KR100237957B1 - Contrast improving using adaptive histogram equalization method - Google Patents
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Abstract
본 발명은 티브이의 입력신호에 따라 능동적으로 대비비를 서로 다르게 하여 어두운 배경화면에서의 대비와 밝은 배경화면에서의 대비를 향상시키도록한 적응 히스토그램 등화방식을 이용한 티브이화면 대비 향상회로에 관한 것으로, 종래에는 진폭만을 높여 화면대비를 향상시키기 때문에 휘도신호의 DC레벨의 변화에 따라 화면대비상태가 달라지게 된다.The present invention relates to a TV picture contrast enhancement circuit using an adaptive histogram equalization method for enhancing contrast in a dark background image and contrast in a bright background image by actively varying contrast ratios according to a TV input signal, Conventionally, only the amplitude is increased to improve the contrast of the screen, so that the screen contrast state changes according to the change of the DC level of the luminance signal.
즉, 밝은 배경에서의 화면대비는 작아지고, 어두운 배경에서의 화면대비는 상태적으로 커기게 되므로 상기 어두운 배경에서의 화면대비를 향상시키면 밝은 화면에서 포화가 되어 화질의 열화를 일으키고 밝은 배경에서는 포화되지 않게 대비비를 맞추므로서 어두운 배경에서의 화면 대비가 크게 나타나지 않게 되는 문제점이 있었다.That is, since the contrast of the screen in the light background is reduced and the contrast of the screen in the dark background is increased statically, if the contrast of the screen in the dark background is improved, the image is saturated in the bright screen and deteriorates in image quality. There is a problem in that the contrast of the screen on the dark background does not appear to be large.
본 발명은 이와같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 능동적으로 입력되는 신호에 따라 화면 대비비를 히스토그램을 이용하여 서로 다르게 함으로써 어두운 배경화면에서의 화면대비와 밝은 배경화면에서의 화면대비를 서로 향상시켜 선명한 영상을 시청할수 있도록 한 것으로서 휘도 및 색신호를 분리하여 출력하는 VCR 등에 적용한다.SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the problems of the related art, according to the present invention, the screen contrast ratio is varied according to a signal inputted actively using a histogram, thereby improving screen contrast in a dark background screen and screen contrast in a bright background screen, And is applied to a VCR which outputs luminance and color signals separately.
Description
종래 티브이의 화면대비조정회로는 제 1도에 도시된 바와 같이, 내부 IIC의 조정에 의해 화면대비신호를 출력하는 마이컴(1)과, 마이컴(1)에서 출력된 화면대비신호를 입력받아 내부증폭기를 통해 휘도신호를 증폭하여 원하는 정도의 화면대비상태가 되도록 출력하는 영상컬러편향부(2)로 구성된 것이다.As shown in FIG. 1, the screen contrast adjustment circuit of the conventional TV comprises a microcomputer 1 for outputting a screen contrast signal by adjusting an internal IIC, And a video color deflection unit 2 for amplifying the luminance signal through the video color correction unit 1 and outputting the luminance signal to a desired screen contrast state.
이와 같이 구성된 종래 티브이의 화면대비조정회로는 제1도에 도시된 바와 같이, 마이컴(1)의 내부 IIC의 조정에 의해 화면대비신호가 제 2도의 (가)에서와 같이 출력되면 영상컬러편향부(2)는 마이컴(1)에서 출력된 화면대비신호인 휘도신호를 입력받아 내부 증폭기를 통하여 제 2도의 (나)에서와 같이 화면 대비를 증폭하여 출력하므로서 원하는 정도의 화면 대비상태가 출력된다.As shown in FIG. 1, when the screen contrast signal is outputted as in (A) of FIG. 2 by adjusting the internal IIC of the microcomputer 1, (2) receives a luminance signal as a screen contrast signal output from the microcomputer 1, amplifies the contrast of the screen through an internal amplifier as shown in (b) of FIG. 2, and outputs a screen contrast state to a desired level.
여기서 대비조정이 단순한 진폭의 선형증폭임을 알수 있으므로 매우간편하게 화면대비를 향상시킬수 있어 입력신호의 진폭이 매우작은 영역인 어두운 영역에서는 화면 대비가 향상된다.Since we can see that the contrast adjustment is a linear amplification with a simple amplitude, it is possible to improve the contrast of the screen very easily. In the dark region where the amplitude of the input signal is very small, the contrast of the screen is improved.
그러나 종래에는 진폭만을 높여 화면대비를 향상시키기 때문에 휘도신호의 DC레벨의 변화에 따라 화면대비상태가 달라지게 된다.Conventionally, however, since the contrast of the screen is improved by increasing only the amplitude, the screen contrast state changes depending on the change of the DC level of the luminance signal.
즉, 밝은 배경에서의 화면대비는 작아지고, 어두운 배경에서의 화면대비는 상태적으로 커기게 되므로 상기 어두운 배경에서의 화면대비를 향상시키면 밝은 화면에서 포화가 되어 화질의 열화를 일으키고 밝은 배경에서는 포화되지 않게 대비비를 맞추므로서 어두운 배경에서의 화면 대비가 크게 나타나지 않게 되는 문제점이 있었다.That is, since the contrast of the screen in the light background is reduced and the contrast of the screen in the dark background is increased statically, if the contrast of the screen in the dark background is improved, the image is saturated in the bright screen and deteriorates in image quality. There is a problem in that the contrast of the screen on the dark background does not appear to be large.
본 발명은 이와같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 능동적으로 입력되는 신호에 따라 화면 대비비를 히스토그램 등화방식을 이용하여 서로 다르게 함으로써 어두운 배경화면에서의 화면대비와 밝은 배경화면에서의 화면대비를 서로 향상시키도록한 것으로 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 구성 및 작용효과를 설명하면 다음과 같다.SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the problems of the related art, according to the present invention, a screen contrast ratio is varied according to a signal inputted actively using a histogram equalization method, thereby improving screen contrast in a dark background screen and screen contrast in a bright background screen The construction and effect of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도1은 종래 티브이의 화면대비 조정 블록도.FIG. 1 is a block diagram illustrating a screen contrast adjustment of a conventional TV.
도2의 (가)는 종래 영상컬러편향부에 입력되는 휘도신호 파형도.FIG. 2 (a) is a waveform diagram of a luminance signal input to the conventional image color deflecting unit; FIG.
(나)는 종래 화면 대비를 높였을 때의 휘도신호 파형도.(B) is a waveform diagram of the luminance signal when the contrast of the conventional screen is increased.
도3은 본 발명 적응 히스토그램 등화방식을 이용한 티브이의 적응대비향 상회로를 보인 블록도.3 is a block diagram showing an adaptive contrast enhancement circuit of a television using the adaptive histogram equalization method of the present invention.
도4는 본 발명 적응 대비향상부의 구조를 보인 상세블럭도.4 is a detailed block diagram showing the structure of the adaptive contrast enhancement unit of the present invention.
도5는 본 발명 적응 대비향상부의 적응부구조를 보인 상세블록도.5 is a detailed block diagram showing an adaptation structure of the adaptive contrast enhancement unit according to the present invention.
도6은 본 발명 등화부의 상세구조를 보인 블록도.6 is a block diagram showing the detailed structure of the equalizer of the present invention.
도7은 본 발명 대역 결정부의 동작상태를 보인 그래프.7 is a graph showing the operation state of the band determination unit of the present invention.
도8의 (가)는 본 발명 밝은 영상에 대한 등화상태를 보인 그래프.8A is a graph showing an equalized state of a bright image according to the present invention.
(나)는 본 발명 등화상태후의 히스토그램을 보인 그래프.(B) is a graph showing a histogram after the equalization state of the present invention.
도9의 (가)는 본 발명 어두운영상에 대한 등화전상태를 보인 그래프.FIG. 9A is a graph showing the pre-equalization state of the dark image of the present invention. FIG.
(나)는 본 발명 어두운 영상에 대한 등화후상태를 보인 그래프.(B) is a graph showing the post-equalization state of the dark image of the present invention.
도10은 본 발명을 설명하기 위한 계산식을 보인 도표.10 is a chart showing a calculation formula for explaining the present invention.
본 발명은 티브이의 입력신호에 따라 능동적으로 대비비를 서로 다르게 하여 어두운 배경화면에서의 대비와 밝은 배경화면에서의 대비를 향상시키도록한 적응 히스토그램 등화방식을 이용한 티브이화면 대비 향상회로에 관한 것이다.The present invention relates to a TV screen contrast enhancement circuit using an adaptive histogram equalization method for enhancing contrast in a dark background image and contrast in a bright background image by actively varying contrast ratios according to a TV input signal.
먼저, 본 발명 적응 히스토그램 등화방식을 이용한 티브이화면 대비 향상회로는 제 3도에 도시된 바와 같이, 입력된 음성/영상신호를 스위칭선택출력하는 음성/영상스위칭부(10)와, 상기 음성/영상스위칭부(10)에서 출력된 영상신호를 입력받아 휘도신호와 색신호를 분리하여 출력하는 콤필터부(11)와, 콤필터부(11)에서 필터링출력된 휘도신호를 입력받아 내부 히스토그램의 등화방식을 이용하여 화면대비를 향상시켜 출력하는 적응대비향상부(12)와, 상기 적응대비향상부(12)에서 출력된 휘도신호와 콤필터부(11)에서 출력된 색신호를 입력받아 내부증폭기에 의해 원하는 상태의 화면대비신호를 출력하는 영상컬러편향부(13)로 구성된 것이다.As shown in FIG. 3, the TV picture contrast enhancement circuit using the adaptive histogram equalization method according to the present invention includes an audio / video switching unit 10 for selectively outputting inputted audio / video signals, A comb filter unit 11 for receiving a video signal outputted from the switching unit 10 and separating a luminance signal and a color signal and outputting the luminance signal and an equalizing method of an internal histogram by receiving a luminance signal filtered out from the comb filter unit 11, The adaptive contrast enhancement unit 12 receives the luminance signal output from the adaptive contrast enhancement unit 12 and the color signal output from the comb filter unit 11 and outputs the luminance signal And a video color deflector 13 for outputting a screen contrast signal in a desired state.
제 4도는 본 발명 적응대비향상부(13)의 상세 블록도로서, 콤필터부(11)에서 출력된 휘도신호의 동기를 제거하기 위한 클램핑부(14)와, 클램핑부(14)에서 동기신호가 제거되어 출력된 휘도신호를 디지탈신호로 변환시키는 A/D변환부(15)와,상기 디지탈신호로 변환출력된 휘도신호의 각 필드를 저장하는 필드메모리부(16)와, 필드메모리부(16)에 입력되는 필드에 따라 화면대비를 향상시키는 적응부(17)와, 상기 적응부(17)에서 향상되게 출력된 화면대비신호를 아날로그신호로 변환시키는 D/A변환부(18)로 구성된 것이다.4 is a detailed block diagram of an adaptive contrast enhancement unit 13 according to the present invention. The adaptive contrast enhancement unit 13 includes a clamping unit 14 for eliminating the synchronization of the luminance signal output from the comb filter unit 11, An A / D converter 15 for converting the output luminance signal into a digital signal, a field memory 16 for storing each field of the luminance signal converted into the digital signal, An adaptation unit 17 for improving the contrast of the screen according to a field input to the adaptive unit 17 and a D / A conversion unit 18 for converting the contrast signal output from the adaptation unit 17 into an analog signal, will be.
제 5도는 적응부(17)의 상세블록도 로서, 필드메모리(16)를 통해 입력되는 신호의 특성을 파악하여 히스토그램인 휘도빈도값[h(Y)]을 출력하는 신호검출부(19)와, 신호검출부(19)에서 출력된 히스토그램을 입력받아 상기 히스토그램에서 가장 많이 분포하는 휘도값(YM)을 검출하는 최대값추출부(20)와, 상기 최대값추출부(20)에서 출력된 휘도값(YM)과 사용자가 입력한 등화값을 입력받아 상기 휘도값(YM)을 중심으로 신호검출부(19)에서 출력되는 휘도빈도값[h(Y)]을 더하여 결정한 값과 비교하여 대역폭을 결정하는 대역결정부(21)와, 상기 대역결정부(21)에서 결정된 대역폭(YM+T)(YM-T)을 입력받아 등화율이 결정되도록 양자화된 확률분포함수값[h*(V*)]을 출력하는 등화부(22)와, 상기 등화부(22)에서 출력된 확률분포함수값[h*(V*)]을 입력받아 필드메모리(16)에 저장된 신호를 등화된 신호로 변환하여 출력하는 신호복원부(23)로 구성된 것이다.5 is a detailed block diagram of the adaptive unit 17 including a signal detection unit 19 for obtaining the characteristics of a signal input through the field memory 16 and outputting a luminance frequency value h (Y), which is a histogram, A maximum value extracting unit 20 that receives the histogram output from the signal detecting unit 19 and detects a luminance value YM most widely distributed in the histogram, And a luminance frequency value h (Y) output from the signal detection unit 19 with the luminance value YM as a center based on the equalization value input by the user and comparing the luminance frequency value h (Y) And a quantized probability distribution function value h * (V *) so that the equalization rate is determined by receiving the bandwidth YM + T (YM-T) determined by the band determining unit 21 And a probability distribution function value h * (V *) output from the equalizer 22 and outputs the probability distribution function value h * And a signal restoring unit 23 for converting the call into an equalized signal and outputting it.
제 6도는 등화부(22)의 상세구조를 보인 블록도로서, 신호검출부(19)에서 출력된 히스토그램[h(Y)]을 입력받아 등화하지 않을 부분만을 제거하여 대역제한된 히스토그램[h'(Y)]을 출력하는 대역절단부(24)와, 상기 대역절단부(24)에서 출력된 히스토그램[h'(Y)]을 입력받아 각 휘도값이 나타날 확률[P(Y)]을 연산하는 빈도 연산부(25)와, 상기 빈도연산부(25)에서 출력되는 확률[P(Y)]로 부터 누적분포함수(V)를 연산하는 누적분포연산부(26)와, 상기 최대값추출부(20)에서 출력된 휘도값(YM)을 입력받아 상기 휘도값(YM)이 세 휘도영역중 어느 영역에 위치하느냐를 판별하여 해당되는 영역에 맞는 휘도값이 출력되게 등화율(∝)을 결정하여 출력하는 등화율결정부(27)와,상기 등화율결정부(27)에서 출력된 등화율(∝)을 입력받아 누적분포연산부(26)에서 출력된 누적분포함수(V)를 등화하여 양자화된 확률분포함수값[h*(V*)]을 출력하는 등양자부(28)로 구성된 것이다.6 is a block diagram showing the detailed structure of the equalization unit 22. The histogram h [Y (Y)] outputted from the signal detection unit 19 is received and only the part not to be equalized is removed, (Y)] outputted from the band cutting unit 24 and calculating a probability [P (Y)] at which each luminance value is displayed, based on the histogram h '(Y) output from the band cutting unit 24 A cumulative distribution calculation unit 26 for calculating a cumulative distribution function V from a probability P (Y) output from the frequency calculator 25; Determining an equalization rate (?) So that the luminance value (YM) is received, determining which region of the three luminance regions the luminance value (YM) is located and outputting a luminance value corresponding to the corresponding region, And outputs the equalization rate (?) Output from the equalization ratio determination unit 27 to the cumulative distribution calculation unit 26 (V), such as the equalization and outputs a quantized value probability distribution functions [h * (V *)] to be composed of both section 28.
이와 같이 구성된 본 발명의 작용효과는 제 3도에 도시된 바와 같이, 음성/영상스위칭부(10)에서 영상신호가 스위칭선택 출력되면 콤필터부(11)는 스위칭선택된 영상신호의 휘도신호와 색신호를 분리하여 적응대비향상부(12)에는 휘도신호를 영상컬러편향부(13)에는 색신호를 인가한다.3, when the video signal is selected and output in the audio / video switching unit 10, the comb filter unit 11 compares the luminance signal of the switched video signal with the color signal And applies a luminance signal to the adaptive contrast enhancing unit 12 and a color signal to the image color deflecting unit 13. [
이때 상기 적응대비향상부(12)는 제 4도에 도시된 바와 같이, 콤필터부(11)에서 출력된 휘도신호를 클램핑부(14)에서 입력받아 동기신호를 제거하여 출력하므로서 A/D변환부(15)는 동기신호가 제거된 휘도신호를 디지탈신호로 변환하여 출력한다.As shown in FIG. 4, the adaptive contrast enhancement unit 12 receives the luminance signal output from the comb filter unit 11 from the clamping unit 14, removes the synchronizing signal, The unit 15 converts the luminance signal from which the synchronizing signal is removed into a digital signal and outputs the digital signal.
따라서, A/D변환부(15)에서 변환출력된 디지탈신호의 각 필드는 필드메모리부(16)에 저장된후 적응부(17)에 입력되어 상기 필드메모리부(16)에 저장되어 출력된 각 필드에 따라 화면대비를 향상시킨후 D/A변환부(18)를 통하여 다시 아날로그신호로 변환하여 출력하게 된다.Each field of the digital signal output from the A / D conversion unit 15 is stored in the field memory unit 16 and then input to the adaptation unit 17 and stored in the field memory unit 16, And then converts it into an analog signal through the D / A converter 18 and outputs it.
한편, 적응부(17)는 제 5도에 도시된 바와 같이, 필드메모리부(16)에서 출력된 필드신호를 신호검출부(19)에서 입력받아 입력신호의 특성을 파악하여 히스토그램[h(Y)]을 출력하게 되면 최대값추출부(20)에서는 히스토그램[h(Y)]을 입력받아 휘도값에 대한 분포를 표시하는 히스토그램에서 가장 많이 분포하는 휘도값(YM)을 검출하여 대역결정부(21)와 등화부(22)에 인가하게 된다.5, the adaptation unit 17 receives the field signal output from the field memory unit 16 from the signal detection unit 19 and obtains the histogram [h (Y) The maximum value extracting unit 20 receives the histogram h (Y), detects the luminance value YM most widely distributed in the histogram indicating the distribution of the luminance values, and outputs the luminance value YM to the band determining unit 21 And the equalizer 22, respectively.
이때 대역결정부(21)는 최대값추출부(20)에서 출력된 휘도값(YM)과 사용자가 입력한 임의의 등화값을 입력받아 상기 입력된신호중 등화할 대역값을 결정하여 출력하게 되는데 제 7도의 (가)에서와 같이 히스토그램에서 모든값을 합산하였을 때의 값은 화소수(N)와 같으므로 사용자가 입력한 등화값을 입력받으므로 상기 대역결정부(21)내에서는 최대값추출부(20)에서 출력된 휘도값(YM)을 중심으로 최대값추출부(20)에서 출력된 히스토그램[h(Y)]을 더하여 결정한 값과 비교하여 대역폭(YM+T)(YM-T)을 결정하여 출력하게 된다.At this time, the band determining unit 21 receives the luminance value YM output from the maximum value extracting unit 20 and an arbitrary equalization value input by the user, and determines and outputs a band value to be equalized among the input signals. Since the value obtained by summing all the values in the histogram is equal to the number of pixels (N) as shown in (A) of FIG. 7, the equalization value input by the user is inputted. (YM-T) by comparing the value obtained by adding the histogram [h (Y)] output from the maximum value extracting unit 20 with the value determined by adding the luminance value YM output from the maximum value extracting unit 20 And outputs it.
즉,사용자가 전체 화소수를 χ%로 등화하기로 결정하였으면 휘도빈도값[h(Y)]의 합[S(T)]이 계산될수 있어 상기 사용자가 결정한 등화값보다 크거나 같을 때 까지 제 10도에 도시된 바와 같이 식1에 의해 빈도값의 합[S(T)]이 계산되어 비교된다.That is, if the user has decided to equalize the total number of pixels to x%, the sum [S (T)] of the luminance frequency values h (Y) can be calculated, The sum [S (T)] of the frequency values is calculated and compared by Equation 1 as shown in Fig.
따라서, 상기 빈도값의 합[S(T)]이 사용자가 결정한 등화값에 만족하게 되면 이때의 대역폭(YM+T)(YM-T)의 값을 등화부(22)로 출력하게 된다.Accordingly, if the sum of the frequency values S (T) satisfies the equalization value determined by the user, the value of the bandwidth YM + T (YM-T) at this time is output to the equalizer 22.
상기 대역폭은 제 10도에 도시된 식2 에서와 같이 나타낼수 있다.The bandwidth can be expressed as in Equation 2 shown in FIG. 10.
이와같이 대역결정부(21)에서 결정된 대역폭(YM+T)(YM-T)이 출력되면 등화부(22)는 이를 입력받아 등화율이 결정되도록 양자화된 확률분포함수값[h*(V*)]을 신호복원부(23)에 출력하므로서 상기 신호복원부(23)는 등화부(22)에서 출력된 확률분포함수값[h*(V*)]을 입력받아 필드메모리(16)에 저장된 신호를 등화된 신호로 변환하여 출력한다.When the bandwidth (YM + T) YM-T determined in the band determining unit 21 is output, the equalizer 22 receives the quantized probability distribution function value h * (V *) so that the equalization rate is determined. To the signal restoring unit 23 so that the signal restoring unit 23 receives the probability distribution function value h * (V *) output from the equalizer unit 22 and outputs the probability distribution function value h * Into an equalized signal and outputs the same.
이때, 등화부(22)는 제 6도에 도시된 바와 같이, 신호검출부(19)에서 입력신호의 특성을 파악하여 출력된 히스토그램[h(Y)]을 대역절단부(24)에서 입력받아 상기 히스토그램중 등화하지 않는 부분만을 제거하여 출력하게 되는데 상기 대역결정부(21)에서 결정되어 출력된 대역폭(YM+T)(YM-T)에 의해 구성되는 전달함수[H(Y)]는 제 10도에 도시된바와 같이 식3 에서와 같이 주어지게 되므로 상기 대역절단부(24)에서 출력되는 대역제한된 히스토그램[h'(Y)]은 휘도값이 대역폭(YM-T)에서 대역폭(YM+T)사이의 값만을 갖게된다.6, the equalizer 22 obtains the characteristics of the input signal from the signal detector 19 and outputs the output histogram [h (Y)] to the band cutter 24, The transfer function H (Y) constituted by the bandwidth (YM + T) (YM-T) determined and output by the band determining unit 21 is the , The band-limited histogram h '(Y) output from the band cutoff unit 24 is given by Equation 3 as shown in Equation 3, and the luminance value is changed from the bandwidth YM-T to the bandwidth YM + T .
한편, 빈도연산부(25)는 대역절단부(24)에서 출력되는 대역제한된 히스토그램[h'(Y)]을 입력받아 각 휘도값에 대한 확률[P(Y)]을 제 10도에 도시된 바와 같이 식4에 의해 연산하여 출력한다.On the other hand, the frequency calculator 25 receives the band-limited histogram [h '(Y)] output from the band cutoff unit 24 and outputs the probability [P (Y)] for each luminance value as shown in FIG. 10 (4).
이와 같이 빈도연산부(25)에서 연산출력된 확률[P(Y)]은 누적분포연산부(26)에 입력되어 제 10도에 도시된 바와 같이 식5에 의해 연산되어 누적분포함수[V 또는 F(Y)]가 출력되어 등 양자부(28)에 입력된다.The probability [P (Y)] calculated and output by the frequency calculator 25 is input to the cumulative distribution calculator 26 and is calculated by Equation 5 as shown in FIG. 10, and the cumulative distribution function [V or F Y) is output and input to the back light quantum portion 28. [
즉, 각 휘도값에 대한 확률[P(Y)]이 연산출력되었을 때 상기 누적분포함수[F(Y)]는 제 10도에 도시된 식8에 의하여 "0"."1" 사이에 분포하게 된다.(제10도의 식3 참고)That is, when the probability [P (Y)] for each luminance value is calculated and outputted, the cumulative distribution function F (Y) is "0" according to the equation 8 shown in FIG. (See Equation 3 in FIG. 10).
따라서, 임의의 화소의 히스토리그램값[h(χi)을 결정하였으면 휘도값은 대역폭(YM+T)에서 대역폭(YM-T)사이의 값이 되므로 상기 임의의 화소에서의 확률[P(Y)]은 제 10도에 도시된 식9에 의해 출력된다.Therefore, if the histogram value h (xi) of an arbitrary pixel is determined, the luminance value becomes a value between the bandwidth YM + T and the bandwidth YM-T, so that the probability P (Y) Is outputted by the equation (9) shown in FIG. 10.
이때 등화율결정부(27)에서는 최대값추출부(20)에서 출력된 휘도값(YM)을 입력받아 상기 휘도값(YM)이 세 휘도영역중 어느 영역에 위치하느냐를 판별하여 각 영역마다 다르게 출력하게 되는데 상기 세 휘도영역은 화면대비가 조금만 변화되어도 시각적으로 인식되는 낮은 휘도영역(휘도값은 약 0-50), 중간 휘도영역(휘도값은 약 51-200), 시각적으로 화면대비의 변화에 둔감한 높은 휘도영역(휘도값은 약 201-255)으로 나뉘어져 제 10도에 도시된 바와 같이 식6에 의해 등화율(∝)이 출력되게 된다.At this time, the equalization ratio determining unit 27 receives the luminance value YM output from the maximum value extracting unit 20, determines which region of the three luminance regions the luminance value YM is located in, (The luminance value is about 0-50), the intermediate luminance region (the luminance value is about 51-200), the change in the contrast of the screen visually (Brightness value is about 201-255), and the equalization rate? Is output by Equation 6 as shown in FIG.
이와 같이 등화율결정부(27)에서 출력되는 등화율(∝)와 누적분포연산부(26)에서 출력된 누적분포함수[V 또는 F(Y)]는 양자화를 위해 함께 등 양자부(28)에 입력되므로서 등 양자부(28)는 제 10도에 도시된 바와 같이 식7에 의해 양자화된 확률분포함수(V*)를 출력하게 된다.The equalization rate? Output from the equalization ratio determination unit 27 and the cumulative distribution function V or F (Y) output from the cumulative distribution operation unit 26 are supplied to the equal quantum unit 28 for quantization The light quantum portion 28 outputs the probability distribution function V * quantized by Equation 7 as shown in FIG.
따라서, 상기 등 양자부(28)에서 출력된 확률분포함수(V*)의 기울기 성분(Yband·∝)은 등화정도에 따라 반비례하므로 기울기 성분이 큰 경우 누적분포연산부(26)에서 출력된 누적분포함수(V)의 변화에 따라 등 양자부(28)에서 출력된 확률분포함수(V*)의 변화가 크므로 등화율이 떨어지게 되며 상기 기울기 성분이 작은 경우 등화율이 커져 화면대비가 커지게 되므로 상기 확률분포함수(V*)의특성에 따라 등 양자부(28)는 최종적으로 확률[Pv* 및 h*(V*)]를 연산하여 최종적으로 연산된 확률[h*(V*)]을 출력하게 된다.Accordingly, the slope component (Yband ·) of the probability distribution function (V *) output from the equal quantum part (28) is inversely proportional to the degree of equalization, so that when the gradient component is large, the cumulative distribution The variation of the probability distribution function V * output from the equal quantum portion 28 is large in accordance with the change of the function V, so that the equalization rate is decreased. When the slope component is small, the equalization ratio becomes large and the contrast of the screen becomes large The equal quantum part 28 finally calculates the probabilities [P * and h * (V *)] according to the characteristics of the probability distribution function (V * .
여기서, Pv*는 동일한 누적분포함수값을 갖는 휘도값들의 확률의 합이고, h*(V*)는 동일한 누적분포함수값을 갖는 휘도값들의 히스토그램값[h(v)]의 합이다.Here, Pv * is the sum of the probabilities of the luminance values having the same cumulative distribution function value, and h * (V *) is the sum of the histogram values [h (v)] of the luminance values having the same cumulative distribution function value.
즉, 빈도연산부(25)에서 연산출력된 확률[P(Y)]이 누적분포연산부(26)를 통하여 일정하게 양자화하는 등 양자부(28)는 최대값추출부(20)에서 출력되는 휘도값(YM)의 휘도 레벨이 중간휘도영역(51이상 209이하)인 제 10도의 식10에 해당되며, 휘도값(YM)의 휘도 레벨이 낮은 휘도영역(51이하)이하에서는 제 10도의 식11에 의해 확률분포함수(V*)를 증가하여 출력시키므로서 등화량을 높이고, 휘도값(YM)의 휘도 레벨이 높은 휘도영역(210이상)일 경우에는 제 10도의 식12에 의해 최대 30%정도 등화량을 줄이게 된다.That is, the quantum unit 28 quantizes the probability [P (Y)] calculated and output by the frequency calculator 25 constantly through the cumulative distribution calculator 26, 10 of the tenth diagram where the luminance level of the luminance value YM corresponds to the middle luminance region (51 or more and 209 or less), and in the luminance region (51 or less) in which the luminance level of the luminance value YM is low, (Equal to or more than 210) in which the luminance level of the luminance value YM is higher than that of the luminance value YM, the equalization amount is increased by a maximum of about 30% by Equation 12 in FIG. 10 .
한편, 제 8도의 (가)는 밝은 영상에 대한 등화량을 나타낸것이고, (나)는 밝은 영상에 대한 등화후의 히스토그램을 나타낸 것이다.8 (A) shows the amount of equalization for the bright image, and (B) shows the histogram after equalization for the bright image.
즉, 제8도의 (가)는 원래의 영상히스토그램의 90%정도를 등화하였고 밝은 영역에서의 등화이므로 등화율 요소값은 0.9정도로 하므로서 제8도의 (나)에서와 같이 등화결과가 나타나게 되므로서 화면대비가 눈에 잘 띄는 부분(최대값추출부에서 출력되는 휘도값이하의 휘도)에서의 화면 대비가 2배정도가 된다.That is, in FIG. 8 (a) of FIG. 8, about 90% of the original image histogram is equalized and the equalization factor element value is about 0.9 since it is equalized in the bright region. As a result, The screen contrast at a portion in which the contrast is conspicuous (luminance lower than the luminance value output from the maximum value extracting unit) is doubled.
그리고, 제 9도의 (가)는 어두운영상에 대한 등화전 상태를 보인 그래프이고, (나)는 등화후의 상태를 보인 그래프이다.9A is a graph showing the pre-equalization state for the dark image, and FIG. 12B is a graph showing the post-equalization state.
즉, 어두운 영상에 대한 전체 화소는 759개이므로 이들을 96%로 등화하게 되면 제9도의(가)에서와 같이, 휘도값이 "43"에서 "56"까지 되므로 대역폭(Yband)는 "13"이 되고 상기 어두운 영상이므로 등화율(∝)은 "1.1"정도가 되도록 하므로서 상기 등화결과는 제9도의(나)에서와 같이 아주 작은 값의 휘도는 거의 존재하지 않는 것 같았으나 등화로써 그 위도의 분포가 많아져서 화면 대비가 향상된다.That is, since all the pixels for the dark image are 759, if they are equalized to 96%, the luminance value is changed from "43" to "56" as in (A) of FIG. 9, And the equalization rate (α) is about 1.1 because of the dark image. As a result, the luminance of the very small value seems to be almost nonexistent in the equalization result as shown in (B) of FIG. 9, The screen contrast is improved.
이때, 상기 등화율(∝)이 작아질 수록 등화가 많이되고 등화율(∝)이 "1"이상일 경우 등화정도가 작아지게 되며 특정부분(미세한 부분)의 화면대비가 크게 향상 된다.At this time, as the equalization rate alpha becomes smaller, the equalization becomes more frequent. When the equalization rate alpha is equal to or larger than "1 ", the degree of equalization becomes smaller and the contrast of a specific portion (fine portion) is greatly improved.
이상에서 설명한 바와 같이, 능동적으로 입력되는 신호에 따라 화면 대비비를 히스토그램을 이용하여 서로 다르게 함으로써 어두운 배경화면에서의 화면대비와 밝은 배경화면에서의 화면대비를 서로 향상시키도록 하므로서 제품의 신뢰도가 향상되는 효과가 있다.As described above, since the ratio of the screen contrast is varied according to the signal inputted actively by using the histogram, the reliability of the product is improved by improving the contrast of the screen in the dark background and the contrast of the screen in the bright background .
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