KR101006334B1 - 영상 처리 장치 및 영상 처리 방법과, 영상 처리 방법이 기록된 기록 매체 - Google Patents

영상 처리 장치 및 영상 처리 방법과, 영상 처리 방법이 기록된 기록 매체 Download PDF

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Abstract

그레이 영상을 생성하는 영상 처리 방법 및 영상 처리 장치가 개시된다. 상기 영상 처리 방법은 복수의 화소로 구성된 컬러 영상에서, RGB 색 공간에서의 각 화소의 화소값을 새로운 색 공간에서의 화소값으로 선형(linear) 변환을 통해 변환하는 단계와, 새로운 색 공간에서의 화소값을 이용하여 색정보를 추출하는 단계와, 상기 추출된 색정보를 이용하여 각 화소의 휘도 변화량을 계산하는 단계와, 상기 각 화소의 원래의 휘도값과 휘도 변화량을 결합하여 그레이 영상을 위한 휘도값을 산출하고, 상기 산출된 그레이 영상을 위한 휘도값에 따라 그레이 영상을 생성하는 단계를 포함한다. 본 발명에 의하면, 컬러 영상을 그레이 영상으로 변환하여 표현함에 있어서, 원래의 휘도값에 각 컬러에 대응하는 인간이 느끼는 색의 특성에 따라 휘도 변화량을 적절히 설정하여 더해줌으로써, 개체의 구분을 명확하게 할 수 있다.
색, 휘도

Description

영상 처리 장치 및 영상 처리 방법과, 영상 처리 방법이 기록된 기록 매체{Apparatus and method for processing images, and record medium for performing the method}
본 발명은 영상 처리 장치 및 영상 처리 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 프린터, 모니터 등의 표현장치에서 컬러 영상을 그레이 영상으로 변환할 때에 개체의 구분을 명확하게 할 수 있는 영상 처리 장치 및 영상 처리 방법에 관한 것이다.
프린터, 모니터 등(이하, "표현장치"라고도 함)에 대한 호스트의 역할을 하는 컴퓨터시스템 등의 영상표현장치는 사용자의 지시에 따라 표현장치의 동작을 제어한다. 구체적으로, 영상표현장치는, 그림, 텍스트 등을 담은 영상에 대하여 표현장치가 처리할 수 있는 형태의 데이터(이하, "표현할데이터"라고도 함)를 생성하고, 생성된 표현할데이터를 표현장치에 전송하여 화면이나 용지 등의 표현매체에서 표현 될 수 있도록 제어한다.
표현되는 영상은 RGB로 표현될 수 있는 컬러 영상일 수 있는데, 사용자의 기호나 표현매체의 성능에 따라서는, 이러한 컬러 영상을 흑백인 그레이 영상 (grayscale image)으로 표현하는 경우가 있다. 여기에서, 그레이 영상은 각 화소가 예컨대, 0 내지 255까지의 밝기(휘도) 값을 가지는 단색들로 표현되는 영상을 말하며, 그레이스케일 영상이라고도 한다.
통상적으로, 그레이 영상의 생성은, YCBCR, YPBPR, CIELab, HSL(Hue Saturation Lightness) 등의 색 공간에서 밝기 성분만을 이용하는 것으로 수행될 수 있다. 예컨대, 영상 처리 장치는, 이러한 색 공간 상호간의 변환식을 이용하여 원래의 RGB 색 공간을 밝기와 컬러 성분으로 이루어진 YCBCR 색 공간으로 변환하고, 변환된 YCBCR 색 공간에서 Y성분만을 이용하여 그레이 영상을 생성할 수 있다.
그런데, 종래의 그레이 영상 생성 방법은, 예컨데, RGB 색 공간의 영상을 YCBCR 색 공간으로 변환하여 Y 성분만을 사용하고 CBCR 성분을 버리기 때문에, 동일한 밝기를 가지고 색상이 다른 경우는 동일한 밝기(혹은 휘도)로 그레이 영상이 생성되어, 표현 결과에서 개체간 구분이 되지 않는 문제가 있다. 예컨대, 도 1(a)는 다양한 색상을 가진 작은 사각형들이 모인 영상을 도시한 도면이며, 도 1(b)는 도 1(a)의 영상을 종래의 그레이 영상 생성 방법을 이용하여 표현한 결과이다. 도 1(b)에 도시된 바와 같이, 종래의 그레이 영상 생성 방법을 이용한 표현 결과는 각 컬러 간 다소의 밝기의 차이를 보이기는 하지만, 전반적으로 볼 때 컬러 성분의 손실로 인하여 작은 사각형들의 구분이 곤란한 문제가 있다.
따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 컬러 영상을 그레이 영상으로 변환하는 과정에서 인간이 느끼는 색의 특성을 반영하여 개체의 구분을 명확하게 할 수 있도록 하는, 영상 처리 장치, 영상 처리 방법 및 영상 처리 방법이 기록된 기록 매체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른, 그레이 영상을 생성하는 영상 처리 방법은, 복수의 화소로 구성된 컬러 영상에서, RGB 색 공간에서의 각 화소의 화소값을 새로운 색 공간에서의 화소값으로 선형(linear) 변환을 통해 변환하는 단계와, 새로운 색 공간에서의 화소값을 이용하여 색정보를 추출하는 단계와, 상기 추출된 색정보를 이용하여 각 화소의 휘도 변화량을 계산하는 단계와, 상기 각 화소의 원래의 휘도값과 휘도 변화량을 결합하여 그레이 영상을 위한 휘도값을 산출하고, 상기 산출된 그레이 영상을 위한 휘도값에 따라 그레이 영상을 생성하는 단계를 포함한다.
여기에서, 상기 색 공간을 변환하는 단계는 이하의 수학식에 따라 선형 변환을 수행하는 단계를 포함한다.
Figure 112009009621450-pat00001
m1 은 붉은색 계열의 색 성분값을 나타내며, m2는 파란색 계열의 색 성분값을 나타낸다. 여기서, α1, α2, α3, α4, β1, β2, β3 그리고 β4는 선형 변환을 위한 상수이다.
여기에서, 상기 색정보를 추출하는 단계는 상기 m1 및 m2를 이용하여 색의 특성을 나타내는데 사용되는 색정보 (m1-m2)를 생성하는 단계를 포함한다.
여기에서, 상기 휘도 변화량을 계산하는 단계는 이하 수학식에 기초하여 계산된다.
f(m1 - m2) = k*sgn(m1 - m2)*|m1 - m2|α
상기 수학식에서, f(m1 - m2)는 휘도 변화량이며, k와 α는 모두 양수이다.
여기에서, 상기 변환되는 색 공간은 선형 변환을 통한 YPBPR 및 YCBCR 등의 색 공간들과 비선형 변환을 통한 HSL(Hue Saturation Lightness) 및 CIELab 등의 색 공간들 중 하나일 수 있다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른, 그레이 영상을 생성하는 영상 처리 장치는 복수의 화소로 구성된 컬러 영상에서, RGB 색 공간에서의 각 화소의 화소값을 새로운 색 공간에서의 화소값으로 선형(linear) 변환을 통해 변환하는 색 공간 변환부와, 새로운 색 공간에서의 화소값을 이용하여 색정보를 추출하는 색정보 추출부와, 상기 추출된 색정보를 이용하여 각 화소의 휘도 변화량을 계산하는 휘도 변화량 계산부와, 상기 각 화소의 원래의 휘도값과 휘도 변화량을 결합하여 그레이 영상을 위한 휘도값을 산출하고, 상기 산출된 그레이 영상을 위한 휘도값에 따라 그레이 영상을 생성하는 그레이 영상 생성부를 포함한 다.
여기에서, 상기 색 공간 변환부는 이하의 수학식에 따라 선형 변환을 수행하는 기능을 포함하고, 휘도 성분(이하의 수학식에 표시되지 않음)도 계산된다.
Figure 112009009621450-pat00002
m1 은 붉은색 계열의 색 성분값을 나타내며, m2는 파란색 계열의 색 성분값을 나타낸다. 여기서, α1, α2, α3, α4, β1, β2, β3 그리고 β4는 선형 변환을 위한 상수이다.
여기에서, 상기 색정보 추출부는 상기 m1 및 m2를 이용하여 색의 특성을 나타내는데 사용되는 색정보 (m1-m2)를 생성한다.
여기에서, 상기 휘도 변화량 계산부는 이하 수학식에 기초하여 계산된다.
f(m1 - m2) = k*sgn(m1 - m2)*|m1 - m2|α
상기 수학식에서, f(m1 - m2)는 휘도 변화량이며, k와 α는 모두 양수이다.
여기에서, 상기 변환되는 색 공간은 YPBPR 및 YCBCR 와 같은 선형 변환을 통한 색 공간들과, HSL(Hue Saturation Lightness) 및 CIELab 와 같은 비선형 변환을 통한 색 공간들 중 하나일 수 있다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른, 그레이 영상을 생성하는 영상 처리 장치에 의해 실행될 수 있는 명령어의 프로그램이 유형적으로 구현되어 있으며, 상기 영상 처리 장치에 의해 판독될 수 있는 프로그램을 기록한 기록매체는 복수의 화소로 구성된 컬러 영상에서, RGB 색 공간에서의 각 화소의 화소값을 새로운 색 공간에서의 화소값으로 선형(linear) 변환을 통해 변환하는 단계와, 새로운 색 공간에서의 화소값을 이용하여 색정보를 추출하는 단계와, 상기 추출된 색정보를 이용하여 각 화소의 휘도 변화량을 계산하는 단계와, 상기 각 화소의 원래의 휘도값과 휘도 변화량을 결합하여 그레이 영상을 위한 휘도값을 산출하고, 상기 산출된 그레이 영상을 위한 휘도값에 따라 그레이 영상을 생성하는 단계를 수행하는 프로그램을 기록할 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 컬러 영상을 그레이 영상으로 변환하여 표현함에 있어서, 각 컬러에 대응하는 휘도값에 인간이 느끼는 색의 특성에 따라 휘도 변화량을 적절히 설정함으로써, 개체의 구분을 명확하게 할 수 있다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
이하의 발명의 상세한 설명에서, 그레이 영상은 각 화소가 예컨대, 0 내지 255까지의 밝기(휘도) 값을 가지는 단색들로 표현되는 영상을 의미하며, 당업자에게 공지된 용어임을 주지한다. 도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 영상 처리 장치의 구성을 도시한 블록도이다. 영상 처리 장치(100)는 표현장치(200)에 대한 호스트의 역할을 하는 컴퓨터시스템 등으로 구현된다. 영상 처리 장치(100)는 그림, 사진, 텍스트 등을 담고 있는 영상의 표현할 데이터를 표현장치(200)에 제공하며, 표현장치(200)의 동작을 제어한다.
영상 처리 장치(100)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 입력부(110), 영상 처리부(130), 통신부(140) 및 제어부(120)를 포함한다. 입력부(110)는 데이터의 표현에 관한 사용자의 지시를 입력 받아, 이를 제어부(120)에 전달한다. 입력부(110)는 키 보드, 마우스 등으로 구현될 수 있다.
통신부(140)는 제어부(120)의 제어에 따라 표현장치(200)와 통신을 수행한다. 통신부(140)는 네트워크카드 등으로 구현될 수 있다. 제어부(120)는 영상 처리 장치(100)를 전반적으로 제어한다. 제어부(120)는 사용자의 표현 요청이 있으면 표현될 영상의 데이터를 표현장치(200)에 전송한다.
제어부(120)는 컴퓨터프로그램으로 구현될 수 있다. 이 경우 제어부(120)는 컴퓨터프로그램이 저장되는 ROM(도시 안됨)과 같은 메모리와, 컴퓨터프로그램의 실행을 위한 CPU(도시 안됨) 및 RAM(도시 안됨)을 포함할 수 있다.
나아가, 영상 처리 장치(100)는 생성된 그레이 영상에 소정의 보정과 하프토닝을 수행한 후 표현장치(200)가 인쇄 가능한 프린터 언어로 변환하는 수단(도시 안됨)을 더 포함할 수 있다.
영상 처리부(130)는 제어부(120)의 제어에 따라 표현될 영상에 대하여 영상 처리를 수행한다. 또한, 본 발명에 따라, 영상 처리부(130)는 복수의 화소로 구성된 컬러 영상에서, RGB 색 공간에서의 각 화소의 화소값을 새로운 색 공간에서의 화소값으로 변환하여 색정보를 추출한다. 이 경우, 색정보는 선형(linear) 변환을 통한 색 공간으로부터 추출되는 것이 바람직하다. 이때의 색 공간은 YCBCR, YPBPR 등의 색 공간을 포함한다. 즉, 영상 처리부(130)는 컬러 영상에 관련한 선형(linear) 변환을 통한 임의의 색 공간으로부터 색정보를 추출할 수 있다.
이어서, 영상 처리부(130)는 추출한 색정보를 이용하여 휘도 변화량을 계산 한다. 구체적으로, 휘도 성분값에 따른 그레이 스케일을 이용하여 그레이 영상이 생성된다. 종래에는, 영상에서 동일한 휘도 성분값을 갖는 화소들은 동일한 그레이 스케일을 가진다. 본 발명에서는 임의의 화소들이 동일한 휘도 성분값을 가지더라도, 어떠한 색을 가지고 있느냐에 따라 다른 그레이 스케일을 가질 수 있고, 그에 따라 서로 다른 그레이 스케일을 가질 수 있다. 즉, 그레이 영상에서 동일한 그레이 스케일로 표현되는 화소들은 그 화소의 색에 따라 다른 그레이 스케일을 가질 수 있다.
이를 위해 본 발명은 그레이 영상을 생성하는데 사용되는 휘도값을 생성하기 위해 색정보에 기초하여 휘도 변화량을 생성한다. 휘도 변화량은 인간이 느끼는 색에 대한 느낌을 반영한다.
구체적으로 본 발명에서 사용하는 인간이 느끼는 색의 특성은 ‘사람은 붉은색 계열의 색을 파란색 계열의 색보다 따스하고 두드러지게 느낀다’라는 것이다. 이러한 특성이 나타나는 이유는 자주ㆍ빨강ㆍ주황ㆍ노랑ㆍ황록 등의 붉은색 계열은 따뜻하게 느껴지는 난색으로 사람의 흥분을 불러일으키며, 청록ㆍ파랑ㆍ청자 등의 파란색 계열은 차게 느껴지는 한색으로 흥분을 가라앉히기 때문이다.
이와 같이, 본 발명은 상기 특징과 함께 명도가 높은 색이 보다 가볍게 느껴진다는 특징을 이용하여, 그레이 영상에서 붉은색 계열은 더 밝게 표현하고 파란색 계열은 더 어둡게 표현하는 정책을 정한다. 그리고 붉은색 계열의 컬러와 파란색 계열의 컬러의 특징들을 반영하기 위해, 컬러의 붉은색 성분 값과 파란색 성분 값 을 나타내는 m1과 m2를 이용하여 (m1-m2)를 계산하고 이를 색정보로 이용한다.이러한 영상 처리부(130)의 구성을 도 3을 참조하여 설명한다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 영상 처리부(130)의 구성을 나타낸 블록도이다.
인간은 동일한 휘도값을 갖는 컬러들의 경우 일반적으로 붉은색 계열의 컬러를 파란색 계열의 컬러보다 따스하고 두드러지게 느낀다. 본 발명은 이러한 인간이 느끼는 색의 특성을 그레이 영상의 생성시에 반영한다.
따라서, 영상 처리부(130)는 붉은색 계열의 컬러들과 파란색 계열의 컬러들을 구별하기 위해 RGB 색 공간을 휘도(luminance) 성분과 색(chrominance) 성분을 포함하는 색 공간으로 변환하고, 변환된 색 공간에서 색정보를 추출하고, 색정보를 이용하여 컬러들의 휘도 변화량을 구하고, 색정보에 의한 휘도 변화량이 해당 컬러의 원래의 휘도값에 반영되도록 한다. 그에 따라 종래 기술에 따르면 동일한 휘도값의 컬러들은 동일한 그레이값을 가지지만, 본 발명은 동일한 휘도값의 컬러들이라도 그 색정보에 따라 다른 그레이값을 가지게 된다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따라, 영상 처리부(130)는 색 공간 변환부(131), 색정보 추출부(132), 휘도 변화량 계산부(133) 및 그레이 영상 생성부(134)를 포함한다.
색 공간 변환부(131)는 컬러 영상에서 RGB 색 공간의 각 화소의 화소값을 이하 수학식 1과 같이 색(Chrominance) 성분들인 m1 및 m2 값과 휘도(Luminance) 성분 인 m3 값을 포함하는 새로운 색 공간으로 변환한다.
Figure 112009009621450-pat00003
여기에서, m1 은 붉은색 계열의 색 성분값을 나타내며, m2는 파란색 계열의 색 성분 값을 나타낸다. 여기서, α1, α2, α3, α4, β1, β2, β3 그리고 β4는 선형 변환을 위한 상수이다. 그리고 m3는 원래의 휘도 성분값이며, γ1, γ2, γ3 그리고 γ4는 선형 변환을 위한 상수가 될 수도 있고, 비선형 변환을 위한 변수가 될 수도 있다.
색정보 추출부(132) 색정보를 추출한 후 색정보를 휘도 변화량 계산부(133)로 출력한다.
휘도 변화량 계산부(133)는 추출된 색정보에 기초하여 각 화소의 휘도 변화량을 계산한다. 즉, 휘도 변화량 계산부(133)는 컬러의 붉은색 성분 값과 파란색 성분 값이 결합된 색정보 (m1-m2)와 이에 대한 지수 함수를 이용하여 휘도 변화량을 계산한다.
휘도 변화량 계산부(133)는 색정보 (m1-m2)의 값에 기초하여 휘도 변화량을 수학식 2의 형태로 계산한다. 여기에서 휘도 변화량 Δm3는 (m1-m2)의 함수이며 그에 따라 수학식 2와 같이 표현될 수 있다.
Δm3 = f(m1 - m2)
그리고, 휘도 변화량 Δm3는 수학식 3와 같이 계산된다.
f(m1 - m2) = k*sgn(m1 - m2)*|m1 - m2|α
수학식 2에서 Δm3는 휘도 변화량이며, 수학식 3에서 k와 α는 모두 양수이다. 휘도에서 붉은색 계열이 파란색 계열보다 밝은 그레이 값을 갖게 하기 위해 컬러에 대한 휘도 변화량의 할당식은 (m1-m2)에 비례하는 단조 증가 함수 형태를 가지며, Δm3는 음수의 값도 될 수 있다.
무채색은 색 성분을 가지지 않기 때문에 (m1-m2)=0 이며, 이에 대한 휘도 변화량 f(m1-m2)=f(0)=0 이다. 또한, 색 공간에서 붉은색 성분 값과 파란색 성분 값이 동일한 보라색 또는 녹색의 경우에도 (m1-m2)=0 이다.
한편, 본 발명의 다른 실시예는 수학식 3의 α를 조정함으로써 (m1-m2)의 크기가 작아도 밝기에 많은 변화를 주고, (m1-m2)의 크기가 클 때에는 밝기를 과도하 게 변화시키지 못하게 할 수도 있다.
휘도 변화량 계산부(133)는 전술한 바와 같이 휘도 변화량을 계산한 후 그레이 영상 생성부(134)에 출력한다.
그레이 영상 생성부(134)는 휘도 변화량 계산부(133)로부터 출력된 휘도 변화량과 m3로 표현되는 휘도 값을 결합하여 최종 그레이 영상을 생성한다. 이 경우 최종적으로 얻어지는 그레이 영상을 나타내는 휘도값 P는 수학식 4에 나타난 바와 같이, 휘도를 나타내는 m3과 그것의 변화량 Δm3에 의해 생성될 수 있다.
P = m3 + Δm3
휘도 변화량 Δm3는 수학식 4에 나타나 있으므로, 수학식 2 및 수학식 3를 수학식 4에 대입하면 이하의 수학식 5가 도출된다.
P = m3 + k*sgn(m1 - m2)*|m1 - m2|α
즉, 그레이 영상 생성부(134)는 그레이 영상을 생성하기 위한 휘도값을 수학식 5에 따라 계산하며, 최종적으로 얻어진 P를 이용하여 그레이 영상을 생성한다.
그에 따라, 그레이 영상 생성부(134)는 각 컬러에 대응하는 휘도값에 인간이 느끼는 색의 특성에 따른 휘도 변화량을 적절히 설정함으로써, 색 성분이 반영된 그레이 영상을 생성할 수 있다.
예컨대, YCBCR 색 공간을 이용하는 경우, 영상 처리부는 RGB 색 공간의 영상을 휘도값과 색 성분으로 이루어진 YCBCR 색 공간으로 변환하고, 변환된 색 공간으로부터 색정보인 CB 및 CR값을 추출한다. 그리고, 영상 처리부(120)는 색정보를 이용하여 수학식 6과 같이, 컬러에 대한 인간이 느끼는 색의 특성을 고려한 휘도 변화량을 계산한다.
f(CR - CB) = k*sgn(CR - CB)*|CR - CB|α
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 영상 처리 장치에서 그레이 영상을 생성하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 먼저 영상 처리 장치는 단계 S101에서 그레이 영상 출력이 요청되면 컬러 영상의 RGB 색 공간에서 각 화소의 화소값을 휘도(Luminance) 성분 값과 색(Chrominance) 성분들로 구성되도록 새로운 색 공간으로 변환한다.
이어서, 영상 처리 장치는 단계 S102에서 색 성분에 기초하여 본 발명에 따른 색의 특성을 나타내는데 사용되는 색정보를 계산한다. 전술한 바와 같이, 영상 처리 장치는 컬러의 붉은색 성분 값과 파란색 성분 값을 나타낼 수 있는 m1과 m2 를 이용하여 색정보 (m1-m2)를 계산한다.
전술한 바와 같이, 본 발명은 그레이 영상에서 붉은색 계열은 더 밝게 표현하고 파란색 계열은 더 어둡게 표현하는 정책을 채용한다. 그에 따라 영상 처리 장 치는 붉은색 계열의 컬러와 파란색 계열의 컬러의 특징들을 반영하기 위해, 컬러의 붉은색 성분 값과 파란색 성분 값을 나타내는 m1과 m2를 이용하여 (m1-m2)를 산출하고 이를 색정보로서 이용한다.
그런 다음, 영상 처리 장치는 단계 S103에서 색의 특성을 나타내는 색정보 (m1-m2) 를 이용하여 각 화소의 휘도 변화량을 계산한다.
영상 처리 장치는 단계 S103에서 이렇게 정해진 인간이 느끼는 색의 특성이 반영된 색정보 (m1-m2)에 대한 지수 함수를 이용하여 휘도 변화량을 계산한다. 영상 처리 장치는 휘도 변화량을 계산한 후 단계 S104에서 각 화소마다, m3로 표현되는 휘도값과 Δm3로 표현되는 휘도 변화량을 결합하여 개체간 구분이 명확해질 수 있는 새로운 휘도값, 즉 그레이 영상을 위한 휘도값 P를 생성한다. 이어서, 영상 처리 장치는 단계 S105에서 이러한 새로운 휘도값에 기초하여 그레이 영상을 생성한다.
이와 같이, 본 발명은 영상에서 각 화소가 갖는 휘도값에 대해 인간이 색에 대해 느끼는 느낌을 반영한 신규한(inventive) 휘도값을 계산하고 본 발명에 따른 휘도값을 기초하여 그레이 영상을 생성한다.
도 5는 종래 방법에 따른 그레이 영상과 본 발명에 따른 그레이 영상을 도시한 도면으로서, 도 5(a)는 종래 방법에 따른 그레이 영상이다. 도 5(b)는 본 발명에 따른 그레이 영상으로서, 본 실시예의 영상 처리 방법에 따라 도 1(a)의 컬러 영상(1)을 그레이 영상으로 변환하여 표현한 결과인 그레이 영상(3)을 도시한 도면 이다. 도 5(a)의 종래 방법에 따른 그레이 영상(2)과 비교하면, 종래 방법에 따른 그레이 영상(2)의 경우 영상 내의 다양한 색상을 가진 작은 사각형들이 다른 컬러를 가짐에도 불구하고 밝기가 비슷하여 작은 사각형들의 구분이 어려운 반면, 도 5(b)의 본 발명에 따른 그레이 영상(3)의 경우 작은 사각형들의 밝기가 상대적으로 차이가 나기 때문에 구분이 용이한 것을 알 수 있다.
본 발명은 색정보를 추출하기 위한 색 공간 변환에 있어서, 어떠한 색 공간도 이용할 수 있음은 당업자에게 자명하다. 예컨대, RGB 색 공간에서 선형 변환을 통해 얻는 YPBPR, YCBCR 등의 색 공간 및 비선형 변환을 통해 얻는 HSL, CIELab 등과 같은 색 공간에서도 색정보가 추출될 수 있다.
이상, 바람직한 실시예를 통하여 본 발명에 관하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며 특허청구범위 내에서 다양하게 실시될 수 있다.
도 1(a)는 다양한 색상을 가진 작은 사각형들이 모인 영상을 도시한 도면이다.
도 1(b)는 도 1(a)의 영상을 종래의 그레이 영상 생성 방법을 이용하여 표현한 결과를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 영상 처리 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 영상 처리부(130)의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 영상 처리 장치에서 그레이 영상을 생성하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 5는 종래 방법에 따른 그레이 영상과 본 발명에 따른 그레이 영상을 도시한 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
110 : 입력부 120 : 제어부
130 : 영상 처리부 140 : 통신부
200 : 표현장치

Claims (11)

  1. 그레이 영상을 생성하는 영상 처리 방법에 있어서,
    복수의 화소로 구성된 컬러 영상에서, RGB 색 공간에서의 각 화소의 화소값을 새로운 색 공간에서의 2개의 색 성분값 및 하나의 휘도 성분값을 포함하는 화소값으로 선형(linear) 변환을 통해 변환하는 단계와,
    상기 2개의 색 성분값 사이의 차이를 이용하여 색정보를 추출하는 단계와,
    상기 추출된 색정보를 이용하여 각 화소의 상기 휘도 성분값을 변화시키기 위한 휘도 변화량을 계산하는 단계와,
    상기 각 화소의 상기 휘도 성분값과 상기 휘도 변화량을 결합하여 그레이 영상을 위한 휘도값을 산출하고, 상기 산출된 그레이 영상을 위한 휘도값에 따라 그레이 영상을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 색 공간을 변환하는 단계는 이하의 수학식에 따라 선형 변환을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 방법.
    Figure 112009009621450-pat00004
    m1 은 붉은색 계열의 색 성분값을 나타내고, m2는 파란색 계열의 색 성분값을 나타내며, α1, α2, α3, α4, β1, β2, β3 그리고 β4는 선형 변환을 위한 상수이다.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 색정보를 추출하는 단계는 상기 m1 및 m2를 이용하여 색의 특성을 나타내는데 사용되는 색정보 (m1-m2)를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 휘도 변화량을 계산하는 단계는 이하 수학식에 기초하여 계산되는 것을 특징으로 하는 영상 처리 방법.
    f(m1 - m2) = k*sgn(m1 - m2)*|m1 - m2|α
    상기 수학식에서, f(m1 - m2)는 휘도 변화량이며, k와 α는 모두 양수이다.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 변환되는 색 공간은 선형 변환을 통한 YPBPR 및 YCBCR 등의 색 공간들과 비선형 변환을 통한 HSL(Hue Saturation Lightness) 및 CIELab 등의 색 공간들 중 하나일 수 있음을 특징으로 하는 영상 처리 방법.
  6. 그레이 영상을 생성하는 영상 처리 장치에 있어서,
    복수의 화소로 구성된 컬러 영상에서, RGB 색 공간에서의 각 화소의 화소값을 새로운 색 공간에서의 2개의 색 성분값 및 하나의 휘도 성분값을 포함하는 화소값으로 선형(linear) 변환을 통해 변환하는 색 공간 변환부와,
    상기 2개의 색 성분값 사이의 차이를 이용하여 색정보를 추출하는 색정보 추출부와,
    상기 추출된 색정보를 이용하여 각 화소의 상기 휘도 성분값을 변화시키기 위한 휘도 변화량을 계산하는 휘도 변화량 계산부와,
    상기 각 화소의 상기 휘도 성분값과 상기 휘도 변화량을 결합하여 그레이 영상을 위한 휘도값을 산출하고, 상기 산출된 그레이 영상을 위한 휘도값에 따라 그레이 영상을 생성하는 그레이 영상 생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 색 공간 변환부는 이하의 수학식에 따라 선형 변환을 수행하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 장치.
    Figure 112009009621450-pat00005
    m1 은 붉은색 계열의 색 성분값을 나타내고, m2는 파란색 계열의 색 성분값을 나타내며, α1, α2, α3, α4, β1, β2, β3 그리고 β4는 선형 변환을 위한 상 수이다.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 색정보 추출부는 상기 m1 및 m2를 이용하여 색의 특성을 나타내는데 사용되는 색정보 (m1-m2)를 생성하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 휘도 변화량 계산부는 이하 수학식에 기초하여 계산되는 것을 특징으로 하는 영상 처리 장치.
    f(m1 - m2) = k*sgn(m1 - m2)*|m1 - m2|α
    상기 수학식에서, f(m1 - m2)는 휘도 변화량이며, k와 α는 모두 양수이다.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 변환되는 색 공간은 선형 변환을 통한 색 공간들 YPBPR 및 YCBCR 과 비선형 변환을 통한 색 공간들 HSL(Hue Saturation Lightness) 및 CIELab 중 하나일 수 있음을 특징으로 하는 영상 처리 장치.
  11. 그레이 영상을 생성하는 영상 처리 장치에 의해 실행될 수 있는 명령어의 프로그램이 유형적으로 구현되어 있으며, 상기 영상 처리 장치에 의해 판독될 수 있는 프로그램을 기록한 기록매체에 있어서,
    복수의 화소로 구성된 컬러 영상에서, RGB 색 공간에서의 각 화소의 화소값을 새로운 색 공간에서의 2개의 색 성분값 및 하나의 휘도 성분값을 포함하는 화소값으로 선형(linear) 변환을 통해 변환하는 단계와,
    상기 2개의 색 성분값 사이의 차이를 이용하여 색정보를 추출하는 단계와,
    상기 추출된 색정보를 이용하여 각 화소의 상기 휘도 성분값을 변화시키기 위한 휘도 변화량을 계산하는 단계와,
    상기 각 화소의 상기 휘도 성분값과 상기 휘도 변화량을 결합하여 그레이 영상을 위한 휘도값을 산출하고, 상기 산출된 그레이 영상을 위한 휘도값에 따라 그레이 영상을 생성하는 단계를를 수행하는 프로그램을 기록한 기록매체.
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