모바일 디스플레이를 위한 특성화 방법과 색 정합 기술

박기현(Kee-Hyon Park),하영호(Yeong-Ho Ha),이철희(Cheol-Hee Lee) 한국멀티미디어학회 2006 멀티미디어학회논문지 Vol.9 No.4

시변 변환 행렬을 이용한 시간에 안정된 RGB LED Backlighting 구동 전류 제어

박기현(Kee-Hyon Park),하영호(Yeong-Ho Ha) 대한전자공학회 2009 電子工學會論文誌-SP (Signal processing) Vol.46 No.4

본 논문에서는 red, green, blue(RGB) 광학 센서를 이용하여 RGB light-emitting diode(LED) back light unit(BLU)의 출력색 자극의 변화를 점검하여 RGB LED BLU가 시간에 따라 일정한 목표 색 자극을 출력할 수 있도록 하는 RGB LED BLU 구동 전류 펄스 duty 값을 도출하는 알고리즘을 제안한다. 우선, 현재 RGB LED BLU가 발하는 색 자극 정보를 획득하기 위해 RGB 광학 센서의 출력으로부터 CIEXYZ 색 자극을 계산할 수 있는 RGB to XYZ 변환 행렬을 도출한다. 다양한 RGB LED BLU 색 자극 샘플에 대한 RGB 광학 센서의 출력 값과 CIEXYZ 색 자극 값의 쌍을 이용하여 다항 회귀 방정식을 만들고 각 항의 계수로 행렬을 구성한다. 다음으로, 현재 RGB LED BLU 상태에서 목표 색 자극 값을 발할 수 있는 duty 값을 구하기 위해 목표 색 자극으로부터 duty 값을 계산할 수 있는 XYZ to Duty 변환 행렬을 도출한다. 현재, 한 단계 이전, 두 단계 이전 시점에서 RGB 광학 센서의 출력으로부터 추정한 CIEXYZ 값과 그때 인가된 duty 값의 쌍을 이용하여 다항 회귀 방정식을 만들고 각 항의 계수로 행렬을 구성한다. 일정 시간 간격으로 RGB LED BLU의 출력 색 자극을 점검할 때마다 XYZ to Duty 변환 행렬은 RGB LED BLU의 현재 상태에 적응적으로 변하게 되어 목표 색 자극을 출력할 수 있는 duty 값을 계산할 수 있게 된다. This paper proposes a driving current control method for a back light unit (BLU), consisting of red, green, and blue (RGB) light-emitting diodes (LEDs), whereby an RGB optical sensor is used to check the output color stimulus variation to enable a time-stable color stimulus for light emission by the RGB LED BLU. First, to obtain the present color stimulus information of the RGB LED BLU, an RGB to XYZ transform matrix is derived to enable CIEXYZ values to be calculated for the RGB LED BLU from the output values of an RGB optical sensor. The elements of the RGB to XYZ transform matrix are polynomial coefficients resulting from a polynomial regression. Next, to obtain the proper duty control values for the current supplied to the RGB LEDs, an XYZ to Duty transform matrix is derived to calculate the duty control values for the RGB LEDs from the target CIEXYZ values. The data used to derive the XYZ to Duty transform matrix are the CIEXYZ values for the RGB LED BLU estimated from the output values of the RGB optical sensor and corresponding duty control values applied to the RGB LEDs for the present, first preceding, and second preceding sequential check points. With every fixed-interval check of the color stimulus of the RGB LED BLU, the XYZ to Duty transform matrix changes adaptively according to the present lighting condition of the RGB LED BLU, thereby allowing the RGB LED BLU to emit the target color stimulus in a time-stable format, regardless of changes in the lighting condition of the RGB LEDs.

개선된 S-curve 모델과 RGB 칼라 참조표를 이용한 모니터와 모바일 디스플레이 장치간 색 정합

박기현(Kee-Hyon Park),이명영(Myong-Young Lee),이철희(Cheol-Hee Lee),하영호(Yeong-Ho Ha) 대한전자공학회 2003 대한전자공학회 학술대회 Vol.2003 No.11

모바일 폰의 카메라와 LCD 모듈간의 RGB 참조표에 기반한 색 정합의 구현

손창환,박기현,이철희,하영호,Son Chang-Hwan,Park Kee-Hyon,Lee Cheol-Hee,Ha Yeong-Ho 대한전자공학회 2006 電子工學會論文誌-SP (Signal processing) Vol.43 No.3

본 논문에서는 모바일 카메라와 모바일 LCD 간의 컬러 충실도를 높이기 위한 3차원 RGB 참조표에 기반한 장치 독립적인 색 정합 방법을 제안하였다. 제안한 색 정합 방법은 크게 모바일 디스플레이(LCD) 및 카메라의 장치 특성화, 색역 사상, 대표색에 기반한 3차원 참조표 설계로 구성된다. 먼저, 모바일 디스플레이의 장치 특성화 과정은 전기-빛 입출력의 특성으로부터 기존의 CRT 모니터에 적용된 GOG(Gai Offset Gamma) 모델이나 LCD 모니터에 적용된 S-curve 모델과는 다른, Sigmoidal 함수를 사용해서 모델링되었고, 모바일 카메라의 장치 특성화는 표준(D65)환경하에서 촬영된 컬러 차트의 디지털 값(RGB)과 표준 색 자극치 데이터(CIELAB, CIEXYZ)를 다항 회귀 방정식에 대입해서 모델링되었다. 그리고 다항 회귀 방정식으로부터 획득된 표준 색 자극치 데이터는 카메라 장치 특성화 모델링의 특성으로 인해 표준 색 공간의 최대 값을 초과할 수 있기 때문에, 선형적인 채도와 밝기 압축 과정을 통하여 보정되었다. 마지막으로, 표준 환경하에서의 모바일 카메라의 색역과 모바일 디스플레이 장치의 색역의 차이를 보상하기 위해, 경계면 설정과 다중-닻 점 색역 사상 기법이 수행되었다. 이러한 장치 독립적인 색 정합 처리 과정을 실시간으로 구현하기 위해 대표색에 기반한 3차원 참조표를 설계하여, 참조표에 기반한 장치 독립적인 색 재현의 정량적인 화질을 평가하고, 기존의 장치 의존적인 방법과 성능을 비교 분석하였다. This paper proposed device-independent color matching algorithm based on the 3D RGB lookup table (LUT) between mobile camera and mobile LCD (Liquid Crystal Display) to improve the color-fidelity. Proposed algorithm is composed of thee steps, which is device characterization, gamut mapping, 3D RGB-LUT design. First, the characterization of mobile LCD is executed using the sigmoidal function, different from conventional method such as GOG (Gain Offset Gamma) and S-curve modeling, based on the observation of electro-optical transfer function of mobile LCD. Next, mobile camera characterization is conducted by fitting the digital value of GretagColor chart captured under the daylight environment (D65) and tristimulus values (CIELAB) using the polynomial regression. However, the CIELAB values estimated by polynomial regression exceed the maximum boundary of the CIELAB color space. Therefore, these values are corrected by linear compression of the lightness and chroma. Finally, gamut mapping is used to overcome the gamut difference between mobile camera and moible LCD. To implement the real-time processing, 3D RGB-LUT is designed based on the 3D RGB-LUT and its performance is evaluated and compared with conventional method.

디스플레이 장치를 위한 9개 채널 계조 응답 곡선에 기반한 역 특성화 기법

임혜봉,조양호,박기현,하영호,Im, Hye-Bong,Cho, Yang-Ho,Park, Kee-Hyon,Ha, Yeong-Ho 대한전자공학회 2005 電子工學會論文誌-SP (Signal processing) Vol.42 No.5

디지털 입력값과 이에 대응되는 CIEXYZ 삼 자극치 값에 대한 관계를 도출하는 기법인 디스플레이 특성화는 칼라 운영 시스템에서 정확한 색을 재현하는데 중요하다. 9개 채널 제조 응답 곡선으로부터 추정된 디스플레이 장치의 특성화는 기존 3개 채널의 계조 응답 곡선을 사용한 것 보다 성능이 향상된다. 하지만 9개 채널의 계조 응답 곡선을 사용한 디스플레이 장치의 특성화는 각각의 RGB값에 대응되는 CIEXYZ값이 분리되지 않기 때문에, 역 특성화 과정이 직접적으로 적용되지 않는다. 따라서 일반적인 경우 역 특성화 과정은 3차원 참조표를 사용하여 구현된다. 3차원 참조표를 역 특성화 과정에 적용할 경우, 결과의 정확도는 향상 되지만 많은 양의 메모리 공간과 다수의 측정 데이터가 필요한 단점이 있다. 그러므로 본 논문에서는 채널 의존적인 값의 모델링과 GOG(gain, offset gamma) 모델에 기반한 9개 채널의 역 변환 과정을 적용한 역 특성화 기법을 제안한다. 제안한 방법은 디스플레이 특성화의 정확도를 향상할 뿐 아니라 3차원 참조표 방법을 사용할 경우 요구되는 복잡도와 다수의 측정 데이터도 감소할 수 있다. Display characterization, deriving the relationship between digital input values and the corresponding CIEXYZ tri-stimulus values, is important to reproduce the accurate color in color management system. The relationship can be estimated from the nine channel TRCs(tone response curves) and the result of this characterization method is better than that of using three channel TRCs. However, the inverse display characterization using nine channel TRCs cannot be directly inverted because the CIEXYZ values corresponding to each of RGB values are inseparable. Accordingly, inverse display characterization is usually implemented by the 3D-LUT (look-up table) method. Although the result of 3B-LUT is accurate, creating the 3D-LUT requires a lot of memory space and considerable amount of measurements. Therefore the inverse characterization method is proposed based on the modeling of channel-dependent values and nine channel inverse process based on the GOG(gain, offset gamma) model. The proposed method enhances the accuracy of display characterization and reduces the complexity and the number of measurements data required for accuracy in 3-D LUT.

다중 노출 복수 영상에서 장면의 다이내믹 레인지 추정을 통한 HDR 영상 획득

박대근(Dae-Geun Park),박기현(Kee-Hyon Park),하영호(Yeong-Ho Ha) 대한전자공학회 2008 電子工學會論文誌-SP (Signal processing) Vol.45 No.2

일반적으로 HDR 영상을 얻기 위해서는 장면의 다이내믹 레인지를 충분히 포함하는 노출이 다른 많은 영상이 필요하고, 그 영상을 한 영상으로 합성한다. 본 논문에서는 적은 수의 영상으로 HDR 영상을 얻을 수 있는 효율적인 방법을 제안하였다. 먼저 노출이 다른 두 장의 영상을 사용해 장면의 다이내믹 레인지를 추정하였다. 이 두 영상은 장면의 다이내믹 레인지의 상한점과 하한점을 포함한다. 장면에 상관없이 노출 시간의 변화에 따라 상한점을 포함하는 영상의 최대 그레이레벨과 하한점을 포함하는 영상의 최소 그레이레벨이 일정한 경향이 나타나는 것을 확인하였다. 이런 경향을 모델링하여, 장면의 다이내믹 레인지를 추정하였다. 추정한 장면의 다이내믹 레인지는 HDR 영상 획득을 위한 노출 시간을 찾는 데에 사용된다. 카메라의 다이내믹 레인지 세 개로 카메라가 만들 수 있는 전체 다이내믹 레인지를 포함할 수 있기 때문에, 영상 세 장만으로 HDR 영상을 얻을 수 있었다. HDR 영상의 오차를 평가하기 위해 가상의 카메라 영상을 사용하는 실험을 하였다. 실험을 통해 제안한 방법으로 얻은 HDR 영상의 오차가 10장 이상의 영상을 사용하여 얻은 HDR 영상의 오차가 큰 차이가 없음을 확인하였다. Generally, to acquire an HDR image, many images that cover the entire dynamic range of the scene with different exposure times are required, then these images are fused into one HDR image. This paper proposes an efficient method for the HDR image acquisition with small number of images. First, we estimated scenic dynamic range using two images with different exposure times. These two images contain the upper and lower limit of the scenic dynamic range. Independently of the scene, according to varied exposure times, similar characteristics for both the maximum gray levels in images that include the upper limit and the minimum gray levels in images that include the lower limit are identified. After modeling these characteristics, the scenic dynamic range is estimated using the modeling results. This estimated scenic dynamic range is then used to select the proper exposure times for the acquisition of an HDR image. We selected only three proper exposure times because entire dynamic range of the cameras could be covered by three dynamic range of the cameras with different exposure times. To evaluate the error of the HDR image, experiments using virtual digital camera images were carried out. For several test images, the error of the HDR image using proposed method was comparable to that of the HDR image which utilize more than ten images for the HDR image acquisition.

카메라의 여러 노출 영상에서 장면의 다이내믹 레인지 추정을 통한 효율적인 HDR 영상 획득

박대근(Dae-Geun Park),박기현(Kee-Hyon Park),권오설(Oh-Seol Kwon),하영호(Yeong-Ho Ha) 대한전자공학회 2007 대한전자공학회 학술대회 Vol.2007 No.7

It is needed many images with different exposure to acquire high dynamic range (HDR) image of a scene using digital still camera. This paper proposed to acquire HDR image with small error using reduced number of image. Proposed method takes two pictures with different exposure and estimates dynamic range of scene using information two images, and takes three pictures with calculated proper exposure to acquire HDR image.

다중 Retinex 알고리즘에서 주색도 추정을 이용한 색상 왜곡 보정

장인수(In-Su Jang),박기현(Kee-Hyon Park),하영호(Yeong-Ho Ha) 대한전자공학회 2009 電子工學會論文誌-SP (Signal processing) Vol.46 No.3

어두운 장면에 대해 획득된 영상의 대비 향상을 위해 일반적으로 사용하는 히스토그램 평활화나 감마 커브 보정 기법들은 영상의 전반적인 대비 향상에는 효과적이나 부분적인 영역에 대한 영상 화질 저하를 유발한다. 이러한 점을 해결하기 위해 최근 주변의 평균 밝기 값을 이용하여 대비를 향상 시키는 다중 Retinex 알고리즘이 제안되었다. 그러나 칼라 영상에서 채널별 지역적 평균 밝기 값을 추정할 때, 영상 내에 단색의 채도가 높은 물체가 존재 할 경우 물체의 색도가 영향을 미쳐 색이 왜곡되는 경우가 발생한다. 이를 해결하기 위해 본 논문에서는 다중 Retinex 알고리즘에서 사용되는 채널별 주변의 평균 밝기 값을 보정하기 위해 영상의 주색도 값을 추정한다. 영상의 평균 색도는 광원의 색도 정보를 포함하고 있기 때문에 이를 제거하기 위하여 영상의 밝은 영역에서 광원의 색도 값을 추정하고 이를 평균 색도 값에 나누어 주어 영상의 주색도 값을 추정한다. 또한 다중 Retinex 알고리즘의 결점인 낮은 채도를 CIELAB 표준 색 공간에서 색상을 유지하면서 보정하였다. In general, methods based on histogram or a correction of gamma curve are usually utilized to enhance the contrast of captured image in the dark scene. These methods are efficient to enhance the contrast globally, however, they locally induced the low quality of image. Recently, to resolve the problem, the multi-scaled retinex algorithm improving the contrast with locally averaged lightness is proposed. However, estimating the locally averaged lightness, if there is the object with a high saturated color, the color distortion might be induced by the color of object. Thus, in this paper, the dominant chromaticity of image is estimated to correct the locally averaged lightness in multi-scaled retinex algorithm. Because the average chromaticity of image includes the chromaticity of illumination, the dominant chromaticity is estimated with dividing the average chromaticity of image by the estimated chromaticity of illumination from highlight region. In addition, to improve the lower chroma by multi-scaled retinex algorithm generally, the chroma was compensated preserving the hue in the CIELAB color space.