KR101867568B1 - system for detecting space correlated color temperature using image sensor AWB - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이미지센서 자동 화이트밸런스 기반 공간 색온도 추정 시스템에 관한 것으로서, 영상을 촬상하는 이미지센서와, 이미지 센서에서 출력되는 영상 정보를 Ycbcr 색공간 정보로 변환하는 색공간 변환부와, 색공간 변환부에 의해 변환된 Ycbcr색공간 정보에 대해 화이트 밸런스를 조정하기 위한 컬러이득을 산출하고, 산출된 컬러이득에 따라 화이트 밸런스를 조정하는 화이트 밸런스 조정부와, 광원의 거리 및 조도값을 입력할 수 있도록 된 입력부와, 광원의 거리 및 조도값과 컬러이득에 대응되는 색온도가 기록된 룩업테이블과, 입력부에 입력된 광원의 거리 및 조도값과 화이트 밸런스 조정부에서 적용한 컬러이득에 대응되는 색온도값을 룩업테이블에 기록된 정보를 이용하여 산출하는 색온도 검출부를 구비한다. 이러한 이미지센서 자동 화이트밸런스 기반 공간 색온도 추정 시스템에 의하면, 화이트 밸런스 처리를 위해 적용한 컬러이득 정보에 대응되어 미리 실험에 의해 구해져 룩업테이블에 기록된 정보를 이용하여 색온도를 산출할 수 있어 색온도 검출오차를 감소할 수 있는 장점을 제공한다.The present invention relates to an image sensor automatic white balance-based spatial color temperature estimation system, and more particularly, to an image sensor automatic white balance-based spatial color temperature estimation system which includes an image sensor for capturing an image, a color space converter for converting image information output from the image sensor into Ycbcr color space information, A white balance adjustment unit for calculating a color gain for adjusting white balance with respect to the Ycbcr color space information converted by the color gamut conversion unit and adjusting the white balance according to the calculated color gain, A lookup table in which a distance and an illuminance value of a light source and a color temperature corresponding to a color gain are recorded, a distance and an illuminance value of a light source input to the input unit, and a color temperature value corresponding to a color gain applied by the white balance adjuster, And a color temperature detecting section for calculating the color temperature using the recorded information. According to the image sensor automatic white balance-based spatial color temperature estimation system, the color temperature can be calculated using information recorded in the lookup table in advance by experimentally corresponding to the color gain information applied for the white balance processing, Can be reduced.

Figure R1020160132318
Figure R1020160132318

Description

이미지센서 자동 화이트밸런스 기반 공간 색온도 추정 시스템{system for detecting space correlated color temperature using image sensor AWB}[0001] The present invention relates to an image sensor automatic white balance based spatial color temperature estimation system,

본 발명은 이미지센서 자동 화이트밸런스 기반 공간 색온도 추정 시스템에 관한 것으로서, 상세하게는 화이드 밸런스 조정에 적용된 컬러이득 정보를 이용하여 색온도를 산출할 수 있도록 된 이미지센서 자동 화이트밸런스 기반 공간 색온도 추정 시스템에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image sensor auto white balance based spatial color temperature estimation system, and more particularly, to an image sensor automatic white balance based spatial color temperature estimation system capable of calculating color temperature using color gain information .

색온도는 보통 캘빈 온도(K) 단위로 표시하며, 태양광선, 형광등, 백열등, 촛불 등의 광선은 모두 다른 색온도 값을 가지고 있다. 이러한 빛의 성질에 의해 동일한 색의 물체라 하더라도 조명에 따라서 그 색상이 차이를 갖게 된다. 디지털 장치를 통해 영상을 획득하는 경우 색온도가 낮은 백열등이나 촛불 등에서 획득한 영상은 전체적으로 붉은색을 띠고, 색온도가 높은 형광등이나 구름 낀 날 획득한 영상은 전체적으로 푸른색을 띤다. 하지만 이러한 색온도의 차를 사람은 잘 느끼지 못하고 어느 환경에서나 동일한 색상으로 인식하게 되는데, 이는 사람의 눈이 매우 우수한 화이트밸런스 기능을 갖고 있기 때문이다.Color temperature is usually expressed in Kelvin temperature (K), and sunlight, fluorescent light, incandescent light, candle light etc. have different color temperature values. Due to the nature of the light, even if it is an object of the same color, its color differs according to the illumination. When acquiring images through a digital device, images obtained from incandescent lamps or candles having a low color temperature are totally red. Fluorescent lamps with high color temperature or images acquired on a cloudy day are generally blue. However, people do not feel this color temperature difference well and recognize the same color in any environment because the human eye has a very good white balance function.

화이트밸런스를 맞춘다는 것은 흰색(화이트)을 조명에 상관없이 흰색으로 맞춰준다는 것이다. 흰색의 경우 R, G, B의 값이 모두 균일하게 최대에 가깝게 갖는 값으로 정의된다. 이 정의에 따라 보통 화이트 밸런스를 맞출때에는 무채색, 즉, 세 채널의 값이 동일한 비율로 존재하는 색을 무채색으로 만들어주는 것을 의미하게 된다.Setting the white balance means that white (white) is adjusted to white regardless of the lighting. In the case of white, the values of R, G, and B are uniformly defined as a value close to the maximum. According to this definition, when the white balance is normally adjusted, it means that the achromatic color, that is, the color in which the values of the three channels exist in the same ratio, is achromatic.

화이트밸런스는 회색계 가정(gray world assumption)을 이용한 방법이 널리 사용되고 있다. 이것은 영상 내에서 컬러 변화(color variation)가 충분할 경우 각 채널의 평균값은 무채색에 가깝다는 가정을 전제로 하는 것이다.The white balance method is widely used in the gray world assumption. This assumes that the average value of each channel is close to achromatic if there is sufficient color variation in the image.

이 경우 영상의 전체적인 평균이 그레이(gray)가 되도록 하는 것이 화이트밸런스의 목적이 된다. In this case, the purpose of white balance is to make the overall average of the image gray.

이러한 화이트 밸런스 조정방식은 국내 등록특허 제10-09115598호 등 다양하게 알려져 있다.Such a white balance adjustment method is variously known from Korean Patent No. 10-09115598.

한편, 색온도의 측정은 고유 측정장비를 이용하여 측정하는 방식 등 다양한 방식이 적용되고 있으나, 이미지 센서를 적용하고 있는 장비의 경우 이미지 센서로부터 출력되는 영상정보를 이용하여 보다 간단한 방식으로 측정할 수 있는 방안이 요구되고 있다.Meanwhile, various methods such as a method of measuring a color temperature using a unique measuring device are applied, but in the case of an apparatus using an image sensor, it is possible to measure by a simple method using image information outputted from the image sensor There is a demand.

본 발명은 상기와 같은 요구사항을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 이미지센서의 화이드밸런스를 위해 적용하는 컬러이득 정보를 이용하여 색온도를 추정할 수 있는 이미지센서 자동 화이트밸런스 기반 공간 색온도 추정 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다. The present invention provides an image sensor automatic white balance-based spatial color temperature estimation system capable of estimating a color temperature using color gain information applied to balance a picture of an image sensor It has its purpose.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 이미지센서 자동 화이트밸런스 기반 공간 색온도 추정 시스템은 영상을 촬상하는 이미지센서와; 상기 이미지 센서에서 출력되는 영상 정보를 Ycbcr 색공간 정보로 변환하는 색공간 변환부와; 상기 색공간 변환부에 의해 변환된 상기 Ycbcr색공간 정보에 대해 화이트 밸런스를 조정하기 위한 컬러이득을 산출하고, 산출된 컬러이득에 따라 화이트 밸런스를 조정하는 화이트 밸런스 조정부와; 광원의 거리 및 조도값을 입력할 수 있도록 된 입력부와; 광원의 거리 및 조도값과 컬러이득에 대응되는 색온도가 기록된 룩업테이블과; 상기 입력부에 입력된 광원의 거리 및 조도값과 상기 화이트 밸런스 조정부에서 적용한 컬러이득에 대응되는 색온도값을 상기 룩업테이블에 기록된 정보를 이용하여 산출하는 색온도 검출부;를 구비한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an image sensor auto white balance based spatial color temperature estimation system, comprising: an image sensor for capturing an image; A color space conversion unit for converting the image information output from the image sensor into Ycbcr color space information; A white balance adjustment unit for calculating a color gain for adjusting white balance with respect to the Ycbcr color space information converted by the color space conversion unit and adjusting the white balance according to the calculated color gain; An input unit for inputting a distance and an illuminance value of the light source; A look-up table in which a distance and an illuminance value of a light source and a color temperature corresponding to a color gain are recorded; And a color temperature detector for calculating a distance and an illuminance value of the light source input to the input unit and a color temperature value corresponding to the color gain applied by the white balance adjustment unit, using information recorded in the lookup table.

바람직하게는 상기 색온도 검출부는 상기 입력부로부터 입력된 광원의 거리 및 조도값과 상기 화이트 밸런스 조정부에서 적용한 컬러이득 값이 상기 룩업테이블에 기록된 값들의 사이에 해당하면 보간방식으로 색온도를 산출한다.Preferably, the color temperature detecting unit calculates a color temperature in an interpolation manner when the distance and the illuminance value of the light source input from the input unit and the color gain value applied by the white balance adjusting unit correspond to values recorded in the lookup table.

또한, 상기 컬러이득은 적색에 대한 컬러이득과, 청색에 대한 컬러이득이 적용된다.Further, the color gain is applied to the color gain for red and the color gain for blue.

본 발명에 따른 이미지센서 자동 화이트밸런스 기반 공간 색온도 추정 시스템에 의하면, 화이트 밸런스 처리를 위해 적용한 컬러이득 정보에 대응되어 미리 실험에 의해 구해져 룩업테이블에 기록된 정보를 이용하여 색온도를 산출할 수 있어 색온도 검출오차를 감소할 수 있는 장점을 제공한다.According to the image sensor auto white balance-based spatial color temperature estimation system according to the present invention, the color temperature can be calculated using the information recorded in the lookup table in advance by experimentally corresponding to the color gain information applied for the white balance processing And the color temperature detection error can be reduced.

도 1은 본 발명에 따른 이미지센서 자동 화이트밸런스 기반 공간 색온도 추정 시스템을 나타내 보인 도면이고,
도 2는 도 1의 색온도 검출부의 상세 블록도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a diagram illustrating a spatial color temperature estimation system based on an image sensor automatic white balance according to the present invention,
2 is a detailed block diagram of the color temperature detecting unit of FIG.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이미지센서 자동 화이트밸런스 기반 공간 색온도 추정 시스템을 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, an image sensor automatic white balance-based spatial color temperature estimation system according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 이미지센서 자동 화이트밸런스 기반 공간 색온도 추정 시스템을 나타내 보인 도면이고, 도 2는 도 1의 색온도 검출부의 상세 블록도이다.FIG. 1 is a block diagram of an image sensor auto white balance based spatial color temperature estimation system according to the present invention, and FIG. 2 is a detailed block diagram of the color temperature detection unit of FIG.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 이미지센서 자동 화이트밸런스 기반 공간 색온도 추정 시스템(10)은 이미지센서(20), 색공간 변환부(30), 화이트 밸런스 조정부(AWB:Auto White Balance)(40), 색온도(CCT;Correlated Color Temperature) 검출부(50), 입력부(60), 룩업테이블(LUT)(70) 및 출력부(80)를 구비한다.1 and 2, an image sensor auto white balance based spatial color temperature estimation system 10 according to the present invention includes an image sensor 20, a color space conversion unit 30, an auto white balance (AWB) A color temperature (CCT) detector 50, an input unit 60, a lookup table (LUT) 70, and an output unit 80.

이미지센서(20)는 영상을 촬상하고 촬상된 영상 정보를 출력한다.The image sensor 20 captures an image and outputs captured image information.

도시된 예에서 이미지센서(20)는 베이어(Bayer) 영상신호를 출력하는 것이 예시되어 있다.In the illustrated example, the image sensor 20 is illustrated to output a Bayer image signal.

베이어 영상은 화소당 1개의 컬러만 갖는 것을 말한다.The Bayer image has only one color per pixel.

색공간 변환부(30)는 이미지 센서(20)에서 출력되는 영상 정보를 Ycbcr 색공간 정보로 변환한다The color space conversion unit 30 converts the image information output from the image sensor 20 into Ycbcr color space information

즉, 색공간 변환부(30)는 베이어 영상신호로부터 RGB영상신호를 추출하고, RGB영상신호를 휘도(Y)신호와 색차신호(CbCr)로 표현되는 Ycbcr색공간 정보로 변환하여 출력한다.That is, the color space converting unit 30 extracts RGB image signals from the Bayer image signal, and converts the RGB image signals into Ycbcr color space information represented by a luminance (Y) signal and a color difference signal (CbCr) and outputs the Ycbcr color space information.

여기서, RGB영상신호로부터 Ycbcr색공간 정보로 변환하는 규칙은 공지되어 있어 상세한 설명은 생략한다. Here, the rule for converting the RGB video signal into the Ycbcr color space information is known, and a detailed description thereof will be omitted.

화이트 밸런스 조정부(40)는 색공간 변환부(30)에 의해 변환된 Ycbcr색공간 정보에 대해 화이트 밸런스를 조정하기 위한 컬러이득을 산출하고, 산출된 컬러이득에 따라 화이트 밸런스를 조정한다.The white balance adjustment unit 40 calculates the color gain for adjusting the white balance with respect to the Ycbcr color space information converted by the color space conversion unit 30, and adjusts the white balance according to the calculated color gain.

여기서, 컬러이득은 적색에 대한 컬러이득과, 청색에 대한 컬러이득을 적용한다.Here, the color gain applies a color gain to red and a color gain to blue.

화이트 밸런스 조정부(40)는 일 예로서, 국내 공개특허 제10-2009-0059764호에 게시된 방식을 적용한 컬러이득을 산출하고, 산출된 컬러이득에 따라 화이트 밸런스를 조정하도록 구축될 수 있다.The white balance adjustment unit 40 may be constructed, for example, to calculate a color gain based on the method disclosed in Korean Patent Laid-Open No. 10-2009-0059764, and adjust the white balance according to the calculated color gain.

즉, 화이트 밸런스 조정부(40)는 화소 전체 또는 설정된 유효영역에 대한 화소에 대해 녹색 평균값(Gmean)을 적색 평균값(Rmean)으로 나눈값을 적색 컬러이득(RGain =Gmean/Rmean)으로 산출하고, 녹색 평균값(Gmean)을 청색 평균값(Bmean)으로 나눈값을 청색 컬러이득(BGain =Gmean/Bmean)으로 산출하도룩 구축될 수 있다.That is, the white balance adjusting section 40 is the average value for the green pixels of the effective pixel area or the entire set (G mean), the average red (R mean) divided by the red color gain (Gain R = G mean / R mean ), and a value obtained by dividing the green average value G mean by the blue average value B mean may be calculated as a blue color gain (B Gain = G mean / B mean ).

입력부(60)는 광원의 거리 및 광원의 조도값을 사용자가 입력할 수 있도록 되어 있다.The input unit 60 allows the user to input the distance of the light source and the illuminance value of the light source.

입력부(60)는 입력된 광원의 거리 및 조도값을 색온도 검출부(50)에 출력한다.The input unit 60 outputs the distance and the illuminance value of the input light source to the color temperature detecting unit 50.

룩업테이블(70)에는 광원의 거리 및 조도값과 컬러이득에 대응되는 색온도가 기록되어 있다.In the look-up table 70, the distance and the illuminance value of the light source and the color temperature corresponding to the color gain are recorded.

여기서 광원의 거리는 일 예로서, 실내 천정으로부터 바닥을 향하는 방향으로의 광원 배치 거리를 적용한다.Here, the distance of the light source is, for example, the distance of the light source arrangement from the ceiling toward the floor.

또한, 룩업테이블(70)에 기록된 정보는 실험에 의해 측정되어 기록된 값이다.The information recorded in the look-up table 70 is a value measured and recorded by an experiment.

즉, 동일한 광원거리에 대해 조도를 룩스(Lux) 단위로 달리 적용하면서 측정된 색온도를 이미지센서(20)에 대한 적색컬러이득 및 청색 컬러이득과 함께 측정하고, 이러한 과정을 광원의 거리를 달리 적용하면서 측정한 정보들이 모두 룩업테이블에 기록되어 있다.That is, the measured color temperature is measured with the red color gain and the blue color gain for the image sensor 20 while different illuminances are applied to the same light source distance in units of Lux, and this process is applied to different distances of light sources All the measured information is recorded in the lookup table.

색온도 검출부(50)는 입력부(60)에 입력된 광원의 거리 및 조도값과 화이트 밸런스 조정부(40)에서 적용한 컬러이득에 대응되는 색온도값을 룩업테이블(70)에 기록된 정보를 이용하여 산출한다.The color temperature detector 50 calculates a distance and an illuminance value of the light source input to the input unit 60 and a color temperature value corresponding to the color gain applied by the white balance adjuster 40 using the information recorded in the lookup table 70 .

색온도 검출부(50)는 산출된 색온도를 출력부(80)를 통해 출력한다.The color temperature detection unit 50 outputs the calculated color temperature through the output unit 80. [

여기서, 출력부(80)는 색온도 검출부(50)에서 출력되는 색온도 정보를 표시하는 표시부가 적용될 수 있다.Here, the output unit 80 may be a display unit for displaying the color temperature information output from the color temperature detecting unit 50.

색온도 검출부(50)는 입력부(60)로부터 입력된 광원의 거리(D) 및 조도(L)값과 화이트 밸런스 조정부(40)에서 적용한 컬러이득(RGain, BGain) 값이 룩업테이블(70)에 기록된 값들의 사이에 해당하면 보간방식으로 색온도를 산출한다.The color temperature detector 50 detects the distance D and illuminance L of the light source input from the input unit 60 and the color gain R Gain and B Gain applied by the white balance adjuster 40 to the look- The color temperature is calculated by the interpolation method.

즉, 색온도 검출부(50)는 입력부(60)로부터 입력된 광원의 거리(D) 및 조도(L)값과 화이트 밸런스 조정부(40)에서 적용한 컬러이득(RGain, BGain) 값을 룩업테이블(70)에 있는지를 비교하는 정보비교부(51)와, 정보비교부(51)의 비교결과 입력부(60)로부터 입력된 광원의 거리(D) 및 조도(L)값과 화이트 밸런스 조정부(40)에서 적용한 컬러이득(RGain, BGain) 값이 룩업테이블(70)에 기록된 값들의 사이에 해당하면 보간방식으로 색온도를 산출하는 보간처리부(53)를 구비한다.That is, the color temperature detector 50 calculates the distance D and the illuminance L of the light source input from the input unit 60 and the color gains R Gain and B Gain applied by the white balance adjuster 40 to a look- 70 and the white balance adjustment unit 40. The information comparison unit 51 compares the distance D and the luminance L value of the light source input from the comparison result input unit 60 with the white balance adjustment unit 40, And an interpolation processing unit 53 for calculating a color temperature in an interpolation manner if the color gain (R Gain , B Gain ) applied in the lookup table 70 is between the values recorded in the lookup table 70.

이러한 이미지센서 자동 화이트밸런스 기반 공간 색온도 추정 시스템(10)에 의하면, 화이트 밸런스 처리를 위해 적용한 컬러이득 정보에 대응되어 미리 실험에 의해 구해져 룩업테이블(70)에 기록된 정보를 이용하여 색온도를 산출할 수 있어 색온도 검출오차를 감소할 수 있는 장점을 제공한다.According to the image sensor auto white balance-based spatial color temperature estimation system 10, the color temperature is calculated using the information recorded in the lookup table 70 in advance by experimentally corresponding to the color gain information applied for the white balance processing So that the color temperature detection error can be reduced.

20: 이미지센서 30: 색공간 변환부
40: 화이트 밸런스 조정부 50: 색온도 검출부
60: 입력부 70: 룩업테이블
80: 출력부20: image sensor 30: color space conversion unit
40: white balance adjustment unit 50: color temperature detection unit
60: input unit 70: lookup table
80: Output section

Claims (3)

삭제delete 영상을 촬상하는 이미지센서와;
상기 이미지 센서에서 출력되는 영상 정보를 Ycbcr 색공간 정보로 변환하는 색공간 변환부와;
상기 색공간 변환부에 의해 변환된 상기 Ycbcr색공간 정보에 대해 화이트 밸런스를 조정하기 위한 컬러이득을 산출하고, 산출된 컬러이득에 따라 화이트 밸런스를 조정하는 화이트 밸런스 조정부와;
광원의 거리 및 조도값을 입력할 수 있도록 된 입력부와;
광원의 거리 및 조도값과 컬러이득에 대응되는 색온도가 기록된 룩업테이블과;
상기 입력부에 입력된 광원의 거리 및 조도값과 상기 화이트 밸런스 조정부에서 적용한 컬러이득에 대응되는 색온도값을 상기 룩업테이블에 기록된 정보를 이용하여 산출하는 색온도 검출부;를 구비하고,
상기 색온도 검출부는 상기 입력부로부터 입력된 광원의 거리 및 조도값과 상기 화이트 밸런스 조정부에서 적용한 컬러이득 값이 상기 룩업테이블에 기록된 값들의 사이에 해당하면 보간방식으로 색온도를 산출하는 것을 특징으로 하는 이미지센서 자동 화이트밸런스 기반 공간 색온도 추정 시스템.An image sensor for capturing an image;
A color space conversion unit for converting the image information output from the image sensor into Ycbcr color space information;
A white balance adjustment unit for calculating a color gain for adjusting white balance with respect to the Ycbcr color space information converted by the color space conversion unit and adjusting the white balance according to the calculated color gain;
An input unit for inputting a distance and an illuminance value of the light source;
A look-up table in which a distance and an illuminance value of a light source and a color temperature corresponding to a color gain are recorded;
And a color temperature detector for calculating a distance and an illuminance value of the light source input to the input unit and a color temperature value corresponding to a color gain applied by the white balance adjuster using information recorded in the lookup table,
Wherein the color temperature detecting unit calculates a color temperature in an interpolation manner if a distance and an illuminance value of the light source inputted from the input unit and a color gain value applied by the white balance adjusting unit correspond to values recorded in the lookup table, Sensor Automatic White Balance Based Spatial Color Temperature Estimation System. 제2항에 있어서, 상기 컬러이득은 적색에 대한 컬러이득과, 청색에 대한 컬러이득이 적용되는 것을 특징으로 하는 이미지센서 자동 화이트밸런스 기반 공간 색온도 추정 시스템.3. The image sensor auto white balance based spatial color temperature estimation system according to claim 2, wherein the color gain is a color gain for red and a color gain for blue is applied.
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