KR100224885B1 - Image quality enhancement method and circuit thereof based on the quantized mean-maching histogram equalization having gain control function - Google Patents

Image quality enhancement method and circuit thereof based on the quantized mean-maching histogram equalization having gain control function Download PDF

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Abstract

본 발명에 의한 화질 개선 방법과 그 회로는 입력되는 영상신호의 레벨을 양자화하고, 양자화된 영상신호에 대해 화면단위의 그레이 레벨 분포도를 근거로하여 누적 밀도 함수를 구하고, 양자화된 누적 밀도 함수값을 근거로하여 보간에 의해 보간된 누적 밀도 함수값을 출력하고, 입력되는 영상신호를 화면단위로 평균레벨을 계산하고, 보간된 누적 밀도 함수를 변환함수로 사용하여 입력되는 영상신호를 그레이 레벨로 맵핑하되 평균레벨은 그 자신에게 맵핑되도록 변환함수를 조정하여 개선된 신호를 출력하고, 입력 영상신호와 개선된 신호와의 그레이 레벨 변화량을 입력 영상신호의 레벨에 따라 조절함으로써 입력 영상의 평균레벨이 그 자신에게 맵핑됨으로써 콘트라스트를 개선하면서 입력 영상의 평균밝기를 일정하게 유지시키고, 또한 과도한 개선에 따른 아티펙트를 방지함으로써 화질을 개선시킨다.The image quality improvement method and circuit according to the present invention quantizes the level of an input video signal and obtains a cumulative density function based on a gray level distribution of a screen unit for a quantized video signal and obtains a quantized cumulative density function value A cumulative density function value interpolated by interpolation is calculated, an average level of the input video signal is calculated on a screen basis, an input cumulative density function is used as a transform function to map the input video signal to a gray level Adjusting the conversion function so that the average level is mapped to itself, outputting the improved signal, and adjusting the gray level change amount of the input video signal and the improved signal according to the level of the input video signal, It is possible to maintain the average brightness of the input image constant while improving the contrast by being mapped to the user, By preventing artifacts in accordance with the improved to improve the image quality.

Description

이득 조절 기능을 가진 양자화된 평균-매칭 히스토그램 등화를 이용한 화질 개선 방법 및 그 회로{Image quality enhancement method and circuit thereof based on the quantized mean-maching histogram equalization having gain control function}[0001] The present invention relates to an image quality enhancement method and a circuit thereof, and more particularly, to an image quality enhancement method and a circuit thereof using a quantized mean-matching histogram equalization with a gain control function,

본 발명은 이득 조절 기능을 가진 양자화된 평균-매칭 히스토그램 등화를 이용한 화질 개선 방법 및 그 회로에 관한 것으로, 특히 주어진 영상의 평균 밝기를 일정하게 유지하여 콘트라스트를 개선하면서 과도한 개선에 의한 아티펙트를 막기 위하여 개선량을 조절하는 화질 개선 방법 및 그 회로에 관한 것이다.The present invention relates to a method and a circuit for improving image quality using quantized mean-matching histogram equalization with a gain control function, and more particularly to a method and apparatus for improving artifacts by improving the contrast while maintaining the average brightness of a given image constant And an image quality improving method and circuit therefor.

히스토그램 등화의 기본 동작은 입력 영상의 히스토그램을 토대로 주어진 입력 영상을 변환하는 것으로서, 여기서 히스토그램이라 함은 주어진 입력 영상에서의 그레이 레벨 분포를 나타낸다.The basic operation of histogram equalization is to transform a given input image based on the histogram of the input image, where the histogram represents the gray level distribution in a given input image.

이러한 그레이 레벨(gray level)의 히스토그램은 영상(image)의 외양(appearance)의 전체적인 묘사를 제공한다. 영상의 샘플 분포에 따라 적절히 조절된 그레이 레벨은 외양 또는 영상의 콘트라스트를 개선시킨다.This histogram of gray levels provides an overall depiction of the appearance of the image. The appropriately adjusted gray level according to the sample distribution of the image improves the appearance or the contrast of the image.

콘트라스트 개선을 위한 많은 방법 중에 영상의 샘플 분포에 따라 주어진 영상의 콘트라스트를 개선하는 방법인 히스토그램 등화가 가장 널리 알려져 있으며, 이는 아래 문헌 [1], [2]에 개시되어 있다: [1] J.S.Lim, Two-Dimensional Signal and Image Processing, Prentice Hall, Englewood Cliffs, New Jersey, 1990, [2] R.C.Gonzalez and P.Wints, Digital Image Processing, Addison-Wesley, Reading, Massachusetts, 1977.Among many methods for improving the contrast, histogram equalization, which is a method for improving the contrast of a given image according to a sample distribution of an image, is most widely known and is disclosed in the following documents [1] and [2]: [1] JSLim , Two-Dimensional Signal and Image Processing, Prentice Hall, Englewood Cliffs, New Jersey, 1990, [2] RC Gonzalez and P. Wints, Digital Image Processing, Addison-Wesley, Reading, Massachusetts,

또한, 메디컬 영상 처리와 레이더 영상 처리를 포함하는 히스토그램 등화 방법의 유용한 응용은 아래 문헌 [3], [4]에 개시되어 있다: [3] J.Zimmerman, S.Pizer, E.Staab, E.Perry, W.McCartney, and B.Brenton, Evaluation of the effectiveness of adaptive histogram equalization for contrast enhancement, IEEE Tr.on Medical Imaging,pp.304-312, Dec.1988, [4] Y.Li, W.Wang, and D.Y.Yu, Application of adaptive histogram equalization to x-ray chest image, Proc. of the SPIE,pp.513-514,vol.2321,1994.In addition, useful applications of histogram equalization methods including medical image processing and radar image processing are disclosed in [3] and [4] below: [3] J. Zimmerman, S. Pizer, E. Staab, E. Perry, W. McCartney, and B. Brenton, Evaluation of the Effectiveness of Adaptive Histogram Equalization for Contrast Enhancement, IEEE Tr. On Medical Imaging, pp. 304-412, Dec. 1988, [4] Y. Li, W. Wang , and DYYu, Application of adaptive histogram equalization to x-ray chest image, Proc. of the SPIE, pp. 513-514, vol.2321, 1994.

따라서, 주어진 영상의 히스토그램을 이용한 기법은 메디컬 영상 처리, 적외선 영상 처리, 레이더 영상 처리분야등 여러 분야에서 유용하게 응용되고 있다.Therefore, the technique using the histogram of a given image has been applied to various fields such as medical image processing, infrared image processing, and radar image processing.

일반적으로, 히스토그램 등화는 동적 범위(dynamic range)를 늘이는(stretching) 효과를 갖기 때문에 히스토그램 등화는 결과 영상의 분포밀도를 평평(flat)하게 하고, 그 결과로서 영상의 콘트라스트를 개선한다.In general, histogram equalization has the effect of stretching the dynamic range so that the histogram equalization flattenes the distribution density of the resulting image and consequently improves the contrast of the image.

널리 알려진 히스토그램 등화의 이러한 특성은 실제적인 경우에서는 결점이 된다. 즉, 히스토그램 등화의 출력 밀도가 일정하기 때문에 출력영상의 평균 밝기(brightness)는 중간 그레이 레벨에 가깝게 된다. 실제적으로, 아날로그 영상의 히스토그램 등화를 위하여, 히스토그램 등화에서 출력 영상의 평균 밝기는 입력 영상의 평균 밝기에는 무관하게 정확히 중간 그레이 레벨이다. 분명하게, 이 특성은 실제 응용에서는 바람직하지 않다. 예를 들어, 밤에 찍은 장면이 히스토그램 등화 후에 너무 밝아 보이는 것과 같은 문제점이 발생하게 된다.This characteristic of the widely known histogram equalization is a drawback in practical cases. That is, since the output density of the histogram equalization is constant, the average brightness of the output image is close to the middle gray level. In practice, for histogram equalization of analog images, the average brightness of the output image in the histogram equalization is exactly the middle gray level regardless of the average brightness of the input image. Obviously, this characteristic is not desirable in practical applications. For example, a scene taken at night may appear to be too bright after histogram equalization.

또한, 주어진 영상에 대해 히스토그램 등화를 근거로 한 콘트라스트 개선시 발생할 수 있는 문제점으로는 입출력간 차이가 클 수 있다는 것을 들 수 있다. 다시 말해서, 입력 영상의 히스토그램에 의존하는 알고리즘을 근거로 한 히스토그램 등화에 의해 과도하게 콘트라스트가 개선이 될 수 있으며, 이것은 원하지 않는 형태의 영상의 제공을 초래하는 문제점이 있었다.In addition, the problem that can be caused by improving the contrast based on the histogram equalization for a given image is that the difference between input and output can be large. In other words, the contrast may be excessively improved by the histogram equalization based on an algorithm that depends on the histogram of the input image, which has a problem in that an undesired image is provided.

게다가, 종래의 히스토그램 등화회로는 모든 그레이 레벨의 발생횟수를 모두 저장할 수 있는 구성이 필요하므로 하드웨어의 비용이 높아지는 문제점이 발생되었다. 예를 들어, 그레이 레벨(L)이 L=256라고 가정하면, 모든 레벨의 발생횟수를 저장하기 위해 256개의 메모리소자가 요구되고, 모든 레벨의 발생횟수를 누적하기 위해 256개의 누적기등이 필요하였다.In addition, the conventional histogram equalization circuit has a problem that hardware cost is increased because it requires a configuration capable of storing all occurrences of all gray levels. For example, assuming that the gray level (L) is L = 256, 256 memory elements are required to store the number of occurrences of all levels, and 256 accumulators are required to accumulate the number of occurrences of all levels Respectively.

본 발명의 목적은 입력 영상의 양자화된 누적 밀도 함수를 보간에 의해 보간된 누적 밀도 함수를 변환함수로 사용하여 히스토그램 등화시, 입력 영상의 평균 레벨이 그 자신에게 맵핑되도록 변환함수를 조정하여 콘트라스트를 개선하면서, 입력 영상신호의 레벨에 따라 적응적으로 개선량을 조절하여 화질을 개선하는 방법을 제공하는 데 있다.It is an object of the present invention to adjust the conversion function so that the average level of the input image is mapped to itself when the histogram equalization is performed by using the cumulative density function interpolated by the interpolation as the quantized cumulative density function of the input image as the transform function, And improving the image quality by adjusting the amount of improvement adaptively according to the level of the input video signal.

본 발명의 다른 목적은 본 발명의 목적은 입력 영상의 양자화된 누적 밀도 함수를 보간에 의해 보간된 누적 밀도 함수를 변환함수로 사용하여 히스토그램 등화시, 입력 영상의 평균 레벨이 그 자신에게 맵핑되도록 변환함수를 조정하여 콘트라스트를 개선하면서, 입력 영상신호의 레벨에 따라 적응적으로 개선량을 조절하여 화질을 개선하는 회로를 제공하는 데 있다.It is another object of the present invention to provide a method and apparatus for converting a quantized cumulative density function of an input image into a cumulative density function interpolated by interpolation as a transform function so that an average level of the input image is mapped to itself when the histogram is equalized And to improve the picture quality by adjusting the amount of improvement adaptively according to the level of the input video signal while improving the contrast by adjusting the function.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 화질 개선 방법은 소정수의 그레이 레벨로 표현되는 영상신호를 히스토그램 등화하여 화질을 개선하는 방법에 있어서: (a) 입력되는 영상신호의 레벨을 양자화하여 양자화된 영상신호를 출력하는 단계; (b) 상기 양자화된 영상신호에 대해 화면단위의 그레이 레벨 분포도를 근거로하여 누적 밀도 함수를 구해서 양자화된 누적 밀도 함수값을 출력하는 단계; (c) 상기 양자화된 누적 밀도 함수값을 근거로하여 보간에 의해 보간된 누적 밀도 함수값을 출력하는 단계; (d) 입력되는 영상신호를 화면단위로 평균레벨을 계산하는 단계; (e) 상기 보간된 누적 밀도 함수를 변환함수로 사용하여 상기 입력되는 영상신호를 그레이 레벨로 맵핑하되 상기 (d)단계에서 구해진 평균레벨은 그 자신에게 맵핑되도록 변환함수를 조정하여 개선된 신호를 출력하는 단계; 및 (f) 상기 입력 영상신호와 상기 개선된 신호와의 그레이 레벨 변화량을 상기 입력 영상신호의 레벨에 따라 조절하는 단계를 포함함을 특징으로 하고 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method for improving image quality by histogram equalizing an image signal expressed by a predetermined number of gray levels, the method comprising the steps of: (a) Outputting a quantized video signal; (b) obtaining a cumulative density function based on a gray-level distribution diagram of each picture unit for the quantized video signal and outputting a quantized cumulative density function value; (c) outputting the cumulative density function value interpolated by the interpolation based on the quantized cumulative density function value; (d) calculating an average level of an input video signal on a screen basis; (e) mapping the input video signal to a gray level using the interpolated cumulative density function as a transform function, and adjusting the transform function so that the average level obtained in step (d) is mapped to itself, Outputting; And (f) adjusting a gray level change amount of the input video signal and the improved signal according to a level of the input video signal.

상기의 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 화질 개선 회로는 소정수의 그레이 레벨로 표현되는 영상신호를 히스토그램 등화하여 화질을 개선하는 회로에 있어서: 입력되는 영상신호의 레벨을 양자화하여 양자화된 영상신호를 출력하는 양자화수단; 상기 양자화된 영상신호에 대해 화면단위의 그레이 레벨 분포도를 근거로하여 누적 밀도 함수를 계산하여 양자화된 누적 밀도 함수값을 출력하는 제1계산수단; 입력되는 영상신호를 화면단위로 평균레벨을 계산하는 제2계산수단; 상기 양자화된 누적 밀도 함수값을 보간하여 보간된 누적 밀도 함수값을 출력하는 보간수단; 상기 보간된 누적 밀도 함수를 변환함수로 사용하여, 입력되는 영상신호를 그레이 레벨로 맵핑하되, 상기 제2계산수단에서 구해진 평균레벨이 그 자신에게 맵핑되도록 변환함수를 조정하여 개선된 신호를 출력하는 출력수단; 및 상기 입력 영상신호와 상기 개선된 신호와의 그레이 레벨의 변화량과 상기 입력 영상신호의 레벨에 따라 상기 개선된 신호의 이득을 제어하는 이득 제어 수단을 포함함을 특징으로 하고 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided an image quality improvement circuit for enhancing an image quality by histogram equalizing an image signal represented by a predetermined number of gray levels, the circuit comprising: Quantization means for outputting a video signal; First calculation means for calculating a cumulative density function based on a gray level distribution of a screen unit for the quantized video signal and outputting a quantized cumulative density function value; Second calculation means for calculating an average level of an input video signal on a screen basis; Interpolating means for interpolating the quantized cumulative density function value and outputting an interpolated cumulative density function value; Using the interpolated cumulative density function as a transform function to map an input video signal to a gray level and adjusting the transform function such that the average level obtained by the second calculation means is mapped to itself, Output means; And gain control means for controlling a gain of the improved signal according to a change amount of a gray level between the input video signal and the improved signal and a level of the input video signal.

도 1은 본 발명의 양자화 개념을 설명하기 위하여 L레벨 이산 신호를 Q레벨 이산 신호로 양자화하는 예를 보인 도면이다.1 is a diagram showing an example of quantizing an L level discrete signal into a Q level discrete signal in order to explain the quantization concept of the present invention.

도 2는 본 발명에 적용되는 보간 개념을 설명하기 위한 도면이다.2 is a diagram for explaining an interpolation concept applied to the present invention.

도 3은 본 발명에 의한 이득 조절 기능을 가진 양자화된 평균-매칭 히스토그램 등화를 이용한 화질 개선 회로의 일 실시예에 따른 블록도이다.FIG. 3 is a block diagram of an image quality enhancement circuit using quantized mean-matched histogram equalization with a gain control function according to an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명에 의한 이득 조절 기능을 가진 양자화된 평균-매칭 히스토그램 등화를 이용한 화질 개선 방법의 다른 실시예에 따른 블록도이다.4 is a block diagram of an image quality improvement method using quantized mean-matching histogram equalization with a gain adjustment function according to the present invention.

먼저, 본 발명에서 제안하는 이득 조절 기능을 가진 양자화된 평균-매칭 히스토그램 등화(Quantized Mean-Matching Histogram Equalization)를 이용한 화질 개선 방법에 대하여 설명하기로 한다.First, an image quality improvement method using a quantized mean-matching histogram equalization with a gain control function proposed by the present invention will be described.

먼저, 양자화된 평균-매칭 히스토그램 등화 알고리즘에 대하여 설명하기로 한다.First, a quantized mean-matching histogram equalization algorithm will be described.

{X}는 주어진 영상을 나타내고, Xm은 주어진 영상 {X}의 평균레벨을 나타낸다.{X} denotes a given image, and Xm denotes an average level of a given image {X}.

주어진 영상 {X}는 L개의 이산(discrete) 그레이 레벨{X0,X1,...,XL-1}로 구성되고, 여기서, X0=0은 블랙레벨을 나타내고, XL-1=1은 화이트 레벨을 나타낸다. 또한, Xm ∈ {X0,X1,...,XL-1}이다.The given image X consists of L discrete gray levels {X0, X1, ..., XL-1}, where X0 = 0 represents the black level and XL-1 = 1 represents the white level . Also, Xm ∈ {X0, X1, ..., XL-1}.

원래의 이산 입력 레벨{X0,X1,...,XL-1}을 {Z0,Z1,...,ZQ-1}로 정의되는 Q 이산레벨로 양자화하되, 여기서, ZQ-1 = XL-1이라 하고, 또한 Q ?? L 이고, {Z0,Z1,...,ZQ-1} ?? {X0,X1,...,XL-1}라고 가정한다.Quantizing the original discrete input levels {X0, X1, ..., XL-1} to a Q discrete level defined by {Z0, Z1, ..., ZQ-1}, where ZQ- 1, and Q ?? L, and {Z0, Z1, ..., ZQ-1}. {X0, X1, ..., XL-1}.

이와 같이 L레벨 이산 신호를 Q레벨 이산 신호로 양자화하는 예는 도 1에 도시되어 있다.An example of quantizing the L level discrete signal into the Q level discrete signal is shown in Fig.

그리고, Q[Xk]는 양자화 연산이라고 하고, 다음과 같이 정의한다.Then, Q [Xk] is called a quantization operation and is defined as follows.

Q[Xk] = Zq, if Zq-1XKZqQ [Xk] = Zq, if Zq-1XK Zq

{Z} = Q[{X}]라고 둘 때, {Z}는 양자화된 입력 영상을 나타낸다.When {Z} = Q [{X}], {Z} represents a quantized input image.

양자화된 입력 영상 {Z}의 확률 밀도 함수(probablity density function:PDF)는 아래 수학식 1로 나타낼 수 있다.The probability density function (PDF) of the quantized input image {Z} can be expressed by Equation (1) below.

여기서, P(Zq)는 양자화된 영상 {Z}에서 q번째 양자화 그레이 레벨(Zq)의 확률이고, Nq는 양자화된 영상 {Z}에서 이 레벨(Zq)이 나타나는 횟수를 나타내고, N은 양자화된 영상 {Z}의 전체 샘플수를 나타낸다.Here, P (Zq) is the probability of the q-th quantized gray level (Zq) in the quantized image {Z}, Nq is the number of times the level (Zq) appears in the quantized image {Z}, N is the quantized Represents the total number of samples of the image {Z}.

그때, 양자화된 영상 {Z}의 누적 밀도 함수(cumulative density function:CDF)는 다음 수학식 2와 같이 정의된다.Then, the cumulative density function (CDF) of the quantized image {Z} is defined by the following equation (2).

여기서, C(ZQ-1) = 1 이다.Here, C (ZQ-1) = 1.

양자화되기 전 샘플들의 누적 밀도 함수 c(Xk)는 양자화된 샘플의 누적 밀도 함수 C(Zq)로부터 도 2에 도시된 바와 같이 선형보간을 통해 근사적으로 계산될 수 있다.The cumulative density function c (Xk) of the samples before being quantized can be approximately calculated through linear interpolation from the cumulative density function C (Zq) of the quantized samples as shown in Fig.

Q[Xk] = Zq 일때, Z-1 = 0 로 가정하면, c(Xk)는 다음 수학식 3과 같이 선형보간된다.When Q [Xk] = Zq, assuming that Z-1 = 0, c (Xk) is linearly interpolated as shown in Equation 3 below.

또한, 위 수학식 3으로부터 c(Xm)도 근사적으로 구할 수 있다.From the above equation (3), c (Xm) can also be approximated.

히스토그램 등화의 가장 큰 문제점은 변환함수로 사용되는 누적 밀도 함수에 따라 입출력 신호간의 평균밝기가 현저하게 변할 수 있다는 것이다.The major problem with histogram equalization is that the average brightness between input and output signals can vary significantly depending on the cumulative density function used as the transform function.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 선형보간을 통해 구해진 누적 밀도 함수와 결합하여 입력영상의 평균에 근거로 한 다음의 맵핑동작을 제안한다.In order to solve such a problem, the present invention proposes a next mapping operation based on the average of the input image combined with the cumulative density function obtained through the linear interpolation.

이것은 평균레벨(Xm)이하인 입력 샘플은 변환함수에 의해 X0 에서 Xm까지의 그레이레벨로 맵핑되고, 평균레벨(Xm)보다 큰 입력 샘플은 변환함수에 의해 Xm+1 에서 XL-1까지의 그레이 레벨로 맵핑된다. 수학식 4에서 Xm은 다시 Xm으로 맵핑됨을 알 수 있다.This is because the input sample with an average level (Xm) To an Xm to Xm gray level, and an input sample larger than the average level (Xm) Lt; / RTI > to < RTI ID = 0.0 > XL-1 < / RTI > Xm is again mapped to Xm in Equation (4).

따라서, 주어진 영상을 양자화된 누적 밀도 함수로부터 선형보간을 통해 계산된 보간된 누적 밀도 함수에 따라 히스토그램 등화할 때, 주어진 영상의 평균레벨은 그 자신에게 다시 맵핑되도록 보간된 누적 밀도 함수에 근거한 변환함수를 수학식 4와 같이 조정하여 주어진 영상의 평균밝기가 히스토그램 등화에 의하여 변하지 않도록 하는 방법을 본 발명에서는 양자화된 평균-매칭 히스토그램 등화라고 칭한다.Therefore, when a given image is histogram equalized according to the interpolated cumulative density function computed from the quantized cumulative density function, the average level of a given image is transformed to a transform function based on the interpolated cumulative density function Is adjusted as shown in Equation (4) so that the average brightness of a given image is not changed by the histogram equalization in the present invention is referred to as quantized mean-matching histogram equalization.

다음은 양자화된 평균-매칭 히스토그램 등화에 의해 개선된 신호의 이득을 조절하는 알고리즘에 대하여 설명하기로 한다.The following describes an algorithm for adjusting the gain of an improved signal by quantized mean-matching histogram equalization.

이득 조절의 기본개념은 양자화된 평균-매칭 히스토그램 등화를 이용하여 콘트라스트 개선시 입력 영상신호(Xk)의 최대 그레이 레벨의 변화를 입력 영상신호의 레벨에 따라 적절히 제한하기 위한 것이다.The basic concept of the gain control is to appropriately limit the change of the maximum gray level of the input video signal Xk according to the level of the input video signal when the contrast is improved by using the quantized average-matching histogram equalization.

우선, 입력 영상신호(Xk)와 개선된 신호(Y) 사이의 관계는 아래 수학식 5 또는 수학식 6으로 나타낼 수 있다.First, the relationship between the input video signal Xk and the improved signal Y can be expressed by Equation (5) or (6) below.

또는,or,

여기서, △k는 양자화된 평균-매칭 히스토그램 등화에 의해 만들어지는 변화량(개선량) 즉, 입력 영상신호(Xk)의 레벨과 양자화된 평균-매칭 히스토그램 등화에 의해 새로운 그레이 레벨로 맵핑된 레벨(Y)과의 차이를 말한다.Here,? K is the level of the input image signal Xk, which is the amount of change (improvement amount) produced by the quantized mean-matched histogram equalization, ie, the level mapped to the new gray level by the quantized mean- ).

히스토그램 등화에 의한 과도한 개선을 막기 위하여, 본 발명에서는 변화량 △k는 다음과 같이 제한된다.In order to prevent excessive improvement due to histogram equalization, the amount of change? K is limited as follows in the present invention.

여기서, g(Xk)를 최대 한계 함수(maximum bounding function)로 정의하며, 이 g(Xk)는 입력 영상신호(Xk)의 함수이고, 항상 양의 값이고, 즉, g(Xk)0 이고,( 0)는 이득 제어 파라미터이다.Here, g (Xk) is defined as a maximum bounding function, and g (Xk) is a function of the input video signal Xk and is always positive, that is, g (Xk) 0, ( 0) is a gain control parameter.

위 수학식 7을, 동등한 식으로서 다음 수학식 8과 같이 나타낼 수 있다.Equation (7) can be expressed as Equation (8) as Equation (8).

위 수학식 7에 도시된 변화량(△k)을 제한하는 개념은 웨버의 비(Weber's ratio)와 관련되어 있다. 사실, g(Xk) = Xk라고 하면 위 수학식 7로부터 다음과 같은 수학식 9를 얻을 수 있다.The concept of limiting the amount of change (? K) shown in Equation (7) above is related to the Weber's ratio. In fact, if g (Xk) = Xk, the following Equation 9 can be obtained from Equation (7).

여기서,가 웨버의 비에 대응되는 양이다. 이 웨버의 비는, X1가X1만큼 변화하고, X2가X2만큼 변화할 때 인간은 그 변화 정도가 동일하다고 느낀다는 것을 의미하는 실험적인 사실이다.here, Is the amount corresponding to the ratio of Webber. The ratio of this webber is such that X1 X1, and X2 is changed by It is an experimental fact that means that when human is changed by X2, the degree of change is the same.

따라서, 본 발명에 적용되는 이득 조절 개념은 웨버의 비를 근거로하여 양자화된 평균-매칭 히스토그램을 이용하여 개선된 신호의 이득 즉, 개선량을 제어하는 것이다.Therefore, the gain control concept applied to the present invention is to control the gain of the improved signal, i.e., the amount of improvement, using the quantized average-matching histogram based on the ratio of the Weber.

△k'는 제한된 변화량으로 정의하고, 다음 수학식 10과 같이 나타낼 수 있다.? K 'is defined as a limited change amount, and can be expressed by the following Equation (10).

즉, 변화량(△k)의 절대값이·g(Xk)이하이면 그대로 변화량(△k)을 제한된 변화량(△k')으로 사용하고, 변화량(△k)이·g(Xk)보다 크면·g(Xk)로 제한하고, 변화량(△k)이 -·g(Xk)보다 작으면 -·g(Xk)로 제한해서 개선된 신호(Y)의 이득을 제어한다.That is, when the absolute value of the change amount? If g (Xk) or less, the amount of change? K is used as the limited amount of change? K ', and the amount of change? If g (Xk) is greater than · G (Xk), and the amount of change (k) If g (Xk) is less than - - g (Xk) to control the gain of the improved signal (Y).

따라서, 본 발명의 최종 출력신호(YOUT)는 다음 수학식 11과 같이 나타낼 수 있다.Therefore, the final output signal YOUT of the present invention can be expressed by the following Equation (11).

이어서, 도 3 및 도 4를 결부시켜 본 발명에 의한 이득 조절 기능을 가진 양자화된 평균-매칭 히스토그램 등화를 이용한 화질 개선 회로의 실시예를 설명하기로 한다.Next, an embodiment of an image quality improvement circuit using quantized mean-matching histogram equalization with a gain control function according to the present invention will be described with reference to FIGS. 3 and 4. FIG.

도 3은 본 발명에 의한 이득 조절 기능을 가진 양자화된 평균-매칭 히스토그램 등화를 이용한 화질 개선 회로의 일 실시예에 따른 블록도이다.FIG. 3 is a block diagram of an image quality enhancement circuit using quantized mean-matched histogram equalization with a gain control function according to an embodiment of the present invention.

도 3에 있어서, 양자화기(102)는 L레벨의 입력 영상(Xk's)을 Q레벨로 양자화하여 양자화된 영상(Zq's)을 출력한다. 프레임 히스토그램 계산기(104)는 양자화된 영상(Zq's)에 대해 1 화면 단위로 그레이 레벨 분포도를 계산해서 수학식 1을 이용하여 확률 밀도 함수(P(Zq)'s)를 계산한다. 여기서, 화면 단위는 필드도 될 수 있으나 여기서는 프레임으로 한다.3, the quantizer 102 quantizes the input image (Xk's) at the L level to the Q level and outputs the quantized image (Zq's). The frame histogram calculator 104 calculates a gray-level distribution diagram for each quantized image (Zq's) in units of one screen, and calculates a probability density function (P (Zq) 's) using Equation (1). Here, the screen unit may be a field, but here it is a frame.

CDF 계산기(106)는 프레임 히스토그램 계산기(104)에서 계산된 양자화된 영상(Zq's)의 확률 밀도 함수(P(Zq)'s)를 근거로하여 수학식 2를 이용하여 양자화된 누적 밀도 함수((C(Zq)'s)를 계산한다. CDF 보간기(108)에서는 양자화된 영상(Zq's)의 누적 밀도 함수값(C(Zq)'s)를 근거로하여 수학식 3에 의해 선형 보간하여 보간된 누적 밀도 함수값(c(Xk)'s)을 출력한다. 여기서, k=0,1,...,L-1 이다.The CDF calculator 106 calculates the cumulative density function (() () using the equation 2 based on the probability density function P (Zq) 's of the quantized image Zq's calculated in the frame histogram calculator 104 The CDF interpolator 108 linearly interpolates by the equation (3) based on the cumulative density function value C (Zq) 's of the quantized image (Zq's) (X (k)) 's, where k = 0, 1, ..., L-1.

한편, 프레임 평균 계산기(110)에서는 프레임 단위의 입력 영상(Xk's)의 평균레벨(Xm)을 계산하고, 동기신호(여기서는 프레임 동기신호:SYNC)에 따라 계산된 평균레벨(Xm)을 CDF 메모리(112), 제1 및 제2 맵퍼(114,116)에 출력한다.On the other hand, the frame average calculator 110 calculates the average level Xm of the input image Xk's in units of frames and calculates the average level Xm calculated in accordance with the synchronizing signal (here, the frame synchronizing signal SYNC) 112), and outputs it to the first and second mapper (114, 116).

CDF 메모리(112)는 CDF 보간기(108)에서 보간된 누적 밀도 함수(c(Xk)'s)를 동기신호(SYNC)에 따라 프레임단위로 갱신하고, 갱신되는 동안 저장된 보간된 누적 밀도 함수값(c(Xk)) 및 프레임 평균 계산기(110)에서 출력되는 평균레벨(Xm)에 대한 누적 밀도 함수값(c(Xm))을 출력한다. 여기서, CDF 메모리(112)는 버퍼로서 사용하고, k=0,1,...,L-1 이다.The CDF memory 112 updates the cumulative density function c (Xk) 's interpolated by the CDF interpolator 108 on a frame-by-frame basis in accordance with the synchronization signal SYNC and stores the interpolated cumulative density function value (c (Xm)) for the average level (Xm) output from the frame average calculator 110 and the average level (Xm) output from the frame average calculator 110. [ Here, the CDF memory 112 is used as a buffer, and k = 0, 1, ..., L-1.

제1 맵퍼(114)는 CDF 메모리(112)로부터 출력되는 보간된 누적 밀도 함수값(c(Xk))과 평균레벨에 대한 누적 밀도 함수값(c(Xm)), 프레임 평균 계산기(110)로부터 출력되는 평균레벨(Xm) 및 입력 영상신호(Xk)를 입력하여 수학식 4를 이용하여 평균레벨(Xm)이하인 입력 영상신호(Xk)를 X0에서 Xm까지의 그레이 레벨중 하나의 그레이 레벨로 맵핑한다.The first mapper 114 receives the interpolated cumulative density function value c (Xk) output from the CDF memory 112 and the cumulative density function value c (Xm) for the mean level from the frame average calculator 110 The input video signal Xk which is the average level Xm and the input video signal Xk and outputs the input video signal Xk and the input video signal Xk to the gray level of X0 to Xm do.

제2 맵퍼(116)는 CDF 메모리(112)로부터 출력되는 보간된 누적 밀도 함수값(c(Xk))과 평균레벨에 대한 누적 밀도 함수값(c(Xm)), 프레임 평균 계산기(110)로부터 출력되는 평균레벨(Xm) 및 입력 영상신호(Xk)를 입력하여 평균레벨(Xm)보다 큰 입력 영상신호(Xk)를 수학식 4를 이용하여 Xm+1에서 XL-1까지의 그레이 레벨중 하나의 그레이 레벨로 맵핑한다.The second mapper 116 stores the interpolated cumulative density function value c (Xk) output from the CDF memory 112 and the cumulative density function value c (Xm) for the average level from the frame averager 110 The input video signal Xk that is larger than the average level Xm by inputting the average level Xm and the input video signal Xk is converted into one of the gray levels Xm + 1 to XL-1 using Equation (4) ≪ / RTI >

이때, 제1 및 제2맵퍼(114,116)에 입력되는 영상신호(Xk)는 CDF 메모리(112)로부터 출력되는 보간된 누적 밀도 함수값(c(Xk))에 비해서 다음 프레임의 영상신호이다. 이 보간된 누적 밀도 함수값(c(Xk))과 동일 프레임의 영상신호를 제1 및 제2 맵퍼(114,116)에 입력시키기 위하여 입력되는 영상신호(Xk)를 프레임 메모리에 의해 1 프레임 지연시킬 수 있다.The video signal Xk input to the first and second mapper 114 and 116 is the video signal of the next frame in comparison with the interpolated cumulative density function value c (Xk) output from the CDF memory 112. (Xk) input to input the video signal of the same frame as the interpolated cumulative density function value c (Xk) to the first and second mappers 114 and 116 can be delayed by one frame by the frame memory have.

그러나, 도 1에서는 인접 프레임간에는 높은 상관성을 가진다는 특성을 이용하여 프레임 메모리를 생략함으로써 하드웨어를 감소시킨다.However, in FIG. 1, the hardware is reduced by omitting the frame memory using the property of having high correlation between adjacent frames.

제1 선택기(118)는 입력 영상신호(Xk)와 프레임 평균 계산기(110)에서 출력되는 평균레벨(Xm)을 비교하여 입력 영상신호(Xk)가 평균레벨(Xm)이하이면 제1 맵퍼(114)를 선택하고, 그렇지 않으면 제2맵퍼(116)를 선택해서 수학식 4에 도시된 바와 같은 개선된 신호(YH)를 출력한다.The first selector 118 compares the input video signal Xk with the average level Xm output from the frame averager 110 and outputs the result of comparison to the first mapper 114 , Otherwise selects the second mapper 116 and outputs an improved signal YH as shown in equation (4).

여기서, 프레임 히스토그램 계산기(104)와 CDF 계산기(106)를 별도로 사용하지 않고, 양자화된 영상(Zq's)에 대해 1화면단위로 그레이 레벨 분포도를 계산하여 이를 근거로하여 양자화된 영상(Zq's)의 CDF를 계산하는 하나의 블록으로 구성될 수 있다.Here, the gray histogram calculator 104 and the CDF calculator 106 are not used separately, and the gray level distribution diagram for the quantized image (Zq's) is calculated in units of one screen, and the CDF As shown in FIG.

그리고, 프레임 히스토그램 계산기(102) 내지 제1 선택기(118)는 양자화된 평균-매칭 히스토그램 등화기(100)라고 지칭된다.The frame histogram calculator 102 to the first selector 118 are referred to as a quantized mean-matching histogram equalizer 100.

한편, 이득 제어기(200)의 감산기(202)는 제1 선택기(118)로부터 출력되는 개선된 신호(Y)로부터 입력 영상신호(Xk)를 감산해서 양자화된 평균-매칭 히스토그램 등화기(100)에 의해 만들어진 변화량(△k)을 구한다.The subtractor 202 of the gain controller 200 subtracts the input image signal Xk from the improved signal Y output from the first selector 118 and outputs the subtracted input image signal Xk to the quantized average matching histogram equalizer 100 (? K) is calculated by the following equation.

이득특성 결정기(204)는 입력 영상신호(Xk)의 함수인 최대 한계 함수(g(Xk))를 이용하여 입력 영상신호(Xk)의 개선을 제한한다.The gain characteristic determiner 204 limits the improvement of the input image signal Xk by using the maximum limit function g (Xk), which is a function of the input image signal Xk.

예를 들어, g(Xk) = K이고, 이 K는 상수일 때, 이것은 입력 그레이 값에 무관하게 입력 개선을 동일한 양만큼 제한하며, 최대 한계 함수는 g(X_k ) = aX_k (여기서, a는 상수) 또는 g(X_k ) = a root {X_k} (여기서, a는 상수)와 같은 형태가 될 수 있으며, 이것은 입력 그레이 레벨값에 따라 입력 영상의 개선되는 양을 달리 제한하게 된다.For example, when g (Xk) = K, and K is a constant, it limits the input improvement by the same amount regardless of the input gray value, and the maximum limit function is g (X_k) = aX_k Constant) or g (X_k) = a root {X_k}, where a is a constant, which limits the amount of enhancement of the input image differently depending on the input gray-level value.

제2 선택기(206)는 입력되는 영상신호(Xk)와 프레임 평균 계산기(106)에서 출력되는 평균레벨(Xm)을 비교하여 입력되는 영상신호(Xk)가 평균레벨(Xm) 이하이면 외부로부터 입력되는 제1 이득 제어파라미터(L)를 선택하고, 그렇지 않으면 외부로부터 입력되는 제2 이득 제어파라미터(U)를 선택한다. 도 1에서는 입력되는 영상신호의 레벨에 따라 즉, 평균레벨이하의 영상신호를 위한 이득 제어 파라미터(L)와 평균레벨보다 큰 영상신호를 위한 이득 제어 파라미터(u)가 별도로 설정된다.The second selector 206 compares the input video signal Xk with the average level Xm output from the frame average calculator 106 and inputs the video signal Xk input from the outside if the input video signal Xk is below the average level Xm. The first gain control parameter ( L) is selected, and if not, the second gain control parameter ( U). In FIG. 1, a gain control parameter for a video signal of an average level or lower L) and gain control parameters for image signals larger than the average level ( u) are set separately.

승산기(208)는 이득특성 결정기(204)에서 출력되는 최대 한계 함수(g(Xk))값과 제2 선택기(206)에 의해 선택된 이득 제어 파라미터()를 승산하여 한계값(·g(Xk))을 출력한다. 여기서, 한계값· g(Xk)는 본 발명의 이득 제어기(200)의 특성이다.The multiplier 208 multiplies the maximum limit function g (Xk) value output from the gain characteristic determiner 204 and the gain control parameter selected by the second selector 206 ) To multiply the threshold value ( G (Xk)). Here, G (Xk) is a characteristic of the gain controller 200 of the present invention.

리미터(210)는 감산기(202)로부터 출력되는 변화량(△k)을 승산기(208)로부터 출력되는 한계값(·g(Xk))과 비교하여 변화량(△k)을 제한하여 위 수학식 10과 같은 제한된 변화량(△k')을 출력한다.The limiter 210 outputs the variation amount? K output from the subtracter 202 to a limit value (? K) output from the multiplier 208 (Gk (Xk)) to limit the amount of change? K and output the limited amount of change? K 'as in Equation 10 above.

가산기(212)는 입력 영상신호(Xk)와 리미터(210)에서 출력되는 제한된 변화량(△k')을 가산하여 위 수학식 11에 도시된 바와 같은 이득 제어기(200)의 출력신호(Yout)를 출력한다.The adder 212 adds the input video signal Xk and the limited variation amount Δk 'output from the limiter 210 to the output signal Yout of the gain controller 200 as shown in Equation (11) Output.

도 4는 본 발명에 의한 이득 조절 기능을 가진 양자화된 평균-매칭 히스토그램 등화를 이용한 화질 개선 회로의 다른 실시예에 따른 블록도이다.4 is a block diagram of another embodiment of an image quality enhancement circuit using quantized mean-matched histogram equalization with a gain control function according to the present invention.

도 4에 있어서, 양자화된 평균-매칭 히스토그램 등화기(300)의 양자화기(302)는 L레벨의 입력 영상(Xk's)을 Q레벨로 양자화하여 양자화된 영상(Zq's)을 출력한다.4, the quantizer 302 of the quantized mean-matching histogram equalizer 300 quantizes the input image (Xk's) at the L level to the Q level and outputs a quantized image (Zq's).

프레임 히스토그램 계산기(304)는 양자화된 영상(Zq's)에 대해 프레임 단위로 그레이 레벨 분포도를 계산해서 수학식 1을 이용하여 양자화된 영상(Zq's)의 확률 밀도 함수(P(Zq)'s)를 계산한다.The frame histogram calculator 304 calculates a gray-level distribution diagram for each quantized image (Zq's) on a frame-by-frame basis and calculates a probability density function P (Zq) 's of the quantized image (Zq's) do.

CDF 계산기(306)는 프레임 히스토그램 계산기(304)에서 계산된 양자화된 영상(Zq's)의 확률 밀도 함수(P(Zq)'s)를 근거로하여 수학식 2를 이용하여 양자화된 누적 밀도 함수((C(Zq)'s)를 계산한다.The CDF calculator 306 calculates the cumulative density function (() of the quantized image (Zq's) quantized using Equation 2 based on the probability density function P (Zq) 's of the quantized image (Zq's) calculated by the frame histogram calculator 304 C (Zq) 's).

CDF 보간기(308)에서는 양자화된 영상(Zq's)의 누적 밀도 함수(C(Zq)'s)를 근거로하여 수학식 3에 의해 선형 보간하여 보간된 누적 밀도 함수값(c(Xk)'s)을 출력한다. 여기서, k=0,1,...,L-1 이다.The CDF interpolator 308 calculates the cumulative density function value c (Xk) 's (x) by linearly interpolating according to Equation (3) based on the cumulative density function C (Zq)' s of the quantized image ). Here, k = 0, 1, ..., L-1.

한편, 프레임 평균 계산기(310)에서는 프레임 단위의 입력 영상(Xk's)의 평균레벨(Xm)을 계산하고, 프레임 동기신호(SYNC)에 따라 계산된 평균레벨(Xm)을 CDF 메모리(314), 제1 및 제2 맵퍼(316,318)에 출력한다.On the other hand, the frame average calculator 310 calculates the average level Xm of the input image Xk's in units of frames and outputs the average level Xm calculated in accordance with the frame synchronizing signal SYNC to the CDF memory 314, 1 and the second mapper 316, 318, respectively.

프레임 메모리(312)는 입력되는 영상(Xk's)를 1프레임 단위로 저장한다. CDF 메모리(314)는 CDF 보간기(308)에서 보간된 누적 밀도 함수값(c(Xk)'s)을 프레임 동기신호(SYNC)에 따라 프레임단위로 갱신하고, 갱신되는 동안 저장된 보간된 누적 밀도 함수값(c(Xk)) 및 프레임 평균 계산기(310)에서 출력되는 평균레벨(Xm)에 대한 누적 밀도 함수값(c(Xm))을 출력한다. 여기서, k=0,1,...,L-1 이다.The frame memory 312 stores the input image Xk's in units of one frame. The CDF memory 314 updates the cumulative density function value c (Xk) 's interpolated by the CDF interpolator 308 on a frame-by-frame basis in accordance with the frame sync signal SYNC, and stores the interpolated cumulative density And outputs the cumulative density function value c (Xm) for the average level Xm output from the frame average calculator 310. [ Here, k = 0, 1, ..., L-1.

제1 맵퍼(316)는 CDF 메모리(314)로부터 출력되는 보간된 누적 밀도 함수값(c(Xk))과 평균레벨에 대한 누적 밀도 함수값(c(Xm)), 프레임 평균 계산기(310)로부터 출력되는 평균레벨(Xm) 및 프레임 메모리(312)로부터 출력되는 1프레임 지연된 영상신호(Xk)를 입력하여 수학식 4를 이용하여 평균레벨(Xm)이하인 지연된 입력 영상신호(Xk)를 X0에서 Xm까지의 그레이 레벨중 하나의 그레이 레벨로 맵핑한다.The first mapper 316 receives the interpolated cumulative density function value c (Xk) output from the CDF memory 314 and the cumulative density function value c (Xm) for the average level from the frame average calculator 310 A delayed input video signal Xk which is equal to or lower than the average level Xm by using Equation 4 is inputted from X0 to Xm (Xm) by inputting the average level Xm outputted from the frame memory 312 and the video signal Xk delayed by one frame outputted from the frame memory 312, Lt; / RTI > to one of the gray levels up to < RTI ID = 0.0 >

제2 맵퍼(318)는 CDF 메모리(314)로부터 출력되는 보간된 누적 밀도 함수값(c(Xk))과 평균레벨에 대한 누적 밀도 함수값(c(Xm)), 프레임 평균 계산기(310)로부터 출력되는 평균레벨(Xm) 및 프레임 메모리(312)로부터 출력되는 1프레임 지연된 입력 영상신호(Xk)를 입력하여 평균레벨(Xm)보다 큰 지연된 입력 영상신호(Xk)를 수학식 4를 이용하여 Xm+1에서 XL-1까지의 그레이 레벨 중 하나의 그레이 레벨로 맵핑한다.The second mapper 318 receives the cumulative density function value c (Xk) output from the CDF memory 314 and the cumulative density function value c (Xm) for the average level from the frame average calculator 310 A delayed input image signal Xk which is larger than the average level Xm is input to the input image signal Xk delayed by one frame outputted from the average level Xm outputted from the frame memory 312 and Xm Maps to one of the gray levels from +1 to XL-1.

선택기(320)는 프레임 메모리(312)에서 출력되는 영상신호(Xk)와 프레임 평균 계산기(310)에서 출력되는 평균레벨(Xm)을 비교하여 프레임 메모리(312)로부터 출력되는 영상신호(Xk)가 평균레벨(Xm) 이하이면 제1 맵퍼(316)를 선택하고, 그렇지 않으면 제2 맵퍼(318)를 선택해서 개선된 영상신호(Y)를 출력한다.The selector 320 compares the image signal Xk output from the frame memory 312 with the average level Xm output from the frame average calculator 310 and outputs the image signal Xk output from the frame memory 312 If it is equal to or lower than the average level Xm, the first mapper 316 is selected. Otherwise, the second mapper 318 is selected and the improved video signal Y is output.

이득 제어기(400)의 감산기(402)는 선택기(320)로부터 출력되는 개선된 신호(Y)로부터 입력 영상신호(Xk)를 감산해서 양자화된 평균-매칭 히스토그램 등화기(300)에 의해 만들어진 변화량(△k)을 구한다.The subtractor 402 of the gain controller 400 subtracts the input image signal Xk from the improved signal Y output from the selector 320 and outputs the variation amount ? K).

이득특성 결정기(404)는 입력 영상신호(Xk)의 함수인 최대 한계 함수(g(Xk))를 이용하여 입력 영상신호(Xk)의 개선을 제한한다.The gain characteristic determiner 404 limits the improvement of the input video signal Xk by using the maximum limit function g (Xk), which is a function of the input video signal Xk.

승산기(406)는 이득특성 결정기(404)에서 출력되는 최대 한계 함수(g(Xk))값과 외부로부터 입력되는 이득 제어 파라미터()를 승산하여 한계값(·g(Xk))을 출력한다.The multiplier 406 multiplies the maximum limit function g (Xk) value output from the gain characteristic determiner 404 and the gain control parameter ) To multiply the threshold value ( G (Xk)).

이득 제어 파라미터()는 도 1에서 처럼 각 입력 샘플이 평균레벨보다 클 때와 작을 때에 따라 다른 이득 제어 파라미터가 사용될 수도 있으나 여기서는 입력 영상신호에 대해 동일한 값으로 주어진다.Gain control parameter ( ) May be different gain control parameters depending on when each input sample is greater than and smaller than the average level, as shown in FIG. 1, but here the same value is given for the input video signal.

리미터(408)는 감산기(402)로부터 출력되는 변화량(△k)을 승산기(406)로부터 출력되는 한계값(·g(Xk))과 비교하여 변화량(△k)을 제한하여 위 수학식 10과 같은 제한된 변화량(△k')을 출력한다.The limiter 408 outputs the variation amount? K output from the subtracter 402 to a limit value (? K) output from the multiplier 406 (Gk (Xk)) to limit the amount of change? K and output the limited amount of change? K 'as in Equation 10 above.

가산기(410)는 입력 영상신호(Xk)와 리미터(408)에서 출력되는 제한된 변화량(△k')을 가산하여 위 수학식 11에 도시된 바와 같은 이득 제어기(400)의 출력신호(Yout)를 출력한다.The adder 410 adds the input video signal Xk and the limited variation amount Δk 'output from the limiter 408 to the output signal Yout of the gain controller 400 as shown in Equation (11) Output.

본 발명은 영상신호의 화질 개선에 관련된 광범위한 분야에 응용될 수 있다. 즉, 방송기기, 레이더 신호 처리 시스템, 의용 공학, 가전 제품등에 응용될 수 있다.INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be applied to a wide variety of fields related to image quality improvement of a video signal. That is, it can be applied to broadcasting equipment, radar signal processing system, medical engineering, household appliances, and the like.

상술한 바와 같이, 본 발명은 주어진 영상신호의 양자화된 누적 밀도 함수로부터 선형보간을 통해 근사화된 누적 밀도 함수에 따라 히스토그램 등화할 때 주어진 영상의 평균 그레이 레벨이 그 자신에게 맵핑되도록 변환함수로 사용되는 보간된 누적 밀도 함수를 조정하여 콘트라스트를 개선하면서 주어진 영상의 평균밝기를 일정하게 유지하는 효과와 웨버의 비를 근거로하여 개선량을 조절하여 과도한 개선에 따른 아티펙트를 방지함으로써 화질을 개선하는 효과가 있다.As described above, the present invention is used as a transform function so that the average gray level of a given image is mapped to itself when the histogram equalization is performed according to the cumulative density function approximated through linear interpolation from the quantized cumulative density function of a given image signal By adjusting the interpolated cumulative density function to improve the contrast, the effect of maintaining the average brightness of a given image constant and adjusting the amount of improvement based on the ratio of Webber to prevent artifacts due to excessive improvement, have.

또한, 본 발명의 회로는 입력 영상신호를 양자화해서 히스토그램 등화시 CDF 계산을 위하여 양자화된 레벨의 발생횟수만을 저장하고, 누적함으로써 하드웨어가 간단해지고 비용이 절감되는 효과가 있다.In addition, the circuit of the present invention has the effect of simplifying the hardware and reducing the cost by storing and accumulating the number of occurrences of the quantized levels for quantizing the input image signal and performing histogram equalization.

Claims (37)

소정수의 그레이 레벨로 표현되는 영상신호를 히스토그램 등화하여 화질을 개선하는 방법에 있어서:A method for enhancing image quality by histogram equalizing a video signal represented by a predetermined number of gray levels, comprising: (a) 입력되는 영상신호의 레벨을 양자화하여 양자화된 영상신호를 출력하는 단계;(a) quantizing a level of an inputted video signal and outputting a quantized video signal; (b) 상기 양자화된 영상신호에 대해 화면단위의 그레이 레벨 분포도를 근거로하여 누적 밀도 함수를 구해서 양자화된 누적 밀도 함수값을 출력하는 단계;(b) obtaining a cumulative density function based on a gray-level distribution diagram of each picture unit for the quantized video signal and outputting a quantized cumulative density function value; (c) 상기 양자화된 누적 밀도 함수값을 근거로하여 보간에 의해 보간된 누적 밀도 함수값을 출력하는 단계;(c) outputting the cumulative density function value interpolated by the interpolation based on the quantized cumulative density function value; (d) 입력되는 영상신호를 화면단위로 평균레벨을 계산하는 단계;(d) calculating an average level of an input video signal on a screen basis; (e) 상기 보간된 누적 밀도 함수를 변환함수로 사용하여 상기 입력되는 영상신호를 그레이 레벨로 맵핑하되 상기 (d)단계에서 구해진 평균레벨은 그 자신에게 맵핑되도록 변환함수를 조정하여 개선된 신호를 출력하는 단계; 및(e) mapping the input video signal to a gray level using the interpolated cumulative density function as a transform function, and adjusting the transform function so that the average level obtained in step (d) is mapped to itself, Outputting; And (f) 상기 입력 영상신호와 상기 개선된 신호와의 그레이 레벨 변화량을 상기 입력 영상신호의 레벨에 따라 조절하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 화질 개선 방법.(f) adjusting an amount of gray level change between the input image signal and the improved signal according to a level of the input image signal. 제1항에 있어서, 상기 입력되는 영상신호를 화면단위로 지연해서 지연된 영상신호를 상기 (e)단계로 출력하는 단계(e1)를 더 포함함을 특징으로 하는 화질 개선 방법.2. The method of claim 1, further comprising: (e1) outputting the delayed video signal to the step (e) by delaying the inputted video signal by a screen unit. 제1항에 있어서, 상기 (c)단계에서 보간은 선형보간임을 특징으로 하는 화질 개선 방법.The method of claim 1, wherein the interpolation in step (c) is linear interpolation. 제1항에 있어서, 상기 (f)단계에서 상기 개선된 신호의 이득의 조절은 웨버의 비에 근거함을 특징으로 하는 화질 개선 방법.2. The method of claim 1, wherein the adjustment of the gain of the improved signal in step (f) is based on a ratio of Weber. 제1항에 있어서, 상기 (f)단계는2. The method of claim 1, wherein step (f) (f1) 상기 개선된 신호로부터 입력 영상신호를 감산해서 차에 해당하는 변화량을 검출하는 단계;(f1) subtracting an input image signal from the improved signal to detect a change amount corresponding to the difference; (f2) 소정의 최대 한계 함수와 소정의 이득 제어 파라미터에 의해 상기 입력 영상신호의 한계 개선량을 계산하는 단계;(f2) calculating a limit improvement amount of the input image signal by a predetermined maximum limit function and a predetermined gain control parameter; (f3) 상기 한계 개선량과 상기 변화량을 비교하여 비교결과에 따라 상기 변화량을 제한하여 제한된 변화량을 출력하는 단계; 및(f3) comparing the limit improvement amount and the variation amount, limiting the variation amount according to a comparison result, and outputting a limited variation amount; And (f4) 상기 제한된 변화량을 상기 입력 영상신호에 가산하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 화질 개선 방법.(f4) adding the limited change amount to the input image signal. 제5항에 있어서, 상기 소정의 이득 제어 파라미터는 입력 영상신호의 레벨에 따라 설정된 이득 제어 파라미터로 되어 있는 것을 특징으로 하는 화질 개선 방법.The image quality improving method according to claim 5, wherein the predetermined gain control parameter is a gain control parameter set according to a level of an input video signal. 제5항에 있어서, 상기 소정의 이득 제어 파라미터는 평균레벨이하의 입력 영상신호를 위한 제1 이득 제어파라미터와 평균레벨보다 큰 입력 영상신호를 위한 제2 이득 제어 파라미터로 되어 있는 것을 특징으로 하는 화질 개선 방법.The image processing apparatus according to claim 5, wherein the predetermined gain control parameter is a first gain control parameter for an input image signal of an average level or lower and a second gain control parameter for an input image signal larger than an average level, How to improve. 제5항에 있어서, 상기 소정의 이득 제어파라미터는 입력 영상신호에 동일하게 적용되는 하나의 이득 제어 파라미터로 되어 있는 것을 특징으로 하는 화질 개선 방법.6. The method of claim 5, wherein the predetermined gain control parameter is one gain control parameter applied to the input image signal in the same manner. 제5항에 있어서, 상기 최대 한계 함수 g(Xk)는 g(X_k ) = aX_k 이고, a는 상수인 것을 특징으로 하는 화질 개선 방법.6. The image quality improvement method according to claim 5, wherein the maximum limit function g (Xk) is g (X_k) = aX_k, and a is a constant. 제5항에 있어서, 상기 최대 한계 함수 g(Xk)는 g(X_k ) = a root {X_k} 이고, a는 상수인 것을 특징으로 하는 화질 개선 방법.6. The image quality improvement method according to claim 5, wherein the maximum limit function g (Xk) is g (X_k) = a root {X_k}, and a is a constant. 소정수의 그레이 레벨로 표현되는 영상신호를 히스토그램 등화하여 화질을 개선하는 방법에 있어서:A method for enhancing image quality by histogram equalizing a video signal represented by a predetermined number of gray levels, comprising: (a) 입력되는 영상신호의 레벨을 양자화하여 양자화된 영상신호를 출력하는 단계;(a) quantizing a level of an inputted video signal and outputting a quantized video signal; (b) 상기 양자화된 영상신호를 화면단위로 그레이 레벨 분포도를 구하는 단계;(b) obtaining a gray level distribution diagram of the quantized video signal on a screen basis; (c) 구해진 양자화된 영상신호의 그레이 레벨 분포도를 근거로하여 누적 밀도 함수를 구하는 단계;(c) obtaining a cumulative density function based on the obtained gray level distribution of the quantized image signal; (d) 상기 양자화된 누적 밀도 함수를 근거로하여 보간에 의해 보간된 누적 밀도 함수값과 상기 평균레벨에 대한 누적 밀도 함수값을 출력하는 단계;(d) outputting a cumulative density function value interpolated by interpolation based on the quantized cumulative density function and an accumulated density function value for the average level; (e) 입력되는 영상신호를 화면단위로 평균레벨을 계산하는 단계;(e) calculating an average level of an input video signal on a screen basis; (f) 입력되는 영상신호를 이에 대응하는 보간된 누적 밀도 함수값과 평균레벨에 대한 누적 밀도 함수값에 따라 그레이 레벨로 맵핑하되, 상기 (e)단계에서 구해진 평균레벨이 그 자신에게 맵핑하여 개선된 신호를 출력하는 단계;(f) mapping an input video signal to a gray level according to an accumulated cumulative density function value corresponding to the input cumulative density function value and an average level, and mapping the average level obtained in the step (e) Outputting a signal; (g) 상기 개선된 신호로부터 상기 입력 영상신호를 감산해서 차에 해당하는 변화량을 구하는 단계;(g) subtracting the input image signal from the improved signal to obtain a change amount corresponding to the difference; (h) 상기 입력 영상신호에 소정의 이득을 부가하여 입력 영상신호의 한계 개선량을 계산하는 단계;(h) calculating a limit improvement amount of the input image signal by adding a predetermined gain to the input image signal; (i) 상기 한계 개선량과 상기 변화량을 비교하여 비교한 결과에 따라 제한된 변화량을 출력하는 단계; 및(i) comparing the limit improvement amount and the variation amount, and outputting a limited variation according to a comparison result; And (j) 상기 입력 영상신호에 상기 제한된 변화량을 가산하여 상기 개선된 신호의 이득을 조절하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 화질 개선 방법.(j) adjusting the gain of the improved signal by adding the limited change amount to the input video signal. 제11항에 있어서, 상기 입력되는 영상신호를 화면단위로 지연해서 지연된 영상신호를 상기 (f)단계로 출력하는 단계(f1)를 더 포함함을 특징으로 하는 화질 개선 방법.12. The method of claim 11, further comprising: (f1) outputting the delayed video signal to the step (f) by delaying the input video signal by the unit of the screen. 제11항에 있어서, 상기 (c)단계에서 보간은 선형보간임을 특징으로 하는 화질 개선 방법.The method of claim 11, wherein the interpolation in step (c) is linear interpolation. 제11항에 있어서, 상기 (h)단계에서는 소정의 최대 한계 함수에 의해 상기 입력 영상신호의 개선을 제한함을 특징으로 하는 화질 개선 방법.12. The method of claim 11, wherein in step (h), improvement of the input image signal is limited by a predetermined maximum limit function. 제11항에 있어서, 상기 (h)단계는12. The method of claim 11, wherein step (h) (h1) 소정의 최대 한계 함수에 의해 입력 영상신호의 개선을 제한하여 제한된 영상신호를 출력하는 단계; 및(h1) limiting the improvement of the input video signal by a predetermined maximum limit function to output a limited video signal; And (h2) 상기 제한된 영상신호에 소정의 이득 제어 파라미터를 승산해서 한계 개선량을 출력하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 화질 개선 방법.(h2) multiplying the limited video signal by a predetermined gain control parameter to output a limit improvement amount. 제15항에 있어서, 상기 소정의 이득 제어 파라미터는 입력 영상신호의 레벨에 따라 설정된 이득 제어 파라미터로 되어 있는 것을 특징으로 하는 화질 개선 방법.16. The method of claim 15, wherein the predetermined gain control parameter is a gain control parameter set according to a level of an input video signal. 제15항에 있어서, 상기 소정의 이득 제어 파라미터는 평균레벨이하의 입력 영상신호를 위한 제1 이득 제어파라미터와 평균레벨보다 큰 입력 영상신호를 위한 제2 이득 제어 파라미터로 되어 있는 것을 특징으로 하는 화질 개선 방법.The image display apparatus according to claim 15, wherein the predetermined gain control parameter is a first gain control parameter for an input image signal of an average level or lower and a second gain control parameter for an input image signal larger than an average level, How to improve. 제15항에 있어서, 상기 소정의 이득 제어 파라미터는 입력 영상신호에 동일하게 적용되는 하나의 이득 제어 파라미터로 되어 있는 것을 특징으로 하는 화질 개선 방법.16. The method of claim 15, wherein the predetermined gain control parameter is one gain control parameter applied to the input image signal in the same manner. 제15항에 있어서, 상기 최대 한계 함수 g(Xk)는 g(X_k ) = aX_k 이고, a는 상수인 것을 특징으로 하는 화질 개선 방법.16. The image quality improvement method according to claim 15, wherein the maximum limit function g (Xk) is g (X_k) = aX_k, and a is a constant. 제15항에 있어서, 상기 최대 한계 함수 g(Xk)는 g(X_k ) = a root {X_k} 이고, a는 상수인 것을 특징으로 하는 화질 개선 방법.16. The method of claim 15, wherein the maximum limit function g (Xk) is g (X_k) = a root {X_k}, and a is a constant. 제11항에 있어서, 상기 (i)단계에서는 상기 변화량의 절대값이 상기 한계 개선량 이하일 때는 그대로 상기 변화량을 상기 제한된 변화량으로 출력하고, 그 외에는 상기 한계 개선량을 상기 제한된 변화량으로 출력함을 특징으로 하는 화질 개선 방법.12. The method according to claim 11, wherein, in the step (i), when the absolute value of the change amount is equal to or smaller than the limit improvement amount, the variation amount is output as the limited variation amount, . 소정수의 그레이 레벨로 표현되는 영상신호를 히스토그램 등화하여 화질을 개선하는 회로에 있어서:A circuit for enhancing image quality by histogram equalizing a video signal represented by a predetermined number of gray levels, the circuit comprising: 입력되는 영상신호의 레벨을 양자화하여 양자화된 영상신호를 출력하는 양자화수단;Quantization means for quantizing the level of an input video signal and outputting a quantized video signal; 상기 양자화된 영상신호에 대해 화면단위의 그레이 레벨 분포도를 근거로하여 누적 밀도 함수를 계산하여 양자화된 누적 밀도 함수값을 출력하는 제1계산수단;First calculation means for calculating a cumulative density function based on a gray level distribution of a screen unit for the quantized video signal and outputting a quantized cumulative density function value; 입력되는 영상신호를 화면단위로 평균레벨을 계산하는 제2계산수단;Second calculation means for calculating an average level of an input video signal on a screen basis; 상기 양자화된 누적 밀도 함수값을 보간하여 보간된 누적 밀도 함수값을 출력하는 보간수단;Interpolating means for interpolating the quantized cumulative density function value and outputting an interpolated cumulative density function value; 상기 보간된 누적 밀도 함수를 변환함수로 사용하여, 입력되는 영상신호를 그레이 레벨로 맵핑하되, 상기 제2계산수단에서 구해진 평균레벨이 그 자신에게 맵핑되도록 변환함수를 조정하여 개선된 신호를 출력하는 출력수단; 및Using the interpolated cumulative density function as a transform function to map an input video signal to a gray level and adjusting the transform function such that the average level obtained by the second calculation means is mapped to itself, Output means; And 상기 입력 영상신호와 상기 개선된 신호와의 그레이 레벨의 변화량과 상기 입력 영상신호의 레벨에 따라 상기 개선된 신호의 이득을 제어하는 이득 제어 수단을 포함함을 특징으로 하는 화질 개선 회로.And gain control means for controlling a gain of the improved signal according to a change amount of a gray level between the input video signal and the improved signal and a level of the input video signal. 제22항에 있어서, 상기 제1 계산수단은23. The apparatus of claim 22, wherein the first calculation means 상기 양자화된 영상신호를 화면단위로 그레이 레벨 분포도를 구하는 프레임 히스토그램 계산기; 및A frame histogram calculator for obtaining a gray level distribution diagram of the quantized video signal on a screen basis; And 구해진 양자화된 영상신호의 그레이 레벨 분포도를 근거로하여 누적 밀도 함수를 계산하여 양자화된 누적 밀도 함수값을 출력하는 CDF 계산기를 포함함을 특징으로 화질 개선 회로.And a CDF calculator for calculating a cumulative density function based on the obtained gray level distribution of the quantized image signal and outputting a quantized cumulative density function value. 제22항에 있어서, 상기 보간은 선형보간임을 특징으로 하는 화질 개선 회로.23. The picture quality improvement circuit according to claim 22, wherein the interpolation is linear interpolation. 제22항에 있어서, 상기 보간된 누적 밀도 함수값을 화면단위로 갱신하고, 갱신되는 동안 저장된 보간된 누적 밀도 함수값과 상기 평균레벨에 대한 누적 밀도 함수값을 출력하는 버퍼를 더 포함함을 특징으로 하는 화질 개선 회로.23. The apparatus of claim 22, further comprising a buffer for updating the interpolated cumulative density function value on a screen basis and outputting an interpolated cumulative density function value stored during the update and an accumulated cumulative density function value for the mean level, A picture quality improving circuit. 제25항에 있어서, 상기 보간된 누적 밀도 함수값과 동일 프레임의 영상신호를 상기 출력수단에 입력시키기 위하여 상기 입력되는 영상신호를 화면단위로 지연하는 화면 메모리를 더 포함함을 특징으로 하는 화질 개선 회로.The image processing apparatus according to claim 25, further comprising a screen memory for delaying the input video signal in units of a screen so as to input the video signal of the same frame as the interpolated cumulative density function value to the output means Circuit. 제25항에 있어서, 상기 출력수단은26. The apparatus of claim 25, wherein the output means 상기 제2계산수단에서 계산된 평균레벨은 그 자신에게 맵핑하고, 평균레벨 이하의 입력 영상신호는 이에 대응하는 보간된 누적 밀도 함수값과 상기 평균레벨에 대한 누적 밀도 함수값에 따라 제1범위의 그레이 레벨로 맵핑하는 제1맵퍼;Wherein the average level calculated by the second calculation means is mapped to itself and an input image signal having an average level or lower is compared with an interpolated cumulative density function value corresponding to the average level and a cumulative density function value corresponding to the average level, A first mapper for mapping to a gray level; 상기 평균레벨보다 큰 입력 영상신호는 이에 대응하는 보간된 누적 밀도 함수값과 상기 평균레벨에 대한 누적 밀도 함수값에 따라 제2범위의 그레이 레벨로 맵핑하는 제2맵퍼; 및A second mapper for mapping an input image signal having an average level higher than the average level to a second range of gray levels according to a corresponding cumulative density function value and an accumulated density function value for the average level; And 입력되는 영상신호와 상기 평균레벨을 비교해서 입력되는 영상신호가 상기 평균레벨 이하이면 제1 맵퍼를 선택하고, 그렇지 않으면 제2맵퍼를 선택하는 선택기를 포함함을 특징으로 하는 화질 개선 회로.And a selector that selects a first mapper if the input image signal is less than or equal to the average level by comparing the input image signal with the average level, and selects a second mapper if the input image signal is below the average level. 제26항에 있어서, 상기 출력수단은27. The apparatus of claim 26, wherein the output means 상기 제2계산수단에서 계산된 평균레벨은 그 자신에게 맵핑하고, 상기 화면 메모리로부터 출력되는 평균레벨이하의 영상신호는 이에 대응하는 보간된 누적 밀도 함수값과 상기 평균레벨에 대한 누적 밀도 함수값에 따라 제1범위의 그레이 레벨로 맵핑하는 제1맵퍼;The average level calculated by the second calculation means is mapped to itself and a video signal of an average level or lower output from the picture memory is multiplied by a cumulative density function value corresponding to the interpolated cumulative density function value, A first mapper for mapping the first range to a gray level; 상기 화면 메모리로부터 출력되는 상기 평균레벨보다 큰 영상신호는 이에 대응하는 보간된 누적 밀도 함수값과 상기 평균레벨에 대한 누적 밀도 함수값에 따라 제2범위의 그레이 레벨로 맵핑하는 제2맵퍼; 및A second mapper for mapping a video signal larger than the average level output from the screen memory to a gray level of a second range according to a corresponding cumulative density function value and an accumulated density function value for the average level; And 상기 화면 메모리로부터 출력되는 영상신호와 상기 평균레벨을 비교해서 상기 화면 메모리로부터 출력되는 영상신호가 상기 평균레벨 이하이면 제1 맵퍼를 선택하고, 그렇지 않으면 제2맵퍼를 선택하는 선택기를 포함함을 특징으로 하는 화질 개선 회로.And a selector for comparing the video signal output from the picture memory with the average level and selecting a first mapper if the video signal output from the picture memory is below the average level, A picture quality improving circuit. 제22항에 있어서, 상기 이득 제어 수단은 웨버비에 근거하여 상기 개선된 신호의 이득을 제어함을 특징으로 하는 화질 개선 회로.23. The picture quality improvement circuit according to claim 22, wherein the gain control means controls the gain of the improved signal based on the Weber ratio. 제22항에 있어서, 상기 이득 제어 수단은23. The apparatus of claim 22, wherein the gain control means 상기 개선된 신호로부터 입력 영상신호를 감산해서 차에 해당하는 변화량을 검출하는 감산기;A subtractor for subtracting the input image signal from the improved signal to detect a variation corresponding to the difference; 소정의 최대 한계 함수에 의해 입력 영상신호의 개선을 제한하기 위하여 상기 입력 영상신호의 레벨에 따라 최대 한계 함수값을 계산하는 이득특성 결정기;A gain characteristic determiner for calculating a maximum limit function value according to a level of the input video signal in order to limit improvement of the input video signal by a predetermined maximum limit function; 입력 영상신호와 평균레벨을 비교하여 입력 영상신호가 평균레벨 이하이면 제1 이득 제어파라미터를 선택하고, 그렇지 않으면 제2 이득 제어 파라미터중 하나를 선택하는 선택기;A selector that compares an input video signal with an average level to select a first gain control parameter if the input video signal is below an average level and otherwise select one of the second gain control parameters; 상기 최대 한계 함수값에 상기 선택기에 의해 선택된 이득 제어 파라미터를 승산하여 한계 함수값을 출력하는 승산기;A multiplier for multiplying the maximum limit function value by a gain control parameter selected by the selector and outputting a limit function value; 상기 한계 함수값과 상기 변화량을 비교하여 비교한 결과에 따라 상기 변화량을 제한하여 제한된 변화량을 출력하는 리미터; 및A limiter for limiting the amount of change according to a result of comparison between the limit function value and the change amount and outputting a limited change amount; And 상기 입력 영상신호에 제한된 변화량을 가산하여 상기 개선된 신호의 이득이 조절된 신호를 출력하는 가산기를 포함함을 특징으로 하는 화질 개선 회로.And an adder for adding a limited amount of change to the input video signal and outputting a signal whose gain is adjusted by the improved signal. 제30항에 있어서, 상기 최대 한계 함수 g(Xk)는 g(X_k ) = aX_k 이고, a는 상수인 것을 특징으로 하는 화질 개선 회로.31. The picture quality improvement circuit according to claim 30, wherein the maximum limit function g (Xk) is g (X_k) = aX_k, and a is a constant. 제30항에 있어서, 상기 최대 한계 함수 g(Xk)는 g(X_k ) = a root {X_k} 이고, a는 상수인 것을 특징으로 하는 화질 개선 회로.The image quality improvement circuit according to claim 30, wherein the maximum limit function g (Xk) is g (X_k) = a root {X_k}, and a is a constant. 제30항에 있어서, 상기 리미터는 상기 변화량의 절대값이 상기 한계 함수값 이하일 때는 그대로 상기 변화량을 상기 제한된 변화량으로 출력하고, 그 외에는 상기 한계 함수값을 상기 제한된 변화량으로 출력함을 특징으로 하는 화질 개선 회로.The image processing apparatus according to claim 30, wherein the limiter outputs the change amount as the limited change amount when the absolute value of the change amount is equal to or smaller than the limit function value, and outputs the limit function value as the limited change amount otherwise Improvement circuit. 제22항에 있어서, 상기 이득 제어 수단은23. The apparatus of claim 22, wherein the gain control means 상기 개선된 신호로부터 입력 영상신호를 감산해서 차에 해당하는 변화량을 검출하는 감산기;A subtractor for subtracting the input image signal from the improved signal to detect a variation corresponding to the difference; 소정의 최대 한계 함수에 의해 입력 영상신호의 개선을 제한하기 위하여 상기 입력 영상신호의 레벨에 따라 최대 한계 함수값을 계산하는 이득특성 결정기;A gain characteristic determiner for calculating a maximum limit function value according to a level of the input video signal in order to limit improvement of the input video signal by a predetermined maximum limit function; 상기 최대 한계 함수값에 소정값의 이득 제어 파라미터를 승산하여 한계 함수값을 출력하는 승산기;A multiplier for multiplying the maximum limit function value by a gain control parameter of a predetermined value to output a limit function value; 상기 한계 함수값과 상기 변화량을 비교하여 비교한 결과에 따라 상기 변화량을 제한하여 제한된 변화량을 출력하는 리미터; 및A limiter for limiting the amount of change according to a result of comparison between the limit function value and the change amount and outputting a limited change amount; And 상기 입력 영상신호에 제한된 변화량을 가산하여 상기 개선된 신호의 이득이 조절된 신호를 출력하는 가산기를 포함함을 특징으로 하는 화질 개선 회로.And an adder for adding a limited amount of change to the input video signal and outputting a signal whose gain is adjusted by the improved signal. 제34항에 있어서, 상기 최대 한계 함수 g(Xk)는 g(X_k ) = aX_k 이고, a는 상수인 것을 특징으로 하는 화질 개선 회로.35. The picture quality improvement circuit according to claim 34, wherein the maximum limit function g (Xk) is g (X_k) = aX_k, and a is a constant. 제34항에 있어서, 상기 최대 한계 함수 g(Xk)는 g(X_k ) = a root {X_k} 이고, a는 상수인 것을 특징으로 하는 화질 개선 회로.The image quality improvement circuit according to claim 34, wherein the maximum limit function g (Xk) is g (X_k) = a root {X_k}, and a is a constant. 제34항에 있어서, 상기 리미터는 상기 변화량의 절대값이 상기 한계 함수값 이하일 때는 그대로 상기 변화량을 상기 제한된 변화량으로 출력하고, 그 외에는 상기 한계 함수값을 상기 제한된 변화량으로 출력함을 특징으로 하는 화질 개선 회로.The image processing apparatus according to claim 34, wherein the limiter outputs the change amount as the limited change amount when the absolute value of the change amount is equal to or less than the limit function value, and outputs the limit function value as the limited change amount otherwise Improvement circuit.
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