KR20150037194A - Method to improve the image quality at night - Google Patents

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KR20150037194A
KR20150037194A KR20130116571A KR20130116571A KR20150037194A KR 20150037194 A KR20150037194 A KR 20150037194A KR 20130116571 A KR20130116571 A KR 20130116571A KR 20130116571 A KR20130116571 A KR 20130116571A KR 20150037194 A KR20150037194 A KR 20150037194A
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image
patch
correction value
illumination component
applying
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유창동
박상혁
장호용
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한국과학기술원
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Abstract

According to the present invention, a method for improving image quality at night comprises the steps of: setting one patch around one pixel from an inputted image, and estimating a biggest value of red, green and blue (RGB) color channels of the set patch as an illumination of the patch; applying a Gaussian filter to the illumination component of the patch to reduce distortion due to the shape of the patch; calculating the difference between the illumination component of the patch to which the Gaussian filter is applied and the maximum illumination component which is possible to represent in the inputted image, and outputting the difference as a preliminary correction value needed in a dim portion of the patch; applying a Sigmoid function to the preliminary correction value to determine the applied correction value; and applying a logarithmic (LOG) function to the original image and the applied correction value to calculate the sum of the resultant values and then applying an exponential function to the sum to obtain an improved image.

Description

야간영상 화질 개선 방법 {Method to improve the image quality at night}[0001] The present invention relates to a method for improving image quality at night,

본 발명은 야간영상 화질 개선 방법에 관한 발명으로, 보다 상세하게는 입력된 영상으로부터 영상의 조명성분을 추정하여 어두운 부분을 보정함으로써 야간영상의 화질을 개선하고자 하는 야간영상 화질 개선 방법에 관한 발명이다.
The present invention relates to a nighttime image quality improvement method, and more particularly, to a nighttime image quality improvement method for improving a nighttime image quality by correcting a dark part by estimating an illumination component of an image from an input image .

2012년 한 해 동안 벌어진 절도사건은 약 24만 건이며 이중 절반인 61.7%의 범죄가 사람이 자리에 없거나 수면중인 오후와 밤에 이루어졌다. 특히 오후 10시부터 오전 4시 사이, 즉 야간에 발생하였다. 감시카메라는 위와 같이 사람이 무방비 상태로 있을 때에도 보안이 가능하며 인건비를 줄일 수 있을 것으로 기대된다. 감시카메라 기술은 점점 발전하여서 디지털화를 통한 영상의 기록뿐만이 아니라 근거리 통신망(Local area network)를 이용하여 빠르게 관제 센터로 전송이 가능하게 됐고, 최근에 일본의 코마츠자키에서는 감시카메라가 단순한 영상의 촬영 기록이 아니라 얼굴인식을 통하여 직원 및 외부인 구별이 가능하게 하였다. About half of the thefts committed during the year were about 240,000, of which 61.7% were committed in the afternoon and at night when the person was absent or sleeping. Especially from 10 pm to 4 am, at night. Surveillance cameras are expected to be able to secure security and reduce labor costs even when the person is defenseless. Surveillance camera technology has been developed so that it is possible not only to record images through digitalization but also to transfer them to the control center quickly by using a local area network. Recently, in Japan, Komatsuzaki, It is possible to distinguish between employees and outsiders through face recognition.

국내에서는 CCTV 전문업체인 아이엔아이에서 야간에서도 가시거리가 약 200m 인 고출력 적외선 투광기를 개발하여 마케팅 중에 있다. 그러나 적외선 장비를 이용할 경우 색상정보를 잃어버리는 단점이 있으며 적외선 발광을 위한 전력낭비 및 비용이 오르게 된다. 발광장치를 사용하지 않은 이미지 보정으로는 히스토그램 평활화와 감마 보정이 있는데 히스토그램 평활화의 경우 잡음이 많을 경우 성능이 떨어지며 감마보정은 사용자가 파라미터를 조정해야 하는 문제점이 있다. In Korea, a high-power infrared light emitter with a visible range of about 200m is being developed and marketed at ANA, a CCTV company, at night. However, when using infrared equipment, there is a disadvantage of losing color information and waste of power and cost for infrared light emission. There are histogram smoothing and gamma correction as image correction without using a light emitting device. In case of histogram smoothing, performance is poor when there is a lot of noise, and gamma correction has a problem that a user has to adjust parameters.

본 발명에서는 영상의 조도를 추정해서 어두운 부분을 보정하게 되고 영상을 개선함으로써 현재 개발된 장비에 큰 변화없이 야간 감시 성능 개선을 위한 야간 영상의 화질 개선방법을 개시한다.
The present invention discloses a method for improving the quality of a night image for improving the nighttime monitoring performance without greatly changing the equipment currently developed by correcting the dark portion and improving the image by estimating the illuminance of the image.

따라서, 본 발명의 목적은 카메라로 촬영된 야간 영상의 화질을 개선하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
It is therefore an object of the present invention to provide an apparatus and a method for improving the image quality of a night image photographed by a camera.

본 발명의 다른 목적은 각 픽셀(Pixel)의 주변영역에서의 조명성분(Illumination)을 추정하고, 가우시안 필터(Gaussian Filter) 및 시그모이드 함수(Sigmoid function)를 이용함으로써, 영상의 화질을 개선하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
Another object of the present invention is to improve the image quality of an image by estimating an illumination in a peripheral region of each pixel and using a Gaussian filter and a Sigmoid function, And to provide a method and an apparatus for the same.

입력된 영상으로부터 하나의 픽셀(Pixel)을 중심으로 하나의 패치(Patch)를 설정하고, 상기 설정된 패치의 알지비(R, G, B) 색상 채널(Channel) 중 가장 큰 값으로 상기 패치의 조명성분(Illumination)으로 추정하는 단계, 상기 추정된 조명성분(Illumination)을 기초로 상기 패치의 조명성분(Illumination) 보정을 위한 적용 보정값을 결정하는 단계 및 상기 적용 보정값을 상기 패치에 적용하여 보정된 영상을 획득하는 단계를 포함할 수 있다.
A patch is set from one pixel on the basis of the input image and the patch image is set to the largest value among the color channels of the set patches (R, G, B) Determining an application correction value for illumination correction of the patch based on the estimated illumination component and applying the application correction value to the patch to correct the illumination And acquiring the acquired image.

상기 적용 보정값을 결정하는 단계는,Wherein the determining the application correction value comprises:

상기 패치의 모양에 의한 왜곡을 줄이기 위해 상기 패치의 조명성분(Illumination)에 가우시안 필터(Gaussian Filter)를 적용하는 단계, 상기 가우시안 필터가 적용된 패치의 조명성분(Illumination)과 상기 입력된 영상에서 표현 가능한 최대 조명성분(Illumination)과의 차이를 연산하여, 상기 차이를 상기 패치의 어두운 부분에서 필요로 하는 예비 보정값으로 산출하는 단계 및 상기 산출된 예비 보정값에시그모이드 함수(Sigmoid function)를 적용하여 상기 적용 보정값을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
Applying a Gaussian filter to the illumination component of the patch to reduce distortion due to the shape of the patch, adjusting the illumination component of the patch to which the Gaussian filter is applied, Calculating a difference from the maximum illumination component and calculating the difference as a preliminary correction value required in the dark portion of the patch, and applying a sigmoid function to the calculated preliminary correction value And determining the applicable correction value.

상기 보정된 영상을 획득하는 단계는,Wherein the step of acquiring the corrected image comprises:

상기 원본 이미지 및 상기 적용 보정값에 로그(Log)를 연산하여 합한 후, 상기 합에 지수함수를 연산하여 개선된 영상을 획득하는 단계를 포함할 수 있다.
Calculating a log to the original image and the applied correction value, summing the sum and computing an exponential function on the sum, and obtaining an improved image.

본 발명에 따른 야간영상 화질 개선 방법에 따르면, 원본 야간 영상의 조명성분(Illumination)을 추정하고, 상기 조명성분(Illumination)을 기초로 상기 원본 야간 영상에서 필요로 하는 적용 보정값을 결정하여 화질이 개선된 야간 영상을 제공할 수 있다.
According to the method of improving night image quality according to the present invention, an illumination component of a source night image is estimated, and an application correction value required in the source night image is determined based on the illumination component, It is possible to provide an improved night image.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 야간영상 화질 개선 장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 야간영상 화질 개선 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 3은 패치의 조명성분(Illumination)을 검출하는 단계를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 야간영상 화질 개선 방법에서 영상의 화질을 개선하는 단계를 단계별로 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 야간영상 화질 개선 방법 및 또 다른 야간영상 화질 개선 방법을 비교하여 나타낸 도면이다.
1 is a block diagram illustrating an apparatus for improving night image quality according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart illustrating a night image quality improvement method according to an embodiment of the present invention.
Fig. 3 is a view showing the step of detecting the illumination component of the patch. Fig.
FIG. 4 is a view showing steps of improving the image quality in the night image quality improving method according to the present invention.
FIG. 5 is a view showing a comparison between a night image quality improvement method and another night image quality improvement method according to the present invention.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 이하의 설명에서 어떤 구성요소가 다른 구성 요소에 연결된다고 기술될 때, 이는 다른 구성 요소와 바로 연결될 수도 있지만, 그 사이에 제3의 구성 요소가 개재될 수도 있다. 또한, 도면에서 각 구성 요소의 구조나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되었고, 설명과 관계없는 부분은 생략되었다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 한편, 사용되는 용어들은 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description, when an element is described as being connected to another element, it may be directly connected to another element, but a third element may be interposed therebetween. In addition, the structure and size of each constituent element in the drawings are exaggerated for convenience and clarity of description, and a part which is not related to the explanation is omitted. Wherein like reference numerals refer to like elements throughout. It is to be understood that the terminology used is for the purpose of describing the present invention only and is not used to limit the scope of the present invention.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 야간영상 화질 개선 장치를 나타내는 도면이다.1 is a block diagram illustrating an apparatus for improving night image quality according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, Referring to Figure 1,

야간영상 화질 개선 장치(1)는 카메라센서(110), 제어부(100) 및 디스플레이부(180)를 포함할 수 있다.The night image quality improving apparatus 1 may include a camera sensor 110, a control unit 100, and a display unit 180.

카메라센서(110)는 외부의 이미지를 포착하여 영상 촬영시에 감지되는 광신호를 전기적 디지털 신호로 변환할 수 있다. 카메라센서(110)는CCD(Charge Coupled Device) 모듈이나 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 모듈을 포함할 수 있다. 카메라센서(110)에 입력된 영상은 디지털 신호인 영상신호로 변환되어 조명성분추정부(120) 및 메모리(140)로 전달된다. 카메라센서(110)에 입력된 영상은 야간에 촬영된 원본 야간 영상일 수 있다.
The camera sensor 110 may capture an external image and convert an optical signal sensed during image capturing into an electrical digital signal. The camera sensor 110 may include a charge coupled device (CCD) module or a complementary metal oxide semiconductor (CMOS) module. The image input to the camera sensor 110 is converted into a video signal, which is a digital signal, and is transmitted to the illumination component estimator 120 and the memory 140. The image input to the camera sensor 110 may be the original night image photographed at night.

제어부(100)는 조명성분추정부(120), 필터부(130), 메모리(140), 예비 보정값산출부(150), 적용 보정값결정부(160) 및 연산부(170)를 포함할 수 있다. 제어부(100)는 단일 칩, 다수의 칩, 또는 다수의 전기 부품상에 구현될 수 있다. 예를 들어, 전용 또는 임베디드 프로세서, 단일 목적 프로세서, 컨트롤러, ASIC, 기타 등등을 비롯하여 여러 가지 아키텍처가 제어부(10)에 대해 사용될 수 있다.
The control unit 100 may include an illumination component estimating unit 120, a filter unit 130, a memory 140, a preliminary correction value calculating unit 150, an applied correction value determining unit 160, and a calculating unit 170 have. The control unit 100 may be implemented on a single chip, a plurality of chips, or a plurality of electrical components. Various architectures may be used for the control unit 10, including, for example, a dedicated or embedded processor, a single purpose processor, a controller, an ASIC,

조명성분추정부(120)는 카메라센서(110)에서 전달받은 상기 영상신호의 조명성분(Illumination)을 검출할 수 있다. The illumination component estimating unit 120 may detect an illumination component of the image signal received from the camera sensor 110.

레티넥스(Retinex) 이론에 따르면, 영상은 조명성분(Illumination) 및 반사성분(Reflectance)의 곱으로 [수학식 1]과 같이 표현될 수 있다.According to Retinex theory, an image can be expressed as [Equation 1] as a product of an illumination component and a reflection component.

Figure pat00001
Figure pat00001

상기 [수학식 1]에서 I(x,y)는 이미지의 명도이고, L(x,y)는 조명성분(Illumination), R(x,y)는 반사성분(Reflectance)이다. I (x, y) is the brightness of the image, L (x, y) is the illumination component, and R (x, y) is the reflection component.

조명성분추정부(120)는 상기 영상신호의 조명성분(Illumination)을 검출하고 상기 검출된 영상신호의 조명성분(Illumination)을 필터부(130)로 전달할 수 있다.
The illumination component estimator 120 may detect the illumination component of the image signal and may transmit the illumination component of the detected image signal to the filter unit 130. [

필터부(130)는 상기 영상신호를 연산하는 과정에서 생길 수 있는 왜곡을 방지하기 위해 영상을 부드럽게 하는 가우시안 필터(Gaussian Filter)를 적용할 수 있다. 상기 가우시안 필터(Gaussian Filter)에 의해 필터링된 영상신호는 보정값 산출을 위해 예비 보정값산출부(150)에 전달될 수 있다.
The filter unit 130 may apply a Gaussian filter that softens the image to prevent distortion that may occur during the operation of the image signal. The image signal filtered by the Gaussian filter may be transmitted to the preliminary correction value calculator 150 for calculating a correction value.

메모리(140)는 카메라센서(110)로부터 입력된 영상신호를 저장할 수 있다. 상기 저장된 영상신호는 카메라센서(110)에서 변환된 디지털 신호일 수 있다. 메모리(140)에 저장된 상기 영상신호는 예비 보정값 산출을 위해 예비 보정값산출부(150)에 전달될 수 있다.
The memory 140 may store a video signal input from the camera sensor 110. [ The stored video signal may be a digital signal converted by the camera sensor 110. The image signal stored in the memory 140 may be transmitted to the preliminary correction value calculator 150 for calculating a preliminary correction value.

예비보정값산출부(150)는 메모리(110)에 저장된 원본 영상에서 표현 가능한 최대 조명성분 값과 필터부(130)에서 필터링된 영상신호의 조명성분(Illumination) 의 차이를 구하는 연산을 하여 상기 원본 영상의 어두운 부분에서 필요로 하는 예비 보정값을 구할 수 있다. 예비 보정값산출부(150)에서 산출된 예비 보정값은 상기 원본 야간 영상의 실제 필요로 하는 적용 보정값을 구하기 위해 적용 보정값결정부(160)로 전달될 수 있다.
The preliminary correction value calculator 150 calculates the difference between the maximum illumination component value that can be expressed in the original image stored in the memory 110 and the illumination component of the image signal filtered by the filter unit 130, It is possible to obtain a preliminary correction value required in the dark portion of the image. The preliminary correction value calculated by the preliminary correction value calculator 150 may be transmitted to the application correction value determiner 160 to determine an actual correction value required for the original night image.

적용보정값결정부(160)는 예비 보정값산출부(150)에서 산출된 예비 보정값이 실제 필요로 하는 조명성분(Illumination)의 양과 그 크기가 맞지 않기 때문에 시그모이드 함수(Sigmoid function)를 이용하여 상기 예비 보정값을 조절하여 적용 보정값을 결정할 수 있다. 적용 보정값결정부(160)는 상기 결정된 적용 보정값을연산부(170)로 전달할 수 있다.
The application correction value determination unit 160 determines that the preliminary correction value calculated by the preliminary correction value calculation unit 150 does not match the amount of the illumination component (Illumination) that is actually needed and therefore the sigmoid function The preliminary correction value may be adjusted to determine the applied correction value. The application correction value determination unit 160 may transmit the determined application correction value to the operation unit 170. [

연산부(170)는 입력된 영상의 보정을 위해 적용 보정값결정부(160)에서 결정된 적용보정값을 기초로 연산을 할 수 있다. 상기 연산은 원본 영상과 적용 보정값에 로그(Log)를 연산하여 합한 후, 지수 함수(Exponential Function)를 연산할 수 있다. 연산부(170)는 상기 연산을 통해 개선된 영상을 디스플레이부(180)에 전달할 수 있다.
The operation unit 170 may perform an operation based on the application correction value determined by the application correction value determination unit 160 to correct the input image. The calculation may be performed by adding a log to the original image and the applied correction value, and then calculating an exponential function. The operation unit 170 may transmit the improved image to the display unit 180 through the operation.

디스플레이부(180)는 입력받은 영상신호를 화면에 출력할 수 있다.The display unit 180 may output the received video signal to the screen.

디스플레이부(180)는 CRT(Cathode Ray Tube), LED(Light Emitting Diode), LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), 유기EL(Organic Electro Luminescence Display) 및 FED(Field Emission Display) 디스플레이 장치 중 어느 하나일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
The display unit 180 may be a cathode ray tube (CRT), a light emitting diode (LED), a liquid crystal display (LCD), a plasma display panel (PDP), an organic electroluminescence display Device, but is not limited thereto.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 야간영상 화질 개선 방법을 도시하는 흐름도이다.2 is a flowchart illustrating a night image quality improvement method according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명은,Referring to FIG. 2,

입력된 영상으로부터 하나의 픽셀(Pixel)을 중심으로 하나의 패치(Patch)를 설정하고, 상기 설정된 패치의 알지비(R, G, B) 색상 채널(Channel) 중 가장 큰 값을 상기 패치의 조명성분(Illumination)으로 추정하는 단계(S100); A patch is set based on one pixel from the input image and the largest value among the color information channels of the set patches is set to the illumination of the patch (S100) of estimating a component (Illumination);

상기 패치의 모양에 의한 왜곡을 줄이기 위해 상기 패치의 조명성분(Illumination)에 가우시안 필터(Gaussian Filter)를 적용하는 단계(S110);Applying (S110) a Gaussian filter to the illumination of the patch to reduce distortion due to the shape of the patch;

상기가우시안 필터(Gaussian Filter)가 적용된 패치(Patch)의 조명성분(Illumination)과 상기 입력된 영상에서 표현 가능한 최대 조명성분(Illumination)과의 차이를 연산하여, 상기 차이를 상기 패치(Patch)의 어두운 부분에서 필요로 하는 예비 보정값으로 산출하는 단계(S120); A difference between an illumination component of a patch to which the Gaussian filter is applied and a maximum illumination component that can be expressed in the input image is calculated and the difference is calculated as the darkness of the patch A step (S120) of calculating a preliminary correction value necessary for the part;

상기 산출된 예비 보정값에시그모이드 함수(Sigmoid function)를 적용하여 상기 적용 보정값을 결정하는 단계(S130); 및A step (S130) of applying the sigmoid function to the calculated preliminary correction value to determine the applied correction value; And

상기 원본 이미지 및 상기 적용 보정값에 로그(Log)를 연산하여 합한 후, 상기 합에 지수함수(Exponential function)를 연산하여 개선된 영상을 획득하는 단계(S140); A step S140 of computing an exponential function by summing up the original image and the applied correction value with log, and obtaining an improved image by summing the exponential function;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 야간영상 화질 개선 방법을 제공한다.And an image quality improvement method for a night image.

이하, 본 발명에 따른 야간영상 화질 개선 방법을 각 단계별로 보다 상세히 설명한다.
Hereinafter, a method for improving night image quality according to the present invention will be described in detail.

본 발명에 따른 야간영상 화질 개선 방법에 있어서,In the night image quality improvement method according to the present invention,

처음으로, 단계(S100)는 입력된 영상으로부터 하나의 픽셀(Pixel)을 중심으로 하나의 패치(Patch)를 추출하고, 상기 추출된 패치의 알지비(R, G, B) 색상 채널(Channel) 중 가장 큰 값으로 상기 패치의 조명성분(Illumination)을 검출하는 단계이다.
First, in step S100, one patch is extracted from the input image with one pixel as a center, and a color channel of the extracted patches (R, G, B) And detecting the illumination component of the patch with the largest value among the patches.

도 3과 같이 영상의 한 픽셀을 중심으로 한 패치 중에서 알지비(R, G, B) 색상 채널(Channel)중 가장 큰 값을 취한 것으로 [수학식 2]와 같이 나타낼 수 있다.(R, G, B) color channel among the patches centering on one pixel of the image as shown in FIG. 3, which is expressed by Equation (2).

Figure pat00002
Figure pat00002

[수학식 2]에서

Figure pat00003
는 연산된 결과로 얻은 상기 조명성분(Illumination)을 의미하고 Jc는 원본이미지의 색상 채널(Channel), x는 픽셀(Pixel), y는 x가 속해 있는 패치(Patch)안의 한 픽셀(Pixel)을 의미한다. 상기 연산에서 검출된 조명성분(Illumination)이 큰 값을 가지는 경우는 주변이 밝거나, 물체가 흰색일 때가 있다. 원본 영상의 일정 부분에서 가장 큰 값이 해당 부분 전체의 값이 되므로 저주파의 특성이 있고, 물체의 조명성분(Illumination)과 비슷한 특성을 가지게 된다.
In Equation (2)
Figure pat00003
Is a pixel (Pixel) in sense the illumination (Illumination) obtained by the calculated result and J c is the color channel of the original image (Channel), x is the pixel (Pixel), y is the patch (Patch) which x belongs . When the illumination component detected in the operation has a large value, the surrounding may be bright or the object may be white. Since the largest value in a certain portion of the original image is the value of the entire portion, the low frequency characteristic is obtained and the characteristic similar to the illumination component of the object is obtained.

다음으로, 단계(S110)는 단계(S100)에서 상기 패치의 모양에 의한 왜곡을 줄이기 위해 상기 검출된 조명성분(Illumination)에 가우시안 필터(Gaussian Filter)를 적용하는 단계이다.Next, step S110 is a step of applying a Gaussian filter to the detected illumination component to reduce distortion due to the shape of the patch in step S100.

단계(S100)의 연산에서 검출된 조명성분(Illumination)이 패치의 모양에 영향을 받으므로 이를 부드럽게 해주기 위해서 가우시안 필터(Gaussian Filter)를 적용한다.
Since the illumination component detected in the operation of step S100 is affected by the shape of the patch, a Gaussian filter is applied to smooth it.

다음으로, 단계(S120)는 단계(S110)에서 가우시안 필터가 적용(Gaussian Filter)된조명성분(Illumination) 및 상기 원본 영상에서 표현 가능한 최대 조명성분(Illumination)과의 차이를 구하여 어두운 부분에서 필요로 하는 예비 보정값을 산출하는 단계이다.
Next, in step S120, a difference between an illumination component that is Gaussian filtered by the Gaussian filter and a maximum illumination component that can be expressed in the original image is calculated in step S110, The preliminary correction value is calculated.

다음으로, 단계(S120)에서 구한 예비 보정값은 실제 필요로 하는 적용 보정값과 크기가 맞지 않으므로, 단계(S130)은 시그모이드 함수(Sigmoid function)를 이용하여 적용 보정값을 결정하는 단계이다.
Next, since the preliminary correction value obtained in step S120 is not matched with the actually required application correction value, step S130 is a step of determining an applied correction value using a sigmoid function .

Figure pat00004
Figure pat00004

[수학식 3] 에서 y는 영상에서 표현 가능한 최대 조명성분(Illumination)과 가우시안 필터를 통해 필터링된 예비 보정값과의 차이이며, y'은 상기 차이를 보정한 적용 보정값이다. λ와 m은 파라미터로써 이를 조정하여 원본 영상의 어두운 부분을 보정하기 위해 필요한 적용 보정값을 결정하게 된다.
In Equation (3), y is a difference between a maximum illumination component (Illumination) that can be expressed in an image and a preliminary correction value filtered through a Gaussian filter, and y 'is an application correction value obtained by correcting the difference. λ and m are parameters which are used to determine the applied correction value necessary to correct the dark part of the original image.

마지막으로, 단계(S140)는 상기 단계(S130)에서 결정된 적용 보정값을 기초로 상기 원본 영상을 보정하기 위한 연산을 하는 단계이다.Finally, step S140 is an operation for correcting the original image based on the application correction value determined in step S130.

상기 연산은 원본영상과 적용 보정값에 로그를 연산하여 합한 후, 지수함수(Exponential function)를 연산하여 개선된 영상을 출력할 수 있다.
The operation may be performed by adding logarithm to the original image and the applied correction value, and then outputting an improved image by calculating an exponential function.

상기 연산을 수식으로 표현하면 [수학식 4]와 같다.The above calculation is expressed by equation (4).

Figure pat00005
Figure pat00005

I'(x,y)는 개선된 영상의 함수이며, L'(x,y)는 적용 보정값 함수 그리고 I(x,y)는 원본 영상의 함수를 의미한다.
I (x, y) is a function of the improved image, L '(x, y) is the applied correction value function, and I (x, y) is the function of the original image.

도 3은 패치의 조명성분(Illumination)을 검출하는 단계를 나타내는 도면이다.Fig. 3 is a view showing the step of detecting the illumination component of the patch. Fig.

도 3을 참조하면, Referring to Figure 3,

앞서 언급한 단계(S100)에서 입력된 영상으로부터 하나의 픽셀(Pixel)을 중심으로 하나의 패치(Patch)를 설정하고, 상기 추출된 패치의 알지비(R, G, B) 색상 채널(Channel) 중 가장 큰 값으로 상기 패치의 조명성분(Illumination)을 추정하는 단계로 패치(300)의 조명성분(Illumination)을 추정하는 과정을 나타낸다.A set of patches is set around one pixel from the image input in the above-mentioned step S100 and a color channel of the extracted patches (R, G, B) And estimating the illumination of the patch 300 with the largest value among the plurality of patches.

도 3은 영상(310)의 경우 패치(300)의 붉은색상(R), 영상(420)의 경우 패치(300)의 녹색색상(G) 및 영상(430)의 경우 패치(300)의 푸른색상(B)를 나타내며 원본이미지(440)를 단계(S100)을 통해 조명성분(Illumination)을 추정하고 이를 나타낸 영상(450)임을 알 수 있다.
FIG. 3 is a diagram illustrating the red color R of the patch 300 in the case of the image 310, the green color G of the patch 300 in the case of the image 420 and the blue color G of the patch 300 in the case of the image 430, (B), and it can be seen that the original image 440 is estimated as the illumination component through the step S100 and is the image 450 representing the illumination component.

도 4는 본 발명에 따른 야간영상 화질 개선 방법에서 영상의 화질을 개선하는 단계를 단계별로 나타내는 도면이다.FIG. 4 is a view showing steps of improving the image quality in the night image quality improving method according to the present invention.

도 4를 참조하면,Referring to Figure 4,

영상(410)은 카메라에서 인식된 원본 야간영상으로 일반적으로 사용되는 카메라에서 인식된 화질 개선이 되지 않은 상태를 나타낸다. The image 410 indicates a state in which the image quality recognized by the camera, which is generally used as the original night image recognized by the camera, is not improved.

영상 (420)은 상기 영상(410)을 단계(S100)의 방법을 통해 조명성분(Illumination)을 추정하고 이를 나타낸 영상이다.The image 420 is an image that estimates the illumination component through the method of step S100 and displays the image.

영상(430)은 상기 영상(420)을 단계(S110) 내지 단계(S130)을 적용하여 적용 보정값을 결정하고 상기 적용 보정값을 나타낸 영상이다.The image 430 is an image that determines the applied correction value by applying the image 420 from step S110 to step S130 and displays the applied correction value.

영상(440)은 원본 야간영상 내지 상기 영상(430)에 단계(S140)을 적용하여 개선된 영상을 나타낸다. 상기 영상(440)의 어두운 부분의 조명성분(Illumination)이 증가하여 원본 영상에 비해 선명한 것을 알 수 있다.
The image 440 represents an improved image by applying the step S 140 to the original night image or the image 430. The illumination component of the dark portion of the image 440 increases and it can be seen that it is clearer than the original image.

도 5는 본 발명에 따른 야간영상 화질 개선 방법 및 또 다른 야간영상 화질 개선 방법을 비교하여 나타낸 도면이다.FIG. 5 is a view showing a comparison between a night image quality improvement method and another night image quality improvement method according to the present invention.

도 5를 참조하면, Referring to Figure 5,

영상(510)은 카메라센서를 통해 입력된 원본 야간 영상이다. 상기 원본 야간 영상의 경우 검은색의 배경과 인식 불가능한 건물이 있음을 알 수 있다.The image 510 is the original night image input through the camera sensor. In the case of the original night image, it can be seen that there is a black background and an unrecognizable building.

영상(520)은 상기 원본 야간 영상(510)에 히스토그램 평활화(Histogram Equalization)를 적용하여 선명해진 영상을 나타내지만 검은색 배경의 경우 색상이 너무 밝아져 색상의 왜곡이 심해짐을 알 수 있다.The image 520 shows a sharpened image by applying histogram equalization to the original night image 510. However, in the case of a black background, it can be seen that the color becomes too bright and the color distortion becomes worse.

영상(530)은 상기 원본 야간 영상(510)에 감마 보정(Gamma Correction)을 적용하여 선명해진 영상을 나타낸다. The image 530 shows a sharpened image by applying gamma correction to the original night image 510.

영상(540)은 상기 원본 야간 영상(510)에 본 발명에 따른 야간영상 화질 개선 방법을 적용하여 상기 영상(510), 영상(520) 및 영상(530)에 비해 선명하고 노이즈가 적은 영상임을 알 수 있다.
The image 540 applies a method of improving night image quality according to the present invention to the original night image 510 to find that the image is sharp and has less noise than the image 510, .

본발명에 따른 야간영상 화질 개선 방법은 기존의 방법들과의 결과 영상 비교를 통하여 확인해 본 결과 시각적으로 선명도와 뚜렷함에 있어 우수한 성능을 보여주었다. 이는 특히 야간 영상의 조명성분(Illumination)을 연산하여 보정한 결과이다.
The method of improving the night image quality according to the present invention has a good performance in terms of visual clarity and distinctness as a result of comparing the result images with the conventional methods. This is especially a result of calculating and correcting the illumination component of the night image.

한편, 본 발명은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로 구현하는 것이 가능하다.Meanwhile, the present invention can be embodied in computer readable code on a computer readable recording medium.

컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현하는 것을 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술 분야의 프로그래머들에 의하여 용이하게 추론될 수 있다.
A computer-readable recording medium includes all kinds of recording apparatuses in which data that can be read by a computer system is stored. Examples of the computer-readable recording medium include a ROM, a RAM, a CD-ROM, a magnetic tape, a floppy disk, an optical data storage device and the like, and also a carrier wave (for example, transmission via the Internet) . In addition, the computer-readable recording medium may be distributed over network-connected computer systems so that computer readable codes can be stored and executed in a distributed manner. In addition, functional programs, codes, and code segments for implementing the present invention can be easily deduced by programmers skilled in the art to which the present invention belongs.

이제까지 본 발명에 대하여 바람직한 실시 예를 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 본 발명을 구현할 수 있음을 이해할 것이다. 그러므로 상기 개시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 한다.
The present invention has been described above with reference to preferred embodiments. It will be understood by those skilled in the art that the present invention may be embodied in various other forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof. Therefore, the above-described embodiments should be considered in an illustrative rather than a restrictive sense. The scope of the present invention is indicated by the appended claims rather than by the foregoing description, and all differences within the scope of equivalents thereof should be construed as being included in the present invention.

100: 제어부
110: 카메라센서
120: 조명성분추정부
130: 필터부
140: 메모리
150: 예비 보정값산출부
160: 적용 보정값결정부
170: 연산부
180: 디스플레이부
100:
110: camera sensor
120:
130:
140: Memory
150: preliminary correction value calculating unit
160: Application correction value determination unit
170:
180:

Claims (3)

입력된 영상으로부터 하나의 픽셀(Pixel)을 중심으로 하나의 패치(Patch)를 설정하고, 상기 설정된 패치의 알지비(R, G, B) 색상 채널(Channel) 중 가장 큰 값으로 상기 패치의 조명성분(Illumination)으로 추정하는 단계;
상기 추정된 조명성분을 기초로 상기 패치의 조명성분 보정을 위한 적용 보정값을 결정하는 단계; 및
상기 적용 보정값을 상기 패치에 적용하여 보정된 영상을 획득하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 야간영상 화질 개선 방법.
A patch is set from one pixel on the basis of the input image and the patch image is set to the largest value among the color channels of the set patches (R, G, B) Estimating a component (Illumination);
Determining an application correction value for illumination component correction of the patch based on the estimated illumination component; And
Applying the application correction value to the patch to obtain a corrected image; The method comprising the steps of:
제 1항에 있어서,
상기 적용 보정값을 결정하는 단계는,
상기 패치의 모양에 의한 왜곡을 줄이기 위해 상기 패치의 조명성분에 가우시안 필터(Gaussian Filter)를 적용하는 단계;
상기 가우시안 필터가 적용된 패치의 조명성분과 상기 입력된 영상에서 표현 가능한 최대 조명성분과의 차이를 연산하여, 상기 차이를 상기 패치의 어두운 부분에서 필요로 하는 예비 보정값으로 산출하는 단계; 및
상기 산출된 예비 보정값에 시그모이드 함수(Sigmoid function)를 적용하여 상기 적용 보정값을 결정하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 야간영상 화질 개선 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the determining the application correction value comprises:
Applying a Gaussian filter to the illumination component of the patch to reduce distortion due to the shape of the patch;
Calculating a difference between an illumination component of a patch to which the Gaussian filter is applied and a maximum illumination component that can be expressed in the input image, and calculating the difference as a preliminary correction value required in a dark portion of the patch; And
Applying the sigmoid function to the calculated preliminary correction value to determine the applied correction value; The method comprising the steps of:
제 1항에 있어서,
상기 보정된 영상을 획득하는 단계는,
아래의 수학식을 이용하여 개선된 영상을 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 야간영상 화질 개선 방법.
Figure pat00006

(I'(x,y)는 개선된 영상의 함수, L'(x,y)는 적용 보정값 함수, I(x,y)는 원본 영상의 함수)
The method according to claim 1,
Wherein the step of acquiring the corrected image comprises:
And obtaining an improved image using the following equation: < EMI ID = 1.0 >
Figure pat00006

(X, y) is a function of the improved image, L '(x, y) is the applied correction value function, and I (x, y)
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