KR20080078198A - 저연산량의 갖는 영상 보간 방법 및 장치 - Google Patents

저연산량의 갖는 영상 보간 방법 및 장치 Download PDF

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최명렬
윤종호
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한양대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은 저연산량을 갖는 영상 보간 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명은 상기 입력 영상의 해상도와 출력 영상의 해상도 비율에 따라 새로 생성되는 화소의 위치를 계산하는 단계, 상기 새로 생성되는 화소와 이에 인접하는 복수의 원 화소와의 거리 구간에 따라 서로 다른 선형 함수를 적용하여 상기 복수의 원 화소 각각에 대한 가중치를 계산하는 단계 및 상기 가중치를 이용하여 상기 새로 생성되는 화소의 휘도 레벨을 산출하는 단계를 포함한다. 본 발명에 따르면 3차 회선 보간 기법에 상응하는 정확도를 가지면서도 저연산량을 갖는 보간 기법을 제공할 수 있는 장점이 있다.
Figure P1020070017947
보간, 확대, 축소, 연산, 배럴 시프트, 해상도, 함수, 거리 구간, 화소값 차이

Description

저연산량의 갖는 영상 보간 방법 및 장치{Method and Apparatus having low computational complexity}
도 1은 일반적인 양선형 보간 기법을 도시한 도면.
도 2는 일반적인 3차 회선 보간 함수의 그래프를 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 영상 보간 장치의 블록도.
도 4는 본 발명에 따른 소정 거리 구간에서의 3차 회선 보간 함수와 본 발명에 따른 선형 함수의 그래프를 비교한 도면.
도 5는 본 발명에 따른 선형 함수의 거리 구간을 도시한 도면.
도 6은 본 발명에 따른 화소값 차이의 누적 퍼센트를 도시한 도면.
도 7은 본 발명에 따른 보간 기법 선택 임계치를 결정하는 그래프.
도 8은 본 발명에 따른 화소값 차이 계산부의 블록도.
도 9는 본 발명에 따른 가중치 계산부의 블록도.
도 10은 본 발명에 따른 새로 생성되는 화소를 보간하는 과정을 설명하기 위한 도면.
도 11은 본 발명에 따른 영상 보간의 성능 비교를 위한 테스트 영상을 도시한 도면.
도 12는 각 보간 기법의 확대 후 축소 시 RMSE 그래프.
도 13은 각 보간 기법의 축소 시 확대 시 RMSE 그래프.
도 14 내지 도 16은 원 테스트 영상을 각 보간 기법에 따라 일부 확대한 경우를 도시한 도면.
본 발명은 저연산량을 갖는 영상 보간 방법 및 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 3차 회선 보간 기법을 변형한 보간 기법을 이용하여 영상 보간 시 연산량을 감소시킬 수 있는 방법 및 장치에 관한 것이다.
멀티미디어 산업의 발달과 전자 시스템의 급속한 보급으로 인하여 디스플레이 장치에서 다양한 크기의 디지털 영상 활용이 증가되고 있다. 디스플레이 장치의 발달에 따라 화질 향상에 많은 연구가 진행되고 있으며 다양한 해상도의 디지털 영상을 디스플레이 장치에 표현하기 위하여 입력 영상의 해상도를 출력되는 디스플레이 해상도에 맞게 조절하기 위한 연구도 진행되고 있다.
출력 디스플레이의 해상도에 맞게 해상도 변환을 위해 보간 기법을 사용한다. 보간 기법의 원리는 입력되는 영상을 연속적인 데이터로 보고 출력 해상도에 맞게 다시 샘플링(Sampling)하는 것이다.
종래의 보간 기법에는 출력 해상도에 맞게 새롭게 생성시킬 화소값(휘도 레벨)을 인접한 화소값으로 사용하는 최소 근접(Nearest Neighbor) 기법이 있다.
그러나 최소 근접 기법은 가장 간단하게 구현할 수 있지만, 인접한 화소값의 단순 복사로 인해 톱니모양 현상이 발생한다.
양선형(Bilinear) 보간 기법은 선형 방정식을 사용하는 방법으로 일반적으로 사용하는 기법이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 양선형 보간 기법은 새로운 화소(N)를 생성시키기 위해 인접한 4개의 화소(NW, NE, SW, SE)의 가중치를 양선형 보간 함수를 이용하여 결정하며, 결정된 가중치를 각 화소값에 곱한 평균값을 사용한다. 가중치는 새로운 화소와 인접 화소의 거리(Sx, Sy)로 계산하고 세 번의 선형 보간이 필요하다,
양선형 기법은 간단하게 구현할 수 있으며 최소 근접 기법 보다 좋은 성능을 가지고 있다.
한편, 3차 회선(Cubic Convolution) 보간 기법은 3차 방정식을 사용하는 방법으로 인접한 16개의 인접 화소값에 도 2에 도시된 3차 보간 함수를 이용한 가중치를 반영한 값을 사용한다.
아래의 수학식 1은 3차 회선 보간 기법에서의 가중치를 결정하기 위한 보간 함수를 나타낸 것이다.
Figure 112007015736294-PAT00001
상기한 3차 회선 보간 기법은 가중치를 양방향으로 줄 수 있어 다른 보간 기 법에 비해 오차가 줄어들고 높은 정확도를 제공하는 것이 가능하나, 많은 연산량을 필요로 한다. 따라서 3차 회선 보간 기법에 따르면 많은 연산량으로 인해 하드웨어가 복잡해지는 문제점이 있었다.
본 발명에서는 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해, 적은 오차와 높은 정확도를 가지면서도 적은 연산량을 가질 수 있는 영상 보간 방법 및 장치를 제안하고자 한다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 입력 영상의 보간 방법에 있어서,(a) 상기 입력 영상의 해상도와 출력 영상의 해상도 비율에 따라 새로 생성되는 화소의 위치를 계산하는 단계; (b) 상기 새로 생성되는 화소와 이에 인접하는 복수의 원 화소와의 거리 구간에 따라 서로 다른 선형 함수를 적용하여 상기 복수의 원 화소 각각에 대한 가중치를 계산하는 단계; 및 (c) 상기 가중치를 이용하여 상기 새로 생성되는 화소의 휘도 레벨을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 보간 방법이 제공된다.
본 발명의 다른 측면에 따르면 상기한 방법을 수행하는 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 기록매체가 제공된다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 입력 영상의 보간 장치에 있어서, 상기 입력 영상의 해상도와 출력 영상의 해상도 비율에 따라 새로 생성되는 화소의 위치를 계산하는 화소 위치 계산부; 상기 새로 생성되는 화소와 이에 인접하는 복수의 원 화 소와의 거리 구간에 따라 서로 다른 선형 함수를 적용하여 상기 복수의 원 화소 각각에 대한 가중치를 계산하는 가중치 계산부; 및 상기 가중치를 이용하여 상기 새로 생성되는 화소의 휘도 레벨을 산출하는 화소값 산출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 보간 장치가 제공된다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있 을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면 번호에 상관없이 동일한 수단에 대해서는 동일한 참조 번호를 사용하기로 한다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 영상 보간 장치의 블록도이다.
본 발명에 따른 영상 보간 장치는 디지털 영상을 처리할 수 있는 장치라면 제한 없이 적용될 수 있다는 점을 당업자는 이해하여야 할 것이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 영상 보간 장치는 동기 신호 생성부(300), 화소 위치 계산부(302), 라인 메모리(304), 라인 버퍼(306), 화소값 차이 계산부(308), 가중치 계산부(310) 및 화소값 산출부(312)를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 동기 신호 생성부(300)는 입력 영상의 동기 신호를 기준으로 출력 해상도에 상응하는 동기 신호를 생성한다.
동기 신호 생성부(300)는 입력 영상의 동기 신호(프레임을 구분하는 수직 동기 신호 및 수평 라인을 구분하는 수평 동기신호)를 카운팅하여 입력 영상의 해상도를 판별하고, 출력 해상도에 상응하는 동기 신호를 생성한다.
화소 위치 계산부(302)는 입력 영상의 해상도와 출력 영상의 해상도 비율에 따라 새롭게 생성될 화소의 위치를 계산하는 과정을 수행한다. 여기서 위치의 계산은 입력 영상에 포함된 원 화소에 대한 새로 생성되는 화소에 대한 상대적인 주소 또는 좌표 값(평면 좌표값)을 계산하는 과정일 수 있다.
입력 영상을 확대하는 경우, 확대된 영상에서 원 화소(입력 영상 화소) 사이에 홀(새로 생성될 화소)이 배치될 수 있는데, 화소 위치 계산부(302)는 원 화소 사이의 상대 거리를 1로 하여 수직 및 수평 방향으로 새로 생성될 화소의 위치를 계산할 수 있다.
일반적으로 영상 보간은 수평 방향 및 수직 방향으로 이루어질 수 있는데, 라인 메모리(304)는 수직 방향 보간을 수행하기 위한 입력 영상의 소정 개수의 수평 라인 화소값을 저장한다.
한편, 보간을 위한 입력 영상은 수평 라인을 따라 순차적으로 입력될 수 있으므로 수평 방향으로의 보간을 위한 수평 라인 화소값은 라인 버퍼(306)에 일시적으로 저장될 수 있다.
수직 또는 수평 방향 보간 시 화소값 차이 계산부(308)는 새로 생성될 화소에 인접한 화소의 휘도 레벨을 계산하는 과정을 수행한다. 여기서, 인접화소의 범위는 새로 생성될 화소에 수평 방향 또는 수직 방향으로 근접한 4개의 원 화소(입력 영상에 존재하는 화소)일 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 영상 보간을 위한 보간 함수로서 새롭게 제안된 선형함수와 양선형(bilinear) 함수를 선택적으로 적용할 수 있는데, 보간 함수의 선택은 상기한 화소값 차이 계산을 통해 이루어질 수 있다.
전술한 바와 같이, 3차 회선 보간 기법은 확대 시 선명한 영상을 생성시킬 수는 있지만 연산량이 과도하게 늘어나게 된다. 본 발명은 이를 해결하기 위해 3차 회선 보간 기법과 비슷한 성능을 보이면서도 연산을 줄일 수 있는 선형 함수를 제안한다.
본 발명에 따르면, 상기한 수학식 1과 같이 표현되는 3차 회선 보간 함수를 하기의 수학식 2와 같은 선형 함수로 변형한다.
Figure 112007015736294-PAT00002
본 발명에 따른 선형 함수의 선택값은 도 4에 도시된 바와 같이 3차 회선 보간 함수에 근사할 수 있도록 복수의 거리 구간으로 결정되며, 바람직하게는 연산량을 줄이기 위해 2^(-n)를 고려하여 0.25, 1, 1,25, 2로 나누어질 수 있다.
각 선형 함수의 계수값은 2^(-n)의 조합으로 하여 산출하며, 인접화소(인접 원 화소)의 가중치를 결정함에 있어, 즉 계수값을 거리의 차 값과 곱할 때 곱셈기를 사용하지 않고 하기의 도 9에 도시된 바와 같이, 베럴 시프트(Sarrel Shift)와 가산기(Adder) 조합만을 사용할 수 있다.
새로 생성될 화소의 화소값(휘도 레벨)을 결정하기 위한 복수의 인접 화소 가중치는 새로 생성될 화소와 각 인접 화소 사이의 거리에 따라 상기한 4개의 선형 함수를 다르게 적용하여 계산될 수 있다.
이때, 각 인접 화소에 적용할 선형 함수는 도 5에 도시된 바와 같이 0.25를 기준으로 두 가지의 경우로 나누어 질 수 있다.
인간 시각 체계에서는 영상의 경계치에서 민감하게 인식한다. 경계치는 인접 영상의 화소값(휘도 레벨)의 변화가 많은 부분이다. 경계치 부분에서는 인접 화소의 값을 많이 참조하여 좋은 성능을 보이는 본 발명에 따른 선형 함수를 사용하고 인접 화소의 변화가 적은 부분에서는 성능 면에서 제안된 선형 함수와 차이가 거의 없는 양선형 보간 함수를 선택 적용하여 하드웨어 복잡성을 감소시킬 수 있다.
전술한 바와 같이, 새로 생성될 화소에 관한 보간 함수의 선택은 상기한 화소에 인접한 복수의 원 화소 사이의 화소값 차이에 따라 결정될 수 있다.
바람직하게 화소값 차이는 4개의 인접 화소를 기준으로 결정될 수 있으며, 하기의 수학식 3은 4개의 인접화소 사이의 화소값 차이를 계산하기 위한 식을 나타낸 것으로, 예를 들어, xk를 새로 생성되는 화소와 인접 화소의 최인접 거리라 할 때 수학식 3은 xk -1 xk, xk +1, xk +2에서의 절대 화소값 들의 합을 나타낸 것이다.
Figure 112007015736294-PAT00003
한편, 도 6은 화소값 차이의 누적 퍼센트를 도시한 도면으로서, 도 6에서, x축은 화소값 차이를 나타내며, y축은 전체 화소수의 확률값을 나타낸다. 자연 배경의 영상의 경우 인접 화소값과의 변화 정도가 큰 경우는 많지 않으면 거의 적은 변화값을 가지는 특성이 있다.
한편, 도 7은 보간 기법을 선택하기 위해 각 임계치에서의 출력 RMSE를 구한 그래프이다. x축은 인접 화소의 화소값 차이를 나타내며 y축은 확대 후 축소, 축소 후 확대의 RMSE(Root Mean Square Error)값을 나타낸다.
여기서 RMSE는 하기의 수학식 4를 통해 결정될 수 있다.
Figure 112007015736294-PAT00004
여기서 g()는 입력 영상, g'()는 출력 영상, N은 영상의 총 화소 수이다.
확대 후 축소를 했을 때 RMSE값은 임계치 값이 증가 할수록 증가하고 축소 후 확대를 할 때 RMSE값은 임계치 값이 감소할수록 증가한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 도 7의 그래프에서의 교차점에서의 인접 화소값 차이를 미리 설정된 임계치로 사용할 수 있다.
도 8은 본 발명에 따른 화소값 차이 계산부의 블록도를 도시한 도면으로서, 본 발명에 따른 화소값 차이 계산부(308)는 복수의 비교기(800), 복수의 가산기(802), 배럴 시프트(804) 및 화소값 차이 판단부(806)를 포함할 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 각 비교기(800)는 새로 생성될 픽셀에 인접한 4개(최인접 거리를 x라 할 때 x-1, x, x+1, x+2 위치에 있는) 화소의 화소값 차이에 관한 절대값을 출력한다. 배럴 시프트(804)는 x-1와 x에 상응하는 화소값 차이의 절대값과 x+1 및 x+2에 상응하는 화소값 차이의 절대값의 합을 1차 라이트 시프트 한다.
화소값 차이 판단부(806)는 상기와 같이 1차 라이트 시프트를 통해 반분된 절대값과 x와 x+1에 상응하는 화소값 차이의 절대값을 합산한 값이 미리 설정된 임계치, 예를 들어, 30 보다 작은지 여부를 판단한다.
본 발명에 따르면, 화소값 차이 계산부(308)는 상기한 판단을 통해 가중치 계산부(310)로 본 발명에 따른 선형 함수를 적용하기 위한 인에이블 신호 또는 양선형 함수를 적용하기 위한 인에이블 신호를 선택적으로 출력할 수 있다.
가중치 계산부(310)는 선택된 보간 기법에 따른 보간 함수를 적용하여 새로 생성될 화소에 인접한 복수의 원 화소 각각에 대한 가중치를 계산한다.
도 9는 본 발명에 따른 가중치 계산부의 상세 구성을 도시한 블록도로서, 4개의 인접한 원 화소에 대한 가중치를 계산하는 경우를 도시한 것이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 가중치 계산부(310)는 곱셈기 하드웨어의 복잡성을 줄이기 위해 복수의 배럴 시프트(900 내지 904), 복수의 가산기(906), 복수의 먹스(908) 및 거리 판단부(910)를 포함할 수 있다.
도 9에 도시된 복수의 배럴 시프트(900 내지 904), 가산기(906) 및 먹스(908)는 본 발명에 따른 선형 함수의 계수값 및 상수값을 결정하기 위한 것으로서, 제1 배럴 시프트(900)는 1차 라이트 시프트, 제2 배럴 시프트(902)는 2차 라이트 시프트, 제3 배럴 시프트(904)는 3차 라이트 시프트를 수행한다.
출력 해상도에 대해 원 화소 사이의 거리를 1로 설정하는 경우, 새로 생성될 화소와 4개의 인접화소의 거리(Sx)는 하나의 변수(예를 들어, 수평 방향으로의 최인접 거리를 x로 설정)로 x-1, x, x+1 및 x+2로 표현될 수 있으며(도 10의 제1 라인 참조), 도 9에서와 같이 최인접 거리 값인 x값이 입력되는 경우, 본 발명에 따른 가중치 계산부(310)는 x 뿐만 아니라 다른 인접 원 화소의 거리 x-1, x+1 및 x+2를 결정할 수 있으며 이에 상응하는 복수의 원 화소에 대한 가중치를 곱셈기 없 이 한번에 출력할 수 있다.
한편, 거리 판단부(910)는 복수의 먹스(909)의 신호 출력을 위한 제어 신호로 사용될 수 있으며, 예를 들어, x가 0.25보다 작은 경우에만 먹스(908) 제어를 위한 신호를 출력하게 된다.
상기한 방법으로 복수의 인접 화소에 대한 가중치가 결정되는 경우, 화소값 산출부(312)는 각 인접한 원 화소의 화소값과 가중치를 곱한 값을 합산하여 새로 생성될 화소의 화소값을 산출한다.
상기한 과정은 하나의 프레임에 포함되는 화소에 대해 수평 방향 및 수직 방향에 대해 수행되며, 만일 새로 생성될 화소가 원 화소와 동일한 수평 또는 수직 라인 상에 배치되지 않은 경우(Pt의 경우)에는 도 10에 도시된 바와 같이, 수평 방향으로 4번, 수직 방향으로 1번 수행될 수 있다.
한편, 상기에서는 새로 생성되는 화소에 인접한 화소값의 차이에 따라 양선형 함수를 적용하는 것으로 설명하였으나 이는 연산량을 보다 줄이기 위한 것으로서, 본 발명의 다른 실시예에 따르면 화소값 차이의 계산 없이 본 발명에 따른 선형 함수만을 적용하여 영상을 보간하는 것도 가능하다는 점을 당업자는 이해하여야 할 것이다.
표 1은 각 보간 기법에 따른 화소 당 연산량을 비교한 것으로서, 본 발명에 따른 선형 함수를 이용하는 경우 가중치 연산, 참조 화소 연산 및 메모리 연산 과정이 현저히 감소하는 것을 알 수 있다.
화소당 연산량 비교
보간 기법 가중치 연산 참조 화소 연산 메모리 연산
양선형 기법 곱셈: 0 덧셈: 2 곱셈: 4 덧셈: 3 읽기: 4 쓰기: 1
3차 회선 기법 곱셈: 10 덧셈: 15 곱셈: 16 덧셈: 15 읽기: 16 쓰기: 1
제안한 기법 곱셈: 5 덧셈: 5 곱셈: 8 덧셈: 7 읽기: 8 쓰기 :1
한편, 본 발명자는 제안된 보간 기법의 정량적인 평가를 위해 RMSE를 도입하였고 시각적으로 평가하기 위해 영상을 부분 확대하여 비교하였다.
상기한 수학식 4를 통해 도 11에 도시된 바와 같이 6개의 영상을 사용하였다.
도 11에서 (a) 내지 (f)는 각각 (a) F16, (b) Baboon, (c) Lena, (d) Bike, (e) Background, (f) Text이다.
입력 영상(원 영상)의 확대 후 축소, 축소 후 확대를 한 결과 영상으로 화질 평가를 하였다. 확대 비율은 1.6배이며 축소비율은 1/1.6배 이다. 표 2 및 표 3은 테스트 영상에 대한 기존 기법과 제안한 기법의 RMSE값을 나타낸다.
확대 후 축소 RMSE 비교
보간 기법 테스트 영상 양선형 기법 3차 회선 기법 제안한 기법
F16 2.16 1.16 2.05
Baboon 6.73 3.57 4.85
Lena 2.10 1.14 1.95
Bike 7.18 3.60 3.57
Background 9.71 5.81 5.61
Text 12.99 9.84 6.45
축소 후 확대 RMSE 비교
보간 기법 테스트 영상 양선형 기법 3차 회선 기법 제안한 기법
F16 5.05 4.03 4.12
Baboon 14.87 13.92 14.41
Lena 4.68 3.98 4.06
Bike 16.02 14.30 12.81
Background 22.54 20.70 20.14
Text 29.74 27.09 26.11
한편, 도 12 내지 도 13은 도 11 및 표 2, 표 3에 대응하는 RMSE 그래프를 도시한 것으로서, 일부 영상(도 11의 d, e, f)에 있어서 기존 3차 회선 보간 기법보다 적은 연산량으로도 향상된 성능을 보이는 것을 알 수 있다.
또한, 도 14 내지 도 16은 테스트 영상의 일부(1400,1500,1600)를 부분 확대하고 이를 비교한 것으로서, a는 원 영상, b는 양선형 보간 기법, c는 3차 회선 보간 기법, d는 본 발명에 따른 선형 함수 보간 기법으로 보간 처리된 영상을 도시한 도면이다.
도 14 내지 도 16에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 보간 기법에 따르면 모서리(edge)에서 보다 선명한 출력 영상을 얻을 수 있음을 확인할 수 있다.
상기한 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대해 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따르면 3차 회선 보간 함수를 선형화한 함수를 이용하기 때문에 영상 보간 시 연산 횟수를 줄일 수 있는 장점이 있다.
또한 본 발명에 따르면 구간에 따라 다른 선형 함수를 이용하기 때문에 정확도가 높은 영상 보간이 가능하다는 장점이 있다.
또한 본 발명에 따르면 새로 생성될 화소에 인접한 화소값의 차이에 따라 양선형 함수를 선택적으로 적용하기 때문에 연산 횟수를 더욱 감소시킬 수 있는 장점이 있다.
또한 본 발명에 따르면 가중치 계산 시 곱셈기를 이용하지 않기 때문에 하드웨어의 복잡성을 해결할 수 있는 장점이 있다.

Claims (13)

  1. 입력 영상의 보간 방법에 있어서,
    (a) 상기 입력 영상의 해상도와 출력 영상의 해상도 비율에 따라 새로 생성되는 화소의 위치를 계산하는 단계;
    (b) 상기 새로 생성되는 화소와 이에 인접하는 복수의 원 화소와의 거리 구간에 따라 서로 다른 선형 함수를 적용하여 상기 복수의 원 화소 각각에 대한 가중치를 계산하는 단계; 및
    (c) 상기 가중치를 이용하여 상기 새로 생성되는 화소의 휘도 레벨을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 보간 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 서로 다른 선형 함수는 상기 거리 구간에 상응하여 3차 회선 보간 함수에 근사하는 것을 특징으로 하는 영상 보간 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 가중치는 하기의 거리 구간에서 하기의 수학식
    Figure 112007015736294-PAT00005
    (여기서 x는 새로 생성되는 화소와 인접 원 화소와의 거리)
    에 따라 계산되는 것을 특징으로 하는 영상 보간 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 (b) 단계는 상기 새로 생성되는 화소에 동일한 수평 또는 수직 방향으로 인접하는 4개의 원 화소를 이용하여 가중치를 계산하는 것을 특징으로 하는 영상 보간 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 원 화소의 화소값 차이를 계산하는 단계; 및
    상기 화소값 차이가 미리 설정된 임계치보다 큰지 여부를 판단하는 단계를 더 포함하되,
    상기 (b) 단계는 상기 화소값 차이가 미리 설정된 임계치보다 큰 경우에만 가중치를 계산하는 것을 특징으로 하는 영상 보간 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 화소값 차이가 미리 설정된 임계치보다 작은 경우, 양선형 함수를 이용하여 상기 복수의 원 화소에 대한 가중치를 계산하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 보간 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 화소값 차이는 하기의 수학식
    Figure 112007015736294-PAT00006
    (여기서, g()는 새로 생성되는 화소와 인접한 원 화소의 휘도 레벨)
    에 따라 계산되는 것을 특징으로 하는 영상 보간 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하는 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록매체.
  9. 입력 영상의 보간 장치에 있어서,
    상기 입력 영상의 해상도와 출력 영상의 해상도 비율에 따라 새로 생성되는 화소의 위치를 계산하는 화소 위치 계산부;
    상기 새로 생성되는 화소와 이에 인접하는 복수의 원 화소와의 거리 구간에 따라 서로 다른 선형 함수를 적용하여 상기 복수의 원 화소 각각에 대한 가중치를 계산하는 가중치 계산부; 및
    상기 가중치를 이용하여 상기 새로 생성되는 화소의 휘도 레벨을 산출하는 화소값 산출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 보간 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 가중치 계산부는 상기 서로 다른 선형 함수의 계수값을 산출하는 복수의 배럴 시프트를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 보간 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 서로 다른 선형 함수는 상기 구간에 따라 4개를 포함하며, 상기 복수의 배럴 시프트는 1차, 2차 및 3차 라이트 시프트를 수행하는 개별 배럴 시프트를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 보간 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 가중치 계산부는,
    상기 서로 다른 선형 함수의 계수값 및 상수값을 결정하는 복수의 먹스; 및
    상기 새로 생성되는 화소에 최인접한 원 화소의 거리에 따라 상기 먹스를 제어하기 위한 신호를 출력하는 거리 판단부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 보간 장치.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 복수의 원 화소의 화소값 차이를 계산하며, 상기 화소값 차이가 미리 설정된 임계치보다 큰지 여부를 판단하 화소값 차이 계산부를 더 포함하되,
    상기 가중치 계산부는 상기 화소값 차이가 미리 설정된 임계치보다 큰 경우에만 가중치를 결정하는 것을 특징으로 하는 영상 보간 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN110491341A (zh) * 2019-09-18 2019-11-22 广东晟合技术有限公司 一种amoled显示器的圆角加工方法

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