KR101106613B1 - Apparatus and method for converting resolution of image using edge profile - Google Patents
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Abstract
에지 프로파일을 이용한 영상의 해상도 변환 장치 및 방법이 개시된다. 해상도 변환부는 저해상도 영상을 고해상도 영상으로 변환한다. 영상 수정부는 고해상도 영상의 에지 정보를 수정하며, 이를 위해 에지 프로파일 생성부, 채움영역 결정부 및 에지 정보 복원부를 구비한다. 에지 프로파일 생성부는 고해상도 영상을 구성하는 각각의 픽셀의 에지 방향을 기초로 고해상도 영상에 대응하는 에지 프로파일을 생성한다. 채움영역 결정부는 고해상도 영상을 구성하는 각각의 픽셀들에 대한 연결정보를 산출하고, 산출된 연결정보가 사전에 설정된 설정값과 동일한 픽셀들을 채움영역으로 결정한다. 에지 정보 복원부는 고해상도 영상에 대해 생성된 에지 프로파일을 기초로 채움영역으로 결정된 픽셀들의 픽셀값을 수정하여 에지 정보를 복원한다. 에지 선명화부는 에지 영역이 수정된 고해상도 영상의 에지를 선명하게 처리한다. 본 발명에 따르면, 저해상도의 영상을 고해상도로 변환하는 과정에서 에지 정보의 부정확성에도 불구하고 간단하고 신속하게 선명한 에지를 갖는 영상을 얻을 수 있다. An apparatus and method for converting resolution of an image using an edge profile are disclosed. The resolution converter converts the low resolution image into a high resolution image. The image corrector modifies the edge information of the high resolution image, and includes an edge profile generator, a fill region determiner, and an edge information restorer. The edge profile generator generates an edge profile corresponding to the high resolution image based on the edge direction of each pixel constituting the high resolution image. The filling region determiner calculates the connection information for each pixel constituting the high resolution image, and determines the pixels as the filling region whose calculated connection information is equal to a preset value. The edge information reconstructor reconstructs edge information by modifying pixel values of pixels determined as filling regions based on the edge profile generated for the high resolution image. The edge sharpening unit sharpens the edges of the high resolution image in which the edge area is corrected. According to the present invention, in the process of converting a low resolution image into a high resolution, an image having sharp edges can be obtained simply and quickly despite the inaccuracy of the edge information.
Description
본 발명은 영상의 해상도 변환 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 저해상도 영상으로부터 얻어진 고해상도 영상의 에지 정보를 복원하기 위한 기능을 구비한 영상의 해상도 변환 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for converting resolution of an image, and more particularly, to an apparatus and method for converting an image having a function for restoring edge information of a high resolution image obtained from a low resolution image.
저해상도의 영상을 고해상도의 영상으로의 변환할 때 다양한 원인에 의해 열화된 저해상도 영상 시퀀스에 대해 정합, 재구성, 흐림 및 잡음 제거 등의 과정을 거쳐 고해상도의 영상을 얻게 된다. 이때 저해상도의 원영상은 광학왜곡, 주파수 중첩, 흐림 현상, 잡음 등으로 인해 열화되거나 고해상도 영상으로의 변환시 부정확한 픽셀 정보에 의한 보간 등으로 인해 영상의 품질이 저하되는 상황이 발생한다. 이와 같은 영상의 품질 저하는 특히 에지 영역에서 두드러지게 나타나며, 이는 시각적 화질의 저하를 낳게 된다. When converting a low resolution image into a high resolution image, a high resolution image is obtained through matching, reconstruction, blurring, and noise cancellation for a low resolution image sequence deteriorated by various causes. In this case, a low resolution original image is degraded due to optical distortion, frequency overlap, blur, noise, or the like, and the quality of the image is degraded due to interpolation due to incorrect pixel information when converting to a high resolution image. This degradation in image quality is particularly pronounced in the edge region, which leads to a deterioration in visual quality.
이와 같은 문제를 해결하기 위해 영상 프레임을 구성하는 블록 단위로 영상의 공간적 특성을 규정하고, 이를 바탕으로 영상을 복원하는 기법이 제안된 바 있다. 간소화된 에지 모델들을 기초로 방향성 보간을 수행함으로써 영상을 복원하는 기법은 평탄한 영역과 단순한 에지 특성을 갖는 영역에서는 좋은 성능을 보인다. 그러나 이러한 기법은 영상 콘텐츠가 세밀하거나 복잡한 영역에서 복원된 영상의 화질은 우수하지 못하다는 문제가 있다. 또한 에지를 복수의 방향성분으로 구분하고, 이를 기초로 에지를 선명화하는 기법은 에지 정보가 누락되거나 손상된 영역에 대해서는 양호하지 못한 결과를 낳는 문제가 있다.In order to solve such a problem, a technique for defining a spatial characteristic of an image in units of blocks constituting the image frame and restoring the image based on this has been proposed. Techniques for reconstructing images by performing directional interpolation based on simplified edge models show good performance in areas with flat and simple edge characteristics. However, this technique has a problem in that the image quality of a reconstructed image in a detailed or complicated region of image contents is not excellent. In addition, a technique of dividing an edge into a plurality of directional components and sharpening the edge based on the directional component has a problem in that the edge information is missing or damaged, which is not good.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 간이하고 신속하게 손실된 에지 정보를 복원할 수 있는 영상의 해상도 변환 장치 및 방법을 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in an effort to provide an apparatus and method for converting an image resolution capable of recovering lost edge information in a simple and rapid manner.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 간이하고 신속하게 손실된 에지 정보를 복원할 수 있는 영상의 해상도 변환 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a computer-readable recording medium having recorded thereon a program for executing a method of converting a resolution of an image, which can be easily and quickly lost edge information.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명에 따른 영상의 해상도 변환 장치는, 저해상도 영상을 고해상도 영상으로 변환하는 해상도 변환부; 상기 고해상도 영상의 에지 정보를 수정하는 영상 수정부; 및 상기 에지 정보가 수정된 고해상도 영상의 에지를 선명하게 처리하는 에지 선명화부;를 구비하며, 상기 영상 수정부는, 상기 고해상도 영상을 구성하는 각각의 픽셀의 에지 방향을 기초로 상기 고해상도 영상에 대응하는 에지 프로파일을 생성하는 에지 프로파일 생성부; 상기 고해상도 영상을 구성하는 각각의 픽셀들에 대한 연결정보를 산출하고, 상기 산출된 연결정보가 사전에 설정된 설정값과 동일한 픽셀들을 채움영역으로 결정하는 채움영역 결정부; 및 상기 고해상도 영상에 대해 생성된 에지 프로파일을 기초로 상기 채움영역으로 결정된 픽셀들의 픽셀값을 수정하여 상기 에지 정보를 복원하는 에지 정보 복원부;를 구비한다.In order to achieve the above technical problem, an apparatus for converting a resolution of an image according to the present invention includes: a resolution converting unit converting a low resolution image into a high resolution image; An image correction unit for modifying edge information of the high resolution image; And an edge sharpening unit for sharply processing an edge of the high resolution image in which the edge information is corrected, wherein the image correcting unit corresponds to the high resolution image based on an edge direction of each pixel constituting the high resolution image. An edge profile generator for generating an edge profile; A filling region determining unit configured to calculate connection information for each pixel constituting the high resolution image and to determine pixels as the filling region whose calculated connection information is equal to a preset value; And an edge information reconstructing unit configured to reconstruct the edge information by modifying pixel values of pixels determined as the filling region based on the edge profile generated for the high resolution image.
상기의 다른 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명에 따른 영상의 해상도 변환 방법은, 저해상도 영상을 고해상도 영상으로 변환하는 단계; 상기 고해상도 영상의 에지 정보를 수정하는 단계; 및 상기 에지 정보가 수정된 고해상도 영상의 에지를 선명하게 처리하는 단계;를 가지며, 상기 에지 정보 수정 단계는, 상기 고해상도 영상을 구성하는 각각의 픽셀의 에지 방향을 기초로 상기 고해상도 영상에 대응하는 에지 프로파일을 생성하는 단계; 상기 고해상도 영상을 구성하는 각각의 픽셀들에 대한 연결정보를 산출하고, 상기 산출된 연결정보가 사전에 설정된 설정값과 동일한 픽셀들을 채움영역으로 결정하는 단계; 및 상기 고해상도 영상에 대해 생성된 에지 프로파일을 기초로 상기 채움영역으로 결정된 픽셀들의 픽셀값을 수정하여 상기 에지 정보를 복원하는 단계;를 갖는다.According to another aspect of the present invention, there is provided a resolution converting method of an image, the method comprising: converting a low resolution image into a high resolution image; Modifying edge information of the high resolution image; And sharply processing an edge of the high resolution image in which the edge information is corrected, wherein the edge information modification step comprises: an edge corresponding to the high resolution image based on an edge direction of each pixel constituting the high resolution image; Creating a profile; Calculating connection information for each pixel constituting the high resolution image, and determining pixels as the filling region whose calculated connection information is equal to a preset value; And restoring the edge information by modifying pixel values of pixels determined as the filling region based on the edge profile generated for the high resolution image.
본 발명에 따른 에지 프로파일을 이용한 영상의 해상도 변환 장치 및 방법에 의하면, 저해상도의 영상을 고해상도로 변환하는 과정에서 에지 정보의 부정확성에도 불구하고 간단하고 신속하게 선명한 에지를 갖는 영상을 얻을 수 있다. 특히 저해상도 영상을 고해상도 영상으로 변환할 때 비슷한 PSNR(Peak Signal to Noise Ratio) 성능에서 반복 횟수를 줄일 수 있는 이점이 있다.According to the apparatus and method for converting an image resolution using an edge profile according to the present invention, an image having a sharp edge can be obtained simply and quickly despite the inaccuracy of edge information in the process of converting a low resolution image into a high resolution. In particular, when converting a low resolution image into a high resolution image, there is an advantage of reducing the number of repetitions in a similar peak signal to noise ratio (PSNR) performance.
도 1은 본 발명에 따른 영상의 해상도 변환 장치에 대한 바람직한 실시예의 구성을 도시한 도면,
도 2는 본 발명에 따른 영상의 해상도 변환 방법에 대한 바람직한 실시예의 수행과정을 도시한 흐름도,
도 3은 영상 수정부(120)의 상세한 구성을 도시한 도면,
도 4는 에지 프로파일 생성부(310)가 각 픽셀에 대한 에지 특성을 도출하기 위한 과정을 도시한 도면,
도 5 에지 정보 복원부(330)가 입력 영상을 구성하는 픽셀의 픽셀값을 결정하는 과정을 설명하기 위한 도면,
도 6은 입력 영상, 입력 영상의 사각형 영역을 확대한 영상, 본 발명에 의해 입력 영상을 수정한 후에 사각형 영역을 확대한 영상을 도시한 도면,
도 7은 입력 영상의 사각형 영역을 확대한 영상의 에지 프로파일과 본 발명에 의해 입력 영상을 수정한 후에 사각형 영역을 확대한 영상의 에지 프로파일을 도시한 도면,
도 8은 정확하지 않은 에지 정보를 가진 입력 영상과 본 발명에 따른 영상 복원 장치에 의해 에지 정보가 수정된 영상을 도시한 도면,
도 9는 영상 수정부(130)에 의한 에지 정보의 복원 과정을 도시한 흐름도, 그리고,
도 10은 L-Curve 방법을 이용한 인수 추측에 따라 종래의 해상도 변환 기법과 본 발명에 따른 해상도 변환 기법에 의해 레나(Lena) 영상을 변환한 결과를 도시한 도면이다.1 is a view showing the configuration of a preferred embodiment of an apparatus for converting a resolution of an image according to the present invention;
2 is a flowchart illustrating a process of performing a preferred embodiment of a method for converting resolution of an image according to the present invention;
3 is a diagram showing a detailed configuration of the
4 is a diagram illustrating a process for the
5 is a diagram for describing a process of determining, by the
6 is a view showing an image of an enlarged rectangular region after the input image, an enlarged image of the rectangular region of the input image, and the modification of the input image according to the present invention;
7 is a diagram illustrating an edge profile of an image in which a rectangular region of an input image is enlarged and an edge profile of an image of an enlarged rectangular region after the input image is corrected according to the present invention;
8 is a view illustrating an input image having incorrect edge information and an image of which edge information is modified by the image reconstruction device according to the present invention;
9 is a flowchart illustrating a process of reconstructing edge information by the
FIG. 10 is a diagram illustrating a result of converting a Lena image by a conventional resolution conversion method and a resolution conversion method according to the present invention according to a factor estimation using the L-Curve method.
이하에서 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 에지 프로파일을 이용한 방향 적응적 영상 복원 장치 및 방법, 그리고 이를 이용한 영상의 해상도 변환 장치 및 방법의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the device and method for adaptive adaptive image reconstruction using an edge profile according to the present invention, and an image resolution conversion device and method using the same.
도 1은 본 발명에 따른 영상의 해상도 변환 장치에 대한 바람직한 실시예의 구성을 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 영상의 해상도 변환 방법에 대한 바람직한 실시예의 수행과정을 도시한 흐름도이다.1 is a view showing the configuration of a preferred embodiment of the resolution conversion apparatus of the image according to the present invention, Figure 2 is a flow chart showing a process of performing a preferred embodiment of the resolution conversion method of the image according to the present invention.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 영상의 해상도 변환 장치에 대한 바람직한 실시예는 해상도 변환부(110), 영상 수정부(120) 및 에지 선명화부(130)를 구비한다.1 and 2, a preferred embodiment of an image resolution converting apparatus according to the present invention includes a
해상도 변환부(110)는 저해상도의 영상을 고해상도의 영상으로 변환한다(S200). 이와 같은 해상도 변환부(110)의 상세한 구성 및 기능은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 익히 알고 있는 사항이므로 상세한 설명은 생략한다. The
영상 수정부(120)는 해상도 변환부(110)에 의해 해상도가 높아진 영상의 에지 정보를 수정한다(S210). 도 3은 영상 수정부(120)의 상세한 구성을 도시한 도면이다. 도 3을 참조하면, 영상 수정부(120)는 에지 프로파일 생성부(310), 채움영역 결정부(320) 및 에지 정보 복원부(330)를 구비한다.The
에지 프로파일 생성부(310)는 입력된 영상을 구성하는 각각의 픽셀에 대응하는 에지 특성을 파악한 후 이를 기초로 입력된 영상에 대응하는 에지 프로파일을 생성한다. 본 실시예에서 에지 특성은 방향 적응적인 에지 탐색을 이용하여 파악된다. 이때 에지 프로파일 생성부(310)는 입력된 영상을 구성하는 픽셀들을 0°, 45°, 90°, 135°, 180°, 225°, 270°, 315°의 8개 방향으로 구분하고, 각각의 방향에 대해 3비트의 고유 코드를 부여하여 에지 프로파일을 생성한다. The
도 4는 에지 프로파일 생성부(310)가 각 픽셀에 대한 에지 특성을 도출하기 위한 과정을 도시한 도면이다. 도 4를 참조하면, 입력 영상을 구성하는 임의의 픽셀 Xi ,j의 에지 특성은 인접하는 픽셀들 각각과의 비교결과에 의해 얻어진다. 이를 위해 에지 프로파일 생성부(310)는 입력 영상을 구성하는 임의의 픽셀 Xi ,j에 대해 수평 방향에 위치한 픽셀들의 픽셀값의 차이의 절대값인 제1연산값(|Xi ,j-1-Xi ,j+1|)을 사전에 설정된 기준값 M과 비교한다(S400). 만약 제1연산값이 M보다 크면, 에지 방향은 픽셀값이 높은 쪽으로 결정된다(S405). 따라서 Xi ,j-1-Xi ,j+1>0이면, 에지 방향은 180°로 결정된다. 이와 달리 제1연산값이 M보다 작으면, 에지 프로파일 생성부(310)는 픽셀 Xi ,j에 대해 수직 방향에 위치한 픽셀들의 픽셀값의 차이의 절대값인 제2연산값(|Xi -1,j-Xi +1,j|)을 사전에 설정된 기준값 M과 비교한다(S410). 만약 제2연산값이 M보다 크면, 에지 방향은 픽셀값이 높은 쪽으로 결정된다(S415). 따라서 Xi-1,j-Xi+1,j>0이면, 에지 방향은 90°로 결정된다. 다음으로 제2연산값이 M보다 작으면, 에지 프로파일 생성부(310)는 픽셀 Xi ,j에 대해 우상에서 좌하 방향에 위치한 픽셀들의 픽셀값의 차이의 절대값인 제3연산값(|Xi -1,j-1-Xi +1,j+1|)을 사전에 설정된 기준값 M과 비교한다(S420). 만약 제3연산값이 M보다 크면, 에지 방향은 픽셀값이 높은 쪽으로 결정된다(S425). 따라서 Xi -1,j-1-Xi +1,j+1>0이면, 에지 방향은 135°로 결정된다. 다음으로 제3연산값이 M보다 작으면, 에지 프로파일 생성부(310)는 픽셀 Xi ,j에 대해 좌상에서 우하 방향에 위치한 픽셀들의 픽셀값의 차이의 절대값인 제4연산값(|Xi +1,j-1-Xi -1,j+1|)을 사전에 설정된 기준값 M과 비교한다(S430). 만약 제4연산값이 M보다 크면, 에지 방향은 픽셀값이 높은 쪽으로 결정된다(S435). 따라서 Xi +1,j-1-Xi -1,j+1>0이면, 에지 방향은 225°로 결정된다. 만약 제4연산값이 M보다 작으면 해당 픽셀은 비에지 픽셀로 정의된다(S440). 마지막으로 에지 프로파일 생성부(310)는 도 4에 도시된 바와 같은 과정을 입력 영상을 구성하는 모든 픽셀에 대해 수행한 후(S445), 각각의 방향에 대해 표 1에 기재된 바와 같은 에지 특성 코드를 부여하여 에지 프로파일을 생성한다(S450). 이때 비에지 픽셀에 대해서는 별도의 코드가 부여되지 않는다.4 is a diagram illustrating a process for the
채움영역 결정부(320)는 입력 영상을 구성하는 각각의 픽셀들에 대한 연결정보를 산출하고, 산출된 연결정보가 사전에 설정된 설정값과 동일한 픽셀을 채움영역으로 결정한다. 이때 연결정보는 입력 영상을 구성하는 임의의 픽셀 Xi ,j의 픽셀값과 해당 픽셀에 인접하는 9개의 픽셀 각각과의 픽셀값의 차이가 존재하는 픽셀의 개수로 정의된다. 예를 들어, 임의의 픽셀 Xi ,j가 주변의 9개 픽셀 중에서 네 개의 픽셀과 픽셀값이 동일하다면, 해당 픽셀의 연결정보는 5가 된다. 따라서 설정값이 5일 경우에는 해당 픽셀은 채움영역으로 결정된다. 이때 설정값은 복수 개가 설정될 수 있으며, 일 예로, 8과 7이 설정값인 경우에 채움영역 결정부(320)는 연결정보가 8 또는 7인 픽셀을 채움영역으로 결정한다. The filling area determiner 320 calculates connection information for each pixel constituting the input image, and determines the filling area as a pixel having the calculated connection information equal to a preset value. In this case, the connection information is defined as the number of pixels in which there is a difference between a pixel value of a pixel X i , j constituting the input image and a pixel value of each of the nine pixels adjacent to the pixel. For example, if any pixel X i , j has the same pixel value as four pixels among the surrounding nine pixels, the connection information of the pixel becomes five. Therefore, when the setting value is 5, the corresponding pixel is determined as the filling area. In this case, a plurality of setting values may be set. For example, when 8 and 7 are setting values, the filling
에지 정보 복원부(330)는 입력 영상에 대해 생성된 에지 프로파일을 기초로 채움영역으로 결정된 픽셀들의 픽셀값을 수정하여 에지 정보를 복원한다. 도 5에 도시된 바와 같이 픽셀 Xi ,j의 에지 방향이 001(즉, 45°)이면, 에지 정보 복원부(330)는 해당 픽셀에 45° 방향에 위치한 인접 픽셀 Xi -1, j+1의 픽셀값을 부여한다. 이와 달리 에지 정보 복원부(330)는 픽셀 Xi ,j에 인접하는 픽셀들의 에지 방향 중에서 가장 빈도수가 높은 방향을 갖는 픽셀들의 픽셀값을 기초로 픽셀 Xi ,j의 픽셀값을 결정할 수도 있다. 이 경우 픽셀 Xi ,j의 픽셀값은 에지 특성이 가장 빈도수가 높은 010(즉, 90°)인 픽셀들(Xi -1, j-1, Xi -1, j, Xi , j-1, Xi +1, j-1)의 픽셀값 중에서 임의로 선택된 픽셀값, 해당 픽셀들(Xi -1, j-1, Xi -1, j, Xi , j-1, Xi +1, j-1)의 픽셀값의 평균값 등으로 결정될 수 있다. The
도 6은 입력 영상, 입력 영상의 사각형 영역을 확대한 영상, 본 발명에 의해 입력 영상을 수정한 후에 사각형 영역을 확대한 영상을 도시한 도면이다. 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 영상 복원 장치에 의해 입력 영상(좌측)을 수정한 후에 사각형 영역(610)을 확대한 영상(우측)이 입력 영상 자체에서 사각형 영상을 확대한 영상(중앙)보다 에지가 선명함을 알 수 있다. 특히 중앙 영상의 사각형 영역(620)은 에지가 블러되어 있는데 비해 우측 영상의 사각형 영역(630)은 에지가 선명하다. 이는 도 7에 도시된 입력 영상의 사각형 영역을 확대한 영상의 에지 프로파일(도 7의 좌측 영상)과 본 발명에 의해 입력 영상을 수정한 후에 사각형 영역을 확대한 영상의 에지 프로파일(도 7의 우측 영상)을 비교해도 확연하게 알 수 있다. 도 7에 도시된 에지 프로파일은 각 픽셀의 에지 특성을 3비트의 코드로 표현한 후 각각의 코드에 서로 다른 색상을 부여하여 이미지로 나타낸 것이다. 또한 도 8에는 정확하지 않은 에지 정보를 가진 입력 영상과 본 발명에 따른 영상 복원 장치에 의해 에지 정보가 수정된 영상이 도시되어 있다. 도 8을 참조하면, 입력 영상(좌측)의 곳곳에 에지 정보가 손실되어 있으나, 복원 영상(우측)은 상당 부분 손실된 에지 정보가 복원되었음을 확인할 수 있다.FIG. 6 is a diagram illustrating an input image, an enlarged image of a rectangular region of the input image, and an image of an enlarged square region after the input image is corrected according to the present invention. Referring to FIG. 6, after the input image (left) is corrected by the image restoring apparatus according to the present invention, the image (right) in which the
도 9는 영상 수정부(120)에 의한 에지 정보 복원과정을 도시한 흐름도이다.9 is a flowchart illustrating a process of restoring edge information by the
도 9를 참조하면, 에지 프로파일 생성부(310)는 입력된 영상을 구성하는 각각의 픽셀의 에지 방향을 파악한 후 각각의 에지 방향에 대응하는 코드를 부여하여 입력된 영상에 대응하는 에지 프로파일을 생성한다(S900). 다음으로 채움영역 결정부(320)는 입력 영상을 구성하는 각각의 픽셀들에 대한 연결정보를 산출하고, 산출된 연결정보가 사전에 설정된 설정값과 동일한 픽셀을 채움영역으로 결정한다(S910). 다음으로 에지 정보 복원부(330)는 입력 영상에 대해 생성된 에지 프로파일을 기초로 채움영역으로 결정된 픽셀들의 픽셀값을 수정하여 에지 정보를 복원한다(S930). Referring to FIG. 9, the
에지 선명화부(130)는 영상 수정부(120)에 의해 에지 영역이 복원된 고해상도의 영상의 에지를 선명하게 처리한다(S220). 이러한 에지 선명화는 방향 조절이 가능한 스티어러블 필터(Steerable Filter)에 의해 수행될 수 있다. 스티어러블 필터는 통상 360°를 8개의 방향성분으로 나누어 에지를 선명화하기 위해 사용되며, 필터 특성은 다음의 수학식으로 나타낼 수 있다. The
여기서, F는 에지가 선명화된 영상, I는 입력 영상, 이다.Where F is an edge sharpened image, I is an input image, to be.
이상과 같은 S200단계 내지 S220단계는 원하는 해상도의 영상을 얻을 때까지 반복적으로 수행된다. 이와 같은 영상의 해상도 변환 과정에 있어서, L-Curve 방법을 사용한 정규화 인수 추측을 통해 스티어러블 필터의 계수를 적절하게 설정하면, 본 발명에 따른 영상의 해상도 변환 장치는 비슷한 PSNR 성능에서 종래의 영상의 해상도 변환 장치에 비해 초해상도 영상의 변환 과정이 반복 횟수를 4배 이상 줄일 수 있는 이점이 있다. 도 10에는 L-Curve 방법을 이용한 인수 추측에 따라 종래의 해상도 변환 기법에 의해 레나(Lena) 영상을 변환한 결과(상측)와 본 발명에 따른 해상도 변환 기법에 의해 레나(Lena) 영상을 변환한 결과(하측)가 도시되어 있다. 도 10을 참조하면, L-Curve 기법(에지 모드=5, λ=0.01)을 사용하여 256×256 크기의 레나 영상에 대해 수행한 종래의 해상도 변환 기법과 L-Curve 기법(에지 모드=5, λ=0.047)을 사용하여 256×256 크기의 레나 영상에 대해 수행한 본 발명에 따른 해상도 변환 기법은 거의 동일한 PSNR을 가지나 반복 횟수의 측면에서는 각각 32회와 7회로 큰 차이가 있음을 알 수 있다.Steps S200 to S220 as described above are repeatedly performed until an image having a desired resolution is obtained. In the resolution conversion process of such an image, if the coefficient of the steerable filter is appropriately set through the normalization factor estimation using the L-Curve method, the resolution conversion apparatus of the image according to the present invention can obtain a conventional image at a similar PSNR performance. Compared to the resolution converter, the conversion process of the super resolution image can reduce the number of repetitions by four times or more. FIG. 10 shows the results of converting a Lena image by a conventional resolution conversion technique (upper) and a Lena image by a resolution conversion technique according to the present invention according to a factor estimation using the L-Curve method. The result (bottom) is shown. Referring to FIG. 10, a conventional resolution conversion technique and an L-Curve technique (edge mode = 5,) performed on a Lena image having a size of 256 × 256 using an L-Curve technique (edge mode = 5, λ = 0.01). The resolution conversion method according to the present invention performed on a Lena image of size 256 × 256 using λ = 0.047) has almost the same PSNR, but in terms of the number of repetitions, it can be seen that there is a large difference between 32 times and 7 times. .
본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.The present invention can also be embodied as computer-readable codes on a computer-readable recording medium. The computer-readable recording medium includes all kinds of recording devices in which data that can be read by a computer system is stored. Examples of the computer-readable recording medium include a ROM, a RAM, a CD-ROM, a magnetic tape, a floppy disk, an optical data storage device, and the like, and may be implemented in the form of a carrier wave (for example, transmission via the Internet) . The computer readable recording medium can also be distributed over network coupled computer systems so that the computer readable code is stored and executed in a distributed fashion.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.Although the preferred embodiments of the present invention have been shown and described above, the present invention is not limited to the specific preferred embodiments described above, and the present invention belongs to the present invention without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims. Various modifications can be made by those skilled in the art, and such changes are within the scope of the claims.
Claims (13)
상기 고해상도 영상의 에지 정보를 수정하는 영상 수정부; 및
상기 에지 정보가 수정된 고해상도 영상의 에지를 선명하게 처리하는 에지 선명화부;를 포함하며,
상기 영상 수정부는,
상기 고해상도 영상을 구성하는 각각의 픽셀의 에지 방향을 기초로 상기 고해상도 영상에 대응하는 에지 프로파일을 생성하는 에지 프로파일 생성부;
상기 고해상도 영상을 구성하는 각각의 픽셀들에 대한 연결정보를 산출하고, 상기 산출된 연결정보가 사전에 설정된 설정값과 동일한 픽셀들을 채움영역으로 결정하는 채움영역 결정부; 및
상기 고해상도 영상에 대해 생성된 에지 프로파일을 기초로 상기 채움영역으로 결정된 픽셀들의 픽셀값을 수정하여 상기 에지 정보를 복원하는 에지 정보 복원부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상의 해상도 변환 장치.A resolution converting unit converting the low resolution image into the high resolution image;
An image correction unit for modifying edge information of the high resolution image; And
And an edge sharpening unit for sharply processing an edge of the high resolution image in which the edge information is corrected.
The image correction unit,
An edge profile generator configured to generate an edge profile corresponding to the high resolution image based on an edge direction of each pixel constituting the high resolution image;
A filling region determining unit configured to calculate connection information for each pixel constituting the high resolution image and to determine pixels as the filling region whose calculated connection information is equal to a preset value; And
And an edge information restoring unit for restoring the edge information by modifying pixel values of the pixels determined as the filling region based on the edge profile generated for the high resolution image.
상기 에지 프로파일 생성부는 상기 고해상도 영상을 구성하는 픽셀들의 에지 방향을 사전에 설정된 개수의 서로 다른 방향 중에서 하나의 방향으로 결정하고, 상기 고해상도 영상을 구성하는 픽셀들 각각에 대해 결정된 에지 방향을 기초로 상기 에지 프로파일을 생성하는 것을 특징으로 하는 영상의 해상도 변환 장치.The method of claim 1,
The edge profile generator determines the edge direction of the pixels constituting the high resolution image in one of a predetermined number of different directions, and based on the edge direction determined for each of the pixels constituting the high resolution image. An apparatus for converting resolution of an image comprising generating an edge profile.
상기 에지 프로파일 생성부는 상기 고해상도 영상을 구성하는 임의의 픽셀 Xi,j에 대해 다음의 조건식에 의해 에지 방향을 결정하는 것을 특징으로 하는 영상의 해상도 변환 장치:
조건 1: 상기 픽셀 Xi ,j에 수평 방향으로 인접한 픽셀들의 픽셀값의 차이의 절대값인 제1연산값이 사전에 설정된 기준값보다 크면, 상기 픽셀 Xi ,j로부터 수평 방향으로 인접한 픽셀들 중에서 픽셀값이 높은 방향으로 에지 방향을 결정하고, 상기 제1연산값이 상기 기준값보다 작으면 조건 2의 충족여부를 검토하고,
조건 2: 상기 픽셀 Xi ,j에 수직 방향으로 인접한 픽셀들의 픽셀값의 차이의 절대값인 제2연산값이 상기 기준값보다 크면, 상기 픽셀 Xi ,j로부터 수직 방향으로 인접한 픽셀들 중에서 픽셀값이 높은 방향으로 에지 방향을 결정하고, 상기 제2연산값이 상기 기준값보다 작으면 조건 3의 충족여부를 검토하고,
조건 3: 상기 픽셀 Xi ,j에 우상에서 좌하 방향으로 인접한 픽셀들의 픽셀값의 차이의 절대값인 제3연산값이 상기 기준값보다 크면, 상기 픽셀 Xi ,j로부터 우상에서 좌하 방향으로 인접한 픽셀들 중에서 픽셀값이 높은 방향으로 에지 방향을 결정하고, 상기 제3연산값이 상기 기준값보다 작으면 조건 4의 충족여부를 검토하고,
조건 4: 상기 픽셀 Xi ,j에 좌상에서 우하 방향으로 인접한 픽셀들의 픽셀값의 차이의 절대값인 제4연산값이 상기 기준값보다 크면, 상기 픽셀 Xi ,j로부터 좌상에서 우하 방향으로 인접한 픽셀들 중에서 픽셀값이 높은 방향으로 에지 방향을 결정하고, 상기 제4연산값이 상기 기준값보다 작으면 픽셀 Xi ,j를 비에지 픽셀로 결정한다.The method of claim 1,
The edge profile generation unit determines an edge direction with respect to any pixel X i, j constituting the high resolution image by the following conditional expression:
Condition 1: among the pixel X i, is greater than the reference value, the absolute value of the first calculated value of the difference between pixel values of adjacent pixels in the horizontal direction to the j is set in advance, the pixel X i, pixels adjacent in the horizontal direction from the j The edge direction is determined in a direction in which the pixel value is high. If the first operation value is smaller than the reference value, condition 2 is examined.
Condition 2: the pixel X i, absolute value of the second calculated value of the difference between pixel values of adjacent pixels in the vertical direction to the j is larger than the reference value, the pixel X i, the pixel value among the vertical adjacent pixels in a direction from the j The edge direction is determined in this high direction. If the second operation value is smaller than the reference value, condition 3 is examined.
Condition 3: If the third operation value which is the absolute value of the difference of the pixel values of the pixels adjacent to the pixel X i , j in the upper left direction is greater than the reference value, the pixel adjacent to the upper right in the lower left direction from the pixel X i , j Among them, the edge direction is determined in a direction in which the pixel value is higher. If the third operation value is smaller than the reference value, condition 4 is examined.
Condition 4: If the fourth operation value which is the absolute value of the difference of the pixel values of the pixels adjacent to the pixel X i , j in the upper left direction is greater than the reference value, the pixel adjacent in the upper left to right direction from the pixel X i , j Among them, the edge direction is determined in a direction in which the pixel value is high, and when the fourth operation value is smaller than the reference value, the pixel X i , j is determined as the non-edge pixel.
상기 에지 프로파일 생성부는 상기 고해상도 영상을 구성하는 각각의 픽셀들에 대해 결정된 에지 방향에 대해 3비트의 고유 코드를 부여하여 에지 프로파일을 생성하는 것을 특징으로 하는 영상의 해상도 변환 장치.4. The method according to claim 2 or 3,
And the edge profile generator generates an edge profile by assigning a 3-bit unique code to an edge direction determined for each pixel constituting the high resolution image.
상기 연결정보는 상기 고해상도 영상을 구성하는 임의의 픽셀 Xi ,j의 픽셀값과 해당 픽셀에 인접하는 9개의 픽셀 각각과의 픽셀값의 차이가 존재하는 픽셀의 개수로 정의되는 것을 특징으로 하는 영상의 해상도 변환 장치.The method of claim 1,
The connection information may be defined as the number of pixels having a difference between a pixel value of a pixel X i , j constituting the high resolution image and a pixel value of each of the nine pixels adjacent to the pixel. Resolution conversion device.
상기 설정값은 9 이하의 자연수 중에서 적어도 하나로 결정되는 것을 특징으로 하는 영상의 해상도 변환 장치.6. The method of claim 5,
And the set value is determined by at least one of natural numbers of 9 or less.
상기 에지 정보 복원부는 상기 고해상도 영상에 대응하는 에지 프로파일로부터 상기 채움영역으로 결정된 픽셀의 에지 방향을 파악하고, 상기 채움영역으로 결정된 픽셀의 픽셀값을 상기 파악된 에지 방향으로 인접한 픽셀의 픽셀값으로 수정하는 것을 특징으로 하는 영상의 해상도 변환 장치.The method of claim 1,
The edge information reconstructor detects an edge direction of a pixel determined as the filling region from an edge profile corresponding to the high resolution image, and corrects the pixel value of the pixel determined as the filling region to the pixel value of a pixel adjacent to the determined edge direction. An apparatus for converting a resolution of an image comprising:
상기 에지 정보 복원부는 상기 채움영역으로 결정된 픽셀에 인접하는 픽셀들의 에지 방향을 상기 고해상도 영상에 대응하는 에지 프로파일로부터 파악하고, 상기 채움영역으로 결정된 픽셀에 인접하는 픽셀들의 에지 방향 중에서 빈도수가 높은 방향을 갖는 픽셀들의 픽셀값을 기초로 상기 채움영역으로 결정된 픽셀의 픽셀값을 수정하는 것을 특징으로 하는 영상의 해상도 변환 장치.The method of claim 1,
The edge information reconstructor determines an edge direction of pixels adjacent to the pixel determined as the filling region from an edge profile corresponding to the high resolution image, and determines a direction having a high frequency among the edge directions of pixels adjacent to the pixel determined as the filling region. And a pixel value of the pixel determined as the filling region is corrected based on the pixel values of the pixels.
상기 고해상도 영상의 에지 정보를 수정하는 단계; 및
상기 에지 정보가 수정된 고해상도 영상의 에지를 선명하게 처리하는 단계;를 포함하며,
상기 에지 정보 수정 단계는,
상기 고해상도 영상을 구성하는 각각의 픽셀의 에지 방향을 기초로 상기 고해상도 영상에 대응하는 에지 프로파일을 생성하는 단계;
상기 고해상도 영상을 구성하는 각각의 픽셀들에 대한 연결정보를 산출하고, 상기 산출된 연결정보가 사전에 설정된 설정값과 동일한 픽셀들을 채움영역으로 결정하는 단계; 및
상기 고해상도 영상에 대해 생성된 에지 프로파일을 기초로 상기 채움영역으로 결정된 픽셀들의 픽셀값을 수정하여 상기 에지 정보를 복원하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상의 해상도 변환 방법.Converting the low resolution image into the high resolution image;
Modifying edge information of the high resolution image; And
And sharply processing an edge of the high resolution image in which the edge information is corrected.
The edge information modification step,
Generating an edge profile corresponding to the high resolution image based on an edge direction of each pixel constituting the high resolution image;
Calculating connection information for each pixel constituting the high resolution image, and determining pixels as the filling region whose calculated connection information is equal to a preset value; And
And reconstructing the edge information by modifying pixel values of pixels determined as the filling region based on the edge profile generated for the high resolution image.
상기 에지 프로파일 생성 단계에서, 상기 고해상도 영상을 구성하는 픽셀들의 에지 방향을 사전에 설정된 개수의 서로 다른 방향 중에서 하나의 방향으로 결정하고, 상기 고해상도 영상을 구성하는 픽셀들 각각에 대해 결정된 에지 방향을 기초로 상기 에지 프로파일을 생성하는 것을 특징으로 하는 영상의 해상도 변환 방법.The method of claim 9,
In the edge profile generation step, the edge direction of the pixels constituting the high resolution image is determined as one of a preset number of different directions, and based on the edge direction determined for each of the pixels constituting the high resolution image. And generating the edge profile.
상기 연결정보는 상기 고해상도 영상을 구성하는 임의의 픽셀 Xi ,j의 픽셀값과 해당 픽셀에 인접하는 9개의 픽셀 각각과의 픽셀값의 차이가 존재하는 픽셀의 개수로 정의되는 것을 특징으로 하는 영상의 해상도 변환 방법.The method of claim 9,
The connection information may be defined as the number of pixels having a difference between a pixel value of a pixel X i , j constituting the high resolution image and a pixel value of each of the nine pixels adjacent to the pixel. Resolution conversion method.
상기 에지 정보 복원 단계에서, 상기 고해상도 영상에 대응하는 에지 프로파일로부터 상기 채움영역으로 결정된 픽셀의 에지 방향을 파악하고, 상기 채움영역으로 결정된 픽셀의 픽셀값을 상기 파악된 에지 방향으로 인접한 픽셀의 픽셀값으로 수정하는 것을 특징으로 하는 영상의 해상도 변환 방법.The method of claim 9,
In the step of restoring the edge information, the edge direction of the pixel determined as the filling region is determined from an edge profile corresponding to the high resolution image, and the pixel value of the pixel adjacent to the determined edge direction is determined by the pixel value of the pixel determined as the filling region. The resolution conversion method of the image, characterized in that for correcting.
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