히스토그램 변형을 이용한 HDR 영상 렌더링을 위한인지기반 톤 맵핑 기법

Abstract

본 논문에서는 HDR (high dynamic range) 영상 렌더링을 위한 히스토그램 변형 기법을 이용한 인지기반 톤 맵핑(tone mapping) 기법을 제안한다. HDR 톤 맵핑 알고리듬은 넓은 동적 영역을 갖는 영상을 LDR (low dynamic range) 영상 장치에 표현하기 위해 사용된다. 인간의 시각특성을 이용한 톤 맵핑 알고리듬은 상당히 효과적이지만 고정된 형태의 맵핑 함수를 사용하기 때문에 모든 영상에서 동일한 성능을 얻지 못한다. 제안하는 방법은 인지기반 톤 맵핑 함수와 히스토그램 변형기법을 적용하여 HDR 영상의 동적 영역을 압축한다. 인지기반 톤 맵핑 함수를 이용해서 원 영상의 히스토그램을 제한하고 보상과정을 통해서 적응적인 톤 맵핑 함수를 얻을 수 있다. 이는 화소값에 따라 서로 다른 제약조건들을 사용함으로써 contrast를 향상시킬 뿐만 아니라 원 영상의 디테일도 보존한다. 또한, 히스토그램 변형기법을 사용함으로써 과도한 히스토그램 평활화로 인한 왜곡을 개선할 수 있고, 더욱이 제어파라미터를 이용하여 영상의 contrast를 조정할 수 있다. 시뮬레이션 및 실험을 통해 주관적 및 객관적 성능을 비교하고 기존 방법에 비해 제안한 방법이 우수함을 입증한다. In this paper, we present a perception-based tone mapping technique using histogram modification for displaying high dynamic range image. HDR (high dynamic range) tone mapping algorithms are used to display HDR image on LDR (low dynamic rnage) devices. Although perception-based tone mapping methods provides better performance, it dose not always produce good results for a wide variety of images. The proposed method reduces dynamic range by using the perception-based tone mapping function and histogram modification. A derivative of perception-based tone mapping function is used as constraint function of histogram and additional compensation process is performed. This method not only improves contrast by adopting different constraints on each pixel value, but also preserves more visual details. In order to prevent over enhancement, histogram modification technique is applied. Furthermore, it can control the rate of image contrast using control parameters. Subjective and objective evaluations show that proposed algorithm is better than existing algorithms.