KR20000047613A - 영상신호의 콘트라스트 향상장치 - Google Patents

영상신호의 콘트라스트 향상장치 Download PDF

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Abstract

볼 발명은 티브이등 영상디스플레이 장치에 있어서, 특히 영상신호의 명부 및 암부의 계조특성을 향상시켜 줄 수 있도록 한 영상신호의 콘트라스트 향상장치에 관한 것으로, 종래에는 영상신호의 콘트라스트를 향상시켜 주기 위한 저주파성분 및 고주파성분의 감쇄 및 증폭계수가 일정하게 고정되어 있어 실시간으로 입력되는 모든 영상에 대해 콘트라스트를 항상 선명하게 향상지켜 주지 못하고, 또 저주파성분의 감쇄로 인해 DC레벨의 전이가 나타나서 최종출력을 다시 스케일링해야 하며 이때의 신호성분의 최소와 최대값을 다시 구해야 하므로 실시간 적용을 하기가 어려운 문제가 있으며, 또한 영상신호에 따라서 계수를 다르게 설정하게 될 경우 실시간 처리에 적용을 하기가 어려운 문제가 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 영상신호로 부터 분리된 저주파 성분의 강조는 고주파성분의 레벨과 저주파 성분의 레벨에 따라 연동하는 계수를 결정하고, 이 결정된 계수에 저주파레벨을 보상하여 최종 출력되는 저주파성분을 구하는 한편, 저주파성분의 강조에 반비례하는 계수를 구하여 고주파성분을 강조시켜주되 사용자 제어신호에 의해 고주파성분 및 저주파성분의 강조계수를 일정하게 가변시켜 줌으로써 실시간으로 입력되는 영상신호에 따라 연동하여 콘트라스트를 향상시켜 줄 수 있도록 한 것이다.

Description

영상신호의 콘트라스트 향상장치{contrast enhancement apparatus of video signal}
본 발명은 영상신호의 콘트라스트 향상장치에 관한 것으로, 특히 입력되는 영상신호를 연동적으로 강조(증폭 또는 감쇄)하여 영상신호의 콘트라스트를 향상시킬 수 있도록 한 영상신호의 콘트라스트 향상장치에 관한 것이다.
일반적으로 영상신호의 콘트라스트를 향상시키기 위한 방법으로는 영상신호의 경계부를 검출하여 그 경계부를 강조한후 콘트라스트를 향상시킬 수 있도록 한 것이 있으며, 또 다른 방법으로는 호모모픽 필터(Homomorphic filter)와 같이 명부와 암부의 명암대비를 향상시킬 수 있도록 한 것이 있다.
일반적인 호모모픽 필터로 이루어진 영상신호의 콘트라스트 향상장치의 구성은 도 1에 도시된 바와 같이, 영상신호(Yin)를 대수(log)변환하기 위한 대수변환부(100)와, 상기 대수변환된 영상신호(Ylog1)를 저주파성분(Ylpf1)과 고주파성분(Yhpf1)으로 분리하는 여파기(200)와, 상기 저주파성분(Ylog1)을 감쇄계수(a)로 감쇄시켜 주기 위한 제 1승산기(300)와, 상기 고주파성분(Yhpf1)을 증폭계수(b)로 증폭시키기 위한 제 2승산기(400)와, 상기 감쇄된 저주파성분(Ylpf2)과 상기 증폭된 고주파성분(Yhpf2)을 결합하기 위한 가산기(500)와, 상기 가산기(500)에서 결합된 신호(Ylog2)를 영상신호로 복원하기 위한 지수(exponential)변환부(600)로 구성된 것이다.
이와 같이 구성된 일반적인 영상신호의 콘트라스트 향상장치의 동작에 대하여 도 1을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 대수변환부(100)에서는 입력된 영상신호(Yin)를 대수변환하여 출력하고, 상기 대수변환된 영상신호(Ylog1)는 여파부(200)에 입력되어 저주파성분(Ylpf1)과 고주파성분(Yhpf1)으로 분리된다
이때, 상기 분리된 저주파성분(Ylpf1)과 고주파성분(Yhpf1)의 콘트라스트를 향상시켜 주도록 상기 저주파성분(Ylpf1)은 제 1승산기(300)에서 감쇄계수(a)와 승산된 후 일정배 만큼 감쇄시킨 고주파성분(Ylpf2)을 출력하게 되고, 상기 고주파성분(Yhpf1)은 제 2승산기(400)에서 증폭계수(b)만큼 증폭 출력시킨다.
여기서, 감쇄계수(a) 및 증폭계수(b)는 고정된 값을 가지고 있으므로 입력되는 저주파성분(Ylpf1)과 고주파성분(Yhpf1)을 항상 일정하게 감쇄 또는 증폭시켜 주므로서 영상신호(Yin)의 콘트라스트를 향상시켜 주게 된다.
그리고, 상기 제 1승산기(300)에 의해 감쇄된 저주파성분(Ylpf2)과 제 2승산기(400)에서 증폭된 고주파성분(Yhpf2)은 가산기(500)에서 결합되어 대수변환된 신호(Ylog2)가 출력되므로서 지수변환부(600)는 상기 대수변환된 신호(Ylog2)를 입력받아 영상신호(Yout)로 다시 복원출력한다.
따라서, 상기와 같은 호모모픽 필터에서는 감쇄 또는 증폭계수(a,b)가 고정된 값을 가지고, 입력된 영상신호(Yin)의 저주파성분(Ylpf1)은 감쇄시키고 고주파성분(Yhpf1)은 증폭시켜 주어 영상신호의 콘트라스트를 향상시켜주게 된다.
그러나, 상기와 같은 계수(a,b)는 고정된 값을 가지고 있으므로 모든 영상신호에 대해 고정된 값만큼 증폭 또는 감쇄 시켜주기 때문에 모든 영상신호에 대해 적절하게 콘트라스트를 향상시켜 주었다고 볼수 없다.
또한, 계수(a,b)가 입력되는 영상신호(Yin)에 따라 다르게 설정하는 방법은 실시간 처리에 적용을 하기가 어렵고, 또한 저주파성분(Ylpf1)이 감쇄될 경우 DC레벨의 전이가 나타나기 때문에 최종 출력(Yout)을 다시 읽어야 하고 이를 위해 신호성분위 최소와 최대값을 구해야 함으로 실시간 처리에 어려움이 있게 된다.
또한, 이러한 영상신호에 대해 실시간 처리를 하지 못하기 때문에 영상신호의 콘트라스트를 고르게 향상시켜 주지 못하는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명에서는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 영상신호의 저주파성분을 강조시키기 위한 방법으로 고주파성분의 레벨과 저주파성분의 레벨을 이용하여 그 저주파성분의 강조계수를 결정하고, 이렇게 결정된 계수에 DC레벨을 보상하여 최종 출력되는 저주파 성분을 구하며, 또한 고주파성분의 강조계수는 상기 저주파성분의 강조계수를 고려하여 결정할 수 있도록 하는 한편, 상기 고주파성분의 강조계수와 저주파성분의 강조계수를 사용자의 제어신호에 의해 오푸셋값을 줄 수 있도록 한 것으로서, 영상신호의 콘트라스트를 고주파성분과 저주파성분의 레벨에 따라 연동적으로 가변 증폭 또는 감쇄시켜 주어 명암대비를 향상시켜 줄 수 있도록 한 것이다.
도 1은 일반적인 영상신호의 콘트라스트 향상장치의 구성도.
도 2는 본 발명에 의한 콘트라스트 향상장치의 일 실시예.
도 3은 본 발명에 의한 콘트라스트 향상장치의 다른 일 실시예.
도 4는 본 발명에 의한 콘트라스트 향상장치의 또 다른 일 실시예.
도 5는 본 발명 도 2의 블록구성을 세부적으로 도시한 실시예.
도 6는 본 발명 도 4의 저주파계수맵핑기의 세부구성도.
도 7은 본 발명의 영상신호 계수발생기에서, 적분된 영상신호와 사용자 제어신호위 변화에 따른 저주파계수의 변화를 보인 그래프.
[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명]
100,110; 대수변환부 200,120; 여파기
300,150; 제 1승산기 400,160; 제 2승산기
500,180; 제 1가산기 600,190; 지수변환부
130; 저주파계수 맵핑기 140; 고주파계수 맵핑기
170; 저주파증폭 보상부 170A; 저주파증폭 맵핑기
102; 최소값 검출기 103; 평균기
191; 제 3가산기 210; 저주파신호 처리기
220; 고주파신호 처리기 230; 저주파 처리레벨 조정기
본 발명에 의한 영상신호의 콘트라스트 향상장치의 제 1특징은 입력되는 영상신호를 대수변환하여 출력하는 대수변환부와; 상기 대수변환된 영상신호를 저주파신호와 고주파신호로 분리출력하는 여파기와; 상기 여파기에서 출력된 고주파신호의 레벨과 상기 저주파신호의 레벨 및 사용자 조정에 따른 저주파 강조계수를 발생하는 저주파계수 맵핑기와; 상기 저주파 강조계수에 반비례하는 고주파 강조계수를 발생하는 고주파계수 맵핑기와; 상기 저주파신호와 상기 저주파 강조계수를 승산하는 제 1승산기와; 상기 저주파계수 맵핑기의출력 및 상기 제 1승산기의 출력을 입력받아 저주파레벨을 보상하는 저주파신호 처리 보상기와; 상기 고주파신호와 상기 고주파 강조계수를 승산하는 제 2승산기와; 상기 저주파 증폭보상부의 출력과 제 2승산기의 출력을 합산하는 제 1가산기 및 상기 제 1가산기의 출력을 지수변환하는 지수변환기로 이루어진다.
본 발명의 제 2특징은 상기 제 1특징에서, 저주파계수 맵핑기는 입력 영상신호의 고주파 성분의 크기에 비례하는 계수신호가 발생되며, 계수신호는 입력 영상신호의 저주파레벨에 의해 그 크기가 변화되고 입력신호위 평균값에 반비례하며, 또한 사용자의 조정신호에 의해 계수가 가변되어 진다.
본 발명의 제 3특징은 상기 제 1특징에서, 저주파증폭 맵핑기는 입력 영상신호범위의 최소값과 최대값 및 저주파계수 맵핑기에 의해 결정된다.
본 발명의 제 4특징은 상기 제 1특징에서, 고주파계수 맵핑기는 저주파계수 맵핑기에 반비례하는 신호가 발생되며 그 크기는 사용자의 조정신호에 의해 변화된다.
본 발명의 제 5특징은 입력되는 영상신호에서 최소값을 검출하여 그 값을 감산기에서 영상신호에 대해 감산을 하여 대수변환부로 입력하고, 지수변환기의 출력을 가산기에서 기 검출된 최소값을 가산하여 출력한다.
본 발명의 제 6특징은 입력되는 영상신호의 평균값에 따라 계수 맵핑기의 계수가 변화된다.
본 발명 도 2는 영상신호의 콘트라스트 향상장치의 일 실시예로서, 영상신호(Yin)를 대수변환하는 대수변환부(110)와; 상기 대수변환된 영상신호(Ylog1)를 필터링하여 저주파성분(Ylpf1)과 고주파성분(Yhpf1)으로 분리하는 여파기(120)와; 상기 저주파성분(Ylpf1)의 레벨과 고주파성분(Yhpf1)의 레벨에 연동적인 값을 가지는 저주파 강조계수(a)를 발생하는 저주파계수 맵핑기(130)와; 상기 저주파계수 맵핑기(130)에 의해 발생된 저주파 강조계수(a)에 반비례하는 값을 가지는 고주파 강조계수(b)를 발생하는 고주파계수 맵핑기(140)와; 상기 저주파계수 맵핑기(130)에 의해 발생된 저주파 강조계수(a)로 상기 여파기(120)에서 분리된 저주파성분(Ylpf1)을 강조(증폭 또는 감쇄)시켜 주기위해 승산하는 제 1승산기(150)와; 상기 고주파 계수 맵핑기(140)에 의해 발생된 고주파 강조계수(b)로 상기 여파기(120)로 부터 분리된 고주파 성분(Yhpf1)을 강조하기 위해 승산하는 제 2승산기(160)와; 상기 저주파 맵핑기(130)에 의해 발생된 저주파 강조계수(a)의 상대적 강조치(1-a)와 영상신호의 중앙값(log(Ymed))으로 부터 DC레벨 보상계수(c)를 검출하여 상기 강조된 저주파증폭 보상부(170)와; 상기 저주파증폭 보상부(170)에 의해 DC레벨이 보상된 저주파성분(Ylpf1)과 제 2승산기(160)에 의해 강조된 고주파성분(Yhpf1)을 결합하는 제 1가산기(180)와; 상기 제 1가산기(180)에 의해 결합된 신호(Ylog2)를 지수변환하여 복원된 영상신호(Yout)를 출력하는 지수변환부(190)로 구성된다.
상기 저주파 맵핑기(130)는 저주파성분(Ylpf1)과 고주파성분(Yhpf1)의 레벨에 따라 연동되는 저주파 강조계수(a)를 출력하되, 그 출력되는 저주파 강조계수(a)를 사용자 제어신호(Ui1)에 의해 가변시켜 주어 저주파성분(Ylpf1)의 진폭과 레벨을 일정하게 가변시켜 주도록 한 구성이며, 상기 고주파 맵핑기(140)는 저주파 강조계수(a)에 반비례하는 고주파 강조계수(b)를 출력하되, 상기 고주파 강조계수(b)를 사용자 제어신호(Ui2)에 의해 가변시켜 주어 고주파성분(Yhpf1)의 진폭과 레벨을 일정하게 가변시켜 주도록 한 구성이다.
상기 저주파증폭 보상부(170)는 저주파 맵핑기(130)에 의해 발생된 저주파 강조계수(a)의 상대적 강조치(l-a)에 대한 영상신호범위의 중앙값(log(Ymed))으로 저주파 보상계수(c)를 검출하는 저주파증폭 맵핑기(170A)와, 상기 저주파증폭 맵핑기(170A)에서 검출된 저주파 보상계수(c)만큼 상기 제 1승산기(150)에서 강조된 저주파성분(Ylpf2)의 저주파레벨을 보상해 주는 제 2가산기(170B)로 구성된다.
도 3은 본 발명에 의한 콘트라스트 향상장치의 다른 일 실시예로서, 기본적으로 도 2의 구성에, 입력되는 영상신호(Yin)를 일정레벨 만큼 감산하는 감산기(101)와; 입력되는 영상신호(Yin)의 최소값을 검출하는 최소값 검출기(102)와; 상기 감산기(101)에서 감산된 만큼 다시 더해주는 제 3가산기(191)를 부가하여 구성한 것이다.
도 4는 본 발명에 의한 콘트라스트 향상장치의 다른 일 실시예로서, 기본적으로 도 3의 구성에, 입력되는 영상신호(Yin)를 평균하는 평균기(103)를 부가하여 구성한 것이다.
도 5는 도 2의 블록구성을 세부적으로 도시한 실시예로서, 상기 대수변환부(110)는 롬(ROM)를 적용하여 대수 변환된 값을 저장??고, 입력 영상신호(Yin)의 주소(ADDR)에 해당하는 데이터값인 대수 변환된 신호(Ylog1)를 출력하고, 상기 여파기(120)는 대수 변환된 영상신호(Ylog1)를 필터링하여 저주파성분(Ylpf1)만을 출력하기 위한 저역통과필터(LPE)(120A)와, 상기 대수변환된 영상신호(Ylog1)로 부터 상기 저주파성분(Ylpf1)을 감산하여 고주파성분을 출력하는 제 1감산기(120B)로 구성된다.
그리고, 상기 저주파 맵핑기(130)는 저주파성분(Ylpf1)의 레벨을 검출하기 위해 적분하는 제 1적분기(130A)와; 상기 적분된 저주파성분(Ylpf1)레벨과 사용자의 제어신호(Ui1)에 의한 오프셋값에 따라 가변되는 저주파 계수(d)를 발생하는 계수발생부(130B)와; 상기 고주파성분(Ylpf1)에 절대치를 취하여 그 크기(Yhabs1)를 검출하는 고주파크기 검출부(130C)와; 상기 고주파크기 검출부(130C)에 의해 검출된 고주파성분(Yhabs1)의 상대적 크기(Yhabs2)를 검출하기 위해 감산하는 제 2감산기(130D)와; 상기 제 2감산기(130D)에서 감산된 고주파성분의 레벨을 검출하기 위해 적분하는 제 2적분기(130E)와; 상기 제 2적분기(130E)에 의해 적분된 고주파 성분의 레벨(Yhabs3)과 계수발생부(130B)에 의해 발생된 저주파계수(d)를 승산하여 저주파 강조계수(a)를 발생하는 제 3승산기(130F)로 구성된다.
상기 고주파계수 맵핑기(140)는 상기 제 3승산기(130F)로 부터 출력된 저주파 강조계수(a)의 최대가변범위로 부터 감산되는 값을 출력하는 제 3감산기(140A)에 의해 감산된 값과 사용자 제어신호(Ui2)를 승산하여 고주파 강조계수(b)를 발생시키는 제 4승산기(140B)로 구성된다.
그리고, 상기 지수변환부(190)는 롬(ROM)을 적용하여 지수변환된 데이터를 저장하고, 상기 가산부(180)에 의해 결합된 신호(Ylog2)의 주소(ADDR)를 찾아 해당하는 데이터인 지수변환된 영상신호를 출력하도록 한 것이다.
먼저, 본 발명의 기본동작을 첨부된 도 2를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
입력영상신호(Yin)는 대수변환부(110)에 입력되어 대수(log 함수)로 변환되고, 이 대수변환된 영상신호(Ylog1)는 여파기(120)에 입력되어 여파기(120)는 저주파성분(Ylpf1)과 고주파성분(Yhpf1)으로 분리하여 출력한다.
그리고, 상기 여파기(120)로 부터 분리된 저주파성분(Ylpf1)은 저주파계수 맵핑기(130) 및 제 1승산기(150)로 입력되고, 상기 고주파성분(Yhpf1)은 저주파계수 맵핑기(130) 및 제 2승산기(160)에 입력된다.
이때, 상기 저주파계수 맵핑기(130)는 입력되는 저주파성분(Ylpf1)과 고주파성분(Yhpf1)의 레벨에 따라 연동하는 저주파 강조계수(a)를 발생시켜 제 1승산기(150)에 입력된 저주파성분(Ylpf1)를 강조시켜 강조된 저주파성분(Ylpf2)이 출력되도록 한다.
또한, 저주파계수 맵핑기(130)는 사용자 제어신호(Ui1)에 의해 오프셋 값만큼 일정하게 저주파 강조계수(a)를 가변시켜 주어 강조된 저주파성분(Ylpf2)dml 진폭과 레벨을 가변시켜 준다.
여기서, 상기 저주파 강조계수가 a>0, 0.5??a??1.5의 범위에 있다면, "a=1"일 때에는 저주파성분(Ylpf1)을 강조시켜 주지 못하며, "a=1.5"일 때에는 저주파성분(Ylpf1)을 1.5배로 증폭시켜 주고, "a=0.5"일 때에는 저주파성분(Ylpf1)을 0.5배 감쇄시켜 주게 된다.
또한, 저주파계수 맵핑기(130)에 의해 발생된 저주파 강조계수(a)는 고주파계수 맵핑기(140) 및 저주파증폭 보상부(170)에 입력된다.
그러면, 상기 고주파 맵핑기(140)는 입력된 저주파 강조계수(a)에 반비례하는 고주파 강조계수(b)를 발생시키게 되며, 이렇게 발생된 고주파 강조계수(b)를 사용자 제어신호에 의해 오프셋값만큼 일정하게 가변시켜 주게 된다.
상기 고주파 맵핑기(140)에 의해 발생된 고주파 강조계수(b)는 제 2승산기(160)로 입력된 고주파성분(Yhpf1)을 강조시켜 주고, 또한 고주파성분(Yhpf2)의 레벨과 진폭을 사용자 제어신호(Ui2)에 의해 가변시켜 준다.
여기서, 상기 고주파 강조계수가 b>0, 0.5??b??1.5의 범위에 있다면, "b=1"일 때에는 저주파성분(Ylpf1)을 강조시켜 주지 못하며, "b=1.5"일 때에는 저주파성분(Ylpf1)을 1.5배 증폭시켜 주고, "b=0.5"일 때에는 저주파성분(Ylpf1)을 0.5배 감쇄시켜 주게 된다.
상기와 같이 발생되는 저주파 강조계수(a)는 저주파성분(Ylpf1)과 고주파성분(Yhpf1)에 연동하여 제 1승산기(150)에 입력된 저주파성분(Ylpf1)을 "a"배로 강조시켜 주고, 상기 고주파 강조계수(b)는 상기 저주파 강조계수(a)에 반비례하므로 제 2승산기(160)에 입력된 고주파성분(Yhpf1)을 "b"배로 강조시겨 주게 된다.
또한, 상기 저주파성분(Ylpf2)의 DC레벨을 보상해주기 위하여 저주파증폭 보상부(170)의 저주파증폭 맵핑기(170A)는 입력된 저주파 강조계수(a)에 대한 상대적 강조치(1-a)를 검출하고, 이 값에 영상신호범위의 중앙값(log(Ymed))을 승산하여 저주파증폭 보상계수(c)를 발생시켜 준다.
즉 c=(1-a)(log(Ymed))이다.
상기 저주파증폭 보상계수(c)는 제 2가산기(170B)를 통해 제 1승산기(150)에서 강조된 저주파성분(Ylpf2)의 강조에 따른 DC레벨전이를 보상해주게 된다.
즉, 저주파 강조계수 "a"가 1이면 저주파성분(Ylpf1)이 강조되지 않으므로 저주파증폭 보상계수 "c"는 0이되며, 저주파 강조계수 "a"가 1이상이면 이에 상대적 강조치(1-a)는 마이너스(-)가 되므로 DC레벨 보상계수 "c"에 의해 증폭된 저주파성분(Ylpf2)의 DC레벨을 낮추어 주게 되며, 저주파 강조계수 "a"가 1이하이면 이에 상대적 강조치(1-a)는 플러스(+)가 되므로 DC레벨 보상계수 "c"에 의해 증폭된저주파성분(Ylpf2)의 DC레벨을 높여주게 된다.
그러면, 저주파증폭 보상부(170)로 부터 검출되는 DC레벨 보상계수 "c"는 상기 제 1승산기(150)에 의해 강조된 저주파성분(Ylpf2)의 DC레벨을 최종적으로 보상해주게 되며, 이렇게 보상된 저주파성분(Ylpf3)은 제 1가산기(180)에 입력된다.
상기 제 1가산기(180)는 저주파증폭 보상부(170)로 부터 출력되는 저주파성분(Ylpf3)과 제 2승산기(160)에 강조된 고주파성분(Yhpf2)을 결합시켜 주게 되며, 이 결합된 신호(Ylog2)는 지수변환부(190)에서 지수변환되어 원래의 영상신호로 복원출력된다.
도 3은 본 발명에 의한 콘트라스트 향상장치의 다른 일 실시예로서, 입력되는 영상신호에서 최소값을 검출하여 그 값을 감산기에서 영상신호에 대해 감산을 해서 대수변환부로 입력을 하고 지수변환부의 출력을 가산기에서 기 검출한 최소값을 더해서 출력하는 것을 특징으로 하는 것으로 도 2와 동일부분은 설명을 생략하고 부가되는 부분에 대해서 설명하면 다음과 같다.
최소값 검출기(102)는 입력영상신호(Yin)에서 최소값을 검출하며, 이 값을 한편으로는 감산기(101)로 전송하여 감산기(101)에서는 입력영상신호(Yin)에서 상기 최소값 검출기(102)로 부터 검출된 최소값을 감산하여 출력신호(Yclp)를 대수변환기(110)로 송출하게 되고, 또 한편으로는 제 3가산기(191)로 전송하여 지수변환기(190)의 출력신호인 원영상신호(Yexp)를 입력영상신호(Yin)에서 감산한 만큼 제 3가산기(191)에서 가산하여 복원영상신호(Yout)를 출력하게 된다.
또한 영상신호범위의 최대값을 Ymax라 하면 c=(1-a)log(Ymax)가 되며, 이때 영상신호의 최소값을 입력영상신호(Yin)에 연결된 감산기(101)에 의해 항상 "0"을 유지하므로 c에는 영향을 주지 않게 된다.
도 4는 본 발명에 의한 콘트라스트 향상장치의 또 다른 일 실시예로서, 도 3의 구성에서 입력영상신호를 분석하여 상기 저주파처리기의 출력레벨을 조정하는 저주파 처리레벨 조정기(230)가 부가되어 있다.
저주파 처리레벨 조정기(230)는 입력영상신호의 평균값을 계산하여 평균레벨에 대응하는 소정레벨을 가감산해 줌으로써, 신호평균에 따라서 저주파계수 맵핑기(130)의 출력인 조정계수 Ya의 레벨을 조정한 조정계수 "a"를 출력한다.
즉 평균값이 높을 땐 "a"를 낮춰주고, 낮을 땐 "a"를 높여 주므로 평균값에 아답티브(adaptive)한 "a"를 얻을 수 있다.
입력영상신호(Yin)는 대수변환부(110)에서 대수변환된 신호(Ylog1)를 생성하여 여파기(120)로 출력하며, 대수변환부(110)는 실시간 처리를 위해 대수변환된 값을 미리 롬(ROM)에다 저장을 하면 롬(ROM)의 어드레스에감산기(101)로 부터 출력된 신호(Yclip)가 인가되어 대수변환된 신호(Ylog1)가 롬의 데이터로 부터 출력된다.
여파기(120)는 저주파성분(Ylpf1)과 상기 대수변환된 신호(Ylog1)에서 상기 저주파성분(Ylpf1)을 뺀 고주파신호(Yhpf1)을 출력한다.
여파기에서 출력된 저주파성분(Ylpf1)과 고주파성분(Yhpf1)은 저주파계수 맵핑기(130)에 인가되며 저주파계수 맵핑기(130)의 구성에는 도 6에 도시된 바와 같이 신호성분중 고주파성분의 양을 검출하기 위해 ABS기(130C)를 거쳐 상대적 검추기(130D)를 통해 1-Yhabs1을 계산하여 Yhabs2를 출력하면 적분기(130E)에서 적분치를 취하여 Yhabs3을 출력하게 된다.
또한, 저주파성분의 양을 검출하기 위해 저주파성분(Ylpf1)이 적분기(130A)를 거쳐 적분된 신호(Ylpf1)를 출력한다.
사용자 제어신호(Ui1)와 상기 적분된 신호(Ylpf1)가 계수발생기(130B)에 입력되어 신호d를 출력한다. 계수발생기(130B)에서 출력되는 계수 "d"와 사용자 제어신호(Ui1) 및 적분된 신호(Ylpf1)와의 상관관계는 도 7에 도시된 바와 같다.
적분기(130E)의출력신호(Yhabs3)와 계수발생기(130B)에서 출력된 계수 "d"는 승산기를 거쳐 신호 "Ya"가 된다.
또한 저주파 처리레벨 조정기(230)에서는 입력영상신호의 평균값을 계산하는 평균기(103)와, 평균기(103)의 출력신호(Yavg)를 대수변환하는 대수변환기(130G)와 대수변환기의 출력(Ylogavg) 레벨쉬프트(130H)에 인가하여 레벨 쉬프트인 신호(Ylavgs)를 출력한다.
이렇게 하여, 상기 신호 "Ya"는 레벨쉬프트된 신호(Ylavgs)를 감산하여 저주파증폭계수 "a"를 얻게 된다.
한편, 도 5는 도 2의 블록구성을 세부적으로 도시한 실시예로서 상세히 설명하면 다음과 같다.
대수변환부(110)는 실시간 처리를 위해 롬(ROM)을 적용하여 대수변환된 값을 미리 저장하여 롬의 어드레스에 영상신호(Yin)가 인가되면 해당 데이타를 찾아 대수변환된 영상신호(Ylog1)로 출력하게 된다.
그리고, 여파기(120)는 상기 대수변환된 영상신호(Ylog1)를 저역통과필터(LPF)(120A)를 통해 필터링시킨 후 저주파성분(Ylpf1)을 출력하고, 상기 대수변환된 영상신호(Ylog1)로 부터 상기 필터링된 저주파성분(Ylpf1)을 제 1감산기(120B)에서 감산하여 고주파성분(Yhpf1)을 출력하게 된다.
상기와 같이 분리된 저주파성분(Ylpf1)은 저주파계수 맵핑기(130) 및 제 1승산기(150)에 입력되고, 고주파성분(Yhpf1)은 저주파계수 맵핑기(130) 및 제 2승산기(160)에 입력된다.
그러면, 상기 저주파계수 맵핑기(130)는 저주파성분(Ylpf1)과 고주파성분(Yhpf1)의 레벨을 검추하여 이에 연동되는 저주파 강조계수(a)를 출력하게 되는데, 상기 저주파계수 맵핑기(130)의 제 1적분기(130A)는 저주파성분(Ylpf1)을 적분하여 그 레벨을 검출한 후 계수발생기(130B)로 출력하고, 계수발생기(130B)는 적분된 저주파성분(Ylpf1)의 레벨에 따라 해당하는 저주파계수(d)를 출력하게 된다.
이때, 계수발생기(130B)는 상기와 같이 출력되는 저주파계수(d)를 사용자 제어신호(Ui1)에 의해 도 6과 같이 오프셋(offset)값 만큼 일정하게 가변시켜 준다.
즉, 도 6의 그래프와 같이, 계수발생기(130B)로 부터 출력되는 저주파계수(d)는 적분된 저주파성분(Ylpf1)의 임계치에서 최소값을 가지고, 임계치(Th)보다 상대적으로 크거나 작을 경우에는 큰 값을 가지며, 또 사용자 제어신호(Ui2)에 의해 오프셋값 만큼 일정하게 가변된다.
그리고, 고주파성분(Yhpf1)을 입력받은 고주파크기 검출부(130C)는 상기 고주파성분(Yhpf1)에 절대치(┃Yhpf1┃)를 취하여 그 크기(Yhabs1)를 검출하고, 이 검출된 크기를 제 2감산기(130D)에서 감산(1-Yhabs1)되어 상대적인 크기(Yhabs2)가 검출되며, 이 감산된 값이 제 2적분기(130E)를 통해 적분된 후 고주파성분(Yhpf1)의 상대적 레벨(Yhabs3)이 검출된다.
상기 저주파계수(d)와 상기 고주파성분(Yhpf1)의 상대적 레벨을 승산기(130E)에서 승산된 다음 저주파 강조계수(a)로 제 1승산기(150)에 출력되므로서, 저주파성분(Ylpf1)과 고주파성분(Yhpf1)의 레벨에 연동하는 계수(a)로 저주파성분(Ylpf1)을 강조(증폭 또는 감쇄)시켜 준다.
한편, 저주파 강조계수(a)를 입력받은 고주파 맵핑기(140)의 제 3감산기(140A)는 저주파 강조계수(a)의 최대가변범위(0.5??a??1.5)로 부터 저주파 강조계수(a)를 감산하고, 이 값을 승산기(140B)에서 사용자의 제어신호에 의한 오프셋값 만큼 승산하여 일정하게 가변되는 고주파 강조계수(b)를 출력하게 된다.
즉, 저주파 강조계수(a)를 고려한 "2-a"를 감산하여 상기 저주파 강조계수(a)에 반비례하는 고주파 강조계수(b)를 취하되, 그 고주파 강조계수(b)를 사용자의 제어신호(Ui2)에 의해 오프셋 만큼 가변시켜 주어 강조된 고주파성분(Uhpf2)의 레벨과 진폭을 가변시켜 줄 수 있게 된다.
이와 같은 고주파 강조계수(b)는 제 2승산기(160)에 입력된 고주파성분을 강조시켜주고, 이 강조된 고주파성분(Yhpf2)은 제 1가산기(180)에 입력된다.
그리고 제 1승산기(150)에서 저주파계수 맵핑기(130)의 저주파 강조계수(a)만큼 강조된 저주파성분(Ylpf2)은 저주파증폭보상부(170)에 의해 그 상대적인 강조치 만큼 저주파레벨이 보상된 저주파성분(Ylpf3)으로 제 1가산기(180)에 입력된다.
즉, 저주파성분(Ylpf1)이 제 1승산기(150)을 거치면서 발생한 저주파증폭 최대값과 영상신호의 최대값과의 차를 제 2가산기(170B)에서 보정하게 된다.
그러면, 상기 제 1가산기(180)는 저주파증폭 보상부(170)에 의해 저주파레벨이 보상된 저주파성분((Ylpf3)과 제 2승산기(160)에 의해 강조된 고주파성분(Yhpf2)을 결합시킨 신호(Ylog2)를 지수변환부(190)로 출력하게 된다.
상기 지수변환부(190)는 대수변환된 영상신호의 실시간 처리를 위해 롬을 적용하여 지수변환된 값을 미리 저장하여 롬의 어드레스에 대수변환된 영상신호(Ylog2)가 인가되면 해당 데이터를 찾아 지수변환된 영상신호(Yout)로 출력하게 된다.
따라서, 필터링된 저주파성분(Ylpf1)의 강조를 위해 고주파성분(Yhpf1)과 저주파성분(Ylpf1)에 따라 연동하는 저주파 강조계수(a)를 결정하고, 이렇게 결정된 계수(a)를 고려하여 반비례하는 고주파 강조계수(b)를 결정하도록 한다.
그리고, 강조된 저주파성분(Ylpf1)의 전이를 방지하기 위해 저주파 강조계수(a)의 상대적 강조치(1-a)와 영상신호의 중앙값(log(Ymed))에 대한 저주파레벨보상계수(c)로 최종 필터링된 저주파성분(Ylpf2)의 저주파 레벨을 보상해주도록 한다.
또한, 저주파성분(Ylpf1)과 고주파성분(Yhpf1)의 포화를 방지하기 위해 사용자 제어신호(Ui1)(Ui2)로 그 레벨과 진폭을 각각 가변시켜 주도록 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 영상신호로 부터 분리된 저주파성분의 강조는 고주파성분의 레벨과 저주파성분의 레벨에 따라 연동하는 계수를 결정하고, 이 결정된 계수에 저주파레벨을 보상하여 최종 출력되는 저주파성분을 구하는 한편, 저주파성분의 강조에 반비례하는 계수를 구하여 고주파성분을 강조시켜되되 사용자 제어신호에 의해 고주파성분 및 저주파성분의 강조계수를 일정하게 가변시켜 줌으로써, 실시간으로 입력되는 영상신호에 따라 연동하여 콘트라스트를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (15)

  1. 입력되는 영상신호를 대수변환하여 출력하는 대수변환부와,
    상기 대수변환된 영상신호를 저주파신호와 고주파신호로 분리출력하는 여파기와,
    상기 여파기의 출력인 고주파신호의 레벨과 상기 저주파신호의 레벨 및 사용자 조정에 따른 저주파강조계수를 발생하는 저주파계수 맵핑기와,
    상기 저주파강조계수에 반비례하는 고주파강조계수를 발생하는 고주파계수 맵핑기와,
    상기 저주파신호와 상기 저주파강조계수를 승산하는 제 1승산기와,
    상기 저주파계수 맵핑기의 출력 및 상기 제 1승산기의 출력을 입력받아 저주파레벨을 보상하는 저주파신호 처리 보상부와,
    상기 고주파신호와 상기 고주파강조계수를 승산하는 제 2승산기와,
    상기 저주파증폭보상부의 출력과 제 2승산기의 출력을 합산하는 합산기 및 상기 합산기의 출력을 지수변환하는 지수변환기로 구성된 영상신호의 콘트라스트 향상장치.
  2. 입력되는 영상신호를 대수변환하여 출력하는 대수변환부와,
    상기 대수변환된 영상신호를 저주파성분과 고주파성분으로 분리하는 여파기와,
    상기 여파기위 저주파출력을 강조하는 저주파신호처리기와,
    상기 저주파신호처리기의 출력을 보상하는 저주파 신호처리 보상부와,
    상기 저주파 신호처리 보상부에 의해 보상된 저주파신호와 고주파신호를 합산하는 합산기 및 상기 합산기에 의해 합산된 신호를 지수변환하는 지수변환부로 구성된 영상신호의 콘트라스트 향상장치.
  3. 제 2항에 있어서, 저주파신호 처리기는 고주파성분의 레벨과 상기 저주파성분의 레벨에 연동하는 저주파강조계수를 발생하여 저주파성분을 강조하는 저주파계수 맵핑기와, 여파기로 부터 출력된 저주파성분과 상기 저주파계수 맵핑기의 출력을 승산하는 승산기로 구성된 것을 특징으로 하는 영상신호의 콘트라스트 향상장치.
  4. 제 2항에 있어서, 고주파신호 처리기는 저주파 강조계수에 반비례하는 고주파 강조계수를 발생하여 고주파성분을 강조하는 고주파계수 맵핑기와, 여파기로 부터 출력된 고주파성분과 상기 고주파계수 맵핑기의 출력을 승산하는 승산기로 구성된 것을 특징으로 하는 영상신호의 콘트라스트 향상장치.
  5. 제 1항에 있어서, 저주파신호 처리보상부는 상기 저주파계수 맵핑기에 의해 발생된 저주파 강조계수의 상대적 강조치와 영상신호범위의 중앙값으로 부터 저주파레벨 보상계수를 검출하는 저주파증폭 맵핑기와, 증폭된 저주파성분을 가산하는 가산기로 구성된 것을 특징으로 하는 영상신호의 콘트라스트 향상장치.
  6. 제 2항에 있어서, 저주파신호 처리보상부는 상기 저주파계수 맵핑기에 의해 발생된 저주파 강조계수의 상대적 강조치와 영상신호범위의 중앙값으로 부터 저주파레벨 보상계수를 검출하는 저주파증폭 맵핑기와, 증폭된 저주파성분을 가산하는 가산기로 구성된 것을 특징으로 하는 영상신호의 콘트라스트 향상장치.
  7. 제 1항에 있어서, 저주파계수 맵핑기는 필터링된 저주파성분의 레벨을 검출하기 위해 적분하는 제 1적분기와, 상기 적분된 저주파성분의 레벨과 사용자의 제어신호에 의해 가변되는 저주파계수를 발생하는 계수발생부와, 필터링된 고주파성분에 절대치를 취하여 그 크기를 검출하는 고주파크기 검출부와, 상기 고주파크기 검출부에의해 검출된 고주파성분의 크기에 상대적인 레벨을 검출하기 위해 감산하는 감산기와, 상기 감산기에서 감산된 고주파성분의 레벨을 검출하기 위해 적분하는 제 2적분기와, 상기 제 2적분기의 검출레벨과 상기 계수발생부에의해 발생된 저주파계수를 승산하여 저주파 강조계수를 발생하는 승산기를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 영상신호의 콘트라스트 향상장치.
  8. 제 1항에 있어서, 고주파계수 맵핑기는 저주파 강조계수에 반비례하는 고주파 강조계수를 검출하기 위해 상기 저주파계수 맵핑기로 부터 출력된 저주파 강조계수의 최개가변범위에 대해 상기 저주파강조계수를 감산하는 감산기와, 상기 감산기에 의해 감산된 값과 사용자 제어신호를 승산하여 고주파 강조계수를 발생하는 승산기를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 영상신호의 콘트라스트 향상장치.
  9. 제 1항에 있어서, 저주파계수 맵핑기로 부터 발생된 저주파 강조계수와 고주파계수 맵핑기로 부터 발생된 고주파 강조계수를 사용자의 제어신호에 의해 오프셋값 만큼 일정하게 가변시켜 주어 저주파성분과 고주파성분의 진폭과 레벨을 가변할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 영상신호의 콘트라스트 향상장치.
  10. 제 1항에 있어서, 상기 저주파 강조계수와 고주파 강조계수는 비선형적이며, 상호 상대적인 관계를 갖는 것을 특징으로 하는 영상신호의 콘트라스트 향상장치.
  11. 입력영상신호의 최소값을 검출하는 최소값 검출기와,
    입력영상신호에서 상기 최소값 검출기로부터 검출된 최소값을 감산하는 감산기와,
    상기 입력영상신호를 강조하는 영상강조처리기와,
    상기 영상강조처리기의 출력에서 상기 최소값을 가산하는 가산기로 구성된 영상신호의 콘트라스트 향상장치.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 영상강조처리기는 호모모픽 필터를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 영상신호의 콘트라스트 향상장치.
  13. 제 11항에 있어서, 상기 영상강조처리기는 상기 입력영상신호를 대수변환하는 대수변환기와, 상기 입력영상신호를 대역별로 여파하는 여파기와, 상기 여파기의 출력을 대역별로 검출하는 대역별 처리기와, 상기 대역별 처리기의 출력들을 합산하는 합산기와, 상기 합산기의 출력신호를 지주변환하는 지수변환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상신호의 콘트라스트 향상장치.
  14. 입력되는 영상신호를 대수변환하여 출력하는 대수변환부와,
    상기 대수변환된 영상신호를 저주파성분과 고주파성분으로 분리하는 여파기와,
    상기 여파기의 저주파출력을 강조하는 저주파신호 처리기와,
    상기 여파기의 고주파출력을 강조하는 고주파신호 처리기와,
    상기 입력영상신호를 분석하여 상기 저주파신호처리기의 출력레벨을 조정하는 저주파 처리레벨 조절기와,
    상기 저주파신호 처리기의 출력을 보상하는 저주파신호 처리보상부와,
    상기 저주파 신호처리 보상부에 의해 보상된 저주파신호와 고주파신호를 합산하는 합산기 및 상기 합산기에 의해 합산된 신호를 지수변환하는 지수변환부로 구성된 영상신호의 콘트라스트 향상장치.
  15. 제 14항에 있어서, 저주파 처리레벨 조정기는 입력영상신호의 평균값을 계산하는 평균기와, 평균기의 출력신호를 대수변환하는 대수변환기와, 대수변환된 신호를 레벨 쉬프트신호로 출력하는 레벨 쉬프트 및 가산기를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 영상신호의 콘트라스트 향상장치.
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