KR101241347B1 - 휘도 및 조명마스크의 밝기에 따른 가중치를 이용한 영상의 콘트라스트 보정 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 휘도 및 조명마스크의 밝기에 따른 가중치를 이용한 영상의 콘트라스트 보정 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 입력 영상에 대해 색공간을 변환하여 휘도신호와 색차신호로 분리한 후, 휘도신호에 대해 영상의 밝은 정도에 따라서 서로 다른 가중치를 부여하는 새로운 렉티넥스 처리에 의해 영상의 밝은 영역 및 어두운 영역의 콘트라스트가 균형있게 향상되게 하며, 원래의 영상과 레티넥스 처리된 영상을 가중합하여 원래의 영상의 특성을 반영할 수 있는 휘도 및 조명마스크의 밝기에 따른 가중치를 이용한 영상의 콘트라스트 보정 장치 및 방법에 관한 것이다.

Description

휘도 및 조명마스크의 밝기에 따른 가중치를 이용한 영상의 콘트라스트 보정 장치 및 방법{Device and method for correcting contrast of image using weighted value of luminance and Illumination mask}
본 발명은 휘도 및 조명마스크의 밝기에 따른 가중치를 이용한 영상의 콘트라스트 보정 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 입력 영상에 대해 색공간을 변환하여 휘도신호와 색차신호로 분리한 후, 휘도신호에 대해 영상의 밝은 정도에 따라서 서로 다른 가중치를 부여하는 새로운 렉티넥스 처리에 의해 영상의 밝은 영역 및 어두운 영역의 콘트라스트가 균형있게 향상되게 하며, 원래의 영상과 레티넥스 처리된 영상을 가중합하여 원래의 영상의 특성을 반영할 수 있는 휘도 및 조명마스크의 밝기에 따른 가중치를 이용한 영상의 콘트라스트 보정 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 레티넥스(retinex) 알고리즘은 영상의 화질을 개선하기 위한 기법의 하나로서, 영상 처리장치인 이미지 센서가 해상도 및 다이나믹 레인지(dynamic range)의 제약을 가짐에 따라, 사용자가 눈으로 인지하는 실질적인 영상의 다이나믹 레인지에 비해 상기 이미지 센서가 반응하는 다이나믹 레인지의 폭이 좁으므로, 영상 정보의 손실을 발생시키며, 실질적인 영상과 상기 이미지 센서에서 획득된 영상이 서로 다르게 보이는 점을 개선하는 기법이다.
또한, 상기 레티넥스 알고리즘은 영상의 밝기와 사용자가 인지한 감각은 로그(log) 관계를 가진다는 베버-페히너 법칙(Weber-Fechner`s raw)과, 영상의 밝기는 조명성분과 반사성분의 곱으로 이루어진다는 랜드(Land)의 시각적 모델을 근거로 하며, 상기 조명성분의 영향을 줄이고 상기 반사성분의 특징을 표현하여 영상의 콘트라스트를 향상시키고자 하는 것이다. 또한, 상기 조명성분은 광원에서 획득되는 빛 성분이며, 상기 반사성분은 물체에서 반사된 빛 성분이다.
또한, 상기 레티넥스 알고리즘은 싱글스케일 레티넥스(single scale retinex) 및 멀티스테일 레티넥스(multi scale retinex)가 가장 대표적인 알고리즘으로 사용된다.
한편, 종래의 레티넥스 알고리즘은 색채정보의 보존 및 콘트라스트(contrast)가 향상되는 정도가 우수한 이점이 있으나, 영상 내에서 조명성분을 추정하는 과정에서 많은 처리시간이 소모되는 문제점이 발생하였다.
또한, 상기 레티넥스 알고리즘은 상기 영상 내의 조명성분을 추정할 시 가우시안 센터/서라운드(Gaussian Center/surround) 함수의 가중합으로 상기 조명성분을 추정하게 되는데, 이때, 일정한 가중치를 사용하므로 어두운 영역 및 밝은 영역의 조명성분의 추출성능이 저하되는 문제점이 있었다.
또한, 상기 레티넥스 알고리즘은 역광 상에서 획득된 영상 또는 이미지의 경우에는, 밝은 밝기를 갖는 영역의 콘트라스트가 상당 부분 감소하게 되는 문제점도 발생하였다.
본 발명자들은 종래 레티넥스 알고리즘의 단점을 개선하고, 실질적인 획득영상의 특성이 유지될 수 있도록 영상의 콘트라스트를 보정할 수 있게 하고자 연구 노력한 결과, 휘도 및 조명마스크의 밝기에 따른 가중치를 이용한 영상의 콘트라스트 보정 장치 및 방법의 기술적 구성을 개발하게 되어 본 발명을 완성하게 되었다.
따라서, 본 발명의 목적은 영상의 콘트라스트를 보정하여 화질이 개선되며, 영상 내에서 조명성분을 추정할 시 처리시간이 최소화하고, 영상의 밝은 영역 및 어두운 영역의 콘트라스트를 균형있게 향상시킬 수 있는 휘도 및 조명마스크의 밝기에 따른 가중치를 이용한 영상의 콘트라스트 보정 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 실질적인 획득영상의 특성을 유지하면서 콘트라스트를 보정할 수 있는 휘도 및 조명마스크의 밝기에 따른 가중치를 이용한 영상의 콘트라스트 보정 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 입력영상의 콘트라스트(contrast)를 보정하고자 하는 영상의 콘트라스트 보정 장치로써, 상기 입력영상의 색공간을 휘도(luminance)신호 및 색차(Chrominance)신호로 이루어지는 색공간으로 변환하는 입력 색공간변환부; 상기 입력 색공간변환부에서 입력되는 휘도신호인 입력 휘도신호들을 필터링하여 제 1휘도신호들로 생성하며, 상기 각 입력 휘도신호의 밝기값에 따른 가중치를 상기 각 제 1휘도신호에 곱하여 조명마스크로 생성하는 조명마스크 산출부; 상기 입력 휘도신호를 상기 조명마스크로 정규화한 제 2휘도신호를 계산하며, 상기 제 2휘도신호와 상기 입력 휘도신호를 가중합하여 콘트라스트가 보정된 출력 휘도신호를 생성하는 콘트라스트 보정 처리부; 및 상기 출력 휘도신호 및 상기 입력 휘도신호 간의 밝기 변화율에 따라 상기 색차신호의 채도를 보정할 정도를 계산하여, 상기 색차신호의 채도가 보정된 출력 색차신호를 생성하는 색차신호 보정부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상의 콘트라스트 보정 장치를 제공한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 조명마스크 산출부는, 상기 입력 휘도신호를 서로 다른 주파수 차단특성으로 필터링하여 상기 제 1휘도신호들을 출력하는 복수 개의 저역통과필터를 포함하는 저역통과필터 처리모듈; 및 상기 제 1휘도신호들을 입력받고 상기 입력 휘도신호의 밝기값에 따른 서로 다른 가중치를 곱하며, 각 가중치가 곱해진 제 1휘도신호들을 합하여 상기 조명마스크로 생성하는 가중치 처리모듈;을 포함한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 가중치 처리모듈은 상기 입력 휘도신호의 밝기값이 중간 밝기값 보다 밝거나 어두운 경우 상기 제 1휘도신호들 중 고주파의 제거가 가장 많은 제 1휘도신호에 가장 높은 가중치를 곱하며, 상기 입력 휘도신호의 밝기값이 중간 밝기값에 근사한 경우 상기 제 1휘도신호들 중 고주파의 제거가 가장 적은 제 1휘도신호에 가장 높은 가중치를 곱하도록 설정된다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 가중치 처리모듈은 아래의 수학식 1을 이용하여, 상기 입력 휘도신호의 밝기값에 따른 각 가중치를 계산한다.
[수학식 1]
Figure 112011064577005-pat00001
여기서, w1, w2 및 w3은 가중치이며, i(x,y)는 (x,y) 좌표에 해당하는 입력 휘도신호의 밝기값이며, 128 및 256은 밝기값을 나타내며, wtotal은 각 가중치 w1, w2 및 w3의 합을 1로 정규화한 것이다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 콘트라스트 보정 처리부는, 상기 입력 휘도신호 및 상기 조명마스크를 입력받아 정규화하는 제 1콘트라스트 보정 처리모듈; 및 상기 조명마스크의 밝기값에 따라 상기 입력 휘도신호와 상기 제 2휘도신호 간의 중합비율을 계산하고, 상기 입력 휘도신호와 상기 제 2휘도신호를 가중합한 출력 휘도신호를 생성하는 제 2콘트라스트 보정 처리모듈;을 포함한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 제 1콘트라스트 보정 처리모듈은 상기 입력 휘도신호의 밝기값을 상기 조명마스크의 밝기값으로 나눈 후 정규화하여 상기 제 2휘도신호로 생성한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 가중치 처리모듈은 상기 제 1휘도신호를 로그연산하고, 로그연산된 제 1휘도신호에 상기 가중치가 곱해진 조명마스크를 생성한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 제 1콘트라스트 보정 처리모듈은 상기 입력 휘도신호를 로그연산하고, 로그연산된 입력 휘도신호와 상기 조명마스크 간의 차이값을 정규화하여, 콘트라스트가 보정된 제 2휘도신호를 생성한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 가중치 처리모듈은 아래의 수학식 2를 이용하여, 상기 조명마스크를 생성한다.
[수학식 2]
Figure 112011064577005-pat00002
여기서, IM1(x,y)는 (x,y) 좌표에 해당하는 조명마스크의 밝기값이고, wi는 가중치이며, LPFi(Y(x,y))는 i번째 저역통과필터에서 필터링된 제 1휘도신호값이며, Y(x,y)는 입력 휘도신호값이다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 가중치 처리모듈은 아래의 수학식 3을 이용하여, 상기 조명마스크를 계산한다.
[수학식 3]
Figure 112011064577005-pat00003
여기서, IM2(x,y)는 (x,y) 좌표에 해당하는 조명마스크의 밝기값이고, wi는 가중치이며, log[LPFi(Y(x,y))]는 i번째 저역통과필터에서 필터링된 제 1휘도신호를 로그연산한 값이며, Y(x,y)는 입력 휘도신호값이다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 제 1콘트라스트 보정 처리모듈은 아래의 수학식 4을 이용하여, 상기 입력 휘도신호를 상기 조명마스크의 밝기값으로 나눈 후 정규화한 제 2휘도신호를 계산한다.
[수학식 4]
Figure 112011064577005-pat00004
여기서, IM1(x,y)는 상기 조명마스크의 (x,y)좌표의 밝기값이고, Y(x,y)는 입력 휘도신호값이고, Nor[x]은 최대 x값을 255로 정규화하는 함수이다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 제 1콘트라스트 보정 처리모듈은 아래의 수학식 5를 이용하여, 로그연산된 입력 휘도신호와 상기 조명마스크 간의 차이값을 정규화한 상기 제 2휘도신호를 계산한다.
[수학식 5]
Figure 112011064577005-pat00005
여기서, IM2(x,y)는 (x,y) 좌표에 해당하는 조명마스크의 밝기값이며, logY(x,y)는 로그연산된 입력 휘도신호 값이고, wi는 가중치이며, log[LPFi(Y(x,y))]는 i번째 저역통과필터에서 필터링된 제 1휘도신호를 로그연산한 값이며, Nor[x]은 현재 영상에 대해 최대 x값을 255로 정규화하는 함수이다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 제 2콘트라스트 보정 처리모듈은 아래의 수학식 6을 이용하여, 상기 입력 휘도신호와 상기 제 2휘도신호를 가중합한다.
[수학식 6]
Figure 112011064577005-pat00006
여기서, Y2(x,y)는 상기 제 2휘도신호이고, YIN(x,y)는 상기 입력 휘도신호이며, Wmask는 산기 조명마스크의 밝기값에 따른 조명가중치로 0에서 1사이의 값을 갖는다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 제 2콘트라스트 보정 처리모듈은 아래의 수학식 7을 이용하여, 상기 조명마스크의 밝은 정도에 따른 중합비율을 계산한다.
[수학식 7]
Figure 112011064577005-pat00007
여기서, Wmask는 중합비율값이며, IM(x,y)는 조명마스크의 밝기값이며, GRAYLEVEL은 명도를 나타내는 상수로 '256'으로 설정되며, α는 가중치 함수의 기울기를 결정하는 상수이다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 색차신호 보정부는 아래의 수학식 8을 이용하여, 상기 출력 휘도신호의 밝기 변화율 및 상기 밝기 변화율에 따라 상기 색차신호의 채도를 보정한다.
[수학식 8]
Figure 112011064577005-pat00008
여기서, Yratio(x,y)는 (x,y)좌표에 해당하는 입력 휘도신호와 출력 휘도신호의 밝기 변화율이며, YO(x,y)는 출력 휘도신호이며, YIN(x,y)는 입력 휘도신호이며, 또한, CbO(x,y)는 색차성분이 보정된 제 1색차신호이며, Cb(x,y)는 입력된 제1색차신호 값이며, CrO(x,y)는 색차성분이 보정된 제 2색차신호이며, Cr(x,y)는 입력된 제 2색차신호 값이며, 128은 무채색의 값을 갖는 상수이다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 출력 휘도신호 및 상기 출력 색차신호를 입력받아, 알지비(RGB) 색공간으로 변환한 출력영상으로 생성하는 출력 색공간변환부;를 더 포함한다.
또한, 본 발명은 입력영상의 콘트라스트(contrast)를 보정하고자 하는 영상의 콘트라스트 보정 방법으로써, 상기 입력영상의 색공간을 휘도신호 및 색차(Chrominance)신호로 이루어지는 색공간으로 변환하는 제 1단계; 상기 색공간이 변환되어 입력된 휘도신호인 입력 휘도신호의 고주파 성분을 서로 다른 차단특성을 갖는 필터들로 필터링한 제 1휘도신호들을 생성하는 제 2단계; 상기 입력 휘도신호들의 밝기값에 따른 가중치들을 산출하고 각 가중치를 정규화하는 제 3단계; 상기 제 1휘도신호들과 상기 각 가중치를 곱한 후 합하여, 조명마스크로 생성하는 제 4단계; 상기 입력 휘도신호를 상기 조명마스크로 나눈 후 정규화하여, 콘트라스트가 개선된 제 2휘도신호로 생성하는 제 5단계; 및 상기 조명마스크의 밝기값에 따라 상기 입력 휘도신호와 상기 제 2휘도신호의 중합비율을 계산하고, 상기 입력 휘도신호와 상기 제 2휘도신호를 가중합하여, 콘트라스트가 개선된 출력 휘도신호를 생성하는 제 6단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상의 콘트라스트 보정 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 입력영상의 콘트라스트(contrast)를 보정하고자 하는 영상의 콘트라스트 보정 방법으로써, 상기 입력영상의 색공간을 휘도신호 및 색차(Chrominance)신호로 이루어지는 색공간으로 변환하는 제 1단계; 상기 색공간이 변환되어 입력된 휘도신호인 입력 휘도신호의 고주파 성분을 서로 다른 차단특성을 갖는 필터들로 필터링한 제 1휘도신호들을 생성하는 제 2단계; 상기 입력 휘도신호들의 밝기값에 따른 가중치들을 산출하고 각 가중치를 정규화하는 제 3단계; 상기 제 1휘도신호들을 로그연산하고, 로그연산된 제 1휘도신호에 상기 각 가중치를 곱한 후 합하여, 조명마스크로 생성하는 제 4단계; 입력 휘도신호를 로그연산하고, 로그연산된 입력 휘도신호와 상기 조명마스크 간의 차이값을 정규화하여, 콘트라스트가 개선된 제 2휘도신호로 생성하는 제 5단계; 및 상기 조명마스크의 밝기값에 따라 상기 입력 휘도신호와 상기 제 2휘도신호의 중합비율을 계산하고, 상기 입력 휘도신호와 상기 제 2휘도신호를 가중합하여, 콘트라스트가 개선된 출력 휘도신호를 생성하는 제 6단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상의 콘트라스트 보정 방법을 제공한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 출력 휘도신호의 밝기 변화율만큼 상기 색차신호의 채도를 보정하며, 채도가 보정된 상기 색차신호와 상기 출력 휘도신호를 RGB 색공간을 갖는 출력영상으로 생성하는 제 7단계;를 더 포함한다.
본 발명은 다음과 같은 우수한 효과를 가진다.
먼저, 본 발명의 일실시예에 따른 영상의 콘트라스트 보정 장치 및 방법에 의하면, 입력영상의 색공간을 YCbCr 색공간으로 변환하여 조명성분을 추정하며, 상기 입력영상의 밝기값에 따라 서로 다른 가중치가 부여되므로, 밝은 영역 및 어두운 영역의 콘트라스트가 균형적으로 향상되는 효과를 얻을 수 있으며, 상기 입력영상의 콘트라스트를 보정하는 처리시간이 단축되는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 영상의 콘트라스트 보정 장치 및 방법에 의하면, 조명마스크를 생성하고 원래의 입력영상과 레티넥스 처리된 입력영상을 가중합하므로, 원래의 입력영상의 특성이 향상된 출력영상을 획득할 수 있으며, 콘트라스트를 보정할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 영상의 콘트라스트 보정 장치를 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 영상의 콘트라스트 보정 방법을 나타내는 블럭도.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 영상의 콘트라스트 보정 방법을 나타내는 블럭도.
본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있는데 이 경우에는 단순한 용어의 명칭이 아닌 발명의 상세한 설명 부분에 기재되거나 사용된 의미를 고려하여 그 의미가 파악되어야 할 것이다.
이하, 첨부된 도면에 도시된 바람직한 실시예를 참조하여 본 발명의 기술적 구성을 상세하게 설명한다.
그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 영상의 콘트라스트 보정 장치를 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 영상의 콘트라스트 보정 장치는, 입력영상 본래의 특성을 유지하면서 콘트라스트를 보정하기 위한 것으로, 상기 입력영상을 레티넥스 알고리즘을 이용하여 상기 콘트라스트를 보정하되, 상기 입력영상의 밝기에 따라 가중치를 산출할 수 있도록 이루어지고, 상기 입력영상의 밝은 영역의 특성이 반영된 보정영상을 생성하며, 입력 색공간변환부(110), 조명마스크 산출부(120), 콘트라스트 보정 처리부(130), 색차신호 보정부(140) 및 출력 색공간변환부(150)를 포함한다.
또한, 상기 레티넥스 알고리즘은 영상의 화질 개선을 위한 알고리즘으로서, 이미지 센서에 의한 상기 영상의 왜곡을 줄여서 상기 영상의 화질이 개선되도록 하며, 영상의 조명성분을 줄이고 반사성분이 나타나도록 하여 상기 영상의 콘트라스트(contrast)를 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 조명성분은 광원에 의해 발생되는 밝기를 나타내는 성분이며, 상기 반사성분은 물체에서 반사된 밝기를 나타내는 성분이다.
상기 입력 색공간변환부(110)는 상기 입력영상의 색공간을 변환하기 위한 것으로, 상기 입력영상은 RGB 색공간을 가지는데, 이를, 휘도신호(luminance) 및 색차(Chrominance)신호들로 이루어지는 YCbCr 색공간으로 변환하게 된다.
또한, 상기 입력 색공간변환부(110)에서 YCbCr 색공간으로 변환된 입력영상은, RGB 색공간으로 있을 때보다 빠른 속도로 콘트라스트 보정이 이루어질 수 있다.
상기 조명마스크 산출부(120)는 상기 입력 색공간변환부(110)에서 입력되는 휘도신호인 입력 휘도신호의 콘트라스트를 보정하며, 조명마스크를 생성하기 위한 것으로, 상기 입력 휘도신호의 밝기값에 따라 상기 휘도신호의 콘트라스트가 보정될 수 있게 하며, 상기 조명마스크의 밝기값에 따라 가중치를 산출하도록 구비되며, 저역통과필터 처리모듈(121) 및 가중치 처리모듈(122)을 포함한다.
또한, 상기 저역통과필터 처리모듈(121)은 상기 입력 휘도신호의 고주파 성분을 제거하기 위한 것으로, 상기 고주파 성분에 대해 서로 다른 차단특성을 갖는 복수 개의 가우시안 저역통과필터로 구비할 수 있으며, 본 발명의 일실시예에서는 상기 저역통과필터 처리모듈(121)을 3개의 가우시안 저역통과필터로 구비하였다.
또한, 상기 복수 개의 가우시안 저역통과필터는 각각 상기 휘도신호들을 입력받아 상기 고주파 성분이 제거된 제 1휘도신호들을 출력하게 된다. 이때, 각 제 1휘도신호는 서로 다른 고주파 성분이 제거되게 된다.
또한, 상기 저역통과필터 처리모듈(121)은 상기 휘도신호의 고주파 성분을 제거할 시, 상기 휘도신호의 밝기값이 낮거나 높은 값을 갖는 경우에는 많은 고주파 성분을 제거하도록 이루어지며, 상기 휘도신호의 밝기값이 중간값을 갖는 경우에는 상기 고주파 성분이 적게 제거되도록 구비할 수 있다.
또한, 상기 가중치 처리모듈(122)은 상기 각 입력 휘도신호의 밝기값에 따른 가중치들을 산출한 후 상기 각 입력 휘도신호에 서로 다른 가중치를 곱하며, 각 가중치가 곱해진 제 1휘도신호들을 합하여 상기 조명마스크로 생성하는 것으로, 상기 입력 휘도신호의 밝기값에 따른 복수 개의 가중치를 계산하여 상기 제 1휘도신호에 곱하여, 상기 제 1휘도신호의 콘트라스트를 균형있게 향상시키고, 에지성분의 손실을 최소화한다.
즉, 상기 가중치 처리모듈(122)은 상기 입력영상의 콘트라스트를 보정하는 과정에서 발생할 수 있는 화질의 저하 및 본래의 색상이 변질되지 않게 방지할 수 있다.
또한, 상기 가중치 처리모듈(122)은 아래의 수학식 1을 이용하여, 상기 입력 휘도신호의 밝기값에 따른 각 가중치를 계산할 수 있다.
Figure 112011064577005-pat00009
여기서, w1, w2 및 w3은 계산된 가중치이며, i(x,y)는 (x,y) 좌표에 해당하는 입력 휘도신호의 밝기값이며, 128 및 256은 밝기값을 나타내며, wtotal은 각 가중치 w1, w2 및 w3의 합을 1로 정규화한 것이다.
즉, 상기 가중치 처리모듈(122)은 가중치들을 계산할 시 상기 입력 휘도신호의 밝기값을 반영하여, 상기 가중치들을 계산하게 되는 것이다.
또한, 상기 가중치 처리모듈(122)은 상기 각 가중치들을 계산한 이후에, 상기 각 가중치를 상기 제 1휘도신호들에 곱하게 되는데, 이때, 상기 입력 휘도신호의 밝기값이 중간 밝기값 보다 밝거나 어두운 경우 상기 제 1휘도신호들 중 고주파의 제거가 가장 많은 제 1휘도신호에 가장 높은 가중치가 곱해진다. 또한, 상기 중간 밝기값은 0 내지 256의 밝기값 중 중간의 값인 128로 설정할 수 있다.
또한, 상기 가중치 처리모듈(122)은 상기 입력 휘도신호의 밝기값이 중간 밝기값에 근사한 경우에는 상기 제 1휘도신호들 중 고주파의 제거가 가장 적은 제 1휘도신호에 가장 높은 가중치를 곱하도록 설정된다.
즉, 상기 입력 휘도신호의 밝기값이 밝거나 어두운 값을 갖는 경우에는, 상기 저역통과필터 처리모듈(121)을 통과하면서 밝기값이 중간치인 128의 값과 근사해지므로, 어두운 영역과 밝은 영역 간의 구분이 모호해지고 레벨 노이즈가 발생되는데, 높은 값의 가중치를 곱하여 이를 방지할 수 있다.
또한, 상기 휘도신호의 밝기값이 중간값을 갖는 경우에는 에지 성분이 제거되어 영상 내에서의 경계가 모호해지므로, 상기 고주파 성분이 적게 제거된 제 1휘도신호에 높은 값의 가중치를 곱하여 이를 방지할 수 있다.
또한, 상기 가중치 처리모듈(122)은 상기 각 가중치가 곱해진 제 1휘도신호들을 합산하여 상기 조명마스크로 생성하게 된다.
또한, 일반적으로, 로그함수에서 지수가 작은 값의 기울기가 지수가 큰 값의 기울기에 비해 상당히 크므로, 어두운 영역의 콘트라스트가 상승하고, 밝은 영역의 콘트라스트는 감소하게 되는데 상기 조명마스크를 이용하여 이를 방지할 수 있다.
또한, 상기 가중치 처리모듈(122)은 아래의 수학식 2를 이용하여, 상기 입력 휘도신호의 밝기값이 반영된 상기 조명마스크를 생성할 수 있다.
Figure 112011064577005-pat00010
여기서, IM1(x,y)는 (x,y) 좌표에 해당하는 조명마스크의 밝기값이고, wi는 가중치이며, LPFi(Y(x,y))는 i번째 저역통과필터에서 필터링된 제 1휘도신호값이며, Y(x,y)는 입력 휘도신호값이다.
즉, 상기 가중치 처리모듈(122)은 상기 조명마스크에서 원래의 영상인 입력영상의 조명성분이 뚜렷하게 드러나기 때문에, 상기 입력 휘도신호의 콘트라스트를 보정할 시 상기 입력영상의 조명성분이 반영될 수 있게 한다.
한편, 상기 가중치 처리모듈(122)은 상기 조명마스크를 생성할 시 상기 제 1휘도신호를 로그연산하면서 상기 조명마스크가 생성되도록 이루어질 수도 있다. 또한, 이 경우에 상기 가중치 처리모듈(122)은 상기 제 1휘도신호를 로그연산하고, 로그연산된 제 1휘도신호에 상기 가중치들을 곱하여 상기 조명마스크로 생성할 수 있다.
또한, 상기 가중치 처리모듈(122)이 상기 제 1휘도신호를 로그연산하면서 상기 조명마스크를 계산하는 경우에는, 아래의 수학식 3을 이용하여, 상기 조명마스크를 계산할 수 있다.
Figure 112011064577005-pat00011
여기서, IM2(x,y)는 (x,y) 좌표에 해당하는 조명마스크의 밝기값이고, wi는 가중치이며, log[LPFi(Y(x,y))]는 i번째 저역통과필터에서 필터링된 제 1휘도신호를 로그연산한 값이며, Y(x,y)는 입력 휘도신호값이다.
또한, 상기 가중치 처리모듈(122)이 상기 제 1휘도신호를 로그연산하여 상기 조명마스크를 계산한 경우, 입력영상의 어두운 영역과 밝은 영역의 콘트라스트가 균형적으로 향상될 수 있게 한다.
상기 콘트라스트 보정 처리부(130)는 상기 입력 휘도신호로부터 상기 조명마스크가 반영된 출력 휘도신호를 생성하기 위한 것으로, 상기 입력 휘도신호를 상기 조명마스크로 정규화한 제 2휘도신호를 계산한 후 상기 제 2휘도신호와 상기 입력 휘도신호를 가중합하여 콘트라스트가 보정된 출력 휘도신호를 생성하게 되며, 제 1콘트라스트 보정 처리모듈(131) 및 제 2콘트라스트 보정 처리모듈(132)을 포함한다.
또한, 상기 제 1콘트라스트 보정 처리모듈(131)은 상기 입력 휘도신호로부터 상기 제 2휘도신호를 생성하기 위한 것으로, 상기 입력 휘도신호 및 상기 조명마스크를 입력받아 정규화하여 상기 제 2휘도신호를 생성할 수 있다.
또한, 상기 제 1콘트라스트 보정 처리모듈(131)은 상기 입력 휘도신호를 상기 조명마스크로 나눈 후 정규화하여 상기 제 2휘도신호로 생성할 수 있다. 예컨대, 상기 제 1콘트라스트 보정 처리모듈(131)은 상기 입력 휘도신호의 밝기값을 상기 조명마스크의 밝기값으로 나눈 후 정규화하여 상기 제 2휘도신호를 생성할 수 있다.
또한, 상기 제 1콘트라스트 보정 처리모듈(131)은 아래의 수학식 4를 이용하여, 상기 입력 휘도신호를 상기 조명마스크의 밝기값으로 나눈 후 정규화한 제 2휘도신호를 계산할 수 있다.
Figure 112011064577005-pat00012
여기서, Y2(x,y)는 제 2휘도신호값이며, IM1(x,y)는 상기 조명마스크의 (x,y)좌표의 밝기값이고, Y(x,y)는 입력 휘도신호값이고, Nor[x]은 최대 x값을 255로 정규화하는 함수이다.
한편, 상기 제 1콘트라스트 보정 처리모듈(131)은 상기 가중치 처리모듈(122)에서 상기 제 1휘도신호를 로그연산하여 상기 조명마스크를 계산한 경우, 상기 가중치 처리모듈(122)과 같이 로그연산하여 상기 제 2휘도신호를 생성할 수도 있다.
또한, 상기 제 1콘트라스트 보정 처리모듈(131)은 상기 입력 휘도신호를 로그연산하고, 로그연산된 입력 휘도신호와 상기 조명마스크 간의 차이값을 정규화하여, 콘트라스트가 보정된 제 2휘도신호를 생성한다.
또한, 상기 제 1콘트라스트 보정 처리모듈(131)은 아래의 수학식 5를 이용하여, 로그연산된 입력 휘도신호와 상기 조명마스크 간의 차이값을 정규화한 상기 제 2휘도신호를 계산한다.
Figure 112011064577005-pat00013
여기서, IM2(x,y)는 (x,y) 좌표에 해당하는 조명마스크의 밝기값이며, logY(x,y)는 로그연산된 입력 휘도신호 값이고, wi는 가중치이며, log[LPFi(Y(x,y))]는 i번째 저역통과필터에서 필터링된 제 1휘도신호를 로그연산한 값이며, Nor[x]은 현재 영상에 대해 최대 x값을 255로 정규화하는 함수이다.
또한, 상기 제 2콘트라스트 보정 처리모듈(132)은 상기 제 2휘도신호와 상기 입력 휘도신호를 가중합하여 콘트라스트가 보정된 출력 휘도신호를 생성하기 위한 것으로, 상기 조명마스크의 밝기값에 따라 상기 입력 휘도신호와 상기 제 2휘도신호 간의 중합비율을 계산하고, 상기 입력 휘도신호와 상기 제 2휘도신호를 가중합하여 상기 출력 휘도신호로 생성하게 된다.
또한, 상기 제 2콘트라스트 보정 처리모듈(132)은 아래의 수학식 6을 이용하여, 상기 입력 휘도신호와 상기 제 2휘도신호를 가중합할 수 있다.
Figure 112011064577005-pat00014
여기서, Y2(x,y)는 상기 제 2휘도신호이고, YIN(x,y)는 상기 입력 휘도신호이며, Wmask는 상기 조명마스크의 밝기값에 따른 조명가중치로 0에서 1사이의 값을 갖는다. 즉, 상기 입력 휘도신호와 상기 제 2휘도신호를 가중합할 시 상기 조명마스크의 밝기값을 반영하게 되는 것이다.
또한, 상기 제 2콘트라스트 보정 처리모듈(132)은 상기 입력 휘도신호와 상기 제 2휘도신호를 가중합할 시 상기 조명마스크의 밝은 정도에 따른 중합비율을 아래의 수학식 7을 이용하여 계산할 수 있다.
Figure 112011064577005-pat00015
여기서, Wmask는 중합비율값이며, IM(x,y)는 조명마스크의 밝기값이며, GRAYLEVEL은 명도를 나타내는 상수로 '256'으로 설정되며, α는 가중치 함수의 기울기를 결정하는 상수이다. 또한, α의 값은 임의의 값으로 설정되게 되는데, 대개는 실험을 통해 도출된 상수가 설정될 수 있다.
상기 색차신호 보정부(140)는 상기 출력 휘도신호 및 상기 입력 휘도신호 간의 밝기 변화율에 따라 상기 색차신호의 채도를 보정할 정도를 계산하여 상기 색차신호의 채도가 보정된 출력 색차신호를 생성하기 위한 것으로, 상기 입력 색공간변환부(110)로부터 상기 색차신호를 입력받고, 상기 콘트라스트가 보정된 출력 휘도신호의 변화율을 계산한다.
또한, 상기 색차신호 보정부(140)는 아래의 수학식 8을 이용하여, 상기 출력 휘도신호의 밝기 변화율 및 상기 출력 휘도신호의 밝기 변화율에 따라 상기 색차신호의 채도를 보정하게 된다.
Figure 112011064577005-pat00016
여기서, Yratio(x,y)는 (x,y)좌표에 해당하는 입력 휘도신호와 출력 휘도신호의 밝기 변화율이며, YO(x,y)는 출력 휘도신호이며, YIN(x,y)는 입력 휘도신호이며, 또한, CbO(x,y)는 색차성분이 보정된 제 1색차신호이며, Cb(x,y)는 입력된 제1색차신호 값이며, CrO(x,y)는 색차성분이 보정된 제 2색차신호이며, Cr(x,y)는 입력된 제 2색차신호 값이며, 128은 무채색의 값을 갖는 상수이다.
상기 출력 색공간변환부(150)는 콘트라스트가 보정된 출력영상을 생성하기 위한 것으로, 상기 출력 휘도신호 및 상기 색차성분이 보정된 색차신호를 입력받아, 알지비(RGB) 색공간으로 변환한 영상을 상기 출력영상으로 생성하여 출력한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 영상의 콘트라스트 보정 방법을 나타내는 블럭도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 영상의 콘트라스트 보정 방법은, 먼저, 입력영상의 색공간을 휘도 및 색차(Chrominance)신호들로 이루어지는 색공간으로 변환하게 되는데, 이때, 상기 입력영상의 RGB 색공간을 YCbCr 색공간으로 변환하게 된다.
또한, YCbCr 색공간으로 변환된 입력영상은, RGB 색공간으로 있을 때보다 빠른 속도로 콘트라스트 보정이 이루어질 수 있게 된다(S1100).
다음, 상기 색공간이 변환되어 입력된 휘도신호인 입력 휘도신호의 고주파 성분을 서로 다른 차단특성을 갖는 필터들로 필터링한 제 1휘도신호들을 생성하게 되는데, 고주파 성분에 대해 서로 다른 차단특성을 갖는 복수 개의 가우시안 저역통과필터를 이용하여, YCbCr 색공간으로 변환된 휘도신호인 입력 휘도신호의 밝기값에 따라 고주파 성분을 제거할 수 있다.
또한, 상기 고주파 성분이 제거된 입력 휘도신호는 제 1휘도신호로 출력된다.
또한, 상기 입력 휘도신호의 밝기값이 낮거나 높은 값을 갖는 경우에는 많은 고주파 성분을 제거하게 되며, 상기 입력 휘도신호의 밝기값이 중간값을 갖는 경우에는 상기 고주파 성분이 적게 제거할 수 있다(S1200).
다음, 상기 입력 휘도신호들의 밝기값에 따른 가중치들을 산출하고 각 가중치를 정규화한 후 상기 제 1휘도신호에 상기 각 가중치가 곱해진다.
또한, 상기 각 가중치는 상기 입력 휘도신호의 밝기값에 따라 서로 다른 값을 가지므로, 상기 제 1휘도신호의 콘트라스트를 균형있게 향상시키고, 에지성분의 손실을 최소화할 수 있다.
또한, 상기 입력 휘도신호의 밝기값에 따른 각 가중치는 아래의 수학식 9를 이용하여 계산할 수 있다.
Figure 112011064577005-pat00017
여기서, w1, w2 및 w3은 계산된 가중치이며, i(x,y)는 (x,y) 좌표에 해당하는 입력 휘도신호의 밝기값이며, 128 및 256은 밝기값을 나타내며, wtotal은 각 가중치 w1, w2 및 w3의 합을 1로 정규화한 것이다(S1300).
다음, 상기 제 1휘도신호들과 상기 각 가중치를 곱한 후 합하여, 조명마스크로 생성하게 되는데, 상기 제 1휘도신호들을 입력받고 상기 입력 휘도신호의 밝기값에 따른 서로 다른 가중치를 곱하며, 각 가중치가 곱해진 제 1휘도신호들을 합하여 상기 조명마스크로 생성하게 된다.
또한, 상기 가중치는 상기 입력 휘도신호의 밝기값이 중간 밝기값 보다 밝거나 어두운 경우 상기 제 1휘도신호들 중 고주파의 제거가 가장 많은 제 1휘도신호에 가장 높은 가중치가 곱해진다.
또한, 상기 가중치는 상기 입력 휘도신호의 밝기값이 중간 밝기값에 근사한 경우 상기 제 1휘도신호들 중 고주파의 제거가 가장 적은 제 1휘도신호에 가장 높은 가중치를 곱해진다.
또한, 상기 조명마스크는 아래의 수학식 10을 이용하여, 상기 입력 휘도신호의 밝기값이 반영된 조명마스크를 계산할 수 있다.
Figure 112011064577005-pat00018
여기서, IM1(x,y)는 (x,y) 좌표에 해당하는 조명마스크의 밝기값이고, wi는 가중치이며, LPFi(Y(x,y))는 i번째 저역통과필터에서 필터링된 제 1휘도신호값이며, Y(x,y)는 입력 휘도신호값이다(S1400).
다음, 상기 입력 휘도신호를 상기 조명마스크로 나눈 후 정규화하여, 콘트라스트가 개선된 제 2휘도신호를 생성하게 되는데, 상기 입력 휘도신호의 밝기값을 상기 조명마스크의 밝기값으로 나눈 후 정규화하여 상기 제 2휘도신호를 생성할 수 있다.
또한, 상기 제 2휘도신호는 아래의 수학식 11을 이용하여 계산할 수 있다.
Figure 112011064577005-pat00019
여기서, Y2(x,y)는 제 2휘도신호값이며, IM1(x,y)는 상기 조명마스크의 (x,y)좌표의 밝기값이고, Y(x,y)는 입력 휘도신호값이고, Nor[x]은 최대 x값을 255로 정규화하는 함수이다(S1500).
다음, 상기 조명마스크의 밝기값에 따라 상기 입력 휘도신호와 상기 제 2휘도신호의 중합비율을 계산하고, 상기 입력 휘도신호와 상기 제 2휘도신호를 가중합하여, 콘트라스트가 개선된 출력 휘도신호를 생성하게 된다.
또한, 상기 입력 휘도신호와 상기 제 2휘도신호는 아래의 수학식 12를 이용하여 가중합할 수 있다.
Figure 112011064577005-pat00020
여기서, Y2(x,y)는 상기 제 2휘도신호이고, YIN(x,y)는 상기 입력 휘도신호이며, Wmask는 산기 조명마스크의 밝기값에 따른 조명가중치로 0에서 1사이의 값을 갖는다.
또한, 상기 조명마스크의 밝은 정도에 따른 중합비율은 아래의 수학식 13을 이용하여 계산할 수 있을 것이다.
Figure 112011064577005-pat00021
여기서, Wmask는 중합비율값이며, IM(x,y)는 조명마스크의 밝기값이며, GRAYLEVEL은 명도를 나타내는 상수로 '256'으로 설정되며, α는 가중치 함수의 기울기를 결정하는 상수이다(S1600).
다음, 상기 입력 휘도신호와 상기 출력 휘도신호 간의 밝기 변화율을 계산하며, 상기 밝기 변화율만큼 상기 색차신호의 채도를 보정하게 된다.
또한, 상기 색차신호의 채도를 보정하는 경우 아래의 수학식 14를 이용하여, 상기 출력 휘도신호의 밝기 변화율을 계산하고, 상기 밝기 변화율에 따른 상기 색차신호의 채도를 계산할 수 있다.
Figure 112011064577005-pat00022
여기서, Yratio(x,y)는 (x,y)좌표에 해당하는 입력 휘도신호와 출력 휘도신호의 밝기 변화율이며, YO(x,y)는 출력 휘도신호이며, YIN(x,y)는 입력 휘도신호이며, 또한, CbO(x,y)는 색차성분이 보정된 제 1색차신호이며, Cb(x,y)는 입력된 제1색차신호 값이며, CrO(x,y)는 색차성분이 보정된 제 2색차신호이며, Cr(x,y)는 입력된 제 2색차신호 값이며, 128은 무채색의 값을 갖는 상수이다.
다음, 채도가 보정된 상기 색차신호와 상기 출력 휘도신호의 색공간을 변환하며, RGB 색공간을 갖는 보정영상을 생성하게 된다(S1700).
도 3는 본 발명의 다른 실시예에 따른 영상의 콘트라스트 보정 방법을 나타내는 블럭도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 영상의 콘트라스트 보정 방법은, 먼저, 입력영상의 색공간을 휘도 및 색차(Chrominance)신호들로 이루어지는 색공간으로 변환하게 되는데, 상기 입력영상의 RGB 색공간을 YCbCr 색공간으로 변환하게 된다.
또한, YCbCr 색공간으로 변환된 입력영상은, RGB 색공간으로 있을 때보다 빠른 속도로 콘트라스트 보정이 이루어질 수 있게 된다(S2100).
다음, 상기 색공간이 변환되어 입력된 휘도신호인 입력 휘도신호의 고주파 성분을 서로 다른 차단특성을 갖는 필터들로 필터링한 제 1휘도신호들을 생성하게 되는데, 고주파 성분에 대해 서로 다른 차단특성을 갖는 복수 개의 가우시안 저역통과필터를 이용하여, YCbCr 색공간으로 변환된 휘도신호인 입력 휘도신호의 밝기값에 따라 고주파 성분을 제거할 수 있다. 또한, 상기 고주파 성분이 제거된 입력 휘도신호는 제 1휘도신호로 출력된다.
또한, 상기 입력 휘도신호의 밝기값이 낮거나 높은 값을 갖는 경우에는 많은 고주파 성분을 제거하게 되며, 상기 입력 휘도신호의 밝기값이 중간값을 갖는 경우에는 상기 고주파 성분이 적게 제거할 수 있다(S2200).
다음, 상기 입력 휘도신호들의 밝기값에 따른 가중치들을 산출하고 각 가중치를 정규화하게 되는데, 실질적으로, 본 발명의 일실시예에 따른 영상의 콘트라스트 보정 방법 중 입력 휘도신호들의 밝기값에 따라 가중치들을 산출하고 정규화하는 단계(S1300)와 동일하므로 구체적인 설명은 생략한다(S2300).
다음, 상기 제 1휘도신호들을 로그연산하고 상기 각 가중 조명마스크를 생성하게 되는데, 로그연산된 제 1휘도신호에 상기 각 가중치들을 곱하여 상기 조명마스크로 생성할 수 있다.
또한, 상기 조명마스크는 아래의 수학식 15를 이용하여, 상기 제 1휘도신호를 로그연산하여 생성된 조명마스크를 계산할 수 있다.
Figure 112011064577005-pat00023
여기서, IM2(x,y)는 (x,y) 좌표에 해당하는 조명마스크의 밝기값이고, wi는 가중치이며, log[LPFi(Y(x,y))]는 i번째 저역통과필터에서 필터링된 제 1휘도신호를 로그연산한 값이며, Y(x,y)는 입력 휘도신호값이다(S2400).
다음, 상기 입력 휘도신호를 로그연산하고, 로그연산된 입력 휘도신호와 상기 조명마스크 간의 차이값을 정규화하여 제 2휘도신호를 생성하게 된다.
또한, 상기 제 2휘도신호는 아래의 수학식 16을 이용하여, 로그연산된 입력 휘도신호와 상기 조명마스크 간의 차이값을 정규화한 콘트라스트가 보정된 제 2휘도신호를 계산할 수 있다.
Figure 112011064577005-pat00024
여기서, IM2(x,y)는 (x,y) 좌표에 해당하는 조명마스크의 밝기값이며, logY(x,y)는 로그연산된 입력 휘도신호 값이고, wi는 가중치이며, log[LPFi(Y(x,y))]는 i번째 저역통과필터에서 필터링된 제 1휘도신호를 로그연산한 값이며, Nor[x]은 현재 영상에 대해 최대 x값을 255로 정규화하는 함수이다(S2500).
다음, 상기 조명마스크의 밝기값에 따라 상기 입력 휘도신호와 상기 제 2휘도신호의 중합비율을 계산하고, 상기 입력 휘도신호와 상기 제 2휘도신호를 가중합하여, 콘트라스트가 개선된 출력 휘도신호를 생성하게 되는데, 실질적으로, 본 발명의 일실시예에 따른 영상의 콘트라스트 보정 방법에서 입력 휘도신호와 제 2휘도신호를 가중합하여 출력 휘도신호를 생성하는 단계(S1600)와 동일하므로, 구체적인 설명을 생략한다(S2600).
다음, 상기 입력 휘도신호와 상기 출력 휘도신호 간의 밝기 변화율을 계산하며, 상기 밝기 변화율만큼 상기 색차신호의 채도를 보정하게 된다.
또한, 상기 색차신호의 채도를 보정하는 경우 아래의 수학식 17을 이용하여, 상기 출력 휘도신호의 밝기 변화율을 계산하고, 상기 밝기 변화율에 따른 상기 색차신호의 채도를 계산할 수 있다.
Figure 112011064577005-pat00025
여기서, Yratio(x,y)는 (x,y)좌표에 해당하는 입력 휘도신호와 출력 휘도신호의 밝기 변화율이며, YO(x,y)는 출력 휘도신호이며, YIN(x,y)는 입력 휘도신호이며, 또한, CbO(x,y)는 색차성분이 보정된 제 1색차신호이며, Cb(x,y)는 입력된 제1색차신호 값이며, CrO(x,y)는 색차성분이 보정된 제 2색차신호이며, Cr(x,y)는 입력된 제 2색차신호 값이며, 128은 무채색의 값을 갖는 상수이다.
또한, 채도가 보정된 상기 색차신호와 상기 출력 휘도신호의 색공간을 변환하며, RGB 색공간을 갖는 보정영상을 생성하게 된다(S2700).
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
110 : 입력 색공간변환부 120 : 조명마스크 산출부
121 : 저역통과필터 처리모듈 122 : 가중치 처리모듈
130 : 콘트라스트 보정 처리부 131 : 제 1콘트라스트 보정 처리모듈
132 : 제 2콘트라스트 보정 처리모듈 140 : 색차신호 보정부

Claims (19)

  1. 입력영상의 콘트라스트(contrast)를 보정하고자 하는 영상의 콘트라스트 보정 장치로써,
    상기 입력영상의 색공간을 휘도(luminance)신호 및 색차(Chrominance)신호로 이루어지는 색공간으로 변환하는 입력 색공간변환부;
    상기 입력 색공간변환부에서 입력되는 휘도신호인 입력 휘도신호들을 필터링하여 제 1휘도신호들로 생성하며, 상기 각 입력 휘도신호의 밝기값에 따른 가중치를 상기 각 제 1휘도신호에 곱하여 조명마스크로 생성하는 조명마스크 산출부;
    상기 입력 휘도신호를 상기 조명마스크로 정규화한 제 2휘도신호를 계산하며, 상기 제 2휘도신호와 상기 입력 휘도신호를 가중합하여 콘트라스트가 보정된 출력 휘도신호를 생성하는 콘트라스트 보정 처리부; 및
    상기 출력 휘도신호 및 상기 입력 휘도신호 간의 밝기 변화율에 따라 상기 색차신호의 채도를 보정할 정도를 계산하여, 상기 색차신호의 채도가 보정된 출력 색차신호를 생성하는 색차신호 보정부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상의 콘트라스트 보정 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 조명마스크 산출부는,
    상기 입력 휘도신호를 서로 다른 주파수 차단특성으로 필터링하여 상기 제 1휘도신호들을 출력하는 복수 개의 저역통과필터를 포함하는 저역통과필터 처리모듈; 및
    상기 제 1휘도신호들을 입력받고 상기 입력 휘도신호의 밝기값에 따른 서로 다른 가중치를 곱하며, 각 가중치가 곱해진 제 1휘도신호들을 합하여 상기 조명마스크로 생성하는 가중치 처리모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 영상의 콘트라스트 보정 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 가중치 처리모듈은 상기 입력 휘도신호의 밝기값이 중간 밝기값 보다 밝거나 어두운 경우 상기 제 1휘도신호들 중 고주파의 제거가 가장 많은 제 1휘도신호에 가장 높은 가중치를 곱하며, 상기 입력 휘도신호의 밝기값이 중간 밝기값에 근사한 경우 상기 제 1휘도신호들 중 고주파의 제거가 가장 적은 제 1휘도신호에 가장 높은 가중치를 곱하도록 설정된 것을 특징으로 하는 영상의 콘트라스트 보정 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 가중치 처리모듈은 아래의 수학식 1을 이용하여, 상기 입력 휘도신호의 밝기값에 따른 각 가중치를 계산하는 것을 특징으로 하는 영상의 콘트라스트 보정 장치.
    [수학식 1]
    Figure 112012084040801-pat00026

    여기서, w1, w2 및 w3은 가중치이며, i(x,y)는 (x,y) 좌표에 해당하는 입력 휘도신호의 밝기값이며, 128 및 256은 밝기값을 나타내며, wtotal은 각 가중치 w1, w2 및 w3의 합을 1로 정규화한 것이며, abs()는 괄호 안의 인수의 절대값을 계산하는 함수이다.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 콘트라스트 보정 처리부는,
    상기 입력 휘도신호 및 상기 조명마스크를 입력받아 정규화하는 제 1콘트라스트 보정 처리모듈; 및
    상기 조명마스크의 밝기값에 따라 상기 입력 휘도신호와 상기 제 2휘도신호 간의 중합비율을 계산하고, 상기 입력 휘도신호와 상기 제 2휘도신호를 가중합한 출력 휘도신호를 생성하는 제 2콘트라스트 보정 처리모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 영상의 콘트라스트 보정 장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 제 1콘트라스트 보정 처리모듈은 상기 입력 휘도신호의 밝기값을 상기 조명마스크의 밝기값으로 나눈 후 정규화하여 상기 제 2휘도신호로 생성하는 것을 특징으로 하는 영상의 콘트라스트 보정 장치.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 가중치 처리모듈은 상기 제 1휘도신호를 로그연산하고, 로그연산된 제 1휘도신호에 상기 가중치가 곱해진 조명마스크를 생성하는 것을 특징으로 하는 영상의 콘트라스트 보정 장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 제 1콘트라스트 보정 처리모듈은 상기 입력 휘도신호를 로그연산하고, 로그연산된 입력 휘도신호와 상기 조명마스크 간의 차이값을 정규화하여, 콘트라스트가 보정된 제 2휘도신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 영상의 콘트라스트 보정 장치.
  9. 제 6항에 있어서,
    상기 가중치 처리모듈은 아래의 수학식 2를 이용하여, 상기 조명마스크를 계산하는 것을 특징으로 하는 영상의 콘트라스트 보정 장치.
    [수학식 2]
    Figure 112012084040801-pat00027

    여기서, IM1(x,y)는 (x,y) 좌표에 해당하는 조명마스크의 밝기값이고, wi는 가중치이며, LPFi(Y(x,y))는 i번째 저역통과필터에서 필터링된 제 1휘도신호값이며, Y(x,y)는 입력 휘도신호값이다.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 가중치 처리모듈은 아래의 수학식 3을 이용하여, 상기 조명마스크를 계산하는 것을 특징으로 하는 영상의 콘트라스트 보정 장치.
    [수학식 3]
    Figure 112012084040801-pat00028

    여기서, IM2(x,y)는 (x,y) 좌표에 해당하는 조명마스크의 밝기값이고, wi는 가중치이며, log[LPFi(Y(x,y))]는 i번째 저역통과필터에서 필터링된 제 1휘도신호를 로그연산한 값이며, Y(x,y)는 입력 휘도신호값이다.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 제 1콘트라스트 보정 처리모듈은 아래의 수학식 4를 이용하여, 상기 입력 휘도신호를 상기 조명마스크의 밝기값으로 나눈 후 정규화한 제 2휘도신호를 계산하는 것을 특징으로 하는 영상의 콘트라스트 보정 장치.
    [수학식 4]
    Figure 112012084040801-pat00029

    여기서, IM1(x,y)는 상기 조명마스크의 (x,y)좌표의 밝기값이고, Y(x,y)는 입력 휘도신호값이고, Nor[x]은 최대 x값을 255로 정규화하는 함수이다.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 제 1콘트라스트 보정 처리모듈은 아래의 수학식 5를 이용하여, 로그연산된 입력 휘도신호와 상기 조명마스크 간의 차이값을 정규화한 상기 제 2휘도신호를 계산하는 것을 특징으로 하는 영상의 콘트라스트 보정 장치.
    [수학식 5]
    Figure 112012084040801-pat00030

    여기서, IM2(x,y)는 (x,y) 좌표에 해당하는 조명마스크의 밝기값이며, logY(x,y)는 로그연산된 입력 휘도신호 값이고, wi는 가중치이며, log[LPFi(Y(x,y))]는 i번째 저역통과필터에서 필터링된 제 1휘도신호를 로그연산한 값이며, Nor[x]은 현재 영상에 대해 최대 x값을 255로 정규화하는 함수이다.
  13. 제 5항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2콘트라스트 보정 처리모듈은 아래의 수학식 6을 이용하여, 상기 입력 휘도신호와 상기 제 2휘도신호를 가중합하는 것을 특징으로 하는 영상의 콘트라스트 보정 장치.
    [수학식 6]
    Figure 112012084040801-pat00031

    여기서, Y2(x,y)는 상기 제 2휘도신호이고, YIN(x,y)는 상기 입력 휘도신호이며, Wmask는 상기 조명마스크의 밝기값에 따른 조명가중치로 0에서 1사이의 값을 갖는다.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 제 2콘트라스트 보정 처리모듈은 아래의 수학식 7을 이용하여, 상기 조명마스크의 밝은 정도에 따른 중합비율을 계산하는 것을 특징으로 하는 영상의 콘트라스트 보정 장치.
    [수학식 7]
    Figure 112012084040801-pat00032

    여기서, Wmask는 중합비율값이며, IM(x,y)는 조명마스크의 밝기값이며, GRAYLEVEL은 명도를 나타내는 상수로 '256'으로 설정되며, α는 가중치 함수의 기울기를 결정하는 상수이다.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 색차신호 보정부는 아래의 수학식 8을 이용하여, 상기 출력 휘도신호의 밝기 변화율 및 상기 밝기 변화율에 따라 상기 색차신호의 채도를 보정하는 것을 특징으로 하는 영상의 콘트라스트 보정 장치.
    [수학식 8]
    Figure 112012084040801-pat00033

    여기서, Yratio(x,y)는 (x,y)좌표에 해당하는 입력 휘도신호와 출력 휘도신호의 밝기 변화율이며, YO(x,y)는 출력 휘도신호이며, YIN(x,y)는 입력 휘도신호이며, 또한, CbO(x,y)는 색차성분이 보정된 제 1색차신호이며, Cb(x,y)는 입력된 제1색차신호 값이며, CrO(x,y)는 색차성분이 보정된 제 2색차신호이며, Cr(x,y)는 입력된 제 2색차신호 값이며, 128은 무채색의 값을 갖는 상수이다.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 출력 휘도신호 및 상기 출력 색차신호를 입력받아, 알지비(RGB) 색공간으로 변환한 출력영상으로 생성하는 출력 색공간변환부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영상의 콘트라스트 보정 장치.
  17. 입력영상의 콘트라스트(contrast)를 보정하고자 하는 영상의 콘트라스트 보정 방법으로써,
    상기 입력영상의 색공간을 휘도신호 및 색차(Chrominance)신호로 이루어지는 색공간으로 변환하는 제 1단계;
    상기 색공간이 변환되어 입력된 휘도신호인 입력 휘도신호의 고주파 성분을 서로 다른 차단특성을 갖는 필터들로 필터링한 제 1휘도신호들을 생성하는 제 2단계;
    상기 입력 휘도신호들의 밝기값에 따른 가중치들을 산출하고 각 가중치를 정규화하는 제 3단계;
    상기 제 1휘도신호들과 상기 각 가중치를 곱한 후 합하여, 조명마스크로 생성하는 제 4단계;
    상기 입력 휘도신호를 상기 조명마스크로 나눈 후 정규화하여, 콘트라스트가 개선된 제 2휘도신호로 생성하는 제 5단계; 및
    상기 조명마스크의 밝기값에 따라 상기 입력 휘도신호와 상기 제 2휘도신호의 중합비율을 계산하고, 상기 입력 휘도신호와 상기 제 2휘도신호를 가중합하여, 콘트라스트가 개선된 출력 휘도신호를 생성하는 제 6단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상의 콘트라스트 보정 방법.
  18. 입력영상의 콘트라스트(contrast)를 보정하고자 하는 영상의 콘트라스트 보정 방법으로써,
    상기 입력영상의 색공간을 휘도신호 및 색차(Chrominance)신호로 이루어지는 색공간으로 변환하는 제 1단계;
    상기 색공간이 변환되어 입력된 휘도신호인 입력 휘도신호의 고주파 성분을 서로 다른 차단특성을 갖는 필터들로 필터링한 제 1휘도신호들을 생성하는 제 2단계;
    상기 입력 휘도신호들의 밝기값에 따른 가중치들을 산출하고 각 가중치를 정규화하는 제 3단계;
    상기 제 1휘도신호들을 로그연산하고, 로그연산된 제 1휘도신호에 상기 각 가중치를 곱한 후 합하여, 조명마스크로 생성하는 제 4단계;
    입력 휘도신호를 로그연산하고, 로그연산된 입력 휘도신호와 상기 조명마스크 간의 차이값을 정규화하여, 콘트라스트가 개선된 제 2휘도신호로 생성하는 제 5단계; 및
    상기 조명마스크의 밝기값에 따라 상기 입력 휘도신호와 상기 제 2휘도신호의 중합비율을 계산하고, 상기 입력 휘도신호와 상기 제 2휘도신호를 가중합하여, 콘트라스트가 개선된 출력 휘도신호를 생성하는 제 6단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상의 콘트라스트 보정 방법.
  19. 제 17항 또는 제 18항에 있어서,
    상기 출력 휘도신호의 밝기 변화율만큼 상기 색차신호의 채도를 보정하며, 채도가 보정된 상기 색차신호와 상기 출력 휘도신호를 RGB 색공간을 갖는 출력영상으로 생성하는 제 7단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영상의 콘트라스트 보정 방법.
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