KR100785972B1 - 영상 처리 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 영상 처리 장치는, 동영상 압축 코덱에 의해 압축된 영상 데이터를 디코딩 처리하는 디코더와, 디코딩된 동영상 데이터를 RGB 포맷으로 변환하는 RGB 컨버터와, RGB 컨버터에서 변환된 영상 데이터의 히스토그램을 이용하여 노이즈의 형태를 분석하는 노이즈 분석부와, 노이즈 분석부에서 분석된 영상 데이터의 노이즈가 가우시안 분포를 갖는 경우 평균값 필터를 이용하여 노이즈를 제거하는 제 1 노이즈 제거부와, 노이즈 분석부에서 분석된 영상 데이터의 노이즈가 솔트 앤 페퍼 분포를 갖는 경우 중간값 필터를 이용하여 노이즈를 제거하는 제 2 노이즈 제거부를 포함한다.
이와 같이, 본 발명은 노이즈의 특성에 따라 중간값 또는 평균값의 필터를 적용하여 노이즈를 제거해줌으로서, 영상의 화질을 개선할 수 있다.
DMB, 영상, 필터, 가우시안, 솔트 앤 페퍼, mean 필터, median 필터
Description
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 영상 처리 장치를 도시한 블록도이며,
도 2a 내지 도 2c는 본 발명에 따른 영상 처리 장치의 노이즈 분석 과정을 설명하기 위한 도면이며,
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 영상 처리 장치에서 노이즈 제거 과정을 설명하기 위한 도면이다.
＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞
100 : 디코더 102 : RGB 컨버터
104 : 노이즈 분석부 106 : 제 1 노이즈 제거부
108 : 제 2 노이즈 제거부 110 : 스위칭부
본 발명은 영상 처리 장치에 관한 것으로, 특히 노이즈의 특성에 따라 중간값 또는 평균값 필터를 적용하여 노이즈를 제거하는 영상 처리 장치에 관한 것이다.
주지된 바와 같이, 이동 통신 단말기, 휴대용 멀티미디어 재생 장치와 같은 경우에는 단순한 통신 또는 멀티미디어 재생 기능 뿐만 아니라, DMB 방송 수신 기능을 구비하여 DMB 방송을 수신할 수 있는 기기로 발전하고 있는 바, 협소한 무선 주파수 대역폭과 데이터 저장용량에 대한 한계를 뛰어 넘어서 정상적적인 멀티미디어 기기로서의 역할을 수행하기 위한 방편으로 멀티미디어 데이터의 압축 기술이 적용된다.
이러한 기기에 적용되는 멀티미디어 데이터의 압축 기술로는 국제 전기 통신 연합(ITU-T)에서 유무선 통신망 환경에서 동영상 서비스를 위한 표준 규격인 H.261과 H.263을 제정하였고, 세계 표준화 기구(ISO)에서도 동영상 표준 규격인 MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4를 마련하게 되었는 바, 무선 통신의 급격한 확산과 종전 압축 방식에 비해서 더욱 향상된 고효율의 압축 방식을 구비하면서 다양한 통신 환경을 수용할 수 있는 동영상 압축 기술이 요구됨에 따라 표준 동영상 압축 코덱으로서 H.264가 제정되었다.
이러한 H.264는 국제 전기 통신 연합과 국제 표준화 기구가 공동 제정한 차세대 동영상 표준안으로서, 이는 다양한 네트워크 환경에 쉽게 부응할 수 있는 유연성과 동영상 부호화의 효율면에서 MPEG 방식에 비해 많은 진보를 가져왔는데, 이러한 기술적 우위점은 향상된 움직임 예측 및 보상이 가능하고, 부정합이 없는 작은 블록 크기의 블록 변환이 가능하며, 각 블록 사이의 노이즈 제거를 위한 인 루프 디블럭킹 필터를 수행하고, 향상된 엔트로피 부호화가 가능하다는 이점을 갖고 있다.
특히, H.264 같은 경우 영상 데이터에서 각 화소간에 발생되는 블록킹 현상을 디블록킹(deblocking) 필터를 이용하여 처리함으로서, 영상을 부드럽게 한다. 디블록킹 필터의 원리는 각 블록의 바운더리(boundary) 값을 측정한 후 바운더리 값들 간의 차이를 구하고, 차이가 심하면 경계면으로 인식한 후 그 부분을 집중적으로 표현함으로서, 일반적으로 화질을 개선할 수 있는 방법이다.
그러나, 상기와 같은 디블록킹 필터를 이용하는 방법은 블록 간을 스무스(smooth)하게 표현할 수 있지만, 자칫 영상의 노이즈를 더욱더 강하게 표현하게 되어 영상의 노이즈를 증폭시킬 수 있는 단점이 있다. 즉, 노이즈에 의해 블록 간 바운더리 값의 차이가 심한대도 불구하고 디블록킹 필터는 경계면으로 인식하여 해당 부분을 집중적으로 표현해주기 때문에 노이즈를 증폭시키는 결과를 초래하는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 이와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 노이즈의 특성에 따라 중간값 또는 평균값의 필터를 적용하여 노이즈를 제거해줌으로서, 영상의 화질을 개선할 수 있는 영상 처리 장치를 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 동영상 압축 코덱에 의해 압축된 영상 데이터를 디코딩 처리하는 디코더와, 상기 디코딩된 동영상 데이터를 RGB 포맷으로 변환하는 RGB 컨버터와, 상기 RGB 컨버터에서 변환된 영상 데이터의 히스토그램을 이용하여 노이즈의 형태를 분석하는 노이즈 분석부와, 상기 노이즈 분석부에서 분석된 영상 데이터의 노이즈가 가우시안 분포를 갖는 경우 평균값 필 터를 이용하여 노이즈를 제거하는 제 1 노이즈 제거부와, 상기 노이즈 분석부에서 분석된 영상 데이터의 노이즈가 솔트 앤 페퍼 분포를 갖는 경우 중간값 필터를 이용하여 노이즈를 제거하는 제 2 노이즈 제거부를 포함한다.
여기서, 상기 제 1 노이즈 제거부는, 상기 영상 데이터에서 현재 픽셀 기준으로 소정 크기의 윈도우를 설정한 후 상기 윈도우 내의 픽셀값을 기초하여 상기 픽셀들의 평균값을 계산하고, 상기 계산된 평균값을 이용하여 상기 윈도우 내 상기 각 픽셀들의 값을 보정하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 장치.
또한, 상기 제 2 노이즈 제거부는, 상기 영상 데이터에서 현재 픽셀 기준으로 소정 크기의 윈도우를 설정한 후 상기 윈도우 내의 픽셀값을 기초하여 상기 픽셀들의 중간값을 추출하고, 상기 추출된 중간값을 이용하여 상기 윈도우 내 상기 각 픽셀들의 값을 보정하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 장치.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 바람직한 실시 예에 대하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 영상 처리 장치를 도시한 블록도이며, 도 2a 내지 도 2c는 본 발명에 따른 영상 처리 장치의 노이즈 분석 과정을 설명하기 위한 도면이며, 도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 영상 처리 장치에서 노이즈 제거 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 영상 처리 장치는 디코더(100), RGB 컨버터(102), 노이즈 분석부(104), 제 1 노이즈 제거부(106), 제 2 노이즈 제거부(108) 및 스위칭부(110)를 포함한다.
디코더(100)는 H.264 동영상 압축 코덱으로 압축된 영상 데이터를 내부 메모리(미도시됨)에 매크로 블록의 그룹 단위로 저장한 후, 각 매크로 블록을 순차적으로 디코딩처리하게 된다.
RGB 컨버터(102)는 디코더(100)에서 디코딩 처리된 영상 데이터를 제공받아 RGB 포맷으로 변환하여 출력한다.
노이즈 분석부(104)는 RGB 컨버터(104)에서 변환된 영상 데이터의 히스토그램을 이용하여 노이즈의 형태를 분석한다.
노이즈 분석부(104)가 노이즈의 형태를 분석하는 과정은 도 2a 내지 도 2c를 참조하여 설명한다.
노이즈 분석부(104)가 영상 데이터를 입력받아 휘도값의 히스토그램 분포로 노이즈를 분석한 결과, 도 2a에 도시된 바와 같이, 어떠한 노이즈도 발견되지 않으면, 영상 데이터는 제 1, 2 노이즈 제거부(106, 108)를 거치지 않고 출력된다.
한편, 노이즈 분석부(104)가 영상 데이터를 입력받아 휘도값의 히스토그램 분포로 노이즈를 분석한 결과, 도 2b에 도시된 바와 같이 가우시안 분포를 갖는 노이즈가 영상 데이터에 존재하면, 제 1 노이즈 제거부(106)를 구동시키기 위한 구동 신호, 예컨대 스위칭 신호를 스위칭부(110)에 출력한다. 스위칭부(110)의 스위칭 동작에 따라 RGB 컨버터(102)에서 출력되는 영상 데이터는 스위칭부(110)를 통해 제 1 노이즈 제거부(106)에 입력된다.
또한, 노이즈 분석부(104)가 영상 데이터를 입력받아 휘도값의 히스토그램 분포로 노이즈를 분석한 결과, 도 2c에 도시된 바와 같이 솔트 앤 페퍼(salt and papper) 분포를 갖는 노이즈가 영상 데이터에 존재하면, 제 2 노이즈 제거부(108)를 구동시키기 위한 구동 신호, 예컨대 스위칭 신호를 스위칭부(110)에 출력한다. 스위칭부(110)의 스위칭 동작에 따라 RGB 컨버터(102)에서 출력되는 영상 데이터는 스위칭부(110)를 통해 제 2 노이즈 제거부(108)에 입력된다.
제 1 노이즈 제거부(106)는 가우시안 분포를 갖는 노이즈를 제거하기 위한 평균값 필터(mean filter)로서, 도 3에 도시된 바와 같이, 임의의 블록, 예컨대 3ㅧ3 화소 블록의 평균값(M)을 산출한 후 평균값(M)으로 블록의 각 픽셀을 나눔으로서, 영상을 스무딩(smoothing)하게 처리한다.
즉, 제 1 노이즈 제거부(106)는 영상 데이터에서 현재 픽셀 기준으로 소정 크기의 윈도우인 화소 블록을 설정한 후 윈도우 내의 픽셀값을 기초하여 픽셀들의 평균값(M)을 계산하고, 계산된 평균값을 이용하여 윈도우 내 각 픽셀들의 값을 보정함으로서, 가우시안 분포의 노이즈를 제거한다.
제 2 노이즈 제거부(108)는 솔트 앤 페퍼 분포를 갖는 노이즈, 예컨대 임펄스 잡음을 제거하기 위한 중간값 필터(median filter)로서, 도 4에 도시된 바와 같이, 임의의 블록, 예컨대 3ㅧ3 화소 블록을 중간값 필터 윈도우(median filter window)로 설정한 후 중간값 필터 윈도우에서 중간값, 예컨대 8을 추출한 후 이를 중간값 필터 윈도우의 중심 화소에 넣어 노이즈를 제거한다.
즉, 제 2 노이즈 제거부(108)는 중간값 필터 윈도우 내의 픽셀값을 기초하여 픽셀들의 중간값을 추출하고, 추출된 중간값을 이용하여 윈도우 내 상기 각 픽셀들의 값을 보정함으로서, 솔트 앤 페퍼 노이즈를 제거한다.
스위칭부(110)는 노이즈 분석부(104)의 구동 신호에 의해 동작하여 RGB 컨버터(102)에서 출력되는 영상 데이터를 제 1 노이즈 제거부(106) 또는 제 2 노이즈 제거부(108)에 제공하거나 제 1, 2 노이즈 제거부(106, 108)를 거치지 않고 출력하게 된다.
본 발명에 따르면, 노이즈의 분포가 가우시안 분포인 경우 평균값 필터를 이용하여 노이즈를 제거하고, 노이즈의 분포가 솔트 앤 페퍼인 경우 중간값 필터를 이용하여 노이즈를 제거함으로서, 영상의 화질을 개선할 수 있다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위내에 있게 된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 노이즈의 분포가 가우시안 분포인 경우 평균값 필터를 이용하여 노이즈를 제거하고, 노이즈의 분포가 솔트 앤 페퍼인 경우 중간값 필터를 이용하여 노이즈를 제거함으로서, 영상의 화질을 효과적으로 향상시킬 수 있다.
Claims (5)
- 동영상 압축 코덱에 의해 압축된 영상 데이터를 디코딩 처리하는 디코더와,상기 디코딩된 동영상 데이터를 RGB 포맷으로 변환하는 RGB 컨버터와,상기 RGB 컨버터에서 변환된 영상 데이터의 히스토그램을 이용하여 노이즈의 형태를 분석하는 노이즈 분석부와,상기 노이즈 분석부에서 분석된 영상 데이터의 노이즈가 가우시안 분포를 갖는 경우 평균값 필터를 이용하여 노이즈를 제거하는 제 1 노이즈 제거부와,상기 노이즈 분석부에서 분석된 영상 데이터의 노이즈가 솔트 앤 페퍼 분포를 갖는 경우 중간값 필터를 이용하여 노이즈를 제거하는 제 2 노이즈 제거부를 포함하는 영상 처리 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 동영상 데이터는, H.264의 표준 동영상 압축 코덱에 의해 압축된 데이터인 것을 특징으로 하는 영상 처리 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 노이즈 분석부는,상기 디코딩된 동영상 데이터의 정보 중에서 휘도값의 히스토그램 분포를 이용하여 노이즈 형태를 분석하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 1 노이즈 제거부는, 상기 영상 데이터에서 현재 픽셀 기준으로 소정 크기의 윈도우를 설정한 후 상기 윈도우 내의 픽셀값을 기초하여 상기 픽셀들의 평균값을 계산하고, 상기 계산된 평균값을 이용하여 상기 윈도우 내 상기 각 픽셀들의 값을 보정하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 2 노이즈 제거부는, 상기 영상 데이터에서 현재 픽셀 기준으로 소정 크기의 윈도우를 설정한 후 상기 윈도우 내의 픽셀값을 기초하여 상기 픽셀들의 중간값을 추출하고, 상기 추출된 중간값을 이용하여 상기 윈도우 내 상기 각 픽셀들의 값을 보정하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 장치.
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