KR101473415B1 - 히스토그램 명세화를 이용한 검출기 성능저하 보상 방법 - Google Patents

히스토그램 명세화를 이용한 검출기 성능저하 보상 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 히스토그램 명세화 방법을 이용한 영상 처리 방법은, 복수의 영상 검출부로부터 출력되는 영상의 히스토그램(histogram)을 계산하는 단계; 상기 영상을 히스토그램 평활화(histogram equalization)하는 단계; 상기 복수의 영상 검출부 중 하나의 영상 검출부를 선택하는 단계; 및 상기 선택된 영상 검출부에서 취득한 영상의 특성을 이용하여, 상기 히스토그램 평활화된 영상을 역 히스토그램 평활화(inverse histogram equalization)하는 단계;를 포함한다.

Description

히스토그램 명세화를 이용한 검출기 성능저하 보상 방법{METHOD FOR COMPENSATING DEGRADATION OF DETECTOR PERFORMANCE USING HISTOGRAM SPECIFICATION}
본 발명은 히스토그램 명세화 방법을 이용한 영상 처리 방법 및 장치에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는, 복수의 영상 검출부로부터 취득한 영상의 줄무늬 발생을 방지하기 위해서 각 영상 검출부의 특성을 보상하며, 복사 보정 전 단계에서 빠르고 간단하게 영상 검출기의 특성을 정규화할 수 있는 장점을 갖는, 히스토그램 명세화 방법을 이용한 영상 처리 방법 및 장치에 관한 것이다.
현재 천리안위성 기상탑재체 가시채널 영상은 8개의 영상 검출기를 이용해서 8라인 단위로 영상을 취득한다. 이 때 각 검출기의 특성이 다른 이유로 영상에 줄무늬가 나타나는 등의 문제점을 가지고 있었다.
이와 같은 현재의 천리안 위성 기상탑재체 가시채널 검출기의 성능 저하는 달 영상을 이용하여 보상하고 있으며, 복사 보정 전후의 결과를 이용해서 계산하기 때문에 처리 과정이 복잡한 문제점을 가지고 있었다.
한국 공개특허공보 제2012-0000736호(2012.01.04), 영상의 분광 및 공간특성이 반영된 융합계수를 이용하여 고해상도 위성영상을 융합하는 방법(A method for pan-sharpening of high-spatial resolution satellite image by using parameter reflecting spectral and spatial characteristics of image)
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 위성 등에 이용되는 복수 영상 검출부로부터 취득한 영상의 특성을 보상함으로써 영상의 줄 무늬 발생을 방지하며, 나아가 복사 보정 전 단계에서 종래 기술과 비교하여 빠르고 간단하게 영상 검출기의 특성을 정규화할 수 있는 장점을 갖는, 히스토그램 명세화 방법을 이용한 영상 처리 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 히스토그램 명세화 방법을 이용한 영상 처리 방법은, 복수의 영상 검출부로부터 출력되는 영상의 히스토그램(histogram)을 계산하는 단계; 상기 복수의 영상 검출부로부터 출력되는 영상을 히스토그램 평활화(histogram equalization)하는 단계; 상기 복수의 영상 검출부 중 하나의 영상 검출부를 선택하는 단계; 및 상기 선택된 영상 검출부에서 취득한 영상의 특성을 이용하여, 상기 히스토그램 평활화된 각각의 영상을 역 히스토그램 평활화(inverse histogram equalization)하는 단계;를 포함한다.
여기서, 상기 복수의 영상 검출부는, 위성에 설치된 복수의 영상 검출부일 수 있다.
또한, 상기 복수의 영상 검출부 중 하나의 영상 검출부를 선택하는 단계에 있어서, 상기 복수의 영상 검출부의 히스토그램 특성 또는 히스토그램의 정규화 합(normalized sum of histogram) 특성이 가장 우수한 영상 검출부를 선택하는 단계인 것이 바람직하다.
또한, 상기 선택된 영상 검출부에서 취득한 영상의 특성을 이용하여, 상기 히스토그램 평활화된 영상을 역 히스토그램 평활화(inverse histogram equalization)하되, 각 영상 검출부의 변환 계산 결과를 테이블 형태로 저장하여, 다음 차례의 역 히스토그램 평활화는 상기 테이블을 이용하여 변환하여, 좀 더 빠르게 계산 또는 변환을 수행할 수 있다.
또한, 상기 역 히스토그램 평활화(inverse histogram equalization)된 복수의 영상을 병합하는 단계를 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 히스토그램 명세화 방법을 이용한 영상 처리 장치는, 복수의 영상 검출부; 상기 영상 검출부로부터 출력되는 영상의 히스토그램(histogram)을 계산하는 히스토그램 계산부; 상기 복수의 영상 검출부로부터 출력되는 영상을 히스토그램 평활화(histogram equalization)하는 히스토그램 평활화부; 상기 복수의 영상 검출부 중 하나의 영상 검출부를 선택하는 영상 검출부 선택부; 및 상기 선택된 영상 검출부에서 취득한 영상의 특성을 이용하여, 상기 히스토그램 평활화된 영상을 역 히스토그램 평활화(inverse histogram equalization)하는 역 히스토그램 평활화부;를 포함한다.
또한, 상기 복수의 영상 검출부는, 위성에 설치된 복수의 영상 검출부일 수 있다.
또한, 상기 영상 검출부 선택부는, 상기 복수의 영상 검출부의 히스토그램 특성 또는 히스토그램의 정규화 합(normalized sum of histogram) 특성이 가장 우수한 영상 검출부를 선택하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 선택된 영상 검출부에서 취득한 영상의 특성을 이용하여, 상기 히스토그램 평활화된 영상을 역 히스토그램 평활화(inverse histogram equalization)하되, 각 영상 검출부의 변환 계산 결과를 테이블 형태로 저장하여, 다음 차례의 역 히스토그램 평활화는 상기 테이블을 이용하여 변환하여, 좀 더 빠르게 계산 또는 변환을 수행할 수 있다.
또한, 상기 역 히스토그램 평활화(inverse histogram equalization)된 복수의 영상을 병합하는 영상 병합부를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 히스토그램 명세화 방법을 이용한 영상 처리 방법 및 장치에 의하면,
첫째, 위성 등에 설치된 복수의 영상 검출부로부터의 영상 특성을 변환하여 복수의 영상 검출부의 영상 사이의 줄 무늬 발생을 방지할 수 있다.
둘째, 복사 보정 전 단계에서 종래 기술과 비교하여 빠르고 간단하게 영상 검출기의 특성을 정규화할 수 있는 장점을 갖는다.
셋째, 계산 결과를 테이블 형태로 저장해 두면 보다 빠르게 계산을 수행할 수 있으며, 위성의 탑재체에서 테이블을 이용한 실시간 줄무늬 보정도 가능하다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 히스토그램 명세화 방법을 이용한 영상 처리 방법 및 장치에서의 히스토그램 계산을 설명하는 도면이고,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 히스토그램 명세화 방법을 이용한 영상 처리 방법 및 장치에서의 히스토그램 정규화 합을 설명하는 도면이고,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 히스토그램 명세화 방법을 이용한 영상 처리 방법 및 장치에서의 히스토그램 평활화를 설명하는 도면이고,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 히스토그램 명세화 방법을 이용한 영상 처리 방법 및 장치에서의 변환 전체 과정을 설명하는 도면이고,
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 히스토그램 명세화 방법을 이용한 영상 처리 방법 및 장치를 천리안 위성의 영상 처리에 적용한 것을 설명한 도면이고,
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 히스토그램 명세화 방법을 이용한 영상 처리 방법 및 장치를 천리안 위성의 영상 처리에 적용한 결과를 종래 영상(줄 무늬 다수 발견)과 대비한 도면이다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 히스토그램 명세화 방법을 이용한 영상 처리 방법 및 장치에서의 히스토그램 계산을 설명하는 도면이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 히스토그램 명세화 방법을 이용한 영상 처리 방법 및 장치에서의 히스토그램 정규화 합을 설명하는 도면이고, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 히스토그램 명세화 방법을 이용한 영상 처리 방법 및 장치에서의 히스토그램 평활화를 설명하는 도면이고, 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 히스토그램 명세화 방법을 이용한 영상 처리 방법 및 장치에서의 변환 전체 과정을 설명하는 도면이고, 도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 히스토그램 명세화 방법을 이용한 영상 처리 방법 및 장치를 천리안 위성의 영상 처리에 적용한 것을 설명한 도면이고, 도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 히스토그램 명세화 방법을 이용한 영상 처리 방법 및 장치를 천리안 위성의 영상 처리에 적용한 결과를 종래 영상(줄 무늬 다수 발견)과 대비한 도면이다.
도면을 참조하여 설명하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 히스토그램 명세화 방법을 이용한 영상 처리 장치는, 복수의 영상 검출부와, 히스토그램 계산부, 히스토그램 평활화(histogram equalization)부, 영상 검출부 선택부, 및 역 히스토그램 평활화(inverse histogram equalization)부를 포함한다.
여기서, 히스토그램 명세화는 특정 영상을 히스토그램 평활화한 후 다른 영상의 특성을 이용해서 역 히스토그램 평활화하는 처리로서, 특정 영상의 특성을 다른 영상의 특성으로 변환하는 기술이다.
여기서, 복수의 영상 검출부는, 천리안 위성 기상 탑재체의 가시 채널 검출기 등 위성에 설치된 복수의 영상 검출부일 수 있다. 통상 천리안 위성은 8개의 영상 검출부가 있고 이 8개의 영상을 병합하여 하나의 전체 영상을 만든다. 즉, 지구를 촬영한다고 가정하면, 8개의 영상 검출부가 지구의 8조각을 촬영하고, 이 8조각을 병합하면 하나의 전체 지구 영상이 만들어지게 되는 것이다.
본 발명에서는 8개의 영상 검출부를 가정하여 설명하지만, 이것은 예시에 불과한 것으로, 복수 개의 영상 검출부에서 검출한 영상을 병합하는 경우, 모두 적용이 가능하다.
다음으로, 히스토그램 계산부는, 영상 검출부로부터 출력되는 영상의 히스토그램(histogram)을 계산하는 구성이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 4가지 영상 각각의 히스토그램을 도시한 것으로, 픽셀(화소)의 밝기(세기)에 대해 화소의 숫자를 막대 그래프로 표현한 것이다. 도 1의 좌측 상단의 사진은 어두운 그림으로, 픽셀의 강도가 낮은 쪽에 몰려 있는 것을 확인할 수 있다.
다음으로, 히스토그램 평활화부는 상기 복수의 영상 검출부로부터 출력되는 영상 각각을 히스토그램 평활화(histogram equalization)하는 구성이다. 복수의 영상 검출부마다 별개의 히스토그램 평활화부를 배치시킬 수도 있고, 하나의 히스토그램 평활화부만 배치시키고 공동으로 활용하는 방식도 가능하다. 도 2에서 히스토그램의 정규화 합에 대한 설명이 되어 있고, 도 3은 히스토그램의 정규화 합을 골고루 펼쳐지도록 한 히스토그램 평활화를 설명한 도면이다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 픽셀의 강도가 어두운 쪽에 몰려 있던 것을 골고루 픽셀의 강도가 펼쳐지도록 히스토그램 평활화를 수행했더니, 사진의 식별도가 상승하는 것으로 확인할 수 있다.
다음으로, 영상 검출부 선택부는, 복수의 영상 검출부 중 하나의 영상 검출부를 선택하게 되며, 복수의 영상 검출부의 히스토그램 특성 또는 복수의 영상 검출부 히스토그램의 정규화 합(normalized sum of histogram) 특성이 가장 우수한 영상 검출부를 선택하는 것이 바람직하다. 하지만, 이에 한정되지 않고, 히스토그램을 기초로 하여 다이나믹 레인지가 가장 넓은 영상 검출부를 선택할 수도 있으며, 중간적인 특성을 가지는 영상 검출부를 선택할 수도 있다.
다음으로, 역 히스토그램 평활화부는, 상기 선택된 영상 검출부로부터 취득한 영상의 특성을 이용하여, 상기 히스토그램 평활화된 영상을 역 히스토그램 평활화(inverse histogram equalization)하는 구성이다.
또한, 상기 선택된 영상 검출부로부터 취득한 영상의 특성을 이용하여, 상기 히스토그램 평활화된 영상을 역 히스토그램 평활화(inverse histogram equalization)하되, 각 영상 검출부의 변환 계산 결과를 테이블 형태로 저장하여, 다음 차례의 역 히스토그램 평활화는 상기 테이블을 이용하여 변환하여, 좀 더 빠르게 계산 또는 변환을 수행할 수 있다.
또한, 상기 역 히스토그램 평활화(inverse histogram equalization)된 복수의 영상을 병합하는 영상 병합부를 더 포함할 수 있다. 여기서는, 8개의 영상을 병합하게 되는데, 본 발명을 적용한 경우, 종래의 영상 간 줄무늬가 사라지는 장점을 갖는다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 히스토그램 명세화 방법을 이용한 영상 처리 방법은, 복수의 영상 검출부로부터 출력되는 영상의 히스토그램(histogram)을 계산하는 단계; 상기 복수의 영상 검출부로부터 출력되는 영상 각각을 히스토그램 평활화(histogram equalization)하는 단계; 상기 복수의 영상 검출부 중 하나의 영상 검출부를 선택하는 단계; 및 상기 선택된 영상 검출부로부터 취득한 영상의 특성을 이용하여, 상기 히스토그램 평활화된 영상을 역 히스토그램 평활화(inverse histogram equalization)하는 단계;를 포함한다. 나머지 설명은 앞에서 설명한 장치 설명과 동일하므로 생략하기로 한다.
위와 같은 방식을 통해서 영상 검출부 별로 분리된 영상을 하나로 취합(병합)하더라도, 영상 검출부의 특성이 정규화된 영상을 얻을 수 있다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

Claims (10)

  1. 복수의 영상 검출부로부터 출력되는 영상의 히스토그램(histogram)을 계산하는 단계;
    상기 복수의 영상 검출부로부터 출력되는 영상을 히스토그램 평활화(histogram equalization)하는 단계;
    상기 복수의 영상 검출부 중 하나의 영상 검출부를 선택하는 단계; 및
    상기 선택된 영상 검출부에서 취득한 영상의 특성을 이용하여, 상기 히스토그램 평활화된 영상을 역 히스토그램 평활화(inverse histogram equalization)하는 단계;를 포함하되,
    상기 역 히스토그램 평활화(inverse histogram equalization)된 복수의 영상을 병합하는 단계를 더 포함하는, 히스토그램 명세화 방법을 이용한 영상 처리 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 영상 검출부는, 위성에 설치된 복수의 영상 검출부인 것을 특징으로 하는, 히스토그램 명세화 방법을 이용한 영상 처리 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 영상 검출부 중 하나의 영상 검출부를 선택하는 단계에 있어서, 상기 복수의 영상 검출부의 히스토그램 특성 또는 히스토그램 정규화 합(normalized sum of histogram) 특성이 가장 우수한 영상 검출부를 선택하는 단계인, 히스토그램 명세화 방법을 이용한 영상 처리 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 선택된 영상 검출부에서 취득한 영상의 특성을 이용하여, 상기 히스토그램 평활화된 영상을 역 히스토그램 평활화(inverse histogram equalization)하되, 각 영상 검출부의 변환 계산 결과를 테이블 형태로 저장하여, 다음 차례의 역 히스토그램 평활화는 상기 테이블을 이용하여 변환하는, 히스토그램 명세화 방법을 이용한 영상 처리 방법.
  5. 삭제
  6. 복수의 영상 검출부;
    상기 영상 검출부로부터 출력되는 영상의 히스토그램(histogram)을 계산하는 히스토그램 계산부;
    상기 복수의 영상 검출부로부터의 영상을 히스토그램 평활화(histogram equalization)하는 히스토그램 평활화부;
    상기 복수의 영상 검출부 중 하나의 영상 검출부를 선택하는 영상 검출부 선택부;
    상기 선택된 영상 검출부에서 취득한 영상의 특성을 이용하여, 상기 히스토그램 평활화된 영상을 역 히스토그램 평활화(inverse histogram equalization)하는 역 히스토그램 평활화부; 및
    상기 역 히스토그램 평활화(inverse histogram equalization)된 복수의 영상을 병합하는 영상 병합부;를 포함하는, 히스토그램 명세화 방법을 이용한 영상 처리 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 복수의 영상 검출부는, 위성에 설치된 복수의 영상 검출부인 것을 특징으로 하는, 히스토그램 명세화 방법을 이용한 영상 처리 장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 영상 검출부 선택부는, 상기 복수의 영상 검출부의 히스토그램 특성 또는 히스토그램의 정규화 합(normalized sum of histogram) 특성이 가장 우수한 영상 검출부를 선택하는, 히스토그램 명세화 방법을 이용한 영상 처리 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 선택된 영상 검출부에서 취득한 영상의 특성을 이용하여, 상기 히스토그램 평활화된 영상을 역 히스토그램 평활화(inverse histogram equalization)하되, 각 영상 검출부의 변환 계산 결과를 테이블 형태로 저장하여, 다음 차례의 역 히스토그램 평활화는 상기 테이블을 이용하여 변환하는, 히스토그램 명세화 방법을 이용한 영상 처리 장치.
  10. 삭제
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