KR20040089885A - 저조도 영상 보정 장치 및 그 방법 - Google Patents

저조도 영상 보정 장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

저조도 영상 보정 장치 및 그 방법이 개시된다. 본 발명에 따른 저조도 영상 보정 장치는 입력되는 영상신호를 감마 보정하여 영상신호의 음영의 밝기를 조정하는 감마 보정부, 감마 보정부에서 감마 보정된 영상신호를 이루는 RGB 색신호의 이득을 각각 조정함으로써 색상의 선명도를 조정하는 이득 조절부 및 식별 가능한 영상을 얻기 위해 요구되는 영상신호의 특성값을 기준값으로서 저장하고 있으며, 이득 조절부에서 이득 조정된 영상신호의 특성값과 기준값을 비교하여 저조도 영상을 판별하며, 이득 조정된 영상신호가 저조도 영상으로 판별되면, 이득 조정된 영상신호를 감마 보정부로 궤환하는 영상 재처리부를 포함하는 것을 특징으로 하며, 저조도 영상의 경우 입력 영상신호의 감마 보정 및 이득 조정을 반복 수행함으로써, 저조도 입력 영상의 밝기 및 색상 선명도가 높아지도록 영상 보정을 할 수 있다.

Description

저조도 영상 보정 장치 및 그 방법{Apparatus for compensating a low intensity of illumination image and method thereof}
본 발명은 카메라에 관한 것으로, 특히, 촬상소자로 전하결합소자(Charge Coupled Device:CCD)를 이용하는 비디오 카메라에서 저조도에서 촬영된 영상의 화상을 보정하는 저조도 영상 보정 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
종래의 카메라의 경우, 촬영하고자 하는 주변의 조도가 낮으면 렌즈를 통해 입사되는 피사체의 촬상 시간을 길게 함으로서, 즉, 빛이 CCD에 축적되는 시간을 증가시켜 영상의 휘도 성분을 높게 할 수 있다. 이처럼 CCD에 축적되는 시간의 조절을 통해 어두운 환경에서도 밝은 영상을 얻을 수 있다. 그러나, CCD에서 장시간 동안 빛을 축적하여 저조도 영상의 휘도 성분을 높게 하는 경우, 영상의 휘도 성분만 높아지는 것이 아니라 노이즈 성분이 함께 높아지므로 영상의 화질이 저하된다는 문제점이 있다. 심한 경우, 휴대폰이나 디지털 카메라의 LCD에서 영상의 식별이 어려워질 수 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 저조도 환경에서 촬영시 피사체의 광원 증폭 및 보정을 통해 화질을 향상시키는 저조도 영상 보정 장치 및 그 방법을 제공하는 데 있다.
도 1은 휴대폰 또는 소형 디지털 카메라 등에 장착된 비디오 카메라를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 저조도 화상 보정 장치를 개략적으로 나타내는 블록도이다.
상기 과제를 이루기 위해, 본 발명에 따른 저조도 영상 보정 장치는 입력되는 영상신호를 감마 보정하여 영상신호의 음영의 밝기를 조정하는 감마 보정부, 감마 보정부에서 감마 보정된 영상신호를 이루는 RGB 색신호의 이득을 각각 조정함으로써 색상의 선명도를 조정하는 이득 조절부 및 식별 가능한 영상을 얻기 위해 요구되는 영상신호의 특성값을 기준값으로서 저장하고 있으며, 이득 조절부에서 이득 조정된 영상신호의 특성값과 기준값을 비교하여 저조도 영상을 판별하며, 이득 조정된 영상신호가 저조도 영상으로 판별되면, 이득 조정된 영상신호를 감마 보정부로 궤환하는 영상 재처리부를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 과제를 이루기 위해, 본 발명에 따른 저조도 영상 보정 방법은 입력되는 영상신호의 음영의 밝기를 조정하는 감마 보정을 수행하는 (a)단계, (a)단계에서 감마 보정된 영상신호를 이루는 RGB 색신호의 이득을 각각 조정함으로써 색상의 선명도를 조정하는 (b)단계, 식별 가능한 영상을 얻기 위해 요구되는 영상신호의특성값을 기준값으로서 설정하고, (b)단계에서 이득 조정된 영상신호의 특성값과 기준값을 비교하여 저조도 영상신호를 판별하는 (c)단계 및 (c)단계에서 저조도 영상으로 판별된 영상신호는 소정의 필터 계수로 필터 처리 후, (a) 및 (c)단계를 반복적으로 수행하여 저조도 영상의 감마 및 RGB 이득을 조정하는 (d)단계를 포함하는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명에 따른 화상 보정 장치 및 그 방법을 첨부된 도면들을 참조하여 다음과 같이 설명한다.
도 1은 휴대폰 또는 소형 디지털 카메라 등에 장착된 비디오 카메라를 개략적으로 나타내는 도면으로, 렌즈(2), CCD(4) 및 신호 처리부(6)를 포함하여 구성된다. 렌즈(2)를 통해 저조도로 입사되는 피사체(8)에 대한 광신호는 CCD(4)에서 전기신호로 변환된다. 신호 처리부(6)는 CCD(4)에서 전기신호로 변환된 영상신호가 LCD등과 같은 표시장치에 표시되도록 신호처리를 한다.
본 발명에 따른 저조도 영상 보정 장치 및 그 방법은 도 1의 신호 처리부(6)에 구성되어 저조도에서 촬영된 영상을 보정한다.
도 2는 본 발명에 따른 저조도 영상 보정 장치를 개략적으로 나타내는 블록도로서, 감마 보정부(10), 이득 조절부(12), 영상 재처리부(14) 및 변환 매트릭스(16)를 포함하여 구성된다.
도 2를 참조하여, 감마 보정부(10)는 CCD(4)를 통해 전기신호로 변환된 영상신호 또는 영상 재처리부(14)에서 출력되는 영상신호를 감마 보정한다. 여기서, 감마 보정은 음영의 밝기(brightness)를 대수 함수적으로 변환하는 것으로, 이는 사람의 눈이 밝기의 변화를 선형적이 아닌 대수 함수적인 변화로 느끼기 때문에 이러한 감마 보정 처리를 한다. 본 발명의 일실시예에서, 기본 감마 설정값은 1로 설정하고, 0.1~2.9까지 가변적인 감마 설정값을 적용하여 흑백 명암의 밝기와 그림자를 선명하게 조절할 수 있다. 한편, CCD(4)로부터 입력되는 영상신호는, CCD(4)가 저조도의 피사체 촬상시 촬상시간을 증가시킴으로서, 저조도 영상이 어느 정도 보상된 영상신호이다.
이득 조절부(12)는 감마 보정부(10)에서 감마 보정된 영상신호를 이루는 RGB 색신호의 이득을 조정함으로써 색상의 선명도를 조정한다.
영상 재처리부(14)는 선명한 영상을 얻기 위해 요구되는 영상신호의 특성값을 기준값으로서 저장하고 있으며, 이득 조절부(12)에서 이득 조정된 영상신호의 특성값을 상기 기준값과 비교하여 저조도 영상을 판별한다. 여기서, 영상신호의 특성값은 감마값 및 RGB 이득값을 포함한다. 저조도 영상의 경우 감마값 및 RGB 이득값이 낮아지며, 기준값은 피사체의 식별이 가능하도록 적절히 설정된다. 영상 재처리부(14)는 비교 결과에 따라 입력된 영상신호가 저조도 영상으로 판별되면 소정의 필터 처리 후, 감마 보정부(10)로 궤환하고, 그렇지 않으면 변환 매트릭스(16)로 출력한다. 영상 재처리부(14)에 의해 감마 보정부(10)로 궤환된 저조도의 영상신호는 감마 보정 및 이득 조정이 반복적으로 수행되며, 감마 보정 및 이득 조정의 반복 수행에 따라 영상신호의 밝기 및 색상의 선명도가 높아진다. 이처럼, 영상신호의 밝기 및 색상의 선명도를 높임으로써, 저조도에서 촬영된 피사체는 선명하게 되며, CCD(4)에서 촬상시간을 길게 함으로써 증가된 노이즈는 상대적으로 감소된 것으로 느낄 수 있다. 바람직하게, 영상 재처리부(14)는 비교부(20) 및 필터(22)를 포함하여 구성된다.
비교부(20)는 상기 기준값을 저장하고 있으며, 이득 조절부(12)로부터 입력되는 입력 영상신호의 특성값을 상기 기준값과 비교하여 입력 영상신호의 특성값이 기준값보다 작으면 저조도 영상으로 판단하여 입력 영상신호를 필터(22)로 출력한다. 반면, 입력 영상신호의 특성값이 소정의 오차를 갖고 기준값에 근접하면, 상기 입력 영상신호는 피사체의 식별이 가능한 영상으로 판단하여 비교부(20)는 입력 영상신호를 변환 매트릭스(16)로 출력한다.
적응 필터(22)는 비교부(20)에서 출력되는 입력 영상신호를 소정의 필터 계수로 필터링하고, 필터링된 영상신호를 감마 보정부(10)로 출력한다. 여기서, 필터 계수는 사용자에 의해 수동으로 조정되거나 또는 소정의 값으로 고정될 수도 있다. 또한, 적응 필터(22)는 일반적인 FIR(Finite Impulse Response) 필터를 사용한다.
영상 재처리부(14)에서 출력되는 영상신호는 변환 매트릭스(16)를 거친 후, 특정 데이터 포맷으로 압축된다.
이상에서와 같이, 영상 재처리부(14)는 입력 영상신호의 특성값을 기준값과 비교하여 입력 영상신호의 저조도 여부를 판단한다. 그리고, 입력 영상신호가 저조도 영상으로 판단되면 이를 감마 보정부(10)로 궤환하여 입력 영상신호의 감마 보정 및 RGB 이득 조정을 반복 수행함으로써, 저조도 입력 영상의 밝기 및 색상 선명도가 높아지도록 보정할 수 있다.
한편, 이상에서 저조도 영상의 보정 처리 과정은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플라피디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
이상 도면과 명세서에서 최적 실시예들이 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 저조도 영상 보정 장치 및 그 방법에 따르면, 저조도 영상의 경우 입력 영상신호의 감마 보정 및 이득 조정을 반복 수행함으로써, 저조도 입력 영상의 밝기 및 색상 선명도가 높아지도록 영상 보정을 할 수 있다.

Claims (9)

  1. 입력되는 영상신호를 감마 보정하여 상기 영상신호의 음영의 밝기를 조정하는 감마 보정부;
    상기 감마 보정부에서 감마 보정된 영상신호를 이루는 RGB 색신호의 이득을 각각 조정함으로써 색상의 선명도를 조정하는 이득 조절부; 및
    식별 가능한 영상을 얻기 위해 요구되는 영상신호의 특성값을 기준값으로서 저장하고 있으며, 상기 이득 조절부에서 이득 조정된 영상신호의 특성값과 상기 기준값을 비교하여 저조도 영상을 판별하며, 상기 이득 조정된 영상신호가 저조도 영상으로 판별되면, 상기 이득 조정된 영상신호를 상기 감마 보정부로 궤환하는 영상 재처리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 저조도 영상 보정 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 영상 재처리부는
    상기 기준값을 저장하고 있으며, 상기 이득 조정된 영상신호의 특성값을 상기 기준값과 비교하여, 상기 이득 조정된 영상신호의 특성값이 상기 기준값보다 작으면 저조도 영상으로 판별하는 비교부; 및
    상기 비교부에서 저조도 영상으로 판별된 영상신호를 소정의 필터 계수로 필터링하고, 필터링된 영상신호를 상기 감마 보정부로 출력하는 적응 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 저조도 영상 보정 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 필터 계수는 사용자에 의해 수동으로 조정되는 것을 특징으로 하는 저조도 영상 보정 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 입력되는 영상신호는 외부의 촬상 소자로부터 입력되는 영상신호로서, 상기 촬상 소자가 저조도의 피사체 촬상시 촬상시간을 증가시킴으로서 저조도 영상이 소정 정도 보상된 영상신호인 것을 특징으로 하는 저조도 영상 보정 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 영상신호의 특성값은 감마값 및 RGB 이득값을 포함하는 것을 특징으로 하는 저조도 영상 보정 장치.
  6. (a)입력되는 영상신호의 음영의 밝기를 조정하는 감마 보정을 수행하는 단계;
    (b)상기 (a)단계에서 감마 보정된 영상신호를 이루는 RGB 색신호의 이득을 각각 조정함으로써 색상의 선명도를 조정하는 이득 조절 단계;
    (c)식별 가능한 영상을 얻기 위해 요구되는 영상신호의 특성값을 기준값으로서 설정하고, 상기 (b)단계에서 이득 조정된 영상신호의 특성값과 상기 기준값을 비교하여 저조도 영상신호를 판별하는 단계; 및
    (d)상기 (c)단계에서 저조도 영상으로 판별된 영상신호는 소정의 필터 계수로 필터 처리 후, 상기 (a) 및 (c)단계를 반복적으로 수행하여 저조도 영상의 감마및 RGB 이득을 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 저조도 영상 보정 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 (d)단계의 상기 필터 계수는 사용자에 의해 수동으로 조정되는 것을 특징으로 하는 저조도 영상 보정 방법.
  8. 제6항에 있어서, 상기 입력되는 영상신호는 외부의 촬상 소자로부터 입력되는 영상신호로서, 상기 촬상 소자가 저조도의 피사체 촬상시 촬상시간을 증가시킴으로서 저조도 영상이 소정 정도 보상된 영상신호인 것을 특징으로 하는 저조도 영상 보정 방법.
  9. 제6항에 있어서, 상기 영상신호의 특성값은 감마값 및 RGB 이득값을 포함하는 것을 특징으로 하는 저조도 영상 보정 방법.
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