KR100608627B1 - 디지탈 영상의 국부 관심 영역 콘트라스트 확장장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 디지탈 영상의 국부 관심 영역 콘트라스트 확장장치에 관한 것으로, 사용자가 선택한 국부관심영역의 영상에 대한 평균값으로 콘트라스트 계수를 연산하여 콘트라스트를 자동으로 조절함으로써, 국부관심영역의 화질을 개선할 수 있도록 한 것이다. 이를 위하여 본 발명은 국부관심영역의 위치와 크기에 대한 데이터를 이용하여, R,G,B 데이터 각각의 평균값을 산출하여 그 R,G,B 데이터 각각의 평균값을 국부관심영역정보로 출력하는 영역추출부와; 상기 영역추출부에서 출력되는 국부관심영역정보를 이용하여 콘트라스트 계수를 연산하는 콘트라스트 계수 연산부와; 상기 콘트라스트 계수 연산부에서 연산된 상기 콘트라스트 계수를 이용하여, 자동으로 해당 영역에 대한 콘트라스트를 확장하는 자동 콘트라스트 확장부를 포함하여 구성하고, 상기 콘트라스트 계수연산부는 R,G,B 데이터 각각의 평균값을 이용하여,그 R,G,B 데이터마다 각각 하기의 수학식에 의해 문턱치와 기울기를 구하여 이를 콘트라스트 계수로 출력한다.

[수학식]

여기서, α,β는 문턱치,mean는 R,G,B 각각의 평균값이고, 0.25와 0.75는 관심영역의 편균값에서 상하 25%의 픽셀의 밝기를 나타내는 값이다.

[수학식]

L,m,n은 기울기이고, 상기 m은 편의상 사용자가 프리 세팅하는 값이다.

Description

디지탈 영상의 국부 관심 영역 콘트라스트 확장장치{LOCAL CONCERN DOMAIN CONTRAST EWPANSION APPARATUS FOR DIGITAL IMAGE}

도1은 일반적인 콘트라스트 장치의 구성을 보인 블록도.

도2는 본 발명 디지탈 영상의 국부 관심 영역 콘트라스트 확장장치에 대한 구성을 보인 블록도.

도3은 본 발명에 의해 국부관심영역이 선택되는 모습을 보인 예시도.

도4는 도2에 있어서, 입력화소값과 출력화소값의 대응관계를 보인 그래프.

도5는 본 발명의 적용에 의해 국부관심영역의 화질이 향상된 모습을 보인 예시도.

*****도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*****

100:영역추출부 200:콘트라스트 계수 연산부

300:자동 콘트라스트 확장부

본 발명은 디지탈 영상의 국부관심영역 콘트라스트 확장장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 사용자가 선택한 국부관심영역의 영상에 대한 평균값으로 콘트라스트 계수를 연산하여 콘트라스트를 자동으로 조절함으로써, 국부관심영역의 화질을 개선할 수 있도록 한 디지탈 영상의 국부 영역 콘트라스트 확장장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 인간의 시각은 피사체 주변의 조명성분과 피사체 자체의 반사성분에 의해서 그 물체를 인식하게 되는데, 이러한 두가지 성분을 적절히 강조시켜 줌으로써 영상의 명암대비를 향상시킬 수 있다.

또한, 인간의 시각은 휘도 레벨이 낮을 수록 그 미세한 값의 변화에도 차이를 잘 인식하게 된다.

상술한 인간의 시각적 특성을 고려하여, 종래에는 콘트라스트장치(호모모픽 필터)를 이용하여 원 영상에 대수변환을 취함으로써 휘도레벨이 낮은 부분의 성분에 대한 명암대비를 향상시켜 주고 있는데, 도1은 상기 콘트라스트장치의 구성을 보인 블록도로서, 이에 도시된 바와같이 입력영상신호(Yin)를 대수변환계수에 의해 대수 변환하는 대수변환기(1)와, 상기 대수변환기(1)의 대수변환된 신호(Ylog1)의 저주파성분(Ylpf1)과 고주파성분(Yhpf1)을 각각 검출하는 저주파대역여과기(2) 및 고주파대역여과기(3)와, 상기 저주파성분(Ylpf1)과 사용자에 의해 설정된 저주파감쇄계수(α)를 승산하는 제1 승산기(4)와, 상기 고주파성분(Yhpf1)과 사용자에 의해 설정된 고주파증폭계수(β)를 승산하는 제2 승산기(5)와, 상기 저주파감쇄계수(α)와 대수변환기(1)의 출력신호를 입력받아 저주파 감쇄에 의해 발생되는 직류레벨의 전이를 보상하는 직류레벨보상기(8)와, 상기 제1 승산기(4)의 출력신호(Ylpf2)와 상기 직류레벨보상기(8)의 출력신호 (Ydc_offset)를 가산하는 제1 가산기(6)와, 상 기 제2 승산기(5)와 제1 가산기(6)의 출력신호(Yhpf2),(Ylpf3)를 가산하는 제2 가산기(7)와, 상기 제2 가산기(7)의 출력신호(Ylog2)를 지수변환계수에 의해 지수변환하여 출력하는 지수변환기(9)로 구성되며, 이와같이 구성된 콘트라스트장치의 동작을 설명한다.

먼저, 대수변환기(1)는 입력영상신호(Yin)를 대수변환계수에 의해 대수 변환하여 조명성분과 반사성분을 분리하는데, 즉 0~255까지의 입력 휘도레벨에 대해서 선형적인 출력 휘도레벨을 가지는 입력 영상신호(Yin)의 휘도레벨이 낮은 부분의 성분을 비선형적으로 강조시키는 기능을 수행한다.

이후, 저주파대역여과기(2)및 고주파대역여과기(3)는 각기 상기 대수변환기 (1)의 대수변환된 신호(Ylog1)의 저주파성분(Ylpf1)과 고주파성분 (Yhpf1)을 각각 검출하여 출력하고, 제1 승산기(4)는 상기 저주파성분(Ylpf1)과 사용자에 의해 설정된 저주파감쇄계수(α)를 승산하며, 제2 승산기(5)는 상기 고주파성분(Yhpf1)과 사용자에 의해 설정된 고주파증폭계수(β)를 승산한다.

이때, 직류레벨보상기(8)는 상기 저주파감쇄계수(α)와 대수변환기(1)의 출력신호를 입력받아 저주파 감쇄에 의해 발생되는 직류레벨의 전이를 보상하여 그에 따른 직류레벨보상신호(Ydc_offset)를 제1 가산기(6)에 인가한다.

이에 따라, 상기 제1 가산기(6)는 상기 제1 승산기(4)의 출력신호(Ylpf2)와 상기 직류레벨보상기(8)의 출력신호 (Ydc_offset)를 가산하고, 제2 가산기(7)는 상기 제2 승산기(5)와 제1 가산기(6)의 출력신호(Yhpf2),(Ylpf3)를 가산한다.

최종적으로, 지수변환기(9)는 상기 제2 가산기(7)의 출력신호(Ylog2)를 지수 변환계수에 의해 지수변환하여 출력한다.

여기서, 상술한 콘트라스트장치(호모모픽 필터)를 이용하여 명암의 대비를 향상시키는 방법은, 화면의 전체 영역에 대하여 적용하는 것으로, 만약, 사용자가 화면에서 관심영역을 선택하면, 그 관심영역에 대하여 확대하거나 축소하는 것은 가능하지만, 그 관심영역에 대하여 별도로 명암의 대비를 확장시키지 못한다.

즉, 전체 영역에 대하여 콘트라스트를 조절함으로써, 오히려 사용자에의해 선택된 관심영역의 대조비를 저하시키는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 사용자가 선택한 국부관심영역의 영상에 대한 평균값으로 콘트라스트 계수를 연산하여 콘트라스트를 자동으로 조절함으로써, 국부관심영역의 화질을 개선할 수 있도록 한 디지탈 영상의 국부 영역 콘트라스트 확장장치 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 국부관심영역의 위치와 크기에 대한 데이터를 이용하여, R,G,B 데이터 각각의 평균값을 산출하여 그 R,G,B 데이터 각각의 평균값을 국부관심영역정보로 출력하는 영역추출부와;
상기 영역추출부에서 출력되는 국부관심영역정보를 이용하여 콘트라스트 계수를 연산하는 콘트라스트 계수 연산부와;
상기 콘트라스트 계수 연산부에서 연산된 상기 콘트라스트 계수를 이용하여, 자동으로 해당 영역에 대한 콘트라스트를 확장하는 자동 콘트라스트 확장부를 포함하여 구성하고,
상기 콘트라스트 계수연산부는,
R,G,B 데이터 각각의 평균값을 이용하여,그 R,G,B 데이터마다 각각 하기의 수학식에 의해 문턱치와 기울기를 구하여 이를 콘트라스트 계수로 출력하는 것을 특징으로 한다.
[수학식]

여기서, α,β는 문턱치,mean는 R,G,B 각각의 평균값이고, 0.25와 0.75는 관심영역의 편균값에서 상하 25%의 픽셀의 밝기를 나타내는 값이다.
[수학식]

L,m,n은 기울기이고, 상기 m은 편의상 사용자가 프리 세팅하는 값이다.
이하, 본 발명에 의한 디지탈 영상의 국부 영역 콘트라스트 확장장치 및 방법에 대한 작용 및 효과를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

삭제

도2는 본 발명 디지탈 영상의 국부관심영역 콘트라스트 확장장치에 대한 구성을 보인 블록도이다.

도2에 도시한 바와같이, 본 발명은 영상의 국부관심영역을 추출하고, 그 추출된 국부관심영역정보를 출력하는 영역추출부(100)와; 상기 영역추출부(100)에서 출력되는 국부관심영역정보를 이용하여 콘트라스트 계수를 연산하는 콘트라스트 계수 연산부(200)와; 상기 콘트라스트 계수 연산부(200)에서 출력되는 콘트라스트 계수를 이용하여, 자동으로 해당 영역에 대한 콘트라스트를 확장하는 자동 콘트라스트 확장부(300)를 구비하며, 이와같은 본 발명의 동작을 설명한다.

먼저, 영역추출부(100)는, 영상신호에서 사용자에 의한 마우스나 리모콘등의 입력장치를 이용하여, 도3과 같이, 국부관심영역을 추출하고, 그 추출된 국부관심영역정보를 출력하는데, 즉 국부관심영역의 위치와 크기에 대한 데이터를 이용하여, R,G,B 데이터 각각의 평균값을 산출하여 그 R,G,B 데이터 각각의 평균값을 국부관심영역정보로 출력한다.

여기서, 상기 국부관심영역의 위치와 크기에 대한 데이터는, 국부관심영역의 X축방향의 시작위치,국부관심영역의 Y축방향 시작위치,판막영역의 X축방향크기,판막영역의 Y축방향크기로 이루어진다.

상기 R,G,B 데이터 각각의 평균값은, 하기의 수학식1에 의해 연산한다.

[수학식1]

여기서, 상기 r(i,j),g(i,j),b(i,j)는 각각 입력영상의 (i,j)번째 위치에서의 R,G,B 각각의 크기를 나타내며, ROI는 국부관심영역을 나타낸다.

이에 따라, 콘트라스트 계수 연산부(200)는 상기 상기 영역추출부(100)에서 출력되는 국부관심영역정보를 이용하여 콘트라스트 계수를 연산하여 자동콘트라스트 연산부(300)에 인가한다.

즉, 상기 콘트라스트 계수 연산부(200)는 상기 영역추출부(100)에서 출력되는 R,G,B 데이터 각각의 평균값을 이용하여,그 R,G,B 데이터마다 각각 하기의 수학식2,3에 의해 문턱치와 기울기를 구하고, 그 문턱치와 기울기를 콘트라스트 계수로 출력한다.

[수학식2]

여기서, α,β는 문턱치,mean는 R,G,B 각각의 평균값이고, 0.25와 0.75는 관심영역의 편균값에서 상하 25%의 픽셀의 밝기를 나타내는 값이다.

[수학식3]

L,n은 기울기이고, 상기 m은 편의상 사용자가 프리 세팅하는 값이다.

여기서, 상기 문턱치와 기울기 값들은 자동 콘트라스트 확대시에 입력화소로부터 출력화소로 변환할때 이용되며, 도4는 입력화소값과 출력화소값의 대응관계를 보인 그래프이다.

이후, 자동 콘트라스트 확장부(300)는, 상기 콘트라스트 계수 연산부(200)에서 출력되는 콘트라스트 계수를 이용하여, 자동으로 해당 영역에 대한 콘트라스트를 확장한다.

즉, 상기 자동 콘트라스트 확장부(300)는 상기 콘트라스트 계수(문턱치와 기울기)를 하기의 수학식4에 적용하여 콘트라스트를 확장한다.

[수학식4]

이때, 상기 자동 콘트라스트 확장부(300)는 픽셀 표현 범위를 넘는 값들을 포화시키기 위하여, '0'이하인 값은 '0'으로, '255' 이상인 값은 '255'로 대응시키는 과정을 추가한다.

여기서, 도5는 본 발명의 적용에 의해, 국부관심영역의 화질이 향상된 모습을 보인 예시도이다.

다시 말해서, 본 발명은 사용자가 선택한 국부관심영역의 R,G,B 영상에 대한 평균값으로 콘트라스트 계수를 연산하여 그 국부관심영역의 콘트라스트를 자동으로 확대함으로써, 국부 관심 영역의 화질을 향상시킨다.

상기 본 발명의 상세한 설명에서 행해진 구체적인 실시 양태 또는 실시예는 어디까지나 본 발명의 기술 내용을 명확하게 하기 위한 것으로 이러한 구체적 실시예에 한정해서 협의로 해석해서는 안되며, 본 발명의 정신과 다음에 기재된 특허 청구의 범위내에서 여러가지 변경 실시가 가능한 것이다.

이상에서 상세히 설명한 바와같이 본 발명은, 사용자가 선택한 국부관심영역의 영상에 대한 평균값으로 콘트라스트 계수를 연산하여 콘트라스트를 자동으로 조절함으로써, 국부관심영역의 화질을 개선하는 효과가 있다.

Claims (7)

1. 국부관심영역의 위치와 크기에 대한 데이터를 이용하여, R,G,B 데이터 각각의 평균값을 산출하여 그 R,G,B 데이터 각각의 평균값을 국부관심영역정보로 출력하는 영역추출부와;

   상기 영역추출부에서 출력되는 국부관심영역정보를 이용하여 콘트라스트 계수를 연산하는 콘트라스트 계수 연산부와;

   상기 콘트라스트 계수 연산부에서 연산된 상기 콘트라스트 계수를 이용하여, 자동으로 해당 영역에 대한 콘트라스트를 확장하는 자동 콘트라스트 확장부를 포함하여 구성하고,

   상기 콘트라스트 계수연산부는,

   R,G,B 데이터 각각의 평균값을 이용하여,그 R,G,B 데이터마다 각각 하기의 수학식에 의해 문턱치와 기울기를 구하여 이를 콘트라스트 계수로 출력하는 것을 특징으로 하는 디지탈 영상의 국부관심영역 콘트라스트 확장장치.

   [수학식]

   

   여기서, α,β는 문턱치,mean는 R,G,B 각각의 평균값이고, 0.25와 0.75는 관심영역의 편균값에서 상하 25%의 픽셀의 밝기를 나타내는 값이다.

   [수학식]

   

   L,m,n은 기울기이고, 상기 m은 편의상 사용자가 프리 세팅하는 값이다.
2. 삭제
3. 제1 항에 있어서, 상기 국부관심영역의 위치와 크기에 대한 데이터는,

   국부관심영역의 X축방향의 시작위치,국부관심영역의 Y축방향 시작위치,판막영역의 X축방향크기,판막영역의 Y축방향크기로 이루어진 것을 특징으로 하는 다지탈 영상의 국부관심영역 콘트라스트 확장장치.
4. 제1 항에 있어서, 상기 R,G,B 데이터 각각의 평균값은, 하기의 수학식에 의해 연산하는 것을 특징으로 하는 디자탈 영상의 국부관심영역 콘트라스트 확장장치.

   [수학식]

   
5. 삭제
6. 제1 항에 있어서, 상기 자동 콘트라스트 확장부는,

   상기 콘트라스트 계수를 하기의 수학식에 적용하여 콘트라스트를 확장하는 것을 특징으로 하는 디지탈 영상의 국부관심영역 콘트라스트 확장장치.

   [수학식]

   
7. 제6 항에 있어서, 상기 자동콘트라스트 확장부는

   픽셀 표현 범위를 넘는 값들을 포화시키기 위하여, '0'이하인 값은 '0'으로, '255' 이상인 값은 '255'로 대응시키는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 디지탈 영상의 국부관심영역 콘트라스트 확장장치.

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