KR100213109B1 - Circuit for improving picture quality by using noise reduction and histogram equalization and method thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명의 회로는 입력되는 영상신호에 존재하는 임펄스성분의 잡음을 검출해서 검출된 임펄스 잡음을 트리핑해서 잡음 제거된 신호를 출력하는 잡음 감소부와 잡음 제거된 신호를 입력하여 화면단위의 그레이 레벨 분포를 근거로 한 누적분포함수값을 계산해서 잡음 제거된 신호를 누적분포함수값에 따라 새로운 그레이 레벨로 맵핑하여 등화된 신호를 출력하는 히스토그램 등화부를 포함하여 입력신호를 먼저 잡음을 제거하고, 잡음 제거된 신호를 히스토그램 등화함으로써 콘트라스트를 개선함과 동시에 잡음이 증폭되는 것울 억제시켜 화질을 개신할 수 있다.The circuit of the present invention detects a noise of an impulse component existing in an input video signal, and a noise reduction unit that outputs a noise-removed signal by tripping the detected impulse noise and a noise-removed signal, And a histogram equalizer for mapping the noise-free signal to a new gray level according to a cumulative distribution function value to output an equalized signal. The input signal is firstly removed, By histogram equalization of the signal, the contrast can be improved, and at the same time, the noise can be suppressed from being amplified and the image quality can be improved.

Description

잡음 감소와 히스토그램 등화를 이용한 화질 개선회로 및 그 방법Image Quality Improvement Conference using Noise Reduction and Histogram Equalization

제1도는 본 발명에 의한 화질 개선회로의 불럭도이다.FIG. 1 is a block diagram of an image quality improvement circuit according to the present invention.

제2도는 제1도에 도시된 화질 개선회로의 상세 블럭도이다.FIG. 2 is a detailed block diagram of the picture quality improvement circuit shown in FIG.

본 발명은 잡음 감소와 히스토그램 등화를 이용한 화질 개선회로 및 그 방법에 관한 것으로, 특히 입력되는 영상을 먼지 잡음을 제거한 후 잡음이 제거된 영상을 히스트그램 등화해서 화질을 개선하는 회로 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a picture quality improvement circuit using noise reduction and histogram equalization, and more particularly to a circuit and method for improving image quality by histogram equalizing an image obtained by removing noise from an input image after noise is removed .

TV 수상기등의 영상 표시장치가 내형화됨에 따라 고화질의 욕구가 증대되고, 이를 충족시키기 위하여 TV신호, VCR신호와 같은 동영상 처리분야에서는 화질 개선기법들이 사용되기 시작하였는 데 입력 영상의 레벨을 공간 영역상에서의 그레이 레벨로 맵핑하는 것을 기본으로 하는 히스토그램 등화 기법이 대두되였다.In order to meet the demand for high quality image display devices such as TV sets and the like, image quality improvement techniques have been used in video processing fields such as TV signals and VCR signals, A histogram equalization technique based on mapping to a gray level on an image plane has emerged.

그레이레벨(gray level)의 히스토그램은 영상(image)의 외양(appearance)의 전체적인 묘사를 제공한다. 주어진 영상에 대해 적절히 조절된 그레이 레벨은 외양 또는 영상의 콘트라스트를 개선시킨다.The histogram of the gray level provides an overall depiction of the appearance of the image. A properly adjusted gray level for a given image improves the appearance or contrast of the image.

콘트라스트 개선을 위한 많은 방법중에 영상의 샘플분포에 따라 주어진 영상의 콘트라스트를 개선하는 방법인 히스토그램 등화가 가장 널리 알려져 였으며, 이는 아래 문현 [1], [2]에 개시되어 있다: [1] J. S. Lim Two-Dimensional Signal and Image Processing, Prentice Hal1, Englewood Cliffs, New Jersey, 1990, [2] R.C.Gonzalez and P.Wints, Digital lmage Processing, Addison-Wesley, Reading, Nassachusetts, 1977.Among many methods for improving the contrast, histogram equalization, which is a method of improving the contrast of a given image according to the distribution of images in the image, is most widely known, which is disclosed in the following paragraphs [1] and [2]: [1] JS Lim [2] RCGonzalez and P. Wints, Digital Imaging Processing, Addison-Wesley, Reading, Nassachusetts, 1977. [2] Two-Dimensional Signal and Image Processing, Prentice Hall, Englewood Cliffs,

또한, 메디컬 영상 처리와 레이다 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.3O4-312, 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, vo1.2321,1994.Also useful applications of the histogram equalization method including medical image processing and radar image processing are disclosed in the following documents [3], [4]: [3] J. Zimmerman, S. Pizer, E. Staab, E. Perry, W. McCartney. and B.Brenton, 'Adaptive histogram equalization for contrast enhancement,' 'IEEE Trans. Medical Imaging, pp.3O4-312, Dec.1988, [4] Y. Li, W. Wang, and DYYu , Application of adaptive histogram equalization to x-ray chest image, '' Proc. of the SPIE, pp. 513-514, vol.1.2321, 1994.

일반적으로, 히스토그램 등화는 동적 범위(dynamic range)를 늘이는(stretching) 효과를 갖기 때문에 히스토그램 등화는 결과 영상의 그레이 분포를 평평(flat)하게 하고, 그 결과로서 영상의 콘트라스트를 개선한다.In general, histogram equalization has the effect of stretching the dynamic range, so that histogram equalization flattenes the gray distribution of the resulting image and consequently improves the contrast of the image.

널리 알려진 히스토그램 등화의 이러한 특성때문에 실제적인 경우에서는 결점이 될 수도 있다. 즉, 동적 범위를 늘여시 콘트라스트를 개선하는 특성 때문에 영상신호에 포함된 잡음(임필스 잡음)이 히스토그램 등화되면 잡음성분도 개선되어 잡음이 증폭되므로 특히 일정한 레벨을 갖는 영역에서는 화질을 열화시키는 요인이 되는 문제점이 있었다.This characteristic of the well-known histogram equalization may be a drawback in practical cases. That is, due to the characteristic of improving the contrast at the time of increasing the dynamic range, when the noise (impulsive noise) included in the video signal is equalized to the histogram, the noise component is also improved and the noise is amplified. There was a problem.

따라서, 본 발명의 목적은 입력되는 영상신호에 포함된 잡음을 제거한 후 잡음이 제거된 신호를 히스토그램 등화하여 등화된 신호를 출력하는 화질 개선회로를 제공하는 데 있다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide an image quality improvement circuit that removes noise included in an input video signal and then histograms the signal from which noise has been removed to output an equalized signal.

본 발명의 다른 목적은 입력되는 영상신호에 포함된 잡음을 제거한 후 잡음이 제거된 신호를 히스토그램 등화하는 화질 개선방법을 제공하는 데 있다.It is another object of the present invention to provide a picture quality improvement method for eliminating noise included in an input video signal and then histogram equalizing the noise-free signal.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 화질 개선회로는 소정수의 레벨로 표현되는 영상신호에 대해 그레이 레벨을 조절하여 콘트라스트를 개선하는 히스토그램 등화를 이용하여 화질 개선회로에 었어서: 입력되는 영상신호에 존재하는 임펄스성분의 잡음을 검출해서 검출된 임펄스 잡음을 트리밍해서 잡음 제거된 신호를 출력하는 잡음 감소수단 : 및 상기 잡음 제거된 신호를 입력하여 화면단위의 그레이 래벨 분포를 근거로 한 누적분포함수값을 계산해서 상기 잡음 제거된 신호를 상기 누적분포함수값에 따라 새로운 그레이 레벨로 맴핑하여 등화된 신호를 출력하는 히스토그램 등화수단을 포함함을 특징으로 하고 있다.In order to achieve the above object, an image quality improvement circuit according to the present invention includes a histogram equalizing circuit for adjusting a gray level of a video signal expressed by a predetermined number of levels to improve contrast, A noise reduction means for detecting a noise of an impulse component existing in a video signal and trimming the detected impulse noise to output a noise-free signal; and a noise reduction means for inputting the noise-removed signal and accumulating And histogram equalizing means for calculating a distribution function value and outputting the equalized signal by mapping the noise canceled signal to a new gray level according to the cumulative distribution function value.

상기의 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 화질 개선방법은 소정수의 레벨로 표현되는 영상신호에 대해 그레이 레벨을 조절하여 콘트라스트를 개선하는 히스토그램 등화를 이용하여 화질을 개선하는 방법에 었어서 : (a) 입력되는 영상신호에 존재하는 임펄스성분의 잡음을 검출해서 검출된 임펄스 잡음을 트리밍해서 잡음 제거된 신호를 출력하는 단게; 및 (b) 상기 잡음 제거된 신호를 입력하여 화면단위의 그레이 레벨 분포를 근거로 한 누적분포함수값을 계산해서 상기 잡음 제거된 신호를 상기 누적분포함수값에 따라 새로운 그레이 레벨로 맵핑하여 등화된 신호를 출력하는 단계를 포함함을 특징으로 하고 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for improving image quality using histogram equalization for improving contrast by adjusting a gray level of a video signal expressed by a predetermined number of levels : (a) detecting noise of an impulse component existing in an input video signal, trimming the detected impulse noise, and outputting a noise-canceled signal; And (b) receiving the noise-free signal, calculating an accumulated distribution function value based on a gray-level distribution in units of an image, mapping the noise-removed signal to a new gray level according to the cumulative distribution function value, And outputting a signal.

이하, 첨부된 도면울 참조하여 잡음 감소와 히스토그램 등화를 이용한 화질 개선회로 및 그 방법에 대하여 바람직한 실시예를 설명하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of a picture quality improvement circuit using noise reduction and histogram equalization and a method thereof will be described with reference to the accompanying drawings.

제1도는 본 발명에 의한 화질 개선회로의 블럭도이다.FIG. 1 is a block diagram of an image quality improvement circuit according to the present invention.

본 발명의 회로는 입력되는 영상신호에 포함된 임펄스 잡음을 검출 해서 검출된 임필스 잡음을 트림(trim)하는 잡음 감소부(1OO)와, 잡음이 제거된 신호를 히스토그램 등화하는 히스토그램 등화부(200)로 되어 었다.The circuit of the present invention includes a noise reduction unit 100 for detecting impulse noise included in an input video signal and trimming the detected impulse noise and a histogram equalizer 200 for histogram equalizing the noise- ).

제2도는 제1도에 도시된 화질 개선회로의 상세 블럭도로서, 제1도에 도시된 회로의 동작을 제2도와 결부시켜 설명하기로 한다.FIG. 2 is a detailed block diagram of the picture quality improvement circuit shown in FIG. 1, in which the operation of the circuit shown in FIG.

제2도에 있어서, 잡음 감소부(100)의 윈도우 발생기(102)는 복수개 (여기서는 2개)의 윈도우(WL, WM)의 샘플과 입력샘플(Y[i][j])을 출력한다. 여기서, 제1 윈도우(WL)의 크기는 5×5를 예로 하고, 제2 윈도우(WM)의 크기는 3×3를 예로 한다.2, the window generator 102 of the noise reduction unit 100 outputs a plurality of samples (here, two samples) of windows W L and W M and an input sample Y [i] [j] do. Here, the size of the first window W L is 5 × 5, and the size of the second window W M is 3 × 3.

또한, 윈도우 발생기(102)가 반복/비반복 잡음 감소 모드제어신호 (S)에 따라 반복 잡음 감소모드시에는 선택기(l16)로부터 피드백되는 잡음 제거된 신호(YN[i][j])를 입력샘플로 대체한다.Further, the window generator 102 outputs the noise canceled signal Y N [i] [j] fed back from the selector 116 in the repeated noise reduction mode according to the repetitive / non-repetitive noise reduction mode control signal S Replace with input samples.

제1 평균 및 편차 계산기(104)는 윈도우 발생기(102)에서 발생되는 재1 윈도우(恥)의 각 샘플을 입력하여, 식(1)에 의해 제l 윈도우(WL)의 평균샘플값(AL)을 구하고, 식(2)에 의해 제1 윈도우(WL)의 샘플들의 절대편차의 평균(DL)을 계산한다.The first mean and variance calculator 104 receives each sample of the re-one window shame generated by the window generator 102 and calculates an average sample value A (W L ) of the first window W L by equation (1) L ), and calculates an average (D L ) of absolute deviations of the samples of the first window (W L ) by the equation (2).

제1 이상치 검출기(106)에서는 입력샘플(Y[i][j])과 제1 윈도우(WL)의 평균샘플값(AL)과의 절대차가 소정 파라미터(k)가 곱해진 절대편차의 평균(kDL)보다 크면 즉,이면, 입력샘플(Y[i] [j] )에 임펄스성분이 포함되어 있는 것으로 판단해서 제1 이상치 검출신호를 출력한다.The first ideal value detector 106 compares the absolute difference between the input sample Y [i] [j] and the average sample value A L of the first window W L by the absolute value of the absolute deviation multiplied by the predetermined parameter k If it is greater than the average (kD L ) , It is determined that an impulse component is included in the input sample (Y [i] [j]) and a first abnormal value detection signal is output.

제2 평균 및 편차 계산기(108)는 윈도우 발생기(102)에서 발생하는 제2 윈도우(WM)의 각 샘플을 입력하여, 식 (3)에 의해 제2 윈도우(WM)의 평균샘플값(AM)을 구하고, 식(4)에 의해 제2 윈도우(WM)의 샘플들의 절대 편차의 평균(DM)을 계산한다.The second average and deviation calculator 108 receives each sample of the second window W M generated by the window generator 102 and calculates an average sample value of the second window W M A M ), and calculates an average (D M ) of absolute deviations of the samples of the second window (W M ) by the equation (4).

제2 이상치 검출기(110)에서는 입력샘플(Y[i][j])과 제2 윈도우(WM)의 평균샘플값(AM)과의 절대차가 소정 파라미터(k)가 곱해진 절대편차의 평균(kDM)보다 크면 즉,이면, 입력샘플(Y[i][j]) 에 임펄스성분이 포함되어 었는 것으로 판단해서 제2 이상치 검출신호를 출력한다.In the second outlier detector 110, the absolute difference between the input sample (Y [i] [j]) and the average sample value (A M ) of the second window (W M) If it is greater than the average (kD M ) , It is determined that the impulse component is included in the input sample (Y [i] [j]) and the second outlier detection signal is output.

선택제어신호 발생기(112)에서는 제1 및 제2 이상치 검출기 (106,110)에서 발생된 제1 및 제2이상치 검출신호가 모두 발생되면 트리 미드 평균 필터(114)의 출력을 선택하고, 그렇지 않으면 윈도우 발생기(102)로부터 출력되는 입력샘플(Y[i][j])을 그대로 바이패스시키는 선택 제어신호를 발생한다.The selection control signal generator 112 selects the output of the tri-averaging filter 114 when all of the first and second outlier detection signals generated by the first and second outliers 106 and 110 are generated, (Y [i] [j]) output from the adder 102 as it is.

한편, 트리미드 평균 필터(114)에서는 윈도우 발생기(102)에서 발생하는 제2 윈도우(WM)의 샘플을 식 (5)에 의해 트리밍시킨다. 본 발명의 실시예에서는 제2 윈도우(WM)를 트리밍 윈도우(TM)로 사용하고 었으나 트리밍 윈도우의 크기는 가변될 수 있다.On the other hand, in the trimming mean filter 114, the sample of the second window W M generated in the window generator 102 is trimmed by the equation (5). In the embodiment of the present invention, the second window W M is used as the trimming window T M , but the size of the trimming window can be varied.

여기서, here,

이고,이면이제2윈도우(Wm)에서 이상치임을 나타낸다.ego, If It now indicates an outlier in two windows (W m ).

또한, Also,

이고, 이는 트리핑되지 않은 생플의 수를 나타낸다., Which represents the number of untreated samples.

트링밍의 정도는 파라미터 k에 의해 제어된다. 예를 들어, k = ∞ 이면 트리미드된 샘플은 하나도 없고, k = 0 이면 윈도우에서 모든 샘플은 트리미드된다. 따라서, 채널상황에 의존하는 이 파라미터를 적절히 선택해서 다양한 잡음 제거 특성을 얻을 수 있다.The degree of trimming is controlled by the parameter k. For example, if k = ∞, there is no trimming sample, and if k = 0, all samples in the window are trimmed. Therefore, various noise cancellation characteristics can be obtained by appropriately selecting this parameter depending on the channel condition.

선택기(116)에서는 선택제어신호 발생기(112)에서 발생하는 선택제어신호에 따라 즉, 제1 및 제2 이상치검출기(106,110)에서 모두 이상치가 검출될 때만 트리미드 평균 필터(114)의 출력(ytr[i][j])을 선택하고, 그렇지 않으면 윈도우 발생기(102)에서 출력되는 입력샘플(Y[i][j])을 그대로 바이패스시켜 잡음 제거된 신호신호(YN[i][j])를 출력한다.The selector 116 selects the output y of the trimmed mean filter 114 only when an abnormal value is detected in both the first and second ideal value detectors 106 and 110 according to the selection control signal generated by the selection control signal generator 112 select tr [i] [j]) and if not, to as by-pass the input samples (Y [i] [j]) that is output from the window generator 102, the signal signal (Y N [i] removing noise [ j].

부가적으로, 인트라-필드 모드에서 인터레이싱한 영상신호를 사용하는 경우에는 수평 필터(118), 절대치회로(120), 비교기(122)가 더 구성될 수 있다.In addition, when the video signal interlaced in the intra-field mode is used, the horizontal filter 118, the absolute value circuit 120, and the comparator 122 may be further configured.

수평필터(118)는 윈도우 발생기(112)에서 발생하는 제1 윈도우(WL)의 중심 행 벡터와 소정의 가중벡터를 연산해서 수평량(H)을 계산한다.The horizontal filter 118 calculates the horizontal volume H by calculating a center vector of the first window W L generated by the window generator 112 and a predetermined weight vector.

ABS로 표기된 절대치회로(120)는 수평필터(118)에서 계산된 수평량(H)의 절대치를 계산한다.The absolute value circuit 120 indicated by ABS calculates the absolute value of the horizontal amount H calculated by the horizontal filter 118.

비교기(122)는 절대치회로(120)로부터 출력되는 수평량(H)과 소정의 상수(T)를 비교해서 수평량(H)이 상수(T)보다 크면 비교제어신호를 발생한다.The comparator 122 compares the water level H output from the absolute value circuit 120 with a predetermined constant T and generates a comparison control signal when the water level H is larger than a constant T. [

선택기(116)는 선택제어신호 발생기(112)에서 발생하는 선택제어신호와 비교기(122)에서 발생하는 비교제어신호에 따라 트리미드 평균 필터(114)에서 트리미드된 출력(ytr[i][j]) 또는 입력샘플(Y[i][j])을 선택한다. 즉, 선택기(116)에서는 제1 및 제2이상치 검출기(106,110)에서 모두 이상치가 검출된 경우를 나타내는 선택제어신호와 수평필터(118)에서 계산된 수평량(H)이 소정 상수(T)보다 큰 경우를 나타내는 비교제어신호가 입력될 때만 트리미드된 출력(ytr[i][j])을 선택하고, 그렇지 않으면 입력샘플(Y[i][j])을 선택해서 잡음 제거된 신호(YN[i][j])로서 출력한다.The selector 116 selects the trimmed output ytr [i] from the trimming mean filter 114 according to the selection control signal generated by the selection control signal generator 112 and the comparison control signal generated by the comparator 122, j] or an input sample Y [i] [j]. That is, in the selector 116, the selection control signal indicating the case where an abnormal value is detected in both the first and second abnormal value detectors 106 and 110 and the horizontal control signal H calculated in the horizontal filter 118 are smaller than the predetermined constant T the only when the comparison control signal representing a larger when the input select tree mid-output (y tr [i] [j ]) and if not, select the input samples (Y [i] [j] ) to the noise cancellation signal ( Y N [i] [j]).

한편, 히스토그램 등화부(200)의 구성은 예를 들어 전형적인 히스토그램 등화기법으로 구현한 것이다. 그러나, 본 발명은 히스트그램 등화부(200)가 히스토그램을 이용하여 콘트라스트를 개선할 수 있는 구성이면 모두 적용 가능하므로 이에 국한 되는 것은 아니다.On the other hand, the configuration of the histogram equalizer 200 is implemented by, for example, a typical histogram equalization technique. However, the present invention can be applied to any configuration as long as the histogram equalizer 200 can improve the contrast by using the histogram.

히스토그램 등화부(200)의 프레임 히스토그램 계산기(202)는 잡음감소부(100)로부터 출력되는 잡음 제거된 신호(YN[i][j]=Xk)를 화면단위로 입력하여 그레이 레벨 분포를 계산하고, 게산된 그레이 레벨 분포를 근거로하여 식(8)으로 표현되는 확률밀도함수(p(Xk))를 계산한다. 화면 단위는 필드도 될 수 었으나 여기서는 프레임으로 한다.The frame histogram calculator 202 of the histogram equalizer 200 inputs the noise canceled signal Y N [i] [j] = X k ) output from the noise reduction unit 100 on a screen basis to obtain a gray level distribution And calculates a probability density function p (X k ) expressed by equation (8) based on the gray level distribution obtained. The screen unit could be a field, but here it is a frame.

여기서, nk는 영상 {X}에서 그레이 레벨(Xk)이 나타나는 횟수를 나타내고, n은 영상 {X}에서 전체 샘플수를 나타낸다.Here, n k represents the number of times the gray level (X k ) appears in the image {X}, and n represents the total number of samples in the image {X}.

CDF 계산기(204)는 프레임 히스토그램 게산기(202)로부터 출력되는 확률밀도함수(p(Xk) )를 입력하여 식(9)을 이용하여 누적분포함수(c(Xk))를 계산한다.The CDF calculator 204 receives the probability density function p (X k ) output from the frame histogram calculator 202 and calculates the cumulative distribution function c (X k ) using equation (9).

CDF 메모리(206)에서는 CDF 계산기(204)에서 계산된 누적분포함수값(c(Xk))을 동기 신호(SYNC)에 따라 프레임 단위로 갱신하고, 갱신되는 동안 저장된 한 프레임전의 누적분포함수값(c(Xk))을 맵퍼(208)에 공급한다. 여기서, 동기신호는 화면단위가 필드이면 필드 동기신호가 되고 , 프레임이면 프레임 동기신호가 되 며 , CDF 메모리(206)는 버퍼로서 사용된다.The CDF memory 206 updates the cumulative distribution function value c (X k ) calculated by the CDF calculator 204 on a frame-by-frame basis in accordance with the synchronization signal SYNC, (c (X k )) to the mapper 208. Here, the sync signal is a field sync signal if the picture unit is a field, the frame sync signal is a frame, and the CDF memory 206 is used as a buffer.

맵퍼(208)에서는 잡음 감소부(100)로부터 출력되는 잡음 감소된 입력신호(Xk)에 대응하는 누적분포함수값(c(Xk) )을 CDF 메모리(206)로부터 독출하여 잡음 제거된 입력 영상{Xk}에 대하여 0에서 XL-1까지의 그레이레벨로 맴핑한다.Mapper 208, the cumulative distribution function value (c (X k)) to input the read and noise removal from the CDF memory 206 corresponding to the noise reduction of the input signal (X k) output from the noise reduction unit 100 And maps to the gray level from 0 to X L-1 for the image {X k }.

CDF 계산기(204)로부터 출력되는 누적분포함수값과 동일프레임의 입력영상신호를 맴퍼(208)에 입력시키기 위하여 잡음 감소부(100)로부터 출력되는 잡음 제거된 신호(Xk)를 1프레임 지연하는 프레임메모리가 더 구성될 수 있다.The noise canceled signal X k output from the noise reduction unit 100 is delayed by one frame so as to input the input image signal of the same frame as the cumulative distribution function value output from the CDF calculator 204 to the retarder 208 A frame memory can be further configured.

본 발명은 영상신호의 화질 개선에 관런된 광범위한 분야에 응용될 수 었다. 즉, 방송기기, 레이다 신호처리시스템, 의용공학, 가전제품등에 응용될 수 있다.The present invention can be applied to a wide range of fields related to image quality improvement of a video signal. That is, it can be applied to broadcasting equipment, radar signal processing system, medical engineering, home appliances, and the like.

상술한 바와 같이, 본 발명은 입력신호를 먼저 잡음울 제거하고, 잡음이 제거된 신호를 히스토그램 등화함으로써 콘트라스트를 개선함과 동시에 잡음이 증폭되는 것을 억제시켜 화질을 개선시키는 효과가 있다.As described above, the present invention improves the contrast by suppressing the noise of the input signal first and histogram equalizing the noise-removed signal, and at the same time, suppressing amplification of noise and improving the image quality.

Claims (16)

소정수의 레벨로 표현되는 영상신호에 대해 그레이 레벨을 조절하여 콘트라스트를 개선하는 히스토그램 등화를 이용하여 화질 개선회로에 었어서; 입력되는 영상신호에 존재하는 임펄스성분의 잡음을 검출해서 검출된 임펄스 잡음을 트리밍해서 잡음 제거된 신호를 출력하는 잡음 감소수단; 및 상기 잡음 제거된 신호를 입력하여 화면단위의 그레이 레벨 분포를근거로 한 누적분포함수값을 계산해서 상기 잡음 제거된 신호를 상기 누적분포함수값에 따라 새로운 그레이 레벨로 맵핑하여 등화된 신호를 출력하는 히스토그램 등화수단을 포함함을 특징으로 하는 화절 개선회로.The image quality enhancement circuit using histogram equalization for adjusting the gray level of a video signal expressed by a predetermined number of levels to improve contrast; A noise reduction unit that detects noise of an impulse component existing in an input video signal and trims the detected impulse noise to output a noise-removed signal; And a noise reduction unit for calculating a cumulative distribution function value based on a gray level distribution of a picture unit by inputting the noise canceled signal and mapping the noise removed signal to a new gray level according to the cumulative distribution function value to output an equalized signal And a histogram equalizing means for performing histogram equalization. 제1항에 었어서, 상기 잡음 감소수단은 입력샘플을 포함하는 서로 다른 소정크기의 복수개의 윈도우를 발생 하는 윈도우 발생수단; 각 윈도우의 평균 샘플값과 샘플들의 절대편차의 평균을 검출해서 입력샘플이 이상치임을 검출하는 이상치 검출수단; 상기 이상치 검출수단에서 입력샘플이 이상치로 검출되면 선택제어 신호를 발생하는 선택제어신호 발생수단; 소정 크기의 트리밍 윈도우를 이용하여 트리미드된 신호를 출력하는 트리밍수단; 및 상기 선택제어신호에 따라 상기 입력샘플에 임펄스성분이 존재하면 상기 트리미드된 신호를 출력신호로서 출력하고, 그렇지 않으면 입력샘플을 그대로 출력신호로서 출력하는 선택수단을 포함함을 특징으로 화질개선회로.The apparatus of claim 1, wherein the noise reduction means comprises: window generating means for generating a plurality of windows of different predetermined sizes including input samples; An abnormal value detection means for detecting an average of absolute values of samples and an average value of samples of each window to detect that the input sample is abnormal; Selection control signal generating means for generating a selection control signal when the input sample is detected as an abnormal value by the abnormal value detecting means; Trimming means for outputting a trimming signal using a trimming window of a predetermined size; And selection means for outputting the trimmed signal as an output signal if an impulse component exists in the input sample according to the selection control signal and otherwise outputting an input sample as an output signal. . 제2항에 었어서, 상기 윈도우 발생수단은 반복/비반복 잡음 감소모드에 따라 반복 잡음 감소모드에서는 상기 출력신호를 피드백받아 입력샘플로 대체하는 것을 특징으로 하는 화질 개선회로.The picture quality improvement method according to claim 2, wherein the window generating means replaces the output signal with the input sample in the repeated noise reduction mode according to the repetitive / non-repetitive noise reduction mode. 제2항에 었어서, 상기 입력샘플을 포함하는 소정크기의 수평벡터와 소정의 가중벡터를 연산해서 수평량을 검출하는 수단; 및 검출된 수평량을 소정의 파라미터와 비교해서 비교제어신호를 발생하는 비교수단을 더 포함함을 특징으로 하는 화질 개선회로.2. The apparatus of claim 2, further comprising: means for computing a horizontal magnitude by computing a predetermined weight vector and a predetermined horizontal vector including the input sample; And comparison means for comparing the detected watermark with a predetermined parameter to generate a comparison control signal. 제4항에 었어서, 상기 선택수단은 상기 선택제어신호 및 상기비교제어신호에 따라 상기 입력샘플에 임펄스성분이 존재하고 검출된 수평량이 소정의 파라미터보다 크면, 상기 트리미드된 신호를 출력신호로서 출력하고, 그렇지 않으면 상기 입력샘플을 그대로 출력신호로서 출력함을 특징으로 하는 화질 개선회로.5. The apparatus of claim 4, wherein the selecting means selects the tripled signal as an output signal if an impulse component exists in the input sample according to the selection control signal and the comparison control signal and the detected horizontal amount is larger than a predetermined parameter. And if not, outputs the input sample as an output signal as it is. 제2항에 었어서, 상기 윈도우 발생수단은 입력샘플을 포함하는 서로 다른 크기의 제1윈도우와 제2윈도우를 발생함을 특징으로 하는 잡음감소 회로.3. The noise reduction circuit of claim 2, wherein the window generating means generates a first window and a second window of different sizes including an input sample. 제6항에 었어서, 상기 이상치 검출수단은 입력샘플과 제1 윈도우의 평균샘플값과의 절대차가, 소정의 파라미터가 곱해진 제1윈도우의 절대편차의 평균보다 크면 입력샘플에 임펄스성분이 포함되어 있는 것으로 판단해서 제1 이상치 검출신호를 출력하는 제1 이상치 검출기; 및 입력샘플과 제2 윈도우의 평균샘플값과의 절대차가 소정 파라미터가 곱해진 제2윈도우의 절대편차의 평균보다 크면 즉, 입력샘플에 임펄스성분이 포함되어 었는 것으로 판단해서 제2 이상치 검출신호를 출력하는 제2 이상치 검출기를 포함함을 특징으로 하는 화질 개선회로.The method of claim 6, wherein the outlier detection means comprises an impulse component in the input sample if the absolute difference between the input sample and the average sample value of the first window is greater than the average of the absolute deviation of the first window multiplied by the predetermined parameter And outputs a first ideal value detection signal; And determines that the impulse component is included in the input sample if the absolute difference between the input sample and the average sample value of the second window is larger than the average of absolute deviations of the second window multiplied by the predetermined parameter, And outputting the second ideal value detector. 제1항에 었어서, 상기 히스토그램 등화수단은 상기 잡음 제거된 신호를 입력하여 화면단위로 그레이 레벨 분포를 계산하여 확률밀도함수값을 출력하는 제1계산수단; 상기 확률밀도함수값을 근거로하여 누적분포함수를 계산하는 제2계산수단; 및 상기 잡음 게거된 신호를 계산된 누적분포함수값에 따라 그레이레벨로 맵핑하는 맵핑수단을 포함함을 특징으로 하는 화질 개선회로.The apparatus of claim 1, wherein the histogram equalization means comprises: first calculation means for inputting the noise-free signal, calculating a gray level distribution on a screen basis, and outputting a probability density function value; Second calculation means for calculating a cumulative distribution function based on the probability density function value; And mapping means for mapping the noise-accumulated signal to a gray level according to a calculated cumulative distribution function value. 제8항에 었어서, 상기 제2계산수단에서 계산된 누적분포함수값과 동일한 화면의 신호를 상기 맴핑수단에 입력하기 위하여 상기 잡음 제거된 신호를 한 화면동안 지연해서 상기 맵핑수단에 임력하는 화면 메모리를 더 포함함을 특징으로 하는 화질 개선회로.9. The apparatus according to claim 8, further comprising: a delay unit for delaying the noise canceled signal for one screen to input a signal of the same screen as the cumulative distribution function value calculated by the second calculation unit to the mapping unit, And further comprising a memory. 제8항에 있어서, 상기 제2계산수단에서 계산된 누적분포함수값을 화면단위로 갱신하고, 갱신되는 동안 저장된 한 화면전의 누적분포함수값을 상기 맵핑수단에 출력하는 버퍼를 더 포함함을 특징으로 하는 화질 게선회로.9. The image processing apparatus according to claim 8, further comprising a buffer for updating the cumulative distribution function value calculated by the second calculation means on a screen basis and outputting the accumulated cumulative distribution function value for one screen before the update to the mapping means, The image is displayed on the screen. 소정수의 레벨로 표현되는 영상신호에 대해 그레이 레벨을 조절하여 콘트라스트를 개선하는 히스토그램 등화를 이용하여 화질을 개선하는 방법에 었어서 : (a) 입력되는 영상신호에 존재하는 임펄스성분의 잡음을 검출해서 검출된 임펄스 잡음을 트리핑해서 잡음 제거된 신호를 출력하는 단계; 및 (b) 상기 잡음 제거된 신호를 입력하여 화면단위의 그레이 레벨분포를 근거로 한 누적분포함수값을 계산해서 상기 잡음 제거된 신호를 상기 누적분포함수값에 따라 새로운 그레이 레벨로 맵핑하여 등화된 신호를 출력하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 화질 개선방법.A method for enhancing picture quality using histogram equalization that adjusts a gray level of a video signal expressed by a predetermined number of levels to improve contrast, comprising: (a) detecting a noise of an impulse component existing in an input video signal; And outputting a noise canceled signal by tripping the detected impulse noise; And (b) receiving the noise-free signal, calculating an accumulated distribution function value based on a gray-level distribution in units of an image, mapping the noise-removed signal to a new gray level according to the cumulative distribution function value, And outputting a signal. 제11항에 었어서, 상기 (a)단계는 (al) 입력신호를 포함하는 서로 다른 크기의 복수개의 윈도우를 발생하는 단게; (a2) 각 윈도우에 대해 평균샘플값과 샘플들의 절대편차의 평균을 구하는 단계:(a3) 구해진 각 윈도우의 평균샘플값과 샘플들의 절대편차의 평균을 이용하여 입력신호에 임펄스성분이 존재하는지를 검출하는 단계; 및 (a4) 상기 입력신호에 임펄스성분이 존재하면 소정크기의 트리밍 윈도우내의 샘플들을 트리핑해서 출력하고, 그렇지 않으면 입력신호를 그대로 바이패스하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 화질 개선방법.12. The method of claim 11, wherein step (a) comprises: generating a plurality of windows of different sizes including an input signal; (a2) obtaining an average of absolute values of the samples and a mean value of the samples for each window; (a3) detecting whether or not an impulse component is present in the input signal by using an average of absolute values of the samples and the average values of the sampled windows; ; And (a4) if there is an impulse component in the input signal, outputting the samples in the trimming window having a predetermined size, and otherwise, bypassing the input signal as it is. 제12항에 있어서, 상기 (a3)단계에서는 적어도 둘 이상의 윈도우에서 입력신호에 임펄스성분이 존재한다고 판단될 때 입력신호에 임펄스성분이 존재하는 것으로 판단함을 특징으로 하는 화질 개선방법.13. The method of claim 12, wherein, in step (a3), when an impulse component is present in at least two windows, it is determined that an impulse component exists in the input signal. 제12항에 있어서, 상기 (a4)단계는 (a4-1) 상기 입력신호를 포함하는 소정 크기의 수평벡터와 소정의 가증벡터를 연산해서 수평량을 검출하는 단계; 및 (a4-2) 상기 입력신호에 임펄스성분이 존재하고 검출된 수평량이 소정의 파라미터보다 크면, 소정크기의 트리밍 윈도우내의 샘플들을 트리밍 해서 출력신호로 출력하고, 그렇지 않으면 입력신호를 그대로 바이패스하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 화질 개선방법.14. The method of claim 12, wherein the step (a4) comprises the steps of: (a4-1) calculating a horizontal vector having a predetermined size including the input signal and a predetermined vector to calculate a horizontal amount; And (a4-2) if an impulse component exists in the input signal and the detected horizontal amount is larger than the predetermined parameter, the trimming unit samples trimming in the trimming window of a predetermined size and outputs the trimming result as an output signal. Otherwise, the input signal is bypassed The method of claim 1, 제12항에 있어서, 상기(a4)단계는 (a4-11) 상기 입력샘플에 임펄스성분이 존재하면 상기 복수개의 윈도우증 하나의 윈도우내의 샘플들을 트리밍해서 트리미드된 신호를 출력신호로서 출력하고, 그렇지 않으면 입력샘플을 그대로 출력신호로서 출력하는 단계; 및 (a4-12) 상기 입력샘플을 상기 출력신호로서 대체한 후 다음 입력샘플로 이동한 후 상기 (a)단계로 피드백하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 화질 개선방법.The method of claim 12, wherein the step (a4) further comprises: (a4-11) trimming the samples in one window and outputting the trimmed signal as an output signal when an impulse component exists in the input sample, Otherwise outputting the input sample as it is as an output signal; And (a4-12) replacing the input sample with the output signal, moving to the next input sample, and feeding back to the step (a). 제11항에 있어서, 상기 (b)단계는 (bl) 상기 잡음 제거된 신호를 입력하여 화면단위로 그레이 레벨분포를 계산하여 확률밀도함수값을 출력하는 단계; (b2) 상기 확률밀도함수값을 근거로하여 누적분포함수값을 계산하는 단계; 및 (b3) 상기 잡음 제거된 신호를 계산된 누적분포함수값에 따라 그레이레벨로 맵핑하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 화질 개선방법.12. The method of claim 11, wherein the step (b) comprises: (bl) calculating a gray level distribution on a screen basis by inputting the noise canceled signal and outputting a probability density function value; (b2) calculating a cumulative distribution function value based on the probability density function value; And (b3) mapping the noise-free signal to a gray level according to the calculated cumulative distribution function value.
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