KR100609892B1 - 콘트라스트의 신장장치 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 콘트라스트 신장장치 및 그 제어방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 콘트라스트의 신장장치는, 입력되는 영상신호의 각 화소가 갖는 휘도값을 검출하는 휘도값 검출부와; 상기 휘도값 검출부로부터 검출된 휘도값에 기초하여 소정의 구간에서의 휘도분포를 분석하는 휘도 분석부와; 상기 휘도값 검출부로부터 검출된 휘도값에 기초하여 화소단위로 소정의 인접구간과의 휘도차이를 분석하는 화소 분석부와; 상기 휘도 분석부와 상기 화소 분석부의 분석결과에 기초하여 상기 콘트라스트의 신장 정도를 조절하는 콘트라스트 신장부를 포함한다. 그리하여 CE(Contrast Enhancement)효과를 유지하면서도 이로 인해 발생할 수 있는 등고선 등의 노이즈를 방지할 수 있다.

Description

콘트라스트의 신장장치 및 그 제어방법{Device For Contrast Enhancement And Control Method Thereof}

도 1은 종래 CE기법에 의한 휘도(Luminance)의 변화를 도시한 히스토그램,

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 콘트라스트 신장장치의 개략적인 제어블럭도,

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 휘도 분석부의 분석방법을 설명하기 위한 히스토그램,

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 화소 분석부의 분석방법을 설명하기 위한 히스토그램,

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 휘도값의 신장 정도를 조절하는 방법을 설명하기 위한 테이블이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 휘도값 검출부 20 : 휘도 분석부

30 : 화소 분석부 40 : 콘트라스트 신장부

50 : 변환부

본 발명은 콘트라스트의 신장장치 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 콘트라스트 향상에 따른 휘도의 급작스러운 변화를 감소시키는 콘트라스트의 신장장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.

최근 디스플레이장치는 영상의 개선을 위한 여러 가지 콘트라스트 향상(Contrast Enhancement: 이하 "CE"라고 한다.)기법들이 많이 적용되고 있다. CE기법은 휘도 또는 계조간의 차이를 크게 하여 영상내의 시각적인 구분능력을 증가시켜주는 효과를 갖는다.

도 1(a)는 본래의 입력영상의 히스토그램, 도 1(b)는 CE기법에 의해 출력된 영상의 히스토그램을 도시한 것이다.

도 1(a)에 도시된 바와 같이, 본래의 입력영상의 일정 계조구간이 휘도값이 100, 101, 102 로 평탄하게 구성되어 있다. 그런데, 입력영상을 CE기법에 의해 향상시키면 휘도값이 99, 101, 103으로 신장되면서 등고선이나 띠 모양의 노이즈가 발생할 가능성이 있다.

즉, CE효과에 의해 계조간의 편차가 제한적인 프레임상의 평활영역에서 계조간의 차이가 커지게 되면, 본래의 영상에서는 없던 등고선 등 노이즈가 발생할 수 있는 것이다.

따라서, 이러한 부작용의 가능성으로 인해 CE기법의 적용에 있어서, CE 알고리즘의 전체적인 신장의 정도를 함부로 높일 수 없어 콘트라스트의 신장효과가 제한되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, 입력영상의 프레임상의 평활영역의 계조단차를 감소시켜 콘트라스트의 신장효과를 유지하면서도 왜곡된 영상의 출력을 방지할 수 있는 콘트라스트의 신장장치 및 그 제어방법이 제공하는 것이다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 콘트라스트의 신장장치에 있어서; 입력되는 영상신호의 각 화소가 갖는 휘도값을 검출하는 휘도값 검출부와; 상기 휘도값 검출부로부터 검출된 휘도값에 기초하여 소정의 구간에서의 휘도분포를 분석하는 휘도 분석부와; 상기 휘도값 검출부로부터 검출된 휘도값에 기초하여 화소단위로 소정의 인접구간과의 휘도차이를 분석하는 화소 분석부와; 상기 휘도 분석부와 상기 화소 분석부의 분석결과에 기초하여 상기 콘트라스트의 신장정도를 조절하는 콘트라스트 신장부를 포함하는 것에 의해 달성될 수 있다. 그리하여 CE효과를 유지하면서도 이로 인해 발생할 수 있는 등고선 노이즈를 방지할 수 있다.

여기서, 상기 휘도 분석부는 상기 소정의 구간에서의 누적값이 소정의 기준설정값보다 낮은 빈도를 카운트하고; 상기 화소 분석부는 상기 휘도차이의 누적값이 소정의 기준설정값보다 낮은 빈도를 카운트하며; 상기 콘트라스트 신장부는 상기 휘도값 분석부와 상기 화소별 분석부의 카운트값이 소정의 기준설정값보다 높은지 여부에 따라 상기 콘트라스트의 신장 정도를 조절할 수 있다.

한편, 상기 목적은, 본 발명에 따라, 콘트라스트의 신장방법에 있어서; 입력되는 영상신호의 휘도값을 검출하는 단계와; 상기 검출된 휘도값에 기초하여 소정 의 구간에서의 휘도분포를 분석하는 단계와; 상기 검출된 휘도값에 기초하여 화소별 소정의 인접구간과의 휘도값의 차이를 분석하는 단계와; 상기 분석한 휘도분포의 분석결과와 휘도값의 차이 분석결과에 기초하여 상기 콘트라스트의 신장 정도를 조절하는 단계를 포함하는 것에 의해 달성될 수 있다.

여기서, 상기 휘도값을 분석하는 단계는 상기 소정의 계조구간에서의 휘도값의 누적값이 소정의 설정기준값보다 낮은 빈도를 카운트하고; 상기 휘도차를 분석하는 단계는 상기 화소별 소정의 인접구간과의 휘도차의 누적값이 소정의 설정기준값보다 낮은 빈도를 카운트하며; 상기 콘트라스트의 신장 정도를 조절하는 단계는 상기 카운트한 값이 소정의 설정값보다 높은지 여부에 따라 상기 콘트라스트의 신장 정도를 조절할 수 있다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 디스플레이장치에 있어서, 콘트라스트의 신장장치를 일 예로 하여 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 콘트라스트 신장장치를 개략적으로 도시한 제어블럭도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 콘트라스트의 신장장치는 입력된 영상신호에 대해 프레임마다 휘도값을 검출하는 휘도값 검출부(10)와, 검출된 휘도값에 기초하여 이를 확률분포함수를 구성하여 분석하는 휘도 분석부(20)와, 화소별로 분석하는 화소 분석부(30)와, 휘도 분석부(20)와 화소 분석부(30)의 분석결과에 따라 평활영역이 얼마나 있는지를 판단하여 콘트라스트의 신장 정도를 결정하는 콘트라스트 신장부(40)와, 콘트라스트신장부로부터 입력된 신장값 에 따라 입력영상을 변환하는 변환부(50)를 포함한다.

휘도값 검출부(10)는 입력되는 영상신호 내의 각각의 화소의 휘도값을 검출한다.

그리고, 휘도 분석부(20)는 휘도값 검출부(10)에서 검출한 휘도값에 기초하여 휘도값의 확률분포함수(PDF, Probability Density Function)를 구한다.

휘도 분석부(20)는 입력 영상신호가 갖는 휘도 또는 계조에 대해, 프레임 상에서 편차가 적은 균일한 영역을 평활영역으로 판단하게 된다.

휘도 분석부(20)의 분석의 구체적인 방법예는 도 3(a), 도 3(b), 도 3(c)를 통해 설명하기로 한다.

도 3(a), 도 3(b), 도 3(c)는 입력된 영상신호의 휘도값의 확률분포함수를 히스토그램으로 표현한 것이다.

도 3(a)에 도시된 바와 같이, 휘도값의 확률밀도함수에서 일정구간(도 3에서는 5개의 계조를 일정구간으로 정함.)의 계조값에 해당하는 화소수의 누적값을 구한다.

그리고, 도 3(b), 도 3(b)는 이러한 분석을 계조가 낮은 구간부터 순차적으로 분석하는 과정을 나타낸 것이다.

여기서, 차례차례 휘도값의 확률밀도함수에서 일정구간의 계조값에 해당하는 화소수의 누적값을 구하여 분석하는 것에 대해 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 3(a)에 도시된 바와 같이, 휘도값의 확률분포함수에서 5개의 계조구간을 단위로 그 도수를 합하게 된다. 즉 도면에서 a+b+c+d+e 값을 연산하게 되는 것이 다. 연산한 도수의 합이 소정의 설정된 일정값 이상이 되는 경우 그 횟수를 카운팅하게 된다.

여기서, 카운팅된 값을 H_FLAT 값으로 표현하면 5개 구간의 도수의 합이 소정의 일정값 이상이 되는 구간의 수가 H_FLAT 값이 되는 것이다.

예를 들어, 도 3(a), 도 3(b), 도 3(c) 와 같이 순차적으로 계조구간을 5개로 나누어 그 도수의 합을 연산하였는데, 그 연산값이 소정의 설정값 이상이 되는 구간이 10개였다면 H_FLAT값은 10이 되는 것이다.

즉, 일정구간의 계조값에 해당하는 화소수의 누적값이 소정의 설정기준값보다 크다면 그 부분이 계조의 변화가 적은 평활영역으로 판단되므로 그러한 경우에는 카운트를 하고, 그렇지 않은 경우에는 카운트를 하지 않는 방식으로 프레임상에 평활영역이 얼마나 있는지를 판단할 수 있다.

전술한 도 3(a), 도 3(b), 도 3(c)에서는 계조구간의 단위를 5개로 표현하였으나, 다른 단위로 설정하여 연산할 수 있음은 물론이다.

화소 분석부(30)는 화소(PIXEL)별로 일정구간의 주변 블럭의 화소와의 휘도값의 차이를 분석하여 평활영역인지 여부를 분석하게 된다.

화소 분석부(30)의 상세한 분석의 예는 도 4(a), 도 4(b)를 참조하여 설명하기로 한다.

도 4(a), 도 4(b)는 화소별(PIXEL) 주변 블록단위를 도시한 것이다.

도 4(a)는 B2를 중심화소로 주변 블록을 도시한 것인데, 화소 분석은 주변 블록의 화소의 휘도값과의 차이(편차)를 이용한다. 이에 관한 구체적인 수식은 다 음과 같다.

B2를 중심화소로 하여 주변 블록인 A0~A4와, B0, B1, B3, B4와, C0~C4와의 차의 절대값을 합하게 된다.

그 합의 값이 소정의 설정값 이상인 경우 카운팅을 하게 된다. 그 카운팅 값을 S_FLAT 값으로 표현하면 SUM값이 소정의 설정값 이상인 횟수가 S_FLAT값이 되는 것이다.

예를 들어, SUM값이 소정의 설정값 이상인 횟수가 10회라면 S_FLAT값이 10이 되는 것이다.

즉, 중심화소 B2를 중심으로 하여 주변 블록과의 화소의 편차를 누적하여 그 누적값이 소정의 설정값보다 큰 경우에는 카운트하고, 소정의 설정값보다 작은 경우에는 카운트하지 않는 방식으로 카운트 값이 크면 평활영역으로 판단하게 된다.

그리고, 도 4(b)에 도시된 바와 같이, B2에서 B3로 중심화소를 차례차례로 옮기면서 전술한 계산과정을 반복하게 된다.

전술한 실시예에서는 블록을 위아래로 1개, 옆으로 2개의 화소를 단위로 하였으나 다른 크기의 단위로 할 수 있음은 물론이다.

콘트라스트 신장부(40)는 휘도 분석부(20)에서 구한 휘도값의 확률분포함수를 통해 확률누적분포함수 등을 연산하여 확률분포함수 또는 확률누적분포함수에 기초하여 각 계조의 빈도수에 따라 명암분포를 재분배하는 등의 방식에 따라 최대 의 콘트라스트를 갖도록 영상을 조절한다. 이러한 CE기법은 여러 가지 방법이 있다.

여기서, 콘트라스트 신장부(40)는 최대의 콘트라스트 효과이외에 왜곡된 영상의 출력을 방지하기 위해 휘도 분석부(20)와 화소 분석부(30)의 분석결과에 기초하여 콘트라스트의 신장 정도를 조절한다.

구체적인 콘트라스트의 조절방법의 예는 도 5를 참조하여 설명하기로 한다.

도 5에 도시된 바와 같이, 휘도 분석부(20)에서 계산한 H_FLAT 값이 소정의 설정값(H_Threshold)보다 크고, 화소 분석부(30)에서 계산한 S_FLAT 값이 소정의 설정값(S_Threshold)보다 큰 경우에는 신장 정도를 작게(GAIN 小 ) 조절한다.

그리고, 휘도 분석부(20)에서 휘도 분석부(20)에서 계산한 H_FLAT 값이 소정의 설정값(H_Threshold)보다 작고, 화소 분석부(30)에서 계산한 S_FLAT 값이 소정의 설정값(S_Threshold)보다 작은 경우에는 신장 정도를 크게(GAIN 大 ) 조절한다.

도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 다른 경우에도 H_FLAT 값 및 S_FLAT값의 정도에 따라 신장 정도를 조절하게 된다.

그리고, 변환부(50)는 콘트라스트 신장부(40)에 의해 결정된 조절함수에 따라 입력영상을 변환하여 출력한다.

그리하여, 콘트라스트 효과를 최대로 하면서도 이 경우 계조단차에 의해 휘도의 차이가 작은 부분에 생길 수 있는 등고선 등의 왜곡된 영상의 출력을 방지할 수 있다.

비록 본 발명의 몇몇 실시예들이 도시되고 설명되었지만, 본 발명의 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 원칙이나 정신에서 벗어나지 않으면서 본 실시예를 변형할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 발명의 범위는 첨부된 청구항과 그 균등물에 의해 정해질 것이다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 입력영상의 프레임 중 평활영역에 대한 계조단차를 감소시켜 콘트라스트의 신장효과를 유지하면서도 왜곡된 영상의 출력을 방지할 수 있는 콘트라스트의 신장장치 및 그 제어방법이 제공된다.

Claims (4)

1. 콘트라스트의 신장장치에 있어서;

   입력되는 영상신호의 각 화소가 갖는 휘도값을 검출하는 휘도값 검출부와;

   상기 휘도값 검출부로부터 검출된 휘도값에 기초하여 소정의 구간에서의 휘도분포를 분석하는 휘도 분석부와;

   상기 휘도값 검출부로부터 검출된 휘도값에 기초하여 화소단위로 소정의 인접구간과의 휘도차이를 분석하는 화소 분석부와;

   상기 휘도 분석부와 상기 화소 분석부의 분석결과에 기초하여 상기 콘트라스트의 신장 정도를 조절하는 콘트라스트 신장부를 포함하고,

   상기 휘도 분석부는 상기 소정의 구간에서의 누적값이 소정의 기준설정값보다 낮은 빈도를 카운트하고;

   상기 화소 분석부는 상기 휘도차이의 누적값이 소정의 기준설정값보다 낮은 빈도를 카운트하며;

   상기 콘트라스트 신장부는 상기 휘도 분석부와 상기 화소 분석부의 카운트값이 소정의 기준설정값보다 높은지 여부에 따라 상기 콘트라스트의 신장 정도를 조절하는 것을 특징으로 하는 콘트라스트의 신장장치.
2. 삭제
3. 콘트라스트의 신장방법에 있어서;

   입력되는 영상신호의 휘도값을 검출하는 단계와;

   상기 검출된 휘도값에 기초하여 소정의 구간에서의 휘도분포를 분석하는 단계와;

   상기 검출된 휘도값에 기초하여 화소별 소정의 인접구간과의 휘도값의 차이를 분석하는 단계와;

   상기 분석한 휘도분포의 분석결과와 휘도값의 차이 분석결과에 기초하여 상기 콘트라스트의 신장 정도를 조절하는 단계를 포함하고,

   상기 휘도값을 분석하는 단계는 상기 소정의 계조구간에서의 휘도값의 누적값이 소정의 설정기준값보다 낮은 빈도를 카운트하고;

   상기 휘도차를 분석하는 단계는 상기 화소별 소정의 인접구간과의 휘도차의 누적값이 소정의 설정기준값보다 낮은 빈도를 카운트하며;

   상기 콘트라스트의 신장 정도를 조절하는 단계는 상기 카운트한 값이 소정의 설정값보다 높은지 여부에 따라 상기 콘트라스트의 신장 정도를 조절하는 것을 특징으로 하는 콘트라스트의 신장방법.
4. 삭제

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