In this paper, an advanced histogram equalization algorithm for contrast enhancement is presented. Histogram equalization is the most widely used algorithm for contrast enhancement due to its effectiveness and simplicity. To overcome the brightness distortion of histogram equalization, brightness preserving bi-histogram equalization (BBHE) method was presented. But original histogram equalization and BBHE enhance image contrast according to its global histogram information, so sufficient contrast cannot be obtained for many cases. For higher contrast, local histogram equalization was developed. Using this method, higher contrast can be achieved, but it takes too long time because sub-block histogram equalization must be performed for each pixel to eliminate blocking effect. As a solution, to get high contrast of local histogram equalization and simplicity of global histogram equalization without blocking effect, partially overlapped sub-block histogram equalization (POSHE) is proposed. In this method, sub-blocks for local histogram equalization is partially overlapped, typically 2 ~ 64 times. So its computation complexity reduced about 1 over few hundreds times compared to that of local histogram equalization with high contrast. The proposed algorithm targets commercial purposes.
조명 상태가 좋지 않은 환경에서 촬영된 영상은 낮은 콘트래스트를 가지며, 이 경우 영상은 뚜렷하게 보이지 않게 된다. 따라서 영상의 콘트래스트를 높이는 방법에 대한 연구가 진행되어 왔다. 기존의 히스토그램 등화 기법은 간단하면서도 효과적으로 콘트래스트를 향상시키나, 배경이나 크기가 작은 물체의 콘트래스트는 오히려 감소하는 단점이 있다. 따라서 이렇게 콘트래스트가 줄어드는 부분의 정보에 목적이 있는 경우에는 사용될 수 없다. 이러한 단점을 극복하기 위해 블록 중첩 히스토그램 등화 기법이 연구되었다. 이 방법은 각 픽셀에 가장 인접한 정보들을 사용하여 블록 단위로 히스토그램 등화를 수행하기 때문에 영상의 모든 부분의 콘트래스트를 증가 시킬 수 있으나, 모든 픽셀들에 대해 블록 히스토그램 등화가 수행되어야 하므로 수행 시간이 대단히 길어지게 된다.
본 논문에서는 이러한 문제점을 해결하게 위해서 부분 중첩 서브블록 히스토그램 등화 기법이 제안되었다. 이 방법은 지역적인 정보들을 사용하여 히스토그램 등화를 수행하지만 이를 모든 픽셀에 반복 수행하는 것이 아니라 적당한 크기의 스텝 단위로 수행하게 되어 반복 횟수를 블록 중첩 방법의 1% 이하로 감소시킨다. 이로 인해 발생할 수 있는 블록킹 효과는 각 서브블록의 히스토그램 등화 함수를 만들 때 인접 서브블록의 등화 함수들의 가중치의 합을 이용하여 만듦으로써 없애게 된다. 이 가중치들은 영상의 로우 패스 필터와 같은 형태의 마스크를 이루게 된다.
이러한 방법을 이용하여 기존의 블록 중첩 히스토그램 등화 기법과 거의 같은 성능을 보이면서 수행 시간은 대단히 짧은 알고리즘을 제안하였다. 이러한 속도 향상으로 부분 히스토그램 등화 기법을 충분히 실시간 처리에 이용될 수 있게 되어 높은 콘트래스트를 빠른 시간 내에 얻는 것이 가능해졌다.