KR100892078B1 - Image brightness controlling apparatus and method thereof - Google Patents
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Abstract
입력 영상의 밝기 특성에 따라 출력 영상의 밝기 선명도가 조절되는 영상 밝기 조절 장치 및 방법이 개시된다. 영상 밝기 조절 장치는, 입력 영상의 색상 데이터의 밝기 값을 이용하여 상기 입력 영상의 영상 범위에 상응하는 다이나믹 레인지를 조절하는 오프셋 테이블을 산출하는 전처리부; 및 상기 색상 데이터에 상기 오프셋 테이블을 매핑하는 톤 매핑부를 포함한다. 본 발명에 의하면, 입력 영상의 화소값의 범위 및 입력 변수에 따라 출력 영상에 적용할 다이나믹 레인지의 조절이 가능하다. Disclosed is an image brightness adjusting apparatus and method for adjusting brightness sharpness of an output image according to brightness characteristics of an input image. The image brightness adjusting apparatus may include: a preprocessor configured to calculate an offset table for adjusting a dynamic range corresponding to an image range of the input image by using brightness values of color data of an input image; And a tone mapping unit for mapping the offset table to the color data. According to the present invention, it is possible to adjust the dynamic range to be applied to the output image according to the range of pixel values and input variables of the input image.
영상, 밝기, 조절, 다이나믹 레인지 Picture, brightness, adjustment, dynamic range
Description
도 1은 히스로그램 이퀄라이제이션을 적용하기 위한 입력 영상(input image)과 출력 영상(output image)의 변환 함수 그래프. 1 is a graph of a conversion function between an input image and an output image for applying histogram equalization.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 장치의 개략적인 구성도.2 is a schematic structural diagram of an imaging apparatus according to an embodiment of the present invention;
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 밝기 조절 장치의 개략적인 구성도.3 is a schematic configuration diagram of an image brightness adjusting device according to an embodiment of the present invention;
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전처리부의 개략적인 구성도.4 is a schematic configuration diagram of a preprocessor according to an embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전처리부에서의 영상 밝기를 조절하는 방법의 순서도. 5 is a flowchart illustrating a method for adjusting image brightness in a preprocessor according to an embodiment of the present invention.
도 6a는 원본 영상을 나타내는 일 예시도.6A is an exemplary diagram illustrating an original image.
도 6b는 도 6a의 원본 영상에 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 밝기 조절 방법을 적용하여 획득한 출력 영상을 나타내는 일 예시도. 6B is an exemplary diagram illustrating an output image obtained by applying an image brightness adjusting method according to an embodiment of the present invention to an original image of FIG. 6A.
도 7a는 원본 영상을 나타내는 다른 예시도.7A is another exemplary diagram illustrating an original image.
도 7b는 도 7a의 원본 영상에 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 밝기 조절 방법을 적용하여 획득한 출력 영상을 나타내는 다른 예시도. FIG. 7B is another exemplary diagram illustrating an output image obtained by applying an image brightness adjusting method according to an embodiment of the present invention to an original image of FIG. 7A; FIG.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
200 : 영상 장치200: video device
210 : RGB-HSV 변환부210: RGB-HSV converter
215 : RGB-YUV 변환부215: RGB-YUV Converter
220 : 영상 밝기 조절 장치220: video brightness control device
230 : HSV-RGB 변환부230: HSV-RGB converter
235 : YUV-RGB 변환부235: YUV-RGB converter
본 발명은 영상 밝기 조절 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 영상 전체에 대한 밝기의 선명도를 향상시키는 영상 밝기 조절 장치 및 그 방법에 관한 것이다. The present invention relates to an image brightness adjusting device, and more particularly, to an image brightness adjusting device and a method for improving the sharpness of the brightness of the entire image.
입력된 영상의 다이나믹 레인지(dynamic range)를 조절하기 위한 종래 기술은 다음과 같다. 이하에서는 n 비트 영상인 경우를 예로 들어 설명한다. Conventional techniques for adjusting the dynamic range of an input image are as follows. Hereinafter, a case of an n-bit image will be described as an example.
(1) 콘트라스트 인헨스먼트(Contrast Enhancement)(1) Contrast Enhancement
영상 내에서 최소 화소값과 최대 화소값을 이용하여 하기의 수학식 1에 적용함으로써 0 내지 2n-1 사이의 값으로 다이나믹 레인지를 조절한다. The dynamic range is adjusted to a value between 0 and 2 n -1 by applying the minimum pixel value and the maximum pixel value in the image to Equation 1 below.
여기서, Output은 출력 영상의 화소값, Input은 입력 영상의 화소값, Max는 입력 영상의 최대 화소값, Min은 입력 영상의 최소 화소값이다. Here, Output is the pixel value of the output image, Input is the pixel value of the input image, Max is the maximum pixel value of the input image, Min is the minimum pixel value of the input image.
(2) 히스토그램 이퀄라이제이션(Histogram Equalization)(2) Histogram Equalization
도 1은 히스로그램 이퀄라이제이션을 적용하기 위한 입력 영상(input image)과 출력 영상(output image)의 변환 함수 그래프이다. 1 is a graph of a conversion function between an input image and an output image for applying histogram equalization.
우선 영상의 히스토그램 정보를 이용하여 영상 내 화소값에 대한 누적밀도함수 (CDF: Cumulative Density Function)를 구한다. 그리고 누적밀도함수의 스케일을 0 내지 2n-1로 조절하여 입력 영상과 출력 영상의 변환 함수(100)로 사용한다. First, a cumulative density function (CDF) for a pixel value in an image is obtained by using histogram information of the image. The scale of the cumulative density function is adjusted to 0 to 2 n −1 and used as the
특정 화소값의 개수가 많을 경우 변환 함수(100)의 기울기가 급하게 변화하므로, 해당 화소값에 대한 다이나믹 레인지를 늘려주는 효과가 있다. When the number of specific pixel values is large, since the slope of the
상술한 콘트라스트 인헨스먼트나 히스토그램 이퀄라이제이션 방법은 입력 영상의 화소값의 범위에 상관없이 항상 0 내지 2n-1 사이의 값으로 다이나믹 레인지를 조절한다. The above-described contrast enhancement or histogram equalization method always adjusts the dynamic range to a value between 0 and 2 n -1 regardless of the range of pixel values of the input image.
하지만, 입력 영상의 화소값의 범위가 상당히 좁음에도 불구하고 0 내지 2n-1 사이의 값으로 다아나믹 레인지를 강제적으로 늘릴 경우 화질이 개선되지 않고 오히려 노이즈가 심해지고 영상이 상당히 부자연스럽게 보이게 되는 문제점이 있 다. However, even though the range of pixel values of the input image is quite narrow, if the dynamic range is forcibly increased to a value between 0 and 2 n -1, the image quality does not improve, but rather the noise increases and the image looks quite unnatural. There is a problem.
따라서, 본 발명은 입력 영상의 화소값의 범위가 좁은 경우에는 콘트라스트 인헨스먼트 방법이 효과가 좋지만 입력 영상의 화소값의 범위가 넓은 경우에는 화소값의 분포 특성을 고려한 히스토그램 이퀄라이제이션 방법이 오히려 더 효과가 좋으므로 이를 입력 영상의 화소값의 범위에 따라 적절히 조합하는 영상 밝기 조절 장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.Therefore, in the present invention, when the range of pixel values of the input image is narrow, the contrast enhancement method is effective. However, when the range of pixel values of the input image is wide, the histogram equalization method considering the distribution characteristics of the pixel values is more effective. The present invention provides an image brightness adjusting device and a method for properly combining them according to a range of pixel values of an input image.
또한, 본 발명은 입력 영상의 화소값의 범위에 따라 출력 영상에 적용할 다이나믹 레인지를 조절하고, 영상의 분포 특성을 얼마나 반영할지를 자동으로 고려하여 밝기의 선명도를 향상시키는 영상 밝기 조절 장치 및 그 방법을 제공하는 것이다. In addition, the present invention adjusts the dynamic range to be applied to the output image according to the range of the pixel value of the input image, and the image brightness control device for improving the sharpness of the brightness by automatically considering how much to reflect the distribution characteristics of the image and its method To provide.
본 발명의 이외의 목적들은 하기의 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다. Other objects of the present invention will be readily understood through the following description.
본 발명의 일 측면에 따르면, 입력 영상의 밝기 특성에 따라 출력 영상의 밝기 선명도가 조절되는 영상 밝기 조절 장치가 제공된다. According to an aspect of the present invention, there is provided an image brightness adjusting apparatus for adjusting the brightness sharpness of the output image according to the brightness characteristics of the input image.
일 실시예에 따른 영상 밝기 조절 장치는, 입력 영상의 색상 데이터의 밝기 값을 이용하여 상기 입력 영상의 영상 범위에 상응하는 다이나믹 레인지를 조절하 는 오프셋 테이블을 산출하는 전처리부; 및 상기 색상 데이터에 상기 오프셋 테이블을 매핑하는 톤 매핑부를 포함한다. An image brightness adjusting apparatus according to an embodiment may include: a preprocessor configured to calculate an offset table for adjusting a dynamic range corresponding to an image range of the input image by using brightness values of color data of an input image; And a tone mapping unit for mapping the offset table to the color data.
여기서, 상기 색상 데이터는 HSV 데이터이고, 상기 전처리부는 상기 HSV 데이터 중 V 값을 이용하여 상기 다이나믹 레인지를 조절할 수 있다.Here, the color data is HSV data, and the preprocessor may adjust the dynamic range by using a V value of the HSV data.
또는 상기 색상 데이터는 YUV 데이터 또는 YCbCr 데이터이고, 상기 전처리부는 상기 색상 데이터 중 Y 값을 이용하여 상기 다이나믹 레인지를 조절할 수 있다. Alternatively, the color data may be YUV data or YCbCr data, and the preprocessor may adjust the dynamic range by using a Y value of the color data.
또한, 상기 전처리부는, 상기 밝기 값을 n 비트 해상도로 스케일링하고, 상기 입력 영상의 화소들에 대해서 상기 밝기 값들이 나타나는 경우의 수를 히스토그램으로 나타내는 히스토그램 획득부-여기서, 상기 n은 자연수임-와, 상기 히스토그램을 상기 밝기 값에 대하여 누적한 누적밀도함수(CDF)를 산출하는 CDF 산출부와, 상기 누적밀도함수의 소정 영역을 영상 범위로 설정하는 영상 범위 설정부와, 상기 영상 범위 및 밝기 조절 강도를 조합하여 상기 입력 영상의 밝기 값을 스트레칭(stretching)하는 스트레칭부와, 상기 누적밀도함수로부터 상기 밝기 값이 상기 입력 영상에서 차지하는 비율을 계산하고, 상기 비율로부터 상기 밝기 값의 오프셋 값(offset value)을 산출하는 오프셋 산출부를 포함할 수 있다. The preprocessing unit may further include: a histogram obtaining unit that scales the brightness value to n-bit resolution and indicates a histogram of the number of cases where the brightness values appear for pixels of the input image, wherein n is a natural number. A CDF calculator for calculating a cumulative density function (CDF) by accumulating the histogram with respect to the brightness value, an image range setting unit for setting a predetermined region of the cumulative density function as an image range, and adjusting the image range and brightness. A stretching unit which stretches the brightness value of the input image by combining the intensities, and calculates a ratio of the brightness value to the input image from the cumulative density function, and offsets the brightness value from the ratio It may include an offset calculation unit for calculating a value).
여기서, 상기 CDF 산출부는 상기 누적밀도함수를 상기 밝기 값에 상응하여 정규화시켜 최대값이 상기 밝기 값의 해상도인 2n-1이 되도록 정규화된 누적밀도함수(Normed_CDF)를 산출할 수 있다. The CDF calculator may normalize the cumulative density function corresponding to the brightness value to calculate a normalized cumulative density function (Normed_CDF) such that the maximum value is 2 n −1, which is the resolution of the brightness value.
그리고 상기 영상 범위 설정부는 임의의 화소의 누적밀도함수 값을 상기 입 력 영상의 크기로 나눈 값이 미리 설정되거나 사용자에 의해 입력된 경계에 해당하는 화소의 밝기 값을 전체 최소값(global_min) 및 전체 최대값(global_max)으로 설정할 수 있다. 상기 스트레칭부는 상기 전체 최소값 및 상기 전체 최대값과, 미리 설정되거나 사용자로부터 입력받은 상기 밝기 조절 강도를 조합하여 출력 영상에 적용하게 될 다이나믹 레인지를 결정할 수 있다. The image range setting unit divides the cumulative density function value of an arbitrary pixel by the size of the input image, and sets the brightness value of the pixel corresponding to a boundary preset by the user or the global minimum value (global_min) and the total maximum value. Can be set to the value (global_max). The stretching unit may determine a dynamic range to be applied to an output image by combining the total minimum value and the total maximum value with the brightness control intensity preset or input from a user.
그리고 상기 오프셋 산출부는 상기 입력 영상의 각 밝기 값들의 누적밀도함수 값으로부터 현재 밝기 값이 상기 입력 영상에서 차지하는 비율을 계산하고, 상기 비율로부터 상기 오프셋 값을 산출할 수 있다. 상기 오프셋 산출부는 상기 입력 영상의 모든 화소들에 대하여 상기 오프셋 값을 산출하여 상기 오프셋 테이블을 획득할 수 있다. The offset calculator may calculate a ratio of the current brightness value to the input image from the cumulative density function values of the brightness values of the input image, and calculate the offset value from the ratio. The offset calculator may obtain the offset table by calculating the offset value for all the pixels of the input image.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 입력 영상의 밝기 특성에 따라 출력 영상의 밝기 선명도가 조절되는 영상 밝기 조절 방법이 제공된다. According to another aspect of the present invention, there is provided an image brightness adjusting method in which the brightness sharpness of the output image is adjusted according to the brightness characteristic of the input image.
일 실시예에 따른 영상 밝기 조절 방법은, 입력 영상의 색상 데이터의 밝기 값을 이용하여 상기 입력 영상의 영상 범위에 상응하는 다이나믹 레인지를 조절하는 오프셋 테이블을 산출하는 단계; 및 상기 색상 데이터에 상기 오프셋 테이블을 매핑하는 단계를 포함한다. According to an embodiment, there is provided a method of controlling an image brightness, the method comprising: calculating an offset table for adjusting a dynamic range corresponding to an image range of an input image by using brightness values of color data of an input image; And mapping the offset table to the color data.
여기서, 상기 색상 데이터는 HSV 데이터이고, 상기 오프셋 테이블 산출 단계는 상기 HSV 데이터 중 V 값을 이용하여 상기 다이나믹 레인지를 조절할 수 있다. The color data may be HSV data, and the calculating of the offset table may adjust the dynamic range by using a V value of the HSV data.
또는 상기 색상 데이터는 YUV 데이터 또는 YCbCr 데이터이고, 상기 오프셋 테이블 산출 단계는 상기 색상 데이터 중 Y 값을 이용하여 상기 다이나믹 레인지를 조절할 수 있다. Alternatively, the color data may be YUV data or YCbCr data, and the calculating of the offset table may adjust the dynamic range by using a Y value of the color data.
또한, 상기 오프셋 테이블 산출 단계는, 상기 입력 영상의 화소들에 대해서 상기 밝기 값들이 나타나는 경우의 수로부터 히스토그램으로 획득하는 단계; 상기 히스토그램을 상기 밝기 값에 대하여 누적한 누적밀도함수를 산출하는 단계; 상기 누적밀도함수의 소정 영역을 영상 범위로 설정하는 단계; 상기 영상 범위 및 밝기 조절 강도를 조합하여 상기 입력 영상의 밝기 값을 스트레칭하는 단계; 상기 누적밀도함수로부터 상기 밝기 값이 상기 입력 영상에서 차지하는 비율을 계산하는 단계; 및 상기 비율로부터 상기 밝기 값의 오프셋 값을 산출하는 단계를 포함할 수 있다. The calculating of the offset table may include: obtaining a histogram from a number of cases in which the brightness values appear for pixels of the input image; Calculating a cumulative density function of accumulating the histogram with respect to the brightness value; Setting a predetermined region of the cumulative density function as an image range; Stretching the brightness value of the input image by combining the image range and the brightness control intensity; Calculating a ratio of the brightness value to the input image from the cumulative density function; And calculating an offset value of the brightness value from the ratio.
그리고 상기 히스토그램 획득 단계는 상기 밝기 값을 n 비트 해상도로 스케일링하는 단계가 선행되되, 상기 누적밀도함수 산출 단계는 상기 누적밀도함수를 상기 밝기 값에 상응하여 정규화시켜 최대값이 상기 밝기 값의 해상도인 2n-1이 되도록 정규화된 누적밀도함수를 산출할 수 있다. In the obtaining of the histogram, the step of scaling the brightness value with n-bit resolution is preceded by the step of calculating the cumulative density function. The cumulative density function is normalized corresponding to the brightness value so that the maximum value is the resolution of the brightness value. The cumulative density function normalized to be 2 n- 1 can be calculated.
상기 영상 범위 설정 단계는 임의의 화소의 누적밀도함수 값을 상기 입력 영상의 크기로 나눈 값이 미리 설정되거나 사용자에 의해 입력된 경계에 해당하는 화소의 밝기 값을 전체 최소값 및 전체 최대값으로 설정할 수 있다. 그리고 상기 스트레칭 단계는 상기 전체 최소값 및 상기 전체 최대값과, 미리 설정되거나 사용자 로부터 입력받은 상기 밝기 조절 강도를 조합하여 출력 영상에 적용하게 될 다이나믹 레인지를 결정할 수 있다. In the image range setting step, a value obtained by dividing a cumulative density function value of an arbitrary pixel by the size of the input image is set in advance or sets a brightness value of a pixel corresponding to a boundary input by a user to a total minimum value and a total maximum value. have. The stretching may determine a dynamic range to be applied to an output image by combining the total minimum value and the maximum maximum value with the brightness control intensity preset or input from a user.
또한, 상기 오프셋 산출 단계는 상기 입력 영상의 각 밝기 값들의 누적밀도함수 값으로부터 현재 밝기 값이 상기 입력 영상에서 차지하는 비율을 계산하고, 상기 비율로부터 상기 오프셋 값을 산출할 수 있다. 상기 오프셋 산출 단계는 상기 입력 영상의 모든 화소들에 대하여 상기 오프셋 값을 산출하여 상기 오프셋 테이블을 획득할 수 있다. The offset calculation may include calculating a ratio of the current brightness value to the input image from the cumulative density function values of the brightness values of the input image, and calculating the offset value from the ratio. In the offset calculating step, the offset table may be obtained by calculating the offset value for all the pixels of the input image.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 입력 영상의 밝기 특성에 따라 출력 영상의 밝기 선명도를 조절하는 디지털 처리 장치에 의해 실행될 수 있는 명령어들의 프로그램이 유형적으로 구현되어 있으며 디지털 처리 장치에 의해 판독될 수 있는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 있어서, 상술한 영상 밝기 조절 방법을 수행하는 프로그램이 기록된 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체가 제공된다.According to another aspect of the present invention, a program of instructions that can be executed by a digital processing apparatus that adjusts the brightness sharpness of an output image according to the brightness characteristic of the input image is tangibly implemented and can be read by the digital processing apparatus. In a computer-readable recording medium, there is provided a computer-readable recording medium on which a program for performing the above-described image brightness adjusting method is recorded.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.As the invention allows for various changes and numerous embodiments, particular embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the written description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, it should be understood to include all transformations, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In the following description of the present invention, if it is determined that the detailed description of the related known technology may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. Terms such as first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular example embodiments only and is not intended to be limiting of the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this application, the terms "comprise" or "have" are intended to indicate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, and one or more other features. It is to be understood that the present invention does not exclude the possibility of the presence or the addition of numbers, steps, operations, components, components, or a combination thereof.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 장치의 개략적인 구성도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 밝기 조절 장치의 개략적인 구성도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전처리부의 개략적인 구성도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전처리부에서의 영상 밝기를 조절하는 방법의 순서도이다. 2 is a schematic configuration diagram of an imaging apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 3 is a schematic configuration diagram of an image brightness adjusting apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is an embodiment of the present invention. FIG. 5 is a schematic structural diagram of a preprocessor according to an example, and FIG. 5 is a flowchart illustrating a method of controlling image brightness in a preprocessor according to an embodiment of the present invention.
영상 장치(200)는 RGB-HSV 변환부(210), 영상 밝기 조절 장치(220) 및 HSV-RGB 변환부(230)를 포함한다. 또는 RGB-YUV 변환부(215), 영상 밝기 조절 장치(220) 및 YUV-RGB 변환부(235)를 포함한다.The
일 실시예에 따른 영상 장치(200)는 RGB 데이터를 색상 데이터 중 HSV 데이터로 변환하여 영상 밝기 조절을 수행하고, 다시 RGB 데이터로 변환한다. The
RGB-HSV 변환부(210)는 입력 영상의 RGB 데이터를 HSV 데이터로 변환한다. 일반적으로 입력 영상은 각 화소들에 대한 영상 정보로 RGB 데이터를 가지고 있다. 본 발명의 실시예에 따른 영상 밝기 조절을 위해서는 영상 정보를 HSV 색모델 하에서 적용시킬 필요가 있다. The RGB-
RGB 색모델은 빛의 삼원색인 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 3가지 색의 합성 성분으로 임의의 색을 표현한다. 임의의 색에 대하여 R, G, B의 세 값으로 표현하게 되며, 가산혼합의 원리를 적용하여 R, G, B의 세 값이 0이면 검은색이 된다. The RGB color model expresses an arbitrary color by combining components of three colors of red (R), green (G), and blue (B), which are three primary colors of light. Any color is represented by three values of R, G, and B. If the three values of R, G, and B are 0 by applying the principle of additive mixing, the color becomes black.
CMY 색모델은 색의 삼원색인 청록(Cyan), 마젠타(Magenta), 노랑(Yellow)의 세 색을 기본색으로 하고, 임의의 색을 이 세 색의 조합으로 표현한다. 이 경우에는 색을 합성할수록 어두워지는 감산혼합의 원리를 적용하여 C, M, Y의 세 값이 0이면 흰색이 된다. The CMY color model uses three colors, Cyan, Magenta, and Yellow, which are the three primary colors of the color, as the primary colors, and an arbitrary color is expressed by a combination of these three colors. In this case, if the three values of C, M, and Y are 0 by applying the principle of subtractive mixing, which becomes dark as the color is synthesized, the color becomes white.
HSV 색모델은 인간의 색에 대한 감각과 비교적 일치하는 모형이다. RYGCBM의 여섯 색상을 기본으로 하여 이들을 원주 상에 60도 간격으로 배치하고, 이들을 등간격으로 분할한 색을 인접 기본색의 합성으로 만들어 냄으로써 전체 원주를 완성하는데, 이를 색상환이라고 한다. 이러한 색상환에서의 위치를 색상(Hue)의 H 값으로 한다. 채도(Saturation)의 S 값은 CIE 색도(CIE xyY Chromaticity Diagram)에서 가장자리로 갈수록 큰 값을 가지고, 이 값이 0인 경우 중심의 흰색이 된다. 그리고 명도(Value)의 V 값은 색의 밝기를 나타낸다. The HSV color model is a model that is relatively consistent with the human sense of color. Based on the six colors of RYGCBM, they are arranged at 60-degree intervals on the circumference, and the entire circumference is completed by creating a composite of adjacent primary colors by dividing them at equal intervals. The position on this color wheel is taken as the H value of Hue. The S value of saturation has a larger value toward the edge in the CIE chromaticity diagram, and when this value is 0, it becomes the white of the center. The V value of brightness represents the brightness of the color.
RGB-HSV 변환부(210)는 RGB 색모델에 대응되는 입력 영상의 화소값(R, G, B 값)을 HSV 색모델에 대응되는 화소값(H, S, V 값)으로 변환한다. The RGB-
H 값은 색상 즉, 색 종류(빨강, 노랑 또는 파랑 같은 색 성분)를 나타내며, 표현 가능한 모든 색을 0 내지 360 영역에서 표현한다. 일반적으로 0 내지 100%로 정규화한다. S 값은 채도 즉, 색의 선명도를 나타내며, 0 내지 100% 범위에서 나타내고, 값이 작을수록 무채색에 가까운 것을 의미한다. V 값은 명도 즉, 색의 밝기를 나타내고, 0 내지 100% 범위에서 나타내며, 낮은 값일수록 어두운 영역을 의미하고 높은 값일수록 밝은 영역을 의미한다. The H value represents a color, that is, a color type (a color component such as red, yellow, or blue), and expresses all possible colors in the 0 to 360 range. Normalized to 0-100%. The S value represents the saturation, that is, the sharpness of the color, is expressed in the range of 0 to 100%, and the smaller the value, the closer the achromatic color is. The V value represents the brightness, that is, the brightness of the color, and is expressed in the range of 0 to 100%. A lower value means a darker area and a higher value means a brighter area.
하기의 수학식 2를 이용하여 RGB-HSV 변환부(210)는 RGB-HSV 변환을 수행한다. By using Equation 2 below, the RGB-
여기서, MAX는 입력 영상의 각 화소별 R, G, B 값 중 최대값을 나타내고, MIN은 입력 영상의 각 화소별 R, G, B 값 중 최소값을 나타낸다. 여기서, H는 0 내지 360 사이의 값을 가지고, S와 V는 0 내지 1 사이에서 변화한다. Here, MAX represents the maximum value among the R, G, and B values of each pixel of the input image, and MIN represents the minimum value among the R, G, and B values of each pixel of the input image. Where H has a value between 0 and 360, and S and V vary between 0 and 1.
만약 MAX와 MIN이 동일하면(MAX = MIN 즉, S=0), H는 정의되지 않는다. 이는 S 값이 0인 경우 무채색으로 색상 성분이 없기 때문이다. 또한, MAX가 0인 경우 S는 정의되지 않는다. 이는 V 값이 0인 경우 순수한 검정색으로 색상 성분, 채도 성분을 가지고 있지 않기 때문이다. If MAX and MIN are equal (MAX = MIN, ie S = 0), H is undefined. This is because if the S value is 0, there is no color component in achromatic color. Also, if MAX is 0, S is undefined. This is because when the value of V is 0, it is pure black and has no color component or saturation component.
상기 수학식 2에 의한 변환 공식에 따라 입력 영상의 각 화소별 H, S, V 값을 획득할 수 있다. H, S, and V values of respective pixels of the input image may be obtained according to the conversion formula of Equation 2.
영상 밝기 조절 장치(220)는 RGB-HSV 변환부(210)에서 획득한 입력 영상의 각 화소별 H, S, V 값 중에서 V 값을 이용하여 영상 전체에 대한 밝기의 선명도를 조절한다. 영상 밝기 조절 장치(220)는 전처리부(310) 및 톤 매핑부(320)를 포함한다(도 3 참조). 전처리부(preprocessing part)(310)는 입력 영상으로부터 오프셋 테이블(offset table)을 획득하며, 톤 매핑부(tone mapping part)(320)는 획득한 오프셋 테이블을 입력 영상에 매핑(mapping)한다. 영상 밝기 조절 장치(220)에 대해서는 추후 도 3 이하 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. The
HSV-RGB 변환부(230)는 영상 밝기 조절 장치(220)에 의해 밝기 값(V 값)이 조절된 영상의 각 화소별 H, S, V 값을 R, G, B 값으로 변환한다. 이는 RGB-HSV 변환부(210)에서 이루어지는 변환의 역에 해당한다. The HSV-
HSV-RGB 변환의 일례는 다음과 같다. An example of the HSV-RGB conversion is as follows.
(1) S가 0인 경우 색은 무채색 계열로, R, G, B는 V 값을 따른다. (1) If S is 0, the color is achromatic series, and R, G, and B follow the V value.
(2) S가 0이 아닌 경우 하기 수학식 3에 따른다. (2) When S is not 0, the following Equation 3 is used.
여기서, mod N은 N으로 나눈 나머지를 나타내는 함수이다. Here mod N is a function representing the remainder divided by N.
영상 장치(200)는 RGB 색모델에 관한 데이터인 입력 영상을 역시 동일한 색모델인 출력 영상으로 변환한다. The
하지만, 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 밝기 조절 장치(220)는 영상 밝기 를 조절하는 경우에는 HSV 색모델에 관한 HSV 데이터 중 밝기 값인 V 값을 이용한다. However, the image
또는 본 발명의 다른 실시예에 따른 영상 밝기 조절 장치(220)는 영상 밝기를 조절하는 경우에는 YUV 색모델에 관한 YUV 데이터 중 밝기 값인 Y 값을 이용한다.Alternatively, when adjusting the image brightness, the image
YUV 색모델은 사람의 눈이 광도에 가장 민감한 특성을 가지는 것을 이용한 색모델로써, Y는 광도, 휘도(luminance)를 나타내고 U, V는 색도(chrominance)를 나타낸다. The YUV color model is a color model in which the human eye has the most sensitive characteristics to light intensity, and Y represents luminance and luminance, and U and V represent chromaticity.
다른 실시예에 따른 영상 장치(200)는 RGB-YUV 변환부(215)와, YUV-RGB 변환부(235)를 포함하고 있다. The
RGB-YUV 변환부(215)는 RGB 색모델에 대응되는 입력 영상의 화소값(R, G, B 값)을 하기 수학식 4에 따라 YUV 색모델에 대응되는 화소값(Y, U, V 값)으로 변환한다. The RGB-
U=-0.1687×R-0.3313×G+0.5×B+128U = -0.1687 × R-0.3313 × G + 0.5 × B + 128
V=0.5×R-0.4187×G-0.0813×B+128V = 0.5 × R-0.4187 × G-0.0813 × B + 128
상기 수학식 4에 의해 획득된 Y 값을 이용하여 영상 밝기 조절 장치(220)는 추후 설명하는 방법에 따라 영상 밝기를 조절한다. Using the Y value obtained by Equation 4, the image
그리고 YUV-RGB 변환부(235)는 영상 밝기 조절 장치(220)에 의해 밝기 값(Y 값)이 조절된 영상의 각 화소별 Y, U, V 값을 R, G, B 값으로 변환한다. 이는 RGB-YUV 변환부(215)에서 이루어지는 변환의 역에 해당하며, 하기 수학식 5에 의한다. The YUV-
G=Y-0.337633×(U-128)-0.698001×(V-128)G = Y-0.337633 × (U-128) -0.698001 × (V-128)
B=Y+1.732446×(U-128)B = Y + 1.732446 × (U-128)
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 영상 밝기 조절 장치(220)는 영상 밝기를 조절하는 경우 YCbCr 색모델에 관한 YCbCr 데이터 중 밝기 값인 Y 값을 이용한다. In addition, the image
즉, 본 발명에서 영상 밝기 조절 장치(220)는 색상 데이터에 포함된 밝기 값을 이용하여 영상 밝기를 조절하며, 밝기 값을 포함하는 색상 데이터에 대해서는 본 발명이 적용가능함을 당업자는 이해해야 할 것이다. That is, in the present invention, the image
이하에서는 본 발명의 이해와 설명의 편의를 위해 색상 데이터 중 HSV 데이터를 중심으로 설명하기로 한다. 밝기 값(V 값)을 이용하여 영상 밝기를 조절하는 영상 밝기 조절 장치(220)의 구성 및 기능에 대하여 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, for convenience of understanding and explanation of the present invention, description will be made based on HSV data among color data. The configuration and function of the image
도 3을 참조하면, 전처리부(310)는 히스토그램 획득부(311), CDF 산출부(313), 영상 범위 설정부(315), 스트레칭부(317) 및 오프셋 산출부(319)를 포함한다. 이하에서는 입력 영상이 n 비트 해상도를 가지는 것으로 가정하여 설명하기로 한다. Referring to FIG. 3, the
히스토그램 획득부(311)는 입력 영상의 각 화소의 H, S, V 값 중에서 밝기 값인 V 값을 0 내지 2n-1로 스케일링하고, 입력 영상 내의 각 화소들에 대해서 해당 V 값들이 나타나는 경우의 수를 히스토그램(histogram)으로 표현한다. The
CDF 산출부(313)는 히스토그램 획득부(311)에서 획득한 히스토그램을 밝기 값이 0일 때부터 누적하여 표현한 누적밀도함수(이하 'CDF' 함)를 산출한다. CDF의 최대값은 밝기 값이 2n-1인 경우에 입력 영상의 크기 즉, (가로 화소 수)×(세로 화소 수)이며, 입력 영상 내의 총 화소수가 된다. The
상술한 CDF의 최대값은 입력 영상의 크기 즉, 입력 영상 내의 총 화소수이므로, 이를 밝기 값에 상응하여 정규화시킨 정규화된 CDF(normed CDF)가 더 산출될 수도 있다. 즉, 밝기 값이 2n-1인 경우에 최대값이 2n-1이 되도록 정규화시킨다. Since the maximum value of the above-described CDF is the size of the input image, that is, the total number of pixels in the input image, a normalized CDF (normalized CDF) that is normalized to the brightness value may be further calculated. That is, when the brightness value is 2 n -1, the normalization is normalized so that the maximum value is 2 n -1.
영상 범위 설정부(315)는 입력 영상의 화소들의 밝기 값의 분포 범위를 찾기 위하여 임의의 화소의 CDF 값을 입력 영상의 크기로 나눈 값이 미리 설정되거나 사용자에 의해 입력된 경계에 해당하는 화소의 밝기 값을 전체 최소값(global_min) 및 전체 최대값(global_max)으로 설정한다. CDF 값을 입력 영상의 크기로 나눈 값이 A(예를 들어, 0.001)에 해당하는 경우의 밝기 값을 전체 최소값, B(예를 들어, 0.999)에 해당하는 경우의 밝기 값을 전체 최대값이라 설정할 수 있다. 여기서, A 및 B는 0과 1 사이의 실수 중 하나이고, B가 A보다 크다. The image
입력 영상의 화소들의 밝기 값 중 전체 최소값과 전체 최대값 사이의 일정 범위를 선택하는 것은 튀는 노이즈(noise)에 대한 영향을 배제하고자 함이다. 영상 에서 차지하는 비율이 거의 없는 밝기 값(예를 들어, salt and pepper noise)일 경우 그 값을 무시하고 본 발명의 실시예에 따른 영상 처리를 하기 위함이다. Selecting a range between the total minimum value and the total maximum value of the brightness values of the pixels of the input image is intended to exclude the influence of the splashing noise. In the case of a brightness value (eg, salt and pepper noise) having almost no ratio in the image, the value is ignored and the image processing is performed according to an embodiment of the present invention.
스트레칭부(317)는 영상 범위 설정부(315)에서 설정된 전체 최소값 및 전체 최대값과, 미리 설정되거나 사용자로부터 입력받은 입력 변수(input parameter)인 밝기 조절 강도(strength)를 조합하여 입력 영상의 밝기 값을 스트레칭(stretching)한다. The stretching
즉, 전체 최소값의 변경 값인 변경 최소값(modi_min)과, 전체 최대값의 변경 값인 변경 최대값(modi_max)를 획득하고, 전체 최소값 및 전체 최대값 내에 위치하던 입력 영상의 각 화소들의 밝기 값을 변경 최소값 및 변경 최대값 내에 위치하도록 함으로써 스트레칭을 수행한다. 여기서 획득된 변경 최소값과 변경 최대값이 출력 영상에 적용하게 될 다이나믹 레인지를 결정한다. That is, a minimum change value (modi_min), which is a change value of the total minimum value, and a maximum change value (modi_max), which is a change value of the total maximum value, are obtained, and the brightness value of each pixel of the input image positioned within the minimum value and the maximum maximum value is changed. And stretching so as to be within the change maximum. The change minimum value and change maximum value acquired here determine the dynamic range to be applied to the output image.
그리고 오프셋 산출부(319)는 입력 영상의 각 밝기 값들의 CDF로부터 현재 해당 밝기 값이 입력 영상에서 차지하는 비율을 계산하고, 해당 비율로부터 오프셋 값(offset value)을 산출한다. 그리고 스트레칭부(317)에서 스트레칭된 영상의 밝기 값에 오프셋 값을 더하여 밝기 값 0 내지 2n-1 에 대한 오프셋 테이블(offset table)을 획득한다. 여기서 CDF로부터 획득 가능한 입력 영상의 분포 특성의 반영 정도를 고려함으로써 입력 영상의 특성에 맞게 밝기의 선명도를 향상시키는 효과가 있다. The offset
톤 매핑부(320)는 전처리부(310)에서 산출된 오프셋 테이블을 입력 영상에 적용하여 각 화소들의 밝기 값을 톤 매핑(tone mapping)한다. 톤 매핑된 출력 영상은 입력 영상의 밝기 분포 특성에 맞도록 밝기의 선명도가 향상되는 효과가 있다. The
이하에서는 도 5를 참조하여 영상 밝기 조절 장치(220)가 영상 밝기를 조절하는 방법을 상세히 설명하기로 한다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 밝기를 조절하는 방법의 순서도이다. Hereinafter, a method of adjusting the image brightness by the image
상기의 표 1은 이하에서 사용되는 용어가 나타내는 의미를 설명하고 있다. 표 1을 참조하여 영상 밝기를 조절하는 방법을 설명하기로 한다. Table 1 above explains the meaning indicated by the terms used below. Referring to Table 1, a method of adjusting image brightness will be described.
RGB-HSV 변환을 통해 입력 영상의 H, S, V 값을 획득한다. 이 중 V 값 즉, 밝기 값을 이하에서는 조절하도록 한다. 여기서, 입력 영상의 밝기 값을 n 비트 해상도를 가지는 것으로 가정한다. The H, S, and V values of the input image are acquired through RGB-HSV conversion. Among these, the V value, that is, the brightness value, is adjusted below. Here, it is assumed that the brightness value of the input image has n-bit resolution.
입력 영상의 각 화소들의 밝기 값은 0 내지 1 사이의 값을 가지고 있다. 이를 0 내지 2n-1로 스케일링(scaling)하고, 입력 영상 내에서 해당 값들이 나타나는 경우의 수를 표현함으로써 히스토그램을 획득한다(단계 S510). The brightness value of each pixel of the input image has a value between 0 and 1. The histogram is obtained by scaling it from 0 to 2 n −1 and expressing the number of cases in which corresponding values appear in the input image (step S510).
획득한 히스토그램을 밝기 값 순서대로(0부터 2n-1까지) 누적하여 표현한 누적밀도함수(CDF)를 획득한다(단계 S520). 여기서, 최대값은 밝기 값이 2n-1인 경우에 입력 영상의 크기 즉, 가로 화소 수(width)×세로 화소 수(height)이고, 입력 영상 내의 총 화소수가 된다. A cumulative density function (CDF) obtained by accumulating the obtained histograms in order of brightness values (from 0 to 2 n −1) is obtained (step S520). Here, the maximum value is the size of the input image, that is, the number of horizontal pixels width × height, and the total number of pixels in the input image when the brightness value is 2 n −1.
입력 영상의 화소들의 영상 범위를 설정한다(단계 S530). 입력 영상의 밝기 값의 분포 범위를 찾기 위하여 임의의 화소의 CDF 값을 입력 영상의 크기로 나눈 값이 미리 설정되거나 사용자에 의해 입력된 경계에 해당하는 화소의 밝기 값을 전체 최소값(global_min) 및 전체 최대값(global_max)으로 설정한다. An image range of pixels of the input image is set (step S530). In order to find the distribution range of the brightness value of the input image, the CDF value of an arbitrary pixel is divided by the size of the input image, and the brightness value of the pixel corresponding to the boundary input by the user is preset or global_min Set to the maximum value (global_max).
CDF 값을 입력 영상의 크기로 나눈 값이 A(예를 들어, 0.001)에 해당하는 경우의 밝기 값을 전체 최소값, B(예를 들어, 0.999)에 해당하는 경우의 밝기 값을 전체 최대값이라 설정할 수 있다. 여기서, A 및 B는 0과 1 사이의 실수 중 하나이고, B가 A보다 크다. The brightness value when the CDF value divided by the size of the input image corresponds to A (for example, 0.001) is the total minimum value, and the brightness value when B (for example, 0.999) is the overall maximum value. Can be set. Where A and B are one of real numbers between 0 and 1, and B is greater than A.
추가적으로, CDF 곡선을 매끄럽게(smooth) 하기 위해 7 탭(tap) 방식을 이용할 수 있다. 7 탭 방식은 현 화소를 중심으로 좌측 3개 화소, 우측 3개 화소 및 현 화소의 밝기 값의 평균을 이용하는 방식이다. 이 방식을 통해 CDF 곡선이 보다 매끄러운 곡선이 될 수 있다.In addition, a seven tap method can be used to smooth the CDF curve. The 7-tap method uses an average of brightness values of the left 3 pixels, the right 3 pixels, and the current pixel around the current pixel. This way, the CDF curve can be smoother.
또한, 상술한 CDF의 최대값은 입력 영상의 크기 즉, 입력 영상 내의 총 화소수이므로, 이를 밝기 값에 상응하여 정규화시킨 정규화된 CDF(normed_CDF)가 더 산출될 수도 있다. 즉, 밝기 값이 2n-1인 경우에 최대값이 2n-1이 되도록 정규화시킨다. In addition, since the maximum value of the above-described CDF is the size of the input image, that is, the total number of pixels in the input image, a normalized CDF (normed_CDF) that is normalized to the brightness value may be further calculated. That is, when the brightness value is 2 n -1, the normalization is normalized so that the maximum value is 2 n -1.
앞서 설정된 전체 최소값 및 전체 최대값과, 미리 설정되거나 사용자로부터 입력받은 입력 변수(input parameter)인 밝기 조절 강도(strength)를 조합하여 입력 영상의 밝기 값을 스트레칭(stretching)한다(단계 S540). 즉, 전체 최소값의 변경 값인 변경 최소값(modi_min)과, 전체 최대값의 변경 값인 변경 최대값(modi_max)를 획득하고, 전체 최소값 및 전체 최대값 내에 위치하던 입력 영상의 각 화소들의 밝기 값을 변경 최소값 및 변경 최대값 내에 위치하도록 함으로써 스트레칭을 수행한다. 여기서 획득된 변경 최소값(modi_min)과 변경 최대값(modi_max)이 출력 영상에 적용하게 될 다이나믹 레인지를 결정한다. The brightness value of the input image is stretched by combining the total minimum value and the maximum maximum value previously set and the brightness control intensity which is a preset input parameter or an input parameter input from the user (step S540). That is, a minimum change value (modi_min), which is a change value of the total minimum value, and a change maximum value (modi_max), which is a change value of the total maximum value, are acquired, and the brightness value of each pixel of the input image positioned within the minimum value and the maximum maximum value is changed. And stretching so as to be within the change maximum. The change minimum value modi_min and the change maximum value modi_max obtained here determine the dynamic range to be applied to the output image.
예를 들어, 변경 최소값(modi_min)과 변경 최대값(modi_max)은 하기의 수학식 6과 같이 구해질 수 있다. For example, the change minimum value modi_min and the change maximum value modi_max may be obtained as in Equation 6 below.
modi_max = global_max + ((2n-1)-global_max)×strengthmodi_max = global_max + ((2 n -1) -global_max) × strength
여기서, 밝기 조절 강도(strength)는 입력 변수로 미리 설정되거나 사용자에 의해 입력된다. 영상의 밝기 범위 및/또는 밝기 값의 조절 강도를 결정하는 변수이다. Here, the brightness adjustment strength is preset as an input variable or input by a user. This parameter determines the intensity of adjustment of the brightness range and / or brightness value of the image.
이후 오프셋 테이블(offset table)을 획득한다(단계 S550). After that, an offset table is obtained (step S550).
이를 위해 우선 입력 영상의 스트레칭을 위한 제1 선형 곡선(linear curve)을 획득한다(단계 S552). 그리고 전체 최소값(global_min) 및 전체 최대값(global_max) 내의 정규화된 CDF로부터 제2 선형 곡선을 획득한다(단계 S554). To this end, first, a first linear curve for stretching the input image is obtained (step S552). Then, a second linear curve is obtained from the normalized CDF within the global minimum value global_min and the global maximum value global_max (step S554).
제1 선형 곡선 및 제2 선형 곡선의 일례는 하기의 수학식 7와 같다. Examples of the first linear curve and the second linear curve are shown in Equation 7 below.
y = gain2×x + offset2 (제2 선형 곡선)y = gain2 × x + offset2 (second linear curve)
gain1 = (modi_max - modi_min)/(global_max-global_min)gain1 = (modi_max-modi_min) / (global_max-global_min)
offset1 = -gain1×global_min + modi_minoffset1 = -gain1 × global_min + modi_min
gain2 = ( Normed_CDF(1, global_max+1) - Normed_CDF(1,global_min+1)) / (global_max-global_min)gain2 = (Normed_CDF (1, global_max + 1)-Normed_CDF (1, global_min + 1)) / (global_max-global_min)
offset2 = -gain2×global_min + Normed_CDF(1,global_min+1))offset2 = -gain2 × global_min + Normed_CDF (1, global_min + 1))
여기서, x는 입력 영상의 밝기 값, y는 스트레칭된 밝기 값, gain1 및 gain2는 선형 곡선의 기울기, offset1 및 offset2는 선형 곡선의 y 절편이다. 그리고 Normed_CDF(1,a)는 1×2n 배열 중 (1,a)에 해당하는 CDF 값을 의미한다. Here, x is a brightness value of the input image, y is a stretched brightness value, gain1 and gain2 are the slope of the linear curve, offset1 and offset2 are the y intercept of the linear curve. Normed_CDF (1, a) means a CDF value corresponding to (1, a) in the 1 × 2 n array.
상기 수학식 7에 의해 획득된 gain1, gain2, offset1 및 offset2를 이용하여 0 내지 2n-1의 밝기 값에 대한 오프셋 테이블을 생성한다(단계 S556). Using the gain1, gain2, offset1 and offset2 obtained by the equation (7) to generate an offset table for the brightness value of 0 to 2 n -1 (step S556).
앞서 설정된 전체 최소값 및 전체 최대값을 기초로 하여 임의의 화소의 밝기 값이 전체 최소값보다 작은 경우에는 해당 화소의 밝기 값을 전체 최소값으로 설정하고, 전체 최대값보다 큰 경우에는 해당 화소의 밝기 값을 전체 최대값으로 설정한다(하기 수학식 8 참조). Based on the previously set minimum and maximum maximum values, if the brightness value of any pixel is smaller than the total minimum value, set the brightness value of the pixel to the total minimum value. It is set to the total maximum value (see Equation 8 below).
if i<global_minif i <global_min
value = global_min;value = global_min;
else if i>global_maxelse if i> global_max
value = global_max;value = global_max;
elseelse
value = i ;value = i;
여기서, 상기 수학식 7의 제1 선형 곡선에 의해 스트레칭된 밝기 값(stretched_pixel)을 획득하고, 오프셋 테이블은 하기의 수학식 9에 의해 획득된다.Here, a brightness value stretched_pixel stretched by the first linear curve of Equation 7 is obtained, and an offset table is obtained by Equation 9 below.
여기서, offset_table(1,i+1)은 1×2n 배열에서 (1,i+1)에 해당하는 오프셋 테이블의 오프셋 값이고, alpha는 하기의 수학식 10에 의해 획득된다 Here, offset_table (1, i + 1) is an offset value of an offset table corresponding to (1, i + 1) in an 1 × 2 n array, and alpha is obtained by Equation 10 below.
CDF로부터 획득 가능한 입력 영상의 분포 특성의 반영 정도 즉, alpha를 고려함으로써 입력 영상의 특성에 맞게 밝기의 선명도를 향상시키는 것이 가능하다. By considering the degree of reflection of the distribution characteristic of the input image obtainable from the CDF, that is, alpha, it is possible to improve the sharpness of the brightness in accordance with the characteristics of the input image.
상술한 방법에 의해 산출된 오프셋 테이블을 입력 영상에 적용하여 각 화소들의 밝기 값을 톤 매핑(tone mapping)한다(단계 S560). 톤 매핑된 출력 영상은 입력 영상의 밝기 분포 특성에 맞도록 밝기의 선명도가 향상되는 효과가 있다. The offset table calculated by the above method is applied to the input image to tone mapping the brightness values of the pixels (step S560). The tone-mapped output image has an effect of improving the sharpness of the brightness to match the brightness distribution characteristic of the input image.
도 6a는 원본 영상을 나타내며, 도 6b는 도 6a의 원본 영상에 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 밝기 조절 방법을 적용하여 획득한 출력 영상을 나타내는 일 예시도이다. 도 7a는 원본 영상을 나타내며, 도 7b는 도 7a의 원본 영상에 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 밝기 조절 방법을 적용하여 획득한 출력 영상을 나타내는 다른 예시도이다. 도 6a 및 도 7a에 도시된 원본 영상과 비교해 볼 때 도 6b 및 도 7b에 도시된 출력 영상이 밝기의 선명도가 향상되었음을 확인할 수 있다. FIG. 6A illustrates an original image, and FIG. 6B illustrates an output image obtained by applying an image brightness adjusting method according to an embodiment of the present invention to the original image of FIG. 6A. FIG. 7A illustrates an original image, and FIG. 7B is another exemplary diagram illustrating an output image obtained by applying an image brightness adjusting method according to an embodiment of the present invention to the original image of FIG. 7A. As compared with the original image shown in FIGS. 6A and 7A, it may be confirmed that the brightness of the output image shown in FIGS. 6B and 7B is improved.
한편, 상술한 영상 밝기 조절 방법은 컴퓨터 프로그램으로 작성 가능하다. 상기 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 당해 분야의 컴퓨터 프로 그래머에 의하여 용이하게 추론될 수 있다. 또한, 상기 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 정보저장매체(computer readable media)에 저장되고, 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써 영상 밝기 조절 방법을 구현한다. 상기 정보저장매체는 자기 기록매체, 광 기록매체 및 캐리어 웨이브 매체를 포함한다.On the other hand, the above-described image brightness adjustment method can be created by a computer program. Codes and code segments constituting the program can be easily deduced by computer programmers in the art. In addition, the program is stored in a computer readable media (computer readable media), and is read and executed by a computer to implement the image brightness adjustment method. The information storage medium includes a magnetic recording medium, an optical recording medium and a carrier wave medium.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 영상 밝기 조절 장치 및 그 방법은 입력 영상의 화소값의 범위 및 입력 변수에 따라 출력 영상에 적용할 다이나믹 레인지의 조절이 가능하다. As described above, the image brightness adjusting apparatus and the method according to the present invention can adjust the dynamic range to be applied to the output image according to the range of pixel values and input variables of the input image.
또한, 영상의 분포 특성을 얼마나 반영할지 여부를 자동으로 고려하여 입력 영상의 특성에 맞도록 밝기의 선명도를 향상시킬 수 있다. In addition, it is possible to improve the sharpness of the brightness to match the characteristics of the input image by automatically considering how much to reflect the distribution characteristics of the image.
또한, 종래 방법에 비해 훨씬 노이즈가 적고 자연스러운 화질을 획득할 수 있다. In addition, much lower noise and natural image quality can be obtained as compared with the conventional method.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the above has been described with reference to a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art to which the present invention pertains without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below It will be appreciated that modifications and variations can be made.
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