KR0172917B1 - 인간시각체계 기반의 비선형 양자화와 변형된 프린트 점확산을 이용한 칼라프린터 해상도 향상방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 칼라 프린트에 있어서 프린트되는 점의 중첩을 고려하여 비선형 양자화와 인간 시각의 특성을 이용하여 변형된 프린트 점 확산을 사용한 칼라 프린터의 해상도를 향상시키는 것에 관한 것이다.

현재의 대부분 프린터는 다수의 비트를 갖는 화소를 보다 작은 비트 수를 갖는 화소값으로 선형 양자화하고 용지에 점을 채색할 때 정사각형의 형태가 아니라 채색하고자 하는 영역의 중심에 대하여 원의 형태로 프린트된다. 그래서 프린트되는 점의 채색위치, 순서에 따라서 프린트되는 점의 채색면적이 달라지게 되는 문제점이 발생되게 되는 출력된 영상의 명암도가 컴퓨터 모니터 상에 나타난 영상의 명암도와 다르게 되는 현상이 나타난다.

또한, 양자화 오차가 배경에 다라 인간의 시각에 미치는 영향 및 색에 따라 인간의 시각에 미치는 정도를 고려하지 않아서 모니터 상에 나타나는 것과 다른 해상도를 갖는 출력영상이 나타나게 된다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 프린트되는 점이 채색되는 위치와 순서에 따라서 변하는 면적을 고려하여 양자화 구간을 다르게 설정하는 비선형적 양자화를 적용하고 인간의 시각이 저주파 배경에 대한 오차 보다 고주파 배경에 대한 오차가 인간 시각에 덜 민감한 특성을 나타내는 특성을 이용하여 양자화 오차를 저역통과 여파하여 얻은 양자화 오차와 양자화 값을 이용하여 HS(hue saturation intensity)색 좌표계에 따라 양자와 오차의 색감도를 조절함으로써 칼라 프린터의 해상도를 향상시켜 보다 양호한 화질을 갖는 영상을 출력할 수 있게 한다.

Description

인간시각체계 기반의 비선형 양자화와 변형된 프린트 점확산을 이용한 칼라 프린터 해상도 향상 방법

제1도는 본 발명에 따른 칼라 프린트의 순서도.

제2도는 프린트되는 점들의 중첩 채색영역을 나타내기 위한 영역도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100 : 제1표시영역 200 : 제2표시영역

300 : 원 내점정사각형 삭제에 의해서 얻어지는 사분편(K)

본 발명은 칼라(color)프린트(print)에 있어서 프린트되는 점의 중첩을 고려한 비선형 양자화와 변형된 프린트 점 확산을 적용하여 칼라 프린터의 공간 해상도를 향상시키는 것에 관한 것이다.

현재의 대부분 프린터는 다수의 비트를 갖는 화소를 보다 작은 비트 수를 갖는 화소값으로 선형 양자화하고 용지에 점을 채색할 때 정사각형의 형태가 아니라 채색하고자 하는 영역의 중심에 대하여 원의 형태로 용지에 채색되어 프린트되는 하드웨어(hardware)적인 특성을 갖는다. 그래서 프린트되는 점의 채색위치, 순서에 따라서 프린트되는 점의 채색면적이 달라지게 되는 문제점이 발생하게 되어 이를 고려하지 않았을 경우 출력된 영상의 명암도가 컴퓨터(computer) 모니터(monitor)상에 나타난 영상의 명암도와 다르게 되는 현상이 나타났다. 또한 양자화 오차가 배경에 따라 인간의 시각에 미치는 영향 및 색에 따른 색조와 채도가 인간의 시각에 미치는 정도를 고려하지 않아서 출력된 영상의 명암도가 컴퓨터 모니터 상에 나타난 영상의 명암도와 다르게 되는 현상이 나타났다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 프린트되는 점이 채색되는 위치와 순서에 따라서 변하는 면적을 고려하여 양자화 구간을 다르게 설정하는 비선형적 양자화 방법과 인간 시각이 저주파 배경에 대한 오차 보다 고주파 배경에 대한 오차가 인간 시각에 덜 민감한 특성을 이용하기 위하여 저역통과 여파를 하여 양자화 오차의 확산을 하고 HS(hue saturation intensity)색 좌표계에 따라 양자화 오차를 색의 민감도에 따라 역가중치를 주어서 색조 및 채도를 조절함으로써 칼라 프린터의 공간 해상도를 향상시킨다.

제1도는 본 발명에 따른 칼라 프린트의 순서도를 나타낸 것이다.

도면에 도시한 바와 같이 칼라 프린트 방법에 따른 과정을 살펴보면 다음과 같이 상세히 설명될 수 있다.

먼저, 적색(red), 녹색(green), 청색(blue)의 삼원색으로 이루어진 세 채널(channel)의 칼라영상(color image)을 입력수단을 통하여 입력을 받는다.

입력수단에 의해서 입력받은 영상은 프린트되는 점이 채색되는 위치와 순서에 따라 변하는 면적을 고려하여 양자화 구간을 동일하게 하는 선형양자화 달리 양자화 구간을 달리하는 비선형 양자화에 의하여 양자화를 한다.

이와 같이 비선형 양자화에 의하여 얻어진 양자화 오차들은 입력영상의 형태에 의존적인 특성을 가지고 발생된다.

즉 양자화 오차의 주파수 특성은 입력영상에 의존적인 주파수와 입력영상에 독립적인 주파수로 구성되어지며 대체로 입력영상에 의존적인 주파수들이 큰 값을 가지게 되므로 시각적으로 미치는 영향이 크게 나타난다. 그리고 비선형 양자화에 의한 양자화 오차의 성분중에서 저주파 성분의 대부분은 입력영상에 의존적인 성분으로 구성되고 고주파 성분의 대부분은 입력영상에 독립적인 성분으로 구성되어 진다. 그러므로 칼라 프린트를 하는데 있어서 적색, 녹색, 청색의 새 채널에 대해서 각각 양자화 과정을 수행 후 색의 변화가 작은 영역 안에서는 양자화 오차량을 확산하여 색의 변형을 보상해 주며 색의 변화가 큰 윤곽선 및 경계선 부분에서는 양자화 오차의 확산을 감소시켜 윤곽선 경계선의 문드러짐이나 색의 변형이 줄어들도록 하기 위하여 양자화 오차를 저역통과 여파하여 독립적인 주파수의 대부분과 의존적인 주파수의 경계선 부분 성분들을 제거한다. 또한, 비선형 양자와에 의한 양자화 값과 저역통과 여파된 양자화 오차를 이용하여 밝기 값과 채도에 따라 확산 색조와 채도의 양을 결정하고 프린트 점의 확산을 한다. 즉, 이는 인간 시각 체계의 색인식 특성이 HSI색 좌표계에서 상하의 밝기 값과 낮은 채도에서 색의 변화에 다른 민감도가 중간 밝기 값과 높은 채도에서의 색의 변화에 따른 민감도 보다 더 크게 나타나는 비균일 특성을 고려하여 양자화 오차에 따른 색조와 채도의 확산량을 결정하여 변형점 확산프린팅을 한다.

이와 같이하여 얻어진 변형된 적색, 녹색, 청색(R′, G′, B′) 세 채널은 프린트 염료의 청록(cyan : C),자홍(magente), 노랑(yellow : Y)의 세 성분으로 변환을 하고 인쇄용지에 채색을 하면서 프린트를 한다. 이때 프린트 염료로 검정을 추가하여 사용할 수 있다.

제2도는 본 발명에 적용되는 비선형 양자화기를 얻기 위한 프린트되는 점들의 중첩채색 영역을 나타내기 위한 영역도이다.

도면에 도시한 바와 같이 프린트되는 점들의 중첩 채색영역을 나타내기 위한 영역에 따라 비선형 양자화를 얻는 과정을 설명하면 다음과 같다.

일반적으로 프린터에서 프린트되는 점이 채색되는 위치와 순서에 따라서 채색되는 면적이 달라지게 되므로 컴퓨터 모니터 상에 나타난 것과 같은 높은 해상도의 출력영상을 얻기 위해서는 양자화 구간을 달리하는 비선형 양자화를 설계하고 적용하는 것이 필요하나, 본 발명에서 비선형 양자화를 얻는 계산과정에서 한 화소의 전체 면적은 정사각형의 임계행렬이며 각 점의 채색은 원의 형태이다. 양자화된 값에 의해서 실제로 채색되는 면적은 양자화 값만큼 채색된 점의 면적에서 중복된 면적을 빼지 않으면 잉크(ink)점이 커지는 것과 같은 현상에 의해 필요 면적보다 시각적으로 크게 나타나는 현상이 발생하게 된다. 따라서 양자화 구간도 이 면적에 비례하는 비선형적인 형태로 나타나야 실제 모니터 상에 나타나는 것과 동일한 효과의 프린트 출력을 얻을 수 있다. 따라서 계산된 면적에 비례하여 복원된 명암도는 식(1)과 같이하여 얻는다.

(1)

여기서 γ는 복원된 명암도, 채색되는 사각형을 나타내기 위한 것으로 N은 임계행렬의 크기, N_ij는 임의화소의 임계행렬 안에서 채색된 점의 수, P_ij는 임의 화소의 임계행렬 안에서 중복이 발생하는 부분의 수와 임계행렬의 면적이 넘어가는 수1/2의 합, K′은 2×K이며, 원내접 정사각형 삭제에 의해서 얻어지는 사분편(300)에 해당하는 K의 면적은 0.25(π-2)/(2N²)이다.

이때 적색, 녹색, 청색의 입력영상의 양자화 값은 청록, 자홍, 노랑의 출력 영상과 반대로 작용하므로 양자화 값은 역으로 고려해야 한다.

아래의 표 1은 상기에서 설명한 것과 같이 프린터 모델에 기반한 4×4임계행렬에서 비선형 양자화 값과 대응하는 명암도의 값으로 프린터의 해상도 및 요구하는 정확도에 따라서 임계행렬의 크기를 조절하면서 식(1)을 적용하므로써 다음 표를 얻을 수 있다.

일반적으로 양자화 과정에서 발생하는 양자화 오차들은 입력영상의 형태에 의존적으로 발생한다. 즉, 양자화 오차의 주파수 특성은 입력영상에 의존적인 주파수와 입력영상에 독립적인 주파수로 구성되며 입력영상에 의존적인 주파수들이 큰 값을 가져서 시각적으로 영향을 크게 미친다. 그리고 양자화 오차의 성분 중에서 주파수 성분의 대부분은 입력영상에 의존적인 성분으로 구성되고 고주파 성분의 대부분은 입력영상에 독립적인 주파수로 구성되어 진다. 따라서 본 발명의 비선형 양자화에 의해서 얻어지는 양자화 오차를 저역통과 여파하면 독립적인 주파수의 대부분과 의존적인 주파수의 경계선 부분성분들이 제거된다.

본 발명은 이렇게 변형된 양자화 오차 값과 양자화된 값을 고려하여 프린트 점의 색조 및 채도 확산에 의해서 흑백영상 프린트뿐만 아니라 칼라영상 프린트의 해상도를 향상시킨다. 칼라영상 프린트에 프린트 점의 색조 및 채도 확산을 하기 위해서는 적색, 녹색, 청색의 세 채널에 대해서 각각 양자화 과정을 수행한 후 색의 변화가 작은 영역안에서는 양자화 오차량을 확산하여 색의 변형을 보상해 주며 색의 변화가 큰 경계선의 문드러짐이나 색의 변형이 줄어들게 해준다. 여기서 양자화 오차에 의한 색조 및 채도의 확산 과정에서 인간의 색인식 능력이나 처리하는 색 좌표계의 색의 비균일성을 고려하지 않으면 정확한 색의 복원이 어렵게 되므로 인간시각 체계의 색인식 능력을 나타내는 HS(hue saturation intensity)좌표계에서 입력되는 영상의 색의 값에서 양자화 오차의 색감도를 고려하여 색조 및 채도의 확산량을 조절하는 방법을 사용한다. 인간 시각 체계의 색 인식 특성을 나타내는 HSI색 좌표계는 위와 아래의 밝기 값과 낮은 채도에서의 색의 변화에 따른 민감도가 중간 밝기 값과 높은 채도에서 보다 더 크게 나타나는 비균일 특성을 가진다. 따라서 변형된 프린트 점의 색조 및 채도의 확산량은 입력되는 값의 밝기 값과 채도에 따라서 확산되어지는 양자화 오차의 색조와 채도의 양을 식(2) 및 (3)을 사용하여 얻는다.

여기서 ΔH′과 ΔS′는 확산되어질 색조와 채도의 양, ΔH와 ΔS는 양자화 과정에서 발생된 색조와 채도의 양자화 오차, S는 채도 값이며 I는 밝기 값이다.

따라서 본 발명은 프린트되는 점이 채색되는 위치와 순서에 따라서 변하는 면적을 고려하여 양자화 구간을 다르게 설정하는 비선형적 양자화를 하고 인간 시각 체계가 저주파 배경에 대한 양자화 오차보다 고주파 배경에 대한 양자화 오차가 인간 시각 특성에 덜 민감한 점을 고려하여 양자화 오차를 저역통과 하므로써 양자화 오차에 의한 시각적 민감도를 완화하고 HSI(hue saturation intensity)색 좌표계에 따라 상기의 방법에 따라 색조 및 채도의 확산량을 결정하고 양자화 오차의 색조와 채도를 조절함으로써 칼라 프린터의 해상도를 향상시켜 고화질의 영상을 출력시킨다.

Claims (4)

1. 고해상도를 얻기 위한 칼라 프린터에 있어서, 제1과정으로 적색, 녹색, 청색으로 이루어진 세 채널의 입력영상을 비선형 양자화를하고, 제2과정으로 상기의 제1과정의 비선형 양자화 과정에서 얻어지는 양자화 오차를 저역통과 여파를 하고, 제3과정으로 상기의 제1과정에서 얻어진 양자화 값과 상기의 제2과정의 저역통과 여파된 양자화 오차를 이용하여 양자화 오차의 색조 및 채도의 확산량을 구하여 변형 프린트 점 확산 프린팅을 하고, 제4과정으로 상기의 제3과정에서의 얻어진 변형 프린트 점 값에 대항하는 세 채널의 적색, 녹색, 청색(R′, G′, B′)을 프린트 염료의 세 성분에 해당하는 청록, 자홍, 노랑(C, M, Y)으로 변환하여 프린트를 하는 것을 특징으로 하는 칼라 프린터의 해상도를 향상 방법.
2. 제1항에서 제1과정의 비선형 양자화를 하는데 있어서, N을 임계행렬의 크기, N_ij를 임의화소의 임계행렬 안에서 채색된 점의 수, P_ij를 임의 화소의 임계행렬 안에서 중복이 발생하는 부분의 수와 임계행렬의 면적을 넘어가는 수 1/2의 합, K′를 2×K로 하고 원대접 정사각형 삭제에 의하여 얻어지는 사분편(300)에 해당하는 K의 면적을 0.25(π-2)/(2N²)로 할 때, 복원된 명암도 r은

   과 같이 얻는 것을 특징으로 하는 칼라 프린터의 해상도를 향상 방법.
3. 제1항에 있어서 제3과정의 변형 프린트 점 확산을 하기 위하여 양자화 오차의 색조 및 채도의 확산량을 구하는데 있어서, ΔH 및 ΔS를 양자화 과정에서 발생된 색조 및 채도의 양자화 오차, S를 채도 값으로 하고 I를 밝기 값으로 할 때,

   과 같이 얻는 것을 특징으로 하는 칼라 프린터의 해상도를 향상 방법.
4. 제1항에 있어서 제4과정인 변형 프린트 점 값에 해당하는 세 채널의 적색, 녹색, 청색(R', G', B')을 프린트 염료의 세 성분에 해당하는 청록, 자홍, 노랑(C, M, Y)으로 변환을 하는 것에 있어서, 검정을 추가하여 사용하는 것을 특징으로 하는 칼라 프린터의 해상도를 향상 방법.