KR20200011476A - 밝기 조절 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 블록 구획 모듈(1), 밝기 대표값 산출 모듈(2), 에지 정보 추출 모듈(3), 조절 이득 산출 모듈(4), 이득 평활 처리 모듈(5) 및 데이터 변조 모듈(6)을 포함하는 밝기 조절 시스템을 제공한다. 밝기 조절 시스템은 이미지를 블록(D)으로 구획하고, 각각의 블록(D)의 밝기 대표값 및 이미지 복잡도를 나타내는 에지 정보량을 결합하여, 각각의 블록(D)에 대하여 개별적인 밝기 조절을 수행하여 보다 정확한 밝기 조절을 실현하고, 명부 이미지 밝기를 낮추는 동시에 암부 이미지의 디테일을 유지하며, 복잡한 이미지 블록(D)의 밝기를 더욱 많이 조절할 수 있다.

Description

밝기 조절 시스템
본 발명은 디스플레이 기술 분야에 관한 것으로, 특히 밝기 조절 시스템에 관한 것이다.
평판 디스플레이 소자는 두께가 얇고, 전기를 절약하며. 복사가 없는 등 여러가지 장점을 구비하고 있어, 응용 범위가 넓다. 종래의 평판 디스플레이 소자는 주로 액정 디스플레이 소자(Liquid Crystal Display, LCD) 및 유기발광 다이오드 디스플레이 소자(Organic Light Emitting Display, OLED)를 포함한다.
OLED디스플레이 소자는 자체 발광하고, 구동 전압이 낮으며, 발광 효율이 높고, 응답 시간이 짧으며, 선명도 및 콘트라스가 높고, 180°에 가까운 시각을 구비하며, 사용 온도 범위가 넓고, 플렉서블 디스플레이와 넓은 면적의 풀 컬러(full color) 디스플레이를 실현할 수 있는 등 많은 장점을 구비하고 있어, 가장 발전 잠재력이 있는 디스플레이 장치로 업계에서 인정받고 있다.
OLED디스플레이 소자는 매트릭스 형태로 배열된 다수의 픽셀을 구비하고, 각각의 픽셀은 또 적색 서브픽셀(Red, R), 녹색 서브픽셀(Green, G) 및 청색 서브픽셀(Blue, B)을 포함한다. 각각의 서브픽셀 내 하나의 OLED가 대응되게 설치되고, OLED에는 일반적으로 양극, 양극에 설치된 홀 주입층, 홀 주입층에 설치된 홀 전송층, 홀 전송층에 설치된 유기 발광층, 유기 발광층에 설치된 전자 전송층, 전자 전송층에 설치된 전자 주입층 및 전자 주입층에 설치된 음극이 포함된다. OLED 디스플레이 소자의 발광 원리는 반도체 재료와 유기발광 재료가 전기장 구동 하에서, 캐리어의 주입 및 재결합을 통해 발광하게 되는 것이다.
현재, OLED 디스플레이 소자는 노화 및 전력 소모 문제가 비교적 심각하다. 종래 기술에서, OLED 디스플레이 소자의 노화 및 전력 소모 문제를 해결하는 흔한 방법 중의 하나는,“평균 영상 레벨(Average Picture Level, APL)”알고리즘을 운용하여 디스플레이 화면의 밝은 정도를 산출하고, 화면 밝기가 너무 높으면, 데이터 신호, 감마 전압 또는 OLED 전압을 조절하는 방법을 통해 전체 밝기를 조절하거나 낮춤으로써, OLED의 전력 소모를 감소하는 동시에 OLED 노화를 늦추는 목적을 달성한다.
그러나, 상기 종래의 밝기 조절 방법은, 명암 대비가 매우 큰, 밝은 상태의 이미지에 대하여, 화면 전체 밝기의 감소로 인해 콘트라스트가 감소되고, 이미지 암부의 디테일을 잃게 되어 디스플레이 효과에 영향을 주는 단점이 존재한다.
본 발명의 목적은, 이미지 암부(dark space)의 디테일을 유지할 수 있고, 이미지 중의 밝고 복잡한 부분에 대하여 더욱 큰 정도로 밝기를 조절수행할 수 있는 밝기 조절 시스템을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 원 이미지 데이터를 수신하고, 입력된 이미지를 X 방향과 Y 방향에 따라 M × N개의 블록으로 구획하기 위한 블록 구획 모듈 - 여기서 M은 양의 정수이고, N은 양의 정수이며, 각각의 블록은 매트릭스 형태로 배열된 다수의 픽셀을 포함하고, 각각의 픽셀의 원 이미지 데이터는 적색(Red) 원 이미지 데이터, 녹색(Green) 원 이미지 데이터 및 청색(Blue) 원 이미지 데이터를 포함함 - ;
각각의 블록의 밝기 대표값을 획득하기 위한, 블록 구획 모듈을 전기적으로 연결하는 밝기 대표값 산출 모듈;
각각의 블록의 원 이미지 데이터를 분석하여 각각의 블록의 에지 정보량을 획득하기 위한, 블록 구획 모듈을 전기적으로 연결하는 에지 정보 추출 모듈;
각각의 블록의 밝기 대표값과 에지 정보량에 따라 각각의 블록의 밝기 조절 계수를 산출하기 위한, 밝기 대표값 산출 모듈과 에지 정보 추출 모듈을 전기적으로 연결하는 조절 이득 산출 모듈;
각각의 블록의 밝기 조절 계수를 수정하여 각각의 블록의 밝기 조절 계수 수정값을 획득함으로써, 각각의 블록 내의 각 픽셀에 대하여 평활 처리를 수행하여, 각 블록 경계 부분의 밝기가 갑자기 변하는 것을 방지하기 위한, 조절 이득 산출 모듈을 전기적으로 연결하는 이득 평활 처리 모듈; 및
각각의 블록의 밝기 조절 계수 수정값에 따라 원 이미지 데이터를 변조하고, 각각의 블록의 변조된 이미지 데이터를 획득함으로써, 각각의 블록에 대하여 개별적인 밝기 조절을 수행하기 위한, 이득 평활 처리 모듈을 전기적으로 연결하는 데이터 변조 모듈을 포함하는 밝기 조절 시스템을 제공한다.
상기 밝기 대표값 산출 모듈이 각각의 블록의 밝기 대표값을 획득하는 방식은,
우선 하나의 블록 내 각각의 픽셀의 밝기 특징값(TBP)을 획득한 다음,
상기 블록 내 모든 픽셀의 밝기 특징값(TBP)의 평균값을 산출하여 상기 블록의 밝기 대표값(APL)으로 한다.
선택 가능하게, 상기 밝기 대표값 산출 모듈이 하나의 블록 내 각각의 픽셀의 밝기 특징값(TBP)을 획득하는 방식은,
하나의 픽셀 내의 적색 원 이미지 데이터, 녹색 원 이미지 데이터 및 청색 원 이미지 데이터에 대응되는 최대 밝기값을 추출하여 상기 픽셀의 밝기 특징값(TBP)으로 하는 것, 즉,
TBP = Max(R, G, B)이다.
선택 가능하게, 상기 밝기 대표값 산출 모듈이 하나의 블록 내 각각의 픽셀의 밝기 특징값(TBP)을 획득하는 방식은,
우선 하나의 픽셀 내의 적색 원 이미지 데이터, 녹색 원 이미지 데이터 및 청색 원 이미지 데이터를 YCbCr색 공간으로 전환시킨 다음, 상기 픽셀의 밝기 특징값(TBP)을 산출하는 것, 즉,
TBP = 0.299R + 0.587G + 0.114B이다.
상기 에지 정보 추출 모듈은 Sobel 연산자를 이용하여 에지 검출을 수행하여, 각각의 블록의 에지 정보량을 획득한다.
상기 에지 정보 추출 모듈이 각각의 블록의 에지 정보량을 획득하는 과정은,
우선, 하나의 블록 내 각각의 픽셀의 X 방향 그레이 스케일값(GX)과 Y 방향 그레이 스케일값(GY)을 산출하되,
GX = SobelX × f(a, b)
GY = SobelY × f(a, b)
여기서, f(a, b)는 상기 블록 내 X 방향 좌표가 a이고 Y 방향 좌표가 b인 픽셀이 원 이미지 데이터에 대응되는 밝기값, SobelX는 X 방향 Sobel 연산자, SobelY는 Y 방향 Sobel 연산자를 나타내고,
다음으로 상기 블록 내 각각의 픽셀의 그래디언트(G)를 산출하고,
Figure pct00001
다음으로, 상기 블록 내 각각의 픽셀의 그래디언트(G)를 기설정된 임계값과 비교하여, 어느 하나의 픽셀의 그래디언트(G)가 기설정된 임계값보다 큰 것이 검출되면, 상기 픽셀을 에지 포인트로 판정하며,
마지막으로, 상기 블록 내 에지 포인트에 속하는 픽셀의 개수를 합산하여 상기 블록의 에지 정보량으로 한다.
각각의 블록은 3 × 3개의 픽셀을 포함하고, X 방향 Sobel 연산자(SobelX), Y 방향 Sobel 연산자(SobelY)는 각각,
Figure pct00002
Figure pct00003
이다.
상기 조절 이득 산출 모듈이 각각의 블록의 밝기 조절 계수를 산출하는 과정은,
우선, 255 그레이 스케일이 상이한 밝기 대표값(APL) 하에서 조절될 밝기를 기설정하여, 조절될 밝기가 밝기 대표값(APL)에 대응되는 그레이 스케일이 증가함에 따라 감소되도록 하여 각각의 블록의 일반 밝기 조절 계수(KAPL)를 산출하고,
KAPL = 조절될 밝기/조절 전 밝기,
에지 정보량과 에지 밝기 조절 계수(Kedge)의 관계를 기설정하여, 에지 밝기 조절 계수(Kedge)가 에지 정보량이 증가함에 따라 감소하도록 하고, 각각의 블록의 에지 정보량에 따라 대응되는 에지 밝기 조절 계수(Kedge)를 검색하며,
다음으로, 각각의 블록의 밝기 조절 계수(K)를 산출하는 것, 즉,
K = KAPL × Kedge이다.
상기 이득 평활 처리 모듈이 각각의 블록의 밝기 조절 계수를 수정하는 과정은,
우선, 하나의 블록을 선택하여 상기 블록과 그 X 방향으로 인접한 블록의 수평 이득(KH) 및 상기 블록과 그 Y 방향으로 인접한 블록의 수직 이득(KV)을 산출하되,
KH = K1 + (K2 - K1) × x/X
KV = K1 + (K3 - K1) × y/Y
여기서, K1은 선택된 블록의 밝기 조절 계수를 나타내고, K2는 상기 블록과 X 방향으로 인접한 블록의 밝기 조절 계수를 나타내며, K3은 상기 블록과 Y 방향으로 인접한 블록의 밝기 조절 계수를 나타내고, x와 y는 각각 선택된 블록 내의 각 픽셀이 상기 블록 중심 픽셀에 대한 X 방향 좌표 및 Y 방향 좌표를 나타내며, X는 선택된 블록의 중심 픽셀과 상기 블록과 X 방향으로 인접한 블록의 중심 픽셀 사이의 수평 거리를 나타내고, Y는 선택된 블록의 중심 픽셀과 상기 블록과 Y 방향으로 인접한 블록의 중심 픽셀의 수직 거리를 나타내며,
다음으로, 상기 블록 내 각 픽셀의 밝기 조절 계수 수정값(K’)을 산출하는 것, 즉,
K’ = (KH + KV)/2 이다.
상기 데이터 변조 모듈이 각각의 블록의 변조된 이미지 데이터를 획득하기 위해 사용되는 공식은,
하나의 블록의 변조된 이미지 데이터 = 상기 블록 내 각 픽셀의 밝기 조절 계수 수정값K’ × 상기 블록 내 대응되는 픽셀의 원 이미지 데이터이고, 즉,
R’ = K’ × R
G’ = K’ × G
B’ = K’ × B;
여기서, R’, G’, B’는 각각 변조된 적색 이미지 데이터, 변조된 녹색 이미지 데이터 및 변조된 청색 이미지 데이터이다.
본 발명은, 원 이미지 데이터를 수신하고, 입력된 이미지를 X 방향과 Y 방향에 따라 M × N개의 블록으로 구획하기 위한 블록 구획 모듈 - 여기서 M은 양의 정수이고, N은 양의 정수이며, 각각의 블록은 매트릭스 형태로 배열된 다수의 픽셀을 포함하고, 각각의 픽셀의 원 이미지 데이터는 적색(Red) 원 이미지 데이터, 녹색(Green) 원 이미지 데이터 및 청색(Blue) 원 이미지 데이터를 포함함 - ;
각각의 블록의 밝기 대표값을 획득하기 위한, 블록 구획 모듈을 전기적으로 연결하는 밝기 대표값 산출 모듈;
각각의 블록의 원 이미지 데이터를 분석하여 각각의 블록의 에지 정보량을 획득하기 위한, 블록 구획 모듈을 전기적으로 연결하는 에지 정보 추출 모듈;
각각의 블록의 밝기 대표값과 에지 정보량에 따라 각각의 블록의 밝기 조절 계수를 산출하기 위한, 밝기 대표값 산출 모듈과 에지 정보 추출 모듈을 전기적으로 연결하는 조절 이득 산출 모듈;
각각의 블록의 밝기 조절 계수를 수정하여 각각의 블록의 밝기 조절 계수 수정값을 획득함으로써, 각각의 블록 내의 각 픽셀에 대하여 평활 처리를 수행하여, 각 블록 경계 부분의 밝기가 갑자기 변하는 것을 방지하기 위한, 조절 이득 산출 모듈을 전기적으로 연결하는 이득 평활 처리 모듈; 및
각각의 블록의 밝기 조절 계수 수정값에 따라 원 이미지 데이터를 변조하고, 각각의 블록의 변조된 이미지 데이터를 획득함으로써, 각각의 블록에 대하여 개별적인 밝기 조절을 수행하기 위한, 이득 평활 처리 모듈을 전기적으로 연결하는 데이터 변조 모듈을 포함하되,
상기 밝기 대표값 산출 모듈이 각각의 블록의 밝기 대표값을 획득하는 방식은,
우선 하나의 블록 내 각각의 픽셀의 밝기 특징값(TBP)을 획득한 다음,
상기 블록 내 모든 픽셀의 밝기 특징값(TBP)의 평균값을 산출하여 상기 블록의 밝기 대표값(APL)으로 하며,
상기 에지 정보 추출 모듈은 Sobel 연산자를 이용하여 에지 검출을 수행하여, 각각의 블록의 에지 정보량을 획득하고,
상기 에지 정보 추출 모듈이 각각의 블록의 에지 정보량을 획득하는 과정은,
우선, 하나의 블록 내 각각의 픽셀의 X 방향 그레이 스케일값(GX)과 Y 방향 그레이 스케일값(GY)을 산출하되,
GX = SobelX × f(a, b)
GY = SobelY × f(a, b)
여기서, f(a, b)는 상기 블록 내 X 방향 좌표가 a이고 Y 방향 좌표가 b인 픽셀이 원 이미지 데이터에 대응되는 밝기값을 나타내고, SobelX는 X 방향 Sobel 연산자를 나타내며, SobelY는 Y 방향 Sobel 연산자를 나타내고,
다음으로 상기 블록 내 각각의 픽셀의 그래디언트(G)를 산출하고,
Figure pct00004
다음으로, 상기 블록 내 각각의 픽셀의 그래디언트(G)를 기설정된 임계값과 비교하여, 어느 하나의 픽셀의 그래디언트(G)가 기설정된 임계값보다 큰 것이 검출되면, 상기 픽셀을 에지 포인트로 판정하며,
마지막으로, 상기 블록 내 에지 포인트에 속하는 픽셀의 개수를 합산하여 상기 블록의 에지 정보량으로 하고,
각각의 블록은 3 × 3개의 픽셀을 포함하고, X 방향 Sobel 연산자(SobelX), Y 방향 Sobel 연산자(SobelY)는 각각,
Figure pct00005
Figure pct00006
이며,
상기 조절 이득 산출 모듈이 각각의 블록의 밝기 조절 계수를 산출하는 과정은,
우선, 255 그레이 스케일이 상이한 밝기 대표값(APL) 하에서 조절될 밝기를 기설정하여, 조절될 밝기가 밝기 대표값(APL)에 대응되는 그레이 스케일이 증가함에 따라 감소되도록 하여 각각의 블록의 일반 밝기 조절 계수(KAPL)를 산출하고,
KAPL = 조절될 밝기/조절 전 밝기,
에지 정보량과 에지 밝기 조절 계수(Kedge)의 관계를 기설정하여 에지 밝기 조절 계수(Kedge)가 에지 정보량이 증가함에 따라 감소하도록 하고, 각각의 블록의 에지 정보량에 따라 대응되는 에지 밝기 조절 계수(Kedge)를 검색하며,
다음으로, 각각의 블록의 밝기 조절 계수(K)를 산출하는 것, 즉,
K = KAPL × Kedge 인 밝기 조절 시스템을 더 제공한다.
본 발명의 유익한 효과: 본 발명은, 이미지를 블록으로 구획하고, 각각의 블록의 밝기 대표값 및 이미지 복잡도를 나타내는 에지 정보량을 결합하며, 각각의 블록에 대하여 개별적인 밝기 조절을 수행하여, 보다 정확한 밝기 조절을 실현하고, 명부 이미지 밝기를 낮추는 동시에 암부 이미지의 디테일을 유지하며, 복잡한 이미지 블록의 밝기를 더욱 많이 조절할 수 있는 밝기 조절 시스템을 제공한다.
본 발명의 특징 및 기술내용을 보다 더 이해하도록 하기 위해, 본 발명에 관한 상세한 설명과 도면을 참고하나, 도면은 참고 및 설명을 위한 것일, 뿐 본 발명을 제한하기 위한 것이 결코 아니다.
도면에서,
도 1은 본 발명에 따른 밝기 조절 시스템의 구조 블록도이다.
도 2는 본 발명에 따른 밝기 조절 시스템 중의 블록 구획 모듈이 블록을 구획하는 모식도이다.
도 3은 본 발명에 따른 밝기 조절 시스템 중의 조절 이득 산출 모듈이 기설정한 255 그레이 스케일이 상이한 밝기 대표값(APL) 하에서 조절될 밝기의 라인 그래프 모식도이다.
도 4는 본 발명에 따른 밝기 조절 시스템 중의 조절 이득 산출 모듈이 기설정한 에지 정보량과 에지 밝기 조절 계수(Kedge) 사이의 관계의 라인 그래프 모식도이다.
도 5는 본 발명에 따른 밝기 조절 시스템 중의 이득 평활 처리 모듈이 각각의 블록의 밝기 조절 계수를 수정한 모식도이다.
본 발명에서 사용한 기술수단 및 그 효과를 더 설명하기 위해, 아래에서는 본 발명의 바람직한 실시예 및 그 도면을 결부하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1을 참조하면, 본 발명은 블록 구획 모듈(1), 블록 구획 모듈(1)을 전기적으로 연결하는 밝기 대표값 산출 모듈(2), 블록 구획 모듈(1)을 전기적으로 연결하는 에지 정보 추출 모듈(3), 밝기 대표값 산출 모듈(2)과 에지 정보 추출 모듈(3)을 전기적으로 연결하는 조절 이득 산출 모듈(4), 조절 이득 산출 모듈(4)을 전기적으로 연결하는 이득 평활 처리 모듈(5) 및 이득 평활 처리 모듈(5)을 전기적으로 연결하는 데이터 변조 모듈(6)을 포함하는 밝기 조절 시스템을 제공한다.
도 1과 도 2를 결부하면, 상기 블록 구획 모듈(1)은 원 이미지 데이터를 수신하고, 입력된 이미지를 X 방향(즉, 수평방향)과 Y 방향(즉, 수직방향)에 따라 M × N개의 블록(D)으로 구획하고, 여기서 M은 양의 정수이고, N은 양의 정수이다. 각각의 블록(D)은 매트릭스 형태로 배열된 다수의 픽셀(P)을 포함하고, 각각의 픽셀(P)의 원 이미지 데이터는 적색 원 이미지 데이터(R), 녹색 원 이미지 데이터(G) 및 청색 원 이미지 데이터(B)를 포함한다
상기 밝기 대표값 산출 모듈(2)은 각각의 블록(D)의 밝기 대표값을 획득하기 위한 것이다.
구체적으로, 상기 밝기 대표값 산출 모듈(2)이 각각의 블록(D)의 밝기 대표값을 획득하는 방식은 하기와 같다.
첫번째 단계, 하나의 블록(D) 내 각각의 픽셀(P)의 밝기 특징값(TBP)을 획득한다.
나아가, 하기와 같은 두가지 방식을 통해 하나의 블록(D) 내 각각의 픽셀(P)의 밝기 특징값(TBP)을 획득할 수 있다.
1. 하나의 픽셀(P) 내의 적색 원 이미지 데이터(R), 녹색 원 이미지 데이터(G) 및 청색 원 이미지 데이터(B)에 대응되는 최대 밝기값을 추출하여 상기 픽셀(P)의 밝기 특징값(TBP)으로 한다. 즉,
TBP = Max(R, G, B)이다.
2. 우선 하나의 픽셀(P) 내의 적색 원 이미지 데이터(R), 녹색 원 이미지 데이터(G) 및 청색 원 이미지 데이터(B)를 YCbCr색 공간으로 전환시킨 다음, 상기 픽셀(P)의 밝기 특징값(TBP)을 산출한다. 즉,
TBP = 0.299R + 0.587G + 0.114B이다.
두번째 단계, 상기 블록(D) 내 모든 픽셀(P)의 밝기 특징값(TBP)의 평균값을 산출하여 상기 블록의 밝기 대표값(APL)으로 한다.
상기 에지 정보 추출 모듈(3)은 각각의 블록(D)의 원 이미지 데이터를 분석하여 각각의 블록(D)의 에지 정보량을 획득하기 위한 것이다.
구체적으로, 상기 에지 정보 추출 모듈(3)은 Sobel 연산자를 이용하여 에지 검출을 수행하고, 각각의 블록(D)이 3 × 3개의 픽셀(P)을 포함하는 것을 예로 들면, X 방향 Sobel 연산자(SobelX), Y 방향 Sobel 연산자(SobelY)는 각각
Figure pct00007
Figure pct00008
이다.
A로 하나의 블록(D)의 원 이미지를 나타내면, X 방향 에지 검출된 이미지는
Figure pct00009
이고,
Y 방향 에지 검출된 이미지는
Figure pct00010
이다.
나아가, 상기 에지 정보 추출 모듈(3)이 각각의 블록(D)의 에지 정보량을 획득하는 과정은 하기와 같다.
우선 하나의 블록(D) 내 각각의 픽셀(P)의 X 방향 그레이 스케일값(GX)과 Y 방향 그레이 스케일값(GY)을 산출하고,
GX = SobelX × f(a, b)
GY = SobelY × f(a, b)
여기서, f(a, b)는 상기 블록(D) 내 X 방향 좌표가 a이고 Y 방향 좌표가 b인 픽셀(P)이 원 이미지 데이터에 대응되는 밝기값을 나타내고, 여전히 각각의 블록(D)이 3 × 3개의 픽셀(P)을 포함하는 것을 예로 들면,
GX = (-1) × f(x-1, y-1) + 0 × f(x, y-1) + 1 × f(x + 1, y-1) + (-2) × f(x-1, y) + 0 × f(x, y) + 2 × f(x + 1, y) + (-1) × f(x-1, y + 1) + 0 × f(x, y + 1) + 1 × f(x + 1, y + 1)
GY = 1 × f(x-1, y-1) + 2 × f(x, y-1) + 1 × f(x + 1, y-1) + 0 × f(x-1, y) + 0 × f(x, y) + 0 × f(x + 1, y) + (-1) × f(x-1, y + 1) + (-2) × f(x, y + 1) + (-1) × f(x + 1, y + 1)이다.
다음 상기 블록(D) 내 각각의 픽셀(P)의 그래디언트(G)를 산출한다.
Figure pct00011
그 다음, 상기 블록(D) 내 각각의 픽셀(P)의 그래디언트(G)를 기설정된 임계값과 비교하여, 어느 하나의 픽셀(P)의 그래디언트(G)가 기설정된 임계값보다 큰 것이 검출되면, 상기 픽셀(P)을 에지 포인트로 판정한다.
마지막으로, 상기 블록(D) 내 에지 포인트에 속하는 픽셀(P)의 개수를 합산하여 상기 블록(D)의 에지 정보량으로 한다. 상기 에지 정보량은 실질상 이미지의 복잡도를 나타내고, 에지 정보량이 클수록 이미지가 더 복잡한 것을 설명한다.
상기 조절 이득 산출 모듈(4)은 각각의 블록의 밝기 대표값과 에지 정보량에 따라 각각의 블록(D)의 밝기 조절 계수를 산출하기 위한 것이다.
구체적으로, 상기 조절 이득 산출 모듈(4)이 각각의 블록(D)의 밝기 조절 계수를 산출하는 과정은 하기와 같다.
우선, 도 3에 도시된 바와 같이, 255 그레이 스케일이 상이한 밝기 대표값(APL) 하에서 조절될 밝기를 기설정하여, 각각의 블록(D)의 일반 밝기 조절 계수(KAPL)를 산출한다.
KAPL = 조절될 밝기/조절 전 밝기
예를 들어 설명하면 하기와 같다.
어느 블록(D)의 조절 전 밝기가 255 그레이 스케일이라고 가정하면, 상기 블록(D)의 밝기 대표값(APL)이 255이고, 밝기 대표값(APL)이 255인 경우, 255 그레이 스케일이 조절될 밝기는 Min = 64이며,
KAPL = 64/255 = 0.25이고, 도 4에 도시된 바와 같이, 에지 정보량과 에지 밝기 조절 계수(Kedge)의 관계를 기설정하고, 각각의 블록(D)의 에지 정보량에 따라 대응되는 에지 밝기 조절 계수(Kedge)를 검색한다.
다음, 각각의 블록(D)의 밝기 조절 계수(K)를 산출한다.
K = KAPL × Kedge
유의하여야 할 것은, 255 그레이 스케일이 조절될 밝기는 밝기 대표값(APL)에 대응되는 그레이 스케일이 증가함에 따라 감소되고, 다시 말해서, 밝기 대표값(APL)에 대응되는 그레이 스케일이 클수록 255 그레이 스케일이 조절될 밝기가 낮으며, 에지 밝기 조절 계수(Kedge)는 에지 정보량이 증가됨에 따라 감소되고, 다시 말해서 에지 정보량이 클수록 이미지가 더 복잡하고 밝기가 낮게 조절되도록 하여 사람의 눈이 낮은 밝기에서 복잡한 이미지에 더욱 민감하다는 특징에 부합하도록, 복잡한 이미지 블록(D)의 밝기를 더욱 크게 조절한다.
상기 이득 평활 처리 모듈(5)은 각각의 블록(D)의 밝기 조절 계수를 수정하여 각각의 블록(D)의 밝기 조절 계수 수정값을 획득함으로써, 각각의 블록(D) 내의 각 픽셀(P)에 대하여 평활 처리를 수행하여, 각 블록(D) 경계 부분의 밝기가 갑자기 변하는 것을 방지하기 위한 것이다.
구체적으로, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 이득 평활 처리 모듈(5)이 각각의 블록(D)의 밝기 조절 계수를 수정하는 과정은 하기와 같다.
우선, 하나의 블록(D)을 선택하여 상기 블록(D)과 그 X 방향으로 인접한 블록(D)의 수평 이득(KH) 및 상기 블록(D)과 그 Y 방향으로 인접한 블록(D)의 수직 이득(KV)을 산출하고,
KH = K1 + (K2-K1) × x/X
KV = K1 + (K3-K1) × y/Y
여기서, K1은 선택된 블록(D)의 밝기 조절 계수를 나타내고, K2는 상기 블록(D)과 X 방향으로 인접한 블록(D)의 밝기 조절 계수를 나타내며, K3은 상기 블록(D)과 Y 방향으로 인접한 블록(D)의 밝기 조절 계수를 나타내고, x와 y는 각각 선택된 블록(D) 내의 각 픽셀(P)이 상기 블록(D) 중심 픽셀(P)에 대한 X 방향 좌표 및 Y 방향 좌표를 나타내며, X는 선택된 블록(D)의 중심 픽셀(P)과 상기 블록(D)과 X 방향으로 인접한 블록(D)의 중심 픽셀(P) 사이의 수평 거리를 나타내고, Y는 선택된 블록(D)의 중심 픽셀(P)과 상기 블록(D)과 Y 방향으로 인접한 블록(D)의 중심 픽셀(P)의 수직 거리를 나타낸다.
다음, 상기 블록(D) 내 각 픽셀(P)의 밝기 조절 계수 수정값(K’)을 산출한다:
K’ = (KH + KV)/2
상기 데이터 변조 모듈(6)은 각각의 블록(D)의 밝기 조절 계수 수정값에 따라 원 이미지 데이터를 변조하여, 각각의 블록(D)의 변조된 이미지 데이터를 획득함으로써, 각각의 블록(D)에 대하여 개별적인 밝기 조절을 수행하기 위한 것이다.
구체적으로, 상기 데이터 변조 모듈(6)이 각각의 블록(D)의 변조된 이미지 데이터를 획득하기 위해 사용되는 공식은 하기와 같다.
하나의 블록(D)의 변조된 이미지 데이터 = 상기 블록(D) 내 각 픽셀(P)의 밝기 조절 계수 수정값(K’) × 상기 블록(D) 내 픽셀(P)에 대응되는 원 이미지 데이터이고, 즉,
R’ = K’ × R
G’ = K’ × G
B’ = K’ × B;
여기서, R’, G’, B’는 각각 변조된 적색 이미지 데이터, 변조된 녹색 이미지 데이터 및 변조된 청색 이미지 데이터이다.
보다시피, 본 발명의 밝기 조절 시스템은, 이미지를 블록으로 구획할 수 있고, 각각의 블록의 밝기 대표값 및 이미지 복잡도를 나타내는 에지 정보량을 결합하여, 각각의 블록에 대하여 개별적인 밝기 조절을 수행할 수 있어 밝기에 대한 조절이 보다 정확하고, 명부 이미지 밝기를 낮추는 동시에 암부 이미지의 디테일을 유지할 수 있어, 복잡한 이미지 블록의 밝기를 더욱 많이 조절할 수 있다.
종합해보면, 본 발명에 따른 밝기 조절 시스템은, 이미지를 블록으로 구획하고, 각각의 블록의 밝기 대표값 및 이미지 복잡도를 나타내는 에지 정보량을 결합하여 각각의 블록에 대하여 개별적인 밝기 조절을 수행하여 보다 정확한 밝기 조절을 실현하고, 명부 이미지 밝기를 낮추는 동시에 암부 이미지의 디테일을 유지하며, 복잡한 이미지 블록의 밝기를 더욱 많이 조절할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술수단 및 기술구상에 따라 기타 여러가지 상응한 수정 및 변형을 수행할 수 있고, 이러한 수정 및 변형은 모두 본 발명의 후술되는 특허청구범위에 포함되어야 한다.

Claims (15)

  1. 밝기 조절 시스템으로서,
    원 이미지 데이터를 수신하고, 입력된 이미지를 X 방향과 Y 방향에 따라 M × N개의 블록으로 구획하기 위한 블록 구획 모듈 - M은 양의 정수이고, N은 양의 정수이며, 각각의 블록은 매트릭스 형태로 배열된 다수의 픽셀을 포함하고, 각각의 픽셀의 원 이미지 데이터는 적색(Red) 원 이미지 데이터, 녹색(Green) 원 이미지 데이터 및 청색(Blue) 원 이미지 데이터를 포함함 - ;
    각각의 블록의 밝기 대표값을 획득하기 위한, 블록 구획 모듈을 전기적으로 연결하는 밝기 대표값 산출 모듈;
    각각의 블록의 원 이미지 데이터를 분석하여 각각의 블록의 에지 정보량을 획득하기 위한, 블록 구획 모듈을 전기적으로 연결하는 에지 정보 추출 모듈;
    각각의 블록의 밝기 대표값과 에지 정보량에 따라 각각의 블록의 밝기 조절 계수를 산출하기 위한, 밝기 대표값 산출 모듈과 에지 정보 추출 모듈을 전기적으로 연결하는 조절 이득 산출 모듈;
    각각의 블록의 밝기 조절 계수를 수정하여 각각의 블록의 밝기 조절 계수 수정값을 획득함으로써, 각각의 블록 내의 각 픽셀에 대하여 평활 처리를 수행하여, 각 블록 경계 부분의 밝기가 갑자기 변하는 것을 방지하기 위한, 조절 이득 산출 모듈을 전기적으로 연결하는 이득 평활 처리 모듈; 및
    각각의 블록의 밝기 조절 계수 수정값에 따라 원 이미지 데이터를 변조하고, 각각의 블록의 변조된 이미지 데이터를 획득함으로써, 각각의 블록에 대하여 개별적인 밝기 조절을 수행하기 위한, 이득 평활 처리 모듈을 전기적으로 연결하는 데이터 변조 모듈을 포함하는, 밝기 조절 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 밝기 대표값 산출 모듈이 각각의 블록의 밝기 대표값을 획득하는 방식은,
    우선 하나의 블록 내 각각의 픽셀의 밝기 특징값(TBP)을 획득한 다음,
    상기 블록 내 모든 픽셀의 밝기 특징값(TBP)의 평균값을 산출하여 상기 블록의 밝기 대표값(APL)으로 하는 것인, 밝기 조절 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 밝기 대표값 산출 모듈이 하나의 블록 내 각각의 픽셀의 밝기 특징값(TBP)을 획득하는 방식은,
    하나의 픽셀 내의 적색 원 이미지 데이터, 녹색 원 이미지 데이터 및 청색 원 이미지 데이터에 대응되는 최대 밝기값을 추출하여 상기 픽셀의 밝기 특징값(TBP)으로 하는 것, 즉
    TBP = Max(R, G, B)인, 밝기 조절 시스템.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 밝기 대표값 산출 모듈이 하나의 블록 내 각각의 픽셀의 밝기 특징값(TBP)을 획득하는 방식은,
    우선 하나의 픽셀 내의 적색 원 이미지 데이터, 녹색 원 이미지 데이터 및 청색 원 이미지 데이터를 YCbCr색 공간으로 전환시킨 다음, 상기 픽셀의 밝기 특징값(TBP)을 산출하는 것, 즉,
    TBP = 0.299R + 0.587G + 0.114B인, 밝기 조절 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 에지 정보 추출 모듈은 Sobel 연산자를 이용하여 에지 검출을 수행하여, 각각의 블록의 에지 정보량을 획득하는, 밝기 조절 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 에지 정보 추출 모듈이 각각의 블록의 에지 정보량을 획득하는 과정은,
    우선, 하나의 블록 내 각각의 픽셀의 X 방향 그레이 스케일값(GX)과 Y 방향 그레이 스케일값(GY)을 산출하되,
    GX = SobelX × f(a, b)
    GY = SobelY × f(a, b)
    여기서, f(a, b)는 상기 블록 내 X 방향 좌표가 a이고 Y 방향 좌표가 b인 픽셀이 원 이미지 데이터에 대응되는 밝기값을 나타내며, SobelX는 X 방향 Sobel 연산자를 나타내고, SobelY는 Y 방향 Sobel 연산자를 나타내며,
    다음으로, 상기 블록 내 각각의 픽셀의 그래디언트(G)를 산출하고,
    Figure pct00012

    다음으로, 상기 블록 내 각각의 픽셀의 그래디언트(G)를 기설정된 임계값과 비교하여, 어느 하나의 픽셀의 그래디언트(G)가 기설정된 임계값보다 큰 것이 검출되면, 상기 픽셀을 에지 포인트로 판정하며,
    마지막으로, 상기 블록 내 에지 포인트에 속하는 픽셀의 개수를 합산하여 상기 블록의 에지 정보량으로 하는 것인, 밝기 조절 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    각각의 블록은 3 × 3개의 픽셀을 포함하고, X 방향 Sobel 연산자(SobelX), Y 방향 Sobel 연산자(SobelY)는 각각,
    Figure pct00013


    Figure pct00014

    인, 밝기 조절 시스템.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 조절 이득 산출 모듈이 각각의 블록의 밝기 조절 계수를 산출하는 과정은,
    우선, 255 그레이 스케일이 상이한 밝기 대표값(APL) 하에서 조절될 밝기를 기설정하여, 조절될 밝기가 밝기 대표값(APL)에 대응되는 그레이 스케일이 증가함에 따라 감소되도록 하여 각각의 블록의 일반 밝기 조절 계수(KAPL)를 산출하고,
    KAPL = 조절될 밝기/조절 전 밝기,
    에지 정보량과 에지 밝기 조절 계수(Kedge)의 관계를 기설정하여 에지 밝기 조절 계수(Kedge)가 에지 정보량이 증가함에 따라 감소하도록 하고, 각각의 블록의 에지 정보량에 따라 대응되는 에지 밝기 조절 계수(Kedge)를 검색하며,
    다음으로, 각각의 블록의 밝기 조절 계수(K)를 산출하는 것, 즉,
    K = KAPL × Kedge인, 밝기 조절 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 이득 평활 처리 모듈이 각각의 블록의 밝기 조절 계수를 수정하는 과정은,
    우선, 하나의 블록을 선택하여 상기 블록과 그 X 방향으로 인접한 블록의 수평 이득(KH) 및 상기 블록과 그 Y 방향으로 인접한 블록의 수직 이득(KV)을 산출하고,
    KH = K1 + (K2 - K1) × x/X
    KV = K1 + (K3 - K1) × y/Y
    여기서, K1은 선택된 블록의 밝기 조절 계수를 나타내고, K2는 상기 블록과 X 방향으로 인접한 블록의 밝기 조절 계수를 나타내며, K3은 상기 블록과 Y 방향으로 인접한 블록의 밝기 조절 계수를 나타내고, x와 y는 각각 선택된 블록 내의 각 픽셀이 상기 블록 중심 픽셀에 대한 X 방향 좌표 및 Y 방향 좌표를 나타내며, X는 선택된 블록의 중심 픽셀과 상기 블록과 X 방향으로 인접한 블록의 중심 픽셀 사이의 수평 거리를 나타내고, Y는 선택된 블록의 중심 픽셀과 상기 블록과 Y 방향으로 인접한 블록의 중심 픽셀의 수직 거리를 나타내며,
    다음으로, 상기 블록 내 각 픽셀의 밝기 조절 계수 수정값(K’)을 산출하는 것, 즉,
    K’ = (KH + KV)/2인, 밝기 조절 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 데이터 변조 모듈이 각각의 블록의 변조된 이미지 데이터를 획득하기 위해 사용되는 공식은,
    하나의 블록의 변조된 이미지 데이터 = 상기 블록 내 각 픽셀의 밝기 조절 계수 수정값K’ × 상기 블록 내 대응되는 픽셀의 원 이미지 데이터이고, 즉,
    R’ = K’ × R
    G’ = K’ × G
    B’ = K’ × B;
    여기서, R’, G’, B’는 각각 변조된 적색 이미지 데이터, 변조된 녹색 이미지 데이터 및 변조된 청색 이미지 데이터인, 밝기 조절 시스템.
  11. 밝기 조절 시스템으로서,
    원 이미지 데이터를 수신하고, 입력된 이미지를 X 방향과 Y 방향에 따라 M × N개의 블록으로 구획하기 위한 블록 구획 모듈 - M은 양의 정수이고, N은 양의 정수이며, 각각의 블록은 매트릭스 형태로 배열된 다수의 픽셀을 포함하고, 각각의 픽셀의 원 이미지 데이터는 적색(Red) 원 이미지 데이터, 녹색(Green) 원 이미지 데이터 및 청색(Blue) 원 이미지 데이터를 포함함 - ;
    각각의 블록의 밝기 대표값을 획득하기 위한, 블록 구획 모듈을 전기적으로 연결하는 밝기 대표값 산출 모듈;
    각각의 블록의 원 이미지 데이터를 분석하여 각각의 블록의 에지 정보량을 획득하기 위한, 블록 구획 모듈을 전기적으로 연결하는 에지 정보 추출 모듈;
    각각의 블록의 밝기 대표값과 에지 정보량에 따라 각각의 블록의 밝기 조절 계수를 산출하기 위한, 밝기 대표값 산출 모듈과 에지 정보 추출 모듈을 전기적으로 연결하는 조절 이득 산출 모듈;
    각각의 블록의 밝기 조절 계수를 수정하여 각각의 블록의 밝기 조절 계수 수정값을 획득함으로써, 각각의 블록 내의 각 픽셀에 대하여 평활 처리를 수행하여, 각 블록 경계 부분의 밝기가 갑자기 변하는 것을 방지하기 위한, 조절 이득 산출 모듈을 전기적으로 연결하는 이득 평활 처리 모듈; 및
    각각의 블록의 밝기 조절 계수 수정값에 따라 원 이미지 데이터를 변조하고, 각각의 블록의 변조된 이미지 데이터를 획득함으로써, 각각의 블록에 대하여 개별적인 밝기 조절을 수행하기 위한, 이득 평활 처리 모듈을 전기적으로 연결하는 데이터 변조 모듈을 포함하되,
    상기 밝기 대표값 산출 모듈이 각각의 블록의 밝기 대표값을 획득하는 방식은,
    우선 하나의 블록 내 각각의 픽셀의 밝기 특징값(TBP)을 획득한 다음,
    상기 블록 내 모든 픽셀의 밝기 특징값(TBP)의 평균값을 산출하여 상기 블록의 밝기 대표값(APL)으로 하며,
    상기 에지 정보 추출 모듈은 Sobel 연산자를 이용하여 에지 검출을 수행하여, 각각의 블록의 에지 정보량을 획득하고,
    상기 에지 정보 추출 모듈이 각각의 블록의 에지 정보량을 획득하는 과정은,
    우선, 하나의 블록 내 각각의 픽셀의 X 방향 그레이 스케일값(GX)과 Y 방향 그레이 스케일값(GY)을 산출하되,
    GX = SobelX × f(a, b)
    GY = SobelY × f(a, b)
    여기서, f(a, b)는 상기 블록 내 X 방향 좌표가 a이고 Y 방향 좌표가 b인 픽셀이 원 이미지 데이터에 대응되는 밝기값을 나타내고, SobelX는 X 방향 Sobel 연산자를 나타내며, SobelY는 Y 방향 Sobel 연산자를 나타내고,
    다음으로 상기 블록 내 각각의 픽셀의 그래디언트(G)를 산출하고,
    Figure pct00015

    다음으로, 상기 블록 내 각각의 픽셀의 그래디언트(G)를 기설정된 임계값과 비교하여, 어느 하나의 픽셀의 그래디언트(G)가 기설정된 임계값보다 큰 것이 검출되면, 상기 픽셀을 에지 포인트로 판정하며,
    마지막으로, 상기 블록 내 에지 포인트에 속하는 픽셀의 개수를 합산하여 상기 블록의 에지 정보량으로 하고,
    각각의 블록은 3 × 3개의 픽셀을 포함하고, X 방향 Sobel 연산자(SobelX), Y 방향 Sobel 연산자(SobelY)는 각각,
    Figure pct00016

    Figure pct00017
    이며,
    상기 조절 이득 산출 모듈이 각각의 블록의 밝기 조절 계수를 산출하는 과정은,
    우선, 255 그레이 스케일이 상이한 밝기 대표값(APL) 하에서 조절될 밝기를 기설정하여, 조절될 밝기가 밝기 대표값(APL)에 대응되는 그레이 스케일이 증가함에 따라 감소되도록 하여 각각의 블록의 일반 밝기 조절 계수(KAPL)를 산출하고,
    KAPL = 조절될 밝기/조절 전 밝기,
    에지 정보량과 에지 밝기 조절 계수(Kedge)의 관계를 기설정하여 에지 밝기 조절 계수(Kedge)가 에지 정보량이 증가함에 따라 감소하도록 하고, 각각의 블록의 에지 정보량에 따라 대응되는 에지 밝기 조절 계수(Kedge)를 검색하며,
    다음으로, 각각의 블록의 밝기 조절 계수(K)를 산출하는 것, 즉,
    K = KAPL × Kedge 인, 밝기 조절 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 밝기 대표값 산출 모듈이 하나의 블록 내 각각의 픽셀의 밝기 특징값(TBP)을 획득하는 방식은,
    하나의 픽셀 내의 적색 원 이미지 데이터, 녹색 원 이미지 데이터 및 청색 원 이미지 데이터에 대응되는 최대 밝기값을 추출하여 상기 픽셀의 밝기 특징값(TBP)으로 하는 것, 즉
    TBP = Max(R, G, B)인, 밝기 조절 시스템.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 밝기 대표값 산출 모듈이 하나의 블록 내 각각의 픽셀의 밝기 특징값(TBP)을 획득하는 방식은,
    우선 하나의 픽셀 내의 적색 원 이미지 데이터, 녹색 원 이미지 데이터 및 청색 원 이미지 데이터를 YCbCr색 공간으로 전환시킨 다음, 상기 픽셀의 밝기 특징값(TBP)을 산출하는 것, 즉,
    TBP = 0.299R + 0.587G + 0.114B인, 밝기 조절 시스템.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 이득 평활 처리 모듈이 각각의 블록의 밝기 조절 계수를 수정하는 과정은,
    우선, 하나의 블록을 선택하여 상기 블록과 그 X 방향으로 인접한 블록의 수평 이득(KH) 및 상기 블록과 그 Y 방향으로 인접한 블록의 수직 이득(KV)을 산출하고,
    KH = K1 + (K2 - K1) × x/X
    KV = K1 + (K3 - K1) × y/Y
    여기서, K1은 선택된 블록의 밝기 조절 계수를 나타내고, K2는 상기 블록과 X 방향으로 인접한 블록의 밝기 조절 계수를 나타내며, K3은 상기 블록과 Y 방향으로 인접한 블록의 밝기 조절 계수를 나타내고, x와 y는 각각 선택된 블록 내의 각 픽셀이 상기 블록 중심 픽셀에 대한 X 방향 좌표 및 Y 방향 좌표를 나타내며, X는 선택된 블록의 중심 픽셀과 상기 블록과 X 방향으로 인접한 블록의 중심 픽셀 사이의 수평 거리를 나타내고, Y는 선택된 블록의 중심 픽셀과 상기 블록과 Y 방향으로 인접한 블록의 중심 픽셀의 수직 거리를 나타내며,
    다음, 상기 블록 내 각 픽셀의 밝기 조절 계수 수정값(K’)을 산출하는 것, 즉,
    K’ = (KH + KV)/2 인, 밝기 조절 시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 데이터 변조 모듈이 각각의 블록의 변조된 이미지 데이터를 획득하기 위해 사용되는 공식은,
    하나의 블록의 변조된 이미지 데이터 = 상기 블록 내 각 픽셀의 밝기 조절 계수 수정값(K’) × 상기 블록 내 대응되는 픽셀의 원 이미지 데이터이고, 즉,
    R’ = K’ × R
    G’ = K’ × G
    B’ = K’ × B;
    여기서, R’, G’, B’는 각각 변조된 적색 이미지 데이터, 변조된 녹색 이미지 데이터 및 변조된 청색 이미지 데이터인 것인, 밝기 조절 시스템.
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