KR20060035136A - 칼라영상 처리 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

칼라 영상 처리 장치 및 방법이 개시된다. 본 칼라 영상 처리장치는 입력영상의 RGB 신호를 버퍼링하는 입력단 프레임메모리; 입력단 프레임메모리로부터 출력된 RGB 신호를 샘플링하는 영상샘플링부; 샘플링된 신호를 미리 설정된 N 개의 대표 조명색 중 상기 입력영상의 휘도와 유사한 소정 범위의 대표 조명색 K(K<M) 개에 대해서만 표준 색공간에 따라 미리 정의된 기준광원으로 광원변환하고, 디스플레이 수단의 소정의 M 개의 대표 색온도 정보를 이용하여 K × M 종류의 RGB 신호로 변환하는 색변환부; 및 색변환된 RGB 신호를 버퍼링하여 출력하는 출력단 프레임메모리를 포함함을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 장면에서 피사체를 조사하는 조명의 조명색과 영상 출력장치의 디스플레이 색온도에 대한 추정을 위해 다양한 색온도를 갖는 조명을 사용하여 광원 변환을 수행하고 사용자가 이를 통해 만들어진 영상을 선택할 수 있도록 함으로써 광원에 대한 정보가 없이도 자연스러운 칼라영상 또는 기호색의 영상을 선택하여 제작할 수 있다.

Description

칼라영상 처리 장치 및 방법{Color image processing apparatus and method}

도 1은 영상의 생성 및 재현과정을 보여주는 일반적인 영상처리 시스템의 구성을 도시한 블록도이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 색일치 방법을 구현한 칼라 영상 처리장치의 구성을 도시한 블록도이다.

도 3은 색변환부의 보다 상세한 구성을 블록도로 도시한 것이다.

도 4는 광원변환부 및 RGB신호 생성부의 보다 세부적인 구성을 도시한 것이다.

도 5에는 색변환부의 현실적인 구성의 일 예를 도시하였다.

도 6은 본 발명에 의한 칼라영상 처리방법의 일예를 흐름도로 도시한 것이다.

본 발명은 영상 처리 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 칼라 영상 처리 장치 및 방법에 관한 것이다.

카메라와 같은 칼라 영상입력장치를 사용하여 장면을 촬영하고 모니터 등과 같은 영상출력장치를 이용하여 촬영된 영상데이터를 재현할 때, 또는 인터넷상에서 다운로드한 영상 데이터를 디스플레이하고자 하는 경우, 재현영상의 색을 원 장면영상의 색과 일치하도록 하는 것이 칼라 영상처리에 있어서 중요하다. 이 문제를 해결하기 위해서 피사체를 조사하는 조명(이하 장면조명이라 한다)에 대한 조명색을 구하여 영상입력장치의 기준 백색점을 상기 조명색에 일치시키는 것과, 재현할 영상이 가지는 백색점과 재현할 영상 출력장치의 디스플레이 색온도 간의 광원색 처리 문제가 핵심이다.

하지만, 대부분의 카메라는 하나 또는 두 개의 기준조명에 대해서 모든 회로가 조정되기 때문에 기준조명 이외의 조명들 하에서 피사체를 촬영할 경우, 영상 출력장치에서 재현되는 영상은 장면영상과 다른 색으로 나타나게 된다. 카메라의 기준조명과 피사체의 장면조명 사이의 조명색 또는 색온도(color temperature) 차이가 클수록 재현된 영상에서의 색들과 피사체의 원래 색들 간의 색차가 더욱 커진다. 또한, 피사체의 조명이 카메라의 기준조명과 일치한다고 하더라도, 카메라에 의하여 촬영된 영상을 디스플레이하는 모니터의 음극선관 색온도와 차이가 있을 경우, 그 색온도 차이에 해당하는 정도의 색변형을 유발한다.

영상 입력장치의 종류와는 무관하게 조명색 추정의 문제를 해결하기 위한 종래 방법이 미국특허 제4,685,071호에 개시되어 있다. 상기 방법은 칼라영상 자체로부터 조명색을 검출한다. 즉, 상기 방법은 영상에서 거울같이 반사하는 빛(specularly reflected light = Highlight)을 이용하여 밝기에 독립적인 색의 변화를 검출하기 위해 영상을 색도 좌표(chromaticity coordinate)를 가진 색 공간으로 변환하고, 채도와 색상이 가장 급하게 변하는 색 경계를 검출하고, 채도의 변화에 의한 경계 주위의 데이터 집합을 사용하여 조명색을 검출한다. 이 경우, 채도의 변화에 의한 경계인지 색상의 변화에 의한 경계인지를 구별하기 위해 그 경계점의 양변에 있는 데이터 집합을 수집하여 직선 근사하고 양변에서 수집된 데이터 집합으로부터 구한 직선의 기울기가 같은 경우 채도에 의한 경계로 결정하고 조명색 검출을 위한 데이터 집합으로 하며, 이러한 채도의 변화에 의한 경계점 주위의 많은 데이터 집합으로부터 얻어진 직선들의 교점들의 경로로부터 조명색으로 결정하는 변수를 구한다. 하지만, 상기 방법은 수행 시간이 과다하게 요구된다는 단점이 있다. 각 경계점 데이터에서 양변의 데이터 수집이 용이하지 않을 뿐만 아니라, 경계점 단위로 처리함으로써 수많은 경계점에서 양변의 데이터를 수집하고 직선 근사하여 비교, 판단하는 작업이 반복되어야 하는 단점이 있다. 또한 색도도 상에서 조명색의 계산을 위해 여러 개의 유효한 하이라이트(highlight)가 존재해야 하는 문제가 있다.

도 1은 영상의 생성 및 재현과정을 보여주는 일반적인 영상처리 시스템의 구성을 블록도로 도시한 것이다. 도 1을 참조하면, 임의의 조명에 의해 조사되는 사람과 나무가 있는 장면은 예를 들어 색온도 5000K를 가지는 임의의 기준 조명으로 설정된 카메라로 촬영할 수 있으며, 또한 예를 들어 색온도 7500K를 가지는 또 다른 임의의 기준 조명으로 설정된 카메라에 의해 촬영될 수 있다. 또한, 예를 들어 은염사진의 형태로 인화된 영상이 예를 들어 색온도 2800K의 고유의 조명 설정을 가지는 이미지 스캐너에 의해 독취될 수도 있다. 또한, 영상 입력장치를 정의할 수 없는 인터넷상에서 다운로드 될 수도 있다. 상기의 방법들에 의해 얻어진 영상 데이터는 컴퓨터 또는 영상처리 장치에 의해 임의의 영상 출력장치로 디스플레이된다. 이 경우, 모니터들도 역시 그 색온도 설정이 다를 수 있다. 즉, 장면영상은 하나이지만, 영상 입력장치와의 조명색의 차이로 인해, 그리고 임의 광원을 갖는 영상 데이터와 모니터 등의 디스플레이 색온도 차이에 의해 여러 다른 색을 갖는 많은 영상들이 나타나게 된다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 영상의 구성요소, 영상 입력장치 종류와는 무관하고 안정성있고 신속하게 장면영상과 재현영상의 색들을 일치시킬 수 있는 칼라 영상 처리장치 및 방법을 제공하는 것이다.

상기 과제를 이루기 위하여 본 발명에 의한 칼라 영상 처리장치는 입력영상의 RGB 신호를 버퍼링하는 입력단 프레임메모리; 상기 입력단 프레임메모리로부터 출력된 RGB 신호를 샘플링하는 영상샘플링부; 상기 샘플링된 신호를 미리 설정된 N 개의 대표 조명색 중 상기 입력영상의 휘도와 유사한 소정 범위의 대표 조명색 K(K<M) 개에 대해서만 표준 색공간에 따라 미리 정의된 기준광원으로 광원변환하고, 디스플레이 수단의 소정의 M 개의 대표 색온도 정보를 이용하여 K × M 종류의 RGB 신호로 변환하는 색변환부; 및 상기 색변환된 RGB 신호를 버퍼링하여 출력하는 출력단 프레임메모리를 포함함을 특징으로 한다.

상기 색변환부는 상기 샘플링된 입력영상의 휘도를 산출하는 휘도산출부; 소 정의 N 개의 대표 조명색에 대한 휘도값을 저장하고 있는 휘도저장부; 상기 휘도산출부에 산출된 입력영상의 휘도와 상기 휘도저장부에 저장된 소정의 N 개의 대표 조명색에 대한 휘도값을 비교하는 휘도비교부; 상기 휘도비교 결과 그 차가 소정 범위에 있는 대표 조명색 K(K<M)에 대하여만 표준 색공간에 따라 미리 정의된 기준광원으로 광원변환하는 광원변환부; 및 상기 광원변환된 디스플레이 수단의 M 개의 색온도 정보에 따라 K × M 종류의 RGB 신호로 변환하는 RGB 신호생성부를 포함함이 바람직하다.

상기 휘도산출부는 프레임 단위로 상기 샘플링된 입력영상의 RGB 신호의 최소값을 이용하여 휘도를 산출하건, 신호자체의 휘도와 카메라 자체의 휘도값을 구해 그 평균값을 휘도값으로 결정함이 바람직하다.

상기 색변환부는 CIEXYZ 색공간, CIEUVW 색공간, uv 색도좌표의 국제조명위원회가 권고하는 표준 색좌표, Y, R-Y, B-Y 좌표를 적용한 색좌표 중 어느 하나를 사용함이 바람직하다. 또한 상기 색변환부는 표준 색좌표를 고려한 RGB 공간과 rg 색도좌표를 이용하여 입력 RGB에서 출력 RGB로 직접 변환함이 바람직하다.

상기 색변환부의 소정의 N 개의 대표 조명색은 인간의 시각에 의하여 구별이 용이한 차이를 가지고 일상에서 자주 사용되는 대략 2800K, 4300K, 5000K, 5500K, 6500K, 및 7500K의 색온도를 포함함이 바람직하다.

상기 과제를 이루기 위하여 본 발명에 의한 칼라 영상 처리방법은 (a) 상기 샘플링된 입력영상의 휘도를 산출하는 단계; (b) 영상입력장치의 RGB 신호를 소정의 N 개의 대표 조명색 중 상기 입력영상의 휘도를 기준으로 상기 휘도와 유사한 소정 범위의 대표 조명색 K(K<M) 개에 대해서만 표준 색공간 상으로 광원변환하는 단계; (c) 상기 K 개의 대표 조명색별로 디스플레이 수단의 소정 M 개의 각 색온도에 대해 K × M 종류의 RGB 신호를 디스플레이 수단으로 출력하는 단계; 및 (d) 디스플레이 수단에 의하여 표현되는 상기 RGB 신호에 의한 영상 중에서 시감적으로 가장 적합한 영상을 선택하여 최적 조명색과 디스플레이 색온도를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 (b)단계는 소정의 N 개의 대표 조명색에 대한 휘도값을 계산하는 단계; 상기 샘플링된 입력영상의 휘도를 산출하는 단계; 상기 산출된 입력영상의 휘도와 상기 소정의 N 개의 대표 조명색에 대한 휘도값을 비교하는 단계; 상기 휘도비교 결과 그 차가 소정 범위에 있는 대표 조명색 K(K<M)에 대하여만 표준 색공간에 따라 미리 정의된 기준광원으로 광원변환하는 단계; 및 상기 광원변환된 디스플레이 수단의 M 개의 색온도 정보에 따라 K × M 종류의 RGB 신호로 변환하는 단계를 포함함이 바람직하다.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 칼라영상 처리 장치 및 방법을 설명하기로 한다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 칼라영상 처리장치의 구성을 블록도로 도시한 것으로서, 상기 칼라 영상 처리장치는 입력단 프레임 메모리(200), 영상샘플링부(210), 색변환부(220) 및 출력단 프레임메모리(230)를 포함하여 이루어진다.

상기 입력단 프레임 메모리(200)는 입력영상의 RGB 신호(Rin, Gin, Bin)를 버퍼링하여 출력한다.

상기 영상샘플링부(210)는 상기 입력단 프레임 메모리(200)로부터 출력된 입력 RGB 신호(Ri, Gi, Bi)를 다운샘플링하여 샘플링 RGB 신호(Rs, Gs, Bs)를 생성한다. 예를 들어 입력 RGB 신호의 영상공간 해상도가 640(폭)x480(높이)이고, 칼라모니터(240)의 공간 해상도가 1280(폭)x1024(높이)라 하고, 6 또는 9개의 비교영상을 칼라모니터(210) 상에 디스플레이한다면, 영상샘플링부(210)의 다운샘플링비는 상기 공간해상도들을 고려하여 마이컴(미도시)으로부터의 제어신호(Cont_addr_A)에 따라 결정된다. 즉, 영상 샘플링부(210)는 입력 영상의 공간 해상도를 출력장치에 맞는 크기로 변환하여 색변환부(220)로 출력한다. 또한 영상샘플링부(210)는 경우에 따라 마이컴의 제어하에 다운 샘플링을 수행하지 않고 영상을 통과시킬 수도 있다.

상기 색변환부(220)는 상기 영상샘플링부(210)에서 다운 샘플링되어 출력된 샘플링 RGB 신호(Rs, Gs, Bs)를 서로 다른 소정의 N개의 대표 조명색 중 샘플링된 입력영상의 휘도를 기준으로 상기 휘도와 유사한 소정 범위의 대표 조명색 K(K<N) 개에 대해서만 표준 색공간에 따라 미리 정의된 기준광원으로 광원변환하고, 디스플레이 수단의 소정의 M개의 대표 색온도 정보에 따라 K x M 종류의 RGB 신호로 변환한다. 예를 들어 상기 대표조명색은 6개가 바람직하다. 즉 2800K를 가지는 백열등, 4300K의 색온도를 가지는 형광등, 5000K, 5500K, 6500K 및 7500K의 색온도를 가지는 4종류의 태양광이다. 상기 6 개의 대표 색온도 중 샘플링된 입력영상의 휘도를 기준으로 상기 휘도와 유사한 소정 범위의 대표 조명색 3 개에 대해서만 표준 색공간에 따라 미리 정의된 기준광원으로 광원변환한다. 그리고 모니터의 대표 조 명색으로 5000K, 6500K 및 9300K 가 설정되면, 상기 소정 범위의 대표 조명색 3개와 모니터의 대표 조명색 3개의 조합으로 이루어지는 9 종류의 RGB신호를 생성하게 된다.

상기 출력단 프레임 메모리(230)는 마이컴으로부터의 제2제어신호(Cont_addr_B)에 응답하여 변환된 RGB 신호(Ro, Go, Bo), 예를 들어, 9 개의 영상 데이터를 차례로 저장하며, 상기 9 개의 영상 데이터가 모두 저장되면 상기 영상 데이터를 칼라 모니터(240)로 출력한다.

도 3은 색변환부(220)의 보다 상세한 구성을 블록도로 도시한 것으로서, 상기 색변환부(220)는 휘도산출부(300), 조명색 휘도저장부(310), 휘도비교부(320), 광원변환부(330) 및 RGB신호생성부(340)를 포함하여 이루어진다.

상기 휘도산출부(300)는 상기 영상샘플링부(210)에서 샘플링된 입력영상의 휘도를 산출한다. 상기 휘도신호(Y)는 RGB 신호로부터 수학식 1에 의해 구해질 수 있다.

Y = 0.30R + 0.59G + 0.11B

또한 상기 휘도신호는 프레임 단위로 상기 샘플링된 입력영상의 RGB 신호의 값이 변동할 경우, 상기 RGB 신호의 최소값을 이용하여 수학식 1에 의해 산출할 수 있다. 또한 상기 휘도신호는 만일 입력영상을 영상입력장치 예를 들어 카메라를 이용하여 촬영하였을 경우, 상기 카메라의 휘도를 알 수 있다면, 장면영상자체의 휘도 값과 상기 카메라 자체의 설정된 휘도 값을 평균하여 산출할 수도 있다.

상기 조명색휘도저장부(310)는 소정의 N 개의 대표 조명색에 대한 휘도값을 저장하고 있다. 예를 들어 2800K를 가지는 백열등, 4300K의 색온도를 가지는 형광등, 5000K, 5500K, 6500K 및 7500K의 색온도를 가지는 4종류의 태양광을 대표 조명색으로 할 경우, 상기 대표 조명색 각각에 대해 휘도 값을 계산하여 상기 조명색 휘도 저장부(310)에 저장할 수 있다.

상기 휘도비교부(320)는 상기 휘도산출부(300)에 산출된 입력영상의 휘도와 상기 휘도저장부(310)에 저장된 소정의 N 개, 예를 들어 상기 6 개의 대표 조명색에 대한 휘도값을 비교한다. 상기 광원변환부(330)는 상기 휘도비교 결과 그 차가 소정 범위에 있는 대표 조명색 K(K<M) 예를 들어 3개에 대하여만 표준 색공간에 따라 미리 정의된 기준광원으로 광원변환한다. 상기 RGB신호생성부(340)는 상기 광원변환부(330)에서 광원변환된 3개의 조명색과 모니터의 의 M 개 예를 들어 3개의 색온도 정보를 조합하여 K × M 종류, 예를 들어 9개의 RGB 신호를 생성한다.

도 4는 상기 광원변환부(330) 및 RGB신호 생성부(340)의 보다 세부적인 구성을 도시한 것이다. 도 4에 의하면, 상기 광원변환부(330)는 상기 휘도비교부(320)에서 비교결정된 3 개의 대표 조명색에 대하여 RGB에서 CIEXYZ 표준 색공간인 XYZ 공간으로 변환하는 행렬을 계산하는 병렬 접속된 3개의 행렬 연산기(400, 410, 420)를 구비한다. 상기 행렬 연산기(400, 410, 420)들은 각각 RGB에서 XYZ로 색신호 변환을 할 때 서로 다른 조명색을 이용하므로 행렬 계수값들이 서로 다르다.

상기 RGB신호생성부(340)는 디스플레이 수단(모니터)의 3 개의 색온도에 대하여 XYZ 공간에서 RGB 공간으로 변환하는 행렬을 계산하는 병렬 접속된 3 개의 행 렬연산기(430, 440, 450)를 구비한다. 상기 행렬연산기(430, 440, 450)들은 모니터의 각기 다른 색온도에 따라 다른 행렬계수 값들을 가진다.

동작을 설명하면, 상기 광원변환부(302)는 각기 다른 3 개의 조명색에 대하여 XYZ 공간에서 RGB 공간으로의 색변환을 수행하며, 표준 색공간에 따라 미리 정의된 기준광원으로 광원변환하여 제1신호를 출력한다. 이때, 각 행렬 연산기(400, 410, 420)들은 마이컴으로부터의 제1제어신호(Cont)에 응답하여 하나씩 동작된다.

상기 RGB신호생성부(340)는 상기 제1신호를 수신하여 디스플레이 수단의 3 개의 색온도 정보에 따라 3 × 3 = 9 종류의 RGB 신호로 변환한다. 이 때, 각 행렬 연산기(430,440,450)들은 마이컴으로부터의 제2 제어신호(Cont)에 응답하여 하나씩 동작된다. 이로써, RGB 공간으로 이루어진 총 9개의 영상 데이터가 순차적으로 생성되어 출력된다.

본 발명에 의한 칼라영상 처리장치의 색변환부(220)에서는 CIEXYZ 색공간 뿐만 아니라 RGB 신호를 변환시 변환된 좌표상의 신호크기가 원 RGB 신호크기와 선형적인 관계를 가질 수 있는 CIEUVW 색공간 및 uv 색도좌표의 국제조명위원회가 권고하는 표준 색좌표, 칼라 영상 분야의 산업에서 널리 사용되는 Y, R-Y, B-Y 좌표를 적용한 색좌표를 표준 색공간으로 사용하는 것도 가능하다. 대안적으로, 당업자에 의하여 이해되어질 수 있는 바와 같이 상기 색변환부(220)는 표준 색좌표를 고려한 RGB 공간과 rg 색도좌표를 이용하여 입력 RGB에서 출력 RGB로 직접 변환하는 것도 가능하다.

하지만, 실제적으로 복잡한 행렬을 모두 행렬연산기로 구현하는 것은 바람직 하지 않다. 따라서, 도 5에는 색변환부(220)의 현실적인 구성의 일예를 도시하였다. 도 5를 참조하면, 색변환부(220)는 광원변환부에 해당하는 제1연산부(50)와 RGB신호생성부에 해당하는 제2연산부(52)를 구비한다. 제1연산부(50)는 제1메모리(500)와 제1행렬 연산부(510)를 구비하고, 제1연산부(52)는 제2메모리(520)와 제2행렬 연산부(530)를 구비한다.

동작을 설명하면, 제1행렬연산부(510)에 필요한 대표 조명색별 행렬계수는 마이컴 제어신호 (Cont_C)에 응답하여 제1메모리(500)로부터 다운로드 받아서 설정되며, 제2행렬연산부(530)에 필요한 대표 조명색별 행렬계수는 마이컴 제어신호(Cont_D)에 응답하여 제2메모리(520)로부터 다운로드 받아서 설정된다. 이로써, 제1행렬 연산부(50)는 RGB에서 XYZ로의 신호변환을, 제2 행렬 연산부(52)는 XYZ에서 RGB로의 신호변환을 수행한다.

도 6은 본 발명에 의한 칼라영상 처리방법의 일예를 흐름도로 도시한 것으로서, 도 6을 참조하여 본 발명에 의한 칼라영상 처리장치의 동작을 설명하기로 한다.

먼저, N개의 대표 조명색에 대한 휘도를 산출하여 조명색 휘도 저장부(310)에 저장한다.(600단계) 예를 들면 상기 N 값은 상술한 바와 같이 6 이 될 수 있다. 또한, 영상샘플링부(210)에서 샘플링된 입력영상에 대해 휘도값 산출부(300)를 통해 상기 샘플링된 입력영상의 휘도값을 산출한다.(610단계)

상기 휘도신호(Y)는 RGB 신호로부터 상기 수학식 1에 의해 구해질 수 있다. 또한 상기 휘도신호는 프레임 단위로 상기 샘플링된 입력영상의 RGB 신호의 값이 변동할 경우, 상기 RGB 신호의 최소값을 이용하여 수학식 1에 의해 산출할 수 있다. 또한 상기 휘도신호는 만일 입력영상을 영상입력장치, 예를 들어 카메라를 이용하여 촬영하였을 경우, 상기 카메라의 휘도를 알 수 있다면, 장면영상자체의 휘도 값과 상기 카메라 자체의 설정된 휘도 값을 평균하여 산출할 수도 있다.

그리고 나서, 상기 휘도비교부(320)에 의해, 상기 입력영상의 휘도값과 상기 조명색 휘도저장부(310)에 저장된 휘도값을 비교하여(620단계), 그 차가 소정의 범위 내에 있는 K(K<N)개의 대표 조명색을 선택한다.(630단계) 상기 광원변환부(330)에서 상기 K 개의 조명색에 대해 광원변환을 한다.(640단계) 상기 RGB신호생성부(340)에서 상기 K개의 대표조명색과 M 개의 모니터 조명색의 조합에 의해 K x M 개의 RGB신호를 생성한다.(650단계) 상기 K x M 개의 RGB신호를 모니터를 통해 디스플레이하여 원 장면영상과 가장 유사한 영상을 선택한다.(660단계)

	X	Y	Z	x	y
2800	109.74	100.00	35.54	0.45	0.41
4320	98.83	100.00	55.78	0.39	0.39
5000	96.35	100.00	82.41	0.35	0.36
5500	95.61	100.00	92.01	0.33	0.35
6500	94.97	100.00	108.71	0.31	0.33
7500	94.90	100.00	122.41	0.30	0.32

표 1에는 장면조명으로 사용되는 6가지 조명에 대한 대표적인 색온도 대 XYZ & xy 관계를 나타내었다. 예를 들어 색온도 2800K의 백열등과 색온도 7500K의 태양광에서 XYZ 값을 비교해 보면 X 값은 10% 이상, Z 값은 70% 이상 차이가 있음을 알 수 있다.

한편, RGB 신호를 XYZ로 변환하기 위해서는 RGB 삼원색(primary color)의 XYZ 값과 조명의 XYZ 값으로 계산된 전달함수 행렬 A가 정의되어야 한다.

RGB 삼원색의 XYZ 값은 카메라 혹은 이미지 스캐너마다 고유한 필터의 설계가 있으므로 값들은 제각기 약간 다를 수 있으나, 대개의 경우 필터의 설계목표는 XYZ 분광감도와 유사하게 제작하는 것이므로, 예를들어 현재 업계표준인 CCIR 601 혹은 CCIR 709의 RGB primary들중 하나가 사용될 수 있다.

색	색도 좌표
적(Red)	x1	y1	z1
녹(Green)	x2	y2	z2
청(Blue)	x3	y3	z3
백(White)	x0	y0	z0

표 2에서 백색광(white)은 조명색으로서 장면조명을 의미하며, 장면의 조명색은 변화가 많고 또한 변화량도 클 수 있으므로 수학식 2를 정의할 수 없다. 그러나, 대다수의 조명색은 본 발명에서 사용한 6개의 대표 조명색 중 어느 하나로 정의할 수 있다. 이는 상기 표의 백색광(white) 종류를 대표 조명색 6개 모두를 사용하여 수학식 2를 구성할 때, 그 중 어느 하나는 장면조명으로 사용됨을 의미한다.

	X	Y	Z	x	y
5000	96.32	100.00	82.49	0.35	0.36
6500	95.04	100.00	108.89	0.31	0.33
9300	95.30	100.00	141.27	0.28	0.30

표 3에는 모니터에서 사용되는 대표적인 색온도 대 XYZ & xy 관계를 나타내었다. 즉, 3 가지 색온도를 갖는 모니터들에 대해서 XYZ 삼자극치와 xy 색도 좌표 값을 나타내었다. 표 3에서와 같이 색온도 5000K와 9300K를 비교해 보면 X 축에서 색온도간의 차이는 작지만, Z 축의 경우 큰 차이가 있음을 알 수 있다.

더불어, 사람 눈의 항상성을 고려하여 각각의 조명색은 모니터 색온도와 같은 영상을 재현시키는데 사용된 조명색으로 광원변환을 수행한다. 즉, 모니터는 내부에서 RGB 공간에서 XYZ 공간으로 신호를 변환한다. 이때, 이러한 변환을 수행하는 전달함수는 칼라 영상입력장치에서와 같이 행렬로 표현하는 것이 가능하며, 다만 역함수인 XYZ-RGB 행렬함수를 구해야 하는 것이 차이점이다.

여기서 대표 조명색은 상술한 바와 같이 인간의 시각에 의하여 구별이 용이한 차이를 가지고 일상에서 자주 사용되는 2800K, 4300K, 5000K, 5500K, 6500K, 7500K의 조명색온도 중 휘도를 기준으로 하여 2개 내지 4개를 설정할 수 있다. 이보다 더 세분화한 조명색을 사용하는 것도 가능하지만 이 경우는 시각적으로 구별함에 있어서 보다 세심한 주의가 요구된다.

본 발명의 실시예에 따른 방법은 또한 영상 입력장치와 영상 출력장치(모니터)의 RGB 삼원색을 XYZ 삼자극치 또는 xy 색도 좌표로 정의하고, 모니터 색온도를 아는지를 결정하고 모르는 경우에는 영상 출력장치인 모니터의 3가지 대표 색온도로써 5000K, 6500K, 및 9300K의 색온도를 설정할 수 있다. 여기서, XYZ 삼자극치 또는 xy 색도 좌표로써는 예를 들어 CCIR 601이 사용될 수 있다.

본 발명의 방법은 또한 모니터와 같은 영상 출력장치의 RGB 삼원색과 1 또는 3개의 대표 색온도를 이용하여 RGB로 부터 XYZ로의 전달함수 행렬계수를 계산한 후, 그것들의 역행렬을 구하여 XYZ에서 RGB로의 전달함수 행렬을 구한다. 이 경우, 모니터의 색온도가 한 개이면 한 개의 전달함수 행렬이 존재하게 되고, 모니터의 색온도가 세 개이면 세 개의 전달함수 행렬이 존재하게 된다.

이상과 같은 방법에 의하여 모니터의 색온도 종류와 장면의 조명색에 따라 총 9개의 영상이 모니터 상에 동시에 또는 순차적으로 디스플레이되고, 사용자는 이들 영상중에서 장면영상과 유사한 색분포를 갖는 영상을 선택함으로써 최적 조명색과 디스플레이 색온도를 결정하여 장면 영상과 재현 영상 간의 색일치를 달성할 수 있다.

본 발명에 따른 칼라 영상 처리 장치 및 방법에 의하면, 장면에서 피사체를 조사하는 조명의 조명색과 영상 출력장치의 디스플레이 색온도에 대한 추정을 위해 다양한 색온도를 갖는 조명을 사용하여 광원 변환을 수행하고 사용자가 이를 통해 만들어진 영상을 선택할 수 있도록 함으로써 광원에 대한 정보가 없이도 자연스러운 칼라영상 또는 기호색의 영상을 선택하여 제작할 수 있다.

Claims (12)

1. 입력영상의 RGB 신호를 버퍼링하는 입력단 프레임메모리;

   상기 입력단 프레임메모리로부터 출력된 RGB 신호를 샘플링하는 영상샘플링부;

   상기 샘플링된 신호를 미리 설정된 N 개의 대표 조명색 중 상기 입력영상의 휘도와 유사한 소정 범위의 대표 조명색 K(K<M) 개에 대해서만 표준 색공간에 따라 미리 정의된 기준광원으로 광원변환하고, 디스플레이 수단의 소정의 M 개의 대표 색온도 정보를 이용하여 K × M 종류의 RGB 신호로 변환하는 색변환부; 및

   상기 색변환된 RGB 신호를 버퍼링하여 출력하는 출력단 프레임메모리를 포함함을 특징으로 하는 칼라영상 처리장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 색변환부는

   상기 샘플링된 입력영상의 휘도를 산출하는 휘도산출부;

   소정의 N 개의 대표 조명색에 대한 휘도값을 저장하고 있는 휘도저장부;

   상기 휘도산출부에 산출된 입력영상의 휘도와 상기 휘도저장부에 저장된 소정의 N 개의 대표 조명색에 대한 휘도값을 비교하는 휘도비교부;

   상기 휘도비교 결과 그 차가 소정 범위에 있는 대표 조명색 K(K<M)에 대하여만 표준 색공간에 따라 미리 정의된 기준광원으로 광원변환하는 광원변환부; 및

   상기 광원변환된 디스플레이 수단의 M 개의 색온도 정보에 따라 K × M 종류의 RGB 신호로 변환하는 RGB 신호생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 칼라영상 처리장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 휘도산출부는

   프레임 단위로 상기 샘플링된 입력영상의 RGB 신호의 최소값을 이용하여 휘도를 산출함을 특징으로 하는 칼라영상 처리장치.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 휘도산출부는

   신호자체의 휘도와 카메라 자체의 휘도값을 구해 그 평균값을 휘도값으로 결정함을 특징으로 하는 칼라영상 처리장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 색변환부는

   CIEXYZ 색공간, CIEUVW 색공간, uv 색도좌표의 국제조명위원회가 권고하는 표준 색좌표, Y, R-Y, B-Y 좌표를 적용한 색좌표 중 어느 하나를 사용하는 것을 특 징으로 하는 칼라 영상 처리장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 색변환부는

   표준 색좌표를 고려한 RGB 공간과 rg 색도좌표를 이용하여 입력 RGB에서 출력 RGB로 직접 변환하는 것을 특징으로 하는 칼라 영상 처리장치.
7. 제1항에 있어서, 상기 색변환부의 소정의 N 개의 대표 조명색은

   인간의 시각에 의하여 구별이 용이한 차이를 가지고 일상에서 자주 사용되는 대략 2800K, 4300K, 5000K, 5500K, 6500K, 및 7500K의 색온도를 포함함을 특징으로 하는 칼라 영상 처리장치.
8. (a) 상기 샘플링된 입력영상의 휘도를 산출하는 단계;

   (b) 영상입력장치의 RGB 신호를 소정의 N 개의 대표 조명색 중 상기 입력영상의 휘도를 기준으로 상기 휘도와 유사한 소정 범위의 대표 조명색 K(K<M) 개에 대해서만 표준 색공간 상으로 광원변환하는 단계;

   (c) 상기 K 개의 대표 조명색별로 디스플레이 수단의 소정 M 개의 각 색온도에 대해 K × M 종류의 RGB 신호를 디스플레이 수단으로 출력하는 단계; 및

   (d) 디스플레이 수단에 의하여 표현되는 상기 RGB 신호에 의한 영상 중에서 시감적으로 가장 적합한 영상을 선택하여 최적 조명색과 디스플레이 색온도를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 칼라 영상 처리방법.
9. 제8항에 있어서, 상기 (b)단계는

   소정의 N 개의 대표 조명색에 대한 휘도값을 계산하는 단계;

   상기 샘플링된 입력영상의 휘도를 산출하는 단계;

   상기 산출된 입력영상의 휘도와 상기 소정의 N 개의 대표 조명색에 대한 휘도값을 비교하는 단계;

   상기 휘도비교 결과 그 차가 소정 범위에 있는 대표 조명색 K(K<M)에 대하여만 표준 색공간에 따라 미리 정의된 기준광원으로 광원변환하는 단계; 및

   상기 광원변환된 디스플레이 수단의 M 개의 색온도 정보에 따라 K × M 종류의 RGB 신호로 변환하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 칼라영상 처리방법.
10. 제9항에 있어서, 상기 샘플링된 입력영상의 휘도산출은

    프레임 단위로 상기 샘플링된 입력영상의 RGB 신호의 최소값을 이용하여 휘도를 산출함을 특징으로 하는 칼라영상 처리방법.
11. 제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 휘도산출은

    신호자체의 휘도와 카메라 자체의 휘도값을 구해 그 평균값을 휘도값으로 결정함을 특징으로 하는 칼라영상 처리방법.
12. 제8항에 있어서, 상기 소정의 N 개의 대표 조명색은

    인간의 시각에 의하여 구별이 용이한 차이를 가지고 일상에서 자주 사용되는 대략 2800K, 4300K, 5000K, 5500K, 6500K 및 7500K의 색온도를 포함함을 특징으로 하는 칼라 영상 처리방법.

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