KR0150959B1 - 적응형 화상윤곽 보정회로 - Google Patents

Abstract

이 발명은 영상 신호처리 시스템에 관한 것으로, 고역통과필터, 절대치 변환수단, 비교수단, 제1 선택수단 및 이득가변수단, 플립플롭부, 제2 선택수단, 승산기, 가산기, 지연수단으로 구성되어 영상신호처리시 발생하는 수직 및 수평 휘도신호의 레벨차이에 따라 윤곽부분을 보정할 수 있는 적응형 화상윤곽 보정회로에 관한 것이다.

Description

적응형 화상윤곽 보정회로

제1도는 종래의 수평윤곽 보정회로의 구성도.

제2도는 이 발명에 따른 적응형 화상윤곽 보정회로의 구성도.

제3도는 제2도의 고역통과필터의 일 실시예에 따른 회로도.

제4도는 제2도의 비교수단의 일 실시예에 따른 회로도.

제5도는 제2도의 제1 선택수단 및 이득가변수단의 일 실시예에 따른 회로도.

제6도는 이 발명에 따른 윤곽보정 및 미세노이즈가 제거되는 과정을 나타낸 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 고역통과필터 20 : 절대치 변환수단

30 : 비교수단 40 : 제1 선택수단 및 이득가변수단

50 : 플립플롭 60 :제2 선택수단

70 : 승산기 80 : 가산기

90 : 지연수단

이 발명은 영상 신호처리 시스템에 관한 것으로, 특히 영상신호처리시 발생하는 수직 및 수평 휘도신호의 레벨차이에 따라 윤곽부분을 보정하기 위한 적응형 화상윤곽 보정회로에 관한 것이다.

일반적으로 고화질 디지털 텔레비젼이나 디지털 브이티알(VTR)등에 수신된 전파는 전송시스템을 경유하는 동안 발생하는 미세노이즈 신호가 혼합되어 수신되므로 영상신호 처리시 수직 및 수평 휘도신호의 레벨차이가 발생하게 되어 그 윤곽부분을 보정하여야 했다.

윤곽부분을 보정하기 위한 종래의 수평윤곽 보정회로는 제1도에 도시한 바와같이, 단자(IN)를 통해 입력된 신호의 고역성분만을 추출하기 위한 고역통과필터(High Pass Filter; 1)와, 상기 고역통과필터(1)를 통해 출력된 신호내에 포함된 노이즈 성분을 제거하기 위해 미세전이 레벨신호를 제지하는 코아링부(coring; 2)와, 상기 코아링부(2)를 통해 출력된 신호를 일정한 범위의 레벨로 유지시키기 위해 이득 조절하는 이득조절부(Gain Control; 3)와, 상기 이득조절부(3)를 통해 출력된 신호의 진폭을 제한하여 출력하는 리미터(limiter;4)와 단자(IN)를 통해 입력된 신호를 해당주기만큼 지연시켜 출력하는 지연부(Delay Matching; 5)와, 상기 지연부(5)를 통해 지연된 원신호와 리미터(4)를 통해 진폭 제한된 신호를 더하는 가산기(6)로 구성된다.

이와 같이 구성된 종래의 수평윤곽 보정회로는 단자(IN)를 통해 입력된 신호를 고역통과필터(1)에 공급하여 윤곽보정 대역을 추출하고 그 추출신호는 코아링부(2)에 공급되고, 여기서 미세한 전이신호는 노이즈로 간주하여 제거되어 이득조절부(3)에 제공된다. 이득조절부(3)에서는 이득제어 바이어스에 의해 코아링부(2)에서 입력된 신호가 일정한 기준레벨의 범위보다 크면 이득을 줄이고, 작을 경우에는 이득을 증가시켜 일정한 레벨의 신호범위를 유지시켜 출력하고, 이 이득 조절된 신호는 리미터(4)에 제공되어 입력신호의 진폭을 일정한 값으로 제한하여 가산기(6)에 제공되고 지연부(5)를 거친 입력신호와 합쳐진 후 출력단자(OUT)에 출력된다.

이러한 종래의 수평윤곽 보정회로에 있어서, 상기 코아링부(2)의 작용에 의해 노이즈로 추정되는 부분의 윤곽부는 강조되지는 않으나 그대로 노이즈로 남아있게 되고, 코아링 레벨이상의 신호는 일정한 레벨로 이득이 조절된 후 원신호에 더해지므로 작은 레벨의 전달시에는 상대적으로 적게 강조되어 나타내며 이로 인해 미세 전이부의 윤곽 강조효과가 줄어들게 괴는 문제가 있었다.

이 발명은 상기한 문제점을 위해 발명된 것으로, 전송시스템을 경유하는 동안 발생한 미세노이즈 신호를 제거하고 낮은 레벨의 신호를 보정하여 신호의 손실을 방지한 적응형 화상윤곽 보정회로를 제공함에 그 목적이 있다.

이 발명의 다른 목적은, 원하는 노이즈 제거레벨 및 윤곽보정 레벨폭을 사용자가 임의로 가변할 수 있는 적응형 화상윤곽 보정회로를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 이 발명은 입력영상신호(특히, 휘도신호)의 고역성분만을 통과시키는 고역통과필터와, 상기 고역통과필터에서 출력된 신호를 양의 영역 데이터로 치환시키기 위해 절대치를 행하는 절대치 변환수단과, 상기 절대치 변환수단을 통과한 신호와 제1, 제2, 제3 기준신호(ref1, ref2, ref3)를 비교하여 윤곽강조 여부 및 레벨크기를 결정하는 비교수단과, 상기 비교수단의 출력신호(S1, S0)에 따라 신호를 선택하여 일정레벨의 신호로 유지시키기 위해 이득을 조절하는 제1 선택수단 및 이득가변수단과, 상기 고역통과필터를 통과한 신호를 일시 저장하여 출력하는 플립플롭과, 상기 비교수단의 출력신호(C)에 따라 상기 플립플롭의 출력신호(Q, Q)를 선택하는 제2 선택수단과, 상기 제1 선택수단 및 이득가변수단의 출력신호와 제2 선택수단의 출력신호와의 승산을 행하는 승산기와, 단자(IN)로 입력된 영상신호를 일정 주기동안 지연시켜 출력하는 지연수단과, 상기 숭산기의 출력신호와 지연수단의 출력신호를 상기 비교수단의 출력신호(C)에 따라 가산하는 가산기로 구성되며, 상기 고역통과필터는 입력단자(IN)를 통해 입력된 영상신호를 제1 한샘플 지연회로와 제1 계수회로에 제공하고, 제1 한샘플 지연회로의 출력신호는 제2 한샘플 지연회로에 제공되며, 제2 한샘플 지연회로의 출력신호는 제3 한샘플 지연회로와 제2 계수회로에 각각 제공되고, 제3 한샘플 지연회로의 출력신호는 제4 한샘플 지연회로에 제공되며, 제4 한샘플 지연회로의 출력신호는 제3 계수회로에 제공되고, 상기 제1, 제3 계수회로의 출력신호는 가산기(13)에 제공되어 가산된 후 감산기(14)에 제공되어 제2 계수회로의 출력신호와의 차를 연산한 출력신호(10')를 제공한다.

또한 상기 비교수단은 제1, 제2, 제3 기준신호와 상기절대치 변환수단으로부터 출력신호를 조합하여 출력하는 제1, 제2, 제3 비교기(COM1, COM2, COM3)와, 상기 제1, 제2, 제3 비교기(COM1, COM2, COM3) 각각의 출력신호를 논리곱 하는 앤드게이트와, 상기 제1, 제2, 비교기(COM1, COM2)의 출력신호를 조합하여 출력하는 제1 익스클루시브 오아게이트(EX1)와, 제2, 제3 비교기(COM2, COM3)의 출력신호를 조합하여 출력하는 제2 익스클루시브 오아게이트(EX2)와와, 상기 앤드게이트(AND1)의 출력신호와 제1 익스클루시브 오아게이트(EX1)의 출력신호를 논리합하여 논리데이터를 출력하는 제1 오아게이트(OR1)와, 상기 앤드게이트(AND)의 출력신호와 제2 익스클루시브 오아게이트(EX2)의 출력신호를 논리합하여 논리데이터를 출력하는 제2 오아게이트(OR2)와, 상기 제1, 제2 오아게이트(OR1, OR2)의 츨력신호(S1, S0)를 조합하여 출력하는 노아게이트(NOR1)로 구성되며, 상기 제1 선택수단 및 이득가변수단은 상기 비교수단의 출력신호(S1, S0)에 따라 여러종류의 신호레벨을 가지게 되며 제어신호에 의해 각각의 신호레벨에 따른 이득을 조절하여 선택적으로 출력하게 된다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 이 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

제2도는 이 발명에 따른 적응형 화상윤곽 보정회로의 구성도로, 단자(IN)를 통해 입력된 영상신호(특히 휘도신호)는 고역통과필터(10)에 제공되는 동시에 지연수단(90)에 입력된다. 상기 고역통과필터(10)를 통과한 신호는 절대치 변환수단(20)과 플립플롭부(50)에 동시에 제공되고, 절대치 변환수단(20)의 출력신호는 비교수단(30)에 제공되며, 상기 비교수단(30)의 출력신호는 제1 선택수단 및 이득가변수단(40)과 제2 선택수단(60)과 가산기(80)에 각각 제공된다. 상기 플립플롭부(50)에 제공된 신호는 제2 선택수단(60)을 거쳐 승산기(70)에 제공됨과 더불어 제1 선택수단 및 이득가변수단(40)에서 출력된 신호와 상기 승산기(70)에서 곱해진 후 가산기(80)에 제공되고, 여기서 입력단자(IN)로부터의 영상신호(여기서는 휘도신호)와 가산된 후 출력단(OT)에 출력된다.

이러한 이 발명의 적응형 화상윤곽 보정회로는 인간의 시각 특성상 작은 레벨의 신호는 부근의 다른 신호와의 차이가 커야 민감해지는 성질을 이용하여 노이즈 레벨 이상의 미세한 윤곽변화를 크게 강조하고 큰 윤곽변화는 작게 강조하도록 한 것으로, 먼저 단자(IN)로 제6도의 (a)에 나타낸 윤곽보정 및 노이즈 제거를 위한 영상신호(여기서는 휘도신호)가 입력되면 고역성분만을 통과시키는 고역통과필터(10)에 제공되고, 상기 고역통과필터(10)는 제3도에 도시한 바와 같이 영상신호가 입력되는 제1 한샘플 지연회로(11a) 및 제1 계수회로(12a)를 가지며, 상기 지연회로(11a)는 입력신호를 한 샘플링 주기만큼 지연시키고 계수회로(12a)는 입력신호에 계수(예로서, 1/4)를 곱한 후 가산기(13)에 제공한다.

제1 지연회로(11a)로부터의 출력신호는 제2 한샘플 지연회로(11b)에 제공되고, 제2 한샘플 지연회로(11b)는 입력신호를 한 샘플링 주기에 해당하는 주기만큼 지연시킨다.

제2 한샘플 지연회로(11b)로부터의 출력신호는 제3 한샘플 지연회로(11c)와 계수회로(12b)에 제공되고 제3 한샘플 지연회로(11c)는 입력신호를 한 샘플링 주기에 해당하는 주기만큼 지연시키고, 제2 계수회로(12b)는 입력신호 계수(예로서, 1/2)를 곱한 후 감산기(14)에 제공한다.

제3 한샘플 지연회로(11c)로부터의 출력신호는 제4 한샘플 지연회로(11d)에 제공된 후 제3 계수회로(12c)에 제공된다. 제4 한샘플 지연회로(11d)는 입력신호를 한 샘플링 주기에 해당하는 지연시키고, 제3계수회로(12c)는 입력신호에 계수(예로서, 1/4)를 곱한 후 가산기(13)에 제공한다.

상기 제1, 제3 계수회로(12a, 12c)로 부터의 출력신호들은 가산기(13)의 제1,제2 입력단자에, 상기 가산기(13)의 출력신호와 제2 계수신호(12b)의 출력신호는 감산기(14)의 마이너스 입력단자, 플러스 입력단자에 각각 인가된다. 가산기(13)는 입력데이타를 가산하여 그 결과 합계를 둘로 나누고 감산기(14)는 한 입력데이타를 다른 입력데이타로부터 감하고 그 결과의 차이를 둘로 나누는 형이다. 상기 감산기(14)를 통과한 신호는 출력단자(10')에 출력된다.

이러한 고역통과필터(10)를 통해 제6도의 (b)와 같은 파형이 나타나게 된다.

고역통과필터(10)를 거친 신호는 절대치 변환수단(20)에 제공되고 여기서 양의 영역데이터만으로 치환하기 위해 절대치하여 출력한다.

상기 절대치 변환수단(20)에서 출력된 신호는 비교수단(30)에 제공되는바, 상기 비교수단(30)은 제4도에서 도시한 바와 같이 제1, 제2, 제3 기준신호(ref1, ref2, ref3)를 일입력단자에, 상기 절대치 변환수단(20)의 출력신호를 다른 입력단자에 제공받는 제1, 제2, 제3 비교기(COM1, COM2, COM3)를 거치고, 상기 제1, 제2, 제3 비교기(COM1, COM2, COM3)의 출력신호는 앤드게이트(AND)에 제공되는 동시에 제1, 제2, 비교기(COM1, COM2)의 출력신호는 익스클루시브 오아게이트(EX1)에 제2, 제3 비교기(COM2, COM3)의 출력신호는 익스클루시브 오아게이트(EX2)에 각각 제공되고, 상기 앤드게이트(AND1)와 익스클루시브 오아게이트(EX1)의 출력신호는 오아게이트(OR1)에 제공되며, 상기 앤드게이트(AND)와 익스클루시브 오아게이트(EX2)의 출력신호는 오아게이트(OR2)에 제공된다.

상기 오아게이트(OR1)의 출력신호는 단자(S1)에 출력되고, 오아게이트(OR2)의 출력신호는 단자(S0)에 출력되고, 상기 오아게이트(OR1, OR2)의 출력신호를 노아게이트(NOR1)에 의해 연산하여 캐리신호(C)를 출력한다.

이러한 비교수단의 각부의 논리데이터 결과를 살펴보면 아래의 표 1과 같다.

이러한 비교수단(30)에 입력된 신호는 기준신호와 비교를 하게되며 기준신호는 제3 기준신호가 가장 큰 값이고, 다음이 제2 기준신호, 제1 기준신호(ref1ref2ref3)관계를 유지한다.

만약, 제1 기준신호(ref1)가 0(zero)인 경우에는 입력신호에 포함된 노이즈를 제거하기 위한 기준신호로써의 기능이 아니라 저레벨전이 부스터(booster)의 기능을 갖게 된다.

상기 비교수단(30)의 출력신호(S1, S0)는 각각의 경우에 다음과 같은 의미를 갖는다.

출력신호(S1, S0)가 각각 1,1일 경우에는 절대치 변환수단(20)으로부터의 출력신호(20')는 제1, 제2, 제3 기준신호보다 큰 상태 신호((20')ref1, ref2, ref3)이며, 이때는 윤곽강조신호가 상대적으로 크게 된다.

출력신호(S1, S0)가 각각 1,0일 경우에는 출력신호(20')가 제3 기준신호보다는 작고 제1, 제2, 기준신호보다 큰 상태 (ref3신호(20')ref2, ref1)로 중간크기 정도의 윤곽강조신호를 가지며, 출력신호(S1, S0)가 각각 0, 1일 경우에는 절대치 변환수단(20)으로부터의 출력신호(20')가 제2, 제3 기준신호보다는 작고 제1 기준신호보다 큰 상태 (ref3, ref2신호(20') ref1)로 미약한 윤곽보정신호가 나타나며, 출력신호(S1, S0)가 각각 0,0일 경우에는 출력신호(20')가 제1, 제2, 제3 기준신호보다 작은 상태로(ref3, ref2, ref1 신호(20')) 이때는 노이즈 신호레벨로 간주하고, 그외에 조건에서는 윤곽강조가 필요한 신호레벨이 된다.

상기 비교수단(30)의 다른 출력신호(C)는 출력신호(S1, S0)가 각각 0,0인 경우에만 1이 되어 제2 선택수단(60)과 가산기(80)에 제공된다.

상기 비교수단(30)의 출력신호(S1, S0)는 제1 선택수단 및 이득가변수단(40)에 제공되는바, 제5도에 나타낸 바와 같이 제1 선택수단 및 이득가변수단(40)은 임의의 일정 이득(Gain=α)이 주어졌을 경우 상기 비교수단(30)의 출력신호(S1, S0)에 따라 네 가지 종류의 신호를 가지게 되고 선택적으로 제어신호에 의해 출력하게 된다.

먼저, 비교수단(30)으로부터의 출력신호(S1, S0)가 0,0인 노이즈 레벨의 경우에는 이득이 1로 조절되며, 이때 8비트인 1은 1로 나타나고, 출력신호(S1, S0)가 0,1인 경우에는 이득이 α로 조절되어, XXXXXXXX인 신호를 나타내며, 출력신호(S1, S0)가 1,0인 경우에는 이득이 α/2로 조절되어, ØXXXXXXX로 나타나고, 출력신호(S1, S0)가 1,1인 경우에는 이득이 α/4로 조절되어, 00XXXXXX로 나타내게 된다.

이와 같은 상기 고역통과필터(10)의 출력이 클수록 이득조절값은 작아지고 작을수럭 커지게 된다.

상기 고역통과필터(10)를 통과한 플립플롭부(50)를 거쳐 제2 선택수단(60)에 입력되는바, 제2 선택수단(60)은 비교수단(30)의 출력신호(C)를 선택조정단자(C)로 하여 플립플롭부(50)의 출력단자(Q,)를 선택하며, 비교수단(30)으로부터의 출력신호(C)가 1인 경우 즉, 노이즈 레벨 시에만 단자()를 선택하게 된다.

제2 선택수단(60)으로부터의 출력신호는 승산기(70)의 제1 입력단자에 제공되고 승산기(70)의 제2 입력단자에느 상기 제1 선택수단 및 이득가변수단(40)으로부터의 최종 출력신호를 제공받아 승산을 행한 후 상기 승산기(70)으로부터의 출력신호는 가산기(80)의 입력단자에 제공된다.

가산기(80)에서 단자(IN)에 입력신호를 지연수단(90)에 의해 일정주기만큼 지연된 신호와 상기 승산기(70)으로부터의 출력신호 가산한 후 출력단자(OT)로 출력한다.

이러한 과정에 의해 제6도의 (a)∼(b)에 나타낸 바와 같이 윤곽보정 및 노이즈 제거를 위한 원신호 파형(a)이 고역통과필터(10)를 통해 비교수단(30)에서의 각 기준신호(ref1, ref2, ref3)에 적용된 파형(b)으로 나타내며 이 신호를 노이즈 제거처리를 위해 만든 제1 기준신호(ref1) 미만의 신호(c)에 적용시켜 노이즈 제거 및 윤곽보정이 된 신호파형(d)으로 사용하게 된다.

이상에서 설명한 이 발명의 적응형 화상윤곽 보정회로를 낮은 레벨의 저이(Transition) 신호가 손실될 수 있는 매체를 통과하거나 기록되는 시스템의 전단계에서 미리 강조함으로써 전송시스템을 통과하는 동안에 미세전이신호가 손실되는 것을 방지할 수 있어 화질의 향상을 도모할 수 있으며, 특히 송신시스템이나 비디오 기록 시에 단독 또는 수신시스템과 연계되어 보다 나은 화질의 향상을 가져올 수 있다.

또한, 이 발명은 원하는 노이즈 제거레벨 및 적응형 윤곽강조 레벨폭을 사용자가 임의로 가변할 수 있으며, 수평 및 수직 윤곽보정회로로 이용이 가능한 장점을 가진다.

Claims (4)

1. 단자(IN)로 입력된 영상신호(특히 휘도신호)의 고역성분만을 추출하기 위한 고역통과필터와, 상기 고역통과필터에서 출력된 신호를 양의 영역데이터로 치환하기 위해 절대치를 행하는 절대치 변환수단과, 상기 절대치 변환수단의 출력신호(20')와 제1, 제2, 제3 기준신호(ref1, ref2, ref3)를 비교하여 윤곽강조여부 및 윤곽강조 레벨크기를 결정하는 신호(S1,S0,C)를 출력하는 비교수단과, 상기 비교수단의 출력신호(S1,S0)에 따른 여러 종류의 신호레벨을 이득조절신호(Gain)에 의해 이득을 조절하여 선택적으로 출력한는 제1 선택수단 및 이득가변수단과, 상기 고역통과필터의 출력신호(10')를 일시적으로 저장하여 출력하는 플립플롭와, 상기 비교수단의 출력신호(C)에 따라 상기 플립플롭부의 출력신호(Q,)를 선택적으로 출력하는 제2 선택수단과, 상기 제1 선택수단 및 이득가변수단의 출력신호와 제2 선택수단의 출력신호간의 승산을 행하는 승산기와, 단자(IN)로 입력된 영상신호(특히 휘도신호)를 일정한 주기동안 지연시켜 출력하는 지연수단과, 상기 승산기의 출력신호와 지연수단의 출력신호를 상기 비교수단의 출력신호(C)에 따라 가산하는 가산기로 구성된 적응형 화상윤곽 보정회로.
2. 제1항에 있어서, 상기 고역통과필터는 단자(IN)를 통해 입력된 영상신호가 제1 한샘플 지연회로가 제1 계수회로에 제공되고, 제1 한샘플 지연회로의 출력신호는 제2 한샘플 지연회로에 제공되며, 제2 한샘플 지연회로의 출력신호는 제3 한샘플 지연회로와 제2 계수회로에 각각 제공되고, 제3 한샘플 지연회로의 출력신호는 제4 한샘플 지연회로에 제공되며, 제4 한샘플 지연회로의 출력신호는 제3 계수회로에 제공되고, 상기 제1, 제3 계수회로의 출력신호는 가산기(13)에 제공되고, 상기 제1, 제3 계수회로의 출력신호는 가산기(13)에 제공되어 가산된 후 감산기(14)에 제공되어 제2 계수회로의 출력신호와의 차를 연산한 출력신호(10')를 제공함을 특징으로 하는 적응형 화상윤곽 보정회로.
3. 제1항에 있어서, 상기 비교수단은 제1, 제2, 제3 기준신호(ref1, ref2, ref3)와 상기 절대치 변환 수단으로부터의 출력신호(20')를 조합하여 출력하는 제1, 제2, 제3 비교기와, 상기 제1, 제2, 제3 비교기 각각의 출력신호를 논리곱하여 출력하는 앤드게이트와, 상기 제1, 제2 비교기의 출력신호를 조합하여 익스클루시브 논리 연산하여 출력하는 제1 익스클루시브오아게이트와, 제2, 제3 비교기의 출력신호를 조합하여 익스클루시브 논리 연산하여 출력하는 제2 익스클루시브 오아게이트와, 상기 앤드게이트의 출력신호와 제1 익스클루시브오아게이트의 출력신호를 논리합하여 논리데이터를 출력하는 제1 오아게이트와, 상기 앤드게이트의 출력신호와, 제2 익스클루시브 오아게이트의 출력신호를 논리합하여 논리데이터를 출력하는 제2 오아게이트와, 상기 제1, 제2 오아게이트의 출력신호(S1,S0)를 조합하여 노아 논리 연산하여 출력하는 노아게이트(NOR1)로 구성됨을 특징으로 하는 적응형 화상윤곽 보정회로.
4. 제1항에 있어서, 상기 비교수단의 제1, 제2, 제3 기준신호(ref1, ref2, ref3)는 사용자에 의해 임의로 그 값을 가변할 수 있도록 한 적응형 화상윤곽 보정회로.