KR102517323B1 - Up-sampling system and method using multiple images - Google Patents
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Abstract
다중 영상을 이용한 업샘플링 시스템 및 방법이 제공된다. 상기 다중 영상을 이용한 업샘플링 시스템은, 서로 다른 시간대의 복수개의 영상을 촬영하여 복수개의 영상 신호를 획득하도록 형성되는 영상 신호 획득부; 상기 복수개의 영상 신호의 전처리를 수행하여 복수개의 분류된 정규화 신호를 생성하도록 형성되는 영상 신호 전처리부; 상기 복수개의 정규화 신호 및 부분 지연 신호를 이용하여 상기 정규화 신호 각각의 최적 지연값을 획득하도록 형성되는 지연 정보 처리부; 및 상기 최적 지연값들을 이용하여 상기 복수개의 정규화 신호를 병합한 업샘플링 신호를 출력하도록 형성되는 영상 신호 후처리부;를 포함한다.An upsampling system and method using multiple images are provided. The up-sampling system using the multiple images may include: a video signal acquisition unit configured to acquire a plurality of video signals by capturing a plurality of images in different time zones; a video signal pre-processing unit configured to generate a plurality of classified normalized signals by performing pre-processing of the plurality of video signals; a delay information processor configured to obtain an optimal delay value of each of the normalized signals using the plurality of normalized signals and partial delay signals; and a video signal post-processing unit configured to output an up-sampling signal obtained by merging the plurality of normalization signals using the optimal delay values.
Description
본 발명은 다중 영상을 이용한 업샘플링 시스템 및 방법에 관한 것으로, 특히, 진동 센서 또는 고프레임 카메라를 이용하지 않고 저프레임 카메라를 이용하여 촬영한 복수개의 영상을 이용하여 업샘플링을 수행하는 다중 영상을 이용한 업샘플링 시스템 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to an upsampling system and method using multiple images, and more particularly, multiple images in which upsampling is performed using a plurality of images captured using a low frame camera without using a vibration sensor or a high frame camera. It relates to a used upsampling system and method.
일반적으로 기계의 이상을 감지하기 위해서는 진동 센서를 부착하여 진동을 측정하고, 이상 진동이 발생하는 경우, 기계에 이상이 발생한 것으로 판단하도록 사용된다.In general, in order to detect an abnormality in a machine, a vibration sensor is attached to measure the vibration, and when abnormal vibration occurs, it is used to determine that an abnormality has occurred in the machine.
진동 센서를 부착하는 것은 정상 상태와 이상 상태를 진동의 크기, 진동 형태 등을 이용하여 용이하게 판단할 수 있다는 장점이 존재하지만, 그와 동시에 진동 센서의 부착이 가능한 크기 이상의 기계에 설치가 가능하며, 가속도만을 측정하고, 하나의 위치에서만 측정이 가능하다는 단점이 존재한다.Attaching the vibration sensor has the advantage of being able to easily determine the normal state and the abnormal state by using the size and shape of the vibration, but at the same time, it can be installed in a machine that is larger than the size that the vibration sensor can be attached to, However, there is a disadvantage that only acceleration is measured and measurement is possible only at one location.
또한, 나아가 기계에 설계 외의 질량이 더해지기 때문에 기계의 동작에 유의미한 상호작용이 발생할 수도 있으며 기준 크기 이상의 진동은 감지가 불가능하다는 단점이 존재한다.In addition, since a non-designed mass is added to the machine, a significant interaction may occur in the operation of the machine, and there is a disadvantage that vibration of a standard size or more cannot be detected.
따라서, 이러한 단점을 극복하기 위해 카메라 시스템과 같은 이미지 촬영 센서를 이용하여 물체의 이상을 감지하려는 시스템이 사용되고 있다. 그러나 이러한 카메라 시스템을 사용하게 되면 낮은 촬영 프레임 비율을 가질 뿐 아니라 영상 데이터이기 때문에 기존의 진동 센서에 비해 신호의 크기가 커진다는 문제점이 존재한다.Therefore, in order to overcome these disadvantages, a system for detecting an abnormality of an object using an image capturing sensor such as a camera system is being used. However, when such a camera system is used, there is a problem in that it not only has a low shooting frame rate, but also increases the size of a signal compared to a conventional vibration sensor because it is image data.
또, 촬영 프레임을 증가시키는 경우에는 해상도가 반비례하여 낮아지는 문제점이 존재하기 때문에 촬영 프레임을 증가시켜 이상을 감지하더라도 낮은 해상도로 인해 이상 상태를 분석하지 못하는 문제가 발생할 수도 있다. In addition, since there is a problem in that the resolution decreases in inverse proportion when the capturing frame is increased, even if an abnormality is detected by increasing the capturing frame, a problem may occur in which the abnormal state cannot be analyzed due to the low resolution.
상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예는 낮은 촬영 프레임을 가지는 카메라를 이용하여 높은 촬영 프레임을 가지는 카메라로 촬영한 영상과 유사한 효과를 가지는 영상 신호를 획득할 수 있는 다중 영상을 이용한 업샘플링 시스템 및 방법을 제공하고자 한다.In order to solve the problems of the prior art as described above, an embodiment of the present invention is to obtain an image signal having an effect similar to that of an image taken by a camera having a high shooting frame using a camera having a low shooting frame. It is intended to provide an upsampling system and method using multiple images.
위와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 다중 영상을 이용한 업샘플링 시스템이 제공된다. 상기 다중 영상을 이용한 업샘플링 시스템은, 서로 다른 시간대의 복수개의 영상을 촬영하여 복수개의 영상 신호를 획득하도록 형성되는 영상 신호 획득부; 상기 복수개의 영상 신호의 전처리를 수행하여 복수개의 분류된 정규화 신호를 생성하도록 형성되는 영상 신호 전처리부; 상기 복수개의 정규화 신호 및 부분 지연 신호를 이용하여 상기 정규화 신호 각각의 최적 지연값을 획득하도록 형성되는 지연 정보 처리부; 및 상기 최적 지연값들을 이용하여 상기 복수개의 정규화 신호를 병합한 업샘플링 신호를 출력하도록 형성되는 영상 신호 후처리부;를 포함한다.According to one aspect of the present invention for solving the above problems, an upsampling system using multiple images is provided. The up-sampling system using the multiple images may include: a video signal acquisition unit configured to acquire a plurality of video signals by capturing a plurality of images in different time zones; a video signal pre-processing unit configured to generate a plurality of classified normalized signals by performing pre-processing of the plurality of video signals; a delay information processor configured to obtain an optimal delay value of each of the normalized signals using the plurality of normalized signals and partial delay signals; and a video signal post-processing unit configured to output an up-sampling signal obtained by merging the plurality of normalization signals using the optimal delay values.
상기 영상 신호 획득부는, 촬영 대상에 촬영 표적이 존재하는 경우, 상기 촬영 표적의 위치 변화를 상기 영상 신호로 획득하며, 상기 촬영 표적이 존재하지 않는 경우 상기 촬영 대상의 특징점을 촬영 표적으로 설정하여 위치 변화를 상기 영상 신호로 획득하거나, 상기 촬영 대상의 특정 위치 중 상기 촬영 대상의 움직임의 변화가 가장 큰 위치의 위치 변화를 상기 영상 신호로 획득하도록 형성될 수 있다.The image signal obtaining unit obtains a positional change of the imaging target as the video signal when the imaging target exists in the imaging target, and sets a characteristic point of the imaging target as the imaging target when the imaging target does not exist, thereby positioning the imaging target. It may be configured to obtain the change as the image signal or to obtain the change in position of a location where the change in the motion of the object to be photographed is the greatest among the specific positions of the object to be photographed as the image signal.
상기 촬영 대상의 특징점은, SIFT 알고리즘, Harris 알고리즘 및 FAST 알고리즘 중 어느 하나를 통해 획득되는 특징점 중 어느 하나일 수 있다.The feature point of the photographing target may be any one of feature points obtained through any one of the SIFT algorithm, the Harris algorithm, and the FAST algorithm.
상기 영상 신호 전처리부는, 상기 복수개의 영상 신호를 기 설정된 기준을 이용하여 각각 정규화하여 상기 복수개의 정규화 신호를 생성하도록 형성되는 영상 신호 정규화 모듈; 및 상기 복수개의 정규화 신호 중 어느 하나를 기준 정규화 신호로 선정하고 나머지 신호를 획득 정규화 신호로 선정하는 분류를 수행하는 정규화 신호 분류 모듈;을 포함하며, 상기 영상 신호 정규화 모듈은, 체비세브 IIR 필터를 이용하여 상기 영상 신호를 필터링 한 후, 정규화를 수행하도록 형성될 수 있다.The video signal pre-processing unit may include: a video signal normalization module configured to normalize the plurality of video signals using a predetermined criterion to generate the plurality of normalized signals; and a normalization signal classification module which selects one of the plurality of normalization signals as a reference normalization signal and selects the remaining signals as acquired normalization signals, wherein the video signal normalization module includes a Chebyshev IIR filter. After filtering the image signal by using, it may be formed to perform normalization.
상기 지연 정보 처리부는, 상기 정규화 신호 중 어느 하나의 부분 지연 신호를 획득하도록 형성되며, 상기 부분 지연 신호는 임의의 정수 지연 N을 이용하여 획득되는 부분 지연 신호 획득 모듈; 및 상기 부분 지연 신호 및 상기 정규화 신호를 이용하여 상기 최적 지연값을 획득하도록 형성되는 최적 지연값 획득 모듈;을 포함하도록 형성될 수 있다.The delay information processing unit may include a partial delay signal acquisition module configured to obtain a partial delay signal of any one of the normalized signals, wherein the partial delay signal is obtained using an arbitrary integer delay N; and an optimal delay value acquisition module configured to obtain the optimal delay value using the partial delay signal and the normalization signal.
상기 부분 지연 신호 획득 모듈은, 상기 정규화 신호 중 상기 기준 정규화 신호의 상기 부분 지연 신호를 획득하도록 형성될 수 있다.The partially delayed signal obtaining module may be configured to acquire the partially delayed signal of the reference normalized signal among the normalized signals.
상기 부분 지연 신호 획득 모듈은, 상기 부분 지연 신호를 라그랑주 보간법에 패로우 구조를 적용한 하기 수학식 1을 이용하여 획득할 수 있다.The partially delayed signal obtaining module may acquire the partially delayed
[수학식 1][Equation 1]
(여기서, x(n): 정규화 신호, x(n)': 정규화 신호의 부분 지연 신호, : 패로우 구조 필터, : 패로우 계수)(where x(n): normalized signal, x(n)': partial delay signal of normalized signal, : Farrow structure filter, : Farrow coefficient)
상기 최적 지연값 획득 모듈은, 하기 수학식 2로 표현되는 오차 제곱합 공식 중 어느 하나를 이용하여 임의의 정규화 신호에 대한 복수개의 지연값을 획득하고, 획득한 상기 복수개의 지연값 중 최소값을 상기 최적 지연값으로 획득하도록 형성되며, 상기 임의의 정규화 신호에 대한 복수개의 지연값은 상기 임의의 정수 지연 N을 변경하여 생성되는 복수개의 상기 부분 지연 신호를 이용하여 획득될 수 있다.The optimal delay value acquisition module acquires a plurality of delay values for a normalized signal using any one of the error sum-of-squares formulas represented by
[수학식 2][Equation 2]
(여기서, Xij : i번째 획득 정규화 신호의 j번째 데이터, Xij': i번째 획득 정규화 신호의 부분 지연 신호의 j번째 데이터, Yj : 기준 정규화 신호의 i번째 데이터, Yij': 기준 정규화 신호로 만들어진 i번째 부분 지연 신호의 j번째 데이터, L: 신호 길이)(Where, X ij : j-th data of the i-th acquired normalized signal, X ij ': j-th data of a partial delay signal of the i-th acquired normalized signal, Y j : i-th data of the reference normalized signal, Y ij ': reference The j-th data of the i-th partial delayed signal made of the normalized signal, L: signal length)
상기 영상 신호 후처리부는, 상기 최적 지연값을 이용하여 상기 기준 정규화 신호와 상기 획득 정규화 신호를 병합하고 보간을 수행하여 상기 업샘플링 신호를 생성하도록 형성되는 업샘플링 신호 생성 모듈; 및 상기 업샘플링 신호를 필터링하여 안티 에일리어싱을 수행하도록 형성되는 업샘플링 신호 필터링 모듈;을 포함하도록 형성될 수 있다.The video signal post-processing unit may include an upsampling signal generation module configured to generate the upsampling signal by merging the reference normalization signal and the acquisition normalization signal using the optimal delay value and performing interpolation; and an up-sampling signal filtering module configured to perform anti-aliasing by filtering the up-sampling signal.
상기 업샘플링 신호 필터링 모듈은, 상기 업샘플링 신호를 필터링 하기 위해 체비세브 필터를 사용할 수 있다.The upsampling signal filtering module may use a Chebyshev filter to filter the upsampling signal.
본 발명의 일 측면에 따르면, 다중 영상을 이용한 업샘플링 방법이 제공된다. 상기 다중 영상을 이용한 업샘플링 방법은, 영상 신호 획득부를 이용하여 서로 다른 시간대의 복수개의 영상을 촬영하여 복수개의 영상 신호를 획득하는 단계; 영상 신호 전처리부를 이용하여 상기 복수개의 영상 신호의 전처리를 수행하여 복수개의 분류된 정규화 신호를 생성하는 단계; 지연 정보 처리부를 통해 상기 복수개의 정규화 신호 및 부분 지연 신호를 이용하여 최적 지연값을 획득하는 단계; 및 영상 신호 후처리부를 통해 상기 최적 지연값들을 이용하여 상기 복수개의 정규화 신호를 병합한 업샘플링 신호를 출력하는 단계;를 포함한다.According to one aspect of the present invention, an upsampling method using multiple images is provided. The upsampling method using the multiple images may include acquiring a plurality of image signals by capturing a plurality of images in different time zones using an image signal acquisition unit; generating a plurality of classified normalized signals by performing pre-processing of the plurality of video signals using a video signal pre-processing unit; obtaining an optimal delay value using the plurality of normalized signals and partial delay signals through a delay information processing unit; and outputting an up-sampling signal obtained by merging the plurality of normalized signals using the optimal delay values through a video signal post-processing unit.
상기 복수개의 영상 신호를 획득하는 단계는, 촬영 대상에 촬영 표적이 존재하는 경우, 상기 촬영 표적의 위치 변화를 상기 영상 신호로 획득하며, 상기 촬영 표적이 존재하지 않는 경우 상기 촬영 대상의 특징점을 촬영 표적으로 설정하여 위치 변화를 상기 영상 신호로 획득하거나, 상기 촬영 대상의 특정 위치 중 상기 촬영 대상의 움직임의 변화가 가장 큰 위치의 위치 변화를 상기 영상 신호로 획득하도록 형성될 수 있다.The acquiring of the plurality of image signals may include acquiring a positional change of the imaging target as the video signal when the imaging target exists in the imaging target, and capturing feature points of the imaging target if the imaging target does not exist. It may be set as a target to obtain a positional change as the image signal, or a positional change of a position where the movement change of the photographing target is greatest among specific positions of the photographing target may be acquired as the image signal.
상기 촬영 대상의 특징점은, SIFT 알고리즘, Harris 알고리즘 및 FAST 알고리즘 중 어느 하나를 통해 획득되는 특징점 중 어느 하나일 수 있다.The feature point of the photographing target may be any one of feature points obtained through any one of the SIFT algorithm, the Harris algorithm, and the FAST algorithm.
상기 복수개의 분류된 정규화 신호를 생성하는 단계는, 상기 복수개의 영상 신호를 기 설정된 기준을 이용하여 각각 정규화하여 상기 복수개의 정규화 신호를 생성하는 단계; 및 상기 복수개의 정규화 신호 중 어느 하나를 기준 정규화 신호로 선정하고 나머지 신호를 획득 정규화 신호로 선정하는 분류를 수행하는 단계;를 포함하며, 상기 정규화 신호를 생성하는 단계는, 체비세브 IIR 필터를 이용하여 상기 영상 신호를 필터링 한 후, 정규화를 수행하도록 형성될 수 있다.The generating of the plurality of classified normalized signals may include: generating the plurality of normalized signals by normalizing each of the plurality of video signals using a predetermined criterion; and selecting one of the plurality of normalization signals as a reference normalization signal and selecting the remaining signals as acquisition normalization signals. After filtering the video signal by doing so, it may be formed to perform normalization.
상기 최적 지연값을 획득하는 단계는, 상기 정규화 신호 중 어느 하나의 부분 지연 신호를 획득하며, 상기 부분 지연 신호를 임의의 정수 지연 N을 이용하여 획득하는 단계; 및 상기 부분 지연 신호 및 상기 정규화 신호를 이용하여 상기 최적 지연값을 획득하는 단계;를 포함하도록 형성될 수 있다.The obtaining of the optimal delay value may include: obtaining a partial delay signal of any one of the normalized signals and obtaining the partial delay signal using an arbitrary integer delay N; and obtaining the optimal delay value using the partial delay signal and the normalization signal.
상기 부분 지연 신호를 획득하는 단계는, 상기 정규화 신호 중 상기 기준 정규화 신호의 상기 부분 지연 신호를 획득하도록 형성될 수 있다.The obtaining of the partially delayed signal may include acquiring the partially delayed signal of the reference normalized signal among the normalized signals.
상기 부분 지연 신호를 획득하는 단계는, 상기 부분 지연 신호를 라그랑주 보간법에 패로우 구조를 적용한 하기 수학식 3을 이용하여 획득할 수 있다.In the obtaining of the partially delayed signal, the partial delayed signal may be obtained using
[수학식 3][Equation 3]
(여기서, x(n): 정규화 신호, x(n)': 정규화 신호의 부분 지연 신호, : 패로우 구조 필터, : 패로우 계수)(where x(n): normalized signal, x(n)': partial delay signal of normalized signal, : Farrow structure filter, : Farrow coefficient)
상기 최적 지연값을 획득하는 단계는, 하기 수학식 4로 표현되는 오차 제곱합 공식 중 어느 하나를 이용하여 임의의 정규화 신호에 대한 복수개의 지연값을 획득하고, 획득한 상기 복수개의 지연값 중 최소값을 상기 최적 지연값으로 획득하도록 형성되며, 상기 임의의 정규화 신호에 대한 복수개의 지연값은 상기 임의의 정수 지연 N을 변경하여 생성되는 복수개의 상기 부분 지연 신호를 이용하여 획득될 수 있다.The obtaining of the optimal delay value may include obtaining a plurality of delay values for a normalized signal using any one of the error sum-squared formulas represented by
[수학식 4][Equation 4]
(여기서, Xij : i번째 획득 정규화 신호의 j번째 데이터, Xij': i번째 획득 정규화 신호의 부분 지연 신호의 j번째 데이터, Yi : 기준 정규화 신호의 i번째 데이터, Yij': 기준 정규화 신호로 만들어진 i번째 부분 지연 신호의 j번째 데이터, L: 신호 길이)(Where, X ij : j-th data of the i-th acquired normalized signal, X ij ': j-th data of a partial delay signal of the i-th acquired normalized signal, Y i : i-th data of the reference normalized signal, Y ij ': reference The j-th data of the i-th partial delayed signal made of the normalized signal, L: signal length)
상기 업샘플링 신호를 출력하는 단계는, 상기 최적 지연값을 이용하여 상기 기준 정규화 신호와 상기 획득 정규화 신호를 병합하고 보간을 수행하여 상기 업샘플링 신호를 생성하는 단계; 및 상기 업샘플링 신호를 필터링하여 안티 에일리어싱을 수행하는 단계;를 포함하도록 형성될 수 있다.The outputting of the upsampling signal may include generating the upsampling signal by merging the reference normalization signal and the acquired normalization signal using the optimal delay value and performing interpolation; and performing anti-aliasing by filtering the up-sampling signal.
상기 안티 에일리어싱을 수행하는 단계는, 상기 업샘플링 신호를 필터링 하기 위해 체비세브 필터를 사용할 수 있다.In the performing of the anti-aliasing, a Chebyshev filter may be used to filter the upsampling signal.
본 발명의 일 실시예에 따른 다중 영상을 이용한 업샘플링 시스템 및 방법은 낮은 프레임으로 촬영하는 카메라를 이용하여 높은 프레임의 카메라로 촬영한 결과와 유사한 결과를 획득할 수 있는 효과가 있다.An upsampling system and method using multiple images according to an embodiment of the present invention has an effect of obtaining a result similar to that of a high frame rate camera using a low frame rate camera.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 다중 영상을 이용한 업샘플링 시스템을 나타낸 블록도이다.
도 2는 도 1의 영상 신호 전처리부를 나타낸 블록도이다.
도 3은 도 1의 지연 정보 처리부를 나타낸 블록도이다.
도 4는 도 1의 영상 신호 후처리부를 나타낸 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 영상을 이용한 업샘플링 방법을 나타낸 순서도이다.
도 6은 도 5의 단계 S520을 나타낸 순서도이다.
도 7은 도 5의 단계 S530을 나타낸 순서도이다.
도 8은 도 5의 단계 S540을 나타낸 순서도이다.1 is a block diagram illustrating an upsampling system using multiple images according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram illustrating a video signal pre-processing unit of FIG. 1 .
FIG. 3 is a block diagram illustrating a delay information processing unit of FIG. 1 .
FIG. 4 is a block diagram illustrating a video signal post-processing unit of FIG. 1 .
5 is a flowchart illustrating an upsampling method using multiple images according to an embodiment of the present invention.
6 is a flowchart illustrating step S520 of FIG. 5 .
FIG. 7 is a flowchart illustrating step S530 of FIG. 5 .
8 is a flowchart illustrating step S540 of FIG. 5 .
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. This invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly describe the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and the same reference numerals are assigned to the same or similar components throughout the specification.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 다중 영상을 이용한 업샘플링 시스템을 나타낸 블록도이고, 도 2는 도 1의 영상 신호 전처리부를 나타낸 블록도이며, 도 3은 도 1의 지연 정보 처리부를 나타낸 블록도이고, 도 4는 도 1의 영상 신호 후처리부를 나타낸 블록도이다.1 is a block diagram showing an upsampling system using multiple images according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing a video signal pre-processing unit of FIG. 1, and FIG. 3 is a block diagram showing a delay information processing unit of FIG. FIG. 4 is a block diagram illustrating the image signal post-processing unit of FIG. 1 .
이하에서는 도 1 내지 도 4를 이용하여 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 영상을 이용한 업샘플링 시스템에 대하여 상세히 설명하도록 한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 영상을 이용한 업샘플링 시스템(100)은, 복수개의 촬영 영상을 획득하고, 획득한 촬영 영상 신호의 최적 지연 값을 획득한 후, 획득한 최적 지연 값을 이용하여 촬영 영상 신호들을 병합하여 업샘플링 신호를 생성하도록 형성된다. 이를 위해 본 발명의 다중 영상을 이용한 업샘플링 시스템(100)은, 도 1에 도시된 바와 같이 영상 신호 획득부(110), 영상 신호 전처리부(120), 지연 정보 처리부(130) 및 영상 신호 후처리부(140)를 포함하도록 형성될 수 있다.Hereinafter, an upsampling system using multiple images according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 4 . The
영상 신호 획득부(110)는, 물체를 촬영하여 물체에 대한 복수개의 촬영 영상을 획득하도록 형성될 수 있다. 영상 신호 획득부(110)는 사용자가 설정한 물체의 진동 또는 움직임을 획득하도록 물체에 부착된 촬영 표적을 촬영할 수도 있고, 촬영 표적이 물체에 존재하지 않는 경우, 물체의 특정 위치의 진동 또는 움직임을 획득하도록 해당 특정 위치를 촬영할 수도 있다. 여기서, 본 발명의 하나의 예시로 물체의 특정 위치는 물체가 움직일 때 가장 움직임의 변화가 큰 위치일 수 있으며, 또, 다른 예시로 SIFT 알고리즘, Harris 알고리즘 또는 FAST 알고리즘 등 특징점을 추출하는 알고리즘들을 이용하여 획득하는 복수개의 특징점 중 어느 하나일 수 있다.The image
이를 위해 영상 신호 획득부(110)는 촬영용 카메라를 이용하여 영상을 촬영하고, 촬영한 영상을 영상 신호로 변환하도록 형성될 수 있으며, 여기서 영상 신호는 상술한 바와 같이 물체의 움직임을 표현하는 신호일 수 있다. 또, 영상 신호 획득부(110)는 복수개의 영상을 획득하기 위하여 바람직하게는 하나의 촬영용 카메라를 이용하여 기 설정된 간격으로 반복 촬영하도록 형성될 수 있으며, 복수개의 촬영 영상을 각각 영상 신호로 변환하여 복수개의 영상 신호를 획득할 수 있다.To this end, the image
영상 신호 획득부(110)에서 획득된 복수개의 영상 신호는 영상 신호 전처리부(120)로 전달된다. 영상 신호 전처리부(120)는 복수개의 영상 신호의 지연 정보를 처리하기 앞서 영상 신호를 전처리 하기 위해 형성된다. 도 2를 참고하면 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 신호 전처리부(120)는 영상 신호 정규화 모듈(121) 및 정규화 신호 분류 모듈(122)을 포함하여 형성될 수 있다.The plurality of image signals acquired by the image
영상 신호 정규화 모듈(121)은, 영상 신호 획득부(110)에서 획득한 복수개의 영상 신호들을 각각 정규화 하도록 형성된다. 복수개의 영상 신호를 하나로 병합하여 업샘플링을 수행하기 위해서는, 각각의 영상 신호의 세기가 서로 같은 규격의 크기를 가져야 한다. 서로 다른 크기를 가지는 경우, 보다 큰 세기를 가지는 영상 신호에 의해 원하지 않는 오차가 발생할 수 있기 때문에, 영상 신호 정규화 모듈(121)은 복수개의 영상 신호를 기 설정된 기준으로 정규화(Normalize)하여 복수개의 정규화 신호를 생성할 수 있다.The video
또, 영상 신호 정규화 모듈(121)은, 사용자의 설정에 따라 영상 신호를 정규화 하기 전에, 각각의 영상 신호의 노이즈 제거를 먼저 수행할 수도 있다. 획득한 영상 신호들의 노이즈를 제거함으로써 영상 신호 정규화 모듈(121)은, 보다 선명한 정규화 신호를 획득할 수도 있다.Also, the video
본 발명의 일 실시예에 따른 영상 신호 정규화 모듈(121)은 이러한 노이즈 제거를 위한 하나의 예시로 체비세브 IIR 필터(Chebysev IIR band pass filter)를 이용할 수도 있으며, 필터를 통과한 노이즈 제거 신호를 정규화 하여 정규화 신호를 획득할 수도 있다.The image
다음으로 정규화 신호 분류 모듈(122)은, 복수개의 정규화 신호를 기준 신호 및 획득 신호로 분류하도록 형성된다. 정규화 신호 분류 모듈(122)은, 정규화 신호의 업샘플링을 수행하기 위해 영상 신호 정규화 모듈(121)에서 획득한 복수개의 정규화 신호 중 어느 하나를 기준 정규화 신호(reference signal)로 분류하고, 획득한 복수개의 정규화 신호 중 기준 정규화 신호를 제외한 나머지 신호를 획득 정규화 신호(collected signal)로 분류할 수 있다. 다시 말해, 복수개의 정규화 신호는 정규화 신호 분류 모듈(122)을 통해 하나의 기준 정규화 신호와 복수개의 획득 정규화 신호로 분류될 수 있다. 이때, 기준 정규화 신호와 획득 정규화 신호는 바람직하게는 각각의 신호의 길이가 L로 표현될 수 있다.Next, the normalization
영상 신호 전처리부(120)에서 전처리된 기준 정규화 신호 및 획득 정규화 신호는 지연 정보 처리부(130)로 전달된다. 지연 정보 처리부(130)는 기준 정규화 신호 및 획득 정규화 신호를 전달받아 최적 지연값을 획득하도록 형성된다. 이를 위해 지연 정보 처리부(130)는 도 3에 도시된 바와 같이 부분 지연 신호 획득 모듈(131) 및 최적 지연값 획득 모듈(132)을 포함하여 형성될 수 있다. The reference normalization signal and the acquisition normalization signal preprocessed by the video
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 대한 설명의 편의상 기준 정규화 신호의 부분 지연 신호를 이용하여 최적 지연값을 획득하도록 서술된다. 본 발명의 일 실시예에서 업샘플링을 위해 복수개의 영상 신호를 병합하는 경우, 기준 정규화 신호를 기준으로 획득 정규화 신호를 병합할 수도 있지만, 획득 정규화 신호를 이용하여 기준 정규화 신호를 병합할 수도 있다. 이는, 절대적 기준을 가지는(기준 신호 이용) 지연값을 이용하느냐 상대적 기준을 가지는(획득 정규화 신호 이용) 지연값을 이용하느냐의 차이일 뿐이기 때문에 양 측 모두 본 발명에 포함될 수 있으며, 다시 말해 이하의 내용 중 부분 지연 신호는 획득 정규화 신호로부터 획득되고, 기준 정규화 신호와 비교될 수도 있다.Hereinafter, for convenience of description of an embodiment of the present invention, an optimal delay value is obtained using a partial delay signal of a reference normalized signal. In an embodiment of the present invention, when merging a plurality of video signals for upsampling, the acquisition normalized signal may be merged based on the reference normalized signal, but the reference normalized signal may also be merged using the acquired normalized signal. Since this is only a difference between using a delay value having an absolute standard (using a reference signal) and using a delay value having a relative standard (using an acquired normalization signal), both can be included in the present invention. In other words, the following The partial delay signal in the contents of is obtained from the acquisition normalized signal, and may be compared with the reference normalized signal.
부분 지연 신호 획득 모듈(131)은, 업샘플링을 위해 기준 정규화 신호에 부분 지연이 적용된 신호인 부분 지연 신호 Y'을 획득하도록 형성된다. The partially delayed
본 발명에서 획득하는 영상 신호는 입출력 신호가 모두 일정 시점(이산적인 시간)에서만 정의되기 때문에 이산 시간 시스템으로 표현되며, 일반적으로 이산 시간 시스템에서 신호 x(n)에 대한 부분 지연 신호 y(n)은 하기 수학식 1로 표현될 수 있다.The video signal obtained in the present invention is expressed as a discrete time system because both input and output signals are defined only at a certain point in time (discrete time). Can be expressed by
한편, 이러한 이산 시간 시스템에서 지연 요소에 대한 임펄스 응답은 하기 수학식 2로 표현된다.Meanwhile, an impulse response to a delay element in such a discrete-time system is expressed by
(만약 d=0, 모든 자연수 n에 대해 hid(n)=0 이며, d∈(0,1)이면, 모든 자연수 n에 대해 hid(n)≠0)(If d=0, h id (n)=0 for all natural numbers n, and if d∈(0,1), then h id (n)≠0 for all natural numbers n)
유한한 길이의 필터를 이용하는 경우 임펄스 응답 hid(n)에 대한 정확한 값을 획득할 수 없다. 따라서, 본 발명의 부분 지연 신호 획득 모듈(131)은 임펄스 응답을 추정하기 위해 IIR 필터 대신 FIR 필터를 사용하여 유한한 길이의 임펄스 응답을 획득하도록 형성된다.In the case of using a finite-length filter, an accurate value for the impulse response h id (n) cannot be obtained. Therefore, the partially delayed
본 발명의 부분 지연 신호 획득 모듈(131)은 유한 임펄스 응답을 획득하기 위해 라그랑주 보간법을 사용할 수 있으며, 특히 부분 지연 신호를 보다 높은 정확도로 획득하기 위해 패로우 구조(Farrow structure)를 라그랑주 보간법에 적용한 하기 수학식 3을 이용할 수 있다. The partially delayed
(여기서, △ : 지연 제어 변수, Ck : 패로우 계수)(Where, △: delay control variable, C k : Farrow coefficient)
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 부분 지연 신호 획득 모듈(131)은 상기 수학식 1 내지 3을 이용한 하기 수학식 4를 이용하여 기준 정규화 신호의 부분 지연 신호 Y'을 획득할 수 있다.Therefore, the partially delayed
(여기서, Y: 기준 정규화 신호, Y': 기준 정규화 신호의 부분 지연 신호, : 패로우 구조 필터, : 패로우 계수)(Where, Y: reference normalized signal, Y': partial delayed signal of reference normalized signal, : Farrow structure filter, : Farrow coefficient)
한편, 최적 지연값 획득 모듈(132)은, 부분 지연 신호 획득 모듈(131)로부터 전달 받은 부분 지연 신호를 이용하여 최적 지연값을 획득하도록 형성된다. 최적 지연값은 오차제곱합이 최소가 되는 값(Minimized Sum of square error)을 의미하며, 본 발명에서는 획득 정규화 신호와 기준 정규화 신호의 부분 지연 신호를 이용하여 지연값(오차제곱합)을 복수개 획득하고, 획득한 복수개의 지연값 중 가장 최소값을 최적 지연값으로 선정할 수 있다.Meanwhile, the optimal delay
따라서, 최적 지연값 획득 모듈(132)은 하기 수학식 5를 이용하여 획득 정규화 신호와 부분 지연 신호 사이의 지연값을 획득할 수 있다.Accordingly, the optimal delay
(여기서, Xij : i번째 획득 정규화 신호의 j번째 데이터, Yij': 기준 정규화 신호로 만들어진 i번째 부분 지연 신호의 j번째 데이터, L: 신호 길이)(Where, X ij : j-th data of the i-th acquisition normalized signal, Y ij ': j-th data of the i-th partial delayed signal made of the reference normalized signal, L: signal length)
최적 지연값 획득 모듈(132)은 상기 수학식 5를 이용하여 지연값을 획득하기 위해 먼저 복수개의 획득 정규화 신호 중 어느 하나를 선정하고 임의의 정수 지연 N을 결정한다. 이후, 최적 지연값 획득 모듈(132)은 임의의 정수 지연 N을 이용하여 선정한 획득 정규화 신호에 대응하는 기준 정규화 신호의 부분 지연 신호를 부분 지연 신호 획득 모듈(131)을 이용하여 획득하고 선정한 획득 정규화 신호 및 이에 대응하는 기준 정규화 신호의 부분 지연 신호를 상기 수학식 5에 적용하여 지연값을 획득할 수 있다.The optimal delay
다음으로, 최적 지연값 획득 모듈(132)은 선정한 획득 정규화 신호에 대한 다양한 지연값을 획득하기 위해 임의의 정수 지연 N을 변경하여 획득되는 부분 지연 신호들을 이용하여 복수개의 지연값을 획득한다.Next, the optimal delay
마지막으로 최적 지연값 획득 모듈(132)은 임의의 정수 지연 N을 이용하여 획득된 복수개의 지연값들 중 선정한 획득 정규화 신호와 가장 차이가 작은 지연값을 최적 지연값으로 선정할 수 있다.Finally, the optimal delay
최적 지연값 획득 모듈(132)은, 복수개의 획득 정규화 신호 각각에 대한 최적 지연값을 획득한다. 최적 지연값은 획득 정규화 신호 별로 서로 상이할 수 있기 때문에, 본 발명의 일 실시예에서 최적 지연값 획득 모듈(132)은 획득 정규화 신호 각각에 대한 최적 지연값을 획득하여 복수개의 최적 지연값을 획득할 수 있다.The optimal delay
지연 정보 처리부(130)에서 획득된 최적 지연값은 영상 신호 후처리부(140)로 전달된다. 영상 신호 후처리부(140)는, 최적 지연값을 이용하여 업샘플링 신호를 생성하도록 형성된다. 이를 위해 영상 신호 후처리부(140)는 업샘플링 신호 생성 모듈(141) 및 업샘플링 신호 필터링 모듈(142)을 포함하여 형성될 수 있다.The optimal delay value obtained by the delay
업샘플링 신호 생성 모듈(141)은, 최적 지연값을 이용하여 업샘플링 신호를 생성하도록 형성된다. 최적 지연값을 이용하면 업샘플링 신호 생성 모듈(141)은 해당 최적 지연값을 생성한 획득 정규화 신호의 정수 지연값 N과 부분 지연값 d를 획득할 수 있으며, 이를 이용하여 해당 획득 정규화 신호와 기준 정규화 신호를 병합하고, 병합한 신호들의 시간 지연 사이의 보간을 수행하여 하나의 업샘플링 신호를 생성할 수 있다.The upsampling
업샘플링 신호 필터링 모듈(142)은, 업샘플링 신호 생성 모듈(141)에서 생성한 업샘플링 신호를 필터링 하도록 형성된다. 업샘플링 신호를 생성하는 과정에서는 에일리어싱(Aliasing)이 발생할 수 있으며, 업샘플링 신호를 분석하는 과정에서 에일리어싱은 일종의 노이즈이기 때문에, 본 발명의 업샘플링 신호 필터링 모듈(142)은 기 설정된 필터를 사용하여 안티 에얼리어싱으로 표현되는 신호 필터링을 수행할 수 있다. 이때, 하나의 예시로 업샘플링 신호 필터링 모듈(142)은 업샘플링 신호를 필터링 하기 위해 체비세브 필터(Chebysev band stop filter)를 사용할 수 있다.The upsampling
한편, 도 5 내지 도 8에는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 영상을 이용한 업샘플링 방법이 도시되고 있다. 이하에서는 설명의 편의상 도 1 내지 도 4에 도시된 시스템을 이용하여 본 발명을 설명하도록 하지만, 본 발명은 이에 한정되지는 않으며 유사한 동작 또는 처리를 수행할 수 있는 다양한 장치 또는 시스템에서 사용 가능함이 자명하다.Meanwhile, FIGS. 5 to 8 illustrate an upsampling method using multiple images according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, for convenience of explanation, the present invention will be described using the system shown in FIGS. 1 to 4, but it is clear that the present invention is not limited thereto and can be used in various devices or systems capable of performing similar operations or processes. do.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 영상을 이용한 업샘플링 방법을 나타낸 순서도이고, 도 6은 도 5의 단계 S520을 나타낸 순서도이며, 도 7은 도 5의 단계 S530을 나타낸 순서도이고, 도 8은 도 5의 단계 S540을 나타낸 순서도이다.5 is a flowchart illustrating an upsampling method using multiple images according to an embodiment of the present invention, FIG. 6 is a flowchart illustrating step S520 of FIG. 5, FIG. 7 is a flowchart illustrating step S530 of FIG. 5, and FIG. 8 is a flowchart illustrating step S540 of FIG. 5 .
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 영상을 이용한 업샘플링 방법(500)은, 복수개의 촬영 영상을 획득하고, 획득한 촬영 영상 신호의 최적 지연 값을 획득한 후, 획득한 최적 지연 값을 이용하여 촬영 영상 신호들을 병합하여 업샘플링 신호를 생성하도록 형성된다. 이를 위해 본 발명의 다중 영상을 이용한 업샘플링 방법(500)은 복수개의 영상 신호를 획득하는 단계(S510), 복수개의 분류된 정규화 신호를 생성하는 단계(S520), 최적 지연값을 획득하는 단계(S530) 및 업샘플링 신호를 출력하는 단계(S540)를 포함하여 형성될 수 있다.Referring to FIG. 5 , the
복수개의 영상 신호를 획득하는 단계(S510)는 영상 신호 획득부를 이용하여 물체를 촬영하고 물체에 대한 복수개의 촬영 영상을 획득하도록 형성될 수 있다. 단계 S510은 사용자가 설정한 물체의 진동 또는 움직임을 획득하도록 물체에 부착된 촬영 표적을 촬영할 수도 있고, 촬영 표적이 물체에 존재하지 않는 경우, 물체의 특정 위치의 진동 또는 움직임을 획득하도록 해당 특정 위치를 촬영할 수도 있다. 여기서, 본 발명의 하나의 예시로 물체의 특정 위치는 물체가 움직일 때 가장 움직임의 변화가 큰 위치일 수 있으며, 또, 다른 예시로 SIFT 알고리즘, Harris 알고리즘 또는 FAST 알고리즘 등 특징점을 추출하는 알고리즘들을 이용하여 획득하는 복수개의 특징점 중 어느 하나일 수 있다.Acquiring a plurality of image signals ( S510 ) may include photographing an object using an image signal acquisition unit and acquiring a plurality of photographed images of the object. In step S510, a shooting target attached to the object may be photographed to obtain the vibration or motion of the object set by the user, or if the photographing target does not exist in the object, the specific position of the object may be captured to obtain the vibration or motion of the specific position of the object. can also be filmed. Here, as an example of the present invention, the specific position of the object may be the position with the greatest change in motion when the object is moving, and as another example, SIFT algorithm, Harris algorithm, or FAST algorithm, etc. Using algorithms for extracting feature points It may be any one of a plurality of feature points obtained by doing.
이를 위해 단계 S510은 촬영용 카메라를 이용하여 영상을 촬영하고, 촬영한 영상을 영상 신호로 변환하도록 형성될 수 있으며, 여기서 영상 신호는 상술한 바와 같이 물체의 움직임을 표현하는 신호일 수 있다. 또, 단계 S510은 복수개의 영상을 획득하기 위하여 바람직하게는 하나의 촬영용 카메라를 이용하여 기 설정된 간격으로 반복 촬영하도록 형성될 수 있으며, 복수개의 촬영 영상을 각각 영상 신호로 변환하여 복수개의 영상 신호를 획득할 수 있다.To this end, in step S510, an image may be captured using a photographing camera and the captured image may be converted into an image signal, where the image signal may be a signal representing motion of an object as described above. In addition, in step S510, in order to obtain a plurality of images, preferably, one photographing camera may be used to repeatedly photograph at predetermined intervals, and each of the plurality of photographed images may be converted into image signals to obtain a plurality of image signals. can be obtained
단계 S510은 획득된 복수개의 영상 신호는 단계 S520으로 전달된다. 복수개의 분류된 정규화 신호를 생성하는 단계(S520)는 복수개의 영상 신호의 지연 정보를 처리하기 앞서 영상 신호 전처리부를 이용해 영상 신호를 전처리 하기 위해 형성된다. 도 6을 참고하면 본 발명의 일 실시예에 따른 복수개의 분류된 정규화 신호를 생성하는 단계(S520)는 정규화 신호를 생성하는 단계(S521) 및 분류를 수행하는 단계(S522)를 포함하여 형성될 수 있다.In step S510, the acquired plurality of image signals are transferred to step S520. The step of generating a plurality of classified normalized signals (S520) is performed to pre-process the video signal using the video signal pre-processing unit prior to processing the delay information of the plurality of video signals. Referring to FIG. 6, generating a plurality of classified normalization signals (S520) according to an embodiment of the present invention includes generating normalization signals (S521) and performing classification (S522). can
정규화 신호를 생성하는 단계(S521)는 단계 S510에서 획득한 복수개의 영상 신호들을 각각 정규화 하도록 형성된다. 복수개의 영상 신호를 하나로 병합하여 업샘플링을 수행하기 위해서는, 각각의 영상 신호의 세기가 서로 같은 규격의 크기를 가져야 한다. 서로 다른 크기를 가지는 경우, 보다 큰 세기를 가지는 영상 신호에 의해 원하지 않는 오차가 발생할 수 있기 때문에, 단계 S521은 복수개의 영상 신호를 기 설정된 기준으로 정규화(Normalize)하여 복수개의 정규화 신호를 생성할 수 있다.In the step of generating a normalization signal (S521), the plurality of image signals obtained in step S510 are normalized respectively. In order to perform upsampling by merging a plurality of video signals into one, the intensity of each video signal must have the same standard size. Since an undesirable error may occur due to an image signal having a greater intensity when they have different sizes, in step S521, a plurality of normalized signals may be generated by normalizing the plurality of video signals based on a predetermined standard. there is.
또, 단계 S521은, 사용자의 설정에 따라 영상 신호를 정규화 하기 전에, 각각의 영상 신호의 노이즈 제거를 먼저 수행할 수도 있다. 획득한 영상 신호들의 노이즈를 제거함으로써, 단계 S521에서는, 보다 선명한 정규화 신호를 획득할 수도 있다.Also, in step S521, prior to normalizing the video signals according to user settings, noise removal of each video signal may be first performed. By removing the noise of the obtained image signals, a clearer normalized signal may be obtained in step S521.
본 발명의 일 실시예에 따른 단계 S521은 이러한 노이즈 제거를 위한 하나의 예시로 체비세브 IIR 필터(Chebysev IIR band pass filter)를 이용할 수도 있으며, 필터를 통과한 노이즈 제거 신호를 정규화 하여 정규화 신호를 획득할 수도 있다.Step S521 according to an embodiment of the present invention may use a Chebysev IIR band pass filter as an example for removing such noise, normalize the noise removal signal that has passed through the filter to obtain a normalized signal You may.
다음으로 분류를 수행하는 단계(S522)는, 복수개의 정규화 신호를 기준 신호 및 획득 신호로 분류하도록 형성된다. 단계 S522는, 정규화 신호의 업샘플링을 수행하기 위해 단계 S521에서 획득한 복수개의 정규화 신호 중 어느 하나를 기준 정규화 신호(reference signal)로 분류하고, 획득한 복수개의 정규화 신호 중 기준 정규화 신호를 제외한 나머지 신호를 획득 정규화 신호(collected signal)로 분류할 수 있다. 다시 말해, 복수개의 정규화 신호는 단계 S521을 통해 하나의 기준 정규화 신호와 복수개의 획득 정규화 신호로 분류될 수 있다. 이때, 기준 정규화 신호와 획득 정규화 신호는 바람직하게는 각각의 신호의 길이가 L로 표현될 수 있다.Next, the step of performing classification (S522) is formed to classify a plurality of normalized signals into a reference signal and an acquisition signal. Step S522 classifies any one of the plurality of normalized signals obtained in step S521 as a reference normalized signal to perform upsampling of the normalized signal, and excluding the reference normalized signal from among the plurality of obtained normalized signals. A signal can be classified as a collected signal. In other words, the plurality of normalization signals may be classified into one reference normalization signal and a plurality of acquisition normalization signals through step S521. At this time, the length of each signal of the reference normalization signal and the acquisition normalization signal may be preferably expressed as L.
단계 S520에서 전처리된 기준 정규화 신호 및 획득 정규화 신호는 최적 지연값을 획득하는 단계(S530)로 전달된다. 최적 지연값을 획득하는 단계(S530)는 지연 정보 처리부를 이용해 기준 정규화 신호 및 획득 정규화 신호를 전달받아 최적 지연값을 획득하도록 형성된다. 이를 위해 단계 S530은 도 7에 도시된 바와 같이 부분 지연 신호를 획득하는 단계(S531) 및 최적 지연값을 획득하는 단계(S532)를 포함하여 형성된다.The reference normalized signal and the acquired normalized signal preprocessed in step S520 are transferred to the step of obtaining an optimal delay value (S530). In step S530 of obtaining an optimal delay value, an optimal delay value is obtained by receiving a reference normalization signal and an acquisition normalization signal using a delay information processing unit. To this end, step S530 includes obtaining a partial delay signal (step S531) and obtaining an optimal delay value (step S532) as shown in FIG.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 대한 설명의 편의상 기준 정규화 신호의 부분 지연 신호를 이용하여 최적 지연값을 획득하도록 서술된다. 본 발명의 일 실시예에서 업샘플링을 위해 복수개의 영상 신호를 병합하는 경우, 기준 정규화 신호를 기준으로 획득 정규화 신호를 병합할 수도 있지만, 획득 정규화 신호를 이용하여 기준 정규화 신호를 병합할 수도 있다. 이는, 절대적 기준을 가지는(기준 신호 이용) 지연값을 이용하느냐 상대적 기준을 가지는(획득 정규화 신호 이용) 지연값을 이용하느냐의 차이일 뿐이기 때문에 양 측 모두 본 발명에 포함될 수 있으며, 다시 말해 이하의 내용 중 부분 지연 신호는 획득 정규화 신호로부터 획득되고, 기준 정규화 신호와 비교될 수도 있다.Hereinafter, for convenience of description of an embodiment of the present invention, an optimal delay value is obtained using a partial delay signal of a reference normalized signal. In an embodiment of the present invention, when merging a plurality of video signals for upsampling, the acquisition normalized signal may be merged based on the reference normalized signal, but the reference normalized signal may also be merged using the acquired normalized signal. Since this is only a difference between using a delay value having an absolute standard (using a reference signal) and using a delay value having a relative standard (using an acquired normalization signal), both can be included in the present invention. In other words, the following The partial delay signal in the contents of is obtained from the acquisition normalized signal, and may be compared with the reference normalized signal.
부분 지연 신호를 획득하는 단계(S531)는 업샘플링을 위해 기준 정규화 신호에 부분 지연이 적용된 신호인 부분 지연 신호 Y'을 획득하도록 형성된다. In step S531 of obtaining a partially delayed signal, a partially delayed signal Y', which is a signal obtained by applying a partial delay to a reference normalized signal for upsampling, is configured to be obtained.
본 발명에서 획득하는 영상 신호는 입출력 신호가 모두 일정 시점(이산적인 시간)에서만 정의되기 때문에 이산 시간 시스템으로 표현되며, 일반적으로 이산 시간 시스템에서 신호 x(n)에 대한 부분 지연 신호 y(n)은 하기 수학식 6으로 표현될 수 있다.The video signal obtained in the present invention is expressed as a discrete time system because both input and output signals are defined only at a certain point in time (discrete time). Can be expressed by Equation 6 below.
한편, 이러한 이산 시간 시스템에서 지연 요소에 대한 임펄스 응답은 하기 수학식 7로 표현된다.Meanwhile, the impulse response to the delay element in this discrete-time system is expressed by Equation 7 below.
(만약 d=0, 모든 자연수 n에 대해 hid(n)=0 이며, d∈(0,1)이면, 모든 자연수 n에 대해 hid(n)≠0)(If d=0, h id (n)=0 for all natural numbers n, and if d∈(0,1), then h id (n)≠0 for all natural numbers n)
유한한 길이의 필터를 이용하는 경우 임펄스 응답 hid(n)에 대한 정확한 값을 획득할 수 없다. 따라서, 본 발명의 단계 S531에서는 임펄스 응답을 추정하기 위해 IIR 필터 대신 FIR 필터를 사용하여 유한한 길이의 임펄스 응답을 획득하도록 형성된다.In the case of using a finite-length filter, an accurate value for the impulse response h id (n) cannot be obtained. Therefore, in step S531 of the present invention, an impulse response of a finite length is obtained by using an FIR filter instead of an IIR filter to estimate the impulse response.
본 발명의 단계 S531은 유한 임펄스 응답을 획득하기 위해 라그랑주 보간법을 사용할 수 있으며, 특히 부분 지연 신호를 보다 높은 정확도로 획득하기 위해 패로우 구조(Farrow structure)를 라그랑주 보간법에 적용한 하기 수학식 8을 이용할 수 있다.Step S531 of the present invention may use Lagrange interpolation to obtain a finite impulse response, and in particular, Equation 8, in which a Farrow structure is applied to Lagrange interpolation, can be used to obtain a partial delay signal with higher accuracy. there is.
(여기서, △: 지연 제어 변수, Ck : 패로우 계수)(Where, △: delay control variable, C k : Farrow coefficient)
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 단계 S531은 상기 수학식 6 내지 8을 이용한 하기 수학식 9를 이용하여 기준 정규화 신호의 부분 지연 신호 Y'을 획득할 수 있다.Therefore, in step S531 according to an embodiment of the present invention, the partial delay signal Y' of the reference normalized signal may be obtained using Equation 9 using Equations 6 to 8 above.
(여기서, Y: 기준 정규화 신호, Y': 기준 정규화 신호의 부분 지연 신호, : 패로우 구조 필터, : 패로우 계수)(Where, Y: reference normalized signal, Y': partial delayed signal of reference normalized signal, : Farrow structure filter, : Farrow coefficient)
한편, 최적 지연값을 획득하는 단계(S532)는 단계 S531로부터 전달 받은 부분 지연 신호를 이용하여 최적 지연값을 획득하도록 형성된다. 최적 지연값은 오차제곱합이 최소가 되는 값(Minimized Sum of square error)을 의미하며, 본 발명에서는 획득 정규화 신호와 기준 정규화 신호의 부분 지연 신호를 이용하여 지연값(오차제곱합)을 복수개 획득하고, 획득한 복수개의 지연값 중 가장 최소값을 최적 지연값으로 선정할 수 있다.Meanwhile, in step S532 of obtaining an optimal delay value, an optimal delay value is obtained by using the partial delay signal transmitted from step S531. The optimal delay value means a value at which the sum of square errors is minimized (Minimized Sum of square errors). Among the obtained plurality of delay values, the minimum value may be selected as the optimal delay value.
따라서, 단계 S532는 하기 수학식 10을 이용하여 획득 정규화 신호와 부분 지연 신호 사이의 지연값을 획득할 수 있다.Accordingly, in step S532, a delay value between the acquisition normalized signal and the partial delay signal may be obtained using Equation 10 below.
(여기서, Xij : i번째 획득 정규화 신호의 j번째 데이터, Yij': 기준 정규화 신호로 만들어진 i번째 부분 지연 신호의 j번째 데이터, L: 신호 길이)(Where, X ij : j-th data of the i-th acquisition normalized signal, Y ij ': j-th data of the i-th partial delayed signal made of the reference normalized signal, L: signal length)
단계 S532는 상기 수학식 10을 이용하여 지연값을 획득하기 위해 먼저 복수개의 획득 정규화 신호 중 어느 하나를 선정하고 임의의 정수 지연 N을 결정한다. 이후, 단계 S532는 임의의 정수 지연 N을 이용하여 단계 S531에서 선정한 획득 정규화 신호에 대응하는 기준 정규화 신호의 부분 지연 신호를 획득하여 선정한 획득 정규화 신호 및 이에 대응하는 기준 정규화 신호의 부분 지연 신호를 상기 수학식 10에 적용하여 지연값을 획득할 수 있다.Step S532 first selects one of a plurality of acquired normalization signals and determines an arbitrary integer delay N in order to obtain a delay value using Equation 10 above. Thereafter, in step S532, a partial delay signal of the reference normalized signal corresponding to the acquired normalized signal selected in step S531 is obtained using an arbitrary integer delay N, and the selected acquired normalized signal and the partial delayed signal of the reference normalized signal corresponding thereto are described above. A delay value can be obtained by applying Equation 10.
다음으로, 단계 S532는 선정한 획득 정규화 신호에 대한 다양한 지연값을 획득하기 위해 임의의 정수 지연 N을 변경하여 획득되는 부분 지연 신호들을 이용하여 복수개의 지연값을 획득한다.Next, in step S532, a plurality of delay values are obtained using partial delay signals obtained by changing an arbitrary integer delay N to obtain various delay values for the selected acquired normalized signal.
마지막으로 단계 S532는 임의의 정수 지연 N을 이용하여 획득된 복수개의 지연값들 중 선정한 획득 정규화 신호와 가장 차이가 작은 지연값을 최적 지연값으로 선정할 수 있다. Finally, in step S532, a delay value having the smallest difference from the selected acquired normalized signal among a plurality of delay values acquired using an arbitrary integer delay N may be selected as an optimal delay value.
단계 S532는, 복수개의 획득 정규화 신호 각각에 대한 최적 지연값을 획득한다. 최적 지연값은 획득 정규화 신호 별로 서로 상이할 수 있기 때문에, 본 발명의 일 실시예에서 단계 S532는 획득 정규화 신호 각각에 대한 최적 지연값을 획득하여 복수개의 최적 지연값을 획득할 수 있다.Step S532 obtains an optimal delay value for each of a plurality of acquired normalization signals. Since the optimal delay value may be different for each acquired normalized signal, in step S532, a plurality of optimal delay values may be obtained by obtaining an optimal delay value for each acquired normalized signal in step S532.
단계 S530에서 획득된 최적 지연값은 업샘플링 신호를 출력하는 단계(S540)로 전달된다. 업샘플링 신호를 출력하는 단계(S540)는 영상 신호 후처리부를 통해 최적 지연값을 이용하여 업샘플링 신호를 생성하도록 형성된다. 이를 위해 단계 S540은 업샘플링 신호를 생성하는 단계(S541) 및 안티 에일리어싱을 수행하는 단계(S542)를 포함하도록 형성될 수 있다.The optimal delay value obtained in step S530 is transmitted to the step of outputting an upsampling signal (S540). In the step of outputting the upsampling signal (S540), the upsampling signal is generated using the optimal delay value through the video signal post-processing unit. To this end, step S540 may include generating an upsampling signal (step S541) and performing anti-aliasing (step S542).
업샘플링 신호를 생성하는 단계(S541)는 최적 지연값을 이용하여 업샘플링 신호를 생성하도록 형성된다. 최적 지연값을 이용하면 단계 S541은 해당 최적 지연값을 생성한 획득 정규화 신호의 정수 지연값 N과 부분 지연값 d를 획득할 수 있으며, 이를 이용하여 해당 획득 정규화 신호와 기준 정규화 신호를 병합하고, 병합한 신호들의 시간 지연 사이의 보간을 수행하여 하나의 업샘플링 신호를 생성할 수 있다.In the step of generating an upsampling signal (S541), the upsampling signal is generated using an optimal delay value. If the optimal delay value is used, step S541 may obtain an integer delay value N and a partial delay value d of the acquired normalized signal that generated the corresponding optimal delay value, and merge the acquired normalized signal and the reference normalized signal using this, One upsampling signal may be generated by performing interpolation between time delays of the merged signals.
안티 에일리어싱을 수행하는 단계(S542)는 단계 S541에서 생성한 업샘플링 신호를 필터링 하도록 형성된다. 업샘플링 신호를 생성하는 과정에서는 에일리어싱(Aliasing)이 발생할 수 있으며, 업샘플링 신호를 분석하는 과정에서 에일리어싱은 일종의 노이즈이기 때문에, 본 발명의 단계 S542는 기 설정된 필터를 사용하여 안티 에얼리어싱으로 표현되는 신호 필터링을 수행할 수 있다. 이때, 하나의 예시로 단계 S542에서는 업샘플링 신호를 필터링 하기 위해 체비세브 필터(Chebysev band stop filter)를 사용할 수 있다.The step of performing anti-aliasing (S542) is configured to filter the upsampling signal generated in step S541. Aliasing may occur in the process of generating the upsampling signal, and since aliasing is a kind of noise in the process of analyzing the upsampling signal, step S542 of the present invention is expressed as anti-aliasing using a preset filter. Signal filtering can be performed. In this case, as an example, in step S542, a Chebysev band stop filter may be used to filter the upsampling signal.
한편, 도 1 내지 도 8의 시스템 또는 방법에서, 촬영 영상은 촬영 위치에 따른 왜곡 효과를 보정하기 위한 왜곡 보정을 영상 신호 전처리부(120) 또는 복수개의 분류된 정규화 신호를 생성하는 단계(S520)에서 각각 더 수행할 수도 있으며, 촬영 영상의 왜곡 보정을 위해 기 알려진 다양한 영상 왜곡 보정 방법 중 어느 하나를 이용할 수도 있다.Meanwhile, in the system or method of FIGS. 1 to 8 , the captured image is subjected to distortion correction for correcting the distortion effect according to the capturing position in the image
도 9에는 본 발명의 일 실시예에 따른 시스템 및 방법을 이용한 모의실험 및 그 결과가 도시되고 있다. 도 9의 모의실험은, 공기청정기의 상부에 마커를 올려놓고, 공기청정기의 가동으로 인해 마커에 발생하는 진동을 측정하도록 수행하였다. 이때, 마커의 진동을 측정하기 위해 마커 위에 가속도계를 위치시켜 마커의 진동값을 직접 측정하였으며, 본 발명의 업샘플링 결과를 획득하기 위해서 마커와 55cm 떨어진 위치에 카메라를 위치시켜 카메라로 영상 촬영을 수행하였다. 또, 본 모의실험에 사용된 실험 장치들의 스펙은 하기 표 1과 같다.9 shows a simulation using a system and method according to an embodiment of the present invention and its results. In the simulation of FIG. 9, a marker was placed on top of the air purifier, and vibration generated in the marker due to the operation of the air purifier was measured. At this time, in order to measure the vibration of the marker, an accelerometer was placed on the marker to directly measure the vibration value of the marker. In order to obtain the upsampling result of the present invention, a camera was placed 55 cm away from the marker and an image was taken with the camera. did In addition, the specifications of the experimental devices used in this simulation are shown in Table 1 below.
CR450x3Optronis
CR450x3
200 x 320 @ 2000fps200 x 320 @ 1000 fps
200 x 320 @ 2000 fps
PT-V8-15Multiled
PT-V8-15
AccelerometerPCB
Accelerometer
도 9a는 본 모의실험에서 1000fps로 촬영한 물체의 영상으로부터 획득한 진동(좌)과, 4,266Hz의 가속도계를 이용하여 측정한 진동(우)을 각각 나타낸 그래프이다. 도 9a를 참고하면, 0 내지 500Hz의 범위에서는 28.3 Hz, 87.7 Hz, 141.7 Hz, 226.8 Hz, 255.1 Hz, 283 Hz, 및 425.2 Hz에서 각각 동일한 피크가 나타나는 것을 확인할 수 있다. 특히, 255.1Hz에서의 피크가 두 측정 결과 모두에서 가장 높은 피크로 확인되었다. 하지만 이 경우, 본 실험에서 측정한 1000fps의 한계로 인해 500Hz 이상의 주파수에서의 피크를 측정할 수 없다.9A is a graph showing vibration (left) obtained from an image of an object captured at 1000 fps in this simulation experiment and vibration (right) measured using an accelerometer of 4,266 Hz. Referring to FIG. 9A , it can be seen that the same peaks appear at 28.3 Hz, 87.7 Hz, 141.7 Hz, 226.8 Hz, 255.1 Hz, 283 Hz, and 425.2 Hz in the range of 0 to 500 Hz, respectively. In particular, the peak at 255.1 Hz was identified as the highest peak in both measurement results. However, in this case, the peak at a frequency of 500 Hz or higher cannot be measured due to the limit of 1000 fps measured in this experiment.
이러한 한계를 극복하기 위해 본 모의실험에서는 다음으로 도 9b에 도시된 바와 같이 1000fps 카메라에서 촬영한 영상을 본 발명을 이용하여 2000fps로 업샘플링한 신호로부터 획득한 진동(좌), 2000fps 카메라를 이용하여 획득한 진동(중) 및 가속도계 센서로부터 획득한 진동(우)의 그래프를 획득하였다.In order to overcome this limitation, in this simulation, as shown in FIG. 9B, vibration (left) obtained from a signal obtained by upsampling an image taken by a 1000 fps camera to 2000 fps using the present invention, using a 2000 fps camera A graph of the obtained vibration (middle) and the obtained vibration (right) from the accelerometer sensor were obtained.
도 9b를 참조하면, 3개의 그래프 모두 28.3Hz, 87.7Hz, 141.7Hz, 226.8Hz, 255.1Hz, 283Hz 및 425.2Hz의 주파수에서 피크가 나타나는 것을 확인할 수 있다. 또한, 2000fps 업샘플링 그래프(좌)와 2000fps 그래프(중)를 비교하면, 업샘플링 그래프에서 노이즈가 더 낮게 나타나는 것을 확인할 수 있으며, 이는 낮은 fps를 가지는 영상에서 노이즈가 더 적게 획득되기 때문이다.Referring to FIG. 9B, it can be seen that peaks appear at frequencies of 28.3 Hz, 87.7 Hz, 141.7 Hz, 226.8 Hz, 255.1 Hz, 283 Hz, and 425.2 Hz in all three graphs. In addition, comparing the 2000 fps upsampling graph (left) and the 2000 fps graph (middle), it can be seen that noise appears lower in the upsampling graph, because less noise is obtained from images with low fps.
즉, 도 9b를 참고하면, 높은 fps를 가지는 카메라를 이용하여 영상을 촬영하여 물체의 진동을 획득하는 것보다, 본 발명을 이용하여 낮은 fps로 촬영한 카메라의 영상을 업샘플링하여 물체의 진동을 획득하는 것이 더 효과적인 것을 확인할 수 있다.That is, referring to FIG. 9B , rather than acquiring vibration of an object by capturing an image using a camera having a high fps, by upsampling an image of a camera captured at a low fps using the present invention, vibration of an object is obtained. It can be seen that acquiring is more effective.
이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.Although one embodiment of the present invention has been described above, the spirit of the present invention is not limited to the embodiments presented herein, and those skilled in the art who understand the spirit of the present invention may add elements within the scope of the same spirit. However, other embodiments can be easily proposed by means of changes, deletions, additions, etc., but these will also fall within the scope of the present invention.
100: 다중 영상을 이용한 업샘플링 시스템
110: 영상 신호 획득부 120: 영상 신호 전처리부
121: 영상 신호 정규화 모듈 122: 정규화 신호 분류 모듈
130: 지연 정보 처리부
131: 부분 지연 신호 획득 모듈 132: 최적 지연값 획득 모듈
140: 영상 신호 후처리부 141: 업샘플링 신호 생성 모듈
142: 업샘플링 신호 필터링 모듈100: Upsampling system using multiple images
110: video signal acquisition unit 120: video signal pre-processing unit
121: video signal normalization module 122: normalization signal classification module
130: delay information processing unit
131: partial delay signal acquisition module 132: optimum delay value acquisition module
140: video signal post-processing unit 141: upsampling signal generation module
142: upsampling signal filtering module
Claims (20)
상기 복수개의 영상 신호의 전처리를 수행하여 복수개의 분류된 정규화 신호를 생성하도록 형성되는 영상 신호 전처리부;
상기 복수개의 정규화 신호 및 부분 지연 신호를 이용하여 상기 정규화 신호 각각의 최적 지연값을 획득하도록 형성되는 지연 정보 처리부; 및
상기 최적 지연값들을 이용하여 상기 복수개의 정규화 신호를 병합한 업샘플링 신호를 출력하도록 형성되는 영상 신호 후처리부;를 포함하고,
상기 영상 신호 획득부는,
촬영 대상에 촬영 표적이 존재하는 경우, 상기 촬영 표적의 위치 변화를 상기 영상 신호로 획득하며, 상기 촬영 표적이 존재하지 않는 경우 상기 촬영 대상의 특징점을 촬영 표적으로 설정하여 위치 변화를 상기 영상 신호로 획득하거나, 상기 촬영 대상의 특정 위치 중 상기 촬영 대상의 움직임의 변화가 가장 큰 위치의 위치 변화를 상기 영상 신호로 획득하도록 형성되며,
상기 영상 신호 전처리부는,
상기 복수개의 영상 신호를 기 설정된 기준을 이용하여 각각 정규화하여 상기 복수개의 정규화 신호를 생성하도록 형성되는 영상 신호 정규화 모듈; 및
상기 복수개의 정규화 신호 중 어느 하나를 기준 정규화 신호로 선정하고 나머지 신호를 획득 정규화 신호로 선정하는 분류를 수행하는 정규화 신호 분류 모듈;을 포함하며,
상기 영상 신호 정규화 모듈은, 체비세브 IIR 필터를 이용하여 상기 영상 신호를 필터링 한 후, 정규화를 수행하도록 형성되는 다중 영상을 이용한 업샘플링 시스템.an image signal acquisition unit configured to acquire a plurality of image signals by capturing a plurality of images of different time zones;
a video signal pre-processing unit configured to generate a plurality of classified normalized signals by performing pre-processing of the plurality of video signals;
a delay information processor configured to obtain an optimal delay value of each of the normalized signals using the plurality of normalized signals and partial delay signals; and
A video signal post-processing unit configured to output an upsampling signal obtained by merging the plurality of normalization signals using the optimal delay values;
The video signal acquisition unit,
When there is a shooting target in the shooting target, the location change of the shooting target is acquired as the video signal. Acquiring, or acquiring the positional change of a position where the change in motion of the photographing target is the greatest among specific positions of the photographing target as the image signal,
The video signal pre-processing unit,
a video signal normalization module configured to generate the plurality of normalized signals by normalizing each of the plurality of video signals using a predetermined criterion; and
A normalization signal classification module for performing classification in which one of the plurality of normalization signals is selected as a reference normalization signal and the remaining signals are selected as acquired normalization signals;
The video signal normalization module filters the video signal using a Chebyshev IIR filter and then performs normalization.
상기 촬영 대상의 특징점은, SIFT 알고리즘, Harris 알고리즘 및 FAST 알고리즘 중 어느 하나를 통해 획득되는 특징점 중 어느 하나인 다중 영상을 이용한 업샘플링 시스템.According to claim 1,
The upsampling system using multiple images, wherein the feature point of the photographing target is any one of feature points obtained through any one of the SIFT algorithm, the Harris algorithm, and the FAST algorithm.
상기 지연 정보 처리부는,
상기 정규화 신호 중 어느 하나의 부분 지연 신호를 획득하도록 형성되며, 상기 부분 지연 신호는 임의의 정수 지연 N을 이용하여 획득되는 부분 지연 신호 획득 모듈; 및
상기 부분 지연 신호 및 상기 정규화 신호를 이용하여 상기 최적 지연값을 획득하도록 형성되는 최적 지연값 획득 모듈;을 포함하도록 형성되는 다중 영상을 이용한 업샘플링 시스템.According to claim 1,
The delay information processing unit,
a partial delay signal acquisition module configured to obtain a partial delay signal of any one of the normalization signals, wherein the partial delay signal is obtained using an arbitrary integer delay N; and
An optimal delay value acquisition module configured to obtain the optimal delay value by using the partial delay signal and the normalization signal.
상기 부분 지연 신호 획득 모듈은,
상기 정규화 신호 중 상기 기준 정규화 신호의 상기 부분 지연 신호를 획득하도록 형성되는 다중 영상을 이용한 업샘플링 시스템.According to claim 5,
The partially delayed signal acquisition module,
An upsampling system using multiple images configured to obtain the partially delayed signal of the reference normalized signal among the normalized signals.
상기 부분 지연 신호 획득 모듈은, 상기 부분 지연 신호를 라그랑주 보간법에 패로우 구조를 적용한 하기 수학식 1을 이용하여 획득하는 다중 영상을 이용한 업샘플링 시스템.
[수학식 1]
(여기서, x(n): 정규화 신호, x(n)': 정규화 신호의 부분 지연 신호, : 패로우 구조 필터, : 패로우 계수)According to claim 5,
The partially delayed signal acquisition module acquires the partially delayed signal using Equation 1 to which a Farrow structure is applied to Lagrange interpolation.
[Equation 1]
(where x(n): normalized signal, x(n)': partial delay signal of normalized signal, : Farrow structure filter, : Farrow coefficient)
상기 최적 지연값 획득 모듈은,
하기 수학식 2로 표현되는 오차 제곱합 공식 중 어느 하나를 이용하여 임의의 정규화 신호에 대한 복수개의 지연값을 획득하고, 획득한 상기 복수개의 지연값 중 최소값을 상기 최적 지연값으로 획득하도록 형성되며,
상기 임의의 정규화 신호에 대한 복수개의 지연값은 상기 임의의 정수 지연 N을 변경하여 생성되는 복수개의 상기 부분 지연 신호를 이용하여 획득되는 다중 영상을 이용한 업샘플링 시스템.
[수학식 2]
(여기서, Xij : i번째 획득 정규화 신호의 j번째 데이터, Xij': i번째 획득 정규화 신호의 부분 지연 신호의 j번째 데이터, Yj : 기준 정규화 신호의 i번째 데이터, Yij': 기준 정규화 신호로 만들어진 i번째 부분 지연 신호의 j번째 데이터, L: 신호 길이)According to claim 7,
The optimal delay value obtaining module,
A plurality of delay values for an arbitrary normalized signal are obtained using any one of the error sum squared formulas represented by Equation 2 below, and a minimum value among the obtained plurality of delay values is obtained as the optimal delay value,
A plurality of delay values for the arbitrary normalized signal are obtained using a plurality of partial delay signals generated by changing the arbitrary integer delay N.
[Equation 2]
(Where, X ij : j-th data of the i-th acquired normalized signal, X ij ': j-th data of a partial delay signal of the i-th acquired normalized signal, Y j : i-th data of the reference normalized signal, Y ij ': reference The j-th data of the i-th partial delayed signal made of the normalized signal, L: signal length)
상기 영상 신호 후처리부는,
상기 최적 지연값을 이용하여 상기 기준 정규화 신호와 상기 획득 정규화 신호를 병합하고 보간을 수행하여 상기 업샘플링 신호를 생성하도록 형성되는 업샘플링 신호 생성 모듈; 및
상기 업샘플링 신호를 필터링하여 안티 에일리어싱을 수행하도록 형성되는 업샘플링 신호 필터링 모듈;을 포함하도록 형성되는 다중 영상을 이용한 업샘플링 시스템.According to claim 8,
The video signal post-processing unit,
an upsampling signal generation module, configured to generate the upsampling signal by merging the reference normalization signal and the acquired normalization signal using the optimal delay value and performing interpolation; and
An up-sampling signal filtering module configured to perform anti-aliasing by filtering the up-sampling signal;
상기 업샘플링 신호 필터링 모듈은, 상기 업샘플링 신호를 필터링 하기 위해 체비세브 필터를 사용하는 다중 영상을 이용한 업샘플링 시스템.According to claim 9,
The upsampling signal filtering module uses a Chebyshev filter to filter the upsampling signal.
영상 신호 전처리부를 이용하여 상기 복수개의 영상 신호의 전처리를 수행하여 복수개의 분류된 정규화 신호를 생성하는 단계;
지연 정보 처리부를 통해 상기 복수개의 정규화 신호 및 부분 지연 신호를 이용하여 최적 지연값을 획득하는 단계; 및
영상 신호 후처리부를 통해 상기 최적 지연값들을 이용하여 상기 복수개의 정규화 신호를 병합한 업샘플링 신호를 출력하는 단계;를 포함하고,
상기 복수개의 영상 신호를 획득하는 단계는,
촬영 대상에 촬영 표적이 존재하는 경우, 상기 촬영 표적의 위치 변화를 상기 영상 신호로 획득하며, 상기 촬영 표적이 존재하지 않는 경우 상기 촬영 대상의 특징점을 촬영 표적으로 설정하여 위치 변화를 상기 영상 신호로 획득하거나, 상기 촬영 대상의 특정 위치 중 상기 촬영 대상의 움직임의 변화가 가장 큰 위치의 위치 변화를 상기 영상 신호로 획득하도록 형성되며,
상기 복수개의 분류된 정규화 신호를 생성하는 단계는,
상기 복수개의 영상 신호를 기 설정된 기준을 이용하여 각각 정규화하여 상기 복수개의 정규화 신호를 생성하는 단계; 및
상기 복수개의 정규화 신호 중 어느 하나를 기준 정규화 신호로 선정하고 나머지 신호를 획득 정규화 신호로 선정하는 분류를 수행하는 단계;를 포함하며,
상기 정규화 신호를 생성하는 단계는,
체비세브 IIR 필터를 이용하여 상기 영상 신호를 필터링 한 후, 정규화를 수행하도록 형성되는 다중 영상을 이용한 업샘플링 방법.acquiring a plurality of image signals by photographing a plurality of images of different time zones using an image signal acquisition unit;
generating a plurality of classified normalized signals by performing pre-processing of the plurality of video signals using a video signal pre-processing unit;
obtaining an optimal delay value using the plurality of normalized signals and partial delay signals through a delay information processing unit; and
Outputting an upsampling signal obtained by merging the plurality of normalized signals using the optimal delay values through a video signal post-processing unit;
Acquiring the plurality of video signals,
When there is a shooting target in the shooting target, the location change of the shooting target is obtained as the video signal, and when the shooting target does not exist, a feature point of the shooting target is set as the shooting target, and the position change is converted into the video signal. Acquiring, or acquiring the positional change of a position where the change in motion of the photographing target is the greatest among specific positions of the photographing target as the image signal,
Generating the plurality of classified normalization signals,
generating the plurality of normalized signals by normalizing each of the plurality of video signals using a preset standard; and
Selecting one of the plurality of normalization signals as a reference normalization signal and performing classification to select the remaining signals as acquisition normalization signals;
Generating the normalization signal,
An upsampling method using multiple images formed to perform normalization after filtering the image signal using a Chebyshev IIR filter.
상기 촬영 대상의 특징점은, SIFT 알고리즘, Harris 알고리즘 및 FAST 알고리즘 중 어느 하나를 통해 획득되는 특징점 중 어느 하나인 다중 영상을 이용한 업샘플링 방법.According to claim 11,
The feature point of the photographing target is any one of feature points obtained through any one of the SIFT algorithm, the Harris algorithm, and the FAST algorithm.
상기 최적 지연값을 획득하는 단계는,
상기 정규화 신호 중 어느 하나의 부분 지연 신호를 획득하며, 상기 부분 지연 신호를 임의의 정수 지연 N을 이용하여 획득하는 단계; 및
상기 부분 지연 신호 및 상기 정규화 신호를 이용하여 상기 최적 지연값을 획득하는 단계;를 포함하도록 형성되는 다중 영상을 이용한 업샘플링 방법.According to claim 11,
The step of obtaining the optimal delay value,
obtaining a partial delay signal of any one of the normalized signals, and acquiring the partial delay signal using an arbitrary integer delay N; and
Acquiring the optimal delay value using the partial delay signal and the normalization signal; upsampling method using multiple images to include.
상기 부분 지연 신호를 획득하는 단계는, 상기 정규화 신호 중 상기 기준 정규화 신호의 상기 부분 지연 신호를 획득하도록 형성되는 다중 영상을 이용한 업샘플링 방법.According to claim 15,
The obtaining of the partially delayed signal is performed to obtain the partially delayed signal of the reference normalized signal among the normalized signals.
상기 부분 지연 신호를 획득하는 단계는, 상기 부분 지연 신호를 라그랑주 보간법에 패로우 구조를 적용한 하기 수학식 3을 이용하여 획득하는 다중 영상을 이용한 업샘플링 방법.
[수학식 3]
(여기서, x(n): 정규화 신호, x(n)': 정규화 신호의 부분 지연 신호, : 패로우 구조 필터, : 패로우 계수)According to claim 15,
The step of obtaining the partially delayed signal is an upsampling method using multiple images in which the partially delayed signal is obtained using Equation 3 in which a Farrow structure is applied to Lagrange interpolation.
[Equation 3]
(where x(n): normalized signal, x(n)': partial delay signal of normalized signal, : Farrow structure filter, : Farrow coefficient)
상기 최적 지연값을 획득하는 단계는,
하기 수학식 4로 표현되는 오차 제곱합 공식 중 어느 하나를 이용하여 임의의 정규화 신호에 대한 복수개의 지연값을 획득하고, 획득한 상기 복수개의 지연값 중 최소값을 상기 최적 지연값으로 획득하도록 형성되며,
상기 임의의 정규화 신호에 대한 복수개의 지연값은 상기 임의의 정수 지연 N을 변경하여 생성되는 복수개의 상기 부분 지연 신호를 이용하여 획득되는 다중 영상을 이용한 업샘플링 방법.
[수학식 4]
(여기서, Xij : i번째 획득 정규화 신호의 j번째 데이터, Xij': i번째 획득 정규화 신호의 부분 지연 신호의 j번째 데이터, Yi : 기준 정규화 신호의 i번째 데이터, Yij': 기준 정규화 신호로 만들어진 i번째 부분 지연 신호의 j번째 데이터, L: 신호 길이)According to claim 17,
The step of obtaining the optimal delay value,
A plurality of delay values for an arbitrary normalized signal are obtained using any one of the error sum squared formulas represented by Equation 4 below, and a minimum value among the obtained plurality of delay values is obtained as the optimal delay value,
A plurality of delay values for the random normalization signal are obtained using a plurality of partial delay signals generated by changing the random integer delay N.
[Equation 4]
(Where, X ij : j-th data of the i-th acquired normalized signal, X ij ': j-th data of a partial delay signal of the i-th acquired normalized signal, Y i : i-th data of the reference normalized signal, Y ij ': reference The j-th data of the i-th partial delayed signal made of the normalized signal, L: signal length)
상기 업샘플링 신호를 출력하는 단계는,
상기 최적 지연값을 이용하여 상기 기준 정규화 신호와 상기 획득 정규화 신호를 병합하고 보간을 수행하여 상기 업샘플링 신호를 생성하는 단계; 및
상기 업샘플링 신호를 필터링하여 안티 에일리어싱을 수행하는 단계;를 포함하도록 형성되는 다중 영상을 이용한 업샘플링 방법.According to claim 18,
The step of outputting the upsampling signal,
generating the upsampling signal by merging the reference normalization signal and the acquisition normalization signal using the optimal delay value and performing interpolation; and
Filtering the up-sampling signal to perform anti-aliasing;
상기 안티 에일리어싱을 수행하는 단계는, 상기 업샘플링 신호를 필터링 하기 위해 체비세브 필터를 사용하는 다중 영상을 이용한 업샘플링 방법.According to claim 19,
The performing of the anti-aliasing may include using a Chebyshev filter to filter the up-sampling signal.
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