KR101037624B1

KR101037624B1 - 메모리를 사용하지 않고 구현되는 이미지 회전 방법 및 장치

Info

Publication number: KR101037624B1
Application number: KR1020090055155A
Authority: KR
Inventors: 서영호; 김종필; 심재오
Original assignee: (주)실리콘화일
Priority date: 2009-06-19
Filing date: 2009-06-19
Publication date: 2011-05-30
Also published as: TW201101230A; CN101931804B; JP2011003191A; EP2264668A1; CN101931804A; US20100322528A1; KR20100136830A

Abstract

본 발명의 메모리를 사용하지 않고 구현되는 이미지 회전 방법은 (a) m × n(m, n은 자연수)의 매크로 블록을 갖는 입력 이미지를 제이펙 인코더로 읽어 들이는 단계; (b) 상기 제이펙 인코더에서 인코딩 시 상기 매크로 블록의 이미지 데이터 각각을 소정의 각도와 방향으로 회전 시키는 단계; (c) 상기 제이펙 인코더에서 인코딩 시 상기 회전된 이미지 데이터 각각에 대해 순서를 정해 입력하는 단계; (d) 제이펙 디코더에서 디코딩 시 프로그램을 사용하여 처음에 입력된 매크로 블록의 순서를 바꾸어 출력하도록 명령하는 단계; 및 (e) 소정 각도와 방향으로 회전된 이미지를 출력하는 단계를 제공 한다.

본 발명에 따를 때, 제이펙(JPEG) 출력 이미지를 메모리를 사용하지 않고 원하는 만큼 회전시킬 수 있음으로써 메모리의 사용으로 인한 오버해드(overhead)가 발생하지 않고, 회로 사이즈를 최소화하여 최근 소형의 어플리케이션에 적용 가능한 장점이 있다.

이미지, 회전, 제이펙, 인코더, 디코더, 메모리

Description

메모리를 사용하지 않고 구현되는 이미지 회전 방법 및 장치{APPARATUS AND METHOD OF ROTATING IMAGE WITHOUT USING MEMORY}

본 발명은 이미지 회전 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 매크로블록 단위로 처리되는 제이펙(JPEG) 인코더(encoder) 및 디코더(decoder)의 특성을 이용하여, 제이펙(JPEG) 입력 이미지를 프레임 버퍼나 라인 버퍼와 같은 큰 사이즈의 메모리를 일체 사용하지 않고 원하는 방향, 각도로 자유로이 회전 하여 출력 가능케 하는 이미지 회전 방법에 관한 것이다.

제이펙(JPEG, Joint Photographic Exeprt Group)은 이미지 압축 표준으로 높은 압축 효율 때문에 가장 널리 사용되고 있는 그래픽 파일 포맷이므로 디지털 카메라, 이미지 센서(CIS)등의 여러 분야에 사용된다. 이미지를 사용자가 원하는 만큼 회전시키는 기능은 모든 어플리케이션(application)들이 갖추고 있어야 할 필수적 요구 사항이다.

제이펙(JPEG) 인코더로의 입력 이미지 데이터를 디코딩 시에 회전시키기 위해서는 매크로블록(macro block) 단위로 회전하는 방향만큼 이미지 데이터의 재배열을 해야 하기 때문에 프레임 버퍼(frame buffer)나 라인 버퍼(line buffer)와 같 은 큰 사이즈의 메모리를 필요로 한다.

종래의 기술에 의할 때 이미지 회전 기능을 구현하기 위해서는 프레임 버퍼(frame buffer)나 라인 버퍼(line buffer)와 같은 큰 메모리를 사용이 요청되고 이로 인해 회로 사이즈가 커지는 문제가 있었다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 매크로블록 단위로 처리되는 제이펙(JPEG) 인코더 및 디코더의 특성을 이용하여, 이미지를 프레임 버퍼나 라인 버퍼와 같은 큰 사이즈의 메모리를 일체 사용하지 않고 원하는 방향, 각도로 자유로이 회전하는 방법을 제공하는데 있다.

상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 따른 메모리를 사용하지 않고 구현되는 이미지 회전 방법은, (a) m × n의 매크로 블록을 갖는 입력 이미지를 제이펙 인코더로 읽어 들이는 단계; (b) 상기 제이펙 인코더에서 인코딩 시 상기 매크로 블록의 이미지 데이터 각각을 소정의 각도와 방향으로 회전 시키는 단계; (c) 상기 제이펙 인코더에서 인코딩 시 상기 회전된 이미지 데이터 각각에 대해 순서를 정해 입력하는 단계; (d) 제이펙 디코더에서 디코딩 시 프로그램을 사용하여 처음에 입력된 매크로 블록의 순서를 바꾸어 출력하도록 명령하는 단계; 및 (e) 소정 각도와 방향으로 회전된 이미지를 출력하는 단계를 제공 한다.

본 발명은 제이펙(JPEG) 출력 이미지를 메모리를 사용하지 않고 원하는 만큼 회전시킬 수 있음으로써 메모리의 사용으로 인한 오버해드(overhead)가 발생하지 않고, 회로 사이즈를 최소화하여 최근 소형의 어플리케이션에 적용 가능한 장점이 있다.

이하에서는 본 발명의 구체적인 실시 예를 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명에 따른 이미지를 회전하여 출력하는 방법을 구현하는 장치의 구성을 도시한 것이다.

도 1을 참조하면, 입력 이미지(110), 제이펙(JPEG) 처리 시스템(120), 출력 이미지(130)를 나타내며, 제이펙(JPEG) 처리 시스템(120)를 통해 입력 이미지(110)를 90도, 180도 등 원하는 각도로 회전하여 출력 이미지(130)를 디스플레이 하도록 한다.

입력 이미지(110)는 도2에서 도시한 것처럼 3 × 4의 매크로 블록을 갖고, 각각의 매크로 블록은 8 × 8의 이미지 데이터(Image data, 이하 Id)를 가질 경우 32 × 24의 이미지 크기를 갖는다.

제이펙(JPEG) 처리 시스템(120)은 제이펙 인코더(JPEG Encoder, 121), 제이펙 디코더(JPEG Decoder, 123)로 구성되며, 제이펙 인코더(JPEG Encoder, 121)는 FDCT(forward discrete cosine transform), Quantization, Zigzag scan, VLC(variable length coding)로 구성된다. FDCT(forward discrete cosine transform)는 공간영역 데이터를 주파수영역 데이터로 바꾸어 주는 기능을 수행하고, Quantization는 주파수영역 데이터를 일정한 스케일로 양자화 하는 기능을 수행한다. Zigzag scan은 Huffman coding을 위해 데이터 정렬을 하는 기능을 수행하고, VLC(variable length coding)는 Huffman table을 이용하여 가변 길이의 데이터 압축을 하는 기능을 수행 한다.

도 2는 본 발명에 따른 이미지의 구조 및 매크로 블록을 반시계 방향으로 90도 회전 시키는 과정을 도시한 것이다.

도 2를 참조하면, 입력 이미지(210)는 3 × 4 행렬의 매크로 블록(행렬 순서 대로 0, 1, 2 ... 10, 11)을 가지며, 각각의 매크로 블록은 8 × 8 행렬의 이미지 데이터(213a)(순서대로 0, 1, 2 ... 62, 63)를 갖는다. 좌측의 이미지 데이터(213a)는 이미지 데이터가 회전 되지 않은 상태를 나타낸 것이고, 우측의 이미지 데이터(213b)는 이미지 데이터가 반시계 방향으로 90도 회전 되었을 때의 상태를 나타낸 것이다.

이하 도2를 도1과 연계해서, 입력 이미지의 매크로 블록을 반시계 방향으로 90도 회전 시키는 방법을 상세히 설명한다.

제이펙 인코더(JPEG Encoder, 121)는 인코딩 시 시작 블록인 FDCT(forward discrete cosine transform)으로 반시계 방향으로 90도 미리 회전된 이미지 데이터(213b) 각각을 포함한 매크로 블록의 입력순서(행렬 순서 대로 0, 1, 2 ...10, 11)를 지정하여 차례대로 입력한다.

좀 더 상세히 에스램(sram) 등의 라인 버퍼를 통해서 매크로블록 단위의 데이터가 FDCT로 입력되는 방법을 설명하면, 매크로블록(213) 단위의 이미지 데이터는 라인 버퍼의 어드레스 컨트롤을 통해 원하는 방향 (이를 테면, 반시계 방향으로 90도 회전)으로 회전 된 이미지 데이터(213b)로 변환되어 FDCT로 입력된다.

이로써, 종래 기술 즉, 제이펙 인코더로 입력된 미리 회전되지 아니한 이미지 데이터를 제이펙 디코더에서 디코딩 시 매크로 블록 단위로 회전하는 방향 및 각도와 동일하게 이미지 데이터를 재배열 시 프레임 버퍼(frame buffer) 또는 라인 버퍼(line buffer) 등의 메모리를 필요로 하는 문제점을 해결할 수 있다.

도 3은 본 발명에 따른 디코딩 시 매크로 블록의 출력순서를 바꾸어 입력 이미지를 반시계 방향으로 90도 회전 시켜 출력하는 방법을 도시한 것이다.

도 3을 참조하면, 입력 이미지(310)은 3 × 4 행열의 매크로 블록을 가지며, 각각의 매크로 블록은 인코딩(encoding) 시 반시계 방향으로 미리 90도 회전된 매크로 블록의 이미지 데이터(213b)를 포함하고 있다.

이하 도3을 도1과 연계해서 제이펙 디코더(JPEG Decoder, 123)에서 디코딩(decoding) 시 처음에 입력된 매크로 블록 입력 순서와 다른 순서가 되도록 매크로 블록의 출력 순서를 바꾸는 방법을 상세히 설명한다.

하기 [수학식1] 및 [수학식2]는 입력 이미지의 각 매크로 블록에 출력될 이미지의 각 매크로 블록 순서를 미리 계산된 좌표 신호(flag signal)를 발생 시키도록 미리 프로그램 된 것을 나타 낸 것이며, 이를 소프트웨어적으로 간단히 실행하면 메모리의 추가적인 사용 없이 3 × 4 행렬의 입력된 이미지를 반시계 방향으로 90도 회전된 4 × 3 행렬의 이미지로 출력되는 것을 알 수 있다.

[수학식1]

n'(n) = (mb_width × mb_height) － mb_height × ( n + 1)

(여기서 n = 0, 1, 2, 3)

[수학식2]

n'(n) = n'(n-4) + 1 (여기서 n = 4, 5, ... 10, 11)

여기서, n' 은 매크로 블록의 출력 순서, n 은 매크로 블록의 입력 순서를 의미하며, mb_width은 가로의 이미지를 이루는 매크로블록의 개수, mb_height은 세로의 이미지를 이루는 매크로블록의 개수를 의미 한다.

본 실시예 에서, 3 × 4 행렬에서 매크로 블록의 입력 순서(n)가 행렬 순서대로 0, 1, 2 ...10, 11 인 경우, mb_width=4, mb_height=3 이다. 따라서 n = 0, 1, 2, 3인 경우 [수학식1]을 적용하면 각각 n'(0)= 9, n'(1)= 6, n'(2)= 3, n'(3)= 0 이 되며, n = 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11인 경우 [수학식2]를 적용하면 각각 n'(4)= 10, n'(5)= 7, n'(6)= 4, n'(7)= 1, n'(8)= 11, n'(9)= 8, n'(10)= 5, n'(11)= 2 가 된다.

즉 매크로 블록의 출력 순서 n'를 4 × 3 의 행렬로 재배열 하면, n'(3)= 0, n'(7)= 1, n'(11)= 2, n'(2)= 3, n'(6)= 4, n'(10)= 5, n'(1)= 6, n'(5)= 7, n'(9)= 8, n'(0)= 9, n'(4)= 10, n'(8)= 11이 되며, 이를 매크로 블록의 입력 순서 n으로 표시하면, 우측 그림(320) 처럼 3, 7, 11, 2, 6, 10, 1, 5, 9, 0, 4, 8 순으로 출력됨을 알 수 있다.

상기 실시 예는 3 × 4 의 크기를 갖는 입력 이미지에 대해 반시계 방향의 90도에 대해 이미지를 회전하는 방법을 설명 했지만, 이와 유사한 방식을 적용하여 m × n (m, n은 자연수) 의 크기를 갖는 입력 이미지에 대해 반시계 방향 또는 시계 방향의 90도, 180도, 270도, 360도 등에 대하여 실시할 수 있음은 당연하다.

이하 입력 이미지가 m × n (m, n은 자연수)의 크기를 갖는 경우 (즉mb_width = n, mb_height = m 인 경우) 입력 이미지에 대해 반시계 방향으로 90도, 180도, 270도 회전시킬 경우(시계방향에 대해 각각 270도, 180도, 90도 회전)에 적용되는 일반화된 수식을 정리하면 아래와 같다.

1) 반시계 방향으로 90도 회전할 경우 (시계방향으로 270도 회전 할 경우)

[수학식3]

n'(n) = (mb_width × mb_height) － mb_height × ( n + 1)

(여기서 n = 0 ~ mb_width-1)

[수학식4]

n'(n) = n'(n-mb_width) + 1

(여기서 n = mb_width ~ (mb_width×mb_height － 1))

2) 반시계 방향으로 180도 회전할 경우 (시계방향으로 180도 회전 할 경우)

[수학식5]

n'(n) = (mb_width × mb_height) － (n + 1)

(여기서 n = 0 ~ (mb_width×mb_height － 1))

[수학식6]

n'(n) = n'(n-mb_width) + 1

(여기서 n = mb_width ~ (mb_width×mb_height － 1))

3) 반시계 방향으로 270도 회전할 경우 (시계방향으로 90도 회전 할 경우)

[수학식7]

n'(n) = (mb_width × mb_height) － (n + 1)

(여기서 n = 0 ~ mb_width)

[수학식8]

n'(n) = n'(n-mb_width) - 1

(여기서 n = mb_width ~ (mb_width×mb_height － 1))

도 4는 본 발명에 따른 이미지를 회전하는 방법을 순서도로 나타낸 것이다. 제1 단계(S10)는 소정의 크기를 갖는 입력 이미지를 제이펙 인코더로 읽어 들이는 단계를 갖는다.

제2 단계(S20)는 제이펙 인코더에서 인코딩 시 매크로 블록의 이미지 데이터 각각을 사용자가 원하는 소정의 각도와 방향으로 미리 회전 시키는 단계를 갖는다.

제3 단계(S30)는 제이펙 인코더에서 인코딩 시 상기 제2 단계(S20)에서 구현된 회전된 이미지 데이터 각각에 대해 순서를 정해 입력하는 단계를 갖는다.

상기 입력 순서는 상기 회전된 이미지 데이터 각각에 상응하는 3 × 4 매크로 블록에 대해 행렬의 순서(0, 1, 2 내지 11)에 따라 차례로 입력 한다.

제4 단계(S40)는 제이펙 디코더에서 디코딩 시 프로그램을 사용하여 처음에 입력된 매크로 블록의 순서를 바꾸어 출력하도록 명령하는 단계를 갖는다.

상기 프로그램을 사용하여 3 × 4 매크로 블록의 크기를 갖는 입력 이미지를 반시계 방향으로 90도 회전 시키는 방법은 앞에서 이미 상세히 설명한 바 있으므로 생략 한다.

제5 단계(S50)는 상기 제4 단계(S40)의 프로그램의 지정에 따라 소정 각도와 방향으로 회전된 이미지를 출력하는 단계를 갖는다.

이상에서는 본 발명에 대한 기술사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 이라면 누구나 본 발명의 기술적 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

도 4는 본 발명에 따른 이미지를 회전하는 방법을 순서도로 나타낸 것이다.

Claims

(a) m × n (m, n은 자연수)의 매크로 블록을 갖는 입력 이미지를 제이펙 인코더로 읽어 들이는 단계;

(b) 상기 제이펙 인코더에서 인코딩 시 상기 매크로 블록의 이미지 데이터 각각을 인코딩시 이용하는 메모리를 이용하여 소정의 각도와 방향으로 회전 시키는 단계;

(c) 상기 제이펙 인코더에서 인코딩 시 상기 회전된 이미지 데이터 각각에 대해 순서를 정해 제이펙 디코더로 입력하는 단계;

(d) 제이펙 디코더에서 디코딩 시 프로그램 및 디코딩시 이용하는 메모리를 사용하여 처음에 입력된 매크로 블록의 순서를 바꾸어 출력하도록 명령하는 단계; 및

(e) 소정 각도와 방향으로 회전된 이미지를 상기 제이펙 디코더로부터 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 메모리를 사용하지 않고 구현되는 이미지 회전 방법.
제 1항에 있어서, 상기 (b)단계에서 상기 매크로 블록의 이미지 데이터는 라인 버퍼의 어드레스 컨트롤을 통하여 소정의 각도와 방향으로 회전 되는 것을 특징으로 하는 메모리를 사용하지 않고 구현되는 이미지 회전 방법.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 (b)단계에서 상기 이미지 데이터는 반시계 방향으로 90도, 180도, 또는 270도 회전 시키는 것을 특징으로 하는 메모리를 사용하지 않고 구현되는 이미지 회전 방법.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 (b)단계에서 상기 이미지 데이터는 시계 방향으로 90도, 180도, 또는 270도 회전 시키는 것을 특징으로 하는 메모리를 사용하지 않고 구현되는 이미지 회전 방법.
제 1항에 있어서, 상기 (c)단계에서 상기 회전된 이미지 데이터 각각에 상응하는 m × n (m, n은 자연수) 매크로 블록에 대해 행렬의 순서대로 입력 순서를 지정하여 차례로 상기 제이펙 디코더에 입력하는 것을 특징으로 하는 메모리를 사용하지 않고 구현되는 이미지 회전 방법.
제 1항에 있어서, 상기 (d)단계에서 상기 프로그램은 상기 입력 이미지가 출력될 회전 방향, 각도와 매칭 되도록 하기 위해 상기 매크로 블록의 출력 순서를 지정하는 좌표신호(flag signal)를 생성하는 것을 특징으로 하는 메모리를 사용하지 않고 구현되는 이미지 회전 방법.
제 1항의 상기(a) 내지 상기(e) 단계를 구현하는 제이펙 인코더와 제이펙 디코더를 포함하는 제이펙 처리 시스템을 구비한 것을 특징으로 하는 메모리를 사용하지 않고 구현되는 이미지 회전 장치.
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