KR100707270B1

KR100707270B1 - Ｒｇｂ값을 이용한 영상 콘트라스트 개선 방법 및 장치

Info

Publication number: KR100707270B1
Application number: KR1020050075451A
Authority: KR
Inventors: 윤미현; 양승준
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2005-08-17
Filing date: 2005-08-17
Publication date: 2007-04-16
Also published as: KR20070021000A; US20070041636A1

Abstract

RGB값을 이용한 영상 콘트라스트 개선 방법 및 장치가 개시된다. 본 발명에 따른 RGB값을 이용한 영상 콘트라스트 개선 방법은, 프레임당 휘도 평균값을 고려하여 콘트라스트 개선을 위한 제1 맵핑함수 및 제2 맵핑함수를 결정하는 단계, 입력 RGB값을 제1 맵핑함수에 대입하여 제1 맵핑함수값을 산출하는 단계, 및 제1 맵핑함수값을 제2 맵핑함수에 대입하여 개선된 RGB값을 산출하는 단계를 통해 구현된다. 본 발명에 따르면, 콘트라스트 개선시에 휘도신호가 아닌 RGB 각각의 신호를 이용함으로써 칼라의 손실을 방지할 수 있게 된다. 아울러, 영상의 밝기에 따라 적응적으로 맵핑함수를 적용함으로서 콘트라스트 개선의 품질을 향상시킬 수 있게 된다.

콘트라스트 개선, 휘도 평균값, 제1 맵핑함수, 제2 맵핑함수, 입력 RGB값

Description

ＲＧＢ값을 이용한 영상 콘트라스트 개선 방법 및 장치{Method for Image Contrast Enhancement Using RGB Value and Apparatus therof}

도 1은 종래기술에 따른 영상 콘트라스트 개선방법을 나타낸 블록도,

도 2는 종래기술에 따른 영상 콘트라스트 개선과정을 설명하기 위한 도면,

도 3은 본 발명에 따른 영상 콘트라스트 개선장치의 개략적 구성을 나타낸 도면,

도 4a는 본 발명에 따른 제1 맵핑함수의 특성을 나타낸 도면,

도 4b는 본 발명에 따른 제2 맵핑함수의 특성을 나타낸 도면, 및

도 4c는 본 발명에 따른 합성된 맵핑함수의 특성을 나타낸 도면이다.

본 발명은 영상 콘트라스트 개선 방법 및 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 RGB값을 이용한 영상 콘트라스트 개선 방법 및 장치에 관한 것이다.

일반적으로 비디오 신호는 여러 가지 요인에 의해 화질이 떨어질 수 있다. 화질 열화의 대표적인 요인중의 하나로 낮은 콘트라스트를 들 수 있다. 이의 보정을 위한 방법의 예로는 밝기의 변화에 따른 감마보정(Gamma Correction)이나 히스 토그램 등화(Histogram Equalization) 등이 있다.

이 중 히스토그램 등화의 기본 동작은 입력 영상의 히스토그램을 토대로 주어진 입력 영상을 변환하는 것으로서, 여기서 히스토그램이라 함은 주어진 입력 영상에서의 그레이 레벨 분포를 나타낸다.

이러한 그레이 레벨(gray level)의 히스토그램은 영상(image)의 외양(appearance)의 전체적인 묘사를 제공한다. 영상의 샘플 분포에 따라 적절히 조절된 그레이 레벨은 외양 또는 영상의 콘트라스트를 개선시킨다.

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.

또한, 메디컬 영상 처리와 레이더 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.304-312, 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,vol.221,1994.

따라서, 주어진 영상의 히스토그램을 이용한 기법은 메디컬 영상 처리, 적외선 영상 처리, 레이더 영상처리 분야등 여러 분야에서 유용하게 응용되고 있다.

일반적으로, 히스토그램 등화는 동적 범위(dynamic range)를 늘이는(stretching) 효과를 갖기 때문에 히스토그램 등화는 결과 영상의 분포밀도를 평평(flat)하게 하고, 그 결과로서 영상의 콘트라스트를 개선한다.

도 1은 종래기술에 따른 영상 콘트라스트 개선방법을 나타낸 블록도이고, 도 2는 종래기술에 따른 영상 콘트라스트 개선과정을 설명하기 위한 도면이다. 도 1 및 도 2를 참조하면 종래기술에 따른 영상 콘트라스트 개선장치는, 히스토분포 산출부(11), 히스토정보 산출부(13), 평균 산출부(15), 기울기 산출부(17), 계수 산출부(19), 필터링부(21), 및 스트레칭부(23)를 포함한다.

히스토분포 산출부(11)에서는 소정 단위의 입력 휘도신호에 대한 히스토그램 분포, 즉, 이전 휘도신호의 히스토그램 분포(H(i)P)와 현재 휘도신호의 히스토그램 분포(H(i)C)를 산출한다. 이때, 히스토분포 산출부(11)는 히스토그램 분포 산출과정에서 입력 휘도신호의 전체의 그레이 레벨의 합과 전체의 픽셀 개수, 및 입력 휘도신호의 최대레벨과 최소레벨을 검출한다.

히스토정보 산출부(13)는 히스토분포 산출부(11)에 산출된 현재 입력 휘도신호의 히스토그램 분포(H(i)C)와 이전 입력 휘도신호의 히스토그램 분포(H(i)P)의 차인 히스토 정보데이터(Diff_histo)를 산출한다. 여기서, 산출된 히스토 정보데이터(Diff_histo)는 후술되는 비율 산출부(19)에 입력되어 화면의 변화 정도에 따른 비율이 산출된다.

바람직하게는, 히스토 정보데이터(Diff_histo)는 입력 휘도신호의 전체 그레이 레벨을 이용하여 산출하기 보다는 블랙 스트레칭의 경우에는 낮은 그레이 레벨부분을 이용하여 산출하고, 화이트 스트레칭의 경우에는 높은 그레이 레벨부분을 이용하여 산출한다.

평균 산출부(15)는 히스토분포 산출부(11)에서 검출된 입력 휘도신호의 전체의 그레이 레벨의 합과 전체의 픽셀개수를 이용하여 입력 휘도신호의 평균레벨(Mean)을 산출한다.

기울기 산출부(17)는 평균 산출부(15)에서 산출된 평균레벨(Mean)에 연동하는 스트레칭 기울기(SLB 및 SLW)를 각각 산출한다. 상기 기울기(SLB 및 SLW)를 산출하기 위해서, 먼저, 평균레벨과 기설정된 스트레칭점(L 및 U)을 이용하여 평균레벨에 연동하는 블랙/화이트 스트레칭점(LB 및 UW)을 각각 산출한다.

다음, 히스토분포 산출부(11)에서 검출된 입력 휘도신호의 최소레벨(Min) 및 최대레벨(Max)를 이용하여 블랙/화이트 스트레칭 기울기(SLB 및 SLW)를 각가 산출한다.

예컨데, 블랙 스트레칭 기울기(SLB)가 구해지는 과정을 설명한다. 먼저, 평균레벨(Mean)과 연동하는 블랙 스트레칭점(LB)을 구한다. 산출된 블랙 스트레칭점(LB)과 최대/최소 검출부에서 검출된 최소레벨(Min)을 이용하여 블랙 스트레칭 기울기(SLB)를 구한다. 바람직하게는 블랙 스트레칭 기울기(SLB)에 가중치를 부여하여 기울기의 정도가 조정된 최종 블랙 스트레칭 기울기(SL'B)를 구할 수 있다.

비율 산출부(19)는 현재 입력된 휘도신호와 과거 입력된 휘도신호의 변화 정 도를 산출한다. 즉, 히스토정보 산출부(13)에서 산출된 히스토 정보데이터(Diff_histo)를 이용하여 화면의 변화 비율(Coeff: coefficient)을 산출한다.

여기서, Total 은 블랙/화이트 스트레칭 시스템에서 처리되는 소정 단위의 입력 휘도신호의 전체 픽셀 개수이다.

필터링부(21)는 변화 비율(Coeff)에 대응하여 블랙 스트레칭 기울기(SLB) 및 화이트 스트레칭 기울기(SLW)을 필터링함으로써 화면 변화에 유동적인 블랙 스트레칭 기울기(F_SLB) 및 화이트 스트레칭 기울기(F_SLW)를 출력한다.

예컨데, 변화 비율(Coeff)의 범위가 0 에서 255 라고 가정할 때, 산출된 변화 비율(Coeff)이 중간값인 128 이면, 필터링부(21)는 현재 화면에 대응하는 현재 블랙/화이트 스트레칭 기울기와 이전 화면에 대응하는 이전 블랙/화이트 스트레칭 기울기를 동일한 비율로 반영한다.

한편, 산출된 변화 비율(Coeff)이 작으면, 화면의 변화 정도가 작으므로 이전 블랙/화이트 스트레칭 기울기를 상대적으로 많이 반영하고, 산출된 변화 비율(Coeff)이 크면, 화면의 변화 정도가 크므로 현재 블랙/화이트 스트레칭 기울기를 상대적으로 많이 반영한다.

따라서, 필터링부(21)는 화면의 변화 정도에 따라서 향상된 필터링을 수행함으로써 블랙/화이트 스트레칭에 의해화면의 펄럭거림을 자연스럽게 제거할 수 있게 된다.

스트레칭부(23)는 필터링부(21)에서 화면 변화 정도에 대응하여 필터링된 블랙 스트레칭 기울기(F_SLB) 및 화이트 스트레칭 기울기(F_SLW)를 입력되는 휘도신 호와 맵핑(Mapping)함으로써 입력되는 휘도신호의 그레이 레벨 범위를 하드웨어 범위로 각각 스트레칭한다.

종래기술에 따르면, 입력 휘도신호의 평균레벨에 적응적인 블랙/화이트 스트레칭 기울기를 이용하여 입력 휘도신호를 스트레칭시킴으로써 화면의 콘트라스트를 향상시킬 수 있다.

그러나, 콘트라스트 개선을 위하여 휘도신호에 대해 위에서 언급한 히스토그램 등화와 같은 소정의 휘도 처리를 하는 경우 발생하는 휘도 변화에 따라 칼라 신호에 대해서도 칼라 보상을 하지 않으면 순수 칼라 신호는 왜곡되는 문제점이 발생한다.

이를 상세히 설명하면, 칼라 영상을 구현하기 위해 텔레비전이나 비디오 시스템에서는 빛의 3원색인 적·녹·청에 의해 색을 정의하는 RGB 모델이 채용되어 있다, 즉 RGB 모델하의 시스템에서는 적(R)·녹(G)·청(B)을 신호화하여 전송하고 텔레비전 수상기나 모니터에서는 이 신호를 바탕으로 영상을 재현한다.

즉, 시각적 스펙트럼 내에서 어떤 색상을 얻기 위해 적(Red), 녹(Green), 청(Blue)이 다양한 비율로 섞여져야 하는 데, 이러한, R, G, B의 레벨은 각각 0~100% 까지 변화할 수 있다.

각 레벨은 10진수 '0 ~ 255'의 총 256가지 레벨 범위로 나타내어지는데, 이는 2진수로는 '00000000 ~ 11111111'까지, 그리고 16진수로는 '00~FF'까지와 같은 의미를 갖는다. 따라서, 나타낼 수 있는 색상의 가짓수는 '256×256×256'의 계산 결과인 16,777,216 가지가 된다.

그러나, 또 다른 색 표현방식으로서, 'YCbCr'이 있으며, 이는 색상신호가 아니라 휘도(luminance) 'Y'와 색차 신호 'Cb', 'Cr'에 기반한 색 표현 방식이다. 인간의 눈이 색상보다 밝기에 더 민감하기 때문에 휘도 신호를 이용하여 처리하는 방식이 널리 쓰이고 있다. RGB와 YCbCr 관계를 공식으로 표현하면 다음과 같다.

Y = 0.29900R + 0.58700G + 0.11400B

Cb = -0.16874R - 0.33126G + 0.50000B

Cr = 0.50000R - 0.41869G - 0.08131B

상기 수학식 1을 통해 확인 할 수 있듯이, 종래기술에 따른 콘트라스트 개선방법은 낮은 휘도 값은 0으로, 높은 휘도 값은 1로 변환하여 그 대비를 높여 주는 것으로서, 종래기술에 의하면 휘도 성분을 변화시켜 그 대비를 높여 줄 수는 있으나, 그 과정에서 RGB로 구성된 고유의 칼라성분까지 손실되게 되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, RGB값을 이용한 영상 콘트라스트 개선 방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 RGB값을 이용한 영상 콘트라스트 개선 방법은, 프레임당 휘도 평균값을 고려하여 콘트라스트 개선을 위한 제1 맵핑함수 및 제2 맵핑함수를 결정하는 단계, 입력 RGB값을 상기 제1 맵핑함수에 대입하여 제1 맵핑함수값을 산출하는 단계, 및 상기 제1 맵핑함수값을 상기 제2 맵핑함수 에 대입하여 개선된 RGB값을 산출하는 단계를 포함한다.

바람직하게는, 상기 제1 맵핑함수 및 제2 맵핑함수를 결정하는 단계는, 상기 제1 맵핑함수 및 상기 제2 맵핑함수의 지수를 각각 결정하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 맵핑함수는 다음의 식에 의하는 것을 특징으로 한다.

여기서, x는 상기 입력 RGB값, y는 상기 제1 맵핑함수값, α는 상기 휘도 평균값에 의해 결정되는 상수.

또한, 상기 제2 맵핑함수는 다음의 식에 의하는 것을 특징으로 한다.

y는 상기 제1 맵핑함수값, z는 상기 개선된 RGB값, β는 상기 휘도 평균값에 의해 결정되는 상수.

또한, 상기 제1 맵핑함수 및 제2 맵핑함수의 결정은, 해당 프레임의 휘도 평균값과 이전 프레임의 휘도 평균값과의 차가 소정의 문턱값을 초과하지 않는 경우에는, 상기 이전 프레임에서의 제1 맵핑함수 및 제2 맵핑함수로 결정하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 맵핑함수 및 제2 맵핑함수의 결정은, 해당 프레임의 휘도 평균값과 이전 프레임의 휘도 평균값과의 차가 소정의 문턱값을 초과하는 경우에는, 상기 해당 프레임에서의 제1 맵핑함수 및 제2 맵핑함수로 결정하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 맵핑함수의 지수와 상기 제2 맵핑함수의 지수는 반비례 관계에 있는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명에 따른 RGB값을 이용한 영상 콘트라스트 개선 장치는, 프레임당 휘도 평균값을 고려하여 콘트라스트 개선을 위한 제1 맵핑함수 및 제2 맵핑함수를 결정하는 함수 결정부, 입력 RGB값을 상기 제1 맵핑함수에 대입하여 제1 맵핑함수값을 산출하는 제1 맵핑부, 및 상기 제1 맵핑함수값을 상기 제2 맵핑함수에 대입하여 개선된 RGB값을 산출하는 제2 맵핑부를 포함한다.

바람직하게는, 상기 함수 결정부는, 상기 제1 맵핑함수 및 상기 제2 맵핑함수의 지수를 각각 결정하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 함수 결정부는, 해당 프레임의 휘도 평균값과 이전 프레임의 휘도 평균값과의 차가 소정의 문턱값을 초과하지 않는 경우에는, 상기 이전 프레임에 서의 제1 맵핑함수 및 제2 맵핑함수를 상기 제1 맵핑함수 및 제2 맵핑함수로 결정하는 것을 특징으로 한다.

또한, 해당 프레임의 휘도 평균값과 이전 프레임의 휘도 평균값과의 차가 소정의 문턱값을 초과하는 경우에는, 상기 해당 프레임에서의 제1 맵핑함수 및 제2 맵핑함수를 상기 제1 맵핑함수 및 제2 맵핑함수로 결정하는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명에 따른 영상 디스플레이 장치는, 프레임당 휘도 평균값을 고려하여 콘트라스트 개선을 위한 제1 맵핑함수 및 제2 맵핑함수를 결정하는 함수 결정부, 입력 RGB값을 상기 제1 맵핑함수에 대입하여 제1 맵핑함수값을 산출하는 제1 맵핑부 및 상기 제1 맵핑함수값을 상기 제2 맵핑함수에 대입하여 개선된 RGB값을 산출하는 제2 맵핑부를 포함하는 것을 특징으로 하는 RGB값을 이용한 영상 콘트라스트 개선 장치를 이용한다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 영상 콘트라스트 개선장치의 개략적 구성을 나타낸 도면이다.

본 발명에 따른 영상 콘트라스트 개선장치는 함수 결정부(110), 제1 맵핑부(130), 및 제2 맵핑부(150)를 포함한다. 함수 결정부(110)는 RGB값을 입력받아, 이를 제1 맵핑부(130)에 전송한다. 본 발명을 실시함에 있어서는 입력 RGB값은 함수 결정부(110)를 거치지 않고, 직접 제1 맵핑부(130)에 입력될 수도 있을 것이다.

한편, 함수 결정부(110)는 매 프레임당 입력되는 휘도 평균값을 고려하여, 제1 맵핑부(130) 및 제2 맵핑부(150)에서 각각 사용되는 제1 맵핑함수(1st Mapping Function) 및 제2 맵핑함수(2nd Mapping Function)를 결정한다. 좀 더 상세하게는 함수 결정부(110)는 제1 맵핑함수 및 제2 맵핑함수의 지수를 각각 결정한다.

제1 맵핑부(130)는 함수 결정부(110)로부터 결정된 제1 맵핑함수에 함수 결정부(110)로부터 전송받은 입력 RGB값에 대입하여, 제1 맵핑함수값을 산출하고, 산출된 제1 맵핑함수값을 제2 맵핑부(150)에 전송한다.

본 발명을 실시함에 있어서는 입력 RGB값은 함수 결정부(110)를 거치지 않고, 직접 제1 맵핑부(130)에 입력될 수도 있을 것이다.

제2 맵핑부(150)는 함수 결정부(110)로부터 결정된 제2 맵핑함수에 제1 맵핑부(130)로부터 전송받은 제1 맵핑함수값을 대입하여, 개선된 RGB값을 최종적으로 산출하여 출력한다.

도 4a는 본 발명에 따른 제1 맵핑함수의 특성을 나타낸 도면, 도 4b는 본 발명에 따른 제2 맵핑함수의 특성을 나타낸 도면, 및 도 4c는 본 발명에 따른 합성된 맵핑함수의 특성을 나타낸 도면이다.

먼저, 도 4a를 참조하면, 먼저 제1 맵핑함수는 제1 맵핑부(130)에서 입력 RGB값을 대입하며, 제1 맵핑함수값을 산출하는데 사용되는 함수로서 다음의 식과 같이 표현된다.

수학식 2에서 x는 입력 RGB값이고, y는 제1 맵핑함수값이며, α는 함수 결정부(110)에 의해서 결정되는 상수가 될 것이다. 함수의 특성을 참조하면, α의 값이 '1'인 경우에는 'y=x'가 되고, α의 값이 '1'보다 점차적으로 커지는 경우에는 'y=x'에 해당하는 직선으로부터 하향으로 점차적으로 이격되어 감을 확인할 수 있다.

그 다음, 도 4b를 참조하면, 제2 맵핑함수는 제1 맵핑부(130)에서 산출된 제1 맵핑함수값을, 제2 맵핑부(150)에서 대입하여, 개선된 RGB값을 산출하는데 사용되는 함수로서 다음의 식과 같이 표현된다.

수학식 3에서 y는 상기 제1 맵핑함수값이고, z는 상기 개선된 RGB값이며, β는 상기 휘도 평균값에 의해 결정되는 상수가 될 것이다. 함수의 특성을 참조하면, β의 값이 '1'인 경우에는 'z=y'가 되고, β의 값이 '1'보다 점차적으로 커지는 경우에는 'z=y'에 해당하는 직선으로부터 상향으로 점차적으로 이격되어 감을 확인할 수 있다.

한편, 도 4c를 참조하면, 합성된 맵핑함수는 전술한 제1 맵핑함수 및 제2 맵핑함수를 합성한 함수로서 다음의 식과 같이 표현된다.

수학식 4에서 x는 입력 RGB값이고, α, β는 함수 결정부(110)에 의해서 결정되는 상수이며, z는 상기 개선된 RGB값이 될 것이다. 함수의 특성을 참조하면, 제1 맵핑함수 및 제2 맵핑함수를 합성한 맵핑함수는 'S'자의 형상을 나타냄을 확인할 수 있다.

입력 RGB값의 동적 범위(Dynamic Range)를 넓혀 콘트라스트의 개선 효과를 얻기 위해서는 낮은 레벨의 입력 RGB값은 보다 낮은 값으로 높은 레벨의 입력 RGB값은 보다 높은 값으로 맵핑이 되어야 한다.

즉, 콘트라스트의 개선 효과를 얻기 위해서 'S'자형 맵핑 함수를 이용하게 되는 것이다. 'S'자형 맵핑함수를 얻기 위해서 제1 맵핑함수 및 제2 맵핑함수를 이용하는 이유는 제1 맵핑함수의 그래프의 특성은 영상을 전체적으로 어둡게 하는 반면에, 제2 맵핑함수의 그래프의 특성은 영상을 전체적으로 밝게 하기 때문이다.

따라서, 제1 맵핑함수 및 제2 맵핑함수에서의 지수상수 α, β의 조절을 통해 'S'자 형태의 합성된 맵핑함수의 곡선을 조절하여, 영상에 따라 적응적으로 콘트라스트를 개선하기 위함이다.

이하에서는 도 3 및 도 4a 내지 도 4c를 참조하여, 본 발명에 따른 영상 콘트라스트 개선 방법을 상세히 설명하기로 한다.

먼저, 매 프레임마다 함수 결정부(110)는 휘도 평균값을 고려하여, 제1 맵핑 함수에서의 상수α(x의 지수) 및 제2 맵핑함수에서의 상수 β(y의 지수)를 각각 결정한게 된다.

도 4a의 제1 맵핑함수를 통해 확인하였듯이 제1 맵핑함수에서의 상수α(x의 지수)에 따라 제1 맵핑함수의 형태가 결정된다. 즉, α값이 클수록 그래프는 직선에서부터 하향으로 이격되므로, α값이 큰 경우에 낮은 입력값이 제1 맵핑함수를 통과하는 경우, 더 낮은값으로 출력된다.

한편, 도 4b의 제2 맵핑함수를 통해 확인하였듯이 제2 맵핑함수에서의 상수 β(y의 지수)에 따라 제2 맵핑함수의 형태가 결정된다. 즉, β값이 클수록 그래프는 직선에서부터 상향으로 이격되므로, β값이 큰 경우에 높은 입력값이 제2 맵핑함수를 통과하는 경우, 더 높은값으로 출력된다.

즉, α, β의 값이 모드 큰 경우, 작은 입력값은 더 작게, 큰 입력값은 더 크게 맵핑되므로 동적 범위(Dynamic Range)가 커져서 콘트라스트의 개선 정도가 더 커지게 된다.

한편, α값이 β값보다 크면, 어두운 밝기로 콘트라스트가 향상되고, β값이 α값보다 크면, 밝은 밝기로 콘트라스트가 향상된다.

만약, 모든 영상에 동일한 맵핑 함수를 적용하면, 어두운 영상은 더욱 어둡게 콘트라스트가 향상될 수 있고, 밝은 영상은 더 밝게 향상될 수 있을 것이다.

그러므로, 본 발명을 실시함에 있어서는, 함수 결정부(110)는 입력된 휘도 평균값(즉, 평균 밝기)에 따라 각 맵핑 함수에서의 상수를 결정한다.

256레벨의 영상에서 일반적으로 영상의 밝기는 중간 정도에 대부분 분포하므 로, 중간 밝기인 128 정도 이상에서는 디폴트(Default)로 설정한 상수에 따른 제1 및 제2 맵핑 함수를 적용하여, 어두운 영상은 밝게 콘트라스트를 향상하고, 밝은 영상은 어둡게 콘트라스트를 향상시킨다.

이때 콘트라스트의 향상 정도는 전술한 각 맵핑함수에서의 상수인 α, β의 조정을 통해 조절가능할 것이다.

함수 결정부(110)는 작은 휘도 평균값에 해당하는 낮은 밝기의 영상에 대해서는 밝기 정도를 여러 단계로 나누고, 각각 그에 대응되게 낮은 정도가 클수록, 제1 맵핑함수에서의 α는 작은 값을 선택하고, 제2 맵핑함수에서의 β는 큰 값을 선택한다. 그 결과 전체 영상은 밝게 개선될 것이다.

또한, 함수 결정부(110)는 반대로 높은 휘도 평균값에 해당하는 높은 밝기의 영상에 대해서는, 밝기 정도를 여러 단계로 나누고, 각각 그에 대응되게 밝은 정도가 클수록, 제1 맵핑함수에서의 α는 큰 값을 선택하고, 제2 맵핑함수에서의 β는 작은 값을 선택한다. 그 결과 전체 영상은 어둡게 개선될 것이다.

전술한 바와 같이 함수 결정부(110)가 입력된 휘도 평균값을 고려하여, 제1 맵핑부(130) 및 제2 맵핑부(150)에서 각각 사용되는 제1 맵핑함수 및 제 2 맵핑함수를 결정하면, 제1 맵핑부(130)는 및 결정된 제1 맵핑함수에 입력 RGB값을 대입하여, 제1 맵핑함수값을 출력하고, 제 2 맵핑부(150)는 결정된 제2 맵핑함수에 제1 맵핑함수값을 대입하여, 개선된 RGB값을 출력하게 된다. 본 발명을 실시함에 있어서, 전술한 RGB값은 각각의 R,G,B값에 대해서 입력 및 출력될 것이다.

그러나, 본 발명을 실시함에 있어서, 영상 프레임에 따라, 입력되는 휘도 평 균값에 따라, 제1 맵핑함수 및 제2 맵핑함수를 결정하여 적용한다면, 연속되는 장면에서 휘도 평균값이 미세한 차이가 있는 경우에도, 맵핑함수가 다르게 적용되게 될 것이다. 즉, 연속되는 장면임에도 불구하고 콘트라스트의 개선 정도가 다르게 작용하므로, 결과적으로 플릭커링(Flickering)이 발생하게 된다.

이를 방지하기 위해 본 발명을 실시함에 있어서, 함수 결정부(110)는 현재 프레임에서의 휘도 평균값과 이전 프레임에서의 휘도평균값과의 차이를 계산하여, 이 차이값이 소정의 문턱값을 초과하는 경우에는, 이전 프레임과 현재 프레임을 연속되는 장면이 아닌 것으로 판단하여, 현재 프레임의 휘도 평균값을 기준으로 제1 및 제2 맵핑함수를 결정할 수 있을 것이다.

한편, 함수 결정부(110)는 그 차이값이 소정의 문턱값을 초과하지 않는 경우에는 이전 프레임과 현재 프레임을 동일 영상이라고 판단하여, 이전 프레임에서 결정된 제1 및 제2 맵핑함수를 현재 프레임에서의 제1 및 제2 맵핑함수로 결정할 수 있을 것이다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 콘트라스트 개선시에 휘도신호가 아닌 RGB 각각의 신호를 이용함으로써 칼라의 손실을 방지할 수 있게 된다. 아울러, 영상의 밝기에 따라 적응적으로 맵핑함수를 적용함으로서 콘트라스트 개선의 품질을 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예 및 응용예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예 및 응용예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

Claims

프레임당 휘도 평균값을 고려하여 콘트라스트 개선을 위한 제1 맵핑함수 및 제2 맵핑함수를 결정하는 단계;

입력 RGB값을 상기 제1 맵핑함수에 대입하여 제1 맵핑함수값을 산출하는 단계; 및

상기 제1 맵핑함수값을 상기 제2 맵핑함수에 대입하여 개선된 RGB값을 산출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 RGB값을 이용한 영상 콘트라스트 개선 방법.
제 1항에 있어서,

상기 제1 맵핑함수 및 제2 맵핑함수를 결정하는 단계는,

상기 제1 맵핑함수 및 상기 제2 맵핑함수의 지수를 각각 결정하는 것을 특징으로 하는 RGB값을 이용한 영상 콘트라스트 개선 방법.
제 1항에 있어서,

상기 제1 맵핑함수는 다음의 식에 의하는 것을 특징으로 하는 RGB값을 이용한 영상 콘트라스트 개선 방법:

여기서, x는 상기 입력 RGB값, y는 상기 제1 맵핑함수값, α는 상기 휘도 평균값에 의해 결정되는 상수.
제 1항에 있어서,

상기 제2 맵핑함수는 다음의 식에 의하는 것을 특징으로 하는 RGB값을 이용한 영상 콘트라스트 개선 방법:

y는 상기 제1 맵핑함수값, z는 상기 개선된 RGB값, β는 상기 휘도 평균값에 의해 결정되는 상수.
제 1항에 있어서,

상기 제1 맵핑함수 및 제2 맵핑함수의 결정은,

해당 프레임의 휘도 평균값과 이전 프레임의 휘도 평균값과의 차가 소정의 문턱값을 초과하지 않는 경우에는, 상기 이전 프레임에서의 제1 맵핑함수 및 제2 맵핑함수로 결정하는 것을 특징으로 하는 RGB값을 이용한 영상 콘트라스트 개선 방법.
제 1항에 있어서,

상기 제1 맵핑함수 및 제2 맵핑함수의 결정은,

해당 프레임의 휘도 평균값과 이전 프레임의 휘도 평균값과의 차가 소정의 문턱값을 초과하는 경우에는, 상기 해당 프레임에서의 제1 맵핑함수 및 제2 맵핑함수로 결정하는 것을 특징으로 하는 RGB값을 이용한 영상 콘트라스트 개선 방법.
제 2항에 있어서,

상기 제1 맵핑함수의 지수와 상기 제2 맵핑함수의 지수는 반비례 관계에 있는 것을 특징으로 하는 RGB값을 이용한 영상 콘트라스트 개선 방법.
프레임당 휘도 평균값을 고려하여 콘트라스트 개선을 위한 제1 맵핑함수 및 제2 맵핑함수를 결정하는 함수 결정부;

입력 RGB값을 상기 제1 맵핑함수에 대입하여 제1 맵핑함수값을 산출하는 제1 맵핑부; 및

상기 제1 맵핑함수값을 상기 제2 맵핑함수에 대입하여 개선된 RGB값을 산출하는 제2 맵핑부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 RGB값을 이용한 영상 콘트라스트 개선 장치.
제 8항에 있어서,

상기 함수 결정부는,

상기 제1 맵핑함수 및 상기 제2 맵핑함수의 지수를 각각 결정하는 것을 특징으로 하는 RGB값을 이용한 영상 콘트라스트 개선 장치.
제 8항에 있어서,

상기 제1 맵핑함수는 다음의 식에 의하는 것을 특징으로 하는 RGB값을 이용한 영상 콘트라스트 개선 장치:

여기서, x는 상기 입력 RGB값, y는 상기 제1 맵핑함수값, α는 상기 휘도 평균값에 의해 결정되는 상수.
제 8항에 있어서,

상기 제2 맵핑함수는 다음의 식에 의하는 것을 특징으로 하는 RGB값을 이용한 영상 콘트라스트 개선 장치:

y는 상기 제1 맵핑함수값, z는 상기 개선된 RGB값, β는 상기 휘도 평균값에 의해 결정되는 상수.
제 8항에 있어서,

상기 함수 결정부는,

해당 프레임의 휘도 평균값과 이전 프레임의 휘도 평균값과의 차가 소정의 문턱값을 초과하지 않는 경우에는, 상기 이전 프레임에서의 제1 맵핑함수 및 제2 맵핑함수를 상기 제1 맵핑함수 및 제2 맵핑함수로 결정하는 것을 특징으로 하는 RGB값을 이용한 영상 콘트라스트 개선 장치.
제 8항에 있어서,

해당 프레임의 휘도 평균값과 이전 프레임의 휘도 평균값과의 차가 소정의 문턱값을 초과하는 경우에는, 상기 해당 프레임에서의 제1 맵핑함수 및 제2 맵핑함수를 상기 제1 맵핑함수 및 제2 맵핑함수로 결정하는 것을 특징으로 하는 RGB값을 이용한 영상 콘트라스트 개선 장치.
제 9항에 있어서,

상기 제1 맵핑함수의 지수와 상기 제2 맵핑함수의 지수는 반비례 관계에 있는 것을 특징으로 하는 RGB값을 이용한 영상 콘트라스트 개선 장치.
프레임당 휘도 평균값을 고려하여 콘트라스트 개선을 위한 제1 맵핑함수 및 제2 맵핑함수를 결정하는 함수 결정부;

입력 RGB값을 상기 제1 맵핑함수에 대입하여 제1 맵핑함수값을 산출하는 제1 맵핑부; 및

상기 제1 맵핑함수값을 상기 제2 맵핑함수에 대입하여 개선된 RGB값을 산출하는 제2 맵핑부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 RGB값을 이용한 영상 콘트라스트 개선 장치를 이용하는 영상 디스플레이 장치.