KR20110021488A - 영상의 선명도를 향상시키는 디스플레이 장치 및 영상 처리 방법 - Google Patents

영상의 선명도를 향상시키는 디스플레이 장치 및 영상 처리 방법 Download PDF

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Abstract

디스플레이 장치 및 이에 적용되는 영상 처리 방법이 제공된다. 본 디스플레이 장치는, 입력된 영상의 선명도가 향상되도록 처리하고 선명도가 향상된 영상에서 휘도의 기울기 변화가 임계값을 초과하는 픽셀의 휘도값의 게인을 조절한다. 이에 따라, 디스플레이 장치는 입력된 영상의 선명도를 향상시키더라도 피크가 정상적으로 표시된다.
피크, 선명도, 게인

Description

영상의 선명도를 향상시키는 디스플레이 장치 및 영상 처리 방법{Display apparatus to improve transient of image and image processing method applying to the same}
본 발명은 디스플레이 장치 및 영상 처리 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 영상의 선명도를 향상시키는 디스플레이 장치 및 영상 처리방법에 관한 것이다.
디스플레이 기술이 발전함에 따라, 디스플레이가 지원하는 해상도보다 영상 컨텐츠의 선명도가 떨어지는 경우, 디지털 기술을 이용하여 화질을 개선하는 기술들이 사용되고 있다. 구체적으로, 입력된 영상의 에지 성분의 대비를 강조하여 영상의 선명도를 향상시키고 영상 전반의 화질을 개선하는 기술이 이용된다.
영상의 미세부분에 대한 선명도를 향상시키기 위해서는 영상의 휘도값의 게인을 증가시켜야 한다. 그러나 영상의 휘도값의 게인을 과도하게 증가시키는 경우, 디지털 값이 표현할 수 있는 범위를 넘어가는 부분은 최대 값을 유지하도록 휘도값의 게인을 조절하게 된다.
따라서, 입력 영상의 선명도를 향상시킬 경우, 영상의 피크 영역에서 영상이 평탄화되는 지점이 발생한다는 문제점이 있다. 즉, 입력된 영상의 피크 부분이 피크가 아닌 평탄화된 영상으로 표시되어, 뾰족하게 표시될 부분이 정상적으로 표시되지 않는 문제점이 발생된다.
사용자는 디스플레이 장치를 이용함에 있어 더욱 선명한 화면을 즐기기를 원한다. 이에 따라, 입력된 영상의 선명도를 향상시키더라도 피크가 정상적으로 표시되게 하기 위한 방안의 모색이 요청된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 입력된 영상의 선명도가 향상되도록 처리하고, 선명도가 향상된 영상에서 휘도의 기울기 변화가 임계값을 초과하는 픽셀의 휘도값의 게인을 조절하는 디스플레이 장치 및 이에 적용되는 영상 처리 방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른, 디스플레이 장치는, 입력된 영상의 선명도가 향상되도록 처리하고, 상기 선명도가 향상된 영상에서 휘도의 기울기 변화가 임계값을 초과하는 픽셀의 휘도값의 게인을 조절하는 영상 처리부; 및 상기 영상 처리부에서 처리된 영상을 디스플레이하는 디스플레이부;를 포함한다.
그리고, 상기 영상 처리부는, 상기 선명도가 향상되도록 처리하는 과정에서 원본 영상의 피크가 평탄화된 영역을 보정하기 위해, 상기 선명도가 향상된 영상에서 휘도의 기울기 변화가 임계값을 초과하는 픽셀의 휘도값의 게인을 조절할 수도 있다.
또한, 상기 영상 처리부는, 입력된 영상의 선명도가 향상되도록 처리하는 선명도 향상부; 상기 선명도가 향상된 영상에서 휘도의 기울기 변화가 임계값을 초과하는 픽셀을 검출하는 검출부; 및 상기 검출부에서 검출된 픽셀에 대한 휘도값의 게인을 조절하는 게인 조절부;를 포함할 수도 있다.
그리고, 상기 선명도 향상부는, 휘도의 기울기가 증가되도록 영상의 에지 영역의 휘도 게인값을 조절함으로써, 입력된 영상의 선명도가 향상되도록 처리할 수도 있다.
또한, 상기 검출부는, 특정 픽셀의 휘도와 상기 특정 픽셀에 대한 제1 이웃 픽셀의 휘도의 차의 절대값이 제1 임계값을 초과하고, 상기 특정 픽셀의 휘도와 상기 이웃 픽셀의 반대방향의 제2 이웃 픽셀의 휘도의 차의 절대값이 제2 임계값보다 작은 값을 가지는 상기 특정 픽셀을 검출함으로써, 상기 선명도가 향상된 영상에서 휘도의 기울기 변화가 임계값을 초과하는 상기 특정 픽셀을 검출할 수도 있다.
그리고, 상기 제1 이웃 픽셀과 상기 제2 이웃 픽셀은, 상기 특정 픽셀의 수평 방향에 대한 이웃픽셀들이거나 또는 상기 특정 픽셀의 수직 방향에 대한 이웃 픽셀들일 수도 있다.
또한, 상기 게인 조절부는, 상기 제1 이웃 픽셀의 휘도값이 상기 제2 이웃 픽셀의 휘도값보다 작은 경우, 상기 검출된 특정 픽셀에 대한 게인을 감소시킴으로써 휘도 증가율을 감소시킬 수도 있다.
그리고, 상기 게인 조절부는, 상기 제1 이웃 픽셀의 휘도값이 상기 제2 이웃 픽셀의 휘도값보다 큰 경우, 상기 검출된 특정 픽셀에 대한 게인을 감소시킴으로써 휘도 감소율을 감소시킬 수도 있다.
또한, 상기 제1 임계값은 상기 제2 임계값보다 클 수도 있다.
그리고, 상기 제1 임계값은, 상기 휘도 변화의 급격한 정도에 대한 최소 임계값이고, 상기 제2 임계값은, 상기 휘도 변화의 평탄한 정도에 대한 최대 임계값일 수도 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른, 영상 처리 방법은, 입력된 영상의 선명도가 향상되도록 처리하고, 상기 선명도가 향상된 영상에서 휘도의 기울기 변화가 임계값을 초과하는 픽셀의 휘도값의 게인을 조절하는 영상 처리 단계; 및 상기 영상 처리부에서 처리된 영상을 디스플레이하는 단계;를 포함한다.
그리고, 상기 영상 처리 단계는, 상기 선명도가 향상되도록 처리하는 과정에서 원본 영상의 피크가 평탄화된 영역을 보정하기 위해, 상기 선명도가 향상된 영상에서 휘도의 기울기 변화가 임계값을 초과하는 픽셀의 휘도값의 게인을 조절할 수도 있다.
또한, 상기 영상 처리 단계는, 입력된 영상의 선명도가 향상되도록 처리하는 단계; 상기 선명도가 향상된 영상에서 휘도의 기울기 변화가 임계값을 초과하는 픽셀을 검출하는 단계; 및 상기 검출된 픽셀에 대한 휘도값의 게인을 조절하는 단계;를 포함할 수도 있다.
그리고, 상기 선명도가 향상되도록 처리하는 단계는, 휘도의 기울기가 증가되도록 영상의 에지 영역의 휘도 게인값을 조절함으로써, 입력된 영상의 선명도가 향상되도록 처리할 수도 있다.
또한, 상기 검출 단계는, 특정 픽셀의 휘도와 상기 특정 픽셀에 대한 제1 이웃 픽셀의 휘도의 차의 절대값이 제1 임계값을 초과하고, 상기 특정 픽셀의 휘도와 상기 이웃 픽셀의 반대방향의 제2 이웃 픽셀의 휘도의 차의 절대값이 제2 임계값보다 작은 값을 가지는 상기 특정 픽셀을 검출함으로써, 상기 선명도가 향상된 영상에서 휘도의 기울기 변화가 임계값을 초과하는 상기 특정 픽셀을 검출할 수도 있다.
또한, 상기 제1 이웃 픽셀과 상기 제2 이웃 픽셀은, 상기 특정 픽셀의 수평 방향에 대한 이웃픽셀들이거나 또는 상기 특정 픽셀의 수직 방향에 대한 이웃 픽셀들일 수도 있다.
그리고, 상기 게인 조절 단계는, 상기 제1 이웃 픽셀의 휘도값이 상기 제2 이웃 픽셀의 휘도값보다 작은 경우, 상기 검출된 특정 픽셀에 대한 게인을 감소시킴으로써 휘도 증가율을 감소시킬 수도 있다.
또한, 상기 게인 조절 단계는, 상기 제1 이웃 픽셀의 휘도값이 상기 제2 이웃 픽셀의 휘도값보다 큰 경우, 상기 검출된 특정 픽셀에 대한 게인을 감소시킴으로써 휘도 감소율을 감소시킬 수도 있다.
그리고, 상기 제1 임계값은 상기 제2 임계값보다 클 수도 있다.
또한, 상기 제1 임계값은, 상기 휘도 변화의 급격한 정도에 대한 최소 임계값이고, 상기 제2 임계값은, 상기 휘도 변화의 평탄한 정도에 대한 최대 임계값일 수도 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 입력된 영상의 선명도가 향상되도록 처 리하고, 선명도가 향상된 영상에서 휘도의 기울기 변화가 임계값을 초과하는 픽셀의 휘도값의 게인을 조절하는 디스플레이 장치 및 이에 적용되는 영상 처리 방법을 제공할 수 있게 되어, 디스플레이 장치는 입력된 영상의 선명도를 향상시키더라도 피크가 정상적으로 표시된다. 따라서, 디스플레이 장치는 영상의 선명도를 향상시키는 기능을 사용하더라도 영상의 피크가 평탄화되는 것을 방지할 수 있게 된다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 디스플레이 장치(100)의 구성을 도시한 블럭도이다. 본 실시예에 따른 디스플레이 장치(100)는, 입력된 영상의 선명도가 향상되도록 처리하고, 선명도가 향상된 영상에서 휘도의 기울기 변화가 임계값을 초과하는 픽셀의 휘도값의 게인을 조절한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 디스플레이 장치(100)는 영상 입력부(110), 영상 처리부(120), 디스플레이(130), 저장부(140), 제어부(150) 및 조작부(160)를 포함한다.
영상 입력부(110)는 영상 데이터를 입력받는다. 이러한 영상 입력부(110)는, 다양한 형태로 영상 데이터를 입력받을 수 있다. 예를 들어, 영상 입력부(110)는, MPEG-2(Motion Picture Experts Groups 2) 형식으로 압축된 영상을 저장한 저장매체로부터 영상 데이터를 입력받거나, MPEG-2로 압축된 디지털 방송 신호를 통해 영상 데이터를 입력받을 수도 있다. 영상 입력부(110)는 입력된 영상 데이터를 영상 처리부(120)로 전달한다.
영상 처리부(120)는, 영상 입력부(110)로부터 전달받은 영상 데이터에 대한 압축해제, 선명도 보정 등의 신호처리를 수행한다. 특히, 영상 처리부(120)는, MPEG-2로 압축된 영상을 디코딩하며, 이에 따라, 영상 처리부(120)에서는 압축해제된 영상 데이터가 출력되게 된다.
또한, 영상 처리부(120)는, 입력된 영상의 선명도가 향상되도록 처리한다. 그리고, 영상 처리부(120)는 선명도가 향상된 영상에서 휘도의 기울기 변화가 임계값을 초과하는 픽셀의 휘도값의 게인을 조절한다. 이는 선명도가 향상되도록 처리하는 과정에서 원본 영상의 피크가 평탄화된 영역을 보정하기 위한 것이다. 영상 처리부(120)의 구체적인 구성에 대해서는 도 2를 참조하여 후술하기로 한다.
영상 처리부(120)는 압축이 해제되고 선명도가 향상된 영상을 디스플레이로 전달하며, 디스플레이(130)는 이와 같이 처리된 영상을 화면에 출력시킨다.
제어부(150)는 디스플레이 장치(100)의 전반적인 동작을 제어한다. 구체적으로, 제어부(150)는 영상 수신부(110)로부터 수신된 영상이 압축해제되고, 선명도 향상 처리를 하고, 선명도가 향상된 영상에서 휘도의 기울기 변화가 임계값을 초과하는 픽셀의 휘도값의 게인을 조절하도록 영상 처리부(120)를 제어한다.
저장부(140)는 영상 수신부(110)에서 수신된 영상의 선명도를 보정하기 위해 필요한 정보 및 디스플레이 장치(100)의 전반을 동작시키기 위한 프로그램을 저장한다. 이러한 저장부(170)는 하드디스크, 비휘발성 메모리 등으로 구현될 수 있다.
조작부(160)는 리모콘(미도시) 또는 디스플레이 장치(100)에 마련된 조작버튼(미도시)이나 터치스크린 등을 통해 입력되는 사용자 명령을 제어부(150)로 전달 한다.
이와 같이, 디스플레이 장치(100)는 선명도가 향상된 영상에서 휘도의 기울기 변화가 임계값을 초과하는 픽셀의 휘도값의 게인을 조절한다. 이에 따라, 디스플레이 장치(100)는 선명도가 향상되도록 처리하는 과정에서 원본 영상의 피크가 평탄화된 영역을 보정할 수 있게 된다.
이하에서는, 영상 처리부(120)의 구체적 구성에 대해 도 2를 참조하여 설명하기로 한다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 영상 처리부(120)의 상세한 구성을 도시한 블럭도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 영상 처리부(120)는 선명도 향상부(210), 검출부(220), 및 게인 조절부(230)를 포함한다.
선명도 향상부(210)는 영상의 선명도가 향상되도록 영상 신호 처리를 수행한다. 영상의 선명도를 향상시키는 방법으로, 선형 또는 비선형 필터링을 이용하여 영상의 에지(edge) 영역의 기울기를 증가시켜 영상의 선명도를 향상시키는 Luminance Transient Improvement 방식을 적용할 수 있다. 여기에서, 기울기는 픽셀 위치에 대한 휘도의 그래프에서의 기울기를 의미한다. 따라서, 기울기가 증가한다는 것은 휘도가 급격하게 변화한다는 것을 의미하고, 기울기가 감소한다는 것은 휘도가 완만하게 변화한다는 것을 의미하게 된다. 본 명세서 전반에서, 기울기는 이와 같은 의미를 가지는 용어로 사용한다.
또한, 영상의 에지 영역은 영상에 포함된 특정 오브젝트들의 가장자리 부분을 의미한다. 즉, 오브젝트들의 가장자리 부분의 기울기를 증가시키면, 오브젝트의 가장자리 부분에서 휘도가 급격히 변화된다. 따라서, 오브젝트들의 경계가 명확하게 표시되기 때문에, 선명도가 증가되는 효과를 얻을 수 있다.
휘도의 기울기를 증가시키기 위해, 선명도 향상부(210)는 입력 영상의 픽셀에 대해 선형 필터링 및 비선형 필터링 중 적어도 하나의 필터링을 수직 방향으로 수행하고, 수평 방향으로 수행한다. 그리고, 선명도 향상부(210)는 수직 방향으로 수행된 필터링 결과 및 수평 방향으로 수행된 필터링 결과를 합산하여 처리함으로써, 에지 영역의 영상의 기울기를 증가시킨다. 따라서, 선명도 향상부(210)는 수직 방향과 수평 방향으로 입력 영상의 에지가 향상된 결과 영상 생성하게 된다.
그리고, 선명도 향상부(210)는 상술한 필터링 및 합산의 결과에 기초하여, 에지 영역의 휘도의 기울기가 증가되도록 영상의 에지 영역의 휘도에 대한 게인값을 조절함으로써, 입력된 영상의 선명도가 향상되도록 처리하게 된다.
이와 같이, 선명도 향상부(210)는 상술한 과정을 통해 영상의 선명도를 향상시키게 된다. 하지만, 이와 같은 선명도 향상 처리 과정에서, 영상에 포함된 피크(peak) 영역은 평탄화되는 문제점이 발생한다.
여기에서, 피크 영역은 픽셀에 대한 휘도의 그래프(도 5a 내지 도 5c 참고)에서 극대점과 극소점을 포함하는 픽셀 영역을 의미한다. 그리고, 피크 영역의 평탄화는 피크 영역의 휘도가 일정한 값을 가지게 되는 현상을 의미한다. 피크 영역은 영상에서 뾰족한 형태의 오브젝트로 표현된다. 하지만, 피크 영역이 평탄화되면, 뾰족하게 표현되어야 할 오브젝트가 뭉툭한 형태로 표시되기 때문에 영상이 부자연스러워진다(도 5b 참고). 예를 들어, 고슴도치가 포함된 영상이 입력된 경우, 선명도 향상 처리 과정에서 입력 영상의 피크 영역이 평탄화되면, 영상에서 고슴도치의 가시가 뭉툭하게 표시되게 된다.
따라서, 이와 같이 피크 영역이 평탄화되는 것을 방지하기 위해, 영상 처리부(120)는 검출부(220)와 게인 조절부(230)를 통해 선명도 향상 처리된 영상의 특정 픽셀들의 휘도에 대한 게인값을 재조절하게 된다.
검출부(220)는 선명도가 향상된 영상에서 휘도의 기울기 변화가 임계값을 초과하는 상기 특정 픽셀을 검출한다. 여기에서, 임계값은 휘도의 기울기의 변화 정도가 급격한 정도에 대한 임계값을 의미한다. 기울기 변화가 임계값을 초과하는지 여부는, 특정 픽셀과 이웃 픽셀들의 휘도 차, 제1 임계값 및 제2 임계값에 따라 결정된다.
구체적으로, 검출부(220)는 특정 픽셀의 휘도와 특정 픽셀에 대한 제1 이웃 픽셀의 휘도의 차의 절대값이 제1 임계값을 초과하고 특정 픽셀의 휘도와 이웃 픽셀의 반대방향의 제2 이웃 픽셀의 휘도의 차의 절대값이 제2 임계값보다 작은 값을 가지는 상기 특정 픽셀을 검출한다. 즉, 특정 픽셀의 기울기 변화가 임계값을 초과하는 경우는, 특정 픽셀의 휘도와 특정 픽셀에 대한 제1 이웃 픽셀의 휘도의 차의 절대값이 제1 임계값을 초과하고 특정 픽셀의 휘도와 제2 이웃 픽셀의 휘도의 차의 절대값이 제2 임계값보다 작은 값을 가지는 경우가 된다.
여기에서, 제1 이웃 픽셀은 특정 픽셀과의 휘도 기울기가 큰 방향의 이웃 픽셀을 나타낸다. 즉, 제1 이웃 픽셀은 특정 픽셀과의 휘도차가 큰 방향의 이웃픽셀을 나타낸다. 반면, 제2 이웃 픽셀은 특정 픽셀과의 휘도 기울기가 완만한 픽셀을 나타낸다. 즉, 제2 이웃 픽셀은 특정 픽셀과의 휘도차가 작은 방향의 이웃 픽셀을 나타낸다.
또한, 제1 이웃 픽셀과 제2 이웃 픽셀은, 특정 픽셀의 수평 방향에 대한 이웃픽셀들이거나 또는 특정 픽셀의 수직 방향에 대한 이웃 픽셀들이다. 구체적으로, 특정 픽셀의 수평방향을 고려한 경우, 제1 이웃 픽셀은 특정 픽셀의 왼쪽 픽셀을, 제2 이웃픽셀은 특정 픽셀의 오른쪽 픽셀을 나타낼 수 있다. 또한, 특정 픽셀의 수평방향을 고려한 경우, 제1 이웃 픽셀은 특정 픽셀의 오른쪽 픽셀을, 제2 이웃픽셀은 특정 픽셀의 왼쪽 픽셀을 나타낼 수 있다. 한편, 특정 픽셀의 수직방향을 고려한 경우, 제1 이웃 픽셀은 특정 픽셀의 위쪽 픽셀을, 제2 이웃픽셀은 특정 픽셀의 아래쪽 픽셀을 나타낼 수 있다. 그리고, 특정 픽셀의 수직방향을 고려한 경우, 제1 이웃 픽셀은 특정 픽셀의 아래쪽 픽셀을, 제2 이웃픽셀은 특정 픽셀의 위쪽 픽셀을 나타낼 수도 있다.
그리고, 제1 임계값과 제2 임계값은 특정 픽셀과 양쪽 이웃 픽셀들의 휘도 차이를 기초로 특정 픽셀에서 휘도 변화가 급격한지 여부를 산출하기 위한 임계값들이다. 즉, 제1 임계값과 제2 임계값은 평탄화된 피크를 검출하기 위해 이용되는 임계값들이다. 구체적으로, 제1 임계값은 휘도 변화의 급격한 정도에 대한 최소 임계값이고, 제2 임계값은 휘도 변화의 평탄한 정도에 대한 최대 임계값이다. 따라서, 제1 임계값은 제2 임계값보다 큰 값을 가진다.
예를 들어, 도 4b에 도시된 그래프를 참고하여 설명한다. 픽셀 E를 중심으로 픽셀 D와 픽셀 F는 이웃 픽셀이 된다. 픽셀 D는 픽셀 E와 휘도 차이가 크기 때문 에, 픽셀 D는 제1 이웃 픽셀이 된다. 그리고, 픽셀 F는 픽셀 E와 휘도 차이가 거의 없기 때문에, 픽셀 F는 제2 이웃 픽셀이 된다. 또한, 픽셀 D와 픽셀 E의 휘도 차는 제1 임계값을 초과하고, 픽셀 E와 픽셀 F의 휘도차는 제2 임계값보다 작다고 가정하면, 픽셀 E는 검출부(220)의 검출 대상이 되는 특정 픽셀이 된다. 따라서, 이와 같은 경우, 검출부(220)는 픽셀 E를 특정 픽셀로 검출하게 된다.
즉, 검출부(220)는 제1 이웃 픽셀과는 기울기가 급격하다가 제2 이웃 픽셀과는 기울기가 완만해지는 특정 픽셀을 검출하게 된다. 이와 같은 특정 픽셀이 피크 영역의 시작 픽셀 또는 끝 픽셀이 되기 때문이다.
게인 조절부(230)는 제1 이웃 픽셀의 휘도값이 제2 이웃 픽셀의 휘도값보다 작은 경우, 검출된 특정 픽셀에 대한 게인을 감소시킨다. 게인은 원본의 픽셀 휘도값과 선명도 향상부(210)를 통과한 픽셀의 휘도값의 차이를 의미한다. 따라서, 이 경우, 게인이 감소되면 특정 픽셀의 휘도값은 감소하게 된다. 게인이 감소되면 선명도 향상부(210)를 통과한 특정 픽셀의 휘도의 증가율이 낮아지기 때문에, 게인값이 감소되면 해당 픽셀의 휘도값은 감소하게 되는 것이다.
제1 이웃 픽셀의 휘도값이 제2 이웃 픽셀의 휘도값보다 작은 경우, 특정 픽셀은 극대값을 가지는 피크 영역의 시작 픽셀 또는 끝 픽셀이 된다. 따라서, 게인 조절부(230)는 특정 픽셀의 게인값을 감소시킴으로써 피크 영역의 평탄화를 방지하게 된다.
게인 조절부(230)는 제1 이웃 픽셀의 휘도값이 제2 이웃 픽셀의 휘도값보다 큰 경우에도, 검출된 특정 픽셀에 대한 게인을 감소시킨다. 게인은 원본의 픽셀 휘 도값과 선명도 향상부(210)를 통과한 픽셀의 휘도값의 차이를 의미한다. 따라서, 이 경우, 게인이 감소되면 해당 픽셀의 휘도값은 증가하게 된다. 게인이 감소되면 선명도 향상부(210)를 통과한 픽셀의 휘도의 감소율이 낮아지기 때문에, 게인값이 감소되면 해당 픽셀의 휘도값은 증가하게 되는 것이다.
제1 이웃 픽셀의 휘도값이 제2 이웃 픽셀의 휘도값보다 큰 경우, 특정 픽셀은 극소값을 가지는 피크 영역의 시작 픽셀 또는 끝 픽셀이 된다. 따라서, 게인 조절부(230)는 특정 픽셀의 게인값을 감소시킴으로써 피크 영역의 평탄화를 방지하게 된다.
예를 들어, 도 4c를 참고하여 설명한다. 도 4c에서 픽셀 E는 제1 이웃 픽셀이 픽셀 D이고 제2 이웃 픽셀이 픽셀 F이다(검출부(220)에 대한 설명 참고). 따라서, 픽셀 E는 제1 이웃 픽셀(픽셀 D)의 휘도값이 제2 이웃 픽셀(픽셀 F)의 휘도값보다 작기 때문에, 픽셀 E의 휘도값이 감소(즉, 게인의 감소로 인한 휘도 증가율의 감소)된 것을 확인할 수 있다. 그리고, 이와 같이 픽셀 E의 휘도에 대한 게인을 감소시켜 휘도값을 감소시킴으로써, 픽셀 E와 픽셀 F의 휘도값이 서로 달라지기 때문에 휘도가 평탄화되는 영역이 사라지는 것을 확인할 수 있다.
따라서, 게인 조절부(230)는 선명도가 향상 처리된 영상에서 평탄화된 피크 영역이 보정되도록 처리한 영상(도 4c 및 도 5c 참고)을 출력하게 된다. 이를 통해, 영상 처리부(120)는 선명도 향상 처리 과정에서 피크 영역이 평탄화되는 것을 방지할 수 있게 된다.
지금까지, 선명도 향상 처리 과정에서 피크 영역의 평탄화를 방지하는 디스 프레이 장치(100)에 대해 설명하였다.
이하에서는, 도 3을 참고하여 디스플레이 장치(100)가 입력된 영상의 선명도가 향상되도록 처리하고, 선명도가 향상된 영상에서 휘도의 기울기 변화가 임계값을 초과하는 픽셀의 휘도값의 게인을 조절하는 영상 처리 과정을 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 선명도 향상을 위한 영상 처리 방법을 설명하기 위해 제공되는 흐름도이다.
일단, 디스플레이 장치(100)는 영상을 입력받는다(S310). 디스플레이 장치(100)는 다양한 형태로 영상 데이터를 입력받을 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 장치(100)는, MPEG-2(Motion Picture Experts Groups 2) 형식으로 압축된 영상을 저장한 저장매체로부터 영상 데이터를 입력받거나, MPEG-2로 압축된 디지털 방송 신호를 통해 영상 데이터를 입력받을 수도 있다.
그 후에, 디스플레이 장치(100)는 입력된 영상의 선명도가 향상되도록 영상 처리한다(S320). 구체적으로, 디스플레이 장치(100)는 에지 영역의 휘도의 기울기가 증가되도록 영상의 에지 영역의 휘도에 대한 게인값을 조절함으로써, 입력된 영상의 선명도가 향상되도록 처리하게 된다.
그리고, 디스플레이 장치(100)는 선명도가 향상된 영상에서 휘도의 기울기 변화가 임계값을 초과하는 픽셀을 검출한다(S330). 구체적으로, 디스플레이 장치(100)는 특정 픽셀의 휘도와 특정 픽셀에 대한 제1 이웃 픽셀의 휘도의 차의 절대값이 제1 임계값을 초과하고 특정 픽셀의 휘도와 이웃 픽셀의 반대방향의 제2 이웃 픽셀의 휘도의 차의 절대값이 제2 임계값보다 작은 값을 가지는 특정 픽셀을 검 출한다. 즉, 특정 픽셀의 기울기 변화가 임계값을 초과하는 경우는, 특정 픽셀의 휘도와 특정 픽셀에 대한 제1 이웃 픽셀의 휘도의 차의 절대값이 제1 임계값을 초과하고 특정 픽셀의 휘도와 제2 이웃 픽셀의 휘도의 차의 절대값이 제2 임계값보다 작은 값을 가지는 경우가 된다.
다시 말해, 디스플레이 장치(100)는 제1 이웃 픽셀과는 기울기가 급격하다가 제2 이웃 픽셀과는 기울기가 완만해지는 특정 픽셀을 검출하게 된다. 이와 같은 특정 픽셀이 피크 영역의 시작 픽셀 또는 끝 픽셀이 되기 때문이다.
그 다음, 디스플레이 장치(100)는 검출된 픽셀에 대한 휘도 값의 게인을 조절한다(S340).
구체적으로, 디스플레이 장치(100)는 제1 이웃 픽셀의 휘도값이 제2 이웃 픽셀의 휘도값보다 작은 경우, 검출된 특정 픽셀에 대한 게인을 감소시킨다. 게인은 원본의 픽셀 휘도값과 선명도 향상부(210)를 통과한 픽셀의 휘도값의 차이를 의미한다. 따라서, 이 경우, 게인이 감소되면 특정 픽셀의 휘도값은 감소하게 된다. 게인이 감소되면 선명도 향상부(210)를 통과한 특정 픽셀의 휘도의 증가율이 낮아지기 때문에, 게인값이 감소되면 해당 픽셀의 휘도값은 감소하게 되는 것이다.
제1 이웃 픽셀의 휘도값이 제2 이웃 픽셀의 휘도값보다 작은 경우, 특정 픽셀은 극대값을 가지는 피크 영역의 시작 픽셀 또는 끝 픽셀이 된다. 따라서, 디스플레이 장치(100)는 특정 픽셀의 게인값을 감소시킴으로써 피크 영역의 평탄화를 방지하게 된다.
또한, 디스플레이 장치(100)는 제1 이웃 픽셀의 휘도값이 제2 이웃 픽셀의 휘도값보다 큰 경우에도, 검출된 특정 픽셀에 대한 게인을 감소시킨다. 게인은 원본의 픽셀 휘도값과 선명도 향상부(210)를 통과한 픽셀의 휘도값의 차이를 의미한다. 따라서, 이 경우, 게인이 감소되면 해당 픽셀의 휘도값은 증가하게 된다. 게인이 감소되면 선명도 향상부(210)를 통과한 픽셀의 휘도의 감소율이 낮아지기 때문에, 게인값이 감소되면 해당 픽셀의 휘도값은 증가하게 되는 것이다.
제1 이웃 픽셀의 휘도값이 제2 이웃 픽셀의 휘도값보다 큰 경우, 특정 픽셀은 극소값을 가지는 피크 영역의 시작 픽셀 또는 끝 픽셀이 된다. 따라서, 디스플레이 장치(100)는 특정 픽셀의 게인값을 감소시킴으로써 피크 영역의 평탄화를 방지하게 된다.
그 후에, 디스플레이 장치(100)는 처리된 영상을 디스플레이한다(S350).
이와 같이, 디스플레이 장치(100)는 선명도가 향상 처리된 영상에서 평탄화된 피크 영역이 보정되도록 처리한 영상(도 4c 및 도 5c 참고)을 디스플레이하게 된다. 이와 같은 과정을 통해, 디스플레이 장치(100)는 선명도 향상 처리 과정에서 피크 영역이 평탄화되는 것을 방지할 수 있게 된다.
이하에서는, 도 4a 내지 도 4c를 참고하여, 피크 영역의 평탄화를 방지하기 위한, 영상 처리 과정을 픽셀에 대한 휘도의 그래프를 통해 설명한다. 도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른, 입력된 영상이 처리되는 과정을 픽셀 별 휘도에 대한 그래프로 도시한 도면이다. 도 4a 내지 도 4c의 설명에서, A 내지 F 픽셀은 수평방향으로 배치되어 있으며, A 픽셀부터 F 픽셀까지 좌에서 우방향으로 배치된 것으로 가정하여 설명한다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 입력 영상의 에지 영역에 대한 픽셀 별 휘도에 대한 그래프를 도시한 도면이다. 도 4a에 도시된 바와 같이, 입력 영상은 A 픽셀에서 F 픽셀까지 휘도가 증가하는 형태의 휘도를 가진 것을 확인할 수 있다. 에지 영역은 오브젝트의 경계부분이기 때문에 휘도의 변화가 급격하다. 따라서, 에지 영역은 휘도가 증가 또는 감소하는 것이 보통이다.
도 4a와 같은 입력 영상에 대해 선명도 향상 처리를 하면, 도 4b와 같이 픽셀 별 휘도 그래프의 기울기가 증가한다. 이에 따라, 에지 영역의 휘도 변화가 더욱 급격해지기 때문에, 영상의 선명도는 증가되는 효과가 생기게 된다.
하지만, 도 4a에서 서로 다른 휘도를 가지고 있던 픽셀 A,B 와 픽셀 E,F는, 기울기가 증가되면 도 4b와 같이 픽셀 A,B와 픽셀 E,F는 각각 서로 같은 휘도를 가지게 된다. 이와 같이, 서로 다른 휘도를 가진 픽셀들이 서로 같은 값을 가지게 되면, 피크 영역이 평탄화될 가능성이 발생하게 된다.
도 4b에서, 픽셀 B를 중심으로 픽셀 A와 픽셀 C는 이웃 픽셀이 된다. 픽셀 C는 픽셀 B와 휘도 차이가 크기 때문에, 픽셀 C는 제1 이웃 픽셀이 된다. 그리고, 픽셀 A는 픽셀 B와 휘도 차이가 거의 없기 때문에, 픽셀 A는 제2 이웃 픽셀이 된다. 또한, 픽셀 C와 픽셀 B의 휘도 차는 제1 임계값을 초과하고, 픽셀 B와 픽셀 A의 휘도차는 제2 임계값보다 작다고 가정하면, 픽셀 B는 검출부(220)의 검출 대상이 되는 특정 픽셀이 된다. 따라서, 이와 같은 경우, 검출부(220)는 픽셀 B를 특정 픽셀로 검출하게 된다. 그리고, 픽셀 B는 휘도에 대한 게인의 조절 대상이 된다. 이와 마찬가지로, 픽셀 E도 휘도에 대한 게인의 조절 대상이 된다. 즉, 픽셀 B와 픽셀 E는 이웃 픽셀들과의 휘도 기울기의 변화가 급격한 픽셀들에 해당된다.
따라서, 도 4b와 같은 영상이 검출부(220)와 게인 조절부(230)에 의해 처리되면, 도 4c와 같이 신호가 처리된다. 도 4c에 도시된 바와 같이, 픽셀 B는 게인이 감소되어 휘도 감소율이 감소되기 때문에, 휘도가 증가된 것을 확인할 수 있다. 그리고, 픽셀 E는 게인이 감소되어 휘도 증가율이 감소되기 때문에, 휘도가 감소된 것을 확인할 수 있다.
구체적으로, 도 4c에서 픽셀 B는 제1 이웃 픽셀이 픽셀 C이고 제2 이웃 픽셀이 픽셀 A이다. 따라서, 픽셀 B는 제1 이웃 픽셀(픽셀 C)의 휘도값이 제2 이웃 픽셀(픽셀 A)의 휘도값보다 크기 때문에, 픽셀 B의 휘도값이 증가(즉, 게인이 감소되어 휘도 감소율이 감소)된 것을 확인할 수 있다. 그리고, 이와 같이 픽셀 B의 휘도에 대한 게인을 감소시켜 휘도값을 증가시킴으로써, 픽셀 A와 픽셀 B의 휘도값이 서로 달라지기 때문에 휘도가 평탄화되는 영역이 사라지는 것을 확인할 수 있다.
또한, 픽셀 E는 제1 이웃 픽셀이 픽셀 D이고 제2 이웃 픽셀이 픽셀 F이다. 따라서, 픽셀 E는 제1 이웃 픽셀(픽셀 D)의 휘도값이 제2 이웃 픽셀(픽셀 F)의 휘도값보다 작기 때문에, 픽셀 E의 휘도값이 감소(즉, 게인이 감소되어 휘도 증가율이 감소)된 것을 확인할 수 있다. 그리고, 이와 같이 픽셀 E의 휘도에 대한 게인을 감소시켜 휘도값을 감소시킴으로써, 픽셀 E와 픽셀 F의 휘도값이 서로 달라지기 때문에 휘도가 평탄화되는 영역이 사라지는 것을 확인할 수 있다.
이와 같은, 영상 처리 과정을 통해, 디스플레이 장치(100)는 피크 영역이 평탄화되는 현상을 방지할 수 있게 된다.
이하에서는, 도 5a 내지 도 5c를 참고하여, 피크 영역이 평탄화되는 것을 방지하는 과정에 대해 상세히 설명한다. 도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 일 실시예에 따른, 피크가 포함된 영상이 처리되는 과정을 픽셀 별 휘도에 대한 그래프로 도시한 도면이다.
도 5a는 입력 영상에 대한 픽셀별 휘도 그래프를 도시한 도면이다. 도 5a에 도시된 바와 같이, 입력 영상은 3개의 피크 영역을 포함하고 있는 것을 확인할 수 있다. 구체적으로, 입력 영상은 극저점의 피크 영역 2개, 극대점의 피크영역 1개를 포함한다.
도 5a의 입력 영상을 선명도 향상 처리하면, 도 5b와 같이 영상의 휘도가 변형된다. 도 5b에 도시된 바와 같이, 휘도의 기울기가 급격해지기 때문에, 영상의 선명도는 증가하게 된다. 하지만, 픽셀 A와 픽셀 B의 사이 영역, 픽셀 C와 픽셀 D의 사이 영역, 및 픽셀 E와 픽셀 F의 사이 영역은 원래 피크 영역이었지만 휘도가 일정한 값을 가지게 되어 평탄화된 것을 확인할 수 있다. 따라서, 입력된 영상의 피크가 정상적으로 표현되지 않게 된다.
이와 같이, 피크 영역이 평탄화된 도 5b의 영상을 검출부(220) 및 게인 조절부(230)에서 처리하면, 도 5c와 같은 결과 영상이 출력된다. 도 5c에 도시된 바와 같이, 픽셀 A,B,E,F는 게인의 감소로 인해 휘도 감소율이 감소하여 휘도가 증가하고, 픽셀 C,D는 게인의 감소로 인해 휘도 증가율이 감소하여 휘도가 감소된 것을 확인할 수 있다. 이와 같은 처리에 의해, 영상의 피크 영역은 휘도의 평탄화 정도가 감소된 것을 확인할 수 있다.
이와 같이, 디스플레이 장치(100)는 피크 영역에 포함된 픽셀들의 게인을 조절하여, 피크 영역의 휘도의 평탄화를 방지할 수 있게 된다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 디스플레이 장치의 구성을 도시한 블럭도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 영상 처리부의 상세한 구성을 도시한 블럭도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 선명도 향상을 위한 영상 처리 방법을 설명하기 위해 제공되는 흐름도,
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른, 입력된 영상이 처리되는 과정을 픽셀 별 휘도에 대한 그래프로 도시한 도면,
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 일 실시예에 따른, 피크가 포함된 영상이 처리되는 과정을 픽셀 별 휘도에 대한 그래프로 도시한 도면이다.

Claims (20)

  1. 입력된 영상의 선명도가 향상되도록 처리하고, 상기 선명도가 향상된 영상에서 휘도의 기울기 변화가 임계값을 초과하는 픽셀의 휘도값의 게인을 조절하는 영상 처리부; 및
    상기 영상 처리부에서 처리된 영상을 디스플레이하는 디스플레이부;를 포함하는 디스플레이 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 영상 처리부는,
    상기 선명도가 향상되도록 처리하는 과정에서 원본 영상의 피크가 평탄화된 영역을 보정하기 위해, 상기 선명도가 향상된 영상에서 휘도의 기울기 변화가 임계값을 초과하는 픽셀의 휘도값의 게인을 조절하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 영상 처리부는,
    입력된 영상의 선명도가 향상되도록 처리하는 선명도 향상부;
    상기 선명도가 향상된 영상에서 휘도의 기울기 변화가 임계값을 초과하는 픽셀을 검출하는 검출부; 및
    상기 검출부에서 검출된 픽셀에 대한 휘도값의 게인을 조절하는 게인 조절부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 선명도 향상부는,
    휘도의 기울기가 증가되도록 영상의 에지 영역의 휘도 게인값을 조절함으로써, 입력된 영상의 선명도가 향상되도록 처리하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 검출부는,
    특정 픽셀의 휘도와 상기 특정 픽셀에 대한 제1 이웃 픽셀의 휘도의 차의 절대값이 제1 임계값을 초과하고, 상기 특정 픽셀의 휘도와 상기 이웃 픽셀의 반대방향의 제2 이웃 픽셀의 휘도의 차의 절대값이 제2 임계값보다 작은 값을 가지는 상기 특정 픽셀을 검출함으로써, 상기 선명도가 향상된 영상에서 휘도의 기울기 변화가 임계값을 초과하는 상기 특정 픽셀을 검출하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 이웃 픽셀과 상기 제2 이웃 픽셀은,
    상기 특정 픽셀의 수평 방향에 대한 이웃픽셀들이거나 또는 상기 특정 픽셀의 수직 방향에 대한 이웃 픽셀들인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 게인 조절부는,
    상기 제1 이웃 픽셀의 휘도값이 상기 제2 이웃 픽셀의 휘도값보다 작은 경우, 상기 검출된 특정 픽셀에 대한 게인을 감소시킴으로써 휘도 증가율을 감소시키는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 게인 조절부는,
    상기 제1 이웃 픽셀의 휘도값이 상기 제2 이웃 픽셀의 휘도값보다 큰 경우, 상기 검출된 특정 픽셀에 대한 게인을 감소시킴으로써 휘도 감소율을 감소시키는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 제1 임계값은 상기 제2 임계값보다 큰 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 제1 임계값은,
    상기 휘도 변화의 급격한 정도에 대한 최소 임계값이고,
    상기 제2 임계값은,
    상기 휘도 변화의 평탄한 정도에 대한 최대 임계값인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  11. 입력된 영상의 선명도가 향상되도록 처리하고, 상기 선명도가 향상된 영상에서 휘도의 기울기 변화가 임계값을 초과하는 픽셀의 휘도값의 게인을 조절하는 영상 처리 단계; 및
    상기 영상 처리부에서 처리된 영상을 디스플레이하는 단계;를 포함하는 영상 처리 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 영상 처리 단계는,
    상기 선명도가 향상되도록 처리하는 과정에서 원본 영상의 피크가 평탄화된 영역을 보정하기 위해, 상기 선명도가 향상된 영상에서 휘도의 기울기 변화가 임계값을 초과하는 픽셀의 휘도값의 게인을 조절하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 영상 처리 단계는,
    입력된 영상의 선명도가 향상되도록 처리하는 단계;
    상기 선명도가 향상된 영상에서 휘도의 기울기 변화가 임계값을 초과하는 픽셀을 검출하는 단계; 및
    상기 검출된 픽셀에 대한 휘도값의 게인을 조절하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 선명도가 향상되도록 처리하는 단계는,
    휘도의 기울기가 증가되도록 영상의 에지 영역의 휘도 게인값을 조절함으로써, 입력된 영상의 선명도가 향상되도록 처리하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 검출 단계는,
    특정 픽셀의 휘도와 상기 특정 픽셀에 대한 제1 이웃 픽셀의 휘도의 차의 절대값이 제1 임계값을 초과하고, 상기 특정 픽셀의 휘도와 상기 이웃 픽셀의 반대방향의 제2 이웃 픽셀의 휘도의 차의 절대값이 제2 임계값보다 작은 값을 가지는 상기 특정 픽셀을 검출함으로써, 상기 선명도가 향상된 영상에서 휘도의 기울기 변화가 임계값을 초과하는 상기 특정 픽셀을 검출하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제1 이웃 픽셀과 상기 제2 이웃 픽셀은,
    상기 특정 픽셀의 수평 방향에 대한 이웃픽셀들이거나 또는 상기 특정 픽셀의 수직 방향에 대한 이웃 픽셀들인 것을 특징으로 하는 영상 처리 방법.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 게인 조절 단계는,
    상기 제1 이웃 픽셀의 휘도값이 상기 제2 이웃 픽셀의 휘도값보다 작은 경우, 상기 검출된 특정 픽셀에 대한 게인을 감소시킴으로써 휘도 증가율을 감소시키는 것을 특징으로 하는 영상 처리 방법.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 게인 조절 단계는,
    상기 제1 이웃 픽셀의 휘도값이 상기 제2 이웃 픽셀의 휘도값보다 큰 경우, 상기 검출된 특정 픽셀에 대한 게인을 감소시킴으로써 휘도 감소율을 감소시키는 것을 특징으로 하는 영상 처리 방법.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 제1 임계값은 상기 제2 임계값보다 큰 것을 특징으로 하는 영상 처리 방법.
  20. 제15항에 있어서,
    상기 제1 임계값은,
    상기 휘도 변화의 급격한 정도에 대한 최소 임계값이고,
    상기 제2 임계값은,
    상기 휘도 변화의 평탄한 정도에 대한 최대 임계값인 것을 특징으로 하는 영상 처리 방법.
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