KR100200632B1 - 평균 매칭 히스토그램 등화와 칼라 보상을 이용한 칼라 신호의 화질 개선방법 및그 회로 - Google Patents

Abstract

본 발명의 화질 개선 방법과 그 회로는 칼라신호들로부터 루미넌스신호를 추출하고, 화면단위로 입력되는 추출된 루미넌스신호의 누적밀도함수를 변환함수로 사용하여 히스토그램 등화하되, 추출된 루미넌스신호의 평균레벨이 그 자신에게 맵핑되도록 변환함수를 조정하여 변화된 루미넌스신호를 출력하고, 칼라신호들을 변화된 루미넌스신호와 동일한 비를 갖도록 변화시켜 보상된 칼라신호들을 출력함으로써 콘트라스트를 개선하면서 콘트라스트 개선에 의해 변화된 루미넌스신호에 근거하여 칼라신호도 변화시킴으로써 왜곡없는 칼라신호를 제공할 수 있다.

Description

평균 매칭 히스토그램 등화와 칼라 보상을 이용한 칼라신호의 화질 개선 방법 및 그 회로

본 발명은 평균 매칭 히스토그램 등화와 칼라 보상을 이용한 칼라신호의 화질 개선 방법 및 그 회로에 관한 것으로, 루미넌스 영상의 누적밀도함수를 변환함수로 사용하여 루미넌스 영상의 평균 레벨이 그 자신에게 맵핑되도록 변환함수를 조정하여 콘트라스트를 개선하면서 변화된 루미넌스에 근거하여 칼라신호도 변화시켜서 화질을 개선하는 방법 및 그 회로에 관한 것이다.

히스토그램 등화의 기본 동작은 입력 영상의 히스토그램을 토대로 주어진 입력 영상을 변환하는 것으로서, 여기서 히스토그램이라 함은 주어진 입력 영상에서의 그레이 레벨 분포도를 나타낸다.

이러한 그레이 레벨(gray level)의 히스토그램은 영상(image)의 외양(appearance)의 전체적인 묘사를 제공한다. 영상의 샘플 분포에 따라 적절히 조절된 그레이 레벨은 외양 또는 영상의 콘트라스트를 개선시킨다.

콘트라스트 개선을 위한 많은 방법중에 영상의 샘플분포에 따라 주어진 영상의 콘트라스트를 개선하는 방법인 히스토그램 등화가 가장 널리 알려져 있으며, 이는 아래 문헌 [1], [2]에 개시되어 있다: [1] J.S.Lim, Two-Dimensional Signal and Image Processing, Prentice Hall, Englewood Cliffs, New Jersey, 1990, [2] R.C.Gonzalez and P.Wints, Digital Image Processing, Addison-Wesley, Reading, Massachusetts, 1977.

또한, 메디컬 영상 처리와 레이더 영상 처리를 포함하는 히스토그램 등화 방법의 유용한 응용은 아래 문헌 [3], [4]에 개시되어 있다: [3] J.Zimmerman, S.Pizer, E.Staab, E.Perry, W.McCartney, and B.Brenton, Evaluation of the effectiveness of adaptive histogram equalization for contrast enhancement, IEEE Tr.on Medical Imaging,pp.304-312, Dec.1988, [4] Y.Li, W.Wang, and D.Y.Yu, Application of adaptive histogram equalization to x-ray chest image, Proc. of the SPIE,pp.513-514,vol.2321,1994.

따라서, 주어진 영상의 히스토그램을 이용한 기법은 메디컬 영상 처리, 적외선 영상 처리, 레이더 영상 처리분야등 여러 분야에서 유용하게 응용되고 있다.

널리 알려진 히스토그램 등화의 이러한 특성은 실제적인 경우에서는 결점이 된다. 즉, 히스토그램 등화의 출력 밀도가 일정하기 때문에 출력 영상의 평균 밝기(brightness)는 중간 그레이 레벨에 가깝게 된다. 실제적으로, 히스토그램 등화에서 출력 영상의 평균 밝기는 입력 영상의 평균 밝기와는 무관하게 정확히 중간 그레이 레벨이다. 분명하게, 이 특성은 실제 응용에서는 바람직하지 않다. 예를 들어, 밤에 찍은 장면이 히스토그램 등화 후에는 너무 밝아 보이는 것과 같은 문제점이 발생하게 된다.

따라서, 본 발명에서는 입력 영상의 누적밀도함수를 변환함수로 사용하여 히스토그램 등화할 때 입력 영상의 평균 레벨이 그 자신에게 맵핑되도록 변환함수를 조정하여 콘트라스트를 개선하는 평균 매칭 히스토그램 등화를 제안한다.

한편, 콘트라스트 개선을 위하여 루미넌스신호에 대해 위에서 언급한 히스토그램 등화와 같은 소정의 루미넌스처리를 하는 경우 발생하는 루미넌스 변화에 따라 칼라신호에 대해서도 칼라 보상을 하지 않으면 순수 칼라신호는 왜곡되는 문제점이 발생되었다.

예를 들어, 칼라 시스템이 Y, R-Y, B-Y신호로 구성된다고 고려하고, Y는 소정의 루미넌스 처리에 의해 Y'=Y+△y로 변화된다고 가정한다. 변화된 칼라신호(Y',R-Y,B-Y)는 칼라 보상없이 (R,G,B)값으로 변화되고, 결과 칼라신호는 다음 수학식 1 - 수학식 3과 같이 주어진다.

[수학식 1]

R' = (R-Y) + Y'

= R + △y

[수학식 2]

G' = (G-Y) + Y'

= G + △y

[수학식 3]

B' = (B-Y) + Y'

= B + △y

Y는 Y'으로 변화할 때, 칼라 보상이 없다면 순수 적신호 (R,0,0)는 예를 들어, (R+△y, △y, △y)로 맵핑된다. 따라서, 결과 칼라신호는 더 이상 순수 적신호가 아니다. 유사하게, 칼라 보상이 없다면 모든 다른 순수 칼라신호는 왜곡되는 문제점이 발생된다.

한편, 입력 칼라신호 R,G,B로부터 Y를 추출하고, 추출된 Y로부터 보정신호(correction signal)를 추출해서 위 수학식 1 - 수학식 3과 같이 각 입력 R,G,B신호에 보정신호를 더하는 콘트라스트 보정방법은 미합중국 특허번호 제5,345,277호에 개시되어 있다. 상술한 특허에서도 순수 칼라신호에 대해서는 왜곡되는 문제점이 발생된다.

본 발명의 목적은 루미넌스 영상의 누적밀도함수를 변환함수로 사용하여 루미넌스 영상의 평균 레벨이 그 자신에게 맵핑되도록 변환함수를 조정하여 콘트라스트를 개선하면서 변화된 루미넌스에 근거하여 칼라신호도 변화시켜 칼라신호의 화질을 개선하는 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 루미넌스 영상의 누적밀도함수를 변환함수로 사용하여 루미넌스 영상의 평균 레벨이 그 자신에게 맵핑되도록 변환함수를 조정하여 콘트라스트를 개선하면서 변화된 루미넌스에 근거하여 칼라신호도 변화시켜 칼라신호의 화질을 개선하는 회로를 제공하는 데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 화질 개선 방법은 루미넌스신호에 근거해서 칼라신호들을 처리하여 화질을 개선하는 방법에 있어서: (a) 상기 칼라신호들로부터 루미넌스신호를 추출하는 단계; (b) 화면단위로 입력되는 상기 추출된 루미넌스신호의 누적밀도함수를 변환함수로 사용하여 히스토그램 등화하되, 상기 추출된 루미넌스신호의 평균레벨이 그 자신에게 맵핑되도록 상기 변환함수를 조정하여 변화된 루미넌스신호를 출력하는 단계; 및 (c) 상기 칼라신호들을 상기 변화된 루미넌스신호와 동일한 비를 갖도록 변화시켜 보상된 칼라신호들을 출력하는 단계를 포함함을 특징으로 하고 있다.

상기의 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 화질 개선 회로는 루미넌스신호에 근거해서 칼라신호들을 처리하여 화질을 개선하는 회로에 있어서: 상기 칼라신호들로부터 루미넌스신호를 추출하는 추출수단; 상기 추출된 루미넌스신호의 누적밀도함수를 변환함수로 사용하여 히스토그램 등화하되, 상기 추출된 루미넌스신호의 평균레벨이 그 자신에게 맵핑되도록 상기 변환함수를 조정하여 변화된 루미넌스신호를 출력하는 평균 매칭 히스토그램 등화수단; 및 상기 칼라신호들을 상기 변화된 루미넌스신호와 동일한 비를 갖도록 변화시켜 보상된 칼라신호들을 출력하는 칼라 보상수단을 포함함을 특징으로 하고 있다.

도 1은 본 발명에 의한 루미넌스 변화에 따른 칼라 보상을 설명하기 위한 도면이다.

도 2는 칼라 포화를 방지하기 위한 칼라 보상 라인을 나타내는 도면이다.

도 3은 본 발명에 의한 화질 개선 회로의 일 실시예에 따른 블록도이다.

도 4는 도 3에 도시된 평균 매칭 히스토그램 등화기의 상세 블록도이다.

도 5는 도 3에 도시된 칼라 보상기의 상세 회로도이다.

도 6은 도 3에 도시된 칼라 보상기의 다른 상세 회로도이다.

도 7은 본 발명에 의한 화질 개선 회로의 다른 실시예에 따른 블록도이다.

본 발명에서 제안하는 평균 매칭 히스토그램 등화(Mean Matching Histogram Equalization)와 칼라 보상을 이용한 칼라신호의 화질 개선 방법에 대해 설명하기로 한다.

먼저, 평균 매칭 히스토그램 등화 알고리즘에 대하여 설명하기로 한다.

{X}는 주어진 루미넌스 영상을 나타내고, Xm은 주어진 루미넌스 영상 {X}의 평균레벨을 나타낸다.

주어진 루미넌스 영상 {X}은 L개의 이산(discrete) 그레이 레벨{X0,X1,...,XL-1}로 구성되고, 여기서, X0=0은 블랙레벨을 나타내고, XL-1=1은 화이트 레벨을 나타낸다. 또한, Xm ∈ {X0,X1,...,XL-1}이다.

확률 밀도 함수(probability density function:PDF)는 다음과 같이 정의된다.

[수학식 4]

, for k=0,1,...,L-1

여기서, nk는 루미넌스 영상 {X}에서 그레이 레벨(Xk)이 나타나는 횟수를 나타내고, n은 루미넌스 영상 {X}의 전체 샘플수를 나타낸다. 그때, 누적 밀도 함수(cumulative density function:CDF)는 다음과 같이 정의된다.

[수학식 5]

누적 밀도 함수를 근거로 해서, 주어진 루미넌스 영상에 대한 전형적인 히스토그램 등화의 출력(Yt)은 다음과 같이 주어진다.

[수학식 6]

히스토그램 등화의 가장 큰 문제점은 변환함수로 사용되는 누적밀도함수에 따라 입출력 신호간의 평균밝기가 현저하게 변할 수 있다는 것이다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 누적밀도함수와 결합하여 입력 루미넌스 영상의 평균에 근거한 다음의 맵핑동작을 제안한다.

[수학식 7]

이것은 평균(Xm)이하인 입력 샘플은 변환함수에 의해 X0 에서 Xm까지의 그레이레벨로 맵핑하고, 평균(Xm)이상인 입력 샘플은 변환함수에 의해 Xm 에서 XL-1까지의 그레이레벨로 맵핑한다. 수학식 7에서 Xm은 다시 Xm으로 맵핑됨을 알 수 있다.

따라서, 주어진 영상을 계산된 누적밀도함수에 따라 히스토그램 등화할 때, 주어진 영상의 평균신호가 그 자신에게 다시 맵핑되도록 누적밀도함수에 근거한 변환함수를 수학식 7과 같이 조정하여 주어진 영상의 평균밝기가 히스토그램 등화시 많은 변화가 생기지 않도록 하는 방법을 본 발명에서는 평균 매칭 히스토그램 등화라고 칭한다.

다음은 평균 매칭 히스토그램 등화에 의해 변화된 루미넌스에 근거한 칼라 보상에 대하여 도 1 및 도 2를 결부시켜 설명하기로 한다.

C = (R,G,B)와 Y로 주어지고, 소정의 평균 매칭 히스토그램 등화에 의해 Y는 Y'로 변화한다고 가정한다.

여기서, R,G,B신호는 신호방식에 따라 (Y,I,Q),(Y,U,V), (Y,R-Y,B-Y)칼라 시스템등과 같이 다양하게 다른 색신호로 변환될 수 있다.

R,G,B신호와 새로운 칼라신호(Y,U,V)사이의 관계는 다음 수학식 8과 같이 나타낼 수 있다.

[수학식 8]

Y a11 a12 a13 R

U = a21 a22 a23 G

V a31 a32 a33 B

여기서, aij는 계수이다.

한편, 본 발명의 칼라 보상의 기본적인 개념은 주어진 칼라를 (R,G,B)공간에서 그 칼라 방향으로 변화한다는 것이다.

우선, Y는 위 수학식 8로부터 Y = a11R + a12G + a13B로 나타낼 수 있고, 일정한 Y값을 갖는 (R,G,B)들은 (R,G,B)공간에서 평면을 형성한다. 즉, Y = a11R + a12G + a13B 인 평면상에 놓인 모든 칼라신호는 동일한 루미넌스 값을 가진다. Y에서 Y'로 루미넌스가 변화하는 것은 주어진 칼라 C가 도 1에 도시된 바와 같이 Y'평면으로 이동된다는 것을 내포한다. 이때, 본 발명에서는 C와 C'는 같은 칼라 방향을 가진다고 가정하고, 이것은 라인(OC)이 라인(OC')과 일치한다는 것을 의미한다. 따라서, Y'평면상의 보상된 칼라 C'는 라인(OC)과 Y'평면의 교점을 찾는 것에 의해 얻어진다. 요약하면, 도 1에 도시된 원래의 칼라신호 C는 Y평면이 Y'평면에 놓일 때 C'로 맵핑되며, 이것은 라인 OC와 Y'평면의 교점이다.

이제, C'를 구하기 위하여, (l,m,n)를 주어진 칼라 C의 방향 코사인(directional cosine)이라고 정의하고, 이는 다음 수학식 9와 같이 주어진다.

[수학식 9]

l = R/r, m = G/r, n=B/r

여기서,이다.

유사하게, 출력 칼라신호 C' = (R',G',B')의 방향 코사인(l'.m'.n')은 수학식 10과 같이 나타낼 수 있다.

[수학식 10]

l' = R'/r', m' = G'/r', n'= B'/r'

여기서,이다. 이 두가지 칼라가 동일한 칼라 방향을 가지도록 하기 위해서, 다음 수학식 11 또는 수학식 12와 같은 관계가 성립하여야 한다.

[수학식 11]

l = l', m = m', n= n'

[수학식 12]

R'/r'=R/r, G'/r'=G/r, B'/r'=B/r

따라서,

[수학식 13]

[수학식 14]

[수학식 15]

위 수학식 13 , 수학식 14 그리고 수학식 15에서 주어진 관계를 Y' = a11R' + a12G' + a13B'에 대입하면,

[수학식 16]

[수학식 17]

[수학식 18]

이다.

그러므로, 다음 수학식 19와 같은 결과를 얻는다.

[수학식 19]

이것은 루미넌스의 변화의 비는 칼라의 변화의 비와 같다는 것을 의미하므로 본 발명에서는 루미넌스의 변화에 따라 칼라값을 변화시켜 칼라 보상을 행한다.

한편, 수학식 13 - 수학식 15는 수학식 19의 결과를 이용하면 아래 수학식 20 - 수학식 24로 나타낼 수 있다.

[수학식 20]

[수학식 21]

[수학식 22]

결론적으로, C'는 다음과 같이 얻을 수 있다.

[수학식 23]

[수학식 24]

여기서, k=Y'/Y이고, 이것은 원래의 루미넌스신호와 결과 루미넌스신호 사이의 비이다.

위 수학식 24의 결과를 이용하여 다른 칼라 시스템의 칼라 보상도 쉽게 행할 수 있다. 즉, 예를 들어, 주어진 (Y,U,V)신호는 위 수학식 24에 주어진 칼라 보상의 결과로서 다음 수학식 25 - 수학식 30에 도시된 바와 같이 (kY,kU,kV)로 변환되어야 한다.

[수학식 25]

[수학식 26]

[수학식 27]

그리고,

[수학식 28]

[수학식 29]

[수학식 30]

이제, 상술한 칼라 보상에 의한 칼라 포화(saturation)를 막기 위하여, 다음의 칼라 보상이 더 고려된다.

루미넌스 비는 k로 주어지고, 도 2에 도시된 보상 라인 (R',G',B')=k(R,G,B)에 의해 칼라 보상을 할 경우, b(=Max/k)레벨과 최대(Max)레벨 사이의 칼라신호는 최대값(Max)으로 보상되고, 이것은 포화됨을 내포한다. 왜냐하면 b 레벨과 Max 레벨사이의 칼라신호는 상술한 보상방법에 의하여 보상하면 결과적으로 Max로 맵핑되어 서로 구별이 되지 않기 때문이다.

이 칼라 포화를 막기 위해서, 보상라인 (R',G',B')=k(R,G,B)을 a(=b)레벨과 최대(Max)레벨 사이의 칼라신호를 위하여 보상라인 (R',G',B')=A(R,G,B)+K 으로 근사화한다. 여기서, 0 11 1이고, A와 K는 수학식 31 및 수학식 32와 같이 나타낼 수 있다.

[수학식 31]

그리고,

[수학식 32]

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 평균 매칭 히스토그램 등화와 칼라 보상을 이용한 칼라신호의 화질 개선 회로의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명에 의한 화질 개선 회로의 일 실시예에 따른 블록도이다.

도 3에 있어서, 루미넌스 추출기(100)는 입력되는 R,G,B신호로부터 루미넌스신호(Y)를 추출한다. 여기서, 루미넌스 추출기는 매트릭스 회로로 구성될 수 있다.

평균 매칭 히스토그램 등화기(200)는 루미넌스 추출기(100)로부터 추출된 Y신호의 누적밀도함수를 변환함수로 사용하여 히스토그램 등화하되 추출된 Y신호의 평균레벨이 그 자신에게 맵핑되도록 변환함수를 조정하여 변화된 루미넌스신호(Y')를 출력한다.

칼라 보상기(300)는 루미넌스 추출기(100)로부터 출력되는 Y신호와 평균 매칭 히스토그램 등화기(200)로부터 출력되는 Y'신호간의 비(k)를 입력되는 R,G,B 각 칼라신호에 각각 승산해서 보상된 칼라신호 R',G',B'를 출력한다.

도 4는 도 3에 도시된 평균 매칭 히스토그램 등화기(200)의 상세 블록도이다.

도 4에 있어서, 프레임 히스토그램 계산기(202)는 입력되는 루미넌스 영상(Y=Xk's)에 대해 화면 단위로 그레이 레벨 분포를 계산해서 수학식 4를 이용하여 확률밀도함수(p(Xk))를 계산한다. 여기서, 화면단위는 필드도 될 수 있으나 프레임으로 한다.

CDF 계산기(204)는 프레임 히스토그램 계산기(202)에서 계산된 1프레임의 확률밀도함수(p(Xk))를 근거로하여 수학식 5를 이용하여 누적밀도함수(c(Xk))를 계산한다.

프레임 평균 계산기(206)에서는 프레임 단위로 입력되는 루미넌스 영상(Y=Xk's)의 평균레벨(Xm)을 계산한다. 이때, 프레임 평균 계산기(206)는 동기신호(SYNC)에 따라 프레임단위로 계산된 평균레벨(Xm)을 CDF 메모리(208), 제1 및 제2 맵퍼(210,212)에 출력한다.

CDF 메모리(208)는 CDF 계산기(204)에서 계산된 누적밀도함수(c(Xk))를 동기신호(SYNC)에 따라 프레임단위로 갱신하고, 갱신되는 동안 저장된 한 프레임전의 누적밀도함수에서 입력 루미넌스신호(Xk)에 대응되는 누적밀도함수값(c(Xk))과 프레임 평균 계산기(206)에서 출력되는 평균레벨(Xm)에 대한 평균 누적밀도함수값(c(Xm))을 출력한다.

제1 맵퍼(210)는 CDF 메모리(208)로부터 출력되는 누적밀도함수값(c(Xk))과 평균레벨에 대한 누적밀도함수값(c(Xm)), 프레임 평균 계산기(206)로부터 출력되는 평균레벨(Xm) 및 입력 루미넌스신호(Xk)를 입력하여, 수학식 7을 이용하여 평균레벨(Xm)이하인 입력 루미넌스신호(Xk)를 X0에서 Xm까지의 그레이 레벨로 맵핑하여 콘트라스트가 개선된 신호 다시 말해서, 변화된 루미넌스신호(Y')를 출력한다.

제2 맵퍼(212)는 CDF 메모리(208)로부터 출력되는 누적밀도함수값(c(Xk))과 평균레벨에 대한 누적밀도함수값(c(Xm)), 프레임 평균 계산기(206)로부터 출력되는 평균레벨(Xm) 및 입력 루미넌스신호(Xk)를 입력하여, 수학식 7을 이용하여 평균레벨(Xm)이상인 입력 루미넌스신호(Xk)를 Xm에서 XL-1까지의 그레이 레벨로 맵핑해서 콘트라스트가 개선된 신호 다시 말해서, 변화된 루미넌스신호(Y')를 출력한다.

이때, 제1 및 제2 맵퍼(210,212)에 입력되는 루미넌스신호(Xk)는 CDF 메모리(208)로부터 출력되는 누적밀도함수에 비해서 다음 프레임의 신호이다.

따라서, CDF 메모리(208)로부터 출력되는 누적밀도함수와 동일 프레임의 신호를 제1 및 제2 맵퍼(210,212)에 입력시키기 위하여 입력되는 루미넌스 영상을 1프레임 지연하는 프레임 메모리가 더 구성될 수 있다. 그러나, 본 발명에서는 인접프레임간에는 높은 상관성을 가진다는 특성을 이용하여 프레임 메모리를 생략함으로써 하드웨어를 감소시킨다.

비교기(214)는 입력되는 루미넌스신호(Xk)와 프레임 평균 계산기(206)에서 출력되는 평균레벨(Xm)을 비교하여 선택제어신호를 발생한다. 선택기(216)는 선택제어신호에 따라 입력되는 루미넌스신호(Xk)가 평균레벨(Xm)이하이면 제1 맵퍼(210)를 선택하고, 그렇지 않으면 제2 맵퍼(212)를 선택한다.

여기서, 프레임 히스토그램 계산기(202)와 CDF 계산기(204)를 별도로 사용하지 않고, 입력되는 루미넌스 영상에 대해 1화면단위로 그레이 레벨 분포도를 계산하여 이를 근거로하여 CDF를 계산하는 하나의 블록으로 구성될 수 있다.

도 5는 도 3에 도시된 칼라 보상기(300)의 상세 회로도이다.

도 5에 있어서, 연산기(302)는 도 3의 루미넌스 추출기(100)로부터 출력되는 Y신호와 평균 매칭 히스토그램 등화기(200)로부터 출력되는 Y'신호간의 비(k) 즉, Y'/Y를 연산한다. 여기서, 연산기는 제산기가 될 수 있다.

제1 내지 제3 승산기(304-308)는 입력되는 R,G,B신호와 연산기(302)로부터 출력되는 비(k)를 각각 승산해서 보상된 R',G',B'신호를 출력한다.

도 6은 도 3에 도시된 칼라 보상기(300)의 다른 상세회로도이다.

도 6에 있어서, 연산기(312)는 도 3의 루미넌스 추출기(100)로부터 출력되는 Y신호와 평균 매칭 히스토그램 등화기(200)로부터 출력되는 Y'신호간의 비(k) 즉, Y'/Y를 연산한다.

제1 내지 제3 조정기(314-318)는 도 2에 도시된 근사화된 보상라인으로 입력되는 R,G,B신호를 보상해서 칼라 포화를 막기 위한 것이다.

제1 조정기(314)는 입력되는 R신호, 연산기(312)로부터 출력되는 비(k)와 파라미터()를 입력해서 도 2에 도시된 바와 같이 입력되는 R신호가 최소레벨에서 a(=b)레벨 사이이면 보상라인 (R',G',B')=k(R,G,B)에 의해 보상된 R'신호를 출력하고, 입력되는 R신호가 a레벨에서 최대(Max)레벨 사이이면 근사화된 보상라인 (R',G',B')=A(R,G,B)+K에 의해 보상된 R'신호를 출력한다.

이때, 파라미터()의 값에 의해 보상라인 (R',G',B')=k(R,G,B)에 의해 보상할 수도 있고, 근사화된 보상라인 (R',G',B')=A(R,G,B)+K에 의해 보상할 수도 있다. 즉,=1이면 입력되는 R,G,B신호를 보상라인 (R',G',B')=k(R,G,B)에 의해 보상하고,=0이면 입력되는 R,G,B신호를 근사화된 보상라인 (R',G',B')=A(R,G,B)+K에 의해 보상하고, 01이면, 입력되는 R,G,B신호가 최소레벨에서 a(=b)레벨 사이에서는 보상라인 (R',G',B')=k(R,G,B)에 의해 보상하고, 입력되는 R,G,B신호가 a레벨에서 최대(Max)레벨 사이에서는 근사화된 보상라인 (R',G',B')=A(R,G,B)+K에 의해 보상한다.

제2 조정기(314)는 입력되는 G신호와 연산기(312)로부터 출력되는 비(k), 파라미터()를 입력해서 도 2에 도시된 바와 같이 입력되는 G신호가 최소레벨에서 a(=b)레벨 사이이면 보상라인 (R',G',B')=k(R,G,B)에 의해 보상된 G'신호를 출력하고, 입력되는 G신호가 a레벨에서 최대(Max)레벨 사이이면 근사화된 보상라인 (R',G',B')=A(R,G,B)+K에 의해 보상된 G'신호를 출력한다.

제3 조정기(318)는 입력되는 B신호와 연산기(312)로부터 출력되는 비(k), 파라미터()를 입력해서 도 2에 도시된 바와 같이 입력되는 B신호가 최소레벨에서 a(=b)레벨 사이이면 보상라인 (R',G',B')=k(R,G,B)에 의해 보상된 B'신호를 출력하고, 입력되는 B신호이면 a레벨에서 최대(Max)레벨 사이이면 근사화된 보상라인 (R',G',B')=A(R,G,B)+K에 의해 보상된 B'신호를 출력한다.

도 7은 본 발명에 의한 화질 개선 회로의 다른 실시예에 따른 블록도이다.

도 7에 있어서, 제1 칼라 변환기(400)는 R,G,B로 각각 표기된 기저대역 디지털 칼라신호를 수신해서 Y,U,V로 표기된 디지털 루미넌스신호와 시스템-정의된 칼라신호로 변환한다.

여기서, R,G,B신호는 신호방식에 따라 (Y,I,Q),(Y,U,V), (Y,R-Y,B-Y)칼라 시스템등과 같이 다양하게 다른 색신호로 변환될 수 있다. 본 발명에서는 예를 들어 (Y,U,V)를 칼라 시스템으로 정의하고, Y는 루미넌스신호를 나타내고, U,V는 시스템-정의된 칼라신호들을 각각 나타낸다. R,G,B신호와 새로운 칼라신호(Y,U,V)사이의 관계는 위 식(8)과 같이 나타낼 수 있다.

평균 매칭 히스토그램 등화기(500)는 제1 칼라 변환기(400)로부터 출력되는 루미넌스신호(Y)의 누적밀도함수를 변환함수로 사용하여 히스토그램 등화하되, 루미넌스신호의 평균레벨이 그 자신에게 맵핑되도록 변환함수를 조정하여 변화된 루미넌스신호(Y')를 출력한다.

여기서, 평균 매칭 히스토그램 등화기(500)의 상세한 구성은 도 4에 도시된 구성과 동일하다.

칼라 보상기(600)는 제1 칼라 변환기(400)로부터 출력되는 루미넌스신호(Y)와 평균 매칭 히스토그램 등화기(500)로부터 출력되는 변화된 루미넌스신호(Y')를 입력하여 제1 칼라 변환기(400)로부터 출력되는 칼라신호(U,V)를 루미넌스신호 변화와 동일한 비를 갖도록 변화시켜 보상된 시스템-정의된 칼라신호 U',V'를 출력한다. 여기서, 칼라 보상기(600)는 도 5 및 도 6에 도시된 구성을 이용하여 보상된 시스템-정의된 칼라신호 U',V'를 출력할 수 있다.

제2 칼라 변환기(700)는 평균 매칭 히스토그램 등화기(500)로부터 출력되는 Y'신호와 칼라 보상기(600)로부터 출력되는 U',V'신호를 입력하여 제1 칼라 변환기(400)에서 행해지는 변환의 역변환을 통해 결과 칼라신호 R',G',B'를 출력한다.

즉, 결과 칼라신호 R',G',B'는 다음 수학식 33에 도시된 관계에 의해 (Y',U',V')신호로부터 (R,G,B) 칼라 시스템으로의 역변환하는 것에 의해 얻어진다.

[수학식 33]

R' a11 a12 a13 -1 Y'

G' = a21 a22 a23 U'

B' a31 a32 a33 V'

상술한 바와 같이, 본 발명은 영상신호의 화질 개선에 관련된 광범위한 분야에 응용될 수 있다. 즉, 방송 기기, 레이더 신호 처리 시스템, 의용 공학, 가전 제품등에 응용될 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 루미넌스 영상의 누적밀도함수를 변환함수로 사용하여 히스토그램 등화할 때 루미넌스신호의 평균레벨이 그 자신에게 맵핑되도록 변환함수를 조정함으로써 콘트라스트를 개선하면서 콘트라스트 개선에 의해 변화된 루미넌스신호에 근거하여 칼라신호도 변화시킴으로써 왜곡없는 칼라신호를 제공할 수 있는 효과가 있다.

Claims (46)

1. 루미넌스신호에 근거해서 칼라신호들을 처리하여 화질을 개선하는 방법에 있어서:

   (a) 상기 칼라신호들로부터 루미넌스신호를 추출하는 단계;

   (b) 화면단위로 입력되는 상기 추출된 루미넌스신호의 누적밀도함수를 변환함수로 사용하여 히스토그램 등화하되, 상기 추출된 루미넌스신호의 평균레벨이 그 자신에게 맵핑되도록 상기 변환함수를 조정하여 변화된 루미넌스신호를 출력하는 단계; 및

   (c) 상기 칼라신호들을 상기 변화된 루미넌스신호와 동일한 비를 갖도록 변화시켜 보상된 칼라신호들을 출력하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 화질 개선 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 보상된 칼라신호들은 상기 칼라신호들이 갖는 동일한 방향으로 변화함을 특징으로 하는 화질 개선 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 변화된 루미넌스신호는 상기 칼라신호들 공간에서 변화된 루미넌스 평면을 형성하고, 변화된 루미넌스 평면에서의 모든 칼라신호의 루미넌스값은 동일함을 특징으로 하는 화질 개선 방법.
4. 제3항에 있어서, 상기 보상된 칼라신호들은 상기 칼라신호들의 방향을 잇는 보상 라인과 상기 변화된 루미넌스 평면의 교점에 의해 얻어지는 것을 특징으로 하는 화질 개선 방법.
5. 제4항에 있어서, 상기 추출된 루미넌스신호와 상기 변화된 루미넌스신호의 비는 k로 주어질 때, 상기 보상 라인은 다음과 같이 주어짐을 특징으로 하는 화질 개선 방법.
6. 제4항에 있어서, 상기 추출된 루미넌스신호와 상기 변화된 루미넌스신호의 비는 k로 주어질 때 상기 보상 라인은 다음과 같이 주어짐을 특징으로 하는 화질 개선 방법.

   (여기서,이고,이고,이고,는 최대값이다)
7. 제1항에 있어서, 상기 (b)단계는

   (b1) 상기 추출된 루미넌스신호를 화면단위로 입력하여 누적밀도함수를 구하는 단계;

   (b2) 상기 추출된 루미넌스신호를 화면단위로 입력하여 평균레벨을 계산하는 단계; 및

   (b3) 구해진 누적밀도함수를 변환함수로 사용하여 상기 추출된 루미넌스신호의 그레이 레벨을 변환시키되, 상기 평균레벨이 그대로 평균레벨로 맵핑되도록 상기 변환함수를 조정하여 변화된 루미넌스신호를 출력하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 화질 개선 방법.
8. 제7항에 있어서, 상기 추출된 루미넌스신호를 화면단위로 지연해서 지연된 신호를 상기 (b3)단계로 출력하는 단계(b4)를 더 포함함을 특징으로 하는 화질 개선 방법.
9. 루미넌스신호에 근거해서 칼라신호들을 처리하여 화질을 개선하는 방법에 있어서:

   (a) 입력되는 칼라신호들(R,G,B)을 루미넌스신호와 시스템-정의된 칼라신호들로 변환하는 단계;

   (b) 상기 루미넌스신호의 누적밀도함수를 변환함수로 사용하여 히스토그램 등화하되, 상기 루미넌스신호의 평균레벨이 그 자신에게 맵핑되도록 상기 변환함수를 조정하여 변화된 루미넌스신호를 출력하는 단계;

   (c) 상기 시스템-정의된 칼라신호들을 상기 변화된 루미넌스신호와 동일한 비를 갖도록 변화시켜 보상된 시스템-정의된 칼라신호들을 출력하는 단계; 및

   (d) 상기 변화된 루미넌스신호와 상기 보상된 시스템-정의된 칼라신호들을 보상된 칼라신호들(R',G',B')로 변환하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 화질 개선 방법.
10. 제9항에 있어서, 상기 (a)단계에서는 입력되는 R,G,B신호를 Y,U,V신호로 변환함을 특징으로 하는 화질 개선 방법.
11. 제9항에 있어서, 상기 (a)단계에서는 입력되는 R,G,B신호를 Y,R-Y,B-Y신호로 변환함을 특징으로 하는 화질 개선 방법.
12. 제9항에 있어서, 상기 (a)단계에서는 입력되는 R,G,B신호를 Y,I,Q신호로 변환함을 특징으로 하는 화질 개선 방법.
13. 제9항에 있어서, 상기 보상된 칼라신호들은 입력되는 R,G,B 칼라신호가 갖는 동일한 방향으로 변화함을 특징으로 하는 화질 개선 방법.
14. 제9항에 있어서, 상기 변화된 루미넌스신호는 R,G,B 칼라신호 공간에서 변화된 루미넌스 평면을 형성하고, 상기 변화된 루미넌스 평면에서의 모든 칼라신호의 루미넌스값은 동일함을 특징으로 하는 화질 개선 방법.
15. 제14항에 있어서, 상기 보상된 칼라신호들은 R,G,B 칼라신호의 방향을 잇는 보상 라인과 상기 변화된 루미넌스 평면의 교점에 의해 얻어지는 것을 특징으로 하는 화질 개선 방법.
16. 제15항에 있어서, 상기 루미넌스신호와 상기 변화된 루미넌스신호의 비는 k로 주어질 때, 상기 보상 라인은 다음과 같이 주어짐을 특징으로 하는 화질 개선 방법.
17. 제15항에 있어서, 상기 루미넌스신호와 상기 변화된 루미넌스신호의 비는 k로 주어질 때 상기 보상 라인은 다음과 같이 주어짐을 특징으로 하는 화질 개선 방법.

    (여기서,이고,이고,이고,는 최대값이다)
18. 제9항에 있어서, 상기 (b)단계는

    (b1) 상기 루미넌스신호를 화면단위로 입력하여 누적밀도함수를 구하는 단계;

    (b2) 상기 루미넌스신호를 화면단위로 입력하여 평균레벨을 계산하는 단계; 및

    (b3) 구해진 누적밀도함수를 변환함수로 사용하여 상기 루미넌스신호의 그레이 레벨을 변환시키되, 상기 평균레벨이 그대로 평균레벨로 맵핑되도록 상기 변환함수를 조정하여 변화된 루미넌스신호를 출력하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 화질 개선 방법.
19. 제18항에 있어서, 상기 루미넌스신호를 화면단위로 지연해서 지연된 신호를 상기 (b3)단계로 출력하는 단계(b4)를 더 포함함을 특징으로 하는 화질 개선 방법.
20. 루미넌스신호에 근거해서 칼라신호들을 처리하여 화질을 개선하는 회로에 있어서:

    상기 칼라신호들로부터 루미넌스신호를 추출하는 추출수단;

    상기 추출된 루미넌스신호의 누적밀도함수를 변환함수로 사용하여 히스토그램 등화하되, 상기 추출된 루미넌스신호의 평균레벨이 그 자신에게 맵핑되도록 상기 변환함수를 조정하여 변화된 루미넌스신호를 출력하는 평균 매칭 히스토그램 등화수단; 및

    상기 칼라신호들을 상기 변화된 루미넌스신호와 동일한 비를 갖도록 변화시켜 보상된 칼라신호들을 출력하는 칼라 보상수단을 포함함을 특징으로 하는 화질 개선 회로.
21. 제20항에 있어서, 상기 칼라 보상수단은

    상기 추출된 루미넌스신호와 상기 변화된 루미넌스신호간의 비를 연산하는 연산기; 및

    각 칼라신호와 상기 연산기로부터 출력되는 비를 승산해서 보상된 칼라신호들을 출력하는 복수개의 승산기를 포함함을 특징으로 하는 화질 개선 회로.
22. 제20항에 있어서, 상기 칼라 보상수단은

    상기 추출된 루미넌스신호와 상기 변화된 루미넌스신호간의 비를 연산하는 연산기; 및

    상기 연산기로부터 출력되는 비와 소정의 파라미터()를 입력해서 소정의 보상 라인에 의해 각 칼라신호의 값을 변화시켜 보상된 칼라신호들을 출력하는 복수개의 조정기를 포함함을 특징으로 하는 화질 개선 회로.
23. 제22항에 있어서, 상기 추출된 루미넌스신호와 상기 변화된 루미넌스신호의 비는 k로 주어질 때, 상기 보상 라인은 다음과 같이 주어짐을 특징으로 하는 화질 개선 회로.
24. 제22항에 있어서, 상기 추출된 루미넌스신호와 상기 변화된 루미넌스신호의 비는 k로 주어질 때 상기 보상 라인은 다음과 같이 주어짐을 특징으로 하는 화질 개선 회로.

    (여기서,이고,이고,이고,는 최대값이다)
25. 제24항에 있어서, 상기 평균 매칭 히스토그램 등화수단은

    상기 추출된 루미넌스신호를 화면단위로 입력하여 평균레벨을 계산하는 제1 계산수단;

    상기 추출된 루미넌스신호를 화면단위의 그레이 레벨 분포도를 근거로하여 누적밀도함수를 계산하는 제2 계산수단; 및

    상기 추출된 루미넌스신호에 대응한 누적밀도함수값과 상기 평균레벨에 대한 누적밀도함수값에 따라 상기 추출된 루미넌스신호의 그레이 레벨을 변환시키되, 상기 평균레벨은 그대로 평균레벨로 맵핑하여 변화된 루미넌스신호를 출력하는 출력수단을 포함함을 특징으로 하는 화질 개선 회로.
26. 제25항에 있어서, 상기 제2 계산수단은

    상기 추출된 루미넌스신호를 화면단위로 입력하여 그레이 레벨 분포도를 구하는 프레임 히스토그램 계산기; 및

    구해진 그레이 레벨 분포도를 근거로하여 누적 밀도 함수를 계산하는 누적밀도함수 계산기를 포함함을 특징으로 화질 개선 회로.
27. 제26항에 있어서, 상기 화면단위는 프레임단위임을 특징으로 하는 화질 개선 회로.
28. 제25항에 있어서, 상기 제2 계산수단에서 계산된 상기 누적밀도함수를 화면단위로 갱신하고, 갱신되는 동안 미리 저장된 상기 루미넌스신호에 대응한 누적밀도함수값과 상기 평균레벨에 대한 누적밀도함수값을 상기 출력수단에 공급하는 버퍼를 더 포함함을 특징으로 하는 화질 개선 회로.
29. 제28항에 있어서, 상기 제2 계산수단에서 계산된 누적밀도함수와 동일 프레임의 신호를 상기 출력수단에 입력시키기 위하여 상기 추출된 루미넌스신호를 화면단위로 지연하는 화면 메모리를 더 포함함을 특징으로 하는 화질 개선 회로.
30. 제28항에 있어서, 상기 출력수단은

    구해진 누적밀도함수를 변환함수로 사용하여 상기 변환함수를 조정하여 상기 제1 계산수단에서 계산된 평균레벨은 그대로 평균레벨로 맵핑하고, 평균레벨 이하의 상기 추출된 루미넌스신호는 이에 대응하는 누적밀도함수값과 상기 평균레벨에 대한 누적밀도함수값에 따라 제1 범위의 그레이 레벨로 맵핑하는 제1 맵퍼;

    상기 평균레벨보다 큰 상기 추출된 루미넌스신호는 이에 대응하는 누적밀도함수값과 상기 평균레벨에 대한 누적밀도함수값에 따라 제2 범위의 그레이 레벨로 맵핑하는 제2 맵퍼;

    상기 추출된 루미넌스신호와 상기 평균레벨을 비교해서 선택제어신호를 발생하는 비교기; 및

    상기 선택제어신호에 따라 상기 추출된 루미넌스신호가 상기 평균레벨 이하이면 제1 맵퍼를 선택하고, 그렇지 않으면 제2 맵퍼를 선택하는 선택기를 포함함을 특징으로 하는 화질 개선 회로.
31. 제29항에 있어서, 상기 출력수단은

    구해진 누적밀도함수를 변환함수로 사용하여 상기 변환함수를 조정하여 상기 제1 계산수단에서 계산된 평균레벨은 그대로 평균레벨로 맵핑하고, 상기 화면 메모리로부터 출력되는 평균레벨 이하인 루미넌스신호는 이에 대응하는 누적밀도함수값과 상기 평균레벨에 대한 누적밀도함수값에 따라 제1 범위의 그레이 레벨로 맵핑하는 제1 맵퍼;

    상기 화면 메모리로부터 출력되는 평균레벨보다 큰 루미넌스신호는 이에 대응하는 누적밀도함수값과 상기 평균레벨에 대한 누적밀도함수값에 따라 제2 범위의 그레이 레벨로 맵핑하는 제2 맵퍼;

    상기 화면 메모리로부터 출력되는 루미넌스신호와 상기 평균레벨을 비교해서 선택제어신호를 발생하는 비교기; 및

    상기 선택제어신호에 따라 상기 화면 메모리로부터 출력되는 루미넌스신호가 상기 평균레벨 이하이면 제1 맵퍼를 선택하고, 그렇지 않으면 제2 맵퍼를 선택하는 선택기를 포함함을 특징으로 하는 화질 개선 회로.
32. 루미넌스신호에 근거해서 칼라신호들을 처리하여 화질을 개선하는 회로에 있어서:

    입력되는 칼라신호들(R,G,B)을 루미넌스신호와 시스템-정의된 칼라신호들로 변환하는 제1 변환수단;

    상기 루미넌스신호의 누적밀도함수를 변환함수로 사용하여 히스토그램 등화하되, 상기 루미넌스신호의 평균레벨이 그 자신에게 맵핑되도록 상기 변환함수를 조정하여 변화된 루미넌스신호를 출력하는 평균 매칭 히스토그램 등화수단;

    상기 시스템-정의된 칼라신호들을 상기 변화된 루미넌스신호와 동일한 비를 갖도록 변화시켜 보상된 시스템-정의된 칼라신호들을 출력하는 칼라 보상수단; 및

    상기 변화된 루미넌스신호와 상기 보상된 시스템-정의된 칼라신호들을 보상된 칼라신호들(R',G',B')로 변환하는 제2 변환수단을 포함함을 특징으로 하는 화질 개선 회로.
33. 제32항에 있어서, 상기 제1 변환수단은 입력되는 R,G,B신호를 Y,U,V신호로 변환함을 특징으로 하는 화질 개선 회로.
34. 제32항에 있어서, 상기 제1 변환수단은 입력되는 R,G,B신호를 Y,R-Y,B-Y신호로 변환함을 특징으로 하는 화질 개선 회로.
35. 제32항에 있어서, 상기 제1 변환수단은 입력되는 R,G,B신호를 Y,I,Q신호로 변환함을 특징으로 하는 화질 개선 회로.
36. 제32항에 있어서, 상기 칼라 보상수단은

    상기 루미넌스신호와 상기 변화된 루미넌스신호간의 비를 연산하는 연산기; 및

    각 시스템-정의된 칼라신호와 상기 연산기로부터 출력되는 비를 승산해서 보상된 시스템-정의된 칼라신호들을 출력하는 복수개의 승산기를 포함함을 특징으로 하는 화질 개선 회로.
37. 제32항에 있어서, 상기 칼라 보상수단은

    상기 루미넌스신호와 상기 변화된 루미넌스신호간의 비를 연산하는 연산기; 및

    상기 연산기로부터 출력되는 비와 소정의 파라미터()를 입력해서 소정의 보상 라인에 의해 각 시스템-정의된 칼라신호의 값을 변화시켜 보상된 시스템-정의된 칼라신호들을 출력하는 복수개의 조정기를 포함함을 특징으로 하는 화질 개선 회로.
38. 제37항에 있어서, 상기 루미넌스신호와 상기 변화된 루미넌스신호의 비는 k로 주어질 때, 상기 보상 라인은 다음과 같이 주어짐을 특징으로 하는 화질 개선 회로.
39. 제37항에 있어서, 상기 루미넌스신호와 상기 변화된 루미넌스신호의 비는 k로 주어질 때 상기 보상 라인은 다음과 같이 주어짐을 특징으로 하는 화질 개선 회로.

    (여기서,이고,이고,이고,는 최대값이다)
40. 제32항에 있어서, 상기 평균 매칭 히스토그램 등화수단은

    상기 루미넌스신호를 화면단위로 입력하여 평균레벨을 계산하는 제1 계산수단;

    상기 루미넌스신호를 화면단위의 그레이 레벨 분포도를 근거로하여 누적밀도함수를 계산하는 제2 계산수단; 및

    상기 루미넌스신호에 대응한 누적밀도함수값과 상기 평균레벨에 대한 누적밀도함수값에 따라 상기 루미넌스신호의 그레이 레벨을 변환시키되, 상기 평균레벨이 그대로 평균레벨로 맵핑하여 변화된 루미넌스신호를 출력하는 출력수단을 포함함을 특징으로 하는 화질 개선 회로.
41. 제40항에 있어서, 상기 제2 계산수단은

    상기 루미넌스신호를 화면단위로 입력하여 그레이 레벨 분포도를 구하는 프레임 히스토그램 계산기; 및

    구해진 그레이 레벨 분포도를 근거로하여 누적 밀도 함수를 계산하는 누적밀도함수 계산기를 포함함을 특징으로 화질 개선 회로.
42. 제40항에 있어서, 상기 화면단위는 프레임단위임을 특징으로 하는 화질 개선 회로.
43. 제40항에 있어서, 상기 제2 계산수단에서 계산된 상기 누적밀도함수를 화면단위로 갱신하고, 갱신되는 동안 미리 저장된 상기 루미넌스신호에 대응한 누적밀도함수값과 상기 평균레벨에 대한 누적밀도함수값을 상기 출력수단에 공급하는 버퍼를 더 포함함을 특징으로 하는 화질 개선 회로.
44. 제40항에 있어서, 상기 제2 계산수단에서 계산된 누적밀도함수와 동일프레임의 신호를 상기 출력수단에 입력시키기 위하여 상기 루미넌스신호를 화면단위로 지연하는 화면 메모리를 더 포함함을 특징으로 하는 화질 개선 회로.
45. 제43항에 있어서, 상기 출력수단은

    구해진 누적밀도함수를 변환함수로 사용하여 상기 변환함수를 조정하여 상기 제1 계산수단에서 계산된 평균레벨은 그대로 평균레벨로 맵핑하고, 평균레벨 이하의 상기 루미넌스신호는 이에 대응하는 누적밀도함수값과 상기 평균레벨에 대한 누적밀도함수값에 따라 제1 범위의 그레이 레벨로 맵핑하는 제1 맵퍼;

    상기 평균레벨보다 큰 상기 루미넌스신호는 이에 대응하는 누적밀도함수값과 상기 평균레벨에 대한 누적밀도함수값에 따라 제2 범위의 그레이 레벨로 맵핑하는 제2 맵퍼;

    상기 루미넌스신호와 상기 평균레벨을 비교해서 선택제어신호를 발생하는 비교기; 및

    상기 선택제어신호에 따라 상기 루미넌스신호가 상기 평균레벨 이하이면 제1 맵퍼를 선택하고, 그렇지 않으면 제2 맵퍼를 선택하는 선택기를 포함함을 특징으로 하는 화질 개선 회로.
46. 제44항에 있어서, 상기 출력수단은

    구해진 누적밀도함수를 변환함수로 사용하여 상기 변환함수를 조정하여 상기 제1 계산수단에서 계산된 평균레벨은 그대로 평균레벨로 맵핑하고, 상기 화면 메모리로부터 출력되는 평균레벨 이하인 루미넌스신호는 이에 대응하는 누적밀도함수값과 상기 평균레벨에 대한 누적밀도함수값에 따라 제1 범위의 그레이 레벨로 맵핑하는 제1 맵퍼;

    상기 화면 메모리로부터 출력되는 평균레벨보다 큰 루미넌스신호는 이에 대응하는 누적밀도함수값과 상기 평균레벨에 대한 누적밀도함수값에 따라 제2 범위의 그레이 레벨로 맵핑하는 제2 맵퍼;

    상기 화면 메모리로부터 출력되는 루미넌스신호와 상기 평균레벨을 비교해서 선택제어신호를 발생하는 비교기; 및

    상기 선택제어신호에 따라 상기 화면 메모리로부터 출력되는 루미넌스신호가 상기 평균레벨 이하이면 제1 맵퍼를 선택하고, 그렇지 않으면 제2 맵퍼를 선택하는 선택기를 포함함을 특징으로 하는 화질 개선 회로.