KR101387267B1 - 영상 확대 장치 및 방법 - Google Patents

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KR101387267B1 KR1020070082028A KR20070082028A KR101387267B1 KR 101387267 B1 KR101387267 B1 KR 101387267B1 KR 1020070082028 A KR1020070082028 A KR 1020070082028A KR 20070082028 A KR20070082028 A KR 20070082028A KR 101387267 B1 KR101387267 B1 KR 101387267B1
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조정희
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삼성전자주식회사
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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T3/00—Geometric image transformation in the plane of the image
    • G06T3/40—Scaling the whole image or part thereof
    • G06T3/4007—Interpolation-based scaling, e.g. bilinear interpolation

Abstract

본 발명은 영상을 확대하는 것에 관한 것으로, 특히 양선형 보간법(Bilinear interpolation)으로 임의의 영상을 확대하는 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명에서, 영상 확대가 요청되면, 영상을 확대하며, 상기 확대된 영상의 화소들 중에서 보간해야 하는 화소들을 검색하고, 상기 검색된 화소들 각각에 대응되는 선형 가중치들을 계산하며, 비트연산을 위해 상기 계산된 선형 가중치들 각각을 2의 거듭제곱들을 나눈 값인 근사 선형 가중치들로 변환하고, 상기 변환된 근사 선형 가중치들을 각각을 근사 선형 보간식에 반영하여 근사 선형 보간식을 생성하며, 상기 생성된 근사 선형 보간식을 비트연산의 근사 선형 보간식으로 변환하고, 상기 비트연산을 처리하여 상기 검색된 화소들 각각에 대응되는 화소값들을 계산한 후, 상기 검색된 화소들을 보간함을 특징으로 한다.
영상 처리, 양선형 보간법(Bilinear interpolation), 화소, 고속 양선형 보간법(High speed bilinear interpolation)

Description

영상 확대 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR ENLARGING IMAGE}
본 발명은 영상을 확대하는 것에 관한 것으로, 특히 양선형 보간법(Bilinear interpolation)으로 임의의 영상을 확대하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 디지털 영상을 확대하는 방식으로는 최근접 화소 보간법(Nearest neighbor interpolation), 평균값 보간법(Mean value interpolation), 양선형 보간법(Bilinear interpolation) 등이 존재한다.
각각의 보건법을 간단히 설명하면, 이웃 화소 보간법은 보간 하려는 화소와 가장 가까운 화소의 화소값을 보간 하려는 화소의 화소값으로 할당하는 방식이다. 그리고 평균값 보간법은 보간 하려는 화소의 주변에 위치하는 두 화소의 화소값을 평균하여 평균 화소값을 계산하고, 계산된 평균 화소값을 보간 하려는 화소의 화소값으로 할당하는 방식이다.
그리고 양선형 보간법은 영상의 확대 방식 중에서 가장 흔히 사용하는 방식으로, 보간 하려는 화소의 주변에 위치하는 두 화소의 화소값에 영(0)과 일(1) 사이의 값인 선형 가중치를 곱한 후, 서로 합한 값을 보간 하려는 화소의 화소값으로 할당하는 방식이다. 그리고 양선형 보간법은 앞에서 언급한 양선형 보간법은 이웃 화소 보간법과 평균값 보간법에 비해 화질을 높일 수 있다.
그러나 양선형 보간법은 영(0)과 일(1) 사이의 값인 소수값으로 도출되는 선형 가중치에 주변 화소의 값을 곱한 후에 서로 합산하는 소수연산을 수행하기 때문에, 계산이 복잡하여 계산 시간이 앞에서 언급한 영상 확대 방식보다 더 오래 걸리는 문제점이 있었다.
그리고 양선형 보간법은 소수연산을 수행하기 때문에, 소수연산을 수행할 수 없는 영상 처리 장치는 양선형 보간법으로 영상을 확대할 수 없는 문제점이 있었다.
따라서 본 발명은 소수연산을 수행하지 않고, 간단한 계산으로 영상을 확대하는 양선형 보간법으로 영상을 확대하는 장치 및 방법을 제공할 수 있다.
그리고 본 발명은 소수연산을 수행할 수 없어도 양선형 보간법으로 영상을 확대하는 장치 및 방법을 제공할 수 있다.
상기한 문제점을 해결하기 위한, 영상 확대 방법에 있어서, 영상 확대가 요청되면, 영상을 확대하며, 상기 확대된 영상의 화소들 중에서 보간해야 하는 화소들을 검색하고, 상기 검색된 화소들 각각에 대응되는 선형 가중치들을 계산하며, 비트연산을 위해 상기 계산된 선형 가중치들 각각을 2의 거듭제곱들을 나눈 값인 근사 선형 가중치들로 변환하고, 상기 변환된 근사 선형 가중치들을 각각을 근사 선형 보간식에 반영하여 근사 선형 보간식을 생성하며, 상기 생성된 근사 선형 보간식을 비트연산의 근사 선형 보간식으로 변환하고, 상기 비트연산을 처리하여 상기 검색된 화소들 각각에 대응되는 화소값들을 계산한 후, 상기 검색된 화소들을 보간함을 특징으로 한다.
상기한 문제점을 해결하기 위한, 영상 확대 장치에 있어서, 적어도 하나 이상의 영상 데이터를 저장하고 있는 메모리부와, 영상 확대 요청에 따라 상기 영상 데이터를 영상 확대부로 출력하는 제어부와, 상기 제어부로부터 영상 확대가 요청되면, 영상을 확대하며, 상기 확대된 영상의 화소들 중에서 보간해야 하는 화소들 을 검색하고, 상기 검색된 화소들 각각에 대응되는 선형 가중치들을 계산하며, 비트연산을 위해 상기 계산된 선형 가중치들 각각을 2의 거듭제곱들을 나눈 값인 근사 선형 가중치들로 변환하고, 상기 변환된 근사 선형 가중치들을 각각을 근사 선형 보간식에 반영하여 근사 선형 보간식을 생성하며, 상기 생성된 근사 선형 보간식을 비트연산의 근사 선형 보간식으로 변환하고, 상기 비트연산을 처리하여 상기 검색된 화소들 각각에 대응되는 화소값들을 계산한 후, 상기 검색된 화소들을 보간하는 상기 영상 확대부를 포함함을 특징으로 한다.
따라서 본 발명은 소수연산을 수행하지 않고, 간단한 계산으로 영상을 확대하는 양선형 보간법으로 영상을 확대하기 때문에, 소수연산을 수행하는 양선형 보간법보다 짧은 시간으로 영상을 확대할 수 있는 편리함을 제공한다.
그리고 본 발명은 소수연산을 수행할 수 없어도 양선형 보간법으로 영상을 확대하기 때문에, 소수연산을 수행할 수 없는 영상 처리 장치도 양선형 보간법으로 영상을 확대할 수 있는 용이성을 제공한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예들을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 영상 확대 장치의 블록 구성도이다.
도 1을 참조하면, 영상 확대 장치는 제어부(101)와 영상 확대부(103)와 키입 력부(105)와 메모리부(107)와 표시부(109)를 포함하여 구성된다.
각각의 구성요소들을 살펴보면, 키입력부(105)는 영상 확대 장치의 영상 확대를 위한 기능키로 구성되며, 사용자가 누르는 키에 대응하는 키신호를 발생하여 제어부(101)로 출력한다. 그리고 표시부(109)는 제어부(101)의 제어에 따라 영상 확대 장치의 현재상태 및 동작상태를 표시하며, 일반적으로 LCD(Liquid Crystal Display) 또는 OLED(Organic Light Emitting Diodes)로 구성될 수 있다. 그리고 메모리부(107)는 영상 확대 장치의 제어 시 필요한 데이터를 저장하며, 적어도 하나 이상의 영상 데이터를 저장한다.
그리고 제어부(101)는 영상 확대 장치가 제공하는 영상 확대 기능을 수행하기 위해 영상 확대 장치의 각 부분을 제어한다. 특히, 본 발명에서 제어부(101)는 키입력부(101)를 통해 영상 출력이 요청되면, 메모리부(107)에 저장되어 있는 영상 데이터 중에서 사용자에 의해 선택된 영상 데이터를 표시부(109)를 통해 출력한다. 그리고 제어부(101)는 사용자에 의해 영상 데이터의 확대가 요청되면, 영상 확대부(103)를 이용하여 출력된 영상 데이터를 확대하고, 확대된 영상 데이터를 표시부(109)를 통해 재출력한다.
그리고 영상 확대부(103)는 제어부(101)의 제어에 따라 영상 데이터를 고속 선형 보간법을 이용하여 확대한다. 여기서, 고속 선형 보간법은 일반적인 선형 보간법을 기반으로 하는 보간법으로, 소수연산 대신 비트연산을 수행하여 일반적인 선형 보간법보다 적은 계산 처리량으로 영상을 확대할 수 있어서 비교적 짧은 시간으로 영상 데이터를 확대할 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하여 영상 확대부(103)가 고속 선형 보간법을 이용하여 영상 데이터를 확대하는 과정을 좀 더 자세히 설명하고자 한다.
도 2에서, 207화소와 209화소와 211화소와 213화소는 화소값이 존재하는 화소이며, 201화소와 203화소와 205화소와 215화소와 217화소는 화소값이 존재하는 않는 화소로 가정한다.
영상 확대부(103)는 203화소의 화소값을 보간하기 위해, 주변에 위치하는 주변화소인 207화소와 203화소 사이의 거리 비율과 209화소와 203화소 사이의 거리 비율에 따라 선형 가중치인 p(219)를 계산한다. 그리고 영상 확대부(103)는 0이상이며 1미만의 범위를 가지는 소수값인 p(219)를 비트연산이 가능하도록 근사 선형 가중치인
Figure 112007058969693-pat00001
(221)로 변환한다. 여기서,
Figure 112007058969693-pat00002
는 정수로, 0이상이며
Figure 112007058969693-pat00003
미만의 범위를 가지며,
Figure 112007058969693-pat00004
는 화소값을 나타내는 비트(bit) 수에서 1비트를 뺀 비트 수를 나타낸다. 예를 들면, 임의 화소의 화소값을 나타내기 위해 4비트가 지정되어 있는 경우,
Figure 112007058969693-pat00005
는 3이 될 수 있다. 또 다른 예로, 임의 화소의 화소값을 나타내기 위해 8비트가 지정되어 있는 경우,
Figure 112007058969693-pat00006
는 7이 될 수 있다.
이때, 영상 확대부(203)는 p값에 가장 가까운
Figure 112007058969693-pat00007
값을 계산하여 p에 대 응되는
Figure 112007058969693-pat00008
를 결정할 수 있다. 예를 들면, p값이 0.2이며,
Figure 112007058969693-pat00009
가 4인 경우, p값에 대응되는 근사 선형 가중치인
Figure 112007058969693-pat00010
(
Figure 112007058969693-pat00011
)을 결정할 수 있다.
그리고 영상 확대부(203)는 근사 선형 가중치가 결정되면, 고속 양선형 보간식에 근사 선형 가중치를 반영한다. 여기서, 고속 양선형 보간식은 다음과 같이 나타나며, 선형 가중치인 q에 대응되는 근사 선형 가중치는
Figure 112007058969693-pat00012
로 나타낸다.
Figure 112007058969693-pat00013
Figure 112007058969693-pat00014
Figure 112007058969693-pat00015
,
Figure 112007058969693-pat00016
은 임의의 정수이며,
Figure 112007058969693-pat00017
,
Figure 112007058969693-pat00018
은 근사 선형 가중치를 나타낸다. (
Figure 112007058969693-pat00019
,
Figure 112007058969693-pat00020
) 그리고
Figure 112007058969693-pat00021
는 임의의 화소값을 나타내기 위해 정해지는 비트 수(t)에서 1비트를 뺀 비트 수(t-1)를 나타낸다.
그리고 영상 확대부(103)는 고속 양선형 보간식에 포함되어 있는
Figure 112007058969693-pat00022
와
Figure 112007058969693-pat00023
의 값을 표 1과 같이 2의 거듭제곱으로 나타낸다.
[표 1]
Figure 112007058969693-pat00024
그리고 영상 확대부(103)는
Figure 112007058969693-pat00025
와
Figure 112007058969693-pat00026
의 값이 2의 거듭제곱으로 나타난 고속 양선형 보간식을 비트 시프트와 그 덧셈과 뺄셈의 연산으로 변환한다. 즉, 영상 확대부(103)는 <수학식 1>의 고속 양선형 보간식을 비트연산의 고속 양선형 보간식으로 변환한다.
도 3은
Figure 112007058969693-pat00027
인 경우에
Figure 112007058969693-pat00028
값에 따라 <수학식 1>의 고속 양선형 보간식을 비트연산의 고속 양선형 보간식으로 나타낸 도면이다. 도 3에서, 301표는
Figure 112007058969693-pat00029
값이 0부터 15까지 변함에 따른 비트연산의 고속 양선형 보간식을 나타내며, 303식은
Figure 112007058969693-pat00030
인 경우, 비트연산의 고속 양선형 보간식을 나타내고, 305식은
Figure 112007058969693-pat00031
인 경우, 비트연산의 고속 양선형 보간식을 나타낸다.
도 3에서, '>>n'은 비트 시프트를 나타내며, 예를 들면, n=1인 경우, '>>1'로 나타내며, n=2인 경우, '>>2'로 나타낼 수 있다. 그리고 '
Figure 112007058969693-pat00032
'은
Figure 112007058969693-pat00033
화소의 화소값을
Figure 112007058969693-pat00034
로 나누는 것을 나타내며, '
Figure 112007058969693-pat00035
'은
Figure 112007058969693-pat00036
화소의 화소값을
Figure 112007058969693-pat00037
로 나누는 것을 나타낸다.
Figure 112007058969693-pat00038
이며,
Figure 112007058969693-pat00039
일 경우에 나타나는 <수학식 1>의 고속 양선형 보간식을 비트연산의 고속 양선영 보간식인 303식으로 변환하는 과정을 좀 더 자세히 설명하고자 한다.
Figure 112007058969693-pat00040
이며, 일 경우, <수학식 1>의 고속 양선형 보간식은
Figure 112007058969693-pat00042
으로 나타난다. 그리고 <수학식 1>의 고속 양선형 보간식에서
Figure 112007058969693-pat00043
값인 1을 2의 거듭제곱으로 변경하 면,
Figure 112007058969693-pat00044
으로 나타난다. 그리고
Figure 112007058969693-pat00045
의 값이 2의 거듭제곱으로 나타난 고속 양선형 보간식을 비트연산의 고속 양선형 보간식으로 변경하면, 도 3의 303식과 같이
Figure 112007058969693-pat00046
로 나타난다.
그리고 영상 확대부(103)는 비트연산의 고속 양선형 보간식을 처리하여 보간하려는 화소의 화소값을 계산한다.
지금까지 도 2 및 도 3을 참조하여, 영상 확대부(103)가 고속 양선형 보간식을 이용하여 보간하려는 특정 화소의 화소값을 계산하는 과정을 설명하였다.
이제부터 도 4를 참조하여 영상 확대부(103)가 고속 양선형 보간식을 이용하여 보간하려는 특정 컬러 화소의 화소값들을 일괄적으로 계산하는 과정을 설명하고자 한다.
도 4에서, 본 발명을 간단히 설명하기 위해, 컬러 화소가 RGB 565 포맷을 따르는 것으로 가정한다. 여기서 RGB 565포맷은 컬러 화소를 빨간색(RED), 녹색(GREEN), 파란색(BLUE)으로 나타내며, 빨간색을 나타내기 위해 5비트를 사용하고, 녹색을 나타내기 위해 6비트를 사용하고, 파란색을 나타내기 위해 5비트를 사용한다는 것을 말한다.
임의의 컬러 화소를 보간하기 위해서, 영상 확대부(103)는 고속 양선형 보간 법을 이용하여 보간하려는 컬러 화소의 R(RED)성분 화소값(401)과 G(GREEN)성분 화소값(403)과 B(BLUE)성분 화소값(405)을 각각 계산할 수 있다.
이와 달리, 영상 확대부(103)는 R(RED)성분 화소값과 G(GREEN)성분 화소값과 B(BLUE)성분 화소값(407)을 일괄적으로 계산할 수 있다. 좀 더 자세히 설명하면, 영상 확대부(103)는 R성분 화소값을 나타내는 화소 비트인 5비트와 G성분 화소값을 나타내는 화소 비트인 6비트와 B성분 화소값을 나타내는 화소 비트인 5비트를 묶어서 RGB성분 화소값들을 나타내는 화소 비트인 16비트를 생성한다. 그리고 RGB 각각의 고속 양선형 보간식은 동일하고, 그에 따른 비트연산의 고속 양선형 보간식도 동일하기 때문에, 영상 확대부(103)는 생성된 16비트를 비트 시프트한 후, 미리 지정된 마스킹 비트를 곱하여 비트 시프트를 수행한다.
예를 들면, RGB성분 화소값들을 나타내는 화소 비트(407)를 우측으로 한 비트를 시프트하면, R비트 영역(417)의 첫 번째 비트와 G비트 영역(419)의 첫 번째 비트와 B비트 영역(421)의 첫 번째 비트를 '0'으로 만들기 위한 마스킹 비트인 0x7BEF를 곱하여 비트 시프트를 수행할 수 있다. 그리고 영상 확대부(103)는 화소 비트(407)를 우측으로 두 비트 시프트하면, 마스킹 비트인 0x39E7을 곱하여 비트 시프트를 수행하며, 화소 비트(407)를 우측으로 세 비트 시프트하면, 마스킹 비트인 0x18E3을 곱하여 비트 시프트를 수행하고, 화소 비트(407)를 우측으로 네 비트 시프트하면, 마스킹 비트인 0x0861을 곱하여 비트 시프트를 수행할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 다른 영상 확대 장치가 고속 양선형 보간법으로 컬러 화소값을 획득하는 흐름도이다.
501단계에서, 영상 확대 장치는 사용자로부터 컬러 영상의 확대가 요청되면, 503단계로 진행하고, 컬러 영상의 확대가 요청되지 않으면 501단계를 반복 수행한다.
만약에 503단계로 진행하면, 영상 확대 장치는 영상을 확대한 후, 보간하려는 화소와 이웃하는 화소와의 거리 비율에 따라 선형 가중치 값를 계산한 후, 505단계로 진행한다.
그리고 505단계에서 영상 확대 장치는 계산된 선형 가중치 값에 대응되는 근사 선형 가중치 값을 계산한 후, 507단계로 진행한다. 예를 들면, 계산된 선형 가중치 값이 0.4이고,
Figure 112007058969693-pat00047
가 4인 경우, 영상 확대 장치는
Figure 112007058969693-pat00048
는 6이며, 근사 선형 가중치 값은
Figure 112007058969693-pat00049
이 될 수 있다.
그리고 507단계에서 영상 확대 장치는 R,G,B 근사 선형 보간식들 각각에 계산된 근사 선형 가중치를 대입하여 R,G,B 근사 선형 보간식들을 생성한 후, 509단계로 진행한다.
그리고 509단계에서 영상 확대 장치는 생성된 R,G,B 근사 선형 보간식들을 근사 선형 가중치에 따라 비트연산의 R,G,B 근사 선형 보간식들로 변환한 후, 511단계로 진행한다.
그리고 511단계에서 영상 확대 장치는 변환된 비트연산의 R,G,B 근사 선형 보간식들이 동일한 비트연산을 가지기 때문에, 비트연산을 일괄적으로 계산하여 특 정 컬러 화소의 R,G,B 성분 화소값들을 획득한다.
좀 더 자세히 설명하면, 영상 확대 장치는 도 4와 같이 RGB성분 화소값들 각각을 나타내는 화소 비트들을 묶어서 RGB성분 화소값들 전체를 나타내는 컬러 화소 비트를 생성한다. 그리고 영상 확대 장치는 생성된 컬러 화소 비트를 비트연산하여 컬러 화소의 R,G,B 성분 화소값들을 획득한다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 다른 영상 확대 장치가 고속 양선형 보간법으로 영상을 확대하는 흐름도이다.
601단계에서 영상 확대 장치는 사용자로부터 영상 확대가 요청되면 603단계로 진행하고, 영상 확대가 요청되지 않으면 601단계를 반복 수행한다. 만약에 603단계로 진행하면, 영상 확대 장치는 사용자에 의해 요청된 확대 비율에 따라 영상 데이터를 가로방향으로 확대한 후, 605단계로 진행한다.
그리고 605단계에서 영상 확대 장치는 보간해야 하는 화소들(이하 '보간 화소들'이라 한다)을 검색하고, 검색된 보간 화소들 각각에 대응되는 가로 선형 가중치(p)들을 계산한다. 그리고 영상 확대 장치는 계산된 가로 선형 가중치(p)들 각각에 대응되는 가로 근사 선형 가중치(
Figure 112007058969693-pat00050
)들을 계산한 후, 607단계로 진행한다. 이때, 영상 확대 장치는
Figure 112007058969693-pat00051
로 나타낼 수 있는 값들 중에서 임의의 가로 선형 가중치 값에 근사하는 값을 검색하고, 검색된 값을 임의의 가로 선형 가중치 에 대응되는 가로 근사 선형 가중치로 결정할 수 있다.
그리고 607단계에서 영상 확대 장치는 근사 선형 보간식들에 계산된 가로 근사 선형 가중치를 대입하여 보간 화소들 각각에 대응되는 근사 선형 보간식들을 생성한 후, 609단계로 진행한다. 이때, 영상 확대 장치는 <수학식 1>과 같은 근사 선형 보간식에 가로 근사 선형 가중치를 대입하여 근사 선형 보간식을 생성할 수 있다.
그리고 609단계에서 영상 확대 장치는 생성된 근사 선형 보간식들 각각을 비트연산의 근사 선형 보간식들로 변환한 후, 611단계로 진행한다. 이때, 영상 확대 장치는 도 3에서 도시한 바와 같이 근사 선형 보간식을 가로 근사 선형 가중치에 따라 비트연산의 근사 선형 보간식으로 변환한다.
그리고 611단계에서 영상 확대 장치는 변환된 비트연산의 근사 선형 보간식들을 계산하여 보간 화소들 각각의 화소값들을 생성한 후, 613단계로 진행한다. 그리고 613단계에서 영상 확대 장치는 사용자에 의해 요청된 확대 비율에 따라 영상 데이터를 세로방향으로 확대한 후, 615단계로 진행한다.
그리고 615단계에서 영상 확대 장치는 보간 화소들을 검색하고, 검색된 보간 화소들 각각에 대응되는 세로 선형 가중치(q)들을 계산한다. 그리고 영상 확대 장치는 계산된 가로 선형 가중치(q)들 각각에 대응되는 세로 근사 선형 가중치(
Figure 112007058969693-pat00052
)들을 계산한 후, 617단계로 진행한다. 이때, 영상 확대 장치는
Figure 112007058969693-pat00053
로 나타낼 수 있는 값들 중에서 임의의 세로 선형 가중치 값에 근사하는 값을 검색하고, 검색된 값을 임의의 세로 선형 가중치에 대응되는 세로 근사 선형 가중치로 결정할 수 있다.
그리고 617단계에서 영상 확대 장치는 근사 선형 보간식에 계산된 세로 근사 선형 가중치들을 대입하여 보간 화소들 각각에 대응되는 근사 선형 보간식들을 생성한 후, 619단계로 진행한다. 이때, 영상 확대 장치는 <수학식 1>과 같은 근사 선형 보간식에 세로 근사 선형 가중치를 대입하여 근사 선형 보간식을 생성할 수 있다. 그리고 619단계에서 영상 확대 장치는 생성된 근사 선형 보간식들 각각을 비트연산의 근사 선형 보간식들로 변환한 후, 621단계로 진행한다.
그리고 621단계에서 영상 확대 장치는 변환된 비트연산의 근사 선형 보간식들을 계산하여 보간 화소들 각각의 화소값들을 생성하고, 생성된 화소값들로 영상 데이터를 보간한다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 고속 양선형 보간법으로 확대된 램프 영상과 일반적인 양선형 보간법으로 확대된 램프 영상을 서로 비교하는 도면이다.
도 7에서 701 영상은 램프 영상을 내포하고 있는 원본 영상이며, 703 영상은 원본 영상 중에서 확대가 요청된 일부분을 나타내는 화면이며, 705 영상은 일반적인 양선형 보간법을 이용하여 703 영상에서 확대가 요청된 부분을 확대한 영상이다. 그리고 707 영상은 원본 영상 중에서 확대가 요청된 일부분을 나타내는 화면이며, 709 영상은 본 발명에서 제안한 고속 양선형 보간법을 이용하여 707 영상에서 확대가 요청된 부분을 확대한 영상이다.
705 영상과 707 영상의 화질을 비교하면, 705 영상의 화질과 807 영상의 화질 차이가 거의 나타나지 않다는 것을 확인할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 고속 양선형 보간법으로 확대된 그네 영상과 일반적인 양선형 보간법으로 확대된 그네 영상을 서로 비교하는 도면이다.
도 8에서 701 영상은 그네 영상을 내포하고 있는 원본 영상이며, 803 영상은 원본 영상 중에서 확대가 요청된 부분을 나타내는 화면이며, 805 영상은 일반적인 양선형 보간법을 이용하여 803 영상에서 확대가 요청된 부분을 확대한 영상이다. 그리고 807 영상은 원본 영상 중에서 확대가 요청된 부분을 나타내는 화면이며, 809 영상은 본 발명에서 제안한 고속 양선형 보간법을 이용하여 807 영상에서 확대가 요청된 부분을 확대한 영상이다.
805 영상과 807 영상의 화질을 비교하면, 805 영상의 화질과 807 영상의 화질 차이가 거의 나타나지 않는다는 것을 확인할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 고속 양성형 보간법의 화질과 일반적인 양선형 보간법의 화질을 비교하는 도면이다.
도 9를 참조하면, 905 그래프는 일반적인 양선형 보간법을 기준으로 제안된 고속 양선형 보간법의 평균오차제곱합(MSE: Mean Square Error)를 측정한 그래프이다. 좀 더 자세히 살펴보면, 램프 영상의 평균오차제곱합의 값(901)은 약 10 정도가 되며, 그네 영상의 평균오차제곱합의 값(903)은 약 55 정도가 된다.
따라서, 일반적인 양선형 보간법을 기준으로 할 때, 제안된 고속 양선형 보 간법의 오차가 비교적 적다는 것을 확인할 수 있다.
휴대폰에 적용되고 있는 양선형 보간법의 계산량과 제안된 고속 양선형 보간법의 계산량을 비교하기 위해, ARM9 코어에서 일반적인 휴대폰에 적용된 양선형 보간법의 계산량과 제안된 고속 양선형 보간법의 계산량을 비교하였다. 그리고 계산량은 가로 방향 5화소와 세로 방향 11화소를 처리하는데 필요한 명령어 수를 비교하였다.
표 2는 현재 휴대폰에 적용된 양선형 보간법의 계산량과 제안된 고속 양선형 보간법의 계산량을 비교한 것이다.
[표 2]
Figure 112007058969693-pat00054
표 2를 살펴보면, 현재 휴대폰에 적용된 양선형 보간법보다 제안된 고속 양선형 보간법의 계산량이 가로 방향의 화소를 처리할 때는 약 1/3배, 세로 방향의 화소를 처리할 때는 약 1/5배로 줄었다는 것을 확인할 수 있다.
한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 예를 들면, 본 발명에서는 컬러 화소의 RGB 화소값들을 생성하기 위해, 영상 확대 장치는 가로 방향 확대인 경우, 특정 컬러 화소의 RGB 화소값들을 묶어서 일 괄적으로 비트연산을 처리하였으나, 세로 방향으로 확대하는 경우, 동일한 행에 포함되어 있는 복수의 컬러 화소의 RGB 화소값들을 묶어서 동시에 비트연산을 처리할 수 있다. 또 다른 예로, RGB 컬러 방식 대신 YUV 컬러 방식으로 컬러 화소를 나타낼 때, 세로 방향으로 확대하는 경우, 임의의 화소의 UV 화소값들과 그 다음 화소의 UV 화소값들을 묶어서 동시에 비트연산을 처리할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 영상 확대 장치의 블록 구성도,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 영상 확대 장치가 제공하는 고속 양선형 보간법을 수행하기 위해 근사 선형 가중치를 계산하는 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 영상 확대 장치가 근사 선형 가중치에 따라 소수연산을 비트연산으로 변환하는 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 영상 확대 장치가 컬러 화소값을 일괄적으로 처리하는 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 다른 영상 확대 장치가 고속 양선형 보간법으로 컬러 화소값을 획득하는 흐름도,
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 다른 영상 확대 장치가 고속 양선형 보간법으로 영상을 확대하는 흐름도,
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 고속 양선형 보간법으로 확대된 램프 영상과 일반적인 양선형 보간법으로 확대된 램프 영상을 서로 비교하는 도면,
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 고속 양선형 보간법으로 확대된 그네 영상과 일반적인 양선형 보간법으로 확대된 그네 영상을 서로 비교하는 도면,
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 고속 양선형 보간법의 화질과 일반적인 양선형 보간법의 화질을 비교하는 도면.

Claims (14)

  1. 영상 확대 방법에 있어서,
    영상 확대가 요청되면, 영상을 확대하고, 상기 확대된 영상의 화소들 중에서 보간해야 하는 화소들을 검색하는 단계와,
    상기 검색된 화소들 각각에 대응되는 선형 가중치들을 계산하고, 비트연산을 위해 상기 계산된 선형 가중치들 각각을 2의 거듭제곱들을 나눈 값인 근사 선형 가중치들로 변환하는 단계와,
    상기 변환된 근사 선형 가중치들을 각각을 근사 선형 보간식에 반영하여 근사 선형 보간식을 생성하는 단계와,
    상기 생성된 근사 선형 보간식을 비트연산의 근사 선형 보간식으로 변환하는 단계와,
    상기 비트연산을 처리하여 상기 검색된 화소들 각각에 대응되는 화소값들을 계산한 후, 상기 검색된 화소들을 보간하는 단계를 포함하며,
    상기 2의 거듭제곱들 중 하나는 임의의 화소의 화소값을 나타내기 위해 정해지는 비트 수에서 1비트를 뺀 수인 것을 특징으로 하는 영상 확대 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 근사 선형 보간식은 다음과 같은 식으로 나타남을 특징으로 하는 영상 확대 방법.
    <수학식 1>
    Figure 112013092138113-pat00055
    Figure 112013092138113-pat00056
    Figure 112013092138113-pat00057
    ,
    Figure 112013092138113-pat00058
    은 임의의 정수이며,
    Figure 112013092138113-pat00059
    ,
    Figure 112013092138113-pat00060
    은 근사 선형 가중치를 나타내고,
    Figure 112013092138113-pat00061
    는 임의의 화소의 화소값을 나타내기 위해 정해지는 비트 수에서 1비트를 뺀 수를 나타내고(
    Figure 112013092138113-pat00062
    ,
    Figure 112013092138113-pat00063
    ),
    Figure 112013092138113-pat00082
    ,
    Figure 112013092138113-pat00083
    는 화소값이 존재하지 않는 화소를 나타내고,
    Figure 112013092138113-pat00084
    ,
    Figure 112013092138113-pat00085
    은 화소값이 존재하는 화소를 나타내고,
    Figure 112013092138113-pat00086
    은 화소값을 나타낸다.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 보간하는 단계는, 가로 확대인 경우, 임의의 화소에 대응되는 컬러 화소값들을 묶어서 상기 비트연산을 처리하는 단계임을 특징으로 하는 영상 확대 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 비트연산을 처리하는 단계는, 상기 컬러 화소값들에 RGB 방식이 적용된 경우, 임의의 화소에 대응되는 RGB의 화소값들을 동시에 상기 비트연산을 처리하는 단계임을 특징으로 하는 영상 확대 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 보간하는 단계는, 세로 확대인 경우, 복수의 화소에 대응되는 컬러 화소값들을 동시에 상기 비트연산을 처리하는 단계임을 특징으로 하는 영상 확대 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 비트연산을 처리하는 단계는, 상기 컬러 화소값들에 RGB 방식이 적용된 경우, 동일한 행에 위치하는 화소들 중에서 복수의 화소에 대응되는 RGB 화소값들을 동시에 상기 비트연산을 처리하는 단계임을 특징으로 하는 영상 확대 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 비트연산을 처리하는 단계는, 상기 컬러 화소값들에 YUV 방식을 적용하는 경우, 동일한 행에 위치하는 Cb, Cr 화소값들 중에서 복수의 화소에 대응되는 Cb, Cr 화소값들을 동시에 상기 비트연산을 처리하는 단계임을 특징으로 하는 영상 확대 방법.
  8. 영상 확대 장치에 있어서,
    적어도 하나 이상의 영상 데이터를 저장하고 있는 메모리부와,
    영상 확대 요청에 따라 상기 영상 데이터를 영상 확대부로 출력하는 제어부와,
    상기 제어부로부터 영상 확대가 요청되면, 영상을 확대하며, 상기 확대된 영상의 화소들 중에서 보간해야 하는 화소들을 검색하고, 상기 검색된 화소들 각각에 대응되는 선형 가중치들을 계산하며, 비트연산을 위해 상기 계산된 선형 가중치들 각각을 2의 거듭제곱들을 나눈 값인 근사 선형 가중치들로 변환하고, 상기 변환된 근사 선형 가중치들을 각각을 근사 선형 보간식에 반영하여 근사 선형 보간식을 생성하며, 상기 생성된 근사 선형 보간식을 비트연산의 근사 선형 보간식으로 변환하고, 상기 비트연산을 처리하여 상기 검색된 화소들 각각에 대응되는 화소값들을 계산한 후, 상기 검색된 화소들을 보간하는 상기 영상 확대부를 포함하며,
    상기 2의 거듭제곱들 중 하나는 임의의 화소의 화소값을 나타내기 위해 정해지는 비트 수에서 1비트를 뺀 수인 것을 특징으로 하는 영상 확대 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 근사 선형 보간식은 다음과 같은 식으로 나타남을 특징으로 하는 영상 확대 장치.
    <수학식 1>
    Figure 112013092138113-pat00064
    Figure 112013092138113-pat00065
    Figure 112013092138113-pat00066
    ,
    Figure 112013092138113-pat00067
    은 임의의 정수이며,
    Figure 112013092138113-pat00068
    ,
    Figure 112013092138113-pat00069
    은 근사 선형 가중치를 나타내고,
    Figure 112013092138113-pat00070
    는 임의의 화소의 화소값을 나타내기 위해 정해지는 비트 수에서 1비트를 뺀 수를 나타내고(
    Figure 112013092138113-pat00071
    ,
    Figure 112013092138113-pat00072
    ),
    Figure 112013092138113-pat00087
    ,
    Figure 112013092138113-pat00088
    는 화소값이 존재하지 않는 화소를 나타내고,
    Figure 112013092138113-pat00089
    ,
    Figure 112013092138113-pat00090
    은 화소값이 존재하는 화소를 나타내고,
    Figure 112013092138113-pat00091
    은 화소값을 나타낸다.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 영상 확대부는, 상기 비트연산을 처리할 때, 가로 확대인 경우, 임의의 화소에 대응되는 컬러 화소값들을 동시에 상기 비트연산을 처리함을 특징으로 하는 영상 확대 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 영상 확대부는, 상기 비트연산을 처리할 때, 상기 컬러 화소값들에 RGB 방식이 적용된 경우, 임의의 화소에 대응되는 RGB의 화소값들을 동시에 상기 비트연산을 처리함을 특징으로 하는 영상 확대 장치.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 영상 확대부는, 상기 비트연산을 처리할 때, 세로 확대인 경우, 복수의 화소에 대응되는 컬러 화소값들을 동시에 상기 비트연산을 처리함을 특징으로 하는 영상 확대 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 영상 확대부는, 상기 비트연산을 처리할 때, 상기 컬러 화소값들에 RGB 방식이 적용된 경우, 동일한 행에 위치하는 화소들 중에서 복수의 화소에 대응되는 RGB 화소값들을 동시에 상기 비트연산을 처리함을 특징으로 하는 영상 확대 장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 영상 확대부는, 상기 비트연산을 처리할 때, 상기 컬러 화소값들에 YUV 방식이 적용된 경우, 동일한 행에 위치하는 Cb, Cr 화소값들 중에서 복수의 화소에 대응되는 Cb, Cr 화소값들을 동시에 상기 비트연산을 처리함을 특징으로 하는 영상 확대 장치.
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