KR20070064649A - 이미지 회전기능을 가진 내장형 장치 - Google Patents

이미지 회전기능을 가진 내장형 장치 Download PDF

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KR20070064649A
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멩야오 조우
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콸콤 인코포레이티드
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Abstract

내장형 장치의 일 실시예로 회전각 정의 매커니즘(angle of rotation mechanism) 및 회전 매커니즘을 포함한다. 상기 회전각 정의 매커니즘은 이미지에 대해 임의의 회전각을 정의하도록 적응된다. 상기 회전 매커니즘은 상기 임의의 회전각 및 오직 정수 연산을 이용하여 상기 이미지 내의 픽셀이 회전된 위치로 매핑(map)되도록 회전 변환을 상기 이미지에 적용하도록 적응된다.

Description

이미지 회전기능을 가진 내장형 장치{EMBEDDED DEVICE WITH IMAGE ROTATION}
본 발명의 특징은 디지털 이미지 조작에 관련된다. 다른 특징들은 내장형 장치 - 예컨대, 이동전화에서 디지털 이미지를 회전시키는 툴(tool)에 관련된다.
디지털 이미지 조작은 디지털 이미지 상에 수행되는 다양한 종류의 수정과 변환을 수반한다. 디지털 이미지 조작 기술의 예로써 회전, 확대, 핀칭(pinching), 뒤틀림(warping), 가장자리(edge) 검출 및 필터링(filtering)을 들 수 있다.
일부 애플리케이션(application)에서, 회전과 같은 이미지 조작 연산은 사용자로 하여금 이미지를 특정한 관점에서 이해하는데 도움을 줄 수 있고, 또는 특정한 용도로 방향을 맞출 수 있다. 다른 애플리케이션에서, 회전을 포함한 디지털 이미지 조작은 재미를 위해 수행될 수 있다. 디지털 이미지 조작 기술은 또한 패턴 인식, 특징 추출(feature extraction) (예컨대, 영상 감시 및 인간 동작 분석), 이미지 복원, 이미지 개선, 컴퓨터 애니메이션을 위한 뒤틀기(warping)/모핑(morphing)을 포함하는 애플리케이션 및 생체의학 이미지 처리에 산업적으로 이용될 수 있다.
다수의 디지털 이미지 조작 기술이 사진 편집 소프트웨어의 형태로서 상업적 으로 이용가능하다. 디지털 카메라와 이동전화와 같은 내장형 장치들 또한 디지털 이미지 조작 기능성을 갖추고 있다.
내장형 장치의 일 실시예는 회전각 정의 매커니즘(mechanism)과 회전 매커니즘을 포함한다. 상기 회전각 정의 매커니즘은 이미지에 대해 임의의 회전각을 정의하도록 적응된다. 상기 회전 매커니즘은 상기 임의의 그리고 오직 정수 연산(integer arithmetic)을 이용하여 상기 이미지에 회전 변환 각을 적용시키도록 적응되어 상기 이미지 내의 픽셀(pixel)이 회전된 위치로 매핑(map)되도록 한다.
실시예들은 이하의 도면을 참조로 하여 기술될 것이며, 유사한 숫자는 도면 전체에 걸쳐 유사한 항목을 표시한다:
도 1은 회전 이미지 변환을 수행할 수 있는 예시적인 내장형 장치의 블록 다이어그램이다;
도 2는 좌표계와 회전각을 나타내는, 회전 이전의 이미지의 개요 다이어그램이다;
도 3은 제 1 경우에 0과 90도 사이의 각도로 임의의 입력 회전각의 매핑을 나타내는 좌표 평면 다이어그램이다;
도 4는 제 2 경우에 0과 90도 사이의 각도로 임의의 입력 회전각의 매핑을 나타내는 좌표 평면 다이어그램이다;
도 5는 제 3 경우에 0과 90도 사이의 각도로 임의의 입력 회전각의 매핑을 나타내는 좌표 평면 다이어그램이다;
도 6은 제 4 경우에 0과 90도 사이의 각도로 임의의 입력 회전각의 매핑을 나타내는 좌표 평면 다이어그램이다;
도 7은 정수 연산을 이용하여 회전 변환을 수행할 수 있는 예시적인 내장형 장치의 블록 다이어그램이다;
도 8은 회전 변환을 수행하기 위한 예시적인 방법의 순서도 이다; 그리고
도 9는 회전을 수행하도록 적응된 디지털 카메라를 갖는 이동전화의 예시이다.
도 1은 예시적인 내장형 장치(10)의 블록 다이어그램으로, 예시된 실시예에서, 무선 이동통신 장치를 포함한다. 상기 예시된 내장형 장치(10)는 시스템 버스(bus)(14), 상기 시스템 버스(14)를 통해 상기 내장형 장치(10)의 다른 부분에 접속되고 액세스 가능한 장치 메모리(16)(상기 예시된 장치(10)의 주 메모리임), 그리고 상기 시스템 버스(14)에 접속된 하드웨어 엔티티(entity)(18)를 포함한다. 적어도 일부의 상기 하드웨어 엔티티(18)가 주 메모리(16)으로의 액세스 및 이용에 관련된 동작을 수행한다. 상기 하드웨어 엔티티(18)는 마이크로프로세서, ASIC 및 기타 하드웨어를 포함할 수 있다.
그래픽 엔티티(graphics entity)(20)가 상기 시스템 버스(14)에 접속된다. 상기 그래픽 엔티티(20)는 큰 집적 시스템(예를 들어, 시스템 온 칩(SoC))의 코어 또는 일부를 포함하거나, 또는 그래픽 가속기(graphics accelerator)와 같은 그래 픽 칩을 포함할 수 있다. 예시된 실시예에서, 상기 그래픽 엔티티(20)는 그래픽 파이프라인(graphics pipeline)(도시하지 않음), 그래픽 클록(23), 버퍼(22), 그리고 그래픽 엔티티(20)를 시스템 버스(14)와 인터페이스(interface) 하기 위한 버스 인터페이스(19)를 포함한다.
버퍼(22)는 그래픽 엔티티(20)에 의해 픽셀단위 처리에 이용되는 데이터를 보관한다. 버퍼(22)는 주 메모리(16) 내부의 버퍼(도시하지 않음)로부터 픽셀 정보와 같은, 픽셀-관련 데이터의 로컬 기억장치(local storage)를 제공한다.
상기 예시된 실시예에서, 그래픽 엔티티(20)는 또한 각도-결정 매커니즘(24)과 회전 변환 매커니즘(26)을 포함한다. 상기 각도-결정 매커니즘(24)은 상기 장치(10)의 상기 사용자 인터페이스(28)에 연결된다. 상기 회전 매커니즘(26)은 상기 각도-결정 매커니즘(24)이 제공하는 회전각을 이용하여 이미지에 회전 변환을 수행한다. 상기 그래픽 엔티티(20)가 상기 예시된 실시예에서 변환 기능을 수행할지라도, 다른 실시예에서, 그러한 기능들은 상기 다른 하드웨어(18)에 의해 수행될 수 있다.
도 2는 이미지(50)의 개요도이다. 상기 이미지(50)는 너비 W와 높이 H를 갖는다. 대부분의 디지털 이미지 조작 방법에서, 상기 너비 W와 높이 H는, 다른 측정 단위들이 이용될 수 있을지라도, 픽셀 단위로 표현된다. 상기 이미지(50)의 높이 H는 도 2의 y-축(52)을 따라 펼쳐지며, 상기 이미지의 너비 W는 상기 x-축(54)을 따라 펼쳐진다. 도 2에서, 예시된 바와 같이, 상기 이미지의 너비 좌표는 0부터 W-1 까지 펼쳐지고 상기 높이 좌표는 0부터 H-1까지 펼쳐진다. 이미지(50)는 또한 회전 중심을 가지며, 좌표 (xo, yo)로 표시되어 있다.
이미지(50)는 디지털 사진 촬영, 필름 사진촬영에 이은 디지털화, 비-사진 소스(source)로부터의 디지털화, 및 순수 디지털 일러스트레이션(illustration)/렌더링(rendering)을 포함하는, 다양한 방법으로 생성될 수 있다.
도 2에서 지적한 바와 같이, 상기 예시된 실시예에서, 이미지(50)는 임의의 회전각 α만큼 그 중심에 대해 회전된다. 상기 회전각 α는 여하한 각도가 될 수 있다. 다른 실시예에서, 이미지(50)는 상기 이미지의 기하 중심이 아닌 다른 점들에 대해 회전될 수 있다.
이미지(50)는 상기 이미지의 각 픽셀을 새로운, 회전된 위치로 변환 함수의 세트(set)를 이용하여 매핑(map)함으로써 회전된다. 회전을 위해, 상기 변환 함수는 하기 수식(1)과 (2)로 표현된다:
x out = x o + ( x in - x o )·cosθ-(y in - y o )·sinθ (1)
y out = y o + ( x in - x o )·sinθ+(y in - y o )·cosθ (2)
여기서 xin과 yin은 입력 픽셀 좌표이고, xout과 yout은 출력 픽셀 좌표이고, θ는 라디안(radian)의 단위로 표현된 회전각이며, xo와 yo는 상기 회전 중심의 좌표로서, 이 경우에서는 이미지(50)의 중심이다. 수식(1)과 (2)는 또한 행렬 형태로 표현될 수 있다:
Figure 112007031962552-PCT00001
(3)
수식(3)에서 제시한 바와 같이, 상기 이미지(50)의 출력 픽셀의 위치는 상기 적절한 행렬 곱을 수행함으로써 직접 계산될 수 있다. 그러나, 제시한 바와 같이, 상기 계산은 상기 회전각에 대해 사인(sine) 및 코사인(cosine) 값을 이용한다. 일부 실시예에서, 사인과 코사인 값은, 예를 들어, 룩-업 테이블(look-up table, LUT)를 이용하여 저장하고 검색할 수 있다. 그러나, 임의로 특정된 회전각을 처리하기 위하여 충분한 수의 사인 및 코사인 값을 가진 LUT는 많은 메모리 또는 저장공간을 필요로 할 수 있다. 다량의 공간은 내장형 장치에서는 이용불가하거나 요구되지 않을 수 있다.
그러므로, 상기 제시된 실시예에서, 상기 회전각에 대한 사인 및 코사인 함수들의 값이 계산된다. 회전 연산을 수행하는데 있어 첫 작업은 상기 입력 요구 회전각(각도 α)을 0도와 90도 사이의 범위의 회전각(각도 β)으로 매핑(map)하는 것이다. 이는 사인과 코사인 함수의 주기성의 이점을 살릴 수 있기 때문에 상기 계산을 단순화시킨다.
본 실시예에서, 상기 각도(angle) α를 각도 β로 0과 90도 사이의 범위에서 변환할 때 네 가지 경우가 고려된다. 도 3은 제 1 경우를 도시하는 좌표 평면을 나타내며, 여기서 각도 α는 0과 90도 사이이다. 도 4는 제 2 경우를 도시하는 좌표 평면을 나타내며, 여기서 각도 α는 90과 90과 180도 사이이다. 그 경우, 각 β는 180 빼기 α로 정해진다. 도 5는 제 3 경우를 도시하는 좌표 평면을 나타내며, 여기서 각도 α는 180과 270도 사이이다. 그 경우, 각도 β는 α 빼기 180으로 설정된다. 네 번째 경우에서, 도 6의 좌표평면에 도시하였듯이, 각도 β는 360 빼기 α로 정해진다. 상기 각도 α가 360도보다 크면, α가 0과 360도 사이의 범위가 될 때까지 각도 α로부터 반복적으로 360도를 뺀다. 360도의 배수인 각에 대해, 상기 회전된 이미지는 상기 본래의 이미지와 동일하다.
각도 β로 매핑된 입력 각도 α와 함께, 상기 사인 및 코사인 관계는:
Figure 112007031962552-PCT00002
(4)
Figure 112007031962552-PCT00003
(5)
Figure 112007031962552-PCT00004
(6)
Figure 112007031962552-PCT00005
(7).
상기 제시된 실시예에서, 상기 사인과 코사인 함수의 값은 테일러 급수(Taylor series)를 이용하여 근사화된다. 사인 함수에 대해, 테일러 급수 전개는:
Figure 112007031962552-PCT00006
(8),
그리고 코사인 함수에 대해, 테일러 급수 전개는:
Figure 112007031962552-PCT00007
(9),
여기서 θ는 라디안 단위로 변환된 각도 β이다. 어떠한 테일러 급수의 이용에 있어서, 상기 근사화는 항이 추가될수록 더 정확해진다. 그러나, 테일러 급수의 더 많은 항들이 이용될수록, 상기 프로세스는 계산상으로 더욱 낭비가 된다. 게다가, 연속적인 테일러 급수 항들이 최종 결과에 추가시키는 정확도는 점점 감소하게 된다. 그러므로, 상기 멱함수를 계산하는데 이용되는 상기 테일러 급수 항의 수는 가용(available) 컴퓨팅 성능과 요구되는 정확도에 의존적일 것이다.
특정한 애플리케이션에 이용되는 테일러 급수의 상응하는 수와 사인 및 코사인 값의 정확도는 변할 수 있다. 일부 디스플레이 애플리케이션에서는, 큰 정확도가 요구되지 않는 반면, 이미지 분석 또는 다른 고-성능 애플리케이션에서는, 상당한 정확도가 요구될 수 있다. 얼마나 많은 항을 이용할 것인지를 결정하는 하나의 방법으로, 예컨대 근사화된 사인 및 코사인 값이 실제 값의 5% 이내에 있을 것과 같은 정확도 임계치(threshold)를 설정하고, 그리고 나서 각 함수에 대해 상기 요구되는 정확도를 가져오는 테일러 급수항의 수를 찾는 것이다. 상기 제시된 실시예에서, 서로 다른 테일러 급수 항의 수가 다른 각도에 대해 이용된다. 즉, 상기 제시된 실시예에서 사인 및 코사인 값은 하기 수식(10)과 (11)을 이용하여 계산된다:
Figure 112007031962552-PCT00008
(10),
Figure 112007031962552-PCT00009
(11),
수식(10)과 (11)에서, 상기 사인 및 코사인 함수를 근사화하는데 이용된 항의 수는 각도 β가 40도를 넘어감에 따라 2부터 4로 증가하는데 이는 상기 제시된 실시예에서, 2-항 급수의 정확도가 40도를 넘어서면 감소하는데 반하여, 두 개의 테일러 급수 항이 40도 미만의 각도에 대해서는 5%내의 정확도로 상기 함수를 근사하는데 충분하기 때문이다. 다른 실시예들에서는 다른 임계치를 이용할 것이다.
상기 예시된 이미지 회전 방법들은 정수(integer) 마이크로프로세서와 같은, 제한된 성능의 컴퓨팅 시스템에서 실행되도록 구현될 수 있다. 정수 마이크로프로세서는 이동전화, 디지털 카메라가 부착된 이동전화 및 다른 휴대용 컴퓨팅 장치와 같은, 이동 장치에 널리 이용된다. 정수 마이크로프로세서가 일반적으로 부동소수점(floating-point)(즉, 소수) 연산 에뮬레이터(emulator)를 포함하는 반면, 상기 에뮬레이터를 이용하는 것은 더욱 시간 소모가 커지고 계산상 낭비가 될 수 있다. 상기 변환들은 정수 연산을 이용하여 구현될 수 있다.
사인 및 코사인 함수를 계산하기 위해 수식(10)과 (11)의 테일러 급수 근사를 이용하여 정수 마이크로프로세서에서 수식(1)과 (2)와 같은 변환 수식을 구현할 때, 두 가지 고려사항이 제기된다: 단지 정수 연산만을 이용하여 정확하게 그러한 수식을 계산하는 것, 그리고 정수 오버플로(overflow)(즉, 계산된 수가 상기 마이크로프로세서가 다룰 수 있는 최대 정수를 초과하는 상황)를 피하기 위한 연산의 오더링(ordering)이다.
도 7은 정수 연산을 이용하여 상기 기술된 변환을 수행하도록 적응되는 예시적인 내장형 장치(70)의 블록 다이어그램이다. 상기 내장형 장치(70)는 시스템 버스(14)에 접속된 주 메모리(16), 인터페이스(19)에 의해 상기 시스템 버스(14)에 접속된 그래픽 엔티티(76), 그리고 상기 시스템 버스(14)에 접속된 정수 마이크로프로세서(71)를 포함한다. 내장형 장치(70)는 또한 상기 마이크로프로세서에 접속된 회전 연산 촉진자(rotation operations facilitator)(72)를 포함한다. 정수 연산 촉진자(integer opreations facilitator)(74)는 상기 회전 연산 촉진자(72) 내에 포함될 수 있다.
상기 회전 연산 촉진자(72)는 수식(10)과 (11)의 근사화를 이용하여 수식(1)과 (2)의 상기 사인 및 코사인 함수를 계산하여 나머지 회전 연산을 수행한다. 상기 정수 연산 촉진자(74)는 상기 필요한 모든 계산이 정수 연산을 이용하여 정수 오버플로를 방지하는 계산 순서로 수행될 수 있도록 하여 준다. 상기 두 소자 (72), (74)의 동작과 수행되는 계산은 이하에서 더 상세히 기술할 것이다. 장치 (70)과 같은 내장형 장치의 이점은 부동소수점 에뮬레이터가 이용되지 않아서, 상기 정수 마이크로프로세서(71) 상의 상기 변환을 더 효율적이게 한다는 점이다. 상기 회전 연산 촉진자(72) 및 정수 연산 촉진자(74)는 하드웨어, 소프트웨어, 하드웨어 및 소프트웨어의 어떠한 결합, 또는 상기 내장형 장치(70)와 호환가능한 여타 방법으로 구현될 수 있다.
수식(10) 및 (11)은 엄밀하게는 정수 항을 포함하지 않지만, 상기 수식의 항들은 상기 계산들이 정수 연산을 이용하여 수행될 수 있도록 변환될 수 있다. 예를 들어,
Figure 112007031962552-PCT00010
은 먼저 실수로 계산되고, 그리고 나서 210 = 1024가 곱해지고, 마지막으로 정수로 라운딩(round) 될 수 있다. 그러므로,
Figure 112007031962552-PCT00011
은
Figure 112007031962552-PCT00012
·210=(0.16667)·1024=171로 변환될 수 있다. 중간 연산 동작은
Figure 112007031962552-PCT00013
의 이러한 새로운 정수 표현을 이용하여 계산될 수 있다. 모든 중간 연산 동작이 완료된 후, 최종 결과는 210으로 나눔으로써 얻을 수 있다. 이러한 기법은 중간 정수 연산 동작 중에 정확도를 보전한다. 유사하게,
Figure 112007031962552-PCT00014
과 같은 다른 비-정수 항이 동일한 방법으로 정수로 변환되어 순전히 정수 연산을 이용하여 정확한 결과를 얻을 수 있다. 일반적으로, 2의 큰 거듭제곱(power)을 이용하여 적절한 수의 유효숫자(significant digits)를 유지할 수 있어서, 정확도를 유지하는데 도움이 된다. 그러나, 2의 더 작은 거듭제곱도 정확도가 덜 요구된다면 승수(multiplier)로 이용될 수 있다. 부가적으로, 다른 정수(integral number)의 거듭제곱이 승수로 이용될 수 있을지라도, 2의 거듭제곱을 이용하는 것이 상대적으로 느린 곱셈 연산보다는 빠른 비트-시프팅(bit-shifting) 연산을 이용할 수 있게 하여 준다.
일 구현예로, 이하의 코드(code)가 32-비트 정수 마이크로프로세서 상에서의 상기 기술한 회전 방법들의 구현예를 예시한다:
Figure 112007031962552-PCT00015
Figure 112007031962552-PCT00016
상기 코드에서, 변수 w는 상기 이미지의 너비이고, 변수 h는 상기 이미지의 높이이고, angle은 32-비트 정수로서 저장되는 회전각이다. 상기 코드 단편은, C 프로그래밍 언어로 되어 있을지라도, 여기 기술된 상기 회전 방법의 다른 실시예는 C++, Java, J++, 어셈블러(assembler), 또는 상기 명령을 실행할 수 있는 여타 프로그래밍 언어로 구현될 수 있다. 실시간 수행을 용이하게 하기 위해, 상기 도시한 실시예에서, 예를 들어, 상기 마이크로프로세서의 32-비트 용량보다 큰 정수는 사용되지 않는다. 상기 코드에서 연산의 순서는 상기 계산에서의 정수가 32-비트보다 커지지 않도록 한다. 여기서 32-비트 마이크로프로세서에 대해 구현되었을지라도, 이러한 회전 방법은 64- 및 128-비트 마이크로세서를 포함하는 다른 마이크로프로세서들과 더불어, ASIC과 같이 상기 계산을 수행할 수 있는 여타 컴퓨팅 장치에 대해서도 구현될 수 있다. 여기 기술된 회전 연산이, 정수 마이크로프로세서에 관하여 기술되었을지라도, 부동소수점 연산이 가능한 마이크로프로세서에서 실행될 수도 있다.
상기 회전 연산을 수행하는 더 일반화된 방법(100)이 도 8에 순서도로 제시된다. 방법(100)은 동작(102)에서 입력 이미지를 처리하기 시작하여 동작(104)을 계속한다. 동작(104)에서, 방법(100)은 회전각 α를 얻는다. 상기 회전각 α를 얻는 방법은 방법(100)이 수행되는 플랫폼에서 사용가능한 사용자 인터페이스의 종류에 좌우된다. 어떠한 실시예에서, 사용자는 숫자 키입력(keystroke)를 이용하여 각도를 입력할 수 있다. 다른 실시예로서, 사용자는 숫자 외의 어떠한 키(key)의 조합을 이용하여 상기 회전각을 지시할 수 있다. 대안적으로, 방법(100)이 다수의 이미지에 동일한 회전 변환을 수행하는 방법으로 구현된다면, 상기 각도 α는 상기 방법을 수행하기 위한 명령(instruction)에 인코딩(encode)될 수 있어서, 그 경우 동작(104)는 스토리지(storage)로부터 각도 α를 검색하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 각도 α가 얻어지면, 방법(100)은 동작(106)을 계속한다.
동작(106)에서, 각도 α는 상기 기술한 바와 같이 0과 90도 사이의 범위로 매핑(map) 된다. 동작(106)이 완료되면, 방법(100)은 S108을 계속하여, 상기 각도 β에 대한 사인 및 코사인 함수들이 적절한 테일러 급수 근사화를 이용하여 계산된다. 상기 각도에 대한 사인 및 코사인 함수가 계산된 후, 방법(100)은 동작(110)을 진행하여, 상기 입력 이미지 내의 픽셀이 선택된다. 상기 픽셀이 선택되면, 동작(112)가 수행되어, 출력 픽셀의 위치가 계산된다. 그리고 나서 방법(100)의 제어가 동작(114)로 넘어가서, 추가적인 입력 픽셀이 처리될 필요가 있는지를 결정한다. 만일 추가적인 입력 픽셀이 처리될 필요가 있으면(114:예), 방법(100)의 제어는 동작(110)으로 복귀하고 입력 픽셀의 처리가 계속된다. 변환될 픽셀이 더 이상 남아 있지 않으면(114:아니오), 방법(100)의 제어는 동작(116)으로 넘겨지고, 상기 방법이 종료되어 복귀(return)된다. 방법(100)이 완료되고 복귀된 후, 예를 들어 상기 최종적으로 회전된 이미지를 출력하는데 유용한 임의의 추가적인 작업이 수행될 수 있다.
도 9는 상기 이미지의 기하 중심에 대해 반시계 방향 회전 후, 이동전화의 화면에 표시되는 이미지를 나타낸다. 도 9의 상기 이미지의 원래의 범위(dimension) 밖에 있는 상기 변환된 이미지의 픽셀 영역은 잘리며(clip) 상기 이미지의 이용되지 않는 영역은 검은(black) 픽셀 값을 갖는다. 다른 실시예에서, 상기 이미지는 크기가 재조정되어 상기 원래 이미지에 나타나는 모든 픽셀 또한 상기 회전된 이미지에 나타날 수 있다. 상기 회전된 이미지에서 이용되지 않은 픽셀은 검정(black) 외의 지정된 색 또는 성질을 가질 수 있으며, 만일 픽셀 투명성(transparency)을 지원하는 이미지 포맷(format)이 이용되면, 그러한 픽셀들은 투명한 것으로 나타낼 수 있다.
일부 앞서 기술한 실시예에서, 회전될 상기 이미지는 RGB(적-녹-청) 포맷(format)으로 가정하였는데, 여기서 각 이미지 픽셀은 그 픽셀의 적색 성분에 대한 값, 녹색 성분에 대한 값, 그리고 청색 성분에 대한 값을 갖는다. 그러나, 상기 예시한 변환 방법들은 RGB로 먼저 변환하지 않고 다른 이미지 포맷에 직접 이용될 수 있다. 이는 RGB-포맷 이미지는 상대적으로 다루기 쉬울지라도, 압축하기가 더 어렵고, 일반적으로 많은 저장공간을 쓰기 때문에 유리하다.
다른 두 일반적인 이미지 포맷은 YCbCr 과 YCrCb이다. RGB 이미지에서, 데이터는 각 픽셀에 대해 적, 녹, 그리고 청색으로 저장되는 반면, 상기 YCbCr 및 YCrCb 포맷은 각 픽셀에 대한 휘도(luminance)(Y) 및 색차(chrominance) 값을 기록함으로써 이미지 데이터를 저장한다. 상기 YCbCr 및 YCrCb 포맷은 흔히 JPEG 사진 파일 포맷에서 이용되기 때문에 인기가 있다.
RGB, YCbCr, 및 YCrCb 이미지를 조작할 수 있는 능력은, 회전과 같은 이미지 변환이 디지털 카메라와 같은 휴대용 내장형 장치에서 구현된다면, 세가지 모든 포맷이 디지털 카메라에서 이용될 수 있기 때문에 유용하다. 이는 디지털 이미지가 생성되고 처리되는 방법 때문이다.
예를 들어, 대부분의 디지털 카메라 이미지 센서는 적, 녹, 또는 청색광 중 단지 하나에만 민감하고, 세 가지 모든 색에 민감하지는 않은 개개의 센서 셀(cell)로 구성된다. 그러므로, 개별 셀들은 일반적으로 바이어 패턴(Bayer pattern)이라 불리는 패턴으로 배열되는데, 녹색에 민감한 셀은 적색 및 청색에 민감한 셀들 사이에 분산되고 교번(alternate)한다. 소비자 제품에서, 인간의 시각 시스템이 녹색에 더 민감하기 때문에 녹색 셀은 일반적으로 우세하며, 더 많은 녹색 셀을 포함시키면 인식되는 이미지의 품질을 증가시키는 경향이 있다. 하나의 대표적인 바이어 패턴에서, 16 센서 셀 어레이(array)는 대략 체커보드(checkerboard) 패턴으로 배열된 8개의 녹색 셀, 4개의 적색 셀 및 4개의 청색 셀을 포함할 수 있다. 바이어 패턴의 단일-색상 셀을 이용하는 디지털 장치로 이미지를 얻었을 때, 로 이미지(raw image)는 일반적으로 내삽(interpolation)되어 적어도 프로세싱의 중간 단계에서는 각 픽셀이 적색 값, 녹색 값과 청색 값을 가지고 RGB 이미지로 저장된다. 상기 이미지는 저장을 위해 추가로 YCbCr 또는 YCrCb로 변환될 수 있다.
YCbCr 및 YCrCb 포맷의 이미지가 상기 기술된 회전 변환 방법들을 적용함으로써 직접 처리될 수 있을지라도, 예컨대 서브샘플링(subsample)된 YCbCr 및 YCrCb 이미지와 함께 추가적인 작업이 수행될 수 있는 환경이 일부 존재한다. 서브샘플링 된 이미지에서, 일부 색차(chrominance) 값은 상기 파일의 크기를 줄이기 위해 버려지거나 서브샘플링 된다. 예를 들어, 일반적인 H2V1 YCbCr 4:2:2 포맷에서, 픽셀 열은 서브샘플링되지만, 픽셀 행은 영향받지 않는다. 이러한 서브샘플링 방식에서, 상기 열들이 0으로 시작하여 번호가 매겨지면, 짝수 열 만이 Cb 요소를 가 지며 홀수 열만이 Cr 요소를 갖는다. 다른 서브샘플링 포맷은 YCbCr 4:2:0 포맷으로, 각각의 2x2 픽셀 어레이는 단일 Cb 값과 단일 Cr값을 공유한다. YCrCb 포맷은 일반적으로 YCbCr와 같고, 다만 Cb와 Cr 값의 순서만 반대이다.
상기 기술된 변환 방법들은 정확히 Cb와 Cr 성분이 교번하는 최종 이미지의 결과가 되지는 않을지라도, 직접 서브샘플링된 YCbCr 및 YCrCb 포맷에 적용될 수 있다. 이러한 문제를 극복하기 위해, 임시의 서브샘플링되지 않은(unsubsampled) 이미지(YCrCb 4:4:4 또는 YCbCr 4:4:4)가 인접한 픽셀들의 쌍을 고려하고 적절한 Cb 및 Cr값을 복제함으로써 각 픽셀이 Cb 및 Cr 값을 가질 수 있도록 상기 서브샘플링된 이미지로부터 생성될 수 있다. 그리고 나서 상기 기술한 변환 방법이 임시의 서브샘플링 되지 않은 이미지에 적용되어 임시의 서브샘플링 되지 않은 출력 이미지를 산출한다. 변환 후에, 상기 서브샘플링된 출력 이미지 내의 여분의 Cb 및 Cr값은 폐기된다. 발명자가 수행한 테스트에서 RGB 이미지의 상기 처리와 YCbCr 및 YCrCb 포맷으로 그 동일한 이미지를 처리 사이에 시각적으로 인식가능한 차이가 나타나지 않았다.
도 9는 디지털 카메라(202)를 갖는 이동전화(200)의 실시예를 나타낸다. 이동전화 및 디지털 카메라는 각각의 종류의 내장형 장치이다. 상기 이동전화(200) 및 디지털 카메라(202)는 여기 기술한 바와 같이 이미지 변환을 수행하기 위한 매커니즘을 포함한다. 일반적인 용도로, 사용자는 상기 이동전화(200)의 디지털 카메라(202)를 이용하여 사진을 찍고, 그리고 나서 이동전화(200)의 처리 능력을 이용하여 회전을 수행하게 된다. 도 9에 도시한 바와 같이, 디지털 이미지(204)가 상기 이동전화(200)의 디스플레이 화면(206)에 표시된다. 상기 디스플레이 화면(206)은, 예컨대, 상대적으로 작은 액정 표시장치(liquid crystal display)일 수 있다. 도시한 바와 같이, 상기 이미지(204)는 반시계 방향으로 회전되어 있다. 일시적으로 상기 이미지(204)에 놓여지는 오버레이(overlay) 또는 풀다운(pull-down) 메뉴(214)가 추가적인 회전에 대한 명령들을 제공할 수 있다. 예를 들어, 상기 사용자는 이동전화(204)의 화살표 키(210)를 이용하여 회전각을 증가 또는 감소시키도록 안내를 받을 수 있다. 각각의 키입력(keypress)는 1 또는 2도의 회전각 증가 또는 감소에 해당하도록 프로그램될 수 있다. 상기 회전각이 바뀔 때, 새로운 회전각으로 상기 변환이 반복된다. 상기 새로운 회전각은 상기 이미지의 현재 위치에 상대적인 회전각이거나, 또는 그 본래 위치에 상대적인 회전각일 수 있다. 상기 사용자는 또한 숫자 키(212)를 이용하여 상기 회전각을 특정할 수 있다.
예시된 특정한 실시예들이 기술되었지만, 여기에 사용된 단어들은 제한하고자 하는 것이라기보다 기술하기 위한 것이다. 예컨대, 첨부한 청구의 범위내에서 변경이 일어날 수 있다.

Claims (29)

  1. 이미지에 대한 회전각을 정의하기 위한 회전각 정의 매커니즘(machanism); 및
    상기 이미지 내의 픽셀이 회전된 위치로 매핑(map)되도록 상기 각과 단지 정수 연산을 이용하여 회전 변환을 상기 이미지에 적용하는 회전 매커니즘을 포함하는 내장형 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 회전각을 얻기 위해 상기 회전각 정의 매커니즘에 연결되는 사용자 인터페이스를 더 포함하는 내장형 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 회전각 매커니즘은 상기 회전각 α를 매핑된 회전각 β로 매핑하도록 적응되고, 상기 회전 매커니즘은 상기 회전 변환을 적용함에 있어 상기 매핑된 회전각을 이용하는 내장형 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 매핑된 회전각 β는 부등식 0°≤β≤90°를 만족시키는 내장형 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 회전 변환은 하기의 행렬 변환으로 표현되고:
    Figure 112007031962552-PCT00017
    여기서 xin 및 yin은 상기 이미지의 픽셀에 대한 위치 좌표이고, xout과 yout은 상기 픽셀의 회전된 위치에 대한 위치 좌표이고, xo 및 yo는 상기 회전 변환의 회전 중심에 대한 위치 좌표이고, θ는 라디안(radian) 단위로 표현된 상기 매핑된 회전각 β인 내장형 장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 회전각 α와 상기 매핑된 회전각 β 사이의 관계는 하기의 수식:
    Figure 112007031962552-PCT00018
    Figure 112007031962552-PCT00019
    Figure 112007031962552-PCT00020
    Figure 112007031962552-PCT00021
    으로 표현되는 내장형 장치.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 회전 매커니즘은 요구되는 정확도 임계치 이내로 정확한 값을 얻도록 상기 행렬 변환의 사인(sine) 및 코사인(cosine) 값을 근사하는 내장형 장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 회전 매커니즘은 하나 이상의 테일러 급수(Taylor series) 사인 및 코사인 근사화(approximation) 항을 이용하여 상기 행렬 변환의 사인 및 코사인 함수의 값을 근사화(approximate)하는 내장형 장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 회전 매커니즘은 상기 매핑된 회전각 β가 임계 각도 이하이면 제 1 개수의(a first number of) 테일러 급수 항들을 이용하고 상기 매핑된 회전각 β가 임계 각도 이상이면 제 2 개수의(a second number of) 테일러 급수 항들을 이용하는 내장형 장치.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 회전 매커니즘은 비-정수(non-integer) 항을 정수로 변환하고 정수 오버플로(overflow)를 방지하는 계산 순서로 계산을 수행하도록 적응된 정수 연산 촉진자(integer operations facilitator)를 포함하는 내장형 장치.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 내장형 장치는 이동전화인 내장형 장치.
  12. 데이터로 인코딩(encode)된 기계-판독가능(machine-readable) 매체로서, 상기 데이터는:
    이미지에 대해 회전각을 정의하고; 그리고
    상기 이미지 내부의 픽셀이 회전된 위치로 매핑되도록 상기 각과 단지 정수 연산(integer arithmetic)을 이용하여 회전 변환을 상기 이미지에 적용하게 하는 머신(machine)과 상호작용하는, 기계-판독가능 매체.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 데이터는 추가로 상기 회전각 β를 매핑하고 상기 회전 변환을 적용하는데 있어 상기 매핑된 회전각을 이용하게 하는 머신(machine)과 상호작용하는, 기계-판독가능 매체.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 데이터는 상기 매핑된 회전각 β가 부등식 0°≤β≤90°를 만족시키도록 하는 머신과 상호작용하는, 기계-판독가능 매체.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 데이터는 상기 회전 변환이 하기 행렬 변환에 의해 표현되게 하는 머신과 상호호환 가능하고:
    Figure 112007031962552-PCT00022
    여기서 xin 및 yin은 상기 이미지의 픽셀에 대한 위치 좌표이고, xout과 yout은 상기 픽셀의 회전된 위치에 대한 위치 좌표이고, xo 및 yo는 상기 회전 변환의 회전 중심에 대한 위치 좌표이고, θ는 라디안(radian) 단위로 표현된 상기 매핑된 회전각 β인 기계-판독가능 매체.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 데이터는 임의의 회전각 α와 상기 매핑된 회전각 β사이의 관계가:
    Figure 112007031962552-PCT00023
    Figure 112007031962552-PCT00024
    Figure 112007031962552-PCT00025
    Figure 112007031962552-PCT00026
    로써 표현되게 하는 머신(machine)과 상호호환 가능한, 장치.
  17. 제 15 항에 있어서, 상기 데이터는 상기 행렬 변환의 사인 및 코사인 함수의 값이 요구된 정확도 임계치 내의 정확한 값을 얻도록 근사화하는 머신과 상호호환 가능한, 기계-판독가능 매체.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 데이터는 하나 이상인 테일러 급수 사인 및 코사인 근사화(apporoximation) 항을 이용하여 상기 행렬 변환의 사인 및 코사인 함수 값을 근사화하게 하는 머신과 상호호환 가능한, 기계-판독가능 매체.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 데이터는 상기 매핑된 회전각 β가 임계각 이하이면 제 1 개수의(a first number of) 테일러 급수 항들을 이용하게 하고 상기 매핑된 회전각 β가 임계각 이상이면 제 2 개수의 테일러 급수 항들을 이용하게 하는 머신과 상호호환 가능한, 기계-판독가능 매체.
  20. 제 12 항에 있어서, 상기 데이터는 비-정수(non-integer) 항을 정수로 변환하고 정수 오버플로(overflow)를 방지하는 계산 순서로 계산을 수행하게 하는 머신과 상호호환 가능한, 기계-판독가능 매체.
  21. 내장형 장치;
    이미지에 대해 회전각을 정의하기 위한, 내장형 장치 내부의 수단; 및
    상기 이미지 내의 픽셀이 회전된 위치로 매핑(map)되도록 상기 각과 단지 정수 연산(integer arithmetic)을 이용하여 회전 변환을 상기 이미지에 적용하기 위한, 상기 내장형 장치 내부의 수단을 포함하는 장치.
  22. 제 21 항에 있어서, 상기 회전각 α를 매핑된 회전각 β로 매핑하고 상기 회전 변환을 적용함에 있어 상기 매핑된 회전각을 이용하기 위한 수단을 더 포함하는 장치.
  23. 제 22 항에 있어서, 상기 회전 변환은 하기 행렬 변환에 의해 표현되고:
    Figure 112007031962552-PCT00027
    여기서 xin 및 yin은 상기 이미지의 픽셀에 대한 위치 좌표이고, xout과 yout은 상기 픽셀의 회전된 위치에 대한 위치 좌표이고, xo 및 yo는 상기 회전 변환의 회전 중심에 대한 위치 좌표이고, θ는 라디안(radian) 단위로 표현되는 상기 매핑된 회전각 β인 장치.
  24. 제 23 항에 있어서, 수식(1)의 상기 사인 및 코사인 함수의 값을 근사화하기 위한 수단을 더 포함하는 장치.
  25. 제 23 항에 있어서, 상기 근사화하기 위한 수단은 상기 제 1 범위의 상기 매핑된 회전각 β에 대해 제 1 수준의 정확도를 이용하고 제 2 범위의 상기 매핑된 회전각 β에 대해 제 2 수준의 정확도를 이용하여 수식(1)의 상기 사인 및 코사인 함수의 값을 근사화하는, 장치.
  26. 수신기/송신기 어셈블리(assembly);
    마이크로프로세서;
    이미지에 대해 회전각을 정의하기 위한 회전각 정의 매커니즘; 및
    상기 이미지 내의 픽셀이 회전된 위치로 매핑(map)되도록 상기 각과 단지 정수 연산(integer arithmetic)을 이용하여 상기 이미지에 회전 변환을 적용하기 위한 회전 매커니즘을 포함하는 이동전화.
  27. 제 26 항에 있어서, 상기 마이크로프로세서는 정수 마이크로프로세서인 이동전화.
  28. 제 27 항에 있어서, 키패드(keypad) 및 디스플레이(display) 화면을 더 포함하는 이동전화.
  29. 제 28 항에 있어서, 디지털 카메라를 더 포함하는 이동전화.
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