与控制信号同步。
(第二实施例)以下借助图3和图4描述本发明第二实施例的视频信号特性转换装置。图3示出了本发明第二实施例的视频信号特性转换装置的框图。
在图3中，信号电平检测电路1对输入视频信号“a”进行积分以响应采样信号“u”并输出结果。换句话说，信号电平检测电路1检测信号“u”指定时间间隔内输入视频信号的大小。第一数据保持电路2将信号电平检测电路1的检测结果“e”保持预设时间间隔。第二数据保持电路3将第一数据保持电路2的输出数据“f”保持预设时间间隔。减法电路4输出第一数据包电路2的输出数据“f”与第二数据保持电路3的输出数据“g”之差。正部分检测电路5仅仅使减法电路4输出信号“h”的正部分通过。第一电平比较器6将正部分检测电路5的输出“i”与基准电压生成器7输出的基准电压“j”比较。后沿检测电路8检测第一电平比较器6输出信号“k”的后沿。计数器10通过取用第一电平比较器6的输出信号“k”作为复位信号对垂直同步信号“b”进行计数。第二电平比较器12将计数器10的输出数据“o”与基准值生成器11输出的基准值“p”进行比较。或门9对第二电平比较器12的输出信号“m”与后沿检测电路8的输出信号“l”进行或运算。第三数据保持电路13通过取用或门9的输出信号“n”作为时钟信号将计数器10的输出数据“o”保持预设时间间隔。第三电平比较器14将第三数据保持电路13的输出数据“q”与基准值“p”进行比较。采样窗口信号生成器17输出安排时序的信号以根据垂直同步信号“b”与水平同步信号“c”对输入的视频信号“a”进行采样。对比度抑制电路15降低输入视频信号“a”的图像电平从而降低显示的视频图景的对比度。选择器16根据第三电平比较器14输出的控制信号“r”选择并输出对比度抑制电路15的输出信号“s”或者输入视频信号“a”。
图4示出了图3框图中各点的信号波形。参见图4，在以下所述实例中输入视频信号“a”的波形为高电平与低电平以每三个垂直扫描为间隔交替重复出现。为便于描述，假定垂直同步信号“b”是垂直消隐期间的高电平信号。
信号电平检测电路1接收输入视频信号“a”并输出表示图像电平的积分值。图4中的波形“e”表示积分值，它是数字数据，但是用模拟波形表示。第一数据保持电路2接收并保持信号“e”，并且在接收到垂直同步信号“b”时输出信号“f”。
第二数据保持电路3接收并保持信号“f”，并且在接收到垂直同步信号“b”时输出信号“g”。减法电路4计算这些信号“f”与“g”的差值并输出信号“h”。
正部分检测电路5接收信号“h”的输入并且通过仅仅在信号“h”为正电势时使其通过来输出信号“i”。
如果信号“i”大于基准电压“j”，则第一电平比较器6输出低电平信号，或者反之则输出高电平信号。在本实施例中第一电平比较器6的输出信号用波形“k”表示。
当信号“k”为低电平时计数器10复位。如图4所示，计数器10的输出数据“o”从0开始递增。
第二电平比较器电路12将数据“o”与基准值“p”比较，并且如果数据“o”大于基准值“p”则输出高电平信号“p”，或者反之则输出低电平信号“m”。基准值“p”表示判断视频图像亮暗重复持续期间是有害还是无害的阈值。换句话说，如果数据“o”小于基准值“p”，则第二电平比较器12判断视频信号有害，反之则无害。
或门9对后沿检测电路8的输出信号“l”与信号“m”进行或运算并输出信号“n”。第三数据保持电路13保持计数器10的输出数据“o”以响应信号“n”并且作为数据“q”输出。第三电平比较器14将数据“q”与基准值“p”比较，并且如果数据“q”小于基准值“p”则输出高电平信号，或者反之则输出低电平信号。如果第三电平比较器14的输出信号“r”为“1”则选择器16输出对比度抑制电路15的视频信号“s”，或者如果输出信号“r”为“0”则输出输入视频信号“a”。
在上述结构下，视频信号特性转换装置检测对人有害的视频图像，例如在预设时间间隔内，在整个屏幕上重复显示的亮和黑或者红和蓝的图像。因此通过抑制视频信号的图像强度，装置输出的是对人无害的视频图像。
(第三实施例)以下借助图5和图6描述本发明第三实施例的视频信号特性转换装置。图5示出了本发明第三实施例的视频信号特性转换装置的框图。图6为图5转换装置各点上的波形图。在该实施例中，采用同一标号表示与图3第二实施例的转换装置相同的单元，并且为避免重复，对它们省略描述。第三实施例与第二实施例的不同之处在于第三电平比较器14输出的控制信号“r”控制消隐电路18。
如图5所示，本实施例的视频信号特性转换装置包含信号电平检测电路1、第一数据保持电路2、第二数据保持电路3、减法电路4、正部分检测电路5、第一电平比较器6、基准电压生成器7、后沿检测电路8、或门9、计数器10、基准值生成器11、第二电平比较器12、第三数据保持电路13、第三电平比较器14、采样窗口信号生成器17以及消隐电路18。消隐电路18完成输入视频信号“a”的消隐以响应第三电平比较器14输出的控制信号“r”。
以下描述装置的操作。在图6中，装置按照与第二实施例相同的方式从输入视频信号“a”生成控制信号“r”。控制信号“r”的含义是，如果信号“r”为“1”则判断输入视频信号有害，而如果信号“r”为“0”，则判断为无害。如果信号“r”为“1”，则消隐电路18通过对视频信号执行消隐来输出消隐的视频信号“d”，或者如果信号“r”为“0”，则输出视频信号“a”作为视频信号“d”。
在上述结构下，视频信号特性转换装置检测对人有害的视频图像，例如视频亮度信号的亮度周期性地重复亮和暗，或者视频色差信号周期性地重复红和蓝色，从而可以消隐输出的视频图像信号。
因此，上述结构的视频信号特性转换装置检测对人有害的视频图像，例如在预设时间间隔内，在整个屏幕上重复显示的亮和暗或者红和蓝的图像，并通过消隐视频输出图像信号输出无害的视频图像。
在上述第一—第三实施例中，输入图像信号可以是视频亮度信号、视频色差信号、视频RGB信号和数字视频信号中的任意一种。
工业实用件如上所述，本发明实现了一种视频信号特性转换装置，它检测对人有害的视频图像，例如在预设时间间隔内，在整个屏幕上重复显示的亮和暗或者红和蓝的图像，并将其转换为无害的视频图像作显示输出。
权利要求
1.一种视频信号转换装置，其特征在于包括采样窗口信号生成器，用于响应垂直同步信号与水平同步信号产生采样信号；幅度判别电路，用于采样视频信号以响应所述采样信号从而获得对应所述视频信号的多个积分值，通过将所述积分值与预设值比较检测图像电平变化并根据所述比较结果发送复位脉冲；周期性判别电路，用于测量两个所述复位脉冲之间的时间间隔，并且如果测量时间间隔小于预设时间间隔则输出控制信号；以及转换电路，用于抑制图像电平的所述变化以响应输出的所述控制信号。
2.如权利要求1所述的视频信号特性转换装置，其特征在于所述幅度判别电路包含检测所述视频信号大小的信号电平检测电路；将所述信号电平检测电路输出保持所述预设时间的第一数据保持电路；将所述第一数据保持电路的输出保持所述预设时间的第二数据保持电路；减法电路，用于计算所述第一数据保持电路的所述输出与所述第二数据保持电路的所述输出之差；正部分检测电路，用于仅仅使所述减法电路输出信号的正部分通过；以及第一电平比较器电路，用于将所述正部分检测电路的输出与基准电压比较，并且如果正部分检测电路的所述输出大于所述基准电压时输出复位脉冲。
3.如权利要求1所述的视频信号特性转换装置，其特征在于所述视频图景的周期性判别电路包含后沿检测电路，用于检测表示所述比较结果的输出信号的后沿；计数器，用于将所述复位脉冲作为复位信号接收而将所述垂直同步信号作为时钟信号接收；用于将所述计数器输出与基准值比较的第二电平比较器；或门，用于对所述第二电平比较器的输出与所述后沿检测电路的输出进行或运算；第三数据保持电路，用于通过接收所述或门的输出作为时钟信号保持所述计数器的输出；以及第三电平比较器，用于将所述第三数据保持电路的输出与所述基准值进行比较并且如果第三数据保持电路的所述输出小于所述基准值则输出控制信号。
4.如权利要求1所述的视频信号特性转换装置，其特征在于所述转换电路包括抑制所述视频信号对比度的对比度抑制电路；以及响应所述控制信号选择并输出所述视频信号或所述对比度抑制电路输出的选择器。
5.如权利要求1所述的视频信号特性转换装置，其特征在于所述转换电路进一步包含消隐所述视频信号以响应所述控制信号的消隐电路。
6.如权利要求1所述的视频信号特性转换装置，其特征在于进一步包含延迟所述视频信号的延迟电路，其中所述时间延迟电路的输出被输入所述转换电路。
7.一种转换视频信号特性的方法，其特征在于包括以下步骤a)根据垂直同步信号与水平同步信号产生采样信号；b)对所述视频信号进行采样以响应所述采样信号，并且根据采样的视频信号获取积分值；c)根据所述积分值检测图像电平的变化，并且如果图像电平的所述变化大于预设值则输出复位脉冲；d)对所述两个复位脉冲之间的垂直同步脉冲进行计数；e)如果步骤d)获得的垂直同步脉冲数小于预设数则输出控制信号；以及f)抑制图像电平以响应所述控制信号。
全文摘要
在视频信号特性转换装置中,采样窗口信号生成器(53)产生采样信号以对输入的视频信号进行采样;幅度判别电路(51)采样视频信号以响应采样信号,根据每个垂直扫描间隔的积分值,逐场或逐帧地检测图像电平的变化,并当图像电平变化超过预设值时输出复位脉冲;周期性判别电路(52)测量两个复位脉冲之间的时间间隔,并当测量的时间间隔短于预设时间周期时输出控制信号;以及转换电路(54)变换图像图景以响应控制信号。本发明的视频信号特性转换装置可以判断输入的视频信号是否是可能对观看者由于观看这种方式的视频信号的图像电平和周期性而在心理和/或身体上产生不利影响的视频图景。因此当判定视频图像为有害的时,该装置能通过用减小对比度或消隐处理的方法将它们转换成无害的电平来显示无害的视频图像。
文档编号H04N5/44GK1274503SQ99801192
公开日2000年11月22日 申请日期1999年7月23日 优先权日1998年7月24日
发明者川端稔, 影山敦久 申请人:松下电器产业株式会社