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Contrast 향상을 위한 가중치 맵 기반의 Retinex 알고리즘
Contrast Enhancement Based on Weight Mapping Retinex Algorithm 원문보기

電子工學會論文誌. Journal of the institute of electronics engineers of Korea. IE. 산업전자, v.46 no.4, 2009년, pp.31 - 41  

이상원 (광운대학교 전자공학과) ,  송창영 (광운대학교 전자공학과) ,  조성수 (광운대학교 전자공학과) ,  김성일 (광운대학교 전자공학과) ,  이원석 (동양공업전문대학 전기전자통신공학부) ,  강준길 (광운대학교 전자공학과)

초록
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최근에 널리 보급되고 있는 디지털 카메라는 제한된 크기의 Dynamic Range를 갖는 이미지 센서의 한계로 인하여 Dynamic Range가 넓은 환경에서 영상을 획득하면 인간의 눈으로 보는 것과는 달리 밝게 포화된 영상 또는 노출이 적은 어두운 영상을 얻게 된다. 입력 영상의 Dynamic Range를 압축하고 Contrast를 개선하기 위한 여러 가지 디지털 영상 처리 방법들 중에서 인간의 시각모델을 기반으로 한 Retinex 알고리즘은 Contrast 향상 및 컬러 재현성에 있어서 매우 효과적인 방법으로 알려져 있다. 하지만, Retinex 알고리즘은 Dynamic Range가 넓은 환경에서 획득한 영상의 경우에 전역적인 Contrast는 증가 하나 국부적인 Contrast가 오히려 감소하는 Contrast 불균형이 발생하는 문제가 있다. 이러한 문제를 개선하기 위해 본 논문에서는 Retinex 영상에서 에지 정보와 노출 정보를 추출하여 가중치 맵을 구성하고 이를 영상 한성과정에 적용하여 Contrast의 불균형을 개선하는 알고리즘을 제안한다. 실험 결과 영상의 비교와 수치 분석을 통해 제안된 알고리즘이 기존의 알고리즘에 비해 Contrast 향상 성능이 더 우수한 방법임을 확인하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The Image sensor of digital still camera has a limited dynamic range. In high dynamic range scenes, a picture often turns out to be underexposed or overexposed. Retinex algorithm based on the theory of the human visual perception is known to be effective contrast enhancement technique. However, it h...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • La如d의 Retinex 이론을 근간으로 한다『3). Retinex 알고리즘의 목적은 피사체의 인식에 영향을 주는 조명 성분과 영상의 특징을 반영하는 반사 성분을 분리해내어 조명 성분의 영향을 제거하고 반사 성분을 강조하여 입력 영상의 Dynamic Ran取를 압축하고 Contrast를 향상시키고자 하는 것이다.
  • 본 논문에서는 Dynamic Range가 넓은 조명 환경에서 획득한 영상의 불균형한 Contrast 향상 성능을 보이는 기존의 Retinex 알고리즘을 개선한 가중치 맵 Retinex 알고리즘을 제안하였다. YCbCr 색 공간으로 변환하여 가중치 맵 구성에 필요한 성분의 추출과 컬러 복원 과정을 간소화하였으며 반사 성분 영상에서 에지 성분과 노출 성분을 추출하고 이들을 합성하여 입력 영상의 특성에 적응적인 가중치 맵을 구성하였고 MSR 합성 과정에 적용하였다.
  • 본 논문에서는 이와 같은 단점을 극복하고 균형이 잡힌 Contrast 향상을 위해서 가중치 맵(Weight Map)을 이용한 Retinex 알고리즘을 제안한다. 제안된 알고리즘은 입력 영상의 조명 성분 제거를 통해 추출된 각 반사 성분 영상들로부터 Gontrast에 영향을 주는 에지 (Edge) 성분과 노출(Exposure) 성분을 추출하여 해당 영상의 특성이 반영된 각각의 가중치 맵을 구성하고, 서로 다른 특성을 갖는 각각의 반사 성분 영상에 상호 보완적인 가중치 맵을 적용하여 영상들을 합성한다.
  • 받는다. 본 논문에서는 임의적인 가중치의 적용으로 인하여 발생하는 Contrast 손실을 개선하기 위해 반사 성분 영상에서 Contrast에 영향을 주는 에지 성분과 노출 성분을 추출하여 입력 영상에 적응적인 가중치 맵을 구성하고 이를 합성 과정에 적용하는 개선된 알고리즘을 제안한다.

가설 설정

  • 노출 성분을 추출하는 목적은 SSR 영상의 전체 휘도분포에서 중간 대역에 분포하는 휘도 성분이 가장 적절한 노출 성분이라고 가정하고 그 노출 성분이 최종 출력 영상에 잘 반영되도록 하기 위함이며 이를 구현하기 위해 Gaussian 함수를 사용하였다. 다음은 노출 성분을 구하는 수식을 나타낸다.
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참고문헌 (8)

  1. E. Land, J. McCann, 'Lightness and Retinex theory,' Journal of the Optical Society of America A, Vol. 61. no. 1, pp.1-11, January 1971 

  2. D. J. Jobson, Z. Rahman, G. A. Woodell, 'Properties and Performance of a Center/Surround Retinex,' IEEE Trans. Image Processing 6, pp.451-462, March 1997 

  3. D. J. Jobson, Z. Rahman, G. A. Woodell, 'A Multi-Scale Retinex For Bridging the Gap Between Color Images and the Human Observation of Scenes,' IEEE Trans. Image Processing: Special Issue on Color Processing 6, pp.965-976, July 1997 

  4. Z. Rahman, G. A. Woodell, and D. J. Jobson, 'A comparison of the Multiscale Retinex with other image enhancement techniques,' Special Issue on Color Processing, Vol. 6, pp.451-462, Mar. 1996 

  5. L. Wang, T. Horiuchi, and H. Kotera, 'High Dynamic range image compression by fast integrated surround retinex model,' Journal of Imaging Science and Technology, Vol. 51, no. 1, pp.34-43, 2005 

  6. B. Funt, F. Ciurea, and J. McCann, 'Retinex in Matlab,' Journal of Electronic Imaging, Vol. 13, no. 1, pp.48-77, Jan. 2004 

  7. M. Herscovitz and O. Y. Pecht, 'A modified Multi Scale Retinex algorithm with an improved global impression of brightness for wide dynamic range pictures,' Machine Vision and Applications, no. 15, pp.220-228, Aug. 2004 

  8. S. S. Agaian, K. Panetta, and A. M. Grigoryan, 'A new measure of image enhancement,' presented at the IASTED Int. Conf. Signal Processing Communication, Marbella, Spain, Sep. 19-22, 2000 

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