KR100547801B1 - 영상재생장치의 화상 축소장치 - Google Patents

영상재생장치의 화상 축소장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 영상재생장치에 관한 것으로, 특히 영상재생장치의 메모리 안에 특정 이미지 영역을 다른 영역에 축소하여 복사하는 영상재생장치의 화상 축소장치에 관한 것이다. 이를 해결하기 위하여 본 발명은 영상재생장치의 화상 축소장치에 있어서, 버퍼로부터 원 화상의 소정수의 화소를 더하는 화소입력 덧셈기와 특정 비트만큼 시프트시키는 시프터로 구성되어 상기 원 화상을 복사될 메모리 영역의 소정 크기만큼 축소하는 축소장치와, 상기 원 화상에 대한 주소 증가분을 통해 상기 원 화상의 주소를 계산하는 제1덧셈기와 상기 축소된 화상에 대한 주소 증가분을 통해 상기 축소된 화상의 주소를 계산하는 제2덧셈기를 갖고 상기 원 화상과 상기 축소된 화상의 주소정보를 발생하는 위치 발생기와, 상기 위치 발생기로부터 발생한 상기 원 화상의 주소정보를 갖고 상기 원 화상으로부터 가져온 소정수의 화소와 상기 위치 발생기에서 발생된 원 화상의 주소정보를 이용하여 바이리니어 하는 제1박스필터와, 상기 위치 발생기로부터 발생한 상기 축소된 화상의 주소정보를 갖고 상기 축소장치로부터 가져온 소정수의 화소와 상기 위치 발생기에서 발생된 축소된 화상의 주소정보를 이용하여 바이리니어 하는 제2박스필터와, 상기 제1박스필터 및 상기 제2박스필터에서 바이리니어한 값들을 소정 비율로 보간하는 선형보간기로 구성되는 트리리니어 필터와, 상기 화상 축소에 따른 복사 처리시에 상기 원 화상 및 축소된 화상의 화소들을 임시로 저장하는 버퍼로 구성됨을 특징으로 한다.
영상재생장치, 화상, 축소

Description

영상재생장치의 화상 축소장치{IMAGE REDUCING EQUIPMENT OF IMAGE REPRODUCER}
도 1은 본 발명에 따른 영상재생장치의 화상 축소장치의 간략구성도
도 2는 본 발명에 따른 축소장치(100)의 회로구성도
도 3은 본 발명에 따른 트리리니어(200)의 회로구성도
도 4는 본 발명에 따른 X/Y 주소 발생기(300)의 회로구성도
도 5는 본 발명에 따른 1/4 이미지로 필터링하여 메모리에 저장되는 이미지의 일 예시도
도 6은 본 발명에 따른 4개의 화소에 대해 박스 필터링한 화소 값을 나타낸 도면
본 발명은 영상재생장치에 관한 것으로, 특히 영상재생장치의 메모리 안에 특정 화상 영역을 다른 영역에 축소하여 복사하는 영상재생장치의 화상 축소장치에 관한 것이다.
화상의 축소 및 확대에 따른 영상재생에 있어 가장 중점을 두고 고려해야 할 사항으로는 왜곡이 없이 원 화상에 가깝도록 축소 및 확대하는 것과, 처리시간에 있어서 실시간 처리가 가능해야 한다는 것이다. 기존 영상재생장치에서 화상 축소시에 주로 이용하는 리샘플링(resampling) 방법은 크게 단순 샘플링법과 평균화법으로 구분되는데, 이중 상기 단순 샘플링법은 어떤 영역내의 한 점으로 대표시키는 방법이며, 상기 평균화법은 어떤 영역내의 모든 화소(pixel)를 평균화하는 방법이다. 그러나, 상기 단순 샘플링법으로 화상을 축소하는 경우 실시간(real time)으로 처리가능하나 영역내의 한 점을 대표화시키므로 화상이 왜곡되는 단점이 발생하고, 상기 평균화법으로 화상을 축소하는 경우 이미지의 왜곡은 없으나 모든 화소를 평균화하는데 따르는 시간이 많이 소요되는 단점이 있다.
이와 같이 기존의 영상재생장치에서 화상 축소시에 사용되어 온 리샘플링 방법은 영상재생장치에서 필요한 실시간 처리가 불가능하거나 화상의 왜곡현상이 발생하는 등의 문제점이 발생하여 효과적인 리샘플링이 이루어지지 못하는 문제점이 있었다.
따라서 본 발명의 목적은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 영상재생장치의 메모리 내에 일정 영역의 화상을 다른 영역으로 축소시에 화상의 왜곡현상을 줄이고 실시간 처리가 가능한 영상재생장치의 화상 축소장치를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 영상재생장치의 화상 축소장치에 있어서, 버퍼로부터 원 화상의 소정수의 화소를 더하는 화소입력 덧셈기와 특정 비트만큼 시프트시키는 시프터로 구성되어 상기 원 화상을 복사될 메모리 영역의 소정 크기만큼 축소하는 축소장치와, 상기 원 화상에 대한 주소 증가분을 통해 상기 원 화상의 주소를 계산하는 제1덧셈기와 상기 축소된 화상에 대한 주소 증가분을 통해 상기 축소된 화상의 주소를 계산하는 제2덧셈기를 갖고 상기 원 화상과 상기 축소된 화상의 주소정보를 발생하는 위치 발생기와, 상기 위치 발생기로부터 발생한 상기 원 화상의 주소정보를 갖고 상기 원 화상으로부터 가져온 소정수의 화소와 상기 위치 발생기에서 발생된 원 화상의 주소정보를 이용하여 바이리니어 하는 제1박스필터와, 상기 위치 발생기로부터 발생한 상기 축소된 화상의 주소정보를 갖고 상기 축소장치로부터 가져온 소정수의 화소와 상기 위치 발생기에서 발생된 축소된 화상의 주소정보를 이용하여 바이리니어 하는 제2박스필터와, 상기 제1박스필터 및 상기 제2박스필터에서 바이리니어한 값들을 소정 비율로 보간하는 선형보간기로 구성되는 트리리니어 필터와, 상기 화상 축소에 따른 복사 처리시에 상기 원 화상 및 축소된 화상의 화소들을 임시로 저장하는 버퍼로 구성됨을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도 록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 하기의 설명에서 구체적인 처리흐름과 같은 많은 특정 상세들은 본 발명의 보다 전반적인 이해를 제공하기 위하여 나타나 있다. 이들 특정 상세들 없이 본 발명이 실시될 수 있다는 것은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다. 그리고 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
본 발명에 따른 영상재생장치의 화상 축소장치는 도 1에 도시한 본 발명에 따른 영상재생장치의 화상 축소장치의 구성과 같이 크게 4개의 구성부로 이루어진다. 즉, 축소장치(100)와, 트리리니어 필터(trilinear filter)(200)와, X/Y 주소 발생기(300)와, 2종류의 버퍼, 버퍼0(400) 및 버퍼1(450)로 구성된다.
상기 축소장치(100)는 도 2에 도시한 축소장치(100) 내의 회로구성과 같이 구현하며, 복사될 메모리 영역의 크기와 유사한 크기만큼 축소하는 기능을 수행하며, 상기 버퍼로부터 4개의 화소(pixel)를 더하는 4입력 덧셈기(110)와 2비트 만큼 시프트(right shift)하는 시프터(shifter)(120)으로 구성된다. 따라서, 상기 축소장치(100)에서는 원 화상을 1/4배만큼 축소한다.
그리고, 상기 트리리니어 필터(200)는 도 3에 도시한 바와 같이 회로가 구성되는데, 복사될 메모리 영역의 크기보다 큰 원 화상에서 4개의 화소와 축소된 화상에서 4개의 화소를 각각 바이리니어(bilinear, 박스필터링과 동일한 의미로 사용.)하는 2개의 박스 필터(Box filter)(210, 220)와 여기서 계산된 값들을 미리 계산된 비율로 다시 보간(interpolation)하는 선형 보간기(230)로 구성된다.
또한, 상기 X/Y 주소 발생기(300)는 도 4에 도시된 바와 같이 복사되는 메모 리 영역에 해당하는 원 화상과 축소된 화상의 가상 메모리상의 위치를 발생하는 기능을 수행하는 위치 발생기이며, 상기 원 화상(Level 0)의 X 주소를 계산하는 덧셈기(311)와 원 화상(Level 0)의 Y 주소를 계산하는 덧셈기(312)를 갖는 Level 0의 X/Y 주소 발생기(310)와, 상기 Level 0의 X/Y 주소 발생기(310)와 같이 내부에 축소된 화상의 (Level 1)의 X 주소를 계산하는 덧셈기와 축소된 화상(Level 1)의 Y 주소를 계산하는 덧셈기를 갖는 Level 1의 X/Y 주소 발생기(320)로 구성된다.
도 5는 본 발명에 따른 1/4 이미지로 필터링하여 메모리에 저장되는 이미지의 일 예시도이며, 도 6은 본 발명에 따른 4개의 화소에 대해 박스 필터링한 화소 값을 나타낸 도면이다.
상술한 도 1 내지 도 6을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예를 상세히 설명한다.
만약, 256*256인 원 화상(image)을 192*192 화상으로 축소해서 메모리의 다른 영역으로 복사하는 경우를 살펴보면;
먼저, 소프트웨어(S/W)의 계산에 의해 상기 원 화상에 대한 축소될 화상의 X/Y 비율을 구하고, 이때의 X/Y 비율을 각각 X_ratio, Y_ratio 라 명명한다. 또한, 원 화상과 축소된 화상간의 비율을 구하고 이를 Level_ratio 라 명명한다.
상기 X/Y 비율은 원화상(256)÷축소될 화상(192)의 계산값인 "1.333…"이 각각의 X_ratio, Y_ratio 값이 된다.
과정1) 이렇게 X_ratio, Y_ratio 및 Level_ratio를 S/W에 의해 계산하였으면 256*256 화상을 상기 축소장치(100)에서 덧셈기(110) 및 시프터(120)에 의해 1/4 사이즈인 128*128 화상으로 축소해서 임시 메모리에 저장한다.즉, 이 과정에서는 상기 축소장치(100)에서 원 화상을 도 5와 같이 1/4 사이즈로 축소한다. 이를 수학식으로 표현하면 하기의 수학식 1과 같다.
Pnew = {P0(0,0)+P0(1,0)+P0(0,1) + P0(1,1)} / 4
여기서, Pnew는 축소된 화상, P0(XN,YN),P0(XN+1,YN),P0(XN,YN+1),P0(XN+1,YN+1)는 원 화상에 대한 임의의 화소, P0는 원 화상, XN는 특정 화소에 대한 임의의 행, YN는 특정 화소에 대한 임의의 열이다.
과정2) 한편, 상기 X/T 주소 발생기(300)에서는 상기 X_ratio 및 Y_ratio를 더해서 나온 값의 정수부분을 X/Y 주소로 도시하지 않은 메모리 제어부(일반적인 메모리를 제어하는 공지구성의 제어부를 가리킴)로 출력하고, 소수부분을 상기 트리리니어 필터(200)의 박스 필터로 입력된다. 상기 도 4의 X/Y 주소 발생기(300)의 도면에서 레벨 0에 대한 X 및 Y에 대한 주소 증가분은 원 화상에 대한 X 및 Y에 대한 증가분이며, 레벨 1에 대한 주소 증가분은 축소된 화상에 대한 X 및 Y에 대한 증가분이다.
과정3) 그러면 상기 도시하지 않은 메모리 제어부에서는 상기에서 발생된 X/Y에 대한 주소정보의 정수부분을 갖고 상기 도 5의 빗금친 부분과 같이 원 화상과 축소된 화상에서 각각 4개씩의 화소를 가져온다.
과정4) 이후, 상기 트리리니어 필터(200)는 원 화상에서 가져온 4개의 화소 와 상기 X/Y 주소 발생기(300)에서 발생한 레벨 0의 상기 X_ratio 및 Y_ratio를 더해서 나온 값의 소수부분을 갖고 박스필터링(바이리니어)를 수행하게 되는데, 이때 원 화상의 레벨 0의 박스 필터링(Box filtering)에서는 하기의 수학식 2에 따라 박스 필터링(바이리니어)을 수행한다.
P_u = {P0(0,0)-P0(1,0)}*X_ratio + P0(1,0)
P_d = {P0(0,1)-P0(1,1)}*X_ratio + P0(1,1)
Pnew = (Pu-Pd)*Y_ratio + Pd,
여기서, 상기 P_u, P_d, Pnew 는 상기 도 6에 도시된 바와 같이 상기 박스 필터링에 따른 새로운 화소 값, P0는 원 화상, X_ratio는 원 화상에 대한 축소될 화상의 행(X) 비율, Y_ratio는 원 화상에 대한 축소될 화상의 열(Y) 비율이다.
이와 동시에, 상기 트리리니어 필터(200)는 상기 축소된 화상에서 가져온 4개의 화소와 상기 X/Y 주소 발생기(300)에서 발생한 레벨 1의 상기 X_ratio 및 Y_ratio를 더해서 나온 값의 소수부분을 갖고 축소된 화상 레벨 1의 박스 필터링을 상기의 수학식 2에 의해 수행한다. 이때, 상기 수학식 2에 적용되는 각 파라미터의 정의는 다음과 같다. P0는 축소된 화상, X_ratio는 축소된 화상에 대한 축소될 화상의 행(X) 비율, Y_ratio는 축소된 화상에 대한 축소될 화상의 열(Y) 비율이다.
과정5) 상기와 같은 과정을 통해 구한 원 화상과 축소된 화상의 화소 값을 상기 Level_ratio 비율로 상기 선형 보간기(230)에서 보간(interpolation)한다.
상기 (과정1~과정5)의 진행을 원하는 메모리 영역에 모두 복사할 때까지 반복한다.
상술한 본 발명을 간단히 정리하면; 본 발명에 따른 영상재생장치의 축소장치는 화상을 임의의 배율로 축소할 때 미리 특정 크기로 필터링하여 메모리에 저장하여 두고, 이를 이용하여 화상 축소시 상기 도면들에 도시된 간단한 하드웨어 로직으로 왜곡을 최소화하는 화상 축소가 가능하며, 실시간 처리가 가능하게 된다.
한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예를 들어 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
상기와 같이 본 발명은 화상을 축소할 때 화상들을 미리 특정 크기로 필터링하여 메모리에 저장하여 두고, 이를 이용하여 축소시 활용하는데 있어 간단한 하드웨어 로직으로 왜곡을 최소화 시키면서 실시간 처리를 수행할 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

  1. 영상재생장치의 화상 축소장치에 있어서,
    버퍼로부터 원 화상의 소정수의 화소를 더하는 화소입력 덧셈기와 특정 비트만큼 시프트시키는 시프터로 구성되어 상기 원 화상을 복사될 메모리 영역의 소정 크기만큼 축소하는 축소장치와,
    상기 원 화상에 대한 주소 증가분을 통해 상기 원 화상의 주소를 계산하는 제1덧셈기와 상기 축소된 화상에 대한 주소 증가분을 통해 상기 축소된 화상의 주소를 계산하는 제2덧셈기를 갖고 상기 원 화상과 상기 축소된 화상의 주소정보를 발생하는 위치 발생기와,
    상기 위치 발생기로부터 발생한 상기 원 화상의 주소정보를 갖고 상기 원 화상으로부터 가져온 소정수의 화소와 상기 위치 발생기에서 발생된 원 화상의 주소정보를 이용하여 바이리니어 하는 제1박스필터와, 상기 위치 발생기로부터 발생한 상기 축소된 화상의 주소정보를 갖고 상기 축소장치로부터 가져온 소정수의 화소와 상기 위치 발생기에서 발생된 축소된 화상의 주소정보를 이용하여 바이리니어 하는 제2박스필터와, 상기 제1박스필터 및 상기 제2박스필터에서 바이리니어한 값들을 소정 비율로 보간하는 선형보간기로 구성되는 트리리니어 필터와,
    상기 화상 축소에 따른 복사 처리시에 상기 원 화상 및 축소된 화상의 화소들을 임시로 저장하는 버퍼로 구성됨을 특징으로 하는 영상재생장치의 화상 축소장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제1덧셈기는 상기 원 화상의 행(X) 주소와 열(Y) 주소를 각각 계산하는 덧셈기로 구성됨을 특징으로 하는 영상재생장치의 화상 축소장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제2덧셈기는 상기 축소된 화상의 행(X) 주소와 열(Y) 주소를 각각 계산하는 덧셈기로 구성됨을 특징으로 하는 영상재생장치의 화상 축소장치.
  4. 영상재생장치의 화상 축소장치에 있어서,
    버퍼로부터 원 화상의 4개의 화소를 더하는 4입력 덧셈기와 2비트만큼 시프트시키는 시프터로 구성되어 상기 원 화상을 복사될 메모리 영역의 1/4 크기만큼 축소하는 축소장치와,
    상기 원 화상에 대한 행(X) 주소 증가분을 통해 상기 원 화상의 행 주소를 계산하는 제1덧셈기와 상기 원 화상에 대한 열(Y) 주소 증가분을 통해 상기 원 화상의 열 주소를 계산하는 제2덧셈기로 구성된 원 화상 행/열 주소 발생기와, 상기 축소된 화상에 대한 행 주소 증가분을 통해 상기 축소된 화상의 행 주소를 계산하는 제3덧셈기와 상기 축소된 화상에 대한 열(Y) 주소 증가분을 통해 상기 축소된 화상의 열 주소를 계산하는 제4덧셈기로 구성된 축소된 화상 행/열 주소 발생기를 갖고 상기 원 화상과 상기 축소된 화상의 정수부분과 소수부분으로 구분된 행/열 주소정보를 발생하는 행/열 주소 발생기와,
    상기 행/열 주소 발생기로부터 발생한 상기 원 화상의 행/열 주소정보의 정수부분을 갖고 상기 원 화상으로부터 가져온 4개의 화소와 상기 행/열 주소 발생기에서 발생된 원 화상의 행/열 주소정보의 소수부분을 이용하여 바이리니어 하는 제1박스필터와, 상기 행/열 주소 발생기로부터 발생한 상기 축소된 화상의 행/열 주소정보의 정수부분을 갖고 상기 축소된 화상으로부터 가져온 4개의 화소와 상기 행/열 주소 발생기에서 발생된 축소된 화상의 행/열 주소정보의 소수부분을 이용하여 바이리니어 하는 제2박스필터와, 상기 제1박스필터 및 상기 제2박스필터에서 바이리니어한 값들을 소정 비율로 보간하여 복사할 메모리의 영역으로 보내는 선형보간기로 구성되는 트리리니어 필터와,
    상기 화상 축소에 따른 원 화상으로부터 가져온 4개의 화소와 상기 축소된 화상으로부터 가져온 4개의 화소를 각각 임시로 저장하는 2개의 버퍼로 구성됨을 특징으로 하는 영상재생장치의 화상 축소장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 축소장치는 하기의 수학식 3에 의해 원 화상을 1/4크기로 축소함을 특징으로 하는 영상재생장치의 화상 축소장치.
    Pnew = {P0(XN,YN)+P0(XN+1,YN)+P0(XN,YN+1)+P0(XN+1,YN+1)} / 4
    여기서, Pnew는 축소된 화상, P0(XN,YN),P0(XN+1,YN),P0(XN,YN+1),P0(XN+1,YN+1)는 원 화상에 대한 임의의 화소, P0는 원 화상, XN는 특정 화소에 대한 임의의 행, YN는 특정 화소에 대한 임의의 열이다.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 박스 필터링은 하기의 수학식 4에 의해 수행됨을 특징으로 하는 영상재생장치의 화상 축소장치.
    P_u = {P0(XN,YN)-P0(XN+1,YN)}*X_ratio + P0(XN+1,YN)
    P_d = {P0(XN,YN+1)-P0(XN+1,YN+1)}*X_ratio + P0(XN+1,YN+1)
    Pnew = (P_u-P_d)*Y_ratio + P_d
    여기서, 상기 P_u, P_d, Pnew 는 화소 값, P0는 원 화상 또는 축소된 화상, X_ratio는 원 화상 또는 축소된 화상에 대한 축소될 화상의 행(X) 비율, Y_ratio는 원 화상 또는 축소된 화상에 대한 축소될 화상의 열(Y) 비율임.
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