KR100975823B1 - 영상의 노이즈 제거 및 결함 검출방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 영상의 노이즈 제거 및 결함 검출방법 및 그 장치에 관한 것으로, 영상을 입력하는 단계; 상기 입력된 영상을 국소 영역 처리하는 단계; 상기 국소 영역 처리된 영상의 휘도 변화량이 웨버율(Weber's ratio)에 따른 인지값 영역에 해당하는지 판단하는 단계; 상기 인지값 영역에 해당하는 경우 결함후보로 판단하여 검출하는 단계를 포함한다.

이와 같은 본 발명을 제공하면, 수많은 실험을 통한 가우시안 분포내의 문턱치 값을 따로 결정할 필요가 없게 되고, 인간의 시각적 인지 범위에 들지 않는 것은 노이즈로 판단하여 평균값으로 대치하여 효율적으로 노이즈를 제거할 수 있는 방벙을 제공할 수 있게 된다. 또한, 이와 같은 웨버율의 적용과 평균값의 대치로 필요이상의 과검출을 방지하게 되어 원영상의 손상을 상당부분 줄일 수 있게 된다.

웨버율(Weber's ratio), 결함, 노이즈, 국부영역 처리(Local Process)

Description

영상의 노이즈 제거 및 결함 검출방법 및 그 장치{NOISE ELIMINATION AND DEFECT DETECTING METHOD OF IMAGE, AND DEVICE THEREOF}

본 발명은 영상의 노이즈 제거 및 결함 검출방법 및 그 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수 많은 실험에 의한 독립적인 파라미터의 설정 없이 용이하게 결함을 검출하고 노이즈를 제거할 수 있는 검출방법 및 그 장치에 관한 것이다.

MURA(LCD 패널상에 비정상 휘도를 갖는 결함 점(dots), 선 또는 영역) 검출은 액정표시장치(LCD)의 영상품질제어에서 중요 사항이다. 이러한 MURA 영상들은 주로 저휘도 대비 영상들이다. MURA 영상들은 기존의 영상 포착 및 처리방법을 사용하여 검출하기 매우 어렵다. 따라서, 상기 MURA 영상들은 주로 사람의 눈으로 검사된다. 그러나, 육안으로 하는 검사는 결과를 정량화할 수 없다.

검사는 검사하는 사람의 경험 및 숙련도에 주로 달려있다. 개인마다 기준이 많이 다르고, 검사공정도 주관적이며 검사품질의 항상성(consistency)과 안정성에 영향을 끼친다. 품질제어 및 판매시장에 맞게 MURA 검출기술을 개발하고 오류 검출을 낮추도록 측정결과를 정량화하는 것이 LCD 제조업체에서는 매우 중요하다.

일반적으로 영상개선을 위해 영상신호에 혼입되는 결함 및 고주파 잡음성분을 제거하기 위하여 영상신호에 대하여 저역통과필터링을 하는데 이러한 경우 영상신호의 경계부분과 같은 신호의 고주파성분이 걸러지기 때문에 경계부분이 흐려지고 명암대비(contrast)가 낮아진다. 명암대비가 높으면 영상의 밝고 어두움이 뚜렷해지기 때문에 선명하게 보인다. 따라서 저역통과필터링을 거친 여상신호의 화질을 개선시키기 위해서는 명암대비를 높여주는 것이 필요하다.

종래에는 영상신호의 고주파, 저주파성분을 분리한 후에 원래 영상에 고주파성분을 더해 주는 방법을 사용하였다. 저역통과 필터링을 통해 고주파성분이 제거된 신호에 원래 영상의 고주파성분을 더해주면 밝은 곳은 더욱 밝게, 어두운 곳은 더 어둡게 되므로 경계의 흐려짐을 방지하고, 명암대비를 높여 화질을 개선시킬 수 있다.

그러나, 명암대비가 일정치 이상인 영상신호에 대하여 명암대비를 개선시키게 될 경우에는 0 ~ 255 밝기 범위(gray level)를 벗어나는 경우가 생기기 때문에 원래 영상신호에 손상을 끼치게 되는 문제점이 있다.

그리고, 결함으로 판정하기 위해 일정치 이상의 명암대비가 나타나는 경우 결함으로 판단하고, 이러한 기준을 실험값에 의한 가우시안 분포안의 최적 문턱값을 결정하기 위해 여러가지 과정을 거쳐야 하는 복잡한 문제점이 있었다.

상술한 문제를 해결하기 위한 본 발명의 과제는 실험치에 의한 결함 판단의 기준치를 특정해야 하는 어려움 없이 인간지각에 적용되는 법칙을 이용하여 용이하게 결함부분을 판단하고, 불필요한 노이즈를 쉽게 제거하여 효율적인 영상개선을 위한 노이즈 제거 및 결함 후보를 검출할 수 있는 방법을 제공하기 위함이다.

또한 불필요한 결함의 과검출을 줄여 원래 영상의 손상을 막아 고효율의 화질개선을 위한 노이즈 제거 및 결함 후보를 검출 방법을 제공하기 위함이다.

상술한 문제를 해결하기 위한 본발명의 제1 특징은 영상을 입력하는 단계; 상기 입력된 영상을 국소 영역 처리하는 단계; 상기 국소 영역 처리된 영상의 휘도 변화량이 웨버율(weber's ratio)에 따른 인지값 영역에 해당하는지 판단하는 단계; 상기 인지값 영역에 해당하는 경우 결함후보로 판단하여 검출하는 단계를 포함한다.

여기서, 상기 영상의 휘도 변화량이 인지값 영역에 해당하지 않는 경우, 노이즈 신호로 판단하고 상기 국소 영역내의 휘도 평균값으로 대치하는 것이 바람직하고, 상기 영상은 TFT-LCD에서 출력되는 영상인 것이 바람직하다.

그리고, 본 발명에 따른 결함 검출장치로서, 제2 특징은 상술한 어느 한 방법으로 노이즈 제거 및 결함 후보 검출을 처리하는 검출 처리부 및 검출된 영상 이미지를 표시하는 표시부를 포함한다.

이와 같은 본 발명을 제공하면, 실험치에 의한 결함 판단의 기준치를 특정해야 하는 어려움 없이 인간지각에 적용되는 법칙을 이용하여 용이하게 결함부분을 판단하고, 불필요한 노이즈를 쉽게 제거하여 효율적인 영상개선을 위한 노이즈 제거 및 결함 후보를 검출할 수 있다.

또한 불필요한 결함의 과검출을 줄여 원래 영상의 손상을 막아 고효율의 화질개선을 위한 노이즈 제거 및 결함 후보를 검출 방법을 제공하게 된다.

이하 본 발명에 따른 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 실시예로서, 노이즈 제거 및 결함 검출방법의 흐름도를 예시한 도면이다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 검출방법은 영상을 입력하는 단계(S100); 상기 입력된 영상을 국소 영역 처리하는 단계(S200); 상기 국소 영역 처리된 영상의 휘도 변화량이 웨버율(weber's ratio)에 따른 인지값 영역에 해당하는지 판단하는 단계(S300); 상기 인지값에 해당하는 경우 결함후보로 판단하여 검출하는 단계(S400)를 포함하여 구성한다.

본 발명의 결함 검출방법은 종래의 영사의 결함으로 판정하기 위해 일정치 이상의 명암대비가 나타나는 경우 결함으로 판단하고, 이러한 기준을 실험값에 의한 가우시안 분포안의 최적 문턱값을 결정하기 위해 여러가지 과정을 거쳐야 하는 복잡한 문제점을 극복하기 위해 실험값에 의한 기준값이 아니라, 인간의 지각인식 법칙인 웨버율(Weber's ratio)에 의해 결함후보군을 검출하고 나머지를 평균값으로 대치하여 간명하면서도 효율적인 결함 검출방법을 제공한다.

인간의 시각은 빛의 세기에 대하여 비선형적 반응 특성을 나타내며, 또한

공간 주파수의 모든 성분에 동일한 반응을 보이는 것이 아니라 특정 대역에서 보다 더 민감하게 반응한다는 특성을 이용하면 불필요한 성분은 제거하고 반대로 필요한 성분은 보존함으로써 보다 효율적으로 부호화를 할 수가 있다.

색의 밝기 차이에 대하여 인간의 눈의 반응이 비선형임은 이미 알려져 있다. 같은 형체의 두 물체를 밝기나 빛의 강도의 차이만으로 인간이 얼마나 잘 구별해 낼 수 있는가 하는 판정 방법의 하나로 감지가능차(JND : Just Noticeable Difference)라는 방법이 있다. 감지가능차는 여러가지 방법에 의하여 정의되기도 하고 측정될 수도 있다.

도 2는 밝기의 판별의 실험에 사용되는 2개의 시각 작극체를 나타낸 도면이다. 심리적인 실험을 통한 한가지 방법으로 도 2에 나타낸 바와 같이, 시각 자극체를 가정한다. 내부영역은 균일한 밝기의 단색이고 밝기는 I나 I+△I 로 혹은 내부의 밝기가 I+△I 일 때는 I로 선택 할 수 있게 되어 있다. 관찰자에게 이 밝기의 변화과정에서 안과 밖 중 어느 쪽이 더 밝은가를 판단하도록 하게 된다. △I 의 크기를 줄일수록 응답자의 바른 응답의 비율이 줄어드는데 응답자의 약 75%가 바른 대답을 하였을 때의 △I를 I에서의 감지가능차로 정의 할 수 있다.

[수학식 1]의 관계를 Weber의 법칙이라 한다. Weber의 법칙에 따르면 △I는 I에 비례한다. Weber의 법칙은 시각뿐만아니라 인간의 다른 감각 기관(예를 들면, 청각, 후각, 미각, 촉각 등)에도 모두 적용되는 법칙으로 알려져 있다. [수학식 1]에서 만일 △I가 작은 값이라면,

위의 [수학식 2]에서 살펴 볼 수 있는 바와 같이 I는 일정하다. 이 밝기의 판별에 대한 실험 결과는 I가 증가할수록 △I도 따라서 증가한다는 것을 보여준다. 이러한 현상들은 영상 처리등에 이용될 수 있는데, 같은 크기의 잡음이 영상에 더하여지면 그 영향은 명암의 대비가 큰 영역보다는 작은 영역에서 더 두드러지게 나타난다.

또한 밝은 영역보다는 어두운 영역에서의 잡음이 어둡고 명암 대비가 큰 영역에서 보다 눈에 더 잘띄게 된다. 이러한 현상은 Weber의 법칙 등으로 설명될 수 있으며, 명암 대비가 큰 대부분에서는 신호의 크기가 크며 잡음을 더 많이 마스크하는 공간 마스킹 현상으로 설명된다.

이처럼, 웨법의 법칙은 인간의 시각적 지각 인식의 법칙을 나타내는 것으로 본 발명에서는 실험치에 의한 결함 후보군 검출을 위한 기준치를 결정하는 것이 아니라, 웨버율에 의해 휘도 변화량이 특정의 범윈내에 있는 경우 결함 후보군으로 판단하여 검출하고 나머지 영역의 휘도 변화량 값은 평균값으로 대치하여 노이즈를 제거하는 효과를 얻도록 구성된다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 검출 대상 이미지를 입력하면(S100), 이미지를 국부영역 처리(local process)를 하게 되는데(S200), 이는 웨버율(Weber's ratio)은 특정의 범위의 균일한 영역안에서의 지각인식 법칙이므로, 영상의 전체에서 휘도변화 불균일하여 웨버의 법칙을 적용하기 어렵고, 결함 과 배경안에 포함되어 있는 노이즈를 구분하기가 쉽지 않기 때문이다.

도 3은 일반적인 TFT-LCD 영상 및 3차원 형상을 나타내는 도면이다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 획득된 영상은 세기(Intensity)가 균일하지 않은 형태로 플로우(flow)가 존재하게 된다. 웨버율(Weber's ratio)는 특정 휘도 변화 내에서 휘도 값의 차이를 인지하는 것이므로, 도 3에 나타난 것처럼 휘도가 균일하지 않을 경우 특정 휘도 범위를 정할 수가 없다.( 도 3에 나타난 영상의 경우 휘도값(0~255)이 최저 약 40 부터 최대 약 200까지 변화한다.) 반면, 도 3에 나타난 영상에서 아주 작은 국소 영역만을 본다면 그 변화가 훨씬 줄어들게 되어 특정 휘도 범위를 정할 수 있다.

도 4는 영상의 국부 영역 처리(Local Process)(S200)를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 국부 영역 처리(Local Process)는 원영상을 작은 윈도우로 나누어 이동하면서 처리를 하게 되는데, 작은 윈도우 안에서 세기 변화(Intensity flow)는 거의 없게 되고, 윈도우 안에 결함이 있을 경우, 웨버율(Weber's ratio)에 의한 인간이 인지하는 변화량으로 계산되어 결함 후보로 검출되게 된다.

도 5는 본 발명에서 적용되는 웨버율(Weber's ratio)에 따른 결함 후부 영역을 도시화한 그래프이다. 본 발명은 입력된 이미지(S100)를 국부영역 처리하게 되고(S200), 그 영역내에서 휘도값에 대한 휘도의 변화량값이 도 5에 나타낸 그래프의 결함 후보 영역에 속하는지를 판단하고(S300), 결함 후보영역에 속하게 되면 결함으로 검출하고(S400), 속하지 않는 경우 노이즈로 판단하여 국부영역의 휘도 평균값으로 대치하는(S500) 방법으로 결함을 검출하게 된다.

이와 같이, 본 발명은 특정 휘도범위(국부영역)에서 웨버율에 의해 인지할 수 있는 휘도 변화를 검출하도록 하여 결함으로 판단하고, 나머지를 노이즈로 판단하여 영역의 평균값으로 대치함으로써, 수많은 실험을 통한 가우시안 분포내의 문턱치 값을 따로 결정할 필요가 없게 되고, 인간의 시각적 인지 범위에 들지 않는 것은 노이즈로 판단하여 평균값으로 대치하여 효율적으로 노이즈를 제거할 수 있는 방벙을 제공할 수 있게 된다. 또한, 이와 같은 웨버율(Weber's ratio)의 적용과 평균값의 대치로 필요이상의 과검출을 방지하게 되어 원영상의 손상을 상당부분 줄일 수 있게 된다.

그리고 본 발명의 또 다른 실시예로서, 영상의 노이즈 제거 및 결함 검출장치는 상술한 방법으로 영상처리를 하는 영상처리부 및 처리된 영상을 표시하는 디스플레이부를 포함하는 구성을 가진다.(도시하지 않음) 이와 같은 결함 검출장치는 종래의 결함에 대한 휘도 변화에 대한 분석 및 조명에 따른 실험 파라미터의 설정의 어려움을 보완하여 용이하게 결함 검출이 가능할 뿐만 아니라, 과검출을 줄이고 성능면에서 더욱 향상 되어진 고효율의 결함 검출장치를 제공할 수 있게 된다.

더하여, 상술한 노이즈 제거 및 결함 검출방법 및 검출장치는 TFT-LCD에 적용되는 것이 바람직하다. 이는 세기 변화(Intensity Flow)는 LCD 장치에서 BLU에 의한 조명의 위치로 인하여 발생하는 것이어서 세기 변화에 대한 국북영역의 처리와 웨버율의 적용에 더욱 적합하기 때문이다.

이상의 설명에서 본 발명은 특정의 실시 예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 실시예로서, 노이즈 제거 및 결함 검출방법의 흐름도를 예시한 도면,

도 2는 밝기의 판별의 실험에 사용되는 2개의 시각 작극체를 나타낸 도면,

도 3은 일반적인 TFT-LCD 영상 및 3차원 형상을 나타내는 도면,

도 4는 영상의 국부 영역 처리(Local Process)를 개략적으로 나타낸 도면,

도 5는 본 발명에서 적용되는 웨버율(Weber's ratio)에 따른 결함 후부 영역을 도시화한 그래프이다.

Claims (4)

1. 디스플레이 영상 결함 검출방법에 있어서,

   검출 대상의 영상을 분할하고, 상기 분할된 영역을 이동하며 검사하는 국소 영역 처리(Local Process)하는 단계;

   상기 검사하는 국소 영역에서 각 화소 휘도 값의 변화량이 감지 가능 차(JND:Just Noticeable Difference)에 해당하여 웨버율(weber's ratio)에 따른 인지값 범위에 해당하는지 판단하는 단계;

   상기 인지값 범위에 해당하는 경우, 결함후보로 판단하여 검출하는 단계; 및

   상기 인지값 범위에 해당하지 않는 경우, 노이즈로 판단하고 상기 화소의 휘도 값을 상기 국소 영역내의 휘도 평균값으로 대치하여 상기 노이즈를 제거하는 단계를 포함하는 영상의 노이즈 제거 및 결함 후보군 검출방법.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,

   상기 영상은 TFT-LCD에서 출력되는 영상인 것을 특징으로 하는 영상의 노이즈 제거 및 결함 후보군 검출방법.
4. 제1항 또는 제3항의 방법으로 노이즈 제거 및 결함 후보 검출을 처리하는 검출 처리부 및 검출된 영상 이미지를 표시하는 표시부를 포함하는 것을 특징으로 하는 노이즈 제거 및 결함 후보군 검출장치.

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