KR101726693B1 - 화상 처리장치 및 화상 처리방법 - Google Patents

화상 처리장치 및 화상 처리방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 화상 처리장치 및 화상 처리방법을 개시한다.
본 발명의 화상 처리장치는, 소정 화소수의 화소 데이터에 의해 구성되는 복수의 영역 각각이, 인접 화소 데이터 간의 차분치 중 어느 하나가 문턱값을 초과하는 제1 영역과 인접 화소 데이터 간의 차분치 전부가 문턱값 이하인 제2 영역 중 어디에 해당하는지를 판정하는 판정부와, 제1 영역으로 판정된 영역에 관하여 인접 화소 데이터 간의 차분치를 양자화하는 양자화부와, 제1 영역으로 판정된 영역에 관하여는 양자화부에 의해 양자화된 차분치를 출력하고, 제2 영역으로 판정된 영역에 관하여는 인접 화소 데이터 간의 차분치를 출력하는 데이터 출력부를 구비한다. 이로써, 화상 열화를 억제하면서 화상 전송시의 소비전력 및 EMI를 줄일 수 있다.

Description

화상 처리장치 및 화상 처리방법{Apparatus and Method for image processing}
본 발명은 화상 처리장치 및 화상 처리방법에 관한 것이다.
종래 화상 전송시에 소비되는 전력의 저감을 위한 여러가지 기술이 개시되어 있다. 예를 들면 일본특허공개 제2010-288078호(이하, 특허문헌 1)는, 화상에서는 인접한 화소 데이터간의 차분치를 취하면, 그 차분치의 빈도 분포가 0 근방에 집중한다는 특성을 이용하여 0을 기준으로 하여 허밍 거리가 작은 부호화 데이터를 각 차분치에 대해 순서대로 할당하여 전송하는 기술을 개시한다. 특허문헌 1은 이와 같은 전송을 함으로써 비트(bit) 반전을 줄여 소비전력이나 EMI(Electro Magnetic Interference)를 줄인다.
또 예를 들면, 일본특허공개 제2007-20036호(이하, 특허문헌 2)는 DPCM(Differential Pulse Code Modulation)을 베이스로 한 기술로서, 화소 데이터가 전송되는 화소의 주변 화소로부터 화소 데이터의 예측치를 생성하고, 예측치의 오차(이하, 「예측 오차」라고도 한다.)에 대해 0을 기준으로 하여 허밍 거리가 작은 부호부터 순서대로 할당하는 기술을 개시한다. 그리고 특허문헌 2에 의해 개시된 기술은, 주위 화소의 화소 데이터 분포로 화상의 특성을 판단하고, 이 판단 결과에 기초하여 인접 화소와의 차분치에 대한 양자화 특성을 전환함으로써 화질 열화 억제와 소비전력 저감의 양립을 시도하였다.
일본특허공개 제2010-288078호 일본특허공개 제2007-20036호
그러나 특허문헌 1에는 양자화 및 압축에 관한 기술은 없다. 즉, 특허문헌 1에 기재된 기술은 화상을 열화시키지 않는 방식이므로 화상의 압축율에는 한계가 있다. 특히 8bit 이상의 데이터 전송(예를 들면, 12bit 신호의 전송)을 하면 소비전력이나 EMI의 문제는 매우 커진다. 따라서 비압축이 아닌 기술로서, 다소의 화질 열화를 허용하더라도 소비전력이나 EMI를 줄일 수 있는 기술이 요구된다.
또 특허문헌 2에 기재된 기술에 의하면, 소비전력 저감 효과는 크지만 화질 열화가 화면 전체에 분포되는 문제가 있다. 특히 화상 처리 시스템의 입력단에 가까운 장소에 적용할 경우에는 후단의 처리에 의해 화질 열화가 강조될 가능성이 있기 때문에 화질 열화에 대해 더욱 신중함이 요구된다. 따라서 특허문헌 2에 의해 개시된 기술은 화질면에서 적합하다고는 볼 수 없다. 또 특허문헌 2에 의해 개시된 기술은 송신측 및 수신측 모두에 라인 메모리가 필요하다는 점이 단점이다. 이 점은, 특히 수평 화소수가 큰 시스템에서는 비용면에서 무시할 수 없는 점이 된다.
본 발명은 화질 열화를 억제하면서 화상 전송시의 소비전력 및 EMI를 줄일 수 있는 기술을 제공하고자 하는 것이다. 또 본 발명은 시각적으로 두드러지기 어려운 엣지 부근으로만 화질 열화를 한정할 수 있는 기술을 제공하고자 하는 것이다. 또 본 발명은 메모리 점유량 및 화상 전송시에 필요한 배선수를 줄일 수 있는 기술을 제공하고자 하는 것이다. 또 본 발명은 라인 메모리를 불필요하게 하여 회로 규모를 축소할 수 있는 기술을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 일실시형태에 의하면, 소정 화소수의 화소 데이터에 의해 구성되는 여러 개의 영역 각각이, 인접 화소 데이터 간의 차분치 중 어느 하나가 문턱값을 초과하는 제1 영역과 인접 화소 데이터간의 차분치 전부가 문턱값 이하인 제2 영역 중 어디에 해당하는지를 판정하는 판정부와, 상기 제1 영역으로 판정된 영역에 관하여 인접 화소 데이터간의 차분치를 양자화하는 양자화부와, 상기 제1 영역으로 판정된 영역에 관하여는 상기 양자화부에 의해 양자화된 차분치를 출력하고, 상기 제2 영역으로 판정된 영역에 관하여는 인접 화소 데이터 간의 차분치를 출력하는 데이터 출력부를 구비한 것을 특징으로 하는 화상 처리장치가 제공된다.
상기 구성에 의하면, 엣지 영역 이외의 영역에 대해서는 양자화하지 않기 때문에 화질 열화를 억제할 수 있다. 또 상기 구성에 의하면, 엣지 영역에 대해서는 양자화하기 때문에 화상 전송시의 소비전력 및 EMI를 줄일 수 있다. 엣지 영역에는 엣지 영역 부근도 포함된다. 특히 상기 구성에 의하면 시각적으로 두드러지기 어려운 엣지 영역으로만 화질 열화를 한정할 수 있다. 또한 상기 구성에 의하면, 양자화에 의해 화상이 압축되기 때문에 메모리 점유량 및 화상 전송시에 필요한 배선수를 줄일 수 있다. 또 상기 구성에 의하면 인접 화소 데이터 간의 차분치를 산출할 수만 있으면 되기 때문에 라인 메모리는 불필요해져 회로 규모를 축소할 수 있다.
상기 화상 처리장치는, 상기 제1 영역으로 판정된 영역에 관하여 상기 양자화부에 의해 양자화된 차분치를 부호화하는 제1 부호화부와, 상기 제2 영역으로 판정된 영역에 관하여 인접 화소 데이터 간의 차분치를 부호화하는 제2 부호화부를 더 구비해도 좋다. 상기 구성에 의하면, 제1 영역으로 판정된 영역에 관하여는 양자화된 차분치를 부호화하고, 상기 제2 영역으로 판정된 영역에 관하여는 인접 화소 데이터간의 차분치를 부호화할 수 있다.
상기 제1 부호화부는, 상기 양자화부에 의해 양자화된 차분치를 부호화함으로써 해당 차분치의 사이즈보다 작은 사이즈의 데이터로 변환해도 좋다. 상기 부호화에 의해 화상이 더 압축되기 때문에 메모리 점유량 및 화상 전송시에 필요한 배선수를 더 줄일 수 있다.
상기 제2 부호화부는, 인접 화소 데이터 간의 차분치의 상위 비트를 잘라냄으로써 해당 차분치의 사이즈보다 작은 사이즈의 데이터로 변환해도 좋다. 상기 상위 비트의 절단에 의해 화상이 더 압축되기 때문에 메모리 점유량 및 화상 전송시에 필요한 배선수를 더 줄일 수 있다. 여기에서 상기 상위 비트는, 인접 화소 데이터간의 차분치를 구성하는 비트 중 판정부에 의해 사용된 문턱값의 비트수를 초과하는 부분에 상당한다.
상기 제1 부호화부는, 상기 양자화부에 의해 양자화된 차분치에 대해 부호를 할당할 때 절대값이 작은 차분치부터 순서대로 0을 기준으로 한 허밍 거리가 작은 부호를 할당해도 좋다. 상기 부호화에 의하면, 양자화된 차분치가 0 또는 그 근방에 집중하는 경향을 살려 부호화시에 필요한 비트 천이를 줄임으로써 소비전력을 줄일 수 있다.
상기 제2 부호화부는, 인접 화소 데이터 간의 차분치에 대해 부호를 할당할 때 절대값이 작은 차분치부터 순서대로 0을 기준으로 한 허밍 거리가 작은 부호를 할당해도 좋다. 상기 부호화에 의하면, 인접 화소 데이터 간의 차분치의 절대값이 0 또는 그 근방에 집중하는 경향을 살려 부호화시에 필요한 비트 천이를 줄임으로써 소비전력을 줄일 수 있다.
상기 화상 처리장치는, 상기 판정부에 의한 판정 결과를 소정수의 영역 각각에 관하여 축적하는 버퍼부와, 상기 데이터 출력부로부터의 출력 데이터를 상기 소정수의 영역 각각에 관하여 출력하는 동작과, 상기 버퍼부에 의해 축적된 상기 소정수의 영역 각각에 관한 판정 결과를 출력하는 동작을 번갈아 행하는 출력부를 더 구비해도 좋다. 소정수의 영역 각각에 관한 출력 데이터(양자화 데이터 또는 차분치)가 연속하여 출력된 후에 소정수의 영역 각각에 관한 판정 결과가 일괄적으로 출력되기 때문에 출력 데이터가 연속하여 출력되는 동안에는 비트 천이를 줄여 소비전력을 줄일 수 있다. 소정수는 여러 개라면 몇 개여도 좋다.
또 본 발명의 다른 실시형태에 의하면, 소정 화소수의 화소 데이터에 의해 구성되는 여러 개의 영역 각각이, 인접 화소 데이터 간의 차분치 중 어느 하나가 문턱값을 초과하는 제1 영역과 인접 화소 데이터 간의 차분치 전부가 문턱값 이하인 제2 영역 중 어디에 해당하는지를 판정하는 단계와, 상기 제1 영역으로 판정된 영역에 관하여 인접 화소 데이터 간의 차분치를 양자화하는 단계와, 상기 제1 영역으로 판정된 영역에 관하여는 양자화된 차분치를 출력하고, 상기 제2 영역으로 판정된 영역에 관하여는 인접 화소 데이터 간의 차분치를 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 처리방법이 제공된다.
상기 방법에 의하면, 엣지 영역 이외의 영역에 대해서는 양자화하지 않기 때문에 화질 열화를 억제할 수 있다. 또 상기 구성에 의하면, 엣지 영역에 대해서는 양자화하기 때문에 화상 전송시의 소비전력 및 EMI를 줄일 수 있다. 엣지 영역에는 엣지 영역 부근도 포함된다. 특히 상기 구성에 의하면, 시각적으로 화질 열화가 두드러지기 어려운 엣지 영역으로만 화질 열화를 한정할 수 있다. 또한 상기 구성에 의하면, 양자화에 의해 화상이 압축되기 때문에 메모리 점유량 및 화상 전송시에 필요한 배선수를 줄일 수 있다. 또 상기 구성에 의하면, 인접 화소 데이터간의 차분치를 산출할 수 있으면 되기 때문에 라인 메모리는 불필요해져 회로 규모를 축소할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 화질 열화를 억제하면서 화상 전송시의 소비전력 및 EMI를 줄일 수 있다. 또 본 발명에 의하면, 시각적으로 두드러지기 어려운 엣지 부근으로만 화질 열화를 한정할 수 있다. 또한 본 발명에 의하면, 메모리 점유량 및 화상 전송시에 필요한 배선수를 줄일 수 있다. 또 본 발명에 의하면, 라인 메모리가 불필요하여 회로 규모를 축소할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 화상 처리장치의 구성 예를 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 판정부, 양자화부 및 데이터 출력부의 기능을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 1의 제1 부호화부 및 제2 부호화부의 기능을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 1의 버퍼부 및 출력부의 기능을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시형태에 따른 화상 처리장치의 동작 흐름을 도시한 흐름도이다.
이하 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해서 상세히 설명하기로 한다. 아울러 본 명세서 및 도면에서 실질적으로 동일한 기능 구성을 가진 구성 요소에 대해서는 동일 부호를 붙임으로써 중복 설명을 생략한다.
도 1은, 본 발명의 실시형태에 관한 화상 처리장치(10)의 구성예를 도시한 도면이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 화상 처리장치(10)는 차분 산출부(110), 판정부(120), 지연 처리부(130), 양자화부(140), 제1 부호화부(150), 제2 부호화부(160), 데이터 출력부(170), 버퍼부(180) 및 출력부(190)을 포함한다.
화상 처리장치(10)에는 화상을 구성하는 여러 개의 화소 데이터가 순서대로 입력된다. 입력 순서는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 화상 처리장치(10)에서 다른 장치로 화상이 전송되는 예를 상정한 경우에는 다른 장치로 전송되는 순서대로 화소 데이터가 입력된다. 화소 데이터는 화소가 가진 데이터(예를 들면, 화소치)이다.
차분 산출부(110)는, 입력된 화소 데이터와 해당 화소의 인접 화소 데이터와의 차분치를 산출한다. 이하에서 인접 화소 데이터가 입력된 화소 데이터의 하나 전의 화소 데이터를 예로서 설명하겠으나, 인접 화소 데이터는 입력된 화소 데이터에 대해 어느 한 방향으로 인접한 화소 데이터여도 좋다. 차분 산출부(110)에 의해 산출된 차분치는 순서대로 판정부(120) 및 지연 처리부(130)에 출력된다. 지연 처리부(130)에서는, 차분 산출부(110)에서 입력된 차분치를 지연시켜 양자화부(140) 및 제2 부호화부(160)로 출력한다. 한편 판정부(120)에는 차분 산출부(110)에 의해 산출된 차분치가 직접적으로 입력된다.
판정부(120)는 소정 화소수의 화소 데이터에 의해 구성되는 여러 개의 영역 각각이, 인접 화소 데이터 간의 차분치 중 어느 하나가 문턱값을 초과하는 제1 영역과 인접 화소 데이터 간의 차분치 전부가 문턱값 이하인 제2 영역 중 어디에 해당하는지를 판정한다. 이하에는 소정 화소수가 「4」인 경우를 예로서 설명하겠으나, 소정 화소수는 특별히 한정되지 않는다.
도 2는, 판정부(120), 양자화부(140) 및 데이터 출력부(170)의 기능을 설명하기 위한 도면이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 예를 들면 판정부(120)는 화상 데이터가 복수의 영역으로 구성되고, 복수의 영역 각각이 4개의 화소 데이터(P1 내지 P4)로 구성된 경우 차분치 D1 내지 D4 중 어느 것이 문턱값을 초과하는지 여부를 판정한다(S20). 아울러 도 2에는, 복수의 영역 중 영역 R1 내지 R3가 대표적으로 도시되어 있으나, 영역의 수 또한 특별히 한정되지 않는다.
양자화부(140)는, 제1 영역으로 판정된 영역에 관하여 인접 화소 데이터 간의 차분치를 양자화한다(S34). 양자화의 수법은 특별히 한정되지 않는다. 이 양자화에 의해 제1 영역으로 판정된 영역이 압축되어 해당 영역의 화질이 열화되는 것이 상정된다. 그러나 제1 영역은 엣지 영역이라고 생각된다. 여기에서 엣지 영역에는 엣지 영역 부근도 포함된다. 엣지 영역은 시각적으로 화질 열화가 두드러지기 어려운 영역이므로 엣지 영역에 대해 양자화가 이루어져 화질이 열화되어도 큰 문제가 되지는 않는다.
데이터 출력부(170)는, 제1 영역으로 판정된 영역에 관하여는 양자화부(140)에 의해 양자화된 차분치를 출력하고, 제2 영역으로 판정된 영역에 관하여는 인접 화소 데이터 간의 차분치를 출력한다. 도 2에 도시한 예에서, 데이터 출력부(170)는, 제1 영역으로 판정된 영역에 관하여는 양자화 데이터 Q1 내지 Q4(양자화부(140)에 의해 양자화된 차분치)를 출력하고(S35), 제2 영역으로 판정된 영역에 관하여는 인접 화소 데이터 간의 차분치 D1 내지 D4를 출력한다(S45). 예를 들면 데이터 출력부(170)는, 판정부(120)에서 입력된 판정 결과(예를 들면, 1비트의 데이터)에 기초하여 양자화 데이터(Q1 내지 Q4)와 인접 화소 데이터 간의 차분치(D1 내지 D4)를 선택적으로 출력한다.
상기 구성에 의하면, 엣지 영역 이외의 영역에 대해서는 양자화하지 않기 때문에 화질 열화를 억제할 수 있다. 또 상기 구성에 의하면, 엣지 영역에 대해서는 양자화하기 때문에 화상 전송시의 소비전력 및 EMI를 줄일 수 있다. 특히 상기 구성에 의하면, 시각적으로 두드러지기 어려운 엣지 영역으로만 화질 열화를 한정할 수 있다. 또한 상기 구성에 의하면, 양자화에 의해 화상이 압축되기 때문에 메모리 점유량 및 화상 전송시에 필요한 배선수를 줄일 수 있다. 또 상기 구성에 의하면, 인접 화소 데이터 간의 차분치를 산출할 수만 있으면 되기 때문에 라인 메모리가 불필요해져 회로 규모를 축소할 수 있다.
도 3은, 제1 부호화부(150) 및 제2 부호화부(160)의 기능을 설명하기 위한 도면이다.
제1 부호화부(150)는, 제1 영역으로 판정된 영역에 관하여 획득한 양자화 데이터(Q1 내지 Q4)(양자화부(140)에 의해 양자화된 차분치)를 부호화한다. 또 제2 부호화부(160)는, 제2 영역으로 판정된 영역에 관하여 획득한 인접 화소 데이터 간의 차분치(D1 내지 D4)를 부호화한다.
이와 같이 양자화 데이터(Q1 내지 Q4)는 제1 부호화부(150)에 의해 부호화할 수 있다. 이하에서는 양자화 데이터(Q1 내지 Q4)가 제1 부호화부(150)에 의해 부호화됨으로써 얻어지는 데이터를 부호화 데이터(E1 내지 E4)라고 한다. 또 차분치(D1 내지 D4)는 제2 부호화부(160)에 의해 부호화할 수 있다. 이하에서는 차분치(D1 내지 D4)가 제2 부호화부(160)에 의해 부호화됨으로써 얻어지는 데이터를 부호화 데이터(F1 내지 F4)라고 한다.
부호화의 기법은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면 제1 부호화부(150)는, 양자화 데이터(Q1 내지 Q4)(양자화부(140)에 의해 양자화된 차분치)를 부호화함으로써 해당 차분치의 사이즈보다 작은 사이즈의 데이터로 변환할 수 있다. 구체적으로, 제1 부호화부(150)는 양자화 데이터(Q1 내지 Q4) 각각의 사이즈를 A1비트로 하고, A1>B1으로 한 경우 A1비트의 레인지를 가진 양자화 데이터(Q1 내지 Q4)를 B1비트의 레인지를 가진 부호화 데이터(E1 내지 E4)에 수용하기 위한 부호화를 행한다. 이와 같이 하여 제1 부호화부(150)에 의해 부호화가 이루어지면 화상이 더 압축되기 때문에 메모리 점유량 및 화상 전송시에 필요한 배선수를 더 줄일 수 있다.
제2 부호화부(160)는 인접 화소 데이터 간의 차분치(D1 내지 D4) 각각의 상위 비트를 잘라냄으로써 해당 차분치(D1 내지 D4) 각각을 해당 차분치(D1 내지 D4)의 사이즈보다 작은 사이즈의 데이터로 변환할 수 있다. 여기에서, 상기 상위 비트는, 인접 화소 데이터 간의 차분치(D1 내지 D4) 각각을 구성하는 비트 중 판정부(120)에 의해 사용된 문턱값의 비트수를 초과하는 부분에 상당한다. 예를 들면 이와 같은 상위 비트의 절단에 의해 제2 부호화부(160)는 인접 화소 데이터 간의 차분치(D1 내지 D4) 각각의 사이즈를 A2비트로 하고, A2>B2로 한 경우 A2비트의 레인지를 가진 차분치(D1 내지 D4)를 B2비트의 레인지를 가진 부호화 데이터(F1 내지 F4)에 수용하기 위한 부호화를 행한다. 이와 같이 하여 제2 부호화부(160)에 의해 부호화가 이루어지면 화상이 더 압축되기 때문에 메모리 점유량 및 화상 전송시에 필요한 배선수를 더 줄일 수 있다.
10비트의 화소 데이터를 8비트로 부호화하는 경우를 예로 들어 보다 구체적으로 설명하기로 한다. 각각이 10비트의 사이즈를 가진 화소 데이터 간의 차분치는 -1023에서 +1023까지의 값을 취할 수 있다. 이 차분치가 판정부(120)에 들어가 한 개 영역 내의 4개의 연속한 차분치(D1∼D4)가 모두 -127에서 +127까지의 값이라고 판정부(120)에 의해 판정된 경우, 양자화하지 않아도 8비트(256단계)로 차분치(D1∼D4)를 전송할 수 있다.
한편 4개의 연속한 차분치(D1∼D4) 중 어느 하나라도 -127에서 +127까지의 값을 초과한다고 판정부(120)에 의해 판정된 경우, 그 영역에 엣지가 포함된다고 판정하고, 양자화부(140)는 ±1023의 레인지를 가진 각 차분치를 8비트로 양자화한다. 엣지 영역에서는, 인접 화소 데이터 간의 차분치가 크기 때문에 비트 천이는 줄어들지 않는 경우도 있다. 한편 엣지 영역 근방은 인접 화소간의 차분치가 작아지고 또한 양자화됨으로써 차분치가 작아지기 때문에 비트 천이가 쉽게 줄어든다. 차분치가 0 근방에 집중되는 화상의 성질상, 양자화되지 않는 평탄부에서도 비트 천이가 쉽게 줄어든다.
또 제1 부호화부(150)는, 양자화 데이터(Q1∼Q4)(양자화부(140)에 의해 양자화된 차분치)에 대해 부호를 할당할 때 절대값이 작은 차분치부터 순서대로 0을 기준으로 한 허밍 거리가 작은 부호를 할당해도 좋다. 도 3에 도시한 테이블은, 양자화 데이터(Q1∼Q4)와 부호화 데이터(E1∼E4)와의 대응 관계의 일례를 도시한다. 제1 부호화부(150)는, 이와 같은 대응 관계에 기초하여 부호화해도 좋다. 상기 부호화에 의하면, 양자화 데이터(Q1∼Q4)가 0 또는 그 근방에 집중하는 경향을 살려 부호화시에 필요한 비트 천이를 줄임으로써 소비전력을 줄일 수 있다.
마찬가지로 제2 부호화부(160)는, 인접 화소 데이터 간의 차분치(D1∼D4)에 대해 부호를 할당할 때 절대값이 작은 차분치부터 순서대로 0을 기준으로 한 허밍 거리가 작은 부호를 할당해도 좋다. 도 3에 도시한 테이블은, 인접 화소 데이터 간의 차분치(D1∼D4)와 부호화 데이터(F1∼F4)와의 대응 관계의 일례를 도시하였다. 제2 부호화부(160)는, 이와 같은 대응 관계에 기초하여 부호화해도 좋다. 상기 부호화에 의하면, 인접 화소 데이터 간의 차분치(D1∼D4)가 0 또는 그 근방에 집중하는 경향을 살려 부호화시에 필요한 비트 천이를 줄임으로써 소비전력을 줄일 수 있다.
도 4는, 버퍼부(180) 및 출력부(190)의 기능을 설명하기 위한 도면이다. 상기와 같이 데이터 출력부(170)로부터의 출력 데이터는 다른 장치에 전송되는데, 판정부(120)에 의한 판정 결과도 다른 장치에 전송될 필요가 있다. 차분치가 양자화되는지 여부를 다른 장치에서 영역마다 파악하기 때문이다. 그때 출력 데이터와 판정 결과가 하나씩 번갈아 출력되면 비트 천이가 많아져 소비전력이 높아질 가능성이 있다.
따라서 우선 버퍼부(180)는, 판정부(120)에 의한 판정 결과를 소정수의 영역 각각에 관하여 축적하도록 하면 된다. 그리고 출력부(190)는 데이터 출력부(170)로부터의 출력 데이터를 소정수의 영역 각각에 관하여 출력하는 동작과, 버퍼부(180)에 의해 축적된 소정수의 영역 각각에 관한 판정 결과를 출력하는 동작을 번갈아 행하도록 하면 된다. 출력부(190)에서 출력된 데이터는, 예를 들면 다른 장치(화상 처리장치(10)의 내부 또는 외부에 존재하는 장치)로 전송된다.
데이터 출력부(170)로부터의 출력 데이터는, 양자화 데이터(Q1∼Q4) 또는 인접 화소 데이터 간의 차분치(D1∼D4)이다(이들이 부호화되어 있는 경우에는 부호화 데이터(E1∼E4) 또는 부호화 데이터(F1∼F4)이다). 이와 같이 하여 데이터가 출력되면, 소정수의 영역 각각에 관한 출력 데이터가 연속하여 출력된 후에 소정수의 영역 각각에 관한 판정 결과가 일괄적으로 출력되기 때문에 출력 데이터가 연속하여 출력되는 동안에는 비트 천이를 줄여 소비전력을 줄일 수 있다. 이하에서는 소정수가 「8」이라고 설명을 계속하는데 소정수는 여러 개라면 특별히 한정되지 않는다.
도 4에는, 도 2에 도시한 예와 같이 하나의 영역이 4화소에 의해 구성되고, 8영역에 의해 하나의 단위가 구성되어 있는 경우에 출력부(190)에 의해 출력되는 데이터의 예가 도시되어 있다. 이와 같은 경우 각 영역에 관하여 1비트의 판정 결과가 발생하기 때문에 버퍼부(180)는 이 판정 결과를 송신 비트폭인 8비트분을 축적하고, 출력부(190)는 축적된 8비트분의 판정 결과를 차분치(양자화 데이터 또는 비압축 데이터)의 사이사이로 전송한다. 비압축 데이터는 양자화되지 않은 차분치에 상당한다.
우선 출력부(190)는, 전송 데이터의 선두 어드레스(1어드레스분)에 8영역분의 판정 결과를 기입한다. 이하에서 한 개 영역분의 판정 결과를 판정 정보라고도 한다. 그 이후 출력부(190)는 4화소분의 차분치에 의해 구성되는 한 개 영역의 출력 데이터를 8영역분 전송한다. 예를 들면 1화소의 차분치는 1어드레스분 기입되어 전송된다. 1영역이 4화소분이고 송신 비트폭이 8비트인 경우, 판정 정보는 32어드레스에 한 번의 타이밍으로 전송한다. 이와 같이 출력부(190)는 데이터 출력부(170)로부터의 출력 데이터와 버퍼부(180)로부터의 판정 정보 중 어느 하나를 소정 타이밍마다 전환하여 선택적으로 출력한다.
아울러 차분치는 기본적으로 0 근방에 모이기 때문에 비트 천이가 적지만, 판정 정보는 화상과 무관한 정보이므로 그 전의 데이터로부터의 비트 천이, 그 후의 데이터로의 비트 천이 모두 증가할 가능성이 있다. 그러나 판정 정보의 전송은 32어드레스에 한 번 이루어질 뿐이므로 판정 정보의 전송에 의한 소비전력의 증가는 미미하다. 또 이와 같이 판정 정보를 전송하기로 하면 32어드레스에 대해 1어드레스의 추가가 필요하다. 예를 들면 수평 화소수가 1280 픽셀(pixel)의 화상인 경우 어드레스 공간이 40 픽셀(pixel)만큼 연장되어 1320 픽셀(pixel)의 수평 화소수를 확보할 필요가 있다. 단, 송신 비트폭은 10비트에서 8비트로 감소하였기 때문에 메모리 비트의 점유 공간으로서는 오히려 크게 축소되었다.
도 5는, 화상 처리장치(10)의 동작 흐름을 도시한 흐름도이다.
우선, 판정부(120)는 최초의 영역을 처리 대상으로서 선택한다(S10).
계속해서 판정부(120)는 차분치(D1∼D4) 중 어느 것이 문턱값을 초과하는지 여부를 판정한다(S20). 판정부(120)에 의해 차분치(D1∼D4) 중 어느 하나가 문턱값을 초과하였다고 판정된 경우에는(S20에서 「예」), 해당 영역이 제1 영역으로 판정된 경우에서의 처리(S32∼S38)로 이행된다. 한편 판정부(120)에 의해 차분치(D1∼D4) 중 어느 것도 문턱값을 초과하지 않았다고 판정된 경우에는(S20에서 「아니오」), 해당 영역이 제2 영역으로 판정된 경우에서의 처리(S42∼S48)로 이행된다.
판정부(120)에 의해 해당 영역이 제1 영역으로 판정된 경우에는(S20에서 「예」), 버퍼부(180)는 제1 영역으로 판정되었다는 내용을 나타내는 판정 결과를 축적하고(S32), 양자화부(140)는 차분치(D1∼D4)를 양자화한다(S34). 계속해서 제1 부호화부(150)는 양자화 데이터(Q1∼Q4)를 부호화함으로써 부호화 데이터(E1∼E4)를 생성하고(S36), 데이터 출력부(170)는 부호화 데이터(E1∼E4)를 출력한다(S38).
한편 판정부(120)에 의해 해당 영역이 제2 영역으로 판정된 경우에는(S20에서 「아니오」), 버퍼부(180)는 제2 영역으로 판정되었다는 내용을 나타내는 판정 결과를 축적한다(S42). 계속해서 제2 부호화부(160)는 차분치(D1∼D4)를 부호화함으로써 부호화 데이터(F1∼F4)를 생성하고(S46), 데이터 출력부(170)는 부호화 데이터(F1∼F4)를 출력한다(S48).
계속해서 출력부(190)는 8영역분의 처리가 완료되었는지 여부를 판정하고(S50), 8영역분의 처리가 완료되지 않았다고 판정한 경우에는(S50에서 「아니오」), S52로 진행된다. 한편 출력부(190)는 8영역분의 처리가 완료되었다고 판정한 경우에는(S50에서 「예」), 버퍼부(180)에 축적되어 있는 8영역분의 판정 결과를 출력한다(S51).
계속해서 판정부(120)는 전(全) 영역에 관한 처리가 완료되었는지 여부를 판정하고(S52), 전 영역에 관한 처리가 완료되지 않았다고 판정한 경우에는(S52에서 「아니오」), 다음 영역을 처리 대상으로서 선택하고(S53), 처리 대상으로서 선택한 영역에 관한 처리로 되돌아온다(S20). 즉, 전 영역에 관한 처리가 완료될 때까지 S20 이후의 처리가 반복된다. 한편 판정부(120)는 전 영역에 관한 처리가 완료되었다고 판정한 경우에는(S52에서 「예」), 처리를 종료한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 관한 화상 처리장치(10)는 소정 화소 수의 화소 데이터에 의해 구성되는 여러 개의 영역 각각이, 인접 화소 데이터 간의 차분치 중 어느 하나가 문턱값을 초과하는 제1 영역과 인접 화소 데이터 간의 차분치 전부가 문턱값 이하인 제2 영역 중 어느 것인지를 판정하는 판정부(120)를 구비한다. 또 화상 처리장치(10)는, 제1 영역으로 판정된 영역에 관하여 인접 화소 데이터 간의 차분치를 양자화하는 양자화부(140)를 구비한다. 또한 화상 처리장치(10)는 제1 영역으로 판정된 영역에 관하여는 양자화부(140)에 의해 양자화된 차분치를 출력하고, 제2 영역으로 판정된 영역에 관하여는 인접 화소 데이터 간의 차분치를 출력하는 데이터 출력부(170)를 구비한다.
상기 구성에 의하면, 엣지 영역 이외의 영역에 대해서는 양자화하지 않기 때문에 화질 열화를 억제할 수 있다. 또 상기 구성에 의하면 엣지 영역에 대해서는 양자화하기 때문에 화상 전송시의 소비전력 및 EMI를 줄일 수 있다. 엣지 영역에는 엣지 영역 부근도 포함된다. 특히 상기 구성에 의하면, 시각적으로 두드러지기 어려운 엣지 영역으로만 화질 열화를 한정할 수 있다. 또한 상기 구성에 의하면, 양자화에 의해 화상이 압축되기 때문에 메모리 점유량 및 화상 전송시에 필요한 배선수를 줄일 수 있다. 또 상기 구성에 의하면, 인접 화소 데이터 간의 차분치를 산출할 수만 있으면 되기 때문에 라인 메모리는 불필요해져 회로 규모를 축소할 수 있다.
보다 상세하게는, 본 발명의 실시형태에 의하면 화질 열화가 두드러지기 쉬운 평탄부에서는 차분치를 양자화하지 않고 송신함으로써 화질 열화를 0으로 억제하고, 엣지 영역과 그 주변에서는 화질 열화가 두드러지기 어렵기 때문에 차분치를 양자화하여 송신함으로써 데이터를 압축할 수 있다. 즉, 본 실시형태에 의하면 화질 유지, 소비전력 저감, EMI 저감, 메모리 용량 삭감, 배선수 삭감이라는 여러 개의 장점을 동시에 달성할 수 있다. 아울러 본 실시형태에 의하면, 비트 천이 수가 약 50% 절약되고, 메모리 용량이 약 20% 절약되고, 배선수가 약 20% 절감될 수 있다.
본 발명의 실시형태는, 이미 개시되어 있는 선행 기술문헌에 기재된 기술과는 다르다. 특허문헌 2에 기재된 기술에서는, 주위의 화소 분포에 의해 양자화 특성을 전환하였는데, 본 발명의 실시형태에 나타낸 바와 같은 양자화 특성의 판정 정보를 필요로 하지 않는다. 이 점에서, 특허문헌 2에 기재된 기술이 합리적으로 보이지만, 본 발명의 실시형태에 나타낸 바와 같은 양자화를 하지 않는다는 특성을 해당 기술에 부여할 수 없어 화질의 열화를 피할 수 없다는 측면이 있다.
특허문헌 2에 기재된 기술은, 송신 대상 화소보다 전의 화소 군을 사용하여 송신 대상 화소의 성질을 어디까지나 「예측」하여 양자화 특성을 전환할 뿐이며, 엣지 영역에서는 예측이 어긋나기도 한다. 따라서 양자화기는 반드시 차분치의 풀 레인지를 확보해 두어야 한다. 비트폭을 감소시키는 것을 전제로 한, 화질 열화시키지 않는 양자화기라는 것은 이론상 생성할 수 없기 때문에 화상 전역에서 반드시 화질 열화가 발생한다. 한편 본 발명의 실시형태에 관한 화상 처리장치(10)는, 사전에 차분치의 분포를 조사하여 양자화하지 않고 차분치를 전송할 수 있는지 여부를 파악한 후에 양자화를 할지 여부를 판정하기 때문에 양자화하지 않는 수단을 사용할 수 있다.
본 발명의 실시형태에서는, 구체 예로서 10비트에서 8비트로의 압축에 대해서 설명하였으나, 이 예에 따르지 않고 12비트에서 10비트로의 압축이어도 좋고, 14비트에서 10비트로의 압축이어도 무방하다. 단, 원 데이터와 압축 데이터와의 비트수 차가 지나치게 크면 비압축으로 전송되는 영역이 적어져 화질 열화가 커지는 것에 주의가 필요하다. 본 발명의 실시형태의 특징을 살리기 위해서는 비트수를 지나치게 줄이지 않는 편이 바람직하다.
또 본 발명의 실시형태에서는, 한 개 영역이 4화소에 의해 구성되는 경우를 예로 들어 설명하였으나, 한 개 영역을 구성하는 화소수는 다른 화소수여도 무방하다. 단, 너무 크게 하면 엣지에서 떨어진 평탄부까지 양자화의 대상이 되어 화질 열화를 쉽게 검지할 수 있게 된다. 반대로 너무 작게 하면 판정 정보를 전송하는 빈도가 증가하여 비트 천이 증가(=소비전력의 증가), 메모리 어드레스수의 증가(고속 동작 방해)로 이어진다.
아울러 양자화하는 조건으로서, 10비트에서 8비트로 압축할 경우에 차분치가 -127에서 +127까지의 범위 내(=256단계, 8비트)로 수용된다는 조건을 예로 들어 설명하였다. 그러나 양자화하는 조건에서 규정되는 레인지는, 압축 후의 비트수 레인지와 일치시키지 않아도 좋다. 예를 들면 압축 후의 비트가 8비트여도 양자화하는 조건을, 차분치가 -64에서 +64까지의 범위 내(=128단계, 7비트)로 수용된다는 조건으로 해도 좋다. 이와 같은 조건으로 하면 양자화하는 영역이 축소되기 때문에 소비전력 저감 효과는 저하되지만 화질 열화를 줄일 수 있다.
이상, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해서 상세히 설명하였으나 본 발명은 상기 예로 한정되지는 않는다. 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 기술적 사상의 범주내에서 각종 변경예 또는 수정예를 생각해낼 수 있는 것은 명백하며 이들에 대해서도 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것으로 이해된다.
10 화상 처리 장치
110 차분 산출부
120 판정부
130 지연 처리부
140 양자화부
150 제1 부호화부
160 제2 부호화부
170 데이터 출력부
180 버퍼부
190 출력부
P1∼P4 화소 데이터
D1∼D4 차분치
R1∼R3 영역
Q1∼Q4 양자화 데이터
E1∼E4 부호화 데이터
F1∼F4 부호화 데이터

Claims (8)

  1. 소정 화소수의 화소 데이터에 의해 구성되는 복수의 영역 각각이, 인접 화소 데이터 간의 차분치 중 어느 하나가 문턱값을 초과하는 제1 영역과 인접 화소 데이터간의 차분치 전부가 문턱값 이하인 제2 영역 중 어디에 해당하는지를 판정하는 판정부;
    상기 제1 영역으로 판정된 영역에 관하여 인접 화소 데이터 간의 차분치를 양자화하는 양자화부; 및
    상기 제1 영역으로 판정된 영역에 관하여 상기 양자화부에 의해 양자화된 차분치를 부호화하는 제1 부호화부;
    상기 제2 영역으로 판정된 영역에 관하여 인접 화소 데이터 간의 차분치를 부호화하는 제2 부호화부; 및
    상기 제1 영역으로 판정된 영역에 관하여는 상기 양자화부에 의해 양자화된 차분치 또는 상기 제1 부호화부에 의해 부호화된 양자화된 차분치를 출력하고, 상기 제2 영역으로 판정된 영역에 관하여는 상기 인접 화소 데이터 간의 차분치 또는 상기 제2 부호화부에 의해 부호화된 상기 인접 화소 데이터 간의 차분치를 출력하는 데이터 출력부;를 구비한 것을 특징으로 하는 화상 처리장치.
  2. 삭제
  3. 청구항 3은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제1항에 있어서, 상기 제1 부호화부는,
    상기 양자화부에 의해 양자화된 차분치를 부호화함으로써 해당 차분치의 사이즈보다 작은 사이즈의 데이터로 변환하는 것을 특징으로 하는 화상 처리장치.
  4. 청구항 4은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제1항에 있어서, 상기 제2 부호화부는,
    인접 화소 데이터 간의 차분치의 상위 비트를 잘라냄으로써 해당 차분치의 사이즈보다 작은 사이즈의 데이터로 변환하는 것을 특징으로 하는 화상 처리장치.
  5. 청구항 5은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제1항에 있어서, 상기 제1 부호화부는,
    상기 양자화부에 의해 양자화된 차분치에 대해 부호를 할당할 때 절대값이 작은 차분치부터 순서대로 영을 기준으로 한 허밍 거리가 작은 부호를 할당하는 것을 특징으로 하는 화상 처리장치.
  6. 청구항 6은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제1항에 있어서, 상기 제2 부호화부는,
    인접 화소 데이터 간의 차분치에 대해 부호를 할당할 때 절대값이 작은 차분치부터 순서대로 영을 기준으로 한 허밍 거리가 작은 부호를 할당하는 것을 특징으로 하는 화상 처리장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 판정부에 의한 판정 결과를 소정수의 영역 각각에 관하여 축적하는 버퍼부; 및
    상기 데이터 출력부로부터의 출력 데이터를 상기 소정수의 영역 각각에 관하여 출력하는 동작과, 상기 버퍼부에 의해 축적된 상기 소정수의 영역 각각에 관한 판정 결과를 출력하는 동작을 번갈아 행하는 출력부;를 더 구비한 것을 특징으로 하는 화상 처리장치.
  8. 소정 화소수의 화소 데이터에 의해 구성되는 복수의 영역 각각이, 인접 화소 데이터 간의 차분치 중 어느 하나가 문턱값을 초과하는 제1 영역과 인접 화소 데이터 간의 차분치 전부가 문턱값 이하인 제2 영역 중 어디에 해당하는지를 판정하는 단계;
    상기 제1 영역으로 판정된 영역에 관하여 인접 화소 데이터 간의 차분치를 양자화하는 단계;
    상기 제1 영역으로 판정된 영역에 관하여 양자화된 차분치를 부호화하는 단계;
    상기 제2 영역으로 판정된 영역에 관하여 인접 화소 데이터 간의 차분치를 부호화하는 단계; 및
    상기 제1 영역으로 판정된 영역에 관하여는 양자화된 차분치 또는 양자화 및 부호화된 차분치를 출력하고, 상기 제2 영역으로 판정된 영역에 관하여는 인접 화소 데이터 간의 차분치 또는 부호화된 인접 화소 데이터 간의 차분치를 출력하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 처리방법.
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