KR20050048433A - 디스플레이 패널을 위한 영상처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 영상처리장치는, 현재 프레임의 영상과 이전 프레임의 영상을 이용하여 의사윤곽 영역을 검출하고, 검출결과를 제1데이터로서 출력하는 의사윤곽 검출부; 및 현재 프레임의 영상으로부터 평탄영역을 검출하고, 검출결과를 제2데이터로서 출력하는 평탄영역 검출부를 구비하고, 제1데이터에서 제2데이터를 제외한 영역에 의사윤곽 보정을 수행하는 것을 특징으로 한다. 따라서, 일반적인 동영상의 의사윤곽을 제거함과 동시에, 글자, 도형, 그래프 등의 특수한 동영상 부분에서는 화질의 열화를 방지할 수 있는 효과가 있다.

Description

디스플레이 패널을 위한 영상처리장치{Image processing apparatus for display panel}

본 발명은, 디스플레이 패널(PDP)의 영상처리에 관한 것으로서, 특히 동영상 의사윤곽을 저감하는 영상처리장치에 관한 것이다.

도 1은 통상적인 3-전극 면방전 방식의 플라즈마 디스플레이 패널의 구조를 나타내는 도면이다.

도 1 을 참조하면, 통상적인 면방전 플라즈마 디스플레이 패널(1)의 앞쪽 및 뒤쪽 글라스 기판들(100, 106) 사이에는, 어드레스 전극 라인들(A₁, A₂, ... , A _m), 유전층(102, 110), Y 전극 라인들(Y₁, ... , Y_n), X 전극 라인들(X₁, ... , X_n), 형광층(112), 격벽(114) 및 보호층으로서 예컨대 일산화마그네슘 (MgO)층(104)이 마련되어 있다.

어드레스 전극 라인들(A₁, A₂, ... , A_m)은 뒤쪽 글라스 기판(106)의 앞쪽에 일정한 패턴으로 형성된다. 아래쪽 유전층(110)은 어드레스 전극 라인들(A₁, A₂, ... , A_m)의 앞쪽에 도포된다. 아래쪽 유전층(110)의 앞쪽에는 격벽(114)들이 어드레스 전극 라인들(A₁, A₂, ... , A_m)과 평행한 방향으로 형성된다. 이 격벽(114)들은 각 디스플레이 셀의 방전 영역을 구획하고, 각 디스플레이 셀 사이의 광학적 간섭을 방지하는 기능을 한다. 형광층(112)은, 격벽(114)들 사이에서 형성된다.

X 전극 라인들(X₁, ... , X_n)과 Y 전극 라인들(Y₁, ... , Y_n )은 어드레스 전극 라인들(A₁, A₂, ... , A_m)과 직교되도록 앞쪽 글라스 기판(100)의 뒤쪽에 일정한 패턴으로 형성된다. 각 교차점은 상응하는 디스플레이 셀을 설정한다. 각 X 전극 라인(X₁, ... , X_n)과 각 Y 전극 라인(Y₁, ... , Y_n)은 ITO(Indium Tin Oxide) 등과 같은 투명한 도전성 재질의 투명 전극 라인(X_na, Y_na)과 전도도를 높이기 위한 금속 전극 라인(X_nb, Y_nb)이 결합되어 형성될 수 있다. 앞쪽 유전층(102)은 X 전극 라인들(X₁, ... , X_n)과 Y 전극 라인들(Y₁, ... , Y_n)의 뒤쪽에 전면(全面) 도포되어 형성된다. 강한 전계로부터 패널(1)을 보호하기 위한 보호층(104) 예를 들어, 일산화마그네슘(MgO)층은 앞쪽 유전층(102)의 뒤쪽에 전면 도포되어 형성된다. 방전 공간(108)에는 플라즈마 형성용 가스가 밀봉된다.

이와 같은 플라즈마 디스플레이 패널에 일반적으로 적용되는 구동 방식은, 초기화, 어드레스 및 디스플레이 유지 단계가 단위 서브-필드에서 순차적으로 수행되게 하는 방식이다. 초기화 단계에서는 구동될 디스플레이 셀들의 전하 상태가 균일하게 된다. 어드레스 단계에서는, 선택될 디스플레이 셀들의 전하 상태와 선택되지 않을 디스플레이 셀들의 전하 상태가 설정된다. 디스플레이 유지 단계에서는, 선택될 디스플레이 셀들에서 디스플레이 방전이 수행된다. 이때, 디스플레이 방전을 수행하는 디스플레이 셀들의 플라즈마 형성용 가스로부터 플라즈마가 형성되고, 이 플라즈마로부터의 자외선 방사에 의하여 상기 디스플레이 셀들의 형광층(112)이 여기되어 빛이 발생된다.

도 2는 도 1의 플라즈마 디스플레이 패널의 일반적인 구동 장치를 보여준다.

도면을 참조하면, 플라즈마 디스플레이 패널(1)의 통상적인 구동 장치는 영상 처리부(200), 제어부(202), 어드레스 구동부(206), X 구동부(208) 및 Y 구동부(204)를 포함한다. 영상 처리부(200)는 외부 아날로그 영상 신호를 디지털 신호로 변환하여 내부 영상 신호 예를 들어, 각각 8 비트의 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 영상 데이터, 클럭 신호, 수직 및 수평 동기 신호들을 발생시킨다. 제어부(202)는 영상 처리부(200)로부터의 내부 영상 신호에 따라 구동 제어 신호들(SA, SY, SX)을 발생시킨다. 어드레스 구동부(206)는, 제어부(202)로부터의 구동 제어 신호들(SA, SY, SX)중에서 어드레스 신호(SA)를 처리하여 표시 데이터 신호를 발생시키고, 발생된 표시 데이터 신호를 어드레스 전극 라인들에 인가한다. X 구동부(208)는 제어부(202)로부터의 구동 제어 신호들(SA, SY, SX)중에서 X 구동 제어 신호(SX)를 처리하여 X 전극 라인들에 인가한다. Y 구동부(204)는 제어부(202)로부터의 구동 제어 신호들(SA, SY, SX)중에서 Y 구동 제어 신호(SY)를 처리하여 Y 전극 라인들에 인가한다.

상기한 바와 같은 구조의 플라즈마 디스플레이 패널(1)의 구동방법으로, 주로 사용되는 어드레스-디스플레이 분리 구동방법이 미국특허 제5541618호에 개시되어 있다.

도 3은 도 1의 플라즈마 디스플레이 패널의 Y 전극 라인들에 대한 통상적인 어드레스-디스플레이 분리(Address-Display Separation) 구동 방법을 보여준다.

도면을 참조하면, 단위 프레임은 시분할 계조 표시를 실현하기 위하여 소정개수 예컨대 8 개의 서브필드들(SF1, ..., SF8)로 분할될 수 있다. 또한, 각 서브필드(SF1, ..., SF8)는 리셋 구간(미도시)과, 어드레스 구간(A1, ..., A8)및, 유지방전 구간(S1, ..., S8)로 분할된다.

각 어드레스 구간(A1, ..., A8)에서는, 어드레스 전극 라인들(도 1의 AR1, AG1, ..., AGm, ABm)에 표시 데이터 신호가 인가됨과 동시에 각 Y 전극 라인(Y1, ..., Yn)에 상응하는 주사 펄스가 순차적으로 인가된다.

각 유지방전 구간(S1, ..., S8)에서는, Y 전극 라인들(Y1, ..., Yn)과 X 전극 라인들(X1, ..., Xn)에 디스플레이 방전용 펄스가 교호하게 인가되어, 어드레스 구간(A1, ..., A8)에서 벽전하들이 형성된 방전셀들에서 표시 방전을 일으킨다.

플라즈마 디스플레이 패널의 휘도는 단위 프레임에서 차지하는 유지방전 구간(S1, ..., S8)내의 유지방전 펄스 개수에 비례한다. 1 화상을 형성하는 하나의 프레임이, 8개의 서브필드와 256 계조로 표현되는 경우에, 각 서브필드에는 차례대로 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128의 비율로 서로 다른 유지펄스의 수가 할당될 수 있다. 만일 133 계조의 휘도를 얻기 위해서는, 서브필드1 기간, 서브필드3 기간 및 서브필드8 기간 동안 셀들을 어드레싱하여 유지방전하면 된다.

각 서브필드에 할당되는 유지방전 수는, APC(Automatic power control) 단계에 따른 서브필드들의 가중치에 따라 가변적으로 결정될 수 있다. 또한 각 서브필드에 할당되는 유지방전 수는. 감마특성이나 패널특성을 고려하여 다양하게 변형하는 것이 가능하다. 예컨대 서브필드4에 할당된 계조도를 8에서 6으로 낮추고, 서브필드6에 할당된 계조도를 32에서 34로 높일 수 있다. 또한, 한 프레임을 형성하는 서브필드의 수도 설계사양에 따라 다양하게 변형하는 것이 가능하다.

PDP는, 전자빔의 세기를 조절함으로써 밝기를 조절하는 CRT(Cathode Ray Tube)와는 달리, 도 3에서 설명한 바와 같이 유지방전 구간에서의 펄스수 조절 방식을 통해 밝기를 표현한다.

도 4는 동영상 의사윤곽 발생 예를 도시한 것이다.

의사윤곽은, 도 3에 도시된 바와 같이 서브필드의 조합에 의하여 영상을 표시할 때, 인간의 시각 특성에 의해 발생한다. 도 4를 참조하면, 계조 127과 128이 나란히 있는 영상이 오른쪽으로 속도 1로 움직일 경우, 도 3의 서브필드 배열에 의해 도 4와 같이 표시되며, 인각 시각은 영상 움직임을 따라가는 특성에 의해 화살표 방향으로 계조를 인식하게 된다. 따라서, 계조 127과 128 사이에 255와 같은 의사윤곽이 발생하게 된다.

그러나, 영화나 TV와 같은 일반적인 동화상이 아닌 계조 변화가 거의 없는 글자, 도형, 그래프 등이 움직일 때, 의사윤곽 저감 기법을 적용하면, 오히려 화질이 열화된다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 일반적인 동영상의 의사윤곽을 제거함과 동시에, 글자, 도형, 그래프 등의 특수한 동영상 부분에서는 화질의 열화를 방지할 수 있는 영상처리장치를 제공하는데 있다.

상기의 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 영상처리장치는, 현재 프레임의 영상과 이전 프레임의 영상을 이용하여 의사윤곽 영역을 검출하고, 검출결과를 제1데이터로서 출력하는 의사윤곽 검출부; 및 현재 프레임의 영상으로부터 평탄영역을 검출하고, 검출결과를 제2데이터로서 출력하는 평탄영역 검출부를 구비하고, 상기 제1데이터에서 상기 제2데이터를 제외한 영역에 의사윤곽 보정을 수행하는 것을 특징으로 한다.

상기 의사윤곽 검출부는, 움직임 검출에 의하여 의사윤곽 영역을 검출할 수 있다.

또한 상기 의사윤곽 검출부는, 영상의 에지를 검출하고, 검출된 에지를 상기 의사윤곽 영역에서 제외할 수 있다.

상기 평탄영역은, 주변화소와의 계조차이가 소정값 이하인 영역일 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 영상처리장치의 구성 및 작용을 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.

도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 영상처리장치를 설명하기 위한 블록도로서, 저장부(500), 검출부(502), 및 보정부(504)를 구비한다.

저장부(500)는, 현재 입력되는 영상(IN1)을 적어도 한 프레임 지연시켜 출력한다.

검출부(502)는, 현재 입력되는 영상 프레임(IN1)과, 프레임 메모리와 같은 저장부(500)를 통해 출력된 적어도 한 프레임 지연된 영상(IN2)을 이용하여 의사윤곽 영역을 검출한다.

보정부(504)는, 검출된 의사윤곽 영역을 의사윤곽 보정 알고리즘에 의하여 보정한다. 의사윤곽 보정 알고리즘에는 계조변환, 오차확산 등이 포함될 수 있다.

도 6은 도 5에 도시된 검출부를 설명하기 위한 블록도로서, 의사윤곽 검출부(600) 및 평탄영역 검출부(602)를 구비한다.

의사윤곽 검출부(602)는, 움직임 검출에 의하여 의사윤곽 영역을 검출할 수 있다. 의사윤곽은 움직임이 크면서도, 변화가 완만한 소위 부드러운 영상에서 주로 발생한다. 의사윤곽 검출부(602)는, 현재 프레임(IN1)과 이전 프레임(IN2)을 비교하여 움직임의 크기를 계산하고, 움직임의 크기가 소정값 이상인 경우에 의사윤곽 영역으로 검출한다. 여기서 움직임의 크기는 예컨대 현재 프레임(IN1)과 이전 프레임(IN2)의 동일 위치의 화소의 계조차를 계산함으로써 결정될 수 있다.

또한 의사윤곽 검출부(602)는, 영상의 에지를 검출하고, 검출된 영상의 에지 부분은 의사윤곽 영역에서 제외함으로써, 의사윤곽 보정 알고리즘에 의한 선명도 저하를 방지할 수 있다. 에지검출은, 예컨대 현재 프레임(IN1)의 영상과, 현재 프레임(IN1) 영상의 소정 화소 및 소정 라인 시프트된 영상의 비교에 의하여 수행될 수 있다.

평탄영역 검출부(600)는, 입력영상으로부터 평탄영역을 검출하여 출력한다. 본 발명에 있어서 평탄영역은, 일반적인 동영상이 아닌 글자, 도형, 그래프와 같은 특정 영상으로서, 그 특정 영상의 내부는 영상의 변화가 거의 없은 영역이다. 예컨대 평탄영역은 주변화소와의 계조차이가 소정값 이하인 영역일 수 있다. 평탄영역에 의사윤곽 보정 알고리즘을 적용하면, 오히려 영상의 왜곡이 심하게 발생할 수 있다. 따라서 본 발명에 의한 영상처리장치에 있어서는, 의사윤곽 검출부(602)의 출력에서 평탄영역 검출부(600)의 출력을 제외한 영역(IN3)만을 도 5에 도시된 보정부(504)로 출력하여 의사윤곽 보정을 수행하게 된다.

도 7은 도 5에 도시된 보정부(504)에 구현될 수 있는 알고리즘의 바람직한 일 실시예로서 계조변환을 설명하기 위한 도표이다.

일반적으로 발광 패턴이 균일할 때 의사윤곽이 발생하지 않게 된다. 이러한 개념을 이용하여, 의사윤곽이 발생한 영상을 발광 패턴이 균일한 계조로 변환하는 방법을 사용할 수 있다. 입력이 256 계조이고, 이를 표현하기 위한 서브필드 배열이 [1,2,4,8,16,32,42,44,52,54]일 경우, 의사윤곽 검출부(602)에 의해 검출된 영역에 대해서는, 도 7에 도시된 발광 패턴이 균일한 계조로 변환함으로써 의사윤곽을 보정할 수 있다. 이 때, 계조변환에 의하여 의사윤곽은 제거되지만, 이에 의하여 계조의 왜곡이 발생할 수 있다. 이러한 계조의 왜곡은 오차확산 방법을 통해 보정할 수 있다.

그런데, 만일 평탄영역이 움직임 검출에 의하여 의사윤곽 영역으로 검출되고, 여기에 의사윤곽 보정 알고리즘으로서 계조변환이 적용되면, 잔상이 발생할 수 있다.

도 8a 내지 도 8d 사각형 도형이 오른쪽 방향으로 움직이는 예에 의하여, 평탄영역을 보정하였을 경우에 발생하는 영상의 왜곡을 설명한다.

도 8a의 이전 프레임(IN2)의 사각형이, 도 8b의 현재 프레임(IN1)에서 오른쪽 방향으로 움직인 경우, 움직임 검출부(602)에 의해 계조차를 계산하게 되면, 도 8c와 같이 이전 프레임 사각형과 현재 프레임의 사각형이 있는 위치가 현재 프레임에서의 움직임 영역으로 검출된다. 도 8c의 움직임 검출 영역에 대하여, 의사윤곽 보정 알고리즘 예컨대 계조변환과 오차확산 등의 방법을 적용하게 되면, 현재 프레임의 왼쪽에 이전 프레임의 사각형이 있던 위치에 잔상같은 잡음 영상이 발생하게 된다. 또한, 현재 프레임의 사각형도 계조 변환에 의하여 전혀 다른 계조로 왜곡될 수 있다. 그러나, 이러한 평탄영역에서는, 일부 경계 영역을 제외하고는 실질적으로 의사윤곽이 발생하지 않는다. 따라서, 실질적으로 의사윤곽이 발생하지 않은 평탄영역에 의사윤곽 알고리즘을 적용함으로써, 오히려 영상이 심하게 왜곡되게 된다.

본 발명에 있어서 평탄영역은, 일반적인 동영상이 아닌 글자, 도형, 그래프와 같은 특정 영상으로서, 그 특정 영상의 내부는 계조의 변화가 거의 없은 영역이다.

평탄영역 검출부(600)는, 계조변화가 거의 없은 일정 크기의 영역을 검출하기 위하여 구비되는 구성요소이다. 평탄영역 검출부(600)는 예컨대 주변화소와의 계조차이가 소정값 TH 이하인 화소를 평탄영역으로 검출할 수 있다

평탄영역 검출부(600)에 구현될 수 있는 알고리즘은 예컨대 다음 수학식 1과 같다.

여기서 주목화소 x(i,j)와 주목화소 x(i,j)의 왼쪽 주변화소와의 계조차 flat _L (i,j) 는 예컨대 다음 수학식 2와 같이 결정될 수 있다.

또한 주목화소 x(i,j)와 주목화소 x(i,j)의 오른쪽 주변화소와의 계조차 flat _R (i,j) 는 예컨대 다음 수학식 3와 같이 결정될 수 있다.

이 때, 임계값 TH 는 평탄영역을 판단하는 계조 변화의 기준을 나타낸다. 만일 어떤 도형 내부의 계조변화가 없는 완전히 평탄영역을 검출하고자 한다면, TH=0으로 설정하면 된다. 그러나, 입력 영상의 잡음 성분 등을 고려하여, TH 값은 0에 가까운 적당한 값으로 설정될 수 있다.

또한 수학식 3 및 수학식 4에서, Q는 평탄영역 검출부에서 고려하는 영역의 크기를 나타낸다. 예컨대 Q=2 인 경우, 주목화소 x(i,j)를 기준으로 도 9에 도시된 바와 같은 영역을 고려하여, 수학식 1 내지 수학식 3에 적용함으로써 평탄영역을 검출할 수 있다.

또한, 도 9에 도시된 평탄영역 검출시 고려 영역은, 현재 라인의 상하 라인으로 동일하게 확장되어 적용될 수 있다. 예컨대 다음 수학식 4 및 수학식 5와 같이 주목화소 상하의 주변화소와의 계조차를 결정하여 평탄부를 검출할 수도 있다.

본 발명에 의한 영상처리장치는, 컴퓨터상에서 스키매틱(schematic) 또는 초고속 집적회로 하드웨어 기술언어(VHDL) 등에 의해 작성되고, 컴퓨터에 연결되어 프로그램 가능한 집적회로 예컨대 FPGA(Field Programmable Gate Array)에 의해 논리회로로서 구현될 수 있다.

또한 본 발명에 의한 영상처리장치는, 플라즈마 디스플레이 패널에 적용되는 경우에 예컨대 도 2에 도시된 영상처리부(200)에 포함되어 구현될 수 있다. 따라서, 본 발명에 의한 영상처리장치에 의하여, 의사윤곽이 제거된 영상은 도 2에 도시된 논리제어부(202)를 거쳐, 패널(1)로 출력될 수 있다.

이상 도면과 명세서에서 최적 실시예들이 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 영상처리장치에 의하면 일반적인 동영상의 의사윤곽을 제거함과 동시에, 글자, 도형, 그래프 등의 특수한 동영상 부분에서는 화질의 열화를 방지할 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 이상에서 설명되고 도면들에 표현된 예시들에 한정되는 것은 아니다. 전술한 실시 예들에 의해 가르침 받은 당업자라면, 다음의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 범위 및 목적 내에서 치환, 소거, 병합 등에 의하여 전술한 실시 예들에 대해 많은 변형이 가능할 것이다.

도 1은 통상적인 3-전극 면방전 방식의 플라즈마 디스플레이 패널의 구조를 나타내는 도면이다.

도 2는 도 1에 도시된 플라즈마 디스플레이 패널의 통상적인 구동 장치를 보여준다.

도 3은 도 1의 플라즈마 디스플레이 패널의 Y 전극 라인들에 대한 통상적인 어드레스-디스플레이 분리 구동 방법을 보여준다.

도 4는 동영상 의사윤곽 발생 예를 도시한 것이다.

도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 영상처리장치를 설명하기 위한 블록도이다.

도 6은 도 5에 도시된 검출부를 설명하기 위한 블록도이다.

도 7은 도 5에 도시된 보정부에 구현될 수 있는 알고리즘의 바람직한 일 실시예로서 계조변환을 설명하기 위한 도표이다.

도 8a 내지 도 8d 평탄영역의 일예로서 사각형 도형이 오른쪽 방향으로 움직이는 예에 의하여, 평탄영역을 보정하였을 경우에 발생하는 영상의 왜곡을 나타낸다.

도 9는 평탄영역 검출을 위하여 고려되는 영역의 일 예를 도시한 것이다.

Claims (4)

1. 현재 프레임의 영상과 이전 프레임의 영상을 이용하여 의사윤곽 영역을 검출하고, 검출결과를 제1데이터로서 출력하는 의사윤곽 검출부; 및

   현재 프레임의 영상으로부터 평탄영역을 검출하고, 검출결과를 제2데이터로서 출력하는 평탄영역 검출부를 구비하고,

   상기 제1데이터에서 상기 제2데이터를 제외한 영역에 의사윤곽 보정을 수행하는 것을 특징으로 하는 영상처리장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 의사윤곽 검출부는,

   움직임 검출에 의하여 의사윤곽 영역을 검출하는 것을 특징으로 하는 영상처리장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 의사윤곽 검출부는,

   영상의 에지를 검출하고, 검출된 에지를 상기 의사윤곽 영역에서 제외하는 것을 특징으로 하는 영상처리장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 평탄영역은,

   주변화소와의 계조차이가 소정값 이하인 영역인 것을 특징으로 하는 영상처리장치.