JP4398713B2

JP4398713B2 - 色信号補正装置及びその方法、並びにそれを用いた映像信号処置システム及びその方法

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Publication number: JP4398713B2
Application number: JP2003423609A
Authority: JP
Inventors: 文▲チョル▼ 金
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2002-12-20
Filing date: 2003-12-19
Publication date: 2010-01-13
Anticipated expiration: 2023-12-19
Also published as: KR100943274B1; IL158953A0; CN1510929A; KR20040055058A; EP1434445A3; EP1434445A2; CN1293764C; US20040120576A1; JP2004208311A

Description

本発明は、入力された映像信号の色補正装置及びその方法に関し、特に、ユーザが調整した任意の利得（gain）を反映して映像信号の彩度が調節されることによってユーザが望むカラー映像を再現するための色補正装置及びその方法に関する。

一般に、人がカラーについて認識することはそれぞれ相異なる特性を持っている。かかる個々人のカラー認識は、思考方式、周りの環境、及び成長過程などから変わってくる。従って、色信号を処理することに当って視聴者を満足させる色信号補償を行なうのは簡単な問題ではない。

本発明は前述した問題点を解決するために案出されたもので、本発明の目的は、ユーザが色相別に利得を調整できるようにし、ユーザによって調整された利得を反映して色信号を補正することにより、ユーザが望むカラー映像が再現できる色信号補正装置及びその方法を提供することにある。

さらに、前述の色信号補正装置を用いて入力される映像信号について簡単ながらもユーザが望むカラー映像が再現できる映像信号処置システム及びその方法を提供することにある。

前述した技術的課題を解決するための映像信号処理のシステムは、ディスプレーに文字及び/またはグラフィック状で情報を提供するＯＳＧ提供部と、該ＯＳＧ提供部を介して前記ディスプレーに映像信号の色相別レベルを提供し、ユーザによる前記映像信号に対する色相調整値を受信するＯＳＤ制御部と、入力された前記映像信号の色信号に前記ＯＳＤ制御部を介して受信された前記色相調整値を反映して前記色信号を補正する色信号補正部と、を含む。

ここで、前記色信号補正部は、前記映像信号から彩度、輝度、色相についての情報を算出し、算出された前記情報に受信された前記色相調整値を結合して前記色信号を補正する。

尚、前述の映像信号処置システムは、入力された映像信号の色相別レベル情報をディスプレーに提供するステップと、ユーザによる前記映像信号に対する色相調整値を受信するステップと、前記映像信号の色信号に受信された前記色相調整値を反映して前記色信号を補正するステップと、を含む映像信号の処理方法を提供する。

好ましくは、映像信号の処理方法は、前記映像信号から彩度、輝度、色相ついての情報を算出するステップと、を更に含み、前記補正ステップは、算出された前記情報のそれぞれの利得に受信された前記色相調整値の利得を結合して前記色信号を補正する。

前述した他の目的を達成するための本発明に係る色信号補正装置は、入力される輝度_色差信号に対する彩度利得を計算する彩度利得計算部と、前記輝度_色差信号に対する輝度利得を計算する輝度利得計算部と、前記輝度_色差信号に対する色相を算出する色相算出部と、該色相算出部によって算出された前記色相に、ユーザにより調整された色相調整値を反映して色相利得を計算する色相利得計算部と、計算された前記彩度利得、前記輝度利得、前記色相利得を組合して補正される前記輝度_色差信号の補正利得を算出する補正利得算出部と、該補正利得算出部から算出された前記補正利得に基づいて前記輝度_色差信号を補正する色信号補正部と、を含む。

好ましくは、前記輝度_色差信号に対する彩度情報を算出する彩度情報算出部を更に含む。この場合、前記彩度利得計算部は、前記彩度情報算出部により算出された前記彩度情報に基づいて前記彩度利得を計算する。ここで、前記輝度_色差信号はＹＣｂＣｒ信号であることが好ましい。

好ましくは、前記ＹＣｂＣｒ信号をＲＧＢ信号に変換するＲＧＢ信号変換部を更に含む。この場合、前記彩度情報算出部は、変換された前記ＲＧＢ信号に基づいて前記彩度情報を算出する。

尚、前記ＲＧＢ信号変換部は、(9)式によって前記ＹＣｂＣｒ信号が前記ＲＧＢ信号に変換される。

さらに、前記彩度情報算出部は、(10)式によって彩度情報が算出される。

前記彩度利得計算部は、前記彩度情報算出部により算出された前記彩度情報Ｓ１及びＳ２のうち最大値に基づいて前記彩度利得を計算する。さらに、前記彩度利得計算部は、設定された彩度利得関数に基づいて前記最大値に対応する前記彩度利得を計算する。さらに、前記輝度利得計算部は、設定された輝度利得関数に基づいて前記輝度利得を計算する。

前記色相算出部は、(11)式によって前記色相が算出される。

さらに、前記色相利得計算部は、Ｍ（Magenta）、Ｒ（Red）、Ｃ（Cyan）、Ｇ（Green）、Ｙ（Yellow）、Ｂ（Blue）の領域に分割され、設定された色相利得関数及び前記ユーザにより調整された前記色相調整値を反映して前記色相利得を計算する。

さらに、前記色相利得計算部は、分割され設定された前記色相利得関数と重なる領域が存する場合、各領域別の利得を合算して前記色相利得を算出する。

前記補正利得算出部は、外部のインタフェースを介して入力された色信号を反映して前記補正利得を算出する。この場合、前記色信号補正部は、(12)式によって前記輝度_色差信号が補正される。

一方、本発明に係る色信号補正装置は、入力される輝度_色差信号に対する彩度利得を計算するステップと、前記輝度_色差信号に対する輝度利得を計算するステップと、前記輝度_色差信号に対する色相を算出するステップと、前記色相算出ステップによって算出された前記色相に、ユーザにより調整された色相調整値を反映して色相利得を計算するステップと、計算された前記彩度利得、前記輝度利得、前記色相利得を組合して補正される前記輝度_色差信号の補正利得を算出するステップと、前記補正利得算出ステップにより算出された前記補正利得に基づいて前記輝度_色差信号を補正するステップと、を含む色信号補正方法を提供する。

好ましくは、色信号補正方法は、前記輝度_色差信号に対する彩度情報を算出するステップを更に含む。この場合、前記彩度利得計算ステップは、前記彩度情報算出部により算出された前記彩度情報に基づいて前記彩度利得を計算する。

好ましくは、色信号補正方法は、前記ＹＣｂＣｒ信号をＲＧＢ信号に変換するステップを更に含む。この場合、前記彩度情報算出ステップは、変換された前記ＲＧＢ信号に基づいて前記彩度情報を算出する。

本発明によれば、色信号補正装置は、ユーザが色相別に利得を調整できるようにし、ユーザによって調整された利得を反映して色信号を補正することにより、ユーザが望むカラー映像が再現できる。また、色領域を分割して各色相別にユーザによる調整が可能にすることによってユーザが望む色信号を再現することができる。

以下、添付図面を参照して本発明を詳説する。
図１は、本発明に係る映像信号処理システムを概略的に図示したブロック図である。同図を参照すると、映像信号処理システムは、ＯＳＧ提供部１０１、ＯＳＤ制御部１０３、色信号補正部１０５を備える。

ＯＳＧ提供部１０１は、ディスプレー１０７に文字及び/またはグラフィック状でＯＳＧ（On Screen Graphic）情報を提供する。ＯＳＤ制御部１０３は、ＯＳＧ提供部１０１を介してディスプレー１０７に映像信号の色相別レベルを提供し、ユーザによる映像信号に対する色相調整値を受信する。この場合、ＯＳＤ制御部１０３は、入力部（図示せず）と接続され、入力部を介してユーザによる色相調整値が受信されるように具現される。さらに、ＯＳＤ制御部１０３によりディスプレー１０７に提供される色相別レベルは、マゼンター（Magenta）、シアン（Cyan）、イェロー（Yellow）、グリーン（Green）、レッド（Red）、ブルー（Blue）といった色領域に分割され提供される。しかし、分割された色の領域はこれに限らず、より種々の色領域に分割され得る。

色信号補正部１０５は、入力された映像信号の色信号にＯＳＤ制御部１０３を介して受信された色相調整値を反映して色信号を補正する。尚、色信号補正部１０５は映像信号から彩度、輝度、及び色相についての情報を算出し、算出された情報に受信された色相調整値を結合して色信号を補正する。

図２は図１による映像信号の処理方法を示す流れ図である。同図を参照すると、色信号補正部１０５は、入力された映像信号から彩度、輝度、及び色相についての情報を算出する（Ｓ２０１）。色信号補正部１０５は、算出された情報のうち、色相別レベル情報をＯＤＳ制御部１０３に伝送する。ＯＤＳ制御部１０３は、色信号補正部１０５から受信された色相別レベル情報を、ＯＳＧ提供部１０１を介してディスプレー１０７に文字及び/またはグラフィック状で提供する（Ｓ２０３）。ＯＳＧ提供部１０１によりディスプレー１０７に提供される情報をＯＳＧ（On Screen Graphic）情報という。ユーザはディスプレー１０７に表示された色相別レベル情報に基づいて、希望の色相調整値をＯＳＤ制御部１０３を介して入力する。ＯＳＤ制御部１０３はユーザによる映像信号に対する色相調整値を受信する（Ｓ２０５）。さらに、ＯＳＤ制御部１０３は受信された色相調整値を色信号補正部１０５に伝送する。

色信号補正部１０５は算出された彩度、輝度、及び色相のそれぞれの利得に受信された色相調整値の利得を結合して入力された映像信号の色信号を補正する（Ｓ２０７）。これによって、映像信号処理システムは入力された映像信号を信号処理してディスプレー１０７にユーザが希望するカラー映像を表示する。色信号補正部１０５についての構成及び作用は後述する。

図３は、本発明にかかる色信号補正装置を概略的に示したブロック図である。同図を参照すると、色信号補正装置は、ＲＧＢ信号変換部３０１、彩度情報算出部３０３、彩度利得計算部３０５、輝度利得計算部３０７、色相算出部３０９、色相利得計算部３１１、補正利得算出部３１３、及び色信号補正部３１５を備える。

ＲＧＢ信号変換部３０１は、入力される輝度_色差信号をＲＧＢ信号の方に変換する。彩度情報算出部３０３は、輝度_色差信号に対する彩度情報を算出する。彩度利得計算部３０５は、輝度_色差信号に対する彩度利得を計算する。輝度利得計算部３０７は、輝度_色差信号に対する輝度利得を計算する。色相算出部３０９は、輝度_色差信号に対する色相を算出する。色相利得計算部３１１は、色相算出部３０９によって算出された色相に、ユーザにより調整された色相調整値を反映して色相利得を計算する。この場合、ユーザによる色相調整値はＯＳＤ制御部１０３を介して受信される。

補正利得算出部３１３は、彩度利得計算部３０５によって計算された彩度利得、輝度利得計算部３０７によって計算された輝度利得、及び色相利得算出部３１１によって計算された色相利得を組み合わせて輝度_色差信号の補正利得を算出する。

色信号補正部３１５は、補正利得算出部３１３によって算出された補正利得に基づいて輝度_色差信号を補正する。

図４は、図３による色信号補正方法を示す流れ図である。同図を参照しながら本発明に係る色信号補正装置の機能及び動作につき詳説する。
ＲＧＢ信号変換部３０１は、入力された輝度_色差信号をＲＧＢ信号の方に変換する（Ｓ４０１）。ここで、輝度_色差信号はＹＣｂＣｒ信号、ＹＩＱ信号、及びＹＵＶ信号のうち何れか１つの信号を指す。以下、輝度_色差信号はＹＣｂＣｒ信号であることを詳説する。この場合、ＲＧＢ信号変換部３０１による信号変換方法は(13)式の通りである。

彩度情報算出部３０３は、変換されたＲＧＢ信号に基づいて入力されたＹＣｂＣｒ信号に対する彩度情報を算出する（Ｓ４０３）。この場合、彩度情報算出部３０３は(14)式に従って彩度情報が算出される。

この際にMax[ ]は、[ ]内の値のうちもっとも大きい値であり、Min[ ]は、[ ]内の値のうちもっとも小さい値である。

彩度利得計算部３０５は、彩度情報算出部３０３により算出された彩度情報に基づいてＹＣｂＣｒ信号に対する彩度利得を計算する（Ｓ４０５）。この場合、彩度利得計算部３０５は(15)式のように、彩度情報算出部３０３により算出された彩度情報のうちもっとも大きい値を選択し、選択された彩度情報に基づいて彩度利得を計算する。

しかし、彩度情報を算出する数式は入力される映像信号の種類（例えば、ＰＡＬ、ＮＴＳＣなど）に応じて計算方法が相違され得る。さらに、ＲＧＢ信号でない場合、ＨＳＶ（Hue Saturation Value）の場合、(14)式のＳ１がそのまま使用され得る。また式帯域ルックアップテーブル（Gamut Look Up Table）を用いる場合は画素Ｌ^*Ｃ^*Ｈ^*値での最大Ｃmaxとの比で示すこともできる。つまり、これに対する数式は(16)式の通りである。

尚、彩度利得関数の一例は図５の通りである。彩度利得関数のそれぞれのパラメーター（sat１、sat２、sat３、及びsat４）は任意調整が可能であり、これにより形成されたsat１〜sat２、及びsat３〜sat４区間の傾斜は色信号の補正後に色コンター（color contour）防止のために適したパラメーター値を設定することが好ましい。ここではsat１=０.１、sat２=０.４、sat３=０.７、sat４=１に設定した。

輝度利得計算部３０７は、設定された輝度利得関数に基づいて輝度利得を計算する（Ｓ４０７）。輝度利得関数の一例は図６に示されている。輝度利得計算部３０７は、入力されたＹＣｂＣｒ信号の輝度Ｙ情報に応じて適応的に利得を計算する。大体の自然映像の輝度分布及び有彩色の大体がＹＣｂＣｒカラー区間の特性上、大体に中間トーン（midーtone）領域に存するため、図６のように、予め設定された利得関数を通して当該の入力輝度に対する利得を得て適応的に色信号の補正に用いる。それぞれのパラメーターは任意にセッティングが可能であり、ここではＹ１=０、Ｙ２=０.３、Ｙ３=０.８、及びＹ４=１に設定した。

色相算出部３０９は、入力されたＹＣｂＣｒ信号に対する色相を算出する（Ｓ４０９）。即ち、色相算出部３０９は入力された映像信号のピックセルの色差信号であるＣｂ、Ｃｒから(17)式のより色相が算出される。

色相算出部３０９により算出された色相は色相利得計算部３１１に伝送される。
色相利得計算部３１１は、色相算出部３０９により算出された色相を受信する。さらに、色相利得計算部３１１は、ＯＤＳ制御部１０３からユーザによる色相調整値を受信する。色相利得計算部３１１は、Ｍ（Magenta）、Ｒ（Red）、Ｃ（Cyan）、Ｇ（Green）、Ｙ（Yellow）、Ｂ（Blue）の領域に分割され、設定された色相利得関数にユーザにより調整された色相調整値の利得を反映して色相利得を計算する（Ｓ４１１）。

図７は、色相利得関数の一例を示す図である。それぞれの色領域は、台形状に少なくとも２つの領域に分割され得る。この場合、台形状の領域分割関数の色相軸上に位置に応じて種々の色領域に分割できる。図においては６つの色領域に分割されているが、これに限らない。さらに、図面では台形状の色相利得関数が図示されているが、これに限定されるものではない。多様な形状、例えば、三角形状の関数で具現されることもできる。この場合、各領域の分割に使用された個別利得関数の傾斜を低く設定することによりそれぞれの色領域感の境界において色コンター（color contour）防止が可能となる。

それぞれの分割された色領域についてユーザはＯＳＤ制御部１０３または他の外部入力インタフェース（図示せず）を介して+g_x 〜-g_xとの間の色調整が可能である。色相利得計算部３１１は、分割された色相利得関数にユーザにより調整された色相調整値を反映して色相利得を計算する。もし、分割され設定された色相利得関数と重なった領域が存する場合、色相利得計算部３１１はそれぞれの領域別の利得を合して全体色相利得を算出する。

補正利得算出部３１３は、彩度利得計算部３０５により計算された彩度利得、輝度利得計算部３０７によって計算された輝度利得、色相利得計算部３１１によって計算された色相利得を組み合わせて補正されるＹＣｂＣｒ信号の補正利得を算出する（Ｓ４１３）。ユーザにより外部から入力された信号の利得を g_color (user)、輝度利得をg_Y、彩度利得をg_sat、色相調整値の利得をg_hueとすると、全体補正利得g_totalは次のように算出され得る。

色信号補正部３１５は、補正利得算出部３１３に応じて算出された補正利得に基づいて入力されたＹＣｂＣｒ信号を補正する（Ｓ４１９）。色信号補正部３１５によるＹＣｂＣｒ信号の補正方法は(19)式の通りである。

場合によっては検出された色領域輝度信号の変化もユーザインタフェースを介して各個別色領域に対するユーザ輝度利得入力g_lum (user)で調整できる。この場合の色信号補正部３１５による補正方法は次の通りである。

他の実施例として、ユーザにより彩度及び輝度が同時に調整された値を反映して色信号を補正することもできる。この際に色信号補正部３１５による補正方法は次式の通りである。

色信号補正装置は、ユーザが希望する彩度情報について領域別に調整可能であるためユーザが希望する色の再現が可能である。さらに、色領域を分割して色相別に調整できるため色の再現が均等的に行われる。

以上で代表的な実施例を通して本発明について詳細に説明したが、本発明の属する技術分野において通常の知識を持つ者は前述した実施例について本発明の範疇から逸脱しない限度内で多様な変形が可能であることを理解できろう。従って、本発明の権利範囲は説明された実施例に限られてはいけなく、特許請求の範囲だけではなく本特許請求の範囲と均等なものによって定められるべきである。

本発明に係る映像信号処理システムを概略的に示すブロック図である。図１による映像信号の処理方法を示す流れ図である。本発明にかかる色信号補正装置を概略的に示すブロック図である。図３による色信号補正方法を示す流れ図である。彩度利得関数の一例を示す図である。輝度利得関数の一例を示す図である。色相利得関数の一例を示す図である。

符号の説明

１０１ＯＳＧ提供部
１０３ＯＳＤ制御部
１０５色信号補正部
１０７ディスプレー
３０１ＲＧＢ信号変換部
３０３彩度情報算出部
３０５彩度利得計算部
３０７輝度利得計算部
３０９色相算出部
３１１色相利得計算部
３１３補正利得算出部
３１５色信号補正部

Claims

入力される輝度_色差信号に対する彩度利得を計算する彩度利得計算部と、
前記輝度_色差信号に対する輝度利得を計算する輝度利得計算部と、
前記輝度_色差信号に対する色相を算出する色相算出部と、
該色相算出部によって算出された前記色相に、ユーザにより調整された色相調整値を反映して色相利得を計算する色相利得計算部と、
計算された前記彩度利得、前記輝度利得、前記色相利得を組み合わせて補正される前記輝度_色差信号の補正利得を算出する補正利得算出部と、
該補正利得算出部から算出された前記補正利得に基づいて前記輝度_色差信号を補正する色信号補正部と、を含み、
前記色相利得計算部は、複数の色領域に分割され、設定された色相利得関数に前記ユーザにより調整された前記色相調整値の利得を反映して前記色相利得を計算し、
前記色相利得計算部は、分割され設定された前記色相利得関数と重なる領域が存する場合、各領域別の利得を合算して前記色相利得を算出するものであり、
前記色相利得関数は、横軸に色相をとり縦軸に利得をとったときに、前記横軸に沿って並んだ少なくとも２つの台形状又は三角形状を前記横軸と共になすような形状の線として示される関数であることを特徴とする色信号補正装置。
前記輝度_色差信号に対する彩度情報を算出する彩度情報算出部を更に含み、
前記彩度利得計算部は、前記彩度情報算出部により算出された前記彩度情報に基づいて前記彩度利得を計算することを特徴とする請求項１に記載の色信号補正装置。
前記輝度_色差信号はＹＣｂＣｒ信号であることを特徴とする請求項２に記載の色信号補正装置。
前記ＹＣｂＣｒ信号をＲＧＢ信号に変換するＲＧＢ信号変換部を更に含み、
前記彩度情報算出部は、変換された前記ＲＧＢ信号に基づいて前記彩度情報を算出することを特徴とする請求項３に記載の色信号補正装置。
前記ＲＧＢ信号変換部は、(1)式によって前記ＹＣｂＣｒ信号が前記ＲＧＢ信号に変換されることを特徴とする請求項４に記載の色信号補正装置。
前記彩度情報算出部は、(2)式によって彩度情報が算出されることを特徴とする請求項５に記載の色信号補正装置。
前記彩度利得計算部は、前記彩度情報算出部により算出された前記彩度情報Ｓ１及びＳ２のうち最大値に基づいて前記彩度利得を計算することを特徴とする請求項６に記載の色信号補正装置。
前記彩度利得計算部は、設定された彩度利得関数に基づいて前記最大値に対応する前記彩度利得を計算することを特徴とする請求項７に記載の色信号補正装置。
前記輝度利得計算部は、設定された輝度利得関数に基づいて前記輝度利得を計算することを特徴とする請求項８に記載の色信号補正装置。
前記色相算出部は、(3)式によって前記色相が算出されることを特徴とする請求項９に
記載の色信号補正装置。
入力される輝度_色差信号に対する彩度利得を計算するステップと、
前記輝度_色差信号に対する輝度利得を計算するステップと、
前記輝度_色差信号に対する色相を算出するステップと、
前記色相算出ステップによって算出された前記色相に、ユーザにより調整された色相調整値を反映して色相利得を計算するステップと、
計算された前記彩度利得、前記輝度利得、前記色相利得を組み合わせて補正される前記輝度_色差信号の補正利得を算出するステップと、
前記補正利得算出ステップにより算出された前記補正利得に基づいて前記輝度_色差信
号を補正するステップと、を含み、
前記色相利得計算ステップは、複数の色領域に分割され、設定された色相利得関数に前記ユーザにより調整された前記色相調整値の利得を反映して前記色相利得を計算し、
前記色相利得計算ステップは、分割され設定された前記色相利得関数と重なる領域が存する場合、各領域別の利得を合算して、前記色相利得を算出し、
前記色相利得関数は、横軸に色相をとり縦軸に利得をとったときに、前記横軸に沿って並んだ少なくとも２つの台形状又は三角形状を前記横軸と共になすような形状の線として示される関数であることを特徴とする色信号補正方法。
前記輝度_色差信号に対する彩度情報を算出するステップを更に含み、
前記彩度利得計算ステップは、前記彩度情報算出部により算出された前記彩度情報に基づいて前記彩度利得を計算することを特徴とする請求項１１に記載の色信号補正方法。
前記輝度_色差信号は、ＹＣｂＣｒ信号であることを特徴とする請求項１２に記載の色信号補正方法。
前記ＹＣｂＣｒ信号をＲＧＢ信号に変換するステップを更に含み、
前記彩度情報算出ステップは、変換された前記ＲＧＢ信号に基づいて前記彩度情報を算出することを特徴とする請求項１３に記載の色信号補正方法。
前記ＲＧＢ信号変換ステップは、(4)式によって前記ＹＣｂＣｒ信号が前記ＲＧＢ信号
の方に変換されることを特徴とする請求項１４に記載の色信号補正方法。
前記彩度情報算出ステップは、(5)式によって彩度情報が算出されることを特徴とする
請求項１５に記載の色信号補正方法。
前記彩度利得計算ステップは、前記彩度情報算出ステップにより算出された前記彩度情報Ｓ１及びＳ２のうち最大値に基づいて前記彩度利得を計算することを特徴とする請求項１６に記載の色信号補正方法。
前記彩度利得計算ステップは、設定された彩度利得関数に基づいて前記最大値に対応する前記彩度利得を計算することを特徴とする請求項１７に記載の色信号補正方法。
前記輝度利得計算ステップは、設定された輝度利得関数に基づいて前記輝度利得を計算することを特徴とする請求項１８に記載の色信号補正方法。
前記色相算出ステップは、(6)式によって前記色相が算出されることを特徴とする請求項１９に記載の色信号補正方法。