KR100422575B1 - An Efficient Spatial and Temporal Interpolation system for De-interlacing and its method - Google Patents

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KR100422575B1 KR10-2001-0045139A KR20010045139A KR100422575B1 KR 100422575 B1 KR100422575 B1 KR 100422575B1 KR 20010045139 A KR20010045139 A KR 20010045139A KR 100422575 B1 KR100422575 B1 KR 100422575B1
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Abstract

본 발명의 디인터레이싱을 위한 공간축/시간축 보간 시스템 및 방법은 완만한 기울기를 갖는 엣지의 처리 능력을 향상시켜 우수한 화질을 제공하고, 폴스 모션(False Motion)을 제거하여 우수한 화질을 제공하며, 모션 미씽(Motion Missing) 에러를 제거하여 우수한 화질을 제공하고, 입력 영상의 움직임 정도에 따라 움직임이 많은 영상, 보통 영상, 움직임이 적은 영상, 정지 영상으로 분류하고, 이를 다시 배경영역, 움직임 영역, 경계 영역으로 분류하여 각기 다른 임계값을 적용함으로써 우수한 화질을 제공함을 목적으로 한다. 이를 위하여 디인터레이싱을 위한 공간축 및 시간축 보간 시스템에 있어서, 화소값의 차이를 이용하여 움직임값을 결정하고, 상기 움직임값의 크기에 따라 입력 영상을 복수의 움직임 영역으로 구분하기 위하여 복수의 참조 필드로부터 화소값을 입력받는 움직임 검출수단; 엣지 존재 유무에 따라 화소의 선택을 달리하고, 선택된 화소에 따라 공간 보간 화소값(Z)을 결정하기 위하여 복수의 참조 필드로부터 화소값을 입력받는 엣지기반메디안 필터; 시간적으로 전, 후 필드에 위치한 복수의 후보 화소에 대한 차이를 구하고, 임계값과 비교하여 시간 보간 최소 화소값을 결정하기 위하여 복수의 참조 필드로부터 화소값을 입력받는 최소절대화소차 필터; 및 상기 엣지기반메디안필터에서 출력되는 화소값, 상기 최소절대화소차필터에서 출력되는 화소값 및 상기 엣지기반메디안필터 및 최소절대화소차필터에서 출력되는 화소값을 혼용한 화소값 중 어느 화소값을 사용하느냐의 여부를 결정하는 소프트 스위치를 포함하는 것을 특징으로 한다.The spatial / time-axis interpolation system and method for deinterlacing of the present invention improves the processing capability of edges with a gentle slope to provide excellent image quality, removes false motion, and provides excellent image quality, and motion missing. (Motion Missing) Eliminate errors and provide excellent image quality, and classify them into high-motion, normal, low-motion, and still images according to the degree of motion of the input image. The purpose is to provide excellent image quality by applying different thresholds. To this end, in the spatial and time-axis interpolation system for de-interlacing, a motion value is determined by using a difference of pixel values, and a plurality of reference fields are used to classify an input image into a plurality of motion regions according to the magnitude of the motion value. Motion detection means for receiving a pixel value; An edge-based median filter which receives a pixel value from a plurality of reference fields to change a pixel selection according to whether an edge exists and to determine a spatial interpolation pixel value Z according to the selected pixel; A minimum absolute pixel difference filter for receiving a pixel value from a plurality of reference fields to obtain a difference between a plurality of candidate pixels located in a field before and after temporally, and to determine a minimum interpolation pixel value by comparing with a threshold value; And a pixel value including a pixel value output from the edge-based median filter, a pixel value output from the minimum absolute pixel filter, and a pixel value output from the edge-based median filter and minimum absolute pixel filter. It characterized in that it comprises a soft switch for determining whether to use.

Description

디인터레이싱을 위한 공간축/시간축 보간 시스템 및 방법{An Efficient Spatial and Temporal Interpolation system for De-interlacing and its method}An Efficient Spatial and Temporal Interpolation system for De-interlacing and its method

본 발명은 디인터레이싱을 위한 공간축/시간축 보간 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 디지털 텔레비젼에서 채택되는 다양한 표준 포맷을 지원하고 화질의 향상을 위해 사용되는 비월주사 스캔 방식에서 프로그래시브 스캔 방식으로 변환시키는 IPC(Interlaced scanning video to Pregressive scanning video Conversion) 변환 시스템에서의 공간축/시간축 보간 시스템 및 방법이다.The present invention relates to a spatial / time-axis interpolation system and method for de-interlacing. Specifically, the present invention relates to a progressive scan method in an interlaced scan method that supports various standard formats adopted in digital television and is used for improving image quality. A spatial axis / temporal axis interpolation system and method in an interlaced scanning video to pregressive scanning video conversion (IPC) conversion system.

일반적으로 NTSC(National Television System Committee) 텔레비젼 시스템은 비월주사(Interlaced)스캔 방식으로 화면재생을 하지만, 컴퓨터 모니터나 디지털 텔레비젼에서의 VGA(Video Graphics Array) 등은 프로그래시브(Progressive) 스캔 방식으로 화면을 재생한다. 여기서, 비월주사 스캔 방식이라 함은 하나의 프레임(Frame : NTSC 컬러 방식의 텔레비젼 화면에서는 초당 30 프레임이 필요함)을 2개의 필드(Field : 홀수 행, 짝수 행)로 나눈 뒤, 이를 순차적으로 주사해 하나의 프레임을 만드는 것이며, 프로그래시브 스캔 방식이라 함은 하나의 프레임으로 만들어 화면에 한번에 주사해 재생하는 것이다. 2개의 필드로 나뉘어진 비월주사식 영상을 화면에 출력하기 전에 하나의 프레임으로 변환하는 작업을 디인터레이싱(De-interlacing)이라 한다. 프로그래시브 스캔 영상을 비월주사 스캔 영상으로 변환하는 것은 쉬우나, 비월주사 스캔 영상을 프로그래시브 스캔 영상으로 변환하는 것은 어렵다. 그러나, 현재의 디지털 텔레비젼 수신기는 비월주사 영상 뿐만 아니라 프로그래시브 영상도 같이 지원하므로 모니터가 프로그레시브 주사를 지원하거나 입력된 비월주사 영상을 다른 포맷으로 변환하기 위해서는 디인터레이싱되어야 한다.In general, NTSC (National Television System Committee) television systems play screens using interlaced scanning, while video monitors (VGAs) on computer monitors or digital televisions are screened by progressive scan. Play it. Here, the interlaced scan method is divided into two fields (Field: odd rows, even rows) after dividing one frame (Frame: 30 frames per second in an NTSC color TV screen) and sequentially scanning them. One frame is created, and the progressive scan method creates one frame and scans it on the screen at once. Deinterlacing is the process of converting an interlaced image divided into two fields into one frame before outputting it to the screen. It is easy to convert a progressive scan image into an interlaced scan image, but it is difficult to convert an interlaced scan image into a progressive scan image. However, current digital television receivers support not only interlaced images but also progressive images, so that the monitor needs to be deinterlaced in order to support progressive scanning or convert the interlaced images into other formats.

지금까지 디인터레이싱에 대한 다양한 방법들이 제시되어 왔는데 크게 움직임 보상(Motion Compensation) 방법과 움직임 비보상(No Motion Compensation) 방법이 있다. 상기 움직임 보상 방법의 경우 연산량이 많고 구조가 복잡하며 잘못된 움직임을 보상하는 경우에 에러가 전달되는 단점이 있으며, 움직임 비보상 방법에는 다양한 공간 필터를 사용한 접근 방법과 움직임에 따라 적응적으로 변하는(Motion Adaptive) 방법 등이 있다.Various methods of deinterlacing have been proposed so far, and there are largely a motion compensation method and a no motion compensation method. The motion compensation method has a disadvantage in that a large amount of computation, a complicated structure, and an error are transmitted when compensating for an incorrect motion, and the motion non-compensation method are adaptively changed according to an approach and a motion using various spatial filters. Adaptive) method.

디인터레이싱의 구현을 위해 널리 사용하는 방법으로 엣지를 추출하여 라인간 평균을 구하는 ELA(Edge based Line Average : 엣지 기반 라인 평균) 방법이 간단한 계산과 구현의 용이성 때문에 많이 사용되고 있지만, 화소 휘도값의 작은 변화에 민감하고 잘못된 엣지 정보를 이용하는 등의 단점이 있다.Edge-based line average (ELA) method, which is a widely used method to implement de-interlacing, uses the edge-based line average method to extract the edge-to-line average. There are disadvantages such as using sensitive and incorrect edge information.

움직임에 적응적으로 변하는(Motion adaptive) 방법은 입력 영상의 움직임을 검출하여 움직임에 따라 공간축 필터와 시간축 필터를 적절히 사용하는 방법인데, 잘못된 움직임 검출로 인한 모션 미씽(Motion Missing)과 폴스 모션(False Motion)에러가 발생한다. 여기서, 모션 미씽(Motion Missing)이라 함은 움직임이 있는 영역을 움직임이 없는 영역으로 간주하여 발생하는 에러로서 화질에 치명적인 영향을 미치고, 폴스 모션(False Motion)이라 함은 움직임이 없는 영역을 움직임이 있는 영역으로 간주하여 발생하는 화질의 저하를 초래한다.Motion adaptive is a method that detects the motion of the input image and uses the space- and time-base filters according to the motion. Motion missing and false motion due to faulty motion detection are performed. False Motion) Error occurs. Here, motion missing is an error generated by considering a moving area as a non-moving area, which has a fatal effect on image quality, and a false motion is a motion in an area where there is no motion. Degradation of the image quality caused by considering the area as is caused.

디인터레이서의 성능을 결정하는 또 하나의 중요한 요소는 움직임이 있는 대각선 엣지(Moving Diagonal Edge)의 처리인데, 이는 공간 필터로 주로 사용하는 상기 엣지기반라인평균방법의 경우 완만하게 변화하는 엣지의 처리가 제대로 되지 않아 화질의 저하를 가져오는 단점이 있다.Another important factor in determining the performance of the deinterlacer is the processing of moving diagonal edges, which is a function of smoothly changing edges in the case of the edge-based line averaging method, which is mainly used as a spatial filter. There is a disadvantage in that the picture quality is reduced.

상기의 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 완만한 기울기를 갖는 엣지의 처리 능력을 향상시켜 우수한 화질을 제공할 수 있는 디인터레이싱을 위한 공간축 및 시간축 보간 시스템 및 방법을 제공한다.In order to solve the above problems, the present invention provides a spatial axis and time axis interpolation system and method for de-interlacing that can provide excellent image quality by improving the processing capacity of the edge having a gentle slope.

또한, 본 발명은 폴스 모션(False Motion)을 제거하여 우수한 화질을 제공할 수 있는 디인터레이싱을 위한 공간축 및 시간축 보간 시스템 및 방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a spatial axis and time axis interpolation system and method for de-interlacing that can provide excellent image quality by removing the false motion (False Motion).

또한, 본 발명은 모션 미씽(Motion Missing) 에러를 제거하여 우수한 화질을 제공할 수 있는 디인터레이싱을 위한 공간축 및 시간축 보간 시스템 및 방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a spatial axis and time axis interpolation system and method for de-interlacing that can provide excellent image quality by eliminating motion missing (error).

또한, 본 발명은 입력 영상의 움직임 정도에 따라 움직임이 많은 영상, 보통 영상, 움직임이 적은 영상, 정지 영상으로 분류하고, 이를 다시 배경영역, 움직임영역, 경계 영역으로 분류하여 각기 다른 임계값을 적용함으로써 우수한 화질을 제공할 수 있는 디인터레이싱을 위한 공간축 및 시간축 보간 시스템 및 방법을 제공한다.In addition, according to the present invention, the motion image is classified into a high motion image, a normal image, a low motion image, and a still image according to the degree of motion of the input image. The present invention provides a spatial axis and time axis interpolation system and method for deinterlacing that can provide excellent image quality.

도 1은 본 발명에 따른 디인터레이서의 블록 다이어그램,1 is a block diagram of a deinterlacer according to the present invention;

도 2는 본 발명에 따른 시간축에 존재하는 4개의 필드로부터의 움직임 추출 설명도,2 is an explanatory diagram of motion extraction from four fields existing in the time axis according to the present invention;

도 3은 본 발명에 따른 입력 영상의 분류 및 임계값 결정 흐름도,3 is a flowchart for classifying and determining a threshold value of an input image according to the present invention;

도 4는 도 3에 의해 구해진 영상을 움직임영역, 배경영역, 경계영역으로 세분하는 흐름도,4 is a flowchart of subdividing an image obtained by FIG. 3 into a motion area, a background area, and a boundary area;

도 5는 본 발명에 따른 3단계 최적 화소값을 탐색하는 흐름도,5 is a flowchart of searching for a three-step optimal pixel value according to the present invention;

도 6은 본 발명에 따른 3단계 탐색 과정에서 후보 화소를 선택하는 일실시예시도,FIG. 6 is an exemplary view of selecting a candidate pixel in a three step search process according to the present invention; FIG.

도 7은 본 발명에 따른 엣지의 방향을 최종적으로 추출하기 위한 흐름도,7 is a flowchart for finally extracting the direction of the edge according to the present invention;

도 8은 본 발명에 따른 후보값 결정을 위한 예시도.8 is an exemplary diagram for determining a candidate value according to the present invention.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

110 : 움직임 검출수단 111 : 움직임 검출부110: motion detection means 111: motion detection unit

113 : 최대치 검출부 115 : 메디안 필터부113: maximum detection unit 115: median filter unit

117 : 임계값 결정부 120 : EBMED 필터117: threshold determination unit 120: EBMED filter

130 : AMPD 필터 140 : 소프트 스위치130: AMPD filter 140: soft switch

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 디인터레이싱을 위한 공간축 및 시간축 보간 시스템에 있어서, 화소값의 차이를 이용하여 움직임값을 결정하고, 상기 움직임값의 크기에 따라 입력 영상을 복수의 움직임 영역으로 구분하기 위하여 복수의 참조 필드로부터 화소값을 입력받는 움직임 검출수단; 엣지 존재 유무에 따라 화소의 선택을 달리하고, 선택된 화소에 따라 공간 보간 화소값(Z)을 결정하기 위하여 복수의 참조 필드로부터 화소값을 입력받는 엣지기반메디안 필터; 시간적으로 전, 후 필드에 위치한 복수의 후보 화소에 대한 차이를 구하고, 임계값과 비교하여 시간 보간 최소 화소값을 결정하기 위하여 복수의 참조 필드로부터 화소값을 입력받는 최소절대화소차 필터; 및 상기 엣지기반메디안필터에서 출력되는 화소값, 상기 최소절대화소차필터에서 출력되는 화소값 및 상기 엣지기반메디안필터 및 최소절대화소차필터에서 출력되는 화소값을 혼용한 화소값 중 어느 화소값을 사용하느냐의 여부를 결정하는 소프트 스위치를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention is to determine the motion value using the difference of the pixel value in the spatial axis and time axis interpolation system for de-interlacing, and to convert the input image into a plurality of motion regions according to the magnitude of the motion value Motion detection means for receiving pixel values from a plurality of reference fields to distinguish them; An edge-based median filter which receives a pixel value from a plurality of reference fields to change a pixel selection according to whether an edge exists and to determine a spatial interpolation pixel value Z according to the selected pixel; A minimum absolute pixel difference filter for receiving a pixel value from a plurality of reference fields to obtain a difference between a plurality of candidate pixels located in a field before and after temporally, and to determine a minimum interpolation pixel value by comparing with a threshold value; And a pixel value including a pixel value output from the edge-based median filter, a pixel value output from the minimum absolute pixel filter, and a pixel value output from the edge-based median filter and minimum absolute pixel filter. It characterized in that it comprises a soft switch for determining whether to use.

또한, 본 발명의 상기 움직임 검출수단은, 상기 움직임값에 따라 상기 입력 영상을 움직임이 많은 영상, 보통영상, 움직임이 적은 영상 및 정지영상의 4가지 영상으로 구분하여 각각 상한과 하한의 임계값을 설정하는 임계값 결정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the motion detection means of the present invention, according to the motion value, the input image is divided into four images of a high motion image, a normal image, a low motion image and a still image, respectively, the threshold value of the upper limit and the lower limit, respectively; And a threshold value determination unit for setting.

또한, 본 발명의 상기 임계값은, 최소절대화소차필터와 소프트스위치에서 사용되는 것을 특징으로 한다.In addition, the threshold value of the present invention is characterized by being used in a minimum absolute pixel filter and a soft switch.

또한, 본 발명의 상기 임계값 결정부의 4가지 영상은, 각각 움직임값의 크기에 따라 다시 움직임영역, 배경영역 및 경계영역으로 세분되는 것을 특징으로 한다.In addition, the four images of the threshold determination unit of the present invention may be further subdivided into a motion region, a background region, and a boundary region according to the magnitude of the motion value.

또한, 본 발명은 화소값을 256단계로 구분할 때, 상기 움직임영역의 임계값은 90 내지 110, 배경영역의 임계값은 15 내지 25, 그리고 경계영역의 임계값은 3 내지 10임을 특징으로 한다.In addition, when the pixel value is divided into 256 steps, the threshold value of the motion area is 90 to 110, the threshold value of the background area is 15 to 25, and the threshold value of the boundary area is 3 to 10.

또한, 본 발명의 상기 움직임 검출수단은, 소정 위치에 있는 화소의 움직임값을 검출하기 위하여 수학식 -- 을 사용하는 움직임 검출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the motion detecting means of the present invention, in order to detect the motion value of the pixel at a predetermined position. It characterized in that it comprises a motion detector using a.

또한, 본 발명의 상기 엣지기반메디안필터는, 엣지의 방향을 추출하기 위하여 7(행) ×3(열) 윈도우를 사용함을 특징으로 한다.In addition, the edge-based median filter of the present invention is characterized by using a 7 (row) x 3 (column) window to extract the direction of the edge.

또한, 본 발명의 상기 엣지기반메디안필터는, 엣지가 존재하는 경우에 현재 필드내 엣지에 해당하는 화소값들의 평균값, 현재 필드내 엣지 내측에 위치하는 화소값들의 평균값, 현재 필드내 엣지 외측에 위치하는 화소값들의 평균값, 현재 필드내 엣지 내측 및 외측에 위치하는 화소값들의 평균값 및 현재 필드와 인접한 전후 두 필드내의 화소값들의 평균값을 이용하여 후보화소값을 결정하는 것을 특징으로 한다.In addition, the edge-based median filter of the present invention, when the edge is present, the average value of the pixel values corresponding to the edge in the current field, the average value of the pixel values located inside the edge in the current field, located outside the edge in the current field The candidate pixel value is determined by using an average value of pixel values, an average value of pixel values located inside and outside an edge in a current field, and an average value of pixel values in two front and back fields adjacent to the current field.

또한, 본 발명의 상기 엣지기반메디안필터는, 엣지가 존재하지 않는 경우에, 보간대상화소에 인접한 상, 하 화소간의 평균값, 보간대상화소에 인접한 우상, 좌하 화소간의 평균값, 보간대상화소에 인접한 좌상, 우하 화소간의 평균값, 보간대상화소에 인접한 우상, 좌상, 좌하, 우하 화소간의 평균값 및 현재 필드와 인접한 전후 두 필드내의 화소값의 평균값을 이용하여 후보화소값을 결정하는 것을 특징으로 한다.Also, the edge-based median filter of the present invention, when no edge exists, the average value between the upper and lower pixels adjacent to the interpolation target pixel, the upper right adjacent to the interpolation target pixel, the average value between the lower left pixels, and the upper left adjacent to the interpolation target pixel. The candidate pixel value is determined by using an average value between the lower right pixels, an average value between upper right, left upper, lower left and lower right pixels adjacent to the interpolation target pixel, and an average value of pixel values in the front and rear two fields adjacent to the current field.

또한, 본 발명의 상기 소프트스위치는, 최종 보간되는 화소값(z)를 구하기 위하여 수학식In addition, the soft switch of the present invention, in order to find the pixel value z to be finally interpolated

-,- ,

여기서, α는임 -Where α is Im-

을 이용하는 것을 특징으로 한다.It characterized by using.

또한, 본 발명의 디인터레이싱을 위한 공간축 및 시간축 보간 방법에 있어서, 화소값의 차이를 이용하여 움직임값을 결정하고, 상기 움직임값의 크기에 따라 입력 영상을 복수의 움직임 영역으로 구분하기 위하여 복수의 참조 필드로부터 화소값을 입력받는 움직임 검출단계; 엣지 존재 유무에 따라 화소의 선택을 달리하고, 선택된 화소에 따라 보간한 화소값(Z)을 결정하기 위하여 복수의 참조 필드로부터 화소값을 입력받는 엣지기반메디안 필터링 단계; 시간적으로 전, 후 필드에위치한 복수의 후보 화소에 대한 차이를 구하고, 임계값과 비교하여 시간 보간 최소 화소값을 결정하기 위하여 복수의 참조 필드로부터 화소값을 입력받는 최소절대화소차 필터링 단계; 및 상기 엣지기반메디안필터에서 출력되는 화소값, 상기 최소절대화소차필터에서 출력되는 화소값 및 상기 엣지기반메디안필터 및 상기 최소절대화소차필터에서 출력되는 화소값을 혼용한 화소값 중 어느 화소값을 사용하느냐의 여부를 결정하는 소프트 스위칭 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the spatial and temporal axis interpolation method for the deinterlacing of the present invention, a plurality of motions are determined in order to determine a motion value by using a difference of pixel values, and to divide the input image into a plurality of motion areas according to the magnitude of the motion value. A motion detection step of receiving a pixel value from a reference field; An edge-based median filtering step of selecting pixels according to whether edges are present and receiving pixel values from a plurality of reference fields to determine the interpolated pixel value Z according to the selected pixel; A minimum absolute pixel difference filtering step of obtaining a difference between a plurality of candidate pixels located in a field before and after temporally and receiving pixel values from a plurality of reference fields to determine a minimum interpolation minimum pixel value by comparing with a threshold value; And a pixel value of the pixel value output from the edge-based median filter, the pixel value output from the minimum absolute pixel filter, and the pixel value mixed with the pixel value output from the edge-based median filter and the minimum absolute pixel filter. It characterized in that it comprises a soft switching step of determining whether or not to use.

또한, 본 발명의 상기 엣지기반메디안필터링 단계는, 수평방향과 수직방향으로 연산자를 적용하여 각 방향의 엣지 맵을 추출하는 단계; 및 상기 엣지 맵을 바탕으로 7(행) ×3(열) 윈도우를 사용하여 엣지의 방향을 추출하여 메디안 필터링을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The edge-based median filtering step of the present invention may include extracting edge maps in each direction by applying an operator in a horizontal direction and a vertical direction; And performing median filtering by extracting an edge direction using a 7 (row) x 3 (column) window based on the edge map.

또한, 본 발명의 상기 최소절대화소차필터링 단계는, 3단계 탐색과정 - 제1단계는 시간적으로 전, 후 필드에 위치한 5개의 후보 화소간 차이값을 구하여 최소 화소를 선택하는 단계이고, 제2단계는 1단계에서 구한 상기 최소 화소를 기준으로 주위 4 후보에 대해 최소 화소를 구하여 임계값과 비교하며, 임계값보다 적은 경우 최소화소값을 결정하는 단계이며, 제3단계는 임계값보다 큰 경우에 수행하는 단계이고, 탐색하기 전에 양쪽 필드에 존재하는 화소값의 차가 임계값보다 작은 경우 3단계 탐색을 수행하지 않고 전,후 필드의 화소값과 현재 필드 내의 상,하 화소값의 평균값에 대해 메디안 필터링하여 구함 - 을 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the minimum absolute pixel filtering step of the present invention may include a three-step searching process, wherein the first step is a step of selecting a minimum pixel by obtaining a difference value between five candidate pixels located in a field before and after in time. In the step, the minimum pixel is calculated for the surrounding 4 candidates based on the minimum pixel obtained in step 1 and compared with a threshold value. When the value is less than the threshold value, the minimum value is determined. If the difference between the pixel values in both fields before the search is smaller than the threshold, the median is applied to the average value of the pixel values of the front and back fields and the upper and lower pixel values in the current field without performing the three-step search. Wanted to be filtered.

또한, 본 발명은 디인터레이싱을 위한 공간축 및 시간축 보간 시스템에 있어서, 화소값의 차이를 이용하여 움직임값을 결정하고, 상기 움직임값의 크기에 따라입력 영상을 복수의 움직임 영역으로 구분하기 위하여 복수의 참조 필드로부터 화소값을 입력받는 움직임 검출기능; 엣지 존재 유무에 따라 화소의 선택을 달리하고, 선택된 화소에 따라 보간한 화소값(Z)을 결정하기 위하여 복수의 참조 필드로부터 화소값을 입력받는 엣지기반메디안 필터링 기능; 시간적으로 전, 후 필드에 위치한 복수의 후보 화소에 대한 차이를 구하고, 임계값과 비교하여 시간 보간 최소 화소값을 결정하기 위하여 복수의 참조 필드로부터 화소값을 입력받는 최소절대화소차 필터링 기능; 및 상기 엣지기반메디안필터에서 출력되는 화소값, 상기 최소절대화소차필터에서 출력되는 화소값 및 상기 엣지기반메디안필터 및 상기 최소절대화소차필터에서 출력되는 화소값을 혼용한 화소값 중 어느 화소값을 사용하느냐의 여부를 결정하는 소프트 스위칭 기능을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체임을 특징으로 한다.In addition, in the spatial and time-axis interpolation system for de-interlacing, a motion value is determined by using a difference of pixel values, and a plurality of motion regions are used to classify the input image into a plurality of motion regions according to the magnitude of the motion value. A motion detection function for receiving a pixel value from a reference field; An edge-based median filtering function that receives a pixel value from a plurality of reference fields to change the pixel selection depending on whether an edge exists and to determine the pixel value Z interpolated according to the selected pixel; A minimum absolute pixel difference filtering function for obtaining a difference between a plurality of candidate pixels located in a field before and after temporally and receiving pixel values from a plurality of reference fields to determine a time interpolation minimum pixel value by comparing with a threshold value; And a pixel value of the pixel value output from the edge-based median filter, the pixel value output from the minimum absolute pixel filter, and the pixel value mixed with the pixel value output from the edge-based median filter and the minimum absolute pixel filter. And a computer readable recording medium having recorded thereon a program for realizing a soft switching function for determining whether or not to use the "

상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련된 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.The above objects, features and advantages will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 디인터레이서의 블록 다이어그램이다.1 is a block diagram of a deinterlacer according to the present invention.

본 발명의 디인터레이서는 움직임을 검출하여 움직임정보를 구하는 움직임검출수단(110)과, 움직임 정보를 공간영역상에서 보간하는 EBMED 필터(120)와, 움직임 정보를 시간영역상에서 보간하는 AMPD 필터(130) 및 위의 수단들을 통해 구해진 화소값에 대하여 EBMED 필터(120)를 사용하여 보간한 값을 사용할 지, AMPD 필터(130)를 사용하여 보간한 값을 사용할 지, 그 두값을 혼용하여 사용할 지를 결정하는 소프트 스위치(140)로 이루어진다.The deinterlacer according to the present invention detects motion and obtains motion information, motion detection means 110, an EBMED filter 120 for interpolating motion information in a spatial domain, an AMPD filter 130 for interpolating motion information in a time domain, and Software for determining whether to use the interpolated value using the EBMED filter 120, the interpolated value using the AMPD filter 130, or to use the two values mixed with the pixel values obtained through the above means. Switch 140.

움직임 검출부(111)에서 3개의 참조 필드(reference field)로부터 입력되는 화소값을 이용하여 움직임 영역을 판별하기 위해 각 화소값의 차이를 구하면, 최대치 검출부(113)에서는 3개 후보 화소의 차를 이용하여 이 중 최대 화소차를 움직임 값으로 정하여 움직임 영역을 판별하고, 잡음 제거를 위하여 메디안 필터부(115)를 통과시킨다.When the motion detector 111 obtains a difference between each pixel value to determine a motion region using pixel values input from three reference fields, the maximum detector 113 uses a difference of three candidate pixels. The maximum pixel difference is set as a motion value to determine a motion region, and the median filter 115 is passed to remove noise.

여기서, 구해지는 움직임 값을 이용하여 임계값 결정부(117)에서는 먼저 입력 영상의 움직임 정도를 파악하여 크게 4가지 영상으로 분류한 후, 움직임 정도에 따라 AMPD(Absolute Minimum Pixel Difference, 최소절대화소차) 필터(130)에서 사용될 임계값과 소프트 스위치(140)에서 사용될 임계값을 결정한다. 또한, 임계값 결정부(117)에서는 입력 영상을 움직임이 많은 영상, 보통 영상, 움직임이 적은 영상, 정지 영상으로 구분하여 각각의 상한값과 하한값을 설정한다.Here, the threshold determination unit 117 first grasps the degree of motion of the input image and classifies it into four images by using the obtained motion value. Then, according to the degree of motion, the absolute minimum pixel difference (AMPD) is determined. ) A threshold to be used in filter 130 and a threshold to be used in soft switch 140. In addition, the threshold value determination unit 117 divides the input image into a moving image, a normal image, a moving image, and a still image to set respective upper and lower limits.

소프트 스위치(140)에서는 이 값을 이용하여 EBMED(Edge based Median : 에지 기반 메디안) 필터(120)를 통과한 화소값을 사용할 지, AMPD 필터(130)를 통과한 화소값을 사용할 지, EBMED 필터(120)를 통과한 화소값과 AMPD 필터(130)를 통과한 화소값을 혼용하여 사용할 지를 결정한다.The soft switch 140 uses this value to use the pixel value passed through the edge based median (EBMED) filter 120, the pixel value passed through the AMPD filter 130, or the EBMED filter. It is determined whether the pixel value passed through 120 and the pixel value passed through AMPD filter 130 are mixed.

움직임이 있는 대각선 엣지(Moving Diagonal Edge) 부분의 효율적인 보간을 위해서 EBMED 필터가 사용되며, 모션 미씽을 제거하기 위해서 주위 화소값을 3 단계로 고려하여 화소값을 결정하는 AMPD 필터를 사용한다. 이 때, 움직임 검출부(111)에서 밝기 차(Brightness Difference)를 사용하므로 폴스 모션(FalseMotion)은 발생하지 않는다.EBMED filter is used for efficient interpolation of moving diagonal edge, and AMPD filter is used to determine the pixel value by considering surrounding pixel values in three steps to eliminate motion missing. In this case, since the motion detection unit 111 uses a brightness difference, false motion does not occur.

각각의 블록을 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.Each block will be described in more detail as follows.

움직임 검출수단(110)Motion detection means (110)

움직임 검출수단(110)은 움직임검출을 통하여 임계값을 결정하는 움직임 비보상 방법에서 디인터레이싱의 성능에 영향을 미치는 가장 중요한 요소 중의 하나는 정확한 움직임의 검출이다. 여기서는 시간축에 존재하는 주위의 3개 참조 필드로부터 화소의 밝기 차를 이용하여 움직임 벡터를 구한다.One of the most important factors affecting the performance of deinterlacing in the motion non-compensation method in which the motion detection unit 110 determines the threshold value through motion detection is accurate motion detection. Here, the motion vector is obtained using the brightness difference of the pixels from the three reference fields around the time axis.

도 2는 본 발명에 따른 시간축에 존재하는 4개의 필드로부터 움직임을 추출하는 설명도이다.2 is an explanatory diagram for extracting motion from four fields existing in the time axis according to the present invention.

수학식1은 'z'위치에 있는 화소의 움직임 값을 구하기 위해 사용된다.Equation 1 is used to obtain a motion value of the pixel at the 'z' position.

상기 수학식 1은 밝기 차를 이용하여 움직임 값을 구할 때 특정 부분에서의 미세한 움직임은 검출되지 않는 단점이 있다. 그러나, 여기서는 이러한 특정 부분에서 발생하는 모션 미씽(Motion Missing)의 경우 AMPD 필터(130)를 통해 보상하므로 화질의 열화는 발생하지 않는다.Equation 1 has a disadvantage in that minute motion in a specific portion is not detected when a motion value is obtained using a brightness difference. However, in this case, the motion missing occurring in this specific part is compensated by the AMPD filter 130, so that the degradation of the image quality does not occur.

구해진 움직임 정보를 이용하여 입력되는 영상을 크게 움직임이 많은 영상, 보통영상, 움직임이 적은 영상, 정지 영상의 4가지 유형으로 분류하고 이렇게 구해진 영상을 다시 부분별로 움직임이 있는 영역, 배경 영역, 경계 영역으로 세분한다.Using the obtained motion information, the input image is classified into four types of a large motion image, a normal image, a low motion image, and a still image, and the image thus obtained is again divided into regions with motions, background regions, and boundary regions. Subdivide into.

도 3는 본 발명에 따른 입력 영상의 분류 및 임계값 결정을 위한 흐름도이다.3 is a flowchart for classifying an input image and determining a threshold according to the present invention.

최대밝기차가 계산되고(301), 움직임값이 결정되면(303), 현재 움직임값이 기준값보다 큰 가의 여부를 판단하여(305) 크면 움직임이 많은 영상으로 인식한다(307). 현재 움직임값이 기준값보다 작으면, 다시보다 큰 가를 판단하여(309), 작으면 정지영상으로 인식하고(317), 크면 또 다시 현재 움직임값이보다 큰 지를 판단한다(311). 이 때, 현재 움직임값이보다 크면 보통 영상으로 인식하고(313), 작으면 움직임이 적은 영상으로 인식한다(315).When the maximum brightness difference is calculated (301) and the motion value is determined (303), it is determined whether the current motion value is larger than the reference value (305). If the current movement value is less than the reference value, If it is larger (309), if it is small, it is recognized as a still image (317). If it is large, the current motion value is It is determined whether it is greater (311). At this time, the current movement value If larger, it is recognized as a normal image (313), if smaller, it is recognized as an image with less movement (315).

도 4는 도 3에 의해 구해진 영상을 움직임영역, 배경영역, 경계영역으로 세분하는 흐름도이다.FIG. 4 is a flowchart for subdividing the image obtained by FIG. 3 into a motion region, a background region, and a boundary region.

도 3에 의해 구해진 영상의 움직임 정보가 입력되면(401), 움직임이 있는 영역과 움직임이 없는 영역을 판별하여(403), 움직임이 있는 영역(405)은 임계값을 100으로 하고(407), 움직임이 있는 영역의 주변 화소(409)들은 임계값을 5로 하며(411), 움직임이 없는 영역(413)은 임계값을 20으로 한다(415).When motion information of the image obtained by FIG. 3 is input (401), a region with movement and a region without movement are determined (403), and the region with movement 405 is set to a threshold value (100), Peripheral pixels 409 in the motion area have a threshold value of 5 (411), and the motionless area 413 has a threshold value of 20 (415).

여기에 사용되는 임계값은 모의 실험을 통해 얻은 값으로서, 화소값을 256단계로 구분할 때, 상기 움직임영역의 임계값은 90 내지 110, 배경영역의 임계값은 15 내지 25, 그리고 경계영역의 임계값은 3 내지 10이 바람직하나, 그 중에서도 도4에서 사용된 값은 최선의 값이다.The threshold value used here is a value obtained through simulation, and when the pixel value is divided into 256 levels, the threshold value of the motion area is 90 to 110, the threshold value of the background area is 15 to 25, and the threshold value of the boundary area. The value is preferably 3 to 10, but the value used in FIG. 4 is the best value.

움직임이 많은 영상의 경우 보간될 화소 값에 대한 정보가 공간영역 상에 더 많이 존재하므로 공간 필터에 중점을 두어 보간하고, 정지 영상의 경우 시간영역 상에 더 많은 화소 정보가 존재하므로 시간축 필터에 더 비중을 두어 보간한다.In the case of moving images, more information about the pixel values to be interpolated exists in the spatial domain, so the interpolation focuses on the spatial filter, and in the case of still images, more pixel information exists in the time domain. Interpolate with emphasis.

즉, 입력 영상을 움직임이 있는 영역, 배경 영역, 경계 영역으로 구분하고, 이들 각각에 사용하는 임계값을 달리 하여 연산 효율을 높인다. 움직임이 있는 영역은 공간 필터를 사용하므로 3 단계 탐색을 수행할 필요가 없기 때문에 높은 임계값을 주어 간단한 연산을 행하며, 정지 영역 또한, 모션 미씽이 발생할 확률이 거의 없으므로 비교적 높은 임계값을 주어 보간할 화소값을 결정한다. 하지만 경계 부분의 경우 모션 미씽이 일어날 수 있으므로 낮은 임계값을 준다.In other words, the input image is divided into a motion region, a background region, and a boundary region, and the threshold value used for each of them is changed to increase the computational efficiency. Since the motion area uses a spatial filter, there is no need to perform a three-step search, so simple calculations are given with high thresholds, and still areas also have relatively high thresholds because there is little chance of motion missing. Determine the pixel value. However, in the case of the boundary part, motion missing can occur, which gives a low threshold.

시간축 보간(Temporal Interpolation)을 위한 AMPD 필터(130)AMPD Filter 130 for Temporal Interpolation

정확한 움직임 정보가 추출된다면 필드간(inter-field)의 보간은 영상의 정지 영역에 사용되므로 보간될 화소와 같은 위치에 있는 앞, 뒤 필드의 평균으로도 좋은 결과를 얻을 수 있지만, 정확한 움직임 정보가 없을 때에는 모션 미씽 에러가 발생하여 화질의 심각한 열화를 초래한다. 움직임 검출부(111)에서는 3개의 참조 필드와 1개의 현재 후보 필드로 된 4개의 필드에서 밝기 차를 이용하여 움직임을 추출하는데, 이 경우 특정한 부분에서의 미세한 움직임은 검출할 수 없는 단점이 있다. 이를 극복하기 위하여 경도 차를 이용한 움직임 검출 방법이 제시되었지만 이 방법은 노이즈에 민감한 단점이 있다. 따라서, 본 발명은 이와 같이 발생하는모션 미씽 에러를 제거하기 위해 3 단계 탐색 과정을 거친다.If accurate motion information is extracted, inter-field interpolation is used in the still area of the image, so even if the average of the front and back fields in the same position as the pixel to be interpolated can obtain a good result, When not present, motion missing errors will occur, resulting in severe degradation of picture quality. The motion detector 111 extracts motion by using the brightness difference from four fields including three reference fields and one current candidate field. In this case, fine motion in a specific portion cannot be detected. In order to overcome this problem, a motion detection method using a hardness difference has been proposed, but this method has a disadvantage of being sensitive to noise. Therefore, the present invention goes through a three-step search process to eliminate such motion missing errors.

도 5는 본 발명에 따른 3 단계 최적 화소값을 탐색하는 흐름도로서, 도 6의 본 발명에 따른 3 단계 탐색 과정에서 후보 화소를 선택하는 일실시예를 통하여 설명하기로 한다.FIG. 5 is a flowchart of searching for a three-step optimal pixel value according to the present invention, and will be described with reference to an embodiment of selecting a candidate pixel in the three-step search process according to the present invention of FIG. 6.

도 6(A)의 i번째 필드내 빗금친 화소가 보간해야 할 화소이고, 동일 위치의 이전 필드((i-1)번째 필드)와 다음 필드((i+1)번째 필드) 화소값의 절대치가 임계치보다 작으면(501), 3단계 탐색을 수행하지 않고 이전 필드 화소값, 다음 필드 화소값 및 현재 필드 내 위와 아래 화소값의 평균값 등의 구해진 3개의 값(3 tap)에 대해 메디안 필터를 거치게 한다(503).The shaded pixel in the i-th field of Fig. 6A is the pixel to be interpolated, and the absolute value of the pixel value of the previous field ((i-1) th field) and the next field ((i + 1) th field) at the same position. Is less than the threshold (501), the median filter is applied to the obtained three values (3 taps), such as the previous field pixel value, the next field pixel value, and the average value of the upper and lower pixel values in the current field, without performing a three-step search. (503).

한편, 동일 위치의 이전 필드((i-1)번째 필드)와 다음 필드((i+1)번째 필드) 화소값의 절대치가 임계치보다 크면, 도 6(B)의 이전 필드((i-1)번째 필드)와 다음 필드((i+1)번째 필드) 사이에 차이값(5개)을 구하여 가장 작은 값을 갖는 화소를 선택하는 거친 검색을 수행한다(505). 도 6(C)에서와 같이 이전 필드((i-1)번째 필드) 내 맨 왼쪽의 화소가 가장 작은 값으로 선정되면(507), 그 위치에 근접한 4개의 화소와 다음 필드((i+1)번째 필드)와 차이값 중 가장 작은 화소를 선택한다(509).On the other hand, if the absolute value of the pixel value of the previous field ((i-1) th field) and the next field ((i + 1) th field) at the same position is larger than the threshold value, the previous field ((i-1) of FIG. The difference value (five) is obtained between the second field) and the next field (the (i + 1) th field), and a rough search for selecting the pixel having the smallest value is performed (505). As shown in FIG. 6C, when the leftmost pixel in the previous field ((i-1) th field) is selected as the smallest value (507), four pixels close to the position and the next field ((i + 1) are selected. ) And the smallest pixel among the (th) field) and the difference value is selected (509).

선택된 화소값이 임계값보다 작으면(511), 그 값을 선택하고(513), 선택된 화소값이 임계값보다 크면 도 6(C)의 최소 절대 화소 주위 4개 화소와 다음 필드와의 차이 중 가장 작은 값을 선택한다(515).If the selected pixel value is smaller than the threshold value (511), the value is selected (513). If the selected pixel value is larger than the threshold value, the difference between the four pixels around the minimum absolute pixel of FIG. The smallest value is selected (515).

즉, 시간적으로 전, 후 필드에 위치한 5 개의 후보 화소에 대해 차이값을 구하여 최소가 되는 화소를 선택한다(1단계). 1단계에서 구해진 화소위치를 기준으로 주위 4 후보에 대해 최소 화소 차이값을 구하고, 임계값과 비교하여 임계값보다 작은 경우 최소 화소 값을 선택한다(2단계). 임계값보다 큰 경우에는 다시 탐색하여 최소 화소값의 선택을 위한 탐색을 수행한다(3단계).That is, the minimum value is selected by obtaining a difference value for five candidate pixels located in the front and back fields in time (step 1). The minimum pixel difference value is obtained for the surrounding 4 candidates based on the pixel position obtained in step 1, and the minimum pixel value is selected when the value is smaller than the threshold value (step 2). If it is larger than the threshold value, the search is performed again to select the minimum pixel value (step 3).

공간축 보간(Spacial Interpolation)을 위한 EBMED 필터(120)EBMED Filter 120 for Spacial Interpolation

디인터레이싱 알고리즘의 성능을 좌우하는 중요한 문제 중의 하나는 움직임이 있는 대각선 엣지(Moving Diagonal Edge)의 처리이다.One of the major issues that affect the performance of deinterlacing algorithms is the handling of moving diagonal edges.

이는 두 단계로 나누어지는데, 우선, 3*3 소벨(sobel) 연산자를 사용하여 엣지 맵(edge map)을 추출하고, 다음으로 움직임이 완만한 대각선 엣지의 디인터레이싱을 향상시키기 위하여 방향 룰을 적용함에 있어 7*3 윈도우를 선택한다.This is divided into two phases: first, using the 3 * 3 sobel operator to extract the edge map, and then applying the direction rules to improve the deinterlacing of the slow-moving diagonal edges. Select the 7 * 3 window.

도 7은 본 발명에 따른 엣지의 방향을 최종적으로 추출하기 위한 흐름도이다.7 is a flowchart for finally extracting the direction of the edge according to the present invention.

방향성을 찾기 위해서 수평 방향과 수직 방향으로 각각 연산자를 적용하여(701) 수평 방향 엣지 맵과 수직 방향 엣지 맵을 추출한다(703). 이는 일반적인 3*3 윈도우가 45, 0, -45 도 방향의 엣지 맵을 추출할 수 있는데 비해 7*3 윈도우를 사용함으로써 45, 30, 15, 0, -15, -30, -45 도 방향의 완만한 엣지에 대하여 우수한 성능을 발휘한다.In order to find the directionality, the operator is applied in the horizontal direction and the vertical direction, respectively (701) to extract the horizontal edge map and the vertical edge map (703). This means that a typical 3 * 3 window can extract edge maps in the 45, 0, -45 degree directions, while using 7 * 3 windows in the 45, 30, 15, 0, -15, -30, -45 degree directions. Excellent performance against gentle edges.

구해진 엣지 맵을 바탕으로 메디안 필터를 취한다(705). 먼저 엣지 맵을 바탕으로 7*3 윈도우내에서 방향성을 검출한다. 방향성의 구분은 45, 30, 15, 0, -15, -30, -45도의 7개로 분류된다. 방향성이 검출되지 아니하거나 0도일 경우에는 필드 내의 위 화소와 아래 화소의 평균값으로 대치된다. 그러나, 나머지 6개의 방향에 해당되는 경우에는 5개의 후보값을 계산하여 5 탭 메디안 필터를 통과하게 된다. 이와 같은 과정을 통하여 방향을 결정하게 된다(707).The median filter is taken based on the obtained edge map (705). First, the directionality is detected within the 7 * 3 window based on the edge map. The division of directionality is classified into seven of 45, 30, 15, 0, -15, -30, and -45 degrees. If the directionality is not detected or zero degrees, it is replaced by the average value of the upper and lower pixels in the field. However, in the remaining six directions, five candidate values are calculated and passed through the 5-tap median filter. Through this process, the direction is determined (707).

도 8은 본 발명에 따른 후보값 결정을 위한 예시도로서, 도 8(A)는 엣지가 존재하지 않을 경우, 45도 엣지 존재시 및 30도 엣지 존재시 후보값 X1의 결정을 위한 방법을 보이고, 도 8(B)는 엣지가 존재하지 않을 경우, 45도 엣지 존재시 및 30도 엣지 존재시 후보값 X2의 결정을 위한 방법을 보이고, 도 8(C)는 엣지가 존재하지 않을 경우, 45도 엣지 존재시 및 30도 엣지 존재시 후보값 X3의 결정을 위한 방법을 보이고, 도 8(D)는 엣지가 존재하지 않을 경우, 45도 엣지 존재시 및 30도 엣지 존재시 후보값 X4의 결정을 위한 방법을 보이고, 도 8(E)는 엣지가 존재하지 않을 경우, 45도 엣지 존재시 및 30도 엣지 존재시 후보값 X5의 결정을 위한 방법을 보인다.FIG. 8 is an exemplary diagram for determining a candidate value according to the present invention, and FIG. 8 (A) shows a method for determining a candidate value X1 in the presence of a 45 degree edge and in the presence of a 30 degree edge when no edge exists. 8 (B) shows a method for determining a candidate value X2 in the absence of an edge and in the presence of a 45 degree edge and in the presence of a 30 degree edge, and FIG. 8 (C) shows a method for determining an edge value when the edge does not exist. Fig. 8 (D) shows a method for determining candidate value X4 when there is no edge, when there is no edge, and when there is a 45 degree edge and when there is a 30 degree edge. 8 (E) shows a method for determining the candidate value X5 in the absence of an edge, in the presence of a 45 degree edge and in the presence of a 30 degree edge.

먼저, 5개의 후보값은 엣지가 존재하는 경우를 예로 들어 설명하면 다음과 같다. 첫째, 현재 필드내 엣지에 해당하는 화소값들의 평균값이고(도 8(A)), 둘째, 현재 필드내 엣지 내측에 위치하는 화소값들의 평균값이고(도 8(B)), 셋째, 현재 필드내 엣지 외측에 위치하는 화소값들의 평균값이고(도 8(C)), 넷째, 현재 필드내 엣지 내측 및 외측에 위치하는 화소값들의 평균값이며(도 8(D)), 다섯째, 현재 필드와 인접한 전후 두 필드내의 화소값들의 평균값이다(도 8(E)).First, the five candidate values are described as an example in which an edge exists. First, it is an average value of pixel values corresponding to the edge in the current field (Fig. 8 (A)), and second, it is an average value of pixel values located inside the edge in the current field (Fig. 8 (B)). The average value of the pixel values located outside the edge (Fig. 8 (C)), and the fourth, the average value of the pixel values located inside and outside the edge in the current field (Fig. 8 (D)). It is an average value of pixel values in two fields (Fig. 8 (E)).

엣지가 존재하지 않는 경우에 대해서도 도 8의 좌측에 나타난 바와 같이 후보값을 결정한다. 첫째, 보간대상화소에 인접한 상, 하 화소간의 평균값을 취하고(도 8(A)), 둘째, 보간대상화소에 인접한 우상, 좌하 화소간의 평균값을 취하며(도 8(B)), 셋째, 보간대상화소에 인접한 좌상, 우하 화소간의 평균값을 취하며(도 8(C)), 넷째, 보간대상화소에 인접한 우상, 좌상, 좌하, 우하 화소간의 평균값을 취하며(도 8(D)), 다섯째, 현재 필드와 인접한 전후 두 필드내의 화소값의 평균값이다(도 8(E)).Even when no edge exists, the candidate value is determined as shown on the left side of FIG. First, the average value is taken between the upper and lower pixels adjacent to the interpolation target pixel (Fig. 8 (A)), and second, the average value is taken between the upper right and lower left pixels adjacent to the interpolation target pixel (Fig. 8 (B)). The average value is taken between the upper left and right lower pixels adjacent to the target pixel (Fig. 8 (C)), and the fourth is the average value between the upper right, upper left, lower left and lower right pixels adjacent to the interpolation target pixel (Fig. 8 (D)). Is an average value of pixel values in the front and rear two fields adjacent to the current field (Fig. 8 (E)).

이렇게 선택된 화소에 대해서 5-탭 메디안 필터를 적용하는 바, 공간축상에서 보간되는 'z'의 화소값은 아래 수학식2에 의해 결정된다.As the 5-tap median filter is applied to the selected pixel, the pixel value of 'z' interpolated on the spatial axis is determined by Equation 2 below.

여기서, FIR은 Finite Impulse Resonse 필터를 약칭한 것이다.Here, FIR stands for Finite Impulse Resonse filter.

소프트 스위치(140)Soft switch (140)

소프트 스위치(140)는 위의 방법들을 통해 구해진 화소 값에 대해 EBMED 필터(120)를 이용하여 보간한 화소 값을 사용할 지, AMPD 필터(130)를 사용하여 보간한 값을 최종 화소값으로 사용할 지 혹은 그 두 값을 혼용하여 사용할 지를 결정한다.The soft switch 140 uses the interpolated pixel value using the EBMED filter 120 or the interpolated value using the AMPD filter 130 as the final pixel value for the pixel values obtained through the above methods. Or decide whether to mix the two values.

아래의 수학식 3은 이를 결정하는 계수를 구하는 식이고, 수학식 4는 본 발명에 따라 최종적으로 보간되는 'z'화소 값을 결정하는 식이다.Equation 3 below is a coefficient for determining this Equation 4 is an equation for determining the 'z' pixel value to be finally interpolated according to the present invention.

여기서 "Med"는 최대치 검출부(113)에서 구해진 최대 움직임 값에 대해 노이즈 제거를 위해 메디안 필터부(115)를 통과한 값을 나타내며 "H"와 "L"은 상한값과 하한값을 각각 가리킨다.Here, "Med" indicates a value passed through the median filter unit 115 to remove noise with respect to the maximum motion value obtained by the maximum value detector 113, and "H" and "L" indicate an upper limit value and a lower limit value, respectively.

여기에 사용되는 상, 하한 임계 값은 영상의 종류에 따라 다르다. 앞서 임계값 결정수단(110)에서 설명한 것처럼 입력 영상을 움직임이 있는 영상, 보통 영상, 움직임이 없는 영상, 정지 영상으로 구분하고 각각에 대해 다른 임계 값을 결정하여 성능을 향상시킨다.The upper and lower threshold values used herein depend on the type of image. As described above in the threshold determining means 110, the input image is divided into a moving image, a normal image, a moving image, and a still image, and a different threshold value is determined for each to improve performance.

이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지로 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니다.The present invention described above is capable of various substitutions, modifications, and changes without departing from the spirit and scope of the present invention to those skilled in the art to which the present invention pertains. It is not limited.

상기와 같은 본 발명의 구성에 따라 엣지의 방향 성분을 정확하게 구할 수있고, 폴스 모션과 움직임이 있는 대각선 엣지에 대해서도 좋은 성능을 발휘한다. 또한, 본 발명은 입력 영상을 움직임이 있는 영역, 배경 영역, 경계 영역으로 나누고 3단계에 걸쳐 정확한 화소값을 보간함으로서 모션 미씽 에러를 제거할 수 있다. 마지막으로, 본 발명은 입력 영상을 움직임이 많은 영상, 보통 영상, 움직임이 적은 영상, 정지 영상으로 분류하고 각각 다른 임계 값을 적용함으로써 최종적으로 화질의 향상시킬 수 있다.According to the configuration of the present invention as described above, the direction component of the edge can be accurately obtained, and it shows good performance even with a diagonal edge with false motion and movement. In addition, the present invention can remove the motion missing error by dividing the input image into a moving region, a background region, and a boundary region and interpolating an accurate pixel value in three steps. Finally, the present invention can finally improve the image quality by classifying the input image into a moving image, a normal image, a moving image, and a still image and applying different threshold values.

Claims (22)

디인터레이싱을 위한 공간축 및 시간축 보간 시스템에 있어서,In the spatial and time-axis interpolation system for de-interlacing, 화소값의 차이를 이용하여 움직임값을 결정하고, 상기 움직임값의 크기에 따라 입력 영상을 복수의 움직임 영역으로 구분하기 위하여 복수의 참조 필드로부터 화소값을 입력받는 움직임 검출수단;Motion detection means for determining a motion value by using a difference of pixel values, and receiving pixel values from a plurality of reference fields in order to classify the input image into a plurality of motion regions according to the magnitude of the motion value; 엣지 존재 유무에 따라 화소의 선택을 달리하고, 선택된 화소에 공간 보간 화소값(Z)을 결정하기 위하여 복수의 참조 필드로부터 화소값을 입력받는 엣지기반메디안 필터;An edge-based median filter that varies pixel selection depending on whether an edge exists and receives pixel values from a plurality of reference fields to determine a spatial interpolation pixel value Z for the selected pixel; 시간적으로 전, 후 필드에 위치한 복수의 후보 화소에 대한 차이를 구하고, 임계값과 비교하여 시간 보간 최소 화소값을 결정하기 위하여 복수의 참조 필드로부터 화소값을 입력받는 최소절대화소차 필터; 및A minimum absolute pixel difference filter for receiving a pixel value from a plurality of reference fields to obtain a difference between a plurality of candidate pixels located in a field before and after temporally, and to determine a minimum interpolation pixel value by comparing with a threshold value; And 상기 엣지기반메디안필터에서 출력되는 화소값, 상기 최소절대화소차필터에서 출력되는 화소값 및 상기 엣지기반메디안필터 및 최소절대화소차필터에서 출력되는 화소값을 혼용한 화소값 중 어느 화소값을 사용하느냐의 여부를 결정하는 소프트 스위치를 포함하고,Any pixel value is used which is a mixed pixel value output from the edge-based median filter, a pixel value output from the minimum absolute pixel filter, and a pixel value output from the edge-based median filter and minimum absolute pixel filter. Includes a soft switch for determining whether to 상기 움직임 검출수단은, 상기 움직임값에 따라 상기 입력 영상을 움직임이 많은 영상, 보통영상, 움직임이 적은 영상 및 정지영상의 4가지 영상으로 구분하여 각각 상한과 하한의 임계값을 설정하는 임계값 결정부를 포함하며,The motion detection unit determines a threshold value for setting an upper limit and a lower limit threshold value by dividing the input image into four images of a high motion image, a normal image, a low motion image, and a still image according to the motion value. Includes wealth, 상기 임계값 결정부의 4가지 영상은, 각각 움직임값의 크기에 따라 다시 움직임영역, 배경영역 및 경계영역으로 세분되는 것을 특징으로 하는 디인터레이싱을 위한 공간축 및 시간축 보간 시스템.The four images of the threshold value determination unit are subdivided into motion regions, background regions, and boundary regions according to the magnitude of the motion values, respectively. 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 임계값은,The method of claim 1, wherein the threshold value, 최소절대화소차필터와 소프트스위치에서 사용되는 것을 특징으로 하는 디인터레이싱을 위한 공간축 및 시간축 보간 시스템.Spatial and temporal axis interpolation system for deinterlacing characterized in that it is used in the minimum absolute pixel filter and soft switch. 삭제delete 제3항에 있어서,The method of claim 3, 화소값을 256단계로 구분할 때, 상기 움직임영역의 임계값은 90 내지 110, 배경영역의 임계값은 15 내지 25, 그리고 경계영역의 임계값은 3 내지 10임을 특징으로 하는 디인터레이싱을 위한 공간축 및 시간축 보간 시스템.When dividing the pixel value into 256 steps, the spatial axis for the deinterlacing, characterized in that the threshold of the motion region is 90 to 110, the threshold of the background region is 15 to 25, and the threshold of the boundary region is 3 to 10. Time base interpolation system. 제1항에 있어서, 상기 움직임 검출수단은,The method of claim 1, wherein the motion detecting means, 소정 위치에 있는 화소의 움직임값을 검출하기 위하여 수학식Equation for detecting a motion value of a pixel at a predetermined position --- - 을 사용하는 움직임 검출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 디인터레이싱을 위한 공간축 및 시간축 보간 시스템.Space and time axis interpolation system for a de-interlacing, characterized in that it comprises a motion detection unit using. 삭제delete 제1항에 있어서, 엣지의 방향을 추출하기 위하여 7(행) ×3(열) 윈도우를 사용하는 상기 엣지기반메디안필터는,The edge-based median filter of claim 1, wherein the edge-based median filter uses a 7 (row) x 3 (column) window to extract an edge direction. 엣지가 존재하는 경우에 현재 필드내 엣지에 해당하는 화소값들의 평균값, 현재 필드내 엣지 내측에 위치하는 화소값들의 평균값, 현재 필드내 엣지 외측에 위치하는 화소값들의 평균값, 현재 필드내 엣지 내측 및 외측에 위치하는 화소값들의 평균값 및 현재 필드와 인접한 전후 두 필드내의 화소값들의 평균값을 이용하여 후보화소값을 결정하는 것을 특징으로 하는 디인터레이싱을 위한 공간축 및 시간축 보간 시스템.If there is an edge, the average value of the pixel values corresponding to the edge in the current field, the average value of the pixel values located inside the edge in the current field, the average value of the pixel values outside the edge in the current field, the inside edge of the current field and 12. A spatial and temporal axis interpolation system for deinterlacing, wherein the candidate pixel value is determined using an average value of pixel values located outside and an average value of pixel values in two front and rear fields adjacent to the current field. 제1항에 있어서, 엣지의 방향을 추출하기 위하여 7(행) ×3(열) 윈도우를 사용하는 상기 엣지기반메디안필터는,The edge-based median filter of claim 1, wherein the edge-based median filter uses a 7 (row) x 3 (column) window to extract an edge direction. 엣지가 존재하지 않는 경우에, 보간대상화소에 인접한 상, 하 화소간의 평균값, 보간대상화소에 인접한 우상, 좌하 화소간의 평균값, 보간대상화소에 인접한 좌상, 우하 화소간의 평균값, 보간대상화소에 인접한 우상, 좌상, 좌하, 우하 화소간의 평균값 및 현재 필드와 인접한 전후 두 필드내의 화소값의 평균값을 이용하여 후보화소값을 결정하는 것을 특징으로 하는 디인터레이싱을 위한 공간축 및 시간축 보간 시스템.If no edge exists, the average value between the upper and lower pixels adjacent to the interpolation target pixel, the upper right adjacent to the interpolation target pixel, the average value between the lower left pixel, the upper left adjacent to the interpolation target pixel, the average value between the lower right pixel, and the upper right adjacent to the interpolation target pixel And a candidate pixel value is determined using an average value between upper left, lower left and right lower pixels, and an average value of pixel values in front and rear two fields adjacent to the current field. 제1항에 있어서, 상기 소프트스위치는,The method of claim 1, wherein the soft switch, 최종 보간되는 화소값(z)를 구하기 위하여 수학식To obtain the final interpolated pixel value z -,- , 여기서, α는임 -Where α is Im- 을 이용하는 것을 특징으로 하는 디인터레이싱을 위한 공간축 및 시간축 보간 시스템.Space- and time-axis interpolation system for de-interlacing, characterized in that using. 디인터레이싱을 위한 공간축 및 시간축 보간 방법에 있어서,In the spatial axis and time axis interpolation method for deinterlacing, 화소값의 차이를 이용하여 움직임값을 결정하고, 상기 움직임값의 크기에 따라 입력 영상을 복수의 움직임 영역으로 구분하기 위하여 복수의 참조 필드로부터 화소값을 입력받는 움직임 검출단계;A motion detection step of determining a motion value by using a difference of pixel values, and receiving pixel values from a plurality of reference fields in order to classify the input image into a plurality of motion regions according to the magnitude of the motion value; 엣지 존재 유무에 따라 화소의 선택을 달리하고, 선택된 화소에 따라 보간한 화소값(Z)을 결정하기 위하여 복수의 참조 필드로부터 화소값을 입력받는 엣지기반메디안 필터링 단계;An edge-based median filtering step of selecting pixels according to whether edges are present and receiving pixel values from a plurality of reference fields to determine the interpolated pixel value Z according to the selected pixel; 시간적으로 전, 후 필드에 위치한 복수의 후보 화소에 대한 차이를 구하고, 임계값과 비교하여 시간 보간 최소 화소값을 결정하기 위하여 복수의 참조 필드로부터 화소값을 입력받는 최소절대화소차 필터링 단계; 및A minimum absolute pixel difference filtering step of obtaining a difference between a plurality of candidate pixels located in a field before and after temporally and receiving pixel values from a plurality of reference fields to determine a minimum interpolation pixel value by comparing with a threshold value; And 상기 엣지기반메디안필터에서 출력되는 화소값, 상기 최소절대화소차필터에서 출력되는 화소값 및 상기 엣지기반메디안필터 및 상기 최소절대화소차필터에서 출력되는 화소값을 혼용한 화소값 중 어느 화소값을 사용하느냐의 여부를 결정하는 소프트 스위칭 단계를 포함하고,The pixel value of the pixel value output from the edge-based median filter, the pixel value output from the minimum absolute pixel filtering filter, and the pixel value output from the edge-based median filter and the minimum absolute pixel filtering filter are mixed. A soft switching step of determining whether to use, 상기 움직임 검출단계는, 상기 움직임값에 따라 상기 입력 영상을 움직임이 많은 영상, 보통영상, 움직임이 적은 영상 및 정지영상의 4가지 영상으로 구분하여 각각 임계값을 설정하는 단계를 포함하며,The motion detecting step may include setting a threshold value by dividing the input image into four images of a high motion image, a normal image, a low motion image, and a still image according to the motion value. 상기 4가지 영상은, 각각 움직임값의 크기에 따라 다시 움직임영역, 배경영역 및 경계영역으로 세분되는 것을 특징으로 하는 디인터레이싱을 위한 공간축 및 시간축 보간 방법.The four images are subdivided into motion regions, background regions, and boundary regions according to the magnitudes of the motion values, respectively. 삭제delete 제11항에 있어서, 상기 임계값은,The method of claim 11, wherein the threshold value, 최소절대화소차필터핑 단계와 소프트스위칭 단계에서 사용되는 것을 특징으로 하는 디인터레이싱을 위한 공간축 및 시간축 보간 방법.Space- and time-axis interpolation method for de-interlacing characterized in that it is used in the least absolute pixel filtering step and the soft switching step. 삭제delete 제13항에 있어서,The method of claim 13, 화소값을 256단계로 구분할 때, 상기 움직임영역의 임계값은 90 내지 110, 배경영역의 임계값은 15 내지 25, 그리고 경계영역의 임계값은 3 내지 10임을 특징으로 하는 디인터레이싱을 위한 공간축 및 시간축 보간 방법.When dividing the pixel value into 256 steps, the spatial axis for the deinterlacing, characterized in that the threshold of the motion region is 90 to 110, the threshold of the background region is 15 to 25, and the threshold of the boundary region is 3 to 10. Time base interpolation method. 제11항에 있어서, 상기 움직임 검출단계는,The method of claim 11, wherein the detecting of the motion comprises: 소정 위치에 있는 화소의 움직임값을 검출하기 위하여 수학식Equation for detecting a motion value of a pixel at a predetermined position --- - 을 사용하는 것을 특징으로 하는 디인터레이싱을 위한 공간축 및 시간축 보간 방법.A spatial axis and time axis interpolation method for de-interlacing, characterized in that using. 삭제delete 제11항에 있어서,The method of claim 11, 상기 엣지기반메디안필터링 단계는, 수평방향과 수직방향으로 연산자를 적용하여 각 방향의 엣지 맵을 추출하는 단계와, 상기 엣지 맵을 바탕으로 7(행) ×3(열) 윈도우를 사용하여 엣지의 방향을 추출하여 메디안 필터링을 수행하는 단계를 포함하며,The edge-based median filtering step includes extracting edge maps in each direction by applying an operator in a horizontal direction and a vertical direction, and using a 7 (row) x 3 (column) window based on the edge map. Extracting a direction to perform median filtering, 상기 엣지기반메디안필터링 단계는, 엣지가 존재하는 경우에 현재 필드내 엣지에 해당하는 화소값들의 평균값, 현재 필드내 엣지 내측에 위치하는 화소값들의 평균값, 현재 필드내 엣지 외측에 위치하는 화소값들의 평균값, 현재 필드내 엣지 내측 및 외측에 위치하는 화소값들의 평균값 및 현재 필드와 인접한 전후 두 필드내의 화소값들의 평균값을 이용하여 후보화소값을 결정하는 것을 특징으로 하는 디인터레이싱을 위한 공간축 및 시간축 보간 방법.In the edge-based median filtering step, when an edge exists, an average value of pixel values corresponding to an edge in the current field, an average value of pixel values located inside an edge in the current field, and a value of pixel values outside an edge in the current field The spatial and temporal axis interpolation for deinterlacing comprises determining a candidate pixel value using an average value, an average value of pixel values located inside and outside an edge in a current field, and an average value of pixel values in two front and back fields adjacent to the current field. Way. 제11항에 있어서,The method of claim 11, 상기 엣지기반메디안필터링 단계는, 수평방향과 수직방향으로 연산자를 적용하여 각 방향의 엣지 맵을 추출하는 단계와, 상기 엣지 맵을 바탕으로 7(행) ×3(열) 윈도우를 사용하여 엣지의 방향을 추출하여 메디안 필터링을 수행하는 단계를 포함하며,The edge-based median filtering step includes extracting edge maps in each direction by applying an operator in a horizontal direction and a vertical direction, and using a 7 (row) x 3 (column) window based on the edge map. Extracting a direction to perform median filtering, 상기 엣지기반메디안필터링 단계는, 엣지가 존재하지 않는 경우에, 보간대상화소에 인접한 상, 하 화소간의 평균값, 보간대상화소에 인접한 우상, 좌하 화소간의 평균값, 보간대상화소에 인접한 좌상, 우하 화소간의 평균값, 보간대상화소에 인접한 우상, 좌상, 좌하, 우하 화소간의 평균값 및 현재 필드와 인접한 전후 두 필드내의 화소값의 평균값을 이용하여 후보화소값을 결정하는 것을 특징으로 하는 디인터레이싱을 위한 공간축 및 시간축 보간 방법.In the edge-based median filtering step, when no edge exists, an average value between upper and lower pixels adjacent to an interpolation target pixel, an upper right adjacent to an interpolation target pixel, an average value between lower left pixels, and an upper left and lower right pixel adjacent to an interpolation target pixel A spatial axis and a time axis for deinterlacing, wherein the candidate pixel value is determined using an average value, an average value between upper right, left upper, lower left, and lower right pixels adjacent to the interpolation target pixel, and an average value of pixel values in the front and rear two fields adjacent to the current field. Interpolation method. 제11항에 있어서, 상기 소프트스위칭 단계는,The method of claim 11, wherein the soft switching step, 수학식Equation -,- , 여기서, α는임 -Where α is Im- 을 이용하여 최종 보간되는 화소값(z)를 구하는 것을 특징으로 하는 디인터레이싱을 위한 공간축 및 시간축 보간 방법.The spatial and temporal axis interpolation method for deinterlacing, wherein the pixel value z is finally interpolated. 제11항에 있어서, 상기 최소절대화소차필터링 단계는,The method of claim 11, wherein the minimum absolute pixel filtering step is 3단계 탐색과정 - 제1단계는 시간적으로 전, 후 필드에 위치한 5개의 후보 화소간 차이값을 구하여 최소 화소를 선택하는 단계이고, 제2단계는 1단계에서 구한 상기 최소 화소를 기준으로 주위 4 후보에 대해 최소 화소를 구하여 임계값과 비교하며, 임계값보다 적은 경우 최소화소값을 결정하는 단계이며, 제3단계는 임계값보다 큰 경우에 수행하는 단계이고, 탐색하기 전에 양쪽 필드에 존재하는 화소값의 차가 임계값보다 작은 경우 3단계 탐색을 수행하지 않고 전,후 필드의 화소값과 현재 필드 내의 상,하 화소값의 평균값에 대해 메디안 필터링하여 구함 - 을 포함하는 것을 특징으로 하는 디인터레이싱을 위한 공간축 및 시간축 보간 방법.Three-stage search process-The first step is to select the minimum pixel by obtaining the difference value between five candidate pixels located in the before and after fields temporally, and the second step is based on the surrounding pixels based on the minimum pixel obtained in the first step. Obtaining the minimum pixel for the candidate and comparing it with the threshold value, and determining the smallest minimum value when less than the threshold value, the third step is performed when the value is larger than the threshold value, the pixels present in both fields before searching The median filtering is performed on the average value of the pixel values of the front and rear fields and the upper and lower pixel values of the current field without performing a three-step search when the difference between the values is smaller than the threshold value. Space and time axis interpolation method. 삭제delete
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