KR100820813B1 - 영상잡음 제거장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 영상잡음 제거장치에 관한 것이다. 본 발명은 블럭단위로 디코딩된 영상블럭에 포함된 에지를 감지하여, 상기 영상블럭에 포함된 에지의 강도에 따라 모기잡음 또는 블럭잡음 중 어느 하나의 잡음제어신호를 출력하는 에지감지부와, 상기 영상블럭의 경계부분에 저주파 성분으로 인하여 발생하는 블럭잡음을 제거하여 출력하는 블럭잡음제거부와, 상기 영상블럭을 스캔하여 에지의 위치를 파악하고, 상기 에지 주위의 픽셀에 대해 상기 영상블럭의 모기잡음을 제거하여 출력하는 모기잡음제거부 및 상기 에지감지부의 출력신호에 따라 상기 영상블럭을 블럭잡음제거부 또는 모기잡음제거부로 분리하여 출력하는 역다중화부를 포함한다.
본 발명에 따른 영상잡음 제거장치에 의하면 영상의 디코딩 과정 이후에 상기 영상의 특성에 따라 블럭잡음과 모기잡음을 선택적으로 제거할 수 있다.
잡음, 노이즈, 소벨, 에지

Description

영상잡음 제거장치{apparatus for removing noise-image}
도 1은 블럭잡음이 발생된 영상의 일 예는 나타낸 도면
도 2는 모기잡음이 발생된 영상의 일 예는 나타낸 도면
도 3은 본 발명에 따른 영상잡음 제거장치의 일 실시예를 나타낸 구성도
도 4는 영상블럭에 포함된 에지를 감지할 수 있는 소벨(sobel) 필터의 일 예를 나타낸 도면
도 5는 본 발명에 따른 영상잡음 제거장치의 블럭잡음제거부에서 블럭잡음을 제거할 수 있는 필터의 일 예를 나타낸 도면
도 6는 본 발명에 따른 영상잡음 제거장치의 모기잡음제거부에서 모기잡음을 제거할 수 있는 필터의 일 예를 나타낸 도면
<도면 주요부분의 부호의 설명>
100 : 에지감지부
120 : 역다중화부
140 : 블럭잡음제거부
150 : 에지잡음제거부
200 : 크기변환부
본 발명은 영상잡음 제거장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 영상의 디코딩 과정이 이후에 영상의 특성을 이용하여 잡음을 제거할 수 있는 영상잡음 제거장치에 관한 것이다.
영상의 압축방법, 예를 들면 MPEG(Moving Picture Experts Group; 이하 MPEG) 형식의 압축방법에서는 영상을 8 × 8 블럭 등의 블럭단위로 나누고, 상기 나뉜 블럭에 대한 영상 신호를 이산코사인변환(discrete cosine transform ; 이하 DCT)한다. 그리고, 상기 DCT 수행된 신호를 양자화하여 영상의 화질에 크게 영향을 미치지 않는 고주파 성분을 제거하여 영상 신호를 압축한다. DCT는 시간 축에 분포한 영상 신호를 주파수 축으로 변환시켜 본래의 영상을 저주파 성분과 고주파 성분으로 분리하는 변환방법 중 하나이다. 영상을 블럭단위로 나누고 각 블럭에 대해 DCT를 수행하여 고주파 성분을 제거한 압축영상을 디코딩(decording)하면 블럭잡음(block noise)과 모기잡음(mosquito noise)이 발생한다.
도 1의 블럭잡음이 발생된 영상의 예를 참조하여, 블럭잡음에 대해 설명하면 다음과 같다. 블럭잡음은 영상을 블럭단위로 나누고, 각 블럭단위로 DCT를 수행하고 영상의 고주파 성분을 제거하여 발생하는 것으로서, 인접한 두 블럭간의 경계가 뚜렷이 구분되어 보이는 잡음이다. 블럭에 고주파 성분을 많이 포함될 경우에는 이산(離散)성분보다 에지(edge)성분이 많기 때문에, 블럭잡음이 크게 눈에 띄지 않는다. 블럭잡음이 눈에 잘 띄는 다른 경우는 영상의 변화가 심하거나 영상이 빠르게 움직이는 물체를 반영하고 있는 경우이다. 상기와 같은 경우 이전 영상을 이용하여 현재 영상을 추측하고, 추측된 영상을 압축하는 방법이 사용될 수 있다. 이전 영상을 이용하여 현재 영상이 추측될 때, 그 이전 영상의 위치를 알려주는 모션 벡터(motion vector) 값을 제대로 찾지 못하면 블럭단위로 영상이 깨지는 경우가 발생한다. 즉, 블럭잡음은 인접한 두 블럭 사이에 저주파 성분만이 존재하여 블럭의 사이가 자연스럽게 연결되어 보이지 않는 잡음이다. 도 1의 영상에서도 상기의 블럭잡음을 포함하고 있는데, 블럭잡음을 포함하는 영상은 사각형 모양의 블럭이 모자이크(mosaic)된 것처럼 보인다.
도 2의 모기잡음이 발생된 영상의 예를 참조하여 모기잡음에 대해 설명하면 다음과 같다. 모기잡음은 블럭잡음과 다르게 저주파 성분이 많은 블럭에서 발생하는 것이 아니라 고주파 성분인 샤프(sharp)한 에지가 많은 블럭에서 발생한다. 모기 잡음은 고주파 성분이 많은 영상을 블럭단위로 나누고, 각 블럭에 대해 DCT 변환을 수행한 다음 고주파 성분을 제거할 경우에 발생될 수 있는 잡음이다. 에지가 많은 블럭은 고주파 성분이 많은 블럭이기 때문에, 상기 블럭에서 고주파 성분을 제거하면 에지 주위가 일그러지는 현상이 발생하고, 상기 일그러짐 현상을 모기잡음이라고 한다. 모기잡음이라는 명칭은 영상에 포함된 에지 주위의 일그러짐이 사람의 몸 주위에 마치 모기떼가 날아다니는 것처럼 보이기 때문에 붙여진 명칭이다. 도 2는 에지 주위에 얼룩진 듯한 영상을 포함하고 있는데, 모기잡음을 포함하는 영상은 에지 주위가 얼룩져 보이는 특징이 있다.
상기한 블록잡음과 모기잡음을 제거하는 종래의 방법을 설명하면 다음과 같 다. 종래에 상기의 블럭잡음과 모기잡음을 제거하기 위해, 블럭잡음이 발생하는 곳은 블럭잡음만을 제거하고 모기잡음이 발생하는 곳은 모기잡음만을 제거하는 방법을 사용하였다. 즉, 상기 두 잡음은 발생되는 위치와 발생 특성이 다르기 때문에 잡음제거 과정은 각각 별개로 수행되었다.
블럭잡음은 디코더에서 영상신호를 디코딩할 때 DCT된 계수값에 저주파 성분의 값만 포함된 경우 또는 이산(離散) 성분값이 많은 경우에 발생한다. 블럭잡음을 제거하는 하나의 방법은 영상신호 디코더(decorder)에서 블럭잡음이 발생하면 영상신호 인코더(encorder)에 이를 알려서 양자화 계수값을 줄이는 것이다. 그러나, 상기 방법은 디코딩하고 있는 중에 사용되는 것이고, 실제적으로 실행하기 불가능한 조건이 많다는 문제점이 있다.
모기잡음을 제거하기 위해서는 블럭잡음을 처리한 것과 같이 디코더에서 인코더에 신호를 보내서 모기잡음을 줄이도록 하는 방법을 사용할 수도 있다. 그러나, 상기한 방법도 디코딩하고 있는 중에 사용되는 것이고, 실제적으로 실행하기 불가능한 조건이 많다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 영상의 디코딩 과정 이후에 상기 영상의 특성에 따라 블럭잡음과 모기잡음을 선택적으로 제거할 수 있는 영상잡음 제거장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 디코딩된 영상블럭에 포함된 에지 를 감지하고, 상기 감지결과에 따른 제어신호를 출력하는 에지감지부; 상기 영상블럭의 블럭잡음을 제거하여 출력하는 블럭잡음제거부; 상기 영상블럭의 모기잡음을 제거하여 출력하는 모기잡음제거부; 및 상기 에지감지부의 출력신호에 따라 상기 영상블럭을 블럭잡음제거부 또는 모기잡음제거부로 분리하여 출력하는 역다중화부를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상잡음 제거장치를 제공한다.
상기 에지감지부는 영상블럭의 수평방향 및 수직방향으로 픽셀에 소벨(sobel) 필터를 사용하여 에지를 감지하는 것이 바람직하다.
상기 블럭잡음제거부는 영상블럭의 최외각 수평방향의 픽셀(pixel) 및 최외각 수직방향의 픽셀을 포함하는 픽셀에 대해 저주파통과필터를 사용하여 블럭잡음을 제거할 수 있다.
상기 모기잡음제거부는 영상블럭의 픽셀 중 에지에 포함되는 픽셀을 제외한 나머지 픽셀에 대해 저주파통과필터를 사용하여 모기잡음을 제거할 수 있다.
상기 영상잡음 제거장치는 상기 영상잡음제거부와 상기 모기잡음제거부에서 출력한 영상블럭을 각각 입력받고, 상기 영상블럭의 크기를 변화하여 출력하는 크기변환부를 더 포함할 수 있다.
이하 상기 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.
도 3을 참조하여 본 발명에 따른 영상잡음 제거장치의 일 실시예에 대해 설명하면 다음과 같다. 본 발명에 따른 영상잡음 제거장치의 일 실시예는 에지감지부(100), 다중화부(120), 블럭잡음제거부(140), 모기잡음제거부(150)를 포함한다. 또 한, 잡음이 제거된 영상블럭의 크기를 확대하여 출력하는 크기변환부(200)를 더 포함할 수 있다. 본 발명의 영상잡음 제거장치는 디코딩된 이후의 영상블럭을 입력영상으로 할 수 있다. 블럭잡음은 디코더에서 영상신호를 디코딩할 때 DCT된 계수값에 저주파 성분의 값만 포함된 경우 또는 이산(離散) 성분값이 많은 경우에 발생한다. 모기잡음은 영상신호를 디코딩을 할 때 영상신호의 주파수 영역에서 고주파 성분이 많을 경우 발생한다. 따라서 본 발명에 따른 영상잡음 제거장치는 상기 블럭잡음과 모기잡음의 특성을 이용하여 영상잡음을 제거한다.
상기 에지감지부(100)는 블럭단위로 디코딩된 영상블럭을 입력받고, 상기 영상블럭에 포함된 에지를 감지한다. 강한 에지가 많이 포함된 블럭은 모기잡음이 발생할 확률이 높고, 에지가 적게 포함된 블럭은 블럭잡음이 발생할 확률이 높다. 따라서, 에지가 포함된 정도에 따라 모기잡음 또는 블럭잡음 중 어느 하나의 잡음제거 과정을 수행하면 영상의 잡음제거과정이 효율적일 수 있다.
상기 에지감지부(100)는 입력된 영상블럭에 포함된 에지에 따라 상기 영상블럭에 대해 모기잡음 제거과정이 수행되어야 하는지 또는 블럭잡음 제거과정이 제거되어야 하는지를 판단하고, 그에 따른 제어신호를 출력할 수 있다.
상기 역다중화부(120)은 상기 제어신호를 입력받고, 그 제어신호에 따라 입력된 영상블럭을 블럭잡음제거부(140) 또는 모기잡음제거부(150)로 분리하여 출력한다.
상기 블럭잡음제거부(140)는 일정한 기준이하의 에지가 포함된 영상블럭을 입력받는다. 따라서, 상기 블럭잡음제거부(140)는 저주파 성분으로 인해 영상블럭 의 경계부분에 발생할 수 있는 블럭잡음을 필터링(filtering)하여 출력한다.
상기 모기잡음제거부(150)는 일정한 기준이상의 에지가 포함된 영상블럭을 입력받는다. 그리고, 상기 모기잡음제거부(150)는 영상블럭을 스캔하여 에지의 위치를 파악하고, 상기 에지 주위의 픽셀에 대해 잡음을 필터링하여 출력한다.
본 발명에 따른 영상잡음 제거장치의 후단에는 크기변환부(200)를 포함할 수 있다. 상기 크기변환부(200)는 상기 블럭잡음제거부(140)와 모기잡음제거부(150)에서 잡음이 제거된 영상을 입력받고, 스케일(scale)을 변환시켜 다중화한 후 출력한다.
도 4는 영상블럭에 포함된 에지를 감지할 수 있는 소벨(sobel) 필터를 나타낸다. 도 4를 참조하여, 본 발명에 따른 영상잡음 제거장치의 일 실시예 중 에러감지부가 에지를 감지하는 방법을 설명하면 다음과 같다.
도 4a와 도 4b는 영상블럭의 수평방향과 수직방향에 각각 적용되는 소벨 필터의 예를 나타낸다. 소벨 필터는 영상에 포함된 에지를 감지하는데 사용될 수 있다. 도 4a에서 보인 소벨 필터의 일 예가 에지를 감지하기 위해서, 각 픽셀과 상기 소벨 필터의 하나의 칸을 서로 대응시킨다. 그리고 각 픽셀의 밝기 값과 그 픽셀에 대응되는 칸에 숫자의 값을 각각 곱하고, 그 곱셈 값을 모두 더한 값을 상기 소벨 필터의 가운데 칸에 대응하는 픽셀 값에 대한 값(Gx)으로 저장한다.
도 4b에서 보인 소벨 필터의 일 예를 적용하는 방법도 상기의 방법으로 소벨 필터의 가운데 칸에 대응하는 픽셀 값에 대한 값(Gy)를 산출한다. 그리고, 다음식에 의해 상기 픽셀이 에지에 해당하는지 여부를 판단한다.
Figure 112005044176922-pat00001
상기 픽셀에 대한 E의 값이 특정의 값 이상인 경우 그 픽셀은 에지에 포함된다고 판단할 수 있다.
따라서, 상기 E의 값이 에지에 해당하는 범위의 값이고, 상기 영상블럭이 에지를 일정기준이상 포함할 경우 그 영상블럭은 에지를 많이 포함하고 있는 것이므로 모기잡음제거부로 출력한다. 반대로, 상기 E 값이 일정기준이하인 경우에는 그 영상블럭에 에지가 많이 포함되어 있지 않은 경우이므로 상기 영상블럭을 블럭잡음제거부로 출력한다. 상기한 에지 감지 방법은 소벨 필터의 일 예를 사용한 것이고, 따라서 상기 소벨 필터의 필터값과 각 필터값과 픽셀값을 곱하여 합산되는 과정도 일 예에 불과하다.
도 5는 블럭잡음을 제거할 수 있는 필터의 예를 나타낸다. 도 5를 참조하여, 본 발명에 따른 영상잡음 제거장치의 블럭잡음제거부에서 블럭잡음을 제거하는 방법을 설명하면 다음과 같다. 도 5에서 I-I'는 입력되는 영상블럭의 경계를 나타낸다. 도 5a와 도5b에서는 1×3의 저주파 필터를 영상블럭의 수직경계에 접하는 픽셀에서 적용할 경우를 나타낸다.
도 5a와 도5b에서는 블럭잡음을 제거하기 위해 각 필터의 필터계수와 픽셀값을 각각 곱하고, 그 합산된 평균을 필터 중앙에 대응하는 픽셀의 값으로 대치(代置)시킨다. 도 5a와 도 5b에서는 영상블럭의 경계에 접하는 픽셀의 값을 스무딩 (smoothing)시키는 효과가 있다.
또한, 도 5c와 도 5d에서는 3×1의 저주파 필터를 영상블럭의 수평경계에 접하는 픽셀에 적용할 경우를 나타낸다. 상기에서는 영상블럭의 수평경계의 블럭잡음을 소거할 수 있다.
도 6에서는 에지잡음을 제거할 수 있는 필터의 예를 나타낸다. 도 6을 참조하여 본 발명에 따른 영상잡음 제거장치의 모기블럭제거부에서 모기잡음을 제거하는 일 예를 설명하면 다음과 같다. 도 6에서 흰 부분은 영상블럭에 포함된 에지를 나타낸다. 에지의 위치는 상기에서 설명했듯이 에지감지부에서 에지를 감지한 방법을 사용한다. 소벨 필터의 수평 및 수직 방향의 값을 통해 일정기준이상의 값을 가지는 밝기를 가지는 픽셀에 대해서는 에지라고 판단한다. 상기 에지를 제외하고 에지 주위의 픽셀에 대해 도 6에서 보인 3 × 3 저주파통과필터를 적용할 수 있다. 즉, 에지가 상기 저주파 통과 필터에는 포함되지 않도록 에지 주위의 픽셀에 대해서만 저주파 통과 필터를 적용한다. 모기잡음을 제거하기 위해 각 픽셀 값과 그에 대응하는 필터계수를 각각 곱하고, 각 곱해진 값의 평균을 필터의 중앙의 픽셀의 값으로 대치시킨다. 상기 과정을 통해 에지 주위의 잡음을 스무딩(smoothing)시킬 수 있어, 모기잡음을 제거할 수 있다.
본 발명에서 사용되는 필터의 필터계수, 상기 필터를 적용하기 위해 연산하는 방법, 필터의 크기 등은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에게는 변형이 용이하다. 따라서, 그러한 변형은 본 발명의 사상에 속하는 것이다.
상기에서 설명한 본 발명에 따른 영상잡음 제거장치의 효과를 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 영상잡음 제거장치에 의하면 영상의 디코딩 과정 이후에 상기 영상의 특성에 따라 블럭잡음과 모기잡음을 선택적으로 제거할 수 있다.

Claims (5)

  1. 블럭단위로 디코딩된 영상블럭에 포함된 에지를 감지하여, 상기 영상블럭에 포함된 에지의 강도에 따라 모기잡음 또는 블럭잡음 중 어느 하나의 잡음제어신호를 출력하는 에지감지부;
    상기 영상블럭의 경계부분에 저주파 성분으로 인하여 발생하는 블럭잡음을 제거하여 출력하는 블럭잡음제거부;
    상기 영상블럭을 스캔하여 에지의 위치를 파악하고, 상기 에지 주위의 픽셀에 대해 상기 영상블럭의 모기잡음을 제거하여 출력하는 모기잡음제거부; 및
    상기 에지감지부의 출력신호에 따라 상기 영상블럭을 블럭잡음제거부 또는 모기잡음제거부로 분리하여 출력하는 역다중화부를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상잡음 제거장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 에지감지부는 영상블럭의 수평방향 및 수직방향으로 픽셀에 소벨(sobel) 필터를 사용하여 에지를 감지하는 것을 특징으로 하는 영상잡음 제거장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 블럭잡음제거부는 영상블럭의 최외각 수평방향의 픽셀 및 최외각 수직방향의 픽셀을 포함하는 픽셀에 대해 저주파통과필터를 사용하여 블럭잡음을 제거하는 것을 특징으로 하는 영상잡음 제거장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 모기잡음제거부는 영상블럭의 픽셀 중 에지에 포함되는 픽셀을 제외한 나머지 픽셀에 대해 저주파통과필터를 사용하여 모기잡음을 제거하는 것을 특징으로 하는 영상잡음 제거장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 블럭잡음제거부와 상기 모기잡음제거부에서 출력한 영상블럭을 각각 입력받고, 상기 영상블럭의 크기를 변화하여 출력하는 크기 변환부를 추가로 포함하는 영상잡음 제거장치.
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