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KR101942198B1 - Terminal devise, Method and Recording medium for enhancing image based on Retinex model - Google Patents

Terminal devise, Method and Recording medium for enhancing image based on Retinex model Download PDF

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KR101942198B1
KR101942198B1 KR1020170181040A KR20170181040A KR101942198B1 KR 101942198 B1 KR101942198 B1 KR 101942198B1 KR 1020170181040 A KR1020170181040 A KR 1020170181040A KR 20170181040 A KR20170181040 A KR 20170181040A KR 101942198 B1 KR101942198 B1 KR 101942198B1
Authority
KR
South Korea
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component
image
term
reflectance
illumination component
Prior art date
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Active
Application number
KR1020170181040A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
백준기
유수환
박선희
Original Assignee
중앙대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by 중앙대학교 산학협력단 filed Critical 중앙대학교 산학협력단
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    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T5/00Image enhancement or restoration
    • G06T5/20Image enhancement or restoration using local operators
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    • GPHYSICS
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    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
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Abstract

Disclosed are a terminal device and a method for improving an image based on a retinex model, and a recording medium for performing the method. The terminal device comprises: a memory unit which stores a computer readable command; and a processor unit which is implemented to execute the command. The processor unit calculates a lighting element and a reflectance element which minimize a value of an energy function in an inputted target image, and calculates a restoration image by removing the calculated lighting element from the target image, and the energy function is formed of linear combination a first data fidelity term between a modeling image, which is formed by combination of the lighting element and the reflectance element, and the target image, a smoothing constraint term of the lighting element, a smoothing constraint term of the reflectance element, and a second fidelity term between the lighting element and a bright channel, wherein the smoothing constraint term of the reflectance element corresponds to l1-norm of the gradient of the lighting element.

Description

레티넥스 모델을 기반으로 하여 영상을 개선하는 단말 장치 및 방법과 이를 수행하는 기록 매체{Terminal devise, Method and Recording medium for enhancing image based on Retinex model}Technical Field [0001] The present invention relates to a terminal device and method for improving an image based on a Retinex model, and a recording medium for performing the method.

본 발명의 실시예들은 레티넥스 모델(Retinex model)에 기반하여 영상 일례로, 저조도 영상에 대해 밝기 개선과 잡음 제거를 동시에 수행하면서 에지를 보존할 수 있는 단말 장치 및 방법과 이를 수행하는 기록 매체에 관한 것이다. Embodiments of the present invention are directed to a terminal apparatus and method capable of preserving an edge while simultaneously performing brightness enhancement and noise cancellation on a low-illuminance image based on a Retinex model, and a recording medium performing the same .

사람의 시각 시스템(HVS: Human Vision System)은 객체의 색상을 인지할 때 객체의 색상과 함께 주변 환경의 조명을 함께 고려하기 때문에 조명 환경에 크게 영향을 받지 않고 객체의 색상을 인지할 수 있다. 반면, 기계의 시각 시스템(MVS: Machine Vision System)는 조명 환경에 따라 획득하는 영상의 신호값이 크게 차이가 난다. 그 결과 기계의 시각 시스템이 인식하는 객체의 색상과 사람의 인지 시각 시스템(HVS)이 인지하는 색상은 상이하다. The Human Vision System (HVS) recognizes the color of an object, and considers the illumination of the surrounding environment together with the color of the object, so it can recognize the color of the object without being greatly affected by the lighting environment. On the other hand, the machine vision system (MVS) has a large difference in the signal values acquired according to the illumination environment. As a result, the color of the object recognized by the machine's visual system and the color perceived by the human perception system (HVS) are different.

특히, 저조도 환경의 경우, 기계의 시각 시스템(MVS)에 포함된 센서가 매우 작은 입사광에 충분히 반응할 수 없기 때문에 고품질의 입력 이미지를 획득하기가 어렵다. 또한, 감소된 픽셀들 사이의 광의 간섭은 색상잡음(chrominance noise)을 초래하며, 결과적으로 사물 인식, 감지 및 추적과 같은 사후 처리 단계가 어려워지는 문제점이 있다. Particularly, in a low-illuminance environment, it is difficult to obtain a high-quality input image because a sensor included in a machine vision system (MVS) can not sufficiently respond to very small incident light. In addition, interference of light between the reduced pixels results in chrominance noise, which results in difficulty in post-processing steps such as object recognition, detection and tracking.

이 문제를 해결하기 위해, 다양한 화상 밝기 향상 방법이 제안되었다 To solve this problem, various image brightness enhancement methods have been proposed

종래의 방법 중 히스토그램 기반(histogram based) 방법은 낮은 계산 비용에서 intensity bins를 재분배하거나 누적 분포 함수(CDF)를 수정하여 입력 이미지의 대비를 향상시킨다. 그러나, 저조도 이미지가 좁은 히스토그램 분포를 제공하기 때문에 CDF가 급격하게 변하게 되므로, 밝기 채도 및 색상 왜곡을 초래하는 단점이 있다. Among the conventional methods, the histogram-based method improves the contrast of the input image by redistributing the intensity bins or modifying the cumulative distribution function (CDF) at a low computational cost. However, since the low-illuminance image provides a narrow histogram distribution, there is a disadvantage that the CDF is rapidly changed, resulting in brightness saturation and color distortion.

또한, 종래의 방법 중 안개 제거(haze removal) 방법은 DCP(dark channel prior)로 불리는 안개가 없는 영상에 대한 통계적 사전 지식을 기반으로 하여 입력 이미지를 개선한다. 그러나, 이 방법은 히스토그램 기반 방법보다 밝은 영역을 더 잘 보존할 수 있지만, 결과 이미지에서 잡음이 증폭되고 색상이 왜곡되는 단점이 있다. In addition, the haze removal method of the conventional method improves the input image based on statistical prior knowledge of the haze-free image called DCP (dark channel prior). However, this method can preserve a much lighter area than the histogram-based method, but has the disadvantage that the noise is amplified and the color is distorted in the resulting image.

그리고, 종래의 방법 중 레티넥스(Retinex) 기반의 영상 개선 방법은 인간의 지각 시스템(HVS)을 기반으로 하는 방법으로, 저역 통과 필터링 및 대수 변환(logarithmic transformation)을 사용하여 조명 성분을 제거함으로써 입력 이미지를 개선한다. 그러나, 이 방법은 결과 이미지에서 에지 부분에 후광 효과(halo effect)가 나타나는 단점이 있다. Among the conventional methods, Retinex-based image enhancement methods are based on a human perception system (HVS). By using low-pass filtering and logarithmic transformation, Improve the image. However, this method has a disadvantage that a halo effect appears at the edge portion in the resultant image.

상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명에서는 레티넥스 모델(Retinex model)에 기반하여 영상 일례로, 저조도 영상에 대해 밝기 개선과 잡음 제거를 동시에 수행하면서 에지를 보존할 수 있는 단말 장치 및 방법과 이를 수행하는 기록 매체를 제안하고자 한다. In order to solve the problems of the related art as described above, in the present invention, an image is generated based on a Retinex model, for example, by performing brightness enhancement and noise cancellation on a low- Apparatus and method, and a recording medium for performing the same.

본 발명의 다른 목적들은 하기의 실시예를 통해 당업자에 의해 도출될 수 있을 것이다.Other objects of the invention will be apparent to those skilled in the art from the following examples.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 레티넥스 모델을 기반으로 하여 영상을 개선하는 동작을 수행하는 단말 장치에 있어서, 컴퓨터에서 판독 가능한 명령을 저장하는 메모리부; 및 상기 명령을 실행하도록 구현되는 프로세서부:를 포함하되, 상기 프로세서부는, 입력된 대상 영상에서 에너지 함수의 값이 최소가 되도록 하는 조명 성분 및 반사율 성분을 산출하고, 상기 대상 영상에서 상기 산출된 조명 성분을 제거하여 복원 영상을 산출하되, 상기 에너지 함수는, 상기 조명 성분과 상기 반사율 성분의 조합으로 이루어진 모델링 영상과 상기 대상 영상 사이의 제1 데이터 피델리티 항, 상기 조명 성분의 평활화 제약 항, 상기 반사율 성분의 평활화 제약 항 및 상기 조명 성분과 브라이트 채널 사이의 제2 데이터 피델리티 항의 선형 결합으로 이루어지며, 상기 반사율 성분의 평활화 제약 항은 상기 조명 성분의 그래디언트의 l1-norm과 대응되는 것을 특징으로 하는 단말 장치가 제공된다. According to an aspect of the present invention, there is provided a terminal device for improving an image based on a Retinex model, the terminal device comprising: a memory unit for storing a command readable by a computer; And a processor unit configured to execute the command, wherein the processor unit calculates an illumination component and a reflectance component that minimize a value of an energy function in an input target image, Wherein the energy function includes a first data fidelity term between a modeling image composed of a combination of the illumination component and the reflectance component and the target image, a smoothing constraint term of the illumination component, And a second data fidelity term between the illumination component and the bright channel, wherein the smoothing term of the reflectance component corresponds to a l 1-norm of the gradient of the illumination component. A terminal device is provided.

상기 브라이트 채널은 상기 대상 영상의 픽셀 단위로 산출될 수 있다. The bright channel may be calculated in pixel units of the target image.

상기 에너지 함수는 아래의 수학식과 같이 표현될 수 있다. The energy function can be expressed by the following equation.

Figure 112017129836090-pat00001
Figure 112017129836090-pat00001

여기서,

Figure 112018109823590-pat00002
는 상기 에너지 함수,
Figure 112018109823590-pat00003
는 상기 제1 피델리티 항,
Figure 112018109823590-pat00004
는 상기 모델링 영상,
Figure 112018109823590-pat00005
는 상기 조명 성분, 상기
Figure 112018109823590-pat00006
는 반사율 성분,
Figure 112018109823590-pat00007
는 상기 대상 영상,
Figure 112018109823590-pat00008
는 상기 조명 성분의 평활화 제약 항,
Figure 112018109823590-pat00009
는 상기 조명 성분의 그래디언트,
Figure 112018109823590-pat00101
는 상기 반사율 성분의 평활화 제약 항,
Figure 112018109823590-pat00011
는 상기 반사율 성분의 그래디언트,
Figure 112018109823590-pat00012
는 상기 제2 피델리티 항,
Figure 112018109823590-pat00013
는 상기 브라이트 채널,
Figure 112018109823590-pat00014
,
Figure 112018109823590-pat00015
,
Figure 112018109823590-pat00016
각각은 정규화 매개 변수를 각각 의미함. here,
Figure 112018109823590-pat00002
Is the energy function,
Figure 112018109823590-pat00003
The first fidelity term,
Figure 112018109823590-pat00004
The modeling image,
Figure 112018109823590-pat00005
The illumination component,
Figure 112018109823590-pat00006
Reflectance component,
Figure 112018109823590-pat00007
The target image,
Figure 112018109823590-pat00008
Is a smoothing constraint term of the illumination component,
Figure 112018109823590-pat00009
The gradient of the illumination component,
Figure 112018109823590-pat00101
Is a smoothing constraint term of the reflectance component,
Figure 112018109823590-pat00011
Is a gradient of the reflectance component,
Figure 112018109823590-pat00012
The second fidelity term,
Figure 112018109823590-pat00013
The bright channel,
Figure 112018109823590-pat00014
,
Figure 112018109823590-pat00015
,
Figure 112018109823590-pat00016
Each represents a normalization parameter, respectively.

상기 브라이트 채널은 아래의 수학식과 같이 표현될 수 있다. The brightness channel can be expressed by the following equation.

Figure 112017129836090-pat00017
Figure 112017129836090-pat00017

여기서,

Figure 112017129836090-pat00018
는 픽셀
Figure 112017129836090-pat00019
에 대한 상기 브라이트 채널,
Figure 112017129836090-pat00020
는 상기 픽셀
Figure 112017129836090-pat00021
에 중심이 위치하는 대상 영상 내의 패치,
Figure 112017129836090-pat00022
는 상기 패치 내의 i번째 픽셀,
Figure 112017129836090-pat00023
는 RGB 채널의 상기 대상 채널(
Figure 112017129836090-pat00024
),
Figure 112017129836090-pat00025
는 범위 필터(range filter),
Figure 112017129836090-pat00026
는 공간 필터(spatial filter)를 각각 의미함.here,
Figure 112017129836090-pat00018
Gt;
Figure 112017129836090-pat00019
The bright channel,
Figure 112017129836090-pat00020
Lt; RTI ID =
Figure 112017129836090-pat00021
A patch in the target image,
Figure 112017129836090-pat00022
Is an i-th pixel in the patch,
Figure 112017129836090-pat00023
Lt; RTI ID = 0.0 > (RGB) <
Figure 112017129836090-pat00024
),
Figure 112017129836090-pat00025
Is a range filter,
Figure 112017129836090-pat00026
Quot; means a spatial filter.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 프로세서가 포함된 장치에서 수행되는 레티넥스 모델 기반의 영상 개선 방법에 있어서, 입력된 대상 영상에서 조명 성분과 반사율 성분의 추출을 위한 에너지 함수의 값이 최소가 되도록 상기 조명 성분 및 상기 반사율 성분을 산출하는 단계; 및 상기 대상 영상에서 상기 산출된 조명 성분을 제거하여 복원 영상을 산출하는 단계;를 포함하되, 상기 에너지 함수는, 상기 조명 성분과 상기 반사율 성분의 조합으로 이루어진 모델링 영상과 상기 대상 영상 사이의 제1 데이터 피델리티 항, 상기 조명 성분의 평활화 제약 항, 상기 반사율 성분의 평활화 제약 항 및 상기 조명 성분과 브라이트 채널 사이의 제2 데이터 피델리티 항의 선형 결합으로 이루어지며, 상기 반사율 성분의 평활화 제약 항은 상기 조명 성분의 그래디언트의 l1-norm과 대응되는 것을 특징으로 하는 영상 개선 방법이 제공된다. According to another embodiment of the present invention, there is provided a Retinex model-based image enhancement method performed in an apparatus including a processor, the method comprising the steps of: determining a minimum value of an energy function for extracting an illumination component and a reflectance component from an input image; Calculating the illumination component and the reflectance component so that the illumination component and the reflectance component become equal to each other; And a step of calculating a reconstructed image by removing the calculated illumination component from the object image, wherein the energy function is a function of extracting a first modeling image, which is a combination of the illumination component and the reflectance component, A smoothing constraint term of the reflectance component, and a second data fidelity term between the illumination component and the bright channel, wherein the smoothing constraint term of the reflectance component is a sum of the smoothed constraint term of the illumination component, And the l 1-norm of the gradient of the image.

본 발명에 따르면, 레티넥스 모델(Retinex model)에 기반하여 저조도 영상에 대해 밝기 개선과 잡음 제거를 동시에 수행하면서 에지를 보존할 수 있는 장점이 있다. According to the present invention, there is an advantage that edges can be preserved while simultaneously performing brightness enhancement and noise reduction on a low-illuminance image based on a Retinex model.

또한, 본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.It should be understood that the effects of the present invention are not limited to the above effects and include all effects that can be deduced from the detailed description of the present invention or the configuration of the invention described in the claims.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 단말 장치의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레티넥스 모델을 기반으로 하여 영상을 개선하는 방법의 흐름도를 도시한 도면이다.
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 효과를 설명하기 위한 도면이다.
1 is a diagram showing a schematic configuration of a terminal device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart illustrating a method of improving an image based on a Retinex model according to an exemplary embodiment of the present invention. Referring to FIG.
FIGS. 3 and 4 are views for explaining effects according to the present invention.

본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.As used herein, the singular forms "a", "an" and "the" include plural referents unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, the terms "comprising ", or" comprising "and the like should not be construed as necessarily including the various elements or steps described in the specification, Or may be further comprised of additional components or steps. Also, the terms "part," " module, "and the like described in the specification mean units for processing at least one function or operation, which may be implemented in hardware or software or a combination of hardware and software .

이하, 본 발명의 다양한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상술한다.
Various embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 단말 장치(100)의 개략적인 구성을 도시한 도면이다. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a terminal device 100 according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 단말 장치(100)는 입력부(110), 메모리부(120), 프로세서부(130) 및 디스플레이부(140)를 포함한다. Referring to FIG. 1, a terminal device 100 according to an embodiment of the present invention includes an input unit 110, a memory unit 120, a processor unit 130, and a display unit 140.

입력부(110)는 사용자로부터 저조도 환경에서 획득된 영상을 입력받기 위한 구성요소이다. 일례로, 입력부(110)는 단말 장치(100)에 구비되어 있는 카메라에서 획득된 저조도 영상을 입력받을 수도 있고, 유선 통신 또는 무선 통신으로 통해 전송된 저조도 영상을 입력받을 수도 있다. The input unit 110 is a component for receiving images obtained from a user in a low-illuminance environment. For example, the input unit 110 may receive a low-illuminance image obtained from a camera provided in the terminal device 100, or may receive a low-illuminance image transmitted through a wired communication or a wireless communication.

메모리부(120)는 휘발성 및/또는 비휘발성 메모리일 수 있고, 단말 장치(100)의 적어도 하나의 다른 구성요소에 관계된 명령 또는 데이터를 저장한다. 특히, 메모리부(120)는 저조도 영상을 개선하여 복원된 영상을 출력하는 컴퓨터 프로그램 내지 기록 매체에 관계된 명령어 또는 데이터를 저장할 수 있다. The memory unit 120 may be a volatile and / or non-volatile memory, and may store instructions or data related to at least one other component of the terminal device 100. In particular, the memory unit 120 may store a command or data related to a computer program or a recording medium that outputs a reconstructed image by improving a low-illuminance image.

프로세서부(130)는 중앙처리장치, 애플리케이션 프로세서, 또는 커뮤니케이션 프로세서 중 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있다. 예를 들면, 프로세서부(130)는 단말 장치(100)의 적어도 하나의 다른 구성요소들의 제어 및/또는 통신에 관한 연산이나 데이터 처리를 실행할 수 있다. 특히, 프로세서부(130)는 상기 컴퓨터 프로그램의 실행에 관계된 명령을 실행할 수 있다. The processor unit 130 may include one or more of a central processing unit, an application processor, or a communications processor. For example, the processor unit 130 may perform operations and data processing relating to control and / or communication of at least one other component of the terminal device 100. [ In particular, the processor unit 130 may execute an instruction related to the execution of the computer program.

디스플레이부(140)는 액정 디스플레이(LCD), 발광 다이오드 디스플레이(LED), 유기 발광 다이오드 디스플레이(OLED) 등으로 구성될 수 있으며, 사용자에게 영상 내지 영상 프레임을 표시할 수 있는 장치이다. 특히, 디스플레이부(140)는 프로세서(130)에서 실행되는 컴퓨터 프로그램의 실행 화면을 출력할 수 있다. The display unit 140 may include a liquid crystal display (LCD), a light emitting diode (LED) display, an organic light emitting diode (OLED) display, and the like. In particular, the display unit 140 may output an execution screen of a computer program executed by the processor 130. [

이하, 도 2 내지 도 4를 참조하여, 단말 장치(100), 특히 프로세서(130)에서 수행되는 동작을 상세하게 설명하기로 한다. Hereinafter, operations performed in the terminal device 100, and in particular, the processor 130 will be described in detail with reference to FIGS. 2 to 4. FIG.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 단말 장치(100)의 동작인 레티넥스 모델을 기반으로 하여 영상을 개선하는 방법의 흐름도를 도시한 도면이다. FIG. 2 is a flowchart illustrating a method of improving an image based on a Retinex model, which is an operation of the terminal device 100 according to an embodiment of the present invention.

이하, 각 단계 별로 수행되는 과정을 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, a process performed in each step will be described in detail.

먼저, 단계(202)에서, 입력부(110)는 대상 영상을 입력받는다. 이 때, 대상 영상은 저조도 환경에서 획득된 RGB 채널의 영상인 즉 저조도 영상일 수 있다. First, in step 202, the input unit 110 receives a target image. In this case, the target image may be an image of an RGB channel obtained in a low-illuminance environment, that is, a low-illuminance image.

그 후, 단계(204)에서, 프로세서부(130)는 입력된 대상 영상에 기반하여 모델링 영상을 산출한다. Thereafter, in step 204, the processor unit 130 calculates a modeling image based on the input target image.

이 때, 모델링 영상은 대상 영상에 포함된 조명 성분(illumination component)와 반사율 성분(reflectance component)의 조합과 대응되는 영상으로서, 조명 영상은 주변의 조명 환경에 따른 신호 성분을 의미하며, 반사율 성분은 객체의 원래의 색에 따른 신호 성분을 의미한다. In this case, the modeling image is an image corresponding to a combination of an illumination component and a reflectance component included in a target image. The illumination image means a signal component corresponding to the surrounding illumination environment, Means a signal component according to the original color of the object.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 모델링 영상은 아래의 수학식 1과 같이 표현될 수 있다.
According to an embodiment of the present invention, a modeling image can be expressed by Equation 1 below.

Figure 112017129836090-pat00027
Figure 112017129836090-pat00027

여기서,

Figure 112017129836090-pat00028
는 대상 영상,
Figure 112017129836090-pat00029
는 모델링 영상,
Figure 112017129836090-pat00030
는 조명 성분,
Figure 112017129836090-pat00031
는 반사율 성분을 각각 의미한다. 이 때, 조명 성분은 대상 영상에서 저주파수 성분으로 간주되고, 반사율 성분은 대상 영상에서 고주파수 성분으로 간주된다. here,
Figure 112017129836090-pat00028
However,
Figure 112017129836090-pat00029
However,
Figure 112017129836090-pat00030
Lt; / RTI >
Figure 112017129836090-pat00031
Reflectance component " At this time, the illumination component is regarded as a low-frequency component in the target image, and the reflectance component is regarded as a high-frequency component in the target image.

계속하여, 단계(206)에서, 프로세서부(130)는 대상 영상에서 조명 성분 및 반사율 성분을 산출한다. 이 때, 프로세서부(130)는 에너지 함수를 이용하여 대상 영상에서 조명 성분 및 반사율 성분을 산출한다. 이는 아래에서 보다 상세하게 설명하기로 한다. Subsequently, in step 206, the processor unit 130 calculates the illumination component and the reflectance component in the target image. At this time, the processor unit 130 calculates the illumination component and the reflectance component in the target image using the energy function. This will be described in more detail below.

마지막으로, 단계(208)에서, 프로세서부(130)는 대상 영상에서 상기에서 산출된 조명 성분을 제거하여 복원 영상을 산출한다. 즉, 프로세서부(130)는 추출된 반사율 성분을 이용하여 복원 영상을 산출할 수 있다. Finally, in step 208, the processor unit 130 removes the illumination component calculated in the target image to calculate a reconstructed image. That is, the processor unit 130 may calculate the reconstructed image using the extracted reflectance component.

이하, 단계(206)에서 수행되는 과정을 보다 상세하게 설명하기로 한다. Hereinafter, the process performed in step 206 will be described in more detail.

에너지 함수는 조명 성분과 반사율 성분을 산출하는데 사용되는 함수이다.The energy function is a function used to calculate the illumination component and the reflectance component.

보다 상세하게, 즉, 종래의 레티넥스 모델은 가우시안 저역 통과 필터(Gaussian low-pass filter)를 사용하여 조명 성분을 산출하였으나, 이 경우 에지 근처에서 후광 효과가 발생되는 단점이 있다. 반면, 본 발명은 가우스 저역 통과 필터를 사용하지 않으며, norm 최소화에 기초한 에너지 함수에 기초하여 조명 성분과 반사율 성분을 동시에 추출할 수 있다.More specifically, the conventional Retinax model uses a Gaussian low-pass filter to calculate an illumination component, but in this case, a halo effect occurs near the edge. On the other hand, the present invention does not use a Gaussian low-pass filter, and can simultaneously extract an illumination component and a reflectance component based on an energy function based on norm minimization.

본 발명에 따르면, 에너지 함수는 상기한 모델링 영상과 대상 영상 사이의 제1 데이터 피델리티(data-fidelity) 항, 조명 성분의 평활화 제약(smoothness constraint) 항, 반사율 성분의 평활화 제약 항 및 조명 성분과 브라이트 채널(bright channel) 사이의 제2 데이터 피델리티 항의 선형 결합으로 이루어지며, 프로세서부(130)는 에너지 함수의 값이 최소가 되도록 하는 조명 성분 및 반사율 성분을 산출한다. According to the present invention, the energy function includes a first data fidelity term between the modeling image and the target image, a smoothness constraint term of the illumination element, a smoothing constraint term of the reflectance factor, And a second data fidelity term between the bright channels, and the processor unit 130 calculates an illumination component and a reflectance component that minimize the value of the energy function.

여기서, 제1 데이터 피델리티 항은 복원 영상과 대상 영상의 차이를 줄여주는 항을 의미한다. 즉, 복원 영상을 다시 어둡게 만들었을 때, 대상 영상(즉, 입력된 저조도 영상)과 같은 영상이 되어야 복원 영상이 제대로 산출되었다고 할 수 있다. 또한, 제2 데이터 피델리티 항은 브라이트 채널과 저조도 영상 개선 과정에서 추정되는 조명 성분의 차이를 줄여주는 항을 의미한다. 즉, 반사율 성분에서 발생하는 후광 현상을 억제하는 역할을 수행한다. Here, the first data fidelity term means a term that reduces the difference between the restored image and the target image. That is, when the reconstructed image is made dark again, it can be said that the reconstructed image has been properly calculated in the same image as the target image (that is, the input low-illuminance image). Also, the second data fidelity term means a term that reduces the difference of the illumination components estimated during the improvement process of the bright channel and the low-illuminance image. That is, it functions to suppress the halo phenomenon occurring in the reflectance component.

그리고, 반사율 성분의 평활화 제약 항은 대상 영상에 포함된 잡음의 고주파 성분을 줄여주는 항을 의미한다. 또한, 브라이트 채널은 대상 영상의 RGB 채널의 픽셀 밝기 값 중에서 최대의 밝기 값과 대응된다. The smoothing constraint term of the reflectance component means a term that reduces the high frequency component of the noise included in the target image. Also, the bright channel corresponds to the maximum brightness value among the pixel brightness values of the RGB channel of the target image.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 에너지 함수는 아래의 수학식 2와 같이 표현될 수 있다.
According to one embodiment of the present invention, the energy function can be expressed as Equation (2) below.

Figure 112017129836090-pat00032
Figure 112017129836090-pat00032

여기서,

Figure 112018109823590-pat00033
는 에너지 함수,
Figure 112018109823590-pat00034
는 제1 피델리티 항,
Figure 112018109823590-pat00035
는 모델링 영상,
Figure 112018109823590-pat00036
는 조명 성분,
Figure 112018109823590-pat00037
는 반사율 성분,
Figure 112018109823590-pat00038
는 대상 영상,
Figure 112018109823590-pat00039
는 조명 성분의 평활화 제약 항,
Figure 112018109823590-pat00040
는 조명 성분의 그래디언트,
Figure 112018109823590-pat00102
는 반사율 성분의 평활화 제약 항,
Figure 112018109823590-pat00042
는 반사율 성분의 그래디언트,
Figure 112018109823590-pat00043
는 제2 피델리티 항,
Figure 112018109823590-pat00044
는 브라이트 채널,
Figure 112018109823590-pat00045
,
Figure 112018109823590-pat00046
,
Figure 112018109823590-pat00047
각각은 정규화 매개 변수를 각각 의미한다. here,
Figure 112018109823590-pat00033
Is an energy function,
Figure 112018109823590-pat00034
The first Fidelity term,
Figure 112018109823590-pat00035
However,
Figure 112018109823590-pat00036
Lt; / RTI >
Figure 112018109823590-pat00037
Reflectance component,
Figure 112018109823590-pat00038
However,
Figure 112018109823590-pat00039
A smoothing constraint term of the illumination component,
Figure 112018109823590-pat00040
The gradient of the illumination component,
Figure 112018109823590-pat00102
Is a smoothing constraint term of the reflectance component,
Figure 112018109823590-pat00042
The gradient of the reflectance component,
Figure 112018109823590-pat00043
The second Fidelity term,
Figure 112018109823590-pat00044
A bright channel,
Figure 112018109823590-pat00045
,
Figure 112018109823590-pat00046
,
Figure 112018109823590-pat00047
Each representing a normalization parameter, respectively.

이 경우, 아래에서 설명하는 바와 같이, 에너지 함수를 이용한 조명 성분 및 반사율 성분은 반복적으로 업데이트되어 산출되며, 그래디언트는 반복적 산출에 대한 차이값과 대응된다. In this case, as described below, the illumination component and the reflectance component using the energy function are repeatedly updated and calculated, and the gradient corresponds to the difference value for the iterative calculation.

상기한 수학식 2를 참조하면, 프로세서부(130)는 에너지 함수의 값이 최소가 되도록 하는, 즉, 4개의 항의 합이 최소값이 되게 하는 조명 성분 및 반사율 성분을 산출하고, 이를 이용하여 복원 영상을 산출할 수 있다. Referring to Equation (2), the processor unit 130 calculates an illumination component and a reflectance component that minimize a value of an energy function, that is, a sum of the four terms becomes a minimum value, Can be calculated.

이 때, 제1 데이터 피델리티 항, 조명 성분의 평활화 제약 항, 제2 데이터 피델리티 항에는 l2-norm이 적용되며, 반사율 성분의 평활화 제약 항에는 l1-norm이 적용된다. 특히, 본 발명은, 반사율 성분의 평활화 제약 항으로 조명 성분의 그래디언트의 l1-norm을 사용한다. 따라서, 본 발명은 밝기 개선과 잡음 제거를 동시에 수행할 수 있으며, 잡음 제거 시 에지를 보존하고 컨트라스트가 향상된 복원 영상을 산출할 수 있다. At this time, the first data fidelity, wherein the smoothing constraint, wherein the lighting element, wherein the second data fidelity is l 2-norm is applied, and is a smoothing constraint, wherein the reflectance is subject to the l 1-norm. In particular, the present invention uses the l 1-norm of the gradient of the illumination component as the smoothing term of the reflectance component. Accordingly, the present invention can simultaneously perform brightness enhancement and noise cancellation, and it is possible to save the edge when noise is removed, and to produce a restored image with improved contrast.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 프로세서부(130)는 픽셀 단위로 브라이트 채널을 산출할 수 있다. 즉, 본 발명은 패치 단위가 아닌 픽셀 단위로 브라이트 채널을 산출할 수 있다. 이에 대해 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다. Meanwhile, according to an embodiment of the present invention, the processor unit 130 may calculate a bright channel in units of pixels. That is, the present invention can calculate the bright channel in pixel units instead of patch units. This will be described in more detail as follows.

종래의 레티넥스 모델은 공간적 평활도 성분(spatially smoothness component)을 추출하기 위해 가우시안 저역 통과 필터를 사용하여 조명 성분을 추정한다. 그러나, 추정된 조명 성분은 에지 근처에서 연속적이기 때문에 사람의 시각 시스템(HVS)과 일치하지 않으며, 이 경우 잘못 추정된 조명 성분으로 인해 후광 효과(halo effect)가 발생한다. 따라서, 본 발명은 후광 효과를 억제하기 위해 브라이트 채널을 사용하며, 특히 픽셀 단위로 브라이트 채널을 산출할 수 있다. 이에 따라 잡음을 최소화하면서 에지 정보를 보존할 수 있다. Conventional Retinex models use a Gaussian low-pass filter to estimate the illumination component to extract a spatially smoothness component. However, since the estimated illumination component is continuous near the edge, it does not coincide with the human visual system (HVS). In this case, a halo effect occurs due to a wrongly estimated illumination component. Therefore, the present invention uses a bright channel to suppress the halo effect, and in particular, it can calculate a bright channel on a pixel-by-pixel basis. As a result, edge information can be preserved while noise is minimized.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 프로세서부(130)는 바이레터럴 필터(bilateral filter)를 이용하여 아래의 수학식 3과 같이 브라이트 채널을 산출할 수 있다.
According to an embodiment of the present invention, the processor unit 130 may calculate a bright channel using a bilateral filter as shown in Equation (3) below.

Figure 112017129836090-pat00048
Figure 112017129836090-pat00048

여기서,

Figure 112017129836090-pat00049
는 픽셀
Figure 112017129836090-pat00050
에 대한 브라이트 채널,
Figure 112017129836090-pat00051
는 픽셀
Figure 112017129836090-pat00052
에 중심이 위치하는 대상 영상 내의 패치,
Figure 112017129836090-pat00053
는 상기 패치 내의 i번째 픽셀,
Figure 112017129836090-pat00054
는 RGB 채널의 대상 채널(
Figure 112017129836090-pat00055
),
Figure 112017129836090-pat00056
는 범위 필터(range filter),
Figure 112017129836090-pat00057
는 공간 필터(spatial filter)를 각각 의미한다. here,
Figure 112017129836090-pat00049
Gt;
Figure 112017129836090-pat00050
For Bright Channel,
Figure 112017129836090-pat00051
Gt;
Figure 112017129836090-pat00052
A patch in the target image,
Figure 112017129836090-pat00053
Is an i-th pixel in the patch,
Figure 112017129836090-pat00054
Is the target channel of the RGB channel (
Figure 112017129836090-pat00055
),
Figure 112017129836090-pat00056
Is a range filter,
Figure 112017129836090-pat00057
Respectively denote a spatial filter.

수학식 3을 참조하면, 바이레터널 필터는 에지를 보존하면서 효과적으로 잡음을 제거할 수 있으며, 브라이트 채널은 정규화된 최소화의 제한으로 최적의 조명 성분을 추정하는 것을 가능하게 한다. Referring to Equation (3), the bi-letter filter can effectively remove noise while preserving the edge, and the bright channel makes it possible to estimate the optimal illumination component with the restriction of the normalized minimization.

도 3은 본 발명에 따른 복원 영상과 종래의 복원 영상을 비교한 도면이다. FIG. 3 is a view comparing a reconstructed image according to the present invention and a conventional reconstructed image.

보다 상세하게, 도 3a는 대상 영상, 도 3b는 종래의 패치 방식으로 산출된 브라이트 채널, 도 3c는 본 발명의 픽셀 단위의 브라이트 채널, 도 3d는 도 3b를 이용한 종래의 복원 영상, 도 3e는 도 3c를 이용한 본 발명의 복원 영상을 각각 의미한다. 3B shows a bright channel calculated by a conventional patch method, FIG. 3C shows a bright channel of a pixel unit of the present invention, FIG. 3D shows a conventional restored image using FIG. 3B, FIG. And FIG. 3C, respectively.

도 3을 참조하면, 패치 방식의 브라이트 채널은 에지 영역 근처에서 후광 효과가 발생되지만, 본 발명의 경우, 후광 효과를 감소시킬 수 있다.Referring to FIG. 3, the backlight effect is generated near the edge area of the patch-type bright channel, but in the case of the present invention, the backlight effect can be reduced.

한편, 단계(206) 및 단계(208)의 과정, 즉 조명 성분과 반사율 성분을 산출하여 복원 영상을 산출하는 과정의 일례를 설명하면 다음과 같다. An example of a process of calculating the restored image by calculating the illumination component and the reflectance component in steps 206 and 208 will be described.

먼저, 조명 성분을 일정값으로 설정한 경우(일례로, 가우시안 저역 통과 필터를 이용하여 초기값 설정), 반사율 성분에 대한 에너지 함수는 아래의 수학식 4와 같이 표현된다.
First, when the illumination component is set to a constant value (for example, an initial value is set using a Gaussian low-pass filter), the energy function for the reflectance component is expressed by the following equation (4).

Figure 112017129836090-pat00058
Figure 112017129836090-pat00058

이 때, 상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 반사율 성분에 대해 l1-norm 최소화를 사용하여 고주파 성분을 포함하는 반사 성분을 추정한다. 이 때, 수학식 4의 에너지 함수는 오일러-라그랑지(Euler-Lagrange) 방정식에 적용되며, 이는 아래의 수학식 5와 같이 표현된다.
At this time, as described above, the present invention estimates a reflection component including a high-frequency component by using l 1-norm minimization for the reflectance component. At this time, the energy function of Equation (4) is applied to the Euler-Lagrange equation, which is expressed as Equation (5) below.

Figure 112017129836090-pat00059
Figure 112017129836090-pat00059

이 때, 반사율 성분에 대한 해는 아래의 수학식 6과 같은 반복적으로 해를 업데이트하는 그래디언트 하강(gradient descent) 기법을 사용하여 도출할 수 있다.
At this time, the solution for the reflectance component can be derived by using a gradient descent technique that updates the solution repeatedly as shown in Equation (6) below.

Figure 112017129836090-pat00060
Figure 112017129836090-pat00060

여기서,

Figure 112017129836090-pat00061
는 수렴 속도를 제어하는 매개 변수를 의미하며, 각각의 반복에서
Figure 112017129836090-pat00062
는 영역 [0,1]의 범위에 존재한다. here,
Figure 112017129836090-pat00061
Means the parameter controlling the convergence rate, and in each iteration
Figure 112017129836090-pat00062
Is in the range of the area [0, 1].

다음으로, 앞서 추정된 반사율 성분을 이용하는 경우, 조명 성분의 에너지 함수는 아래의 수학식 7과 같이 표현될 수 있다.
Next, when the previously estimated reflectance component is used, the energy function of the illumination component can be expressed by Equation (7) below.

Figure 112017129836090-pat00063
Figure 112017129836090-pat00063

이 때, 상기의 수학식 7의 에너지 함수의 최적 조건은 선형 방정식과 관련된 아래의 수학식 8을 이용하여 산출될 수 있다.
In this case, the optimal condition of the energy function of Equation (7) can be calculated using Equation (8) related to the linear equation.

Figure 112017129836090-pat00064
Figure 112017129836090-pat00064

이 때, 고속 푸리에 변환이 사용될 수 있으며, 이는 아래의 수학식 9와 같이 표현된다.
In this case, a fast Fourier transform can be used, which is expressed by Equation (9) below.

Figure 112017129836090-pat00065
Figure 112017129836090-pat00065

Figure 112017129836090-pat00066
는 고속 푸리에 변환 연산자,
Figure 112017129836090-pat00067
는 역 고속 푸리에 변환 연산자를 의미한다. 이 때, 반사율 성분 역시 영역 [0,1]에 존재하여야 하고, 조명 성분은 매 반복마다 대상 영상보다 더 크거나 같은 값이 되어야 한다.
Figure 112017129836090-pat00066
Is a fast Fourier transform operator,
Figure 112017129836090-pat00067
Denotes an inverse fast Fourier transform operator. At this time, the reflectance component should also be in the area [0, 1], and the illumination component should be greater or equal to the target image at every repetition.

이 때, 추정된 반사율 성분에서 밝기 포화가 발생할 수 있다. 따라서, 본 발명은 시그모이드 함수(sigmoid function)와 국부 적응 히스토그램 등화(locally adaptive histogram equalization)를 사용하여 추정된 조명 성분의 명암을 향상시킨다. At this time, brightness saturation may occur in the estimated reflectance component. Thus, the present invention improves the contrast of the estimated illumination components using a sigmoid function and locally adaptive histogram equalization.

최종적으로, 복원 영상은 강화된 조명 및 추정된 반사율을 곱함으로써 산출되며, 이는 수학식 10과 같이 표현될 수 있다.
Finally, the reconstructed image is calculated by multiplying the enhanced illumination and the estimated reflectance, which can be expressed as Equation (10).

Figure 112017129836090-pat00068
Figure 112017129836090-pat00068

여기서,

Figure 112017129836090-pat00069
는 복원 영상,
Figure 112017129836090-pat00070
은 상기한 수학식 9에 의해 향상된 조명 성분을 나타낸다. here,
Figure 112017129836090-pat00069
The restored image,
Figure 112017129836090-pat00070
≪ / RTI > represents the illumination enhancement by equation (9) above.

도 4는 본 발명에 따른 복원 영상 산출을 위한 단계별 영상을 도시하고 있다. 여기서, 도 4a는 대상 영상, 도 4b는 추정된 조명 영상, 도 4c는 조정된 조명 영상, 도 4d는 대상 영상의 브라이트 채널, 도 4e는 추정 된 반사율 영상, 도 4e는 복원 영상을 각각 의미한다.
FIG. 4 shows a step-by-step image for reconstructed image calculation according to the present invention. 4A, 4B, 4C, 4E, 4E, 4E, 4E, 4E, 4E, 4E, 4E, and 4E, respectively. .

또한, 본 발명의 실시예들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 일 실시예들의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.In addition, embodiments of the present invention may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded on a computer readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, and the like, alone or in combination. The program instructions recorded on the medium may be those specially designed and constructed for the present invention or may be available to those skilled in the art of computer software. Examples of computer-readable media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tape; optical media such as CD-ROMs and DVDs; magnetic media such as floppy disks; Examples of program instructions, such as magneto-optical and ROM, RAM, flash memory and the like, can be executed by a computer using an interpreter or the like, as well as machine code, Includes a high-level language code. The hardware devices described above may be configured to operate as one or more software modules to perform operations of one embodiment of the present invention, and vice versa.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다. As described above, the present invention has been described with reference to particular embodiments, such as specific elements, and limited embodiments and drawings. However, it should be understood that the present invention is not limited to the above- Various modifications and variations may be made thereto by those skilled in the art to which the present invention pertains. Accordingly, the spirit of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described, and all of the equivalents or equivalents of the claims, as well as the following claims, belong to the scope of the present invention .

Claims (6)

레티넥스 모델을 기반으로 하여 영상을 개선하는 동작을 수행하는 단말 장치에 있어서,
컴퓨터에서 판독 가능한 명령을 저장하는 메모리부; 및
상기 명령을 실행하도록 구현되는 프로세서부:를 포함하되,
상기 프로세서부는, 입력된 대상 영상에서 에너지 함수의 값이 최소가 되도록 하는 조명 성분 및 반사율 성분을 산출하고, 상기 대상 영상에서 상기 산출된 조명 성분을 제거하여 복원 영상을 산출하되,
상기 에너지 함수는, 상기 조명 성분과 상기 반사율 성분의 조합으로 이루어진 모델링 영상과 상기 대상 영상 사이의 제1 데이터 피델리티 항, 상기 조명 성분의 평활화 제약 항, 상기 반사율 성분의 평활화 제약 항 및 상기 조명 성분과 브라이트 채널 사이의 제2 데이터 피델리티 항의 선형 결합으로 이루어지며, 상기 반사율 성분의 평활화 제약 항으로 상기 조명 성분의 그래디언트의 l1-norm를 사용하는 것을 특징으로 하는 단말 장치.
A terminal apparatus for performing an operation of improving an image based on a Retinex model,
A memory unit for storing instructions readable by a computer; And
And a processor unit configured to execute the instruction,
Wherein the processor unit calculates an illumination component and a reflectance component that minimize a value of an energy function in an input target image and removes the calculated illumination component from the target image to calculate a reconstructed image,
Wherein the energy function includes a first data fidelity term between a modeling image composed of a combination of the illumination component and the reflectance component, a smoothing constraint term of the illumination component, a smoothing constraint term of the reflectivity component, And a second data fidelity term between the bright channels, wherein the l 1-norm of the gradient of the illumination component is used as the smoothing term of the reflectance component.
제1항에 있어서,
상기 브라이트 채널은 상기 대상 영상의 픽셀 단위로 산출되는 것을 특징으로 하는 단말 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the brightness channel is calculated in units of pixels of the target image.
제2항에 있어서,
상기 에너지 함수는 아래의 수학식과 같이 표현되는 것을 특징으로 하는 단말 장치.
Figure 112018109823590-pat00071

여기서,
Figure 112018109823590-pat00072
는 상기 에너지 함수,
Figure 112018109823590-pat00073
는 상기 제1 피델리티 항,
Figure 112018109823590-pat00074
는 상기 모델링 영상,
Figure 112018109823590-pat00075
는 상기 조명 성분, 상기
Figure 112018109823590-pat00076
는 반사율 성분,
Figure 112018109823590-pat00077
는 상기 대상 영상,
Figure 112018109823590-pat00078
는 상기 조명 성분의 평활화 제약 항,
Figure 112018109823590-pat00079
는 상기 조명 성분의 그래디언트,
Figure 112018109823590-pat00103
는 상기 반사율 성분의 평활화 제약 항,
Figure 112018109823590-pat00081
는 상기 반사율 성분의 그래디언트,
Figure 112018109823590-pat00082
는 상기 제2 피델리티 항,
Figure 112018109823590-pat00083
는 상기 브라이트 채널,
Figure 112018109823590-pat00084
,
Figure 112018109823590-pat00085
,
Figure 112018109823590-pat00086
각각은 정규화 매개 변수를 각각 의미함.
3. The method of claim 2,
Wherein the energy function is expressed by the following equation.
Figure 112018109823590-pat00071

here,
Figure 112018109823590-pat00072
Is the energy function,
Figure 112018109823590-pat00073
The first fidelity term,
Figure 112018109823590-pat00074
The modeling image,
Figure 112018109823590-pat00075
The illumination component,
Figure 112018109823590-pat00076
Reflectance component,
Figure 112018109823590-pat00077
The target image,
Figure 112018109823590-pat00078
Is a smoothing constraint term of the illumination component,
Figure 112018109823590-pat00079
The gradient of the illumination component,
Figure 112018109823590-pat00103
Is a smoothing constraint term of the reflectance component,
Figure 112018109823590-pat00081
Is a gradient of the reflectance component,
Figure 112018109823590-pat00082
The second fidelity term,
Figure 112018109823590-pat00083
The bright channel,
Figure 112018109823590-pat00084
,
Figure 112018109823590-pat00085
,
Figure 112018109823590-pat00086
Each represents a normalization parameter, respectively.
제3항에 있어서,
상기 브라이트 채널은 아래의 수학식과 같이 표현되는 것을 특징으로 하는 단말 장치.
Figure 112019501040611-pat00087


여기서,
Figure 112019501040611-pat00088
는 픽셀
Figure 112019501040611-pat00089
에 대한 상기 브라이트 채널,
Figure 112019501040611-pat00090
는 상기 픽셀
Figure 112019501040611-pat00091
에 중심이 위치하는 대상 영상 내의 패치,
Figure 112019501040611-pat00092
는 상기 패치 내의 i번째 픽셀,
Figure 112019501040611-pat00093
는 RGB 채널의 대상 채널(
Figure 112019501040611-pat00094
),
Figure 112019501040611-pat00095
는 범위 필터(range filter),
Figure 112019501040611-pat00096
는 공간 필터(spatial filter)를 각각 의미함.
The method of claim 3,
Wherein the brightness channel is expressed by the following equation.
Figure 112019501040611-pat00087


here,
Figure 112019501040611-pat00088
Gt;
Figure 112019501040611-pat00089
The bright channel,
Figure 112019501040611-pat00090
Lt; RTI ID =
Figure 112019501040611-pat00091
A patch in the target image,
Figure 112019501040611-pat00092
Is an i-th pixel in the patch,
Figure 112019501040611-pat00093
Is the target channel of the RGB channel (
Figure 112019501040611-pat00094
),
Figure 112019501040611-pat00095
Is a range filter,
Figure 112019501040611-pat00096
Quot; means a spatial filter.
프로세서가 포함된 장치에서 수행되는 레티넥스 모델 기반의 영상 개선 방법에 있어서,
입력된 대상 영상에서 조명 성분과 반사율 성분의 추출을 위한 에너지 함수의 값이 최소가 되도록 상기 조명 성분 및 상기 반사율 성분을 산출하는 단계; 및
상기 대상 영상에서 상기 산출된 조명 성분을 제거하여 복원 영상을 산출하는 단계;를 포함하되,
상기 에너지 함수는, 상기 조명 성분과 상기 반사율 성분의 조합으로 이루어진 모델링 영상과 상기 대상 영상 사이의 제1 데이터 피델리티 항, 상기 조명 성분의 평활화 제약 항, 상기 반사율 성분의 평활화 제약 항 및 상기 조명 성분과 브라이트 채널 사이의 제2 데이터 피델리티 항의 선형 결합으로 이루어지며, 상기 반사율 성분의 평활화 제약 항으로 상기 조명 성분의 그래디언트의 l1-norm를 사용하는 것을 특징으로 하는 영상 개선 방법.
A Retinex model-based image enhancement method performed in an apparatus including a processor,
Calculating the illumination component and the reflectance component such that a value of an energy function for extracting an illumination component and a reflectance component is minimized in an input target image; And
And calculating a restored image by removing the calculated illumination component from the target image,
Wherein the energy function includes a first data fidelity term between a modeling image composed of a combination of the illumination component and the reflectance component, a smoothing constraint term of the illumination component, a smoothing constraint term of the reflectivity component, And a second data fidelity term between the bright channels, wherein the l 1-norm of the gradient of the illumination component is used as a smoothing term of the reflectance component.
제5항의 방법을 수행하는 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능 기록 매체.A computer-readable recording medium recording a program for performing the method of claim 5.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111968044A (en) * 2020-07-16 2020-11-20 中国科学院沈阳自动化研究所 Low-illumination image enhancement method based on Retinex and deep learning
KR102629640B1 (en) * 2022-08-01 2024-01-25 중앙대학교 산학협력단 Low -light image enhancement method and apparatus

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160103213A (en) * 2015-02-23 2016-09-01 에이치기술(주) High Speed Image Processing Method Using Retinex
KR101665409B1 (en) * 2015-10-14 2016-10-24 연세대학교 산학협력단 Apparatus and Method of Decomposing Image Signal based on Retinex Model
KR20170069635A (en) * 2015-12-11 2017-06-21 연세대학교 산학협력단 Apparatus and Method of Decomposing Image Signal based on Retinex Model
JP6225255B2 (en) * 2014-06-12 2017-11-01 Eizo株式会社 Image processing system and program

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6225255B2 (en) * 2014-06-12 2017-11-01 Eizo株式会社 Image processing system and program
KR20160103213A (en) * 2015-02-23 2016-09-01 에이치기술(주) High Speed Image Processing Method Using Retinex
KR101665409B1 (en) * 2015-10-14 2016-10-24 연세대학교 산학협력단 Apparatus and Method of Decomposing Image Signal based on Retinex Model
KR20170069635A (en) * 2015-12-11 2017-06-21 연세대학교 산학협력단 Apparatus and Method of Decomposing Image Signal based on Retinex Model

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111968044A (en) * 2020-07-16 2020-11-20 中国科学院沈阳自动化研究所 Low-illumination image enhancement method based on Retinex and deep learning
CN111968044B (en) * 2020-07-16 2023-08-11 中国科学院沈阳自动化研究所 Low-illumination image enhancement method based on Retinex and deep learning
KR102629640B1 (en) * 2022-08-01 2024-01-25 중앙대학교 산학협력단 Low -light image enhancement method and apparatus

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