웨이블릿 패킷 변환을 이용한 흑백 영상의 칼라화 알고리즘

고경우(Kyung-Woo Ko),권오설(Oh-Seol Kwon),손창환(Chang-Hwan Son),하영호(Yeong-Ho Ha) 대한전자공학회 2008 電子工學會論文誌-SP (Signal processing) Vol.45 No.1

색 정보를 흑백 영상에 숨기고 이를 다시 찾아서 흑백 영상을 칼라 영상으로 복원하는 칼라화 알고리즘이 최근 연구되고 있다. 이러한 방법에서는 색 정보를 숨기고 복원할 때 원본 영상의 정보 손실을 최소화하는 것이 중요하다. 따라서 본 논문에서는 흑백 영상에 색 정보를 숨기고 이를 다시 복원할 때, 원본 영상의 정보 손실을 최소화하기 위해 웨이블릿 패킷 변환을 이용한 칼라화 알고리즘을 제안하였다. 그리고 복원된 칼라 영상의 열화된 채도를 보상하기 위한 채도 향상 알고리즘도 함께 제안하였다. 제안한 칼라화 방법은 칼라 영상을 흑백 영상으로 변환하는 과정(color-to-gray)과 변환된 흑백 영상에서 칼라 성분을 추출하여 복원하는 과정(gray-to-color)으로 구성된다. Color-to-gray 과정에서는 입력 RGB 영상을 YCbCr 영상으로 변환한 뒤, Y 영상에 웨이블릿 패킷 변환을 수행하여 각 sub-band의 정보량을 조사한다. 그리고 원본 영상의 정보량이 가장 적은 두 개의 sub-band에 색 정보를 삽입하여, 색 정보 복원 시에 원본 영상의 정보 손실을 최소화 한다. Gray-to-color 과정에서는 프린팅 및 스캐닝에 의해 발생하는 색 채도의 열화를 보상하기 위해 프린터와 스캐너의 특성곡선을 획득하고, 이를 이용하여 변화된 화소값을 보상해줌으로써 복원된 칼라 영상의 색 채도를 향상시킨다. 또한 복원된 영상의 CbCr 범위를 확장하여 열화된 색 채도를 향상시킨다. 실험을 통해 제안된 칼라화 방법은 경계영역의 선명도 및 색 채도를 향상시킴을 확인하였다. Coloriztion algorithms, which hide color information into gray images and find them to recover color images, have been developed recently. In these methods, it is important to minimize the loss of original information while the color components are embedded and extracted. In this paper, we propose a colorization method using a wavelet packet transform in order to embed color components with minimum loss of original information. In addition, the compensation processing of color saturation in the recovered color images is achieved. In the color-to-gray process, an input RGB image is converted into Y, Cb, and Cr images, and a wavelet packet transform is applied to the Y image. After analyzing the amounts of total energy for each sub-band, color components are embedded into two sub-bands including minimum amount of energy on the Y image. This makes it possible not only to hide color components in the Y image, but to recover the Y image with minimum loss of original information. In the gray-to-color process, the color saturation of the recovered color images is decreased by printing and scanning process. To increase color saturation, the characteristic curve between printer and scanner, which can estimate the change of pixel values before and after printing and scanning process, is used to compensate the pixel values of printed and scanned gray images. In addition, the scaling method of the Cb and Cr components is applied to the gray-to-color process. Through the experiments, it is shown that the proposed method improves both boundary details and color saturation in the recovered color images.

Rank-Order 방법을 이용한 개선된 임펄스 잡음 제거

고경우(Kyung-Woo Ko),이철희(Cheol-Hee Lee),하영호(Yeong-Ho Ha) 대한전자공학회 2009 電子工學會論文誌-SP (Signal processing) Vol.46 No.4

본 논문에서는 rank-order 방법을 이용한 임펄스(impulse) 잡음 제거 알고리즘을 제안한다. 제안된 방법은 빠르고 간단하게 잡음을 제거할 수 있는 알고리즘으로 크게 두 부분으로 나눌 수 있다. 첫 번째는 퍼지(fuzzy) 기술을 이용한 임펄스 잡음 검출과정이다. 입력된 영상을 RGB 채널로 분리한 후, 각 채널의 모든 화소가 잡음인지 아닌지를 판단하여 잡음일 확률을 계산하고 할당한다. 이때 잡음 검출 마스크에서 rank-order를 사용하여 기존의 방법에 비해 보다 정확하게 잡음을 검출할 수 있다. 두 번째는 임펄스 잡음 제거 과정으로, 각 화소에 할당된 잡음 확률에 따라 화소를 변환하여 잡음이 제거된 출력 영상을 획득하는 과정이다. 실험을 통해 기존의 방법과 제안한 방법을 비교 분석하였으며, 제안한 방법이 보다 정확하게 잡음인 화소를 검출할 수 있음을 확인하였다. 또한 출력 영상에서도 보다 높은 PSNR 수치를 나타내었다. This paper proposes a cancellation algorithm of impulse noise using a rank-order method. The proposed method is a fast and simple algorithm that is composed of two parts. The first part involves noise detection using a fuzzy technique, where an image is divided into RGB color channels. Then every pixel in each color channel is investigated and assigned a probability indicating its chances of being a noise pixel. At this time, the rank order method using a noise-detection mask is utilized for accurate noise detection. Thereafter, the second part involves noise-cancellation, where each noise-pixel value in an image is replaced in proportion to its fuzzy probability. Through the experiments, both the conventional and proposed methods were simulated and compared. As a result, it is shown that proposed method is able to detect noisy pixels more accurately, and produce resulting images with high PSNR values.

영상의 밝기 및 색 분포에 기반한 피부색 영역의 선호색 사상 기법

고경우 ( Kyung Woo Ko ),권오설 ( Oh Seol Kwon ),권은영 ( Eun Young Kwon ),최명희 ( Myong Hui Choi ),하영호 ( Yeong Ho Ha ) 한국화상학회 2007 한국화상학회지 Vol.13 No.3

웨이블릿 패킷 sub-band 분석에 기반한 향상된 gray-to-color 알고리즘

고경우 ( Kyung Woo Ko ),권오설 ( Oh Seol Kwon ),손창환 ( Chang Hwan Son ),하영호 ( Yeong Ho Ha ) 한국화상학회 2006 한국화상학회지 Vol.12 No.3

웨이블릿 패킷 기반의 컬러화 알고리즘에서 슈도랜덤코드 삽입을 이용한 채도 보상 방법

고경우(Kyung-Woo Ko),장인수(In-Su Jang),경왕준(Wang-Jun Kyung),하영호(Yeong-Ho Ha) 대한전자공학회 2010 電子工學會論文誌-SP (Signal processing) Vol.47 No.4

본 논문에서는 웨이블릿 패킷 변환(WPT) 기반의 컬러화 알고리즘에서 슈도랜덤코드(pseudo-random code) 정보의 삽입을 통해 복원된 컬러 영상에서 채도를 보상하는 방법을 제안한다. 우선 컬러 영상을 흑백 영상으로 변환하는 과정(컬러-그레이변환)에서 RGB 영상을 YCbCr 영상으로 변환한 후, Y 영상에 2레벨 웨이블릿 패킷 변환을 적용하여 정보량이 최소인 부영역(수평의 수직, 수직의 수평 부영역)에 CbCr 영상을 삽입한다. 이때 프린팅 및 스캐닝 과정에서 발생하는 채도 열화를 보상하기 위해 원본 영상 CbCr의 최대값 및 최소값을 슈도랜덤코드 형태로 변환하여 대각의 대각 부영역에 역시 삽입한다. 슈도랜덤코드는 CbCr의 최대값 및 최소값을 흰색 점의 개수로 표현한 영상으로, 컬러 복원 과정(그레이-컬러변환)에서 이를 추출하여 원본의 CbCr 최대값 및 최소값과 복원 영상의 CbCr 최대값 및 최소값과의 비를 가중치로 이용함으로써 채도 보상 알고리즘을 수행한다. 실험을 통해 제안된 방법이 복원된 컬러 영상에서 채도를 향상시킴을 색차와 PSNR 수치로 확인할 수 있었다. This paper proposes a saturation compensating method by embedding pseudo-random code information in wavelet packet based colorization algorithm. In the color-to-gray process, an input RGB image is converted into YCbCr images, and a 2-level wavelet packet transform is applied to the Y image. And then, color components of CbCr are embedded into two sub-bands including minimum amount of energy on the Y image. At this time, in order to compensate the color saturations of the recovered color image during the printing and scanning process, the maximum and minimum values of CbCr components of an original image are also embedded into the diagonal-diagonal sub-band by a form of pseudo-random code. This pseudo-random code has the maximum and minimum values of an original CbCr components, and is expressed by the number of white pixels. In the gray-to-color process, saturations of the recovered color image are compensated using the ratio of the original CbCr values to the extracted CbCr values. Through the experiments, we can confirm that the proposed method improves color saturations in the recovered color images by the comparison of color difference and PSNR values.

JPEG 및 JPEG2000을 이용한 영상 압축과 색역 변화의 관계

고경우(Kyung-Woo Ko),박태용(Tae-Yong Park),하영호(Yeong-Ho Ha) 대한전자공학회 2009 電子工學會論文誌-SP (Signal processing) Vol.46 No.4

JPEG 및 JPEG2000과 같은 영상 압축 알고리즘은 고유의 손실 특성으로 인하여 영상 복원 시 화질을 열화시켜 색역(gamut)을 변화시킨다. 따라서 본 논문에서는 JPEG과 JPEG2000을 이용하여 압축률과 색역 변화의 관계를 연구하였다. 압축률과 색역 변화의 관계를 분석하기 위해 우선 표준 컬러 차트(Macbeth ColorChecker)의 18가지 색 표본을 이용하여 균일한 색 좌표계 내에서의 색상과 채도 변화를 조사하였다. 이를 근거로 12개의 자연 영상을 4가지 속성에 따라 2개의 그룹으로 분류하고 실험을 반복하였다. 그 결과 압축률과 색역 변화의 상관관계를 도출하고, 최소 자승법을 이용하여 근사화 곡선을 유도할 수 있었다. Image compression schemes, such as JPEG and JPEG2000, degrade the quality of a reconstructed image due to their lossy characteristics. Accordingly, this paper investigates the relationship between the compression ratio and the gamut variation for a reconstructed image using JPEG and JPEG2000. To analyze the relationship between compression ratio and gamut variation, i.e. the hue and chroma shift in the uniform color space, eighteen color samples from the Macbeth ColorChecker are initially used. Based on the color shift phenomenon for the color samples, twelve natural color images, classified into two groups depending on four color attributes, are also used to investigate the relationship between the level of compression and the variation in the gamut area. As a results, through the experiments, least square method is applied to obtain the fitting curves as an equation minimizing the error between the real data and its corresponding approximated values.

평균화면밝기에 기반한 PDP 디스플레이의 특성화 및 색 재현

권오설(Oh-Seol Kwon),고경우(Kyung-Woo Ko),하영호(Yeong-Ho Ha) 대한전자공학회 2008 電子工學會論文誌-SP (Signal processing) Vol.45 No.5

본 논문은 PDP TV에서 주위 환경을 고려한 색 재현 방법을 제안한다. 관찰자의 시공간적인 위치에 따라 주변 환경이 변하기 때문에, 디스플레이의 색 재현 과정에서 주위 조명은 반드시 고려되어야 한다. 주변 환경을 고려하기 위한 기존의 방법은 각 채널에서 전압의 이득을 조절함으로써 계조와 포화도를 향상시키기 때문에 인간의 순응 현상을 구현하는데 한계가 있으며, 이에 따라 다양한 주위 조건하에서 정확한 색을 재현하는데 어려움이 있었다. 따라서 이를 해결하기 위해, 본 논문은 먼저 PDP의 물리적 특성인 플레어 현상을 고려하였으며, 디스플레이의 밝기 변화에 따른 특성화 과정을 수행하였다. 또한, 센서로 획득된 주위 조명의 색온도 및 밝기값의 정보를 이용하여 색 순응현상을 적용하였다. 마지막으로 이를 토대로 순응모델을 적용함으로써 가변하는 주변 환경에서도 정확한 색을 재현할 수 있었다. 실험을 통해 제안한 방법이 기존의 방법에 비해 시각적 평가에서 더 우수함을 확인하였다. This paper proposes a method of color reproduction considering the viewing conditions of a PDP TV. Because of a change of peripheral environments by a temporal and spatial location of observers, the ambient lightings should be considered in the process of color reproduction of displays. A conventional method enhances the contrast and saturation of images by controlling voltage gains in each channel, so that there is a limit to implementing the phenomenon of human adaptation. This method also faces difficulties in reproducing the perceived colors under a variety of viewing conditions. Accordingly, in order to solve this problem, we first characterize the device by considering the brightness and the flare effect. The chromatic adaptation is finally applied to reproduce colors in a PDP TV using the information from the viewing conditions by the sensor. The images reproduced by the proposed method are visually more superior to those reproduced by a conventional method in the experiments.

잡음 영상에서 국부 영역의 반복적인 위상 상관도를 이용한 부화소 이동량 추정방법

하호건(Ho-Gun Ha),장인수(In-Su Jang),고경우(Kyung-Woo Ko),하영호(Yeong-Ho Ha) 大韓電子工學會 2010 電子工學會論文誌-SP (Signal processing) Vol.47 No.1

본 논문에서는 원 영상에서 특정한 국부 영역을 선택하고 선택된 국부 영역에 반복적인 위상 상관도를 수행함으로써 잡음을 가지고 있는 영상에서 정확한 부화소(subpixel) 이동량을 추정하는 방법을 제안한다. 기존의 방법은 영상 전체를 이용해 위상 상관도를 수행 한 후 포물선, sinc 같은 함수 보간을 통해 간접적으로 부화소 이동량을 추정하였다. 이 같은 추정방법은 정확하나 백색 가우시안 잡음(additive white gaussian noise)이나 에일리어싱(aliasing)과 같은 잡음이 영상에 존재하면 정확한 부화소 이동량 추정이 어렵다. 그래서 영상 전체를 이용하기 보다는 잡음이 적은 국부 영역을 선택하여 이를 이용해 위상 상관도를 수행하고 부화소 이동량을 계산할 때 기존의 함수의 보간을 사용하기 않고 반복적으로 위상 상관도를 수행함으로써 잡음에 강한 부화소 이동량을 추정 방법을 제안하였다. 또한 위상 상관도 함수의 분석을 통해 위상 상관도 반복횟수를 줄이는 방법도 제안하였다. 실험을 통해 제안한 방법과 기존의 방법으로 추정한 부화소 이동량의 오차를 비교하고 초해상도 영상을 만들어 봄으로써 제안한 방법이 잡음이 있는 조건에서 더 정확한 부화소 이동량 추정성능을 보여줌을 알 수 있었다. In this paper, we propose a subpixel shift estimation method using phase correlation with a local region for the registration of noisy images. Phase correlation is commonly used to estimate the subpixel shift between images, which is derived from analyzing shifted and downsampled images. However, when the images are affected by additive white Gaussian noise and aliasing artifacts, the estimation error is increased. Thus, instead of using the whole image, the proposed method uses a specific local region that is less affect by noises. In addition, to improve the estimation accuracy, iterative phase correlation is applied between selected local regions rather than using a fitting function. the restricted range is determined by analyzing the maximum peak and the two adjacent values of the inverse Fourier transform of the normalized cross power spectrum. In the experiments, the proposed method shows higher accuracy in registering noisy images than the other methods. Thus, the edge-sharpness and clearness in the super-resolved image is also improved.

국부이진패턴 히스토그램을 이용한 측면 차량 검출

강형섭(Kang Hyung-Sub),조동찬(Cho Dong-Chan),고경우(Ko Kyung-Woo),김회율(Kim Whoi-Yul) 한국방송·미디어공학회 2010 한국방송공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2010 No.7

본 논문에서는 주행 중인 차량에서 전방을 향해 장착된 카메라를 통해 입력된 영상에서 측면에 부분적으로 나타나는 차량을 검출하는 방법을 제안한다. 기존 연구에서는 모션 벡터를 이용하여 주변 배경과 관측되는 차량 사이의 모션 벡터 차이를 이용하여 측면 차량을 검출하고 있다. 그러나 모션 벡터를 이용할 경우 정지된 차량이나 전방에서 다가오는 차량의 경우 검출하기 어려운 점이 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 본 논문에서는 모션 벡터를 사용하지 않고 차량 측면 모습에서 특징 정보를 추출하여 SVM 분류기를 통해 측면 차량을 검출하는 방법을 제안한다. 차량 측면 모습의 특징을 뽑기 위해 영상의 밝기 변화에 강인한 국부 이진 패턴을 사용하였고 ROI영역 내에서 차량이 나타나는 위치에 상관없이 차량의 측면 모습을 찾아내기 위해 국부 이진 패턴의 히스토그램을 이용하였다. 실험결과에서는 제안하는 방법이 정지된 차량을 포함하여 88.5%의 정확도로 측면 차량을 검출하는 것을 확인하였다.