KR100625544B1 - 플라즈마 표시 패널의 화상처리방법 및 화상처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 플라즈마 표시 패널에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는 플라즈마 표시 패널의 화상 처리 방법 및 화상처리장치에 관한 것이다.

본 발명의 화상처리장치는 입력된 n 비트 계조신호를 처리하여 n 비트 이상의 계조 신호로 변화시키는 계조표현력 향상부를 포함한다.

이와 같은 본 발명은 계조와 계조 사이를 다양한 필터링 또는 계조값의 평균 등을 이용하여 나눔으로써 실제 표현되는 계조수를 256개 이상을 가지도록 하여 계조 선형성 및 계조 표현력을 향상시킬 수 있다.

Description

플라즈마 표시 패널의 화상처리방법 및 화상처리장치{Method and Device for Processing Image of Plasma Display Panel}

도 1은 일반적인 플라즈마 표시 패널의 구동을 위한 어드레스-서스테인 분리(ADS) 구동방법의 서브필드구조를 나타낸 것이다.

도 2a와 도 2b는 플라즈마 표시 패널의 피크 휘도 변화에 따른 각 계조의 광량 차이를 설명하기 위한 것이다.

도 3은 본 발명에 따른 플라즈마 표시 패널의 화상 처리 방법의 기본적인 개념을 설명하기 위한 것이다.

도 4는 본 발명에 따른 화상처리장치의 블록 구성도이다.

도 5는 본 발명에 따른 화상처리방법의 제1 실시예를 나타낸 것이다.

도 6은 본 발명에 따른 화상처리방법의 제2 실시예를 나타낸 것이다.

도 7은 가우시안 필터링을 설명하기 위한 것이다.

도 8은 본 발명에 따른 화상처리방법의 제3 실시예를 나타낸 것이다.

도 9는 하이 부스트 필터링을 위한 2차원 마스크의 일예를 나타낸 것이다.

도 10은 피킹 필터를 위한 필터링의 일예를 나타낸 것이다.

본 발명은 플라즈마 표시 패널에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는 플라즈마 표시 패널의 화상 처리 방법 및 화상처리장치에 관한 것이다.

도 1은 일반적인 플라즈마 표시 패널의 구동을 위한 어드레스-서스테인 분리(ADS) 구동방법의 서브필드구조를 나타낸 것이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 하나의 프레임에 해당하는 영상신호를 8개의 서브필드로 분리하고, 각 서브필드는 리셋 기간, 어드레스 기간 및 서스테인 기간으로 구성된다.

리셋 기간에서는 모든 방전셀이 방전되어 방전셀들이 초기화된다. 어드레스 기간에서는 입력되는 영상신호에 따라 표시를 원하는 방전셀들이 선택된다. 서스테인 기간은 어드레스 기간에서 지정된 방전 셀들을 표시하기 위해 유지방전하는 기간이다.

각 서브필드의 서스테인 기간은 표시기간으로서 웨이트 값이 할당되어 있어, 이들 서브필드들을 조합함으로써 다계조가 표현된다. 이때, 각 서브필드의 서스테인 기간의 유지방전을 완료한 후에는, 다음 서브필드를 표시하기 위해 셀들에 축적된 벽전하 레벨을 조절하기 위한 소거기간을 갖는다.

이와 같이 8개의 서브필드를 이용하여 표현될 수 있는 계조수는 2⁸개, 즉 256개이다. 따라서, 플라즈마 표시 패널은 8비트 영상 신호를 이용하여 256계조를 표현한다.

최근에 양산되는 플라즈마 표시 패널은 높은 콘트라스트 비와 고휘도를 지원 하는 추세이다. 최근의 플라즈마 표시 패널이 높은 콘트라스트 비와 고휘도를 지원함에 따라 계조와 계조 사이의 광량차가 커지는 문제점이 발생한다.

도 2a와 도 2b는 플라즈마 표시 패널의 피크 휘도 변화에 따른 각 계조의 광량 차이를 설명하기 위한 것이다. 도 2a에 도시된 것은 피크 휘도가 500cd/m2일 때, 256개의 계조별 광량을 나타낸 것이다. 도 2b에 도시된 것은 피크 휘도가 1000cd/m2일 때, 256개의 계조별 광량을 나타낸 것이다.

피크 휘도가 500cd/m2이고 계조가 256일 때, 각 계조 사이의 광량차는 1~2cd이다. 하지만 피크 휘도가 1000cd/m2이고 계조가 256일 때, 각 계조의 사이의 광량차는 3~4cd이다.

각 계조 사이의 광량차가 작으면 도 2a에서와 같이 사람이 보기에 각 계조에서의 광량 변화가 자연스럽다. 하지만, 각 계조 사이의 광량차가 크면 각 계조에서의 광량 변화가 크므로 도 2b에서와 같이 사람의 육안으로는 계조 간 단차(Gray Level Step)가 생기는 것으로 보인다.

이와 같이 플라즈마 표시 패널의 휘도가 높아짐에 따라 각 계조 사이의 광량차가 커지면 계조 선형성(gray linearity) 및 계조표현력이 나빠지는 문제점이 발생한다.

또한, 종래에는 8비트의 계조신호를 8비트 이상으로 변환하기 위해 단순히 스케일링(scaling)이나 감마(gamma)를 8비트 이상으로 맵핑하는 방법 및 소수점을 이용하는 방법이 있었다. 하지만, 상기 방법들은 표현하는 비트수는 증가하지만 실제 표현할 수 있는 계조수가 증가하지 못하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 실제 표현되는 계조수를 256개 이상을 가지도록 하여, 고휘도에 따른 계조 선형성 및 계조표현력을 향상시킬 수 있는 플라즈마 표시 패널의 화상처리방법 및 화상처리장치를 제공하기 위한 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 화상처리장치는 입력된 n 비트 계조신호를 처리하여 n 비트 이상의 계조 신호로 변화하는 계조표현력 향상부를 포함한다.

본 발명의 화상처리장치는 입력된 계조신호의 비트를 증가시키는 선형 스케일러를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 계조표현력 향상부는 입력된 n 비트 계조신호를 계조값들의 평균값, 가우시안 필터링, 하이 부스트 필터링 및 피킹 필터 중 하나를 이용하여 소수부가 있는 계조신호로 변환하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 계조표현력 향상부는 입력된 n 비트 계조신호를 계조값들의 평균 또는 가우시안 필터링 중 하나를 수행한 후 하이 부스트 필터링이나 피킹 필터 중 하나를 이용하여 신호 처리하는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 화상처리방법은 입력된 n 비트 계조신호를 처리하여 n 비트 이상의 계조 신호로 변화하는 계조표현력 향상 단계를 포함한다.

본 발명의 화상처리방법은 입력된 계조신호의 비트를 증가시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 계조표현력 향상 단계는 입력된 n 비트 계조신호를 계조값들의 평균값, 가우시안 필터링, 하이 부스트 필터링 및 피킹 필터 중 하나를 이용하여 n 비트 이상의 계조신호로 변환하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 계조표현력 향상 단계는 입력된 n 비트 계조신호를 계조값들의 평균 또는 가우시안 필터링 중 하나를 수행하고, 이후 하이 부스트 필터링이나 피킹 필터 중 하나를 이용하여 신호 처리하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 특징에 따르면, 영상 정보를 이용하여 실제 표현되는 계조수를 256개 이상을 가지도록 하여 계조 표현력 및 계조 선형성을 향상시킬 수 있다. 이러한 본 발명의 계조표현력 향상 방법을 GUC(Gradation Up Conversion)라 정의한다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하고자 한다.

도 3은 본 발명에 따른 플라즈마 표시 패널의 화상 처리 방법의 기본적인 개념을 설명하기 위한 것이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 화상 처리 방법은 각 계조 사이의 광량차가 크기 때문에 계조와 계조 사이를 다시 나누어 계조표현을 한다.

예를 들어, 127계조와 128계조 각각의 광량 사이의 차가 크므로 본 발명의 화상 처리 방법은 8비트 영상신호인 127계조와 128계조 사이를 4등분하여 127.25, 127.50 및 127.75계조를 생성한다.

이 때, 계조와 계조 사이를 나누는 방법은 소정 개수의 셀에 해당하는 계조값들의 평균, 가우시안 필터링(gaussian filtering), 하이 부스트 필터링(high boost filtering) 및 피킹 필터(peaking filter) 중 하나가 이용될 수 있다. 계조와 계조 사이를 나눈다는 것은 소수 부분이 있는 계조를 만들어 비트수를 증가시키는 것을 의미한다. 따라서, 이러한 방법들 각각은 소수 부분이 있는 계조를 형성한다.

또한, 이러한 방법의 조합도 가능하다. 계조값들의 평균 또는 가우시안 필터링 중 하나를 수행한 후 하이 부스트 필터링이나 피킹 필터 중 하나를 수행할 수도 있다. 즉, 계조값들의 평균과 가우시안 필터링은 블러링(blurring) 과정이기 때문에 하이 부스트 필터나 피킹 필터를 이용하여 선명도(sharpness)를 향상시킨다.

도 4는 본 발명에 따른 화상처리장치의 블록 구성도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 화상처리장치는 선형 스케일러(linear scaler)(410) 및 계조표현력 향상부(420)를 포함한다.

선형 스케일러(410)는 8 비트의 계조신호를 n 비트의 계조신호로 변환한다. 이와 같은 선형 스케일러(410)의 기능은 본 발명의 화상처리장치에 의한 소수부가 있는 계조신호의 처리를 보다 쉽게 하기 위한 것이다. 이 때, 8 비트의 계조신호와 n 비트 계조신호는 모두 정수이다. 여기서, n 비트는 8보다 큰 정수 비트이다.

계조표현력 향상부(420)는 입력된 n 비트 계조신호를 처리하여 n 비트 이상의 계조 신호로 변화시킨다. 즉, 입력되는 정수 계조신호를 처리하여 소수부가 있는 계조신호로 변환한다.

이 때, 계조표현력 향상부(420)가 정수 계조신호의 처리를 위하여 사용하는 방법은 앞서 설명한 바와 같이 계조값들의 평균, 가우시안 필터링, 하이 부스트 필터링 및 피킹 필터 중 하나가 이용될 수 있다. 또한, 계조값들의 평균 또는 가우시안 피터링 중 하나를 수행한 후 하이 부스트 필터일이나 피킹 필터 중 하나를 수행할 수도 있다.

계조표현력 향상부(420)는 선형 스케일러(410)를 통하여 n 비트의 계조신호를 입력받을 수도 있지만 8 비트의 영상 신호를 직접 입력받을 수도 있다. 즉, 본 발명에 따른 화상처리장치는 선형 스케일러(410)를 포함할 수도 있고 포함하지 않을 수도 있다.

다음으로 도면을 참조하여 본 발명에 따른 계조표현력 향상부(420)의 동작을 상세히 설명한다.

도 5는 본 발명에 따른 화상처리방법의 제1 실시예를 나타낸 것이다. 도 5의 상단부에 도시된 바와 같이, 4개의 셀묶음마다 각각 계조가 127, 128 및 129로 계조 단차가 1인 8 비트 계조신호가 선형 스케일러(410)에 입력된다. 도 5의 중앙부에 도시된 바와 같이, 선형 스케일러(410)는 각 셀의 8 비트 계조신호에 2 비트를 곱하여 10 비트 계조신호로 변환한다.

도 5의 하단부에 도시된 바와 같이, 계조표현력 향상부(420)는 N(=5) 개의 셀에 대한 계조값의 평균값을 계산한다. 이런 과정을 통하여 10 비트 이상의 계조신호 즉, 10 비트의 정수부와 소정 비트의 소수부를 갖는 계조신호(10.X 비트)을 얻을 수 있으며, 정수 계조 사이의 단차가 0.8씩 증가하는 영상을 얻을 수 있다.

위의 실시예에서는 수평방향에 대해서만 실시하지만, 수직방향으로도 실시할 수도 있다.

이와 같이 계조표현력 향상부(420)에 의하여 정수 계조값 사이가 세분화됨으로써 계조 선형성을 확보할 수 있다.

도 6은 본 발명에 따른 화상처리방법의 제2 실시예를 나타낸 것이다. 본 발명의 제2 실시예는 계조와 계조 사이를 나누기 위하여 가우시안 필터링을 이용한다.

앞서의 제1 실시예와 마찬가지로 제2 실시예 또한 8 비트 계조신호가 선형 스케일러(410)에 입력되어 10 비트 계조신호로 변환된다. 이와 같은 10 비트 계조신호가 도 6의 각 셀의 계조값이다. 물론, 선형 스케일러(410)가 없는 경우 8 비트 계조신호가 각 셀의 계조값이 된다.

가우시안 필터링은 각 셀의 계조값에 서로 다른 가중치 즉, 계수값을 적용하는 것이다.

도 7은 가우시안 필터링을 설명하기 위한 것이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 가로축의 x는 각 셀의 계조값 중 중앙에 위치한 계조값에 해당하는 셀의 위치이고, G(x)는 가우시안 필터 계수이다. 여기서 계수 값의 합은 반드시 1 이어야 한다.

이와 같은 가우시안 필터 계수값을 해당 셀의 계조값에 곱하여 모두 더하면 중심 픽셀에서의 필터링 된 값을 얻게 된다.

다음의 수학식1은 가우시안 필터 계수값을 구하기 위한 함수이다.

이 때, ∂는 표준편차(standard deviation)이다.

이와 같은 가우시안 필터링을 이용함으로써 정수 계조값 사이가 세분화됨으로써 계조 선형성을 확보할 수 있다.

도 8은 본 발명에 따른 화상처리방법의 제3 실시예를 나타낸 것이다. 본 발명의 제3 실시예는 계조와 계조 사이를 나누기 위하여 하이 부스트 필터링을 이용한다. 도 8과 다음의 수학식2를 참고하여 하이 부스트 필터링을 자세히 설명한다.

High boost = (A)(Original) - Lowpass

= (A-1)(Original) + Original - Lowpass

= (A-1)(Original) + Highpass

여기서 A는 게인(gain)이고, Original은 8 비트 또는 10 비트인 원신호를 의미한다. 10 비트는 선형 스케일러(410)에 의하여 스케일링된 신호이다. Lowpass는 저주파 성분을 의미한다. Highpass는 고주파 성분을 의미한다. 즉, 하이 부스트 필터링은 도 8의 (a)와 같은 원 신호에 도 8의 (b)와 같은 고주파 성분을 더하여 도 8의 (c)와 같은 신호를 얻음으로써 선명도를 높이는 것이다. 도 9는 하이 부스트 필터링을 위한 2차원 마스크의 일예이다.

하이 부스트 필터링은 다음의 수학식 3과 같이 변형될 수도 있다.

High boost = Original + (B)Highpass

원 이미지에 가중치(B)를 곱한 고주파 성분을 비례적으로 더하여 선명도를 향상시키는 방법이다.

본 발명에 따른 화상처리방법의 제4 실시예는 피킹 필터를 이용한다. 피킹 필터는 에지(edge)를 추출하여 추출된 에지 성분을 원 이미지에 비례적으로 강조하는 방법이다. 여기서, 에지는 인접한 픽셀사이의 계조값 차이가 많이 나는 경우를 말한다.

에지를 추출하는 방법의 예로 에버리지 마스킹(average masking)을 사용한다. 에버리지 마스킹은 가중치가 균등하다. 피킹 필터는 다음의 수학식 4를 통하여 구할 수 있다.

Peaking = (Original) + A(average masking)

피킹 필터는 도 10에 도시되어 있다.

이와 같은 방법들을 통하여 본 발명의 화상처리방법은 계조와 계조 사이를 다시 나누어 계조 선형성을 향상시킨다.

이와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예 시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

이상에서와 같이 본 발명은 계조와 계조 사이를 다양한 필터링 또는 계조값의 평균 등을 이용하여 나눔으로써, 실제 표현되는 계조수를 256개 이상을 가지도록 하여 계조 선형성 및 계조 표현력을 향상시킬 수 있다.

Claims (8)

1. 플라즈마 표시 패널의 계조 표현을 위한 화상처리장치에 있어서,

   입력된 n 비트 계조신호를 처리하여 n 비트 이상의 계조 신호로 변화시키는 계조표현력 향상부를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상처리장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 입력된 계조신호의 비트를 증가시키는 선형 스케일러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화상처리장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 계조표현력 향상부는,

   상기 입력된 n 비트 계조신호를 계조값들의 평균값, 가우시안 필터링, 하이 부스트 필터링 및 피킹 필터 중 하나를 이용하여 n 비트 이상의 계조신호로 변환하는 것을 특징으로 하는 화상처리장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 계조표현력 향상부는,

   상기 입력된 n 비트 계조신호를 계조값들의 평균 또는 가우시안 필터링 중 하나를 수행한 후 하이 부스트 필터링이나 피킹 필터 중 하나를 이용하여 신호 처 리하는 것을 특징으로 하는 화상처리장치.
5. 플라즈마 표시 패널의 계조 표현을 위한 화상처리방법에 있어서,

   입력된 n 비트 계조신호를 처리하여 n 비트 이상의 계조 신호로 변화시키는 계조표현력 향상 단계를 포함하는 화상처리방법.
6. 제5항에 있어서,

   상기 입력된 계조신호의 비트를 증가시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화상처리방법.
7. 제5항에 있어서,

   상기 계조표현력 향상 단계는,

   상기 입력된 n 비트 계조신호를 계조값들의 평균값, 가우시안 필터링, 하이 부스트 필터링 및 피킹 필터 중 하나를 이용하여 n 비트 이상의 계조신호로 변환하는 것을 특징으로 하는 화상처리방법.
8. 제5항에 있어서,

   상기 계조표현력 향상 단계는,

   상기 입력된 n 비트 계조신호를 계조값들의 평균 또는 가우시안 필터링 중 하나를 수행한 후 하이 부스트 필터링이나 피킹 필터 중 하나를 이용하여 신호 처 리하는 것을 특징으로 하는 화상처리방법.

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