KR100328585B1 - Method for Digital Image Enlargement Using Delta-Shape Pseudomedian Filter - Google Patents

Method for Digital Image Enlargement Using Delta-Shape Pseudomedian Filter

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Abstract

본 발명은 디지털 영상 확대 방법에 있어서, 메인 마스크에 마스킹된 6개의 주변 화소들 중에서 삼각형의 꼭지점 및 역삼각형의 꼭지점에 위치한 각각 3개의 주변 화소들에 대한 중간값(median value)인 제 1 중간값 및 제 2 중간값을 구하고, 삼각형의 밑변 중앙점에 위치한 화소값 및 상기 역삼각형의 밑변 중앙점에 위치한 화소값의 평균값을 구한 후, 상기 제 1 중간값과 상기 제 2 중간값 및 상기 평균값에 대한 중간값(median value)을 빈화소점의 보간값으로 결정하는 델타형 의사미디안 필터를 이용한 디지털 영상 확대 방법에 관한 것이다.In the digital image magnification method, the first intermediate value is a median value of three peripheral pixels located at a vertex of a triangle and a vertex of an inverted triangle among six peripheral pixels masked by a main mask. And obtaining a second intermediate value, obtaining an average value of pixel values located at the bottom center point of the triangle and pixel values located at the bottom center point of the inverted triangle, and then applying the first intermediate value to the second intermediate value and the average value. The present invention relates to a digital image magnification method using a delta-type pseudo median filter for determining a median value of an intermediate pixel as an interpolation value of an empty pixel point.

본 발명에 따르면, 디지털 영상 확대용 의사미디안 필터(pseudomedian filter)의 부윈도우를 델타형으로 설정함에 따라 주변 화소들의 수직 및 수평 그리고 대각 방향에 대한 화소 분포 특성을 효과적으로 반영함으로써 우수한 화소 재현성을 제공할 수 있는 이점이 있다.According to the present invention, by setting the sub-window of the pseudomedian filter for digital image enlargement to the delta type, excellent pixel reproducibility can be provided by effectively reflecting the pixel distribution characteristics of the vertical, horizontal, and diagonal directions of the surrounding pixels. There is an advantage to this.

Description

델타형 의사미디안 필터를 이용한 디지털 영상 확대 방법{Method for Digital Image Enlargement Using Delta-Shape Pseudomedian Filter}Method for Digital Image Enlargement Using Delta-Shape Pseudomedian Filter

본 발명은 델타형 의사미디안 필터를 이용한 디지털 영상 확대 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 디지털 영상 확대용 의사미디안 필터(pseudomedian filter)의 부윈도우를 델타형으로 설정함으로써 우수한 화소 재현성을 제공할 수 있도록 한 델타형 의사미디안 필터를 이용한 디지털 영상 확대 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a digital image magnification method using a delta-type pseudo median filter, and more particularly, to provide excellent pixel reproducibility by setting a sub-window of a pseudo median filter for digital image expansion to a delta type. A digital image enlargement method using a delta pseudomedian filter.

영상 확대 기술은 크게 광학적 영상 확대(optical image enlargement)와 디지털 영상 확대(digital image enlargement)로 구분할 수 있다. 광학적 영상 확대와 디지털 영상 확대는 모두 원영상의 특성과 형상을 최대한 유지하면서 영상을 확대하고자 하는 것으로, 각각 광학 렌즈와 컴퓨터의 연산을 이용하는 것이 가장 큰 차이점이다. 광학적 확대 기술은 원하는 배율을 제공하기 위해 다수의 렌즈 조합을 사용해야 하기 때문에 그 실용성이 상대적으로 떨어지지만 고배율에서도 우수한 화질을 제공한다. 한편, 디지털 영상 확대 기술은 디지털 신호 처리 기법을 이용함에 따라 구현이 용이하고 실용성이 뛰어난 장점을 가지고 있는 반면에 고배율에서는 상대적으로 저급한 화질을 제공한다.Image enlargement techniques can be broadly classified into optical image enlargement and digital image enlargement. Both optical and digital image enlargement are intended to enlarge the image while maintaining the characteristics and shape of the original image as much as possible. The biggest difference is the use of optical lens and computer calculation. Optical magnification technology is relatively poor in practicality because it requires the use of multiple lens combinations to provide the desired magnification, but provides excellent image quality even at high magnifications. On the other hand, digital image magnification technology has the advantage of easy implementation and practicality by using digital signal processing techniques, while providing a relatively low quality image at high magnification.

통상, 디지털 영상 확대는 영상 확장(image extension)과 영상 보간(image interpolation)의 두 단계로 나누어 설명할 수 있다. 우선, 원영상의 화소를 확대하고자 하는 간격만큼 띄어 놓는 영상 확장 과정을 수행한 후, 확장 영상의 격자에 존재하지 않는 격자점들의 화소값을 적절한 값으로 채우는 영상 보간 과정을 단계적으로 수행한다. 이와 같이 영상 확장과 영상 보간의 과정을 거친 영상은 원영상에 비해 공간적으로 증가된 수의 화소들로 표현되며 이는 바로 영상이 확대되었음을 의미한다. 그러나 하나의 정지 영상 내에서 공간적으로 인접한 화소들의 정보만을 사용한 확대 기법은 정보량의 보전이라는 측면에서 볼 때, 영상의 크기는 증가시킬 수 있으나 실질적인 해상도 향상에 대한 기여는 미비한 것으로 알려지고 있다. 왜냐하면 원영상에는 영상 확대에 이용할 수 있는 정보량, 즉, 원 영상 정보의 주파수 대역이 제한되어 있기 때문이다In general, digital image magnification can be described by dividing into two stages: image extension and image interpolation. First, an image expansion process is performed in which the pixels of the original image are spaced apart by an interval to be enlarged, and then an image interpolation process is performed in which the pixel values of the grid points that do not exist in the grid of the extended image are filled with appropriate values step by step. As such, the image that has undergone the process of image expansion and image interpolation is represented by the number of pixels spatially increased compared to the original image, which means that the image is enlarged. However, in view of the preservation of the amount of information, the magnification technique using only the information of spatially adjacent pixels in one still image can increase the size of the image, but it is known that the contribution to the substantial resolution improvement is insufficient. This is because the amount of information that can be used to enlarge the image, that is, the frequency band of the original image information is limited in the original image.

종래 기술에 따른 디스플레이 장치의 영상 확대 방법과 관련된 대표적인 선출원으로는 대한민국 특허출원 제 1993-011678 호, '모니터의 12' 정규표시 모드 15' 전화면표시 모드절환 회로',대한민국 특허출원 제 1997-019423 호, '와이드텔레비젼(WIDE TV)의 화면자동수직신장회로', 미합중국 특허공고 제 US04816929 호, 'Dual access frame store for field or frame playback in a video disk player', 미합중국 특허공고 제 US05907640 호, 'Functional interpolating transformation system for image processing', 미합중국 특허공고 제 US05844617 호, 'Method and apparatus for enhancing the vertical resolution of a television signal having degraded vertical chrominance transitions', 미합중국 특허공고 제 US05835029 호, 'Digital convergence apparatus', 미합중국 특허공고 제 US05349385 호, 'Adaptive scan converter', 미합중국 특허공고 제 US05299300 호, 'Interpolationprocessing of digital map imagery data', 미합중국 특허공고 제 US04858026 호, 'Image display' 등과 같은 예들을 들 수 있다.Representative prior applications related to the image magnification method of a display device according to the prior art are Korean Patent Application No. 1993-011678, '12' Normal Display Mode 15 'Full Screen Display Mode Switching Circuit of Monitor', and Korean Patent Application No. 1997-019423 U.S., 'Automatic Vertical Extension Circuit for Wide TV', U.S. Patent Publication No. US04816929, 'Dual access frame store for field or frame playback in a video disk player', U.S. Patent Publication No. US05907640, 'Functional' interpolating transformation system for image processing ', US Patent Publication No. US05844617,' Method and apparatus for enhancing the vertical resolution of a television signal having degraded vertical chrominance transitions', US Patent Publication No. US05835029, 'Digital convergence apparatus', US Patent Publication US05349385, 'Adaptive scan converter', US Patent Publication US05299300, 'Interpolationprocessing' of digital map imagery data ', US Patent Publication No. US04858026,' Image display 'and the like.

디지털 영상 확대 기술은 통상, 영상 보간 기술(image interpolation technology)에 의해 구현되는 데, TV 분야에서 보간 기술은 TV신호의 비월주사를 순차주사로 변환하기 위한 목적으로 도입되었다. 비월주사의 경우 시간-수직축상의 성분의 혼입에 의한 에일리어싱(aliasing)이 발생하므로 비월주사를 순차주사로 변환하게 되면 이러한 문제를 최소화할 수 있다. 이때 비월주사에서 프레임내의 생략된 주사선을 재생하기 위해 보간 기법을 사용한다.Digital image magnification technology is typically implemented by image interpolation technology. In the TV field, interpolation technology has been introduced for the purpose of converting interlaced scanning of TV signals into sequential scanning. In the case of interlaced scanning, aliasing occurs due to the incorporation of components on the time-vertical axis, and thus, the problem can be minimized by converting the interlaced scan into a sequential scan. The interpolation technique is used to reproduce the omitted scan lines in the frame in interlaced scanning.

종래의 대표적인 영상 보간 방식에는 선형 보간 방식으로 0차 보간(ZOI; Zero Order Interpolation), 1차 보간(FOI; First Order Interpolation), SWAI(Spatio-Weighted Adaptive Interpolation) 등이 대표적이며, 비선형 보간 방식으로 미디안 방식(Median Method), ELA(Edge based Line Average), 의사미디안 필터 방식(PMED; Pseudomedian Filter) 등이 대표적이다.Conventional image interpolation methods include linear interpolation, such as zero order interpolation (ZOI), first order interpolation (FOI), spatially-weighted adaptive interpolation (SWAI), and nonlinear interpolation. Median method, Edge based Line Average (ELA), Pseudomedian Filter (PMED) are typical.

이하, 본 발명에 대한 이해를 돕기 위해 공지된 각 보간 방식을 첨부된 도면들을 참조하여 간략하게 설명하기로 한다.Hereinafter, each known interpolation scheme will be briefly described with reference to the accompanying drawings in order to help understanding of the present invention.

우선, ZOI 방식은 라인 반복 방법이라고도 하며, 생략된 라인의 위 라인을 그대로 반복하는 방식으로서 구현은 간단하나 제한된 적용성을 갖는다. 도 1a은 이전 라인의 화소값이 빠진 주사선에 위치하는 화소값으로 그대로 옮겨오는 것을 나타내고 있다. 이 방식은 정지화에 적합한 특성을 보이며 실제 3차원 처리에서 정지영역에 부분적으로 사용되고 있다.First of all, the ZOI method is also called a line repetition method. The ZOI method is a method of repeating a line above an omitted line as it is, but the implementation is simple but has limited applicability. FIG. 1A shows that the pixel value of the previous line is transferred directly to the pixel value located on the missing scanning line. This method is suitable for still images and is partially used for still regions in actual three-dimensional processing.

FOI 방식은 라인 평균 방법이라고도 하며, 도 1b에 도시한 바와 같이, 비월주사된 각 필드에서 빠져있는 주사선을 인접한 상하 주사선의 화소값을 평균하여 보간하는 방식으로서 동화(moving picture)에 적합하며, 3차원 처리에서 국부적으로 동화처리 모드에 적용된다. 또한 구조가 간단하면서 만족할만한 성능을 나타내므로 가격대 성능비를 고려할 때 사용되는 방식이다.The FOI method is also referred to as a line averaging method. As shown in FIG. 1B, a scanning line missing from each interlaced field is interpolated by averaging pixel values of adjacent up and down scanning lines, and is suitable for moving pictures. Applied to localized animation processing mode in dimension processing. In addition, because the structure is simple and satisfactory performance, it is the method used when considering the price performance ratio.

SWAI 방식은 필드내에서 보간하고자 하는 화소의 상하를 평균한 필터와 네 방향의 대각선에 위치하는 화소의 평균을 취한 필터에서 수직, 대각선 방향의 차를 구하고, 이를 근거로 상관관계에 비례하는 가중치를 곱하여 보간되는 신호의 값을 산출하는 방식이다. 이 방식은 계산량이 많기 때문에 실제 실시간 처리를 요구하는 시스템에는 적용하기 어렵다.The SWAI method calculates the difference between the vertical and diagonal directions in a filter that averages the pixels above and below the field to be interpolated in the field, and a filter that averages the pixels in four diagonal directions. This method calculates the value of the interpolated signal by multiplying. This approach is difficult to apply to systems that require real-time processing because of the large amount of computation.

미디안 방식은 신호 처리에 사용되는 가장 보편적인 비선형기법 중의 하나로서 개념적으로 간단하지만 실제 계산량이 많이 요구되는 방식이다. 이 방식에서 사용되는 미디안 필터는 윈도우 함수가 각 점의 신호를 통과함으로써 쉽게 산출되는 연산자이며, 필터의 출력은 윈도우 내부의 중간값을 취한다. 이러한 미디안 필터를 보간 기법에 적용하기 위해서는, 도 1c과 같이 보간하고자 하는 화소가 g라고 할 때, 사용되는 주변 화소가 여섯 개이므로 중간값을 찾는데 어려움이 생긴다. 하나의 해결방안으로 변형된 미디안 필터를 사용하는 방식으로서 도 1c에서 g의 상하에 위치하는 화소의 평균을 입력화소로 추가하는 방식이다. 이 방식에 의한 미디안 필터의 출력은 수학식 1로 표현된다.The median method is one of the most common nonlinear techniques used in signal processing, which is conceptually simple but requires a large amount of computation. The median filter used in this way is an operator that is easily computed by the window function passing the signal at each point, and the output of the filter takes the median inside the window. In order to apply such a median filter to an interpolation technique, as shown in FIG. 1C, when the pixel to be interpolated is g, since there are six neighboring pixels used, it is difficult to find an intermediate value. One solution is to use a modified median filter, in which the average of pixels located above and below g in FIG. 1C is added to an input pixel. The output of the median filter by this method is expressed by Equation (1).

ELA 방식은 TV 신호 처리에 사용되며 임펄스 노이즈를 제거할 때는 우수하지만 FOI를 기반으로 하기 때문에 화상의 윤곽이 흐려지는 단점이 있다. 보간될 화소 x(i,j)를 구하는 방법은 도 1d와 같다. 이를 C-프로그램 형식으로 간략하게 나타내면 다음과 같다.The ELA method is used for TV signal processing and is excellent in removing impulse noise, but has a disadvantage of blurring the outline of an image because it is based on FOI. The method of obtaining the pixel x (i, j) to be interpolated is as shown in FIG. 1D. This is briefly described in C-program form as follows.

a = ABS{ x(i-1,j-1) - x(i+1,j+1) }b = ABS{ x(i-1,j) - x(i+1,j) }c = ABS{ x(i-1,j+1) - x(i+1,j-1) }if MIN{a,b,c} = bx(i,j) = 0.5{ x(i-1,j) + x(i+1,j) }elseif MIN{a,b,c} = ax(i,j) = 0.5{ x(i-1,j-1) + x(i+1,j+1) }elsex(i,j) = 0.5{ x(i-1,j+1) + x(i+1,j-1) }a = ABS {x (i-1, j-1)-x (i + 1, j + 1)} b = ABS {x (i-1, j)-x (i + 1, j)} c = ABS {x (i-1, j + 1)-x (i + 1, j-1)} if MIN {a, b, c} = bx (i, j) = 0.5 {x (i-1, j ) + x (i + 1, j)} elseif MIN {a, b, c} = ax (i, j) = 0.5 {x (i-1, j-1) + x (i + 1, j + 1 )} elsex (i, j) = 0.5 {x (i-1, j + 1) + x (i + 1, j-1)}

미디안 필터는 불연속 신호상에서 동작하고, 처리하고자 하는 신호를 중심으로 해서 2N+1 샘플폭의 윈도우를 갖으며, 이 윈도우에 포함된 2N+1 샘플들의 중간값이 필터의 출력이 된다. 의사미디안 필터도 역시 이산 신호상에서 동작하고 2N+1의 샘플폭을 갖지만 미디안 필터와 달리 2N+1 샘플들을 N+1 크기의 부윈도우로 마스킹하여 최대값들 중의 최소치와 최소값들 중의 최대치를 평균함으로써 의사미디안 필터의 출력값을 산출하게 된다. 예컨대, 의사미디안 필터는 N=1, N=2에 대해 각각 수학식 1 및 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.The median filter operates on discontinuous signals and has a window of 2N + 1 sample width centered on the signal to be processed, and the median value of the 2N + 1 samples included in this window becomes the output of the filter. Pseudo-median filters also operate on discrete signals and have a sample width of 2N + 1, but unlike median filters, 2N + 1 samples are masked with N + 1 sized windows to average the minimum of the maximums and the maximum of the minimums. Calculate the output of the pseudomedian filter. For example, the pseudomedian filter may be expressed as Equation 1 and Equation 2 for N = 1 and N = 2, respectively.

인 경우는 윈도우 값이이고,일 경우는 윈도우 값이이다. 여기서는 'pseudomedian filter'를 의미한다. 의사미디안 필터는 미디안과는 달리 윈도우에서의 부 윈도우만을 사용하기 때문에 미디안 필터보다 더욱 중심점에 강한 가중치를 부가하는 특성을 갖는다. 이에 따라 에지와 임펄스에 대한 응답 특성이 미디안 필터보다 우수한 것으로 평가되고 있다. If is the window value ego, If is the window value to be. here Means 'pseudomedian filter'. Pseudomedian filters, unlike medians, Since only the sub-window of is used, it has a characteristic of adding a stronger weight to the center point than the median filter. Accordingly, the response characteristics of edge and impulse are evaluated to be superior to the median filter.

H-형 PMED(H-shped PMED, 이하 H-PMED)는 인가되는 비월주사 방식의 신호를 순차주사 방식의 형태로 변환하기 위한 것이며, 도 2a는 PMED 연산에 사용되는 화소들을 나타낸 것이다. a, b, c는번째 주사선에 위치하는 화소들이며, d, e, f는번째에 위치하는 화소들이다. 여기서 g는 보간 될 화소를 나타내며, 이때 g가 위치하는 라인이 보간 되어지는 주사선이다.An H-shped PMED (H-PMED) is used to convert an applied interlaced signal into a sequential scan type, and FIG. 2A illustrates pixels used for PMED calculation. a, b, and c are Pixels located on the first scan line, and d, e, and f are Are the pixels located in the first position. In this case, g denotes a pixel to be interpolated, and at this time, a line on which g is located is a scan line to be interpolated.

도 2a의 전체 윈도우에 대한 각각 부 윈도우는 {a, b, c}, {d, e, f}, {b, e}이다. 이때 이 방식에 의해 보간 되는 화소 값 g는 수학식 4로 표현된다.Each sub window for the entire window of FIG. 2A is {a, b, c}, {d, e, f}, {b, e}. At this time, the pixel value g interpolated by this method is expressed by Equation 4.

수학식 4가 의미하듯이 보간 되는 화소 값 g는 수평, 수직방향으로 인접하는 화소들의 선형 및 비선형 연산에 의해 산출된다.As represented by Equation 4, the interpolated pixel value g is calculated by linear and nonlinear operations of adjacent pixels in the horizontal and vertical directions.

한편, 이미지에서 임의의 화소는 주변화소와 수평, 수직뿐만 아니라, 대각선 방향에 대해서도 상관관계가 크다. H-PMED가 수평, 수직 방향을 고려한 방식인반면에, 도 2b에 도시한 별표형 PMED(Asterisk-shaped PMED, 이하 A-PMED)는 대각선 방향과 수직방향을 고려한 방식이다. 이 방식은 보간 되어지는 화소 g와 대각선 방향에 위치하는 화소군 {a, f}, {c, d}, 그리고 g와 수직방향에 위치하는 화소군 {b, e}를 부 윈도우로 이용한다. 따라서 이와 같은 부 윈도우의 최대치 중의 최소치와 최소치 중의 최대치의 평균에 의한 출력은 수학식 5로 표현된다.On the other hand, any pixel in the image is highly correlated not only horizontally and vertically with the peripheral pixel but also in the diagonal direction. Whereas H-PMED is a method in which horizontal and vertical directions are considered, an asterisk-shaped PMED (hereinafter referred to as A-PMED) shown in FIG. 2B is a method in consideration of a diagonal direction and a vertical direction. This method uses the interpolated pixel g and the pixel groups {a, f}, {c, d} located in the diagonal direction and the pixel group {b, e} located in the vertical direction with g as sub-windows. Therefore, the output by the average of the minimum of the maximum value of such a sub-window and the maximum of the minimum value is represented by (5).

H형 PMED는 ZOI 방식, FOI 방식, 미디안 방식, ELA 방식, SWAI 방식보다 현저한 성능을 제공하는 것으로 널리 평가되고 있으며, 유사 방식인 별표형 PMED에 비해서도 평균적으로 우수한 화소 재현성을 제공하는 것으로 알려지고 있다.H-type PMED is widely evaluated to provide more outstanding performance than ZOI method, FOI method, median method, ELA method, and SWAI method, and is known to provide excellent pixel reproducibility on average compared to similar star-shaped PMED method. .

그러나, H-형 PMED는 주변 화소의 수직, 수평 방향성을 고려하여 빈화소점에 대한 윤곽 재현성을 개선하고자 하는 방식임에 따라 대각선 방향에 대한 고려가 미진한 문제점이 있다. 특히, 이러한 문제점은 저배율에서는 미소한 성능 저하에 그치지만 고배율에서는 이에 따른 약영향이 누적되어 텍스춰 영역에서 조차도 다소 부자연스러운 화소 재현성을 제공하는 단점이 있다.However, since the H-type PMED is intended to improve the contour reproducibility of the empty pixel point in consideration of the vertical and horizontal orientations of neighboring pixels, there is a problem in that the diagonal direction is not considered. In particular, such a problem is a slight performance degradation at low magnification, but at a high magnification, the weak effect is accumulated, thereby providing a somewhat unnatural pixel reproducibility even in the texture area.

따라서, 본 발명은 이와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 디지털 영상 확대 방법에 있어서, 디지털 영상 확대용 의사미디안 필터(pseudomedianfilter)의 부윈도우를 델타형으로 설정함에 따라 주변 화소들의 수직 및 수평 그리고 대각 방향에 대한 화소 분포 특성을 효과적으로 반영함으로써 우수한 화소 재현성을 제공할 수 있도록 한 델타형 의사미디안 필터를 이용한 디지털 영상 확대 방법에 관한 것이다.Accordingly, the present invention has been made to solve such a problem, and in the digital image magnification method, vertical and horizontal and horizontal and horizontal pixels of the peripheral pixels are set by setting the sub-window of the pseudomedian filter for digital image magnification to delta type. The present invention relates to a digital image enlargement method using a delta-type pseudo-median filter which provides excellent pixel reproducibility by effectively reflecting pixel distribution characteristics in a diagonal direction.

도 1a, 도 1b와 도 1c 및 도 1d는 각각 영차 보간 방식(ZOI), 1차 보간 방식(FOI)와 미디안 방식 및 ELA 방식을 설명하기 위한 화소 배치도,1A, 1B, 1C, and 1D are pixel layout diagrams for explaining a zero order interpolation method (ZOI), a first order interpolation method (FOI), a median method, and an ELA method, respectively;

도 2a 및 도 2b는 H형 PMED 방식 및 별표형 PMED 방식을 설명하기 위한 화소 배치 및 부윈도우 형태를 나타낸 예시도,2A and 2B are exemplary diagrams illustrating a pixel arrangement and a sub-window shape for explaining the H-type PMED scheme and the star-shaped PMED scheme;

도 3은 본 발명에 따른 델타형 의사미디안 필터를 이용한 디지털 영상 확대 방법의 방법의 바람직한 실시예를 나타낸 순서도,3 is a flow chart showing a preferred embodiment of the method of the digital image magnification method using a delta-type pseudo median filter according to the present invention;

도 4는 델타형 의사미디안 필터 방식을 설명하기 위한 화소 배치 및 부윈도우 형태를 나타낸 예시도,4 is an exemplary diagram illustrating a pixel arrangement and a sub-window shape for explaining a delta-type pseudo median filter method;

도 5a∼도 5c는 본 발명에 따른 델타형 의사미디안 필터를 이용한 디지털 영상 확대 장치를 나타낸 블록도이다.5A to 5C are block diagrams illustrating a digital image enlargement apparatus using a delta-type pseudo median filter according to the present invention.

이와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 델타형 의사미디안 필터를 이용한 디지털 영상 확대 방법에 있어서, 메인 마스크에 마스킹된 6개의 주변 화소들 중에서 삼각형의 꼭지점에 위치한 3개의 주변 화소들에 대한 중간값(median value)인 제 1 중간값을 구하고, 메인 마스크에 마스킹된 6개의 주변 화소들 중에서 역삼각형의 꼭지점에 위치한 3개의 주변 화소들에 대한 중간값(median value)인 제 2 중간값을 구한 후, 삼각형의 밑변 중앙점에 위치한 화소값 및 상기 역삼각형의 밑변 중앙점에 위치한 화소값의 평균값을 구한 후, 상기 제 1 중간값과 상기 제 2 중간값 및 상기 평균값에 대한 중간값(median value)을 빈화소점의 보간값으로 결정함으로써 영상 확대 시, 주변 화소들의 수직 및 수평 그리고 대각 방향에 대한 화소 분포 특성을 효과적으로 반영할 수 있도록 한 것이 특징이다.In order to achieve the above object, the present invention provides a method for enlarging a digital image using a delta-type pseudo median filter, which includes a median value of three peripheral pixels located at a vertex of a triangle among six peripheral pixels masked by a main mask. After obtaining the first intermediate value, which is the median value, and obtaining the second intermediate value, which is the median value for the three peripheral pixels located at the vertex of the inverted triangle, among the six peripheral pixels masked in the main mask, After obtaining the average value of the pixel value located at the bottom center point of the triangle and the pixel value located at the bottom center point of the inverted triangle, the median value of the first intermediate value, the second intermediate value, and the average value is calculated. By determining the interpolation value of the empty pixel point, it is possible to effectively reflect the pixel distribution characteristics in the vertical, horizontal, and diagonal directions of the surrounding pixels when the image is enlarged. It is characterized by a lock.

이하, 본 발명에 따른 델타형 의사미디안 필터를 이용한 디지털 영상 확대 방법의 방법의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a preferred embodiment of the method of the digital image enlargement method using the delta-type pseudo median filter according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명에 따른 델타형 의사미디안 필터를 이용한 디지털 영상 확대방법의 방법의 바람직한 실시예를 나타낸 순서도이다.Figure 3 is a flow chart showing a preferred embodiment of the method for digital image enlargement method using a delta-type pseudo median filter according to the present invention.

본 발명에 따른 델타형 의사미디안 필터를 이용한 디지털 영상 확대 방법의 방법의 바람직한 실시예는 도 3에 도시한 바와 같이, 디지털 영상 확대 방법에 있어서,As shown in FIG. 3, the preferred embodiment of the method of the digital image magnification method using the delta-type pseudo median filter according to the present invention, in the digital image magnification method,

확대할 원영상의 화소점을 확대하고자 하는 간격만큼 띄어놓는 단계(S10)와;Placing a pixel point of the original image to be enlarged by an interval to be enlarged (S10);

보간할 빈화소점에 인접한 6개의 주변 화소들을 메인 윈도우로 마스킹하는 단계(S20)와;Masking six peripheral pixels adjacent to the empty pixel point to be interpolated with a main window (S20);

상기 메인 마스크에 마스킹된 주변 화소들 중에서 삼각형의 꼭지점에 위치한 3개의 주변 화소들에 대한 중간값(median value)인 제 1 중간값을 구하는 단계(S30)와;Obtaining a first intermediate value which is a median value of three peripheral pixels located at a vertex of a triangle among the peripheral pixels masked by the main mask (S30);

상기 메인 마스크에 마스킹된 주변 화소들 중에서 역삼각형의 꼭지점에 위치한 3개의 주변 화소들에 대한 중간값(median value)인 제 2 중간값을 구하는 단계(S40)와;Obtaining a second intermediate value which is a median value of three peripheral pixels located at a vertex of an inverted triangle among the peripheral pixels masked by the main mask (S40);

상기 삼각형의 밑변 중앙점에 위치한 화소값 및 상기 역삼각형의 밑변 중앙점에 위치한 화소값의 평균값을 구하는 단계(S50); 및Obtaining an average value of a pixel value located at the bottom center point of the triangle and a pixel value located at the bottom center point of the inverted triangle (S50); And

상기 제 1 중간값과 상기 제 2 중간값 및 상기 평균값에 대한 중간값(median value)을 상기 빈화소점의 보간값으로 결정하는 단계(S60)를 수행하도록 구성된다.And determining a median value for the first intermediate value, the second intermediate value, and the average value as an interpolation value of the empty pixel point (S60).

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 델타형 의사미디안 필터를 이용한 디지털 영상 확대 방법의 바람직한 실시예의 작용을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.The operation of the preferred embodiment of the digital image enlargement method using the delta-type pseudo median filter according to the present invention configured as described above will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

우선, 단계 S10에서는 확대할 원영상의 화소점을 확대하고자 하는 간격만큼 띄어놓는 영상 확장(image extension) 과정을 수행한다.First, in step S10, an image extension process is performed in which a pixel point of an original image to be enlarged is spaced by an interval to be enlarged.

이후, 단계 S20에서는 보간할 빈화소점에 인접한 6개의 주변 화소들을 메인 윈도우로 마스킹한다.Subsequently, in step S20, six peripheral pixels adjacent to the empty pixel point to be interpolated are masked with the main window.

단계 S30에서는 상기 메인 마스크에 마스킹된 주변 화소들 중에서 삼각형의 꼭지점에 위치한 3개의 주변 화소들에 대한 중간값(median value)인 제 1 중간값을 구하고, 단계 S40에서는 상기 메인 마스크에 마스킹된 주변 화소들 중에서 역삼각형의 꼭지점에 위치한 3개의 주변 화소들에 대한 중간값(median value)인 제 2 중간값을 구한다. 또한, 단계 S50에서는 상기 삼각형의 밑변 중앙점에 위치한 화소값 및 상기 역삼각형의 밑변 중앙점에 위치한 화소값의 평균값을 구한다.In operation S30, a first intermediate value, which is a median value of three peripheral pixels located at a vertex of a triangle, is obtained from the peripheral pixels masked in the main mask, and in operation S40, the peripheral pixels masked in the main mask. Among them, a second intermediate value, which is a median value for three peripheral pixels located at the vertex of the inverse triangle, is obtained. In operation S50, an average value of the pixel value located at the bottom center point of the triangle and the pixel value located at the bottom center point of the inverted triangle is obtained.

최종적으로, 단계 S60에서는 상기 제 1 중간값과 상기 제 2 중간값 및 상기 평균값에 대한 중간값(median value)을 상기 빈화소점의 보간값으로 결정한는 이상의 과정을 모든 빈화소점에 대해 반복적으로 수행함으로써 원영상을 확대하게 된다.Finally, in step S60, the above process of determining the median value for the first intermediate value, the second intermediate value, and the average value as the interpolation value of the empty pixel point is repeatedly performed for all the empty pixel points. As a result, the original image is enlarged.

도 4는 델타형 의사미디안 필터 방식을 설명하기 위한 화소 배치 및 부윈도우 형태를 나타낸 예시도이다.4 is an exemplary diagram illustrating a pixel arrangement and a sub-window shape for explaining a delta-type pseudo median filter method.

삼각형 모양의 부윈도우 {a, c, e}에서의 중간값과 역삼각형 모양의 부윈도우 {b, d, f}에서의 중간값 그리고 '|'자 모양의 부윈도우 {b, e}에서의 평균값의 중간값을 구하여 보간할 화소의 값을 계산하는 데, 이를 식으로 표현하면 수학식 과 같이 표현할 수 있다.The median in the triangular subwindow {a, c, e} and the inverse triangular subwindow {b, d, f} and the '|' shaped subwindow {b, e} The intermediate value of the average value is obtained to calculate the value of the pixel to be interpolated. This can be expressed as an equation.

도 5a∼도 5c는 본 발명에 따른 델타형 의사미디안 필터를 이용한 디지털 영상 확대 장치를 나타낸 블록도이다.5A to 5C are block diagrams illustrating a digital image enlargement apparatus using a delta-type pseudo median filter according to the present invention.

도 5a에 나타낸 바와 같이 델타형 의사 미디안 필터는 비교기 9개, 다중화기(MUX) 9개, 덧셈기 1개, 곱셈기 1개로 구성된다. 덧셈기에서 나온 출력의 LSB(Least Significant Bit) 다음 비트부터 캐리 비트까지 8비트를 취하는 경우에는 곱셈기는 필요가 없다.As shown in Fig. 5A, the delta-type pseudo median filter is composed of nine comparators, nine multiplexers (MUXs), one adder, and one multiplier. If you take 8 bits from the next least significant bit (LSB) of the output from the adder to the carry bit, you do not need a multiplier.

도 5b에 나타낸 SORT2(2입력 정렬기)의 MUX는 비교기에서의 출력을 선택 제어 신호로 하여 큰 수인 경우 High로, 작은 수인 경우 Low로 출력한다. SORT2를 사용하여 도 5c의 SORT3(3입력 정렬기)을 구성한다. 또한, 도 5d는 평균값을 구하기 위한 구성부(AVRG)를 통해 삼각형의 밑변 중앙점에 위치한 화소값 및 상기 역삼각형의 밑변 중앙점에 위치한 화소값의 평균값을 구한다.The MUX of SORT2 (two-input aligner) shown in Fig. 5B uses the output of the comparator as the selection control signal and outputs a high value for a large number and a low value for a small number. SORT2 is used to configure SORT3 (3-Input Sorter) in FIG. 5C. In addition, FIG. 5D calculates an average value of pixel values located at the bottom center point of the triangle and the pixel values located at the bottom center point of the inverted triangle through the component AVRG.

종합적으로, SORT3과 AVRG 및 덧셈기 등을 사용해서 도 5a에 도시한 바와 같은 전체적인 텔타형 의사 미디안 필터를 구성한다.Overall, SORT3, AVRG, adder, and the like are used to form an overall Telta-type pseudo median filter as shown in FIG. 5A.

본원에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명에서의 기능을 고려하여정의내려진 용어들로써 이는 당분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본원의 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.Terminologies used herein are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to the intention or practice of a person skilled in the art, and the definitions should be made based on the contents throughout the present application. will be.

본 발명의 특정한 실시예가 설명·도시되었지만 본 발명이 당업자에 의해 다양하게 변형되어 실시될 가능성이 있는 것은 자명한 일이다.Although specific embodiments of the invention have been described and illustrated, it will be apparent that the invention may be embodied in various modifications by those skilled in the art.

또한, 본원에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명을 설명했으므로 본 발명의 기술적인 난이도 측면을 고려할 때, 당분야에 통상적인 기술을 가진 사람이면 용이하게 본 발명에 대한 또 다른 실시예와 다른 변형을 가할 수 있으므로, 상술한 설명에서 사상을 인용한 실시예와 변형은 모두 첨부된 본 발명의 청구 범위에 귀속됨은 명백하다.In addition, since the present invention has been described through the preferred embodiment of the present invention, in view of the technical difficulty aspects of the present invention, those having ordinary skill in the art can easily be different from another embodiment of the present invention. As modifications may be made, it is obvious that both the embodiments and modifications cited in the above description belong to the appended claims.

이상에서 상세하게 설명한 바와 같이, 디지털 영상 확대 방법에 있어서, 메인 마스크에 마스킹된 6개의 주변 화소들 중에서 삼각형의 꼭지점 및 역삼각형의 꼭지점에 위치한 각각 3개의 주변 화소들에 대한 중간값(median value)인 제 1 중간값 및 제 2 중간값을 구하고, 삼각형의 밑변 중앙점에 위치한 화소값 및 상기 역삼각형의 밑변 중앙점에 위치한 화소값의 평균값을 구한 후, 상기 제 1 중간값과 상기 제 2 중간값 및 상기 평균값에 대한 중간값(median value)을 빈화소점의 보간값으로 결정하는 본 발명에 따르면, 디지털 영상 확대용 의사미디안 필터(pseudomedian filter)의 부윈도우를 델타형으로 설정함에 따라 주변 화소들의수직 및 수평 그리고 대각 방향에 대한 화소 분포 특성을 효과적으로 반영함으로써 우수한 화소 재현성을 제공할 수 있는 이점이 있다.As described in detail above, in the digital image magnification method, a median value for each of three peripheral pixels located at a vertex of a triangle and a vertex of an inverted triangle among six peripheral pixels masked by a main mask Calculate a first intermediate value and a second intermediate value, obtain an average value of pixel values located at the bottom center point of the triangle and pixel values located at the bottom center point of the inverted triangle, and then calculate the first intermediate value and the second intermediate value. According to the present invention which determines the median value of the mean value and the mean value as the interpolation value of the empty pixel point, the peripheral pixel is set by setting the sub-window of the pseudomedian filter for digital image enlargement to the delta type. It is advantageous to provide excellent pixel reproducibility by effectively reflecting the pixel distribution characteristics in the vertical, horizontal and diagonal directions.

Claims (1)

델타형 의사미디안 필터를 이용한 디지털 영상 확대 방법에 있어서:In the digital image magnification method using a delta pseudomedian filter: 확대할 원영상의 화소점을 확대하고자 하는 간격만큼 띄어놓는 단계와;Spacing pixel points of the original image to be enlarged by an interval to be enlarged; 보간할 빈 화소점에 인접한 6개의 주변 화소들을 메인 윈도우로 마스킹하는 단계와;Masking six peripheral pixels adjacent to the empty pixel point to be interpolated into a main window; 상기 메인 윈도우로 마스킹된 6개의 주변 화소들 중에서 삼각형의 꼭지점에 위치한 3개의 주변 화소들에 대한 중간값(median value)인 제 1 중간값을 구하는 단계와;Obtaining a first intermediate value, which is a median value of three peripheral pixels located at a vertex of a triangle, among the six peripheral pixels masked by the main window; 상기 메인 윈도우로 마스킹된 6개의 주변 화소들 중에서 역삼각형의 꼭지점에 위치한 3개의 주변 화소들에 대한 중간값(median value)인 제 2 중간값을 구하는 단계와;Obtaining a second intermediate value which is a median value of three peripheral pixels located at a vertex of an inverted triangle among the six peripheral pixels masked by the main window; 상기 삼각형의 밑변 중앙점에 위치한 화소값 및 상기 역삼각형의 밑변 중앙점에 위치한 화소값의 평균값을 구하는 단계; 및Obtaining an average value of a pixel value located at the bottom center point of the triangle and a pixel value located at the bottom center point of the inverted triangle; And 상기 제 1 중간값과 상기 제 2 중간값 및 상기 평균값에 대한 중간값(median value)을 상기 빈 화소점의 보간값으로 결정하는 단계를 포함하는 델타형 의사미디안 필터를 이용한 디지털 영상 확대 방법.And determining a median value for the first intermediate value, the second intermediate value, and the average value as an interpolation value of the empty pixel point.
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