본 논문에서는 개선된 영상 생성 모델을 제시하고, 제시된 모델에 기반한 칼라 영상 향상을 제안한다. 제시된 영상 생성 모델에서는 입력 영상을 전역 조명 성분과 국부 조명 성분, 그리고 반사율 성분의 곱으로 표현한다. 제안된 칼라 영상 향상에서는 RGB 입력 칼라 영상을 HSV 칼라 영상으로 변환한 다음, 백색광 조명 상태라는 가정 하에 개선된 영상 생성 모델에 근거하여 V 성분 영상만을 향상한다. 전역 조명 성분은 입력 V 성분 영상에 유효 영역이 넓은 선형 저대역 필터를 적용하여 추정하고, 국부 조명 성분은 입력 V 성분 영상에서 추정된 전역 조명 성분이 제거된 영상에 유효 영역이 좁은 JND (just noticeable difference) 기반의 비선형 저대역 필터를 적용하여 추정한다. 그리고 반사율 성분은 입력 V 성분 영상에 추정된 전역 조명 성분과 국부 조명 성분을 나누어 추정한다. 이어서 이들 추정된 성분에 감마 수정을 각각 적용하고 그 결과들을 곱하여 출력 V 성분 영상을 얻은 다음 히스토그램 모델링을 적용하여 최종 출력 V 성분 영상을 얻는다. 마지막으로 최종 출력 V 성분 영상과 입력 H 성분 영상 및 S 성분 영상으로부터 출력 RGB 칼라 영상을 얻는다. 실험 결과 제안된 방법은 NASA 홈 페이지로부터 다운받은 칼라 영상과 MPEG-7 CCD 칼라 영상으로 구축한 시험 영상 데이터 베이스에 대하여 후광 효과가 거의 억제되고 색상 변화가 거의 없으면서 전역 대비와 국부 대비를 동시에 잘 증가시키는 것을 확인하였다.
In this paper, we present an improved image formation model and propose a color image enhancement based on the model. In the presented image formation model, an input image is represented as a product of global illumination, local illumination, and reflectance. In the proposed color image enhancement, an input RGB color image is converted into an HSV color image. Under the assumption of white-light illumination, the H and S component images are remained as they are and the V component image only is enhanced based on the image formation model. The global illumination is estimated by applying a linear LPF with wide support region to the input V component image and the local illumination by applying a JND (just noticeable difference)-based nonlinear LPF with narrow support region to the processed image, where the estimated global illumination is eliminated from the input V component image. The reflectance is estimated by dividing the input V component image by the estimated global and local illuminations. After performing the gamma correction on the three estimated components, the output V component image is obtained from their product. Histogram modeling is next executed such that the final output V component image is obtained. Finally an output RGB color image is obtained from the H and S component images of the input color image and the final output V component image. Experimental results for the test image DB built with color images downloaded from NASA homepage and MPEG-7 CCD color images show that the proposed method gives output color images of very well-increased global and local contrast without halo effect and color shift.
