KR100335614B1 - 칼라 재현장치에 있어서 오차확산방법 및 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 칼라 재현장치에 있어서 오차확산방법 및 장치에 관한 것으로서, 입력영상과 현재 처리될 중심화소에 대하여 전파되어진 오차를 가산하여 수정영상을 출력하는 제1가산기, 제1가산기에서 출력되는 수정영상에 대하여 소정의 출력장치의 규격에 맞도록 양자화를 수행하는 양자화기, 양자화 이전의 수정영상으로 부터 양자화기에서 양자화된 데이타를 감산하여 양자화오차를 출력하는 감산기, 입력영상에 대하여 각 화소별로 경계선을 검출하여 경계선 강도신호를 출력하는 경계선 검출기, 감산기에서 출력되는 양자화오차와 경계선 검출기에서 출력되는 경계선 강도신호에 소정의 스케일을 곱한 신호를 가산하여 인접화소로 전파시킬 확산오차를 구하는 제2가산기와, 제2가산기에서 출력되는 확산오차에 대하여 소정의 가중치를 가하여 제1가산기에 인가함으로써 입력영상의 다음 처리될 중심화소의 인접화소에 전파시키기 위한 오차확산필터를 구비한다. 따라서, 경계선 보존 및 강화개념을 도입하여 오차확산 처리시 제한된 출력장치의 규격에서 발생할 수 있는 해상도 저하 및 경계선 열화를 줄일 수 있으며, 경계선 성분의 강화를 통하여 시각적으로 선명한 영상을 재현할 수 있다.
Description
본 발명은 칼라 재현장치에 있어서 오차확산방법 및 장치에 관한 것으로서, 특히 오차확산과정에서 발생하는 영상의 경계선성분 열화로 인한 화질의 저하를 방지하기 위하여 영상의 경계선 성분을 강화시키는 오차확산방법 및 장치에 관한 것이다.
일반적으로 인간은 시감특성상 장면(scene)에서의 밝기값 혹은 칼라 등의 특성이 유사한 부분보다 이들의 특성이 크게 변화하는 경계선 부분에 더욱 민감하기 때문에 경계선 부분은 영상의 화질을 판단함에 있어서 중요한 요소로 작용한다. 따라서 경계선이 약화되거나 손실된 경우에는 화질이 저하된 영상으로 보여진다.
제1도에 도시된 종래의 제1실시예에 따른 오차확산장치에 의하면 영상의 경계선 성분을 약화시키는 결과를 초래한다. 오차확산처리의 기본원리는 현재 화소에서 표현하지 못하는 오차값을 주변의 화소값을 표현하는 과정에서 고려함으로써 국부영역에 대하여 평균값의 측면에서는 영상을 정확히 재현하는 것이다. 이러한 과정에서, 급격한 영상의 특성변화가 있는 경계선 부분에서는 오차값의 화소간 전파가 경계선 변화의 정도를 수용하지 못하기 때문에 경계선이 약화 또는 손실되는 경향을 보인다. 이를 극복하기 위한 종래의 제2실시예에 따른 오차확산장치가 제2도에 도시되어 있다.
즉, 오차확산 처리 자체가 경계선 약화의 문제를 안고 있기 때문에 이를 해결하기 위해, 제2도에 도시된 오차확산장치는 영상을 이진화(binarizing) 처리하면서 경계선을 강화하기 위하여 해당 화소의 경계선 여부를 판별하고, 문턱값(threshold)을 가변하는 것이다. 이 방식에서는 양자화과정에서 사용되는 문턱값에 해당 화소를 포함한 입력영상의 변화정보가 반영되어 있고, 실제 양자화과정에서 사용되는 수정영상의 값과 확산될 오차값의 계산에 사용되는 수정영상의 값이 동일하게 작용하나, 양자화과정에서 문턱값의 변화로 인하여 양자화과정에서 사용되는 수정영상의 값과 확산될 오차값의 계산에 사용되는 수정영상의 값이 서로 다르게 된다. 따라서, 양자화과정과 확산오차 계산과정에서 사용되는 수정영상의 값이 서로 다르기 때문에 오차확산 처리된 결과영상은 경계선의 보존 및 강화 처리는 할 수 있지만 영상의 전체적인 대비(contrast)와 색감은 처리대상인 원영상과 차이를 보인다. 이와 같이 처리된 영상의 전체적인 대비 및 색감변화는 화질의 판단에 영향을 미치므로, 영상의 경계선 성분이 강화되는 반면 전체적인 영상의 밝기값 및 대비도 증가하기 때문에 처리전의 원영상과 비교할 경우 영상의 색감이 다르게 느껴진다. 따라서, 이는 오차확산의 기본원리인 평균값의 유지라는 측면에서 볼때 바람직하지 못한 결과라고 할 수 있다.
따라서 본 발명의 목적은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 해당 화소의 경계선 정도를 문턱값 조정이 아닌 수정영상에 직접 가산하여 양자화하며, 확산오차 계산에도 동일한 수정영상값을 사용하는 오차확산방법 및 장치를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 칼라 재현장치에 있어서 본 발명에 의한 오차확산방법은
입력영상과 현재 처리될 중심화소에 대하여 전파되어진 오차를 가산하여 수정영상을 생성하는 수정영상 생성단계;
상기 수정영상에 대하여 소정의 출력장치의 규격에 맞도록 양자화를 수행하는 양자화단계;
상기 입력영상에 대하여 각 화소별로 경계선을 검출하여 경계선 강도신호를 생성하는 경계선 검출단계;
상기 양자화 이전의 수정영상과 상기 양자화된 데이타로부터 생성된 양자화오차와, 상기 경계선 강도신호에 소정의 스케일을 곱한 신호를 가산하여 인접화소로 전파시킬 확산오차를 구하는 확산오차 생성단계;
상기 확산오차에 대하여 소정의 가중치를 가하여 상기 입력영상의 다음 처리될 중심화소의 인접화소에 전파시키는 오차확산단계; 및
상기 입력영상의 전화소에 대하여 상기 전단계를 반복수행하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 칼라 재현장치에 있어서 본 발명에 의한 오차확산장치는
입력영상과 현재 처리될 중심화소에 대하여 전파되어진 오차를 가산하여 수정영상을 출력하는 제1가산기;
상기 제1가산기에서 출력되는 수정영상에 대하여 소정의 출력장치의 규격에 맞도록 양자화를 수행하는 양자화기;
상기 양자화 이전의 수정영상으로 부터 상기 양자화기에서 양자화된 데이타를 감산하여 양자화오차를 출력하는 감산기;
상기 입력영상에 대하여 각 화소별로 경계선을 검출하여 경계선 강도신호를 출력하는 경계선 검출기;
상기 감산기에서 출력되는 양자화오차와 상기 경계선 검출기에서 출력되는 경계선 강도신호에 소정의 스케일을 곱한 신호를 가산하여 인접화소로 전파시킬 확산오차를 구하는 제2가산기; 및
상기 제2가산기에서 출력되는 확산오차에 대하여 소정의 가중치를 가하여 상기 제1가산기에 인가함으로써 상기 입력영상의 다음 처리될 중심화소의 인접화소에 전파시키기 위한 오차확산필터를 구비하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
제3도는 칼라 재현장치에 있어서 본 발명에 의한 오차확산장치를 나타낸 블럭도로서, 입력영상과 현재 처리될 중심화소에 대하여 전파되어진 오차를 가산하여 수정영상을 출력하는 제1가산기(32),
수정영상에 대하여 소정의 출력장치의 규격에 맞도록 양자화를 수행하는 양자화기(33), 양자화 이전의 수정영상으로 부터 양자화기(33)에서 양자화된 데이타를 감산하여 양자화오차를 출력하는 감산기(34), 입력영상에 대하여 각 화소별로 경계선을 검출하여 경계선 강도신호를 출력하는 경계선 검출기(35), 감산기(34)에서 출력되는 양자화오차와 경계선 검출기(35)에서 출력되는 경계선 강도신호에 소정의 스케일을 곱한 신호를 가산하여 인접화소로 전파시킬 확산오차를 구하는 제2가산기(36), 제2가산기(36)에서 출력되는 확산오차에 대하여 소정의 가중치를 가하여 제1가산기(32)에 인가함으로써 입력영상의 다음 처리될 중심화소의 인접화소에 전파시키기 위한 오차확산필터(37)로 구성된다.
한편, 제3도의 구성에 의거하여 본 발명의 작용 및 효과를 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 동작원리는 기존의 오차확산 알고리즘에 대하여 경계선 검출기(35)를 이용하여 처리된 다계조의 입력영상의 경계선 성분 손실을 줄여 다계조의 출력영상 혹은 이진 출력영상을 얻기 위한 것이다.
제3도를 참조하면, 칼라영상을 획득하는 입력장치(미도시)는 칼라 텔레비젼 수상기, 비디오 카메라 등으로 부터 입력되는 임의의 아날로그영상에 대해 아날로그/디지탈 변환을 통하여 디지탈영상을 얻어내며, 스캐너 혹은 카메라 등을 예로 들 수 있다. 입력장치로 부터 공급되는 입력영상 Iij는 칼라 벡터로 구성된 영상으로서, 각 화소당 3개 이상의 성분(element)을 가지고 (i, j)는 입력영상 내부의 i행, j열을 의미한다.
제1가산기(32)에서는 입력영상 Iij과 현재 처리될 중심화소에 대하여 전파되어진 오차 E''ij를 가산하여 수정영상 Mij를 출력하며, 이때 수정영상 Mij는 다음 (1)식으로 나타낼 수 있다.
양자화기(33)에서는 제1가산기(32)에서 출력되는 수정영상 Mij에 대하여 소정의 출력장치 예를 들어 모니터 혹은 프린터 등의 출력규격에 맞도록 양자화를 수행하며, 이때 양자화기(33)의 전달함수 Qij는 다음 (2)식으로 나타낼 수 있으며, 제4도에 그래프로 도시하였다.
상기 (2)식에서 mij는 Mij칼라벡터의 한개의 성분이며, 모든 성분에 대해서 동일한 방식의 양자화가 이루어진다. 또한 제4도에서 s는 양자화간격이고, (1+p)는 원하는 출력레벨의 갯수, d는 한개 레벨의 폭을 의미한다.
양자화기(33)에서 양자화된 데이타 Qij는 소정의 출력장치로 전송되는 동시에 감산기(34)로 인가된다.
감산기(34)에서는 다음 (3)식과 같이 양자화 이전의 수정영상 Mij으로 부터 양자화된 데이타 Qij를 감산하여 양자화오차 Eij를 출력한다.
한편, 본 발명의 핵심요소인 경계선 검출기(35)에서는 입력영상 Iij에 대하여 각 화소별로 경계선을 검출하며, 경계선 강도신호 EGij는 다음 (4)식에 의해 계산된다.
상기 (4)식에서 HEGij와 VEGij는 각각 해당 화소에서의 수평방향 경계선 강도와 수직방향 경계선 강도를 의미하며, 해당 화소와 주변화소값을 이용하여 계산할수 있으며, 그 중 한가지 예를 다음 (5)식으로 나타낼 수 있다.
제2가산기(36)에서는 다음 (6)식과 같이 감산기(34)에서 출력되는 양자화오차 Eij와 경계선 검출기(35)에서 출력되는 경계선 강도신호 EGij를 가산하여 인접화소로 전파시킬 확산오차 E'ij를 구하여 오차확산필터(37)로 인가한다.
이때, 확산오차 E'ij를 구성하는 방법은 경계선 강도신호 EGij의 처리에 따라 크게 두가지로 나눌 수 있다. 즉, 해당 화소에 대하여 계산된 경계선 강도신호를 경계선의 방향성에 상관없이 상기 (4)식과 같이 하나의 값으로 정하는 방법과, 가로, 세로 뿐만 아니라 대각선 등도 포함하는 방향성 경계선 강도를 각각 계산하여 오차확산을 할때 방향별로 서로 다르게 확산시키는 방법을 들 수 있다. 또한, 확산오차 E'ij를 구성할때 상기 (6)식에서와 같이 스케일(scale)을 경계선 강도신호에 곱해줌으로써 처리된 영상에서의 경계선 강화정도를 조정할 수 있다. 이 확산오차 E'ij는 양자화오차 뿐만 아니라 경계선 강도신호가 포함되어 있으므로 오차확산을 수행할때 경계선이 존재하는 경우는 오차값을 증가시킴으로써 경계선 성분의 손실을 줄일 수 있다.
오차확산필터(37)는 제2가산기(36)에서 얻어진 확산오차 E'ij에 대하여 소정의 가중치를 가하여 중심화소의 인접화소에 전파시키기 위한 것으로서, 각 인접화소에 가산된 최종오차 E'ij는 제5도와 같이 나타낼 수 있다. 제5도에서 * 기호는 현재 처리될 중심화소를 의미하고, Wi는 화소별 가중치이며,이다.
제 1가산기(32)에서는 입력영상의 다음 처리될 화소에 오차확산필터(37)에서 출력되는 최종오차를 가산하여 수정영상을 생성함으로써, 상기 (1)식에서 (6)식에 이르는 과정이 입력영상의 전화소에 대하여 반복수행된다.
본 발명이 적용가능한 분야로는 칼라프린터, 칼라 LCD(Liquid Crystal Display), 칼라 CRT, LED 디스플레이 등의 칼라 재현장치가 있다.
상술한 바와 같이 칼라 재현장치에 있어서 본 발명에 의한 오차확산방법 및 장치에 의하면, 기존의 오차확산 알고리즘에 경계선 보존 및 강화개념을 도입하여 오차확산 처리시 제한된 출력장치의 규격에서 발생할 수 있는 해상도 저하 및 경계선 열화를 줄일 수 있으며, 경계선 성분의 강화를 통하여 시각적으로 선명한 영상을 재현할 수 있다.
제1도는 칼라 재현장치에 있어서 종래의 오차확산장치의 제1실시예에 따른 블럭도.
제2도는 칼라 재현장치에 있어서 종래의 오차확산장치의 제2실시예에 따른 블럭도.
제3도는 칼라 재현장치에 있어서 본 발명에 의한 오차확산장치를 나타낸 블럭도.
제4도는 제3도에 도시된 양자화기의 특성을 나타낸 그래프.
제5도는 제3도 도시된 오차확산필터의 구조를 나타낸 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
32, 36 ... 가산기 33 ... 양자화기
34 ... 감산기 35 ... 경계선 검출기
37 ... 오차확산필터
Claims (10)
- 입력영상과 현재 처리될 중심화소에 대하여 전파되어진 오차를 가산하여 수정영상을 생성하는 수정영상 생성단계;상기 수정영상에 대하여 소정의 출력장치의 규격에 맞도록 양자화를 수행하는 양자화단계;상기 입력영상에 대하여 각 화소별로 경계선을 검출하여 경계선 강도신호를 생성하는 경계선 검출단계;상기 양자화 이전의 수정영상과 상기 양자화된 데이타로부터 생성된 양자화오차와, 상기 경계선 강도신호에 소정의 스케일을 곱한 신호를 가산하여 인접화소로 전파시킬 확산오차를 구하는 확산오차 생성단계;상기 확산오차에 대하여 소정의 가중치를 가하여 상기 입력영상의 다음 처리될 중심화소의 인접화소에 전파시키는 오차확산단계; 및상기 입력영상의 전화소에 대하여 상기 전단계를 반복수행하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 칼라 재현장치에 있어서 오차확산방법.
- 제1항에 있어서, 상기 확산오차 생성단계에서는 해당 중심화소에 대하여 계산된 경계선 강도신호를 경계선의 방향성에 상관없이 하나의 값으로 결정하며 상기 확산오차를 생성하는 것을 특징으로 하는 칼라 재현장치에 있어서 오차확산방법.
- 제1항에 있어서, 상기 확산오차 생성단계에서는 가로, 세로 뿐만 아니라 대각선 등도 포함하는 방향성 경계선 강도신호를 각각 계산하여 상기 확산오차를 구하는 것을 특징으로 하는 칼라 재현장치에 있어서 오차확산방법.
- 제3항에 있어서, 상기 오차확산단계에서는 상기 해당 중심화소에 대하여 방향별로 서로 다른 확산오차값으로 확산시키는 것을 특징으로 하는 칼라 재현장치에 있어서 오차확산방법.
- 입력영상과 현재 처리될 중심화소에 대하여 전파되어진 오차를 가산하여 수정영상을 출력하는 제1가산기;상기 제1가산기에서 출력되는 수정영상에 대하여 소정의 출력장치의 규격에 맞도록 양자화를 수행하는 양자화기;상기 양자화 이전의 수정영상으로 부터 상기 양자화기에서 양자화된 데이타를 감산하여 양자화오차를 출력하는 감산기;상기 입력영상에 대하여 각 화소별로 경계선을 검출하여 경계선 강도신호를 출력하는 경계선 검출기;상기 감산기에서 출력되는 양자화오차와 상기 경계선 검출기에서 출력되는 경계선 강도신호에 소정의 스케일을 곱한 신호를 가산하여 인접화소로 전파시킬 확산오차를 구하는 제2가산기; 및상기 제2가산기에서 출력되는 확산오차에 대하여 소정의 가중치를 가하여 상기 제1가산기에 인가함으로써 상기 입력영상의 다음 처리될 중심화소의 인접화소에 전파시키기 위한 오차확산필터를 구비하는 것을 특징으로 하는 칼라 재현장치에 있어서 오차확산장치.
- 제5항에 있어서, 상기 경계선 검출기에서 출력되는 경계선 강도신호는 해당 중심화소와 주변 화소값을 이용하여 계산되는 것을 특징으로 하는 칼라 재현장치에 있어서 오차확산장치.
- 제5항에 있어서, 상기 제2가산기에서는 해당 중심화소에 대하여 계산된 경계선 강도신호를 경계선의 방향성에 상관없이 하나의 값으로 결정하여 상기 확산오차를 구하는 것을 특징으로 하는 칼라 재현장치에 있어서 오차확산장치.
- 제5항에 있어서, 상기 제2가산기에서는 가로, 세로 뿐만 아니라 대각선 등도 포함하는 방향성 경계선 강도신호를 각각 계산하여 상기 확산오차를 구하는 것을 특징으로 하는 칼라 재현장치에 있어서 오차확산장치.
- 제8항에 있어서, 상기 오차확산필터에서는 상기 해당 중심화소에 대하여 방향별로 서로 다른 확산오차값으로 확산시키는 것을 특징으로 하는 칼라 재현장치에 있어서 오차확산장치.
- 제5항에 있어서, 상기 제가산기에서는 처리된 영상에서의 경계선 강화정도를 상기 스케일에 의해 조정하는 것을 특징으로 하는 칼라 재현장치에 있어서 오차확산장치.
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