KR100866882B1 - 화상 처리 장치, 이를 이용한 프로젝터 및 그 화상 처리방법 - Google Patents

화상 처리 장치, 이를 이용한 프로젝터 및 그 화상 처리방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 화상 처리 장치, 이를 이용한 프로젝터 및 그 화상 처리 방법에 관한 것으로 특히, 프로젝터의 화면을 보정할 수 있도록 하는 화상 처리 장치, 이를 이용한 프로젝터 및 그 화상 처리 방법에 관한 것이다. 이러한 본 발명은, 입력되는 영상 신호를 제어하여 출력하는 화상 처리 장치에 있어서, 영상 신호를 출력하는 출력부와; 상기 출력부를 통하여 테스트 패턴을 출력하는 패턴생성부; 상기 테스트 패턴의 출력에 의하여 상기 영상 신호에 의한 화상이 출력되는 부분의 주변 조명 정보 및 상기 스크린의 반사율 정보를 수집하는 수집부와; 상기 수집부에서 수집된 정보를 이용하여 상기 영상 신호를 보정하는 영상처리부를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
화상, 프로젝터, 화이트 밸런스, 영상, 스크린.

Description

화상 처리 장치, 이를 이용한 프로젝터 및 그 화상 처리 방법{Apparatus for processing image, projector using the same, and method for processing image}
도 1은 본 발명의 일 실시예를 나타내는 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 블럭도이다.
도 3은 본 발명을 적용한 프로젝터의 일례를 나타내는 개략도이다.
도 4a는 본 발명의 목표값 설정을 위한 환경을 나타내는 개략도이다.
도 4b는 본 발명의 목표값 설정을 위한 주변 조명을 나타내는 그래프이다.
도 4c는 본 발명의 목표값 설정을 위한 스크린 색상을 나타내는 그래프이다.
도 5a는 본 발명의 화상 조절을 위한 조건을 나타내는 개략도이다.
도 5b는 본 발명의 화상 조절을 위한 주변 조명을 나타내는 그래프이다.
도 5c는 본 발명의 화상 조절을 위한 스크린 색상을 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 화상 조절을 위한 게인을 나타내는 그래프이다.
도 7은 본 발명의 화상 조절을 위한 문턱값을 적용한 게인을 나타태는 그래프이다.
도 8은 본 발명의 화상 조절을 위한 오프셋을 나타내는 그래프이다.
도 9는 본 발명의 화상 조절을 문턱값을 적용한 오프셋을 나타내는 그래프이다.
도 10은 본 발명의 화상 조절의 일례를 나타내는 그래프이다.
도 11은 본 발명의 화상 조절의 다른 예를 나타내는 그래프이다.
도 12는 본 발명의 화상 조절을 위한 순서도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 간단한 설명>
10 : 영상조절부 20 : 출력부
30 : 패턴생성부 40 : 수집부
41 : 카메라 50 : 영상제어부
60 : 영상처리부 70 : 광학계
100 : 프로젝터 200 : 스크린
210 : 주변 조명
본 발명은 화상 처리 장치, 이를 이용한 프로젝터 및 그 화상 처리 방법에 관한 것으로 특히, 프로젝터의 화면을 보정할 수 있도록 하는 화상 처리 장치, 이를 이용한 프로젝터 및 그 화상 처리 방법에 관한 것이다.
최근 대화면, 고화질 디스플레이 장치는 가장 중요한 이슈(issue) 중 하나로 떠오르고 있으며, 현재까지 이러한 대화면 디스플레이 장치로 개발되어 상용화 된 것에는 대표적으로 직시형 액정 디스플레이, 플라즈마 디스플레이, 프로젝션 TV, 프로젝터 등이 있다.
이중에서 프로젝션 TV와 프로젝터는 공통적으로 광학 엔진이라는 장치를 포함하며, 이 광학엔진 내에는 신호 처리된 영상정보를 표시해주는 CRT(Cathode Ray Tube), LCD(Liquid Crystal Display), DMD(Digital Micro-mirror Device) 등의 디스플레이 소자가 사용된다.
이러한 프로젝터는 입력되는 영상의 적색, 녹색, 및 청색의 각 색상의 밝기(Brightness)와 색상 대비(Contrast)를 조절하여 스크린에 투사하게 된다.
이와 같이, 스크린에 프로젝터의 영상을 투사할 때, 주변 조명이나 스크린의 색상 또는 프로젝터 램프의 색 변화 등의 프로젝터의 광학환경의 변화에 의하여 프로젝터의 영상이 영향을 받을 수 있다.
즉, 주변 조명이 필요 이상으로 밝아진다든지, 스크린의 색상이 변색되거나 하는 상황이 발생하면 프로젝터의 영상을 그에 맞게 조절할 필요성이 대두된다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 스크린 및 램프의 색 변화, 프로젝터 주변의 조명 등의 광학정보를 감지하여 프로젝터 화면의 화이트 밸런스를 조절함으로써 프로젝터의 화면을 보정할 수 있도록 하는 화상 처리 장치, 이를 이용한 프로젝터 및 그 화상 처리 방법을 제공하고자 한다.
상기 기술적 과제를 이루기 위해, 본 발명의 제1관점은, 입력되는 영상 신호를 제어하여 출력하는 화상 처리 장치에 있어서, 영상 신호를 출력하는 출력부와; 상기 출력부를 통하여 테스트 패턴을 출력하는 패턴생성부; 상기 테스트 패턴의 출 력에 의하여 상기 영상 신호에 의한 화상이 출력되는 부분의 주변 조명 정보 및 상기 스크린의 반사율 정보를 수집하는 수집부와; 상기 수집부에서 수집된 정보를 이용하여 상기 영상 신호를 보정하는 영상처리부를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
상기 기술적 과제를 이루기 위해, 본 발명의 제2관점은, 영상 신호를 광학계로 출력하는 출력부와; 상기 출력부를 통하여 테스트 패턴을 출력하는 패턴생성부; 상기 테스트 패턴의 출력에 의하여 상기 영상 신호에 의한 화상이 출력되는 스크린의 주변 조명 정보 및 상기 스크린의 반사율 정보를 수집하는 수집부와; 상기 수집부에서 수집된 스크린의 광학 정보를 이용하여 상기 영상 신호를 보정하여 상기 출력부로 출력하는 영상처리부를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
상기 기술적 과제를 이루기 위해, 본 발명의 제3관점은, 입력되는 영상 신호를 제어하여 출력하는 화상 처리 방법에 있어서, 특정 패턴의 광을 출력하여 스크린의 주변 조명 정보 및 상기 스크린의 반사율 정보를 수집하는 단계와; 상기 수집된 스크린의 주변 조명 정보 및 상기 스크린의 반사율 정보와 목표값의 차이를 통하여 출력되는 영상 신호를 보정하는 단계를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1에서 도시하는 바와 같이, 입력되는 영상 정보는 영상조절부(10)에서 적색, 녹색, 및 청색 광의 밝기(명암), 대비비(contrast) 등이 조절되어 멀티플렉서(multiplexor; MUX)와 같은 출력부(20)를 통하여 출력되어 광학계로 전달된다.
이때, 이러한 영상조절부(10)는 영상제어부(50)에 의하여 명암, 대비비 등을 조절하는 정도가 제어될 수 있다.
이러한 영상제어부(50)는 특히 영상이 맺히는 부분의 주변 환경에 따라 영상조절부(10)를 제어할 수 있으며, 이러한 주변 환경은 수집부(40)를 통하여 수집될 수 있다.
상기 수집부(40)는 영상이 맺히는 부분의 주변 광학 정보를 수집하게 되며, 캡쳐(capture)가 가능한 수광 소자 등의 여러 장치가 이용될 수 있으며, 카메라가 이용될 수도 있다.
카메라가 이용되는 경우에는 특히, 디지털로 영상이 캡쳐되어, 캡쳐된 영상 정보가 영상제어부(50)로 전달되어 주변 광학 정보에 따라 영상조절부(10)를 제어하여 영상을 조절할 수 있도록 할 수 있다.
이때, 수집부(40)에서 주변 광학 정보를 수집하는 경우에, 패턴 생성부(30)에서 블랙, 화이트, 또는 적색, 녹색, 및 청색과 같은 특정 패턴을 출력부(20)를 통하여 출력하고, 이러한 특정 패턴이 주변 환경에 의하여 변화된 값을 수집부(40)에서 수집할 수 있도록 할 수 있다.
따라서 이와 같이 변화된 값에 따라 최적의 영상 조절값을 산정하여 영상조절부(10)를 제어함으로써 최적의 영상을 얻을 수 있다.
한편, 상술한 영상조절부(10)와 영상제어부(50)는 도 2에서와 같이, 영상처리부(60)에서 기능을 담당할 수도 있다.
이와 같이 입력 영상 정보를 처리하여 출력하는 화상 처리 장치는 스크린에 영상을 투사하는 프로젝터에 이용될 수 있다.
도 3은 도 2와 같은 화상 처리 장치가 프로젝터에 적용된 예를 나타내고 있다. 즉, 프로젝터(100)의 입력 영상은 영상처리부(60)를 통하여 명암 또는 대비비와 같은 영상 정보가 조절된 출력 영상 정보를 출력부(20)를 통하여 광학계(optical system; 70)에 전달된다.
이후, 광학계(70)에서는 상기 출력 영상 정보을 이용하여 스크린(200)에 맺히는 상을 투사하게 된다.
이때, 이상적인 상황은 스크린(200)이 순 백색이고 주변광이 없는 경우이며, 이러한 경우에 정확한 명암과 대비비를 가지는 상이 맺히게 된다.
그러나 실제로 스크린(200) 주위에는 다른 조명 및 외부광에 의한 주변광(210)이 존재하며, 스크린(200)이 순 백색이 아닐 수도 있고, 기타 광학계의 열화 등에 의하여 변색이 발생할 수 있다.
이러한 경우, 상기 수집부의 일례인 카메라(41)에서 스크린(200)에 투사되는 상의 정보를 수집하여, 이와 같이 수집된 정보를 이용하여 영상을 보정할 수 있다.
이러한 이상적인 영상 정보를 출력하기 위해서는 상술한 바와 같이, 패턴생성부(30)에서 특정 패턴을 출력하고, 이러한 특정 패턴에 의한 상의 변화를 카메라(41)에서 수집하고, 이러한 변화량을 수학적 모델링을 이용하여 산출함으로써 영상을 보정하게 된다.
상술한 영상을 보정하는 구체적인 과정을 설명하면 다음과 같다.
먼저 프로젝터 생산시 주변 조명이 없고 스크린 색상이 정상적인 백색인 조 건에서 적색(red), 녹색(green), 및 청색(blue) 패턴에 대하여 카메라(41)를 이용하여 각 색상(red, green, blue)의 목표 밝기값을 얻는다.
이후, 사용자가 프로젝터의 본 발명의 기능을 동작시키게 되면, 먼저 패턴생성부(30)에서 블랙 패턴(black pattern)을 출력하고 카메라(41)로 정보를 읽어 주변 조명 정보를 얻는다. 이때 주변 조명이 너무 밝을 경우에는 보정이 불가능하므로 에러 메시지를 출력한 후 실행을 중단할 수 있다.
다음, 적색 패턴(red pattern)을 출력하고 카메라(41)로 정보를 읽어 스크린(200)의 적색 반사율 정보를 얻는다. 반사율이 너무 어두울 경우에는 스크린(200)의 이상이 있는 것으로 판단하여 에러 메시지를 출력한 후 실행을 중단할 수 있다.
이후, 녹색 패턴(green pattern)을 출력하고 카메라(41)로 정보를 읽어 스크린(200)의 녹색 반사율 정보를 얻는다. 마찬가지로, 반사율이 너무 어두울 경우에 스크린(200)의 이상이 있는 것으로 판단하고 에러 메시지를 출력한 후 실행을 중단할 수 있다.
다음, 청색 패턴(blue pattern)을 출력하고 카메라(41)로 정보를 읽어 스크린(200)의 청색 반사율 정보를 얻는다. 이때도, 반사율이 너무 어두울 경우 스크린(200)의 이상이 있는 것으로 판단하여 에러 메시지를 출력한 후 실행을 중단할 수 있다.
이상의 과정에서 얻어진 주변 조명 정보와, 적색, 녹색, 및 청색의 반사율 정보를 이용하여 이전의 과정에서 얻어진 목표 밝기값을 얻기 위해, 이후 설명할 보정 계산식으로 얻어진 적색, 녹색, 및 청색의 게인(gain) 및 오프셋(offset)값으로 조절하여 프로젝터의 영상을 조정하게 된다.
1. 수학적 모델링
먼저, 도 3과 같은 프로젝터(100) 사용 환경 하에서 상술한 프로젝터의 구성과 주변 광학 환경에 대한 수학적 모델링은 다음과 같다. 이때 하기 수학식에서,
Figure 112007020589959-pat00001
는 프로젝터(100)의 파장(λ)별 광학 특성이고,
Figure 112007020589959-pat00002
는 프로젝터(100)의 입력 디지털 영상신호이며, f(λ)는 스크린(200)의 파장별 반사특성, l(λ)는 주변 조명(210)이다.
프로젝터(100)에서 출력되는 신호를 수학식 1과 같이 표현한다면, 이때의 스크린(200)의 반사특성 및 주변 조명(210)에 의한 함수는 각각 수학식 2 및 수학식 3과 같이 표현될 수 있다.
Figure 112007020589959-pat00003
Figure 112007020589959-pat00004
Figure 112007020589959-pat00005
이때의 카메라(41)로 입력되는 값은 수학식 4와 같다.
Figure 112007020589959-pat00006
그리고 이때의 카메라(41) 입력 이미지 값은 수학식 5와 같고, 이때, 적색 성분(rc)에 대하여 전개하면 수학식 6과 같이 표현될 수 있다. 녹색 및 청색 성분(gc, bc)에 대해서도 유사한 형태로 표현될 수 있다.
Figure 112007020589959-pat00007
Figure 112007020589959-pat00008
이때, 이러한 카메라(41) 입력 정보의 성분에 대하여, afrg와 rcfl을 각각 수학식 7과 수학식 8과 같이 정의한다면, 이들을 성분으로 하는 벡터는 각각 수학식 9와 수학식 10과 같이 표현될 수 있고, 결국 카메라(41) 입력 정보는 수학식 11과 같이 표현될 수 있다.
Figure 112007020589959-pat00009
Figure 112007020589959-pat00010
Figure 112007020589959-pat00011
Figure 112007020589959-pat00012
Figure 112007020589959-pat00013
2. 보정된 목표값 설정
먼저, 보정의 목표가 되는 목표값을 획득하기 위해, 도 4a와 같이 주변 조명이 없는 암실상태, 그리고 표준 백색 스크린(200)에 프로젝터(100)를 투사하고 목표값을 획득한다. 즉, 도 4a와 같은 상태는 도 4b와 같이 l(λ) = 0인 상태, 그리고 도 4c와 같이, f(λ)는 어떤 상수값(constant)을 가지는 상태이다.
이 과정은 최초(예를 들어, 제품 생산시) 이상적인 조건하에 설정해 주면 그 프로젝터(100)에 대해 프로젝터(100)의 광학 특성 및 카메라(41)의 광학특성이 고려된 고유의 목표값이 될 수 있다.
추후 화상 처리 장치의 화상 보정 기능은 상기 목표값으로 동작하게 된다. 이러한 목표값을 얻기 위한 과정은 아래와 같다. i c는 카메라 획득 디지털 데이터, i p는 프로젝터 광학부에 입력이 될 패턴생성부(30)의 출력이다.
백색 스크린(100)에 대한 Af를 Aw라고 하고, 이 Aw를 수학식 12와 같다면, 수학식 11에서, icfl = (0, 0, 0)이므로, 수학식 13과 같이 된다.
Figure 112007020589959-pat00014
Figure 112007020589959-pat00015
이때, 순 적색 패턴(Full Red Pattern) 입력에 대한 카메라(41)의 캡쳐 데이터(camera captured data) i c를 i cr라 하면 i m = i p = (1, 0, 0)이므로 i cr = (a wrr , a wgr , a wbr )이 된다. 마찬가지로 순 녹색 패턴(Full Green Pattern) 및 순 청색 패턴(Full Blue Pattern)에 대해서도 처리하면 i cg = (a wrg , a wgg , a wbg ), i cb = (a wrb , a wgb , a wbb )이 된다.
그러므로 A w = [i cr i cg i cb ] 가 되고, 백색 패턴(white pattern)에 대한 목표 영상 데이터를 i ct 라 하면 i m = i p = (1, 1, 1)이므로, 프로젝터(100)와 카메라(41)의 보정(calibration)이 반영된 백색 목표값(white target)은 수학식 14와 같이 표 현될 수 있다.
Figure 112007020589959-pat00016
3. 주변 광학 정보 획득
사용자가 본 발명의 화상 보정 기능을 실행시키면, 먼저 주변 광학 정보들을 카메라(41)를 통해서 획득하게 된다. 본 발명의 기능이 사용될 일반적인 사용환경은 도 5a와 같고, 이와 같은 사용 환경에서 광학 정보를 얻게 되는 과정의 수학적 모델이 아래와 같이 설명된다. 이때, 주변 조명은 도 5b와 같이 0이 아닌 어떤 파장에 따른 값을 가지게 되고, 스크린(200)의 반사율은 도 5c와 같이 표현되는 상황이다.
수학식 11에서, 주변 광학정보는 Af와 icfl이다. 먼저, 블랙 패턴(Full Black Pattern) 입력에 대한 카메라(41) 캡쳐 데이터 ic를 ick라 하면, im = ip = (0, 0, 0)이므로, 수학식 15와 같게 된다.
Figure 112007020589959-pat00017
다음, 순 적색 패턴 입력에 대한 카메라(41) 캡쳐 데이터 ic를 icr이라 하면, im = ip = (1, 0, 0)이므로, i cr = (a frr , a fgr , a fbr ) + i cfl = (a frr , a fgr , a fbr ) + i ck 이 된다.
마찬가지로 순 녹색 및 순 청색 패턴에 대해서도 처리하면 수학식 16과 같고, 따라서, 벡터 Af는 수학식 17과 같이 된다.
Figure 112007020589959-pat00018
Figure 112007020589959-pat00019
4. 조정 게인(gain)값 계산
이미 얻어진 목표 적색, 녹색, 및 청색의 밝기 정보 i ct 와 사용자가 기능을 실행하면서 위에서 얻어진 광학 정보 A f , i cfl 로부터 보정을 위한 프로젝터(100)의 영상 조정값으로서, 적색, 녹색, 및 청색별 게인 및 오프셋 값을 계산한다.
먼저 프로젝터(100)를 도 3과 수학식 19와 같이 수학적으로 모델링하여 계산한다. 이때, 프로젝터(100)의 영상처리부(60)에 의하여 보정하기 위한 게인과 오프셋에는 특정 문턱값을 설정할 수 있다.
즉, 보정된 영상의 게인 데이터는 도 6에서와 같이, 게인 값이 너무 낮아져 보정영상이 어두워질 수 있다. 도 6에서 녹색에 대한 보정 게인 값인 gg와 같은 경우는 게인 값이 낮아져 있는 것을 알 수 있다.
따라서 특정 문턱값 gth를 설정하여 각 색상에 대한 게인 값이 이 문턱값을 넘도록 설정할 수 있다. 이때, 도 7과 같이 포화(saturation)현상이 발생할 수도 있다. 이러한 사항은 계산 과정에서 자세히 설명한다.
이하, g th 를 적용하여 계산하면 다음과 같다.
보정을 위한 오프셋을 o = (or, og, ob), 게인을 수학식 18과 같다면, 보정된 영상 데이터는 수학식 19와 같이 된다.
Figure 112007020589959-pat00020
Figure 112007020589959-pat00021
따라서, 보정된 영상의 카메라(41) 캡쳐 데이터는 수학식 20과 같다.
Figure 112007020589959-pat00022
상기 목표값 설정(calibration)시 설정된 목표값 i ct 와 화이트 밸런스(white ballance)가 일치하기 위해서는 i c 가 i ct 와 평행해야 한다. 따라서 i c = k · i ct (k는 임의의 상수)를 만족해야 한다. 이때 입력 영상이 블랙일 때와 백색일 때에 대해서 각각 이 평행을 만족하면 모든 계조에 대해서 화이트 밸런스가 일치할 수 있다.
1) 입력 영상 black일 경우: i i = (0, 0, 0)
i c 는 목표값 i ct 와 평행해야 하므로, 수학식 20은 수학식 21과 같이 된다.
Figure 112007020589959-pat00023
2) 입력 영상이 백색일 경우: i i = (1, 1, 1)이고 g = (g r , g g , g b )라 하면, i c 는 목표값 i ct 와 평행해야 하므로, 수학식 20은 수학식 22과 같이 되고, 수학식 21과 함께 고려하면 수학식 23과 같이 정리된다.
Figure 112007020589959-pat00024
Figure 112007020589959-pat00025
여기서, 수학식 23의 미정의 ω를 찾는 것이 목표이다. ω는 클수록 게인이 커져 보정 영상의 밝기저하가 적어진다. 따라서 게인은 클수록 좋지만 1 이상이면 포화(saturation)가 일어날 수 있다.
i) (g) all ≤ 1인 최대 ω인 ω max 를 구한다.
적색(r), 녹색(g), 및 청색(b)으로 구성된 임의의 vector v = (v r , v g , v b )의 ㅇ인덱스 n 멤버 값 v n 을 (v) n 라고 정의할 때, ω max 는 수학식 24와 같이 표현된다.
Figure 112007020589959-pat00026
상술한 바와 같이, g = ω max A f -1 · i ct 임에도 도 6의 g g 같이 게인 값이 너무 낮아져 보정 영상이 어두워지는 것을 막기 위해 게인 문턱값(gain threshold) g th 를 정의한다.
ii) ω = ω max 에 대해서, (g) all ≥ g th
조건 ii)을 만족할 경우 최종 ω = ω max 이고 g는 수학식 25와 같다.
Figure 112007020589959-pat00027
조건 ii)을 만족하지 않을 경우, 도 7과 같이 g r 와 g b 의 포화(saturation)를 감수하더라도 게인을 증가시키기 위한 ω값인 ω th 을 구한다.
iii) gr, gg, gb 중 최소인 r, g, b 인덱스를 n이라 하면, gn은 수학식 26과 같이 표현될 수 있다.
Figure 112007020589959-pat00028
따라서, ω는 수학식 27과 같고, g는 수학식 28과 같이 표현될 수 있다.
Figure 112007020589959-pat00029
Figure 112007020589959-pat00030
5. 조정 오프셋 값 계산
오프셋의 경우에도 도 8 및 도 9에서 도시하는 바와 같은 문턱값 o th 를 적용하여 계산할 수 있고, 그 과정은 다음과 같다.
여기서 수학식 21에서 미정의 α를 찾는 것이 목표이다.
α는 작을수록 오프셋이 작아져 보정 영상의 블랙 레벨(black level)이 우수하게 된다. 따라서 오프셋은 작을수록 좋지만 0 이하이면 블랙 레벨의 일부 계조 손실이 일어날 수 있다.
iv) (o) all ≥ 0인 최소 α인 α min 을 구한다. o r = 0, o g = 0, o b = 0인 α rmin , α gmin , α bmin 중 최대값을 α min 으로 선택하면 조건을 만족한다.
o의 r 성분인 수학식 29로부터, α rmin 은 수학식 30과 같이 된다.
Figure 112007020589959-pat00031
Figure 112007020589959-pat00032
마찬가지로 g, b에 대해서도 계산하면 α min 은 수학식 31과 같이 전개된다.
Figure 112007020589959-pat00033
수학식 32를 만족함에도 도 8의 o b 같이 오프셋 값이 너무 높아져 보정 영상의 블랙 레벨이 너무 높아지는 것을 막기 위해 오프셋 문턱값(offset threshold) o th 를 정의한다.
Figure 112007020589959-pat00034
v) α = α min 에 대해서, (o) all ≤ o th
조건 v)을 만족할 경우 최종 α = α min 이고 o는 수학식 32와 같다.
조건 v)을 만족하지 않을 경우, 도 9와 같이 o g 의 블랙 레벨의 일부 계조 손실을 감수하더라도 오프셋을 감소시키기 위한 α 값인 α th 을 구한다.
vi) o r ,o g ,o b 중 최대인 r, g, b 인덱스를 x라 하면, 수학식 33과 같이 된다.
Figure 112007020589959-pat00035
따라서 각각 수학식 34와 수학식 35와 같이 정리된다.
Figure 112007020589959-pat00036
Figure 112007020589959-pat00037
6. 오프셋, 게인 값 조정
상기와 같이 계산된 오프셋과 게인 값으로 프로젝터를 조정하는 방안에 대해 설명한다.
이와 같이 프로젝터의 출력을 조정하는 방법에는 두 가지가 있다. 그중 하나는 오프셋과 게인 값을 그대로 조정하는 방법이다. 그러나 오프셋 값을 조정하게 되면 오히려 대비비(contrast)가 저하되어 화이트 밸런스는 맞았음에도 전체적으로 프로젝터의 화질이 저하되는 것으로 느껴질 수 있다.
따라서 두번째 방법으로 오프셋을 게인 값으로 전환하여 게인 값을 조정하는 방법을 이용할 수 있다. 이러한 두번째 방법은 다음과 같은 계산에 의해 게인 값으로 변환하여 조정한다. 두 방법을 도 10과 도 11에 비교하였다.
두번째 방법의 경우, 백색에 대해서 색좌표가 일치하도록 게인을 조정해야 한다. 이때, 수학식 19는 하기의 수학식 36과 같이 된다.
Figure 112007020589959-pat00038
이때, i w 는 백색 입력 (1, 1, 1), G o 는 오프셋 o로 인한 추가 게인으로 수학 식 37과 같다.
Figure 112007020589959-pat00039
수학식 36으로부터 수학식 38과 같이 정리되고, 결국 수학식 39와 같은 결과가 된다.
Figure 112007020589959-pat00040
Figure 112007020589959-pat00041
그러므로 조명 영향과, 스크린 영향을 모두 고려하여 화이트 밸런스를 보정하기 위한 최종 게인은 수학식 40과 같이 되는 것이다.
Figure 112007020589959-pat00042
이와 같은 전체 과정을 프로젝터에 적용한 일례를 도시하면 도 12와 같다.
먼저, 초기화 과정(S10)을 거친 후, 영상 보정을 위한 별도의 영상조절키가 입력되었는지를 판단한다(S20).
이때, 영상조절키가 입력되었다면 패턴생성부(30)를 통하여 패턴을 출력하고 이 패턴에 의한 출력을 카메라(41)로 캡쳐하여 주변 광학 정보를 수집한다(S30).
이러한 주변 광학 정보를 수집하는 단계는 상술한 바와 같이, 블랙 패턴(TP)을 출력하고 캡쳐하는 과정(S31)과, 각각 적색, 녹색, 및 청색 패턴을 출력하고 캡쳐하는 과정(S32, S33, S34)을 포함할 수 있다.
이때, 블랙 패턴에 의한 주변 광의 입력이 너무 밝을 경우에는 에러 메시지를 출력하고 복귀될 수 있다(S35). 또한, 적색, 녹색, 및 청색 패턴에 의한 스크린의 상이 너무 어두울 경우에는 에러 메시지를 출력하고 복귀될 수 있다(S36).
이후에는 상술한 과정으로 게인과 오프셋을 계산하는 과정을 수행하게 된다.
즉, 먼저 ω max 를 계산하여(S41) 이 ω max 에 의하여 게인 값을 계산한다(S42). 이때, 이 ω max 에 의하여 계산되는 게인 값이 너무 낮으면 문턱값 ω th 을 적용하여 게인 값을 다시 계산한다(S43).
이후, α min 을 계산하여(S51) 오프셋 o를 계산한다(S52). 이때, 오프셋이 너무 크면 문턱값인 α th 을 적용하여 계산하여 오프셋 o를 다시 계산한다(S53).
이와 같이 계산된 게인과 오프셋에 의하여 게인을 보정하여 영상을 보정하고(S60) 테스트 패턴을 오프시킨다(S61).
이후, 영상조절키가 입력되었는지를 다시 확인한 후 계산된 게인으로 영상을 출력하거나, 이전의 게인으로 영상을 출력한다.
상기 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구체적으로 설명하기 위한 일례로서, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 다양한 형태의 변형이 가능하고, 이러한 기술적 사상의 여러 실시 형태는 모두 본 발명의 보호범위에 속함은 당연하다.
이상과 같은 본 발명은 프로젝터에 있어서, 스크린 및 램프의 색 변화, 주변의 조명 등으로 왜곡된 프로젝터의 색상을 정상적으로 보정할 수 있다. 또한, 스크린이 없는 상황에서도 화이트 밸런스가 보정된 화면을 시청할 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims (19)

  1. 입력되는 영상 신호를 제어하여 출력하는 화상 처리 장치에 있어서,
    영상 신호를 출력하는 출력부와;
    상기 출력부를 통하여 테스트 패턴을 출력하는 패턴생성부;
    상기 테스트 패턴의 출력에 의하여 상기 영상 신호에 의한 화상이 출력되는 부분의 주변 조명 정보 및 상기 스크린의 반사율 정보를 수집하는 수집부와;
    상기 수집부에서 수집된 정보를 이용하여 상기 수집부에서 수집된 정보를 이용하여 영상 신호의 목표값을 설정하여, 상기 영상 신호의 오프셋(offset)을 산정한 후, 상기 오프셋을 게인(gain) 값으로 전환하여 상기 게인 값을 조절함으로써 상기 영상 신호를 보정하는 영상처리부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 화상 처리 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 수집부는, 카메라인 것을 특징으로 하는 화상 처리 장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 수집부의 반사율 정보의 수집은, 적색, 녹색, 및 청색 광에 대한 반사율 정보를 수집하는 것을 특징으로 하는 화상 처리 장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 수집부의 주변 조명 정보의 수집은, 블랙 패턴에 대한 스크린 반사율 정보를 수집하는 것을 특징으로 하는 화상 처리 장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제 1항에 있어서, 상기 영상처리부는,
    상기 영상 신호의 색상을 조절하는 영상조절부와;
    상기 패턴생성부 및 수집부를 제어하여 상기 영상조절부를 제어하는 영상제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 화상 처리 장치.
  9. 영상 신호를 광학계로 출력하는 출력부와;
    상기 출력부를 통하여 테스트 패턴을 출력하는 패턴생성부;
    상기 테스트 패턴의 출력에 의하여 상기 영상 신호에 의한 화상이 출력되는 스크린의 주변 조명 정보 및 상기 스크린의 반사율 정보를 수집하는 수집부와;
    상기 수집된 스크린의 주변 조명 정보 및 상기 스크린의 반사율 정보와 암실상태 및 표준 백색에 대하여 설정되는 목표값과의 차이를 통하여 상기 영상 신호를 보정하여 상기 출력부로 출력하는 영상처리부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 프로젝터.
  10. 입력되는 영상 신호를 제어하여 출력하는 화상 처리 방법에 있어서,
    특정 패턴의 광을 출력하여 스크린의 주변 조명 정보 및 상기 스크린의 반사율 정보를 수집하는 단계와;
    상기 수집된 스크린의 주변 조명 정보 및 상기 스크린의 반사율 정보와 암실상태 및 표준 백색에 대하여 설정되는 목표값과의 차이를 통하여 출력되는 영상 신호를 보정하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 화상 처리 방법.
  11. 삭제
  12. 제 10항에 있어서, 상기 주변 조명 정보를 수집하는 단계는, 블랙 패턴에 대한 정보를 수집하는 것을 특징으로 하는 화상 처리 방법.
  13. 삭제
  14. 제 10항에 있어서, 상기 반사율 정보를 수집하는 단계는, 적색, 녹색, 및 청색 광에 대한 각각의 반사율 정보를 수집하는 것을 특징으로 하는 화상 처리 방법.
  15. 삭제
  16. 제 10항에 있어서, 상기 영상 신호를 보정하는 단계는,
    상기 영상 신호의 게인(gain)을 조절하는 단계와;
    상기 영상 신호의 오프셋을 조절하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 화상 처리 방법.
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 제 16항에 있어서, 상기 영상 신호의 게인(gain)을 조절하는 단계는, 상기 오프셋을 게인 값으로 전환하여 게인 값을 조절하는 것을 특징으로 하는 화상 처리 방법.
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