KR20130056442A - 화이트 밸런스 조절장치 및 방법 - Google Patents

화이트 밸런스 조절장치 및 방법

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KR20130056442A KR1020110122059A KR20110122059A KR20130056442A KR 20130056442 A KR20130056442 A KR 20130056442A KR 1020110122059 A KR1020110122059 A KR 1020110122059A KR 20110122059 A KR20110122059 A KR 20110122059A KR 20130056442 A KR20130056442 A KR 20130056442A
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Abstract

본 발명은 화이트 밸런스 조절 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 복합광원에서 촬영된 이미지의 화이트 밸런스를 조절하는 화이트 밸런스 조절 장치 및 방법에 관한 것이다.
이를 달성하기 위해 화이트 밸런스 조절장치가, 카메라부와; 상기 카메라부를 통해 촬영된 이미지에서 얼굴이미지를 인식하고, 상기 인식된 얼굴이미지의 얼굴피부색을 이용하여 계산된 화이트 밸런스 게인과 일반적인 화이트밸런스 방법을 이용하여 계산된 화이트 밸런스 게인의 비교를 통해 상기 이미지가 복합광원에서 촬영된 것으로 판단되면, 두 화이트 밸런스 게인들을 보간하여 추출되는 최종 화이트 밸런스 게인으로 상기 촬영된 이미지의 화이트 밸런스를 조절하도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

화이트 밸런스 조절장치 및 방법{DEVICE AND METHOD FOR ADJUSTING WHITE BALANCE}
본 발명은 화이트 밸런스 조절 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 복합광원에서 촬영된 이미지의 화이트 밸런스를 조절하는 화이트 밸런스 조절 장치 및 방법에 관한 것이다.
카메라는 자동 화이트 밸런스(Auto White Balance)기능을 통해 임의의 광원 하에서 가장 적절한 색을 표현할 수 있도록 되어 있다. 카메라의 센서로 들어오는 빛은 광원의 스펙트럼과 물체의 반사스펙트럼에 따라 달라지게 되고, 흰색이나 회색 물체가 낮은 색 온도 광원이나 높은 색 온도광원에 노출될 경우, 낮은 색 온도광원에서는 붉게, 높은 색 온도 광원에서는 푸르게 표현된다. 이를 보정하기 위해(즉, 흰색이 흰색으로 표현되도록 하기 위해)자동 화이트 밸런스 기능이 필요하다.
일반적인 자동 화이트 밸런스 기능은 복합 광원 하에서 Gray 영역을 추출하고, Gray영역의 Red, Green, Blue 비율이 같아지도록 하는 Red Gain(G/R)과 Blue Gain(G/B)을 구한다. 상기 Rgain과 Bgain은 화이트 밸런스 게인이 되어, 영상전체의 각 픽셀에 곱해지게 되는데, 이때 화이트 밸런스 게인은 영상 내에 사람얼굴의 존재유무에 상관없이 Gray영역에 따라 계산되고 적용된다.
Gray영역을 추정하는 기술이 자동 화이트 밸런스 기술의 핵심이고, 여러 기술들이 단일광원 하에서는 비교적 높은 성능을 발휘한다. 하지만 복합 광원 하에서는 반사 스펙트럼 특성이 다른 여러 Gray영역들이 존재하기 때문에 적절한 Gray영역추출이 힘들어지고, 결과적으로 자동 화이트 밸런스 성능이 떨어지는 단점이 있다.
특히 사람의 얼굴이 존재하는 이미지에서 얼굴이 높은 색 온도 광원 하에 있고, 배경이 그 보다 낮은 색 온도 광원 하에 있을 경우, 배경에 맞게 화이트 밸런스가 조절되면, 얼굴색이 실제보다 푸르게 표현되어 생기 없는 얼굴로 표현될 수 있다.
따라서 본 발명의 목적은 복합광원에서 촬영된 이미지의 화이트 밸런스를 조절하는 화이트 밸런스 조절 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 촬영된 이미지에서 인식된 얼굴이미지의 얼굴피부색을 이용하여 복합광원에서 촬영된 이미지임을 판단하고, 복합광원에서 촬영된 이미지의 화이트 밸런스를 조절하여 얼굴 피부색의 표현력을 향상시킬 수 있는 화이트 밸런스 조절 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 화이트 밸런스 조절장치가, 카메라부와; 상기 카메라부를 통해 촬영된 이미지에서 얼굴이미지를 인식하고, 상기 인식된 얼굴이미지의 얼굴피부색을 이용하여 계산된 화이트 밸런스 게인과 일반적인 화이트밸런스 방법을 이용하여 계산된 화이트 밸런스 게인의 비교를 통해 상기 이미지가 복합광원에서 촬영된 것으로 판단되면, 두 화이트 밸런스 게인들을 보간하여 추출되는 최종 화이트 밸런스 게인으로 상기 촬영된 이미지의 화이트 밸런스를 조절하도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 목적을 달성하기 위한 화이트 밸런스 조절방법은, 촬영된 이미지에서 얼굴이미지를 인식하는 과정과; 상기 인식된 얼굴이미지의 얼굴 피부색을 이용하여 화이트 밸런스 게인을 계산하고, 일반적인 화이트 밸런스 방법을 이용하여 화이트 밸런스 게인을 계산하는 과정과; 상기 계산된 두 화이트 밸런스 게인의 비교를 통해 상기 이미지가 복합광원에서 촬영된 것으로 판단되면, 두 화이트 밸런스 게인들을 보간하여 추출되는 최종 화이트 밸런스 게인으로 상기 촬영된 이미지의 화이트 밸런스를 조절하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 화이트 밸런스 조절 장치 및 방법을 제공함으로써, 복합광원에서 촬영된 이미지에 얼굴이미지가 포함되어 있을 때, 얼굴피부색에 대한 표현력을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 휴대단말기의 구성도.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 휴대단말기에서 복합광원에서 촬영된 이미지의 화이트 밸런스를 조절하는 과정을 도시한 흐름도.
도 3은 상기 도 2에서 얼굴 피부색을 이용하여 화이트 밸런스 게인 계산과정을 도시한 흐름도.
도 4는 상기 도 2에서 촬영된 이미지에서 얼굴인식기능을 설명하기 위한 도면.
도 5는 상기 도 3에서 피부색 좌표계에서 기준광원의 좌표와 촬영된 이미지의 얼굴피부색에 대한 좌표간의 거리(Dx)를 설명하기 위한 도면.
도 6은 상기 도 3에서 피부색 좌표계에서 촬영된 이미지의 얼굴피부색에 대한 좌표와 선택된 두 광원의 좌표 간에 거리(K1, K2)를 설명하기 위한 도면.
도 7 - 도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 화이트 밸런스 조절 적용 전후 촬영된 이미지를 도시한 도면.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예들의 상세한 설명이 첨부된 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 도면들 중 동일한 구성들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들을 나타내고 있음을 유의하여야 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 휴대단말기의 구성을 도시한 도면이다.
상기 도 1을 참조하면, RF부(123)는 휴대 단말기의 무선 통신 기능을 수행한다. 상기 RF부(123)는 송신되는 신호의 주파수를 상승변환 및 증폭하는 RF송신기와, 수신되는 신호를 저잡음 증폭하고 주파수를 하강변환하는 RF수신기등을 포함한다. 데이터처리부(120)는 상기 송신되는 신호를 부호화 및 변조하는 송신기 및 상기 수신되는 신호를 복조 및 복호화 하는 수신기 등을 구비한다. 즉, 상기 데이터 처리부(120)는 모뎀(MODEM) 및 코덱(CODEC)으로 구성될 수 있다. 여기서 상기 코덱은 패킷데이터 등을 처리하는 데이터 코덱과 음성 등의 오디오 신호를 처리하는 오디오 코덱을 구비한다. 오디오 처리부(125)는 상기 데이터 처리부(120)의 오디오 코덱에서 출력되는 수신 오디오신호를 재생하거나 또는 마이크로부터 발생되는 송신 오디오신호를 상기 데이터 처리부(120)의 오디오 코덱에 전송하는 기능을 수행한다.
키 입력부(127)는 숫자 및 문자 정보를 입력하기 위한 키들 및 각종 기능들을 설정하기 위한 기능 키들을 구비한다.
메모리(130)는 프로그램 메모리, 데이터 메모리들로 구성될 수 있다. 상기 프로그램 메모리는 휴대단말기의 일반적인 동작을 제어하기 위한 프로그램들 및 본 발명의 실시 예에 따라 촬영된 이미지에서 인식된 얼굴이미지의 얼굴피부색을 이용하여 복합광원에서 촬영된 이미지임을 판단하고, 복합광원에서 촬영된 이미지의 화이트 밸런스를 조절하여 얼굴 피부색의 표현력을 향상시킬 수 있도록 제어하는 프로그램들을 저장할 수 있다. 또한 상기 데이터 메모리는 상기 프로그램들을 수행하는 중에 발생되는 데이터들을 일시 저장하는 기능을 수행한다.
또한 상기 메모리(130)는 복수의 광원별에 따른 임의의 얼굴 피부색에 대한 RGB 평균값 및 피부색 좌표계에서의 위치를 나타내는 좌표(R/G, B/G)을 저장하는 표 1과, 복수의 광원 중 기준광원과 각 광원 간의 거리(D)를 계산하여 저장한 표 2와, 기준광원을 이용하여 복수의 광원에 따른 얼굴 피부색의 색온도(T)를 저장한 표 3과, 일반적인 화이트밸런스 방법을 이용하여 복수의 광원에 따른 얼굴피부색의 화이트 밸런스 게인을 계산하여 저장한 표 4를 저장한다. 상기 표 1 - 상기 표 4는 미리 저장된다.
제어부(110)는 휴대 단말기의 전반적인 동작을 제어하는 기능을 수행한다.
상기 제어부(110)는 본 발명의 실시 예에 따라, 상기 메모리(130)에 얼굴 피부색을 이용한 화이트 밸런스 게인을 구현하기 위해, 표 1 - 표 4를 미리 저장한다.
먼저, 임의의 복수의 광원(D75,D65,D55,D50,D40,A)하에서 여러 사람의 얼굴이 촬영되면, 상기 제어부(110)는 각 광원별 얼굴 피부색의 RGB데이터에 대한 RGB 평균값 및 피부색 좌표계에서 각 광원별 RGB 평균값의 위치를 나타내는 좌표(R/G, B/G)를 계산하여 하기와 같은 표 1에 저장한다. 복수의 광원은 6-9개가 적당하며, 각 광원별 얼굴 피부색의 RGB데이터는 shading이 보정된 12비트 데이터이다.
D75 D65 D55 D50 D40 A
R,G,B 평균값 413,558,343 497,595,341 560,628,342 557,604,312 519,590,231 794,635,217
R/G, B/G 0.739,0.614 0.837,0.574 0.892,0.544 0.921,0.517 0.879,0.393 1.251,0.342
그리고, 복수의 광원 중 D55광원은 야외 태양광과 가장 비슷한 색온도를 가지는 광원이기 때문에, 상기 표 1에서 D55를 기준광원으로 설정한다. 상기 제어부(110)는 피부 좌표계에서 기준광원의 피부색(R/G, B/G)과 각 광원별의 피부색(R/G, B/G)간의 거리(D)를 하기 수학식 1을 통해 계산하여, 하기 표 2 에 저장한다.
Figure pat00001
Rn,Bn: 각 광원별 피부색 좌표(R/G, B/G)
Rs,Bs: 기준광원(D55)의 피부색 좌표(R/G, B/G)
D75 D65 D55 D50 D40 A
D 0.1673 0.0622 0 0.0408 0.1524 0.4126
그리고, 상기 제어부(110)는 각 광원별 피부색이 기준광원인 D55보다 고색온도 광원 하에서의 피부색인지 또는 저색온도 광원 하에서 피부색인지 하기 수학식 2를 통해 계산하여, 하기와 같은 표 3에 저장한다.
Figure pat00002
T<0 :기준광원(D55)보다 고색온도
T>0 : 기준광원(D55)보다 저색온도
D75 D65 D55 D50 D40 A
T -0.2216 -0.0843 0 0.0576 0.1390 0.5620
그리고, 상기 제어부(110)는 일반적인 화이트 밸런스 방법을 이용하여 표 1에 저장된 각 광원별 RGB 평균데이터에 대한 화이트 밸런스 게인을 계산하여, 하기 표 4에 저장한다.
D75 D65 D55 D50 D40 A
R gain/
B gain		 -1.966/
1.305		 1.812/
1.381		 1.686/
1.412		 1.703/
1.514		 1.559/
1.820		 1.287/
2.240
상기 제어부(110)는 본 발명의 실시 예에 따라 상기 카메라부(140)를 통해 이미지가 촬영될 때, 얼굴인식부(170)를 통해 얼굴이미지 좌표가 수신되면, 먼저, 얼굴 피부색을 이용한 화이트 밸런스 게인을 계산한다.
상기 얼굴 피부색을 이용한 화이트 밸런스 게인을 계산하는 과정을 살펴보면, 상기 제어부(110)는 상기 얼굴인식부(170)로부터 수신된 얼굴이미지 좌표에서 특정영역의 얼굴피부색에 대한 RGB데이터의 평균값을 계산한다. 그리고 상기 제어부(110)는 상기 계산된 평균 RGB 값을 이용하여 피부색 좌표계에서 상기 특정영역의 얼굴피부색에 대한 좌표를 나타내는 A(Rx= R/G, Bx=R/B)를 계산한다. 그리고 상기 제어부(110)는 피부색 좌표계에서 기준광원(D55)의 피부색 좌표(Rs=R/G, Bs=B/G)와 A(Rx, Bx)간의 거리(Dx)를 하기 수학식 1을 통해 계산하고, A(Rx, Bx)에 대한 기준광원과의 색온도 비교 값(Tx)은 하기 수학식 2를 통해 계산한다.
수학식 1
Figure pat00003

수학식 2
Figure pat00004
상기 제어부(110)는 상기 메모리(130)에 저장된 표 2 - 표 3에서 상기 계산된 A(Rx, Bx)에 대한 기준광원과의 색온도 비교 값(Tx)과 동일부호를 가지면서, 상기 계산된 기준광원의 좌표(Rs, Bs)와 A(Rx, Bx)간의 거리(Dx)보다 큰 광원 및 계산된 기준광원의 좌표(Rs, Bs)와 A(Rx, Bx)간의 거리(Dx)보다 작은 광원에 대한 각각의 피부색 좌표인 B(R1, B1)와 C(R2, B2)를 추출한다.
그리고, 상기 제어부(110)는 하기 수학식 3을 통해 A(Rx, Bx)와 B(R1, B1)간의 거리(K1)와 A(Rx, Bx)와 C(R2, B2)간의 거리(K2)를 계산한다.
Figure pat00005
상기 제어부(110)는 상기 메모리(130)에 저장된 상기 표 4에서 B(R1, B1)와 C(R2, B2) 각각에 대한 화이트 밸런스 게인을 추출하고, 하기 수학식 4를 통해, A(Rx, Bx)와의 거리비율에 따라 B(R1, B1)와 C(R2, B2)의 화이트 밸런스 게인을 보간하여 화이트 밸런스 게인(R Gain얼 굴, B Gain얼 굴)을 계산한다.
Figure pat00006
WBgain1 : B(R1, B1)의 화이트 밸런스 게인 중 R gain
WBgain2 : C(R2, B2)의 화이트 밸런스 게인 중 R gain
Figure pat00007
WBgain1 : B(R1, B1)의 화이트 밸런스 게인 중 B gain
WBgain2 : C(R2, B2)의 화이트 밸런스 게인 중 B gain
상기 얼굴이미지를 이용하여 화이트 밸런스 게인(R Gain얼굴, B Gain얼굴)이 계산되면, 상기 제어부(110)는 일반적인 방법을 이용하여 화이트밸런스 방법을 계산한다. 그리고 상기 제어부(110)는 상기 얼굴피부색을 이용하여 계산된 화이트 밸런스 게인(R Gain얼굴, B Gain얼굴)과 일반적인 화이트밸런스 방법을 이용하여 계산된 화이트 밸런스 게인(R GainNormal, B GainNormal)을 임의의 화이트 밸런스 기준 게인((R GainThrehold, B GainThrehold)과 비교하여, " R Gain얼굴 - R GainNormal > R GainThrehold 이고, B Gain얼굴 - B GainNormal < B GainThrehold"이면, 상기 이미지가 복합광원에서 촬영된 것으로 판단한다.
상기 이미지가 복합광원에서 촬영된 것으로 판단되면, 상기 제어부(110)는 상기 얼굴이미지를 이용하여 화이트 밸런스 게인(R Gain얼굴, B Gain얼굴)과 일반적인 화이트밸런스 방법을 이용하여 계산된 화이트 밸런스 게인(R GainNormal, B GainNormal)을 보간하여 최종 화이트 밸런스 게인을 추출한다. 상기 제어부(110)는 상기 추출된 최종 화이트 밸런스 게인을 상기 촬영된 이미지의 전체영역의 각 픽셀에 곱한 후 상기 촬영된 이미지 중 얼굴이미지의 RGB데이터를 YUY데이터로 변환 한 후 상기 YUV데이터에서 일정상수를 곱하여 U값을 작게 하고 V값을 크게 하도록 조정한 후 RGB데이터로 변환한다.
카메라부(140)는 영상 데이터를 촬영하며, 촬영된 광 신호를 전기적 신호로 변환하는 카메라 센서와, 상기 카메라센서로부터 촬영되는 아날로그 영상신호를 디지털 데이터로 변환하는 신호처리부를 구비한다. 여기서 상기 카메라 센서는 CCD 또는 CMOS센서라 가정하며, 상기 신호처리부는 DSP(Digital Signal Processor)로 구현할 수 있다. 또한 상기 카메라 센서 및 신호처리부는 일체형으로 구현할 수 있으며, 또한 분리하여 구현할 수도 있다.
상기 영상처리부(150)는 상기 카메라부(140)에서 출력되는 영상신호를 표시부(160)에 표시하기 위한 ISP(Image Signal Processing)를 수행하며, 상기 ISP는 감마교정, 인터폴레이션, 공간적 변화, 이미지 효과, 이미지 스케일, AWB, AE,AF등과 같은 기능을 수행한다. 따라서 상기 영상처리부(150)는 상기 카메라부(140)에서 출력되는 영상신호를 프레임 단위로 처리하며, 상기 프레임 영상데이터를 상기 표시부(160)의 특성 및 크기에 맞춰 출력한다. 또한 상기 영상처리부(150)는 영상코덱을 구비하며, 상기 표시부(160)에 표시되는 프레임 영상데이터를 설정된 방식으로 압축하거나, 압축된 프레임 영상데이터를 원래의 프레임 영상데이터로 복원하는 기능을 수행한다. 여기서 상기 영상코덱은 JPEG 코덱, MPEG4 코덱, Wavelet 코덱 등이 될 수 있다. 상기 영상처리부(150)는 OSD(On Screen Display) 기능을 구비한다고 가정하며, 상기 제어부(110)의 제어하여 표시되는 화면크기에 따라 온 스크린 표시데이터를 출력할 수 있다.
상기 표시부(160)는 상기 영상처리부(150)에서 출력되는 영상신호를 화면으로 표시하며, 상기 제어부(110)에서 출력되는 사용자 데이터를 표시한다. 여기서 상기 표시부(160)는 LCD를 사용할 수 있으며, 이런 경우 상기 표시부(160)은 LCD제어부(LCD controller), 영상데이터를 저장할 수 있는 메모리 및 LCD표시소자 등을 구비할 수 있다. 여기서 상기 LCD를 터치스크린(touch screen) 방식으로 구현하는 경우, 입력부로 동작할 수도 있으며, 이때 상기 표시부(160)에는 상기 키 입력부(127)와 같은 키들을 표시할 수 있다.
상기 얼굴인식부(170)는 본 발명의 실시 예에 따라 촬영된 이미지에서 얼굴이미지를 인식하고, 인식된 얼굴이미지의 좌표를 상기 제어부(110)에게 전송한다.
상기와 같은 휴대단말기에서 화이트 밸런스를 조절하도록 제어하는 동작을 도 2 - 도 6을 통해 상세히 살펴본다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 휴대단말기에서 복합광원에서 촬영된 이미지의 화이트 밸런스를 조절하는 과정을 도시한 흐름도이고, 도 3은 상기 도 2에서 얼굴 피부색을 이용하여 화이트 밸런스 게인 계산과정을 도시한 흐름도이며, 도 4는 상기 도 2에서 촬영된 이미지에서 얼굴인식기능을 설명하기 위한 도면이며, 도 5는 상기 도 3에서 피부색 좌표계에서 기준광원의 좌표와 촬영된 이미지의 얼굴피부색에 대한 좌표간의 거리(Dx)를 설명하기 위한 도면이며, 도 6은 상기 도 3에서 피부색 좌표계에서 촬영된 이미지의 얼굴피부색에 대한 좌표와 선택된 두 광원의 좌표 간에 거리(K1, K2)를 설명하기 위한 도면이다.
이하 본 발명의 실시 예를 도 1의 참조와 함께 상세히 설명한다.
먼저 도 2를 참조하면, 촬영이 선택되면 상기 제어부(110)는 201단계에서 이를 감지하고, 자동 화이트 밸런스(AWB: Auto White Balance)기능이 설정되어 있는지 판단한다. 상기 자동 화이트 밸런스 기능이 설정되어 있으면, 상기 제어부(110)는 202단계에서 이를 감지하고 상기 얼굴인식부(170)를 제어하여 얼굴인식기능을 수행하는 203단계를 진행한다. 상기 얼굴인식부(170)를 통해 얼굴이미지 좌표가 수신되면, 상기 제어부(110)는 204단계에서 상기 촬영된 이미지에 얼굴이미지가 포함되어 있는 것으로 판단한다.
그러면, 상기 제어부(110)는 얼굴피부색을 이용하여 화이트 밸런스 게인을 계산하는 205단계를 진행한다.
상기 205단계의 얼굴피부색을 이용하여 화이트 밸런스 게인(R Gain얼굴, B Gain얼굴)을 계산하는 과정을 상기 도 3을 통해 설명한다.
상기 도 3을 참조하면, 상기 제어부(110)는 상기 얼굴인식부(170)로부터 수신된 얼굴 좌표를 이용하여 상기 도 4와 같이, 얼굴영역을 가로 4등분, 세로 5등분으로 구분하고, 그 중 특정 영역 예를 들어 가로 세 번째 및 세로 첫 번째의 영역(a)의 RGB데이터에 대한 평균값을 계산하는 301단계를 진행한다.
이하 본 발명의 실시 예에서는 상기 301단계에서 계산된 상기 특정영역의 평균 RGB 값이 (751.6, 962.9, 519.9)라고 가정하여 설명한다.
상기 제어부(110)는 상기 301단계에서 계산된 평균 RGB 값을 이용하여 피부색 좌표계에서 상기 특정영역의 얼굴피부색에 대한 좌표인A(Rx, Bx)를 계산하는 302단계를 진행한다.
상기 301단계에서 계산된 상기 특정영역의 평균 RGB 값이 (751.6, 962.9, 519.9)임으로, 상기 특정영역의 얼굴피부색에 대한 좌표인 A(Rx=R/G, Bx=B/G)는 A(0.781, 0.540)가 된다.
그리고, 상기 제어부(110)는 기준광원(D55)의 피부색 좌표인 (Rs, Bs)와 A(Rx, Bx)간의 거리(Dx)를 하기 수학식 1을 통해 계산하는 303단계를 진행한다.
수학식 1
Figure pat00008
상기 303단계에서 상기 수학식 1을 통해, 상기 메모리(130)에 저장된 표 1을 참조하여, 기준광원의 피부색 좌표인 (0.892, 0.544)와 A(0.781, 0.540)간의 거리(Dx)를 구하면 "0.11109"가 계산된다.
그리고, 상기 제어부(110)는 상기 A(Rx, Bx)에 대한 기준광원과의 색온도 비교 값(Tx)은 하기 수학식 2를 통해 계산하는 304단계를 진행한다.
수학식 2
Figure pat00009
상기 304단계에서 상기 수학식 2를 통해, 기준광원의 피부색 좌표인 (0.892, 0.544)을 이용하여 A(Rx, Bx)에 대한 기준광원과의 색온도 비교 값(Tx)을 구하면, "-0.1065"가 계산된다.
상기 303단계 및 상기 304단계를 통해 상기 거리(Dx) 및 상기 색온도 비교 값(Tx)이 계산되면, 상기 제어부(110)는 상기 메모리(130)에 저장된 상기 표 2 및 상기 표 3에서, 상기 계산된 색온도 비교 값(Tx)과 동일부호를 가지면서, 상기 거리(Dx)보다 큰 광원과 상기 거리(Dx)보다 작은 광원에 대한 각각의 피부색 좌표인 B(R1, B1)와 C(R2, B2)를 추출하는 305단계를 진행한다.
상기 305단계에서 상기 계산된 색온도 비교 값(Tx)이 "-0.1065"이고, 상기 계산된 거리(Dx)가 "0.11109"이면, 표 3에서 "T<0"에 해당하는 즉 마이너스라는 동일부호(D75, D65)를 가지면서, 표 2에서 상기 계산된 거리(Dx)인"0.11109"보다 큰 광원인 "D75"와, "0.11109"보다 작은 광원인 "D65"를 추출한다.
상기 도 5는 피부색 좌표계에서 기준광원(D55)과 상기 촬영된 이미지의 특정영역의 얼굴피부색의 좌표인 A(0.781, 0.540)간의 거리(Dx)와, 기준광원(D55)과 상기 추출된 "D75"광원의 피부색 좌표(0.739, 0.614)간의 거리(D1)와, 기준광원(D55)과 상기 추출된 "D65"광원의 피부색 좌표(0.837, 0.574)간의 거리(D2)를 나타내고 있다.
그리고, 상기 제어부(110)는 A(Rx, Bx)와 B(R1, B1)간의 거리(K1)와 A(Rx, Bx)와 C(R2, B2)간의 거리(K2)를 상기 수학식 3을 통해 계산하는 306단계를 진행한다.
상기 306단계에서 상기 수학식 3을 통해 A(0.781, 0.540)와 D75광원의 피부색 좌표(0.739, 0.614)간의 거리(K1) 및 A(0.781, 0.540)와 D65광원의 피부색 좌표(0.837, 0.574)간의 거리(K2)를 구하면, "K1 = 0.08461, k2=0.06595"가 된다.
상기 도 6은 A(Rx, Bx)와 B(R1, B1)간의 거리(K1)와 A(Rx, Bx)와 C(R2, B2)간의 거리(K2)를 나타내고 있다.
상기 306단계에서 상기 거리(K1) 및 상기 거리(K2)가 계산되면, 상기 제어부(110)는 상기 메모리(130)에 저장된 표 4에서 B(R1,B1)와 C(R2,B2)각각에 대한 화이트 밸런스 게인을 추출하고, 상기 수학식 4를 통해, A(Rx, Bx)의 거리비율에 따라 A(Rx, Bx)와 C(R2, B2)간 화이트 밸런스를 보간하여, 얼굴 피부색을 이용하여 화이트 밸런스 게인(R Gain얼굴, B Gain얼굴)을 계산하는 307단계를 진행한다.
상기 307단계에서"K1 = 0.08461, k2=0.06595"를 상기 수학식 4를 통해 보간하면, 하기와 같다.
Figure pat00010
따라서, 얼굴 피부색을 이용하여 계산된 화이트 밸런스 게인(R Gain얼굴, B Gain얼굴)은 "(1.879, 1.348)"이 된다.
상기 도 3과 같은 과정을 통해 얼굴 피부색을 이용하여 화이트 밸런스 게인이 계산되면, 상기 제어부(110)는 일반적인 화이트 밸런스 방법을 이용하여 화이트 밸런스 게인(R GainNormal, B GainNormal)을 계산하는 206단계를 진행한다.
상기 206단계에서 일반적인 화이트 밸런스 방법을 이용하여 계산된 화이트 밸런스 게인(R GainNormal, B GainNormal)은 "(1.750, 1.480)"가 될 수 있다.
그리고, 상기 제어부(110)는 상기 얼굴피부색을 이용하여 계산된 화이트 밸런스 게인(R Gain얼굴, B Gain얼굴)과 상기 일반적인 화이트밸런스 방법을 이용하여 계산된 화이트 밸런스 게인(R GainNormal, B GainNormal)을 임의의 화이트 밸런스 기준 게인((R GainThrehold, B GainThrehold)과 비교한다. 상기 비교결과,"R Gain얼굴 - R GainNormal > R GainThrehold 이고, B Gain얼굴 - B GainNormal < B GainThrehold "이면, 상기 제어부(110)는 207단계에 이를 감지하고, 상기 이미지가 복합광원에서 촬영된 것으로 판단하는 208단계를 진행한다.
상기 얼굴 피부색을 이용하여 상기 촬영된 이미지가 복합광원에서 촬영된 것으로 판단되면, 상기 제어부(110)는 상기 얼굴피부색을 이용하여 계산된 화이트 밸런스 게인(R Gain얼굴, B Gain얼굴)과 상기 일반적인 화이트밸런스 방법을 이용하여 계산된 화이트 밸런스 게인(R GainNormal, B GainNormal)을 보간하여 최종 화이트 밸런스 게인을 추출하고, 상기 추출된 최종 화이트 밸런스 게인을 상기 촬영된 이미지 전체의 각 픽셀에 곱하는 209단계를 진행한다.
상기 209단계애서 두 화이트 밸런스의 보간은 1:1 또는 2:1로 보간 가능하며, 얼굴 피부색을 이용하여 계산된 화이트 밸런스 게인(1.879, 1.348)과, 일반적인 화이트 밸런스 방법을 이용하여 계산된 화이트 밸런스 게인(1.750, 1.480)의 비율을 1:1로 보간하여 사용한다면 하기와 같다.
Figure pat00011
따라서 상기 제어부(110)는 최종 화이트 밸런스 게인(1.815, 1.414)을 상기 촬영된 이미지의 전제영역의 각 픽셀에 곱한다.
상기와 같이 최종 화이트 밸런스 게인을 곱한 상기 이미지는 얼굴피부색을 최대한 생기 있게 잘 표현하고, 배경도 부자연스럽지 않게 표현해 낼 수 있다. 하지만, 배경 색의 부자연스러움을 방지하기 위해 어느 정도 얼굴 피부색이 Bluish해 지는 것을 허용했기 때문에 얼굴피부색 영역만 보정을 해줘야 최적의 결과를 얻을 수 있다. 이때, 피부색 영역의 밝기는 변화시키지 않고 색상만 변화 시켜야 하기 때문에, 상기 제어부(110)는 상기 최종 화이트 밸런스 게인을 곱한 상기 이미지에서 얼굴이미지의 RGB데이터를 YUV데이터로 변환시키고, 상기 변환된 YUV데이터에 일정상수를 곱하여 U값을 작게 하고 V값을 크게 조정 후, RGB데이터로 변환하는 210단계를 진행한다.
또는 상기 비교결과,"R Gain얼굴 - R GainNormal > R GainThrehold 이고, B Gain얼굴 - B GainNormal < B GainThrehold "조건을 만족하지 못하면, 상기 제어부(110)는 207단계에 이를 감지하고, 상기 이미지가 단일광원에서 촬영된 것으로 판단하는 211단계를 진행한다. 상기 촬영된 이미지가 단일광원 이미지에서 촬영된 것으로 판단되면, 상기 제어부(110)는 일반적인 화이트 밸런스 방법을 이용하여 화이트 밸런스 게인을 추출하고, 상기 추출된 화이트 밸런스 게인을 상기 촬영된 이미지 전체의 각 픽셀에 곱하는 212단계를 진행한다.
도 7 - 도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 화이트 밸런스 조절 적용 전후 촬영된 이미지를 도시한 도면이다. 일반적으로 복합광원이란 얼굴이 그늘에 있고, 배경에 태양과 비추는 경우, 또는 주위 광원은 백열등이나 할로겐 램프와 같은 낮은 색온도 광원이고, 얼굴에는 그 보다 높은 색온도의 광원이 비추는 경우 예를 들어 플래시가 발광하는 경우를 나타낸다.
도 7a는 얼굴이 그늘에 있고 배경에 태양광이 비추는 복합광원에서 본원발명에 따른 화이트 밸런스 기능을 적용하지 않고 촬영된 이미지이고, 도 7b는 얼굴이 그늘에 있고 배경에 태양광이 비추는 복합광원에서 본원발명에 따른 화이트 밸런스 기능을 적용하여 촬영된 이미지이다.
도 8a는 얼굴이 그늘에 있고 배경에 태양광이 비추는 복합광원에서 본원발명에 따른 화이트 밸런스 기능을 적용하지 않고 촬영된 이미지이고, 도 8b는 얼굴이 그늘에 있고 배경에 태양광이 비추는 복합광원에서 본원발명에 따른 화이트 밸런스 기능을 적용하여 촬영된 이미지이다.
도 9a는 배경에 낮은 색 온도 광원이 비추고, 얼굴에 높은 색 온도 광원이 비추는 즉, 플래시가 발광한 복합광원에서 본원발명에 따른 화이트 밸런스 기능을 적용하지 않고 촬영된 이미지이고, 도 9b는 배경에 낮은 색 온도 광원이 비추고, 얼굴에 높은 색 온도 광원이 비추는 즉, 플래시가 발광한 복합광원에서 본원발명에 따른 화이트 밸런스 기능을 적용하여 촬영된 이미지이다.
상술한 본 발명의 설명에서는 휴대 단말기와 같은 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시 될 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위와 특허청구범위의 균등한 것에 의해 정해져야 한다.
110: 제어부, 130:메모리, 170:얼굴인식부

Claims (21)

  1. 화이트 밸런스 조절장치에 있어서,
    카메라부와,
    상기 카메라부를 통해 촬영된 이미지에서 얼굴이미지를 인식하고, 상기 인식된 얼굴이미지의 얼굴피부색을 이용하여 계산된 화이트 밸런스 게인과 일반적인 화이트밸런스 방법을 이용하여 계산된 화이트 밸런스 게인의 비교를 통해 상기 이미지가 복합광원에서 촬영된 것으로 판단되면, 두 화이트 밸런스 게인들을 보간하여 추출되는 최종 화이트 밸런스 게인으로 상기 촬영된 이미지의 화이트 밸런스를 조절하도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 화이트 밸런스 조절장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    복수의 광원별에 따른 임의의 얼굴 피부색에 대한 RGB 평균값 및 피부색 좌표계에서의 위치를 나타내는 좌표(R/G, B/G)를 저장하는 표 1; 복수의 광원 중 기준광원과 각 광원 간의 거리(D)를 계산하여 저장한 표 2; 기준광원을 이용하여 복수의 광원에 따른 얼굴 피부색의 색온도(T)를 저장한 표 3; 및 일반적인 화이트밸런스 방법을 이용하여 복수의 광원에 따른 얼굴피부색의 화이트 밸런스 게인을 계산하여 저장한 표 4를 저장하는 메모리를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화이트 밸런스 조절장치.
  3. 제1 항에 있어서, 상기 제어부는,
    얼굴인식기능을 이용하여 상기 촬영된 이미지에서 얼굴이미지를 인식하고, 상기 인식된 얼굴이미지 중 특정영역의 얼굴피부색에 대한 RGB데이터의 평균값을 계산하고; 평균RGB를 이용해 피부색 좌표계에서 상기 특정영역의 얼굴피부색에 대한 좌표인 A(Rx= R/G, Bx=R/G)를 계산하며; 피부색 좌표계에서 기준광원의 좌표(Rs, Bs)와 A(Rx, Bx)간의 거리(Dx) 및 A(Rx, Bx)에 대한 기준광원과의 색온도 비교 값(Tx)을 계산하는 것을 특징으로 하는 화이트 밸런스 조절장치.
  4. 제3 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 기준광원의 좌표인(Rs, Bs)와 A(Rx, Bx)간의 거리(Dx)는 하기 수학식 1을 통해 계산하는 것을 특징으로 하는 화이트 밸런스 조절장치.
    수학식 1
    Figure pat00012

  5. 제3 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 A(Rx, Bx)에 대한 기준광원과의 색온도 비교 값(Tx)은 하기 수학식 2를 통해 계산하는 것을 특징으로 하는 화이트 밸런스 조절장치.
    수학식 2
    Figure pat00013

  6. 제3 항에 있어서, 상기 제어부는,
    메모리에 저장된 복수의 광원과 기준광원간의 거리를 저장한 표 2와 복수의 광원에 대한 색온도가 저장된 표 3에서, 계산된 A(Rx, Bx)에 대한 기준광원과의 색온도 비교 값(Tx)과 동일부호를 가지면서, 계산된 기준광원의 좌표(Rs, Bs)와 A(Rx, Bx)간의 거리(Dx)보다 큰 광원 및 계산된 기준광원의 좌표(Rs, Bs)와 A(Rx, Bx)간의 거리(Dx)보다 작은 광원에 대한 각각의 피부색 좌표인 B(R1, B1)와 C(R2, B2)를 추출하는 것을 특징으로 하는 화이트 밸런스 조절장치.
  7. 제6 항에 있어서, 상기 제어부는,
    A(Rx, Bx)와 B(R1, B1)간의 거리(K1)와 A(Rx, Bx)와 C(R2, B2)간의 거리(K2)를 하기 수학식 3을 통해 계산하는 것을 특징으로 하는 화이트 밸런스 조절장치.
    수학식 3
    Figure pat00014

  8. 제7 항에 있어서, 상기 제어부는,
    메모리에 저장된 복수의 광원에 따른 얼굴피부색의 화이트 밸런스 게인이 저장된 표 4에서 B(R1, B1)와 C(R2, B2) 각각에 대한 화이트 밸런스 게인을 추출하고, 하기 수학식 4를 통해, A(Rx, Bx)와의 거리비율에 따라 B(R1, B1)와 C(R2, B2)의 화이트 밸런스 게인을 보간하여 화이트 밸런스 게인(R Gain얼굴, B Gain얼굴)을 계산하는 것을 특징으로 하는 화이트 밸런스 조절장치.
    수학식 4
    Figure pat00015


    WBgain1 : B(R1, B1)의 화이트 밸런스 게인 중 R gain
    WBgain2 : C(R2, B2)의 화이트 밸런스 게인 중 R gain
    Figure pat00016

    WBgain1 : B(R1, B1)의 화이트 밸런스 게인 중 B gain
    WBgain2 : C(R2, B2)의 화이트 밸런스 게인 중 B gain
  9. 제1 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 얼굴피부색을 이용하여 계산된 화이트 밸런스 게인(R Gain얼굴, B Gain얼굴)과 일반적인 화이트밸런스 방법을 이용하여 계산된 화이트 밸런스 게인(R GainNormal, B GainNormal)을 임의의 화이트 밸런스 기준 게인((R GainThrehold, B GainThrehold)과 비교하여,
    R Gain얼굴 - R GainNormal > R GainThrehold 이고, B Gain얼굴 - B GainNormal < B GainThrehold 이면, 상기 이미지가 복합광원에서 촬영된 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 화이트 밸런스 조절장치.
  10. 제1 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 최종 화이트 밸런스 게인을 상기 촬영된 이미지의 각 픽셀에 곱한 후, 상기 이미지 중 얼굴이미지의 YUV를 조정하는 것을 특징으로 하는 화이트 밸런스 조절장치.
  11. 제10 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 얼굴이미지의 RGB데이터를 YUV데이터로 변환하고, 상기 변환된 YUV데이터에 일정상수를 곱하여 U값을 작게 하고 V값을 크게 한 후 RGB데이터로 변환하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 화이트 밸런스 조절장치.
  12. 화이트 밸런스 조절방법에 있어서,
    촬영된 이미지에서 얼굴이미지를 인식하는 과정과,
    상기 인식된 얼굴이미지의 얼굴 피부색을 이용하여 화이트 밸런스 게인을 계산하고, 일반적인 화이트 밸런스 방법을 이용하여 화이트 밸런스 게인을 계산하는 과정과,
    상기 계산된 두 화이트 밸런스 게인의 비교를 통해 상기 이미지가 복합광원에서 촬영된 것으로 판단되면, 두 화이트 밸런스 게인들을 보간하여 추출되는 최종 화이트 밸런스 게인으로 상기 촬영된 이미지의 화이트 밸런스를 조절하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 화이트 밸런스 조절방법.
  13. 제12 항에 있어서,
    복수의 광원별에 따른 임의의 얼굴 피부색에 대한 RGB 평균값 및 피부색 좌표계에서의 위치를 나타내는 좌표(R/G, B/G)을 저장하는 표 1; 복수의 광원 중 기준광원과 각 광원 간의 거리(D)를 계산하여 저장한 표 2; 기준광원을 이용하여 복수의 광원에 따른 얼굴 피부색의 색온도(T)를 저장한 표 3; 및 일반적인 화이트밸런스 방법을 이용하여 복수의 광원에 따른 얼굴피부색의 화이트 밸런스 게인을 계산하여 저장한 표 4를 메모리에 미리 저장하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화이트 밸런스 조절방법.
  14. 제12 항에 있어서, 상기 얼굴 피부색을 이용하여 화이트 밸런스 게인(R Gain얼굴, B Gain얼굴)을 계산하는 과정은,
    상기 인식된 얼굴이미지 중 특정영역의 얼굴피부색에 대한 RGB데이터의 평균값을 계산하는 과정과,
    평균RGB를 이용해 피부색 좌표계에서 상기 특정영역의 얼굴피부색에 대한 좌표인 A(Rx= R/G, Bx=R/G)를 계산하는 과정과,
    피부색 좌표계에서 기준광원의 좌표(Rs, Bs)와 A(Rx, Bx)간의 거리(Dx) 및 A(Rx, Bx)에 대한 기준광원과의 색온도 비교 값(Tx)을 계산하는 과정과,
    메모리에 저장된 복수의 광원과 기준광원간의 거리(D)를 저장한 표 2와 복수의 광원에 대한 색온도(T)가 저장된 표 3에서, 계산된 A(Rx, Bx)에 대한 기준광원과의 색온도 비교 값(Tx)과 동일부호를 가지면서, 계산된 기준광원의 좌표(Rs, Bs)와 A(Rx, Bx)간의 거리(Dx)보다 큰 광원 및 계산된 기준광원의 좌표(Rs, Bs)와 A(Rx, Bx)간의 거리(Dx)보다 작은 광원에 대한 각각의 피부색 좌표인 B(R1, B1)와 C(R2, B2)를 추출하는 과정과,
    A(Rx, Bx)와 B(R1, B1)간의 거리(K1)와 A(Rx, Bx)와 C(R2, B2)간의 거리(K2)를 계산하는 과정과,
    A(Rx, Bx)와의 거리비율에 따라 B(R1, B1)와 C(R2, B2)의 화이트 밸런스 게인을 보간하여, 상기 화이트 밸런스 게인(R Gain얼굴, B Gain얼굴)을 계산하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 화이트 밸런스 조절방법.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 기준광원의 좌표인(Rs, Bs)와 A(Rx, Bx)간의 거리(Dx)는 하기 수학식 1을 통해 계산하는 것을 특징으로 하는 화이트 밸런스 조절방법.
    수학식 1
    Figure pat00017

  16. 제14 항에 있어서,
    상기 A(Rx, Bx)에 대한 기준광원과의 색온도 비교 값(Tx)은 하기 수학식 2를 통해 계산하는 것을 특징으로 하는 화이트 밸런스 조절방법.
    수학식 2
    Figure pat00018

  17. 제14 항에 있어서,
    A(Rx, Bx)와 B(R1, B1)간의 거리(K1)와 A(Rx, Bx)와 C(R2, B2)간의 거리(K2)를 하기 수학식 3을 통해 계산하는 것을 특징으로 하는 화이트 밸런스 조절방법.
    수학식 3
    Figure pat00019

  18. 제14 항에 있어서,
    메모리에 저장된 복수의 광원에 따른 얼굴피부색의 화이트 밸런스 게인이 저장된 표 4에서 B(R1, B1)와 C(R2, B2) 각각에 대한 화이트 밸런스 게인을 추출하고, 하기 수학식 4를 통해, A(Rx, Bx)와의 거리비율에 따라 B(R1, B1)와 C(R2, B2)의 화이트 밸런스 게인을 보간하여 상기 화이트 밸런스 게인(R Gain얼굴, B Gain얼굴)을 계산하는 것을 특징으로 하는 화이트 밸런스 조절방법.
    수학식 4
    Figure pat00020

    WBgain1 : B(R1, B1)의 화이트 밸런스 게인 중 R gain
    WBgain2 : C(R2, B2)의 화이트 밸런스 게인 중 R gain

    Figure pat00021

    WBgain1 : B(R1, B1)의 화이트 밸런스 게인 중 B gain
    WBgain2 : C(R2, B2)의 화이트 밸런스 게인 중 B gain
  19. 제12 항에 있어서, 상기 이미지가 복합광원에서 촬영된 것으로 판단하는 과정은,
    상기 얼굴피부색을 이용하여 계산된 화이트 밸런스 게인(R Gain얼굴, B Gain얼굴)과 상기 일반적인 화이트밸런스 방법을 이용하여 계산된 화이트 밸런스 게인(R GainNormal, B GainNormal)을 임의의 화이트 밸런스 기준 게인((R GainThrehold, B GainThrehold)과 비교하여,
    R Gain얼굴 - R GainNormal > R GainThrehold 이고, B Gain얼굴 - B GainNormal < B GainThrehold 이면, 상기 이미지가 복합광원에서 촬영된 것으로 판단하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 화이트 밸런스 조절방법.
  20. 제12 항에 있어서,
    상기 최종 화이트 밸런스 게인을 상기 촬영된 이미지의 각 픽셀에 곱한 후, 상기 이미지 중 얼굴이미지의 YUV를 조정하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화이트 밸런스 조절방법.
  21. 제20 항에 있어서, 상기 YUV를 조정하는 과정은,
    상기 얼굴이미지의 RGB데이터를 YUV데이터로 변환하는 과정과,
    상기 변환된 YUV데이터에 일정상수를 곱하여 U값을 작게 하고 V값을 크게 한 후, RGB데이터로 변환하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 화이트 밸런스 조절방법.
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