KR20060006138A - 컬러 신호의 이득 레벨을 조절하기 위한 제어신호 생성방법 및 제어신호 생성 장치 - Google Patents

컬러 신호의 이득 레벨을 조절하기 위한 제어신호 생성방법 및 제어신호 생성 장치 Download PDF

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Abstract

컬러 이득 제어가 이루어지기 전의 컬러 데이터로부터 제1 제어신호를 생성하고, 컬러 이득 제어가 이루어진 후의 컬러 데이터로부터 제1 제어신호를 보정하기 위한 보정치 산출하고, 생성된 제1 제어신호와 보정치에 기초하여, 화이트 발란스 제어를 위한 컬러 신호의 이득 레벨을 조절하는 제어신호 생성 방법 및 제어신호 생성 장치가 개시된다. 따라서, 본원 발명에 따르면 피사체의 화이트 발란스를 보다 정확하게 제어할 수 있다.
이미지, 화이트 발란스 제어, 이득, 적분,

Description

컬러 신호의 이득 레벨을 조절하기 위한 제어신호 생성 방법 및 제어신호 생성 장치 {Method of generating a control signal for regulating a gain level of color signal and apparatus using the same}
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 컬러 신호의 이득 레벨을 조절하기 위한 제어신호 생성 장치를 구비한 이미지 픽업 장치를 예시한 개략 구성도,
도 2a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 화이트 검출 영역을 예시한 선도,
도 2b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 화이트 검출 영역을 예시한 선도,
도 3은 본 발명에 따른 일 실시 예를 나타내는 컬러 신호의 이득 레벨을 조절하기 위한 제어신호 생성 방법을 예시한 흐름도,
도 4는 본 발명에 따른 제1 제어신호를 생성하는 과정을 예시한 흐름도,
도 5는 본 발명에 따른 제1 제어신호를 생성하는 과정을 예시한 흐름도,
도 6은 본 발명에 따른 제1 제어신호를 생성하는 과정을 예시한 흐름도,
도 7은 본 발명에 따른 제1 제어신호를 보정하기 위한 보정치를 결정하는 과정을 예시한 흐름도 이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 설명 *
1: 렌즈 유닛 3: 이미지 픽업 유닛
5: 컬러 분리 유닛 7: 적분 유닛
9: 제어 유닛 9a: 마이크로 컴퓨터
9b: 메모리 11: 증폭 유닛
13: 신호 처리 유닛 15: 인코더
17: 이미지 출력 유닛
컬러 신호의 이득 레벨을 조절하기 위한 제어신호 생성 방법 및 제어신호 생성 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 화이트인 피사체를 화이트처럼 보이게 재생하기 위해서 화이트 발란스 제어가 비디오 카메라 또는 디지털 스틸 카메라와 같은 이미지 픽업 장치에 행해지고, 통상적으로 화이트 발란스 제어는 컬러 신호의 이득 레벨을 상대적으로 조절함으로써 달성되는데, 본 발명은 이러한 컬러 신호의 이득 레벨을 조절하기 위한 제어신호를 생성하는 방법 및 이 방법을 사용하는 제어신호 생성 장치에 관한 것이다.
종래의 화이트 발란스 제어 방법으로서 일반적인 것은, 각 픽셀 신호의 레드(R), 그린(G), 블루(B) 구성요소(레드, 그린, 블루로 이루어진 3개의 주 색깔 성분)의 발란스를, 전체 이미지의 평균이 무색(achromatic color)이 되도록 제어한다. 이와 같이 전체 이미지의 평균이 무색이 되도록 제어하는 기술의 일 예가, 미국 특허 US 5,038,205에 기술되어 있다.
다른 종래의 화이트 발란스 제어 방법의 일예가, 미국 특허 출원 공개 US2002/0101516 에 기재되어 있다. 이 기술에서는, 컬러 분리 회로로부터 R, G, B 데이터를 수신하고, 수신된 데이터로부터 소정의 식에 의해 레드 이득과 블루 이득을 산출한다. 소정의 식은, 다음과 같다.
R-gain=(R-gain_Auto*k + R-gain_hi*(10-k))/10
B-gain=(B-gain_Auto*k + B-gain_hi*(10-k))/10
여기에서, k 값은 가중 파라미터 이고, R-gain_Auto는 휘도(Y)와 무관하게 정해진 값이고, R-gain_hi는 휘도(Y)을 고려하여 정해진 값이다. 결과적으로, 가중 파라미터 양을 조절함으로써, 저 휘도의 피사체의 화이트 발란스 제어를 보다 정확하게 할 수 있다.
또 다른 종래의 화이트 발란스 제어 방법의 일 예가, 미국 특허 US5,267,026에 기재되어 있다. 이 기술에서는, 증폭된 컬러 데이터에 포함된 색차신호 R-Y와 B-Y를 수신하고, 수신된 색차신호 R-Y와 B-Y가 "0"이 아닌 경우에는 화이트 발란스 제어가 제대로 이루어지지 않은 것으로 보고, 소정의 절차에 따라 화이트 발란스를 제어하는 절차를 수행한다.
한편, 상술한 미국 특허 출원 공개 US2002/0101516에 기재된 바와 같은 종래의 기술들은, 컬러 신호 증폭기에 입력되기 전의 컬러 데이터에 기반하여, 화이트 발란스 제어를 위한 제어신호를 산출하여, 컬러 데이터의 화이트 발란스 제어를 수행한다. 그러나, 이와 같은 기술에서는, 제어된 화이트 발란스가 적절하게 이루어졌는지 여부는 확인할 수 가 없다.
또한, 상술한 미국 특허 US5,267,026에 기재된 바와 같은 종래의 기술은,
컬러 신호 증폭기로부터 출력되는 컬러 데이터에 기반하여, 화이트 발란스 제어를 위한 제어신호를 산출하여, 컬러 데이터의 화이트 발란스 제어를 수행한다. 그러나, 이와 같은 기술에서는, 이미 화이트 발란스 제어된 컬러 데이터를 기반으로 하여 제어신호를 산출하므로, 실제로는 화이트 영역이 아닌 영역을 화이트 영역으로 판단하거나, 화이트인 영역을 화이트가 아닌 영역으로 잘못 판단할 수 있다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해서 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은, 정확도가 높은 화이트 발란스 제어를 위하여, 컬러 신호의 이득 레벨을 조절하기 위한 제어신호 생성 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 정확도가 높은 화이트 발란스 제어를 위하여, 컬러 신호의 이득 레벨을 조절하기 위한 제어신호 생성 장치를 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위하여,
피사체로부터 복수의 컬러 신호가 포함된 이미지 데이터를 수신하여 복수의 컬러 신호의 이득 레벨을 조절함으로써 피사체의 화이트 발란스를 유지시키는 방법에 사용되는, 복수의 컬러 신호의 이득 레벨을 조절하는 제어신호(Rg, Bg)를 생성하는 방법에 있어서, 복수의 컬러 신호의 이득 레벨이 조절되기 전의 복수의 컬러 신호에 기초하여, 복수의 컬러 신호의 이득 레벨을 조절하기 위한 제1 제어신호(Rg1, Bg1)를 생성하는 단계; 복수의 컬러 신호의 이득 레벨이 조절된 후의 복수의 컬러 신호에 기초하여, 제1 제어신호를 보정하기 위한 보정치(ΔR,ΔB)를 산출하는 단계; 및 보정치(ΔR,ΔB)에 의해 상기 제1 제어신호(Rg1, Bg1)를 보정한 제2 제어신호(Rg, Bg)를 생성하는 단계를 포함하는 컬러 신호의 이득 레벨을 조절하기 위한 제어신호 생성 방법을 제공한다.
상술한 제2 제어신호(Rg, Bg)를 생성하는 단계는, 제1 제어신호에서 보정치를 뺌으로써 제2 제어신호를 생성하는 단계일 수 있다.
상술한 보정치를 산출하는 단계는, 복수의 컬러 신호의 이득 레벨이 조절된 후의 복수의 컬러 신호가, 그린 적분값(IGOUT)에 대한 레드 적분값(IROUT)의 비율(IROUT/IGOUT)을 일축으로, 그린 적분값(IGOUT)에 대한 블루 적분값(IB OUT)의 비율(IBOUT/IGOUT)을 다른 일축으로 한 2차원 평면상에서, 상기 2차원 평면상에 위치한 다양한 색 온도하에서 화이트인 피사체를 조사했을 때 산출된 값들이 형성하는 흑체 방사 곡선(CBL) 상에 위치되도록 보정치를 산출하는 단계일 수 있다.
상술한 보정치를 산출하는 단계는, 복수의 컬러 신호의 이득 레벨이 조절된 후의 복수의 컬러 신호가, 색차 신호 R-YOUT 를 일축으로, 색차 신호 B-YOUT 를 다른 일축으로 한 2차원 평면상에서, 상기 2차원 평면상에 위치한 다양한 색 온도하에서 화이트인 피사체를 조사했을 때 산출된 값들이 형성하는 흑체 방사 곡선(CBL) 상에 위치되도록 보정치를 산출하는 단계일 수 있다.
상술한 보정치를 산출하는 단계는, 복수의 컬러 신호의 이득 레벨이 조절된 후의 복수의 컬러 데이터 값에 따라서 실험적으로 결정된 보정치를 가진 룩업 테이블을 참조하여 보정치를 산출하는 단계일 수 있다.
상술한 룩업 테이블의 보정치는, 레드, 그린, 블루 값에 따라서, 실험적으로 결정될 수 있다.
상술한 룩업 테이블의 보정치는, 레드 색차 신호(R-Y), 블루 색차 신호(B-Y), 휘도 신호(Y) 값에 따라서, 실험적으로 결정될 수 있다.
상술한 제1 제어신호(Rg1, Bg1)를 생성하는 단계는, 이미지 데이터를 복수의 영역으로 나누고, 복수의 영역별로 레드 적분값(IRIN), 그린 적분값(IGIN), 및 블루 적분값(IBIN)를 각각 산출하는 단계, 복수의 영역별로, 그린 적분값(IGIN)에 대한 레드 적분값(IRIN)의 비율(IRIN/IGIN)과, 그린 적분값(IGIN )에 대한 블루 적분값(IGIN)의 비율(IBIN/IGIN)을 산출하는 단계, 복수의 영역 중에서, 그 산출된 비율 값이 미리 정해진 범위 내에 포함되는, 소정의 영역을 선별하는 단계, 선별된 소정의 영역에 대하여, 레드 적분값(IRIN), 그린 적분값(IGIN), 및 블루 적분값(IBIN )의 평균치(IRAV,IN, IGAV,IN, IBAV,IN)를 각각 산출하는 단계; 및 선별된 소정의 영역이 적어도 하나 이상 존재하는 경우, 제1 제어신호를 다음의 수학식
Rg1=1/(IRAV,IN/IGAV,IN)
Bg1=1/(IBAV,IN/IGAV,IN)
에 의해 각각 정하며, 선별된 소정의 영역이 없는 경우, 이전의 제1 제어신호와 동일하도록 각각 정하는 단계를 포함할 수 있다.
상술한 소정의 범위는, 그린 적분값(IGIN)에 대한 레드 적분값(IRIN)의 비율(IRIN/IGIN)을 일축으로, 그린 적분값(IGIN)에 대한 블루 적분값(IB IN)의 비율(IBIN/IGIN)을 다른 일축으로 한 2차원 평면에서, 다양한 색 온도하에서 화이트인 피사체를 조사했을 때 산출된 값들이 형성하는 흑체 방사 곡선을 포함한 특정 범위일 수 있다.
또한, 상술한 목적을 달성하기 위해서,
피사체로부터 복수의 컬러 신호가 포함된 이미지 데이터를 수신하여 복수의 컬러 신호의 이득 레벨을 조절함으로써 피사체의 화이트 발란스를 유지시키는 장치에 사용되는, 복수의 컬러 신호의 이득 레벨을 조절하는 제어신호(Rg, Bg)를 생성하는 장치에 있어서, 복수의 컬러 신호의 이득 레벨이 조절되기 전의 복수의 컬러 신호에 기초하여, 복수의 컬러 신호의 이득 레벨을 조절하기 위한 제1 제어신호(Rg1, Bg1)를 생성하는 수단; 복수의 컬러 신호의 이득 레벨이 조절된 후의 복수의 컬러 신호에 기초하여, 제1 제어신호를 보정하기 위한 보정치(ΔR,ΔB)를 산출하는 수단; 및 보정치(ΔR,ΔB)에 의해 제1 제어신호(Rg1, Bg1)를 보정한 제2 제어신호(Rg, Bg)를 생성하는 수단을 포함하는 컬러 신호의 이득 레벨을 조절하기 위한 제어신호 생성 장치를 제공한다.
상술한 제2 제어신호(Rg, Bg)를 생성하는 수단은, 제1 제어신호에서 보정치를 뺌으로써 제 2 제어신호를 생성할 수 있다.
상술한 보정치를 산출하는 수단은, 복수의 컬러 신호의 이득 레벨이 조절된 후의 복수의 컬러 신호가, 그린 적분값(IGOUT)에 대한 레드 적분값(IROUT)의 비율(IROUT/IGOUT)을 일축으로, 그린 적분값(IGOUT)에 대한 블루 적분값(IB OUT)의 비율(IBOUT/IGOUT)을 다른 일축으로 한 2차원 평면상에서, 상기 2차원 평면상에 위치한 다양한 색 온도하에서 화이트인 피사체를 조사했을 때 산출된 값들이 형성하는 흑체 방사 곡선(CBL)상에 위치되도록 상기 보정치를 산출할 수 있다.
상술한 보정치를 산출하는 수단은, 복수의 컬러 신호의 이득 레벨이 조절된 후의 복수의 컬러 신호가, 색차 신호 R-YOUT 를 일축으로, 색차 신호 B-YOUT 를 다른 일축으로 한 2차원 평면상에서, 상기 2차원 평면상에 위치한 다양한 색 온도하에서 화이트인 피사체를 조사했을 때 산출된 값들이 형성하는 흑체 방사 곡선(CBL) 상에 위치되도록 상기 보정치를 산출할 수 있다.
상술한 보정치를 산출하는 수단은, 복수의 컬러 신호의 이득 레벨이 조절된 후의 복수의 컬러 데이터 값에 따라서 실험적으로 결정된 보정치를 가진 룩업 테이블을 참조하여 보정치를 산출할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 컬러 신호의 이득 레벨을 조절하기 위한 제어신호 생성 장치를 구비한 이미지 픽업 장치의 개략도이다..
도 1을 참조하면, 본 이미지 픽업 장치(image pickup apparatus)는, 렌즈 유닛(lens unit)(1), 이미지 픽업 유닛(image pickup unit)(3), 컬러 분리 유닛(color separation unit)(5), 적분 유닛(integration unit)(7), 제어 유닛(control unit)(9), 증폭 유닛(amplification unit)(11), 신호 처리 유닛(singnal processing unit)(13), 및 인코더(encoder)(15), 이미지 출력 유닛(image output unit)(17)을 포함한다.
렌즈 유닛(1)은, 광학렌즈, 구멍, 및 기계적인 셔터로 구성된다. 이 구성요소들은, 촛점 길이와 노출양을 조절하기 위해서 외부로부터 공급되는 각각의 제어신호에 의해 구동된다.
이미지 픽업 유닛(3)은 컬러 CCD와 상관된 이중 샘플링 회로(correlated double sampling circuit:CDS)로 구성되며, 렌즈 유닛(1)으로부터 광을 수신하여, 전기적 신호로 전환시킨다.
본 도면에는 미 도시되었지만, A/D 컨버터가 이미지 픽업 요소(3)과 컬러 분리 회로(5) 사이에 배치되며, A/D 컨버터는 이미지 픽업 유닛(3)으로부터의 전기적 신호를 디지털 신호로 전환시킨다.
컬러 분리 유닛(5)은, CCD의 컬러 필터군(arrangement of the color filters of the CCD)을 구비함으로써, A/D 컨버터로부터 수신되는 디지털 신호를 컬러 별로 분리한다. 본 실시예에서는, 컬러 분리 유닛(5)은 디지털 신호를 레드(R), 그린(G), 및 블루(B) 신호로 분리한다.
증폭 유닛(11)은 외부, 예를 들면, 제어 유닛(9)으로부터 입력되는 제어신호에 의해, 컬러 분리 유닛(5)으로부터 입력되는 컬러 신호의 크기를 감소시키거나 증가시킨다. 본 실시예에서는, 증폭 유닛(11)은 레드 신호와 블루 신호를 각각 증폭시키는 이득 Rg를 가지는 레드 증폭기와, Bg의 게인을 가지는 블루 증폭기로 구성되며, Rg 또는 Bg의 값에 따라서 레드 신호와 블루 신호의 크기를 감소시키거나 증가시킨다. 본 명세서에서는, 증폭 유닛(11)으로 입력되는 컬러 신호들을 각각 RIN, GIN, BIN로 표기하고, 증폭 유닛(11)으로부터 출력되는 컬러 신호들을 각각 ROUT, GOUT, BOUT로 표기한다.
신호 처리 유닛(13)은, 예를 들면 CCD가 단판식(single-plate type)인 경우 컬러 보간(color interpolation) 기능을 수행한다. 본 실시예에서는, 신호 처리 유닛(13)은 레드(ROUT), 그린(GOUT), 블루(BOUT) 신호를 입력 받아서 휘도 값 (Y)과 컬러 차 신호 R-Y와 컬러 차 신호 B-Y 신호를 출력한다. 레드, 그린, 블루 신호로부터 휘도 값(Y)과 컬러 차 신호(R-Y, B-Y)를 계산하는 것은 공지의 기술이다. 이 값들은, 예를 들면, 다음과 같은 식에 의해 결정될 수 있다.
Y=0.3*R + 0.6*G + 0.1*B
R-Y=0.7*R - 0.6*G - 0.1*B
B-Y=-0.3*R - 0.6*G + 0.9*B
이미지 출력 유닛(17)은, 이미지 디스플레이 또는 이미지 데이터를 기록하는 메모리로 구성된다. 피사체로부터 반사된 광은 상술한 동작들하에서 최종적으로 는 사진과 같이 볼 수 있는 형태로 된 이미지 데이터로 이미지 출력 유닛(17)으로 출력된다.
적분 유닛(7)은, 본 실시예에서, 컬러 분리 유닛(5)로부터 컬러 신호 RIN, GIN, BIN를 수신하여 각각에 대한 적분값(IRIN, IGIN, IB IN)을 계산한다.
제어 유닛(9)은, 본 이미지 픽업 장치 전체를 제어하며, 피사체의 화이트 발란스를 유지하기 위하여, 증폭 유닛(11)의 컬러 이득을 제어한다. 이미지 캡쳐링시에, 제어 유닛(9)은, 렌즈 유닛(1)으로 제어신호를 보내며, 한편 신호 처리 유닛(13)으로도 이미지 데이터를 동기화 시키기 위한 타이밍 제어신호를 보내고, 컬러 신호 이득 레벨 제어신호 Rg와 Bg를 산출하여 증폭 유닛(11)으로 보낸다. 또한, 제어 유닛(9)은, 이미지 출력 유닛(17)으로도, 이미지 디스플레이 제어신호 또는 이미지 기록 제어신호를 보낸다. 본 실시예에서, 제어 유닛(9)은, 마이크로 컴퓨터(9a)와 메모리(9b)로 구성된다. 마이크로 컴퓨터는 상술한 제어신호 발생을 위한 연산을 수행하며, 메모리(9b)는 마이크로 컴퓨터가 제어신호를 산출하기 위해서 필요한 데이터와 제어 프로그램을 저장한다. 메모리(9b)는 RAM과 ROM(미도시)으로 구성될 수 있다.
본 실시예에서, 컬러 신호들(예를 들면 RIN, GIN, BIN, ROUT , GOUT, BOUT, IRIN, IGIN, IBIN, IROUT, IGOUT, IBOUT, Y, R-Y, B-Y)과 제어신호들(Rg, Bg)이, 도1에서, 단일 선을 통해서 이동되는 것으로 되어 있지만, 각각 별개의 선을 통해서 이동된다.
이제, 제어 유닛(9)이, 증폭 유닛(11)의 컬러 신호의 이득 레벨을 조절하는 제어신호를 산출하는 과정을 도2 내지 도7을 참조하여 설명한다.
도 3은, 본 발명에 따른 일 실시예를 나타내는 컬러 신호의 이득 레벨을 조절하기 위한 제어신호 생성 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다.
단계 S301에서, 이득이 조절되기 전의 컬러 데이터(RIN, GIN, BIN)를 적분 유닛이 수신하여, 특정 값을 계산한다. 본 실시예에서, 레드(RIN), 그린(GIN), 및 블루(BIN)로 구성된 컬러 데이터를 받아서, 각각의 적분 값 IRIN, IGIN, IB IN를 산출한다. 대안으로는, 휘도 (YIN)와 색차값 R-YIN, B-YIN로 구성된 컬러 데이터를 받아서, R-YIN, B-YIN 에 대한 각각의 적분값을 산출할 수 있다.
단계 S303에서, 단계 S301에서 산출된 값에 기초하여, 제어 유닛(9)이 제1 제어신호를 생성한다. 도 4내지 도6를 참조하여, 제1 제어신호를 생성하는 과정을 후술할 것이다.
단계 S305에서는, 이득이 조절된 후의 컬러 데이터(ROUT, GOUT, BOUT)를 적분 유닛이 수신하여 특정 값을 계산한다. 본 단계에서는 상술한 단계 S301과 유사한 과정을 수행된다. 대안으로는(alternatively), 이득이 조절된 후의 컬러 데이터는 예를 들면, R-Y, B-Y, Y와 같은 색차 신호일 수 있다.
단계 S307에서, 단계 S305에서 수신된 컬러 데이터에 기초하여, 제1 제어신호를 보정하기 위한 보정치(ΔR, ΔB)를 산출한다. 보정치는, 예를 들면, 메모리 (9b)에 미리 룩업 테이블의 형태로 저장될 수 있다. 아래의 표 1 또는 2는 룩업 테이블의 예이다.
레드 색차 값 블루 색차 값 휘도(Y) ΔR ΔB
R-YOUT , 1 B-YOUT , 1 YOUT , 1 ΔR1 ΔB1
R-YOUT , 2 B-YOUT , 2 YOUT , 2 ΔR2 ΔB2
R-YOUT , 3 B-YOUT , 3 YOUT , 3 ΔR3 ΔB3
R-YOUT , 4 B-YOUT , 4 YOUT , 4 ΔR4 ΔB4
표1에서의 보정치(ΔR1, ΔR2, ΔR3, ΔR4, ΔB1, ΔB2, ΔB3, ΔB4)는 레드 색차 신호(R-Y), 블루 색차 신호(B-Y), 휘도 신호(Y) 값에 따라서, 실험적으로 결정된 것이다.
예를 들면, 단계 S305에서 수신한 데이터가, R-YOUT , 2, B-YOUT , 2 , YOUT , 2 라면 보정치는 각각 ΔR2 와 ΔB2로 결정된다.
레드(R) 그린(G) 블루(B) ΔR ΔB
ROUT,1 GOUT,1 BOUT,1 ΔR1 ΔB1
ROUT,2 GOUT,2 BOUT,2 ΔR2 ΔB2
ROUT,3 GOUT,2 BOUT,3 ΔR3 ΔB3
ROUT,4 GOUT,2 BOUT,4 ΔR4 ΔB4

표 2에서의 보정치(ΔR1, ΔR2, ΔR3, ΔR4, ΔB1, ΔB2, ΔB3, ΔB4)는, 레드, 그린, 블루 값에 따라서, 실험적으로 결정된 것이다.
이제, 룩업 테이블에 할당되는 보정치들이 구해지는 과정을, 도 2a와 도 2b 를 참조하여 설명한다.
단계 S305에서 수신된 데이터가, 예를 들면, 도 2a의 "A" 지점에 위치되어 있다고 하자. 이 경우, 점 A에 대한 보정치(ΔR , ΔB)는, 점 A가 흑체 복사 곡선(CBL)상으로 이동되도록 결정되는 양이다. 구체적으로, 보정치(ΔR , ΔB)는, 도 2a의 "A" 지점으로부터 CBL 곡선까지의 거리의 함수가 되며, 실험적으로 결정될 수 있다. 본 실시예에서, 보정치(ΔR , ΔB)는 방향을 가질 수 있다. S305에서 수신된 데이터가, 만약, 도 2a의 흑체 복사 곡선(CBL) 곡선 위 영역에 위치한다면, 보정치는 양의 값을 갖게 된다. 반대로, S305에서 수신된 데이터가, 도 2a의 CBL 곡선의 아래 영역에 위치한다면, 보정치는 음의 값을 갖게 된다.
다른 예로서, 단계 S305에서 수신된 데이터가, 도 2b의 "A" 지점에 위치되어 있다고 하자. 이 경우, 보정치(ΔR , ΔB)는, 점 A가 흑체 복사 곡선(CBL) 상으로 이동되도록 결정되는 양이며, 방향을 가지고 있다. 제어신호가 후술하는 바와 같은 수학식 1에 의해 결정되는 경우에, 보정치가 갖는 방향에 대하여 설명한다. 이 경우, S305에서 수신된 데이터가, 도 2b의 흑체 복사 곡선(CBL) 곡선 위 영역에 위치한다면, 이 경우 보정치는 양의 값을 갖게 된다. 반대로, S305에서 수신된 데이터가, 도 2b의 흑체 복사 곡선(CBL) 곡선의 아래 영역에 위치한다면, 보정치는 음의 값을 갖게 된다.
단계 S309에서, 상술한 보정치와 제1 제어신호에 기초하여 컬러 데이터의 이득 레벨을 조절하기 위한 제어 신호("제2 제어신호")를 산출한다. 예를 들면, 제어 신호는 다음 수학식 1 처럼, 제 1제어신호에서 보정치(ΔR, ΔB)를 뺌으로써 산출 될 수 있다.
Rg=Rg1-ΔR
Bg=Bg1-ΔB
대안으로는, 제1 제어신호와 보정치를 합함으로써 제2 제어신호를 산출한다. 이 경우, 보정치의 방향은 상술한 바와는 반대로 정의된다. 즉, S305에서 수신된 데이터가, 도 2b의 흑체 복사 곡선(CBL) 곡선 위 영역에 위치한다면, 이 경우 보정치는 음의 값을 갖게 되며, 도 2b의 흑체 복사 곡선(CBL) 곡선 아래 영역에 위치한다면, 보정치는 양의 값을 갖게 된다.
보정치가 "제로"인 경우에는 제1 제어신호가 보정됨이 없이, 컬러 데이터의 이득 레벨을 조절하기 위한 제어 신호로서 그대로 사용된다.
상기 예에서, 제2 제어신호를 제1 제어신호에서 보정치를 뺌으로써 산출하였지만, 본원 발명은 이에 한하지 않는다. 예를 들면, 제1 제어신호에 보정치를 곱하여 제2 제어신호를 생성할 수 도 있다. 이때 곱해지는 보정치는, 적절한 scaling factor가 곱해진 값일 것이다.
도 4는, 제1 제어신호를 생성하는 과정을 나타내는 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 단계 S401에서 컬러 데이터를 수신한다. 본 예에서는, 레드(RIN), 그린(GIN), 블루(BIN)로 이루어진 컬러 데이터를 수신한다.
단계 S403에서, 레드(RIN), 그린(GIN), 블루(BIN) 각각의 적분 값(IR IN, IGIN, IBIN)을 산출한다. 본 예에서는, 수신한 데이터 전체에 대한 컬러 성분 각각의 적분 값을 산출한다.
단계 S405에서, 그린 적분값에 대한 레드 적분값의 비율(IRIN/IGIN)과 그린 적분값에 대한 블루 적분값의 비율(IBIN/IGIN)을 산출한다.
상술한 단계 S401 내지 S405는, 본 실시예에서, 상술한 단계 S301에서 수행된다.
단계 S407에서, IRIN/IGIN 값과 IBIN/IGIN 값이, 단계 S413에서 미리 정해놓은 소정의 범위내에 포함되는지 여부를 판단한다.
단계 S409는, 단계 S407에서 IRIN/IGIN 값과 IBIN/IGIN 값이 소정의 범위내에 포함되는 것으로 판단된 경우 수학식 2를 적용하여 제1 제어신호를 산출한다. 수학식 2는 다음과 같다.
Rg1=1/(IRIN/IGIN)
Bg1=1/(IBIN/IGIN)
여기에서, Rg1 은 레드에 대한 제1 제어신호이고, Bg1 은 블루에 대한 제1 제어신호이다.
단계 S411은, 단계 S407에서 IRIN/IGIN 값과 IBIN/IGIN 값이 소정의 범위내에 포함되는 것으로 판단되지 않은 경우에 수행된다. 즉, 레드와 블루에 대한 제1 제어신호를 변동시키지 않고, 이전에 사용한 값을 그대로 유지토록 한다.
단계 S413은, 소정의 범위를 설정하는 단계이다. 도 2a와 도 2b를 참조하여, 소정의 범위를 설정하는 과정을 설명한다. 도 2a와 도2b에서 빗금친(hatched)부분이, 소정의 범위를 나타내며, 화이트가 검출되는 영역이 된다. CBL로 표시된 곡선은 흑체 복사 곡선(blackbody radiation curve: CBL)이다. 다양한 색 온도를 가진 광원하에서 화이트 피사체를 조사하여 얻은 컬러값들로부터 IR/IG, IB/IG을 산출하고, 산출된 값들을, IR/IG를 일축으로 하고, IB/IG를 다른 일축으로 한 2차원 평면에 나타낸 것이 흑체 복사 곡선이다.
화이트 검출 영역은, 도 2a 에 도시된 것처럼, 흑체 복사 곡선을 중심으로 일정 거리 떨어진 영역으로 설정될 수 있다.
도 2b는, 컬러 데이터가 휘도(Y)와 색차 R-Y, B-Y로 이루어진 경우에, 화이트 검출 영역을 나타낸 것이다. 여기에서, Cr은 R-Y를 디지털 데이터로 나타낸 것이고, Cb는 B-Y를 디지털 데이터로 나타낸 것이다.
본 실시예에서, 상술한 소정의 범위(즉, 화이트 검출 영역)는, 메모리(9b)에 미리 저장될 수 있다.
단계 S407에서는, 단계 S405로부터 산출된 IRIN/IGIN, IBIN/IGIN 값이, 도 2a에 도시된 바와 같은 화이트 검출 영역에 포함되는지 여부를 판단한다.
도 4에서, 제 1 제어신호는, 컬러 성분 RIN, GIN, BIN를 기초로 하여 산출되었지만, 예를 들면, R-YIN/YIN, B-YIN/YIN 를 기초로 하여 산출될 수 있다. 이 경우, 도 2b에 도시된 바와 같은 화이트 검출 영역을 사용할 수 있다.
도 5는, 제1 제어신호를 결정하는 과정을 나타내는 또 다른 흐름도이다.
단계 S503에서는, 컬러 데이터를 복수의 영역(예를 들면, a1, a2, ... aN) 으로 나눈다.
단계 S505에서는, 복수의 영역에서 컬러 데이터의 적분 값 IRIN, IGIN, IBIN 값을 산출한다. 이 경우, 레드에 대한 적분값 IRIN은, 복수의 영역별로 존재할 것이므로, 총 N개 산출된다. IGIN와 IBIN도, 이와 유사하게, 각각 N개씩 산출된다.
단계 S507에서는, 각 컬러에 대한 적분값 중에서 최대 값을 산출한다. 즉, N개의 IRIN 값 중에서 가장 큰 값을 가지는 IR 값(IRMAX,IN)을 산출하며, 이와 유사하게, IGIN와 IBIN에 대해서도 각각 IGMAX,IN, IBMAX,IN를 산출한다.
단계 S509에서는, IRMAX,IN/IGMAX,IN, IBMAX,IN/IGMAX,IN 를 각각 산출한다.
상술한 단계 S503 내지 S509는 본 실시예에서는, 단계 S301에서 수행될 수 있다.
단계 S511에서는, IRMAX,IN/IGMAX,IN, IBMAX,IN/IGMAX,IN 값이, S517에서 설정된 소정의 범위 내에 포함되는 지 여부를 판단한다. 구체적으로, 도 2a에 도시된 빗금친 부분에 포함되는지 여부를 판단한다.
단계 S513에서는, IRMAX,IN/IGMAX,IN, IBMAX,IN/IGMAX,IN 값 소정의 범위 내에 포함되는 것으로 판단된 경우에, 수학식 3를 적용하여 제1 제어신호를 산출한다. 수학식 3는 다음과 같다.
Rg1=1/(IRmax,IN/IGmax,IN)
Bg1=1/(IBmax,IN/IGmax,IN)
단계 S515에서는, IRMAX,IN/IGMAX,IN, IBMAX,IN/IGMAX,IN 값이 소정의 범위 내에 포함되는 것으로 판단되지 않은 경우에, 제1 제어신호로서, 이전의 제1 제어신호를 동일한 크기의 값을 산출한다.
도 6는, 제1 제어신호를 생성하는 과정을 나타내는 다른 흐름도 이다.
단계 S605까지는, 도 5의 단계 505까지와 유사한 과정을 수행한다.
단계 S607에서는, 복수의 영역에 대하여 IRIN/IGIN 와 IBIN/IGIN 값을 산출한다. 복수의 영역이 총 N개라면, N개의 각 영역에서 IRIN/IGIN 값과 IB,IN /IGIN 값이 산출된다.
단계 S609에서는, 산출된 IRIN/IGIN와 IBIN/IGIN 값 중에서, 소정의 범위내에 포함되는 값을 선별한다. 즉, 단계 S619에서 설정된 소정의 범위내에 포함되는 IRIN/IGIN와 IBIN/IGIN 값을 가지는 영역을 선별한다. 본 실시예에서는, 도 2a의 화이 트 검출 영역에 포함되는 IRIN/IGIN와 IBIN/IGIN 값을 가지는 영역을 선별한다.
단계 S611에서는, 단계 S619에서 설정된 소정의 범위내에 포함되는 IRIN/IGIN와 IBIN/IGIN 값을 가지는 영역이 적어도 하나 이상 존재하는 경우에 수행된다. 본 단계에서는, 선별된 영역에 대한 IRIN, IGIN, 및 IBIN 값의 평균치(IR AV,IN, IGAV,IN, IBAV,IN)를 각각 구한다. 복수의 영역이 a1, a2, ..., aN 로 구성되고, 단계 S619에서 소정의 범위내에 포함되는 IRIN/IGIN와 IBIN/IGIN 값을 가지는 영역이 a2, a4, a7 등 총 3개가 선별된 경우를 예로 들어 설명한다. 이와 같은 경우, 단계 S611에서는 다음과 같은 수학식에 의해 각 컬러에 대한 평균치를 산출한다.
IRAV,IN = (IRa 2,IN + IRa 4,IN + IR a 7,IN)/3
IGAV,IN = (IGa 2,IN + IGa 4,IN + IG a 7,IN)/3
IBAV,IN = (IBa 2,IN + IBa 4,IN + IB a 7,IN)/3
여기에서, IRa 2,IN, IGa 2,IN, IBa 2,IN는 영역 a2에서의 각 컬러 성분이고, IRa 4,IN, IGa4,IN, IBa 4,IN 는 영역 a3에서의 각 컬러 성분이며, IR a 7,IN, IGa 7,IN , IBa 7,IN 는 영역 a7에서의 각 컬러 성분이다.
단계 S613에서는, IRAV,IN/IGAV,IN와 IBAV,IN/IGAV,IN 값을 산출한다.
단계 S615에서는, 수학식 5를 적용하여 제1 제어신호(Rg1, Bg1)를 산출한다. 수학식 5는 다음과 같다.
Rg1=1/(IRAV,IN/IGAV,IN)
Bg1=1/(IBAV,IN/IGAV,IN)
단계 S617에서는, 단계 S619에서 설정된 소정의 범위내에 포함되는 IRIN/IGIN와 IBIN/IGIN 값을 가지는 영역이 전혀 존재하지 않는 경우에 수행된다. 본 단계에서는, 제1 제어신호로서, 이전에 사용된 제1 제어신호 값과 동일한 값을 설정한다.
한편, 본원 명세서에 기재된 제1 제어신호를 생성하는 방법은 예시적인 것이다. 제1 제어신호를 생성하는 다른 방법으로서, 예를 들면, US5,038,205; US 2003/0218677; US6,522,353; 및 US2002/0201516에는 이득이 조절되기 전에 수신된 컬러 데이터에 기초하여 제어신호를 생성하는 기술들이 기술되어 있다. 이 문헌들은, 본원 명세서의 일부로서 결합된다.
도 7은, 제1 제어신호를 보정하기 위한 보정치를 결정하는 과정을 나타내는 흐름도이다.
도 7을 참조하면, 단계 S701에서 이득 레벨이 조절된 후의 컬러 데이터를 수신한다.
단계 S703에서, 수신된 컬러 데이터의 적분값을 산출한다. 적분값은 복수의 영역에 대하여 산출될 수 있다. 적분값은, 레드, 블루, 그린별로 구해질 수 있다. 대안으로는(alternatively), R-Y의 적분값, B-Y의 적분값, Y의 적분값이 구해질 수 있다.
단계 S705에서, 룩업 테이블을 참조하여 보정치를 산출한다. 상술한 표1과 표2는 보정치 산출을 위한 룩업 테이블의 예이다. 구해진 적분값이 레드, 블루, 그린별로 이루어진 경우는, 표 2를 참조하여, 보정치가 결정될 수 있다. 한편, 구해진 적분값이 색차신호에 대한 것이면, 표1를 참조하여 보정치가 결정될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 컬러 신호의 이득 레벨을 조절하기 위한 제어신호 생성 방법과 제어신호 생성 장치에 따르면, 정확도가 높은 화이트 발란스 제어를 행할 수 있다.
비록 실시예가 첨부된 도면을 참고로 설명되었지만 본 방법은 상술한 실시예에 국한되지 않고 다양한 다른 변화 및 변경이 당업자에 의해 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않고 이루어질 수 있을 것이다. 그러한 모든 변화 및 변경은 첨부된 청구범위에 의해 정의된 본 발명의 범위 내에 포함되도록 한다.

Claims (16)

  1. 피사체로부터 복수의 컬러 신호가 포함된 이미지 데이터를 수신하여 상기 복수의 컬러 신호의 이득 레벨을 조절함으로써 상기 피사체의 화이트 발란스를 유지시키는 방법에 사용되는, 상기 복수의 컬러 신호의 이득 레벨을 조절하는 제어신호(Rg, Bg)를 생성하는 방법에 있어서,
    상기 복수의 컬러 신호의 이득 레벨이 조절되기 전의 복수의 컬러 신호에 기초하여, 상기 복수의 컬러 신호의 이득 레벨을 조절하기 위한 제1 제어신호(Rg1, Bg1)를 생성하는 단계;
    상기 복수의 컬러 신호의 이득 레벨이 조절된 후의 복수의 컬러 신호에 기초하여, 상기 제1 제어신호를 보정하기 위한 보정치(ΔR,ΔB)를 산출하는 단계; 및
    상기 보정치(ΔR,ΔB)에 의해 상기 제1 제어신호(Rg1, Bg1)를 보정한 제2 제어신호(Rg, Bg)를 생성하는 단계를 포함하는 컬러 신호의 이득 레벨을 조절하기 위한 제어신호 생성 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 제어신호(Rg, Bg)를 생성하는 단계는,
    상기 제1 제어신호에서 상기 보정치를 뺌으로써 상기 제2 제어신호를 생성하는 것인 컬러 신호의 이득 레벨을 조절하기 위한 제어신호 생성 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 보정치를 산출하는 단계는,
    상기 복수의 컬러 신호의 이득 레벨이 조절된 후의 복수의 컬러 신호가, 그린 적분값(IGOUT)에 대한 레드 적분값(IROUT)의 비율(IROUT/IGOUT )을 일축으로, 그린 적분값(IGOUT)에 대한 블루 적분값(IBOUT)의 비율(IBOUT/IGOUT )을 다른 일축으로 한 2차원 평면상에서, 상기 2차원 평면상에 위치한 다양한 색 온도하에서 화이트인 피사체를 조사했을 때 산출된 값들이 형성하는 흑체 방사 곡선(CBL) 상에 위치되도록
    상기 보정치를 산출하는 것인 컬러 신호의 이득 레벨을 조절하기 위한 제어신호 생성 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 보정치를 산출하는 단계는,
    상기 복수의 컬러 신호의 이득 레벨이 조절된 후의 복수의 컬러 신호가, 색차 신호 R-YOUT 를 일축으로, 색차 신호 B-YOUT 를 다른 일축으로 한 2차원 평면상에서, 상기 2차원 평면상에 위치한 다양한 색 온도하에서 화이트인 피사체를 조사했을 때 산출된 값들이 형성하는 흑체 방사 곡선(CBL) 상에 위치되도록
    상기 보정치를 산출하는 것인 컬러 신호의 이득 레벨을 조절하기 위한 제어신호 생성 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 보정치를 산출하는 단계는,
    상기 복수의 컬러 신호의 이득 레벨이 조절된 후의 복수의 컬러 데이터 값에 따라서 실험적으로 결정된 보정치를 가진 룩업 테이블을 참조하여 상기 보정치를 산출하는 것인 컬러 신호의 이득 레벨을 조절하기 위한 제어신호 생성 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 룩업 테이블의 보정치는,
    레드, 그린, 블루 값에 따라서, 실험적으로 결정된 것인 컬러 신호의 이득 레벨을 조절하기 위한 제어신호 생성 방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 룩업 테이블의 보정치는,
    레드 색차 신호(R-Y), 블루 색차 신호(B-Y), 휘도 신호(Y) 값에 따라서, 실험적으로 결정된 것인 컬러 신호의 이득 레벨을 조절하기 위한 제어신호 생성 방법.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 제어신호(Rg1, Bg1)를 생성하는 단계는,
    상기 이미지 데이터를 복수의 영역으로 나누고, 상기 복수의 영역별로 상기 레드 적분값(IRIN), 그린 적분값(IGIN), 및 블루 적분값(IBIN)를 각각 산출하는 단계,
    상기 복수의 영역별로, 상기 그린 적분값(IGIN)에 대한 상기 레드 적분값(IRIN)의 비율(IRIN/IGIN)과, 상기 그린 적분값(IGIN)에 대한 상기 블루 적분값(IGIN)의 비율(IBIN/IGIN)을 산출하는 단계,
    상기 복수의 영역 중에서, 그 산출된 비율 값이 미리 정해진 범위 내에 포함되는, 소정의 영역을 선별하는 단계,
    상기 선별된 소정의 영역에 대하여, 상기 레드 적분값(IRIN), 상기 그린 적분값(IGIN), 및 상기 블루 적분값(IBIN)의 평균치(IRAV,IN, IGAV,IN , IBAV,IN)를 각각 산출하는 단계; 및
    상기 선별된 소정의 영역이 적어도 하나 이상 존재하는 경우, 상기 제1 제어신호를 다음의 수학식
    Rg1=1/(IRAV,IN/IGAV,IN)
    Bg1=1/(IBAV,IN/IGAV,IN)
    에 의해 각각 정하며, 상기 선별된 소정의 영역이 없는 경우, 이전의 제1 제어신호와 동일하도록 각각 정하는 단계를 포함하는 컬러 신호 이득 레벨 제어신호 생성 방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 소정의 범위는,
    상기 그린 적분값(IGIN)에 대한 상기 레드 적분값(IRIN)의 비율(IRIN/IG IN)을 일축으로, 상기 그린 적분값(IGIN)에 대한 상기 블루 적분값(IBIN)의 비율(IB IN/IGIN)을 다른 일축으로 한 2차원 평면에서, 다양한 색 온도하에서 화이트인 피사체를 조사했을 때 산출된 값들이 형성하는 흑체 방사 곡선을 포함한 특정 범위인 것인 컬러 신호 이득 레벨 제어신호 생성 방법.
  10. 피사체로부터 복수의 컬러 신호가 포함된 이미지 데이터를 수신하여 상기 복수의 컬러 신호의 이득 레벨을 조절함으로써 상기 피사체의 화이트 발란스를 유지시키는 장치에 사용되는, 상기 복수의 컬러 신호의 이득 레벨을 조절하는 제어신호(Rg, Bg)를 생성하는 장치에 있어서,
    상기 복수의 컬러 신호의 이득 레벨이 조절되기 전의 복수의 컬러 신호에 기초하여, 상기 복수의 컬러 신호의 이득 레벨을 조절하기 위한 제1 제어신호(Rg1, Bg1)를 생성하는 수단;
    상기 복수의 컬러 신호의 이득 레벨이 조절된 후의 복수의 컬러 신호에 기초 하여, 상기 제1 제어신호를 보정하기 위한 보정치(ΔR,ΔB)를 산출하는 수단; 및
    상기 보정치(ΔR,ΔB)에 의해 상기 제1 제어신호(Rg1, Bg1)를 보정한 제2 제어신호(Rg, Bg)를 생성하는 수단을 포함하는 컬러 신호의 이득 레벨을 조절하기 위한 제어신호 생성 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제2 제어신호(Rg, Bg)를 생성하는 수단은,
    상기 제1 제어신호에서 상기 보정치를 뺌으로써 상기 제 2 제어신호를 생성하는 것인 컬러 신호의 이득 레벨을 조절하기 위한 제어신호 생성 장치.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 보정치를 산출하는 수단은,
    상기 복수의 컬러 신호의 이득 레벨이 조절된 후의 복수의 컬러 신호가, 그린 적분값(IGOUT)에 대한 레드 적분값(IROUT)의 비율(IROUT/IGOUT )을 일축으로, 그린 적분값(IGOUT)에 대한 블루 적분값(IBOUT)의 비율(IBOUT/IGOUT )을 다른 일축으로 한 2차원 평면상에서, 상기 2차원 평면상에 위치한 다양한 색 온도하에서 화이트인 피사체를 조사했을 때 산출된 값들이 형성하는 흑체 방사 곡선(CBL)상에 위치되도록
    상기 보정치를 산출하는 것인 컬러 신호의 이득 레벨을 조절하기 위한 제어신호 생성 장치.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 보정치를 산출하는 수단은,
    상기 복수의 컬러 신호의 이득 레벨이 조절된 후의 복수의 컬러 신호가, 색차 신호 R-YOUT 를 일축으로, 색차 신호 B-YOUT 를 다른 일축으로 한 2차원 평면상에서, 상기 2차원 평명상에 위치한 다양한 색 온도하에서 화이트인 피사체를 조사했을 때 산출된 값들이 형성하는 흑체 방사 곡선(CBL) 상에 위치되도록
    상기 보정치를 산출하는 것인 컬러 신호의 이득 레벨을 조절하기 위한 제어신호 생성 장치.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 보정치를 산출하는 수단은,
    상기 복수의 컬러 신호의 이득 레벨이 조절된 후의 복수의 컬러 데이터 값에 따라서 실험적으로 결정된 보정치를 가진 룩업 테이블을 참조하여
    상기 보정치를 산출하는 것인 컬러 신호의 이득 레벨을 조절하기 위한 제어신호 생성 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 룩업 테이블의 보정치는,
    레드, 그린, 블루 값에 따라서 실험적으로 결정된 것인 컬러 신호의 이득 레벨을 조절하기 위한 제어신호 생성 장치.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 룩업 테이블의 보정치는,
    레드 색차 신호(R-Y), 블루 색차 신호(B-Y), 휘도 신호(Y) 값에 따라서 실험적으로 결정된 것인 컬러 신호의 이득 레벨을 조절하기 위한 제어신호 생성 장치.
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