KR100595254B1

KR100595254B1 - 좌표 변환 장치 및 방법

Info

Publication number: KR100595254B1
Application number: KR1020040003530A
Authority: KR
Inventors: 김대중
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2004-01-17
Filing date: 2004-01-17
Publication date: 2006-07-03
Also published as: KR20050075859A; US7421150B2; US20050157947A1

Abstract

본 발명은 인버스 매핑(Inverse-Mapping)을 사용하여 입력 영상의 좌표에서 출력 화소의 좌표를 구하는데 있어 누적 위치오차를 없앨 수 있는 좌표 변환 장치 및 방법을 제공하기 위한 것으로서, 외부에서 입력되는 영상을 저장하는 입력 레지스터와, 외부에서 입력되는 영상의 특성에 대한 초기값을 저장하는 초기값 레지스터와, 초기값 레지스터에 저장된 초기값을 이용하여 외부에서 입력되는 영상을 초기화하는 누적 레지스터와, 입력 레지스터의 출력값과 누적 레지스터의 출력값을 가산하고 가산된 값을 누적 레지스터로 출력하는 가산기와, 출력되는 영상을 저장하는 출력 레지스터와, 누적 레지스터의 출력의 크기와 출력 레지스터의 출력의 크기를 비교하여 입력 샘플들 사이에서 출력화소가 Re-Sampling되어야할 위치를 나타내는 소수값을 구하고, 이를 이용하여 보간(interpolation)하는 디코더부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

좌표변환, 인버스 매핑, 누적 위치 오차, 영상의 공간 해상도

Description

좌표 변환 장치 및 방법{apparatus and method for coordinate conversion}

도 1 은 일반적인 인버스 매핑 방법을 나타낸 도면

도 2 는 종래 기술에 따른 누적 위치 오차를 가지지 않는 좌표 변환 장치를 나타낸 도면

도 3 은 도 2에서의 상태 레지스터의 구조를 나타낸 도면

도 4 는 본 발명에 따른 누적 위치 오차를 가지지 않는 좌표 변환 장치를 나타낸 도면

도 5 는 본 발명에 따른 누적 위치 오차를 가지지 않는 좌표 변환 방법을 나타낸 흐름도

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100 : 입력 레지스터 200 : 가산기

300 : 초기값 레지스터 400 : 누적 레지스터

500 : 출력 레지스터 600 : 디코더부

본 발명은 인버스 매핑(Inverse Mapping)을 통하여 디지털 영상의 공간해상 도를 변환하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

영상의 공간해상도를 표현하는 포맷(format)에는 QCIF, QVGA, SIF, CIF, NTSC, PAL, 480P, 720P, 1080I등의 다양한 포맷이 존재하고, 또한 디스플레이 디바이스(Display Device) 역시 다양한 해상도의 출력을 지원하므로 다양한 입력을 고정된 해상도의 디스플레이 디바이스에 출력하기 위해서는 공간해상도 변환이 필수적이라 할 수 있다.

일반적으로 영상의 공간해상도 변환을 구현하는데는 출력 영상의 좌표를 입력 영상의 좌표에 Re-Mapping하는 인버스 매핑(Inverse-Mapping) 방법이 사용되어진다.

도 1 은 일반적인 인버스 매핑 방법을 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하여 설명하면, 입력 영상 좌표에 매핑 되어지는 출력 영상 좌표는 하나의 입력 영상 좌표에 매핑 되어지지 않으므로 주변 입력 영상 좌표의 화소값들을 이용하여 출력 영상좌표의 화소값을 결정하는 방법을 필요로 한다.

이때 입력 영상좌표에 매핑 되어지는 출력화소의 좌표를 구하는 방법을 Re-Sampling이라 하고, 주변 입력 영상 좌표의 화소들을 이용하여 출력 영상의 화소값을 결정하는 방법을 보간법(Interpolation)이라 한다.

따라서, 상기 보간법(Interpolation)에 따라 필요한 주변 화소의 수가 결정되어진다.

[미국특허 5,835,160] "Sampling Rate Conversion Using Digital Differential Analyzers"에서는 DDA(Digital Differential Analyzers)를 사용하여 re-sampling하고 보간(Interpolation)하는 방법을 설명하고 있으며, 도 2에서 나타내고 있다.

도 2를 참조하여 설명하면, 매 출력화소 마다 증가분(11-BIT RATIO REGISTER)(10)과 누적값(12-BIT STATUS REGISTER)(20)을 더한 누적값(20)을 사용하여 공간해상도 변환을 설명하고 있다. 즉, 도 3과 같이 누적값(20)의 정수부분을 사용하여 입력 샘플을 이동(Shifting)하고, 소수부분은 입력 샘플들 사이에서 출력화소가 Re-Sampling 되어야할 위치를 나타낸다. 이때, 소수부분은 도 1에서 Sx 혹은 Sy를 나타내며, 보간 필터(Interpolation Filter)의 계수는 소수점이하 2자리를 사용하여 선택되어진다.

이와 같은 인버스 매핑(Inverse-Mapping) 방법에서 출력의 좌표는 입력의 좌표에 대해서 입력크기/출력크기 만큼의 증가분씩 증가하는데, 일반적으로 입력과 출력의 비는 유한값을 가지지 않는다.

따라서, 증가분이 1/1024의 정밀도를 가지는데, 이는 출력 화소당 1/2048 만큼의 Re-Sampling 위치오차를 가질 수 있으므로 전체 출력영상에 대한 누적 위치오차는 다음 수학식 1과 같이 나타나게 된다.

전체 출력영상에 대한 누적 위치오차 = 출력영상의 크기 * (1/2048)

이와 같은 누적 위치오차를 가지게 됨으로써, 입력 영상의 좌표를 매핑하기 위해 그만큼의 계산량이 증가하게 되며, 그 연산에 따라 하드웨어의 복잡도도 증가 하게 된다. 그런데 이 누적 위치오차를 가지는 이유는 증가분(입력크기/출력크기)을 유한 크기를 가지는 레지스터에 저장하기 때문으로 이를 해결하게 되면, 누적 위치오차를 가지지 않는 좌표 변환 장치를 구현할 수 있게 될 것이다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 인버스 매핑(Inverse-Mapping)을 사용하여 입력 영상의 좌표에서 출력 화소의 좌표를 구하는데 있어 누적 위치오차를 없앨 수 있는 좌표 변환 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 누적 위치 오차를 가지지 않는 좌표 변환 장치의 특징은 외부에서 입력되는 영상을 저장하는 입력 레지스터와, 상기 외부에서 입력되는 영상의 특성에 대한 초기값을 저장하는 초기값 레지스터와, 상기 초기값 레지스터에 저장된 초기값을 이용하여 상기 외부에서 입력되는 영상을 초기화하는 누적 레지스터와, 상기 입력 레지스터의 출력값과 상기 누적 레지스터의 출력값을 가산하고 가산된 값을 상기 누적 레지스터로 출력하는 가산기와, 출력되는 영상을 저장하는 출력 레지스터와, 상기 누적 레지스터의 출력의 크기와 상기 출력 레지스터의 출력의 크기를 비교하여 입력 샘플들 사이에서 출력화소가 Re-Sampling되어야할 위치를 나타내는 소수값을 구하고, 이를 이용하여 보간(interpolation)하는 디코더부를 포함하여 이루어지는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 누적 위치 오차를 가지지 않는 좌표 변환 방법의 특징은 입력 영상의 크기를 가지는 입력 레지스터에 외부에서 입력되는 영상을 일시 저장한 후 이를 출력하는 단계와, 상기 입력되는 영상의 특성에 대한 초기값을 이용하여 상기 출력되는 입력 영상을 초기화하는 단계와, 상기 입력 영상과 초기화되는 영상을 가산하여 누적 레지스터에 저장하는 단계와, 출력 레지스터를 통해 출력되는 출력 영상 크기와 상기 누적 레지스터에 저장되어 있는 누적값을 비교하는 단계와, 상기 비교 결과, 상기 누적값이 상기 출력 영상 크기보다 크거나 같으면 상기 누적값이 상기 출력크기보다 작을 때까지 누적값에서 출력 영상 크기를 빼면서 입력샘플을 이동하는 단계와, 상기 비교 결과, 상기 누적값이 상기 출력 영상 크기보다 작다면 상기 누적값을 출력크기로 나누는 단계와, 상기 나뉘어진 값(F)을 이용하여 출력화소를 보간하는 단계를 포함하여 이루어지는데 있다.

이때, 상기 영상의 특성에 대한 초기값은 영상의 비월/순차(Interlaced/ Progressive) 변환에 사용되는 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 목적, 특성 및 잇점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.

본 발명에 따른 누적 위치 오차를 가지지 않는 좌표 변환 장치 및 방법의 바람직한 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 4 는 본 발명에 따른 누적 위치 오차를 가지지 않는 좌표 변환 장치를 나타낸 도면이다.

도 4와 같이, 입력 영상의 크기를 가지고 외부에서 입력되는 영상을 저장하 는 입력 레지스터(100)와, 상기 입력되는 영상의 특성에 대한 초기값을 저장하는 초기값 레지스터(300)와, 상기 초기값 레지스터(300)에 저장된 초기값을 이용하여 입력되는 영상을 초기화하는 누적 레지스터(400)와, 상기 입력 레지스터(100)의 출력값과 상기 누적 레지스터(400)의 출력값을 가산하고 가산된 값을 상기 누적 레지스터(400)에 출력하는 가산기(200)와, 출력 영상의 크기를 가지고 출력되는 영상을 저장하는 출력 레지스터(500)와, 상기 누적 레지스터(400)의 출력과 상기 출력 레지스터(500)의 출력의 크기를 비교하여 입력 샘플들 사이에서 출력화소가 Re-Sampling되어야할 위치를 나타내는 소수값을 구하고, 이를 이용하여 보간(interpolation)하는 디코더부(600)로 구성된다.

이때, 상기 초기값 레지스터(300)에 저장되는 초기값은 영상의 비월/순차(Interlaced/ Progressive) 변환에 사용되어질 수 있다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 누적 위치 오차를 가지지 않는 좌표 변환 장치의 동작을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 5 는 본 발명에 따른 누적 위치 오차를 가지지 않는 좌표 변환 방법을 나타낸 흐름도이다.

도 5를 참조하여 설명하면, 먼저 입력 영상의 크기를 가지는 입력 레지스터(100)는 외부에서 입력되는 영상(50)을 일시 저장한 후 이를 가산기(200)로 출력한다(S10).

그리고 누적 레지스터(400)는 입력되는 영상의 특성에 대한 초기값을 저장하고 있는 초기값 레지스터(300)에서 입력되는 영상의 특성에 대한 초기값을 이용하 여 상기 가산기(200)에서 출력되는 영상을 초기화한다(S20).

이때, 상기 초기값 레지스터(300)에 저장되는 초기값은 영상의 비월/순차(Interlaced/ Progressive) 변환에 사용된다.

이렇게 초기화된 영상은 다시 가산기(200)로 피드백(feedback)되고, 상기 가산기(200)는 외부에서 입력되는 영상(50)과 상기 누적 레지스터에서 초기화되어 입력되는 영상을 가산한 후, 이를 다시 상기 누적 레지스터(400)에 출력한다. 그러면, 상기 누적 레지스터(400)는 가산기(200)에서 출력되는 영상을 저장하게 된다(S30).

이어 디코더(600)는 출력 영상의 크기를 가지는 출력 레지스터(500)에서 출력되는 출력 영상과, 상기 누적 레지스터(400)에서 출력되는 영상을 입력받아 입력되는 각 영상의 출력값의 크기를 비교한다(S40).

그리고 상기 비교 결과, 상기 누적 레지스터(400)의 출력인 누적값(ACC)이 상기 출력 레지스터(500)의 출력인 출력크기(M)보다 크거나 같다면 상기 누적값(ACC)이 상기 출력크기(M)보다 작을 때까지 누적값(ACC)에서 출력크기(M)를 빼면서 입력샘플을 이동(Shifting)한다(S50).

또한, 상기 비교 결과, 상기 누적 레지스터(400)의 출력인 누적값(ACC)이 상기 출력 레지스터(500)의 출력인 출력크기(M)보다 작다면 상기 누적값(ACC)을 출력크기(M)로 나눈다. 이때, 나뉘어진 값(F)은 입력 샘플들 사이에서 출력화소가 Re-Sampling 되어야할 위치를 나타내는 소수값이 되어진다(S60).

따라서 상기 출력화소는 상기 누적값(ACC)을 출력크기(M)로 나뉘어진 값(F)을 이용하여 보간(Interpolation) 되어진다(S70).

그리고 모든 출력화소에 따른 F가 계산되지 않았으면 상기 누적값(ACC)에 상기 입력 레지스터(100)에서 출력되는 영상의 입력크기(L)를 더해서 다시 디코더(600)에서 판단한다(S80).

이와 같은 본 발명에 따른 좌표 변환 방법을 프로그램 언어로 나타내면 다음과 같다.

x=0;

ACC=initial_value;

M=output_size;

L=input_size;

Do {

do {

ACC = ACC M;

Shift One Input Sample;

} while (ACC >= M)

F = ACC/M;

Interpolate Output Sample using F;

x++;

ACC = ACC + L;

} while (x<M)

이와 같이 본 발명에서는 나머지를 가지고 누적(Accumulation)을 하므로 누 적 위치오차가 발생하지 않게 된다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 누적 위치 오차를 가지지 않는 좌표 변환 장치 및 방법은 누적 위치오차를 가지지 않게 되어 입력 영상의 좌표를 매핑하기 위한 계산량을 줄일 수 있어 빠른 영상 처리를 수행할 수 있으며, 또한 그에 따라 하드웨어의 복잡도를 감소시켜 저가의 시스템을 구현할 수 있는 효과가 있다.

Claims

외부에서 입력되는 영상을 저장하는 입력 레지스터와,

상기 외부에서 입력되는 영상의 특성에 대한 초기값을 저장하는 초기값 레지스터와,

상기 초기값 레지스터에 저장된 초기값을 이용하여 상기 외부에서 입력되는 영상을 초기화하는 누적 레지스터와,

상기 입력 레지스터의 출력값과 상기 누적 레지스터의 출력값을 가산하고 가산된 값을 상기 누적 레지스터로 출력하는 가산기와,

출력되는 영상을 저장하는 출력 레지스터와,

상기 누적 레지스터의 출력의 크기와 상기 출력 레지스터의 출력의 크기를 비교하여 입력 샘플들 사이에서 출력화소가 Re-Sampling되어야할 위치를 나타내는 소수값을 구하고, 이를 이용하여 보간(interpolation)하는 디코더부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 좌표 변환 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 초기값 레지스터에 저장되는 초기값은 영상의 비월/순차(Interlaced/ Progressive) 변환에 사용되는 것을 특징으로 하는 좌표 변환 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 입력 레지스터는 입력 영상의 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 좌표 변 환 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 출력 레지스터는 출력 영상의 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 좌표 변환 장치.
입력 영상의 크기를 가지는 입력 레지스터에 외부에서 입력되는 영상을 일시 저장한 후 이를 출력하는 단계와,

상기 입력되는 영상의 특성에 대한 초기값을 이용하여 상기 출력되는 입력 영상을 초기화하는 단계와,

상기 입력 영상과 초기화되는 영상을 가산하여 누적 레지스터에 저장하는 단계와,

출력 레지스터를 통해 출력되는 출력 영상 크기와 상기 누적 레지스터에 저장되어 있는 누적값을 비교하는 단계와,

상기 비교 결과, 상기 누적값이 상기 출력 영상 크기보다 크거나 같으면 상기 누적값이 상기 출력크기보다 작을 때까지 누적값에서 출력 영상 크기를 빼면서 입력샘플을 이동하는 단계와,

상기 비교 결과, 상기 누적값이 상기 출력 영상 크기보다 작다면 상기 누적값을 출력크기로 나누는 단계와,

상기 나뉘어진 값(F)을 이용하여 출력화소를 보간하는 단계를 포함하여 이루 어지는 것을 특징으로 하는 좌표 변환 방법.
제 5 항에 있어서,

상기 영상의 특성에 대한 초기값은 영상의 비월/순차(Interlaced/ Progressive) 변환에 사용되는 것을 특징으로 하는 좌표 변환 방법.
제 5 항에 있어서,

상기 나뉘어진 값(F)은 입력 샘플들 사이에서 출력화소가 Re-Sampling 되어야할 위치를 나타내는 소수값인 것을 특징으로 하는 좌표 변환 방법.