KR20020079348A - A method and apparatus for user preferred color temperature conversion in image display device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 영상 표시 장치에서 표시될 영상을 사용자가 원하는 색온도를 갖는 영상으로 바꾸어 주는 색온도 변환방법 및 그 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a color temperature conversion method and apparatus for converting an image to be displayed on an image display device into an image having a color temperature desired by a user.
종래에 사용자 선호의 색온도 변환을 위해 TV나 모니터는 색상(Hue)이나, RGB(Red, Green, Blue)의 양을 가변시킬 수 있는 컨트롤 단자를 구비하고 있다. 사용자는 임의의 영상(장면)에 대해 컨트롤 단자를 조절함으로써 사용자 기호에 맞는 색온도를 조절할 수 있었다. 그러나, 다양한 컨텐츠의 장면들을 다루는 동영상에 대해 그때그때 마다 사용자가 컨트롤 단자를 조절하는 것은 많은 불편을 초래한다.Conventionally, in order to convert a user's preferred color temperature, a TV or a monitor includes a control terminal that can change the amount of color (Hue) or RGB (red, green, blue). The user could adjust the color temperature according to the user's preference by adjusting the control terminal for an arbitrary image (scene). However, for a video dealing with scenes of various contents, it is inconvenient for the user to adjust the control terminal at that time.
현재 영상의 조명색(색온도)을 소프트웨어적으로 추정하는 방법들이 많이 연구되고 있다. 이러한 영상의 색온도 추정방법을 이용하여 입력 영상을 사용자가 선호하는 색온도를 갖는 출력 영상으로 변환하는 색온도 변환 방법을 고려할 수 있다. 색온도 변환시 입력 영상들의 추정된 색온도들을 단순히 사용자에 의해 미리 설정된 하나의 색온도로 변환하게 되면 다음과 같은 문제점이 발생할 수 있다.Currently, many methods for estimating the illumination color (color temperature) of an image by software have been studied. A color temperature conversion method of converting an input image into an output image having a color temperature preferred by a user may be considered using the color temperature estimation method of the image. When converting the estimated color temperatures of the input images into one color temperature preset by the user during color temperature conversion, the following problems may occur.
즉, 입력 영상의 색온도가 사용자가 선호하는 색온도 보다 더 낮은 색온도 또는 더 높은 색온도인 경우에도 역시 미리 설정된 단일한 색온도로 변환함으로써, 입력 영상들이 갖는 영상들 간의 특징들을 잃어버리는 결과를 초래할 수 있다. 예컨대, 붉은 계통의 낮은 색온도 또는 푸른 계통의 높은 색온도를 갖는 영상들이 모두 하나의 색온도를 갖는 영상으로 사상됨으로써 입력 영상들이 갖는 특징들을 잃어버리게 될 수 있다.That is, even when the color temperature of the input image is lower or higher than the user's preferred color temperature, the color temperature of the input image may also be converted to a single preset color temperature, resulting in the loss of features between the images of the input images. For example, images having a low color temperature of a red color system or a high color temperature of a blue color system are all mapped to an image having one color temperature, so that the characteristics of the input images may be lost.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 입력 영상의 색온도을 추정하고, 추정된 색온도와 기준 색온도 간의 차에 따라 사용자 선호 색온도를 기준으로 색온도 변환량을 달리하는 적응형 색온도 변환을 통해, 다양한 색온도를 갖는 동영상에서 영상들간의 특징(색온도 차이)을 유지하면서 사용자가 원하는 색온도로의 변환을 가능케 하고, 자연스러운 출력 영상을 얻을 수 있는, 영상 표시 장치에서의 사용자 선호 색온도 변환 방법 및 장치를 제공하는데 있다.The technical problem to be achieved by the present invention is to estimate the color temperature of the input image, the video having a variety of color temperature through the adaptive color temperature conversion to change the color temperature conversion amount based on the user's preferred color temperature according to the difference between the estimated color temperature and the reference color temperature The present invention provides a method and apparatus for converting a user's preferred color temperature in an image display device to enable a user to convert to a desired color temperature while maintaining a characteristic (color temperature difference) between images and to obtain a natural output image.
도 1은 본 발명에 의한 색온도 변환장치의 바람직한 실시예의 개략적1인 블럭도이다.1 is a schematic block diagram of a preferred embodiment of a color temperature converting apparatus according to the present invention.
도 2는 도 1에서 보인 색온도 변환장치에 적용되는 색온도 변환방법을 설명하기 위한 플로우챠트이다.FIG. 2 is a flowchart for explaining a color temperature conversion method applied to the color temperature conversion device shown in FIG. 1.
도 3은 주변에서 주로 사용되는 조명들의 예이다.3 is an example of lights mainly used in the periphery.
도 4는 본 발명에 따른 색온도 변환의 형태의 바람직한 일 실시예를 설명하기 위한 개념도이다.4 is a conceptual diagram for explaining a preferred embodiment of the form of color temperature conversion according to the present invention.
도 5는 도 4에 대한 보다 상세한 도면이다.5 is a more detailed view of FIG. 4.
도 6은 본 발명에 따른 색온도 변환형태의 바람직한 다른 실시예를 설명하기 위한 개념도이다.6 is a conceptual view for explaining another preferred embodiment of the color temperature conversion form according to the present invention.
도 7은 도 6에 대한 보다 상세한 도면이다.FIG. 7 is a more detailed view of FIG. 6.
도 8은 본 발명에 따른 색온도 변환형태의 바람직한 또 다른 실시예를 설명하는 도면으로 하나의 사용자 선호 색온도로의 변환 예를 나타낸다.8 is a view for explaining another preferred embodiment of the color temperature conversion form according to the present invention, showing an example of conversion to one user preferred color temperature.
도 9는 본 발명에 따른 색온도 변환장치의 다른 실시예의 블록 다이아그램이다.9 is a block diagram of another embodiment of a color temperature converter according to the present invention.
도 10은 도 9의 색온도 변환장치에 적용되는 색온도 변환방법을 플로우차트로 보이고 있다.FIG. 10 is a flowchart illustrating a color temperature converting method applied to the color temperature converting apparatus of FIG. 9.
도 11은 본 발명에 따른 특정한 색온도의 느낌을 내도록 하는 색온도 변환형태의 또 다른 실시예를 보이고 있다.11 shows yet another embodiment of a color temperature conversion form for producing a feeling of a specific color temperature according to the present invention.
도 12는 도 11의 색온도 변환 형태에 적용되는 색온도를 선형으로 사상시키는 개념을 보이고 있다.FIG. 12 illustrates a concept of linearly mapping a color temperature applied to the color temperature conversion form of FIG. 11.
도 13은 본 발명에 따른 기준 색온도를 기준으로 보다 푸르게 혹은 보다 붉게 변화시키는 색온도 변환형태의 또 다른 실시예를 보이고 있다.Figure 13 shows another embodiment of the color temperature conversion form to change to a more blue or red based on the reference color temperature according to the present invention.
도 14는 도 13의 색온도 변환 형태에 적용되는 색온도를 선형으로 사상시키는 개념을 보이고 있다.FIG. 14 illustrates a concept of linearly mapping a color temperature applied to the color temperature conversion form of FIG. 13.
도 15는 본 발명에 따른 색온도 변환형태에 적용되는 색온도를 비선형으로 사상시키는 개념을 보이고 있다.15 shows a concept of non-linear mapping of the color temperature applied to the color temperature conversion mode according to the present invention.
도 16은 본 발명에 따른 입력영상의 색온도의 구간별로 별도의 색온도 변환이 이루어지도록 하는 색온도 변환형태의 또 다른 실시예를 보이고 있다.FIG. 16 shows another embodiment of a color temperature conversion form for performing a separate color temperature conversion for each color temperature section of an input image according to the present invention.
이하, 본 발명을 첨부한 도면을 참조하여 다음과 같이 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings of the present invention will be described.
도 1은 본 발명에 의한 색온도 변환장치의 개략적인 블럭도로서, 입력 색온도 추정부(100), 출력 색온도 계산부(110) 및 색온도 변환부(120)를 포함한다.1 is a schematic block diagram of a color temperature converting apparatus according to the present invention, which includes an input color temperature estimating unit 100, an output color temperature calculating unit 110, and a color temperature converting unit 120.
도 1을 참조하면, 입력 색온도 추정부(100)는 TV나 모니터 등의 영상 표시 장치에서 표시될 영상을 입력하고, 입력 색온도를 추정한다.Referring to FIG. 1, the input color temperature estimator 100 inputs an image to be displayed on an image display device such as a TV or a monitor, and estimates the input color temperature.
일반적으로, 영상에서 색의 표현은 RGB 또는 CIE{Commission Internationale de l'Eclairage) XYZ와 같은 삼자극치로 표현된다. 수학적으로 표현하면, 색은 다음 수학식 1과 같이 물체 표면의 분광 반사도 S(l)와 물체를 조사하는 조명의 분광 스펙트럼 E(l), 및 카메라 등의 센서 분광특성 rk(l)의 파장 곱의 합으로 표현된다. 수학식 1에서 조명요소는 물체의 종류와 관계없이 영상의 전체적인 색조에 영향을 미치는 주요 요소이다.In general, the representation of colors in an image is represented by tristimulus values such as RGB or CIE (Commission Internationale de l'Eclairage) XYZ. In mathematical terms, the color is the product of the spectral reflectance S (l) of the surface of the object, the spectral spectrum E (l) of illumination illuminating the object, and the wavelength of the sensor spectral characteristics rk (l), such as a camera, Is expressed as the sum of. In Equation 1, the lighting element is a major factor that affects the overall color tone of the image regardless of the type of the object.
영상의 색온도는 조명의 분광 스펙트럼 즉, 조명색을 의미한다. TV나 모니터와 같은 영상 표시 장치에서는 영상내 조명색 뿐만 아니라, CRT 또는 LCD 등의발광소자들도 색온도에 영향을 미치는 주요 요소이다. 도 3은 주변에서 주로 사용되는 조명들의 예로서, 백열등(색온도 2800K), 형광등(4300K), 여러 종류의 태양광(5000K, 5500K, 6500K, 7500K)의 그래프를 나타낸다. 색온도를 나타내는 단위는 절대온도 [K]를 사용하나, 이들 값들은 RGB 또는 CIE XYZ 색공간에서 기술가능하다.The color temperature of the image refers to the spectral spectrum of the illumination, that is, the illumination color. In video display devices such as TVs and monitors, not only the illumination color in the image, but also light emitting elements such as CRT or LCD are the main factors that affect the color temperature. FIG. 3 shows a graph of incandescent lamps (color temperature 2800K), fluorescent lamps (4300K), and various types of sunlight (5000K, 5500K, 6500K, and 7500K), as examples of illuminations mainly used in the environment. Units representing color temperature use absolute temperature [K], but these values can be described in the RGB or CIE XYZ color space.
영상에서 색의 표현은 NTSC 또는 HDTV 등 많은 국제규약에서 나름대로 다르게 정의된다. 그 이유는 CRT 또는 LCD 등의 색표현 매질(칼라 필터, phosphor)이 표준에 기술된 규약을 따르지 못하기 때문이다. 더구나 CIE 1931 또는 1964 표준관찰자(standard observer)가 실제 사람들의 시각 특성과 다르기 때문에, TV나 컴퓨터 모니터를 시청하는 사람들마다 각기 다른 선호 색감이 요구되어 진다.The representation of colors in images is defined differently in many international conventions such as NTSC or HDTV. This is because color expression media (color filters, phosphors) such as CRT or LCD do not follow the conventions described in the standard. Moreover, because CIE 1931 or 1964 standard observers are different from the visual characteristics of real people, different viewers are required to see different colors.
영상에서 조명색(색온도) 추정은 많은 연구가 되어왔다. 대표적인 것으로는 미국특허 4685071, 미국특허 5495428, International Journal on Computer Vision[volume 4 number 1 pp7~38, 1990년], 본 출원인에 의해 기출원된 국내 출원번호 1998-53119 및 출원번호 1999-50596 등이 있다. 이들 특허 또는 문헌들은 영상에서 하일라이트 혹은 유사 정보를 이용하여 영상의 조명색을 추출하는 방법 들로서, 결과로 나온 조명색 또는 색온도는 CIE XYZ 색공간 또는 조명의 스펙트럼 곡선 등으로 표현되고 있다.Estimation of illumination color (color temperature) in images has been studied. Representative examples include U.S. Patent 4685071, U.S. Patent 5495428, International Journal on Computer Vision [volume 4 number 1 pp7-38, 1990], Domestic Application No. 1998-53119, and Application No. 1999-50596, filed by the present applicant. have. These patents or documents are methods for extracting the illumination color of an image using highlights or similar information in the image, and the resulting illumination color or color temperature is represented by the CIE XYZ color space or the spectral curve of the illumination.
본 발명에서 입력 색온도 추정부(100)는 전술한 방법들중 임의의 하나를 이용하여 입력 색온도를 추정할 수 있으며, 바람직하게는 국내 출원번호 1998-53119 또는 출원번호 1999-50596에 기재된 조명색 추정방법이 본 발명에 참조로 인용된다.In the present invention, the input color temperature estimating unit 100 may estimate the input color temperature using any one of the above-described methods, and preferably, the illumination color estimation method described in Korean Application No. 1998-53119 or Application No. 1999-50596. This is incorporated herein by reference.
다시, 도 1을 참조하면, 출력 색온도 계산부(110)는 추정된 입력 색온도 및 사용자 선호 색온도를 입력하고, 입력 색온도와 미리 설정된 기준 색온도 간의 차에 따라 사용자 선호 색온도를 기준으로 달라지는 출력 색온도를 얻는다. 출력 색온도 계산부(110)에 대해서는 이후에 상세히 설명될 것이다.Referring back to FIG. 1, the output color temperature calculator 110 inputs an estimated input color temperature and a user preferred color temperature, and obtains an output color temperature that is different based on a user preferred color temperature according to a difference between the input color temperature and a preset reference color temperature. . The output color temperature calculator 110 will be described in detail later.
색온도 변환부(120)는 입력 색온도 추정부(100)로 입력된 입력 영상을 마찬가지로 입력하고, 한편으로 색온도 변환에 필요한 파라메터들을 출력 색온도 계산부(110)로부터 입력받는다. 색온도 변환부(120)는 파라메터들을 이용하여 입력 영상을 색온도가 변환된 영상으로 변환하고, 그 결과를 출력 영상으로 영상 표시 장치(미도시)로 전송한다. 색온도 변환 방법은 일반적으로 다음과 같으며, 타겟 색온도는 즉, 본 발명에서 출력 색온도로 구해진다.The color temperature converter 120 similarly inputs an input image input to the input color temperature estimator 100, and receives parameters required for color temperature conversion from the output color temperature calculator 110. The color temperature converting unit 120 converts the input image into an image in which the color temperature is converted by using the parameters, and transmits the result as an output image to an image display device (not shown). The color temperature conversion method is generally as follows, and the target color temperature is determined as the output color temperature in the present invention.
색온도 변환을 위해서, RGB 신호를 표준 색공간인 XYZ로 표현해야 하며, 이를 위해 다음과 같은 과정들이 필요하다.In order to convert the color temperature, the RGB signal should be expressed in XYZ, which is a standard color space.
1) 3원색과 입력 색온도 값들을 이용하여 입력 영상의 RGB 신호(RGBi)를 CIE XYZ 공간으로 변환한다:1) Convert the RGB signal RGBi of the input image to CIE XYZ space using the three primary colors and the input color temperature values:
- 3원색 : Red(Xr,Yr,Zr), Green(Xg,Yg,Zg), Blue(Xb,Yb,Zb)-3 primary colors: Red (Xr, Yr, Zr), Green (Xg, Yg, Zg), Blue (Xb, Yb, Zb)
- 입력영상의 색온도 : Ws = (Xs, Ys, Zs)-Color temperature of input image: Ws = (Xs, Ys, Zs)
2) CIE XYZ 공간에서의 원하는 출력영상의 목표 색온도를 설정한다 : Wd = (Xd, Yd, Zd)2) Set the target color temperature of the desired output image in the CIE XYZ space: Wd = (Xd, Yd, Zd)
3) 색온도 변환계수를 구한다 : Wc = Wd/Ws = (Xd/Xs, Yd/Ys, Zd/Zs)3) Find the color temperature conversion factor: Wc = Wd / Ws = (Xd / Xs, Yd / Ys, Zd / Zs)
4) 출력영상의 목표 색온도와 3원색 값들을 이용하여 CIE XYZ에서 출력영상의 RGB 신호(RGBo)로 변환한다.4) Convert from CIE XYZ to RGB signal (RGBo) of output image using target color temperature and three primary color values of output image.
전술된 색온도 변환 과정은 다음 수학식 2와 같이 표현된다.The above-described color temperature conversion process is expressed by Equation 2 below.
여기서, 행렬 b는 과정 1)의 3원색과 입력 색온도로 만들어진 RGB-to-XYZ의 3x3 변환 행렬이고, 가운데 대각 행렬은 과정 3)의 색온도 변환계수이며, 행렬 c는 과정 4)의 타겟 색온도와 3원색으로 만들어진 XYZ-to-RGB의 3x3 행렬이다.Here, the matrix b is a 3x3 conversion matrix of RGB-to-XYZ made of the three primary colors of the process 1) and the input color temperature, and the middle diagonal matrix is the color temperature conversion coefficient of the process 3), and the matrix c is the target color temperature of the process 4). 3x3 matrix of XYZ-to-RGB with three primary colors.
수학식 2는 다음 수학식 3과 같이 하나의 식으로 표현 가능하다.Equation 2 may be expressed as one equation as in Equation 3 below.
사용자의 선호 색온도 요구가 있을 때, 입력 영상에서 입력 색온도를 추정하고, 이를 단순히 사용자 선호 색온도로 변환할 경우, 다양한 색온도를 갖는 입력 영상들이 도 8에서와 같이 하나의 색온도를 갖는 영상으로 표현된다. 따라서, 영상들 간의 특성들이 없어져 버리게 된다. 예컨대, 붉은 계통이나, 푸른 계통 모두가 단일한 색온도를 갖는 영상이 되어 버린다.When there is a user's preferred color temperature request, when the input color temperature is estimated from the input image and simply converted to the user's preferred color temperature, input images having various color temperatures are represented as images having one color temperature as shown in FIG. 8. Therefore, the characteristics between the images are lost. For example, both the red system and the blue system become images having a single color temperature.
본 발명은 이를 위해 TV나 모니터 등에서 보편적으로 사용하는 색온도(예컨대, 6500K)를 기준 색온도로 설정하고, 사용자의 선호 색온도 요구가 있을때, 기준 색온도가 사용자 선호 색온도로 변환된다고 설정한다. 기준 색온도의 사용자 선호 색온도로의 사상 관계에 근거하여 색온도 표현 구간내에서 입력 색온도를 변환한다.To this end, the present invention sets a color temperature (for example, 6500K) commonly used in a TV or a monitor as a reference color temperature, and sets the reference color temperature to be converted to the user's preferred color temperature when a user's preferred color temperature is requested. The input color temperature is converted within the color temperature expression section based on the mapping relationship of the reference color temperature to the user's preferred color temperature.
도 2는 본 발명에 의한 색온도 변환방법을 설명하기 위한 플로우챠트이다. 도 2를 참조하여, 도 1에 도시된 색온도 변환장치, 특히 출력 색온도 계산부의 동작을 상세히 설명한다.2 is a flowchart for explaining a color temperature conversion method according to the present invention. With reference to FIG. 2, the operation of the color temperature converter shown in FIG. 1, in particular the output color temperature calculator, will be described in detail.
사용자의 선호 색온도 요구가 있을 때, 버퍼 메모리(미도시)는 색온도 표현 구간, 기준 색온도 및 사용자 선호 색온도를 저장한다. 도 2를 참조하면, 먼저 영상을 입력하고(제200단계), 입력된 영상에서 입력 색온도(c_XT)를 추정한다(제210단계). 다음에, 추정된 입력 색온도와 미리 설정된 기준 색온도 간의 차에 따라 사용자 선호 색온도를 기준으로 달라지는 출력 색온도를 계산한다(제220단계).When there is a user's preferred color temperature request, the buffer memory (not shown) stores the color temperature expression section, the reference color temperature, and the user's preferred color temperature. Referring to FIG. 2, first, an image is input (operation 200), and an input color temperature c_XT is estimated from the input image (operation 210). Next, an output color temperature that is different based on the user's preferred color temperature is calculated according to the difference between the estimated input color temperature and the preset reference color temperature (step 220).
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 색온도 변환의 형태를 설명하기 위한 개념도이다. 도 5는 도 4에 대한 보다 상세한 도면이다.4 is a conceptual diagram illustrating a form of color temperature conversion according to an embodiment of the present invention. 5 is a more detailed view of FIG. 4.
입력/출력 색온도는 색온도 유효범위(예를 들어, 2000K ~ 14000K) 내에 존재하는 한 점으로 기술될 수 있다. 기준 색온도(예를 들어 6500K)가 설정되고, 영상 표시 장치에서 사용자(시청자)에 의해 선호 색온도(예를 들어 4500K)가 정해지면, 영상 표시 장치에 입력되는 모든 영상은 영상이 가지는 색온도에 따라서 출력 색온도가 결정된다.The input / output color temperature can be described as a point that exists within the color temperature effective range (eg, 2000K-14000K). If the reference color temperature (for example, 6500K) is set, and the preferred color temperature (for example, 4500K) is determined by the user (viewer) in the image display device, all images input to the image display device are output according to the color temperature of the image. Color temperature is determined.
입력/출력 색온도에 대해 동일한 색온도 유효범위를 가질 때, 출력 색온도결정을 위한 계산과정은 다음과 같다. 색온도의 최소값을, 최대값을, 기준 색온도를 { T}_{r } , 사용자 선호 색온도를 { T}_{u } 라 놓으면, 임의의 입력 색온도 { T}_{i } 에 대한 출력 색온도 { T}_{t } 는 다음 수학식 4를 이용하여 계산될 수 있다.When the same color temperature effective range is applied to the input / output color temperature, the calculation process for determining the output color temperature is as follows. The minimum value of the color temperature , The maximum value , Set the reference color temperature to {T} _ {r} and the user preferred color temperature to {T} _ {u}, the output color temperature {T} _ {t} for any input color temperature {T} _ {i} is It can be calculated using Equation 4.
수학식 4는 도 4의 입력 색온도 대 출력 색온도 간의 선형 변환으로 사상되는 공식이다. 입력 색온도가 색온도의 최대값 또는 최소값일 경우 그 값은 보존된다. 입력 색온도가 그들 사이의 값들인 경우, 수학식 4에 따라서 사용자 선호 색온도 쪽을 지향하면서 입력 색온도가 선형적으로 변환하는 특징을 가지고 있다. 도 5는 이러한 관계를 보다 잘 나타내는 그래프이다.Equation 4 is a formula mapped to a linear conversion between the input color temperature and the output color temperature of FIG. If the input color temperature is the maximum or minimum value of the color temperature, the value is preserved. When the input color temperatures are values between them, the input color temperature is linearly converted while pointing toward the user's preferred color temperature according to Equation 4. 5 is a graph that better illustrates this relationship.
도 6은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 색온도 변환방법을 설명하기 위한 개념도이다. 도 7은 도 6에 대한 보다 상세한 도면이다.6 is a conceptual diagram illustrating a color temperature conversion method according to another embodiment of the present invention. FIG. 7 is a more detailed view of FIG. 6.
변환된 색온도의 집중도를 도 6과 같이 사용자 선호 색온도를 중심으로 높이고자 한다면, 입력/출력 색온도에 대해 별개의 색온도 유효범위를 갖는다. 다음 수학식 5를 이용하여 출력 색온도를 계산한다. 입력 색온도의 최소값을, 입력 색온도의 최대값을, 기준 색온도를 { T}_{r } , 사용자 선호 색온도를 { T}_{u } 라 놓고, 출력 색온도의 최소값을, 출력 색온도의 최대값을라 놓으면, 임의의 입력 색온도 { T}_{i } 에 대한 출력 색온도 { T}_{t } 는 다음 수학식 5를 이용하여 계산될 수 있다.If the concentration of the converted color temperature is to be increased based on the user's preferred color temperature as shown in FIG. 6, the color temperature has a separate effective range for the input / output color temperature. The output color temperature is calculated using Equation 5 below. The minimum value of the input color temperature. , The maximum value of the input color temperature , The reference color temperature is {T} _ {r}, the user preferred color temperature is {T} _ {u}, and the minimum value of the output color temperature is set. , The maximum value of the output color temperature In other words, the output color temperature {T} _ {t} for any input color temperature {T} _ {i} may be calculated using Equation 5 below.
수학식 5에서 출력 색온도의 색온도 유효범위를 정의하는와를 조절함으로써, 입력 색온도에 대한 출력 색온도의 결과를 사용자 선호 색온도에 보다 가깝게 향하도록 선형적으로 조절할 수 있다. 도 7을 참조하면, 도 5와 비교하여 입력 색온도에 대한 출력 색온도가 사용자 선호 색온도 쪽으로 더욱 강하게 수렴됨을 보여준다.In Equation 5 to define the color temperature effective range of the output color temperature Wow By adjusting, the result of the output color temperature relative to the input color temperature can be linearly adjusted to more closely point to the user's preferred color temperature. Referring to FIG. 7, the output color temperature with respect to the input color temperature converges more strongly toward the user's preferred color temperature compared to FIG. 5.
다시, 도 2를 참조하면, 제220단계는 구체적으로, 추정된 입력 색온도와 기준 색온도를 비교하여 차를 구하고(제222단계), 그 차가 0보다 크거나 같은지의 여부를 판단하고(제224단계). 판단 결과에 따라, 차가 0보다 크거나 같은 경우와 차가 0보다 작은 경우에 대해, 수학식 4 또는 수학식 5를 이용하여 출력 색온도를 달리 계산한다(제226 또는 228단계).Referring back to FIG. 2, in operation 220, a difference is obtained by comparing the estimated input color temperature with a reference color temperature (step 222), and determining whether the difference is greater than or equal to zero (step 224). ). According to the determination result, the output color temperature is calculated differently using Equation 4 or Equation 5 when the difference is greater than or equal to 0 and the difference is less than 0 (step 226 or 228).
다음에, 계산된 출력 색온도 및 제210단계에서 추정된 입력 색온도를 이용하여 색온도 변환계수를 구하고, 입력 영상을 색온도 변환계수만큼 변환된 출력 영상으로 변환한다(제230단계). 이 단계는 전술한 수학식 3을 적용하여 영상 데이터에서 모든 화소들의 색온도 변환을 수행한다.Next, a color temperature conversion coefficient is obtained using the calculated output color temperature and the input color temperature estimated in step 210, and the input image is converted into an output image converted by the color temperature conversion coefficient (step 230). In this step, the color temperature conversion of all the pixels in the image data is performed by applying the above equation (3).
한편, 전술한 제220단계에서 출력 색온도( { T}_{t } )를 계산한 후, 부가적으로 비선형 함수를 적용하여 비선형적으로 변환된 최종 출력 색온도( { T}_{t } ')를 계산할 수 있다. 선형 변환을 하는 수학식 4 또는 수학식 5를 이용하여 계산된 출력 색온도는 폭넓은 출력 색온도 범위를 가질 수 있다. 임의의 입력 색온도에 대해 사용자 선호 색온도의 수렴성을 더욱 강하게 하기 위해서 비선형 방법들이 적용될 수 있다. 예를 들어 수학식 4 또는 수학식 5의 결과에 이차 함수 또는 감마 함수를 적용하는 것이다.On the other hand, after calculating the output color temperature {T} _ {t} in the above-described step 220, the final output color temperature ({T} _ {t} ') is converted non-linearly by applying a nonlinear function additionally Can be calculated. The output color temperature calculated using Equation 4 or Equation 5 performing linear transformation may have a wide output color temperature range. Nonlinear methods can be applied to make the convergence of the user preferred color temperature stronger for any input color temperature. For example, applying a quadratic function or gamma function to the result of equation (4) or (5).
여기서, {T}_{nor-o} 는 { T}_{t } 의 정규화(normalization) 결과이며, P는 승수, 스케일(scale)과 오프셋(offset)은 색온도의 원래 스케일로의 환원을 위한 값이다.Where {T} _ {nor-o} is the result of normalization of {T} _ {t}, where P is a multiplier, scale and offset are used to reduce the color temperature to its original scale. Value.
도 9는 본 발명에 따른 색온도 변환장치의 다른 실시예의 블록도이다. 본 실시예에서 색 온도 변환 장치는 색 온도 추정부(20), 색 온도 사상부(30), 색 온도 변환 계수 계산부(40), 색 온도 변환부(50)로 구성되어 있다. 여기서 입력영상은 TV나 모니터 등의 영상표시 장치에서 영상의 표시를 위해 사용되는 영상신호이며, 위 입력영상은 색온도 추정부(20)와 색온도 변환부(50)에 입력된다. 색 온도 추정부 (20)는 입력영상에서 영상에 조사된 조명의 색온도를 추정하며, 추정된 결과는 색 온도 사상부(30)와 색온도 변환계수 계산부(40)로 보내진다. 색 온도 사상부(30)는 추정된 결과의 색 온도와 사용자 선호 색 온도(60)를 입력받고, 미리 설정된 색 온도 사상 방법(70)에 따라 출력영상의 목표 색 온도를 결정하며, 결정된 출력영상의 목표 색 온도는 색 온도 변환계수 계산부(40)로 보내진다. 색온도 변환계수 계산부 (40)는 색온도 추정부 (20)에서 추정된 입력 영상의 색 온도와 색온도 사상부 (30)에서 결정된 출력영상의 목표 색온도간의 변환계수를 계산하며, 그 결과는 색온도 변환부(50)로 보내진다. 색온도 변환부 (50)는 입력영상 (10)을 입력으로 받고, 한편으로 색온도 변환에 필요한 계수를 색 온도 변환계수 계산부 (40)로부터 입력받아서 입력 영상에 대한 색 온도 변환을 수행하고 그 결과가 출력 영상이 된다.9 is a block diagram of another embodiment of a color temperature converter according to the present invention. In the present embodiment, the color temperature converter includes a color temperature estimation unit 20, a color temperature mapping unit 30, a color temperature conversion coefficient calculation unit 40, and a color temperature conversion unit 50. The input image is an image signal used for displaying an image in an image display device such as a TV or a monitor, and the input image is input to the color temperature estimator 20 and the color temperature converter 50. The color temperature estimator 20 estimates the color temperature of the illumination irradiated to the image from the input image, and the estimated result is sent to the color temperature mapping unit 30 and the color temperature conversion coefficient calculator 40. The color temperature mapping unit 30 receives the color temperature of the estimated result and the user's preferred color temperature 60, determines the target color temperature of the output image according to the preset color temperature mapping method 70, and determines the determined output image. The target color temperature is sent to the color temperature conversion coefficient calculation unit 40. The color temperature conversion coefficient calculation unit 40 calculates a conversion coefficient between the color temperature of the input image estimated by the color temperature estimation unit 20 and the target color temperature of the output image determined by the color temperature mapping unit 30, and the result is the color temperature conversion unit. Are sent to 50. The color temperature converting unit 50 receives the input image 10 as an input, and receives a coefficient for color temperature conversion from the color temperature conversion coefficient calculating unit 40 to perform color temperature conversion on the input image. It becomes the output image.
도 10은 도 9의 색온도 변환장치에 적용되는 색온도 변환방법을 플로우차트로 보이고 있다. 그리고, 도 11은 본 발명에 따른 특정한 색온도의 느낌을 내도록 하는 색온도 변환형태의 또 다른 실시예를 보이고 있으며, 도 12는 도 11의 색온도 변환 형태에 적용되는 색온도를 선형으로 사상시키는 개념을 보이고 있다. 또한 도 13은 본 발명에 따른 기준 색온도를 기준으로 보다 푸르게 혹은 보다 붉게 변화시키는 색온도 변환형태의 또 다른 실시예를 보이고 있으며, 도 14는 도 13의 색온도 변환 형태에 적용되는 색온도를 선형으로 사상시키는 개념을 보이고 있다. 또한 도 15는 본 발명에 따른 색온도 변환형태에 적용되는 색온도를 비선형으로 사상시키는 개념을 보이고 있으며, 도 16은 본 발명에 따른 입력영상의 색온도의 구간별로 별도의 색온도 변환이 이루어지도록 하는 색온도 변환형태의 또 다른 실시예를 보이고 있다. 이하에서는 도 11 내지 도 16을 참조하여 도 10을 설명한다.FIG. 10 is a flowchart illustrating a color temperature converting method applied to the color temperature converting apparatus of FIG. 9. 11 illustrates another embodiment of a color temperature conversion form for producing a feeling of a specific color temperature according to the present invention, and FIG. 12 illustrates a concept of linearly mapping a color temperature applied to the color temperature conversion form of FIG. . In addition, FIG. 13 illustrates another embodiment of a color temperature conversion form for changing to a bluer or redr color based on the reference color temperature according to the present invention. FIG. 14 illustrates a linear mapping of the color temperature applied to the color temperature conversion form of FIG. It is showing the concept. In addition, FIG. 15 illustrates a concept of non-linear mapping of the color temperature applied to the color temperature conversion form according to the present invention, and FIG. 16 illustrates a color temperature conversion form to perform a separate color temperature conversion for each color temperature section of the input image according to the present invention. Another embodiment of is shown. Hereinafter, FIG. 10 will be described with reference to FIGS. 11 to 16.
먼저, 색온도 변환할 영상을 입력(100)받는다. 여기서 입력되는 영상은 TV 등에 입력되는 영상의 각 프레임이다. 그 후에 입력된 영상에 대한 색온도를 추정(110)하게 된다. 색온도 추정은 국내특허 출원번호 1999-50596에 기재된 방법에 따라 수행 될 수 있다. 그 후에 추정된 색온도와 미리 설정된 기준 색온도 및 사용자 선호 색온도를 이용하여 출력영상의 목표 색온도를 계산(120)하게 된다. 이때 위 기준 색온도가 사용자 선호 색온도로 사상될 때 위 입력영상의 추정된 색온도를 위 기준 색온도를 사상시킨 방법으로 사상시켜 출력영상의 목표 색온도값을 구하게 된다.First, an image 100 for color temperature conversion is received. The video inputted here is each frame of the video inputted to a TV or the like. Thereafter, the color temperature of the input image is estimated 110. Color temperature estimation may be performed according to the method described in the domestic patent application number 1999-50596. Thereafter, the target color temperature of the output image is calculated 120 using the estimated color temperature, the preset reference color temperature, and the user preferred color temperature. At this time, when the reference color temperature is mapped to the user's preferred color temperature, the estimated color temperature of the input image is mapped by the method of mapping the reference color temperature to obtain a target color temperature value of the output image.
이하에서는 도 11 내지 도 16을 참조하여 본 실시예에서 적용되는 사상방법을 상세히 설명한다. 본 실시예에서 색온도를 사상시키는 방법은 TV등 동영상을 다루는 매체에서 연속되는 영상 프레임 간의 상대적인 색 온도차가 유지되도록 설계되었으며, 크게 두 종류로 나누어 생각 할 수 있다.Hereinafter, the mapping method applied in the present embodiment will be described in detail with reference to FIGS. 11 to 16. In the present embodiment, the method of mapping the color temperature is designed to maintain a relative color temperature difference between successive image frames in a medium dealing with video such as a TV, and can be divided into two types.
그 첫 번째 방법은 특정한 색 온도의 느낌을 내도록 사상하는 방법이다. 도 11에는 이러한 방법에 따른 색온도를 변환시키는 형태가 도시되어 있으며, 이러한 형태의 색온도 변환에는 도 12에서 보이는 선형 사상(寫像)의 개념과 도 16에서 보이는 비선형 사상의 개념이 적용될 수 있다.The first way is to map to a certain color temperature. FIG. 11 illustrates a form of converting a color temperature according to this method, and the concept of linear mapping shown in FIG. 12 and the concept of nonlinear mapping shown in FIG. 16 may be applied to this type of color temperature conversion.
그 두 번째 방법은 기준 색온도 보다 푸르게 혹은 붉게 사상하는 방법이다. 도 13에는 이러한 방법에 따른 색온도를 변환시키는 형태가 도시되어 있으며, 이러한 형태의 색온도 변환에는 도 14에서 보이는 선형 사상의 개념과 도 16에서 보이는 비선형 사상의 개념이 적용될 수 있다.The second method is to map bluer or redr than the reference color temperature. FIG. 13 illustrates a form of converting a color temperature according to this method, and the concept of linear mapping shown in FIG. 14 and the concept of nonlinear mapping shown in FIG. 16 may be applied to this type of color temperature conversion.
도 11 또는 도 13에서 보여지는 색온도 사상의 과정은 다음과 같다.The process of color temperature mapping shown in FIG. 11 or FIG. 13 is as follows.
1)입력 영상의 색 온도Ti, 사용자 선호 색 온도Tu를 입력으로 받는다.1) Input color temperature Ti of input image, user's preferred color temperature Tu .
2)기준 색온도Tr를 정해둔다. 기준 색온도Tr은 특정한 색 온도의 느낌을 내도록 사상하는 방법에서는 사용자 선호 색 온도와 동일(Tr=Tu)하게 설정되며, 기준 색온도 보다 푸르게 혹은 붉게 사상하는 방법에서는 특정한 값(예를 들면 D65(Tr=6500K))으로 설정되거나 혹은 영상표시 장치에서 영상을 시청하는 사용자가 기준 색온도를 설정하는 순간에 표시되는 입력 영상의 추정된 색 온도와 동일하게 설정된다.2) Set the reference color temperature Tr . The reference color temperature Tr is set equal to the user's preferred color temperature ( Tr = Tu ) in the method of mapping to give a feeling of a specific color temperature. In the method of mapping blue or red than the reference color temperature, a specific value (for example, D65 ( Tr = 6500K)) or equal to the estimated color temperature of the input image displayed at the moment the user viewing the image on the image display device sets the reference color temperature.
3)기준 색온도Tr값은 사용자 선호 색온도Tu값으로 사상하고, 그 외의 기준 색온도 주변의 값을 가진 입력 영상의 색 온도는 선형 혹은 비선형 사상 방법에 따라 사상하여 목표 색 온도Tt를 얻는다.3) The reference color temperature Tr is mapped to the user's preferred color temperature Tu , and the color temperature of the input image having a value around the other reference color temperature is mapped according to a linear or nonlinear mapping method to obtain a target color temperature Tt .
입력 영상의 색온도와 사용자 선호 색온도, 기준 색온도가 주어질 때 출력영상의 목표 색온도를 결정하는 과정을 수식으로 표현하면 아래와 같다. 먼저, 도 11에서와 같이 특정한 색 온도의 느낌을 내도록 사상하는 방법에 따른 선형 사상 방법은 수학식 7과 같이 표현 가능하다When the color temperature of the input image, the user's preferred color temperature, and the reference color temperature are given, the process of determining the target color temperature of the output image is expressed as follows. First, as shown in FIG. 11, the linear mapping method according to the mapping method to give a feeling of a specific color temperature may be expressed as in Equation 7 below.
여기서, { T}_{i } 는 입력영상의 추정된 색온도, { T}_{u } 는 사용자가 선호하는 색온도로 입력한 색온도, { T}_{r } 는 기준(참조) 색온도, { T}_{t }는 출력영상의 목표 색온도를 나타낸다. 그리고 상기 수학식 7에 따른 사상의 개념을 그래프로 나타낸 것이 도 12이다. 도 12에서 ①번 직선은 입력영상과 출력영상간에 색온도 변환이 이루어지지 않는 경우를 도시한 것이고, ②번 직선은 상기 ①번 직선을Tr과Tu간의 교점을 중심으로 시계방향으로 회전시켜 직선의 기울기를 작게 하여, 입력영상의 넓은 색온도 범위를 출력영상에서는Tu를 중심으로 보다 작은 범위내로 사상(寫像)시키고 있는 것을 보이고 있다. 즉, 일정한 입력영상의 색온도 범위Ti1에서Ti2까지의 범위에 대응하는 사상을 시키기 전의 출력영상의 색온도 범위는 세로축과 점선과의 교점간의 범위이지만, 본 발명에 따른 사상을 시킨 후에는 출력영상의 색온도 범위는 세로축과 가로 실선과의 교점간으로 좁혀진 것을 알 수 있다.Where {T} _ {i} is the estimated color temperature of the input image, {T} _ {u} is the color temperature input by the user's preferred color temperature, {T} _ {r} is the reference (reference) color temperature, { T} _ {t} represents a target color temperature of the output image. 12 is a graph illustrating the concept of the event according to Equation 7 above. In FIG. 12, line ① shows a case where color temperature conversion is not performed between the input image and the output image. Line ② is a straight line tilted by rotating the above line ① clockwise about the intersection point of Tr and Tu . By reducing the size of the input image, it is shown that the wide color temperature range of the input image is mapped within a smaller range around Tu . That is, the color temperature range of the output image before the mapping corresponding to the color temperature range Ti1 to Ti2 of the constant input image is the intersection between the vertical axis and the dotted line, but after the mapping according to the present invention, the color temperature of the output image It can be seen that the range is narrowed between the intersections of the vertical axis and the horizontal solid line.
다음으로, 도 13에서와 같이 기준 색온도 보다 푸르게 혹은 붉게 사상하는 방법에 있어서 선형 사상 방법은 수학식 8과 같이 표현 가능하다.Next, in the method of mapping greener or redr than the reference color temperature as shown in FIG. 13, the linear mapping method may be expressed as Equation (8).
, ,
만약 ( {T}_{i}={T}_{r}) 이면If ({T} _ {i} = {T} _ {r})
, ,
여기서, { T}_{i } 는 입력영상의 추정된 색온도, { T}_{u } 는 사용자가 선호하는 색온도로 입력한 색온도, { T}_{r } 은 기준(참조) 색온도, { T}_{t } 는 출력영상의 목표 색온도, { T}_{nor-o } 는 출력영상의 색온도범위에 대한 목표 색온도의 정규화값,는 { T}_{i } > { T}_{r } 일 때 입력영상의 색온도 범위를 정규화한 값을 나타내며는의 값이 0보다 크거나 같고 1보다 작거나 같은 유리수임을 나타내며 ,는 { T}_{i } < { T}_{r } 일 때 입력영상의 색온도 범위를 정규화한 값을 나타내고는의 값이 0보다 크거나 같고 1보다 작거나 같은 유리수임을 나타내며,는 입력영상의 색온도의 최대값,는 입력영상의 색온도의 최소값,는 출력영상의 색온도의 최대값,는 출력영상의 색온도의 최소값을 나타낸다.Here, {T} _ {i} is the estimated color temperature of the input image, {T} _ {u} is the color temperature input by the user's preferred color temperature, {T} _ {r} is the reference (reference) color temperature, { T} _ {t} is the target color temperature of the output image, {T} _ {nor-o} is the normalized value of the target color temperature for the color temperature range of the output image, Represents the normalized color temperature range of the input image when {T} _ {i}> {T} _ {r} Is Indicates that the value of is a rational number greater than or equal to 0 and less than or equal to 1, Represents the normalized color temperature range of the input image when {T} _ {i} <{T} _ {r} Is Indicates that the value of is a rational number greater than or equal to 0 and less than or equal to 1, Is the maximum value of the color temperature of the input image, Is the minimum value of the color temperature of the input image, Is the maximum value of the color temperature of the output image, Represents the minimum value of the color temperature of the output image.
다음은 도 15에서와 같은 비선형 사상 방법의 예로 멱 함수(power function)에 의한 사상에 대해 설명한다. 이 비선형 사상 방법은 도 11 또는 도 13에서 보이는 결과를 얻기위해 사용될 수 있다.The following describes the mapping by the power function as an example of the nonlinear mapping method as shown in FIG. 15. This nonlinear mapping method can be used to obtain the results shown in FIG.
, ,
= =
else if( {T}_{i}={T}_{r})else if ({T} _ {i} = {T} _ {r})
, ,
= =
여기서, { T}_{i } 는 입력영상의 추정된 색온도, { T}_{u } 는 사용자가 선호하는 색온도로 입력한 색온도, { T}_{r } 은 기준(참조) 색온도, { T}_{t } 는 출력영상의 목표 색온도, { T}_{nor-o } 는 출력영상의 색온도범위에 대한 목표 색온도의 정규화값,는 { T}_{i } > { T}_{r } 일 때 입력영상의 색온도 범위를 정규화한 값을 나타내며는의 값이 0보다 크거나 같고 1보다 작거나 같은 유리수임을 나타내며 ,는 { T}_{i } < { T}_{r } 일 때 입력영상의 색온도 범위를 정규화한 값을 나타내고는의 값이 0보다 크거나 같고 1보다 작거나 같은 유리수임을 나타내며,는 입력영상의 색온도의 최대값,는 입력영상의 색온도의 최소값,는 출력영상의 색온도의 최대값,는 출력영상의 색온도의 최소값을 나타내며, alpha 는 멱함수의 계수를 나타낸다.Here, {T} _ {i} is the estimated color temperature of the input image, {T} _ {u} is the color temperature input by the user's preferred color temperature, {T} _ {r} is the reference (reference) color temperature, { T} _ {t} is the target color temperature of the output image, {T} _ {nor-o} is the normalized value of the target color temperature for the color temperature range of the output image, Represents the normalized color temperature range of the input image when {T} _ {i}> {T} _ {r} Is Indicates that the value of is a rational number greater than or equal to 0 and less than or equal to 1, Represents the normalized color temperature range of the input image when {T} _ {i} <{T} _ {r} Is Indicates that the value of is a rational number greater than or equal to 0 and less than or equal to 1, Is the maximum value of the color temperature of the input image, Is the minimum value of the color temperature of the input image, Is the maximum value of the color temperature of the output image, Represents the minimum value of the color temperature of the output image, and alpha represents the coefficient of the power function.
위 수학식 9에서 alpha >=1이며, alpha =1인 경우 선형사상 방법과 동일한 결과를 얻을 수 있고, alpha =2인 경우에는 2차 방정식에 의한 사상을 얻을 수 있으며, alpha 의 값이 클수록 곡률이 큰 커브의 형상을 나타내게 된다.In Equation 9 above, alpha> = 1, and alpha = 1, the same result as in the linear thought method can be obtained, and in case of alpha = 2, the mapping by quadratic equation can be obtained. The shape of this large curve is shown.
위 수학식 9에서Tr=Tu로 설정함으로써 특정한 색 온도의 느낌을 내도록 사상하는 것이 가능하며Tr를 임의의 값(예: 6500K)으로 설정함으로써 참조 색 온도 보다 푸르게 혹은 붉게 사상하는 것이 가능하다. 도 15는 이와 같은 수식으로 표현되는 멱 함수형 비선형 사상 과정을 개념적으로 도시한 것이다. 또한 본 발명에서는 이와 같은 개념에서 벗어나지 않는 한 다양한 사상 효과를 얻기 위해 여러 비선형 함수[예를 들면, 지수 함수(exponetial), 로그(logarithm) 함수, 시그모이달(sigmoidal) 함수, 가우시안(gaussian) 함수 등)에 의한 사상도 사용될 수 있다.By setting Tr = Tu in Equation 9 above, it is possible to map to give a feeling of a specific color temperature, and by setting Tr to an arbitrary value (for example, 6500K), it is possible to map greener or redr than the reference color temperature. FIG. 15 conceptually illustrates a 멱 functional nonlinear mapping process represented by such an expression. In addition, in the present invention, a variety of nonlinear functions (e.g., expontial, logarithm, sigmoidal, gaussian, etc.) may be used to obtain various mapping effects without departing from this concept. Etc.) can also be used.
색 온도 사상 방법의 선형, 비선형에 관계없이 사용자 선호 색온도를 중심으로 집중도를 높이고자 한다면 출력 색 온도의 최소값과 출력 색 온도의 최대값을조절하여 원하는 결과를 얻을 수 도 있다. 이에 대하여는 도 4에서 그 개념을 도시하고 있다.Regardless of the linear or nonlinear color temperature mapping method, if you want to increase the concentration around the user's preferred color temperature, you can obtain the desired result by adjusting the minimum value of the output color temperature and the maximum value of the output color temperature. This concept is illustrated in FIG. 4.
뿐만 아니라, 도 16에 나타낸 것과 같이 색온도를 특정한 구간으로 나누고 각 구간별로 색 온도를 다르게 사상하는 방법으로 색 온도를 변환하는 방법이 있을 수 있다.In addition, as shown in FIG. 16, there may be a method of converting the color temperature by dividing the color temperature into specific sections and mapping the color temperature differently for each section.
한편, 색온도를 사상할 때 사용되는 색온도는 절대 온도 K를 사용하거나 혹은 106/T와 같은 역의 스케일을 사용하는 reciprocal megakelvin(MK-1=106K-1) 을 사용할 수 있다.On the other hand, the color temperature used when mapping the color temperature may use absolute temperature K or reciprocal megakelvin (MK-1 = 106K-1) using an inverse scale such as 106 / T.
다시 도 10을 참조하여, 위와 같이 출력영상의 목표 색온도를 계산한 후에는 입력영상의 추정된 색온도와 출력영상의 목표 색온도를 이용하여 색온도 변환계수를 계산(130)하게 된다. 이러한 색온도 변환계수의 계산은 색온도 변환계수 계산부 (40)에서 수행된다. 일례로 입력 영상의 색 온도를Ti, 목표 색 온도를Tt라 할 때 색 온도간 변환 행렬Mc는 다음과정을 통하여 계산된다.Referring to FIG. 10 again, after calculating the target color temperature of the output image as described above, the color temperature conversion coefficient is calculated by using the estimated color temperature of the input image and the target color temperature of the output image. The calculation of the color temperature conversion coefficient is performed in the color temperature conversion coefficient calculation unit 40. For example, when the color temperature of the input image is Ti and the target color temperature is Tt , the color matrix conversion matrix Mc is calculated through the following process.
즉, 색온도간 변환행렬Mc를 구하는 과정은 먼저 입력영상의 추정 색온도 및 출력영상의 목표 색온도에 해당하는 색도를 각각 계산하고 두번째로 위 색도를 CIE XYZ 삼자극치로 각각 변환한 후에 세 번째로 위 삼자극치를 이용하여 입력영상 및 출력영상의 해당 조명의 추상체 응답(cone response)를 구하고, 이를 통하여Mc를 구한다.In other words, the process of calculating the conversion matrix Mc between the color temperatures is performed by first calculating the chromaticity corresponding to the estimated color temperature of the input image and the target color temperature of the output image, and secondly converting the chromaticities into CIE XYZ tristimulus values, and then, Using the extreme value, the cone response of the corresponding illumination of the input image and the output image is obtained, and Mc is obtained through this.
다음의 수학식 10과 수학식 11을 통하여 입력영상 및 출력영상의 삼자극치를 구할 수 있다.Through the following equations (10) and (11), tristimulus values of the input image and the output image can be obtained.
if( 4000K=T<=25000K)if (4000K = T <= 25000K)
만약x=0.38405 이면,If x = 0.38405
y=3.0817580{x}^{3}-5.8733867{x}^{2}+3.75112997x-0.37001483y = 3.0817580 {x} ^ {3} -5.8733867 {x} ^ {2} + 3.75112997x-0.37001483
만약0.38405x<=0.50338 이면,If 0.38405x <= 0.50338,
y=-0.9549476{x}^{3}-1.37418593{x}^{2}+2.09137015x-0.16748867y = -0.9549476 {x} ^ {3} -1.37418593 {x} ^ {2} + 2.09137015x-0.16748867
그렇지 않으면,Otherwise,
y=-1.1063814{x}^{3}-1.34811020{x}^{2}+2.18555832x-0.20219683y = -1.1063814 {x} ^ {3} -1.34811020 {x} ^ {2} + 2.18555832x-0.20219683
Y=(y/y)Y = (y / y)
Z=(1-x-y)/yZ = (1-x-y) / y
여기서 { T}_{} 는 임의 영상(입력영상 또는 출력영상)에서의 색온도, { X}_{} , { Y}_{} , { Z}_{} 는 임의 영상(입력영상 또는 출력영상)에서의 색도의 CIE XYZ 삼자극치를 나타낸다.Where {T} _ {} is the color temperature of the arbitrary image (input or output image), and {X} _ {}, {Y} _ {}, {Z} _ {} is the arbitrary image (input or output image) CIE XYZ tristimulus value of chromaticity in
입력 영상의 추정된 색 온도Ti, 출력영상의 목표 색 온도Tt에 대해 각각계산된 삼자극치를 ( Xiw,Yiw,Ziw), (Xtw,Ytw,Ztw)라 하면 입력영상의 삼자극치와 출력영상의 삼자극치간의 변환 관계는 다음 수학식 12와 같다.If the tristimulus values (X iw , Yiw , Ziw ), ( Xtw , Ytw , Ztw ), respectively , are calculated for the estimated color temperature Ti of the input image and the target color temperature Tt of the output image, the tristimulus values and the output image The relationship between the three stimulus values of is expressed by Equation 12 below.
여기에서,From here,
여기서 { X}_{iw} , { Y}_{iw} , { Z}_{iw} 는 입력영상의 추정된 색온도 { T}_{i } 에 대해 각각 계산된 CIE XYZ 삼자극치, { X}_{tw} , { Y}_{tw} , { Z}_{tw} 는 입력영상의 추정된 색온도 { T}_{t } 에 대해 각각 계산된 CIE XYZ 삼자극치를 나타낸다. 또한 { R}_{iw} , { G}_{iw} , { B}_{iw} 는 입력영상에서 해당 조명의 추상체 응답(Cone response)을 나타내고, { R}_{tw} , { G}_{tw} , { B}_{tw} 는 출력영상에서 해당 조명의 추상체 응답(Cone response)을 나타내며 이러한 추상체 응답은 다음과 같은 수학식 13에 의해서 구할 수 있다.Where {X} _ {iw}, {Y} _ {iw}, and {Z} _ {iw} are the CIE XYZ tristimulus values, {X, respectively, calculated for the estimated color temperature {T} _ {i} of the input image. } _ {tw}, {Y} _ {tw}, and {Z} _ {tw} represent the calculated CIE XYZ tristimulus values for the estimated color temperature {T} _ {t} of the input image, respectively. In addition, {R} _ {iw}, {G} _ {iw}, {B} _ {iw} represent the cone response of the lighting in the input image, and {R} _ {tw}, { G} _ {tw} and {B} _ {tw} represent the cone response of the corresponding illumination in the output image, and the abstract response can be obtained by the following equation (13).
여기서, { R}_{w} , { G}_{w} , { B}_{w} 는 임의 영상에서 해당 조명의 추상체 응답(Cone response)을 나타내고, { X}_{w} , { Y}_{w} , { Z}_{w} 는 임의 영상의 색온도 { T}_{} 에 대해 각각 계산된 CIE XYZ 삼자극치를 나타낸다.Here, {R} _ {w}, {G} _ {w}, and {B} _ {w} represent a Cone response of a corresponding light in an arbitrary image, and {X} _ {w}, {Y} _ {w} and {Z} _ {w} denote CIE XYZ tristimulus values respectively calculated for the color temperature {T} _ {} of any image.
그리고, 색온도간 변환행렬Mc는 최종적으로 다음과 같은 수학식 14에 의해서 구할 수 있다.The conversion matrix Mc between color temperatures can be finally obtained by the following equation (14).
위와 같은 과정을 통하여 색온도 변환계수를 계산한 후에는 위 색온도 변환계수를 이용하여 입력영상의 색온도를 변화(140)시켜 출력영상으로 영상을 출력(150)하게 된다. 위의 색온도 변환과정(140)은 다음의 수학식 15 내지 수학식 20을 이용하여 이루어지게 된다. 먼저 입력 영상의 RGB 신호를 CIE XYZ로 변환하고 XYZ 색 공간에서 색온도간 변환 계수를 적용하여 출력영상의 목표 색온도로 영상을 변환한 다음, 변환된 XYZ를 RGB로 변환하여 출력 영상을 얻는다.After calculating the color temperature conversion coefficient through the above process, the color temperature of the input image is changed 140 using the color temperature conversion coefficient 140 to output the image as an output image. The color temperature conversion process 140 is performed using the following Equations 15 to 20. First, the RGB signal of the input image is converted to CIE XYZ, the image is converted to the target color temperature of the output image by applying the color temperature conversion coefficient in the XYZ color space, and then the converted XYZ is converted to RGB to obtain an output image.
입력 영상의 각 화소의 색 값을 (Ri,Gi,Bi)라 하고, CIE XYZ와 선형변환 관계에 있다고 가정할 때, 입력 영상에 대한 CIE XYZ 색 공간 값 (Xi,Yi,Zi)을 다음의 수학식 15와 같이 결정될 수 있다.Assuming that the color value of each pixel of the input image is ( Ri , Gi , Bi ) and is in a linear transformation relationship with CIE XYZ, the CIE XYZ color space value ( Xi , Yi , Zi ) for the input image is Equation 15 may be determined.
또한 출력 영상의 각 화소의 색 값을 (Ro,Go,Bo)라 하고, CIE XYZ로 선형변환 관계에 있다고 가정할 때, 출력 영상에 대한 CIE XYZ 색 공간 값 (Xo,Yo,Zo)로부터 출력 영상의 각 화소의 색 값은 수학식 16과 같이 결정될 수 있다.In addition, assuming that the color value of each pixel of the output image is ( Ro , Go , Bo ) and is linearly converted to CIE XYZ, the output value is output from the CIE XYZ color space value ( Xo , Yo , Zo ) for the output image. The color value of each pixel of the image may be determined as shown in Equation 16.
(Xi,Yi,Zi)와 (Xo,Yo,Zo)간에 색온도간 변환은 다음의 수학식 17과 같이 결정된다.The conversion between color temperatures between ( Xi , Yi , Zi ) and ( Xo , Yo , Zo ) is determined as in Equation 17 below.
위과정을 통한 색온도 변환과정을 하나의 수학식으로 표현하면 다음의 수학식 18과 같이 표현된다.When the color temperature conversion process through the above process is expressed as one equation, it is expressed as Equation 18 below.
위 수학식 18의Mc는 3x3 구조를 갖고 있고, 전체 변환 과정은 3x3 행렬A하나로 표현 가능하며, 다음의 수학식 19로 표현될 수 있다. Mc in Equation 18 has a 3x3 structure, and the entire transformation process can be represented by one 3x3 matrix A , and can be represented by Equation 19 below.
따라서 위 영상의 색온도 변환과정은 다음과 같은 수학식 20과 같이 표현될 수 있다.Therefore, the color temperature conversion process of the above image may be expressed as Equation 20 below.
여기서, { R}_{i} , { G}_{i} , { B}_{i} 는 입력영상에서 각 화소의 색값을 나타내고, { R}_{o} , { G}_{o} , { B}_{o} 는 입력영상에서 각 화소의 색값을 나타내고, { X}_{i} , { Y}_{i} , { Z}_{i} :입력영상에 대한 CIE XYZ 색공간값을 나타내고, { X}_{o} , { Y}_{o} , { Z}_{o} :출력영상에 대한 CIE XYZ 색공간값을 나타낸다.Here, {R} _ {i}, {G} _ {i}, and {B} _ {i} represent color values of each pixel in the input image, and {R} _ {o}, {G} _ {o }, {B} _ {o} represents the color value of each pixel in the input image, and {X} _ {i}, {Y} _ {i}, {Z} _ {i}: CIE XYZ for the input image. A color space value is shown and {X} _ {o}, {Y} _ {o}, and {Z} _ {o}: represents a CIE XYZ color space value for an output image.
위에서 살펴본 바와 같이 색온도 변환과정(150)은 입력 영상의 색온도가 출력영상의 목표 색 온도를 가지도록 영상을 변환시키는 과정이다. 본 명세서에서는 수학식 15 내지 수학식 20에 의해 표현되는 과정을 거쳐 위 색온도 변환이 이루어지는 것으로 설명하였으나 상기 A 행렬까지 상기 130단계에서 수행되고 마지막 수학식 20에 의해 표현되는 과정만이 본 단계에서 수행되게 할 수도 있을 것이다.As described above, the color temperature conversion process 150 is a process of converting an image such that the color temperature of the input image has a target color temperature of the output image. In the present specification, the color temperature conversion is performed through the process represented by Equations 15 to 20, but the process is performed in step 130 up to the A matrix and only the process represented by the last Equation 20 is performed in this step. It may be possible.
한편, 상술한 본 발명의 실시예들은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성가능하다. 그리고, 컴퓨터에서 사용되는 매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다. 상기 매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 씨디롬, 디브이디 등) 및 캐리어 웨이브(예를 들면, 인터넷을 통한 전송)와 같은 저장매체를 포함한다.Meanwhile, the above-described embodiments of the present invention can be written as a program that can be executed on a computer. And, it can be implemented in a general-purpose digital computer for operating the program using a medium used in the computer. The media may be stored such as magnetic storage media (e.g., ROM, floppy disk, hard disk, etc.), optical reading media (e.g., CD-ROM, DVD, etc.) and carrier waves (e.g., transmission over the Internet). Media.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.So far I looked at the center of the preferred embodiment for the present invention. Those skilled in the art will appreciate that the present invention can be implemented in a modified form without departing from the essential features of the present invention. Therefore, the disclosed embodiments should be considered in descriptive sense only and not for purposes of limitation. The scope of the present invention is shown in the claims rather than the foregoing description, and all differences within the scope will be construed as being included in the present invention.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 영상 표시 장치에서 사용자(시청자)에 의한 선호 색온도가 요구될 때, 서로 다른 색온도를 갖는 입력 영상들을 영상들 간의 색 특성을 유지하면서 사용자 선호 색온도가 반영된 영상으로 자연스럽게 변환한다. 이를 위해, 본 발명은 영상에서 사용자 선호 색온도 표현을 위해 입력 색온도에 따른 다중 색온도 사상 방법을 사용함으로써, 사용자 선호 색온도를 만족시킴과 아울러 서로 다른 색온도를 갖는 영상들 간의 특성 또한 유지할 수 있다.As described above, when the preferred color temperature is requested by the user (viewer) in the video display device, the input images having different color temperatures are naturally reflected as the image reflecting the user's preferred color temperature while maintaining the color characteristics between the images. Convert. To this end, the present invention uses multiple color temperature mapping methods according to the input color temperature to represent the user's preferred color temperature in the image, thereby satisfying the user's preferred color temperature and maintaining characteristics between images having different color temperatures.
또한 본 발명에서는 사용자 선호 색온도 변환을 위해 입력 영상의 색 온도를 추정하고, 참조 색 온도를 기준으로 보다 푸르게 혹은 보다 붉게 변환 하거나, 특정한 색 온도의 느낌을 내도록 입력 영상의 색 온도를 변환하는 방법을 사용함으로써, 서로 다른 색 온도를 갖는 연속적인 영상들을 영상표시 장치에서 표시할 때, 사용자에 의한 선호 색 온도의 잦은 설정이 필요 없이 자동으로, 영상들 간의 상대적인 색 온도차 특성을 유지하면서 영상에 조사된 조명의 색을 자연스럽게 바꾸는 효과를 얻을 수 있다.In addition, the present invention provides a method of estimating the color temperature of the input image to convert the user's preferred color temperature, to convert to a greener or redr color based on the reference color temperature, or to convert the color temperature of the input image to give a feeling of a specific color temperature By using this, when displaying continuous images having different color temperatures on the image display device, the image is irradiated to the image while maintaining the relative color temperature difference characteristics between the images automatically without the need for frequent setting of the preferred color temperature by the user. You can get the effect of changing the color of light naturally.
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