KR20140103757A

KR20140103757A - 영상 처리 방법 및 이를 이용한 표시 장치

Info

Publication number: KR20140103757A
Application number: KR1020130017628A
Authority: KR
Inventors: 최재석; 남광호; 문회식; 유병석; 이창수; 채민엽; 최학모
Original assignee: 삼성디스플레이 주식회사
Priority date: 2013-02-19
Filing date: 2013-02-19
Publication date: 2014-08-27
Also published as: US20140232741A1

Abstract

영상 처리 방법은 RGB 데이터를 수신한다. 이후, 상기 RGB 데이터를 색상, 명도, 및 채도를 기본 구성으로 하는 HSV 데이터로 변환한다. 이후, 상기 HSV 데이터의 색상 데이터에 근거하여 상기 HSV 데이터를 보상한다. 이후, 보상된 HSV 데이터를 보상된 RGB 데이터로 변환한다. 이때, 상기 HSV 데이터를 보상하는 단계는 룩업테이블로부터 상기 색상 데이터에 대응되는 보상 데이터를 독출하여 HSV 데이터를 보상한다. HSV 색공간에서 색상에 근거하여 데이터를 보상하고, 채도 및 명도를 보존함으로써, 영상(특히 피부 색과 같은 기억 색)이 왜곡되는 현상을 방지할 수 있다.

Description

영상 처리 방법 및 이를 이용한 표시 장치{IMAGE PROCESSING METHOD AND DISPLAY APPARATUS USING THE SAME}

본 발명은 영상 처리 방법 및 이를 이용한 표시 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 HSV 색공간을 이용한 영상 처리 방법 및 이를 이용한 표시 장치에 관한 것이다.

디스플레이 장치에서 표시되는 영상의 색역(Color gamut)을 확장시키기 위해 새로운 기술들이 개발되고 있다.

디스플레이 장치에서 표시되는 색 중 피부 색(skin color)는 기억 색(memory color)에 해당되므로, 피부 색의 왜곡은 사람의 눈에 더욱 민감하게 느껴진다.

피부 색를 보상하기 위해 여러가지 방법들이 제시되고 있으나, 기존에는 과도한 매트릭스 연산을 필요로 하였다.

따라서, 기존에 비해 연산량을 줄이면서도 세밀하게 피부 색을 표현할 수 있는 방안이 요구된다.

본 발명이 이루고자 하는 과제는 색역 매핑시 발생되는 영상의 왜곡 현상을 방지할 수 있는 영상 처리 방법 및 이를 이용한 표시 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 영상 처리 방법은 RGB 데이터를 수신하는 단계; 상기 RGB 데이터를 색상, 명도, 및 채도를 기본 구성으로 하는 HSV 데이터로 변환하는 단계; 상기 HSV 데이터의 색상 데이터에 근거하여 상기 HSV 데이터를 보상하는 단계; 및 보상된 HSV 데이터를 보상된 RGB 데이터로 변환하는 단계를 포함한다.

상기 HSV 데이터를 보상하는 단계는 룩업테이블로부터 상기 색상 데이터에 대응되는 보상 데이터를 독출하여 상기 HSV 데이터를 보상한다.

상기 룩업테이블은 상기 색상 데이터에 따른 상기 색상 차이 데이터, 상기 채도 차이 데이터, 및 상기 명도 차이 데이터가 저장된 일차원 룩업테이블일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 RGB-HSV 변환부, 보상부, HSV-RGB 변환부, 및 디스플레이 유닛을 포함한다.

상기 RGB-HSV 변환부는 RGB 데이터를 수신하여 HSV 데이터로 변환한다.

상기 보상부는 상기 HSV 데이터의 색상 데이터에 근거하여 상기 HSV 데이터를 보상한다.

상기 HSV-RGB 변환부는 보상된 HSV 데이터를 수신하고, 보상된 RGB 데이터로 변환한다.

상기 디스플레이 유닛은 보상된 RGB 데이터를 수신하고, 상기 보상된 RGB 데이터를 근거로 영상을 표시한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 영상 처리 방법 및 표시 장치에 의하면, HSV 색공간에서 색상에 근거하여 데이터를 보상하고, 채도 및 명도를 보존함으로써, 영상(특히 피부 색과 같은 기억 색)이 왜곡되는 현상을 방지할 수 있다.

또한, 일차원 룩업테이블로 데이터 보상이 가능하여 종래에 비해 연산량이 작고, 필요한 메모리가 감소된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 처리 방법을 도시한 플로우 차트이다.
도 2는 본 발명의 룩업테이블을 도시한 도면이다.
도 3a는 색상 각도 데이터에 따른 색상 차이 데이터를 도시한 도면이다.
도 3b는 색상 각도 데이터에 따른 채도 차이 데이터를 도시한 도면이다.
도 3c는 색상 각도 데이터에 따른 명도 차이 데이터를 도시한 도면이다.
도 4a는 데이터 보상 전후 각각에 색상 각도 데이터에 따른 영상의 색상 차이를 도시한 도면이다.
도 4b는 데이터 보상 전후 각각에 색상 각도 데이터에 따른 영상의 채도 차이를 도시한 도면이다.
도 4c는 데이터 보상 전후 각각에 색상 각도 데이터에 따른 영상의 명도 차이를 도시한 도면이다.
도 4e는 데이터 보상 전후 각각에 색상 각도 데이터에 따른 영상의 차이를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 도시한 블록도이다.

이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 처리 방법을 도시한 플로우 차트이다.

먼저, RGB 데이터(RGB)를 수신한다.(S1) 상기 RGB 데이터(RGB)는 적색(Red), 녹색(Green), 및 청색(Blue)을 기본 구성으로 하는 색공간의 데이터이다.

상기 RGB 색공간은 빛의 삼원색, 즉, 적색, 녹색, 및 청색을 더하면 흰색이 되는 성질을 이용하여 색을 구성한다.

일반적으로, 표시 패널의 색역은(color gamut)은 제한되어 있으므로, 표준 신호인 상기 RGB 데이터(RGB)를 상기 표시 패널의 색역으로 매핑(mapping)하는 과정이 필요하다. 이때, 상기 RGB 데이터(RGB)는 적색, 녹색, 및 청색 모두에 근거하여 데이터 보상되므로, 과도한 연산량이 필요하게 된다.

이후, 상기 RGB 데이터(RGB)를 HSV 데이터(HnSnVn)로 변환한다.(S2) 상기 HSV 데이터(HnSnVn)는 색상(Hue), 채도(Saturation), 및 명도(Value)를 기본 구성으로 하는 색공간의 데이터이다. 상기 HSV 데이터(HnSnVn)는 색상 데이터(Hn), 채도 데이터(Sn), 및 명도 데이터(Vn)로 분리하여 나타낼 수 있다. 이때, 상기 색상 데이터(Hn)는 HSV 색공간에서 색상의 각도 정보를 갖고, 0˚에서 360˚ 사이의 범위 정보를 갖는다.

상기 HSV 색공간는 인간의 직관적인 시각에 기초하여 색상, 채도, 및 명도를 이용하여 색을 구성한다.

상기 HSV 데이터(HnSnVn)를 데이터 보상하지 않고, 상기 표시 패널에 표시한 경우, 영상의 왜곡이 발생한다. 이때, 상기 HSV 색 공간에서 상기 영상의 왜곡에 대응되는 데이터를 보상 데이터(dHdSdV)로 나타낼 수 있다. 상기 보상 데이터(dHdSdV)는 상기 HSV 색공간에서 색상 차이 데이터(dH), 채도 차이 데이터(dS), 및 명도 차이 데이터(dV)으로 분리하여 나타낼 수 있다.

이후, 상기 HSV 데이터(HnSnVn)를 상기 색상 데이터(Hn)에 근거하여 보상한다.(S3)

본 발명은 인간의 눈은 채도(Saturation) 및 명도(Value)에 비해 색상(Hue)의 차이에 특히 민감하다는 점에 착안하여, 오직 색상(Hue)에 근거하여 상기 HSV 데이터(HnSnVn)를 보상한다는데 특징이 있다.

도 2는 본 발명의 룩업테이블(LUT)를 도시한 도면이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 HSV 데이터(HnSnVn)는 상기 룩업테이블(LUT)로부터 상기 색상 데이터(Hn)에 대응되는 상기 색상 차이 데이터(dH), 채도 차이 데이터(dS), 및 명도 차이 데이터(dV)을 독출하여 연산함으로써 보상될 수 있다.

상기 룩업테이블(LUT)에는 상기 색상 데이터(Hn)에 따른 색상 차이 데이터(dH), 채도 차이 데이터(dS), 및 명도 차이 데이터(dV)가 저장되어 있다. 상기 룩업테이블(LUT)은 상기 색상 데이터(Hn)에 따른 일차원 룩업테이블이다.

상기 색상 데이터(Hn)는 데이터 bit 수에 따라 0부터 m(m은 자연수)까지의 값을 가질 수 있다.

상기 룩업테이블(LUT)의 상기 색상 차이 데이터(dH), 상기 채도 차이 데이터(dS), 및 상기 명도 차이 데이터(dV)는 K bit(K는 자연수), 일 예로 6 bit로 저장될 수 있다.

상기 HSV 데이터(HnSnVn)는 상기 색상 데이터(Hn)가 제1 범위를 만족할 때 보상될 수 있다. 이를 위해, 상기 제1 범위를 벗어난 상기 색상 데이터(Hn)에 대응되는 색상 차이 데이터(dH), 상기 채도 차이 데이터(dS), 및 상기 명도 차이 데이터(dV)은 모두 0으로 저장될 수 있다.

상기 제1 범위는 사람의 피부 색에 해당되는 범위일 수 있다. HSV 색공간에서 사람의 피부 색에 해당되는 범위는 색상(H), 채도(S), 및 명도(V) 각각의 범위를 가질 수 있으나, 이들 중 색상(H)의 범위가 가장 중요한 요소이므로, 이하 상기 제1 범위는 색상(H)의 범위로 한정하여 설명한다. 상기 제1 범위는 사람의 정신적인 인식(human psychological perception)과 표시 장치의 특징을 고려하여 경험적으로 결정된다.

상기 제1 범위는 0˚ ≤ H˚ ≤ 50˚ 일 수 있다. 또한, 바람직하게, 상기 제1 범위는 14˚ ≤ H˚ ≤ 28˚ 일 수 있다. 여기서 H˚는 색상 데이터(Hn)를 각도로 변환한 색상 각도 데이터이다.

본 발명의 일 실시예에서는 상기 색상 데이터(Hn)가 제1 범위에 해당되는 경우에만 상기 HSV 데이터(HnSnVn)를 보상하는 것을 일 예로 설명하였으나, 이에 제한되는 것은 아니고, 피부 색 이외의 다른 기억색을 보상하기 위해 복수의 범위들이 더 설정될 수 있다.

한편, 상기 HSV 데이터(HnSnVn)는 하기의 수학식 1에 의해 데이터 보상될 수 있다.

[수학식 1]

HoSoVo = HnSnVn + dHdSdV

여기서, HnSnVn 는 HSV 데이터이고, dHdSdV는 보상 데이터이고, HoSoVo 는 보상된 HSV 데이터이다.

도 3a 내지 도 3c는 룩업테이블(LUT)의 색상 차이 데이터(dH), 채도 차이 데이터(dS), 및 명도 차이 데이터(dV)을 설정하는 과정을 도시한 도면이다. 도 3a는 색상 각도 데이터(H˚)에 따른 색상 차이 데이터(dH)를 도시한 도면이고, 도 3b는 색상 각도 데이터(H˚)에 따른 채도 차이 데이터(dS)를 도시한 도면이고, 도 3c는 색상 각도 데이터(H˚)에 따른 명도 차이 데이터(dV)를 도시한 도면이다.

도 3a 내지 도 3c를 참조하면, 피부색 영역의 색상 각도 데이터(H˚) 중 랜덤하게 5000 포인트를 선택하여 그에 따른 색상 차이, 채도 차이, 및 명도 차이의 분포를 시뮬레이션 하였다.

또한, 상기 색상 차이, 상기 채도 차이, 및 상기 명도 차이 각각의 평균을 내어 도시하였다. 상기 색상 차이의 분포의 평균 값, 상기 채도 차이의 분포의 평균 값, 및 명도 차이의 분포의 평균 값은 수치화 되어 상기 룩업테이블(도 2의 LUT)에 색상 차이 데이터(dH), 채도 차이 데이터(dS), 명도 차이 데이터(dV)로서 저장된다.

이때, 상기 색상 차이 데이터(dH)는 상기 색상 데이터(H￢n)을 보상하기 위한 데이터이고, 상기 채도 차이 데이터(dS)는 색상이 보상됨에 따라 원 채도를 보존하기 위한 데이터이고, 상기 명도 차이 데이터(dV)는 색상이 보상됨에 따라 원 명도를 보존하기 위한 데이터이다.

다시 도 1을 참조하면, 이후, 보상된 HSV 데이터(HSV)를 보상된 RGB 데이터(RGB’)로 변환한다.(S4)

이후, 상기 보상된 RGB 데이터(RGB’)를 출력한다.(S5) 출력된 보상된 RGB 데이터(RGB’)는 표시 장치 내에서 데이터 전압으로 변환되어 영상으로 출력된다.

도 4a는 데이터 보상 전후 각각에 색상 각도 데이터(H˚)에 따른 영상의 색상(Hue) 차이(dh*)를 도시한 도면이고, 도 4b는 데이터 보상 전후 각각에 색상 각도 데이터(H˚)에 따른 영상의 채도(Chroma) 차이(dC*)를 도시한 도면이고, 도 4c는 데이터 보상 전후 각각에 색상 각도 데이터(H˚)에 따른 영상의 명도(Lightness) 차이(dL*)를 도시한 도면이고, 도 4e는 데이터 보상 전후 각각에 색상 각도 데이터(H˚)에 따른 영상의 차이(dE*)를 도시한 도면이다.

도 4a 내지 도 4d를 참조하면, 피부색 영역의 색상 각도 데이터(H˚) 중 랜덤하게 5000 포인트를 선택하여 그에 따른 영상의 차이, 영상의 색상 차이, 영상의 채도 차이, 및 영상의 명도 차이의 분포를 시뮬레이션 하였다.

도 4a를 참조하면, 영상의 색상 차이(dh*)는 데이터 보상 전에 비해 데이터 보상 후에 현저히 감소한 것을 알 수 있다. 하지만, 도 4b 및 도 4c를 참조하면, 영상의 채도 차이(dC*) 및 영상의 명도 차이(dL*)는 데이터 보상 전과 후에 차이가 없음을 알 수 있다.

이는 룩업테이블을 이용하여 색상 데이터를 근거로 색상 데이터를 선택적으로 보상하고, 채도 데이터 및 명도 데이터를 보존한 결과이다.

도 4d에서 영상의 차이(dE*)는 색상, 채도, 명도의 삼차원 공간 상에서의 거리로 정의되며, 영상의 색상 차이(dh*)에 의해 데이터 보상 전과 후에 약간의 차이가 있음을 알 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 영상 처리 방법에 의하면, HSV 색공간에서 색상에 근거하여 데이터를 보상하고, 채도 및 명도를 보존함으로써, 영상(특히 피부 색과 같은 기억 색)이 왜곡되는 현상을 방지할 수 있다. 또한, 일차원 룩업테이블로 데이터 보상이 가능하여 종래에 비해 연산량이 작고, 필요한 메모리가 감소된다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 설명한다.

도 5는 상기 표시 장치(1000)를 도시한 블록도이다.

도 5를 참조하면, 상기 표시 장치는 영상 처리부(100) 및 디스플레이 유닛(200)을 포함한다.

상기 영상 처리부(100)는 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 과정을 수행한다.

이하, 본 발명의 영상 처리 방법의 각 단계에 대응되는 상기 영상 처리부(100)의 구성을 중심으로 설명하고, 구체적인 설명은 생략한다.

상기 영상 처리부(100)는 RGB-HSV 변환부(110), 보상부(120), HSV-RGB 변환부(130), 및 룩업테이블(LUT)을 포함한다.

상기 RGB-HSV 변환부(110)는 외부로부터 RGB 데이터(RGB)를 수신한다. 상기 RGB-HSV 변환부(110)는 상기 RGB 데이터(RGB)를 HSV 데이터(HnSnVn)로 변환한 후, 상기 보상부(120)에 출력한다.

상기 룩업테이블(LUT)는 도 2를 참조하여 설명한 룩업테이블과 동일하다.

상기 보상부(120)는 상기 HSV 데이터(HnSnVn)를 색상 데이터(Hn)에 근거하여 보상한다. 이때, 상기 보상부(120)는 상기 룩업테이블(LUT)로부터 상기 색상 데이터(Hn)에 대응되는 상기 색상 차이 데이터(dH), 상기 채도 차이 데이터(dS), 및 상기 명도 차이 데이터(dV)을 독출하여 상기 HSV 데이터(HnSnVn)와 연산한다.

상기 보상부(120)는 보상된 HSV 데이터(HoSoVo)를 생성하여, 상기 HSV-RGB 변환부(130)에 출력한다.

상기 HSV-RGB 변환부(130)는 상기 보상된 HSV 데이터(HoSoVo)를 보상된 RGB 데이터(RGB’)로 변환한 후, 상기 디스플레이 유닛(200)에 출력한다.

도시하지는 않았으나, 상기 디스플레이 유닛(200)은 구동부와 표시 패널을 포함할 수 있다.

상기 구동부는 타이밍 컨트롤러, 데이터 드라이버, 및 게이트 드라이버를 포함할 수 있다. 상기 구동부는 상기 보상된 RGB 데이터(RGB’)를 수신한 후, 데이터 전압으로 변환하여 상기 표시 패널에 출력한다.

상기 표시 패널은 상기 데이터 전압에 대응되는 영상을 표시한다. 상기 표시 패널은 유기발광 표시패널(organic light emitting display panel), 액정표시패널(liquid crystal display panel), 플라즈마 표시패널(plasma display panel), 전기영동 표시패널(electrophoretic display panel), 및 일렉트로웨팅 표시패널(electrowetting display panel)등의 다양한 표시 패널을 포함할 수 있다.

이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징으로 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

1000: 표시 장치 100: 영상 처리부
110: RGB-HSV 변환부 120: 보상부
130: HSV-RGB 변환부 200: 디스플레이 유닛
LUT: 룩업테이블

Claims

RGB 데이터를 수신하는 단계;
상기 RGB 데이터를 색상, 명도, 및 채도를 기본 구성으로 하는 HSV 데이터로 변환하는 단계;
상기 HSV 데이터의 색상 데이터에 근거하여 상기 HSV 데이터를 보상하는 단계; 및
보상된 HSV 데이터를 보상된 RGB 데이터로 변환하는 단계를 포함하는 영상 처리 방법.
제1항에 있어서, HSV 데이터를 보상하는 단계는,
룩업테이블로부터 상기 색상 데이터에 대응되는 보상 데이터를 독출하여 상기 HSV 데이터를 보상하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 방법.
제2항에 있어서,
상기 HSV 데이터는 하기의 수학식 1에 의해 데이터 보상되는 것을 특징으로 하는 영상 처리 방법.
[수학식 1]
HoSoVo = HnSnVn + dHdSdV
여기서, HnSnVn 는 HSV 데이터이고, dHdSdV는 보상 데이터이고, HoSoVo 는 보상된 HSV 데이터이다.
제2항에 있어서,
상기 보상 데이터는 색상 차이 데이터, 채도 차이 데이터, 및 명도 차이 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 방법.
제4항에 있어서,
상기 룩업테이블은 색상 데이터에 따른 상기 색상 차이 데이터, 상기 채도 차이 데이터, 및 상기 명도 차이 데이터가 저장된 일차원 룩업테이블인 것을 특징으로 하는 영상 처리 방법.
제1항에 있어서, HSV 데이터를 보상하는 단계는,
상기 색상 데이터가 제1 범위를 만족할 때 보상하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 방법.
제6항에 있어서,
상기 제1 범위는 0˚ ≤ H˚ ≤ 50˚ 인 것을 특징으로 하는 영상 처리 방법. (여기서, H˚는 색상 데이터를 각도로 변환한 값이다.)
제6항에 있어서,
상기 제1 범위는 14˚ ≤ H˚ ≤ 28˚ 인 것을 특징으로 하는 영상 처리 방법. (여기서, H˚는 색상 데이터를 각도로 변환한 값이다.)
RGB 데이터를 수신하여 HSV 데이터로 변환하는 RGB-HSV 변환부;
상기 HSV 데이터의 색상 데이터에 근거하여 상기 HSV 데이터를 보상하는 보상부;
보상된 HSV 데이터를 수신하고, 보상된 RGB 데이터로 변환하는 HSV-RGB 변환부; 및
보상된 RGB 데이터를 수신하고, 상기 보상된 RGB 데이터를 근거로 영상을 표시하는 디스플레이 유닛을 포함하는 표시 장치.
제9항에 있어서,
상기 색상 데이터에 따른 색상 차이 데이터, 채도 차이 데이터, 및 명도 차이 데이터가 저장된 룩업테이블을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제10항에 있어서,
상기 룩업테이블은 일차원 룩업테이블인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제10항에 있어서,
상기 보상부는,
상기 룩업테이블로부터 상기 색상 데이터에 대응되는 상기 색상 차이 데이터, 상기 채도 차이 데이터, 및 상기 명도 차이 데이터를 독출하여 상기 HSV 데이터와 연산하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.