KR101457896B1 - 영상의 세밀감을 향상시키기 위한 처리 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

입력 영상 신호 내의 적어도 하나의 화소 값과 인접 화소의 양자화 오차값을 더한 값을 소정 값을 기준으로 양자화하여 이진화된 값을 구하고, 각 화소의 이진화된 값에 따라 세밀감 강도를 삽입할 화소를 결정하고, 결정된 화소에 삽입될 세밀감 강도를 결정하고, 결정된 세밀감 강도를 결정된 화소에 삽입하고, 양자화 오차 값은 인접 화소의 원본 화소 값과 소정 값을 기준으로 양자화된 인접 화소 값과의 차이값인 것을 특징으로 하는 영상 처리 방법이 개시된다.

Description

영상의 세밀감을 향상시키기 위한 처리 방법 및 장치 {Method and apparatus for processing to improve detail of image}
본 발명은 디스플레이에 영상(image)을 표시하거나 출력할 때, 영상의 세밀감을 향상시켜 표시하거나 출력하기 위한 방법 및 장치에 대한 것이다.
영상이 영상의 전송, 압축, 확대, 축소 등의 영상 처리 과정을 거치면 고주파 성분이 손실되어 열화 현상이 발생한다. 영상 처리 과정에서 손실된 고주파 성분을 보상하기 위한 방법으로 영상의 복원 과정을 모델링하는 복원 방법이나 영상의 고주파 성분을 추출하여 영상에 부가하는 선명화 방법(Sharpening)이 있다. 그러나 두 방법 모두 고주파 신호를 증폭하여 선명도 향상의 효과는 있으나, 영상의 세밀한 질감을 표현하기에는 어려움이 있으며, 증폭된 신호로 인하여 경계선상에 있는 신호가 보다 더 과장되는 슈트 현상이 발생할 수 있다.
종래 기술 중에는 열화된 영상의 세밀한 질감을 표현하기 위하여 랜덤 잡음(random noise)을 추가하는 방법이 존재한다. 랜덤 잡음을 추가하는 방법에 의하면, 영상 처리 과정에서 생긴 블록 노이즈를 덜 보이게 하고, 평탄 영역에서의 세밀한 질감을 향상시킬 수 있다.
그러나, 상기 종래 기술에 의하면, 랜덤 잡음을 추가함으로써, 평탄 영역에서의 세밀감 향상 효과를 얻을 수 있지만, 랜덤 잡음은 저주파 신호 저주파 신호가 다량 추가되었기 때문에 전체적으로 지저분하게 보이고, 평탄 영역 이외에서는 저주파 신호의 추가로 인해 선명도 및 세밀감이 향상되지 않거나 오히려 감소될 수 있다.
또한, 종래 기술 중에는 엣지(edge)의 휘도 트랜지언트(luminance transient)를 분석하여 슈트가 발생된 영역과 슈트가 발생되지 않은 영역을 구분하고 영역별로 다른 필터(filter)를 적용함으로써 슈트를 감소시키는 방법이 존재한다.
그러나, 상기 종래 기술에 의하면, 엣지의 휘도 트랜지언트는 엣지 방향성의 영향을 많이 받고, 더욱이 엣지 방향성을 모두 고려하기 위해 많은 연산량이 요구된다. 또한, 상기 종래 기술에 의하면, 슈트를 잘라내는 방식을 사용하므로 고주파 성분이 감소됨에 따라 영상의 세밀감이 감소되는 단점이 존재한다.
본 발명은 영상의 세밀감을 향상시켜 표시하거나 출력하기 위해 영상에 세밀감 강도를 삽입하거나 영상의 슈트를 감소시키는 방법 및 장치에 대한 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 영상 처리 방법은 입력 영상 내의 적어도 하나의 화소 값과 인접 화소의 양자화 오차값을 더한 값을 양자화하여 이진화된 값을 구하는 단계; 상기 각 화소의 이진화된 값에 따라 세밀감 강도를 삽입할 화소를 결정하는 단계; 상기 결정된 화소에 삽입될 세밀감 강도를 결정하는 단계; 및 상기 결정된 세밀감 강도를 상기 결정된 화소에 삽입하는 단계를 포함하고, 상기 인접 화소의 양자화 오차 값은 인접 화소의 원본 화소 값과 소정 상수를 기준으로 양자화된 화소 값과의 차이값인 것을 특징으로 한다.
상기 세밀감 강도를 결정하는 단계는 상기 입력 영상의 고주파 성분을 추출하는 단계; 상기 추출된 고주파 성분을 이용하여 상기 입력 영상 내 적어도 하나의 화소가 비평탄 영역 또는 평탄 영역에 속하는지 판단하는 단계; 및 상기 판단 결과에 따라 상기 입력 영상의 화소별로 삽입될 세밀감 강도를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 세밀감 강도를 결정하는 단계는 상기 입력 영상 내의 화소가 비평탄 영역에 속하는 경우, 상기 화소에 삽입될 세밀감 강도를 상기 추출된 고주파 성분에 비례하여 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 세밀감 강도를 결정하는 단계는 상기 입력 영상 내의 화소가 평탄 영역에 속하는 경우, 상기 화소에 삽입될 세밀감 강도를 미리 설정된 상수 또는 랜덤한 상수로 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 세밀감 강도를 결정하는 단계는 상기 결정된 세밀감 강도가 미리 설정된 범위 내에 속하는지 판단하는 단계; 및 상기 결정된 세밀감 강도가 상기 미리 설정된 범위 내에 속하지 않는 경우, 상기 미리 설정된 범위의 경계값 중 상기 결정된 세밀감 강도와의 차이가 작은 경계값을 상기 결정된 화소에 삽입될 세밀감 강도로 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 영상 처리 방법은 입력 영상 내의 적어도 하나의 화소의 슈트 강도를 획득하는 단계; 및 상기 획득된 슈트 강도를 인접 화소로 확산시키는 단계를 포함하고, 상기 슈트 강도는 상기 화소에 삽입된 세밀감 강도 및 상기 화소의 원본 화소 값에 대한 슈트 강도 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 화소의 원본 화소 값에 대한 슈트 강도는 상기 화소의 원본 화소 값의 주파수 값에 따라 결정되는 것을 특징으로 한다.
상기 화소의 슈트 강도를 인접 화소로 확산시키는 단계는 상기 인접 화소를 기준으로 상기 화소가 위치한 방향에 따라 상기 화소의 슈트 강도에 적용될 가중치를 결정하는 단계; 상기 결정된 가중치를 상기 화소의 슈트 강도에 적용하는 단계; 및 상기 가중치가 적용된 슈트 강도를 이용하여 상기 인접 화소 값을 변경하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 의한 영상에 세밀감 강도를 삽입하는 방법을 나타낸 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 의한 세밀감 강도를 삽입할 화소를 결정하는 방법을 나타낸 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 의한 화소에 적용될 수 있는 오차 확산 필터를 나타낸 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 의한 인접 화소의 양자화 오차값을 현재 화소로 확산 시키는 방법을 나타낸 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 의한 세밀감 강도를 삽입할 화소를 결정하는 방법을 나타낸 블록도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 의한 화소에 삽입될 세밀감 강도를 결정하는 방법을 나타낸 순서도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 의한 현재 화소의 슈트 강도를 인접 화소로 확산하는 방법을 나타낸 순서도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 의한 인접 화소의 슈트 강도를 이용하여 현재 화소 값을 변경함으로써 영상에 발생된 슈트를 감소시키는 방법을 나타낸 순서도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 의한 인접 화소의 슈트 강도를 이용하여 현재 화소 값을 변경함으로써 영상에 발생된 슈트를 감소시키는 방법을 나타낸 블록도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 의한 영상에 세밀감 강도를 삽입하는 영상 처리 장치의 내부 구성을 나타낸 블록도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 의한 세밀감 강도를 삽입할 화소를 결정하는 텍스쳐 위치 결정부의 내부 구성을 나타낸 블록도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 의한 화소에 삽입될 세밀감 강도를 결정하는 세밀감 강도 결정부의 내부 구성을 나타낸 블록도이다.
도 13 및 도 14는 본 발명의 다른 실시 예에 의한 영상에 발생된 슈트를 감소시키는 영상 처리 장치의 내부 구성을 나타낸 블록도이다.
도 15는 본 발명의 일 실시 예에 의한 영상에 발생된 슈트를 감소시키는 방법을 나타낸 예시도이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 다만, 하기의 설명 및 첨부된 도면에서 본 발명의 요지를 흐릴 수 있는 공지 기능 또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 또한, 도면 전체에 걸쳐 동일한 구성 요소들은 가능한 한 동일한 도면 부호로 나타내고 있음에 유의하여야 한다.
이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위한 용어로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 입력 영상을 구성하는 화소의 화소값은 단색 영상인 경우, 0에서 255 사이의 값이 될 수 있다. 또한, 입력 영상이 RGB 영상 또는 YCbCr 영상인 경우에는 각 컬러 색상 채널 별로 화소 값을 가질 수 있다. 이하에서는 입력 영상이 0에서 255 사이의 화소 값을 가지는 단색 영상인 것을 기준으로 설명하였으나, 본 발명의 일 실시 예에 의하면, 이에 제한되지 않고, 입력 영상이 RGB 영상 또는 YCbCr 영상인 경우에도 단색 영상이 처리되는 것과 마찬가지로, 각 색상 채널 별로 화소 값이 처리될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 의한 영상에 세밀감 강도를 삽입하는 방법을 나타낸 순서도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 의해 입력 영상을 처리하기 위한 영상 처리 장치는, 단계 S101에서, 입력 영상 신호 내의 적어도 하나의 화소의 원본 화소 값과 인접 화소의 양자화 오차값을 더한 값을 소정 상수를 기준으로 양자화하여 각 화소의 이진화된 값을 획득할 수 있다. 그리고, 단계 S103에서 영상 처리 장치는 각 화소의 이진화된 값에 따라 각 화소에 세밀감 강도를 삽입할 지 여부를 결정할 수 있다.
상기 S101 단계에서, 각 화소 값과 인접 화소의 양자화 오차값을 더한 값을 소정 상수를 기준으로 양자화하여 이진화된 값을 추출하는 것은 영상의 세밀감 표현을 하는데 있어 연관성이 높은 텍스쳐 위치(texture position)를 예측하여 추출하기 위한 작업(operation)이다. 각 화소의 이진화된 값에 따라 각 화소에 세밀감 강도를 삽입할 지 여부가 결정될 수 있다. 각 화소 값과 인접 화소의 양자화 오차값을 더한 값을 소정 상수를 기준으로 양자화하는 것은 다르게 보면, 각 화소에서 발생된 양자화 오차가 인접 화소로 확산되는 것으로도 볼 수 있다. 이러한 양자화 오차 확산에는 고주파 증폭 기능이 내재되어 있으므로, 이를 이용하여 입력 영상의 세밀감 영역을 추출할 수 있다. 양자화 오차 확산의 고주파 증폭 기능에 관하여는 이하 도 2에 대한 설명에서 더 자세히 논의하기로 한다.
단계 S103에서, 영상 처리 장치는 화소 값이 이진화된 값인 p 값에 따라 세밀감 강도를 삽입할 화소를 결정할 수 있다. 예를 들면, p 값이 1인 화소에 세밀감 강도가 삽입될 수 있다. 반면 p 값이 0인 화소에는 세밀감 강도가 삽입되지 않을 수 있다.
단계 S105에서, 영상 처리 장치는 입력 영상의 각 화소에 삽입될 세밀감 강도를 결정할 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 있어서, 각 화소에 삽입될 세밀감 강도는, 상기 각 화소가 속하는 영역별로 세밀감 강도가 결정될 수 있다.
각 화소가 속하는 영역은 각 화소로부터 추출된 고주파 성분에 따라 평탄 영역과 비평탄 영역으로 구분될 수 있다. 평탄 영역은 고주파 성분이 작아 평평하게 보일 수 있는 영역이고, 비평탄 영역은 고주파 성분이 커 엣지 또는 디테일 정보로 표시될 수 있는 영역이다. 영상 처리 장치는 세밀감 강도가 삽입될 영상의 세밀감 영역을 평탄 영역과 비평탄 영역으로 나누어 세밀감 강도를 삽입함으로써, 비평탄 영역에 엣지 강도 또는 각 화소의 고주파 성분에 비례하여 결정된 세밀감 강도를 삽입할 수 있다. 이로써, 영상의 텍스쳐 영역이 더 선명하게 표시되는 효과를 얻을 수 있다. 또한, 평탄 영역에서는 랜덤한 상수 또는 미리 설정된 상수로 결정된 세밀감 강도가 삽입됨으로써 영상의 세밀감이 향상되는 효과를 얻을 수 있다.
단계 S107에서, 영상 처리 장치는 입력 영상의 각 화소에 상기 결정된 세밀감 강도를 삽입할 수 있다.
예를 들면, 수학식 1과 같이 p 값에 따라 세밀감 강도 G가 입력 영상의 각 화소 값인 f에 삽입되어, 최종적으로 출력될 화소 값인 g값이 결정될 수 있다.
[수학식 1]
g=f+p*G
다시 말하면, p 값이 0이면 세밀감 강도 G가 화소 값인 f에 삽입되지 않고, p 값이 1일 때 세밀감 강도 G가 삽입될 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시 예에 의한 세밀감 강도를 삽입할 화소를 결정하는 방법에 있어서, 오차 확산법과 관련한 수식의 의미에 대해 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 의한 세밀감 강도를 삽입할 화소를 결정하는 방법을 나타낸 블록도이다. 도 2에 도시된 블록도는 일반적인 오차 확산법에 따라 입력 영상을 이진화하는 방법과 대응될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 영상 처리 장치는 세밀감 강도를 삽입할 화소를 결정하기 위해 각 화소 값과 인접 화소의 양자화 오차값을 더한 값을 소정 상수를 기준으로 이진화하여 표시하는 오차 확산법을 사용할 수 있다. 종래에 오차 확산법은 팩시밀리나 레이저 프린트 등의 이진 출력 장치를 이용하여 영상을 표현하기 위해 연속 계조 영상(gray scale image)를 이진 영상(binary image)으로 변환하기 위해 쓰였다. 이와 같이 연속 계조 영상을 이진 영상으로 변환하는 기법을 해프토닝(halftoning)이라 하는데, 해프토닝 방법에 의하면 흑백 영상인 경우 이진 출력 장치는 국부 영역의 흑 화소와 백 화소의 공간적인 평균값을 인식하는 인간의 시각이 저역 통과 필터 특성이 있음을 이용하여 주어진 연속 계조 영상을 해프토닝 영상으로 근사화시킴으로써, 일정한 거리에서 관측 시 원영상과 유사하게 보이도록 처리할 수 있다. 해프토닝 방법에는 크게 순차적 디더법(ordered dither method), 오차 확산법(error diffusion), 최적화 방법(optimization method) 등이 있다. 이 중 오차 확산법에 따라 영상 처리 장치가 입력 영상을 처리하는 경우, 화소를 양자화한 후 발생하는 양자화 오차를 오차 확산 필터를 도입하여 오차 확산 필터의 가중치로 필터링할 수 있다. 필터링한 결과를 주위 화소값에 더함으로써 원 영상을 갱신하여 평균 에러를 영으로 만들 수 있다.
오차 확산법은 영상의 입력을 양자화부(1)를 사용해 양자화된 이진 값으로 변환하는 과정과 양자화로 인해 생성된 오차를 인접 화소로 전파하여 인접 화소 값을 수정하는 과정으로 이루어진다. 오차 전파에 의해 수정된 인접 화소의 상대적인 위치에 따른 가중치는 오차 확산 필터의 오차 확산 계수에 의해 결정될 수 있다.
도 2를 참조하면, 현재 화소란 영상 처리 장치에서 입력 영상의 화소 중 현재 화소에 세밀감 강도를 삽입할지 여부를 판단하는 과정이 상술된다. 화소의 원본 화소 값 f와 인접 화소의 양자화 오차값 e(=u-p)에 가중치 W(k,l)가 적용된 값이 더해져 u 값이 결정된다. 양자화부(1)에 의해 u 값이 양자화되면 현재 화소가 이진화된 값인 p가 출력될 수 있다. 현재 화소가 이진화된 값인 p 값은 이후 현재 화소에 세밀감 강도를 삽입할 지 여부를 결정하는데 이용될 수 있다.
수학식 2를 참조하면, 양자화 되기 전의 현재 화소의 값 u는 원본 화소값 f와 가중합 필터(2)가 적용된 인접 화소의 양자화 오차 e와의 합으로 획득될 수 있다. 가중합 필터(2)의 가중치 계수들은 w(k,l)로 표기된다.
[수학식 2]
u[m,n]=f[m,n]+
Figure 112013024755012-pat00001
w[k,l]e[m-k,n-l]
수학식 2에서,
Figure 112013024755012-pat00002
w[k,l]e[m-k,n-l]는 각 인접 화소의 양자화 오차 e에 가중치 w가 적용된 값들의 합을 의미한다.
오차 확산법에서 인접 화소로 전파되는 양자화 오차 e는 양자화부(1)의 입력 값인 u[m,n], 즉, 인접 화소의 양자화 오차가 확산된 현재 화소 값과 상기 현재 화소 값이 양자화된 값인 p[m,n] 와의 차이 값으로 수학식 3과 같이 표현될 수 있다.
[수학식 3]
e[m,n]=u[m,n]-p[m,n]
한편, 양자화부(1)는 수학식 4와 같이 갱신된 현재 화소 값에 대해 임계값을 기준으로 양자화하여 이진화된 값인 p를 출력할 수 있다.
[수학식 4]
Figure 112013024755012-pat00003
수학식 4에서, 임계값인 128은 예로써 나타낸 것으로, 화소 값이 0부터 255까지의 값을 가질 수 있는 경우에 그 중간 값인 128이 임계값으로 설정된 것이다. 상기 임계값은 특정 값에 제한되지 않고, 경우에 따라 다른 값으로 설정될 수 있다.
오차 확산 시 각 화소에서 발생하는 양자화 오차 e는 수학식 2 및 3으로부터 수학식 5와 같이 표현할 수 있다.
[수학식 5]
e(m,n)=p(m,n)-[f(m,n)-
Figure 112013024755012-pat00004
w(k,l)e(m-k,n-l)]
상기 수학식 5를 푸리에 변환하게 되면 수학식 6과 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 6]
E(u,v)=P(u,v)-F(u,v)+ [
Figure 112013024755012-pat00005
w(m,n)exp(-j(uk+vl))]E(u,v)
상기 수학식 6을 다시 정리하면, 수학식 7 및 8로 나타낼 수 있다.
[수학식 7]
P(u,v)=F(u,v)+W(u,v)E(u,v)
수학식 7을 참조하면, 오차의 주파수 성분이 W(u,v) 필터를 통하여 원영상의 주파수 성분 F(u,v)에 더해질 수 있다.
수학식 8을 참조하면, W(u,v) 필터는 고주파 성분만 통과시키는 고주파 필터로 볼 수 있다.
[수학식 8]
W(u,v)=1-
Figure 112013024755012-pat00006
w(k,l)exp(-f(uk+vl))
따라서, 수학식 8을 참조하면, 오차 확산 방법에서 오차를 확산하는 과정은 고역 필터를 통과하는 효과를 가짐을 알 수 있다. 즉, 오차 확산법에 따라 이진화된 출력 값은 입력 화소에 고주파 필터를 통과한 양자화 오차를 더한 특성을 가질 수 있다. 오차 확산법에 따라 이진화된 출력 값은 고주파 필터의 특성에 따라 좌우되므로, 오차 확산 필터의 주파수 성분 특성에 따라 상기 이진화된 출력 값의 주파수 성분이 결정될 수 있다.
그러므로, 본 발명의 일 실시 예에 의한 영상 처리 장치는, 오차확산법과 같이, 각 화소 값과 인접 화소의 양자화 오차값을 더한 값을 소정 상수를 기준으로 양자화하여 이진화된 값을 구함으로써, 각 화소 값에 고역 통과된 양자화 오차가 더해진 값, 즉 각 화소에 고주파 증폭된 양자화 오차 값이 더해진 값을 양자화하여 입력 영상의 세밀감 영역을 균일한 패턴으로 찾아낼 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 의한 세밀감 강도를 삽입할 화소를 결정하는 방법을 나타낸 순서도이다.
도 3을 참조하면, 단계 S301에서 영상 처리 장치는 현재 화소의 원본 화소 값에 인접 화소에서 발생한 양자화 오차 값을 더하여, 양자화에 의해 발생한 오차를 상쇄시킬 수 있다. 이때, 영상 처리 장치는 현재 화소를 기준으로 인접 화소의 위치에 따라 가중치가 다르게 적용된 양자화 오차 값을 현재 화소 값에 더할 수 있다.
영상 처리 장치는 현재 화소에 인접 화소에서 발생한 양자화 오차 값들을 더한 값을 소정 상수를 기준으로 양자화하여 이진화된 값을 획득할 수 있다(S305). 예를 들어, 소정 상수는 앞서 논의한 바와 같이 입력 영상의 화소 값이 0에서 255의 값을 가지는 경우, 화소가 가질 수 있는 값들 중 중간 값인 128이 될 수도 있다.
한편, 상기 현재 화소의 이진화된 값과 현재 화소의 원본 화소 값과의 차이는 인접 화소로 오차를 확산시키기 위해 이용될 수 있다(S303).
단계 S307에서 현재 화소가 이진화된 값에 따라 현재 화소에 세밀감 강도를 삽입할 화소로 결정할 지 여부(S309, S311)가 판단될 수 있다. 현재 화소가 양자화되어 이진화된 값이 소정 상수보다 크거나 작은지 여부에 따라 0 또는 1이 되도록 설정될 수 있다. 현재 화소의 이진화된 값이 1이면, 현재 화소는 세밀감 강도를 삽입할 화소로 결정될 수 있다. 또한, 현재 화소의 이진화된 값이 0이면 현재 화소는 세밀감 강도를 삽입하지 않는 화소로 결정될 수 있다.
각 화소의 세밀감 강도를 삽입할 지 여부가 결정되면, 영상 처리 장치는 각 화소에 삽입될 세밀감 강도를 결정하고, 결정된 세밀감 강도를 각 화소에 삽입할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 의한 화소의 양자화 오차를 확산시키는데 이용될 수 있는 오차 확산 필터를 나타낸 예시도이다.
도 4에 도시된 것은 오차 확산법 중 하나인 플로이드-스텐버그(floyd-stenberg) 오차 확산법에 의한 오차 확산 필터이다. 오차 확산 필터는 어느 한 화소에서 발생된 양자화 오차가 인접 화소로 확산되는데 이용될 수 있는 가중치 값과 오차 확산 방향에 대한 정보를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 있어서, 영상 처리 장치는 오차 확산 필터를 이용하여 어느 한 화소에서 발생된 양자화 오차를 인접 화소로 확산시킬 수 있다. 다만, 플로이드-스텐버그 오차 확산법(floyd-stenberg)에 의한 오차 확산 필터가 이용되는 것은 예시에 불과하며, 이에 제한되지 않고 다른 필터가 사용될 수 있다.
도 4를 참조하면, 화소(10)에서 발생된 양자화 오차값에 대하여 인접 화소들(20, 30, 40, 50)로 가중치, 즉, 7/16, 3/16, 5/16, 1/16 중 확산 방향과 일치하는 가중치 값을 적용하여 오차를 확산시킬 수 있다. 즉, 가중치가 적용된 양자화 오차값이 인접 화소의 원본 화소 값에 더해질 수 있다.
예를 들면, 현재 화소(10)에서 발생된 양자화 오차값이 α인 경우, 인접 화소(20)에 현재 화소(10)의 양자화 오차값으로서 더해질 수 있는 값은 7α/16가 될 수 있다. 또한, 다른 인접 화소(30)에 현재 화소(10)의 양자화 오차값으로서 더해질 수 있는 값은 3α/16이 될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 의한 인접 화소의 양자화 오차값을 현재 화소로 확산 시키는 방법을 나타낸 예시도이다.
도 4가 현재 화소에서 발생된 양자화 오차값에 적용되는 가중치 값을 나타낸 오차 확산 필터를 도시한 반면에, 도 5는 인접 화소의 양자화 오차 값이 확산되는 현재 화소를 기준으로 도시한 것이다.
도 5를 참조하면, 현재 화소(60)의 화소값이 x이고, 인접 화소들(61, 62, 63, 64)로부터 발생한 양자화 오차값이 (a, b, c, d)인 경우, 양자화 오차값(a, b, c, d)에 가중치가 적용된 1a/16, 5b/16, 3c/16, 7d/16이 현재 화소(60)의 화소값 x에 더해질 수 있다. 따라서, 현재 화소(60) 값은 인접 화소의 양자화 오차값이 더해진 x+1a/16+5b/16+3c/16+7d/16 값이 될 수 있고, 이 값이 양자화부(1)에 의해 양자화될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 도 4 및 도 5에 도시된 오차 확산 필터의 가중치와 오차 확산 방향은 예시에 불과하며, 이에 제한되지 않는다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 의한 화소에 삽입될 세밀감 강도를 결정하는 방법을 나타낸 순서도이다.
도 6을 참조하면, 현재 화소의 p 값에 따라 현재 화소에 대한 세밀감 강도를 결정할지 여부가 판단될 수 있다. 상기 p 값은 현재 화소에 세밀감 강도를 삽입할지 여부를 판단하기 위해 이용될 수 있는 값으로, 영상 처리 장치는 p 값에 따라 현재 화소에 세밀감 강도를 삽입할 지를 결정할 수 있다. 각 화소의 p 값은 적어도 하나 이상의 인접 화소의 양자화 오차 값과 원본 화소 값을 더한 값을 양자화함으로써 획득될 수 있다. 또한, 현재 화소를 기준으로 인접 화소의 위치에 따라 가중치가 적용된 양자화 오차 값이 원본 화소에 더해질 수 있다.
단계 S601에서, 영상 처리 장치는 현재 화소의 p 값을 획득하여, 단계 S603에서 p 값이 1인 경우에 현재 화소에 삽입될 세밀감 강도를 결정할 수 있다. 반면에, 현재 화소의 p 값이 1이 아닌 값, 즉 0인 경우에는 다른 화소로 이동하여 다른 화소에 삽입될 세밀감 강도를 결정할 지 여부가 판단될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 상기 단계 S601 내지 S603을 포함하여, 현재 화소의 p 값에 따라 세밀감 강도를 결정할 지 여부가 판단될 수도 있으나, 다른 실시 예에 따른 영상 처리 장치는 각 화소의 세밀감 강도를 결정할 때 p 값을 이용하여 각 화소의 세밀감 강도를 결정할 지 여부를 판단하지 않고, 세밀감 강도 삽입 시에 판단할 수 있다. 즉, 영상 처리 장치는 각 화소에 삽입될 세밀감 강도를 결정한 후, 결정된 세밀감 강도 삽입 시에 각 화소의 세밀감 강도 삽입 여부를 나타내는 p 값에 따라 상기 결정된 세밀감 강도를 삽입할 지 여부를 결정할 수 있다.
단계 607에서, 영상 처리 장치는 각 화소가 비평탄 영역에 속하는지, 평탄 영역에 속하는지 여부를 판단하기 위하여, 화소의 고주파 성분을 추출할 수 있다. 화소의 고주파 성분을 추출하는 방법에는 여러가지가 존재하나, 예를 들면, 아래 수학식 9와 같이 화소 값에서, 저주파 성분인 LPF(f(m,n))를 뺌으로써 추출될 수 있다. 수학식 9에서, fHPF(m,n)는 (m,n)에 위치한 화소의 고주파 성분을 의미한다.
[수학식 9]
fHPF(m,n)=f[m,n]- LPF(f(m,n))
단계 S609에서, 영상 처리 장치는 각 화소의 추출된 고주파 성분을 미리 설정된 상수 값과 비교함으로써 각 화소들을 평탄 영역과 비평탄 영역으로 구분할 수 있다.
예를 들면, 추출된 고주파 성분의 크기가 1보다 크면 비평탄 영역인 것으로, 1보다 작거나 같으면 평탄 영역인 것으로 판단될 수 있다. 고주파 성분이 1보다 크면, 화소 값의 변화도가 크다는 점에서 비평탄 영역인 것으로 판단될 수 있다. 또한, 상기 미리 설정된 상수 값이 1인 것은 예시에 불과하며, 경우에 따라 1 이외의 값으로 상기 미리 설정된 상수 값이 설정될 수 있다.
단계 S611에서, 영상 처리 장치가 현재 화소가 평탄 영역인 것으로 판단한 경우, 단계 S613에서, 랜덤 상수 값이나 미리 설정된 상수 값을 현재 화소에 삽입될 세밀감 강도로 결정할 수 있다.
단계 S617에서, 영상 처리 장치가 현재 화소가 비평탄 영역인 것으로 판단한 경우, 단계 S619에서 현재 화소의 고주파 성분과 원본 화소 값 중 적어도 하나에 비례하여 결정된 값을 현재 화소에 삽입될 세밀감 강도로 결정할 수 있다.
상기 단계 613 및 단계 S619에서 현재 화소에 삽입될 세밀감 강도를 결정하는 것은 수학식 10과 같이 표현될 수 있다.
[수학식 10]
Figure 112013024755012-pat00007
수학식 10을 참조하면, 비평탄 영역에서는 고주파 성분과 현재 화소 값의 곱으로부터 세밀감 강도가 정해질 수 있고, 평탄 영역에서는 세밀감 강도가 미리 정해진 상수 값으로서 일정한 상수 값을 가지는 유니폼 함수로 결정될 수 있다.
수학식 10의 비평탄 영역에 대한 세밀감 강도를 구하는 식에서, 화소 값을 나타내는 f 값이 어두울수록 작은 값을 가진다고 가정했을 때, 화소 값이 어두울수록 큰 값의 세밀감 강도가 결정될 수 있다. 이는 화소 값에 따라 세밀감 강도를 결정함으로써 입력 영상의 세밀한 부분을 더 잘 인지할 수 있도록 표시하기 위함이다. 보통 영상에서 어두운 부분에서의 고주파 성분은 사람이 인지하기 어려우나, 밝은 부분에서의 고주파 성분은 인지하기 쉽다. 따라서, 화소 값이 어두울수록 큰 값의 세밀감 강도가 삽입되도록 하고, 화소 값이 밝을수록 작은 값을 가지는 세밀감 강도가 삽입되도록 함이 바람직하다.
한편, 현재 화소 값이 평탄 영역에 속하는 경우, 고주파 성분이 1보다 작으므로, 고주파 성분에 비례하여 세밀감 강도를 정하는 것은 적절하지 않다. 대신 랜덤한 값이나, 미리 설정된 상수로 세밀감 강도가 정해짐이 바람직하다.
상기 수학식 10의 수식 역시 예시에 불과한 것으로 수학식 10의 수식이나 상수 값에 제한되지 않는다.
S613 또는 S619 단계에서 결정된 세밀감 강도 값은, 단계 S621 및 S623에서 미리 정해진 범위 내에 속하는지 판단될 수 있다. 너무 큰 값 또는 너무 작은 값의 세밀감 강도 값이 영상에 삽입되면, 영상이 부자연스러워질 수 있으므로, 영상 처리 장치는 미리 정해진 적절한 범위 내에 속하도록 세밀감 강도 값을 보정할 수 있다.
이를 수식으로 나타내는 경우, 수학식 11과 같이 표현될 수 있다. 수학식 11에서 S613 또는 S619 단계에서 결정된 세밀감 강도 값은 s[m,n]이다. 또한, G는 설정된 범위내에서 s 가 클리핑(Clipping)된 값을 의미한다.
[수학식 11]
Figure 112013024755012-pat00008
단계 S621에서, 영상 처리 장치는 세밀감 강도가 미리 정해진 최대값인 Vmax보다 큰 경우, 세밀감 강도를 Vmax 로 설정하고(S625), 단계 S623에서, 세밀감 강도가 미리 정해진 최소값인 Vmin보다 큰 경우, 세밀감 강도를 Vmin으로 설정할 수 있다(S627). 따라서, G 는 수학식 11과 같이 Vmax , Vmin, s[m,n] 중 하나의 값을 가질 수 있다.
단계 S615에서, 영상 처리 장치는 현재 화소에 결정된 세밀감 강도가 클리핑된 세밀감 강도인 G 를 삽입할 수 있다. 현재 화소 값에 세밀감 강도 값이 더해짐으로써, 세밀감 강도 값이 현재 화소에 삽입될 수 있다.
세밀감 강도 값이 삽입되는 것은 수학식 12와 같이 표현될 수 있다.
[수학식 12]
g[m,n]=f[m,n]+p[m,n]?G
수학식 12를 참조하면, 세밀감 강도 삽입 여부를 나타내는 p 가 1인 경우에만 G 와 f 가 더해져, 세밀감 강도가 현재 화소에 삽입될 수 있다.
반면, p 가 0인 경우에는 세밀감 강도가 현재 화소에 삽입되지 않는다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 의한 현재 화소의 슈트 강도를 인접 화소로 확산하는 방법을 나타낸 순서도이다.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 영상에 발생된 슈트는 영상의 처리 과정에서 고주파 성분이 과다하게 증폭됨에 따라 발생할 수 있다. 특히, 영상의 세밀감 향상을 위해 세밀감 강도를 삽입하면, 고주파 성분이 증폭되어 영상에 슈트가 발생될 수 있다. 슈트가 발생된 영상은 경계선 부분에 부자연스러운 흰색의 점 또는 선이 추가되므로 이러한 슈트를 제거하는 것이 바람직하다.
도 7을 참조하면, 단계 S701에서, 영상 처리 장치는 현재 화소의 세밀감 강도 삽입 여부를 나타내는 p 값을 획득할　수　있다．p 값에 따라 현재 화소의 슈트 강도가 결정될 수 있다.
p 가 1인 경우, 현재 화소는 세밀감 강도가 삽입된 화소이므로, 단계 S705에서, 영상 처리 장치는 현재 화소의 슈트 강도를 원본 화소에서 발생된 슈트 강도 및 현재 화소에 삽입된 세밀감 강도를 모두 고려하여 현재 화소의 슈트 강도를 결정할 수 있다. 이때, 원본 화소의 슈트 강도는 원본 화소의 고주파 성분일 수 있다. 따라서, 단계 S705에서 결정될 수 있는 현재 화소의 슈트 강도는 원본 화소의 고주파 성분과 현재 화소에 삽입된 세밀감 강도의 합일 수 있다.
p 가 0인 경우, 세밀감 강도가 삽입되지 않은 경우이므로, 단계 S707에서 현재 화소의 원본 화소에서 발생된 슈트 강도만 고려하여 현재 화소의 슈트 강도가 결정될 수 있다. 이때, 현재 화소의 슈트 강도는 원본 화소의 고주파 성분일 수 있다. 따라서, 현재 화소의 슈트 강도는 원본 화소에서 발생된 슈트 강도로 결정될 수 있다.
단계 S709에서, 현재 화소에 대하여 결정된 슈트 강도를 인접 화소로 확산시킴으로써, 입력 영상에서 발생된 슈트를 저감시킬 수 있다. 즉, 현재 화소의 슈트 강도가 양수값이라면, 동일한 크기의 음수값을 인접 화소로 확산시킴으로써, 입력 영상에서 발생된 슈트를 저감시킬 수 있다. 만약 현재 화소에서 발생된 슈트 강도가 +5이면 현재 화소의 인접 화소로 확산되는 슈트 강도는 -5가 될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 의하면, 현재 화소에서 발생된 슈트 강도를 현재 화소 값의 변경 없이 인접 화소로 확산시킴으로써, 현재 화소의 고주파 성분이 감소되어 영상의 세밀감이 감소되거나, 엣지 방향성을 고려함에 따라 많은 연산량이 요구되는 종래 기술에서의 문제점을 극복할 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 의한 인접 화소의 슈트 강도를 이용하여 현재 화소 값을 변경함으로써 영상에 발생된 슈트를 감소시키는 방법을 나타낸 순서도이다. 도 7이 현재 화소에서 발생된 슈트 강도를 결정하는 방법을 나타낸 것이나, 도 8은 인접 화소에서 발생된 슈트 강도가 확산되는 현재 화소를 기준으로 슈트를 감소시키는 방법을 나타낸 것이다.
도 8을 참조하면, 단계 S801에서 영상 처리 장치는 인접 화소에서 발생한 슈트 강도를 획득한다. 만약 어느 한 화소에서 발생된 슈트 강도가 +5이면 인접 화소로 확산되는 슈트 강도는 -5가 될 수 있다.
단계 S803 및 S805에서 인접 화소의 현재 화소에 대한 상대적인 위치에 따라 상기 슈트 강도에 적용될 가중치가 결정될 수 있다. 단계 S807에서 영상 처리 장치는 적어도 하나 이상의 인접 화소의 슈트 강도에 가중치가 적용된 값의 합을 구한다. 단계 S809에서, 영상 처리 장치는 현재 화소 값에 S807 단계에서 구한 값을 더함으로써, 현재 화소에 대하여 슈트를 저감시킬 수 있다.
현재 화소에 인접 화소에서 발생한 슈트 강도에 가중치가 적용된 값을 더하는 것은, 도 3 및 4에서 논의한 인접 화소에서 발생한 양자화 오차 값에 가중치가 적용된 값을 현재 화소와 더하는 것과 동일하게 수행될 수 있다.
즉, 도 3에서 논의된 오차 확산 필터를 이용하여 도 4와 같이 인접 화소에서 발생한 슈트 강도가 현재 화소로 확산될 수 있다.
도 3를 참조하여 자세히 설명하면, 현재 화소(10)에서 슈트 강도가 α인 경우, 인접 화소(20)에 현재 화소(10)의 슈트 강도로서 더해질 수 있는 값은 7α/16가 될 수 있다. 또한, 다른 인접 화소(30)에 현재 화소(10)의 슈트 강도로서 더해질 수 있는 값은 3α/16이 될 수 있다. 즉, 양자화 오차값이 인접 화소로 확산되는 것과 동일하게, 현재 화소에서 발생된 슈트가 인접 화소로 확산될 수 있다.
도 4를 참조하여 자세히 설명하면, 현재 화소(60)의 화소값이 x이고, 인접 화소들(61, 62, 63, 64)로부터 발생한 슈트 강도 값이 각각 (a, b, c, d)인 경우, 슈트 강도 (a, b, c, d)에 가중치가 적용된 1a/16, 5b/16, 3c/16, 7d/16이 현재 화소(60)의 화소값 x에 더해질 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시 예에 따라 인접 화소의 슈트가 확산된 현재 화소(60)의 값은 인접 화소의 슈트 강도가 더해진 x　+　1a/16　+　5b/16　+　3c/16　+　7d/16 값이 될 수 있다.
슈트 강도를 확산 시키는 경우에도 마찬가지로, 도 3 및 도 4에 도시된 가중치와 확산 방향은 예시에 불과하며, 이에 제한되지 않는다.
도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 의한 인접 화소의 슈트 강도를 이용하여 현재 화소 값을 변경함으로써 영상에 발생된 슈트를 감소시키는 방법을 나타낸 블록도이다.
도 9를 참조하면, u는 화소의 원본 화소값 f에 인접 화소의 슈트 강도 값인 e'에 가중치 W(k, l)(4)가 적용된 값이 더해진 값이다. 상기 u 값에 세밀감 강도 삽입부(3)의 출력 값인 세밀감 강도 G가 삽입되어 최종 화소값 g가 출력될 수 있다. 세밀감 강도 G는 현재 화소에 삽입될 수 있는 세밀감 강도 값이다. 세밀감 강도 G는 화소의 고주파 성분으로 표시될 수 있다.
상기 u와 g는 수학식 13 및 14와 같이 표현될 수 있다.
[수학식 13]
u[m,n]=f[m,n]+
Figure 112013024755012-pat00009
w[k,l]e'[m-k,n-l]
[수학식 14]
g[m,n]=u[m,n]+G, G=HPF1(f[m,n])
인접 화소의 슈트 강도 값인 e'는 현재 화소의 원본 화소에서 발생한 슈트 강도와 세밀감 강도 G 값이 더해진 값의 음수값이다. 상기 e'는 수학식 15와 같이 표현될 수 있다. 원본 화소에서 발생한 슈트 강도는 원본 화소의 고주파 성분일 수 있다.
[수학식 15]
e'[m,n]=-G- HPF2(f[m,n])
수학식 15에서 HPF2(f[m,n])은 원본 화소의 고주파 성분이다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 의한 영상에 세밀감 강도를 삽입하는 영상 처리 장치의 내부 구성을 나타낸 블록도이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 의한 세밀감 강도를 삽입하는 영상 처리 장치(1000)는 텍스쳐 위치 결정부(1010), 세밀감 강도 결정부(1020) 및 세밀감 강도 삽입부(1030)를 포함할 수 있다.
텍스쳐 위치 결정부(1010)는 입력 영상 신호 내의 적어도 하나의 화소의 원본 화소 값과 인접 화소의 양자화 오차값을 더한 값을 소정 상수를 기준으로 양자화하여 각 화소의 이진화된 값을 추출할 수 있다. 상기 각 화소의 이진화된 값에 따라 세밀감 강도가 삽입될 지 여부가 결정될 수 있다.
각 화소의 이진화된 값은 예를 들면, 0 또는 1의 값을 가져, 각 화소의 이진화된 값이 0이면 세밀감 강도를 삽입하지 않고, 1이면 세밀감 강도를 삽입하는 것으로 판단될 수 있다.
세밀감 강도 결정부(1020)는 입력 영상의 각 화소에 삽입될 세밀감 강도를 결정할 수 있다. 각 화소에 삽입될 세밀감 강도는, 상기 각 화소가 속하는 영역별로 세밀감 강도가 다르게 결정될 수 있다. 각 화소가 속하는 영역은 각 화소로부터 추출된 고주파 성분에 따라 평탄 영역과 비평탄 영역으로 구분될 수 있다.
세밀감 강도 결정부(1020)는 현재 화소가 평탄 영역인 것으로 판단한 경우, 랜덤 상수 값이나 미리 설정된 상수 값을 현재 화소에 삽입될 세밀감 강도로 결정할 수 있고, 비평탄 영역인 것을 판단한 경우, 현재 화소의 고주파 성분과 원본 화소 값 중 적어도 하나에 비례하여 결정된 값을 현재 화소에 삽입될 세밀감 강도로 결정할 수 있다.
또한, 세밀감 강도 결정부(1020)는 상기 결정된 세밀감 강도가 미리 정해진 범위 내에 속하는지 판단하여 세밀감 강도를 미리 정해진 범위 내에 속하도록 보정할 수 있다. 너무 큰 값 또는 너무 작은 값의 세밀감 강도 값이 영상에 삽입되면, 영상이 부자연스러워질 수 있으므로, 영상 처리 장치는 미리 정해진 적절한 범위 내에 속하도록 세밀감 강도 값을 보정할 수 있다.
세밀감 강도 삽입부(1030)는 세밀감 강도 결정부(1020)에 의해 결정된 세밀감 강도를 텍스쳐 위치 결정부(1010)에 의해 세밀감 강도가 삽입되도록 결정된 화소에 삽입할 수 있다. 세밀감 강도 삽입부(1030)에 의해 입력 영상에 세밀감 강도가 삽입됨으로써, 영상 처리 장치(1000)는 질감이 향상된 입력 영상을 출력할 수 있다. 도 10의 영상 처리 장치(1000)는 도 1의 본 발명의 일 실시 예에 의한 영상에 세밀감 강도를 삽입하는 방법을 수행할 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 의한 세밀감 강도를 삽입할 화소를 결정하는 텍스쳐 위치 결정부의 내부 구성을 나타낸 블록도이다.
도 11을 참조하면, 텍스쳐 위치 결정부(1110)는 오차 확산부(1111), 양자화부(1112) 및 오차 확산 계수 처리부(1113)를 포함할 수 있다. 도 11의 텍스쳐 위치 결정부(1110)는 도 10의 텍스쳐 위치 결정부(1010)와 대응되는 것으로서 중복되는 내용은 생략하기로 한다.
오차 확산부(1111)는 현재 화소의 원본 화소 값에 인접 화소에서 발생한 양자화 오차 값을 더하여, 양자화에 의해 발생한 오차를 상쇄시킬 수 있다. 이때, 오차 확산부(1111)는 현재 화소를 기준으로 인접 화소의 위치에 따라 가중치가 다르게 적용된 양자화 오차 값을 현재 화소 값에 더할 수 있다.
양자화부(1112)는 오차 확산부(1111)에 의해 인접 화소에서 발생한 양자화 오차 값이 확산된 현재 화소 값을 양자화한다. 양자화부(1112)는 소정 상수를 기준으로 오차 확산부(1111)로부터 출력된 현재 화소 값을 양자화하여, 이진화된 값을 출력할 수 있다. 상기 이진화된 값에 따라 현재 화소에 본 발명의 일 실시 예에 의한 세밀감 강도를 삽입할 지 여부가 결정될 수 있다.
오차 확산 계수 처리부(1113)는 각각 가중치가 적용된 인접 화소의 양자화 오차값들을 합한 값을 오차 확산부(1111)로 전달할 수 있다. 오차 확산 계수 처리부(1113)는 각 화소에서 발생된 양자화 오차 값을 획득하여 현재 화소에 대한 인접 화소의 양자화 오차 값으로써 오차 확산부(1111)로 제공할 수 있다. 각 화소의 양자화 오차 값은 양자화 된 화소 값과 원본 화소 값 간의 차이이다. 도 11의 텍스쳐 위치 결정부(1100)는 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 의한 세밀감 강도를 삽입할 화소를 결정하는 방법을 수행할 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 의한 화소에 삽입될 세밀감 강도를 결정하는 세밀감 강도 결정부의 내부 구성을 나타낸 블록도이다.
도 12를 참조하면, 세밀감 강도 결정부(1220)는 고주파 성분 추출부(1221), 비평탄 영역 판단부(1222) 및 세밀감 강도 출력부(1223)를 포함할 수 있다. 도 12의 세밀감 강도 결정부(1220)는 도 10의 세밀감 강도 결정부(1020)와 대응되는 것으로서 중복되는 내용은 생략하기로 한다.
고주파 성분 추출부(1221)는 입력 영상의 각 화소에 대하여 고주파 성분을 추출할 수 있다. 이때, 현재 화소의 p 값을 텍스쳐 위치 결정부로부터 수신하여 세밀감 강도를 삽입하는 것으로 결정된 화소에 대하여만 고주파 성분을 추출하여, 세밀감 강도를 삽입하는 것으로 결정된 화소에 대하여만 세밀감 강도가 결정되도록 할 수 있다.
비평탄 영역 판단부(1222)는 고주파 성분 추출부(1221)에 의해 추출된 각 화소의 고주파 성분을 이용하여 각 화소가 비평탄 영역에 속하는지, 평탄 영역에 속하는지 여부를 판단할 수 있다. 비평탄 영역 판단부(1222)는 추출된 고주파 성분의 크기가 1보다 큰 경우 비평탄 영역으로 판단할 수 있으나, 경우에 따라 1이외의 값을 기준으로 판단할 수 있다.
세밀감 강도 출력부(1223)는 각 화소가 비평탄 영역에 속하는지 평탄 영역에 속하는지 여부에 따라 각 화소에 삽입될 세밀감 강도를 출력할 수 있다.
비평탄 영역에 속하는 화소의 세밀감 강도는 고주파 성분과 원본 화소 값의 곱으로 결정될 수 있다. 또한, 평탄 영역에 속하는 화소의 세밀감 강도는 고주파 성분이 1보다 작으므로, 고주파 성분에 비례하여 세밀감 강도를 정하는 대신 랜덤한 값이나, 미리 설정된 상수로 정해짐이 바람직하다.
다만, 비평탄 영역에 속하는 화소의 세밀감 강도는 최대값 및 최소값을 두어, 구해진 세밀감 강도가 소정 범위 내에 속하지 않는 경우에 상기 최대값 또는 최소값으로 세밀감 강도를 정하여 출력할 수 있다.
도 12의 세밀감 강도 결정부는 도 6의 본 발명의 일 실시 예에 의한 화소에 삽입될 세밀감 강도를 결정하는 방법을 수행할 수 있다.
도 13 및 도 14는 본 발명의 다른 실시 예에 의한 영상에 발생된 슈트를 감소시키는 영상 처리 장치의 내부 구성을 나타낸 블록도이다.
도 13을 참조하면, 영상 처리 장치(1300)는 슈트 강도 획득부(1310) 및 슈트 저감부(1330)를 포함할 수 있다.
슈트 강도 획득부(1310)는 입력 영상 내 적어도 하나의 화소의 슈트 강도를 획득할 수 있다. 만약, 슈트 강도 획득부(1310)가 입력 영상 내 화소에 세밀감 강도를 삽입하는 경우, 화소에 삽입되는 세밀감 강도를 상기 화소의 슈트 강도로서 획득할 수 있다. 또한, 슈트 강도 획득부(1310)는 화소의 원본 화소 값에 존재하는 슈트 강도를 추출할 수 있다. 이때 각 화소의 슈트 강도는 화소의 고주파 성분일 수 있다.
슈트 저감부(1330)는 입력 영상의 원본 화소에 대하여 존재하는 슈트 강도와 입력 영상에 삽입된 세밀감 강도를 이용하여 각 화소에서 발생된 슈트 강도를 획득하고, 상기 획득된 슈트 강도를 각 화소의 인접 화소로 확산 시킬 수 있다. 각 화소의 슈트 강도는 입력 영상의 원본 화소에 대하여 존재하는 슈트 강도와 입력 영상에 삽입된 세밀감 강도를 합하여 획득될 수 있다. 이때 한 화소에서 발생된 슈트 강도가 +5인 경우, 인접 화소에 더해지는 값은 -5에서 가중치가 적용된 값이 될 수 있다. 상기 가중치는, 인접 화소의 각 화소에 대한 상대적인 위치에 따라 달라질 수 있다. 슈트 저감부(1330)에 의해 입력 영상의 어느 한 화소에서 발생된 슈트 강도가 인접 화소로 확산됨으로써, 입력 영상에서 발생된 슈트가 저감될 수 있다.
도 14를 참조하면, 영상 처리 장치(1300)는 슈트 강도 획득부(1310) 및 슈트 저감부(1330)를 포함할 수 있다. 도 13의 슈트 강도 획득부(1310) 및 슈트 저감부(1330)는 도 14의 슈트 강도 획득부(1310) 및 슈트 저감부(1330)와 대응될 수 있으며, 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 14의 슈트 강도 획득부(1310)는 세밀감 강도 삽입부(1311), 슈트 강도 추출부(1312)를 포함할 수 있다.
세밀감 강도 삽입부(1310)는 입력 영상의 세밀감을 향상시키기 위한 세밀감 강도를 삽입할 수 있다. 세밀감 강도 삽입부(1310)는 본 발명의 일 실시 예에 따른 세밀감 강도 삽입 방법에 따라 입력 영상에 세밀감 강도를 삽입할 수 있으나, 이에 제한되지 않고 다른 방법을 사용하여 입력 영상에 세밀감 강도를 삽입할 수 있다. 세밀감 강도 삽입부(1310)는 세밀감 강도가 삽입된 입력 영상과 세밀감 강도 G를 슈트 저감부(1330)로 전달할 수 있다.
슈트 강도 추출부(1320)는 입력 영상의 원본 화소에 대하여 존재하는 슈트 강도를 추출할 수 있다. 이때 각 화소의 슈트 강도는 화소의 고주파 성분일 수 있다. 각 화소에 대하여 추출된 슈트 강도는 슈트 저감부(1330)로 전달될 수 있다.
슈트 저감부(1330)는 입력 영상의 원본 화소에 대하여 존재하는 슈트 강도와 입력 영상에 삽입된 세밀감 강도를 이용하여 각 화소에서 발생된 슈트 강도를 획득하고, 상기 획득된 슈트 강도를 각 화소의 인접 화소로 확산 시킬 수 있다.
도 15는 본 발명의 일 실시 예에 의한 영상에 발생된 슈트를 감소시키는 방법을 나타낸 예시도이다.
도 15를 참조하면, 보통 슈트는 화소 값이 급격히 변하여 고주파 성분을 포함하는 입력 영상(7)의 엣지 부분에서 발생될 수 있다.
도 15에 도시된 그래프는, 영상의 슈트가 발생된 엣지 부분을 그래프로 나타낸 것이다.
그래프를 참조하면, 엣지 부분에 슈트가 발생하여 주위 화소보다 높은 값을 가짐에 따라 부자연스러운 흰색 선이 추가된 영상이 표시될 수 있다.
종래 기술에 의하면, 슈트가 발생된 엣지의 화소 값 자체를 감소시킨다. 그러나, 본 발명의 일 실시 예에 의하면, 슈트가 발생된 화소 값의 인접 화소의 값을 감소시킴으로써, 영상에 발생된 슈트를 감소시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 의하면, 영상의 전송, 압축, 확대, 축소 등을 포함하는 영상 처리 과정에서 발생하는 영상의 질감 또는 세밀감 손실을 극복할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 의하면, 영상의 평탄 영역에서는 고주파 영역에 잡음을 추가하여 보다 깨끗한 영상을 얻고, 텍스쳐(texture) 영역에는 주파수 값에 비례한 신호를 삽입하여 선명도를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 의하면, 세밀감과 연관된 위치를 찾기 위해 오차 확산 방법을 이용함으로써, 평탄 영역에서 단순히 텍스쳐 위치를 결정한 것보다 균일한 패턴으로 세밀감 영역을 찾을 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 의하면, 영상의 세밀감을 감소시키지 않고 비교적 적은 연산량을 수행함으로써 슈트를 감소시킬 수 있다.
본 발명은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 컴퓨터(정보 처리 기능을 갖는 장치를 모두 포함한다)가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 장치의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장 장치 등이 있다.
비록 상기 설명이 다양한 실시예들에 적용되는 본 발명의 신규한 특징들에 초점을 맞추어 설명되었지만, 본 기술 분야에 숙달된 기술을 가진 사람은 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서도 상기 설명된 장치 및 방법의 형태 및 세부 사항에서 다양한 삭제, 대체, 및 변경이 가능함을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 상기 설명에서보다는 첨부된 특허청구범위에 의해 정의된다. 특허청구범위의 균등 범위 안의 모든 변형은 본 발명의 범위에 포섭된다.

Claims (17)

  1. 입력 영상 내의 적어도 하나의 화소 값과 인접 화소의 양자화 오차값을 더한 값을 양자화하여 이진화된 값을 구하는 단계;
    상기 각 화소의 이진화된 값에 따라 세밀감 강도를 삽입할 화소를 결정하는 단계;
    상기 결정된 각 화소가 비평탄 영역 또는 평탄 영역에 속하는지 여부에 따라, 상기 결정된 화소에 삽입될 세밀감 강도를 결정하는 단계; 및
    상기 결정된 세밀감 강도를 상기 결정된 화소에 삽입하는 단계를 포함하고,
    상기 인접 화소의 양자화 오차 값은 인접 화소의 원본 화소 값과 소정 상수를 기준으로 양자화된 화소 값과의 차이값인 것을 특징으로 하는 영상 처리 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 세밀감 강도를 결정하는 단계는
    상기 입력 영상의 고주파 성분을 추출하는 단계;
    상기 추출된 고주파 성분을 이용하여 상기 입력 영상 내 적어도 하나의 화소가 비평탄 영역 또는 평탄 영역에 속하는지 판단하는 단계; 및
    상기 판단 결과에 따라 상기 입력 영상의 화소별로 삽입될 세밀감 강도를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 세밀감 강도를 결정하는 단계는
    상기 입력 영상 내의 화소가 비평탄 영역에 속하는 경우, 상기 화소에 삽입될 세밀감 강도를 상기 추출된 고주파 성분에 비례하여 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 방법.
  4. 제2항에 있어서, 상기 세밀감 강도를 결정하는 단계는
    상기 입력 영상 내의 화소가 평탄 영역에 속하는 경우, 상기 화소에 삽입될 세밀감 강도를 미리 설정된 상수 또는 랜덤한 상수로 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 세밀감 강도를 결정하는 단계는
    상기 결정된 세밀감 강도가 미리 설정된 범위 내에 속하는지 판단하는 단계; 및
    상기 결정된 세밀감 강도가 상기 미리 설정된 범위 내에 속하지 않는 경우, 상기 미리 설정된 범위의 경계값 중 상기 결정된 세밀감 강도와의 차이가 작은 경계값을 상기 결정된 화소에 삽입될 세밀감 강도로 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 방법.
  6. 입력 영상 내의 적어도 하나의 화소의 슈트 강도를 상기 화소에 삽입된 세밀감 강도 및 상기 화소의 원본 화소 값의 주파수 값 중 적어도 하나에 기초하여 획득하는 단계; 및
    상기 획득된 슈트 강도를 인접 화소로 확산시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 방법.
  7. 삭제
  8. 제6항에 있어서, 상기 화소의 슈트 강도를 인접 화소로 확산시키는 단계는
    상기 인접 화소를 기준으로 상기 화소가 위치한 방향에 따라 상기 화소의 슈트 강도에 적용될 가중치를 결정하는 단계;
    상기 결정된 가중치를 상기 화소의 슈트 강도에 적용하는 단계; 및
    상기 가중치가 적용된 슈트 강도를 이용하여 상기 인접 화소 값을 변경하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 방법.
  9. 입력 영상 내의 적어도 하나의 화소 값과 인접 화소의 양자화 오차값을 더한 값을 양자화하여 이진화된 값을 구하고, 상기 각 화소의 이진화된 값에 따라 세밀감 강도를 삽입할 화소를 결정하는 텍스쳐 위치 결정부;
    상기 결정된 각 화소가 비평탄 영역 또는 평탄 영역에 속하는지 여부에 따라, 상기 결정된 화소에 삽입될 세밀감 강도를 결정하는 세밀감 강도 결정부; 및
    상기 결정된 세밀감 강도를 상기 결정된 화소에 삽입하는 세밀감 강도 삽입부를 포함하고,
    상기 인접 화소의 양자화 오차 값은 인접 화소의 원본 화소 값과 소정 상수를 기준으로 양자화된 화소 값과의 차이값인 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 세밀감 강도 결정부는
    상기 입력 영상의 고주파 성분을 추출하는 고주파 성분 추출부;
    상기 추출된 고주파 성분을 이용하여 상기 입력 영상 내 적어도 하나의 화소가 비평탄 영역 또는 평탄 영역에 속하는지 판단하는 비평탄 영역 판단부; 및
    상기 판단 결과에 따라 상기 입력 영상의 화소별로 삽입될 세밀감 강도를 결정하는 세밀감 강도 출력부를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 세밀감 강도 출력부는
    상기 입력 영상 내의 화소가 비평탄 영역에 속하는 경우, 상기 화소에 삽입될 세밀감 강도를 상기 추출된 고주파 성분에 비례하여 결정하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 장치.
  12. 제10항에 있어서, 상기 세밀감 강도 출력부는
    상기 입력 영상 내의 화소가 평탄 영역에 속하는 경우, 상기 화소에 삽입될 세밀감 강도를 미리 설정된 상수 또는 랜덤한 상수로 결정하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 장치.
  13. 제10항에 있어서, 상기 세밀감 강도 출력부는
    상기 결정된 세밀감 강도가 미리 설정된 범위 내에 속하는지 판단하고, 상기 결정된 세밀감 강도가 상기 미리 설정된 범위 내에 속하지 않는 경우, 상기 미리 설정된 범위의 경계값 중 상기 결정된 세밀감 강도와의 차이가 작은 경계값을 상기 결정된 화소에 삽입될 세밀감 강도로 결정하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 장치.
  14. 입력 영상 내 적어도 하나의 화소의 슈트 강도를 상기 화소에 삽입된 세밀감 강도 및 상기 화소의 원본 화소 값의 주파수 값 중 적어도 하나에 기초하여 획득하는 슈트 강도 획득부; 및
    상기 획득한 슈트 강도를 인접 화소로 확산시키는 슈트 저감부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 슈트 강도 획득부는
    상기 화소에 세밀감 강도를 삽입하는 세밀감 강도 삽입부; 및
    상기 화소의 원본 화소 값의 주파수 값에 기초하여 상기 원본 화소 값의 슈트 강도를 추출하는 슈트 강도 추출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 장치.
  16. 제14항에 있어서, 상기 슈트 저감부는
    상기 인접 화소를 기준으로 상기 화소가 위치한 방향에 따라 상기 화소의 슈트 강도에 적용될 가중치를 결정하고, 상기 결정된 가중치를 상기 화소의 슈트 강도에 적용하고, 상기 가중치가 적용된 슈트 강도를 이용하여 상기 인접 화소 값을 변경하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 장치.
  17. 제1항 내지 제6항 또는 제8항 중 어느 한 항에 의한 방법을 컴퓨터에서 실행하는 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체.

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