KR100889935B1 - Method and apparatus for sharpening blurred images by radial distortion compensation - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 렌즈 왜곡된 영상의 보정으로 인해 흐려짐(blurring) 현상이 발생한 디지털 영상을 선명화하는 기술에 관한 것으로서, 특히 보정된 디지털 영상의 윤곽선(edge)을 디지털 영상 처리 기법을 통하여 물결(ringing) 현상이나 계단 현상(artifact)이 없는 선명한(sharp) 영상을 얻는데 적합한 렌즈 왜곡 보정으로 흐려진 영상의 선명화 방법 및 장치에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE
본 발명은 정보통신부 및 정보통신연구진흥원의 IT성장동력기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 2006-S-044-02, 과제명: 멀티코아 CPU 및 MPU기반 크롯플랫폼 게임기술 개발]. The present invention is derived from the research conducted as part of the IT growth engine technology development project of the Ministry of Information and Communication and the Ministry of Information and Communication Research and Development. [Task Management Number: 2006-S-044-02, Title: Multicore CPU and MPU-based Crot Platform game technology development].
고해상도의 동영상 콘텐츠 제작 시 웅장한 화면을 연출하기 위해 카메라로 영상을 광각(full aperture)으로 촬영하는 경우가 많으며 이러한 경우 짧은 초점 거리를 갖는 카메라 렌즈 왜곡에 의해 입력 영상의 주변부는 심하게 비틀리게 된다. 그러므로 입력 영상의 주변부에 대한 왜곡 현상을 보정해주는 작업은 필수적으로 필요하며 이러한 보정을 위해 입력 영상을 렌즈 왜곡 변수에 따라 다시 보 간(interpolation)하게 되는데 이 과정에서 영상의 흐려짐이 발생하게 된다.In order to produce a magnificent screen when producing high-resolution video content, a camera often photographs an image at full aperture. In this case, the peripheral portion of the input image is severely distorted by camera lens distortion having a short focal length. Therefore, it is necessary to correct the distortion of the peripheral part of the input image. For this correction, the input image is interpolated again according to the lens distortion variable. In this process, the image blur occurs.
이와 같이 흐려진 정지 영상 또는 동영상 등에서 윤곽선을 선명화하는 방법은 이미 대한민국출원번호 제10-2003-0069837호 및 대한민국 출원번호 제10-2002-7003343호 등과 같이 다수의 발명이 출원된 상태이다. 상기한 종래의 발명에서 제시한 윤곽선 선명화 방법은 윤곽선 영역에 대하여 선명화를 할 것인지 하지 않을 것인지에 대하여 미리 설정된 임의의 임계치로 판단한다. 그리고, 판단결과 사용자가 설정한 임계치에 의해 윤곽선 선명화를 수행할 경우 선명화가 진행된 부분과 진행되지 않은 부분이 매끄럽게 연결되지 않아 보정된 영상에서 쉽게 열화 현상을 감지할 수 있을 뿐만 아니라 윤곽선 선명화 시에 부작용으로 발생하는 물결 현상이나 계단 현상이 여전히 존재하게 된다. Such a method of sharpening the contour in a blurred still image or a moving image has already been applied to a plurality of inventions such as Korean Application No. 10-2003-0069837 and Korean Application No. 10-2002-7003343. The contour sharpening method proposed in the above-described conventional invention determines whether or not to sharpen the contour area at a predetermined threshold. In addition, when the sharpening of the contour is performed by the threshold value set by the user as a result of the determination, the sharpening portion and the non-sharpening portion are not smoothly connected, so that the degradation may be easily detected in the corrected image. There is still a wave or staircase that occurs as a side effect.
이를 해결하기 위해 대한민국 출원번호 제10-2004-0094267호의 특허에서는 열화 현상 없이 윤곽선이 선명한 보정 영상을 얻기 위해 유한 임펄스 응답(FIR: Finite Impulse Response) 디지털 필터를 사용하며, 이 디지털 필터를 사용하면 물결 현상이나 계단 현상 없이 윤곽선을 선명하게 만들 수 있음을 기재하고 있다. To solve this problem, the patent of Korean Patent Application No. 10-2004-0094267 uses a finite impulse response (FIR) digital filter to obtain a corrected image with sharp contours without deterioration. It describes that the outline can be made clear without any phenomenon or step phenomenon.
상기한 바와 같이 동작하는 종래 기술에서 제시한 유한 임펄스 응답 디지털 필터로 카메라 렌즈 왜곡의 보정에 의해 흐려진 영상에 대한 윤곽선 선명화를 수행할 경우에 있어서는, 렌즈 왜곡 보정이 많이 적용된 부분과 왜곡 보정이 적게 적용된 부분에 대한 고려가 없어 왜곡 보정이 적게 적용된 부분에서는 물결 현상이나 계단 현상은 더욱 두드러져 보이기 때문에 위의 특허에서 제시하는 일반적인 윤곽선 선명화 방법으로는 렌즈 왜곡을 보정한 영상의 흐려짐을 선명화 하기 힘들다는 문제점이 있었다.In the case of performing the sharpening of the contour on the blurred image by the correction of the camera lens distortion with the finite impulse response digital filter proposed in the prior art operating as described above, the portion where the lens distortion correction is applied and the distortion correction is less Because there is no consideration of the applied part, the wave or stair phenomenon is more prominent in the part where the distortion correction is applied, so it is difficult to sharpen the blurred image of the lens distortion corrected by the general outline sharpening method proposed in the above patent. Had a problem.
이에 본 발명은 카메라 렌즈로 인해 왜곡된 디지털 영상을 보정함으로써, 발생하는 흐려짐을 렌즈 왜곡 보정 파라미터를 반영한 디지털 필터링을 통하여 제거하고 윤곽선 선명화를 수행할 수 있는 렌즈 왜곡 보정으로 흐려진 영상의 선명화 방법 및 장치를 제공한다.Accordingly, the present invention provides a method for sharpening a blurred image by lens distortion correction, which can remove a blur caused by a digital lens distorted by a camera lens through digital filtering reflecting a lens distortion correction parameter and perform contour sharpening. And an apparatus.
또한 본 발명은 렌즈 왜곡 보정 시 발생하는 영상의 흐려짐을 없애기 위해 렌즈 왜곡 보정 파라미터와 윤곽선 적응적인 디지털 필터를 사용하여 물결 현상이나 계단 현상 없이도 영상 보정시 발생하는 영상의 흐려짐을 없애주어 선명한 영상을 얻을 수 있는 렌즈 왜곡 보정으로 흐려진 영상의 선명화 방법 및 장치를 제공한다.In addition, the present invention by using the lens distortion correction parameter and the contour adaptive digital filter to eliminate the blurring of the image generated during lens distortion correction to eliminate the blurring of the image generated during image correction without the wave or step phenomenon to obtain a clear image The present invention provides a method and apparatus for sharpening a blurred image by correcting lens distortion.
본 발명의 일 실시예 방법은, 입력된 디지털 필터와 영상의 밝기를 이용하여 각 방향에 해당되는 차분값를 구하고 그 중에서 주요 윤곽선 방향 및 상기 주요 윤곽선 방향에서의 차분값을 구하는 제1 단계와, 상기 제1 단계에서 획득한 상기 주요 윤곽선 방향에 따라 고주파 대역 필터링값을 구하는 제2 단계와, 일반적인 고주파 대역 필터링값을 구하는 제3 단계와, 상기 디지털 필터와 상기 영상의 밝기를 이용하여 상기 각 방향에 해당하는 차분값에 대한 주요 윤곽선 방향의 편차를 구하는 제4 단계와, 렌즈 왜곡 보정 파라미터 값을 산출하는 제5단계와, 상기 고주파 대역 필터링값(h1)과 상기 일반적인 고주파 대력 필터링값(h2)을 상기 각 방향에 해당되는 차분값에 대한 주요 윤곽선 방향의 편차에 따라 적응적으로 혼합하고, 상기 렌즈 왜곡 보정 파라미터 값을 반영하여 최종적인 디지털 필터링값을 획득하는 제6 단계를 포함한다. According to an embodiment of the present invention, a first step of obtaining a difference value corresponding to each direction using the input digital filter and the brightness of an image, and obtaining a difference value in the main contour direction and the main contour direction among them, A second step of obtaining a high frequency band filtering value according to the main contour direction obtained in the first step, a third step of obtaining a general high frequency band filtering value, and using the digital filter and the brightness of the image in each direction. A fourth step of calculating a deviation of the main contour direction with respect to the corresponding difference value; a fifth step of calculating a lens distortion correction parameter value; and the high frequency band filtering value h1 and the general high frequency force filtering value h2. Adaptive mixing according to the deviation of the main contour direction with respect to the difference value corresponding to each direction, the lens distortion correction parameter And a sixth step of obtaining a final digital filtering value by reflecting the data value.
본 발명의 일 실시예 장치는, 디지털 영상 입력부를 통해 입력된 렌즈 왜곡 보정 영상을 출력하는 디지털 영상 출력부로 구성된 렌즈 왜곡 보정으로 흐려진 영상의 선명화 장치로서, 상기 디지털 영상 입력부를 통해 입력된 디지털 영상의 주요 윤곽선 방향을 산출하여 입력된 영상의 윤곽선 선명화를 수행하는 디지털 영상 처리부를 포함한다. An embodiment of the present invention is a device for sharpening a blurred image by lens distortion correction comprising a digital image output unit for outputting a lens distortion correction image input through a digital image input unit, the digital image input through the digital image input unit And a digital image processor configured to calculate a main contour direction of the image to perform contour sharpening of the input image.
본 발명에 있어서, 개시되는 발명 중 대표적인 것에 의하여 얻어지는 효과를 간단히 설명하면 다음과 같다.In the present invention, the effects obtained by the representative ones of the disclosed inventions will be briefly described as follows.
본 발명은, 렌즈 왜곡 보정 파라미터를 고려한 윤곽선 적응적인 선명화 방법을 이용하여 물결 현상이나 계단 현상과 같은 부작용 없이도 렌즈 왜곡이 보정된 영상에서의 흐려짐 현상을 제거하여 선명한 영상을 얻을 수 있는 효과가 있다. According to the present invention, a sharp image can be obtained by eliminating blurring in an image in which lens distortion is corrected without side effects such as ripples or staircases by using the contour adaptive sharpening method considering the lens distortion correction parameter. .
또한, 고선명 화질을 요구하는 고해상도(HD급)의 카메라 입력 영상을 통한 동영상 콘텐츠 제작 시 카메라 렌즈의 왜곡 보정을 수행하는 과정에서 발생하는 흐려짐을 제거함으로써, 선명한 동영상 콘텐츠를 제작할 수 있다. 본 발명이 적용되는 동영상 콘텐츠는 일반 실사 영상이 대부분일 것이나 최근 CG(Computer graphic)기술을 이용한 동영상 콘텐츠 제작 시에도 CG 객체를 삽입할 배경 영상으로 실사 영상을 사용하거나, 애니메이션 콘텐츠의 경우에도 제작 과정에서 레퍼런스 영상으로 실사 영상을 촬영하는 경우가 많다. CG 기술을 이용한 동영상 콘텐츠로는 극장용 영화, CG 애니메이션, 게임 타이틀을 홍보하기 위한 데모 동영상 등이 있다. 이러한 분야에 본 발명을 활용함으로써, 화질의 열화 없이도 선명한 HD급 동영상 콘텐츠를 제작 할 수 있는 효과가 있다.In addition, it is possible to produce a clear video content by removing the blur generated in the process of performing distortion correction of the camera lens when producing a video content through a high-resolution (HD class) camera input image that requires high definition image quality. Most of the video content to which the present invention is applied will be general live-action video, but even when producing video content using CG (Computer graphic) technology, a real-life video is used as a background image to insert a CG object, or even animation content is produced. Often take photorealistic images as reference images. Video content using CG technology includes theater movies, CG animations, and demo videos to promote game titles. By utilizing the present invention in these fields, there is an effect that can produce a clear HD video content without deterioration of image quality.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. Hereinafter, the operating principle of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, when it is determined that a detailed description of a known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. Terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, and may be changed according to intentions or customs of users or operators. Therefore, the definition should be made based on the contents throughout the specification.
본 발명은 카메라 렌즈로 인해 왜곡된 디지털 영상을 보정함으로써, 발생하는 흐려짐을 렌즈 왜곡 보정 파라미터를 반영한 디지털 필터링을 통하여 제거하고 윤곽선 선명화를 수행하기 위한 것이다. The present invention is to remove the blur caused by the digital lens reflecting the lens distortion correction parameter by correcting the digital image distorted by the camera lens and to perform contour sharpening.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 디지털 영상 처리부의 구조를 도시한 블록도이며, 한편, 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 3 by 3 마스크로 구성된 임의의 디지털 필터이고, 도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 3 by 3 영역에서의 디지털 입력 영상의 밝기(intensity)를 나타내며, 도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 각각의 방향(0°, 45°, 90°, 135°)에 대한 윤곽선 값을 나타내는 디지털 필터를 나타내고, 도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 제2 고주파 대역 산출부에서 사용되는 일반적인 고주파 디지털 필터를 나타낸 도면이다. 1 is a block diagram showing the structure of a digital image processing unit according to a preferred embodiment of the present invention, while FIG. 4 is an arbitrary digital filter composed of a 3 by 3 mask according to a preferred embodiment of the present invention, and FIG. Shows the intensity of the digital input image in the 3 by 3 area according to the preferred embodiment of the present invention, and FIGS. 6A to 6D show respective directions (0 °, 45 °, 90 °, 135 °) shows a digital filter showing a contour value, and FIG. 7 is a diagram showing a general high frequency digital filter used in the second high frequency band calculating unit according to the preferred embodiment of the present invention.
도 1 및 도 4 내지 도 7을 참조하여 설명하면, 본 발명은 렌즈 왜곡 보정된 디지털 영상을 입력받는 디지털 영상 입력부(102), 입력된 영상의 보정 정도를 나타내는 렌즈 왜곡 보정 파라미터를 반영하여 윤곽선 선명화를 수행하는 디지털 영상 처리부(100) 및 처리된 영상을 사용자에게 디스플레이하여 주는 디지털 영상 출력부(116)를 포함된다. Referring to FIGS. 1 and 4 to 7, the present invention provides a digital
디지털 영상 입력부(102)에 제공되는 영상으로는 CCD(Charge Coupled Device) 또는 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)로부터 취득된 디지털 영상 또는 Mental Ray사나 RenderMan 등의 도구를 이용하여 생성(rendering)된 디지털 영상으로서, 렌즈 왜곡에 대한 보정이 수행된 디지털 영상이다. An image provided to the digital
디지털 영상 처리부(100)는 디지털 필터를 포함하는 것으로서, 디지털 영상 입력부(102)를 통해 입력된 렌즈 왜곡 보정된 디지털 영상을 처리하는 것으로서, 며, 입력된 디지털 영상으로부터 영상의 밝기를 추출하고, 추출된 영상의 밝기를 토대로 주요 윤곽선 방향 및 주요 윤곽선 방향에서의 차분값을 산출하는 주요 윤곽선 방향 산출부(104), 주요 윤곽선 방향 산출부(104)에서 구한 주요 윤곽선 방향에 따라 고주파 대역 필터링값을 구하는 제1 고주파 대역 산출부(108), 일반적인 고주파 대역 필터링값을 구하는 제2 고주파 대역 산출부(110), 윤곽선 방향의 편차를 구하는 윤곽선 방향 편차 산출부(106), 렌즈 왜곡 보정 파라미터 값을 산출하는 렌즈 왜곡 보정 파라미터 산출부(112) 및 디지털 필터를 통해 적응적인 디지털 필터링을 수행하는 적응적 디지털 필터링부(114)를 포함한다.The digital
도 4 내지 도 6d를 참조하여 설명하면, 주요 윤곽선 방향 산출부(104)를 통해 입력된 디지털 필터와 영상의 밝기를 이용하여 각 방향에 해당되는 차분값(di)을 제1 고주파 대역 산출부(108)가 획득하는 방법은 하기 <수학식 1>과 같다. 4 to 6D, the first high frequency band calculator calculates a difference value d i corresponding to each direction by using the digital filter input through the main
상기 <수학식 1>에서, 예컨대 h(0, 0)은 해당 좌표(0, 0)에서의 필터이며, Y(0, 0)은 해당 좌표(0, 0)에서의 밝기값이다.In
그리고, 도 6a 내지 6b에서와 같이 각각의 방향(0°, 45°, 90°, 135°)에 서 구해진 차분값을 각각 d1, d2, d3, d4로 정하고, 주요 윤곽선 방향 및 그 차분값은 <수학식 2>와 같이 구할 수 있다. 6A to 6B, the difference values obtained in the respective directions (0 °, 45 °, 90 °, 135 °) are defined as d 1 , d 2 , d 3 , and d 4 , respectively, and the main contour direction and The difference value can be obtained as shown in
그리고, 제1 고주파 대역 산출부(108)에서는 주요 윤곽선 방향 산출부(104)로부터 획득한 각각의 방향에서 구해진 차분값 중에 가장 큰 값을 갖는 방향의 차분값을 주요 윤곽선 방향으로 결정한다. The first high
여기서, 도 6a은 0°에서 적용되는 디지털 필터이고, 도 6b는 90°에서 적용되는 디지털 필터이며, 도 6c는 135°에서 적용되는 디지털 필터이며, 도 6d는 45°에서 적용되는 디지털 필터이다. 따라서, 도 4를 도 6a 내지 도 6d에 적용하여 나타내면 다음과 같이 나타낼 수 있다. 6A is a digital filter applied at 0 °, FIG. 6B is a digital filter applied at 90 °, FIG. 6C is a digital filter applied at 135 °, and FIG. 6D is a digital filter applied at 45 °. Therefore, when FIG. 4 is applied to FIGS. 6A to 6D, it can be expressed as follows.
먼저, 도 4를 0°에서의 윤곽선 값을 나타내는 도 6a의 디지털 필터에 적용하여 나타내면 디지털 필터의 출력값은 다음과 같다. h(0,0) = 1, h(0,1) = 1, h(0,2) = 1, h(1,0) = 0, h(1,1) = 0, h(1,2) = 0, h(2,0) = -1, h(2,1) = -1, h(2,2) = -1로 나타낼 수 있다. First, when FIG. 4 is applied to the digital filter of FIG. 6A showing the contour value at 0 °, the output value of the digital filter is as follows. h (0,0) = 1, h (0,1) = 1, h (0,2) = 1, h (1,0) = 0, h (1,1) = 0, h (1,2 ) = 0, h (2, 0) = -1, h (2, 1) = -1, h (2, 2) = -1 can be represented.
도 4를 90°에서의 윤곽선 값을 나타내는 도 6b의 디지털 필터에 적용하여 나타내면 디지털 필터의 출력값은 다음과 같다. h(0,0) = 1, h(0,1) = 0, h(0,2) = -1, h(1,0) = 1, h(1,1) = 0, h(1,2) = -1, h(2,0) = 1, h(2,1) = 0, h(2,2) = -1로 나타낼 수 있다. 4 is applied to the digital filter of FIG. 6B showing the contour value at 90 °, the output value of the digital filter is as follows. h (0,0) = 1, h (0,1) = 0, h (0,2) = -1, h (1,0) = 1, h (1,1) = 0, h (1, 2) = -1, h (2, 0) = 1, h (2, 1) = 0, h (2, 2) = -1 can be represented.
도 4를 135°에서의 윤곽선 값을 나타내는 도 6c의 디지털 필터에 적용하여 나타내면 디지털 필터의 출력값은 다음과 같다. h(0,0) = 1, h(0,1) = 1, h(0,2) = 0, h(1,0) = 1, h(1,1) = 0, h(1,2) = -1, h(2,0) = 0, h(2,1) = -1, h(2,2) = -1로 나타낼 수 있다. When FIG. 4 is applied to the digital filter of FIG. 6C showing the contour value at 135 °, the output value of the digital filter is as follows. h (0,0) = 1, h (0,1) = 1, h (0,2) = 0, h (1,0) = 1, h (1,1) = 0, h (1,2 ) = -1, h (2, 0) = 0, h (2, 1) = -1, h (2, 2) = -1 can be represented.
그리고 도 4를 45°에서의 윤곽선 값을 나타내는 도 6d의 디지털 필터에 적용하여 나타내면 디지털 필터의 출력값은 다음과 같다. h(0,0) = 0, h(0,1) = 1, h(0,2) = 1, h(1,0) = -1, h(1,1) = 0, h(1,2) = 1, h(2,0) = -1, h(2,1) = -1, h(2,2) = 0으로 나타낼 수 있다. In addition, when FIG. 4 is applied to the digital filter of FIG. 6D representing the contour value at 45 °, the output value of the digital filter is as follows. h (0,0) = 0, h (0,1) = 1, h (0,2) = 1, h (1,0) = -1, h (1,1) = 0, h (1, 2) = 1, h (2, 0) = -1, h (2, 1) = -1, h (2, 2) = 0 can be represented.
그리고 제1 고주파 대역 산출부(108)에서는 주요 윤곽선 방향 산출부(104)로부터 획득한 각각의 방향에 대한 차분값 중에 가장 큰 값을 갖는 방향의 차분값을 <수학식 2>와 같이 획득하고 이를 이용하여 <수학식 3>과 같이 제1 고주파 대역 산출부(108)에서 계산한 고주파 대역 필터링값(h1)을 주요 윤곽선 방향의 편이값과 원하는 지점의 라인 좌표 상에서 중앙지점(1, 1)의 밝기값을 이용하여 표현할 수 있다. <수학식 3>은 다음과 같다. The first high frequency
그리고, 제2 고주파 대역 산출부(110)에서는 디지털 영상 입력부(102)로부터 렌즈 왜곡 보정된 디지털 영상을 수신하여 일반적인 고주파 대역 필터링값을 구한다. 제2 고주파 대역 산출부(110)에서 수행하는 일반적인 고주파 대역 필터링값(h2)은 다음과 같은 <수학식 4>로 표현될 수 있다. 이때, 사용되는 디지털 필터 는 도 7과 같다. In addition, the second high
이와 같이 제1 고주파 대역 산출부(108)에서 처리한 <수학식 3> 및 제2 고주파 대역 산출부(110)에서 처리한 <수학식 4>의 과정이 완료되면, 윤곽선 방향 편차 산출부(106)는 주요 윤곽선 방향 산출부(104)에서 구한 디지털 필터와 영상의 밝기를 이용하여 각 방향에 해당되는 차분값(D)에 대한 분산값(dw, VAR)을 구한다. 윤곽선 방향 편차 산출부(106)에서 수행하는 분산값은 <수학식 5>와 같은 과정을 통해 획득되며, <수학식 5>는 다음과 같이 표현된다. As such, when the processes of Equation 3 processed by the first high frequency
상기 <수학식 5>에서 E 값은 기대값 즉 평균을 의미한다. In Equation 5, the E value means an expected value, that is, an average.
렌즈 왜곡 보정 파라미터 산출부(112)는 렌즈 왜곡 보정이 적용된 정도를 나타내는 값으로서 보정된 영상의 중심으로부터 주변부로 갈수록 큰 값을 가지며, 렌즈 왜곡 보정 파라미터(r)는 <수학식 6>과 같이 표현된다.The lens distortion correction
여기서, k는 임의의 상수이며, 값은 예를 들어, 0.05가 될 수 있다. 또한, cx,와 cy 는 입력 영상의 중심 점을 나타낸다. 가령 입력 영상이 640x480의 해상도를 갖는다고 했을 때, cx,는 320, cy는 240의 값을 갖게 된다. x는 입력 영상에서 임의의 x 방향 위치이며, 0<= x <=640이다. 마찬가지로 y는 입력 영상에서 임의의 y 방향 위치이며 0<= y <=320의 범위를 갖게 된다.Where k is any constant and the value can be, for example, 0.05. In addition, c x , and c y represent center points of the input image. For example, when the input image has a resolution of 640x480, c x , has a value of 320, and c y has a value of 240. x is an arbitrary x direction position in an input image, and 0 <= x <= 640. Similarly, y is an arbitrary position in the input image and has a range of 0 <= y <= 320.
적응적 디지털 필터링부(114)는 도 6에서 보는 바와 같이 제1 고주파 대역 산출부(108)로부터 필터링된 필터링값과 제2 고주파 대역 산출부(110)에 의해 필터링된 값을 윤곽선 방향 편차 산출부(106)에서 <수학식 5>에 의해 산출한 주요 윤곽선 방향 편차에 따라 적응적으로 혼합하고, 렌즈 왜곡 보정 파라미터 산출부(112)로부터 산출된 렌즈 왜곡 보정 파라미터를 반영하여 최종적인 디지털 필터링값을 획득한다. As shown in FIG. 6, the adaptive
제1 고주파 대역 산출부(108)로부터 필터링된 필터링값과 제2 고주파 대역 산출부(110)에 의해 필터링된 값을 주요 윤곽선 방향 편차에 따라 적응적으로 혼합하기 위한 밝기값과 파라미터를 구하는 과정은 다음의 <수학식 7>로 나타낼 수 있으며, <수학식 7>은 다음과 같다. The process of obtaining a brightness value and a parameter for adaptively mixing the filtered value filtered from the first high
여기서, k는 임의의 상수이며, 값은 예를 들어, 0.025가 될 수 있다.Where k is any constant and the value may be, for example, 0.025.
주요 윤곽선 방향을 구하고 주요 윤곽선 방향의 편차를 고려하여 주요 윤곽선 방향에 따른 고주파 대역 필터링값을 일반적인 고주파 대역 필터링값과 혼합한 후, 렌즈 왜곡 보정 파라미터(r)를 고려하여 전술한 <수학식 7>과 같이 각 지점에서의 출력된 영상의 밝기(Yout(i,j))와, 적응적 필터링에 사용되는 계수인 a를 획득한다. 여기서, a는 가장 큰 값을 갖는 방향의 차분값의 고주파 대역 필터링값(h1)과 일반적인 고주파 대역 필터링값(h2)의 내분값을 조절하는 파라미터이다. 실제적으로 a는 입력 영상의 영역에 따라 도 5의 방향성 있는 고주파 필터링값 h1을 많이 쓸 지, 도 6의 일반적인 라플라시안 고주파 필터링값 h2를 많이쓸 지의 비율을 결정하는 값이다. 이 비율값을 이용하여 윤곽선 적응적인 선명화 방법을 구현하게 된다. After obtaining the main contour direction and considering the deviation of the main contour direction, the high frequency band filtering value according to the main contour direction is mixed with the general high frequency band filtering value, and then considering the lens distortion correction parameter (r). As shown in the figure, the brightness of the output image Yout (i, j) at each point and a, which is a coefficient used for adaptive filtering, are obtained. Here, a is a parameter for adjusting the internal value of the high frequency band filtering value h1 and the general high frequency band filtering value h2 of the difference value in the direction having the largest value. In practice, a is a value for determining whether to use the directional high frequency filtering value h1 of FIG. 5 or the general Laplacian high frequency filtering value h2 of FIG. 6 according to the area of the input image. This ratio value is used to implement the contour adaptive sharpening method.
즉, 일반적인 고주파 대역 필터링의 경우 도7의 필터와 도5의 입력영상의 2차원 콘볼루션 합을 구하게 된다. 가령 3x3 영역의 입력 영상 Y가 다음과 같이 [[10 20 30] [10 20 20] [20 10 10]]의 값을 갖는다면, 도7의 일반적인 고주파 대역 필터[[-0.25 -0.25 -0.25] [-0.25 1 -0.25] [-0.25 -0.25 -0.25]]와의 콘볼루션 합은 다음과 같다. (-0.25*10) + (-0.25*20) + (-0.25*30) + (-0.25*10)+ (1*20)+ (-0.25*20)+ (-0.25*20)+ (-0.25*10)+ (-0.25*10) = -12.5의 값을 갖게 된다. That is, in the case of general high frequency band filtering, the 2D convolution sum of the filter of FIG. 7 and the input image of FIG. 5 is obtained. For example, if the input image Y in the 3x3 region has a value of [[10 20 30] [10 20 20] [20 10 10]] as follows, the general high frequency band filter [[-0.25 -0.25 -0.25] of FIG. The sum of convolutions with [-0.25 1 -0.25] [-0.25 -0.25 -0.25] is as follows. (-0.25 * 10) + (-0.25 * 20) + (-0.25 * 30) + (-0.25 * 10) + (1 * 20) + (-0.25 * 20) + (-0.25 * 20) + (- 0.25 * 10) + (-0.25 * 10) = -12.5
또한, 고주파 대역 필터링 값h1은 하기 <수학식1>과 <수학식2>에서 주요윤곽선 방향을 구하고, <수학식3>을 통해 계산된다. 이때 <수학식 1>에서 di를 구할 때도 일반적인 고주파 대역 필터링에서와 같이 입력영상 Y와 도6a 내지 6d까지의 4개 방향 고주파 필터에 대해 각각 d1, d2, d3, d4, 4개의 주요 윤곽선 방향 고주파 필터링 값을 2차원 콘볼루션 합을 구하게 된다.In addition, the high frequency band filtering value h1 is obtained by calculating the main outline direction in
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 렌즈 왜곡 보정영상의 흐려짐을 선명화하기 위한 동작 절차를 도시한 흐름도이다.2 is a flowchart illustrating an operation procedure for sharpening a blur of a lens distortion corrected image according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 단계 200에서 주요 윤곽선 방향 산출부(104)는 디지털 영상 입력부(102)로부터 입력된 렌즈 왜곡 보정된 디지털 영상으로부터 영상의 밝기를 추출하고, 디지털 필터와 추출한 영상의 밝기를 이용하여 각 방향에 해당되는 차분값(di, D)을 구하고 그 중에서 주요 윤곽선 방향(d) 및 주요 윤곽선 방향에서의 차분값을 구한다. 이때, 윤곽선 방향은 0°, 45°, 90° 135°로 구분되며, 상기 <수학식 2>를 통하여 윤곽선 방향을 구할 수 있다. Referring to FIG. 2, in
단계 202에서 획득한 주요 윤곽선 방향(d)에 따라 제1 고주파 대역 산출부(108)는 전술한 <수학식 3>을 이용하여 고주파 대역 필터링값(h1)을 구하며, 단계 204단계에서 제2 고주파 대역 산출부(110)는 일반적인 고주파 대역 필터링값(h2)을 구한다. According to the main contour direction d obtained in
단계 206에서는 윤곽선 방향 편차 산출부(106)는 주요 윤곽선 방향 산출부(104)를 통해 입력된 디지털 필터와 영상의 밝기를 이용하여 각각의 방향의 차분값(D)에 대한 주요 윤곽선 방향의 편차(dw)를 구한다.In
이후 단계 208에서는 렌즈 왜곡 보정 파라미터 산출부(112)를 통하여 렌즈 왜곡 보정 파라미터를 산출하고, 단계 210에서 적응적 디지털 필터링부(114)는 단계 202에서 구한 고주파 대역 필터링값(h1)과 단계 204에서 얻은 일반적인 고주파 대력 필터링값(h2)을 단계 206에서 획득한 각 방향에 해당되는 차분값(D)에 대한 주요 윤곽선 방향의 편차(dw)에 따라 적응적으로 혼합한 후, 렌즈 왜곡 보정 파라미터(r)를 고려하여 최종적인 디지털 필터링값을 획득한다. 이때 적응적으로 혼합하기 위하여 상기 <수학식 7>에서 구한 a값을 이용한다. Subsequently, in
도 3은 본 발명의 도 2에 따른 주요 윤곽선 방향을 산출하는 동작 절차를 도시한 흐름도이다.3 is a flowchart illustrating an operation procedure for calculating a main contour direction according to FIG. 2 of the present invention.
도 3을 참조하면, 단계 300에서 가로 방향의 차분값(d1)을 계산한다. 여기서 가로 방향의 차분값(d1)을 각도로 표시하면 0°이며 도 6a에 대응한다. Referring to FIG. 3, in
이에 단계 302에서 세로 방향의 차분값(d2)을 계산한다. 여기서 세로 방향의 차분값(d2)을 각도로 표시하면 90°이며 도 6b에 대응한다. In
단계 304에서는 대각선 방향의 차분값(d3)을 계산한다. 여기서 대각선 방향의 차분값(d3)을 각도록 표시하면 135°이며 도 6c에 대응한다. In
단계 306에서는 역대각선 방향의 차분값(d4)을 계산한다. 여기서 역대각선 방향의 차분값(d4)을 각도로 표시하면 45°이며 도 6d에 대응한다. In
이후 단계 308에서는 각 방향의 차분값 중에 최대값을 갖는 차분값의 방향을 주요 윤곽선 방향으로 결정한다. Thereafter, in
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 카메라 렌즈로 인해 왜곡된 디지털 영상을 보정함으로써, 발생하는 흐려짐을 렌즈 왜곡 보정 파라미터를 반영한 디지털 필터링을 통하여 제거하고 윤곽선 선명화를 수행한다. As described above, the present invention corrects the digital image distorted by the camera lens, thereby eliminating the blurring generated through digital filtering reflecting the lens distortion correction parameter, and performing contour sharpening.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되지 않으며, 후술되는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다. Meanwhile, in the detailed description of the present invention, specific embodiments have been described, but various modifications are possible without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be defined not only by the scope of the following claims, but also by those equivalent to the scope of the claims.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 디지털 영상 처리부의 구조를 도시한 블록도, 1 is a block diagram showing the structure of a digital image processing unit according to an embodiment of the present invention;
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 렌즈 왜곡 보정영상의 흐려짐을 선명화하기 위한 동작 절차를 도시한 흐름도, 2 is a flowchart illustrating an operation procedure for sharpening a blur of a lens distortion corrected image according to an exemplary embodiment of the present invention;
도 3은 본 발명의 도 2에 따른 주요 윤곽선 방향을 산출하는 동작 절차를 도시한 흐름도, 3 is a flowchart illustrating an operation procedure for calculating a main contour direction according to FIG. 2 of the present invention;
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 3 by 3 마스크로 구성된 임의의 디지털 필터를 나타낸 도면,4 illustrates an arbitrary digital filter comprised of a 3 by 3 mask according to a preferred embodiment of the present invention;
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 3 by 3 영역에서의 디지털 입력 영상의 밝기를 나타낸 도면,5 is a diagram illustrating brightness of a digital input image in a 3 by 3 region according to an embodiment of the present invention;
도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 각각의 방향에 대한 윤곽선 값을 나타내는 디지털 필터를 나타낸 도면,6a to 6d are diagrams showing digital filters showing contour values for respective directions according to a preferred embodiment of the present invention;
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 제2 고주파 대역 산출부에서 사용되는 일반적인 고주파 디지털 필터를 도시한 도면.FIG. 7 illustrates a general high frequency digital filter used in a second high frequency band calculating unit according to an exemplary embodiment of the present invention. FIG.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명> <Brief description of symbols for the main parts of the drawings>
100 : 디지털 영상 처리부 102 : 디지털 영상 입력부 100: digital image processing unit # 102: digital image input unit
104 : 주요 윤곽선 방향 산출부 106 : 윤곽선 방향 편차 산출부 104: main contour direction calculating section 106: contour direction deviation calculating section
108 : 제1 고주파 대역 산출부 110 : 제2 고주파 대역 산출부 108: first high frequency band calculating unit 110: second high frequency band calculating unit
112 : 적응적 디지털 필터링부 112: adaptive digital filtering unit
114 : 랜즈 왜곡 보정 파라미터 산출부114: lens distortion correction parameter calculation unit
116 : 디지털 영상 출력부116: digital video output unit
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KR1020070131728A KR100889935B1 (en) | 2007-12-15 | 2007-12-15 | Method and apparatus for sharpening blurred images by radial distortion compensation |
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KR20050036741A (en) * | 2003-10-14 | 2005-04-20 | 가시오게산키 가부시키가이샤 | Photographing device, image processor, image-processing method of photographing device |
JP2006229702A (en) * | 2005-02-18 | 2006-08-31 | Nec Corp | Imaging apparatus and focus control method |
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