KR100255687B1 - 영상처리방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 디지탈 영상처리시스템에 있어서 영상처리방법 및 장치에 관한 것으로, 특히 중간조 표현방식에 의한 영상처리방법 및 장치에 관한 것이다.

이를 위하여 영상정보를 소정의 N비트단위의 입력 데이타로 독출하여 상기 입력 데이타와 마스크를 처리를 위한 임계치와 비교하는 과정 비교하는 과정에서 입력 데이타가 임계치보다 작으면 “0₍₁₀₎”으로 출력하고, 입력 데이타가 임계치보다 크면 “2^N ₍₁₀₎”으로 출력하는 과정 출력하는 과정에서 출력한 값과 입력 데이타와의 오차를 계산하는 과정 오차값에 공간적인 상관관계를 고려한 가중치를 곱한 후, 인접한 영상정보로 전파하는 과정을 포함한다.

따라서 모아레현상과 텍스칙크기를 감소시킴으로써 선명한 영상을 처리할 수 있을 뿐만 아니라 회로의 구현을 간단히 구현함으로써 하드웨어비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

Description

영상처리방법 및 장치

제1도는 본 발명에 따른 영상처리방법의 흐름도.

제2도는 본 발명의 일실시예에 따른 출력 데이타 결정부의 블럭도.

제3도는 본 발명의 일실시예에 따른 오차계산부의 도면.

제4도는 본 발명의 일실시예에 따른 오차계산부의 블럭도.

제5도는 본 발명에 따른 영상처리장치의 블럭도.

제6도는 본 발명의 일실시예에 따른 실제영상 실험한 결과도.

본 발명은 디지탈 영상처리시스템에 있어서 영상처리방법 및 장치에 관한 것으로, 특히 중간조 표현방식에 의한 영상처리방법 및 장치에 관한 것이다.

일반적으로 디지탈 영상처리시스템은 영상정보를 모니터, 사진 또는 인쇄물과 같은 영상매체로 표현처리하는 시스템으로서 비디오 테이프 레코더, 텔레비젼과 같은 영상장치나 프린터, 플로터, 복사기와 같은 인쇄장치등을 예로 들 수 있다.

이러한 디지탈 영상처리시스템은 사람의 시감에 호소하기 때문에 보다 세밀한 영상표현처리가 필요하다. 한정된 수의 출력상태로 영상정보의 보다 세밀한 표현을 위하여 디더링(Dithering), 순서디더법(Ordered Dither), 오차확산법(Error Diffusion)등의 중간조(Halftone) 표현방식을 사용하였다. 중간조 표현방식이란 인쇄의 예에 있어서, 한정된 수의 출력상태로 연속적인 톤(Tone)의 형상을 나타내는 것으로 밝기의 원만한 변화를 조절해 주기위한 방법으로 정해진 패턴으로 종이등의 출력매체에 다양한 크기의 점들을 가지고 나타내 주거나 같은 크기의 점들을 점사이의 변화하는 구간에 의해 표현하는 것이다. 즉, 영상표현시에 사용되는 비용과 복잡도를 감소시키기 위하여 한정된 표현단계를 이용하여 여러 표현단계의 효과를 내기 위한 것이다.

종래의 중간조 표현방식중에 디더링은 입력값이 소정의 값이상인 경우 출력을 내보내고, 그렇지 않을 경우 출력하지 않는 방법이다. 이러한 디더링방법은 점들을 출력할 때 사람의 시감을 고려하지 않기 때문에 중간조 표현이 어렵다는 문제점이 있었다.

종래의 중간조 표현방식중 다른예는 순서디더법이 있다. 순서디더법은 점들이 인접하고 떨어져 있음으로서 농도를 표현해 주는 것으로, 점들의 공간적인 분포를 고려한 마스크를 만들어 그 안의 각 문턱치와 입력값들을 비교해 출력한다. 이러한 방식은 디더링보다 원만한 출력을 보이나 번지는 현상과 비슷한 모아레(Moire)현상이 나타난다는 문제점이 있었다.

종래의 중간조 표현방식중 또 다른예는 오차확산법이 있다. 오차확산법은 입력과 고정된 임계값을 비교한 후, 나오는 출력과 입력과의 오차를 계산하고 이 값에 주변값들 위치의 상관관계를 고려한 가중치를 곱하여 값들을 변환시켜 처리한다. 이러한 방식은 번지는 현상과 비슷한 일종의 에일리어싱(Aliasing)현상인 모아레현상은 제거되나 기하학적인 모양인 텍스춰(Texture)패턴을 발생시킨다. 이러한 텍스춰패턴은 사람의 얼굴과 같은 부분에서 특정모양들을 반복시켜 사람의 시감에 거부감을 준다는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명의 목적은 상술한 문제점들을 해결하기 위하여 공간적인 분포를 고려한 마스크(Mask)를 사용하여 텍스춰크기를 조절하는 영상처리방법 및 장치를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 디지탈 영상처리시스템의 영상처리방법에 있어서, 영상정보를 소정의 N비트단위의 입력 데이타로 독출하여 상기 입력 데이타와 소정의 임계치와 비교하는 과정; 상기 비교하는 과정에서 입력 데이타가 임계치보다 작으면 “0₍₁₀₎”으로 출력하고, 입력 데이타가 임계치보다 크면 “2^N ₍₁₀₎- 1”으로 출력하고, 상기 출력한 값과 상기 입력 데이타와의 오차를 계산하는 과정; 상기 오차값에 공간적인 상관관계를 고려한 가중치를 곱한 후, 인접한 영상정보로 전파하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여 디지탈 영상처리시스템의 영상처리장치에 있어서, 영상정보로부터 독출된 N비트단위의 입력 데이타와 임계치를 비교하여 공간적인 분포를 고려해준 출력 데이타를 출력하는 출력 데이타 결정부; 상기 영상정보로부터 독출된 N비트단위의 입력 데이타와 상기 공간적인 분포를 고려해준 출력 데이타와의 오차를 계산하는 오차계산부; 상기 오차계산부에서 계산된 오차와 미리 저장된 가중치를 곱한 다음, 곱한 결과치에다 상기 입력 데이타를 가산하여 출력하는 출력처리부를 포함함을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

제1도는 본 발명에 따른 영상처리방법의 흐름도를 도시한 것이다.

다음은 제1도의 흐름도에 대한 동작흐름을 설명하기로 한다.

먼저, 영상정보로부터 소정의 N비트크기의 입력 데이타 독출한다(제10단계). 여기서, 독출된 입력 데이타값을 X(i,j)라고 표시한다.

다음, 입력 데이타값 X(i,j)를 공간적 분포를 고려한 임계치(Threshold)와 비교한다(제20단계). 여기서, 임계치를 T(1,m)라고 표시한다. 예를 들어, 입력 데이타의 크기가 720×480이고, 임계치의 크기가 4×4 일 경우는 0 ≤ i ≤ 719, 0 ≤ j ≤ 479, 0 ≤ 1 ≤ 3, 0 ≤ m ≤ 3 이고, 1과 m은 각각 i와 j를 4로 나누었을 때의 나머지이다. 그러므로 입력 데이타는 4×4 크기의 블럭단위로 분할하여 독출된다.

다음, 입력 데이타값 X(i,j)가 임계치 T(1,m)보다 작은 가를 판단한다 (제30단계).

만약 현재 입력 데이타값이 임계치보다 작을 경우는 “0₍₁₀₎”값으로 출력 데이타를 결정하고, 현재 입력 데이타값이 임계치보다 클 경우는 소정의 “2^N ₍₁₀₎- 1”값으로 출력 데이타를 결정한다(제40, 50단계).

출력 데이타를 “0₍₁₀₎”값과 “2^N ₍₁₀₎- 1”값 즉, 2단계로 표현하는 것은 두가지 한정된 출력을 갖는 경우 공간적 분포를 고려한 데이타 처리시 연산에 편리를 위한 것이다. “0₍₁₀₎”값과 “2^N ₍₁₀₎- 1”값은 8비트인 경우 각각 이진수로 “0000 0000”와 “1111 1111”이 된다.

2단계로 표현하는 것은 소정의 블럭크기안에서 인접해서 찍히는 픽셀들의 존재하는 것과 존재하지 않는 것을 온(On), 오프(Off)로 표현하는 것이다. 이러한 2단계의 공간적인 분포를 위하여 비트 하나만을 사용하여 “0”, “1”의 두 값으로 온, 오프상태를 표현할 수 있으나 입력 데이타가 일예로 2⁸인 단계를 갖는 경우 오차신호의 계산상에서 복잡한 문제점을 갖는다. 따라서 복잡한 계산상의 문제점을 줄이기 위하여 “0”, “1”대신에 8비트로된 입력신호 처리시에는 “0000 0000₍₂₎”, “1111 1111₍₂₎”로 온, 오프상태를 표현하여 오차 신호의 계산을 손쉽게 한다.

다음, 입력 데이타값과 제40, 50단계에서 결정된 출력 데이타값과의 오차를 계산한다(제60단계). 만약 결정된 출력 데이타값이 “0₍₁₀₎”인 경우는 입력 데이타값만큼이 오차이고, 출력 데이타값이 “255₍₁₀₎”인 경우는 입력이 “130₍₁₀₎”이고 오차를 K라 하면 255₍₁₀₎- 130₍₁₀₎= K 이다. 여기서, 255₍₁₀₎= 130₍₁₀₎+ K 이므로 K는 이진수로 표현된 130의 각 비트들을 보수로 취해진다.

다음, 제60단계에서 계산된 오차값에다 사용자에 의해 부여된 가중치를 곱한다(제70단계). 가중치는 인접한 주변의 화소와 상관관계를 고려하여 사용자에 의해 부여한다.

다음 제70단계에서 계산된 값에다 입력 데이타값을 가산한 후 인접한 화소 데이타로 전파한다(제80단계).

제2도는 본 발명의 일실시예에 따른 입력 데이타값과 임계치를 비교하여 출력 데이타를 결정하기 위한 하드웨어이다.

제2도에 있어서, 입력 데이타값과 임계치를 저장하는 룩업 테이블(10, Look-up Table 이하, LUT라 함)과 임계치의 행(row)어드레스를 카운트하기 위한 제1 카운터(20)와 임계치의 열(column)어드레스를 카운트하기 위한 제2 카운터(30)로 구성한다.

LUT(10)의 어드레스를 A11 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 라 하면, 입력 데이타 어드레스는 A11∼A4이고, 임계치의 열 어드레스는 A3 A2이고, 임계치의 행 어드레스는 A1 A0이다.

그리고 임계치를 다음 표 1과 같이 표현할 수 있다.

[표 1]

표 1에서 행은 임계치의 행 어드레스인 (A1 A0)값들이고, 열은 임계치의 열 어드레스인 (A3 A2)값들이다. (A3 A2 A1 A0)의 각 값들에 의해 최대로 16개까지의 다른 임계값 정보를 표현할 수 있다. 이 임계값들을 상위 8비트의 어드레스에 해당되는 입력 데이타값과 비교하여 출력을 얻을 수 있다.

사용되는 임계치는 입력 행과 열위치에서 각각 반복하고 있는데, 제1 카운터(20)와 제2 카운터 (30)에 의하여 반복되는 부분을 구현한다.

제3(a)∼(c)도는 본 발명에 따른 일실시예의 입력 데이타값과 임계치의 비교에 의해 결정된 출력 데이타값과의 오차값을 출력하는 도면을 도시한 것이다.

제3(a)도는 오차값을 구하는 기능을 도시한 것이고, 제3(b)도는 제3(a)도에 대한 진리표이고, 제3(c)도는 오차값을 구하는 하드웨어의 예이다.

제3(a)도에서 입력 데이타값과 임계치의 비교에 의해 결정된 출력 데이타값이 “0”이면 입력 데이타값이 오차값이 된다. 그리고 결정된 출력 데이타값이 “1”이면 입력 데이타값의 역수가 오차값이 된다.

본 발명의 실시예에서는 입력 데이타값과 임계치의 비교에 의해 결정된 출력 데이타값을 “0”과 “1”를 사용하는 대신에, 8비트 데이타값으로 각각 “0000 0000”와 “1111 1111”로 사용하므로 오차값의 계산을 손쉽게 할 뿐만 아니라 데이타 전송기 발생가능한 비트에러를 감소시킬 수 있다. 만약 출력 데이타값이 “0000 0000”이면 입력된 만큼이 오차값이고, 출력 데이타가 “1111 1111”이면 입력 데이타값을 보수로 취한 값이 오차값이다.

그리고 입력 데이타와 오차값을 입력으로 하는 LUT의 데이타 포맷으로 다음과 같이 구성한다.

A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 일때 상위 8비트 (A15∼A8)는 오차값에 대한 어드레스이고, 하위 9비트 (A7∼A0)는 입력 데이타에 대한 어드레스이다.

제4도는 본 발명에 따른 출력처리부를 도시한 도면이다.

LUT에는 원래의 입력 데이타인 Input과 오차값에 해당되는 Error_input이다.

제4도에서 출력값은 다음과 같은 식으로 구한다.

출력 = Input + Error_input * 가중치 ···· (식)

여기서, 가중치는 인접하는 화소에 대한 영향을 고려하여 사용자가 부여한다.

각 어드레스에 해당되는 출력값은 상기 식에서 처럼, 어드레스로 들어오게될 입력값과 오차입력값과 가중치를 알면 미리 구할 수 있고, 구한 데이타로 LUT의 데이타로 저장시켜 놓을 수 있기 때문에 사용된 일 예와 다른 가중치를 사용할 때도 쉽게 변환이 가능하다.

제5도는 본 발명에 따른 영상처리장치의 블럭도를 도시한 것이다.

제5도에 있어서, 입력 데이타값과 임계치의 비교에 의해 출력 데이타를 결정하는 출력 데이타 결정부(50)와, 출력 데이타 결정부(50)에서 출력하는 출력 데이타와 입력 데이타값과의 오차값을 구하는 오차 계산부(90)와, 입력 데이타값과 가중치에 의해 영상 출력을 처리하는 출력처리부(40, 60, 70, 80)와, 임계치를 어드레스를 카운트하기 위한 제1 카운트(20)및 제2 카운트(30)와, 영상 화소를 일시적으로 저장하는 플립플롭(F/F, 100a∼100e)로 구성한다.

다음은 제5도에 도시된 블럭도의 일 실시예에 대한 동작에 대하여 설명하기로 한다.

F/F(100a)에는 i번째 행 데이타가 입력되고, F/F(100d)에는 i+1번째 행 데이타가 입력되면 데이타의 진행방향에 따라 F/F(100c)에는 i번째 행 데이타가 출력되고, F/F(100e)에는 i+1번째 행 데이타가 출력된다.

표 2는 제1∼4 LUT(40, 60, 70, 80)에 들어가는 가중치의 예이다.

[표 2]

표 2에서 X는 현재위치이고, i와 j는 데이타의 진행방향이다. 제1 LUT(40)와 제3 LUT(70)에는 3/8의 가중치가 들어가고, 제2 LUT(60)와 제4 LUT(80)에는 1/8 가중치가 들어간다.

상술한 제2도에서 설명한 바와같이, 출력 데이타 결정 LUT(50)에서 각 입력 데이타를 제1 카운터(20)와 제2 카운터(30)에 의해 카운트되는 값에 해당되는 임계치와 비교하여 출력 데이타를 결정한다.

오차 계산부(90)에서 각 입력 데이타와 출력 데이타 결정 LUT(50)에서 결정된 출력 데이타와의 오차를 계산한 다음, 계산된 오차를 제1∼4 LUT(40, 60, 70, 80)에 들어있는 가중치와 곱한다. 그리고 제1∼4 LUT(40, 60, 70, 80)에서 가중치를 곱한 결과를 각 입력 데이타에 가산하여 출력한다.

제6도는 실제영상에 실험한 결과이다.

제6(a)도는 입력 영상이고, 제6(b)도는 종래의 오차확산법에 의해 처리된 결과이고, 제6(c)도는 종래의 순서디더법에 의해 처리된 결과이고, 제6(d)도는 본 발명에 의해 처리된 결과이다.

제6(b)도의 오차확산법은 층과 같은 얼룩(모아레현상)이 보이고, 제6(c)도의 순서디더법은 기하학적인 모양이 반복되는 문제점이 있었지만 본 발명에 의해 처리된 제6(d)도의 경우에서는 모아레현상과 기하적인 모양인 텍스춰크기를 줄여 원만하게 영상을 처리하였다.

상술한 바와같이 본 발명의 영상처리방법 및 장치는 모아레현상과 텍스칙크기를 감소시킴으로써 선명한 영상을 처리할 수 있을 뿐만 아니라 회로의 구현을 간단히 구현함으로써 하드웨어비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 디지탈 영상처리시스템의 영상처리방법에 있어서, 영상정보로부터 소정의 N비트단위의 입력 데이타를 독출하여 상기 입력 데이타와 소정의 임계치와 비교하는 과정; 상기 비교하는 과정에서 입력 데이타가 임계치보다 작으면 “0₍₁₀₎”으로 출력하고, 입력 데이타가 임계치보다 크면 “2^N ₍₁₀₎- 1”으로 출력하고, 상기 출력한 값과 상기 입력 데이타와의 오차를 계산하는 과정; 상기 오차값에 공간적인 상관관계를 고려한 가중치를 곱한 후, 인접한 영상정보로 전파하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 영상처리방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 임계치는 화소의 유무관계로 표시하여 공간적인 분포를 고려한 값임을 특징으로 하는 영상처리방법.
3. 디지탈 영상처리시스템의 영상처리장치에 있어서, 영상정보로부터 독출된 N비트단위의 입력 데이타와 임계치를 비교하여 공간적인 분포를 고려한 출력 데이타를 출력하는 출력 데이타 결정부(50); 상기 영상정보로부터 독출된 N비트단위의 입력 데이타와 상기 공간적인 분포를 고려해준 출력 데이타와의 오차를 계산하는 오차계산부(90); 상기 오차계산부(90)에서 계산된 오차와 미리 저장된 가중치를 곱한 다음, 곱한 결과치에다 상기 입력 데이타를 가산하여 출력하는 출력처리부(40,60,70,80)를 포함함을 특징으로 하는 영상처리장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 출력 데이타 결정부(50)와 상기 오차계산부(90)와 상기 출력처리부(40,60,70,80)는 룩업 테이블(Loot-up Table)로 구성됨을 특징으로하는 영상처리장치.
5. 제3항에 있어서, 상기 출력 데이타 결정부(50)에서 상기 임계치는 제1 카운터(20)와 제2 카운터(30)에 의해서 출력됨을 특징으로 하는 영상처리장치.