KR100769728B1 - Contrast enhancement apparatus using histogram and method thereof - Google Patents

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KR100769728B1
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김강주
최원태
김태응
박근우
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삼성전기주식회사
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Abstract

An apparatus and a method for improving contrast using histogram are provided to generate an output image having exact uniform density through smoothing and stretching methods based on the size of a neighboring histogram, thereby bringing the improvement of contrast. An apparatus for improving the contrast includes a histogram generator(310), an expansion part(320), the first calculation part(330), the second calculation part(340), and an output image generator(350). The histogram generator(310) generates a histogram showing the number of pixels for each brightness and the brightness. The expansion part(320) expands the generated histogram into an entire brightness area. The first calculation part(330) adds histograms adjacent to the histogram to each other and calculates the total sum of the histograms. The second calculation part(340) calculates the interval between adjacent histograms by dividing each histogram by the total sum of the histograms. The output image generator(350) moves each histogram into a position calculated by the second calculation part(340) to generate an output image.

Description

히스토그램을 이용한 콘트레스트 향상 장치 및 방법{Contrast Enhancement Apparatus Using Histogram and Method thereof}Contrast Enhancement Apparatus Using Histogram and Method etc.

도 1은 종래 기술에 의한 히스토그램 평활화 장치의 블럭도.1 is a block diagram of a histogram smoothing device according to the prior art.

도 2 내지 도 5는 종래 기술에 의한 히스토그램 평활화에 의한 히스토그램을 나타낸 그래프.2 to 5 are graphs showing histograms by histogram smoothing according to the prior art.

도 6은 종래 기술에 의한 히스토그램 스트레칭 장치의 블럭도.6 is a block diagram of a histogram stretching device according to the prior art.

도 7은 종래 기술에 의한 히스토그램 스트레칭 방법에 의한 히스토그램을 나타낸 그래프.Figure 7 is a graph showing the histogram by the histogram stretching method according to the prior art.

도 8은 본 발명에 따른 히스토그램을 이용한 콘트레스트 향상 장치를 개략적으로 나타낸 블럭도.8 is a block diagram schematically showing a contrast enhancement apparatus using a histogram according to the present invention.

도 9 내지 도 13은 본 발명에 따른 히스토그램을 이용한 콘트레스트 향상 장치에 의한 히스토그램을 나타낸 그래프.9 to 13 is a graph showing the histogram by the contrast enhancement device using the histogram according to the present invention.

도 14는 본 발명에 따른 히스토그램을 이용한 콘트레스트 향상 방법을 개략적으로 나타낸 흐름도.14 is a flowchart schematically showing a contrast enhancement method using a histogram according to the present invention.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Major Parts of Drawings>

300 : 콘트레스트 향상 장치 310 : 히스토그램 생성부300: contrast enhancement device 310: histogram generator

320 : 확장부 330 : 제1 연산부320: expansion unit 330: first operation unit

340 : 제2 연산부 350 : 출력영상 생성부340: second calculator 350: output image generator

본 발명은 히스토그램을 이용한 콘트레스트 향상 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 입력영상을 평활화 및 스트레칭 방법을 이용하여 출력영상의 콘트레스트를 향상시키는 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for improving a contrast using a histogram, and more particularly, to an apparatus and a method for improving the contrast of an output image using a smoothing and stretching method of an input image.

일반적으로, 히스토그램은 영상 내의 픽셀들에 대한 명암값의 분포를 나타낸 것이다. 즉, 한 영상에 존재하는 밝은 점과 어두운 점에 대한 분포의 범위와 값을 표현한 것이다.In general, a histogram shows the distribution of contrast values for pixels in an image. That is, the range and value of the distribution for the light and dark points in an image are expressed.

이러한 히스토그램을 이용하여 영상의 콘트레스트를 향상시키기 위한 방법에는 히스토그램 평활화 및 스트레칭 방법이 있다.Histogram smoothing and stretching methods are used to improve the contrast of an image using such a histogram.

그럼, 이하 관련도면을 참조하여 종래 기술에 의한 히스토그램 평활화 및 스트레칭 장치에 대하여 상세히 설명한다.The histogram smoothing and stretching device according to the prior art will now be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 종래 기술에 의한 히스토그램 평활화 장치의 블럭도, 도 2 내지 도 5는 종래 기술에 의한 히스토그램 평활화에 의한 히스토그램을 나타낸 그래프, 도 6 은 종래 기술에 의한 히스토그램 스트레칭 장치의 블럭도이고, 도 7은 종래 기술에 의한 히스토그램 스트레칭 방법에 의한 히스토그램을 나타낸 그래프이다.1 is a block diagram of a histogram smoothing device according to the prior art, FIGS. 2 to 5 are graphs showing a histogram by histogram smoothing according to the prior art, FIG. 6 is a block diagram of a histogram stretching device according to the prior art, and FIG. Is a graph showing the histogram by the histogram stretching method according to the prior art.

먼저, 도 1에 도시한 바와 같이, 종래 기술에 의한 히스토그램 평활화 장치(Histogram Equalization:100)는, 히스토그램 생성부(110) 및 평활화부(120)를 포함한다.First, as shown in FIG. 1, the histogram equalization apparatus 100 according to the prior art includes a histogram generator 110 and a smoother 120.

여기서, 상기 히스토그램 생성부(110)는, 입력영상의 각 명암에 대한 픽셀수를 나타내는 히스토그램을 생성한다. 이때, 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 입력영상 중 A, B, C, D와 같이 하나의 입력영상을 밝거나 또는 어두운 서로 다른 영역으로 구분하는데 이를 명암이라 한다. Here, the histogram generator 110 generates a histogram indicating the number of pixels of each contrast of the input image. In this case, as shown in FIG. 2, one of the input images, such as A, B, C, and D, is divided into different areas of light or dark, which is called contrast.

또한, 상기 히스토그램은 각 명암에 속하는 픽셀수를 각 명암의 밝기를 기준으로 나타낸 그래프인데, 상기 히스토그램은 도 3에 도시한 바와 같이, A영역이 32의 밝기에 해당하며 전체 영상의 3/8을 차지하는 히스토그램 a와 같이 그래프화시킬 수 있다. 같은 방법으로 히스토그램 b, c 및 d 또한 그래프화시킬 수 있다.In addition, the histogram is a graph showing the number of pixels belonging to each contrast based on the brightness of each contrast. As shown in FIG. 3, the histogram corresponds to the brightness of 32 A region, and represents 3/8 of the entire image. You can graph it like a histogram a. In the same way, histograms b, c and d can also be graphed.

상기 평활화부(120)는, 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 히스토그램(a, b, c, d)으로 나타낸 입력영상의 각 명암(A, B, C, D)을 최대의 밝기를 가진 255 지점까지 표현하게 되는데, 상기 입력영상의 최대의 밝기를 갖는 명암 D에 해당하는 히스토그램 d를 255 지점으로 위치시키고, 나머지 히스토그램 a, b 및 c는 상기 히스토그램 d의 비율에 맞춰 이동시킨 후 이를 출력영상으로 출력한다.As illustrated in FIG. 4, the smoothing unit 120 has a maximum brightness of each of the contrasts A, B, C, and D of the input image represented by the histograms a, b, c, and d. The histogram d corresponding to the contrast D having the maximum brightness of the input image is positioned at 255, and the remaining histograms a, b, and c are moved in accordance with the ratio of the histogram d, and then outputted. Will print

이때, 도 5에 도시한 바와 같이, 상기 이동된 각 명암(A, B, C, D)의 히스토그램 (a, b, c, d)을 누적시켜 누적분포도로 나타내어 보면, 0에서 1까지 1의 기울 기를 갖는 것을 볼 수 있다. 이는 1의 기울기를 가지므로 균일확률 밀도라 말할 수 있으므로, 상기 히스토그램 평활화 장치(100)로부터 출력되는 출력영상은 전체 영영역의 명암 분포가 입력영상보다 균일하게 출력된다.In this case, as shown in FIG. 5, when the histograms (a, b, c, d) of each of the shifted contrasts (A, B, C, and D) are accumulated and represented as a cumulative distribution diagram, 0 to 1 You can see that it has a slope. Since it has a slope of 1 and thus can be referred to as a uniform probability density, the output image output from the histogram smoothing apparatus 100 has a light and dark distribution of the entire zero area more uniformly than the input image.

또한, 도 6에 도시한 바와 같이, 종래 기술에 의한 히스토그램 스트레칭 장치(Histogram Stretching: 200)는, 히스토그램 생성부(210) 및 스트레칭부(220)를 포함한다.In addition, as shown in FIG. 6, the histogram stretching device 200 according to the prior art includes a histogram generator 210 and a stretcher 220.

여기서, 상기 히스토그램 생성부(210)는 앞서 설명한 히스토그램 평활화 장치(100)의 히스토그램 생성부(110)와 동일하게 동작한다.Here, the histogram generator 210 operates in the same manner as the histogram generator 110 of the histogram smoothing apparatus 100 described above.

상기 스트레칭부(220)는, 도 7에 도시한 바와 같이, 상기 히스토그램 생성부(210)에서 생성된 히스토그램 a, b, c 및 d 중 최소 밝기를 가지는 히스토그램 a를 밝기 0으로 이동시키고 최대의 밝기를 가지는 히스토그램 d를 밝기 255로 이동시킨다.As shown in FIG. 7, the stretching unit 220 moves the histogram a having the minimum brightness among the histograms a, b, c, and d generated by the histogram generator 210 to zero brightness and maximum brightness. Move the histogram d with to brightness 255.

그런 다음, 상기 히스토그램 b 및 c는 하기 [수학식 1]에 따라 계산되어 각각의 계산된 위치로 이동하게 된다.Then, the histograms b and c are calculated according to Equation 1 below to move to each calculated position.

Figure 112006056910911-pat00001
Figure 112006056910911-pat00001

예를 들어, 밝기값 64를 갖는 히스토그램 b는 상기 [수학식 1]에 따라 ((64 - 32)/(128-32))*255 = 85인 지점으로 이동하게 된다. 이때, 최대 밝기의 히스토그 램 d의 밝기값은 128이고, 최소 밝기의 히스토그램 a의 밝기값은 32이다. For example, the histogram b having the brightness value 64 is moved to the point of ((64-32) / (128-32)) * 255 = 85 according to Equation 1 above. At this time, the brightness value of the histogram d of the maximum brightness is 128, and the brightness value of the histogram a of the minimum brightness is 32.

같은 방법으로 밝기값 112를 갖는 히스토그램 c는 213지점으로 이동하게 된다.In the same way, the histogram c having the brightness value 112 is moved to the point 213.

따라서, 상기 히스토그램 평활화 장치(100) 및 히스토그램 스트레칭 장치(200)를 이용하여 입력영상을 처리하게 되면, 한곳에 집중되어 있는 명암 값을 펼쳐서 명암 값이 균일한 분포를 갖게 되므로, 어두운 영상은 밝아지고 밝은 영상은 어두워져 적당한 명도 값을 유지하게 된다.Therefore, when the input image is processed using the histogram smoothing apparatus 100 and the histogram stretching apparatus 200, the contrast values are uniformly distributed by spreading the contrast values concentrated in one place, so that the dark image is bright and bright. The image is darkened to maintain the appropriate brightness value.

그러나, 상기 히스토그램 평활화 장치(100)를 이용하여 입력영상을 처리하게 되면, 도 5에 도시한 바와 같이, 기울기는 1을 갖게 되지만 각 히스토그램 a, b, c 및 d의 간격 e, f, g, 및 h는 상기 히스토그램 a, b, c 및 d의 크기와 상관없이 일정하지 않은 간격을 유지하고 있어 정확한 균일분포를 이루지 못하므로 출력영상이 최대의 콘트레스트를 갖지 못하는 문제점이 있었다.However, when the input image is processed using the histogram smoothing apparatus 100, as shown in FIG. 5, the slope has 1, but the intervals e, f, g, and d of the histograms a, b, c, and d, respectively. And h maintains non-uniform intervals regardless of the sizes of the histograms a, b, c and d, and thus does not achieve an accurate uniform distribution. Therefore, the output image does not have the maximum contrast.

또한, 상기 히스토그램 스트레칭 장치(200)를 이용하여 입력영상을 처리하게 되면, 도 7에 도시한 바와 같이, 히스토그램 a, b, c 및 d의 간격 i, j 및 k와 같이 그 크기와 상관없이 일정하지 않은 간격을 유지하고 있어 정확한 균일분포를 이루지 못하므로 출력영상이 최대의 콘트레스트를 갖지 못하는 문제점이 있었다.In addition, when the input image is processed using the histogram stretching apparatus 200, as shown in FIG. 7, the intervals i, j, and k of the histograms a, b, c, and d are constant regardless of their size. There is a problem that the output image does not have the maximum contrast because it does not achieve an accurate uniform distribution because the interval is not maintained.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은, 이웃하는 히스토그램과의 크기를 고려한 평활화 및 스트레칭 방법으로 출력영상을 생성함으로써, 콘트레스트를 향상시킬 수 있는 콘트레스트 향상 장치 및 방법을 제공하는데 있다.The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to increase the contrast by generating an output image by a smoothing and stretching method in consideration of the size of the neighboring histogram and To provide a method.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 히스토그램을 이용한 콘트레스트 향상 장치는, 입력영상의 각 명암에 대한 픽셀수 및 밝기를 나타내는 히스토그램을 생성하는 히스토그램 생성부; 상기 히스토그램 생성부에 의해 생성된 히스토그램을 밝기영역의 전체 구간으로 확장시키는 확장부; 상기 확장된 히스토그램에서 이웃하는 각각의 히스토그램을 합산하고, 상기 각각 합산된 히스토그램의 총합을 계산하는 제1 연산부; 상기 각각의 히스토그램을 제1 연산부에 의해 계산된 총합으로 나누어 이웃하는 히스토그램과의 간격을 계산하는 제2 연산부; 상기 제2 연산부에 의해 계산된 위치에 각 히스토그램을 이동시키고, 이를 통해 출력영상을 생성하는 출력영상 생성부를 포함한다.Contrast enhancement apparatus using a histogram according to the present invention for achieving the above object, the histogram generator for generating a histogram indicating the number of pixels and brightness for each contrast of the input image; An expansion unit for expanding the histogram generated by the histogram generating unit to the entire section of the brightness region; A first calculator configured to sum up each neighboring histogram in the extended histogram and calculate a sum of the summed histograms; A second calculator for dividing each histogram by the total calculated by the first calculator to calculate an interval between neighboring histograms; And moving the histogram to a position calculated by the second calculator, thereby generating an output image.

또한, 본 발명에 따른 히스토그램을 이용한 콘트레스트 향상 장치에 있어서, 상기 확장부는, 상기 히스토그램 생성부에 의해 생성된 히스토그램 중 최대 밝기값을 갖는 히스토그램을 밝기영역의 전체 구간 중 최대 밝기지점으로 이동시키고, 나머지 히스토그램을 상기 최대 밝기값을 갖는 히스토그램의 이동비율에 따라 이동시키는 것을 특징으로 한다.In addition, in the contrast enhancement apparatus using the histogram according to the present invention, the extension unit moves the histogram having the maximum brightness value among the histograms generated by the histogram generator to the maximum brightness point of the entire section of the brightness region, The remaining histogram may be moved according to the moving ratio of the histogram having the maximum brightness value.

또한, 본 발명에 따른 히스토그램을 이용한 콘트레스트 향상 장치에 있어서, 상기 제1 연산부는, 이웃하는 각각의 히스토그램을 합산한 후 최대 밝기값을 갖는 히스토그램을 버리는 것을 특징으로 한다.In addition, in the contrast enhancement apparatus using the histogram according to the present invention, the first calculating unit discards the histogram having the maximum brightness value after summing each neighboring histogram.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 히스토그램을 이용한 콘트레스트 향상 방법은, a) 입력영상의 각 명암에 대한 픽셀수 및 밝기를 나타내는 히스토그램을 생성하는 단계; b) 상기 a) 단계에서 생성된 히스토그램을 밝기영역의 전체 구간으로 확장하는 단계; c) 상기 b) 단계에서 확장된 히스토그램에서 이웃하는 각각의 히스토그램을 합산하고, 상기 합산된 히스토그램의 총합을 계산하는 단계; d) 상기 각각의 히스토그램을 상기 c) 단계에서 계산된 총합으로 나누어 이웃하는 히스토그램과의 간격을 계산하는 단계; 및 e) 상기 d) 단계에서 계산된 위치에 각 히스토그램을 이동시키고, 이를 통해 출력영상을 생성하는 단계를 포함한다.Contrast enhancement method using a histogram according to the present invention for achieving the above object comprises the steps of: a) generating a histogram indicating the number of pixels and brightness for each contrast of the input image; b) extending the histogram generated in step a) to the entire section of the brightness region; c) summing each histogram neighboring in the expanded histogram in step b) and calculating the sum of the summed histograms; d) dividing each histogram by the sum calculated in step c) to calculate an interval with a neighboring histogram; And e) moving each histogram to the position calculated in step d), thereby generating an output image.

또한, 본 발명에 따른 히스토그램을 이용한 콘트레스트 향상 방법에 있어서, 상기 b) 단계는, 상기 a) 단계에서 생성된 히스토그램 최대 밝기값을 갖는 히스토그램을 밝기영역의 전체 구간 중 최대 밝기지점으로 이동시키고, 나머지 히스토그램을 상기 최대 밝기값을 갖는 히스토그램의 이동비율에 따라 이동시키는 것을 특징으로 한다.In addition, in the contrast enhancement method using the histogram according to the present invention, the step b), the histogram having the maximum brightness value of the histogram generated in the step a) is moved to the maximum brightness point of the entire section of the brightness region, The remaining histogram may be moved according to the moving ratio of the histogram having the maximum brightness value.

또한, 본 발명에 따른 히스토그램을 이용한 콘트레스트 향상 장치에 있어서, 상기 c) 단계는, 상기 b) 단계에서 확장된 히스토그램 중 이웃하는 각각의 히스토그램을 합산한 후 최대 밝기값을 갖는 히스토그램을 버리는 것을 특징으로 한다.In addition, in the contrast enhancement apparatus using the histogram according to the present invention, the step c) is to discard the histogram having the maximum brightness value after summing each histogram neighboring among the histograms expanded in the step b). It is done.

상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련된 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다.The above objects, features, and advantages will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings, whereby those skilled in the art may easily implement the technical idea of the present invention. There will be.

또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.In addition, in describing the present invention, when it is determined that the detailed description of the known technology related to the present invention may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

그럼, 이하 관련도면을 참조하여 본 발명에 따른 히스토그램을 이용한 콘트레스트 향상 장치에 대하여 상세히 설명한다.Then, a contrast enhancement apparatus using a histogram according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 8은 본 발명에 따른 히스토그램을 이용한 콘트레스트 향상 장치를 개략적으로 나타낸 블럭도이고, 도 9 내지 도 13는 본 발명에 따른 히스토그램을 이용한 콘트레스트 향상 장치에 의한 히스토그램을 나타낸 그래프이다.8 is a block diagram schematically illustrating a contrast enhancement apparatus using a histogram according to the present invention, and FIGS. 9 to 13 are graphs showing a histogram by the contrast enhancement apparatus using a histogram according to the present invention.

우선, 도 8에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 히스토그램을 이용한 콘트레스트 향상 장치(300)는, 히스토그램 생성부(310), 확장부(320), 제1 연산부(330), 제2 연산부(340) 및 출력영상 생성부(350)를 포함한다.First, as shown in FIG. 8, the contrast enhancement apparatus 300 using the histogram according to the present invention includes a histogram generating unit 310, an expansion unit 320, a first calculating unit 330, and a second calculating unit ( 340 and an output image generator 350.

여기서, 상기 히스토그램 생성부(310)는, 입력영상의 각 명암에 대한 픽셀수 및 밝기를 나타내는 히스토그램을 생성한다. 즉, 앞서 설명한 도 2와 같이, 상기 입력영상 중 A, B, C 및 D와 같이 하나의 입력영상을 밝거나 또는 어두운 서로 다른 영역으로 구분하는데 이를 명암이라 한다.Here, the histogram generator 310 generates a histogram indicating the number of pixels and the brightness of each contrast of the input image. That is, as shown in FIG. 2, one input image is divided into different areas, such as A, B, C, and D, among the input images, as light or dark.

이렇게 나누어진 각 명암은 서로 다른 픽셀수를 가지고 있으며, 상기 각 명암에 속하는 픽셀수를 각 명암의 밝기를 기준으로하여 나타낸 것이 바로 히스토그 램이다.Each of the divided contrasts has a different number of pixels, and the histogram shows the number of pixels belonging to each contrast based on the brightness of each contrast.

상기 확장부(320)는, 상기 히스토그램 생성부(310)와 연결되고, 앞서 설명한 도 3과 같이 나타낸 히스토그램 a, b, c 및 d를 밝기 영역 전체 구간으로 확장시킨다. 즉, 통상적인 평활화 방법과 동일한 방법으로 최대의 밝기값을 가지는 히스토그램 d를 밝기 255지점으로 이동시키고, 나머지 히스토그램 a, b 및 c는 상기 히스토그램 d의 이동비율에 맞춰 이동시킴으로써, 도 9에 도시한 바와 같이, 상기 히스토그램 a, b, c 및 d를 밝기를 기준으로하여 전체 영역으로 확장시킨다.The expansion unit 320 is connected to the histogram generating unit 310 and extends the histograms a, b, c and d shown in FIG. That is, the histogram d having the maximum brightness value is moved to the brightness 255 point in the same manner as the normal smoothing method, and the remaining histograms a, b, and c are moved in accordance with the moving ratio of the histogram d. As described above, the histograms a, b, c, and d are extended to the entire area based on the brightness.

상기 제1 연산부(330)는, 상기 확장부(320)와 연결되고 상기 확장된 히스토그램 a, b, c 및 d에서 이웃하는 각각의 히스토그램을 합산하며, 상기 각각 합산된 히스토그램의 총합을 계산한다.The first operation unit 330 is connected to the expansion unit 320 and adds the histograms neighboring in the extended histograms a, b, c, and d, and calculates a sum of the summed histograms.

이때, 이웃하는 히스토그램과 합산하는 방법은, 히스토그램 a는 이와 이웃하는 히스토그램 b와 합산된다. 상기 합산된 히스토그램 a는 3/8 + 1/8 = 1/2 값을 갖게 되고, 상기 히스토그램 b는 이웃하는 히스토그램 c와 합산되어 1/2 값을 갖게 되며, 상기 히스토그램 c 또한 이웃하는 히스토그램 d와 합산되어 1/2 값을 갖게 된다.At this time, in the method of adding up the neighboring histogram, the histogram a is added up with the neighboring histogram b. The summed histogram a has a value of 3/8 + 1/8 = 1/2, the histogram b is summed with a neighboring histogram c to have a value of 1/2, and the histogram c also has a neighboring histogram d. This adds up to 1/2 the value.

그리고, 최대의 밝기값을 갖는 히스토그램 d는 상기 합산 후 버리게 되어 도 10에 도시한 바와 같이, 합산된 히스토그램 a', b' 및 c'의 히스토그램을 얻을 수 있다.Then, the histogram d having the maximum brightness value is discarded after the summation, so that histograms of the summed histograms a ', b' and c 'can be obtained as shown in FIG.

또한, 상기 제1 연산부(330)는, 상기 이웃하는 히스토그램과 합산된 히스토그램 a', b' 및 c'의 크기를 나타내는 픽셀값을 모두 합산하여 이들의 총합을 구한 다. 이때, 상기 합산된 히스토그램 a', b' 및 c'의 총합은 1/2 + 1/2 + 1/2 = 3/2이 된다.In addition, the first calculator 330 sums all pixel values representing the magnitudes of the histograms a ', b', and c ', which are added with the neighboring histogram, to obtain a total of these. At this time, the sum of the summed histogram a ', b' and c 'is 1/2 + 1/2 + 1/2 = 3/2.

상기 제2 연산부(340)는, 상기 제1 연산부(320)와 연결되고, 상기 합산된 각각의 히스토그램 a', b' 및 c'을 상기 제1 연산부(330)에 의해 계산된 총합으로 나누어 이웃하는 히스토그램과의 간격을 계산한다.The second calculator 340 is connected to the first calculator 320, and divides the summed histograms a ', b', and c 'into a sum calculated by the first calculator 330 and neighbors. Calculate the interval with the histogram.

이때, 상기 제2 연산부(340)에서 이웃하는 히스토그램과의 간격을 계산하는 방법은, 총합 3/2로 히스토그램 a'을 나누게 되면 (1/2) / (3/2) = 1/3이 되며, 히스토그램 b'와 c' 또한 동일한 방법으로 계산하게 되면 각각 1/3, 1/3의 값을 갖게 된다. 이때, 구해진 값은 합산되기 전인 도 9에서의 이웃하는 히스토그램 a, b, c 및 d의 간격을 나타낸다.In this case, the method of calculating the interval between neighboring histograms in the second calculating unit 340 divides the histogram a 'by a total of 3/2, where (1/2) / (3/2) = 1/3. The histograms b 'and c' are also computed in the same way, with values of 1/3 and 1/3 respectively. In this case, the obtained values represent intervals of neighboring histograms a, b, c, and d in FIG. 9 before being summed.

상기 출력영상 생성부(350)는, 상기 확장부(320) 및 제2 연산부(340)와 연결되고, 상기 제1 및 제2 연산부(330, 340)에 의해 계산되기 전인 상기 확장부(320)로부터 인가된 각 히스토그램 a, b, c 및 d을 상기 제2 연산부(340)에 의해 계산된 위치에 이동시키고, 이를 통해 출력영상을 생성한다.The output image generating unit 350 is connected to the expansion unit 320 and the second calculating unit 340, and the expansion unit 320 before being calculated by the first and second calculating units 330 and 340. Each histogram a, b, c, and d applied from is moved to a position calculated by the second calculator 340, thereby generating an output image.

특히, 도 11에 도시한 바와 같이, 상기 출력영상 생성부(350)는, 상기 계산된 위치에 히스토그램을 위치시키기 위해 먼저 상기 히스토그램 a, b, c 및 d 중에서 최소 밝기값과 최대 밝기값을 가지는 히스토그램 a와 d를 그래프상에서 최소 밝기값인 0 및 255에 각각 위치시킨다.In particular, as shown in FIG. 11, the output image generator 350 has a minimum brightness value and a maximum brightness value among the histograms a, b, c, and d in order to position the histogram at the calculated position. Place histograms a and d on the graph at the minimum brightness values 0 and 255, respectively.

그런 다음, 상기 출력영상 생성부(350)는, 상기 히스토그램 b를 이와 이웃하는 히스토그램 a와 일정한 간격을 유지할 수 있도록 전체 밝기범위 255 중 1/3인 지점인 85지점으로 이동시킨다. 또한, 상기 히스토그램 c를 이와 이웃하는 히스토그램 b와 일정한 간격을 유지할 수 있도록 전체 밝기범위 255 중 1/3인 170지점으로 이동시킨다.Then, the output image generator 350 moves the histogram b to point 85 which is one third of the entire brightness range 255 so as to maintain a constant distance from the neighboring histogram a. In addition, the histogram c is moved to 170, 1/3 of the overall brightness range 255, so as to maintain a constant distance from the neighboring histogram b.

이때, 도 12에 도시한 바와 같이, 상기 출력영상 생성부(350)에 의해 이동된 각 히스토그램 a, b, c 및 d는 서로 이웃하는 히스토그램에 영향을 미치게 되는데 그 영향을 미치는 범위를 나타낸 것이 바로 점선으로 표시한 E부분이다.12, the histograms a, b, c, and d moved by the output image generator 350 affect the neighboring histograms. This is the part E marked with a dotted line.

상기 E부분을 따라 모든 면적을 적분하여 누적분포로 나타내면 도 13과 같이 나타낼 수 있는데, 이때의 누적분포도는 기울기가 1인 값을 가지므로 균일확률 밀도라 할 수 있다. Integrating all the areas along the portion E and representing the cumulative distribution may be represented as shown in FIG. 13, where the cumulative distribution has a value of 1 and may be referred to as a uniform probability density.

또한, 각 히스토그램의 크기 즉, 픽셀수에 따라 각 히스토그램들의 간격이 정해지므로 정확한 균일분포를 이루어 최대의 콘트레스트를 갖는 출력영상을 생성할 수 있다.In addition, since the intervals of the histograms are determined according to the size of each histogram, that is, the number of pixels, an output image having the maximum contrast can be generated by forming an accurate uniform distribution.

그럼, 상기와 같은 구성으로 이루어진 콘트레스트 향상 장치를 이용한 콘트레스트 향상 방법에 대하여 상세히 설명한다.Then, the contrast improvement method using the contrast improvement apparatus which consists of such a structure is demonstrated in detail.

도 14는 본 발명에 따른 히스토그램을 이용한 콘트레스트 향상 방법을 개략적으로 나타낸 흐름도이다.14 is a flowchart schematically illustrating a contrast enhancement method using a histogram according to the present invention.

우선, 입력영상의 각 명암에 대한 픽셀수 및 밝기를 나타내는 히스토그램을 생성한다(S401). First, a histogram representing the number of pixels and the brightness of each contrast of the input image is generated (S401).

그런 다음, 상기 S401 단계에서 생성된 히스토그램을 밝기영역의 전체 구간 으로 확장시킨다(S402). 이때, 상기 S402 단계에서는 상기 생성된 히스토그램 중 최대 밝기값을 갖는 히스토그램을 밝기영역의 전체 구간 중 최대 밝기지점으로 이동시키고, 나머지 히스토그램을 상기 최대 밝기값을 갖는 히스토그램의 이동비율에 따라 이동시켜 상기 히스토그램을 확장시킨다.Then, the histogram generated in step S401 is extended to the entire section of the brightness region (S402). In this case, in step S402, the histogram having the maximum brightness value among the generated histograms is moved to the maximum brightness point of all sections of the brightness region, and the remaining histogram is moved according to the moving ratio of the histogram having the maximum brightness value. To expand.

상기 S402 단계에서 확장된 히스토그램 중 이웃하는 히스토그램과 합산한다(S403). 이때, S402 단계에서는 상기 이웃하는 각각의 히스토그램을 합산한 후 최대 밝기값을 갖는 히스토그램을 버린다.In step S402, the neighboring histogram is expanded among the extended histograms (S403). In this case, in operation S402, the histogram having the maximum brightness value is discarded after summing the neighboring histograms.

상기 S403 단계에서 합산된 히스토그램의 총합을 계산(S404)하고, 각각의 히스토그램을 상기 계산된 총합으로 나누어 이웃하는 히스토그램과의 간격을 계산한다(S405).The total sum of the histograms added in step S403 is calculated (S404), and each histogram is divided by the calculated sum to calculate an interval between neighboring histograms (S405).

그 다음으로, 상기 S405 단계에서 계산된 위치에 각 히스토그램을 이동시키고, 이를 통해 출력영상을 생성한다(S406).Next, each histogram is moved to the position calculated in step S405, and an output image is generated through this (S406).

이상에서 설명한 본 발명의 바람직한 일실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이러한 치환, 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.One preferred embodiment of the present invention described above is disclosed for the purpose of illustration, various substitutions, modifications and Modifications may be made and such substitutions, changes and the like should be regarded as belonging to the following claims.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 콘트레스트 향상 장치 및 방법은, 이웃하는 히스토그램과의 크기를 고려한 평활화 및 스트레칭 방법으로 정확한 균일 밀도의 출력영상을 생성함으로써, 콘트레스트를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.As described above, the apparatus and method for improving a contrast according to the present invention has an effect of improving the contrast by generating an output image having an accurate uniform density by a smoothing and stretching method considering the size of a neighboring histogram.

Claims (6)

입력영상의 각 명암에 대한 픽셀수 및 밝기를 나타내는 히스토그램을 생성하는 히스토그램 생성부;A histogram generator for generating a histogram indicating the number of pixels and the brightness of each contrast of the input image; 상기 히스토그램 생성부에 의해 생성된 히스토그램을 밝기영역의 전체 구간으로 확장시키는 확장부;An expansion unit for expanding the histogram generated by the histogram generating unit to the entire section of the brightness region; 상기 확장된 히스토그램에서 이웃하는 각각의 히스토그램을 합산하고, 상기 각각 합산된 히스토그램의 총합을 계산하는 제1 연산부;A first calculator configured to sum up each neighboring histogram in the extended histogram and calculate a sum of the summed histograms; 상기 각각의 히스토그램을 제1 연산부에 의해 계산된 총합으로 나누어 이웃하는 히스토그램과의 간격을 계산하는 제2 연산부;A second calculator for dividing each histogram by the total calculated by the first calculator to calculate an interval between neighboring histograms; 상기 제2 연산부에 의해 계산된 위치에 각 히스토그램을 이동시키고, 이를 통해 출력영상을 생성하는 출력영상 생성부;An output image generator for moving each histogram to a position calculated by the second calculator and generating an output image through the second histogram; 를 포함하는 콘트레스트 향상 장치.Contrast enhancement device comprising a. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 확장부는,The expansion unit, 상기 히스토그램 생성부에 의해 생성된 히스토그램 중 최대 밝기값을 갖는 히스토그램을 밝기영역의 전체 구간 중 최대 밝기지점으로 이동시키고, 나머지 히스토그램을 상기 최대 밝기값을 갖는 히스토그램의 이동비율에 따라 이동시키는 것 을 특징으로 하는 콘트레스트 향상 장치.The histogram having the maximum brightness value among the histograms generated by the histogram generator is moved to the maximum brightness point of the entire section of the brightness region, and the remaining histogram is moved according to the moving ratio of the histogram having the maximum brightness value. Contrast enhancement device made with. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제1 연산부는,The first operation unit, 이웃하는 각각의 히스토그램을 합산한 후 최대 밝기값을 갖는 히스토그램을 버리는 것을 특징으로 하는 콘트레스트 향상 장치.And a histogram having the maximum brightness value is discarded after summing each neighboring histogram. a) 입력영상의 각 명암에 대한 픽셀수 및 밝기를 나타내는 히스토그램을 생성하는 단계;a) generating a histogram representing the number of pixels and the brightness for each contrast of the input image; b) 상기 a) 단계에서 생성된 히스토그램을 밝기영역의 전체 구간으로 확장하는 단계;b) extending the histogram generated in step a) to the entire section of the brightness region; c) 상기 b) 단계에서 확장된 히스토그램에서 이웃하는 각각의 히스토그램을 합산하고, 상기 합산된 히스토그램의 총합을 계산하는 단계;c) summing each histogram neighboring in the expanded histogram in step b) and calculating the sum of the summed histograms; d) 상기 각각의 히스토그램을 상기 c) 단계에서 계산된 총합으로 나누어 이웃하는 히스토그램과의 간격을 계산하는 단계; 및d) dividing each histogram by the sum calculated in step c) to calculate an interval with a neighboring histogram; And e) 상기 d) 단계에서 계산된 위치에 각 히스토그램을 이동시키고, 이를 통해 출력영상을 생성하는 단계;e) moving each histogram to the position calculated in step d), and thereby generating an output image; 를 포함하는 콘트레스트 향상 방법.Contrast enhancement method comprising a. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 b) 단계는, 상기 a) 단계에서 생성된 히스토그램 최대 밝기값을 갖는 히스토그램을 밝기영역의 전체 구간 중 최대 밝기지점으로 이동시키고, 나머지 히스토그램을 상기 최대 밝기값을 갖는 히스토그램의 이동비율에 따라 이동시키는 것을 특징으로 하는 콘트레스트 향상 방법.In the step b), the histogram having the maximum brightness value of the histogram generated in step a) is moved to the maximum brightness point of all sections of the brightness region, and the remaining histogram is moved according to the moving ratio of the histogram having the maximum brightness value. Contrast improvement method characterized in that. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 c) 단계는, 상기 b) 단계에서 확장된 히스토그램 중 이웃하는 각각의 히스토그램을 합산한 후 최대 밝기값을 갖는 히스토그램을 버리는 것을 특징으로 하는 콘트레스트 향상 방법.The step c), the sum of the neighboring histograms of the extended histogram in step b) discards the histogram having the maximum brightness value.
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