KR20010049039A

KR20010049039A - 주파수 변환에 의한 영상확대방법

Info

Publication number: KR20010049039A
Application number: KR1019990053957A
Authority: KR
Inventors: 장흥엽
Original assignee: 윤종용; 삼성전자 주식회사
Priority date: 1999-11-30
Filing date: 1999-11-30
Publication date: 2001-06-15

Abstract

본 발명은 영상신호처리 시스템에 관한 것으로, 특히 영상 확대과정에서 필터링을 가하지 않고 이산 여현 변환(DCT)과 이산 여현 역변환(IDCT)을 수행하여 영상을 확대하기 위한 방법에 관한 것으로, 입력 영상신호를 소정 크기의 화소 블럭으로 분할하여 이산 여현 변환을 우선 수행한다. 이후 가로 및 세로축 확대 배수에 맞추어 상기 이산 여현 변환된 화소 블럭의 고주파 영역에 제로값을 추가하고, 주파수 계수의 직류값에 상기 확대 배수에 따른 가중치를 곱하여 소정 크기의 상기 화소 블럭을 가로 및 세로축으로 확대한후, 가로 및 세로축으로 확대된 상기 화소 블럭을 이산 여현 역변환을 수행하여 확대된 영상신호를 얻음을 특징으로 한다.

Description

주파수 변환에 의한 영상확대방법{IMAGE EXTENSION METHOD BY A FREQUENCY TRANSFORM}

본 발명은 영상확대에 관한 것으로, 특히 영상 확대과정에서 필터링을 가하지 않고 이산 여현 변환(DCT)과 이산 여현 역변환(IDCT)을 이용하여 영상을 확대하기 위한 방법에 관한 것이다.

인간들이 다루는 영상 정보들이 디지털 처리되어 가면서 기존의 아날로그 신호처리에서는 쉽게 제공하지 못하던 응용 및 기능들이 요구되고 있다. 이러한 예중 하나로써 주어진 신호의 확대 및 축소를 들 수 있다. 영상신호의 확대 및 축소는 여러 분야에서 널리 요구되고 있다. 이러한 영상신호의 확대 및 축소를 수행하기 위한 방법으로써 필터링과 재표본화의 방법을 일반적으로 사용하지만, 필터링의 실제 구현상 한계로 인해 이론적인 손실 발생을 피할 수는 없다.

이하 상술한 필터링과 재표본화 방법을 이용하여 영상신호를 확대하는 방법을 좀 더 상세하게 설명하면, 우선 디지털 데이터에 있어서 표현할 수 있는 정보량은 나이키스트 주파수(Nyquist Frequency)로 한정된다. 신호의 축소 및 확대라 함은 표본화 주파수, 즉 해당 신호를 표현하고 있는 신호의 갯수를 바꾼다는 의미로서 표본화 주파수의 변화로 인해 에일리어스(alias) 또는 이미지 노이즈가 필연적으로 발생하게 된다. 이러한 변환 노이즈의 제거를 위해 재표본화 과정 전,후에서 필터링 과정을 병행하여 유입되는 잡음을 제거하게 된다. 즉, 도 1에 도시한 바와 같이 영상신호를 소정 크기로 확대하기 위해서는 업-샘플링과정을 통해 해당 신호를 표현하고 있는 신호의 갯수를 증가시키고 이를 로우 패스 필터를 통해 필터링함으로써 변환에 의한 잡음을 제거한다.

그러나 이론적으로는 상기 필터의 차단 주파수 대역이 가능한 한 급격한 것을 요구하나, 실제 구현에 있어서는 정확한 주파수 특성을 구현함에 있어서 한계가 있기 때문에 차단 주파수 부근에서 어느 정도의 잡음 노이즈가 첨가되거나, 나이키스트 주파수내에 존재하는 원신호에 왜곡이 발생하게 된다.

따라서 본 발명의 목적은 영상확대시 확대 잡음 및 저주파 정보 손실 없이 확대된 영상을 얻을 수 있는 영상확대방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 DCT 및 IDCT 변환을 통해 영상신호를 확대할 수 있는 방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 주파수 변환에 의한 영상확대방법에 있어서,

입력 영상신호를 소정 크기의 화소 블럭으로 분할하여 이산 여현 변환을 수행하는 제1과정과,

가로 및 세로축 확대 배수에 맞추어 상기 이산 여현 변환된 화소 블럭의 고주파 영역에 제로값을 추가하고, 주파수 계수의 직류값에 상기 확대 배수에 따른 가중치를 곱하여 소정 크기의 상기 화소 블럭을 가로 및 세로축으로 확대하는 제2과정과,

가로 및 세로축으로 확대된 상기 화소 블럭을 이산 여현 역변환을 수행하여 확대된 영상신호로 출력하는 제3과정으로 이루어짐을 특징으로 한다.

도 1은 영상을 확대하는 과정을 설명하기 위한 도면.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 영상확대방법을 설명하기 위한 도면.

도 3과 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 영상확대방법에 의해 영상이 확대되는 과정을 설명하기 위한 블럭 예시도.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 주파수 변환에 의한 영상확대방법을 상세히 설명하기로 한다.

우선 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 영상확대방법을 설명하기 위한 도면을 도시한 것이며, 도 3과 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 영상확대방법에 의해 영상이 확대되는 과정을 설명하기 위한 블럭 예시도를 도시한 것이다.

도 2를 참조하면, 우선 DCT(Discrete Cosine Transform) 연산블럭(200)으로 M ×N 크기를 가지는 영상 데이터가 입력되면, 상기 DCT 연산블럭(20)에서는 상기 M ×N 크기의 영상데이터를 DCT연산 수행함으로써 DCT 변환된 M ×N 화소 블럭이 얻어진다. 도 3의 (a)에는 8 ×8 화소 블럭이 영상 데이터로 입력된 경우를 예시한 것이고, (b)는 DCT변환된 8 ×8 화소 블럭을 예시한 것이다. 도 3의 (b)에서 좌측 상단부는 저주파영역을 나타내며 우측 하단부는 고주파 영역을 나타낸다. 즉, 확대하고자 하는 8 ×8 화소 블럭의 영상 데이터는 DCT변환(200)을 통해 주파수 축의 신호로 변환된다.

한편 제로(zero) 확대부(300)는 확대 비율 선택신호 입력에 대응하여 확대배수(j,k)를 세팅하고, 세팅된 확대 배수에 맞추어 상기 DCT 변환된 화소 블럭의 고주파 영역에 제로값을 추가하는 동시에 주파수 계수의 직류값에 확대배수에 따른 가중치를 곱해준다. 상기 "확대 비율 선택신호"라 함은 사용자 선택에 의해 시스템 제어부(도시하지 않았음)로부터 출력되는 신호로써, 전체 영상 혹은 전체 영상중 일부분을 소정 비율로 확대하고자 하는 경우 사용자 선택에 의해 입력되는 신호로 정의한다. 도 3의 예에서는 2배 확대된 16 ×16 화소 블럭을 나타낸 것이며 그 중에서 고주파 영역의 계수들은 모두 "0"의 값을 갖는다.

IDCT 연산블럭(400)은 상기 제로 확대부(300)에서 가로/세로축으로 확대된 jM ×kN 크기의 화소 블럭을 이산 여현 역변환(IDCT)을 수행하여 가로축으로 j배, 세로축으로 k배 확대된 영상 데이터를 출력한다.

즉, 본 발명은 도 2에 도시한 바와 같이 주어진 영상(M ×N)을 DCT 변환하고, 확대 비율 선택신호 입력에 대응하여 세팅된 확대배수(j,k)에 맞추어 상기 DCT 변환된 화소 블럭의 고주파 영역에 제로값을 추가하는 동시에 주파수 계수의 직류값에 상기 확대배수(j,k)에 따른 가중치를 곱하여 가로/세로축으로 확대된 jM ×kN 크기의 화소 블럭을 만든다. 이후 확대된 jM ×kN 크기의 화소 블럭을 IDCT 변환함으로써, 최종적으로는 가로 및 세로축으로 j 및 k배 확대된 영상데이터를 얻을 수 있게 되는 것이다. 이에 따라 본 발명은 일반적인 영상확대방법에서와 같은 필터링 과정을 거치지 않기 때문에 필터의 차단 주파수 부근에서 발생하는 잡음 노이즈의 발생을 억제할 수 있게 되는 것이다.

만약 전체 영상을 직접 확대하는 경우에는 연산 시간이 장기화될 수 있기 때문에 전체 영상의 일부분만을 선택하여 확대하는 것이 바람직하다. 한편 전체 영상을 특정 단위로 나누어 확대하고자 한다면, 가로/세로 축으로 각각 A,B단위(이때 A 〈 M, B 〈 N)씩 중첩되게 영상을 확대 단위로 나누어 DCT변환을 수행하고 이를 확대배수에 맞추어 확대한후 IDCT변환을 수행하여 최종적으로 확대영상을 얻는다. 그리고 각 단위별로 확대된 영상에서 중첩되는 부분은 평균값을 취하여 전체 영상을 구성하거나, 각 단위별로 확대된 영상에서 중첩되지 않는 부분만을 모아서 전체 영상을 구성하여 영상 표시장치로 출력하여 줄 수도 있다. 이와 같이 하는 이유는 영상 확대시 블럭의 에지(edge)간에 상관성을 고려하지 않기 때문에 블럭 효과가 나타나기 때문이다. 따라서 전체 영상 확대시 가로/세로 축으로 각각 A,B단위(이때 A 〈 M, B 〈 N)씩 중첩되게 영상을 확대하면 각 블럭간에는 블럭 효과가 나타나지 않게 된다.

상술한 바와 같이 본 발명은 일반적인 영상확대방법에서와 같은 필터링 과정을 거치지 않기 때문에 필터의 차단 주파수 부근에서 발생하는 잡음 노이즈의 발생을 억제할 수 있음은 물론, 나이키스트 주파수내에 존재하는 원신호에 왜곡이 발생할 수 있는 가능성을 배제할 수 있는 장점이 있다.

Claims

주파수 변환에 의한 영상확대방법에 있어서,

입력 영상신호를 소정 크기의 화소 블럭으로 분할하여 이산 여현 변환을 수행하는 제1과정과,

가로 및 세로축 확대 배수에 맞추어 상기 이산 여현 변환된 화소 블럭의 고주파 영역에 제로값을 추가하고, 주파수 계수의 직류값에 상기 확대 배수에 따른 가중치를 곱하여 소정 크기의 상기 화소 블럭을 가로 및 세로축으로 확대하는 제2과정과,

가로 및 세로축으로 확대된 상기 화소 블럭을 이산 여현 역변환을 수행하여 확대된 영상신호로 출력하는 제3과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 영상확대방법.
제1항에 있어서, 상기 확대 배수는 사용자에 의해 세팅되는 확대 비율 선택신호 입력에 따라 가변됨을 특징으로 하는 영상확대방법.
주파수 변환에 의한 영상확대방법에 있어서,

입력되는 전체 영상신호를 소정 크기의 블럭 단위로 중첩 분할하여 분할된 각각의 화소 블럭을 이산 여현 변환하는 제1과정과,

가로 및 세로축 확대 배수에 맞추어 상기 이산 여현 변환된 화소 블럭의 고주파 영역에 제로값을 추가하고, 주파수 계수의 직류값에 상기 확대 배수에 따른 가중치를 곱하여 상기 이산 여현 변환된 화소 블럭을 가로 및 세로축으로 확대하는 제2과정과,

가로 및 세로축으로 확대된 상기 화소 블럭을 이산 여현 역변환하는 제3과정과,

이산 여현 역변환되어 확대된 상기 화소 블럭 각각에서 중첩되는 부분의 평균값을 구하여 전체 영상을 구성한후 표시장치로 출력하는 제4과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 영상확대방법.
주파수 변환에 의한 영상확대방법에 있어서,

입력되는 전체 영상신호를 소정 크기의 블럭 단위로 중첩 분할하여 분할된 각각의 화소 블럭을 이산 여현 변환하는 제1과정과,

가로 및 세로축 확대 배수에 맞추어 상기 이산 여현 변환된 화소 블럭의 고주파 영역에 제로값을 추가하고, 주파수 계수의 직류값에 상기 확대 배수에 따른 가중치를 곱하여 상기 이산 여현 변환된 화소 블럭을 가로 및 세로축으로 확대하는 제2과정과,

가로 및 세로축으로 확대된 상기 화소 블럭을 이산 여현 역변환하는 제3과정과,

이산 여현 역변환되어 확대된 상기 화소 블럭 각각에서 중첩되지 않는 부분만을 모아서 전체 영상을 구성하여 표시장치로 출력하는 제4과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 영상확대방법.