KR100306756B1 - 명도 성분에 기반한 칼라 화상의 윤곽선 강조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 주목 화소의 명도 성분값에서 주변 화소의 명도 성분 평균값을 감산한 값에 제 1 스케일링 팩터를 승산하여 고역 명도값을 산출하고, 주목 화소의 적색 성분값에서 주변 화소의 적색 성분 평균값을 감산한 결과의 절대값과 주목 화소의 녹색 성분값에서 주변 화소의 녹색 성분 평균값을 감산한 결과의 절대값 및 주목 화소의 청색 성분값에서 주변 화소의 청색 성분 평균값을 감산한 결과의 절대값들 중에서 최대값을 구하여 제 2 스케일링 팩터를 승산하여 최대 고역 칼라 성분값을 산출하며, 주목 화소의 명도 성분값과 고역 명도값 및 최대 고역 칼라 성분값을 합산하여 윤곽선이 강조된 명도 윤곽 강조값을 산출한 후, 명도 윤곽 강조값을 명도 성분값으로 제산한 값에 각각 적색 성분값과 녹색 성분값 및 청색 성분값을 승산하여 각각 적색 윤곽 강조값과 녹색 윤곽 강조값 및 청색 윤곽 강조값을 구하는 명도 성분에 기반한 칼라 화상의 윤곽선 강조 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 칼라 색상의 왜곡을 최소화하면서 칼라 화상의 윤곽선을 효과적으로 강조할 수 있는 이점이 있다.
Description
본 발명은 명도 성분에 기반한 칼라 화상의 윤곽선 강조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 칼라 화상의 색상 성분을 유지하면서 가시성을 높일 수 있도록 칼라 화상의 윤곽선을 강조하는 명도 성분에 기반한 칼라 화상의 윤곽선 강조 방법에 관한 것이다.
칼라 화상의 윤곽선을 강조하는 방법은 흑백 화상의 윤곽선을 강조하는 방법에 비해서 고려해야 할 사항이 많다. 즉, 흑백 화상의 경우에는 명도(luminance) 이외에도 채도(saturation)와 색상(hue)이 함께 고려되어야 한다.
도 1은 종래 기술에 따른 칼라 화상의 윤곽선 강조 방법을 나타낸 흐름도이다.
우선, 윤곽선 강조 처리를 수행할 주목 화소를 래스터 스캐닝 순으로 지정한 후, 각 주목 화소를 R, G, B 성분으로 분리한다(S10). 단계 S20과 단계 S30 및 단계 S40에서 각 칼라 성분에 대해 흑백 화상에서 일반적으로 적용하는 윤곽선 강조 방법을 독립적으로 적용한다. 일반적으로, 윤곽선 강조 방법으로는 고역 통과 필터(high-pass filter)를 사용하는 방법이 널리 쓰인다. 단계 S50에서는 강조된 R, G, B 성분을 다시 합성하여 윤곽선이 강조된 화소값을 획득한다. 이상의 과정을 모든 화소에 대하여 반복적으로 수행함으로써 전체적인 칼라 화상에 대한 윤곽선강조 처리를 수행하게 된다. 요약컨대, 기존의 칼라 화상의 윤곽선을 강조하는 가장 간단한 방법은 도 1에서와 같이, R, G, B 각각의 색상 성분에 흑백 화상의 윤곽선을 강조하는 방법을 독립적으로 적용하는 것이다. 그러나, 이 방법은 원화상의 R, G, B 성분 사이의 칼라 균형을 무너뜨리기 때문에 칼라 색상의 왜곡이 일어날 수 있다.
다시 말해서, 바람직한 칼라 화상의 윤곽선 강조 방법은 칼라 화상의 색상(hue) 성분이 변하지 않도록 하면서 화상의 가시도(visibility)를 높이는 것이다. 채도 성분은 응용 분야에 따라 유지되는 편이 바람직할 수도 있고, 보다 폭넓은 칼라를 표현하기 위해 수정이 될 수도 있지만, 색상 성분은 변형이 되지 않는 것이 바람직하다.
따라서, 본 발명은 이와 같은 요구에 부응하기 위해 안출된 것으로,
RGB 칼라 공간 대신에 HLS 칼라 공간을 사용하였으며, HLS 칼라 공간에서 H(Hue, 색상) 성분은 유지하고 L(Luminance, 명도) 성분만을 변화시킴으로써 칼라 색상의 왜곡을 최소화하면서 칼라 화상의 윤곽선을 효과적으로 강조할 수 있는 명도 성분에 기반한 칼라 화상의 윤곽선 강조 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 칼라 화상의 윤곽선 강조 방법을 나타낸 흐름도,
도 2는 본 발명에 따른 명도 성분에 기반한 칼라 화상의 윤곽선 강조 방법의 바람직한 실시예를 나타낸 흐름도,
도 3은 플로이드와 스타인베르그가 제안한 오차 확산 마스크를 나타낸 예시도이다.
이와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 명도 성분에 기반한 칼라화상의 윤곽선 강조 방법은, 주목 화소의 명도 성분값에서 주변 화소의 명도 성분 평균값을 감산한 값에 제 1 스케일링 팩터를 승산하여 고역 명도값을 산출하고, 주목 화소의 적색 성분값에서 주변 화소의 적색 성분 평균값을 감산한 결과의 절대값과 주목 화소의 녹색 성분값에서 주변 화소의 녹색 성분 평균값을 감산한 결과의 절대값 및 주목 화소의 청색 성분값에서 주변 화소의 청색 성분 평균값을 감산한 결과의 절대값들 중에서 최대값을 구하여 제 2 스케일링 팩터를 승산하여 최대 고역 칼라 성분값을 산출하며, 주목 화소의 명도 성분값과 고역 명도값 및 최대 고역 칼라 성분값을 합산하여 윤곽선이 강조된 명도 윤곽 강조값을 산출한 후, 명도 윤곽 강조값을 명도 성분값으로 제산한 값에 각각 적색 성분값과 녹색 성분값 및 청색 성분값을 승산하여 각각 적색 윤곽 강조값과 녹색 윤곽 강조값 및 청색 윤곽 강조값을 구함으로써 칼라 색상의 왜곡을 최소화하면서 칼라 화상의 윤곽선을 효과적으로 강조할 수 있는 것이 특징이다.
이하, 본 발명에 따른 명도 성분에 기반한 칼라 화상의 윤곽선 강조 방법의 바람직한 실시예를 첨부한 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 따른 명도 성분에 기반한 칼라 화상의 윤곽선 강조 방법의 바람직한 실시예를 나타낸 흐름도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직할 실시예는 적색(Red; R) 성분 화상, 녹색(Green; G) 성분 화상, 청색(Blue; B) 성분 화상으로 입력받은 원 칼라 화상을 색상(Hue; H), 명도(Luminance; L), 채도(Saturation; S) 성분을 색 좌표축으로 삼는 HLS 칼라 공간으로 변환하여 색상 성분 화상과 채도 성분 화상 및 명도 성분 화상을 획득하는 단계(S100)와;
윤곽선 강조 처리를 수행할 주목 화소의 위치를 래스터 스캐닝 순으로 선정하는 단계(S110)와;
상기 주목 화소의 명도 성분값에서 주변 화소의 명도 성분 평균값을 감산한 값에 제 1 스케일링 팩터를 승산하여 고역 명도값을 산출하는 단계(S120)와;
상기 주목 화소의 적색 성분값에서 주변 화소의 적색 성분 평균값을 감산한 결과의 절대값과 상기 주목 화소의 녹색 성분값에서 주변 화소의 녹색 성분 평균값을 감산한 결과의 절대값 및 상기 주목 화소의 청색 성분값에서 주변 화소의 청색 성분 평균값을 감산한 결과의 절대값들 중에서 최대값을 구하여 제 2 스케일링 팩터를 승산하여 최대 고역 칼라 성분값을 산출하는 단계(S130)와;
상기 주목 화소의 명도 성분값과 상기 고역 명도값 및 상기 최대 고역 칼라 성분값을 합산하여 윤곽선이 강조된 명도 윤곽 강조값을 산출하는 단계(S140)와;
상기 명도 윤곽 강조값을 상기 명도 성분값으로 제산한 값에 각각 상기 적색 성분값과 상기 녹색 성분값 및 상기 청색 성분값을 승산하여 각각 적색 윤곽 강조값과 녹색 윤곽 강조값 및 청색 윤곽 강조값을 산출하는 단계(S150)와;
상기 적색 윤곽 강조값과 상기 녹색 윤곽 강조값 및 상기 청색 윤곽 강조값을 입력받아 칼라 오차 확산(color error diffusion) 처리를 통해 이치화 결과값을 산출하는 단계(S160)를 수행하도록 구성된다.
이와 같이 구성된 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도 2를 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
우선, 단계 S100에서는 적색(Red; R) 성분 화상, 녹색(Green; G) 성분 화상, 청색(Blue; B) 성분 화상으로 입력받은 원 칼라 화상을 색상(Hue; H), 명도(Luminance; L), 채도(Saturation; S) 성분을 색 좌표축으로 삼는 HLS 칼라 공간으로 변환하여 색상 성분 화상과 채도 성분 화상 및 명도 성분 화상을 획득한다. 이로부터 수학식 1과 같이 명도 성분값을 산출한다.
이후, 단계 S110에서는 윤곽선 강조 처리를 수행할 주목 화소의 위치를 래스터 스캐닝 순으로 선정한다.
단계 S120에서는 상기 주목 화소의 명도 성분값 L(x,y)에서 주변 화소의 명도 성분 평균값을 감산한 값에 제 1 스케일링 팩터를 승산하여 고역 명도값을 산출한다.
다음으로, 단계 S130에서는 상기 주목 화소의 적색 성분값에서 주변 화소의 적색 성분 평균값을 감산한 결과의 절대값과 상기 주목 화소의 녹색 성분값에서 주변 화소의 녹색 성분 평균값을 감산한 결과의 절대값및 상기 주목 화소의 청색 성분값에서 주변 화소의 청색 성분 평균값을 감산한 결과의 절대값들 중에서 최대값을 구하여 제 2 스케일링 팩터를 승산하여 최대 고역 칼라 성분값을 산출한다.
단계 S140에서는 수학식 2와 같이, 상기 주목 화소의 명도 성분값과 상기 고역 명도값 및 상기 최대 고역 칼라 성분값을 합산하여 윤곽선이 강조된 명도 윤곽 강조값을 산출한다.
수학식 2를 통해 살펴보면, 명도 차이(일종의 명도 신호에 포함된 고역 성분)에 의해 명도 성분을 강조할 뿐만 아니라 R, G, B 차이 중에서 가장 큰 차이값을 이용하여 명도 성분을 강조함을 알 수 있다. 수학식 2의 우측 두 번째 항을 추가한 이유는 서로 다른 칼라를 가지는 이웃하는 두 부분이 동일한 명도를 가질 경우에도 윤곽선을 강조하기 위한 것이다.
단계 S150에서는 상기 명도 윤곽 강조값을 상기 명도 성분값으로 제산한 값에 각각 상기 적색 성분값과 상기 녹색 성분값및 상기 청색 성분값을 승산하여 각각 적색 윤곽 강조값과 녹색 윤곽 강조값및 청색 윤곽 강조값을 산출한다. 이상에서 바(bar)가 붙은 변수는 3 ×3 또는 5 ×5 등의 적당한 크기의 윈도우 마스크를 이용하여 주변 화소를 평균한 값이다.
수학식 3으로부터 강조된사이의 비율은 원 칼라 화상의 비율과 동일하기 때문에 원 화상의 색상이 그대로 유지되며, 명도 윤곽 강조값으로부터 윤곽선이 강조되는 효과가 있다. 참고로, 칼라 신호의 색상 성분을 R, G, B 상이의 비율이 동일하면 같은 색상을 나타낸다.
단계 S160에서는 상기 적색 윤곽 강조값과 상기 녹색 윤곽 강조값 및 상기 청색 윤곽 강조값을 입력받아 칼라 오차 확산(color error diffusion) 처리를 통해 이치화 결과값을 산출한다.
주지하다시피, 공지된 오차 확산 방법 중 대표적인 방법은 플로이드와 스타인베르그(Floyd-Steinberg)가 제안한 방법이 있으며, 또 다른 대표적인 방법으로는 스터키(Stucki)가 제안한 방법이 있다.
예컨대, 플로이드와 스타인베르그((Floyd-Steinberg)가 제안한 오차 확산 마스크(error diffusion mask)는 도 3과 같은 데, 이 오차 확산 마스크의 각 셀(cell) 내에 기술된 숫자들은 해당 위치의 화소가 갖는, 이치화 시에 발생한 계조 오차값들의 가중치를 의미한다. 통상, 오차 확산 방법은 라인 메모리를 통해 이전 라인의 계조 오차값을 저장하고 있어야 함은 가장 기본적인 전제 사항이다.
수학식 4와 같이, 현 좌표 위치의 주목 화소값과 인접 화소들의 계조 오차값들에 상관성 정도에 따라 각각 1/16, 5/16, 3/16, 7/16의 가중치를 적용하여 수정 주목 화소값을 산출한다. 여기서,는 수직 좌표(vertical coordinate)이며,는 수평 좌표(horizontal coordinate)이다.
수학식 4를 통해 수정 주목 화소값을 산출한 후, 수학식 5와 같은 조건식에 의해 현 좌표 위치에 대한 이치화 결과치를 산출하고, 해당 위치에 대한 계조 오차값을 산출한다.
다시 말해서, 수정 주목 화소값이 기설정된 고정 역치값(, 화소당 비트수가 8비트인 256 계조 화상을 기준할 때, 127이 됨)보다 크거나 같으면, 이치화 결과치로 백색(WHITE)을 출력한 후, 주목 화소값에서 최대 계조값(화소당 비트수가 8비트인 256 계조 화상을 기준할 때, 255가 됨)을 감산하여 해당 위치에 대한 계조 오차값으로 지정하고, 그렇지 않으면, 이치화 결과치로 흑색(BLACK)을 출력한 후, 주목 화소값을 해당 위치에 대한계조 오차값으로 지정한다.
이러한 오차 확산 방법을 칼라 화상에 적용하는 방법은 다양한 방법이 있을 수 있다. 현재, CMY(Cyan, Magenta, Yellow)에 기초한 3색 칼라 시스템, CMYK(Cyan, Magenta, Yellow, Black)에 기초한 4색 칼라 시스템, CC'MM'YK(Cyan, Light Cyan, Magenta, Light Magenta, Yellow, Black)에 기초한 6색 칼라 시스템 등에 기반한 다양한 칼라 오차 확산 방법이 공지되어 있는 데, 기존에 공지된 어떠한 칼라 오차 확산 방법을 이용하더라도 무방할 뿐만 아니라 공지된 어떠한 칼라 중간조 처리 방법을 이용하여 칼라 이치화 화상을 획득하더라도 무방함은 주지의 사실이다.
이상의 과정을 모든 화소에 대해서 반복 수행함으로써 칼라 화상의 색성 성분을 훼손시키지 않으면서 윤곽선을 효과적으로 강조할 수 있는 이점이 있으며, 이를 이용하여 오차 확산 처리를 수행할 경우, 좀 더 우수한 가시성을 제공하는 이치화 영상을 획득할 수 있다.
본원에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의내려진 용어들로써 이는 당분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본원의 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 발명의 특정한 실시예가 설명·도시되었지만 본 발명이 당업자에 의해 다양하게 변형되어 실시될 가능성이 있는 것은 자명한 일이다.
또한, 본원에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명을 설명했으므로 본 발명의 기술적인 난이도 측면을 고려할 때, 당분야에 통상적인 기술을 가진 사람이면 용이하게 본 발명에 대한 또 다른 실시예와 다른 변형을 가할 수 있으므로, 상술한 설명에서 사상을 인용한 실시예와 변형은 모두 첨부된 본 발명의 청구 범위에 귀속됨은 명백하다.
이상에서 상세하게 설명한 바와 같이, 주목 화소의 명도 성분값에서 주변 화소의 명도 성분 평균값을 감산한 값에 제 1 스케일링 팩터를 승산하여 고역 명도값을 산출하고, 주목 화소의 적색 성분값에서 주변 화소의 적색 성분 평균값을 감산한 결과의 절대값과 주목 화소의 녹색 성분값에서 주변 화소의 녹색 성분 평균값을 감산한 결과의 절대값 및 주목 화소의 청색 성분값에서 주변 화소의 청색 성분 평균값을 감산한 결과의 절대값들 중에서 최대값을 구하여 제 2 스케일링 팩터를 승산하여 최대 고역 칼라 성분값을 산출하며, 주목 화소의 명도 성분값과 고역 명도값 및 최대 고역 칼라 성분값을 합산하여 윤곽선이 강조된 명도 윤곽 강조값을 산출한 후, 명도 윤곽 강조값을 명도 성분값으로 제산한 값에 각각 적색 성분값과 녹색 성분값 및 청색 성분값을 승산하여 각각 적색 윤곽 강조값과 녹색 윤곽 강조값 및 청색 윤곽 강조값을 구하는 본 발명에 따르면, 칼라 색상의 왜곡을 최소화하면서 칼라 화상의 윤곽선을 효과적으로 강조할 수 있는 이점이 있다.
Claims (2)
- 적색(Red; R) 성분 화상, 녹색(Green; G) 성분 화상, 청색(Blue; B) 성분 화상으로 입력받은 원 칼라 화상을 색상(Hue; H), 명도(Luminance; L), 채도(Saturation; S) 성분을 색 좌표축으로 삼는 HLS 칼라 공간으로 변환하여 색상 성분 화상과 채도 성분 화상 및 명도 성분 화상을 획득하는 단계와;윤곽선 강조 처리를 수행할 주목 화소의 위치를 래스터 스캐닝 순으로 선정하는 단계와;상기 주목 화소의 명도 성분값에서 주변 화소의 명도 성분 평균값을 감산한 값에 제 1 스케일링 팩터를 승산하여 고역 명도값을 산출하는 단계와;상기 주목 화소의 적색 성분값에서 주변 화소의 적색 성분 평균값을 감산한 결과의 절대값과 상기 주목 화소의 녹색 성분값에서 주변 화소의 녹색 성분 평균값을 감산한 결과의 절대값 및 상기 주목 화소의 청색 성분값에서 주변 화소의 청색 성분 평균값을 감산한 결과의 절대값들 중에서 최대값을 구하여 제 2 스케일링 팩터를 승산하여 최대 고역 칼라 성분값을 산출하는 단계와;상기 주목 화소의 명도 성분값과 상기 고역 명도값 및 상기 최대 고역 칼라 성분값을 합산하여 윤곽선이 강조된 명도 윤곽 강조값을 산출하는 단계; 및상기 명도 윤곽 강조값을 상기 명도 성분값으로 제산한 값에 각각 상기 적색 성분값과 상기 녹색 성분값 및 상기 청색 성분값을 승산하여 각각 적색 윤곽 강조값과 녹색 윤곽 강조값 및 청색 윤곽 강조값을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 명도 성분에 기반한 칼라 화상의 윤곽선 강조 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 적색 윤곽 강조값과 상기 녹색 윤곽 강조값 및 상기 청색 윤곽 강조값을 입력받아 칼라 오차 확산(color error diffusion) 처리를 통해 이치화 결과값을 산출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 명도 성분에 기반한 칼라 화상의 윤곽선 강조 방법.
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