KR100242028B1 - 보간법을 이용한 영상 확대/축소 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 영상을 확대/축소할 때 적은 크기의 가산기와 승산기 및 레지스터를 이용하여 영상을 확대/축소하는 보간법을 이용한 확대/축소 방법에 관한 것으로, 입력된 영상의 확대/축소 비율을 설정한 후, 상기 설정된 축소비율에 대응하여 소정 개수의 픽셀을 입력받아 보간법을 이용하여 상기 입력된 픽셀들의 첫 번째 픽셀과 두 번째 픽셀간의 보간 픽셀 값을 연산하고, 상기 연산된 픽셀들의 출력할 위치를 결정하여 출력한다.

본 발명에 따르면 종래의 문제점인 계산상의 오차를 제거하기 위해서는 연산기들과 레지스터의 비트 크기가 증가하는 단점을 보완하기 위하여 영상을 축소 처리할 때, 기존의 평균법 대신에 보간법을 이용하여 영상을 축소하여, 비교적 작은 비트 크기의 연산기들과 레지스터들을 사용하여 영상처리 장치의 원가를 줄이는 효과가 있다.

Description

보간법을 이용한 영상 확대/축소 방법

본 발명은 보간법을 이용한 확대/축소 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 영상을 확대/축소할 때 적은 크기의 가산기와 승산기 및 레지스터를 이용하여 영상을 확대/축소하는 보간법을 이용한 확대/축소 방법에 관한 것이다.

복합기와 같은 화상처리 기능을 갖는 시스템은 영상에 대해 확대/축소 기능을 갖고 있다.

일반적으로 영상을 2배 확대와 3배 축소하는 것을 도 1을 참조하여 살펴보면, 2 배 영상 확대는 1b에 도시된 바와 같이 보간법을 사용하여 도 1a와 같은 픽셀들의 각각의 계조 값(gray level)들간의 보간법을 적용하여 값을 구하고, 이 구한 값을 각각의 픽셀 사이에 출력한다(이를테면, 125, 130, 95, 65)

한편 3배 영상축소는 도 1c에 도시된 바와 같이 3 개의 픽셀의 계조 값들(즉, 100, 150, 110)을 모두 구한 후 각각의 평균을 구하여 이 값에 해당하는 계조값을 평균을 낸 픽셀들의 가운데 픽셀(즉, b 지점) 위치에 출력하므로 3 개의 픽셀을 하나의 픽셀로 줄이므로 영상을 압축한다.

이때, 평균값을 구하는 방법은 두 가지가 있다. 먼저, 각각의 픽셀들에 대한 계조값을 축소비율(즉, 3)로 나누어 평균 값을 구하는 것과, 각각의 픽셀들에 대한 계조값을 모두 더한 후 축소비율(즉, 3)로 나누어 평균 값을 구하는 것이 있다.

이때, A_i와 B_i는 i 번째 평균값을 나타내고, P_i는 i 번째 픽셀의 계조값을 나타낸다.

도 1c의 2와 4 위치의 픽셀의 계조값을 첫 번째 방법으로 수학식 1과 같이 구하면, A₂는 110, A₄는 81로 각각 구해지고, 두 번째 방법으로 수학식 2와 같이 구하면, B₂는 120, B₄는 80으로 각각 구해진다.

이처럼, 같은 위치의 평균값을 구했음에도 110, 120과, 81, 80으로 각각 다르다. 이는 제산시 발생하는 절단오차(truncate error)로 인해 발생되며, 이 오차를 최소로 하기 위해서는 더욱 정밀한 연산기와 용량이 큰 레지스터들이 필요로 하게된다.

이와 같은 오차로 인해 계조값이 255인 절대백의 원고를 스캔하여 축소하며, 영상은 왜곡되어 절대 백이 안되고 영상에 노이즈가 발생한다.

전술한 바와 같이, 이를 피하기 위해서는 커다란 크기의 가산기 및 승산기 및 제산기와 레지스터가 필요하므로 영상처리 장치의 원가가 상승하는 문제점이 발생한다.

따라서, 본 발명의 목적은 종래의 문제점인 계산상의 오차를 제거하기 위해서는 연산기들과 레지스터의 비트 크기가 증가하는 단점을 보완하기 위하여 영상을 축소 처리할 때, 기존의 평균법 대신에 보간법을 이용하여 영상을 축소하여, 비교적 작은 비트 크기의 연산기들과 레지스터들을 사용하여 영상처리 장치의 원가를 줄이는데 있다.

도 1은 일반적으로 영상을 2배 확대와 3배 축소하는 것을 나타내고,

도 2는 본 발명에 따른 보간법을 이용한 영상 확대/축소 방법을 나타내며,

도 3은 본 발명의 영상 확대/축소 방법을 수행하기 위한 장치를 나타내며,

도 4는 본 발명에 따른 연산부의 구성 요소를 나타내며,

도 5는 본 발명에 따른 보간법을 이용한 영상 확대/축소 방법을 수행하기 위한 제어 상태 흐름도이며,

도 6은 본 발명에 따라 영상을 2배 확대와 3배 축소하는 것을 나타낸다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의하면, 입력된 영상의 확대/축소 비율을 설정하는 확대/축소비율설정단계와; 상기 설정된 축소비율에 대응하여 소정 개수의 픽셀을 입력받는 픽셀입력단계와; 보간법을 이용하여 상기 입력된 픽셀들의 첫 번째 픽셀과 두 번째 픽셀간의 보간 픽셀값을 연산하는 보간픽셀값연산단계와; 상기 연산된 픽셀들의 출력할 위치를 결정하는 픽셀위치결정단계와; 한 라인에 대한 축소처리가 완료되었는지 판단하는 라인축소처리완료판단단계와; 한 페이지에 대한 축소처리가 완료될 때까지 라인을 증가하며 상기 단계들을 반복하는 단계를 포함하는 보간법을 이용한 영상 확대/축소 방법이 개시된다.

바람직하게, 본 발명은 상기 설정된 확대비율에 대응하여 소정 개수의 픽셀을 입력받는 픽셀입력단계와; 보간법을 이용하여 상기 입력된 각 픽셀들 간의 추가할 픽셀값을 연산하는 추가픽셀연산단계와; 연산된 픽셀들의 출력할 위치를 결정하는 픽셀위치결정단계와; 한 라인에 대한 확대처리가 완료되었는지 판단하는 라인확대처리완료판단단계와; 한 페이지에 대한 확대처리가 완료될 때까지 라인을 증가하며 상기 단계들을 반복하는 단계를 포함한다.

이하, 상기한 본 발명의 목적들, 특징들, 그리고 장점들을 첨부된 도면에 나타낸 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 보다 상세히 설명한다.

후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의 내려진 용어들로서 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로, 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 2는 본 발명에 따른 보간법을 이용한 확대/축소 방법을 나타낸 흐름도이다.

도시된 바와 같이, 입력된 영상에 대해 영상처리할 종류를 판단하는 처리종류판단단계(S201)와, 처리종류가 확대 처리이면 확대 비율을 설정하는 확대비율설정단계(S202)와, 확대비율에 대응하여 소정 개수의 픽셀을 입력받는 픽셀입력단계(S203)와, 보간법을 이용하여 각 픽셀들 간의 추가할 픽셀값을 연산하는 추가픽셀연산단계(S204)와, 연산된 픽셀들의 출력할 위치를 결정하는 픽셀위치결정단계(S205)와, 한 라인에 대한 확대처리가 완료되었는지 판단하는 라인확대처리완료판단단계(S206)와, 한 페이지에 대한 확대처리가 완료될 때까지 라인을 증가하며 상기 단계들을 반복하는 단계(S207, S208)를 포함하며, 처리종류가 영상 축소 처리이면 축소 비율을 설정하는 축소비율설정단계(S209)와, 축소비율에 대응하여 소정 개수의 픽셀을 입력받는 픽셀입력단계(S210)와, 보간법을 이용하여 입력된 첫 번째 픽셀과 두 번째 픽셀들 간의 보간 픽셀값을 연산하는 보간픽셀값연산단계(S211)와, 연산된 픽셀들의 출력할 위치를 결정하는 픽셀위치결정단계(S212)와, 한 라인에 대한 축소처리가 완료되었는지 판단하는 라인축소처리완료판단단계(S213)와, 한 페이지에 대한 축소처리가 완료될 때까지 라인을 증가하며 상기 단계들을 반복하는 단계(S214, S215)를 포함한다.

도 3은 본 발명에 따른 보간법을 이용한 확대/축소 방법을 수행하기 위한 장치를 나타내는 블록도로서, 확대/축소 알고리즘을 수행하는 상태머신(310)과, 상태머신(310)의 상태에 맞추어 제어 신호를 발생시키는 제어부(320)와, 제어부(320)의 제어에 따라 라인 메모리(330)에 저장된 한 라인에 대한 영상 데이터를 소정 개수 입력받아 연산하는 연산부(340)로 구성한다.

이때, 사용하는 상태머신(310)은 도 5에 도시된 바와 같이 11 개의 상태로 구성되며 각 상태마다 수행해야 하는 계산이 있다. 또한, 연산부(340)는 로직 게이트 수를 줄이기 위해서 도 4에 도시된 바와 같이 각 연산마다 승산기 및 가산기를 직렬로 연결하여 사용하는 것이 아니라 하나의 승산기 및 하나의 가산기만을 두고 그 입력단에 멀티플렉서를 사용함으로써 로직 크기를 최소화하게 된다.

한편, 제어부(320)는 연산부(340)에 존재하는 멀티플렉서의 선택핀과 계산 결과 값을 저장할 레지스터들의 입력시점 등을 알리는 제어신호를 발생시키기 위해서 각 상태를 디코딩하여 제어신호를 발생시킨다.

이하, 도 2 내지 도 6을 참조하여, 본 발명의 작용을 살펴보면, 먼저, 확대/축소 비율에 의해 확대 및 축소 유무를 판단하고, 확대/축소 비율을 설정한다.

이어, 레지스터R1과 레지스터R2는 인접한 두 개의 픽셀값을 라인메모리(330)로부터 입력받는다.

또한, 레지스터X는 확대/축소 배율에 따라 결정되는 변수인 스텝값을 매 픽셀을 처리할 때마다 갱신하는데 스텝의 계산식은 수학식 3과 같다.

즉, 2 배 확대의 경우 스텝은 64가 되며, 0.5 배 축소의 경우 스텝은 256이 된다. 여기서 스텝값이 128이면 1.0배, 즉 확대/축소 없이 입력값을 그대로 출력한다. 여기서 사용된 128의 값은 2⁷으로서 본 발명을 실시하기 위한 하드웨어 구성시 로직을 간략화하기 위해 정한 값이다.

여기서, 레지스터R1은 확대의 경우 매 픽셀마다 새로운 영상이 로드되는 것이 아니라 레지스터X가 128 이상의 값을 가질 때 즉 도 5에 도시된 상태 5에서만 갱신되며, 축소의 경우에는 매 픽셀마다 갱신해야 하기 때문에 도 5에 도시된 상태 6과 7에서 갱신해야 한다.

물론, 레지스터R2는 레지스터R1이 갱신될 때 레지스터R1의 값을 입력받아 인접한 두 픽셀을 보존하게 된다.

이와 같이 연산을 수행하면 레지스터X 값은 두 픽셀 사이의 보간식을 계산할 위치를 나타내며 레지스터R1과 레지스터R2는 보간법이 수행될 위치의 좌우 픽셀값을 지니고 있게 된다.

이와 같은 수행에 따라 영상을 2배 확대와 3배 축소하는 것을 도 6을 참조하여 살펴보면, 2 배 영상 확대는 전술한바와 같이 보간법을 사용하므로 도 6b는 도 1b와 동일하다.

한편 3배 영상축소는 도 6c에 도시된 바와 같이 3 개의 픽셀의 계조 값들(즉, 100, 150, 110)의 평균을 구하지 않고, 첫 번째 픽셀과 두 번째 픽셀간의 보간값을 구하여 이를 3 개의 픽셀의 가운데 픽셀(즉, b 지점)의 위치에 출력하므로 3 개의 픽셀을 하나의 픽셀로 줄일 수 있어 연산량을 줄일 수 있다.

이상 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 기술되었지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에 있어서 통상의 지식을 가진 사람이라면, 첨부된 청구 범위에 정의된 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 본 발명을 여러 가지로 변형 또는 변경하여 실시할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 앞으로의 실시예들의 변경은 본 발명의 기술을 벗어날 수 없을 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따르면 종래의 문제점인 계산상의 오차를 제거하기 위해서는 연산기들과 레지스터의 비트 크기가 증가하는 단점을 보완하기 위하여 영상을 축소 처리할 때, 기존의 평균법 대신에 보간법을 이용하여 영상을 축소하여, 비교적 작은 비트 크기의 연산기들과 레지스터들을 사용하여 영상처리 장치의 원가를 줄이는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 영상을 확대/축소하는 방법에 있어서,

   입력된 영상의 확대/축소 비율을 설정하는 확대/축소비율설정단계;

   상기 설정된 축소비율에 대응하여 소정 개수의 픽셀을 입력받는 픽셀입력단계;

   보간법을 이용하여 상기 입력된 픽셀들의 첫 번째 픽셀과 두 번째 픽셀 간의 보간 픽셀값을 연산하는 보간픽셀값연산단계;

   상기 연산된 픽셀들의 출력할 위치를 결정하는 픽셀위치결정단계;

   한 라인에 대한 축소처리가 완료되었는지 판단하는 라인축소처리완료판단단계;

   한 페이지에 대한 축소처리가 완료될 때까지 라인을 증가하며 상기 단계들을 반복하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 보간법을 이용한 영상 확대/축소 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 설정된 확대비율에 대응하여 소정 개수의 픽셀을 입력받는 픽셀입력단계;

   보간법을 이용하여 상기 입력된 각 픽셀들 간의 추가할 픽셀값을 연산하는 추가픽셀연산단계;

   연산된 픽셀들의 출력할 위치를 결정하는 픽셀위치결정단계;

   한 라인에 대한 확대처리가 완료되었는지 판단하는 라인확대처리완료판단단계;

   한 페이지에 대한 확대처리가 완료될 때까지 라인을 증가하며 상기 단계들을 반복하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 보간법을 이용한 영상 확대/축소 방법.

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