KR101262334B1 - 컬러 영상의 채도향상 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 컬러 영상의 채도향상 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 컬러 영상의 채도를 향상시킬 때 발생하는 과 채도 현상(over-saturation)을 방지하고, 휘도 신호의 변화에 따른 컬러의 왜곡이 발생하지 않게 할 수 있는 컬러 영상의 채도향상 장치 및 방법에 관한 것이다.

Description

컬러 영상의 채도향상 장치 및 방법{Method and apparatus for adjusting chroma of color image}
본 발명은 컬러 영상의 채도향상 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 컬러 영상의 채도를 향상시킬 때 발생하는 과 채도 현상(over-saturation)을 방지하고, 휘도 신호의 변화에 따른 컬러의 왜곡이 발생하지 않게 할 수 있는 컬러 영상의 채도향상 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 컬러 영상은 채도가 높을수록 색의 선명도가 증가한다. 따라서 컬러 영상의 선명도를 증가시키기 위해 색신호의 진폭을 증가시켜 채도를 높이는 방법을 사용하여 왔다. 하지만 디지털 컬러 영상의 채도는 밝기값(Intensity)과 색상(Hue)에 따라 채도의 표현 가능한 범위가 제한되어 있어, 이러한 제한을 고려하지 않고 채도를 향상시킬 경우 색신호가 색역 밖의 존재하지 않는 값을 갖게 되어 색상이 변하거나 채도가 과포화(over-saturation)된 왜곡이 있는 컬러가 나타나는 문제가 발생한다. 또한 휘도신호의 밝기값이 바뀔 경우 채도가 변화하여 컬러의 선명도가 떨어지거나 왜곡된 컬러가 나타난다.
이러한 디지털 컬러 영상의 채도 향상에 따른 왜곡을 극복하기 위한 채도향상 방법으로 'Y. Huang'들은 입력되는 영상의 색차 신호에 부여하는 가중치를 색상(Hue)따라 제어하여 채도를 향상시키는 방법("Hue-based color saturation compensation", IEEE International Conference on Consumer Electronics, pp. 160-164, Sept. 1-3, 2004.)을 제안하였다.
그러나 이러한 방법은 이득 값을 임의의 고정된 값으로 사용하므로 다양한 영상에 적용하였을 때 적절한 개선효과를 기대하기 어렵고, 과도한 채도 향상으로 인한 영상의 왜곡이 발생할 수 있다는 단점이 있다.
본 발명자들은 디지털 컬러 영상의 채도를 향상시킬 때, 컬러 영상이 색역(color gamut) 밖의 채도값으로 과포화되어 색상이 변하는 왜곡이 발생하지 않게 하고자 연구 노력한 결과, 입력 색차 신호에 가중치를 주어 채도의 향상시키되 최대 채도 값을 출력할 수 있는 색차 신호의 범위로 제한함으로써 과포화 현상을 방지하고, 휘도 신호의 변화에 따른 채도 값을 보상한 후 가중치를 주어 사용자가 원하는 이득 값으로 채도를 향상시킬 수 있는 컬러 영상의 채도 향상 장치 및 방법을 개발하게 되어 본 발명을 완성하게 되었다.
따라서, 본 발명의 목적은 컬러 영상의 채도를 향상시킬 때, 채도의 과 포화에 의한 영상 왜곡을 방지할 수 있는 컬러 영상의 채도 향상 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 휘도 신호의 변화에 따른 채도의 변화를 보상한 후 원하는 이득 값으로 채도를 향상시킴으로써 사용자가 향상시키고자 하는 채도의 출력영상이 출력되게 할 수 있는 컬러 영상의 채도 향상 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 입력영상의 입력 색차 신호를 보정하여 출력영상의 채도를 향상시킬 수 있는 채도향상 장치로써, 디지털 컬러 영상의 색상이 변화하지 않는 범위 내에서 최대 채도 값을 출력할 수 있는 색차 신호인 최대 색차 신호 값을 계산하여 저장하는 최대 색차 신호 저장 수단; 및 상기 입력 색차 신호에 이득 값을 곱하여 증폭시킴으로써 상기 출력영상의 채도를 향상시키되, 상기 입력 색차 신호의 최대 색차 신호 값인 입력 최대 색차 신호 값을 초과하지 않도록 제어하는 색차 신호 제어 수단;을 포함하여 상기 출력영상의 채도가 과포화되지 않게 하는 채도 향상 장치를 제공한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 입력 영상의 입력 휘도 신호가 보정되어 변화할 경우, 상기 색차 신호 제어 수단은 상기 입력 색차 신호를 상기 입력 휘도 신호의 변화량만큼 변화시켜, 상기 휘도 신호의 변화에도 채도는 상기 입력 영상의 채도와 동일하게 유지시킨 후, 상기 이득 값을 곱하여 증폭함으로써 채도를 향상시킨다
바람직한 실시예에 있어서, 상기 색차 신호 제어 수단:은 상기 이득 값에 상기 입력 휘도 신호의 변화량을 곱한 가중치를 계산하는 가중치 계산 수단; 상기 입력 색차 신호에 상기 가중치를 곱하여 가중 색차 신호 값을 출력하는 채도 향상 수단; 및 상기 가중 색차 신호 값과 상기 입력 최대 색차 신호 값을 비교하여 상기 가중 색차 신호 값이 상기 입력 최대 색차 신호 값 이하일 경우, 상기 가중 색차 신호 값을 출력하고, 상기 가중 색차 신호 값을 초과할 경우, 상기 입력 최대 색차 신호 값을 출력하는 색차 신호 비교 수단;을 포함한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 최대 색차 신호 저장수단은 각 색상에 대해 색상이 변화하지 않는 범위 내에서 휘도의 변화에 따라 표현가능한 최대 채도 값들을 더 계산하여 저장하고, 상기 가중치 계산수단은 상기 이득 값에 상기 입력 휘도 신호에 대응하는 최대 채도 값과 변화된 입력 휘도 신호인 출력 휘도 신호에 대응하는 최대 색차 신호 값을 곱하여 상기 가중치로 계산한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 입력 색차 신호는 Cb신호와 Cr신호로 구성되고, 상기 가중치는 상기 Cb신호와 Cr신호에 각각 동일하게 곱해져, 상기 입력 색차 신호와 상기 출력 색차 신호에 의한 영상들 간의 색상은 동일하게 유지된 채, 채도만이 향상된다.
또한, 본 발명은 상기 채도 향상 장치가 구비된 영상 출력 장치를 더 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 채도 향상 장치가 구비된 영상 획득 장치를 더 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 채도 향상 장치의 각 수단으로 기능하게 하는 채도 향상 프로그램이 저장된 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체를 더 제공한다.
또한, 본 발명은 채도 향상 프로그램이 저장되고, 상기 채도 향상 프로그램을 통신망을 통해 전송할 수 있는 서버 시스템을 더 제공한다.
또한, 본 발명은 입력영상의 입력 색차 신호를 보정하여 영상 출력장치로 출력해줌으로써 출력영상의 채도를 향상시킬 수 있는 채도 향상 방법으로써, 디지털 컬러 영상의 각 색상에 대해 색상이 변화하지 않는 범위 내에서 최대 채도 값을 출력할 수 있는 색차 신호인 최대 색차 신호 값을 계산하여 최대 색차 신호 저장수단에 저장하는 단계; 색차 신호 제어 수단이 상기 입력 색차 신호에 이득 값을 곱하여 증폭시킴으로써 상기 출력 영상의 채도를 향상시키되, 상기 입력 색차 신호의 최대 색차 신호 값인 입력 최대 색차 신호 값을 초과하지 않도록 제어하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 채도 향상 방법을 제공한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 입력 영상의 입력 휘도 신호가 보정되어 변화할 경우, 상기 입력 색차 신호를 제어하는 단계는 상기 입력 색차 신호에 상기 입력 휘도 신호의 변화량을 곱하여 상기 휘도 신호의 변화에도 채도는 유지시킨 채, 상기 이득 값을 곱하여 증폭함으로써 채도를 향상시킨다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 입력 색차 신호를 제어하는 단계;는 가중치 계산수단이 상기 이득 값에 상기 입력 휘도 신호의 변화량을 곱하여 가중치를 계산하는 단계; 채도 향상 수단이 상기 입력 색차 신호에 가중치를 곱하여 가중 색차 신호 값을 출력하는 단계; 및 색차 신호 비교 수단이 상기 가중 색차 신호 값과 상기 입력 최대 색차 신호 값을 비교하여 상기 가중 색차 신호 값이 상기 입력 최대 색차 신호 값 이하일 경우, 상기 가중 색차 신호 값을 상기 영상 출력장치로 출력하고, 상기 가중 색차 신호 값이 상기 입력 색차 신호 값을 초과할 경우, 상기 입력 최대 색차 신호 값을 상기 영상 출력장치로 출력하는 단계;를 포함한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 최대 색차 신호 값을 계산하여 최대 색차 신호 저장수단에 저장하는 단계는 각 색상에 대해 색상이 변화하지 않는 범위 내에서 휘도의 변화에 따라 표현가능한 최대 채도 값들을 더 계산하여 저장하는 과정을 포함되며, 상기 가중치를 계산하는 단계는 상기 이득 값에 상기 입력 휘도 신호에 대응하는 최대 채도 값과 변화된 입력 휘도 신호인 출력 휘도 신호에 대응하는 최대 색차 신호 값을 곱하여 상기 가중치으로 계산한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 입력 색차 신호는 Cb신호와 Cr신호로 구성되고, 상기 가중치는 상기 Cb신호와 Cr신호에 각각 동일하게 곱해져, 상기 입력 색차 신호와 상기 출력 색차 신호에 의한 영상들 간의 색상은 동일하게 유지된 채, 채도만이 향상되도록 한다.
본 발명은 다음과 같은 우수한 효과를 가진다.
본 발명의 일 실시예에 따른 채도 향상 장치 및 방법에 의하면, 입력 색차 신호에 가중치를 곱하여 채도를 향상시키되 최대 채도값 내에서 채도의 향상이 이루어지게 할 수 있으므로 채도의 과 포화에 의한 영상 왜곡을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 채도 향상 장치 및 방법에 의하면, 입력 영상의 휘도가 변화할 경우 발생하는 채도의 변화를 보상하여 입력 영상의 채도를 동일하게 유지한 후, 이득 값을 곱하여 채도를 향상시킬 수 있으므로 휘도의 변화에 따른 채도 변화에도 입력 영상에 대해 사용자가 원하는 이득 값으로 채도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 채도 향상 장치 및 방법을 설명하기 위한 도면,
도 2는 YCbCr 색좌표계에서 휘도 신호 및 색차 신호의 변화에 따라 변화하는 색역을 보여주는 도면
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 채도 향상 장치 및 방법의 최대 색차 신호를 계산하는 방법을 보여주는 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 채도 향상 장치 및 방법에서 계산된 채도 값 및 최대 색차 신호 값의 최대 범위를 보여주는 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 채도 향상 장치 및 방법의 가중치를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있는데 이 경우에는 단순한 용어의 명칭이 아닌 발명의 상세한 설명 부분에 기재되거나 사용된 의미를 고려하여 그 의미가 파악되어야 할 것이다.
이하, 첨부한 도면에 도시된 바람직한 실시예들을 참조하여 본 발명의 기술적 구성을 상세하게 설명한다.
그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 채도 향상 장치(100)는 입력 색차 신호(C1_in,C2_in)에 가중치를 곱하여, 영상 출력장치(도시하지 않음)로 출력해 출력해줌으로써 디지털 컬러영상의 채도를 향상시킬 수 있는 장치이다.
더욱 자세하게는, 상기 채도 향상 장치(100)는 상기 입력 색차 신호(C1_in,C2_in)에 가중치를 곱하여 출력영상의 채도를 향상시킬 수 있는 출력 색차 신호(C1_out,C2_out)를 출력하되, 상기 출력 색차 신호(C1_out,C2_out)가 최대 색차 신호 값을 초과하지 않도록 제한하여 출력하는 기능을 한다.
또한, 상기 최대 색차 신호 값은 디지털 컬러 영상의 각 휘도 및 색상에서 최대 채도 값을 출력할 수 있는 색차 신호를 의미하며, 특정 휘도 및 색상에 대응하는 최대 색차 신호 값을 초과하여 상기 입력 색차 신호(C1_in,C2_in)를 증폭할 경우 채도의 과 포화 현상 및 컬러의 왜곡이 발생한다.
또한, 도 2는 YCbCr 색 공간에서 휘도 신호(Y')에 따른 채도와 색상의 변화를 보여주는 것으로 특정한 휘도에서 표현가능한 채도 및 색역이 제한되어 있는 것을 알 수 있다.
또한, 수직축은 휘도 신호(Y')의 밝기를 나타내는데 '8Bit' 신호인 경우 밝기는 '0'(BK:검정)에서 '255'(W:흰색) 사이의 값을 갖는다.
또한, 색상(Hue)은 색차 신호인 Cb신호와 Cr신호의 비율에 따라 결정되는 각도로 표현되며, '0°'에서 '360°'의 범위를 갖고, '0°'의 경우 출력영상은 빨간색(R)으로 표현되며, '60°'의 경우에는 노란색(Y)으로 표현된다.
또한, 채도는 색의 선명도를 나타내는 것으로 휘도 축에서 멀어질수록 높은 채도를 갖는다. 그러나, 색역을 넘어서게 되면 채도가 과포화되어 색상이 왜곡되는 문제가 발생한다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 채도 향상 장치(100)는 상기 입력 색차 신호(C1_in,C2_in)의 색차 즉, 비율은 그대로 유지한 채, 가중치를 곱하여 상기 입력 색차 신호(C1_in,C2_in)를 증폭함으로써 채도를 향상시키되, 채도가 색역 내에 존재하도록 가중치이 곱해진 입력 색차 신호가 상기 최대 색차 신호 값을 초과하지 않도록 제한하는 것이다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 채도 향상 장치(100)는 티브이, 모니터와 같은 영상 출력장치의 구성요소로 포함될 수 있으며, 디지털 카메라나 캠코더와 같은 영상 획득장치의 구성요소로 포함될 수도 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예 따른 채도 향상 장치(100)는 휴대전화, 태블릿피시와 같이 영상 획득 및 출력을 동시에 수행할 수 있는 장치의 구성요소로 포함될 수도 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 채도 향상 장치(100)는 영상 획득장치와 영상 출력장치를 서로 연결하는 별도의 하드웨어로 구성될 수도 있고, 영상 획득장치와 영상 출력장치를 서로 연결하거나, 저장된 영상을 영상 출력장치로 출력하는 컴퓨터일 수도 있다.
또한, 상기 컴퓨터는 채도 향상 프로그램에 의해 상기 채도 향상 장치(100)의 각 수단으로 기능하여 채도를 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 채도 향상 프로그램은 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체에 의해 저장되어 컴퓨터에 의해 읽혀짐으로써 컴퓨터를 수단으로 기능시킬 수 있고, 컴퓨터와 통신망을 통해 연결된 서버 시스템으로부터 컴퓨터에 전송되어 컴퓨터를 수단으로 기능시킬 수도 있다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 채도 향상 장치(100)의 각 구성요소를 상세히 설명하기로 한다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 채도 향상 방법은 실질적으로 상기 채도 향상 장치(100)를 통해 이루어지므로 채도 향상 장치(100)의 설명과 함께 설명하고 별도의 설명은 생략하기로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 채도 향상 장치(100)는 최대 색차 신호 저장 수단(110) 및 색차 신호 제어수단(120)을 포함하여 이루어진다.
상기 최대 색차 신호 저장수단(110)은 상기 최대 색차 신호 값들이 미리 계산되어 룩업테이블로 저장되고, 상기 최대 색차 신호 값들을 계산하는 최대 색차 신호 계산수단(도시하지 않음)을 포함할 수 있다.
그러나 외부에서 미리 계산된 최대 색차 신호들이 저장되어 있을 수 있음은 물론이다.
또한, 상기 최대 색차 신호 저장수단(110)은 상기 입력 색차 신호(C1_in,C2_in)가 입력되면, 상기 입력 색차 신호(C1_in,C2_in)에 대응하는 최대 색차 신호인 입력 최대 색차 신호 값(C1_max_in,C2_max_in)을 인출한다.
더욱 자세하게는, 상기 최대 색차 신호 값들은 도 2에서 보인 YCbCr 색 공간의 색역 내에서 표현가능한 최대 채도 값을 출력할 수 있는 색차 신호 값들로 저장된다.
도 3을 참조하여, 상기 최대 색차 신호들을 계산하는 과정을 설명하면, 먼저, 디지털 컬러 영상에서 표현가능한 모든 색 신호 레벨(level)의 변수와 각 레벨에서 표현할 수 있는 최대 채도값(S_max)를 '0'으로 초기화한다(S1000).
다음, 현재 색 신호 레벨에서 휘도 값(Ylevel)과 색상 값(Hlevel)을 계산하고(S2000), 계산된 휘도 값과 색상 값에 대응하는 채도 값(S(Ylevel,Hlevel))을 구한다(S3000).
다음, 현재 구해진 채도 값(S(Ylevel,Hlevel))과 현재까지 계산된 최대 채도 값(S_max(Ylevel,Hlevel))을 서로 비교하여(S4000), 현재 구해진 채도 값(S(Ylevel,Hlevel))이 상기 최대 채도 값(S_max(Ylevel,Hlevel))보다 클 경우, 상기 최대 채도 값(S_max(Ylevel,Hlevel))을 현재 구해진 채도 값(S(Ylevel,Hlevel))으로 대체하고(S4100), 그에 대응하는 최대 색차 신호값 (C1_max(Ylevel,Hlevel),C2_max(Ylevel,Hlevel))을 구하여 저장하며(S4200), 현재 구해진 채도 값(S(Ylevel,Hlevel))이 상기 최대 채도 값(S_max(Ylevel,Hlevel))보다 적을 경우, 현재 색 신호 레벨(level)이 전체 색 신호 레벨(LEVEL_TOTAl)인지 판단한다(S5000).
다음, 현재 색 신호 레벨(level)이 전체 색 신호 레벨(LEVEL_TOTAl)이 아니라면 레벨을 '1'증가시켜(S6000) 현재 색 신호 레벨(level)이 전체 색 신호 레벨(LEVEL_TOTAl)이 될 때까지 반복하여, 모든 색 신호 레벨에서 최대 색차 신호값(C1_max(Ylevel,Hlevel),C2_max(Ylevel,Hlevel))을 산출한다.
도 4는 도 3의 방법에 의해 얻어진 최대 색차 신호 값을 설명하기 위한 도면으로 그래프(a)는 휘도와 색상에 따라 표현할 수 있는 최대 채도 값의 범위를 보여주는 것이고, 그래프(b)는 그래프(a)의 최대 채도 값을 출력할 수 있는 최대 색차 신호들 중 Cr신호의 최대값의 범위를 보여주는 것이며, 그래프(c)는 최대 채도 값을 출력할 수 있는 최대 색차 신호들 중 Cb신호의 최대값의 범위를 보여주는 것이다. 또한, 각 그래프의 가로축은 색상을 의미하고 세로 축은 휘도를 의미한다.
즉, 특정한 휘도에서 상기 입력 색차 신호(C1_in,C2_in)가 도 4의 그래프 (b),(c)의 Cr신호 최대값 또는 Cb신호의 최대값보다 더 큰 값으로 증폭될 경우, 그래프(a)의 최대 채도 값 범위를 벗어나게 되어 채도의 과포화 현상이 발생하게 되는 것이다.
또한, 본 발명에서는 상기 최대 채도 값의 계산을 위해 YCbCr 색공간을 예를 들어 설명하였으나 HSV 색공간, CIE 색공간과 같은 다양한 색공간에 기반하여 상기 최대 색차 신호 값을 계산할 수도 있다.
상기 색차 신호 제어수단(120)은 상기 입력 색차 신호(C1_in,C2_in)에 사용자가 미리 정한 이득 값을 곱하여 증폭시킴으로써 상기 출력영상의 채도가 향상되게 한다.
단, 상기 색차 신호 제어수단(120)은 상기 입력 색차 신호(C1_in,C2_in)에 이득 값을 곱한 값이 상기 입력 색차 신호(C1_in,C2_in)의 최대 색차 신호 값인 입력 최대 색차 신호 값을 초과하지 않도록 제한한다.
그 이유는 상기 입력 색차 신호(C1_in,C2_in)가 과 증폭되어 채도가 과 포화될 경우 컬러의 왜곡이 발생하기 때문이다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 채도 향상 장치(100)는 종래의 기술과 비교하여 입력영상을 색차 신호를 미리 정해진 이득 값으로 일률적으로 증폭하는 것이 아니라 상기 최대 색차 신호 값의 한도 내에서 증폭하므로 채도의 과 포화에 따른 컬러의 왜곡이 발생하지 않게 할 수 있는 것이다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 채도 향상 장치(100)는 입력 영상의 입력 휘도 신호(Y_in)가 변화할 경우 상기 입력 색차 신호(C1_in,C2_in)를 상기 입력 휘도 신호(Y_in)의 변화량만큼 변화시킨 후, 상기 이득 값을 곱하여 채도를 향상시킬수 있다.
그 이유는 휘도가 변화하게 되면 상기 입력영상의 채도가 변화되므로 사용자가 원하는 이득 값을 상기 입력 색차 신호(C1_in,C2_in)에 곱하더라도 원하는 채도가 표현되지 않기 때문이다.
한편, 상기 입력 휘도 신호(Y_in)는 휘도 신호 처리 수단(10)에 의해 변화하는데, 상기 휘도 신호 처리 수단(10)은 입력 영상에서 광원의 효과를 제거하여 휘도를 보정하는 멀티 스케일 레티넥스(MSR:Multi-Scale Retinex) 알고리즘, 싱글 스케일 레티넥스(SSR:Single-Scale Retinex) 알고리즘, 컬러 복원 기능이 추가된 멀티 스케일 레티넥스(MSRCR:Multi-Scale Retinex with Color Restoration) 알고리즘을 수행하는 모듈일 수 있다.
또한, 상기 휘도 신호 처리 수단(10)은 본 발명의 채도 향상 장치(100)의 하나의 구성요소로 포함될 수 있다. 그러나, 본 발명의 채도 향상 장치(100)는 상기 휘도 신호 처리 수단(10)이 구비되지 않아 입력 휘도 신호가 변화하지 않는 시스템에서 독립적으로 그 기능을 수행할 수 있음은 물론이다.
또한, 상기 휘도 신호 처리 수단(10)이 본 발명의 일 실시예에 따른 채도 향상 장치(100)에 포함될 경우, RGB 각 컬러 성분에 레티넥스 알고리즘을 수행하는 것이 아니라 휘도 신호에만 레티넥스 알고리즘을 수행하므로 연산량을 매우 줄 일 수 있다.
또한, 상기 색차 신호 제어 수단(120)은 가중치 계산 수단(121), 채도 향상 수단(122) 및 색차 신호 비교 수단(123)을 포함하여 이루어진다.
상기 가중치 계산 수단(121)은 상기 입력 색차 신호(C1_in,C2_in)에 곱해질 가중치를 계산한다.
또한, 상기 가중치는 기본적으로 사용자에 의해 미리 정해진 이득 값으로 설정되며, 상기 입력 휘도 신호(Y_in)가 출력 휘도 신호(Y_out)로 변화할 경우에는 이득 값에 휘도 신호의 변화량을 곱하여 계산한다.
그 이유는 상술하였듯이 입력영상의 색차 신호가 고정되고 휘도가 변화할 경우 채도가 변화하므로 사용자가 원하는 이득 값으로 증폭하더라도 원하는 채도값을 얻을 수 없기 때문이다.
또한, 도 5는 특정 색상(도 4에서 색차신호가 약 '30°'인 컬러를 상정하였음)에서 휘도, 색차신호 및 채도 간의 관계를 설명하기 위한 것으로, 도 5의 그래프(a)는 색상이 변하지 않는 범위 내에서 채도와 휘도의 관계를 나타내는 채도-휘도 평면이고, 그래프(b)는 색차신호와 휘도의 관계를 나타내는 색차-휘도 평면이다.
또한, 상정한 색상에서 채도, 휘도 및 색차신호의 관계특성을 살펴보면, 영역 'A'에서는 휘도가 변화하더라도 최대 색차 신호(C1_max,C2_max)를 출력할 경우 출력영상의 채도는 표현가능한 최대 채도값인 '1'값으로 유지할 수 있고, 영역 'B'에서는 휘도의 변화에 따라 최대 색차 신호를 출력하더라도 최대 채도값을 '1'값을 유지할 수 없는 특성이 있다.
또한, 휘도 신호가 'Y1'에서 'Y2'로 변화하여도 채도 값을 'S3'로 유지할 수 있는 조건은 색차신호의 값을 점 'P1'에서 점 'P2'로 이동시켜야 한다. 다시 말해서, 색차신호를 점 'P1'에 대응하는 색차 신호 값 'C1_P1'에서 점 'P2'에 대응하는 색차 신호 값 'C1_max'로 증가시켜 출력해 주어야 하는 것이다.
즉, 휘도신호가 'Y1'에서 'Y2'로 변화함에도 불구하고, 색차신호를 동일한 'C1_P1'(점 'P1'에서 점 'P2'로 이동시킬 경우)값을 출력할 경우, 휘도 값은 'S3'에서 'S2'로 감소하기 때문에 사용자가 원하는 이득 값을 입력 색차 신호에 곱하더라도 원하는 채도로 향상시킬 수 없다.
따라서, 본 발명의 실시예에서는 상기 가중치를 정해진 이득 값에 상기 입력 휘도 신호(Y_in)가 출력 휘도 신호(Y_out) 신호 변화량을 곱하여, 휘도의 변화에 따른 입력 영상의 채도를 보상해주고 이득 값을 곱하여 사용자가 원하는 채도의 영상이 출력되게 하는 것이다.
또한, 상기 가중치는 아래의 수학식1과 같이 표현할 수 있다.
Figure 112011075195609-pat00001
여기서, 'gain'은 사용자가 정한 이득 값이고, 'b'는 도 5의 색차-휘도 평면에서 휘도 축의 절편으로 '0'에 가까운 값이다. 즉, 상기 가중치는 이득 값에 상기 입력 휘도 신호(Y_in)가 출력 휘도 신호(Y_out)의 변화율을 곱한 값으로 근사화할 수 있다.
그러나, 도 4의 그래프 (a)에서 보인 채도의 최대범위가 미리 계산되어 상기 최대 색차 신호 저장수단에 저장되어 있을 경우에는 상기 가중치는 최대 채도 값을 이용하여 아래의 수학식 2를 이용하여 계산할 수도 있으며, 상기 수학식 1에서 계산된 가중치와 동일한 값을 얻을 수 있다.
Figure 112011075195609-pat00002
여기서 'C_max_out'는 상기 출력 휘도 신호(Y_out)에서의 최대 색차 신호 값이며 'S_max_in'은 상기 입력 휘도 신호(Y_in)에 대응하는 최대 채도 값이다.
상기 채도 향상 수단(122)은 상기 입력 색차 신호(C1_in,C2_in)에 상기 가중치(β)를 곱하여 출력영상의 채도를 향상시킬 수 있는 가중 색차 신호 값을 출력한다.
또한, 상기 가중치(β)은 상기 입력 색차 신호(C1_in,C2_in)를 구성하는 Cb신호(C1_in)와 Cr신호(C2_in)에 동일하게 곱해지므로 입력영상과 출력 영상 간의 색상은 동일하게 유지된 채, 채도만을 향상시킬 수 있어 컬러 왜곡을 방지할 수 있다.
상기 색차 신호 비교수단(123)은 상기 채도 향상 수단(123)에서 출력되는 가중 색차 신호 값과 상기 최대 색차 신호 저장 수단에서 인출된 입력 최대 색차 신호 값을 입력받고 상기 가중 색차 신호 값이 상기 입력 최대 색차 신호 값 이하일 경우, 상기 가중 색차 신호 값을 출력 색차 신호(C1_out,C2_out)로 출력하고, 상기 가중 색차 신호 값이 상기 입력 최대 색차 신호 값을 초과할 경우, 상기 입력 최대 색차 신호 값을 상기 출력 색차 신호(C1_out,C2_out)로 출력한다.
즉, 증폭된 가중 색차 신호 값이 최대 색차 신호 값의 범위로 제한되므로 채도 과포화에 의한 컬러 왜곡을 방지할 수 있다.
그러나 상기 입력 휘도 신호의 변화가 있을 경우에는, 상기 색차 신호 비교수단(123)은 변화된 입력 휘도 신호(출력 휘도 신호)에 대응하는 출력 최대 색차 신호값(C1_max_out,C2_max_out)을 입력받고, 상기 가중 색차 신호 값이 상기 출력 최대 색차 신호값(C1_max_out,C2_max_out) 이하일 경우, 상기 가중 색차 신호 값을 출력 색차 신호(C1_out,C2_out)로 출력하고, 상기 가중 색차 신호 값이 상기 출력 최대 색차 신호값(C1_max_out,C2_max_out)을 초과할 경우, 상기 출력 최대 색차 신호값(C1_max_out,C2_max_out)을 상기 출력 색차 신호(C1_out,C2_out)로 출력한다.
또한, 상기 입력 휘도 신호의 변화가 있을 경우, 상기 색차 신호 비교수단(123)이 출력하는 출력 색차 신호(C1_out,C2_out)는 아래의 수학식 3와 같이 표현할 수 있다.
Figure 112011075195609-pat00003
여기서, min[a,b]는 a와 b 중 절대값이 큰 값을 출력하는 연산자를 의미한다.
즉, 상기 색차 신호 비교수단(124)은 최대 채도값 범위 내에서 색상의 변화없이 출력 영상의 채도를 사용자가 원하는 이득 값으로 향상시킬 수 있으므로 과 채도에 의한 컬러 왜곡을 방지할 수 있는 것이다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
100:채도 향상 장치 110:최대 색차 신호 저장 수단
120:색차 신호 제어 수단 121:가중치 계산 수단
122:채도 향상 수단 123:색차 신호 비교 수단

Claims (14)

  1. 삭제
  2. 입력영상의 색차 신호인 입력 색차 신호를 보정하여 영상 출력장치로 출력해줌으로써 상기 영상 출력장치에서 출력되는 출력영상의 채도를 향상시킬 수 있는 채도향상 장치로써,
    색 공간의 각 휘도에서 표현가능한 최대 채도 값을 출력할 수 있는 색차 신호인 최대 색차 신호 값을 미리 계산하여 저장하는 최대 색차 신호 저장 수단; 및
    상기 입력영상이 입력되면, 상기 입력 색차 신호에 이득 값을 곱하여 증폭하고, 증폭된 입력 색차 신호를 상기 영상 출력장치로 출력함으로써 상기 출력영상의 채도를 향상시키되, 증폭된 입력 색차 신호의 값이 상기 입력영상의 휘도에 대응하는 최대 색차 신호 값인 입력 최대 색차 신호 값을 초과하지 않도록 제어하는 색차 신호 제어 수단;을 포함하고,
    상기 입력 영상의 휘도 신호인 입력 휘도 신호가 변화할 경우,
    상기 색차 신호 제어 수단은 상기 입력 색차 신호를 상기 입력 휘도 신호의 변화량만큼 변화시켜, 상기 휘도 신호의 변화에도 채도는 상기 입력 영상의 채도와 동일하게 유지시킨 후, 상기 이득 값을 곱하여 증폭함으로써 채도를 향상시키는 것을 특징으로 하는 채도 향상 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 색차 신호 제어 수단:은
    상기 이득 값에 상기 입력 휘도 신호의 변화량을 곱한 가중치를 계산하는 가중치 계산 수단;
    상기 입력 색차 신호에 상기 가중치를 곱하여 가중 색차 신호 값을 출력하는 채도 향상 수단; 및
    상기 가중 색차 신호 값과 상기 입력 최대 색차 신호 값을 비교하여 상기 가중 색차 신호 값이 상기 입력 최대 색차 신호 값 이하일 경우, 상기 가중 색차 신호 값을 출력하고, 상기 가중 색차 신호 값을 초과할 경우, 상기 입력 최대 색차 신호 값을 출력하는 색차 신호 비교 수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 채도 향상 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 최대 색차 신호 저장수단은 각 색상에 대해 색상이 변화하지 않는 범위 내에서 휘도의 변화에 따라 표현가능한 최대 채도 값들을 더 계산하여 저장하고,
    상기 가중치 계산수단은 상기 이득 값에 상기 입력 휘도 신호에 대응하는 최대 채도 값과 변화된 입력 휘도 신호인 출력 휘도 신호에 대응하는 최대 색차 신호 값을 곱하여 상기 가중치를 계산하는 것을 특징으로 하는 채도 향상 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 입력 색차 신호는 Cb신호와 Cr신호로 구성되고, 상기 가중치는 상기 Cb신호와 Cr신호에 각각 동일하게 곱해져, 상기 입력 색차 신호와 상기 출력영상의 색차 신호인 출력 색차 신호에 의한 영상들 간의 색상은 동일하게 유지된 채, 채도만이 향상되는 것을 특징으로 하는 채도 향상 장치.
  6. 제 2 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항의 채도 향상 장치가 구비된 영상 출력 장치.
  7. 제 2 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항의 채도 향상 장치가 구비된 영상 획득 장치.
  8. 컴퓨터를 제 2 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항의 채도 향상 장치의 각 수단으로 기능하게 하는 채도 향상 프로그램이 저장된 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체.
  9. 제 8 항의 채도 향상 프로그램이 저장되고, 상기 채도 향상 프로그램을 통신망을 통해 전송할 수 있는 서버 시스템.
  10. 삭제
  11. 입력영상의 색차 신호인 입력 색차 신호를 보정하여 영상 출력장치로 출력해줌으로써 상기 영상 출력장치에서 출력되는 출력영상의 채도를 향상시킬 수 있는 채도 향상 방법으로써,
    색 공간의 각 휘도에서 표현가능한 최대 채도 값을 출력할 수 있는 색차 신호인 최대 색차 신호 값을 미리 계산하여 최대 색차 신호 저장수단에 저장하는 단계;
    상기 입력영상이 입력되면, 색차 신호 제어 수단이 상기 입력 색차 신호에 이득 값을 곱하여 증폭하고, 증폭된 입력 색차 신호를 상기 영상 출력장치로 출력함으로써 상기 출력 영상의 채도를 향상시키되, 증폭된 입력 색차 신호의 값이 상기 입력영상의 휘도에 대응하는 최대 색차 신호 값인 입력 최대 색차 신호 값을 초과하지 않도록 제어하는 단계;를 포함하고,
    상기 입력 영상의 입력 휘도 신호가 변화할 경우,
    상기 입력 색차 신호를 제어하는 단계는 상기 입력 색차 신호에 상기 입력 휘도 신호의 변화량을 곱하여 상기 휘도 신호의 변화에도 채도는 상기 입력 영상의 채도와 동일하게 유지시킨 후, 상기 이득 값을 곱하여 증폭함으로써 채도를 향상시키는 것을 특징으로 하는 채도 향상 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 입력 색차 신호를 제어하는 단계;는
    가중치 계산수단이 상기 이득 값에 상기 입력 휘도 신호의 변화량을 곱하여 가중치를 계산하는 단계;
    채도 향상 수단이 상기 입력 색차 신호에 가중치를 곱하여 가중 색차 신호 값을 출력하는 단계; 및
    색차 신호 비교 수단이 상기 가중 색차 신호 값과 상기 입력 최대 색차 신호 값을 비교하여 상기 가중 색차 신호 값이 상기 입력 최대 색차 신호 값 이하일 경우, 상기 가중 색차 신호 값을 상기 영상 출력장치로 출력하고, 상기 가중 색차 신호 값이 상기 입력 최대 색차 신호 값을 초과할 경우, 상기 입력 최대 색차 신호 값을 상기 영상 출력장치로 출력하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 채도 향상 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 최대 색차 신호 값을 계산하여 최대 색차 신호 저장수단에 저장하는 단계는 각 색상에 대해 색상이 변화하지 않는 범위 내에서 휘도의 변화에 따라 표현가능한 최대 채도 값들을 더 계산하여 저장하는 과정을 포함되며,
    상기 가중치를 계산하는 단계는 상기 이득 값에 상기 입력 휘도 신호에 대응하는 최대 채도 값과 변화된 입력 휘도 신호인 출력 휘도 신호에 대응하는 최대 색차 신호 값을 곱하여 상기 가중치를 계산하는 것을 특징으로 하는 채도 향상 방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 입력 색차 신호는 Cb신호와 Cr신호로 구성되고, 상기 가중치는 상기 Cb신호와 Cr신호에 각각 동일하게 곱해져, 상기 입력 색차 신호와 상기 출력영상의 색차 신호인 출력 색차 신호에 의한 영상들 간의 색상은 동일하게 유지된 채, 채도만이 향상되는 것을 특징으로 하는 채도 향상 방법.
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