KR100463831B1 - Apparatus and method for optimizing image quality by using human visual characteristics - Google Patents
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Abstract
본 발명은 인간 시각 특성을 이용한 최적화 화질 추출장치 및 방법에 관한 것으로, 디스플레이 디바이스에 입력되는 적색/녹색/파랑(red/green/blue : RGB) 영상 신호를 L*C*h(명도, 채도, 색상 : L*,C*,h) 디바이스 독립 색 공간으로 변환시키는 RGB에서 L*C*h로의 변환부; RGB에서 L*C*h로의 변환부에 의해 L*C*h 공간으로 변환된 값들에 대하여 미리 분할된 영역별로 관찰자의 색 조절 및 변환에 의해서 최적의 색을 갖는 영상으로 조절하는 L*C*h 조절부; L*C*h 조절부에 의해 L*C*h 색 공간에서 최적의 색으로 조절된 값을 RGB 영상 신호로 변환시키는 L*C*h에서 RGB로의 변환부; 디스플레이 디바이스에 입력되는 RGB 영상 신호를 YPbPr(휘도 성분(Y) 색차성분(PbPr) : YPbPr) 신호로 변환시키는 RGB에서 YPbPr로의 변환부; RGB에서 YPbPr로의 변환부에 의해 변환된 YPbPr 신호를 관찰자가 선호하는 품질의 영상으로 조절하는 영상 조절 및 개선부; 영상 조절 및 개선부에 의해 관찰자가 선호하는 품질로 조절된 YPbPr 영상을 RGB 영상 신호로 변환시키는 YPbPr에서 RGB로의 변환부; L*C*h에서 RGB로의 변환부에 의해 변환된 최적의 색으로 조절된 RGB 영상 신호에 해당되는 계수를 추출하며, YPbPr에서 RGB로의 변환부에 의해 관찰자가 선호하는 품질의 YPbPr 영상으로 조절된 RGB 영상 신호에 해당되는 계수를 추출하는 계수 추출부를 포함한다. 따라서, 추출된 계수를 이용하여 최적화된 영상의 화질로 변환하여 디스플레이 시스템 개발 과정에서 인간의 시각 특성 및 선호도와, 테스트 원본과 유사한 색 재현을 반영할 수 있으며, 또한, 추출된 계수를 디스플레이 시스템에 적용할 경우 디스플레이(display) 사용자들에게 풍부한 칼라와 선명한 영상을 제공하는 고화질 디스플레이 디바이스를 개발할 수 있도록 하는 효과가 있다.The present invention relates to an apparatus and method for extracting optimized image quality using human visual characteristics, wherein a red / green / blue (RGB) image signal input to a display device is L * C * h (brightness, saturation, Color: L *, C *, h) RGB to L * C * h conversion unit for converting to a device independent color space; L * C * that adjusts to an image having an optimal color by adjusting and converting the color of the viewer for each of the pre-divided areas with respect to values converted into the L * C * h space by the RGB to L * C * h converter. h control unit; An L * C * h to RGB converter for converting a value adjusted to an optimal color in the L * C * h color space by an L * C * h control unit into an RGB image signal; An RGB to YPbPr conversion unit for converting an RGB image signal input to the display device into an YPbPr (luminance component (Y) chrominance component (PbPr): YPBPr) signal; An image control and enhancement unit for adjusting the YPbPr signal converted by the RGB to YPbPr conversion unit to an image of a quality preferred by an observer; An YPbPr to RGB converter for converting the YPbPr image adjusted to the viewer's preferred quality by the image adjusting and improving unit into an RGB image signal; Extracts coefficients corresponding to the RGB image signal adjusted to the optimal color converted by the L * C * h to RGB converter, and is adjusted to the YPbPr image of the viewer's preferred quality by the YPbPr to RGB converter. It includes a coefficient extraction unit for extracting the coefficient corresponding to the RGB image signal. Therefore, by using the extracted coefficients to convert the image to the optimized image quality, it is possible to reflect human visual characteristics and preferences and color reproduction similar to the original test in the development of the display system. When applied, it has the effect of developing high-definition display devices that provide rich color and clear images to display users.
Description
본 발명은 인간 시각 특성을 이용한 최적화 화질 추출장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 디지털 디스플레이 시스템(예로, 음극선관(CRT), 액정디스플레이(LCD), 플라즈마 디스플레이 패널(PDP),...) 개발에 있어서, 인간(이하, 관찰자)의 시각 특성을 이용하여 칼라 과학적 입장 및 영상 처리 입장에 관련하여 최적화된 화질의 계수를 추출할 수 있도록 하는 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for extracting optimized image quality using human visual characteristics, and in particular, to developing a digital display system (eg, a cathode ray tube (CRT), a liquid crystal display (LCD), a plasma display panel (PDP), ...). The present invention relates to an apparatus and a method for extracting coefficients of image quality optimized for a color scientific position and an image processing position using visual characteristics of a human (hereinafter, observer).
통상적으로, 일반 디스플레이 시스템 개발은 채도 및 밝기와 대비도 조정과 같은 간단한 조절과 측정을 통하여 화질을 조정한다.Typically, general display system development adjusts image quality through simple adjustments and measurements such as saturation and brightness and contrast adjustment.
이러한, 측정 방법은 칼라 과학적인 입장에서 디바이스 독립적인 색 재현을 구현하기 어려울 뿐만 아니라, 실제 디스플레이 디바이스를 사용하게 될 사용자들의 화질에 대한 선호도를 간과하는 문제점이 있었다.This measurement method is not only difficult to implement device independent color reproduction from a color scientific standpoint, but also has a problem of overlooking the preference for the image quality of users who will use the actual display device.
한편, 상술한 바와 같이, 디스플레이 시스템 개발로는 등록번호 1966-32166호에 개시된 "칼라이미지 재현장치"와, 1999년에 발표된 "Image Lightness Recalling Using Sigmoidal Contrast Enhancement Functions"와, 2000년에 발표된 "Gamut Compression Algorithm Development on the Basis of Observer Experimental Data" 등에 개시되어 있다.As described above, the display system development includes the "color image reproducing apparatus" disclosed in the registration number 1966-32166, the "Image Lightness Recalling Using Sigmoidal Contrast Enhancement Functions" published in 1999, and the 2000 publication. "Gamut Compression Algorithm Development on the Basis of Observer Experimental Data" and the like.
상술한 "칼라이미지 재현장치"는 모니터상의 칼라 이미지와 프린터 출력물의 시각적 일치 및 색 재현의 목적을 갖으며, 환경 독립 시감 일치 색 재현 및 일치를 위한 모델링 및 시스템으로 구성되어 그 효과가 관찰자의 색순응 상태를 반영하게 되어 모니터상의 칼라 이미지와 프린터 출력물이 보다 더 시각적으로 일치할 수 있다.The above-mentioned "color image reproduction apparatus" has the purpose of visual matching and color reproduction of a color image on a monitor and a printer output, and is composed of a modeling and a system for color reproduction and matching of an environment-independent luminous match, and its effect is observed according to the observer's color adaptation. This reflects the condition so that the color image on the monitor and the printer output can be more visually matched.
그리고, "Image Lightness Recalling Using Sigmoidal Contrast Enhancement Functions"는 디바이스간의 색역폭 차이로 인한 Lightness의 대비도 감소를 최소화하는 목적을 갖으며, 관찰자들에 의한 sigmoidal 함수를 이용한 대비도 변환 실험 실시 및 실험으로 획득된 데이터를 통하여 대비도 유지 알고리즘 도출로 구성되어 그 효과가 서로 다른 디바이스간의 색역폭 맵핑시 대비도 감소를 줄일 수 있다.In addition, "Image Lightness Recalling Using Sigmoidal Contrast Enhancement Functions" has the purpose of minimizing the reduction of the contrast of lightness due to the difference in color gamut between devices, and obtained by conducting experiments and experiments of contrast conversion experiments using sigmoidal functions Based on the derived data, it is possible to derive a contrast-preserving algorithm, which can reduce the reduction in contrast when mapping the gamut between devices having different effects.
또한, "Gamut Compression Algorithm Development on the Basis of Observer Experimental Data"는 디바이스간의 색역폭 차이를 고려하여 관찰자를 동원한 색역폭 압축 알고리즘을 개발하는 목적을 갖으며, 관찰자에 이용한 L*C*h 칼라 색변환을 통한 색역 압축 성향 취합 및 일반적인 알고리즘 개발로 구성되어 그 효과가 색역폭이 작은 디바이스에서 큰 디바이스로 표현되는 색과 최대한 일치되는 색이 재현된다.In addition, "Gamut Compression Algorithm Development on the Basis of Observer Experimental Data" aims to develop a gamut compression algorithm that employs observers in consideration of the gamut difference between devices, and uses L * C * h color conversion for observers. It is composed of color gamut compression tendency collection and general algorithm development, and the effect is reproduced as closely as possible with the color represented by the large device in the device with small gamut width.
이와 같이, 선행논문에 개시된 기술을 살펴보았을 때, 칼라 과학적인 입장에서 디바이스 독립적인 색 재현을 구현하기 어려울 뿐만 아니라, 실제 디스플레이 디바이스를 사용하게 될 사용자들의 화질에 대한 선호도를 간과하게 되는 문제점은 여전히 남아 있었다.As described above, when looking at the technology disclosed in the preceding paper, it is not only difficult to implement color-independent color reproduction from a color scientific standpoint, but also the problem of overlooking the preference of the image quality of users who will actually use the display device is still a problem. Remained.
따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은 인간(이하, 관찰자)의 시각 특성을 이용하여 칼라 과학적 입장 및 영상 처리 입장에 관련하여 화질의 계수를 추출하고, 추출된 계수를 변환 및 가공하여 디스플레이 시스템에서 최적의 화질을 재생할 수 있도록 하는 인간 시각 특성을 이용한 최적화 화질 추출장치 및 방법을 제공함에 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above-described problems, the purpose of which is to extract the coefficient of the image quality in relation to the color scientific position and the image processing position using the visual characteristics of the human (hereinafter, observer), and extracted The present invention provides an apparatus and method for extracting optimized image quality using human visual characteristics to convert and process coefficients to reproduce optimal image quality in a display system.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에서 인간 시각 특성을 이용한 최적화 화질 추출장치는 디스플레이 디바이스에 입력되는 적색/녹색/파랑(red/green/blue : RGB) 영상 신호를 L*C*h(명도, 채도, 색상 : L*,C*,h) 디바이스 독립 색 공간으로 변환시키는 RGB에서 L*C*h로의 변환부; RGB에서 L*C*h로의 변환부에 의해 L*C*h 공간으로 변환된 값들에 대하여 미리 분할된 영역별로 관찰자의 색 조절 및 변환에 의해서 최적의 색을 갖는 영상으로 조절하는 L*C*h 조절부; L*C*h 조절부에 의해 L*C*h 색 공간에서 최적의 색으로 조절된 값을 RGB 영상 신호로 변환시키는 L*C*h에서 RGB로의 변환부; 디스플레이 디바이스에 입력되는 RGB 영상 신호를 YPbPr(휘도 성분(Y) 색차성분(PbPr) : YPbPr) 신호로 변환시키는 RGB에서 YPbPr로의 변환부; RGB에서 YPbPr로의 변환부에 의해 변환된 YPbPr 신호를 관찰자가 선호하는 품질의 영상으로 조절하는 영상 조절 및 개선부; 영상 조절 및 개선부에 의해 관찰자가 선호하는 품질로 조절된 YPbPr 영상을 RGB 영상 신호로 변환시키는 YPbPr에서 RGB로의 변환부; L*C*h에서 RGB로의 변환부에 의해 변환된 최적의 색으로 조절된 RGB 영상 신호에 해당되는 계수를 추출하며, YPbPr에서 RGB로의 변환부에 의해 관찰자가 선호하는 품질의 YPbPr 영상으로 조절된 RGB 영상 신호에 해당되는 계수를 추출하는 계수 추출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.In the present invention for achieving the above object, the optimized image quality extraction apparatus using the human visual characteristics is a red / green / blue (RGB) image signal input to the display device L * C * h (brightness, Saturation, color: L *, C *, h) RGB to L * C * h conversion unit for converting into a device independent color space; L * C * that adjusts to an image having an optimal color by adjusting and converting the color of the viewer for each of the pre-divided areas with respect to values converted into the L * C * h space by the RGB to L * C * h converter. h control unit; An L * C * h to RGB converter for converting a value adjusted to an optimal color in the L * C * h color space by an L * C * h control unit into an RGB image signal; An RGB to YPbPr conversion unit for converting an RGB image signal input to the display device into an YPbPr (luminance component (Y) chrominance component (PbPr): YPBPr) signal; An image control and enhancement unit for adjusting the YPbPr signal converted by the RGB to YPbPr conversion unit to an image of a quality preferred by an observer; An YPbPr to RGB converter for converting the YPbPr image adjusted to the viewer's preferred quality by the image adjusting and improving unit into an RGB image signal; Extracts coefficients corresponding to the RGB image signal adjusted to the optimal color converted by the L * C * h to RGB converter, and is adjusted to the YPbPr image of the viewer's preferred quality by the YPbPr to RGB converter. And a coefficient extractor for extracting coefficients corresponding to the RGB image signals.
또한, 상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에서 칼라 과학적 입장에 관련 인간 시각 특성을 이용한 최적화 화질 추출방법은 테스트 영상에 해당되는 RGB 영상 신호가 제공될 경우, RGB에서 L*C*h로의 변환부에서 제공되는 RGB 영상 신호를 L*C*h 디바이스 독립 색 공간으로 변환된 값을 L*C*h 조절부에 제공하는 제1단계; L*C*h 조절부에서 RGB에서 L*C*h로의 변환부에 의해 L*C*h 공간으로 변환된 값들에 대하여 미리 분할된 영역별로 관찰자의 색 조절 및 변환에 의해서 최적의 색을 갖는 영상으로 조절하여 L*C*h에서 RGB로의 변환부에 제공하는 제2단계; L*C*h에서 RGB로의 변환부에서 L*C*h 조절부에 의해 L*C*h 색 공간에서 최적의 색으로 조절된 값을 RGB 영상 신호로 변환하여 계수 추출부에 제공하는 제3단계; 계수 추출부에서 L*C*h에서 RGB로의 변환부에 의해 변환된 최적의 색상으로 조절된 RGB 영상 신호에 해당되는 계수를 추출하는 제4단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, according to the present invention for achieving the above object, the optimized image quality extraction method using the human visual characteristics related to the color scientific position, when the RGB image signal corresponding to the test image is provided, the conversion unit from RGB to L * C * h A first step of providing a L * C * h control unit with a value converted from the RGB image signal provided by the L * C * h device independent color space; The L * C * h control unit has an optimal color by adjusting and converting the color of the viewer for each of the pre-divided areas with respect to the values converted into the L * C * h space by the RGB to L * C * h converter. A second step of adjusting to an image and providing the image to a conversion unit from L * C * h to RGB; The third L * C * h to RGB converter converts a value adjusted to an optimal color in the L * C * h color space by the L * C * h control unit to an RGB image signal and provides the result to the coefficient extractor. step; And a fourth step of extracting a coefficient corresponding to an RGB image signal adjusted to an optimal color converted by the L * C * h to RGB converter by the coefficient extractor.
또한, 상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에서 영상 처리 입장에 관련 인간 시각 특성을 이용한 최적화 화질 추출방법은 테스트 영상에 해당되는 RGB 영상 신호가 제공될 경우, RGB에서 YPbPr로의 변환부에서 제공되는 RGB 영상 신호를 화질에 영향을 미치는 요소로 조절 및 변환시켜 영상 조절 및 개선부에 제공하는 제1단계; 영상 조절 및 개선부에서 RGB에서 YPbPr로의 변환부에 의해 변환된 YPbPr 신호를 관찰자가 선호하는 품질의 영상으로 조절하여 YPbPr에서 RGB로의 변환부에 제공하는 제2단계; YPbPr에서 RGB로의 변환부에서 영상 조절 및 개선부에 의해 관찰자가 선호하는 품질의 YPbPr 영상으로 조절된 값을 RGB 영상 신호로 변환시켜 계수 추출부에 제공하는 제3단계; 계수 추출부에서 YPbPr에서 RGB로의 변환부에 의해 관찰자가 선호하는 품질의 YPbPr 영상으로 조절된 RGB 영상 신호에 해당되는 계수를 추출하는 제4단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, according to the present invention for achieving the above object, in the optimized image quality extraction method using the human visual characteristics related to the position of the image processing, when the RGB image signal corresponding to the test image is provided, RGB to YPbPr conversion unit provided in the RGB A first step of adjusting and converting an image signal into an element affecting image quality and providing the same to an image adjusting and improving unit; A second step of adjusting the YPbPr signal converted by the RGB to YPbPr conversion unit to an image of a quality preferred by the observer and providing the YPbPr to RGB conversion unit by the image adjustment and enhancement unit; A third step of converting a value adjusted to an YPbPr image of a quality preferred by an observer by the image adjusting and improving unit into an RGB image signal and providing the coefficient extracting unit to the RGB image signal; And a fourth step of extracting a coefficient corresponding to the RGB image signal adjusted to the YPbPr image of the viewer's preferred quality by the coefficient extraction unit from the YPbPr to RGB converter.
도 1은 본 발명에 따른 인간 시각 특성을 이용한 최적화 화질 추출장치에 대한 블록 구성도이고,1 is a block diagram of an apparatus for extracting optimized image quality using human visual characteristics according to the present invention;
도 2는 도 1에 도시된 L*C*h 조절부의 내부 구성도에 대하여 상세하게 도시한 도면이며,2 is a view showing in detail the internal configuration of the L * C * h control unit shown in Figure 1,
도 3은 도 1에 도시된 영상조절 및 개선부의 내부 구성도에 대하여 상세하게 도시한 도면이며,3 is a view showing in detail the internal configuration of the image control and enhancement shown in Figure 1,
도 4는 본 발명에 따른 칼라 과학적 입장에 관련 인간 시각 특성을 이용한 최적화 화질 추출방법에 대하여 상세하게 설명한 흐름도이며,4 is a flowchart illustrating a method of extracting optimized image quality using human visual characteristics related to color scientific positions according to the present invention;
도 5는 본 발명에 따른 영상 처리 입장에 관련 인간 시각 특성을 이용한 최적화 화질 추출방법에 대하여 상세하게 설명한 흐름도이다.5 is a flowchart illustrating a method of extracting optimized image quality using a human visual characteristic related to an image processing position according to the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
10 : RGB에서 L*C*h로의 변환부 20 : L*C*h 조절부10: RGB to L * C * h converter 20: L * C * h controller
21 : 색영역 선택부 23 : L* 조절부21: color gamut selection unit 23: L * control unit
25 : C* 조절부 27 : h 조절부25: C * control unit 27: h control unit
30 : L*C*h에서 RGB로의 변환부 40 : RGB에서 YPbPr로의 변환부30: L * C * h to RGB converter 40: RGB to YPbPr converter
50 : 영상 조절 및 개선부 51 : 휘도 추출부50: image control and enhancement unit 51: luminance extraction unit
52 : 선예도 조절부 53 : 대비도 조절부52: sharpness control unit 53: contrast control unit
54 : 잡음 조절부 55 : 뭉개짐 조절부54: noise control unit 55: crush control unit
56 : 휘도 병합부 60 : YPbPr에서 RGB로의 변환부56: luminance merging unit 60: YPbPr to RGB conversion unit
70 : 계수 추출부70: coefficient extraction unit
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시 예를 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 본 발명에 따른 인간 시각 특성을 이용한 최적화 화질 추출장치에 대한 블록 구성도로서, 적색/녹색/파랑(red/green/blue : RGB)에서 L*C*h(명도, 채도, 색상 : L*,C*,h)로의 변환부(10)와, L*C*h 조절부(20)와, L*C*h에서 RGB로의 변환부(30)와, RGB에서 YPbPr(휘도 성분(Y) 색차성분(PbPr) : YPbPr)로의 변환부(40)와, 영상 조절 및 개선부(50)와, YPbPr에서 RGB로의 변환부(60)와, 계수 추출부(70)를 포함한다.1 is a block diagram of an apparatus for extracting an optimized image quality using human visual characteristics according to the present invention, wherein L * C * h (red, green, blue) in red / green / blue (RGB) Saturation, color: L *, C *, h) conversion unit 10, L * C * h control unit 20, L * C * h to RGB conversion unit 30, RGB to YPbPr (Luminance component (Y) chrominance component (PbPr): conversion unit 40 to YPbPr), image adjustment and enhancement unit 50, YPbPr to RGB conversion unit 60, and coefficient extraction unit 70 Include.
RGB에서 L*C*h로의 변환부(10)는 개발하고자 하는 디스플레이 디바이스 특성에 맞게 RGB 공간에서 L*C*h 공간으로 변환시키는 블록으로서, 입력되는 RGB 영상 신호를 L*C*h 디바이스 독립 색 공간으로 변환시켜 L*C*h 조절부(20)에 제공한다.RGB to L * C * h conversion unit 10 is a block for converting from RGB space to L * C * h space in accordance with the characteristics of the display device to be developed. The color space is converted to the L * C * h control unit 20 and provided.
L*C*h 조절부(20)는 RGB에서 L*C*h로의 변환부(10)에 의해 L*C*h 공간으로 변환된 값들에 대하여 미리 분할된 영역별로 관찰자의 색 조절 및 변환에 의해서 최적의 색을 갖는 영상으로 조절하는 블록으로서, 도 2에 도시된 바와 같이, 색영역 선택부(21)와, L* 조절부(23)와, C* 조절부(25)와, h 조절부(27)를 구비한다.The L * C * h control unit 20 is configured to adjust and convert the observer's color by pre-divided areas with respect to values converted into the L * C * h space by the RGB to L * C * h converter 10. As a block for adjusting to an image having an optimal color by means of, as shown in FIG. 2, the color gamut selecting unit 21, the L * adjusting unit 23, the C * adjusting unit 25, and the h adjusting unit The part 27 is provided.
색영역 선택부(21)는 L*C*h 영상 각각의 특정 영역을 선택하는 블록으로서, 관찰자에 의해 선택되는 특정 영역, 즉 L*, C* 및 h에서 미리 나누어진 특정 영역을 선택한다.The color gamut selection unit 21 is a block for selecting a specific area of each of the L * C * h images, and selects a specific area previously divided by a specific area selected by the viewer, that is, L *, C *, and h.
L* 조절부(23)는 색영역 선택부(21)에 의해 특정영역이 선택될 경우, 선택된 영역에서 관찰자에 의해 명도가 고, 중, 저 3개의 영역으로 구분되어 색변환을 실시하여 조절되고, 조절된 명도값은 L*C*h에서 RGB로의 변환부(30)에 제공된다.When the specific area is selected by the color gamut selection unit 21, the L * adjusting unit 23 is divided into three areas of high, middle, and low brightness by the observer in the selected area, and is adjusted by performing color conversion. The adjusted brightness value is provided to the conversion unit 30 from L * C * h to RGB.
C* 조절부(25)는 색영역 선택부(21)에 의해 특정영역이 선택될 경우, 선택된 영역에서 관찰자에 의해 채도가 고, 중, 저 3개의 영역으로 구분되어 색변환을 실시하여 조절되고, 조절된 채도값은 L*C*h에서 RGB로의 변환부(30)에 제공된다.When the specific area is selected by the color gamut selection unit 21, the C * control unit 25 is divided into three areas of high saturation, middle and low by the observer in the selected area, and is adjusted by performing color conversion. The adjusted saturation value is provided to the conversion unit 30 from L * C * h to RGB.
h 조절부(27)는 색영역 선택부(21)에 의해 특정영역이 선택될 경우, 선택된 영역에서 관찰자에 의해 색상이 6개의 영역으로 나누어 대역에 따라 변환을 실시하여 조절되고, 조절된 색상값은 L*C*h에서 RGB로의 변환부(30)에 제공된다.h When the specific area is selected by the color gamut selection unit 21, the control unit 27 divides the color into six areas by the observer in the selected area and performs the conversion according to the band, and adjusts the adjusted color value. Is provided to the conversion unit 30 from L * C * h to RGB.
L*C*h에서 RGB로의 변환부(30)는 L*C*h 조절부(20)에 의해 L*C*h 색 공간에서 최적의 색으로 조절된 값을 RGB 영상 신호로 변환시켜 계수 추출부(70)에 제공한다.The L * C * h to RGB converter 30 extracts coefficients by converting a value adjusted to an optimal color in the L * C * h color space by the L * C * h control unit 20 to an RGB image signal. It provides to the part 70.
RGB에서 YPbPr로의 변환부(40)는 화질에 영향을 미치는 요소를 조절 및 변환시키는 블록으로서, 입력되는 RGB 영상 신호를 YPbPr 신호로 변환시켜 영상 조절 및 개선부(50)에 제공한다.The RGB to YPbPr converter 40 is a block for controlling and converting an element affecting the image quality, and converts an input RGB image signal into an YPbPr signal and provides the image control and enhancement unit 50.
영상 조절 및 개선부(50)는 관찰자의 변환 및 조절에 의해 관찰자가 선호하는 품질의 영상으로 조절되는 블록으로서, 도 3에 도시된 바와 같이, 휘도 추출부(51)와, 선예도 조절부(52)와, 대비도 조절부(53)와, 잡음 조절부(54)와, 뭉개짐 조절부(55)와, 휘도 병합부(56)를 구비한다.The image adjusting and improving unit 50 is a block that is adjusted to an image of a preferred quality by the observer's conversion and adjustment. As shown in FIG. 3, the brightness extracting unit 51 and the sharpness adjusting unit 52 are shown. ), A contrast control unit 53, a noise control unit 54, a lump control unit 55, and a brightness merging unit 56.
휘도 추출부(51)는 RGB에서 YPbPr로의 변환부(40)에 의해 변환된 YPbPr 영상에서 휘도 성분(Y)만을 추출한 후, 선예도 조절부(52), 대비도 조절부(53), 잡음 조절부(54), 뭉개짐 조절부(55) 각각의 조절 제어에 따라 추출된 휘도 성분이 이용되도록 한다.The luminance extractor 51 extracts only the luminance component Y from the YPbPr image converted by the RGB to YPbPr converter 40, and then the sharpness adjuster 52, the contrast adjuster 53, and the noise adjuster. 54, the luminance component extracted according to the adjustment control of each crush adjustment unit 55 is used.
선예도 조절부(52)는 휘도 추출부(51)에 의해 추출된 휘도 성분을 unsharp masking 방법을 사용하여 영상의 경계선부분을 강조하면서, 사용자가 선호하는 정도에 따라 선예도를 향상시키고, 향상된 YPbPr 영상의 선예도 조절 값을 휘도 병합부(56)에 제공한다.The sharpness control unit 52 enhances the sharpness according to the user's preference while emphasizing the boundary portion of the image by using the unsharp masking method of the luminance component extracted by the luminance extractor 51, and improves the sharpness of the improved YPbPr image. The sharpness adjustment value is provided to the brightness merging unit 56.
대비도 조절부(53)는 256 계조를 가지고 휘도 추출부(51)에 의해 추출된 휘도 성분을 128을 기준으로 128 보다 낮은 부분은 더욱 낮게, 그리고 높은 부분은 더욱 높게 조절하여 YPbPr 영상 전체의 밝고 어두운 정도를 조절하고, 조절된 YPbPr 영상의 대비도 조절 값을 휘도 병합부(56)에 제공한다.The contrast controller 53 has 256 gray levels and adjusts the luminance component extracted by the luminance extractor 51 to lower portions of 128 and higher portions of 128 based on 128 so that the entire YPbPr image is bright. The degree of darkness is adjusted, and the contrast control value of the adjusted YPbPr image is provided to the brightness merging unit 56.
잡음 조절부(54)는 휘도 추출부(51)에 의해 추출된 휘도 성분 및 필터를 사용하여 백색 잡음을 영상에서 추가 또는 제거하여 YPbPr 영상의 품질을 변화시키고, 변화된 YPbPr 영상의 잡음 조절 값을 휘도 병합부(56)에 제공한다.The noise controller 54 changes the quality of the YPbPr image by adding or removing white noise from the image using the luminance component and the filter extracted by the luminance extractor 51, and changes the noise control value of the changed YPbPr image. The merge unit 56 is provided.
뭉개짐 조절부(55)는 휘도 추출부(51)에 의해 추출된 휘도 성분을 이용하여YPbPr 영상의 뭉개짐을 조절하여 부드럽게 조절하고, 조절된 YPbPr 영상의 뭉개짐 조절 값을 휘도 병합부(56)에 제공한다.The crush control unit 55 smoothly adjusts the crush of the YPbPr image by using the luminance component extracted by the luminance extractor 51, and adjusts the crush control value of the adjusted YPbPr image by the luminance merging unit 56. To provide.
휘도 병합부(56)는 선예도 조절부(52), 대비도 조절부(53), 잡음 조절부(54), 뭉개짐 조절부(55) 각각에 의해 조절된 휘도 성분(Y)을 색차성분(PbPr)에 병합하고, 병합된 YPbPr 영상을 YPbPr에서 RGB로의 변환부(60)에 제공한다.The luminance merger 56 controls the luminance component Y controlled by each of the sharpness controller 52, the contrast controller 53, the noise controller 54, and the crush controller 55. PbPr) and provide the merged YPbPr image to the conversion unit 60 from YPbPr to RGB.
YPbPr에서 RGB로의 변환부(60)는 영상 조절 및 개선부(50)에 의해 관찰자가 선호하는 품질의 YPbPr 영상으로 조절된 값을 RGB 영상 신호로 변환시켜 계수 추출부(70)에 제공한다.The YPbPr to RGB converter 60 converts the adjusted value of the YPbPr image of the viewer's preferred quality by the image adjusting and improving unit 50 into an RGB image signal and provides the converted value to the coefficient extracting unit 70.
계수 추출부(70)는 L*C*h에서 RGB로의 변환부(30)에 의해 변환된 최적의 색으로 조절된 RGB 영상 신호에 해당되는 계수를 추출하며, 또한, YPbPr에서 RGB로의 변환부(60)에 의해 관찰자가 선호하는 품질의 YPbPr 영상으로 조절된 RGB 영상 신호에 해당되는 계수를 추출한다.The coefficient extractor 70 extracts a coefficient corresponding to the RGB image signal adjusted to the optimal color converted by the L * C * h-to-RGB conversion unit 30, and furthermore, the YPbPr to RGB conversion unit ( 60) extracts the coefficients corresponding to the RGB image signal adjusted to the YPbPr image of the viewer's preferred quality.
도 4의 흐름도를 참조하여, 상술한 구성을 갖는 본 발명에 따른 칼라 과학적 입장에 관련 인간 시각 특성을 이용한 최적화 화질 추출방법에 대하여 상세하게 설명한다.With reference to the flowchart of FIG. 4, the optimized image quality extraction method using the human visual characteristic related to the color scientific standpoint which concerns on this invention with the above-mentioned structure is demonstrated in detail.
먼저, 관찰자는 테스트 영상에 해당되는 적색/녹색/파랑(red/green/blue : RGB) 영상 신호가 제공되면, 제공되는 RGB 영상 신호를 L*C*h 디바이스 독립 색 공간으로 변환하는데, 보다 상세하게 설명하면, 개발하는 디스플레이 디바이스의 칼라 특성을 이용하여 RGB 영상 신호에서 XYZ 공간으로 변환하고, 다시 XYZ 에서L*a*b* 공간으로 변환한 뒤, L*C*h 공간으로 변환기능을 수행시킨 L*C*h 공간으로 변환된 값을 L*C*h 조절부(20)내 색영역 선택부(21)에 제공한다(단계 400).First, the observer converts the provided RGB image signal into an L * C * h device independent color space when a red / green / blue (RGB) image signal corresponding to the test image is provided. In other words, the color characteristics of the developing display device are used to convert from an RGB image signal to XYZ space, and then to XYZ to L * a * b * space, and then to L * C * h space. The converted value of the L * C * h space is provided to the color gamut selection unit 21 in the L * C * h control unit 20 (step 400).
색영역 선택부(21)는 관찰자에 의해 선택되는 블록으로, 관찰자가 L*C*h 영상 각각에서 변환하고자 하는 특정 영역을 선택하면(단계 401), 선택된 특정 영역에서 L* 조절부(23), C* 조절부(25), h 조절부(27)중 어느 부분을 이용하여 색을 조절할지 판단한다(단계 402).The color gamut selecting unit 21 is a block selected by the observer. When the observer selects a specific region to be converted in each of the L * C * h images (step 401), the L * adjusting unit 23 is selected in the selected specific region. In step 402, it is determined whether the color is adjusted using the C * adjusting unit 25 or the h adjusting unit 27.
상기 판단 단계(402)에서 관찰자가 선택된 특정 영역에서 명도를 조절하고자 할 경우, 관찰자는 L* 조절부(23)를 제어하여 명도를 조절하고, 조절된 명도값을 L*C*h에서 RGB로의 변환부(30)에 제공한다(단계 403).When the observer wants to adjust the brightness in the selected region in the determination step 402, the observer controls the L * control unit 23 to adjust the brightness, and the adjusted brightness value is changed from L * C * h to RGB. Provided to the conversion unit 30 (step 403).
상기 판단 단계(402)에서 관찰자가 선택된 특정 영역에서 채도를 조절하고자 할 경우, 관찰자는 C* 조절부(25)를 제어하여 채도를 조절하고, 조절된 채도값을 L*C*h에서 RGB로의 변환부(30)에 제공한다(단계 404).When the observer wants to adjust the saturation in the selected region in the determination step 402, the observer controls the saturation by controlling the C * control unit 25, and adjusts the saturation value from L * C * h to RGB. Provided to the conversion unit 30 (step 404).
상기 판단 단계(402)에서 관찰자가 선택된 특정 영역에서 색상을 조절하고자 할 경우, 관찰자는 h 조절부(27)를 제어하여 색상을 조절하고, 조절된 색상값을 L*C*h에서 RGB로의 변환부(30)에 제공한다(단계 405).When the observer wants to adjust the color in a specific area selected in the determination step 402, the observer controls the h adjusting unit 27 to adjust the color and converts the adjusted color value from L * C * h to RGB. To the unit 30 (step 405).
L*C*h에서 RGB로의 변환부(30)는 L*C*h 조절부(20)에 의해 L*C*h 색 공간에서 최적의 색으로 조절된 각각의 값을 RGB 영상 신호로 변환하는데, 보다 상세하게 설명하면, L*C*h 조절부(20)에 의해 변환된 L*C*h공간의 값은 L*a*b* 공간으로 변환하고 다시 XYZ 공간으로 변환한 뒤, 변환된 XYZ공간의 값을 RGB 영상 신호로 변환시켜 계수 추출부(70)에 제공한다(단계 406).The L * C * h to RGB converter 30 converts each value adjusted to the optimal color in the L * C * h color space by the L * C * h control unit 20 to an RGB image signal. In more detail, the L * C * h space value converted by the L * C * h control unit 20 is converted to L * a * b * space, and then converted to XYZ space, and then converted The value of the XYZ space is converted into an RGB image signal and provided to the coefficient extracting unit 70 (step 406).
계수 추출부(70)는 L*C*h에서 RGB로의 변환부(30)에 의해 변환된 최적의 색상으로 조절된 RGB 영상 신호에 해당되는 계수를 추출한다(단계 407).The coefficient extractor 70 extracts a coefficient corresponding to the RGB image signal adjusted to the optimal color converted by the L * C * h to RGB converter 30 (step 407).
도 5는 본 발명에 따른 영상 처리 입장에 관련 인간 시각 특성을 이용한 최적화 화질 추출방법에 대하여 상세하게 설명한 흐름도이다.5 is a flowchart illustrating a method of extracting optimized image quality using a human visual characteristic related to an image processing position according to the present invention.
먼저, 관찰자는 테스트 영상을 선정한 후, 테스트 영상에 해당되는 RGB 영상 신호가 제공되면, 제공되는 RGB 영상 신호를 화질에 영향을 미치는 요소로 조절 및 변환시키는 YPbPr 신호로 변환하는데, 보다 상세하게 설명하면, RGB 영상 신호를 ITU-R BT.709(YPbPr) 또는 ITU-R Rec.601(YCbCr) 규정을 적용하여 휘도 성분(Y)과 색차성분(PbPr(CbCr)을 가지는 신호로 변환시켜 영상 조절 및 개선부(50)내 휘도 추출부(51)에 제공한다(단계 501).First, the observer selects a test image and then converts the provided RGB image signal into an YPbPr signal that is adjusted and converted into a factor that affects image quality when an RGB image signal corresponding to the test image is provided. By applying ITU-R BT.709 (YPbPr) or ITU-R Rec.601 (YCbCr), the RGB image signal is converted into a signal having luminance component (Y) and chrominance component (PbPr (CbCr) to adjust the image. The brightness extracting unit 51 in the enhancement unit 50 is provided (step 501).
휘도 추출부(51)는 RGB에서 YPbPr로의 변환부(40)에 의해 변환된 YPbPr 영상에서 휘도 성분(Y)만을 추출한 후, 추출된 휘도 성분을 이용하여 선예도 조절부(52), 대비도 조절부(53), 잡음 조절부(54), 뭉개짐 조절부(55) 각각에 대하여 원하는 조절부를 선택하는지를 판단한다(단계 502).The luminance extractor 51 extracts only the luminance component Y from the YPbPr image converted by the RGB to YPbPr converter 40, and then uses the extracted luminance component to adjust the sharpness controller 52 and the contrast controller. In step 53, it is determined whether a desired control unit is selected for each of the noise control unit 54 and the crush control unit 55 (step 502).
상기 판단 단계(502)에서 관찰자가 선예도 조절부(52)를 조절하길 원할 경우, 추출된 휘도 성분을 이용하여 선예도를 향상시키고, 향상된 YPbPr 영상의 선예도 조절 값을 휘도 병합부(56)에 제공한다(단계 503).When the observer wants to adjust the sharpness controller 52 in the determination step 502, the sharpness is improved by using the extracted luminance component, and the sharpness control value of the enhanced YPbPr image is provided to the brightness merger 56. (Step 503).
상기 판단 단계(502)에서 관찰자가 대비도 조절부(53)를 조절하길 원할 경우, 추출된 휘도 성분을 이용하여 YPbPr 영상 전체의 밝고 어두운 정도를 조절하고, 조절된 YPbPr 영상의 대비도 조절 값을 휘도 병합부(56)에 제공한다(단계504).If the observer wants to adjust the contrast control unit 53 in the determination step 502, the brightness and darkness of the entire YPbPr image is adjusted using the extracted luminance component, and the contrast control value of the adjusted YPbPr image is adjusted. Provided to the brightness merging unit 56 (step 504).
상기 판단 단계(502)에서 관찰자가 잡음 조절부(54)를 조절하길 원할 경우, 추출된 휘도 성분을 이용하여 부가적인 잡음을 추가하거나 또는 제거하여 YPbPr 영상의 품질을 변화시키고, 변화된 YPbPr 영상의 잡음 조절 값을 휘도 병합부(56)에 제공한다(단계 505).If the observer wants to adjust the noise control unit 54 in the determination step 502, the quality of the YPbPr image is changed by adding or removing additional noise using the extracted luminance component, and the noise of the changed YPbPr image. The adjustment value is provided to the brightness merging unit 56 (step 505).
상기 판단 단계(502)에서 관찰자가 뭉개짐 조절부(55)를 조절하길 원할 경우, 추출된 휘도 성분을 이용하여 YPbPr 영상의 뭉개짐을 조절하여 부드럽게 조절하고, 조절된 YPbPr 영상의 뭉개짐 조절 값을 휘도 병합부(56)에 제공한다(단계 506).If the observer wants to adjust the crush control unit 55 in the determination step 502, the crush of the YPbPr image is smoothly adjusted by using the extracted luminance component, and the crush control value of the adjusted YPbPr image is adjusted. To the luminance merging unit 56 (step 506).
휘도 병합부(56)는 선예도 조절부(52), 대비도 조절부(53), 잡음 조절부(54), 뭉개짐 조절부(55) 각각에 의해 조절된 휘도 성분(Y)을 색차성분(PbPr)에 병합하고, 병합된 YPbPr 영상을 YPbPr에서 RGB로의 변환부(60)에 제공한다(단계 507).The luminance merger 56 controls the luminance component Y controlled by each of the sharpness controller 52, the contrast controller 53, the noise controller 54, and the crush controller 55. PbPr) and the merged YPbPr image is provided to the conversion unit 60 from YPbPr to RGB (step 507).
YPbPr에서 RGB로의 변환부(60)는 영상 조절 및 개선부(50)에 의해 관찰자가 선호하는 품질의 YPbPr 영상으로 조절된 값을 RGB 영상 신호로 변환시켜 계수 추출부(70)에 제공한다(단계 508).The YPbPr to RGB converter 60 converts the adjusted values of the YPbPr image of the viewer's preferred quality by the image adjusting and improving unit 50 into RGB image signals and provides them to the coefficient extracting unit 70 (step). 508).
계수 추출부(70)는 YPbPr에서 RGB로의 변환부(60)에 의해 관찰자가 선호하는 품질의 YPbPr 영상으로 조절된 RGB 영상 신호에 해당되는 계수를 추출한다(단계 509).The coefficient extractor 70 extracts a coefficient corresponding to an RGB image signal adjusted by the YPbPr to RGB converter 60 to an YPbPr image of a preferred quality (step 509).
따라서, 계수 추출부(70)에 의해 추출된 최적의 색으로 조절된 RGB 영상 신호에 해당되는 계수와, 또한, 관찰자가 선호하는 품질의 YPbPr 영상으로 조절된 RGB 영상 신호에 해당되는 계수를 이용하여 디스플레이 장치의 개발에 적용하여 최적의 화질을 재생할 수 있도록 하는 것이다.한편, Y,Pb,Pr 변환 및 LCH 색변환은 표준에 의한 변환으로써, 먼저, Y,Pb,Pr 변환은 ITU-709 표준에 의한 수학식인Y=0.701G+0.087B+0.212RPb=(B-Y)/1.826Pr=(R-Y)/1.576에 의해 이루어지며, 이 수학식에 의해 에러없이 역변환이 가능하다. 다음으로, LCH 색변환도 표준 색공간으로의 색변환이므로, 색변환에 의한 색차 에러를 발생하지 않는다.Therefore, by using coefficients corresponding to the RGB image signal adjusted to the optimal color extracted by the coefficient extraction unit 70 and coefficients corresponding to the RGB image signal adjusted to the YPbPr image of the viewer's preferred quality. The Y, Pb, Pr conversion and LCH color conversion are conversion based on the standard. First, the Y, Pb, Pr conversion is applied to the ITU-709 standard. By Y = 0.701G + 0.087B + 0.212RPb = (BY) /1.826Pr= (RY) /1.576, which is capable of inverse transformation without error. Next, since the LCH color conversion is also a color conversion to the standard color space, no color difference error due to the color conversion occurs.
그러므로, 본 발명은 인간(이하, 관찰자)의 시각 특성을 이용하여 칼라 과학적 입장 및 영상 처리 입장에 관련하여 화질의 계수를 추출함으로써, 추출된 계수를 이용하여 최적화된 영상의 화질로 변환하여 디스플레이 시스템 개발 과정에서 인간의 시각 특성 및 선호도와, 테스트 원본과 유사한 색 재현을 반영할 수 있으며, 또한, 추출된 계수를 디스플레이 시스템에 적용할 경우 디스플레이(display) 사용자들에게 풍부한 칼라와 선명한 영상을 제공하는 고화질 디스플레이 디바이스를 개발할 수 있도록 하는 효과가 있다.Therefore, the present invention extracts the coefficient of the image quality in relation to the color scientific position and the image processing position using the visual characteristics of the human (hereinafter, the observer), converts the image quality into the optimized image quality using the extracted coefficient, and displays the system. The development process can reflect human visual characteristics and preferences, and color reproduction similar to the original test source. Also, when the extracted coefficients are applied to a display system, they provide rich colors and clear images to display users. There is an effect that enables the development of high-definition display device.
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