KR100929710B1 - Monitor calibration device using PID control and its correction method - Google Patents
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Abstract
본 발명은 PID 제어를 이용한 모니터 캘리브레이션 및 그 보정 방법에 관한 것으로, 사용자가 원하는 색상을 정밀하게 조정할 수 있도록 하는 폐루프 PID 제어를 이용한 모니터 캘리브레이션 및 그 보정 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention relates to a monitor calibration using a PID control and a method for correcting the same, and an object of the present invention is to provide a monitor calibration using a closed loop PID control and a method of correcting the same by allowing a user to precisely adjust a desired color.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 색상 정보를 입력 받아 모니터가 출력하는 색상 정보를 보정해 주는 모니터 캘리브레이션에 있어서, 상기 캘리브레이션에는 2개의 색상 정보를 입력받는 폐루프 PID 제어기와, 밝기 정보를 입력받는 폐루프 PID 제어기를 포함하여 이루어지며, 상기 각 폐루프 PID 제어기에서의 PID 연산값으로 모니터의 색을 보정하고, 모니터로부터 측정한 측정값에서 미리 설정된 설정값의 차를 측정 오차로 하여 각각의 폐루프 PID 제어기로 되먹임하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention relates to a monitor calibration for correcting color information output by a monitor by receiving color information, wherein the calibration includes a closed loop PID controller for receiving two color information and a brightness information. A closed loop PID controller is included. Each closed loop PID controller corrects the color of the monitor using the PID operation value of each closed loop PID controller. It is characterized by feedback to the loop PID controller.
폐루프 PID 제어기, 모니터 캘리브레이션, 태양광 Closed Loop PID Controller, Monitor Calibration, Photovoltaic
Description
도 1은 종래의 색 보정 절차를 나타내는 흐름도이다.1 is a flowchart illustrating a conventional color correction procedure.
도 2는 본 발명에 따른 모니터 캘리브레이션 장치를 이용한 색 보정 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.2 is a flowchart illustrating a color correction method using a monitor calibration device according to the present invention.
도 3은 본 발명에 따른 모니터 캘리브레이션 장치에서 색상 정보(x,y)를 얻기 위해 사용되는 CIE1931 색도도 그래프이다.3 is a CIE1931 chromaticity diagram graph used to obtain color information (x, y) in the monitor calibration device according to the present invention.
도 4는 본 발명에 따른 모니터 캘리브레이션 장치을 이용하여 보정한 결과를 보여주는 그래프이다.4 is a graph showing a result of correction using the monitor calibration device according to the present invention.
도 5는 본 발명에 따른 모니터 캘리브레이션에 의해 보정된 사진과 원본, 그리고 종래의 방법으로 보정된 색상을 비교하기 위한 사진이다.5 is a photograph for comparing a photograph corrected by a monitor calibration according to the present invention with an original and a color corrected by a conventional method.
도 5a는 원본의 사진.Figure 5a is a photograph of the original.
도 5b는 잘못된 색상을 가진 모니터 상에 나타내는 모습을 보여주는 사진.5B is a photograph showing what appears on a monitor with wrong colors.
도 5c는 본 발명에 따른 모니터 캘리브레이션 장치를 이용하여 보정한 사진.Figure 5c is a photograph corrected using a monitor calibration device according to the present invention.
도 5d는 기존의 모니터 캘리브레이션 장비(제품 1)에서 보여주는 사진.Figure 5d is a photograph showing in the existing monitor calibration equipment (product 1).
도 5e는 기존의 또 다른 모니터 캘리브레이션 장비(제품 2)에서 보여주는 사 진.Figure 5e is a photograph shown in another existing monitor calibration equipment (product 2).
본 발명은 PID 제어를 이용한 모니터 캘리브레이션 장치 및 그 보정 방법에 관한 것으로, 색상 정보와 밝기 정보를 폐루프 PID 제어기에서 PID 연산한 제어값으로 모니터를 보정하고, 보정된 모니터로부터 다시 색상 정보와 밝기 정보를 측정한 다음 미리 설정된 값과의 차를 폐루프 PID 제어기에 피드백시켜, 보다 실물에 가까운 색상 정보를 얻을 수 있는 PID 제어를 이용한 모니터 캘리브레이션 장치 및 그 보정 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a monitor calibration device using PID control and a method for calibrating the same. The present invention relates to a monitor calibration device using a PID control, and to corrects the monitor to a PID calculated by a closed loop PID controller. The present invention relates to a monitor calibration device using PID control and a method of correcting the same, by feeding back a difference between a preset value and a feedback to a closed loop PID controller.
일반적으로 모니터와 같은 디스플레이 장치는 최근 들어 LCD를 비롯하여 LED와 OELD 등 여러 가지 형태로 광소자를 사용하여 제작되고 있으며, 그 시장성에서 있어서도 점차 커져 가고 있다.In general, display devices such as monitors have recently been manufactured using optical elements in various forms such as LCDs, LEDs, and OELDs, and are also gradually increasing in their marketability.
이에 디스플레이 시장을 선점하기 위하여 개발 업체에서는 화상의 크기를 크게 하면서도 화소를 높여 보다 깨끗하고 실물과 같은 영상을 얻기 위해 많은 연구가 진행되고 있다. 특히, 그 중에서도 원본과 거의 같은 색감을 얻기 위한 색상 보정에 대한 연구가 많이 진행되고 있다.Therefore, in order to preoccupy the display market, a lot of researches are being conducted in order to obtain clearer and lifelike images by increasing pixels while increasing image size. In particular, many studies on color correction to obtain a color almost the same as the original are being conducted.
모니터를 예로 들어 설명하면, 보다 정밀하고 실물에 가까운 영상 또는 화상을 얻기 위해, 모니터 캘리브레이션(Calibration)을 이용하여 색상 보정을 하고 있 다.Taking a monitor as an example, color correction is performed using monitor calibration to obtain a more precise and lifelike image or image.
이러한 종래의 모니터 캘리브레이션을 이용하는 보정 방법에 대하여 첨부도면 도 1을 참조하여 설명하면 다음과 같다.A correction method using such a conventional monitor calibration will be described with reference to FIG. 1 as follows.
우선, 광 센서를 이용하여 밝기신호를 읽어 들여서 색상값을 측정하는 단계가 있다. 이 단계는 IR필터와 UV필터가 적외선과 자외선을 차단하고, 컬러 필터를 이용하여 빛을 파장별로 분리하여 광 센서가 가시밝기선만 읽도록 한다.First, a color signal is measured by reading a brightness signal using an optical sensor. In this step, the IR filter and UV filter block infrared rays and ultraviolet rays, and the light sensor separates light by wavelength using a color filter so that the optical sensor reads only visible light lines.
이렇게 측정된 색상 정보는 "원래의 색"과의 오차를 계산하게 된다. 여기서, "원래의 색"이란 국제 컬러 컨소시엄(ICC: International Color Consortium)에서 정한 감마와 컬러를 기준으로 정해진 기준값을 말한다. 즉, 오차의 계산은 실제 센서를 통해 얻은 값과 상기 "원래의 색"과의 차를 오차로 계산하여 보정하는 것이다.The measured color information calculates an error from the "original color". Here, the "original color" refers to a reference value determined based on gamma and color defined by the International Color Consortium (ICC). That is, the error is calculated by correcting the difference between the value obtained through the actual sensor and the "original color" as an error.
오차 계산이 끝나면 색상 정보를 프로파일링하여 보정을 마치게 된다.When the error calculation is completed, the calibration is completed by profiling the color information.
그러나, 종래의 모니터 캘리브레이션을 이용하는 경우 제대로 색 보정이 되었는지 확인하지 못하기 때문에, 다음과 같은 문제가 발생할 수 있다.However, in the case of using the conventional monitor calibration, since it is impossible to check whether color correction is properly performed, the following problem may occur.
1) 한 번의 보정 단계만 수행하기 때문에, 실제로 얻고자 하는 화상과 비교할 때 정밀도가 떨어질 수 있다. 1) Since only one correction step is performed, the accuracy may be lower when compared with the image actually obtained.
2) 현재 얻고자 하는 색상과 모니터 상의 색상과의 차이에서 생긴 오차에 대한 정보를 얻을 수는 있으나, 이 정보를 이용하여 다시 색상을 보정할 수 없는 문제가 있다. 따라서, 보정된 색상 정보를 다시 수정해야 하는 번거로움이 발생할 수 있다. 2) You can get information about the error caused by the difference between the current color and the color on the monitor, but there is a problem that the color cannot be corrected again using this information. Therefore, the trouble of having to correct the corrected color information again may occur.
본 발명은 이러한 점을 감안하여 안출한 것으로, PID 제어를 이용한 모니터 캘리브레이션 장치 및 그 보정 방법에 관한 것으로, 사용자가 원하는 색상을 정밀하게 조정할 수 있도록 하는 폐루프 PID 제어를 이용한 모니터 캘리브레이션 장치 및 그 보정 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made in view of the above, and relates to a monitor calibration device using PID control and a calibration method thereof, and a monitor calibration device using closed loop PID control that enables a user to precisely adjust a desired color, and a calibration thereof. The purpose is to provide a method.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 색상 정보를 입력 받아 모니터가 출력하는 색상 정보를 보정해 주는 모니터 캘리브레이션 장치에 있어서, 상기 캘리브레이션 장치에는 2개의 색상 정보를 입력받는 폐루프 PID 제어기와, 밝기 정보를 입력받는 폐루프 PID 제어기를 포함하여 이루어지며, 상기 각 폐루프 PID 제어기에서의 PID 연산값으로 모니터의 색상과 밝기를 보정하고, 미리 설정된 설정값에서 모니터로부터 측정한 색상과 밝기값의 차를 측정 오차로 하여 각각의 폐루프 PID 제어기로 되먹임하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a monitor calibration apparatus for correcting color information outputted by a monitor by receiving color information, wherein the calibration device includes a closed loop PID controller that receives two color information, and brightness information. It includes a closed loop PID controller that receives input, and corrects the color and brightness of the monitor by the PID operation value in each closed loop PID controller, and measures the difference between the color and brightness values measured from the monitor at a preset value. It is characterized by feeding back to each closed loop PID controller as an error.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명에 따른 PID 제어를 이용한 모니터 캘리브레이션 장치 및 그 보정 방법에 대한 구성 및 작용 효과에 대하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, the configuration and operation effects of the monitor calibration device using the PID control and its correction method according to the present invention will be described.
첨부도면 도 2는 본 발명에 따른 모니터 캘리브레이션을 이용한 색 보정 방 법을 설명하기 위한 흐름도이다.2 is a flowchart illustrating a color correction method using a monitor calibration according to the present invention.
본 발명에 따른 모니터 캘리브레이션 장치는 두 개의 색 정보(x, y)와 밝기 정보 (L)을 각각 처리하기 위하여 3개의 폐루프 PID 제어기가 구성되어 있다. 또한, 상기 모니터 캘리브레이션 장치에는 PID 연산된 3개의 연산값이 XYZ 타입인 경우 그대로 출력을 하고, 연산값이 XYZ 타입이 아닌 경우 XYZ 타입으로 변환시켜 주는 XYZ 변환기(XYZ Transform)가 구비되어 있다.The monitor calibration apparatus according to the present invention comprises three closed loop PID controllers for processing two color information (x, y) and brightness information (L), respectively. In addition, the monitor calibration device includes an XYZ transform that outputs the three PID values that are PID-calculated as the XYZ type and converts the calculated values to the XYZ type when the operation value is not the XYZ type.
특히, 상기 XYZ타입의 연산값은 비디오 카드의 감마 LUT 보정을 통해 모니터의 색상을 보정해 주게 된다.In particular, the operation value of the XYZ type is to correct the color of the monitor through the gamma LUT correction of the video card.
또한, 상기 폐루프 PID 제어기에는 측정 오차(ex(t), ey(t), eL(t))를 얻기 위한 설정값이 필요하게 되는데, 본 발명의 바람직한 구현예에서는 설정값의 기준으로서, 태양광(6500K) 아래에서의 색상과 임의의 밝기를 사용한다. 물론, 상기 색상 값 또한 사용자 정의에 의해 임의로 조절하는 것이 가능하다.In addition, the closed loop PID controller requires a set value for obtaining measurement errors ex (t), ey (t), and eL (t). In a preferred embodiment of the present invention, Use color and random brightness under light 6500K. Of course, the color value can also be arbitrarily adjusted by user definition.
또한, 측정값이 CIE1931(x,y) 타입인 경우, 각각의 변수 x, y, L는 상기 XYZ 변환기에서 다음의 수학식 1을 통해 XYZ 타입의 색상 정보로 변환하게 된다.In addition, when the measured value is a CIE1931 (x, y) type, each variable x, y, L is converted into color information of the XYZ type through the following
[CIE1931 xy색도 좌표값, CIE1931 XYZ(삼자극치)]
[CIE1931 xy chromaticity coordinate value, CIE1931 XYZ (tristimulus value)]
이와 같이 얻어진 측정값은 모니터의 감마 LUT를 통해 색 보정이 이루어지게 되며, 이러한 색 보정은 바로 모니터에 바로 적용된다.The measurement values thus obtained are subjected to color correction through the gamma LUT of the monitor, which is directly applied to the monitor.
(c)단계에서, 상기 각 폐루프 PID 제어기에는 각각의 입력값(x,y,L)에 대해서 되먹임값(피드백)을 필요로 하게 되는데, 본 발명의 바람직한 구현예에서는 상술한 바와 같이 통상의 모니터에 적용된 색상으로부터 각각의 색상 정보, 즉 두 개의 색 정보와 하나의 밝기 정보를 측정값으로 하고, 이 측정값과 설정값과의 차, 즉 측정 오차(ex(t), ey(t), eL(t))를 되먹임값로서 이용한다.In step (c), each closed loop PID controller requires a feedback value (feedback) for each input value (x, y, L), which is preferred in the preferred embodiment of the present invention as described above. Each color information, that is, two color information and one brightness information, is used as the measured value from the color applied to the monitor, and the difference between the measured value and the set value, that is, the measurement error (ex (t), ey (t), eL (t)) is used as a feedback value.
본 발명의 바람직한 구현예에서, 상기 설정값으로는 미리 읽어 들인 모니터의 밝기나 통상 색 보정의 설정값으로서 많이 사용되는 태양밝기를 사용하는 것이 바람직하나, 사용자가 임의로 설정값을 설정할 수 있게 하는 것이 바람직하다.In a preferred embodiment of the present invention, it is preferable to use the brightness of the monitor which is read in advance, or the sun brightness which is often used as the setting value of normal color correction, but it is possible to allow the user to set the setting value arbitrarily. desirable.
또한, 상기 설정값으로는 모니터의 밝기 뿐만 아니라 태양광이나 형광등 또는 백열등 등을 사용할 수 있다.In addition, as the setting value, not only the brightness of the monitor but also sunlight, a fluorescent lamp, or an incandescent lamp may be used.
상기 측정 오차(ex(t), ey(t), eL(t))가 허용 오차 범위 이내일 경우는 보정 단계를 끝내고, 허용 오차 범위를 벗어나게 되면 각각 폐루프 PID 제어기의 되먹임값으로서 각각 대응하는 폐루프 PID 제어기에 되먹임(피드백)되어 허용 오차 범위에 들 때까지 상술한 각 단계를 반복하게 된다.When the measurement errors ex (t), ey (t), and eL (t) are within the tolerance range, the calibration step is terminated, and when the measurement errors are out of the tolerance range, the feedback values of the closed loop PID controllers respectively correspond. Each of the above steps is repeated until feedback to the closed loop PID controller to fall within the tolerance range.
이하, 본 발명에 따른 모니터 캘리브레이션의 실시예를 도 4를 참조하여 설명한다.Hereinafter, an embodiment of the monitor calibration according to the present invention will be described with reference to FIG.
첨부도면 도 4는 본 발명에 따른 모니터 캘리브레이션을 이용하여 보정한 결과를 보여주는 그래프로, 상술한 색 보정 절차에 따라 통상의 모니터를 태양밝기(x=0.314, y=0.325)을 기준으로 하여 보정한 결과를 보여준다. 13번째 제어까지는 오차값이 점차 줄어 주는 것을 알 수 있으며, 그 이후에는 오차값이 더 이상 적어지지 않고 태양광색온도 CIE1931(x=0.314, y=0.325)에 매우 근접하였음을 알 수 있다. 이 때의 오차를 측정하여 보정을 끝내게 되는 것이다.4 is a graph showing a result of correction using a monitor calibration according to the present invention. A conventional monitor is corrected based on sun brightness (x = 0.314, y = 0.325) according to the above-described color correction procedure. Show results. It can be seen that the error value gradually decreases until the thirteenth control, and after that, the error value no longer decreases and is very close to the solar temperature CIE1931 (x = 0.314, y = 0.325). The error is measured at this time and the calibration is completed.
한편, 첨부도면 도 5a~5d는 각각 태양광색온도 CIE1931(x=0.314, y=0.325)에만족하는 모니터상의 원본 사진(5a)과, 통상의 보정되지 않은 모니터로 보여지는 사진(5b)과, 본 발명에 따른 모니터 캘리브레이션에 의해 보정된 사진(5c), 그리고 종래의 모니터 캘리브레이션으로 보정한 사진(5d, 5e)을 각각 나타낸다.On the other hand, the accompanying drawings, FIGS. 5A to 5D show an original photograph 5a on a monitor that satisfies the sunlight color temperature CIE1931 (x = 0.314, y = 0.325), a photograph 5b shown by a normal uncorrected monitor, and The photograph 5c corrected by the monitor calibration according to the present invention and the photographs 5d and 5e corrected by the conventional monitor calibration are respectively shown.
도 5b는 통상의 모니터를 통해 보여지는 화상으로 원본 사진과 비교해 볼 때 화상의 좌측에 비해 우측 부분이 상대적으로 녹색이 많고, 대비가 높은 것을 알 수 있다.5B is an image viewed through a conventional monitor, and when compared with the original photograph, the right portion of the image is relatively green, and the contrast is high.
첨부도면 도 5c는 본 발명에 따른 색 보정 방법으로 보정된 모습을 보여주는 사진으로 실제 원본과 비교하여 전체적으로 색감이 유사함을 알 수 있다.Figure 5c is a photograph showing a state corrected by the color correction method according to the present invention can be seen that the overall color is similar to the actual original.
첨부도면 도 5d는 기존의 모니터 캘리브레이션 장비(미국의 X-rite Monaco Optix XR pro)를 이용한 것으로, 본 발명의 화상에 비해 피부색이 붉은 색감을 주고 있다. Figure 5d is a conventional monitor calibration equipment (X-rite Monaco Optix XR pro of the United States), using a red color compared to the image of the present invention.
첨부도면 도 5e는 기존의 또 다른 모니터 캘리브레이션 장비(미국의 Color Vision Spider 2 suite)를 이용한 것으로, 도 5d의 기존 장비에 비해 전체적으로 더 붉은 색감을 주며 상당히 대비가 높은 느낌을 주고 있다.FIG. 5E shows another existing monitor calibration equipment (Color Vision Spider 2 suite in the United States), which gives a reddish overall color and a considerably high contrast compared to the existing equipment of FIG. 5D.
따라서, 본 발명에 따르는 사진이 원본과 비교해 볼 때 가장 유사한 색감을 얻는 것을 알 수 있다.Thus, it can be seen that the picture according to the present invention obtains the most similar color compared with the original.
비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 요지에서 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.Although the present invention has been described in connection with the above-mentioned preferred embodiments, it is possible to make various modifications or variations without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, the appended claims will cover such modifications and variations as fall within the spirit of the invention.
이상에서 본 바와 같이 본 발명은 2개의 색상 정보와 1개의 밝기 정보를 각각 폐루프 PID 제어기를 이용하여 PID 연산하고 그 값을 모니터에 적용하여 보정한 다음, 다시 보정된 모니터의 색상으로부터 색상 정보 및 밝기 정보를 측정하여 얻은 측정값과 미리 설정된 설정값과의 측정 오차를 각 폐루프 PID 제어기에 되먹임함으로써, 설정값에 가까운 색상을 얻을 때까지 반복하여 보정을 할 수 있기 때문에 보정 오차를 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 표준의 색과 정교한 대비를 얻을 수 있게 된다.As described above, in the present invention, two color information and one brightness information are PID calculated using a closed loop PID controller, and the values are corrected by applying the values to the monitor. The measurement error between the measured value obtained by measuring the brightness information and the preset setting value is fed back to each closed loop PID controller, so that the correction error can be reduced repeatedly until a color close to the set value is obtained. In addition, standard colors and fine contrast can be obtained.
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