KR102565592B1 - 휘도 및 색도 측정 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 휘도 및 색도 측정 시스템은 측정 영상을 출력하는 표시 패널의 제1 색 데이터를 색도 변환 계수를 이용하여 제1 색도 데이터로 변환하는 색도 변환부, 색공간 변환 행렬을 이용하여 제1 색 데이터를 표준 색공간의 표준 색도 데이터로 변환하는 색공간 변환부 및 표준 색도 데이터의 성분합을 이용하여 표준 색도 데이터를 표준 색 데이터로 변환하는 표준 색 변환부를 포함한다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 휘도 및 색도 측정 방법은 색도 변환 계수 및 색공간 변환 행렬을 추출하고, 측정 영상을 출력하는 표시 패널을 촬영하여 제1 촬영 이미지를 생성한다. 이후, 제1 촬영 이미지로부터 제1 색 데이터를 추출한다. 이어서, 색도 변환 계수를 이용하여 제1 색 데이터를 제1 색도 데이터로 변환하고, 색공간 변환 행렬을 이용하여 제1 색도 데이터를 표준 색공간의 표준 색도 데이터로 변환한다. 마지막으로, 표준 색도 데이터의 성분합을 이용하여 표준 색도 데이터를 표준 색 데이터로 변환한다. 이에 따라, 본 발명은 표시 패널을 카메라로 한차례 촬영하여 획득한 제1 색 데이터를 미리 추출해둔 색도 변환 계수와 색공간 변환 행렬을 이용하여 표준 색 데이터로 변환함으로써, 휘도 및 색도를 빠르게 측정할 수 있다.

Description

휘도 및 색도 측정 시스템 및 방법{System and method for measuring of luminance and chromaticity}
본 발명은 휘도 및 색도 측정 시스템 및 방법에 관한 것이다.
디스플레이 장치를 제조하는데 있어서, 색도 계측 기술을 통해 디스플레이 장치로부터 색도를 계측하여 화질을 평가하고, 디스플레이 장치에서 구현되는 색을 조정함으로써 디스플레이 장치의 화질을 향상시키고 있다.
이러한 색도 계측 기술은 적색, 녹색, 청색에 대한 사람의 색 인식에 따른 색매칭함수(Color Matching Function)와 빛의 파장영역 별 인식률에 따른 분광학적 응답함수(Human Spectral Responsibility Function)을 이용하여 디스플레이 장치의 색도를 계산하게 된다.
도 1은 종래의 색도 계측 장치(10)의 구성을 도시한 도면이다.
종래의 색도 계측 장치(10)는 집광렌즈(11), 셔터(12), 등색함수필터(13a, 13b, 13c)가 장착된 필터휠(13), CCD 센서(14) 및 제어모듈(15)을 포함한다.
집광렌즈(11)는 디스플레이 장치(D)의 측정 대상 영역에서 방사된 광을 집광하여 통과시키고, 셔터(12)는 집광렌즈(11)와 CCD 센서(14)의 사이에 위치하여 CCD 센서(14)로 조사되는 광을 차단하거나 통과시킨다.
필터휠(13)은 CCD 센서(14)로 조사되는 광에서 일부 광 성분만을 통과시키는 하나 이상의 등색함수필터(13a, 13b, 13c)를 구비한다. 이때, 필터휠(13)은 통과시키고자 하는 광 성분에 대응하는 등색함수필터(13a, 13b, 13c)가 CCD 센서(14)의 전면에 위치하도록 구동모터에 의해 회전된다.
등색함수필터(13a, 13b, 13c)는 X 자극값(X Tristimulus Value)을 통과시키는 X 자극값 필터(13a), Y 자극값(Y Tristimulus Value)을 통과시키는 Y 자극값 필터(13b), Z 자극값(Z Tristimulus Value)을 통과시키는 Z자극값 필터(13c)로 구성된다.
CCD 센서(14)는 X 자극값 필터(13a)를 통과한 X 자극값을 색좌표 X의 픽셀값(Pixel Value)으로 추출하고, Y 자극값 필터(13b)를 통과한 Y 자극값을 색좌표 Y의 픽셀값으로 추출하고, Z 자극값 필터(13c)를 통과한 Z 자극값을 색좌표 Z의 픽셀값으로 추출한다.
이후, 연산부(15)는 추출된 X, Y, Z의 픽셀값을 매트릭스형태의 색도 데이터(색좌표)로 변환하여 출력하게 된다.
즉, 종래의 색도 계측 장치(10)는 하나 이상의 등색함수필터(13a, 13b, 13c)가 구비된 필터휠(13)을 회전시킴으로써, 광의 특정 성분만을 차례로 통과시켜 색도 데이터를 측정한다.
이에 따라, 종래의 색도 계측 장치(10)는 모든 등색함수필터(13a, 13b, 13c)를 차례로 변경해야지만 휘도 및 색도를 측정할 수 있으므로 휘도 및 색도를 측정하는 측정 시간이 오래 소요되는 문제점이 있다.
또한, 종래의 색도 계측 장치(10)는 색도 데이터의 모든 광 성분(X, Y, Z) 중 어느 하나의 광 성분을 통과시키는 등색함수필터를 모두 구비해야 하며, 통과시키고자 하는 광 성분에 따라 등색함수필터(13a, 13b, 13c)를 회전시키는 필터 변경 수단이 별도로 구비되야 하므로 장치의 부피가 커지고 제조 단가가 상승하는 문제점이 있다.
또한, 종래의 색도 계측 장치(10)는 디스플레이 장치(D)의 전체 디스플레이 영역 중에서 일부 영역을 기준 영역으로 휘도 및 색도를 측정함으로써, 중심 영역을 기준 영역으로 휘도 및 색도를 측정하는 경우 외곽 영역에서의 측정 정확도가 낮아지는 문제점이 있다.
본 발명은 카메라와 포인트 계측기 각각을 이용하여 패턴 영상을 출력하는 표시 패널으로부터 제2 색 데이터와 계측 색 데이터를 획득하고, 획득된 제2 색 데이터와 계측 색 데이터를 이용하여 카메라로 촬영된 촬영 이미지의 제1 색 데이터를 제1 색도 데이터, 표준 색도 데이터, 표준 색 데이터 순으로 변환할 수 있는 색도 변환 계수와 색공간 변환 행렬을 추출함으로써, 고가의 면 계측기 또는 수회 측정을 반복해야하는 포인트 계측기를 이용하지 않고 휘도 및 색도를 측정하고자 하는 표시 패널을 카메라로 한차례 촬영하는 것만으로도 표시 패널로부터 출력되는 영상의 휘도 및 색도를 빠르고 정확하게 측정할 수 휘도 및 색도 측정 시스템 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
종래의 색도 계측 장치는 모든 등색함수필터를 차례로 변경하여 색도를 측정하므로 오랜 측정 시간이 소요되고, 모든 등색함수필터와 등색함수필터의 변경 수단을 구비하므로 제조 단가와 장치의 부피가 커지는 문제점이 있었다.
또한, 종래의 색도 계측 장치는 디스플레이 장치의 일부 영역을 기준 영역으로 휘도 및 색도를 측정하므로 기준 영역과 이격된 외곽 영역에서의 측정 정확도가 감소하는 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 휘도 및 색도 측정 시스템에서는 측정 영상을 출력하는 표시 패널의 제1 촬영 이미지로부터 추출된 제1 색 데이터를 색도 변환 계수를 이용하여 제1 색도 데이터로 변환하는 색도 변환부, 색공간 변환 행렬을 이용하여 제1 색 데이터를 표준 색공간의 표준 색도 데이터로 변환하는 색공간 변환부 및 표준 색도 데이터의 성분합을 이용하여 표준 색도 데이터를 표준 색 데이터로 변환하는 표준 색 변환부를 포함한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 휘도 및 색도 측정 방법은 색도 변환 계수 및 색공간 변환 행렬을 추출하고, 측정 영상을 출력하는 표시 패널을 촬영하여 제1 촬영 이미지를 생성한다. 이후, 제1 촬영 이미지로부터 제1 색 데이터를 추출한다. 이어서, 색도 변환 계수를 이용하여 제1 색 데이터를 제1 색도 데이터로 변환하고, 색공간 변환 행렬을 이용하여 제1 색도 데이터를 표준 색공간의 표준 색도 데이터로 변환한다. 마지막으로, 표준 색도 데이터의 성분합을 이용하여 표준 색도 데이터를 표준 색 데이터로 변환한다.
이와 같이, 본 발명에서는 색도 변환 계수와 색공간 변환 행렬을 추출한 후에 카메라로 표시 패널을 한차례 촬영하여 획득한 제1 촬영 이미지의 제1 색 데이터를 제1 색도 데이터, 표준 색도 데이터, 표준 색 데이터 순으로 변환함으로써, 표시 패널로부터 출력되는 영상의 휘도와 색도를 빠르고 정확하게 측정한다.
하지만, 전술한 바와 같이 종래의 색도 계측 장치는 모든 등색함수필터를 구비하여 차례로 변경하는 과정을 통해 색도를 측정하므로 장치의 부피가 커지고 측정 시간이 장시간 소요되는 문제점이 있는데, 본 발명에서는 이러한 문제점을 극복하기 위해 카메라로 촬영된 촬영 이미지의 제1 색 데이터를 색도 변환 계수와 색공간 변환 필터를 이용하여 표준 색 데이터로 변환함으로써 휘도 및 색도를 측정한다.
이와 같은 본 발명에 따르면, 표시 패널의 한차례 촬영만으로 표시 패널로부터 출력되는 영상의 휘도 및 색도를 빠르게 할 수 있으며, 표시 패널의 중심 영역뿐만 아니라 표시 패널의 외곽 영역에서도 정확한 휘도 및 색도를 측정할 수 있다.
전술한 바와 같은 본 발명에 의하면 표시 패널을 카메라로 촬영한 촬영 이미지의 제1 색 데이터를 표준 색 데이터로 변환할 수 있는 색도 변환 계수와 색공간 변환 행렬을 미리 추출해두고, 표시 패널에서 출력되는 영상의 휘도 및 색도를 측정하고자 하는 경우, 표시 패널을 카메라로 한차례 촬영하여 획득한 제1 색 데이터를 표준 색 데이터로 변환함으로써, 휘도 및 색도를 빠르게 측정할 수 있다.
또한, 표시 패널을 카메라로 촬영한 촬영 이미지의 색 데이터를 포인트 계측기로 계측된 계측 색 데이터로 근사시키기 위한 색도 변환 계수를 이용하여 제1 색 데이터를 변환함으로써, 카메라와 표시 패널의 시야각으로 인해 표시 패널의 외곽 영역에서 발생하는 휘도 및 색도의 계측 오차를 감소시킬 수 있다.
도 1은 종래의 색도 계측 장치의 구성을 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 휘도 및 색도 측정 시스템과 표시 패널(D)의 휘도 및 색도를 계측하는 포인트 계측기를 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 휘도 및 색도 측정 시스템과 표시 패널을 촬영하는 카메라를 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 휘도 및 색도 측정 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 휘도 및 색도 측정 시스템과 패턴 영상을 출력하는 표시 패널로부터 계측 색 데이터를 계측하는 포인트 계측기를 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 휘도 및 색도 측정 시스템과 패턴 영상을 출력하는 표시 패널을 촬영하는 카메라를 도시한 도면.
도 7은 캘리브레이션 단계를 수행하는 휘도 및 색도 측정 시스템의 구성 간의 데이터 흐름을 도시한 도면.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 휘도 및 색도 측정 시스템과 측정 영상을 출력하는 표시 패널을 촬영하는 카메라를 도시한 도면.
도 9는 변환 단계를 수행하는 휘도 및 색도 측정 시스템의 구성 간의 데이터 흐름을 도시한 도면.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 휘도 및 색도 측정 방법의 캘리브레이션 단계를 수행하는 과정을 설명하기 위한 순서도.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 휘도 및 색도 측정 방법의 변환 단계를 수행하는 과정을 설명하기 위한 순서도.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 휘도 및 색도 측정 시스템(100)과 표시 패널(D)의 휘도 및 색도를 계측하는 포인트 계측기(200)를 도시한 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 휘도 및 색도 측정 시스템(100)과 표시 패널(D)을 촬영하는 카메라(300)를 도시한 도면이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 포인트 계측기(200)는 표시 패널(D) 상의 계측 영역(P)에서 계측 색 데이터를 계측할 수 있다.
보다 구체적으로, 포인트 계측기(200)는 수광부와 계측 영역(P)의 표면이 접촉하여 계측 영역(P) 내의 계측 색 데이터의 평균을 산출하여 계측 색 데이터를 계측할 수 있다.
여기서, 계측 색 데이터는 CIE XYZ 색공간 상의 색좌표일 수 있다. CIE XYZ 색공간에 대해 설명하면, CIE XYZ 색공간은 CIE(Commission Internationale de l'clairage, 국제 조명 위원회)에서 제정한 색공간으로써, 인간의 색채 인지를 직접 측정한 데이터를 바탕으로 제정된 색공간이다. 이에 따라, CIE XYZ 색공간은 인간이 경험할 수 있는 모든 색 감각들을 포함하는 색공간이므로 다른 색공간이 정의되는데 표준이 되는 색공간이다.
따라서, 포인트 계측기(200)는 표준이 되는 색공간인 CIE XYZ 색공간을 기준으로 계측 색 데이터를 계측한다.
한편, 표시 패널(D)의 전체 영역에 대해 휘도 및 색도를 계측하고자 하는 경우, 이상적으로는 CIE XYZ 색공간 상의 색 데이터로 휘도 및 색도를 정확하게 계측할 수 있는 포인트 계측기(200)를 이용하여 표시 패널(D)의 전체 영역에 대해서 계측하는 것이 바람직하다. 하지만, 복수의 계측 영역(1, ..., P) 마다 복수의 포인트 계측기(200)를 구비하여 표시 패널(D)을 계측하지 않는 이상, 한정된 개수의 포인트 계측기(200)를 이용하여 복수의 계측 영역(1, ..., P)을 모두 계측하는 경우, 표시 패널(D) 전체 영역에 대한 휘도 및 색도를 계측하는데 계측 시간이 오래 소요된다.
이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 휘도 및 색도 측정 시스템(100)은 캘리브레이션 단계에서 카메라(300)로 표시 패널(D)을 촬영한 촬영 이미지의 색 데이터를 CIE XYZ 색공간 상의 표준 색 데이터로 변환할 수 있는 색도 변환 계수와 색공간 변환 행렬을 추출하고, 변환 단계에서 촬영 이미지의 색 데이터를 CIE XYZ 색공간 상의 표준 색 데이터로 변환할 수 있다.
여기서, 촬영 이미지의 색 데이터는 RGB 색공간 상의 색좌표일 수 있다. RGB 색공간에 대해 설명하면, RGB 색공간은 색채를 적색, 녹색, 청색의 조합들로 정의하고 있는 색공간으로써, 디스플레이 장치, 촬상 센서(CCD, CMOS)와 같은 전자 장치에서 색채를 감지, 묘사, 표시하는데 사용되며 같은 색채라도 전자 장치에 따라 다른 색좌표의 색 데이터를 갖을 수 있다.
즉, 휘도 및 색도 측정 시스템(100)은 우선 캘리브레이션 단계에서 계측 색 데이터와 촬영 이미지의 색 데이터를 이용하여 색도 변환 계수와 색공간 변환 행렬을 추출할 수 있다. 이후, 휘도 및 색도 측정 시스템(100)은 변환 단계에서 휘도 및 색도를 측정할 측정 영상을 출력하는 표시 패널(D)을 촬영한 촬영 이미지의 색 데이터를 색도 변환 계수와 색공간 변환 행렬을 이용하여 CIE XYZ 색공간 상의 표준 색 데이터로 변환할 수 있다.
이를 통해, 휘도 및 색도 측정 시스템(100)은 표시 패널(D)을 한차례 촬영하는 것으로 표시 패널(D)의 휘도 및 색도를 측정할 수 있다.
이하에서, 휘도 및 색도 측정 시스템(100)이 색도 변환 계수 및 색공간 변환 행렬을 추출하는 캘리브레이션 단계와 촬영 이미지의 색 데이터를 표준 색 데이터로 변환하는 변환 단계에 대해 구체적으로 설명하도록 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 휘도 및 색도 측정 시스템(100)의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 휘도 및 색도 측정 시스템(100)은 패널 구동부(110), 계측기 구동부(120), 카메라 구동부(130), 계수 추출부(140), 색도 변환부(150), 행렬 추출부(160), 색공간 변환부(170), 표준 색 변환부(180), 출력부(190), 저장부(DB)를 포함하여 구성될 수 있다.
우선, 캘리브레이션 단계에서 휘도 및 색도 측정 시스템(100)의 각 구성의 역할과 색도 변환 계수 및 색공간 변환 행렬을 추출하는 과정을 설명하도록 한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 휘도 및 색도 측정 시스템(100)과 패턴 영상을 출력하는 표시 패널(D)로부터 계측 색 데이터를 계측하는 포인트 계측기(200)를 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 패널 구동부(110)는 캘리브레이션 단계에서 표시 패널(D)에 패턴 영상이 출력되도록 표시 패널(D)을 제어할 수 있다. 여기서, 패턴 영상은 휘도와 색도가 미리 설정된 단위 만큼 차이가 있는 복수의 패턴(1, ..., N, 여기서, N은 자연수)을 포함하는 영상일 수 있다. 즉, 패널 구동부(110)는 복수의 패턴(1, ..., N)이 하나씩 차례로 표시 패널(D)에 출력되도록 표시 패널(D)을 제어할 수 있다.
계측기 구동부(120)는 포인트 계측기(200)가 복수의 패턴(1, ..., N)을 출력하는 표시 패널(D)의 하나 이상의 계측 영역(1, ..., P, 여기서, P는 자연수)에서 계측 색 데이터를 계측하도록 포인트 계측기(200)를 구동시킬 수 있다.
상기 설명한 바와 같이, 계측기 구동부(120)가 포인트 계측기(200)를 구동시켜 계측되는 계측 색 데이터는 CIE XYZ 색공간 상의 색좌표(XN,P, YN,P, ZN,P)일 수 있다.
예를 들어, 포인트 계측기(200)가 표시 패널(D) 상의 계측 영역 9개에서 패턴 5개의 계측 색 데이터를 계측하는 경우, 패턴마다 9개의 계측 색 데이터를 계측되어 총 45개의 계측 색 데이터가 계측될 수 있다.
이때, 1번 패턴의 5번 계측 영역에서 계측된 계측 색 데이터는 CIE XYZ 색공간 상의 색좌표 "X1,5, Y1,5, Z1,5"일 수 있다.
이때, 계측 색 데이터를 행렬로 표현하면 하기의 수학식 1로 표현될 수 있다.
<수학식 1>
여기서, XN,P는 N번째 패턴의 P번째 계측 영역에서의 X 삼자극값이고, YN,P, N번째 패턴의 P번째 계측 영역에서의 Y 삼자극값이고, ZN,P N번째 패턴의 P번째 계측 영역에서의 Z 삼자극값이다.
이후, 계측기 구동부(120)는 포인트 계측기(200)의 작동 결과 계측된 계측 색 데이터를 표시 패널(D) 상에서 계측 영역(1, ..., P)의 위치 정보와 매칭시켜 저장부(DB)에 저장한다.
다음으로, 패턴 영상을 출력하는 표시 패널(D)을 촬영한 제2 촬영 이미지로부터 제2 색 데이터를 취득하는 과정에 대해 설명하도록 한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 휘도 및 색도 측정 시스템(100)과 패턴 영상을 출력하는 표시 패널(D)을 촬영하는 카메라(300)를 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, 카메라 구동부(130)는 카메라(300)를 구동시켜 복수의 패턴(1, ..., N)을 출력하는 표시 패널(D)을 촬영하여 제2 촬영 이미지를 획득할 수 있다. 보다 구체적으로, 카메라 구동부(130)는 카메라(300)가 복수의 패턴(1, ..., N) 마다 표시 패널(D)을 촬영하도록 카메라(300)를 구동시킬 수 있다.
여기서, 카메라(300)는 촬상 소자(CCD, CMOS)를 이용하여 촬영 이미지를 획득하는 컬러 카메라(300)일 수 있다. 또한, 카마라(300)로부터 생성된 촬영 이미지는 픽셀마다 색 데이터를 갖는 디지털 이미지일 수 있다.
한편, 카메라 구동부(130)는 복수의 패턴(1, ..., N) 마다 동일한 촬영 조건으로 표시 패널(D)을 촬영하기 위해 카메라(300)의 노출 시간(셔터 스피드), 조리개 값, ISO 정보를 복수의 패턴(1, ..., N)의 촬영마다 동일하게 설정할 수 있다.
또한, 카메라(300)와 표시 패널(D) 간의 촬영 거리(L)와 카메라(300)의 촬영 높이(H)는 복수의 패턴(1, ..., N)의 촬영 마다 동일하게 고정될 수 있다.
카메라 구동부(130)는 복수의 패턴(1, ..., N)을 출력하는 표시 패널(D)의 제2 촬영 이미지로부터 제2 색 데이터를 추출할 수 있다. 보다 구체적으로, 카메라 구동부(130)는 표시 패널(D) 상에서 계측 영역(1, ..., P)의 위치 정보에 대응하는 픽셀 위치의 제2 색 데이터를 제2 촬영 이미지로부터 추출할 수 있다.
예를 들어, 포인트 계측기(200)가 표시 패널(D) 상의 계측 영역 9개에서 패턴 5개의 계측 색 데이터를 계측하는 경우, 카메라 구동부(130)는 패턴 5개를 촬영한 제2 촬영 이미지로부터 계측 영역 9개 각각의 위치 정보에 대응하는 픽셀 위치에서의 제2 색 데이터를 추출할 수 있다.
이에 따라, 계측기 구동부(120)는 5개 패턴마다 9개의 계측 색 데이터를 획득하여 총 45개의 계측 색 데이터를 획득하고, 카메라 구동부(130) 또한 5개 패턴의 제2 촬영 이미지 마다 9개의 제2 색 데이터를 추출하여 45개의 제2 색 데이터를 획득할 수 있다.
여기서, 제2 색 데이터는 RGB 색공간 상의 색좌표(RN,P, GN,P, BN,P)일 수 있으며, 1번 패턴의 촬영 이미지 중에서 5번 계측 영역에 대응하는 픽셀 위치에서 추출된 제2 색 데이터는 RGB 색공간 상의 색좌표 "R1,5, G1,5, B1,5"일 수 있다.
이때, 제2 색 데이터를 행렬로 표현하면 하기의 수학식 2로 표현될 수 있다.
<수학식 2>
여기서, RN,P는 N번째 패턴의 P번째 계측 영역에 대응하는 픽셀 위치의 적색값이고, GN,P는 N번째 패턴의 P번째 계측 영역에 대응하는 픽셀 위치의 녹색값이고, BN,P는 N번째 패턴의 P번째 계측 영역에 대응하는 픽셀 위치의 청색값이다.
한편, 카메라 구동부(130)는 추출된 제2 색 데이터를 제2 색 데이터가 추출된 픽셀 위치와 매핑시켜 저장부(DB)에 저장할 수 있다.
이러한, 제2 색 데이터는 카메라(300)의 시야각과 표시 패널(D)의 시야각 및 비네팅 현상으로 인해 실제 색 데이터와 상이한 색 데이터가 획득된다. 예를 들어, 표시 패널(D) 전체 영역에 동일한 색도와 휘도의 영상을 출력하고 제2 색 데이터를 획득하는 경우, 표시 패널(D)의 중앙 영역의 촬영 이미지로부터 추출된 제2 색 데이터와 표시 패널(D)의 가장 자리 영역의 촬영 이미지로부터 추출된 제2 색 데이터는 색도 및 휘도가 상이할 수 있다.
이하에서는 상술된 데이터는 카메라(300)의 시야각과 표시 패널(D)의 시야각 및 비네팅 현상으로 인해 발생하는 데이터 차이를 상쇄시켜 데이터를 변환시키는 과정에 대해서 설명하도록 한다.
도 7은 캘리브레이션 단계를 수행하는 휘도 및 색도 측정 시스템(100)의 구성 간의 데이터 흐름을 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면, 제2 색 데이터의 픽셀 위치 별 데이터 차이를 상쇄시키기 위하여 계수 추출부(140)는 제2 색 데이터를 계측 색 데이터로 근사시키기 위한 색도 변환 계수를 추출할 수 있다.
보다 구체적으로, 계수 추출부(140)는 제2 색 데이터를 카메라(300)의 시야각과 표시 패널(D)의 시야각 및 비네팅 현상으로 인한 편차가 존재하지 않는 계측 색 데이터로 근사시키기 위한 색도 변환 계수를 각 복수의 패턴(1, ..., N)의 계측 영역(1, ..., P) 별로 추출할 수 있다.
즉, 계수 추출부(140)는 카메라(300)의 시야각과 표시 패널(D)의 시야각 및 비네팅 현상으로 인한 제2 색 데이터의 편차를 상쇄시킬 수 있는 색도 변환 계수를 추출할 수 있다.
이후, 계수 추출부(140)는 추출된 색도 변환 계수를 저장부(DB)에 저장한다.
계수 추출부(140)는 하기의 수학식 3을 이용하여 색도 변환 계수를 추출할 수 있다.
<수학식 3>
여기서, (aP, bP, cP)는 P번째 계측 영역에서의 색도 변환 계수이다.
색도 변환부(150)는 색도 변환 계수를 이용하여 제2 색 데이터를 제2 색도 데이터로 변환할 수 있고, 계측 색 데이터의 성분합을 이용하여 계측 색 데이터를 계측 색도 데이터로 변환할 수 있다.
우선, 색도 변환부(150)의 계측 색도 데이터 변환에 대해 설명하기 위하여 색도에 대해 설명하면, 색의 개념은 색도(Chromaticity) 및 휘도(Luminance) 두 부분으로 나눠질 수 있다. CIE XYZ 색공간에서 Y 삼자극값은 색의 휘도의 척도이고 XYZ 삼자극값을 각 정규화시키면 색 데이터를 휘도 성분이 배제된 색도 데이터로 변환할 수 있다.
이에 따라, 색도 변환부(150)는 하기의 수학식 4를 이용하여 계측 색 데이터를 계측 색도 데이터로 변환할 수 있다.
<수학식 4>
여기서, (xN,P, yN,P, zN,P)는 N번째 패턴의 P번째 계측 영역에서의 계측 색도 데이터 이고, T1은 계측 색 데이터의 성분합이다.
한편, 색도 변환부(150)는 색도 변환 계수를 이용하여 제2 색 데이터를 제2 색도 데이터로 변환할 수 있다. 보다 구체적으로, 색도 변환부(150)는 각 계측 영역(1, ..., P) 별로 추출된 색도 변환 계수와 제2 색 데이터의 성분합을 이용하여 제2 색 데이터를 제2 색도 데이터로 변환할 수 있다.
이때, 색도 변환부(150)는 하기의 수학식 5를 이용하여 제2 색 데이터를 제2 색도 데이터로 변환할 수 있다.
<수학식 5>
여기서, (rN,P, gN,P, bN,P)는 N번째 패턴의 P번째 계측 영역에 대응하는 제2 색도 데이터이고, T2는 제2 색도 데이터의 성분합이다.
이를 통해, 색도 변환부(150)는 제2 색 데이터와 계측 색 데이터를 각각 정규화시켜 색도 정보만을 포함하는 제2 색도 데이터와 계측 색도 데이터로 변환시킬 수 있다.
색도 변환부(150)를 통해 변환된 제2 색도 데이터와 계측 색도 데이터 각각의 색공간을 살펴보면 제2 색도 데이터는 rgb 색공간이고, 계측 색도 데이터의 색공간은 xyz 색공간이다.
카메라(300)로 촬영된 촬영 이미지로부터 추출된 RGB 색공간의 색 데이터를 최종적으로 CIE XYZ 색공간의 표준 색 데이터로 변환하는 경우, RGB 색공간의 색좌표를 rgb 색공간의 색도 좌표로 변환하고, 다시 rgb 색공간의 색도 좌표를 CIE xyz 색공간의 색도 좌표로 변환하고, 최종적으로 CIE xyz 색공간의 색도 좌표를 CIE XYZ 색좌표로 변환한다.
상술된 변환 과정 중에서 rgb 색공간의 색도 좌표를 CIE xyz 색공간의 색도 좌표로 변환하는 과정은 rgb 색공간에서 CIE xyz 색공간으로의 색공간 변환을 위한 색공간 변환 행렬을 이용하여 수행된다.
행렬 추출부(160)는 이러한 색공간 변환 행렬을 추출하며 구체적으로, 제2 색도 데이터를 계측 색도 데이터로 근사시키기 위한 색공간 변환 행렬을 추출할 수 있다.
이때, 행렬 추출부(160)는 하기의 수학식 6을 이용하여 색공간 변환 행렬을 추출할 수 있다.
<수학식 6>
여기서, M은 색공간 변환 행렬이고, m1,1 내지 m3,3은 색공간 변환 행렬의 원소이다.
이를 통해, 행렬 추출부(160)는 rgb 색공간의 색도 좌표를 표준 색공간인 CIE xyz 색공간의 색도 좌표로 변환할 수 있는 색공간 변환 행렬을 추출할 수 있다.
다른 실시예에 따른 행렬 추출부(160)는 일 실시예와 상이하게 모든 제2 색도 데이터를 계측 색도 데이터로 근사시키기 위한 색공간 변환 행렬을 추출하지 않고, 동일한 계측 영역 별로 색공간 변환 행렬을 추출할 수 있다.
예를 들어, 다른 다른 실시예에 따른 행렬 추출부(160)는 모든 패턴(1, ..., N)의 1번째 계측 영역에 대응하는 제2 색도 데이터(rN,1, gN,1, bN,1)를 모든 패턴(1, ..., N)의 1번째 계측 영역에 대응하는 계측 색도 데이터(rN,1, gN,1, bN,1)로 근사시키기 위한 계측 영역 별 색공간 변환 행렬을 추출할 수 있다.
이때, 다른 실시예에 따른 행렬 추출부(160)는 하기의 수학식 7을 이용하여 계측 영역 별 색공간 변환 행렬을 추출할 수 있다.
<수학식 7>
여기서, MP은 계측 영역 별 색공간 변환 행렬이고, m1,1' 내지 m3,3'은 계측 영역 별 색공간 변환 행렬의 원소이다.
이후, 다른 실시예에 따른 행렬 추출부(160)는 계측 영역에 각각 대응하는 계측 영역 별 색공간 변환 행렬을 표시 패널(D)의 전체 역역을 대상으로 보간할 수 있다.
보다 구체적으로, 다른 실시예에 따른 행렬 추출부(160)는 추출된 계측 영역 별 색공간 변환 행렬을 이용하여 표시 패널(D)의 전체 영역 중에서 색공간 변환 행렬이 추출되지 않은 영역에 대해 색공간 변환 행렬을 보간함으로써, 표시 패널(D)의 전체 영역에 대해 색공간 변환 행렬을 추출할 수 있다.
이때, 다른 실시예에 따른 행렬 추출부(160)는 선형 보간법(Linear Interpolation), 포물선 보간법(Parbolic Interpolation), 뉴터 라그랜지 보간법(Newton Lagrange Interpolation), 스플라인 보간법(Spline Interpolation) 중 하나 이상을 이용하여 계측 영역 별 색공간 변환 행렬을 표시 패널(D)의 전체 영역에 대한 색공간 변환 행렬로 보간할 수 있다.
다른 실시예에 따른 행렬 추출부(160)로부터 보간된 색공간 변환 행렬은 하기의 수학식 8로 표현할 수 있다.
<수학식 8>
여기서, Mu,v는 표시 패널의 전체 영역에 대한 색공간 변환 행렬이고, m1,1(u,v) 내지 m3,3( u,v )은 색공간 변환 행렬의 원소이고, u 및 v는 픽셀 위치의 좌표이다.
지금까지, 본 발명의 일 실시예에 따른 휘도 및 색도 측정 시스템(100)이 캘리브레이션 단계를 통해 색도 변환 계수 및 색공간 변환 행렬을 추출하는 과정을 설명하였다.
이러한 본 발명의 일 실시예에 따른 휘도 및 색도 측정 시스템(100)은 카메라(300)로부터 촬영된 촬영 이미지로부터 제2 색 데이터를 추출하여 색도 변환 계수 및 색공간 변환 행렬을 추출하였으나, 본 발명의 다른 실시예에 따른 휘도 및 색도 측정 시스템은 제2 색 데이터를 대신하여 면 계측기로부터 계측된 면계측 색 데이터를 이용하여 색도 변환 계수 및 색공간 변환 행렬을 추출할 수 있다.
다른 실시예에 따른 휘도 및 색도 측정 시스템과 일 실시예에 따른 휘도 및 색도 측정 시스템(100)을 비교하여 설명하도록 한다.
다른 실시예에 따른 휘도 및 색도 측정 시스템의 계측기 구동부는 면 계측기가 복수의 패턴(1, ..., N)을 출력하는 표시 패널(D)의 전체 영역에서 면계측 색 데이터를 계측하도록 면 계측기를 구동시킬 수 있다.
이후, 다른 실시예에 따른 계측기 구동부는 면계측 색 데이터 중에서 계측 영역(1, ..., P)의 위치 정보에 대응하는 면계측 색 데이터만을 추출할 수 있다.
이러한, 계측 색 데이터를 행렬로 표현하면 하기의 수학식 9로 표현될 수 있다.
<수학식 9>
여기서, XN,P'는 N번째 패턴의 P번째 계측 영역에서의 X' 삼자극값이고, YN,P', N번째 패턴의 P번째 계측 영역에서의 Y' 삼자극값이고, ZN,P' N번째 패턴의 P번째 계측 영역에서의 Z' 삼자극값이다.
여기서, 계측기 구동부가 면 계측기를 구동시켜 계측되는 면계측 색 데이터는 CIE XYZ 색공간 상의 색좌표(XN,P', YN,P', ZN,P')일 수 있다. 이때, 면 계측기는 카메라(300)와 유사하게 시야각과 표시 패널(D)의 시야각 및 비네팅 현상이 발생할 수 있다. 이로 인해, 동일한 패턴과 계측 영역에서 계측된 면 계측기의 면계측 색 데이터와 포인트 계측기(200)의 계측 색 데이터는 표시 패널(D)의 테두리에 위치하는 계측 영역의 데이터일 수록 색도 및 휘도의 차이가 발생할 수 있다.
이후, 다른 실시예에 따른 휘도 및 색도 측정 시스템은 일 실시예에 따른 휘도 및 색도 측정 시스템(100)의 캘리브레이션 단계와 동일하게 제2 색 데이터 대신 면계측 색 데이터를 이용하여 캘리브레이션 단계를 수행할 수 있다.
이에 따라, 상술한 일 실시예에 따른 휘도 및 색도 측정 시스템(100)의 설명과 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 휘도 및 색도 측정 시스템(100)이 변환 단계를 수행하는 과정을 설명하도록 한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 휘도 및 색도 측정 시스템(100)과 측정 영상(S)을 출력하는 표시 패널(D)을 촬영하는 카메라(200)를 도시한 도면이다.
도 8을 참조하면, 카메라 구동부(130)는 카메라(200)를 구동시켜 휘도 및 색도를 측정하고자 하는 측정 영상(S)이 출력되는 표시 패널(D)을 촬영할 수 있다. 이를 통해, 카메라 구동부(130)는 측정 영상(S)을 출력하는 표시 패널(D)의 제1 촬영 이미지로부터 제1 색 데이터를 추출할 수 있다. 보다 구체적으로, 카메라 구동부(130)는 표시 패널(D)의 전체 영역에 대해 제1 색 데이터를 추출할 수 있다.
여기서, 제1 색 데이터는 표시 패널(D)의 픽셀 위치에 대응하는 RGB 색공간 상의 색좌표(Ru,v, Gu,v, Bu,v)일 수 있으며, 픽셀 위치의 좌표가 (1, 5)인 제1 색 데이터는 RGB 색공간 상의 색좌표 "R1,5, G1,5, B1,5"일 수 있다.
이때, 제1 색 데이터를 행렬로 표현하면 하기의 수학식 10으로 표현될 수 있다.
<수학식 10>
여기서, Ru,v는 픽셀 위치의 좌표 (u,v)에서의 적색값이고, Gu,v는 픽셀 위치의 좌표 (u,v)에서의 녹색값이고, Bu,v 는 픽셀 위치의 좌표 (u,v)에서의 청색값이다.
한편, 카메라 구동부(130)는 측정 영상(S)을 출력하는 표시 패널(D)의 촬영 시 카메라(300)의 조리개 값, ISO 정보를 캘리브레이션 단계의 조리개 값, ISO 정보와 동일하게 설정할 수 있다.
하지만, 카메라 구동부(130)는 촬영하고자 하는 측정 영상(S)의 휘도에 따라 카메라(300)의 노출 시간을 캘리브레이션 단계의 노출 시간과 다르게 설정할 수 있다. 예를 들어, 카메라 구동부(130)는 촬영하고자 하는 측정 영상(S)이 저휘도인 경우, 카메라(300)의 노출 시간을 장시간 노출로 설정할 수 있다. 반대로, 카메라 구동부(130)는 촬영하고자 하는 측정 영상(S)이 고휘도인 경우, 카메라(300)의 노출 시간을 단시간 노출로 설정할 수 있다. 즉, 카메라 구동부(130)는 촬영하고자 하는 측정 영상(S)의 휘도에 대응하여 카메라(300)의 노출 시간을 설정할 수 있다.
이외, 변환 단계에서 측정 영상(S)을 출력하는 표시 패널(D)의 촬영 시 촬영 거리(L) 및 촬영 높이(H)는 상술된 캘리브레이션 단계의 표시 패널(D)의 촬영 시 촬영 거리(L) 및 촬영 높이(H)와 동일할 수 있다.
일 실시예에 따른 휘도 및 색도 측정 시스템(100)은 임의의 측정 영상(S)을 출력하는 표시 패널(D)을 촬영하여 휘도 및 색도를 측정할 수 있으나, 다른 실시예에 따른 휘도 및 색도 측정 시스템은 패널 구동부를 이용하여 미리 설정된 휘도 및 색도의 측정 영상(S)이 표시되도록 표시 패널(D)을 구동시킨 후에 휘도 및 색도를 측정할 수 있다.
이를 통해, 휘도 및 색도 측정 시스템의 사용자는 미러 설정된 휘도 및 색도와 실제 측정된 휘도 및 색도를 비교함으로써, 휘도 및 색도 측정 시스템의 측정 정확도를 확인할 수 있다.
도 9는 변환 단계를 수행하는 휘도 및 색도 측정 시스템(100)의 구성 간의 데이터 흐름을 도시한 도면이다.
도 9를 참조하면, 계수 추출부(140)는 캘리브레이션 단계에서 추출된 계측 영역 별 색도 변환 계수를 저장부(DB)로부터 로딩받아 표시 패널(D)의 전체 역역을 대상으로 보간할 수 있다.
보다 구체적으로, 계수 추출부(140)는 계측 영역 별 색도 변환 계수을 이용하여 표시 패널(D)의 전체 영역 중에서 색도 변환 행렬이 추출되지 않은 영역에 대해 색공간 변환 행렬을 보간함으로써, 표시 패널(D)의 전체 영역에 대해 색도 변환 계수를 추출할 수 있다.
이때, 계수 추출부(140)는 선형 보간법, 포물선 보간법, 뉴터 라그랜지 보간법, 스플라인 보간법 중 하나 이상을 이용하여 계측 영역 별 색도 변환 계수를 표시 패널(D)의 전체 영역에 대한 색도 변환 계수로 보간할 수 있다.
계수 추출부(140)로부터 보간된 색도 변환 계수는 하기의 수학식 11로 표현할 수 있다.
<수학식 11>
여기서, (aP, bP, cP)는 P번째 계측 영역에서의 색도 변환 계수이고, (au,v, bu,v, cu,v)는 좌표가 (u, v)인 픽셀 위치에서의 색도 변환 계수이다.
이후, 계수 추출부(140)는 캘리브레이션 단계에서 패턴 영상(1, ..., P)을 촬영한 제2 촬영 이미지의 노출 시간과 변환 단계에서 측정 영상(S)를 촬영한 제1 촬영 이미지의 노출 시간 간의 노출 시간 비율을 이용하여 상기 색도 변환 계수를 보정할 수 있다.
이때, 제2 촬영 이미지의 노출 시간과 제1 촬영 이미지의 노출 시간 간의 시간차가 발생하는 이유에 대해 설명하면, 본 발명에서 카메라(300)는 동일한 노출의 제1 촬영 이미지 및 제2 촬영 이미지를 표시 패널(D)로부터 촬영한다. 하지만, 표시 패널(D)로부터 출력되는 패턴 영상(1, ..., P)과 측정 영상(S)의 밝기는 서로 상이하므로 동일한 노출의 제1 촬영 이미지 및 제2 촬영 이미지를 촬영하기 위해 1 촬영 이미지 및 제2 촬영 이미지를 각각 촬영할 때 노출 시간을 상이하게 변경하게 된다.
이를 통해, 계수 추출부(140)는 제2 촬영 이미지의 노출 시간과 제1 촬영 이미지의 노출 시간의 차이로 인한 제2 색 데이터와 제1 색 데이터 간의 색도 및 휘도 차이를 보정할 수 있다.
이때, 계수 추출부(140)는 표시 패널(D)의 전체 영역에 대해 보간된 색도 변환 계수를 하기의 수학식 12를 이용하여 보정할 수 있다.
<수학식 12>
여기서, (au,v', bu,v', cu,v')는 좌표가 (u, v)인 픽셀 위치에서의 보정된 색도 변환 계수이고, (au,v, bu,v, cu,v)는 좌표가 (u, v)인 픽셀 위치에서의 보정 전의 색도 변환 계수이고, Ecal은 캘리브레이션 단계에서 촬영된 제2 촬영 이미지의 노출 시간이고, Emea는 변환 단계에서 촬영된 제1 촬영 이미지의 노출 시간이다.
이후, 색도 변환부(150)는 보정된 색도 변환 계수를 이용하여 제1 색 데이터를 제1 색도 데이터로 변환할 수 있다. 보다 구체적으로, 색도 변환부(150)는 보정된 색도 변환 계수와 제1 색 데이터의 성분합을 이용하여 제1 색 데이터를 제1 색도 데이터로 변환할 수 있다.
여기서, 상술한 바와 같이, 표시 패널(D)의 픽셀 위치에 대응하는 RGB 색공간 상의 색좌표(Ru,v, Gu,v, Bu,v)일 수 있다. 이러한, 제1 색 데이터로부터 변환된 제1 색도 데이터 또한 표시 패널(D)의 픽셀 위치에 대응하는 rgb 색공간의 색좌표(ru,v, gu,v, bu,v)일 수 있다.
이때, 색도 변환부(150)는 하기의 수학식 13을 이용하여 제1 색 데이터를 제1 색도 데이터로 변환할 수 있다.
<수학식 13>
여기서, (ru,v, gu,v, bu,v)는 좌표가 (u, v)인 픽셀 위치에서의 제1 색도 데이터이고, T3는 제1 색도 데이터의 성분합이고, (au,v', bu,v', cu,v')는 좌표가 (u, v)인 픽셀 위치에서의 보정된 색도 변환 계수이고, (Ru,v, Gu,v, Bu,v)는 좌표가 (u, v)인 픽셀 위치에서의 제1 색 데이터이다.
색공간 변환부(170)는 변환된 제1 색도 데이터의 색공간을 표준 색공간의 표준 색도 데이터로 변환할 수 있다. 보다 구체적으로, 색공간 변환부(170)는 데이터 저장부(DB)에 저장된 색공간 변환 행렬을 이용하여 제1 색도 데이터를 표준 색도 데이터로 변환할 수 있다.
여기서, 표준 색공간은 CIE에서 제정된 CIE xyz 색공간일 수 있다. 즉, 색공간 변환부(170)는 카메라(300)마다 상이한 RGB 색공간을 다른 색공간이 정의되는데 표준이 되는 색공간인 CIE xyz 색공간의 표준 색도 데이터로 변환할 수 있다. 이때, 표준 색도 데이터는 CIE xyz 색공간 상의 색좌표(xu,v, yu,v, zu,v)일 수 있다.
한편, 색공간 변환부(170)는 일 실시예에 따른 행렬 추출부(160)가 캘리브레이션 단계에서 표시 패널(D)의 전체 영역에 대해 보간된 색공간 변환 행렬을 이용하여 제1 색도 데이터를 표준 색도 데이터로 변환할 수 있다.
이때, 색공간 변환부(170)는 하기의 수학식 14를 이용하여 제1 색도 데이터를 표준 색도 데이터로 변환할 수 있다.
<수학식 14>
여기서, (xu,v, yu,v, zu,v)는 좌표가 (u, v)인 픽셀 위치에서의 표준 색도 데이터이고, Mu,v는 표시 패널의 전체 영역에 대한 색공간 변환 행렬이고, (ru,v, gu,v, bu,v)는 좌표가 (u, v)인 픽셀 위치에서의 제1 색도 데이터이다.
다음으로, 표준 색 변환부(180)는 제1 색도 데이터의 성분합을 이용하여 표준 색도 데이터를 표준 색 데이터로 변환할 수 있다. 여기서, 표준 색 데이터의 색공간은 CIE XYZ 색공간일 수 있다. 즉, 표준 색 변환부(180)는 휘도 성분이 제외된 표준 색도 데이터에 제1 색도 데이터의 성분합을 곱하여 색도 및 휘도 성분을 모두 포함하는 표준 색 데이터로 변환할 수 있다.
이때, 표준 색 변환부(180)는 하기의 수학식 15를 이용하여 표준 색도 데이터를 표준 색도 데이터로 변환할 수 있다.
<수학식 15>
여기서, (Xu,v, Yu,v, Zu,v)는 좌표가 (u, v)인 픽셀 위치에서의 표준 색 데이터이고, T3는 제1 색도 데이터의 성분합이고, (xu,v, yu,v, zu,v)는 좌표가 (u, v)인 픽셀 위치에서의 표준 색도 데이터이다.
최종적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 휘도 및 색도 측정 시스템(100)은 제1 촬영 이미지로부터 획득된 제1 색 데이터에 보정된 색도 변환 계수와 색공간 변환 행렬을 곱하여 표준 색 데이터로 변환할 수 있다.
이때, 휘도 및 색도 측정 시스템(100)은 상술된 수학식 12 내지 수학식 15를 정리한 하기의 수학식 16을 이용하여 제1 색 데이터로부터 표준 색 데이터를 변환할 수 있다.
<수학식 16>
여기서, (xu,v, yu,v, zu,v)는 좌표가 (u, v)인 픽셀 위치에서의 표준 색도 데이터이고, Mu,v는 표시 패널의 전체 영역에 대한 색공간 변환 행렬이고, (au,v', bu,v', cu,v')는 좌표가 (u, v)인 픽셀 위치에서의 보정된 색도 변환 계수이고, (au,v, bu,v, cu,v)는 좌표가 (u, v)인 픽셀 위치에서의 보정 전의 색도 변환 계수이고, Ecal은 캘리브레이션 단계에서 촬영된 제2 촬영 이미지의 노출 시간이고, Emea는 변환 단계에서 촬영된 제1 촬영 이미지의 노출 시간 (Ru,v, Gu,v, Bu,v)는 좌표가 (u, v)인 픽셀 위치에서의 제1 색 데이터이다.
이를 통해, 휘도 및 색도 측정 시스템(100)은 카메라(300)를 이용하여 한차례 촬영만으로 좌표가 (u, v)인 픽셀 위치에서의 표준 색 데이터를 획득할 수 있다.
한편, 표준 색 변환부(180)는 최종적으로 변환된 표준 색 데이터의 정확성을 향상시키기 위해, 측정 영상(S)을 출력하는 표시 패널(D)을 포인트 계측기(200)로 계측한 기준 색 데이터를 이용하여 표준 색 데이터를 보정할 수 있다.
보다 구체적으로, 포인트 계측기(200)는 표시 패널(D) 상의 임의의 위치에서 기준 색 데이터를 계측하고, 임의의 위치에 해당하는 픽셀 위치의 표준 색 데이터를 보정할 수 있다.
예를 들어, 임의의 위치의 표시 패널(D) 상의 좌표가 (15, 25)인 표준 색 데이터(X15,25, Y15,25, Z15, 25)를 보정하는 경우, 해당 픽셀 위치의 좌표인 (15, 25)에 해당하는 표시 패널(D) 상의 위치에서 기준 색 데이터(X15,25", C15,25", Z15,25")를 포인트 계측기(200)로 계측하고, 임의의 위치에서의 표준 색 데이터와 기준 색 데이터의 비율을 이용하여 표준 색 데이터를 보정할 수 있다.
이때, 표준 색 변환부(180)는 상술된 수학식 18을 이용하여 표준 색 데이터를 보정할 수 있다.
<수학식 18>
여기서, (Xu,v', Yu,v', Zu,v')는 좌표가 (u, v)인 픽셀 위치에서의 보정된 표준 색도 데이터이고, (Xc1,c2", Yc1,c2", Zc1,c2")는 좌표가 (c1, c2)인 픽셀 위치에서 포인트 계측기(200)로 계측된 계측 색 데이터이고, (Xc1,c2, Yc1,c2, Zc1,c2)는 좌표가 (c1, c2)인 픽셀 위치에서의 표준 색도 데이터, (Xu,v, Yu,v, Zu,v)는 좌표가 (u, v)인 픽셀 위치에서의 보정 전 표준 색도 데이터이다.
출력부(190)는 좌표가 (u, v)인 픽셀 위치에서 휘도를 출력하고자 하는 경우 표준 색 데이터의 색좌표 중에서 좌표가 (u, v)인 Y 삼자극값을 휘도값으로 출력할 수 있다. 또한, 출력부(190)는 좌표가 (u, v)인 픽셀 위치에서 색도를 출력하고자 하는 경우 좌표가 (u, v)인 표준 색 데이터의 색좌표를 색도값으로 출력할 수 있다.
이를 통해, 본 발명에 따른 휘도 및 색도 측정 시스템(100)은 한차례의 제1 촬영 이미지 촬영으로 표시 패널(D)의 각 픽셀 위치 마다의 정확한 휘도값 및 색도값을 출력할 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 휘도 및 색도 측정 방법의 캘리브레이션 단계를 수행하는 과정을 설명하기 위한 순서도이다.
도 10을 참조하면, 우선, 캘리브레이션 단계를 수행하기 위하여 패널 구동부는 표시 패널에 패턴 영상이 출력되도록 표시 패널을 제어한다(S1010). 이후, 계측기 구동부는 패턴 영상을 출력하는 표시 패널의 계측 영역에서 포인트 계측기를 통해 계측 색 데이터를 계측하고(S1011), 카메라 구동부는 패턴 영상을 출력하는 표시 패널을 카메라로 촬영하여(S1012) 제2 촬영 이미지로부터 제2 색 데이터를 추출한다(S1013).
계수 추출부는 제2 색 데이터를 계측 색 데이터로 근사시키기 위한 색도 변환 계수를 추출한다(S1014). 이어서, 색도 변환부는 색도 변환 계수와 제2 색 데이터의 성분합을 이용하여 제2 색 데이터를 제2 색도 데이터로 변환하고(S1015), 계측 색 데이터의 성분합을 이용하여 계측 색 데이터를 계측 색도 데이터로 변환한다(S1016).
행렬 추출부는 변환된 계측 색 데이터를 계측 색도 데이터로 근사시키기 위한 색공간 변환 행렬을 추출한다(S1017).
이를 통해, 일 실시예에 따른 휘도 및 색도 측정 방법은 캘리브레이션 단계를 통해 색 데이터를 색도 데이터로 변환하는 색도 변환 계수와 색도 데이터의 색공간을 변환하는 색공간 변환 행렬을 추출할 수 있다.
이후, 일 실시예에 따른 휘도 및 색도 측정 방법은 변환 단계를 통해 표시 패널을 촬영한 촬영 이미지로부터 색 데이터를 추출하여 최종적으로 표준 색 데이터로 변환함으로써, 측정 영상을 출력하는 표시 패널의 휘도 및 색도를 측정할 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 휘도 및 색도 측정 방법의 변환 단계를 수행하는 과정을 설명하기 위한 순서도이다.
도 11을 참조하면, 패널 구동부는 표시 패널에 측정 영상이 출력되도록 표시 패널을 제어한다(S1110). 카메라 구동부는 측정 영상을 출력하는 표시 패널을 카메라로 촬영하여(S1111), 제1 촬영 이미지로부터 제1 색 데이터를 추출한다(S1112). 계수 추출부는 보간법을 이용하여 캘리브레이션 단계에서 추출된 색도 변환 계수를 표시 패널의 전체 영역에 대해 보간하고(S1113), 보간된 색도 변환 계수를 제1 촬영 이미지의 노출 시간과 제2 촬영 이미지의 노출 시간 간의 비율에 따라 보정한다(S1114).
이후, 색도 변환부는 보정된 색도 변환 계수와 제1 색 데이터의 성분합을 이용하여 제1 색 데이터를 제1 색도 데이터로 변환하고(S1115), 색공간 변환부는 캘리브레이션 단계에서 추출된 색공간 변환 행렬을 이용하여 제1 색도 데이터의 색공간을 표준 색공간의 표준 색도 데이터로 변환한다(S1116). 표준 색 변환부는 제1 색 데이터의 성분합을 이용하여 표준 색도 데이터를 표준 색 데이터로 변환한다(S1117).
이후, 표준 색 변환부는 측정 영상을 출력하는 표시 패널의 임의의 영역에서 계측된 기준 색 데이터와 임의의 영역에 해당하는 픽셀 위치의 표준 색도 데이터 간의 비율을 이용하여 표준 색도 데이터를 보정한다(S1118).
최종적으로 출력부는 표준 색 데이터의 Y 삼극값을 휘도값으로 출력하고, 표준 색 데이터의 X 삼극값, Y 삼극값, Z 삼극값 간의 비율을 계산하여 색도값으로 출력한다(S1119).
이를 통해, 본 발명에 따른 휘도 및 색도 측정 방법은 한차례의 제1 촬영 이미지 촬영으로 표시 패널의 각 픽셀 위치 마다의 정확한 휘도값 및 색도값을 출력할 수 있다.
전술한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.

Claims (17)

  1. 측정 영상을 출력하는 표시 패널의 제1 촬영 이미지로부터 추출된 제1 색 데이터를 색도 변환 계수를 이용하여 제1 색도 데이터로 변환하고, 상기 표시 패널의 제2 촬영 이미지로부터 추출된 제2 색 데이터를 상기 색도 변환 계수를 이용하여 제2 색도 데이터로 변환하는 색도 변환부;
    색공간 변환 행렬을 이용하여 상기 제1 색도 데이터를 표준 색공간의 표준 색도 데이터로 변환하는 색공간 변환부; 및
    상기 표준 색도 데이터의 성분합을 이용하여 상기 표준 색도 데이터를 표준 색 데이터로 변환하는 표준 색 변환부를 포함하고,
    상기 제1 촬영 이미지는 상기 표시 패널의 계측 영역의 표면에 접촉된 포인트 계측기에 의해 계측되고, 상기 제2 촬영 이미지는 상기 표시 패널을 촬영하는 카메라에 의해 획득되고,
    상기 제2 색 데이터가 상기 표준 색 데이터로 변환되는 경우, 상기 제2 색 데이터가 RGB 색공간의 색도 좌표로 변환되고, 상기 RGB 색공간의 색도 좌표가 CIE XYZ 색공간의 색도 좌표로 변환되며, 상기 CIE XYZ 색공간의 색도 좌표가 CIE XYZ 색좌표로 변환되는 휘도 및 색도 측정 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    패턴 영상을 출력하는 표시 패널의 제2 촬영 이미지로부터 추출된 제2 색 데이터를 상기 표시 패널 상의 계측 영역에서 계측된 계측 색 데이터로 근사시키기 위한 상기 색도 변환 계수를 추출하는 계수 추출부를
    더 포함하는 휘도 및 색도 측정 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 계수 추출부는
    상기 계측 영역에 대응하는 상기 색도 변환 계수를 상기 표시 패널의 전체 영역을 대상으로 보간하는 휘도 및 색도 측정 시스템.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 계수 추출부는
    상기 제1 촬영 이미지의 노출 시간과 상기 제2 촬영 이미지의 노출 시간 간의 노출 시간 비율을 이용하여 상기 색도 변환 계수를 보정하는 휘도 및 색도 측정 시스템.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 색도 변환부는
    상기 색도 변환 계수를 이용하여 상기 제2색 데이터를 제2 색도 데이터로 변환하고, 상기 계측 색 데이터의 성분합을 이용하여 상기 계측 색 데이터를 계측 색도 데이터로 변환하는 휘도 및 색도 측정 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제2 색도 데이터를 상기 계측 색도 데이터로 근사시키기 위한 상기 색공간 변환 행렬을 추출하는 행렬 추출부를
    더 포함하는 휘도 및 색도 측정 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 행렬 추출부는
    상기 색공간 변환 행렬을 상기 표시 패널의 전체 영역을 대상으로 보간하는 휘도 및 색도 측정 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 표준 색 변환부는
    상기 측정 영상을 출력하는 표시 패널 상의 계측 영역에서 계측된 기준 색 데이터와 상기 표준 색 데이터 간의 데이터 비율을 이용하여 상기 표준 색 데이터를 보정하는 휘도 및 색도 측정 시스템.
  9. 색도 변환 계수 및 색공간 변환 행렬을 추출하는 단계;
    측정 영상을 출력하는 표시 패널을 촬영하여 제1 촬영 이미지를 생성하고, 상기 제1 촬영 이미지로부터 제1 색 데이터를 추출하는 단계;
    상기 표시 패널을 촬영하여 제2 촬영 이미지를 생성하고, 상기 제2 촬영 이미지로부터 제2 색 데이터를 추출하는 단계;
    상기 색도 변환 계수를 이용하여 상기 제1 색 데이터를 제1 색도 데이터로 변환하는 단계;
    상기 색공간 변환 행렬을 이용하여 상기 제1 색도 데이터를 표준 색공간의 표준 색도 데이터로 변환하는 단계; 및
    상기 표준 색도 데이터의 성분합을 이용하여 상기 표준 색도 데이터를 표준 색 데이터로 변환하는 단계를 포함하고,
    상기 제1 촬영 이미지는 상기 표시 패널의 계측 영역의 표면에 접촉된 포인트 계측기에 의해 계측되고, 상기 제2 촬영 이미지는 상기 표시 패널을 촬영하는 카메라에 의해 획득되고,
    상기 제2 색 데이터가 상기 표준 색 데이터로 변환되는 경우, 상기 제2 색 데이터가 RGB 색공간의 색도 좌표로 변환되고, 상기 RGB 색공간의 색도 좌표가 CIE XYZ 색공간의 색도 좌표로 변환되며, 상기 CIE XYZ 색공간의 색도 좌표가 CIE XYZ 색좌표로 변환되는 휘도 및 색도 측정 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 색도 변환 계수 및 색공간 변환 행렬을 추출하는 단계는
    패턴 영상을 출력하는 표시 패널을 촬영하여 제2 촬영 이미지를 생성하고, 상기 제2 촬영 이미지로부터 제2 색 데이터를 추출하는 단계;
    상기 표시 패널 상의 계측 영역에서 계측 색 데이터를 계측하는 단계; 및
    상기 제2 색 데이터를 상기 계측 색 데이터로 근사시키기 위한 상기 색도 변환 계수를 추출하는 단계를
    포함하는 휘도 및 색도 측정 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 색 데이터를 제1 색도 데이터로 변환하는 단계는
    상기 제1 촬영 이미지의 노출 시간과 상기 제2 촬영 이미지의 노출 시간 간의 노출 시간 비율을 이용하여 상기 색도 변환 계수를 보정하는 단계를
    포함하는 휘도 및 색도 측정 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제1 색 데이터를 제1 색도 데이터로 변환하는 단계는
    상기 계측 영역에 대응하는 상기 색도 변환 계수를 상기 표시 패널의 전체 영역을 대상으로 보간하는 단계를
    더 포함하는 휘도 및 색도 측정 방법.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 색도 변환 계수 및 색공간 변환 행렬을 추출하는 단계는
    상기 색도 변환 계수를 이용하여 상기 제2색 데이터를 제2 색도 데이터로 변환하고, 제1 색 데이터의 성분합을 이용하여 상기 제1 색 데이터를 상기 제1 색도 데이터로 변환하는 단계를
    더 포함하는 휘도 및 색도 측정 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 색도 변환 계수 및 색공간 변환 행렬을 추출하는 단계는
    상기 제2 색도 데이터를 상기 제1 색도 데이터로 근사시키기 위한 상기 색공간 변환 행렬을 추출하는 단계를
    더 포함하는 휘도 및 색도 측정 방법.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 표준 색도 데이터를 표준 색 데이터로 변환하는 단계는
    상기 제1 색도 데이터를 표준 색공간의 표준 색도 데이터로 변환하는 단계는
    상기 계측 영역에 대응하는 상기 색공간 변환 행렬을 상기 표시 패널의 전체 영역을 대상으로 보간하는 단계를
    더 포함하는 휘도 및 색도 측정 방법.
  16. 제9항에 있어서,
    상기 측정 영상을 출력하는 표시 패널 상의 계측 영역에서 계측된 기준 색 데이터와 상기 표준 색 데이터 간의 데이터 비율을 이용하여 상기 표준 색 데이터를 보정하는 단계를
    더 포함하는 휘도 및 색도 측정 방법.
  17. (a) 캘리브레이션 단계; 및
    (b) 변환 단계를 포함하고,
    상기 (a) 캘리브레이션 단계는,
    (a-1) 계측기 구동부가 패턴 영상을 출력하는 표시 패널의 계측 영역에서 포인트 계측기를 통해 계측 색 데이터를 계측하는 단계;
    (a-2) 카메라 구동부가 상기 표시 패널을 카메라로 촬영하여 얻은 제2 촬영 이미지로부터 제2 색 데이터를 추출하는 단계;
    (a-3) 계수 추출부가 상기 제2 색 데이터를 상기 계측 색 데이터로 근사시키기 위한 색도 변환 계수를 추출하는 단계;
    (a-4) 색도 변환부가 상기 색도 변환 계수와 상기 제2 색 데이터의 성분합을 이용하여 상기 제2 색 데이터를 제2 색도 데이터로 변환하고, 상기 계측 색 데이터의 성분합을 이용하여 상기 계측 색 데이터를 계측 색도 데이터로 변환하는 단계; 및
    (a-5) 행렬 추출부가 변환된 상기 계측 색 데이터를 상기 계측 색도 데이터로 근사시키기 위한 색공간 변환 행렬을 추출하는 단계를 포함하고,
    상기 (b) 변환 단계는,
    (b-1) 상기 카메라 구동부가 상기 표시 패널을 상기 카메라로 촬영하여 얻은 제1 촬영 이미지로부터 제1 색 데이터를 추출하는 단계;
    (b-2) 상기 계수 추출부는 보간법을 이용하여 상기 색도 변환 계수를 상기 표시 패널의 전체 영역에 대해 보간하고, 보간된 색도 변환 계수를 상기 제1 촬영 이미지의 노출 시간과 상기 제2 촬영 이미지의 노출 시간 간의 비율에 따라 보정하는 단계;
    (b-3) 상기 색도 변환부가 보정된 색도 변환 계수와 상기 제1 색 데이터의 성분합을 이용하여 상기 제1 색 데이터를 제1 색도 데이터로 변환하는 단계;
    (b-4) 색공간 변환부가 상기 색공간 변환 행렬을 이용하여 상기 제1 색도 데이터의 색공간을 표준 색공간의 표준 색도 데이터로 변환하는 단계;
    (b-5) 표준 색 변환부가 상기 제1 색 데이터의 성분합을 이용하여 상기 표준 색도 데이터를 표준 색 데이터로 변환하는 단계; 및
    (b-6) 출력부가 상기 표준 색 데이터의 Y 삼극값을 휘도값으로 출력하고, 상기 표준 색 데이터의 X 삼극값, Y 삼극값, Z 삼극값 간의 비율을 계산하여 색도값으로 출력하는 단계;
    를 포함하는 휘도 및 색도 측정 방법.

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