KR0144779B1 - 윤곽보정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 방송용카메라에서 영상신호의 해상도를 높이기 위한 윤곽보정장치에 관헌 것이다. 본 발명의 윤곽보정장치는 입력되는 영상신호의 고휘도부분을 압축하는 고휘도 압축처리부와, 입력되는 영상신호의 윤곽신호를 추출하는 고역통과필터와, 입력되는 영상신호의 다이내믹 영역을 판단하는 영역판단부와, 다이내믹 영역판단에 의해서 다이내믹 영역이 큰 경우 윤곽신호의 부영역 이득을 크게 하고, 다이내믹 영역이 적은 경우 윤곽신호의 부영역 이득을 적게 조절하는 룩업테이블과, 룩업테이블에서 출력된 윤곽신호의 이득을 전체적으로 조절하는 증폭기, 및 고휘도 압축된 영상신호에 이득조절된 윤곽신호를 가산하여 윤곽보정된 영상신호를 출력하는 가산기로 구성된다.

따라서, 본 발명은 고휘도 압축전에 입력된 영상신호의 윤곽신호를 추출하여 고휘도부분의 이득이 큰 윤곽신호로 윤곽보정하므로 노이즈에 의한 영향을 적게 받을 수 있고, 입력된 영상신호의 다이내믹 영역에 따라서 윤곽신호의 부영역 이득을 조절하므로 화이트클립에 의해 클립되어 지는 것을 방지할 수 있어 전체적인 윤곽보정의 효과를 높일 수 있다.

Description

윤곽보정장치

제1도는 종래의 윤곽보정장치를 나타낸 구성도,

제2도는 제1도의 각부 입출력파형도,

제3도는 고휘도 압축처리부에서 사용되는 고휘도 압축특성그래프를 나타낸 도면,

제4도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 윤곽보정장치를 나타내는 구성도,

제5도는 제4도는 각부 입출력파형도,

제6도는 제4도의 고휘도 압축처리부에 입력되는 영상신호와 고휘도 압축된 영상신호를 나타내는 도면,

제7도는 제4도의 룩업테이블에서 사용되는 이득특성그래프를 나타낸 도면.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

41:고휘도 압축처리부 42:고역통과 필터

43:영역판단부 44:룩업테이블

45:증폭기(AMP) 46:가산기

본 발명은 영상신호의 윤곽보정기능에 관한 것으로서, 특히 고휘도 압축처리되기 전의 영상신호에서 윤곽신호를 추출해 고휘도 압축처리된 영상 신호에 부가하므로써 이득을 크게 하여 윤곽보정할 수 있도록 한 윤곽보정 장치에 관한 것이다.

일반적으로 방송용 카메라나 VTR등과 같은 영상신호 처리시스템에서는 물체의 형태를 단적으로 표현하고 있는 윤곽신호를 추출하여 영상신호의 윤곽을 보정하므로써 해상도를 높이고 있다.

제 1도는 종래의 윤곽보정장치(Detail Enhancer)를 나타낸 구성도이고, 제 2도는 제 1도의 윤곽보정장치에서 신호처리방식을 설명하기 위한 파형도이다. 도시한 바와 같이, 종래의 윤곽보정장치로 입력된 영상신호는 고휘도 압축처리부(11)로 인가된다. 고휘도 압축처리부(11)로 입력된 영상신호는 제 2도 (a)에 나타낸다. 제 2도 (a)의 영상신호를 입력받은 고휘도 압축처리부(11)는 사전 설정된 압축특성에 따라 제 2도 (a)의 영상신호의 고휘도성분을 구간 압축하여 출력한다. 고휘도 압축처리부에서 사용되는 일반적인 고휘도 압축특성그래프를 제 3도에 도시하였다.

제 3도의 그래프에서 가로축은 고휘도 압축처리부로 입력되는 영상신호의 휘도레벨값이고, 세로축은 입력영상신호의 휘도분포에 따라 다른 비율로 압축된 출력영상신호값이다. 이 그래프에 따르면, 저휘도의 영상신호에 대해서는 거의 압축하지 않고 그대로 출력하나, 고휘도의 영상신호에 대해서는 일정한 비율로 압축하고 있다.

고휘도 압축처리부(11)는 제 2도 (a)의 영상신호의 고휘도 성분을 압축하여 제 2도 (b)의 형태로 출력한다. 제 2도 (b)의 고휘도가 압축된 영상 신호는 고역통과필터(High Pass Filter)(12)로 입력된다. 고역통과필터(12)는 제 2도 (b)의 영상신호의 고역성분에 포함되어 있는 윤곽신호를 추출한다. 즉, 화상의 세부표현에 관련된 미소고역성분(엣지성분)을 추출한다. 고역통과필터(12)에서 추출된 윤곽신호는 제 2도 (c)의 형태로 나타낸다. 제 2도 (c) 윤곽신호를 입력받는 증폭기(AMP)(13)는 윤곽신호의 전반적인 이득을 조절한다. 이득조절된 윤곽신호는 가산기(14)의 일측단자로 입력된다. 가산기(14)는 고휘도 압축처리부(11)로부터 인가되는 제 2도 (a)의 고휘도 압축된 영상신호에 이득조절된 제 2도 (c)의 윤곽신호를 가산하여 제 2도 (d)의 윤곽보정된 영상신호를 출력한다.

이와 같은 종래의 윤곽보정장치는 윤곽신호를 추출할 때 고휘도 압축된 영상신호를 이용하여 추출한 후 고휘도 압축된 영상신호에 윤곽신호를 부가하여 윤곽을 보정한다. 그러나 이러한 방식은 윤곽신호의 이득이 작아 정확한 윤곽보정을 할 수 없다는 문제점이 있었다. 또한, 이를 방지하기 위해 윤곽신호의 이득을 키우면 노이즈성분도 함께 증폭되어 전체적인 신호대잡음비(S/N)가 저하되는 문제점이 있었다. 아울러, 과도하게 윤곽보정을 하게 되면 정격레벨이상의 신호를 클립하는 화이트클립(White clip)에 의해서 윤곽신호가 클립되게 되어 고휘도 신호들은 그 레벨구분이 불명확하게 되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 전술한 문제점들을 해결하기 위한 것으로 고휘도 압축처리되기 전의 영상신호에서 윤곽신호를 추출하고, 그 영상신호의 다이내믹 영역(Dynamic Range)을 판단해 윤곽신호의 부(-)의 부분 이득을 조절하므로써 화이트클립에 영향을 받지 않고 전체적인 윤곽보정효과를 향상시킬 수 있도록 한 윤곽보정장치를 제공함에 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 윤곽보정장치는 입력되는 영상신호의 윤곽을 보정하는 장치에 있어서, 사전 설정된 압축특성에 따라 입력된 영상신호의 고휘도 성분을 구간 압축하여 출력하는 고휘도 압축처리부와, 상기 고휘도 압축처리부에 병렬로 연결되며, 입력된 영상신호의 고역성분에 포함되어 있는 윤곽신호를 추출하여 출력하는 고역통과필터와, 입력된 영상신호의 다이내믹 영역을 판단하고, 그 판단에 따라 룩업테이블의 이득특성을 설정하기 위한 영역판단부와, 다양한 이득특성들을 테이블로 형성하고, 상기 영역판단부에 의해 설정된 이득특성에 따라 상기 고역통과필터로부터 입력되는 윤곽신호의 부(-)영역 이득을 조절하여 출력하는 룩업테이블과, 상기 룩업테이블로부터 입력되는 윤곽신호의 전체적인 이득을 조절하여 출력하는 증폭기, 및 상기 고휘도 압축처리부로부터 입력되는 고휘도 압축된 영상신호에 상기 증폭기로부터 입력되는 이득조절된 윤곽신호를 가산하여 윤곽보정된 영상신호를 출력하는 가산기를 포함한다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 기술하기로 한다.

제 4도는 본 발명에 따른 윤곽보정장치를 나타내는 구성도이다. 도시한 바와 같이, 본 발명의 윤곽보정장치는 입력되는 영상신호의 고휘도부분을 압축하기 위한 고휘도 압축처리부(41)와, 고휘도 압축처리부(41)와 병렬로 연결되며 입력되는 영상신호의 윤곽신호를 추출하기 위한 고역통과필터(42)를 구비하고 있다. 고휘도 압축처리부(41) 및 고역통과필터(42)에는 입력되는 영상신호의 다이내믹 영역을 판단하기 위한 영역판단부(43)가 병렬로 연결된다. 고역통과필터(42)와 영역판단부(43) 사이에는 여러가지 종류의 이득특성이 미리 설정되어 영상신호의 다이내믹 영역 판단에 따라 적당한 이득특성을 선택하고, 그에 맞게 윤곽신호의 이득을 조절하기 위한 룩업테이블(44)이 연결된다. 이 룩업테이블(44)에는 윤곽신호의 전반적인 이득을 조절하기 위한 증폭기(AMP)(45)가 연결된다. 고휘도 압축처리부(41)와 증폭기(45) 사이에는 고휘도 압축된 영상신호에 이득조절된 윤곽신호를 가산하여 윤곽보정된 영상신호를 출력하기 위한 가신기(46)가 연결되도록 구성된다.

제 5도는 제 4도의 윤곽보정장치에서 신호처리방식을 설명하기 위한 파형도이고, 제 6도는 제 4도의 고휘도 압축처리부(41)에 입력되는 영상신호와 고휘도 압축된 영상신호 사이의 관계를 설명하기 위한 파형도이며, 제 7도는 제 4도의 룩업테이블(44)에서 사용되는 이득특성그래프이다.

이와 같이 구성된 본 발명의 윤곽보정장치에 대한 동작을 제 5도 내지 제 7도를 참조하여 좀더 구체적으로 설명한다.

입력단을 통해 입력되는 영상신호는 고휘도 압축처리부(41)와 고역통과필터(42) 및 영역판단부(43)로 입력된다. 고휘도 압축처리부(41)는 사전 설정된 압축특성에 따라 입력된 제 5도 (a)의 영상신호의 고휘도성분을 구간 압축하여 출력한다. 고휘도 압축처리부(41)는 입력되는 영상신호의 고휘도성분이 클리핑(Clipping)되지 않도록 고휘도 성분을 압축한다. 고휘도 압축처리부(41)의 동작을 제 3도의 압축특성그래프에 의거하여 설명하면, 입력되는 영상신호의 휘도레벨이 전체 휘도분포의 0∼100%비율 이내에 존재하면 압축하지 않고 그대로 출력하고, 입력되는 영상신호의 휘도레벨이 100∼400% 이내의 고휘도이면 출력되는 영상신호의 휘도레벨이 100∼120%비율 내에서 존재하도록 압축한다. 고휘도 압축처리부(41)는 제 5도 (a)의 영상신호의 고휘도성분을 압축하여 제 5도 (b)의 형태로 출력한다. 입력되는 제 5도 (c)의 영상신호와 고휘도 압축된 제 5도 (b)의 영상신호 사이의 관계를 비교하기 쉽도록 제 6도에 함께 도시하였다.

제 6도 (가)는 제 5도 (a)의 형태와 동일한 입력되는 영상신호이고, 제 6도 (나)는 고휘도 압축처리부(41)를 통해 제 6도 (가)의 영상신호의 고휘도성분이 구간 압축된 영상신호를 나타낸다. 제 6도(가)의 영상신호에 비해서 제 6도 (나)의 영상신호의 휘도레벨값이 고휘도부분에서 일정비율로 압축된 형태를 나타낸다.

제 5도 (b)의 고휘도가 압축된 영상신호는 가산기(46)의 일측단자로 입력된다. 고휘도 압축처리부(41)와 병렬로 연결된 고역통과필터(42)는 입력되는 제 5도 (a)의 영상신호의 고역성분에 포함되어 있는 윤곽신호를 추출한다. 고역통과필터(42)에서 추출된 윤곽신호는 제 5도 (c)에 나타낸 바와 같이 0를 기점으로 양의 값을 갖는 정(+)부분과 음의 값을 갖는 부(-)부분이 존재한다. 종래의 고휘도 압축된 영상신호로 부터 추출한 제 2도 (c)의 윤곽신호와 본 발명의 고휘도 압축되기 전의 영상신호로 부터 추출한 제 5도 (c)의 윤곽신호를 서로 비교하면, 제 5도 (c)의 윤곽신호에서 고휘도 부분의 이득이 큼을 알 수 있다. 그래서, 고휘도부분의 이득이 큰 윤곽신호를 추출하므로써 윤곽신호의 이득을 조절하는 데 있어서 노이즈(Noise)의 영향을 적게 받을 수 있다. 제 5도(c)의 추출된 윤곽신호는 룩업테이블(44)의 일측단자로 입력된다.

한편, 영역판단부(43)는 입력되는 제 5도 (a)의 영상신호의 다이내믹 영역을 판단하여, 그 판단결과에 따라 룩업테이블(44)을 제어한다. 룩업테이블(44)은 영역판단부(43)의 제어에 의해 입력되는 제 5도 (c)의 윤곽신호의 이득을 조절한다. 룩업테이블(44)에서 사용되는 이득특성그래프를 제 7도에 도시하였다.

제 7도의 그래프에서, 가로축은 룩업테이블로 입력되는 윤곽신호의 이득값이고, 세로축은 입력윤곽신호의 이득조절된 출력윤곽신호값이다. 이 그래프에 따르면, 부(-)영역에 해당하는 윤곽신호에 대해서는 특성곡선의 기울기가 일정범위(K)내에서 다양하게 설정되며 영역판단부(43)의 다이내믹 영역판단에 따라 하나의 기울기를 갖는 특성곡선이 설정된다. 영역판단부(43)는 입력되는 제 5도 (a)의 영상신호의 다이내믹 영역이 큰 경우로 판단되면 룩업테이블(44)의 다양한 특성곡선중 기울기값이 큰 특성곡선을 선정한다. 반면에, 영역판단부(43)는 입력되는 제 5도 (a)의 영상신호의 다이내믹 영역이 작은 경우로 판단되면 룩업테이블(44)의 다양한 특성곡선중 기울기값이 작은 특성곡선을 선정한다. 룩업테이블(44)은 영역판단부(43)에 의해 선정된 특성곡선에 따라 입력된 제 5도 (c)의 윤곽신호의 이득을 조절한다. 즉, 기울기값이 큰 특성곡선이 선정된 경우 부(-)영역 윤곽신호의 이득을 크게하고, 기울기값이 작은 특성곡선이 선정된 경우 부(-)영역 윤곽신호의 이득을 줄인다. 그래서, 입력된 영상신호의 다이내믹 영역에 따라서 부(-)영역 윤곽신호의 이득을 조절하므로써 화이트클립에 의해 클립되어지는 것을 방지할 수 있다. 제 5도 (d)에는 기울기값이 4일 경우의 룩업테이블(44)에 서 출력되는 윤곽신호를 나타낸다. 제 5도 (d)의 윤곽신호는 증폭기(45)로 입력된다. 증폭기(45)는 입력된 제 5도 (d)의 윤곽신호의 전반적인 이득을 조절하여 가산기(46)의 다른일측단자로 입력한다. 가산기(46)는 고휘도 압축처리부(41)로부터 인가되는 제 5도 (b)의 고휘도 압축된 영상신호에 증폭기(45)로부터 인가되는 전반적인 이득이 조절된 제 5도 (d)의 윤곽신호를 가산하여 윤곽보정된 영상신호를 출력한다. 가산기(46)에서 출력되는 윤곽보정된 영상신호를 제 5도 (e) 및 (f)에 나타낸다. 제 5도 (e)는 룩업테이블(44)에서의 선정된 특성곡선 기울기가 1인 경우에 윤곽보정된 영상신호이고, 제 5도는 (f)는 룩업테이블(44)에서의 선정된 특성곡선 기울기가 4인 경우에 윤곽보정된 영상신호이다. 제 5도 (e)와 제 5도 (f)의 윤곽보정된 영상신호를 서로 비교해 보면, 룩업테이블(44)의 특성곡선 기울기가 클수록 부영역의 이득이 큼을 알 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 윤곽보정장치에 관한 것으로 고휘도 압축된 영상신호로부터 윤곽신호를 추출하여 윤곽보정하던 종래에 비해서 고휘도 압축전에 입력된 영상신호의 윤곽신호를 추출하여 고휘도부분의 이득이 큰 윤곽신호를 사용하므로써 신호대잡음비(S/N)의 저하를 방지할 수 있고, 윤곽신호의 부(-)영역만을 이득조절하여 화이트클리핑의 영향을 받지 않아 전체적인 윤곽보정효과를 높일수 있다.

Claims (4)

1. 입력되는 영상신호의 윤곽을 보정하는 장치에 있어서, 사전 설정된 압축특성에 따라 입력된 영상신호의 고휘도성분을 구간압축하여 출력하는 고휘도 압축처리부; 상기 고휘도 압축처리부에 병렬로 연결되며, 입력된 영상신호의 고역성분에 포함되어 있는 윤곽신호를 추출하여 출력하는 고역통과필터; 입력된 영성신호의 다이내믹 영역을 판단하고, 그 판단에 따라 룩업테이블의 이득특성을 설정하기 위한 영역판단부; 다양한 이득특성들을 테이블로 형성하고, 상기 영역판단부에 의해 설정된 이득특성에 따라 상기 고역통과필터로부터 입력되는 윤곽신호의 부(-)영역 이득을 조절하여 출력하는 룩업테이블; 상기 룩업테이블로부터 입력되는 윤곽신호의 전체적인 이득을 조절하여 출력하는 증폭기; 및 상기 고휘도 압축처리부로부터 입력되는 고휘도 압축된 영상신호에 상기 증폭기로부터 입력되는 이득조절된 윤곽신호를 가산하여 윤곽보정된 영상신호를 출력하는 가산기를 포함하는 윤곽보정장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 고역통과필터는 고휘도부분의 이득이 큰 윤곽신호를 추출하기 위해 고휘도 압축전의 영상신호에서 윤곽신호를 추출하는 것을 특징으로 하는 윤곽보정장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 영역판단부는 입력되는 영상신호의 다이내믹영역을 판단하여, 그 다이내믹 영역이 큰 경우 상기 룩업테이블의 다양한 이득특성들중 특성값이 큰 하나의 이득특성을 설정하고, 그 다이내믹 영역이 작은 경우 특성값이 작은 하나의 이득특성을 설정하는 것을 특징으로 하는 윤곽보정장치.
4. 제 3항에 있어서, 상기 룩업테이블은 윤곽보정된 영상신호의 윤곽신호가 클립되지 않도록 상기 영역판단부에 의해 설정된 이득특성에 따라 윤곽신호의 부(-)영역만을 이득조절하는 것을 특징으로 하는 윤곽보정장치.