KR20050111261A - 노이즈처리가 가능한 감마보정장치 및 감마보정방법 - Google Patents

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Abstract

노이즈처리가 가능한 감마보정장치 및 감마보정방법이 개시된다. 신호추출부는 입력영상신호로부터 고주파신호 및 저주파신호를 추출하고, 임시 가중치 산출부는 입력영상신호의 휘도레벨을 기초로 소정의 임시가중치를 산출하고, 결정부는 추출된 고주파신호 중 감마보정에 참여하는 고주파신호를 산출된 임시가중치를 기초로 결정하며, 감마보정부는 감마보정에 참여하는 고주파신호와 저주파신호를 감마보정한다. 본 발명에 따르면, 감마보정시 발생하는 노이즈의 부스트업 현상을 방지할 수 있다.

Description

노이즈처리가 가능한 감마보정장치 및 감마보정방법{Gamma Correction apparatus and method capable of preventing noise boost-up}
본 발명은 노이즈처리가 가능한 감마보정장치 및 감마보정방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 감마보정시 발생하는 노이즈의 부스트업 현상을 방지할 수 있는 노이즈처리가 가능한 감마보정장치 및 감마보정방법에 관한 것이다.
캠코더와 같은 촬상장치에 있어서, 촬상소자의 입력전압 대 출력영상의 휘도레벨은 도 1의 ①과 같이 선형특성을 가지는 반면, CRT 브라운관의 입력전압 대 출력영상의 휘도레벨은 도 1의 ②와 같이 비선형특성을 갖는다. 이러한 비선형특성에 의하여 CRT 브라운관에 표시되는 영상에는 왜곡이 발생한다.
따라서, 영상 왜곡을 보정하기 위하여, ①과 같은 영상신호는 ③과 같은 영상신호로 감마보정(Gamma Correction)된 후 CRT 브라운관으로 입력된다. 이에 의해, CRT 브라운관에는 ①과 같이 선형특성을 갖는 실제 영상이 표시된다. 즉, 감마보정은 CRT 브라운관에 표시되는 출력영상이 도 1의 ①과 같이 선형특성을 갖도록 입력영상의 휘도레벨을 ③과 같이 증가시키는 것이다.
그러나, 종래의 방법으로 감마보정을 수행하는 경우, 실제 영상 뿐만 아니라 노이즈의 휘도레벨도 같이 증가함으로써 노이즈가 부스트-업(boost-up)되는 현상이 발생하며, 이는 CRT 브라운관에 표시되는 영상의 저휘도 레벨에서 신호대 노이즈비를 저하시키는 문제점이 있다.
이러한 현상은 감마보정장치 뿐만 아니라 저휘도 레벨이 상대적으로 부스터-업되는 일반 비선형 전송 기능(Non-linear transfer function)을 수행하는 장치에서도 나타날 수 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 감마보정시 노이즈가 부스트-업되는 현상을 방지할 수 있는 노이즈처리가 가능한 감마보정장치 및 감마보정방법을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위한, 본 발명에 따른 노이즈처리가 가능한 감마보정장치는, 입력영상신호로부터 소정 주파수 이상의 고주파신호 및 상기 소정 주파수 미만의 저주파신호를 추출하는 신호추출부; 상기 입력영상신호의 휘도레벨을 기초로 소정의 임시가중치를 산출하는 임시가중치 산출부; 상기 추출된 고주파신호 중 감마보정에 참여하는 고주파신호를 상기 산출된 임시가중치를 기초로 결정하는 결정부; 및 상기 감마보정에 참여하는 고주파신호와 상기 추출된 저주파신호를 감마보정하는 감마보정부;를 포함한다.
상세하게는, 상기 임시가중치 산출부는 상기 입력영상신호의 휘도레벨이 작을수록 상기 추출된 고주파신호가 상기 감마보정에 참여하는 비율이 감소하도록 상기 임시가중치를 산출한다.
또한, 상기 임시가중치 산출부는 상기 입력영상신호의 휘도레벨에 반비례하는 상기 임시가중치를 산출한다.
바람직하게는, 상기 임시가중치 산출부는 다음의 식에 의하여 상기 임시가중치를 산출한다.
여기서, k는 상기 임시가중치, -a는 상기 임시가중치의 기울기, a는 상기 기울기의 절대값, Vlum은 상기 입력영상신호의 휘도레벨이다.
또한, 상기 입력영상신호를 포함하는 프레임/필드의 밝기를 기초로 상기 기울기의 절대값을 산출하는 기울기 산출부;를 더 포함하며, 상기 기울기의 절대값이 작을수록 상기 프레임/필드는 밝은 것을 의미한다.
보다 바람직하게는, 상기 결정부는, '1'에서 상기 '1'보다 작은 상기 임시가중치를 감산하여 상기 추출된 고주파신호에 부여할 최종가중치를 산출하는 감산기; 및 상기 최종가중치와 상기 추출된 고주파신호를 승산하여 상기 감마보정에 참여하는 고주파신호를 산출하는 승산기;를 포함한다.
또한, 상기 신호추출부는, 상기 입력영상신호로부터 상기 저주파신호를 추출하는 저역통과필터; 상기 추출된 저주파신호의 위상만큼 상기 입력영상신호를 지연하는 지연부; 및 상기 지연된 입력영상신호에서 상기 추출된 저주파신호를 감산하여 상기 고주파신호를 추출하는 감산기;를 포함한다.
상기 감마보정된 고주파신호 및 상기 감마보정된 저주파신호를 가산하여 보정된 최종영상신호를 산출하는 가산기;를 더 포함한다.
상기 임시가중치와 상기 추출된 고주파신호를 승산하여 상기 감마보정에 불참한 고주파신호를 산출하는 승산기;를 더 포함하며, 상기 가산기는 상기 감마보정된 입력영상신호와 상기 감마보정에 불참한 고주파신호를 가산하여 에지성분이 보상된 상기 최종영상신호분을 출력한다.
한편, 상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위한, 본 발명에 따른 노이즈처리가 가능한 감마보정방법은, 입력영상신호로부터 소정 주파수 이상의 고주파신호 및 상기 소정 주파수 미만의 저주파신호를 추출하는 신호추출단계; 상기 입력영상신호의 휘도레벨을 기초로 소정의 임시가중치를 산출하는 임시가중치 산출단계; 상기 추출된 고주파신호 중 감마보정에 참여하는 고주파신호를 상기 산출된 임시가중치를 기초로 결정하는 결정단계; 및 상기 감마보정에 참여하는 고주파신호와 상기 추출된 저주파신호를 감마보정하는 감마보정단계;를 포함한다.
바람직하게는, 상기 임시가중치 산출단계는 상기 입력영상신호의 휘도레벨이 작을수록 상기 추출된 고주파신호가 상기 감마보정에 참여하는 비율이 감소하도록 상기 임시가중치를 산출한다.
또한, 상기 임시가중치 산출단계는 상기 입력영상신호의 휘도레벨에 반비례하는 상기 임시가중치를 산출한다.
상기 임시가중치 산출단계는 다음의 식에 의하여 상기 임시가중치를 산출한다.
여기서, k는 상기 임시가중치, -a는 상기 임시가중치의 기울기, a는 상기 기울기의 절대값, Vlum은 상기 입력영상신호의 휘도레벨이다.
바람직하게는, 상기 임시가중치 산출단계 이전에, 상기 입력영상신호를 포함하는 프레임의 평균휘도값을 기초로 상기 기울기의 절대값을 산출하는 기울기 산출단계;를 더 포함하며, 상기 기울기의 절대값이 작을수록 상기 프레임/필드는 밝다.
상기 결정단계는, '1'에서 상기 '1'보다 작은 상기 임시가중치를 감산하여 상기 추출된 고주파신호에 부여할 최종가중치를 산출하는 감산단계; 및 상기 최종가중치와 상기 추출된 고주파신호를 승산하여 상기 감마보정에 참여하는 고주파신호를 산출하는 승산단계;를 포함한다.
더 바람직하게는, 상기 신호추출단계는, 상기 입력영상신호로부터 상기 저주파신호를 필터링하는 필터링단계; 상기 필터링된 저주파신호의 위상만큼 상기 입력영상신호를 지연하는 지연단계; 및 상기 지연된 입력영상신호에서 상기 필터링된 저주파신호를 감산하여 상기 고주파신호를 필터링하는 감산단계;를 포함한다.
또한, 상기 감마보정된 고주파신호 및 상기 감마보정된 저주파신호를 가산하여 보정된 최종영상신호를 산출하는 가산단계;를 더 포함한다.
또한, 상기 임시가중치와 상기 추출된 고주파신호를 승산하여 상기 입력영상신호의 에지성분을 산출하는 승산단계;를 더 포함하며, 상기 가산단계는 상기 보정된 입력영상신호와 상기 에지성분을 가산하여 상기 에지성이 보상된 상기 최종영상신호를 출력한다.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 노이즈처리가 가능한 감마보정장치를 개략적으로 도시한 블럭도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 노이즈처리가 가능한 감마보정장치(200)는 감마보정시 노이즈가 부스트업되는 현상을 방지하는 장치이다.
이를 위하여, 본 발명에 따른 노이즈처리가 가능한 감마보정장치(200)는 신호추출부(210), 임시가중치 산출부(220), 기울기 산출부(230), 결정부(240), 제1가산기(250), 감마보정부(260), 제2승산기(270) 및 제2가산기(280)를 포함한다.
신호추출부(210)는 입력되는 영상신호(vin)로부타 저주파신호 및 고주파신호를 추출한다. 이를 위하여, 신호추출부(210)는 저역통과필터(Low Pass Filter)(212), 지연부(214) 및 제1감산기(216)를 포함한다.
저역통과필터(214)는 입력영상신호(vin) 중 설정된 주파수 미만의 신호인 저주파신호(LF)를 추출한다.
도 3은 주파수에 따른 인간의 눈에 대한 민감도를 도시한 그래프이다.
도 3을 참조하면, 인간의 눈이 민감한 반응을 보이는 고주파영역은 f1 ~ f2에 포함되어 있다. 따라서, 영상신호의 저주파영역(f1 이하)에 노이즈가 섞인 경우보다 고주파영역(f1 ~ f2)에 노이즈가 섞인 경우 인간의 눈은 더 민감하게 반응한다. 이에 의해, 저역통과필터(214)는 도 3에 도시된 제1주파수(f1)를 차단 주파수(Cut-off Frequency)로 설정하여 저주파신호(LF)를 추출한다.
지연부(214)는 저역통과필터(212)에서 추출된 저주파신호(LF)의 위상만큼 입력영상신호(vin)를 지연시킨다.
제1감산기(216)는 지연된 입력영상신호(vin)에서 저주파신호(LF)를 감산하여 고주파신호(HF)를 추출한다.
임시가중치 산출부(220)는 추출된 고주파신호(HF) 중 감마보정에 참여하는 고주파신호의 비율(1-k)을 결정하기 위한 변수(k)를 산출한다. 본 발명에 있어서, 임시가중치 산출부(220)는 도 4 및 도 5를 참조하여 설명할 두 가지 특성을 이용하여 변수(k)를 산출한다.
도 4는 일반적인 감마보정에 의한 입력전압 대 출력영상신호의 비를 도시한 그래프, 도 5는 입력영상신호의 휘도레벨에 따른 인간눈의 민감도를 도시한 그래프이다.
첫번째 특성은, 도 4에 도시된 바와 같이, 입력전압이 작은 영역(v1)에 대응되는 출력영상신호의 변화량(Δ1)이 입력전압이 큰 영역(v2)에 대응되는 출력영상신호의 변화량(Δ2)보다 크다는 특성이다.
두번째 특성은, 도 5에 도시된 바와 같이, 인간의 눈은 영상신호의 휘도레벨이 작을수록 휘도레벨 변화에 민감한 반응을 보인다는 특성이다. 예를 들어, 인간의 눈은 화이트를 나타내는 휘도레벨 '255'가 '254'로 변할 때보다 블랙을 나타내는 휘도레벨 '0'이 휘도레벨 '1'로 변할 때 더 민감한 반응을 보인다.
즉, 상술한 두 가지 특성은, 고주파성분인 노이즈는 고휘도레벨보다 저휘도레벨에 상대적으로 더 많이 삽입되며, 인간의 눈은 저휘도레벨에 삽입된 노이즈에 더 민감하게 작용하는 것을 의미한다.
따라서, 임시가중치 산출부(220)는 입력영상신호(vin)의 휘도레벨이 작을수록 고주파신호(HF)가 감마보정에 참여하는 비율(1-k)이 감소하도록 하는 변수(k)를 산출한다. 이하, 감마보정에 참여하는 고주파신호의 비율은 최종가중치(w), 변수는 임시가중치(k)라 한다.
이를 위하여, 임시가중치 산출부(220)는 도 6에 도시된 바와 같이 입력영상신호(vin)의 휘도레벨에 반비례하는 임시가중치(k)를 산출한다. 이를 식으로 나타내면 [수학식 1]과 같다.
여기서, k는 감마보정에 참여하는 고주파신호의 최종가중치(w)를 결정하기 위한 임시가중치, -a는 임시가중치의 기울기, a는 기울기의 절대값, Vlum은 입력영상신호(vin)의 휘도레벨을 '1'로 정규화(normalization)한 것을 의미한다. 여기서, 기울기의 절대값인 a는 k의 적용여부를 결정하는 임계값으로서, 영상이 전체적으로 어두울수록 a는 큰 것이 바람직하다. 즉, 영상이 전체적으로 어두울수록 임시가중치의 기울기는 급해지며, 이로써, 고주파신호(HF)에 삽입되는 노이즈의 양을 감소시킬 수 있다.
도 6 및 [수학식 1]을 참조하면, 임시가중치 산출부(220)는 입력영상신호(vin)의 휘도레벨이 1/a보다 크면 k=0을 산출한다. 즉, 임시가중치 산출부(220)는 소정 임계값(1/a) 이상인 입력영상신호(vin)의 고주파신호는 100% 감마보정에 참여하도록 하며, 소정 임계값(1/a)보다 작은 입력영상신호(vin)의 고주파신호는 k에 따라 일부만 감마보정에 참여하도록 한다.
예를 들어, a가 2이고, 입력영상신호가 8bit인 경우, 임시가중치 산출부(220)는 휘도레벨이 128 이상인 입력영상신호에 대해서는 k=0을 산출하고, 휘도레벨이 64인 입력영상신호에 대해서는 k=0.5를 산출한다. 이는, 휘도레벨 128의 정규화값은 1/2이고, 휘도레벨 64의 정규화값은 1/4이기 때문이다. 이로써, 휘도레벨이 128인 입력영상신호의 고주파성분은 100% 감마보정에 참여하며, 휘도레벨이 64인 입력영상신호의 고주파성분은 50%만 감마보정에 참여하게 된다.
한편, 임시가중치(k) 산출에 사용되는 기울기 절대값(a)은 영상신호의 통계치에 의해 결정된 특정값을 사용하거나, 현재 입력되는 영상신호(vin)의 특성에 따라 가변적으로 적용할 수 있다. 후자의 경우, 기울기의 절대값(a)은 기울기 산출부(230)에 의하여 산출된다.
기울기 산출부(230)는 입력영상신호(vin)를 포함하는 하나의 프레임 또는 필드(Frame/Field)의 영상정보를 기초로 기울기의 절대값(a)을 산출한다. 예를 들어, 기울기 산출부는 프레임/필드의 밝기를 기초로 기울기의 절대값(a)을 산출한다. 이 때, 기울기의 절대값(a)은 프레임/필드가 밝을수록 작은 값을 갖는다.
결정부(240)는 신호추출부(210)에 의해 추출된 고주파신호(HF) 중 감마보정에 참여하는 고주파신호를 임시가중치 산출부(220)에서 산출된 임시가중치(k)를 기초로 결정한다.
이를 위하여, 결정부(240)는 제2감산기(242) 및 제1승산기(244)를 포함한다.
제2감산기(242)는 '1'에서 '1'보다 작은 임시가중치(k)를 감산하여 고주파신호(HF)에 부여할 최종가중치(w=1-k)를 산출한다. 임시가중치(k)가 클수록 고주파신호(HF)에 부여할 최종가중치(w)는 작아지며, 이로써 감마보정에 참여하는 고주파신호((1-k)*HF)의 비율 또한 감소한다.
제1승산기(244)는 최종가중치(w)와 고주파신호(HF)를 승산하여 감마보정에 참여하는 고주파신호((1-k)*HF)를 산출한다.
제1가산기(250)는 저역통과필터(214)에 의해 추출된 저주파신호(LF) 및 제1승산기(244)에 의해 산출된 고주파신호((1-k)*HF)를 가산한다.
감마보정부(260)는 제1가산기(250)로부터 출력되는 저주파신호 및 고주파신호를 감마보정하여 감마보정된 영상신호({LF+((1-k)*HF)}γ)를 출력한다.
제2승산기(270)는 고주파신호(HF)와 임시가중치(k)를 승산하여 감마보정에 참여하지 않은 고주파신호(k*HF)를 산출한다. 이는, 고주파신호(HF)에 포함된 에지(edge)성분을 보상하기 위함이다.
제2가산기(280)는 감마보정부(260)로부터 출력되는 감마보정된 영상신호({LF+(1-k)*HF}γ) 및 제2승산기(270)로부터 출력되는 고주파신호(k*HF)를 가산하여 최종영상신호(vout)를 출력한다. 감마보정에 참여하지 않은 고주파신호(k*HF)를 가산하는 이유는 고주파신호(HF)에 포함된 에지(edge)성분을 보상하여 실제영상과 거의 동일한 영상을 구현하기 위함이다. 여기서, 감마보정된 최종영상신호(vout)를 식으로 나타내면 [수학식 2]와 같다.
vout = {LF+(1-k)*HF}γ + k*HF
[수학식 2]를 참조하면, k가 휘도레벨에 반비례하는 경우, 영상이 어두울수록 고주파신호의 감마보정 참여비율(w)을 감소시킨다. 이로써 감마보정시 노이즈의 레벨이 증가되는 양을 감소시킨다.
도 7은 도 2에 의한 노이즈처리가 가능한 감마보정방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 2 내지 도 7을 참조하면, 신호추출부(210)는 입력영상신호(vin)로부터 저주파신호(LF) 및 고주파신호(HF)를 추출한다(S710).
S710단계가 수행되면, 임시가중치 산출부(220)는 입력영상신호(vin)의 휘도레벨을 기초로 임시가중치(k)를 산출한다(S720). 이 때 산출되는 임시가중치(k)는 휘도레벨의 크기에 반비례한다.
제2감산기(242)는 '1'에서 임시가중치(k)를 감산하여 최종가중치(1-k)를 산출한다(S730). 최종가중치(1-k)는 저휘도레벨에 비례한다. 즉, 최종가중치(1-k)는 저휘도레벨일수록 감마보정에 참여하는 고주파신호의 참여비율이 감소하도록 한다.
제1승산기(244)는 최종가중치(1-k)를 기초로 감마보정에 참여하는 고주파신호를 결정한다(S740). 즉, 제1승산기(244)는 최종가중치(1-k)와 고주파신호(HF)를 승산하며, 이로써, 추출된 고주파신호(HF) 중 감마보정에 참여하는 고주파신호((1-k)*HF)가 결정된다. 이 때, 저휘도레벨일수록 고주파신호에 부여되는 최종가중치(1-k)는 작으므로, 감마보정시 노이즈의 레벨이 증가되는 양을 감소시킬 수 있다.
S740단계가 수행되면, 제1가산기(250)는 저주파신호(LF) 및 제1승산기(244)에 의해 산출된 고주파신호((1-k)*HF)를 가산한다(S750).
S750단계가 수행되면, 감마보정부(260)는 제1가산기(250)로부터 출력되는 저주파신호(LF) 및 고주파신호((1-k)*HF)를 감마보정한다(S760).
S760단계가 수행되면, 제2승산기(270)는 고주파신호(HF)와 임시가중치(k)를 승산하여 감마보정에 참여하지 않은 고주파신호(k*HF)를 산출한다(S770).
S770단계가 수행되면, 제2가산기(280)는 감마보정부(260)로부터 출력되는 감마보정된 영상신호({LF+(1-k)*HF}γ) 및 제2승산기(270)로부터 출력되는 고주파신호(k*HF)를 가산하여 에지성분이 보상된 최종영상신호(vout)를 출력한다.
도 8은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 노이즈처리가 가능한 감마보정장치를 개략적으로 도시한 블럭도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 노이즈처리가 가능한 감마보정장치(800)는 신호추출부(810), 최종가중치 산출부(820), 기울기 산출부(830), 제1승산기(840), 제1가산기(850), 감마보정부(860), 제2감산기(870), 제2승산기(880) 및 제2가산기(890)를 포함한다.
여기서, 도 8에 도시된 각 블럭은 도 2에 도시된 각 블럭과 유사한 동작을 수행하므로 상세한 설명은 생략한다.
저역통과필터(812)는 입력영상신호(vin) 중 저주파신호(LF)를 추출한다. 지연부(814)는 저역통과필터(812)에서 추출된 저주파신호(LF)의 위상만큼 입력영상신호(vin)를 지연시킨다.
제1감산기(816)는 지연된 입력영상신호(vin)에서 저주파신호(LF)를 감산하여 고주파신호(HF)를 추출한다.
최종가중치 산출부(820)는 고주파신호(HF) 중 감마보정에 참여하는 고주파신호의 비율을 산출한다. 이 때, 최종가중치 산출부(820)는 도 4 및 도 5를 참조하여 설명한 두 가지 특성을 이용하여 비율을 산출한다.
즉, 최종가중치 산출부(820)는 도 9에 도시된 바와 같이 입력영상신호(vin)의 휘도레벨이 작을수록 고주파신호(HF)가 감마보정에 참여하는 비율이 감소하도록 한다. 이하, 감마보정에 참여하는 고주파신호의 비율은 최종가중치(w')라 한다. 이를 식으로 나타내면 [수학식 3]과 같다.
여기서, w'는 감마보정에 참여하는 고주파신호의 최종가중치, a'는 최종가중치의 기울기로서 양의 값을 가지며, Vlum은 입력영상신호(vin)의 휘도레벨을 '1'로 정규화(normalization)한 것을 의미한다. 여기서, 양의 값으로 표현되는 a'는 w'의 적용여부를 결정하는 임계값으로서, 영상이 전체적으로 어두울수록 최종가중치의 기울기는 작아진다. 이로써, 영상이 전체적으로 어두울수록 고주파신호(HF)에 삽입되는 노이즈의 양을 감소시킬 수 있다.
도 9 및 [수학식 3]을 참조하면, 최종가중치 산출부(820)는 입력영상신호(vin)의 휘도레벨이 1/a'보다 크면 w'=1을 산출한다. 즉, 최종가중치 산출부(820)는 소정 임계값(1/a') 이상인 입력영상신호(vin)의 고주파신호는 100% 감마보정에 참여하도록 하며, 소정 임계값(1/a')보다 작은 입력영상신호(vin)의 고주파신호는 w'에 따라 일부만 감마보정에 참여하도록 한다.
제1승산기(840)는 최종가중치(w')와 제1감산기(816)에 의해 추출된 고주파신호(HF)를 승산하여 감마보정에 참여하는 고주파신호(w'*HF)를 산출한다.
제1가산기(850)는 저역통과필터(812)에 의해 추출된 저주파신호(LF) 및 제1승산기(840)에 의해 산출된 고주파신호(w'*HF)를 가산한다.
감마보정부(860)는 제1가산기(850)로부터 출력되는 저주파신호 및 고주파신호를 감마보정하여 감마보정된 영상신호((LF+w'*HF)γ)를 출력한다.
제2감산기(870)는 '1'에서 '1'보다 작은 최종가중치(w')를 감산하여 고주파신호(HF)에 부여할 임시가중치(1-w')를 산출한다.
제2승산기(880)는 제2감산기(870)로부터 출력되는 임시가중치(1-w')와 고주파신호(HF)를 승산하여 감마보정에 참여하지 않은 고주파신호((1-w')*HF)를 산출한다.
제2가산기(890)는 감마보정부(860)로부터 출력되는 감마보정된 영상신호((LF+w'*HF)γ) 및 제2승산기(880)로부터 출력되는 고주파신호((1-w')*HF)를 가산하여 최종영상신호(vout)를 출력한다. 감마보정에 참여하지 않은 고주파신호((1-w')*HF)를 가산하는 이유는 고주파신호(HF)에 포함된 에지(edge)성분을 보상기 위함이다. 여기서, 감마보정된 최종영상신호(vout)를 식으로 나타내면 [수학식 4]와 같다.
vout = (LF+w'*HF)γ + (1-w')*HF
[수학식 4]를 참조하면, 감마보정에 참여하는 고주파신호에 부여할 최종가중치가 휘도레벨에 비례하도록 설정하는 경우, 영상이 어두울수록 고주파신호(HF)의 감마보정 참여비율을 낮게 산출함으로써 노이즈의 레벨이 증가되는 양을 감소시킨다.
따라서, 본 발명은 도 3 및 도 4를 참조하여 상술한 두 가지 특성을 이용하여 입력영상신호(vin)의 휘도레벨이 작을수록 고주파성분이 감마보정에 참여하는 비율을 적게하여 노이즈가 부스트업되는 현상을 방지한다.
한편, 상술한 본 발명은 신호추출부(210, 810)의 지연부(214, 814) 및 제1감산기(216, 816)를 대신하여 고역통과필터(미도시)를 구비할 수 있다. 즉, 고역통과필터(미도시)를 이용하여 입력영상신호(vin)로부터 고주파신호(HF)를 추출하는 것도 가능하다.
또한, 상술한 본 발명은 설명의 용이성을 위하여 카메라의 감마보정장치의 경우를 예로 들어 설명하였으나. 저휘도레벨이 상대적으로 부스터-업되는 장치에서도 응용 및 적용이 가능하다.
지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 노이즈처리가 가능한 감마보정장치 및 감마보정방법에 의하면, 입력영상신호(vin)의 휘도레벨이 작을수록 고주파성분이 감마보정에 참여하는 비율을 적게하여 노이즈가 부스트업되는 현상을 방지한다. 또한, 본 발명에 의하면, 에지성분에 대하여 보상을 실시함으로써 에지 부분에서 발생하는 아티펙트(Artifact) 현상을 예방할 수 있다. 이로써, CRT 브라운관에는 고품질의 영상이 표시된다.
또한, 본 발명은 휘도신호를 구하는데 필요한 매트릭스(matrix)를 별도로 구비하지 않아도 됨으로써 하드웨어 리소스(resource)의 사용량을 절감하며, 제품의 경쟁력을 강화할 수 있다.
이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
도 1은 일반적인 감마보정을 설명하기 위한 그래프,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 노이즈처리가 가능한 감마보정장치를 개략적으로 도시한 블럭도,
도 3은 주파수에 따른 인간의 눈에 대한 민감도를 도시한 그래프,
도 4는 일반적인 감마보정에 의한 입력전압 대 출력영상신호의 비를 도시한 그래프,
도 5는 입력영상신호의 휘도레벨에 따른 인간눈의 민감도를 도시한 그래프,
도 6은 도 2의 감마보정에 참여하는 고주파성분의 최종가중치를 결정하기 위한 임시가중치를 도시한 도면,
도 7은 도 2에 의한 노이즈처리가 가능한 감마보정방법을 설명하기 위한 흐름도,
도 8은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 노이즈처리가 가능한 감마보정장치를 개략적으로 도시한 블럭도, 그리고,
도 9는 도 8의 감마보정에 참여하는 고주파성분의 최종가중치를 도시한 도면이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 설명 *
200 : 감마보정장치 210 : 신호추출부
212 : 저역통과필터 214 : 지연부
216 : 제1감산기 220 : 임시가중치 산출부
230 : 기울기 산출부 240 : 결정부
242 : 제2감산기 244 : 제1승산기
250 : 제1가산기 260 : 감마보정부
270 : 제2승산기 280 : 제2가산기

Claims (18)

  1. 입력영상신호로부터 소정 주파수 이상의 고주파신호 및 상기 소정 주파수 미만의 저주파신호를 추출하는 신호추출부;
    상기 입력영상신호의 휘도레벨을 기초로 소정의 임시가중치를 산출하는 임시가중치 산출부;
    상기 추출된 고주파신호 중 감마보정에 참여하는 고주파신호를 상기 산출된 임시가중치를 기초로 결정하는 결정부; 및
    상기 감마보정에 참여하는 고주파신호와 상기 추출된 저주파신호를 감마보정하는 감마보정부;를 포함하는 노이즈처리가 가능한 감마보정장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 임시가중치 산출부는 상기 입력영상신호의 휘도레벨이 작을수록 상기 추출된 고주파신호가 상기 감마보정에 참여하는 비율이 감소하도록 상기 임시가중치를 산출하는 것을 특징으로 하는 노이즈처리가 가능한 감마보정장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 임시가중치 산출부는 상기 입력영상신호의 휘도레벨에 반비례하는 상기 임시가중치를 산출하는 것을 특징으로 하는 노이즈처리가 가능한 감마보정장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 임시가중치 산출부는 다음의 식에 의하여 상기 임시가중치를 산출하는 것을 특징으로 하는 노이즈처리가 가능한 감마보정장치:
    여기서, k는 상기 임시가중치, -a는 상기 임시가중치의 기울기, a는 상기 기울기의 절대값, Vlum은 상기 입력영상신호의 휘도레벨.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 입력영상신호를 포함하는 프레임/필드의 밝기를 기초로 상기 기울기의 절대값을 산출하는 기울기 산출부;를 더 포함하며,
    상기 기울기의 절대값이 작을수록 상기 프레임/필드는 밝은 것을 특징으로 하는 노이즈처리가 가능한 감마보정장치.
  6. 제 3항에 있어서,
    상기 결정부는,
    '1'에서 상기 '1'보다 작은 상기 임시가중치를 감산하여 상기 추출된 고주파신호에 부여할 최종가중치를 산출하는 감산기; 및
    상기 최종가중치와 상기 추출된 고주파신호를 승산하여 상기 감마보정에 참여하는 고주파신호를 산출하는 승산기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 노이즈처리가 가능한 감마보정장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 신호추출부는,
    상기 입력영상신호로부터 상기 저주파신호를 추출하는 저역통과필터;
    상기 추출된 저주파신호의 위상만큼 상기 입력영상신호를 지연하는 지연부; 및
    상기 지연된 입력영상신호에서 상기 추출된 저주파신호를 감산하여 상기 고주파신호를 추출하는 감산기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 노이즈처리가 가능한 감마보정장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 감마보정된 고주파신호 및 상기 감마보정된 저주파신호를 가산하여 보정된 최종영상신호를 산출하는 가산기;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 노이즈처리가 가능한 감마보정장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 임시가중치와 상기 추출된 고주파신호를 승산하여 상기 감마보정에 불참한 고주파신호를 산출하는 승산기;를 더 포함하며,
    상기 가산기는 상기 감마보정된 입력영상신호와 상기 감마보정에 불참한 고주파신호를 가산하여 에지성분이 보상된 상기 최종영상신호분을 출력하는 것을 특징으로 하는 노이즈처리가 가능한 감마보정장치.
  10. 입력영상신호로부터 소정 주파수 이상의 고주파신호 및 상기 소정 주파수 미만의 저주파신호를 추출하는 신호추출단계;
    상기 입력영상신호의 휘도레벨을 기초로 소정의 임시가중치를 산출하는 임시가중치 산출단계;
    상기 추출된 고주파신호 중 감마보정에 참여하는 고주파신호를 상기 산출된 임시가중치를 기초로 결정하는 결정단계; 및
    상기 감마보정에 참여하는 고주파신호와 상기 추출된 저주파신호를 감마보정하는 감마보정단계;를 포함하는 노이즈처리가 가능한 감마보정방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 임시가중치 산출단계는 상기 입력영상신호의 휘도레벨이 작을수록 상기 추출된 고주파신호가 상기 감마보정에 참여하는 비율이 감소하도록 상기 임시가중치를 산출하는 것을 특징으로 하는 노이즈처리가 가능한 감마보정방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 임시가중치 산출단계는 상기 입력영상신호의 휘도레벨에 반비례하는 상기 임시가중치를 산출하는 것을 특징으로 하는 노이즈처리가 가능한 감마보정방법.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 임시가중치 산출단계는 다음의 식에 의하여 상기 임시가중치를 산출하는 것을 특징으로 하는 노이즈처리가 가능한 감마보정방법:
    여기서, k는 상기 임시가중치, -a는 상기 임시가중치의 기울기, a는 상기 기울기의 절대값, Vlum은 상기 입력영상신호의 휘도레벨.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 임시가중치 산출단계 이전에,
    상기 입력영상신호를 포함하는 프레임의 평균휘도값을 기초로 상기 기울기의 절대값을 산출하는 기울기 산출단계;를 더 포함하며,
    상기 기울기의 절대값이 작을수록 상기 프레임/필드는 밝은 것을 특징으로 하는 노이즈처리가 가능한 감마보정방법.
  15. 제 12항에 있어서,
    상기 결정단계는,
    '1'에서 상기 '1'보다 작은 상기 임시가중치를 감산하여 상기 추출된 고주파신호에 부여할 최종가중치를 산출하는 감산단계; 및
    상기 최종가중치와 상기 추출된 고주파신호를 승산하여 상기 감마보정에 참여하는 고주파신호를 산출하는 승산단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 노이즈처리가 가능한 감마보정방법.
  16. 제 10항에 있어서,
    상기 신호추출단계는,
    상기 입력영상신호로부터 상기 저주파신호를 필터링하는 필터링단계;
    상기 필터링된 저주파신호의 위상만큼 상기 입력영상신호를 지연하는 지연단계; 및
    상기 지연된 입력영상신호에서 상기 필터링된 저주파신호를 감산하여 상기 고주파신호를 필터링하는 감산단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 노이즈처리가 가능한 감마보정방법.
  17. 제 10항에 있어서,
    상기 감마보정된 고주파신호 및 상기 감마보정된 저주파신호를 가산하여 보정된 최종영상신호를 산출하는 가산단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 노이즈처리가 가능한 감마보정방법.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 임시가중치와 상기 추출된 고주파신호를 승산하여 상기 입력영상신호의 에지성분을 산출하는 승산단계;를 더 포함하며,
    상기 가산단계는 상기 보정된 입력영상신호와 상기 에지성분을 가산하여 상기 에지성이 보상된 상기 최종영상신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 노이즈처리가 가능한 감마보정방법.
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