KR20220125124A - Image processing apparatus and operating method for the same - Google Patents

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KR20220125124A
KR20220125124A KR1020210090897A KR20210090897A KR20220125124A KR 20220125124 A KR20220125124 A KR 20220125124A KR 1020210090897 A KR1020210090897 A KR 1020210090897A KR 20210090897 A KR20210090897 A KR 20210090897A KR 20220125124 A KR20220125124 A KR 20220125124A
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image
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pixel
weight map
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KR1020210090897A
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안일준
신하늘
박재연
송영찬
이태미
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삼성전자주식회사
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Abstract

The present invention relates to an image processing apparatus to perform adaptive image processing according to the characteristics of each pixel included in an image. According to the present invention, the image processing apparatus comprises: a memory storing one or more instructions; and a processor executing the one or more instructions stored in the memory. The processor obtains similarity information indicating a similarity between each of pixels included in a first image and neighboring pixels of each of the pixels; generates a weight map including weight information corresponding to each pixel on the basis of the similarity information; generates a spatially variant kernel including a kernel corresponding to each pixel on the basis of a spatial kernel including weight information according to a positional relationship between each pixel and a neighboring pixel, and a weight map; and applies the spatially variant kernel to the first image to generate a second image.

Description

영상 처리 장치 및 그 동작방법{Image processing apparatus and operating method for the same}Image processing apparatus and operating method for the same

다양한 실시예들은 뉴럴 네트워크를 이용하여, 영상의 화질을 개선시키는 영상 처리 장치 및 그 동작방법에 관한 것이다.Various embodiments relate to an image processing apparatus for improving image quality by using a neural network, and an operating method thereof.

컴퓨터 기술의 발달과 함께 데이터 트래픽이 지수함수 형태로 증가하면서 인공지능은 미래 혁신을 주도하는 중요한 트렌드로 자리잡았다. 인공지능은 사람의 사고방식을 모방하는 방식이기 때문에 사실상 전 산업에 무한하게 응용될 수 있다. 인공지능의 대표적인 기술로는 패턴 인식, 기계 학습, 전문가 시스템, 뉴럴 네트워크, 자연어 처리 등이 있다.As data traffic increases exponentially with the development of computer technology, artificial intelligence has become an important trend driving future innovation. Since artificial intelligence is a method that imitates the way of thinking of humans, it can be applied infinitely to virtually all industries. Representative technologies of artificial intelligence include pattern recognition, machine learning, expert systems, neural networks, and natural language processing.

뉴럴 네트워크는 인간의 생물학적 신경 세포의 특성을 수학적 표현에 의해 모델링한 것으로, 인간이 가지고 있는 학습이라는 능력을 모방한 알고리즘을 이용한다. 이 알고리즘을 통하여, 뉴럴 네트워크는 입력 데이터와 출력 데이터 사이의 사상(mapping)을 생성할 수 있고, 이러한 사상을 생성하는 능력은 뉴럴 네트워크의 학습 능력이라고 표현될 수 있다. 또한, 뉴럴 네트워크는 학습된 결과에 기초하여, 학습에 이용되지 않았던 입력 데이터에 대하여, 올바른 출력 데이터를 생성할 수 있는 일반화 능력을 가진다.A neural network models the characteristics of human biological nerve cells by mathematical expressions, and uses an algorithm that mimics the ability of learning that humans have. Through this algorithm, the neural network can generate a mapping between input data and output data, and the ability to generate this mapping can be expressed as the learning ability of the neural network. In addition, the neural network has a generalization ability to generate correct output data with respect to input data that has not been used for learning, based on the learned result.

심층 신경망(예를 들어, 층이 깊은 컨볼루션 뉴럴 네트워크(CNN: Convolution Neural Network))을 이용하여, 영상의 디노이징(denoising)과 같은 영상 처리를 수행하는 경우, 영상에 포함되는 픽셀들 각각에 동일한 커널(필터)를 적용하는 경우, 영상 처리의 성능이 저하되는 문제점이 있다. 따라서, 영상 처리 시, 영상에 포함되는 픽셀들 각각의 위치나 인텐시티 특성에 따라 서로 다른 커널을 적용하여, 영상 처리를 수행할 필요가 있다.When image processing such as denoising of an image is performed using a deep neural network (eg, a deep convolutional neural network (CNN)), each pixel included in the image is When the same kernel (filter) is applied, there is a problem in that image processing performance is degraded. Therefore, during image processing, it is necessary to perform image processing by applying different kernels according to positions or intensity characteristics of pixels included in an image.

다양한 실시예들은, 컨볼루션 뉴럴 네트워크를 이용하여, 영상에 포함된 픽셀들 각각의 특성에 따른 적응적인 영상 처리를 수행할 수 있는 영상 처리 장치 및 그 동작방법을 제공할 수 있다.Various embodiments may provide an image processing apparatus capable of performing adaptive image processing according to characteristics of each pixel included in an image using a convolutional neural network, and an operating method thereof.

일 실시예에 따른 영상 처리 장치는, 하나 이상의 인스트럭션들을 저장하는 메모리, 및 상기 메모리에 저장된 상기 하나 이상의 인스트럭션들을 실행하는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 제1 영상에 포함되는 픽셀들 각각과 상기 픽셀들 각각의 주변 픽셀과의 유사도를 나타내는 유사도 정보를 획득하고, 상기 유사도 정보에 기초하여, 상기 픽셀들 각각에 대응하는 가중치 정보를 포함하는 가중맵을 생성하고, 상기 픽셀들 각각과 상기 주변 픽셀과의 위치 관계에 따른 가중치 정보를 포함하는 공간 커널(spatial kernel)과 상기 가중맵에 기초하여, 상기 픽셀들 각각에 대응하는 커널을 포함하는 공간 가변 커널을 생성하고, 상기 제1 영상에 상기 공간 가변 커널(spatially variant kernel)을 적용함으로써, 제2 영상을 생성할 수 있다.An image processing apparatus according to an embodiment includes a memory storing one or more instructions, and a processor executing the one or more instructions stored in the memory, wherein the processor comprises: each of pixels included in a first image and the Obtaining similarity information indicating the similarity of each of the pixels with the neighboring pixel, generating a weight map including weight information corresponding to each of the pixels based on the similarity information, and generating each of the pixels and the neighboring pixel generating a spatially variable kernel including a kernel corresponding to each of the pixels based on a spatial kernel including weight information according to a positional relationship with By applying a spatially variant kernel, the second image may be generated.

일 실시예에 따른 프로세서는, 상기 제1 영상에 포함되는 픽셀들 각각과, 상기 픽셀들 각각에 대해 제1 상대적 위치를 가지는 제1 주변 픽셀과의 차이에 기초하여, 제1 유사도 정보를 획득하고, 상기 제1 영상에 포함되는 픽셀들 각각과, 상기 픽셀들 각각에 대해 제2 상대적 위치를 가지는 제2 주변 픽셀과의 차이에 기초하여, 제2 유사도 정보를 획득할 수 있다.The processor according to an embodiment obtains first similarity information based on a difference between each of the pixels included in the first image and a first neighboring pixel having a first relative position with respect to each of the pixels, , second similarity information may be obtained based on a difference between each of the pixels included in the first image and a second neighboring pixel having a second relative position with respect to each of the pixels.

일 실시예에 따른 프로세서는, 컨볼루션 뉴럴 네트워크를 이용하여, 상기 유사도 정보와 상기 컨볼루션 뉴럴 네트워크에 포함되는 하나 이상의 커널들과의 컨볼루션 연산을 수행함으로써, 상기 가중맵을 생성할 수 있다.The processor according to an embodiment may generate the weight map by performing a convolution operation between the similarity information and one or more kernels included in the convolutional neural network using the convolutional neural network.

일 실시예에 따른 유사도 정보, 상기 가중 맵 및 상기 공간 가변 커널 중 적어도 하나의 채널 개수는 상기 공간 커널의 사이즈에 기초하여 결정될 수 있다.The number of channels of at least one of the similarity information, the weight map, and the spatially variable kernel according to an embodiment may be determined based on the size of the spatial kernel.

일 실시예에 따른 공간 커널은, 상기 공간 커널의 중심에 위치한 픽셀이 가장 큰 값을 가지고, 상기 중심에서 멀어질수록 픽셀 값이 작아질 수 있다.In the spatial kernel according to an embodiment, a pixel located at the center of the spatial kernel may have a largest value, and a pixel value may decrease as it moves away from the center.

일 실시예에 따른 공간 커널의 사이즈는 K x K 이고, 상기 가중맵의 채널 개수는 K2이며, 상기 프로세서는, 상기 공간 커널에 포함되는 픽셀 값들을 채널 방향으로 나열하여, 1 x 1 x K2의 사이즈를 가지는 가중치 벡터로 변환하고, 상기 가중맵에 포함되는 1 x 1 x K2의 사이즈를 가지는 1차원 벡터들 각각과 상기 가중치 벡터의 곱셈 연산을 수행함으로써, 상기 공간 가변 커널을 생성할 수 있다.The size of the spatial kernel according to an embodiment is K x K, the number of channels of the weight map is K 2 , and the processor arranges pixel values included in the spatial kernel in the channel direction to 1 x 1 x K The spatially variable kernel can be generated by converting the weight vector into a weight vector having a size of 2 and performing a multiplication operation of the weight vector with each of the one-dimensional vectors having a size of 1 x 1 x K 2 included in the weight map. can

일 실시예에 따른 공간 가변 커널은, 상기 제1 영상에 포함되는 픽셀들의 개수와 동일한 개수의 커널들을 포함할 수 있다.The spatially variable kernel according to an embodiment may include the same number of kernels as the number of pixels included in the first image.

일 실시예에 따른 프로세서는, 상기 제1 영상에 포함되는 제1 픽셀을 중심으로 하는 제1 영역에 상기 공간 가변 커널에 포함된 제1 커널을 적용하여, 필터링을 수행하고, 상기 제1 영상에 포함되는 제2 픽셀을 중심으로 하는 제2 영역에 상기 공간 변환 커널에 포함되는 제2 커널을 적용하여, 필터링을 수행함으로써, 상기 제2 영상을 생성할 수 있다.The processor according to an embodiment performs filtering by applying a first kernel included in the spatially variable kernel to a first region centered on a first pixel included in the first image, and performs filtering on the first image. The second image may be generated by applying a second kernel included in the spatial transformation kernel to a second region centered on the included second pixel and performing filtering.

일 실시예에 따른 프로세서는, 컨볼루션 뉴럴 네트워크를 이용하여, 상기 유사도 정보와 상기 컨볼루션 뉴럴 네트워크에 포함되는 하나 이상의 커널들과의 컨볼루션 연산을 수행함으로써, 제1 가중맵을 생성하고, 상기 제1 가중맵과 제1 커널과의 팽창된 컨볼루션(dilated convolution) 연산을 수행함으로써, 상기 가중맵을 생성할 수 있다.The processor according to an embodiment generates a first weight map by performing a convolution operation between the similarity information and one or more kernels included in the convolutional neural network using a convolutional neural network, and The weight map may be generated by performing a dilated convolution operation between the first weight map and the first kernel.

일 실시예에 따른 제1 가중맵의 채널 수와 상기 제1 커널의 채널 수는 동일하고, 상기 프로세서는, 상기 제1 가중맵과 상기 제1 커널의 서로 대응되는 채널끼리 팽창된 컨볼루션 연산(depthwise dilated convolution)을 수행함으로써, 상기 가중맵을 생성할 수 있다.According to an embodiment, the number of channels in the first weight map and the number of channels in the first kernel are the same, and the processor performs a convolution operation in which the channels corresponding to the first weight map and the first kernel are expanded ( By performing depthwise dilated convolution), the weighted map can be generated.

일 실시예에 따른 영상 처리 장치의 동작방법은, 제1 영상에 포함되는 픽셀들 각각과 상기 픽셀들 각각의 주변 픽셀과의 유사도를 나타내는 유사도 정보를 획득하는 단계, 상기 유사도 정보에 기초하여, 상기 픽셀들 각각에 대응하는 가중치 정보를 포함하는 가중맵을 생성하는 단계, 상기 픽셀들 각각과 상기 주변 픽셀과의 위치 관계에 따른 가중치 정보를 포함하는 공간 커널(spatial kernel)과 상기 가중맵에 기초하여, 상기 픽셀들 각각에 대응하는 커널을 포함하는 공간 가변 커널을 생성하는 단계, 및 상기 제1 영상에 상기 공간 가변 커널(spatially variant kernel)을 적용함으로써, 제2 영상을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.The method of operating an image processing apparatus according to an embodiment may include: obtaining similarity information indicating a similarity between each pixel included in a first image and a neighboring pixel of each of the pixels; based on the similarity information, the generating a weight map including weight information corresponding to each of the pixels; based on the weight map and a spatial kernel including weight information according to a positional relationship between each of the pixels and the neighboring pixels , generating a spatially variable kernel including a kernel corresponding to each of the pixels, and generating a second image by applying the spatially variant kernel to the first image. have.

일 실시예에 따른 영상 처리 장치는, 영상에 포함되는 복수의 픽셀들 각각에서, 픽셀들 각각과 주변 픽셀들과의 유사도 정보를 이용하여, 영상 처리를 수행하는 경우, 유사한 특징을 가지는 주변 픽셀의 특징을 더 강조할 수 있다.In an image processing apparatus according to an embodiment, when image processing is performed on each of a plurality of pixels included in an image by using similarity information between each pixel and neighboring pixels, the image processing is performed on neighboring pixels having similar characteristics. characteristics can be further emphasized.

일 실시예에 따른 영상 처리 장치는 영상에 포함된 픽셀들 각각에 대하여, 픽셀의 지역적인 특성에 기초하여 생성된 서로 다른 커널을 적용함으로써, 픽셀의 지역적인 특성에 따른 적응적인 영상 처리가 가능하다.The image processing apparatus according to an embodiment may apply different kernels generated based on the regional characteristics of the pixel to each of the pixels included in the image, thereby enabling adaptive image processing according to the regional characteristics of the pixel. .

일 실시예에 따른 영상 처리 장치는 컨볼루션 뉴럴 네트워크를 이용하여, 입력 영상의 세밀한 가장자리(edge) 처리와 텍스쳐를 유지하면서 노이즈를 제거하는, 디노이징(denosing)을 수행할 수 있다.The image processing apparatus according to an embodiment may perform detailed edge processing of an input image and denoising, which removes noise while maintaining a texture, using a convolutional neural network.

도 1은 일 실시예에 따른 영상 처리 장치가 영상 처리 네트워크를 이용하여 영상을 처리하는 동작을 나타내는 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 영상 처리 네트워크를 나타내는 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 유사도 정보를 생성하는 방법을 설명하기 위해 참조되는 도면이다.
도 4 및 도 5는 일 실시예에 따른 유사도 정보를 획득하는 방법들을 설명하기 위해 참조되는 도면들이다.
도 6은 일 실시예에 따른 가중맵을 생성하는 방법을 설명하기 위해 참조되는 도면이다.
도 7 및 도 8은 일 실시예에 따른 컨볼루션 레이어에서 수행되는 컨볼루션 연산을 설명하기 위해 참조되는 도면들이다.
도 9는 일 실시예에 따른 공간 가변 커널을 생성하는 방법을 설명하기 위해 참조되는 도면이다.
도 10은 다른 실시예에 따른 공간 가변 커널을 생성하는 방법을 설명하기 위해 참조되는 도면이다.
도 11은 일 실시예에 따른 팽창된 컨볼루션을 설명하기 위해 참조되는 도면이다.
도 12는 일 실시예에 따른 제1 영상에 공간 가변 커널을 적용하는 방법을 설명하기 위해 참조되는 도면이다.
도 13은 일 실시예에 따른 영상 처리 장치의 동작방법을 나타내는 흐름도이다.
도 14는 일 실시예에 따른 영상 처리 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
1 is a diagram illustrating an operation of an image processing apparatus processing an image using an image processing network according to an exemplary embodiment.
2 is a diagram illustrating an image processing network according to an exemplary embodiment.
3 is a diagram referenced to describe a method of generating similarity information according to an embodiment.
4 and 5 are diagrams referenced to describe methods of obtaining similarity information according to an embodiment.
6 is a diagram referenced to describe a method of generating a weighted map according to an embodiment.
7 and 8 are diagrams referenced to describe a convolution operation performed in a convolution layer according to an embodiment.
9 is a diagram referenced to describe a method of generating a spatially variable kernel according to an embodiment.
10 is a diagram referenced to describe a method of generating a spatially variable kernel according to another embodiment.
11 is a diagram referenced to describe an expanded convolution according to an embodiment.
12 is a diagram referenced to describe a method of applying a spatially variable kernel to a first image according to an embodiment.
13 is a flowchart illustrating a method of operating an image processing apparatus according to an exemplary embodiment.
14 is a block diagram illustrating a configuration of an image processing apparatus according to an exemplary embodiment.

본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 발명에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.Terms used in this specification will be briefly described, and the present invention will be described in detail.

본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다. The terms used in the present invention have been selected as currently widely used general terms as possible while considering the functions in the present invention, but these may vary depending on the intention or precedent of a person skilled in the art, the emergence of new technology, and the like. In addition, in a specific case, there is a term arbitrarily selected by the applicant, and in this case, the meaning will be described in detail in the description of the corresponding invention. Therefore, the term used in the present invention should be defined based on the meaning of the term and the overall content of the present invention, rather than the name of a simple term.

명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.In the entire specification, when a part "includes" a certain component, it means that other components may be further included, rather than excluding other components, unless otherwise stated. In addition, terms such as "...unit" and "module" described in the specification mean a unit that processes at least one function or operation, which may be implemented as hardware or software, or a combination of hardware and software. .

아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can easily implement them. However, the present invention may be embodied in several different forms and is not limited to the embodiments described herein. And in order to clearly explain the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and similar reference numerals are attached to similar parts throughout the specification.

도 1은 일 실시예에 따른 영상 처리 장치가 영상 처리 네트워크를 이용하여 영상을 처리하는 동작을 나타내는 도면이다.1 is a diagram illustrating an operation of an image processing apparatus processing an image using an image processing network according to an exemplary embodiment.

도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 영상 처리 네트워크(30)는 제1 영상(10)을 입력 받아, 제1 영상(10)을 처리함으로써, 화질이 개선된 제2 영상(20)을 생성하는 네트워크일 수 있다. 이때, 제1 영상(10)은 노이즈를 포함하는 영상이거나, 저해상도 영상일 수 있다. 영상 처리 장치(100)는 영상 처리 네트워크(30)를 이용하여, 제1 영상(10)의 세밀한 가장자리(edge) 처리와 텍스쳐를 유지하면서 노이즈를 제거하는 디노이징(denosing)을 수행함으로써, 제2 영상(20)을 생성할 수 있다. 제2 영상(20)은 제1 영상(10)보다 고해상도 영상일 수 있으며, 제1 영상(10)보다 화질이 개선된 영상일 수 있다.Referring to FIG. 1 , an image processing network 30 according to an embodiment receives a first image 10 and processes the first image 10 to generate a second image 20 with improved image quality. It may be a network that In this case, the first image 10 may be an image including noise or a low-resolution image. The image processing apparatus 100 uses the image processing network 30 to perform detailed edge processing of the first image 10 and denoising to remove noise while maintaining the texture, thereby performing the second An image 20 may be generated. The second image 20 may be a higher-resolution image than the first image 10 , and may be an image with improved image quality compared to the first image 10 .

일 실시예에 따른 영상 처리 네트워크(30)에서 수행되는 영상 처리에 대해서는 이하 도면들을 참조하여 자세히 설명하기로 한다.The image processing performed by the image processing network 30 according to an embodiment will be described in detail with reference to the drawings below.

도 2는 일 실시예에 따른 영상 처리 네트워크를 나타내는 도면이다.2 is a diagram illustrating an image processing network according to an exemplary embodiment.

도 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 영상 처리 네트워크(30)는 유사도 산출부(210), 가중맵 생성부(220), 공간 가변 커널 생성부(230), 및 필터부(240)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2 , an image processing network 30 according to an embodiment includes a similarity calculator 210 , a weight map generator 220 , a spatially variable kernel generator 230 , and a filter unit 240 . can do.

일 실시예에 따른 영상 처리 네트워크(30)는 제1 영상(10)을 입력 받아, 제2 영상(20)을 출력하는 구조를 포함할 수 있다.The image processing network 30 according to an embodiment may include a structure for receiving the first image 10 and outputting the second image 20 .

일 실시예에 따른 유사도 산출부(210)는 제1 영상(10)에 포함되는 픽셀들 각각과 주변 픽셀과의 유사도 정보를 생성할 수 있다. 유사도 정보는, 픽셀들 각각의 픽셀 값과 픽셀들 각각의 주변에 위치한 주변 픽셀의 픽셀 값의 차이를 나타내는 정보일 수 있다. 유사도 정보를 생성하는 방법에 대해서는 도 3을 참조하여, 자세히 설명하기로 한다.The similarity calculator 210 according to an embodiment may generate similarity information between each of the pixels included in the first image 10 and a neighboring pixel. The similarity information may be information indicating a difference between a pixel value of each of the pixels and a pixel value of a neighboring pixel located around each of the pixels. A method of generating similarity information will be described in detail with reference to FIG. 3 .

도 3은 일 실시예에 따른 유사도 정보를 생성하는 방법을 설명하기 위해 참조되는 도면이다.3 is a diagram referenced to describe a method of generating similarity information according to an embodiment.

일 실시예에 따른 유사도 산출부(210)는 제1 영상(10)에 포함되는 픽셀들 각각과 주변 픽셀과의 차이를 계산하여, 유사도 정보를 생성할 수 있다. 설명의 편의를 위하여, 본 개시의 실시예들에서는 제1 영상(10)의 너비가 W, 높이가 H이며, 채널 수가 1인 것으로 가정하여 설명하기로 한다.The similarity calculator 210 according to an embodiment may generate similarity information by calculating a difference between each of the pixels included in the first image 10 and a neighboring pixel. For convenience of description, it is assumed that the width of the first image 10 is W, the height is H, and the number of channels is 1 in the embodiments of the present disclosure.

도 3을 참조하면, 유사도 산출부(210)는 제1 영상(10)에 포함되는 복수의 픽셀들 중 제1 픽셀(310)을 중심으로 하는 제1 영역(301)에 포함되는 K2개의 픽셀들 각각과 제1 픽셀(310)의 차이 값을 계산할 수 있다. 이때, 제1 영역(301)의 크기인 K x K는 후술하는 공간 커널의 사이즈에 기초하여 결정될 수 있다.Referring to FIG. 3 , the similarity calculator 210 includes K 2 pixels included in the first area 301 centered on the first pixel 310 among a plurality of pixels included in the first image 10 . A difference value between each of the pixels and the first pixel 310 may be calculated. In this case, K x K, which is the size of the first region 301 , may be determined based on the size of a spatial kernel, which will be described later.

유사도 산출부(210)는 제1 영역(301)에 포함되는 K2개의 픽셀들 각각과 제1 픽셀(310)의 차이 값을 계산함으로써, 제1 픽셀(310)에 대해서 K2개의 차이 값들을 획득할 수 있다. 예를 들어, 유사도 산출부(210)는 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 픽셀(310)과 제1 주변 픽셀(311)과의 차이 값, 제1 픽셀(310)과 제2 주변 픽셀(312)과의 차이 값, 제1 픽셀(310)과 제3 주변 픽셀(313)과의 차이 값, 제1 픽셀(310)과 제4 주변 픽셀(314)과의 차이 값을 계산할 수 있다. 유사도 산출부(210)는 동일한 방식으로, 제1 픽셀(310) 이외에 제1 영상(10)에 포함되는 다른 픽셀들 각각에 대해서 K2개의 차이 값들을 획득할 수 있다. 예를 들어, 유사도 산출부(210)는 제1 픽셀(310)이외의 다른 픽셀들 각각을 중심 픽셀로 하여, 주변 픽셀들과의 K2개의 차이 값들을 획득할 수 있다.The similarity calculator 210 calculates a difference value between each of the K 2 pixels included in the first area 301 and the first pixel 310 , thereby generating K 2 difference values for the first pixel 310 . can be obtained For example, as shown in FIG. 3 , the similarity calculator 210 calculates a difference value between the first pixel 310 and the first neighboring pixel 311 , the first pixel 310 and the second neighboring pixel 311 . 312 , a difference value between the first pixel 310 and the third neighboring pixel 313 , and a difference value between the first pixel 310 and the fourth neighboring pixel 314 may be calculated. The similarity calculator 210 may obtain K 2 difference values for each of the pixels included in the first image 10 other than the first pixel 310 in the same manner. For example, the similarity calculator 210 may obtain K 2 difference values from neighboring pixels by using each of the pixels other than the first pixel 310 as a central pixel.

유사도 산출부(210)는 픽셀들 각각에 대한 K2개의 차이 값들을, 유사도 정보(350)에서 해당 픽셀의 채널 방향으로 배열시킬 수 있으며, 이에 따라, 일 실시예에 따른 유사도 정보(350)의 크기는 W x H 이고, 채널 수가 K2개일 수 있다.The similarity calculator 210 may arrange K 2 difference values for each of the pixels in the channel direction of the corresponding pixel in the similarity information 350 , and accordingly, The size may be W x H, and the number of channels may be K 2 .

일 실시예에 따른 유사도 정보(350)의 제1 채널 영상은 제1 영상(10)에 포함되는 픽셀들 각각과 픽셀들 각각에 대해 제1 상대적 위치를 가지는 주변 픽셀(예를 들어, 픽셀들 각각을 기준으로 왼쪽으로 (K-1)/2 픽셀만큼, 위쪽으로 (K-1)/2 픽셀만큼 이동한 위치의 픽셀)과의 차이 값을 나타낼 수 있다. 또한, 유사도 정보(350)의 제2 채널 영상은 제1 영상(10)에 포함되는 픽셀들 각각과, 픽셀들 각각에 대해 제2 상대적 위치를 가지는 주변 픽셀(예를 들어, 픽셀들 각각을 기준으로 왼쪽으로 (K-1)/2 - 1 픽셀만큼, 위쪽으로 (K-1)/2 픽셀만큼 이동한 위치의 픽셀)과의 차이 값을 나타낼 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않는다.The first channel image of the similarity information 350 according to an embodiment includes each of the pixels included in the first image 10 and a neighboring pixel (eg, each of the pixels) having a first relative position with respect to each of the pixels. (a pixel at a position moved to the left by (K-1)/2 pixels and upward by (K-1)/2 pixels) based on . In addition, the second channel image of the similarity information 350 includes each of the pixels included in the first image 10 and a neighboring pixel (eg, each of the pixels based on a second relative position). (a pixel at a position moved left by (K-1)/2 - 1 pixel and upward by (K-1)/2 pixels) can be expressed as a difference value. However, the present invention is not limited thereto.

일 실시예에 따른 유사도 산출부(210)가 픽셀들 각각에 대한 K2개의 차이 값들을 획득하는 방법을 도 4 및 도 5를 참조하여, 구체적으로 설명하기로 한다.A method by which the similarity calculator 210 obtains K 2 difference values for each of the pixels according to an exemplary embodiment will be described in detail with reference to FIGS. 4 and 5 .

도 4 및 도 5는 일 실시예에 따른 유사도 정보를 획득하는 방법들을 설명하기 위해 참조되는 도면들이다.4 and 5 are diagrams referenced to describe methods of obtaining similarity information according to an embodiment.

도 4를 참조하면, 일 실시예에 따른 유사도 산출부(210)는 제1 영상(10)에 포함되는 픽셀들 각각을 수평 방향으로 p 픽셀(-(K-1)/2≤p≤(K-1)/2, p는 정수)만큼, 수직 방향으로 q 픽셀(-(K-1)/2≤q≤(K-1)/2, q는 정수)만큼 이동시켜 K2개의 영상들(410)을 획득할 수 있다. 이때, K2개의 영상들(410) 각각은 제1 영상(10)과 동일한 크기(W x H)를 가진다.Referring to FIG. 4 , the similarity calculator 210 according to an exemplary embodiment calculates each of the pixels included in the first image 10 in the horizontal direction as p pixels (-(K-1)/2≤p≤(K). K 2 images ( 410) can be obtained. In this case, each of the K 2 images 410 has the same size (W x H) as the first image 10 .

유사도 산출부(210)는 K2개의 영상들(410) 각각과 제1 영상(10)의 차이 영상을 계산함으로써, 유사도 정보(350)를 획득할 수 있다. 이에 따라, 유사도 정보(350)는 도 3에서 설명한 바와 같이, 크기는 W x H 이고, 채널 수가 K2개일 수 있다.The similarity calculator 210 may obtain similarity information 350 by calculating a difference image between each of the K two images 410 and the first image 10 . Accordingly, the similarity information 350 may have a size of W x H and K 2 channels as described with reference to FIG. 3 .

도 5를 참조하면, 일 실시예에 따른 유사도 산출부(210)는 제1 영상(10)에 대해 마스크 처리를 수행함으로써, 유사도 정보를 획득할 수 있다.Referring to FIG. 5 , the similarity calculator 210 according to an embodiment may obtain similarity information by performing mask processing on the first image 10 .

마스크 처리는, 제1 영상(10)과 마스크 필터들(M1, M2, M3,..., Mn) 각각의 컨볼루션 연산을 통해 수행될 수 있다. 이때, n은 K2-1일 수 있으며, K2-1개의 마스크 필터들을 이용한 마스크 처리를 통해, 유사도 정보(350)에 포함되는 K2-1개의 채널 영상들(521, 522, 523,..., 529)을 생성할 수 있다. 예를 들어, 유사도 산출부(210)는 제1 영상(10)과 제1 마스크 필터(M1)와의 컨볼루션 연산을 통해, 유사도 정보(350)의 제1 채널 영상(521)을 생성하고, 제1 영상(10)과 제2 마스크 필터(M2)와의 컨볼루션 연산을 통해, 유사도 정보(350)의 제2 채널 영상(522)을 생성할 수 있다. 또한, 제1 영상(10)과 제3 마크스 필터(M3)와의 컨볼루션 연산을 통해, 유사도 정보(350)의 제3 채널 영상(523)을 생성하고, 제1 영상(10)과 제n 마스크 필터(Mn)와의 컨볼루션 연산을 통해, 유사도 정보(350)의 제(K2-1) 채널 영상(529)을 생성할 수 있다.The mask processing may be performed through a convolution operation of the first image 10 and each of the mask filters M1, M2, M3, ..., Mn. In this case, n may be K 2 −1, and K 2 −1 channel images 521 , 522 , 523 , included in the similarity information 350 through mask processing using K 2 −1 mask filters. .., 529) can be created. For example, the similarity calculator 210 generates a first channel image 521 of the similarity information 350 through a convolution operation between the first image 10 and the first mask filter M1, The second channel image 522 of the similarity information 350 may be generated through a convolution operation between the first image 10 and the second mask filter M2 . In addition, a third channel image 523 of the similarity information 350 is generated through a convolution operation between the first image 10 and the third marks filter M3, and the first image 10 and the n-th mask Through a convolution operation with the filter Mn, the (K 2 −1)th channel image 529 of the similarity information 350 may be generated.

도 5를 참조하면, 유사도 산출부(210)는 제1 영상(10)의 제1 영역(501)에 포함된 K x K개의 픽셀 값들과 마스크 필터들 각각에 포함된 K x K개의 픽셀 값들(파라미터 값들)을 각각 곱하여, 합산함으로써, 유사도 정보(350)에 포함되는 픽셀 값을 계산할 수 있다.Referring to FIG. 5 , the similarity calculator 210 calculates K×K pixel values included in the first region 501 of the first image 10 and K×K pixel values included in each of the mask filters ( The pixel values included in the similarity information 350 may be calculated by multiplying and summing the parameter values.

이때, 유사도 정보(350)를 계산하기 위한 주변 픽셀의 위치에 따라, 마스크 필터에 포함되는 파라미터 값들이 결정될 수 있다. 예를 들어, 제1 마스크 필터(M1)는, 중심 픽셀과, 중심 픽셀과 제1 상대적 위치(예를 들어, 기준 픽셀을 기준으로 왼쪽으로 (K-1)/2 픽셀만큼, 위쪽으로 (K-1)/2 픽셀만큼 이동한 위치)를 가지는 주변 픽셀의 유사도 정보를 계산하기 위한 마스크 필터일 수 있다. 이에 따라, 제1 마스크 필터(M1)는 중심 픽셀 값이 '1'이고, 중심 픽셀과 제1 상대적 위치를 가지는 픽셀 값이 '-1'이며, 나머지 픽셀 값들은 '0'일 수 있다.In this case, parameter values included in the mask filter may be determined according to positions of neighboring pixels for calculating the similarity information 350 . For example, the first mask filter M1 may have a center pixel, a center pixel and a first relative position (eg, (K-1)/2 pixels to the left with respect to the reference pixel, and (K) It may be a mask filter for calculating similarity information of neighboring pixels having a position moved by -1)/2 pixels). Accordingly, in the first mask filter M1 , a central pixel value may be '1', a pixel value having a first relative position with the central pixel may be '-1', and the remaining pixel values may be '0'.

일 실시예에 따른 유사도 산출부(210)는 제1 픽셀(515)을 중심으로 하는 제1 영역(501)과 제1 마스크 필터(M1)와의 컨볼루션 연산을 수행하여, 유사도 정보(350)의 제1 채널 영상(521)에 포함되는 제2 픽셀(531)의 값을 연산할 수 있다. 이때, 제1 영상(10)에서 제1 픽셀(515)의 위치와 유사도 정보(350)의 제1 채널 영상(521)에서의 제2 픽셀(531)의 위치는 동일할 수 있다. 제1 채널 영상(521)에 포함되는 제2 픽셀(531)의 값은, 제1 픽셀(515)의 값에서 제1 픽셀(515)과 제1 상대적 위치를 가지는 픽셀(511)의 값을 뺀 값일 수 있다.The similarity calculator 210 according to an embodiment performs a convolution operation between the first region 501 centered on the first pixel 515 and the first mask filter M1 to obtain the similarity information 350 . A value of the second pixel 531 included in the first channel image 521 may be calculated. In this case, the position of the first pixel 515 in the first image 10 may be the same as the position of the second pixel 531 in the first channel image 521 of the similarity information 350 . The value of the second pixel 531 included in the first channel image 521 is obtained by subtracting the value of the first pixel 515 and the pixel 511 having a first relative position from the value of the first pixel 515 . can be a value.

제1 마스크 필터(M1)를 이용한 컨볼루션 연산에 따라, 제1 마스크 필터(M1)가 수평 방향 및 수직 방향으로 슬라이딩하면서, 제1 영상(10)에 포함되는 픽셀들 각각이, 제1 마스크 필터(M1)의 중심에 위치할 수 있다. 이때, 입력 영상(10) 상에서 슬라이딩하며 이동하는 제1 마스크 필터(M1)가 덮는 영역의 중심에 기준 픽셀이 위치하게 된다. 유사도 산출부(210)는, 변경된 영역과 제1 마스크 필터(M1)와의 컨볼루션 연산을 수행함으로써, 제1 채널 영상(521)에 포함되는 픽셀 값들을 연산할 수 있다.According to a convolution operation using the first mask filter M1 , the first mask filter M1 slides in the horizontal direction and the vertical direction, and each of the pixels included in the first image 10 becomes the first mask filter It may be located at the center of (M1). In this case, the reference pixel is positioned at the center of the area covered by the first mask filter M1 sliding and moving on the input image 10 . The similarity calculator 210 may calculate pixel values included in the first channel image 521 by performing a convolution operation between the changed region and the first mask filter M1 .

또한, 제2 마스크 필터(M2)는, 중심 픽셀과, 중심 픽셀과 제2 상대적 위치(예를 들어, 기준 픽셀을 기준으로 왼쪽으로 (K-1)/2 - 1 픽셀만큼, 위쪽으로 (K-1)/2 픽셀만큼 이동한 위치)를 가지는 주변 픽셀의 유사도 정보를 계산하기 위한 마스크 필터일 수 있다. 이에 따라, 제2 마스크 필터(M2)는 중심 픽셀 값이 '1'이고, 중심 픽셀과 제2 상대적 위치를 가지는 픽셀 값이 '-1'이며, 나머지 픽셀 값들은 '0'일 수 있다. In addition, the second mask filter M2 includes a center pixel, a center pixel and a second relative position (eg, (K-1)/2 - 1 pixels to the left with respect to the reference pixel, and an upper (K) It may be a mask filter for calculating similarity information of neighboring pixels having a position moved by -1)/2 pixels). Accordingly, in the second mask filter M2, a central pixel value may be '1', a pixel value having a second relative position with the central pixel may be '-1', and the remaining pixel values may be '0'.

유사도 산출부(210)는 제1 픽셀(515)을 중심으로 하는 제1 영역(501)과 제2 마스크 필터(M2)와의 컨볼루션 연산을 수행함으로써, 유사도 정보(350)의 제2 채널 영상(522)에 포함되는 제3 픽셀(532)의 값을 연산할 수 있다. 이때, 제1 영상(10)에서 제1 픽셀(515)의 위치와 제2 채널 영상(522)에서의 제3 픽셀(532)의 위치는 동일할 수 있다. 이에 따라, 제2 채널 영상(522)에 포함되는 제3 픽셀(532)의 값은, 제1 픽셀(515)의 값에서 제1 픽셀(515)과 제2 상대적 위치를 가지는 픽셀(512)의 값을 뺀 값일 수 있다.The similarity calculator 210 performs a convolution operation between the first region 501 centered on the first pixel 515 and the second mask filter M2, thereby generating the second channel image ( A value of the third pixel 532 included in 522 may be calculated. In this case, the position of the first pixel 515 in the first image 10 and the position of the third pixel 532 in the second channel image 522 may be the same. Accordingly, the value of the third pixel 532 included in the second channel image 522 is the value of the pixel 512 having a second relative position with the first pixel 515 in the value of the first pixel 515 . It may be a value minus a value.

이와 동일한 방식으로 제1 영상(10)에 포함되는 픽셀들 각각이, 컨볼루션 연산의 대상이 되는 영역의 중심에 위치하도록, 컨볼루션 연산의 대상이 되는 영역을 변경하고, 변경된 영역과 제2 마스크 필터(M2)와의 컨볼루션 연산을 수행함으로써, 제2 채널 영상(522)에 포함되는 픽셀 값들을 연산할 수 있다.In the same manner, the region to be subjected to the convolution operation is changed so that each of the pixels included in the first image 10 is positioned at the center of the region to be subjected to the convolution operation, and the changed region and the second mask are changed. By performing a convolution operation with the filter M2, pixel values included in the second channel image 522 may be calculated.

또한, 제3 마스크 필터(M3)는 중심 픽셀과, 중심 픽셀과 제3 상대적 위치를 가지는 주변 픽셀의 유사도 정보를 계산하기 위한 마스크 필터일 수 있으며, 제n 마스크 필터(Mn)는 중심 픽셀과, 중심 픽셀과 제n 상대적 위치를 가지는 주변 픽셀의 유사도 정보를 계산하기 위한 마스크 필터일 수 있다. In addition, the third mask filter M3 may be a mask filter for calculating similarity information between the central pixel and the central pixel and peripheral pixels having a third relative position, and the nth mask filter Mn includes the central pixel, It may be a mask filter for calculating similarity information between the central pixel and the neighboring pixels having an n-th relative position.

일 실시예에 따른 유사도 산출부(210)는 도 5에 도시하고 설명한 바와 같이, K2-1개의 마스크 필터들을 이용하여, 마스크 처리를 수행함으로써, 제1 영상(10)에 포함되는 픽셀들 각각과, 픽셀들 각각에 대해 제1 내지 제 K2-1 상대적 위치를 가지는 주변 픽셀들과의 차이 값들을 포함하는 유사도 정보를 획득할 수 있다. 예를 들어, 유사도 산출부(210)는 제1 내지 제 K2-1 마스크들(M1, M2, M3,,,,Mn)을 이용하여, 유사도 정보(350)의 제1 내지 제 K2-1 채널 영상들(521, 522, 523,...,529)을 생성할 수 있다.As illustrated and described with reference to FIG. 5 , the similarity calculator 210 according to an exemplary embodiment performs mask processing using K 2 −1 mask filters, so that each of the pixels included in the first image 10 is and similarity information including difference values from neighboring pixels having first to K 2 −1 th relative positions with respect to each of the pixels. For example, the similarity calculator 210 uses the first to K 2 −1 th masks M1 , M2 , M3 ,,,, Mn to obtain the first to K 2 th - One-channel images 521 , 522 , 523 , ..., 529 may be generated.

또한, 일 실시예에 따른 유사도 정보(350)는 제1 영상(10)에 포함되는 픽셀들 각각에 대해, 자기 자신과의 유사도 정보를 나타내는 제K2 채널 영상을 포함할 수 있다. 따라서, 제K2 채널 영상은 모든 픽셀 값이 '0'일 수 있다.Also, the similarity information 350 according to an embodiment may include a K - th channel image indicating similarity information with itself for each of the pixels included in the first image 10 . Accordingly, in the K - th channel image, all pixel values may be '0'.

한편, 도 4 및 5에서 도시하고 설명한 유사도 정보(350)를 획득하는 방법은 일 예들에 불과하며, 유사도 산출부(210)는 다양한 방법으로 제1 영상(10)에 포함되는 픽셀들 각각과 주변 픽셀과의 유사도 정보를 획득할 수 있다.Meanwhile, the methods of obtaining the similarity information 350 shown and described with reference to FIGS. 4 and 5 are only examples, and the similarity calculator 210 uses various methods to calculate each of the pixels included in the first image 10 and the surrounding area. It is possible to obtain similarity information with pixels.

다시 도 2를 참조하면, 가중맵 생성부(220)는 유사도 정보에 기초하여, 가중맵을 생성할 수 있다. 예를 들어, 픽셀 값이 유사한 주변 픽셀들에 큰 가중치를 주도록 생성된 가중맵을 영상 처리에 이용함으로써, 영상 처리된 영상의 화질이 개선될 수 있다. 이에 따라, 가중맵 생성부(220)는 제1 영상에 포함되는 픽셀들 각각과 주변 픽셀들과의 유사도 정보에 기초하여, 픽셀들 각각에 대응하는 가중치 정보를 나타내는 가중맵을 생성할 수 있다. 가중맵을 생성하는 방법에 대해서는 도 6을 참조하여, 자세히 설명하기로 한다.Referring back to FIG. 2 , the weighted map generator 220 may generate a weighted map based on similarity information. For example, the image quality of the image-processed image may be improved by using a weight map generated to give a large weight to neighboring pixels having similar pixel values for image processing. Accordingly, the weight map generator 220 may generate a weight map indicating weight information corresponding to each pixel based on similarity information between each pixel included in the first image and neighboring pixels. A method of generating the weight map will be described in detail with reference to FIG. 6 .

도 6은 일 실시예에 따른 가중맵을 생성하는 방법을 설명하기 위해 참조되는 도면이다.6 is a diagram referenced to describe a method of generating a weighted map according to an embodiment.

도 6을 참조하면, 가중맵 생성부(220)는 컨볼루션 뉴럴 네트워크(610)를 이용하여, 가중맵(650)을 생성할 수 있다. 유사도 산출부(210)에서 생성된 유사도 정보(350)는 컨볼루션 뉴럴 네트워크(610)로 입력될 수 있으며, 컨볼루션 뉴럴 네트워크(610)를 통과함으로써, 가중맵(650)이 출력될 수 있다. 이때, 가중맵(650)은 크기는 W x H 이고, 채널 수가 K2개일 수 있다.Referring to FIG. 6 , the weight map generator 220 may generate a weight map 650 using the convolutional neural network 610 . The similarity information 350 generated by the similarity calculator 210 may be input to the convolutional neural network 610 , and by passing through the convolutional neural network 610 , a weight map 650 may be output. In this case, the weight map 650 may have a size of W x H and K 2 channels.

일 실시예에 따른 컨볼루션 뉴럴 네트워크(610)는 하나 이상의 컨볼루션 레이어들(620), 하나 이상의 활성화 레이어들(630)을 포함할 수 있다. 이때, 활성화 레이어들 각각은 컨볼루션 레이어 다음에 위치할 수 있다.The convolutional neural network 610 according to an embodiment may include one or more convolutional layers 620 and one or more activation layers 630 . In this case, each of the activation layers may be located after the convolution layer.

컨볼루션 뉴럴 네트워크(610)에 포함되는 레이어들 각각은 이전 레이어로부터 출력된 값들을 입력 받고, 해당 레이어에서 연산을 수행하여 결과 값들을 획득하며, 획득된 결과 값들을 다음 레이어로 출력하는 구조를 가진다. 예를 들어, 컨볼루션 레이어(620)에서는 컨볼루션 레이어에 포함된 커널과 컨볼루션 레이어(620)에 입력된 값들과의 컨볼루션 연산이 수행될 수 있다. 컨볼루션 레이어(620)에서 수행되는 컨볼루션 연산은 도 7 및 도 8을 참조하여 자세히 설명하기로 한다.Each of the layers included in the convolutional neural network 610 receives values output from the previous layer, performs an operation in the corresponding layer to obtain result values, and outputs the obtained result values to the next layer. . For example, in the convolution layer 620 , a convolution operation between a kernel included in the convolution layer and values input to the convolution layer 620 may be performed. A convolution operation performed in the convolution layer 620 will be described in detail with reference to FIGS. 7 and 8 .

도 7 및 도 8은 일 실시예에 따른 컨볼루션 레이어에서 수행되는 컨볼루션 연산을 설명하기 위해 참조되는 도면들이다.7 and 8 are diagrams referenced to describe a convolution operation performed in a convolution layer according to an embodiment.

도 7은 일 실시예에 따른, 컨볼루션 레이어(620)로 입력되는 입력 영상(또는, 입력 특징 맵, F_in), 컨볼루션 레이어(620)에 포함되는 커널(Kernel) 및 컨볼루션 레이어(620)로부터 출력되는 출력 영상(또는, 출력 특징 맵, F_out)을 나타내는 도면이다.7 illustrates an input image (or an input feature map, F_in) input to the convolutional layer 620, a kernel included in the convolutional layer 620, and a convolutional layer 620, according to an embodiment. It is a diagram illustrating an output image (or an output feature map, F_out) outputted from .

도 7을 참조하면, 일 실시예에 따른 컨볼루션 레이어(620)로 입력되는 입력 영상(F_in)의 크기는 W x H 일 수 있으며, 채널 수는 Cin일 수 있다. 또한, 컨볼루션 레이어(620)는 커널(Kernel)을 포함하며, 커널(Kernel)은 Cout개의 서브 커널들을 포함할 수 있다. 또한, 하나의 서브 커널은 Kw x Kh x Cin의 크기를 가질 수 있다. 하나의 서브 커널의 채널 수(Cin)는 제1 영상(F_in)의 채널 수(Cin)와 동일할 수 있다. 컨볼루션 레이어(620)는 입력 영상(F_in)과 커널(Kernel)과의 컨볼루션 연산을 수행함으로써, 출력 영상(F_out)을 생성할 수 있다. 이때, 출력 영상(F_out)의 크기는 W x H일 수 있으며, 출력 영상(F_out)의 채널의 개수는 커널(Kernel)의 서브 커널들의 개수(Cout)에 의해 결정될 수 있다.Referring to FIG. 7 , the size of the input image F_in input to the convolutional layer 620 according to an embodiment may be W x H, and the number of channels may be C in . Also, the convolutional layer 620 may include a kernel, and the kernel may include C out sub-kernels. Also, one sub-kernel may have a size of Kw x Kh x C in . The number of channels C in of one sub-kernel may be the same as the number of channels C in of the first image F_in. The convolution layer 620 may generate an output image F_out by performing a convolution operation between the input image F_in and the kernel. In this case, the size of the output image F_out may be W x H, and the number of channels of the output image F_out may be determined by the number of sub-kernels C out of the kernel.

도 8은, 일 실시예에 따른 입력 영상(F_in)과 커널(Kernel)에 포함된 제1 서브 커널(710)과의 컨볼루션 연산을 통해, 출력 영상(F_out)의 제1 채널 영상(720)이 생성되는 과정을 설명하기 위해 참조되는 도면이다.8 is a first channel image 720 of an output image F_out through a convolution operation between the input image F_in and the first sub-kernel 710 included in the kernel, according to an embodiment. It is a drawing referenced to explain the process of this creation.

도 8에서는 설명의 편의를 위해, 입력 영상(F_in)이 5 x 5의 크기를 가지며, 채널의 개수는 1인 것으로 가정한다. 또한, 입력 영상(F_in))에 적용되는 커널(Kernel)에 포함되는 하나의 서브 커널은 3 x 3의 크기를 가지며, 채널의 개수(Cin)는 1인 것으로 가정한다.In FIG. 8 , for convenience of explanation, it is assumed that the input image F_in has a size of 5×5 and the number of channels is 1. In addition, it is assumed that one sub-kernel included in the kernel applied to the input image F_in) has a size of 3 x 3, and the number of channels Cin is 1.

도 8을 참조하면, 입력 영상(F_in)의 좌측 상단으로부터 우측 하단까지 제1 서브 커널(710)을 적용하여, 입력 영상(F_in)의 특징을 추출하는 과정이 도시되어 있다. 이때, 제1 서브 커널(710)은 3 x 3의 크기를 가지며, 채널 수는 1이다. 예를 들어, 입력 영상(F_in)의 좌측 상단 3 x 3 영역(821)에 포함되는 픽셀들에 제1 서브 커널(710)을 적용하여 컨볼루션 연산을 수행할 수 있다. Referring to FIG. 8 , a process of extracting features of the input image F_in by applying the first sub-kernel 710 from the upper left to the lower right of the input image F_in is illustrated. In this case, the first sub-kernel 710 has a size of 3 x 3, and the number of channels is 1. For example, a convolution operation may be performed by applying the first sub-kernel 710 to pixels included in the upper left 3×3 region 821 of the input image F_in.

즉, 좌측 상단 3 x 3 영역(821)에 포함되는 픽셀 값들과 제1 서브 커널(710)에 포함되는 파라미터 값들을 곱하여 합산함으로써, 좌측 상단 3 x 3 영역(821) 매핑되는 하나의 픽셀 값(831)을 생성할 수 있다.That is, by multiplying and summing pixel values included in the upper left 3 x 3 region 821 and parameter values included in the first sub-kernel 710, one pixel value mapped to the upper left 3 x 3 region 821 ( 831) can be created.

또한, 입력 영상(F_in)의 좌측 상단 3 x 3 영역(821)에서 우측으로 한 픽셀 이동시킨 3 x 3 영역(822)에 포함되는 픽셀 값들과 제1 서브 커널(710)에 포함되는 파라미터 값들을 곱하여 합산함으로써, 3 x 3 영역(822)에 매핑되는 하나의 픽셀 값(832)을 생성할 수 있다. In addition, pixel values included in the 3 x 3 region 822 moved by one pixel from the upper left 3 x 3 region 821 of the input image F_in to the right and parameter values included in the first sub-kernel 710 are added to the input image F_in. By multiplying and summing, one pixel value 832 mapped to the 3×3 area 822 may be generated.

동일한 방식으로, 입력 영상(F_in) 내에서 제1 서브 커널(710)을 좌측에서 우측으로, 상단에서 하단으로 한 픽셀씩 슬라이딩하면서, 제1 서브 커널(710)에 포함되는 파라미터 값들과 입력 영상(F_in)의 픽셀값들을 곱하여 합산함으로써, 출력 영상(F_out)의 제1 채널 영상(720)에 포함되는 픽셀 값들을 생성할 수 있다. 이때, 컨볼루션 연산의 대상이 되는 데이터는 한 픽셀씩 이동하면서 샘플링될 수도 있으나, 2개 이상의 픽셀 개수만큼 이동하면서 샘플링될 수도 있다. 샘플링 과정에서 샘플링된 픽셀들의 간격의 크기를 스트라이드(stride)라고 하며, 스트라이드의 크기에 따라 출력되는 출력 영상(F_out)의 크기가 결정될 수 있다. 또한, 도 8에 도시된 바와 같이, 출력 영상(F_out)의 크기를 입력 영상(F_in)과 동일하게 하기 위해서는 패딩이 수행될 수 있다. 패딩은 출력되는 출력 영상(F_out)의 크기가 작아지는 것을 방지하기 위하여, 입력 영상(F_in)의 가장자리에 특정 값(예를 들어, '0')을 주어, 입력 영상(F_in)의 사이즈를 증가시키는 것을 의미한다. 패딩을 수행한 후, 컨볼루션 연산을 수행하면, 출력 영상(F_out)의 크기가 입력 영상(F_in)의 크기와 동일할 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않는다.In the same manner, parameter values included in the first sub-kernel 710 and the input image ( By multiplying and summing pixel values of F_in), pixel values included in the first channel image 720 of the output image F_out may be generated. In this case, the data to be subjected to the convolution operation may be sampled while moving one pixel at a time, or may be sampled while moving by the number of two or more pixels. A size of an interval between pixels sampled in the sampling process is referred to as a stride, and the size of the output image F_out may be determined according to the size of the stride. Also, as shown in FIG. 8 , padding may be performed to make the size of the output image F_out equal to that of the input image F_in. The padding increases the size of the input image F_in by giving a specific value (eg, '0') to the edge of the input image F_in to prevent the size of the output image F_out from being reduced. means to do If a convolution operation is performed after padding, the size of the output image F_out may be the same as the size of the input image F_in. However, the present invention is not limited thereto.

한편, 도 8에는 제1 서브 커널(710)에 대한 컨볼루션 연산 결과(출력 영상(F_out)의 제1 채널 영상(720))만 도시하였지만, Cout개의 서브 커널들에 대해서, 컨볼루션 연산을 수행하는 경우, Cout개의 채널 영상들을 포함하는 출력 영상(F_out)이 출력될 수 있다. 즉, 커널(Kernel)에 포함되는 서브 커널들의 개수에 따라, 출력 영상(F_out)의 채널 수가 결정될 수 있다.Meanwhile, although FIG. 8 shows only the result of the convolution operation for the first sub-kernel 710 (the first channel image 720 of the output image F_out), the convolution operation is performed on Cout sub-kernels. In this case, an output image F_out including Cout number of channel images may be output. That is, the number of channels of the output image F_out may be determined according to the number of sub-kernels included in the kernel.

다시, 도 6을 참조하면, 컨볼루션 레이어(620) 다음에는 활성화 레이어(630)가 위치할 수 있다Again, referring to FIG. 6 , an activation layer 630 may be positioned after the convolution layer 620 .

일 실시예에 따른 활성화 레이어(630)에서는 활성화 레이어(630)에 입력된 값들에 활성화 함수를 적용하는 활성화 함수 연산이 수행될 수 있다. 활성화 함수 연산은 제1 특징 정보에 대해 비선형(non-linear) 특성을 부여하는 것으로, 활성화 함수는, 시그모이드 함수(sigmoid function), Tanh 함수, ReLU(Rectified Linear Unit) 함수, leaky ReLu 함수 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In the activation layer 630 according to an embodiment, an activation function operation for applying an activation function to values input to the activation layer 630 may be performed. The activation function calculation is to give a non-linear characteristic to the first characteristic information, and the activation function is a sigmoid function, a Tanh function, a Rectified Linear Unit (ReLU) function, a leaky ReLu function, etc. may include, but is not limited thereto.

또한, 컨볼루션 뉴럴 네트워크(610)는 요소별 합산 연산을 수행하는 레이어(640)를 더 포함할 수 있다.Also, the convolutional neural network 610 may further include a layer 640 that performs an element-by-element summation operation.

요소별 합산 연산은 요소별 합산 레이어(640)에 입력된 제1 입력 정보에 포함되는 값들 각각과 제2 입력 정보에 포함되는 값들 각각을 합산할 때, 동일한 위치에 있는 값들끼리 더하는 연산이다. The element-by-element summing operation is an operation of adding values at the same position when each of the values included in the first input information input to the element-by-element summing layer 640 and each of the values included in the second input information are summed.

이에 따라, 일 실시예에 따른 유사도 정보(350)가 컨볼루션 뉴럴 네트워크(610)에 포함된 하나 이상의 컨볼루션 레이어들(620), 하나 이상의 활성화 레이어들(630) 및 하나 이상의 요소별 합산 레이어들(640)을 통과함으로써, 가중맵(650)이 출력될 수 있다.Accordingly, the similarity information 350 according to an embodiment includes one or more convolutional layers 620 , one or more activation layers 630 , and one or more element-specific summing layers included in the convolutional neural network 610 . By passing through 640 , a weight map 650 may be output.

다시, 도 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 공간 가변 커널 생성부(230)는 가중맵 생성부(220)에서 생성된 가중맵(650)과 공간 커널에 기초하여, 공간 가변 커널을 생성할 수 있다. 이때, 공간 커널은 제1 영상(10)에 포함되는 픽셀들 각각과 주변 픽셀과의 위치 관계에 따른 가중치 정보를 나타낸다. 공간 가변 커널을 생성하는 방법에 대해서는 도 9를 참조하여, 자세히 설명하기로 한다.Referring again to FIG. 2 , the spatially variable kernel generating unit 230 according to an embodiment generates a spatially variable kernel based on the weighted map 650 and the spatial kernel generated by the weighted map generating unit 220 . can In this case, the spatial kernel represents weight information according to a positional relationship between each of the pixels included in the first image 10 and a neighboring pixel. A method of generating a spatially variable kernel will be described in detail with reference to FIG. 9 .

도 9는 일 실시예에 따른 공간 가변 커널을 생성하는 방법을 설명하기 위해 참조되는 도면이다.9 is a diagram referenced to describe a method of generating a spatially variable kernel according to an embodiment.

도 9를 참조하면, 공간 가변 커널 생성부(230)는 공간 커널(910) 및 가중 맵(650)을 이용하여, 공간 가변 커널(950)을 생성할 수 있다. 예를 들어, 공간 가변 커널 생성부(230)는 공간 커널(910)을 1차원 벡터(920)로 변환할 수 있다. 공간 커널(910)은 K x K의 크기를 가지며, 공간 커널(910)에 포함되는 픽셀 값들은 중심 픽셀 값이 가장 크고, 중심 픽셀에서 멀어질수록 픽셀 값이 작아진다. 공간 가변 커널 생성부(230)는 공간 커널(910)에 포함되는 픽셀 값들을 채널 방향으로 나열하여, 1 x 1 x K2의 사이즈를 가지는 가중치 벡터(920)로 변환할 수 있다.Referring to FIG. 9 , the spatially variable kernel generator 230 may generate the spatially variable kernel 950 using the spatial kernel 910 and the weighted map 650 . For example, the spatially variable kernel generator 230 may convert the spatial kernel 910 into a one-dimensional vector 920 . The spatial kernel 910 has a size of K x K, and pixel values included in the spatial kernel 910 have the largest central pixel value, and the pixel value decreases as the distance from the central pixel increases. The spatially variable kernel generator 230 may arrange the pixel values included in the spatial kernel 910 in the channel direction, and may convert it into a weight vector 920 having a size of 1 x 1 x K 2 .

한편, 가중맵 생성부(220)에서 생성된 가중맵(650)은 크기는 W x H 이고, 채널 수가 K2개일 수 있다.Meanwhile, the weight map 650 generated by the weight map generator 220 may have a size of W x H and K 2 channels.

공간 가변 커널 생성부(230)는 가중맵(650)과 가중치 벡터(920)를 곱함으로써, 공간 가변 커널(950)을 생성할 수 있다. 이때, 공간 가변 커널 생성부(230)는 가중맵(650)에 포함되는 1 x 1 x K2의 사이즈를 가지는 1차원 벡터들 각각과 1 x 1 x K2의 사이즈를 가지는 가중치 벡터(920)의 요소별 곱셈을 수행함으로써, 공간 가변 커널(950)을 생성할 수 있다. The spatially variable kernel generator 230 may generate the spatially variable kernel 950 by multiplying the weight map 650 and the weight vector 920 . At this time, the spatially variable kernel generator 230 includes each of the one-dimensional vectors having a size of 1 x 1 x K 2 and a weight vector 920 having a size of 1 x 1 x K 2 included in the weight map 650 . By performing element-wise multiplication of , the spatially variable kernel 950 may be generated.

도 9에 도시된 바와 같이, 가중맵(650)에 포함되는 1 x 1 x K2의 사이즈를 가지는 제1 벡터(651)와 가중치 벡터(920)의 요소별 곱 연산을 수행하여, 공간 가변 커널(950)에 포함되는 제2 벡터(951)를 생성할 수 있다. 이때, 가중맵(650)에서의 제1 벡터(651)의 위치와 공간 가변 커널(950)에서의 제2 벡터(951)의 위치는 서로 대응될 수 있다.As shown in FIG. 9 , a spatially variable kernel by performing a multiplication operation for each element of the first vector 651 having a size of 1 x 1 x K 2 included in the weight map 650 and the weight vector 920 . A second vector 951 included in 950 may be generated. In this case, the position of the first vector 651 in the weight map 650 and the position of the second vector 951 in the spatially variable kernel 950 may correspond to each other.

일 실시예에 따른 공간 가변 커널(950)은 가중맵(650)과 동일하게, 크기는 W x H 이고, 채널 수가 K2개일 수 있다.The spatially variable kernel 950 according to an embodiment may have the same size as the weight map 650 , W x H, and the number of channels may be K 2 .

도 10은 다른 실시예에 따른 공간 가변 커널을 생성하는 방법을 설명하기 위해 참조되는 도면이다.10 is a diagram referenced to describe a method of generating a spatially variable kernel according to another embodiment.

도 10을 참조하면, 공간 가변 커널 생성부(230)는 제1 가중맵(1010)과 제1 커널(1020)과의 팽창된 컨볼루션(dilated convolution) 연산을 수행함으로써, 제2 가중맵(1030)을 생성할 수 있다. 이때, 제1 가중맵(1010)은 도 9의 가중맵(650)에 대응하는 구성일 수 있다.Referring to FIG. 10 , the spatially variable kernel generator 230 performs a dilated convolution operation between the first weight map 1010 and the first kernel 1020 , and thus the second weight map 1030 is ) can be created. In this case, the first weight map 1010 may have a configuration corresponding to the weight map 650 of FIG. 9 .

팽창된 컨볼루션 연산은 커널의 크기보다 더 큰 영역에 커널을 적용하여, 컨볼루션 연산을 수행하는 것을 의미한다. 팽창된 컨볼루션 연산에 대해서는 도 11을 참조하여, 자세히 설명하기로 한다.The expanded convolution operation means that the convolution operation is performed by applying the kernel to an area larger than the size of the kernel. The expanded convolution operation will be described in detail with reference to FIG. 11 .

도 11은 일 실시예에 따른 팽창된 컨볼루션을 설명하기 위해 참조되는 도면이다.11 is a diagram referenced to describe an expanded convolution according to an embodiment.

도 11에서는 설명의 편의를 위해, 팽창된 컨볼루션 연산의 대상이 되는 입력 영상(1110)은 7 x 7의 크기를 가지며, 커널(1120)의 크기는 3 x 3인 것으로 가정한다. In FIG. 11 , for convenience of explanation, it is assumed that the input image 1110 , which is the target of the expanded convolution operation, has a size of 7×7 and the size of the kernel 1120 is 3×3.

일반적인 컨볼루션 연산의 경우, 입력 영상(1110)의 3 x 3의 크기를 가지는 영역에 커널(1120)이 적용될 수 있다. 예를 들어, 입력 영상(1110)의 3 x 3의 크기를 가지는 제1 영역(1131)에 포함되는 픽셀 값들과 커널에 포함되는 3 x 3의 파라미터 값들을 곱하여 합산함으로써, 출력 영상(1140)의 하나의 픽셀(1145) 값을 생성한다.In the case of a general convolution operation, the kernel 1120 may be applied to a region having a size of 3×3 of the input image 1110 . For example, by multiplying and summing pixel values included in the first region 1131 having a size of 3×3 of the input image 1110 and parameter values of 3×3 included in the kernel, the output image 1140 is Produces one pixel 1145 value.

반면에, 팽창된 컨볼루션 연산의 경우, 팽창율(delation rate)에 따라, 커널(1120)이 적용되는 영역의 크기가 확장될 수 있다. 팽창율이 2인 경우, 커널이 적용되는 영역의 크기가 3 x 3에서 5 x 5 로 확장될 수 있다. 예를 들어, 도 11에 도시된 바와 같이, 5 x 5 의 크기를 가지는 제2 영역(1132)에 커널(1120)이 적용될 수 있다. 이때, 제2 영역(1120)에 포함되는 제1 내지 제9 픽셀(음영 표시된 픽셀) 값들 각각에 커널(1120)에 포함되는 9개의 파라미터 값들을 곱하여 합산함으로써, 출력 영상(1140)의 픽셀(1145) 값이 생성될 수 있다.On the other hand, in the case of the expanded convolution operation, the size of the region to which the kernel 1120 is applied may be expanded according to a delation rate. When the expansion rate is 2, the size of the area to which the kernel is applied may be expanded from 3 x 3 to 5 x 5. For example, as shown in FIG. 11 , the kernel 1120 may be applied to the second area 1132 having a size of 5×5. At this time, by multiplying and summing the values of the first to ninth pixels (shaded pixels) included in the second region 1120 by 9 parameter values included in the kernel 1120 , the pixel 1145 of the output image 1140 . ) value can be generated.

다시 도 10을 참조하면, 일 실시예에 따른 공간 가변 커널 생성부(230)는 제1 가중맵(1010)과 제1 커널(1020)의 서로 대응되는 채널끼리 팽창된 컨볼루션(depthwise dilated convolution) 연산을 수행하여, 제2 가중맵(1030)을 생성할 수 있다.Referring back to FIG. 10 , the spatially variable kernel generator 230 according to an embodiment performs a depthwise dilated convolution between corresponding channels of the first weight map 1010 and the first kernel 1020 . By performing an operation, the second weight map 1030 may be generated.

일 실시예에 따른 제1 가중맵(1010)은 크기는 W x H 이고, 채널 수가 K2개일 수 있다. 또한, 제1 커널(1020)의 채널 수는 제1 가중맵(1010)의 채널 수와 동일한 K2개일 수 있다. 이에 따라, 제1 커널(1020)은 채널 방향으로 K2개의 서브 커널들을 포함할 수 있다.The size of the first weight map 1010 according to an embodiment may be W x H, and the number of channels may be K 2 . Also, the number of channels of the first kernel 1020 may be the same as the number of channels of the first weight map 1010 K 2 . Accordingly, the first kernel 1020 may include K 2 sub-kernels in the channel direction.

공간 가변 커널 생성부(230)는 제1 가중맵(1010)에 포함되는 하나의 채널 영상과 상기 채널 영상에 대응되는, 하나의 서브 커널과의 팽창된 컨볼루션 연산을 수행하여, 제2 가중맵(1030)에 포함되는 하나의 채널 영상을 생성할 수 있다. 예를 들어, 공간 가변 커널 생성부(230)는 제1 가중맵(1010)의 제1 채널 영상과 제1 커널(1020)에 포함되는 제1 서브 커널(1021)과의 팽창된 컨볼루션 연산을 수행하여, 제2 가중맵(1030)의 제1 채널 영상을 생성할 수 있다.The spatially variable kernel generating unit 230 performs an expanded convolution operation between one channel image included in the first weight map 1010 and one sub-kernel corresponding to the channel image, to thereby perform an expanded convolution operation on the second weight map. One channel image included in 1030 may be generated. For example, the spatially variable kernel generator 230 performs an expanded convolution operation between the first channel image of the first weight map 1010 and the first sub-kernel 1021 included in the first kernel 1020 . Thus, the first channel image of the second weighted map 1030 may be generated.

공간 가변 커널 생성부(230)는 상기와 동일한 방법으로, 제1 가중맵(1010)의 제2 내지 제 K2 채널 영상들 각각과 제2 내지 제 K2 서브 커널들 각각의 팽창된 컨볼루션 연산을 수행함으로써, 제2 가중맵(1030)에 포함되는 제2 내지 제 K2 채널 영상들을 생성할 수 있다.The spatially variable kernel generator 230 performs an expanded convolution operation on each of the second to K2 channel images and the second to K2 sub-kernels of the first weight map 1010 in the same manner as described above. By performing , second to K-th channel images included in the second weight map 1030 may be generated.

공간 가변 커널 생성부(230)는 공간 커널(910)을 1 x 1 x K2의 사이즈를 가지는 가중치 벡터(920)로 변환하고, 제2 가중맵(1030)과 가중치 벡터(920)를 곱함으로써, 공간 가변 커널(1050)을 생성할 수 있다. 이때, 공간 가변 커널 생성부(230)는 제2 가중맵(1030)에 포함되는 1 x 1 x K2의 사이즈를 가지는 1차원 벡터들 각각과 1 x 1 x K2의 사이즈를 가지는 가중치 벡터(920)의 요소별 곱셈을 수행함으로써, 공간 가변 커널(1050)을 생성할 수 있다. 이에 대해서는, 도 9에서 자세히 설명하였으므로, 동일한 설명은 생략하기로 한다.The spatially variable kernel generator 230 converts the spatial kernel 910 into a weight vector 920 having a size of 1 x 1 x K 2 , and multiplies the second weight map 1030 by the weight vector 920 . , a spatially variable kernel 1050 may be generated. In this case, the spatially variable kernel generating unit 230 includes each of the one-dimensional vectors having a size of 1 x 1 x K 2 included in the second weight map 1030 and a weight vector having a size of 1 x 1 x K 2 ( By performing elementwise multiplication of 920 , the spatially variable kernel 1050 may be generated. Since this has been described in detail with reference to FIG. 9 , the same description will be omitted.

다시 도 2를 참조하면, 공간 가변 커널 생성부(230)는 생성된 공간 가변 커널(950, 1050)을 필터부(240)로 출력하고, 필터부(240)는 제1 영상(10)을 입력 받아, 제1 영상(10)에 공간 가변 커널(950, 1050)을 적용함으로써, 제2 영상(20)을 생성할 수 있다. 제1 영상(10)에 공간 가변 커널(950, 1050)을 적용하여, 제2 영상(20)을 생성하는 방법에 대해서는 도 12를 참조하여, 자세히 설명하기로 한다.Referring back to FIG. 2 , the spatially variable kernel generation unit 230 outputs the generated spatially variable kernels 950 and 1050 to the filter unit 240 , and the filter unit 240 inputs the first image 10 . In response, the second image 20 may be generated by applying the spatially variable kernels 950 and 1050 to the first image 10 . A method of generating the second image 20 by applying the spatially variable kernels 950 and 1050 to the first image 10 will be described in detail with reference to FIG. 12 .

도 12는 일 실시예에 따른 제1 영상에 공간 가변 커널을 적용하는 방법을 설명하기 위해 참조되는 도면이다.12 is a diagram referenced to describe a method of applying a spatially variable kernel to a first image according to an embodiment.

도 12를 참조하면, 일 실시예에 따른 공간 가변 커널(1150)은 도 9의 공간 가변 커널(950) 또는 도 10의 공간 가변 커널(1050)일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.Referring to FIG. 12 , the spatially variable kernel 1150 according to an embodiment may be the spatially variable kernel 950 of FIG. 9 or the spatially variable kernel 1050 of FIG. 10 , but is not limited thereto.

공간 가변 커널(1150)은 제1 영상(10)에 포함되는 픽셀들 각각에 대응하는 커널 벡터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 공간 가변 커널(1150)은 제1 영상(10)에 포함되는 제1 픽셀(1210)에 대응하는 제1 커널 벡터(1151)를 포함할 수 있으며, 제1 영상(10)에 포함되는 제2 픽셀(1220)에 대응하는 제2 커널 벡터(1152)를 포함할 수 있다. 또한, 공간 가변 커널(1150)은 제1 영상(10)에 포함되는 제3 픽셀(1230)에 대응하는 제3 커널 벡터(1153)를 포함할 수 있다.The spatially variable kernel 1150 may include a kernel vector corresponding to each of the pixels included in the first image 10 . For example, the spatially variable kernel 1150 may include a first kernel vector 1151 corresponding to the first pixel 1210 included in the first image 10 , and is included in the first image 10 . A second kernel vector 1152 corresponding to the second pixel 1220 may be included. Also, the spatially variable kernel 1150 may include a third kernel vector 1153 corresponding to the third pixel 1230 included in the first image 10 .

필터부(240)는 1 x 1 x K2의 크기를 가지는 1차원 형태의 커널 벡터를 K x K의 크기를 가지는 2차원 형태의 커널로 변환할 수 있다. 예를 들어, 제1 커널 벡터(1151)를 제1 커널(1215)로, 제2 커널 벡터(1152)를 제2 커널(1225)로, 제3 커널 벡터(1153)를 제3 커널(1235)로 변환할 수 있다.The filter unit 240 may convert a one-dimensional kernel vector having a size of 1 x 1 x K 2 into a two-dimensional kernel having a size of K x K. For example, the first kernel vector 1151 is the first kernel 1215 , the second kernel vector 1152 is the second kernel 1225 , and the third kernel vector 1153 is the third kernel 1235 . can be converted to

필터부(240)는 제1 영상(10)에 포함되는 제1 픽셀(1210)을 중심으로 하는 제1 영역에 제1 커널(1215)을 적용하여 필터링을 수행함으로써, 제2 영상(20)의 제4 픽셀(1240) 값을 계산할 수 있다. 또한, 필터부(240)는 제1 영상(10)에 포함되는 제2 픽셀(1220)을 중심으로 하는 제2 영역에 제2 커널(1225)을 적용하여 필터링을 수행함으로써, 제2 영상(20)의 제5 픽셀(1250) 값을 계산할 수 있다. 또한, 필터부(240)는 제1 영상(10)에 포함되는 제3 픽셀(1230)을 중심으로 하는 제3 영역에 제3 커널(1235)을 적용하여 필터링을 수행함으로써, 제2 영상(20)의 제6 픽셀(1260) 값을 계산할 수 있다.The filter unit 240 filters the second image 20 by applying the first kernel 1215 to the first region centered on the first pixel 1210 included in the first image 10 . A value of the fourth pixel 1240 may be calculated. In addition, the filter unit 240 performs filtering by applying the second kernel 1225 to a second region centered on the second pixel 1220 included in the first image 10 , and thus the second image 20 ) of the fifth pixel 1250 may be calculated. In addition, the filter unit 240 performs filtering by applying the third kernel 1235 to a third region centered on the third pixel 1230 included in the first image 10 , and thus the second image 20 ) of the sixth pixel 1260 may be calculated.

이와 동일한 방법으로, 필터부(240)는 제1 영상(10)에 포함되는 픽셀들 각각에 대응하는 커널을, 제1 영상(10)에 포함되는 픽셀들 각각을 중심으로 하는 영역에 적용하여, 필터링을 수행함으로써, 제2 영상(20)에 포함되는 픽셀 값들을 계산할 수 있다.In the same way, the filter unit 240 applies a kernel corresponding to each of the pixels included in the first image 10 to an area centered on each of the pixels included in the first image 10, By performing the filtering, pixel values included in the second image 20 may be calculated.

도 13은 일 실시예에 따른 영상 처리 장치의 동작방법을 나타내는 흐름도이다.13 is a flowchart illustrating a method of operating an image processing apparatus according to an exemplary embodiment.

도 13을 참조하면, 일 실시예에 따른 영상 처리 장치(100)는 제1 영상에 포함되는 픽셀들 각각과 픽셀들 각각의 주변 픽셀과의 유사도 정보를 획득할 수 있다(S1310).Referring to FIG. 13 , the image processing apparatus 100 according to an embodiment may obtain similarity information between each of the pixels included in the first image and a neighboring pixel of each of the pixels ( S1310 ).

일 실시예에 따른 영상 처리 장치(100)는 제1 영상에 포함되는 복수의 픽셀들 중 제1 픽셀을 중심으로 하는 제1 영역에 포함되는 K2개의 픽셀들 각각과 제1 픽셀의 차이 값을 계산할 수 있다. 영상 처리 장치(100)는 제1 픽셀에 대해서 K2개의 차이 값들을 획득할 수 있으며, K2개의 차이 값들 각각은 유사도 정보에 포함되는 채널 영상들 각각에서, 제1 픽셀에 대응하는 픽셀 값으로 결정될 수 있다. 이에 따라, 유사도 정보의 크기는 제1 영상과 동일하고, 채널 수가 K2개일 수 있다.The image processing apparatus 100 according to an embodiment calculates a difference value between each of the K 2 pixels and the first pixel included in the first area centered on the first pixel among a plurality of pixels included in the first image. can be calculated The image processing apparatus 100 may obtain K 2 difference values for the first pixel, and each of the K 2 difference values is a pixel value corresponding to the first pixel in each of the channel images included in the similarity information. can be decided. Accordingly, the size of the similarity information may be the same as that of the first image, and the number of channels may be K 2 .

일 실시예에 따른 유사도 정보를 생성하는 방법은 도 3 내지 도 5를 참조하여 자세히 설명하였으므로, 구체적인 설명은 생략하기로 한다.Since the method of generating similarity information according to an embodiment has been described in detail with reference to FIGS. 3 to 5 , a detailed description thereof will be omitted.

영상 처리 장치(100)는 유사도 정보에 기초하여, 가중맵을 생성할 수 있다(S1320).The image processing apparatus 100 may generate a weighted map based on the similarity information (S1320).

예를 들어, 영상 처리 장치(100)가 픽셀 값이 유사한 주변 픽셀들에 큰 가중치를 주어, 영상 처리를 수행하는 경우, 영상 처리된 영상의 화질이 개선될 수 있다. 이에 따라, 영상 처리 장치(100)는 제1 영상에 포함되는 픽셀들 각각과 주변 픽셀들과의 유사도 정보에 기초하여, 픽셀들 각각에 대응하는 가중치 정보를 나타내는 가중맵을 생성할 수 있다.For example, when the image processing apparatus 100 performs image processing by giving a large weight to neighboring pixels having similar pixel values, the image quality of the image-processed image may be improved. Accordingly, the image processing apparatus 100 may generate a weight map indicating weight information corresponding to each pixel based on similarity information between each pixel included in the first image and neighboring pixels.

영상 처리 장치(100)는 유사도 정보를 컨볼루션 뉴럴 네트워크에 입력할 수 있고, 입력된 유사도 정보가 컨볼루션 뉴럴 네트워크를 통과함으로써, 가중맵이 생성될 수 있다. 이때, 컨볼루션 뉴럴 네트워크는 하나 이상의 컨볼루션 레이어들, 하나 이상의 활성화 레이어들 및 하나 이상의 요소별 합산 레이어들을 포함할 수 있다. 가중맵을 생성하는 방법에 대해서는 도 6 내지 8을 참조하여 자세히 설명하였으므로 구체적인 설명은 생략하기로 한다.The image processing apparatus 100 may input similarity information to the convolutional neural network, and may generate a weighted map by passing the input similarity information through the convolutional neural network. In this case, the convolutional neural network may include one or more convolutional layers, one or more activation layers, and one or more element-specific summation layers. Since the method of generating the weight map has been described in detail with reference to FIGS. 6 to 8 , a detailed description thereof will be omitted.

일 실시예에 따른 영상 처리 장치(100)는 공간 커널과 가중맵에 기초하여, 공간 가변 커널을 생성할 수 있다(S1330).The image processing apparatus 100 according to an embodiment may generate a spatially variable kernel based on the spatial kernel and the weight map ( S1330 ).

예를 들어, 영상 처리 장치(100)는 공간 커널을 1차원 벡터로 변환할 수 있다. 공간 커널은 K x K의 크기를 가지며, 공간 커널에 포함되는 픽셀 값들은 중심 픽셀 값이 가장 크고, 중심 픽셀에서 멀어질수록 픽셀 값이 작아진다. 영상 처리 장치(100)는 공간 커널에 포함되는 픽셀 값들을 채널 방향으로 나열하여, 1 x 1 x K2의 사이즈를 가지는 가중치 벡터로 변환할 수 있다.For example, the image processing apparatus 100 may convert a spatial kernel into a one-dimensional vector. The spatial kernel has a size of K x K. Pixel values included in the spatial kernel have the largest central pixel value, and the pixel value decreases as the distance from the central pixel increases. The image processing apparatus 100 may arrange pixel values included in the spatial kernel in the channel direction and convert the pixel values into a weight vector having a size of 1 x 1 x K 2 .

1320 단계(S1320)에서 생성된 가중맵의 크기는 W x H 이고, 채널 수가 K2개일 수 있다.The size of the weight map generated in step 1320 ( S1320 ) may be W x H, and the number of channels may be K 2 .

영상 처리 장치(100)는 가중맵과 가중치 벡터를 곱함으로써, 공간 가변 커널을 생성할 수 있다. 이때, 영상 처리 장치(100)는 가중맵에 포함되는 1 x 1 x K2의 사이즈를 가지는 1차원 벡터들 각각과 1 x 1 x K2의 사이즈를 가지는 가중치 벡터의 요소별 곱셈을 수행함으로써, 공간 가변 커널을 생성할 수 있다.The image processing apparatus 100 may generate a spatially variable kernel by multiplying the weight map and the weight vector. In this case, the image processing apparatus 100 performs elementwise multiplication of each of the one-dimensional vectors having a size of 1 x 1 x K 2 included in the weight map and a weight vector having a size of 1 x 1 x K 2 , A spatially variable kernel can be created.

공간 가변 커널을 생성하는 방법에 대해서는 도 9 내지 도 11을 참조하여 자세히 설명하였으므로, 구체적인 설명은 생략하기로 한다.Since the method of generating the spatially variable kernel has been described in detail with reference to FIGS. 9 to 11 , a detailed description thereof will be omitted.

일 실시예에 따른 영상 처리 장치(100)는 제1 영상에 공간 가변 커널을 적용함으로써, 제2 영상을 생성할 수 있다(S1340).The image processing apparatus 100 according to an embodiment may generate a second image by applying a spatially variable kernel to the first image (S1340).

1330 단계(S1330)에서 생성된 공간 가변 커널은 제1 영상에 포함되는 픽셀들 각각에 대응하는 커널 벡터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 공간 가변 커널은 제1 영상에 포함되는 제1 픽셀에 대응하는 제1 커널 벡터를 포함할 수 있으며, 제1 영상에 포함되는 제2 픽셀에 대응하는 제2 커널 벡터를 포함할 수 있다.The spatially variable kernel generated in operation 1330 ( S1330 ) may include a kernel vector corresponding to each of the pixels included in the first image. For example, the spatially variable kernel may include a first kernel vector corresponding to a first pixel included in the first image, and may include a second kernel vector corresponding to a second pixel included in the first image. have.

영상 처리 장치(100)는 1x1x K2의 크기를 가지는 1차원 형태의 커널 벡터를 K x K의 크기를 가지는 2차원 형태의 커널로 변환할 수 있다. 예를 들어, 제1 커널 벡터를 2차원 형태의 제1 커널로, 제2 커널 벡터를 2차원 형태의 제2 커널로 변환할 수 있다.The image processing apparatus 100 may convert a one-dimensional kernel vector having a size of 1x1x K 2 into a two-dimensional kernel having a size of K x K. For example, the first kernel vector may be converted into a two-dimensional first kernel, and the second kernel vector may be converted into a two-dimensional second kernel.

영상 처리 장치(100)는 제1 픽셀을 중심으로 하는 영역에 제1 커널을 적용하여 필터링을 수행함으로써, 제2 영상에 포함되는 제3 픽셀 값을 계산하고, 제2 픽셀을 중심으로 하는 영역에 제2 커널을 적용하여 필터링을 수행함으로써, 제2 영상에 포함되는 제4 픽셀 값을 계산할 수 있다.The image processing apparatus 100 calculates a third pixel value included in the second image by applying the first kernel to the area centered on the first pixel and performs filtering, and applies the first kernel to the area centered on the second pixel. By performing filtering by applying the second kernel, a fourth pixel value included in the second image may be calculated.

이에 따라, 영상 처리 장치(100)는 제1 영상의 필터링을 수행할 때, 중심 픽셀의 위치에 따라 상이한 커널을 적용하여 필터링을 수행할 수 있다.Accordingly, when filtering the first image, the image processing apparatus 100 may perform filtering by applying different kernels according to the position of the central pixel.

도 14는 일 실시예에 따른 영상 처리 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.14 is a block diagram illustrating a configuration of an image processing apparatus according to an exemplary embodiment.

도 14를 참조하면, 일 실시예에 따른 영상 처리 장치(100)는 프로세서(120) 및 메모리(130)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 14 , the image processing apparatus 100 according to an embodiment may include a processor 120 and a memory 130 .

일 실시예에 따른 프로세서(120)는 영상 처리 장치(100)를 전반적으로 제어할 수 있다. 일 실시예에 따른 프로세서(120)는 메모리(130)에 저장되는 하나 이상의 프로그램들을 실행할 수 있다.The processor 120 according to an embodiment may control the image processing apparatus 100 as a whole. The processor 120 according to an embodiment may execute one or more programs stored in the memory 130 .

일 실시예에 따른 메모리(130)는 영상 처리 장치(100)를 구동하고 제어하기 위한 다양한 데이터, 프로그램 또는 어플리케이션을 저장할 수 있다. 메모리(130)에 저장되는 프로그램은 하나 이상의 인스트럭션들을 포함할 수 있다. 메모리(130)에 저장된 프로그램(하나 이상의 인스트럭션들) 또는 어플리케이션은 프로세서(120)에 의해 실행될 수 있다.The memory 130 according to an embodiment may store various data, programs, or applications for driving and controlling the image processing apparatus 100 . A program stored in the memory 130 may include one or more instructions. A program (one or more instructions) or an application stored in the memory 130 may be executed by the processor 120 .

일 실시예에 따른 프로세서(120)는 CPU(Cetral Processing Unit), GPU (Graphic Processing Unit) 및 VPU(Video Processing Unit) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또는, 실시예에 따라, CPU, GPU 및 VPU 중 적어도 하나를 통합한 SoC(System On Chip) 형태로 구현될 수 있다. 또는, 프로세서(120)는 NPU(Neural Processing Unit)를 더 포함할 수 있다.The processor 120 according to an embodiment may include at least one of a central processing unit (CPU), a graphic processing unit (GPU), and a video processing unit (VPU). Alternatively, according to an embodiment, it may be implemented in the form of a system on chip (SoC) in which at least one of a CPU, a GPU, and a VPU is integrated. Alternatively, the processor 120 may further include a Neural Processing Unit (NPU).

일 실시예에 따른 프로세서(120)는 영상 처리 네트워크(30)를 이용하여, 입력 영상의 노이즈를 제거하면서, 세밀한 가장자리 처리와 텍스쳐를 유지하는 디노이징을 수행한 출력 영상을 생성할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(120)는 도 2 내지 도 12에서 도시하고 설명한 유사도 산출부(210), 가중맵 생성부(220), 공간 가변 커널 생성부(230), 및 필터부(240) 의 동작들 중 적어도 하나를 수행할 수 있다.The processor 120 according to an embodiment may generate an output image that has been subjected to detailed edge processing and denoising while maintaining a texture while removing noise from the input image by using the image processing network 30 . For example, the processor 120 operates the similarity calculator 210 , the weight map generator 220 , the spatially variable kernel generator 230 , and the filter unit 240 illustrated and described with reference to FIGS. 2 to 12 . At least one of these may be performed.

프로세서(120)는 제1 영상에 포함되는 복수의 픽셀들 각각과 픽셀들 각각의 주변 픽셀과의 유사도 정보를 획득할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(120)는 제1 영상에 포함되는 픽셀들 각각과 픽셀들 각각에 대해 제1 상대적 위치를 가지는 제1 주변 픽셀과의 차이에 기초하여, 제1 유사도 정보를 획득할 수 있다. 또한, 프로세서(120)는 제1 영상에 포함되는 픽셀들 각각과, 픽셀들 각각에 대해 제2 상대적 위치를 가지는 제2 주변 픽셀과의 차이에 기초하여, 제2 유사도 정보를 획득할 수 있다.The processor 120 may obtain similarity information between each of a plurality of pixels included in the first image and a neighboring pixel of each of the pixels. For example, the processor 120 may obtain the first similarity information based on a difference between each of the pixels included in the first image and a first neighboring pixel having a first relative position with respect to each of the pixels. . Also, the processor 120 may obtain second similarity information based on a difference between each of the pixels included in the first image and a second neighboring pixel having a second relative position with respect to each of the pixels.

프로세서(120)는 유사도 정보에 기초하여, 가중맵을 생성할 수 있다. 프로세서(120)는 유사도 정보를 컨볼루션 뉴럴 네트워크에 입력하고, 입력된 유사도 정보가 컨볼루션 뉴럴 네트워크를 통과함으로써 가중맵이 출력될 수 있다. 이때, 컨볼루션 뉴럴 네트워크는 하나 이상의 컨볼루션 레이어들, 하나 이상의 활성화 레이어들 및 하나 이상의 요소별 합산 레이어들을 포함할 수 있다. 가중맵을 생성하는 방법에 대해서는 도 6 내지 8을 참조하여 자세히 설명하였으므로 구체적인 설명은 생략하기로 한다.The processor 120 may generate a weight map based on the similarity information. The processor 120 inputs similarity information to the convolutional neural network, and the input similarity information passes through the convolutional neural network, so that a weighted map may be output. In this case, the convolutional neural network may include one or more convolutional layers, one or more activation layers, and one or more element-specific summation layers. Since the method of generating the weight map has been described in detail with reference to FIGS. 6 to 8 , a detailed description thereof will be omitted.

프로세서(120)는 공간 커널과 가중맵에 기초하여, 공간 가변 커널을 생성할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(120)는 공간 커널을 1차원 벡터로 변환할 수 있다. 공간 커널은 K x K의 크기를 가지며, 공간 커널에 포함되는 픽셀 값들은 중심 픽셀 값이 가장 크고, 중심 픽셀에서 멀어질수록 픽셀 값이 작아진다. 프로세서(120)는 공간 커널에 포함되는 픽셀 값들을 채널 방향으로 나열하여, 1 x 1 x K2의 사이즈를 가지는 가중치 벡터로 변환할 수 있다. 일 실시예에 따른 가중맵의 크기는 W x H 이고, 채널 수가 K2개일 수 있으며, 프로세서(100)는 가중맵과 가중치 벡터를 곱함으로써, 공간 가변 커널을 생성할 수 있다. 이때, 프로세서(120)는 가중맵에 포함되는 1 x 1 x K2의 사이즈를 가지는 1차원 벡터들 각각과 1 x 1 x K2의 사이즈를 가지는 가중치 벡터의 요소별 곱셈을 수행함으로써, 공간 가변 커널을 생성할 수 있다.The processor 120 may generate a spatially variable kernel based on the spatial kernel and the weight map. For example, the processor 120 may transform the spatial kernel into a one-dimensional vector. The spatial kernel has a size of K x K. Pixel values included in the spatial kernel have the largest central pixel value, and the pixel value decreases as the distance from the central pixel increases. The processor 120 may arrange the pixel values included in the spatial kernel in the channel direction and convert the pixel values into a weight vector having a size of 1 x 1 x K 2 . The size of the weight map according to an embodiment may be W x H, the number of channels may be K 2 , and the processor 100 may generate a spatially variable kernel by multiplying the weight map and the weight vector. In this case, the processor 120 performs elementwise multiplication of each of the one-dimensional vectors having a size of 1 x 1 x K 2 included in the weight map and a weight vector having a size of 1 x 1 x K 2 , thereby spatially variable You can create a kernel.

프로세서(120)는 제1 영상에 공간 가변 커널을 적용함으로써, 제2 영상을 생성할 수 있다. 공간 가변 커널은 제1 영상에 포함되는 픽셀들 각각에 대응하는 커널 벡터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 공간 가변 커널은 제1 영상에 포함되는 제1 픽셀에 대응하는 제1 커널 벡터를 포함할 수 있으며, 제1 영상에 포함되는 제2 픽셀에 대응하는 제2 커널 벡터를 포함할 수 있다. The processor 120 may generate the second image by applying a spatially variable kernel to the first image. The spatially variable kernel may include a kernel vector corresponding to each of the pixels included in the first image. For example, the spatially variable kernel may include a first kernel vector corresponding to a first pixel included in the first image, and may include a second kernel vector corresponding to a second pixel included in the first image. have.

프로세서(120)는 1 x 1 x K2의 크기를 가지는 1차원 형태의 커널 벡터를 K x K의 크기를 가지는 2차원 형태의 커널로 변환할 수 있다. 예를 들어, 제1 커널 벡터를 2차원 형태의 제1 커널로, 제2 커널 벡터를 2차원 형태의 제2 커널로 변환할 수 있다. 프로세서(120)는 제1 픽셀을 중심으로 하는 영역에 제1 커널을 적용하여 필터링을 수행함으로써, 제2 영상에 포함되는 제3 픽셀 값을 계산하고, 제2 픽셀을 중심으로 하는 영역에 제2 커널을 적용하여 필터링을 수행함으로써, 제2 영상에 포함되는 제4 픽셀 값을 계산할 수 있다.The processor 120 may convert a one-dimensional kernel vector having a size of 1 x 1 x K 2 into a two-dimensional kernel having a size of K x K. For example, the first kernel vector may be converted into a two-dimensional first kernel, and the second kernel vector may be converted into a two-dimensional second kernel. The processor 120 calculates a third pixel value included in the second image by performing filtering by applying the first kernel to an area centered on the first pixel, and applies the second kernel to the area centered on the second pixel. By performing filtering by applying the kernel, a fourth pixel value included in the second image may be calculated.

한편, 일 실시예에 따른 영상 처리 네트워크(30)는, 서버 또는 외부 장치에 의해 훈련된 네트워크일 수 있다. 외부 장치는 훈련 데이터에 기초하여, 영상 처리 네트워크(30)를 학습시킬 수 있다. 이때, 훈련 데이터는 노이즈가 포함된 영상 데이터와 노이즈는 제거되면서, 엣지 특성이나 텍스쳐 특성은 보존되는 영상 데이터를 포함하는 복수의 데이터 세트들을 포함할 수 있다.Meanwhile, the image processing network 30 according to an embodiment may be a network trained by a server or an external device. The external device may train the image processing network 30 based on the training data. In this case, the training data may include a plurality of data sets including image data including noise and image data in which an edge characteristic or a texture characteristic is preserved while noise is removed.

서버 또는 외부 장치는 영상 처리 네트워크(30)에 포함된 복수의 컨볼루션 레이어들 각각에서 이용되는 커널들에 포함되는 파라미터 값들을 결정할 수 있다. 예를 들어, 서버 또는 외부 장치는 영상 처리 네트워크(30)에 의해 생성된 영상 데이터와 훈련 데이터로써의 노이즈는 제거되면서, 엣지 특성은 보존되는 영상 데이터의 차이(손실 정보)를 최소화하는 방향으로 파라미터 값들을 결정할 수 있다.The server or external device may determine parameter values included in kernels used in each of a plurality of convolutional layers included in the image processing network 30 . For example, the server or external device is a parameter in the direction of minimizing the difference (loss information) of the image data generated by the image processing network 30 and the image data generated by the image processing network 30 while noise as the training data is removed while the edge characteristics are preserved. values can be determined.

일 실시예에 따른 영상 처리 장치(100)는 서버 또는 외부 장치로부터 훈련이 완료된 영상 처리 네트워크(30)를 수신하여, 메모리(130)에 저장할 수 있다. 예를 들어, 메모리(130)는 일 실시예에 따른 영상 처리 네트워크(30)의 구조 및 파라미터 값들을 저장할 수 있으며, 프로세서(120)는 메모리(130)에 저장된 파라미터 값들을 이용하여, 일 실시예에 따른 제1 영상으로부터 노이즈는 제거되면서, 엣지 특성은 보존되는 제2 영상을 생성할 수 있다.The image processing apparatus 100 according to an embodiment may receive the trained image processing network 30 from a server or an external device and store it in the memory 130 . For example, the memory 130 may store the structure and parameter values of the image processing network 30 according to an embodiment, and the processor 120 uses the parameter values stored in the memory 130, according to an embodiment. It is possible to generate a second image in which edge characteristics are preserved while noise is removed from the first image.

한편, 도 14에 도시된 영상 처리 장치(100)의 블록도는 일 실시예를 위한 블록도이다. 블록도의 각 구성요소는 실제 구현되는 영상 처리 장치(100)의 사양에 따라 통합, 추가, 또는 생략될 수 있다. 즉, 필요에 따라 2 이상의 구성요소가 하나의 구성요소로 합쳐지거나, 혹은 하나의 구성요소가 2 이상의 구성요소로 세분되어 구성될 수 있다. 또한, 각 블록에서 수행하는 기능은 실시예들을 설명하기 위한 것이며, 그 구체적인 동작이나 장치는 본 발명의 권리범위를 제한하지 아니한다.Meanwhile, a block diagram of the image processing apparatus 100 illustrated in FIG. 14 is a block diagram for an exemplary embodiment. Each component of the block diagram may be integrated, added, or omitted according to specifications of the image processing apparatus 100 that are actually implemented. That is, two or more components may be combined into one component, or one component may be subdivided into two or more components as needed. In addition, the function performed in each block is for describing the embodiments, and the specific operation or device does not limit the scope of the present invention.

일 실시예에 따른 영상 처리 장치의 동작방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.The method of operating an image processing apparatus according to an embodiment may be implemented in the form of a program command that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination. The program instructions recorded on the medium may be specially designed and configured for the present invention, or may be known and available to those skilled in the art of computer software. Examples of the computer-readable recording medium include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs and DVDs, and magnetic such as floppy disks. - includes magneto-optical media, and hardware devices specially configured to store and execute program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include not only machine language codes such as those generated by a compiler, but also high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter or the like.

또한, 개시된 실시예들에 따른 영상 처리 장치 및 영상 처리 장치의 동작방법은 컴퓨터 프로그램 제품(computer program product)에 포함되어 제공될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 상품으로서 판매자 및 구매자 간에 거래될 수 있다.Also, the image processing apparatus and the method of operating the image processing apparatus according to the disclosed embodiments may be included in a computer program product and provided. Computer program products may be traded between sellers and buyers as commodities.

컴퓨터 프로그램 제품은 S/W 프로그램, S/W 프로그램이 저장된 컴퓨터로 읽을 수 있는 저장 매체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 컴퓨터 프로그램 제품은 전자 장치의 제조사 또는 전자 마켓(예, 구글 플레이 스토어, 앱 스토어)을 통해 전자적으로 배포되는 S/W 프로그램 형태의 상품(예, 다운로더블 앱)을 포함할 수 있다. 전자적 배포를 위하여, S/W 프로그램의 적어도 일부는 저장 매체에 저장되거나, 임시적으로 생성될 수 있다. 이 경우, 저장 매체는 제조사의 서버, 전자 마켓의 서버, 또는 SW 프로그램을 임시적으로 저장하는 중계 서버의 저장매체가 될 수 있다.The computer program product may include a S/W program and a computer-readable storage medium in which the S/W program is stored. For example, computer program products may include products (eg, downloadable apps) in the form of S/W programs distributed electronically through manufacturers of electronic devices or electronic markets (eg, Google Play Store, App Store). have. For electronic distribution, at least a portion of the S/W program may be stored in a storage medium or may be temporarily generated. In this case, the storage medium may be a server of a manufacturer, a server of an electronic market, or a storage medium of a relay server temporarily storing a SW program.

컴퓨터 프로그램 제품은, 서버 및 클라이언트 장치로 구성되는 시스템에서, 서버의 저장매체 또는 클라이언트 장치의 저장매체를 포함할 수 있다. 또는, 서버 또는 클라이언트 장치와 통신 연결되는 제3 장치(예, 스마트폰)가 존재하는 경우, 컴퓨터 프로그램 제품은 제3 장치의 저장매체를 포함할 수 있다. 또는, 컴퓨터 프로그램 제품은 서버로부터 클라이언트 장치 또는 제3 장치로 전송되거나, 제3 장치로부터 클라이언트 장치로 전송되는 S/W 프로그램 자체를 포함할 수 있다.The computer program product, in a system consisting of a server and a client device, may include a storage medium of the server or a storage medium of the client device. Alternatively, when there is a third device (eg, a smart phone) that is communicatively connected to the server or the client device, the computer program product may include a storage medium of the third device. Alternatively, the computer program product may include the S/W program itself transmitted from the server to the client device or the third device, or transmitted from the third device to the client device.

이 경우, 서버, 클라이언트 장치 및 제3 장치 중 하나가 컴퓨터 프로그램 제품을 실행하여 개시된 실시예들에 따른 방법을 수행할 수 있다. 또는, 서버, 클라이언트 장치 및 제3 장치 중 둘 이상이 컴퓨터 프로그램 제품을 실행하여 개시된 실시예들에 따른 방법을 분산하여 실시할 수 있다.In this case, one of the server, the client device and the third device may execute the computer program product to perform the method according to the disclosed embodiments. Alternatively, two or more of a server, a client device, and a third device may execute a computer program product to distribute the method according to the disclosed embodiments.

예를 들면, 서버(예로, 클라우드 서버 또는 인공 지능 서버 등)가 서버에 저장된 컴퓨터 프로그램 제품을 실행하여, 서버와 통신 연결된 클라이언트 장치가 개시된 실시예들에 따른 방법을 수행하도록 제어할 수 있다.For example, a server (eg, a cloud server or an artificial intelligence server) may execute a computer program product stored in the server to control a client device communicatively connected with the server to perform the method according to the disclosed embodiments.

이상에서 실시예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속한다.Although the embodiments have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements by those skilled in the art using the basic concept of the present invention as defined in the following claims are also included in the scope of the present invention. belongs to

Claims (21)

영상 처리 장치에 있어서,
하나 이상의 인스트럭션들을 저장하는 메모리; 및
상기 메모리에 저장된 상기 하나 이상의 인스트럭션들을 실행하는 프로세서를 포함하고,
상기 프로세서는,
제1 영상에 포함되는 픽셀들 각각과 상기 픽셀들 각각의 주변 픽셀과의 유사도를 나타내는 유사도 정보를 획득하고,
상기 유사도 정보에 기초하여, 상기 픽셀들 각각에 대응하는 가중치 정보를 포함하는 가중맵을 생성하고,
상기 픽셀들 각각과 상기 주변 픽셀과의 위치 관계에 따른 가중치 정보를 포함하는 공간 커널(spatial kernel)과 상기 가중맵에 기초하여, 상기 픽셀들 각각에 대응하는 커널을 포함하는 공간 가변 커널을 생성하고,
상기 제1 영상에 상기 공간 가변 커널(spatially variant kernel)을 적용함으로써, 제2 영상을 생성하는, 영상 처리 장치.
In the image processing apparatus,
a memory storing one or more instructions; and
a processor executing the one or more instructions stored in the memory;
The processor is
obtaining similarity information indicating a similarity between each of the pixels included in the first image and a neighboring pixel of each of the pixels;
generating a weight map including weight information corresponding to each of the pixels based on the similarity information;
Generating a spatially variable kernel including a kernel corresponding to each of the pixels based on the weight map and a spatial kernel including weight information according to the positional relationship between each of the pixels and the neighboring pixels, ,
and generating a second image by applying the spatially variable kernel to the first image.
제1항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 제1 영상에 포함되는 픽셀들 각각과, 상기 픽셀들 각각에 대해 제1 상대적 위치를 가지는 제1 주변 픽셀과의 차이에 기초하여, 제1 유사도 정보를 획득하고,
상기 제1 영상에 포함되는 픽셀들 각각과, 상기 픽셀들 각각에 대해 제2 상대적 위치를 가지는 제2 주변 픽셀과의 차이에 기초하여, 제2 유사도 정보를 획득하는 영상 처리 장치.
According to claim 1,
The processor is
obtaining first similarity information based on a difference between each of the pixels included in the first image and a first neighboring pixel having a first relative position with respect to each of the pixels;
An image processing apparatus for obtaining second similarity information based on a difference between each of the pixels included in the first image and a second neighboring pixel having a second relative position with respect to each of the pixels.
제1항에 있어서,
상기 프로세서는,
컨볼루션 뉴럴 네트워크를 이용하여, 상기 유사도 정보와 상기 컨볼루션 뉴럴 네트워크에 포함되는 하나 이상의 커널들과의 컨볼루션 연산을 수행함으로써, 상기 가중맵을 생성하는, 영상 처리 장치.
According to claim 1,
The processor is
The image processing apparatus of claim 1, wherein the weight map is generated by performing a convolution operation between the similarity information and one or more kernels included in the convolutional neural network using a convolutional neural network.
제1항에 있어서,
상기 유사도 정보, 상기 가중 맵 및 상기 공간 가변 커널 중 적어도 하나의 채널 개수는 상기 공간 커널의 사이즈에 기초하여 결정되는, 영상 처리 장치.
According to claim 1,
and the number of channels of at least one of the similarity information, the weight map, and the spatially variable kernel is determined based on a size of the spatial kernel.
제1항에 있어서,
상기 공간 커널은,
상기 공간 커널의 중심에 위치한 픽셀이 가장 큰 값을 가지고, 상기 중심에서 멀어질수록 픽셀 값이 작아지는, 영상 처리 장치.
According to claim 1,
The spatial kernel is
A pixel located at the center of the spatial kernel has the largest value, and the pixel value decreases as the distance from the center increases.
제1항에 있어서,
상기 공간 커널의 사이즈는 K x K 이고, 상기 가중맵의 채널 개수는 K2이며,
상기 프로세서는,
상기 공간 커널에 포함되는 픽셀 값들을 채널 방향으로 나열하여, 1 x 1 x K2의 사이즈를 가지는 가중치 벡터로 변환하고,
상기 가중맵에 포함되는 1 x 1 x K2의 사이즈를 가지는 1차원 벡터들 각각과 상기 가중치 벡터의 곱셈 연산을 수행함으로써, 상기 공간 가변 커널을 생성하는, 영상 처리 장치.
According to claim 1,
The size of the spatial kernel is K x K, the number of channels of the weight map is K 2 ,
The processor is
The pixel values included in the spatial kernel are arranged in a channel direction and converted into a weight vector having a size of 1 x 1 x K 2 ,
and generating the spatially variable kernel by performing a multiplication operation on each of the one-dimensional vectors having a size of 1 x 1 x K 2 included in the weight map and the weight vector.
제1항에 있어서,
상기 공간 가변 커널은, 상기 제1 영상에 포함되는 픽셀들의 개수와 동일한 개수의 커널들을 포함하는, 영상 처리 장치.
According to claim 1,
The spatially variable kernel includes a number of kernels equal to the number of pixels included in the first image.
제7항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 제1 영상에 포함되는 제1 픽셀을 중심으로 하는 제1 영역에 상기 공간 가변 커널에 포함된 제1 커널을 적용하여, 필터링을 수행하고,
상기 제1 영상에 포함되는 제2 픽셀을 중심으로 하는 제2 영역에 상기 공간 변환 커널에 포함되는 제2 커널을 적용하여, 필터링을 수행함으로써, 상기 제2 영상을 생성하는, 영상 처리 장치.
8. The method of claim 7,
The processor is
performing filtering by applying a first kernel included in the spatially variable kernel to a first region centered on a first pixel included in the first image;
The image processing apparatus of claim 1, wherein the second image is generated by applying a second kernel included in the spatial transformation kernel to a second region centered on a second pixel included in the first image and performing filtering.
제1항에 있어서,
상기 프로세서는,
컨볼루션 뉴럴 네트워크를 이용하여, 상기 유사도 정보와 상기 컨볼루션 뉴럴 네트워크에 포함되는 하나 이상의 커널들과의 컨볼루션 연산을 수행함으로써, 제1 가중맵을 생성하고,
상기 제1 가중맵과 제1 커널과의 팽창된 컨볼루션(dilated convolution) 연산을 수행함으로써, 상기 가중맵을 생성하는, 영상 처리 장치.
According to claim 1,
The processor is
A first weight map is generated by performing a convolution operation between the similarity information and one or more kernels included in the convolutional neural network using the convolutional neural network,
and generating the weight map by performing a dilated convolution operation between the first weight map and a first kernel.
제9항에 있어서,
상기 제1 가중맵의 채널 수와 상기 제1 커널의 채널 수는 동일하고,
상기 프로세서는,
상기 제1 가중맵과 상기 제1 커널의 서로 대응되는 채널끼리 팽창된 컨볼루션 연산(depthwise dilated convolution)을 수행함으로써, 상기 가중맵을 생성하는, 영상 처리 장치.
10. The method of claim 9,
The number of channels in the first weight map is the same as the number of channels in the first kernel;
The processor is
and generating the weight map by performing a depthwise dilated convolution operation between the first weight map and channels corresponding to each other of the first kernel.
영상 처리 장치의 동작방법에 있어서,
제1 영상에 포함되는 픽셀들 각각과 상기 픽셀들 각각의 주변 픽셀과의 유사도를 나타내는 유사도 정보를 획득하는 단계;
상기 유사도 정보에 기초하여, 상기 픽셀들 각각에 대응하는 가중치 정보를 포함하는 가중맵을 생성하는 단계;
상기 픽셀들 각각과 상기 주변 픽셀과의 위치 관계에 따른 가중치 정보를 포함하는 공간 커널(spatial kernel)과 상기 가중맵에 기초하여, 상기 픽셀들 각각에 대응하는 커널을 포함하는 공간 가변 커널을 생성하는 단계; 및
상기 제1 영상에 상기 공간 가변 커널(spatially variant kernel)을 적용함으로써, 제2 영상을 생성하는 단계를 포함하는, 영상 처리 장치의 동작방법.
A method of operating an image processing apparatus, comprising:
obtaining similarity information indicating a similarity between each of the pixels included in the first image and a neighboring pixel of each of the pixels;
generating a weight map including weight information corresponding to each of the pixels based on the similarity information;
Generating a spatially variable kernel including a kernel corresponding to each of the pixels based on the weight map and a spatial kernel including weight information according to a positional relationship between each of the pixels and the neighboring pixels step; and
and generating a second image by applying the spatially variable kernel to the first image.
제11항에 있어서,
상기 유사도 정보를 획득하는 단계는,
상기 제1 영상에 포함되는 픽셀들 각각과, 상기 픽셀들 각각에 대해 제1 상대적 위치를 가지는 제1 주변 픽셀과의 차이에 기초하여, 제1 유사도 정보를 획득하는 단계; 및
상기 제1 영상에 포함되는 픽셀들 각각과, 상기 픽셀들 각각에 대해 제2 상대적 위치를 가지는 제2 주변 픽셀과의 차이에 기초하여, 제2 유사도 정보를 획득하는 단계를 포함하는, 영상 처리 장치의 동작방법.
12. The method of claim 11,
The step of obtaining the similarity information includes:
obtaining first similarity information based on a difference between each of the pixels included in the first image and a first neighboring pixel having a first relative position with respect to each of the pixels; and
and obtaining second similarity information based on a difference between each of the pixels included in the first image and a second neighboring pixel having a second relative position with respect to each of the pixels. method of operation.
제11항에 있어서,
상기 가중맵을 생성하는 단계는,
컨볼루션 뉴럴 네트워크를 이용하여, 상기 유사도 정보와 상기 컨볼루션 뉴럴 네트워크에 포함되는 하나 이상의 커널들과의 컨볼루션 연산을 수행함으로써, 상기 가중맵을 생성하는 단계를 포함하는, 영상 처리 장치의 동작방법.
12. The method of claim 11,
The step of generating the weight map comprises:
and generating the weight map by performing a convolution operation between the similarity information and one or more kernels included in the convolutional neural network using a convolutional neural network. .
제11항에 있어서,
상기 유사도 정보, 상기 가중 맵 및 상기 공간 가변 커널 중 적어도 하나의 채널 개수는, 상기 공간 커널의 사이즈에 기초하여 결정되는, 영상 처리 장치의 동작방법.
12. The method of claim 11,
and the number of channels of at least one of the similarity information, the weight map, and the spatially variable kernel is determined based on a size of the spatial kernel.
제11항에 있어서,
상기 공간 커널은,
상기 공간 커널의 중심에 위치한 픽셀이 가장 큰 값을 가지고, 상기 중심에서 멀어질수록 픽셀 값이 작아지는, 영상 처리 장치의 동작방법.
12. The method of claim 11,
The spatial kernel is
A pixel located at the center of the spatial kernel has the largest value, and the pixel value decreases as the distance from the center increases.
제11항에 있어서,
상기 공간 커널의 사이즈는 K x K 이고, 상기 가중맵의 채널 개수는 K2이며,
상기 공간 가변 커널을 생성하는 단계는,
상기 공간 커널에 포함되는 픽셀 값들을 채널 방향으로 나열하여, 1 x 1 x K2의 사이즈를 가지는 가중치 벡터로 변환하는 단계; 및
상기 가중맵에 포함되는 1 x 1 x K2의 사이즈를 가지는 1차원 벡터들 각각과 상기 가중치 벡터의 곱셈 연산을 수행함으로써, 상기 공간 가변 커널을 생성하는 단계를 포함하는, 영상 처리 장치의 동작방법.
12. The method of claim 11,
The size of the spatial kernel is K x K, the number of channels of the weight map is K 2 ,
The step of generating the spatially variable kernel comprises:
converting the pixel values included in the spatial kernel in a channel direction into a weight vector having a size of 1 x 1 x K 2 ; and
and generating the spatially variable kernel by performing a multiplication operation on each of the one-dimensional vectors having a size of 1 x 1 x K 2 included in the weight map and the weight vector. .
제11항에 있어서,
상기 공간 가변 커널은,
상기 제1 영상에 포함되는 픽셀들의 개수와 동일한 개수의 커널들을 포함하는, 영상 처리 장치의 동작방법.
12. The method of claim 11,
The spatially variable kernel is
and a number of kernels equal to the number of pixels included in the first image.
제17항에 있어서,
상기 제2 영상을 생성하는 단계는,
상기 제1 영상에 포함되는 제1 픽셀을 중심으로 하는 제1 영역에 상기 공간 가변 커널에 포함된 제1 커널을 적용하여, 필터링을 수행하는 단계; 및
상기 제1 영상에 포함되는 제2 픽셀을 중심으로 하는 제2 영역에 상기 공간 변환 커널에 포함되는 제2 커널을 적용하여, 필터링을 수행하는 단계를 포함하는, 영상 처리 장치의 동작방법.
18. The method of claim 17,
The generating of the second image comprises:
performing filtering by applying a first kernel included in the spatially variable kernel to a first region centered on a first pixel included in the first image; and
and performing filtering by applying a second kernel included in the spatial transformation kernel to a second region centered on a second pixel included in the first image.
제11항에 있어서,
상기 가중맵을 생성하는 단계는,
컨볼루션 뉴럴 네트워크를 이용하여, 상기 유사도 정보와 상기 컨볼루션 뉴럴 네트워크에 포함되는 하나 이상의 커널들과의 컨볼루션 연산을 수행함으로써, 제1 가중맵을 생성하는 단계; 및
상기 제1 가중맵과 제1 커널과의 확장 컨볼루션(dilated convolution) 연산을 수행함으로써, 상기 가중맵을 생성하는 단계를 포함하는, 영상 처리 장치의 동작방법.
12. The method of claim 11,
The step of generating the weight map comprises:
generating a first weight map by performing a convolution operation between the similarity information and one or more kernels included in the convolutional neural network using the convolutional neural network; and
and generating the weight map by performing a dilated convolution operation between the first weight map and a first kernel.
제19항에 있어서,
상기 제1 가중맵에 포함되는 채널 수와 상기 제1 커널에 포함되는 채널 수는 동일하고,
상기 가중맵을 생성하는 단계는,
상기 제1 가중맵과 상기 제1 커널의 서로 대응되는 채널끼리 팽창된 컨볼루션 연산(depthwise dilated convolution)을 수행함으로써, 상기 가중맵을 생성하는 단계를 포함하는, 영상 처리 장치의 동작방법.
20. The method of claim 19,
The number of channels included in the first weight map is the same as the number of channels included in the first kernel;
The step of generating the weight map comprises:
and generating the weight map by performing a depthwise dilated convolution operation between the first weight map and channels corresponding to each other of the first kernel.
제11항의 방법을 수행하도록 하는 프로그램이 저장된 하나 이상의 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.One or more computer-readable recording media in which a program for performing the method of claim 11 is stored.
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