KR100708376B1

KR100708376B1 - Apparatus and method of improving image quality using hsi color space and h histogram

Info

Publication number: KR100708376B1
Application number: KR1020040109479A
Authority: KR
Inventors: 정진하
Original assignee: 주식회사 대우일렉트로닉스
Priority date: 2004-12-21
Filing date: 2004-12-21
Publication date: 2007-04-18
Also published as: KR20060071122A

Abstract

본 발명은 LCD 티브이나 LCD 프로젝션 티브이에서 RGB 스페이스의 영상을 HSI 스페이스 영상으로 변환한 후 영상 히스토그램을 이용하여 화질을 개선하는 장치 및 방법에 관한 것이다. 이러한 본 발명의 방법은 RGB 스페이스의 영상 데이터를 입력받아 제1 프레임 메모리에 저장하는 단계; 상기 RGB 스페이스의 영상 데이터를 HSI 스페이스의 영상 데이터로 변환하여 제2 프레임 메모리에 저장하는 단계; 상기 변환된 HSI 스페이스의 H 영상 데이터를 히스토그램으로 표현한 후 R/ G/ B 그룹으로 분류하는 단계; 상기 분류된 R/ G/ B 세 그룹의 히스토그램 분포를 비교하여 강한 그룹이 존재하면 해당 그룹의 색상편으로 화이트 발란스를 조정하고, 히스토그램의 분포가 균등하면 표준 화이트 발란스로 조정하는 단계; 및 상기 조정된 화이트 발란스를 적용하여 상기 제1 프레임 메모리에 저장된 프레임을 디스플레이하는 단계로 구성된다. 따라서 본 발명에 따르면 RGB 스페이스의 영상 데이터를 인간의 시각특성에 보다 적합한 HSI 스페이스의 영상 데이터로 변환한 후 히스토그램에 따라 분류하여 프레임의 색상 특성에 맞게 화이트 발란스를 조정함으로써 디스플레이장치의 화질을 개선할 수 있다.The present invention relates to an apparatus and method for improving image quality using an image histogram after converting an image of an RGB space into an HSI space image in an LCD TV or an LCD projection TV. Such a method of the present invention comprises the steps of receiving image data of an RGB space and storing it in a first frame memory; Converting image data of the RGB space into image data of the HSI space and storing the image data in a second frame memory; Expressing the H image data of the converted HSI space into a histogram and classifying the data into R / G / B groups; Comparing the histogram distributions of the classified R / G / B groups to adjust the white balance according to the color pieces of the group if there is a strong group, and to adjust the standard white balance if the distribution of the histograms is equal; And displaying the frame stored in the first frame memory by applying the adjusted white balance. Therefore, according to the present invention, the image data of the RGB space is converted into the image data of the HSI space more suitable for human visual characteristics, and then classified according to the histogram to adjust the white balance according to the color characteristics of the frame to improve the image quality of the display device. Can be.

화질개선, LCD, 스케일러, RGB, HSI, 히스토그램, 화이트 발란스Image Quality Improvement, LCD, Scaler, RGB, HSI, Histogram, White Balance

Description

Quality improvement apparatus and method using HSI color conversion and image histogram {APPARATUS AND METHOD OF IMPROVING IMAGE QUALITY USING HSI COLOR SPACE AND H HISTOGRAM}

도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 전형적인 엘시디 프로젝션 티브의 구성을 도시한 블럭도,1 is a block diagram showing the configuration of a typical LCD projection TV to which the present invention can be applied;

도 2는 도 1에 도시된 스케일러의 구성 블럭도,FIG. 2 is a block diagram illustrating a scaler shown in FIG. 1;

도 3은 본 발명에 따라 RGB 스페이스 영상을 HSI 스페이스로 변환한 후 영상 히스토그램을 이용하여 화질을 개선하는 절차를 도시한 순서도,3 is a flowchart illustrating a procedure of converting an RGB space image into an HSI space and then improving image quality using an image histogram according to the present invention;

도 4는 본 발명에 적용되는 HSI 스페이스의 히스트그램을 도시한 도면.4 is a diagram illustrating a histogram of an HSI space applied to the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

102: 튜너 104: 복조부102: tuner 104: demodulator

106: 아날로그 디자털 변환기 108: 스케일러106: analog digital converter 108: scaler

110: 디스플레이 112: 리모콘 수신부110: display 112: remote control receiver

114: 제어부 202,206: 프레임 메모리114: control unit 202,206: frame memory

204: HSI 변환부 208: 영상 히스토그램 처리부204: HSI conversion unit 208: Image histogram processing unit

210: 화이트 발란스 조정부210: white balance adjustment unit

본 발명은 LCD 티브이나 LCD 프로젝션 티브이와 같은 평판 디스플레이장치(FDP)의 화질 개선 기술에 관한 것으로, 특히 RGB 스페이스의 영상을 HSI 스페이스 영상으로 변환한 후 영상 히스토그램을 이용하여 화질을 개선하는 장치 및 방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a technology for improving image quality of a flat panel display device (FDP), such as an LCD TV or an LCD projection TV. In particular, an apparatus and method for improving image quality using an image histogram after converting an RGB space image to an HSI space image It is about.

최근들어, 디지털 TV시대에 접어들면서 잡음이 전혀 없는 고해상도 신호를 깨끗하게 디스플레이하는 것이 매우 중요한 과제가 됐고, 특히 1080라인이나 되는 HDTV를 제대로 디스플레이하기 위해서는 40인치 이상의 대형화면에 대한 요구가 대두하게 되었다. 그런데 CRT 디스플레이의 경우 40인치 이상되는 화면을 만들면 브라운관의 무게가 몇 백㎏ 이상이 되고 TV 두께도 너무 두꺼워지기 때문에 일반 가정에서 사용하기에는 적절하지 않다. 이러한 CRT 디스플레이의 한계성 때문에 HDTV 디스플레이로서, 현재 프로젝션 TV와 PDP(Plasma Discharge Panel)가 대형화면으로 경합을 벌이고 있다. Recently, in the digital TV era, it has become a very important task to display high resolution signals without noise at all, and in particular, the demand for a large screen of 40 inches or more has emerged in order to properly display a 1080 line HDTV. In the case of a CRT display, however, if the screen is 40 inches or more, the CRT weighs a few hundred kilograms and the TV is too thick. Due to the limitations of CRT displays, projection TV and PDP (Plasma Discharge Panel) are currently competing with large screens as HDTV displays.

한편, LCD와 같은 평판 디스플레이장치를 사용할 경우에는 다양한 형태의 영상신호를 순차주사 방식으로 표시하기 위하여 임의의 비디오 포맷이 들어오더라도 디스플레이 타깃에 맞는 비디오 포맷으로 바꾸는 역할을 하는 스케일러를 필수적으 로 사용하고 있다.On the other hand, when using a flat panel display device such as an LCD, in order to display various types of video signals in a sequential scanning method, a scaler that plays a role of converting a video format that matches a display target even if an arbitrary video format is introduced is essential. Doing.

그리고 통상 종래의 모든 스케일러에서는 영상신호를 처리하기 위하여 RGB 칼라 스페이스 정보를 사용한다.In general, all conventional scalers use RGB color space information to process an image signal.

그런데 RGB 칼라 스페이스를 이용하여 화면정보를 분석하여 신호처리를 한다면 인간의 시각특성이 제대로 반영되지 않아 화질이 저하되는 문제점이 있다. 즉, RGB 칼라 스페이스 정보에는 각 RGB의 성분이 어느 정도의 크기인가를 일려줄 수 있는데, 그 성분값이 현재의 색상을 나타내는 것은 아니므로 그 값에 의해서는 정확한 색상을 예측할 수 없다. 예컨대, RGB 각 성분의 조합이 색상을 표시하는 것이기 때문에 한 화면에서 R값의 평균이 높다고 그 화면이 반드시 레드시하다고 말할 수 없다. 만약, G와 B의 레벨도 높다면 화면은 무채색 계열의 특성을 나타내게 된다. 따라서 각 성분의 조합값으로 색상을 확인하기 위해서는 HSI(Hue, Saturation, Intensity)(색상,채도,명도) 색공간으로 변환할 필요가 있다.However, if signal processing is performed by analyzing screen information using RGB color space, there is a problem that image quality is deteriorated because human visual characteristics are not properly reflected. That is, the RGB color space information can tell how much each component of RGB is. However, since the component value does not represent the current color, accurate color cannot be predicted by the value. For example, since the combination of each of the RGB components is for displaying color, the average of the R values in one screen is not necessarily red. If the levels of G and B are also high, the screen shows the characteristic of achromatic series. Therefore, in order to check color by the combination value of each component, it is necessary to convert to HSI (Hue, Saturation, Intensity) color space.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위히여 안출된 것으로, 프레임 메모리에 저장된 RGB 스페이스의 영상 정보를 인간의 시각 체계와 유사한 HSI 칼라스페이스로 변환한 후 해당 픽셀이 RGB 중 어느 그룹에 포함되는지의 여부에 따라 해당 그룹에 맞게 화이트 발란스를 조정하여 화면의 색감을 최대한 살려줄 수 있는 엘시디 티브이에서 HSI 칼라변환과 영상 히스토그램을 이용한 화질 개선 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
The present invention has been made to solve the above problems, and after converting the image information of the RGB space stored in the frame memory into an HSI color space similar to the human visual system, it is determined which group of the RGB is included in the pixel. The purpose of the present invention is to provide an apparatus and method for improving image quality using HSI color conversion and image histogram in LCD which can maximize the color of the screen by adjusting white balance according to the group.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 장치는, 다양한 포맷의 영상 데이터를 디스플레이장치의 특성에 맞춰 변환해주는 스케일러를 포함하는 엘시디 디스플레이장치에 있어서, RGB 스페이스의 영상 데이터를 저장하기 위한 제1 프레임 메모리; HSI 스페이스의 영상 데이터를 저장하기 위한 제2 프레임 메모리; 상기 제1 프레임 메모리로부터 각 픽셀의 RGB 스페이스 데이터를 읽어와 소정 식에 따라 HSI 스페이스의 데이터로 변환하여 상기 제2 프레임 메모리에 저장하는 HSI 변환부; 상기 제2 프레임 메모리에 저장된 H 데이터의 히스토그램을 R/G/B 세 그룹으로 분류하여 어느 한 그룹의 히스토그램이 일정 수치 이상이면 해당 그룹의 색상으로 화이트 발란스를 조절하도록 제어하는 영상 히스토그램 처리부; 및 상기 영상 히스토그램 처리부의 제어에 따라 화이트 발란스를 조정한 후 상기 프레임 메모리로부터 R/G/B 데이터를 읽어와 화이트 발란스 조정된 상태에서 디스플레이하도록 하는 화이트 발란스 조정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the apparatus of the present invention is a LCD display device comprising a scaler for converting image data of various formats according to the characteristics of the display device, the first frame for storing the image data of the RGB space Memory; A second frame memory for storing image data of an HSI space; An HSI converter which reads RGB space data of each pixel from the first frame memory, converts the data into HSI space data according to a predetermined equation, and stores the data in the second frame memory; An image histogram processor configured to classify the histogram of the H data stored in the second frame memory into three groups of R / G / B so as to adjust the white balance to the color of the corresponding group when the histogram of any one group is greater than or equal to a predetermined value; And a white balance adjusting unit configured to adjust white balance according to the control of the image histogram processing unit, and then read and display the R / G / B data from the frame memory in a white balance adjusted state.

또한 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 방법은, RGB 스페이스의 영상 데이터를 입력받아 제1 프레임 메모리에 저장하는 단계; 상기 RGB 스페이스의 영상 데이터를 HSI 스페이스의 영상 데이터로 변환하여 제2 프레임 메모리에 저장하는 단계; 상기 변환된 HSI 스페이스의 H 영상 데이터를 히스토그램으로 표현한 후 R/ G/ B 그룹으로 분류하는 단계; 상기 분류된 R/ G/ B 세 그룹의 히스토그램 분포를 비교하여 강한 그룹이 존재하면 해당 그룹의 색상편으로 화이트 발란스 를 조정하고, 히스토그램의 분포가 균등하면 표준 화이트 발란스로 조정하는 단계; 및 상기 조정된 화이트 발란스를 적용하여 상기 제1 프레임 메모리에 저장된 프레임을 디스플레이하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, in order to achieve the above object, the method of the present invention comprises the steps of receiving the image data of the RGB space in the first frame memory; Converting image data of the RGB space into image data of the HSI space and storing the image data in a second frame memory; Expressing the H image data of the converted HSI space into a histogram and classifying the data into R / G / B groups; Comparing the histogram distributions of the classified R / G / B three groups to adjust the white balance by the color pieces of the corresponding group if there is a strong group, and adjusting the standard white balance when the histogram distribution is even; And displaying the frame stored in the first frame memory by applying the adjusted white balance.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 전형적인 엘시디 프로젝션 티브이의 구성을 도시한 블럭도이고, 도 2는 도 1에 도시된 스케일러의 구성 블럭도이다.Figure 1 is a block diagram showing the configuration of a typical LCD projection TV to which the present invention can be applied, Figure 2 is a block diagram of the scaler shown in FIG.

LCD 프로젝션 티브이는 도 1에 도시된 바와 같이, 무선방송신호를 수신하는 튜너(102)와, 방송신호를 재생하는 복조부(104), 복조된 아날로그 영상신호를 입력받아 디지털 신호로 변환하는 A/D 컨버터(106)와, A/D 컨버터(106)에서 변환된 디지털 신호를 입력받아 제어부(114)의 제어신호에 따라 원하는 포맷으로 변환하는 스케일러(108)와, 스케일러(108)에서 출력되는 RGB 영상신호를 입력받아 디스플레이하는 LCD 디스플레이부(110)로 구성된다.As shown in FIG. 1, the LCD projection TV includes a tuner 102 for receiving a wireless broadcast signal, a demodulator 104 for reproducing a broadcast signal, and an A / A for receiving a demodulated analog video signal. A scaler 108 which receives the D converter 106, the digital signal converted by the A / D converter 106, and converts the digital signal into a desired format according to the control signal of the controller 114, and the RGB output from the scaler 108 LCD display 110 for receiving and displaying the image signal.

그리고 본 발명에 따른 화질 개선 장치가 적용된 스케일러(108)는 도 2에 도시된 바와 같이, RGB 영상 데이터를 저장하기 위한 제1 프레임 메모리(202)와, HSI 스페이스의 영상 데이터를 저장하기 위한 제2 프레임 메모리(206), 제1 프레임 메모리(202)로부터 각 픽셀의 RGB 데이터를 읽어와 소정 식에 따라 HSI 스페이스의 데이터로 변환하여 제2 프레임 메모리(206)에 저장하는 HSI변환부(204), 제2 프레임 메모리(206)에 저장된 H데이터의 히스토그램을 R/G/B 세 그룹으로 분류하여 어 느 한 그룹의 히스토그램이 일정 수치 이상이면 해당 그룹의 색상으로 화이트 발란스를 조절하도록 제어하는 영상 히스토그램 처리부(208), 영상 히스토그램 처리부(208)의 제어에 따라 화이트 발란스를 조정한 후 프레임 메모리(202)로부터 R/G/B 데이터를 읽어와 화이트 조정된 상태에서 디스플레이하도록 하는 화이트 발란스 조정부(210)를 포함한다.As shown in FIG. 2, the scaler 108 to which the image quality improving apparatus according to the present invention is applied includes a first frame memory 202 for storing RGB image data, and a second frame for storing image data of an HSI space. An HSI converter 204 for reading the RGB data of each pixel from the frame memory 206 and the first frame memory 202, converting the data into HSI space data according to a predetermined formula, and storing the data in the second frame memory 206; Image histogram processing unit for classifying the histogram of the H data stored in the second frame memory 206 into three groups of R / G / B so as to adjust the white balance to the color of the corresponding group when the histogram of one group is greater than or equal to a certain value. 208, after adjusting the white balance under the control of the image histogram processing unit 208, the R / G / B data is read from the frame memory 202 and displayed in the white adjusted state. And a white balance adjustment section 210 so as to X-rays.

이어서, 상기와 같이 구성되는 본 발명에 따라 화질을 개선하는 절차를 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.Next, a procedure for improving image quality according to the present invention configured as described above will be described with reference to FIG. 3.

도 3은 본 발명에 따라 RGB 스페이스 영상을 HSI 스페이스로 변환한 후 영상 히스토그램을 이용하여 화질을 개선하는 절차를 도시한 순서도이고, 도 4는 본 발명에 적용되는 HSI 스페이스의 히스토그램을 도시한 도면이다.3 is a flowchart illustrating a procedure of improving an image quality using an image histogram after converting an RGB space image to an HSI space according to the present invention, and FIG. 4 is a diagram illustrating a histogram of an HSI space applied to the present invention. .

도 3을 참조하면, 먼저 디지털화된 RGB 영상 프레임 정보를 입력받아 제1 프레임 메모리(SDRAM:202)에 저장한다(301).Referring to FIG. 3, first, digitized RGB image frame information is received and stored in a first frame memory (SDRAM) 202 (301).

그리고 다음 수학식 1 내지 수학식 3에 따라 RGB 스페이스의 영상 데이터를 HSI 스페이스의 영상 데이터로 변환한 후 제2 프레임 메모리(206)에 저장한다(302).In operation 302, image data of an RGB space is converted into image data of an HSI space and then stored in the second frame memory 206 according to Equation 1 to Equation 3 below.

상기 수학식 1은 RGB 영상 데이터로부터 명도 I(Intensity)를 산출하는 식이고, 수학식 2는 RGB 영상 데이터로부터 채도S(Saturation)를 산출하는 식이며, 수학식 3은 RGB 영상 데이터로부터 색상 H(Hue)을 산출하는 식이다.Equation 1 is an equation for calculating brightness I (Intensity) from RGB image data, Equation 2 is an equation for calculating saturation S (Saturation) from RGB image data, and Equation 3 is a color H (Hue) from RGB image data. ) Is calculated.

그리고 이와 같이 변환된 HSI 스페이스에서의 색좌표는 도 4에 도시된 바와 같이 수직방향의 I축과 S축 및 H축으로 나타낼 수 있다. 도 4의 색좌표에서 I값의 높이값에 따라 하얀색 또는 검정색의 포함 정도를 알 수 있고, S축 선의 길이에 따라 색의 순도를 알 수 있는데, 길수록 그 색에 가깝다. 또한 H축의 공간 각도에 따라 색상을 알 수 있다.The color coordinates in the HSI space converted as described above may be represented by the I-axis, the S-axis, and the H-axis in the vertical direction as shown in FIG. 4. In the color coordinates of FIG. 4, the degree of inclusion of white or black may be known according to the height value of the I value, and the purity of the color may be known according to the length of the S-axis line. In addition, the color can be seen according to the spatial angle of the H axis.

이어 제2 프레임 메모리(206)에 저장된 HSI 데이터에서 각 픽셀의 색상(H) 데이터을 히스토그램 분포로 표시하여 R/G/B 세 그룹으로 분류한다(303).Subsequently, the color (H) data of each pixel in the HSI data stored in the second frame memory 206 is displayed as a histogram distribution and classified into three groups of R / G / B (303).

그리고 각 그룹의 히스토 그램 분포를 일정수치와 비교하여 해당 그룹의 히스토그램이 일정 수치보다 크면 해당 색상 그룹이 강한 것이므로, 해당 그룹에 맞춰 화이트 발란스를 조정한다.When the histogram distribution of each group is larger than a certain value, the color group is stronger, so adjust the white balance according to the group.

즉, R 그룹의 히스토그램 분포가 T1보다 크면 화이트 발란스를 레드시하게 조정하고, G 그룹의 히스토그램 분포가 T2보다 크면 화이트 발란스를 그린시하게 조장하며, B 그룹의 히스토그램 분포가 T3보다 크면 화이트 발란스를 블루시하게 조정한다. 만일, 전체 히스토그램 분포가 균등하면 표준 화이트 발란스로 조장한다. 여기서, 기준값 T1 내지 T3는 동일한 크기의 값으로 할 수도 있다.That is, if the histogram distribution of the R group is larger than T1, the white balance is adjusted red. If the histogram distribution of the G group is larger than T2, the white balance is promoted green. If the histogram distribution of the B group is larger than T3, the white balance is adjusted. Adjust blue. If the entire histogram distribution is even, promote standard white balance. Here, the reference values T1 to T3 may be values of the same magnitude.

그리고 프레임 메모리(202)에 저장된 프레임 데이터를 조정된 화이트 발란스에 따라 디스플레이하여 화질이 개선된 상태에서 표시한다.The frame data stored in the frame memory 202 is displayed according to the adjusted white balance and displayed in a state where the image quality is improved.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 RGB 스페이스의 영상 데이터를 인간의 시각특성에 보다 적합한 HSI 스페이스의 영상 데이터로 변환한 후 히스토그램에 따라 분류하여 프레임의 색상 특성에 맞게 화이트 발란스를 조정함으로써 디스플레이장치의 화질을 개선할 수 있다.As described above, according to the present invention, the display device is configured by converting the image data of the RGB space into the image data of the HSI space more suitable for human visual characteristics, classifying them according to the histogram, and adjusting the white balance according to the color characteristics of the frame. Can improve the picture quality.

Claims

An LCD display device comprising a scaler for converting image data of various formats according to characteristics of a display device.

A first frame memory for storing image data of an RGB space;

A second frame memory for storing image data of an HSI space;

An HSI converter which reads RGB space data of each pixel from the first frame memory, converts the data into HSI space data according to a predetermined equation, and stores the data in the second frame memory;

An image histogram processor configured to classify the histogram of the H data stored in the second frame memory into three groups of R / G / B so as to adjust the white balance to the color of the corresponding group when the histogram of any one group is greater than or equal to a predetermined value; And

And a white balance adjusting unit for adjusting white balance according to the control of the image histogram processing unit and reading and displaying the R / G / B data from the frame memory in a white balance adjusted state. Image quality improvement device using image histogram.

The method of claim 1,

And the HSI converter and the image histogram processor are implemented as a microcomputer.

Receiving image data of an RGB space and storing the image data in a first frame memory;

Converting image data of the RGB space into image data of the HSI space and storing the image data in a second frame memory;

Expressing the H image data of the converted HSI space into a histogram and classifying the data into R / G / B groups;

Comparing the histogram distributions of the classified R / G / B groups to adjust the white balance according to the color pieces of the group if there is a strong group, and to adjust the standard white balance if the distribution of the histograms is equal; And

And displaying the frame stored in the first frame memory by applying the adjusted white balance.

4. The method of claim 3, wherein the transform is

Wow

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Quality improvement method using the HSI color conversion and the image histogram, characterized in that according to the.

The method of claim 3, wherein the white balance adjustment step

If the R group is strong, the white balance is adjusted red. If the group B is strong, the white balance is adjusted. If the group G is strong, the white balance is adjusted. How to improve image quality.