KR101321396B1 - 영상의 색 향상 장치 및 이를 이용한 영상의 색 향상 방법. - Google Patents

영상의 색 향상 장치 및 이를 이용한 영상의 색 향상 방법. Download PDF

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Abstract

영상의 색 향상 장치가 개시된다. 영상의 색 향상 장치는 입력 영상의 밝기 특성에 따른 채도 증감량을 이용하여 상기 입력 영상의 채도를 향상시키는 채도 향상부, 입력 영상의 채도값 및 상기 채도 증감량을 이용한 최종 채도 증감량을 결정하여 채도가 낮은 회색조 영역의 채도 향상을 억제하는 회색조 영역 보호부, 상기 입력 영상의 밝기 특성에 따른 색상 제어 이득값을 이용하여 상기 입력 영상의 색상을 제어하는 색상 제어부 및 상기 최종 채도 증감량 및 상기 색상 제어 이득값이 적용된 결과 밝기값과 입력 영상의 입력 밝기값을 차이를 보상하는 밝기값 보상부를 포함한다.
색 향상, 채도, 색상, 밝기 보상, 회색조 영역

Description

영상의 색 향상 장치 및 이를 이용한 영상의 색 향상 방법. {SYSTEM OF ENHANCING COLOR OF IMAGES AND METHOD USING THE SAME}
본 발명은 영상의 색 향상 장치 및 그 방법에 관한 것으로 특히, 영상의 채도 및 색상을 조정하는 영상의 색 향상 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
현재 영상을 수집하고 획득하는 장치(예를 들어, 비디오 카메라, 디지털 카메라, 스캐너 등) 및 출력하는 장치(예를 들어, 디스플레이, 프린터 등)는 다양하다. 이들 장치의 경우 실제 색상을 표현하는 데는 한계가 있으므로, 입력 영상의 색 정보를 효과적으로 향상하고 제어하는 장치가 필요하다.
또한, 색 향상하는 장치는 전체적인 특성만을 고려하여 입력 영상의 색을 향상하기 때문에 국부적인 특징이 있는 영상에 대해서는 효과적이지 못했다.
그리고, 색 향상하는 과정에서 부가적으로 발생되는 밝기 변화에 대해서도 충분히 대처하지 못하는 문제점도 발생하였다.
또한, 입력 영상의 특정 부분에 대해 색 향상 과정을 통해 오히려 더 많은 잡음이 발생하는 경우가 많았다. 예를 들면, 채도가 낮은 회색의 경우, 미세하게 섞인 칼라 잡음이 색 향상 과정을 통해 오히려 증폭되어 역효과를 발생하는 문제점 도 있었다.
또한, 인간의 시 지각 특성을 고려하지 않아서 스펙상으로는 색이 향상되었다고 하더라도 실제로 사람이 보기에 어색한 결과물이 도출되는 문제점도 있었다.
따라서, 다양한 칼라 장치에서 시감 선호도가 높은 고화질의 영상을 생성하기 위한 색 향상 장치가 절실히 필요하였다.
본 발명은 영상의 평균 밝기값 및 화소별 밝기값에 따라 채도를 향상시킴으로써 영상의 전반적인 특성 및 국부적인 특성을 모두 고려할 수 있는 영상의 색 향상 장치 및 그 방법을 제공한다.
본 발명은 화소별 밝기값에 따라 색상을 제어함으로써 색상의 균일도를 유지하는 영상의 색 향상 장치 및 그 방법을 제공한다.
본 발명은 채도가 낮은 회색조 영역에 대해 채도 증가를 억제함으로써 저계조 잡음의 인지를 감소시키는 영상의 색 향상 장치 및 그 방법을 제공한다.
본 발명은 채도 향상 및 색상 제어로 발생되는 밝기값을 보상함으로써 의도한 채도 및 색상 성분만 정확하게 제어하는 영상의 색 향상 장치 및 그 방법을 제공한다.
본 발명의 일실시예에 따른 영상의 색 향상 장치는 입력 영상의 밝기 특성에 따른 채도 증감량을 이용하여 상기 입력 영상의 채도를 향상시키는 채도 향상부, 상기 입력 영상의 채도값 및 상기 채도 증감량에 따라 최종 채도 증감량을 결정하여 회색조 영역의 채도 향상을 억제하는 회색조 영역 보호부, 상기 입력 영상의 밝기 특성에 따른 색상 증감량을 이용하여 상기 입력 영상의 색상을 제어하는 색상 제어부 및 상기 최종 채도 증감량 및 상기 색상 증감량을 상기 입력 영상에 적용하여 발생된 결과 밝기값과 입력 영상의 입력 밝기값의 차이를 보상하는 밝기값 보상 부를 포함한다.
본 발명의 일실시예에 따른 영상의 색 향상 방법은 입력 영상의 밝기 특성에 따른 채도 증감량을 이용하여 상기 입력 영상의 채도를 향상시키는 단계, 상기 입력 영상의 채도값 및 상기 채도 증감량에 따라 최종 채도 증감량을 결정하여 회색조 영역의 채도 향상을 억제하는 단계, 상기 입력 영상의 밝기 특성에 따른 색상 증감량을 이용하여 상기 입력 영상의 색상을 제어하는 단계 및 상기 최종 채도 증감량 및 상기 색상 증감량을 상기 입력 영상에 적용하여 발생된 결과 밝기값과 입력 영상의 입력 밝기값의 차이를 보상하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면, 영상의 평균 밝기값 및 화소별 밝기값에 따라 채도를 향상시킴으로써 영상의 전반적인 특성 및 국부적인 특성을 모두 고려할 수 있는 영상의 색 향상 장치 및 그 방법이 제공된다.
본 발명에 따르면, 화소별 밝기값에 따라 색상을 제어함으로써 색상의 균일도를 유지하는 영상의 색 향상 장치 및 그 방법이 제공된다.
본 발명에 따르면, 채도가 낮은 회색조 영역에 대해 채도 증가를 억제함으로써 저계조 잡음의 인지를 감소시키는 영상의 색 향상 장치 및 그 방법이 제공된다.
본 발명에 따르면, 채도 향상 및 색상 제어로 발생되는 밝기값을 보상함으로써 의도한 채도 및 색상 성분만 정확하게 제어하는 영상의 색 향상 장치 및 그 방법이 제공된다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 영상의 색 향상 장치를 도시한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 영상의 색 향상 장치(101)는 채도 향상부(102), 회색조 영역 보호부(103), 색상 제어부(104) 및 밝기 보상부(105)를 포함한다.
채도 향상부(102)는 입력 영상의 밝기 특성에 따른 채도 증감량을 이용하여 상기 입력 영상의 채도를 향상시킬 수 있다. 이 때, 입력 영상은 R(red), G(Green), B(Blue)로 이루어진 RGB 신호일 수 있다.
입력 영상의 밝기 특성을 이용하기 위해서는 RGB 신호가 H(Hue), S(Saturation), V(Value)로 이루어진 HSV 신호로 변환되는 과정이 필요할 수 있다. 왜냐하면, HSV 좌표값으로 변환된 입력 영상은 하드웨어 상에서 구현하기 용이하기 때문이다. 그리고, RGB 색좌표로 된 입력 영상은 밝기 특성을 판단하는 데 쉽지 않기 때문이다. RGB 신호를 HSV 신호로 변환하는 구성에 대해서는 도 2를 통해 구체적으로 설명하기로 하겠다.
채도 향상부(102)는 부자연스러운 영상 및 저계조 잡음이 증폭된 칼라 잡음이 발생하는 것을 줄이기 위해 전반적으로 어두운 영상에 대해서는 채도 증가 정도를 작게 할 수 있다. 반면에, 인간의 시감 선호도가 향상된 영상을 생성하기 위해 채도 향상부(102)는 전반적으로 밝은 영상에 대해서는 채도 증가 정도를 크게 할 수 있다.
채도 향상부(102)는 입력 영상의 밝기 특성인 영상 전체의 평균 밝기값 및 화소별 밝기값을 이용하여 입력 영상의 채도를 향상시킬 수 있다. 구체적으로 채도 향상부(102)는 입력 영상의 밝기 특성에 따른 채도 증감량을 이용하여 입력 영상의 채도를 향상시킬 수 있다.
이 때, 채도 향상부(102)는 평균 밝기값에 따른 채도 증감량 및 화소별 밝기값에 따른 채도 증감량을 계산할 수 있다. 여기서, 평균 밝기값에 따른 채도 증감량은 평균 밝기값에 따른 채도 향상 이득값 및 입력 영상의 채도값을 이용하여 계산될 수 있다. 또한, 화소별 밝기값에 따른 채도 증감량은 화소별 밝기값에 따른 채도 향상 이득값과 입력 영상의 채도값을 이용하여 계산될 수 있다.
이 때, 평균 밝기값에 따른 채도 향상 이득값은 채도 증감분 함수에 따른 채도 증감 이득값 곡선을 이용하여 입력 값인 현재 프레임의 평균 밝기값에 대응되는 출력값으로 결정될 수 있다.
평균 밝기값에 따른 채도 향상 이득값은 상기 채도 증감 이득값 곡선에서 미리 설정한 문턱값 사이를 샘플링한 LUT를 통해 결정될 수 있다. 여기서, 채도 증감 이득값 곡선은 외부에서 설정한 변수들을 통해 가변될 수 있다. 또한, 화소별 밝기값에 따른 채도 향상 이득값은 평균 밝기값에 따른 채도 향상 이득값을 구하는 상기 과정을 동일하게 적용하여 결정될 수 있다.
평균 밝기값과 화소별 밝기값을 이용하여 입력 영상의 채도를 향상시키는 구체적인 구성에 대해서는 도 2와 도 3을 통해 구체적으로 설명하기로 하겠다.
회색조 영역 보호부(103)는 채도가 낮은 회색조 영역에 대해서 채도 향상을 억제할 수 있다. 채도 향상부(102)는 영상의 밝기가 일정 수준 이상이면 채도 향상을 적용할 수 있다. 이런 경우, 채도가 낮지만 밝기가 밝은 회색조 영역에 대해 채도 향상을 적용하는 것은 오히려 화질에 역효과를 발생시킨다.
본 발명에 있어 회색조 영역 보호부(103)는 채도 증가가 적용되지 않는 잠재적인 회색조 영역을 설정할 수 있다. 영상의 RGB값이 동일할 경우 해당 화소값은 완벽한 회색조 값에 해당한다. 이 때, 해당 화소값에 대해 HSV 색좌표로 색공간 변환을 수행하면, 채도(S)값은 0이 된다. 채도값이 0이므로 채도 향상은 전혀 문제가 되지 않는다.
그러나, 입력 영상의 RGB값이 조금씩 차이가 있는 경우에는, 시각적으로는 거의 회색조 영역으로 인지되지만, 미세하게 채도값이 존재하게 된다. 회색조 영역 보호부(103)는 이러한 RGB값을 가지는 영역을 잠재적인 회색조 영역에 정의하여 제어할 수 있다. 잠재적인 회색조 영역의 범위는 입력 영상과 시스템의 조건 등에 따라 조정될 수 있다.
칼라 입력 장치로 획득된 영상의 경우 영상 획득 장치의 잡음으로 인해 균일한 회색조 화소값이 획득되지 않는 경우가 있다. 이 때, 미세하게 잡음이 섞인 회색조 영역에 채도 향상이 적용되면, 채도 향상이 적용되지 전에 크게 인지되지 않던 잡음 성분이 증폭되어 칼라 잡음이 발생할 수 있다.
따라서, 회색조 영역 보호부(103)는 상기와 같은 이유로 회색조 영역에 대해서 채도 향상을 억제할 수 있다. 이 때, 회색조 영역 보호부(103)는 입력 영상의 채도값과 채도 향상부에서 결정된 채도 증감량을 기준으로 최종 채도 증감량을 결 정할 수 있다. 회색조 영역 보호부(103)에서 채도 향상을 억제하는 구성에 대해 도 2및 도 5에서 구체적으로 설명하기로 하겠다.
색상 제어부(104)는 입력 영상의 밝기 특성에 따른 색상 증감량을 이용하여 입력 영상의 색상을 제어할 수 있다.
앞에서 언급했듯이, 상기 입력 영상의 밝기 특성은 RGB 값을 가지는 입력 영상을 HSV 값으로 변환하여 구할 수 있다. 이때, 색상 제어부(104)는 채도 향상부(102)와는 달리 입력 영상의 밝기 특성인 화소별 밝기값을 이용하여 입력 영상의 색상을 제어할 수 있다.
이 때, 색상 제어부(104)는 채도 향상부(102)에서 적용되는 화소별 밝기값에 따른 채도 증감량을 구하는 방법을 동일하게 적용하여 색상을 제어할 수 있다. 구체적으로, 화소별 밝기값에 따른 색상 증감량은 화소별 밝기값에 따른 색상 제어 이득값과 입력 영상의 색상값을 이용하여 계산될 수 있다.
색상 제어부(104)에 대해서는 도 2에서 보다 구체적으로 설명하기로 하겠다.
밝기 보상부(105)는 입력 영상에 대해 채도 향상부(102), 회색조 영역 보호부(103)를 통해 결정된 최종 채도 증감량과 색상 제어부(104)를 통해 결정된 색상 제어 이득값이 적용된 결과 밝기값과 입력 밝기값의 차이를 보상할 수 있다.
채도 향상부(102)와 색상 제어부(104)를 통해 향상된 영상은 밝기값도 부가적으로 변하게 된다. 따라서, 밝기 보상부(105)는 부가적으로 변한 밝기값을 보상할 수 있다.
이렇게 입력 영상의 밝기값이 변하는 이유는 채도 향상 및 색상 제어가 HSV 색 공간에서 이루어지기 때문이다. 앞에서 언급했듯이 HSV색 공간의 경우, RGB와의 변환 관계가 선형적이기 때문에 하드웨어 구현이 용이하며, 연산이 간단한 장점이 있다.
하지만, HSV색 공간의 경우, 인간의 시 지각 체계와 선형성이 유지되지 않는 문제점이 있다. 이는 채도와 색상만 가변함에도 불구하고 최종 인지되는 밝기값이 변하는 결과가 발생할 수 있다.
따라서, 밝기 보상부(105)는 변한 밝기값에 대해 입력 밝기값과의 차이를 보상하여 출력 영상을 제공할 수 있다. 구체적인 보상 과정에 대해서는 도 6에서 설명하기로 하겠다.
또한, 밝기 보상부(105)는 HSV색 공간에 비해서 상대적으로 인간 시각 특성이 반영된 YCbCr색 공간의 밝기값 Y를 이용할 수 있다. 채도 및 색상 향상을 거친 결과 밝기값을 YCbCr로 변환하는 과정이 필요하다. 이에 대해 도 2에서 구체적으로 설명하기로 하겠다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 영상의 색 향상 장치의 세부 동작을 도시한 블록도이다.
도 2를 참조하면, 영상의 색 향상 장치(201)는 제1 색 공간 변환부(202), 채도 향상부(203), 회색조 영역 보호부(204), 색상 제어부(205), 제2 색 공간 변환부(206) 및 밝기 보상부(207)를 포함할 수 있다.
제1 색 공간 변환부(202)는 RGB 값과 HSV 값 상호 간에 색 공간 변환을 수행할 수 있다. 영상의 색 향상을 위해 제1 색 공간 변환부(202)는 먼저 RGB 값인 입 력 영상을 HSV값으로 변환할 수 있다.
제1 색 공간 변환부(202)는 입력 영상의 RGB값 중 최대값을 MAX, 최소값을 MIN로 정의할 수 있다. 그리고 입력 영상의 RGB 값은 하기 수학식 1을 통해 HSV색 신호로 변환될 수 있다.
Figure 112007052700151-pat00001
Figure 112007052700151-pat00002
Figure 112007052700151-pat00003
즉, 제1 색 공간 변환부(202)는 수학식 1을 통해 입력 영상을 시 인지 특성이 반영된 색상(Hue), 채도(Saturation), 밝기(Value) 신호로 변환할 수 있다.
채도 향상부(203)는 변환된 HSV중 채도값인 S값과 밝기값인 V를 이용하여 입력 영상의 채도를 향상시킬 수 있다. 구체적으로 보면, 채도 향상부(203)는 입력 영상의 밝기 특성에 따른 채도 증감량을 이용하여 입력 영상의 채도를 향상시킬 수 있다. 이 때, 입력 영상의 밝기 특성은 입력 영상의 RGB 값이 제1 색 공간 변환 부(202)를 통해 변환된 HSV 값에 따라 결정될 수 있다.
채도 향상부(203)는 입력 영상의 평균 밝기값 및 입력 영상의 화소별 밝기값에 따른 채도 증감량을 계산할 수 있다. 그리고 채도 향상부(203)는 계산된 상기 채도 증감량에 따라 입력 영상의 채도를 향상시킬 수 있다. 각각의 채도 증감량을 구하는 과정에 대해서는 도 3 및 도 4를 통해 구체적으로 설명하기로 하겠다.
회색조 영역 보호부(204)는 채도 향상부(203)를 통해 결정된 채도 증감량(
Figure 112007052700151-pat00004
S)와 입력 영상의 채도(S)에 따라 최종 채도 증감량(S')을 결정하여 회색조 영역의 채도 향상을 억제할 수 있다.
이미 도 1에서 설명했듯이, 회색조 영역이 채도 증가되는 경우 회색조 영역에 미세하게 포함된 칼라 잡음이 증폭되어 나타나는 역효과가 발생할 수 있다. 따라서, 회색조 영역 보호부(204)는 입력 영상의 채도를 고려하여 채도가 낮은 영역인 회색조 영역에 대해서 채도 증가 정도를 조정할 수 있다.
회색조 영역 보호부(204)는 잠재적인 회색조 영역을 제어하여 보호할 수 있다. 도 1에서 이미 언급했듯이, 잠재적인 회색 영역은 영상의 RGB값의 차이 때문에 시각적으로는 거의 회색조 영역으로 인지되지만, 미세하게 채도값이 존재하는 영역이라고 할 수 있다.
회색조 영역은 입력 영상의 채도값으로 결정될 수 있다. 다양한 입출력 칼라 장치에서의 색 재현 시스템의 차이, 채도 향상부(203)에서 정의된 채도 향상 정도의 차이 등에 의해서, 잠재적인 회색조 영역으로 판단되는 채도값은 가변적으로 설정될 수 있다.
잠재적인 회색조 영역의 경우 채도 향상이 적용되지 않는다면 문제가 되지 않는다. 그러나, 화질 향상을 위해 영상 전체에 채도 향상을 적용할 경우, 잠재적인 회색조 영역에 미세하게 섞인 칼라 잡음이 증폭되어 오히려 역효과를 나타날 수 있다.
따라서, 회색조 영역 보호부(204)는 잠재적인 회색조 영역에서는 채도 증감량에 대한 적용 비율을 낮추어 채도 향상이 적용되지 않도록 할 필요가 있다. 즉, 회색조 영역 보호부(204)는 입력 영상의 채도값이 클수록 채도 증감량에 대한 적용 비율을 높이고, 입력 영상의 채도값이 작을수록 채도 증감량에 대한 적용 비율을 낮추어 최종 채도 증감량을 결정할 수 있다. 최종 채도 증감량이 적용된 입력 영상의 채도는 도 2에서 S'로 표현되는 것을 알 수 있다.
회색조 영역 보호부(204)에서 최종 채도 증감량을 결정하는 구체적인 구성은 도 5의 그래프를 이용하여 설명하기로 하겠다.
다양한 칼라 장치의 경우, 칼라 장치의 특성에 따라서 밝기에 따라 균일한 색상이 유지되지 않는 문제점이 있다. 또한 색 향상에 있어서, 채도 향상만 적용하면 입력 영상은 단순히 채도만 향상되지 않고, 일부 색상이 변이될 수 있다. 따라서, 색상 제어부(205)는 입력 영상의 밝기 특성에 따른 색상 제어 이득값을 이용하여 입력 영상의 색상을 제어할 수 있다.
입력 영상의 밝기 특성은 채도 향상부(203)와는 달리 입력 영상의 화소별 밝기값에 의해 결정될 수 있다. 색상 제어부(205)는 제1 색 공간 변환부를 통해 변 환된 HSV값 중 H와 V를 이용하여 색상을 제어할 수 있다. 그리고 색상 제어부(205)를 통해 색상이 제어된 값은 도 2에서 H' 값인 것을 알 수 있다.
색상 제어부(205)는 채도 향상부(203)에서 적용되는 화소별 밝기값에 따른 채도 증감량을 구하는 방법과 동일하게 색상 증감량을 구하여 색상을 제어할 수 있다. 구체적으로, 화소별 밝기값에 따른 색상 증감량은 화소별 밝기값에 따른 색상 제어 이득값과 입력 영상의 색상값을 이용하여 계산될 수 있다.
이 때, 화소별 밝기값에 따른 색상 제어 이득값은 색상 증감분 함수에 따른 색상 증감 이득값 곡선을 이용하여 입력 값인 화소별 밝기값에 대응되는 출력값으로 결정될 수 있다.
화소별 밝기값에 따른 색상 제어 이득값은 상기 색상 제어 이득값 곡선에서 미리 설정한 문턱값 사이를 샘플링한 LUT를 통해 결정될 수 있다. 여기서, 색상 제어 이득값 곡선은 외부에서 설정한 변수들을 통해 가변될 수 있다.
색상 제어부(205)가 색상 제어 이득값 곡선에서 특정 구간에 대한 LUT를 생성하여 색상 제어 이득값을 결정하는 과정은 도 4에 대한 설명에서 참고할 수 있다.
변환된 HSV값을 가지는 입력 영상은 입력 영상 채도 향상부(203), 회색조 영역 보호부(204)를 거쳐 향상된 채도값인 S' 값으로 도출되고, 색상 제어부(205)를 거쳐 제어된 색상값인 H' 값으로 도출될 수 있다.
또한, 입력 영상의 밝기는 색상 제어 및 채도 향상을 거치는 경우 변화된 밝기값인 결과 밝기값 V'로 도출될 수 있다. 본 발명의 목적은 색상 제어 및 채도 향상을 통해 색을 향상시키는 것인 바, 밝기도 함께 변하는 것은 원하지 않는 결과에 해당한다. 따라서, 밝기 보상부(207)를 통해 변화된 밝기값을 입력 영상의 밝기값으로 보상하는 것이 필요하다.
다만, 색상 제어 및 채도 향상을 거친 결과값은 HSV 색 공간 값을 가진다. HSV 색 공간의 경우 RGB에서 변환 관계가 선형적이기 때문에 하드웨어 구현이 용이하며, 연산이 간단한 장점이 있다는 점은 이미 설명되었다.
밝기 보상부(207)는 HSV 색 공간에 비해서 상대적으로 인간 시각 특성이 반영된 YCbCr 색 공간의 밝기값 Y (luminance)를 이용할 필요가 있다. 그래서 HSV값을 YCbCr 색 공간으로 변환할 필요가 있는데, 바로 YCbCr값으로 변환되지 않는다.
따라서, 색 향상된 H' S' V' 값은 제1 색 공간 변환부(202)를 통해 RGB 색 공간 값으로 변환된 R' G' B'값으로 도출될 수 있다. 그리고 변환된 R' G' B'는 RGB 값과 YCbCr값 상호 간에 색 공간 변환을 수행하는 제2 색 공간 변환부(206)을 통해 다시 Y' Cb' Cr'으로 변환될 수 있다. 즉, HSV 값은 제1 색 공간 변환부(202)와 제2 색 공간 변환부(206)의 2단계를 거쳐 YCbCr로 변환될 수 있다.
일례로, 제2 색 공간 변환부(206)는 RGB 값을 YCbCr 색 공간으로 변환할 수 있다. RGB값은 하기 수학식 2을 통해 밝기값 Y으로 변환될 수 있다.
Figure 112007052700151-pat00005
여기서 계수 a, b, c는 YCbCr 신호의 종류에 따라 가변될 수 있다.
밝기 보상부(207)는 색상 제어 및 채도 향상이 적용된 결과 밝기값과 입력 영상의 입력 밝기값의 차이를 보상할 수 있다. 이 때, 결과 밝기값은 입력 영상의 HSV값에 색상 제어 및 채도 향상이 적용된 H ' S' V' 값이 제1 색 공간 변환부(202)와 제2 색 공간 변환부(206)의 2 단계를 거쳐 변환된 Y' Cb' Cr' 값 중 Y'에 해당할 수 있다.
또한, 입력 영상의 입력 밝기값은 입력 영상의 RGB값에 제2 색 공간 변환부(206)을 거쳐 변환된 Y Cb Cr 값 중 Y에 해당할 수 있다. 밝기 보상부(207)는 결과 밝기값인 Y'와 입력 밝기값인 Y의 차이를 보상할 수 있다. 보상한 결과는 Y''로 되는 것을 알 수 있다.
그리고, 보상한 결과값인 Y'' Cb'' Cr''은 제2 색 공간 변환부(206)을 통해 출력 영상 R'' G'' B''로 변환할 수 있다. 결국 영상의 색 향상 장치(201)는 입력 영상에 대해 밝기값을 유지하면서 채도 및 색상을 조정하는 출력 영상을 제공할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 채도 향상부의 일례를 도시한 블록도이다.
도 3을 참조하면, 채도 향상부(301)는 제1 채도 증감량 계산부(302)와 제 2 채도 증감량 계산부(303)을 포함한다.
제1 채도 증감량 계산부(302)는 입력 영상의 평균 밝기값에 따른 채도 증감량(
Figure 112007052700151-pat00006
)을 계산할 수 있다. 구체적으로, 제1 채도 증감량 계산부(302)는 입력 영상의 채도값(S)와 입력 영상의 평균 밝기값(
Figure 112007052700151-pat00007
)에 따른 채도 향상 이득값(
Figure 112007052700151-pat00008
)을 이용하여 채도 증감량을 구할 수 있다.
일례로, 채도 증감량은 하기 수학식 3을 통해 계산될 수 있다.
Figure 112007052700151-pat00009
여기서,
Figure 112007052700151-pat00010
는 평균 밝기값에 따른 채도 증감량, S는 입력 영상의 채도값,
Figure 112007052700151-pat00011
은 평균 밝기값에 따른 채도 향상 이득값을 나타낼 수 있다.
또한, 일례로 평균 밝기값 (
Figure 112007052700151-pat00012
)은 하기 수학식 4를 통해 계산될 수 있다.
Figure 112007052700151-pat00013
Figure 112007052700151-pat00014
여기서,
Figure 112007052700151-pat00015
에서 첨자 n은 현재 프레임, n-1은 이전 프레임, n-2는 그 이전 프레임을 의미할 수 있다. 그리고,
Figure 112007052700151-pat00016
는 평균 밝기값에 따른 가중치를 의미할 수 있다. 프레임의 숫자는 하나 이상 가능하고, 특정된 개수에 한정되지 않는다.
결국, 평균 밝기값은 입력 영상의 현재 프레임의 평균 밝기값만을 사용하는 것이 아니라 이전 몇 개의 프레임에 대한 평균 밝기값을 이용하여 계산될 수 있다. 현재 프레임뿐만 아니라 이전 프레임을 사용함으로써 급격한 장면 전환이나 인접한 프레임 간에 밝기차가 큰 경우 야기될 수 있는 깜빡거림(flickering)이 감소할 수 있다.
채도 향상 이득값(
Figure 112007052700151-pat00017
)은 채도 증감분 함수에 따른 채도 증감 이득값 곡선을 이용하여 입력값인 현재 프레임의 평균 밝기값에 대응되는 출력값으로 결정될 수 있다.
이 때, 채도 향상 이득값은 채도 증감 이득값 곡선에서 낮은 밝기 문턱값과 높은 문턱값 사이를 샘플링한 LUT(304)를 이용하여 결정될 수 있다. 전체 밝기값에 대한 LUT(304)는 하드웨어 구현의 복잡도가 증가할 수 있다. 따라서, 밝기 문 턱값 사이의 채도 향상 이득값은 일정한 구간으로 샘플링한 LUT(304)를 이용하여 결정될 수 있다.
채도 증감 이득값 곡선은 밝기 문턱값, 채도 증감분 함수의 기울기, 변이값 등의 외부 설정값(305)에 따라 가변될 수 있다. 다만, 채도 향상은 밝기 값이 클수록 채도 증가의 정도가 많은 것이 바람직하다.
일례로, 채도 증감 이득값 곡선은 입력값인 평균 밝기값이 클수록 출력값인 채도 향상 이득값은 커지고, 평균 밝기값이 작을수록 채도 향상 이득값은 작아질 수 있다.
제2 채도 증감량 계산부(303)는 입력 영상의 채도값과 입력 영상의 화소별 밝기값(
Figure 112007052700151-pat00018
)에 따른 채도 향상 이득값을 이용하여 채도 증감량(
Figure 112007052700151-pat00019
)을 계산할 수 있다.
영상의 평균 밝기값에 따른 채도 향상 이득값을 이용하여 채도 증감량을 결정하는 경우 영상의 국부적인 특성을 반영하지 못하는 문제점이 발생할 수 있다. 즉, 영상의 평균 밝기값만으로 채도 향상 이득값이 결정되는 경우 전반적으로 어두운 입력 영상은 영상의 계조가 낮기 때문에 채도 증감량은 작게 결정될 가능성이 높다.
다만, 영상의 평균 밝기값이 낮은 저계조 영상임에도 불구하고 입력 영상은 국부적으로 높은 밝기값을 가질 수 있다. 이 경우 영상의 평균 밝기값만으로 채도 향상을 조정하면 높은 밝기값을 가지는 국부적인 영역은 채도 증가가 발생하지 않 게 된다.
반대로, 영상의 평균 밝기값은 높은 고계조 영상임에도 불구하고 입력 영상은 국부적으로 낮은 밝기값을 가질 수 있다. 이러한 경우도 상기 언급한 문제점이 발생할 수 있다.
따라서, 영상의 평균 밝기값에 따른 채도 향상뿐만 아니라 영상의 화소별 밝기값에 따른 채도 향상 과정도 필요하다. 도 3과 같이, 제1 채도 증감량 계산부(302)와 제2 채도 증감량 계산부(303)이 병렬 연결된 경우, 제1 채도 증감량 계산부(302)와 제2 채도 증감량 계산부(303)이 각각 채도 향상을 수행하면 된다.
영상의 화소별 밝기값에 따른 채도 향상 이득값은 제1 채도 증감량 계산부(302)와 유사한 방법으로 결정될 수 있다. 일례로, 제2 채도 증감량 계산부(303)에서 사용되는 채도 증감 이득값 곡선은 입력값인 화소별 밝기값이 클수록 출력값인 채도 향상 이득값은 커지고, 화소별 밝기값이 작을수록 채도 향상 이득값은 작아질 수 있다. 이런 경우 평균 밝기값이 낮아서 채도 향상이 작게 적용되는 영상에서도 국부적으로 밝은 영역이 있는 경우, 화소별 밝기값에 따른 채도 향상이 적용될 수 있는 장점이 있다.
평균 밝기값 및 화소별 밝기값에 따른 채도 증감 이득값 곡선과 샘플링된 LUT는 도 4에서 구체적으로 설명된다.
결국 채도 향상부(301)는 평균 밝기값(
Figure 112007052700151-pat00020
)에 따른 채도 증감 량(
Figure 112007052700151-pat00021
) 및 화소별 밝기값(
Figure 112007052700151-pat00022
)에 따른 채도 증감량(
Figure 112007052700151-pat00023
)을 이용하여 입력 영상의 채도를 향상시킬 수 있다.
다만, 채도 향상부(301)는 평균 밝기값과 화소별 밝기값의 차이에 따른 가중치(
Figure 112007052700151-pat00024
)를 이용하여 채도 증감량(
Figure 112007052700151-pat00025
)를 결정할 수 있다. 채도 증감량(
Figure 112007052700151-pat00026
)은 하기 수학식 5를 통해 결정될 수 있다.
Figure 112007052700151-pat00027
Figure 112007052700151-pat00028
Figure 112007052700151-pat00029
즉, 가중치(
Figure 112007052700151-pat00030
)는 화소별 밝기값과 평균 밝기값이 동일한 경우 1이 되고, 화소별 밝기값과 평균 밝기값의 차이가 큰 경우 0이 된다. 수학식 5는 일례에 불과 하고, 이에 한정되지는 않는다.
따라서, 채도 향상부(301)는 가중치가 0인 경우 평균 밝기값에 따른 채도 증감량(
Figure 112007052700151-pat00031
)을 배제할 수 있다. 반대로, 채도 향상부(301)는 가중치가 1인 경우 평균 밝기값에 따른 채도 증감량을 유지할 수 있다. 가중치가 0과 1사이인 경우 채도 향상부(301)는 수학식 5를 통해 가중치가 적용된 평균 밝기값에 따른 채도 증감량(
Figure 112007052700151-pat00032
)을 이용할 수 있다.
도 4는 채도 향상부와 색상 제어부에 적용되는 이득값 곡선을 도시한 그래프이다.
도 4를 참조하면, 채도 향상부에 적용되는 채도 증감 이득값 곡선 및 색상 제어부에 적용되는 색상 증감 이득값 곡선이 나타난다.
채도 증감 이득값 곡선과 색상 증감 이득값 곡선은 S자 곡선 형태로 각각 외부 설정값에 의해 독립적으로 가변될 수 있다. 이하에서는 채도 증감 이득값 곡선을 위주로 설명하겠다. 색상 증감 이득값 곡선에 대한 설명은 채도 증감 이득값 곡선에 대한 설명을 참조할 수 있다.
채도 증감 이득값 곡선은 채도 증감분 함수에 따라 결정될 수 있다. 일례로, 채도 증감분 함수는 외부 설정값에 의해 가변될 수 있다. 이 때, 외부 설정값은 밝기 문턱값, 채도 증감분 함수의 기울기, 변이값을 포함할 수 있다. 채도 증감분 함수는 하기 수학식 6을 통해 결정될 수 있다.
Figure 112007052700151-pat00033
Figure 112007052700151-pat00034
여기서, A는 채도 증감분 함수의 기울기, B는 변이값을 의미한다.
Figure 112007052700151-pat00035
는 낮은 밝기 문턱값(Threshold)을 의미하고,
Figure 112007052700151-pat00036
는 높은 밝기 문턱값을 의미한다.
상기 수학식 6에서 index는 영상의 평균 밝기값에 대응되는 기본적인 LUT 값이다. N은 높은 밝기 문턱값과 낮은 밝기 문턱값 사이의 LUT의 개수에 해당한다. LUT의 개수 N은 적용 시스템의 메모리 크기에 따라 변경될 수 있다.
도 4에서 볼 수 있듯이, 평균 밝기값이 낮은 밝기 문턱값보다 작은 경우, LUT값은 최소값으로 설정될 수 있다. 또한, 평균 밝기값이 높은 밝기 문턱값보다 큰 경우, LUT값은 최대값으로 설정된다.
일례로, 평균 밝기값이 낮은 밝기 문턱값과 높은 밝기 문턱값 사이에 존재하는 경우
Figure 112007052700151-pat00037
와
Figure 112007052700151-pat00038
사이의 LUT값을 보간하여 채도 향상 이득값을 결정할 수 있다.
이 때, 전체 평균 밝기값에 따른 LUT를 이용하여 채도 증감 이득값 곡선을 구하면 하드웨어 구현의 복잡도가 증가할 수 있다. 따라서, 채도 증감 이득값 곡선은 샘플링된 LUT를 이용하여 부드러운 S-curve를 가지는 형태로 결정될 수 있다. 결국, 입력값인 평균 밝기값에 대응하는 출력값인 채도 향상 이득값을 결정하여 입력 영상의 채도를 향상 시킬 수 있다.
일례로,
Figure 112007052700151-pat00039
와
Figure 112007052700151-pat00040
의 LUT값을 이용한 선형 보간법을 통해 채도 향상 이득값이 결정될 수 있다. 이외에도 다른 보간법을 통해 채도 향상 이득값이 결정될 수 있다. 결국, 채도 증감분 함수의 기울기와 변이값을 가변하면서 다양한 형태의 채도 증감 이득값 곡선은 생성될 수 있다.
도 5는 회색조 영역 보호부에 적용되는 입력 영상의 채도에 따른 채도 증감량 적용 비율을 나타낸 그래프이다.
도 5는 회색조 영역 보호부에 적용되는 입력 영상의 채도에 따른 채도 증감량 적용 비율을 나타낸 그래프이다.
도 1과 도 2를 통해 이미 언급했듯이, 회색조 영역 보호부는 완전한 회색을 보호하는 것이 아니다. 회색조 영역 보호부는 시각적으로는 거의 회색으로 인식되지만, RGB값의 미세한 차이로 약간의 채도값이 존재하여 수치적으로는 회색이 아닌 잠재적인 회색조 영역을 보호할 수 있다. 칼라 장치의 색 재현 시스템의 특성에 따라 다르기 때문에 잠재적인 회색조 영역의 범위는 조정될 수 있다.
도 1 및 도 2에서 이미 설명했듯이, 미세하게 칼라 잡음이 섞인 회색조 영역은 채도 향상을 하면 오히려 잡음이 증폭되어 역효과가 나타난다. 예를 들어, 특정 화소에 대해 R= 100, G = 95, B = 105인 경우, 변환된 HSV 값에서 S = 0.09 (최대 1기준))로 된다. 이런 채도값에 만약 10배 채도 향상을 하여 S가 0.9가 되면, 잠재적인 회색조 영역은 더 이상 회색으로 보이지 않고 칼라로 인식되는 문제점이 발생된다. 따라서, 회색조 영역 보호부는 회색조 영역에 대해 채도 증감량의 적용 비율을 낮추어 채도 향상되지 않도록 할 수 있다.
이 때, 회색조 영역 보호부는 변환된 HSV값 중 S 값에 따라 채도 향상 정도를 조정할 수 있다. 즉, 회색조 영역 보호부는 잠재적인 회색조 영역으로 설정된 구간에 대해서 채도 향상부에서 도출된 채도 증감량을 전혀 반영하지 않도록 제어할 수 있다. 대조적으로, 회색조 영역 보호부는 고채도 영역에 대해서 채도 증감량을 그대로 반영하도록 제어할 수 있다. 또한, 회색조 영역 보호부는 잠재적인 회색조 영역과 고채도 영역의 경계 영역에서는 채도 증감분이 서서히 적용되도록 하여, 급격한 계조 변화를 제어할 수 있다.
즉, 회색조 영역 보호부는 입력 영상의 채도값이 클수록 채도 증감량에 대한 적용 비율을 높이고, 입력 영상의 채도값이 작을수록 채도 증감량에 대한 적용 비율을 낮출 수 있다. 이런 관계가 도 5의 그래프에 나타나 있다. 도 5의 그래프는 하기 수학식 7을 통해 결정될 수 있다.
Figure 112007052700151-pat00041
도 5에서
Figure 112007052700151-pat00042
와
Figure 112007052700151-pat00043
는 각각 낮은 채도 문턱값과 높은 채도 문턱값으로 설정될 수 있다. 회색조 영역 보호부는 입력 영상의 채도값이 낮은 채도 문턱값보다 작은 경우 채도 증감량에 대한 적용 비율(
Figure 112007052700151-pat00044
)을 0으로 설정할 수 있다. 또한, 회색조 영역 보호부는 입력 영상의 채도값이 높은 채도 문턱값보다 높은 경우 채도 증감량에 대한 적용 비율(
Figure 112007052700151-pat00045
)을 1로 설정할 수 있다.
그리고 회색조 영역 보호부는
Figure 112007052700151-pat00046
와
Figure 112007052700151-pat00047
사이의 채도값에 대해 채도 증감량에 대한 적용 비율을 서서히 반영되도록 할 수 있다.
Figure 112007052700151-pat00048
와
Figure 112007052700151-pat00049
사이의 채도값은 연속된 계조에서 급격한 채도 변화를 방지하는 완충 역할을 할 수 있다.
일례로, 회색조 영역 보호부는 하기 수학식 8과 같은 결과를 도출할 수 있다.
Figure 112007052700151-pat00050
여기서, S는 입력 영상의 채도값,
Figure 112007052700151-pat00051
는 채도 증감량(
Figure 112007052700151-pat00052
)에 대한 적용 비율을 나타낸다. S'는 채도 향상부와 회색조 영역 보호부를 거친 최종 채도 증감량을 의미한다. 결국, 회색조 영역 보호부는 입력 영상의 채도값과 채도 향상부에서 결정된 채도 증감량을 이용하여 최종 채도 증감량을 결정할 수 있다.
도 6은 색 향상의 결과 밝기값과 입력 영상의 입력 밝기값의 차이를 보상하는 과정을 도시한 도면이다.
HSV 색 공간을 통해 채도 향상 및 색상 제어를 하는 경우 입력 영상의 밝기값이 부가적으로 변할 수 있다. 입력 영상의 밝기값에 변하는 것은 원하지 않는 결과이기 때문에 변화된 밝기값을 입력 상태의 밝기값으로 수정하는 것이 필요하다. 그래서, 밝기 보상부는 변한 밝기값을 원래 밝기값으로 수정하는 작업을 수행할 수 있다.
밝기 보상부는 입력 영상의 입력 밝기값 YCbCr와 채도 향상 및 색상 제어가 적용된 결과 밝기값 Y'Cb'Cr'를 이용하여 밝기 보상을 할 수 있다. 보상 과정은 도 6을 참조할 수 있다.
일례로, 밝기 보상부는 하기 수학식 9를 통해 밝기값을 보상할 수 있다.
Figure 112007052700151-pat00053
Figure 112007052700151-pat00054
여기서,
Figure 112007052700151-pat00055
는 입력 영상의 입력 밝기값(Y)와 채도 향상 및 색상 제어를 통한 결과 밝기값(Y')의 차이를 나타낸다. Y''는 밝기 보상 수행 후의 최종 출력 밝기값을 의미하고,
Figure 112007052700151-pat00056
는 0~1의 범위에서 밝기값 보상 정도를 의미한다.
결국, 밝기 보상부는 결과 밝기값인 Y'를 입력 영상의 밝기값인 Y와 거의 동일한 Y''로 보정하는 작업을 수행한다고 할 수 있다. 다만, 밝기 보상부는 Y와 Y''가 동일해지도록 작업을 수행하지만, 실제적으로 여러 가지 요소에 의해 완전히 동일하지 않을 수 있다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 영상의 색 향상 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 영상의 색 향상 방법은 RGB값을 가지는 입력 영상을 HSV값을 가지도록 변환한다(S701).
또한 본 발명의 일실시예에 따른 영상의 색 향상 방법은 입력 영상의 밝기 특성에 따른 채도 증감량을 이용하여 입력 영상의 채도를 향상시킨다(S702).
이 때, 입력 영상의 밝기 특성은 입력 영상의 RGB 값이 색 공간 변환을 통해 변환된 HSV 값에 따라 결정될 수 있다.
그리고, 입력 영상의 채도를 향상시키는 단계(S702)는 상기 입력 영상의 평균 밝기값에 따른 채도 증감량을 계산하는 단계 및 상기 입력 영상의 화소별 밝기값에 따른 채도 증감량을 계산하는 단계를 포함할 수 있다.
이 때, 입력 영상의 평균 밝기값에 따른 채도 증감량을 계산하는 단계는 입력 영상의 채도값과 입력 영상의 평균 밝기값에 따른 채도 향상 이득값을 이용하여 채도 증감량을 계산할 수 있다.
또한, 채도 향상 이득값은 채도 증감분 함수에 따른 채도 증감 이득값 곡선을 이용하여 입력값인 현재 프레임의 평균 밝기값에 대응되는 출력값으로 결정될 수 있다.
이 때, 현재 프레임의 평균 밝기값은 현재 프레임에 대해서 적어도 하나의 이전 프레임 각각의 평균 밝기값과 각각의 평균 밝기값에 대한 가중치를 이용하여 결정할 수 있다.
그리고, 채도 증감 이득값 곡선은 밝기 문턱값, 채도 증감분 함수의 기울기 및 변이값에 따라 가변될 수 있다.
또한, 채도 향상 이득값은 채도 증감 이득값 곡선에서 낮은 밝기 문턱값과 높은 밝기 문턱값 사이를 샘플링된 LUT을 이용하여 결정될 수 있다.
또한, 입력 영상의 화소별 밝기값에 따른 채도 증감량을 계산하는 단계는 입력 영상의 채도값과 입력 영상의 화소별 밝기값에 따른 채도 향상 이득값을 이용하여 채도 증감량을 계산할 수 있다.
이 때, 채도 향상 이득값은 채도 증감분 함수에 따른 채도 증감 이득값 곡선을 이용하여 입력값인 화소별 밝기값에 대응되는 출력값으로 결정될 수 있다.
또한, 입력 영상의 채도를 향상시키는 단계는 화소별 밝기값과 평균 밝기값의 차이에 따른 가중치를 고려하여 평균 밝기값에 따른 채도 증감량과 화소별 밝기값에 따른 채도 증감량을 통해 입력 영상의 채도를 증가시킬 수 있다.
이 때, 가중치는 화소별 밝기값이 평균 밝기값이 동일한 경우 1이 되고, 화소별 밝기값과 평균 밝기값의 차이가 큰 경우 0이 될 수 있다.
또한, 입력 영상의 채도를 향상시키는 단계는 입력 영상의 채도 증감량을 결정하는 데 있어, 가중치가 1인 경우 평균 밝기값에 따른 채도 증감량을 유지하고, 상기 가중치가 0인 경우 평균 밝기값에 따른 채도 증감량을 배제할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 있어 영상의 색 향상 방법은 회색조 영역의 채도 향상을 억제할 수 있다(S703).
이 때, 회색조 영역의 채도 향상을 억제하는 단계(S703)는 입력 영상의 채도값이 클수록 채도 증감량에 대한 적용 비율을 높이고, 입력 영상의 채도값이 작을수록 채도 증감량에 대한 적용 비율을 낮추어 최종 채도 증감량을 결정할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 영상의 색 향상 방법은 입력 영상의 밝기 특성에 따른 색상 증감량을 이용하여 입력 영상의 색상을 제어할 수 있다(S704)
이 때, 입력 영상의 색상을 제어하는 단계(S704)는 입력 영상의 색상값과 입력 영상의 화소별 밝기값에 따른 색상 제어 이득값을 이용하여 색상 증감량을 계산할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 영상의 색 향상 방법은 HSV 값인 결과 밝기값을 RGB를 거쳐 YCbCr로 변환한다(S705).
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 영상의 색 향상 방법은 HSV값인 결과 밝기값이 RGB를 거쳐 YCbCr으로 변환된 결과 밝기값 및 RGB값인 입력 밝기값이 YCbCr 값으로 변환된 입력 밝기값의 차이를 보상한다 (S706).
이 때, 결과 밝기값과 입력 영상의 입력 밝기값의 차이를 보상하는 단계(S706)는 결과 밝기값과 기존 밝기값의 차이를 보상한 보상값을 RGB값으로 변환하여 출력할 수 있다.
도 7에 도시된 단계에 관하여 설명되지 아니한 내용은 도 1 내지 도6을 통하여 이미 설명한 바와 같으므로 이하 생략한다.
본 발명에 따른 영상의 색 향상 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 상기 매체는 프로그램 명령, 데이터 구조 등을 지정하는 신호를 전송하는 반송파를 포함하는 광 또는 금속선, 도파관 등의 전송 매체일 수도 있다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 영상의 색 향상 장치를 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 영상의 색 향상 장치의 세부 동작을 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 채도 향상부의 일례를 도시한 블록도이다.
도 4는 채도 향상부와 색상 제어부에 적용되는 이득값 곡선을 도시한 그래프이다.
도 5는 회색조 영역 보호부에 적용되는 입력 영상의 채도에 따른 채도 증감량 적용 비율을 나타낸 그래프이다.
도 6은 색 향상의 결과 밝기값과 입력 영상의 입력 밝기값의 차이를 보상하는 과정을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 영상의 색 향상 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
101: 영상의 색 향상 장치
102: 채도 향상부
103: 회색조 영역 보호부
104: 색상 제어부
105: 밝기 보상부

Claims (35)

  1. 입력 영상의 밝기값에 기초하여 상기 입력 영상의 채도값을 향상시키는 채도 향상부;
    상기 입력 영상의 채도값 및 채도 증감량에 따라 최종 채도 증감량을 결정하여 회색조 영역의 채도 향상을 억제하는 회색조 영역 보호부;
    상기 입력 영상의 밝기값에 따른 색상 증감량을 이용하여 상기 입력 영상의 색상을 제어하는 색상 제어부; 및
    상기 최종 채도 증감량 및 상기 색상 증감량을 상기 입력 영상에 적용하여 발생된 결과 밝기값과 입력 영상의 입력 밝기값의 차이를 보상하는 밝기값 보상부
    를 포함하는 영상의 색 향상 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 영상의 색 향상 장치는,
    RGB 값과 HSV 값의 상호 간에 색 공간 변환을 수행하는 제1 색 공간 변환부
    를 더 포함하고,
    상기 HSV는, 색상(Hue), 채도(Saturation), 밝기(Value)로 구성되는 색공간을 나타내고,
    상기 입력 영상의 밝기값은, 상기 입력 영상의 RGB 값이 상기 색 공간 변환을 통해 변환된 HSV 값에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 영상의 색 향상 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 채도 향상부는,
    상기 입력 영상의 평균 밝기값에 따른 채도 증감량을 계산하는 제1 채도 증감량 계산부; 및
    상기 입력 영상의 화소별 밝기값에 따른 채도 증감량을 계산하는 제2 채도증감량 계산부
    를 포함하는 영상의 색 향상 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 채도 증감량 계산부는,
    입력 영상의 채도값과 상기 입력 영상의 평균 밝기값에 따른 채도 향상 이득값을 이용하여 상기 채도 증감량을 계산하고,
    상기 채도 향상 이득값은,
    채도 증감분 함수에 따른 채도 증감 이득값 곡선을 이용하여 입력값인 현재 프레임의 평균 밝기값에 대응되는 출력값으로 결정되는 것을 특징으로 하는 영상의 색 향상 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 채도 증감 이득값 곡선은,
    밝기 문턱값, 상기 채도 증감분 함수의 기울기 및 변이값에 따라 가변되는 것을 특징으로 하고,
    상기 채도 향상 이득값은,
    상기 채도 증감 이득값 곡선에서 낮은 밝기 문턱값(Threshold)과 높은 밝기 문턱값 사이를 샘플링된 LUT(Look up Table)을 이용하여 결정되는 것을 특징으로 하는 영상의 색 향상 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 현재 프레임의 평균 밝기값은,
    상기 현재 프레임에 대해서 적어도 하나의 이전 프레임 각각의 평균 밝기값과 상기 각각의 평균 밝기값에 대한 가중치를 이용하여 결정되는 것을 특징으로 하는 영상의 색 향상 장치.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 제2 채도 증감량 계산부는,
    입력 영상의 채도값과 입력 영상의 화소별 밝기값에 따른 채도 향상 이득값을 이용하여 상기 채도 증감량을 계산하고,
    상기 채도 향상 이득값은,
    채도 증감분 함수에 따른 채도 증감 이득값 곡선을 이용하여 입력값인 상기 화소별 밝기값에 대응되는 출력값으로 결정되는 것을 특징으로 하는 영상의 색 향상 장치.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 채도 향상부는,
    상기 화소별 밝기값과 상기 평균 밝기값의 차이에 따른 가중치를 고려하여 상기 평균 밝기값에 따른 채도 증감량과 상기 화소별 밝기값에 따른 채도 증감량을 통해 상기 입력 영상의 채도를 증가시키는 것을 특징으로 하는 영상의 색 향상 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 가중치는,
    상기 화소별 밝기값이 상기 평균 밝기값이 동일한 경우 1이 되고,
    상기 화소별 밝기값과 상기 평균 밝기값의 차이가 큰 경우 0이 되는 것을 특징으로 하는 영상의 색 향상 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 채도 향상부는,
    상기 입력 영상의 채도 증감량을 결정하는 데 있어, 상기 가중치가 1인 경우 평균 밝기값에 따른 채도 증감량을 유지하고,
    상기 가중치가 0인 경우 평균 밝기값에 따른 채도 증감량을 배제하는 것을 특징으로 하는 영상의 색 향상 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 회색조 영역 보호부는,
    상기 입력 영상의 채도값이 클수록 상기 채도 증감량에 대한 적용 비율을 높이고,
    상기 입력 영상의 채도값이 작을수록 상기 채도 증감량에 대한 적용 비율을 낮추어 상기 최종 채도 증감량을 결정하는 것을 특징으로 하는 영상의 색 향상 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 색상 제어부는,
    입력 영상의 색상값과 입력 영상의 화소별 밝기값에 따른 색상 제어 이득값을 이용하여 상기 색상 증감량을 계산하고,
    상기 색상 제어 이득값은,
    색상 증감분 함수에 따른 색상 증감 이득값 곡선을 이용하여 입력값인 상기 화소별 밝기값에 대응되는 출력값으로 결정되는 것을 특징으로 하는 영상의 색 향상 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 색상 증감 이득값 곡선은,
    입력값인 상기 화소별 밝기값이 클수록 출력값인 상기 색상 제어 이득값은 작아지고,
    상기 화소별 밝기값이 작을수록 상기 색상 제어 이득값은 커지는 것을 특징으로 하는 영상의 색 향상 장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 색상 증감 이득값 곡선은,
    밝기 문턱값, 상기 색상 제어 함수의 기울기 및 변이값에 따라 가변되는 것을 특징으로 하고,
    상기 색상 제어 이득값은,
    상기 색상 제어 이득값 곡선에서 낮은 밝기 문턱값과 높은 밝기 문턱값 사이를 샘플링된 LUT을 이용하여 결정되는 것을 특징으로 하는 영상의 색 향상 장치.
  15. 제2항에 있어서,
    상기 영상의 색 향상 장치는,
    RGB 값과 YCbCr값 상호 간에 색 공간 변환을 수행하는 제 2색 공간 변환부
    를 더 포함하는 영상의 색 향상 장치.
  16. 제15항에 있어서
    상기 밝기 보상부는,
    HSV 값인 상기 결과 밝기값을 상기 제 1색 공간 변환부와 상기 제 2색 공간 변환부를 통해 YCbCr 값으로 변환된 결과 밝기값 및 RGB값인 상기 입력 영상을 상기 제 2색 공간 변환부를 통해 YCbCr 값으로 변환된 상기 입력 영상의 입력 밝기값의 차이를 보상하는 것을 특징으로 하는 영상의 색 향상 장치.
  17. 제16항에 있어서
    상기 밝기 보상부는,
    상기 결과 밝기값과 상기 입력 밝기값의 차이를 보상한 보상값을 상기 제 2색 공간 변환부를 통해 RGB 값으로 변환하여 출력하는 것을 특징으로 하는 영상의 색 향상 장치.
  18. 입력 영상의 밝기값에 기초하여 상기 입력 영상의 채도값을 향상시키는 단계;
    상기 입력 영상의 채도값 및 채도 증감량에 따라 최종 채도 증감량을 결정하여 회색조 영역의 채도 향상을 억제하는 단계;
    상기 입력 영상의 밝기값에 따른 색상 증감량을 이용하여 상기 입력 영상의 색상을 제어하는 단계; 및
    상기 최종 채도 증감량 및 상기 색상 증감량을 상기 입력 영상에 적용하여 발생된 결과 밝기값과 입력 영상의 입력 밝기값의 차이를 보상하는 단계
    를 포함하는 영상의 색 향상 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 영상의 색 향상 단계는,
    RGB 값과 HSV값의 상호 간에 색 공간 변환을 수행하는 단계
    를 더 포함하고,
    상기 HSV는, 색상(Hue), 채도(Saturation), 밝기(Value)로 구성되는 색공간을 나타내고,
    상기 입력 영상의 밝기값은, 상기 입력 영상의 RGB 값이 상기 색 공간 변환을 통해 변환된 HSV 값에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 영상의 색 향상 방법.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 입력 영상의 채도를 향상시키는 단계는,
    상기 입력 영상의 평균 밝기값에 따른 채도 증감량을 계산하는 단계; 및
    상기 입력 영상의 화소별 밝기값에 따른 채도 증감량을 계산하는 단계
    를 포함하는 영상의 색 향상 방법.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 입력 영상의 평균 밝기값에 따른 채도 증감량을 계산하는 단계는,
    입력 영상의 채도값과 상기 입력 영상의 평균 밝기값에 따른 채도 향상 이득값을 이용하여 상기 채도 증감량을 계산하는 것을 특징으로 하고,
    상기 채도 향상 이득값은,
    채도 증감분 함수에 따른 채도 증감 이득값 곡선을 이용하여 입력값인 현재 프레임의 평균 밝기값에 대응되는 출력값으로 결정되는 것을 특징으로 하는 영상의 색 향상 방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 채도 증감 이득값 곡선은,
    입력값인 상기 평균 밝기값이 클수록 출력값인 상기 채도 향상 이득값은 커지고,
    상기 평균 밝기값이 작을수록 상기 채도 향상 이득값은 작아지는 것을 특징으로 하는 영상의 색 향상 방법.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 채도 증감 이득값 곡선은,
    밝기 문턱값, 상기 채도 증감분 함수의 기울기 및 변이값에 따라 가변되는 것을 특징으로 하고,
    상기 채도 향상 이득값은,
    상기 채도 증감 이득값 곡선에서 낮은 밝기 문턱값과 높은 밝기 문턱값 사이를 샘플링된 LUT(Look up Table)을 이용하여 결정되는 것을 특징으로 하는 영상의 색 향상 방법.
  24. 제21항에 있어서,
    상기 현재 프레임의 평균 밝기값은,
    상기 현재 프레임에 대해서 적어도 하나의 이전 프레임 각각의 평균 밝기값과 상기 각각의 평균 밝기값에 대한 가중치를 이용하여 결정되는 것을 특징으로 하는 영상의 색 향상 방법.
  25. 제20항에 있어서,
    상기 입력 영상의 화소별 밝기값에 따른 채도 증감량을 계산하는 단계는,
    입력 영상의 채도값과 입력 영상의 화소별 밝기값에 따른 채도 향상 이득값을 이용하여 상기 채도 증감량을 계산하는 것을 특징으로 하고,
    상기 채도 향상 이득값은,
    채도 증감분 함수에 따른 채도 증감 이득값 곡선을 이용하여 입력값인 상기 화소별 밝기값에 대응되는 출력값으로 결정되는 것을 특징으로 하는 영상의 색 향상 방법.
  26. 제20항에 있어서,
    상기 입력 영상의 채도를 향상시키는 단계는,
    상기 화소별 밝기값과 상기 평균 밝기값의 차이에 따른 가중치를 고려하여 상기 평균 밝기값에 따른 채도 증감량과 상기 화소별 밝기값에 따른 채도 증감량을 통해 상기 입력 영상의 채도를 증가시키는 것을 특징으로 하는 영상의 색 향상 방법.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 가중치는,
    상기 화소별 밝기값이 상기 평균 밝기값과 동일한 경우 1이 되고,
    상기 화소별 밝기값과 상기 평균 밝기값의 차이가 큰 경우 0이 되는 것을 특징으로 하는 영상의 색 향상 방법.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 입력 영상의 채도를 향상시키는 단계는,
    상기 입력 영상의 채도 증감량을 결정하는 데 있어, 상기 가중치가 1인 경우 평균 밝기값에 따른 채도 증감량을 유지하고,
    상기 가중치가 0인 경우 평균 밝기값에 따른 채도 증감량을 배제하는 것을 특징으로 하는 영상의 색 향상 방법.
  29. 제18항에 있어서,
    상기 회색조 영역의 채도 향상을 억제하는 단계는,
    상기 입력 영상의 채도값이 클수록 상기 채도 증감량에 대한 적용 비율을 높이고,
    상기 입력 영상의 채도값이 작을수록 상기 채도 증감량에 대한 적용 비율을 낮추어 상기 최종 채도 증감량을 결정하는 것을 특징으로 하는 영상의 색 향상 방 법.
  30. 제18항에 있어서,
    상기 입력 영상의 색상을 제어하는 단계는,
    입력 영상의 색상값과 입력 영상의 화소별 밝기값에 따른 색상 제어 이득값을 이용하여 상기 색상 증감량을 계산하고,
    상기 색상 제어 이득값은,
    색상 증감분 함수에 따른 색상 증감 이득값 곡선을 이용하여 입력값인 상기 화소별 밝기값에 대응되는 출력값으로 결정되는 것을 특징으로 하는 영상의 색 향상 방법.
  31. 제30항에 있어서,
    상기 색상 제어 이득값 곡선은,
    밝기 문턱값, 상기 색상 제어 함수의 기울기 및 변이값에 따라 가변되는 것을 특징으로 하고,
    상기 색상 제어 이득값은,
    상기 색상 제어 이득값 곡선에서 낮은 밝기 문턱값과 높은 밝기 문턱값 사이를 샘플링된 LUT(Look up Table)을 이용하여 결정되는 것을 특징으로 하는 영상의 색 향상 방법.
  32. 제19항에 있어서,
    상기 영상의 색 향상 방법은,
    RGB 값과 YCbCr값 상호 간에 색 공간 변환을 수행하는 단계
    를 더 포함하는 영상의 색 향상 방법.
  33. 제32항에 있어서
    상기 결과 밝기값과 입력 영상의 입력 밝기값의 차이를 보상하는 단계는,
    HSV 값인 상기 결과 밝기값이 RGB를 거쳐 YCbCr 값으로 변환된 결과 밝기값 및 RGB값인 상기 입력 밝기값이 YCbCr 값으로 변환된 상기 입력 밝기값의 차이를 보상하는 것을 특징으로 하는 영상의 색 향상 방법.
  34. 제33항에 있어서
    상기 결과 밝기값과 입력 영상의 입력 밝기값의 차이를 보상하는 단계는,
    상기 결과 밝기값과 상기 입력 밝기값의 차이를 보상한 보상값을 RGB 값으로 변환하여 출력하는 것을 특징으로 하는 영상의 색 향상 방법.
  35. 제18항 내지 제34항 중 어느 한 항의 방법을 실행하기 위한 프로그램이 기록되어 있는 것을 특징으로 하는 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체.
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