KR100988223B1 - 컬러 화상을 나타내는 신호의 처리 방법 - Google Patents

Abstract

복수의 컬러값으로 한정된 적어도 하나의 픽셀을 포함하는 컬러 화상의 적어도 일부를 처리하기 위한 방법이 제안된다. 각각의 컬러값은 흑색값과 컬러 클립값(clip value) 사이에서 변화한다.

다음의 단계가 제안된다:

- 각각의 컬러값에 대해 공통 클립값을 초과하는 컬러값의 수량을 결정하는 단계,

- 상기 수량의 선형 조합을 계산하는 단계,

- 적어도 하나의 상기 컬러값에 대해, 상기 선형 조합에 기초하여 처리된 컬러값을 출력하는 단계.

Description

컬러 화상을 나타내는 신호의 처리 방법{METHOD FOR PROCESSING SIGNALS REPRESENTING COLOUR PICTURES}

본 발명은 컬러 화상을 나타내는 신호를 처리하는 방법에 관한 것이다.

컬러 화상을 포착하기 위해 카메라가 3CCD 어레이를 이용하는 것이 현행 관례이다. 각각의 어레이는 주어진 컬러 필터를 통해 화상을 감지한다. 이러한 목적으로 공통적으로 사용되는 3색이 적색(R), 녹색(G), 및 청색(B)이다.

각각의 CCD 어레이는 그 픽셀 각각에 의해 수신된 광에 관한 정보를 전달하는 비디오 신호를 출력한다. 이 때 3개 비디오 신호는 통상적으로 디지털화되어 함께 디지털 스트림이 된다.

따라서, 주어진 방향으로부터 상기 카메라에 의해 수신된 광은 3개 컬러값으로 한정되는데, 예를 들어 12비트로 코딩되는 경우 0과 4,095 사이의 3개 컬러값으로 한정된다. 그 후, 상기 데이터는 사용가능한 비디오 스트림을 얻기 위해 추가 처리된다. 추가 처리 단계는 카메라 자체에서 발생되거나, 또는 스튜디오에서 발생될 수 있다.

상기 처리 단계 중 하나는 화이트 밸런스(white balance)를 적용하는 것이다. 화이트 밸런스의 목적은 원하는 모양, 통상적으로 가능한한 자연스러운 화상을 얻기 위해 다양한 컬러의 가중치(weight)를 결정하는 것이다. 이러한 결정은 각각의 컬러값에 대해 컬러에 고유한 이득(gain)을 적용하는 것에 있다.

CCD 어레이의 컬러값이 변하는 범위가 3개 컬러에 대해 공통인 반면, 화이트 밸런스에서의 이득은 통상적으로 (컬러에 따라) 다르기 때문에, 화이트 밸런스 이후의 컬러값의 범위는 각각의 컬러에서 고유하다.

다시 말해서, 화이트 밸런스 이후의 {CCD 어레이의 채도에 대응하고 통상적으로 클리핑(clipping) 레벨이라 불리는} 최대값은 통상적으로 다양한 컬러에서 서로 다르다.

중요할 수 있는 이러한 차이(예를 들어, 이득이 적색에서 14, 녹색에서 5, 그리고 청색에서 8) 때문에, 가장 높은 클리핑 레벨을 갖는 컬러로부터의 (화이트 밸런스 이후의) 다이내믹 범위의 큰 부분이 사용되지 않은 채로 있게 된다.

본 발명자는 하이라이트에서 카메라의 다이내믹 범위를 개선하기 위해 컬러값에서 유효한 다이내믹 범위를 더 잘 이용하는 것을 제안한다.

이러한 목적으로, 본 발명은 복수의 컬러값에 의해 한정된 적어도 하나의 픽셀을 포함하는 컬러 화상의 적어도 일부를 처리하는 방법을 제안하고, 각각의 컬러값은 흑색값과 컬러 클립값 사이에서 변할 수 있으며, 상기 방법은:

- 컬러 클립값의 가장 낮은 값을 공통 클립값으로 결정하는 단계,

- 각각의 컬러값에 대해 공통 클립값 초과인 컬러값의 수량을 결정하는 단계,

- 상기 수량의 선형 조합을 계산하는 단계,

- 상기 컬러값 중 적어도 하나에서, 처리된 컬러값으로서:

- 상기 컬러값이 상기 공통 클립값 미만인 경우, 상기 컬러값+상기 선형 조합;

- 상기 컬러값이 상기 공통 클립값 초과인 경우, 상기 공통 클립값+상기 선형 조합을 출력하는 단계를 포함한다.

가능한 해결 방법에 따라서, 각각의 컬러값에 대해 상기 방법이 적용된다.

다른 가능한 해결 방법에 따라서, 녹색값에만 상기 방법이 적용되는 반면, 적색값 및 청색값은 터치되지 않은 채로 유지된다.

바람직한 실시예에 따라서, 상기 선형 조합은 상기 수량의 평균값이 된다.

예시적인 실시예의 다음 설명에서 본 발명의 추가적인 특징들이 나타날 것이다.

제안된 방법은 통상적으로 화이트 밸런스 이후에 픽셀(i,j)을 한정하는 컬러값(R_in,G_in,B_in)_i,j에 적용된다.

만일 픽셀(i,j)에 대해 CCD 어레이에 의해 출력되고 디지털화된 값을 (R_CCD,G_CCD,B_CCD)_i,j라고 한다면, 각각의 픽셀(i,j)에 대한 화이트 밸런스의 효과는 다음과 같을 수 있다:

(R_in)_i,j = R_gain·(R_CCD)_i,j

(G_in)_i,j = G_gain·(G_CCD)_i,j

(B_in)_i,j = B_gain·(B_CCD)_i,j

예를 들어, R_gain=14, G_gain=5, 그리고 B_gain=8이 사용될 수 있다.

각각의 값 (R_CCD)_i,j, (G_CCD)_i,j, 및 (B_CCD)_i,j 은 예를 들어 12비트로 코딩되고, 따라서 0과 4095 사이의 값을 취할 수 있다. 상기 값들은 CCD 어레이로부터 직접 출력될 수 있지만, 또한 CCD 어레이로부터 출력된 로(raw) 데이터의 레코딩으로부터 검색될 수 있다. 이러한 마지막 경우에서, (레코딩 매체상에서 단지 10비트의 값을 얻기 위해서) 전송 곡선(transfer curve)이 레코딩에 적용될 수 있다; 이때 역 전송 곡선(inverse transfer curve)은 검색시 적용된다.

이후에 컬러 클립값으로 불리는 각각의 컬러에 대한 제한 레벨은 따라서:

R_max=R_gain·4095

G_max=G_gain·4095

B_max=B_gain·4095이 된다.

위에서 R_max, G_max, 및 B_max는 통상적으로 서로 다름이 명백하다.

상기 클립 레벨의 최소값 또는 컬러 클립값은 이하에서 공통 클립값으로 불릴 것이고, 따라서:

CLIP=min(R_max,G_max,B_max)와 같이 정의된다.

이러한 공통 클립값(CLIP)을 초과하면, 컬러 정보는 신뢰할 수 없게 된다.

공통 클립값(CLIP)을 초과하는 정보는 후술되는 바와 같이 무색 강화(colourless enhancement) 신호로서 사용된다.

상기 방법의 제 1 실시예에서, 각각의 픽셀(i,j)에 대해 처리된 컬러값 (R_enhanced)_i,j, (G_enhanced)_i,j, 및 (B_enhanced) _i,j은 화이트 밸런스 단계에 의해 출력된 컬러값으로부터 다음과 같이 계산된다.

만일 (R_in)_i,j<CLIP이면 (R_clipped)_i,j=(R_in) _i,j 그렇지 않으면 (R_clipped)_i,j=CLIP.

만일 (G_in)_i,j<CLIP이면 (G_clipped)_i,j=(G_in) _i,j 그렇지 않으면 (G_clipped)_i,j=CLIP.

만일 (B_in)_i,j<CLIP이면 (B_clipped)_i,j=(B_in) _i,j 그렇지 않으면 (B_clipped)_i,j=CLIP.

상기 값 (R_clipped)_i,j, (G_clipped)_i,j, 및 (B_clipped )_i,j은 클리핑된 RGB 데이터로 불릴 수 있다.

각각의 픽셀에 대한 무색 강화 신호는 선형 조합된다:

(ENH_nocolour)_i,j=0.5·[{(R_in)_i,j-(R_clipped)_i,j}+{(G _in)_i,j-(G_clipped)_i,j}+{(B_in)_i,j-(B_clipped)_i,j}]

각각의 픽셀에서, 무색 강화 신호 (ENH_nocolour)_i,j는 처리된(그리고 강화된) 컬러값을 얻기 위해 클리핑된 RGB신호에 부가된다.

(R_enhanced)_i,j=(R_clipped)_i,j+(ENH_nocolour)_i,j

(G_enhanced)_i,j=(G_clipped)_i,j+(ENH_nocolour)_i,j

(B_enhanced)_i,j=(B_clipped)_i,j+(ENH_nocolour)_i,j

명확하게, 무색 강화 신호 (ENH_nocolour)_i,j는 낮은 클리핑 레벨을 갖는 컬러(상기 예시에서 녹색과 청색)가 컬러 클립 레벨보다 더 높은 값을 갖게 함으로써, 다이내믹 범위가 증가하는 결과를 초래한다.

그 다음, 처리된 컬러값 (R_enhanced)_i,j, (G_enhanced)_i,j, 및 (B_enhanced)_i,j은 추가적인 처리를 위해 컬러값 (R_in,G_in,B_in)_i,j 대신 사용될 수 있다.

후술되는 상기 방법의 제 2 실시예는 특히 구름이 있는 푸른 하늘을 나타내는 화상에 적응된다. 푸른 하늘과 하얀 구름의 차이점은 기본적으로 적색 신호에 있어서의 변조이다. 푸른 하늘을 유지하기 위해서, 단지 녹색 채널에서의 클리핑에 의해 발생된 녹색 신호의 결핍을 보상한다. 전술한 무색 강화 신호를 이용하면, 본 실시예에서 처리된 컬러값은:

(R_enhanced)_i,j=(R_in)_i,j

(G_enhanced)_i,j=(G_clipped)_i,j+(ENH_nocolour)_i,j

(B_enhanced)_i,j=(B_in)_i,j이 된다.

녹색 신호만이 보정된다; 적색 및 청색 신호는 터치되지 않은 채로 유지된 다.

전술한 바와 같이, 처리후에 녹색 신호의 다이내믹 범위를 증가시킴으로써 카메라의 다이내믹 범위가 전체적으로 개선된다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 방법에 따르면 컬러값에서 유효한 다이내믹 범위를 이용하여 카메라의 다이내믹 범위를 개선할 수 있다.

Claims (8)

1. 복수의 컬러값에 의해 한정된 적어도 하나의 픽셀을 포함하는 컬러 화상의 적어도 일부를 처리하는 방법으로서, 상기 복수의 컬러값은 초기 컬러값이고, 각각의 초기 컬러값은 흑색값과 컬러 클립값 사이에서 변할 수 있는, 컬러 화상의 적어도 일부를 처리하는 방법으로:

   - 상기 컬러 클립값의 가장 낮은 값을 공통 클립값으로 결정하는 단계,

   - 각각의 초기 컬러값에 대해 상기 공통 클립값 초과인 초기 컬러값의 수량을 결정하는 단계,

   - 상기 수량의 선형 조합을 계산하는 단계,

   - 상기 초기 컬러값 중 적어도 하나에서, 처리된 컬러값으로서:

   - 상기 초기 컬러값이 상기 공통 클립값 미만인 경우, 상기 초기 컬러값+상기 선형 조합;

   - 상기 초기 컬러값이 상기 공통 클립값 초과인 경우, 상기 공통 클립값+상기 선형 조합을 처리된 컬러값으로 출력하는 단계를 포함하는, 컬러 화상의 적어도 일부를 처리하는 방법.
2. 제 1항에 있어서,

   - 각각의 초기 컬러값에 대해 처리된 컬러값으로서:

   - 상기 초기 컬러값이 상기 공통 클립값 미만이면, 상기 초기 컬러값+상기 선형 조합;

   - 상기 초기 컬러값이 상기 공통 클립값 초과이면, 상기 공통 클립값+상기 선형 조합을 처리된 컬러값으로 출력하는 단계를 포함하는, 컬러 화상의 적어도 일부를 처리하는 방법.
3. 제 1항에 있어서, 상기 복수의 컬러값은 적색값, 녹색값 및 청색값이고, 상기 적색값, 녹색값 및 청색값은 각각 초기 적색값, 초기 녹색값 및 초기 청색값이고, 상기 방법은:

   - 처리된 녹색값으로서:

   - 상기 초기 녹색값이 상기 공통 클립값 미만이면, 상기 초기 녹색값+상기 선형 조합;

   - 상기 초기 녹색값이 상기 공통 클립값 초과이면, 상기 공통 클립값+상기 선형 조합을 처리된 녹색값으로 출력하는 단계;

   - 처리된 적색값으로서 상기 초기 적색값을 출력하는 단계;

   - 처리된 청색값으로서 상기 초기 청색값을 출력하는 단계를 포함하는, 컬러 화상의 적어도 일부를 처리하는 방법.
4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 선형 조합은 상기 수량의 평균값인, 컬러 화상의 적어도 일부를 처리하는 방법.
5. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 컬러값은 화이트 밸런스 단계에서 생성되는, 컬러 화상의 적어도 일부를 처리하는 방법.
6. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,

   - CCD 어레이로부터의 신호를 디지털화하고, 화이트 밸런스를 상기 신호에 적용하여 상기 복수의 컬러값을 생성하는 단계를 포함하는, 컬러 화상의 적어도 일부를 처리하는 방법.
7. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 복수의 컬러값은 이전 레코딩으로부터 검색되는, 컬러 화상의 적어도 일부를 처리하는 방법.
8. 제 7항에 있어서, 역 전송 곡선(inverse transfer curve)이 적용되어 상기 복수의 컬러값을 생성하는, 컬러 화상의 적어도 일부를 처리하는 방법.