KR20100053287A - 다수 영상의 생성 및 합성을 통한 영상 보정 장치 및 그 방법 - Google Patents

다수 영상의 생성 및 합성을 통한 영상 보정 장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다수 영상의 생성 및 합성을 통한 영상 보정 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 입력된 원 영상(S)의 RGB를 명도값 I(
Figure 112008078288779-PAT00001
)로 변환하는 입력 영상 변환부; 상기 원 영상(S)에 감마 변환, 게인(gain) 및 오프셋(offset) 조정, 히스토그램 등화 중 어느 하나의 변환을 적용하여, 다수의 '밝은 영상(
Figure 112008078288779-PAT00002
)'을 생성하는 밝은 영상 생성부; 상기 원 영상(S)과 상기 밝은 영상 생성부(120)을 통해 생성된 다수의 '밝은 영상(
Figure 112008078288779-PAT00003
)'의 합성 시에 적용되는 가중치를 계산하는 가중치 계산부; 상기 가중치 계산부를 통해 계산된 가중치 값을 적용하여, 상기 원 영상(S)과 다수의 '밝은 영상(
Figure 112008078288779-PAT00004
)'을 합성함으로써, 합성 영상의 명도값(Intensity)
Figure 112008078288779-PAT00005
를 산출하는 영상 합성부; 및 상기 영상 합성부를 통해 합성된 영상의 명도값(
Figure 112008078288779-PAT00006
)을 이용하여, 상기 원 영상(S)의 색상비율(
Figure 112008078288779-PAT00007
)에 따라 합성 영상을 RGB 영역으로 변환하는 합성 영상 RGB 변환부; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
역광 노출 시간, 동적 범위, 영상 합성

Description

다수 영상의 생성 및 합성을 통한 영상 보정 장치 및 그 방법{THE APPARATUS FOR ENHANCING IMAGE BY GENERATING AND BLENDING MULTIPLE IMAGE AND METHOD THEREFOR}
본 발명은 영상 보정 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 역광 상황(Backlighting)에서 촬영된 영상과 같이, 밝기 레벨의 동적 범위(Dynamic Range)가 제한된 영상을 높은 동적 범위의 영상(High Dynamic Range Image)으로 보정하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
주지된 바와 같이, 동적 범위, 즉 다이내믹 레인지(dynamic range)란 영상에서 세부 관심영역이 식별 가능한 부분 중 가장 어두운 부분과 가장 밝은 부분의 밝기 차이를 의미한다. 인간의 눈과 달리, 디지털 카메라로 촬영한 장면은, 이미지가 불연속(discrete)한 밝기 레벨로 양자화 되는 과정에서 모든 영역이 골고루 선명하게 표현되지 못하고, 포화되어 정보를 잃어버리는 부분이 발생한다.
일례로, 역광 상황(Backlighting)에서 영상을 촬영한다면, 노출부족(Underexposure)으로 피사체가 어둡게 나와 피사체의 세부 관심영역을 식별할 수 없다는 단점이 있고, 이를 개선하기 위해 노출을 증가시키면 영상의 색상이 또렷해 지고, 피사체의 세부 관심영역은 식별할 수 있으나, 배경 등 역광의 영향을 받지 않던 영역은 과다노출(Overexposure)로 인해 밝기포화 되어 배경의 세부 관심영역을 식별할 수 없고, 이미지의 대비(Contrast)가 낮아지는 문제점이 있었다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위해, 동일한 장면에 대해 하드웨어적으로 노출 시간을 달리하여 복수의 영상을 촬영하고, 이 영상들을 합성하여 노출 시간이 짧은 영상에서는 뚜렷한 에지(Edge)와 밝은 영역에서의 고 대비(High contrast)의 장점을 취하고, 노출 시간이 긴 영상에서는 또렷한 영상의 색상과 어두운 영역에서의 세부(detail) 및 밝기 정보를 취하여 높은 동적 범위의 영상(High dynamic range) 영상을 얻는 방법이 제안되었다. 센서, 컬러 필터 등의 구조적 변경으로 한 번의 촬영으로 다중 노출 영상을 얻기 위한 시도들도 있었다.
하지만 노출 시간이 길어 질 경우, 촬영자의 손떨림이 발생할 가능성이 있고, 위에 서술된 방법을 사용하기 위해서는 피사체가 촬영 중 움직이지 않아야 한다는 제한 조건이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 동적 범위가 제한된 영상을 높은 동적 범위의 영상으로 보정함에 있어서, 짧은 시간 동안 한 번의 촬영으로 얻은 영상(S)를 이용하여, 노출 시간이 긴 영상과 유사한 다수의 밝은 영상들(
Figure 112008078288779-PAT00008
)을 생성하고, 이들 다수 영상을 합성해 높은 동적 범위의 영상을 얻는 영상 보정 장치 및 그 방법을 제공함에 있다.
보다 구체적으로는, 기존의 디지털 카메라 등 영상 촬영 장치를 이용해 짧은 노출을 통해 얻은 영상(S)과 이 영상에 감마 변환 또는 게인 및 오프셋 조정 등 긴 노출을 통해 얻는 영상과 유사한 영상들(
Figure 112008078288779-PAT00009
)을 얻을 수 있는 변환을 적용하고, 이들 다수 영상을 적절한 합성 계수에 따라 합성하여 높은 동적 범위의 영상을 얻는데 그 목적이 있다.
이러한 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 다수 영상의 생성 및 합성을 통한 영상 보정 장치에 관한 것으로서, 입력된 원 영상(S)의 RGB를 명도값 I(
Figure 112008078288779-PAT00010
)로 변환하는 입력 영상 변환부; 상기 원 영상(S)에 감마 변환, 게인(gain) 및 오프셋(offset) 조정, 히스토그램 등화 중 어느 하나의 변환을 적용하여, 다수의 '밝은 영상(
Figure 112008078288779-PAT00011
)'을 생성하는 밝은 영상 생성부; 상기 원 영상(S)과 상기 밝은 영상 생성부(120)을 통해 생성된 다수의 '밝은 영상(
Figure 112008078288779-PAT00012
)'의 합성 시에 적용되는 가중치를 계산하는 가중치 계산부; 상기 가중치 계산부를 통해 계산된 가중치 값을 적용하여, 상기 원 영상(S)과 다수의 '밝은 영상(
Figure 112008078288779-PAT00013
)'을 합성함으로써, 합성 영상의 명도값(Intensity)
Figure 112008078288779-PAT00014
를 산출하는 영상 합성부; 및 상기 영상 합성부를 통해 합성된 영상의 명도값(
Figure 112008078288779-PAT00015
)을 이용하여, 상기 원 영상(S)의 색상비율(
Figure 112008078288779-PAT00016
)에 따라 합성 영상을 RGB 영역으로 변환하는 합성 영상 RGB 변환부; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 짧은 시간 동안 한 번의 촬영으로 얻은 영상을 이용하여, 높은 동적 범위의 영상을 얻을 수 있기 때문에, 복수의 영상을 촬영하는 불편을 줄일 수 있고, 기존의 하드웨어에 구조적 변경없이 적용할 수 있으며, 짧은 노출 시간으로 촬영하기 때문에, 손떨림이나 피사체가 움직이는 문제점을 해결 할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 구체적 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서 본 발명에 관련된 공지 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 구체적인 설명을 생략하였음에 유의해야 할 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명에 따른 다수 영상의 생성 및 합성을 통한 영상 보정 장치 및 그 방 법에 관하여 도 1 내지 도 4 를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1 은 본 발명에 따른 다수 영상의 생성 및 합성을 통한 영상 보정 장치(100)(이하, '영상 보정 장치')를 개념적으로 도시한 구성도로서, 도시된 바와 같이 입력 영상 변환부(110), 밝은 영상 생성부(120), 가중치 계산부(130), 영상 합성부(140) 및 합성 영상 RGB 변환부(150)를 포함하여 이루어진다.
구체적으로, 입력 영상 변환부(110)는 짧은 노출 시간동안 한 번의 촬영을 통해 획득한 영상(S)(이하, '원 영상')을 입력받아, 입력된 원 영상(S)의 RGB를 다음의 [수식 1] 과 같이 명도값 I(이하, 'Intensity I') 로 변환한다.
[수식 1]
Figure 112008078288779-PAT00017
이는 입력 영상이 컬러 영상인 경우, R, G, B 영역에서의 각각 독립된 처리를 하면 원래 영상의 색상 비율이 왜곡되기 때문에 변환하는 것이다.
밝은 영상 생성부(120)는 원 영상(S)에 감마 변환, 게인(gain) 및 오프셋(offset) 조정, 히스토그램 등화 등과 같은 변환을 적용하여, '긴 노출 시간을 통해 촬영한 영상과 유사한 특성을 갖는 다수의 영상(
Figure 112008078288779-PAT00018
)' (이하, '밝은 영상')을 생성한다.
이때, 생성된 '밝은 영상'은 하나의 영상이 될 수도 있고, 둘 이상의 다수 영상들이 될 수도 있다. 이러한 밝은 영상들은 역광상황에서 긴 노출 시간동안 촬 영하여 획득한 영상과 유사한 특성을 갖는다.
즉, 역광상황에서 짧은 노출시간동안 촬영하여 획득한 원 영상(S)의 어둡고 잘 보이지 않던 부분의 세부(detail)가, 긴 노출시간동안 촬영하여 획득한 영상 및 밝은 영상 생성부(120)를 통해 생성한 밝은 영상(
Figure 112008078288779-PAT00019
)들에서는 잘 보이고 색상이 명확해지는 반면, 밝고 잘 보이던 부분의 세부(detail)는 밝기가 포화되어 대비(contrast)가 낮아지고 세부를 구분하기 어려워진다.
이와 같이, 짧은 노출 시간동안 촬영하여 획득한 영상을 밝은 영상들로 생성시키는 변환은, 어두운 영역의 밝기를 증가시킬 수 있는 다양한 변환 방법들이 적용 가능하지만, 본 발명에서는 '감마 변환' 방법과 '게인(gain) 및 오프셋(offset) 조절을 통한 변환' 방법을 설명하도록 한다.
[수식 2]
Figure 112008078288779-PAT00020
[수식 2] 는 밝은 영상 생성부(120)가 감마 변환에서 사용하는 수식이며, 도 2 에 도시된 바와 같다. 여기서,
Figure 112008078288779-PAT00021
는 입력 영상의 컬러채널의 레벨,
Figure 112008078288779-PAT00022
는 감마 변환 후 컬러채널의 레벨을 의미하며,
Figure 112008078288779-PAT00023
는 감마계수로, 긴 노출 시간동안 촬영한 영상과 유사한 특성을 갖는 영상을 생성하기 위해,
Figure 112008078288779-PAT00024
조건을 만족하는
Figure 112008078288779-PAT00025
을 사용하여야 한다.
Figure 112008078288779-PAT00026
과
Figure 112008078288779-PAT00027
는 각각 입력 영상(S)과 감마 변환 영상의 픽셀이 한 컬러채널 당 표현되는 비트(bit) 수 이다. 두 값은 서로 같을 수도 있고,
Figure 112008078288779-PAT00028
가
Figure 112008078288779-PAT00029
보다 클 수 도 있다.
Figure 112008078288779-PAT00030
가
Figure 112008078288779-PAT00031
보다 큰 경우는, 짧은 노출 시간동안 촬영하여 획득한 원 영상(S)을 '밝은 영상'(
Figure 112008078288779-PAT00032
)으로 변환시키는 과정에서, 어두운 영역의 밝기 및 대비를 증가시키다가 밝은 영역의 밝기가 지나치게 포화되어 서로 다른 여러 밝기 레벨이 동일한 컬러채널 레벨(밝기 레벨) 값으로 변환되어버리는 문제점을 방지하기 위한 것이다.
이후, 감마 변환으로 생성한 밝은 영상(
Figure 112008078288779-PAT00033
)의 픽셀의 표현 비트 수(
Figure 112008078288779-PAT00034
)가 원 영상(S)의 픽셀의 표현 비트 수(
Figure 112008078288779-PAT00035
)보다 클 경우, 밝은 영상 생성부(120)는 원 영상(S)에 다음의 [수식 3] 을 적용하여, 원 영상(S)의 픽셀 표현 비트 수를 밝은 영상(
Figure 112008078288779-PAT00036
)의 비트 수와 동일하게 즉,
Figure 112008078288779-PAT00037
에서
Figure 112008078288779-PAT00038
로 변환시켜야 한다.
[수식 3]
Figure 112008078288779-PAT00039
한편, 게인(gain) 및 오프셋(offset) 조절은 [수식 4] 와 같이 상수
Figure 112008078288779-PAT00040
를 이용해 짧은 노출시간동안 촬영하여 획득한 원 영상(S)으로부터 밝기 범위를 증가된 영상을 얻는다.
[수식 4]
Figure 112008078288779-PAT00041
짧은 노출 시간동안 촬영하여 획득한 원 영상(S)의 Intensity I의 최소, 최대 범위가
Figure 112008078288779-PAT00042
일 경우, 이 범위는 [수식 4]에 의해
Figure 112008078288779-PAT00043
로 선형적으로 변환된다.
Figure 112008078288779-PAT00044
를 적절하게 선택하면 짧은 노출시간으로 획득한 원 영상(S)으로부터 어두운 영역의 밝기가 증가되어 세부를 식별할 수 있는 영상을 얻을 수 있다.
다수의 밝은 영상(
Figure 112008078288779-PAT00045
) 를 생성할 경우, 감마 변환에서 다른
Figure 112008078288779-PAT00046
을 선택하여 이에 따라 영상을 생성시킬 수 있고, 게인 및 오프셋 조절에서 다른
Figure 112008078288779-PAT00047
를 선택하여 생성시킬 수도 있으며, 두 방법을 이용해 생성시킨 여러 영상을 이용할 수도 있다.
가중치 계산부(130)는 짧은 노출 시간동안 촬영하여 획득한 원 영상(S)과, 밝은 영상 생성부(120)을 통해 생성된 다수의 밝은 영상(
Figure 112008078288779-PAT00048
)의 합성 시, 적용되는 가중치를 계산한다.
생성된 밝은 영상은 하나 또는 둘 이상의 영상이 될 수 있지만, 본 실시예에서는 짧은 노출 시간 동안의 촬영을 통해 획득한 원 영상(S)와, 밝은 영상 생성부(120)에서 생성한 하나의 영상(L) 합성 시, 적용되는 가중치를 결정하는 방법에 대해 기술하도록 한다.
물론, 가중치 결정 방법은 복수의 밝은 영상(
Figure 112008078288779-PAT00049
)이 생성된 경우에도 쉽게 확장하여 적용할 수 있을 것이다. 가중치를 결정하는 방법은 여러 가지가 있을 수 있다. 본 발명의 바람직한 일 실시예로, 원 영상(S)의 픽셀 밝기 레벨에 따라 다른 가중치를 주는 방법이다.
짧은 노출 시간으로 획득한 원 영상(S)에서는 어두운 영역의 세부를 식별하기 어려운 대신, 밝은 영역의 에지(edge)가 선명하고 대비(contrast)와 색상이 뚜렷하다. 반면, 밝은 영상 생성부(120)를 통해 생성한 하나의 밝은 영상(L)에서는 긴 노출 시간으로 촬영하여 획득한 영상과 비슷하게, 밝은 영역의 대비가 낮아지고, 밝기와 색이 포화되지만, 어두운 영역의 세부의 대비가 향상되어, 세부가 식별 가능해진다.
따라서, 향상된 화질의 영상을 얻기 위해서, 가중치 계산부(130)는 원 영상(S)의 픽셀 밝기가 어두운 영역에서는, 원 영상(S)보다 밝은 영상(L)에 높은 가중치를 두고, 원 영상(S)의 픽셀 밝기가 밝은 영역에서는, 밝은 영상(L)보다 원 영상(S)에 높은 가중치를 두어 합성해야한다.
즉, 가중치 계산부(130)는 원 영상(S) 픽셀 밝기 레벨이 증가함에 따라, 원 영상(S)의 가중치가 증가하도록 설정하게 되며, 가중치 계산은 다음의 [수식 5] 와 같다.
[수식 5]
Figure 112008078288779-PAT00050
여기서,
Figure 112008078288779-PAT00051
와
Figure 112008078288779-PAT00052
은 각각 원 영상(S)와 하나의 밝은 영상(L)을 합성할 때 사용되는 가중치로, 원 영상(S)의 명도값(Intensity)
Figure 112008078288779-PAT00053
에 관한 함수이다. 이 두 값의 합은 합성영상의 픽셀 밝기 범위가 원 영상(S)와 밝은 영상(L)의 픽셀 표현 비트수의 최대범위를 넘지 않기 위해 1이 되어야 한다.
Figure 112008078288779-PAT00054
은 원 영상(S)와 밝은 영상(L)이 가질 수 있는 최대 밝기값이며,
Figure 112008078288779-PAT00055
는 원 영상(S)의 명도값(Intensity I)이며,
Figure 112008078288779-PAT00056
는 감마계수이다.
Figure 112008078288779-PAT00057
=1 인 경우
Figure 112008078288779-PAT00058
의 증가에 따라,
Figure 112008078288779-PAT00059
가 선형적으로 증가하고,
Figure 112008078288779-PAT00060
인 경우는
Figure 112008078288779-PAT00061
가 점점 큰 증가도로 증가한다.
Figure 112008078288779-PAT00062
인 경우는
Figure 112008078288779-PAT00063
가 점점 작은 증가도로 증가한다.
Figure 112008078288779-PAT00064
는 원 영상(S)와 밝기 영상(L)이 일정한 가중치로 합성되도록 하는 오프셋 상수이며,
Figure 112008078288779-PAT00065
는 밝기 영상(L)이 일정한 가중치로 합성되도록 제어하는 상수이다.
이 상수들에 따르면, 모든 밝기 범위에서 항상 원 영상(S)이
Figure 112008078288779-PAT00066
이상의 가중치로 합성되고, 밝기 영상(L)은
Figure 112008078288779-PAT00067
이상의 가중치로 합성된다.
도 3 의 (a)는
Figure 112008078288779-PAT00068
=1, (b)는
Figure 112008078288779-PAT00069
, (c)는
Figure 112008078288779-PAT00070
인 경우의 가중치
Figure 112008078288779-PAT00071
,
Figure 112008078288779-PAT00072
을 나타내고 있다.
영상 합성부(140)는 상기 가중치 계산부(130)를 통해 계산된 가중치 값을 적용하여, 짧은 노출 시간으로 획득한 원 영상(S)과 밝은 영상 생성부(120)를 통해 생성된 다수의 밝은 영상(
Figure 112008078288779-PAT00073
)을 합성한다.
즉, 영상 합성부(140)는 짧은 노출 시간으로 획득한 원 영상(S)과 밝은 영상 생성부(120)를 통해 생성된 다수의 밝은 영상(
Figure 112008078288779-PAT00074
)을 가중 합산하여, 합성 영상의 명도값(Intensity)
Figure 112008078288779-PAT00075
를 산출한다.
합성된 영상의 명도값(Intensity)
Figure 112008078288779-PAT00076
를 구하는 방법은 [수식 6] 과 같다.
[수식 6]
Figure 112008078288779-PAT00077
여기서,
Figure 112008078288779-PAT00078
와
Figure 112008078288779-PAT00079
는 각각 원 영상(S)의 명도값(Intensity), 다수의 밝은 영상(
Figure 112008078288779-PAT00080
) 의 명도값(Intensity)이다.
Figure 112008078288779-PAT00081
는 합성된 영상의 명도값(Intensity)로서,
Figure 112008078288779-PAT00082
에 관한 함수이다.
Figure 112008078288779-PAT00083
와
Figure 112008078288779-PAT00084
는 각각
Figure 112008078288779-PAT00085
와
Figure 112008078288779-PAT00086
에 적용되는 가중치로서,
Figure 112008078288779-PAT00087
에 관한 함수이다.
한편, 앞서 서술한 바와 같이 밝은 영상 생성부(120)에서 감마 변환을 통해, 원 영상(S)과 다수의 밝은 영상(
Figure 112008078288779-PAT00088
)의 픽셀의 표현 비트(bit) 수가 동일하도록, 원 영상(S)의 원래 비트 수(
Figure 112008078288779-PAT00089
)를
Figure 112008078288779-PAT00090
로 변형시켰다면, 영상 합성부(140)는, 영상 디스플레이를 위해 합성된 영상의 명도값(
Figure 112008078288779-PAT00091
)을 다시
Figure 112008078288779-PAT00092
의 비트 수로 변환함으로써, [수식 7] 과 같이 비트 수가 변환된 합성된 영상의 명도값(
Figure 112008078288779-PAT00093
) 을 산출한다.
[수식 7]
Figure 112008078288779-PAT00094
합성 영상 RGB 변환부(150)는 영상 합성부(140)를 통해 합성된 영상의 명도값(Intensity) (
Figure 112008078288779-PAT00095
또는
Figure 112008078288779-PAT00096
) 를 이용하여, 원 영상(S)의 색상비율(
Figure 112008078288779-PAT00097
)에 따라 합성 영상을 RGB 영역으로 변환함으로써, [수식 8] 과 같은 합성 영상의 RGB 값(
Figure 112008078288779-PAT00098
)을 얻는다.
[수식 8]
Figure 112008078288779-PAT00099
이렇게 하면, 보정영상에서 원 영상(S)의 색상비율(
Figure 112008078288779-PAT00100
)을 유지할 있다. 게인(gain)을
Figure 112008078288779-PAT00101
로 하지 않고,
Figure 112008078288779-PAT00102
로 설정한 이유는,
Figure 112008078288779-PAT00103
= 0 인 경우 게인(gain)이 수치화 될 수 없는 경우를 방지하기 위해서이다.
위에서 설명한 일련의 과정을 거치면, 최종 보정 영상을 얻을 수 있다. 입력영상이 RGB 영역이 아닌 YCbCr, HSI, L*a*b* 등 다른 영역일 경우에는 이들의 색좌표를 RGB로 변환하여 상기 서술한 방법과 같이 보정하고 난 뒤 R,G,B 좌표계를 다시 해당 좌표계로 변환한다.
상술한 영상 보정 장치(100)를 이용한 영상 보정 방법에 관하여 도 4 를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 4 는 본 발명에 따른 다수 영상의 생성 및 합성을 통한 영상 보정 방법에 관한 전체 흐름도로서, 도시된 바와 같이 입력 영상 변환부(110)가 짧은 노출 시간동안 한 번의 촬영을 통해 획득한 원 영상(S)를 입력받아, 원 영상의 RGB를 상기 [수식 1] 과 같이 명도값 I(이하, 'Intensity I') 로 변환한다(S100).
이후, 밝은 영상 생성부(120)는 상기 원 영상(S)에 감마 변환, 게인(gain) 및 오프셋(offset) 조정, 히스토그램 등화 등과 같은 변환을 적용하여, '긴 노출시간을 통해 촬영한 영상과 유사한 특성을 갖는 다수의 영상(
Figure 112008078288779-PAT00104
)인 이른 바, '밝은 영상'을 생성한다(S200).
또한, 가중치 계산부(130)는 상기 원 영상(S)과 상기 밝은 영상 생성부(120)을 통해 생성된 다수의 '밝은 영상(
Figure 112008078288779-PAT00105
)'의 합성 시, 적용되는 가중치를 계산한다(S300).
영상 합성부(140)는 가중치 계산부(130)를 통해 계산된 가중치 값을 적용하여, 짧은 노출 시간으로 획득한 원 영상(S)과 밝은 영상 생성부(120)를 통해 생성된 다수의 밝은 영상(
Figure 112008078288779-PAT00106
)을 합성한다(S400).
합성 영상 RGB 변환부(150)는 영상 합성부(140)를 통해 합성된 영상의 명도값(Intensity) (
Figure 112008078288779-PAT00107
또는
Figure 112008078288779-PAT00108
) 를 이용하여, 원 영상(S)의 색상비율(
Figure 112008078288779-PAT00109
)에 따라 합성 영상을 RGB 영역으로 변환함으로써, 상기 [수식 8] 과 같은 합성 영상의 RGB 값(
Figure 112008078288779-PAT00110
)을 얻는다(S500).
이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
도 1 은 본 발명에 따른 다수 영상의 생성 및 합성을 통한 영상 보정 장치를 개념적으로 도시한 구성도.
도 2 는 본 발명에 따른 감마 변환을 보여주는 일예시도.
도 3 은 본 발명에 따른 가중치를 보여주는 일예시도.
도 4 는 본 발명에 따른 다수 영상의 생성 및 합성을 통한 영상 보정 방법에 관한 전체 흐름도.
** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **
100: 다수 영상의 생성 및 합성을 통한 영상 보정 장치
110: 입력 영상 변환부 120: 밝은 영상 생성부
130: 가중치 계산부 140: 영상 합성부
150: 합성 영상 RGB 변환부

Claims (16)

  1. 다수 영상의 생성 및 합성을 통한 영상 보정 장치에 있어서,
    입력된 원 영상(S)의 RGB를 명도값 I(
    Figure 112008078288779-PAT00111
    )로 변환하는 입력 영상 변환부(110);
    상기 원 영상(S)에 감마 변환, 게인(gain) 및 오프셋(offset) 조정, 히스토그램 등화 중 어느 하나의 변환을 적용하여, 다수의 '밝은 영상(
    Figure 112008078288779-PAT00112
    )'을 생성하는 밝은 영상 생성부(120);
    상기 원 영상(S)과 상기 밝은 영상 생성부(120)을 통해 생성된 다수의 '밝은 영상(
    Figure 112008078288779-PAT00113
    )'의 합성 시, 적용되는 가중치를 계산하는 가중치 계산부(130);
    상기 가중치 계산부(130)를 통해 계산된 가중치 값을 적용하여, 상기 원 영상(S)과 다수의 '밝은 영상(
    Figure 112008078288779-PAT00114
    )'을 합성함으로써, 합성 영상의 명도값(Intensity)
    Figure 112008078288779-PAT00115
    를 산출하는 영상 합성부(140); 및
    상기 영상 합성부(140)를 통해 합성된 영상의 명도값(
    Figure 112008078288779-PAT00116
    )을 이용하여, 상기 원 영상(S)의 색상비율(
    Figure 112008078288779-PAT00117
    )에 따라 합성 영상을 RGB 영역으로 변환하는 합성 영상 RGB 변환부(150); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 다수 영상의 생성 및 합성을 통한 영상 보정 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 밝은 영상 생성부(120)가 상기 원 영상(S)을 감마 변환을 수행하여 '밝은 영상(
    Figure 112008078288779-PAT00118
    )'을 생성할 경우, 서로 다른 컬러채널 레벨(밝기 레벨)들이 동일한 컬러채널 레벨 값으로 변환되는 것을 방지하기 위하여, [수식 2] 와 같이 '밝은 영상(
    Figure 112008078288779-PAT00119
    )'의 비트 수(
    Figure 112008078288779-PAT00120
    )를 원 영상(S)의 픽셀 표현 비트(bit) 수(
    Figure 112008078288779-PAT00121
    ) 보다 높은 픽셀 표현 비트(bit) 수로 적용하여 변환하는 것을 특징으로 하는 다수 영상의 생성 및 합성을 통한 영상 보정 장치.
    [수식 2]
    Figure 112008078288779-PAT00122
    Figure 112008078288779-PAT00123
    는 입력 영상의 컬러채널의 레벨,
    Figure 112008078288779-PAT00124
    는 감마 변환 후 컬러채널의 레벨,
    Figure 112008078288779-PAT00125
    는 감마계수
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 밝은 영상 생성부(120)를 통해 감마 변환으로 생성한 밝은 영상(
    Figure 112008078288779-PAT00126
    )의 픽셀의 표현 비트 수(
    Figure 112008078288779-PAT00127
    )가 원 영상(S)의 픽셀의 표현 비트 수(
    Figure 112008078288779-PAT00128
    )보다 클 경우,
    밝은 영상 생성부(120)는 원 영상(S)에 [수식 3] 을 적용하여, 상기 원 영 상(S)의 픽셀 표현 비트 수를 밝은 영상(
    Figure 112008078288779-PAT00129
    )의 비트 수와 동일하게 변환시키는 것을 특징으로 하는 다수 영상의 생성 및 합성을 통한 영상 보정 장치.
    [수식 3]
    Figure 112008078288779-PAT00130
    Figure 112008078288779-PAT00131
    는 입력 영상의 컬러채널의 레벨,
    Figure 112008078288779-PAT00132
    는 감마 변환 후 컬러채널의 레벨
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 가중치 계산부(130)는,
    상기 원 영상(S)의 픽셀 밝기 레벨에 따라 가중치를 결정하되,
    상기 원 영상(S) 픽셀 밝기가 증가함에 따라, 상기 원 영상(S)의 가중치가 증가하도록 설정하는 것을 특징으로 하는 다수 영상의 생성 및 합성을 통한 영상 보정 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 가중치 계산부(130)는, 상기 원 영상(S)과 하나의 밝은 영상(L) 합성시,
    상기 원 영상(S)의 픽셀 밝기가 어두운 영역에서는, 상기 원 영상(S)보다 밝 은 영상(L)에 높은 가중치를 두고,
    상기 원 영상(S)의 픽셀 밝기가 밝은 영역에서는, 상기 밝은 영상(L)보다 원 영상(S)에 높은 가중치를 두어 합성하는 것을 특징으로 하는 다수 영상의 생성 및 합성을 통한 영상 보정 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 가중치는 [수식 5] 를 통해 계산하되,
    Figure 112008078288779-PAT00133
    와
    Figure 112008078288779-PAT00134
    은 각각 원 영상(S)와 하나의 밝은 영상(L)을 합성할 때 사용되는 가중치인 것을 특징으로 하는 다수 영상의 생성 및 합성을 통한 영상 보정 장치.
    [수식 5]
    Figure 112008078288779-PAT00135
    Figure 112008078288779-PAT00136
    은 원 영상(S)와 밝은 영상(L)이 가질 수 있는 최대 밝기값,
    Figure 112008078288779-PAT00137
    는 원 영상(S)의 명도값(Intensity I),
    Figure 112008078288779-PAT00138
    는 감마계수이며,
    Figure 112008078288779-PAT00139
    는 원 영상(S)와 밝기 영상(L)이 일정한 가중치로 합성되도록 하는 오프셋 상수이며,
    Figure 112008078288779-PAT00140
    는 밝기 영상(L)이 일정한 가중치로 합성되도록 제어하는 상수
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 영상 합성부(140)는,
    상기 원 영상(S)과 밝은 영상 생성부(120)를 통해 생성된 다수의 밝은 영상(
    Figure 112008078288779-PAT00141
    )을 가중 합산하여, [수식 6] 을 통해 합성 영상의 명도값(Intensity)
    Figure 112008078288779-PAT00142
    을 산출하는 것을 특징으로 하는 다수 영상의 생성 및 합성을 통한 영상 보정 장치.
    [수식 6]
    Figure 112008078288779-PAT00143
    Figure 112008078288779-PAT00144
    와
    Figure 112008078288779-PAT00145
    는 각각 원 영상(S)의 명도값(Intensity), 다수의 밝은 영상(
    Figure 112008078288779-PAT00146
    )의 명도값(Intensity)이며,
    Figure 112008078288779-PAT00147
    는 합성된 영상의 명도값(Intensity)이며,
    Figure 112008078288779-PAT00148
    와
    Figure 112008078288779-PAT00149
    는 각각
    Figure 112008078288779-PAT00150
    와
    Figure 112008078288779-PAT00151
    에 적용되는 가중치
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 영상 합성부(140)는,
    상기 밝은 영상 생성부(120)를 통해 원 영상(S)과 다수의 밝은 영상(
    Figure 112008078288779-PAT00152
    )의 픽셀의 표현 비트(bit) 수가 동일하도록, 원 영상(S)의 비트 수를 원래 비트 수(
    Figure 112008078288779-PAT00153
    )보다 높은 비트 수(
    Figure 112008078288779-PAT00154
    ) 로 변환한 경우,
    상기 합성된 영상의 명도값(
    Figure 112008078288779-PAT00155
    )을 [수식 7] 을 이용하여 원 영상(S)의 원래 비트 수(
    Figure 112008078288779-PAT00156
    )로 변환함으로써, 비트 수가 변환된 합성된 영상의 명도값(
    Figure 112008078288779-PAT00157
    )을 산출하는 것을 특징으로 하는 다수 영상의 생성 및 합성을 통한 영상 보정 장치.
    [수식 7]
    Figure 112008078288779-PAT00158
  9. 다수 영상의 생성 및 합성을 통한 영상 보정 방법에 있어서,
    (a) 영상 변환부(110)가 입력된 원 영상(S)의 RGB를 명도값 I(
    Figure 112008078288779-PAT00159
    )로 변환하는 단계;
    (b) 밝은 색상 생성부(120)가 상기 원 영상(S)에 감마 변환, 게인(gain) 및 오프셋(offset) 조정, 히스토그램 등화 중 어느 하나의 변환을 적용하여, 다수의 '밝은 영상(
    Figure 112008078288779-PAT00160
    )'을 생성하는 단계;
    (c) 가중치 계산부(130)가 상기 원 영상(S)과 상기 (b) 단계를 통해 생성된 다수의 '밝은 영상(
    Figure 112008078288779-PAT00161
    )'의 합성 시에 적용되는 가중치를 계산하는 단계;
    (d) 영상 합성부(140)가 상기 (c) 단계를 통해 계산된 가중치 값을 적용하여, 상기 원 영상(S)과 다수의 '밝은 영상(
    Figure 112008078288779-PAT00162
    )'을 합성함으로써, 합성 영상의 명도 값(Intensity)
    Figure 112008078288779-PAT00163
    를 산출하는 단계; 및
    (e) 합성 영상 RGB 변환부(150)가 상기 (d) 단계를 통해 합성된 영상의 명도값(
    Figure 112008078288779-PAT00164
    )을 이용하여, 상기 원 영상(S)의 색상비율(
    Figure 112008078288779-PAT00165
    )에 따라 합성 영상을 RGB 영역으로 변환하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 다수 영상의 생성 및 합성을 통한 영상 보정 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 (b) 단계에서,
    상기 원 영상(S)을 감마 변환을 수행하여 '밝은 영상(
    Figure 112008078288779-PAT00166
    )'을 생성할 경우,
    상기 밝은 영상 생성부(120)가 서로 다른 컬러채널 레벨(밝기 레벨)들이 동일한 컬러채널 레벨 값으로 변환되는 것을 방지하기 위하여, [수식 2] 와 같이 '밝은 영상(
    Figure 112008078288779-PAT00167
    )'의 비트 수(
    Figure 112008078288779-PAT00168
    )를 원 영상(S)의 픽셀 표현 비트(bit) 수(
    Figure 112008078288779-PAT00169
    ) 보다 높은 픽셀 표현 비트(bit) 수로 적용하여 변환하는 것을 특징으로 하는 다수 영상의 생성 및 합성을 통한 영상 보정 방법.
    [수식 2]
    Figure 112008078288779-PAT00170
    Figure 112008078288779-PAT00171
    는 입력 영상의 컬러채널의 레벨,
    Figure 112008078288779-PAT00172
    는 감마 변환 후 컬러채널의 레벨,
    Figure 112008078288779-PAT00173
    는 감마계수
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 (b) 단계에서,
    상기 밝은 영상 생성부(120)가 감마 변환으로 생성한 밝은 영상(
    Figure 112008078288779-PAT00174
    )의 픽셀의 표현 비트 수(
    Figure 112008078288779-PAT00175
    )가 원 영상(S)의 픽셀의 표현 비트 수(
    Figure 112008078288779-PAT00176
    )보다 클 경우, 밝은 영상 생성부(120)는 원 영상(S)에 [수식 3] 을 적용하여, 상기 원 영상(S)의 픽셀 표현 비트 수를 밝은 영상(
    Figure 112008078288779-PAT00177
    )의 비트 수와 동일하게 변환시키는 것을 특징으로 하는 다수 영상의 생성 및 합성을 통한 영상 보정 방법.
    [수식 3]
    Figure 112008078288779-PAT00178
    Figure 112008078288779-PAT00179
    는 입력 영상의 컬러채널의 레벨,
    Figure 112008078288779-PAT00180
    는 감마 변환 후 컬러채널의 레벨
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 (c) 단계에서,
    상기 가중치 계산부(130)가 원 영상(S)의 픽셀 밝기 레벨에 따라 가중치를 결정하되, 상기 원 영상(S) 픽셀 밝기가 증가함에 따라, 상기 원 영상(S)의 가중치 가 증가하도록 설정하는 것을 특징으로 하는 다수 영상의 생성 및 합성을 통한 영상 보정 방법.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 (c) 단계에서,
    상기 가중치 계산부(130)가, 상기 원 영상(S)과 하나의 밝은 영상(L) 합성시, 상기 원 영상(S)의 픽셀 밝기가 어두운 영역에서는, 상기 원 영상(S)보다 밝은 영상(L)에 높은 가중치를 두고,
    상기 원 영상(S)의 픽셀 밝기가 밝은 영역에서는, 상기 밝은 영상(L)보다 원 영상(S)에 높은 가중치를 두어 합성하는 것을 특징으로 하는 다수 영상의 생성 및 합성을 통한 영상 보정 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 가중치는 [수식 5] 를 통해 계산하되,
    Figure 112008078288779-PAT00181
    와
    Figure 112008078288779-PAT00182
    은 각각 원 영상(S)와 하나의 밝은 영상(L)을 합성할 때 사용되는 가중치인 것을 특징으로 하는 다수 영상의 생성 및 합성을 통한 영상 보정 방법.
    [수식 5]
    Figure 112008078288779-PAT00183
    Figure 112008078288779-PAT00184
    은 원 영상(S)와 밝은 영상(L)이 가질 수 있는 최대 밝기값,
    Figure 112008078288779-PAT00185
    는 원 영상(S)의 명도값(Intensity I),
    Figure 112008078288779-PAT00186
    는 감마계수이며,
    Figure 112008078288779-PAT00187
    는 원 영상(S)와 밝기 영상(L)이 일정한 가중치로 합성되도록 하는 오프셋 상수이며,
    Figure 112008078288779-PAT00188
    는 밝기 영상(L)이 일정한 가중치로 합성되도록 제어하는 상수
  15. 제 9 항에 있어서,
    상기 (d) 단계에서,
    상기 영상 합성부(140)는, 상기 원 영상(S)과 밝은 영상 생성부(120)를 통해 생성된 다수의 밝은 영상(
    Figure 112008078288779-PAT00189
    )을 가중 합산하여, [수식 6] 을 통해 합성 영상의 명도값(Intensity)
    Figure 112008078288779-PAT00190
    를 산출하는 것을 특징으로 하는 다수 영상의 생성 및 합성을 통한 영상 보정 방법.
    [수식 6]
    Figure 112008078288779-PAT00191
    Figure 112008078288779-PAT00192
    와
    Figure 112008078288779-PAT00193
    는 각각 원 영상(S)의 명도값(Intensity), 다수의 밝은 영상(
    Figure 112008078288779-PAT00194
    ) 의 명도값(Intensity)이며,
    Figure 112008078288779-PAT00195
    는 합성된 영상의 명도값(Intensity)이며,
    Figure 112008078288779-PAT00196
    와
    Figure 112008078288779-PAT00197
    는 각각
    Figure 112008078288779-PAT00198
    와
    Figure 112008078288779-PAT00199
    에 적용되는 가중치
  16. 제 9 항에 있어서,
    상기 (d) 과정에서,
    상기 영상 합성부(140)는, 상기 밝은 영상 생성부(120)를 통해 원 영상(S)과 다수의 밝은 영상(
    Figure 112008078288779-PAT00200
    )의 픽셀의 표현 비트(bit) 수가 동일하도록, 원 영상(S)의 비트 수를 원래 비트 수(
    Figure 112008078288779-PAT00201
    )보다 높은 비트 수(
    Figure 112008078288779-PAT00202
    ) 로 변환한 경우,
    상기 합성된 영상의 명도값(
    Figure 112008078288779-PAT00203
    )을 [수식 7] 을 이용하여 원 영상(S)의 원래 비트 수(
    Figure 112008078288779-PAT00204
    )로 변환함으로써, 비트 수가 변환된 합성된 영상의 명도값(
    Figure 112008078288779-PAT00205
    )을 산출하는 것을 특징으로 하는 다수 영상의 생성 및 합성을 통한 영상 보정 방법.
    [수식 7]
    Figure 112008078288779-PAT00206
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