KR101422921B1 - 히스토그램 스트레칭 장치 및 방법 - Google Patents

히스토그램 스트레칭 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 히스토그램을 스트레칭 할 수 있는 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명의 히스토그램 스트레칭 장치는 입력영상을 전달받아 최소 영상레벨 및 최대 영상레벨을 산출하는 영상분석부, 상기 최소 영상레벨에서부터 제1 영상레벨까지의 제1 구간 및 상기 제2 영상레벨에서부터 최대 영상레벨까지의 제2 구간의 영상레벨에 따른 빈도수의 히스토그램을 생성하는 히스토그램 생성부, 상기 제1 구간 및 상기 제2 구간의 영상레벨에 따른 빈도수를 기 설정된 기준빈도수와 비교하여 확장레벨을 설정하는 확장레벨 설정부 및 상기 확장레벨에 따라 상기 입력영상의 영상레벨을 수정하는 히스토그램 스트레칭부를 포함하며, 상기 히스토그램 생성부는 상기 최소 영상레벨에 기 설정된 기준영상레벨을 더하여 상기 제1 영상레벨을 산출하며, 상기 최대 영상레벨에서 상기 기준영상레벨을 빼서 상기 제2 영상레벨을 산출할 수 있다.

Description

히스토그램 스트레칭 장치 및 방법{ APPARATUS AND METHOD OF STRETCHING HISTOGRAM}
본 발명은 히스토그램을 스트레칭 할 수 있는 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 영상의 콘트라스트(contrast)는 영상 내 밝고 어두운 영역의 차 즉, 명암비의 크기를 의미하는 것으로 이 명암비가 클수록 콘트라스트가 높은 영상이라 볼 수 있다. 높은 콘트라스트를 갖는 영상은 영상 내 밝고 어두운 영역의 차이가 명확하여 선명도가 우수한 이미지라 할 수 있다. 따라서, 콘트라스트가 낮은 영상을 이미지 처리하여 높은 콘트라스트를 갖는 영상으로 변환하게 되면, 해당 영상의 선명도를 향상시켜 고품질의 영상을 획득할 수 있게 된다.
이러한 콘트라스트가 낮은 영상의 선명도를 향상시키 위한 이미지 처리 기법 중 하나로 영상의 히스토그램을 스트레칭하는 기술이 알려져 있다. 콘트라스트가 높은 영상은 히스토그램의 각 영상 레벨에 넓게 빈도수가 분포한다. 즉, 콘트라스트가 높은 영상은 밝은 영역과 어두운 영역에도 적절한 수의 빈도수가 존재하게 되므로, 콘트라스트가 높은 영상의 히스토그램은 전체 영상 레벨에 폭넓게 빈도수가 분포하게 된다. 이에 반해, 콘트라스트가 낮은 영상은 밝은 영역과 어두운 영역의 차이가 적으므로 그 히스토그램은 영상 레벨의 비교적 좁은 영역에 빈도수가 분포하게 된다. 이 콘트라스트가 낮은 영상의 히스토그램에서 좁은 영역에 분포하는 빈도수를 넓게 분포하도록 수정하게 되면 밝은 영역과 어두운 영역의 차이가 큰 영상을 생성할 수 있게 된다. 이와 같이, 히스토그램의 빈도수 분포를 넓게 확장하는 것을 히스토그램의 스트레칭이라 한다.
히스토그램을 산출하기 위해서는 입력영상의 영상레벨에 따른 빈도수를 계산해야 한다. 이렇게 입력영상의 따른 빈도수를 계산하고 및 산출된 히스토그램을 저장하기 위해서는 입력영상의 사이즈 및 깊이에 비례하는 연산 로직 및 저장 장치가 필요하다. 즉 입력영상이 640 X 480 사이즈의 8비트 영상인 경우에는 640 X 480 X 28개의 레지스터가 필요하여 저장 장치의 사이즈가 커지고, 연산 로직의 연산수가 증가하는 문제점이 있다.
이를 해결하기 위하여 입력영상의 사이즈를 일정한 비율로 줄이거나, 깊이 정보를 줄이는 방안이 있으나, 입력영상의 왜곡이 생기게 되므로 정확한 히스토그램 계산 결과를 산출하는 수 없는 문제점이 있다.
하기의 선행기술문헌 중 특허문헌 1은 영상의 콘트라스트를 향상시키는 히스토그램 스트레칭 장치 및 방법에 관한 것이다. 다만, 특허문헌 1은 저장장치의 사이즈 및 연산 로직의 연산수를 줄이는 방안을 개시하고 있지 못하다.
한국 공개특허공보 10-2009-0032385
본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 보완하기 위한 것으로, 본 발명은 입력영상의 왜곡없이 저장장치의 사이즈 및 연산 로직의 연산수를 줄이기 위하여 입력영상의 히스토그램 전체를 산출하는 것이 아닌 입력영상의 히스토그램의 일부를 산출하여 입력영상의 콘트라스트를 개선할 수 있는 히스토그램을 스트레칭 할 수 있는 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명의 제1 기술적인 측면에 따르면, 입력영상을 전달받아 최소 영상레벨 및 최대 영상레벨을 산출하는 영상분석부, 상기 최소 영상레벨에서부터 제1 영상레벨까지의 제1 구간 및 상기 제2 영상레벨에서부터 최대 영상레벨까지의 제2 구간의 영상레벨에 따른 빈도수의 히스토그램을 생성하는 히스토그램 생성부, 상기 제1 구간 및 상기 제2 구간의 영상레벨에 따른 빈도수를 기 설정된 기준빈도수와 비교하여 확장레벨을 설정하는 확장레벨 설정부 및 상기 확장레벨에 따라 상기 입력영상의 영상레벨을 수정하는 히스토그램 스트레칭부를 포함하며, 상기 히스토그램 생성부는 상기 최소 영상레벨에 기 설정된 기준영상레벨을 더하여 상기 제1 영상레벨을 산출하며, 상기 최대 영상레벨에서 상기 기준영상레벨을 빼서 상기 제2 영상레벨을 산출하는 히스토그램 스트레칭 장치를 제안한다.
또한, 상기 확장레벨은 최소 확장레벨 및 최대 확장레벨을 포함하고, 상기 확장레벨 설정부는 상기 제1 구간의 영상레벨에 따른 빈도수 및 상기 기준빈도수를 비교하여 상기 최소 확장레벨을 설정하는 최소 확장레벨 설정부 및 상기 제2 구간의 영상레벨에 따른 빈도수 및 상기 기준빈도수를 비교하여 상기 최대 확장레벨을 설정하는 최대 확장레벨 설정부; 를 포함하는 히스토그램 스트레칭 장치를 제안한다.
또한, 상기 기준빈도수는 기 설정된 제1 기준빈도수 및 기 설정된 제2 기준빈도수를 포함하고, 상기 최소 확장레벨 설정부는 상기 제1 구간의 영상레벨에 따른 빈도수 및 상기 제1 기준빈도수를 비교하여 상기 최소 확장레벨을 설정하며, 상기 최대 확장레벨 설정부는 상기 제2 구간의 영상레벨에 따른 빈도수 및 상기 제2 기준빈도수를 비교하여 최대 확장레벨을 설정하는 히스토그램 스트레칭 장치를 제안한다.
또한, 상기 히스토그램 스트레칭부는 상기 최소 확장레벨 및 최대 확장레벨에 따라 상기 입력영상의 영상레벨을 수정하는 히스토그램 스트레칭 장치를 제안한다.
또한, 상기 최소 확장레벨 설정부는 상기 제1 구간에 상기 기준빈도수보다 큰 빈도수가 존재하는 경우 가장 큰 빈도수를 가지는 영상레벨을 최소 확장레벨로 설정하고, 상기 제1 구간에 상기 기준빈도수보다 큰 빈도수가 존재하지 않는 경우 상기 제1 영상레벨을 최소 확장레벨로 설정하며, 상기 최대 확장레벨 설정부는 상기 제2 구간에 상기 기준빈도수보다 큰 빈도수가 존재하는 경우 상기 기준빈도수보다 큰 빈도수를 가지는 영상레벨 중에서 가장 작은 빈도수를 가지는 영상레벨을 최대 확장레벨로 설정하고, 상기 제2 구간에 상기 기준빈도수보다 큰 빈도수가 존재하지 않는 경우 상기 제2 영상레벨을 최대 확장레벨로 설정하는 히스토그램 스트레칭 장치를 제안한다.
또한, 상기 최소 확장레벨 설정부는 상기 제1 구간에 상기 제1 기준빈도수보다 큰 빈도수가 존재하는 경우 가장 큰 빈도수를 가지는 영상레벨을 최소 확장레벨로 설정하고, 상기 제1 구간에 상기 제1 기준빈도수보다 큰 빈도수가 존재하지 않는 경우 상기 제1 영상레벨을 최소 확장레벨로 설정하며, 상기 최대 확장레벨 설정부는, 상기 제2 구간에 상기 제2 기준빈도수보다 큰 빈도수가 존재하는 경우 상기 제2 기준빈도수보다 큰 빈도수를 가지는 영상레벨 중에서 가장 작은 빈도수를 가지는 영상레벨을 최대 확장레벨로 설정하고, 상기 제2 구간에 상기 제2 기준빈도수보다 큰 빈도수가 존재하지 않는 경우 상기 제2 영상레벨을 최대 확장레벨로 설정하는 히스토그램 스트레칭 장치를 제안한다.
또한, 상기 히스토그램 생성부는, 상기 최소 영상레벨부터 상기 최소 영상레벨에서 상기 기준영상레벨을 더하여 산출된 상기 제1 영상레벨까지의 상기 제1 구간 및 상기 최대 영상레벨에서 상기 기준영상레벨을 빼서 산출된 상기 제2 영상레벨부터 상기 최대 영상레벨까지의 상기 제2 구간을 설정하는 구간설정부 및 상기 입력영상 중 상기 제1 구간 및 상기 제2 구간에 해당하는 영상레벨의 빈도수를 연산하여 상기 제1 구간 및 상기 제2 구간의 히스토그램을 생성하는 구간 히스토그램 생성부를 포함하는 히스토그램 스트레칭 장치를 제안한다.
또한, 상기 기준영상레벨은 기 설정된 제1 기준영상레벨 및 기 설정된 제2 기준영상레벨을 포함하고, 상기 구간설정부는 상기 최소 영상레벨부터 상기 최소 영상레벨에서 상기 제1 기준영상레벨을 더하여 산출된 상기 제1 영상레벨까지의 상기 제1 구간 및 상기 최대 영상레벨에서 상기 제2 기준영상레벨을 빼서 산출된 상기 제2 영상레벨부터 상기 최대 영상레벨까지의 상기 제2 구간을 설정하는 히스토그램 스트레칭 장치를 제안한다.
또한, 상기 제1 구간 및 상기 제2 구간은 서로 다른 영상레벨을 포함하는 히스토그램 스트레칭 장치를 제안한다.
본 발명의 제2 기술적인 측면에 따르면, 입력영상의 최소 영상레벨 및 최대 영상레벨을 산출하는 단계, 상기 최소 영상레벨에서부터 제1 영상레벨까지의 제1 구간 및 제2 영상레벨에서부터 최대 영상레벨까지의 제2 구간의 영상레벨에 따른 빈도수의 히스토그램을 생성하는 단계, 상기 제1 구간 및 상기 제2 구간의 영상레벨에 따른 빈도수를 기 설정된 기준빈도수와 비교하여 확장레벨을 설정하는 단계, 상기 확장레벨에 따라 상기 입력영상의 영상레벨을 수정하여 출력영상을 생성하는 단계를 포함하며, 상기 히스토그램을 생성하는 단계는 상기 최소 영상레벨에 기 설정된 기준영상레벨을 더하여 상기 제1 영상레벨을 산출하며, 상기 최대 영상레벨에서 상기 기준영상레벨을 빼서 상기 제2 영상레벨을 산출하는 히스토그램 스트레칭 방법을 제안한다.
또한, 상기 확장레벨은 최소 확장레벨 및 최대 확장레벨을 포함하고, 상기 확장레벨을 설정하는 단계는, 상기 제1 구간의 영상레벨에 따른 빈도수 및 상기 기준빈도수를 비교하여 상기 최소 확장레벨을 설정하는 단계 및 상기 제2 구간의 영상레벨에 따른 빈도수 및 상기 기준빈도수를 비교하여 상기 최대 확장레벨을 설정하는 단계를 포함하는 히스토그램 스트레칭 방법을 제안한다.
또한, 상기 기준빈도수는 기 설정된 제1 기준빈도수 및 기 설정된 제2 기준빈도수를 포함하고, 상기 최소 확장레벨을 설정하는 단계는 상기 제1 구간의 영상레벨에 따른 빈도수 및 상기 제1 기준빈도수를 비교하여 상기 최소 확장레벨을 설정하며, 상기 최대 확장레벨을 설정하는 단계는 상기 제2 구간의 영상레벨에 따른 빈도수 및 상기 제2 기준빈도수를 비교하여 상기 최대 확장레벨을 설정하는 히스토그램 스트레칭 방법을 제안한다.
또한, 상기 출력영상을 생성하는 단계는, 상기 최소 확장레벨 및 최대 확장레벨에 따라 상기 입력영상의 영상레벨을 수정하는 히스토그램 스트레칭 장치를 제안한다.
또한, 상기 최소 확장레벨을 설정하는 단계는 상기 제1 구간에 상기 기준빈도수보다 큰 빈도수가 존재하는 경우 가장 큰 빈도수를 가지는 영상레벨을 최소 확장레벨로 설정하고, 상기 제1 구간에 상기 기준빈도수보다 큰 빈도수가 존재하지 않는 경우 상기 제1 영상레벨을 최소 확장레벨로 설정하며, 상기 최소 확장레벨을 설정하는 단계는 상기 제2 구간에 상기 기준빈도수보다 큰 빈도수가 존재하는 경우 상기 제2 기준빈도수보다 큰 빈도수를 가지는 영상레벨 중에서 가장 작은 빈도수를 가지는 영상레벨을 최대 확장레벨로 설정하고, 상기 제2 구간에 상기 기준빈도수보다 큰 빈도수가 존재하지 않는 경우 상기 제2 영상레벨을 최대 확장레벨로 설정하는 히스토그램 스트레칭 방법을 제안한다.
또한, 상기 최소 확장레벨을 설정하는 단계는 상기 제1 구간에 상기 제1 기준빈도수보다 큰 빈도수가 존재하는 경우 가장 큰 빈도수를 가지는 영상레벨을 최소 확장레벨로 설정하고, 상기 제1 구간에 상기 제1 기준빈도수보다 큰 빈도수가 존재하지 않는 경우 상기 제1 영상레벨을 최소 확장레벨로 설정하며, 상기 최소 확장레벨을 설정하는 단계는 상기 제2 구간에 상기 제2 기준빈도수보다 큰 빈도수가 존재하는 경우 상기 제2 기준빈도수보다 큰 빈도수를 가지는 영상레벨 중에서 가장 작은 빈도수를 가지는 영상레벨을 최대 확장레벨로 설정하고, 상기 제2 구간에 상기 제2 기준빈도수보다 큰 빈도수가 존재하지 않는 경우 상기 제2 영상레벨을 최대 확장레벨로 설정하는 히스토그램 스트레칭 방법을 제안한다.
또한, 히스토그램을 생성하는 단계는, 상기 최소 영상레벨부터 상기 최소 영상레벨에서 상기 기준영상레벨을 더하여 산출된 상기 제1 영상레벨까지의 상기 제1 구간 및 상기 최대 영상레벨에서 상기 기준영상레벨을 빼서 산출된 상기 제2 영상레벨부터 상기 최대 영상레벨까지의 상기 제2 구간을 설정하는 구간설정 단계 및 상기 입력영상 중 상기 제1 구간 및 상기 제2 구간에 해당하는 영상레벨의 빈도수를 연산하여 상기 제1 구간 및 상기 제2 구간의 히스토그램을 생성하는 구간 히스토그램 생성 단계; 를 포함하는 히스토그램 스트레칭 방법을 제안한다.
또한, 상기 기준영상레벨은 기 설정된 제1 기준영상레벨 및 기 설정된 제2 기준영상레벨을 포함하고, 상기 구간설정 단계는 상기 최소 영상레벨부터 상기 최소 영상레벨에서 상기 제1 기준영상레벨을 더하여 산출된 상기 제1 영상레벨까지의 상기 제1 구간 및 상기 최대 영상레벨에서 상기 제2 기준영상레벨을 빼서 산출된 상기 제2 영상레벨부터 상기 최대 영상레벨까지의 상기 제2 구간을 설정하는 히스토그램 스트레칭 방법을 제안한다.
또한, 상기 제1 구간 및 상기 제2 구간은 서로 다른 영상레벨을 포함하는 히스토그램 스트레칭 방법을 제안한다.
본 발명에 따르면, 입력영상의 히스토그램 전체를 산출하는 것이 아닌 입력영상의 히스토그램의 일부를 산출함으로써, 저장장치의 사이즈 및 부피를 줄일 수 있고, 제조단가를 낮출 수 있다.
또한, 연산 로직의 연산 수를 감소시켜 전력소모량을 줄이고 발열을 낮출 수 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 히스토그램 스트레칭 장치를 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 히스트그램 스트레칭 방법을 도시한 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 히스토그램 스트레칭 장치에 제공되는 입력영상의 히스토그램이다.
도 5는 본 발명의 히스토그램 스트레칭 장치의 히스토그램 생성부 의해 생성되는 히스토그램이다.
도 6는 본 발명의 히스토그램 스트레칭 장치에 의해 생성되는 출력영상의 히스토그램이다.
도 7는 본 발명의 히스토그램 스트레칭에 의한 시뮬레이션 결과를 나타내는 도이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 실시 예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 히스토그램 스트레칭 장치를 도시한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 히스토그램 스트레칭 장치는 영상분석부(100), 히스토그램 생성부(200), 확장레벨 설정부(300) 및 히스토그램 스트레칭부(400)를 포함할 수 있다.
영상분석부(100)는 입력영상을 전달받아 최소 영상레벨 및 최대 영상레벨을 산출할 수 있다. 최소 영상레벨이란 입력영상의 영상레벨 중 가장 낮은 영상레벨을 의미하며, 최대 영상레벨이란 입력영상의 영상레벨 중 가장 높은 영상레벨을 의미할 수 있다.
히스토그램 생성부(200)는 최소 영상레벨에서 기 설정된 기준영상레벨을 더하여 제1 영상레벨을 산출하며, 최대 영상레벨에서 기 설정된 기준영상레벨을 빼서 제2 영상레벨을 산출할 수 있다. 또한, 히스토그램 생성부(200)는 최소 영상레벨에서부터 제1 영상레벨까지의 제1 구간 및 제2 영상레벨부터 최대 영상레벨까지의 제2 구간의 영상레벨에 따른 빈도수의 히스토그램을 생성할 수 있다.
확장레벨 설정부(300)는 제1 구간 및 제2 구간의 영상레벨에 따른 빈도수를 기 설정된 기준빈도수와 비교하여 확장레벨을 설정할 수 있다. 확장레벨이란 제1 구간 및 제2 구간 내에 포함되는 영상레벨로써, 특정 영상레벨로 확장되기 위한 값을 의미한다.
스트레칭부는 확장레벨에 따라 입력영상의 영상레벨을 수정할 수 있다. 구체적으로 확장레벨을 특정 영상레벨로 확장하여 입력영상의 영상레벨을 수정할 수 있으며, 이로써 출력영상을 생성할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 히스토그램 스트레칭 장치를 도시한 블록도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 히스트그램 스트레칭 방법을 도시한 흐름도이다. 도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명의 히스토 그램 스트레칭 장치 및 방법에 대하여 구체적으로 설명하도록 한다.
전술한 바와 같이 영상분석부(100)는 입력영상을 전달받아 최소 영상레벨 및 최대 영상레벨을 산출할 수 있다(S10).
히스토그램 생성부(200)는 구간설정부(210) 및 구간 히스토그램 생성부(220)를 포함할 수 있다.
구간설정부(210)는 최소 영상레벨에서 기준영상레벨을 더하여 제1 영상레벨을 산출할 수 있고, 최소 영상레벨에서 제1 영상레벨까지의 구간을 제1 구간으로 설정할 수 있다. 또한, 구간설정부(210)는 최대 영상레벨에서 기준영상레벨을 빼서 제2 영상레벨을 산출할 수 있고, 제2 영상레벨에서 최대 영상레벨까지의 구간을 제2 구간으로 설정할 수 있다. 이 때 제1 구간과 제2 구간이 서로 다른 영상레벨을 갖도록 기준영상레벨은 조정될 수 있다.
제1 구간과 제2 구간의 간격은 서로 다르게 설정될 수 있다. 즉 상기 기준영상레벨은 제1 구간 설정을 위한 제1 기준영상레벨 및 제2 구간 설정을 위한 제2 기준영상레벨을 포함할 수 있다.
즉, 구간설정부(210)는 최소 영상레벨에서 제1 기준영상레벨을 더하여 제1 영상레벨을 산출할 수 있고, 최소 영상레벨에서 제1 영상레벨까지의 구간을 제1 구간으로 설정할 수 있다. 또한, 구간설정부(210)는 최대 영상레벨에서 제2 기준영상레벨을 빼서 제2 영상레벨을 산출할 수 있고, 제2 영상레벨에서 최대 영상레벨까지의 구간을 제2 구간으로 설정할 수 있다. 이로써 제1 구간 및 제2 구간을 다른 간격으로 설정하는 것이 가능하다(S20).
구간 히스토그램 설정부는 구간설정부(210)에서 생성된 제1 구간 및 제2 구간에 해당하는 영상레벨의 빈도수를 연산하여 제1 구간 및 제2 구간의 히스토그램을 생성할 수 있다(S25).
확장레벨 설정부(300)는 최소 확장레벨 설정부(310) 및 최대 확장레벨 설정부(320)를 포함할 수 있다. 최소 확장레벨이란 제1 구간 내에 포함되는 영상레벨로써, 제1 특정 영상레벨로 확장되기 위한 값을 의미하며, 최대 확장레벨이란 제2 구간 내에 포함되는 영상레벨로써 제2 특정 영상레벨로 확장되기 위한 값을 의미한다. 이 때, 제1 특정 영상레벨은 제2 특정 영상레벨 보다 낮은 영상레벨일 수 있다.
최소 확장레벨 설정부(310)는 제1 구간의 영상레벨에 따른 빈도수 및 기준빈도수를 비교하여 최소 확장레벨을 설정할 수 있다(S30). 구체적으로 최소 확장레벨 설정부(310)는 제1 구간에 기준빈도수보다 큰 빈도수가 존재하는 경우 가장 큰 빈도수를 가지는 영상레벨을 최소 확장레벨로 설정할 수 있다(S40). 다만, 제1 구간에 기준빈도수보다 큰 빈도수가 존재하지 않는 경우 제1 영상레벨을 최소 확장레벨로 설정할 수 있다(S50).
최대 확장레벨 설정부(320)는 제2 구간의 영상레벨에 따른 빈도수 및 기준빈도수를 비교하여 최대 확장레벨을 설정할 수 있다(S60). 구체적으로 최대 확장레벨 설정부(320)는 제2 구간에 기준빈도수보다 큰 빈도수가 존재하는 경우 기준빈도수보다 큰 빈도수를 가지는 영상레벨 중에서 가장 작은 빈도수를 가지는 영상레벨을 최대 확장레벨로 설정할 수 있다(S70). 다만, 제2 구간에 기준빈도수보다 큰 빈도수가 존재하지 않는 경우 제2 영상레벨을 최대 확장레벨로 설정할 수 있다(S80)
전술한 기준빈도수는 제1 구간 및 제2 구간에 따라 서로 다르게 설정될 수 있다. 즉 기준빈도수는 제1 구간의 빈도수와 비교하기 위한 제1 기준빈도수 및 제2 구간의 빈도수와 비교하기 위한 제2 기준빈도수를 포함할 수 있다.
이 때, 상기 최소 확장레벨 설정부(310)는 제1 구간에 제1 기준빈도수보다 큰 빈도수가 존재하는 경우 가장 큰 빈도수를 가지는 영상레벨을 최소 확장레벨로 설정하고, 제1 구간에 제1 기준빈도수보다 큰 빈도수가 존재하지 않는 경우 제1 영상레벨을 최소 확장레벨로 설정할 수 있다. 최대 확장레벨 설정부(320)는 상기 제2 구간에 상기 제2 기준빈도수보다 큰 빈도수가 존재하는 경우 상기 제2 기준빈도수보다 큰 빈도수를 가지는 영상레벨 중에서 가장 작은 빈도수를 가지는 영상레벨을 최대 확장레벨로 설정하고, 상기 제2 구간에 상기 제2 기준빈도수보다 큰 빈도수가 존재하지 않는 경우 상기 제2 영상레벨을 최대 확장레벨로 설정할 수 있다.
히스토그램 스트레칭부(400)는 최소 확장레벨 및 최대 확장레벨에 따라 입력영상의 영상레벨을 수정할 수 있다. 구체적으로 최소 확장레벨을 제1 특정 영상레벨로 확장하고, 최대 확장레벨을 제2 특정 영상레벨로 확장하여 입력영상의 영상레벨을 수정할 수 있고(S90), 이로써 출력영상을 생성할 수 있다(S100).
하기의 수식 1은 입력영상의 영상레벨을 출력영상의 영상레벨로 스트레칭하기 위한 수식이다. 하기의 수식에서 OutImg는 출력영상의 영상레벨이며, InImg는 입력영상의 영상레벨이며, FinalL는 제1 특정 영상레벨이며, FinalH는 제2 특정 영상레벨이며, Lpoint는 최소 확장레벨이며, Hpoint는 최대 확장레벨이다.
Figure 112012077977510-pat00001
도 4는 본 발명의 히스토그램 스트레칭 장치에 제공되는 입력영상의 히스토그램이며, 도 5는 본 발명의 히스토그램 스트레칭 장치의 히스토그램 생성부(200)에 의해 생성되는 히스토그램이고, 도 6는 본 발명의 히스토그램 스트레칭 장치에 의해 생성되는 출력영상의 히스토그램이다.
도 4 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 히스토그램 스트레칭 장치의 동작에 대하여 보다 구체적으로 설명하도록 한다. 도 4를 참조하면, 입력영상의 최소 영상레벨 및 최대 영상레벨을 산출하는 영상분석부(100)는 약 92의 최소 영상레벨 및 약 242의 최대 영상레벨을 산출할 수 있다.
구간설정부(210)는 최소영상레벨에 기 설정된 제1 기준영상레벨(M : 약 19)을 더하여 제1 영상레벨(약 111)을 산출하고, 영상레벨 약 92부터 약 111까지를 제1 구간으로 설정할 수 있다. 또한 구간설정부(210)는 최대영상레벨에 기 설정된 제2 기준영상레벨(N : 약 15)을 빼서 제2 영상레벨(약 227)을 산출하고, 영상레벨 227부터 242까지를 제2 구간으로 설정할 수 있다.
최소 확장레벨 설정부(310)는 제1 구간의 영상레벨에 따른 빈도수를 제1 기준빈도수(약 1000)와 비교하여 최소 확장레벨을 설정할 수 있다. 구체적으로 제1 구간(약 92 ~ 약 111)에 제1 기준빈도수(약 1000) 보다 큰 빈도수가 존재하므로 가장 큰 빈도수를 가지는 영상레벨(약 111)을 최소 확장레벨(A)로 설정할 수 있다.
최대 확장레벨 설정부(320)는 제2 구간의 영상레벨에 따른 빈도수를 제2 기준빈도수(약 1800)과 비교하여 최대 확장레벨을 설정할 수 있다. 구체적으로 제2 구간(약 227 ~ 약 242)에 제2 기준빈도수(약 1800) 보다 큰 빈도수가 존재하므로, 제2 기준빈도수 보다 큰 빈도수를 가지는 영상레벨 중에서 가장 작은 빈도수를 가지는 영상레벨(약 237)을 최대 확장레벨(B)로 설정한다.
구간 히스토그램 생성부(220)는 제1 구간 및 제2 구간의 히스토그램을 생성할 수 있다. 이에 의하여 생성된 히스토그램은 도 4(b)에 도시되어 있다.
히스토그램 스트레칭부(400)는 최소 확장레벨을 제1 특정 영상레벨로 확장하고, 최대 확장레벨을 제2 특정 영상레벨로 확장할 수 있다. 도 4(c)를 참조하면, 제1 특정 영상레벨은 0으로, 제2 특정 영상레벨은 255로 설정되어 최소 확장레벨 및 최대 확장레벨이 확장된 것을 알 수 있다.
도 7는 본 발명의 히스토그램 스트레칭에 의한 시뮬레이션 결과를 나타내는 도이다. 도 7(a)는 본 발명의 입력영상을 나타내는 도이고, 도 7(b)는 본 발명의 출력영상을 나타내는 도이다.
도 7(a) 및 도 7(b)를 참조하면, 입력영상에 비하여 출력영상의 콘트라스트가 향상된 것을 알 수 있다.
이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다. 따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
100 : 영상분석부
200 : 히스토그램 생성부
210 : 구간설정부
220 : 구간 히스토그램 생성부
300 : 확장레벨 설정부
310 : 최소 확장레벨 설정부
320 : 최대 확장레벨 설정부
400 : 히스토그램 스트레칭부

Claims (18)

  1. 입력영상을 전달받아 최소 영상레벨 및 최대 영상레벨을 산출하는 영상분석부;
    상기 최소 영상레벨에서부터 제1 영상레벨까지의 제1 구간 및 제2 영상레벨에서부터 상기 최대 영상레벨까지의 제2 구간의 영상레벨에 따른 빈도수의 히스토그램을 생성하는 히스토그램 생성부;
    상기 제1 구간 및 상기 제2 구간의 영상레벨에 따른 빈도수를 기 설정된 기준빈도수와 비교하여 확장레벨을 설정하는 확장레벨 설정부; 및
    상기 확장레벨에 따라 상기 입력영상의 영상레벨을 수정하는 히스토그램 스트레칭부; 를 포함하며,
    상기 히스토그램 생성부는 상기 최소 영상레벨에 기 설정된 기준영상레벨을 더하여 상기 제1 영상레벨을 산출하며, 상기 최대 영상레벨에서 상기 기준영상레벨을 빼서 상기 제2 영상레벨을 산출하는 히스토그램 스트레칭 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 확장레벨은 최소 확장레벨 및 최대 확장레벨을 포함하고,
    상기 확장레벨 설정부는,
    상기 제1 구간의 영상레벨에 따른 빈도수 및 상기 기준빈도수를 비교하여 상기 최소 확장레벨을 설정하는 최소 확장레벨 설정부; 및
    상기 제2 구간의 영상레벨에 따른 빈도수 및 상기 기준빈도수를 비교하여 상기 최대 확장레벨을 설정하는 최대 확장레벨 설정부; 를 포함하는 히스토그램 스트레칭 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 기준빈도수는 기 설정된 제1 기준빈도수 및 기 설정된 제2 기준빈도수를 포함하고,
    상기 최소 확장레벨 설정부는 상기 제1 구간의 영상레벨에 따른 빈도수 및 상기 제1 기준빈도수를 비교하여 상기 최소 확장레벨을 설정하며,
    상기 최대 확장레벨 설정부는 상기 제2 구간의 영상레벨에 따른 빈도수 및 상기 제2 기준빈도수를 비교하여 최대 확장레벨을 설정하는 히스토그램 스트레칭 장치.
  4. 제2항 또는 3항에 있어서, 상기 히스토그램 스트레칭부는,
    상기 최소 확장레벨 및 최대 확장레벨에 따라 상기 입력영상의 영상레벨을 수정하는 히스토그램 스트레칭 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 최소 확장레벨 설정부는 상기 제1 구간에 상기 기준빈도수보다 큰 빈도수가 존재하는 경우 가장 큰 빈도수를 가지는 영상레벨을 최소 확장레벨로 설정하고, 상기 제1 구간에 상기 기준빈도수보다 큰 빈도수가 존재하지 않는 경우 상기 제1 영상레벨을 최소 확장레벨로 설정하며,
    상기 최대 확장레벨 설정부는, 상기 제2 구간에 상기 기준빈도수보다 큰 빈도수가 존재하는 경우 상기 기준빈도수보다 큰 빈도수를 가지는 영상레벨 중에서 가장 작은 빈도수를 가지는 영상레벨을 최대 확장레벨로 설정하고, 상기 제2 구간에 상기 기준빈도수보다 큰 빈도수가 존재하지 않는 경우 상기 제2 영상레벨을 최대 확장레벨로 설정하는 히스토그램 스트레칭 장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 최소 확장레벨 설정부는 상기 제1 구간에 상기 제1 기준빈도수보다 큰 빈도수가 존재하는 경우 가장 큰 빈도수를 가지는 영상레벨을 최소 확장레벨로 설정하고, 상기 제1 구간에 상기 제1 기준빈도수보다 큰 빈도수가 존재하지 않는 경우 상기 제1 영상레벨을 최소 확장레벨로 설정하며,
    상기 최대 확장레벨 설정부는, 상기 제2 구간에 상기 제2 기준빈도수보다 큰 빈도수가 존재하는 경우 상기 제2 기준빈도수보다 큰 빈도수를 가지는 영상레벨 중에서 가장 작은 빈도수를 가지는 영상레벨을 최대 확장레벨로 설정하고, 상기 제2 구간에 상기 제2 기준빈도수보다 큰 빈도수가 존재하지 않는 경우 상기 제2 영상레벨을 최대 확장레벨로 설정하는 히스토그램 스트레칭 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 히스토그램 생성부는,
    상기 최소 영상레벨부터 상기 최소 영상레벨에서 상기 기준영상레벨을 더하여 산출된 상기 제1 영상레벨까지의 상기 제1 구간 및 상기 최대 영상레벨에서 상기 기준영상레벨을 빼서 산출된 상기 제2 영상레벨부터 상기 최대 영상레벨까지의 상기 제2 구간을 설정하는 구간설정부; 및
    상기 입력영상 중 상기 제1 구간 및 상기 제2 구간에 해당하는 영상레벨의 빈도수를 연산하여 상기 제1 구간 및 상기 제2 구간의 히스토그램을 생성하는 구간 히스토그램 생성부를 포함하는 히스토그램 스트레칭 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 기준영상레벨은 기 설정된 제1 기준영상레벨 및 기 설정된 제2 기준영상레벨을 포함하고,
    상기 구간설정부는 상기 최소 영상레벨부터 상기 최소 영상레벨에서 상기 제1 기준영상레벨을 더하여 산출된 상기 제1 영상레벨까지의 상기 제1 구간 및 상기 최대 영상레벨에서 상기 제2 기준영상레벨을 빼서 산출된 상기 제2 영상레벨부터 상기 최대 영상레벨까지의 상기 제2 구간을 설정하는 히스토그램 스트레칭 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 구간 및 상기 제2 구간은 서로 다른 영상레벨을 포함하는 히스토그램 스트레칭 장치.
  10. 입력영상의 최소 영상레벨 및 최대 영상레벨을 산출하는 단계;
    상기 최소 영상레벨에서부터 제1 영상레벨까지의 제1 구간 및 제2 영상레벨에서부터 최대 영상레벨까지의 제2 구간의 영상레벨에 따른 빈도수의 히스토그램을 생성하는 단계;
    상기 제1 구간 및 상기 제2 구간의 영상레벨에 따른 빈도수를 기 설정된 기준빈도수와 비교하여 확장레벨을 설정하는 단계; 및
    상기 확장레벨에 따라 상기 입력영상의 영상레벨을 수정하여 출력영상을 생성하는 단계; 를 포함하며,
    상기 히스토그램을 생성하는 단계는 상기 최소 영상레벨에 기 설정된 기준영상레벨을 더하여 상기 제1 영상레벨을 산출하며, 상기 최대 영상레벨에서 상기 기준영상레벨을 빼서 상기 제2 영상레벨을 산출하는 히스토그램 스트레칭 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 확장레벨은 최소 확장레벨 및 최대 확장레벨을 포함하고,
    상기 확장레벨을 설정하는 단계는,
    상기 제1 구간의 영상레벨에 따른 빈도수 및 상기 기준빈도수를 비교하여 상기 최소 확장레벨을 설정하는 단계; 및
    상기 제2 구간의 영상레벨에 따른 빈도수 및 상기 기준빈도수를 비교하여 상기 최대 확장레벨을 설정하는 단계; 를 포함하는 히스토그램 스트레칭 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 기준빈도수는 기 설정된 제1 기준빈도수 및 기 설정된 제2 기준빈도수를 포함하고,
    상기 최소 확장레벨을 설정하는 단계는 상기 제1 구간의 영상레벨에 따른 빈도수 및 상기 제1 기준빈도수를 비교하여 상기 최소 확장레벨을 설정하며,
    상기 최대 확장레벨을 설정하는 단계는 상기 제2 구간의 영상레벨에 따른 빈도수 및 상기 제2 기준빈도수를 비교하여 상기 최대 확장레벨을 설정하는 히스토그램 스트레칭 방법.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 출력영상을 생성하는 단계는,
    상기 최소 확장레벨 및 최대 확장레벨에 따라 상기 입력영상의 영상레벨을 수정하는 히스토그램 스트레칭 방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 최소 확장레벨을 설정하는 단계는 상기 제1 구간에 상기 기준빈도수보다 큰 빈도수가 존재하는 경우 가장 큰 빈도수를 가지는 영상레벨을 최소 확장레벨로 설정하고, 상기 제1 구간에 상기 기준빈도수보다 큰 빈도수가 존재하지 않는 경우 상기 제1 영상레벨을 최소 확장레벨로 설정하며,
    상기 최대 확장레벨을 설정하는 단계는 상기 제2 구간에 상기 기준빈도수보다 큰 빈도수가 존재하는 경우 상기 제2 기준빈도수보다 큰 빈도수를 가지는 영상레벨 중에서 가장 작은 빈도수를 가지는 영상레벨을 최대 확장레벨로 설정하고, 상기 제2 구간에 상기 기준빈도수보다 큰 빈도수가 존재하지 않는 경우 상기 제2 영상레벨을 최대 확장레벨로 설정하는 히스토그램 스트레칭 방법.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 최소 확장레벨을 설정하는 단계는 상기 제1 구간에 상기 제1 기준빈도수보다 큰 빈도수가 존재하는 경우 가장 큰 빈도수를 가지는 영상레벨을 최소 확장레벨로 설정하고, 상기 제1 구간에 상기 제1 기준빈도수보다 큰 빈도수가 존재하지 않는 경우 상기 제1 영상레벨을 최소 확장레벨로 설정하며,
    상기 최대 확장레벨을 설정하는 단계는 상기 제2 구간에 상기 제2 기준빈도수보다 큰 빈도수가 존재하는 경우 상기 제2 기준빈도수보다 큰 빈도수를 가지는 영상레벨 중에서 가장 작은 빈도수를 가지는 영상레벨을 최대 확장레벨로 설정하고, 상기 제2 구간에 상기 제2 기준빈도수보다 큰 빈도수가 존재하지 않는 경우 상기 제2 영상레벨을 최대 확장레벨로 설정하는 히스토그램 스트레칭 방법.
  16. 제10항에 있어서, 상기 히스토그램을 생성하는 단계는,
    상기 최소 영상레벨부터 상기 최소 영상레벨에서 상기 기준영상레벨을 더하여 산출된 상기 제1 영상레벨까지의 상기 제1 구간 및 상기 최대 영상레벨에서 상기 기준영상레벨을 빼서 산출된 상기 제2 영상레벨부터 상기 최대 영상레벨까지의 상기 제2 구간을 설정하는 구간설정 단계; 및
    상기 입력영상 중 상기 제1 구간 및 상기 제2 구간에 해당하는 영상레벨의 빈도수를 연산하여 상기 제1 구간 및 상기 제2 구간의 히스토그램을 생성하는 구간 히스토그램 생성 단계; 를 포함하는 히스토그램 스트레칭 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 기준영상레벨은 기 설정된 제1 기준영상레벨 및 기 설정된 제2 기준영상레벨을 포함하고,
    상기 구간설정 단계는 상기 최소 영상레벨부터 상기 최소 영상레벨에서 상기 제1 기준영상레벨을 더하여 산출된 상기 제1 영상레벨까지의 상기 제1 구간 및 상기 최대 영상레벨에서 상기 제2 기준영상레벨을 빼서 산출된 상기 제2 영상레벨부터 상기 최대 영상레벨까지의 상기 제2 구간을 설정하는 히스토그램 스트레칭 방법.
  18. 제10항에 있어서,
    상기 제1 구간 및 상기 제2 구간은 서로 다른 영상레벨을 포함하는 히스토그램 스트레칭 방법.
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