KR20040049429A - 비디오 데이터 처리장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 비디오 데이터 처리장치는 비디오 데이터를 프레임 단위로 저장하는 메모리 및 메모리 제어부와, 상기 메모리에 저장된 프레임에 대한 노이즈 분산값을 산출하고, 그 노이즈 분산을 토대로 해당 프레임에 대한 문턱값을 산출하고, 상기 프레임의 각 픽셀마다 활동도를 산출하고, 상기 문턱값과 활동도를 비교하여 그 결과에 따라 필터크기를 증감하고, 그 증감된 필터 크기로 해당 픽셀을 필터링하는 필터부를 구비함을 특징으로 한다.

Description

비디오 데이터 처리장치 및 방법{VIDEO DATA PROCESSING APPARATUS AND METHOD}

본 발명은 영상표시기기에 관한 것으로, 특히 비디오 데이터 처리장치 및 방법에 관한 것이다.

비디오 신호에 유입된 노이즈를 제거하기 위한 종래의 비디오 데이터 처리장치를 도 1을 참조하여 설명한다.

상기 비디오 데이터 처리장치의 비디오 신호 입력부(100)는 다양한 비디오 신호중 어느 하나를 선택하여 비디오 신호 처리부(102)에 제공한다. 상기 비디오 신호 처리부(102)는 입력된 비디오 신호를 비디오 데이터로 변환하여 비디오 데이터 변환부(104)에 제공한다. 상기 비디오 데이터 변환부(104)는 입력된 비디오 데이터의 포맷을 변경한후에 제1필터(106)에 제공한다. 상기 제1필터(106)는 입력된 비디오 데이터에 대해 에이리어싱에 의한 영향을 제거함과 아울러 전치 증폭 등을 행하여 메모리 제어부(108)에 제공한다. 상기 메모리 제어부(108)는 상기 제1필터(106)를 통과하여 제공되는 비디오 데이터를 프레임 단위로 메모리(110)에 저장하며, 제2필터(112)는 상기 메모리(110)에 저장된 비디오 데이터를 필터링하여 출력한다.

상기 제2필터(112)의 동작을 도 2를 참조하여 좀 더 상세히 설명한다. 하나의 프레임중 임의의 픽셀(I5)에 대한 필터링을 하기 위해서 상기 제2필터(112)는 상기 임의의 픽셀(I5)의 주변에 위치한 픽셀들중 필터 크기(3×3)에 대응되는 픽셀들(I1~I4,I6~I9)을 메모리(110)에서 읽어온다. 상기 제2필터(112)는 상기 임의의 픽셀과 그 주변에 위치한 픽셀들(I1~I9)에 각각 대응되는 필터 계수(A1~A9)를 곱한후에 더하고, 그 결과를 필터 계수의 수로 나눈 값을 새로운 픽셀(I5')의 값으로 결정한다.

이러한 방식으로 제2필터(112)는 프레임에 대한 모든 픽셀의 값을 주변 픽셀의 상태에 따라 재조정함으로써 해당 프레임에 대한 필터링을 완료할 수 있다.

종래에는 필터의 크기가 3×3, 9×9, 11×11 등으로 고정되어 있으므로 윤곽 보존과 노이즈 감소를 모두 만족시키지는 못하였다.

이를 좀 더 상세히 설명하면, 상기 필터 크기가 작은 경우에는 필터링 대상이 되는 픽셀이 주변 픽셀의 영향을 적게 받아 윤곽은 효과적으로 보존할 수 있으나, 노이즈는 효과적으로 감소시킬 수 없다. 그리고 상기 필터 크기가 큰 경우에는 필터링 대상이 되는 픽셀이 주변 픽셀의 영향을 많이 받아 노이즈는 효과적으로 감소시킬 수 있으나 윤곽은 효과적으로 보존시킬 수 없다.

따라서 본 발명의 목적은 윤곽이 존재하는 부분에서는 필터 크기를 감소시키고, 윤곽이 존재하지 않는 부분에서는 필터 크기를 증가시킴으로서, 효과적으로 윤곽을 보존하고 노이즈를 감소할 수 있는 비디오 데이터 처리장치 및 방법을 제공함에 있다.

도 1은 종래의 비디오 데이터 처리장치의 구성도.

도 2는 종래의 비디오 데이터 필터링 과정을 개략적으로 도시한 도면.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 비디오 데이터 처리장치의 구성도.

도 4(a) 및 도 4(b)는 필터 크기에 따른 비디오 데이터 필터링 특성을 도시한 도면.

도 5(a) 내지 도 5(d)는 필터링 결과를 도시한 도면.

도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 비디오 데이터 처리방법의 흐름도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

200 : 제1필터 202 : 메모리 제어부

204 : 메모리206 : 연산부

208 : 비교기210 : 제2필터

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 비디오 데이터 처리장치는 비디오 데이터를 프레임 단위로 저장하는 메모리 및 메모리 제어부와, 상기 메모리에 저장된 프레임에 대한 노이즈 분산값을 산출하고, 그 노이즈 분산을 토대로 해당 프레임에 대한 문턱값을 산출하고, 상기 프레임의 각 픽셀마다 활동도를 산출하고, 상기 문턱값과 활동도를 비교하여 그 결과에 따라 필터크기를 증감하고, 그 증감된 필터 크기로 해당 픽셀을 필터링하는 필터부를 구비함을 특징으로 한다.

본 발명은 필터 크기를 영상의 특성에 따라 적응적으로 증감함으로써 효과적으로 윤곽을 보존하고 노이즈를 감소시킬 수 있다.

이러한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 비디오 데이터 처리장치의 구성도를 도시한 도 3을 참조하면, 상기 비디오 데이터 처리장치는 입력된 비디오 데이터에 대한 1차 필터링을 수행하는 제1필터(200)와, 상기 제1필터(200)를 통해 출력되는 비디오 데이터를 프레임 단위로 메모리(204)에 저장하는 메모리 제어부(202)와, 상기 메모리(202)에 저장된 프레임에 대한 노이즈 분산값()을 산출하고, 그 노이즈 분산값()을 토대로 해당 프레임에 대한 문턱값()을 산출하고, 필터링 대상이 되는 픽셀의 주변 픽셀들에 대한 활동도()를 산출하는 연산부(206)와, 상기 연산부(206)가 출력하는 문턱값()과 활동도()를 비교하여 그 결과를 출력하는 비교기(208)와, 상기 비교기(208)가 출력하는 비교결과에 따라 필터크기()를 증감하며, 상기 증감된 필터를 토대로 필터링을 수행하는 제2필터(210)로 구성된다.

상기 도 3의 실시예에서는 상기 제2필터(210)의 필터 크기 증감을 위해 하드웨어적인 연산부(206) 및 비교기(208)를 구비하였으나, 상기 연산부(206) 및 비교기(208)의 기능을 마이크로 프로세서 등이 수행하거나, 상기 제2필터(210)내에 구비되게 구성할 수도 있다.

이와같이 구성되는 비디오 데이터 처리장치의 동작을 도 6을 참조하여 상세히 설명한다.

필터링 대상 프레임이 결정되면, 상기 연산부(206)는 해당 프레임에 대한 노이즈 분산값()을 산출한다(300단계).

상기 해당 프레임에 대한 노이즈 분산값()을 산출하는 과정을 간략히 설명하면, 상기 연산부(206)는 해당 프레임중 변화가 없는 영역에 대해 평균값을 구하고, 상기 영역에서 상기 평균값과 동일하지 않은 픽셀을 노이즈로 판단하여, 이 노이즈로 판단된 픽셀에 대한 분산을 해당 프레임에 대한 노이즈 분산값으로 결정한다.

상기 노이즈 분산값()이 산출되면 상기 연산부(206)는 해당 프레임에 대한 문턱값()을 산출한다(302단계). 상기 문턱값()의 산출식은 수학식 1과 같다.

상기한 수학식 1에서, μ는 상기 문턱값()의 크기를 조정하기 위한 정수이며, 상기 N는 임의의 필터 크기이며,는 노이즈 분산값이다. 상기한 수학식 1에 따라 상기 연산부(206)는 해당 프레임의 노이즈 분산값에 대응되는 문턱값을 산출한다.

상기 문턱값()이 산출되면 상기 연산부(206)는 필터링 대상이 되는 픽셀을 중심으로 하여 크기가 필터 크기에 대응되는 픽셀들에 대한 활동도()를 산출한다(304단계).

상기한 수학식 2에서는 필터링 대상이 되는 픽셀을 중심으로 한 픽셀중 필터 크기(N)에 해당되는 픽셀들에 대한 분산이고,는 프레임의 노이즈 분산값이다. 이와같이 연산부(206)는 필터링 대상이 되는 픽셀을 중심으로 한 픽셀들의 분산값에서 프레임의 노이즈 분산값을 차감하여 활동도()를 산출하며, 이 활동도()는 해당 픽셀이 위치하는 부분이 윤곽이 존재하는 부분인지 아니면 윤곽이 존재하지 않는 부분인지를 나타낸다. 여기서 상기 수학식 2는 활동도()가 음의 값을 갖을 경우에는 0을 취하도록 한다.

상기 문턱값()과 활동도()의 산출이 완료되면, 상기 비교기(208)는 상기 문턱값()과 활동도()를 비교한다(308단계).

상기 문턱값()과 활동도()를 비교한 결과, 상기 활동도()가 문턱값()보다 크면 제2필터(210)는 필터 크기()를 감소하고, 상기 활동도()가 문턱값()보다 작거나 같으면 제2필터(210)는 필터 크기()를증가한다.

이와같이 필터 크기()를 증감하는 것을 수학식으로 나타낸 것이 수학식 3이다.

상기 수학식 3에 따르면 상기 필터 크기()는 문턱값()과 활동도()의 비교결과에 따라 1씩 증가하거나 1씩 감소되며, Nmax,Nmin은 필터 크기()의 너무 커지거나 너무 작아지는 것을 제한하기 위한 한계값이다.

이와같이 필터 크기()가 증감된 후에 상기 제2필터(210)는 증감된 필터 크기()에 따라 필터링 대상이 되는 픽셀에 대해 필터링을 수행한다.

상기 픽셀에 대한 필터링이 완료되면 다음 픽셀에 대한 활동도()를 산출한후 다시 필터 크기()를 증감하며, 하나의 프레임에 대한 필터링이 완료되면 다음 프레임에 대한 노이즈 분산(), 문턱값()을 산출부터 다시 시작한다.

상기한 본 발명의 효과를 필터 크기에 따른 필터링 특성과 필터링 결과를 도시한 도 4(a),(b), 도 5(a) 내지 (d)를 참조하여 간략히 설명한다.

상기 도 4(a)는 3×3 필터의 필터링 특성을 나타낸 것으로, 이와같이 필터 크기가 작은 필터는 고주파 통과 필터로 동작하여, 윤곽을 효과적으로 보존한다. 그리고 도 4(b)는 9×9 필터의 필터링 특성을 나타낸 것으로, 이와같이 필터 크기가 큰 필터는 저주파 통과 필터로 동작하여, 노이즈를 효과적으로 제거한다.

상기 도 5(a)는 필터 크기가 고정된 필터를 통과시킨 비디오 데이터의 계조 레벨을 도시한 것이고, 상기 도 5(c)는 영상의 특성에 따라 필터 크기가 증감되는 필터를 통과시킨 비디오 데이터의 계조 레벨을 도시한 것이다.

상기 도 5(a)에 도시된 비디오 데이터는 노이즈 성분이 많고 윤곽부분이 손상되어 있다. 이에따라 도 5(a)의 비디오 데이터를 표시한 화면을 도시한 도 5(b)에도 노이즈가 많고 윤곽이 흐릿하다.

이와달리 영상의 특성에 따라 필터 크기를 증감하여 비디오 데이터에 실린 노이즈 성분을 제거하고 윤곽부분을 보존시킨 도 5(c)의 비디오 데이터를 표시한 화면을 도시한 도 5(d)에는 노이즈가 적고 윤곽이 뚜렷하다.

상술한 바와 같이 본 발명은 필터 크기를 영상의 특성에 따라 적응적으로 증감함으로써 효과적으로 윤곽을 보존하고 노이즈를 감소시키므로서, 고품질의 화상을 제공할 수 있는 이점이 있다.

Claims (7)

1. 비디오 데이터 처리장치에 있어서,

   비디오 데이터를 프레임 단위로 저장하는 메모리 및 메모리 제어부와,

   상기 메모리에 저장된 프레임에 대한 노이즈 분산값을 산출하고, 그 노이즈 분산을 토대로 해당 프레임에 대한 문턱값을 산출하고, 상기 프레임의 각 픽셀마다 활동도를 산출하고, 상기 문턱값과 활동도를 비교하여 그 결과에 따라 필터크기를 증감하고, 그 증감된 필터 크기로 해당 픽셀을 필터링하는 필터부를 구비함을 특징으로 하는 비디오 데이터 처리장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 필터부가,

   상기 메모리에 저장된 프레임에 대한 노이즈 분산값과, 상기 노이즈 분산을 토대로 해당 프레임에 대한 문턱값을 산출하고, 상기 프레임의 각 픽셀마다 그 픽셀을 중심으로 한 픽셀들에 대한 활동도를 산출하는 연산부와,

   상기 메모리에 저장된 비디오 데이터의 각 픽셀마다 상기 문턱값과 활동도를 비교하여 그 결과를 출력하는 비교기와,

   상기 비교결과에 따라 필터크기를 증감하고, 그 증감된 필터 크기로 해당 픽셀을 필터링하는 필터로 구성됨을 특징으로 하는 비디오 데이터 처리장치.
3. 제1항 및 제2항에 있어서,

   상기 문턱값이 상기 노이즈 분산값에 비례함을 특징으로 하는 비디오 데이터 처리장치.
4. 제1항 내지 제3항에 있어서,

   상기 활동도는 해당 픽셀을 중심으로 한 소정 크기의 픽셀들의 분산값에서 상기 노이즈 분산값을 차감함으로써 산출됨을 특징으로 하는 비디오 데이터 처리장치.
5. 비디오 데이터 처리방법에 있어서,

   어느 한 프레임에 대한 노이즈 분산값을 산출하고, 그 노이즈 분산을 토대로 해당 프레임에 대한 문턱값을 산출하는 단계와,

   상기 프레임의 각 픽셀마다 그 픽셀을 중심으로 한 주변 픽셀들에 대한 활동도를 산출하고, 상기 문턱값과 활동도를 비교하여 그 결과에 따라 필터크기를 증감하고, 상기 증감된 필터 크기로 해당 픽셀을 필터링하는 단계를 구비함을 특징으로 하는 비디오 데이터 처리장치.
6. 제5항에 있어서,

   상기 문턱값이 상기 노이즈 분산값에 비례함을 특징으로 하는 비디오 데이터 처리장치.
7. 제5항 및 제6항에 있어서,

   상기 활동도는 해당 픽셀을 중심으로 한 소정 크기의 픽셀들의 분산값에서 상기 노이즈 분산값을 차감함으로써 산출됨을 특징으로 하는 비디오 데이터 처리장치.