KR20030073233A - 영상 신호 계조 보정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 영상 신호 계조 보정장치에 대해 개시된다. 개시된 본 발명에 따른 영상 신호 계조 보정장치는, 외부로부터 영상 신호를 인가받아 저장하는 프레임 메모리와; 외부로부터 영상 신호를 인가받아 그 영상 신호의 APL을 연산하는 APL 연산부와; 외부로부터 영상 신호를 인가받아 그 영상 신호를 히스토그램으로 연산하는 히스토그램 연산부와; 상기 각 APL 연산부와 히스토그램 연산부에서 연산된 영상의 레벨 신호에 따라 선택적으로 영상을 선택하는 선택기와; 상기 선택된 영상 신호에서 미리 설정된 소정의 임계치 이하의 로우 레벨 영역을 추출하는 로우 레벨 영역 추출부와; 상기 로우 레벨 영역 추출부에서 추출된 영역을 선명화하는 영상 처리부를 포함하여 구성된다.

본 발명에 따른 영상 신호 계조 보정장치는 특히 영상의 APL값에 따른 보정치인 감마값을 다이나믹하게 하고, 영상의 로우 레벨의 영역을 검출하여 화질을 개선함으로써 콘트라스트를 향상시킬 수 있다.

Description

영상 신호 계조 보정장치{DEVIDE OF COMPENSATION OF VIDEO SIGNAL}

본 발명은 영상 신호 계조 보정 장치에 관한 것으로서, 특히 영상의 APL값에 따른 보정치인 감마값을 다이나믹하게 하고, 영상의 로우 레벨의 영역을 검출하여 화질을 개선함으로써 콘트라스트를 향상시킬 수 있는 영상 신호 계조 보정 장치에 관한 것이다.

최근에는 CRT(cathode ray tube:음극선관)에 이어서 LCD나 PDP 등의 디지털 영상 표시 장치가 널리 보급되고 있다. 그러나, 이들의 영상 표시 장치는 입력신호의 레벨에 대하여 출력 신호 레벨의 계조가 직선적이지 않고, 각각의 표시 장치에 고유한 입출력 특성을 가지고 있다.

따라서, 이들 표시 장치에 고유한 표시 특성에 맞추어 최적의 영상으로 되도록 계조 보정 장치에 의해 각각의 표시 장치의 특성에 대응하는 역보정을 수행하여, 상기 계조 보정 장치에서 보정된 출력을 표시 장치에 다시 입력하게 되어있다.

상기 계조 보정 장치를 이용하여 상기와 같이 보정을 함으로써 입력 신호 레벨과 출력 신호 레벨의 입출력 특성은 직선적으로 만들어 고유한 입출력 특성을 갖게 한다.

도 1은 종래에 따른 CRT에서 고정된 감마곡선을 이용하여 보정을 하는 것을 도시한 도면이다. 이에 도시된 바와 같이, 카메라에 의한 입력 신호 레벨은 CRT(음극선관)에 출력되는 신호 레벨과 차이가 발생하게 된다. 여기서, 상기 CRT에 출력 신호는 영상의 APL(Average Picture Level)값에 의해 감마 곡선으로 나타나게 된다. 상기 감마 곡선은 고정된 값을 가지는 곡선으로 모든 영상에 대해서 일률적으로 상기 감마 곡선을 적용했다. 상기 감마 곡선을 다시 입력 장치에 입력함으로써, 역보정을 하게 되어 출력되는 신호가 직선으로 출력되게 하였다.

그러나, 모든 영상에 동일한 감마 값을 적용하다 보니 모든 영상에서의 콘트라스트에 열화가 생기게 되는데, 이는 저휘도 레벨에서의 감마 보정 곡선의 경사를 0에 접근하고 있기 때문에 저휘도 레벨에서 라운드 오프 에러에 의해 로우 레벨 화질에 열화가 생기게 된다.

따라서, 모든 영상에 대해서 동일한 감마 곡선을 사용하게 되면 콘트라스트가 원하는 만큼 좋게 나오지 않는 문제점이 발생된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 창출된 것으로서, 특히 영상의 APL값에 따른 보정치인 감마값을 다이나믹하게 하고, 영상의 로우 레벨의 영역을 검출하여 화질을 개선함으로써 콘트라스트를 향상시킬 수 있는 영상 신호 계조 보정장치를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 종래에 따른 CRT에서 고정된 감마곡선을 이용하여 보정을 하는 것을 도시한 도면.

도 2는 본 발명에 따른 영상 신호 계조 보정장치의 구성을 도시한 도면.

도 3은 본 발명에 따른 영상 신호의 APL에 의한 감마 곡선을 도시한 도면.

도 4는 본 발명에 따른 영상 신호 계조 보정장치에 의해 화질이 개선된 영상을 보여주는 도면.

도 5는 본 발명에 따른 영상 신호 계조 보정장치의 또 다른 실시 예의 구성을 도시한 도면.

도 6은 본 발명에 따른 영상 신호 계조 보정장치의 또 다른 실시 예에 의해 로우 레벨 영역의 화질을 개선한 것을 도시한 도면.

도 7은 본 발명에 따른 영상 신호 계조 보정장치의 또 다른 실시 예에 의해 영상의 화질이 개선되는 것을 도시한 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

201, 501 --- 프레임 메모리 202, 503 --- APL 연산부

203 --- 감마 곡선 선택기 204 --- 계조 보정부

502 --- 히스토그램 연산부 504 --- 선택기

505 --- 로우 레벨 영역 처리부 506 --- 영상 처리부

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 영상 신호 계조 보정장치는,

외부로부터 영상 신호를 인가받아 저장하는 프레임 메모리와;

외부로부터 영상 신호를 인가받아 그 영상 신호의 APL을 연산하는 APL 연산부와;

상기 APL 연산부에서 연산된 영상 신호의 APL에 따라 감마 곡선을 선택하는 감마 곡선 선택기와;

상기 프레임 메모리에 저장된 영상 신호를 상기 감마 곡선 선택기에서 선택된 감마 곡선에 의해 보정을 하는 계조 보정부를 포함하는 그 특징이 있다.

여기서, 상기 감마 곡선 선택기의 감마 곡선은 상기 APL연산부에서 연산된 영상 신호 레벨에 따라 보정치를 계산하여 감마 곡선을 정하는 점에 그 특징이 있다.

또한, 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 영상 신호 계조 보정장치는,

외부로부터 영상 신호를 인가받아 저장하는 프레임 메모리와;

외부로부터 영상 신호를 인가받아 그 영상 신호의 APL을 연산하는 APL 연산부와;

외부로부터 영상 신호를 인가받아 그 영상 신호를 히스토그램으로 연산하는 히스토그램 연산부와;

상기 각 APL 연산부와 히스토그램 연산부에서 연산된 영상의 레벨 신호에 따라 선택적으로 영상을 선택하는 선택기와;

상기 선택된 영상 신호에서 미리 설정된 소정의 임계치 이하의 로우 레벨 영역을 추출하는 로우 레벨 영역 추출부와;

상기 로우 레벨 영역 추출부에서 추출된 영역을 선명화하는 영상 처리부를포함하는 점에 그 특징이 있다.

여기서, 특히 상기 히스토그램 연산부에서는 히스토그램 평활화를 수행하여 로우 레벨 영역에 해당하는 영상의 화질을 선명하게 하는 점에 특징이 있다.

이와 같은 본 발명에 의하면, 특히 영상의 APL값에 따른 보정치인 감마값을 다이나믹하게 하고, 영상의 로우 레벨의 영역을 검출하여 화질을 개선함으로써 콘트라스트를 향상시킬 수 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 영상 신호 계조 보정장치의 구성을 도시한 도면이다. 이에 도시된 바와 같이, 외부로부터 영상 신호를 인가받아 저장하는 프레임 메모리(201)와; 외부로부터 영상 신호를 인가받아 그 영상 신호의 APL을 연산하는 APL 연산부(202)와; 상기 APL 연산부(202)에서 연산된 영상 신호의 APL에 따라 감마 곡선을 선택하는 감마 곡선 선택기(203)와; 상기 프레임 메모리(201)에 저장된 영상 신호를 상기 감마 곡선 선택기(203)에서 선택된 감마 곡선에 의해 보정을 하는 계조 보정부(204)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 APL(Aerage Picture Level) 연산부(202)에서는 영상 신호를 연산하게 되고, 영상 신호의 레벨에 따라 보정치인 감마값을 적용하여 보정하게 된다. 도 3은 본 발명에 따른 영상 신호의 APL에 의한 감마 곡선을 도시한 도면이다. 이에 도시된 바와 같이, 상기 영상의 APL이 높으면, 화면이 밝게 되어 (A)와 같은 감마값을 선택하고, 상기 영상의 APL이 낮으면, 화면이 어둡게 되어 (C)와 같은 감마값을 선택하게 된다. 이러한, 상기 감마값은 일반적인 고정된 감마값을 기준으로 영상의APL에 따라 보정 감마값을 다르게 설정할 수 있다.

상기와 같이 영상의 APL에 따라 감마값을 다르게 선택하여 계조 보정을 하면, 계조 레벨에서의 계조 표현이 더 잘되기 때문에 화면의 화질이 향상된다.

도 4는 본 발명에 따른 영상 신호 계조 보정장치에 의해 화질이 개선된 영상을 보여주는 도면이다. 이에 도시된 바와 같이, (A)는 화질이 보정되기 전의 영상을 보여주고, (B)는 영상 신호 계조 보정장치에 의해 화질이 개선된 것을 보여준다.

한편, 상기와 같은 방법으로 보정을 하는데 있어, 한 영상의 소정 부분만 화질이 어둡고, 다른 부분은 양호하다면, 어두운 부분에서는 보정이 되어 화질이 향상되지만, 다른 부분은 오히려 노이즈가 강조되어 화질이 더 열화되게 만드는 역효과가 생긴다. 이를 방지하기 위하여 본 발명에 따른 또 다른 실시 예를 설명한다.

도 5는 본 발명에 따른 영상 신호 계조 보정장치의 또 다른 실시 예의 구성을 도시한 도면이다. 이에 도시된 바와 같이, 외부로부터 영상 신호를 인가받아 저장하는 프레임 메모리(501)와; 외부로부터 영상 신호를 인가받아 그 영상 신호의 APL을 연산하는 APL 연산부(502)와; 외부로부터 영상 신호를 인가받아 그 영상 신호를 히스토그램으로 연산하는 히스토그램 연산부(503)와; 상기 APL 연산부(502)와 히스토그램 연산부(503)에서 연산된 영상의 레벨 신호에 따라 선택적으로 연산된 영상을 선택하는 선택기(504)와; 상기 선택된 영상 신호에서 미리 설정된 소정의 임계치 이하의 로우 레벨 영역을 추출하는 로우 레벨 영역 추출부(505)와; 상기 로우 레벨 영역 추출부(505)에서 추출된 영역을 선명화하는 영상 처리부(506)를 포함하여 구성된다.

상기 APL 연산부(502)에서는 APL을 연산하여 영상의 신호 레벨값을 구하고, 상기 히스토그램 (histogram) 연산부(503)에서는 영상을 히스토그램화 한다. 상기 로우 레벨 영역 추출부(505)에서는 미리 설정된 소정의 임계치에 따라 그 임계치 이하의 로우(Low) 영역을 추출한다. 상기 로우 레벨 영역추출부(505)에서 추출된 영역은 그 영역에 대해 선명화 작업을 수행한다.

도 6은 본 발명에 따른 영상 신호 계조 보정장치의 또 다른 실시 예에 의해 로우 레벨 영역의 화질을 개선한 것을 도시한 도면이다. 이에 도시된 바와 같이, 이와 같이 상기 히스토그램 평활화를 수행하여 로우 레벨에 해당되는 소정 영역을 계조 보정하여 전체적인 영상의 화질을 선명하게 할 수 있다.

상기 로우 레벨 영역 추출부(505)에서 로우 레벨 영역을 추출하는 방식으로는 인텐시브 서레스홀드(intensity thresholding), 레젼 그로잉(region growing), 컨투어 팔로윙(contour following), 워터쉬드(watershed) 등 여러가지 방법이 적용될 수 있다.

또한, 상기 히스토그램 연산부(503)는 영상의 히스토그램을 구해서 히스토그램 평활화를 수행하는데, 이는 어떤 영상의 명암값 분포가 빈약할 때 히스토그램 평활화에 의해 영상처리가 향상될 수 있다. 상기 히스토그램 평활화는 일정한 분포를 가진 히스토그램을 생성하는 것이다. 따라서, 평활화를 수행한 히스토그램은 보다 균일한 분포를 하므로써, 명암값 분포를 재분배하게 된다.

여기서, 상기 히스토그램 평활화는 포인트 처리하게 되어 새로운 명암값을영상에 추가하는 것이 아니라 기존의 명암값이 새로운 값으로 설정되고, 명암값의 실질적 계수는 입력 영상의 명암값의 계수와 동일하거나 적다.

상기 히스토그램 평활화는 먼저 히스토그램을 생성하고, 상기 생성된 히스토그램의 정규화된 합을 계산한다. 그리고, 입력영상을 변형하여 결과 영상을 생성한다.

0≤r≤1

r은 선명화 될 영상의 그레이 레벨, S는 새로 생성될 그레이 레벨, T(r)은 트랜스포메이션을 나타낸다.

도 7은 본 발명에 따른 영상 신호 계조 보정장치의 또 다른 실시 예에 의해 영상의 화질이 개선되는 것을 도시한 도면이다. 이에 도시된 바와 같이, (a)는 원래의 영상이고, (b)는 계조 보정 후의 영상이다. 이와 같이 상기 히스토그램 평활화를 수행하여 영상의 화질을 선명하게 할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

이상의 설명에서와 같이 본 발명에 따른 영상 신호 계조 보정장치는 특히 영상의 APL값에 따른 보정치인 감마값을 다이나믹하게 하고, 영상의 로우 레벨의 영역을 검출하여 화질을 개선함으로써 콘트라스트를 향상시킬 수 있다.

Claims (4)

1. 외부로부터 영상 신호를 인가받아 저장하는 프레임 메모리와;

   외부로부터 영상 신호를 인가받아 그 영상 신호의 APL을 연산하는 APL 연산부와;

   상기 APL 연산부에서 연산된 영상 신호의 APL에 따라 감마 곡선을 선택하는 감마 곡선 선택기와;

   상기 프레임 메모리에 저장된 영상 신호를 상기 감마 곡선 선택기에서 선택된 감마 곡선에 의해 보정을 하는 계조 보정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 신호 계조 보정장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 감마 곡선 선택기의 감마 곡선은 상기 APL연산부에서 연산된 영상 신호 레벨에 따라 보정치를 계산하여 감마 곡선을 정하는 것을 특징으로 하는 영상 신호 계조 보정장치.
3. 외부로부터 영상 신호를 인가받아 저장하는 프레임 메모리와;

   외부로부터 영상 신호를 인가받아 그 영상 신호의 APL을 연산하는 APL 연산부와;

   외부로부터 영상 신호를 인가받아 그 영상 신호를 히스토그램으로 연산하는히스토그램 연산부와;

   상기 각 APL 연산부와 히스토그램 연산부에서 연산된 영상의 레벨 신호에 따라 선택적으로 영상을 선택하는 선택기와;

   상기 선택된 영상 신호에서 미리 설정된 소정의 임계치 이하의 로우 레벨 영역을 추출하는 로우 레벨 영역 추출부와;

   상기 로우 레벨 영역 추출부에서 추출된 영역을 선명화하는 영상 처리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 신호 계조 보정장치.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 히스토그램 연산부에서는 히스토그램 평활화를 수행하여 로우 레벨 영역에 해당하는 영상의 화질을 선명하게 하는 것을 특징으로 하는 영상 신호 계조 보정장치.