KR20030069897A - 화상 선명도 개선 방법 및 장치 - Google Patents
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Abstract
a) 스텝/에지(step/edge) 강화 알고리즘에 기초하여 화상들을 처리하여, 스텝/에지 강화된 화상들을 얻는 단계와, b) 텍스처(texture) 강화 알고리즘에 기초하여 상기 화상들을 처리하여 텍스처 강화된 화상들을 얻는 단계, 및 c) 상기 스텝/에지 강화된 화상들을 텍스처 강화된 화상들과 혼합하여, 선명도 개선된 화상들을 갖는 비디오 신호를 얻는 단계를 포함하는 비디오 신호에 포함된 화상들의 선명도를 개선시키는 방법으로서, 상기 단계 a) 및 단계 b)는 상기 화상들에 관련된 움직임 정보에 의존하여 수행된다.
Description
본 발명은 비디오 신호에 포함된 화상들의 선명도(sharpness)를 개선하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
최근 수년간, 영상(image) 처리 알고리즘들을, TV 스크린들과 같은 표시 장치에 실행하는 것이 일반화되어 왔다. 계산상의 자원들은 지속적으로 증가하고 있기 때문에, 매우 복잡한 영상 처리 알고리즘들을 동작시키는 것마저도 가능하다. 그러한 영상 처리 알고리즘들의 사용은 화상 품질을 상당히 개선시키는 결과를 가져온다.
영상 처리에 관련된 중요한 분야는 선명도/명료도 강화(sharpness/clearness enhancement)이다. 특히 비디오 신호들(TV 신호들)의 품질을 개선시키기 위해서 이 분야에서 많은 노력들을 해왔다. 선명도/명료도를 개선시키는 방법은, 움직임을 포함하는 비디오 신호들의 경우와, 움직임을 포함하지 않는 비디오 신호들의 경우에 상이하기 때문에, 그들의 거동을 이러한 신호들 내의 변하는 움직임에 맞게 개작한 알고리즘들이 개발되어왔다. 예를들면, EP 0 164 203 A2에는 비디오 신호 내에서의 움직임을 고려한 수직 디테일 강화 방법이 기재되어 있다. 화면에서 움직임이 일어나지 않으면, 수직 디테일이 추가되고 휘도를 나타내는 신호로부터 빼서, 제 1 및 제 2 강화된 휘도 신호들을 형성한다.
본 발명의 목적은 높은 유연성을 보여주는 동시에 화상 선명도를 더욱 개선시킬 수 있는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
이러한 목적을 해결하기 위해서, 본 발명은 청구항 1항에 따른 화상들의 선명도를 개선하기 위한 방법을 제공한다. 또한, 본 발명은 청구항 13항에 따른 상기 방법을 실행하기 위한 장치를 제공한다. 마지막으로, 청구항 20항에 따른 컴퓨터 프로그램 제품이 제공된다.
도 1은 본 발명에 따른 장치의 바람직한 실시예를 도시하는 도면.
도 2는 텍스처 강화 알고리즘이 동작하는 방법을 설명하는 제 1 예의 개략도.
도 3은 텍스처 강화 알고리즘이 동작하는 방법을 설명하는 제 2 예의 개략도.
도 4는 텍스처 강화 알고리즘이 동작하는 방법을 설명하는 제 2 예의 개략도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 장치 2 : 스텝/에지 강화 수단
3 : 텍스처 강화 수단 4 : 움직임 검출 수단
5 : 스텝/에지 검출 수단 6 : 특징 검출 수단
7 : 입력 버퍼 8 : 외부 제어 수단
9 : 제 1 혼합 수단 10 : 제 2 혼합 수단
11 : 제 3 혼합 수단 12 : 제 4 혼합 수단
13 : 출력 버퍼
본 발명에 따라,
a) 스텝/에지(step/edge) 강화 알고리즘에 기초하여 화상들을 처리하여, 스텝/에지 강화된 화상들을 얻는 단계와,
b) 텍스처(texture) 강화 알고리즘에 기초하여 상기 화상들을 처리하여 텍스처 강화된 화상들을 얻는 단계와,
c) 상기 스텝/에지 강화된 화상들을 텍스처 강화된 화상들과 혼합하여, 선명도 개선된 화상들을 갖는 비디오 신호를 얻는 단계를 포함하며, 상기 단계 a) 및 단계 b)는 상기 화상들에 관련된 움직임 정보에 의존하여 수행되는, 비디오 신호에 포함된 화상들의 선명도를 개선시키는 방법이 제공된다.
바꾸어 말하면, 처리될 (비디오 신호 안에 포함된) 화상들의 "스트림 (stream)"은 두개의 동일한 화상 스트림들로 복제되며, 상기 복제된 화상 스트림들 중의 하나는 스텝/에지 강화 알고리즘에 기초하여 처리되며, 다른 하나의 화상 스트림은 텍스처 강화 알고리즘에 기초하여 처리된다. 이들 두개의 처리 절차들은 동시에 실행되는 것이 바람직하다. 이 스텝/에지 강화 알고리즘은, 화상들의 특별한 부분들/성질들을 강화시키기에 특히 적합한 비-선형 계산들을 포함한다. 스텝/에지 강화 알고리즘은, 예컨대 집의 지붕과 상부 푸른 하늘 사이의 트랜지션을 개선시키기에 완전히 적합하다. 그러한 트랜지션은 "정상적인" 선명도 강화 알고리즘을 사용하면 불충분하게 개선될 수 있다. 스텝/에지 강화 알고리즘을 사용하여 처리되기에 적합한 화상의 부분들의 또다른 예들은, 정상 화상 위의, 창문들의 경계들, 얼굴에 있는 눈들, 및 (문자들과 같은) 그래픽스의 인공 오버레이(overlay)이다. 일반적으로, 이 알고리즘은 표준 고주파 증폭의 경우에 가장자리들에서 발생하는 "오버슈트(overshoot)" 로 알려진 현상을 피하려는 것으로 말할 수 있다. 기본 원리는 리미터와 같은 비-선형 오퍼레이션을 사용하여, 오버슈트가 있다고 가정하고 그것을 적절하게 잘라내는 것이다.
따라서, 텍스처 강화 알고리즘은 바람직하게는 전체 화상의 선명도를 강화시키기에 적합한, 고역 통과 필터 계산들 및/또는 2차 미분 계산들을 실행한다. 가능한 실현들로는, 매트릭스 커넬(matrix kernel)을 사용하여 1차원 또는 2차원 필터 계산들, 행들과 열들 상에서 연산하는 1차원 또는 2차원 분리가능한 필터 계산들, 또는 대각선들 상에서 연산하는 1차원 또는 2차원 분리가능한 필터 계산들이 있다. 텍스처 강화 알고리즘을 사용하여 처리되기에 적합한 화상 구조들 또는 화상 부분들의 예로는 잔디, 물, 나무들 및 머리들이 있다. 스텝/에지 강화 알고리즘과 텍스처 강화 알고리즘 사이의 주된 차이는 텍스처 강화 알고리즘은 오버슈트를 잘라내지 않는다는 것인데, 왜냐하면, 상기 영역들의 불규칙적인 구조들 때문에 텍스처강화 알고리즘에 의해 처리될 화상 영역에서 명백한 오버슈트가 빗겨가고 있기 때문이다. 바람직한 실시예에서, 스텝/에지 강화 알고리즘과 텍스처 강화 알고리즘은, 스텝/에지 강화 처리에 추가되는 오버슈트를 피하기 위한 비-선형 오퍼레이션을 제외하고는 동일하다.
두개의 처리된 화상 스트림들은, 하나의 화상 스트림의 각 화상을, 나머지 다른 하나의 화상 스트림의 그의 대응하는 화상과 혼합하는 방법으로 혼합하는 것이 바람직하다. 그렇게해서 생성되는 재통합된 화상 스트림은, 선명도가 개선된 화상들을 포함하는 비디오 신호이다.
두개의 상이한 알고리즘들의 상기 설명된 조합은 매우 우수한 선명도 결과들을 얻을 수 있게 한다. 본 발명의 방법은 상기 화상들 내에 존재하는 움직임을 더 고려하기 때문에, 움직임있는 화상들과 움직임없는 화상들 두가지 모두에서 우수한 선명도 결과들이 달성될 수 있다. 두개의 상이한 알고리즘들 및 움직임 검출의 조합은, 화상 선명도를 개선시키기 위한 매우 효과적이고 유연성있는 방법을 제공한다.
바람직한 실시예에서, 두개의 복제된 화상 스트림들의 각각은, 대응하는 강화 알고리즘들을 실행하기 전에 다시 복제된다. 그 결과로서, 각 강화 알고리즘은 두개의 화상 스트림들을 처리한다.
본 발명에 따른 스텝/에지 강화 알고리즘은 다음과 같은 연산을 수행한다. 제 1 방식(제 1 화상 스트림)에서, 현재 처리되는 화상의 정보만을 사용하여 상기 화상을 강화시킴으로써 제 1 스텝/에지 화상들을 얻는다. 제 2 방식(제 2 화상 스트림)에서, 이전 또는 후속 처리될 화상들의 정보 뿐만 아니라 현재 처리되는 화상들의 정보를 사용하여 상기 화상을 강화시킴으로써, 제 2 스텝/에지 강화된 화상들을 얻는다. 제 1 단계/에지 강화된 화상들의 각각은 움직임 정보에 따라 제 2 스텝/에지 강화된 화상들의 그의 대응하는 화상과 혼합된다. 그 결과, 단계 a)에서 언급된 "최종" 스텝/에지 강화된 화상들이 얻어진다.
또한, 본 발명에 따른 텍스처 강화 알고리즘은 바람직하게는 다음 연산을 수행한다. 제 1 방식(제 3 화상 스트림)에서, 현재 처리되는 화상의 정보만을 사용하여 상기 화상을 강화시킴으로써, 제 1 텍스처 강화 화상들을 얻는다. 제 2 방식(제 4 화상 스트림)에서, 이전 또는 후속 처리될 화상들의 정보 뿐만 아니라 현재 처리되는 화상의 정보를 사용하여 상기 화상을 강화시킴으로써, 텍스처 강화 화상들을 얻는다. 제 1 텍스처 강화 화상들의 각각은 움직임 정보에 따라 제 2 텍스처 강화 화상들의 그의 대응하는 화상과 혼합된다. 그 결과, 단계 b)에서 언급된 바와 같은 "최종" 텍스처 강화된 화상들이 얻어진다.
큰 움직임이 있으면, 처리의 제 1 방식(필드 강화이라고도 언급됨)에 각각 더많은 강조(emphasis)가 주어지며, 반면 작은 움직임의 경우에는 제 2 방식(프레임 강화이라고도 언급됨)이 각각 더욱 강조된다. 상기 제 1 및 제 2 화상 스트림들을 각각 함께 혼합할 때 그 비율을 결정함으로써 강조가 주어진다.
그 혼합비는, 다이내믹하게 조정할 수 있으며, 비디오 신호의 부분이 되는 미리 결정된 움직임 신호에 의해 공급되거나, 움직임 검출 처리에 의해서 상기 화상들로부터 직접 계산될 수 있는 움직임 정보에 의존한다.
단계 c)는 바람직하게는, 스텝/에지 검출 처리에 의해 상기 화상들로부터 직접 계산하고/하거나, 비디오 신호 내에 포함된 특별한 스텝/에지 정보의 형태로 공급할 수 있는 스텝/에지 정보에 따라 수행된다. 다시말하면, 스텝/에지 강화된 화상들을 텍스처 강화된 화상들과 혼합하는 혼합비는 상기 스텝/에지 정보에 의존하여 다이내믹하게 조정될 수 있다.
화상 선명도를 더욱 개선하기 위해서, 단계 c)에서 얻은 각 선명도 개선된 화상은 원래의 화상에 관한 특징(feature) 정보에 따라, 그의 대응하는 처리되지 않은 원래의 화상과 더 혼합될 수 있다. 그 특징 정보는 특징 검출 처리에 의해 화상들로부터 직접 유도될 수 있고/있거나 비디오 신호 내에 포함된 특별한 특징 정보의 형태로 공급될 수 있다. 혼합비를 적절하게 조정함으로써, 이것은 선명도 강화이 필요하지 않다면 강화 알고리즘들의 스위치를 끌 수 있고(계산상의 전력이 절감될 수 있다), 어떤 경우에는 선명도 화질을 더 개선시킬 수 있게 한다.
계산상의 자원들에 따라서는, 움직임/스텝/에지/특징 정보는 각각 맵들(maps)의 형태로 제공될 수 있다. 이러한 맵들은 다음에 강화 알고리즘들 및/또는 필터 처리들에 의해 사용되어 그들의 작업들을 수행할 수 있다. 맵들은 바람직하게는 (화소 수준으로 낮춘) 영역들과 대응하는 값들을 포함하는 룩업(look-up)표들로서 사용된다. 이렇게 하면, 계산상의 자원들이 현재 낮더라도, 미세한 입도 (granularity)로 조작할 수 있다(이 정보를 국부적으로만 사용하고, 화상들의 부분들만을 처리할 수 있다). 특징 정보의 일례는 화상 잡음이다. 특징 정보는 주로 잡음에 대해 언급하지만, 예컨대, 때로는 처리하지 않는 것이 더 좋은, 인공적으로생성시킨 그래픽스 또는 메뉴를 포함하는 영역을 처리하는 것을 피하기 위해, 상이한 방식으로도 사용될 수 있다.
바람직한 실시예에서, 텍스처 및 스텝/에지 강화 알고리즘들과 함께 수행될 각각의 강화의 양은 외부에서 제어된다. 예컨대, 사용자가 화상 선명도 강화을 증가/감소시키기 원하면, 그는 외부 제어 수단을 사용하여 각 강화 기계들에 각 신호를 보낼 수 있다.
본 발명에 따른 비디오 신호에 포함된 화상들의 선명도를 개선시키기 위한 장치는,
상기 화상들을 입력하기 위한 입력 수단과,
상기 입력된 화상들을 강화시키기 위한 상기 입력 수단에 접속되어, 스텝/에지 강화된 화상들을 얻는 스텝/에지 강화 수단과,
상기 입력된 화상들을 강화시키기 위한 상기 입력 수단에 접속되어 텍스처 강화된 화상들을 얻는 텍스처 강화 수단과,
상기 스텝/에지와 텍스처 강화된 화상을 혼합하기 위한, 상기 스텝/에지 강화 수단과 상기 텍스처 강화 수단에 접속되어, 선명도 개선된 화상들을 포함하는 비디오 신호를 얻는 제 1 혼합 수단을 포함하며, 여기서, 상기 스텝/에지 강화 수단과 상기 텍스처 강화 수단은 상기 화상에 관련된 움직임 정보에 의존하여 동작할 수 있다.
바람직한 실시예에서, 스텝/에지 강화 수단은 두가지 상이한 방식들로 각 화상을 강화시킨다. 제 1 방식에서, 현재 처리되는 화상의 정보만을 사용하여 상기화상을 강화시킴으로써, 제 1의 스텝/에지 강화된 화상들을 얻는다. 제 2 방식에서, 이전 또는 후속 처리될 화상들의 정보 뿐만 아니라 현재 처리되는 화상의 정보를 사용하여 상기 화상을 강화시킴으로써, 제 2의 스텝/에지 강화된 화상들을 얻는다. 이 실시예에서, 상기 장치는, 제 1의 스텝/에지 강화된 화상들의 각각을, 움직임 정보에 따라 상기 제 2의 스텝/에지 강화된 화상들의 그의 대응하는 화상과 혼합하기 위한 상기 스텝/에지 강화 수단에 접속된 제 2 혼합 수단을 포함한다. 상기 혼합 절차의 결과로서, 단계 a)에 언급된 바와 같은 스텝/에지 강화된 화상들이 얻어진다.
따라서, 상기 실시예에서, 텍스처 강화 수단은 두개의 상이한 방식들로 각 화상을 강화시킨다. 제 1 방식에서, 현재 처리되는 화상의 정보만을 사용하여 상기 화상을 강화시킴으로써, 제 1 텍스처 강화 화상들을 얻는다. 제 2 방식에서, 이전 또는 후속 처리될 화상들의 정보 뿐만 아니라 현재 처리되는 화상의 정보를 사용하여 상기 화상을 강화시킴으로써, 제 2 텍스처 강화 화상들을 얻는다. 이 실시예에서, 상기 장치는, 제 1 텍스처 강화 화상들의 각각을, 상기 움직임 정보에 따라 상기 제 2 텍스처 강화 화상들의 그의 대응하는 화상과 혼합하기 위한 상기 텍스처 강화 수단에 접속된 제 3 혼합 수단을 포함한다. 그 결과, 상기 혼합 절차는 단계 b)에 언급된 바와 같은 텍스처 강화된 화상들을 생성한다.
이 장치는 유리하게는, 상기 입력된 화상들로부터 움직임 정보를 직접 계산하고/하거나, 비디오 신호 내에 포함된 특별한 움직임 정보로서 상기 움직임 정보를 추출하기 위한, 입력 수단 및 제 2 및 제 3 혼합 수단에 접속된 움직임 검출 수단을 포함한다. 제 2 및 제 3 혼합 수단은 움직임 검출 수단의 출력에 의존하여 제어할 수 있다.
이 장치는, 상기 입력된 화상들로부터 스텝/에지 정보를 직접 계산하고/하거나, 비디오 신호 내에 포함된 특별한 스텝/에지 정보로서 상기 스텝/에지 정보를 추출하기 위한, 상기 입력 수단 및 제 1 혼합 수단에 접속된 스텝/에지 검출 수단을 포함한다. 이 제 1 혼합 수단은 상기 스텝/에지 검출 수단의 출력에 의존하여 제어할 수 있다.
이 장치는 상기 입력 수단 및 제 4 혼합 수단에 접속된 특징 검출 수단을 추가로 포함할 수 있다. 이 제 4 혼합 수단은, 각 선명도 개선된 화상을, 상기 특징 검출 수단에 의해 발생되고 상기 원래의 화상에 관련된 특징 정보에 따라 그의 대응하는 처리되지 않은 원래의 화상을 처리하지 않은 화상과 혼합한다. 이 특징 검출 수단은 상기 입력된 화상들로부터 직접 특징 정보를 계산하고/하거나 비디오 신호 내에 포함된 특별한 특징 정보를 추출한다.
이 장치는 상기 텍스처 및 스텝/에지 강화 알고리즘들을 사용하여 수행될 강화의 양을 외부에서 제어할 수 있는 외부 제어 수단을 포함한다.
이 장치는 상기 스텝/에지/움직임/특징 검출 수단에 의해 발생된 스텝/에지/움직임/특징 정보를 저장하기 위한 저장 수단을 포함한다.
마지막으로, 본 발명은, 그것이 컴퓨터 및 디지털 신호 처리 수단 등에서 실행될 때, 본 발명의 방법 또는 그의 임의의 단계를 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램 수단을 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품을 제공한다.
다음의 설명에서는, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 추가의 특징들 및 이점들을 설명한다.
다음 설명에서, 도 1을 참조하여, 본 발명에 따른 장치의 바람직한 실시예를 설명하려 한다.
장치(1)는 스텝/에지 강화 수단(2), 텍스처 강화 수단(3), 움직임 검출 수단(4), 스텝/에지 검출 수단(5), 특징 검출 수단(6), 입력 버퍼(7), 외부 제어 수단(8), 제 1 혼합 수단(9), 제 2 혼합 수단(10), 제 3 혼합 수단(11), 제 4 혼합 수단(12) 및 출력 버퍼(13)를 포함한다. 스텝/에지 강화 수단(2)은 제 1 스텝/에지 강화 유닛(21) 및 제 2 스텝/에지 강화 유닛(22)을 포함한다. 텍스처 강화 수단(3)은 제 1 텍스처 강화 유닛(31) 및 제 2 텍스처 강화 유닛(32)을 포함한다.
다음 설명에서, 장치(1)가 화상 선명도 개선을 수행하는 방법을 설명하려고 한다.
먼저, 다수개의 화상들을 포함하는 비디오 신호는, 그것이 예정된 시간 동안 저장될 수 있는 입력 버퍼(7)에 공급된다. 다음에, 화상들은, 제 1 및 제 2 스텝/에지 강화 유닛들(21, 22), 제 1 및 제 2 텍스처 강화 유닛들(31, 32), 움직임 검출 수단(4), 스텝/에지 검출 수단(5), 특징 검출 수단(6), 및 제 4 혼합 수단(12)에 공급된다. 움직임 검출 수단(4)은 움직임이 있는지를 검출하기 위해 화상들을 처리한다. 움직임이 있으면, 움직임 검출 수단(4)은 제 2 혼합 수단(10)과 제 3 혼합 수단 모두에 검출된 움직임의 양을 나타내는 각 출력 신호를 보낸다. 움직임을 나타내는 단일 수치를 보내는 것도 가능하고, 완전한 움직임 맵을 복합 제 2 및 제 3 혼합 수단(10, 11)으로 보내는 것도 가능하다. 화상들은 제 1 및 제 2 스텝/에지 강화 유닛들(21, 22)에 의해 처리되고, 또 제 1 및 제 2 텍스처 강화 유닛들(31, 32)에 의해 처리된다.
제 1 스텝/에지 강화 유닛(21) 및 제 1 텍스처 강화 유닛(31)은, 그들의 강화 업무들을 수행하기 위해, 적어도 두개의 연속적인 화상들(각각 하나의 프레임을 구성하는 두개의 연속적인 비디오 필드들)을 사용한다. 그러므로, 이들 유닛들은 움직임이 존재하지 않으면 우수한 선명도 결과들을 가져온다. 제 2 스텝/에지 강화 유닛(22) 및 제 2 텍스처 강화 유닛(32)은, 각 강화 작업을 수행하기 위한 하나의 단일 비디오 필드만을 사용한다. 이 유닛들은 움직임이 존재하면 우수한 선명도 결과들을 가져온다. 제 1 스텝/에지 강화 유닛(21)은 제 1의 스텝/에지 강화된 화상들을 출력하고, 제 2 스텝/에지 강화 유닛(22)은 제 2의 스텝/에지 강화된 화상들을 출력한다. 이 화상 스트림들을 제 2 혼합 수단(10)에 의해 재통합하여, 스텝/에지 강화된 화상들의 단일 화상 스트림을 얻는다.
따라서, 제 1 텍스처 강화 유닛(31)은 제 1 텍스처 강화 화상들을 출력하고, 제 2 텍스처 강화 유닛(32)은 제 2 텍스처 강화 화상들을 출력한다. 이러한 화상 스트림들을 제 3 혼합 수단(11)에 의해 재통합하여, 텍스처 강화된 화상들의 단일 화상 스트림을 얻는다. 스텝/에지 강화된 화상들의 단일 화상 스트림 및 텍스처 강화된 화상들의 단일 화상 스트림은, 제 1 혼합 수단에 의해 재통합하여, 선명도 개선되 화상들을 포함하는 비디오 신호를 얻는다. 제 1 혼합 수단(9)의 혼합 절차는, 스텝/에지 데이터의 완전한 맵 또는 수치일 수 있는, 스텝/에지 검출 수단(5)의 출력에 따라서 수행된다.
제 4 혼합 수단(12)에서, "원래의" 화상 스트림을, 제 1 혼합 수단(9)에 의해 출력된 선명도 개선된 화상들의 단일 화상 스트림과 혼합하여, 최종 선명도 개선된 비디오 신호를 얻는다. 이 최종 신호는 출력 버퍼(13)에 공급되고, 추가 처리를 위해 사용될 수도 있다.
제 4 혼합 수단(12)은, 각 화상 내의 잡음을 나타내는 신호일 수 있는 특징 검출 수단(6)의 출력 신호에 의존하여 동작된다. 특징 검출 수단(6)이 화상 내에 잡음이 존재하지 않는 것을 검출하면, 화상의 선명도를 개선할 필요가 없을 수 있다. 이 경우에, 특징 검출 수단(6)의 각 출력 신호는, 제 4 혼합 수단(12)이 입력 버퍼(7)에 의해 출력된 화상과 동일하다는 결과를 이끄는, 제 1 혼합 수단(9)의 출력을, 제 4 혼합 수단(12)이 차단하는 방식으로 조정된다. 이 특징은 이 장치의 높은 유연성(선명도 개선이 필요없는 경우에는 자동으로 전원을 끄는 기능)을 보장한다.
상기 설명된 장치(1)의 이점들은 최소의 실현화 노력을 가지고 최적의 선명도 결과를 가져온다는 것이다. 이것 외에도, 높은 유연성 및 보증력을 달성할 수 있다. 또한, 이 장치는 소프트웨어와 하드웨어 모두에서 또는 이 두가지의 조합에서 용이하게 실현될 수 있다.
다음에서, 도 2 내지 도 4를 참조하여, 텍스처 강화 수단(3)을 동작시키는 세가지 가능한 방식들을 설명하려고 한다. 모든 도면들에서, 굵은 선들(201내지 20n, 211내지 21n)은 화소 경계선들을 나타내고, 반면 점선으로 된 화살표들(221내지 22n, 231내지 23n, 241내지 24n, 251내지 25n)은 각 필터 메커니즘들의 작용 방향들을 나타낸다.
도 2로부터 취해질 수 있는 바와 같이, 필터 메커니즘의 작용 방향들은, 화소 필드(30)의, 수평축(도면 번호들(221, 222)로 나타낸 작용 방향들) 또는 수직축(도면 번호들(231, 232)로 나타낸 작용 방향들)에 평행하다.
반대로, 도 3의 작용 방향들은 각각 화소 필드(30)의 수직축에 대해, 45°(도면 번호들(241내지 245)로 나타낸 작용 방향들) 및 -45°(도면 번호들(251내지 255)로 나타낸 작용 방향들)만큼 이동되어있다.
도 4로부터 취해질 수 있는 바와 같이, 필터 매트릭스(40)의 작용 방향은 화소 필드(30)의 수평축 또는 수직축(도면 번호들(222내지 233으로 나타낸 작용 방향들)에 평행한다. 이것은 매트릭스 커넬을 사용하고 매트릭스 화상과 함께 그것을 감는, 일반적인 2차원 필터를 실행하는 표준 방식이다. 단점은 계산상의 부하가 너무 높아서, 때때로 이러한 완전한 해결을 할 수 없다는 것이다.
상기 설명에서 자명하게 되었듯이, 본 발명은 바람직하게는 다음과 같이 동작한다.
들어오는 TV 신호들로부터의 두개 이상의 화상들이 취해지고, 이동 및 비이동 영역들이 검출되며, 대응하는 맵이 생성된다(대안적으로는, 이미 이용가능한 움직임 맵을 사용할 수 있다). 처리된 목표 화상에 대해, 특별한 성질들, 유사한 에지들, 잡음, 및 고/저 주파수들 등이 검출되어, 하나 이상의 대응하는 맵들을 생성한다. 2차원 고역 통과 필터링 또는 2차 미분 계산 또는 유사한 것이 수행된다. 적어도, 매트릭스 커넬을 갖는 완전 2차원 필터(도 4), 행들과 열들 상에서 동작하는 분리가능한 필터(도 2), 또는 대각선들 상에서 동작하는 분리가능한 필터(도 3)와 같은 방식들이 공지되어 있다. 마지막 종류의 필터는 우수한 강화 성질들(행 및 열들보다 훨씬 우수함), 낮은 잡음 프로파일(행 및 열들보다 훨씬 우수함) 및 합리적인 계산상의 부하를 갖는, 하나의 2차 미분의 경우에 매우 잘 적용된다. 이 필터링은 필드 및 프레임 기초로, 그다음에는, 따라서, 계산된 움직임 맵에 기초하여 수행되며, 그 두가지 결과들은 가중되고 융합된다. 이렇게 하면 이동 영역(필드 오퍼레이션)의 경우에 우수한 품질을 유지하면서, 정지 영역들(프레임 오퍼레이션)의 경우에 최상의 품질을 가질 수 있고 인위적인 것을 피할 수 있다. 이 오퍼레이션은 두 단계로 수행될 수 있고, 사용된 융합의 종류 및 가장 적합한 해결책에 따라, 단일 단계로 혼합될 수 있다. 동일한 방법을 사용하면, 2차원 스텝 개선 알고리즘을 목표 화상에 적용한다. 이것은 에지들과 같은 또는 유사한 특별한 화상 부분을 강화시키기 위해 사용된 구체적이고 보통은 비선형인 처리이다. 다음에 측정된 성질들을 사용하여 가중하고, 제 1 필터의 결과를 제 2 필터의 결과와 병합한다. 물론, 잡음과 같은 다른 측정된 성질들을 고려하여, 원래의 화상과 관련하여, 필터링의양도 가중될 수 있다. 그렇게 처리된 화상은 출력 버퍼로 보내진다. 모든 처리를 미세하게 조정할 수 있게 하기 위해서 외부 제어를 이용할 수도 있다.
높은 유연성을 보여주는 동시에 화상 선명도를 더욱 개선시킬 수 있는 방법 및 장치를 제공한다.
Claims (20)
- 비디오 신호에 포함된 화상들의 선명도를 개선하는 방법에 있어서,a) 스텝/에지 강화된 화상들(step/edge enhancement algorithm)을 얻도록 스텝/에지 강화 알고리즘에 기초하여 상기 화상들을 처리하는 단계와,b) 텍스처 강화된 화상들(texture enhanced pictures)을 얻도록 텍스처 강화 알고리즘에 기초하여 상기 화상들을 처리하는 단계와,c) 선명도 개선된 화상들을 포함하는 비디오 신호를 얻도록 상기 스텝/에지 강화된 화상들을 상기 텍스처 강화된 화상들과 혼합하는 단계를 포함하며, 단계들 a) 및 b)는 상기 화상들에 관련되는 움직임 정보에 의존하여 수행되는, 화상 선명도 개선 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 스텝/에지 강화 알고리즘은 두가지 상이한 방식들로 각 화상을 강화시키며,제 1 방식에서, 현재 처리되는 화상의 정보만이 상기 화상을 강화시키는데 이용되어, 제 1 스텝/에지 강화된 화상들을 얻고,제 2 방식에서, 이전 또는 후속 처리될 화상들의 정보뿐 아니라 현재 처리되는 화상의 정보가 상기 화상을 강화시키는데 이용되어, 제 2 스텝/에지 강화된 화상들을 얻으며,상기 제 1 스텝/에지 강화된 화상들의 각각은 상기 움직임 정보에 따라 상기 제 2 스텝/에지 강화된 화상들의 대응하는 화상과 혼합되어, 상기 스텝/에지 강화된 화상들을 얻는 것을 특징으로 하는, 화상 선명도 개선 방법.
- 제 1 항 또는 2 항에 있어서,상기 텍스처 강화 알고리즘은 두가지 상이한 방식들로 각 화상을 강화시키고,제 1 방식에서, 현재 처리되는 화상의 정보만이 상기 화상을 강화시키는데 이용되어, 제 1 텍스처 강화 화상들을 얻고,제 2 방식에서, 현재 처리되는 화상의 정보뿐 아니라 이전 또는 후속 처리될 화상들의 정보가 상기 화상을 강화시키는데 이용되어, 제 2 텍스처 강화 화상들을 얻으며,상기 제 1 텍스처 강화 화상들 각각은 상기 움직임 정보에 따라 상기 제 2 텍스처 강화 화상들의 대응하는 화상들과 혼합되어, 상기 텍스처 강화된 화상들을 얻는 것을 특징으로 하는, 화상 선명도 개선 방법.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 움직임 정보는 움직임 검출 처리에 의해 상기 화상들로부터 직접 계산되고 및/또는 상기 비디오 신호 내에 포함된 특별한 움직임 정보에 의해 공급되는 것을 특징으로 하는, 화상 선명도 개선 방법.
- 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,단계 c)는 스텝/에지 검출 처리에 의해 상기 화상들로부터 직접 계산되고 및/또는 상기 비디오 신호 내에 포함된 특별한 스텝/에지 정보에 의해 공급되는 스텝/에지 정보에 따라 수행되는 것을 특징으로 하는, 화상 선명도 개선 방법.
- 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,단계 c)에서 얻은 각각의 선명도 개선된 화상을 상기 원래의 화상에 관련된 특징 정보(feature information)에 따라 대응하는 처리되지 않은 원래의 화상과 혼합하며, 상기 특징 정보는 특징 검출 처리에 의해 상기 화상들로부터 직접 계산되고 및/또는 상기 비디오 신호 내에 포함된 특별한 특징 정보에 의해 공급되는 것을 특징으로 하는 화상 선명도 개선 방법.
- 제 6 항에 있어서,상기 특징 정보는 화상 잡음 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는, 화상 선명도 개선 방법.
- 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 텍스처 및 스텝/에지 강화 알고리즘들을 사용하여 수행될 강화의 양(amount of enhancement)을 외부적으로 제어하는 것을 특징으로 하는, 화상 선명도 개선 방법.
- 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 강화 알고리즘들에 의해 사용될 상기 움직임/스텝/에지/특징 정보의 맵들(maps)을 생성하고 저장하는 것을 특징으로 하는, 화상 선명도 개선 방법.
- 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 스텝/에지 강화 알고리즘은 특별한 화상 부분들을 강화시키도록 비-선형 계산들을 실행하는 것을 특징으로 하는, 화상 선명도 개선 방법.
- 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 텍스처 강화 알고리즘은 전체 화상을 강화시키도록 고역 통과 필터 계산들 및/또는 2차 미분 계산들을 실행하는 것을 특징으로 하는, 화상 선명도 개선 방법.
- 제 11 항에 있어서,상기 필터 계산들은, 매트릭스 커넬(matrix kernel)을 갖는 완전 2차원 필터 계산들, 행들과 열들 상에서 동작하는 분리가능한 필터 계산들, 또는 대각선들 상에서 동작하는 분리가능한 필터 계산들을 포함하는 것을 특징으로 하는, 화상 선명도 개선 방법.
- 비디오 신호에 포함된 화상들의 선명도를 개선시키는 장치(1)에 있어서,상기 화상들을 입력하기 위한 입력 수단(7)과,스텝/에지 강화된 화상들을 얻도록 상기 입력된 화상들을 강화시키기 위해 상기 입력 수단(7)에 접속된 스텝/에지 강화 수단(2)과,텍스처 강화된 화상들을 얻도록 상기 입력된 화상들을 강화시키기 위해 상기 입력 수단(7)에 접속된 텍스처 강화 수단(3)과,선명도 개선된 화상들을 포함하는 비디오 신호를 얻도록 상기 스텝/에지와 텍스처 강화된 화상들을 혼합하기 위해 상기 스텝/에지 강화 수단(2)과 상기 텍스처 강화 수단(3)에 접속된 제 1 혼합 수단(9)을 포함하며, 상기 스텝/에지 강화 수단(2)과 상기 텍스처 강화 수단(3)은 상기 화상들에 관련된 움직임 정보에 의존하여 동작할 수 있는, 화상 선명도 개선 장치(1).
- 제 13 항에 있어서,상기 스텝/에지 강화 수단은 두가지 상이한 방식들로 각각의 화상을 강화시키며,제 1 방식에서, 현재 처리되는 화상의 정보만이 상기 화상을 강화시키는데 사용되어, 제 1 스텝/에지 강화된 화상들을 얻고,제 2 방식에서, 현재 처리되는 화상의 정보뿐 아니라 이전 또는 후속 처리될 화상들의 정보가 상기 화상을 강화시키는데 사용되어, 제 2 스텝/에지 강화된 화상들을 얻고,상기 장치(1)는 상기 제 1 스텝/에지 강화된 화상들의 각각을 상기 움직임 정보에 따라 상기 제 2 스텝/에지 강화된 화상들의 대응하는 화상과 혼합하여 상기 스텝/에지 강화된 화상들을 얻기 위해 상기 스텝/에지 강화 수단(2)에 접속된 제 2 혼합 수단(10)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 화상 선명도 개선 장치(1).
- 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,상기 텍스처 강화 수단은 두가지 상이한 방식들로 각각의 화상을 강화시키고,제 1 방식에서, 현재 처리되는 화상의 정보만이 상기 화상을 강화시키는데 사용되어, 제 1 텍스처 강화 화상들을 얻고,제 2 방식에서, 현재 처리되는 화상의 정보뿐 아니라 이전 또는 후속 처리될 화상들의 정보가 상기 화상을 강화시키는데 사용되어, 제 2 텍스처 강화 화상들을 얻고,상기 장치(1)는 상기 제 1 텍스처 강화 화상들 각각을 상기 움직임 정보에 따라 상기 제 2 텍스처 강화 화상들의 대응하는 화상과 혼합하여 상기 텍스처 강화된 화상들을 얻기 위해 상기 텍스처 강화 수단(3)에 접속된 제 3 혼합 수단(11)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 화상 선명도 개선 장치(1).
- 제 13 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 입력된 화상들로부터 상기 움직임 정보를 직접 계산하고 및/또는 상기 비디오 신호 내에 포함된 특별한 움직임 정보로서 상기 움직임 정보를 추출하기 위해 상기 입력 수단(7) 및 상기 제 2 및 제 3 혼합 수단들(10, 11)에 접속된 움직임 검출 수단(4)을 포함하며, 상기 제 2 및 제 3 혼합 수단들(10, 11)은 상기 움직임 검출 수단(4)의 출력에 의존하여 제어할 수 있는 것을 특징으로 하는, 화상 선명도 개선 장치(1).
- 제 13 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 입력된 화상들로부터 스텝/에지 정보를 직접 계산하고 및/또는 상기 비디오 신호 내에 포함된 특별한 스텝/에지 정보로서 상기 스텝/에지 정보를 추출하기 위해 상기 입력 수단(7) 및 상기 제 1 혼합 수단(9)에 접속된 스텝/에지 검출 수단(5)을 포함하며, 상기 제 1 혼합 수단(9)은 상기 스텝/에지 검출 수단(5)의 출력에 의존하여 제어할 수 있는 것을 특징으로 하는, 화상 선명도 개선 장치(1).
- 제 13 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 입력 수단(7)과 제 4 혼합 수단(12)에 접속된 특징 검출 수단(6)을 포함하며, 상기 제 4 혼합 수단(12)은 상기 특징 검출 수단(6)에 의해 발생되고 상기 원래의 화상에 관련되는 특징 정보에 따라 각각의 선명도 개선된 화상을 대응하는 처리되지 않은 원래의 화상과 혼합하며, 상기 특징 검출 수단(6)은 상기 입력된 화상들로부터 직접 상기 특징 정보를 계산하고 및/또는 상기 비디오 신호 내에 포함된 특별한 특징 정보를 추출하는 것을 특징으로 하는, 화상 선명도 개선 장치(1).
- 제 13 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 텍스처 및 스텝/에지 강화 수단들(2,3)로 수행될 강화의 양을 외부에서 제어하는 것을 허용하는 외부 제어 수단(8)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 화상 선명도 개선 장치(1).
- 컴퓨터, 디지털 신호 처리 수단 등에서 실행될 때 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 따라 상기 방법 또는 임의의 단계를 수행하는 컴퓨터 프로그램 수단을 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품.
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