KR100255637B1 - 영상신호의휘도보정방법및그회로 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 화면단위의 평균밝기레벨을 근거로 해당 화면의 영상신호 보정량을 조절하여 화질을 개선하는 영상신호의 휘도보정방법 및 그 회로에 관한 것으로서, (a) 소정범위의 그레이 레벨로 표현되어 입력되는 단위영상신호들을 화면단위로 지연시키는 단계; (b) 상기 화면에 속하는 단위영상신호들의 평균레벨을 구하는 단계; (c) 단위영상신호 각각의 레벨을 평균레벨 및 그레이 레벨범위의 중간에 해당하는 기준레벨과 각각 비교하여 소정의 보상함수에 따른 밝기 보상값을 얻는 단계; (d) 보상값을 (a) 단계에서 지연시킨 동일 화면에 속하는 단위영상신호에 가산하여 보정된 영상신호를 얻는 보상단계;를 포함한다. 그리고 (b)단계에서 구한 평균레벨이 기준레벨보다 작은 경우에 단위영상신호의 레벨을 판단하여 단위영상신호레벨이 기준레벨 이하일 경우 단위영상신호레벨에 비례하여 증가되는 양(+)의 보상값을 적용시키고, 단위영상신호레벨이 기준레벨보다 클 경우 단위영상신호레벨에 반비례하여 감소되는 양(+)의 보상값을 적용시키고, 평균레벨이 기준레벨보다 큰 경우에 단위영상신호레벨을 판단하여 단위영상신호가 기준레벨 이하일 경우 단위영상신호레벨에 비례하여 증가되는 음(-)의 보상값을 적용시키고, 단위영상신호의 레벨이 상기 기준레벨보다 클 경우 단위 영상신호레벨에 반비례하여 감소되는 음(-)의 보상값을 적용시키도록 상기 보상함수가 결정된다.
Description
본 발명은 영상신호의 휘도보정방법 및 그 회로에 관한 것으로, 상세하게는 화면단위의 평균밝기레벨을 근거로 해당 화면에 속한 영상신호의 보정량을 조절하여 화질을 개선하는 영상신호의 휘도보정방법 및 그 회로에 관한 것이다.
그레이 레벨(gray level)의 히스토그램은 영상(image)의 외양(appearance)의 전체적인 묘사를 제공한다.
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.
이와 같은 히스토그램 등화에 의하면 동적 범위(dynamic range)를 늘리는(stretching) 효과를 갖기 때문에 결과 영상의 그레이 분포를 평평(flat)하게 한다.
널리 알려진 히스토그램 등화의 이러한 특성은 실제적인 경우에서는 결점이 되기도 한다. 히스토그램 등화의 출력 밀도가 일정하기 때문에 출력영상의 평균 밝기(brightness)는 중간 그레이 레벨에 가깝게 된다. 실제적으로, 히스토그램 등화에 의하면 출력영상의 평균 밝기는 입력영상의 평균 밝기에는 무관하게 정확히 중간 그레이 레벨이다. 분명하게, 이 특성은 실제 응용에서는 바람직하지 않다. 예를 들어, 밤에 찍은 장면은 히스토그램 등화 후 낮동안 찍은 장면과 같이 보이는 문제점이 발생될 수도 있다. 또한, 지나치게 어둡거나 밝은 영상신호도 낮은 콘트라스트를 초래한다.
한편, 히스토그램 등화구현을 위한 하드웨어의 구성이 대단히 복잡하여 집적화하는데도 불리한 점을 안고있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 입력 영상의 평균 밝기레벨 정도에 따라 입력영상에 가산시킬 보상정도를 달리조정하여 밝기보상 및 콘트라스트를 개선하는 영상신호의 휘도보정방법 및 그 회로를 제공하는 데 그 목적이 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따라 밝기 보상기능을 가진 영상신호의 휘도보정회로의 블록도이고,
도 2는 본 발명에 따른 휘도보정방법의 일실시예에 의해 도 1의 휘도보정회로의 보상신호 연산부에서 보상값을 연산하는 과정을 나타내보인 연산처리 플로우도이고,
도 3은 도 2의 연산처리과정에 따라 입력된 영상신호로부터 산출되는 보상값의 입출력관계를 각 평균레벨값에 따라 나타내보인 그래프이고,
도 4는 본 발명에 따른 영상신호의 휘도보정회로의 입출력관계를 나타내보인 그래프이다.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
10: 휘도보정회로 11: 지연부
12: 평균레벨검출부 13: 보상신호 연산부
15: 가산부
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 영상신호의 휘도보정방법은
(a) 소정범위의 그레이 레벨로 표현되어 입력되는 단위영상신호들을 화면단위로 지연시키는 단계; (b) 상기 화면에 속하는 단위영상신호들의 평균레벨을 구하는 단계; (c) 상기 화면에 속하는 단위영상신호 각각의 레벨을 상기 평균레벨 및 상기 그레이 레벨범위의 중간에 해당하는 기준레벨과 각각 비교하여 소정의 보상함수에 따른 밝기 보상값을 얻는 단계; (d) 상기 보상값을 상기 (a) 단계에서 지연시킨 동일 화면에 속하는 상기 단위영상신호에 가산하여 보정된 영상신호를 얻는 보상단계;를 포함하고, 상기 (c)단계의 상기 보상함수는 상기 평균레벨이 상기 기준레벨보다 작은 경우에 상기 단위영상신호의 레벨을 판단하여 상기 단위영상신호레벨이 상기 기준레벨 이하일 경우 상기 단위영상신호레벨에 비례하여 증가되는 양(+)의 보상값을 적용시키고, 상기 단위영상신호레벨이 상기 기준레벨보다 클 경우 상기 단위영상신호레벨에 반비례하여 감소되는 양(+)의 보상값을 적용시키고, 상기 평균레벨이 상기 기준레벨보다 큰 경우에 상기 단위영상신호레벨을 판단하여 상기 단위영상신호가 상기 기준레벨 이하일 경우 상기 단위영상신호레벨에 비례하여 증가되는 음(-)의 보상값을 적용시키고, 상기 단위영상신호의 레벨이 상기 기준레벨보다 클 경우 상기 단위 영상신호레벨에 반비례하여 감소되는 음(-)의 보상값을 적용시키도록 되어 있는 것을 그 특징으로 한다.
또한 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 영상신호의 휘도보정회로는 소정범위의 그레이 레벨로 표현되어 입력되는 단위영상신호들을 화면단위로 평균레벨을 구하는 평균레벨검출부;와 상기 단위영상신호들을 한 화면단위로 지연시켜 출력하는 지연부와; 상기 화면에 속하는 단위 영상신호레벨을 상기 그레이 레벨 범위의 중간에 해당하는 기준레벨과 상기 평균레벨을 각각 비교하여 소정의 보상함수에 따른 밝기 보상값을 연산하는 보상신호 연산부; 및 상기 보상값을 상기 지연부를 거친 동일 화면에 속하는 상기 단위영상신호에 가산하여 보정된 영상신호를 출력하는 가산부;를 포함하고, 상기 보상신호 연산부에서는 상기 평균레벨이 상기 기준레벨보다 작은 경우에 상기 단위영상신호의 레벨을 판단하여 상기 단위영상신호레벨이 상기 기준레벨 이하일 경우 상기 단위영상신호레벨에 비례하여 증가되는 양(+)의 보상값을 적용시키고, 상기 단위영상신호레벨이 상기 기준레벨보다 클 경우 상기 단위영상신호레벨에 반비례하여 감소되는 양(+)의 보상값을 적용시키고, 상기 평균레벨이 상기 기준레벨보다 큰 경우에 상기 단위영상신호레벨을 판단하여 상기 단위영상신호가 상기 기준레벨 이하일 경우 상기 단위영상신호레벨에 비례하여 증가되는 음(-)의 보상값을 적용시키고, 상기 단위영상신호의 레벨이 상기 기준레벨보다 클 경우 상기 단위 영상신호레벨에 반비례하여 감소되는 음(-)의 보상값을 적용시키도록 출력시키는 것을 그 특징으로 한다. 바람직하게는 상기 단위영상신호들을 상기 가산부에 한 화면단위로 지연시켜 출력하는 지연부가 더 구비된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 영상신호의 휘도보정방법 및 그 회로의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 영상신호의 휘도보정회로를 나타내보인 블록도이다.
도면을 참조하면, 휘도보정회로(10)는 입력된 단위영상신호(X)를 화면단위로 소정기간 지연시켜 가산부(15)에 출력하는 지연부(11), 상기 단위영상신호(X)를 화면단위로 평균레벨(Xm)을 검출하는 평균레벨검출부(12), 그리고 평균레벨검출부(12)의 출력신호(Xm)와 입력된 단위영상신호(X)로부터 보상값(??X)을 연산하여 상기 가산부(15)에 출력하는 보상신호 연산부(13)를 구비한다. 여기서 단위영상신호(X)는 하나의 화면을 직교 분할할 때 분활된 화소영역에 대응되는 영상신호를 일컬는다.
상기 지연부(11)는 상기 보상신호 연산부(13)에서 출력되는 보상값(??X)이 동일 화면에 속하는 단위영상신호(X)에 가산될 수 있도록 한 화면단위 예컨대 프레임단위로 단위영상신호(X)를 지연시켜 상기 가산부(15)에 출력한다.
평균레벨검출부(12)는 입력된 단위영상신호(X)의 평균레벨(Xm)을 화면단위로 산출하여 보상신호 연산부(13)에 출력한다.
보상신호 연산부(13)는 입력되는 화면단위의 평균레벨(Xm)값과 해당화면의 단위영상신호(X)로부터 보상함수에 의해 보상값(??X)을 연산처리하여 가산부(15)에 출력한다. 따라서 가산부(15)에서 출력되는 단위영상신호(X+??X)는 본 발명에 따라 조절된 보정값이 가해진 레벨로 변환된다.
이하 본 발명에 따른 휘도보정방법에 따른 연산처리과정을 나타내보인 도 2를 참조하여 설명한다.
도시된 연산처리과정은 보상신호 연산부(13)에서 수행되는 것으로서, 입력되는 화면단위의 평균레벨(Xm)과 동일화면의 단위영상신호(X)를 기준레벨(Xr)과 각각 비교판단하여 4개로 구별된 연산식중 어느하나로 결정된 해당연산식에 의해 보상값(??X)을 얻는다. 여기서 기준레벨(Xr)은 흑과 백의 중간정도로 설정된 값이다. 예컨데, 지수 1을 흑 그리고 256을 백으로하고 그 사이의 256단계의 그레이레벨분포를 갖고 입력되는 단위영상신호(X)의 경우에는 128에 해당하는 지수가 기준레벨(Xr)값이 된다.
설정된 기준레벨(Xr)보다 입력되는 평균레벨(Xm)이 크고, 상기 평균레벨(Xm)에 대응하는 해당화면의 단위영상신호(X)레벨이 기준레벨(Xr)보다 클경우에는 제1연산수행(101단계)을 통해 얻은 보상값(??X1)을 출력한다.
설정된 기준레벨(Xr)보다 입력된 평균레벨(Xm)이 크고, 상기 평균레벨(Xm)을 산정한 해당화면의 단위영상신호(X)레벨이 기준레벨(Xr)보다 크지 않을 경우에는 제2연산수행(102단계)을 ??해 얻은 보상값(??X2)을 출력한다.
그리고, 설정된 기준레벨(Xr)보다 입력된 평균레벨(Xm)이 크지않고, 상기 평균레벨(Xm)을 산정한 해당화면의 단위영상신호(X)레벨이 기준레벨(Xr)보다 크지 않을 경우에는 제3연산수행(103단계)을 ??해 얻은 보상값(??X3)을 출력한다.
설정된 기준레벨(Xr)보다 입력된 평균레벨(Xm)이 크지않고, 상기 평균레벨(Xm)을 산정한 해당화면의 단위영상신호(X)레벨이 기준레벨(Xr)보다 클 경우에는 제4연산수행(104단계)을 ??해 얻은 보상값(??X4)을 출력한다.
256단계의 그레이레벨 분포로 입력되는 단위영상신호(X)에 대해 기준레벨(Xr)을 128로 설정한 경우 이와 같은 연산과정을 통해 얻은 보상값(??X)의 입출력관계가 도 3에 도시되어 있다.
도 3에 도시된 바와 같이 입력된 단위영상신호(X)의 화면단위 평균레벨(Xm)이 기준레벨(Xr)과 일치할 경우에는 출력되는 보상값(??X)이 0이되고, 평균레벨(Xm)과 기준레벨(Xr)의 차이가 클수록 입력되는 동일 레벨의 단위영상신호(X)에 대해 적용되는 보상값(??X)의 절대치가 상승한다. 또한 동일한 평균레벨(Xm)값을 갖는 화면에 포함되는 단위영상신호(X)는 기준레벨(Xr)에 대한 상대적인 차이값이 동일할 경우 동일한 보상값(??X)이 적용된다. 즉, ??X3와 ??X4의의 상관관계를 보면 동일 평균레벨(Xm)에 대한 그래프에서 기준레벨(Xr)과 입력 단위영상신호(X)와의 차이값이 절대적으로 동일할 경우 동일한 보상값(??X)이 적용되도록 대칭적이고, 이와 같은 상관 관계는 ??X2와 ??X1에 대해서도 동일하게 적용된다. 마찬가지로 ??X3와 ??X2의 상관관계를 보면 기준레벨(Xr)과 평균레벨(Xm)과의 차이값이 절대적으로 동일한 경우 동일 입력 단위영상신호(X) 대해서는 부호가 다르고 절대치는 같은 보상값이 적용되도록 대칭적이고, 이와 같은 상관관계는 ??X4와 ??X1에 대해서도 동일하게 적용된다. 한편 어느하나의 보상값 영역 예컨대 ??X3에 대해서 살펴보면 동일 입력 단위영상신호(X)레벨이라 하더라도 해당 평균레벨(Xm)이 클수록 보상값이 비례하여 증가되어 적용된다.
도 4는 본 발명에 따른 단위영상신호(X)의 휘도보정회로의 입출력관계를 나타내보인 그래프이다.
도면을 통해 알수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 단위영상신호(X)의 휘도보정방법 및 그 회로에 의하면 화면단위의 평균레벨(Xm)이 기준레벨(Xr)과 동일할 경우에는 단위영상신호(X)의 입출력이 동일하게 유지되고, 기준레벨(Xr)에 대한 평균레벨(Xm)의 상대적인 차에 따라 출력되는 단위영상신호(X)의 그 이득이 다르게 적용된다. 그리고, 그 평균레벨(Xm)이 결정된 해당화면의 입력 단위영상신호(X)에 대해서도 기준레벨(Xr)과의 차이값에 따라 그 이득이 차등적용된다.
지금까지 설명된 바와 같이 본 발명에 따른 영상신호의 휘도보정방법 및 그 회로가 제공됨으로써 지나치게 어둡거나 밝은 입력영상신호의 콘트라스트를 개선하여 화질을 개선시킨다.
Claims (2)
- (a) 소정범위의 그레이 레벨로 표현되어 입력되는 단위영상신호들을 화면단위로 지연시키는 단계;(b) 상기 화면에 속하는 단위영상신호들의 평균레벨을 구하는 단계;(c) 상기 화면에 속하는 단위영상신호 각각의 레벨을 상기 평균레벨 및 상기 그레이 레벨범위의 중간에 해당하는 기준레벨과 각각 비교하여 소정의 보상함수에 따른 밝기 보상값을 얻는 단계;(d) 상기 보상값을 상기 (a) 단계에서 지연시킨 동일 화면에 속하는 상기 단위영상신호에 가산하여 보정된 영상신호를 얻는 보상단계;를 포함하고,상기 (c)단계의 상기 보상함수는 상기 평균레벨이 상기 기준레벨보다 작은 경우에 상기 단위영상신호의 레벨을 판단하여 상기 단위영상신호레벨이 상기 기준레벨 이하일 경우 상기 단위영상신호레벨에 비례하여 증가되는 양(+)의 보상값을 적용시키고, 상기 단위영상신호레벨이 상기 기준레벨보다 클 경우 상기 단위영상신호레벨에 반비례하여 감소되는 양(+)의 보상값을 적용시키고,상기 평균레벨이 상기 기준레벨보다 큰 경우에 상기 단위영상신호레벨을 판단하여 상기 단위영상신호가 상기 기준레벨 이하일 경우 상기 단위영상신호레벨에 비례하여 증가되는 음(-)의 보상값을 적용시키고, 상기 단위영상신호의 레벨이 상기 기준레벨보다 클 경우 상기 단위 영상신호레벨에 반비례하여 감소되는 음(-)의 보상값을 적용시키도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 영상신호의 휘도보정방법.
- 소정범위의 그레이 레벨로 표현되어 입력되는 단위영상신호들을 화면단위로 평균레벨을 구하는 평균레벨검출부와;상기 단위영상신호들을 한 화면단위로 지연시켜 출력하는 지연부와;상기 화면에 속하는 단위 영상신호레벨을 상기 그레이 레벨 범위의 중간에 해당하는 기준레벨과 상기 평균레벨을 각각 비교하여 소정의 보상함수에 따른 밝기 보상값을 연산하는 보상신호 연산부; 및상기 보상값을 상기 지연부를 거친 동일 화면에 속하는 상기 단위영상신호에 가산하여 보정된 영상신호를 출력하는 가산부;를 포함하고,상기 보상신호 연산부에서는 상기 평균레벨이 상기 기준레벨보다 작은 경우에 상기 단위영상신호의 레벨을 판단하여 상기 단위영상신호레벨이 상기 기준레벨 이하일 경우 상기 단위영상신호레벨에 비례하여 증가되는 양(+)의 보상값을 적용시키고, 상기 단위영상신호레벨이 상기 기준레벨보다 클 경우 상기 단위영상신호레벨에 반비례하여 감소되는 양(+)의 보상값을 적용시키고,상기 평균레벨이 상기 기준레벨보다 큰 경우에 상기 단위영상신호레벨을 판단하여 상기 단위영상신호가 상기 기준레벨 이하일 경우 상기 단위영상신호레벨에 비례하여 증가되는 음(-)의 보상값을 적용시키고, 상기 단위영상신호의 레벨이 상기 기준레벨보다 클 경우 상기 단위 영상신호레벨에 반비례하여 감소되는 음(-)의 보상값을 적용시키도록 출력시키는 것을 특징으로 하는 영상신호의 휘도보정회로.
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|---|---|---|---|
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Applications Claiming Priority (1)
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Publications (2)
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| KR19980085042A KR19980085042A (ko) | 1998-12-05 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100439726B1 (ko) * | 2002-04-25 | 2004-07-12 | 삼성전자주식회사 | 디스플레이장치 및 디스플레이장치의 휘도조정방법 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR930017455A (ko) * | 1992-01-09 | 1993-08-30 | 다니이 아끼오 | 영상신호보정장치 |
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1997
- 1997-05-27 KR KR1019970020990A patent/KR100255637B1/ko not_active IP Right Cessation
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR930017455A (ko) * | 1992-01-09 | 1993-08-30 | 다니이 아끼오 | 영상신호보정장치 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100439726B1 (ko) * | 2002-04-25 | 2004-07-12 | 삼성전자주식회사 | 디스플레이장치 및 디스플레이장치의 휘도조정방법 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR19980085042A (ko) | 1998-12-05 |
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