KR100710965B1

KR100710965B1 - 화상 처리 장치, 화상 표시 장치, 화상 처리 방법 및 화상처리 프로그램을 기록한 기록 매체

Info

Publication number: KR100710965B1
Application number: KR1020050003569A
Authority: KR
Inventors: 모리야히데쿠니
Original assignee: 세이코 엡슨 가부시키가이샤
Priority date: 2004-01-16
Filing date: 2005-01-14
Publication date: 2007-04-24
Also published as: CN1642220A; JP2005204136A; CN100362847C; JP4189328B2; KR20050075707A; US7548357B2; US20050169524A1

Abstract

본 발명은 적은 계산량으로, 색 성분간의 밸런스가 자연스러운 채도 강조를 행할 수 있는 화상 처리 수법을 제공하는 것으로, 본 발명에 따른 화상 처리 장치는 화상 표시 장치의 내부에 마련되거나, 또는 외부의 화상 표시 장치에 표시 화상 데이터를 공급하는 장치로 구성될 수 있고, 입력 화상 데이터의 채도를 강조한다. 구체적으로는, 입력 화상 데이터로부터 채도 정보가 추출되어 채도 강조량이 결정된다. 또한, 입력 화상 데이터로부터는 채도를 강조하는 색 성분이 추출된다. 그리고, 결정된 채도 강조량에 근거해서, 각 색 성분에 대한 채도 강조가 이루어진다. 여기서, 소정의 색 성분에 대해서는, 채도 강조량의 조정이 이루어진 후, 채도 강조가 이루어진다. 입력 화상 데이터에 포함되는 색 성분으로는, 예컨대, YCbCr색 공간에서의 Cb 및 Cr을 들 수 있다. 소정의 색 성분에 대해서는, 채도 강조량을 조정함으로써, 채도 강조 후의 화상 데이터의 색 밸런스를 적절히 조정할 수 있게 되어, 자연스러운 화상 데이터를 얻을 수 있다.

Description

화상 처리 장치, 화상 표시 장치, 화상 처리 방법 및 화상 처리 프로그램을 기록한 기록 매체{IMAGE PROCESSING DEVICE, IMAGE DISPLAY DEVICE, IMAGE PROCESSING METHOD, AND RECORD MEDIA FOR RECORDING IMAGE PROCESSING PROGRAM}

도 1은 색 공간에서의 화소값의 분포를 나타내는 도면,

도 2는 Y-Cb 평면에서의 화소값 분포를 나타내는 도면,

도 3은 Y-Cr 평면에서의 화소값 분포를 나타내는 도면,

도 4는 채도 변환 커브에 의한 화소값의 변화를 나타내는 도면,

도 5는 채도 변환 커브에 의한 도수(度數) 분포의 변화를 나타내는 도면,

도 6은 휘도값이 큰 화상의 화소값 분포를 나타내는 도면,

도 7은 클립이 일어난 경우의 화소값 도수 분포를 나타내는 도면,

도 8은 Cb 성분의 강조량을 억제한 변환 커브의 예를 나타내는 도면,

도 9는 Cb 성분의 강조량을 억제한 경우의 화소값의 도수 분포를 나타내는 도면,

도 10은 조정 파라미터의 설정예를 나타내는 도면,

도 11은 본 발명의 화상 표시 장치의 개략 구성을 나타내는 블럭도,

도 12는 실시예 1의 색조 보정 처리의 흐름도,

도 13은 샘플링 영역을 설명하는 도면,

도 14는 휘도의 히스토그램의 예를 나타내는 도면,

도 15는 채도 강조량의 계산예를 나타내는 그래프,

도 16은 채도 보정 테이블의 예를 나타내는 도면,

도 17은 실시예 1에 있어서의 조정 파라미터의 설정예를 나타내는 도면,

도 18은 실시예 2의 색조 보정 처리의 흐름도,

도 19는 휘도 보정량의 계산예,

도 20은 휘도 보정 포인트의 설정예,

도 21은 휘도 보정용 테이블의 예를 나타내는 도면,

도 22는 실시예 2에 있어서의 조정 파라미터의 설정예를 나타내는 도면,

도 23은 실시예 3의 색조 보정 처리의 흐름도이다.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 화상 처리 장치 11 : CPU

12 : ROM 13 : RAM

20 : 표시부 100 : 화상 표시 장치

본 발명은 컬러 화상의 채도를 보정하는 화상 처리 수법에 관한 것이다.

화상 표시 장치 등에 있어서, 입력 컬러 화상의 채도가 부족하게 되는 경우에는 채도를 강조하는 보정 처리가 행해진다. 그와 같은 채도 강조 처리의 예가 특허 문헌 1에 기재되어 있다. 특허 문헌 1의 방법은 우선 입력 컬러 화상 데이터로부터 최대 채도를 검출하고, 최대 채도를 상한으로 한 채도 보정 테이블을 작성한다. 이 때, 채도 보정 테이블은 출력 화상 데이터의 채도가 입력 화상 데이터의 채도 이상으로 되는 커브를 갖도록 설정된다. 그리고, 이 채도 보정 테이블을 사용하여 채도 보정 처리를 행한다. 이 문헌에서는, 최초에 최대 채도를 검출하고 나서 채도 보정 테이블을 작성하고 있으므로, 채도 보정 후의 출력이 최대 채도를 초과하는 일이 없어, 이른바 색 파괴가 일어나지 않는다고 하는 이점이 있다. 그러나, 특허 문헌 1의 수법은 입력 컬러 화상 데이터로부터 매회 최대 채도를 계산해야 하기 때문에, 연산 처리량이 방대해 진다고 하는 문제가 있다.

또한, 일반적으로 채도 강조 처리에서는 RGB, YUV의 색 공간에서, 어떤 색 성분에 대해서도 마찬가지로 강조를 행하는 경우가 많다. 그러나, 어떤 색 성분에 대해서도 마찬가지로 강조를 행하면, 색 성분간의 밸런스가 무너져, 처리 후의 화상이 부자연스럽게 되는 경우가 있다.

(특허 문헌 1) 일본 특허 공개 제2001-218078호 공보

본 발명은 상기한 점에 감안해서 행해진 것으로서, 적은 계산량으로, 색 성 분간의 밸런스가 자연스러운 채도 강조를 행할 수 있는 화상 처리 수법을 제공하는 것을 과제로 한다.

본 발명의 하나의 관점에서는, 화상 처리 장치는 입력 화상 데이터의 채도 정보를 추출하여 채도 강조량을 결정하는 채도 강조량 결정 수단과, 상기 입력 화상 데이터로부터, 채도를 강조해야 할 복수의 색 성분을 추출하는 색 성분 추출 수단과, 결정된 채도 강조량에 근거해서 상기 복수의 색 성분에 대한 채도의 강조를 행하는 채도 강조 수단과, 상기 복수의 색 성분 중, 소정의 색 성분에 대한 채도의 강조에 있어서, 상기 결정된 채도 강조량을 조정하는 강조량 조정 수단을 구비한다.

상기한 화상 처리 장치는 화상 표시 장치의 내부에 마련되거나, 또는 외부의 화상 표시 장치에 표시 화상 데이터를 공급하는 장치로서 구성할 수 있고, 입력 화상 데이터의 채도 강조를 행한다. 구체적으로는, 입력 화상 데이터로부터 채도 정보가 추출되어 채도 강조량이 결정된다. 또한, 입력 화상 데이터로부터는 채도 강조를 행하는 색 성분이 추출된다. 그리고, 결정된 채도 강조량에 근거해서, 각 색 성분에 대한 채도 강조가 이루어진다. 여기서, 소정의 색 성분에 대해서는, 채도 강조량의 조정이 이루어진 후, 채도 강조가 이루어진다. 입력 화상 데이터에 포함되는 색 성분으로는, 예로서 YCbCr색 공간에서의 Cb 및 Cr 등을 들 수 있다. 소정의 색 성분에 대해서는, 채도 강조량을 조정함으로써, 채도 강조 후의 화상 데이터 의 색 밸런스를 적절히 조정할 수 있게 되어, 자연스러운 화상 데이터를 얻을 수 있다.

상기한 화상 처리 장치의 일 형태는 상기 입력 화상 데이터의 휘도 정보를 추출하는 휘도 정보 추출 수단을 구비하되, 상기 강조량 조정 수단은 추출된 휘도 정보에 근거해서 상기 채도 강조량을 조정한다. 채도 강조를 행한 경우, 특정한 색 성분에서는, 입력 화상 데이터의 휘도에 의존하여 채도의 강조 효과에 차이가 발생하는 경우가 있다. 예컨대, Cb 성분에 있어서는, 휘도가 높은 경우에 Cb 성분의 정 방향에 상당하는 청색 성분에 클립이 발생하여 채도 강조 효과가 감소하지만, 부 방향에 상당하는 황색 성분에는 클립이 발생하지 않아 채도 강조 효과는 예정대로 얻어지기 때문에, 결과적으로 황색 성분의 강조가 청색 성분과 비교해서 과다해져, 색 밸런스가 무너지는 등의 불량이 발생할 수 있다. 이 때문에, 소정의 색 성분에 대해서는 휘도 정보에 근거해서 채도 강조량을 조정함으로써, 상기한 바와 같은 불량을 방지할 수 있다.

상기한 화상 처리 장치의 일 형태에서는, 상기 강조량 조정 수단은 상기 추출된 휘도 정보에 포함되는 휘도가 높을 때에 상기 채도 강조량을 감소시킨다. 상기한 Cb 성분 등의 예에서는, 휘도가 높을 때에, Cb 성분의 부 방향에서의 채도 강조량을 감소시킴으로써, Cb 성분의 정 방향과 부 방향(즉, 청색 성분과 황색 성분)의 강조량을 동등하게 할 수 있어, 색 밸런스를 유지할 수 있다.

상기한 화상 처리 장치의 일 형태에서는, 상기 강조량 조정 수단은 색 공간에서의 상기 소정의 색 성분의 부 영역에서의 강조량이 정 영역에서의 강조량보다 작아지도록 상기 채도 강조량을 조정한다. 이에 따라, 강조 후의 화상 데이터에 있어서의 색 밸런스를 유지할 수 있다.

바람직한 실시예에서는, 상기 강조량 조정 수단은 상기 소정의 색 성분의 부 영역에서의 강조량을, 정 영역에서의 강조량의 계수 α배(0<α<1)로 한다. 여기서, 바람직하게는, 상기 계수 α는 상기 휘도 정보의 평균값이 소정값 이하인 경우에는 고정값이며, 상기 휘도 정보의 평균값이 소정값보다 커짐에 따라 상기 고정값보다 감소되도록 설정할 수 있다.

또한, 바람직한 다른 예에서는, 상기 화상 처리 장치는, 추출된 휘도 정보에 근거해서, 상기 입력 화상 데이터에 포함되는 휘도 성분을 보정하는 휘도 보정 수단을 구비하되, 상기 계수 α는 상기 휘도 정보에 관계 없이 고정값으로 된다. 채도 보정에 수반해서 휘도의 보정이 동시에 행해지는 경우에는, 휘도가 증가하는 방향으로 보정이 이루어지는 경우가 많으므로, 예컨대, Cb 성분의 부 방향에 대응하는 색 성분(즉, 황색 성분)에 있어서의 채도 강조량을 일률적으로 보다 작게 함으로써, 색 밸런스를 유지하는 것이 가능해진다.

바람직한 실시예에서는, 상기 색 공간에서의 상기 소정의 색 성분은 YCbCr색 공간에서의 Cb색 성분이다.

상기한 화상 처리 장치의 다른 바람직한 실시예에서는, 상기 입력 화상 데이터는 복수의 프레임 화상 데이터로 구성되는 동화상 데이터이며, 상기 동화상 데이터의 장면 변화의 정도에 따른 제어 신호를 생성하는 장면 변화 검출 수단을 구비하되, 상기 강조량 조정 수단은 상기 복수의 프레임 화상에 대응하는 상기 계수 α 에 대하여, 상기 제어 신호에 따른 가중치 부여를 행함으로써, 당해 프레임 화상에 있어서의 상기 계수 α를 산출한다. 이에 따라, 장면 변화의 전후에 있어서도, 적절한 계수 α를 설정할 수 있어, 자연스러운 채도 강조가 가능해진다.

상기한 화상 처리 장치와, 상기 화상 처리 장치로부터의 출력을 표시하는 표시부를 구비하는 화상 표시 장치를 구성함으로써, 입력 화상 데이터에 대하여 양호한 색 밸런스로 채도를 강조하여 표시할 수 있다.

본 발명의 다른 관점에서는, 화상 처리 방법은 입력 화상 데이터의 채도 정보를 추출하여 채도 강조량을 결정하는 채도 강조량 결정 공정과, 상기 입력 화상 데이터로부터, 채도를 강조해야 할 복수의 색 성분을 추출하는 색 성분 추출 공정과, 상기 결정된 채도 강조량에 근거해서 상기 복수의 색 성분에 대한 채도를 강조하는 채도 강조 공정을 갖되, 상기 복수의 색 성분 중, 소정의 색 성분에 대한 채도의 강조에 있어서는 상기 결정된 채도 강조량을 조정한다. 이 화상 처리 방법에 의해서도, 상기한 화상 처리 장치와 마찬가지로, 색 밸런스가 적절히 유지된 채도 강조를 행할 수 있다.

본 발명의 또 다른 관점에서는, 화상 처리 프로그램은, 컴퓨터 상에서 실행됨으로써, 입력 화상 데이터의 채도 정보를 추출하여 채도 강조량을 결정하는 채도 강조량 결정 수단, 상기 입력 화상 데이터로부터, 채도를 강조해야 할 복수의 색 성분을 추출하는 색 성분 추출 수단, 결정된 채도 강조량에 근거해서 상기 복수의 색 성분에 대한 채도를 강조하는 채도 강조 수단, 상기 복수의 색 성분 중, 소정의 색 성분에 대한 채도의 강조에 있어서, 상기 결정된 채도 강조량을 조정하는 강조 량 조정 수단으로서 상기 컴퓨터를 기능시킨다. 이 화상 처리 프로그램을 컴퓨터 상에서 실행함으로써, 상술한 화상 처리 장치를 실현할 수 있다.

(개요 설명)

바람직한 실시예의 설명에 앞서, 우선 본 발명에 의한 채도 강조 처리의 개요를 설명한다.

도 1은 입력 화상의 화소값이 색 공간에 분포되어 있는 상황을 나타낸다. 색 공간으로서, 여기서는, YCbCr색 공간을 이용한다. Y는 휘도(밝기) 성분을 나타내고, Cb, Cr은 색 성분을 나타낸다.

Cb, Cr은 색을 나타내는 성분이기 때문에, 그 절대값이 클수록, 선명한 색인 것을 나타낸다. 도 2, 도 3은 각각 Y-Cb 평면, Y-Cr 평면으로부터 본 화소값의 분포를 나타낸다. 어느 쪽의 도면도, 채도 강조에 의해 화소값의 범위가 화살표에 따라 외측 범위로 넓어지는 경우를 나타내고 있다. 이 경우, Cb, Cr의 절대값이 커지므로, 색이 선명함을 증가시킬 수 있다(즉, 채도의 강조를 실행할 수 있다).

실제로는, 도 4의 변환 커브를 이용하여 채도를 강조한다. 변환 커브는 원점을 지나는 대략 S자형이며, 가로축이 입력, 세로축이 출력으로 된다. 이 변환 커브를 이용하여 Cb, Cr의 화소값 변환을 행하면, 절대값을 크게 할 수 있다.

절대값의 변화는 도 5에 나타내는 도수 분포의 변화로서 나타낼 수 있다. 도 5는 가로축에 Cb(또는 Cr)의 화소값을 취하고, 세로축에 그 화소값에 있어서의 도수를 취한 것이다. 변환 커브에 의해 절대값이 커지고, 그 결과, 도수 분포가 양측으로 넓어지고 있다. 또, 채도 강조에 의해 도수 분포는 변하지만, 총화소수는 변하지 않는다. 이 도수 분포는 색 성분을 나타내는 분포이기 때문에, 도 5와 같이 도수 분포가 넓어지면, 그것은 채도 강조가 행해지고 있는 것을 의미한다.

도 6은 별도의 입력 화상에 관해서, Y-Cb 평면으로부터 본 화소값의 분포를 나타낸다. 이 입력 화상의 특징은 휘도값 Y가 비교적 높은 것이다. 이 화상에 대하여 이전과 같은 변환을 행하면, 화소값이 색 공간의 밖으로 밀려나오는 현상이 일어난다. 실제는 색 공간 외의 값은 취하지 않기 때문에, 색 공간의 경계의 값을 취한다(이와 같이 경계의 값을 취하는 것을, 색 공간의 경계에서 「클립」(절단)이 일어난다고 함).

도 7은 클립이 일어날 때의 도수 분포를 나타낸다. 도 2에 나타내는 Y-Cb 평면의 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, YCbCr색 공간은 휘도가 높은 영역에서는 Cb의 정 방향으로 좁고, Cb의 부 방향으로 넓게 되어 있다. 이 때문에, 도 6에 나타내는 바와 같이, 클립의 대부분은 Cb의 정 영역에서 발생하고, Cb의 정 영역의 도수 분포의 넓이는 일정값 이상 커지지 않는다. 한편, Cb의 부 영역은 색 공간이 넓어지기 때문에, 클립이 일어나기 어렵고, 도수 분포의 넓이가 커진다.

또, 도 3에 나타내는 Y-Cr 평면의 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, YCbCr 공간은 휘도가 높은 영역에서는 Cr의 정 방향 및 Cr의 부 방향으로 좁은 경향이 있고, 이것은 Cb의 경우와 유사하다. 그러나, 도 2와 도 3을 비교하면 알 수 있는 바와 같이, 휘도가 높은 영역에서는, YCbCr 공간의 Cr의 정 영역은 Cb의 정 영역만큼 좁지는 않다. 따라서, 상술한 클립은 Y-Cr 공간에서는 Y-Cb 공간의 경우 만큼 문제로 되지는 않는다.

이상과 같이, 특히 입력 화상의 휘도가 높은 경우에는, 클립에 의해, 도수 분포의 넓이에 차이가 발생한다. 이것은 색 성분마다의 채도 강조에 있어서의 차이로 되어, 채도 강조 시의 색 밸런스의 무너짐으로 이어진다. Cb의 정 방향은 청색에 대응하고, Cb의 부 방향은 황색에 대응한다. 따라서, 구체적으로 말하면, Cb의 부 방향의 채도 강조만이 강하게 걸리고, 그 결과로, Cb의 부 방향에 대응하는 황색 방향으로 색 밸런스가 무너진다고 하는 문제가 일어날 수 있다.

Cb의 부 방향의 색 공간이 넓기 때문에 채도 강조가 강하게 걸리는 것에 주목하고, 상기한 문제의 해결 포인트로는, Cb의 부 방향의 강조를 다른 것과 비교해서 약하게 하면 좋다. 도 8에는, Cb의 부 방향의 강조량을 억제한 변환 커브예를 나타낸다. 도 8에서는, α(0<α<1)이라는 계수(조정 파라미터)를 설정하여, Cb의 부 방향의 강조량을, Cb의 정 방향의 강조량의 통상값 A보다도 억제하고 있다.

도 9에는, 도 8의 변환 커브를 이용하여 채도를 강조했을 때의 도수 분포를 나타낸다. 전술한대로 Cb의 정 방향에서는, 클립에 의해 분포의 넓이는 일정값 이상 커지지 않는다. 한편, Cb의 부 방향에서도, 도 8에 나타내는 바와 같이, 계수 α의 도입에 의해 변환 커브에 의한 강조량을 억제하고 있기 때문에, 분포의 넓이가 커지지 않는다. 그 결과, 채도 강조가 Cb의 정 방향 및 부 방향에서 같은 정도의 레벨로 걸려, 색 밸런스의 무너짐을 막을 수 있다.

또, 도 6에 나타내는 바와 같이, 특히 휘도가 큰 화상에 있어서, Cb의 정 방향의 클립이 발생하기 때문에, 앞서 나타낸 계수 α(0<α<1)는 입력 화상의 휘도값 과 연동시키는 것이 바람직하다. 실제로는 입력 화상의 휘도는 분포를 가지기 때문에, 대표값으로서, 휘도의 평균값을 이용한다.

도 10은 가로축에 휘도의 평균값, 세로축에 계수 α를 취하여, 계수 α의 설정예를 나타내는 도면이다. 휘도의 평균값이 높을 때에 강조량이 작아지도록, 계수 α를 설정한다.

이와 같이, 본 발명에서는, YCbCr 공간의 형상에 기인하여, 휘도가 높은 영역에서 Cb의 정 방향으로부터 클립이 발생하는 것을 고려하여, Cb의 부 방향에서의 강조량을 억제함으로써, Cb의 정부의 방향에서의 색 밸런스를 조정하여 자연스러운 채도 강조를 가능하게 한다.

(실시예 1)

다음에, 본 발명의 채도 보정 처리를 적용한 화상 표시 장치의 실시예에 대하여 설명한다. 도 11(a)에, 화상 표시 장치(100)의 개략 구성을 나타낸다. 화상 표시 장치(100)는 외부로부터의 입력 화상 데이터를 처리하여 표시하는 장치로서, AV 기기나 화상 표시 기능을 갖는 단말 장치 등을 들 수 있다. 또한, 본 발명의 채도 보정 처리는 연산량이 적어지는 점에 하나의 특징을 갖고, 그 점에서는, 예컨대, 휴대 전화나 PDA 등, 연산 처리 능력에 어느 정도의 제한이 있는 휴대형 단말 장치에 특히 바람직하다.

화상 표시 장치(100)는 입력 화상 데이터에 대하여 채도 보정 처리를 포함하는 화상 처리를 실시하는 화상 처리 장치(10)와, 처리 후의 화상을 표시하는 표시 부(20)를 구비한다. 화상 처리 장치(10)는, 예컨대, 도 11(b)에 나타내는 바와 같이, CPU(11), 화상 처리 프로그램을 기억하는 ROM(12) 및 작업 메모리로서의 RAM(13) 등을 구비하여 구성할 수 있다. 그 경우에는, 본 발명에 의한 채도 보정 처리는 화상 처리 프로그램으로서 미리 ROM(12) 내에 기억되고, CPU(11)가 이것을 판독하여 실행함으로써, 화상 처리 장치로서 기능한다. 또, 이와 같이 채도 보정을 포함하는 화상 처리를 소프트웨어 처리에 의해 실행하는 것이 아니라, 화상 처리 장치(10) 내에서 그 일부 또는 전부를 하드웨어 처리에 의해 실행하더라도 상관없다.

표시부(20)는 화상 표시 장치(100)의 종류에 의하지만, 예컨대, 액정 패널이나 그 외의 평판 디스플레이(flat panel display) 등으로 할 수 있다.

다음에, 실시예 1에 의한 채도 보정 처리에 대해 설명한다. 실시예 1에서는, 전술한 바와 같이, YCbCr 공간에서의 Cb 성분의 부 영역에서의 강조량을 억제함으로써, 색 밸런스가 양호한 채도 보정을 행하는 것이다.

도 12에 실시예 1에 의한 채도 보정 처리의 흐름도를 나타낸다. 실시예 1에 의한 채도 보정 처리는 입력 화상 데이터의 통계량을 계산하여 입력 화상 데이터의 특징을 추출하고, 추출한 특징에 근거해서 보정 테이블을 작성하고, 그 보정 테이블을 이용하여 입력 화상 데이터의 채도 보정을 행한다는 순서로 행해진다.

구체적으로는, 우선, 입력 화상 데이터를 샘플링하여, 히스토그램을 작성한다(단계 S1). 일반적으로는, 입력 화상 데이터는 RGB의 프레임 화상 데이터로서 부여되므로, 화상 처리 장치(10)는 수학식 1 및 2에 따라 RGB 형식의 입력 화상 데 이터(R, G, B를 포함함)를 YCbCr 형식의 화상 데이터(Y, Cb, Cr을 포함함)로 변환한다.

수학식 1은 RGB 형식의 화상 데이터로부터 YCbCr 형식의 화상 데이터로의 변환식이며, 수학식 2는 그 변환 행렬 M이다.

YCbCr 형식의 화상 데이터가 얻어지면, 화상 처리 장치(10)는 이것을 샘플링하여 프레임 화상에 포함되는 화소를 추출하여, 히스토그램을 작성한다. 샘플링에 의해 화소를 추출하는 대상으로 되는 샘플링 영역의 예를 도 13(a) 및 (b)에 나타낸다. 도 13(a)의 예는 프레임 화상 전체를 샘플링 영역으로 하는 예이다. 프레임 화상의 가로 세로 크기를 각각 Rx, Ry라고 하면, 샘플링에 의한 총 도수는 전체 화소수 Rx×Ry로 된다.

도 13(b)는 프레임 화상의 중심 영역만을 샘플링 영역으로 하는 예이다. 화상의 가로 세로 크기를 Rx, Ry로 하고, 화상 전체에 대한 중심 영역의 면적 비율을 R이라고 할 때, 중심 영역의 가로 세로 크기 Ra, Rb를, 예컨대, 수학식 3과 같이 계산한다.

또한, 도 13(b)에 나타낸 중심 영역의 정점 A∼D의 좌표는 수학식 4에 의해 얻어진다.

이 영역으로부터, 휘도 Y의 히스토그램 f_A(k) 및 채도 S의 히스토그램 f_S(k)는 수학식 5와 같이 작성된다.

여기서, 채도 S는 색차 신호 Cb, Cr로부터 수학식 6과 같이 계산된다.

이렇게 해서 얻어진 휘도 Y의 히스토그램의 예를 도 14에 나타낸다. 가로축은 계조수(0∼255)이며, 세로축은 도수(각 계조값을 갖는 화소수)이다. 또, 마찬가지로 채도 S의 히스토그램도 작성된다.

다음에, 얻어진 히스토그램을 이용하여, 통계량이 계산된다(단계 S2). 구체 적으로는, 수학식 7에 따라, 휘도 Y의 히스토그램 f_A(k)로부터 평균값 P_Aave, 채도 S의 히스토그램 f_S(k)로부터 평균값 P_Save가 각각 계산된다.

다음에, 얻어진 통계량을 기초로 하여 채도 보정의 보정 파라미터를 계산한다(단계 S3). 구체적으로는, 채도 평균값 P_Save를 이용하여, 수학식 8에 따라 채도 강조량 P_Sdiff'를 계산한다.

여기서, P_Saveth는 보정의 기준값이며, P_Scv1과 P_Scv2는 보정량을 조정하는 파라미터, P_Sth는 보정량을 제한하는 리미터이다. 채도 평균값 P_Save와, 얻어진 채도 강조량 P_Sdiff'의 관계를 도 15에 나타낸다. 도 15로부터 알 수 있는 바와 같이, 채도 평균값 P_Save가 작을 때에는 채도 강조량 P_Sdiff'를 크게 하고, 채도 평균값 P_Save가 증가함에 따라 채도 강조량 P_Sdiff'를 서서히 작게 하고, 채도 평균값 P_Save가 소정값을 초과하면 채도 강조량 P_Sdiff'를 0(즉, 강조하지 않음)으로 한다. 이에 따라, 채도가 부족한 부분이 강조되게 된다.

이렇게 해서 보정 파라미터를 얻을 수 있으면, 보정 파라미터에 근거해서 보정 테이블이 계산된다(단계 S4). Cr 성분의 보정 테이블 S[Cr]의 예를 도 16(a)에 나타낸다. 보정 테이블 S[Cr]은 (0, 0), (-128, -128), (128, 128), 보정 포인트 1(P_Spt, P_Spt'), 보정 포인트 2(-P_Spt, -P_Spt')를 지나는 곡선으로서 작성된다. 곡선을 생성할 때에는 스플라인 보간 등 적당한 보간 함수를 이용한다. 보정 포인트 1 및 2는 원점에 대하여 대칭으로 되고, 보정 테이블 S[Cr]도 원점에 대하여 대칭으로 된다. 보정 포인트의 출력 P_Spt'는 입력 P_Spt와 채도 강조량 P_Sdiff'를 이용하여 수학식 9에 의해 얻을 수 있다.

도 16(a)에 나타내는 보정 테이블 C[Cr]에서는 입력 데이터의 정 영역과 부 영역에서, 동일한 채도 강조량 P_Sdiff'를 이용하고 있다. 그러나, 색 성분 Cb의 보정 테이블 S[Cb]를 마찬가지로 구성한 경우, 전술한 바와 같이, 입력 화상 데이터의 휘도가 높은 경우에 Cb 성분이 정 영역에서 클립하면, 상대적으로 Cb 성분의 부 영역에서의 강조가 강하게 되어, 색 밸런스가 무너진다고 하는 불량이 발생한다. 그래서, 본 발명에서는, 보정 테이블 S[Cb]에 대해서는, 부 영역에서 조정 파라미 터 α를 도입하고, 채도 강조량을 P_Sdiff'·α_S로 한다. 이 경우의 보정 테이블 S[Cb]의 예를 도 16(b)에 나타낸다. 또한, 이 경우의 보정 포인트의 출력 P_Spt"는 입력 P_Spt와 채도 강조량 P_Sdiff'와 조정 파라미터 α_S를 이용하여 수학식 9에 의해 얻어진다. 조정 파라미터 α_S는 0<α_S<1이므로, 도 16(b)에 나타내는 바와 같이, 보정 테이블에 의한 Cb 성분의 부 영역의 강조량은 정 영역의 강조량보다 작아진다. 이에 따라, Cb 성분의 부 영역의 강조, 즉 황색의 강조가 다른 색 성분의 강조에 비해 억제되는 것으로 되어, 색 밸런스가 무너지는 것을 방지할 수 있다.

다음에, 이상과 같이 하여 작성된 보정 테이블 S[Cb] 및 S[Cr]을 이용하여, 색조 보정이 행해진다(단계 S5). 색조 보정은 입력 화상 데이터의 1 화소마다 행해진다. 구체적으로는, 보정 테이블 S[Cb] 및 S[Cr]을 사용하여 수학식 10에 따라 보정 후의 화상 데이터 Y', Cb' 및 Cr'을 생성하고, RGB 형식의 화상 데이터 R', G' 및 B'로 변환하여 출력한다. 또, 본 실시예에서는 휘도 Y는 보정되어 있지 않다. 이와 같이 하여, 채도 보정 처리가 종료된다.

다음에, 조정 파라미터 α_S의 값에 대하여 설명한다. 도 17에 α_S의 그래프의 일례를 나타낸다. 가로축은 휘도 평균값 P_Aave이며, 휘도 평균값 P_Aave가 소정값 을 초과하면서부터 조정 파라미터 α_S의 값을 감쇠시킨다. 이에 따라, 입력 화상 데이터의 휘도가 높을 때에는, Cb 성분의 부 영역에서의 강조 정도를 억제하고, 황색의 강조가 과대해지는 것을 방지할 수 있다. 도 17에 나타내는 α_S의 값은 수학식 11로 나타낼 수 있다. 또, 도 17의 예에서는, 휘도 평균값 P_Aave가 소정값을 초과면서부터 조정 파라미터 α_S의 값을 직선적으로 감쇠(단조 감소)시키고 있지만, 그 대신에 곡선적으로(지수 함수적으로) 감쇠시키는 것으로 하여도 좋다.

(실시예 2)

다음에, 실시예 2에 대하여 설명한다. 실시예 1에서는, 색조 보정 처리로서 채도만을 보정하는 경우를 설명했다. 이에 대하여, 실시예 2에서는, 채도에 부가하여 휘도도 동시에 보정한다. 단, 채도의 보정 수법은 실시예 1과 동일하다.

도 18에 실시예 2에 의한 색조 보정 처리의 흐름도를 나타낸다. 실시예 1과 마찬가지로, 우선, 입력 화상 데이터를 샘플링하여, 휘도 Y 및 채도 S에 대한 히스토그램을 작성하고(단계 S11), 그것에 근거해서 휘도 Y 및 채도 S의 통계량을 계산한다(단계 S12).

다음에, 통계량에 근거해서 보정 파라미터가 계산된다(단계 S13). 여기서, 채도 S의 보정 파라미터 P_Sdiff'는 실시예 1과 마찬가지로 도 15에 나타내는 것이고, 수학식 8에 의해 얻어진다. 한편, 휘도 Y의 보정 파라미터(감마 보정 파라미터) P_Gdiff'는 도 19에 나타내는 것이고, 수학식 12에 의해 얻어진다. 구체적으로는, 도 19는 평균값 P_Aave'와 보정 파라미터 P_Gdiff'의 관계를 나타낸다.

여기서, P_Gaveth는 보정의 기준값이며, P_Gcv1과 P_Gcv2는 보정량을 조정하는 파라미터, P_Gth1과 P_Gth2는 보정량을 제한하는 리미터이다. 보정 기준값 P_Gaveth는 평균값 P_Aave'가 이 값보다 큰 경우에는 휘도를 어둡게 하는 보정이 걸리고, 작은 경우에는 밝게 하는 보정이 걸린다.

다음에, 휘도 Y와 채도 S의 보정 파라미터에 근거해서, 보정 테이블을 계산한다(단계 S14). 채도 S의 보정 테이블은 실시예 1과 마찬가지로 작성된다. 한편, 휘도 Y의 보정 포인트 P_Gpt는 수학식 13에 의해 부여되어, 도 20에 나타내는 바와 같이 된다.

수학식 13으로부터, 평균값 P_Aave'가 보정 기준값 P_Gaveth보다 큰 경우, 즉, 휘도를 어둡게 하는 경우에는 보정 포인트를 작게(P_Gpt1로) 설정하고, 반대로 밝게 하는 경우에는 보정 포인트를 크게(P_Gpt2로) 설정한다. 이 보정 포인트를 이용하여, 수학식 14에 의해, 도 21에 나타내는 휘도 Y의 보정 테이블(감마 보정 테이블) Y_gamma[Y]를 얻을 수 있다.

다음에, 휘도 Y 및 채도 S의 보정 테이블을 이용하여, 색조 보정이 행해진다(단계 S15). 구체적으로는, 수학식 15에 따라 보정 후의 휘도 Y' 및 색차 Cb', Cr'가 계산되고, 그것이 RGB 형식의 화상 데이터 R', G' 및 B'로 변환되어 출력된다.

이렇게 해서, 휘도 및 채도의 보정을 포함하는 색조 보정이 완료한다.

실시예 2에 있어서의 채도 보정 테이블의 조정 파라미터 α_S의 예를 수학식 16 및 도 21, 22에 나타낸다.

실시예 1에서는, 도 17에 나타내는 바와 같이, 조정 파라미터 α_S를 소정의 휘도 평균값 P_Aave 이상에서 서서히 감쇠시키고 있다. 이에 대하여, 실시예 2에 있어서의 바람직한 일례에서는, 도 22에 나타내는 바와 같이, 조정 파라미터 α_S를 소정의 값 α_th로 고정한다. 실시예 2에서는 채도뿐만 아니라 휘도의 보정도 행해지고 있다. 여기서, 휘도의 평균값 P_Aave'가 작을 때, 즉 어두운 화상일 때에는, 밝은 화상으로의 보정이 행해진다. 실시예 1의 도 17에서, 휘도의 평균값 P_Aave'가 작을 때에는, 클립이 일어나기 어려운 것으로 하여, 조정 파라미터 α_S를 1로 하고 있었지만, 실시예 2에서는, 휘도의 보정에 의해 어두운 화상이라도 밝은 화상으로 보정이 행해지기 때문에, 채도 보정에 의해 색 성분 Cb가 정 방향에서 클립할 가능성이 높게 된다. 그래서, 휘도 Y의 보정을 행하는 실시예 2에서는, 조정 파라미터 α_S를 소정의 값 α_th(0<α_th<1)로 고정함으로써, 색 성분 Cb의 부 영역의 색 성분(즉, 황색 성분)의 강조를 보다 억제하여, 색 밸런스를 조정하는 것이 바람직하다. 또, 다른 예로서, 도 22에 파선 C1로 나타내는 바와 같이, 소정의 휘도 평균값 P_Aave 이상의 영역에서 조정 파라미터 α_S를 소정값 α_th로부터 서서히 증가시키는 것으로 하여도 좋다. 이것은, 예컨대, 휘도의 평균값 P_Aave'가 큰, 즉, 밝은 화상일 때에는, 어두운 화상으로의 보정이 행해지고, 그 결과, 채도 보정에 의해 색 성분 Cb가 정 방향으로부터 클립할 가능성이 낮아지게 되기 때문이다.

(실시예 3)

다음에, 실시예 3에 대하여 설명한다. 실시예 3은, 입력 화상 데이터가 동화상인 경우에, 장면 변화를 검출하여 조정 파라미터 α_S의 갱신을 행하는 것이다. 일반적으로 동화상 데이터에 대하여 휘도 보정이나 채도 보정을 행하는 경우에, 장면(scene)이 크게 변화될 때에는 그 시점의 보정 파라미터를 이용하여(보정 파라미터를 다이내믹하게 갱신하여), 한쪽에서, 장면이 크게 변화하지 않을 때에는 어른거림을 방지하기 위해 동일한 보정 파라미터를 이용하는(보정 파라미터를 다이내믹하게 갱신하지 않는) 것이 바람직하다. 이 때문에, 상기 채도 보정의 조정 파라미터 α_S에 대해서도, 장면 변화의 검출 결과에 대응하는 형태로 갱신하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 연속하는 동화상 프레임에 있어서의 조정 파라미터의 가중 평균을 취하면서, 장면 변화 검출 결과에 따라, 가중 평균에 있어서의 가중치를 제어한다.

지금, 이전 프레임 화상에 있어서의 조정 파라미터를 α_S0으로 하고, 현재 프레임 화상에 있어서의 조정 파라미터를 α_S1이라고 하면, 가중 평균을 취한 조정 파라미터 α는,

로 나타낼 수 있다. 여기서, W_pre 및 W_now는 각각 전현(前現) 프레임 화상에 있어서의 조정 파라미터에 대한 가중치이며, W_pre+W_now=1로 한다.

여기서, 예컨대, 장면이 크게 바뀌는 경우에는, 가중치를 W_pre=0, W_now=1로 설정한다. 이 가중치 설정에 의해, 수학식 17에 의한 가중 평균 계산 후의 조정 파라미터 α는 현 프레임 화상에 있어서의 조정 파라미터를 α_S1로 하고, 그 시점의 조정 파라미터로 갱신된다. 그 결과, 장면 변화에 추종한 최적의 보정을 실행할 수 있다.

한편, 장면이 크게 변하지 않는 경우에는, 가중치를 W_pre=W_now=0.5로 설정한다. 이 가중치 설정에 의해, 수학식 17에 의한 가중 평균 계산 후의 조정 파라미터 α는 단순 평균으로 되어, 조정 파라미터의 시간적 미소 변동을 제거할 수 있다. 그 결과, 보정 후에 있어서의 어른거림 등의 방해를 경감할 수 있다. 또, 여기서는 장면 변화의 유무를 검출하는 예를 나타내었지만, 장면의 변화 정도 등을 산출하고, 그 변화 정도에 따라, 가중 평균에 있어서의 가중치를 연속적으로 제어하는 구성으로 하여도 좋다.

이와 같이, 입력 화상 데이터가 동화상인 경우에는, 장면 변화를 검출하고, 그 장면 변화 검출 결과에 따른 채도 조정 파라미터 α의 가중 평균을 취함으로써, 입력 화상 데이터가 동화상인 경우에도, 적절한 채도 보정을 실행할 수 있다.

도 23에 실시예 3에 있어서의 색조 보정 처리의 흐름도를 나타낸다. 또, 이 예는 실시예 1과 마찬가지로, 색조 보정으로서 채도 보정만을 행하는 경우를 나타내고 있지만, 실시예 2와 같이 휘도 및 채도의 보정을 행하는 경우에도, 실시예 3의 적용은 가능하다.

도 23에서, 단계 S21∼S23까지는 실시예 1의 단계 S1∼S3과 마찬가지이고, 입력 화상 데이터(본 예에서는 동화상)를 프레임 화상마다 샘플링하고, 히스토그램을 생성하고(단계 S21), 통계량을 계산하며(단계 S22), 보정 파라미터를 계산한다(단계 S23).

다음에, 장면 변화 시의 처리를 행한다(단계 S24). 즉, 장면 변화를 검출하여, 장면 변화 검출 결과에 따른 상술한 가중 W_pre, W_now를 산출한다. 그리고, 수학식 17에 따라 조정 파라미터 α를 산출한다. 또, 장면 변화의 검출은, 예컨대, 전후하는 프레임 화상의 휘도 평균값 등의 차이를 계산하고, 그 차이가 소정값 이상으로 되었을 때에 장면 변화가 발생했다고 판정할 수 있다. 또, 장면 변화의 검출 방법으로는 각종 수법이 기지이므로, 상세한 설명은 생략한다.

이와 같이 해서, 장면 변화 검출 결과를 받아 갱신된 조정 파라미터 α를 얻을 수 있으면, 그에 따라 보정 테이블이 작성되고(단계 S25), 작성된 보정 테이블에 따라 색조 보정이 실행된다(단계 S26).

본 발명에 따르면, 적은 계산량으로, 색 성분간의 밸런스가 자연스러운 채도 강조를 행할 수 있는 화상 처리 수법을 제공할 수 있다.

Claims

입력 화상 데이터의 채도 정보를 추출하여 채도 강조량을 결정하는 채도 강조량 결정 수단과,

상기 입력 화상 데이터로부터 복수의 색 성분을 추출하는 색 성분 추출 수단과,

결정된 채도 강조량에 근거해서 상기 복수의 색 성분에 대한 채도의 강조를 행하는 채도 강조 수단과,

상기 복수의 색 성분 중, 소정 색 성분에 대한 채도의 강조에 있어서, 상기 결정된 채도 강조량을 조정하는 강조량 조정 수단

을 포함하고,

상기 복수의 색 성분은, 색 공간 YCbCr에서의 색 성분 Cb 및 색 성분 Cr이고,

상기 강조량 조정 수단은, 상기 채도 강조량 결정 수단에 의해 결정된, 상기 색 성분 Cb의 부(負) 영역에서의 상기 채도 강조량을, 상기 색 공간 YCbCr에서의 휘도값 Y에 따라 변화시키는

것을 특징으로 하는 화상 처리 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 색 성분 Cb의 부 영역은, 상기 색 성분 Cb의 취득값의 평균값보다 작은 값의 영역이고,

상기 강조량 조정 수단은, 상기 색 성분 Cb의 부 영역에서의 상기 채도 강조량을 감소시키는

것을 특징으로 하는 화상 처리 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 입력 화상 데이터의 색조 보정을 행하는 색조 보정 수단을 더 포함하고,

상기 색 성분 Cb의 정(正) 영역은, 상기 색 성분 Cb의 취득값의 평균값보다 큰 값의 영역이고,

상기 색조 보정에 이용하는 상기 색 성분 Cb의 부 영역에서의 제 1 강조량은, 상기 색조 보정에 이용하는 상기 색 성분 Cb의 정 영역에서의 제 2 강조량보다 작은

것을 특징으로 하는 화상 처리 장치.
제 3 항에 있어서,

상기 채도 강조량 결정 수단에 의해 결정되는 상기 색 성분 Cb의 부 영역에서의 채도 강조량은, 상기 색 성분 Cb의 상기 채도 강조량 결정 수단에 의해 결정되는 상기 색 성분 Cb의 정 영역에서의 채도 강조량과 동일한 것을 특징으로 하는 화상 처리 장치.
제 4 항에 있어서,

상기 제 1 강조량은, 상기 채도 강조량을 계수 α배(0<α<1)하는 것에 의해 구해지는 것을 특징으로 하는 화상 처리 장치.
제 5 항에 있어서,

상기 제 2 강조량은, 상기 채도 강조량과 동일한 것을 특징으로 하는 화상 처리 장치.
제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,

상기 계수 α는, 상기 색 공간 YCbCr에서의 휘도값 Y에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 화상 처리 장치.
제 7 항에 있어서,

상기 계수 α는, 상기 휘도값 Y가 소정값 이하인 경우에는 고정값이고, 상기 휘도값 Y가 상기 소정값보다 커짐에 따라 상기 고정값으로부터 감소하는 것을 특징으로 하는 화상 처리 장치.
제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,

상기 계수 α는, 상기 휘도값 Y에 관계없이 고정값인 것을 특징으로 하는 화상 처리 장치.
청구항 1 내지 6 중 어느 한 항에 기재된 화상 처리 장치와,

상기 화상 처리 장치로부터의 출력을 표시하는 표시부

를 구비하는 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
입력 화상 데이터의 채도 정보를 추출하여 채도 강조량을 결정하는 채도 강조량 결정 공정과,

상기 입력 화상 데이터로부터 복수의 색 성분을 추출하는 색 성분 추출 공정과,

상기 복수의 색 성분 중, 소정의 색 성분에 대한 채도의 강조에 있어서, 상기 결정된 채도 강조량을 조정하는 강조량 조정 공정

을 포함하고,

상기 복수의 색 성분은, 색 공간 YCbCr에서의 색 성분 Cb 및 색 성분 Cr이고,

상기 소정의 색 성분은, 상기 색 성분 Cb이며,

상기 강조량 조정 공정은, 상기 채도 강조량 결정 공정에 의해 결정된, 상기 색 성분 Cb의 부 영역에서의 채도 강조량을, 상기 색 공간 YCbCr에서의 휘도값 Y에 따라 변화시키는

것을 특징으로 하는 화상 처리 방법.
컴퓨터 상에서 실행됨으로써,

입력 화상 데이터의 채도 정보를 추출하여 채도 강조량을 결정하는 채도 강조량 결정 수단과,

상기 입력 화상 데이터로부터 색 공간 YCbCr에서의 색 성분 Cb 및 색 성분 Cr을 추출하는 색 성분 추출 수단과,

결정된 채도 강조량에 근거해서 상기 복수의 색 성분에 대한 채도의 강조를 행하는 채도 강조 수단과,

상기 색 성분 Cb에 대한 채도의 강조에 있어서, 상기 채도 강조량 결정 수단에 의해 결정된, 상기 색 성분 Cb의 부 영역에서의 채도 강조량을, 상기 색 공간 YCbCr에서의 휘도값 Y에 따라 변화시키는 강조량 조정 수단

으로서 상기 컴퓨터를 기능시키는 것을 특징으로 하는 화상 처리 프로그램을 기록한 기록 매체.
제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,

상기 입력 화상 데이터는 동화상 데이터이고,

상기 동화상 데이터의 장면 변화의 정도에 따른 제어 신호를 생성하는 장면 변화 검출 수단을 더 구비하고,

상기 강조량 조정 수단은 상기 제어 신호에 따른 가중을 행함으로써, 상기 계수 α를 산출하는

것을 특징으로 하는 화상 처리 장치.
제 11 항에 있어서,

상기 색 성분 Cb의 부 영역은, 상기 색 성분 Cb의 취득값의 평균값보다 작은 값의 영역이고,

상기 강조량 조정 공정은, 상기 색 성분 Cb의 부 영역에서의 상기 채도 강조량을 감소시키는

것을 특징으로 하는 화상 처리 방법.