디지털 카메라 특성화

 

1. 디지털 카메라 특성화의 필요성

 

디지털 컴퓨터와 영상 처리 기술의 급속한 발전과 함께 디지털 형태의 영상은 점차 대중화 되어 가고 있다. 이러한 디지털 영상은 취급이 용이할 뿐만 아니라 전송, 저장, 복원하는데 있어서도 상당한 이익을 제공하였다.

디지털 카메라는 영상처리와 칼라 커뮤니케이션 분야에서 유용하게 사용되고 있다. 현재의 모든 디스플레이 시스템처럼 디지털 카메라 역시 촬영된 영상이 원래의 피사체와 동일하게 색 재현이 이루어지는 것을 목표로 하고 있다. 그러나 디지털 카메라에서 출력되는 RGB 신호가 장치 의존 신호이기 때문에, 즉 동일한 피사체에 대해서 서로 다른 디지털 카메라는 서로 다른 RGB 신호를 출력하기 때문에 디스플레이 시스템에서 원하는 색 재현이 이루어지지 않는다. 따라서 디지털 카메라의 색 자극치 XYZ와 이에 대한 RGB 출력 신호와의 관계를 명확히 할 필요가 있는데 이러한 관계를 구하는 것을 특성화라 한다[1]-[3].

 

2. 디지털 카메라 특성화 방법

 

크게 두 가지로 나누어서 분류할 수 있다[1],[2].

 

        spectral sensitivity를 기초로 한 방법이다. 이 방법에서는 spectral sensitivity와 CIE color matching function과의 관계를 구해서 색 자극치 XYZ와 카메라 출력신호 RGB 신호의 관계를 얻는다.

 

        color target 을 기초로 한 방법이다. 임의의 샘플 색을 촬영하여 얻은 RGB 출력값과 그 샘플 색의 색 자극치 XYZ 값과의 함수를 내삽법과 외삽법을 이용한 3차원 lookup table 방법, least squares polynomial modeling 방법, 그리고 신경망 방법 등이 있다. 일반적으로 가장 널리 쓰이는 regression을 이용한 방법을 알아보면 다음과 같다.

 

-  Regression을 이용한 방법

 

카메라 출력 RGB 값과 이에 대응하는 색 자극치 XYZ의 함수를 다항식으로 정의하고, 그 다항식의 계수를 찾는다[4].

 

   

            (1)

 

각 항의 계수를 구하기 위해서 선형적인 계산이 필요하다. 따라서 식을 행렬의 형식으로 만들어 사용하면 다음과 같이 표현할 수 있다.

                           (2)

 

여기서

 

           (3)

 

 

계수는 다음과 같은 연산으로 쉽게 구할 수 있다.

                             (4)

  

여기서 는 전치행렬을 나타낸다.

    

3. 실험방법 및 고찰

 

- 측색적 방법

 

시험하게 될 샘플 chart를 기준광원  아래에 위치시킨 다음 특성을 조사할 디지털 카메라(Sony DSC-D700)의 화이트 밸런스를 기준광원  에 맞춘 후 샘플 색을 촬영한다. 실험 구성은 아래 그림과 같다.

 

 

그림 1. 측색적 방법.

 

실험 방법을 flow chart로 나타내면 다음과 같다 [5],[6].

 

 

그림 2. 측색적 방법 flow chart.

 

추정한 XYZ와 측정된 XYZ와의 색차를 확인하면 다음과 같다.

 

1. 추정한 XYZ와 측정된 XYZ와의 색차 비교.

 

 

평균 색차 (∆Eab)

최대 색차

IT8.7/2 chart

3.6973

21.0249

Macbeth chart (24색)

1.0885

3.7582

 

4. 참 고 문 헌

 

[1] G. Hong, M. R. Luo, and P. A. Ronnier, “A Study of Digital Camera Colorimetric Characterization Based on Polynomial Modeling,” COLOR research and application, vol. 26, no. 1, pp. 76-84, Feb. 2001.

[2] J. S. Park, D. W. Kim, S. W. Jang, E. S. Kim, and K. I. Sohng, “Digital Video Camera Characterization Considering White Balance,” Proceedings of IEEK Summer Conference, vol. 25, no. 1, pp. 299-302, June 2002.

[3] L. W. MacDonald, “Developments in colour management systems,” Displays, vol. 16, no. 4, pp. 203-211, May 1996.

[4] M. R. Pointer, G. G. Attridge, and R. E. Jacobson, “Practical camera characterization for colour measurement,” The Imaging Science Journal. vol. 49, no. 2, pp. 63-80, July 2001.

[5] M. R. Pointer, G. G. Attridge, and R. E. Jacobson, “Application of a colour reproduction index to digital camera characterization,” The Imaging Science Journal, vol. 49, no. 2, pp. 11-22, July 2001.

[6] J. R. Jimenez, J. F. Reche, J. A. Diaz, L. J. Barco, and E. Hita, “Optimization of Color Reproduction on CRT-Color Monitors,” COLOR research and application, vol. 24, no. 3, pp. 207-213, June 1999.