KR20030067948A - Method for improving the contrast of a video signal and apparatus therefor - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 영상 신호의 콘트라스트 개선 방법 및 그에 적합한 장치에 관한 것으로서 특히, 디스플레이 장치의 포화 영역 및 잡음에 의한 영향을 고려한 콘트라스트 개선 방법 및 그에 적합한 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for improving contrast of an image signal and a device suitable therefor. More particularly, the present invention relates to a method for improving contrast and a device suitable therefor in consideration of the influence of noise and saturation region of a display device.
영상 신호의 콘트라스트(contrast)를 개선하기 위한 것으로서 히스토그램 등화(histogram equlization)라는 방법이 알려져 있다. 히스토그램 등화는 입력 영상(image)의 히스토그램을 분석하고, 히스토그램의 분포가 될수록 균일하게 되도록 매핑(mapping)처리함으로서 입력 영상의 콘트라스트를 개선하는 것이다.As a method for improving contrast of an image signal, a method called histogram equalization is known. Histogram equalization improves the contrast of the input image by analyzing the histogram of the input image and mapping the mapping to become more uniform as the histogram is distributed.
여기서, 히스토그램이라 함은 주어진 입력 영상에서 그레이 레벨(gray level)의 분포를 나타낸다. 히스토그램은 횡축을 그레이 레벨로 하고, 종축을 각각의 그레이 레벨에 상응하는 픽셀수를 표현한 그래프로서 입력영상의 농도 분포를 도식적으로 표현한다.Here, the histogram represents a distribution of gray levels in a given input image. The histogram is a graph representing the number of pixels corresponding to each gray level with the horizontal axis as the gray level, and graphically expressing the density distribution of the input image.
일반적으로 히스토그램 등화는 동적 범위(dynamic range)를 늘리는(stretching) 효과를 갖기 때문에 히스토그램 등화의 결과 영상의 분포 밀도가 고르게(flat) 되므로 영상의 콘트라스트가 개선된다.In general, since histogram equalization has an effect of stretching the dynamic range, the contrast of the image is improved because the distribution density of the image is flat as a result of the histogram equalization.
따라서, 주어진 영상의 히스토그램을 이용한 콘트라스트 개선 방법은 의료 영상의 처리, 적외선 영상의 처리, 레이더 영상의 처리 등 여러 분야에서 유용하게 사용되고 있다.Therefore, a contrast enhancement method using a histogram of a given image is usefully used in various fields such as processing a medical image, processing an infrared image, and processing a radar image.
그러나, 종래의 히스토그램 등화를 이용한 콘트라스트 개선 방법은 히스토그램(혹은 PDF(pixel density function)이라고도 함)의 추출, 누적 밀도 함수(cumulative density function, CDF)의 추출, 매핑 등의 과정을 거쳐 수행되기 때문에 처리가 복잡하며, 콘트라스트가 개선된 입력 영상을 디스플레이하는 디스플레이 장치의 재현성 및 영상 신호에 포함된 잡음에 의한 영향을 고려하지 않고 단순히 포화 영역 근처에 있는 영상 신호를 콘트라스트 신장 처리에서 제외하여 처리하고 있다는 문제점 등이 있다.However, the conventional method for improving contrast using histogram equalization is performed through extraction of histograms (also called PDF (pixel density functions)), extraction of cumulative density functions (CDFs), and mapping. Is complicated, and the video signal near the saturation region is simply excluded from the contrast stretching process without considering the reproducibility of the display device displaying the input image with improved contrast and the effect of the noise included in the video signal. Etc.
본 발명은 상기의 문제점들을 해결하기 위하여 고안된 것으로서, 처리가 간단하고, 디스플레이 장치의 재현성 및 잡음에 의한 영향을 고려한 개선된 콘트라스트 개선 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been devised to solve the above problems, and an object thereof is to provide an improved contrast improvement method that is simple in processing and takes into account the effect of reproducibility and noise of a display apparatus.
본 발명의 다른 목적은 상기의 콘트라스트 개선 방법에 적합한 콘트라스트 개선 장치를 제공하는 것에 있다.Another object of the present invention is to provide a contrast improving apparatus suitable for the above contrast improving method.
도 1은 콘트라스트 처리를 수행하는 변환 함수의 예를 보이는 것이다.1 shows an example of a conversion function for performing contrast processing.
도 2는 본 발명에 따른 콘트라스트 개선 방법을 도식적으로 보이기 위하여 도시된 것이다.Figure 2 is shown to schematically show a method for improving contrast in accordance with the present invention.
도 3은 본 발명에 따른 콘트라스트 개선 방법의 결과를 도식적으로 보이는 것이다.Figure 3 schematically shows the result of the contrast improvement method according to the present invention.
도 4는 디스플레이 장치의 포화 영역 및 잡음을 고려한 변환 함수의 예를 도식적으로 보이는 것이다.4 is a diagram schematically showing an example of a conversion function considering the saturation region and noise of the display device.
도 5는 본 발명에 따른 콘트라스트 개선 장치의 구성을 보이는 회로 블록도이다.5 is a circuit block diagram showing the configuration of the contrast improving device according to the present invention.
상기의 목적을 달성하는 본 발명에 따른 콘트라스트 개선 방법은Contrast improvement method according to the present invention to achieve the above object is
(a) 입력 영상의 히스토그램에서 소정의 그레이 레벨보다 높은 레벨쪽과 낮은 레벨쪽의 픽셀들의 분포를 비교하는 과정;(a) comparing the distribution of pixels on a level higher and lower level than a predetermined gray level in the histogram of the input image;
(b) 상기 (a)과정에서의 비교 결과에 따라 상기 히스토그램을 변환하는 변환 함수를 설정하며, 여기서 상기 변환 함수는 소정의 그레이 레벨보다 높은 레벨쪽에 픽셀들이 보다 많이 분포되어 있다면 판단의 기준이 되는 그레이 레벨보다 낮은 쪽이 1보다 적은 증폭도를 가지며 높은 쪽이 1보다 큰 증폭도를 가지며,(b) setting a conversion function for converting the histogram according to the comparison result in step (a), wherein the conversion function is a criterion for determination if more pixels are distributed at a level higher than a predetermined gray level. The lower side of the gray level has less than 1 amplification and the higher side has more than 1 amplification.
소정의 그레이 레벨보다 낮은 레벨 쪽에 픽셀들이 보다 많이 분포되어 있다면 소정의 그레이 레벨보다 낮은 레벨쪽이 1보다 큰 증폭도를 가지며 높은 레벨쪽이 1보다 작은 증폭도를 가지게 되는 과정; 및If more pixels are distributed in the lower level than the predetermined gray level, the lower level than the predetermined gray level has an amplification degree greater than 1 and the higher level has an amplification degree less than 1; And
(c) 상기 (b)과정에서 설정된 변환 함수에 의해 입력 영상을 변환하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.(c) converting the input image by the conversion function set in step (b).
상기의 다른 목적을 달성하는 본 발명에 따른 콘트라스트 개선 장치는Contrast improving device according to the present invention to achieve the above another object
입력 영상의 히스토그램을 산출하는 히스토그램 산출부;A histogram calculator configured to calculate a histogram of the input image;
입력 영상의 히스토그램에서 소정의 그레이 레벨을 중심으로 그보다 적은 레벨쪽과 큰 레벨쪽의 픽셀들의 분포도를 비교하는 히스토그램 분포 평가부;A histogram distribution evaluator for comparing distributions of pixels on a lesser level and a greater level with respect to a predetermined gray level in the histogram of the input image;
상기 히스토그램 분포 평가부의 비교 결과에 따라 상기 히스토그램을 변환하기 위한 변환 함수를 설정하는 변환 함수 설정부; 및A conversion function setting unit for setting a conversion function for converting the histogram according to a comparison result of the histogram distribution evaluation unit; And
상기 변환 함수 설정부에서 설정된 변환 함수에 따라 상기 입력 영상을 처리하는 변환 처리부를 포함하는 것을 특징으로 한다.And a conversion processor configured to process the input image according to the conversion function set by the conversion function setting unit.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성 및 동작을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the configuration and operation of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
콘트라스트를 개선한다는 것은 영상 신호에서 어두운 부분과 밝은 부분과의 대비를 더욱 두드러지게 하는 것으로서 가장 간단한 콘트라스트 개선 방법은 영상 신호의 다이내믹 레인지를 늘려 주는 것 즉, 어두운 부분은 더욱 어둡게 하고 밝은 부분은 더욱 밝게하는 것이다.Improving contrast makes the contrast between dark and bright parts of the video signal more pronounced. The simplest method of contrast enhancement is to increase the dynamic range of the video signal, i.e. make dark parts darker and light parts brighter. It is.
도 1은 콘트라스트 처리를 수행하는 변환 함수의 예를 보이는 것이다. 도 1의 그래프에 있어서 횡축은 그레이 레벨을 나타내고 종축은 증폭도를 나타낸다. 변환 함수의 기울기가 45°인 경우에는 1:1 증폭을 나타내는 것이고, 45°보다 작은 경우에는 1보다 작은 증폭도로 증폭되는 것 즉 증폭의 결과 콘트라스트 영역이 좁아지는 것을 나타내며, 45°보다 큰 경우에는 1보다 큰 증폭도로 증폭되는 것 즉, 증폭의 결과 콘트라스트 영역이 넓어지는 것을 나타낸다.1 shows an example of a conversion function for performing contrast processing. In the graph of FIG. 1, the horizontal axis represents gray level and the vertical axis represents amplification degree. If the slope of the transform function is 45 °, it indicates 1: 1 amplification. If the slope of the conversion function is smaller than 45 °, it indicates that the signal is amplified with an amplification smaller than 1, that is, the contrast region is narrowed as a result of the amplification. Amplification with an amplification greater than 1, i.e., the contrast region is widened as a result of the amplification.
도 1에 도시된 바에 있어서 영상 신호의 그레이 레벨이 작은 경우에는 그것을 더욱 작게 하고 반대로 큰 경우에는 그것을 더욱 크게하므로서 결과적으로 영상 신호의 콘트라스트를 개선한다. 여기서, 그레이 레벨이 크고 작음은 대체적으로 그레이 레벨이 중간 레벨보다 크고 작음을 의미한다.As shown in Fig. 1, when the gray level of the video signal is small, it is made smaller and conversely, when it is large, it is made larger, and consequently, the contrast of the video signal is improved. Here, large and small gray levels generally mean that the gray level is larger and smaller than the intermediate level.
그렇지만 도 1에 도시된 바와 같이 모든 입력 영상에 대하여 일률적으로 어두운 부분은 더욱 어둡게 하고 밝은 부분은 더욱 밝게하면, 전체적으로 어두운 영상에서 해상도가 저하되게 되어 물체를 식별하기 어렵게 된다.However, as shown in FIG. 1, if the dark parts are uniformly darker and the lighter parts are brighter for all input images, the resolution is degraded in the dark image as a whole, making it difficult to identify an object.
이는 밝은 조명일 수록 물체를 식별하기 용이하지만 너무 밝은 조명일 경우 오히려 물체를 제대로 식별하지 못하게 되는 것과 같은 이치이다.This is the same as the brighter the light, the easier it is to identify the object, but the brighter the light, the poorer the object can be.
전체적으로 어두운 영상일 경우에는 오히려 어두운 부분을 덜 어둡게 하고 밝은 부분을 덜 밝게 하는 것이 해상도면에서 더욱 바람직하다.In the case of an overall dark image, it is more preferable in terms of resolution to make dark parts less dark and light parts less bright.
따라서, 영상 신호의 전체적인 분포를 파악하고 그 결과에 따라 콘트라스트틀 개선하는 것이 중요하다.Therefore, it is important to understand the overall distribution of the video signal and to improve the contrast according to the result.
도 2는 본 발명에 따른 콘트라스트 개선 방법을 도식적으로 보이기 위하여 도시된 것이다. 도 2의 (a)에 도시된 변환 함수는 도 1에 도시된 것과 같으며 전체적으로 밝은 화상에 대하여 적용되며, 도 2의 (b)에 도시된 변환 함수는 도 1에 도시된 것과 반대이며 전체적으로 어두운 화상에 대하여 적용된다.Figure 2 is shown to schematically show a method for improving contrast in accordance with the present invention. The conversion function shown in (a) of FIG. 2 is the same as that shown in FIG. 1 and is applied to the overall bright image, and the conversion function shown in (b) of FIG. 2 is opposite to that shown in FIG. Applies to images.
입력 화상에 도 2의 (a) 또는 (b)에 도시된 바의 변환 함수를 적용하기 위서 입력 화상의 히스토그램을 분석된다. 히스토그램에서 판단의 기준이 되는 그레이 레벨보다 높은 레벨쪽의 분포가 많을 경우에는 도 2의 (a)에 도시된 바와 같은 변환 함수를 적용하고, 그 반대의 경우에는 도 2의 (b)에 도시된 바의 변환 함수를 적용한다.The histogram of the input image is analyzed to apply the conversion function as shown in Fig. 2 (a) or (b) to the input image. In the histogram, when the distribution on the level higher than the gray level, which is the criterion of determination, is large, a transform function as shown in FIG. 2 (a) is applied, and vice versa. Apply the bar's transform function.
여기서 판단의 기준이 되는 그레이 레벨은 편의상 표현될 수 있는 그레이 레벨의 중간값 예를 들어 그레이 레벨이 0부터 255까지의 255단계로 표현된다면 128이 선정된다. 물론 판단의 기준이 되는 그레이 레벨이 반드시 표현될 수 있는 그레이 레벨의 중간값이 되어야 하는 것은 아니다. 판단의 기준이 되는 그레이 레벨은 전후 프레임과 연계하여 적응적으로 결정될 수도 있고, 또는 히스토그램의 분포 패턴에 따라 결정될 수도 있다.In this case, the gray level that is used as a criterion for determination is 128 if the gray level is expressed in 255 steps from 0 to 255, for example, an intermediate value of the gray level that can be expressed for convenience. Of course, the gray level that is the basis of the judgment does not necessarily have to be the intermediate value of the gray level that can be expressed. The gray level, which is the basis of the determination, may be adaptively determined in conjunction with the front and rear frames, or may be determined according to a distribution pattern of the histogram.
따라서, 본 발명에 따른 콘트라스트 개선 방법은 다음과 같이 요약될 수 있다.Therefore, the contrast improvement method according to the present invention can be summarized as follows.
1) 먼저 입력 영상 신호의 히스토그램을 획득한다.1) First, obtain a histogram of an input video signal.
히스토그램을 얻는 방법은 주지의 것이므로 설명의 간략화를 위해 히스토그램을 얻는 방법 혹은 과정에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.Since a method of obtaining a histogram is well known, a detailed description of a method or a process of obtaining a histogram will be omitted for simplicity.
2) 입력 영상의 히스토그램에서 판단의 기준이 되는 그레이 레벨보다 높은 레벨쪽과 낮은 레벨쪽의 픽셀들의 분포를 비교한다. 여기서, 판단의 기준이 되는 그레이 레벨보다 높은 레벨쪽과 낮은 레벨쪽의 픽셀들의 분포의 차이(편차)가 산출되며, 이 편차의 크기는 변환 함수의 값을 결정한다.2) Compare the distribution of pixels on the higher and lower level than the gray level, which is the basis of judgment, in the histogram of the input image. Here, the difference (deviation) of the distribution of the pixels on the higher and lower level side than the gray level as the basis of the determination is calculated, and the magnitude of this deviation determines the value of the conversion function.
여기서, 분포라 함은 해당 영역에 속한 그레이 레벨들을 가지는 픽셀들의 총개수 혹은 그것과 입력 영상에 속한 픽셀들의 총개수와의 비율을 말한다.Here, the distribution refers to the total number of pixels having gray levels belonging to a corresponding area or a ratio of the total number of pixels belonging to the input image and the total number of pixels.
3) 비교 결과 판단의 기준이 되는 그레이 레벨보다 높은 레벨쪽에 픽셀들이보다 많이 분포되어 있다면 판단의 기준이 되는 그레이 레벨보다 낮은 쪽이 1보다 적은 증폭도를 가지며 높은 쪽이 1보다 큰 증폭도를 가지도록 변환 함수를 설정한다.3) If the comparison result shows that more pixels are distributed in the higher level than the gray level, which is the basis of the judgment, the lower side of the gray level, which is the basis of the judgment, has less than 1 amplification and the higher side has amplification degree greater than 1. Set the function.
반대로, 판단의 기준이 되는 그레이 레벨보다 낮은 레벨 쪽에 픽셀들이 보다 많이 분포되어 있다면 판단의 기준이 되는 그레이 레벨보다 낮은 레벨쪽이 1보다 큰 증폭도를 가지며 높은 레벨쪽이 1보다 작은 증폭도를 가지도록 변환 함수를 설정한다.Conversely, if more pixels are distributed on the lower level than the gray level, which is the basis of the judgment, the lower level than the gray level, which is the criterion of the judgment, has an amplification degree greater than 1 and the higher level has an amplification degree less than 1. Set the function.
4) 설정된 변환 함수에 의해 입력 영상을 변환한다.4) The input image is converted by the set conversion function.
도 3은 본 발명에 따른 콘트라스트 개선 방법의 결과를 도식적으로 보이는 것이다. 도 3의 (a)는 임의의 히스토그램, 1:1의 변환 함수, 그리고 이 변환 함수를 적용한 결과를 보이는 것이다.Figure 3 schematically shows the result of the contrast improvement method according to the present invention. 3 (a) shows an arbitrary histogram, a 1: 1 transform function, and the result of applying this transform function.
도 3의 (b)는 전체적으로 밝은 영상의 히스토그램, 판단의 기준이 되는 그레이 레벨보다 낮은 쪽이 1보다 적은 증폭도를 가지며 높은 쪽이 1보다 큰 증폭도를 가지는 변환 함수, 그리고 이 변환 함수를 적용한 결과를 보이는 것이다.3 (b) shows a histogram of a bright image as a whole, a transform function having an amplification degree lower than 1 and a higher level having an amplification degree higher than 1 than a gray level as a criterion for determination, and a result of applying the transform function. It is visible.
도 3의 (c)는 전체적으로 어두운 영상의 히스토그램, 판단의 기준이 되는 그레이 레벨보다 낮은 쪽이 1보다 큰 증폭도를 가지며 높은 쪽이 1보다 작은 증폭도를 가지는 변환 함수, 그리고 이 변환 함수를 적용한 결과를 보이는 것이다.3 (c) shows a histogram of a dark image as a whole, a transform function having an amplification degree greater than 1 and a higher level having an amplification degree less than 1, which is lower than a gray level as a criterion, and a result of applying the transform function. It is visible.
한편, 영상의 콘트라스트 개선에 있어서 궁극적으로 콘트라스트 개선 처리된 영상을 디스플레이하는 디스플레이 장치의 표현력 또는 잡음을 고려하지 않을 수 없다.On the other hand, in the contrast improvement of the image, it is necessary to take into account the expressive power or noise of the display device which ultimately displays the contrast-enhanced image.
디스플레이 장치는 특유의 포화 영역을 가지며, 이 포화 영역에서는 그레이 레벨의 변화가 있어도 이를 제대로 표현하지 못한다. 따라서 콘트라스트 개선 처리를 하여 높은 그레이 레벨이 증강되더라도 증강된 그레이 레벨이 포화 영역에 포함되게 된다면 콘트라스트 개선 처리의 효과가 제대로 발휘되지 못한다. 따라서 이러한 경우에는 아예 콘트라스트 개선 처리를 할때 미리 포화 영역에 포함될 부분들을 제외하거나 콘트라스트 증강의 정도를 조정하는 것이 바람직하다.The display device has a unique saturation region, which does not express well even if there is a change in gray level. Therefore, even if a high gray level is augmented by the contrast improvement process, if the enhanced gray level is included in the saturation region, the effect of the contrast improvement process is not properly exhibited. Therefore, in such a case, it is desirable to exclude portions to be included in the saturation region in advance or to adjust the degree of contrast enhancement.
한편, 잡음은 대부분 영상 신호의 저레벨쪽에 분포하며 따라서 본 발명에서와 같이 낮은 그레이 레벨을 증강시키는 경우에는 잡음도 함께 증강(boost up)되어 재생 영상에 나쁜 영향을 초래하게 된다. 따라서, 이러한 잡음의 경우에는 아예 콘트라스트 개선 처리를 할때 미리 잡음을 포함할 수 있는 부분들을 제외하거나 콘트라스트 증강의 정도를 조정하는 것이 바람직하다.On the other hand, the noise is mostly distributed in the low level side of the video signal, and therefore, when the low gray level is augmented as in the present invention, the noise is also boosted together, resulting in a bad effect on the reproduced image. Therefore, in the case of such noise, it is desirable to exclude portions that may include noise or to adjust the degree of contrast enhancement when the contrast enhancement process is performed at all.
도 4는 디스플레이 장치의 포화 영역 및 잡음을 고려한 변환 함수의 예를 도식적으로 보이는 것이다.4 is a diagram schematically showing an example of a conversion function considering the saturation region and noise of the display device.
도 4에 있어서 점선으로 도시된 것은 도 2의 (a) 및 도 3의 (a)와 같이 판단의 기준이 되는 그레이 레벨보다 높은 쪽에 보다 많은 픽셀들이 분포된 영상에 대하여 적용되는 변환 함수이고, 실선으로 도시된 것은 포화 영역 및 잡음을 고려하여 보정된 변환 함수이다.In FIG. 4, a dotted line is a transform function applied to an image in which more pixels are distributed at a higher level than a gray level as a criterion as shown in FIGS. 2A and 3A, and a solid line Shown as is the transform function corrected taking into account the saturation region and noise.
또한, 도 4의 a부분은 디스플레이 장치의 포화 영역을 고려하여 보정된 변환 함수를 가지는 부분이고, 도 4의 b부분은 잡음을 고려하여 보정된 변환 함수를 가지는 부분이다. 도 4의 예에 있어서 a부분 및 b 부분에서의 변환 함수는 1의 증폭도를 가지도록 설정되었다. 그러나, a부분 및 b 부분에서의 변환 함수가 반드시 1의 증폭도를 가지도록 설정될 필요는 없고 단지 a부분은 인접된 그레이 레벨들(포화 영역에 가깝고, 포화 영역의 임계치 Ts보다 작은 그레이 레벨들)보다 작은 변환 함수를 가지고, b부분은 인접된 그레이 레벨들(잡음 영역에 가깝고, 잡음 영역의 임계치 Tn보다 큰 그레이 레벨들)보다 작은 변환 함수를 가지면 된다.In addition, part a of FIG. 4 is a part having a conversion function corrected in consideration of a saturation region of the display device, and part b of FIG. 4 is a part having a conversion function corrected in consideration of noise. In the example of FIG. 4, the conversion functions in the a part and the b part are set to have an amplification degree of one. However, the transform function in parts a and b does not necessarily have to be set to have an amplification degree of 1, only part a is adjacent gray levels (gray levels that are close to the saturated region and smaller than the threshold Ts of the saturated region). With a smaller conversion function, the b part needs to have a conversion function smaller than adjacent gray levels (gray levels that are close to the noise region and larger than the threshold Tn of the noise region).
포화 영역 및 잡음을 고려한 이러한 제한은 전체적으로 어두운 영상에만 적용하고, 전체적으로 밝은 영상에는 적용하지 않는다.Considering the saturation region and noise, this limitation applies only to the overall dark image, not to the overall bright image.
도 5는 본 발명에 따른 콘트라스트 개선 장치의 상세한 구성을 보이는 회로 블록도이다. 도 5에 도시된 장치는 입력 영상의 히스토그램을 산출하고, 산출된 히스토그램의 분포 패턴에 따라 변환 함수를 선택하며, 선택된 변환함수에 의해 입력 영상을 변환한다. 도 5에 도시된 장치의 출력 영상은 입력 영상에 대하여 콘트라스트 개선 처리가 수행된 것이 되며, 그것은 디스플레이 장치에 제공된다. 또한, 도 5에 도시된 장치는 콘트라스트 개선 처리를 함에 있어서 디스플레이 장치의 포화 영역 및 잡음을 고려한다.5 is a circuit block diagram showing a detailed configuration of a contrast improving device according to the present invention. The apparatus shown in FIG. 5 calculates a histogram of the input image, selects a transform function according to the calculated distribution pattern of the histogram, and converts the input image by the selected transform function. The output image of the apparatus shown in FIG. 5 is one in which contrast enhancement processing is performed on the input image, which is provided to the display apparatus. In addition, the apparatus shown in FIG. 5 considers the saturation region and the noise of the display apparatus in the contrast improvement process.
도 5에 도시된 장치는 히스토그램 산출부(502), 히스토그램 분포 평가부(504), 변환 함수 결정부(506), 제한 처리부(508), 그리고 변환부(510)를 포함한다.The apparatus shown in FIG. 5 includes a histogram calculator 502, a histogram distribution evaluator 504, a transform function determiner 506, a limit processor 508, and a converter 510.
히스토그램 산출부(502)는 입력 영상의 히스토그램을 산출하고, 산출된 히스토그램을 히스토그램 분포 평가부(504)에 제공한다. 히스토그램을 산출하는 것은 공지된 것이므로 설명의 간략화를 위해 상세한 내용은 생략하기로 한다. 참고로,히스토그램 산출부는 그레이 레벨별 픽셀빈도수를 계수하며, 비교기 및 계수기로 구성된다.The histogram calculator 502 calculates a histogram of the input image, and provides the histogram to the histogram distribution evaluator 504. Since calculating the histogram is well known, details thereof will be omitted for simplicity of explanation. For reference, the histogram calculator counts pixel frequencies per gray level and includes a comparator and a counter.
히스토그램 분포 평가부(504)는 입력 영상의 히스토그램을 분석한다. 히스토그램 분포 평가부(504)는 평가의 기준이 되는 그레이 레벨을 중심으로 그보다 적은 쪽과 큰 쪽의 분포도를 비교하고, 비교 결과에 따라 결정되는 변환 함수를 선택하기 위한 선택 신호(512)를 발생하고 이를 변환 함수 결정부(508)에 제공한다.The histogram distribution evaluator 504 analyzes the histogram of the input image. The histogram distribution evaluator 504 compares the distributions of the smaller and larger ones with respect to the gray level as the basis of the evaluation, and generates a selection signal 512 for selecting a conversion function determined according to the comparison result. This is provided to the transform function determination unit 508.
한편, 히스토그램 분포 평가부(504)는 디스플레이 장치의 포화 영역 및 잡음을 고려한 제한의 필요 여부를 나타내는 제한 설정 신호(514)를 발생하고 이를 제한 설정부(506)에 제공한다. 필요하다면 히스토그램 분포 평가부(504)는 평가의 기준이 되는 그레이 레벨을 중심으로 그보다 적은 쪽과 큰 쪽의 분포도의 편차를 산출하고, 이를 변환 함수 결정부(508)에 제공한다.On the other hand, the histogram distribution evaluator 504 generates a limit setting signal 514 indicating whether the limit is necessary considering the saturation region and noise of the display device and provides it to the limit setting unit 506. If necessary, the histogram distribution evaluator 504 calculates a deviation between distributions of the smaller and larger ones based on the gray level, which is the basis of the evaluation, and provides them to the conversion function determiner 508.
변환 함수 설정부(508)는 히스토그램 분포 평가부(504)에서 제공되는 선택 신호에 응답하여 입력 영상을 처리하기 위한 변환 함수를 설정한다.The conversion function setting unit 508 sets a conversion function for processing the input image in response to the selection signal provided from the histogram distribution evaluation unit 504.
여기서, 변환 함수의 패턴은 두 가지이며 각 패턴에 있어서 변환 함수의 크기는 별도로 평가의 기준이 되는 그레이 레벨을 중심으로 그보다 적은 레벨쪽과 큰 레벨쪽의 분포도의 편차에 의해 설정될 수 있다.Here, there are two patterns of the transform function, and in each pattern, the magnitude of the transform function may be set by the variation of the distributions on the smaller and larger levels of the gray level, which is the basis of evaluation separately.
하나의 패턴은 평가의 기준이 되는 그레이 레벨보다 낮은 쪽의 변환 함수가 1보다 작은 증폭도를 가지며 높은 쪽의 변환 함수가 1보다 큰 증폭도를 가지는 것이다. 다른 하나의 패턴은 평가의 기준이 되는 그레이 레벨보다 낮은 쪽의 변환 함수가 1보다 큰 증폭도를 가지며 높은 쪽의 변환 함수가 1보다 작은 증폭도를 가지는 것이다.One pattern is that the transform function on the lower side of the gray level, which is the basis of the evaluation, has an amplification degree less than 1, and the higher transform function has an amplification degree, greater than one. The other pattern is that the transform function on the lower side of the gray level, which is the basis of the evaluation, has an amplification degree greater than one, and the higher transform function has an amplification degree of less than one.
변환 함수 설정부(504)는 각 그레이 레벨에 대한 변환 함수의 값을 저장하는 테이블 혹은 룩업 테이블(lookup table) 형태로 구현된다.The conversion function setting unit 504 is implemented in the form of a table or lookup table that stores the value of the conversion function for each gray level.
또한, 도시되지는 않았지만 변환 함수의 값을 분포도의 편차에 따라 가변하는 경우에는 평가의 기준이 되는 그레이 레벨보다 낮은 쪽 및 높은 쪽의 이득을 각각 설정하는 이득 설정부들이 있다.Although not shown, in the case where the value of the conversion function is varied according to the variation in the distribution, there are gain setting units that set the gains at the lower and higher sides, respectively, than the gray level as the basis of the evaluation.
제한 설정부(508)는 히스토그램 분포 평가부(504)에서 제공되는 제한 설정 신호(514)에 응답하여, 변환 함수 설정부(506)에서 설정된 변환 함수를 일 부 제한한다. 즉, 제한 설정이 활성화된다면 변환 함수 설정부(506)는 디스플레이 장치의 포화 영역 및 잡음 영역에서의 변환 함수의 값을 제한한다.The limit setting unit 508 may partially limit the conversion function set by the conversion function setting unit 506 in response to the limit setting signal 514 provided by the histogram distribution evaluation unit 504. That is, if the limit setting is activated, the conversion function setting unit 506 limits the value of the conversion function in the saturation region and the noise region of the display device.
여기서, 포화 영역을 구분하기 위한 임계치 Ts는 모든 디스플레이 장치에 대해 획일적으로 결정될 수는 없다. 따라서, 임계치 Ts는 디스플레이 장치의 특성에 따라 설계자가 선택하거나 혹은 사용자의 선택에 따라 유동적으로 설정되게 한다.Here, the threshold Ts for distinguishing the saturated areas may not be uniformly determined for all display devices. Thus, the threshold Ts is set by the designer according to the characteristics of the display device or by fluidly set according to the user's selection.
잡음 영역을 구분하기 위한 임계치 Tn는 디스플레이 장치에 상관없는 것이므로 설계자의 선택 사항으로 남겨둔다.The threshold Tn for distinguishing the noise area is independent of the display device and is left as a designer's choice.
변환 처리부(510)는 제한 설정부(508)에서 제공되는 최종적인 변환 함수에 의해 입력 영상 신호를 매핑 처리하고, 그 결과를 디스플레이 장치(미도시)에 제공한다.The conversion processor 510 processes the input image signal by the final conversion function provided by the limit setting unit 508, and provides the result to a display device (not shown).
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 콘트라스트 개선 방법은 종래의 히스토그램 등화 방법보다 더욱 간단하게 콘트라스트 개선 처리를 수행할 수 있는 효과를 가진다.As described above, the contrast improvement method according to the present invention has the effect of performing the contrast improvement process more simply than the conventional histogram equalization method.
또한, 본 발명에 따른 콘트라스트 개선 방법은 디스플레이 장치의 포화 영역 및 잡음을 고려하므로 보다 효율적인 콘트라스트 개선 처리를 수행할 수 있는 장점을 가진다.In addition, the contrast improvement method according to the present invention has an advantage of performing a more efficient contrast improvement process since the saturation region and the noise of the display apparatus are considered.
Claims (9)
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020020007700A KR20030067948A (en) | 2002-02-09 | 2002-02-09 | Method for improving the contrast of a video signal and apparatus therefor |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100972653B1 (en) * | 2008-03-13 | 2010-07-28 | 삼성중공업 주식회사 | Corner panel for cargo containment system of lng ship and method for manufacturing thereof |
| US7940245B2 (en) | 2003-12-24 | 2011-05-10 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Display and control method thereof |
-
2002
- 2002-02-09 KR KR1020020007700A patent/KR20030067948A/en not_active Application Discontinuation
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| KR100972653B1 (en) * | 2008-03-13 | 2010-07-28 | 삼성중공업 주식회사 | Corner panel for cargo containment system of lng ship and method for manufacturing thereof |
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