KR100746744B1 - 영상 디테일 향상방법 및 그 장치 - Google Patents

영상 디테일 향상방법 및 그 장치 Download PDF

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Abstract

영상 디테일 향상방법 및 그 장치가 개시된다. 본 영상 디테일 향상장치의 디테일 향상방법은 입력 영상의 1차 미분값 및 2차 미분값을 산출하는 단계, 산출된 1차 미분값 및 2차 미분값을 이용해 평탄 영역을 판단하고,평탄 영역으로 판단된 영역의 1차 미분값 및 2차 미분값의 크기에 따라 평탄도를 측정하는 단계, 및 측정된 평탄도에 따라 디테일 향상 게인을 조정하는 단계를 포함한다. 이에 의해, 노이즈의 부각을 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라 화질열화 현상이 효과적으로 억제되어 영상의 선명도가 향상된다.
영상, 디테일, 향상, 평탄, 게인

Description

영상 디테일 향상방법 및 그 장치{Image detail enhancement method and the detail enhancement apparatus thereof}
도 1은 종래의 이미지 디테일 강조장치의 블럭도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 디테일 향상장치의 블럭도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 디테일 향상장치에 구비된 평탄 영역 감지부의 구체적인 블럭도, 그리고
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 디테일 향상장치의 디테일 향상방법의 설명에 제공되는 흐름도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
210 : 평탄 영역 감지부 212 : 1차 미분값 산출부
214 : 2차 미분값 산출부 216 : 평탄도 측정부
220 : 게인 조정부 230 : HPF
240 : 승산부 250 : 가산부
본 발명은 영상신호를 처리하는 영상처리시스템에서, 영상 디테일 향상방법 및 그 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 입력되는 영상의 평탄(smooth) 영역을 판단하고, 평탄 영역의 평탄(smoothness) 정도에 따라 디테일 향상 게인(detail enhancement gain)을 조정하여, 조정된 디테일 향상 게인으로 영상의 디테일을 향상시키는 영상 디테일 향상방법 및 그 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 영상 디테일 향상(detail enhancement)은 영상의 선명도를 향상시키기 위한 목적으로 디지털 텔레비전 세트들과 같은 디지털 비디오 시스템에서 사용된다. 구체적으로는, 영상 디테일 향상은 영상 디테일들을 포함하는 고주파 성분들을 추출하고, 추출한 고주파 성분들을 강조한다. 그리고, 강조된 고주파 성분들을 원 영상에 더함으로써, 영상 디테일을 향상시킨다.
도 1은 종래의 이미지 디테일 강조장치의 블럭도이다. 도 1을 참조하면, 종래의 이미지 디테일 강조장치는, 잡음있는 가장자리 화소 검출기(PD)(110), 제1 스위치(120), 보통의 디테일 강조 블럭(NDE)(130), 수직 가장자리 잡음 화소를 위한 DE(VDE)(140), 수평 가장자리 잡음 화소를 위한 DE(HDE)(150), 제2 스위치(160)를 포함한다.
PD(110)는 선택된/현재의 이미지 화소가 잡음 있고 선명한 수평의 또는 수직의 이미지 가장자리에 있는 화소인지를 결정하고 화소의 상태에 따른 조절 신호를 발생시킨다. 구체적으로, PD(110)는 현재 화소와 주변 화소의 평균 및 분산을 산출하여, 현재 화소가 보통의 화소, 잡음있고 선명한 수직의 이미지 가장자리에 있는 화소, 또는 잡음있고 선명한 수평의 이미지 가장자리에 있는 화소 중의 하나인지를 결정한다.
두 개의 스위치들(120, 160)은 PD(110)로부터의 출력 조절 신호에 의하여 조절된다. 두 개의 스위치들(120. 160)은 서로 동기화되어 있고, 여기서 PD(110)로부터의 출력에 의존하여, 상응하는 디테일 강조 블록 NDE(130), VDE(140), 또는 HDE(150) 중의 하나가 현재의 화소를 강조하기 위하여 선택된다. 선택된 NDE(130), VDE(140), 또는 HDE(150) 중의 하나는 화소의 상태에 따른 디테일 강조 방법으로 디테일을 강조한다.
그런데, 종래의 이미지 디테일 강조장치의 디테일 강조 방법은, 평탄한 이미지 영역에서 영상의 디테일을 강조하면, 적은 잡음도 다른 영역에 비해 증대되었다. 구체적으로, 종래의 디테일 강조 방법은 현재 화소와 주변 화소 간의 차를 이용함으로써, 평탄한 이미지 영역에서도 주변 잡음과의 차가 크면 화소 값의 변화에 큰 영향을 미치게 되었다.
따라서, 평탄한 이미지 영역에 노이즈 아티팩트가 존재할 경우에는 노이즈가 크게 부각되어 눈에 거슬리게 된다. 또한, 현재 화소와 주변 화소 간의 국소 분산을 산출하기 위해 하드웨어의 크기가 커질 수 있으며, 분산으로 에지를 확실히 판단하지 못하여 화질 열화가 발생할 수도 있다.
따라서, 본 발명의 목적은, 입력 영상의 해당 영역이 평탄 영역인지 여부를 판단하여 디테일을 향상시키는 영상 디테일 향상방법 및 그 장치를 제공함에 있다.
그리고, 본 발명의 다른 목적은, 평탄 영역의 평탄 정도에 따라 디테일 향상 게인을 조정하여 디테일을 향상시킴으로써, 노이즈의 부각을 줄이는 영상 디테일 향상방법 및 그 장치를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 영상 디테일 향상장치의 디테일 향상방법은, 입력 영상의 1차 미분값 및 2차 미분값을 산출하는 단계, 상기 산출된 1차 미분값 및 상기 2차 미분값을 이용해 평탄 영역을 판단하고, 상기 평탄 영역으로 판단된 영역의 1차 미분값 및 2차 미분값의 크기에 따라 평탄도를 측정하는 단계, 및 상기 측정된 평탄도에 따라 디테일 향상 게인을 조정하는 단계를 포함한다.
구체적으로, 상기 평탄 영역을 판단하는 단계는, 상기 1차 미분값을 제1 문턱값과 비교하고, 상기 2차 미분값을 제2 문턱값과 비교하여, 상기 1차 미분값이 상기 제1 문턱값보다 작고, 상기 2차 미분값이 상기 제2 문턱값보다 작으면 상기 평탄 영역으로 판단하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 평탄도는, 상기 평탄 영역의 평탄 정도이며, 상기 조정단계는, 상기 평탄도가 높으면 상기 디테일 향상 게인을 작게 조정하고, 상기 평탄도가 낮으면 상기 디테일 향상 게인을 크게 조정하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 영상 디테일 향상장치는, 입력 영상의 미분값을 이용해 평탄 영역을 판단하고, 상기 평탄 영역으로 판단된 영역의 미분값의 크기에 따라 평탄도를 측정하는 평탄 영역 감지부 및 상기 측정된 평탄도에 따라 디테일 향상 게인을 조정하는 게인 조정부를 포함한다.
그리고, 상기 평탄 영역 감지부는, 상기 입력 영상의 1차 미분값 및 2차 미분값을 산출하는 1차 및 2차 미분값 산출부 및 상기 산출된 1차 미분값 및 상기 2 차 미분값을 이용해 상기 평탄 영역을 판단하고, 상기 평탄 영역으로 판단된 영역의 1차 미분값 및 2차 미분값의 크기에 따라 상기 평탄도를 측정하는 평탄도 측정부를 포함하는 것이 바람직하다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 디테일 향상장치의 블럭도이다.
본 영상 디테일 향상장치는 입력되는 영상의 평탄(smooth) 영역을 판단하고, 평탄 영역으로 판단된 영역의 평탄(smoothness) 정도를 검출한다. 그리고, 영상 디테일 향상장치는 검출된 평탄 정도에 따라 디테일 향상 게인(detail enhancement gain)을 조정하여, 조정된 게인으로 입력 영상의 디테일을 향상시킨다.
도 2를 참조하면, 본 영상 디테일 향상장치는 평탄 영역 감지부(210), 게인 조정부(220), HPF(230), 승산부(240), 및 가산부(250)를 포함한다.
평탄 영역 감지부(210)는 입력 영상의 미분 값을 이용해 해당 영역이 평탄 영역인지를 판단한다. 그리고, 평탄 영역 감지부(210)는 평탄 영역으로 판단된 영역의 미분 값의 크기에 따라 평탄 정도(이하에서는 "평탄도"라고 함)를 측정한다.
게인 조정부(220)는 평탄 영역 감지부(210)로부터 전달받은 평탄도에 따라 디테일 향상 게인을 조정한다. 구체적으로, 게인 조정부(220)는 평탄도가 높으면 게인을 낮게 조정하고, 평탄도가 낮으면 게인을 높게 조정한다.
HPF(High Pass Filter : 고역 통과 필터)(230)는 입력 영상의 디테일들을 포함하는 고주파 성분들을 추출한다.
승산부(240)는 게인 조정부(220)가 조정한 게인과 HPF(230)가 추출한 고주파 성분을 승산한다. 승산부(240)의 승산에 의해 고주파 성분 즉, 디테일이 향상된다.
그리고, 가산부(250)는 입력 영상과 승산부(240)에 의해 디테일 향상된 고주파 성분을 가산한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 디테일 향상장치에 구비된 평탄 영역 감지부의 구체적인 블럭도이다.
도 3을 참조하면, 평탄 영역 감지부(210)는 1차 미분값 산출부(212), 2차 미분값 산출부(214), 및 평탄도 측정부(216)를 포함한다.
1차 미분값 산출부(212)는 입력 영상의 현재 화소를 기준으로 1차 미분값을 산출한다. 여기서, 1차 미분값은 입력 영상의 경사도 즉, 현재 화소를 중심으로 한 영역이 평탄 영역인지를 나타내는 값이다. 1차 미분값이 클수록 경사가 급한 영상으로 평탄 영역이 아니며, 1차 미분값이 작을수록 경사가 완만한 영상으로 평탄 영역이다.
2차 미분값 산출부(214)는 1차 미분값 산출부(212)가 산출한 1차 미분값을 이용해 2차 미분값을 산출한다. 여기서, 2차 미분값은 입력 영상의 경사 변화량 즉, 현재 화소를 중심으로 주변 화소들의 변화량을 나타내는 값이다. 1차 미분값과 마찬가지로, 2차 미분값이 클수록 평탄 영역이 아니며, 2차 미분값이 작을수록 평탄 영역이다.
평탄도 측정부(216)는 1차 미분값 산출부(212)가 산출한 1차 미분값과 2차 미분값 산출부(214)가 산출한 2차 미분값을 이용하여 현재 화소를 중심으로 한 영역이 평탄 영역인지를 판단한다. 구체적으로, 평탄도 측정부(216)는 1차 미분값을 제1 문턱값과 비교하고, 2차 미분값을 제2 문턱값과 비교한다. 이때, 1차 미분값이 제1 문턱값보다 작고, 2차 미분값이 제2 문턱값보다 작으면, 평탄도 측정부(216)는 해당 영역을 평탄 영역으로 판단한다.
그리고, 평탄도 측정부(216)는 평탄 영역으로 판단된 영역의 1차 미분값과 2차 미분값의 크기에 따라 평탄도를 측정한다. 구체적으로, 평탄도 측정부(216)는 1차 미분값과 2차 미분값이 작을수록 평탄도를 높게 측정하고, 1차 미분값과 2차 미분값이 클수록 평탄도를 낮게 측정한다. 즉, 평탄도가 높을수록 평탄한 영역이고, 평탄도가 낮을수록 평탄하지 않은 영역이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 디테일 향상장치의 디테일 향상방법의 설명에 제공되는 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 1차 미분값 산출부(212)는 입력 영상의 현재 화소를 기준으로 1차 미분값을 산출한다(S410). 이때, 1차 미분값 산출부(212)는 현재 화소를 기준으로 기설정된 소정 크기의 윈도우 일 예로, 5X5 윈도우에 포함된 주변 화소들과의 1차 미분값을 산출한다.
2차 미분값 산출부(212)는 1차 미분값 산출부(212)가 산출한 1차 미분값을 이용해 2차 미분값을 산출한다(S420).
평탄도 측정부(216)는 1차 미분값 산출부(212)가 산출한 1차 미분값과 2차 미분값 산출부(214)가 산출한 2차 미분값을 이용하여 현재 화소를 중심으로 한 소정 크기의 영역이 평탄 영역인지 즉, 소정 크기의 영역에 포함된 영상이 평탄 영상인지를 판단한다(S430).
그리고, 평탄도 측정부(216)는 평탄 영역으로 판단된 영상의 1차 미분값과 2차 미분값의 크기에 따라 평탄도를 측정한다(S440).
게인 조정부(220)는 평탄도 측정부(216)에 의해 측정된 평탄도에 따라 게인을 조정한다(S450). 즉, 평탄도가 높을수록 평탄한 영상이므로 디테일을 향상시키기 위한 게인을 작게 조정하고, 평탄도가 낮을수록 평탄한 영상이 아니므로 디테일을 향상시키기 위한 게인을 크게 조정한다. 이로써, 평탄 영역에 노이즈가 존재할 경우에도 디테일 향상에 의해 노이즈가 부각되지 않는다. 또한, 화질열화 현상이 효과적으로 억제되어 더 선명한 영상을 얻을 수 있다.
HPF(230), 승산부(240), 및 가산부(240)는 조정된 게인을 이용해 입력 영상의 디테일을 향상시킨다(S460).
이상에서는, 1차 및 2차 두 개의 미분값을 이용하여 평탄 영역을 판단하는 것으로 설명하였으나, 이는 일 예에 불과한 것으로 경사도를 나타내는 1차 미분값만으로도 평탄 영역을 판단하는 것으로 구현 가능하다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 노이즈의 부각을 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라 화질열화 현상이 효과적으로 억제되어 영상의 선명도가 향상된다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 이해되어져서는 안 될 것이다.

Claims (5)

  1. 입력 영상의 1차 미분값 및 2차 미분값을 산출하는 단계;
    상기 산출된 1차 미분값 및 상기 2차 미분값을 이용해 평탄 영역을 판단하고, 상기 평탄 영역으로 판단된 영역의 1차 미분값 및 2차 미분값의 크기에 따라 평탄도를 측정하는 단계;및
    상기 측정된 평탄도에 따라 상기 입력 영상의 디테일을 향상시키기 위한 디테일 향상 게인을 조정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 디테일 향상방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 평탄 영역을 판단하는 단계는,
    상기 1차 미분값을 제1 문턱값과 비교하고, 상기 2차 미분값을 제2 문턱값과 비교하여, 상기 1차 미분값이 상기 제1 문턱값보다 작고, 상기 2차 미분값이 상기 제2 문턱값보다 작으면 상기 평탄 영역으로 판단하는 것을 특징으로 하는 영상 디테일 향상방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 평탄도는,
    상기 평탄 영역의 평탄 정도이며,
    상기 조정단계는,
    상기 평탄도가 높으면 상기 디테일 향상 게인을 작게 조정하고, 상기 평탄도가 낮으면 상기 디테일 향상 게인을 크게 조정하는 것을 특징으로 하는 영상 디테일 향상방법.
  4. 입력 영상의 미분값을 이용해 평탄 영역을 판단하고, 상기 평탄 영역으로 판단된 영역의 미분값의 크기에 따라 평탄도를 측정하는 평탄 영역 감지부; 및
    상기 측정된 평탄도에 따라 상기 입력 영상의 디테일을 향상시키기 위한 디테일 향상 게인을 조정하는 게인 조정부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 디테일 향상장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 평탄 영역 감지부는,
    상기 입력 영상의 1차 미분값 및 2차 미분값을 산출하는 1차 및 2차 미분값 산출부; 및
    상기 산출된 1차 미분값 및 상기 2차 미분값을 이용해 상기 평탄 영역을 판단하고, 상기 평탄 영역으로 판단된 영역의 1차 미분값 및 2차 미분값의 크기에 따라 상기 평탄도를 측정하는 평탄도 측정부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 디테일 향상장치.
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