KR100382651B1 - 비디오신호 처리 시스템에서의 영역별 움직임 판단 정보를이용한 움직임 검출 방법 및 장치와 이를 이용한 데이터보간 방법 및 장치 - Google Patents

비디오신호 처리 시스템에서의 영역별 움직임 판단 정보를이용한 움직임 검출 방법 및 장치와 이를 이용한 데이터보간 방법 및 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR100382651B1
KR100382651B1 KR10-2001-0001890A KR20010001890A KR100382651B1 KR 100382651 B1 KR100382651 B1 KR 100382651B1 KR 20010001890 A KR20010001890 A KR 20010001890A KR 100382651 B1 KR100382651 B1 KR 100382651B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
data
motion
interpolation
motion detection
motion determination
Prior art date
Application number
KR10-2001-0001890A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20020060836A (ko
Inventor
김신행
김영택
Original Assignee
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR10-2001-0001890A priority Critical patent/KR100382651B1/ko
Publication of KR20020060836A publication Critical patent/KR20020060836A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100382651B1 publication Critical patent/KR100382651B1/ko

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N7/00—Television systems
    • H04N7/01—Conversion of standards, e.g. involving analogue television standards or digital television standards processed at pixel level
    • H04N7/0135—Conversion of standards, e.g. involving analogue television standards or digital television standards processed at pixel level involving interpolation processes
    • H04N7/0137—Conversion of standards, e.g. involving analogue television standards or digital television standards processed at pixel level involving interpolation processes dependent on presence/absence of motion, e.g. of motion zones
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N7/00—Television systems
    • H04N7/01—Conversion of standards, e.g. involving analogue television standards or digital television standards processed at pixel level
    • H04N7/0117—Conversion of standards, e.g. involving analogue television standards or digital television standards processed at pixel level involving conversion of the spatial resolution of the incoming video signal
    • H04N7/012—Conversion between an interlaced and a progressive signal

Abstract

본 발명은 디지털 비디오신호 처리 장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히 비월 주사 방식의 비디오신호를 순차 주사 방식의 비디오신호로 규격 변환 시에 필요한 움직임 검출 정보를 현재 필드에서 검출된 움직임 판단 정보와 이에 대응되는 이전 필드의 특정 영역에서의 움직임 판단 정보를 함께 고려하여 정확한 최종적인 움직임 검출 정보를 생성시키고, 이들 움직임 검출 정보를 이용하여 보간 데이터를 생성시키기 위한 비디오신호 처리 시스템에서의 영역별 움직임 판단 정보를 이용한 움직임 검출 방법 및 장치와 이를 이용하여 비월-순차 변환 시에 필요한 데이터 보간 방법 및 장치에 관한 것이다.
본 발명에 의하면 종래의 기술에 비하여 정확한 움직임 검출 정보 및 보간 데이터를 생성시킬 수 있으므로 비디오 규격 변환시에 화질의 열화를 방지할 수 있는 효과가 발생되며, 특히 수직 및 수평 방향으로 고주파 성분이 존재하는 영역에서도 종래의 기술에 비하여 보다 정확하게 움직임 검출 정보를 연산할 수 있으며, 노이즈가 많은 부분에서도 정확한 움직임 검출 정보를 연산할 수 있는 효과가 발생된다.

Description

비디오신호 처리 시스템에서의 영역별 움직임 판단 정보를 이용한 움직임 검출 방법 및 장치와 이를 이용한 데이터 보간 방법 및 장치{Method and apparatus for detecting motion using region-wise motion decision information in video signal processing system and data interpolating method and apparatus therefor}
본 발명은 디지털 비디오신호 처리 장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히 비월 주사 방식의 비디오신호를 순차 주사 방식의 비디오신호로 규격 변환 시에 필요한 움직임 검출 정보를 현재 필드에서 검출된 움직임 판단 정보와 이에 대응되는 이전 필드의 특정 영역에서의 움직임 판단 정보를 함께 고려하여 정확한 최종적인 움직임 검출 정보를 생성시키고, 이들 움직임 검출 정보를 이용하여 보간 데이터를 생성시키기 위한 비디오신호 처리 시스템에서의 영역별 움직임 판단 정보를 이용한 움직임 검출 방법 및 장치와 이를 이용하여 비월-순차 변환 시에 필요한 데이터 보간 방법 및 장치에 관한 것이다.
디지털 TV(DTV) 시스템의 개발에 있어서 세계적으로 각기 다른 여러가지 디지털 TV의 비디오 규격이 선정됨에 따라서, 비디오 규격 변환 기능은 DTV의 필수 구성 요건이 되었다. 예를 들어 북아메리카의 ATSC DTV 표준 시스템은 그 표준 비디오 규격으로 1081×1920 비월주사 방식의 비디오, 720×1280 순차주사 방식의 비디오, 720×480 비월주사 및 순차주사 방식의 비디오 등을 표준 규격으로 선정하였다. 이에 따라서, 입력되는 여러가지 다른 비디오 규격의 비디오신호를 고정된 해상도를 갖는 모니터, FLCD, 또는 프라즈마 디스플레이와 같은 디스플레이 장치에 디스플레이시키기 위해서 그 디스플레이 장치에 맞는 비디오 규격으로 변환시키는 비디오 규격 변환이 필요하게 되었다.
좋은 비디오 규격 변환 시스템은 DTV 수상기의 비디오의 시각적 성능에 직접적으로 영향을 줄 수 있기 때문에 매우 중요하다. 기본적으로, 비디오 규격 변환 동작은 멀티-레이트(multi-rate) 시스템 설계, 다상(poly-phase) 필터 설계 및 비월-순차 주사 변환 또는 비월 비디오신호의 수직 주사 비율을 2배로 늘리는 단순 순차주사화(deinterlacing) 표현에 대한 향상된 알고리즘을 필요로 한다.
역사적으로, 순차주사화 알고리즘(deinterlacing algorithm)은 필드 사이의 움직임, 라인 플리커, 래스터(raster) 라인 가시도 및 필드 플리커가 있을 때 톱니꼴 라인과 같이 보여지는 비월 비디오신호의 본질적인 성가신 문제를 줄임으로써 NTSC TV 수상기의 비디오 품질을 향상시켰다. 그밖에도, 움직임 검출 또는 움직임 보상을 이용하는 정교한 순차주사화 알고리즘은 특별히 비디오신호에서 정지된 물체에 대하여 비월 비디오신호의 수직 주사 비율을 2배 증가시키는 훌륭한 방법을 제공한다.
순차주사화 알고리즘은 2차원(2-D) 순차주사화 알고리즘과 연속적인 비월 비디오 시이퀀스에 포함된 움직임 정보의 이용에 종속적인 3차원(3-D) 순차주사화 알고리즘으로 분류할 수 있다. 움직임 검출에 근거한 3차원 순차주사화 알고리즘은 2차원 순차주사화 알고리즘보다 만족한 성능을 제공하는 것으로 잘 알려져 있다. 3차원 순차주사화 알고리즘은 비월 비디오신호에서 정확하게 움직임을 검출하는 방법이 핵심이다. 순차주사화 방법은 다음과 같은 참고문헌에 기술되어져 있다.
[1] Simple line doubling scheme, vertical filtering, vertical edge controlled interpolation method disclosed in the IEEE Transactions on Consumers Electronics, pp. 279-289, August 1989 by D. I. Hentschei;
[2] Edge direction dependent deinterlacing method disclosed in the Proc. of the Int. Workshop on HDTV, 1994, by D. Bagni, R. Lancini, and S. Tubaro;
[3] Nonlinear interpolation methods based on:
- a weighted median filter disclosed in the Proc. of the IEEE ISCAS, pp.433-436, Portland, USA, May 1989, by J. Juhola, A. Nieminen, J. Sal, and Y. Neuvo,
- FIR median hybrid interpolation disclosed in Pro. Of SPIE's Visual Communications and Image Processing, Lansanne, Switzerland, October 1990, 00. 125-132 by A. Lehtonen and M. Renfors,
- a complementary median filter disclosed in Proc. of the Int. Workshop on HDTV, 1994 by H. Blume, I. Schwoerer, and K. Zygis,
[4] A motion adaptive method disclosed in IEEE Transactions on Consumer Electronics, pp. 110-114, May 1990 by C. Markhauser.
Recently, a new motion detection based deinterlacing method has been claimed in the following references:
[5] Interlaced to progressive conversion apparatus and method using motion and spatial correlation, Young-Taek Kim, U.S. Patent 5,943,099, Aug. 24, 1999.
[6] Motion picture detecting method, Yong-Hun Cho, U.S. Patent5,959,681, Sep. 28, 1999.
위의 참고문헌 [5]-[6]에 기술된 방법의 요점은 프레임 차신호와 수직방향에서의 샘플 상관에 근거하여 움직임 판단 인자를 평가하는 것이다. 이들 방법들은 데이터 값이 보간되어 질 샘플링 위치의 수직 방향에서의 샘플 상관을 이용함으로써 그릇된 움직임 검출로부터 발생될 수 있는 시각적인 문제점을 줄이는 방법을 제공하고 있다. 그러나, 참고문헌 [5]-[6]에서 청구된 방법은 수직 방향으로 고주파수 성분이 존재할 때 정확히 움직임을 검출할 수 없는 결점이 있다. 다시 말해서, 참고문헌 [5]-[6]에 청구된 방법은 수직 방향으로 고주파 성분이 존재할 때 필드 사이에 실제 움직임이 없을 경우 수직 해상도를 증가시킬 수 없게 된다.
이와 같은 비디오신호 비월-순차 변환 시에, 정지화의 경우 시간 축 영상 정보의 활용은 우수한 보간 방법을 제공하는데, 이를 위해선 근본적으로 정지 영상인지의 여부를 판별하기 위한 움직임 검출이 필연적으로 동반되어야 하는데, 이 움직임 검출은 비월-순차 변환시 화질에 직접적인 큰 영향을 미치므로 보다 정확한 움직임 검출 방법의 연구가 필요하게 되었다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 기술에 의한 움직임 검출 장치는 프레임 메모리(101), 감산기(102), 절대값 연산부(103), 공간 저역통과필터1(Spatial Low Pass Filter1 : 104), 비교기(105) 및 공간 저역통과필터2(Spatial Low Pass Filter2 : 106)로 구성되어 있다.
프레임 메모리(101)는 프레임 단위로 비디오 데이터를 저장하므로, 프레임 단위로 비디오 데이터를 지연시켜 출력시키는 역할을 한다.
이로 인하여 감산기(102)에는 현재 프레임의 비디오 데이터(xn+1)와 2필드(1프레임) 이전의 비디오 데이터(xn-1)가 입력되어, 감산기(102)는 현재 프레임의 비디오 데이터(xn+1)에서 2필드(1프레임) 이전의 비디오 데이터(xn-1)를 감산하여 출력한다.
그러면, 절대값 연산부(103)에서 감산기(102) 출력값의 절대값을 구한 후에, 공간 저역통과필터1(104)에 의하여 노이즈 필터링을 실행한 후에 비교기(105)로 출력한다.
그러면, 비교기(105)에서는 공간 저역통과필터1(104)에서 출력되는 값을 임계값과 비교하여, 임계값보다 큰 경우에는 1을 출력하고, 그렇지 않은 경우에는 0(zero)을 출력한다. 비교기(105)에서 1이 출력되는 경우에는 1프레임 전에 비하여 움직임이 검출된 경우에 해당되며, 0이 출력되는 경우에는 움직임이 검출되지 않은 경우에 해당된다.
그리고 나서, 비교기(105)에 의하여 1차로 판단된 움직임 판단값은 공간 저역통과필터2(106)에 의하여 필터링되어 최종적인 움직임 검출값으로 출력된다.
이와 같은 종래의 기술에 의한 움직임 검출 방법에 의하면 공간 저역통과필터1(104)에 의하여 필터링하는 과정에서 수직 또는 수평 방향으로 고주파 성분이 있는 경우에 움직임으로 판단하여 수직 또는 수평 해상도를 열화시키는 문제점이 있으며, 또한 움직임이 검출되었는지 또는 아닌지를 결정하는 과정에서 노이즈 성분과 움직임 성분을 제대로 인식하지 못한 경우에는 보간 노이즈가 발생되는 문제점이 있었다.
본 발명이 이루고자 하는 제1,2기술적 과제는 상술한 문제점을 해결하기 위하여 1프레임 전후의 필드 비디오 데이터를 비교하여 움직임 판단 정보를 검출한 후에 검출된 움직임 판단 정보에 이에 대응되는 1필드 이전의 일정 주변 영역의 움직임 판단 정보를 함께 고려하여 움직임 검출 정보를 최종적으로 생성시키기 위한 비디오신호 처리 시스템에서의 영역별 움직임 판단 정보를 이용한 움직임 검출 방법 및 장치를 제공하는데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 제3,4기술적 과제는 상술한 문제점을 해결하기 위하여 1프레임 전후의 필드 비디오 데이터를 비교하여 움직임 판단 정보를 검출한 후에 검출된 움직임 판단 정보에 1필드 이전의 일정 주변 영역의 움직임 판단 정보를 함께 고려하여 움직임 검출 정보를 최종적으로 생성시킨 후에, 이들 움직임 검출 정보를 이용하여 비월-순차 변환시 데이터 보간을 실행하는 비디오신호 처리 시스템에서의 데이터 보간 방법 및 장치를 제공하는데 있다.
도 1은 종래의 기술에 의한 비디오신호 처리 시스템에서의 움직임 검출 장치의 구성도이다.
도 2는 비월 주사 방식에서의 필드와 라인의 관계를 도시한 것이다.
도 3은 비월 주사 방식에서의 보간 위치와 라인의 관계를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명에 의한 움직임 검출 방법의 시간 및 공간 축에서의 데이터 위치를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명에 의한 비디오신호 처리 시스템에서의 영역별 움직임 판단 정보를 이용한 움직임 검출 장치의 구성도이다.
도 6은 본 발명에 의한 데이터 보간 장치의 구성도이다.
도 7은 본 발명에 의한 비디오신호 처리 시스템에서의 영역별 움직임 판단 정보를 이용한 움직임 검출 방법 및 이를 이용한 데이터 보간 방법의 흐름도이다.
상기 제1기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명에 의한 비디오신호 처리 시스템에서의 영역별 움직임 판단 정보를 이용한 움직임 검출 방법은 비디오신호 처리 시스템에서의 움직임 검출 방법에 있어서, (a) 입력되는 비디오 데이터와 1프레임 이전의 같은 위치에서의 비디오 데이터의 차의 절대값을 연산하고, 상기 절대값과 임계값을 비교하여 움직임 유/무를 판단한 후에 이에 상응하는 움직임 판단데이터를 생성시키는 단계 및 (b) 상기 움직임 판단 데이터와 1필드 이전의 인접된 영역에서의 움직임 판단 데이터들을 논리합 연산하여 움직임 검출 데이터를 생성시키는 단계를 포함함을 특징으로 한다.
상기 제2기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명에 의한 비디오신호 처리 시스템에서의 영역별 움직임 판단 정보를 이용한 움직임 검출 장치는 비디오신호 처리 시스템에서의 움직임 검출 장치에 있어서, 입력되는 비디오 데이터와 1프레임 이전의 같은 위치에서의 비디오 데이터의 차를 연산하고, 연산된 차 값과 임계값을 비교하여 움직임 유/무를 판단하기 위한 움직인 판단 데이터를 발생시키는 움직임 판단부, 상기 움직임 판단 데이터를 소정의 시간동안 지연시켜 출력시키기 위한 지연부, 상기 움직임 판단부에서 출력되는 움직임 판단 데이터와 상기 지연부에서 출력되는 지연된 움직임 판단 데이터를 논리합 연산하는 논리합 연산부 및 상기 논리합 연산부에서 출력되는 데이터들을 소정의 저역통과필터 계수에 의하여 공간적 저역통과필터링 연산을 실행하여 최종적인 움직임 검출 데이터를 생성시키는 공간 저역통과필터를 포함함을 특징으로 한다.
상기 제3기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명에 의한 비디오신호 처리 시스템에서의 데이터 보간 방법은 비디오신호 처리 시스템에서의 보간 방법에 있어서, (a) 입력되는 비디오 데이터와 1프레임 이전의 같은 위치에서의 비디오 데이터의 차의 절대값을 연산하고, 상기 절대값과 임계값을 비교하여 움직임 유/무를 판단한 후에 이에 상응하는 움직임 판단 데이터를 생성시키는 단계, (b) 상기 움직임 판단 데이터와 1필드 이전의 인접된 영역에서의 움직임 판단 데이터들을 논리합 연산하여 제1움직임 검출 데이터를 생성시키는 단계, (c) 상기 제1움직임 검출 데이터를 소정의 저역통과필터 계수에 의하여 공간적 저역통과필터링 연산을 실행하여 최종적인 움직임 검출 데이터를 생성시키는 단계 및 (d) 상기 최종적인 움직임 검출 데이터와 소정의 알고리즘에 의하여 구한 공간적 보간값 및 시간적 보간값을 소정의 상관 연산식에 의하여 연산하여 보간 데이터를 생성시키는 단계를 포함함을 특징으로 한다.
상기 제4기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명에 의한 비디오신호 처리 시스템에서의 데이터 보간 장치는 비디오신호 처리 시스템에서의 보간 장치에 있어서, 입력되는 비디오 데이터와 1프레임 이전의 같은 위치에서의 비디오 데이터의 차를 연산하고, 연산된 차 값과 임계값을 비교하여 움직임 유/무를 판단하기 위한 움직인 판단 데이터를 발생시키는 움직임 판단부, 상기 움직임 판단 데이터를 소정의 시간동안 지연시켜 출력시키기 위한 지연부, 상기 움직임 판단부에서 출력되는 움직임 판단 데이터와 상기 지연부에서 출력되는 지연된 움직임 판단 데이터를 논리합 연산하는 논리합 연산부, 상기 논리합 연산부에서 출력되는 데이터들을 소정의 저역통과필터 계수에 의하여 공간적 저역통과필터링 연산을 실행하여 최종적인 움직임 검출 데이터를 생성시키는 공간 저역통과필터, 상기 입력되는 비디오 데이터 대비 1필드 이전의 비디오 데이터를 입력하여, 소정의 공간적 보간 알고리즘에 의하여 공간적 보간 데이터를 연산하는 공간 보간부, 상기 입력되는 비디오 데이터 및 상기 지연부에서 출력되는 지연된 비디오 데이터를 입력하여, 소정의 시간적 보간 알고리즘에 의하여 시간적 보간 데이터를 연산하는 시간 보간부 및 상기 최종적인 움직임 검출 데이터와 상기 공간적 보간 데이터 및 시간적 보간 데이터를 입력하여, 소정의 상관 연산식에 의하여 연산하여 보간 데이터를 생성시키는 혼합부를 포함함을 특징으로 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
본 발명을 설명하기 위하여 시간 t=n에서 현재 입력되는 비월 주사 비디오 필드 데이터를 xn이라 하고, 수직 위치를 v, 수평 위치를 h로 표현할 때 좌표 (v,h)의 위치에 있는 점의 비디오 데이터를 xn(v,h)로 표현한다. 비월 주사의 정의에 따라서 톱(top) 필드에서 xn은 짝수 라인(v=0,2,4,...)에만 존재하고, 보텀(bottom) 필드에서 xn은 홀수 라인(v=1,3,5,...)에만 존재한다. 다시 말해서, 톱 필드라면 홀수 라인에는 데이터가 존재하지 않고 짝수 라인에만 데이터가 존재하며, 보텀 필드라면 짝수 라인에는 데이터가 존재하지 않고 홀수 라인에만 데이터가 존재한다.
도 2는 이를 설명한 것으로서, 톱 필드와 보텀 필드는 시간축으로 교대로 바꾸어지며, 이 때 시간 t=m에서의 필드가 톱 필드이고 t=m+1에서의 필드가 보텀 필드라고 가정하자.
이러한 비월 주사 방식의 비디오 데이터를 순차 주사 방식 비디오 데이터로 변환시키기 위해서는 톱 필드에서는 데이터가 없는 홀수 라인을 보간하여야 하며, 보텀 필드에서는 데이터가 없는 짝수 라인을 보간에 의하여 생성시켜야 한다.
이와 같이 필드 별로 데이터가 존재하지 않는 라인을 보간에 의하여 생성시키기 위해서는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 시간 t=n에서 보간에 의하여 생성할 데이터 xn(i,h)는 만일 t=n-1, t=n, t=n+1 동안 보간하고자 하는 공간적 위치(i,h)에 있는 물체가 정지하고 있다고 가정하면, 시간 t=n-1에서의 xn-1(i-1,h) 데이터와 시간 t=n+1에서의 xn+1(i-1,h)를 이용하여 효과적으로 보간할 수 있는데, 이의 선행조건으로 정지인지 혹은 움직임이 있는지의 여부를 판별하기 위한 움직임 검출 정보가 필요하게 된다.
그러면, 세부적으로 본 발명에 의하여 움직임 검출 정보를 생성시키는 방법 및 장치에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명에 의한 비디오신호 처리 시스템에서의 영역별 움직임 판단 정보를 이용한 움직임 검출 알고리즘을 실행시키기 위한 장치로서, 프레임 메모리(50A), 감산기(503), 절대값 연산부(504), 공간 저역통과필터1(공간 LPF1 : 505), 비교기(506), 지연부(50B), 논리합 연산부(509) 및 공간 저역통과필터2(공간 LPF2 : 510)를 구비한다.
여기에서, 프레임 메모리(50A)는 필드 메모리1(501) 및 필드 메모리2(502)로 구성되며, 지연부(50B)는 필드 메모리3(507) 및 라인 메모리(508)로 구성된다.
그리고, 프레임 메모리(50A), 감산기(503), 절대값 연산부(504), 공간 저역통과필터1(공간 LPF1 : 505) 및 비교기(506)로 구성된 회로를 움직임 판단부라 칭한다.
그러면, 도 7의 흐름도의 순서에 따라 도 5의 구성도를 중심으로 본 발명에의한 움직임 검출 알고리즘을 설명하기로 한다.
제1단계(S1)에서는, 입력되는 비디오 데이터와 1프레임 이전의 같은 위치에서의 비디오 데이터의 차의 절대값(Dn)을 연산한다.
세부적으로, 입력되는 비디오 데이터에 비하여 1프레임 이전의 비디오 데이터를 얻기 위하여 2개의 필드 메모리1,2(501,502)로 구성된 프레임 메모리(50A)를 이용한다.
이에 따라서, 입력되는 비디오 필드 데이터가 xn+1인 경우에 필드 메모리1(501)에서 출력되는 비디오 필드 데이터는 xn+1에 비하여 1필드 이전의 비디오 필드 데이터로서 xn이 되며, 필드 메모리2(502)에서 출력되는 비디오 필드 데이터는 xn에 비하여 1필드 이전의 비디오 필드 데이터로서 xn-1이 된다.
이로 인하여, 감산기(503)에는 현재 필드의 비디오 데이터와 2필드 이전의 비디오 데이터가 입력되어, 현재 필드의 비디오 데이터(xn+1)에서 2필드 이전의 비디오 데이터(xn-1)를 감산하여 출력한다. 즉, 감산기(503)는 1 프레임간격으로 필드간의 비디오 데이터 차를 연산한다.
절대값 연산부(504)에서는 감산기(503)에서 연산한 비디오 필드 데이터 차 값의 절대값을 연산하여 출력한다. 즉, 절대값 연산부(504)의 출력값(Dn)은 수학식 1과 같다.
수학식 1은 xn+1과 xn-1사이에 화면에 변화가 발생되었는지를 나타내는 것이다.
제2단계(S2)에서는, 노이즈를 필터링하기 위하여 공간적 저역 통과 필터링을 실행한다.
즉, 절대값 연산부(504)에서 출력되는 데이터 Dn을 공간 저역통과필터1(505)에 의하여 노이즈를 필터링한다. 즉, 공간 저역통과필터1(505)의 출력값(dn)은 수학식 2와 같다.
dn= LPF(Dn)
여기에서, LPF(ㆍ)는 입력 비디오 시퀀스에 대해 저역통과필터링한 것을 나타내며, 이것은 M×N의 값이 있을 때, 이는 일반적으로 그 임펄스 응답이 수학식 3과 같이 표현되는 M x N 필터링 계수 WMXN를 이용하여 저역통과필터링함을 나타낸다.
여기에서 (w11, ..., wMN)은 미리 정의된 계수들의 집합이다.
제3단계(S3)에서는, 1프레임 간격을 두고 각 공간위치 포인트에서의 움직임이 발생되었는지를 판단한다.
즉, 비교기(506)에 의하여 각 포인트에서의 움직임 판단신호 fn(i,h)는 수학식 4와 같이 계산된다.
여기에서, TK(ㆍ)는 임계함수로서, 수학식 5와 같이 표현된다.
여기에서 K는 상수이다.
제4단계(S4)에서는, 제3단계(S3)에서 각 점에 대하여 구한 움직임 판단신호에 대하여 영역을 지정하고, 영역 범위내의 움직임 판단신호들을 수학식 6과 같이 논리합 연산한다.
여기에서, fn-1(ㆍ)은 움직임 판단신호를 한 필드 지연시킨 값을 의미한다. 그리고, ∥연산은 논리합 연산(OR 연산)을 의미한다.
이와 같은 연산을 실행하기 위하여 비교기(506)에서 출력되는 움직임 판단신호 fn(i,h)를 필드 메모리3(507)을 이용하여 1필드 지연시키고, 라인 메모리(508)를 이용하여 1라인 지연시킨다. 이에 따라서 비교기(506)에서 움직임 판단신호 fn(i,h)이 출력될 때, 필드 메모리3(507)에서는 1필드 지연된 움직임 판단신호 fn-1(i+1,h)이 출력되고, 라인 메모리(508)에서는 1필드에 1라인이 추가로 지연된 움직임 판단신호 fn-1(i-1,h)이 출력된다.
따라서, 논리합 연산부(509)에서 비교기(506), 필드 메모리3(507), 라인 메모리(508)의 출력신호를 각각 입력하여 논리합 연산을 실행하면 수학식 6과 같이 특정 영역 범위 내의 움직임 판단신호들을 함께 고려하여 움직임 값을 얻을 수 있게 된다.
제5단계(S5)에서는, 제4단계(S4)에서 구한 영역 범위 내에서의 움직임 판단신호들을 고려한 움직임 값을 공간 저역통과필터2(510)에 의하여 수학식 7과 같이 연산하여 최종적인 움직임 검출 정보를 산출한다.
여기에서, a,b,c,d ＞0이고, αpq는 미리 정의되어 있는 정규화된 저역통과필터 계수로서 일 예로서 수학식 8과 같이 정의할 수 있다.
이와 같은 장치의 구성 및 알고리즘에 의하여 각 점에 대해 1프레임 이전의 필드 비디오 데이터와 현재 프레임의 필드 비디오 데이터의 차를 이용하여 1차로 움직임 판단신호를 계산한 후에, 이들 계산된 움직임 판단신호들을 각각 이전 필드의 일정 범위내의 움직임 판단신호들과 논리 연산하여 움직임 검출 정보를 구함으로써 종래의 기술에 비하여 보다 정확하게 움직임 검출 정보를 구할 수 있게 되었다.
다음으로, 본 발명에 의한 비디오신호 처리 시스템에서의 데이터 보간 방법 및 장치에 대하여 설명하기로 한다.
도 6은 본 발명에 의한 본 발명에 의한 비디오신호 처리 시스템에서의 데이터 보간 장치로서, 프레임 메모리(60A), 감산기(603), 절대값 연산부(604), 공간 저역통과필터1(공간 LPF1 : 605), 비교기(606), 지연부(60B), 논리합 연산부(609), 공간 저역통과필터2(공간 LPF2 : 610), 공간 보간부(611), 시간 보간부(612) 및 혼합부(613)를 구비한다.
여기에서, 프레임 메모리(60A)는 필드 메모리1(601) 및 필드 메모리2(602)로 구성되며, 지연부(60B)는 필드 메모리3(607) 및 라인 메모리(608)로 구성된다.
그리고, 프레임 메모리(60A), 감산기(603), 절대값 연산부(604), 공간 저역통과필터1(공간 LPF1 : 605) 및 비교기(606)로 구성된 회로를 움직임 판단부라 칭한다.
위의 프레임 메모리(60A), 감산기(603), 절대값 연산부(604), 공간 저역통과필터1(공간 LPF1 : 605), 비교기(606), 지연부(60B), 논리합 연산부(609) 및 공간 저역통과필터2(공간 LPF2 : 610)는 도 5에 도시된 구성과 동일하고, 동작에 있어서도 동일하므로 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
도 7의 마지막 제6단계(S6)에서는, 일정한 보간 알고리즘에 의하여 구한 공간적 보간값 및 시간적 보간값에 제5단계(S5)에서 구한 움직임 검출 정보를 반영하여 보간 데이터를 생성시키는데, 이러한 연산은 도 6의 혼합부(613)에서 실행된다.
공간 보간부(611)는 입력되는 비디오 데이터를 각종 공간적 보간 알고리즘에 의하여 공간적 보간 데이터를 생성시키는데, 예로서, 필드 메모리1(601)에서 출력되는 1필드 지연된 비디오 데이터 Xn을 입력하여, 수학식 9 또는 수학식 10과 같은 보간 연산식에 의하여 공간적 보간 데이터를 구한다.
다음으로, 시간 보간부(612)는 입력되는 비디오 데이터를 각종 시간적 보간 알고리즘에 의하여 시간적 보간 데이터를 생성시키는데, 예로서, 지연이 되지 않은 비디오 데이터 xn+1과 필드 메모리2(602)에서 출력되는 2필드 지연된 비디오 데이터xn-1을 입력하여, 수학식 11 또는 수학식 12과 같은 보간 연산식에 의하여 시간적 보간 데이터를 구한다.
그러면, 최종적으로 혼합부(613)는 이와 같이 구한 공간적 보간 데이터와 시간적 보간 데이터 및 도 5에서 이미 설명한 바와 같이 구해낸 움직임 검출 정보를 입력하여, 수학식 13과 같은 상관 연산식에 의하여 최종적으로 보간 데이터를 생성시킨다.
움직임 검출 정보 mn(i,h)는 0과 1사이의 값을 갖으며, 0인 경우에는 움직임이 없음을 의미하며, 1인 경우에는 움직임 있음을 의미한다.
따라서, 움직임 검출 정보 mn(i,h)가 0일 때 보간 데이터 xn(i,h)는이고, mn(i,h)가 1일 때 xn(i,h)는가 된다.
이와 같은 알고리즘에 의하여 현재 필드에서 검출된 움직임 검출 정보와 이에 대응되는 이전 필드의 특정 영역에서의 움직임 검출 정보를 함께 고려하여 정확한 최종적인 움직임 검출 정보를 생성시키고, 최종적으로 검출된 움직임 검출 정보를 이용하여 시간적 보간 데이터 및 공간적 보간 데이터에 적응적으로 가중치를 부여하여 정확한 보간 데이터를 생성시킬 수 있게 되었다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면 현재 필드와 이전 필드와의 차를 이용하여 생성된 움직임 판단 정보와 이에 대응되는 이전 필드의 특정 영역에서의 움직임 판단 정보를 함께 고려하여 최종적인 움직임 검출 정보를 생성시키고, 이들 움직임 검출 정보를 이용하여 보간 데이터를 연산함으로써, 종래의 기술에 비하여 정확한 움직임 검출 정보 및 보간 데이터를 생성시킬 수 있으므로 비월-순차 비디오 변환시에 화질의 열화를 방지할 수 있는 효과가 발생되며, 특히 수직 및 수평 방향으로 고주파 성분이 존재하는 영역에서도 종래의 기술에 비하여 보다 정확하게 움직임 검출 정보를 연산할 수 있으며, 노이즈가 많은 부분에서도 정확한 움직임 검출 정보를 연산할 수 있는 효과가 발생된다.

Claims (12)

  1. 비디오신호 처리 시스템에서의 움직임 검출 방법에 있어서,
    (a) 입력되는 비디오 데이터와 1프레임 이전의 같은 위치에서의 비디오 데이터의 차의 절대값을 연산하고, 상기 절대값과 임계값을 비교하여 움직임 유/무를 판단한 후에 이에 상응하는 움직임 판단 데이터를 생성시키는 단계; 및
    (b) 상기 움직임 판단 데이터와 1필드 이전의 인접된 영역에서의 움직임 판단 데이터들을 논리합 연산하여 움직임 검출 데이터를 생성시키는 단계를 포함함을 특징으로 하는 비디오신호 처리 시스템에서의 영역별 움직임 판단 정보를 이용한 움직임 검출 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 움직임 검출 데이터를 소정의 저역통과필터 계수에 의하여 공간적 저역통과필터링 연산을 실행하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 비디오신호 처리 시스템에서의 영역별 움직임 판단 정보를 이용한 움직임 검출 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 단계(a)는 연산된 절대값을 상기 임계값과 비교하기 전에 노이즈 제거를 위한 공간적 저역통과필터링하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 비디오신호 처리 시스템에서의 영역별 움직임 판단 정보를 이용한 움직임 검출 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 1필드 이전의 인접된 영역에서의 움직임 판단 데이터는 움직임을 검출하기 위한 위치에서의 1필드 이전의 위치로부터 1수평 라인 상/하 위치에서의 움직임 판단 데이터임을 특징으로 하는 비디오신호 처리 시스템에서의 영역별 움직임 판단 정보를 이용한 움직임 검출 방법.
  5. 비디오신호 처리 시스템에서의 보간 방법에 있어서,
    (a) 입력되는 비디오 데이터와 1프레임 이전의 같은 위치에서의 비디오 데이터의 차의 절대값을 연산하고, 상기 절대값과 임계값을 비교하여 움직임 유/무를 판단한 후에 이에 상응하는 움직임 판단 데이터를 생성시키는 단계;
    (b) 상기 움직임 판단 데이터와 1필드 이전의 인접된 영역에서의 움직임 판단 데이터들을 논리합 연산하여 제1움직임 검출 데이터를 생성시키는 단계;
    (c) 상기 제1움직임 검출 데이터를 소정의 저역통과필터 계수에 의하여 공간적 저역통과필터링 연산을 실행하여 최종적인 움직임 검출 데이터를 생성시키는 단계; 및
    (d) 상기 최종적인 움직임 검출 데이터와 소정의 알고리즘에 의하여 구한 공간적 보간값 및 시간적 보간값을 소정의 상관 연산식에 의하여 연산하여 보간 데이터를 생성시키는 단계를 포함함을 특징으로 하는 비디오신호 처리 시스템에서의 데이터 보간 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 단계(a)는 연산된 절대값을 상기 임계값과 비교하기 전에 노이즈 제거를 위한 공간적 저역통과필터링하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 비디오신호 처리 시스템에서의 데이터 보간 방법.
  7. 제5항에 있어서, 상기 1필드 이전의 인접된 영역에서의 움직임 판단 데이터는 움직임을 검출하기 위한 위치에서의 1필드 이전의 위치로부터 1수평 라인 상/하 위치에서의 움직임 판단 데이터임을 특징으로 하는 비디오신호 처리 시스템에서의데이터 보간 방법.
  8. 제5항에 있어서, 상기 소정의 상관 연산식은
    (여기에서, xn(i,h)는 보간 데이터이며, mn(i,h)는 최종적인 움직임 검출 데이터이며,는 시간적 보간 데이터이며,는 공간적 보간 데이터)
    임을 특징으로 하는 비디오신호 처리 시스템에서의 데이터 보간 방법.
  9. 비디오신호 처리 시스템에서의 움직임 검출 장치에 있어서,
    입력되는 비디오 데이터와 1프레임 이전의 같은 위치에서의 비디오 데이터의 차를 연산하고, 연산된 차 값과 임계값을 비교하여 움직임 유/무를 판단하기 위한 움직인 판단 데이터를 발생시키는 움직임 판단부;
    상기 움직임 판단 데이터를 소정의 시간동안 지연시켜 출력시키기 위한 지연부;
    상기 움직임 판단부에서 출력되는 움직임 판단 데이터와 상기 지연부에서 출력되는 지연된 움직임 판단 데이터를 논리합 연산하는 논리합 연산부; 및
    상기 논리합 연산부에서 출력되는 데이터들을 소정의 저역통과필터 계수에 의하여 공간적 저역통과필터링 연산을 실행하여 최종적인 움직임 검출 데이터를 생성시키는 공간 저역통과필터를 포함함을 특징으로 하는 비디오신호 처리 시스템에서의 영역별 움직임 판단 정보를 이용한 움직임 검출 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 움직임 판단부는
    입력되는 비디오 데이터를 프레임 단위로 저장하는 프레임 메모리;
    상기 입력되는 비디오 데이터에서 상기 프레임 메모리에서 출력되는 1프레임 이전의 같은 위치의 비디오 데이터를 감산하는 감산기;
    상기 감산기에서 출력되는 감산기의 절대값을 연산하는 절대값 연산부; 및
    상기 절대값과 소정의 임계값을 비교하여, 상기 절대값이 소정의 임계값보다 큰 경우에는 움직임이 있는 움직임 판단 데이터를 발생시키고, 그렇지 않은 경우에는 움직임이 없는 움직임 판단 데이터를 발생시키는 비교기를 포함함을 특징으로 하는 비디오신호 처리 시스템에서의 영역별 움직임 판단 정보를 이용한 움직임 검출 장치.
  11. 비디오신호 처리 시스템에서의 보간 장치에 있어서,
    입력되는 비디오 데이터와 1프레임 이전의 같은 위치에서의 비디오 데이터의 차를 연산하고, 연산된 차 값과 임계값을 비교하여 움직임 유/무를 판단하기 위한 움직인 판단 데이터를 발생시키는 움직임 판단부;
    상기 움직임 판단 데이터를 소정의 시간동안 지연시켜 출력시키기 위한 지연부;
    상기 움직임 판단부에서 출력되는 움직임 판단 데이터와 상기 지연부에서 출력되는 지연된 움직임 판단 데이터를 논리합 연산하는 논리합 연산부;
    상기 논리합 연산부에서 출력되는 데이터들을 소정의 저역통과필터 계수에 의하여 공간적 저역통과필터링 연산을 실행하여 최종적인 움직임 검출 데이터를 생성시키는 공간 저역통과필터;
    상기 입력되는 비디오 데이터 대비 1필드 이전의 비디오 데이터를 입력하여, 소정의 공간적 보간 알고리즘에 의하여 공간적 보간 데이터를 연산하는 공간 보간부;
    상기 입력되는 비디오 데이터 및 상기 지연부에서 출력되는 지연된 비디오 데이터를 입력하여, 소정의 시간적 보간 알고리즘에 의하여 시간적 보간 데이터를 연산하는 시간 보간부; 및
    상기 최종적인 움직임 검출 데이터와 상기 공간적 보간 데이터 및 시간적 보간 데이터를 입력하여, 소정의 상관 연산식에 의하여 연산하여 보간 데이터를 생성시키는 혼합부를 포함함을 특징으로 하는 비디오신호 처리 시스템에서의 데이터 보간 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 소정의 상관 연산식은
    (여기에서, xn(i,h)는 보간 데이터이며, mn(i,h)는 최종적인 움직임 검출 데이터이며,는 시간적 보간 데이터이며,는 공간적 보간 데이터)
    임을 특징으로 하는 비디오신호 처리 시스템에서의 데이터 보간 장치.
KR10-2001-0001890A 2001-01-12 2001-01-12 비디오신호 처리 시스템에서의 영역별 움직임 판단 정보를이용한 움직임 검출 방법 및 장치와 이를 이용한 데이터보간 방법 및 장치 KR100382651B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2001-0001890A KR100382651B1 (ko) 2001-01-12 2001-01-12 비디오신호 처리 시스템에서의 영역별 움직임 판단 정보를이용한 움직임 검출 방법 및 장치와 이를 이용한 데이터보간 방법 및 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2001-0001890A KR100382651B1 (ko) 2001-01-12 2001-01-12 비디오신호 처리 시스템에서의 영역별 움직임 판단 정보를이용한 움직임 검출 방법 및 장치와 이를 이용한 데이터보간 방법 및 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20020060836A KR20020060836A (ko) 2002-07-19
KR100382651B1 true KR100382651B1 (ko) 2003-05-09

Family

ID=27691554

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR10-2001-0001890A KR100382651B1 (ko) 2001-01-12 2001-01-12 비디오신호 처리 시스템에서의 영역별 움직임 판단 정보를이용한 움직임 검출 방법 및 장치와 이를 이용한 데이터보간 방법 및 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100382651B1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100437100B1 (ko) * 2001-10-08 2004-06-23 보인정밀 주식회사 비월주사 영상신호로부터 순차주사 영상신호로 변환하는비월/순차주사 변환 방법 및 회로

Also Published As

Publication number Publication date
KR20020060836A (ko) 2002-07-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1223748B1 (en) Motion detection in an interlaced video signal
JP4563603B2 (ja) 両方向動きベクトルを用いたフォーマット変換装置及びその方法
US7057665B2 (en) Deinterlacing apparatus and method
US5784115A (en) System and method for motion compensated de-interlacing of video frames
US5943099A (en) Interlaced-to-progressive conversion apparatus and method using motion and spatial correlation
US6822691B1 (en) Method of detecting motion in an interlaced video sequence utilizing region by region motion information and apparatus for motion detection
JP2832927B2 (ja) 走査線補間装置及び走査線補間用動きベクトル検出装置
US20030103568A1 (en) Pixel data selection device for motion compensated interpolation and method thereof
KR19990031433A (ko) 스캔 컨버터 회로
KR20040009967A (ko) 디인터레이싱장치 및 방법
US5444493A (en) Method and apparatus for providing intra-field interpolation of video signals with adaptive weighting based on gradients of temporally adjacent fields
KR20100114499A (ko) 후광현상이 줄어든 영상보간 장치 및 방법
JPH07162811A (ja) 中間フィールドまたは中間フレームの動き補償内挿方法および装置
JP3293561B2 (ja) 画像表示装置及び画像表示方法
JP2002510946A (ja) Ｈｄｔｖ（高品位テレビ）に向上させるコンバータ
JP2826018B2 (ja) ビデオ信号のノイズ低減システム
EP1488636A2 (en) Upconversion with noise constrained diagonal enhancement
KR100382651B1 (ko) 비디오신호 처리 시스템에서의 영역별 움직임 판단 정보를이용한 움직임 검출 방법 및 장치와 이를 이용한 데이터보간 방법 및 장치
KR100692597B1 (ko) 필드 선택이 가능한 영상처리 장치 및 그 방법
KR100382650B1 (ko) 비디오신호 처리 시스템에서의 스케일 움직임 정보를이용한 움직임 검출 방법 및 장치와 이를 이용한 데이터보간 방법 및 장치
JP2005045700A (ja) 動画像補間用動き推定方法及び動画像補間用動き推定装置
JPH09224223A (ja) 映像信号処理回路
EP0575862B1 (en) Method and apparatus for adaptive interpolation
KR100252949B1 (ko) 스캔컨버터회로
KR20040063561A (ko) 디인터레이싱 장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20120329

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130328

Year of fee payment: 11

LAPS Lapse due to unpaid annual fee