KR100874849B1 - 영상포맷 변환방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 영상포맷 변환방법에 관한 것으로서, 영상처리 시스템에서 색상 신호를 다른 색상 신호로 바꾸는 색공간변환(Color Space Conversion : 이하 CSC)을 수행하는 방법에 있어서, 제 1 공간 영상신호의 비트 수를 검출하는 제 1 단계, 제 1 단계에서 검출된 제 1 공간 영상신호의 비트 수와 소정의 추가 비트를 할당할 저장공간을 확보하는 제 2 단계, 제 1 공간 영상신호의 행렬 계수값에 소정의 값을 곱하는 제 3 단계, 제 3 단계에서 곱해진 행렬 계수값을 적용하여 영상신호를 CSC 변환하는 제 4 단계, 제 4 단계에서 변환된 제 2 공간 영상신호의 행렬 계수값을 소정의 값으로 나누어 복원하는 제 5 단계, 및 제 2 단계에서 확보한 제 1 공간 영상신호의 비트 수와 소정의 추가 비트를 할당한 저장공간을 해제하는 제 6 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

이에 의하여, 영상포맷을 변환하는 CSC을 수행시 발생하는 영상신호의 입력값과 출력값의 불일치로 인한 영상의 손실에 따른 왜곡을 방지할 수 있다.

영상포맷, YCbCr, RGB, CSC, 변환

Description

영상포맷 변환방법{Method for conversion of an image format}

도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상포맷 변환장치의 블럭도.

도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상포맷 변환방법의 순서도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10:영상신호 수신부 20:주제어부

30:저장부 40:CSC 부

41:CSC 입력부 42:포맷 변환부

43:CSC 출력부 50:디스플레이부

본 발명은 영상포맷 변환방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 제 1 공간 영상신호의 비트 수에 소정의 추가 비트를 할당하여 입력 영상신호의 비트 수를 늘려서 포맷을 변환함으로써 영상포맷의 변환과정에서 발생할 수 있는 영상신호의 소 수점 이하 비트 수 손실에 의한 영상의 왜곡을 방지하는 영상포맷 변환방법에 관한 것이다.

최근 멀티미디어에 대한 연구가 확대되면서 영상 압축이나 복원에 관한 연구가 많이 진행되고 있다.

영상 압축이론의 경우 동영상은 MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4, MPEG-7, MJPEG 등이 있고, 정지 영상의 경우는 JPEG 등이 있다.

또한, 이를 상용화한 제품으로는 MPEG-2 압축 기술을 이용한 DVD 영화 타이틀이라든지 IMT-2000 의 양방향 화상 통화를 들 수 있다.

이러한 시스템에 사용되는 동영상은 데이터량이 크기 때문에 실시간 전송이나 저장을 위해서는 압축이 필요하다.

일 예로써, 동영상 혹은 정지 영상의 압축은 데이터량이 RGB 형식보다 적은 YCbCr 4:2:2 와 4:2:0 을 사용한다.

여기서, Y, Cr, Cb 은 CCIR 601 코딩시스템(coding system)의 디지털 휘도신호와 색차신호이며 휘도신호 Y는 13.5MHz으로 표본화되며, 2개의 색차신호는 휘도샘플 한 개를 공유하여 6.75MHz으로 표본화되며, Cr 는 R-Y, Cb 는 B-Y의 디지털화된 신호이다.

또한, 콤포넌트 비디오의 휘도(Y)와 색차신호(R-Y, B-Y)를 디지털화하는데 사용되는 표본화 주파수의 비율 4:2:2라는 용어는 Y가 4번 표본화될 때 R-Y와 B-Y 는 2번 표본화되는 것을 의미한다.

즉, RGB 형식에서 YCbCr 형식으로 바꿈으로 인하여 적게는 2/3 에서 많게는 1/2 로 데이터량이 줄어들게 되어 같은 정보를 전송하는 경우 RGB 형식에 비해 적은 밴드폭을 가지고, 또한 인간의 눈이 휘도 성분에 민감하다는 것을 이용해 색차 성분보다는 휘도 성분에 비중을 둠으로써 색차 성분의 영향으로 인한 화질의 열화를 줄일 수 있다.

이러한 이유로 영상의 압축이나 복원시에는 YCbCr 형식을 사용하고 있으며, 일 예로써, MPEG-2 메인 프로파일 메인 레벨의 경우 YCbCr 4:2:0 로 압축과 복원을 행한다.

그러나, 일반적인 CRT 모니터나 LCD 등의 디스플레이 장치는 RGB 형식으로 영상을 디스플레이하며 따라서, 상기 디스플레이 장치로 영상을 디스플레이 하기 위해서는 제 1 공간 영상신호인 상기 YCbCr 형식을 제 2 공간 영상신호인 RGB 형식으로 변환하여야 한다.

이러한 RGB 변환과정은 아래의 예시한 수학식 1 내지 2 에 도시한 바와 같이, 행렬로 나타낼 수 있는 변환 공식을 적용하여 변환이 가능하다.

먼저, RGB 형식으로 이루어진 원본 영상을 CCIR 601 포맷을 사용하여 YCbCr 4:2:2 형식으로의 변환은 다음과 같이 이루어진다.

즉, RGB 원 데이터에서 Red, Green, Blue 성분을 각각 읽어 들여 수학식 1 의 변환식을 이용해 Y, Cb, Cr 을 구한다.

이때, 예를 들어 8비트의 G, B, R 의 값으로 각각 255, 254, 254 가 입력되었다면, 상기의 수학식 1 에 대입하여 변환된 출력값을 구하면 Y, Cb, Cr 은 각각 254.58700, 127.66100, 127.57200 의 값이 구해진다.

그러나, 종래의 포맷 변환방법은 입력신호 비트 수, 여기서는 예를 든 8비트에 한정되어 그 값을 인지하므로 각각의 시스템에 따라서 소수점 이하의 숫자들은 반올림되거나 그냥 무시되어 읽혀지지 않게 된다.

예를 들어, 반올림하여 값을 취하면 상기의 Y, Cb, Cr 은 255, 128, 128 로 각각 읽혀지게 되며 이를 전송하면, 수신한 텔레비전에서 다시 YCbCr 을 RGB 로 변환하여 복원하게 된다.

이때, 수학식 2 의 변환식을 이용해 G, B, R 을 구한다.

이때, 예를 들어 8비트의 Y, Cb, Cr 의 값으로 각각 255, 128, 128 이 입력 되었다면, 상기의 수학식 2 에 대입하여 변환된 출력값을 구하면 G, B, R 은 각각 255, 255, 255 의 값이 구해진다.

따라서, 종래의 영상포맷 변환방법을 적용하면 상기한 바와 같이, 최초의 영상신호의 G, B, R 의 8비트 값인 255, 254, 254 는 상기의 영상신호의 전송과정에서 포맷변환을 거치면서 255, 255, 255 로 그 값이 변경되어 영상신호의 왜곡을 일으킬 수 있는 문제점이 있었다.

이와 같은 문제점을 개선하기 위해 창안한 본 발명의 목적은 제 1 공간 영상신호의 비트 수에 소정의 추가 비트를 할당하여 입력 영상신호의 비트 수를 늘려서 포맷을 변환함으로써 영상포맷의 변환과정에서 발생할 수 있는 영상신호의 소수점 이하 비트 수 손실에 의한 영상의 왜곡을 방지하는 영상포맷 변화방법을 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 영상처리 시스템에서 색상 신호를 다른 색상 신호로 바꾸는 색공간변환(Color Space Conversion : 이하 CSC)을 수행하는 방법에 있어서, 제 1 공간 영상신호의 비트 수를 검출하는 제 1 단계, 상기 제 1 단계에서 검출된 상기 제 1 공간 영상신호의 비트 수와 소수점 이하자리를 표현하기 위한 소정의 추가 비트를 할당할 저장공간을 확보하는 제 2 단계, 상기 제 1 공간 영상신호의 행렬 계수값에 상기 소정의 추가비트가 적용된 상기 행렬 계수값의 자릿수를 보상하기 위한 소정의 값을 곱하는 제 3 단계, 상기 제 3 단계에서 곱해진 행렬 계수값을 적용하여 영상신호를 상기 CSC 변환하는 제 4 단계, 상기 제 4 단계에서 변환된 제 2 공간 영상신호를 상기 소정의 값으로 나누어 복원하는 제 5 단계, 및 상기 제 2 단계에서 확보한 상기 제 1 공간 영상신호의 비트 수와 상기 소정의 추가 비트를 할당한 저장공간을 해제하는 제 6 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 제 2 단계의 소정의 추가 비트는 10비트인 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 소정의 값은 10의 소정 거듭제곱인 것을 특징으로 한다.

이에 의하여, 영상포맷을 변환하는 CSC을 수행시 발생하는 영상신호의 입력값과 출력값의 불일치로 인한 영상의 손실에 따른 왜곡을 방지할 수 있다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 일 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상포맷 변환장치의 블럭도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 영상포맷 변환방법을 구현한 장치는 도 1 에 도시한 바와 같이, 영상신호 수신부(10), 주제어부(20), 저장부(30), CSC 부(40), CSC 입력부(41), 포맷 변환부(42), CSC 출력부(43), 디스플레이부(50)를 포함하여 이루어진다.

먼저, 영상신호 수신부(10)는 외부로부터 수신되는 다양한 영상신호를 수신하여 아날로그 RF, CVBS, S-VHS, 컴포넌트 및 PC 신호 등의 경우엔 디지털로 변환 하여 주제어부(20)로 전송하고, 디지털신호인 경우엔 변환없이 바로 주제어부(20)로 전송한다.

주제어부(20)는 영상신호 수신부(10)로부터 전송된 CSC를 거칠 제 1 공간 영상신호의 비트 수를 검출하고, 저장부(30)를 제어하여 각각의 영상신호에 소정의 추가 비트를 할당할 저장공간을 확보 및 해제하고, 비트 수 검출 및 추가 비트 수의 할당이 끝난 제 1 공간 영상신호를 CSC 입력부(41)로 전송하여 포맷변환의 수행을 명령함으로써 전반적으로 포맷변환을 제어한다.

저장부(30)는 수시로 읽고 쓸 수 있는 플래시 메모리와 같은 것으로 구성될 수 있는 프레임 버퍼와 같은 것으로서, 주제어부(20)의 제어에 따라서 제 1 공간 영상신호의 각각의 비트 수와 추가로 할당될 비트 수를 합한 크기만큼의 저장공간을 할당하여 기록해두고, 해제한다.

CSC 입력부(41)는 주제어부(20)의 제어에 따라 주제어부(20)로부터 전송받은 제 1 공간 영상신호의 Y, Cb, Cr 의 행렬계수값에 10의 소정 거듭제곱을 곱하고, 이를 포맷 변환부(42)로 전송한다.

포맷 변환부(42)는 CSC 입력부(41)로부터 전송받은 10의 소정 거듭제곱을 곱한 Y, Cb, Cr 의 행렬계수값을 행렬로 나타낼 수 있는 변환 공식에 대입하여 제 1 공간 영상신호인 상기 YCbCr 형식을 제 2 공간 영상신호인 RGB 형식으로 변환하고, R, G, B 의 행렬계수값을 CSC 출력부(43)로 전송한다.

CSC 출력부(43)는 포맷 변환부(42)로부터 전송받은 R, G, B 의 행렬계수값을 10의 소정 거듭제곱으로 나누어 복원하고, 이를 디스플레이부(50)로 전송한다.

디스플레이부(50)는 CSC 출력부(43)로부터 전송받은 RGB 형식으로 포맷변환된 영상신호를 화면에 영상화하여 사용자에게 디스플레이한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 영상포맷 변환방법에 대한 보다 자세한 설명은 도 2 를 참조하여 이하에서 상세히 설명한다.

주제어부(20)는 영상신호수신부(10)로부터 수신된 CSC 처리를 필요로 하는 YCbCr 형식의 제 1 공간 영상신호를 전송받으면 CSC 입력부로 입력될 영상신호의 비트 수를 검출한다(S10).

여기서, 비트 수는 여러가지로 쓰일 수가 있으나 통상적으로는 8 내지 12비트가 쓰이고 있으며, 이는 8비트라 하면 0 내지 255의 범위를 갖으며 12비트라 하면 0 내지 4095의 범위를 갖게 된다.

본 발명의 일 실시예로는 8비트를 수신된 영상신호의 비트 수로 한다.

그러면, 주제어부(20)는 수신된 8비트의 영상신호와 더불어 추가될 소정의 추가비트를 판단한 후 해당하는 총 비트 수만큼의 할당할 저장공간을 판단한 후 저장부(30)를 제어하여 기록할 공간을 지정하여 기록하도록 한다(S20).

여기서, 소정의 추가비트는 수신된 영상신호의 소수점 이하의 숫자들을 표현하는 것이며, 그 값은 여러가지로 취할 수 있으며 추가비트 수를 크게 할수록 소수점 이하의 표현가능한 자리수가 늘어나게 되므로 보다 정확한 영상신호의 값을 취할 수 있게 되어 영상신호의 손실에 의한 왜곡이 더 작아질 것이다.

예를 들어, 추가비트를 10비트로 지정한다면 0 내지 1023의 범위를 갖게 되 며 이는 소수점 이하 3자리 숫자인 0.000 부터 0.999 까지 총 1000가지의 숫자가 표현 가능하게 된다.

본 발명의 일 실시예로는 10비트를 소정의 추가비트로 한다.

그러면, 영상신호 당 저장부(30)에 기록할 공간은 8비트에 10비트를 더한 총 18비트가 주제어부(20)에 의해서 지정될 것이다.

저장공간이 확보되면, 주제어부(20)는 CSC 처리가 필요한 제 1 공간 영상신호를 CSC 입력부(41)로 전송한다.

CSC 입력부(41)는 전송된 제 1 공간 영상신호의 각각의 행렬 계수값에 10의 소정 거듭제곱을 곱한다(S30).

여기서, 행렬 계수값은 영상포맷 변환시 사용되는 행렬로 나타낼 수 있는 변환 공식의 각각의 행과 열에 위치하는 원소들을 의미하며, 이는 어느 포맷을 택하느냐에 따라서 달라질 수 있다.

또한, 10의 소정 거듭제곱은 상기의 행렬 계수값에 곱해지는 10의 거듭제곱으로서, 취해진 소정의 추가비트에 의해서 표현 가능한 소수점 이하의 자릿수에 따라서 10의 몇배수가 될지 결정되는 것이다.

예를 들면, 본 발명의 일 실시예로 취한 10비트 추가비트의 경우 소수점 이하 3자리까지 표현 가능한 것이므로 10의 소정 거듭제곱은 10의 세제곱인 1000이 되는 것이다.

그러면, 본 발명의 일 실시예로 취해진 CCIR 601 포맷을 사용하여 YCbCr 4:2:2 형식의 변환에 사용되는 수학식 3 은 다음과 같다.

여기에, 각각의 계수에 1000을 곱하면 제 1공간 영상신호의 행렬 계수값의 소수점 자릿수가 오른쪽으로 3자리 이동하여 상기의 수학식 3 은 아래와 같이 수학식 4 로 바뀐다.

CSC 입력부(41)는 상기의 1000을 곱한 제 1 공간 영상신호의 행렬 계수값을 적용한 수학식 4 를 포맷 변환부(42)로 전송한다.

포맷 변환부(42)는 전송받은 수학식 4 를 변환공식으로 적용하여 행렬계산을 수행함으로써 Y, Cb, Cr 을 R, G, B 로 포맷을 변환한다(S40).

상기의 모든 과정에 대한 예를 들면, RGB 형식으로 이루어진 원본 영상을 CCIR 601 포맷을 사용하여 YCbCr 4:2:2 형식으로의 변환은 다음과 같이 이루어진다.

즉, RGB 원 데이터에서 Red, Green, Blue 성분을 각각 읽어 들여 수학식 1 의 변환식을 이용해 제 1 공간 영상신호인 Y, Cb, Cr 을 구한다.

8비트의 G, B, R 의 값으로 각각 255, 254, 254 가 입력되었다면, 상기의 수학식 1 에 대입하여 변환된 출력값을 구하면 제 1 공간 영상신호인 Y, Cb, Cr 은 각각 254.58700, 127.66100, 127.57200 의 값이 구해진다.

이와 같이 포맷변환된 것을 기지국이나 기타 방송국 등과 같은 곳에서 영상신호로 전송하면 텔레비전의 안테나를 통해 수신되고 상기 절차에 의해서 CSC 입력부(41)를 거쳐서 제 1 공간 영상신호인 Y, Cb, Cr 은 각각 포맷 변환부(42)로 전송된다.

이때, 포맷 변환부(42)는 수학식 4 의 변환식을 이용해 제 1 공간 영상신호인 Y, Cb, Cr 각각 254.58700, 127.66100, 127.57200 의 값을 대입하여 제 2 공간 영상신호인 G, B, R 을 구한다.

상기의 값을 대입하여 제 2 공간 영상신호인 G, B, R 의 값을 각각 구하면 254999.648, 253999.852, 254000.212 의 값이 구해지고, 이값을 CSC 출력부(43)로 전송한다.

그러면, CSC 출력부(43)는 포맷 변환부(42)로부터 전송받은 제 2 공간 영상신호인 G, B, R 의 값을 10의 소정 거듭제곱으로 나누어 준다(S50).

여기서, 10의 소정 거듭제곱은 상기의 행렬 계수값에 곱해진 10의 거듭제곱으로서, 취해진 소정의 추가비트에 의해서 표현 가능한 소수점 이하의 자릿수에 따라서 10의 몇배수가 될지 결정되는 것이다.

예를 들면, 본 발명의 일 실시예로 취한 10비트 추가비트의 경우 소수점 이 하 3자리까지 표현 가능한 것이므로 10의 소정 거듭제곱은 10의 세제곱인 1000이 되는 것이다.

이와 같이, 10의 소정 거듭제곱인 1000으로 제 2 공간 영상신호인 G, B, R 의 값을 각각 나누면 소수점 자릿수가 왼쪽으로 3자리 이동되어 254.999648, 253.999852, 254.000212 의 값이 구해지고, 이값은 상기한 (S20)절차에서 할당한 추가비트 저장공간인 10비트 범위까지만 인식하므로 소수점 4째자리부터 6째자리까지인 0.000648, 0.000852, 0.000212 는 무시되고 각각 254.999, 253.999, 254.000 으로 인식된다.

여기서, 최초의 영상신호였던 G, B, R 값인 255, 254, 254 와 각각 비교해 보면 거의 같은 값으로 복원되었음을 알 수 있고, 이는 전술한 바와 같이 종래의 방법에 의한 255, 255, 255 로 인식한 것보다 많이 개선된 복원임을 알 수 있을 것이다.

주제어부(20)는 CSC 출력부(43)가 포맷 변환부(42)로부터 전송받은 제 2 공간 영상신호인 G, B, R 의 값을 10의 소정 거듭제곱으로 나누어 주어 인식절차가 완료되면, 저장부(30)를 제어하여 수신된 8비트의 영상신호와 더불어 추가된 소정의 추가비트를 합한 총 비트 수만큼의 할당한 저장공간을 해제하도록 한다(S60).

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

한편, 상기의 영상포맷 변환방법은 일반적인 CRT 모니터나 LCD 등의 디스플 레이 장치에만 한정되어 적용 가능한 것이 아니라 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 RGB 형식으로 영상을 디스플레이하는 모든 장치 등에 적용 가능할 것이다.

이와 같이 구성되는 본 발명에 따르면, 제 1 공간 영상신호의 비트 수에 소정의 추가 비트를 할당하여 입력 영상신호의 비트 수를 늘려서 포맷을 변환함으로써 영상포맷의 변환과정에서 발생할 수 있는 영상신호의 소수점 이하 비트 수 손실을 줄이므로써 영상의 왜곡을 방지하고, 사용자에게 보다 고품질의 영상을 제공할 수 있다.

Claims (7)

1. 영상처리 시스템에서 색상 신호를 다른 색상 신호로 바꾸는 색공간변환(Color Space Conversion : 이하 CSC)을 수행하는 방법에 있어서,

   제 1 공간 영상신호의 비트 수를 검출하는 제 1 단계;

   상기 제 1 단계에서 검출된 상기 제 1 공간 영상신호의 비트 수와 소수점 이하자리를 표현하기 위한 소정의 추가 비트를 할당할 저장공간을 확보하는 제 2 단계;

   상기 제 1 공간 영상신호의 행렬 계수값에 상기 소정의 추가비트가 적용된 상기 행렬 계수값의 자릿수를 보상하기 위한 소정의 값을 곱하는 제 3 단계;

   상기 제 3 단계에서 곱해진 행렬 계수값을 적용하여 영상신호를 상기 CSC 변환하는 제 4 단계;

   상기 제 4 단계에서 변환된 제 2 공간 영상신호를 상기 소정의 값으로 나누어 복원하는 제 5 단계; 및

   상기 제 2 단계에서 확보한 상기 제 1 공간 영상신호의 비트 수와 상기 소정의 추가 비트를 할당한 저장공간을 해제하는 제 6 단계;

   를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 영상포맷 변환방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 2 단계의 소정의 추가 비트는 10비트인 것을 특징으로 하는 영상포맷 변환방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 소정의 값은 10의 소정 거듭제곱인 것을 특징으로 하는 영상포맷 변환방법.
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제

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