KR102282464B1 - Image processing apparatus and image processing method - Google Patents

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KR102282464B1
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타케루 스즈키
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한화테크윈 주식회사
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    • H04N5/35581
    • H04N5/353
    • H04N5/355

Abstract

복수의 영상 중 장노광 영상 외의 영상인 적어도 한 단노광 영상을 각각의 증폭도에 따라 증폭하는 증폭부(61, 62); 장노광 영상과 증폭된 단노광 영상을 합성하는 합성부(70); 및 단노광 영상에 대한 장노광 영상의 노광 비율보다 적은 값을 증폭도로서 설정하는 증폭도 설정부(30)을 포함하는 영상 처리 장치(1)가 제공된다. Amplifying units 61 and 62 for amplifying at least one short exposure image other than the long exposure image among the plurality of images according to respective amplification levels; a synthesizing unit 70 for synthesizing the long exposure image and the amplified short exposure image; and an amplification degree setting unit 30 configured to set a value less than the exposure ratio of the long exposure image to the short exposure image as the amplification degree.

Figure R1020150047494
Figure R1020150047494

Description

영상 처리 장치 및 영상 처리 방법{Image processing apparatus and image processing method}Image processing apparatus and image processing method

본 발명은 영상 처리 장치 및 영상 처리 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an image processing apparatus and an image processing method.

영상 센서가 촬영 가능한 다이나믹 레인지를 종래보다 확장하여 인간의 눈에 가깝거나, 또는 그 이상의 다이나믹 레인지를 표현할 수 있는 WDR(Wide Dynamic Range) 또는 HDR(High Dynamic Range)이라는 촬영 기능을 이용하는 경우가 많아지고 있다. 이러한 촬영 기능은 역광의 구도 등 명암비가 상당히 큰 장면에서는 특히 큰 효과를 나타낼 수 있다. The dynamic range that the image sensor can record is expanded compared to the conventional one, and the shooting function called WDR (Wide Dynamic Range) or HDR (High Dynamic Range), which can express a dynamic range close to or higher than that of the human eye, is increasingly used. there is. Such a shooting function can be particularly effective in a scene with a fairly large contrast ratio, such as a composition in backlight.

최근, 합성 가능한 다이나믹 레인지가 증가하고 있고, 보다 많은 장면에서 시인성이 향상되게 된 것은 바람직하다. 하지만, 합성 후의 신호의 스케일이 비약적으로 확대되기 때문에, 신호의 비트 수 증가에 따른 회로 규모의 증대, 그에 따른 비용 증가나 소비 전력의 증가 등이 문제가 되고 있다. WDR 합성 처리의 회로 규모를 합리화하는 방법으로서 다음과 같은 기술이 개시되어 있다. In recent years, the dynamic range that can be synthesized is increasing, and it is desirable that visibility is improved in more scenes. However, since the scale of the signal after synthesizing is dramatically increased, an increase in the circuit scale according to an increase in the number of bits of the signal, an increase in cost and an increase in power consumption are problematic. As a method for rationalizing the circuit scale of WDR synthesis processing, the following technique is disclosed.

예를 들어, 각 촬영 영상의 밝기에 따라 증폭도(Gain)을 바꾸어 합성함으로써 합성 신호의 비트 수를 작게 억제할 수 있는 기술(예를 들어, 일본특허공개 2004-266347호의 특허 문헌, 이하 특허 문헌 1이라 함)이 개시되어 있다. 이러한 기술에서는 화소값이 커짐에 따라 점차 작은 증폭도가 적용되므로, 화면 전체에 일률적으로 노광 비율을 곱하는 종래예에 비해 영상의 경계 부분도 매끄럽게 합성하면서 합성 후의 화소값의 최대 값을 큰 폭으로 억제할 수 있다. 또한, 이러한 기술에서는 원(bare) 신호에 대해서도, 2×2 화소 중의 RGB의 대표값을 추출하여 증폭도를 결정하고, 대표값을 추출한 영역에 증폭도를 적용함으로써, 색밸런스를 유지하면서 처리를 수행할 수 있다. For example, a technique capable of suppressing the number of bits of a synthesized signal by changing the amplification level (Gain) according to the brightness of each captured image and synthesizing it (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2004-266347, Patent Documents hereinafter) 1) is disclosed. In this technique, as the pixel value increases, a gradually smaller amplification is applied, so compared to the conventional example in which the exposure ratio is uniformly multiplied over the entire screen, the maximum value of the pixel value after synthesizing can be significantly suppressed while synthesizing the boundary of the image smoothly. can In addition, in this technology, even with respect to a bare signal, the amplification degree is determined by extracting the representative value of RGB in the 2×2 pixel, and the amplification degree is applied to the area from which the representative value is extracted, so that the process can be performed while maintaining the color balance. can

또한, 다(多)비트 신호를 가수와 지수로 표현함으로써, 적은 비트 수로 넓은 레인지의 데이터를 유지할 수 있는 기술(예를 들어, 일본특허공개 2008-236726호의 특허 문헌, 이하 특허 문헌 2라 함)이 개시되어 있다. 일단 노광 비율을 이용하여 신호의 합성을 실시한 후에, 이러한 기술을 사용하면, 신호의 비트 수를 줄일 수 있어 합성 후의 처리의 부하가 경감된다. In addition, a technique capable of holding data of a wide range with a small number of bits by expressing a multi-bit signal with mantissa and exponent (for example, Patent Document of Japanese Patent Laid-Open No. 2008-236726, hereinafter referred to as Patent Document 2) This is disclosed. Once the signal is synthesized using the exposure ratio, by using this technique, the number of bits of the signal can be reduced and the load of processing after the synthesis is reduced.

또한, 다른 노광의 영상군으로부터 1개의 영상을 참조하고, 그 화소값에 따라 어떤 영상의 화소값을 선택하여 합성할지를 결정하는 기술(예를 들어, 일본특허공개 2012-151732호의 특허 문헌, 이하 특허 문헌 3이라 함)도 개시되어 있다.In addition, a technique of determining which image pixel value to be synthesized by referring to one image from a group of images of different exposures and selecting a pixel value according to the pixel value (e.g., Patent Document of Japanese Patent Application Laid-Open No. 2012-151732, the following patents) Reference 3) is also disclosed.

일본특허공개 2004-266347호 공보Japanese Patent Laid-Open No. 2004-266347 일본특허공개 2008-236726호 공보Japanese Patent Laid-Open No. 2008-236726 일본특허공개 2012-151732호 공보Japanese Patent Laid-Open No. 2012-151732

하지만, 특허 문헌 1에 기재된 기술에서는 원(bare) 신호에 노이즈가 포함되어 있는 경우, 2×2 화소의 영역 단위에서 노이즈가 강조되는 점이 문제가 된다. 또한, 2×2 화소 단위에서의 처리가 이루어지므로, 하드웨어에서 실현하는 경우는 증폭도 산출시에 1 라인의 메모리가 필요하다.However, in the technique described in Patent Document 1, when noise is included in a bare signal, it is a problem that noise is emphasized in units of a 2×2 pixel area. In addition, since processing is performed in units of 2x2 pixels, when implemented in hardware, one line of memory is required for calculating the amplification degree.

여기에서, 메모리의 라인은 노광 양이 다른 신호들의 개수 만큼 필요하다. 예를 들어, 3 종류의 신호들을 합성한다면 3 라인들이 필요하다. 또한, 전술한 노이즈 강조 문제를 저감하고자 한다면, 2×2보다 넓은 범위를 참조하는 경우가 있어 메모리량이 더욱 증가한다. 이러한 일은 회로 규모에 대한 제약이 어려운 경우에는 문제가 된다. Here, a line of the memory requires an exposure amount equal to the number of different signals. For example, if three types of signals are synthesized, three lines are needed. In addition, in order to reduce the above-mentioned noise enhancement problem, a range wider than 2×2 may be referred to, which further increases the amount of memory. This is problematic when the constraints on circuit scale are difficult.

또한, 특허 문헌 2에 기재된 기술에 의하면, 화소값이 가수(假數)의 범위를 넘으면 데이터가 정세하지 못하여 영상의 매끄러움이 손상되는 문제가 있다. 예를 들어, 가수를 8 비트, 10을 기수로 하고 지수를 4 비트로 한 경우, 화소값이 256 이상이 되면 10마다 변화되고, 화소값이 2,560 이상이 되면 100마다 변화되며, 화소값이 25,600 이상에서는 1,000마다 변화되기 때문에, 정밀도가 떨어지게 된다. Further, according to the technique described in Patent Document 2, when the pixel value exceeds the range of the mantissa, there is a problem in that the data is not clear and the smoothness of the image is impaired. For example, if the mantissa is 8 bits, 10 is the radix, and the exponent is 4 bits, when the pixel value is 256 or more, it changes every 10, when the pixel value is 2,560 or more, it changes every 100, and when the pixel value is 25,600 or more Since it changes every 1,000, the precision decreases.

또한, 특허 문헌 3에 기재된 기술에 의하면, 다이나믹 레인지가 상당히 큰 경우, 합성 영상의 품질 저하의 가능성이 높다는 문제점이 있다. 왜냐하면, 하나의 촬영 영상으로부터 모든 영상들의 노광 상태를 판정하는 것이 어렵기 때문이다.Further, according to the technique described in Patent Document 3, when the dynamic range is quite large, there is a problem in that the quality of the synthesized image is highly likely to be deteriorated. This is because it is difficult to determine the exposure state of all images from one captured image.

따라서, 본 발명은 합성 영상의 매끄러움의 저하를 억제함과 동시에 회로 규모 증가를 억제하면서 합성 영상을 생성할 수 있는 기술을 제공하고자 한다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a technology capable of generating a composite image while suppressing a decrease in smoothness of the composite image and suppressing an increase in circuit scale.

본 발명의 제1 측면의 영상 처리 장치는 증폭부, 합성부, 및 증폭도 설정부를 포함한다.The image processing apparatus of the first aspect of the present invention includes an amplification unit, a synthesis unit, and an amplification degree setting unit.

상기 증폭부는 장노광 영상과 적어도 한 단노광 영상을 포함한 복수의 영상들 중에서 상기 적어도 한 단노광 영상을 증폭도에 따라 증폭한다. The amplification unit amplifies the at least one short exposure image from among a plurality of images including a long exposure image and at least one short exposure image according to an amplification degree.

상기 합성부는 상기 장노광 영상과 증폭된 상기 단노광 영상을 합성한다.The synthesizing unit synthesizes the long exposure image and the amplified short exposure image.

상기 증폭도 설정부는 상기 단노광 영상에 대한 상기 장노광 영상의 노광 비율보다 적은 값을 상기 증폭도로서 설정한다.The amplification degree setting unit sets a value less than an exposure ratio of the long exposure image to the short exposure image as the amplification degree.

상기 제1 측면의 영상 처리 장치에 의하면, 상기 단노광 영상에 대한 상기 장노광 영상의 노광 비율보다 적은 값이 상기 증폭도로서 적용된다. 따라서, 합성 영상의 비트 수를 억제함으로써, 회로 규모의 증가를 억제하면서 합성 영상을 생성할 수 있다. In the image processing apparatus of the first aspect, a value smaller than an exposure ratio of the long exposure image to the short exposure image is applied as the amplification degree. Accordingly, by suppressing the number of bits of the synthesized image, it is possible to generate the synthesized image while suppressing an increase in circuit scale.

본 발명의 제2 측면의 영상 처리 장치는 증폭부, 합성부, 및 증폭도 설정부를 포함한다.The image processing apparatus of the second aspect of the present invention includes an amplifying unit, a synthesizing unit, and an amplification degree setting unit.

상기 증폭부는 장노광 영상과 적어도 한 단노광 영상을 포함한 복수의 영상들 중에서 상기 적어도 한 단노광 영상을 증폭도에 따라 증폭한다. The amplification unit amplifies the at least one short exposure image from among a plurality of images including a long exposure image and at least one short exposure image according to an amplification degree.

상기 합성부는 상기 장노광 영상과 증폭된 상기 단노광 영상을 합성한다.The synthesizing unit synthesizes the long exposure image and the amplified short exposure image.

상기 증폭도 설정부는, 상기 단노광 영상에 대한 상기 장노광 영상의 노광 비율이 문턱 값보다 크지 않은 경우에 상기 노광 비율을 상기 단노광 영상의 증폭도로서 설정하고, 상기 노광 비율이 상기 문턱 값보다 큰 경우에 상기 노광 비율보다 적은 값을 상기 단노광 영상의 증폭도로서 설정한다.The amplification degree setting unit may be configured to set the exposure ratio as an amplification degree of the short exposure image when the exposure ratio of the long exposure image to the short exposure image is not greater than a threshold value, and the exposure ratio is greater than the threshold value. In this case, a value less than the exposure ratio is set as the amplification degree of the short exposure image.

상기 제2 측면의 영상 처리 장치에 의하면, 상기 노광 비율이 상기 문턱 값보다 큰 경우에 상기 노광 비율보다 적은 값이 상기 단노광 영상의 증폭도로서 적용된다. 따라서, 합성 영상의 비트 수를 억제함으로써, 회로 규모의 증가를 억제하면서 합성 영상을 생성할 수 있다. According to the image processing apparatus of the second aspect, when the exposure ratio is greater than the threshold value, a value less than the exposure ratio is applied as an amplification degree of the short exposure image. Accordingly, by suppressing the number of bits of the synthesized image, it is possible to generate the synthesized image while suppressing an increase in circuit scale.

더 나아가, 상기 단노광 영상에 대한 상기 장노광 영상의 노광 비율이 문턱 값보다 크지 않은 경우, 상기 노광 비율이 상기 단노광 영상의 증폭도로서 적용된다. 따라서, 합성 영상의 매끄러움 저하가 방지될 수 있다. Furthermore, when the exposure ratio of the long exposure image to the short exposure image is not greater than a threshold value, the exposure ratio is applied as an amplification degree of the short exposure image. Accordingly, deterioration of the smoothness of the composite image can be prevented.

본 발명의 제3 측면의 영상 처리 방법은, 장노광 영상과 적어도 한 단노광 영상을 포함한 복수의 영상들 중에서 상기 적어도 한 단노광 영상을 증폭도에 따라 증폭함을 포함한다. 상기 장노광 영상과 증폭된 상기 단노광 영상은 합성된다. 상기 단노광 영상에 대한 상기 장노광 영상의 노광 비율보다 적은 값이 상기 증폭도로서 설정된다.An image processing method of a third aspect of the present invention includes amplifying the at least one short exposure image from among a plurality of images including a long exposure image and at least one short exposure image according to an amplification degree. The long exposure image and the amplified short exposure image are synthesized. A value smaller than the exposure ratio of the long exposure image to the short exposure image is set as the amplification degree.

상기 제3 측면의 영상 처리 방법에 의하면, 상기 단노광 영상에 대한 상기 장노광 영상의 노광 비율보다 적은 값이 상기 증폭도로서 적용된다. 따라서, 합성 영상의 비트 수를 억제함으로써, 회로 규모의 증가를 억제하면서 합성 영상을 생성할 수 있다. According to the image processing method of the third aspect, a value smaller than an exposure ratio of the long exposure image to the short exposure image is applied as the amplification degree. Accordingly, by suppressing the number of bits of the synthesized image, it is possible to generate the synthesized image while suppressing an increase in circuit scale.

이상 설명된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의하면, 상기 노광 비율이 상기 문턱 값보다 큰 경우에 상기 노광 비율보다 적은 값이 상기 단노광 영상의 증폭도로서 적용된다. 따라서, 합성 영상의 비트 수를 억제함으로써, 회로 규모의 증가를 억제하면서 합성 영상을 생성할 수 있다. As described above, according to the embodiment of the present invention, when the exposure ratio is greater than the threshold value, a value less than the exposure ratio is applied as the amplification degree of the short exposure image. Accordingly, by suppressing the number of bits of the synthesized image, it is possible to generate the synthesized image while suppressing an increase in circuit scale.

더 나아가, 상기 단노광 영상에 대한 상기 장노광 영상의 노광 비율이 문턱 값보다 크지 않은 경우, 상기 노광 비율이 상기 단노광 영상의 증폭도로서 적용된다. 따라서, 합성 영상의 매끄러움 저하가 방지될 수 있다. Furthermore, when the exposure ratio of the long exposure image to the short exposure image is not greater than a threshold value, the exposure ratio is applied as an amplification degree of the short exposure image. Accordingly, deterioration of the smoothness of the composite image can be prevented.

도 1은 일반적인 WDR 합성 기술을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 노광 비율보다 적은 값들을 증폭도로서 설정한 경우에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 영상 처리 장치의 기능 구성을 나타내는 도면이다.
도 4는 노광 비율이 작은 경우에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 증폭도의 제어 특성을 나타내는 도면이다.
도 6은 2 프레임을 합성하는 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 증폭도로서 노광 비율을 설정한 경우, 및 증폭도로서 노광 비율의 1/2을 설정한 경우, 각각의 합성 영상의 예를 나타내는 도면이다.
1 is a diagram for explaining a general WDR synthesis technique.
FIG. 2 is a diagram for explaining a case in which values smaller than an exposure ratio are set as an amplification degree.
3 is a diagram illustrating a functional configuration of an image processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram for explaining a case where the exposure ratio is small.
5 is a diagram illustrating control characteristics of an amplification degree according to an embodiment of the present invention.
6 is a diagram for explaining an example of synthesizing two frames.
7 is a diagram illustrating examples of each synthesized image when an exposure ratio is set as an amplification degree and when 1/2 of an exposure ratio is set as an amplification degree.

이하, 첨부 도면을 참조하면서, 본 발명의 바람직한 실시의 형태에 대해 상세히 설명하기로 한다. 또한, 본 명세서 및 도면에서 실질적으로 동일한 기능 구성을 갖는 구성 요소에 대해서는 동일한 부호를 부여함으로써 중복 설명을 생략한다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, in the present specification and drawings, components having substantially the same functional configuration are given the same reference numerals, and thus redundant descriptions are omitted.

또한, 본 명세서 및 도면에서 실질적으로 동일한 기능 구성을 갖는 복수의 구성 요소에 대해 동일한 부호의 뒤에 다른 알파벳을 부여하여 구별하는 경우도 있다. 다만, 실질적으로 동일한 기능 구성을 갖는 복수의 구성 요소의 각각에 대해 특별히 구별할 필요가 없는 경우, 동일한 부호만 붙인다. In addition, in this specification and drawings, a plurality of components having substantially the same functional configuration may be distinguished by assigning different alphabets after the same reference numerals. However, when there is no need to specifically distinguish each of a plurality of components having substantially the same functional configuration, only the same reference numerals are assigned.

(일반적인 WDR 합성 기술) (Common WDR synthesis technique)

본 발명의 실시예는 노광을 바꾸어 촬영한 복수의 영상 신호를 합성하여 WDR(Wide Dynamic Range) 신호를 얻는 기술에 관한 것이다. 일반적인 WDR 합성 처리에 대하여, 도 1을 참조하여 설명한다. An embodiment of the present invention relates to a technique for obtaining a wide dynamic range (WDR) signal by synthesizing a plurality of image signals photographed by changing exposure. A general WDR synthesis process will be described with reference to FIG. 1 .

도 1은, 노광 시간이 긴 쪽으로부터 Long(장노광 영상), Short2(단노광 영상), Short1(초단노광 영상)의 3개의 영상 신호들(3 프레임들)을 Short2에 대한 Long의 노광 비율, Short1에 대한 Short2의 노광 비율이 각각 노광 비율(Exp)이 되도록 노광을 바꾸어 촬영하고, 이러한 영상 신호를 합성하는 예를 나타내고 있다. WDR 신호는 0 ~ 4095의 값을 갖는 12 비트(bit)의 신호로 한다. 1 shows three image signals (3 frames) of Long (long exposure image), Short2 (short exposure image), and Short1 (ultra-short exposure image) from the long exposure time, the exposure ratio of Long to Short2; An example of synthesizing the image signals by changing the exposure so that the exposure ratio of Short2 to Short1 becomes the exposure ratio Exp is shown. The WDR signal is a 12-bit signal having a value of 0 to 4095.

복수의 영상 신호들을 합성함에 있어서, 장노광 영상과 밝기를 맞추기 위하여, 단노광 영상에 대하여 단노광 영상에 대한 장노광 영상의 노광 비율(Exp)을 곱함으로써, Short2'를 취득하고, Short2'를 사용하여 합성한다. 마찬가지로, 초단노광 영상에 대해서는 초단노광 영상에 대한 장노광 영상의 노광 비율(Exp)의 2승을 곱함으로써 Short1'를 취득하고, Short1'를 사용하여 합성한다. 이러한 예를 참조하면, 합성 후의 WDR 신호의 최대 값은 노광 비율의 제곱에 비례하는 것을 알 수 있다. In synthesizing a plurality of image signals, in order to match the brightness with the long exposure image, Short2' is obtained by multiplying the short exposure image by the exposure ratio (Exp) of the long exposure image to the short exposure image, and Short2' is obtained. use to synthesize Similarly, for the ultra-short exposure image, Short1' is obtained by multiplying the exposure ratio (Exp) of the long exposure image to the ultra-short exposure image to the power of the square, and is synthesized using Short1'. Referring to this example, it can be seen that the maximum value of the WDR signal after synthesis is proportional to the square of the exposure ratio.

더 넓은 다이나믹 레인지를 합성 가능하게 하기 위해서는, 영상 신호의 합성 매수를 늘리거나, 노광 비율을 크게 하거나, 또는 양자를 모두 채용할 수 있다. 어떠한 방법을 채택하더라도, 영상 신호의 합성 후의 화소값의 최대 값은 지수적으로 상승한다. 즉, 더 넓은 다이나믹 레인지를 합성하고자 하면, 합성에 필요한 회로의 비트 수가 증가하여 회로 규모가 커지는 문제가 있다. In order to synthesize a wider dynamic range, it is possible to increase the number of images to be synthesized, increase the exposure ratio, or both. Whichever method is adopted, the maximum value of the pixel value after video signal synthesis rises exponentially. That is, when synthesizing a wider dynamic range, the number of bits of a circuit required for synthesizing increases, resulting in an increase in circuit scale.

따라서, 본 발명의 실시예에서는, 합성 영상의 매끄러움의 저하를 억제함과 동시에 회로 규모의 증가를 억제하면서 합성 영상을 생성할 수 있는 기술을 제안한다. 더 구체적으로는, 다이나믹 레인지가 매우 넓은 장면은 발생 빈도가 낮은 점에 주목하여 일정한 다이나믹 레인지까지는, 도 1에 도시한 바와 같이, 선형 합성을 수행한다. 한편, 일정 이상의 다이나믹 레인지를 갖는 장면에 대해서는, 도 2에 도시한 예와 같이, 노광 비율보다 적은 증폭도를 장노광 영상 외의 영상에 적용한다. Accordingly, an embodiment of the present invention proposes a technique capable of generating a synthesized image while suppressing a decrease in smoothness of the synthesized image and suppressing an increase in circuit scale. More specifically, a scene with a very wide dynamic range is linearly synthesized up to a constant dynamic range, as shown in FIG. 1, paying attention to the fact that the occurrence frequency is low. On the other hand, for a scene having a dynamic range greater than or equal to a certain level, as in the example shown in FIG. 2 , an amplification degree smaller than the exposure ratio is applied to an image other than the long exposure image.

(실시예) (Example)

우선, 본 발명의 실시예에 따른 영상 처리 장치(1)의 기능 구성에 대해 설명하기로 한다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 영상 처리 장치(1)의 기능 구성을 보여준다First, a functional configuration of the image processing apparatus 1 according to an embodiment of the present invention will be described. 3 shows a functional configuration of an image processing apparatus 1 according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 영상 처리 장치(1)는 영상 센서(10), 프레임 메모리(20), 증폭도 설정부(30), 클립(clip, 31), 클립(32), 사용-영상 선택부(40), 움직임 검출부(50), 증폭부(61), 증폭부(62), 합성부(70) 및 계조 압축부(80)를 구비한다. 이하, 영상 처리 장치(1)가 포함하는 각 기능 블록의 기능에 대해 차례로 상세히 설명하기로 한다. Referring to FIG. 3 , the image processing apparatus 1 includes an image sensor 10 , a frame memory 20 , an amplification level setting unit 30 , a clip 31 , a clip 32 , and a use-image selection unit 40 , a motion detecting unit 50 , an amplifying unit 61 , an amplifying unit 62 , a synthesizing unit 70 , and a gradation compression unit 80 . Hereinafter, the function of each functional block included in the image processing apparatus 1 will be described in detail in turn.

영상 처리 장치(1)는 영상 센서(10)의 노광 설정을 바꾸어 3 장의 영상들을 연속으로 촬영한다. 본 실시예의 경우, 초단노광 촬영을 먼저 수행하고, 이어서 단노광 촬영을 수행하며, 그 후에 장노광 촬영을 수행한다. 하지만, 장노광 촬영을 먼저 수행하고, 이어서 단노광 촬영을 수행하며, 그 후에 초단노광 촬영을 수행할 수도 있다. The image processing apparatus 1 changes the exposure setting of the image sensor 10 to continuously photograph three images. In the present embodiment, ultra-short exposure imaging is performed first, followed by short exposure imaging, and then long exposure imaging is performed. However, long exposure imaging may be performed first, then short exposure imaging may be performed, and then ultra short exposure imaging may be performed.

이와 같이 촬영된 초단노광 영상, 단노광 영상 및 장노광 영상은 하나의 조합으로서 프레임 메모리(20)에 저장된다. 초단노광 영상, 단노광 영상 및 장노광 영상의 촬영과, 촬영된 초단노광 영상, 단노광 영상 및 장노광 영상의 프레임 메모리(20)에 대한 기입은 연속적으로 행해진다. The ultra-short exposure image, the short exposure image, and the long exposure image photographed in this way are stored in the frame memory 20 as a combination. The shooting of the ultra-short exposure image, the short exposure image and the long exposure image, and the writing of the captured ultra-short exposure image, the short exposure image and the long exposure image to the frame memory 20 are successively performed.

또한, 도 3에 도시된 예에 있어서, 영상 처리 장치(1)는, 초단노광 영상, 단노광 영상 및 장노광 영상을 출력하기 위한 공통의 계통을 하나 가지고, 영상 센서(10)가 초단노광 영상, 단노광 영상, 및 장노광 영상을 시분할로 출력한다. 하지만, 초단노광 영상, 단노광 영상, 및 장노광 영상을 동시에 출력할 수도 있다. 이 경우, 영상 처리 장치(1)는 영상 센서(10)로부터 초단노광 영상을 출력하기 위한 계통, 단노광 영상을 출력하기 위한 계통, 및 장노광 영상을 출력하기 위한 계통을 가질 수 있다. 각각의 셔터 시간은, 예를 들어, 촬영 대상의 다이나믹 레인지나 영상 센서 사양 등에 의하여 정해진다. In addition, in the example shown in FIG. 3 , the image processing apparatus 1 has one common system for outputting an ultra-short exposure image, a short exposure image, and a long exposure image, and the image sensor 10 is configured to generate an ultra-short exposure image. , a short exposure image, and a long exposure image are output in time division. However, the ultra-short exposure image, the short exposure image, and the long exposure image may be simultaneously output. In this case, the image processing apparatus 1 may have a system for outputting an ultra-short exposure image from the image sensor 10 , a system for outputting a short exposure image, and a system for outputting a long exposure image. Each shutter time is determined by, for example, a dynamic range of a photographing target, an image sensor specification, or the like.

또한, 본 발명의 실시예에서는, 장노광 영상 외의 영상으로서 노광 시간이 다른 2 종류의 단노광 영상들이 영상 센서(10)에 의해 촬영된다. 하지만, 영상 센서(10)에 의해 촬영되는 장노광 영상 외의 영상은 노광 시간이 다른 2 종류의 단노광 영상들에 한정되지 않는다. 예를 들어, 이하에 설명하는 바와 같이, 영상 센서(10)에 의해 촬영되는 장노광 영상 외의 영상은 1 종류의 단노광 영상뿐일 수도 있다. 또는, 장노광 영상 외의 영상은 서로 노광 시간이 다른 3종 이상의 단노광 영상들일 수도 있다. In addition, in the embodiment of the present invention, two types of short-exposure images having different exposure times as images other than the long-exposure image are captured by the image sensor 10 . However, an image other than the long exposure image captured by the image sensor 10 is not limited to two types of short exposure images having different exposure times. For example, as described below, the image other than the long exposure image captured by the image sensor 10 may be only one type of short exposure image. Alternatively, the image other than the long exposure image may be three or more types of short exposure images having different exposure times.

또한, 본 발명의 실시예에서는, 초단노광 영상, 단노광 영상 및 장노광 영상이라는 용어를 사용하고 있는데, 이러한 용어가 촬영된 3 개의 영상들 각각의 절대적인 노광 시간을 한정하는 것은 아니다. 따라서, 노광 시간이 다른 3 개의 영상들이 촬영된 경우, 해당 3 개의 영상들 중에서 노광 시간이 가장 짧은 영상이 초단노광 영상에 해당하고, 노광 시간이 다음으로 짧은 영상이 단노광 영상에 해당하며, 노광 시간이 가장 긴 영상이 장노광 영상에 해당한다. In addition, in the embodiment of the present invention, the terms ultra-short exposure image, short exposure image, and long exposure image are used, but these terms do not limit the absolute exposure time of each of the three captured images. Accordingly, when three images with different exposure times are captured, the image with the shortest exposure time among the three images corresponds to the ultra-short exposure image, and the image with the next short exposure time corresponds to the short exposure image, and the exposure time corresponds to the short exposure image. The image with the longest time corresponds to the long exposure image.

영상 센서(10)는, 외부로부터의 빛을 촬상 소자의 수광 평면에 결상시키고, 결상된 빛을 전하량으로 광전 변환하며, 해당 전하량을 전기 신호로 변환한다. 영상 센서(10)의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어, CCD(Charge Coupled Device)일 수도 있고, CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)일 수도 있다. 예를 들어, 영상 센서(10)는 소정 배율(예를 들어, 수 배에서 수십 배)의 노광 비율(Exp)을 취하여 초단노광 영상, 단노광 영상 및 장노광 영상을 검출(촬영)한다. The image sensor 10 forms an image of light from the outside on a light receiving plane of the imaging device, photoelectrically converts the imaged light into an electric charge, and converts the electric charge into an electric signal. The type of the image sensor 10 is not particularly limited, and may be, for example, a CCD (Charge   Coupled   Dec. For example, the image sensor 10 detects (photographs) the ultra-short exposure image, the short exposure image, and the long exposure image by taking the exposure ratio Exp of a predetermined magnification (eg, several to several tens of times).

사용-영상 선택부(40)는, 프레임 메모리(20)으로부터 독출한 초단노광 영상, 단노광 영상, 및 장노광 영상을 참조하여 장노광 영상, 단노광 영상 및 초단노광 영상 각각의 포화 상태나 움직임 등을 검출하고, 초단노광 영상, 단노광 영상, 및 장노광 영상 중 어느 하나를 화소 마다 사용 영상으로서 선택하기 위한 사용-영상 선택 정보를 생성한다. 초단노광 영상, 단노광 영상, 및 장노광 영상 중 어느 하나를 선택하기 위한 알고리즘들은 다양하다. The use-image selection unit 40 refers to the ultra-short-exposure image, the short-exposure image, and the long-exposure image read out from the frame memory 20 to determine the saturation state or movement of each of the long-exposure image, the short-exposure image and the ultra-short-exposure image. etc., and generate use-image selection information for selecting any one of an ultra-short exposure image, a short exposure image, and a long exposure image as a use image for each pixel. Algorithms for selecting any one of the ultra-short exposure image, the short exposure image, and the long exposure image are various.

예를 들어, 사용-영상 선택부(40)는, 초단노광 영상, 단노광 영상 및 장노광 영상 중 어느 하나를, 초단노광 영상, 장노광 영상 또는 단노광 영상의 화소값과 규정 값과의 관계에 따라 화소마다 선택함으로써 사용-영상 선택 정보를 생성한다. 예를 들어, 사용-영상 선택부(40)는 장노광 영상에서 상한 값보다 큰 화소값을 갖는 화소의 사용 영상으로서 단노광 영상을 선택할 수도 있다. 또는, 예를 들어, 사용-영상 선택부(40)는 단노광 영상에서 하한 값보다 적은 화소값을 갖는 화소의 사용 영상으로서 장노광 영상을 선택할 수도 있다. For example, the use-image selection unit 40 selects any one of the ultra-short exposure image, the short exposure image, and the long exposure image, the relationship between the pixel values of the ultra-short exposure image, the long exposure image, or the short exposure image and the prescribed value. By selecting for each pixel according to , use-image selection information is generated. For example, the use-image selection unit 40 may select a short exposure image as a use image of a pixel having a pixel value greater than an upper limit value in the long exposure image. Alternatively, for example, the use-image selection unit 40 may select a long exposure image as a use image of a pixel having a pixel value less than a lower limit value in the short exposure image.

움직임 검출부(50)는 움직임을 검출한다. 여기에서 움직임 검출 방법은 한정되지 않는다. The motion detection unit 50 detects a motion. Here, the motion detection method is not limited.

예를 들어, 움직임 검출부(50)는, 단노광 영상 및 장노광 영상에서 대응되는 영역의 화소값 또는 기울기의 차분을 검출하고, 차분이 소정의 움직임 양보다 큰 영역을 움직임 영역으로 검출할 수 있다. 한편, 움직임 검출부(50)는 차분이 소정의 움직임 양보다 적은 영역을 비움직임 영역으로 검출할 수 있다. 차분이 소정의 움직임 양과 동일한 영역은 어느 하나의 영역으로 검출될 수도 있다. 움직임 검출부(50)는 이러한 움직임 영역 및 비움직임 영역을 움직임 검출의 결과로서 얻을 수 있다.For example, the motion detector 50 may detect a difference in pixel values or inclinations of corresponding regions in the short exposure image and the long exposure image, and detect a region in which the difference is greater than a predetermined amount of motion as the motion region. . Meanwhile, the motion detector 50 may detect an area in which the difference is less than a predetermined amount of motion as a non-motion area. A region in which the difference is equal to a predetermined amount of movement may be detected as any one region. The motion detection unit 50 may obtain such a motion region and a non-motion region as a result of motion detection.

또한, 움직임 검출부(50)는, 초단노광 영상 및 단노광 영상에서 대응되는 영역의 화소값 또는 기울기의 차분을 검출하고, 차분이 소정의 움직임 양 보다 큰 영역을 움직임 영역으로서 검출할 수도 있다. 한편, 움직임 검출부(50)는 차분이 소정의 움직임 양보다 적은 영역을 비움직임 영역으로 검출할 수 있다. 차분이 소정의 움직임 양과 동일한 영역은 어느 하나의 영역으로 검출될 수도 있다. 움직임 검출부(50)는 이러한 움직임 영역 및 비움직임 영역을 움직임 검출의 결과로서 얻을 수 있다. 또는 움직임 검출부(50)는 2 개의 움직임 검출 결과들을 통합할 수도 있다. Also, the motion detector 50 may detect a difference in pixel values or inclinations of corresponding regions in the ultra-short exposure image and the short exposure image, and detect a region in which the difference is greater than a predetermined motion amount as the motion region. Meanwhile, the motion detector 50 may detect an area in which the difference is less than a predetermined amount of motion as a non-motion area. A region in which the difference is equal to a predetermined amount of movement may be detected as any one region. The motion detection unit 50 may obtain such a motion region and a non-motion region as a result of motion detection. Alternatively, the motion detection unit 50 may integrate the two motion detection results.

증폭부(61)는 초단노광 영상을 증폭도에 따라 증폭한다. 구체적으로, 증폭부(61)는 초단노광 영상에 증폭도를 곱함으로써 초단노광 영상을 증폭한다. 일반적으로, 초단노광 영상에 대한 장노광 영상의 노광 비율을 증폭도로 설정하여, 이 증폭도를 초단노광 영상에 대하여 곱함으로써 초단노광 영상을 증폭한다. 본 발명의 실시예에서는, 증폭도 설정부(30)가 이 증폭도를 적절히 제어할 수 있다. The amplification unit 61 amplifies the ultra-short exposure image according to the amplification degree. Specifically, the amplification unit 61 amplifies the ultra-short exposure image by multiplying the amplification degree by the ultra-short exposure image. In general, the exposure ratio of the long exposure image to the ultrashort exposure image is set as an amplification degree, and the ultrashort exposure image is amplified by multiplying the amplification degree by the ultrashort exposure image. In the embodiment of the present invention, the amplification level setting unit 30 can appropriately control the amplification level.

마찬가지로, 증폭부(62)는 단노광 영상을 증폭도에 따라 증폭한다. 구체적으로는, 증폭부(62)는 단노광 영상에 대하여 증폭도를 곱함으로써 단노광 영상을 증폭한다. 일반적으로 단노광 영상에 대한 장노광 영상의 노광 비율을 증폭도로 설정하고, 이 증폭도를 단노광 영상에 대하여 곱함으로써 단노광 영상을 증폭한다. 본 발명의 실시예에서는 증폭도 설정부(30)가 이 증폭도를 적절히 제어할 수 있다. Similarly, the amplification unit 62 amplifies the short exposure image according to the amplification degree. Specifically, the amplification unit 62 amplifies the short exposure image by multiplying the amplification degree with respect to the short exposure image. In general, the exposure ratio of the long exposure image to the short exposure image is set as an amplification degree, and the short exposure image is amplified by multiplying the amplification degree by the short exposure image. In the embodiment of the present invention, the amplification level setting unit 30 may appropriately control the amplification level.

합성부(70)는 사용-영상 선택부(40)에 의해 생성된 사용-영상 선택 정보에 따라 초단노광 영상, 단노광 영상, 및 장노광 영상을 화소마다 합성함으로써 WDR 합성 영상을 생성한다. The synthesizing unit 70 generates a WDR synthesized image by synthesizing the ultra-short exposure image, the short exposure image, and the long exposure image for each pixel according to the use-image selection information generated by the use-image selection unit 40 .

구체적으로는, 합성부(70)는, 사용-영상 선택 정보를 참조하여, 초단노광-영상 사용 영역에 초단노광 영상을 사용하고, 단노광-영상 사용 영역에 단노광 영상을 사용하며, 장노광-영상 사용 영역에 장노광 영상을 사용하여 합성 영상을 생성한다. 합성시에는 어느 하나의 영상에 대해 노광 비율에 따른 증폭도를 곱하여 정규화한 후에 합성하는 것이 바람직하다. Specifically, the synthesizing unit 70 uses the ultra-short exposure image for the ultra-short exposure-image use region, uses the short-exposure image for the short exposure-image use region, and the long exposure with reference to the use-image selection information. - Create a composite image using the long exposure image in the image use area. When synthesizing, it is preferable to synthesize one image after normalizing it by multiplying the amplification level according to the exposure ratio.

이와 같이 합성부(70)는 사용-영상 선택부(40)에 의해 생성된 사용-영상 선택 정보에 따라 초단노광 영상, 단노광 영상 및 장노광 영상을 합성한다. 하지만, 이러한 처리만으로는 움직임 영역에서 윤곽이 이중이 되는 등의 아티팩트(artifact)가 발생할 수 있다. In this way, the synthesizing unit 70 synthesizes the ultra-short exposure image, the short exposure image, and the long exposure image according to the use-image selection information generated by the use-image selection unit 40 . However, this processing alone may cause artifacts such as double contours in the motion region.

따라서, 합성부(70)는 움직임 영역에서 윤곽이 이중이 되는 현상을 저감하는 처리를 수행할 수도 있다. 예를 들어, 합성부(70)는 움직임 영역의 사용 영상으로서 초단노광 영상 또는 단노광 영상을 선택할 수 있다. 또한, 영상 센서(10)의 분해능을 12 비트로 하였을 때, WDR 합성 영상의 각 화소는 16 비트 정도로 확장될 수 있다. Accordingly, the synthesizing unit 70 may perform processing for reducing the phenomenon in which the outline becomes double in the motion region. For example, the synthesizing unit 70 may select an ultra-short exposure image or a short exposure image as an image used for the motion region. Also, when the resolution of the image sensor 10 is 12 bits, each pixel of the WDR composite image may be extended to about 16 bits.

계조 압축부(80)는, 다이나믹 레인지가 넓은 영상 신호의 비트 레인지를 소정의 비트 레인지로 변환하기 위하여, 합성부(70)에 의해 생성된 WDR 합성 영상에 대해 압축 처리를 실시한다. 이러한 압축 처리로는 룩업 테이블(LUT : Look-Up Table)에 따른 톤 매핑이 이용될 수 있는데, 특별히 이에 한정되는 것은 아니며 어떠한 방법을 이용해도 무방하다. The gradation compression unit 80 performs compression processing on the WDR synthesized image generated by the synthesizing unit 70 in order to convert the bit range of the video signal having a wide dynamic range into a predetermined bit range. As such compression processing, tone mapping according to a look-up table (LUT) may be used, but is not particularly limited thereto, and any method may be used.

계조 압축부(80)의 후단은 예를 들어, 원(bare) 데이터로부터 RGB 프레인을 생성하는 디모자이크부, 윤곽 강조부, 및 컬러 관리 등을 포함하는 영상 처리 엔진에 접속된다. 따라서, 계조 압축부(80)로부터의 출력 데이터는 예를 들어, 영상 처리 엔진에 대한 입력 데이터의 규격(size)에 적합하도록(예를 들어, 12bit 정도로) 조정되는 것이 바람직하다. 단순히 데이터 규격(size)만 저하시키면 어두운 영상으로 변환되기 때문에, 인간의 시각 특성에 가까워지도록 고휘도측이 강하게 압축되는 것이 바람직하다. The rear end of the gradation compression unit 80 is connected to an image processing engine including, for example, a demosaicing unit for generating RGB frames from bare data, an outline enhancement unit, and color management. Accordingly, it is preferable that the output data from the grayscale compression unit 80 be adjusted (eg, about 12 bits) to fit, for example, the size of input data to the image processing engine. Since a dark image is converted to a dark image by simply lowering the data size, it is preferable that the high luminance side be strongly compressed so as to approximate human visual characteristics.

도 2를 참조하면서, 증폭도 제어의 구체적인 예를 설명하기로 한다. A specific example of amplification degree control will be described with reference to FIG. 2 .

도 2에 도시된 바와 같이, 증폭도 설정부(30)는 Short2(단노광 영상)에 곱해지는 증폭도를 본래의 증폭도(노광 비율(Exp))이 아닌, 예를 들어 그 1/2의 값으로 설정할 수도 있다. 이와 같이 증폭도를 설정하면, Short2'(증폭도가 곱해진 단노광 영상)와 Long(장노광 영상)과의 경계에 단차가 생기는데, 이 단차는 합성 영상 중의 합성 경계가 매끄럽게 재현되지 않는다는 것을 의미한다. 따라서, 밝은 물체의 주위가 다소 어둡게 보이거나, 그라데이션(gradation)에 줄무늬가 보이기도 한다. As shown in FIG. 2 , the amplification level setting unit 30 sets the amplification level multiplied by Short2 (short exposure image) not the original amplification level (exposure ratio Exp), for example, a value of 1/2 thereof. can also be set to When the amplification level is set in this way, a step occurs at the boundary between Short2' (short exposure image multiplied by the amplification level) and Long (long exposure image), and this step means that the composite boundary in the composite image is not reproduced smoothly. Accordingly, the periphery of a bright object appears somewhat dark, or streaks appear in gradation.

하지만, 이 단차가 너무 크면(예를 들어, 도 2에 도시한 바와 같이, Short2(단노광 영상)에 대해 곱하는 증폭도를 본래의 증폭도(노광 비율(Exp))의 1/2 정도로 한 경우), 최종 영상에서 위화감이 적어지므로 큰 문제는 되지 않음을 알 수 있다. 증폭도를 노광 비율(Exp)로 설정한 경우와 증폭도를 노광 비율(Exp)의 1/2로 설정한 경우, 각각의 합성 영상의 예가 도 7에 도시되어 있다. 증폭도는 노광 비율(Exp)의 1/2에 한정되지 않으며, 노광 비율(Exp) 보다 적은 값이라면 무방하다. However, if this step is too large (for example, as shown in Fig. 2, when the amplification level multiplied for Short2 (short exposure image) is about 1/2 of the original amplification level (exposure ratio (Exp))) , it can be seen that it is not a big problem because the sense of incongruity is reduced in the final image. 7 shows examples of each synthesized image when the amplification level is set to the exposure ratio (Exp) and when the amplification level is set to 1/2 of the exposure ratio (Exp). The amplification degree is not limited to 1/2 of the exposure ratio Exp, and any value smaller than the exposure ratio Exp may be sufficient.

또한, 증폭도 설정부(30)는 Short1(초단노광 영상)에 대해 곱하는 증폭도를 본래의 증폭도(노광 비율(Exp)의 2승)가 아닌, 예를 들어 그 1/8의 값으로 설정할 수도 있다. 이와 같이 증폭도를 설정하면, Short1'(증폭도가 곱해진 초단노광 영상)와 Short2'(증폭도가 곱해진 단노광 영상)와의 경계에 단차가 생기는데, 후단의 계조 압축부(80)에 의해 합성 영상은 고휘도에서 강하게 압축되므로, 단차가 축소되어 미미해지게 된다. In addition, the amplification level setting unit 30 may set the amplification level multiplied by Short1 (ultra-short exposure image) to a value of, for example, 1/8 of the original amplification level (the square of the exposure ratio Exp). there is. When the amplification level is set in this way, a step is created at the boundary between Short1' (short exposure image multiplied by the amplification level) and Short2' (short exposure image multiplied by the amplification level). Since it is strongly compressed at high luminance, the step difference is reduced and becomes insignificant.

그 때문에, Short1'와 Short2' 사이의 단차를 Short2'와 Long 사이의 단차 보다 크게 해도(예를 들어, 도 2에 도시한 예와 같이, Short1(초단노광 영상)에 대해 곱하는 증폭도를 본래의 증폭도(노광 비율(Exp)의 2승)의 1/8 정도로 한 경우), 최종 영상에 있어서 위화감은 잘 눈에 띄지 않는다. 또한, Short1이 아니면 적정 노광이 되지 않는 초고휘도 물체를 촬영하는 장면은 적기 때문에, 시감 문제가 발생하는 빈도도 낮다. 또한, 증폭도로는 노광 비율(Exp)의 2승의 1/8에 한정되지 않고, 노광 비율(Exp)보다 적은 값이라면 무방하다. Therefore, even if the step between Short1' and Short2' is made larger than the step between Short2' and Long (for example, as in the example shown in FIG. 2, the amplification degree multiplied with respect to Short1 (ultra-short exposure image) is amplified by the original (when it is set to about 1/8 of the square of the exposure ratio (Exp)), the sense of incongruity in the final image is not conspicuous. In addition, since there are few scenes of shooting an ultra-high luminance object that is not exposed properly unless it is Short1, the frequency of occurrence of visual problems is also low. In addition, the amplification degree is not limited to 1/8 of the square of the exposure ratio Exp, and may be any value smaller than the exposure ratio Exp.

이와 같이 하여, 본래의 노광 비율보다 적은 증폭도를 적용하여 합성함으로써, 도 2에 도시한 예에 있어서, 합성 영상의 최대 값을 본래의 1/8로 억제할 수 있다. 즉, 도 2에 도시한 예에 있어서, 합성 회로의 크기(size)를 3 비트만큼 절약할 수 있다. 또한, 적용할 증폭도를 제어하기만 하면 되므로, 복잡한 연산이나 라인 메모리를 사용해야 하는 연산은 전혀 필요하지 않다. 또한, 다른 영상의 경계부에 생기는 단차가 눈에 띄지 않을 정도로 증폭도를 설정하여 합성 영상의 매끄러움의 저하를 억제할 수 있다. In this way, in the example shown in FIG. 2 , the maximum value of the synthesized image can be suppressed to 1/8 of the original by applying an amplification degree smaller than the original exposure ratio and synthesizing. That is, in the example shown in FIG. 2, the size of the synthesis circuit can be saved by 3 bits. In addition, since it is only necessary to control the degree of amplification to be applied, there is no need for complicated calculations or calculations requiring the use of line memory. In addition, by setting the amplification level to such an extent that the step generated at the boundary of the other images is not conspicuous, deterioration of the smoothness of the synthesized image can be suppressed.

도 4를 참조하면서 설명을 계속하기로 한다. 도 4는 "노광 비율 = Exp인 경우" 및 "노광 비율 = Exp'인 경우" 각각의 횡축(피사체 휘도)과 종축(합성 화소값)과의 관계를 나타내는 도면이다. The description will be continued with reference to FIG. 4 . 4 is a diagram showing the relationship between the horizontal axis (subject luminance) and the vertical axis (composite pixel value), respectively, "when exposure ratio = Exp" and "when exposure ratio = Exp'.

도 4에 도시된 바와 같이, Exp'는 Exp 보다 적고, "노광 비율 = Exp'인 경우"에는 "노광 비율 = Exp인 경우"보다 피사체 휘도가 낮다. 도 4에 도시된 예에 있어서, 노광 비율 = Exp'인 경우, 일반적인 방법대로 노광 비율 Exp'를 증폭도로 사용해도, 합성 영상의 최대 값은 "노광 비율 = Exp인 경우"와 동일하다. 따라서, 일부러 Exp'보다 적은 증폭도를 사용할 필요가 없고, 이에 따라서 다른 영상의 경계부에 단차를 발생시키지도 않는다. As shown in FIG. 4 , Exp' is less than Exp, and the subject luminance is lower in "when the exposure ratio = Exp' than "when the exposure ratio = Exp". In the example shown in FIG. 4 , when the exposure ratio = Exp', the maximum value of the synthesized image is the same as "when the exposure ratio = Exp" even if the exposure ratio Exp' is used as the amplification in a general method. Therefore, there is no need to intentionally use an amplification level smaller than Exp', and accordingly, a step difference is not generated at the boundary of another image.

즉, 도 4에서 "노광 비율 = Exp'인 경우"에 의거하여, 증폭도 설정부(30)는, 노광 비율이 문턱 값보다 크지 않은 경우(또는 노광 비율이 문턱 값과 동일한 경우), 증폭도로서 노광 비율을 설정할 수 있다.That is, based on "when the exposure ratio = Exp' in FIG. 4 , the amplification level setting unit 30 sets the level of amplification when the exposure ratio is not greater than the threshold value (or the exposure ratio is equal to the threshold value). You can set the exposure ratio.

또한, 도 4에서 "노광 비율 = Exp인 경우"에 의거하여, 증폭도 설정부(30)는, 노광 비율이 문턱 값보다 큰 경우에 노광 비율보다 적은 값으로 증폭도를 클립(clip)시킨다.In addition, based on "when the exposure ratio = Exp" in FIG. 4 , the amplification degree setting unit 30 clips the amplification degree to a value smaller than the exposure ratio when the exposure ratio is greater than the threshold value.

이와 같은 노광 비율에 대한 증폭도의 제어 특성은 도 5에 도시되어 있다. The control characteristic of the degree of amplification with respect to the exposure ratio is shown in FIG. 5 .

예를 들어, 노광 비율을 4 배에서 16 배 사이로 변화시킬 수 있는 경우, 증폭도 설정부(30)는 문턱 값(TH)을 "8 배"로 설정한다. 이에 따라, 노광 비율이 4 배 내지 8 배의 범위에서 노광 비율과 같은 증폭도가 적용되지만, 노광 비율이 8 배보다 크고 16 배와 같거나 적은 범위에서 증폭도는 노광 비율의 8 배로 클립(clip)될 수 있다. 그렇게 되면, 노광 비율이 16 배일 때 증폭도가 노광 비율의 8 배가 되고, 노광 비율에 대한 증폭도의 비율은 1/2이 된다. For example, when the exposure ratio can be changed from 4 times to 16 times, the amplification level setting unit 30 sets the threshold value TH to "8 times". Accordingly, the same degree of amplification as the exposure ratio is applied in the range of 4 to 8 times the exposure ratio, but the amplification degree is clipped to 8 times the exposure ratio in the range where the exposure ratio is greater than 8 times and equal to or less than 16 times. can Then, when the exposure ratio is 16 times, the amplification degree becomes 8 times the exposure ratio, and the ratio of the amplification degree to the exposure ratio becomes 1/2.

또한 상기한 바와 같이, 움직임 영역에 있어서 윤곽이 이중이 되는 등의 아티팩트(artifact)를 저감하기 위해, 움직임 영역에 대해 단노광 영상을 적용하는 처리(이하, "움직임-적응 합성 처리"라고 함)를 실시하는 경우가 있다. 이와 같이 움직임-적응 합성 처리가 실행되는 경우, 움직임 영역의 단노광 영상에 대해서 도 5의 증폭도 제어가 적용되지 않는 것이 바람직하다 In addition, as described above, in order to reduce artifacts such as double outlines in the motion region, a process for applying a short exposure image to the motion region (hereinafter referred to as “motion-adaptive synthesis process”) is sometimes carried out. When the motion-adaptive synthesis process is executed in this way, it is preferable that the amplification degree control of FIG. 5 is not applied to the short exposure image of the motion region.

보다 상세하게는, 움직임-적응 합성 처리가 실행되는 경우, 단노광 영상에 대한 장노광 영상의 노광 비율이 움직임 영역의 단노광 영상의 증폭도로서 설정된다. 왜냐하면, 단노광 영상에 대한 장노광 영상의 노광 비율보다 적은 값이 움직임 영역의 단노광 영상의 증폭도로서 설정되면, 촬영 대상이 움직인 순간에 촬영 대상이 어두워져 버리기 때문이다. 따라서, 증폭도 설정부(30)는 움직임-적응 합성 처리의 실행 여부에 따라, 도 5에 도시한 제어를 무효로 할지의 여부를 절환할 수 있다. 즉, 움직임-적응 합성 처리가 실행되지 않는 경우, 움직임 영역의 단노광 영상에 대해 도 5에 도시된 증폭도 제어가 적용되도록 절환될 수 있다. More specifically, when the motion-adaptive synthesis processing is executed, the exposure ratio of the long-exposure image to the short-exposure image is set as the amplification degree of the short-exposure image in the motion region. This is because, if a value less than the exposure ratio of the long exposure image to the short exposure image is set as the amplification degree of the short exposure image in the motion region, the object to be photographed becomes dark at the moment the object to be photographed moves. Accordingly, the amplification degree setting unit 30 can switch whether to invalidate the control shown in Fig. 5 depending on whether the motion-adaptive synthesis processing is executed or not. That is, when the motion-adaptive synthesis process is not executed, the amplification degree control shown in FIG. 5 may be switched to be applied to the short-exposure image of the motion region.

움직임-적응 합성 처리의 실행 여부는 다양하게 설정될 수 있다. 예를 들어, 움직임-적응 합성 처리의 실행 여부가 미리 정해져 있고, 전환 불가능한 것으로 될 수도 있다. 또는, 움직임-적응 합성 처리의 실행 여부가 전환 가능한 것으로 될 수도 있다. 움직임-적응 합성 처리의 실행 여부를 전환 가능하게 하는 경우, 사용자에 의한 조작에 연동하여 전환을 실시하도록 할 수도 있다. Whether to execute the motion-adaptive synthesis processing may be variously set. For example, whether or not the motion-adaptive synthesis processing is to be executed is predetermined and may become non-switchable. Alternatively, whether or not the motion-adaptive synthesis processing is executed may be made switchable. In the case where it is possible to switch whether or not the motion-adaptive synthesis processing is executed, the switching may be performed in association with an operation by the user.

한편, 동일한 노광 비율로 촬영하는 경우라 하더라도, 합성 매수가 다르면 증폭도의 제어를 다르게 할 수도 있다. 도 2와 도 6을 비교하면서 이를 설명하기로 한다. On the other hand, even in the case of shooting with the same exposure ratio, if the number of composites is different, the control of the amplification degree may be different. This will be described while comparing FIGS. 2 and 6 .

도 2 및 도 6은 모두 동일한 노광 비율(Exp)로 촬영한 복수의 영상을 합성하는 예이지만, 도 2는 3 프레임(장노광 영상, 단노광 영상 및 초단노광 영상)의 합성의 예를 나타내고 있고, 도 6은 2 프레임(장노광 영상 및 단노광 영상)의 합성의 예를 나타내고 있다. 2 and 6 are examples of synthesizing a plurality of images taken at the same exposure ratio (Exp), but FIG. 2 shows an example of synthesizing three frames (long exposure image, short exposure image, and ultra short exposure image). , FIG. 6 shows an example of synthesizing two frames (long exposure image and short exposure image).

여기에서, 도 2에 도시한 바와 같이, 3 프레임 합성의 경우, 단노광 영상 및 초단노광 영상에 대해 노광 비율보다 적은 증폭도를 적용하고, 시스템의 비트 상한을 넘지 않게 하고 있다. Here, as shown in FIG. 2 , in the case of 3-frame synthesis, an amplification degree smaller than the exposure ratio is applied to the short exposure image and the ultra short exposure image, and the upper bit limit of the system is not exceeded.

도 6에 도시한 바와 같이, 2 프레임 합성의 경우, 단노광 영상에 노광 비율과 동일한 증폭도를 적용하더라도 시스템의 비트 상한에 도달하지 않으므로, 노광 비율보다 적은 증폭도를 적용할 필요가 없다. 따라서, 동일한 노광 비율이라 하더라도, 합성 매수에 따라 도 5의 증폭도 제어의 적용 여부가 전환될 수 있다.As shown in FIG. 6 , in the case of two-frame synthesis, even if the same amplification as the exposure ratio is applied to the short exposure image, the upper bit limit of the system is not reached, so there is no need to apply an amplification less than the exposure ratio. Therefore, even with the same exposure ratio, whether or not the amplification control of FIG. 5 is applied may be switched according to the number of synthesis.

합성되는 영상은 2 프레임들 및 3 프레임들에 한정되지 않는다. 따라서, 합성 매수가 소정 매수 미만인 경우, 증폭도 설정부(30)는 사용 영상에 대한 장노광 영상의 노광 비율을 사용 영상의 증폭도로서 설정할 수 있다. 또한, 합성 매수가 소정 매수 이상이면서, 사용 영상에 대한 장노광 영상의 노광 비율이 문턱 값(TH)보다 크지 않은 경우, 증폭도 설정부(30)는 사용 영상의 증폭도로서 사용 영상에 대한 장노광 영상의 노광 비율을 설정할 수 있다. 그리고, 합성 매수가 소정 매수 이상이면서, 사용 영상에 대한 장노광 영상의 노광 비율이 문턱 값(TH)보다 큰 경우, 증폭도 설정부(30)는 사용 영상의 증폭도를 노광 비율보다 적은 값으로 클립(clip)시킬 수 있다. The synthesized image is not limited to 2 frames and 3 frames. Accordingly, when the number of synthesis is less than the predetermined number, the amplification degree setting unit 30 may set the exposure ratio of the long exposure image to the used image as the amplification degree of the used image. In addition, when the number of composites is equal to or greater than a predetermined number and the exposure ratio of the long exposure image to the used image is not greater than the threshold value TH, the amplification degree setting unit 30 sets the amplification degree of the long exposure image for the used image as the amplification of the used image. You can set the exposure ratio of the image. And, when the number of composites is equal to or greater than a predetermined number and the exposure ratio of the long exposure image to the used image is greater than the threshold value TH, the amplification level setting unit 30 clips the amplification level of the used image to a value less than the exposure ratio. can be clipped.

이상 설명된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면, 발생 빈도가 높거나, 또는 전형적인 장면으로서 상정하고 있는 다이나믹 레인지에 대해서는 선형 특성으로 매끄러운 합성 영상을 얻을 수 있다. 또한, 발생 빈도 또는 중요도가 낮은 다이나믹 레인지가 상당히 큰 장면에 대해서는, 다소의 화질 열화가 있더라도 회로 규모의 증가를 억제하여 합성에 대응할 수 있다. As described above, according to the exemplary embodiment of the present invention, it is possible to obtain a smooth synthesized image with a linear characteristic with respect to a dynamic range that has a high frequency of occurrence or is assumed as a typical scene. In addition, for a scene having a fairly large dynamic range with a low occurrence frequency or importance, it is possible to cope with synthesis by suppressing an increase in circuit scale even if there is some deterioration in image quality.

(정리) (organize)

본 실시예의 영상 처리 장치(1)는 증폭부(61, 62), 합성부(70), 및 증폭도 설정부(30)를 포함한다. The image processing apparatus 1 of this embodiment includes amplification units 61 and 62 , a synthesis unit 70 , and an amplification degree setting unit 30 .

증폭부(61, 62)는 복수의 영상들 중에서 장노광 영상 외의 영상인 적어도 한 단노광 영상을 각각의 증폭도에 따라 증폭한다.The amplification units 61 and 62 amplify at least one short-exposure image that is an image other than the long-exposure image among the plurality of images according to each amplification degree.

합성부(70)는 장노광 영상과 증폭된 단노광 영상을 합성한다.The synthesis unit 70 synthesizes the long exposure image and the amplified short exposure image.

증폭도 설정부(30)는 단노광 영상에 대한 장노광 영상의 노광 비율보다 적은 값을 증폭도로서 설정한다.The amplification degree setting unit 30 sets a value less than the exposure ratio of the long exposure image to the short exposure image as the amplification degree.

이러한 구성에 따르면, 합성 영상의 매끄러움의 저하를 억제함과 동시에, 회로 규모의 증가를 억제하면서 합성 영상을 생성할 수 있게 된다. According to this configuration, it is possible to generate a synthesized image while suppressing a decrease in the smoothness of the synthesized image and suppressing an increase in circuit scale.

WDR(Wide Dynamic Range) 기술은 중요시 되고 있다. 종래 기술에서는 합성 가능한 다이나믹 레인지의 확대에 따라 회로 규모가 증가되는 것이 큰 문제였다. 본 발명의 실시예는, 다이나믹 레인지가 상당히 넓은 장면은 발생 빈도가 낮은 점에 주목하여, 선형 합성하는 것은 일정한 다이나믹 레인지까지로 하고, 일정 이상의 다이나믹 레인지를 갖는 장면에 대해서는 다소의 화질 열화가 있더라도 작은 증폭도를 적용함으로써, 시스템 규모의 증가를 억제할 수 있다. WDR (Wide Dynamic Range) technology is gaining importance. In the prior art, it is a big problem that the circuit scale increases as the dynamic range that can be synthesized increases. In the embodiment of the present invention, paying attention to the fact that the occurrence frequency of a scene with a fairly wide dynamic range is low, linear synthesis is performed up to a constant dynamic range, and for a scene having a dynamic range above a certain level, even if there is some deterioration in image quality, there is little By applying the amplification degree, it is possible to suppress an increase in the system scale.

본 발명의 실시예에 의하면, 성능 향상과 회로 규모 증가라고 하는 상반된 2가지 문제를 합리적이고 간편한 구성으로 해결할 수 있다. According to the embodiment of the present invention, two conflicting problems of performance improvement and circuit size increase can be solved with a reasonable and simple configuration.

이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명하였지만, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않는다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 특허 청구의 범위에 기재된 기술적 사상의 범주 내에서 각종의 변경예 또는 수정예에 도달할 수 있음은 명백하고, 이것들에 대해서도, 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것으로 이해된다. In the above, preferred embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to these examples. It is clear that those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can arrive at various changes or modifications within the scope of the technical idea described in the claims, and of course the present invention It is understood to be within the technical scope of

영상 처리와 관련된 모든 분야에서 이용될 가능성이 있다.It has the potential to be used in all fields related to image processing.

1 : 영상 처리 장치, 10 : 영상 센서,
20 : 프레임 메모리, 30 : 증폭도 설정부,
31 : 클립, 32 : 클립,
40 : 사용-영상 선택부, 50 : 움직임 검출부,
61 : 증폭부, 62 : 증폭부,
70 : 합성부, 80 : 계조 압축부.
1: image processing device, 10: image sensor,
20: frame memory, 30: amplification setting unit,
31: clip, 32: clip,
40: use-image selection unit, 50: motion detection unit,
61: amplification unit, 62: amplification unit,
70: a synthesis part, 80: a gradation compression part.

Claims (3)

삭제delete 장노광 영상과 적어도 한 단노광 영상을 포함한 복수의 영상들 중에서 상기 적어도 한 단노광 영상을 증폭도에 따라 증폭하는 증폭부;
상기 장노광 영상과 증폭된 상기 단노광 영상을 합성하는 합성부; 및
상기 단노광 영상에 대한 상기 장노광 영상의 노광 비율이 문턱 값보다 크지 않은 경우에 상기 노광 비율을 상기 단노광 영상의 증폭도로서 설정하고, 상기 노광 비율이 상기 문턱 값보다 큰 경우에 상기 노광 비율보다 적은 값을 상기 단노광 영상의 증폭도로서 설정하는, 증폭도 설정부;를 포함하는 영상 처리 장치.
an amplifying unit amplifying the at least one short exposure image from among a plurality of images including a long exposure image and at least one short exposure image according to an amplification degree;
a synthesizing unit for synthesizing the long exposure image and the amplified short exposure image; and
When the exposure ratio of the long exposure image to the short exposure image is not greater than a threshold value, the exposure ratio is set as the amplification degree of the short exposure image, and when the exposure ratio is greater than the threshold value, the exposure ratio is higher than the exposure ratio and an amplification level setting unit configured to set a small value as an amplification level of the short-exposure image.
장노광 영상과 적어도 한 단노광 영상을 포함한 복수의 영상들 중에서 상기 적어도 한 단노광 영상을 증폭도에 따라 증폭함;
상기 장노광 영상과 증폭된 상기 단노광 영상을 합성함; 및
상기 단노광 영상에 대한 상기 장노광 영상의 노광 비율이 문턱 값보다 크지 않은 경우에 상기 노광 비율을 상기 단노광 영상의 증폭도로서 설정하고, 상기 노광 비율이 상기 문턱 값보다 큰 경우에 상기 노광 비율보다 적은 값을 상기 단노광 영상의 증폭도로서 설정함;을 포함하는 영상 처리 방법.
amplifying the at least one short exposure image from among a plurality of images including a long exposure image and at least one short exposure image according to an amplification degree;
synthesizing the long exposure image and the amplified short exposure image; and
When the exposure ratio of the long exposure image to the short exposure image is not greater than a threshold value, the exposure ratio is set as the amplification degree of the short exposure image, and when the exposure ratio is greater than the threshold value, the exposure ratio is higher than the exposure ratio and setting a small value as the amplification degree of the short-exposure image.
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