KR0156940B1 - 잡음 및 수직 상관도 검출 회로 - Google Patents

Abstract

영상 신호 처리 시스템에서 잡음을 제거하는 회로에 관한 것이다.

미분값의 부호 변화를 이용하여 잡음을 검출하고 상, 하 라인 사이 미분값의 부호 변화를 검출하여 수직 상관을 행함으로써 하드웨어를 간단히 하면서도 정확한 잡음 제거가 가능해진다.

Description

잡음 및 수직 상관도 검출회로

제1도는 본 발명의 실시 예에 따른 잡음 및 수직 상관도 검출회로의 구성도.

제2도는 제 1도중 잡음 검출부의 구체 회로도.

제3도는 제 2도중 미분신호 부호 변화 검출부의 구체 회로도.

제4도는 3×9 윈도우에 대응되는 영상신호의 형태 예시도.

제5도는 제 4도에 도시된 각 영상신호에 대한 1차 미분 형태를 나타낸 도면.

제6도는 본 발명의 실시 예에 따른 처리 윈도우 예시도.

제7도는 제 2도중 미분값 검출부와 잡음 검출부의 구체 회로도.

본 발명은 영상 신호 처리시스템에 있어서 잡음 제거 회로에 관한 것으로, 특히 미분값의 부호 변화로써 잡음을 검출하고 상, 하 라인간의 미분값의 부호 변화를 검출하여 수직 상관을 검출하는 잡음 및 수직 상관도 검출회로에 관한 것이다.

일반적으로 고화질 텔레비젼이나 비디오 테이프 레코더 등과 같은 영상 처리 시스템에서는 디지털 영상신호를 처리할 때 불규칙적으로 발생되는 잡음을 효과적으로 제거하기 위한 여러 가지 방법을 강구해 왔다. 예를 들면, 중심 화소에서 주위의 상, 하, 좌, 우 화소들과의 차를 구하여 문턱치 처리를 행함으로써 상관도를 구한 후 잡음을 판단한다. 그러나 이와 같은 방식은 많은 수의 가산기가 필요하게 되어 하드웨어가 복잡해지는 단점이 있다. 이러한 단점을 해결하기 위해서는 하드웨어를 줄여야 하는데, 그렇게 할 경우에는 처리하는 화소의 수가 줄게 되고 결국에는 정확한 잡음의 검출이 힘들어지는 결과를 초래한다.

따라서 본 발명의 목적은 상, 하 라인의 미분값의 부호 변화를 검출하여 하드웨어를 간단히 하고, 판단 윈도우(window)를 증가시켜 잡음 및 수직 상관도를 정확히 검출할 수 있는 잡음 및 수직 상관도 검출회로를 제공함에 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한 하기 설명에서는 구체적인 회로의 구성 소자 등과 같은 많은 특정(特定) 사항들이 나타나고 있는데, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들 없이도 본 발명이 실시될 수 있음은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

제 1도는 본 발명의 실시예에 따른 잡음 및 수직 상관도 검출회로의 구성도이다.

상기 잡음 및 수직 상관도 검출회로는 소정의 윈도우(n라인×m화소)에 포함되는 처리라인(YH), 위 및 아래 라인(YHH, Y)의 영상신호로부터 미분값의 부호를 이용하여 잡음 중앙을 검출하는 잡음 중앙 검출부(100)와, 상기 위, 아래 라인 (YHH, Y)의 영상신호를 가산하는 가산기(600)와, 상기 가산 결과를 반(1/2)으로 감하여 평균값을 구하는 보간부(500)와, 상기 평균값을 소정 지연하는 지연부(300)와, 상기 처리라인(YH)의 영상신호를 소정 지연하는 지연부(400)와, 상기 잡음 중앙 검출결과에 따라 상기 두 지연부(300,400)로부터의 출력을 선택적으로 출력하여 잡음이 없는 영상신호(NCS)를 발생하는 잡음 제거 영상신호 발생부(200)로 구성된다.

제2도는 상기 제 1도 중 잡음 중앙 검출부(100)의 구체 회로도이다.

상기 잡음 중앙 검출부 (100)는 처리라인(YH)과 아래 라인(Y)및 윗라인(YHH)에 대하여 각각의 잡음 발생 여부를 체크하는 제 1~제3 미분신호 부호 변화 검출부(11, 12, 15)와, 상기 처리라인(YH)의 화소들에 대하여 문턱치 이상의 미분값을 검출하는 미분값 검출부(13)와, 상기 처리라인(YH)의 화소들에 대하여 윈도우 내 잡음 중앙을 검출하는 잡음 중앙 검출부(14)와, 상기 세 라인(Y, YH, YHH)으로부터 검출한 미분신호 부호 변화 결과와 상기 문턱치 이상의 미분값 검출결과 및 상기 윈도우 내잡음 중앙 검출 결과를 논리조합하여 잡음검출신호(NS)를 발생하는 제1신호처리부(50)로 구성한다.

단, 상기 제1신호처리부(50)는 상기 문턱치 이상의 미분값 검출 결과와 상기 윈도우 내 잡음 중앙 검출 결과를 논리합하는 오아게이트(16)와, 상기 오아게이트(16)의 출력신호와 상기 처리라인(YH)에 대한 미분신호 부호 변화 검출 결과를 논리곱하는 앤드게이트(17)와, 상기 아래라인(Y)과 윗라인(YHH)각각에 대한 미분신호 부호 변화 결과를 논리 조합하는 노아게이트(18)와, 상기 노아게이트(18)와 상기 앤드게이트(17)로 부터 출력되는 신호를 논리곱하여 잡음검출신호(NS)를 출력하는 앤드게이트(19)로 구성된다.

제 3도는 제 2도 중 미분신호 부호 변화 검출부(11, 12, 15)의 구체 회로도이다. 상기 미분신호 부호 변화 검출부(11, 12, 15)는 영상신호의 잡음 성분을 검출하기 위하여 입력되는 영상신호를 미분하는 미분부(21)와, 상기 미분된 영상신호를 절대치화 하는 절대치부(22)와, 상기 절대치부(22)의 출력과 문턱치를 입력하여 선택제어신호를 발생하는 판단부(23)와, 상기 선택제어신호의 상태에 따라 상기 미분부(21) 출력신호의 선택 여부를 결정하는 미분신호 선택부(24)와, 상기 미분신호 선택부(24)에서 순차적으로 출력되는 적어도 세 개 이상의 화소 미분값 사이에서 그 미분값에 대한 부호 변화로써 잡음의 존재 여부를 검출하는 동작을 상기 윈도우에 포함된 m화소에 대하여 실시하는 제 2신호처리부(60)로 구성한다.

도시된 바와 같이, 상기 제2신호처리부(60)가 다수 개의 지연부(81~88)를 구비하는 이유는 수평 방향 윈도우 [후술하는 제6도 6b)의 경우를 가정하면 한 라인의 9개 화소 너비]내의 미분신호의 변화 상황을 논리합(OR)하여 잡음 성분이 존재하는지 판단하기 위함이다.

지연부(25)의 출력이 제5도 5b)의 네 번째 화소에 대응하는 미분값이고 지연부(27)의 출력이 여섯 번째 화소에 대응하는 미분값인 경우를 예로 들면, 두 화소에 대응하는 미분값 모두가 문턱치를 넘을 것인 바 앤드게이트(32)의 출력은 하이상태가 된다. 이렇게 되면 오아게이트(89)의 출력이 로우[세 번째~다섯 번째 화소에 대한 오아게이트(89)의 출력의 상태]에서 하이상태로 변화될 것인 바, 미분신호 부호 변화가 있는 것으로 판단할 수 있다.

제4도는 3×9 윈도우에 대응되는 영상신호의 형태 예시도이다.

4a)는 아래라인(Y)의 경우이고, 4b)는 처리라인 (YH)의 경우이며, 4c)는 윗라인(YHH)의 경우이다.

제5도는 상기 제 4도에 도시된 각 영상신호에 대한 1차 미분 형태를 나타낸 도면이다.

5a)는 아래라인(Y)의 신호에 대한 미분 형태를 나타낸 것이고, 5b)는 처리라인(YH)의 신호에 대한 미분 형태를 나타낸 것이며, 5c)는 윗라인(YHH)의 신호에 대한 미분 형태를 나타낸 것이다. '*'으로 표시된 부분은 잡음을 포함하고 있는 영상신호인 제 4도의 4b)를 미분했을 때 문턱치V_th를 벗어나는 두 값(네 번째와 여섯 번째 화소에 대응하는 값) 사이에 존재하는 값(다섯 번째 화소에 대응하는 값)으로서, 잡음이 포함되어 있지 않은 경우에는 이 값도 존재하지 않는다.

제6도는 본 발명에 따른 처리 윈도우 예시도이다.

6a)는 잡음 검출 윈도우 예시도이고, 6b)는 상기 제 5도의 각 미분 형태에 대한 부호 형태도이다.

제7도는 상기 제 2도 중 미분값 검출부(13)와 잡음 중앙 검출부(14)의 구체 회로도로서, 다수의 논리게이트(71, 76)와 지연부(72~75, 77)로 구성한다. 도시된 바와 같이, 다수 개의 지연부(72~75, 77)를 구비하는 이유는 수직 방향 윈도우[전술한 제 6도 6b)의 경우를 가정하면 세 라인에 대응하는 너비(각 라인에 대응하는 화소 하나씩 총 3개의 화소)]내의 미분신호의 변화 상황을 논리조합하여 잡음 성분이 존재하는지 판단하기 위함이다. 지연부(72)의 출력이 제 5도 5b)의 네 번째 화소에 대응하는 미분값이고 지연부(74)의 출력이 여섯 번째 화소에 대응하는 미분값인 경우를 예로 들면, 두 화소에 대응하는 미분값 모두가 문턱치를 넘을 것인 바 앤드게이트(76)의 출력은 하이상태가 된다. 이렇게 되면 잡음 중앙 C2이 검출된 것으로 판단하게 된다.

상술한 구성에 의거 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다.

먼저 처리라인(YH)과 위, 아래라인(YHH, Y)에 대하여 각각 제3도에 도시한 바와 같이 미분신호의 부호 변화를 검출하는 동작 과정을 구체적으로 설명하면 하기와 같다.

제4도의 4a)~4c)에 도시한 바와 같은 각 라인(Y, YH, YHH)별 입력 영상신호를 미분부(21)에서 미분한다. 이때 미분결과는 제 5도의 5a)~5c)에 도시한 바와 같으며, 잡음을 미분하게 되면 양과 음의 값을 나타낸다. 상기 미분값(좌, 우 화소간의 차값)을 절대치부(22)에서 절대치화하고 상기 절대값을 다시 판단부(23)에서 문턱치 처리하여 선택제어신호를 발생한다. 상기 선택제어신호의 상태에 따라 미분신호 선택부(24)에서는 '00' 혹은 '01' 혹은 '10'의 출력신호를 발생함으로써 양과 음의 값이 인접해 있는지를 판단한다. 이때 '01'은 양수임을 나타내고 '10'은 미분값의 부호가 음수임을 나타내게 된다.

제6도에 도시한 바와 같이 윈도우 내에서의 신호 처리를 위하여 판단된 신호를 제 2신호 처리부(60)에서 소정 지연하고 논리 조합함으로써 윈도우 내에 잡음 중앙 성분이 존재하는지를 판단한다. 이때 상기 윈도우는 가변적이다. 예시된 윈도우의 경우는 3×9인데, 상기 '3'은 각 라인(Y, YH,YHH)을 의하고 상기 '9'는 9화소(pixel)을 의미한다.

상기와 같이 판단하여 얻어진 신호 중에도 수직선과 같은 신호 성분이 존재할 수 있으므로 상, 하 라인에 대해 같은 동작 과정을 반복 실시한다.

결국 수직 상관 검출은 상, 하 라인(Y, YHH)에서 양 혹은 음의 값으로 나타나는 미분값 부호 변화의 존재로 행하고, 상기와 같이 미분값의 부호 변화를 이용하여 잡음 검출을 행함으로써 검출된 잡음 성분은 상, 하 라인의 평균으로 보간된다.

제 6도의 (6b)에 도시한 부호 형태는 상기한 동작 과정을 실시한 결과이다.

한편 윈도우 내의 신호 중에서 잡음이 존재한다고 판단되면 미분값의 절대값이 처리점에서 문턱치보다 큰 값인지 판단하고 상, 하 라인 평균값으로 대체한다. 그러나 제 5도에 도시한 바와 같이 잡음의 중앙(*)에서는 미분값의 절대값이 문턱치(V_th)보다 더 작을 수 있으므로 잡음 중앙 검출부(14)에서 잡음의 중심인지를 판단하여 정해야 한다. 상,하 라인 평균값으로 대체한다.

전술한 바와 같이 잡음을 검출하여 상, 하 라인의 평균값으로 보간을 행하는 방법 외에도 상, 하 라인의 미분 형태를 추출하여 상, 하 라인의 신호 변환만큼 처리 라인의 신호에 변화를 주면 더 수직 상관이 큰 방향으로 신호가 보정 되게 된다. 그 결과 경사 방향 신호의 경사부분에 잡음이 발생되더라도 정확한 값으로 보정이 행해지게 된다.

잡음부분을 판단할 때 주위화소에서 미분신호 부호 변화가 검출되고 처리점에서 문턱치 이상 미분값이 검출되거나 잡음 중앙이 검출될 때 잡음으로 판단하여 보간을 행하는 대신 미분값 부호 변화로 잡음의 폭을 판단한 후 보간점을 찾을 수도 있다.

상술한 바와 같은 본 발명은 영상신호에서의 잡음 검출을 미분값의 부호 변화를 이용하고 수직 상관 검출도 상, 하 라인의 미분값의 변화를 검출하여 행함으로써 불규칙적인 잡음을 효과적으로 제거할 수 있는 이점이 있다.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗아나지 않는 한도 내에서 여러가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐 만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (3)

1. 영상신호 처리 시스템에 있어서, 소정의 윈도우(n라인×m화소)에 포함되는 처리라인(YH), 위 및 아래라인 (YHH, Y)의 영상신호부터 미분값의 부호 변화를 이용하여 상기 처리라인 (YH)의 영상신호에 잡음이 존재하는지 여부를 판단하는 잡음 검출부(100)와, 상기 위, 아래 라인(YHH,Y)의 영상신호를 가산한 다음 그 평균값을 구하는 보간부(600, 500)와, 상기 잡음 검출부(100)에서 잡음이 존재하는 것으로 판단하면 상기 보간부(600, 500)에서 출력하는 평균값을 선택하고, 잡음이 존재하지 않는 것으로 판단하면 상기 처리라인의 영상신호를 선택하여 출력함으로써 잡음없는 영상신호를 발생하는 잡음 제거 영상신호 발생부로 구성함을 특징으로 하는 잡음 및 수직 상관도 검출 회로.
2. 제1항에 있어서, 상기 잡음 검출부(100)가, 처리라인(YH)과 아래라인(Y)및 윗라인(YHH)에 대하여 각각의 잡음 발생 여부를 체크하는 제1-제3 미분신호 부호 변화 검출부(11, 12, 15)와, 상기 처리라인(YH)의 화소들에 대하여, 문턱치 이상의 미분값을 검출하는 미분값 검출부(13)와, 상기 처리라인(YH)의 화소들에 대하여, 상기 문턱치 이상의 두 미분값 사이에 존재하는 중앙값을 찾아 이를 잡음으로서 검출하는 잡음 검출부(14)와, 상기 세 라인(Y, YH, YHH)에 대한 미분신호 부호 변화 검출결과와 상기 문턱치 이상의 미분값 검출결과 및 상기 윈도우 내 잡음 검출 결과를 논리조합하여 잡음검출신호(NS)를 발생하는 제 1신호처리부(50)로 구성됨을 특징으로 하는 잡음 및 수직 상관도 검출 회로.
3. 제 2항에 있어서, 상기 미분신호 부호 변화 검출부(11, 12, 15)가, 영상신호의 잡음 성분을 검출하기 위하여 입력되는 영상신호를 미분하는 미분부(21)와, 상기 미분된 영상신호를 절대치화하는 절대치부(22)와, 상기 절대치부(22)의 출력과 문턱치를 입력하여 선택제어신호를 발생하는 판단부(23)와, 상기 선택제어신호의 상태에 따라 상기 미분부(21)에서 출력되는 신호에 대한 선택 여부를 결정하는 미분신호 선택부(24)와, 상기 미분신호 선택부(24)에서 순차적으로 출력되는 적어도 세 개 이상의 화소 미분값 사이에서 그 미분값에 대한 부호 변화로써 잡음의 존재 여부를 검출하는 동작을 상기 윈도우에 포함된 m화소에 대하여 실시하는 제 2신호처리부(60)로 구성됨을 특징으로 하는 잡음 및 수직 상관도 검출 회로.