KR100777287B1 - 비디오 영상 표출장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 비디오 영상 표출장치에 관한 것이다. 본 발명은 비디오 영상신호을 입력받아 잡음을 제거하는 저주파통과필터부; 상기 입력된 비디오 영상신호와 상기 저주파통과필터부에서 출력된 저주파 비디오 영상신호를 연산하여 고주파 비디오 영상신호를 출력하는 고주파연산부; 상기 입력된 비디오 영상의 에지(edge)에 대한 문지방 범위에 따라 상기 비디오 영상신호에 대한 제어신호를 출력하는 제어부; 및 상기 제어신호에 따라 상기 입력된 비디오 영상, 상기 저주파통과필터부의 저주파 영상신호 및 상기 고주파연산부에서 출력된 고주파 영상신호를 다중화하여 출력하는 다중화부를 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 영상 표출장치를 제공한다. 본 발명에 따른 비디오 영상 표출장치에 따르면 입력되는 영상신호의 에지 강약에 따라 상기 영상신호에 대한 잡음제거와 선명도 강조과정을 선택적으로 수행할 수 있다.

에지, 소벨, 잡음

Description

비디오 영상 표출장치{apparatus for displaying video image}

도 1은 비디오 영상의 잡음을 제거하기 위해 사용되는 필터의 필터 마스크(filter mask)의 일 예를 나타낸 도면

도 2는 본 발명에 따른 비디오 영상 표출장치의 일 실시예를 나타낸 구성도

도 3a 내지 도 3d는 고주파연산부가 입력신호의 고주파 강조된 신호를 출력하는 과정에서 입력신호의 변화를 나타낸 도면

도 4는 본 발명에 따른 비디오 영상 표출장치의 에지감지부에서 에지를 감지하기 위한 소벨 마스크(sobel mask)의 일 예를 나타낸 도면

<도면 주요부분의 부호의 설명>

100 : 저주파통과필터부

200 : 고주파연산부

210 : 제 1 연산부 230 : 제 2 연산부

300 : 제어부

310 : 에지감지부 330 : 제어신호출력부

400 : 다중화부

본 발명은 비디오 영상 표출장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 비디오 영상 화질의 선명도에 따라 차별적인 잡음제거가 가능한 비디오 영상 표출장치에 관한 것이다.

최근 디지털 텔레비전과 같은 비디오 영상을 표출하는 장치의 사용자가 증가하면서 고화질 영상에 대한 요구도 증가하고 있다. 특히 고화질(High Definition; HD)방송을 경험한 시청자가 늘어나면서 화면상의 에지(edge)가 선명하게 강조된 잡음없는 화면에 대한 소비자의 기대가 디지털 텔레비전과 같은 비디오 영상 표출장치의 중요한 요소가 되고 있다. 이하에서 비디오 영상 표출장치의 대표적인 장치로 텔레비전을 예로 하여 설명한다.

일반적인 디지털 텔레비전은 입력되는 비디오 영상의 잡음(noise)을 제거하기 위해 그 잡음이 가지는 고주파 성격을 이용한다. 도 1을 참조하여 종래의 비디오 영상의 표출장치 내의 잡음제거 장치를 설명하면 다음과 같다. 입력되는 비디오 영상이 디코딩되면 상기 비디오 영상에 대한 후처리 과정을 통해 비디오 영상의 잡음이 제거된다. 도 1a 및 도 1b는 비디오 영상의 잡음을 제거하기 위해 사용되는 필터의 필터 마스크(filter mask)를 나타낸다. 상기 필터 마스크는 입력되는 비디오 영상의 각 픽셀 위에 씌워지면 입력영상이 스무딩(smoothing)되고, 입력영상 중 저주파 영상만이 통과되도록 하는 역할을 한다. 도 1a의 3 × 3 마스크 중 1이 표시된 하나의 칸과 입력영상의 픽셀 값이 일대일 대응되도록 상기 마스크를 입력영상에 씌운다. 그리고, 입력영상의 픽셀값 중 상기 마스크의 가운데 칸에 해당하는 픽셀값은 상기 마스크에 포함되는 픽셀값과 그 픽셀값에 대응하는 마스크 계수(도 1a에서는 모두 1)를 모두 곱한 후 마스크의 모든 칸의 계수의 합(도 1a에서는 9)으로 나누어 보정된다.

도 1b의 필터 마스크를 입력영상에 적용할 경우에는 상기 마스크의 가운데의 칸에 해당하는 픽셀값은 상기 마스크에 포함되는 픽셀값과 그 픽셀값이 대응되는 마스크 계수(1 또는 3)를 모두 곱한 후 마스크의 모든 칸의 계수의 합(도 1b는 11)으로 나뉜 값으로 보정된다. 도 1b의 필터 마스크는 도 1a의 필터 마스크보다 마스크 가운데 칸의 계수(3)가 크기 때문에, 즉 가운데 칸의 픽셀 값의 웨이트(weight) 값이 크기 때문에 가운데 칸의 픽셀값이 그 이외의 칸의 픽셀값보다 많이 반영될 수 있다.

입력영상이 도 1a나 도 1b의 필터 마스크로 보정되면 잡음이 제거된 저주파의 비디오 영상이 출력된다. 상기와 같은 필터 마스크를 이용하면 로우 패스 필터(low pass filter)의 역할을 하는 잡음제거 과정이 수행되어 상대적으로 고주파 영역에 위치하는 노이즈가 제거된다.

그러나 상기의 방식으로 통해 처리된 영상은 잡음이 어느 정도 제거될 수 있지만, 영상 중 선명하게 구현될 필요가 있는 에지(edge)들도 스무딩(smoothing)되어 그 영상에 포함된 에지가 로우 패스 필터링(low pass filtering) 과정을 통해 뭉게져(blur)버린다. 즉, 잡음을 제거하기 위해 로우 패스 필터링(low pass filtering)만을 적용하면, 영상의 선명도가 떨어지고, 결국 노이즈 제거 작업 이후에 영상의 에지(edge)를 강조하는 샤프니스(sharpness) 작업이 꼭 필요하다. 그러 나, 에지(edge)를 강조하는 과정은 그 전의 과정인 노이즈 제거 작업에서 에지(edge)정보가 많이 상실되기 때문에 그 효과를 제대로 발휘할 수 없는 문제점이 있다.

영상의 화질의 선명도 증가시키는 과정에서는 에지(edge)를 강조하는데, 에지(edge)는 본래 고주파 성분이기 때문에 영상에 하이 패스 필터(high pass filter)를 적용한다. 그러나, 하이 패스 필터(high pass filter)를 이용하면, 고주파 대역에 해당하는 잡음(noise) 신호들이 두드러지게 되는 역효과가 발생하므로 그 이전에 완벽한 잡음(noise) 제거 과정이 선행되어야 선명한 화질을 확보할 수 있다. 결국, 잡음(noise) 제거와 에지(edge) 강조는 비디오 영상의 후처리 과정에서 서로 상호 의존적이면서도 배반적인(trade-off) 관계에 있기 때문에 하나의 처리과정이 다른 하나의 처리과정의 효과를 방해한다.

상기와 같이 디지털 텔레비전과 같은 일반적인 비디오 영상 표출장치는 입력영상의 잡음 제거부와 선명도 강조부를 별도로 두고, 잡음 제거부를 통해 잡음을 제거하여 선명도가 열화된 영상을 얻은 후, 이를 선명도 강조부에 통과시켜 뭉개진 에지(edge)를 강조한다. 그러나, 상기와 같이 비디오 영상을 후처리하면 영상의 잡음 제거와 선명도 향상을 모두 이루기 어렵고, 각 과정에 대한 효율이 떨어지는 문제점이 있다. 또한, 비디오 영상 표출장치가 잡음 제거부와 선명도 강조부를 별도로 구비해야 하기 때문에 시스템의 구성상으로도 비효율적인 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 입력되는 영상신호의 에지의 강약에 따라 상기 영상신호에 대한 잡음제거와 선명도 강조과정을 선택적으로 할 수 있는 비디오 영상 표출장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 좋은 화질을 사용자에게 제공할 수 있고, 영상 표출 후처리 과정을 효율적으로 처리할 수 있는 비디오 영상 표출장치를 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 비디오 영상신호을 입력받아 잡음을 제거하는 저주파통과필터부; 상기 입력된 비디오 영상신호와 상기 저주파통과필터부에서 출력된 저주파 비디오 영상신호를 연산하여 고주파 비디오 영상신호를 출력하는 고주파연산부; 상기 입력된 비디오 영상의 에지(edge)에 대한 문지방 범위에 따라 상기 비디오 영상신호에 대한 제어신호를 출력하는 제어부; 및 상기 제어신호에 따라 상기 입력된 비디오 영상, 상기 저주파통과필터부의 저주파 영상신호 및 상기 고주파연산부에서 출력된 고주파 영상신호를 다중화하여 출력하는 다중화부를 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 영상 표출장치를 제공한다.

상기 고주파연산부는 입력된 비디오 영상신호 크기의 배수를 산출하는 제 1연산부; 및 상기 제 1연산부에서 산출된 신호와 상기 저주파통과필터부에서 출력되는 저주파 영상신호의 가감산 연산을 행하여 출력하는 제 2연산부를 포함할 수 있다.

상기 제어부는 입력된 비디오 영상의 에지를 감지하여 출력하는 에지감지부; 및 상기 에지감지부에서 출력된 값과 이미 설정된 문지방 값을 비교한 결과에 따라 제어신호를 출력하는 제어신호출력부를 포함할 수 있다.

상기 에지감지부는 에지를 감지하기 위해 입력된 비디오 영상신호의 수평 및 수직방향의 픽셀에 소벨 마스크(sobel mask)를 각각 적용할 수 있다.

상기 저주파통과필터부는 입력된 영상신호의 픽셀에 소정의 필터 마스크를 적용하여 상기 입력된 영상신호의 저주파 영상신호를 출력할 수 있다.

이하 상기 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 비디오 영상 표출장치의 일 실시예의 구성을 나타낸다. 도 2를 참조하여 본 발명에 따른 비디오 영상 표출장치의 동작을 설명하면 다음과 같다. 본 발명에 따른 비디오 영상 표출장치의 일 실시예는 저주파통과필터부(100), 고주파연산부(200), 제어부(300), 다중화부(400)을 포함한다.

본 발명에 따른 비디오 영상 표출장치의 일 실시예가 영상신호를 입력받으면 상기 저주파통과필터부(100)는 상기 입력 영상신호 중 고주파 영상신호를 걸러내고 저주파 영상신호를 출력한다. 즉, 입력 영상신호의 고주파부분은 스무딩(smoothing)되고 저주파가 강조된 신호만이 상기 다중화부(400)로 출력된다. 상기 저주파 강조된 신호를 출력하기 위해 도 1에서 사용된 필터 마스크를 포함한 여러 가지 필터 마스크를 사용할 수 있다.

상기 고주파연산부(200)은 영상신호를 입력받아 상기 입력 영상신호의 고주파 신호를 강조하여 출력한다. 고주파 신호를 강조하는 가장 간단한 방법 중 하나는 본래 입력영상신호의 2배를 산출하고, 이로부터 상기 입력 영상신호의 저주파 신호를 감산하는 것이다. 따라서, 이를 위해 상기 고주파연산부(200)는 수학식 2처럼 본래 입력영상신호(P₀)의 2배 크기의 신호를 산출하는 제 1연산부(210)과 상기 제 1연산부(210)의 출력값으로부터 상기 저주파통과필터부(100)의 출력값(P_l)을 감산하는 제 2연산부(230)를 포함할 수 있다.

도 3a 내지 도 3d는 고주파연산부(200)가 입력신호의 고주파 강조된 신호를 출력하는 과정 중 입력신호가 변화하는 일 예를 나타낸 도면이다. 본래 신호(도3a)로부터 그 본래 신호의 저주파통과필터부를 거친 신호(도3b)를 감산하면 고주파 신호만(도3c) 출력된다((도3a) - (도3b) = (도3c)). 그리고 상기 고주파신호(도3c)에 본래의 신호(도3a)를 더하면 본래 신호(도3a)에 고주파 신호가 강조된 신호(도3d)를 얻을 수 있다((도3c) + (도3a) = (도3d)).

상기의 고주파연산부(200)에서 계산된 본래 입력 영상신호의 고주파가 강조된 신호는 상기 다중화부(400)로 출력된다.

상기 다중화부(400)은 상기 제어부(300)에서 출력되는 제어신호에 따라 본래 비디오 영상 표출장치에 입력된 영상신호 또는 그 영상신호의 고주파 강조된 신호 또는 그 영상신호의 저주파 강조된 신호를 다중화하여 출력한다.

상기 제어부(300)는 입력된 영상신호의 에지를 감지하는 에지감지부(310)과 상기 에지감지부(310)에서 산출된 에지에 따라 제어신호를 출력하는 제어신호출력 부(330)를 포함한다.

상기 에지감지부(310)는 입력된 영상신호에 포함된 에지의 강도를 산출하여 출력한다. 에지 산출에 사용되는 마스크를 도 4에서 나타냈다. 입력되는 영상 신호에서 에지를 감지하는 방법은 입력되는 영상블럭에 소벨 마스크(sobel mask)를 적용하는 것이다.

도 4a는 입력되는 영상블럭의 수평 픽셀 방향으로 적용되는 소벨 마스크의 일 예를, 도 4b는 수직 픽셀 방향에 적용되는 소벨 마스크의 일 예를 각각 나타낸다.

도 4a의 소벨 마스크는 영상블럭의 수평 픽셀 방향의 에지성분을 구할 수 있다. 도 4a에서 보인 소벨 마스크가 수평 방향의 에지성분을 감지하기 위한 방법은 다음과 같다. 각 픽셀과 상기 도4b의 소벨 마스크의 하나의 칸을 서로 대응시킨다. 그리고 각 픽셀의 밝기 값과 그 픽셀에 대응되는 소벨 마스크 계수를 각각 곱하고, 그 곱셈 값을 모두 더한 값을 상기 소벨 마스크의 가운데 칸에 대응하는 픽셀 값에 대한 값(Dx)으로 한다.

상기와 같은 방법으로 도 4b에서 보인 소벨 마스크로 영상블럭의 수직 픽셀 방향의 에지성분(Dy)을 구한다.

상기의 방법이 하나의 픽셀에 대한 Dx(수평방향)과 Dy(수직방향)에 대해 각각 산출된다. 그리고 산출된 값에 대해 다음의 연산이 수행한다.

상기 T값이 입력되는 영상블럭의 모든 픽셀에 대해 산출된다. 그리고, 상기 제어신호출력부(330)는 각 픽셀에 해당하는 T값과 제 1문지방(threshold)값(th1) 및 제 2문지방값(th2)을 비교한다(이하에서 th1 < th2). 상기 T이 th1보다 작으면(T < th1), 상기 제어신호출력부(330)는 에지에 포함되지 않는 픽셀로 판단하고, 그에 대한 제 1 제어신호를 출력할 수 있다. 상기 T가 th1과 th2의 사이일 경우(th1 < T < th2), 상기 제어신호출력부(330)는 부드러운 에지에 포함되는 픽셀로 판단하고 제 2 제어신호를 출력할 수 있다. 상기 T가 th2보다 클 경우( T > th2), 상기 제어신호출력부(330)는 날카로운 에지에 포함되는 픽셀로 판단하고, 제 3제어신호를 출력할 수 있다.

상기 다중화부(400)는 본래의 입력 영상신호와 상기 저주파통과필터부(100)의 저주파 신호와 상기 고주파연산부(200)의 고주파신호를 입력받고, 상기 제 1 내지 3의 제어신호에 따라 하나의 신호를 출력한다. 상기 다중화부(400)가 제 1제어신호를 입력받으면 입력 영상신호에 에지가 없는 것으로 판단하고, 상기 영상신호의 잡음을 제거하기 위해 저주파통과필터부(100)에서 출력되는 신호를 선택하여 출력한다.

상기 다중화부(400)가 제 3 제어신호를 입력받으면 입력 영상신호는 날카로운 에지가 포함하고 있는 것이므로 선명도를 강조하기 위해 고주파연산부(200)에서 출력되는 신호를 선택하여 출력한다.

상기 다중화부(400)가 제 2제어신호를 입력받으면, 입력 영상신호에 적절한 에지가 포함되어 있다고 판단하고 선명도 강조과정과 잡음 제거과정을 모두 수행하지 않고 본래의 입력된 영상신호를 선택하여 출력한다. 따라서, 선택적으로 입력 영상신호를 처리할 수 있다.

상기에서 설명한 본 발명에 따른 비디오 영상 표출장치의 효과를 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 비디오 영상 표출장치에 따르면 입력되는 영상신호의 에지 강약에 따라 상기 영상신호에 대한 잡음제거와 선명도 강조과정을 선택적으로 수행할 수 있다. 따라서, 좋은 화질을 사용자에게 제공할 수 있고, 비디오 영상 표출장치의 구성이 효율적으로 구성될 수 있다.

Claims (5)

1. 비디오 영상신호을 입력받아 잡음을 제거하는 저주파통과필터부;

   상기 입력된 비디오 영상신호와 상기 저주파통과필터부에서 출력된 저주파 비디오 영상신호를 연산하여 고주파 비디오 영상신호를 출력하는 고주파연산부;

   상기 입력된 비디오 영상신호의 에지(edge)에 대한 문지방 범위에 따라 상기 비디오 영상신호에 대한 제어신호를 출력하는 제어부; 및

   상기 제어신호에 따라 상기 입력된 비디오 영상신호, 상기 저주파통과필터부의 저주파 비디오 영상신호 및 상기 고주파연산부에서 출력된 고주파 비디오 영상신호를 다중화하여 출력하는 다중화부를 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 영상 표출장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 고주파연산부는 입력된 비디오 영상신호 크기의 배수를 산출하는 제 1연산부; 및

   상기 제 1연산부에서 산출된 신호와 상기 저주파통과필터부에서 출력되는 저주파 비디오 영상신호의 가감산 연산을 행하여 출력하는 제 2연산부를 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 영상 표출장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 제어부는 입력된 비디오 영상신호의 에지를 감지하여 출력하는 에지감지부; 및

   상기 에지감지부에서 출력된 값과 이미 설정된 문지방 값을 비교한 결과에 따라 제어신호를 출력하는 제어신호출력부를 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 영상 표출장치.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 에지감지부는 입력된 비디오 영상신호의 수평 및 수직방향의 픽셀에 소벨 마스크(sobel mask)를 각각 적용하여 에지를 감지하는 것을 특징으로 하는 비디오 영상 표출장치.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 저주파통과필터부는 입력된 비디오 영상신호의 픽셀에 소정의 필터마스크를 적용하여 상기 저주파 비디오 영상신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 비디오 영상의 표출장치.

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