KR101830028B1 - Apparatus and method for detecting of low-light area for image dynamic range expansion - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예에 따른 영상의 동적범위 확장을 위한 로우라이트 영역 검출 장치는 원본 LDR(Low Dynamic Range) 영상에서 각 픽셀들의 RGB 값을 이용하여 광원에 의한 효과를 높인 LF(Low-light Free) 영상을 생성하기 위한 LF 영상 생성부 및 생성된 LF 영상을 구성하는 픽셀의 값과 소정의 임계값을 비교하여, 로우라이트 영역을 구성하는 픽셀들을 검출하기 위한 로우라이트 픽셀 검출부를 포함할 수 있다.The low-light region detection apparatus for extending the dynamic range of an image according to an embodiment of the present invention uses a low-light (LF) ) Image and a row light pixel detector for detecting pixels constituting the row light region by comparing a value of a pixel constituting the generated LF image with a predetermined threshold value .
Description
본 발명은 영상의 동적범위 확장을 위한 로우라이트 영역 검출 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 원본 LDR(Low Dynamic Range) 영상에서 광원 또는 저노출로 인하여 정보가 소실된 로우라이트(Low-light) 영역에 대한 정보를 영상처리를 통해 복구하고, 동적 범위를 확장시켜 HDR(High Dynamic Range) 영상을 획득하기 위해서, 원본 LDR 영상에서 각 픽셀들의 RGB 값을 이용하여 광원에 의한 효과를 높여 로우라이트 영역을 검출하기 위한 영상의 동적범위 확장을 위한 로우라이트 영역 검출 장치 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a low light area detection apparatus and method for expanding a dynamic range of an image. More particularly, the present invention relates to a low light area detecting apparatus for detecting a low light In order to acquire high dynamic range (HDR) images by extending the dynamic range, we use the RGB values of each pixel in the original LDR image to increase the effect of the light source, And more particularly, to a low light area detection apparatus and method for expanding a dynamic range of an image for detecting an area.
현재, 블랙박스, CCTV, 자율주행자동차 등 다양한 분야에서 카메라가 사용됨에 따라 촬영된 영상에서 더 많은 정보의 획득을 위해서 더 넓은 동적 범위(HDR: High Dynamic Range)를 가진 HDR 영상을 필요로 하는 경우가 많아지고 있다. 다만, HDR 영상을 획득하기 위해서는 고가의 HDR 카메라를 이용해야 하는 문제점이 존재하며, HDR 영상을 획득하는 데 있어서도 많은 어려움이 존재한다는 점에서 좁은 동적 범위(LDR: Low Dynamic Range)를 가진 LDR 영상을 영상 처리(image processing)하여 HDR 영상을 획득하는 방법에 대하여 많은 연구가 이루어지고 있다.Currently, when a camera is used in various fields such as a black box, a CCTV, and an autonomous vehicle, when an HDR image having a wider dynamic range (HDR) is required for acquiring more information from a photographed image . However, there is a problem that an expensive HDR camera needs to be used to acquire an HDR image, and there are many difficulties in acquiring an HDR image. Therefore, an LDR image having a narrow dynamic range (LDR) Many researches have been made on a method of acquiring an HDR image by image processing.
최근에는, 각각 다른 노출시간으로 촬영된 복수의 LDR 영상을 합성하면서 동적 범위를 확장하여 HDR 영상을 생성하거나, 단일 프레임의 LDR 영상을 다른 밝기값(노출값)을 가지는 LDR 영상들로 분해한 후 다시 합성하면서 동적 범위를 확장하여 HDR 영상을 생성하는 등, 복수의 LDR 영상들을 합성하여 HDR 영상을 생성하는 방법들이 주로 연구되고 있다. 다만, 각각 다른 노출시간으로 촬영된 복수의 LDR 영상을 합성하면서 동적 범위를 확장하여 HDR 영상을 생성하는 방법은 영상 장치의 움직임에 의해 야기되는 고스트 현상이 발생할 수 있으며, 단일 프레임의 LDR 영상에서 복수의 노출 영상을 생성하고, 밝기를 정규화하고, 디테일을 추정하여 합성하는 방법으로 HDR 영상을 생성하는 방법은 영상의 분해, 합성 방법이 복잡하고, 좋은 품질의 HDR 영상을 생성하기 어렵다는 문제점이 존재하였다.In recent years, it has been proposed to decompose an LDR image of a single frame into LDR images having different brightness values (exposure values) A method of generating an HDR image by synthesizing a plurality of LDR images by synthesizing an HDR image while expanding a dynamic range while synthesizing is mainly studied. However, a method of generating an HDR image by expanding a dynamic range while synthesizing a plurality of LDR images photographed at different exposure times may cause a ghost phenomenon caused by motion of the imaging device, A method of generating an HDR image by generating an exposure image of an image, normalizing the brightness, and estimating and synthesizing detail has a complicated method of decomposing and synthesizing an image, and it is difficult to generate a high quality HDR image .
또한, 단일 프레임의 LDR 영상에서는 조명 또는 노출 시간에 대응하여, 노출 시간이 길어서 발생되는 광원 또는 광원에 반사된 영역인 하이라이트(Highlight) 영역 및 조명이 충분하지 않거나 노출 시간이 짧아서 생기는 로우라이트(Low-light) 영역이 발생될 수 있다. 좁은 동적 범위(LDR: Low Dynamic Range)를 가진 LDR 영상에서는 하이라이트 영역 및 로우라이트 영역이 시각 정보량이 적은 관계로 크게 문제되지 않을 수 있으나, 넓은 동적 범위(HDR: High Dynamic Range)를 가진 HDR 영상으로 동적 범위가 확장(dynamic range expansion) 될 때에는 HDR 영상이 가진 넓은 동적 범위로 인하여 하이라이트 영역 및 로우라이트 영역이 부자연스럽게 보일 수 있다.In a single-frame LDR image, a high light area, which is a light source generated due to a long exposure time or a light source, corresponding to an illumination or exposure time, and a low light area (Low -light region may be generated. In the LDR image with a low dynamic range (LDR), the highlight area and the low light area may not be a big problem because of the small amount of time information, but the HDR image with a wide dynamic range (HDR) When the dynamic range is expanded, the highlight area and the low light area may look unnatural due to the wide dynamic range of the HDR image.
다만, LDR 영상을 이용한 HDR 영상 생성 방법에서 광원 또는 광원에 반사된 영역인 하이라이트 영역을 제거하는 방법만이 주로 연구되고 있으나, 조명이 충분하지 않거나 노출 시간이 짧아서 생기는 로우라이트 영역으로 인하여 생기는 시각적 정보 손실이 적지 않다는 점에서, 영상의 동적 범위 확장을 위해서 원본 LDR 영상에서 로우라이트 영역을 검출하는 장치 및 방법에 대해서도 연구가 수행될 필요가 있다.However, in the HDR image generation method using the LDR image, only the method of removing the highlight area, which is a reflection area of the light source or the light source, is mainly studied. However, the visual information due to the low light area caused by insufficient illumination or short exposure time In order to extend the dynamic range of the image, it is necessary to study the apparatus and method for detecting the low light region in the original LDR image in view of the low loss.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 원본 LDR 영상에서 각 픽셀들의 RGB 값을 이용하여 저조도 부분을 제거하고 로우라이트 영역을 검출하기 위한 영상의 동적범위 확장을 위한 로우라이트 영역 검출 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been devised to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide a low light region detection method and a low light region detection method for removing a low light portion using RGB values of respective pixels in a source LDR image, And an object of the present invention is to provide an apparatus and method.
본 발명의 일 실시예에 따른 영상의 동적범위 확장을 위한 로우라이트 영역 검출 장치는 원본 LDR(Low Dynamic Range) 영상에서 각 픽셀들의 RGB 값을 이용하여 광원에 의한 효과를 높인 LF(Low-light Free) 영상을 생성하기 위한 LF 영상 생성부 및 생성된 LF 영상을 구성하는 픽셀의 값과 소정의 임계값을 비교하여, 로우라이트 영역을 구성하는 픽셀들을 검출하기 위한 로우라이트 픽셀 검출부를 포함할 수 있다.The low-light region detection apparatus for extending the dynamic range of an image according to an embodiment of the present invention uses a low-light (LF) ) Image and a row light pixel detector for detecting pixels constituting the row light region by comparing a value of a pixel constituting the generated LF image with a predetermined threshold value .
또한, 영상의 동적범위 확장을 위한 로우라이트 영역 검출 장치에서, LF 영상 생성부는, 원본 LDR 영상의 각 픽셀들에 대해서, R(red), G(green), B(Blue) 값 중 가장 큰 값을 최대값으로 추출하고 각 픽셀의 R, G, B 채널값에 추출된 최대값을 각각 합산하여 LF 영상을 생성할 수 있다.In the low light region detecting apparatus for expanding the dynamic range of an image, the LF image generating unit calculates the largest value among R (red), G (green) and B (Blue) values for each pixel of the original LDR image Is extracted as a maximum value, and the extracted maximum values of the R, G, and B channel values of each pixel are summed to generate an LF image.
또한, 영상의 동적범위 확장을 위한 로우라이트 영역 검출 장치에서, 소정의 임계값은, 원본 LDR 영상의 각각의 픽셀에서 각 픽셀의 R(red), G(green), B(Blue) 값 중 가장 작은 값을 최소값으로 추출하여 추출된 최소값들의 평균값을 계산하고, 각 픽셀의 R(red), G(green), B(Blue) 값 중 가장 큰 값을 최대값으로 추출하여 추출된 최대값들의 평균값을 계산하고, 최소값들의 평균값에 최대값들의 평균값을 합산하고 2로 나눈 값으로 설정될 수 있다.In the low light area detection apparatus for expanding the dynamic range of an image, a predetermined threshold value is set such that the maximum value of R (red), G (green), and B (Blue) values of each pixel in each pixel of the original LDR image The smallest value is extracted as the minimum value, and the average value of the extracted minimum values is calculated. The maximum value among the R (red), G (green) and B And the average value of the minimum values may be set to a value obtained by summing the average value of the maximum values and dividing by two.
본 발명의 일 실시예에 따른 영상의 동적범위 확장을 위한 로우라이트 영역 검출 방법은, 원본 LDR(Low Dynamic Range) 영상에서 각 픽셀들의 RGB 값을 이용하여 광원에 의한 효과를 높인 LF(Low-light Free) 영상을 생성하는 단계 및 생성된 LF 영상을 구성하는 픽셀의 값과 소정의 임계값을 비교하여, 로우라이트 영역을 구성하는 픽셀들을 검출하는 단계를 포함할 수 있다.The low light region detection method for extending the dynamic range of an image according to an exemplary embodiment of the present invention is a method for detecting a low light region using an RGB value of each pixel in an original LDR (Low Dynamic Range) Free) image, and comparing the pixel value of the generated LF image with a predetermined threshold value to detect pixels constituting the rowlight area.
또한, 영상의 동적범위 확장을 위한 로우라이트 영역 검출 방법에 있어서, LF 영상을 생성하는 단계는, 원본 LDR 영상의 각 픽셀들에 대해서, R(red), G(green), B(Blue) 값 중 가장 큰 값을 최대값으로 추출하는 단계 및 각 픽셀의 R, G, B 채널값에 추출된 최대값을 각각 합산하여 LF 영상을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.In the low light region detection method for expanding the dynamic range of an image, the step of generating an LF image may include calculating R (red), G (green), and B (Blue) values for each pixel of the original LDR image Extracting the largest value among the maximum values among the R, G, and B channel values of each pixel, and summing the extracted maximum values of the R, G, and B channel values of each pixel to generate an LF image.
또한, 영상의 동적범위 확장을 위한 로우라이트 영역 검출 방법에 있어서, 소정의 임계값은, 원본 LDR 영상의 각각의 픽셀에서 각 픽셀의 R(red), G(green), B(Blue) 값 중 가장 작은 값을 최소값으로 추출하여 추출된 최소값들의 평균값을 계산하고, 각 픽셀의 R(red), G(green), B(Blue) 값 중 가장 큰 값을 최대값으로 추출하여 추출된 최대값들의 평균값을 계산하고, 최소값들의 평균값에 최대값들의 평균값을 합산하고 2로 나눈 값으로 설정될 수 있다.Also, in the low light area detection method for expanding the dynamic range of an image, a predetermined threshold value is set to a value of R (red), G (green), and B (Blue) of each pixel in each pixel of the original LDR image Extracts the smallest value as the minimum value, calculates the average value of the extracted minimum values, extracts the largest value among R (red), G (green), and B The average value may be calculated, and the average value of the minimum values may be set to a value obtained by summing the average value of the maximum values and dividing by two.
한편, 본 발명의 일 실시예로써, 전술한 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체가 제공될 수 있다.Meanwhile, as an embodiment of the present invention, a computer-readable recording medium on which a program for causing the computer to execute the above-described method may be provided.
본 발명의 일 실시예에 따른 영상의 동적범위 확장을 위한 로우라이트 영역 검출 장치 및 방법에 따르면, 그늘 또는 저노출로 인하여 정보가 소실된 로우라이트(Low-light) 영역을 검출하는 방법을 제공하여, 원본 LDR 영상에서 로우라이트 영역에서의 로우라이트 성분을 제거함으로써 더 자연스러운 HDR 영상을 획득할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, there is provided a method and apparatus for detecting a low-light region in which information is lost due to low-light or low-light exposure, , It is possible to obtain a more natural HDR image by removing the low light component in the low light area from the original LDR image.
본 발명의 일 실시예에 따른 영상의 동적범위 확장을 위한 로우라이트 영역 검출 장치 및 방법에 따르면, HDR 영상 생성을 위해서, 원본 LDR 영상에서 로우라이트(Low-light) 영역의 검출 속도 및 처리 속도를 향상시킬 수 있다.According to an apparatus and method for detecting a low-light region for dynamic range expansion of an image according to an exemplary embodiment of the present invention, in order to generate an HDR image, a detection speed and a processing speed of a low- Can be improved.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상의 동적범위 확장을 위한 로우라이트 영역 검출 장치를 포함하는 LDR 영상으로부터 HDR 영상을 생성하는 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 로우라이트 영역 검출 과정에서 생성되는 영상들을 나타낸 도면이다. 도 2의 (a)는 원본 LDR 영상, 도 2의 (b)는 LF(Low-light Free) 영상, 도 2의 (c)는 검출된 로우라이트 영역을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 LDR 영상으로부터 HDR 영상을 생성하기 위한 알고리즘을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상의 동적범위 확장을 위한 로우라이트 영역 검출 방법을 나타낸 순서도이다. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an apparatus for generating an HDR image from an LDR image including a rowlight region detecting apparatus for expanding a dynamic range of an image according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating images generated in a row light region detection process according to an exemplary embodiment of the present invention. Referring to FIG. FIG. 2A is a diagram showing a source LDR image, FIG. 2B is a low-light free (LF) image, and FIG.
3 is a diagram illustrating an algorithm for generating an HDR image from an LDR image according to an embodiment of the present invention.
4 is a flowchart illustrating a method of detecting a row area for dynamic range extension of an image according to an exemplary embodiment of the present invention.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.
본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 발명에 대해 구체적으로 설명하기로 한다. The terms used in this specification will be briefly described, and the present invention will be described in detail.
본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다. While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be the most practical and preferred embodiment, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments. Also, in certain cases, there may be a term selected arbitrarily by the applicant, in which case the meaning thereof will be described in detail in the description of the corresponding invention. Therefore, the term used in the present invention should be defined based on the meaning of the term, not on the name of a simple term, but on the entire contents of the present invention.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, 명세서 전체에서 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, "그 중간에 다른 소자를 사이에 두고" 연결되어 있는 경우도 포함한다. When an element is referred to as "including" an element throughout the specification, it is to be understood that the element may include other elements as well, without departing from the spirit or scope of the present invention. Also, the terms "part," " module, "and the like described in the specification mean units for processing at least one function or operation, which may be implemented in hardware or software or a combination of hardware and software . In addition, when a part is referred to as being "connected" to another part throughout the specification, it includes not only "directly connected" but also "connected with other part in between".
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상의 동적범위 확장을 위한 로우라이트 영역 검출 장치(30)를 포함하는 LDR 영상으로부터 HDR 영상을 생성하는 장치(100)의 구성을 나타낸 블록도이다. 1 is a block diagram illustrating a configuration of an
도 1을 참조하면, 영상처리를 이용하여 LDR(Low Dynamic Range) 영상으로부터 HDR(High Dynamic Range) 영상을 생성하는 장치(100)는 하이라이트 영역 검출 장치(10), 로우라이트 영역 검출 장치(30), 하이라이트 성분 및 로우라이트 성분 제거부(50) 및 동적 범위 확장부(70)를 포함할 수 있다. 1, an
즉, 영상처리를 이용하여 LDR(Low Dynamic Range) 영상으로부터 HDR(High Dynamic Range) 영상을 생성하는 장치(100)는 원본 LDR 영상에서 광원 또는 노출시간의 미비함으로 생기는 로우라이트 영역을 제거 또는 보정하기 위해서, 로우라이트 영역 검출 장치(30)를 포함할 수 있다. That is, the
도 1을 참조하면, 로우라이트 영역 검출 장치(30)는 원본 LDR 영상에서 로우라이트 영역을 검출하기 위해서 광원에 의한 효과를 높인 LF(Low-light Free) 영상을 생성하기 위한 LF 영상 생성부(34) 및 로우라이트 영역을 구성하는 픽셀들을 검출하기 위한 로우라이트 픽셀 검출부(38)를 포함할 수 있다. 1, the low light
본 발명의 일 실시예에 따른 LF 영상 생성부(34)는 원본 LDR 영상에서 광원 및 광원 노출 부족으로 생긴 어두운 로우라이트 영역을 검출하기 위해서, 원본 LDR 영상에서 각 픽셀들의 RGB 값을 이용하여 광원에 의한 효과를 높인 LF(Low-light Free) 영상을 생성할 수 있다. 여기에서, LF(Low-light Free) 영상이란 각 픽셀이 가지고 있는 3채널, 즉 R(Red), G(Green), B(Blue) 값 중에 가장 큰 값을 최대값으로 추출하고 각각의 채널에 합산함으로써 생성되는 영상을 의미한다. 즉, LF(Low-light Free) 영상은 각 픽셀의 RGB 채널 영역의 각각의 밝기(intensity)를 높여서 광원의 효과를 높인 영상을 의미할 수 있다. LF 영상 생성부(34)가 원본 LDR 영상을 이용하여 LF 영상을 생성하는 방법은 다음의 <수학식 1>과 같이 표현될 수 있다.The LF
<수학식 1>에서, 는 원본 LDR 영상의 밝기값을 의미하고, i는 영상의 픽셀 번호를, x, y는 영상의 좌표를 의미한다. 예를 들어, i는 영상에 존재하는 픽셀의 번호로서, 영상의 가로의 크기가 N이고, 세로의 크기가 M이라고 가정하면, i는 NM 개까지 존재할 수 있다. 즉, <수학식 1>을 참조하면, LF 영상은 원본 LDR 영상에서 각 픽셀의 R(Red), G(Green), B(Blue) 값 중 가장 큰 값을 최대값으로 추출하고, 본래의 R(Red), G(Green), B(Blue) 채널값에서 추출된 최대값을 각각 합산하여 생성된다. 예를 들어, 원본 LDR 영상의 한 픽셀에서 R(Red), G(Green), B(Blue) 값이 각각, 100, 0, 50 일 경우에, 가장 큰 값은 100이 되므로, R(Red), G(Green), B(Blue) 값에서 가장 큰 값인 100을 최대값으로 추출하고, 추출된 최대값 100을 해당 픽셀의 RGB 값에 각각 합산하여 (R, G, B) = (200, 100, 150)인 픽셀이 생성되며, 상술한 과정을 원본 LDR 영상의 모든 픽셀에 대해 수행함으로써 LF 영상이 생성되게 된다. In Equation (1) Denotes the brightness value of the original LDR image, i denotes the pixel number of the image, and x and y denote the coordinates of the image. For example, i is the number of pixels existing in the image. Assuming that the horizontal size of the image is N and the vertical size is M, i can exist up to NM. That is, referring to Equation (1), the LF image extracts the largest value among R (Red), G (Green) and B (Blue) values of each pixel in the original LDR image as a maximum value, (Red), G (Green), and B (Blue) channel values. For example, when the values of R (Red), G (Green), and B (Blue) are 100, 0, and 50 in one pixel of the original LDR image, the largest value is 100, (R, G, B) = (200, 100) is obtained by summing the extracted
본 발명의 일 실시예에 따른 로우라이트 픽셀 검출부(38)는 LF 영상 생성부(34)에 의해 생성된 LF 영상을 구성하는 픽셀의 값과 소정의 임계값을 비교하여, 원본 LDR 영상에서 로우라이트 영역을 구성하는 픽셀들을 검출할 수 있다. 즉, 로우라이트 픽셀 검출부(38)는 원본 LDR 영상에서 생성된 LF 영상의 픽셀값이 소정의 임계값 미만인 경우에 검출된 영역을 로우라이트 영역으로 구분하여 검출할 수 있다. The low
로우라이트 픽셀 검출부(38)가 원본 LDR 영상에서 생성된 LF 영상을 구성하는 픽셀의 값과 소정의 임계값을 비교하여, 로우라이트 영역을 검출하는 방법은 다음의 <수학식 2>와 같이 표현될 수 있다.The method of detecting the rowlight region by comparing the value of a pixel constituting the LF image generated from the original LDR image with a predetermined threshold value by the
여기에서, 소정의 임계값인 Th 는 다음의 <수학식 3>과 같이 설정될 수 있다.Here, Th, which is a predetermined threshold value, can be set as the following Equation (3).
즉, <수학식 3>을 참조하면, 소정의 임계값은 원본 LDR 영상의 각각의 픽셀에서 각 픽셀의 R(red), G(green), B(Blue) 값 중 가장 작은 값을 최소값으로 추출하여 추출된 최소값들의 평균값을 계산하고, 각 픽셀의 R(red), G(green), B(Blue) 값 중 가장 큰 값을 최대값으로 추출하여 추출된 최대값들의 평균값을 계산하고, 최소값들의 평균값에 최대값들의 평균값을 합산하고 2로 나눈 값으로 설정될 수 있다.That is, referring to Equation (3), a predetermined threshold is obtained by extracting the smallest value among R (red), G (green) and B (Blue) values of each pixel in each pixel of the original LDR image as a minimum value And calculates the average value of the extracted maximum values by extracting the maximum value among the R (red), G (green), and B (Blue) values of each pixel, The average value may be set to a value obtained by summing the average value of the maximum values and dividing by two.
예를 들어, 4개의 픽셀로 이루어진 LDR 영상을 가정하면, 4개의 픽셀들의 R(Red), G(Green), B(Blue) 값을 각각, (100, 10, 50) (50, 100, 10) (150, 0, 50), (0, 150, 50)으로 가정할 수 있다. 여기에서 각 픽셀의 R(red), G(green), B(Blue) 값 중 가장 작은 값들은 10, 10, 0, 0 이 되므로, 10, 10, 0, 0 이 최소값으로 추출되고, 추출된 최소값들의 평균값인 는 (10+10+0+0)/4 로 계산되므로, 추출된 최소값들의 평균값 는 5 가 된다. 또한, 각 픽셀의 R(red), G(green), B(Blue) 값 중 가장 큰 값들은 100, 100, 150, 150 이 되므로, 100, 100, 150, 150 이 최대값으로 추출되고, 추출된 최대값들의 평균값인 는 (100+100+150+150)/4 로 계산되므로, 추출된 최대값들의 평균값 는 125 가 된다. 여기에서, 소정의 임계값은 최소값들의 평균값에 최대값들의 평균값을 합산하고 2로 나눈 값으로 설정되므로, (5+125)/2 = 65 가 소정의 임계값으로 설정될 수 있다. 즉, 예를 든 상기 4개의 픽셀로 구성된 LDR 영상에서, 로우라이트 영역을 검출하기 위한 소정의 임계값으로 65 가 설정될 수 있다.For example, assuming an LDR image composed of four pixels, R (Red), G (Green) and B (Blue) values of four pixels are respectively (100, 10, 50) ), (150, 0, 50), (0, 150, 50). Here, since the smallest values among R (red), G (green) and B (Blue) values of each pixel are 10, 10, 0 and 0, 10, 10, 0 and 0 are extracted as the minimum values, The average value of the minimum values Is calculated as (10 + 10 + 0 + 0) / 4, so the average value of the extracted minimum values Becomes 5. 100, 100, 150, and 150 are extracted as the maximum values among the R (red), G (green), and B Which is the average value of the maximum values Is calculated as (100 + 100 + 150 + 150) / 4, so that the average value of the extracted maximum values Lt; / RTI > Here, the predetermined threshold is set to a value obtained by adding the average value of the minimum values to the average value of the maximum values and dividing by 2, so (5 + 125) / 2 = 65 may be set to a predetermined threshold value. That is, in the LDR image composed of the above-mentioned four pixels, for example, 65 can be set to a predetermined threshold value for detecting the rowlight region.
즉, LF 영상 생성부(34)를 이용하여 원본 LDR 영상에서 LF 영상을 생성하고, 로우라이트 픽셀 검출부(38)를 이용하여 원본 LDR 영상의 픽셀들에서 소정의 임계값을 계산하여 생성된 LF 영상과 소정의 임계값을 비교함으로써 로우라이트 영역을 검출할 수 있다.That is, an LF image is generated from the original LDR image using the LF
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 로우라이트 영역 검출 과정에서 생성되는 영상들을 나타낸 도면이다. 도 2의 (a)는 원본 LDR 영상, 도 2의 (b)는 LF(Low-light Free) 영상, 도 2의 (c)는 검출된 로우라이트 영역을 나타낸 도면이다. FIG. 2 is a diagram illustrating images generated in a row light region detection process according to an exemplary embodiment of the present invention. Referring to FIG. FIG. 2A is a diagram showing a source LDR image, FIG. 2B is a low-light free (LF) image, and FIG.
즉, 도 2의 (b)의 LF 영상은 LF 영상 생성부(34)에 의해서 원본 LDR 영상에서 광원에 의한 효과를 높여 생성된 LF(Low-light Free) 영상을 나타내고, 도 2의 (c)의 검출된 로우라이트 영역은 로우라이트 픽셀 검출부(38)에 의해서 LF 영상의 픽셀값과 소정의 임계값을 비교하여 검출된 로우라이트 영역을 나타낸다.That is, the LF image of FIG. 2 (b) represents a low-light free (LF) image generated by increasing the effect of the light source on the original LDR image by the LF
도 1을 참조하면, 하이라이트 영역 검출 장치(10)는 원본 LDR 영상에서 하이라이트 영역을 검출하기 위해서, SF(Specular Free) 영상 생성부(14), SF(Specular Free) 영상 생성부(16) 및 하이라이트 픽셀 검출부(18)를 포함할 수 있다. 1, the highlight
본 발명의 일 실시예에 따른 SF 영상 생성부(14)는 원본 LDR 영상에서 광원 및 광원에 의해 반사된 영역을 제거하기 위해서, 원본 LDR 영상을 이용하여 SF(Specular Free) 영상을 생성할 수 있다. 여기에서, SF(Specular Free) 영상이란 각 픽셀이 가지고 있는 3채널, 즉 R(Red), G(Green), B(Blue) 값 중에 가장 작은 값을 각각의 채널에서 차감함으로써 생성되는 영상으로, 영역의 밝기(intensity)를 낮추어 광원의 효과를 낮추거나 줄인 영상을 의미한다. SF 영상 생성부(14)가 원본 LDR 영상을 이용하여 SF 영상을 생성하는 방법은 다음의 <수학식 4>와 같이 표현될 수 있다.The SF
<수학식 4>에서, 는 원본 LDR 영상의 밝기값을 의미하고, i는 영상의 픽셀 번호를, x, y는 영상의 좌표를 의미한다. <수학식 4>를 참조하면, SF 영상은 원본 LDR 영상에서 각 픽셀의 R(Red), G(Green), B(Blue) 값 중 가장 작은 값을 최소값으로 추출하고, 본래의 R(Red), G(Green), B(Blue) 채널값에서 추출된 최소값을 각각 차감하여 생성된다. 예를 들어, 원본 LDR 영상의 한 픽셀에서 R(Red), G(Green), B(Blue) 값이 각각, 150, 50, 100 일 경우에, 가장 작은 값은 50이 되므로, R(Red), G(Green), B(Blue) 값에서 가장 작은 값인 50을 최소값으로 추출하고, 추출된 최소값 50을 각각 차감하여 100, 0, 50 이 SF 영상으로 생성되게 된다. In Equation (4) Denotes the brightness value of the original LDR image, i denotes the pixel number of the image, and x and y denote the coordinates of the image. Referring to Equation (4), the SF image extracts the minimum value among R (Red), G (Green) and B (Blue) values of each pixel in the original LDR image as a minimum value, , G (Green), and B (Blue) channel values, respectively. For example, when the values of R (Red), G (Green), and B (Blue) are 150, 50, and 100 in one pixel of the original LDR image, the smallest value is 50, , 50 (G (Green), and B (Blue) are extracted as minimum values, and the extracted
본 발명의 일 실시예에 따른 MSF 영상 생성부(16)는 원본 LDR 영상에서 광원 및 광원에 의해 반사된 영역의 검출을 위해서, 생성된 SF 영상을 이용하여 MSF(Modified Specular Free) 영상을 생성할 수 있다. 즉, MSF 영상 생성부(16)는 원본 LDR 영상에서 광원 및 광원에 의해 반사된 영역의 제거를 위해서, 생성된 SF 영상을 수정하거나 보정함으로써, 보정된 SF 영상인 MSF 영상을 생성할 수 있다.The MSF
MSF 영상 생성부(16)가 생성된 SF 영상을 이용하여 MSF 영상을 생성하는 방법은 다음의 <수학식 5>와 같이 표현될 수 있다.A method of generating the MSF image using the generated SF image by the MSF
<수학식 5>에서, 은 의 평균을 나타낸다. 즉, 는 모든 픽셀들의 R(Red), G(Green), B(Blue) 값 중 최소값들의 평균값을 나타낸다. 즉, MSF 영상 생성부(16)는 생성된 SF 영상의 각 픽셀의 R(Red), G(Green), B(Blue) 값에 값을 가산함으로써 MSF 영상을 생성할 수 있다.In Equation (5) silver Lt; / RTI > In other words, Represents the average value of the minimum values among R (Red), G (Green) and B (Blue) values of all the pixels. That is, the MSF
본 발명의 일 실시예에 따른 하이라이트 픽셀 검출부(18)는 원본 LDR 영상과 생성된 MSF 영상과의 차이값을 계산하고, 계산된 차이값과 오츠(Otsu's) 임계값을 비교하여, 하이라이트 영역을 구성하는 픽셀들을 검출할 수 있다. 즉, 하이라이트 픽셀 검출부(18)는 원본 LDR 영상과 생성된 MSF 영상간의 차이값을 계산하여, 계산된 차이값이 소정의 임계값을 초과하는 경우에 검출된 영역을 하이라이트 영역으로 구분하여 검출할 수 있다. The
하이라이트 픽셀 검출부(18)가 원본 LDR 영상과 생성된 MSF 영상과의 차이값 및 오츠(Otsu's) 임계값을 이용하여, 하이라이트 영역을 검출하는 방법은 다음의 <수학식 6>과 같이 표현될 수 있다.The method of detecting the highlight area using the difference value and the Otsu's threshold value between the original LDR image and the generated MSF image by the highlight
<수학식 6>에서, 이고, Th 는 원본 LDR 영상의 각 채널에 대한 오츠(Otsu's) 임계값을 의미한다. 즉, 하이라이트 픽셀 검출부(18)는 원본 LDR 영상과 생성된 MSF 영상과의 차이값이 오츠 임계값을 초과하면, 초과한 픽셀들을 하이라이트 영역으로 검출할 수 있다. In Equation (6) , And Th denotes an Otsu's threshold value for each channel of the original LDR image. That is, if the difference value between the original LDR image and the generated MSF image exceeds the Ots threshold value, the
여기에서, 오츠 임계값은 영상의 배경과 전경을 분리하는데 사용되는 이진화(binarization) 방법 중에서 오츠 쓰레드홀드(threshold) 방법에 의해서 정해지는 임계값을 의미한다. 예를 들어, 이진화 방법은 영상을 특정값을 기준으로 배경과 전경으로 나누는 방법으로서, 특정값을 쓰레드홀드(threshold) 값 또는 임계값으로 결정하여 영상을 배경과 전경으로 분리하여 표현할 수 있다. 여기에서 전경은 시야에서 중요한 대상을 의미하며, 배경은 그 나머지 부분으로 중요성이 덜한 대상을 의미할 수 있다. Here, the Oats threshold value means a threshold value determined by the Otsu threshold method among the binarization methods used to separate the background and foreground of the image. For example, a binarization method divides an image into a background and a foreground based on a specific value, and a specific value is determined as a threshold value or a threshold value, thereby separating the image into a background and a foreground. Here foreground means an important object in vision, background can mean less important object.
즉, 오츠 쓰레드홀드(threshold) 방법은 영상의 이진화 방법으로 노부유키 오츠(Nobuyuki Otsu)가 제안한 방법으로서, 오츠 임계값은 각 클래스의 분산과 가중치를 고려하여, 클래스 내의 분산(Within Class Variance) 및 클래스 사이의 분산(Between Class Variance)을 계산하여 결정할 수 있다. That is, the Otsu threshold method is a method proposed by Nobuyuki Otsu as an image binarization method. The Otsu threshold value is determined by considering the variance (In Class Variance) and class Can be determined by calculating the Between Class Variance.
본 발명의 일 실시예에 따른 하이라이트 성분 및 로우라이트 성분 제거부(50)는 검출된 하이라이트 영역 및 검출된 로우라이트 영역을 구성하는 픽셀들의 R(Red), G(Green), B(Blue) 성분 중에서 하이라이트 성분 및 로우라이트 성분을 각각 제거할 수 있다. A highlight component and a row light
예를 들어, 하이라이트 성분 및 로우라이트 성분 제거부(50)는 원본 LDR 영상에서 하이라이트 성분 및 로우라이트 성분을 각각 제거하기 위해서, 주성분 분석 방법(Principal Component Analysis, PCA)을 사용할 수 있다. 즉, 컬러 영상은 R(Red), G(Green), B(Blue)의 3개의 색상 채널을 가지므로, 원본 LDR 영상은 3개의 고유 벡터에 의해 가중된(weighted) 주성분들이 결합된 것으로 가정할 수 있다. 즉, 원본 LDR 영상을 주성분 벡터를 이용하여 분해하고, 하이라이트 성분 또는 로우라이트 성분이 많이 포함된 주성분을 제거하고 다시 영상을 재구성하는 방법으로 하이라이트 성분 및 로우라이트 성분을 각각 제거할 수 있다. For example, the highlight component and the low light
다시 말하면, 주성분 분석(PCA) 방법은 영상에서 분포된 데이터들을 주성분과 결합된 고유 벡터와 대응시켜 정보 손실을 최소화하면서 차원을 축소 변환하는 방법으로 이해할 수 있다. In other words, Principal Component Analysis (PCA) method can be understood as a method of narrowing down the dimension while minimizing information loss by associating the data distributed in the image with the eigenvector combined with the principal component.
원본 LDR 영상을 주성분 분석 방법으로 나타내면 다음의 <수학식 7>과 같이 표현될 수 있다.The original LDR image can be expressed by the principal component analysis method as shown in Equation (7) below.
<수학식 7>에서, I는 영상의 RGB 값을 의미하고, Vi 및 Pi 는 각각 주성분 벡터 및 해당 주성분을 나타낸다. In Equation (7), I denotes an RGB value of an image, and V i and P i denote a principal component vector and a corresponding principal component, respectively.
주성분 분석 방법에 의하면, 두 번째로 큰 고유값에 대응되는 두 번째의 주성분이 하이라이트 성분(또는 로우라이트 성분)의 전체 또는 대부분을 포함하고 있다. 다만, 정확하게는 두 번째로 큰 주성분이 하이라이트 성분(또는 로우라이트 성분)의 전체 또는 대부분을 포함하는지 여부는 다음 <수학식 8>의 충실도(fidelity ratio) FRi 및 <수학식 9>의 FR2 와 소정의 임계값과의 비교를 통하여 판단할 수 있다. According to the principal component analysis method, the second principal component corresponding to the second largest eigenvalue includes all or most of the highlight component (or low light component). Whether or not exactly the second major component includes all or most of the highlight component (or the low light component) is determined by the fidelity ratio FR i and the FR 2 And a predetermined threshold value.
<수학식 8>에서 는 i번째 고유값을 의미하고, <수학식 9>에서 Second PC(Principal Component)는 두 번째로 큰 주성분을 의미한다. 즉, <수학식 9>에서 충실도 FR2 가 소정의 임계값보다 작으면, 두 번째 주성분이 하이라이트 성분(또는 로우라이트 성분)을 포함하고 있는 것으로 판단할 수 있다. 여기에서, 원본 영상을 두 번째 주성분을 제외하고, 첫 번째와 세 번째 주성분만을 이용하여 영상을 재구성(reconstruct) 하면, 원본 영상에서 하이라이트 성분(또는 로우라이트 성분)을 제거한 영상으로 재구성할 수 있다. 또한, 충실도 FR2 와 비교할 소정의 임계값은 실험에 의해서 0.02 로 미리 정의할 수 있다. In Equation (8) Denotes an i-th eigenvalue, and a second PC (Principal Component) in Equation (9) denotes the second largest principal component. That is, when the fidelity FR 2 is smaller than a predetermined threshold value in Equation (9), it can be determined that the second principal component includes a highlight component (or a row light component). Here, if the original image is reconstructed using only the first and third principal components except for the second principal component, reconstruction can be performed by removing the highlight component (or low light component) from the original image. In addition, the predetermined threshold value to be compared with the fidelity FR 2 can be previously defined as 0.02 by an experiment.
다만, 주성분 분석(PCA)에서 획득된 첫 번째 주성분에서도 여전히 하이라이트 성분(또는 로우라이트 성분)을 포함할 수 있는데, 첫 번째 주성분에서 하이라이트 성분(또는 로우라이트 성분)을 제거하는 방법으로는 히스토그램 평준화(histogram equalization)를 적용할 수 있다. 히스토그램 평준화를 이용하여 재구성된 영상은 다음의 <수학식 10>과 같이 표현될 수 있다.However, the first principal component obtained from the principal component analysis (PCA) may still include a highlight component (or a low light component). As a method for removing a highlight component (or a low light component) from the first principal component, a histogram equalization histogram equalization can be applied. The reconstructed image using the histogram equalization can be expressed as Equation (10) below.
<수학식 10>에서, Ph는 히스토그램 평준화 주성분이고, IR 은 재구성된 영상을 의미한다. 수식의 오른쪽 부분의 V2P2 는 두 번째로 큰 고유벡터의 충실도 FR2 에 따라서, 재구성 영상에 포함되거나 불포함될 수 있다. In Equation (10), P h is the histogram equalization principal component, and I R is the reconstructed image. V 2 P 2 in the right part of the equation may or may not be included in the reconstructed image, depending on the fidelity FR 2 of the second largest eigenvector.
결과적으로, 재구성된 영상 IR 은 색깔 영역이 이동되어(shift) 재구성된 것으로, 2차 다항식 변환(second order polynomial transformation)을 이용하여, 하이라이트 성분(또는 로우라이트 성분)이 없는 원본 색깔(컬러)의 영상을 획득할 수 있다. 여기에서 중요한 문제는 다항식 변환을 위한 가중치 함수(weight function)을 찾아내는 것으로, 원본 영상에서 검출된 하이라이트 영역(또는 로우라이트 영역)이 아닌 부분(diffuse part)과 이에 상응하여 재구성된 영상 IR 을 이용하여 가중치 함수를 획득할 수 있다.As a result, the reconstructed image I R is shifted and reconstructed in the color domain, and the original color (color) without the highlight component (or low light component) is transformed using a second order polynomial transformation. Can be obtained. The important problem here is to find a weight function for polynomial transformation, which uses a part (diffuse part) that is not the highlight area (or low light area) detected in the original image and the corresponding reconstructed image I R To obtain a weight function.
즉, 가중치 함수를 획득하는 방법은 다음의 <수학식 11> 및 <수학식 12>와 같이 표현될 수 있다.That is, the method of obtaining the weight function can be expressed as Equation (11) and Equation (12).
<수학식 11>에서 Id 는 원본 영상에서 검출된 하이라이트 영역(또는 로우라이트 영역)이 아닌 부분(diffuse part)을 의미하고, W 는 가중치 함수, Md 는 재구성된 영상 IR 에서 하이라이트 영역(또는 로우라이트 영역)이 아닌 부분(diffuse part)에서 획득된 2차 다항식 확장(second order polynomial extension)을 의미한다. 즉, Id 는 원본 영상에서 하이라이트 영역 검출 장치(10)(또는 로우라이트 영역 검출 장치(30))에서 검출된 하이라이트 영역(또는 로우라이트 영역)을 제외한 영역을 의미한다. <Equation 11> at I d stands for part (diffuse part) other than the highlight areas (or the low light region) is detected from the original image, and W is a weight function, M d is the highlight area in the reconstructed image I R ( Or a second order polynomial extension obtained in a diffuse part that is not a low light area. That is, I d means an area excluding the highlight area (or row light area) detected by the highlight area detection device 10 (or the row light area detection device 30) in the original image.
즉, 가중치 함수 W는 <수학식 12>와 같이, Id 와 Md 를 이용한 최소 제곱 의사 역행렬 계산(least square pseudo inverse matrix calculation)에 의해서 획득될 수 있다.That is, the weight function W can be obtained by a least square pseudo inverse matrix calculation using I d and M d , as shown in Equation (12).
원본 영상에서 하이라이트 영역(또는 로우라이트 영역)이 아닌 부분(diffuse part) 및 재구성된 영상 IR 에서 하이라이트 영역(또는 로우라이트 영역)이 아닌 부분(diffuse part)에서 획득된 2차 다항식 확장을 비교하여, 가중치 함수를 획득하였으므로, 전체 영상에서 하이라이트 영역이 제거(diffused)된 영상 IDiff 는 다음의 <수학식 13>과 같이 표현될 수 있다.The second-order polynomial expansion obtained in the diffuse part (not the highlight area) or the diffuse part in the reconstructed image I R from the highlight area (or row light area) in the original image is compared , And the weight function is obtained, the image I Diff with the highlight area removed from the entire image can be expressed as Equation (13).
<수학식 13>에서 IDiff 는 전체 영상에서 하이라이트 성분이 제거(removal)된 영상을 의미하고, W 는 가중치 함수, M은 재구성된 영상 IR 의 2차 다항식 확장(second order polynomial extension)을 의미한다.In Equation (13), I Diff , W denotes a weight function, and M denotes a second order polynomial extension of the reconstructed image I R.
즉, IDiff 는 재구성된 영상 IR 의 2차 다항식 확장인 M 에 가중치 함수 W를 적용함으로써 획득할 수 있다.That is, I Diff can be obtained by applying a weighting function W to the second-order polynomial extension M of the reconstructed image I R.
원본 영상과 전체 영상에서 하이라이트 성분이 제거(removal)된 영상인 IDiff 는 색깔 차이가 날 수 있으며, 이러한 색깔 차이를 제거하고, 최종적으로 원본 영상에서 광원에 의한 효과만 제거된 영상을 획득하기 위해 원본 영상 I 와 IDiff 를 계수와 결합된 관계식으로 표현할 수 있다. 즉, 최종적으로 하이라이트 효과(또는 로우라이트 효과)만 제거된 영상 ID 는 다음의 <수학식 14>와 같이 표현될 수 있다.I Diff , which is a video whose highlight components have been removed from the original image and the entire image, The original image I and I Diff can be expressed by a combination of the coefficients in order to remove the color difference and finally obtain the image in which the effect of the light source is removed from the original image. That is, the image I D in which only the highlight effect (or the row light effect) is finally removed can be expressed as Equation (14).
<수학식 14>에서 ID 는 원본 영상에서 최종적으로 하이라이트 효과(또는 로우라이트 효과)만 제거된 영상을 의미하고, kxy 는 (x,y) 위치의 픽셀에 대한 계수를 의미하고, 0 또는 1 의 값을 가질 수 있다. (x,y) 위치의 픽셀이 하이라이트 픽셀이면 kxy 는 0 이 되고, 하이라이트 픽셀이 아닌 경우에는 kxy 는 1 이 된다.In Equation (14), I D denotes an image in which only the highlight effect (or row light effect) is finally removed from the original image, k xy denotes a coefficient for a pixel at (x, y) 1 < / RTI > If the pixel at the (x, y) position is a highlight pixel, k xy is 0, and if it is not a highlight pixel, k xy is 1.
본 발명의 일 실시예에 따른 동적 범위 확장부(70)는 원본 LDR 영상에서 하이라이트 성분 및 로우라이트 성분이 제거된 영상의 동적 범위를 확장시켜 HDR 영상을 생성할 수 있다.The dynamic
예를 들어, 동적 범위 확장부(70)는 원본 LDR 영상에서 하이라이트 성분 및 로우라이트 성분이 제거된 영상을 다음 <수학식 15>를 이용하여 선형적으로 증폭함으로써, 영상의 동적 범위를 확장시켜 HDR 영상을 생성할 수 있다.For example, the dynamic
<수학식 15>에서 L은 동적 범위 확장(scaling) 시킬 원본 픽셀의 밝기(휘도)를 의미하고, Lmax 와 Lmin 은 원본 LDR 영상에서 하이라이트 성분 및 로우라이트 성분이 제거된 영상의 밝기(휘도)의 최대값 및 최소값을 의미한다. Ih 는 HDR 디스플레이의 최대 입력 밝기를 의미하고, 는 동적 범위 확장 과정(scaling)에서 비선형성을 결정할 수 있다. <수학식 15>의 동적 범위 확장은 모든 픽셀에 개별적으로 수행된다. 지수 는 영상의 평균 밝기가 다른 픽셀들에 비해서 어떻게 변화할 것인지에 따라서 결정될 수 있다. 예를 들어, 가 1이면 모든 픽셀들이 동등하게 변화되고, 가 1을 초과하면 평균 밝기가 상대적으로 어둡게 변화되고, 가 1 미만이면 평균적으로 더 밝게 변화된다. 일반적으로 모든 픽셀들이 동등하게 변화되도록 는 1로 미리 결정될 수 있다.In Equation (15), L denotes the brightness (luminance) of the original pixel to be scaled by dynamic range, L max and L min denote the brightness of the image from which the highlight component and the low light component are removed from the original LDR image ) ≪ / RTI > I h means the maximum input brightness of the HDR display, Can determine the non-linearity in the dynamic range scaling process. The dynamic range extension of Equation (15) is performed individually for all pixels. Indices Can be determined according to how the average brightness of the image will change relative to other pixels. E.g, Is 1, all of the pixels are changed equally, Exceeds 1, the average brightness is changed to be relatively dark, Is less than 1, the brightness changes to be brighter on the average. In general, all pixels should be changed equally Can be determined in advance as 1.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 LDR 영상으로부터 HDR 영상을 생성하기 위한 알고리즘을 나타낸 도면이다. 3 is a diagram illustrating an algorithm for generating an HDR image from an LDR image according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, LDR 영상에서 HDR 영상을 생성하는 알고리즘은 원본 LDR 영상에서 하이라이트 영역 및 로우라이트 영역을 검출하고 검출된 하이라이트 영역 및 로우라이트 영역을 구성하는 픽셀들의 R(Red), G(Green), B(Blue) 성분 중에서 하이라이트 성분 및 로우라이트 성분을 각각 제거하고, 하이라이트 성분 및 로우라이트 성분이 제거된 영상의 동적 범위를 확장시켜 HDR 영상을 생성하는 알고리즘으로 구성된다. Referring to FIG. 3, an algorithm for generating an HDR image in the LDR image detects a highlight area and a row light area in the original LDR image, and detects R (Red), G (Green ) And B (Blue) components, respectively, and an HDR image is generated by expanding the dynamic range of the image from which the highlight component and the low light component are removed.
즉, LDR 영상에서 HDR 영상을 생성하기 위해서는 광원에 의해서 과도하게 어둡거나 밝은 부분을 제거 또는 보정해야 하므로, 먼저 원본 LDR 영상에서 하이라이트 영역 및 로우라이트 영역을 검출해야 한다.That is, in order to generate the HDR image from the LDR image, the dark or bright part should be removed or corrected by the light source. Therefore, the highlight area and the low light area must be detected from the original LDR image.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상의 동적범위 확장을 위한 로우라이트 영역 검출 방법을 나타낸 순서도이다. 4 is a flowchart illustrating a method of detecting a row area for dynamic range extension of an image according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 단계 S10에서, LF 영상 생성부(34)는 원본 LDR(Low Dynamic Range) 영상에서 각 픽셀들의 RGB 값을 이용하여 광원에 의한 효과를 높인 LF(Low-light Free) 영상을 생성할 수 있다. Referring to FIG. 4, in step S10, the LF
예를 들어, LF 영상 생성부(34)는 원본 LDR 영상에서 저조도 영역을 검출하기 위해서, 전술한 <수학식 1>을 이용하여, 원본 LDR 영상의 각 픽셀들에 대해서, R(red), G(green), B(Blue) 값 중 가장 큰 값을 최대값으로 추출하고, 각 픽셀의 R, G, B 채널값에 추출된 최대값을 각각 합산하여 LF 영상을 생성할 수 있다.For example, in order to detect the low-illuminance region in the original LDR image, the LF
단계 S20에서, 로우라이트 픽셀 검출부(38)는 생성된 LF 영상을 구성하는 픽셀의 값과 소정의 임계값을 비교하여, 로우라이트 영역을 구성하는 픽셀들을 검출할 수 있다. In step S20, the row
예를 들어, 로우라이트 픽셀 검출부(38)는 전술한 <수학식 2>를 이용하여, 원본 LDR 영상에서 생성된 LF 영상의 픽셀값이 소정의 임계값 미만인 경우에 검출된 영역을 로우라이트 영역으로 구분하여 검출할 수 있다. 여기에서, 소정의 임계값은 전술한 <수학식 3>으로 설정될 수 있다. 즉, 소정의 임계값은 원본 LDR 영상의 각각의 픽셀에서 각 픽셀의 R(red), G(green), B(Blue) 값 중 가장 작은 값을 최소값으로 추출하여 추출된 최소값들의 평균값을 계산하고, 각 픽셀의 R(red), G(green), B(Blue) 값 중 가장 큰 값을 최대값으로 추출하여 추출된 최대값들의 평균값을 계산하고, 최소값들의 평균값에 최대값들의 평균값을 합산하고 2로 나눈 값으로 설정될 수 있다.For example, the low
본 발명의 일 실시예에 따른 영상의 동적범위 확장을 위한 로우라이트 영역 검출 방법에 관련하여서는 전술한 영상의 동적범위 확장을 위한 로우라이트 영역 검출 장치(30)에 대한 내용이 적용될 수 있다. 따라서, 영상의 동적범위 확장을 위한 로우라이트 영역 검출 방법과 관련하여, 전술한 영상의 동적범위 확장을 위한 로우라이트 영역 검출 장치(30)에 대한 내용과 동일한 내용에 대하여는 설명을 생략하였다.The contents of the rowlight
본 발명의 일 실시예는 컴퓨터에 의해 실행되는 프로그램 모듈과 같은 컴퓨터에 의해 실행가능한 명령어를 포함하는 기록 매체의 형태로도 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 휘발성 및 비휘발성 매체, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 또한, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 저장 매체를 모두 포함할 수 있다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. One embodiment of the present invention may also be embodied in the form of a recording medium including instructions executable by a computer, such as program modules, being executed by a computer. Computer readable media can be any available media that can be accessed by a computer and includes both volatile and nonvolatile media, removable and non-removable media. In addition, the computer readable medium may include both computer storage media. Computer storage media includes both volatile and nonvolatile, removable and non-removable media implemented in any method or technology for storage of information such as computer readable instructions, data structures, program modules or other data.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.It will be understood by those skilled in the art that the foregoing description of the present invention is for illustrative purposes only and that those of ordinary skill in the art can readily understand that various changes and modifications may be made without departing from the spirit or essential characteristics of the present invention. will be. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. For example, each component described as a single entity may be distributed and implemented, and components described as being distributed may also be implemented in a combined form.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents are to be construed as being included within the scope of the present invention do.
10: 하이라이트 영역 검출 장치 14: SF 영상 생성부
16: MSF 영상 생성부 18: 하이라이트 픽셀 검출부
30: 로우라이트 영역 검출 장치 34: LF 영상 생성부
38: 로우라이트 픽셀 검출부
50: 하이라이트 성분 및 로우라이트 성분 제거부
70: 동적 범위 확장부
100: 영상처리를 이용하여 LDR 영상으로부터 HDR 영상을 생성하는 장치10: highlight area detecting device 14: SF image generating part
16: MSF image generating unit 18: highlight pixel detecting unit
30: Low light area detecting device 34: LF image generating part
38: Low light pixel detection section
50: Highlight component and low light component removal
70: dynamic range expanding section
100: Device for generating HDR image from LDR image using image processing
Claims (7)
원본 LDR(Low Dynamic Range) 영상에서 생성된 상기 로우라이트 영역을 검출하기 위해 각 픽셀들의 RGB 값을 이용하여 광원에 의한 효과를 높인 LF(Low-light Free) 영상을 생성하기 위한 LF 영상 생성부; 및
상기 생성된 LF 영상을 구성하는 픽셀의 값과 소정의 임계값을 비교하여, 상기 원본 LDR 영상에서 상기 로우라이트 영역을 구성하는 픽셀들을 검출하기 위한 로우라이트 픽셀 검출부를 포함하는 영상의 동적범위 확장을 위한 로우라이트 영역 검출 장치.
A low light area detection apparatus for expanding a dynamic range of an image,
An LF image generating unit for generating an LF (low-light free) image that enhances the effect of the light source by using RGB values of each pixel to detect the row light region generated from the original LDR (Low Dynamic Range) image; And
And a low light pixel detection unit for detecting pixels constituting the low light region in the original LDR image by comparing a value of a pixel constituting the generated LF image with a predetermined threshold value, A low light area detection device for detecting a low light area.
상기 LF 영상 생성부는,
상기 원본 LDR 영상의 각 픽셀들에 대해서, R(red), G(green), B(Blue) 값 중 가장 큰 값을 최대값으로 추출하고 상기 각 픽셀의 R, G, B 채널값에 상기 추출된 최대값을 각각 합산하여 LF 영상을 생성하는 영상의 동적범위 확장을 위한 로우라이트 영역 검출 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the LF image generating unit comprises:
Extracting a maximum value among R (red), G (green), and B (Blue) values for each pixel of the original LDR image as a maximum value, And the LF image is generated by summing the maximum values of the LF images.
상기 소정의 임계값은,
상기 원본 LDR 영상의 각각의 픽셀에서 각 픽셀의 R(red), G(green), B(Blue) 값 중 가장 작은 값을 최소값으로 추출하여 상기 추출된 최소값들의 평균값을 계산하고, 상기 각 픽셀의 R(red), G(green), B(Blue) 값 중 가장 큰 값을 최대값으로 추출하여 상기 추출된 최대값들의 평균값을 계산하고, 상기 최소값들의 평균값에 상기 최대값들의 평균값을 합산하고 2로 나눈 값으로 설정되는 영상의 동적범위 확장을 위한 로우라이트 영역 검출 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the predetermined threshold value is a predetermined threshold value,
A minimum value of R (red), G (green) and B (Blue) values of each pixel in each pixel of the original LDR image is extracted as a minimum value to calculate an average value of the extracted minimum values, The average value of the extracted maximum values is calculated by extracting the largest value among R (red), G (green) and B (Blue) values as a maximum value, and the average value of the maximum values is added to the average value of the minimum values. And a low light area detection device for expanding the dynamic range of the image.
원본 LDR(Low Dynamic Range) 영상에서 생성된 상기 로우라이트 영역을 검출하기 위해 각 픽셀들의 RGB 값을 이용하여 광원에 의한 효과를 높인 LF(Low-light Free) 영상을 생성하는 단계; 및
상기 생성된 LF 영상을 구성하는 픽셀의 값과 소정의 임계값을 비교하여, 상기 원본 LDR 영상에서 상기 로우라이트 영역을 구성하는 픽셀들을 검출하는 단계를 포함하는 영상의 동적범위 확장을 위한 로우라이트 영역 검출 방법.
A low light area detection method for extending a dynamic range of an image,
Generating a low-light free (LF) image that enhances the effect of the light source by using RGB values of each pixel to detect the low light region generated in the original LDR (Low Dynamic Range) image; And
Comparing the pixel value of the generated LF image with a predetermined threshold value to detect pixels constituting the rowlight region in the original LDR image, Detection method.
상기 LF 영상을 생성하는 단계는,
상기 원본 LDR 영상의 각 픽셀들에 대해서, R(red), G(green), B(Blue) 값 중 가장 큰 값을 최대값으로 추출하는 단계; 및
상기 각 픽셀의 R, G, B 채널값에 상기 추출된 최대값을 각각 합산하여 LF 영상을 생성하는 단계를 포함하는 영상의 동적범위 확장을 위한 로우라이트 영역 검출 방법.
5. The method of claim 4,
Wherein the generating the LF image comprises:
Extracting a maximum value among R (red), G (green) and B (Blue) values for each pixel of the original LDR image as a maximum value; And
And summing the extracted maximum values to R, G, and B channel values of each pixel to generate an LF image.
상기 소정의 임계값은,
상기 원본 LDR 영상의 각각의 픽셀에서 각 픽셀의 R(red), G(green), B(Blue) 값 중 가장 작은 값을 최소값으로 추출하여 상기 추출된 최소값들의 평균값을 계산하고, 상기 각 픽셀의 R(red), G(green), B(Blue) 값 중 가장 큰 값을 최대값으로 추출하여 상기 추출된 최대값들의 평균값을 계산하고, 상기 최소값들의 평균값에 상기 최대값들의 평균값을 합산하고 2로 나눈 값으로 설정되는 영상의 동적범위 확장을 위한 로우라이트 영역 검출 방법.
5. The method of claim 4,
Wherein the predetermined threshold value is a predetermined threshold value,
A minimum value of R (red), G (green) and B (Blue) values of each pixel in each pixel of the original LDR image is extracted as a minimum value to calculate an average value of the extracted minimum values, The average value of the extracted maximum values is calculated by extracting the largest value among R (red), G (green) and B (Blue) values as a maximum value, and the average value of the maximum values is added to the average value of the minimum values. A method of detecting a low light region for expanding a dynamic range of an image,
A computer-readable recording medium on which a program for implementing the method of any one of claims 4 to 6 is recorded.
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| KR1020170039844A KR101830028B1 (en) | 2017-03-29 | 2017-03-29 | Apparatus and method for detecting of low-light area for image dynamic range expansion |
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Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100530258B1 (en) * | 2005-04-26 | 2005-11-22 | 엠텍비젼 주식회사 | Method and apparatus for compensating black level by dark current of image sensor |
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2017
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