채도 개선을 위한 적응형 화질향상 프로세서 설계

Abstract

CRT(Cathode Ray Tube) or FPD(Flat Panel Display) display systems have currently been being applied to the various fields and require much resolution and high quality depending on the application fields. Image enhancement method needs for getting the high quality image. Image enhancement approaches fall into two broad categories: spatial domain methods and frequency domain methods. In this thesis, we propose an adaptive image enhancement techniques. The proposed techniques are classified with the MIE technique for intensity enhancement of input image and MSE techniques for saturation enhancement. The MIE technique is proposed to control the gamut mapping problem and a sudden change in image-brightness while Luminance signal is processing. The MSE techniques are proposed to control de-saturation or over-saturation while chrominance signal is processing. The proposed techniques are focused on processing preference color for human vision in order to generate better image quality than the algorithms focused on processing uniformly to whole images. Visual test and standard deviation of the tested image histogram have been introduced to evaluate the result images of the proposed method and the conventional one using Visual C/C++ 6.0. The proposed method has been designed and verified by Verilog HDL(Hardware Description Language). It consists of several blocks: Color space conversion block MIE block, MSE block, synchronous signal detector and generator,and ADC/DAC , memory controller etc. In consideration of the complexity of hardware and the amount of operation, it has been designed using barrel shifter instead of multiplier and floating point operation. It has been synthesized by Synplify Pro using Xilinx VirtexE FPGA and simulated by Modelsim.; CRT(Cathode Ray Tube) 및 평판디스플레이(Flat Panel Display, FPD)를 채용한 디스플레이 시스템은 여러 분야에 응용되고 있으며, 응용 분야에 따라 다양한 해상도와 고화질을 요구하고 있다. 고화질의 영상을 얻기 위하여 영상처리를 이용한 화질향상을 필요로 하게 된다. 본 논문에서는 컬러 영상에 적합한 화질향상 기법을 제안 하였다. 제안한 기법은 입력 영상의 명도 향상을 위한 MIE기법과 채도 향상을 위한 MSE기법으로 구분된다. MIE기법은 휘도 신호 처리 시 발생하는 색 재현 문제 및 과도한 밝기 변화를 제어하기 위한 기법이고, MSE기법은 색차 신호 처리 시 발생하는 De-Saturation 혹은 Over-Saturation의 발생을 제어하기 위한 기법이다. 제안한 기법은 인간의 시각선호색을 중심으로 연산하며, 전체 영상에 균등하게 적용하는 것 보다 고품질의 영상을 얻을 수 있다. 제안한 기법의 검증을 위하여 Visual C/C++ 6.0을 이용하여 원영상과 처리된 결과 영상의 화질 평가를 위한 시각적 검증과 히스토그램 표준편차를 도입하였다. 제안한 기법은 Verilog HDL(Hardware Description Langage)을 사용하여 설계하였으며, 색 공간 변환 블록, MIE 블록, MSE 블록 동기신호(synchronous signal) 추출기 및 ADC/DAC 컨트롤러와 메모리 컨트롤러 등으로 구성된다. 연산량과 하드웨어 복잡도를 줄이기 위하여 소숫점 연산 및 곱셈 연산 시 베럴쉬프트(Barrel Shift)를 이용하였다. FPGA는 Xilinx사의 Virtex 600e를 사용하여 Synplify Pro로 합성을 하였다. 시뮬레이션은 Modelsim을 사용하여 검증하였다.