Earticle

본 연구는 배경의 밝기와 색채 자극의 크기에 따라 색채를 동일하게 지각 할 수 있도록 디지털 색채 재현을목적으로 수행되었다. 디스플레이의 진화에 따라 다양한 크기의 디스플레이 디바이스에서 보다 정확한 색채와 향상된영상 재현은 화질에 전반적인 영향을 미치고 있다. 본 연구는 디지털 미디어 환경에서 시각적 특성을 반영한 디지털색채 재현을 위해 중심와 시각과 주변시 시각의 특성을 분리하고 배경의 밝기와 색채 자극의 크기에 따른 기존 연구결과를 바탕으로 컬러 어피어런스 모델링을 계발하였다. 도출된 실험 결과를 바탕으로 분산분석을 통해 배경의 밝기와색채 자극의 크기에 따른 컬러 어피어런스 모델링을 제안하였으며 제안된 모델을 근거로 하여 알고리즘 및 모델링 검증 작업을 실시하였다. 또한 디스플레이 접목을 위해 제안한 모델을 이용하여 실질적인 색채 제어 시스템을 구성하고복합적인 화상이 입력 영상으로 제시될 경우의 방법도 제안하였다. 본 연구를 통해 입력 영상이 디스플레이 크기에 따라 전환 될 때 발생할 수 있는 색채 변환 오류를 인간의 시지각 관점에서 해결 하여 보다 정확한 색채 표현과 향상된화질 영상 재현이 가능하다.

This study was conducted to reproduce digital colour based on the lightness of the background and size of the colour stimulus so that colour can be similarly perceived under different conditions. With the evolution of display technologies, display devices of various sizes can now reproduce more accurate colour and enhanced images, thus affecting the overall quality of display images. This study reproduced digital colour by considering the visual characteristics of the digital media environment. To accomplish this, we developed a colour appearance model which distinguishes the properties of foveal and peripheral vision. The proposed model is based on existing research on the lightness of the background and size of the colour stimulus. Based on experimental results, an analysis of variance was performed in order to develop the colour appearance model. The algorithm and modelling were verified based on the proposed model. In addition, to apply this model to display technologies, a practical colour control system and a method for handling complex input images were developed. Through this research, colour conversion errors which might occur when the input image is converted to fit a specific display size are resolved from the perspective of the human visual system. As a result, more accurate colour can be displayed and enhanced images can be reproduced.

디스플레이에서 재현되는 디지털 색채는 다양한 색공간을 통해 이미지로 전달 될 수 있으며 이미지로 전달된 색채는 화질 평가 시 주관적인 요인 및 객관적 요인 모두를 포함해 가장 중요한 요소 중 한가지 이다. 그러므로 디지 털 색채는 디스플레이 발전과 함께 지속적으로 객관적이며 정량적인 연구가 이루어 져야 하고 동시에 시감적 특성이 충분히 반영되어야 하므로 주관적 평가 역시 체계적이며 정량적인 연구가 공동으로 진행되어야 한다. 본 연구는 디스 플레이에서 재현된 디지털 색채 속성 중 색상 속성의 이동 현상에 대해 알아보기 위해 배경의 밝기를 차등 적용하고 다양한 색채가 배경에 제시된 상태에서 색채 자극의 크기는 중심와 시각과 주변시 시각으로 구분하여 정신물리학 실험 을 진행하였다. 실험을 통해 평가된 결과를 바탕으로 실험 자극으로 선정된 KS 기본 색상 중 5가지 색상의 색상 속성 이동 현상에 대해 배경의 밝기와 색채 자극의 크기에 따라 색상 속성 이동 현상을 규명하고 향후 디스플레이에서 재현 하는 연구 방향에 대해 제안 하였다.

The digital colour reproduced on a display can be transferred to the image through various colour spaces, and the colour transferred to the image is one of the most important factors, among both subjective and objective factors, in image quality evaluation. Therefore, the digital colour must be continuously studied objectively and quantitatively along with the display development. At the same time, the subjective evaluation should be accompanied by systematic and quantitative research as the visual characteristics must be fully reflected. In this study, we applied different lightness levels of the background in order to examine the movement phenomenon of colour properties among the digital colour properties reproduced on the display. A psychophysical experiment was conducted for the condition where various colours were presented in the background, and the size of the colour stimulus was divided into the foveal vision and peripheral vision. Based on the evaluation results of the experiment, the colour properties movement phenomenon is identified according to the lightness of the background and the size of the colour stimulus for five colours among KS basic colours selected by experimental stimulus. Furthermore, a research direction to reproduce colour on displays in the future is proposed.

디지털 색채를 통한 화질향상을 위해서 디지털 색채에 대한 과학적이고 체계적인 접근이 필요하며, 그에 따라 객관적인 논의가 요구되고 있다. 특히 미디어 환경에서 시각적 특성을 반영한 디스플레이 관련 연구 및 이를 통해 추 진되고 있는 국제 표준안 등이 영향력을 증명하고 있는 가운데, 화질 평가 시 중요한 요소 중 하나인 색채에 대한 중 요도는 사실상 디스플레이의 전반적인 화질을 평가하는데 있어서 가장 중요한 요소라고 할 수 있다. 본 연구는 미디어 환경에서 시각적 특성을 반영한 디지털 색채 재현을 목적으로 주변시 시각 영역 특성에서 색채 속성 관련 연구를 진행 하였다. 정신물리학 실험을 통해 평가된 결과를 바탕으로 배경의 밝기와 색채 자극의 크기에 따른 디지털 색채 특성을 찾고자 하였으며 색채 자극의 크기가 증가됨에 따라 주변시 시각 특성을 규명하고 디스플레이에서 재현하는 방법에 대해 제안 하였다.

A scientific and systematic approach for digitally representing colours is essential for improving image quality. Therefore, there is a need for objectively analysing such approaches. Studies regarding display systems, which can reflect human visual characteristics in the digital media environment, and associated international standards at the forefront, have already caused significant impact. Colour is one of the most important factors employed for evaluating the overall image quality of displays. The proposed study focusses on colour properties which are based on the characteristics of the human peripheral vision area, with the primary objective of reproducing digital colours which can simulate human visual characteristics in the digital media environment. The proposed study aims at identifying digital colour characteristics which can vary according to the level of background lightness and the size of colour stimuli. Based on the evaluation results obtained through psychophysical experiments, a method has been proposed for determining peripheral vision characteristics which vary according to the increasing size of a colour stimulus, thereby digitally reproducing them on displays.

본 연구는 배경의 밝기와 색상 자극의 크기에 따라 인지될 수 있는 색상 속성이 차이가 있을 수 있다는 가정아래, 배경의 밝기를 차등적으로 적용하여 Peripheral vision에 해당하는 10°와 20°의 자극을 colour matching하는 실험을 진행 하였다. 실험결과, 배경의 밝기 및 실험 자극으로 사용된 Munsell 색상 속성의 조합에 따라 동일한 색상임에도 불구하고 colour를 각기 다르게 인지할 수 있다는 경향성을 볼 수 있었으며, 자극의 크기에 대한 색상 인지 관련 선행 연구 결과와 다르게 배경의 밝기의 변화에 따라 색상 자극의 크기가 상대적으로 작다고 하더라도 더욱 colourful 하거나 더욱 밝게 인지될 수 있다는 결과를 얻을 수 있었다. 본 연구에서 진행된 실험 결과를 바탕으로 향후 영상의 크기가 변환 될 때 발생할 수 있는 화질 열화를 개선할 수 있으며 2D 뿐만 아니라 3D나 홀로그램 영상처리 시, 시감적 특성을 반영한 효과적인 입체 영상 재현에도 기여할 수 있다.

In this study, under the assumption that there may be differences in colour attributes that can be perceived according to the brightness of the background and the size of the colour stimulus, a test was conducted where colour matching was done for stimulus sizes of 10° and 20° in terms of peripheral vision by varying the background brightness. The test results showed that depending on the background brightness and the specific combinations of the Munsell colour attributes used as the test stimulus, colours can be perceived differently even if they are the same colours. In addition, in contrast to findings from previous studies on colour perception according to the stimulus size, it was found that even if the size of the colour stimulus is relatively small, colours can be perceived more colourfully or more brightly with changes in the background brightness. Based on the findings of this study, degradation in image quality can be improved, which may occur when the size of the input image is changed at a later time, and also, contributions can be made when it comes to the reproduction of effective sold three-dimensional structures that reflect visual qualities when processing 3D holographic imagery, in addition to 2D imagery.

본 연구는 배경의 밝기와 색상 자극의 크기에 따라 인지될 수 있는 색의 차이가 있을 수 있다는 가정아래, 배경의 밝기를 차등적으로 적용하여 2°와 10°에 해당하는 자극의 크기를 비교하는 실험을 진행하였다. 실험결과, 배경의 밝기 및 실험 자극으로 사용된 Munsell 색상 속성의 조합에 따라 동일한 색상임에도 불구하고 colour를 각기 다르게 인지할 수 있다는 경향성을 볼 수 있었다. 실험 결과를 바탕으로 차후 대형 화면의 크기에서 모바일 크기의 화면으로 입력 영상이 전환 될 때 발생할 수 있는 색상 인지의 차이에 대해 본 실험 결과를 반영함으로써 모바일에서 가장 큰 이슈 중 하나인 전력 효율성이 반영 가능하며 2D 뿐만 아니라 3D나 홀로그램 영상처리 시 효과적인 입체 영상 재현 및 화질에도 기여할 수 있다.

This study, under the assumption that there may be a difference in colours recognized depending on background lightness and colour stimulus size, applied background lightness in a differential way and conducted an experiment by comparing the sizes of stimuli equivalent to 2° and 10°. Based on the results, by reflecting the results of this experiment as a difference in colour recognition, which may occur when the input image is converted from a large-sized screen to a mobile-sized screen, power efficiency, one of the biggest issues, can be reflected in mobile devices and may contribute to effective three-dimensional image reproduction and image quality in 3-D or hologram as well as 2-D images.

본 논문에서는 사람의 인지특성을 기반으로 대조 민감도에 의해 나타나는 특성을 모델링 한 JND (Just Noticeable Difference) 모델을 비디오 코딩에 적용하여 압축률을 높이는 방법을 제안한다. 제안하는 방법은 JND 모델에 따른 임계치를 기준으로 양자화 단계에서 비가시 신호를 제한하여 주관적 화질을 유지하면서 비트율을 낮추는 방법으로, 변환을 통해 주파수 도메인으로 변환된 잔차 신호들을 양자화 단계에서 입력으로 받아 신호제한 및 양자화를 수행한다. 양자화 단계에서 주파수 도메인의 신호가 JND 관점에서 유사하게 인지되는 기준 임계치를 구해 잔차 신호에서 비가시 신호를 제한하고 양자화를 수행한 후, 최적의 율-인지왜곡 비용을 갖는 양자화 계수를 선택함으로써 비트율을 절감시킨다. 제안하는 알고리즘의 성능 검증은 최신 비디오 압축 표준인 HEVC (High Efficiency Video Coding)의 참조 소프트웨어인 HM16.0에 적용했으며, CTC (Common Test Condition)의 Random Access 모드에서 HM 16.0을 통해 압축된 영상 대비 평균 4.11%, BQTerrace 영상의 양자화 파라미터 22에서 최대 17.22%의 비트율 절감을 보였으며, Low Delay 모드에서 평균 7.16%, 최대 22.55%, All intra 모드에서 평균 13.41%, 최대 21.64%의 비트율 절감을 보였다. 5명의 평가자들의 주관적 화질 측정으로 평균 DMOS (Difference Mean Opinion Score) 값은 최대 약 0.36 최소 0 정도의 분포를 보였다.

In this paper, the fast encoding algorithm in High Efficiency Video Coding (HEVC) encoder was studied. For the encoding efficiency, the current HEVC reference software is divided the input image into Coding Tree Unit (CTU). then, it should be re-divided into CU up to maximum depth in form of quad-tree for RDO (Rate-Distortion Optimization) in encoding precess. But, it is one of the reason why complexity is high in the encoding precess. In this paper, to reduce the high complexity in the encoding process, it proposed the method by determining the maximum depth of the CU using a hierarchical clustering at the pre-processing. The hierarchical clustering results represented an average combination of motion vectors (MV) on neighboring blocks. Experimental results showed that the proposed method could achieve an average of 16% time saving with minimal BD-rate loss at 1080p video resolution. When combined the previous fast algorithm, the proposed method could achieve an average 45.13% time saving with 1.84% BD-rate loss.

본 논문은 영상 신호의 방향을 고려하여 기존의 multiband energy scaling 방법의 문제점을 보완하면서 human visual system(HVS)에 적합한 영상 local contrast 향상 방법을 개발하였다. 기존의 multiband energy scaling 방법은 신호 방향에 대한 고려 없이 화질을 향상시켜 ringing artifact가 발생하였으나 본 논문에서는 block gradient를 사용하여 신호의 방향을 측정하고 측정된 신호 방향에 따라 주파수 신호를 향상시켜 ringing artifact의 발생 없이 화질을 향상시켰다. 또한 본 논문은 human visual system(HVS)은 각 신호의 값 하나하나 보다는 각 신호가 가지는 주파수에 성분에 민감하게 반응한다는 것을 이용하여 주파수 성분에 대한 인간 시각의 민감도를 모델링한 contrast sensitivity function(CSF)에 따라 영상의 화질을 향상시켰다. 결국 본 논문에서 제안하는 방법은 신호의 특성과 인간 시각의 특성을 모두 고려하여 영상의 화질을 향상시키기 때문에 기존의 화질 향상 방법들에 비해 영상 신호와 인간 시각 특성에 더욱 적합하게 화질을 향상시킬 수 있다.

We develop the signal processing method for adaptive implementing direction of signal and the frequency sensitivity of human visual system(HVS). Existing multiband energy scaling method makes ringing artifact because it does not consider signal direction. To solve this problem, we use block gradient for signal direction in addition to existing method. And we use the fact that frequency component of signal is more sensitive than value of signal over human eyes. we enhance the signal according to contrast sensitivity function(CSF) which is the model of frequency sensitivity of human eye. Compared that the existing analysis models only improve the efficiencies in the existing systems, the developed method can process the image signals to be more desirable and suitable to HVS.

The purpose of this study was to analyze the misconceptions of the human's visual perception observed in science textbooks and the perceptions of teachers and students. For this purpose, we analyzed 9 kinds of 8th science textbooks of the 7th national science curriculum, and conducted a questionnaire survey of 281 middle school students and 51 science teachers concerning their concepts. According to the result of textbook analysis, 5 forms of visual stimulus pathways were presented in the 9 textbooks, but few explanations were given about the cognition process of the brain. According to the results of analyzing the questionnaires, most of the students and teachers had various misconceptions on visual stimulus pathway. Particularly with regard to the visual perception pathway of nerves from the eye to the brain, only 42% of the teachers and 7% of the students had scientific concepts. Therefore, it is necessary to supplement contents on human visual perception in the curriculum and to correct the textbooks using scientific concepts that do not cause misconceptions. In addition, it is suggested to provide science teachers with opportunities for training so that they have scientific understanding of human visual perception process.

For last several decades, the color correction methods have been proposed for HDR(high dynamic range) images. However, color distortion problems take place after correcting the colors such as halos, dominant color as well known. Accordingly, this article presents a novel approach in which the method consists of tone-mapping method and cone response function. In the proposed method, the tone mapping method is used to improve the contrast in the given HDR image based on chromatic and achromatic based on the CIEXYZ tristimulus value, expressed in c/m². The cone response function is used to deal with mismatch between corrected image and displayed image as well as to estimate various human visual effects based on the CMCAT2000 color appearance model. The experimental results show that the proposed method yields better performance of color correction over the conventional method in subjective and quantitative quality, and color reproduction.

본 논문에서는 인간의 시각 인지 능력(Human Visual System; HVS)을 기반으로 하는 영상 품질 측정 방법을 제안한다. 보다 구체적으로 제안하는 시각 인지 기반의 영상 품질 측정 방법은 기존의 객관적인 품질 평가 방법인 PSNR 품질 측정 방법에 1) HVS 에 기반한 foveated contrast sensitivity 을 이용하여 집중 영역으로부터 거리에 따른 인식률 저하를 반영하였으며, 이와 동시에 2) Just Noticeable Distortion(JND)을 통해 영상의 휘도 대비 차이에서 오는 인식률 차이를 반영하여 사용자가 인지하는 품질을 계산하였다. 이러한 연구 결과는 특히 대형 영상의 부호화 과정에서 양자화 및 bit allocation, 또는 기 부호화된 영상의 전송 과정에서 차등화된 오류 보호 기술 등에 활용할 수 있을 것이다.

본 논문에서는 MPEG-7 의 특징 기술자를 이용하고, 초기 중요도 가중치를 고려한 관심영역(ROI: Region-Of-Interest) 기반의 의료 영상 검색 시스템을 제안한다. 의료 영상에서 의미 없는 배경 부분을 제거하고, 영역 추출 처리 시간을 줄이는 관심 윈도우(AW: Attention Window)를 생성하여 관심 영역 세그먼테이션을 수행한다. 또한 인간 시각에 부합하는 검색 성능의 향상을 위해 특징 벡터 거리 계산에서 영역의 초기 가중치를 설정하였다. 실험에서 구현된 시스템은 의료 영상을 효과적으로 찾아내며, 조합된 특징과 가중치를 이용한 유사도 측정으로 검색 성능이 향상됨을 보여준다.