평판 디스플레이 시스템을 위한 히스토그램 기반의 명암비 향상 기법 연구

Abstract

본 논문에서는 그중에서도 인간의 눈이 가장 민감하게 반응하는 명암비(Contrast)를 향상시키기 위한 기존의 다양한 방법과 디지털 이미지처리를 위한 기본적인 개념을 소개하고 이를 바탕으로 새로운 명암비 향상 기법을 제안한다. 히스토그램 평활화는 가장 잘 알려진 명암비 향상기법이지만 밝기 값이 크게 변화해서 색의 왜곡(color distortion)과 노이즈가 두드러지고 색번짐 현상 같은 부작용이 발생한다. 콘트라스트 스트레칭 같은 경우에는 입력 영상의 다이나믹 레인지가 이미 충분히 넓을 경우 명암비 향상효과를 기대하기 어렵다. 이러한 문제들을 극복하기 위한 기존의 기법들은 부분적으로는 극복하였을지 몰라도 완전히 극복해내지 못했고, 유저가 영상마다 일일이 파라미터값을 수정해야 하거나 다양한 이미지에 대해 범용적으로 사용하기 어려워 FPD와 같은 상업용 디스플레이에 직접 적용하기에는 무리가 있다. 제안된 기법은 먼저, 영상의 median값을 취하고 median값이 밝기 레벨의 중간점에서 얼마만큼 떨어져있는지를 0~1로 정규화 하여 보정계수를 설정한 뒤 히스토그램에서 가장 큰 빈도수를 기준으로 보정계수에 비례하여 나머지 히스토그램들을 끌어올렸다. 이로 인해 가상의 히스토그램이 만들어지는데 이 히스토그램은 이전의 히스토그램에 비해 빈도수의 차이가 줄어들어 마지막으로 평활화를 거치더라도 과도한 색변화가 일어나지 않는다. 결과 영상은 제안된 방법이 다른 특성을 가진 여러 가지 영상들에 대해 안정적으로 HE의 부작용들을 해결하였음을 알 수 있게 한다. 뿐만 아니라 연산이 복잡하지 않고, 파라미터가 자동적으로 계산되기 때문에 FPD와 같은 상업용 디스플레이에 직접 적용할 수 있다.