KR100790198B1 - 화상 처리 장치 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

닷징과 같은 효과를 얻을 수 있는 동화상 데이터의 화상 처리를 실현하기 위해서는, 저주파 성분의 추출 처리가 동화상의 재생 처리에 추가될 필요가 있고, 따라서 높은 처리 비용 및 높은 처리 능력이 요구된다. 따라서, 다른 프레임을 참조하지 않는 색 조정 프레임인 경우에는, 색 조정 프레임 화상 전체로부터 휘도 성분이 추출되어 휘도 성분 화상 및 저주파 휘도 성분 화상을 생성한다. 휘도 성분 화상 및 저주파 휘도 성분 화상을 이용하여 색 조정 프레임 화상이 색 조정된다. 한편, 다른 프레임을 참조하는 색 조정 프레임인 경우에는, 색 조정 프레임 화상의 변화 영역이 검출되고, 저주파 휘도 성분 화상이 갱신되어야 할 갱신 화상 영역이 그 영역에 기초하여 결정된다. 변화 영역의 휘도 성분이 색 조정 프레임 화상으로부터 추출되고, 참조 프레임 화상의 휘도 성분과 합성되어, 색 조정 프레임의 휘도 성분 화상을 생성한다. 갱신 화상 영역의 저주파 휘도 성분이 휘도 성분 화상으로부터 추출되고, 참조 프레임 화상의 저주파 휘도 성분과 합성되어, 색 조정 프레임의 저주파 휘도 성분 화상을 생성한다. 생성된 휘도 성분 화상 및 저주파 휘도 성분 화상을 이용하여 색 조정 프레임 화상이 색 조정된다.
동화상, 프레임, 색 조정, 휘도 성분, 저주파 휘도 성분

Description

화상 처리 장치 및 그 방법{IMAGE PROCESSING APPARATUS AND ITS METHOD}
도 1은 화상 처리 장치의 구성을 나타내는 블록도.
도 2는 색 조정 처리를 설명하는 흐름도.
도 3은 색 조정 처리와 각각의 데이터 간의 관계를 개념적으로 나타내는 도면.
도 4는 변화 정보를 갖는 동화상의 일례로서 MPEG 동화상 압축 방식을 설명하는 도면.
도 5는 프레임 화상들이 참조 관계가 있는 경우에 휘도 성분 화상 및 저주파 휘도 성분 화상의 갱신 처리를 설명하는 도면.
도 6은 도 5에 나타낸 화상 영역을 보다 상세하게 설명하기 위한 도면.
도 7은 동화상의 색 조정 처리의 상세 내용을 나타내는 흐름도.
도 8은 제2 실시예에 따른 동화상의 색 조정 처리를 나타내는 흐름도.
도 9는 제3 실시예에 따른 동화상의 색 조정 처리를 나타내는 흐름도.
도 10은 도 9에 나타낸 제2 색 조정 처리를 설명하는 흐름도.
도 11은 영역 판정맵의 일례를 나타내는 도면.
도 12는 제3 실시예에 따른 동화상의 색 조정 처리의 변형예를 나타내는 흐름도.
도 13은 제4 실시예에 따른 동화상의 색 조정 처리를 나타내는 흐름도.
도 14는 제4 실시예의 변형예에 따른 동화상의 색 조정 처리를 나타내는 흐름도.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
101 : 입력부
102 : 데이터 기억부
103 : 표시부
104 : CPU
105 : ROM
106 : RAM
107 : 통신부
108 : 시스템 버스
본 발명은 화상 처리 장치 및 그 방법에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 프레임간 변화 정보(inter-frame transition information)를 갖는 동화상 데이터의 프레임 화상에 대해 색 조정(color correction)을 수행하는 화상 처리에 관한 것이다.
적정한 밝기의 사진을 촬영(sense)하는 방법으로서, 촬영될 신(scene)의 평 균적인 휘도를 측정하고, 카메라의 셔터 속도, 조리개값(aperture value) 등을 제어하는 방식이 알려져 있다. 또한, 신을 소정의 영역으로 분할하여 적정한 노출값을 얻고, 각각의 영역마다 측정된 휘도값을 가중하여 평균 휘도값을 산출하는 소위 평가 측광 방식(evaluation metering)에 기초한 노출 제어 방식이 알려져 있다.
그러나, 배경에 비하여 피사체가 현저하게 어두운 소위 역광 신에서 촬영되는 화상에서는 피사체가 필연적으로 어둡게 된다. 이러한 역광 신에서 적절한 밝기의 사진을 촬영하기 위해서는, 상대적으로 더 밝은 화상(노출 보정)을 촬영하도록 카메라의 노출값은 설정되어야 한다. 그러나, 노출 보정은 조작이 번거로울 뿐만 아니라 숙련이 요구된다. 피사체에 대하여 적절한 노출값이 설정될 수 있는 경우에도, 종종 배경이 지나치게 밝아지게 된다.
적절하게 화상의 밝기를 결정하기 어려운 역광 신에서 적절한 밝기를 갖는 화상을 얻는 아날로그 사진 기술로서, 암실 내에서 행하여지는 소위 닷징(dodging)이 알려져 있다. 닷징을 적용함으로써 적절한 밝기의 사진이 얻어질 수 있다.
닷징을 디지털 화상 처리에서 실현하는 방법으로서, 예를 들면, IEEE TRANSACTIONS IMAGE PROCESSING, 제6권, 제7호, 1997년 7월, "A Multiscale Retinex for Bridging the Gap Between Color Images and the Human Observation of Scenes"라는 표제의 Jobson 등의 보고가 알려져 있다(참고문헌 1). 이 방법에서는, 디지털 화상을 대수 변환하여 얻어진 성분과, 그 대수 변환된 성분의 저주파 성분의 차분 처리가 실행된다. 그리고, 디지털 화상의 저주파 영역에서의 밝은 성분을 더 어둡게 하고 저주파 영역에서의 어두운 성분을 더 밝게 처리함으로써, 화 상이 개선된다.
또한, acm Transactions on Graphics, 2002년 7월, Vo1. 21, No. 3에서 "Photographic Tone Reproduction for Digital Images"라는 표제의 Reinhard 등의 보고가 알려져 있다. 이 보고 또한 디지털 화상의 휘도 성분과 그 저주파 성분을 이용함으로써 디지털 화상 처리에 있어서 닷징과 같은 효과를 얻는 방법을 제안하고 있다.
물론, 노출 보정은 정지 화상에 국한되는 것은 아니며, 동화상 촬영에서도 마찬가지로 요구된다. 동화상은 시간 축을 따라 연속하는 일련의 정지 화상의 집합으로 간주될 수 있기 때문에, 상기한 바와 같은 화상 보정이 동화상에도 용이하게 적용될 수 있다.
그러나, 디지털 동화상 데이터의 재생 처리는 처리 비용이 고가이고 재생 장치에 높은 처리 능력을 요구한다. 또한, 닷징과 같은 효과가 얻어질 수 있는 화상 처리를 실현하기 위해서는, 저주파 성분의 추출 처리 등이 동화상의 재생 처리에 추가되어야 하므로, 보다 높은 처리 비용, 보다 높은 처리 능력이 요구된다. 물론, 이들 요구사항은 장치의 고가격화로 연결된다.
이러한 화상 처리와 관련된 공지된 기술로서, 일본 특허 공개 제2000-149014호에서 개시된 장치가 알려져 있다.
최근, 개인용 컴퓨터(PC) 상에서 실행되는 애플리케이션 소프트웨어를 이용하여 디지털 동화상 데이터를 재생하는 것이 가능하다. 그러나, 중앙 처리부(CPU) 또는 그래픽 처리부(GPU)에 높은 처리 능력이 요구된다. 처리 능력이 불충분한 경우에는 처리가 제시간에 이루어질 수 없고, 동화상의 재생 시에 일부 프레임은 재생되지 않아서, 소위 탈락 프레임(drop frame)이 발생한다.
디지털 동화상 데이터의 처리 부하 경감이라는 관점에서는, 일본 특허 공개 제2002-77723호 공보에 기재된 기술이 알려져 있다. 이 기술은 부호화시 차분 화상에 기초하여 신 변화(scene change)를 검출하고, 그 신 변화 시에 예측 화상을 이용하여 보정 방법을 결정하고, 결정된 보정 방법을 다음 신 변화까지 적용한다. 그러나, 이 기술은 닷징과 같은 효과를 얻는 화상 처리에는 적용될 수 없다.
본 발명의 제1 양태에 따르면, 동화상 데이터의 프레임 화상에 색 조정을 실행하는 방법이 개시되며, 이 방법은, 색 조정 대상 프레임 화상에서의 변화 영역을 검출하는 단계; 상기 검출된 변화 영역에 따라, 저주파 데이터가 갱신될 상기 대상 프레임 화상에서 갱신 영역을 설정하는 단계; 상기 대상 프레임 화상의 화상 데이터로부터 상기 갱신 영역의 저주파 데이터를 생성하는 단계; 및 참조 프레임 화상의 저주파 데이터 및 상기 갱신 영역의 저주파 데이터에 따라 상기 대상 프레임 화상의 저주파 데이터를 생성하여, 상기 대상 프레임 화상에 대하여 색 조정을 수행하는 단계를 포함하고 있다.
본 발명에 따르면, 동화상 데이터의 프레임 화상을 색 조정할 때의 처리 부하가 경감될 수 있다.
본 발명의 또 다른 목적 및 이점은 첨부 도면을 참조하는 이하의 설명으로부 터 명확해질 것이며, 도면에서 동일하거나 유사한 부분은 유사한 참조 번호로 표시된다.
<실시예>
이하에서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 화상 처리를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
제1 실시예
[장치의 구성]
도 1은 화상 처리 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
CPU(104)는 RAM(106)을 작업 메모리로 이용하여 ROM(105)에 저장된 프로그램을 실행시켜, 시스템 버스(108)를 통해 후술될 각 구성요소를 제어하여, 후술될 화상 처리 등을 실현한다. 후술될 화상 처리 등에 필요한 프로그램 및 데이터는 데이터 기억부(102) 또는 ROM(105)에 저장되어 있다. 이들 프로그램 및 데이터는 일시적으로 RAM(106)에 로드되어 실행된다.
입력부(101)는 키보드 및 포인팅 디바이스를 조작하는 사용자로부터의 지시 및 데이터를 입력한다. 포인팅 디바이스는 마우스, 트랙볼, 트랙 패드, 태블릿(tablet) 등을 포함한다. 본 실시예가 디지털 카메라에 적용되는 경우에는, 디지털 카메라의 조작부에 장착되는 버튼, 모드 다이얼 등이 입력부(101)에 상당한다. 물론, 표시부(103, 후술됨)에 키보드(소위 소프트웨어 키보드)가 표시되어, 버튼 또는 모드 다이얼 또는 전술된 포인팅 디바이스를 조작하여 문자를 입력할 수도 있다.
데이터 기억부(102)는 동화상 데이터 등을 유지하는 메모리이며, 통상은 하드디스크, CD-ROM, CD-R, DVD, 메모리 카드, USB 메모리 등의 리무버블 기억 매체를 포함한다. 데이터 기억부(102)는 화상 데이터 이외에 프로그램과 그 밖의 데이터를 저장할 수 있다.
통신부(107)는 기기간의 통신을 행하기 위한 인터페이스이다. 예를 들면, 유선 또는 무선 네트워크 인터페이스, 유니버셜 시리얼 버스(USB), IEEE1394 등과 같은 시리얼 버스 인터페이스, 적외선 통신(IrDA) 인터페이스 등을 포함한다. 물론, 전화 회선 등을 통한 통신이 사용될 수도 있으며, 통신부(107)는 이러한 경우에 모뎀을 포함한다.
표시부(103)는 화상 처리 전후의 동화상, 사용자 인터페이스 등의 화상을 표시하고, 통상적으로 CRT, 액정 디스플레이 등을 이용한다. 물론, 표시부(103)는 비디오 인터페이스를 포함할 수도 있고, 케이블을 통하여 외부의 디스플레이에 동화상 및 사용자 인터페이스를 표시할 수도 있다.
도 1은 입력부(101), 데이터 기억부(102), 표시부(103)가 모두 하나의 장치 내에 포함되는 구성예를 나타내고 있다. 대안적으로, 이들은 공지의 통신 방식에 기초하는 통신로를 거쳐 접속될 수도 있고, 전체로서 도 1에 나타낸 구성으로 형성될 수도 있다.
프레임간 변화 정보를 갖는 소정의 형식에 따른 동화상 데이터가 데이터 기억부(102)에 저장되어 있는 경우에, 제1 실시예의 화상 처리 장치가 적절하게 동작한다. 그러나, 통신부(107)를 통하여 외부로부터 동화상 데이터가 수신될 수도 있 고, 수신된 동화상 데이터가 데이터 기억부(102) 또는 RAM(106)에 기억되어, 후술될 화상 처리가 구현될 수도 있다. 이 경우에는, 동화상 데이터가 전부 수신된 후 처리가 수행될 수도 있고, 또는 동화상 데이터의 수신에 병행하여 이미 수신된 동화상 데이터가 처리될 수도 있다. 또한, 중간적인 화상(휘도 성분 화상) 등을 저장하는 데 충분한 기억 용량이 RAM(106)에 확보될 수 있으면, 데이터 기억부(102)가 생략될 수도 있다.
대안적으로, CPU(104)가 프레임간 변화 정보 검지 처리의 프로그램을 실행하여, 프레임간의 변화 정보를 생성하면, CCD 등을 갖는 화상 입력 장치로부터 수신된 동화상 데이터가 화상 처리될 수 있다. 프레임간 변화 정보 검지 처리는 예를 들면 공지의 움직임 벡터 생성 처리를 이용할 수 있다.
[색 조정 처리]
CPU(104)에 의해 실행되고 정지 화상 또는 동화상의 프레임에 적용될 색 조정 처리를 먼저 설명하고, 동화상의 색 조정 처리에 대해서는 후술한다.
도 2는 색 조정 처리를 설명하는 흐름도이고, 이 색 조정 처리의 개요를 이하에서 설명한다. 예를 들면 데이터 기억부(102)로부터 화상이 입력되고(S201), 입력 화상의 휘도 분포가 조사되어 휘도 화상을 생성한다(S202). 휘도 화상에 이차원적인 필터 처리가 적용되고 저주파 성분을 추출하여 저주파 성분의 휘도 화상(이하, 저주파 휘도 화상이라고 칭함)을 생성한다(S203). 휘도 화상 및 저주파 휘도 화상이 복수의 해상도에 대응하여 생성되고, 복수의 해상도에 있어서의 휘도 화상 및 저주파 휘도 화상을 참조하여 원화상이 색 조정되어(S204), 색 조정된 화상 이 출력된다(S205).
예를 들면 입력 화상이 IEC61966-2-1에 기재되어 있는 sRGB 색 공간에 의해 표현되는 경우, 입력 화상의 휘도 성분의 추출 처리(S202)는 IEC61966-2-1에 기재되어 있는 방법에 따른다. 즉, 입력 화상은 감마 변환과 3×3의 매트릭스 연산에 의해 CIE1931 XYZ 색 공간의 화상으로 변환된다. 위치(x, y)의 화소값 R(x, y), G(x, y), 및 B(x, y) 변환시 데이터를 X(x, y), Y(x, y), Z(x, y)라고 가정한다. 그러면, Y(x, y)가 추출될 휘도 성분이고, X(x, y) 및 Z(x, y)는 색 성분이다. 이 휘도 추출을 하드웨어로 실행하는 경우에는, 예를 들면, 이러한 추출 회로는 룩업 테이블을 이용하는 테이블 룩업 회로(감마 변환부) 및 매트릭스 연산 회로를 포함한다.
휘도 성분의 추출 방법으로서는, 전술한 처리가 간략화될 수도 있고, 감마 변환을 생략하여 매트릭스 연산만으로 휘도 성분이 추출될 수도 있다. 또한, CIE1931 XYZ 색 공간 대신에 이하의 색 공간을 이용하여, 대응하는 색 공간 변환이 이용될 수 있다.
색 공간 휘도 성분 색 성분
YCbCr Y 값 Cb 및 Cr 값
L*a*b* L* 값 a* 및 b* 값
HSV V 값 H 및 S 값
HSL L 값 H 및 S 값
색 공간 변환은 관련 규격 등으로 규정된 것을 이용할 수 있지만, 근사 계산을 이용할 수도 있다. 예를 들어, RGB 값에서 YCbCr 색 공간의 Y 값으로 규정된 변환은 이하와 같이 주어진 변환식을 이용하여 표현된다.
Figure 112006006233295-pat00001
이 식 대신에, 이하와 같이 주어지는 근사식을 이용할 수도 있다.
Figure 112006006233295-pat00002
또한, 휘도 성분의 근사값으로서 RGB 신호 값의 G값이 이용될 수도 있고, 또는 RGB 성분의 평균값 또는 최대값이 휘도값으로서 이용될 수도 있다.
제1 실시예의 설명에서는, 입력 화상이 sRGB 색 공간에 의해 표현된다고 가정한다. 그러나, sRGB 이외의 RGB 색 공간(예를 들면 Adobe RGB 색 공간, RIMM/ROMM RGB 색 공간 등)에 의해 화상이 표현되는 경우에도, 화상은 각각의 색 공간의 정의에 따라서 CIE1931 XYZ(또는 전술한 다른 색 공간) 상의 화상으로 변환될 수 있다.
색 공간은 각각의 색 공간의 정의 또는 변환식에 따라 또는 ICC 프로파일 등을 이용하여 변환될 수도 있다. 이러한 방법은, 입력 화상이 기기 의존 RGB 값(디바이스 RGB 값)으로 표현되고 단순한 변환식을 이용하여 변환될 수 없는 경우에 특히 유효하다.
또한, 입력 화상은 RGB 대신에 예를 들면 sYCC에 의해 표현되는 경우에도, sYCC에서 CIE1931 XYZ(또는 전술한 바와 같은 다른 색 공간)에의 변환식을 이용하거나, 또는 ICC 프로파일 등을 이용하여 변환될 수 있다. 그러나, 원화상이 sYCC 에 의해서 표현되고 휘도 성분으로서 YCbCr의 Y가 이용되는 경우에, 즉, 원래의 색 공간이 휘도 성분의 색 공간과 일치하는 경우에는, 원화상의 Y값이 단순히 추출되는 것만이 필요하고, 색 공간의 변환 처리의 필요성은 제거될 수 있다.
다음으로, 저주파 휘도 성분 추출 처리(S203)는 공지의 저역 통과 필터 처리를 이용하여 실행된다.
색 조정 처리(S204)의 일례로서 전술한 문헌 1에 기초하는 방법에 따르면, 휘도 성분과 스케일 변환한 휘도 성분의 분포가 대수 변환되고, 그 차분이 출력된다. 또한, 다른 스케일(다른 해상도)에서의 차분 출력의 가중 평균이 개선된 휘도 성분으로 정의된다. 이 방법은, 화상에 따라서 개선의 정도를 조정할 수 없다. 본 실시예에서는, 스케일 변환된 휘도 성분의 대수 변환 출력이 계수로 승산된다. 이 계수가 개선의 정도를 조정하는 파라미터이다.
이상 설명한 처리에 기초하는 개선된 휘도 성분은 이하와 같이 주어진다.
Figure 112006006233295-pat00003
여기서, Y'(x, y)는 좌표 값 (x, y)를 갖는 개선된 휘도 성분이고,
Fn(x, y)는 좌표 값(x, y)에서의 가우스 함수이고,
Wn은 스케일간의 가중이고,
n은 스케일을 나타내는 파라미터이고,
γ0는 개선의 정도를 나타내는 파라미터 O이고,
γ1은 개선의 정도를 나타내는 파라미터 1이며,
*는 곱 연산이다.
스케일 간의 가중 Wn은 스케일의 표준편차를 조정함으로써 생략(단순한 평균에 의해 교체됨)될 수 있다. 또한, 수학식 3과 달리 대수 변환된 값을 출력하는 것 보다는 역 변환(지수 연산)에 의해 원래의 휘도 단위로 재변환하는 것이 화상 데이터의 화질 측면에서 바람직하다. 따라서, 이하에 주어진 출력을 개선된 휘도 성분으로 정의하는 것이 보다 바람직하다.
Figure 112006006233295-pat00004
여기서, Ave는 평균값 연산이다.
수학식 4 대신에 수학식 5가 이용될 수도 있다.
Figure 112006006233295-pat00005
복수의 스케일에서의 스케일 변환된 출력의 평균값 연산이 저주파 휘도 성분의 추출 처리(S203)에서 이루어질 수 있고, 복수의 스케일에서의 스케일 변환 출력의 평균값이 스케일 변환 휘도 성분의 분포로서 정의될 수도 있다.
대안적으로, 수학식 4 또는 5와 유사한 효과를 얻는 식으로서 수학식 6이 이용될 수도 있다.
Figure 112006006233295-pat00006
개선된 휘도 성분으로의 변환을 하드웨어로 실현하는 경우에는, 이러한 변환 회로는 예를 들면 평균값 연산 회로, 룩업 테이블을 작성하는 회로, 테이블 기억 회로, 테이블 룩업 회로(감마 변환부), 및 제산 회로를 포함한다. 평균값 연산 회로는 저주파 휘도 성분의 추출을 구현하는 부분에 구성될 수 있다.
또한, 색 조정 처리(S204)에서, 처리 후의 화상 데이터의 색이 가능한 한 변화되지 않고 남아 있도록, 개선된 휘도 성분으로의 변환에 따라 색 성분이 수정된다. 바람직하게는, 예를 들면 색 성분 X(x, y) 및 Z(x, y)는 휘도 성분의 변환 전후의 비율 Y'(x, y)/Y(x, y)(이하, 조정 비율이라고 함)로 각각 승산된다. 그러나, 처리를 간략화하는 것은 용이하다. 예를 들어, 수학식 5 또는 6에 의해 Y(x, y)만이 Y'(x, y)로 변환되고, 색 성분 X(x, y) 및 Z(x, y)에 대해서는 변환이 적용되지 않는다.
변환된 XYZ 데이터의 색 공간이 변환되어 sRGB 데이터를 얻는다. 이 처리는 단계 S202에서의 색 공간 변환의 역변환이다. 따라서, 3×3의 매트릭스 연산 및 역 감마 변환이 이루어져 각각 8 비트를 갖는 sRGB 성분의 화상을 출력한다(S205). 이 화상 데이터의 재구성을 하드웨어로 구현하는 경우에는, 예를 들면, 승산 및 제산 회로, 매트릭스 연산 회로, 및 테이블 룩업을 이용하는 테이블 룩업 회로(역 감마 변환부)를 포함한다.
대안적으로, 상기의 방법에 의해 조정 비율 Y'(x, y)/Y(x, y)가 산출될 수 있고, 이 비율로 입력 화상의 sRGB 성분들이 각각 승산될 수도 있다.
도 3은 색 조정 처리와 각 데이터 간의 관계를 개념적으로 나타낸다.
sRGB 입력 화상(401)으로부터 휘도 성분 화상(402)이 추출되고, 저역 통과 필터 처리에 의해 저주파 휘도 성분 화상(403)으로 변환된다. 그리고, 입력 화상(401)의 화소(411)에 대응하는 저주파 휘도 성분 화상(403)의 화소의 Y 값과 색 조정 파라미터(405)(γ0, γ1 등에 상당함)로부터 개선된 휘도 값 Y'가 계산된다. 또한, 입력 화상(401)의 화소(411)에 대응하는, 휘도 성분 화상(402)의 화소(412)의 휘도값 Y와의 비율인 조정 비율 Y'/Y가 계산된다. 그리고, 화소(411)의 sRGB 값들이 조정 비율 Y'/Y로 각각 승산되고, sRGB 출력 화상(404)의 화소(414)의 화소값을 계산한다. 화소(412)는 수학식 4 내지 6에서의 Y(x, y)에 대응하고, 화소(413)는 수학식 4 내지 6에서의 Fn(x, y)*Y(x, y)에 대응한다.
색 조정 파라미터(405)들은 화상 처리 시스템에 따라 미리 설정될 수 있고, 이들이 적용될 수도 있다. 대안적으로, 복수의 색 조정 파라미터가 준비될 수 있고, 사용자는 이들 파라미터를 선택적으로 설정할 수 있다. 이 경우, 이들 파리미터는 "강", "중", "약" 등과 같은 색 조정 파라미터의 차이를 사용자가 인식하기 쉬운 형태로 표시부(103)에 표시될 수 있다. 물론, 표시부(103)에 리스트 박스, 텍스트 박스, 슬라이더, 버튼 등의 GUI가 표시될 수 있고, 사용자가 입력부(101)를 조작하여 값을 선택하거나 또는 입력할 수 있다.
도 3에서는 입력 화상(401), 휘도 성분 화상(402), 저주파 휘도 성분 화상(403)이 동일한 사이즈를 갖는 것으로 예시되고 있다. 그러나, 이들 화상의 사이즈가 일치할 필요는 없다. 즉, 휘도 성분의 추출 및/또는 저주파 휘도 성분의 추출에서 샘플링이 이루어질 수 있다. 이 경우, 휘도 성분 화상(402) 및 저주파 휘도 성분 화상(403)이 상기 처리의 실행 전에 공지의 변배 처리에 의해 입력 화상(401)과 동일한 사이즈를 갖도록 변환될 수 있다. 휘도 성분 화상(402)은 저주파 휘도 성분 화상(403)을 생성하는데 요구되는 중간적인 화상 데이터일 수 있고, 색 조정시에 다시 입력 화상(401)으로부터 휘도 성분이 새로이 추출될 수도 있다.
[동화상]
도 4는 변화 정보를 갖는 동화상의 일례로서, MPEG 동화상 압축 방식을 설명하는 도면이다.
MPEG 부호화에서 부호화될 프레임은 도 4에 도시한 바와 같이 인트라 픽쳐(I 픽쳐), 예측 픽쳐(P 픽쳐), 쌍방향 예측 픽쳐(B 픽쳐)라고 불리는 3가지 픽쳐 타입으로 분류된다.
I 픽쳐 프레임은 프레임내 부호화에 의해 다른 프레임의 정보를 참조하지 않고서 단독으로 부호화/복호화될 수 있지만, 부호 사이즈는 커진다. P 픽쳐 프레임은 하나 또는 복수의 프레임 전의 이전 I 픽쳐 프레임 또는 P 픽쳐 프레임과의 움직임 보상 예측에 의해 얻어진 차분을 부호화하는, 프레임간 예측 부호화를 겪게 되고, I 픽쳐 보다는 부호 사이즈가 작다. B 픽쳐 프레임은 이전 프레임뿐만 아니라 후속 I 픽쳐 프레임 또는 P 픽쳐 프레임으로부터 예측하는 쌍방향 프레임간 예 측 부호화를 겪게 되고, P 픽쳐 보다도 부호 사이즈가 더욱 작다.
부호화 효율을 높이기 위해서, P 및 B 픽쳐가 주로 이용될 수 있다. 그러나, 서치 등의 재생, 편집, 및 에러로부터의 복귀를 고려하여, 예를 들면 도 4에 도시한 바와 같이 부호화 시에 적당한 간격으로 I 픽쳐가 삽입된다. 도 4에 도시한 바와 같이 I 픽쳐를 포함하는 복수 프레임의 단위를 GOP(Group of Picture)라고 칭한다. 도 4에 나타낸 화살표는 프레임의 참조 관계를 나타낸다.
MPEG의 복호시에 참조될 P 및 I 픽쳐 프레임은 현재 복호화되는 B 픽쳐에 대하여 하나의 이전 또는 후속의 I 또는 P 픽쳐 프레임이 존재하는 것만이 필요하다. 즉, 이전의 I 또는 P 픽쳐 및 후속의 I 또는 P 픽쳐의 복호화 결과의 프레임 화상을 Frame(T0), Frame(T1)이라고 가정한다. 그러면, 이하의 관계가 얻어진다.
·현재 복호화될 프레임이 I 픽쳐 프레임이다: Frame(T1)이 폐기되고, 현재 프레임의 복호화 결과가 새로운 Frame(T1)으로 설정된다. Frame(T0)는 폐기될 수 있다.
·현재 복호화될 프레임이 P 픽쳐 프레임이다: Frame(T0)가 폐기되고, 현재 Frame(T1)이 새로운 Frame(T0)로 설정된다. 또한, 현재 프레임의 복호화 결과가 Frame(T1)으로 설정된다.
제1 실시예에서는, 동화상의 재생시 프레임 화상이 복호화되고, 프레임 화상의 색 조정 처리를 실행하기 위해, 각 프레임 화상의 휘도 성분 화상 및 저주파 휘도 성분 화상이 생성된다. 이들 휘도 성분 화상은 전술한 프레임 화상의 복호(생성) 및 폐기와 동시에 생성되고 폐기된다. 즉, 동화상 데이터 부호화 방식에 따라 서, 프레임 화상의 복호(생성) 처리 후에 또는 병행하여 휘도 성분 화상이 생성된다. 그리고, 저주파 휘도 성분 화상이 생성되고, 프레임 화상의 폐기 후에 또는 병행하여 대응하는 휘도 성분 화상 및 저주파 휘도 성분 화상이 폐기된다.
부호화되지 않은 동화상 데이터의 경우에는, 그 프레임 화상의 저장 형태에 따라서, 프레임 화상의 추출 후에 또는 병행하여 휘도 성분 화상이 생성되고, 저주파 휘도 성분 화상이 생성된다. 프레임 화상의 폐기 후에 또는 병행하여 대응하는 휘도 성분 화상 및 저주파 휘도 성분 화상이 폐기된다. 통신부(107)를 통하여 외부적으로 동화상 데이터가 수신되는 경우, 상기 복호(생성) 또는 추출은 필요에 따라 프레임 화상의 요구 또는 수신을 포함한다.
[갱신 처리]
도 5는 프레임 화상들 간에 참조 관계가 있는 경우에, 휘도 성분 화상 및 저주파 휘도 성분 화상의 갱신 처리를 설명하는 도면이며, 프레임 화상과 색 조정 처리에 이용되는 화상 데이터 간의 관계를 나타내고 있다.
참조 프레임 화상(501)은 색 조정될 프레임 화상(이하, 색 조정 프레임 화상이라고 칭함; 511)에 의해 참조될 프레임 화상이며, MPEG 방식인 경우에 I 또는 P 픽쳐 프레임 화상이다. 색 조정 프레임 화상(511)은 현재 색 조정될 프레임 화상이고, P 또는 B 픽쳐 프레임을 복호화함으로써 얻어지는 화상이다.
참조 프레임의 휘도 성분 화상(502)은 참조 프레임 화상(501)으로부터 휘도 성분을 추출함으로써 얻어진다. 참조 프레임의 저주파 휘도 성분 화상(503)은 참조 프레임의 휘도 성분 화상(502)에 저역 통과 필터 처리를 적용하여 얻어진다. 마찬가지로, 색 조정 프레임의 휘도 성분 화상(512)은 색 조정 프레임 화상(511)으로부터 휘도 성분을 추출함으로써 얻어진다. 또한, 색 조정 프레임의 저주파 휘도 성분 화상(513)은 색 조정 프레임의 휘도 성분 화상(512)에 저역 통과 필터 처리를 적용함으로써 얻어진다.
색 조정 프레임 화상(511) 내의 소정의 화상 영역(532)이 참조 프레임 화상(501) 내의 화상 영역(531)을 참조하는 것으로 상정한다. 설명의 간략화를 위해, 색 조정 프레임 화상(511)의 화상 영역(532) 이외의 화소는 참조 프레임 화상(501)의 동일한 위치의 화소와 동일하며, 위치 변화나 화소값의 변화는 없는 것으로 상정한다.
참조 프레임의 휘도 성분 화상(502) 내의 화상 영역(534), 및 색 조정 프레임의 휘도 성분 화상(512) 내의 화상 영역(536)은 화상 영역(532)과 위치적으로 대응한다. 마찬가지로, 참조 프레임의 휘도 성분 화상(502) 내의 화상 영역(533)은 화상 영역(531)과 위치적으로 대응한다. 또한, 색 조정 프레임의 저주파 휘도 성분 화상(513) 내의 화상 영역(541)은 화상 영역(536)과 위치적으로 대응한다. 마찬가지로, 참조 프레임의 저주파 휘도 성분 화상(503) 내의 화상 영역(539)은 화상 영역(534)과 위치적으로 대응한다.
한편, 색 조정 프레임의 저주파 휘도 성분 화상(513) 내의 화상 영역(540)은 저주파 휘도 성분의 추출시 화상 영역(536)의 화소의 휘도값에 의해 영향을 받는다. 참조 프레임의 저주파 휘도 성분 화상(503) 내의 화상 영역(538)은 화상 영역(540)과 위치적으로 대응한다. 마찬가지로, 색 조정 프레임의 휘도 성분 화상 (512) 내의 화상 영역(537)은 화상 영역(540)의 저주파 성분의 추출시에 참조된다. 참조 프레임의 휘도 성분 화상(502) 내의 화상 영역(535)은 화상 영역(537)과 위치적으로 대응한다.
도 6은 도 5에 나타낸 화상 영역을 보다 상세히 설명하기 위한 도면이며, 도 6의 가장 작은 직사각형의 배열은 화소를 나타낸다.
화상에 대하여 3×3 필터 처리가 적용되는 것으로 상정한다. 이 경우에, 화소(711)의 처리는 화상 영역(702)의 화소를 참조하여 이루어진다. 이때, 화상 영역(701) 내의 한 화소로서 화소(712)가 참조된다. 바꿔 말하면, 화소(711)의 필터 처리 결과는 화소(712)에 좌우된다. 마찬가지로, 상술한 설명으로부터 알 수 있는 바와 같이, 화상 영역(701)의 주위에서, 필터 처리 결과가 화상 영역(701) 내의 화소에 의존하는 영역은 화상 영역(703)이다. 바꿔 말하면, 화상 영역(701) 내의 화소값이 변화된 경우, 화상 영역(703) 내의 화소값이 갱신되어야 한다. 필터 형상이 결정되고 화상 영역(701)의 형상이 결정되면, 화상 영역(703)도 일의적으로 결정된다.
또한, 화상 영역(704)은 화상 영역(703) 내의 화소의 필터 처리시 참조되고, 필터의 형상이 결정되고 화상 영역(703)의 형상이 결정된 경우에 일의적으로 결정된다.
필터 형상은 3×3의 직사각형(16)에 국한되지는 않으며, 다른 형상 및 사이즈일 수도 있다. 예를 들면, 필터 형상이 항상 종횡으로 동일한 사이즈일 필요는 없고 종횡 사이즈가 항상 홀수의 화소로 표현될 필요도 없다. 물론, 필터가 항상 직사각형일 필요도 없고, 임의의 형상 및 사이즈일 수 있다.
도 5로 되돌아가서, 화상 영역(532)이 화상 영역(531)을 참조하는 것으로 상정한다. 또한, 색 조정 프레임 화상(511) 중 화상 영역(532) 이외의 화소는 참조 프레임 화상(501)의 동일한 위치의 화소와 동일하고, 위치적인 변화나 화소값 변화가 없다고 상정한다. 이 경우, 색 조정 프레임의 휘도 성분 화상(512) 중 화상 영역(536) 이외의 화소에 대해서는 참조 프레임의 휘도 성분 화상(502)의 동일한 위치의 화소값이 참조(또는 복사)된다. 화상 영역(536)에 대해서는 화상 영역(532)으로부터 휘도 성분이 추출될 수 있다.
색 조정 프레임의 저주파 휘도 성분 화상(513)에서 화상 영역(540) 이외의 화소에 대해서는, 참조 프레임의 저주파 휘도 성분 화상(503)의 동일한 위치의 화소값이 참조(또는 복사)된다. 화상 영역(540)에 대하여는 갱신된 색 조정 프레임의 휘도 성분 화상(512)의 화상 영역(537)으로부터 저주파 휘도 성분이 추출될 수 있다.
이상에서는, 색 조정 프레임 화상이 하나의 프레임 화상만을 참조하고 있다. 그러나, MPEG의 B 픽쳐 프레임과 같이 복수의 프레임 화상이 참조되는 경우에도, 상기 갱신 처리가 적용될 수 있다.
[동화상의 색 조정 처리]
이하에서는 입력 화상 및 색 조정 후의 출력 화상이 sRGB 색 공간에서 규정되고, 휘도와 색은 sRGB를 변환하여 얻어지는 sYCC 색 공간에 의해 규정된다는 상정 하에서 설명한다. 또한, 이하의 설명에서 한 종류의 저주파 성분 화상이 색 조 정에 이용된다.
도 7은 CPU(104)에 의해 실행될 동화상의 색 조정 처리의 상세 내용을 나타내는 흐름도이다. 도 7에서 동일한 참조번호는 도 2와 마찬가지의 처리를 나타내고 그 상세 설명은 생략하는 경우가 있을 것이다. 이하에서는, 프레임간 변화 정보를 갖는 동화상 데이터로서 MPEG 데이터를 설명한다.
이하에 설명할 처리에 선행하여, CPU(104)는 단계 S201에서 MPEG 데이터를 복호화하는 처리를 실행한다. 색 조정 프레임 화상(P 또는 B 픽쳐 프레임)과 참조 프레임 화상(I 또는 P 픽쳐 프레임)이 있는 경우에는, 참조 프레임 화상이 복호화되어, RAM(106) 또는 데이터 기억부(102)에 저장된다.
이하에서는, 색 조정 프레임의 휘도 성분 화상 및 저주파 휘도 성분 화상, 및 참조 프레임의 휘도 성분 화상 및 저주파 휘도 성분 화상의 생성에 대하여 설명하고, 이들 화상의 폐기에 대해서는 특별히 설명하지 않는다. 이들 화상은 전술한 바와 같이 대응하는 프레임 화상의 폐기시에 폐기된다.
CPU(104)는 색 조정 프레임이 다른 프레임을 참조하는지의 여부를 판정한다(S301). MPEG 데이터의 경우에, 색 조정 프레임의 픽쳐 타입이 체크되고, 픽쳐 타입이 I 픽쳐이면 그 프레임이 다른 프레임을 참조하지 않는 것으로 판정되고; 픽쳐 타입이 P 또는 B 픽쳐이면 그 프레임이 다른 프레임을 참조하는 것으로 판정된다. 이 판정 처리는 MPEG 규격에 따라서 MPEG 데이터를 조사하여 실행될 수 있다. 그러나, 바람직하게는, 색 조정 처리에 선행하는 복호 처리시 각각의 프레임에 대한 판정 결과가 RAM(106)에 저장되고, RAM(106)에 저장된 그 판정 결과가 참조된다.
다른 프레임을 참조하지 않은 색 조정 프레임의 경우에는, CPU(104)가 단계 S202에서와 같이 색 조정 프레임 화상 전체로부터 휘도 성분을 추출하여 색 조정 프레임의 휘도 성분 화상을 생성하고, 이는 RAM(106) 또는 데이터 기억부(102)에 유지된다(S307). 계속해서, CPU(104)는 단계 S203에서와 같이 색 조정 프레임의 휘도 성분 화상으로부터 저주파 휘도 성분을 추출하여, 색 조정 프레임의 저주파 휘도 성분 화상을 생성하고, 이는 RAM(106) 또는 데이터 기억부(102)에 유지된다(S308). CPU(104)는 단계 S204에서와 마찬가지로 색 조정 프레임의 휘도 성분 화상 및 저주파 휘도 성분 화상을 이용하여 색 조정 프레임 화상을 색 조정한다(S306).
한편, 다른 프레임을 참조하는 색 조정 프레임의 경우에는, CPU(104)가 색 조정 프레임 화상과 참조 프레임 화상 간의 변화 정보를 참조하여 색 조정된 화상에서 변화가 있는 화상 영역(이하, 변화 영역이라고 칭함)을 검출한다(S302). MPEG 데이터의 경우에는, 변화 정보로서 움직임 벡터를 참조하여 변화 영역이 검출될 수 있다. 즉, MPEG 데이터의 경우에는, 색 조정 프레임 화상이 블록으로 분할되고, 각각의 블록에 대하여 움직임 벡터가 부여된다. 따라서, 각각의 움직임 벡터를 조사하여, 참조 프레임 화상의 해당 블록으로부터 위치 및 화소값에서 변화가 없는 블록은 움직임이 없는 것으로 판정되고, 그렇지 않으면 움직임이 있는 것으로 판정된다. 대안적으로, 움직임 벡터의 위치 및 화소값의 변화량에 허용값을 나타내는 임계값이 설정될 수 있다. 변화량이 임계값 이하인 경우에는, 움직임이 없다고 판정될 있고, 그렇지 않으면 움직임이 있다고 판정될 수도 있다. 블록의 움직 임 벡터 및 그 변화 정보는 MPEG 규격에 따라서 MPEG 데이터를 조사하여 얻어질 수 있다. 바람직하게는, 복호화 처리시에 이들 정보가 각각의 프레임마다 RAM(106)에 저장될 수 있고, 움직임이 있음/없음은 RAM(106)에 저장되는 정보를 참조하여 판정될 수도 있다.
다음으로, CPU(104)는 갱신되어야 하는 화상 영역(이하, 갱신 화상 영역이라고 칭함)을 결정한다(S303). 이 처리는 도 5에서의 화상 영역(541)에서 저주파 휘도 성분 화상(513)의 갱신되어야 할 화상 영역(540)을 결정한다. 이들 영역의 결정 방식에 대해서는 도 6을 이용하여 설명하였으므로, 상세한 설명은 생략한다. 이 경우에, 단계 S302에서 검출되는 변화가 있는 블록에 대하여 갱신 화상 영역이 결정된다.
그리고, CPU(104)가 변화 영역의 휘도 성분을 추출한다(S304). 이 처리에서, 도 5에서의 화상 영역(536)의 휘도값이 계산된다. 화상 영역(536)의 휘도 성분은 RAM(106) 또는 데이터 기억부(102)에 기억되어 있는 색 조정 프레임 화상(511)의 화상 영역(532)을 참조하여 계산된다. 단계 S304의 처리는 입력이 변화 영역(부분 화상)인 점을 제외하면, 도 2에 나타낸 단계 S202의 처리와 실질적으로 동일하다. 즉, 화상 영역(532)을 입력으로하여 단계 S202와 동일한 처리가 실행되어, 화상 영역(536)의 휘도 성분 화상(부분 휘도 성분 화상)을 얻는다. 이 처리에서, RAM(106) 또는 데이터 기억부(102)에 색 조정 프레임의 휘도 성분 화상을 저장하는 영역이 확보된다. 색 조정 프레임의 휘도 성분 화상의 변화가 없는 화상 영역, 즉 도 5에 나타낸 휘도 성분 화상(512) 중 변화 영역(536) 이외의 화상 영역은 참조 프레임의 휘도 성분 화상(502)의 대응하는 휘도 화소값을 복사하여 저장된다. 또한, 변화 영역(536)은 단계 S304에서 생성된 휘도 성분의 화소값을 기록하여 유지된다.
다음으로, CPU(104)는 단계 S303에서 결정된 갱신 화상 영역의 저주파 휘도 성분을 추출한다(S305). 이 처리에서, 도 5에서의 화상 영역(540)의 저주파 휘도 성분의 화소값이 계산된다. 화상 영역(540)의 저주파 휘도 성분은 단계 S304에서 생성되어 RAM(106) 또는 데이터 기억부(102)에 저장되어 있는 색 조정 프레임 화상(512)의 화상 영역(537)을 참조하여 계산된다. 단계 S305에서의 처리는 입력이 색 조정 프레임 화상의 휘도 성분 화상의 부분 화상인 점을 제외하면 도 2에 나타낸 단계 S203에서의 처리와 실질적으로 동일하다. 즉, 화상 영역(537)을 입력으로 하여 단계 S203과 동일한 처리가 실행됨으로써, 화상 영역(540)의 저주파 휘도 성분 화상이 얻어진다. 이 처리에서, RAM(106) 또는 데이터 기억부(102)에 색 조정 프레임의 저주파 휘도 성분 화상을 저장하는 영역이 확보된다. 색 조정 프레임의 저주파 휘도 성분 화상의 갱신 처리가 필요하지 않은 화상 영역, 즉 도 5에 나타낸 저주파 휘도 성분 화상(513) 중 갱신 화상 영역(540) 이외의 화상 영역은, 참조 프레임의 저주파 휘도 성분 화상(503)의 대응하는 저주파 휘도 화소값을 복사하여 저장된다. 그리고, 갱신 화상 영역(540)은 단계 S305에서 생성된 저주파 휘도 성분의 화소값을 기록하여 유지된다.
즉, 단계 S304에서는, 변화 영역의 휘도 성분이 색 조정 프레임 화상으로부터 추출되고 참조 프레임 화상의 휘도 성분과 합성되어, 색 조정 프레임의 휘도 성 분 화상이 생성된다. 그리고, 단계 S305에서는, 갱신 화상 영역의 저주파 휘도 성분이 단계 S304에서 생성된 휘도 성분 화상으로부터 추출되고, 참조 프레임 화상의 저주파 휘도 성분과 합성되어, 색 조정 프레임의 저주파 휘도 성분 화상이 생성된다. 이와 같은 방식으로 생성되는 색 조정 프레임의 휘도 성분 화상 및 저주파 휘도 성분 화상을 이용하여 단계 S204와 마찬가지로 색 조정 프레임 화상이 색 조정된다(S306).
휘도 성분과 저주파 휘도 성분을 이용하여 동화상의 색 조정을 실시할 때, 갱신될 영역(변화 영역 및 갱신 화상 영역)으로부터만 이들 성분이 추출되므로, 색 조정에 대한 처리 부하가 경감된다. 특히, 감시 카메라의 동화상 등과 같이 비교적 변화가 적은 동화상이 색 조정되는 경우에, 효과적으로 처리 부하가 경감될 수 있다.
제2 실시예
이하에서 본 발명의 제2 실시예에 따른 화상 처리를 설명한다. 제2 실시예에서 동일한 참조번호는 제1 실시예와 동일한 구성요소를 나타내고, 그 상세한 설명은 생략한다.
제1 실시예는 다른 프레임을 참조하는 색 조정 프레임인지의 여부를 단순히 판정하여, 제1 처리(S307 및 S308)와 제2 처리(S302 내지 S305)로 분류하는 처리를 제어하는 경우를 예시하고 있다. 그러나, 프레임간의 변화가 많은 경우에는, 색 조정된 화상 전체를 처리하는 제1 처리에 비하여 변화 영역만을 처리하는 제2 처리에 대한 처리 부하가 더 커지는 경우가 종종 있다. 따라서, 다른 프레임을 참조하 는 색 조정 프레임인 경우에는 다른 판정 처리를 추가하고, 그 판정 결과에 따라서 제1 처리 또는 제2 처리로 분류하는 제2 실시예를 설명한다.
도 8은 제2 실시예에 따른 동화상의 색 조정 처리를 나타내는 흐름도이다. 도 8에서 동일한 단계 번호는 도 2 및 도 7과 동일한 처리를 나타내고 그 상세한 설명을 생략한다. 이하의 설명에서, MPEG 데이터는 프레임간 변화 정보를 갖는 동화상 데이터로서 이용된다.
도 8에 나타낸 바와 같이, 단계 S302에서의 변화 영역의 검출 후에, CPU(104)는 변화 영역이 작은지의 여부를 판정한다(S310). 변화 영역이 작은 경우에는 제2 처리가 실행되고, 변화 영역이 큰 경우에는 제1 처리가 실행된다.
MPEG 데이터인 경우에, 변화 영역이 작은지의 여부는 변화 정보인 움직임 벡터가 고정 사이즈의 화상 블록마다 지정되므로 변화가 있는 블록의 수를 조사하고 이를 소정의 임계값과 비교함으로써 판정된다. 대안적으로, 변화가 있는 화소의 수가 취득될 수 있고, 변화가 있는 화소의 수가 소정값 미만인 블록이 변화 없는 블록으로서 판정될 수 있다.
각 블록의 움직임 벡터가 조사되어, 위치 및 방향이 변화하였는지의 여부 또는 위치적인 변화가 없더라도 블록 차분 정보에 변화가 있는지의 여부를 판정하여, 블록의 변화를 검지하고 변화가 검지된 블록의 수를 카운팅한다. 블록의 움직임 벡터와 그 변화 정보는 MPEG 규격에 따라 MPEG 데이터를 조사하여 얻어질 수 있다. 바람직하게는, 복호 처리 시에 이들 정보는 각각의 프레임에 대하여 RAM(106)에 저장될 수 있고 RAM(106)에 저장되는 정보가 참조될 수도 있다.
임계값은 실험적으로 결정될 수 있고, ROM(105) 또는 데이터 기억부(102)에 저장될 수 있다. 대안적으로, 사용자가 임계값을 지정할 수 있다. 이 경우에는, 도 8에 나타낸 처리에 선행하여, 표시부(103)에 리스트 박스, 텍스트 박스, 슬라이더, 버튼 등의 GUI가 표시될 수 있고, 사용자가 입력부(101)를 조작하여 임계값을 선택하거나 또는 입력할 수 있다. 물론, 도 8에 나타낸 처리와는 독립적으로 사용자의 임계값 지정이 접수될 수 있고, 단계 S310에서의 판정 처리시 RAM(106) 등으로부터 사용자가 지정한 값이 로딩될 수도 있다.
단계 S310의 판정 처리는 부분 화상 처리시의 용이성, 즉 제2 처리 후단(S303 내지 S306)의 처리 부하가 큰지의 여부를 판정한다. 처리 부하가 작다고 판정된 경우에만 제2 처리의 후단이 실행된다. 따라서, 본 발명은 상기의 판정 방법에 국한되지 않고, 제2 처리 후단의 처리 부하가 추정되고 판정될 수 있는 한 다른 방법을 선택할 수 있다.
이러한 방식으로, 색 조정 프레임이 다른 프레임을 참조하는지의 여부의 판정 외에, 변화 영역이 작은지의 여부가 판정되어, 색 조정 프레임 화상을 처리하는 제1 처리 또는 제2 처리를 선택하므로, 제1 실시예에 비하여 효율적으로 처리 부하를 경감할 수 있다.
제3 실시예
이하에서는 본 발명의 제3 실시예에 따른 화상 처리를 설명한다. 제3 실시예에서 동일한 참조번호는 제1 실시예 및 제2 실시예와 동일한 구성요소를 나타내고, 그 상세한 설명은 생략한다.
도 9는 제3 실시예에 따른 동화상의 색 조정 처리를 나타내는 흐름도이다. 도 9에서 동일한 단계 번호는 도 2, 도 7, 및 도 8과 동일한 처리를 나타내고, 그 상세한 설명은 생략한다. 이하에서는, 프레임간 변화 정보를 갖는 동화상 데이터로서 MPEG 데이터가 이용된다.
다른 프레임을 참조하지 않는 색 조정 프레임의 경우에는, 단계 S204에서와 같이 색 조정 프레임의 휘도 성분 화상 및 저주파 휘도 성분 화상을 이용하여 색 조정 프레임 화상이 색 조정된다(S320). 이 처리는 이하에서 제1 색 조정 처리라고 칭한다.
한편, 다른 프레임을 참조하는 프레임의 색 조정(S321)은 참조 프레임의 휘도 성분 화상 및 저주파 휘도 성분 화상, 또는 단계 S303에서 생성된 부분 휘도 성분 화상 및 단계 S304에서 생성된 부분 저주파 휘도 성분 화상을 참조하여 실행된다. 이 처리는 이하에서 제2 색 조정 처리라고 칭한다.
도 10은 제2 색 조정 처리를 설명하는 흐름도이다.
색 조정될 화소(이하, 관심 화소라고 칭함)가 화상의 선두 화소로 초기화되고(S901), 관심 화소가 단계 S302에서 검출된 변화 영역의 내에 있는지의 여부가 판정된다(S902). 이 처리는 도 5에 나타낸 화상 영역(535 또는 537) 내에 있는지의 여부를 판정하는 것에 해당하며, 관심 화소의 좌표값을 단계 S302에서 검출되는 변화 영역을 나타내는 좌표 값과 비교하여 실행될 수 있다.
관심 화소가 변화 영역 내에 있는 경우에는, 부분 휘도 성분 화상으로부터 관심 화소의 위치에 대응하는 휘도 성분의 화소값이 판독된다(S903). 한편, 관심 화소가 변화 영역 밖에 있는 경우에는, 참조 프레임의 휘도 성분 화상으로부터 관심 화소의 위치에 대응하는 휘도 성분의 화소값이 판독된다(S904).
관심 화소가 단계 S303에서 결정되는 갱신될 영역 내에 있는지의 여부가 판정된다(S905). 이 처리는 도 5에 나타낸 화상 영역(538 또는 540) 내에 관심 화소가 있는지의 여부를 판정하는 것에 해당하며, 관심 화소의 좌표값을 단계 S303에서 결정된 갱신될 영역을 나타내는 좌표값과 비교하여 실행될 수 있다.
관심 화소가 갱신될 영역 내에 있는 경우에는, 부분 저주파 휘도 성분 화상으로부터 관심 화소의 위치에 대응하는 저주파 휘도 성분의 화소값이 판독된다(S906). 한편, 관심 화소가 갱신될 영역 밖에 있는 경우에는, 참조 프레임의 저주파 휘도 성분 화상으로부터 관심 화소의 위치에 대응하는 저주파 휘도 성분의 화소값이 판독된다(S907).
휘도 성분의 화소값 및 저주파 휘도 성분의 화소값을 이용하여, 수학식 4 내지 수학식 6 중 어느 하나에 의해 관심 화소의 화소값이 색 조정된다(S908). 모든 화소의 처리가 완료되었는지의 여부가 판정된다(S909). 처리될 화소가 남아있는 경우에는, 관심 화소로서 다음 화소가 선택되고(S910), 처리는 단계 S902로 복귀한다. 그 후, 모든 화소의 처리가 종료할 때까지 단계 S902 내지 S910이 반복된다.
상기 설명에서는, 영역의 좌표값과 관심 화소의 좌표값에 기초하여 단계 S902 및 S905의 내외 판정 처리(inside/outside determination process)가 이루어진다. 대안적으로, 도 11에 나타낸 영역 판정맵(1001)이 단계 S302 및 S303의 처리에 병행하여 생성될 수도 있고, 영역 판정맵(1001)을 참조하여 판정이 이루어질 수도 있다.
도 11에 나타낸 영역 판정맵(1001)에서, 참조번호 1002는 갱신될 영역, 참조번호 1003은 변화 영역을 나타낸다. 예를 들면, 변화 영역(1003)의 각 화소에는 값 "2"가 기록되고, 갱신될 영역(1002) 중 변화 영역(1003)을 제외하여 얻어진 영역의 화소에는 값 "1"이 기록되며, 그 밖의 화소에는 값 "0"이 기록된다. 단계 S902에서는 관심 화소의 위치에 대응하는 영역 판정맵(1001)의 화소값이 "2"이면 변화 영역 내에 관심 화소가 있고, 그렇지 않으면 변화 영역 밖에 관심 화소가 있다고 판정된다. 또한, 단계 S905에서는 관심 화소의 위치에 대응하는 영역 판정맵(1001)의 화소값이 "0"이면 갱신될 영역 밖에 관심 화소가 있다는 것으로 판정되고, 그렇지 않으면 갱신될 영역 내에 관심 화소가 있다는 것으로 판정된다. 물론, 변화 영역에 관한 영역 맵과 갱신될 영역에 관한 영역 맵은 별개로 생성될 수 있다.
이러한 방식으로, 휘도 성분과 저주파 휘도 성분을 이용하여 동화상에 대한 색 조정을 수행하면, 갱신될 영역(변화 영역 및 갱신 화상 영역)에 대해서만 이들 성분이 추출되어, 색 조정에 대한 처리 부하가 경감된다.
또한, 도 12에 도시한 바와 같이, 도 10에 나타낸 처리에 제2 실시예(도 8)의 변화 영역이 작은지의 여부에 대한 판정이 추가될 수 있어, 색 조정 프레임 화상을 처리하는 제1 처리 또는 제2 처리를 선택하면, 도 10에 나타낸 처리에 비하여 더욱 효율적으로 처리 부하를 경감할 수 있다.
제4 실시예
이하에서, 본 발명의 제4 실시예에 따른 화상 처리를 설명한다. 제4 실시예에서 동일한 참조번호는 제1 실시예 내지 제3 실시예와 동일한 구성요소를 나타내고, 그 상세한 설명은 생략한다.
도 13은 제4 실시예에 따른 동화상의 색 조정 처리를 나타내는 흐름도이다. 도 13에서, 동일한 단계번호는 도 2, 도 7, 및 도 9와 동일한 처리를 나타내고, 그 상세 설명은 생략한다. 이하의 설명에서는, 프레임간 변화 정보를 갖는 동화상 데이터로서 MPEG 데이터가 이용된다.
다른 프레임을 참조하지 않은 색 조정 프레임인 경우에는, 단계 S204에서와 같이 색 조정 프레임의 휘도 성분 화상 및 저주파 휘도 성분 화상을 이용하여 색 조정 프레임 화상에 제1 색 조정 처리가 적용된다(S320).
한편, 다른 프레임을 참조하는 프레임의 색 조정 부분 화상은 다음과 같이 하여 얻어진다. 참조 프레임의 휘도 성분 화상 및 저주파 휘도 성분 화상, 또는 단계 S303에서 생성된 부분 휘도 성분 화상 및 단계 S304에서 생성된 부분 저주파 휘도 성분 화상을 참조하여, 색 조정 프레임 화상의 갱신될 영역에 제2 색 조정 처리가 적용된다. 이 처리에 의해, 색 조정 부분 화상이 얻어진다(S330). 색 조정 부분 화상과 참조 프레임의 색 조정된 화상이 합성되어, 색 조정 프레임 화상의 색 조정 결과를 얻는다(S331). 이러한 목적을 위하여, 색 조정 프레임 화상을 저장하는 영역이 RAM(106) 또는 데이터 기억부(102)에 확보되고, 참조 프레임의 색 조정된 화상에 갱신될 영역의 색 조정 부분 화상이 덮어쓰기 된다.
이러한 방식으로, 휘도 성분과 저주파 휘도 성분을 이용하여 동화상에 대한 색 조정을 수행하면, 갱신될 영역(변화 영역 및 갱신 화상 영역)에 대해서만 이들 성분이 추출되어, 색 조정에 대한 처리 부하가 경감될 수 있다.
제4 실시예에서는, 참조 프레임의 색 조정된 화상이 저장되고, 이를 제2 색 조정 처리에 의해서 얻어진 색 조정 부분 화상과 합성하는 경우를 예시하였다. 그러나, 참조 프레임 화상 또는 색 조정 프레임 화상 중 어느 하나와, 참조 프레임의 휘도 성분 화상 및 저주파 휘도 성분 화상을 이용하여 색 조정이 실행될 수 있고, 이 색 조정 결과의 화상이 제2 색 조정 처리에 의해서 얻어지는 부분 화상과 합성될 수 있다. 이러한 처리를 통해, 참조될 수 있는 프레임의 색 조정된 화상이 RAM(106) 또는 데이터 기억부(102)에 저장될 필요가 없어진다. 즉, 제4 실시예의 처리에 비하여 색 조정 처리가 추가되므로 처리 부하는 증가하지만, 참조될 수 있는 프레임의 색 조정된 화상이 유지될 필요가 없어져서, 그만큼 메모리 용량을 감소시킬 수 있다.
또한, 도 14에 도시한 바와 같이, 도 13에 나타낸 처리에 제2 실시예(도 8)에서의 변화 영역이 작은지의 여부의 판정이 추가되어, 색 조정 프레임 화상을 처리하는 제1 처리 또는 제2 처리를 선택하면, 도 13에 나타낸 처리에 비하여 더욱 효율적으로 처리 부하를 경감할 수 있다.
변형 실시예
상기의 각 실시예에서는 변화 정보를 갖는 동화상 데이터의 일례로서 MPEG에 의해 부호화된 동화상 데이터를 설명하였다. 그러나, 상기 화상 처리는 프레임간 변화 정보를 갖는 동화상 데이터이면 다른 형식의 동화상 데이터에도 용이하게 적 용될 수 있다.
상기에서는 색 조정 프레임 화상을 참조하여 변화 영역의 휘도 성분 화상이 얻어진다. 대안적으로, 색 조정 프레임에 의해 참조되는 참조 프레임이 참조될 수도 있다. MPEG 데이터는 각 블록의 회전 및 차분의 정보를 가지므로, 참조 프레임 화상의 참조 블록에 회전 및 차분이 적용된 후에 참조 프레임 화상이 참조된다.
YCbCr와 같이 RGB의 선형 변환으로 얻어지는 색 공간의 경우에는, 참조 프레임의 휘도 화상의 참조 블록이 이용될 수도 있다. 이 경우에, 휘도 성분 화상의 각 블록의 변화는 색 공간이 선형 변환으로 얻어지기 때문에 용이하게 예측될 수 있다.
기타 실시예
본 발명은 복수의 장치(예를 들어, 호스트 컴퓨터, 인터페이스, 판독기, 프린터)로 구성되는 시스템 또는 단일 장치로 구성되는 기기(예를 들어 복사기, 팩스기)에 적용될 수 있다.
또한, 컴퓨터 시스템 또는 장치(예를 들어, 개인용 컴퓨터)에 대하여 상기 처리를 실현하기 위한 프로그램 코드를 저장하는 기억 매체를 공급하고, 컴퓨터 시스템 또는 장치의 CPU 또는 MPU에 의해 기억 매체로부터 프로그램 코드를 판독하며, 프로그램을 실행함으로써 본 발명의 목적이 달성될 수 있다.
이 경우, 기억 매체로부터 판독된 프로그램 코드가 본 실시예에 따른 기능을 실행하고, 프로그램 코드를 저장하는 기억 매체가 본 발명을 구성한다.
또한, 플렉시블 디스크, 하드디스크, 광 디스크, 광 자기 디스크, CD-ROM, CD-R, 자기 테이프, 불휘발성 메모리 카드, 및 ROM과 같은 기억 매체가 프로그램 코드의 공급에 사용될 수 있다.
또한, 컴퓨터에 의해 판독된 프로그램 코드를 실행하는 상기 실시예의 전술한 기능 이외에, 컴퓨터상에서 운용중인 OS(오퍼레이팅 시스템) 등이 프로그램 코드의 지시에 따라서 처리의 일부 또는 전부를 수행하고 상기 실시예에 따른 기능을 실현하는 경우도 본 발명에 포함된다.
또한, 컴퓨터에 삽입되는 기능 확장 카드나 컴퓨터에 연결되는 기능 확장 유닛에 장착되는 메모리에 기억 매체로부터 판독된 프로그램 코드가 기록된 후에, 그 프로그램 코드의 지시에 기초하여 기능 확장 카드나 기능 확장 유닛에 포함되는 CPU 등이 처리의 일부 또는 전부를 실행하여, 상기 실시예의 기능을 실현하는 경우도 본 발명에 포함된다.
본 발명이 상술한 기억 매체에 적용되는 경우에, 기억 매체는 실시예들에서 설명되는 흐름도에 대응하는 프로그램 코드를 저장한다.
본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않는 각종 광범위한 실시예들이 이루어질 수 있으므로, 본 발명은 특허청구범위에 정의되고 있는 것을 제외하고는 특정 실시예에 국한되지 않음을 이해할 것이다.
본 발명에 따르면, 휘도 성분과 저주파 휘도 성분을 이용하여 동화상의 색 조정을 실시할 때, 갱신될 영역(변화 영역 및 갱신 화상 영역)으로부터 이들 성분이 추출되어, 색 조정의 처리 부하를 경감할 수 있다.

Claims (12)

  1. 동화상 데이터의 프레임 화상에 색 조정을 실행하는 방법으로서,
    색 조정의 대상 프레임 화상에서의 변화 영역을 검출하고, 상기 검출된 변화 영역에 따라, 저주파 데이터가 갱신될 상기 대상 프레임 화상에서의 갱신 영역을 설정하는 설정 단계;
    상기 대상 프레임 화상의, 상기 갱신 영역에 대응하는 부분 화상의 화상 데이터로부터 상기 갱신 영역의 저주파 데이터를 생성하는 생성 단계; 및
    참조 프레임 화상의 저주파 데이터 및 상기 갱신 영역의 저주파 데이터에 따라 상기 대상 프레임 화상의 저주파 데이터를 생성하고, 상기 대상 프레임 화상에 대하여 색 조정을 수행하는 색 조정 단계
    를 포함하는 색 조정 실행 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 색 조정 단계는, 상기 참조 프레임 화상의 저주파 데이터와 상기 갱신 영역의 저주파 데이터를 합성함으로써 상기 대상 프레임 화상 전체에 대응하는 저주파 데이터를 생성하고, 상기 대상 프레임 화상 전체에 대응하는 저주파 데이터를 이용하여 상기 색 조정을 수행하는 색 조정 실행 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 색 조정 단계는,
    관심 화소가 상기 갱신 영역 내에 있는지의 여부를 판정하는 판정 단계;
    상기 관심 화소가 상기 갱신 영역 내에 있는 것으로 판정된 경우에는, 상기 갱신 영역의 저주파 데이터를 이용하여 상기 관심 화소의 저주파 데이터를 생성하고, 상기 생성된 저주파 데이터를 이용하여 상기 관심 화소에 대하여 색 조정을 수행하는 제1 조정 단계; 및
    상기 관심 화소가 상기 갱신 영역에 존재하지 않는 것으로 판정된 경우에는, 상기 참조 프레임 화상의 저주파 데이터로부터 상기 관심 화소의 저주파 데이터를 추출하고, 상기 추출된 저주파 데이터를 이용하여 상기 관심 화소에 대하여 색 조정을 수행하는 제2 조정 단계
    를 포함하는 색 조정 실행 방법.
  4. 동화상 데이터의 프레임 화상에 색 조정을 실행하는 방법으로서,
    색 조정의 대상 프레임 화상에서의 변화 영역을 검출함으로써 갱신 영역을 결정하는 결정 단계;
    상기 대상 프레임 화상의 화상 데이터로부터 상기 갱신 영역의 저주파 데이터를 생성하는 생성 단계;
    상기 갱신 영역의 상기 저주파 데이터를 이용하여 상기 갱신 영역에 대한 색 조정을 수행하는 색 조정 단계; 및
    참조 프레임 화상의 색 조정된 화상 데이터와 상기 갱신 영역의 색 조정된 화상 데이터를 합성하는 합성 단계
    를 포함하는 색 조정 실행 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 대상 프레임 화상에 변화 영역이 많은 경우에는, 상기 대상 프레임 화상 전체의 화상 데이터로부터 상기 대상 프레임 화상 전체의 저주파 데이터를 생성하는 단계를 더 포함하는 색 조정 실행 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 동화상 데이터는 MPEG 데이터이고, 상기 변화 영역의 검출은 상기 MPEG 데이터의 프레임간 변화 정보를 이용하는 색 조정 실행 방법.
  7. 동화상 데이터의 프레임 화상에 색 조정을 실행하는 화상 처리 장치로서,
    상기 색 조정의 대상 프레임 화상에서의 변화 영역을 검출하고, 상기 검출된 변화 영역에 따라, 저주파 데이터가 갱신될 상기 대상 프레임 화상에서의 갱신 영역을 설정하도록 구성된 설정기;
    상기 대상 프레임 화상의, 상기 갱신 영역에 대응하는 부분 화상의 화상 데이터로부터 상기 갱신 영역의 저주파 데이터를 생성하도록 구성된 생성기; 및
    참조 프레임 화상의 저주파 데이터와 상기 갱신 영역의 저주파 데이터에 따라 상기 대상 프레임 화상의 저주파 데이터를 생성하고, 상기 대상 프레임 화상에 대하여 색 조정을 수행하는 색 조정기
    를 포함하는 화상 처리 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 색 조정기는, 상기 참조 프레임 화상의 저주파 데이터와 상기 갱신 영역의 저주파 데이터를 합성함으로써 상기 대상 프레임 화상 전체에 대응하는 저주파 데이터를 생성하고, 상기 대상 프레임 화상 전체에 대응하는 저주파 데이터를 이용하여 색 조정을 수행하는 화상 처리 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 색 조정기는,
    관심 화소가 상기 갱신 영역 내에 있는지의 여부를 판정하도록 구성된 판정기;
    상기 관심 화소가 상기 갱신 영역 내에 있는 것으로 판정된 경우에는, 상기 갱신 영역의 저주파 데이터를 이용하여 상기 관심 화소의 저주파 데이터를 생성하고, 상기 생성된 저주파 데이터를 이용하여 상기 관심 화소에 대하여 색 조정을 수행하도록 구성된 제1 조정기; 및
    상기 관심 화소가 상기 갱신 영역에 존재하지 않는 것으로 판정된 경우에는, 상기 참조 프레임 화상의 저주파 데이터로부터 상기 관심 화소의 저주파 데이터를 추출하고, 상기 추출된 저주파 데이터를 이용하여 상기 관심 화소에 대하여 색 조정을 수행하도록 구성된 제2 조정기
    를 포함하는 화상 처리 장치.
  10. 동화상 데이터의 프레임 화상에 색 조정을 실행하는 화상 처리 장치로서,
    색 조정의 대상 프레임 화상에서의 변화 영역을 검출함으로써 갱신 영역을 결정하도록 구성된 결정기;
    상기 대상 프레임 화상의 화상 데이터로부터 상기 갱신 영역의 저주파 데이터를 생성하도록 구성된 생성기;
    상기 갱신 영역의 상기 저주파 데이터를 이용하여 상기 갱신 영역에 대한 색 조정을 수행하도록 구성된 색 조정기; 및
    참조 프레임 화상의 색 조정된 화상 데이터와 상기 갱신 영역의 색 조정된 화상 데이터를 합성하도록 구성된 합성기
    를 포함하는 화상 처리 장치.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 생성기는, 상기 대상 프레임 화상에 변화 영역이 많은 경우에는, 상기 대상 프레임 화상 전체의 화상 데이터로부터 상기 대상 프레임 화상 전체의 저주파 데이터를 생성하는 화상 처리 장치.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 동화상 데이터는 MPEG 데이터이고, 상기 검출기는 상기 MPEG 데이터의 프레임간 변화 정보를 이용하여 변화 영역을 검출하는 화상 처리 장치.
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