KR100842559B1 - 휘도값 변화를 고려하여 컬러 오차 확산을 구현하기 위한장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이동통신 단말기에서 입력 영상을 컬러 오차 확산을 이용하여 고품질의 영상으로 화면에 디스플레이 할 수 있도록 하기 위한 장치 및 방법을 제공한다. 이를 위해 본 발명은 원본 영상 데이터와 양자화된 영상 데이터간의 휘도 오차를 산출하여 양자화된 영상 데이터에 대해 휘도 오차를 우선 보상한 후, 오차를 확산하도록 함으로써 자연스러운 영상을 얻을 수 있도록 한다. 즉, 양자화된 영상 데이터에 대해 RGB 각각의 컬러 성분에 비해 표현이 세밀하게 되는 휘도 오차를 보상함으로써 원본 영상 데이터와의 휘도 편차를 감소시키고, 이와 같이 휘도 편차가 감소된 상태의 영상 데이터에 대해 오차 확산함으로써 기존에 비해 더 자연스러운 영상을 얻을 수 있도록 한다.

컬러 오차 확산, 이동통신 단말기

Description

휘도값 변화를 고려하여 컬러 오차 확산을 구현하기 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR EMBODIMENTING COLOR ERROR DIFFUSION BASED ON CHANGE IN LUMINANCE VALUE}

도 1은 에러 확산 시 적용되는 오차 반영값의 예시도,

도 2는 일반적인 오차 확산 기법을 사용하여 이미지를 처리하는 장치의 내부 구성도,

도 3은 본 발명의 실시 예에 따라 휘도값 변화를 고려하여 컬러 오차 확산을 적용한 영상을 생성하기 위한 장치의 내부 구성도,

도 4는 본 발명의 실시 예에 따라 휘도값 변화를 고려하여 컬러 오차 확산을 적용한 영상을 생성하기 위한 과정을 나타내는 흐름도,

도 5는 일반적인 컬러 오차 확산 기법에 사용되는 인덱스 테이블과, 본 발명의 실시 예에 따라 RBG 채널의 LSB 변화에 따른 휘도값 변화를 정렬한 인덱스를 포함하는 룩-업 테이블(look-up table)을 나타내는 도면,

도 6a 내지 6c 및 7a 내지 7c는 본 발명의 실시 예에 따라 양자화 이미지와 오차 확산 이미지와 컬러 오차 확산 이미지를 보이는 도면,

도 8은 오차 확산을 하지 않은 경우, 오차 확산 기법을 이용하여 오차를 확산한 경우, 본 발명의 실시 에에 따라 휘도값 변화를 고려하여 컬러 오차 확산을 이용하여 오차를 확산한 경우의 휘도의 PSNR(Peek Signal To Noise Rate)을 나타내는 그래프를 도시하는 예시도,

도 9 및 10은 오차 확산을 하지 않은 영상 및 일반적인 오차 확산 기법을 이용하여 오차 확산한 영상과 본 발명의 실시 에에 따라 휘도값 변화를 고려하여 컬러 오차 확산을 이용하여 오차를 확산한 영상을 비교하기 위한 도면,

본 발명은 영상을 처리하기 위한 장치 및 방법에 관한 것으로, 이동통신 단말기에서 입력 영상을 컬러 오차 확산을 이용하여 고품질의 영상으로 화면에 디스플레이 할 수 있도록 하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 최근 시장에 출시되고 있는 휴대폰에는 DVB-h(Digital Video Broadcasting: Handhelds), DMB(Digital Multimedia Broadcasting)와 같은 broadcast service를 비롯하여 2 ~ 8메가 픽셀(Pixel) 디지털 카메라 기능 등 고화질 이미지를 처리하는 멀티미디어 기능들이 내장된 이동통신 단말기들이 출시되고 있다. 이러한 최신 이동통신 단말기들은 시스템 내부적 기존의 것보다 더욱 성능이 우수한 프로세싱 처리부 및 메모리를 채용하여 24비트 컬러 표현 방식의 고품질 미디어 데이터를 처리할 수 있다.

그러나 이러한 이동통신 단말기 프로세스 및 메모리 등의 시스템 내부 구조 에 대한 발전에도 불구하고, 이동통신 단말기의 표시부, 즉 LCD(Liquid Crystal Display) 장치는 이러한 시스템 내부 구조의 발전 속도를 따라가지 못하여 현재 대부분의 최신식 이동통신 단말기에서는 16비트의 비트들로 표현되는 컬러 표현 방식(이하 16비트 컬러라고 칭한다), 즉 65536가지의 제한된 컬러의 표현만이 가능한 LCD 장치를 표시부로 사용하고 있다. 따라서 시스템 내부에 저장된 24비트의 비트들로 표현되는 컬러 표현 방식(이하 24비트 컬러라고 칭한다), 즉 16,777,216 컬러로 표현되는 고품질 영상은, LCD 표시 장치에서 16비트 컬러로 양자화(Quantization) 된다. 따라서 사용자는 원본 이미지가 24비트의 고품질 이미지라고 하여도 하드웨어인 표시부의 물리적인 한계에 따라 16비트 컬러 품질의 이미지로만 이미지를 확인할 수 있다.

일반적으로 24비트 컬러 이미지는 RGB(Red, Green, Blue) 컬러 포맷 인 경우, 빨강색(Red), 녹색(Green), 파랑색(Blue)의 각 컬러 신호에 8비트씩을 할당하여 사용한다. 그러나 16비트 컬러 이미지의 경우, 24비트와는 달리 빨강색에 5비트, 녹색에 6비트, 그리고 파랑색에 5비트를 할당하여 이 세 가지 컬러의 혼합으로 컬러 이미지를 생성한다. 따라서 만약 24비트 컬러 이미지를 16비트 컬러 이미지로 변환하는 경우에는, 빨강색의 경우 3비트, 녹색의 경우 2비트, 그리고 파랑색의 경우 3비트가 적게 할당되기 때문에 양자화 시에 이에 따른 오차가 발생하게 되고, 따라서 그 만큼 컬러 이미지의 품질이 저하되게 된다. 따라서 24비트 영상을 16 비트 영상으로 변환한 경우 원본 영상과 달리 불연속적인 컬러의 변화가 나타난다는 문제점이 있다.

이러한 양자화 오차를 해결하기 위해 현재 컬러 프린터나 PDP(Plasma Display Panel) TV등에서는 오차 확산 기법을 이용하기도 한다. 여기서 오차 확산 기법이라는 것은 원본 픽셀과 양자화된 픽셀간의 양자화 오차를 양자화된 픽셀 주변의 네 개 픽셀에 확산 시킴으로써 가시적인 양자화 오차를 감소시킬 수 있도록 하는 것이다. 그리고 이를 기초로 4개의 픽셀의 피드백 작용보다 더 효율적으로 양자화 오차를 감소시키려는 연구의 결과, 현재는 발생되는 양자화 오차에 랜덤(Random)화 된 가중치를 반영하여 더욱 효율적으로 가시적으로 양자화 오차를 줄일 수 있게 되었다. 도 1은 이러한 양자화 오차를 줄이기 위해 에러 확산 알고리즘에서 제시된 가중치의 예를 보이고 있는 도면이다.

도 1을 참조하여 보면, N3(100)과 N4(106), N5(104), 그리고 N6(102)은 모두 현재 양자화된 픽셀과 인접한 인접 픽셀들이다. 이러한 경우 현재 일반적으로 통용되는 에러 확산 알고리즘에서는 인접한 각 픽셀들의 위치에 따라 각기 다른 랜덤값을 반영한다. 이처럼 각기 다르게 반영되는 랜덤값은 도 1에서 보이고 있는 7/16, 1/16, 5/16, 그리고 3/16등이다.

따라서 도 1의 경우 N3(100)은 현재 양자화된 픽셀에 대한 양자화 오차의 7/16만큼의 양자화 오차가 확산되고, N4(106)는 현재 양자화된 픽셀에 대한 양자화 오차의 3/16만큼, 그리고 N5(104)는 현재 양자화된 픽셀에 대한 양자화 오차의 5/16만큼, 그리고 N6(102)은 현재 양자화된 픽셀에 대한 양자화 오차의 1/16만큼에 대한 양자화 오차가 확산된다. 그리고 이러한 오차 확산 절차가 완료되면, N3(100)이 양자화 되고, 이러한 경우 N6(102)은 N3(100)의 양자화 과정에서 발생하는 양자화 오차의 5/16만큼, N5(104)는 N3(100)의 양자화 과정에서 발생하는 양자화 오차의 3/16만큼 양자화 오차가 확산된다.

도 2를 참조하면, 원본 영상이 입력되면 양자화부(200)에서 양자화된 영상과 원본 영상을 비교하여 오차값을 오차 확산부(202)로 입력하고 오차 확산부(202)는 양화자 오차값을 이용하여 오차 확산을 수행한다.

즉, 하나의 픽셀이 양자화될 때마다, 현재 양자화된 픽셀의 일정 픽셀들은 현재 양자화된 픽셀의 양자화 오차의 일정 부분 만큼에 대한 영향을 받게 되고, 이러한 양자화 오차들은 계속 누적되게 된다. 따라서 이러한 오차 확산 알고리즘의 경우 발생되는 양자화 오차에 대한 영향을 인접한 픽셀들로 확산하게 되므로, 그 만큼 인접 픽셀간의 양자화 오차에 의한 오차를 감소시킬 수 있다는 효과가 있다.

또한, 상기와 같이 오차 확산 기법에서 오차 확산 시 이용하는 R,G,B값 오차가 아닌 휘도 Y의 오차를 구해 이를 확산시킴으로써 보다 자연스러운 영상을 만드는 컬러 오차 확산 기법도 제안되었다. 이러한 컬러 오차 확산법은 "Color Error Diffusion: Accurate Luminance from Coarsely Quantized Displays", M.A.Klomepnhouwer and G.de Haan, SID 01 Digest 15.3)에 기술되어 있다.

상기한 바와 같이 10메가 픽셀정도의 고화질 영상은 이동통신 단말기에 내장된 16비트 LCD에 표시할 수 있도록 하기 위해서는 고화질의 원본 영상을 16비트 영상으로 변환한다. 이때, 변환 과정에서 양자화 오차가 발생하고, 이러한 양자화 오 차에 의해 발생하는 영상의 화질 열화를 줄이기 위해 오차 확산 기법 또는 컬러 오차 확산 기법이 제안되었다.

그러나 비록 오차 확산법이 양자화 오차를 감소시킬 수 있다 하더라도 최근과 같이 영상의 화질에 대한 기준이 높아져 있는 상황에서 화질을 더욱 향상시키기 위한 기술이 요구되고 있다.

또한, 상기와 같은 양자화 오차에 의해 발생하는 영상의 화질 열화를 줄이기 위한 다른 해결책으로 제안된 컬러 오차 확산 기법은 오차 확산 기법을 이용하여 오차 확산된 영상보다는 하프톤 무늬가 눈에 잘 띠지 않아 보다 자연스러운 영상을 생성할 수 있었다. 그러나, 현재 컬러 오차 확산 기법은 R,G,B 채널에 같은 비트수가 할당 되었을 경우에만 적용할 수 있다. 예를 들어 R 채널에 할당된 비트수가 5 , G채널에 할당된 비트수가 5, B채널에 할당된 비트수가 5 인 15 비트 영상과 같은 각 채널에 할당 비트수가 동일한 경우에만 적용이 가능하고 16비트 컬러 LCD에 이용되는 RGB565 포맷과 같이 R,G,B 할당 비트수가 다른 경우에는 적용할 수 없다는 단점이 있다. 즉, 이동통신 단말기 LCD는 일반적으로 16비트 컬러 LCD를 사용하므로, R채널에 할당된 비트수는 5이고, G채널에 할당된 비트수가 6, B채널에 할당된 비트수가 5로 할당되어 각각 R,G,B 할당 비트수가 달라 상기의 컬러 오차 확산 기법은 적용할 수 없었다.

그러므로 본 발명은 RGB 할당 비트수가 서로 다른 LCD를 구비하는 이동통신 단말기에서 영상의 양자화 처리 시 휘도 오차를 이용하여 컬러별 오차 확산함으로써 양자화 오차를 줄이기 위한 장치 및 방법을 제공한다.

본 발명은 원본 영상이 이동통신 단말기의 LCD에 디스플레이 할 수 있는 영상보다 고품질의 영상일 경우 하프톤 무늬를 잘 보이지 않도록 처리하여 원본 영상에 가까운 품질의 영상으로 디스플레이 할 수 있도록 하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 RGB(Red, Green, Blue) 할당 비트수가 서로 다른 LCD를 구비하는 이동통신 단말기에서 휘도값 변화를 고려하여 컬러 오차 확산을 구현하기 위한 장치에 있어서, 서로 다른 RGB 최하위 비트값의 변화에 따른 RGB 변화값과 RGB 최하위 비트의 변화에 따른 휘도값들과 각 휘도값 각각에 대응되는 인덱스를 저장하는 룩-업 테이블과, 입력된 원본 영상 데이터를 양자화하여 양자화된 영상 데이터를 출력하는 양자화부와, 상기 원본 영상 데이터와 상기 양자화된 영상 데이터간의 휘도 오차값을 산출하고, 상기 휘도 오차값을 이용하여 상기 양자화된 영상 데이터에서 상기 산출된 휘도 오차를 보상하기 위한 RGB 변화값을 상기 룩-업 테이블로부터 확인하는 휘도 보상부와, 상기 양자화된 영상 데이터에 상기 휘도 오차를 보상하기 위한 RGB 오차값을 더하는 휘도 오차 보상된 영상 데이터를 출력하는 제1 가산부와, 상기 원본 영상 데이터에서 휘도 오차 보상된 영상 데이터 간의 오차를 산출한 후, 산출된 오차를 이용하여 오차 확산하는 오차 확산부를 포함한다.

또한 본 발명은 RGB(Red, Green, Blue) 할당 비트수가 서로 다른 LCD를 구비 하는 이동통신 단말기에서 휘도값 변화를 고려하여 컬러 오차 확산을 구현하기 위한 방법에 있어서, 서로 다른 RGB 최하위 비트값의 변화에 따른 RGB 변화값과 RGB 최하위 비트의 변화에 따른 휘도값들과 각 휘도값에 인덱스를 대응시켜 저장하는 룩-업 테이블을 구비하는 과정과, 입력된 원본 영상 데이터를 양자화하여 양자화된 영상 데이터를 출력하고, 상기 원본 영상 데이터와 상기 양자화된 영상 데이터간의 휘도 오차값을 산출하는 과정과, 상기 산출된 휘도 오차값이 음의 오차인지를 검사한 후 상기 산출된 휘도 오차값이 음의 오차가 아니면, 상기 양자화된 영상 데이터에서 상기 산출된 휘도 오차를 보상하기 위한 RGB 변화값을 상기 룩-업 테이블을 참조하여 확인하는 과정과, 상기 양자화된 영상 데이터에 상기 휘도 오차를 보상하기 위한 RGB 오차값을 더하는 휘도 오차 보상된 영상 데이터를 출력하는 과정과, 상기 원본 영상 데이터에서 휘도 오차 보상된 영상 데이터 간의 오차를 산출한 후, 산출된 오차를 이용하여 오차 확산하는 과정을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도면들 중 동일한 구성 요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의하여야 한다. 하기 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

본 발명은 이동통신 단말기의 LCD에서 디스플레이 가능한 컬러 수보다 더 많은 컬러 수를 가지는 고품질의 영상을 이동통신 단말기의 LCD에 디스플레이 하기 위해 영상 양자화 처리 과정에서 발생하는 양자화 오차를 줄이기 위한 방안을 제공 한다. 또한, 본 발명은 일반적으로 이동통신 단말기가 구비하는 LCD는 RGB 할당 비트수가 서로 다르므로, 서로 다른 RGB 할당 비트수를 가지는 경우에도 원본 영상과의 휘도 오차를 이용하여 오차 확산할 수 있도록 하기 위한 방안을 제공한다.

본 발명에서 휘도 오차를 이용하여 오차 확산을 수행하기 위해 RBG 채널의 LSB 변화에 따른 휘도값 변화를 정렬한 인덱스를 포함하는 룩-업(look-up table) 테이블(302)을 미리 이동통신 단말기에 저장한다. 이와 같은 룩-업 테이블(302)은 도 5의 (b)와 같이 도시될 수 있고, 이하 도 3의 설명에서 구체적으로 살펴보도록 한다.

우선 영상을 구성하는 픽셀들 각각은 밝기 데이터와 색 데이터를 포함하고, 밝기 데이터를 휘도(luminance)라 한다.

이와 같은 휘도는 하기의 <수학식 1>을 이용하여 산출할 수 있다.

Y = 0.299R + 0.587G + 0.114B

상기의 <수학식 1>을 살펴보면, RGB는 색 데이터로 각 픽셀에 대한 색을 나타내기 위한 R(Red) 성분과 G(Green)성분과 B(blue)성분 값을 상기 <수학식 1>에 변수 R, G, B에 넣으면 휘도값을 구할 수 있다. <수학식 1>을 참조하면, R, G, B 성분에 비해서 휘도 Y가 영상을 표현할 시 세밀도가 훨씬 크다는 것을 알 수 있다. 예를 들어 <수학식 1>에서 B성분을 1만큼 변하게 하면, 휘도 Y는 0.114가 변한다. 즉. B성분이 1만큼 변할 때 Y는 0.114밖에 변하지 않는다.

상기와 같이 휘도가 표현의 세밀도가 더 높다는 사실로 미루어 볼 때, R,G,B 각각의 채널에 대해 독립적으로 오차 확산을 수행하는 것보다 휘도 오차를 산출하여 휘도 오차를 이용하여 이를 확산시킬 때 보다 자연스러운 영상을 얻을 수 있음을 짐작할 수 있다. 따라서 본 발명에서는 원본 영상과 양자화된 영상 간의 휘도 오차를 산출하여 휘도 오차를 이용하여 이를 확산시켜 기존보다 더 원본 영상과 가까운 영상을 화면에 디스플레이 할 수 있도록 하는 방안을 제안한다.

먼저, 본 발명의 실시 예에 따른 이동통신 단말기는 도 5의 (b)와 같은 룩-업 테이블(302)을 구비하는데 이를 도 5를 참조하여 설명하도록 한다. 도 5는 일반적인 컬러 오차 확산 기법에 사용되는 인덱스 테이블과, 본 발명의 실시 예에 따라 RBG 채널의 LSB 변화에 따른 휘도값 변화를 정렬한 인덱스를 포함하는 룩-업 테이블(302)(look-up table)을 나타내는 도면이다.

도 5의 (a)는 R,G,B 최하위 비트(LSB : Least Significant Bit)의 변화에 따른 휘도 Y의 변화를 나타내고 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 이동통신 단말기의 16비트 컬러 LCD는 RGB565 포맷을 이용한다. 만약, 24비트 컬러 표현 방식의 고품질 영상을 이동통신 단말기의 16비트 컬러 LCD에 디스플레이 한다고 가정하면, 24비트 컬러 표현 방식에서는 R, G, B 각각 8비트로 표현할 수 있고, 16비트 컬러 표현 방식에서는 R과 B는 5비트로 표현할 수 있고 G는 6비트로 표현할 수 있다. 따라서, R는 5비트 영상이므로 R의 경우에는 8비트에서 3비트를 사용하지 않게 되어 LSB = 8이 되고, B도 R와 마찬가지로 8비트에서 3비트를 사용하지 않게 되어 LSB = 8이 된다. 또한, G는 6비트 영상이므로 G의 경우에는 8비트에서 3비트를 사용하지 않게 되어 LSB = 4가 된다.

그러면, 16비트 컬러 LCD에 대한 R,G,B 최하위 비트 변화에 따른 휘도 Y의 변화(△Y)를 상기의 <수학식 1>을 이용하여 산출하고, 이를 내림차순으로 정리하면 도 5의 (b)의 룩-업 테이블(302)과 같이 나타낼 수 있다.

이러한 룩-업 테이블(302)에서 휘도 R,G,B 최하위 비트 변화에 따른 휘도 Y의 변화(△Y)값은 8개가 산출된다. 즉, 원본 영상과 양자화된 영상 간의 휘도 오차값을 산출하여 산출된 오차값을 이용하여 오차를 확산하고자 할 시 휘도 오차값에 대응되는 RGB 변화값을 빠르게 산출하기 위해 휘도 변화값에 대응되는 인덱스 i를 부여한다.

이러한 RGB의 최하위 비트의 변화에 따른 휘도값의 최고 변화값은 5.652이므로 상기의 <수학식 1>에서 산출된 휘도 오차 △Y를 이 값으로 나눈 값에 8을 곱한 뒤 내림 연산을 해주면 오차에 대한 <표 2>의 인덱스 i를 구할 수 있다. 이와 같이 휘도 오차를 이용하여 상기의 <수학식 2>를 통해 휘도 오차에 해당하는 R,G,B값을 산출할 수 있다.

i = floor(8×△y / 5.652), △RGB = LUT(i)

상기의 <수학식 2>는 floor(x)는 내림 연산을 나타낸다. R,G,B의 할당 비트수가 모두 같은 5비트 씩이라면 <식 2>에서 "8×△y"를 나누는 수는 LSB인 8이 될 것이다. 그러나, 본 발명에서 R,G,B의 할당 비트수는 각기 다른 R, B는 8이고 G는 4이므로 "8×△y"를 나누는 수는 5.652로 산출된다.

입력된 원본 영상 데이터와 양자화된 영상 데이터 간의 휘도 오차값을 산출 하고, 상기의 <수학식 2>를 통해 산출된 휘도 오차값에 대응되는 인덱스를 산출한 후 도 5의(b)의 룩-업 테이블(302)을 통해 산출된 인덱스에 대응되는 RGB 변화값인 △RGB값들을 확인한다.

이후, 확인된 △RGB값들을 양자화된 영상 데이터에 더해주면 원본 영상 데이터와의 휘도 편차가 감소하게 된다. 그러므로 확인된 △RGB값들이 더해진 양자화된 영상 데이터와 원본 영상 데이터와의 차로써 구해지는 오차의 휘도는 원래의 양자화 오차의 휘도에 비하여 감소한다. 따라서, 확인된 △RGB값들이 더해진 양자화된 영상 데이터와 원본 영상 데이터와의 오차를 확산 필터인 오차 확산부(308)를 통하여 확산시켜주면 인간 시각에 보다 자연스러운 영상을 얻을 수 있게 된다. 이때, 확산 필터로는 Flyed-Steinberg 방법을 사용할 수 있다.

그러면, 상기와 같이 입력 영상에 대해 휘도 오차를 이용하여 오차 확산하는 이동통신 단말기의 구성에 대하여 도 3을 참조하여 구체적으로 설명하도록 한다. 도 3은 본 발명의 실시 예에 따라 RGB 할당 비트수가 서로 다른 LCD를 구비하는 이동통신 단말기에서 영상의 양자화 처리 시 휘도값 변화를 고려하여 컬러 오차 확산을 적용하여 디스플레이 할 영상을 생성하기 위한 장치의 내부 구성도이다.

양자화부(300)는 원본 영상 데이터가 입력되면 원본 영상 데이터를 미리 설정된 양자화 레벨로 양자화한 후 양자화된 영상 데이터로 출력한다. 그러면, 양자화된 영상은 제1 가산기(320), 제2 가산기(330)로 출력되고, 제2 가산기(330)를 통해 원본 영상 데이터에서 양자화된 영상 데이터를 감산함으로써 각 컬러(RGB) 별 양자화 오차를 산출한다. 이때 산출된 각 RGB 별 양자화 오차는 휘도 보상부(310) 의 휘도 계산부(312)로 입력된다.

휘도 보상부(310)는 본 발명의 실시 예에 따라 입력된 원본 영상 데이터와 양자화된 영상 데이터 간의 휘도 오차값을 산출하고, 미리 구비된 룩-업 테이블을 이용하여 산출한 휘도 오차값에 대응되는 RGB 오차값을 산출한다. 이와 같이 산출된 RGB 오차값은 양자화된 영상 데이터에 더해서 원본 영상 데이터와의 휘도 편차를 감소하게 만든다. 즉, 휘도 보상부(310)는 양자화된 영상 데이터와 원본 영상 데이터 간의 휘도 편차를 줄이기 위한 양자화된 영상 데이터에 대한 휘도 보상을 위한 구성 요소이다.

이러한 휘도 보상부(310)는 휘도 계산부(312), 제2 스위치부(314), RGB 산출부(316)를 포함한다. 먼저, 상기 제2 가산기(330)로부터 산출된 RGB 별 양자화 오차가 입력되면, 상기의 <수학식 1>을 이용하여 휘도 오차값을 산출한다.

휘도 계산부(312)에서 상기의 <수학식 1>을 통해 산출된 휘도 오차값은 휘도 보상 판단부(304)로 출력된다.

휘도 보상 판단부(304)는 산출된 휘도 오차값이 음의 오차값 인지를 검사한 후 만약 휘도 오차값이 음의 오차값이면 기존 오차 확산 기법을 이용하여 하도록 한다.

즉, 휘도 보상 판단부(304)에서 휘도 오차값이 음의 오차값이라고 판단되면 제1 스위칭부(306)로 양자화부(300)와 제3 가산기(340)가 연결되도록 스위치를 온 시키는 제어신호를 출력한다. 이와 같이 제1 스위칭부(306)의 스위치가 온되면 양자화부(300)로부터 출력되는 양자화된 영상 데이터에 대해 타 픽셀로부터 확산된 오차와 입력된 원본 영상 데이터가 제3 가산기(340)로 입력되고, 제3 가산기(340)는 원본 영상 데이터에서 양자화된 영상 데이터에 대해 타 픽셀로부터 확산된 오차를 감산하여 오차값을 산출한 후, 산출된 오차값을 이용하여 오차 확산부(308)에서 도 1과 같은 오차 확산 기법으로 오차 확산한다. 이와 같이 함으로써 휘도 오차값이 음의 오차값인 경우에는 휘도 보상을 하지 않고 바로 일반적인 오차 확산 기법을 이용하여 오차를 확산하도록 하는 것이다.

또한, 휘도 보상 판단부(304)는 휘도 오차값이 음의 오차값이 아니라고 판단되면 즉, 양의 오차값이라고 판단되면, 제2 스위칭부(314)로 휘도 계산부(312)와 △RGB 산출부(316)가 서로 연결되도록 스위치 오프 제어신호를 출력한다. 즉, 휘도 오차값이 양의 오차값인 경우에만 본 발명의 실시 예에 따른 양자화된 영상 데이터를 휘도 오차를 이용하여 휘도를 보상한 후 휘도 보상된 영상 데이터에 대해 각 컬러별 오차 확산을 수행하도록 한다.

상기와 같이 휘도 보상 판단부(304)로부터 스위치 온 제어신호를 입력받은 제2 스위칭부(314)는 휘도 계산부(312)와 △RGB 산출부(316)가 연결되도록 스위치를 온 시킨다.

그러면, △RGB 산출부(316)는 휘도 계산부(312)로부터 출력되는 휘도 오차값을 입력으로 하여 도 5의(b)와 같은 룩-업 테이블(302)을 참조하여 휘도 오차값에 대응되는 인덱스를 확인한다. 이때, 휘도 오차값에 대응되는 인덱스는 상기의 <수학식 2>를 통해 산출할 수 있다. 이후, △RGB 산출부(316)는 확인한 휘도 오차값에 대응되는 인덱스에 대응되는 △RGB값들을 확인한다. 예를 들어, 휘도 오차(△Y)값 이 4.5라면, 4.5를 <수학식 2>의 △Y에 넣어 계산하면 인덱스(i)는 5가 됨을 알 수 있다. 그러면, △RGB 산출부(316)는 인덱스 5에 대응되는 △RGB값이 각각 △R이 8, △G가 0, △B가 8임을 확인한 후 제1 가산기(320)로 △RGB값을 출력한다.

그러면, 제1 가산기(320)는 양자화된 영상 데이터에 입력된 △RGB값을 더한 후 제3 가산기(340)로 출력한다. 제3 가산기(340)는 △RGB값이 더해진 양자화된 영상 데이터를 입력받으면 타 픽셀로부터 확산된 오차를 가산한 영상 데이터에서 상기의 제3 가산기(340)로부터 입력받은 값을 빼준 후 오차 확산부(308)를 통해 오차를 확산시킨다.

그러면, 상기의 도 3과 같이 구성되는 이동통신 단말기에서 고품질의 입력 영상에 대하여 단말기의 LCD에 디스플레이 가능한 영상으로 변환하기 위한 양자화 과정에서 발생하는 양자화 오차를 줄이기 위해 본 발명의 실시 예에 따라 휘도 오차를 이용하여 오차를 확산하기 위한 과정을 도 3및 도 4를 참조하여 살펴보도록 한다.

먼저, 영상 데이터가 입력되면 400단계에서 양자화부(300)를 통해 영상 데이터를 양자화시킨다. 이후, 402단계에서 양자화된 영상 데이터는 제1 가산기(330)로 출력되고, 제1 가산기(330)는 원본 영상 데이터에서 양자화된 영상 데이터를 뺀 후 각 컬러별(RGB) 양자화 오차를 산출한다.

이후, 404단계에서 휘도 계산부(312)는 제1 가산기(330)에서 출력된 RGB 양자화 오차값에 대해 상기 <수학식 1>을 통해 휘도 오차값을 산출한다. 이때, 산출된 휘도값은 RGB 양자화 오차에 따른 휘도 오차이다.

이후, 406단계에서 휘도 보상 판단부(304)는 휘도 계산부(312)에서 계산된 휘도 오차값이 0 이상의 값을 가지는 지를 검사한다. 만약, 휘도 오차값이 0 이상의 값이면 휘도 오차값을 이용하여 우선 양자화된 영상 데이터를 휘도 보상한 후, 오차 확산을 수행하기 위한 단계들인 408단계 내지 412단계를 수행한다. 또한, 이때, 휘도 보상 판단부(304)는 제2 스위칭부(314)로 스위치 온시키기 위한 제어신호를 출력하여 휘도 계산부(312)에서 산출된 휘도 오차값이 △RGB 산출부(316)로 입력되도록 한다.

그러나 만약 휘도 오차값이 음의 값이면 일반적인 오차 확산 기법을 이용하여 오차를 확산하기 위한 단계인 414단계 내지 416단계를 수행한다. 또한, 이때, 휘도 보상 판단부(304)는 제2 스위칭부(314)로 스위치 오프시키기 위한 제어신호를 출력하여 휘도 계산부(312)와 △RGB 산출부(316)가 연결되지 않도록 한다.

그러면, 406단계에서 휘도 오차값이 0 이상의 값이면 휘도 오차를 이용하여 오차 확산을 수행하기 위한 단계들을 수행에 대하여 먼저 살펴보도록 한다.

406단계에서 408단계로 진행하면 △RGB 산출부(316)는 제2 스위칭부(314)로부터 출력된 휘도 오차값이 입력되면 상기의 <수학식 2>를 이용하여 휘도 오차값에 따른 인덱스를 산출한다. 이후, △RGB 산출부(316)는 이동통신 단말기에 미리 구비된 도 5의(b)와 같은 룩-업 테이블을 이용하여 인덱스에 대응되는 각 컬러별 변화값인 △RGB 값을 확인한다.

이후, 410단계로 진행하면 산출된 △RGB 값을 양자화된 영상 데이터에 가산한 후, 412단계에서 원본 영상 데이터에서 △RGB값이 가산된 영상 데이터를 감산한 오차를 이용하여 오차 확산을 수행한다.

한편, 406단계에서 휘도 오차값이 음의 값으로 판단되어 일반적인 오차 확산 기법을 이용하여 오차를 확산하기 위한 단계에 대하여 살펴보도록 한다.

406단계에서 414단계로 진행하면, 원본 영상 데이터와 양자화된 영상데이터를 비교하여 양자화 오차를 산출한 후, 416단계에서 산출된 양자화 오차를 이용하여 오차 확산을 수행한다.

도 6a 내지 6c를 참조하면, 6a는 양자화된 영상을 6b는 오차 확산 영상과, 6C는 본 발명의 실시 예에 따라 휘도 오차를 보상하여 오차를 확산한 컬러 오차 확산 영상을 보이고 있다. 도 7a 내지 7c를 참조하면, 7a는 양자화된 영상을 7B는 오차 확산 영상과, 7c는 본 발명의 실시 예에 따라 휘도 오차를 보상하여 오차를 확산한 컬러 오차 확산 영상을 보이고 있다. 도 7a 내지 7c의 도면에서 나타나듯이 본 발명의 실시 예에 따라 컬러 오차 확산된 영상이 하프톤 무늬가 눈에 제일 잘 띠지 않음을 알 수 있다.

또한, 도 8을 참조하면, 오차 확산을 하지 않은 경우, 오차 확산 기법을 이용하여 오차를 확산한 경우, 본 발명의 실시 에에 따라 휘도값 변화를 고려하여 컬러 오차 확산을 이용하여 오차를 확산한 경우의 휘도의 PSNR(Peek Signal To Noise Rate)을 나타내는 그래프를 도시하고 있는데, 컬러 오차 확산을 이용하여 오차를 확산한 경우가 휘도의 PSNR가 제일 높은 값을 가짐을 보인다.

또한, 도 9 및 10을 참조하면, 오차 확산을 하지 않은 영상 및 일반적인 오차 확산 기법을 이용하여 오차 확산한 영상과 본 발명의 실시 에에 따라 휘도값 변 화를 고려하여 컬러 오차 확산을 이용하여 오차를 확산한 영상을 비교하기 위한 도면을 도시하고 있다. 도 9 및 10에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시 예에 따라 컬러 오차 확산된 영상이 오차 확산을 하지 않은 영상 및 일반적인 오차 확산 기법을 이용하여 오차 확산한 영상에 비해 하프톤 무늬가 눈에 제일 잘 띠지 않음을 알 수 있다.

상기한 바와 같이 본 발명에서는 원본 영상 데이터와 양자화된 영상 데이터간의 휘도 오차를 산출하여 양자화된 영상 데이터에 대해 휘도 오차를 우선 보상한 후, 오차를 확산하도록 함으로써 자연스러운 영상을 얻을 수 있도록 한다. 즉, 양자화된 영상 데이터에 대해 RGB 각각의 컬러 성분에 비해 표현이 세밀하게 되는 휘도 오차를 보상함으로써 원본 영상 데이터와의 휘도 편차를 감소시키고, 이와 같이 휘도 편차가 감소된 상태의 영상 데이터에 대해 오차 확산함으로써 기존에 비해 더 자연스러운 영상을 얻을 수 있는 것이다.

한편 상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시될 수 있다. 본 발명의 실시 예에서는 16비트 컬러 LCD를 구비하는 이동통신 단말기에서 영상 처리 시 오차 확산을 휘도 오차를 고려하여 오차를 확산하는 예를 들었지만, 16비트 컬러 LCD가 아닌 다른 비트수를 가지는 LCD인 경우더라도 RGB에 각각 할당된 비트수가 다른 경우 본 발명의 오차 확산 방법을 사용하여 오차를 확산할 수 있다. 이때, 만약 16비트 컬러 LCD가 아닌 다른 비트수를 가지는 LCD인 경우에는 RGB에 각각 할당된 비트수에 따라 각각의 LSB가 달라지므로 룩-업 테이블의 △R, △G, △B값이 틀려지 고, 룩-업 테이블의 휘도 값은 각각의 △R, △G, △B값을 상기의 <수학식 1>에 대입함으로써 구함으로써 룩-업 테이블을 구성할 수 있다. 또한, 이와 같이 구성된 룩-업 테이블을 이용하여 본 발명과 같은 휘도 오차를 이용한 오차 확산 방법을 적용할 수 있다. 따라서 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의해 정할 것이 아니고, 특허청구범위와 특허청구범위의 균등한 것에 의해 정하여져야 한다.

따라서 본 발명은 RGB 할당 비트수가 서로 다른 LCD를 구비하는 이동통신 단말기에서 영상의 양자화 처리 시 양자화 된 영상에 대해 휘도 오차를 보상한 후 컬러별 오차 확산을 수행함으로써 하프톤 무늬를 감소시켜 자연스러운 영상을 디스플레이 할 수 있는 이점이 있다.

Claims (16)

1. RGB(Red, Green, Blue) 할당 비트수가 서로 다른 LCD를 구비하는 이동통신 단말기에서 휘도값 변화를 고려하여 컬러 오차 확산을 구현하기 위한 장치에 있어서,

   서로 다른 RGB 최하위 비트값의 변화에 따른 RGB 변화값과 RGB 최하위 비트의 변화에 따른 휘도값들과 각 휘도값 각각에 대응되는 인덱스를 저장하는 룩-업 테이블과,

   입력된 원본 영상 데이터를 양자화하여 양자화된 영상 데이터를 출력하는 양자화부와,

   상기 원본 영상 데이터와 상기 양자화된 영상 데이터간의 휘도 오차값을 산출하고, 상기 휘도 오차값을 이용하여 상기 양자화된 영상 데이터에서 상기 산출된 휘도 오차를 보상하기 위한 RGB 변화값을 상기 룩-업 테이블로부터 확인하는 휘도 보상부와,

   상기 양자화된 영상 데이터에 상기 휘도 오차를 보상하기 위한 RGB 오차값을 더하는 휘도 오차 보상된 영상 데이터를 출력하는 제1 가산부와,

   상기 원본 영상 데이터에서 휘도 오차 보상된 영상 데이터 간의 오차를 산출한 후, 산출된 오차를 이용하여 오차 확산하는 오차 확산부와,

   상기 산출된 휘도 오차값이 음의 오차인지를 검사하여 음의 오차가 아니면 상기 휘도 보상부가 상기 RGB 변화값을 상기 룩-업 테이블로부터 확인하도록 하고, 음의 오차이면 일반적인 오차 확산 기법으로 오차를 확산하도록 하는 휘도 보상 판단부를 포함하는 것을 특징으로 하는 휘도값 변화를 고려하여 컬러 오차 확산을 구현하기 위한 장치.
2. 제1 항에 있어서,

   상기 룩-업 테이블에 저장되는 휘도값은 하기의 <수학식 1>을 이용하여 산출됨을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 휘도값 변화를 고려하여 컬러 오차 확산을 구현하기 위한 장치.

   [수학식 1]

   Y = 0.299R + 0.587G + 0.114B

   여기서, RGB는 색 데이터로 각 픽셀에 대한 색을 나타내기 위한 R(Red) 성분과 G(Green)성분과 B(blue)성분 값이고, Y는 휘도값임.
3. 제2 항에 있어서, 상기 이동통신 단말기에 구비되는 LCD가 16비트 컬러 LCD이고, RGB(Red, Green, Blue) 할당 비트수가 각각 R이 5, G가 6, B가 5이면 상기 룩-업 테이블은 하기의 <표 1>과 같음을 특징으로 하는 휘도값 변화를 고려하여 컬러 오차 확산을 구현하기 위한 장치.

   [표 1]

   
4. 제 3항에 있어서, 상기 인덱스는

   원본 영상 데이터와 양자화된 영상 데이터 간의 휘도 오차값을 산출하여 산출된 오차값을 이용하여 오차를 확산하고자 할 시 휘도 오차값에 대응되는 RGB 변화값을 빠르게 산출하기 위해 휘도 오차값에 대응되는 인덱스(Index)를 내림차순으로 부여하는 것을 특징으로 하는 휘도값 변화를 고려하여 컬러 오차 확산을 구현하기 위한 장치.
5. 제1 항 및 3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 원본 영상 데이터와 상기 양자화된 영상 데이터 간의 RGB 오차값을 산출하기 위한 제2 가산부를 더 구비하고,

   상기 휘도 보상부는,

   상기 제2 가산부에서 산출된 RGB 오차값을 입력으로 하여 상기 RGB 오차값을 이용하여 휘도 오차값을 산출하는 휘도 계산부와,

   상기 산출된 휘도 오차값에 따라 상기 양자화된 영상 데이터에서 상기 산출된 휘도 오차를 보상하기 위한 RGB 변화값을 상기 룩-업 테이블을 참조하여 확인하는 RGB 변화값 산출부와,

   상기 휘도 계산부와 상기 RGB 변화값 산출부를 연결하는 스위치를 구비하는 제2 스위칭부를 포함하는 것을 특징으로 하는 휘도값 변화를 고려하여 컬러 오차 확산을 구현하기 위한 장치.
6. 제5 항에 있어서,

   상기 휘도 계산부는 <수학식 2>를 이용하여 상기 제2 가산부에서 산출된 RGB 오차값을 입력으로 하여 휘도 오차값을 산출하는 것을 특징으로 하는 휘도값 변화를 고려하여 컬러 오차 확산을 구현하기 위한 장치.

   [수학식 2]

   Y = 0.299R + 0.587G + 0.114B

   여기서, RGB는 색 데이터로 각 픽셀에 대한 색을 나타내기 위한 R(Red) 성분과 G(Green)성분과 B(blue)성분 값이고, Y는 휘도값임.
7. 제5 항에 있어서, 상기 RGB 변화값 산출부는,

   상기 산출된 휘도 오차값에 따른 RGB 변화값 확인 시 상기 <수학식 3>을 이용하여 휘도 오차값에 대응되는 인덱스를 구한 후, 상기 룩-업 테이블에서 구한 인덱스에 대응되는 RGB 변화값을 확인하는 것을 특징으로 하는 휘도값 변화를 고려하여 컬러 오차 확산을 구현하기 위한 장치.

   [수학식 3]

   i = floor(8×△y / 5.652)

   여기서, i는 인덱스이고, △y는 산출된 휘도 오차값임.
8. 제5 항에 있어서,

   상기 양자화부와 상기 제1 가산부 사이를 연결하기 위한 스위치를 구비하는 제1 스위칭부와,

   상기 휘도 보상 판단부는 상기 휘도 계산부에서 산출된 휘도 오차값이 음의 오차인지를 검사하여 음의 오차이라고 판단되면 상기 제1 스위칭부로 스위치 온 제어신호를 출력하고 상기 제2스위칭부로 스위치 오프 제어신호를 출력하여 일반적인 오차 확산 기법으로 오차를 확산하도록 하는 것을 특징으로 하는 휘도값 변화를 고려하여 컬러 오차 확산을 구현하기 위한 장치.
9. 제 8항에 있어서, 상기 휘도 보상 판단부가 상기 휘도 계산부에서 산출된 휘도 오차값이 음의 오차가 아니라고 판단되면 상기 제1 스위칭부로 스위치 오프 제어신호를 출력하고 상기 제2스위칭부로 스위치 온 제어신호를 출력하여 상기 휘도 계산부에서 출력된 휘도 오차값이 상기 RGB 변화값 산출부로 입력되도록 하는 것을 특징으로 하는 휘도값 변화를 고려하여 컬러 오차 확산을 구현하기 위한 장치.
10. RGB(Red, Green, Blue) 할당 비트수가 서로 다른 LCD를 구비하는 이동통신 단말기에서 휘도값 변화를 고려하여 컬러 오차 확산을 구현하기 위한 방법에 있어서,

    서로 다른 RGB 최하위 비트값의 변화에 따른 RGB 변화값과 RGB 최하위 비트의 변화에 따른 휘도값들과 각 휘도값에 인덱스를 대응시켜 저장하는 룩-업 테이블을 구비하는 과정과,

    입력된 원본 영상 데이터를 양자화하여 양자화된 영상 데이터를 출력하고, 상기 원본 영상 데이터와 상기 양자화된 영상 데이터간의 휘도 오차값을 산출하는 과정과,

    상기 산출된 휘도 오차값이 음의 오차인지를 검사한 후 상기 산출된 휘도 오차값이 음의 오차가 아니면, 상기 양자화된 영상 데이터에서 상기 산출된 휘도 오차를 보상하기 위한 RGB 변화값을 상기 룩-업 테이블을 참조하여 확인하는 과정과,

    상기 양자화된 영상 데이터에 상기 휘도 오차를 보상하기 위한 RGB 오차값을 더하는 휘도 오차 보상된 영상 데이터를 출력하는 과정과,

    상기 원본 영상 데이터에서 휘도 오차 보상된 영상 데이터 간의 오차를 산출한 후, 산출된 오차를 이용하여 오차 확산하는 과정을 포함하고,

    상기 산출된 휘도 오차값이 음의 오차인지에 대한 검사 결과 상기 산출된 휘도 오차값이 음의 오차이면, 일반적인 오차 확산 기법으로 오차를 확산하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휘도값 변화를 고려하여 컬러 오차 확산을 구현하기 위한 방법.
11. 제10 항에 있어서,

    상기 룩-업 테이블에 저장되는 휘도값은 하기의 <수학식 3>을 이용하여 산출됨을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 휘도값 변화를 고려하여 컬러 오차 확산을 구현하기 위한 방법.

    [수학식 3]

    Y = 0.299R + 0.587G + 0.114B

    여기서, RGB는 색 데이터로 각 픽셀에 대한 색을 나타내기 위한 R(Red) 성분과 G(Green)성분과 B(blue)성분 값이고, Y는 휘도값임.
12. 제11 항에 있어서, 상기 이동통신 단말기에 구비되는 LCD가 16비트 컬러 LCD이고, RGB(Red, Green, Blue) 할당 비트수가 각각 R이 5, G가 6, B가 5이면 상기 룩-업 테이블은 하기의 <표 1>과 같음을 특징으로 하는 휘도값 변화를 고려하여 컬 러 오차 확산을 구현하기 위한 방법.

    [표 1]

    
13. 제12 항에 있어서, 상기 인덱스는

    원본 영상 데이터와 양자화된 영상 데이터 간의 휘도 오차값을 산출하여 산출된 오차값을 이용하여 오차를 확산하고자 할 시 휘도 오차값에 대응되는 RGB 변화값을 빠르게 산출하기 위해 휘도 오차값에 대응되는 인덱스(Index)를 내림차순으로 부여하는 것을 특징으로 하는 휘도값 변화를 고려하여 컬러 오차 확산을 구현하기 위한 방법.
14. 제10 항 또는 제 12항에 있어서,

    상기 휘도 오차값 산출은 하기 <수학식 4>를 이용하여 산출할 수 있는 것을 특징으로 하는 휘도값 변화를 고려하여 컬러 오차 확산을 구현하기 위한 방법.

    [수학식 4]

    Y = 0.299R + 0.587G + 0.114B

    여기서, RGB는 색 데이터로 각 픽셀에 대한 색을 나타내기 위한 R(Red) 성분과 G(Green)성분과 B(blue)성분 값이고, Y는 휘도값임.
15. 제14 항에 있어서, 상기 확인 과정은,

    상기 산출된 휘도 오차값에 따른 RGB 변화값 확인 시 상기 <수학식 5>을 이용하여 휘도 오차값에 대응되는 인덱스를 구한 후, 상기 룩-업 테이블에서 구한 인덱스에 대응되는 RGB 변화값을 확인하는 과정임을 특징으로 하는 휘도값 변화를 고려하여 컬러 오차 확산을 구현하기 위한 방법.

    [수학식 5]

    i = floor(8×△y / 5.652)

    여기서, i는 인덱스이고, △y는 산출된 휘도 오차값임.
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