KR101574022B1 - Adaptive image processing method and apparatus using pixel binning - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 영상 처리에 관한 것으로, 보다 상세하게 픽셀 비닝을 이용한 적응적 영상 처리 방법 및 그 장치에 관한 것이다.The present invention relates to image processing, and more particularly, to an adaptive image processing method and apparatus using pixel binning.
픽셀 비닝(pixel binning)은 센서의 감도를 개선하기 위한 기술로, 센서에서 다수의 포토 다이오드들을 하나의 포토 다이오드로 묶어서 감도를 올리는 기술이다. 센서에서 수행되는 픽셀 비닝은 감도는 개선시킬 수 있으나, 공간적 해상도(spatial resolution)가 저하되는 단점을 가지고 있다.Pixel binning is a technique for improving the sensitivity of a sensor. It is a technique for increasing the sensitivity of a sensor by bundling a plurality of photodiodes into a single photodiode. Pixel binning, performed in the sensor, can improve sensitivity, but has the disadvantage that spatial resolution is degraded.
이로 인해, 이미지 프로세서단에서 센서 처리가 완료된 픽셀의 디지털 값을 더하여 공간적 해상도 저하 문제를 개선할 수 있는 디지털 픽셀 비닝이 제안되었다. 이러한 디지털 픽셀 비닝은 저조도 환경에서 촬영된 영상의 특성을 고려하지 않은채 average filter의 형태로 픽셀을 비닝하여 영상을 밝게 만들어주는 이점이 있다. 그러나, 종래의 디지털 픽셀 비닝은 밝은 픽셀과 어두운 픽셀 모두를 동일하게 average filter의 형태로 비닝함으로써 밝은 픽셀이 지나치게 밝게 증폭되어 선명도를 떨어뜨리는 문제점을 가지고 있다.As a result, a digital pixel binning has been proposed, which can improve the spatial resolution degradation problem by adding the digital value of the pixels that have undergone sensor processing at the image processor end. Such a digital pixel binning has an advantage of brightening an image by binning a pixel in the form of an average filter without considering the characteristics of the image captured in a low-illuminance environment. Conventional digital pixel binning, however, has the problem that the bright pixels are amplified too brightly by blending both the bright pixels and the dark pixels in the form of an average filter, thereby degrading the sharpness.
본 발명은 저조도 환경에서 촬영된 영상에 대해 선명도 손실을 최소화하면서 잡음이 억제된 영상을 얻을 수 있는 픽셀 비닝을 이용한 적응적 영상 처리 방법 및 그 장치를 제공하기 위한 것이다.An object of the present invention is to provide an adaptive image processing method and apparatus using pixel binning capable of obtaining a noise-suppressed image while minimizing sharpness loss of an image photographed in a low-illuminance environment.
또한, 본 발명은 연산과정에서 프레임 메모리나 반복 연산이 필요치 않으며, 추가적인 하드웨어가 필요치 않은 픽셀 비닝을 이용한 적응적 영상 처리 방법 및 그 장치를 제공하기 위한 것이다.The present invention also provides an adaptive image processing method and apparatus using pixel binning in which no frame memory or iteration operation is required in the calculation process and no additional hardware is required.
본 발명의 일 측면에 따르면, 저조도 환경에서 촬영된 영상에 대해 선명도 손실을 최소화하면서 잡음이 억제된 영상을 얻을 수 있는 픽셀 비닝을 이용한 적응적 영상 처리 장치가 제공된다.According to an aspect of the present invention, there is provided an adaptive image processing apparatus using pixel binning capable of obtaining a noise-suppressed image with minimized sharpness loss for an image photographed in a low-illuminance environment.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 입력 영상의 각 픽셀의 밝기에 따른 비닝 배율을 결정하는 맵 생성부; 및 상기 각 픽셀의 비닝 배율을 이용하여 각 픽셀의 픽셀값을 증폭하는 픽셀 비닝부를 포함하는 영상 처리 장치가 제공될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a display apparatus including: a map generation unit for determining a binning magnification according to brightness of each pixel of an input image; And a pixel binning unit for amplifying a pixel value of each pixel using the binarization ratio of each pixel.
상기 입력 영상을 그레이 채널로 변환하는 전처리부를 더 포함하되, 상기 맵 생성부는 상기 그레이 채널로 변환된 입력 영상의 각 픽셀의 픽셀값을 이용하여 비닝 배율을 결정할 수 있다.And a preprocessor for converting the input image into a gray channel. The map generator may determine a binarization ratio using pixel values of the pixels of the input image converted into the gray channel.
상기 맵 생성부는 상기 변환된 입력 영상의 각 픽셀에 대해 n x n 크기의 에버리지 필터(average filter)를 적용하여 각 픽셀의 밝기 비율을 각각 계산하고, 상기 각 픽셀의 밝기 비율과 사용자 지정 최대 배율을 이용하여 상기 각 픽셀의 비닝 배율을 결정할 수 있다.The map generator may calculate a brightness ratio of each pixel by applying an average filter of nxn size to each pixel of the converted input image, and calculate a brightness ratio of each pixel using a brightness ratio and a user- The binarization ratio of each pixel can be determined.
상기 맵 생성부는, 상기 각 픽셀의 밝기 비율이 낮을수록 상기 사용자 지정 최대 배율에 근접하도록 상기 각 픽셀의 비닝 배율을 결정하고, 상기 각 픽셀의 밝기 비율이 높을수록 최대 밝기 비율에 근접하도록 상기 각 픽셀의 비닝 배율을 결정할 수 있다.
Wherein the map generation unit determines the binning magnification of each pixel so that the brightness ratio of each pixel is closer to the user specified maximum magnification as the brightness ratio of each pixel is lower, Can be determined.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 입력 영상의 각 픽셀을 기준으로 n x n 영역의 주변 픽셀들과의 차분값을 계산하는 계산부-상기 n은 자연수임; 상기 각 픽셀과 상기 주변 픽셀들과의 차분값을 이용하여 상기 주변 픽셀들을 정렬하는 정렬부; 및 지정된 비닝 배율에 따라 상기 각 픽셀과 상기 정렬된 주변 픽셀들의 가중치를 적용하여 각 픽셀의 픽셀값을 증폭하는 픽셀 비닝부를 포함하는 영상 처리 장치가 제공될 수 있다.According to another embodiment of the present invention, there is provided a calculation unit for calculating a difference value between neighboring pixels in an n x n area based on each pixel of an input image, where n is a natural number; An alignment unit for aligning the surrounding pixels using a difference value between each pixel and the neighboring pixels; And a pixel binning unit that amplifies the pixel value of each pixel by applying weights of the pixels and the aligned neighboring pixels according to a designated binning magnification.
상기 차분값은 상기 각 픽셀과 상기 주변 픽셀 각각의 차분의 절대값이다.The difference value is an absolute value of a difference between each pixel and each of the surrounding pixels.
상기 정렬부는 상기 차분값을 이용하여 내림차순으로 상기 주변 픽셀들을 정렬할 수 있다.The sorting unit may sort the neighboring pixels in descending order using the difference value.
상기 픽셀 비닝부는, 상기 각 픽셀 및 상기 정렬된 주변 픽셀들의 가중치를 최대값 이내로 각각 결정하되, 상기 각 픽셀 및 상기 정렬된 주변 픽셀들의 가중치의 합이 상기 비닝 배율과 동일할때까지 상기 각 픽셀부터 상기 정렬된 주변 픽셀들 중 정렬 순위가 높은 주변 픽셀순으로 가중치를 적용하여 합산한 값으로 각 픽셀의 픽셀값을 증폭할 수 있다.
Wherein the pixel binning unit is configured to determine a weight of each of the pixels and the aligned neighboring pixels within a maximum value, respectively, until each sum of weights of the pixels and the aligned neighboring pixels is equal to the binning magnification, The pixel value of each pixel can be amplified by adding the weights in the order of neighboring pixels having high alignment order among the aligned neighboring pixels.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 입력 영상의 각 픽셀과 n x n 영역의 주변 픽셀들과의 편차(deviation)를 계산하는 계산부-상기 n은 자연수임; 상기 주변 픽셀들 각각에 대한 가중치를 지정된 비닝 배율을 균등 분할하여 적용한 합산값으로 각 픽셀의 제1 비닝값을 계산하는 유니폼 비닝부; 상기 각 픽셀과 주변 픽셀들과의 유사도를 고려하여 가중치를 차등 적용하여 각 픽셀의 제2 비닝값을 계산하는 픽셀 비닝부; 및 상기 편차와 상기 제1 비닝값 및 상기 제2 비닝값을 이용하여 각 픽셀의 픽셀값을 증폭하는 픽셀 블랜딩부를 포함하는 영상 처리 장치가 제공될 수 있다.According to another embodiment of the present invention, there is provided a calculation unit for calculating a deviation between each pixel of an input image and neighboring pixels of an n x n area, where n is a natural number; A uniform binning unit for calculating a first binning value of each pixel with a summation value obtained by equally dividing a weight of each of the neighboring pixels by a predetermined binning power; A pixel binning unit for calculating a second binning value of each pixel by applying weights differentially considering the similarity between each pixel and neighboring pixels; And a pixel blending unit for amplifying pixel values of each pixel using the deviation, the first binning value, and the second binning value.
상기 유니폼 비닝부는, 상기 각 픽셀의 가중치는 최대값 이내로 결정하고, 상기 비닝 배율에서 상기 각 픽셀의 가중치를 차감한 비닝 배율을 균등 분할하여 상기 주변 픽셀들 각각에 대한 가중치를 균등하게 적용하여 합산한 값으로 상기 제1 비닝값을 계산할 수 있다.The uniforming bin unit may determine the weights of the pixels to be within a maximum value and equally divide the binning ratio obtained by subtracting the weights of the pixels from the binning ratio to uniformly apply weights to the neighboring pixels to sum To calculate the first binning value.
상기 픽셀 비닝부는, 상기 각 픽셀을 기준으로 n x n 영역의 주변 픽셀들과의 차분값을 계산하고, 상기 계산된 차분값을 이용하여 상기 주변 픽셀들을 정렬하고, 지정된 비닝 배율에 따라 상기 각 픽셀과 상기 정렬된 주변 픽셀들의 가중치를 적용하여 각 픽셀의 제2 비닝값을 계산할 수 있다.Wherein the pixel binning unit calculates a difference value between neighboring pixels of the nxn region based on the pixels, aligns the neighboring pixels using the calculated difference value, The second binning value of each pixel can be calculated by applying the weight of the aligned neighboring pixels.
상기 픽셀 블랜딩부는, 상기 제1 비닝값에 상기 편차를 곱한 결과값과 상기 제2 비닝값에 기준값에서 상기 편차를 차감한 값을 곱한 결과값을 합산하여 상기 각 픽셀의 픽셀값을 블랜딩하여 증폭할 수 있다.The pixel blending unit may multiply the result obtained by multiplying the first binning value by the deviation and a result obtained by multiplying the second binning value by a value obtained by subtracting the deviation from the reference binning value to blend and amplify pixel values of the respective pixels .
상기 증폭된 각 픽셀과 입력 영상의 각 픽셀을 이용하여 보정하는 보정부를 더 포함할 수 있다.And a correction unit that corrects each of the amplified pixels using each pixel of the input image.
상기 보정부는, 상기 증폭된 각 픽셀의 픽셀값을 지정된 비닝 배율로 나눈 결과값과 상기 입력 영상의 각 픽셀의 픽셀값을 지정된 참조값으로 나눈 결과값을 합산하여 영상의 최대값으로 나누어 각 픽셀에 대한 보정 비율을 각각 계산하고, 상기 보정 비율을 이용하여 상기 증폭된 각 픽셀의 픽셀값과 상기 입력 영상의 각 픽셀의 픽셀값을 합산하여 상기 각 픽셀의 증폭된 픽셀값을 조정할 수 있다.
Wherein the correction unit divides the result of dividing the pixel value of the amplified pixel by a predetermined binarization ratio and the result obtained by dividing the pixel value of each pixel of the input image by a designated reference value and divides the result by the maximum value of the image, And adjusting the amplified pixel values of the respective pixels by summing the pixel values of the amplified pixels and the pixel values of the pixels of the input image using the correction ratio.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 입력 영상의 각 픽셀의 밝기에 따른 비닝 배율을 결정하는 맵 생성부; 상기 입력 영상의 각 픽셀을 기준으로 n x n 영역의 주변 픽셀들과의 차분값을 계산하여 상기 주변 픽셀들을 정렬하는 정렬부-상기 n은 자연수; 및 상기 각 픽셀에 따라 결정된 비닝 배율에 따라 상기 각 픽셀과 상기 정렬된 주변 픽셀들의 가중치를 적용하여 각 픽셀의 픽셀값을 증폭하여 제1 비닝값을 계산하는 픽셀 비닝부를 포함하는 영상 처리 장치가 제공될 수 있다.According to another embodiment of the present invention, there is provided a display apparatus comprising: a map generator for determining a binning magnification according to brightness of each pixel of an input image; An alignment unit for aligning the neighboring pixels by calculating a difference value between adjacent pixels of the n x n area based on each pixel of the input image, And a pixel binning unit for applying a weight of each of the pixels and the aligned neighboring pixels according to a binning magnification determined according to each pixel to amplify pixel values of the pixels to calculate a first binning value .
상기 픽셀 비닝부는, 상기 각 픽셀 및 상기 정렬된 주변 픽셀들의 가중치를 최대값 이내로 각각 결정하되, 상기 각 픽셀 및 상기 정렬된 주변 픽셀들의 가중치의 합이 상기 비닝 배율과 동일할때까지 상기 각 픽셀부터 상기 정렬된 주변 픽셀들 중 정렬 순위가 높은 주변 픽셀순으로 가중치를 적용하여 합산한 값으로 각 픽셀에 대한 상기 제1 비닝값이다.Wherein the pixel binning unit is configured to determine a weight of each of the pixels and the aligned neighboring pixels within a maximum value, respectively, until each sum of weights of the pixels and the aligned neighboring pixels is equal to the binning magnification, And the first binning value for each pixel is a value obtained by adding weights in order of neighboring pixels having high alignment order among the aligned neighboring pixels.
상기 입력 영상의 각 픽셀과 상기 n x n 영역의 주변 픽셀들과의 편차(deviation)를 계산하는 계산부; 상기 주변 픽셀들 각각에 대한 가중치를 지정된 비닝 배율을 균등 분할하여 적용한 합산값으로 각 픽셀의 픽셀값을 증폭하여 제2 비닝값을 계산하는 유니폼 비닝부; 및 상기 편차와 상기 제1 비닝값 및 상기 제2 비닝값을 이용하여 각 픽셀의 픽셀값을 블랜딩하는 픽셀 블랜딩부(blending)를 더 포함할 수 있다.A calculation unit for calculating a deviation between each pixel of the input image and surrounding pixels of the n x n area; A uniform binning unit for calculating a second binning value by amplifying a pixel value of each pixel with a sum value obtained by equally dividing a weight of each of the neighboring pixels by a predetermined binning ratio; And blending a pixel value of each pixel using the deviation and the first binning value and the second binning value.
상기 증폭된 각 픽셀과 입력 영상의 각 픽셀을 이용하여 보정하는 보정부를 더 포함할 수 있다.
And a correction unit that corrects each of the amplified pixels using each pixel of the input image.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 저조도 환경에서 촬영된 영상에 대해 선명도 손실을 최소화하면서 잡음이 억제된 영상을 얻을 수 있는 픽셀 비닝을 이용한 적응적 영상 처리 방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided an adaptive image processing method using pixel binning that can obtain an image in which noise is suppressed while minimizing sharpness loss for an image photographed in a low-illuminance environment.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 입력 영상의 각 픽셀의 밝기에 따른 비닝 배율을 결정하는 단계; 및 상기 각 픽셀의 비닝 배율을 이용하여 각 픽셀의 픽셀값을 증폭하는 단계를 포함하는 픽셀 비닝을 이용한 적응적 영상 처리 방법이 제공될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a method of adjusting a binning magnification according to brightness of each pixel of an input image, And amplifying a pixel value of each pixel using the binarization ratio of each pixel.
상기 비닝 배율을 결정하는 단계 이전에, 상기 입력 영상을 그레이 채널로 변환하는 단계를 더 포함하되, 상기 비닝 배율을 결정하는 단계는, 상기 그레이 채널로 변환된 입력 영상의 각 픽셀의 픽셀값을 이용하여 비닝 배율을 결정할 수 있다.
The method of claim 1, further comprising the step of converting the input image to a gray channel prior to the step of determining the binarization ratio, wherein the binarization ratio determination step comprises using a pixel value of each pixel of the input image, The binarization ratio can be determined.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 입력 영상의 각 픽셀을 기준으로 n x n 영역의 주변 픽셀들과의 차분값을 계산하는 단계-상기 n은 자연수임; 상기 각 픽셀과 상기 주변 픽셀들과의 차분값을 이용하여 상기 주변 픽셀들을 정렬하는 단계; 및 지정된 비닝 배율에 따라 상기 각 픽셀과 상기 정렬된 주변 픽셀들의 가중치를 적용하여 각 픽셀의 픽셀값을 증폭하는 단계를 포함하는 픽셀 비닝을 이용한 적응적 영상 처리 방법이 제공될 수 있다.According to another embodiment of the present invention, there is provided a method of calculating a difference value between adjacent pixels of an n x n area based on each pixel of an input image, wherein n is a natural number; Aligning the neighboring pixels using a difference value between each pixel and the neighboring pixels; And amplifying a pixel value of each pixel by applying weights of the pixels and the aligned neighboring pixels according to a designated binning magnification, thereby providing an adaptive image processing method using pixel binning.
상기 각 픽셀의 픽셀값을 증폭하는 단계는, 상기 각 픽셀 및 상기 정렬된 주변 픽셀들의 가중치를 최대값 이내로 각각 결정하되, 상기 각 픽셀 및 상기 정렬된 주변 픽셀들의 가중치의 합이 상기 비닝 배율과 동일할때까지 상기 각 픽셀부터 상기 정렬된 주변 픽셀들 중 정렬 순위가 높은 주변 픽셀순으로 가중치를 적용하여 합산한 값으로 각 픽셀의 픽셀값을 증폭할 수 있다.
Wherein amplifying the pixel value of each pixel is performed by determining a weight of each of the pixels and the aligned neighboring pixels within a maximum value, wherein a sum of weights of the pixels and the aligned neighboring pixels is equal to the binning magnification The pixel value of each pixel can be amplified by adding the weights in the order of the neighboring pixels having the highest alignment order among the aligned neighboring pixels from the pixels to the sum of the pixels.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 입력 영상의 각 픽셀과 n x n 영역의 주변 픽셀들과의 편차(deviation)를 계산하는 단계-상기 n은 자연수임; 상기 주변 픽셀들 각각에 대한 가중치를 지정된 비닝 배율을 균등 분할하여 적용한 합산값으로 각 픽셀의 제1 비닝값을 계산하는 단계; 상기 각 픽셀과 주변 픽셀들과의 유사도를 고려하여 가중치를 차등 적용하여 각 픽셀의 제2 비닝값을 계산하는 단계; 및 상기 편차와 상기 제1 비닝값 및 상기 제2 비닝값을 이용하여 각 픽셀의 픽셀값을 블랜딩하여 증폭하는 단계를 포함하는 픽셀 비닝을 이용한 적응적 영상 처리 방법이 제공될 수 있다.According to still another embodiment of the present invention, there is provided a method of calculating a deviation between each pixel of an input image and surrounding pixels of an n x n area, where n is a natural number; Calculating a first binning value of each pixel with a sum value obtained by equally dividing a weight of each of the neighboring pixels by a predetermined binning power; Calculating a second binning value of each pixel by applying a weighting difference to each pixel in consideration of the similarity between each pixel and neighboring pixels; And blending and amplifying the pixel values of each pixel using the deviation, the first binning value, and the second binning value, and then performing an adaptive image processing method using the pixel binning.
상기 각 픽셀의 픽셀값을 블랜딩하여 증폭하는 단계는, 상기 제1 비닝값에 상기 편차를 곱한 결과값과 상기 제2 비닝값에 기준값에서 상기 편차를 차감한 값을 곱한 결과값을 합산하여 상기 각 픽셀의 픽셀값을 블랜딩하여 증폭할 수 있다.
The step of blending and amplifying the pixel value of each pixel may further comprise the step of summing the result obtained by multiplying the first binning value by the deviation and the result obtained by multiplying the second binning value by a value obtained by subtracting the deviation from the reference value, The pixel value of the pixel can be blended and amplified.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 입력 영상의 각 픽셀의 밝기에 따른 비닝 배율을 결정하는 단계; 상기 입력 영상의 각 픽셀을 기준으로 n x n 영역의 주변 픽셀들과의 차분값을 계산하여 상기 주변 픽셀들을 정렬하는 단계-상기 n은 자연수; 및 상기 각 픽셀에 따라 결정된 비닝 배율을 이용하여 상기 각 픽셀과 상기 정렬된 주변 픽셀들의 가중치를 적용하여 합산한 결과값으로 각 픽셀의 픽셀값을 증폭하여 제1 비닝값을 계산하는 단계를 포함하는 픽셀 비닝을 이용한 적응적 영상 처리 방법이 제공될 수 있다.According to still another embodiment of the present invention, there is provided a method of adjusting a binning magnification according to brightness of each pixel of an input image, Calculating a difference value between neighboring pixels in an n x n region based on each pixel of the input image, and aligning the neighboring pixels, wherein n is a natural number; And calculating a first binning value by amplifying a pixel value of each pixel by applying a weight value of each pixel and the aligned neighboring pixels using a binning magnification determined according to each pixel, An adaptive image processing method using pixel binning can be provided.
상기 입력 영상의 각 픽셀과 상기 n x n 영역의 주변 픽셀들과의 편차(deviation)를 계산하는 단계; 상기 주변 픽셀들 각각에 대한 가중치를 지정된 비닝 배율을 균등 분할하여 적용한 합산값으로 각 픽셀의 픽셀값을 증폭하여 제2 비닝값을 계산하는 단계; 및 상기 편차와 상기 제1 비닝값 및 상기 제2 비닝값을 이용하여 각 픽셀의 픽셀값을 블랜딩하는 단계를 더 포함할 수 있다.Calculating a deviation between each pixel of the input image and neighboring pixels of the n x n area; Calculating a second binning value by amplifying a pixel value of each pixel with a summation value obtained by equally dividing a weight of each of the neighboring pixels by a predetermined binning power; And blending the pixel value of each pixel using the deviation, the first binning value, and the second binning value.
상기 증폭된 각 픽셀과 입력 영상의 각 픽셀을 이용하여 보정하는 단계를 더 포함할 수 있다.And correcting the amplified pixel using each pixel of the input image.
상기 보정하는 단계는, 상기 증폭된 각 픽셀의 픽셀값을 지정된 비닝 배율로 나눈 결과값과 상기 입력 영상의 각 픽셀의 픽셀값을 지정된 참조값으로 나눈 결과값을 합산한 후 영상의 최대값으로 나누어 각 픽셀에 대한 보정 비율을 각각 계산하는 단계; 및 상기 보정 비율을 이용하여 상기 증폭된 각 픽셀의 픽셀값과 상기 입력 영상의 각 픽셀의 픽셀값을 합산하여 상기 각 픽셀의 증폭된 픽셀값을 보정하는 단계를 포함할 수 있다.Wherein the step of correcting comprises: summing a result obtained by dividing a pixel value of each of the amplified pixels by a predetermined binarization ratio and a result obtained by dividing a pixel value of each pixel of the input image by a specified reference value, Calculating a correction ratio for each pixel; And correcting the amplified pixel value of each pixel by summing the pixel values of the amplified pixels and the pixel values of the pixels of the input image using the correction ratio.
본 발명의 일 실시예에 따른 픽셀 비닝을 이용한 적응적 영상 처리 방법 및 그 장치를 제공함으로써, 저조도 환경에서 촬영된 영상에 대해 선명도 손실을 최소화하면서 잡음이 억제된 영상을 얻을 수 있다.The present invention provides an adaptive image processing method and apparatus using pixel binning according to an exemplary embodiment of the present invention, so that a noise-suppressed image can be obtained while minimizing sharpness loss of an image photographed in a low-illuminance environment.
또한, 본 발명은 연산과정에서 프레임 메모리나 반복 연산이 필요치 않으며, 추가적인 하드웨어가 필요치 않은 이점도 있다.Further, the present invention does not require a frame memory or an iterative operation in the calculation process, and has the advantage that no additional hardware is required.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 영상 처리 장치의 내부 구성을 개략적으로 도시한 블록도.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 픽셀 비닝을 이용한 적응적 영상 처리 방법을 나타낸 순서도.
도 3는 본 발명의 제2 실시예에 따른 영상 처리 장치의 내부 구성을 개략적으로 도시한 블록도.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 각 픽셀의 픽셀값과 주변 픽셀값들 각각의 차분 절대값을 이용하여 오름차순으로 주변 픽셀들을 정렬한 일 예를 설명하기 위해 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 픽셀 비닝을 이용한 적응적 영상 처리 방법을 나타낸 순서도.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 영상 처리 장치의 내부 구성을 개략적으로 도시한 블록도.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 픽셀 비닝을 이용한 적응적 영상 처리 방법을 나타낸 순서도.
도 8은 본 발명의 제4 실시예에 따른 픽셀 비닝을 이용한 영상 처리 장치의 내부 구성을 개략적으로 도시한 블록도.
도 9는 본 발명의 제4 실시예에 따른 픽셀 비닝을 이용한 적응적 영상 처리 방법을 나타낸 순서도.
도 10 및 도 11은 종래와 본 발명의 픽셀 비닝에 따른 증폭된 영상을 비교한 결과를 나타낸 도면.1 is a block diagram schematically showing an internal configuration of an image processing apparatus according to a first embodiment of the present invention;
2 is a flowchart illustrating an adaptive image processing method using pixel binning according to a first embodiment of the present invention.
3 is a block diagram schematically showing an internal configuration of an image processing apparatus according to a second embodiment of the present invention;
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of arranging neighboring pixels in ascending order using pixel values of respective pixels and absolute values of differences of neighboring pixel values according to a second embodiment of the present invention; FIG.
5 is a flowchart illustrating an adaptive image processing method using pixel binning according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a block diagram schematically showing an internal configuration of an image processing apparatus according to a third embodiment of the present invention; FIG.
7 is a flowchart illustrating an adaptive image processing method using pixel binning according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a block diagram schematically showing an internal configuration of an image processing apparatus using pixel binning according to a fourth embodiment of the present invention; FIG.
9 is a flowchart illustrating an adaptive image processing method using pixel binning according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 10 and FIG. 11 are diagrams showing a result of comparing amplified images according to the pixel binning of the conventional and the present invention; FIG.
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.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The present invention is capable of various modifications and various embodiments, and specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description. It is to be understood, however, that the invention is not to be limited to the specific embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
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. The terms first, second, etc. 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 in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the terms "comprises" or "having" and the like are used to specify that there is a feature, a number, a step, an operation, an element, a component or a combination thereof described in the specification, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 영상 처리 장치의 내부 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.1 is a block diagram schematically showing an internal configuration of an image processing apparatus according to a first embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 처리 장치(100)는 입력부(110), 전처리부(115), 맵 생성부(120), 픽셀 비닝부(125), 보정부(130), 메모리(135) 및 프로세서(140)를 포함하여 구성된다.1, an image processing apparatus 100 according to an exemplary embodiment of the present invention includes an
입력부(110)는 입력 영상을 입력받기 위한 수단이다. 여기서, 입력 영상은 저조도 환경에서 촬영된 영상일 수 있다. The
전처리부(115)는 입력 영상을 그레이 채널로 변환하는 기능을 한다. 즉, 전처리부(115)는 저조도 환경에서 촬영된 입력 영상은 RGB 영상으로 이를 그레이 영상(gray image)으로 변환할 수 있다. RGB 영상을 그레이 영상으로 변환하는 방법 자체는 당업자에게는 자명한 사항이므로 이에 대한 별도의 설명은 생략하기로 한다.The
맵 생성부(120)는 그레이 영상으로 변환된 입력 영상에서 각 픽셀의 밝기에 따른 증폭 배수(이하, 비닝 배율이라 칭하기로 함)를 결정하기 위한 비율 맵을 생성하는 기능을 한다.The
비율 맵(ratio map)은 R/G/B 각 채널에 대해 단일 값으로 결정하기 위해 그레이 영상으로 변환된 입력 영상을 이용하여 도출된다. R/G/B 각 채널을 그레이 영상으로 변환하지 않은 채 그대로 비율 맵을 도출하는 경우, 순수(pure) R/G/B 각각이 블랙으로 오인될 수 있다. 이로 인해, 맵 생성부(120)는 전처리부(115)에 의해 그레이 영상으로 변환된 입력 영상을 이용하여 비율 맵을 생성할 수 있다.The ratio map is derived using an input image that is converted to a gray image to determine a single value for each channel of R / G / B. In the case of deriving the ratio map as it is without converting each channel of R / G / B into a gray image, each pure R / G / B may be mistaken as black. Accordingly, the
본 발명의 일 실시예에서는 맵 생성부(120)에서 각 픽셀의 밝기에 따른 비닝 배율을 결정하는 비율 맵을 생성시, 잡음에 따른 영향을 최소화하기 위해 n x n 에버리지 필터(average filter)를 이용하여 각 픽셀에 대한 밝기 비율을 각각 계산한다.In an embodiment of the present invention, when generating the ratio map for determining the binning magnification according to the brightness of each pixel in the
이를 수식으로 나타내면 수 1과 같다.This can be expressed as the following equation.
여기서, 은 에버리지 커널을 나타내고, 는 입력 영상을 그레이 채널로 변환한 영상을 나타낸다. 또한, max() 함수는 영상의 최대값을 계산하는 함수이다. 따라서, 각 픽셀에 대한 밝기 비율(t(x,y))는 0 내지 1 사이의 값을 가지며, 픽셀값이 밝은값을 가질수록 높은 값을 가지게 되는 것을 알 수 있다.here, Represents an average kernel, Represents an image obtained by converting an input image into a gray channel. The max () function is a function for calculating the maximum value of the image. Therefore, it can be seen that the brightness ratio t (x, y) for each pixel has a value between 0 and 1, and the pixel value has a higher value as it has a bright value.
맵 생성부(120)는 각 픽셀에 대해 계산된 밝기 비율을 이용하여 밝기값에 대한 비닝 배율을 각각 계산할 수 있다.The
이를 수식으로 나타내면 수 2와 같다.This is expressed by the following equation (2).
여기서, 은 사용자가 정해는 최대 비닝 배율을 나타낸다. 또한, 각 픽셀의 밝기값에 대한 비닝 배율은 해당 픽셀을 포함하도록 1 이상의 값을 가지도록 구현하였다. 즉, 각 픽셀의 비닝 배율은 각 픽셀의 밝기 비율이 높을수록 1에 가까운 값을 가지고, 밝기 비율을 낮을수록 에 가까운 값을 가지는 것을 알 수 있다.here, Represents the maximum binning magnification that the user has set. In addition, the binning magnification for the brightness value of each pixel is implemented to have one or more values to include the pixel. That is, the binning magnification of each pixel has a value close to 1 as the brightness ratio of each pixel is higher, and as the brightness ratio is lower As shown in Fig.
이를 통해, 맵 생성부(120)는 영상이 어두울수록 높은 비닝 배율로 증폭하고, 밝을수록 1에 가깝도록 하여 낮은 비닝 배율로 증폭되도록 비닝 배율에 대한 비율 맵을 도출할 수 있다. Accordingly, the
이와 같이, 영상이 어두울수록 높은 비닝 배율로 증폭하고, 밝을수록 1에 가깝도록 하여 낮은 비닝 배율로 증폭되도록 함으로써 밝은 픽셀에 대해 어두운 픽셀과 동일한 비율로 증폭하는 경우 선명도를 저하시키는 문제를 개선할 수 있는 이점이 있다.As described above, the image is amplified with a higher binning magnification as the image becomes darker, and is amplified with a lower binning magnification so as to be closer to 1, so that the problem of degrading the sharpness can be solved There is an advantage.
픽셀 비닝부(125)는 맵 생성부(120)를 통해 계산된 입력 영상의 각 픽셀에 대한 비닝 배율에 따라 각 픽셀에 대한 제1 비닝값을 계산하여 각 픽셀의 픽셀값을 증폭하는 기능을 수행한다.The
예를 들어, 픽셀 비닝부(125)는 제1 픽셀의 비닝 배율이 2.5라고 가정하면, 제1 픽셀의 픽셀값에 2.5를 곱하여 제1 픽셀에 대한 제1 비닝값을 계산할 수 있다. 반면, 제2 픽셀의 비닝 배율이 1.5라고 가정하면, 제2 픽셀의 픽셀값에 비닝 배율 1.5를 곱하여 제2 픽셀에 대한 제1 비닝값을 계산할 수 있다.For example, the
픽셀 비닝부(125)는 이와 같이, 각 픽셀에 대해 계산된 비닝 배율과 각 픽셀의 픽셀값을 곱하여 각 픽셀에 대한 제1 비닝값을 계산함으로써 각 픽셀을 증폭할 수 있다.The
보정부(130)는 픽셀 비닝부(125)를 통해 증폭된 각 픽셀의 픽셀값(즉, 제1 비닝값)을 입력 영상의 각 픽셀값을 이용하여 보정하는 기능을 수행한다.The
보정부(130)는 각 픽셀에 대한 제1 비닝값을 입력 영상의 각 픽셀값을 이용하여 보정하기 위해 각 픽셀에 대한 제1 비닝값과 입력 영상의 각 픽셀값을 이용하여 보정 비율을 각각 계산한다.The
예를 들어, 보정부(130)는 증폭된 각 픽셀의 픽셀값(즉, 제1 비닝값)을 비닝 배율로 나누고, 입력 영상의 각 픽셀의 픽셀값을 지정된 참조값(예를 들어, 2)로 나누어 합산한 후 영상의 최대값으로 나누어 보정 비율을 계산할 수 있다.For example, the
이를 통해 보정 비율은 입력 영상과 비닝 영상의 평균 속성을 가지도록 계산될 수 있다.Thus, the correction ratio can be calculated so as to have an average property of the input image and the binning image.
보정부(130)는 증폭된 각 픽셀의 픽셀값(즉, 제1 비닝값)을 비닝 배율로 나누기 연산을 수행함으로써 각 픽셀의 비닝 배율이 커질수록 보정 비율은 낮아지게 되는 것을 알 수 있다. 즉, 각 픽셀의 비닝 배율이 커질수록 보정부(130)를 통한 보정 효과를 줄여 픽셀 비닝을 통해 증폭된 영상의 밝은 부분이 많이 남아 있을 수 있도록 조절할 수 있다.As a result, the
보정 비율은 하기 수 3을 이용하여 계산될 수 있다.The correction ratio can be calculated using the following equation (3).
여기서, 는 비닝 배율을 나타내고, 는 픽셀 비닝부를 통해 증폭된 비닝 영상을 나타내고, 는 입력 영상을 나타낸다.here, Represents the binning magnification, Represents a binned image amplified through the pixel binning unit, Represents an input image.
각 픽셀에 대한 보정 비율이 계산되면, 보정부(130)는 보정 비율을 적용하여 증폭된 각 픽셀의 픽셀값(제1 비닝값)을 입력 영상의 각 픽셀값을 이용하여 보정할 수 있다.When the correction ratio for each pixel is calculated, the
이를 수식으로 나타내면, 수 4와 같다.This can be expressed by equation (4).
이와 같이, 보정부(130)를 통해 입력 영상의 각 픽셀값을 이용하여 비닝된 각 픽셀의 픽셀값(제1 비닝값)을 보정함으로써, 보정 비율이 높을수록 밝은 부분이 되므로 저조도 영상인 입력 영상의 값이 반영되고, 보정 비율이 낮을수록 어두운 부분이므로 증폭한 비닝 영상의 제1 비닝값을 반영할 수 있다.As described above, since the pixel value (first binning value) of each bined pixel is corrected using each pixel value of the input image through the
이로 인해, 최종적으로 획득되는 영상은 입력 영상에 가까운 잡음은 억제되고 조도 밸런스가 잘 맞은 영상이 획득될 수 있다.As a result, the image finally obtained can be suppressed of noise close to the input image, and an image with well-balanced luminance can be obtained.
메모리(135)는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 처리 장치(100)를 운용하기 위해 필요한 다양한 알고리즘, 픽셀 비닝을 이용한 영상 처리 과정에 필요한 다양한 데이터, 그 과정에서 양산된 다양한 데이터를 저장하는 기능을 수행한다.The
프로세서(140)는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 처리 장치(100)의 내부 구성 요소들(예를 들어, 입력부(110), 전처리부(115), 맵 생성부(120), 픽셀 비닝부(125), 보정부(130), 메모리(135) 등)을 제어하는 기능을 수행한다.
The
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 픽셀 비닝을 이용한 적응적 영상 처리 방법을 나타낸 순서도이다.2 is a flowchart illustrating an adaptive image processing method using pixel binning according to the first embodiment of the present invention.
단계 210에서 영상 처리 장치(100)는 입력 영상을 그레이 채녈로 변환한다.In
이는 이미 전술한 바와 같이, 입력 영상을 이용하여 각 픽셀에 대한 밝기에 따른 비닝 배율을 결정하는 경우, 각 픽셀의 색상 성분으로 인해 밝기에 대한 비닝 배율 계산시 나타내는 오류를 제거하기 위함이다. 이는 이미 도 1에서 전술한 바와 동일하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.As described above, when the binning magnification according to the brightness of each pixel is determined using the input image, an error represented by the binarization factor for the brightness due to the color component of each pixel is removed. Since this is the same as that described above with reference to FIG. 1, a detailed description will be omitted.
단계 215에서 영상 처리 장치(100)는 변환된 입력 영상의 각 픽셀의 밝기에 따른 비닝 배율을 결정한다. 예를 들어, 영상 처리 장치(100)는 그레이 영상으로 변환된 입력 영상의 각 픽셀의 픽셀값을 이용하여 비닝 배율을 각각 결정할 수 있다.In
도 1에서 전술한 바와 같이, 영상 처리 장치(100)는 잡음에 따른 영향을 최소화하기 위해 n x n 에버리지 필터(average filter)를 이용하여 각 픽셀에 대한 밝기 비율을 각각 계산한 후 밝기 비율을 이용하여 각 픽셀에 대한 비닝 배율을 결정할 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 도 1과 같으므로 중복되는 설명은 생략하기로 한다.As described above with reference to FIG. 1, in order to minimize the influence of noise, the image processing apparatus 100 calculates brightness ratios for each pixel using an nxn average filter, It is possible to determine the binning magnification for the pixel. The detailed description thereof is the same as FIG. 1, so that a duplicate description will be omitted.
단계 220에서 영상 처리 장치(100)는 각 픽셀의 밝기에 따라 결정된 비닝 배율을 이용하여 각 픽셀의 픽셀값에 대한 제1 비닝값을 계산하여 각 픽셀을 증폭함으로써 비닝 영상을 생성한다.In
단계 225에서 영상 처리 장치(100)는 각 픽셀의 제1 비닝값을 입력 영상의 각 픽셀을 이용하여 보정한다. In
예를 들어, 영상 처리 장치(100)는 증폭된 각 픽셀의 픽셀값(즉, 제1 비닝값)을 비닝 배율로 나누고, 입력 영상의 각 픽셀의 픽셀값을 지정된 참조값(예를 들어, 2)로 나누어 합산한 후 영상의 최대값으로 나누어 보정 비율을 계산할 수 있다.For example, the image processing apparatus 100 divides the pixel value (i.e., the first binning value) of each amplified pixel by the binning magnification, divides the pixel value of each pixel of the input image into a predetermined reference value (e.g., 2) And the correction ratio can be calculated by dividing by the maximum value of the image.
이를 통해 보정 비율은 입력 영상과 비닝 영상의 평균 속성을 가지도록 계산될 수 있다.Thus, the correction ratio can be calculated so as to have an average property of the input image and the binning image.
영상 처리 장치(100)는 증폭된 각 픽셀의 픽셀값(즉, 제1 비닝값)을 비닝 배율로 나누기 연산을 수행함으로써 각 픽셀의 비닝 배율이 커질수록 보정 비율은 낮아지게 되는 것을 알 수 있다. 즉, 영상 처리 장치(100)는 각 픽셀의 비닝 배율이 커질수록 보정 효과를 줄여 픽셀 비닝을 통해 증폭된 영상의 밝은 부분이 많이 남아 있을 수 있도록 조절할 수 있다.
The image processing apparatus 100 divides the pixel value (i.e., the first binning value) of each amplified pixel by the binning magnification, so that the correction ratio becomes lower as the binning magnification of each pixel becomes larger. That is, the image processing apparatus 100 can reduce the correction effect as the binning magnification of each pixel increases, so that a large amount of bright portions of the amplified image can be controlled through the pixel binning.
도 3는 본 발명의 제2 실시예에 따른 영상 처리 장치의 내부 구성을 개략적으로 도시한 블록도이고, 도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 각 픽셀의 픽셀값과 주변 픽셀값들 각각의 차분 절대값을 이용하여 오름차순으로 주변 픽셀들을 정렬한 일 예를 설명하기 위해 도시한 도면이다.FIG. 3 is a block diagram schematically illustrating an internal configuration of an image processing apparatus according to a second embodiment of the present invention. FIG. 4 is a block diagram of a pixel value of each pixel and neighboring pixel values Are used to sort neighboring pixels in ascending order.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 영상 처리 장치(300)는 입력부(310), 계산부(315), 정렬부(320), 픽셀 비닝부(325), 보정부(330), 메모리(335) 및 프로세서(340)를 포함하여 구성된다.3, the image processing apparatus 300 according to the second embodiment of the present invention includes an
이하에서, 도 1의 영상 처리 장치(100)와 동일한 구성인 입력부(310), 보정부(330), 메모리(335), 프로세서(340)에 대해서는 중복되는 설명은 생략하기로 하며 상이한 구성에 대해서만 설명하기로 한다. Hereinafter, the description of the
계산부(315)는 입력 영상의 각 픽셀을 기준으로 n x n 영역의 주변 픽셀들과의 차분값을 계산하는 기능을 수행한다.The
예를 들어, 계산부(315)는 입력 영상의 각 픽셀을 기준으로 n x n 영역의 주변 픽셀들 각각에 대한 차분 절대값을 계산할 수 있다.For example, the
정렬부(320)는 각 픽셀의 픽셀값과 주변 픽셀값들 각각의 차분 절대값을 이용하여 주변 픽셀들을 정렬하는 기능을 수행한다.The aligning
이때, 정렬부(320)는 각 픽셀의 픽셀값과 주변 픽셀값들 각각의 차분 절대값을 이용하여 오름차순으로 주변 픽셀들을 정렬할 수 있다.At this time, the aligning
이를 수식으로 나타내면, 수 5와 같다.This can be expressed by the following equation (5).
여기서, d는 현재 픽셀과 주변 픽셀간의 차분의 절대값을 나타내고, k는 n x n 블록을 나타낸다. 또한, i,j는 각각 n x n 블록에서의 위치를 나타내며, 현재 픽셀에서 -1부터 1까지의 값을 가질 수 있다. sort() 함수는 정렬 함수를 나타내며, 본 발명의 일 실시예에서는 오름차순으로 정렬하는 것을 가정하기로 한다.Where d represents the absolute value of the difference between the current pixel and the surrounding pixels, and k represents the n x n block. Also, i, j indicate positions in n x n blocks, respectively, and can have values from -1 to 1 in the current pixel. The sort () function represents an alignment function, and it is assumed that the sort () function is performed in ascending order in an embodiment of the present invention.
본 발명의 제2 실시예에서는 n이 3인 것을 가정하여 현재 픽셀과 주변 픽셀들간의 차분값을 계산하는 영역이 3 x 3 블록이므로, i,j가 -1 내지 1의 값을 가지는 것으로 가정하기로 한다. i,j는 각각 현재 픽셀을 기준으로 주변 픽셀들의 위치를 지칭하기 위한 값으로, 블록의 크기가 3 x 3이 아닌 경우, i,j를 나타내는 값들 또한 상이해질 수 있음은 당연하다. 즉, n은 3이외에, 2, 4, 5 등과 같이 다른 크기로 설정될 수도 있음은 자명하다.In the second embodiment of the present invention, assuming that n is 3 and the area for calculating the difference value between the current pixel and neighboring pixels is 3 x 3 block, it is assumed that i, j has a value of -1 to 1 . Each of i and j is a value for referring to the position of neighboring pixels based on the current pixel. It is of course that the values representing i and j can also be different when the size of the block is not 3 x 3. That is, it is obvious that n may be set to another size such as 2, 4, 5, etc. in addition to 3.
도 4에는 각 픽셀의 픽셀값과 주변 픽셀값들 각각의 차분 절대값을 이용하여 오름차순으로 주변 픽셀들을 정렬한 일 예가 도시되어 있다.FIG. 4 shows an example of aligning neighboring pixels in ascending order using pixel values of respective pixels and absolute values of differences of neighboring pixel values.
예를 들어, n x n 영역에서, n이 3이라고 가정하면, 각 픽셀(즉, 현재 픽셀)을 중심으로 8개의 주변 픽셀들이 선택되고, 각 픽셀과 각각의 주변 픽셀들간의 차분 절대값이 각각 계산될 수 있다.For example, in the nxn area, assuming that n is 3, eight neighboring pixels are selected centering on each pixel (i.e., the current pixel), and the absolute values of the differences between each pixel and each of the neighboring pixels are calculated .
이어, 정렬부(320)는 각 픽셀과 각각의 주변 픽셀들과의 차분 절대값을 이용하여 오름차순으로 정렬하면, 도 3과 같이 주변 픽셀들이 정렬될 수 있다.Then, the aligning
이를 수식으로 나타내면, 수 6과 같이 나타낼 수 있다.This can be expressed as the following equation (6).
여기서, s(k)는 각 픽셀과 각각의 주변 픽셀들과의 차분 절대값이 작은 순서대로 정렬된 n x n 영역의 픽셀값을 나타낸다. Here, s (k) represents a pixel value of the n x n region arranged in order of small absolute difference value between each pixel and each surrounding pixel.
픽셀 비닝부(325)는 지정된 비닝 배율에 따라 각 픽셀과 정렬된 주변 픽셀들의 가중치를 적용하여 각 픽셀의 제1 비닝값을 계산하여 증폭하는 기능을 수행한다. 이와 같이, 픽셀 비닝부(325)에 의해 각 픽셀이 증폭된 영상일 비닝 영상으로 통칭하여 칭하기로 한다.The
예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 각 픽셀(현재 픽셀)을 중심으로 주변 픽셀들이 차분 절대값을 이용하여 오름차순으로 정렬되면(즉, 각 픽셀과 차이가 가장 적은(가장 유사한) 순으로 정렬되면), 픽셀 비닝부(325)는 각 픽셀 및 정렬된 주변 픽셀들의 가중치 합이 비닝 배율과 동일해질때까지 각 픽셀부터 정렬된 주변 픽셀들 중 정렬 순위가 높은 주변 픽셀 순으로 가중치를 적용하여 합산한 값으로 각 픽셀에 대한 제1 비닝값을 계산하여 증폭할 수 있다.For example, as shown in FIG. 4, when neighboring pixels around each pixel (current pixel) are aligned in ascending order using the absolute difference value (i.e., ), The
이때, 각 픽셀 및 주변 픽셀들의 가중치는 최대값 이내로 각각 결정될 수 있으며, 최대값은 1로 설정될 수 있다.At this time, the weights of the pixels and the neighboring pixels may be respectively determined within a maximum value, and the maximum value may be set to one.
각 픽셀 및 주변 픽셀들에 대한 가중치를 도출하는 수식은 수 7과 같다.The formula for deriving the weight for each pixel and surrounding pixels is:
이와 같이, 각 픽셀 및 주변 픽셀들에 대한 가중치가 결정되면, 픽셀 비닝부(325)는 각 픽셀과 각각의 주변 픽셀들과의 차분 절대값이 작은 순서대로 정렬된 n x n 영역의 픽셀들과 곱하여 각 픽셀에 대한 제1 비닝값이 계산될 수 있다. 이를 수식으로 나타내면, 수 8과 같다.When the weights for the pixels and neighboring pixels are determined, the
여기서, 와 는 각각 앞에서 구한 1x9의 정렬된 픽셀들의 행렬과 가중치 행렬의 트랜스포즈(transpose)값이다. 결과적으로, 본 발명의 다른 실시예에 따른 각 픽셀에 대한 제1 비닝값은 현재 픽셀과 유사한 주변 픽셀 순으로 높은 가중치를 적용하여 합산된 결과값임을 알 수 있다.here, Wow Is the transpose of the matrix of 1x9 aligned pixels and the weight matrix obtained previously. As a result, it can be seen that the first binning value for each pixel according to another embodiment of the present invention is a sum value obtained by applying a high weighting value to neighboring pixels similar to the current pixel.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 픽셀 비닝부(325)는 가중치 적용시 지정된 비닝 배율대로 균등하게 각 픽셀별로 적용하는 것이 아니라, 도 1에 의해 각 픽셀의 밝기에 따라 계산된 비닝 배율을 이용할 수도 있음은 당연하다.
According to another embodiment of the present invention, the
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 픽셀 비닝을 이용한 적응적 영상 처리 방법을 나타낸 순서도이다.5 is a flowchart illustrating an adaptive image processing method using pixel binning according to a second embodiment of the present invention.
단계 510에서 영상 처리 장치(300)는 입력 영상의 각 픽셀을 기준으로 n x n 영역의 주변 픽셀들과의 차분 절대값을 각각 계산한다. 여기서, n은 자연수일 수 있다.In
본 발명의 다른 실시예에서는 n이 3인 것을 가정하나 n은 3이외의 다른 자연수일 수도 있음은 당연하다.In another embodiment of the present invention, n is assumed to be 3, but it is natural that n may be a natural number other than 3.
단계 515에서 영상 처리 장치(300)는 계산된 차분 절대값을 이용하여 주변 픽셀들을 각 픽셀과 유사한 순으로 정렬한다.In
예를 들어, 영상 처리 장치(300)는 각 픽셀과 주변 픽셀들 각각에 대해 계산된 차분 절대값을 이용하여 오름차순으로 주변 픽셀들을 정렬한다. 이에 대한 상세한 설명은 도 3에서 설명한 바와 동일하므로 중복되는 설명은 생략하기로 한다.For example, the image processing apparatus 300 aligns neighboring pixels in ascending order using the calculated absolute difference values for each pixel and surrounding pixels. The detailed description thereof is the same as that described with reference to FIG. 3, so that redundant description will be omitted.
단계 520에서 영상 처리 장치(300)는 비닝 배율을 고려하여 각 픽셀과 정렬된 주변 픽셀들의 가중치를 적용하여 각 픽셀의 픽셀값을 증폭하여 제1 비닝값을 각각 계산한다.In
보다 상세히 설명하면, 영상 처리 장치(300)는 비닝 배율을 고려하여 각 픽셀 및 주변 픽셀 각각에 대한 가중치를 적용시, 각 픽셀 및 주변 픽셀의 가중치 최대값은 자기자신(즉, 1)을 넘지 않도록 가중치를 적용할 수 있다. 이때, 영상 처리 장치(300)는 각 픽셀(즉, 자기 자신)을 포함하여 우선 순위가 높은 순으로 가중치를 적용하되, 가중치의 합이 비닝 배율과 동일할때까지 가중치를 각 픽셀 또는 주변 픽셀에 적용할 수 있다. 영상 처리 장치(300)는 가중치 합이 비닝 배율을 초과하는 우선 순위가 낮은 주변 픽셀들은 가중치를 0으로 설정하여 반영되지 않도록 할 수 있다.In more detail, when the weights are applied to the respective pixels and the surrounding pixels in consideration of the binning magnification, the image processing apparatus 300 sets the maximum value of the weights of the pixels and the surrounding pixels so as not to exceed the self (i.e., 1) Weights can be applied. At this time, the image processing apparatus 300 applies the weighting in descending order of priority, including each pixel (i.e., itself), and weights the weighting value to each pixel or surrounding pixels until the sum of the weights is equal to the binning magnification Can be applied. The image processing apparatus 300 may set the weights of neighboring pixels having low priority such that the sum of weights exceeds the binning magnification to zero so that they are not reflected.
이는 도 3에서 상세히 설명한 바와 동일하므로 중복되는 설명에 대해서는 상세 설명을 생략하기로 한다.This is the same as that described in detail with reference to FIG. 3, and a detailed description thereof will be omitted.
영상 처리 장치(300)는 각 픽셀 및 주변 픽셀 각각에 대한 가중치가 결정되면, 각 픽셀 및 각 주변 픽셀에 대해 결정된 가중치를 각각의 픽셀에 곱한 후 이를 합산하여 각 픽셀에 대한 제1 비닝값을 계산하여 각 픽셀을 증폭할 수 있다.The image processing apparatus 300 calculates a first binning value for each pixel by multiplying each pixel by a weight determined for each pixel and each neighboring pixel, So that each pixel can be amplified.
단계 525에서 영상 처리 장치(300)는 각 픽셀의 제1 비닝값을 입력 영상의 각 픽셀을 이용하여 보정한다. In
이는 도 2의 단계 225와 동일하므로 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
Since this is the same as
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 영상 처리 장치의 내부 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.6 is a block diagram schematically showing an internal configuration of an image processing apparatus according to a third embodiment of the present invention.
도 6은 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 영상 처리 장치(600)는 입력부(610), 계산부(615), 유니폼 비닝부(620), 픽셀 비닝부(625), 픽셀 블랜딩부(630), 보정부(635), 메모리(640) 및 프로세서(645)를 포함하여 구성된다. 여기서, 입력부(610), 픽셀 비닝부(625), 보정부(635), 메모리(640), 프로세서(645)는 각각 도 1 및 도 3에서 설명한 바와 동일한 구성이므로 중복되는 설명은 생략하기로 한다.6, the image processing apparatus 600 according to the third exemplary embodiment of the present invention includes an
계산부(615)는 입력 영상의 각 픽셀과 미리 정해진 크기(예를 들어, n 투 영역)의 주변 픽셀들 각각에 대한 편차(deviation)를 계산하는 기능을 수행한다. The
이를 수식으로 나타내면, 수 9와 같다.This can be expressed by the following equation.
여기서, 는 n x n 영역의 평균값을 나타내고, s(0)는 각 픽셀의 픽셀값을 나타낸다. 여기서, 는 입력 영상의 최대값으로 예를 들어, 8비트 영상인 경우, 255로 설정될 수 있다.here, Represents the average value of the nxn area, and s (0) represents the pixel value of each pixel. here, The maximum value of the input image may be set to 255, for example, in the case of an 8-bit image.
유니폼 비닝부(620)는 입력 영상의 각 픽셀을 기준으로 n x n 영역의 주변 픽셀들에 비닝 배율에 대해 균일한 가중치를 적용하여 각 픽셀을 증폭하여 비닝 영상을 생성하는 기능을 수행한다.The
예를 들어, n이 3일 경우, 3 x 3 영역인 경우, 각 픽셀의 가중치는 1로 설정하고, 주변 8개의 픽셀은 비닝 배율에서 각 픽셀의 가중치를 차감한 비닝 배율을 균등한 비율로 가중치 적용할 수 있다. 이를 수식으로 나타내면, 수 10과 같다.For example, if n is 3, the weight of each pixel is set to 1 when the area is 3 x 3, and the surrounding eight pixels are binarized by weighting the binning magnification by subtracting the weight of each pixel from the binning magnification. Can be applied. This can be expressed by the following equation.
이와 같이 각 픽셀 및 주변 픽셀들에 대해 가중치가 결정되면, 각 픽셀 및 주변 픽셀에 가중치를 적용한 후 이를 합산하여 각 픽셀을 증폭하여 각 픽셀에 대한 제2 비닝값을 각각 계산할 수 있다.When weights are determined for each pixel and neighboring pixels, a weight is applied to each pixel and neighboring pixels, and the weighted values are summed to amplify each pixel to calculate a second binning value for each pixel.
이를 수식으로 나타내면 수 11과 같다.This can be expressed as Equation 11.
여기서, 는 각 픽셀 및 주변 픽셀에 대한 가중치의 행렬에 대한 트랜스포즈(transpose)값을 나타내고, S는 각 픽셀 및 주변 픽셀의 행렬을 나타낸다.here, Represents a transpose value for a matrix of weights for each pixel and surrounding pixels, and S represents a matrix of each pixel and surrounding pixels.
픽셀 비닝부(625)는 비닝 배율에 따라 각 픽셀과 각 픽셀과의 유사도에 따라 정렬된 주변 픽셀들에 가중치를 각각 상이하게 적용하여 각 픽셀에 대한 제1 비닝값을 계산하여 비닝 영상을 생성하는 기능을 수행한다.The
픽셀 비닝부(625)는 도 1 및 도 3에서 설명한 픽셀 비닝과 동일한 기능을 수행할 수 있으며, 이는 이미 전술한 바와 동일하므로 중복되는 설명은 생략하기로 한다.The
다만, 이해와 설명의 편의를 도모하기 위해 픽셀 비닝부(625)에 의해 계산된 비닝 영상을 제1 비닝 영상 또는 각 픽셀의 비닝값을 제1 비닝값으로 통칭하고, 유니폼 비닝부(620)를 통해 계산된 각 픽셀의 비닝값을 제2 비닝값으로 통칭하여 설명하기로 한다.However, in order to facilitate understanding and explanation, the binning image calculated by the
픽셀 블랜딩부(630)는 각 픽셀의 제1 비닝값, 제2 비닝값 및 편차를 이용하여 각 픽셀을 블랜딩하는 기능을 수행한다. 즉, 픽셀 블랜딩부(630)는 편차와 제2 비닝값을 곱한 결과에 기준값에서 편차를 차감한 값에 제1 비닝값을 곱한 결과를 합산하여 각 픽셀을 블랜딩할 수 있다. 이를 수식으로 나타내면, 수 12와 같다.The
이와 같인 픽셀 블랜딩을 통해 증폭된 각 픽셀은 n x n 블록의 평균과 유사할수록 잡음이 아니라고 판단하여 제1 비닝값의 영향을 많이 받고, 평균값과 각 픽셀의 차이가 크면 클수록 잡음으로 판단하여 유니폼 비닝부(620)에 의해 계산된 제2 비닝값의 영향을 많이 받도록 할 수 있다.
Each pixel amplified through such pixel blending is judged to be noise as much as the average of nxn blocks, so that it is determined that noise is not a noise, and the influence of the first binning value is large. If the difference between the average value and each pixel is large, The second binning value calculated by the second binning
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 픽셀 비닝을 이용한 적응적 영상 처리 방법을 나타낸 순서도이다.7 is a flowchart illustrating an adaptive image processing method using pixel binning according to a third embodiment of the present invention.
단계 710에서 영상 처리 장치(600)는 입력 영상의 각 픽셀과 n x n 영역의 주변 픽셀들과의 편차(deviation)를 계산한다. 여기서, n은 자연수일 수 있다.In
본 발명의 또 다른 실시예에서는 n이 3인 것을 가정하나 n은 3이외의 다른 자연수일 수도 있음은 당연하다.In another embodiment of the present invention, n is assumed to be 3, but it is natural that n may be a natural number other than 3.
단계 715에서 영상 처리 장치(600)는 비닝 배율을 균등 분할하여 주변 픽셀들 각각에 대한 가중치를 각각 계산한다. 이때, 영상 처리 장치(600)는 각 픽셀의 가중치를 최대값으로 설정하여 비닝 배율을 차감한 후 차감된 비닝 배율을 균등 분할하여 주변 픽셀 각각에 대한 가중치를 계산할 수 있다.In
단계 720에서 영상 처리 장치(600)는 각 픽셀 및 주변 픽셀 각각에 대해 가중치를 적용한 후 합산한 값으로 각 픽셀의 제1 비닝값을 각각 계산한다. 본 명세서에서는 이해와 설명의 편의를 이를 유니폼 비닝이라 칭하기로 한다.In
단계 725에서 영상 처리 장치(600)는 각 픽셀과 주변 픽셀들과의 유사도를 고려하여 비닝 배율에 따라 가중치를 차등 적용하여 각 픽셀의 제2 비닝값을 계산한다. In
이는 도 2 내지 도 5에서 설명한 바와 동일한 각 픽셀의 비닝으로, 이를 본 명세서에서는 이해와 설명의 편의를 도모하기 위해 픽셀 비닝으로 통칭하기로 한다.This is the same as that described with reference to Figs. 2 to 5, and will be collectively referred to as pixel binning in order to facilitate understanding and explanation in this specification.
픽셀 비닝의 경우, 비닝 배율을 사용자에 의해 지정될 수도 있으며, 도 6에서 설명한 바와 같이, 각 픽셀의 밝기에 따라 비닝 배율을 결정할 수도 있다.In the case of pixel binning, the binarization ratio may be specified by the user, or the binarization ratio may be determined according to the brightness of each pixel, as described with reference to FIG.
단계 730에서 영상 처리 장치(600)는 편차와 제1 비닝값 및 제2 비닝값을 이용하여 각 픽셀의 픽셀값을 블랜딩하여 증폭한다. In
예를 들어, 영상 처리 장치(600)는 제1 비닝값에 상기 편차를 곱한 결과값과 제2 비닝값에 기준값에서 편차를 차감한 값을 곱한 결과값을 합산하여 각 픽셀의 픽셀값을 블랜딩하여 증폭할 수 있다. 이는 도 6에서 상세히 설명한 바와 동일하므로 중복되는 설명은 생략하기로 한다.For example, the image processing apparatus 600 blends the pixel value of each pixel by summing the result obtained by multiplying the first binning value by the deviation and the result obtained by multiplying the second binning value by a value obtained by subtracting the deviation from the reference value Can be amplified. This is the same as that described in detail with reference to FIG. 6, and a duplicate description will be omitted.
단계 735에서 영상 처리 장치(600)는 각 픽셀의 증폭된 비닝값을 입력 영상의 각 픽셀의 픽셀값을 이용하여 보정한다. 이는 도 6에서 설명한 바와 동일하므로 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
In
도 8은 본 발명의 제4 실시예에 따른 픽셀 비닝을 이용한 영상 처리 장치의 내부 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다. 도 1, 도 3, 도 6에서는 각 픽셀 비닝을 개별적으로 수행하는 것으로 가정하여 도시하고 있으나, 도과 8 같이 영상 처리 장치에서 적응적(단계적)으로 픽셀 비닝을 수행할 수도 있다.FIG. 8 is a block diagram schematically illustrating an internal configuration of an image processing apparatus using pixel binning according to a fourth embodiment of the present invention. 1, 3, and 6, it is assumed that each pixel binning is performed individually. However, pixel binning may be performed adaptively (stepwise) in an image processing apparatus as shown in FIG.
도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 처리 장치(800)는 입력부(810), 전처리부(815), 맵 생성부(820), 제1 계산부(825), 정렬부(830), 픽셀 비닝부(835), 제2 계산부(840), 유니폼 비닝부(845), 픽셀 블랜딩부(850), 보정부(855), 메모리(860) 및 프로세서(865)를 포함하여 구성된다.8, an image processing apparatus 800 according to an embodiment of the present invention includes an
도 8의 각각의 구성 요소는 도 1, 도 3, 도 6에 포함된 각 구성 요소와 동일하므로 중복되는 설명은 생략하기로 하며, 상이한 차이점에 대해서만 설명하기로 한다.8 are the same as the respective elements included in FIG. 1, FIG. 3, and FIG. 6, so that duplicate descriptions will be omitted and only different differences will be described.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 픽셀 비닝부(835)는 맵 생성부(820)에 의해 계산된 각 픽셀의 밝기에 따른 비닝 배율을 이용하여 각 픽셀과 정렬된 주변 픽셀들의 가중치를 적용하여 각 픽셀의 제1 비닝값을 계산하여 증폭할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the
또한, 유니폼 비닝부(845)는 각 픽셀을 기준으로 n x n 영역의 주변 픽셀들에 대한 가중치를 계산시, 지정된 비닝 배율이 아니라 도 1에서 설명한 각 픽셀의 밝기에 따라 계산된 비닝 배율을 이용하여 주변 픽셀들의 가중치를 균등 비율로 적용할 수 있다.The
이외의 나머지 구성 및 기능은 도 1, 도 3, 도 6에서 설명한 바와 동일하므로 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
Other configurations and functions are the same as those described with reference to Figs. 1, 3 and 6, and a duplicate description will be omitted.
도 9는 본 발명의 제4 실시예에 따른 픽셀 비닝을 이용한 적응적 영상 처리 방법을 나타낸 순서도이고, 도 10 및 도 11은 종래와 본 발명의 픽셀 비닝에 따른 증폭된 영상을 비교한 결과를 나타낸 도면이다.FIG. 9 is a flowchart illustrating an adaptive image processing method using pixel binning according to a fourth embodiment of the present invention, and FIGS. 10 and 11 illustrate a result of comparing amplified images according to the conventional pixel binning method of the present invention FIG.
단계 910에서 영상 처리 장치(800)는 입력 영상의 각 픽셀의 밝기에 따른 비닝 배율을 각각 결정한다.In
예를 들어, 영상 처리 장치(800)는 입력 영상을 그레이 영상으로 변환하고, 그레이 영상으로 변환된 입력 영상의 각 픽셀에 대해 n x n 크기의 에버리지 필터를 적용하여 각 픽셀에 대한 밝기 비율을 각각 계산하고, 계산된 각 픽셀의 밝기 비율과 사용자 지정 최대 배율을 이용하여 각 픽셀의 밝기에 대한 비닝 배율을 계산할 수 있다. 이는 도 1에서 상세히 설명한 바와 동일하므로 중복되는 설명은 생략하기로 한다.For example, the image processing apparatus 800 converts an input image into a gray image, and applies an nxn-size average filter to each pixel of the input image converted into the gray image to calculate brightness ratios for the respective pixels , The binarization magnification for each pixel brightness can be calculated using the calculated brightness ratio of each pixel and the user-specified maximum magnification. This is the same as that described in detail with reference to FIG. 1, so that redundant description will be omitted.
단계 915에서 영상 처리 장치(800)는 입력 영상의 각 픽셀을 기준으로 n x n 영역의 주변 픽셀들 각각과의 차분의 절대값을 계산하고, 계산된 차분 절대값을 이용하여 주변 픽셀들을 오름차순으로 각각 정렬한다. 이에 대해서는 도 3 및 도 4를 참조하여 설명한 바와 동일하므로 중복되는 설명은 생략하기로 한다.In
단계 920에서 영상 처리 장치(800)는 각 픽셀에 대해 결정된 비닝 배율을 이용하여 각 픽셀과 해당 픽셀과의 유사도에 따라 정렬된 주변 픽셀들에 가중치를 상이하게 적용하여 합산한 결과값으로 각 픽셀에 대한 제1 비닝값을 계산한다. 이를 통해 영상 처리 장치(800)는 각 픽셀의 밝기와 주변 픽셀의 유사도를 고려하여 각 픽셀을 증폭하여 제1 비닝 영상을 생성할 수 있다. 이는 도 1 및 도 3에서 상세히 설명한 바와 동일하므로 중복되는 설명은 생략하기로 한다.In
이어, 단계 925에서 영상 처리 장치(800)는 입력 영상의 각 픽셀과 n x n 영역의 주변 픽셀들과의 편차를 계산한다.Next, in
단계 930에서 영상 처리 장치(800)는 각 픽셀의 비닝 배율을 균등 분할하여 주변 픽셀들 각각에 대한 가중치를 각각 계산한다. 이때, 영상 처리 장치(800)는 각 픽셀은 픽셀 비닝시 그대로 반영하기 위해 가중치를 최대치(1)로 설정하고, 비닝 배율에서 각 픽셀의 가중치를 차감한 값으로 주변 픽셀들의 가중치를 균등 분할 할 수 있다. 이는 도 6에서 설명한 바와 동일하므로 중복되는 설명은 생략하기로 한다.In
단계 935서 영상 처리 장치(800)는 각 픽셀 및 주변 픽셀 각각에 대해 계산된 가중치를 적용한 결과값을 합산하여 각 픽셀의 제2 비닝값을 계산하여 각 픽셀을 증폭한다. In
이와 같이 유니폼 비닝에 따른 제2 비닝값이 계산되면, 단계 935에서 영상 처리 장치(800)는 편차를 이용하여 각 픽셀의 제1 비닝값과 제2 비닝값을 이용하여 각 픽셀을 블랜딩한다. 이를 통해 각 픽셀이 잡음에 해당되는 경우 잡음에 의한 영향을 최소화할 수 있는 이점 있다. 이는 도 6에서 설명한 바와 동일하므로 중복되는 설명은 생략하기로 한다.When the second binning value according to uniform binning is calculated in this manner, the image processing apparatus 800 blends each pixel using the first binning value and the second binning value of each pixel in
단계 940에서 영상 처리 장치(800)는 각 픽셀에 대해 계산된 편차와 제1 비닝값 및 제2 비닝값을 이용하여 각기 다른 방식으로 비닝된 비닝값을 블랜딩하여 각 픽셀을 증폭한다. 이는 도 6에서 설명한 바와 동일하므로 중복되는 설명은 생략하기로 한다.In
단계 945에서 영상 처리 장치(800)는 각 픽셀의 증폭된 픽셀값에 대해 입력 영상의 각 픽셀의 픽셀값을 이용하여 보정한다. 이는 도 1에서 설명한 바와 동일하므로 중복되는 설명은 생략하기로 한다.In
도 10의 1010은 약 8 lux 정도의 지하 주차장에서 촬영한 영상으로 EV +1인 ISO3200 촬영 영상이며, 1020은 EV -1인 ISO800 촬영 영상이다. 도 10의 1010을 입력 영상으로 하여 종래의 방법으로 픽셀 비닝한 결과가 1030에 도시되어 있고, 본 발명의 제4 실시예에 따른 결과 영상은 1040에 도시되어 있다. 종래에 비해 본 발명의 제4 실시예에 따른 결과 영상에서 픽셀 비닝에 따른 밝은 부분에 대한 선명도가 더 개선된 것을 알 수 있다.In FIG. 10,
도 11의 1110은 약 8 lux 정도의 지하 주차장에서 촬영한 영상으로 EV +1인 ISO3200 촬영 영상이며, 1120은 EV -1인 ISO800 촬영 영상이다. 도 11의 1110을 입력 영상으로 하여 종래의 방법에 따른 픽셀 비닝한 결과가 1130에 도시되어 있고, 1140에는 본 발명의 제4 실시예에 따른 픽셀 비닝한 결과가 도시되어 있다. 도 11에서 보여지는 바와 같이, 본 발명의 제4 실시예에 따른 픽셀 비닝이 밝기에 대해 적응적이고 WDR의 효과로 명부 부분의 디테일이 잘 유지되어 선명도가 개선된 것을 알 수 있다.
In FIG. 11,
한편, 본 발명의 실시예에 따른 픽셀 비닝을 이용한 적응적 영상 처리 방법은 다양한 전자적으로 정보를 처리하는 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 저장 매체에 기록될 수 있다. 저장 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. Meanwhile, the adaptive image processing method using pixel binning according to an embodiment of the present invention can be implemented in a form of a program command that can be executed through a variety of means for processing information electronically and recorded in a storage medium. The storage medium may include program instructions, data files, data structures, and the like, alone or in combination.
저장 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 소프트웨어 분야 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 저장 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media) 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 전자적으로 정보를 처리하는 장치, 예를 들어, 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. Program instructions to be recorded on the storage medium may be those specially designed and constructed for the present invention or may be available to those skilled in the art of software. Examples of storage media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tape, optical media such as CD-ROMs and DVDs, magneto-optical media such as floptical disks, magneto-optical media and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include machine language code such as those produced by a compiler, as well as devices for processing information electronically using an interpreter or the like, for example, a high-level language code that can be executed by a computer.
상술한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
The hardware devices described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the present invention, and vice versa.
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.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention as defined in the appended claims. It will be understood that the invention may be varied and varied without departing from the scope of the invention.
100: 영상 처리 장치
110: 입력부
115: 전처리부
120: 맵 생성부
125: 픽셀 비닝부
130: 보정부
135: 메모리
140: 프로세서100: image processing device
110: input unit
115:
120: map generating unit
125: pixel non-
130:
135: Memory
140: Processor
Claims (29)
상기 그레이 채널로 변환된 입력 영상의 각 픽셀의 픽셀값을 이용하여 비닝 배율을 결정하는 맵 생성부; 및
상기 각 픽셀의 비닝 배율을 이용하여 각 픽셀의 픽셀값을 증폭하는 픽셀 비닝부를 포함하되,
상기 맵 생성부는 상기 변환된 입력 영상의 각 픽셀에 대해 n x n 크기의 에버리지 필터(average filter)를 적용하여 각 픽셀의 밝기 비율을 각각 계산하고,
상기 각 픽셀의 밝기 비율과 사용자 지정 최대 배율을 이용하여 상기 각 픽셀의 비닝 배율을 결정하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 장치.A preprocessing unit for converting an input image into a gray channel;
A map generator for determining a binarization ratio using pixel values of the pixels of the input image converted into the gray channel; And
And a pixel binning unit for amplifying a pixel value of each pixel by using a binning magnification of each pixel,
The map generator may calculate a brightness ratio of each pixel by applying an average filter of nxn size to each pixel of the input image,
Wherein the binarization ratio determining unit determines the binarization ratio of each pixel by using the brightness ratio of each pixel and the user-specified maximum magnification.
상기 맵 생성부는,
상기 각 픽셀의 밝기 비율이 낮을수록 상기 사용자 지정 최대 배율에 근접하도록 상기 각 픽셀의 비닝 배율을 결정하고,
상기 각 픽셀의 밝기 비율이 높을수록 최대 밝기 비율에 근접하도록 상기 각 픽셀의 비닝 배율을 결정하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 장치.The method according to claim 1,
The map generation unit generates,
Determining a binning magnification of each pixel so as to approach the user-specified maximum magnification as the brightness ratio of each pixel is lower,
Wherein the binarization ratio determining unit determines the binarization ratio of each pixel so that the ratio of brightness of each pixel is closer to the maximum brightness ratio.
상기 그레이 채널로 변환된 입력 영상의 각 픽셀의 픽셀값을 이용하여 비닝 배율을 결정하는 단계; 및
상기 각 픽셀의 비닝 배율을 이용하여 각 픽셀의 픽셀값을 증폭하는 단계를 포함하되,
상기 비닝 배율을 결정하는 단계는, 상기 변환된 입력 영상의 각 픽셀에 대해 n x n 크기의 에버리지 필터(average filter)를 적용하여 각 픽셀의 밝기 비율을 각각 계산하고, 상기 각 픽셀의 밝기 비율과 사용자 지정 최대 배율을 이용하여 상기 각 픽셀의 비닝 배율을 결정하는 것을 특징으로 하는 픽셀 비닝을 이용한 적응적 영상 처리 방법.Converting an input image to a gray channel;
Determining a binarization magnification using pixel values of each pixel of the input image transformed into the gray channel; And
Amplifying a pixel value of each pixel by using a binning ratio of each pixel,
The binarization ratio may be determined by calculating a brightness ratio of each pixel by applying an average filter of nxn size to each pixel of the converted input image, Wherein the binarization ratio of each pixel is determined using the maximum magnification.
상기 각 픽셀과 상기 주변 픽셀들과의 차분값을 이용하여 내림차순으로 상기 주변 픽셀들을 정렬하는 정렬부; 및
지정된 비닝 배율에 따라 상기 각 픽셀과 상기 정렬된 주변 픽셀들의 가중치를 적용하여 각 픽셀의 픽셀값을 증폭하는 픽셀 비닝부를 포함하는 영상 처리 장치.A calculation unit for calculating a difference value between neighboring pixels of the nxn area based on each pixel of the input image, where n is a natural number;
An alignment unit for aligning the neighboring pixels in descending order using a difference value between each pixel and the surrounding pixels; And
And a pixel binning unit for amplifying pixel values of each pixel by applying weights of the pixels and the aligned neighboring pixels according to a specified binning ratio.
상기 차분값은 상기 각 픽셀과 상기 주변 픽셀 각각의 차분의 절대값인 것을 특징으로 하는 영상 처리 장치.8. The method of claim 7,
Wherein the difference value is an absolute value of a difference between each pixel and each of the neighboring pixels.
상기 픽셀 비닝부는,
상기 각 픽셀 및 상기 정렬된 주변 픽셀들의 가중치를 최대값 이내로 각각 결정하되,
상기 각 픽셀 및 상기 정렬된 주변 픽셀들의 가중치의 합이 상기 비닝 배율과 동일할때까지 상기 각 픽셀부터 상기 정렬된 주변 픽셀들 중 정렬 순위가 높은 주변 픽셀순으로 가중치를 적용하여 합산한 값으로 각 픽셀의 픽셀값을 증폭하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 장치.8. The method of claim 7,
The pixel-
Determining a weight of each of the pixels and the aligned neighboring pixels within a maximum value,
Wherein each of the plurality of pixels includes a plurality of pixels arranged in the order of a plurality of pixels arranged in a matrix, And amplifies the pixel value of the pixel.
상기 각 픽셀과 상기 주변 픽셀들과의 차분값을 이용하여 내림차순으로 상기 주변 픽셀들을 정렬하는 단계; 및
지정된 비닝 배율에 따라 상기 각 픽셀과 상기 정렬된 주변 픽셀들의 가중치를 적용하여 각 픽셀의 픽셀값을 증폭하는 단계를 포함하는 픽셀 비닝을 이용한 적응적 영상 처리 방법.Calculating a difference value between neighboring pixels of the nxn region based on each pixel of the input image, where n is a natural number;
Aligning the neighboring pixels in descending order using a difference value between each pixel and neighboring pixels; And
And amplifying a pixel value of each pixel by applying weights of the pixels and the aligned neighboring pixels according to a specified binning magnification.
상기 각 픽셀의 픽셀값을 증폭하는 단계는,
상기 각 픽셀 및 상기 정렬된 주변 픽셀들의 가중치를 최대값 이내로 각각 결정하되,
상기 각 픽셀 및 상기 정렬된 주변 픽셀들의 가중치의 합이 상기 비닝 배율과 동일할때까지 상기 각 픽셀부터 상기 정렬된 주변 픽셀들 중 정렬 순위가 높은 주변 픽셀순으로 가중치를 적용하여 합산한 값으로 각 픽셀의 픽셀값을 증폭하는 것을 특징으로 하는 픽셀 비닝을 이용한 적응적 영상 처리 방법.The method of claim 11, wherein
Wherein the step of amplifying the pixel value of each pixel comprises:
Determining a weight of each of the pixels and the aligned neighboring pixels within a maximum value,
Wherein each of the plurality of pixels includes a plurality of pixels arranged in the order of a plurality of pixels arranged in a matrix, Wherein the pixel value of the pixel is amplified.
상기 주변 픽셀들 각각에 대한 가중치를 지정된 비닝 배율을 균등 분할하여 적용한 합산값으로 각 픽셀의 제1 비닝값을 계산하는 유니폼 비닝부;
상기 각 픽셀과 주변 픽셀들과의 유사도를 고려하여 가중치를 차등 적용하여 각 픽셀의 제2 비닝값을 계산하는 픽셀 비닝부; 및
상기 편차와 상기 제1 비닝값 및 상기 제2 비닝값을 이용하여 각 픽셀의 픽셀값을 증폭하는 픽셀 블랜딩부를 포함하는 영상 처리 장치.A calculation unit for calculating a deviation between each pixel of the input image and surrounding pixels of the nxn area, where n is a natural number;
A uniform binning unit for calculating a first binning value of each pixel with a sum value obtained by equally dividing a weight of each of the neighboring pixels by a predetermined binning power;
A pixel binning unit for calculating a second binning value of each pixel by applying weights differentially considering the similarity between each pixel and neighboring pixels; And
And a pixel blending unit for amplifying a pixel value of each pixel using the deviation, the first binning value, and the second binning value.
상기 유니폼 비닝부는,
상기 각 픽셀의 가중치는 최대값 이내로 결정하고, 상기 비닝 배율에서 상기 각 픽셀의 가중치를 차감한 비닝 배율을 균등 분할하여 상기 주변 픽셀들 각각에 대한 가중치를 균등하게 적용하여 합산한 값으로 상기 제1 비닝값을 계산하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 장치.14. The method of claim 13,
Wherein the uniforming-
Wherein the binarization unit divides the binarization factor obtained by subtracting the weights of the respective pixels from the binarization factor to uniformly divide the binarization ratio of the respective pixels and applies the weights to each of the neighboring pixels uniformly, And calculates a binning value.
상기 픽셀 비닝부는,
상기 각 픽셀을 기준으로 n x n 영역의 주변 픽셀들과의 차분값을 계산하고, 상기 계산된 차분값을 이용하여 상기 주변 픽셀들을 정렬하고,
지정된 비닝 배율에 따라 상기 각 픽셀과 상기 정렬된 주변 픽셀들의 가중치를 적용하여 각 픽셀의 제2 비닝값을 계산하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 장치.14. The method of claim 13,
The pixel-
Calculating a difference value between neighboring pixels of the nxn region based on each of the pixels, aligning the neighboring pixels using the calculated difference value,
And calculates a second binning value of each pixel by applying weights of the pixels and the aligned neighboring pixels according to a specified binning ratio.
상기 픽셀 블랜딩부는,
상기 제1 비닝값에 상기 편차를 곱한 결과값과 상기 제2 비닝값에 기준값에서 상기 편차를 차감한 값을 곱한 결과값을 합산하여 상기 각 픽셀의 픽셀값을 블랜딩하여 증폭하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 장치.14. The method of claim 13,
Wherein the pixel blending unit comprises:
Wherein a sum of a result obtained by multiplying the first binning value by the deviation and a result obtained by multiplying the second binning value by a value obtained by subtracting the deviation from a reference value are added to each other to blend and amplify pixel values of the pixels. Processing device.
상기 주변 픽셀들 각각에 대한 가중치를 지정된 비닝 배율을 균등 분할하여 적용한 합산값으로 각 픽셀의 제1 비닝값을 계산하는 단계;
상기 각 픽셀과 주변 픽셀들과의 유사도를 고려하여 가중치를 차등 적용하여 각 픽셀의 제2 비닝값을 계산하는 단계; 및
상기 편차와 상기 제1 비닝값 및 상기 제2 비닝값을 이용하여 각 픽셀의 픽셀값을 블랜딩하여 증폭하는 단계를 포함하는 픽셀 비닝을 이용한 적응적 영상 처리 방법.Calculating a deviation between each pixel of the input image and surrounding pixels of the nxn region, where n is a natural number;
Calculating a first binning value of each pixel with a sum value obtained by equally dividing a weight of each of the neighboring pixels by a predetermined binning power;
Calculating a second binning value of each pixel by applying a weighting difference to each pixel in consideration of the similarity between each pixel and neighboring pixels; And
And blending and amplifying pixel values of each pixel using the deviation, the first binning value, and the second binning value.
상기 각 픽셀의 픽셀값을 블랜딩하여 증폭하는 단계는,
상기 제1 비닝값에 상기 편차를 곱한 결과값과 상기 제2 비닝값에 기준값에서 상기 편차를 차감한 값을 곱한 결과값을 합산하여 상기 각 픽셀의 픽셀값을 블랜딩하여 증폭하는 것을 특징으로 하는 픽셀 비닝을 이용한 적응적 영상 처리 방법.18. The method of claim 17,
Wherein the step of blending and amplifying the pixel values of each pixel comprises:
And multiplying the result of multiplying the first binning value by the deviation and a result obtained by multiplying the second binning value by a value obtained by subtracting the deviation from the reference binarization value to blend and amplify the pixel value of each pixel. Adaptive Image Processing Method Using.
상기 증폭된 각 픽셀과 입력 영상의 각 픽셀을 이용하여 보정하는 보정부를 더 포함하는 영상 처리 장치.14. A method according to any one of claims 1, 7 or 13,
And a correction unit for correcting each of the amplified pixels using each pixel of the input image.
상기 보정부는,
상기 증폭된 각 픽셀의 픽셀값을 지정된 비닝 배율로 나눈 결과값과 상기 입력 영상의 각 픽셀의 픽셀값을 지정된 참조값으로 나눈 결과값을 합산하여 영상의 최대값으로 나누어 각 픽셀에 대한 보정 비율을 각각 계산하고,
상기 보정 비율을 이용하여 상기 증폭된 각 픽셀의 픽셀값과 상기 입력 영상의 각 픽셀의 픽셀값을 합산하여 상기 각 픽셀의 증폭된 픽셀값을 조정하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 장치.20. The method of claim 19,
Wherein,
A result obtained by dividing a pixel value of each of the amplified pixels by a predetermined binarization ratio and a result obtained by dividing a pixel value of each pixel of the input image by a designated reference value is summed and divided by a maximum value of the image, Calculating,
Wherein the controller adjusts the amplified pixel value of each pixel by summing the pixel value of each pixel and the pixel value of each pixel of the input image using the correction ratio.
상기 입력 영상의 각 픽셀을 기준으로 n x n 영역의 주변 픽셀들과의 차분값을 계산하여 상기 주변 픽셀들을 정렬하는 정렬부-상기 n은 자연수; 및
상기 각 픽셀에 따라 결정된 비닝 배율에 따라 상기 각 픽셀과 상기 정렬된 주변 픽셀들의 가중치를 적용하여 각 픽셀의 픽셀값을 증폭하여 제1 비닝값을 계산하는 픽셀 비닝부를 포함하되,
상기 픽셀 비닝부는,
상기 각 픽셀 및 상기 정렬된 주변 픽셀들의 가중치를 최대값 이내로 각각 결정하되,
상기 각 픽셀 및 상기 정렬된 주변 픽셀들의 가중치의 합이 상기 비닝 배율과 동일할때까지 상기 각 픽셀부터 상기 정렬된 주변 픽셀들 중 정렬 순위가 높은 주변 픽셀순으로 가중치를 적용하여 합산한 값으로 각 픽셀에 대한 상기 제1 비닝값을 계산하는 것을 특징으로 영상 처리 장치.A map generating unit for determining a binning magnification according to the brightness of each pixel of the input image;
An alignment unit for aligning the neighboring pixels by calculating a difference value between adjacent pixels of the nxn area based on each pixel of the input image, And
And a pixel binning unit for calculating a first binning value by amplifying a pixel value of each pixel by applying weights of the pixels and the aligned neighboring pixels according to a binning magnification determined according to each pixel,
The pixel-
Determining a weight of each of the pixels and the aligned neighboring pixels within a maximum value,
Wherein each of the plurality of pixels includes a plurality of pixels arranged in the order of a plurality of pixels arranged in a matrix, And calculates the first binning value for the pixel.
상기 입력 영상의 각 픽셀과 상기 n x n 영역의 주변 픽셀들과의 편차(deviation)를 계산하는 계산부;
상기 주변 픽셀들 각각에 대한 가중치를 지정된 비닝 배율을 균등 분할하여 적용한 합산값으로 각 픽셀의 픽셀값을 증폭하여 제2 비닝값을 계산하는 유니폼 비닝부; 및
상기 편차와 상기 제1 비닝값 및 상기 제2 비닝값을 이용하여 각 픽셀의 픽셀값을 블랜딩하는 픽셀 블랜딩부(blending)를 더 포함하는 영상 처리 장치.22. The method of claim 21,
A calculation unit for calculating a deviation between each pixel of the input image and surrounding pixels of the nxn area;
A uniform binning unit for calculating a second binning value by amplifying a pixel value of each pixel with a sum value obtained by equally dividing a weight of each of the neighboring pixels by a predetermined binning ratio; And
And a pixel blending unit for blending pixel values of each pixel using the deviation, the first binning value, and the second binning value.
상기 증폭된 각 픽셀과 입력 영상의 각 픽셀을 이용하여 보정하는 보정부를 더 포함하는 영상 처리 장치.24. The method of claim 23,
And a correction unit for correcting each of the amplified pixels using each pixel of the input image.
상기 입력 영상의 각 픽셀을 기준으로 n x n 영역의 주변 픽셀들과의 차분값을 계산하여 상기 주변 픽셀들을 정렬하는 단계-상기 n은 자연수;
상기 각 픽셀에 따라 결정된 비닝 배율을 이용하여 상기 각 픽셀과 상기 정렬된 주변 픽셀들의 가중치를 적용하여 합산한 결과값으로 각 픽셀의 픽셀값을 증폭하여 제1 비닝값을 계산하는 단계;
상기 입력 영상의 각 픽셀과 상기 n x n 영역의 주변 픽셀들과의 편차(deviation)를 계산하는 단계;
상기 주변 픽셀들 각각에 대한 가중치를 지정된 비닝 배율을 균등 분할하여 적용한 합산값으로 각 픽셀의 픽셀값을 증폭하여 제2 비닝값을 계산하는 단계; 및
상기 편차와 상기 제1 비닝값 및 상기 제2 비닝값을 이용하여 각 픽셀의 픽셀값을 블랜딩하는 단계를 포함하는 픽셀 비닝을 이용한 적응적 영상 처리 방법.Determining a binning magnification according to brightness of each pixel of the input image;
Calculating a difference value between neighboring pixels of the nxn region based on each pixel of the input image, and aligning the neighboring pixels, wherein n is a natural number;
Calculating a first binning value by amplifying a pixel value of each pixel by applying a weight value of each of the pixels and the aligned neighboring pixels using a binning magnification determined according to each pixel;
Calculating a deviation between each pixel of the input image and neighboring pixels of the nxn area;
Calculating a second binning value by amplifying a pixel value of each pixel with a summation value obtained by equally dividing a weight of each of the neighboring pixels by a predetermined binning power; And
And blending the pixel values of each pixel using the deviation, the first binning value, and the second binning value.
상기 증폭된 각 픽셀과 입력 영상의 각 픽셀을 이용하여 보정하는 단계를 더 포함하는 픽셀 비닝을 이용한 적응적 영상 처리 방법.The method according to any one of claims 5, 11, 17, and 25,
And correcting the amplified pixel using each pixel of the input image using the pixel binning.
상기 보정하는 단계는,
상기 증폭된 각 픽셀의 픽셀값을 지정된 비닝 배율로 나눈 결과값과 상기 입력 영상의 각 픽셀의 픽셀값을 지정된 참조값으로 나눈 결과값을 합산한 후 영상의 최대값으로 나누어 각 픽셀에 대한 보정 비율을 각각 계산하는 단계; 및
상기 보정 비율을 이용하여 상기 증폭된 각 픽셀의 픽셀값과 상기 입력 영상의 각 픽셀의 픽셀값을 합산하여 상기 각 픽셀의 증폭된 픽셀값을 보정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 픽셀 비닝을 이용한 적응적 영상 처리 방법.28. The method of claim 27,
Wherein the correcting comprises:
A result obtained by dividing the pixel value of the amplified pixel by the specified binning magnification and a result obtained by dividing the pixel value of each pixel of the input image by the designated reference value are summed and divided by the maximum value of the image, Respectively; And
And correcting the amplified pixel value of each pixel by summing the pixel values of the amplified pixels and the pixel values of the pixels of the input image using the correction ratio. Adaptive Image Processing Method.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020140115220A KR101574022B1 (en) | 2014-09-01 | 2014-09-01 | Adaptive image processing method and apparatus using pixel binning |
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Publications (1)
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- 2014-09-01 KR KR1020140115220A patent/KR101574022B1/en active IP Right Grant
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