KR102494733B1 - 색상 및 밝기 최적화를 통한 모니터의 에너지 절감 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 색상 및 밝기 최적화를 통한 모니터의 에너지 절감 시스템은, 시각 데이터를 출력하는 디스플레이를 포함하는 모니터; 상기 시각 데이터에서 외곽선 및 상기 외곽선에 의해 둘러싸인 면을 검출하는 면 검출부, 상기 면을 분할하여 복수의 영역을 생성하는 영역 생성부, 상기 영역의 색상을 인식하는 색상 인식부를 포함하는 시각 데이터 분석 모듈, 상기 색상을 기반으로 상기 영역을 그룹화하여 색상그룹을 생성하는 그룹화부 및, 상기 색상그룹의 개수의 다소(多少)에 따라 상기 시각 데이터의 색상레벨을 설정하는 색상레벨 설정부를 포함하는 색상그룹 생성 모듈, 상기 색상그룹에 속한 영역의 색상을 일괄 보정 처리하는 색상 보정부 및, 상기 색상레벨의 고저에 따라 상기 디스플레이의 밝기를 설정하는 밝기 제어부를 포함하는 제어 모듈, 상기 설정된 밝기로 상기 디스플레이의 밝기를 제어하며 상기 보정된 시각 데이터를 출력하는 에너지 절감 모듈을 포함하는 컨트롤러;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

색상 및 밝기 최적화를 통한 모니터의 에너지 절감 시스템{The energy-saving system of monitors through color and brightness optimization}

본 발명은 색상 및 밝기 최적화를 통한 모니터의 에너지 절감 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세히 설명하면 모니터를 통해 출력되는 시각 데이터의 색상을 최적화하고 디스플레이의 밝기를 시각 데이터에 따라 최적화하여 모니터의 소비전력을 절감할 수 있도록 한, 색상 및 밝기 최적화를 통한 모니터의 에너지 절감 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 컴퓨터는 키보드와 마우스와 같은 입력장치, 연산 및 제어 동작을 수행하는 본체와 정보를 표시해주는 디스플레이장치인 모니터로 이루어진다.

본체는 소프트웨어적인 절전 모드, 하드웨어적인 절전 모드 등 다양한 절전 모드를 통해 소비전력을 절감하고 있으나, 모니터는 본체에서 발생하는 제어 명령에 따라 화면보호기 모드로 동작하거나 절전 제어 명령에 따라 절전 기능을 수행하는 수동형 절전만이 가능하다.

여기서 모니터의 전력을 차단하기 위해, 비디오 신호나 전원공급장치의 출력 등과 같은 신호를 감지하여 모니터의 전력을 제어하는 방식, 외부 장치(예를 들어, 컴퓨터 본체)로부터 출력되는 신호를 기초로 전력을 제어하는 방식으로 모니터의 전력을 제어하여 전력 절감을 도모하고 있다.

이와 같은 모니터의 전력 절감을 위한 선행기술로서 한국 공개특허 10-2017-0017282호에 ‘컴퓨터 절전 제어장치 및 그 방법’이 개시되어 있다.

상기 선행기술은 화면을 캡처하는 화면 캡처부, 화면의 변화를 분석하는 화면 변화 분석부, 사용자의 조작 신호를 입력받는 입력 장치, 화면 변화 분석결과와 입력신호 여부 및 설정된 절전 모드를 기반으로 컴퓨터 본체 및 디스플레이기의 절전을 제어하는 절전 제어부를 포함하고, 화면 캡처(capture)를 한 후 화면 변화율을 기반으로 절전을 제어하는 기술을 제시하고 있다.

그러나 이는 단순히 화면 변화를 분석하고 신호가 입력되고 있는지 여부, 나아가 조작 신호를 기반으로 절전을 제어하는 것으로, 모니터에서 출력되는 데이터에 따른 소비전력 제어와 같이 세부적 제어가 이루어지지 못한다는 한계가 존재한다.

따라서 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해, 모니터를 통해 출력되는 시각 데이터의 종류에 따라 밝기 및 색상을 제어함으로써 데이터별 차등화된 에너지 절감 효과를 제공하는, 신규하고 진보한 모니터의 에너지 절감 시스템을 개발할 필요성이 대두되는 실정이다.

한국 공개특허 10-2017-0017282호

본 발명은 모니터를 통해 출력되는 시각 데이터의 색상을 단순화하고, 모니터 디스플레이의 밝기를 최적화하여 모니터의 소비전력을 낮춤으로써 에너지를 절감하는 것을 주요 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은, 색상 단순화에 있어 시각 데이터의 품질을 최대한 유지할 수 있도록 하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 색상 보정 시 모니터 인근 영역의 조도를 반영하여 소비전력 절감과 동시에 시인성을 확보할 수 있도록 하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 색상 및 밝기 최적화를 통한 모니터의 에너지 절감 시스템은, 시각 데이터를 출력하는 디스플레이를 포함하는 모니터; 상기 시각 데이터에서 외곽선 및 상기 외곽선에 의해 둘러싸인 면을 검출하는 면 검출부, 상기 면을 분할하여 복수의 영역을 생성하는 영역 생성부, 상기 영역의 색상을 인식하는 색상 인식부를 포함하는 시각 데이터 분석 모듈, 상기 색상을 기반으로 상기 영역을 그룹화하여 색상그룹을 생성하는 그룹화부 및, 상기 색상그룹의 개수의 다소(多少)에 따라 상기 시각 데이터의 색상레벨을 설정하는 색상레벨 설정부를 포함하는 색상그룹 생성 모듈, 상기 색상그룹에 속한 영역의 색상을 일괄 보정 처리하는 색상 보정부 및, 상기 색상레벨의 고저에 따라 상기 디스플레이의 밝기를 설정하는 밝기 제어부를 포함하는 제어 모듈, 상기 설정된 밝기로 상기 디스플레이의 밝기를 제어하며 상기 보정된 시각 데이터를 출력하는 에너지 절감 모듈을 포함하는 컨트롤러;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

나아가, 상기 색상 인식부는, 상기 영역의 HSB(Hue-Saturation-Brightness) 값을 인식하는 컬러 인식 파트와, 상기 영역과 주변 영역의 HSB 값을 비교 처리하여 컬러 갭(color gap)를 산출하는 컬러 갭 산출 파트를 포함하고, 상기 그룹화부는, 상기 컬러 갭의 고저를 기반으로 상기 영역을 그룹화하여 색상그룹을 생성하고, 상기 색상그룹 생성 모듈은, 상기 색상그룹에 포함된 영역의 HSB 값의 평균인 기준 색상값을 산출하는 기준 색상값 산출부를 포함하며, 상기 색상 보정부는, 상기 기준 색상값으로 상기 색상그룹의 색상을 일괄 보정 처리하는 것을 특징으로 한다.

더하여, 상기 모니터는, 상기 디스플레이의 일 측에 구비되어 상기 모니터 인근 영역의 조도를 파악하는 조도 센서를 포함하며, 상기 색상그룹 생성 모듈은, 상기 조도의 고저에 따라 상기 기준 색상값에 포함된 B값을 보정하는 기준 색상값 보정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 색상 및 밝기 최적화를 통한 모니터의 에너지 절감 시스템에 따르면,

1) 시각 데이터의 색상레벨에 따른 디스플레이의 밝기 최적화를 통해 불필요하게 높은 밝기로 디스플레이가 출력되는 것을 방지하여 디스플레이의 소비전력을 일차적으로 절감하며, 시각 데이터의 색상을 단순화함으로써 이미지에 따라 소비전력이 달라지는 디스플레이의 소비전력을 추가적으로 절감할 수 있도록 하고,

2) 서로 색상이 유사한 영역이 하나의 색상그룹으로 그룹화되도록 하고, 이때 색상그룹의 평균 색상값인 기준 색상값으로 색상을 일괄 보정 처리하도록 함으로써 색상을 단순화하여 소비전력을 최소화함과 동시에, 시각 데이터의 색상이 크게 변하지 않도록 하여 시각 데이터의 품질을 최대한 유지할 수 있도록 하며,

3) 모니터 인근 영역의 조도를 기반으로 색상 보정의 기준이 되는 기준 색상값을 보정하여 소비전력 최소화와 동시에 시인성을 최대한 확보할 수 있도록 한 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 에너지 절감 시스템의 개념도.
도 2는 본 발명의 모니터의 개념도.
도 3은 본 발명의 컨트롤러의 구성을 나타낸 블록도.
도 4는 영역 분할을 설명하기 위한 개념도.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다. 첨부된 도면은 축척에 의하여 도시되지 않았으며, 각 도면의 동일한 참조 번호는 동일한 구성 요소를 지칭한다.

도 1은 본 발명의 에너지 절감 시스템의 개념도이며, 도 2는 본 발명의 모니터의 개념도이다.

도 1,2를 참조하여 설명하면 본 발명의 색상 및 밝기 최적화를 통한 모니터의 에너지 절감 시스템은 모니터(10) 및 컨트롤러(20)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

모니터(10)는 디스플레이(11)를 포함하여 후술한 컨트롤러(20)에서 제공받은 시각 데이터(30)를 출력하는 기능을 하는 것으로, 여기서 시각 데이터(30)라 함은 디스플레이(11)를 통해 시각적으로 제공될 수 있는 모든 데이터를 의미한다.

다시 말해 디스플레이(11)에 포함된 각 픽셀에 출력되는 데이터가 통합되어 시각 데이터(30)라고 하며, 이러한 시각 데이터(30)는 영상이나 사진일 수도 있으나, 모니터(10)는 디스플레이(11)를 통해 데이터를 시각적으로 출력하는 만큼, 모니터(10)의 디스플레이(11)를 통해 출력될 수 있는 모든 데이터가 시각 데이터(30)가 될 수 있다.

그러나 바람직하게 시각 데이터(30)는 특정한 객체를 포함하여, 객체를 포함하는 이미지 또는 영상일 수 있다. 예를 들어 시각 데이터(30)는 객체를 포함하는 동영상이나 사진, 웹페이지 등일 수 있다.

더불어 모니터(10)는 디스플레이(11)의 일 측에 구비된 조도 센서(12)를 더 포함할 수 있는데, 이러한 조도 센서(12)는 모니터(10) 인근 영역, 즉 모니터(10)가 배치된 위치의 인근 영역의 조도를 파악하는 기능을 제공할 수 있다. 이때 모니터(10)에 구비되는 조도 센서(12)는 황화 카드뮴(Cadmium sulfide)소자를 포함하여 조사되는 광량이 증가함에 따라 저항이 증가하는 성질을 이용한 공지의 조도 센서(12) 일 수 있다.

컨트롤러(20)는 모니터(10)를 통해 출력되는 시각 데이터(30)의 색상을 보정하고, 나아가 모니터(10)의 밝기를 제어함으로써 모니터(10)의 에너지를 절감하는 기능을 수행한다. 따라서 모니터(10)의 에너지 절감을 위해 모니터(10)를 제어하거나 시각 데이터(30)의 편집을 수행하는 주체가 곧 컨트롤러(20)라 할 수 있다. 여기서 바람직하게 컨트롤러(20)는 모니터(10)와 연결된 컴퓨터 본체, 그 중에서도 본체의 CPU가 될 수 있다.

이러한 컨트롤러(20)는 서버PC 및 네트워크 통신망 등을 함께 포함할 수 있는 것으로, 중앙처리장치(CPU) 및 메모리와 하드디스크와 같은 저장수단을 구비한 하드웨어 기반에서 중앙처리장치에서 수행될 수 있는 프로그램, 즉 소프트웨어가 설치되어 이 소프트웨어를 실행할 수 있는데 이러한 소프트웨어에 대한 일련의 구체적 구성을 '모듈' 및 '부', '파트' 등의 구성단위로써 후술할 예정이다.

이러한 '모듈' 또는 '부' 또는 '인터페이스' 또는 ‘파트’ 등 의 구성은 컨트롤러(20)의 저장수단에 설치 및 저장된 상태에서 CPU 및 메모리를 매개로 실행되는 소프트웨어 또는 FPGA 내지 ASIC과 같은 하드웨어의 일 구성을 의미한다.

이때, '모듈' 또는 '부', '인터페이스'라는 구성은 하드웨어에 한정되는 의미는 아니고, 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다.

일 예로서 '모듈' 또는 '부' 또는 '인터페이스'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로 코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들 및 변수들을 포함한다.

이러한 '모듈' 또는 '부' 또는 '인터페이스'에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '부' 또는'모듈'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '부' 또는 '모듈'들로 더 분리될 수 있다.

더불어, 컨트롤러(20)는 적어도 하나의 프로세서를 포함하는 모든 종류의 하드웨어 장치를 의미하는 것이고, 실시예에 따라 해당 하드웨어 장치에서 동작하는 소프트웨어적 구성도 포괄하는 의미로서 이해될 수 있다.

이하, 이러한 구성을 기반으로 본 발명의 색상 및 밝기 최적화를 통한 모니터의 에너지 절감 시스템의 구성을 보다 세부적으로 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명의 컨트롤러의 구성을 나타낸 블록도이다.

도 3을 참조하여 설명하면, 본 발명의 컨트롤러(20)는 시각 데이터 분석 모듈(100), 색상그룹 생성 모듈(200), 제어 모듈(300), 에너지 절감 모듈(400)을 포함할 수 있다.

시각 데이터 분석 모듈(100)은 상술한 시각 데이터에서 면(31)을 검출하고 면(31)을 분할하여 영역(32)을 생성한 뒤, 영역(32)의 색상을 인식하는 기능을 수행한다. 이를 위해 시각 데이터 분석 모듈(100)은 면 검출부(110), 영역 생성부(120), 색상 인식부(130)를 포함한다.

면 검출부(110)는 시각 데이터(30)에서 외곽선, 그리고 외곽선에 의해 둘러싸인 면(31)을 검출하는 역할을 수행한다. 상술한 설명에서 시각 데이터(30)는 바람직하게 객체를 포함할 수 있다 하였는데, 이러한 객체는 바람직하게 외곽선 및 외곽선에 의해 둘러싸인 면(31)을 포함한다. 예를 들어 시각 데이터(30)가 객체로서 정육면체의 이미지를 포함하는 경우, 해당 정육면체는 총 12개의 외곽선 및 6개의 면(31)을 포함하는 것과 대응된다.

따라서 이와 같이 시각 데이터(30)에서 외곽선, 그리고 외곽선에 의해 둘러싸인 면(31)을 검출해내어 시각 데이터(30)에 포함된 객체의 각 면(31)을 검출해내는 것이라 할 수 있다.

여기서 외곽선 검출 방식에 있어서는 제한을 두지 않으나, 일 예로서 본 발명의 면 검출부(110)는 시각 데이터(30)에서 에지를 검출하고, 에지로부터 외곽선을 획득할 수 있다.

여기서 에지라 함은 시각 데이터(30)에서의 영역(32)의 경계를 의미하며, 외곽선에 해당하는 각 픽셀이 곧 에지라 한다. 나아가 에지 검출을 위해서는 스텝 불연속점 및 라인 불연속점을 각각 검출하고 그를 기반으로 에지를 파악한 뒤, 에지를 기반으로 외곽선을 획득할 수 있다. 나아가 이와 같이 외곽선이 획득되는 경우, 외곽선에 의해 폐쇄된 에어리어(area)가 곧 면(31)으로 검출된다.

도 4는 영역 분할을 설명하기 위한 개념도이다.

도 4를 참조하여 설명하면, 영역 생성부(120)는 상술한 면 검출부(110)를 통해 검출된 면(31)을 분할하여 복수의 영역(32)을 생성하는 기능을 제공한다. 이때 분할되는 영역(32)의 크기 및 개수에는 제한이 없으므로, 시스템 관리자에 의한 설정에 따라 분할되는 영역(32)의 크기 및 개수가 달라질 수 있으므로, 영역(32)의 크기는 서로 같을 수도, 다를 수도 있다.

상술한 설명에서와 같이 시각 데이터(30)가 정육면체의 이미지를 포함하는 경우, 총 6개의 면(31)이 검출되는데, 이때 각각의 면(31)을 9분할하여 각각의 면(31)을 각기 같은 면적을 가진 9개의 영역(32)으로 분할 처리하는 것이 가능하다. 따라서 6개의 면(31)을 가진 정육면체는 총 54개의 영역(32)으로 분할 처리될 수 있다.

혹은 면(31)에 다양한 색상이 분포되어 있는 경우, 색상을 경계로 하여 영역(32)을 설정하는 것도 가능하다. 도 4에서와 같이 특정 면(31)에 여러 색상이 혼재되어 분포한 경우, 동일하거나 유사한 색상을 가진 부분만이 같은 영역(32)으로 나뉘는 것도 가능하다.

색상 인식부(130)는 분할된 각 영역(32)의 색상을 인식하는 기능을 수행한다. 이때 색상 인식 방식에 있어서는 종래의 RGB, HSB, CMYK 방식 중 어느 하나를 통한 색상 인식이 이루어질 수 있으며, 이때 분할된 각각의 영역(32)이 모두 같은 색상을 갖는 경우 분할된 영역(32) 중 특정 좌표의 색상만을 인식할 수 있으나, 분할된 각각의 영역(32)의 색상이 모두 다른 경우 각 영역(32)별 평균 색상값을 파악하는 것도 가능하다.

HSB(Hue-Saturation-Brightness) 값을 예시로 들어 설명하면, 각 영역(32) 별로 HSB 값을 파악하는 것이며, 만약 동일 영역(32) 내에서도 HSB 값이 각 화소마다 다른 경우 해당 영역(32)의 평균 HSB 값을 파악할 수 있다.

색상그룹 생성 모듈(200)은 복수의 영역(32)을 포함하는 색상그룹을 생성하고, 생성된 색상그룹의 개수의 고저에 따라 시각 데이터(30)의 색상레벨을 설정하는 기능을 수행한다. 이를 위해 색상그룹 생성 모듈(200)은 그룹화부(210) 및 색상레벨 설정부(220)를 포함한다.

그룹화부(210)는 파악된 색상을 기반으로 적어도 하나의 상기 영역(32)을 포함하는 색상그룹을 생성하는 것으로서, 이때 바람직하게 색상이 유사한 영역(32)들을 하나의 색상그룹으로 그룹화하여 색상그룹을 생성하게 된다.

이때 색상이 유사한 영역(32)들을 동일한 색상그룹으로 그룹화하는데 있어 색상의 유사도 판단이 가장 중요하다 할 수 있는데, 여기서 유사도 판단 기준에 있어서는 한정하지 않으나, RGB에서 각 값(R,G,B) 오차 5% 이내, HSB 기준 각 값(H,S,B) 의 오차 5% 이내, CMYK 기준 각 값(C,M,Y,K) 오차 5% 이내와 같이 오차 범위를 선정한 뒤, 오차 범위 이내로 유사한 RGB, HSB, CMYK 값을 갖는 영역(32)들을 하나의 색상그룹으로 설정하는 것이라 할 수 있다.

따라서 유사한 색상을 가진 영역(32)을 하나의 색상그룹으로 그룹화하게 되며, 이와 같이 설정된 색상그룹은 후술할 색상 및 밝기 최적화의 기반이 된다.

색상레벨 설정부(220)는 생성된 색상그룹의 개수의 다소(多少)에 따라 시각 데이터(30)의 색상레벨을 설정하는 기능을 수행한다. 시각 데이터(30)별로 외곽선 및 면(31)이 검출되고, 면(31)을 분할하여 영역(32)이 형성되며 영역(32)의 그룹화가 이루어져 색상그룹이 생성된다.

따라서 각각의 시각 데이터(30)마다 생성되는 색상그룹의 개수가 다를 수 있는데, 이렇게 시각 데이터(30)별로 생성된 색상그룹의 다소(많고 적음)에 따라 시각 데이터(30)의 색상레벨을 설정할 수 있다.

바람직하게 특정 시각 데이터(30)에 대해 생성된 색상그룹의 개수가 많을수록 해당 시각 데이터(30)의 색상 레벨이 높게 설정될 수 있으며, 색상그룹의 개수가 적을수록 해당 시각 데이터(30)의 색상 레벨이 낮게 설정될 수 있다.

예를 들어 색상레벨은 제 1,2,3,4 레벨을 포함할 수 있으며, 제 1 레벨은 생성된 색상그룹의 개수 1개 내지 10개, 제 2 레벨은 11개 내지 20개, 제 3 레벨은 21개 내지 50개, 제 4 레벨은 51개 내지 100개, 제 5 레벨은 101개 내지 200개 등으로 구분될 수 있다. 즉 생성된 색상그룹의 개수가 많고 적음에 따라 색상레벨이 차등 설정될 수 있는 것이며, 이때 색상레벨의 분류 기준에 있어서는 제한을 두지 않는다.

제어 모듈(300)은 시각 데이터(30)의 색상을 일괄 보정하고 시각 데이터(30)의 색상레벨의 고저에 따라 밝기를 제어하는 기능을 수행하는 것으로 이를 위해 색상 보정부(310) 및 밝기 제어부(320)를 포함한다.

색상 보정부(310)는 색상그룹에 속한 영역(32)의 색상을 일괄 보정 처리하는 기능을 수행하는 것으로, 이때 색상의 일괄 보정이라 함은 기본적으로 해당 색상그룹에 속한 영역(32)의 색상이 모두 동일하도록, 색상차가 없게 색상그룹에 포함된 영역(32)의 색상을 균일화하는 것이다.

이때 균일화 방식에는 제한을 두지 않으나, 바람직하게는 색상그룹에 포함된 특정 영역(32)의 색상으로 색상그룹 내 모든 영역(32)의 색상을 일괄 보정하거나, 혹은 색상그룹에 포함된 영역(32)의 평균 RGB값, 평균 HSB값, 평균 CMYK값 중 어느 하나로 색상그룹에 포함된 영역(32)들의 색상을 일괄 보정 처리할 수 있다.

밝기 제어부(320)는 색상레벨의 고저에 따라 디스플레이(11)의 밝기를 설정하는 것으로, 색상레벨이 높다는 것은 색상그룹의 개수가 다양하다는 것을 의미하므로, 그만큼 구분해야 할 색상의 가짓수가 다양하다는 것을 의미한다. 따라서 색상레벨이 높은 시각 데이터(30)는 보다 세밀한 색상 구분이 필요하다는 것을 일컬으므로 디스플레이(11)의 밝기를 상대적으로 높게 설정한다.

반대로 색상레벨이 낮다는 것은 색상그룹의 개수가 적다는 것을 의미하므로, 그만큼 구분해야 할 색상의 가짓수가 적다는 것을 의미한다. 따라서 색상레벨이 낮은 시각 데이터(30)는 세밀한 색상 구분이 필요 없다는 것을 일컬으므로 디스플레이(11)의 밝기를 상대적으로 낮게 설정한다.

에너지 절감 모듈(400)은 상술한 제어 모듈(300)을 통해 설정된 밝기로 디스플레이(11)의 밝기를 제어하면서 색상이 일괄 보정된 시각 데이터(30)를 디스플레이(11)를 통해 출력하는 기능을 제공한다.

따라서 상술한 제어 모듈(300)을 통해 색상레벨의 고저에 따라 디스플레이(11)의 밝기를 제어하면서 동일한 색상그룹에 속한 영역(32)의 색상이 일괄 보정된 시각 데이터(30)를 출력할 수 있도록 하는 것이다.

결론적으로 시각 데이터(30)의 색상레벨에 따라 밝기를 최적화하여 불필요하게 높은 밝기로 디스플레이(11)가 출력되는 것을 방지함으로써 디스플레이(11)의 소비전력을 일차적으로 절감하며, 나아가 시각 데이터(30)의 색상을 단순화함으로써 이미지에 따라 소비전력이 달라질 수 있는 디스플레이(11)(보다 바람직하게는 OLED 디스플레이)의 소비전력을 추가적으로 절감할 수 있다.

다시 설명하자면, 시각 데이터(30)에 포함된 이미지, 즉 객체별 밝기 최적화를 통해 불필요한 에너지 소모를 방지함과 동시에 시각 데이터(30)의 색상에 대한 구분력은 유지할 수 있도록 하며, 나아가 유사한 색상을 가진 색상그룹의 색상을 일괄 보정 처리함으로써 이미지를 단순화하여 에너지를 추가적으로 절감할 수 있도록 한 효과가 있다.

나아가 디스플레이(11)의 밝기 제어에 있어 색상레벨 뿐 아니라 디스플레이(11)의 구동 시간의 장단을 반영할 수도 있는데, 이를 위해 컨트롤러(20)는 구동 시간 파악 모듈(500)을 더 포함할 수 있다. 이때 바람직하게 구동 시간 파악 모듈(500)은 구동 시간 파악부(510)와 시간레벨 설정부(520)를 포함하여 구성된다.

구동 시간 파악부(510)는 모니터(10)의 구동 시간을 파악하는 기능을 수행하는 것으로, 이를 위해서는 기본적으로 모니터(10)의 on/off를 감지하여 모니터(10)가 on 상태로 유지된 시간을 구동 시간으로 파악할 수 있다. 더욱 바람직하게는 모니터(10)가 on 상태이더라도 모니터(10)와 연결된 컴퓨터가 off 상태인 경우 모니터(10)가 어떠한 데이터도 출력하지 않으므로, 모니터(10) 및 컴퓨터가 동시에 on 상태인 시간을 모니터(10)의 구동 시간으로 파악할 수 있다.

시간레벨 설정부(520)는 구동 시간의 장단(長短, 다시 말해 길고 짧음에 따라 시간레벨을 설정하는 기능을 수행한다. 바람직하게는 모니터(10)의 구동 시간이 길수록 시간레벨이 높게 설정되며, 모니터(10)의 구동 시간이 짧을수록 시간레벨이 낮게 설정될 수 있다.

예를 들어 시간레벨 역시 제 1,2,3,4 레벨이 있을 수 있으며, 제 1 레벨은 0분 초과 60분 이하, 제 2 레벨은 60분 초과 180분 이하, 제 3 레벨은 180분 초과 300분 이하, 제 4 레벨은 300분 초과 600분 이하, 제 5 레벨은 600분 초과 1440분 이하 등으로 설정될 수 있다. 즉 구동 시간의 길고 짧음, 즉 장단에 따라 시간레벨이 차등 설정될 수 있는 것이며, 이때 시간레벨의 분류 기준에 있어서는 제한을 두지 않는다.

이와 같이 시간레벨이 설정되면, 상술한 밝기 제어부(320)는 디스플레이(11)의 밝기를 설정함에 있어 색상레벨의 고저 뿐 아니라 시간레벨의 고저를 더 반영할 수 있다. 바람직하게는 색상레벨이 높고 시간레벨이 낮을수록 디스플레이(11)의 밝기를 높이며, 색상레벨이 낮고 시간레벨이 높을수록 디스플레이(11)의 밝기를 낮출 수 있다.

이는 상술한 설명에서와 같이 색상레벨이 높은 경우 색상그룹의 개수가 많아 보다 세밀한 색상 구분이 필요하므로 디스플레이(11)의 밝기를 높여 시인성을 높일 수 있도록 한 것에 더하여, 시간레벨이 높은 경우 모니터(10)가 장시간 구동되어 전력사용량이 높을 수밖에 없으므로 디스플레이(11)의 밝기를 낮추어 소비전력을 낮출 수 있도록 한 것이다. 따라서 색상레벨이 높을수록 디스플레이(11)의 밝기를 높이고, 시간레벨이 높을수록 디스플레이(11)의 밝기를 줄이도록 디스플레이(11)의 밝기를 설정할 수 있는 것이다.

이 경우 에너지 절감 모듈(400)은 색상레벨 및 시간레벨의 고저에 따라 설정된 밝기로 디스플레이(11)의 밝기를 제어하게 되어, 결론적으로 색상레벨에 따른 밝기 제어를 통해 시인성을 확보하면서도 소비전력을 최소화함과 동시에 구동 시간에 따른 밝기 조절을 통해 소비전력 절감, 즉 에너지 절감 효과를 높일 수 있다.

나아가 또다른 실시예로서, 상술한 설명에서 모니터(10)의 일 측에는 조도 센서(12)가 구비될 수 있다 한 만큼, 이와 같이 측정된 조도를 더 반영하여 디스플레이(11)의 밝기를 제어하는 것이 가능하다.

따라서 조도 센서(12)가 모니터(10)에 구비되는 경우, 밝기 제어부(320)는 색상레벨 뿐 아니라 조도의 고저에 따라 디스플레이(11)의 밝기를 설정할 수 있다. 여기서 조도가 높다는 것은 주변 환경이 밝아 디스플레이(11)의 밝기가 낮은 경우 디스플레이(11)를 통해 출력되는 시각 데이터(30)의 식별이 어려울 수 있다는 것을 의미하므로, 조도가 높은 경우 디스플레이(11)의 밝기를 높게 설정하며, 조도가 낮은 경우 디스플레이(11)의 밝기를 낮게 설정한다.

따라서 밝기 제어부(320)가 색상레벨 및 조도의 고저를 반영하여 디스플레이(11)의 밝기를 설정하는 경우, 색상레벨 및 조도가 높을수록 디스플레이(11)의 밝기가 높게 설정되고, 색상레벨 및 조도가 낮을수록 디스플레이(11)의 밝기가 낮게 설정될 수 있는 것이다.

이 경우 에너지 절감 모듈(400)은 색상레벨 및 조도의 고저에 따라 설정된 밝기로 디스플레이(11)의 밝기를 제어하게 되어, 결론적으로 색상레벨 및 조도의 고저를 반영하여 주변 환경 및 시각 데이터(30)의 색상 다양성에 따라 밝기를 제어함으로써, 시인성을 확보하면서도 소비전력을 최소화하는 기능을 보다 강화할 수 있다.

나아가 상술한 색상 인식부(130)를 통한 색상 인식에 대한 세부 구성으로서, 색상 인식부(130)는 컬러 인식 파트(131)와 컬러 갭 산출 파트(132)를 포함할 수 있다.

컬러 인식 파트(131)는 시각 데이터(30)에서 인식된 각각의 영역(32)의 HSB(Hue-Saturation-Brightness) 값을 인식하는 기능을 수행한다. 이때 HSB값은 색상(hue), 채도(saturation), 명도(brightness) 모델이라고도 하며, H, S, B 값은 각각 0 내지 100%의 값을 갖는다. 따라서 각 영역(32)의 HSB 값을 종래의 디자인 프로그램이나 색상 인식 툴을 통해 파악하도록 하며, 영역(32) 내에서 색상이 불균일할 경우 해당 영역(32)의 H, S, B값의 평균을 구하여 영역(32)의 HSB 값으로 파악하게 된다.

컬러 갭 산출 파트(132)는 특정 영역(32)을 기준으로 특정 영역(32)과 주변 영역(32)의 HSB값을 비교 처리하여 컬러의 차이를 비교한 수치인 컬러 갭(color gap)을 산출한다. 이때 컬러 갭이라 함은 해당 영역(32)과 주변 영역(32)이 얼마나 크게 차이나는 지를 파악하는 것으로, 이때 바람직하게 컬러 갭은 색상 간의 HSB값의 차이를 파악하는 것으로, 양이나 음의 값을 파악하는 것이 아닌 절대값만을 파악한다.

만약 A영역의 HSB값이 H 48, S 35, B 52이고, B영역의 HSB 값이 H 47, S 40, B 40인 경우, A영역 기준 H는 1만큼 차이, S는 5만큼 차이, B는 12만큼 차이가 난다. 즉 H는 1%, S 5%, B 12%의 차이가 나는 것이다. 즉 HSB를 평균내면 6%의 컬러 갭이 발생한 것으로 판단할 수 있다.

다시 말해 H, S, B 각각의 차이의 절대값을 구한 뒤, 이를 평균 낸 값을 컬러 갭으로 산출할 수 있는데, 이러한 컬러 갭은 H, S, B가 평균적으로 얼마나 차이가 나는지를 판단하는 기준이 될 수 있다.

이와 같이 컬러 갭이 파악되면, 상술한 그룹화부(210)는 파악된 컬러 갭의 고저에 따라 영역(32)을 그룹화하여 색상그룹을 생성한다. 이때 바람직하게 상술한 실시예에서와 같이 컬러 갭 5% 이내와 같이 기준을 설정한 뒤, 해당 기준에 부합하는 영역(32)들을 같은 색상그룹으로 묶게 된다.

따라서 어느 한 영역(32)을 기준으로 하여 컬러 갭이 기준 범위 이내인 영역(32)들이 하나의 색상그룹으로 그룹화되며, 이때 그룹화되지 않은 나머지 영역(32) 중 다른 어느 하나의 영역(32)을 다시 기준으로 삼아 추가적인 그룹화가 이루어질 수 있다.

이때 실시예로서 A, B, C, D, E, F, G, H, I라는 9개의 영역(32)이 있고, 그룹화 기준은 컬러 갭 5% 이내이다.

만약 A 영역을 기준으로 컬러 갭이 5% 이내인 영역이 C, E, G인 경우 A,C,E,G가 하나의 색상그룹으로 그룹화 되며, 이때 남아있는 B,D,F,H,I는 재그룹화를 대기한다.

다음으로 B 영역을 기준으로 컬러 갭이 5% 이내인 영역을 다시 추출할 때, 추출된 영역이 없는 경우 B 영역은 혼자 그룹을 설정한다.

이어서 D 영역을 기준으로 컬러 갭이 5% 이내인 영역을 다시 추출하고, 추출된 영역이 F인 경우 D, F가 한 색상그룹을 설정한다.

마지막으로 H 영역을 기준으로 컬러 갭이 5% 이내인 영역을 다시 추출할 때, 추출된 영역이 없는 경우 H와 I는 각각 다른 색상그룹으로 설정된다.

이와 같은 방식으로 특정 영역(32)을 기준으로 삼아 반복적으로 그룹화를 수행해 나가면, 각 색상그룹별로 적어도 하나 이상의 영역(32)이 포함되는 것이며, 이때 같은 색상그룹에 포함된 영역(32)들은 컬러 갭이 5% 이내로 산출된다.

이때 색상그룹을 설정하는 기준 설정 방식이나 어떠한 영역(32)을 기준으로 할 것인지에 대해서는 제한을 두지 않으므로, 무작위로 선정된 영역(32) 중 어느 하나가 색상그룹 설정의 기준이 될 수 있다.

이와 같이 색상그룹이 설정되면, 색상그룹 생성 모듈(200)에 포함될 수 있는 기준 색상값 산출부(230)는 색상그룹에 포함된 영역(32)의 HSB 값의 평균인 기준 색상값을 산출할 수 있다.

이때 기준 색상값이라 함은 색상그룹에 포함된 영역(32)들의 평균 H값, S값, B값이 된다. 만약 상술한 실시예에서와 같이 영역 D, F가 한 색상그룹이고, 영역 D의 HSB값이 H(45), S(20), B(5) 이며, 영역 F의 HSB 값이 H(42), S(15), B(10)인 경우, 기준 색상값은 H(44), S(18), B(8)이 된다.

이때 바람직하게 각각의 H, S, B 값은 정수 범위를 인식하므로, 소수점의 값이 산출되는 경우 소수점 첫째자리에서 반올림을 수행하여 정수의 값을 산출하는 것이 바람직하다.

나아가 기준 색상값 산출부(230)를 통해 기준 색상값이 산출되면, 색상 보정부(310)는 산출된 기준 색상값으로 색상그룹에 포함된 영역(32)들의 색상을 일괄 보정 처리하게 된다.

따라서 서로 색상이 유사한 영역(32)이 하나의 색상그룹으로 그룹화되도록 하고, 이때 색상그룹의 평균 색상값인 기준 색상값으로 색상을 일괄 보정 처리하도록 함으로써 색상을 단순화하여 소비전력을 최소화함과 동시에, 시각 데이터(30)의 색상이 크게 변하지 않도록 하여 시각 데이터(30)의 품질을 최대한 유지할 수 있음은 물론이다.

나아가 상술한 설명에서 모니터(10)에 구비된 디스플레이(11)의 일 측에는 조도 센서(12)가 포함되어 모니터(10) 인근 영역(32)의 조도를 파악할 수 있다고 하였는데, 이 경우 파악된 조도를 통해 기준 색상값의 보정을 수행하는 것이 가능하다.

보다 바람직하게는 기준 색상값에 포함된 각각의 H,S,B값 중에서도 B값의 보정이 이루어질 수 있는데, 이를 위해 색상그룹 생성 모듈(200)은 기준 색상값 보정부(240)를 포함하여 조도의 고저에 따라 기준 색상값에 포함된 B값의 보정을 수행할 수 있다.

이는 색상 보정에 있어서 HSB 값을 이용하는 만큼, 모니터(10) 인근 영역(32)의 조도에 의해 영향을 받을 수 있는 값인 B(brightness)값을 조도에 따라 보정함으로써 모니터(10) 인근 영역(32)의 조도를 반영하여 기준 색상값을 보정하고 시인성을 최대한 확보할 수 있도록 하기 위함이다.

만약 여기서 기준 색상값에 포함된 B값이 100%에 도달하여 추가 상승이 어려운 경우, H값의 추가 조절을 수행할 수 있다.

일 실시예로는 모니터 인근 영역의 조도가 400lx 인 경우 B값을 10% 높이고, 조도가 700lx인 경우 B값을 15% 올리고, 조도가 1000lx 인 경우 B값을 20% 높여 보정한다. 만약 B값이 맥시멈(100%)에 도달한 경우 H값의 추가 보정을 수행한다.

이와 같이 기준 색상값에 포함된 B값을 조도 기반으로 보정하는 경우, 본 발명의 밝기 제어부(320)를 통한 밝기 설정에 더불어 색상 보정부(310)에 있어서도 밝기의 추가 보정이 이루어질 수 있게 되어 에너지 절감을 수행하면서도 시각 데이터(30)의 시인성을 확보하는 효과를 강화할 수 있게 된다.

여기서 상술한 기준 색상값 보정부(240)를 통한 B값 보정 구성에 있어, 바람직하게 보정된 B값은 다음의 수학식 1에 따라 산출될 수 있다.

수학식 1,

(여기서, B’는 보정된 B값, B(c)는 기준 색상값에 포함된 B값으로서

, B(a)는 조도(lx), B(s)는 기준 조도(lx))

여기서 기준 밝기는 일반적으로 룩스(lx) 단위를 이용하는 조도의 단위를 없애고 무차원군의 값을 산출하기 위한 것으로서, lx단위로 설정될 수 있다. 이때 기준 밝기의 범위는 일반적으로 물체를 식별 가능할 정도의 밝기인 지하주차장 밝기 (50lx) 내지 지하철 내부의 밝기(150lx) 사이인 100lx 내외로 설정될 수 있으나, 기준 밝기의 정확한 값에는 제한을 두지 않으며, 이는 시스템 관리자에 의해 설정될 수 있다.

예를 들어 기준 색상값의 HSB 값은(46,42,50)이며, 조도 센서를 통해 파악된 조도는 300lx이며, 기준 밝기는 100lx이다.

이때, 보정 처리된 B값은,

로 보정 처리될 수 있다.

즉 기준 색상값에 포함된 B값을 52로 보정하여 보정된 기준 색상값은 (46,42,52)로 결정되며, 이와 같이 보정된 기준 색상값으로 해당 색상그룹에 포함?? 영역(32)의 색상이 일괄 보정될 수 있는 것이다.

이와 같은 수학식 1에서는 조도를 기준 밝기로 나눈 값에 로그를 취하고, 이를 하이퍼사인의 역함수를 다시 취한 값을 보정하여 이를 기준 색상값에 포함된 B값의 보정에 이용한이다.

이는 조도를 나타내는 단위인 lx는 일반적으로 크게 변동되는 값의 범위를 가지므로, 로그를 취하여 로그 단위에서의 변동만을 관찰하도록 하며, 나아가 이때선형적 거동을 보이지 않는 밝기 변동을 하이퍼사인의 역함수를 통해 반영하도록 하되, 로그를 통해 그 차이에 따른 변화가 줄어든 것을 반영하여 가중치를 곱한 것이다.

따라서 이와 같은 수학식 1을 통한 B값의 보정 처리 구성에 따르면, 10의 단위 이상으로 변동되는 밝기 차이를 로그를 취해 반영할 수 있도록 함과 동시에, 비선형적 거동을 하이퍼사인의 역함수를 통해 관찰할 수 있도록 하며, 나아가 값의 변동이 크지 않은 하이퍼사인 역함수를 통해 B값의 보정 범위를 조절할 수 있도록 함으로써 색상의 과한 변화를 통제할 수 있도록 한 효과가 있다.

그에 따라, 외부 조도 증가 시 시인성 증가를 위해 높아져야 하는 밝기를 색상 보정에 반영할 수 있도록 하여, 영역(32)별로 색상을 균일화 함과 동시에 추가적으로 조도에 따른 밝기 제어를 더하여 색상에 대한 시인성을 높일 수 있도록 함은 물론이다.
지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 색상 및 밝기 최적화를 통한 모니터의 에너지 절감 시스템의 구성 및 작용을 상기 설명 및 도면에 표현하였지만 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하여 본 발명의 사상이 상기 설명 및 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능함은 물론이다.

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10 : 모니터 11 : 디스플레이
12 : 조도 센서 20 : 컨트롤러
30 : 시각 데이터 31 : 면
32 : 영역 100 : 시각 데이터 분석 모듈
110 : 면 검출부 120 : 영역 생성부
130 : 색상 인식부 131 : 컬러 인식 파트
132 : 컬러 갭 산출 파트 200 : 색상그룹 생성 모듈
210 : 그룹화부 220 : 색상레벨 설정부
230 : 기준 색상값 산출부 240 : 기준 색상값 보정부
300 : 제어 모듈 310 : 색상 보정부
320 : 밝기 제어부 400 : 에너지 절감 모듈

Claims (8)

1. 색상 및 밝기 최적화를 통한 모니터의 에너지 절감 시스템으로서,
   시각 데이터를 출력하는 디스플레이와, 상기 디스플레이의 일 측에 구비되어 상기 모니터의 인근 영역의 조도를 파악하는 조도 센서를 포함하는 모니터;
   컨트롤러;를 포함하는 것으로서,
   상기 컨트롤러는,
   상기 시각 데이터에서 외곽선 및 상기 외곽선에 의해 둘러싸인 면을 검출하는 면 검출부 및, 상기 면을 분할하여 복수의 영역을 생성하는 영역 생성부 및, 상기 영역의 색상을 인식하는 것으로서 상기 영역의 HSB(Hue-Saturation-Brightness) 값을 인식하는 컬러 인식 파트와 상기 영역과 주변 영역의 HSB 값을 비교 처리하여 컬러 갭(color gap)를 산출하는 컬러 갭 산출 파트를 포함한 색상 인식부를 포함하는 시각 데이터 분석 모듈;
   상기 컬러 갭의 고저를 기반으로 상기 영역을 그룹화하여 색상그룹을 생성하는 그룹화부 및, 상기 색상그룹의 개수의 다소(多少)에 따라 상기 시각 데이터의 색상레벨을 설정하는 색상레벨 설정부 및, 상기 색상그룹에 포함된 영역의 HSB 값의 평균인 기준 색상값을 산출하는 기준 색상값 산출부 및, 상기 조도의 고저에 따라 상기 기준 색상값에 포함된 B값을 보정하는 기준 색상값 보정부를 포함하는 색상그룹 생성 모듈;
   상기 기준 색상값으로 상기 색상그룹에 속한 영역의 색상을 일괄 보정 처리하는 색상 보정부 및, 상기 색상레벨의 고저에 따라 상기 디스플레이의 밝기를 설정하는 밝기 제어부를 포함하는 제어 모듈;
   상기 설정된 밝기로 상기 디스플레이의 밝기를 제어하며 상기 보정된 시각 데이터를 출력하는 에너지 절감 모듈;을 포함하고,
   상기 보정된 B값은,
   다음의 수학식 1에 따라 산출되는 것을 특징으로 하는, 색상 모니터의 에너지 절감 시스템.
   수학식 1,

   

   
   (여기서, B’는 보정된 B값, B(c)는 기준 색상값에 포함된 B값으로서

   

   , B(a)는 조도(lx), B(s)는 기준 조도(lx))
2. 제 1항에 있어서,
   상기 컨트롤러는,
   상기 모니터의 구동 시간을 파악하는 구동 시간 파악부와, 상기 구동 시간의 장단(長短)에 따라 시간레벨을 설정하는 시간레벨 설정부를 포함하는 구동 시간 파악 모듈을 포함하며,
   상기 밝기 제어부는,
   상기 색상레벨 및 상기 시간레벨의 고저에 따라 상기 디스플레이의 밝기를 설정하는 것을 특징으로 하는, 모니터의 에너지 절감 시스템.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 모니터는,
   상기 디스플레이의 일 측에 구비되어 상기 모니터의 인근 영역의 조도를 파악하는 조도 센서를 포함하며,
   상기 밝기 제어부는,
   상기 색상레벨 및 상기 조도의 고저에 따라 상기 디스플레이의 밝기를 설정하는 것을 특징으로 하는, 모니터의 에너지 절감 시스템.
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