(57)【要約】  本発明は、非線形低調度補正装置、方法及び方法をプログラム化して収録したコンピュータで読取り可能な記録媒体を提供する。非線形低調度補正装置は、対象映像の各ピクセルの映像情報を利用して各ピクセルの輝度値を算出する輝度値算出部と、各ピクセルの映像情報を基準に映像の明度に対する反応程度を示す光適応値を各ピクセルの映像情報と輝度値とを利用して、ピクセルごとに算出する算出部と、光適応値に対するピクセルの映像情報の比率を利用して、各ピクセルの映像情報を変換する変換部と、を備える。本発明による非線形低調度補正装置によれば、低調度領域の映像情報を原映像に適した照度領域に変化させることによる映像情報のカラーエラーを抑制し、明るさ階調の柔軟性を維持しうる。
2010531513.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象映像の各ピクセルの映像情報を利用して各ピクセルの輝度値を算出する輝度値算出部と、
映像の明るさに対する前記各ピクセルの反応程度を示す光適応値を前記各ピクセルの映像情報と輝度値とを利用して、ピクセルごとに算出する算出部と、
前記光適応値に対する前記各ピクセルの映像情報の比率を利用して、各ピクセルの映像情報を変換する変換部と、を備えることを特徴とする非線形低調度補正装置。
【請求項２】
前記算出部は、
前記各ピクセルの映像情報と前記各ピクセルの輝度値とを利用して、各ピクセルの輝度適応値を算出する輝度適応値算出部と、
前記映像情報に対する統計的算出値及び前記輝度値に対する統計的算出値を利用して、前記対象映像の全域輝度適応値を算出する全域輝度適応値算出部と、
前記各ピクセルの輝度適応値と前記全域輝度適応値とを利用して、前記各ピクセルの映像情報に対応する光適応値を算出する光適応値算出部と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の非線形低調度補正装置。
【請求項３】
前記対象映像の各ピクセルの映像情報を正規化する正規化部と、前記変換部で変換された各ピクセルの映像情報を逆正規化する逆正規化部と、をさらに備え、
前記輝度値算出部は、
前記正規化部によって正規化された各ピクセルの映像情報を利用して輝度値を算出することを特徴とする請求項２に記載の非線形低調度補正装置。
【請求項４】
前記映像情報の統計的算出値は、
前記映像情報の平均値であり、前記輝度値の統計的算出値は、前記輝度値の平均値であることを特徴とする請求項２に記載の非線形低調度補正装置。
【請求項５】
前記輝度適応値算出部は、
前記正規化された各ピクセルの映像情報に第１加重値を適用した第１値、及び各ピクセルの輝度値に第２加重値を適用した第２値を利用して、前記輝度適応値を算出し、
前記第１加重値及び第２加重値の和は、１であることを特徴とする請求項３に記載の非線形低調度補正装置。
【請求項６】
前記全域輝度適応値算出部は、
前記正規化された各ピクセルの映像情報に対する統計的算出値に第３加重値を適用した第３値、及び前記輝度値に対する統計的算出値に第４加重値を適用した第４値を利用して前記全域輝度適応値を算出し、
前記第３加重値及び第４加重値の和は、１であることを特徴とする請求項３に記載の非線形低調度補正装置。
【請求項７】
前記光適応値算出部は、
前記各ピクセルの輝度適応値に第５加重値を適用した第５値と前記全域輝度適応値に第６加重値を適用した第６値とを利用して、前記光適応値を算出し、
前記第５加重値及び第６加重値の和は、１であることを特徴とする請求項３に記載の非線形低調度補正装置。
【請求項８】
前記変換部は、
前記映像情報と分母値との比率にガンマ補正が適用されて得た値を利用して、前記各ピクセルの映像情報を変換し、
前記分母値は、関数結果値と映像情報とを利用して計算され、前記関数結果値は、光適応値に変換関数を適用して獲得され、前記変換関数は、前記光適応値の変換程度を調整することを特徴とする請求項１に記載の非線形低調度補正装置。
【請求項９】
前記関数結果値は、
前記光適応値が処理された結果値に色補正定数の指数倍が行われた値であることを特徴とする請求項８に記載の非線形低調度補正装置。
【請求項１０】
前記変換関数は、指数関数であることを特徴とする請求項８に記載の非線形低調度補正装置。
【請求項１１】
対象映像の各ピクセルの映像情報を利用して、各ピクセルの輝度値を算出する輝度値算出段階と、
映像の明度に対する各ピクセルの反応程度を示す光適応値を前記各ピクセルの映像情報と輝度値とを利用して、ピクセルごとに算出する光適応値算出段階と、
前記光適応値に対する前記ピクセルの映像情報の比率を利用して、各ピクセルの映像情報を変換する変換段階と、を含むことを特徴とする非線形低調度補正方法。
【請求項１２】
前記光適応値算出段階は、
前記各ピクセルの映像情報と前記各ピクセルの輝度値とを利用して、各ピクセルの輝度適応値を算出する輝度適応値算出段階と、
前記映像情報に対する統計的算出値及び前記輝度値に対する統計的算出値を利用して、前記対象映像の全域輝度適応値を算出する全域輝度適応値算出段階と、
前記各ピクセルの輝度適応値と前記全域輝度適応値とを利用して、前記各ピクセルの映像情報に該当する光適応値を算出する光適応値算出段階と、を含むことを特徴とする請求項１１に記載の非線形低調度補正方法。
【請求項１３】
前記対象映像の各ピクセルの映像情報を正規化する正規花段階と、前記変換段階で変換された各ピクセルの映像情報を逆正規化する逆正規化段階と、をさらに含み、
前記輝度値算出段階は、
前記正規花段階によって正規化された各ピクセルの映像情報を利用して、輝度値を算出することを特徴とする請求項１２に記載の非線形低調度補正方法。
【請求項１４】
前記映像情報の統計的算出値は、前記映像情報の平均値であり、前記輝度値の統計的算出値は、前記輝度値の平均値であることを特徴とする請求項１２に記載の非線形低調度補正方法。
【請求項１５】
前記輝度適応値算出段階は、
前記正規化された各ピクセルの映像情報に第１加重値を適用した第１値、及び各ピクセルの輝度値に第２加重値を適用した第２値を利用して、前記輝度適応値を算出し、
前記第１加重値及び第２加重値の和は、１であることを特徴とする請求項１３に記載の非線形低調度補正方法。
【請求項１６】
前記全域輝度適応値算出段階は、
前記正規化された各ピクセルの映像情報に対する統計的算出値に第３加重値を適用した第３値、及び前記輝度値に対する統計的算出値に第４加重値を適用した第４値を利用して、前記全域輝度適応値を算出し、
前記第３加重値及び第４加重値の和は、１であることを特徴とする請求項１３に記載の非線形低調度補正方法。
【請求項１７】
前記光適応値算出段階は、
前記各ピクセルの輝度適応値に第５加重値を適用した第５値と前記全域輝度適応値に第６加重値を適用した第６値とを利用して、前記光適応値を算出し、
前記第５加重値及び第６加重値の和は、１であることを特徴とする請求項１３に記載の非線形低調度補正方法。
【請求項１８】
前記変換段階は、
前記映像情報と分母値との比率にガンマ補正が適用されて得た値を利用して、前記各ピクセルの映像情報を変換し、
前記分母値は、関数結果値と映像情報とを利用して計算され、前記関数結果値は、光適応値に変換関数を適用して獲得され、前記変換関数は、前記光適応値の変換程度を調整することを特徴とする請求項１１に記載の非線形低調度補正方法。
【請求項１９】
前記関数結果値は、
前記光適応値が処理された結果値に色補正定数の指数倍が行われた値であることを特徴とする請求項１８に記載の非線形低調度補正方法。
【請求項２０】
前記変換関数は、指数関数であることを特徴とする請求項１８に記載の非線形低調度補正方法。
【請求項２１】
請求項１１に記載の方法をプログラム化して収録したコンピュータで読取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力映像の低調度領域を補正する装置及び方法に係り、具体的には、人間の視覚認識体系によって視覚的親和力がさらに高い変換映像を提供する装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタル映像処理に対する関心が高まりつつ、デジタル映像処理についての多様な技術、装置または技法が提示されている。このような映像処理は、人間の視覚的な認識力を向上させる方向性として多様な分野で活用されている。
【０００３】
特徴抽出（ｆｅａｔｕｒｅ  ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ）、映像改善（ｉｍａｇｅ  ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ）、映像復旧（ｉｍａｇｅ  ｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎ）、映像再構成（ｉｍａｇｅ  ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ）、映像分析（ｉｍａｇｅ  ａｎａｌｙｓｉｓ）、映像認識（ｉｍａｇｅ  ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ）、映像圧縮（ｉｍａｇｅ  ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ）などに分類できる映像処理は、前記の多様な目的性に符合される技法が利用されている。
【０００４】
撮像装置の物理的な限界、被写体の特性または被写体が位置する多様な外部環境のような制限的与件下で、対象映像が撮像された場合、前記限界的条件の影響は、結果映像に反映される。
【０００５】
前記映像改善問題を解決するために、映像に対する照度などを補正する方法が活用される。被対象体の実際の模様を反映して人間の映像結果物に対する認知力を高めるための方法として、ヒストグラムストレッチング、ガンマ曲線技法、代数変換技法または強制的な明るさ係数値の調整方法など多様な方法が提示されている。
【０００６】
従来に用いられた方法のうち、ストレッチング映像処理は、次のような数式で具現される。
【０００７】
【数１】
2010531513.tif 000003
【０００８】
前記数式で、ｇ（ｘ，ｙ）は、ストレッチングされた結果映像情報であり、ｆ（ｘ，ｙ）は原映像情報、ｇｍａｘはピクセルの最大値、ｇｍｉｎはピクセルの最小値を意味するものであって、前記数式によって映像を処理する技法として、低い明暗対比を有する映像のピクセル値分布をさらに広い領域に分布されるように調整する技法である。
【０００９】
また、ガンマ補正方法や代数変換方法は、指数関数またはログ関数などの特定関数を利用して原映像を独立変数とし、前記関数による関数値を従属変数として、前記関数値を結果映像として変換する技法を意味する。
【００１０】
しかし、前記方法は、映像の明るさに対する人間の知覚力を基礎とした映像の全般的な特性を排除した状態で、一方的な変換方式によって低調度領域が高調度になるように、明るさ情報を変化させる方法を採用している。
【００１１】
このような方法による場合、暗く表現される領域が明るい領域と表現されることはできるが、映像全体の明るさ及び色相の変化を招いたり、映像の特定部分の色ずれなどの映像情報歪曲による原映像の明るさ及び色相に大きい影響を与えるという問題点がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、前記問題点を解決するために創案されたものであって、明るい映像の映像情報値と同等または類似したレベルの明るさで調和させて低調度領域を補正することによって、色相情報についてのエラーを克服して、映像の全般的な明るさ階調の自然さをなしうる装置及び方法を提供するところにその目的がある。
【００１３】
また、前記方法をコンピュータで具現するためにコンピュータで認識可能で、実行されるプログラムを記録した記録媒体を提供するところにその目的がある。
【００１４】
本発明に他の目的及び長所は、下記説明の通りであり、本発明の実施例によって理解できるであろう。また、本発明の目的及び長所は、特許請求の範囲に現れた構成と構成の組合せにより実現されうる。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記目的を達成するための本発明による非線形低調度補正装置は、変換対象となる対象映像の各ピクセルの映像情報を利用して、各ピクセルの輝度値を算出する輝度値算出部と、前記各ピクセルの映像情報を基準に映像の明度に対する反応程度を示す光適応値を前記各ピクセルの映像情報と輝度値とを利用して、ピクセルごとに算出する算出部と、前記光適応値に対する前記ピクセルの映像情報の比率を利用して、前記各ピクセルの映像情報を変換する変換部と、を備える。
【００１６】
また、前記算出部は、前記各ピクセルの映像情報と前記各ピクセルの輝度値とを利用して、各ピクセルの輝度適応値を算出する輝度適応値算出部と、前記映像情報に対する統計的算出値及び前記輝度値に対する統計的算出値を利用して、前記対象映像の全域輝度適応値を算出する全域輝度適応値算出部と、前記各ピクセルの輝度適応値と前記全域輝度適応値とを利用して、前記各ピクセルの映像情報に該当する光適応値を算出する光適応値算出部と、を備える。
【００１７】
さらに、前記対象映像の各ピクセルの映像情報を正規化する正規化部と、前記変換部で変換された各ピクセルの映像情報を逆正規化する逆正規化部をさらに含み、前記算出部は前記正規化部によって正規化されたピクセルの映像情報を利用して輝度値を算出するように構成されうる。
【００１８】
一方、本発明の他の側面の目的を達成するための非線形低調度補正方法は、変換対象となる対象映像の各ピクセルの映像情報を利用して、各ピクセルの輝度値を算出する輝度値算出段階と、各ピクセルの映像情報を基準に映像の明度に対する反応程度を示す光適応値を前記各ピクセルの映像情報と輝度値とを利用して、ピクセルごとに算出する光適応値算出段階と、前記光適応値に対する前記ピクセルの映像情報の比率を利用して、前記各ピクセルの映像情報を変換する変換段階と、を含む。
【００１９】
明細書に添付される次の図面は、本発明の望ましい実施例を例示するものであり、後述する発明の詳細な説明と共に本発明の技術思想をさらに理解させる役割を行うものであるので、本発明はそのような図面に記載された事項にのみ限定されて解釈されてはならない。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の望ましい実施例による非線形低調度補正装置を示すブロック図である。
【図２】本発明の望ましい他の実施例による非線形低調度補正装置を示すブロック図である。
【図３】本発明の望ましい実施例による非線形低調度補正方法の過程を示すフローチャートである。
【図４】本発明によって変換された映像データの結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施例を詳細に説明する。本明細書及び請求項に用いられた用語や単語は、通常的であるか、事前的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者は自身の発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義できるという原則に立脚して、本発明の技術的思想に符合する意味及び概念のみで解釈せねばならない。
【００２２】
したがって、本明細書に記載された実施例と図面に図示された構成は、本発明の最も望ましい一実施例にすぎず、本発明の技術的思想をいずれも代弁するものではないので、本出願時点において、これらを代替しうる多様な均等物と変形例とがあり得るということを理解せねばならない。
【００２３】
通常、映像処理の基本となる映像の色相空間は、色相混合の観点、人間の視覚体系との類似性など色空間を見る観点によって、ＲＧＢ、ＣＭＹＫ、ＨＳ系、ＣＩＥ、Ｙ系など多様な空間で表現され、異種の形態に表現された色空間の他の色空間への変換は、簡単な数学的変換式によって変換されうるということは当業者に自明である。
【００２４】
また、入力映像は、複数のピクセルの和で表現され、前記ピクセルは、該当ピクセルに該当する映像情報（明度、色相、彩度など）を有する。通常、前記映像情報は、０ないし２５５段階で段階的に区分されて、８ビットの情報で示すのが一般的であるが、適用される環境によって前記映像情報は、１０、１２ビットなど多様な変形例が可能であるということはいうまでもない。
【００２５】
したがって、本発明の説明において、一実施例として表現された１つの色空間座標系は前記のような観点で、他の色空間座標にも同一か、類似した適用が可能であり、入力映像で１つのピクセルが有する映像情報のビットサイズは１つの一実施例に過ぎないと理解されねばならない。
【００２６】
図１と図２は、本発明の望ましい実施例による非線形低調度補正（ｔｏｎｅ  ｍａｐｐｉｎｇ）装置を示すブロック図であり、図３は、本発明の望ましい実施例による非線形低調度補正方法の過程を示すフローチャートである。前記図１ないし図３を参照する時、本発明による非線形低調度補正装置１００は、入力部１１０、正規化部１２０、輝度値算出部１３０、算出部１３５、変換部１７０及び逆正規化部１８０を備える。
【００２７】
前記入力部１１０は、変換対象となる対象映像が入力（Ｓ２００）される構成に該当する部分である、入力された対象映像を本発明による他の構成に伝達するインターフェースの機能を担当する。
【００２８】
本発明の構成についての詳細な説明に先立って、前述したように低調度領域の映像情報を補正するために採用する基本的な人間の視覚体系について簡単に説明する。
【００２９】
順応、適応（ａｄａｐｔａｔｉｏｎ）という用語は、人体の目に入射される光量、分光分布によって変わる対象に対する視覚認知力を高めるために、視覚系の状態を調節する現象を意味する。
【００３０】
明度（輝度）順応（ｌｕｍｉｎａｎｃｅ（ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ）  ａｄａｐｔａｔｉｏｎ）は、明順応（ｌｉｇｈｔ  ａｄａｐｔａｔｉｏｎ）と暗順応（ｄａｒｋ  ａｄａｐｔａｔｉｏｎ）とに区分され、明順応は明るい明度で急な変化が起きた場合、眩しさが順次低下する変化を通じて対象が見られる現象を意味し、暗順応は、暗い明度で急な変化が発生した場合、感度が徐々に上昇して対象が再び認識される現象を意味する。
【００３１】
また、色順応（ｃｏｌｏｒ  ａｄａｐｔａｔｉｏｎ、ｃｈｒｏｍａｔｉｃ  ａｄａｐｔａｔｉｏｎ）は、照明光及び対象での光の分光組成によって、３種の錐状体感度が変わり、これにより、視覚系の分光感度が変化して色を一定に見ることを意味するものであって、人の目が光源の違いによって生じる色差を調節して、原色通りに認知することを意味する。
【００３２】
本発明は、前記のような光と人間の視覚の認知メカニズムに基づいて低調度映像を補正することによって、さらに自然で、映像情報の歪曲のない補正技法についての構成である。
【００３３】
本発明による正規化部１２０は、前記入力部１１０を通じて入力された対象映像の各ピクセルの映像情報を正規化する（Ｓ２１０）。実施形態によって正規化過程を経ない応用形態によっては、前記入力部１１０を通じて入力された対象映像が輝度値算出部１３０に入力されるように構成でき、後述する映像情報は、正規化された映像情報を一実施例として説明し、実施形態によって正規化過程を経ていない映像情報が利用されうるということはいうまでもない。
【００３４】
正規化（ｎｏｍａｌｉｚａｔｉｏｎ）は、多様な値を有する統計的標本値を０と１との間の値でマッピングすることを意味し、通常、正規化結果値は、（関数値−ｍｉｎ）／（ｍａｘ−ｍｉｎ）値で表現される。
【００３５】
前記数式的表現によってあらゆる統計値が０と１との間の値で正規化される。前記のように、正規化を経る場合、あらゆる演算処理の対象となる入力変数が所定範囲内に調整されるので、演算効率を高めうる。
【００３６】
説明の便宜上、下記表１に記載されている３×３対象映像を例として説明する。
【００３７】
【表１】
2010531513.tif 000004
【００３８】
前記対象映像は、各ピクセルの映像情報がＲＧＢで表現されているが、前述したように多様な色空間の映像情報としても表現されうる。
【００３９】
前記正規化部１２０は、前記表１に示された対象映像の各ピクセルの映像情報を（映像情報値−ｍｉｎ）／（ｍａｘ−ｍｉｎ）などの数式を利用して正規化し、正規化された経過映像情報を「Ｉ」で表現すれば、次の表２のような映像情報となる。
【００４０】
【表２】
2010531513.tif 000005
【００４１】
正規化された映像情報は、輝度値算出部１３０に入力され、前記輝度値算出部１３０は、対象映像の各ピクセルの正規化された映像情報を利用して、各ピクセルの輝度値を算出する（Ｓ２２０）。
【００４２】
輝度を算出する方法のうち、前記正規化された映像情報を利用する場合、次のような数式によって算出することが望ましい。
【００４３】
【数２】
2010531513.tif 000006
【００４４】
前記数式で、Ｌは、各ピクセルの輝度値であり、Ｉｒ／Ｉｇ／Ｉｂは、正規化された各ピクセルのＲ、Ｇ、Ｂ映像情報であって、０ないし１の値を有し、Ａ、Ｂ、Ｃは、各映像情報加重値定数であって、Ａは、０．１５ないし０．２０、Ｂは、０．６５ないし０．７５、Ｃは、０．０５ないし０．１５の範囲で決まるユーザ入力定数である。
【００４５】
すなわち、正規化された映像情報のうち、緑領域の映像情報の加重値を７０％内外で最も高く反映しうる。人間が最も快適に感じる色相であるグリーンの輝度値が最も高く割当てられる。実験例などを通じた望ましい輝度算出式は、Ｌ＝０．２１２５Ｉｒ＋０．７１５４Ｉｇ＋０．０７２１Ｉｂで構成しうる。
【００４６】
輝度値は、ＲＧＢ映像情報の平均値に設定しても良いが、前記数式によって、実際に人の視覚受容体で受け取る形の係数値を利用可能に構成することが望ましい。
【００４７】
また、前記ユーザ入力定数は、装置内に構成された他のモジュールによって与えられ、外部インターフェースを通じてユーザなど運用者が直接入力されうる構成で具現することも可能であるということはいうまでもない。
【００４８】
前記ピクセルごとに算出された輝度値を下記表３で示せば、次の通りである。
【００４９】
【表３】
2010531513.tif 000007
【００５０】
算出部１３５は、前記輝度値算出部１３０から算出された各ピクセルの輝度値と各ピクセルの映像情報とを利用して、前記各ピクセルの映像情報を基準に映像の明度に対する反応程度を示す光適応値をピクセルごとに算出する（Ｓ２２５）。
【００５１】
前述したように線形的特性を有する関数を適用して、一対一にピクセルを変換する方法を避けるために、映像の明度によって人間の視覚体系で反応する程度を反映した光適応値をファクタとして算出する。前記算出された光適応値は、以後変換部１７０に入力されてピクセル変換の基準として用いられる。
【００５２】
前記のような方法を利用することによって、人間の視覚的認識メカニズムにさらに符合する映像変換を実施でき、ピクセルごとに光適応値に対する程度を異ならして変換することによって、各ピクセルの輝度などの明るさに対する具体的な補正値を算出できるようになる。
【００５３】
前記のように算出される光適応値は、対象映像の全体の明るさに対する輝度の統計的値を利用することによって、対象映像全体のピクセルと調和されて、精密な光補正値を算出しうる。前記のような方法を実現するために、本発明の望ましい一実施例によって構成されうる算出部１３５は、全域輝度適応値算出部１４０、輝度適応値算出部１５０及び光適応値算出部１６０を備える。
【００５４】
前記輝度適応値算出部１５０は、前記各ピクセルの映像情報と前記各ピクセルの輝度値とを利用して、各ピクセルの輝度適応値を算出する（Ｓ２３０）。
【００５５】
前記輝度適応値は、各ピクセルのチャンネル別映像情報と算出した輝度値との関係の程度を示す値であって、前述した色順応（ｃｈｒｏｍａｔｉｃ  ａｄａｐｔａｔｉｏｎ）を反映するための値であり、前記正規化されたピクセルの映像情報と前記ピクセルに該当する輝度値各々に、各加重値の和が１になる加重値が演算された結果値を利用して算出する。
【００５６】
さらに具体的に前記輝度適応値算出部１５０によって算出される輝度適応値は、次の下記の数式で具現されうる。
【００５７】
【数３】
2010531513.tif 000008
【００５８】
前記数式で、Ｉａｌｏｃａｌは、各ピクセルの輝度適応値、ｂは、０ないし１のユーザ入力定数、Ｌは、輝度値、Ｉｒ／ｇ／ｂは、正規化された各ピクセルのＲ、Ｇ、Ｂ映像情報である。
【００５９】
前記ｂ値が０である場合、該当ピクセルの輝度適応値は、そのピクセルの輝度値自体になり、１である場合には、該当ピクセルの輝度適応値はピクセルのチャンネル映像情報値になりうる。前記定数ｂは、このような範囲で色順応の程度を反映するユーザ入力値になる。
【００６０】
前記数式３によって算出された輝度適応値の結果を示せば、次の表４のようである。
【００６１】
【表４】
2010531513.tif 000009
【００６２】
前記の通りに各ピクセルに該当する各チャンネル（ＲＧＢ）に対して、それぞれの輝度適応値が算出される。すなわち、前記例のように、３×３マトリックスである場合、９個のピクセルが存在し、ピクセルごとにＲＧＢ３つの映像情報があるので、２７個の部分的輝度適応値が算出される。
【００６３】
また、本発明の全域輝度適応値算出部１４０は、前記映像情報についての統計的算出値及び前記輝度値についての統計的算出値を利用するか、前記正規化された各ピクセルの映像情報についての統計的算出値と前記輝度値についての統計的算出値各々に各加重値の和が１になる加重値が演算された結果値を利用して、前記対象映像の全域輝度適応値を算出する（Ｓ２３０）。
【００６４】
前記輝度適応値は、各ピクセルのチャンネル別映像情報と算出した輝度値との関係の程度を示す値であって、前述した色順応／適応（ｃｈｒｏｍａｔｉｃ  ａｄａｐｔａｔｉｏｎ）を反映するための値であり、前記全域輝度適応値は、全体ピクセルの統計値に該当するものであって、各ピクセル単位で算出されるものではなく、全体ピクセルについての統計的で、一般的な色順応を反映するための値である。
【００６５】
したがって、映像情報の統計的算出値と輝度値の統計的算出値とを利用するようになり、望ましくは、下記の数式によって算出される。
【００６６】
【数４】
2010531513.tif 000010
【００６７】
前記数式で、Ｉａｇｌｏｂａｌは、全域輝度適応値、Ｉａｖｒ｜ｇ｜ｂは、正規化された各ピクセルのＲ、Ｇ、Ｂ映像情報に対する統計的算出値、Ｌａｖは、前記輝度値に対する統計的算出値、ｃは、０ないし１のユーザ入力定数である。
【００６８】
統計的算出値は、映像情報、輝度の統計的特性を発現しうる多様な統計的算出値のうち、いずれか１つでありうる。しかし、統計的平均値、すなわち、前記各ピクセルの映像情報についての平均値及び輝度値についての平均値を利用して、代数的に最も一般的な値を反映させることが望ましい。
【００６９】
前記全域輝度適応値算出部１４０によって算出された結果は、次の表５の通りである。
【００７０】
【表５】
2010531513.tif 000011
【００７１】
前記の通りに全域的輝度適応値は、それぞれのチャンネル情報別に算出されるので、前記３つの全域的輝度適応値が算出される。
【００７２】
前記のように、各ピクセルの輝度適応値と全域輝度適応値との算出過程を完了した後、光適応値算出部１６０は、前記各ピクセルの輝度適応値と前記全域輝度適応値とを利用して、前記各ピクセルの映像情報に該当する光適応値を算出する（Ｓ２４０）。
前記光適応値は、各ピクセルの輝度適応値が対象映像の全域輝度適応値との関係を求めることによって、今後の映像情報の変化時に全般的な映像の特性と共に有機的に変化するための値となる。
【００７３】
すなわち、前記光適応値は、前記各ピクセルの輝度適応値と前記全域輝度適応値各々に各加重値の和が１になる加重値が演算された結果値を利用して算出され、さらに具体的に、前記光適応値は、次の数式によって算出されるように構成しうる。
【００７４】
【数５】
2010531513.tif 000012
【００７５】
前記数式で、Ｉａは光適応値であり、Ｉａｌｏｃａｌは各ピクセルの輝度適応値、Ｉａｇｌｏｂａｌは全域輝度適応値、ｄは０ないし１のユーザ入力定数である。
【００７６】
表４に示したように、各ピクセル別輝度適応値であるＩａｌｏｃａｌは２７個（Ｒ：９個、Ｇ：９個、Ｂ：９個）となり、表５に示したように、全域輝度適応値であるＩａｇｌｏｂａｌは３個の値（Ｒ、Ｇ、Ｂ）となる。
【００７７】
したがって、光適応値の数は、２７個となり、算出された各光適応値の結果値を示せば、下の通りである。
【００７８】
【表６】
2010531513.tif 000013
【００７９】
前記光適応値の算出過程が完了すれば、本発明による変換部１７０は、前記各ピクセルの映像情報を前記光適応値に対する前記ピクセルの映像情報の比率を利用して変換する（Ｓ２５０）。
【００８０】
前述したように、輝度値、全域輝度適応値、輝度適応値などを通じて算出される光適応値は、各ピクセルの輝度に関連した値、すなわち、明るさに反応する人間の視覚メカニズムが反映された値に該当するので、前記映像の光適応値に対応した各ピクセルの映像情報が占める値を利用して、前記ピクセルの映像情報を変換させることによって、人間の視覚メカニズムに符合する映像情報として生成されうる。
【００８１】
また、人間の視覚メカニズムをさらに精巧に反映するために、各ピクセルの映像情報の変換された値は、下の数式によって計算されうる。
【００８２】
【数６】
2010531513.tif 000014
【００８３】
前記数式で、ａは０以上の定数、Ｉｒ／ｇ／ｂは各ピクセルの映像情報、ｇａｍはガンマ入力定数、Ｉａは光適応値、ｆは前記光適応値変換関数、ｍは色ずれ補正入力定数に該当する。もちろん、本発明の望ましい実施例による多様な応用例によって正規化された映像情報を利用すれば、前記Ｉｒ／ｇ／ｂは各ピクセルの正規化された映像情報を意味できるということはいうまでもない。
【００８４】
前記数式は、ＨＶＳ（Ｈｕｍａｎ  Ｖｉｓｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ）で人間の目、特に、色を鑑別する錐状体（ｃｏｎｅ）の感覚形態を数式でモデリングした数式と関連されたものであって、光受容体（ｐｈｏｔｏ−ｒｅｃｅｐｔｏｒ）の順応現象を関数的に抽象化した数式に該当する。
【００８５】
前記数式の結果値は、各ピクセルが変換される値に該当し、前記数式で、定数ａは分母が０になる場合を防止するための定数値であって、前記数式の分母に該当する他の項の値が０以上になる場合、前記定数は０に設定されてもよく、デフォルト値として０に近接した小さな数に設定しても良い。
【００８６】
前記ｇａｍ定数は、通常、物理的装備に固有の値を補正する時に利用される場合が一般的であるので、応用例や使用環境によって決定される定数に該当する。もちろん、ガンマ補正が不要な場合には、１に設定されうるということはいうまでもない。
前記関数ｆは変換関数であって、先立って算出した光適応値の変換程度を調整可能なように、独立変数を前記光適応値にした独立変数そのものを変換する関数（ｆ（ｘ）＝ｘ）を含んで多様な関数で表現され、映像変化率の幅を増大するために、指数関数、すなわち、ｆ（ｘ）＝ｅｘｐ（−ｘ）で具現することが望ましい。
【００８７】
また、前記数式で、ｍは色ずれを補正する補正定数であって、ユーザから入力されるか、内部システムに保存されて活用されるなど多様な活用例が可能であり、０ないし１の値を使用して部分的な映像情報についての色情報の歪曲、すなわち、部分的色ずれ現象を補完的に消滅させうる。
【００８８】
すなわち、前記変換数式（数式６）でｍの値を１に設定し、変換関数がｆ（ｘ）＝ｅｘｐ（−ｘ）である場合、数式２は次のように表現されうる。
【００８９】
【数７】
2010531513.tif 000015
【００９０】
前記のように変換された値を算出した後、最終的に逆正規化部１８０は、逆正規化を経て正規化された（ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ）映像情報を逆正規化（ｄｅ−ｎｏｒｍａｌｉｚｉｎｇ）（Ｓ２６０）することによって、非線形低調度補正に関する一連のプロセスを完了する。
【００９１】
もちろん、前述したように正規化される過程が省略される応用例の場合には、前記逆正規化が不要なのは自明である。
【００９２】
図４に本発明によって変換された結果映像（ｂ）を原対象映像（ａ）と共に示した。図４に示されたように、映像の全般的な色相などの自然さを維持しつつも、低調度が補正されていることが分かる。
【００９３】
以上、本発明による非線形低調度補正装置について詳細に記述したが、前記本発明による非線形低調度補正装置の各構成要素は、物理的に区分される構成要素というよりは、論理的な構成要素であると理解せねばならない。すなわち、それぞれの構成は、本発明の技術思想を実現するために、論理的に区分された構成要素に該当するので、それぞれの構成要素が統合または分離されて行われても、本発明の論理構成が行う機能を実現可能であれば、本発明の範囲内にあると解釈されねばならない。
【００９４】
前述した本発明による非線形低調度補正方法は、コンピュータで読取り可能な記録媒体にコンピュータで読取り可能なコードとして具現することが可能である。コンピュータで読取り可能な記録媒体は、コンピュータシステムによって読取り可能なデータが保存されるあらゆる種類の記録装置を含む。コンピュータで読取り可能な記録媒体の例としては、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気テープ、フロッピーディスク、光データ保存装置などがあり、またキャリアウェーブ（例えば、インターネットを通じた伝送）の形で具現されるものも含む。またコンピュータで読取り可能な記録媒体は、ネットワークに連結されたコンピュータシステムに分散され、分散方式によりコンピュータで読取り可能なコードが保存されて実行されうる。そして、前記非線形低調度補正方法を具現するための機能的な（ｆｕｎｃｔｉｏｎ）プログラム、コード及びコードセグメントは、本発明が属する技術分野のプログラマーによって容易に推論されうる。
【００９５】
本発明による非線形低調度補正装置及び方法は、人間の視覚的体系を映像処理に反映することによって、色相の全般的な変化を招かず、低調度領域を補正しうる。
また、低照度から高照度に至るまで自然な階調をなすことができて、人為的で、強制的な映像処理の技法を克服しうる。
【００９６】
すなわち、暗所でも、明所でも、物陰の事物を多様な映像獲得装置を利用して撮影する場合にも、事物を判断しにくい問題を克服可能にすることによって、一般的なＡＥ（Ａｕｔｏ  Ｅｘｐｏｓｕｒｅ）に追加的に作用して、ユーザにさらに容易な映像獲得方法を提供しうる。
【００９７】
以上、本発明は、たとえ限定された実施例と図面により説明されたとしても、本発明はこれに限定されず、当業者によって本発明の技術思想と特許請求の範囲の均等範囲内で多様な修正及び変形が可能であるということはいうまでもない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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