KR101629825B1 - Ｈｄｒ 기능을 이용한 차량용 디스플레이 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량 주변의 영상을 촬영하는 카메라, 차량 주변의 조도를 감지하는 조도 센서, 조도 센서로부터 입력된 조도의 조도 특성을 분석하여 카메라로부터 입력된 원본 영상에 대해 HDR 기능을 선택적으로 적용하는 카메라 영상 조절부, 및 카메라 영상 조절부로부터 입력된 원본 영상 및 HDR 효과 처리된 영상을 분석하고, 분석 결과에 따라 HDR 효과 처리된 영상에 대해 트랜스퍼 커브를 적용한 후, 원본 영상과 트랜스퍼 커브가 적용된 영상을 비교하여 비교 결과에 따라 원본 영상과 트랜스퍼 커브가 적용된 영상 중 어느 하나를 디스플레이부를 통해 출력하는 디스플레이 조절부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

ＨＤＲ 기능을 이용한 차량용 디스플레이 장치 및 방법{DISPLAY APPARATUS AND METHOD USING HIGH DYNAMIC RANGE FOR VEHICLE}
본 발명은 HDR 기능을 이용한 차량용 디스플레이 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량용 디스플레이에서 HDR 기능을 선별적으로 적용하는 HDR 기능을 이용한 차량용 디스플레이 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, HDR(High Dynamic Range)은 상대적으로 높은 다이나믹 레인지를 처리할 수 있는 디지털 화상 처리 기법이다. HDR은 서로 다른 노출을 주어 찍은 여러 장의 사진을 합성하여 높은 다이내믹 레인지를 갖는 사진을 얻도록 한다. 최종적으로 톤 매핑 처리(캡쳐된 다양한 휘도의 영상들을 평균 휘도로 조절하는 방법)을 통해 만들어진 이미지이다.
이러한 HDR 기능은 그 활용성이 높아 촬영용 카메라에서 이미 활용되고 있으나, 차량용의 경우 현실적인 환경 제약으로 인해 활용되지 않고 있으므로, 이를 극복하고 효과적으로 HDR 기능을 이용할 수 있도록 할 필요성이 있었다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제10-2009-0027480호(2009.03.17)에 개시되어 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 본 발명의 목적은 영상의 다양한 특성을 분석하여 조도와 영상의 밝기에 매칭되는 영상 개선 처리를 추가로 실시하여 영상의 화질 저하를 방지하는 HDR 기능을 이용한 차량용 디스플레이 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 원본 영상과 HDR의 초기 개선 영상 및 최종 개선 영상을 비교하고 비교 결과에 따라 이들 중 어느 하나를 출력함으로써 운전자에게 가장 효율적인 영상을 제공할 수 있도록 한 HDR 기능을 이용한 차량용 디스플레이 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 HDR 기능을 이용한 차량용 디스플레이 장치는 차량 주변의 영상을 촬영하는 카메라; 차량 주변의 조도를 감지하는 조도 센서; 상기 조도 센서로부터 입력된 조도의 조도 특성을 분석하여 상기 카메라로부터 입력된 원본 영상에 대해 HDR 기능을 선택적으로 적용하는 카메라 영상 조절부; 및 상기 카메라 영상 조절부로부터 입력된 상기 원본 영상 및 상기 HDR 효과 처리된 영상을 분석하고, 분석 결과에 따라 상기 HDR 효과 처리된 영상에 대해 트랜스퍼 커브를 적용한 후, 상기 원본 영상과 상기 트랜스퍼 커브가 적용된 영상을 비교하여 비교 결과에 따라 상기 원본 영상과 상기 트랜스퍼 커브가 적용된 영상 중 어느 하나를 디스플레이부를 통해 출력하는 디스플레이 조절부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 카메라는 상기 카메라 영상 조절부로부터 피드백된 제어신호에 따라 노출시간을 다르게 설정하여 밝기가 서로 다른 복수 개의 영상을 획득하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 카메라 영상 조절부는 상기 조도 센서로부터 입력된 조도 의 조도 특성을 분석하는 조도 특성 판단부; 및 상기 조도 센서로부터 입력된 분석 결과에 따라 상기 원본 영상에 대한 HDR 기능을 선택적으로 적용하여 상기 HDR 효과 처리된 영상을 생성하는 HDR 특성 적용 판단부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 HDR 특성 적용 판단부는 상기 조도 특성 판단부의 판단 결과 조도가 기 설정된 기준 조도 이상이면 상기 원본 영상에 대해 HDR 기능을 적용하여 상기 HDR 효과 처리된 영상을 생성한 후 상기 디스플레이 조절부에 입력하고, 조도가 기 설정된 기준 조도 미만이면 상기 원본 영상을 상기 디스플레이부를 통해 출력하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 HDR 특성 적용 판단부는 상기 HDR 효과 처리된 영상을 생성한 후, 조도가 기 설정된 기준 상위 조도 이상이거나 기 설정된 기준 하위 조도 이하이면 상기 HDR 효과 처리된 영상을 상기 디스플레이부 조절부에 입력하고, 조도가 기준 상위 조도 미만이고 기준 하위 조도를 초과하면 상기 원본 영상을 상기 디스플레이부를 통해 출력하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 디스플레이 조절부는 상기 카메라 영상 조절부로부터 입력된 상기 HDR 효과 처리된 영상과 상기 원본 영상의 특성을 분석하는 영상 특성 판단부; 상기 영상 특성 판단부의 분석 결과에 따라 상기 HDR 효과 처리된 영상에 대해 트랜스퍼 커브를 적용하여 상기 트랜스퍼 커브가 적용된 영상을 생성하는 트랜스퍼 커브 적용부; 및 상기 원본 영상과 상기 트랜스퍼 커브가 적용된 영상 각각의 디테일을 비교하여 비교 결과에 따라 상기 원본 영상과 상기 트랜스퍼 커브가 적용된 영상 중 어느 하나를 상기 디스플레이부를 통해 출력하는 HDR 특성 조절부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 영상 특성 판단부는 상기 HDR 효과 처리된 영상과 상기 원본 영상 각각의 APL(Average Peak Luminance) 및 Block Area의 휘도 분산 정도 중 어느 하나 이상을 분석하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 영상 특성 판단부는 상기 HDR 효과 처리된 영상과 상기 원본 영상의 특성에 따라 상기 원본 영상을 상기 디스플레이부를 통해 선택적으로 출력하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 트랜스퍼 커브 적용부는 상기 영상 특성 판단부의 분석 결과에 따라, 상기 HDR 효과 처리된 영상의 오버슈팅된 영상을 복구하고, 상기 트랜스퍼 커브에 따라 데이터 매칭을 수행하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 HDR 특성 조절부는 상기 원본 영상과 상기 트랜스퍼 커브가 적용된 영상 각각의 엣지를 디텍션하고 디텍션된 엣지의 총량을 누적한 후, 누적된 엣지의 총량을 바탕으로 상기 트랜스퍼 커브가 적용된 영상의 디테일이 상기 원본 영상에 비해 향상되었는지 여부를 판단하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 HDR 특성 조절부는 상기 트랜스퍼 커브가 적용된 영상이 상기 원본 영상에 비해 디테일이 향상되었으면 상기 트랜스퍼 커브가 적용된 영상을 상기 디스플레이부를 통해 출력하고, 상기 트랜스퍼 커브가 적용된 영상이 상기 원본 영상에 비해 디테일이 향상되지 않았으면 상기 원본 영상을 상기 디스플레이부를 통해 출력하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 HDR 기능을 이용한 차량용 디스플레이 방법은 카메라 영상 조절부가 조도 센서로부터 입력된 조도의 조도 특성을 분석하여 카메라로부터 입력된 원본 영상에 대해 HDR 기능을 선택적으로 적용하는 단계; 디스플레이 조절부가 원본 영상 및 상기 카메라 영상 조절부에 의해 상기 HDR 효과 처리된 영상을 분석하고, 분석 결과에 따라 상기 HDR 효과 처리된 영상에 대해 트랜스퍼 커브를 적용하는 단계; 및 상기 디스플레이 조절부가 상기 원본 영상과 상기 트랜스퍼 커브가 적용된 영상을 비교하여 비교 결과에 따라 상기 원본 영상과 상기 트랜스퍼 커브가 적용된 영상 중 어느 하나를 디스플레이부를 통해 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 카메라는 상기 카메라 영상 조절부로부터 피드백된 제어신호에 따라 노출시간을 다르게 설정하여 밝기가 서로 다른 복수 개의 영상을 획득하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 카메라로부터 입력된 원본 영상에 대해 HDR 기능을 선택적으로 적용하는 단계는, 조도가 기 설정된 기준 조도 이상이면 상기 원본 영상에 대해 HDR 기능을 적용하여 상기 HDR 효과 처리된 영상을 생성한 후 상기 디스플레이 조절부에 입력하고, 조도가 기 설정된 기준 조도 미만이면 상기 원본 영상을 상기 디스플레이부를 통해 출력하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 HDR 효과 처리된 영상에 대해 트랜스퍼 커브를 적용하는 단계는, 상기 HDR 효과 처리된 영상과 상기 원본 영상 각각의 APL(Average Peak Luminance) 및 Block Area의 휘도 분산 정도 중 어느 하나 이상을 분석하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 HDR 효과 처리된 영상에 대해 트랜스퍼 커브를 적용하는 단계는, 분석 결과에 따라, 상기 HDR 효과 처리된 영상의 오버슈팅된 영상을 복구하고, 상기 트랜스퍼 커브에 따라 데이터 매칭을 수행하는 것을 특징으로 하는 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 원본 영상과 상기 트랜스퍼 커브가 적용된 영상 중 어느 하나를 디스플레이부를 통해 출력하는 단계는, 상기 원본 영상과 상기 트랜스퍼 커브가 적용된 영상 각각의 엣지를 디텍션하고 디텍션된 엣지의 총량을 누적한 후, 누적된 엣지의 총량을 바탕으로 상기 트랜스퍼 커브가 적용된 영상의 디테일이 상기 원본 영상에 비해 향상되었는지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 원본 영상과 상기 트랜스퍼 커브가 적용된 영상 중 어느 하나를 디스플레이부를 통해 출력하는 단계는, 상기 트랜스퍼 커브가 적용된 영상이 상기 원본 영상에 비해 디테일이 향상되었으면 상기 트랜스퍼 커브가 적용된 영상을 상기 디스플레이부를 통해 출력하고, 상기 트랜스퍼 커브가 적용된 영상이 상기 원본 영상에 비해 디테일이 향상되지 않았으면 상기 원본 영상을 상기 디스플레이부를 통해 출력하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 영상의 다양한 특성을 분석하여 조도와 영상 오브젝트의 밝기에 매칭되는 영상 개선 처리를 추가로 실시하여 영상의 화질 저하를 방지할 수 있다.
본 발명은 원본 영상, HDR의 초기 개선 영상 및 최종 개선 영상을 비교하여 비교 결과에 따라 이들 중 어느 하나를 출력함으로써 운전자에게 가장 효율적인 영상을 제공한다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 HDR 기능을 이용한 차량용 디스플레이 장치의 블럭 구성도이다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 원본 영상과 트랜스퍼 커브를 적용한 영상을 비교한 예를 나타낸 도면이다.
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 엣지 디텍션을 실시한 예를 나타낸 도면이다.
도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 HDR 기능을 이용한 차량용 디스플레이 방법의 순서도이다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 HDR 기능을 이용한 차량용 디스플레이 장치 및 방법을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 이용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야할 것이다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 HDR 기능을 이용한 차량용 디스플레이 장치의 블럭 구성도이고, 도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 원본 영상과 트랜스퍼 커브를 적용한 영상을 비교한 예를 나타낸 도면이며, 도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 엣지 디텍션을 실시한 예를 나타낸 도면이다.
도 1 을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 HDR 기능을 이용한 차량용 디스플레이 장치는 카메라(10), 조도 센서(20), 카메라 영상 조절부(30), 디스플레이 조절부(40) 및 디스플레이부(50)를 포함한다.
카메라(10)는 차량의 주변 영상을 촬영한다. 카메라(10)는 복수 개가 설치될 수 있다. 각각의 카메라(10)는 카메라 영상 조절부(30)로부터 피드백된 제어신호(F/B)에 따라 그 노출시간을 다르게 설정하여 밝기가 서로 다른 복수 개의 영상을 획득한다. 카메라(10)는 획득한 영상을 카메라 영상 조절부(30)에 입력한다.
조도 센서(20)는 차량 주변의 조도를 감지하고, 감지된 조도를 카메라 영상 조절부(30)에 입력한다. 조도 센서(20)는 차량에 복수 개가 설치될 수 있다.
카메라 영상 조절부(30)는 카메라(10)와 조도 센서(20)로부터 영상 및 조도를 각각 입력받고, 조도 특성에 따라 HDR(High Dynamic Range) 기능을 선택적으로 활성화시킨다. 이를 통해 카메라 영상 조절부(30)는 원본 영상에 대한 HDR 효과 처리한 영상을 획득한다. 이를 통해 카메라 영상 조절부(30)는 HDR 특성을 적용한 HDR 효과 처리된 영상, 및 원본 영상을 획득할 수 있다.
카메라 영상 조절부(30)는 HDR 특성 적용 판단부(31) 및 조도 특성 판단부(32)를 포함한다.
조도 특성 판단부(32)는 조도 센서(20)로부터 입력된 조도의 특성을 분석한다. 조도 특성 판단부(32)는 조도 센서(20)로부터 조도를 지속적으로 입력받고, 이때 조도가 기 설정된 기준 조도 이상인지 여부를 HDR 특성 적용 판단부(31)에 입력한다. 여기서, 기준 조도는 별도의 HDR 기능을 적용할 필요없이 원본 영상이 충분한 디테일을 확보할 수 있을 정도로 기 설정된 조도이다.
또한 조도 특성 판단부(32)는 상기한 HDR 특성 적용 판단부(31)를 통해 원본 영상에 대한 HDR 기능이 적용된 후에는, 조도가 기 설정된 기준 상위 조도 이상인지 및 기준 하위 조도 이하인지를 판단하여 그 판단 결과를 HDR 특성 적용 판단부(31)에 입력한다. 여기서, 기준 상위 조도 및 기준 하위 조도는 차량 주변의 조도가 지나치게 높거나 낮은 경우로서, 통상의 HDR 기능을 적용하여야하는 조도로서, 사전에 설정된다.
HDR 특성 적용 판단부(31)는 카메라(10)로부터 영상을 입력받고, 카메라(10)를 피드백 제어하여 다중 휘도 영상을 획득한다. 또한, HDR 특성 적용 판단부(31)는 조도 특성 판단부(32)로부터 입력된 판단 결과에 따라, 원본 영상에 대한 HDR 기능을 적용한다. 즉, HDR 특성 적용 판단부(31)는 조도 특성 판단부(32)의 판단 결과 조도가 기준 조도 이상이면 원본 영상을 디스플레이부(50)로 전달하고, 조도가 기준 조도 미만이면 HDR 기능을 적용하여 HDR 효과 처리된 영상을 획득한다. 이 경우, HDR 기능으로는 톤 맵핑(Tone mapping) 처리 등의 방식이 이용될 수 있다.
참고로, 영상 하나가 표시할 수 있는 레인지(Range)를 누적시켜서 하나의 영상을 만들 경우, 큰 레인지(Range)로 표현될 수 있다. 예를 들어 8bit 영상 3개를 누적하면 24bit의 영상이 된다. 그러나, 디스플레이부(50)가 이러한 레인지의 영상을 표시할 수 없을 경우에는 현재 디스플레이가 표현할 수 있는 레인지로 영상을 조절해야 한다(상기 예에서는, 24bit->8bit). 이러한 과정을 톤 맵핑 처리라 한다.
또한, HDR 특성 적용 판단부(31)는 원본 영상에 대해 HDR 기능을 적용한 후, 조도 특성 판단부(32)의 판단 결과 조도가 기 설정된 기준 상위 조도 이상이거나 기준 하위 조도 이하이면 디스플레이 조절부(40)에 HDR 효과 처리된 영상을 디스플레이 조절부(40)에 입력한다.
디스플레이 조절부(40)는 카메라 영상 조절부(30)로부터 입력된 원본 영상 및 HDR 효과 처리된 영상을 분석하고, 분석 결과에 따라 HDR 효과 처리된 영상에 대해 트랜스퍼 커브를 적용한 후, 원본 영상과 트랜스퍼 커브가 적용된 영상의 디테일을 비교하여 비교 결과에 따라, 이들 영상 중 어느 하나를 디스플레이부(50)를 통해 출력한다.
디스플레이 조절부(40)는 영상 특성 판단부(41), 트랜스퍼 커브 적용부(42) 및 HDR 특성 조절부(43)를 포함한다.
영상 특성 판단부(41)는 HDR 특성 적용 판단부(31)로부터 입력된 HDR 효과 처리된 영상과 원본 영상의 특성을 각각 분석하고, 분석 결과에 따라 원본 영상을 디스플레이부(50)를 통해 출력한다.
즉, 영상 특성 판단부(41)는 HDR 효과 처리된 영상과 원본 영상 각각의 APL(Average Peak Luminance) 및 Block Area의 휘도 분산 정도 등의 영상 특성을 분석한다. 이때, 영상 특성 판단부(41)는 HDR 효과 처리된 영상과 원본 영상 각각의 APL(Average Peak Luminance) 및 Block Area의 휘도 분산 정도가 각각에 설정된 기준치 이상이면 HDR 효과 처리된 영상을 트랜스퍼 커브 적용부(42)에 입력하여 트랜스커 커브가 적용될 수 있도록 한다. 반면에, 영상 특성 판단부(41)는 HDR 효과 처리된 영상과 원본 영상 각각의 APL(Average Peak Luminance) 및 Block Area의 휘도 분산 정도가 각각에 설정된 기준치 미만이면 원본 영상을 디스플레이부(50)를 통해 출력하도록 한다. 여기서, 기준치는 상기한 바와 같은 영상 특성 각각에 설정될 수 있으며 원본 영상을 출력할지 여부를 판단하는 기준이 되는 값이다.
트랜스퍼 커브 적용부(42)는 영상 특성 판단부(41)에 의해 분석된 영상 특성에 따라, 영상의 전체 혹은 일부에 트랜스퍼 커브(Transfer Curve)를 적용한다. 이 경우 트랜스퍼 커브 적용부(42)는 분석된 영상(HDR 효과 처리된 영상)의 휘도 등과 같은 영상 특성에 따라 오버슈팅(Overshooting)된 영상을 복구하고, 기 저장된 트랜스퍼 커브에 따라 기존 RGB 데이터에서 새로운 RGB 데이터로 치환시키는 데이터 매칭(Data Matching)을 수행하여 영상(HDR 효과 처리된 영상)의 디테일을 향상시킨다. 여기서, 트랜스퍼 커브는 상기한 바와 같이 기 저장될 수 있으나, 실시간으로 계산되어질 수 있다.
도 2 을 참조하면, 트랜스퍼 커브는 기존 RGB 데이터를 새로운 RGB 데이터로 치환시키는 function을 의미한다. 이는 RGB 모델 이외에 HSV(hue saturation value) 등 다양한 Color space에서도 가능하다. 트랜스퍼 커브는 그 목적에 따라 다양한 공식과 이론을 정립시켜 정의 및 개선될 수 있다. 본 실시예에서의 트랜스퍼 커브는 오버슈팅되어 손실된 데이터를 복구하여 운전자에게 향상된 디테일의 영상을 제공할 수 있도록 적용될 수 있다. 또한 본 실시예에서의 트랜스퍼 커브는 실제 차량 주행 환경에서의 다양한 영상을 기초로 도출될 수 있다. 이 경우, 트랜스퍼 커브는 트랜스퍼 커브 모델링을 룩업테이블(Lookup Table:LUT)화되어 사용되거나, 또는 수식화되어 입력 데이터를 통해 실시간으로 계산되어질 수 있다.
HDR 특성 조절부(43)는 원본 영상과 트랜스퍼 커브가 적용된 영상 각각의 디테일을 비교 판단하여 판단 결과 이들 영상 중 어느 하나를 디스플레이부(50)를 통해 출력한다.
여기서, 원본 영상과 트랜스퍼 커브가 적용된 영상 각각에 대해 디테일을 비교 판단하는 방식은 엣지 디텍션(Edge Detction) 후 엣지의 총량을 누적하고, 누적된 총량을 비교하는 방식이 채용될 수 있다.
엣지 디텍션(Edge Detction) 후 엣지의 총량을 누적하여 비교하는 방식은 영상 개선 판단 알고리즘의 일 예이다. 영상이 실제로 개선되었는지 여부는 다양한 방식이 모두 채용될 수 있다.
통상, HDR의 효과는 밝은 부분은 더 밝게, 어두운 부분은 더 어둡게, 보이지 않던 부분은 더욱 자세히 잘 보이도록 하는 것을 목적으로 한다. 하지만 디스플레이부(50)가 고휘도와 높은 Contrast Ratio를 표시하지 못한다면, 현재 디스플레이부(50)가 표현할 수 있는 레인지로의 톤 맵핑 처리가 필요하다. 차량용 디스플레이 분야에서, 운전자에게 최적의 영상은 시야 확보가 개선된 영상이다.
이에, 영상 개선 판단 알고리즘은 첫째로 디테일의 인지 정도가 향상되면 개선된 영상이라고 판단할 수 있다.
따라서, HDR 특성 조절부(43)는 도 3 에 도시된 바와 같이 원본 영상과 트랜스퍼 커브가 적용된 영상의 엣지를 디텍션하고, 엣지의 총량을 누적한 후, 누적된 총량을 바탕으로 트랜스퍼 커브가 적용된 영상이 원본 영상에 비해 디테일이 향상되었는지 여부를 판단한다.
여기서, 톤 맵핑 처리는 상기한 바와 같이 HDR 효과를 주는 가장 일반적인 예이면서도 트랜스퍼 커브를 적용하는 일 예이다. 상기한 바와 같이, 영상 하나가 표시할 수 있는 레인지를 누적시켜서 하나의 영상을 만든다면, 해당 영상은 큰 레인지로 표현될 수 있다. 예를 들어 8bit 영상 3개를 누적하면 24bit가 된다. 하지만 디스플레이부(50)가 상기한 레인지의 영상을 표시할 수 없다면, 현재 디스플레이부(50)가 표현할 수 있는 레인지로 조정하여야 한다(24bit->8bit). 이에, 상기한 트랜스퍼 커브 적용시에도, 디스플레이부(50)로 표현하기 위해 최종적으로 톤 맵핑을 거쳐야 한다. 도 3 을 참조하면, 이미지에 도시된 바와 같이 톤 맵핑 후 초기 8bit 이미지보다 이후의 8bit 이미지가 영상의 세부 정보를 더 포함하는 효과가 있음을 알 수 있다.
또한, 엣지 디텍션은 영상의 엣지를 찾아내는 영상처리 과정이다. 엣지 디텍션에는 일정한 사이즈의 Convolution mask가 연산자로 사용된다. 엣지 디텍션 후에는 화소별 각 엣지의 방향(grandient)값과 강도(magnitude)값이 도출된다. 이 강도값(magnitude)값을 영역별로 누적시키는 방법 등을 통하여 엣지 카운팅(Edge counting) 또는 영상이 가진 엣지의 강도를 비교할 수 있다. 동일한 연산자를 다양한 이미지에 적용했다고 했을 때 고주파가 많은 영상(영상 내에서 대조비가 극명한 영상)은 엣지가 다량 검출되고, 저주파가 많은 영상(흐릿하거나 블럭(blur)한 영상)은 엣지가 소량 검출된다. HDR는 엣지 검출이 제대로 안되는 불명확한 부분을 엣지 검출이 많이 되도록 명확하게 표현하는 것이므로, 역으로 엣지 디텍션 및 엣지 카운팅으로 HDR 효과 중 디테일의 향상 유무를 판단할 수 있다.
디스플레이부(50)는 상기한 바와 같이 디스플레이 조절부(40)로부터 입력된 영상을 출력한다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 HDR 기능을 이용한 차량용 디스플레이 방법을 도 4 를 참조하여 상세하게 설명한다.
도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 HDR 기능을 이용한 차량용 디스플레이 방법의 순서도이다.
도 4 를 참조하면, 먼저 카메라(10)는 차량의 주변 영상을 촬영하여 영상을 HDR 특성 적용 판단부(31)에 입력하고, 조도 센서(20)는 차량 주변의 조도를 감지하여 조도를 조도 특성 판단부(32)에 입력한다(S10). 이 경우, 카메라(10)는 카메라 영상 조절부(30)로부터 피드백된 제어신호에 따라 그 노출시간을 다르게 설정하여 밝기가 서로 다른 복수 개의 영상을 획득할 수 있다.
조도 특성 판단부(32)는 조도 센서(20)로부터 조도를 입력받고, 이때 조도가 기 설정된 기준 조도 이상인지 여부를 판단(S20)하여 판단 결과를 HDR 특성 적용 판단부(31)에 입력한다.
이때, HDR 특성 적용 판단부(31)는 조도가 기 설정된 기준 조도 이상이면 카메라(10)로부터 입력받은 원본 영상을 디스플레이 조절부(40)에 입력하고, 디스플레이 조절부(40)는 해당 원본 영상을 디스플레이부(50)에 로딩(S110)하여 디스플레이부(50)를 통해 해당 원본 영상을 출력한다(S120).
한편, 상기한 단계(S20)에서의 판단 결과 조도가 기준 조도 미만이면 HDR 특성 적용 판단부(31)는 HDR 기능(톤 맵핑 처리)을 수행(S30)한다.
이에, HDR 특성 적용 판단부(31)는 HDR 초기 개선 영상, 즉 HDR 효과 처리된 영상을 획득하고, 조도 특성 판단부(32)는 조도 센서(20)로부터 입력된 조도를 입력받는다(S40).
이 경우, 조도 특성 판단부(32)는 조도가 기준 상위 조도 이상인지 여부 및 기준 하위 조도 이하인지 여부를 판단(S50,S60)하여 그 판단 결과를 HDR 특성 적용 판단부(31)에 입력한다.
이때, HDR 특성 적용 판단부(31)는 조도 특성 판단부(32)의 판단 결과 조도가 기준 상위 조도 미만이고 기준 하위 조도를 초과하면, 카메라(10)로부터 입력받은 원본 영상을 디스플레이부(50)에 로딩(S110)하여 디스플레이부(50)를 통해 해당 원본 영상을 출력한다(S120).
반면에, HDR 특성 적용 판단부(31)는 조도 특성 판단부(32)의 판단 결과 조도가 기준 상위 조도 이상이거나 기준 하위 조도 이하이면, 원본 영상 및 HDR 효과 처리된 영상을 디스플레이 조절부(40)의 영상 특성 판단부(41)에 입력한다.
영상 특성 판단부(41)는 HDR 특성 적용 판단부(31)로부터 입력된 HDR 효과 처리된 영상의 APL(Average Peak Luminance) 및 Block Area의 휘도 분산 정도 등의 영상 특성을 분석하여 APL(Average Peak Luminance) 및 Block Area의 휘도 분산 정도가 각각에 설정된 기준치 이상인지를 판단한다(S70).
단계(S70)에서의 판단 결과, HDR 효과 처리된 영상의 APL(Average Peak Luminance) 및 Block Area의 휘도 분산 정도 등이 각각에 설정된 기준치 미만이면, 영상 특성 판단부(41)는 원본 영상을 디스플레이부(50)에 로딩(S110)하여 디스플레이부(50)를 통해 해당 원본 영상을 출력한다(S120).
반면에, 단계(S70)에서의 판단 결과, HDR 효과 처리된 영상의 APL(Average Peak Luminance) 및 Block Area의 휘도 분산 정도 등이 각각에 설정된 기준치 이상이면, 트랜스퍼 커브 적용부(42)는 영상 특성 판단부(41)에 의해 분석된 영상 특성에 따라, 영상의 전체 혹은 일부에 대해 트랜스퍼 커브(Transfer Curve)를 적용한다(S80). 즉, 트랜스퍼 커브 적용부(42)는 분석된 영상(HDR 효과 처리된 영상)의 휘도 등과 같은 영상 특성에 따라 오버슈팅(Overshooting)된 영상을 복구하고, 기 저장된 트랜스퍼 커브에 따라 기존 RGB 데이터에서 새로운 RGB 데이터로 치환시키는 데이터 매칭(Data Matching)을 수행하여 영상(HDR 효과 처리된 영상)의 디테일을 향상시킨다.
이어, HDR 특성 조절부(43)는 원본 영상과 트랜스퍼 커브가 적용된 영상 각각의 디테일을 비교하여 트랜스퍼 커브가 적용된 영상이 원본 영상에 비해 화질이 향상되었는지를 판단한다(S90). 이 경우, HDR 특성 조절부(43)는 원본 영상과 트랜스퍼 커브가 적용된 영상 각각에 대해 엣지 디텍션(Edge Detction) 후 엣지의 총량을 누적하여 비교함으로써, 트랜스퍼 커브가 적용된 영상이 원본 영상에 비해 화질이 향상되었는지 여부를 판단한다.
단계(S90)의 판단 결과, 트랜스퍼 커브가 적용된 영상이 원본 영상에 비해 화질이 향상되지 않았으면, HDR 특성 조절부(43)는 원본 영상을 디스플레이부(50)에 로딩(S110)하여 디스플레이부(50)를 통해 해당 원본 영상을 출력한다(S120).
반면에, 단계(S90)의 판단 결과, 트랜스퍼 커브가 적용된 영상이 원본 영상에 비해 화질이 향상되었으면, HDR 특성 조절부(43)는 새로 생성된 HDR 영상 즉, 트랜스퍼 커브가 적용된 영상을 디스플레이부(50)에 로딩(S100)하여 디스플레이부(50)를 통해 해당 원본 영상을 출력한다(S120).
이와 같은 본 실시예는 영상의 다양한 특성을 분석하여 조도와 영상 오브젝트의 밝기에 매칭되는 영상 개선 처리를 추가로 실시하여 영상의 화질 저하를 방지할 수 있다.
본 실시예는 원본 영상, HDR의 초기 개선 영상 및 최종 개선 영상을 비교하여 이들 중 어느 하나를 디스플레이함으로써 운전자에게 가장 효율적인 영상을 제공한다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 기술이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야할 것이다.
10: 카메라
20: 조도 센서
30: 카메라 영상 조절부
31: HDR 특성 적용 판단부
32: 조도 특성 판단부
40: 디스플레이 조절부
41: 영상 특성 판단부
42: 트랜스퍼 커브 적용부
43: HDR 특성 조절부
50: 디스플레이부

Claims (18)

  1. 차량 주변의 영상을 촬영하는 카메라;
    차량 주변의 조도를 감지하는 조도 센서;
    상기 조도 센서로부터 입력된 조도의 조도 특성을 분석하여 상기 카메라로부터 입력된 원본 영상에 대해 HDR 기능을 선택적으로 적용하는 카메라 영상 조절부; 및
    상기 카메라 영상 조절부로부터 입력된 상기 원본 영상 및 HDR 효과 처리된 영상을 분석하고, 분석 결과에 따라 상기 HDR 효과 처리된 영상에 대해 트랜스퍼 커브를 적용한 후, 상기 원본 영상과 상기 트랜스퍼 커브가 적용된 영상을 비교하여 비교 결과에 따라 상기 원본 영상과 상기 트랜스퍼 커브가 적용된 영상 중 어느 하나를 디스플레이부를 통해 출력하는 디스플레이 조절부를 포함하고,
    상기 카메라는 상기 카메라 영상 조절부로부터 피드백된 제어신호에 따라 노출시간을 다르게 설정하여 밝기가 서로 다른 복수 개의 영상을 획득하는 것을 특징으로 하는 HDR 기능을 이용한 차량용 디스플레이 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 카메라 영상 조절부는
    상기 조도 센서로부터 입력된 조도의 조도 특성을 분석하는 조도 특성 판단부; 및
    상기 조도 센서로부터 입력된 분석 결과에 따라 상기 원본 영상에 대한 HDR 기능을 선택적으로 적용하여 상기 HDR 효과 처리된 영상을 생성하는 HDR 특성 적용 판단부를 포함하는 것을 특징으로 하는 HDR 기능을 이용한 차량용 디스플레이 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 HDR 특성 적용 판단부는
    상기 조도 특성 판단부의 판단 결과 조도가 기 설정된 기준 조도 이상이면 상기 원본 영상을 상기 디스플레이부를 통해 출력하고, 조도가 기 설정된 기준 조도 미만이면 상기 원본 영상에 대해 HDR 기능을 적용하여 상기 HDR 효과 처리된 영상을 생성한 후 상기 디스플레이 조절부에 입력하는 것을 특징으로 하는 HDR 기능을 이용한 차량용 디스플레이 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 HDR 특성 적용 판단부는
    상기 HDR 효과 처리된 영상을 생성한 후, 조도가 기 설정된 기준 상위 조도 이상이거나 기 설정된 기준 하위 조도 이하이면 상기 HDR 효과 처리된 영상을 상기 디스플레이 조절부에 입력하고, 조도가 기준 상위 조도 미만이고 기준 하위 조도를 초과하면 상기 원본 영상을 상기 디스플레이부를 통해 출력하는 것을 특징으로 하는 HDR 기능을 이용한 차량용 디스플레이 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 디스플레이 조절부는
    상기 카메라 영상 조절부로부터 입력된 상기 HDR 효과 처리된 영상과 상기 원본 영상의 특성을 분석하는 영상 특성 판단부;
    상기 영상 특성 판단부의 분석 결과에 따라 상기 HDR 효과 처리된 영상에 대해 트랜스퍼 커브를 적용하여 상기 트랜스퍼 커브가 적용된 영상을 생성하는 트랜스퍼 커브 적용부; 및
    상기 원본 영상과 상기 트랜스퍼 커브가 적용된 영상 각각의 디테일을 비교하여 비교 결과에 따라 상기 원본 영상과 상기 트랜스퍼 커브가 적용된 영상 중 어느 하나를 상기 디스플레이부를 통해 출력하는 HDR 특성 조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 HDR 기능을 이용한 차량용 디스플레이 장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 영상 특성 판단부는 상기 HDR 효과 처리된 영상과 상기 원본 영상 각각의 APL(Average Peak Luminance) 및 Block Area의 휘도 분산 정도 중 어느 하나 이상을 분석하는 것을 특징으로 하는 HDR 기능을 이용한 차량용 디스플레이 장치.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 영상 특성 판단부는 상기 HDR 효과 처리된 영상과 상기 원본 영상의 특성에 따라 상기 원본 영상을 상기 디스플레이부를 통해 선택적으로 출력하는 것을 특징으로 하는 HDR 기능을 이용한 차량용 디스플레이 장치.
  9. 제 6 항에 있어서, 상기 트랜스퍼 커브 적용부는 상기 영상 특성 판단부의 분석 결과에 따라, 상기 HDR 효과 처리된 영상의 오버슈팅된 영상을 복구하고, 상기 트랜스퍼 커브에 따라 데이터 매칭을 수행하는 것을 특징으로 하는 HDR 기능을 이용한 차량용 디스플레이 장치.
  10. 제 6 항에 있어서, 상기 HDR 특성 조절부는 상기 원본 영상과 상기 트랜스퍼 커브가 적용된 영상 각각의 엣지를 디텍션하고 디텍션된 엣지의 총량을 누적한 후, 누적된 엣지의 총량을 바탕으로 상기 트랜스퍼 커브가 적용된 영상의 디테일이 상기 원본 영상에 비해 향상되었는지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 HDR 기능을 이용한 차량용 디스플레이 장치.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 HDR 특성 조절부는 상기 트랜스퍼 커브가 적용된 영상이 상기 원본 영상에 비해 디테일이 향상되었으면 상기 트랜스퍼 커브가 적용된 영상을 상기 디스플레이부를 통해 출력하고, 상기 트랜스퍼 커브가 적용된 영상이 상기 원본 영상에 비해 디테일이 향상되지 않았으면 상기 원본 영상을 상기 디스플레이부를 통해 출력하는 것을 특징으로 하는 HDR 기능을 이용한 차량용 디스플레이 장치.
  12. 카메라 영상 조절부가 조도 센서로부터 입력된 조도의 조도 특성을 분석하여 카메라로부터 입력된 원본 영상에 대해 HDR 기능을 선택적으로 적용하는 단계;
    디스플레이 조절부가 원본 영상 및 상기 카메라 영상 조절부에 의해 HDR 효과 처리된 영상을 분석하고, 분석 결과에 따라 상기 HDR 효과 처리된 영상에 대해 트랜스퍼 커브를 적용하는 단계; 및
    상기 디스플레이 조절부가 상기 원본 영상과 상기 트랜스퍼 커브가 적용된 영상을 비교하여 비교 결과에 따라 상기 원본 영상과 상기 트랜스퍼 커브가 적용된 영상 중 어느 하나를 디스플레이부를 통해 출력하는 단계를 포함하고,
    상기 카메라는 상기 카메라 영상 조절부로부터 피드백된 제어신호에 따라 노출시간을 다르게 설정하여 밝기가 서로 다른 복수 개의 영상을 획득하는 것을 특징으로 하는 HDR 기능을 이용한 차량용 디스플레이 방법.
  13. 삭제
  14. 제 12 항에 있어서, 상기 카메라로부터 입력된 원본 영상에 대해 HDR 기능을 선택적으로 적용하는 단계는, 조도가 기 설정된 기준 조도 이상이면 상기 원본 영상에 대해 HDR 기능을 적용하여 상기 HDR 효과 처리된 영상을 생성한 후 상기 디스플레이 조절부에 입력하고, 조도가 기 설정된 기준 조도 미만이면 상기 원본 영상을 상기 디스플레이부를 통해 출력하는 것을 특징으로 하는 HDR 기능을 이용한 차량용 디스플레이 방법.
  15. 제 12 항에 있어서, 상기 HDR 효과 처리된 영상에 대해 트랜스퍼 커브를 적용하는 단계는, 상기 HDR 효과 처리된 영상과 상기 원본 영상 각각의 APL(Average Peak Luminance) 및 Block Area의 휘도 분산 정도 중 어느 하나 이상을 분석하는 것을 특징으로 하는 HDR 기능을 이용한 차량용 디스플레이 방법.
  16. 제 12 항에 있어서, 상기 HDR 효과 처리된 영상에 대해 트랜스퍼 커브를 적용하는 단계는, 분석 결과에 따라, 상기 HDR 효과 처리된 영상의 오버슈팅된 영상을 복구하고, 상기 트랜스퍼 커브에 따라 데이터 매칭을 수행하는 것을 특징으로 하는 HDR 기능을 이용한 차량용 디스플레이 방법.
  17. 제 12 항에 있어서, 상기 원본 영상과 상기 트랜스퍼 커브가 적용된 영상 중 어느 하나를 디스플레이부를 통해 출력하는 단계는, 상기 원본 영상과 상기 트랜스퍼 커브가 적용된 영상 각각의 엣지를 디텍션하고 디텍션된 엣지의 총량을 누적한 후, 누적된 엣지의 총량을 바탕으로 상기 트랜스퍼 커브가 적용된 영상의 디테일이 상기 원본 영상에 비해 향상되었는지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 HDR 기능을 이용한 차량용 디스플레이 방법.
  18. 제 12 항에 있어서, 상기 원본 영상과 상기 트랜스퍼 커브가 적용된 영상 중 어느 하나를 디스플레이부를 통해 출력하는 단계는, 상기 트랜스퍼 커브가 적용된 영상이 상기 원본 영상에 비해 디테일이 향상되었으면 상기 트랜스퍼 커브가 적용된 영상을 상기 디스플레이부를 통해 출력하고, 상기 트랜스퍼 커브가 적용된 영상이 상기 원본 영상에 비해 디테일이 향상되지 않았으면 상기 원본 영상을 상기 디스플레이부를 통해 출력하는 것을 특징으로 하는 HDR 기능을 이용한 차량용 디스플레이 방법.
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