JP2009171585A - Color recovery method and system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は色彩復元方法およびシステムに関するものである。より詳しくは、人間視覚システムの色彩恒常性実現原理を用いて照明によって歪曲されたデジタル映像の色彩を復元する色彩復元方法およびシステムに関するものである。 The present invention relates to a color restoration method and system. More particularly, the present invention relates to a color restoration method and system for restoring the color of a digital video distorted by illumination using the principle of realizing the color constancy of a human visual system.
一般的に映像歪みが照明に起因する場合、いかなるシステムも歪みに関係なく精密に映像の色彩値を復元することは理論上不可能である。その理由は、色彩値を安定した標準照明状態下で獲得するか、色彩値がスペクトルの表面反射率から定義されるためであり、この時の映像は、光源そのものを含むことなく、オブジェクトの表面から反射した光情報を含むためである。しかし、公知の色彩恒常性関数(color constancy function)によれば、人間の視覚システムは、照明の歪み効果を除去するか最小化することにより、映像の固有な色彩値に非常に近似した値を認識することができる。 In general, when image distortion is caused by illumination, it is theoretically impossible for any system to accurately restore the color value of the image regardless of the distortion. The reason is that the color value is acquired under stable standard lighting conditions, or the color value is defined from the surface reflectance of the spectrum, and the image at this time does not include the light source itself, but the surface of the object. This is because the light information reflected from the light is included. However, according to the known color constancy function, the human visual system can reduce or minimize the effect of lighting distortion to obtain a value that closely approximates the unique color value of the video. Can be recognized.
従来には、このような人間の視覚システムを映像処理技術として好ましく実現するために多くの試みがあったものの、未だに満足できるほどの結果が得られていない。従来の大部分のデジタル映像処理装置やデジタル映像処理ソフトウェアには、人間の視覚システムとは程遠い非常に複雑な色彩補正技術を適用している。色彩補正技術は視覚的側面や技術的観点から主に得られた様々な信号を応用するが、時々試行錯誤によるマニュアル動作も考慮する。しかし、色彩補正技術はその適用範囲が制限される問題点を有している。その理由は、動作パラメータが定められた範囲内の値を有すれば従来システムは正常に作動するが、動作パラメータがこの定められた範囲から逸脱した値を有すれば従来システムの性能は急激に悪化するためである。時々従来システムのこのような問題点を解決するために手作業をしたりもするが、この場合、多くの手間がかかり、時間や費用の面で多くの投資をしなければならない問題点がある。 Conventionally, many attempts have been made to preferably realize such a human visual system as a video processing technique, but satisfactory results have not yet been obtained. Most conventional digital video processing devices and digital video processing software apply very complex color correction techniques that are far from human vision systems. Color correction technology applies various signals obtained mainly from the visual and technical viewpoints, but sometimes considers manual operation by trial and error. However, the color correction technique has a problem that its application range is limited. The reason is that if the operating parameter has a value within the specified range, the conventional system operates normally, but if the operating parameter has a value that deviates from the specified range, the performance of the conventional system will be drastically reduced. This is because it gets worse. Sometimes we do manual work to solve such problems of the conventional system, but in this case, there is a problem that it takes a lot of work and requires a lot of investment in terms of time and cost .
従来技術が有するこのような問題点を解決するために、大韓民国特許登録公報第442,320号にはデジタル映像の色彩復元方法が開示されている。この発明によれば、色彩復元方法はチャネル内比率尺度(intra channel−ratio scale)を利用し、固有色問題(unique color problem)を解決するためにequi−maxアルゴリズムを利用する。通常、固有色問題は、例えば、海岸場面では青色が目立つように、特定色彩が歪曲されたデジタル映像の全体領域または一部領域にかけて著しく現れる時に発生する。また、固有色問題は拡大写真においてオブジェクトが相対的に固有な均一色彩を有する場合に発生する。しかし、前記発明によるequi−maxアルゴリズムは安定した準拠基盤(criterion base)においてはろくに作動しない。したがって、多重光源によるデジタル映像の歪みやデジタル映像に対するバイアスが大きくなる場合に発生する固有色問題を克服するには限界があり、固有色問題が表面的に現れた補正パラメータの再調整が避けられない。 In order to solve such problems of the prior art, Korean Patent Registration Publication No. 442,320 discloses a color restoration method for digital video. According to the present invention, the color restoration method uses an intra channel-ratio scale, and uses an equi-max algorithm to solve the unique color problem. The unique color problem usually occurs when, for example, a particular color appears remarkably over an entire area or a partial area of a distorted digital image so that blue is conspicuous in a coastal scene. The unique color problem occurs when an object has a relatively unique uniform color in an enlarged photograph. However, the equi-max algorithm according to the invention does not work very well on a stable criterion base. Therefore, there is a limit to overcoming the inherent color problem that occurs when the digital image is distorted by multiple light sources or the bias to the digital image is large, and readjustment of the correction parameters where the inherent color problem appears on the surface is avoided. Absent.
前記のような問題点を解決するために導き出された本発明は、照明効果によって歪曲されたデジタル映像の色彩を標準照明下での色彩に復元し、デジタル映像で発生する固有色問題(unique color problem)を克服するための色彩復元方法およびシステムを提供することをその目的とする。 The present invention, which has been derived to solve the above-described problems, restores the color of a digital image distorted by the lighting effect to a color under standard illumination, and causes a unique color problem (unique color) that occurs in the digital image. It is an object of the present invention to provide a color restoration method and system for overcoming (problem).
前記目的を達成するための本発明に係る色彩復元方法は、a)復元しようとする映像の色チャネル別の分散値を考慮して準拠領域を決めるステップと;b)前記決められた準拠領域に対する相対的表面反射率(Relative surface reflectance)を計算し、前記計算された相対的表面反射率を用いて外部光源の効果を排除するための調整係数を計算するステップ;およびc)前記調整係数を用いて前記復元しようとする映像の色彩を復元するステップを含むことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the color restoration method according to the present invention includes: a) determining a compliant area in consideration of a dispersion value for each color channel of a video to be restored; and b) for the determined compliant area. Calculating a relative surface reflectivity, and using the calculated relative surface reflectivity to calculate an adjustment factor for eliminating the effect of an external light source; and c) using the adjustment factor And restoring the color of the video to be restored.
また、本発明に係る色彩復元システムは、復元しようとする映像の各色チャネルの分散値の和が最大になる領域を準拠領域に決める準拠領域決定部と;前記準拠領域内において光源の効果を排除するための調整係数を計算する調整係数計算部;および前記調整係数を用いて前記復元しようとする映像に対する色彩を復元する映像復元部を含むことを特徴とする。 In addition, the color restoration system according to the present invention includes a compliant region determination unit that determines a region where the sum of dispersion values of each color channel of a video to be restored is maximized as a compliant region; An adjustment coefficient calculation unit for calculating an adjustment coefficient for performing the adjustment; and a video restoration unit for restoring the color of the video to be restored using the adjustment coefficient.
本発明によれば、デジタル映像の所定領域に他の反射率を有するサーフィスエレメント(surface element)が所定個以上備えられれば、従来の色彩補正技術では解決できなかった光源のスペクトルバイアスに起因するデジタル映像の歪曲された色彩を固有色問題に拘らずに簡便で且つ迅速に補うことができる。また、多重光源によって歪曲されたデジタル映像の色彩復元も容易であり、デジタル映像に対するバイアスが増加する場合に発生する固有色問題も解消することができる。 According to the present invention, if a predetermined number or more of surface elements having other reflectances are provided in a predetermined area of a digital image, the digital due to the spectral bias of the light source that cannot be solved by the conventional color correction technique. The distorted color of the video can be easily and quickly compensated regardless of the inherent color problem. In addition, it is easy to restore the color of a digital image distorted by multiple light sources, and the inherent color problem that occurs when the bias to the digital image increases can be solved.
以下、本発明の望ましい実施形態を添付図面に基づいてより詳細に説明する。先ず、各図面の構成要素に参照符号を付加する際、同一構成要素については、他の図面上に示すときにもできるだけ同一符号を与えるようにしていることを留意しなければならない。また、本発明を説明するにおいて、関連する公知構成または機能に関する具体的な説明が本発明の要旨を濁す恐れがあると判断される場合にはその詳細な説明は省略する。さらに、以下では本発明の望ましい実施形態を説明するが、本発明の技術的思想はこれに限定または制限されず、当業者によって様々に実施できることは言うまでもない。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. First, when adding reference numerals to the components in each drawing, it should be noted that the same components are given the same reference numerals as much as possible when shown on other drawings. Further, in the description of the present invention, when it is determined that a specific description related to a known configuration or function is likely to obscure the gist of the present invention, detailed description thereof is omitted. Furthermore, although preferred embodiments of the present invention will be described below, it is needless to say that the technical idea of the present invention is not limited or limited thereto and can be variously implemented by those skilled in the art.
図1は本発明の望ましい実施形態に係る色彩復元システムのブロック図である。色彩復元システム10は、人間視覚システムの色彩恒常性実現原理を用いて照明によって歪曲されたデジタル映像の色彩を復元し、以下の3種類の基本仮定により動作がなされる。
FIG. 1 is a block diagram of a color restoration system according to a preferred embodiment of the present invention. The
第1に、色彩恒常性の問題は逆関数を用いても解決できないため、正確な値を計算するよりは近似値を求める方式で接近しなければならない。人間の視覚システムは近似値を得るために明順応(light adaptation)方法を使う。本発明に係る色彩復元システム10は歪曲されたデジタル映像の色彩復元時に前記明順応方法を考慮する。
First, since the problem of color constancy cannot be solved by using an inverse function, it must be approached by a method for obtaining an approximate value rather than calculating an accurate value. The human visual system uses a light adaptation method to obtain an approximation. The
第2に、照明による光源の効果は単一イメージの全部分に均一に作用する。したがって、特定領域における色彩補正近似値を知っているのであれば、他の領域における色彩補正近似値も容易に求めることができる。 Secondly, the effect of the light source by illumination acts uniformly on all parts of a single image. Therefore, if the approximate color correction value in a specific area is known, the approximate color correction value in another area can be easily obtained.
第3に、自然映像は大部分オブジェクトの表面に光反射スペクトルを備える。映像に含まれる色彩の個数が所定個以下であれば、システムは目で認識できる色彩がオブジェクトの固有な表面特性(例えば、表面反射率)や光源に起因した歪みからくるのかを判別することができない。本発明は、このような問題点を克服するために映像においてオブジェクトの表面に所定種類の色彩が備えられることを仮定する。 Thirdly, natural images mostly have a light reflection spectrum on the surface of the object. If the number of colors included in the video is less than or equal to a predetermined number, the system can determine whether the colors that can be recognized by the eyes are due to the inherent surface characteristics of the object (for example, surface reflectance) or distortion caused by the light source. Can not. In order to overcome such problems, the present invention assumes that a predetermined type of color is provided on the surface of an object in an image.
図1に示すように、色彩復元システム10は、準拠領域決定部20、比率尺度計算部30、表面反射率計算部40、色復元部50、調整係数計算部60、映像復元部70、第1補正部73、および第2補正部75を含む。
As shown in FIG. 1, the
準拠領域決定部20は、色彩復元のために入力された映像の各色チャネルに対する分散値の和が最大になる領域を準拠領域に決定する。
比率尺度計算部30は、前記準拠領域を構成する各ピクセルの色チャネル別の色相値と前記準拠領域全体の色チャネル別の色相値に対する比率であるチャネル内比率尺度(Inter−channel ratio scale:IR)を計算する。本発明の実施例において、比率尺度計算部30は前述した第1仮定と第2仮定を考慮してその機能を行う。
The compliant
The ratio
表面反射率計算部40は、前記チャネル内比率尺度の入力を受け、前記準拠領域のピクセル別の表面反射率に対する近似値である相対的表面反射率(Relative surface reflectance)を計算する。
色復元部50は、前記相対的表面反射率と前記準拠領域のピクセル別の光度を乗じて前記準拠領域のピクセル別の固有表面色を復元する。
The surface reflectance calculator 40 receives the intra-channel ratio scale and calculates a relative surface reflectance that is an approximate value for the surface reflectance of each pixel in the reference region.
The
調整係数計算部60は、前記復元された準拠領域の色チャネル別の固有表面色と前記準拠領域の色チャネル別の色相値を用いて光源の効果を排除するための調整係数を計算する。
映像復元部70は、色彩復元のために入力された映像を構成する各ピクセルの色相値と前記調整係数を用いて色彩復元のために入力された映像を復元する。
The adjustment
The
第1補正部73は、前記復元された映像のピクセル別の色相値が0〜255に指定されている限界値を越える場合、オーバーフローコントロール(Overflow control)を行って前記復元された映像のピクセル別の色相値を補正する。
第2補正部75は、前記補正が行われたピクセル別の色相値と出力変調要因(gain factor)を考慮し、前記補正が行われたピクセル別の色相値を再補正する。
The
The
図2は本発明の望ましい実施形態に係る色彩復元方法のフローチャートである。図2に示すように、色彩復元方法は色彩復元システム10において時系列的に行われる下記ステップを含む。
FIG. 2 is a flowchart of a color restoration method according to a preferred embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, the color restoration method includes the following steps performed in time series in the
S10において、準拠領域決定部10は色彩復元のために入力された映像に対する準拠領域を決める。準拠領域は入力映像において色チャネル別の分散値(variance value)の和が最大の領域である。統計学的特性に基づく場合、この準拠領域は映像の他の領域よりさらに多様な色彩を備える可能性が高い。したがって、準拠領域を利用すれば、色彩調整係数を計算する過程で相対的に大きい領域に拡張した主要色彩によって発生する照明効果を最小化することができるため、固有色問題を効果的に解消することができる。
前記準拠領域の計算は下記の数学式1によってなされる。
In S10, the compliant
The calculation of the reference area is performed by the following
ここで、σ2は3チャネルの分散値の和、σ2 RはRチャネルの分散値、σ2 GはGチャネルの分散値、およびσ2 BはBチャネルの分散値である。
前記準拠領域を決める方法は次の通りである。
Here, σ 2 is the sum of the dispersion values of the three channels, σ 2 R is the dispersion value of the R channel, σ 2 G is the dispersion value of the G channel, and σ 2 B is the dispersion value of the B channel.
The method for determining the reference area is as follows.
先ず、復元しようとする映像を複数のサブ映像に分割する。また、前記分割された複数のサブ映像の各々に対する各色チャネルの分散値の和を計算し、前記分散値の和が最大になるサブ映像を第1サブ映像に決める。
次に、前記第1サブ映像を複数のサブ映像に再分割する。また、前記再分割されたサブ映像の各々に対する各色チャネルの分散値の和を計算し、前記分散値の和が最大になるサブ映像を第2サブ映像に決める。
最後に、前記第1サブ映像と第2サブ映像とを比較し、前記第1サブ映像の分散値の和がより大きい場合に前記第1サブ映像を準拠領域に決める。
First, the video to be restored is divided into a plurality of sub-videos. Also, a sum of dispersion values of each color channel for each of the plurality of divided sub-pictures is calculated, and a sub-picture that maximizes the sum of the dispersion values is determined as a first sub-picture.
Next, the first sub video is subdivided into a plurality of sub videos. In addition, a sum of dispersion values of each color channel for each of the subdivided sub-pictures is calculated, and a sub-picture having the maximum sum of the dispersion values is determined as a second sub-picture.
Finally, the first sub-video and the second sub-video are compared, and the first sub-video is determined as a reference area when the sum of the variance values of the first sub-video is larger.
前記第2サブ映像の分散値の和がより大きい場合には、前記第2サブ映像を再び複数のサブ映像に再分割した後、前記再分割されたサブ映像のうちの各色チャネルの分散値の和が最大になるサブ映像の各色チャネルにおける分散値の和が、前記再分割前のサブ映像における各色チャネルの分散値の和より小さいか同じである時までに分割を繰り返し行って準拠領域を決めることができる。 If the sum of the variance values of the second sub-video is larger, the second sub-video is subdivided into a plurality of sub-videos, and then the variance value of each color channel in the sub-divided sub-video is determined. The reference region is determined by repeating the division until the sum of the variance values in each color channel of the sub video with the maximum sum is smaller than or equal to the sum of the variance values of each color channel in the sub video before the re-division. be able to.
また、前記準拠領域を決める他の方法は、復元しようとする映像に相異なる大きさのウィンドウを各々適用してサブ映像を抽出し、前記抽出されたサブ映像の各々に対する色チャネル別の分散値の和を計算した後、前記色チャネル別の分散値の和が最大であるサブ映像を準拠領域に決める方法である。 Further, another method for determining the compliant region is to extract sub-images by applying windows of different sizes to the image to be restored, and to determine a variance value for each color channel for each of the extracted sub-images. After calculating the sum of the sub-images, the sub-video with the maximum sum of the dispersion values for each color channel is determined as the reference region.
S20において、比率尺度計算部30はチャネル内比率尺度(IR:Inter−channel Ratio scale)を計算する。この時、比率尺度計算部30が計算するチャネル内比率尺度は、前記準拠領域を構成する各ピクセルの色チャネル別の色相値および前記準拠領域の色チャネル別の色相値間の比率値から導き出す。各映像ピクセルのチャネル別の色相値は、それぞれの色チャネルにおいてピクセルの相対的強度を表す比率尺度を意味する。したがって、比率値は各ピクセルの正規化したチャネル別の色相値と同一であると言える。本発明の実施例において、比率尺度計算部30はチャネル内比率尺度を計算する時に各ピクセルの3チャネル色相値を考慮することが好ましい。
前記チャネル内比率尺度の計算は下記の数学式2によってなされる。
In S <b> 20, the ratio
The calculation of the in-channel ratio scale is performed by the following mathematical formula 2.
ここで、VKは準拠領域の単一ピクセルのK色チャネルに対する色相値、
は準拠領域全体のK色チャネルの色相値、およびIRKは準拠領域のピクセル別のK色チャネルに対するチャネル内比率尺度である。
Where V K is the hue value for a single pixel K color channel in the compliant region,
Is the hue value of the K color channel for the entire compliant region, and IR K is an in-channel ratio measure for the K color channel by pixel of the compliant region.
前記数学式2は本発明に係る色彩復元方法において核心計算成分であるチャネル内比率尺度を計算するものであり、前記数学式2によって準拠領域を構成する各ピクセルの色相値が比率値に変換される。 The mathematical formula 2 is used to calculate an in-channel ratio scale which is a core calculation component in the color restoration method according to the present invention, and the hue value of each pixel constituting the reference region is converted into a ratio value by the mathematical formula 2. The
S30において、表面反射率計算部40は、物体表面の固有色を決める表面反射率に取って代わるための相対的表面反射率(Relative surface reflectance)を計算する。
前記相対的表面反射率の計算は下記の数学式3によってなされる。
In S30, the surface reflectance calculation unit 40 calculates a relative surface reflectance for replacing the surface reflectance that determines the intrinsic color of the object surface.
The relative surface reflectance is calculated according to the following mathematical formula 3.
ここで、PKは準拠領域の各ピクセルのK色チャネルにおける相対的表面反射率(Relative surface reflectance)、SKは準拠領域の各ピクセルのK色チャネルにおいて物体表面の固有色を決める表面反射率、および
はK色チャネルにおけるチャネル内比率尺度、KはRまたはGまたはB色チャネルである。
Here, the relative surface reflectance in the K color channel of each pixel of P K compliant region (Relative surface reflectance), S K is the surface reflectance that determines the intrinsic color of the object surface in the K color channel of each pixel of the criterion region ,and
Is the intra-channel ratio measure in the K color channel, and K is the R, G, or B color channel.
この時、前記相対的表面反射率を計算する理由は、物体表面の固有色を決める表面反射率は計算が不可能であるため、前記数学式3によって計算された相対的表面反射率を前記表面反射率の近似値として推定するためである。 At this time, the reason why the relative surface reflectance is calculated is that the surface reflectance that determines the intrinsic color of the object surface cannot be calculated. Therefore, the relative surface reflectance calculated by the mathematical formula 3 is used as the surface reflectance. This is to estimate the approximate reflectance.
S40において、色復元部50は、前記準拠領域のピクセル別の光度(Luminance)と各ピクセルの色チャネル別の相対的表面反射率を乗じて前記準拠領域の各ピクセルに対する固有表面色を復元する。
前記準拠領域のピクセル別の光度は前記準拠領域の各ピクセルの色チャネル別の表面反射率と照明強度の積で示される値の和であり、前記準拠領域のピクセル別の光度に対する計算は下記の数学式4によってなされる。
In S <b> 40, the
The luminous intensity of each pixel in the reference area is a sum of values indicated by the product of the surface reflectance and the illumination intensity for each color channel of each pixel in the reference area. This is done by mathematical formula 4.
[数4]
L=VR+VG+VB
(数学式4)
[Equation 4]
L = V R + V G + V B
(Mathematical formula 4)
ここで、Lはピクセル別の光度、VRは準拠領域を構成する各ピクセルのR色チャネルにおける色相値、VGは準拠領域を構成する各ピクセルのG色チャネルにおける色相値、およびVBは準拠領域を構成する各ピクセルのB色チャネルにおける色相値である。
準拠領域において、各ピクセルの復元された表面色彩は数学式4から導き出した光度と下記の数学式5から導き出した表面反射率から求めることができる。数学式5は各ピクセルに対する固有表面色を計算する公式である。
Here, L is pixel-specific intensity, V R is the hue value at the R color channel of each pixel constituting the compliance area, V G is the hue value at the G color channel of each pixel constituting the compliance area, and V B is It is a hue value in the B color channel of each pixel constituting the reference region.
In the compliant region, the restored surface color of each pixel can be obtained from the light intensity derived from Equation 4 and the surface reflectance derived from Equation 5 below. Equation 5 is a formula for calculating the intrinsic surface color for each pixel.
ここで、CKは準拠領域を構成する各ピクセルのK色チャネルにおける復元された固有表面色、Lはピクセル別の光度、およびPKは準拠領域を構成する各ピクセルのK色チャネルにおける相対的表面反射率である。
S50において、調整係数計算部60は準拠領域の色チャネル別の調整係数を計算する。前記調整係数は入力された映像の色彩復元過程において光源の効果を排除するための係数であり、前記調整係数の計算は下記の数学式6によってなされる。
Here, the relative in K color channel of each pixel C K unique surface color reconstructed in K color channel of each pixel constituting the compliance area, L is the pixel-specific intensity, and P K constituting the criterion region The surface reflectance.
In S50, the adjustment
ここで、mKは準拠領域のK色チャネルの調整係数、
は準拠領域に属したピクセルが有するK色チャネルの固有表面色の和、および
は準拠領域に属したピクセルが有するK色チャネルにおける色相値VKの和である。
Where m K is the adjustment factor for the K color channel in the compliant region,
Is the sum of the intrinsic surface colors of the K color channels of pixels belonging to the compliant region, and
Is the sum of the hue values V K in the K color channel of the pixels belonging to the reference area.
S60において、映像復元部70は前記S50で計算された調整係数を用いて前記入力された映像の色彩を復元する。
前記入力された映像の色彩復元は下記の数学式7によってなされる。
In S60, the
The color restoration of the inputted video is performed by the following mathematical formula 7.
[数7]
RCK=VK×mK
(数学式7)
[Equation 7]
RC K = V K × m K
(Formula 7)
ここで、RCKは前記入力された映像を構成する各ピクセルのK色チャネルにおける復元された色相値、VKは入力された映像イメージの各ピクセルのK色チャネルにおける色相値、およびmKは準拠領域におけるK色チャネルにおける調整係数である。 Here, RC K is the restored hue value in the K color channel of each pixel constituting the input video, V K is the hue value in the K color channel of each pixel of the input video image, and m K is It is an adjustment coefficient in the K color channel in the compliant area.
S70において、第1補正部73は、前記復元された色相値が0〜255に設定された限界値を超過するか否かを判断した後、前記復元された色相値が前記限界値を超過しない場合には終了する。
In S70, the
前記復元された色相値が前記限界値を超過する場合には、S73において第1補正部73がオーバーフローコントロール(Overflow control)を行い、前記復元された色相値を前記限界値以下に補正する。
前記オーバーフローコントロールは下記の数学式8によってなされる。
If the restored hue value exceeds the limit value, the
The overflow control is performed by the following mathematical formula 8.
ここで、RC’Kは復元された映像を構成する各ピクセルのK色チャネルにおける補正された色相値、maxoriginalは入力された映像イメージの復元前の最大色相値、およびmaxrecoveredは入力された映像イメージの復元後の最大色相値である。 Here, RC ′ K is a corrected hue value in the K color channel of each pixel constituting the restored video, max original is a maximum hue value before restoration of the inputted video image, and max recovered is inputted. This is the maximum hue value after restoration of the video image.
モニターに表現できる映像の各色チャネル別の出力値は0〜255の256段階であるため、前記復元された色相値が限界値255を超過する場合には、前記数学式8を用い、色彩復元システム10によって復元された色相値の出力値を調整することにより、前記復元された色相値を前記限界値の以下に補正することができる。 Since the output value for each color channel of the video that can be expressed on the monitor is 256 levels from 0 to 255, when the restored hue value exceeds the limit value 255, the mathematical expression 8 is used and the color restoration system is used. By adjusting the output value of the hue value restored by 10, the restored hue value can be corrected below the limit value.
S75において、第2補正部75は、前記S73で補正された固有表面色に出力変調要因(Gain factor)を乗じて前記補正された色相値を再補正する。
前記補正された色相値に対する再補正は下記の数学式9によってなされる。
In S75, the
The re-correction for the corrected hue value is performed by the following mathematical formula 9.
ここで、RC”Kは各ピクセルのK色チャネルにおける再補正された色相値、GKはK色チャネルにおける出力変調要因(Gain factor)、
は復元された映像イメージのK色チャネルにおけるピクセル別の色相値の和、
は補正された映像イメージのK色チャネルにおけるピクセル別の色相値の和、および
は閾値化値(Thresholding value)であって、ピクセルのK色チャネルにおける最大限界値である255である。
Here, RC ″ K is a recorrected hue value in the K color channel of each pixel, G K is an output modulation factor (Gain factor) in the K color channel,
Is the sum of the hue values for each pixel in the K color channel of the restored video image,
Is the sum of pixel-specific hue values in the K color channel of the corrected video image, and
Is a thresholding value, which is 255, the maximum limit value in the K color channel of the pixel.
前記数学式9のように、前記補正された色相値と出力変調要因の積が前記閾値化値を超過しない場合には、前記補正された色相値と出力変調要因の積が再補正された色相値になり、前記補正された色相値と出力変調要因の積が前記閾値化値を超過する場合には、前記閾値化値が再補正された色相値になり得る。 If the product of the corrected hue value and the output modulation factor does not exceed the threshold value as shown in the mathematical formula 9, the product of the corrected hue value and the output modulation factor is corrected again. If the product of the corrected hue value and the output modulation factor exceeds the threshold value, the threshold value can be a re-corrected hue value.
図3は本発明に係る色彩復元システムの色彩復元過程を簡略に示す参考図である。図3に示すように、入力映像に対する色彩復元過程は歪みを無視できる3つのチャネル別の色相値を考慮して各ピクセルの光度(例えば、光エネルギーの総量)を分割するか再分配する過程とみなすことができる。この時、歪みを無視できる3つのチャネル別の色相値は、チャネル内比率尺度に基づいた近似値の計算過程から獲得された調整係数を乗じて得ることができる。このように実現される色彩復元システムの色彩復元過程は、人間の視覚システムの色彩恒常性実現原理と非常に類似する長所がある。 FIG. 3 is a reference diagram simply showing the color restoration process of the color restoration system according to the present invention. As shown in FIG. 3, the color restoration process for the input image includes a process of dividing or redistributing the luminous intensity (for example, the total amount of light energy) of each pixel in consideration of the hue value for each of the three channels in which distortion can be ignored. Can be considered. At this time, the hue values for the three channels for which distortion can be ignored can be obtained by multiplying the adjustment coefficient obtained from the calculation process of the approximate value based on the in-channel ratio scale. The color restoration process of the color restoration system thus realized has an advantage that is very similar to the principle of realizing the color constancy of the human visual system.
図4は本発明の望ましい実施形態に係る色彩復元システムを用いて赤色照明によって損傷したイメージを復元した結果に対する参考図である。図4に示すように、正午頃の標準照明下で撮影されたイメージ(a)を色彩復元システム10のテストのために赤色照明によって損傷した状態に変更(b)した。
FIG. 4 is a reference diagram for a result of restoring an image damaged by red illumination using a color restoration system according to a preferred embodiment of the present invention. As shown in FIG. 4, an image (a) taken under standard illumination around noon was changed (b) to a state damaged by red illumination for the test of the
また、前記(b)イメージを、色彩復元システム10を用いて復元したイメージ(c)および従来の色彩復元プログラム(Adobe Photoshop)を用いて復元したイメージ(d)に生成した。
前記(c)イメージと前記(d)イメージの比較結果、前記(c)イメージは前記(d)イメージに比べて前記(a)イメージとほぼ類似するように復元された。
Further, the image (b) was generated as an image (c) restored using the
As a result of comparison between the (c) image and the (d) image, the (c) image was restored to be substantially similar to the (a) image compared to the (d) image.
図5は本発明の望ましい実施形態に色彩復元システムを用いて緑色照明によって損傷したイメージを復元した結果に対する参考図である。図5に示すように、正午頃の標準照明下で撮影されたイメージ(a)を色彩復元システム10のテストのために緑色照明によって損傷した状態に変更(b)した。
FIG. 5 is a reference diagram for a result of restoring an image damaged by green illumination using a color restoration system according to an exemplary embodiment of the present invention. As shown in FIG. 5, an image (a) taken under standard illumination around noon was changed (b) to a state damaged by green illumination for the test of the
また、前記(b)イメージを、色彩復元システム10を用いて復元したイメージ(c)および従来の色彩復元プログラム(Adobe Photoshop)を用いて復元したイメージ(d)に生成した。
前記(c)イメージと前記(d)イメージの比較結果、前記(c)イメージは前記(d)イメージに比べて前記(a)イメージとほぼ類似するように復元された。
Further, the image (b) was generated as an image (c) restored using the
As a result of comparison between the (c) image and the (d) image, the (c) image was restored to be substantially similar to the (a) image compared to the (d) image.
図6は本発明の望ましい実施形態に色彩復元システムを用いて青色照明によって損傷したイメージを復元した結果に対する参考図である。図6に示すように、正午頃の標準照明下で撮影されたイメージ(a)を色彩復元システム10のテストのために青色照明によって損傷した状態に変更(b)した。
FIG. 6 is a reference diagram for a result of restoring an image damaged by blue illumination using a color restoration system according to a preferred embodiment of the present invention. As shown in FIG. 6, an image (a) taken under standard illumination around noon was changed (b) to a state damaged by blue illumination for the test of the
また、前記(b)イメージを、色彩復元システム10を用いて復元したイメージ(c)および従来の色彩復元プログラム(Adobe Photoshop)を用いて復元したイメージ(d)に生成した。
前記(c)イメージと前記(d)イメージの比較結果、前記(c)イメージは前記(d)イメージに比べて前記(a)イメージとほぼ類似するように復元された。
Further, the image (b) was generated as an image (c) restored using the
As a result of comparison between the (c) image and the (d) image, the (c) image was restored to be substantially similar to the (a) image compared to the (d) image.
図示してはいないが、本発明は、色彩復元方法がコンピュータ内で実行可能な命令語でコーディングされた情報が記録されたコンピュータで読取り可能な記録媒体を提供する。コンピュータで読取り可能な記録媒体の例としては、ROM、RAM、CD−ROM、磁気テープ、フロッピーディスク、光データ格納装置などが挙げられる。前記記録媒体を実現するために各機能を実現できるプログラム、コードおよびセグメントは、本発明が属する技術分野のプログラマーによって容易に推論できるものである。 Although not shown, the present invention provides a computer-readable recording medium on which information coded by an instruction word that can be executed in a computer is recorded. Examples of the computer-readable recording medium include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, optical data storage device and the like. Programs, codes, and segments that can realize each function for realizing the recording medium can be easily inferred by a programmer in the technical field to which the present invention belongs.
以上の説明は本発明の技術思想を例示的に説明したものに過ぎず、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者であれば、本発明の本質的な特性から逸脱しない範囲内における様々な修正、変更および置き換えが可能である。よって、本発明で開示された実施形態および添付図面は本発明の技術思想を限定するためのものではなく説明するためのものであり、このような実施形態および添付図面によって本発明の技術思想の範囲が限定されるものではない。本発明の保護範囲は請求範囲によって解釈すべきであり、それと同等の範囲内にある全ての技術思想は本発明の権利範囲に含まれると解釈しなければならない。 The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and any person who has ordinary knowledge in the technical field to which the present invention belongs can be used without departing from the essential characteristics of the present invention. Various modifications, changes and replacements are possible. Accordingly, the embodiments and the accompanying drawings disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention, but are for explanation, and the technical idea of the present invention is described by such an embodiment and the accompanying drawings. The range is not limited. The protection scope of the present invention should be construed in accordance with the scope of claims, and all technical ideas within the equivalent scope should be construed as being included in the scope of rights of the present invention.
本発明は、多重光源によって色が歪曲された映像を固有色により近く復元することができ、特定色に対するバイアスが閾値を超過する場合に固有色が復元されない固有色問題(Unique color problem)を克服することができるため、チップやプログラムの形態でデジタルカメラ、映像装置、および映像処理プログラムに利用することができる。 The present invention can restore an image whose color is distorted by multiple light sources closer to the unique color, and overcomes the unique color problem that the unique color is not restored when the bias for the specific color exceeds the threshold. Therefore, it can be used for a digital camera, a video apparatus, and a video processing program in the form of a chip or a program.
10:色彩復元システム
20:準拠領域決定部
30:比率尺度計算部
40:表面反射率計算部
50:色復元部
60:調整係数計算部
70:映像復元部
73:第1補正部
75:第2補正部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10: Color restoration system 20: Reference area determination part 30: Ratio scale calculation part 40: Surface reflectance calculation part 50: Color restoration part 60: Adjustment coefficient calculation part 70: Image restoration part 73: 1st correction part 75: 2nd Correction unit
Claims (18)
b)前記定められた準拠領域に対する相対表面反射率を計算し、この計算された相対表面反射率を用いて光源の歪み効果を排除するための調整係数を計算するステップ;および
c)前記調整係数を用いて前記復元しようとする映像の色彩を復元するステップを含むことを特徴とする色彩復元方法。 a) determining a compliant area in consideration of a dispersion value for each color channel of the video to be restored;
b) calculating a relative surface reflectivity for the defined compliant region, and using the calculated relative surface reflectivity to calculate an adjustment factor for eliminating light source distortion effects; and c) the adjustment factor A color restoration method comprising the step of restoring the color of the video to be restored by using the method.
b1)前記準拠領域の各ピクセルに対しチャネル内比率尺度(IR)を計算するステップと;
b2)前記チャネル内比率尺度(IR)を用いて前記準拠領域の相対表面反射率(P)を計算するステップと;
b3)前記準拠領域の光度(L)と前記相対的表面反射率(P)を用いて固有表面色(C)を復元するステップ;および
b4)前記準拠領域の前記固有表面色(C)と前記準拠領域におけるチャネル別の色相値を用いて光源の歪み効果を排除するための調整係数を計算するステップを含むことを特徴とする請求項1に記載の色彩復元方法。 Said step b)
b1) calculating an in-channel ratio measure (IR) for each pixel of the reference region;
b2) calculating a relative surface reflectance (P) of the compliant region using the intra-channel ratio measure (IR);
b3) restoring the intrinsic surface color (C) using the luminous intensity (L) of the reference area and the relative surface reflectance (P); and b4) the intrinsic surface color (C) of the reference area and the 2. The color restoration method according to claim 1, further comprising a step of calculating an adjustment coefficient for eliminating a light source distortion effect using a hue value for each channel in the reference region.
a1)前記復元しようとする映像を複数のサブ映像に分割するステップと;
a2)前記分割されたサブ映像の各々に対する各色チャネルにおける分散値の和を計算し、前記分散値の和が最大になるサブ映像を第1サブ映像とするステップと;
a3)前記第1サブ映像を複数のサブ映像に再分割するステップと;
a4)前記再分割されたサブ映像の各々に対する各色チャネルにおける分散値の和を計算し、前記分散値の和が最大になるサブ映像を第2サブ映像とするステップと;
a5)前記第1サブ映像に応じた分散値の和と第2サブ映像に応じた分散値の和とを比較するステップ;および
a6)前記比較結果に応じ、前記第1サブ映像を準拠領域に定めるか、または前記第2サブ映像に対して前記ステップa3)乃至a5)に対応するステップを繰り返し実行するステップを含むことを特徴とする請求項1に記載の色彩復元方法。 Said step a)
a1) dividing the video to be restored into a plurality of sub-videos;
a2) calculating a sum of dispersion values in each color channel for each of the divided sub-pictures, and setting a sub-picture having the maximum sum of dispersion values as a first sub-picture;
a3) subdividing the first sub-picture into a plurality of sub-pictures;
a4) calculating a sum of dispersion values in each color channel for each of the subdivided sub-pictures, and setting a sub-picture that maximizes the sum of the dispersion values as a second sub-picture;
a5) comparing the sum of variance values according to the first sub-picture with the sum of variance values according to the second sub-picture; and a6) depending on the result of the comparison, the first sub-picture into the compliant area. The method according to claim 1, further comprising the step of repeatedly executing the steps corresponding to the steps a3) to a5) for the second sub-picture.
前記準拠領域は前記再分割前のサブ映像を準拠領域に定めることを特徴とする請求項4に記載の色彩復元方法。 In the step a6), repeatedly executing the steps corresponding to the steps a3) to a5) means that the maximum value of the sum of the variance values for each video channel in the subdivided sub-video is the value before the subdivision. The above steps are executed until the sum of the variance values of the video channels for the sub-videos is smaller than or equal to the sum.
The color restoration method according to claim 4, wherein the reference area defines the sub-video before the subdivision as a reference area.
a11)復元しようとする映像に相異なる大きさのウィンドウを各々適用してサブ映像を抽出するステップと;
a22)前記抽出されたサブ映像の各々に対する色チャネル別の分散値の和を計算するステップ;および
a33)前記色チャネル別の分散値の和が最大であるサブ映像を準拠領域に定めるステップを含むことを特徴とする請求項1に記載の色彩復元方法。 Said step a)
a11) extracting sub-images by applying windows of different sizes to the image to be restored;
a22) calculating a sum of dispersion values for each color channel for each of the extracted sub-pictures; and a33) defining a sub-picture having a maximum sum of dispersion values for each color channel as a reference area. The color restoration method according to claim 1, wherein:
前記チャネル内比率尺度(IR)は、前記準拠領域を構成する各ピクセルの色チャネル別の色相値と前記準拠領域の色チャネル別の色相値に対する比率であることを特徴とする請求項2に記載の色彩復元方法。 In step b1)
3. The intra-channel ratio scale (IR) is a ratio of a hue value for each color channel of each pixel constituting the reference area to a hue value for each color channel of the reference area. Color restoration method.
ここで、PKは準拠領域の各ピクセルのK色チャネルにおける相対表面反射率であり、
はK色チャネルにおけるチャネル内比率尺度であり、KはRまたはGまたはB色チャネルであることを特徴とする請求項2に記載の色彩復元方法。 In the step b2), the relative surface reflectance is expressed by the following equation 3.
Where P K is the relative surface reflectance in the K color channel of each pixel in the compliant region,
3. The color restoration method according to claim 2, wherein is an intra-channel ratio scale in the K color channel, and K is an R, G, or B color channel.
[数2]
L=VR+VG+VB
(式4)
ここで、Lはピクセル別の光度、VRは準拠領域を構成する各ピクセルのR色チャネルにおける色相値、VGは準拠領域を構成する各ピクセルのG色チャネルにおける色相値、およびVBは準拠領域を構成する各ピクセルのB色チャネルにおける色相値であることを特徴とする請求項2に記載の色彩復元方法。 In the step b3), the luminous intensity is obtained by the following equation 4.
[Equation 2]
L = V R + V G + V B
(Formula 4)
Here, L is pixel-specific intensity, V R is the hue value at the R color channel of each pixel constituting the compliance area, V G is the hue value at the G color channel of each pixel constituting the compliance area, and V B is The color restoration method according to claim 2, wherein the color value is a hue value in a B color channel of each pixel constituting the reference area.
ここで、mKは準拠領域のK色チャネルの調整係数であり、
は準拠領域に属したピクセルが有するK色チャネルの固有表面色の和であり、
は準拠領域に属したピクセルが有するK色チャネルにおける色相値VKの和であることを特徴とする請求項2に記載の色彩復元方法。 In the step b4), the adjustment coefficient is expressed by the following equation 6.
Here, m K is the adjustment coefficient of the K color channel in the compliant region,
Is the sum of the intrinsic surface colors of the K color channels of the pixels belonging to the reference region,
The color restoration method according to claim 2, wherein is a sum of hue values V K in K color channels of pixels belonging to the reference area.
d1)前記復元された映像の各ピクセルの色チャネル別の色相値が限界値を越える場合、オーバーフローコントロールを実行して前記限界値以下の値に補正するステップ;および
d2)出力変調要因を用い、前記補正された各ピクセルの色チャネル別の色相値を再補正するステップをさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の色彩復元方法。 Following step c) above,
d1) when the hue value for each color channel of each pixel of the restored video exceeds a limit value, executing overflow control to correct the value to be equal to or less than the limit value; and d2) using an output modulation factor, The color restoration method according to claim 1, further comprising the step of recorrecting the hue value of each corrected color channel of each pixel.
前記準拠領域内において光源の歪み効果を排除するための調整係数を計算する調整係数計算部;および
前記調整係数を用いて前記復元しようとする映像に対する色彩を復元する映像復元部を含むことを特徴とする色彩復元システム。 A compliant region determining unit that determines a region in which the sum of dispersion values of each color channel of the video to be restored is maximized as a compliant region;
An adjustment coefficient calculation unit that calculates an adjustment coefficient for eliminating a distortion effect of a light source in the compliant region; and a video restoration unit that restores the color of the video to be restored using the adjustment coefficient. Color restoration system.
前記チャネル内比率尺度(IR)を用いて前記準拠領域の相対的表面反射率(P)を計算する表面反射率計算部;および
前記準拠領域の光度(L)と前記相対的表面反射率(P)を用いてピクセル別の固有表面色(C)を復元する色復元部をさらに備え、
前記調整係数計算部は、前記準拠領域の前記固有表面色(C)と前記準拠領域におけるチャネル別の色相値を用いて光源の歪み効果を排除するための調整係数を計算することを特徴とする請求項15に記載の色彩復元システム。 A ratio scale calculator for calculating an in-channel ratio scale (IR) of the compliant region;
A surface reflectance calculator that calculates a relative surface reflectance (P) of the reference region using the in-channel ratio scale (IR); and a luminous intensity (L) of the reference region and the relative surface reflectance (P) ) To restore the unique surface color (C) for each pixel,
The adjustment coefficient calculation unit calculates an adjustment coefficient for eliminating a distortion effect of a light source using the intrinsic surface color (C) of the compliant area and a hue value for each channel in the compliant area. The color restoration system according to claim 15.
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Legal Events
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