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KR100601867B1 - 벡터 스트레칭을 이용한 색역 매핑 장치 및 방법 - Google Patents

벡터 스트레칭을 이용한 색역 매핑 장치 및 방법 Download PDF

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KR100601867B1
KR100601867B1 KR1020040043088A KR20040043088A KR100601867B1 KR 100601867 B1 KR100601867 B1 KR 100601867B1 KR 1020040043088 A KR1020040043088 A KR 1020040043088A KR 20040043088 A KR20040043088 A KR 20040043088A KR 100601867 B1 KR100601867 B1 KR 100601867B1
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vector
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삼성전자주식회사
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Abstract

소스장치의 신호의 색도를 유지하면서 색역의 형상에 따라 밝기와 채도를을 확장하는 벡터 스트레칭을 이용한 색역 매핑 장치 및 방법이 개시된다. 벡터 스트레칭을 이용한 색역 매핑 장치는 입력 색신호를 LCH색공간의 제1 색신호로 변환하여 출력하는 제1 색공간변환부, 제1 색신호의 소스 색역의 임의의 소스 포인트 벡터의 연장선이 소스 색역의 경계면과 만나는 점 및 입력 색신호를 재현하는 타겟장치의 타겟 색역의 경계면과 만나는 점과의 벡터 차이 만큼 소스 포인터를 이동한 타겟 포인터로 매핑시킨 후 제2 색신호를 출력하는 벡터 스트레칭부, 및 제2 색신호를 입력 색신호의 색공간으로 변환하여 출력하는 제2 색공간변환부를 구비한다. 따라서, 색도를 일정하게 유지하면서 색역 매핑을 할 수 있어 칼라 영상의 색채 왜곡현상을 줄일 수 있으며, 소스 색역, 타겟 색역을 조정한 후에 벡터 스트레칭에 의해 색역 매핑을 함으로써 색역의 기하학적 특성에 따라 발생할 수 있는 부작용과 채도 저하를 줄일 수 있다.
벡터 스트레칭, 색역, 채도 스트레칭, 매핑

Description

벡터 스트레칭을 이용한 색역 매핑 장치 및 방법{Gamut mapping apparatus using vetcor streching and method the same}
도 1은 종래의 채도 스트레칭을 이용한 색역 매핑을 나타낸 도면,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 벡터 스트레칭을 이용한 색역 매핑장치를 나타난 블록도,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 벡터 스트레칭을 이용한 색역 매핑 방법을 나타낸 흐름도,
도 4는 도 2의 색상 시프트부의 동작을 보다 상세하게 설명하기 위한 도면,
도 5는 도 2의 벡터 스트레칭부의 동작을 보다 상세하게 설명하기 위한 도면,
도 6a 및 도 6b는 도 2의 소스색역의 조정부의 동작을 보다 상세하게 설명하기 위한 도면,
도 7은 도2의 타겟색역 조정부의 동작을 보다 상세하게 설명하기 위한 도면이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
210: 제1 색공간변환부 220: 색역 매핑부
221: 색상 시프트부 222: 소스색역 조정부
223: 타겟색역 조정부 224: 벡터 스트레칭부
225: 채도 스트레칭부
본 발명은 벡터 스트레칭을 이용한 색역 매핑 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 소스장치의 신호의 색도를 유지하면서 색역의 형상에 따라 밝기부분을 확장하는 벡터 스트레칭을 이용한 색역 매핑 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 모니터, 스캐너, 프린터 등과 같은 색을 재현하는 장치는, 각각의 사용 분야에 따라 서로 다른 색공간(color space), 혹은 컬러 모델을 사용하고 있다. 예컨대, 컬러 영상의 인쇄 장치에서는 CMY 색공간을 사용하고, 컬러 CRT 모니터나 컴퓨터 그래픽 장치에서는 RGB 색공간을 사용하며, 색상, 채도, 명도를 각각 다루어야 하는 장치들은 HSI 색공간을 사용한다. 또한, 어느 장치에서나 정확하게 재생될 수 있는, 이른바 장치 독립적 컬러를 정의 하기 위해 CIE 색공간이 사용되기도 하는데, 대표적으로 CIE-XYZ, CIE L*a*b, CIE L*u*v 색공간 등이 있다.
색을 재현하는 장치들간에는 이러한 색공간외에도, 색역(color gamut)이 서로 상이할 수도 있다. 색공간이 색을 정의하는 방법, 즉 어떤 색과 다른 색들과의 관계를 나타내는 방법을 의미하는 반면에, 색역은 색의 재현 범위를 의미한다. 따라서, 입력되는 색신호와 이 입력 색신호를 재현하는 장치간에 색역이 상이한 경우에는, 서로의 색역이 매칭될 수 있도록 입력되는 색신호를 적절하게 변환시켜 색 재현력을 향상 시키는 것이 색역 매핑이 필요하다.
한편, 이러한 색을 재현하는 장치들은 일반적으로 3개의 원색(primary color)을 사용하는 것이 일반적이지만, 최근에는 4개 이상의 원색을 사용함으로써 색역을 확장시키려는 시도가 있다. 대표적으로 MPD(MultiPrimary Display)가 있는데, MPD는 기존의 3원색을 사용하는 3채널 디스플레이 시스템보다 색역을 넓게 하기 위해 4개 이상의 원색을 사용함으로써 색재현을 확장시킨 디스플레이 시스템을 말한다.
도 1은 종래의 채도 스트레칭을 이용한 색역 매핑을 나타낸 도면이다.
종래의 채도 스트레칭을 이용한 색역 매핑방법은 동일한 밝기를 유지하면서 채도 방향으로 채도의 증감이 있는 방법을 말한다. 이러한 방법은 채도가 향상되는 경우 영상이 선명해지는 효과가 있다.
도 1를 참조하면, S는 소스 색역이고 T는 타겟 색역이다. X영역은 타겟 색역이 소스 색역 보다 넓어서 색역 매핑시 채도 방향으로 색역이 확장되는 영역을 나타낸 것이다. 그리고, Y영역은 타겟 색역이 소스 색역 보다 좁아서 색역 매핑시 채도 방향으로 색역이 축소되는 영역을 나타낸 것이다. K라인은 소스 색역에서 원색 또는 고채도 색에 해당하는 부분으로 밝기가 증가함에 따라 채도도 같이 증가하는 라인을 나타낸다.
그러나, 채도 스트레칭을 이용항 색역 매핑은 도 1에 도시한 K라인과 같이 밝기가 증가함에 따라 채도가 증가하는 부분에서 도 1의 Y영역에서 색역 매핑시 채도가 떨어지는 현상이 발생하는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 상이한 색역을 갖는 칼라 시스템간의 색역 매핑시 소스 장치의 색신호의 색상을 유지하면서 타겟 장치의 특성에 맞도록 휘도를 증감시키기 위한 벡터 스트레칭을 이용한 색역 매핑 장치 및 방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 벡터 스트레칭을 이용한 색역 매핑 장치는 입력 색신호를 LCH색공간의 제1 색신호로 변환하여 출력하는 제1 색공간변환부, 제1 색신호의 소스 색역의 임의의 소스 포인트 벡터의 연장선이 소스 색역의 경계면과 만나는 점 및 입력 색신호를 재현하는 타겟장치의 타겟 색역의 경계면과 만나는 점과의 벡터 차이 만큼 소스 포인터를 이동한 타겟 포인터로 매핑한 제2 색신호를 출력하는 벡터 스트레칭부, 및 제2 색신호를 입력 색신호의 색공간으로 변환하여 출력하는 제2 색공간변환부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 상기 벡터 스트레칭부에 의한 색역 매핑은
Figure 112004025328592-pat00001
,
Figure 112004025328592-pat00002
식에 의한다. 여기서, (
Figure 112004025328592-pat00003
)는 소스 색역의 임의의 소스 포인트, (
Figure 112004025328592-pat00004
)는 매핑된 타겟 포인트, (
Figure 112004025328592-pat00005
)는 소스 포인터 벡터의 연장선과 소스 색역의 경계면이 만나는 점, (
Figure 112004025328592-pat00006
)는 소스 포인터 벡터의 연장선과 타겟 색역의 경계면이 만나는 점이다.
바람직하게는 벡터 스트레칭부에 의해 색역 매핑 전에 소스 색역의 소정 경 계면의 꼭지점을 타겟 색역의 경계면 중 소스 색역에 근접한 타겟 색역 경계면의 기울기와 동일하도록 조정하는 소스색역 조정부를 더 포함한다.
바람직하게는 소스색역 조정부에 의한 소스 색역의 조정은 다음의 식에 의한다.
Figure 112004025328592-pat00007
,
Figure 112004025328592-pat00008
일때
Figure 112004025328592-pat00009
,
Figure 112004025328592-pat00010
일때
Figure 112004025328592-pat00011
으로 한다. 여기서, (c,l)는 소스 색역의 임의의 소스 포인트이고, (c',l')는 조정후의 소스 색역의 임의의 소스 포인트, (
Figure 112004025328592-pat00012
)는 소스색역 조정부에 의한 조정전의 소스 색역의 꼭지점이고, (
Figure 112004025328592-pat00013
)는 조정후의 소스 색역의 꼭지점이다.
그리고, 소스색역 조정부에 의해 소스 색역이 조정되기 전에 상기 타겟 색역의 경계면을 조정하는 타겟색역 조정부를 더 포함한다. 여기서, 타겟색역 조정부는 소스색역 조정부에 의해 조정되는 소스 색역의 소정 경계면에 근접한 타겟 색역의 경계면 상에 꼭지점(cusp)이 존재하는 경우에 타겟 색역을 조정한다.
바람직하게는 소스 색역이 상기 타겟 색역 보다 넓은 경우에 벡터 스트레칭부에 의한 색역 매핑전에 타겟 색역을 시프트(shift)를 하는 색상 시프트부를 더 포함한다.
그리고, 벡터 스트레칭부에 의한 색역 매핑후, 매핑되지 않는 영역에 대해서는 채도 스트레칭을 하는 채도 스트레칭부를 더 포함한다.
한편, 본 발명의 벡터 스트레칭을 이용한 색역 매핑 방법은 입력 색신호를 LCH색공간의 제1 색신호로 변환하여 출력하는 단계, 제1 색신호의 소스 색역의 임의의 소스 포인트 벡터의 연장선이 소스 색역의 경계면과 만나는 점 및 입력 색신 호를 재현하는 타겟장치의 타겟 색역의 경계면과 만나는 점과의 벡터 차이 만큼 소스 포인터를 이동한 타겟 포인터로 매핑한 제2 색신호를 출력하는 단계, 및 제2 색신호를 입력 색신호의 색공간으로 변환하여 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 벡터 스트레칭에 의한 색역 매핑은 다음의 식에 의한다. 식은
Figure 112004025328592-pat00014
,
Figure 112004025328592-pat00015
이다. 여기서, (
Figure 112004025328592-pat00016
)는 소스 색역의 임의의 소스 포인트, (
Figure 112004025328592-pat00017
)는 매핑된 타겟 포인트, (
Figure 112004025328592-pat00018
)는 소스 포인터 벡터의 연장선과 소스 색역의 경계면이 만나는 점, (
Figure 112004025328592-pat00019
)는 소스 포인터 벡터의 연장선과 타겟 색역의 경계면이 만나는 점이다.
바람직하게는 색역 매핑 전에 소스 색역의 소정 경계면의 꼭지점을 타겟 색역의 경계면 중 소스 색역에 근접한 타겟 색역 경계면의 기울기와 동일하도록 조정하는 단계를 더 포함한다.
소스 색역의 조정은 다음의 식에 의한다.
Figure 112004025328592-pat00020
,
Figure 112004025328592-pat00021
일때
Figure 112004025328592-pat00022
,
Figure 112004025328592-pat00023
일때
Figure 112004025328592-pat00024
이다. 여기서, (c,l)는 소스 색역의 임의의 소스 포인트이고, (c',l')는 조정후의 소스 색역의 임의의 소스 포인트, (
Figure 112004025328592-pat00025
)는 소스색역 조정부에 의한 조정전의 소스 색역의 꼭지점이고, (
Figure 112004025328592-pat00026
)는 조정후의 소스 색역의 꼭지점이다.
이때, 소스 색역의 꼭지점이 조정되는 소스 색역의 소정 경계면은 소스 색역의 원색에 해당하는 영역으로 입력신호의 밝기가 증가함에 따라 채도가 증가하는 경계면인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 소스 색역이 조정되기 전에 타겟 색역의 경계면을 조정하는 단계를 더 포함한다. 이때, 타겟 색역의 경계면을 조정하는 단계는 조정되는 소스 색역의 소정 경계면에 근접한 타겟 색역의 경계면 상에 꼭지점(cusp)이 존재하는 경우에 타겟 색역을 조정한다.
바람직하게는 소스 색역이 타겟 색역 보다 넓은 경우에 색역 매핑전에 타겟 색역을 축소시키는 시프트(shift)를 하는 색상 시프트 단계를 더 포함한다.
그리고, 바람직하게는 벡터 스트레칭에 의한 색역 매핑후, 매핑되지 않는 영역에 대해서는 채도 스트레칭 하는 단계를 더 포함한다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
본 발명은 상이한 색역을 갖는 소스 장치와 타겟 장치에서의 벡터 스트레칭을 이용한 색역 매핑방법으로 이하에서는 소스장치가 3채널 칼라 디바이스이고, 출력장치가 5채널 칼라 디바이스인 경우를 예로 들어 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 상이한 색역을 갖는 칼라 디바이스에 있어서 소스 색역으로부터 타겟 색대역으로의 매핑시 적용될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 벡터 스트레칭을 이용한 색역 매핑장치를 나타난 블록도이다.
도 2를 참조하면, 벡터 스트레칭을 이용한 색역 매핑 장치는 제1 색공간변환 부(210), 색역매핑부(220), 제2 색공간변환부(230)를 포함한다. 색역매핑부(220)는 색상시프트부(221, hue shift), 벡터 스트레칭부(224, vector streching), 소스색역 조정부(222, source garmut fitting), 타겟색역 조정부(223, target gamut fitting), 채도 스트레칭부(225, chroma streching)를 포함한다.
먼저, 제1 색공간변환부(210)는 입력색신호를 LCH(Lightness, Chroma, Hue)좌표로 변환한다. 이는 색역 매핑은 색상을 일정하게 유지하기 위해 일정색상평면(constant hue plane)에서 이루어지기 때문이다.
그리고, 제1 색공간변환부(210)에서 변환되어 출력된 입력색신호가 입력되는 색역매핑부(220)는 LCH색공간에서 소스 장치의 소스 색역을 타겟 장치의 타겟 색역으로 매핑한다. 색역매핑부(220)는 도 2에 도시한 바와 같이 색상 시프트부(221), 소스색역 보정부(222), 타겟색역 보정부(223), 벡터 스트레칭부(224), 채도 스트레칭부(225)를 포함한다.
색상 시프트부(221, hue shift)는 소스 색역과 타겟 색역의 차이가 클 경우 타겟 색역을 시프트시킨다. 특히, 소스 색역이 타겟 색역 보다 클 경우 색역 매핑시 채도감소(desaturation) 및 밝기감소에 따른 색상왜곡(discoloration)이 나타나는 것을 방지하기 위해 타겟 색역을 축소시키는 색상 시프트한다.
소스색역 조정부(222)는 소스 색역의 꼭지점(cusp)을 색역 매핑전에 소스 색역의 꼭지점에 인접한 타겟 색역의 꼭지점과 동일한 기울기를 갖는 연장선상에 위치하도록 조정한다. 즉, 소스 색역 중 타겟 색역의 밖에 위치하는 영역을 색역 매핑전에 축소하거나, 소스 색역 중 타겟 색역의 안에 위치하는 영역을 색역 매핑전 에 확대하는 조정을 한다.
타겟색역 조정부(223)는 소스색역 조정부(222)에서 조정된 소스 색역이 조정전의 소스 색역과 비교하여 타겟 색역과 차이가 큰 경우에 타겟 색역을 조정한다. 이는 소스색역 조정부(222)에 의해 조정되는 소스 색역의 소정 경계면의 꼭지점과 소스 색역의 조정의 기준이 되는 타겟 색역의 경계면의 꼭지점과의 채도 및 밝기 차이가 큰 경우에 타겟 색역을 조정한다.
벡터 스트레칭부(224)는 소스 색역의 임의의 소스 포인트를 타겟 색역의 타겟 포인트로 매핑시 벡터 스트레칭를 사용하여 매핑을 한다. 즉, 임의의 소스 포인트 벡터의 연장선이 각각 소스 색역의 경계면과 만나는 점 및 타겟 색역의 경계면과 만나는 점의 벡터 차이 만큼 소스 포인터를 벡터 스트레칭하여 타겟 포인터로 매핑한다.
채도 스트레칭부(225)는 벡터 스트레칭부(224)에서 소스 색역을 벡터 스트레칭에 의해 매핑된 후 벡터 스트레칭되지 않는 타겟영역에 대해서는 채도 스트레칭에 의해 색역을 매핑한다.
제2 색공간변환부(230)는 색역매핑부(220)에서 매핑된 LCH공간에서의 색신호를 다시 WYV으로 변환하여 출력한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 벡터 스트레칭을 이용한 색역 매핑 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 먼저 입력 색신호는 제1 색공간변환부(210)에서 LCH 색공간으로 변환된다(S311). 이는 색역 매핑은 색상을 일정하게 유지하기 위해 일정색상평면(constant hue plane)에서 이루어지기 때문이다.
LCH좌표는 밝기와 색도를 나타내는 좌표계로부터 변환된다. 이러한 좌표계에는 CIE L*a*b, CIE L*u*v, YCbCr 등과 같은 것이 있으며, 이러한 좌표계는 일반적으로 레드-그린, 엘로우-블루를 색도축으로 한다. 본 발명에서는 XYZ좌표가 선형변환된 WYV를 예로 들어 설명한다. 즉, WYV가 제1 색공간변환부(210)에서 LCH색공간으로 변환되는 경우를 예를 설명한다. WYV에서 LCH로의 색공간 변환은 다음식에 의한다.
Figure 112004025328592-pat00027
Figure 112004025328592-pat00028
Figure 112004025328592-pat00029
이어, LCH 색공간으로 변환된 입력 색신호는 색상 시프트부(221)에서 색상 시프트된다(S713). 이는 소스 색역과 타겟 색역의 차이가 클 경우에 색역 매핑시 발생할 수 있는 채도 감소 및 밝기 감소에 따른 색채왜곡을 방지하기 위해서이다. 일반적으로 이러한 색채왜곡은 소스 색역이 타겟 색역 보다 상당히 넓은 경우에 발생하므로 소스 색역이 타겟 색역을 보다 넓은 경우에 타겟 색역이 확대되도록 타겟 색역을 시프트시킨다. 그러나, 이러한 현상이 발생하지 않을 정도의 소스 색역과 타겟 색역의 크기 차이가 있는 경우에는 소스 색역 또는 타겟 색역의 색상 시프트는 요구되지 않는다. 색상 시프트 정도는 시프트되는 색상 거리(hue distance)에 따라 조절하며 색상 시프트에 의해 색상 왜곡(color contour) 현상이 일어나지 않도록 그 양을 조절한다.
그리고, 소스 색역은 색역 매핑전에 소스색역 조정부(222)에서 소스 색역이 조정된다(S315). 소스 색역 조정은 소스 색역의 꼭지점을 소스 색역의 꼭지점에 인접한 타겟 색역의 꼭지점과 동일한 기울기를 갖는 연장선상으로 조정된다. 소스 색역의 꼭지점의 조정정도에 따라 소스 색역의 임의의 점들도 조정된다. 소스 색역이 타겟 색역 보다 좁은 경우에는 소스 색역의 꼭지점의 조정정도에 따라 소스 색역은 확대 조정되고, 소스 색역이 타겟 색역 보다 넓은 경우에는 소스 색역의 꼭지점의 조정정도에 따라 소스 색역은 축소 조정이 된다.
소스 색역의 조정에 의해 발생할 수 있는 소스 색역의 경계면에서 색의 뭉침 현상을 방지하기 위해 타겟 색역이 타겟색역 조정부(223)에 의해 조정된다(S317). 이러한 현상은 소스 색역의 꼭지점이 소스색역 조정부(222)에서 타겟 색역의 꼭지점의 연장선상으로 조정되는 영역에서 타겟 색역이 또 다른 타겟 색역의 꼭지점을 갖게 되는 경우 발생하게 된다. 따라서, 소스 색역이 타겟 색역의 연장선상으로 조정되는 영역에서 타겟 색역이 꼭지점을 갖지 않는 경우에는 이러한 타겟 색역의 조정을 하지 않는다. 즉, 소스 색역의 조정에 의해 색역 매핑시 소스 색역의 색뭉침 현상이 발생하지 않을 경우에는 타겟 색역을 조정하는 것이 요구되지 않는다.
타겟 색역의 조정은 소스 색역의 꼭지점이 소스 색역의 꼭지점에 인접한 타겟 색역의 꼭지점의 연장선상으로 조정되는 영역에 존재하는 타겟 색역의 꼭지점을 제거함으로써 이루어진다.
이어, 벡터 스트레칭부(224)에서 벡터 스트레칭에 의해 색역 매핑이 이루어진다(S319). 소스 색역의 임의의 소스 포인트 벡터의 연장선이 각각 소스 색역의 경계면과 만나는 점, 타겟 색역의 경계면과 만나는 점의 벡터 차이 만큼 소스 포인터를 벡터 스트레칭하여 타겟 포인터로 매핑한다. 이때, 소스 색역 및 타겟 색역에 대한 조정없이 벡터 스트레칭에 의해 색역 매칭을 할 수도 있다.
이어, 벡터 스트레칭에 의해 색역 매핑 후 벡터 스트레칭을 할 수 없는 영역이 존재하는지 여부를 판단한다(S321). 벡터 스트레칭을 할 수 없는 영역은 소스 색역 조정부(222)에 의한 소스 색역의 조정이 없는 경우나, 소스 색역 조정부(222) 및 타겟색역 조정부(223)에 의한 색역 조정 후에 주로 발생한다.
벡터 스트레칭에 의한 색역 매핑후에 벡터 스트레칭을 할 수 없는 영역이 존재할 경우에는 그 영역에 대해서는 채도 스트레칭을 한다(S323). 벡터 스트레칭을 할 수 없는 영역에 대해서 종래의 채도 스트레칭을 할 경우라도 색역 매핑시 종전과 같은 채도가 떨어지는 문제점은 발생하지 않는다. 이는 소스색역 조정부(222), 타겟색역 조정부(223)에 의해 벡터 스트레칭에 의한 색역 매핑전에 색역을 조정한 후에 벡터 스트레칭이 일어나지 않고 남아있는 영역에 대해서 채도 스트레칭을 하기 때문이다.
그러나, 색역 조정후에 벡터 스트레칭을 할 수 없는 영역이 존재하지 않는 경우에는 채도 스트레칭없이 벡터 스트레칭에 의해서만 색역 매핑이 이루어진다. 타겟색역 조정부(223)에 의한 타겟 색역의 조정이 요구되지 않고, 소스색역 조정부(222)에 의한 소스 색역의 조정만 있은 경우에는 벡터 스트레칭에 의해서만 색역 매핑이 이루어질 수 있다.
이어, 색상 시프트부(221), 소스색역 보정부(222), 타겟색역 보정부(223), 벡터 스트레칭부(224), 채도 스트레칭부(225)를 포함하는 색역 매핑부(220)에 의해 색역 매핑이 이루어진 경우에는 색역매핑부(220)에서 출력된 LCH를 제2 색공간변환부(230)에서 WYV부로 다시 변환한다(S325).
도 4는 도 2의 색상 시프트부의 동작을 보다 상세하게 설명하기 위한 도면이다.
도 4에서, S는 소스 색역이고 T는 타겟 색역이며 T'는 시프트된 타겟 색역으로 조정전의 타겟 색역과 인접해 있다. 도 4에서는 소스 색역(S)이 타겟 색역(T)에 비해 상당히 넓은 경우로서 색상 시프트를 하지를 않을 경우에 채도 감소 및 밝기 감소에 따른 색상변색이 나타나게 된다. 타겟 색역(T)의 주위에 다른 색상에 해당하는 색역 중 색상변질을 최소화할 수 있는 영역으로 색상을 시프트한다. 따라서, 이렇게 색상 시프트된 타겟 색역을 이용하여 색역 매핑을 함으로써 색상변질을 방지할 수 있다. 색상 시프트 정도는 시프트되는 색상 거리(hue distance)에 따라 조절하며 색상 시프트에 의해 색상 왜곡(color contour) 현상이 일어나지 않도록 그 양을 조절한다. 그러나, 색상 왜곡 현상이 일어나지 않을 만큼의 소스 색역과 타겟 색역의 차이가 있는 경우에는 색상 시프트 없이 벡터 스트레칭에 의해 색역 매핑을 할 수 있다.
이때, 소스 색역 및 타겟 색역의 크기 차이로 인한 색역 매핑시 색상 변질현상은 주로 소스 색역이 타겟 색역보다 넓은 경우에 발생한다. 따라서, 색상 시프트 는 타겟 색역을 소스 색역에 근접하도록 시프트할 때 이루어진다.
도 5는 도 2의 벡터 스트레칭부의 동작을 보다 상세하게 설명하기 위한 도면이다.
도 5에서, S는 소스 색역이고, T는 타겟 색역이다. A영역은 소스 색역이 타겟 색역 보다 좁아서 벡터 스트레칭시 소스 색역이 확장되는 영역이며, B영역은 소스 색역이 타겟 색역 보다 넓어서 벡터 스트레칭시 소스 색역이 축소되는 영역이다. 그리고, R영역은 벡터 스트레칭부(224)에 의해 소스 색역이 벡터 스트레칭 후에 타겟 색역이 소스 색역 보다 넓기 때문에 벡터 스트레칭을 할 수 없는 영역이다.
벡터 스트레칭부(224)에서는 다음의 수학식에 의해 각각의 소스 포인트는 벡터 스트레칭이 이루어진다.
Figure 112004025328592-pat00030
Figure 112004025328592-pat00031
여기서, (
Figure 112004025328592-pat00032
)는 소스 색역의 임의의 소스 포인트이고, (
Figure 112004025328592-pat00033
)는 매핑된 타겟 포인트이다. 그리고, (
Figure 112004025328592-pat00034
)는 소스 포인터 벡터의 연장선과 소스 색역의 경계면이 만나는 점이고, (
Figure 112004025328592-pat00035
)는 소스 포인터 벡터의 연장선과 타겟 색역의 경계면이 만나는 점이다.
즉, 수학식2는 소스 색역의 임의의 소스 포인트 벡터의 연장선이 각각 소스 색역의 경계면과 만나는 점, 타겟 색역의 경계면과 만나는 점의 벡터 차이 만큼 소스 포인터를 타겟 포인터로 매핑한다.
도 6a 및 도 6b는 도 2의 소스색역의 조정부의 동작을 보다 상세하게 설명하기 위한 도면이다.
도 6a는 소스 색역이 타겟 색역 보다 좁어서 소스 색역의 확대하는 경우이고, 도 6b는 소스 색역이 타겟 색역 보다 넓어서 소스 색역이 축소되는 경우이다.
도 6a 및 도 6b를 참조하면, S는 소스 색역이고 T는 타겟 색역이다. Ⅰ영역은 소스 색역의 꼭지점이 확대 조정되는 영역이고, Ⅰ'영역은 소스 색역의 꼭지점이 축소 조정되는 영역이다. Ⅰ,Ⅰ'영역에서 소스 색역의 꼭지점은 소스 색역의 꼭지점에 인접한 타겟 색역의 꼭지점의 연장선상에 위치하도록 조정된다. 즉, 도 6a 및 도 6b에서 소스 색역의 꼭지점은 각각 k1라인, k1'라인에 위치하게 된다.
먼저 6a를 참조하여 소스 색역이 타겟 색역 보다 좁어서 소스 색역의 확대되는 경우를 설명한다. X라인은 색역 매핑시 채도감소(desaturation) 현상이 발생하는 라인이다. 도 6a와 같이 소스 색역의 꼭지점을 조정하는 것은 X라인의 경우는 소소 색역의 조정없이 벡터 스트레칭 후 타겟 영역이 남게 되어 그만큼을 추가로 채도 스트레칭할 경우, 타겟 영역의 첨점까지는 채도가 증가하나 첨점 위쪽의 채도의 증가량이 현저히 떨어져서 X라인 중 첨점 위쪽에 매핑된 색들은 채도가 증가하지 못해서 상대적으로 채도가 떨어지는 현상이 발생하는 것을 방지하기 위해서이다. 따라서, 소스 색역의 꼭지점을 타겟 색역의 X라인을 따라 맞추도록 조정하게 되면 소스 색역은 타겟 색역만큼 확대되어 이러한 채도감소 현상을 제거할 수 있다.
그리고, 도 6b를 참조하여 소스 색역이 타겟 색역 보다 넓어서 소스 색역이 축소되는 경우를 살펴본다. 도 6a와 같이 소스 색역의 꼭지점을 조정하는 것은 소스 색역이 타겟 색역 보다 크기 때문에 색역 매핑이 0이 되는 즉, 잘못 매핑되는 현상(mis-mapping)을 방지하기 위해서 이다. 따라서, 도 6a에서와 동일한 방법으로 소스 색역의 꼭지점을 타겟 색역의 라인을 따라 맞추도록 조정을 하게 되면 소스 색역은 타겟 색역만큼 축소되어 잘못 매핑되는 현상을 제거할 수 있다.
도 6a 및 도6b에 도시한 바와 같이, 소스 색역을 조정하는 방법은 다음의 수학식에 의한다.
Figure 112004025328592-pat00036
Figure 112004025328592-pat00037
,
Figure 112004025328592-pat00038
Figure 112004025328592-pat00039
,
Figure 112004025328592-pat00040
수학식4,5,6에서, (c,l)는 소스 색역의 임의의 소스 포인트이고, (c',l')는 조정후의 소스 색역의 임의의 소스 포인트이다. 그리고,(
Figure 112004025328592-pat00041
)는 소스색역 조정부(222)에 의한 조정전의 소스 색역의 꼭지점이고, (
Figure 112004025328592-pat00042
)는 조정후의 소스 색역의 꼭지점이다.
Figure 112006027576052-pat00043
인 경우 즉 소스 색역의 임의의 소스 포인트가 소스 색역의 꼭지점의 밝기(
Figure 112006027576052-pat00044
)보다 작은 값을 갖는 경우로 소스 색역의 꼭지점이 소스색역 조정부(222)에 의해 조정되는 양의 비례하여 임의의 소스 포인트는 조정되므로 조정후의 소스 포인트의 밝기는 수학식3이 된다. 반면,
Figure 112006027576052-pat00045
인 경우 즉 소스 색역의 임의의 소스 포인트가 소스 색역의 꼭지점의 밝기(
Figure 112006027576052-pat00046
)보다 큰 값을 갖는 경우로 소스색역 조정부(222)에 의해 소스 색역의 꼭지점이 조정되는 양의 비례하여 임의의 소스 포인트는 조정되므로 조정후의 소스 포인트의 밝기는 수학식4가 된다. 도 6a의 경우에는 소스 색역의 꼭지점이 축소되는 경우이므로 소스 색역의 꼭지점의 밝기가 조정되는 양에 비례하여 소스 색대역의 밝기는 감소되고, 도 6b의 경우에는 소스 색역의 꼭지점이 확대되는 경우이므로 소스 색역의 꼭지점의 밝기가 조정되는 양에 따라 소스 색역의 밝기가 증가된다.
이때, 소스색역 조정부(222)에 의해 소스 색역의 꼭지점이 조정되는 소스 색역의 경계면은 소스 색역의 원색에 해당하는 영역으로 입력신호의 밝기가 증가함에 따라 채도가 증가하는 영역이다.
그리고, 소스 색역의 꼭지점의 채도의 경우에는 수학식5에 의해 조정된다.
도 7은 도2의 타겟색역 조정부의 동작을 보다 상세하게 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 6a에 도시한 바와 같이 소스 색역이 타겟 색역 보다 좁은 경우로서 소스 색역의 꼭지점이 확대되는 조정이 이루어지는 경우이다.
도 7을 참조하면, S는 소스 색역이고, T는 타겟 색역이다. k1라인은 타겟 색역의 꼭지점의 연장선이고, k2라인은 타겟 색역이 타겟색역 조정부(223)에 의해 조정되는 라인이며, p는 타겟 색역의 꼭지점 중 하나이다. 그리고, Ⅱ영역은 소스색역 조정부(222)에서 조정되는 소스 색역의 꼭지점을 나타낸 영역이다. 즉, 도 6a를 참조하여 상술한 바와 같이, 소스 색역의 꼭지점이 타겟 색역의 경계면의 연장선인 k1라인 선상에 위치하도록 조정한 영역이다. Ⅲ영역은 조정된 타겟 색역을 기준으로 소스색역 조정부(222)에 의해 소스 색역이 조정되는 영역이다. 즉, 조정된 타겟 색역의 경계면의 연장선인 k2라인 선상에 소스 색역의 꼭지점이 위치하도록 조정한 영역이다. Ⅳ영역은 소스 색역의 꼭지점이 k1라인 선상에 위치되도록 즉, 타겟 색역을 조정하지 않은 상태에서 이 타겟 색역을 기준으로 소스색역 조정부(222)에 의해 소스 색역이 조정된 후 색역 매핑될 경우 소스 색역의 색들이 뭉치게 되는 영역이다. R'영역은 도 5의 R영역과 같이 벡터 스트레칭이 이루어지지 않는 영역으로서 도 7에서는 조정 전후의 타겟 색역의 차이된다.
한편, 타겟색역부(223)에 의해 타겟 색역이 조정되지 않은 상태에서 도 6a 및 도 6b에서 상술한 바와 같이 소스 색역을 조정한 경우 즉, 도 7의 Ⅱ영역으로 소스 색역을 조정한 경우에는 소스 색역의 꼭지점은 타겟 색역의 k1라인의 연장선상으로 조정이 되어 색대역 매핑시 Ⅳ영역에서 소스 색역의 색들이 뭉치게 된다. 이는 소스색역 조정부(222)에 의해 조정되는 소스 색역의 소정 경계면의 꼭지점과 소스 색역의 조정의 기준이 되는 타겟 색역의 경계면의 꼭지점과의 채도 및 밝기 차이가 큰 경우에 타겟 색역을 조정한다. 따라서, 타겟 색역을 k2라인과 같이 조정하고 이 조정된 k2라인을 따라 소스 색역의 꼭지점을 도 6a에 상술한 바와 같이 조정함으로써 이러한 현상이 발생하는 것을 방지할 있다. k2라인은 소스 색역의 꼭지점의 조정 기준이 되는 타겟 색역의 경계면에 존재하는 꼭지점(p)을 무시하고 하나의 기울기를 갖는 타겟 색역의 경계면으로 조정한다.
이상 도 6a, 도 6b, 도 7에서 설명한 소스 색역 조정 및 타겟 색역 조정은 색역 매핑시 채도 저하를 방지하기 위한 것으로 소스 색역 조정 및 타겟 색역 조정없이 도 5에서 설명한 벡터 스트레칭부(224)에 의해 벡터 스트레칭만으로 색역 매핑을 할 수 있다. 벡터 스트레칭만으로 색역 매핑을 할 경우에는 벡터 스트레칭을 할 수 없는 영역에 대해서 채도 스트레칭에 의해 색역 매핑을 한다. 그리고, 소스색역 조정부(222)의 조정에 의해 색역 매핑시 소스 색역이 뭉치는 현상이 발생하지 않을 경우에는 타겟색역 조정부(223)에 의한 타겟 색역을 조정하지 않을 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 벡터 스트레칭에 의해 색역 매핑을 함으로써 종래의 채도 스트레칭에 비해 색도를 일정하게 유지하면서 색역 매핑을 할 수 있어 칼라 영상의 색채 왜곡현상을 줄일 수 있다.
그리고, 소스 색역, 타겟 색역을 조정한 후에 벡터 스트레칭에 의해 색역 매핑을 함으로써 채도 저하를 줄일 수 있다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지 만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

Claims (18)

  1. 입력 색신호를 LCH색공간의 제1 색신호로 변환하여 출력하는 제1 색공간변환부;
    상기 제1 색신호의 소스 색역의 임의의 소스 포인트 벡터의 연장선이 상기 소스 색역의 경계면과 만나는 점 및 상기 입력 색신호를 재현하는 타겟장치의 타겟 색역의 경계면과 만나는 점과의 벡터 차이 만큼 상기 소스 포인터를 이동한 타겟 포인터로 매핑한 제2 색신호를 출력하는 벡터 스트레칭부; 및
    상기 제2 색신호를 상기 입력 색신호의 색공간으로 변환하여 출력하는 제2 색공간변환부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 벡터 스트레칭을 이용한 색역 매핑장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 벡터 스트레칭부에 의한 색역 매핑은 다음의 식에 의하는 것을 특징으로 하는 벡터 스트레칭을 이용한 색역 매핑장치:
    Figure 112004025328592-pat00047
    ,
    Figure 112004025328592-pat00048
    여기서, (
    Figure 112004025328592-pat00049
    )는 상기 소스 색역의 임의의 소스 포인트, (
    Figure 112004025328592-pat00050
    )는 매핑된 상기 타겟 포인트, (
    Figure 112004025328592-pat00051
    )는 상기 소스 포인터 벡터의 연장선과 상기 소스 색역의 경계면이 만나는 점, (
    Figure 112004025328592-pat00052
    )는 상기 소스 포인터 벡터의 연장선과 상기 타겟 색역의 경계면이 만나는 점이다.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 벡터 스트레칭부에 의해 색역 매핑 전에 상기 소스 색역의 소정 경계면의 꼭지점을 상기 타겟 색역의 경계면 중 상기 소스 색역에 근접한 상기 타겟 색역 경계면의 기울기와 동일하도록 조정하는 소스색역 조정부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 벡터 스트레칭을 이용한 색역 매핑 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 소스색역 조정부에 의한 소스 색역의 조정은 다음의 식에 의하는 것을 특징으로 하는 벡터 스트레칭을 이용한 색역 매핑 장치:
    Figure 112004025328592-pat00053
    일때
    Figure 112004025328592-pat00054
    ,
    Figure 112004025328592-pat00055
    일때
    Figure 112004025328592-pat00056
    ,
    Figure 112004025328592-pat00057
    여기서, (c,l)는 상기 소스 색역의 임의의 소스 포인트이고, (c',l')는 조정후의 상기 소스 색역의 임의의 소스 포인트, (
    Figure 112004025328592-pat00058
    )는 상기 소스색역 조정부에 의 한 조정전의 상기 소스 색역의 꼭지점이고, (
    Figure 112004025328592-pat00059
    )는 조정후의 상기 소스 색역의 꼭지점이다.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 소스 색역의 꼭지점이 조정되는 상기 소스 색역의 소정 경계면은 상기 소스 색역의 원색에 해당하는 영역으로 입력신호의 밝기가 증가함에 따라 채도가 증가하는 경계면인 것을 특징으로 하는 벡터 스트레칭을 이용한 색역 매핑 장치.
  6. 제 3항에 있어서,
    상기 소스색역 조정부에 의해 소스 색역이 조정되기 전에 상기 타겟 색역의 경계면을 조정하는 타겟색역 조정부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 벡터 스트레칭을 이용한 색역 매핑 장치.
  7. 제 6에 있어서,
    상기 타겟색역 조정부는 상기 소스색역 조정부에 의해 조정되는 소스 색역의 소정 경계면의 꼭지점과 상기 소스 색역의 조정의 기준이 되는 상기 타겟 색역의 경계면의 꼭지점과의 채도 및 밝기 차이가 큰 경우에 타겟 색역을 조정하는 것을 특징으로 하는 벡터 스트레칭을 이용한 색역 매핑 장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 소스 색역이 상기 타겟 색역 보다 넓은 경우에 상기 벡터 스트레칭부에 의한 색역 매핑전에 상기 타겟 색역을 축소시키는 시프트(shift)를 하는 색상 시프트부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 벡터 스트레칭을 이용한 색역 매핑 장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 벡터 스트레칭부에 의한 색역 매핑후, 매핑되지 않는 영역에 대해서는 채도 스트레칭을 하는 채도 스트레칭부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 벡터 스트레칭을 이용한 색역 매핑 장치.
  10. 입력 색신호를 LCH색공간의 제1 색신호로 변환하여 출력하는 단계;
    상기 제1 색신호의 소스 색역의 임의의 소스 포인트 벡터의 연장선이 상기 소스 색역의 경계면과 만나는 점 및 상기 입력 색신호를 재현하는 타겟장치의 타겟 색역의 경계면과 만나는 점과의 벡터 차이 만큼 상기 소스 포인터를 이동한 타겟 포인터로 매핑한 제2 색신호를 출력하는 단계; 및
    상기 제2 색신호를 상기 입력 색신호의 색공간으로 변환하여 출력하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 벡터 스트레칭을 이용한 색역 매핑방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 벡터 스트레칭에 의한 색역 매핑은 다음의 식에 의하는 것을 특징으로 하는 벡터 스트레칭을 이용한 색역 매핑방법:
    Figure 112004025328592-pat00060
    ,
    Figure 112004025328592-pat00061
    여기서, (
    Figure 112004025328592-pat00062
    )는 상기 소스 색역의 임의의 소스 포인트, (
    Figure 112004025328592-pat00063
    )는 매핑된 상기 타겟 포인트, (
    Figure 112004025328592-pat00064
    )는 상기 소스 포인터 벡터의 연장선과 상기 소스 색역의 경계면이 만나는 점, (
    Figure 112004025328592-pat00065
    )는 상기 소스 포인터 벡터의 연장선과 상기 타겟 색역의 경계면이 만나는 점이다.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 색역 매핑 전에 상기 소스 색역의 소정 경계면의 꼭지점을 상기 타겟 색역의 경계면 중 상기 소스 색역에 근접한 타겟 색역 경계면의 기울기와 동일하도록 조정하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 벡터 스트레칭을 이용한 색역 매핑 방법.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 소스 색역의 조정은 다음의 식에 의하는 것을 특징으로 하는 벡터 스트레칭을 이용한 색역 매핑 방법:
    Figure 112004025328592-pat00066
    일때
    Figure 112004025328592-pat00067
    ,
    Figure 112004025328592-pat00068
    일때
    Figure 112004025328592-pat00069
    ,
    Figure 112004025328592-pat00070
    여기서, (c,l)는 상기 소스 색역의 임의의 소스 포인트이고, (c',l')는 조정후의 상기 소스 색역의 임의의 소스 포인트, (
    Figure 112004025328592-pat00071
    )는 상기 소스색역 조정부에 의 한 조정전의 상기 소스 색역의 꼭지점이고, (
    Figure 112004025328592-pat00072
    )는 조정후의 상기 소스 색역의 꼭지점이다.
  14. 제 12항에 있어서,
    상기 소스 색역의 꼭지점이 조정되는 상기 소스 색역의 소정 경계면은 상기 소스 색역의 원색에 해당하는 영역으로 입력신호의 밝기가 증가함에 따라 채도가 증가하는 경계면인 것을 특징으로 하는 벡터 스트레칭을 이용한 색역 매핑 방법.
  15. 제 12항에 있어서,
    상기 소스 색역이 조정되기 전에 상기 타겟 색역의 경계면을 조정하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 벡터 스트레칭을 이용한 색역 매핑 방법.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 타겟 색역의 경계면을 조정하는 단계는 상기 조정되는 소스 색역의 소정 경계면의 꼭지점과 상기 소스 색역의 조정의 기준이 되는 상기 타겟 색역의 경계면의 꼭지점과의 채도 및 밝기 차이가 큰 경우에 타겟 색역을 조정하는 것을 특징으로 하는 벡터 스트레칭을 이용한 색역 매핑 방법.
  17. 제 10항에 있어서,
    상기 소스 색역이 상기 타겟 색역 보다 넓은 경우에 상기 색역 매핑전에 상 기 타겟 색역을 축소시키는 시프트(shift)를 하는 색상 시프트 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 벡터 스트레칭을 이용한 색역 매핑 방법.
  18. 제 10항에 있어서,
    상기 벡터 스트레칭에 의한 색역 매핑후, 매핑되지 않는 영역에 대해서는 채도 스트레칭 하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 벡터 스트레칭을 이용한 색역 매핑 방법.
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