WO2016163609A2 - Apparatus for adaptive probability-based low-illuminance image improvement and smear restoration processing in lpr system, and method therefor - Google Patents

Apparatus for adaptive probability-based low-illuminance image improvement and smear restoration processing in lpr system, and method therefor Download PDF

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WO2016163609A2
WO2016163609A2 PCT/KR2015/010674 KR2015010674W WO2016163609A2 WO 2016163609 A2 WO2016163609 A2 WO 2016163609A2 KR 2015010674 W KR2015010674 W KR 2015010674W WO 2016163609 A2 WO2016163609 A2 WO 2016163609A2
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smear
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light
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김태경
김충성
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주식회사 넥스파시스템
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    • G08G1/00Traffic control systems for road vehicles
    • G08G1/01Detecting movement of traffic to be counted or controlled
    • G08G1/04Detecting movement of traffic to be counted or controlled using optical or ultrasonic detectors

Definitions

  • the present invention relates to an adaptive probability-based low light image enhancement and smear reconstruction device and method in an LPR system. More particularly, the number recognition performance of an LPR system is corrected by correcting distortion of an image generated in a low light and high light region.
  • the present invention relates to an adaptive probability-based low light image enhancement and smear reconstruction device and a method thereof that can greatly improve the performance.
  • LPR License Plate Recognition
  • LPR system or number recognition technology was first developed in 1976 in the UK.
  • LPR systems have grown steadily and have expanded gradually in European countries, including Southeast Asia.
  • the LPR system market is growing significantly in North America. This led to strong motivation for effective crime suppression and prevention techniques, which in turn led to wider markets.
  • LPR vehicle number recognition
  • APR automated LPR
  • OCR Optical Character Recognition
  • the unmanned automation system (hereinafter referred to as LPR system) is still mainly used as a means of detecting a vehicle, but a non-embedded detector is required due to many inconveniences and maintenance difficulties of neighboring citizens due to buried construction. .
  • an ultrasonic sensor or a Doppler sensor is used to detect a vehicle or classify (classify) the type of the vehicle, which is used for expressway toll stations, and collects charges according to vehicle types differently.
  • a method of restoring and processing a smear phenomenon according to a high intensity distribution of a subject reflected from sunlight and an image quality improvement input to a camera to improve number recognition in an LPR system is developed.
  • the weather change when the vehicle is introduced in the environment where the LPR system is installed, the location of the building and the access road, the characteristics of the camera (CCD, CMOS type), the physical distortion state of the license plate, and the color color distribution of the license plate The recognition performance is determined in accordance with this.
  • weather changes, camera characteristics, and color distribution changes can deal with software-distorted information rather than hardware, and can lead to system stabilization.
  • the most easily applicable part is increasing the intensity value to an arbitrary value for the entire image, gamma correction method, histogram equalization, and the like.
  • gamma correction method there is a method of correcting the brightness of the low illumination region by simply adding a random value to the pixel value of each pixel, but information distortion occurs due to the addition value in the high illumination region.
  • Gamma correction refers to the nonlinear transformation of the intensity signal of light using a nonlinear transfer function.
  • human vision reacts nonlinearly to brightness according to Weber's law. For example, if the brightness of light is linear within a limited bit depth, such as 8 bits per channel, dark areas where the human eye responds sensitively do not feel smooth when the brightness changes, but are disconnected. Posterization occurs (distorted).
  • the characteristics of cameras generally include blooming as well as smearing caused by light.
  • CCD Charge Coupled Device
  • CMOS Complementary Metal Oxide Semiconductor
  • Blooming occurs in both CCD and CMOS sensors, caused by high brightness objects such as the sun or light sources. Blooming phenomenon refers to the formation of a round border around the light source and around the street light. This phenomenon is caused when the object (object) contains an object such as a light source or a light, and the light of the object is too bright to exceed the capacity that the image sensor can handle and the light bleeds around. will be. On the other hand, the smear phenomenon is similar to the blooming phenomenon, but it is different from the CCD sensor, and when a strong reflected light such as a light source or a light is taken, a line is vertically displayed.
  • the camera applied to the LPR system Due to the characteristics of the camera applied to the LPR system, it is composed of a CCD type, which is weak from the light of a strong light source, and in some cases, the degree of distortion may be evenly distributed in the entire image. In particular, this cause is commonly seen in images acquired by a CCD image sensor such as the sun or a car headlight such as a strong light source.
  • the present invention proposes a stabilized technology of a system having robust characteristics against number recognition performance and environmental change by constructing an improved LPR system capable of low illumination area and smear restoration processing for an image acquired from a camera in an LPR system. .
  • the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and is an adaptive probability based low light image that can greatly improve the number recognition performance of the LPR system by correcting the distortion of the image generated in the low light and high light areas.
  • An object of the present invention is to provide an improvement and smear restoration apparatus and a method thereof.
  • the present invention utilizes an improved cutting histogram smoothing (A_CHE) that sets the cutting ratio dynamically according to an image, thereby greatly improving the contrast of a low light image and securing a stable image based on adaptive probability.
  • A_CHE improved cutting histogram smoothing
  • the present invention solves the smear phenomenon through the post-processing process using the image processing rather than the sensor level unit, the structural complexity is not large, it can be implemented at low cost and adaptive probability-based low light image that can ensure efficient operation
  • An object of the present invention is to provide an improvement and smear restoration apparatus and a method thereof.
  • the adaptive probability-based low light image improvement and smear restoration processing apparatus is equipped with a CCD sensor and includes a license plate of a vehicle using the CCD sensor.
  • a discriminating unit classifying the image into one of a low light image, a high light image, and an unprocessed image;
  • an image processor configured to generate a corrected image using the original image, wherein the image processor includes an improved clipped histogram smoothing when the original image is classified as the low light image by the determination unit.
  • a low light image processor for generating the corrected image from the original image by using a histogram equalization method; And a high illumination image processor for generating the corrected image by removing the smear generated in the original image when the original image is classified into the high illumination image by the determination unit.
  • the target image is used for character recognition of the license plate of the vehicle, and the original image is classified into the low light image or the high light image by the determination unit, the target image is the correction image, and by the determination unit When the original image is classified as the raw image, the target image is the original image.
  • the determining factor may be the intensity of light of the original image converted to gray scale, and when the change of the intensity of light of the original image is higher than a predetermined threshold, the determination unit may determine the original image. Is classified into the raw image.
  • the determination unit classifies the original image as the low light image when the intensity of light of the original image is less than or equal to a predetermined first value. If the intensity of light of the image is higher than the first value, the original image is classified into the high illumination image.
  • the improved cutting histogram smoothing method determines an adaptive cutting ratio for the original image, and generates a cutting histogram in which an upper region of the histogram of the original image is removed according to the determined adaptive cutting ratio. At least a portion of the upper region is cut and reallocated to the cut histogram to generate the corrected image.
  • adaptive cutting ratio is Is determined by.
  • adaptive_ ⁇ _ratio is the adaptive truncation ratio
  • f (x, y) is a gray value of the original image, to be.
  • the cut portion of the upper region includes a cutting range for the low illumination distribution area and a cutting range for the high illumination distribution area.
  • the low light distribution area is expressed by And the high illuminance distribution region is It depends on.
  • GL is the low light distribution area in the upper region
  • GH is the high illuminance distribution region in the upper region
  • T is a value set arbitrarily to distinguish low and high illuminance
  • GlobalLevel is the original image. It is a global level.
  • the cutting range for the low illumination distribution area is determined according to Equation 3 below, and the cutting range for the high illumination distribution area is determined according to Equation 4 below.
  • GLL is a cutting range for the low light distribution area
  • GHH is a cutting range for the high light distribution area
  • C p is the cutting histogram
  • k low is a gray scale.
  • k high is the high illuminance distribution region at gray scale
  • k is the number of sums of gray scales.
  • the high illuminance image processor may further include: a detector configured to detect a position of the first column where the smear is generated among the columns constituting the original image; And a remover configured to remove the smear from the original image based on the detected position information of the first column.
  • the detection unit may include: an extraction unit extracting a signal distribution curve for each column constituting the original image by using the original image input to the number recognition module; And a converting unit converting the signal distribution curve into a normal distribution curve, wherein the signal distribution curve represents a sum of gray values of a plurality of pixels constituting each column constituting the original image.
  • the detection unit generates a binary pattern map by comparing the normal distribution curve with a preset threshold value, the binary pattern map has a value of 0 in an area where the normal distribution curve is smaller than the threshold value, and the normal distribution curve is In the region larger than the threshold, the binary pattern map has a value of 1, and the region in which the binary pattern map has a value of 1 corresponds to the first column of the original image.
  • the detection unit may extend a width of the first column by adding a part of a column adjacent to the first column to the first column, and the removal unit may include the binary pattern at gray values of a plurality of pixels constituting the original image.
  • the gray value of each pixel of the map may be subtracted, and the smear generated in the first column may be removed using the subtracted result.
  • the apparatus may further include a restoration unit for restoring the original image of the first column from which the smear is removed by using a predetermined interpolation method.
  • the interpolation method of the reconstruction unit may calculate a priority for each of a plurality of pixels in the patch, determine a pixel having the highest priority among the calculated priorities, and determine the pixel of the highest priority and the patch.
  • Reconstruction is performed by comparing the similarity of pixels which do not constitute the first column among a plurality of pixels in the pixel, and the patch includes at least a part of the pixels which constitute the first column.
  • the number recognition module may further include an image restoring unit generating a restored image by applying a focus degradation method to the target image, wherein the restored image is a license plate of the vehicle of the number recognition module.
  • the focus deterioration method is a combination of a high resolution image generation method and a detailing method, and the image reconstruction unit presets a target image having deterioration of focus in order to perform the high resolution image generation method.
  • Image estimation means for up-scaling according to up-scale coefficients;
  • image generating means for generating a high resolution image from which at least a portion of the focal deterioration is removed by applying bicubic interpolation to the target image and the up-scaled image.
  • the image reconstructing unit may further include image restoring means for removing at least a portion of the focal deterioration from the generated high resolution image by using a directional adaptive guided filter. can do.
  • the image pickup module equipped with a CCD sensor using the CCD sensor vehicle license plate Shooting step of shooting the original image including the;
  • the original image is classified as the high illumination image by the low light image processor and the discriminator to generate the corrected image from the original image by using an advanced clipped histogram equalization method
  • the original image is classified into the high illumination image.
  • a high illuminance image processor to generate the corrected image by removing the generated smear.
  • the target image is the corrected image.
  • the image is the original image.
  • the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and is an adaptive probability based low light image that can greatly improve the number recognition performance of the LPR system by correcting the distortion of the image generated in the low light and high light areas.
  • the improvement and smear restoration processing apparatus and method can be provided to a user.
  • the present invention utilizes an improved cutting histogram smoothing (A_CHE) that sets the cutting ratio dynamically according to an image, thereby greatly improving the contrast of a low light image and securing a stable image based on adaptive probability.
  • A_CHE improved cutting histogram smoothing
  • the present invention solves the smear phenomenon through the post-processing process using the image processing rather than the sensor level unit, the structural complexity is not large, it can be implemented at low cost and adaptive probability-based low light image that can ensure efficient operation
  • the improvement and smear restoration processing apparatus and method can be provided to a user.
  • FIG. 1 is an embodiment of a typical LPR system in accordance with the present invention.
  • FIG. 2 shows an example of a block diagram of an apparatus for adaptive low-light image enhancement and smear restoration according to the present invention.
  • 3 and 4 diagrammatically show histogram truncation of an image related to the present invention.
  • FIG. 5 is a schematic diagram for explaining an improved cut histogram smoothing that can be applied to the present invention.
  • FIG. 6 illustrates an example of a signal distribution curve according to each column of an image acquired by the photographing module.
  • FIG. 7 shows a normal distribution curve with the signal distribution curve of FIG. 6 as an input.
  • FIG. 8 is a flowchart of a method for adaptive low-light image enhancement and smear reconstruction according to an example of the present invention.
  • 9 to 11 and 12 to 14 are examples showing the results of processing the low light image according to the present invention.
  • 15 to 17 and 18 to 20 are examples showing the result of restoring the smear generated in the high illuminance image according to the present invention.
  • the adaptive probability based low light image improvement and smear restoration processing apparatus 100 includes a photographing module and a number recognition module.
  • the imaging module is equipped with a CCD sensor and photographs the original image including the license plate of the vehicle using the CCD sensor.
  • the number recognition module receives an original image photographed by the photographing module, and recognizes a character of the license plate of the vehicle using the original image.
  • the number recognition module includes a discrimination unit and an image processor, and the image processor includes a low light image processor and a high light image processor.
  • the discriminator classifies the original image into one of a low light image, a high light image, and an unprocessed image based on a discrimination factor related to the original image.
  • the image processor generates a corrected image using the original image.
  • the low light image processor When the original image is classified as a low light image, the low light image processor generates a corrected image from the original image by using an advanced clipped histogram equalization method.
  • the high illuminance image processor When the original image is classified as the high illuminance image, the high illuminance image processor generates a corrected image by removing the smear generated in the original image.
  • the number recognition module uses the corrected image for character recognition of the license plate of the vehicle. If the original image is classified as the raw image, the number recognition module uses the original image for character recognition of the license plate of the vehicle.
  • the general LPR system is used to collect charges according to the operating tariff system with the vehicle's entry / exit information, or is used for collecting and discharging status and information of the unspecified vehicle without the operation tariff system. Furthermore, it is suggested as an integrated direction for observing vehicle movement in geographically dispersed organizations. 1 is an embodiment of a typical LPR system in accordance with the present invention.
  • the LPR system detects a license plate area of a vehicle input by a camera and recognizes a license plate character of the vehicle using a number and character detection method, and transmits the license plate character to a local PC or a server. Can manage and supervise
  • the vehicle's number information is used for entering, leaving, and collecting charges according to the fare system, vehicle traffic analysis, regional congestion analysis, and time-of-day vehicle access analysis, thereby promoting smooth operation management and maximizing user convenience. There is a purpose.
  • the adaptive probability-based low light image enhancement and smear restoration processing apparatus 100 of the present invention includes a photographing module 10, a number recognition module 20, a discriminator 30, and an image processor 40. And an image restoring unit 70.
  • the adaptive probability-based low light image enhancement and smear reconstruction apparatus 100 having more or fewer components may be implemented.
  • the components shown in FIG. 2 are mutually connected, and it is possible for each component to be implemented separately or in combination with each other, as shown in FIG. 2. Hereinafter, each configuration will be described.
  • the photographing module 10 is installed in the LPR system to photograph the vehicle, and photographs the vehicle positioned in the preset section to generate the original image.
  • the license plate of the vehicle is photographed in the original image photographed by the photographing module 10, and the original image is transmitted to the number recognition module 20 and used to recognize the license plate of the vehicle.
  • the photographing module 10 includes a tilting device capable of tilting in the x-, y-, and z-axis directions, respectively.
  • the photographing module 10 has a configuration capable of photographing a zoom-in image or a zoom-out image of the vehicle by rotating the camera at a designated x and y coordinate.
  • the photographing module 10 may be implemented using a camera equipped with a fisheye lens. If a fisheye lens having a wide angle of view is used, an image of an omnidirectional (360 °) region may be captured based on the imaging module 10.
  • the imaging module 10 is equipped with a CCD sensor or a CMOS sensor, preferably using a CCD sensor.
  • the CCD image sensor and the CMOS image sensor have a light receiving unit which commonly receives light and converts it into an electric signal.
  • CCD-type image sensor transfers electric signal through CCD and converts to voltage at last stage.
  • CMOS image sensors convert the signal from each pixel to a voltage and pass it outside. That is, the CCD-type image sensor moves electrons generated by light to the output unit by using a gate pulse as it is, and the CMOS-type image sensor converts electrons generated by light into voltage within each pixel and then converts the electrons into light by the number of pixels. There is a difference between the output through the switch.
  • a smear phenomenon may occur due to its signal processing method.
  • the smear phenomenon refers to a phenomenon in which a single line appears vertically on the screen when a strong reflected light such as a light source or an illumination is photographed. This is often seen when using high-speed shutter, and is often seen when shooting very bright objects such as light sources.
  • CCD-type image sensor has a structure in which only one light exists in one cell, and smear phenomenon occurs when the amount of charge that can be stored in one cell flows due to reflection and interference between cells.
  • the exposure time of the CCD is achieved through the shutter of the camera body, and the exposure is controlled by directly controlling the CCD at a shutter speed higher than the synchronization speed. If the shutter of the camera body is open when the image is acquired by using the electronic shutter of the CCD, the light is continuously incident on the photodiode, and the charge is overflowed in the stored space, and if the charge of the vertical array of CCD is read out, the overcharge Because of this, bright streaks are produced, which is why smearing occurs.
  • the smear phenomenon generated may distort the photographed image and cause problems such as vehicle shape identification and number recognition of the vehicle in a system for detecting or controlling a vehicle.
  • the number recognition module 20 of the adaptive low-light image enhancement and smear decompression processing apparatus 100 of the present invention uses the determination unit 30, the image processing unit 40, the image restoration unit 70, and the like. It may include.
  • the determination unit 30 classifies the original image generated by the photographing module 10 into one of a low light image, a high light image, and an unprocessed image based on a determination factor related to the original image.
  • the discriminating factor related to the original image is the intensity of light of the original image converted to gray scale.
  • the determination unit 30 classifies the original image as an unprocessed image.
  • the change in the light intensity of the original image is lower than the threshold value, if the light intensity of the original image is less than or equal to the first predetermined value, the original image is classified as a low illumination image, and when the light intensity of the original image is higher than the first value, The original image is classified as a high illuminance image.
  • the image processor 40 improves the image of the original image classified as a low light image or a high light image.
  • the image processor 40 may further include a low light image processor 50 for an original image classified as a low light image and a high light image processor 60 for an original image classified as a high light image.
  • the low light image processor 50 When the original image is classified as a low light image, the low light image processor 50 generates a corrected image from the original image using an improved clipped histogram equalization (A_CHE) method.
  • A_CHE clipped histogram equalization
  • an adaptive cutting ratio for the original image is determined, and according to the determined adaptive cutting ratio, a cutting histogram in which the upper region of the histogram of the original image is removed is generated, At least a portion of the region is cut and reallocated to the cut histogram.
  • FIGS. 3 and 4 diagrammatically illustrate histogram truncation of an image related to the present invention.
  • 3 is a diagram showing the removal of the histogram top region of the original image according to the conventional CHE method
  • Figure 4 is a histogram top region of the original image according to the improved cutting histogram smoothing (A_CHE) method applied to the present invention It is shown graphically as being removed.
  • A_CHE improved cutting histogram smoothing
  • the upper region of the histogram is removed according to a fixed cutting ratio.
  • Patent Document 2 Korean Patent No. 10-0756318
  • the cutting ratio is fluidly determined according to the original image, and the top region removed according to the cutting ratio is cut histogram. Will be assigned to.
  • the adaptive truncation ratio adaptive_ ⁇ _ratio is determined by Equation 1 below.
  • Equation 1 f (x, y) is a gray value of the original image, to be.
  • Figure 5 is a schematic diagram for explaining the improved cutting histogram smoothing that can be applied to the present invention.
  • the upper region removed according to the adaptive cutting ratio is reassigned to the cutting histogram by clipping the low and high illumination distribution areas.
  • the cut portion of the upper region includes a cutting range for the low illumination distribution area and a cutting range for the high illumination distribution area.
  • the low light distribution area GL and the high light distribution area GH may be expressed as Equation 2 and Equation 3, respectively.
  • T is a value arbitrarily set to distinguish low and high illumination, for example, T is 128.
  • GlobalLevel means the global level of the original image.
  • the cut range GLL for the low light distribution area may be expressed as Equation 4
  • the cut range GHH for the high light distribution area may be expressed as Equation 5.
  • C p is the truncated histogram
  • k low is the low light distribution area in gray scale
  • k high is the high light distribution area in gray scale
  • k is the number of sums of gray scales.
  • the high illumination image processor 60 when a smear is generated in the original image classified as the high illumination image, the high illumination image processor 60 generates a correction image by removing the smear generated in the original image.
  • the high illuminance image processor 60 may further include a detector 62, a remover 64, a restorer 66, and the like.
  • the detector 62 may determine whether a smear has occurred in the input original image, and if it is determined that the smear has occurred, the detector 62 may detect the position of the column (first column) where the smear has occurred.
  • the detector 62 may further include an extractor and a converter.
  • the extractor extracts a signal distribution curve for each column constituting the original image using the original image.
  • the converting unit converts the signal distribution curve generated by the extracting unit into a normal distribution curve.
  • FIG. 6 illustrates an example of a signal distribution curve according to each column of an image acquired by the photographing module
  • FIG. 7 illustrates a normal distribution curve input to the signal distribution curve of FIG. 6.
  • the extractor of the detector 62 may curve the input original image into a signal distribution with respect to a column unit signal.
  • the signal distribution curve represents a sum of gray values of a plurality of pixels constituting each column constituting the original image.
  • the converter of the detector 62 may convert the signal distribution curve of the input original image into a normal distribution curve.
  • the remover 64 may remove smears generated in the original image based on the position information of the first column detected by the detector 62.
  • the reconstructor 66 may reconstruct the original image of the first column from which the smear is removed by using an interpolation method based on the priority of the patches. Specifically, the reconstructor 66 calculates a priority for each of the plurality of pixels in the patch, determines the pixel of the highest priority having the highest priority among the calculated priorities, and the pixel of the highest priority and the patch. The reconstruction may be performed by comparing the similarity of the pixels that do not constitute the first column among the plurality of pixels within the pixels.
  • the image reconstruction unit 70 generates a reconstructed image by applying a focus degradation method to the target image.
  • the image restoring unit 70 may include an image estimating means 72, an image generating means 74, an image restoring means 76, and the like.
  • the target image may be an original image or a corrected image. If the original image is classified into a low light image or a high light image by the discriminating unit 30, the corrected image is a target image.
  • the image estimating means 72 is used when a high resolution image generation method is used as the focus deterioration method.
  • the image estimating unit 72 may generate a super-resolution image by up-scaling the low resolution degraded image according to an up-scale coefficient.
  • the image estimating unit 72 may predict the focused image from the image of the target image.
  • an edge portion of a subject is blurred, and various algorithms may be used to predict actual edge information. Such algorithms are well known to those skilled in the art to which the present invention pertains, and detailed descriptions thereof will be omitted.
  • the image estimating unit 72 obtains the super resolution image SR from the low resolution image in the intermittent image having the deterioration of focus by using the algorithm, and estimates the focused image using the algorithm.
  • the image generating means 74 is used when using a high resolution image generating method as an improved focus degradation method.
  • the image generating means 74 When the super resolution image is generated from the low resolution image input by the image estimating means 74 according to an up-scale coefficient, the image generating means 74 focuses using the super resolution image and the target image.
  • a high resolution image from which at least a portion of the degradation is removed may be generated, and the high resolution image is calculated by interpolation.
  • the interpolation method may preferably improve the deterioration of the focus image by using bicubic interpolation.
  • Equation 6 The relationship between the deteriorated image and the high resolution image may be represented by Equation 6 below.
  • L is a focal deterioration input as a low resolution image
  • ⁇ H is a super resolution image to which interpolation is applied according to an up-scale factor in the low resolution image.
  • the image generating means 74 may generate a high resolution image focused in accordance with Equation 6 in the target image having deterioration of focus, and details of the generation will be omitted since it is obvious to a person skilled in the art.
  • the image restoring means 76 is used in the case of using the detailing method as an improved focus deterioration method.
  • the image restoring unit 76 receives a high resolution image that is in focus from an image having deterioration of focus, and uses a deterring method to improve sharpness.
  • the image restoring means 76 may remove a part of the focus deterioration from the target image using the generated high resolution image.
  • the removal of such focal deterioration may be made in plural. That is, the image generating means 74 calculates a high resolution image using the super resolution image estimated by the image estimating means 72, and the image restoring means 76 is used to improve the sharpness by the deterring method.
  • the image of which the image restoring means 76 partially removes the focus deterioration is input to the image estimating means 72 again to estimate the super resolution image, and the high resolution image is calculated again by the image generating means 74.
  • the image restoring means 76 uses this to remove the deterioration of focus. This repeated process may be repeated according to the set parameter value.
  • a direction adaptive guided filter may be used as an example of the deterring method that may be used in the image restoring means 76.
  • the guided filter is a local linear filter and has a property of smoothing while preserving edge components like the bilateral filter. This feature prevents the edges of the image from crushing and maintains the base layer.
  • the image quality is improved, but there may be local smoothing and edge defects, that is, artifact defects about the object or feature information.
  • a clear quality image can be obtained by using a directional adaptive guided filter.
  • the guided filter as a deterring method applicable to the present invention performs an operation as shown in Equation 7 below.
  • Equation 7 i and j denote pixel positions, w ij denotes a filter kernel, p j denotes an input image, and I denotes a linear transformation image.
  • Equation 8 The filter kernel of Equation 7 may be expressed as Equation 8 below.
  • I is a linear conversion image
  • w ij denotes a filter kernel
  • is a dispersion
  • is a normalization parameter
  • ⁇ k is the average of the I transform image of w k
  • k is w k Kernel center pixel location.
  • FIG. 8 is a flowchart of a method for adaptive low-light image enhancement and smear reconstruction according to an example of the present invention.
  • the photographing module 10 equipped with the CCD sensor photographs the original image including the license plate of the vehicle by using the CCD sensor, and the original image photographed by the photographing module 10 is input to the number recognition module 20. (S10).
  • the original image the vehicle is photographed, and in general, the license plate of the vehicle is located under the original image.
  • the determination unit 30 determines whether there is a change in the intensity of light in the original image (S20).
  • the step S20 after the original image is converted into a gray scale image, the feature change is observed for a region of interest ROI which is a part of the entire original image.
  • the determination unit 30 determines whether the light intensity of the original image is a low illumination component (S30).
  • the present invention can largely correct two kinds of distortion information according to the determination of step S30.
  • the first suggests an image improvement method by extending the dynamic range of low and high illumination areas, and the second method proposes a method of detecting and restoring smear phenomenon due to the charge of light in the high illumination area. .
  • the image processor 40 generates a corrected image using the original image. Specifically, when the original image is classified as a low light image, the low light image processor 50 generates a corrected image using an improved clipped histogram equalization method (S40), and the original image is a high light image. If it is classified as the high intensity image processing unit 60 removes the smear generated in the original image to generate a corrected image (S42).
  • S40 clipped histogram equalization method
  • S42 removes the smear generated in the original image to generate a corrected image
  • an improved truncated histogram smoothing method which is one of histogram smoothing methods, is used as a technique for improving image quality of the original image.
  • histogram equalization improves an image by uniformizing the distribution of contrast values by processing an image in which the distribution of contrast values is biased or uneven to one side.
  • the ultimate goal of histogram smoothing is to produce a histogram with a uniform distribution, and to uniformize the distribution of the histogram during processing.
  • the brightness can be significantly changed according to the input image, and unwanted noise can be amplified. Therefore, the contrast can be increased while maintaining the average brightness.
  • the histogram processing method is a simple way to solve the deterioration of the image quality, so there are various methods.
  • Typical examples include Bi Histogram Equalization, Recursive Mean-Separate Histogram Equalization, and Clipped Histogram Equalization.
  • the Clipped Histogram Equalization (CHE) method is the most effective and maintains the amount of information in the image without distortion of the image.
  • This method controls the maximum value of the histogram by setting an arbitrary maximum value, cutting off the top portion of the histogram above the maximum value and resetting it over the entire area of the threshold. It should be set to have a minimum range after histogram conversion, and dynamic thresholds according to image feature changes can be set by assigning thresholds to initial settings according to images. In this case, because the upper part of the histogram is reallocated for the entire area, it is noise-resistant, but in normal video, contrast improvement results in inefficiency compared to other methods.
  • the present invention does not reset the top portion of the histogram to the entire region, and divides the histogram section into several sections and evenly distributes the histogram section to the peripheral section of the histogram section by distance ratio, while maintaining a strong noise point.
  • A_CHE method of CHE we propose an improved A_CHE method of CHE.
  • the low illuminance region can be improved from the dynamic range and can be processed as an improved image that is robust to noise, and the high illuminance region is processed as a suppressed enhancement image rather than an extended region distribution.
  • step S42 is to detect and remove the smear from the original image using the image processing.
  • the input original image is analyzed statistically.
  • the extractor of the detector 62 may curve the input original image into a signal distribution with respect to a column unit signal.
  • the signal distribution curve represents a sum of gray values of a plurality of pixels constituting each column constituting the original image.
  • the converter of the detector 62 may convert the signal distribution curve of the input original image into a normal distribution curve.
  • a smear is generally generated at a specific place from the source of sunlight or passive light by a vehicle, it can be expressed as a normal distribution.
  • the original image is expressed in a normal distribution, it is determined whether a smear is present. Due to the characteristics of the smear, it is generated as a column in the image. In particular, since it has a white and bright shape, it can be determined that smear is generated in sections of the heat having a white and bright shape.
  • the sum of the gray values and the column distribution curve that is, the sum of the smears along the direction of the distribution occurring in the smear and other sections of the signal distribution curve, is found and the signal distribution In the curve, when there is a part that has a specific and significantly higher frequency than other parts in the normal distribution, it may be determined that the smear has occurred in the original image.
  • the position of the smear is determined.
  • the location of the smear may be determined by determining that the smear has occurred in the signal distribution curve of the original image having a specific and significantly higher frequency than the other parts.
  • the smear After determining that the smear area exists and determining the location, the smear is removed and a binary pattern map (alpha map) for restoring is generated.
  • the smear removal method is performed by estimating smear strength and accurate pure background strength.
  • a binary pattern map is generated by applying an average filter to signal strength in each column of the original image.
  • the binary pattern map has a value of 1 when the signal intensity on the normal distribution is greater than a preset threshold, and when the value is small, the column has a value of 0.
  • the smear positions are rearranged using the binary pattern map.
  • each pixel inverse it consists of vehicle, noise, background and smear signal.
  • an operation of estimating the intensity of the smear signal and determining and relocating the exact position is performed.
  • the smear After repositioning the smear, the smear is removed. Using the determined smear area and intensity, the smear can be removed from the entire image.
  • the original image After removing the smear, the original image is restored.
  • inpainting is applied.
  • the original image may be restored using interpolation, but is not suitable for an area, and thus the original image may be restored using a patch method having a predetermined size in the vicinity.
  • the image reconstruction unit generates a reconstructed image by applying a focus degradation method combined with a high resolution image generation method and a deterring method to the target image (S50).
  • a super-resolution image is generated by up-scaling according to an up-scale coefficient in a target image having deterioration of focus, and generating a super-resolution image.
  • High resolution images are calculated by applying bicubic interpolation to the generated super resolution images. The process can be repeated according to the value of the predetermined coefficients, preferably until the deterioration of focus is no longer improved.
  • a high resolution image obtained by removing a part of the focus deterioration can be obtained, and deterring using a direction adaptive guided filter to restore the generated high resolution image to a clear image having a visually good quality. Use the method.
  • step S50 is not an essential step, it is also possible to proceed to step S60 with the step S50 omitted.
  • the number recognition module 20 recognizes a character of the license plate of the vehicle by using the target image (S60).
  • one of three detection methods of vehicle license plate position may be executed first.
  • the first is to detect the feature region of the license plate using vertical and horizontal edge information from the captured image.
  • the second is to detect the position of the license plate by scanning data analysis.
  • the third is to search the numbers and letters directly to detect the correct license plate.
  • the character recognition Kerean consonant + number
  • the character recognition Haunulose vowel
  • the internal recognition algorithm uses numbers, letters (consonants, vowels) to reduce misunderstanding.
  • the smear is present in the CCD camera due to its characteristics and is obtained from the same position or strong light (light source) due to the reflector from the light (light source) according to the position of the camera and the subject (vehicle), resulting in a distorted image.
  • the proposed method finds the smeared column in the still image to remove smears, and the high intensity component only for the lowest region of the ROI to reduce the amount of computation.
  • the component distribution has a certain value or more, it is determined that a smear exists.
  • the smear area exists in the sections of the rows having white and bright shapes transmitted to the supersaturated object, and the gray characteristics are analyzed and detected.
  • the sum of gray values and a distribution curve of the distribution along the direction of the distribution generated in other sections, that is, the peak value of the sum of the smears are found.
  • Other areas of the curve show relatively similar or even distributions of the background and vehicle components.
  • the smear intensity intensity curve model may be expressed as Equation 9 below.
  • C S (j) is the gray value in the column j th
  • f i, j (x, y) represents the gray value for the pixel in (i, j).
  • T hs the threshold set for the smear area
  • is the mean according to statistical analysis in the whole image
  • is the standard deviation
  • is the weight
  • Equation 11 the smear area vector I mask can be expressed as Equation 11 below. have.
  • the smear brightness intensity is greater than the threshold value as the smear area.
  • the smear generation area can be grabbed by an area wider than the start and end coordinates thus obtained. For example, as shown in Equation 12 below, up to 2 pixels before the start coordinate and 2 pixels after the end coordinate can be determined as the smear generation area.
  • the smear may be detected and removed by estimating the intensity of the smear in the smeared image and the background intensity of the smear removed state.
  • the average filter is applied to the signal strength in each column, and the method of reconstructing the smear area search size to align the gray values of the pixels in the column using the applied filter is used.
  • Equation 13 is an equation relating to an average filter applied to the signal strength of each column.
  • p is an intermediate position of the image data corresponding to the coordinate in the search size
  • d is a radius of the selected location area
  • I ' is a vector aligned at the selected search size.
  • Equation 13 when analyzing each pixel column, the gray values of the pixels are aligned, including the vehicle, noise, background, and smear signal.
  • the intensity of the I S (i) smear and the I b (i) background component can be accurately obtained.
  • the smear After determining the intensity and area of the smear, the smear is removed from the entire image.
  • the smear may be detected in the image including the smear, the smear position may be detected, and the smear may be removed from the image.
  • the removed smear result and the area (position) are detected to restore an image that is not distorted from the binary pattern map (binary pattern map or alpha map) generated.
  • inpainting is applied as a technique of reconstructing the lost part of the image among various restoration methods.
  • the simplest method is interpolation using surrounding values. This is simply applicable if the missing area is not large, but interpolation for the area is not suitable because of the propagation of the error. Therefore, the process is performed until all the occlusion areas on each layer are interpolated.
  • the interpolation priority is calculated, and the texture and the structure interpolation are performed from the priorities. It is determined by the product of the confidence of the center point of the patch centered on the pixel on the boundary and a value related to the structure within the patch.
  • Equation 15 P (p) denotes the priority of the pixel p to be interpolated, C (q) denotes a reliability value of the pixel in the patch, and O denotes an area to be interpolated.
  • W p means patch, Is the size of the patch, Denotes a direction unit vector of the structure in the image, and n p denotes a normal unit vector with respect to a contour at the pixel p.
  • is a normalization constant, and the reliability of the pixel is set to 1 for pixels included in the source region S, and to 0 otherwise.
  • blending with the patch area on the target pixel is made by borrowing an area where the similarity is maximum by comparing the gray intensity with a patch within a certain range through template matching for the pixel.
  • process C recalculates the highest priority among pixels on the boundary and repeats process A to C until all target pixels are interpolated.
  • FIG. 9 to 11 and 12 to 14 are examples showing a result of processing a low light image according to the present invention
  • Figures 15 to 17 and 18 to 20 are smear generated in the high light image according to the present invention It is an example showing the result of the restoration process.
  • the vehicle image input from the 1.3M camera (PointGray) in the LPR system was used and converted to gray scale for processing.
  • the experimental environment was implemented to enable real-time processing using Visual Studio 2010 compiler in Windows 7, CPU 2.8GHz, 4G memory.
  • 9 to 11 and 12 to 14 are experimental results for comparative analysis between the conventional HE method and the proposed A_CHE method.
  • 9 is an actual input image
  • FIG. 10 is a result image by the conventional HE method
  • FIG. 11 is a result image by the proposed A_CHE method
  • 12 is an actual input image
  • FIG. 13 is a result image by the conventional HE method
  • FIG. 14 is a result image by the proposed A_CHE method.
  • the object of the present invention is that the vehicle number recognition is important in the LPR system, so it is a low light environment in which the license plate number is not visible in the input image when viewed with the naked eye.
  • the numbers are clear and sharp enough to be distinguished.
  • 15 to 17 and 18 to 20 are experimental results for analyzing the smear treatment.
  • 15 is an actual input image
  • FIG. 16 is a smear detection result
  • FIG. 17 is a smear restoration result
  • 18 is an actual input image
  • FIG. 19 is a smear detection result
  • FIG. 20 is a smear restoration result.
  • the smear region is detected after calculating the distribution of the strong region.
  • the detected area was set to be detected wider than the smear distribution, and the area of the smear area was reconstructed using the inpainting technique. As a result, in the smear area, some areas remain in the strong area, that is, the widely distributed area, but the smear decreased significantly.
  • information such as low light distribution image, color distortion, image blurring, noise, smear, etc., which are one of the existing problems in the LPR system, is set in advance by adjusting the shutter or aperture value of the camera or finding an optimized value. Operated. Because of this, it was a major issue that would be a problem in the performance of the system without considering the LPR installation place or the surrounding environment, but by utilizing the low light image improvement and smear restoration processing proposed by the present invention, the stability and number recognition performance of the system can be improved. It is expected to contribute greatly.
  • Computer-readable recording media include all kinds of recording devices that store data that can be read by a computer system. Examples of computer-readable recording media include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disks, optical data storage devices, and the like, which are also implemented in the form of carrier waves (for example, transmission over the Internet). Include.
  • the computer readable recording medium can also be distributed over network coupled computer systems so that the computer readable code is stored and executed in a distributed fashion.
  • functional programs, codes, and code segments for implementing the present invention can be easily inferred by programmers in the art to which the present invention belongs.
  • the above-described apparatus and method may not be limitedly applied to the configuration and method of the above-described embodiments, and the embodiments may be selectively combined in whole or in part in each of the embodiments so that various modifications may be made. It may be configured.

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Abstract

The present invention relates to adaptive probability-based low-illuminance image improvement and smear restoration processing capable of enhancing the number recognition performance of an LPR system by correcting distortion of an image generated in low-illuminance and high-illuminance areas. The apparatus according to one embodiment of the present invention comprises: a photographing module for photographing an original image containing a number plate of a vehicle using a CCD sensor; and a number recognition module for receiving the original image and recognizing characters on the number plate of the vehicle. The number recognition module further comprises: a determination unit for classifying the original image into one of a low-illuminance image, a high-illuminance image, and an unprocessed image on the basis of a given determination factor; and an image processing unit for generating a corrected image using the original image. If the original image is classified as a low-illuminance image, an advanced clipped histogram equalization method is used, and if the original image is classified as a high-illuminance image, a smear generated in the original image is removed.

Description

LPR 시스템에서 적응적 확률기반의 저조도 영상개선 및 스미어 복원처리 장치와 그 방법Adaptive Probability Based Low Light Image Enhancement and Smear Restoration Apparatus and Method in LPR System
본 발명은 LPR 시스템에서 적응적 확률기반의 저조도 영상개선 및 스미어 복원처리 장치와 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 저조도와 고조도 영역에서 발생되는 영상의 왜곡을 보정함으로써 LPR 시스템의 번호 인식 성능을 크게 향상시킬 수 있는 적응적 확률기반의 저조도 영상개선 및 스미어 복원처리 장치와 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an adaptive probability-based low light image enhancement and smear reconstruction device and method in an LPR system. More particularly, the number recognition performance of an LPR system is corrected by correcting distortion of an image generated in a low light and high light region. The present invention relates to an adaptive probability-based low light image enhancement and smear reconstruction device and a method thereof that can greatly improve the performance.
경제성장과 소득증가로 인해 차량의 수요가 급증하고 있는 데 반하여 도로 사정이나 교통상황을 관리하는 인력은 이에 미치지 못하고 있다. 따라서 제한된 인원으로 현재의 열악한 교통 관리 체계를 극복하고자 하는 노력들이 많이 이루어지고 있다.The demand for vehicles is rapidly increasing due to economic growth and income growth, while the personnel who manage road conditions and traffic conditions are not. Therefore, a lot of efforts are being made to overcome the current poor traffic management system with limited personnel.
이러한 노력의 일환으로서 차량의 자동인식(번호인식 포함) 시스템의 개발이 활발하게 진행되고 있다. 차량 인식 혹은 차량의 번호(문자) 인식을 통해 교통 단속은 물론 교통량 조사, 도난 차량 검거, 출입 차량 통제, 주차 시설 관리 등의 다양한 분야에 효과적으로 이용할 수 있며, 현재까지 많은 연구가 이루어져 왔다. As part of this effort, the development of automatic vehicle recognition (including number recognition) system is in progress. Through vehicle identification or vehicle number (letter) recognition, it can be effectively used in various fields such as traffic control, traffic investigation, stolen vehicle arrest, access vehicle control, and parking facility management, and many studies have been made to date.
특히, 차량 번호판의 문자를 인식하기 위한 과정은 다른 문자 인식과는 달리 주변 환경적인 영향으로 카메라 잡음, 조명변화, 날씨 등으로 인해 왜곡된 현상이 발생하기 때문에 강인한 처리방법들이 고려되어야 한다. 하지만 차량의 번호판 영역의 경우 그 고유의 특성상 내용이 제한되어 있고, 일반적인 문자 인식(패턴인식)에 비해 구조가 단순하다. 이러한 이유로 인해서 차량 번호 인식(License Plate Recognition: LPR)은 환경적인 특성, 차량의 수요 증가, 인력수급 및 주차공간의 자원 관리를 효율적으로 운영하기 위한 가장 보편적인 시스템이라고 할 수 있다. In particular, the process for recognizing the character of the license plate, unlike other character recognition, because the distortion caused by the camera noise, lighting changes, weather, etc. due to the environmental effects should be considered robust processing methods. However, in the case of the license plate area of the vehicle, its contents are limited and its structure is simpler than the general character recognition (pattern recognition). For this reason, License Plate Recognition (LPR) is the most common system for the efficient operation of environmental characteristics, increasing vehicle demand, manpower supply and management of parking space resources.
LPR 시스템 또는 번호인식 기술은 영국에서 1976년에 가장 먼저 개발되었다. 그 이후 수십 년 동안, 기술이 진화하고 시장 수요가 증가함에 따라 LPR 시스템은 꾸준히 성장하였고, 동남아시아를 비롯한 유럽 국가에서 점차 확대되었다. 이로 인해 미국 북미 지역에서도 LPR 시스템 시장이 크게 성장하고 있다. 이는 효율적인 범죄 진압 및 예방 기술에 대한 강한 동기부여로 이어져서 더 넓은 시장으로 활성화되는 계기가 되었다.LPR system or number recognition technology was first developed in 1976 in the UK. In the decades since then, as technology has evolved and market demand has increased, LPR systems have grown steadily and have expanded gradually in European countries, including Southeast Asia. As a result, the LPR system market is growing significantly in North America. This led to strong motivation for effective crime suppression and prevention techniques, which in turn led to wider markets.
과거의 차량 번호 인식(LPR) 또는 ALPR(Automated LPR) 시스템은 차량 번호판을 판독하기 위해 카메라로부터 획득된 이미지(영상)에서 광학문자인식(Optical Character Recognition: OCR)을 사용하여 감시방법(Surveillance Method)에 적용되었다. 최근에는 주차관리 시스템이란 명칭으로 주차공간의 효율적인 업무를 진행하고 있다. 현재 LPR 시스템은 주차환경과 관련하여 관리인이 주차 요금을 정산함으로써 인력수급 및 인건비 부담과 요금 누수현상을 해결하고 있고, LPR 시스템의 수요는 끊임없이 증가되고 가면서 기술의 변화 및 개발이 지속적으로 이어지고 있다.Past vehicle number recognition (LPR) or automated LPR (ALPR) systems use Optical Character Recognition (OCR) on images acquired from cameras to read license plates. Was applied. Recently, under the name of parking management system, efficient work of parking spaces is being carried out. Currently, the LPR system solves manpower supply, labor cost burden and leak rate by the manager's settlement of parking fee in relation to the parking environment. The demand for LPR system is constantly increasing and technology change and development continues.
하지만 운영측면에서 주차권을 사용함에 있어서 주차권 분실, 훼손, 자원 낭비 등의 갑작스러운 이벤트들이 생기게 되고, 현금이 없거나 고액권만 소지하고 있는 경우 등의 당황스러운 이벤트들이 발생하게 된다. However, in using the parking ticket in terms of operation, sudden events such as parking ticket loss, damage, and waste of resources are generated, and embarrassing events such as when there is no cash or only a large ticket is held.
또한, 삶의 질적인 변화에 따른 자가 차량의 급격한 증가와 함께 주차문제(공간), 비효율적인 운영 관리 및 지식 부족으로 인한 이용자의 불편사항, 관리원의 불필요한 행위 등의 원인들이 발생되어 이를 해결하기 위해 무인 자동화 시스템이 필요시 되고 있다.In addition, due to the rapid increase in own vehicles due to changes in quality of life, causes of problems such as parking problems (space), inefficient operation management and user's inconvenience caused by lack of knowledge, unnecessary actions of the manager, etc. Unmanned automation systems are needed.
일반적으로 무인 자동화 시스템(이하 LPR 시스템)의 경우는 차량을 검지하는 수단으로 아직도 루프방식이 주로 사용되고 있으나, 매설공사에 따르는 주변 시민의 불편과 유지 보수상의 애로점이 많아 비매설형 검지기가 요구되고 있다. 이를 대체하기 위해 초음파 센서 또는 도플러 센서를 이용하여 차량을 검지하거나 차량의 종류를 분류(구분)하여 고속도로 요금소 등에 활용되어 차종에 따른 요금을 달리 징수하고 있다.In general, the unmanned automation system (hereinafter referred to as LPR system) is still mainly used as a means of detecting a vehicle, but a non-embedded detector is required due to many inconveniences and maintenance difficulties of neighboring citizens due to buried construction. . In order to replace this, an ultrasonic sensor or a Doppler sensor is used to detect a vehicle or classify (classify) the type of the vehicle, which is used for expressway toll stations, and collects charges according to vehicle types differently.
이처럼 시스템의 기술과 적용범위가 점차적으로 확대 및 보급화 되면서 전형적인 LPR 시스템의 세 가지 기본 구성요소를 포함한다.As the technology and coverage of the system expands and becomes increasingly widespread, it includes three basic components of a typical LPR system.
첫 번째는 카메라 혹은 비디오(이미지)로부터 영상 소스를 획득, 두 번째는 LPR 시스템에서 핵심 또는 엔진에서 입력된 카메라 또는 비디오(이미지)의 정보에 대한 차량의 번호를 추출, 마지막으로는 미리 저장 혹은 학습된 번호 문자에 대하여 일치하는 과정의 인식 혹은 타 시스템간의 통합으로 구성된다.The first obtains the image source from the camera or video (image), the second extracts the vehicle number for the information of the camera or video (image) input from the core or engine in the LPR system, and finally the pre-store or learn It consists of recognizing the matching process for the numbered letters, or integrating with other systems.
본 발명에서는 LPR 시스템에서 번호인식 향상을 위해 카메라로 입력되는 영상 화질 개선 및 태양광으로부터 피사체의 반사된 고조도 분포에 따른 스미어 현상을 복원 및 처리하는 방법을 개발한다. In the present invention, a method of restoring and processing a smear phenomenon according to a high intensity distribution of a subject reflected from sunlight and an image quality improvement input to a camera to improve number recognition in an LPR system is developed.
대부분의 LPR 시스템에서 카메라로 입력된 영상들은 카메라의 조리개 및 셔터 스피드를 고려하여 취득하고, 혹은 조도 변화의 영향을 받거나 피사체 고유 성질에 따른 왜곡 현상들이 그대로 노출되어 원하지 않는 정보가 발생되고 그 결과 번호인식 성능의 악영향을 미치게 된다. In most LPR systems, images input to the camera are acquired in consideration of the camera's aperture and shutter speed, or undesired information is generated due to the effects of illuminance changes or distortions caused by the subject's inherent properties. Recognition performance is adversely affected.
그 중에서도 LPR 시스템이 설치된 환경에서 차량이 유입될 때의 날씨 변화, 건물 위치 및 진입도로 환경, 카메라의 특성(CCD, CMOS 타입), 그 이외에도 차량 번호판의 물리적인 왜곡 상태, 번호판의 컬러 색상분포변화 등에 따라서 인식 성능이 결정된다. 이러한 요인 중에서 날씨 변화, 카메라의 특성, 컬러 색상분포 변화들은 하드웨어보다는 소프트웨어 기술적으로 왜곡된 정보를 처리가 가능하며 시스템의 안정화를 가져올 수 있다.Among them, the weather change when the vehicle is introduced in the environment where the LPR system is installed, the location of the building and the access road, the characteristics of the camera (CCD, CMOS type), the physical distortion state of the license plate, and the color color distribution of the license plate The recognition performance is determined in accordance with this. Among these factors, weather changes, camera characteristics, and color distribution changes can deal with software-distorted information rather than hardware, and can lead to system stabilization.
일반적으로 날씨 변화에는 저조도 혹은 고조도 영역분포들로 인해 열화된 영상이 입력된다. 저조도로 입력된 영상은 피사체(차량)가 어둡게 나타나므로 번호영역 자체가 검출되지 않거나 부분적인 검출이 되므로 인식저하의 요인이 되고, 이를 극복하기 위해 카메라의 셔터 및 조리개를 변경하여 빛의 양을 조절한다. 그러나, 이는 일반적인 날씨 환경에 유입된 차량에는 악영향을 초래하기 때문에 카메라의 기능보다는 기술적인, 즉 영상처리, 신호처리 그리고 컴퓨터비전 분야에서 수많은 접근방법들이 있다.In general, weather changes are inputted with degraded images due to low or high light area distributions. Since the subject (vehicle) appears dark in the low-input image, the number area itself is not detected or partially detected, which reduces recognition. To overcome this, the amount of light is adjusted by changing the shutter and aperture of the camera. do. However, this has a number of approaches in the technical, ie image processing, signal processing and computer vision fields, rather than the camera's function, since this has an adverse effect on vehicles entering the general weather environment.
가장 손쉽게 적용할 수 있는 부분이 전체 영상에 대해서 임의의 값으로 밝기값(Intensity Value)을 증가시키거나, 감마 보정(Gamma Correction) 방법, 히스토그램 평활화(Histogram Equalization) 등의 방법이 있다. 이 중에서도 단순히 각각의 픽셀의 화소값에 임의의 값을 더하여 저조도 영역의 밝기를 보정하는 방법이 있으나, 고조도 영역에서 더한 값으로 인해 오히려 정보왜곡이 발생하게 된다. The most easily applicable part is increasing the intensity value to an arbitrary value for the entire image, gamma correction method, histogram equalization, and the like. Among these methods, there is a method of correcting the brightness of the low illumination region by simply adding a random value to the pixel value of each pixel, but information distortion occurs due to the addition value in the high illumination region.
이를 해결하기 위한 방법으로 동일한 화소의 밝기를 누적하여 균일한 값들로 존재하도록 하는 히스토그램 평활화 방법이 있지만, 이는 영상의 잡음 정도와 형태에 따라 적절한 임계치 값들이 달라서 원하지 않는 결과를 얻을 수 있고, 다이나믹 레인지(Dynamic Range)의 영향에서는 크게 도움이 되지 못한다. As a way to solve this problem, there is a histogram smoothing method that accumulates the brightness of the same pixel so as to exist in uniform values. However, this may result in an undesirable result due to different threshold values depending on the noise level and shape of the image. It does not help much under the influence of (Dynamic Range).
또 다른 방법으로는 감마 보정이 있다. 감마 보정은 비선형 전달 함수(nonlinear transfer function)를 사용하여 빛의 강도(intensity) 신호를 비선형적으로 변형하는 것을 말한다. 즉 인간의 시각은 베버의 법칙(Weber's law)에 따라 밝기에 대해 비선형적으로 반응한다. 예를 들어 채널 당 8 bit와 같이 한정된 정보 표현량(bit depth) 안에서 선형적으로 빛의 밝기를 갖는다면, 사람의 눈이 민감하게 반응하는 어두운 부분의 경우 밝기가 변화할 때 부드럽게 느껴지지 않고 단절(왜곡)되어 보이는 현상(posterization)이 발생한다. 또한 감마값에 따라 변화를 주게 되어 저조도 영역에 대해 개선을 시킬 수 있으나, 적용된 감마값들의 값이 환경마다 다르게 적용되므로 환경변화에 적응적으로 대처하기가 어렵다.Another method is gamma correction. Gamma correction refers to the nonlinear transformation of the intensity signal of light using a nonlinear transfer function. In other words, human vision reacts nonlinearly to brightness according to Weber's law. For example, if the brightness of light is linear within a limited bit depth, such as 8 bits per channel, dark areas where the human eye responds sensitively do not feel smooth when the brightness changes, but are disconnected. Posterization occurs (distorted). In addition, it is possible to improve the low light area by changing the gamma value, but it is difficult to cope with the environmental change because the values of the applied gamma values are different for each environment.
아울러 카메라의 특성으로는 일반적으로 빛에 의해 발생하는 현상에는 스미어 뿐만 아니라 블루밍(Blooming) 현상도 있다. 촬상 소자(Image Sensor Device)로 CCD(Charge Coupled Device)나 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)를 사용함에 있어서 전기적 신호와 디지털 체계로 이미지를 저장하게 되는데, 이 과정에서 나타나는 오류로 인해 발생하는 현상이 바로 블루밍, 스미어 현상이다.In addition, the characteristics of cameras generally include blooming as well as smearing caused by light. When using a Charge Coupled Device (CCD) or a Complementary Metal Oxide Semiconductor (CMOS) as an image sensor device, images are stored as electrical signals and digital schemes. Blooming, smear phenomenon.
블루밍 현상은 CCD나 CMOS 센서에서 모두 나타나는데, 태양 즉 광원과 같은 고휘도(High brightness)의 물체로 인해 발생한다. 블루밍 현상은 광원의 주변, 가로등 주위에 동그란 테두리가 생기는 것을 말한다. 이와 같은 현상은 피사체(물체)에 광원, 조명등의 물체가 포함되어 있을 때 이 물체의 빛이 너무 밝아 이미지 센서(Image sensor)가 처리할 수 있는 용량을 넘어서면서 빛이 주위로 번지는 현상으로 나타난 것이다. 반면, 스미어 현상은 블루밍 현상과 발생하는 원인이 유사하지만 이와 다르게 CCD 센서에서만 나타나는 것으로서, 광원이나 조명등의 강한 반사광을 촬영했을 때 화면의 수직으로 한 줄의 선이 나타나는 현상을 말한다.Blooming occurs in both CCD and CMOS sensors, caused by high brightness objects such as the sun or light sources. Blooming phenomenon refers to the formation of a round border around the light source and around the street light. This phenomenon is caused when the object (object) contains an object such as a light source or a light, and the light of the object is too bright to exceed the capacity that the image sensor can handle and the light bleeds around. will be. On the other hand, the smear phenomenon is similar to the blooming phenomenon, but it is different from the CCD sensor, and when a strong reflected light such as a light source or a light is taken, a line is vertically displayed.
LPR 시스템에 적용된 카메라의 특성상 CCD 타입으로 구성되어 있어서 강한 광원의 빛으로부터 취약한 특징이 있으며 경우에 따라 왜곡 정도가 전체 영상에 고르게 분포될 수 있다. 특히 이러한 원인은 강한 광원과 같은 태양이나 자동차 헤드라이트 등의 CCD 이미지 센서에 의해 획득된 영상에서 흔히 볼 수 있다. Due to the characteristics of the camera applied to the LPR system, it is composed of a CCD type, which is weak from the light of a strong light source, and in some cases, the degree of distortion may be evenly distributed in the entire image. In particular, this cause is commonly seen in images acquired by a CCD image sensor such as the sun or a car headlight such as a strong light source.
따라서, 본 발명은 LPR 시스템에서 카메라로부터 획득된 영상에 대해서 저조도 영역과 스미어 복원처리가 가능한 개선된 LPR 시스템을 구성하여 번호인식 성능향상과 환경변화에도 강인한 특성을 갖는 시스템의 안정화된 기술을 제안한다.Therefore, the present invention proposes a stabilized technology of a system having robust characteristics against number recognition performance and environmental change by constructing an improved LPR system capable of low illumination area and smear restoration processing for an image acquired from a camera in an LPR system. .
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 저조도와 고조도 영역에서 발생되는 영상의 왜곡을 보정함으로써 LPR 시스템의 번호 인식 성능을 크게 향상시킬 수 있는 적응적 확률기반의 저조도 영상개선 및 스미어 복원처리 장치와 그 방법을 사용자에게 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and is an adaptive probability based low light image that can greatly improve the number recognition performance of the LPR system by correcting the distortion of the image generated in the low light and high light areas. An object of the present invention is to provide an improvement and smear restoration apparatus and a method thereof.
또한, 본 발명은 절단 비율을 영상에 따라 유동적으로 설정하는 개선된 절단 히스토그램 평활화(A_CHE)를 이용하여 저조도 영상의 대비(contrast)를 크게 개선하고 안정된 영상을 확보할 수 있는 적응적 확률기반의 저조도 영상개선 및 스미어 복원처리 장치와 그 방법을 사용자에게 제공하는 데 그 목적이 있다.In addition, the present invention utilizes an improved cutting histogram smoothing (A_CHE) that sets the cutting ratio dynamically according to an image, thereby greatly improving the contrast of a low light image and securing a stable image based on adaptive probability. An object of the present invention is to provide an image improvement and smear restoration processing apparatus and method thereof to a user.
또한, 본 발명은 센서 레벨 단위가 아닌 영상처리를 이용한 후처리 과정을 통하여 스미어 현상을 해소함으로써 구조적 복잡성이 크지 않으며 저렴한 비용으로 구현이 가능하고 효율적인 동작을 확보할 수 있는 적응적 확률기반의 저조도 영상개선 및 스미어 복원처리 장치와 그 방법을 사용자에게 제공하는 데 그 목적이 있다.In addition, the present invention solves the smear phenomenon through the post-processing process using the image processing rather than the sensor level unit, the structural complexity is not large, it can be implemented at low cost and adaptive probability-based low light image that can ensure efficient operation An object of the present invention is to provide an improvement and smear restoration apparatus and a method thereof.
한편, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.On the other hand, the technical problems to be achieved in the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems that are not mentioned are clearly to those skilled in the art from the following description. It can be understood.
상술한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일례와 관련된 LPR 시스템에서 적응적 확률기반의 저조도 영상개선 및 스미어 복원처리 장치는, CCD 센서가 장착되고, 상기 CCD 센서를 이용하여 차량의 번호판이 포함된 원영상을 촬영하는 촬영모듈; 및 상기 차량의 번호판의 문자를 인식하기 위하여 상기 촬영모듈에서 촬영된 상기 원영상을 입력받는 번호 인식 모듈;을 포함하되, 상기 번호 인식 모듈은, 상기 원영상과 관련된 판별인자에 기초하여 상기 원영상을 저조도 영상, 고조도 영상 및 미처리 영상 중 하나로 분류하는 판별부; 및 상기 원영상을 이용하여 보정영상을 생성하는 영상 처리부;를 더 포함하고, 상기 영상 처리부는, 상기 판별부에 의하여 상기 원영상이 상기 저조도 영상으로 분류된 경우, 개선된 절단 히스토그램 평활화(Advanced Clipped Histogram Equalization) 방식을 이용하여 상기 원영상으로부터 상기 보정영상을 생성하는 저조도 영상 처리부; 및 상기 판별부에 의하여 상기 원영상이 상기 고조도 영상으로 분류된 경우, 상기 원영상에 발생된 스미어를 제거하여 상기 보정영상을 생성하는 고조도 영상 처리부;를 더 포함하며, 상기 번호 인식 모듈은 대상영상을 상기 차량의 번호판의 문자 인식에 이용하고, 상기 판별부에 의하여 상기 원영상이 상기 저조도 영상 또는 상기 고조도 영상으로 분류된 경우, 상기 대상영상은 상기 보정영상이고, 상기 판별부에 의하여 상기 원영상이 상기 미처리 영상으로 분류된 경우, 상기 대상영상은 상기 원영상이다.In the LPR system related to an example of the present invention for realizing the above problem, the adaptive probability-based low light image improvement and smear restoration processing apparatus is equipped with a CCD sensor and includes a license plate of a vehicle using the CCD sensor. A shooting module for shooting an image; And a number recognition module for receiving the original image photographed by the photographing module to recognize a character of the license plate of the vehicle, wherein the number recognition module comprises: the original image based on a discrimination factor associated with the original image; A discriminating unit classifying the image into one of a low light image, a high light image, and an unprocessed image; And an image processor configured to generate a corrected image using the original image, wherein the image processor includes an improved clipped histogram smoothing when the original image is classified as the low light image by the determination unit. A low light image processor for generating the corrected image from the original image by using a histogram equalization method; And a high illumination image processor for generating the corrected image by removing the smear generated in the original image when the original image is classified into the high illumination image by the determination unit. When the target image is used for character recognition of the license plate of the vehicle, and the original image is classified into the low light image or the high light image by the determination unit, the target image is the correction image, and by the determination unit When the original image is classified as the raw image, the target image is the original image.
또한, 상기 판별인자는 그레이 스케일(Gray Scale)로 변환된 상기 원영상의 빛의 강도(Intensity)이고, 상기 원영상의 빛의 강도의 변화가 소정의 임계치보다 높은 경우, 상기 판별부는 상기 원영상을 상기 미처리 영상으로 분류한다.The determining factor may be the intensity of light of the original image converted to gray scale, and when the change of the intensity of light of the original image is higher than a predetermined threshold, the determination unit may determine the original image. Is classified into the raw image.
또한, 상기 원영상의 빛의 강도의 변화가 상기 임계치보다 낮은 경우, 상기 판별부는, 상기 원영상의 빛의 강도가 기 설정된 제 1 수치 이하이면 상기 원영상을 상기 저조도 영상으로 분류하고, 상기 원영상의 빛의 강도가 상기 제 1 수치보다 높으면 상기 원영상을 상기 고조도 영상으로 분류한다.In addition, when the change in the intensity of light of the original image is lower than the threshold, the determination unit classifies the original image as the low light image when the intensity of light of the original image is less than or equal to a predetermined first value. If the intensity of light of the image is higher than the first value, the original image is classified into the high illumination image.
또한, 상기 개선된 절단 히스토그램 평활화 방식은, 상기 원영상에 대한 적응적 절단비율을 결정하고, 상기 결정된 적응적 절단비율에 따라 상기 원영상의 히스트그램의 상단영역이 제거된 절단 히스토그램을 생성하며, 상기 상단영역 중 적어도 일부를 절단하여 상기 절단 히스토그램에 재할당함으로써 상기 보정영상을 생성한다.In addition, the improved cutting histogram smoothing method determines an adaptive cutting ratio for the original image, and generates a cutting histogram in which an upper region of the histogram of the original image is removed according to the determined adaptive cutting ratio. At least a portion of the upper region is cut and reallocated to the cut histogram to generate the corrected image.
또한, 상기 적응적 절단비율은 수학식
Figure PCTKR2015010674-appb-I000001
에 의하여 결정된다. 상기 수학식에서, adaptive_α_ratio는 상기 적응적 절단비율이고, f(x,y)는 상기 원영상의 그레이 값이며,
Figure PCTKR2015010674-appb-I000002
이다.
In addition, the adaptive cutting ratio is
Figure PCTKR2015010674-appb-I000001
Is determined by. In the above equation, adaptive_α_ratio is the adaptive truncation ratio, f (x, y) is a gray value of the original image,
Figure PCTKR2015010674-appb-I000002
to be.
또한, 상기 상단영역의 절단되는 부분은, 저조도 분포 영역에 대한 잘림범위 및 고조도 분포 영역에 대한 잘림범위를 포함한다. Further, the cut portion of the upper region includes a cutting range for the low illumination distribution area and a cutting range for the high illumination distribution area.
또한, 상기 저조도 분포 영역은 수학식
Figure PCTKR2015010674-appb-I000003
에 따라 결정되고, 상기 고조도 분포 영역은 수학식
Figure PCTKR2015010674-appb-I000004
에 따라 결정된다. 상기 수학식에서, GL은 상기 상단영역에서 상기 저조도 분포 영역이고, GH는 상기 상단영역에서 상기 고조도 분포 영역이며, T는 저조도와 고조도를 구분하기 위하여 임의로 설정된 값이고, GlobalLevel은 상기 원영상의 global level 이다.
In addition, the low light distribution area is expressed by
Figure PCTKR2015010674-appb-I000003
And the high illuminance distribution region is
Figure PCTKR2015010674-appb-I000004
It depends on. In the above equation, GL is the low light distribution area in the upper region, GH is the high illuminance distribution region in the upper region, T is a value set arbitrarily to distinguish low and high illuminance, and GlobalLevel is the original image. It is a global level.
또한, 상기 저조도 분포 영역에 대한 잘림범위는 하기의 수학식 3에 따라 결정되고, 상기 고조도 분포 영역에 대한 잘림범위는 하기의 수학식 4에 따라 결정된다.In addition, the cutting range for the low illumination distribution area is determined according to Equation 3 below, and the cutting range for the high illumination distribution area is determined according to Equation 4 below.
수학식 3Equation 3
Figure PCTKR2015010674-appb-I000005
Figure PCTKR2015010674-appb-I000005
수학식 4Equation 4
Figure PCTKR2015010674-appb-I000006
Figure PCTKR2015010674-appb-I000006
상기 수학식 3 및 상기 수학식 4에서, GLL은 상기 저조도 분포 영역에 대한 잘림범위이고, GHH는 상기 고조도 분포 영역에 대한 잘림범위이며, Cp는 상기 절단 히스토그램이고, klow는 그레이 스케일에서 상기 저조도 분포 영역이며, khigh는 그레이 스케일에서 상기 고조도 분포 영역이고, k는 그레이 스케일의 합의 수이다.In Equation 3 and Equation 4, GLL is a cutting range for the low light distribution area, GHH is a cutting range for the high light distribution area, C p is the cutting histogram, and k low is a gray scale. The low illuminance distribution region, k high is the high illuminance distribution region at gray scale, and k is the number of sums of gray scales.
또한, 상기 고조도 영상 처리부는, 상기 원영상을 구성하는 열(column) 중 상기 스미어가 발생된 제 1 열의 위치를 검출하는 검출부; 및 상기 검출된 제 1 열의 위치 정보에 기반하여 상기 원영상으로부터 상기 스미어를 제거하는 제거부;를 더 포함할 수 있다.The high illuminance image processor may further include: a detector configured to detect a position of the first column where the smear is generated among the columns constituting the original image; And a remover configured to remove the smear from the original image based on the detected position information of the first column.
또한, 상기 검출부는, 상기 번호 인식 모듈에 입력된 상기 원영상을 이용하여 상기 원영상을 구성하는 각각의 열에 대한 신호분포 곡선을 추출하는 추출부; 및 상기 신호분포 곡선을 정규분포 곡선으로 변환하는 변환부;를 더 포함하되, 상기 신호분포 곡선은 상기 원영상을 구성하는 각각의 열을 이루는 복수의 픽셀의 그레이 값의 합을 나타낸다.The detection unit may include: an extraction unit extracting a signal distribution curve for each column constituting the original image by using the original image input to the number recognition module; And a converting unit converting the signal distribution curve into a normal distribution curve, wherein the signal distribution curve represents a sum of gray values of a plurality of pixels constituting each column constituting the original image.
또한, 상기 검출부는 상기 정규분포 곡선을 기 설정된 임계치와 비교하여 이진패턴 맵을 생성하고, 상기 정규분포 곡선이 상기 임계치보다 작은 영역에서 상기 이진패턴 맵은 0의 값을 갖고, 상기 정규분포 곡선이 상기 임계치보다 큰 영역에서 상기 이진패턴 맵은 1의 값을 가지며, 상기 이진패턴 맵이 1의 값을 갖는 영역은 상기 원영상의 상기 제 1 열에 대응된다.In addition, the detection unit generates a binary pattern map by comparing the normal distribution curve with a preset threshold value, the binary pattern map has a value of 0 in an area where the normal distribution curve is smaller than the threshold value, and the normal distribution curve is In the region larger than the threshold, the binary pattern map has a value of 1, and the region in which the binary pattern map has a value of 1 corresponds to the first column of the original image.
또한, 상기 검출부는, 상기 제 1 열과 인접한 열 중 일부를 상기 제 1 열에 추가시킴으로써 상기 제 1 열의 너비를 확장시키고, 상기 제거부는, 상기 원영상을 이루는 복수의 픽셀 각각의 그레이 값에서 상기 이진패턴 맵을 이루는 복수의 픽셀 각각의 그레이 값을 차감하고, 상기 차감된 결과를 이용하여 상기 제 1 열에 발생된 상기 스미어를 제거할 수 있다.The detection unit may extend a width of the first column by adding a part of a column adjacent to the first column to the first column, and the removal unit may include the binary pattern at gray values of a plurality of pixels constituting the original image. The gray value of each pixel of the map may be subtracted, and the smear generated in the first column may be removed using the subtracted result.
또한, 소정의 보간법을 이용하여 상기 스미어가 제거된 상기 제 1 열에 대한 원영상을 복원하는 복원부;를 더 포함할 수 있다.The apparatus may further include a restoration unit for restoring the original image of the first column from which the smear is removed by using a predetermined interpolation method.
또한, 상기 복원부의 보간법은, 패치 내의 복수의 픽셀 각각에 대하여 우선순위를 계산하고, 상기 계산된 우선순위 중 가장 높은 우선순위를 갖는 최우선순위의 픽셀을 결정하며, 상기 최우선순위의 픽셀과 상기 패치 내의 복수의 픽셀 중 상기 제 1 열을 구성하지 않는 픽셀의 유사도 비교를 통하여 복원을 수행하고, 상기 패치는 상기 제 1 열을 구성하는 픽셀의 적어도 일부를 포함한다.The interpolation method of the reconstruction unit may calculate a priority for each of a plurality of pixels in the patch, determine a pixel having the highest priority among the calculated priorities, and determine the pixel of the highest priority and the patch. Reconstruction is performed by comparing the similarity of pixels which do not constitute the first column among a plurality of pixels in the pixel, and the patch includes at least a part of the pixels which constitute the first column.
또한, 상기 번호 인식 모듈은, 상기 대상영상에 초점열화방법(Focus Degradation Method)을 적용하여 복원영상을 생성하는 영상 복원부;를 더 포함하되, 상기 복원영상은 상기 번호 인식 모듈의 상기 차량의 번호판의 문자 인식에 이용되고, 상기 초점열화방법은 고해상도 영상생성방법과 디테링(Detailing) 방법을 결합한 것이며, 상기 고해상도 영상생성방법을 수행하기 위해 상기 영상 복원부는, 초점열화가 있는 대상영상을 기 설정된 업-스케일(up-scale) 계수에 따라 업-스케일링(up-scaling)하는 영상추정수단; 및 상기 대상영상과 상기 업-스케일링된 영상에 쌍입방 보간법(Bicubic Interpolation)을 적용하여 상기 초점열화의 적어도 일부가 제거된 고해상도 영상을 생성하는 영상생성수단;을 더 포함할 수 있다.The number recognition module may further include an image restoring unit generating a restored image by applying a focus degradation method to the target image, wherein the restored image is a license plate of the vehicle of the number recognition module. The focus deterioration method is a combination of a high resolution image generation method and a detailing method, and the image reconstruction unit presets a target image having deterioration of focus in order to perform the high resolution image generation method. Image estimation means for up-scaling according to up-scale coefficients; And image generating means for generating a high resolution image from which at least a portion of the focal deterioration is removed by applying bicubic interpolation to the target image and the up-scaled image.
또한, 상기 디테링 방법을 수행하기 위해 상기 영상 복원부는, 방향 적응적 가이디드 필터(Guided Filter)를 이용하여 상기 생성된 고해상도 영상으로부터 상기 초점열화의 적어도 일부를 제거하는 영상복원수단;을 더 포함할 수 있다.The image reconstructing unit may further include image restoring means for removing at least a portion of the focal deterioration from the generated high resolution image by using a directional adaptive guided filter. can do.
한편, 상술한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일례와 관련된 LPR 시스템에서 적응적 확률기반의 저조도 영상개선 및 스미어 복원처리 방법은, CCD 센서가 장착된 촬영모듈이 상기 CCD 센서를 이용하여 차량의 번호판이 포함된 원영상을 촬영하는 촬영단계; 상기 차량의 번호판의 문자를 인식하기 위하여 상기 촬영모듈에서 촬영된 상기 원영상이 번호 인식 모듈에 입력되는 입력단계; 상기 번호 인식 모듈의 판별부가 상기 원영상과 관련된 판별인자에 기초하여 상기 원영상을 저조도 영상, 고조도 영상 및 미처리 영상 중 하나로 분류하는 판별단계; 상기 번호 인식 모듈의 영상 처리부가 상기 원영상을 이용하여 보정영상을 생성하는 영상 처리단계; 및 상기 번호 인식 모듈이 대상영상을 이용하여 상기 차량의 번호판의 문자를 인식하는 인식단계;를 포함하되, 상기 영상 처리부는, 상기 판별부에 의하여 상기 원영상이 상기 저조도 영상으로 분류된 경우, 개선된 절단 히스토그램 평활화(Advanced Clipped Histogram Equalization) 방식을 이용하여 상기 원영상으로부터 상기 보정영상을 생성하는 저조도 영상 처리부 및 상기 판별부에 의하여 상기 원영상이 상기 고조도 영상으로 분류된 경우, 상기 원영상에 발생된 스미어를 제거하여 상기 보정영상을 생성하는 고조도 영상 처리부를 더 포함하며, 상기 판별부에 의하여 상기 원영상이 상기 저조도 영상 또는 상기 고조도 영상으로 분류된 경우, 상기 대상영상은 상기 보정영상이고, 상기 판별부에 의하여 상기 원영상이 상기 미처리 영상으로 분류된 경우, 상기 대상영상은 상기 원영상이다.On the other hand, in the LPR system related to an example of the present invention for realizing the above-described problem, the adaptive probability-based low light image improvement and smear restoration processing method, the image pickup module equipped with a CCD sensor using the CCD sensor vehicle license plate Shooting step of shooting the original image including the; An input step of inputting the original image photographed by the photographing module to a number recognition module to recognize a character of the license plate of the vehicle; A discriminating step of classifying, by the discrimination unit of the number recognition module, the original image into one of a low light image, a high light image, and an unprocessed image based on a determination factor related to the original image; An image processing step of generating, by the image processing unit of the number recognition module, a corrected image using the original image; And a step of recognizing, by the number recognition module, a character of the license plate of the vehicle using a target image, wherein the image processor is further improved when the original image is classified as the low light image by the determination unit. When the original image is classified as the high illumination image by the low light image processor and the discriminator to generate the corrected image from the original image by using an advanced clipped histogram equalization method, the original image is classified into the high illumination image. And a high illuminance image processor to generate the corrected image by removing the generated smear. When the original image is classified into the low illuminance image or the high illuminance image by the determination unit, the target image is the corrected image. And when the original image is classified as the raw image by the discriminating unit, The image is the original image.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 저조도와 고조도 영역에서 발생되는 영상의 왜곡을 보정함으로써 LPR 시스템의 번호 인식 성능을 크게 향상시킬 수 있는 적응적 확률기반의 저조도 영상개선 및 스미어 복원처리 장치와 그 방법을 사용자에게 제공할 수 있다.The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and is an adaptive probability based low light image that can greatly improve the number recognition performance of the LPR system by correcting the distortion of the image generated in the low light and high light areas. The improvement and smear restoration processing apparatus and method can be provided to a user.
또한, 본 발명은 절단 비율을 영상에 따라 유동적으로 설정하는 개선된 절단 히스토그램 평활화(A_CHE)를 이용하여 저조도 영상의 대비(contrast)를 크게 개선하고 안정된 영상을 확보할 수 있는 적응적 확률기반의 저조도 영상개선 및 스미어 복원처리 장치와 그 방법을 사용자에게 제공할 수 있다.In addition, the present invention utilizes an improved cutting histogram smoothing (A_CHE) that sets the cutting ratio dynamically according to an image, thereby greatly improving the contrast of a low light image and securing a stable image based on adaptive probability. An image improvement and smear restoration processing apparatus and method can be provided to a user.
또한, 본 발명은 센서 레벨 단위가 아닌 영상처리를 이용한 후처리 과정을 통하여 스미어 현상을 해소함으로써 구조적 복잡성이 크지 않으며 저렴한 비용으로 구현이 가능하고 효율적인 동작을 확보할 수 있는 적응적 확률기반의 저조도 영상개선 및 스미어 복원처리 장치와 그 방법을 사용자에게 제공할 수 있다.In addition, the present invention solves the smear phenomenon through the post-processing process using the image processing rather than the sensor level unit, the structural complexity is not large, it can be implemented at low cost and adaptive probability-based low light image that can ensure efficient operation The improvement and smear restoration processing apparatus and method can be provided to a user.
한편, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.On the other hand, the effect obtained in the present invention is not limited to the above-mentioned effects, other effects that are not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description. Could be.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 일 실시례를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.The following drawings, which are attached to this specification, illustrate one preferred embodiment of the present invention, and together with the detailed description thereof, serve to further understand the technical idea of the present invention. It should not be construed as limited.
도 1은 본 발명과 관련된 전형적인 LPR 시스템의 일 실시례이다.1 is an embodiment of a typical LPR system in accordance with the present invention.
도 2는 본 발명의 적응적 확률기반의 저조도 영상개선 및 스미어 복원처리 장치의 블록 구성도의 일례를 나타낸다.2 shows an example of a block diagram of an apparatus for adaptive low-light image enhancement and smear restoration according to the present invention.
도 3 및 도 4는 본 발명과 관련된 영상의 히스토그램 절단을 도식적으로 나타낸다.3 and 4 diagrammatically show histogram truncation of an image related to the present invention.
도 5는 본 발명에 적용될 수 있는 개선된 절단 히스토그램 평활화를 설명하기 위한 모식도이다.5 is a schematic diagram for explaining an improved cut histogram smoothing that can be applied to the present invention.
도 6은 촬영모듈에서 획득된 영상의 각 열에 따른 신호분포 곡선 일례를 도시한 것이다.6 illustrates an example of a signal distribution curve according to each column of an image acquired by the photographing module.
도 7은 도 6의 신호분포 곡선을 입력으로 한 정규분포 곡선을 나타낸다.FIG. 7 shows a normal distribution curve with the signal distribution curve of FIG. 6 as an input.
도 8은 본 발명의 일례와 관련된 적응적 확률기반의 저조도 영상개선 및 스미어 복원처리 방법의 순서도이다.8 is a flowchart of a method for adaptive low-light image enhancement and smear reconstruction according to an example of the present invention.
도 9 내지 도 11과 도 12 내지 도 14는 본 발명에 따라 저조도 영상을 처리한 결과를 나타내는 일례이다.9 to 11 and 12 to 14 are examples showing the results of processing the low light image according to the present invention.
도 15 내지 도 17과 도 18 내지 도 20은 본 발명에 따라 고조도 영상에 발생되 스미어를 복원 처리한 결과를 나타내는 일례이다.15 to 17 and 18 to 20 are examples showing the result of restoring the smear generated in the high illuminance image according to the present invention.
<부호의 설명><Description of the code>
10: 촬영모듈10: shooting module
20: 번호 인식 모듈20: number recognition module
30: 판별부30: determination unit
40: 영상 처리부40: image processing unit
50: 저조도 영상 처리부50: low light image processing unit
60: 고조도 영상 처리부60: high illumination image processing unit
70: 영상 복원부70: image restoration unit
100: 적응적 확률기반의 저조도 영상개선 및 스미어 복원처리 장치100: Adaptive Probability Based Low Light Image Enhancement and Smear Reconstruction
본 발명에 따른 적응적 확률기반의 저조도 영상개선 및 스미어 복원처리 장치(100)는 촬영모듈과 번호 인식 모듈을 포함한다. 촬영모듈에는 CCD 센서가 장착되고, CCD 센서를 이용하여 차량의 번호판이 포함된 원영상을 촬영한다. 번호 인식 모듈은 촬영모듈에서 촬영된 원영상을 입력받으며, 이를 이용하여 상기 차량의 번호판의 문자를 인식한다.The adaptive probability based low light image improvement and smear restoration processing apparatus 100 according to the present invention includes a photographing module and a number recognition module. The imaging module is equipped with a CCD sensor and photographs the original image including the license plate of the vehicle using the CCD sensor. The number recognition module receives an original image photographed by the photographing module, and recognizes a character of the license plate of the vehicle using the original image.
번호 인식 모듈은 판별부와 영상 처리부로 구성되며, 영상 처리부는 저조도 영상 처리부와 고조도 영상 처리부를 포함한다. 판별부는 원영상과 관련된 판별인자에 기초하여 원영상을 저조도 영상, 고조도 영상 및 미처리 영상 중 하나로 분류한다.The number recognition module includes a discrimination unit and an image processor, and the image processor includes a low light image processor and a high light image processor. The discriminator classifies the original image into one of a low light image, a high light image, and an unprocessed image based on a discrimination factor related to the original image.
영상 처리부는 원영상을 이용하여 보정영상을 생성한다. 원영상이 저조도 영상으로 분류된 경우, 저조도 영상 처리부는 개선된 절단 히스토그램 평활화(Advanced Clipped Histogram Equalization) 방식을 이용하여 원영상으로부터 보정영상을 생성한다. 원영상이 상기 고조도 영상으로 분류된 경우, 고조도 영상 처리부는 원영상에 발생된 스미어를 제거하여 보정영상을 생성한다.The image processor generates a corrected image using the original image. When the original image is classified as a low light image, the low light image processor generates a corrected image from the original image by using an advanced clipped histogram equalization method. When the original image is classified as the high illuminance image, the high illuminance image processor generates a corrected image by removing the smear generated in the original image.
원영상이 상기 저조도 영상 또는 상기 고조도 영상으로 분류된 경우, 번호 인식 모듈은 보정영상을 차량의 번호판의 문자 인식에 이용한다. 원영상이 상기 미처리 영상으로 분류된 경우, 번호 인식 모듈은 원영상을 차량의 번호판의 문자 인식에 이용한다.When the original image is classified as the low light image or the high light image, the number recognition module uses the corrected image for character recognition of the license plate of the vehicle. If the original image is classified as the raw image, the number recognition module uses the original image for character recognition of the license plate of the vehicle.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시례에 대해서 설명한다. 또한, 이하에 설명하는 실시례는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 내용을 부당하게 한정하지 않으며, 본 실시 형태에서 설명되는 구성 전체가 본 발명의 해결 수단으로서 필수적이라고는 할 수 없다.Hereinafter, with reference to the drawings will be described a preferred embodiment of the present invention. In addition, the Example described below does not unduly limit the content of this invention described in the claim, and the whole structure demonstrated by this embodiment is not necessarily required as a solution of this invention.
일반적인 LPR 시스템은 차량의 입-출차 정보를 가지고 운영 요금체계에 따라 요금징수를 받도록 하거나, 운영 요금체계 없이 불특정 차량의 입-출차 현황 및 정보수집에 활용되고 있다. 더 나아가서는 지역적으로 분산된 조직 내의 차량 이동 여부를 관측하기 위한 통합적인 방향으로 제시되고 있다. 도 1은 본 발명과 관련된 전형적인 LPR 시스템의 일 실시례이다.The general LPR system is used to collect charges according to the operating tariff system with the vehicle's entry / exit information, or is used for collecting and discharging status and information of the unspecified vehicle without the operation tariff system. Furthermore, it is suggested as an integrated direction for observing vehicle movement in geographically dispersed organizations. 1 is an embodiment of a typical LPR system in accordance with the present invention.
도 1에 도시된 것과 같이, LPR 시스템은 카메라로 입력된 차량의 번호판 영역을 검지하여 번호 및 문자 검출방법을 이용하여 차량의 번호판 문자를 인식하게 되고, 이를 로컬 PC 또는 서버로 전송하여 차량을 전체적으로 관리 및 감독을 할 수 있다.As shown in FIG. 1, the LPR system detects a license plate area of a vehicle input by a camera and recognizes a license plate character of the vehicle using a number and character detection method, and transmits the license plate character to a local PC or a server. Can manage and supervise
이러한 차량의 번호 정보들은 입차, 출차, 그리고 요금체계에 따른 요금의 징수, 차량 통행량 분석, 지역적인 혼잡도 분석, 시간대별 차량 출입 분석 등에 활용되며, 이를 통하여 원활한 운영관리를 도모하고 이용자의 편의성을 극대화하고 하는 목적이 있다.The vehicle's number information is used for entering, leaving, and collecting charges according to the fare system, vehicle traffic analysis, regional congestion analysis, and time-of-day vehicle access analysis, thereby promoting smooth operation management and maximizing user convenience. There is a purpose.
이하에서는, 저조도 영역과 스미어 복원처리가 가능한 개선된 LPR 시스템을 구성하여 번호인식 성능향상과 환경변화에도 강인한 특성을 갖는 LPR 시스템을 제안하고 한다.In the following, we propose an LPR system that is robust to number recognition performance and environmental change by constructing an improved LPR system capable of low-light region and smear recovery.
<LPR 시스템의 구성><Configuration of LPR System>
이하에서는, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 적응적 확률기반의 저조도 영상개선 및 스미어 복원처리 장치의 구성을 구체적으로 살펴본다.Hereinafter, a configuration of an apparatus for adaptive low-light image enhancement and smear restoration according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명의 적응적 확률기반의 저조도 영상개선 및 스미어 복원처리 장치의 블록 구성도의 일례를 나타낸다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 적응적 확률기반의 저조도 영상개선 및 스미어 복원처리 장치(100)는 촬영모듈(10), 번호 인식 모듈(20), 판별부(30), 영상 처리부(40), 영상 복원부(70) 등을 포함할 수 있다. 2 shows an example of a block diagram of an apparatus for adaptive low-light image enhancement and smear restoration according to the present invention. Referring to FIG. 2, the adaptive probability-based low light image enhancement and smear restoration processing apparatus 100 of the present invention includes a photographing module 10, a number recognition module 20, a discriminator 30, and an image processor 40. And an image restoring unit 70.
단, 도 2에 도시된 구성요소들이 필수적인 것은 아니어서, 그보다 많은 구성요소들을 갖거나 그보다 적은 구성요소들을 갖는 적응적 확률기반의 저조도 영상개선 및 스미어 복원처리 장치(100)가 구현될 수도 있다. 또한, 도 2에 도시된 구성요소는 상호 의존적으로 연결되어 있으며, 각 구성요소가 도 2에 도시된 것과 달리 별도로 또는 통합하여 구현되는 것이 가능하다. 이하, 각 구성에 대하여 살펴본다.However, since the components illustrated in FIG. 2 are not essential, the adaptive probability-based low light image enhancement and smear reconstruction apparatus 100 having more or fewer components may be implemented. In addition, the components shown in FIG. 2 are mutually connected, and it is possible for each component to be implemented separately or in combination with each other, as shown in FIG. 2. Hereinafter, each configuration will be described.
촬영모듈(10)은 차량을 촬영하기 위하여 LPR 시스템에 설치되며, 기 설정된 구간에 위치하는 차량을 촬영하여 원영상을 생성한다. 촬영모듈(10)에 의하여 촬영된 원영상에는 차량의 번호판이 촬영되어 있으며, 원영상은 번호 인식 모듈(20)로 전달되어 차량의 번호판 인식에 이용된다.The photographing module 10 is installed in the LPR system to photograph the vehicle, and photographs the vehicle positioned in the preset section to generate the original image. The license plate of the vehicle is photographed in the original image photographed by the photographing module 10, and the original image is transmitted to the number recognition module 20 and used to recognize the license plate of the vehicle.
촬영모듈(10)은 x축, y축, z축 방향으로 각각 틸팅할 수 있는 틸팅장치를 구비한다. 이와 같은 촬영모듈(10)은 지정된 x, y 좌표로 카메라를 회전시켜 차량에 대해 줌인(zoom-in) 영상 또는 줌아웃(zoom-out) 영상을 촬영할 수 있는 구성을 갖고 있다.The photographing module 10 includes a tilting device capable of tilting in the x-, y-, and z-axis directions, respectively. The photographing module 10 has a configuration capable of photographing a zoom-in image or a zoom-out image of the vehicle by rotating the camera at a designated x and y coordinate.
촬영모듈(10)은 어안렌즈(Fisheye Lens)가 장착된 카메라를 사용하여 구현될 수도 있다. 넓은 화각을 갖는 어안렌즈를 사용하면 촬영모듈(10)을 중심으로 전방위(360˚) 영역의 영상을 촬영할 수 있다.The photographing module 10 may be implemented using a camera equipped with a fisheye lens. If a fisheye lens having a wide angle of view is used, an image of an omnidirectional (360 °) region may be captured based on the imaging module 10.
촬영모듈(10)은 CCD 센서 또는 CMOS 센서를 장착하고 있으며, 바람직하게는 CCD 센서를 이용한다. CCD형 이미지 센서와 CMOS형 이미지 센서는 공통적으로 빛을 받아들여 전기신호로 전환하는 수광부를 가지고 있다. CCD형 이미지 센서는 전기신호를 CCD를 통해 전달하며 마지막 단계에서 전압으로 변환을 하게 된다. 반면 CMOS형 이미지 센서는 각 픽셀에서 전압으로 신호를 변환하여 외부로 전달한다. 즉, CCD형 이미지 센서는 빛에 의해 발생한 전자를 그대로 게이트 펄스를 이용하여 출력부까지 이동시키며, CMOS형 이미지 센서는 빛에 의해 발생한 전자를 각 픽셀 내에서 전압으로 변환한 후에 픽셀 수만큼의 CMOS 스위치를 통해 출력하는 차이점이 있다.The imaging module 10 is equipped with a CCD sensor or a CMOS sensor, preferably using a CCD sensor. The CCD image sensor and the CMOS image sensor have a light receiving unit which commonly receives light and converts it into an electric signal. CCD-type image sensor transfers electric signal through CCD and converts to voltage at last stage. CMOS image sensors, on the other hand, convert the signal from each pixel to a voltage and pass it outside. That is, the CCD-type image sensor moves electrons generated by light to the output unit by using a gate pulse as it is, and the CMOS-type image sensor converts electrons generated by light into voltage within each pixel and then converts the electrons into light by the number of pixels. There is a difference between the output through the switch.
CCD형 이미지 센서는 그 신호처리방식에 의하여 스미어 현상이 발생되기도 한다. 상기 스미어 현상은 광원이나 조명등의 강한 반사광을 촬영했을 때 화면의 수직으로 한 줄의 선이 나타나는 현상을 말한다. 주로 고속셔터를 사용할 때 많이 나타나며, 광원과 같이 매우 밝은 물체를 촬영할 때 흔히 볼 수 있다. CCD형 이미지 센서는 한 셀에 하나의 빛만이 존재되는 구조로 이루어지며, 셀간의 반사 현상과 간섭 현상 등이 영향을 미쳐 한 셀에 저장할 수 있는 전하량이 흘러 넘치는 경우 스미어 현상이 발생된다.In the CCD image sensor, a smear phenomenon may occur due to its signal processing method. The smear phenomenon refers to a phenomenon in which a single line appears vertically on the screen when a strong reflected light such as a light source or an illumination is photographed. This is often seen when using high-speed shutter, and is often seen when shooting very bright objects such as light sources. CCD-type image sensor has a structure in which only one light exists in one cell, and smear phenomenon occurs when the amount of charge that can be stored in one cell flows due to reflection and interference between cells.
스미어 현상은 고속 셔터 설정인 경우 빛의 노출에 따라 이미지 센서에 저장 또는 전송하기 위한 버퍼 영역에서 쉽게 발생된다. CCD의 고속 셔터는 CCD의 노출시간이 카메라 몸체의 셔터를 통해서 이루어지고, 동조속도 이상의 셔터속도에서 CCD를 직접 제어함으로써 노출을 조절한다. CCD의 전자 셔터를 이용하여 이미지를 획득하는 경우 카메라 몸체의 셔터가 열려 있다면, 포토다이오드에는 계속 빛이 입사되어 저장된 공간에서 전하가 넘치게 되고, 종 배열로 구성된 CCD의 전하를 읽어낸다면 넘치는 전하들로 인해 밝은 줄이 생겨나게 됨으로써 스미어 현상이 발생되는 것이다.Smear is easily generated in the buffer area for storing or transmitting to the image sensor in response to light exposure in the case of a high-speed shutter setting. In the high-speed shutter of the CCD, the exposure time of the CCD is achieved through the shutter of the camera body, and the exposure is controlled by directly controlling the CCD at a shutter speed higher than the synchronization speed. If the shutter of the camera body is open when the image is acquired by using the electronic shutter of the CCD, the light is continuously incident on the photodiode, and the charge is overflowed in the stored space, and if the charge of the vertical array of CCD is read out, the overcharge Because of this, bright streaks are produced, which is why smearing occurs.
이렇게 발생된 스미어 현상은 촬영된 이미지를 왜곡하고, 차량 검지 혹은 단속하는 시스템에서 차량 형태파악, 차량의 번호인식을 방해하는 문제를 유발시킬 수 있다. The smear phenomenon generated may distort the photographed image and cause problems such as vehicle shape identification and number recognition of the vehicle in a system for detecting or controlling a vehicle.
한편, 본 발명의 적응적 확률기반의 저조도 영상개선 및 스미어 복원처리 장치(100)의 번호 인식 모듈(20)은, 판별부(30), 영상 처리부(40), 영상 복원부(70) 등을 포함할 수 있다.On the other hand, the number recognition module 20 of the adaptive low-light image enhancement and smear decompression processing apparatus 100 of the present invention uses the determination unit 30, the image processing unit 40, the image restoration unit 70, and the like. It may include.
판별부(30)는 원영상과 관련된 판별인자에 기초하여 촬영모듈(10)에서 생성된 원영상을 저조도 영상, 고조도 영상 및 미처리 영상 중 하나로 분류한다. 여기서, 원영상과 관련된 판별인자는 그레이 스케일(Gray Scale)로 변환된 원영상의 빛의 강도(Intensity)이다. The determination unit 30 classifies the original image generated by the photographing module 10 into one of a low light image, a high light image, and an unprocessed image based on a determination factor related to the original image. Here, the discriminating factor related to the original image is the intensity of light of the original image converted to gray scale.
구체적으로, 원영상의 빛의 강도의 변화가 소정의 임계치보다 높은 경우, 판별부(30)는 원영상을 미처리 영상으로 분류한다. 원영상의 빛의 강도의 변화가 임계치보다 낮은 경우에는, 원영상의 빛의 강도가 기 설정된 제 1 수치 이하이면 원영상은 저조도 영상으로 분류되고, 원영상의 빛의 강도가 제 1 수치보다 높으면 원영상은 고조도 영상으로 분류된다.In detail, when the change in the intensity of light of the original image is higher than a predetermined threshold, the determination unit 30 classifies the original image as an unprocessed image. When the change in the light intensity of the original image is lower than the threshold value, if the light intensity of the original image is less than or equal to the first predetermined value, the original image is classified as a low illumination image, and when the light intensity of the original image is higher than the first value, The original image is classified as a high illuminance image.
한편, 영상 처리부(40)는 저조도 영상이나 고조도 영상으로 분류된 원영상의 영상을 개선한다. 영상 처리부(40)에는 저조도 영상으로 분류된 원영상을 대상으로 하는 저조도 영상 처리부(50)와 고조도 영상으로 분류된 원영상을 대상으로 하는 고조도 영상 처리부(60)를 더 포함할 수 있다.On the other hand, the image processor 40 improves the image of the original image classified as a low light image or a high light image. The image processor 40 may further include a low light image processor 50 for an original image classified as a low light image and a high light image processor 60 for an original image classified as a high light image.
저조도 영상 처리부(50)는 원영상이 저조도 영상으로 분류된 경우, 개선된 절단 히스토그램 평활화(Advanced Clipped Histogram Equalization: A_CHE) 방식을 이용하여 원영상으로부터 보정영상을 생성한다.When the original image is classified as a low light image, the low light image processor 50 generates a corrected image from the original image using an improved clipped histogram equalization (A_CHE) method.
구체적으로, 개선된 절단 히스토그램 평활화 방식에 따르면, 원영상에 대한 적응적 절단비율을 결정하고, 결정된 적응적 절단비율에 따라 원영상의 히스트그램의 상단영역이 제거된 절단 히스토그램을 생성하며, 상단영역 중 적어도 일부를 절단하여 절단 히스토그램에 재할당하게 된다.Specifically, according to the improved cutting histogram smoothing method, an adaptive cutting ratio for the original image is determined, and according to the determined adaptive cutting ratio, a cutting histogram in which the upper region of the histogram of the original image is removed is generated, At least a portion of the region is cut and reallocated to the cut histogram.
이와 관련하여, 도 3 및 도 4는 본 발명과 관련된 영상의 히스토그램 절단을 도식적으로 나타낸다. 도 3은 기존의 CHE 방식에 따라서 원영상의 히스토그램 상단영역이 제거되는 모습을 도식적으로 나타내고, 도 4는 본 발명에 적용되는 개선된 절단 히스토그램 평활화(A_CHE) 방식에 따라서 원영상의 히스토그램 상단영역이 제거되는 모습을 도식적으로 나타낸다.In this regard, FIGS. 3 and 4 diagrammatically illustrate histogram truncation of an image related to the present invention. 3 is a diagram showing the removal of the histogram top region of the original image according to the conventional CHE method, Figure 4 is a histogram top region of the original image according to the improved cutting histogram smoothing (A_CHE) method applied to the present invention It is shown graphically as being removed.
기존의 CHE 방식에 의하면, 도 3에 도시된 것과 같이, 고정된 절단비율에 따라 히스트그램의 상단영역을 제거하게 된다. 대한민국 등록특허 제10-0756318호(특허문헌 2)에 개시되어 있는 CHE 방식도 이렇게 고정된 절단비율을 사용하고 있다.According to the conventional CHE method, as shown in FIG. 3, the upper region of the histogram is removed according to a fixed cutting ratio. The CHE method disclosed in Korean Patent No. 10-0756318 (Patent Document 2) also uses a fixed cutting ratio.
그러나, 본 발명의 개선된 절단 히스토그램 평활화(A_CHE) 방식에 의하면, 도 4에 도시된 것과 같이, 원영상에 따라 절단비율이 유동적으로 결정되며, 이렇게 결정된 절단비율에 따라 제거된 상단영역이 절단 히스토그램에 할당되게 된다. 여기서, 적응적 절단비율 adaptive_α_ratio은 아래의 수학식 1에 의하여 결정된다.However, according to the improved cutting histogram smoothing (A_CHE) method of the present invention, as shown in FIG. 4, the cutting ratio is fluidly determined according to the original image, and the top region removed according to the cutting ratio is cut histogram. Will be assigned to. Here, the adaptive truncation ratio adaptive_α_ratio is determined by Equation 1 below.
Figure PCTKR2015010674-appb-M000001
Figure PCTKR2015010674-appb-M000001
상기 수학식 1에서 f(x,y)는 상기 원영상의 그레이 값이며,
Figure PCTKR2015010674-appb-I000007
이다.
In Equation 1, f (x, y) is a gray value of the original image,
Figure PCTKR2015010674-appb-I000007
to be.
또한, 도 5는 본 발명에 적용될 수 있는 개선된 절단 히스토그램 평활화를 설명하기 위한 모식도이다. 적응적 절단비율에 따라 제거된 상단영역은 저조도 분포 영역과 고조도 분포 영역이 절단(clip)되어 절단 히스토그램에 재할당된다. 도 4에 도시된 것과 같이, 상단영역의 절단되는 부분은, 저조도 분포 영역에 대한 잘림범위 및 고조도 분포 영역에 대한 잘림범위를 포함한다.In addition, Figure 5 is a schematic diagram for explaining the improved cutting histogram smoothing that can be applied to the present invention. The upper region removed according to the adaptive cutting ratio is reassigned to the cutting histogram by clipping the low and high illumination distribution areas. As shown in FIG. 4, the cut portion of the upper region includes a cutting range for the low illumination distribution area and a cutting range for the high illumination distribution area.
여기서, 저조도 분포 영역 GL과 고조도 분포 영역 GH은 각각 수학식 2와 수학식 3과 같이 표현할 수 있다.Here, the low light distribution area GL and the high light distribution area GH may be expressed as Equation 2 and Equation 3, respectively.
Figure PCTKR2015010674-appb-M000002
Figure PCTKR2015010674-appb-M000002
Figure PCTKR2015010674-appb-M000003
Figure PCTKR2015010674-appb-M000003
수학식 2 및 수학식 3에서 T는 저조도와 고조도를 구분하기 위하여 임의로 설정된 값으로서, 예를 들어 T는 128이다. GlobalLevel은 원영상의 global level을 의미한다.In Equations 2 and 3, T is a value arbitrarily set to distinguish low and high illumination, for example, T is 128. GlobalLevel means the global level of the original image.
저조도 분포 영역에 대한 잘림범위 GLL은 수학식 4와 같이 표현되고, 고조도 분포 영역에 대한 잘림범위 GHH는 수학식 5와 같이 표현될 수 있다.The cut range GLL for the low light distribution area may be expressed as Equation 4, and the cut range GHH for the high light distribution area may be expressed as Equation 5.
Figure PCTKR2015010674-appb-M000004
Figure PCTKR2015010674-appb-M000004
Figure PCTKR2015010674-appb-M000005
Figure PCTKR2015010674-appb-M000005
수학식 4 및 수학식 5에서 Cp는 상기 절단 히스토그램이고, klow는 그레이 스케일에서 상기 저조도 분포 영역이며, khigh는 그레이 스케일에서 상기 고조도 분포 영역이고, k는 그레이 스케일의 합의 수이다.In Equations 4 and 5, C p is the truncated histogram, k low is the low light distribution area in gray scale, k high is the high light distribution area in gray scale, and k is the number of sums of gray scales.
한편, 다시 도 2를 참조하면, 고조도 영상 처리부(60)는 고조도 영상으로 분류된 원영상에 스미어가 발생된 경우, 원영상에 발생된 스미어를 제거하여 보정영상을 생성한다. 고조도 영상 처리부(60)는 검출부(62), 제거부(64), 복원부(66) 등을 더 포함할 수 있다.Meanwhile, referring back to FIG. 2, when a smear is generated in the original image classified as the high illumination image, the high illumination image processor 60 generates a correction image by removing the smear generated in the original image. The high illuminance image processor 60 may further include a detector 62, a remover 64, a restorer 66, and the like.
검출부(62)는 입력된 원영상에 스미어가 발생되었는지 여부를 판단하며, 스미어가 발생되었다고 판단된 경우 스미어가 발생된 열(제 1 열)의 위치를 검출할 수 있다.The detector 62 may determine whether a smear has occurred in the input original image, and if it is determined that the smear has occurred, the detector 62 may detect the position of the column (first column) where the smear has occurred.
이러한 검출부(62)는 추출부 및 변환부를 더 포함할 수 있다. 추출부는 원영상을 이용하여 원영상을 구성하는 각각의 열에 대한 신호분포 곡선을 추출한다. 변환부는 추출부에서 생성된 신호분포 곡선을 정규분포 곡선으로 변환하는 역할을 한다.The detector 62 may further include an extractor and a converter. The extractor extracts a signal distribution curve for each column constituting the original image using the original image. The converting unit converts the signal distribution curve generated by the extracting unit into a normal distribution curve.
이와 관련하여, 도 6은 촬영모듈에서 획득된 영상의 각 열에 따른 신호분포 곡선 일례를 도시한 것이고, 도 7은 도 6의 신호분포 곡선을 입력으로 한 정규분포 곡선을 나타낸다.In this regard, FIG. 6 illustrates an example of a signal distribution curve according to each column of an image acquired by the photographing module, and FIG. 7 illustrates a normal distribution curve input to the signal distribution curve of FIG. 6.
도 6에 도시된 것과 같이, 검출부(62)의 추출부는 입력된 원영상을 열(column) 단위 신호에 대한 신호분포로 곡선화할 수 있다. 상기 신호분포 곡선은 원영상을 구성하는 각각의 열을 이루는 복수의 픽셀의 그레이 값의 합을 나타낸다.As illustrated in FIG. 6, the extractor of the detector 62 may curve the input original image into a signal distribution with respect to a column unit signal. The signal distribution curve represents a sum of gray values of a plurality of pixels constituting each column constituting the original image.
또한, 도 7에 도시된 것과 같이, 검출부(62)의 변환부는 입력된 원영상에 관한 신호분포 곡선을 정규분포 곡선으로 변환할 수 있다.In addition, as illustrated in FIG. 7, the converter of the detector 62 may convert the signal distribution curve of the input original image into a normal distribution curve.
다시 도 2를 참조하면, 제거부(64)는 검출부(62)에서 검출된 제 1 열의 위치 정보에 기반하여 원영상에 생성된 스미어를 제거할 수 있다.Referring back to FIG. 2, the remover 64 may remove smears generated in the original image based on the position information of the first column detected by the detector 62.
복원부(66)는 패치의 우선순위를 기초로 하는 보간법을 이용하여 스미어가 제거된 제 1 열에 대한 원영상을 복원할 수 있다. 구체적으로, 복원부(66)는 패치 내의 복수의 픽셀 각각에 대하여 우선순위를 계산하고, 상기 계산된 우선순위 중 가장 높은 우선순위를 갖는 최우선순위의 픽셀을 결정하며, 상기 최우선순위의 픽셀과 패치 내의 복수의 픽셀 중 제 1 열을 구성하지 않는 픽셀의 유사도 비교를 통하여 복원을 수행할 수 있다.The reconstructor 66 may reconstruct the original image of the first column from which the smear is removed by using an interpolation method based on the priority of the patches. Specifically, the reconstructor 66 calculates a priority for each of the plurality of pixels in the patch, determines the pixel of the highest priority having the highest priority among the calculated priorities, and the pixel of the highest priority and the patch. The reconstruction may be performed by comparing the similarity of the pixels that do not constitute the first column among the plurality of pixels within the pixels.
한편, 영상 복원부(70)는 대상영상에 초점열화방법(Focus Degradation Method)을 적용하여 복원영상을 생성한다. 영상 복원부(70)는 영상추정수단(72), 영상생성수단(74), 영상복원수단(76) 등을 포함할 수 있다.The image reconstruction unit 70 generates a reconstructed image by applying a focus degradation method to the target image. The image restoring unit 70 may include an image estimating means 72, an image generating means 74, an image restoring means 76, and the like.
여기서, 대상영상은 원영상 또는 보정영상이 될 것이다. 판별부(30)에 의하여 원영상이 저조도 영상이나 고조도 영상으로 분류되는 경우에는 보정영상이 대상영상이 되며, 원영상이 미처리 영상으로 분류되는 경우에는 원영상이 대상영상이 된다.Here, the target image may be an original image or a corrected image. If the original image is classified into a low light image or a high light image by the discriminating unit 30, the corrected image is a target image.
영상추정수단(72)은 초점열화방법으로 고해상도 영상생성방법을 사용하는 경우 이용된다.The image estimating means 72 is used when a high resolution image generation method is used as the focus deterioration method.
영상추정수단(72)은 저해상도 열화영상을 업-스케일(up-scale) 계수에 따라 업-스케일링(up-scaling)하여 초해상도 영상(Super-resolution)을 생성할 수 있다.The image estimating unit 72 may generate a super-resolution image by up-scaling the low resolution degraded image according to an up-scale coefficient.
대상영상에 흔들림이나 오차 등으로 인하여 초점열화가 생긴 경우, 영상추정수단(72)은 대상영상의 영상에서 초점이 맞는 영상을 예측할 수 있다.When deterioration of focus occurs due to shaking or error in the target image, the image estimating unit 72 may predict the focused image from the image of the target image.
초점열화가 생긴 영상의 경우 피사체의 에지 부분이 흐릿하게 보이게 되며, 실제 에지 정보를 예측하기 위하여 여러 가지 알고리즘이 사용될 수 있다. 이러한 알고리즘은 이 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 널리 알려져 있으며 자세한 설명은 생략하기로 한다.In the case of an image having a deterioration of focus, an edge portion of a subject is blurred, and various algorithms may be used to predict actual edge information. Such algorithms are well known to those skilled in the art to which the present invention pertains, and detailed descriptions thereof will be omitted.
영상추정수단(72)은 상기 알고리즘을 이용하여 초점열화가 있는 단속영상에서 저해상도 영상으로부터 초해상도 영상(SR)을 획득하며, 이를 이용하여 초점이 맞는 영상을 추정할 수 있다.The image estimating unit 72 obtains the super resolution image SR from the low resolution image in the intermittent image having the deterioration of focus by using the algorithm, and estimates the focused image using the algorithm.
영상생성수단(74)은 개선된 초점열화방법으로 고해상도 영상생성방법을 사용하는 경우 이용된다.The image generating means 74 is used when using a high resolution image generating method as an improved focus degradation method.
상기 영상추정수단(74)에서 입력된 저해상도 영상에서 업-스케일(Up-scale) 계수에 따라 초해상도 영상을 생성한 경우, 영상생성수단(74)은 상기 초해상도 영상과 대상영상을 이용하여 초점열화의 적어도 일부가 제거된 고해상도 영상을 생성할 수 있으며, 상기 고해상도 영상은 보간법(Interpolation)에 의해 산출된다. 이때, 보간법은 바람직하게는 쌍입방 보간법(Bicubic Interpolation)을 사용하여 초점열화 영상을 개선할 수 있다.When the super resolution image is generated from the low resolution image input by the image estimating means 74 according to an up-scale coefficient, the image generating means 74 focuses using the super resolution image and the target image. A high resolution image from which at least a portion of the degradation is removed may be generated, and the high resolution image is calculated by interpolation. In this case, the interpolation method may preferably improve the deterioration of the focus image by using bicubic interpolation.
초점열화가 있는 영상과 고해상도 영상 간의 관계는 하기의 수학식 6과 같이 나타낼 수 있다.The relationship between the deteriorated image and the high resolution image may be represented by Equation 6 below.
Figure PCTKR2015010674-appb-M000006
Figure PCTKR2015010674-appb-M000006
여기서,
Figure PCTKR2015010674-appb-I000008
는 생성된 고해상도 영상이고, L은 저해상도 영상으로 입력된 초점열화이며, νH는 저해상도 영상에서 업-스케일 계수에 따라 보간법을 적용한 초해상도 영상이다.
here,
Figure PCTKR2015010674-appb-I000008
Is a generated high resolution image, L is a focal deterioration input as a low resolution image, and νH is a super resolution image to which interpolation is applied according to an up-scale factor in the low resolution image.
영상생성수단(74)은 초점열화가 있는 대상영상에서 상기 수학식 6에 따라 초점이 맞는 고해상도 영상을 생성할 수 있으며, 상기 생성의 구체적인 내용은 통상의 기술자에게 자명한 사항이므로 생략하기로 한다.The image generating means 74 may generate a high resolution image focused in accordance with Equation 6 in the target image having deterioration of focus, and details of the generation will be omitted since it is obvious to a person skilled in the art.
영상복원수단(76)은 개선된 초점열화방법으로 디테링(detailing) 방법을 사용하는 경우 이용된다.The image restoring means 76 is used in the case of using the detailing method as an improved focus deterioration method.
영상복원수단(76)은 초점열화가 있는 영상에서 초점이 맞는 고해상도 영상을 수신받아 선명도를 향상시키기 위하여 디테링 방법을 이용한다.The image restoring unit 76 receives a high resolution image that is in focus from an image having deterioration of focus, and uses a deterring method to improve sharpness.
대상영상을 수신한 영상생성수단(74)이 고해상도 영상을 생성하면, 영상복원수단(76)은 생성된 고해상도 영상을 이용하여 대상영상으로부터 초점열화의 일부를 제거할 수 있다.When the image generating means 74 receiving the target image generates a high resolution image, the image restoring means 76 may remove a part of the focus deterioration from the target image using the generated high resolution image.
이러한 초점열화의 제거는 복수로 이루어질 수 있다. 즉, 영상추정수단(72)이 추정한 초해상도 영상을 이용하여 영상생성수단(74)이 고해상도 영상을 산출하고, 이를 영상복원수단(76)이 디테링 방법으로 선명도를 향상시키는 데 사용한다. The removal of such focal deterioration may be made in plural. That is, the image generating means 74 calculates a high resolution image using the super resolution image estimated by the image estimating means 72, and the image restoring means 76 is used to improve the sharpness by the deterring method.
상기 영상복원수단(76)이 초점열화의 일부 제거한 영상은 다시 영상추정수단(72)에 입력되어 다시 초해상도 영상이 추정되고, 이를 이용하여 영상생성수단(74)에서 고해상도 영상이 다시 산출되며, 영상복원수단(76)은 이를 초점열화 제거에 사용한다. 이렇게 반복되는 과정은 설정된 파라미터 값에 따라 반복될 수 있다.The image of which the image restoring means 76 partially removes the focus deterioration is input to the image estimating means 72 again to estimate the super resolution image, and the high resolution image is calculated again by the image generating means 74. The image restoring means 76 uses this to remove the deterioration of focus. This repeated process may be repeated according to the set parameter value.
또한, 영상복원수단(76)에서 사용될 수 있는 디테링 방법의 일례로 방향 적응적 가이디드 필터(Guided Filter)를 사용할 수 있다. 가이디드 필터는 지역 선형 필터로서 Bilateral Filter처럼 에지 성분을 보존하면서 스무딩(smoothing)하는 속성을 갖고 있다. 이러한 특징은 영상의 에지가 뭉개지는 현상을 방지하며, 기저 레이어(base layer)를 유지하게 된다.In addition, a direction adaptive guided filter may be used as an example of the deterring method that may be used in the image restoring means 76. The guided filter is a local linear filter and has a property of smoothing while preserving edge components like the bilateral filter. This feature prevents the edges of the image from crushing and maintains the base layer.
영상생성수단(74)에 의하면 화질은 개선되지만 지역적인 스무딩 현상과 에지 영역, 즉 피사체 주변이나 특징 정보들에 대한 아티팩트(artifacts) 결함이 존재할 수 있다. 이를 더 개선시키고 정밀한 결과를 얻기 위하여 방향 적응적 가이디드 필터를 이용하여 선명한 양질의 영상을 얻을 수 있다.According to the image generating means 74, the image quality is improved, but there may be local smoothing and edge defects, that is, artifact defects about the object or feature information. In order to further improve this and obtain precise results, a clear quality image can be obtained by using a directional adaptive guided filter.
본 발명에 적용될 수 있는 디테링 방법으로서 가이디드 필터는 하기의 수학식 7와 같은 동작을 수행한다.The guided filter as a deterring method applicable to the present invention performs an operation as shown in Equation 7 below.
Figure PCTKR2015010674-appb-M000007
Figure PCTKR2015010674-appb-M000007
상기 수학식 7에서 i, j는 픽셀위치를 나타내고, wij는 필터 커널을 나타내며, pj는 입력영상을 나타내고, I는 선형변환(guidance) 영상을 나타낸다.In Equation 7, i and j denote pixel positions, w ij denotes a filter kernel, p j denotes an input image, and I denotes a linear transformation image.
상기 수학식 7의 필터 커널은 하기의 수학식 8과 같이 나타낼 수 있다.The filter kernel of Equation 7 may be expressed as Equation 8 below.
Figure PCTKR2015010674-appb-M000008
Figure PCTKR2015010674-appb-M000008
상기 수학식 8에서 I는 선형변환 영상이고, wij는 필터 커널을 나타내며, σ는 분산이고, ε은 정규화된 파라미터이고, μk는 wk의 I 변환영상에서의 평균이며, k는 wk의 커널 중심의 픽셀 위치이다.In Equation 8 I is a linear conversion image, w ij denotes a filter kernel, and σ is a dispersion, ε is a normalization parameter, μ k is the average of the I transform image of w k, k is w k Kernel center pixel location.
<LPR 시스템의 동작 방법><How to operate LPR system>
이하에서는, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 적응적 확률기반의 저조도 영상개선 및 스미어 복원처리 방법에 대하여 구체적으로 살펴본다.Hereinafter, an adaptive probability based low light image enhancement and smear restoration processing method according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 8은 본 발명의 일례와 관련된 적응적 확률기반의 저조도 영상개선 및 스미어 복원처리 방법의 순서도이다.8 is a flowchart of a method for adaptive low-light image enhancement and smear reconstruction according to an example of the present invention.
먼저, CCD 센서가 장착된 촬영모듈(10)이 상기 CCD 센서를 이용하여 차량의 번호판이 포함된 원영상을 촬영하며, 촬영모듈(10)에서 촬영된 원영상이 번호 인식 모듈(20)에 입력된다(S10). 원영상에는 차량의 촬영되어 있으며, 그 특성상 원 영상의 하부에 차량의 번호판이 위치하는 것이 일반적이다.First, the photographing module 10 equipped with the CCD sensor photographs the original image including the license plate of the vehicle by using the CCD sensor, and the original image photographed by the photographing module 10 is input to the number recognition module 20. (S10). In the original image, the vehicle is photographed, and in general, the license plate of the vehicle is located under the original image.
이어서, 판별부(30)는 원영상에 빛의 강도의 변화가 있는지 여부를 판단한다(S20). 상기 S20 단계에서는 원영상을 그레이 스케일(gray scale) 영상으로 변환한 후, 원영상의 전체 중 일부인 관심영역(ROI)에 대해서 특징변화를 관찰한다. Next, the determination unit 30 determines whether there is a change in the intensity of light in the original image (S20). In the step S20, after the original image is converted into a gray scale image, the feature change is observed for a region of interest ROI which is a part of the entire original image.
이어서, 판별부(30)는 원영상의 빛의 강도가 저조도 성분인지 여부를 판단한다(S30). 본 발명은 상기 S30 단계의 판단에 따라 크게 두 가지 왜곡정보를 보정할 수 있다. 첫 번째는 저조도 및 고조도 영역에 대한 다이나믹 레인지(Dynamic Range)의 확장으로 영상개선 방법을 제안하고, 두 번째 방법은 고조도 영역에 대한 빛의 전하량으로 인한 스미어 현상을 검지 및 복원 방법을 제안한다.Subsequently, the determination unit 30 determines whether the light intensity of the original image is a low illumination component (S30). The present invention can largely correct two kinds of distortion information according to the determination of step S30. The first suggests an image improvement method by extending the dynamic range of low and high illumination areas, and the second method proposes a method of detecting and restoring smear phenomenon due to the charge of light in the high illumination area. .
이어서, 영상 처리부(40)가 원영상을 이용하여 보정영상을 생성한다. 구체적으로, 원영상이 저조도 영상으로 분류된 경우에는 저조도 영상 처리부(50)가 개선된 절단 히스토그램 평활화(Advanced Clipped Histogram Equalization) 방식을 이용하여 보정영상을 생성하며(S40), 원영상이 고조도 영상으로 분류된 경우에는 고조도 영상 처리부(60)가 원영상에 발생된 스미어를 제거하여 보정영상을 생성한다(S42).Subsequently, the image processor 40 generates a corrected image using the original image. Specifically, when the original image is classified as a low light image, the low light image processor 50 generates a corrected image using an improved clipped histogram equalization method (S40), and the original image is a high light image. If it is classified as the high intensity image processing unit 60 removes the smear generated in the original image to generate a corrected image (S42).
상기 S40 단계에서는 원영상의 화질 개선 기술방법으로 히스토그램 평활화 방법 중의 하나인 개선된 절단 히스토그램 평활화 방식을 이용한다. In the step S40, an improved truncated histogram smoothing method, which is one of histogram smoothing methods, is used as a technique for improving image quality of the original image.
일반적으로 히스토그램 평활화(Histogram equalization)는 명암 값의 분포가 한쪽으로 치우치거나 균일하지 못한 영상을 처리하여 명암 값의 분포를 균일화함으로써 영상을 향상시킨다. 히스토그램 평활화의 궁극적인 목적은 일정한 분포를 가진 히스토그램을 생성하는 것이며, 처리하는 동안 히스토그램의 분포를 균일하게 한다. 이때 입력 영상에 따라 밝기값을 현저히 변화시키고, 원하지 않는 잡음을 증폭시킬 수 있기 때문에 평균 밝기값을 유지하면서 컨트래스트를 높일 수 있는 방법이다.In general, histogram equalization improves an image by uniformizing the distribution of contrast values by processing an image in which the distribution of contrast values is biased or uneven to one side. The ultimate goal of histogram smoothing is to produce a histogram with a uniform distribution, and to uniformize the distribution of the histogram during processing. At this time, the brightness can be significantly changed according to the input image, and unwanted noise can be amplified. Therefore, the contrast can be increased while maintaining the average brightness.
이처럼 히스토그램 처리방법은 화질의 저하된 부분을 해결할 수 있는 간단한 방법이므로 다양한 방법들이 있다. 대표적으로 Bi Histogram Equalization, Recursive Mean-Separate Histogram Equalization, Clipped Histogram Equalization 등이 있다.As such, the histogram processing method is a simple way to solve the deterioration of the image quality, so there are various methods. Typical examples include Bi Histogram Equalization, Recursive Mean-Separate Histogram Equalization, and Clipped Histogram Equalization.
그 중에서 Clipped Histogram Equalization(CHE) 방법이 가장 효과적이면서 영상내의 정보량을 그대로 유지하여 영상의 왜곡이 없다. 이 방법은 임의의 최대값을 설정하여 최대값을 넘는 히스토그램의 상단부분을 잘라 임계치의 전체 영역에 대해 재설정함으로써, 히스토그램의 최대값을 제어한다. 이는 히스토그램 변환 후 최소 범위를 가지도록 설정해야하며, 영상에 따라 초기 설정에 대해 임계치를 할당함으로써 영상 특징변화에 따른 동적 임계값을 설정할 수 있다. 이런 경우 히스토그램의 상단부분을 전체 영역에 대해 재할당하기 때문에 잡음에 강하지만, 일반 영상에서는 컨트래스트(Contrast) 개선이 다른 방법들에 비해 비효율적으로 결과를 초래한다.Among them, the Clipped Histogram Equalization (CHE) method is the most effective and maintains the amount of information in the image without distortion of the image. This method controls the maximum value of the histogram by setting an arbitrary maximum value, cutting off the top portion of the histogram above the maximum value and resetting it over the entire area of the threshold. It should be set to have a minimum range after histogram conversion, and dynamic thresholds according to image feature changes can be set by assigning thresholds to initial settings according to images. In this case, because the upper part of the histogram is reallocated for the entire area, it is noise-resistant, but in normal video, contrast improvement results in inefficiency compared to other methods.
따라서, 본 발명은 히스토그램 상단부분을 전체 영역에 재설정하지 않고, 히스토그램 구간을 여러 구간으로 나누어 편중된 분포에 대해서는 히스토그램 구간의 주변 구간에 거리 비율로 균등하게 분배하여 잡음에 강한 점은 그대로 유지하면서, 영상의 컨트래스트를 개선시킬 수 있는 방법으로 CHE의 개선된 A_CHE 방법을 제안하였다.Therefore, the present invention does not reset the top portion of the histogram to the entire region, and divides the histogram section into several sections and evenly distributes the histogram section to the peripheral section of the histogram section by distance ratio, while maintaining a strong noise point. As a method to improve the contrast of the image, we propose an improved A_CHE method of CHE.
이로써 저조도 영역에 대해서는 다이나믹 레인지로부터 개선을 하게 되고, 또한 잡음에도 강인한 형태의 개선영상으로 처리가 가능하며, 고조도 영역은 더 이상의 확장된 영역분포보다는 억제된 개선영상으로 처리가 된다.As a result, the low illuminance region can be improved from the dynamic range and can be processed as an improved image that is robust to noise, and the high illuminance region is processed as a suppressed enhancement image rather than an extended region distribution.
한편, 상기 S42 단계에서는 영상처리를 이용하여 원영상에서 스미어를 검출하고 제거하고자 한다.On the other hand, in step S42 is to detect and remove the smear from the original image using the image processing.
촬영모듈(10)로부터 원영상을 입력받은 후, 입력된 원영상을 통계적으로 분석한다. 도 6에 도시된 것과 같이, 검출부(62)의 추출부는 입력된 원영상을 열(column) 단위 신호에 대한 신호분포로 곡선화할 수 있다. 상기 신호분포 곡선은 원영상을 구성하는 각각의 열을 이루는 복수의 픽셀의 그레이 값의 합을 나타낸다.After receiving the original image from the photographing module 10, the input original image is analyzed statistically. As illustrated in FIG. 6, the extractor of the detector 62 may curve the input original image into a signal distribution with respect to a column unit signal. The signal distribution curve represents a sum of gray values of a plurality of pixels constituting each column constituting the original image.
또한 도 7에 도시된 것과 같이, 검출부(62)의 변환부는 입력된 원영상에 관한 신호분포 곡선을 정규분포 곡선으로 변환할 수 있다. 즉, 스미어가 일반적으로 차량에 의한 태양광 또는 수동적인 빛의 근원으로부터 특정한 장소에서 생성된다 하는 경우, 정규분포로서 표현이 가능해 지는 것이다.In addition, as illustrated in FIG. 7, the converter of the detector 62 may convert the signal distribution curve of the input original image into a normal distribution curve. In other words, if a smear is generally generated at a specific place from the source of sunlight or passive light by a vehicle, it can be expressed as a normal distribution.
원영상을 정규분포로 표현한 후, 스미어의 존재여부를 판단하게 된다. 스미어의 특성상 영상 내에 열(column)로 발생되며, 특히 흰색과 밝은 형태를 갖는 바, 흰색과 밝은 형태를 갖는 열의 구간들에 대해 스미어가 발생된다고 판단할 수 있다. After the original image is expressed in a normal distribution, it is determined whether a smear is present. Due to the characteristics of the smear, it is generated as a column in the image. In particular, since it has a white and bright shape, it can be determined that smear is generated in sections of the heat having a white and bright shape.
이에 따라, 신호분포 곡선에서 스미어 및 다른 구간에서 발생되는 분포의 방향을 따라 그레이 값들의 합과 열(column) 분포 곡선(distribution curve), 즉 번짐의 합에 대한 최대 추정치의 값을 찾고, 신호분포 곡선에서, 정규분포 내의 다른 부분에 비해 특정적이고 현저하게 높은 빈도를 갖는 부분이 존재시, 원영상 내에 스미어가 발생된 구간으로 판단할 수 있다.Accordingly, the sum of the gray values and the column distribution curve, that is, the sum of the smears along the direction of the distribution occurring in the smear and other sections of the signal distribution curve, is found and the signal distribution In the curve, when there is a part that has a specific and significantly higher frequency than other parts in the normal distribution, it may be determined that the smear has occurred in the original image.
원영상 내 스미어의 존재가 있다 판단된 후, 상기 스미어의 위치를 판단하게 된다. 원영상의 신호분포 곡선에서 다른 부분에 비해 특정적이고 현저하게 높은 빈도를 갖는 부분을 스미어가 발생된 구간으로 판단하여 스미어의 발생 위치를 판단할 수 있다.After it is determined that there is a smear in the original image, the position of the smear is determined. The location of the smear may be determined by determining that the smear has occurred in the signal distribution curve of the original image having a specific and significantly higher frequency than the other parts.
스미어 영역이 존재한다고 판단하고, 위치를 판단한 후, 스미어를 제거하고 복원을 위한 이진패턴 맵(Binary pattern map 또는 Alpha map)을 생성하게 된다.After determining that the smear area exists and determining the location, the smear is removed and a binary pattern map (alpha map) for restoring is generated.
스미어 강도와 정확한 순수 배경강도를 추정하여 스미어를 제거하는 방식을 취한다. 원영상의 각 열(column)에 신호 강도에 대해서 평균필터를 적용하는 방법을 통해 이진패턴 맵을 생성한다. The smear removal method is performed by estimating smear strength and accurate pure background strength. A binary pattern map is generated by applying an average filter to signal strength in each column of the original image.
이때 이진패턴 맵은 기 설정된 임계치보다, 정규 분포상의 신호강도가 큰 경우, 해당 열(column)은 1의 값을 갖고, 작은 경우 해당 열(column)은 0의 값을 갖게 된다.In this case, the binary pattern map has a value of 1 when the signal intensity on the normal distribution is greater than a preset threshold, and when the value is small, the column has a value of 0.
이진패턴 맵이 생성된 후, 이진패턴 맵을 이용하여, 스미어 위치를 재배치하게 된다. 각각의 픽셀 역을 분석할 때 차량, 잡음, 배경 그리고 스미어 신호로 구성된다. 적용된 필터를 이용하여 열에서 픽셀의 그레이 값들을 정렬하기 위해 스미어 영역 검색 크기를 재구성하는 방법을 통해 스미어 신호의 강도를 추정하고 정확한 위치를 판단하여 재배치하는 작업이 진행된다.After the binary pattern map is generated, the smear positions are rearranged using the binary pattern map. When analyzing each pixel inverse, it consists of vehicle, noise, background and smear signal. By reconstructing the smear area search size to align the gray values of pixels in a column using an applied filter, an operation of estimating the intensity of the smear signal and determining and relocating the exact position is performed.
스미어 위치를 재배치 한 후, 스미어를 제거하게 된다. 판단된 스미어의 영역 및 강도를 이용하여, 전체 이미지에서 스미어를 제거할 수 있다.After repositioning the smear, the smear is removed. Using the determined smear area and intensity, the smear can be removed from the entire image.
스미어를 제거 후에는 원영상을 복원하게 된다. 원영상을 복원하는 방법은 다양하게 존재하지만, 본 발명의 경우 인페인팅(inpainting)을 적용한다. 특히 보간법을 이용하여 원영상을 복원할 수 있지만, 영역에 대해서는 적합하지 못하므로, 주변에 일정 크기를 갖는 패치(patch)방법을 사용하여 원영상을 복원할 수 있다.After removing the smear, the original image is restored. There are various methods for restoring the original image, but in the present invention, inpainting is applied. In particular, the original image may be restored using interpolation, but is not suitable for an area, and thus the original image may be restored using a patch method having a predetermined size in the vicinity.
이어서, 영상 복원부는 대상영상에 고해상도 영상생성방법과 디테링 방법이 결합된 초점열화방법을 적용하여 복원영상을 생성한다(S50).Subsequently, the image reconstruction unit generates a reconstructed image by applying a focus degradation method combined with a high resolution image generation method and a deterring method to the target image (S50).
구체적으로, 상기 S50 단계에서는 초점열화가 있는 대상영상에서 업-스케일(up-scale) 계수에 따라 업-스케일링(up-scaling)하여 초해상도 영상(Super-resolution)을 생성하고, 대상영상과 상기 생성된 초해상도 영상에 쌍입방 보간법(Bicubic interpolation)을 적용하여 고해상도 영상을 산출한다. 상기 과정은 기 설정된 계수들의 값에 따라 반복될 수 있으며, 바람직하게는 초점열화가 더 이상 개선되지 않을 때까지 반복될 수 있다In detail, in the step S50, a super-resolution image is generated by up-scaling according to an up-scale coefficient in a target image having deterioration of focus, and generating a super-resolution image. High resolution images are calculated by applying bicubic interpolation to the generated super resolution images. The process can be repeated according to the value of the predetermined coefficients, preferably until the deterioration of focus is no longer improved.
상기 과정을 반복적으로 수행한 후에는 초점열화 일부가 제거된 고해상도 영상을 얻을 수 있으며, 이렇게 생성된 고해상도 영상을 시각적으로 좋은 품질을 갖는 선명한 영상으로 복원하기 위해 방향 적응적 가이디드 필터를 이용한 디테링 방법을 사용한다.After repeatedly performing the above process, a high resolution image obtained by removing a part of the focus deterioration can be obtained, and deterring using a direction adaptive guided filter to restore the generated high resolution image to a clear image having a visually good quality. Use the method.
단, 상기 S50 단계는 필수적인 단계는 아니며, S50 단계가 생략된 채로 S60 단계로 진행되는 것도 가능하다.However, the step S50 is not an essential step, it is also possible to proceed to step S60 with the step S50 omitted.
이어서, 번호 인식 모듈(20)이 대상영상을 이용하여 차량의 번호판의 문자를 인식한다(S60).Subsequently, the number recognition module 20 recognizes a character of the license plate of the vehicle by using the target image (S60).
문자 인식을 위하여 우선 차량 번호판 위치의 3가지 검출방법 중 하나가 실행될 수 있다. 첫째는 촬영된 영상으로부터 수직 및 수평 가장자리 정보를 이용하여 번호판의 특징영역을 검출하는 것이다. 두 번째는 스캔 데이터 분석에 의해 차량 번호판의 위치를 검출하는 것이다. 세 번째는 숫자와 문자를 직접 검색하여 정확한 차량 번호판을 검출하는 것이다.For character recognition, one of three detection methods of vehicle license plate position may be executed first. The first is to detect the feature region of the license plate using vertical and horizontal edge information from the captured image. The second is to detect the position of the license plate by scanning data analysis. The third is to search the numbers and letters directly to detect the correct license plate.
차량 번호판의 위치가 검출되면, 템플렛 정합에 의한 문자 인식(한글자음 + 번호), 구조적 특징에 의한 문자 인식(한글모음)을 하고, 오인식을 줄이기 위하여 내부의 인식 알고리즘은 숫자, 문자(자음, 모음) 등 특징을 상세하게 분류하여 인식된 문자를 재확인처리를 함으로써 문자 해독 시 오류를 최소화할 수 있다.When the location of the license plate is detected, the character recognition (Korean consonant + number) by template matching, the character recognition (Hangul vowel) based on structural features, and the internal recognition algorithm uses numbers, letters (consonants, vowels) to reduce misunderstanding. By classifying features in detail and reconfirming the recognized character, errors in character decryption can be minimized.
이하에서는, 고조도 영상 처리부(60)의 스미어 처리 과정을 보다 상세하게 살펴본다.Hereinafter, the smear processing of the high illuminance image processor 60 will be described in detail.
스미어는 그 특성상 CCD 카메라에 존재하게 되고 카메라와 피사체(차량)의 위치에 따라 빛(광원)으로부터 동일한 위치 혹은 반사체로 인한 강한 빛(광원)으로부터 획득되므로 결과적으로 왜곡된 영상이 생성된다.The smear is present in the CCD camera due to its characteristics and is obtained from the same position or strong light (light source) due to the reflector from the light (light source) according to the position of the camera and the subject (vehicle), resulting in a distorted image.
제안된 방법에서는 스미어(Smear)을 제거하기 위해 전체영상(Still image)에서 스미어가 발생된 열(column)을 찾게 되며, 계산량의 감소를 위해 관심영역(ROI)의 가장 아래 영역에 대해서만 고조도 성분을 분석하고, 해당 성분분포가 일정한 이상의 값을 갖게 될 때, 스미어가 존재한다고 판단한다. The proposed method finds the smeared column in the still image to remove smears, and the high intensity component only for the lowest region of the ROI to reduce the amount of computation. When the component distribution has a certain value or more, it is determined that a smear exists.
그러나 사실상은 정확한 위치를 찾기가 어렵다. 이는 태양광으로부터 피사체까지 도달되는 광자들의 분포들이 객체, 배경, 잡음 그리고 스미어 영역들에서 불규칙적으로 일어나고, 하나 그 이상으로 존재 및 발생되기 때문이다. In reality, however, it is difficult to find the exact location. This is because the distribution of photons reaching from the sun to the subject occurs irregularly in the object, background, noise and smear areas, and exists and occurs more than one.
따라서 스미어의 특징을 분석하기 위해 과포화 객체에 전달되는 흰색과 밝은 형태를 갖는 열의 구간들에 대해 스미어 영역이 존재한다고 판단하여 그레이 특성을 분석하여 검지한다. 또한 스미어뿐만 아니라 다른 구간에서 발생되는 분포의 방향을 따라 그레이 값들의 합과 열 분포 곡선(distribution curve), 즉 번짐의 합에 대한 최대 추정치(Peak value)의 값들을 찾는다. 해당 곡선에서 다른 영역들은 배경, 차량성분들로 비교적 유사한 성분 혹은 고른 분포(smoothing)을 보이게 된다. Therefore, in order to analyze the characteristics of the smear, it is determined that the smear area exists in the sections of the rows having white and bright shapes transmitted to the supersaturated object, and the gray characteristics are analyzed and detected. In addition to the smear, the sum of gray values and a distribution curve of the distribution along the direction of the distribution generated in other sections, that is, the peak value of the sum of the smears are found. Other areas of the curve show relatively similar or even distributions of the background and vehicle components.
먼저 스미어 밝기강도(intensity) 추정 곡선모델은 아래의 수학식 9와 같이 표현될 수 있다.First, the smear intensity intensity curve model may be expressed as Equation 9 below.
Figure PCTKR2015010674-appb-M000009
Figure PCTKR2015010674-appb-M000009
여기서 r×c는 원 영상의 크기이고, r과 c는 각각 행과 열을 나타낸다. CS(j)는 jth 열에서 그레이 값이고, fi,j(x,y)는 (i,j)내에서 픽셀에 대한 그레이 값을 나타낸다. Where r × c is the size of the original image, and r and c represent rows and columns, respectively. C S (j) is the gray value in the column j th , and f i, j (x, y) represents the gray value for the pixel in (i, j).
한편, 스미어 영역을 위해 설정된 임계치는 Ths는 아래의 수학식 10에 나타낸 바와 같다.On the other hand, the threshold set for the smear area, T hs is as shown in Equation 10 below.
Figure PCTKR2015010674-appb-M000010
Figure PCTKR2015010674-appb-M000010
여기서 μ는 전체 영상에서 통계적 분석에 따른 평균(mean)이고, σ는 표준편차이며, ω는 가중치를 의미한다.Where μ is the mean according to statistical analysis in the whole image, σ is the standard deviation, and ω is the weight.
수학식 9 및 수학식 10의 상관관계에 관하여, 위에서 살펴본 바와 같이, 그레이 합의 곡선 중 최고 추정치에서 스미어 현상이 발생됨을 알 수 있으므로, 스미어 영역 벡터 Imask는, 아래의 수학식 11과 같이 나타낼 수 있다.Regarding the correlations of Equations 9 and 10, as described above, since the smear phenomenon occurs at the highest estimate of the gray sum curve, the smear area vector I mask can be expressed as Equation 11 below. have.
Figure PCTKR2015010674-appb-M000011
Figure PCTKR2015010674-appb-M000011
즉 임계치보다 스미어 밝기 강도가 센 경우를 스미어 영역으로 판단하는 것이다.In other words, it is determined that the smear brightness intensity is greater than the threshold value as the smear area.
스미어 위치 좌표를 찾은 후에 변수 n과 관련된, 시작 좌표 pl(n)과 끝 좌표 pr(n)을 얻을 수 있다. After finding the smear position coordinates, we can obtain the starting coordinates p l (n) and the ending coordinates p r (n), which are associated with the variable n.
다만 이렇게 얻어진 시작 좌표 및 끝 좌표보다 넓은 영역으로 스미어 발생 영역을 잡을 수 있다. 예를 들면, 아래의 수학식 12와 같이, 시작좌표보다 2픽셀 전, 끝좌표보다 2픽셀 후까지를 스미어 발생영역으로 판단할 수 있다.However, the smear generation area can be grabbed by an area wider than the start and end coordinates thus obtained. For example, as shown in Equation 12 below, up to 2 pixels before the start coordinate and 2 pixels after the end coordinate can be determined as the smear generation area.
Figure PCTKR2015010674-appb-M000012
Figure PCTKR2015010674-appb-M000012
여기서,
Figure PCTKR2015010674-appb-I000009
Figure PCTKR2015010674-appb-I000010
는 스미어 영역에 대한 결과를 의미한다.
here,
Figure PCTKR2015010674-appb-I000009
and
Figure PCTKR2015010674-appb-I000010
Means the result for the smear area.
또한, 스미어가 발생된 이미지에서의 스미어의 강도 및 스미어를 제거한 상태의 배경 강도를 추정하여 스미어를 검출하고 제거할 수 있다.In addition, the smear may be detected and removed by estimating the intensity of the smear in the smeared image and the background intensity of the smear removed state.
각 열에 신호강도에 대하여 평균필터를 적용하고, 적용된 필터를 이용하여 열(column)에서 픽셀의 그레이 값들을 정렬하기 위해 스미어 영역 검색크기를 재 구성하는 방법을 이용한다.The average filter is applied to the signal strength in each column, and the method of reconstructing the smear area search size to align the gray values of the pixels in the column using the applied filter is used.
Figure PCTKR2015010674-appb-M000013
Figure PCTKR2015010674-appb-M000013
상기 수학식 13은 각 열의 신호강도에 대해 적용한 평균 필터에 관한 식이다. Equation 13 is an equation relating to an average filter applied to the signal strength of each column.
여기서, p는 검색 크기에서 좌표에 대응하는 영상 데이터 중간위치이고, d는 선택된 위치 영역의 반경(radius), I'는 선택된 검색크기에서 정렬된 벡터이다.Here, p is an intermediate position of the image data corresponding to the coordinate in the search size, d is a radius of the selected location area, and I 'is a vector aligned at the selected search size.
위의 수학식 13의 경우, 각각의 픽셀 열을 분석할 때, 차량, 잡음, 배경 및 스미어 신호를 포함하여 픽셀의 그레이 값들을 정렬하게 된다.In Equation 13 above, when analyzing each pixel column, the gray values of the pixels are aligned, including the vehicle, noise, background, and smear signal.
상기의 방법에 따라, IS(i)스미어와 Ib(i)배경성분의 강도를 정확하게 얻을 수 있다. According to the above method, the intensity of the I S (i) smear and the I b (i) background component can be accurately obtained.
스미어 강도를 추정하고, 순수한 배경강도와의 차이를 판단 할 수 있으며, 스미어의 위치 및 영역을 판단할 수 있게 된다.It is possible to estimate the smear intensity, to determine the difference from the pure background intensity, and to determine the location and area of the smear.
스미어의 강도 및 영역을 판단 한 후, 전체 이미지에서 스미어를 제거하게 된다.After determining the intensity and area of the smear, the smear is removed from the entire image.
Figure PCTKR2015010674-appb-M000014
Figure PCTKR2015010674-appb-M000014
여기서,
Figure PCTKR2015010674-appb-I000011
은 스미어가 제거된 ith번째 영상을 의미한다. 즉, 전체 이미지에서 스미어인 IS(i)를 제거하는 것이다.
here,
Figure PCTKR2015010674-appb-I000011
Is the i th th image from which the smear is removed. That is, to remove the smear I S (i) from the entire image.
상기와 같은 방법을 통해, 스미어가 포함된 이미지에서 스미어를 검출하고, 스미어의 위치를 파악하며, 이미지에서 스미어를 제거할 수 있다.Through the above method, the smear may be detected in the image including the smear, the smear position may be detected, and the smear may be removed from the image.
제거된 스미어 결과와 영역(위치)이 검출되어 생성된 이진패턴 맵(Binary pattern map 혹은 alpha map)으로부터 왜곡되지 않는 영상을 복원한다. 이를 처리하기 위해서는 다양한 복원방법들 중에서 영상의 소실된 부분을 다시 복원하는 기법으로 인페인팅(Inpainting)을 적용한다.The removed smear result and the area (position) are detected to restore an image that is not distorted from the binary pattern map (binary pattern map or alpha map) generated. To deal with this, inpainting is applied as a technique of reconstructing the lost part of the image among various restoration methods.
일반적으로 가장 간단한 방법으로 주변의 값들을 이용하는 보간법(interpolation)이 있다. 이는 소실된 영역이 크지 않다면 간단하게 적용가능 하지만 에러가 전파(propagation)되는 특성이 있기 때문에 영역에 대한 보간법은 적합하지 못하다. 따라서 각 계층상의 가려짐 영역이 모두 보간될 때까지 수행한다. 또한 보간할 영역의 경계상의 픽셀에 대해서는 보간의 우선순위를 계산하고, 우선순위로부터 올바른 텍스처(Texture)와 구조(Structure) 보간으로 진행된다. 그리고 경계상의 픽셀을 중심으로 하는 패치의 중심점이 갖는 신뢰도(confidence)와 패치 내의 구조(structure)와 관련된 값의 곱으로 결정된다.In general, the simplest method is interpolation using surrounding values. This is simply applicable if the missing area is not large, but interpolation for the area is not suitable because of the propagation of the error. Therefore, the process is performed until all the occlusion areas on each layer are interpolated. In addition, for the pixels on the boundary of the region to be interpolated, the interpolation priority is calculated, and the texture and the structure interpolation are performed from the priorities. It is determined by the product of the confidence of the center point of the patch centered on the pixel on the boundary and a value related to the structure within the patch.
Figure PCTKR2015010674-appb-M000015
Figure PCTKR2015010674-appb-M000015
상기 수학식 15에서, P(p)는 보간 하고자 하는 픽셀 p의 우선순위를 의미하고, C(q)는 패치내의 픽셀에서의 신뢰도 값, O는 보간 해야할 영역을 나타낸다. Wp는 패치를 의미하고,
Figure PCTKR2015010674-appb-I000012
는 패치의 크기,
Figure PCTKR2015010674-appb-I000013
는 영상 내 구조체의 방향 단위 벡터, np는 픽셀 p에서의 경계(contour)에 대한 법선 단위 벡터를 나타낸다. α는 정규화 상수(normalization constant)이고, 픽셀의 신뢰도는 소스영역(S)에 포함되는 픽셀에 대해서는 1, 그 외에는 0으로 정하였다.
In Equation 15, P (p) denotes the priority of the pixel p to be interpolated, C (q) denotes a reliability value of the pixel in the patch, and O denotes an area to be interpolated. W p means patch,
Figure PCTKR2015010674-appb-I000012
Is the size of the patch,
Figure PCTKR2015010674-appb-I000013
Denotes a direction unit vector of the structure in the image, and n p denotes a normal unit vector with respect to a contour at the pixel p. α is a normalization constant, and the reliability of the pixel is set to 1 for pixels included in the source region S, and to 0 otherwise.
P(p) 값의 의미를 간단히 정리하면, 영상 내 구조체의 방향과 일치하는 방향의 픽셀에게 더 높은 우선순위를 부여함으로써 구조체를 더 올바르게 복원할 수 있도록 하는 값이며, 주변에 신뢰도가 높은 픽셀이 많이 분포하는 위치부터 보간 하게끔 함으로써 보다 정확한 보간이 가능하도록 하는 우선순위 값이다. Simply summarizing the meaning of the P (p) value, the higher priority is given to pixels in the direction that match the direction of the structure in the image, so that the structure can be reconstructed more correctly. This is a priority value that enables more accurate interpolation by allowing interpolation from the most distributed position.
최우선순위가 결정되면 그 픽셀에 대해 템플릿 정합(template matching)을 통해 일정 범위 내의 패치와의 그레이 강도(gray intensity) 비교를 통해 유사도가 최대가 되는 영역을 차용하여 목표 픽셀상의 패치영역과 혼합(blending)하게 된다. When the highest priority is determined, blending with the patch area on the target pixel is made by borrowing an area where the similarity is maximum by comparing the gray intensity with a patch within a certain range through template matching for the pixel. )
본 발명에서는 템플릿 정합의 방법으로 그레이 스케일(gray-scale)공간에서의 SAD(sum of absolute difference)를 사용하였다. 마지막으로 과정 C에서는 경계 상의 화소중의 최우선순위를 재계산하며 목표 픽셀을 모두 보간 할 때까지 A에서 C의 과정을 반복한다.In the present invention, the sum of absolute difference (SAD) in gray-scale space is used as a template matching method. Finally, process C recalculates the highest priority among pixels on the boundary and repeats process A to C until all target pixels are interpolated.
이하에서는, 본 발명을 실제 적용한 결과를 도면을 참조하여 살펴본다. 도 9 내지 도 11과 도 12 내지 도 14는 본 발명에 따라 저조도 영상을 처리한 결과를 나타내는 일례이고, 도 15 내지 도 17과 도 18 내지 도 20은 본 발명에 따라 고조도 영상에 발생되 스미어를 복원 처리한 결과를 나타내는 일례이다.Hereinafter, the result of actually applying the present invention will be described with reference to the drawings. 9 to 11 and 12 to 14 are examples showing a result of processing a low light image according to the present invention, Figures 15 to 17 and 18 to 20 are smear generated in the high light image according to the present invention It is an example showing the result of the restoration process.
여기서는 LPR 시스템에서 1.3M 카메라(PointGray)로부터 입력된 차량영상을 이용하였으며 그레이 스케일로 변환하여 처리하였다. 실험환경은 윈도우 7, CPU 2.8GHz, 4G 메모리에서 Visual Studio 2010 컴파일러을 이용하여 실시간 처리가 가능하도록 구현하였다. Here, the vehicle image input from the 1.3M camera (PointGray) in the LPR system was used and converted to gray scale for processing. The experimental environment was implemented to enable real-time processing using Visual Studio 2010 compiler in Windows 7, CPU 2.8GHz, 4G memory.
도 9 내지 도 11과 도 12 내지 도 14는 기존의 HE 방법과 제안된 A_CHE 방법간의 비교분석을 위한 실험결과이다. 도 9는 실제 입력영상이고, 도 10은 기존의 HE 방법에 의한 결과영상이며, 도 11은 제안된 A_CHE 방법에 의한 결과영상이다. 도 12는 실제 입력영상이고, 도 13은 기존의 HE 방법에 의한 결과영상이며, 도 14는 제안된 A_CHE 방법에 의한 결과영상이다. 9 to 11 and 12 to 14 are experimental results for comparative analysis between the conventional HE method and the proposed A_CHE method. 9 is an actual input image, FIG. 10 is a result image by the conventional HE method, and FIG. 11 is a result image by the proposed A_CHE method. 12 is an actual input image, FIG. 13 is a result image by the conventional HE method, and FIG. 14 is a result image by the proposed A_CHE method.
도 9 내지 도 11과 도 12 내지 도 14를 참조하면, 실제 입력된 영상에 대해서 HE 결과영상 모두가 개선된 결과를 얻기 하였으나, 컨트래스트 및 저조도 영역에 대한 처리가 여전히 왜곡된 상태로 존재한다. 이는 전체 영상(still image)내에서 균등한 영역들로 분포를 재구성할 때 저조도 및 고조도 영역까지 모두 처리하기 때문이며, 특히 저조도 영역과 고조도 영역에서 증폭 및 확장된 값들이 발생하기 때문이다. 하지만 기존의 HE방법보다 개선된 A_CHE 방법에서는 저조도 및 고조도 영역에서 다아나믹 레인즈의 안정화된 상태로 재구성되었고, 전체 영상(still image)에서도 왜곡정보가 현저히 줄어든 결과를 보인다. 객관적인 성분이 필요하지만 본 발명의 목적은 LPR 시스템에서 차량번호인식을 중요시하는 부분이므로 육안으로 볼 때 입력된 영상에서 차량번호판의 번호가 보이지 않을 정도로 저조도 환경이지만 제안된 A_CHE 처리결과에서는 육안으로도 명확히 구분될 정도로 번호가 뚜렷 및 선명한 결과를 얻을 수 있었다.9 to 11 and 12 to 14, although the HE result image is obtained with respect to the actual input image, all of the results are improved, but the processing for the contrast and the low light region still exists in a distorted state. . This is because when the distribution is reconstructed into equal regions in the still image, both low light and high light areas are processed, especially because amplified and expanded values occur in the low light area and the high light area. However, in the A_CHE method, which is an improvement over the conventional HE method, the reconstructed state of the dynamic range is stabilized in the low light and high light areas, and the distortion information is significantly reduced even in the still image. Although an objective component is required, the object of the present invention is that the vehicle number recognition is important in the LPR system, so it is a low light environment in which the license plate number is not visible in the input image when viewed with the naked eye. The numbers are clear and sharp enough to be distinguished.
도 15 내지 도 17과 도 18 내지 도 20은 스미어 처리를 분석하기 위한 실험결과이다. 도 15는 실제 입력영상이고, 도 16은 스미어 검지결과이며, 도 17은 스미어 복원결과이다. 도 18은 실제 입력영상이고, 도 19는 스미어 검지결과이며, 도 20은 스미어 복원결과이다. 15 to 17 and 18 to 20 are experimental results for analyzing the smear treatment. 15 is an actual input image, FIG. 16 is a smear detection result, and FIG. 17 is a smear restoration result. 18 is an actual input image, FIG. 19 is a smear detection result, and FIG. 20 is a smear restoration result.
도 15 내지 도 17과 도 18 내지 도 20은 차량 또는 차량의 반사체로부터 광원의 빛이 강한 영역에 대해 스미어가 발생함으로 강한 영역의 분포를 계산 후 스미어 영역 검지하였다. 검지된 영역은 스미어 분포보다 좀 더 넓게 검지할 수 있도록 설정하였고, 해당 영역에 대해서 인페인팅 기법을 활용하여 스미어 영역에 대해 복원처리 하였다. 그 결과 스미어 영역에서도 강한 영역 즉 넓게 분포된 영역에 대해 일부 남아있지만 현저히 스미어가 줄어든 것을 확인할 수 있었다.15 to 17 and 18 to 20, since smear is generated in a region where the light of the light source is strong from the vehicle or the reflector of the vehicle, the smear region is detected after calculating the distribution of the strong region. The detected area was set to be detected wider than the smear distribution, and the area of the smear area was reconstructed using the inpainting technique. As a result, in the smear area, some areas remain in the strong area, that is, the widely distributed area, but the smear decreased significantly.
상술한 본 발명에서는 LPR 시스템에서 기존의 문제점중의 하나였던 저조도 분포영상, 색상왜곡, 영상 흔들림, 잡음, 스미어 등의 정보들은 카메라의 셔터 혹은 조리개 값을 조정하거나 최적화된 값을 찾아서 사전에 설정 및 운영하였다. 이로 인해 LPR 설치 장소 또는 주변 환경까지 고려하지 않으면 시스템의 성능에도 문제가 될 만큼의 주요한 사항이었으나, 본 발명에서 제안한 저조도 영상개선 및 스미어 복원처리 기술을 활용함으로써 보다 시스템의 안정성과 번호인식 성능향상에도 크게 기여할 것으로 판단된다.In the above-described present invention, information such as low light distribution image, color distortion, image blurring, noise, smear, etc., which are one of the existing problems in the LPR system, is set in advance by adjusting the shutter or aperture value of the camera or finding an optimized value. Operated. Because of this, it was a major issue that would be a problem in the performance of the system without considering the LPR installation place or the surrounding environment, but by utilizing the low light image improvement and smear restoration processing proposed by the present invention, the stability and number recognition performance of the system can be improved. It is expected to contribute greatly.
한편, 본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 케리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. On the other hand, the present invention can also be embodied as computer readable codes on a computer readable recording medium. Computer-readable recording media include all kinds of recording devices that store data that can be read by a computer system. Examples of computer-readable recording media include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disks, optical data storage devices, and the like, which are also implemented in the form of carrier waves (for example, transmission over the Internet). Include.
또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다. The computer readable recording medium can also be distributed over network coupled computer systems so that the computer readable code is stored and executed in a distributed fashion. In addition, functional programs, codes, and code segments for implementing the present invention can be easily inferred by programmers in the art to which the present invention belongs.
또한, 상기와 같이 설명된 장치 및 방법은 상기 설명된 실시 예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시 예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시례들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.In addition, the above-described apparatus and method may not be limitedly applied to the configuration and method of the above-described embodiments, and the embodiments may be selectively combined in whole or in part in each of the embodiments so that various modifications may be made. It may be configured.

Claims (17)

  1. CCD 센서가 장착되고, 상기 CCD 센서를 이용하여 차량의 번호판이 포함된 원영상을 촬영하는 촬영모듈; 및A photographing module equipped with a CCD sensor and photographing an original image including a license plate of a vehicle using the CCD sensor; And
    상기 차량의 번호판의 문자를 인식하기 위하여 상기 촬영모듈에서 촬영된 상기 원영상을 입력받는 번호 인식 모듈;을 포함하되,And a number recognition module for receiving the original image photographed by the photographing module in order to recognize a character of the license plate of the vehicle.
    상기 번호 인식 모듈은,The number recognition module,
    상기 원영상과 관련된 판별인자에 기초하여 상기 원영상을 저조도 영상, 고조도 영상 및 미처리 영상 중 하나로 분류하는 판별부; 및A discriminating unit classifying the original image into one of a low illumination image, a high illumination image, and an unprocessed image based on a discrimination factor associated with the original image; And
    상기 원영상을 이용하여 보정영상을 생성하는 영상 처리부;를 더 포함하고,And an image processor configured to generate a corrected image by using the original image.
    상기 영상 처리부는,The image processor,
    상기 판별부에 의하여 상기 원영상이 상기 저조도 영상으로 분류된 경우, 개선된 절단 히스토그램 평활화(Advanced Clipped Histogram Equalization) 방식을 이용하여 상기 원영상으로부터 상기 보정영상을 생성하는 저조도 영상 처리부; 및A low light image processor configured to generate the corrected image from the original image by using an improved clipped histogram equalization method when the original image is classified into the low light image by the determination unit; And
    상기 판별부에 의하여 상기 원영상이 상기 고조도 영상으로 분류된 경우, 상기 원영상에 발생된 스미어를 제거하여 상기 보정영상을 생성하는 고조도 영상 처리부;를 더 포함하며,And a high illuminance image processor for generating the corrected image by removing a smear generated in the original image when the original image is classified into the high illuminance image by the determination unit.
    상기 번호 인식 모듈은 대상영상을 상기 차량의 번호판의 문자 인식에 이용하고,The number recognition module uses the target image for character recognition of the license plate of the vehicle,
    상기 판별부에 의하여 상기 원영상이 상기 저조도 영상 또는 상기 고조도 영상으로 분류된 경우, 상기 대상영상은 상기 보정영상이고,When the original image is classified into the low illumination image or the high illumination image by the determination unit, the target image is the correction image,
    상기 판별부에 의하여 상기 원영상이 상기 미처리 영상으로 분류된 경우, 상기 대상영상은 상기 원영상인 것을 특징으로 하는, LPR 시스템에서 적응적 확률기반의 저조도 영상개선 및 스미어 복원처리 장치.And the target image is the original image when the original image is classified as the unprocessed image by the discriminating unit. The apparatus for processing low-light image enhancement and smear restoration based on adaptive probability in an LPR system.
  2. 제 1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 판별인자는 그레이 스케일(Gray Scale)로 변환된 상기 원영상의 빛의 강도(Intensity)이고,The discrimination factor is the intensity of light of the original image converted to gray scale,
    상기 원영상의 빛의 강도의 변화가 소정의 임계치보다 높은 경우, 상기 판별부는 상기 원영상을 상기 미처리 영상으로 분류하는 것을 특징으로 하는, LPR 시스템에서 적응적 확률기반의 저조도 영상개선 및 스미어 복원처리 장치.When the change in the intensity of light of the original image is higher than a predetermined threshold, the determination unit classifies the original image as the unprocessed image. Device.
  3. 제 2항에 있어서, The method of claim 2,
    상기 원영상의 빛의 강도의 변화가 상기 임계치보다 낮은 경우,When the change in the intensity of light of the original image is lower than the threshold,
    상기 판별부는, 상기 원영상의 빛의 강도가 기 설정된 제 1 수치 이하이면 상기 원영상을 상기 저조도 영상으로 분류하고, 상기 원영상의 빛의 강도가 상기 제 1 수치보다 높으면 상기 원영상을 상기 고조도 영상으로 분류하는 것을 특징으로 하는, LPR 시스템에서 적응적 확률기반의 저조도 영상개선 및 스미어 복원처리 장치.The determining unit may classify the original image as the low light image when the intensity of light of the original image is less than or equal to a predetermined first value, and when the intensity of light of the original image is higher than the first value, increase the height of the original image. Apparatus for adaptive low-light image enhancement and smear restoration in the LPR system, characterized in that it is classified into a degree image.
  4. 제 1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 개선된 절단 히스토그램 평활화 방식은,The improved cutting histogram smoothing scheme,
    상기 원영상에 대한 적응적 절단비율을 결정하고, 상기 결정된 적응적 절단비율에 따라 상기 원영상의 히스트그램의 상단영역이 제거된 절단 히스토그램을 생성하며, 상기 상단영역 중 적어도 일부를 절단하여 상기 절단 히스토그램에 재할당함으로써 상기 보정영상을 생성하는 것을 특징으로 하는, LPR 시스템에서 적응적 확률기반의 저조도 영상개선 및 스미어 복원처리 장치.Determine an adaptive cutting ratio for the original image, generate a cutting histogram from which an upper region of the histogram of the original image is removed according to the determined adaptive cutting ratio, and cut at least a portion of the upper region Adaptive probability-based low light image enhancement and smear reconstruction processing apparatus, characterized in that to generate the corrected image by reallocating to a cutting histogram.
  5. 제 4항에 있어서,The method of claim 4, wherein
    상기 적응적 절단비율은 하기의 수학식에 의하여 결정되는 것을 특징으로 하는, LPR 시스템에서 적응적 확률기반의 저조도 영상개선 및 스미어 복원처리 장치.The adaptive cutting ratio is determined by the following equation, low probability image enhancement and smear restoration processing apparatus based on adaptive probability in the LPR system.
    수학식Equation
    Figure PCTKR2015010674-appb-I000014
    Figure PCTKR2015010674-appb-I000014
    상기 수학식에서, adaptive_α_ratio는 상기 적응적 절단비율이고, f(x,y)는 상기 원영상의 그레이 값이며,
    Figure PCTKR2015010674-appb-I000015
    이다.
    In the above equation, adaptive_α_ratio is the adaptive truncation ratio, f (x, y) is a gray value of the original image,
    Figure PCTKR2015010674-appb-I000015
    to be.
  6. 제 4항에 있어서,The method of claim 4, wherein
    상기 상단영역의 절단되는 부분은,The cut portion of the upper region,
    저조도 분포 영역에 대한 잘림범위 및 고조도 분포 영역에 대한 잘림범위를 포함하는 것을 특징으로 하는, LPR 시스템에서 적응적 확률기반의 저조도 영상개선 및 스미어 복원처리 장치. Apparatus for adaptive low-light image enhancement and smear reconstruction processing in the LPR system, characterized in that it comprises a cropping range for the low light distribution area and a cropping range for the high light distribution area.
  7. 제 6항에 있어서,The method of claim 6,
    상기 저조도 분포 영역은 하기의 수학식 1에 따라 결정되고, The low light distribution area is determined according to Equation 1 below,
    상기 고조도 분포 영역은 하기의 수학식 2에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는, LPR 시스템에서 적응적 확률기반의 저조도 영상개선 및 스미어 복원처리 장치.The high illuminance distribution region is determined according to Equation 2 below, Apparatus for adaptive low-light image enhancement and smear reconstruction processing based on the probability in the LPR system.
    수학식 1Equation 1
    Figure PCTKR2015010674-appb-I000016
    Figure PCTKR2015010674-appb-I000016
    수학식 2Equation 2
    Figure PCTKR2015010674-appb-I000017
    Figure PCTKR2015010674-appb-I000017
    상기 수학식 1 및 상기 수학식 2에서, GL은 상기 상단영역에서 상기 저조도 분포 영역이고, GH는 상기 상단영역에서 상기 고조도 분포 영역이며, T는 저조도와 고조도를 구분하기 위하여 임의로 설정된 값이고, GlobalLevel은 상기 원영상의 global level 이다.In Equations 1 and 2, GL is the low light distribution area in the upper region, GH is the high illuminance distribution region in the upper region, and T is a value set arbitrarily to distinguish low and high illuminance. , GlobalLevel is the global level of the original image.
  8. 제 7항에 있어서,The method of claim 7, wherein
    상기 저조도 분포 영역에 대한 잘림범위는 하기의 수학식 3에 따라 결정되고, The cutting range for the low light distribution area is determined according to Equation 3 below.
    상기 고조도 분포 영역에 대한 잘림범위는 하기의 수학식 4에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는, LPR 시스템에서 적응적 확률기반의 저조도 영상개선 및 스미어 복원처리 장치.The cropping range for the high illuminance distribution region is determined according to Equation 4 below. Apparatus for adaptive low illuminance image enhancement and smear restoration in an LPR system.
    수학식 3Equation 3
    Figure PCTKR2015010674-appb-I000018
    Figure PCTKR2015010674-appb-I000018
    수학식 4Equation 4
    Figure PCTKR2015010674-appb-I000019
    Figure PCTKR2015010674-appb-I000019
    상기 수학식 3 및 상기 수학식 4에서, GLL은 상기 저조도 분포 영역에 대한 잘림범위이고, GHH는 상기 고조도 분포 영역에 대한 잘림범위이며, CP는 상기 절단 히스토그램이고, klow는 그레이 스케일에서 상기 저조도 분포 영역이며, khigh는 그레이 스케일에서 상기 고조도 분포 영역이고, k는 그레이 스케일의 합의 수이다.In Equation 3 and Equation 4, GLL is a cutting range for the low light distribution area, GHH is a cutting range for the high light distribution area, C P is the cutting histogram, and k low is a gray scale. The low illuminance distribution region, k high is the high illuminance distribution region at gray scale, and k is the number of sums of gray scales.
  9. 제 1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 고조도 영상 처리부는,The high illuminance image processor,
    상기 원영상을 구성하는 열(column) 중 상기 스미어가 발생된 제 1 열의 위치를 검출하는 검출부; 및A detector for detecting a position of a first column in which a smear is generated among columns constituting the original image; And
    상기 검출된 제 1 열의 위치 정보에 기반하여 상기 원영상으로부터 상기 스미어를 제거하는 제거부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, LPR 시스템에서 적응적 확률기반의 저조도 영상개선 및 스미어 복원처리 장치.And a removal unit for removing the smear from the original image based on the detected position information of the first column. The apparatus of claim 1, further comprising an adaptive probability-based low light image improvement and smear restoration apparatus in an LPR system.
  10. 제 9항에 있어서,The method of claim 9,
    상기 검출부는,The detection unit,
    상기 번호 인식 모듈에 입력된 상기 원영상을 이용하여 상기 원영상을 구성하는 각각의 열에 대한 신호분포 곡선을 추출하는 추출부; 및An extraction unit for extracting a signal distribution curve for each column constituting the original image by using the original image input to the number recognition module; And
    상기 신호분포 곡선을 정규분포 곡선으로 변환하는 변환부;를 더 포함하되,A conversion unit for converting the signal distribution curve into a normal distribution curve; further comprising:
    상기 신호분포 곡선은 상기 원영상을 구성하는 각각의 열을 이루는 복수의 픽셀의 그레이 값의 합을 나타내는 것을 특징으로 하는, LPR 시스템에서 적응적 확률기반의 저조도 영상개선 및 스미어 복원처리 장치.And the signal distribution curve represents a sum of gray values of a plurality of pixels constituting each column constituting the original image, wherein the low probability image enhancement and smear reconstruction processing is adaptive based on LPR system.
  11. 제 10항에 있어서,The method of claim 10,
    상기 검출부는 상기 정규분포 곡선을 기 설정된 임계치와 비교하여 이진패턴 맵을 생성하고,The detection unit generates a binary pattern map by comparing the normal distribution curve with a preset threshold,
    상기 정규분포 곡선이 상기 임계치보다 작은 영역에서 상기 이진패턴 맵은 0의 값을 갖고, 상기 정규분포 곡선이 상기 임계치보다 큰 영역에서 상기 이진패턴 맵은 1의 값을 가지며,In the region where the normal distribution curve is smaller than the threshold, the binary pattern map has a value of 0, and in the region where the normal distribution curve is larger than the threshold, the binary pattern map has a value of 1.
    상기 이진패턴 맵이 1의 값을 갖는 영역은 상기 원영상의 상기 제 1 열에 대응되는 것을 특징으로 하는, LPR 시스템에서 적응적 확률기반의 저조도 영상개선 및 스미어 복원처리 장치.And an area in which the binary pattern map has a value of 1 corresponds to the first column of the original image.
  12. 제 11항에 있어서,The method of claim 11,
    상기 검출부는,The detection unit,
    상기 제 1 열과 인접한 열 중 일부를 상기 제 1 열에 추가시킴으로써 상기 제 1 열의 너비를 확장시키고,Expanding the width of the first column by adding a portion of the column adjacent to the first column to the first column,
    상기 제거부는,The removal unit,
    상기 원영상을 이루는 복수의 픽셀 각각의 그레이 값에서 상기 이진패턴 맵을 이루는 복수의 픽셀 각각의 그레이 값을 차감하고, 상기 차감된 결과를 이용하여 상기 제 1 열에 발생된 상기 스미어를 제거하는 것을 특징으로 하는, LPR 시스템에서 적응적 확률기반의 저조도 영상개선 및 스미어 복원처리 장치.Subtracting gray values of each of the plurality of pixels constituting the binary pattern map from gray values of the plurality of pixels constituting the original image, and removing the smear generated in the first column using the subtracted result. Low probability image improvement and smear restoration processing apparatus based on adaptive probability in an LPR system.
  13. 제 9항에 있어서,The method of claim 9,
    소정의 보간법을 이용하여 상기 스미어가 제거된 상기 제 1 열에 대한 원영상을 복원하는 복원부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, LPR 시스템에서 적응적 확률기반의 저조도 영상개선 및 스미어 복원처리 장치.And a reconstruction unit for reconstructing the original image of the first column from which the smear is removed using a predetermined interpolation method.
  14. 제 13항에 있어서,The method of claim 13,
    상기 복원부의 보간법은,The interpolation method of the restoration unit,
    패치 내의 복수의 픽셀 각각에 대하여 우선순위를 계산하고, 상기 계산된 우선순위 중 가장 높은 우선순위를 갖는 최우선순위의 픽셀을 결정하며, 상기 최우선순위의 픽셀과 상기 패치 내의 복수의 픽셀 중 상기 제 1 열을 구성하지 않는 픽셀의 유사도 비교를 통하여 복원을 수행하고,Calculating a priority for each of the plurality of pixels in the patch, determining a pixel of the highest priority having the highest priority among the calculated priorities, wherein the first of the pixels of the highest priority and the plurality of pixels in the patch Reconstruction is performed by comparing the similarity of pixels that do not constitute a column.
    상기 패치는 상기 제 1 열을 구성하는 픽셀의 적어도 일부를 포함하는 것을 특징으로 하는, LPR 시스템에서 적응적 확률기반의 저조도 영상개선 및 스미어 복원처리 장치.The patch includes at least a portion of the pixels constituting the first column, adaptive probability-based low light image enhancement and smear restoration processing apparatus in the LPR system.
  15. 제 1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 번호 인식 모듈은,The number recognition module,
    상기 대상영상에 초점열화방법(Focus Degradation Method)을 적용하여 복원영상을 생성하는 영상 복원부;를 더 포함하되,And an image restoring unit configured to generate a restored image by applying a focus degradation method to the target image.
    상기 복원영상은 상기 번호 인식 모듈의 상기 차량의 번호판의 문자 인식에 이용되고,The reconstructed image is used for character recognition of the license plate of the vehicle of the number recognition module,
    상기 초점열화방법은 고해상도 영상생성방법과 디테링(Detailing) 방법을 결합한 것이며,The focus deterioration method is a combination of a high resolution image generation method and a detailing method,
    상기 고해상도 영상생성방법을 수행하기 위해 상기 영상 복원부는,The image reconstruction unit for performing the high resolution image generation method,
    초점열화가 있는 대상영상을 기 설정된 업-스케일(up-scale) 계수에 따라 업-스케일링(up-scaling)하는 영상추정수단; 및Image estimating means for up-scaling a target image having deterioration in focus according to a predetermined up-scale coefficient; And
    상기 대상영상과 상기 업-스케일링된 영상에 쌍입방 보간법(Bicubic Interpolation)을 적용하여 상기 초점열화의 적어도 일부가 제거된 고해상도 영상을 생성하는 영상생성수단;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, LPR 시스템에서 적응적 확률기반의 저조도 영상개선 및 스미어 복원처리 장치.And image generating means for generating a high resolution image from which at least a portion of the focal deterioration is removed by applying bicubic interpolation to the target image and the up-scaled image. Adaptive Probability Based Low Light Image Enhancement and Smear Reconstruction System
  16. 제 15항에 있어서,The method of claim 15,
    상기 디테링 방법을 수행하기 위해 상기 영상 복원부는,The image reconstruction unit for performing the deterring method,
    방향 적응적 가이디드 필터(Guided Filter)를 이용하여 상기 생성된 고해상도 영상으로부터 상기 초점열화의 적어도 일부를 제거하는 영상복원수단;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, LPR 시스템에서 적응적 확률기반의 저조도 영상개선 및 스미어 복원처리 장치.And image restoring means for removing at least a portion of the deterioration of the focus from the generated high resolution image using a direction-adapted guided filter. Image improvement and smear restoration processing device.
  17. CCD 센서가 장착된 촬영모듈이 상기 CCD 센서를 이용하여 차량의 번호판이 포함된 원영상을 촬영하는 촬영단계;A photographing step of photographing, by a photographing module equipped with a CCD sensor, an original image including a license plate of a vehicle using the CCD sensor;
    상기 차량의 번호판의 문자를 인식하기 위하여 상기 촬영모듈에서 촬영된 상기 원영상이 번호 인식 모듈에 입력되는 입력단계;An input step of inputting the original image photographed by the photographing module to a number recognition module to recognize a character of the license plate of the vehicle;
    상기 번호 인식 모듈의 판별부가 상기 원영상과 관련된 판별인자에 기초하여 상기 원영상을 저조도 영상, 고조도 영상 및 미처리 영상 중 하나로 분류하는 판별단계;A discriminating step of classifying, by the discrimination unit of the number recognition module, the original image into one of a low light image, a high light image, and an unprocessed image based on a determination factor related to the original image;
    상기 번호 인식 모듈의 영상 처리부가 상기 원영상을 이용하여 보정영상을 생성하는 영상 처리단계; 및An image processing step of generating, by the image processing unit of the number recognition module, a corrected image using the original image; And
    상기 번호 인식 모듈이 대상영상을 이용하여 상기 차량의 번호판의 문자를 인식하는 인식단계;를 포함하되,And recognizing, by the number recognition module, a character of the license plate of the vehicle using a target image.
    상기 영상 처리부는,The image processor,
    상기 판별부에 의하여 상기 원영상이 상기 저조도 영상으로 분류된 경우, 개선된 절단 히스토그램 평활화(Advanced Clipped Histogram Equalization) 방식을 이용하여 상기 원영상으로부터 상기 보정영상을 생성하는 저조도 영상 처리부 및 상기 판별부에 의하여 상기 원영상이 상기 고조도 영상으로 분류된 경우, 상기 원영상에 발생된 스미어를 제거하여 상기 보정영상을 생성하는 고조도 영상 처리부를 더 포함하며,When the original image is classified into the low light image by the determination unit, the low light image processor and the determination unit to generate the corrected image from the original image by using an advanced clipped histogram equalization method. If the original image is classified as the high illuminance image, the high image processing unit for removing the smear generated in the original image to generate the correction image, further comprising:
    상기 판별부에 의하여 상기 원영상이 상기 저조도 영상 또는 상기 고조도 영상으로 분류된 경우, 상기 대상영상은 상기 보정영상이고,When the original image is classified into the low illumination image or the high illumination image by the determination unit, the target image is the correction image,
    상기 판별부에 의하여 상기 원영상이 상기 미처리 영상으로 분류된 경우, 상기 대상영상은 상기 원영상인 것을 특징으로 하는, LPR 시스템에서 적응적 확률기반의 저조도 영상개선 및 스미어 복원처리 방법.And if the original image is classified into the unprocessed image by the discriminating unit, the target image is the original image. An adaptive probability based low light image improvement and smear restoration processing method in an LPR system.
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