KR101645542B1 - 노출 융합 장치 및 방법, 그리고 그를 이용한 이미지 처리 장치 - Google Patents

노출 융합 장치 및 방법, 그리고 그를 이용한 이미지 처리 장치 Download PDF

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문준원
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Abstract

본 발명은 노출 융합 장치 및 방법, 그리고 그를 이용한 이미지 처리 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 노출 융합 장치는, 복수의 입력 이미지들 각각의 컬러 정보로부터 각 입력 이미지의 명도 정보를 획득하는 명도 정보 획득부; 상기 입력 이미지들의 명도 정보를 합성하여 출력 이미지의 명도 정보를 산출하는 명도 정보 합성부; 상기 각 입력 이미지의 명도 정보를 기반으로 상기 입력 이미지들의 컬러 정보를 혼합하는 이미지 혼합부; 및 상기 혼합된 컬러 정보로부터 상기 출력 이미지의 색상 정보 및 채도 정보를 획득하는 색상 및 채도 정보 획득부;를 포함할 수 있다.

Description

노출 융합 장치 및 방법, 그리고 그를 이용한 이미지 처리 장치{EXPOSURE FUSION DEVICE AND METHOD, AND APPARATUS FOR PROCESSING IMAGE UTILIZING THE SAME}
본 발명은 노출 융합 장치 및 방법, 그리고 그를 이용한 이미지 처리 장치에 관한 것이다.
CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 및 CCD(Charge Coupled Device) 센서는 디지털 이미징 분야에서 널리 사용되고 있다. 이 센서는 저렴하면서도 이미지 처리 기술에 적합하게 이미지 데이터를 제공한다. 그러나, 이와 같은 센서가 구비된 디지털 카메라는 이미지 내 가장 밝은 부분과 가장 어두운 부분 간의 명암비(dynamic range)가 높은 씬(scene)을 충분히 표현하지 못한다. 이는 카메라에 의해 구현 가능한 명암비가 사람이 인지하는 명암비에 비해 매우 낮기 때문이다. 이러한 낮은 명암비로 표현된 이미지를 높은 명암비의 이미지로 변환하는 기술을 HDRI(High Dynamic Range Imaging)라고 한다.
종래에는 이미지 내 특정 픽셀 주변에 위치한 주변 픽셀들을 이용하여 해당 픽셀을 보정함으로써 이미지의 명암비를 개선하였다. 그러나, 이와 같은 종래의 기술들은 밝기 차이가 매우 큰 씬의 이미지(예컨대, 터널을 통과할 때 촬영한 이미지, 태양을 바라보며 촬영한 이미지 등)를 처리하는 경우, 이미지 내 픽셀들 간의 밝기 관계가 역전되어 후광 효과(halo effect)가 나타나거나, 색상 정보가 손실되는 컬러 아티팩트(color artifact)가 발생하는 단점이 있었다.
본 발명의 실시예는 이미지 처리 시 후광 효과 및 컬러 아티팩트를 방지할 수 있는 노출 융합 장치 및 방법, 그리고 이미지 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
특히, 본 발명의 실시예는 밝기 차이가 큰 씬의 이미지를 처리하는 경우에도 후광 효과를 억제하면서 컬러 정보를 보존할 수 있는 노출 융합 장치 및 방법, 그리고 이미지 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 노출 융합 장치는, 복수의 입력 이미지들 각각의 컬러 정보로부터 각 입력 이미지의 명도 정보를 획득하는 명도 정보 획득부; 상기 입력 이미지들의 명도 정보를 합성하여 출력 이미지의 명도 정보를 산출하는 명도 정보 합성부; 상기 각 입력 이미지의 명도 정보를 기반으로 상기 입력 이미지들의 컬러 정보를 혼합하는 이미지 혼합부; 및 상기 혼합된 컬러 정보로부터 상기 출력 이미지의 색상 정보 및 채도 정보를 획득하는 색상 및 채도 정보 획득부;를 포함할 수 있다.
상기 입력 이미지들은 동일한 씬(scene)을 서로 다른 노출 시간 동안 촬영하여 얻은 것일 수 있다.
상기 명도 정보 획득부는: 상기 각 입력 이미지의 R(Red) 값, G(Green) 값 및 B(Blue) 값으로부터 해당 입력 이미지의 V(Value) 값을 획득할 수 있다.
상기 명도 정보 합성부는: 상기 입력 이미지들의 명도 값을 합산한 뒤, 상기 합산된 명도 값이 기 설정된 최소 명도 값과 최대 명도 값 사이의 값을 갖도록 상기 합산된 명도 값을 변환할 수 있다.
상기 명도 정보 합성부는: 상기 합산된 명도 값에 함수
Figure 112015022977715-pat00001
를 적용하여 상기 합산된 명도 값을 변환하며, 여기서 x는 상기 합산된 명도 값이고, range는 상기 입력 이미지의 픽셀들이 갖는 상기 합산된 명도 값 중에서 가장 큰 값이고, α 및 β는 기 설정된 상수들일 수 있다.
상기 α는 0 또는 그 이상의 실수이며, 상기 β는 1 또는 그 이상의 실수일 수 있다.
상기 이미지 혼합부는: 상기 각 입력 이미지의 명도 값에 따라 결정된 가중치를 해당 입력 이미지의 R 값, G 값 및 B 값에 적용하여 상기 입력 이미지들의 가중 평균된 R 값, G 값 및 B 값을 계산할 수 있다.
상기 이미지 혼합부는: 상기 입력 이미지에 할당된 명도 범위 내에서 상기 명도 값이 상기 명도 범위의 중간값에 가까울수록 높은 가중치를 적용할 수 있다.
상기 이미지 혼합부는:
Figure 112015022977715-pat00002
에 의해 상기 명도 값 Vk에 따라 상기 가중치 wk를 결정할 수 있다.
상기 색상 및 채도 정보 획득부는: 상기 입력 이미지들의 혼합된 R 값, G 값 및 B 값으로부터 상기 출력 이미지의 H(Hue) 값 및 S(Saturation) 값을 획득할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 노출 융합 방법은, 복수의 입력 이미지들 각각의 컬러 정보로부터 각 입력 이미지의 명도 정보를 획득하는 단계; 상기 입력 이미지들의 명도 정보를 합성하여 출력 이미지의 명도 정보를 산출하는 단계; 상기 각 입력 이미지의 명도 정보를 기반으로 상기 입력 이미지들의 컬러 정보를 혼합하는 단계; 및 상기 혼합된 컬러 정보로부터 상기 출력 이미지의 색상 정보 및 채도 정보를 획득하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 입력 이미지들은 동일한 씬을 서로 다른 노출 시간 동안 촬영하여 얻은 것일 수 있다.
상기 각 입력 이미지의 명도 정보를 획득하는 단계는: 상기 각 입력 이미지의 R 값, G 값 및 B 값으로부터 해당 입력 이미지의 V 값을 획득하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 출력 이미지의 명도 정보를 산출하는 단계는: 상기 입력 이미지들의 명도 값을 합산하는 단계; 및 상기 합산된 명도 값이 기 설정된 최소 명도 값과 최대 명도 값 사이의 값을 갖도록 상기 합산된 명도 값을 변환하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 합산된 명도 값을 변환하는 단계는: 상기 합산된 명도 값에 함수
Figure 112015022977715-pat00003
를 적용하는 단계를 포함하며, 여기서 x는 상기 합산된 명도 값이고, range는 상기 입력 이미지의 픽셀들이 갖는 상기 합산된 명도 값 중에서 가장 큰 값이고, α 및 β는 기 설정된 상수들일 수 있다.
상기 α는 0 또는 그 이상의 실수이며, 상기 β는 1 또는 그 이상의 실수일 수 있다.
상기 입력 이미지들의 컬러 정보를 혼합하는 단계는: 상기 각 입력 이미지의 명도 값에 따라 해당 입력 이미지에 대한 가중치를 결정하는 단계; 및 상기 가중치를 해당 입력 이미지의 R 값, G 값 및 B 값에 적용하여 상기 입력 이미지들의 가중 평균된 R 값, G 값 및 B 값을 계산하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 가중치는 상기 입력 이미지에 할당된 명도 범위 내에서 상기 명도 값이 상기 명도 범위의 중간값에 가까울수록 높아질 수 있다.
상기 가중치를 결정하는 단계는:
Figure 112015022977715-pat00004
에 의해 상기 명도 값 Vk에 따라 상기 가중치 wk를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 출력 이미지의 색상 정보 및 채도 정보를 획득하는 단계는: 상기 입력 이미지들의 혼합된 R 값, G 값 및 B 값으로부터 상기 출력 이미지의 H 값 및 S 값을 획득하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 노출 융합 방법은 컴퓨터로 실행될 수 있는 프로그램으로 구현되어, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 기록될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 노출 융합 방법은 컴퓨터와 결합되어 실행하기 위하여 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램으로 구현될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 처리 장치는, 동일한 씬을 서로 다른 노출 시간 동안 촬영하여 얻은 복수의 입력 이미지들을 입력받는 입력부; 상기 입력 이미지들을 노출 융합시켜 출력 이미지를 생성하는 처리부; 및 상기 출력 이미지를 출력하는 출력부를 포함하되, 상기 처리부는: 복수의 입력 이미지들 각각의 컬러 정보로부터 각 입력 이미지의 명도 정보를 획득하는 명도 정보 획득부; 상기 입력 이미지들의 명도 정보를 합성하여 출력 이미지의 명도 정보를 산출하는 명도 정보 합성부; 상기 각 입력 이미지의 명도 정보를 기반으로 상기 입력 이미지들의 컬러 정보를 혼합하는 이미지 혼합부; 및 상기 혼합된 컬러 정보로부터 상기 출력 이미지의 색상 정보 및 채도 정보를 획득하는 색상 및 채도 정보 획득부;를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 이미지 처리 시 후광 효과 및 컬러 아티팩트를 방지할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 밝기 차이가 큰 씬의 이미지를 처리하는 경우에도 후광 효과를 억제하면서 컬러 정보를 보존할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 처리 장치의 예시적인 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 입력 이미지들을 노출 융합시켜 출력 이미지를 생성하는 과정을 설명하기 위한 예시적인 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 명도 값에 적용되는 가중치를 결정하기 위해 사용되는 가중치 함수의 예시적인 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 노출 융합 방법의 예시적인 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 출력 이미지의 명도 정보를 산출하는 과정을 설명하기 위한 예시적인 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 입력 이미지들의 컬러 정보를 혼합하는 과정을 설명하기 위한 예시적인 흐름도이다.
이하, 본 명세서에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 처리 장치(10)의 예시적인 블록도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 이미지 처리 장치(10)는 입력부(11), 처리부(12) 및 출력부(13)를 포함할 수 있다. 상기 입력부(11)는 복수의 입력 이미지들을 입력받는다. 상기 처리부(12)는 상기 입력 이미지들을 노출 융합시켜 출력 이미지를 생성한다. 그리고, 상기 출력부(13)는 상기 출력 이미지를 출력한다.
상기 입력부(11)는 본 발명의 실시예에 따른 노출 융합에 사용될 이미지들을 입력받는 것으로, 카메라와 같은 촬영 장치로부터 상기 이미지들을 수신할 수 있다. 또한, 상기 이미지들은 촬영 장치로부터 직접 전송되는 대신 소정의 네트워크를 통해 수신될 수도 있으며, 이 경우 상기 입력부(11)는 네트워크에 연결되어 데이터를 주고받는 통신 모듈일 수 있다. 실시예에 따라, 상기 이미지들은 촬영 장치에 의해 생성되어 곧바로 상기 이미지 처리 장치(10)로 전송되지 않고 소정의 저장 장치에 저장된 뒤 추후에 제공될 수도 있다.
상기 출력부(13)는 본 발명의 실시예에 따른 노출 융합으로 얻어진 이미지를 출력하는 것으로, 모니터와 같은 표시 장치로 상기 이미지를 전달할 수 있다. 또한, 상기 이미지는 표시 장치로 전송되어 사용자에게 제공되는 대신 소정의 네트워크를 통해 목적지로 송신될 수도 있으며, 이 경우 상기 출력부(13)는 네트워크에 연결되어 데이터를 주고받는 통신 모듈일 수 있다. 실시예에 따라, 상기 이미지는 출력부(13)에 의해 출력되어 소정의 저장 장치에 저장될 수도 있다.
상기 처리부(12)는 상기 입력 이미지들을 처리하여 출력 이미지를 생성한다. 전술한 바와 같이, 상기 처리부(12)는 노출 융합을 통해 다수의 입력 이미지들을 하나의 출력 이미지로 합성할 수 있다. 상기 처리부(12)는 소정의 이미지 처리 알고리즘을 실행하여 상기 입력 이미지들로부터 상기 출력 이미지를 생성하는 프로세서로서, 일 예로 CPU, GPU 등일 수 있다. 노출 융합을 위한 알고리즘은 프로그램으로 구현되어 저장부(14)에 저장될 수 있으며, 상기 처리부(12)는 상기 저장부(14)로부터 상기 프로그램을 불러와 본 발명의 실시예에 따른 노출 융합을 수행할 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따라 노출 융합을 수행하는 처리부(12), 즉 노출 융합 장치는 이미지 변환부(121), 명도 정보 합성부(122) 및 이미지 혼합부(123)를 포함할 수 있다.
상기 이미지 변환부(121)는 이미지의 컬러 포맷을 변환하는 것으로, 일 예로 RGB 포맷의 이미지를 HSV 포맷의 이미지로 변환할 수 있다. 상기 이미지 변환부(121)에 의한 이미지 컬러 포맷 변환은 컬러 포맷을 변환하기 위한 각종 알고리즘을 이용할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 이미지 변환부(121)는 명도 정보 획득부(1211) 및 색상 및 채도 정보 획득부(1212)를 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 노출 융합 장치가 입력 이미지들(20)을 노출 융합시켜 출력 이미지(25)를 생성하는 과정을 설명하기 위한 예시적인 블록도이다.
일 실시예에 따르면, 상기 노출 융합에 사용되는 입력 이미지들(20)은 동일한 씬을 서로 다른 노출 시간 동안 촬영하여 얻은 이미지들일 수 있다.
예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 노출 융합에 3 개의 입력 이미지들(20)이 사용되는 경우, 어느 하나의 입력 이미지는 노출 시간이 짧은 이미지이고, 다른 하나의 입력 이미지는 노출 시간이 중간인 이미지이고, 나머지 하나의 입력 이미지는 노출 시간이 긴 이미지일 수 있다. 도 2에서 노출 융합에 3 개의 입력 이미지들이 사용되었으나, 상기 입력 이미지들의 개수는 이에 제한되지 않고 2 개 또는 4 개 이상일 수도 있다.
이하에서는 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 노출 융합 장치가 상기 입력 이미지들(20)을 노출 융합시켜 상기 출력 이미지(25)를 생성하는 과정을 상세하게 설명하기로 한다.
먼저, 상기 명도 정보 획득부(1211)는 복수의 입력 이미지들(20) 각각의 컬러 정보로부터 각 입력 이미지의 명도 정보를 획득할 수 있다.
예를 들어, 상기 명도 정보 획득부(1211)는 상기 각 입력 이미지의 R(Red) 값, G(Green) 값 및 B(Blue) 값으로부터 해당 입력 이미지의 V(Value) 값을 획득할 수 있다. 이 경우, 입력 이미지의 컬러 정보는 이미지의 RGB 값이며, 명도 정보는 HSV 포맷에서 V 값이다.
전술한 바와 같이, 상기 이미지 변환부(121)는 소정의 알고리즘을 이용하여 이미지의 컬러 포맷을 변환하며, 도 2에 도시된 실시예에서 각 입력 이미지는 RGB 포맷에서 HSV 포맷으로 변환된다(도 2의 21 참조). 이와 같은 변환 과정을 통해 상기 명도 정보 획득부(1211)는 각 입력 이미지의 R 값, G 값 및 B 값으로부터 해당 입력 이미지의 V 값을 얻을 수 있다.
그러고 나서, 상기 명도 정보 합성부(122)는 상기 입력 이미지들(20)의 명도 값을 합산한 뒤, 상기 합산된 명도 값이 기 설정된 최소 명도 값과 최대 명도 값 사이의 값을 갖도록 상기 합산된 명도 값을 변환할 수 있다(도 2의 22 참조).
예를 들어, 상기 명도 정보 합성부(122)는 아래의 수학식 1을 통해 3 개의 입력 이미지들(20)의 명도 값을 합산할 수 있다.
Figure 112015022977715-pat00005
여기서, Vk는 각 입력 이미지의 명도 값이고, Vpseudo는 합산된 명도 값이다.
그 뒤, 상기 명도 정보 합성부(122)는 아래의 수학식 2를 통해 상기 합산된 명도 값 Vpseudo가 기 설정된 최소 명도 값과 최대 명도 값 사이의 범위에 포함되도록 할 수 있다.
Figure 112015022977715-pat00006
여기서, f는 임의의 비-감소(non-decreasing) 함수로서 [0, c] 범위의 값을 [0, 1] 범위의 값으로 변환시킬 수 있다(c는 1 이상의 실수).
본 발명의 일 실시예에 따르면, 함수 f에 있어서
Figure 112015022977715-pat00007
일 수 있으며, 여기서 x는 상기 합산된 명도 값 Vpseudo(p)이고, range는 상기 입력 이미지의 픽셀들이 갖는 상기 합산된 명도 값 Vpseudo(p) 중에서 가장 큰 값일 수 있다.
또한, α 및 β는 기 설정된 상수들로서, α는 상기 합산된 명도 값이 너무 낮으면 이를 높이도록 보상해 주는 역할을 하며, β는 상기 합산된 명도 값이 너무 높으면 이를 낮추도록 보상해 주는 역할을 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 α는 0 또는 그 이상의 실수이며, 상기 β는 1 또는 그 이상의 실수일 수 있으며, 보다 구체적으로 상기 α 및 β는 각각 0.15 및 1.2로 설정될 수 있으나 이에 제한되지는 않는다.
위 과정들을 통해 상기 명도 정보 합성부(122)는 상기 입력 이미지들(20)의 명도 정보 Vk를 합성하여 출력 이미지의 명도 정보 V를 산출할 수 있다(도 2의 22 참조).
그러고 나서, 상기 이미지 혼합부(123)는 각 입력 이미지의 명도 정보를 기반으로 입력 이미지들(20)의 컬러 정보를 혼합할 수 있다(도 2의 23 참조).
구체적으로, 상기 이미지 혼합부(123)는 각 입력 이미지의 명도 값 Vk에 따라 결정된 가중치를 해당 입력 이미지의 R 값, G 값 및 B 값에 적용하여 입력 이미지들(20)의 가중 평균된 R값, G 값 및 B 값을 계산할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 이미지 혼합부(123)는 상기 입력 이미지에 할당된 명도 범위 내에서 상기 명도 값 Vk이 상기 명도 범위의 중간값(median)에 가까울수록 높은 가중치를 적용할 수 있다. 다시 말해, 입력 이미지들(20)의 컬러 정보 혼합에 사용되는 가중치는 해당 입력 이미지의 명도 값 Vk이 소정의 명도 범위(예컨대, [0, 1])의 중간값(예컨대, 0.5)에 가까울수록 높아지고 멀어질수록 낮아질 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 이미지 혼합부(123)는 다음과 같은 수학식 3을 통해 입력 이미지의 명도 값 Vk에 따라 해당 입력 이미지의 RGB 값에 적용되는 가중치 wk를 결정할 수 있다.
Figure 112015022977715-pat00008
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 명도 값 Vk에 적용되는 가중치 wk를 결정하기 위해 사용되는 가중치 함수의 예시적인 그래프이다.
수학식 3 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에서 명도 값 Vk가 0.1보다 크고 0.9보다 작은 경우, 상기 명도 값 Vk이 입력 이미지 명도 범위 [0, 1]의 중간값인 0.5에 접근할수록 가중치 Vk가 높아진다.
본 발명자는 이미지의 명도 값이 이미지 명도 범위에서 중간값에 가까울수록 컬러 정보의 신뢰성이 높으며, 중간값에서 멀어져 이미지 명도 범위의 최소값(예컨대, 0) 또는 최대값(예컨대, 1)에 가까워질수록 컬러 정보의 신뢰성이 낮음을 발견하였다.
이에, 본 발명의 실시예는 입력 이미지들의 컬러 정보 혼합 시 각 입력 이미지의 명도 값 Vk을 기초로 해당 입력 이미지의 RGB 값에 적용되는 가중치 wk를 결정한다. 상기 입력 이미지들의 컬러 정보는 아래의 수학식 4를 통해 혼합되며, 상기 가중치 wk로 인해 명도 값 Vk가 0.5에 가까울수록 해당 입력 이미지의 컬러 정보가 혼합 이미지의 컬러 정보에 보다 많이 반영될 수 있다.
Figure 112015022977715-pat00009
여기서, Ek는 도 2에 도시된 바와 같이 각 입력 이미지의 R 값, G 값 또는 B 값이다. 그리고, 수학식 4에서 k의 최대값은 3으로 표시되었으나, 이는 도 2에서 노출 융합에 사용되는 입력 이미지들의 수가 3이기 때문이며, 입력 이미지의 수가 변경되면 k의 최대값도 변경될 것이다.
위 과정을 통해 상기 이미지 혼합부(123)는 입력 이미지의 명도 값 Vk을 기초로 입력 이미지들(20)의 컬러 정보(예컨대, RGB 값)를 혼합하여 혼합 이미지의 컬러 정보를 얻을 수 있다(도 2의 23 참조).
그러고 나서, 상기 색상 및 채도 정보 획득부(1212)는 상기 혼합된 컬러 정보로부터 출력 이미지(25)의 색상 정보 및 채도 정보를 획득할 수 있다(도 2의 24 참조).
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 색상 및 채도 정보 획득부(1212)는 입력 이미지들(20)의 R 값, G 값 및 B 값으로부터 출력 이미지(25)의 H(Hue) 값 및 S(Saturation) 값을 획득할 수 있다.
상기 명도 정보 획득부(1211)와 유사하게, 상기 이미지 변환부(121)는 소정의 알고리즘을 이용하여 이미지의 컬러 포맷을 변환하므로(예컨대, RGB 포맷에서 HSV 포맷으로 변환), 상기 색상 및 채도 정보 획득부(1212)도 이와 같은 변환 과정을 통해 혼합 이미지의 R 값, G 값 및 B 값으로부터 출력 이미지(25)의 H 값 및 S 값을 얻을 수 있다.
그 결과, 본 발명의 실시예에 따른 노출 융합 장치는 다수의 입력 이미지들(20)로부터 하나의 출력 이미지(25)를 생성할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 노출 융합 방법(30)의 예시적인 흐름도이다.
상기 노출 융합 방법(30)은 전술한 본 발명의 실시예에 따른 노출 융합 장치에 의해 수행될 수 있다. 상기 노출 융합 방법(30)은 컴퓨터로 실행될 수 있는 프로그램으로 구현되어 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체에 저장될 수 있으며, 상기 노출 융합 장치는 상기 매체로부터 프로그램을 불러와 실행함으로써 상기 노출 융합 방법(30)을 수행할 수 있다.
도 4를 참조하면, 상기 노출 융합 방법(30)은 복수의 입력 이미지들(20) 각각의 컬러 정보로부터 각 입력 이미지의 명도 정보를 획득하는 단계(S31), 상기 입력 이미지들(20)의 명도 정보를 합성하여 출력 이미지(25)의 명도 정보를 산출하는 단계(S32), 상기 각 입력 이미지의 명도 정보를 기반으로 상기 입력 이미지들(20)의 컬러 정보를 혼합하는 단계(S33), 및 상기 혼합된 컬러 정보로부터 상기 출력 이미지(25)의 색상 정보 및 채도 정보를 획득하는 단계(S34)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 입력 이미지들(20)은 동일한 씬을 서로 다른 노출 시간 동안 촬영하여 얻은 것일 수 있다.
상기 각 입력 이미지의 명도 정보를 획득하는 단계(S31)는, 각 입력 이미지의 R 값, G 값 및 B 값으로부터 해당 입력 이미지의 V 값을 획득하는 단계를 포함할 수 있다. 다시 말해, 상기 컬러 정보는 RGB 값일 수 있으며, 상기 명도 정보는 V 값일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 출력 이미지(25)의 명도 정보를 산출하는 과정(S32)을 설명하기 위한 예시적인 흐름도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 출력 이미지(25)의 명도 정보를 산출하는 단계(S32)는 입력 이미지들(20)의 명도 값 Vk을 합산하는 단계(S321), 및 상기 합산된 명도 값 Vpseudo이 기 설정된 최소 명도 값(예컨대, 0)과 최대 명도 값(예컨대, 1) 사이의 값을 갖도록 상기 합산된 명도 값 Vpseudo을 변환하는 단계(S322)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 합산된 명도 값 Vpseudo을 변환하는 단계(S322)는 상기 합산된 명도 값 Vpseudo에 함수
Figure 112015022977715-pat00010
를 적용하는 단계를 포함할 수 있으며, 여기서 x는 상기 합산된 명도 값 Vpseudo이고, range는 상기 입력 이미지의 픽셀들이 갖는 상기 합산된 명도 값 중에서 가장 큰 값이고, α 및 β는 기 설정된 상수들이다.
일 실시예에 따르면, 상기 α는 0 또는 그 이상의 실수이며, 상기 β는 1 또는 그 이상의 실수일 수 있으며, 일 예로 상기 α 및 β는 각각 0.15 및 1.2일 수 있으나 이에 제한되지는 않는다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 입력 이미지들(20)의 컬러 정보를 혼합하는 과정(S33)을 설명하기 위한 예시적인 흐름도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 상기 입력 이미지들(20)의 컬러 정보를 혼합하는 단계(S33)는 각 입력 이미지의 명도 값 Vk에 따라 해당 입력 이미지에 대한 가중치 wk를 결정하는 단계(S331), 및 상기 가중치 wk를 해당 입력 이미지의 R 값, G 값 및 B 값에 적용하여 상기 입력 이미지들(20)의 가중 평균된 R 값, G 값 및 B 값을 계산하는 단계(S332)를 포함할 수 있다.
상기 가중치는 입력 이미지에 할당된 명도 범위(예컨대, [0, 1]) 내에서 명도 값 Vk이 중간값(예컨대, 0.5)에 가까울수록 높아질 수 있다. 예를 들어, 상기 가중치 wk를 결정하는 단계(S331)는 수학식 3에 의해 결정될 수 있다.
상기 출력 이미지(25)의 색상 정보 및 채도 정보를 획득하는 단계(S34)는 입력 이미지들(20)의 혼합된 R 값, G 값 및 B 값으로부터 출력 이미지(25)의 H 값 및 S 값을 획득하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 노출 융합 방법(30)은 컴퓨터에서 실행되기 위한 프로그램으로 제작되어 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체에 저장될 수 있다. 상기 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 저장장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있다. 또한, 상기 노출 융합 방법(30)은 컴퓨터와 결합되어 실행시키기 위하여 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램으로 구현될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따라 생성된 출력 이미지는 종래의 이미지 처리 알고리즘과 달리 픽셀들 간의 밝기 관계가 역전되지 않아 후광 효과가 발생하지 않으며, 그와 동시에 이미지의 컬러 정보가 보존되어 컬러 아티팩트가 발생하지 않는다. 특히, 실외에서 밝기 차이가 매우 큰 씬(예컨대, 터널을 통과할 때, 태양을 바라볼 때)을 촬영한 경우에도, 명암비 개선을 위한 이미지 처리 시 종래의 알고리즘과 달리 후광 효과 및 컬러 아티팩트가 나타나지 않는다.
이상에서 실시예를 통해 본 발명을 설명하였으나, 위 실시예는 단지 본 발명의 사상을 설명하기 위한 것으로 이에 한정되지 않는다. 통상의 기술자는 전술한 실시예에 다양한 변형이 가해질 수 있음을 이해할 것이다. 본 발명의 범위는 첨부된 특허청구범위의 해석을 통해서만 정해진다.
10: 이미지 처리 장치
11: 입력부
12: 처리부
13: 출력부
14: 저장부
121: 이미지 변환부
122: 명도 정보 합성부
123: 이미지 혼합부
1211: 명도 정보 획득부
1212: 색상 및 채도 정보 획득부

Claims (23)

  1. 복수의 입력 이미지들 각각의 컬러 정보로부터 각 입력 이미지의 명도 정보를 획득하는 명도 정보 획득부;
    상기 입력 이미지들의 명도 정보를 합성하여 출력 이미지의 명도 정보를 산출하는 명도 정보 합성부;
    상기 각 입력 이미지의 명도 정보에 따라 결정된 가중치를 해당 입력 이미지의 컬러 정보에 적용하여 상기 입력 이미지들의 가중 평균된 컬러 정보를 산출함으로써 상기 입력 이미지들의 컬러 정보를 혼합하는 이미지 혼합부; 및
    상기 혼합된 컬러 정보로부터 상기 출력 이미지의 색상 정보 및 채도 정보를 획득하는 색상 및 채도 정보 획득부;
    를 포함하는 노출 융합 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 입력 이미지들은 동일한 씬(scene)을 서로 다른 노출 시간 동안 촬영하여 얻은 노출 융합 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 명도 정보 획득부는:
    상기 각 입력 이미지의 R(Red) 값, G(Green) 값 및 B(Blue) 값으로부터 해당 입력 이미지의 V(Value) 값을 획득하는 노출 융합 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 명도 정보 합성부는:
    상기 입력 이미지들의 명도 값을 합산한 뒤, 상기 합산된 명도 값이 기 설정된 최소 명도 값과 최대 명도 값 사이의 값을 갖도록 상기 합산된 명도 값을 변환하는 노출 융합 장치.
  5. 복수의 입력 이미지들 각각의 컬러 정보로부터 각 입력 이미지의 명도 정보를 획득하는 명도 정보 획득부;
    상기 입력 이미지들의 명도 정보를 합성하여 출력 이미지의 명도 정보를 산출하는 명도 정보 합성부;
    상기 각 입력 이미지의 명도 정보를 기반으로 상기 입력 이미지들의 컬러 정보를 혼합하는 이미지 혼합부; 및
    상기 혼합된 컬러 정보로부터 상기 출력 이미지의 색상 정보 및 채도 정보를 획득하는 색상 및 채도 정보 획득부를 포함하며,
    상기 명도 정보 합성부는:
    상기 입력 이미지들의 명도 값을 합산한 뒤, 상기 합산된 명도 값이 기 설정된 최소 명도 값과 최대 명도 값 사이의 값을 갖도록 상기 합산된 명도 값을 변환하되, 상기 합산된 명도 값에 함수
    Figure 112016016807744-pat00011
    를 적용하여 상기 합산된 명도 값을 변환하며, 여기서 x는 상기 합산된 명도 값이고, range는 상기 입력 이미지의 픽셀들이 갖는 상기 합산된 명도 값 중에서 가장 큰 값이고, α 및 β는 기 설정된 상수들인 노출 융합 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 α는 0 또는 그 이상의 실수이며, 상기 β는 1 또는 그 이상의 실수인 노출 융합 장치.
  7. 복수의 입력 이미지들 각각의 컬러 정보로부터 각 입력 이미지의 명도 정보를 획득하는 명도 정보 획득부;
    상기 입력 이미지들의 명도 정보를 합성하여 출력 이미지의 명도 정보를 산출하는 명도 정보 합성부;
    상기 각 입력 이미지의 명도 정보를 기반으로 상기 입력 이미지들의 컬러 정보를 혼합하는 이미지 혼합부; 및
    상기 혼합된 컬러 정보로부터 상기 출력 이미지의 색상 정보 및 채도 정보를 획득하는 색상 및 채도 정보 획득부를 포함하며,
    상기 이미지 혼합부는:
    상기 각 입력 이미지의 명도 값에 따라 결정된 가중치를 해당 입력 이미지의 R 값, G 값 및 B 값에 적용하여 상기 입력 이미지들의 가중 평균된 R 값, G 값 및 B 값을 계산하는 노출 융합 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 이미지 혼합부는:
    상기 입력 이미지에 할당된 명도 범위 내에서 상기 명도 값이 상기 명도 범위의 중간값에 가까울수록 높은 가중치를 적용하는 노출 융합 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 이미지 혼합부는:
    Figure 112015022977715-pat00012
    에 의해 상기 명도 값 Vk에 따라 상기 가중치 wk를 결정하는 노출 융합 장치.
  10. 제 1 항, 제 5 항 및 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 색상 및 채도 정보 획득부는:
    상기 입력 이미지들의 혼합된 R 값, G 값 및 B 값으로부터 상기 출력 이미지의 H(Hue) 값 및 S(Saturation) 값을 획득하는 노출 융합 장치.
  11. 복수의 입력 이미지들 각각의 컬러 정보로부터 각 입력 이미지의 명도 정보를 획득하는 단계;
    상기 입력 이미지들의 명도 정보를 합성하여 출력 이미지의 명도 정보를 산출하는 단계;
    상기 각 입력 이미지의 명도 정보에 따라 해당 입력 이미지에 대한 가중치를 결정하는 단계;
    상기 가중치를 해당 입력 이미지의 컬러 정보에 적용하여 상기 입력 이미지들의 가중 평균된 컬러 정보를 산출함으로써 상기 입력 이미지들의 컬러 정보를 혼합하는 단계; 및
    상기 혼합된 컬러 정보로부터 상기 출력 이미지의 색상 정보 및 채도 정보를 획득하는 단계;
    를 포함하는 노출 융합 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 입력 이미지들은 동일한 씬을 서로 다른 노출 시간 동안 촬영하여 얻은 노출 융합 방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 각 입력 이미지의 명도 정보를 획득하는 단계는:
    상기 각 입력 이미지의 R 값, G 값 및 B 값으로부터 해당 입력 이미지의 V 값을 획득하는 단계를 포함하는 노출 융합 방법.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 출력 이미지의 명도 정보를 산출하는 단계는:
    상기 입력 이미지들의 명도 값을 합산하는 단계; 및
    상기 합산된 명도 값이 기 설정된 최소 명도 값과 최대 명도 값 사이의 값을 갖도록 상기 합산된 명도 값을 변환하는 단계;
    를 포함하는 노출 융합 방법.
  15. 복수의 입력 이미지들 각각의 컬러 정보로부터 각 입력 이미지의 명도 정보를 획득하는 단계;
    상기 입력 이미지들의 명도 정보를 합성하여 출력 이미지의 명도 정보를 산출하는 단계;
    상기 각 입력 이미지의 명도 정보를 기반으로 상기 입력 이미지들의 컬러 정보를 혼합하는 단계; 및
    상기 혼합된 컬러 정보로부터 상기 출력 이미지의 색상 정보 및 채도 정보를 획득하는 단계를 포함하며,
    상기 출력 이미지의 명도 정보를 산출하는 단계는:
    상기 입력 이미지들의 명도 값을 합산하는 단계; 및
    상기 합산된 명도 값이 기 설정된 최소 명도 값과 최대 명도 값 사이의 값을 갖도록 상기 합산된 명도 값을 변환하는 단계를 포함하며,
    상기 합산된 명도 값을 변환하는 단계는:
    상기 합산된 명도 값에 함수
    Figure 112016016807744-pat00013
    를 적용하는 단계를 포함하며, 여기서 x는 상기 합산된 명도 값이고, range는 상기 입력 이미지의 픽셀들이 갖는 상기 합산된 명도 값 중에서 가장 큰 값이고, α 및 β는 기 설정된 상수들인 노출 융합 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 α는 0 또는 그 이상의 실수이며, 상기 β는 1 또는 그 이상의 실수인 노출 융합 방법.
  17. 복수의 입력 이미지들 각각의 컬러 정보로부터 각 입력 이미지의 명도 정보를 획득하는 단계;
    상기 입력 이미지들의 명도 정보를 합성하여 출력 이미지의 명도 정보를 산출하는 단계;
    상기 각 입력 이미지의 명도 정보를 기반으로 상기 입력 이미지들의 컬러 정보를 혼합하는 단계; 및
    상기 혼합된 컬러 정보로부터 상기 출력 이미지의 색상 정보 및 채도 정보를 획득하는 단계를 포함하며,
    상기 입력 이미지들의 컬러 정보를 혼합하는 단계는:
    상기 각 입력 이미지의 명도 값에 따라 해당 입력 이미지에 대한 가중치를 결정하는 단계; 및
    상기 가중치를 해당 입력 이미지의 R 값, G 값 및 B 값에 적용하여 상기 입력 이미지들의 가중 평균된 R 값, G 값 및 B 값을 계산하는 단계;
    를 포함하는 노출 융합 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 가중치는 상기 입력 이미지에 할당된 명도 범위 내에서 상기 명도 값이 상기 명도 범위의 중간값에 가까울수록 높아지는 노출 융합 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 가중치를 결정하는 단계는:
    Figure 112015022977715-pat00014
    에 의해 상기 명도 값 Vk에 따라 상기 가중치 wk를 결정하는 단계를 포함하는 노출 융합 방법.
  20. 제 11 항, 제 15 항 및 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 출력 이미지의 색상 정보 및 채도 정보를 획득하는 단계는:
    상기 입력 이미지들의 혼합된 R 값, G 값 및 B 값으로부터 상기 출력 이미지의 H 값 및 S 값을 획득하는 단계를 포함하는 노출 융합 방법.
  21. 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 있어서,
    제 11 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 따른 노출 융합 방법을 컴퓨터로 실행하기 위한 프로그램이 기록된 기록매체.
  22. 컴퓨터와 결합되어 제 11 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 따른 노출 융합 방법을 실행시키기 위하여 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
  23. 동일한 씬을 서로 다른 노출 시간 동안 촬영하여 얻은 복수의 입력 이미지들을 입력받는 입력부;
    상기 입력 이미지들을 노출 융합시켜 출력 이미지를 생성하는 처리부; 및
    상기 출력 이미지를 출력하는 출력부를 포함하되,
    상기 처리부는:
    복수의 입력 이미지들 각각의 컬러 정보로부터 각 입력 이미지의 명도 정보를 획득하는 명도 정보 획득부;
    상기 입력 이미지들의 명도 정보를 합성하여 출력 이미지의 명도 정보를 산출하는 명도 정보 합성부;
    상기 각 입력 이미지의 명도 정보에 따라 결정된 가중치를 해당 입력 이미지의 컬러 정보에 적용하여 상기 입력 이미지들의 가중 평균된 컬러 정보를 산출함으로써 상기 입력 이미지들의 컬러 정보를 혼합하는 이미지 혼합부; 및
    상기 혼합된 컬러 정보로부터 상기 출력 이미지의 색상 정보 및 채도 정보를 획득하는 색상 및 채도 정보 획득부;
    를 포함하는 이미지 처리 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2001268345A (ja) * 2000-03-17 2001-09-28 Ricoh Co Ltd 画像合成装置
KR20090048191A (ko) * 2007-11-09 2009-05-13 주식회사 쎄이미지 다이내믹 레인지를 확장하는 칼라 영상 처리장치 및 방법
JP2013106141A (ja) * 2011-11-11 2013-05-30 Casio Comput Co Ltd 画像合成装置、及びプログラム

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