KR20090063824A - 영상처리 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 영상처리 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 영상처리 방법은, 현재 픽셀 값에 제1 가중치를 사용하여 제1 값을 산출하고, 보정된 이전 픽셀 값에 제2 가중치를 사용하여 제2 값을 산출한다. 그리고, 산출된 제1 값과 제2 값을 합산한 값으로 현재 픽셀 값을 보정한다. 본 발명에 따르면, 윈도우 방식 대신 이전 처리된 픽셀 값의 누적 정보를 사용하여 입력 영상의 노이즈를 저감시켜, 처리 속도가 빠르고 참조되는 픽셀의 수가 감소하게 된다.

영상처리, 픽셀, 단말기

Description

영상처리 방법 및 장치{Image processing method and apparatus}

본 발명은 영상처리 방법 및 장치에 관한 것이다.

일반적으로 영상 촬영 장치나 영상 디스플레이 장치 등에서 저조도 혹은 과도한 민감도를 갖는 카메라를 통해 촬영된 영상은 영상처리 기술을 이용하여 영상에 포함된 노이즈를 저감(reduction) 시키고 있다. 즉, 촬영된 영상이나, 이미 저장된 영상을 선택하여 디스플레이하는 경우, 화질 개선된 영상을 디스플레이하기 위해 노이즈를 저감하는 영상처리 방법을 사용한다.

노이즈 저감을 위해 보통 사용되고 있는 영상처리 방법은, 윈도우 혹은 마스크를 사용하는 방법으로, 원도우에 포함되는 주위의 픽셀들의 평균(average)이나, 메디안(median)을 이용하여 입력 영상의 모든 픽셀 값을 보정하는 것이다. 이때, 사용되는 윈도우 크기는 원하는 바에 따라 달라질 수 있으며, 보통 3x3, 5x5, 7x7 등의 크기를 사용한다.

이와 같이, 윈도우를 사용하는 영상처리 하는 방법은, 매 픽셀의 처리마다 원도우에 포함되는 주위 픽셀을 참조하여야 한다.

따라서, 본 발명의 목적은, 픽셀의 보정에 참조되는 픽셀의 수를 감소시켜 처리 속도를 향상시키면서 입력 영상에 포함된 노이즈를 효율적으로 저감할 수 있는 영상처리 방법 및 장치를 제공함에 있다.

수 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 영상처리 방법은,현재 픽셀 값에 제1 가중치를 사용하여 제1 값을 산출하는 단계, 보정된 이전 픽셀 값에 제2 가중치를 사용하여 제2 값을 산출하는 단계, 및 상기 제1 값과 제2 값을 합산한 값으로 상기 현재 픽셀 값을 보정하는 단계를 포함한다.

한편, 본 발명에 따른 영상처리 장치는, 제1 및 제2 가중치를 생성하는 가중치 저장부, 및 현재 픽셀 값에 제1 가중치를 반영한 값과, 보정된 이전 픽셀 값에 제2 가중치를 반영한 값을 합산한 값으로 상기 현재 픽셀 값을 보정하는 픽셀 보정부를 포함한다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는, 상기 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공한다.

본 발명에 따르면, 보정된 이전 픽셀 값의 누적 정보를 이용하여 현재 픽셀 값을 보정하여 영상의 노이즈를 저감할 수 있으므로, 주위 픽셀의 참조가 적으면서도 윈도우를 사용한 경우와 비슷한 효과를 낼 수 있다. 또한, 각 픽셀 당 참조되 는 픽셀 수가 적기 때문에 처리 속도가 빨라 임베디드 모바일 기기에 적용이 용이하고, 영상의 포맷에 따라 노이즈 저감 파라미터를 다르게 적용하여 화질을 개선할 수 있다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일시예에 따른 영상처리 장치의 블럭도이다. 도 1을 참조하면, 본 영상처리 장치(100)는, 입력 버퍼(110), 가중치 발생장부(120), 픽셀 보정부(130), 및 출력 버퍼(140)를 포함한다.

입력 버퍼(110)는 노이즈 저감(reducton)이 필요한 입력 영상을 프레임 등과 같은 단위로 저장한다. 가중치 발생부(120)는 픽셀 값 보정에 사용되는 제1 및 제2 가중치를 생성하여 픽셀 보정부(130)에 전달한다. 픽셀 보정부(130)는 현재 픽셀 값에 제1 가중치를 곱한 값과, 보정된 이전 픽셀 값에 제2 가중치를 곱한 값을 합산한 값으로 현재 픽셀 값을 보정한다. 출력버퍼(140)는 픽셀 보정부(130)에서 보정된 픽셀 값을 저장하여 프레임 단위로 출력한다.

이와 같은 구성에 의해, 가중치가 반영된 이전 처리된 픽셀 값 누적 정보를 사용하여 입력 영상에 포함된 노이즈를 저감할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 영상처리 장치의 동작 방법의 설명에 제공되는 흐름도이다. 도 2를 참조하면, 먼저 초기값을 설정한다(S200). 초기값은 보정할 프레임 등에서 처음 픽셀 값으로 설정할 수 있다. 이를 식으로 나타내면 다음과 같다.

여기서,

는 처음 보정된 픽셀 값을 나타내며,

은 처음 입력된 픽셀 값을 나타낸다.

초기값이 설정되면, 다음 픽셀이 조정할 픽셀로 입력된다(S205). 그러면, 보정할 픽셀 값에 제1 가중치인

을 곱한 제1 값과, 이전 보정된 픽셀 값에 제2 가중치

을 곱한 제2 값을 산출한다(S210, S215). 그리고 산출한 제1 값과 제2 값을 합산한 값으로 현재 픽셀 값을 보정한다(S220). 이와 같은 과정을 식으로 나타내면 다음과 같다.

여기서,

는 k 번째 픽셀 값,

는 보정된 k번째 픽셀 값, 그리고.

는 k 번째 픽셀의 보정에 사용되는 가중치로

이다.

이러한 과정은, 프레임의 마지막 픽셀까지 반복적으로 수행되어(S230, S235), 프레임 전체 픽셀 값이 보정된다. 또한, 이전 보정된 픽셀 값을 이용하여 현재 픽셀 값을 보정하므로, 원도우 방식에 비해 참조되는 픽셀 수가 적다.

한편, 픽셀 보정에 사용되는 가중치는 다양한 방법으로 생성할 수 있다. 먼저, 영상 내의 위치정보만을 이용하여 노이즈를 저감할 경우, 즉 모든 픽셀에 동일 한 가중치를 적용하는 것이다. 이 경우, 가중치(

) 고정된 값이 된다.

예컨대, 모든 픽셀에 대하여 가중치

= 0.5로 설정하면, k번째 픽셀에 사용할 가중치도 0.5이고, 보정된 k-1번째 픽셀에 사용된 가중치도 0.5 가 된다. 이때, 가중치 0.5를 곱한 보정된 k-1 번째 픽셀을 자세히 살펴보면, k-1번째 픽셀 가중치는 0.25, k-2번째 픽셀 가중치는 0.125로 적용을 한 것과 같다. 이는 다음과 같이 나타낼 수 있다.

각 가중치 마다 값을 정리하면, 도 3에 도시한 표와 같이 된다. 도 3에서 알 수 있듯이 가중치가 작은 값으로 갈수록 이전 픽셀 값의 영향이 커진다. 0.1 이하가 되면 거의 평균값과 같은 영향력을 미친다. 또한, 가중치가 큰 값으로 갈수록 현재의 픽셀 값의 비중이 커진다. 표의 마지막에는 가우시안(

)일 때 값을 나타내고 있는데, 이는 가중치가 0.2~0.3 사이의 값으로 비슷하게 계수를 맞출 수 있다. 이러한 것은 도 4와 같은 그래프로 비교하여 확인할 수 있다.

위치 정보를 이용하는 가중치를 생성하는 대신, 픽셀 값 정보를 이용하여 가중치를 설정할 수도 있다. 예컨대, k번째 픽셀 값과 보정된 k-1번째 픽셀 값의 차이를 이용하여 가중치를 픽셀마다 다르게 반영할 수 있다. 이 경우, 매 픽셀마다 사용되는

의 값이 달라질 수 있다. k번째 픽셀 값과 보정된 k-1번째 픽셀 값의 차이가 작은 경우에는

값을 작게 하여 이전 픽셀 값들의 비중을 높인다. 반대로, k번째 픽셀 값과 보정된 k-1번째 픽셀 값의 차이가 큰 경우에는, 이를 에지(edge)로 인식,

값을 크게 하여 이전 픽셀 값들을 비중을 줄인다.

이는 간단하게, 도 5와 같은 형태로 단조증가함수를 이용하여 구현할 수 있으며, 가중치(weight)의 상한(H), 가중치의 하한(L), 픽셀 차이(difference) 증가 시작부분(S), 픽셀 차이 증가 끝 부분(F), 이렇게 4개의 파라미터가 필요하다. 단조 증가함수의 일 예를 다음과 같이 나타낼 수 있다.

여기서,

는 단조 증가함수,

,

이다.

가중치의 하한(L)을 높이면, 이전 픽셀 값들의 비중을 줄이고, 값을 낮추면 이전 픽셀 값들의 비중을 높이게 된다. 픽셀 차이 증가 시작 부분(S)을 좁히면 이전 픽셀이 더 많이 반영된다. 이와 같이, 4개의 파라미터를 적절히 사용하여 튜닝할 수 있다. 예컨대, 노이즈 저감에서 좀 더 에지 부분을 살리고 싶다면, 가중치의 하한(L)을 낮추고 픽셀 차이 증가 시작 부분(S)을 늘리면 된다. 반대로 주변 픽셀을 좀 더 이용하고 싶다면 가중치의 하한(L)을 높이고 픽셀 차이 증가부분을 줄이면 된다. 가중치 상한(H)과 픽셀 차이 증가 끝 부분(E)은 앞의 두 파라미터가 결정이 되면 그 다음에 정할 수 있다,

다음으로, 위치 정보와 픽셀 값 정보를 이용하여 가중치를 설정할 수 있다. 이 경우, 도 5의 그래프에서 가중치(weight)의 하한(L)을 위치정보를 이용하여 파라미터를 구하고, 나머지 값을 결정하는 단계가 필요하다. 평탄면에서는 가중치를 작게 하여 주위의 픽셀들의 영향을 많이 받아서 노이즈 저감을 더 많이 하도록 하고, 에지의 경우 가중치를 높게 하여 주위픽셀의 영향력을 줄여서 블러딩 되는 것을 방지한다.

이외에도 가중치를 입력 영상의 영상 포맷에 따른 파라미터 결정할 수 있다. 예컨대, 영상의 포맷이 RGB 로 되어 있다면 각 채널별로 위의 방법을 이용하여, 각 채널별로 파라미터를 다르게 적용할 수 있다. 예컨대, 저조도의 환경에서 레드 성분의 노이즈가 강하게 나타난다면, R 채널의 파라미터를 강하게 주면 된다.

영상의 포맷이 YUV 로 되어 있을 경우, 다시 말해 루미넌스(luminance)와 크로미넌스(chrominance)로 나누어져 있는 경우, 루미넌스는 위의 방법들을 이용하여 노이즈를 처리하면 된다. 크로미넌스의 경우는 파라미터를 각각 구하지 않고 UV의 값을 이용하여 하나로 구한다. 예컨대, U와 V의 차를 하나의 파라미터로 취급할 수 있다. 이 경우. U 채널과 V채널을 하나의 파라미터로 적용 수 있기 때문에 각 채널별로 적용했을 때 색이 번지거나 한쪽 채널 색이 강해지는 것을 막을 수 있다.

도 6은 본 발명에 따른 영상처리 방법이 적용된 휴대 단말기의 일 예에 대한 블럭도이다. 여기서, 휴대 단말기에는, 휴대폰, 스마트 폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(notebook computer), 디지털방송용 단말기, PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimedia Player), 네비게이션 등이 포함된다.

도 6을 참조하면, 도 1을 참조하면, 휴대 단말기(300)는, 무선 통신부(110), A/V(Audio/Video) 입력부(320), 사용자 입력부(330), 센싱부(340), 출력부(350), 메모리(360), 인터페이스부(370), 제어부(380), 및 전원 공급부(390)를 포함할 수 있다. 이와 같은 구성요소들은 실제 응용에서 구현될 때 필요에 따라 2 이상의 구성요소가 하나의 구성요소로 합쳐지거나, 혹은 하나의 구성요소가 2 이상의 구성요소로 세분되어 구성될 수 있다.

본 발명에 따른 영상처리 장치는, 휴대 단말기(300)의 경우, 제어부(390) 내 에 구비될 수 있으며, A/V 입력부(320)에 구비될 수도 있다. 이와 같이 영상처리 장치가 구비된 휴대 단말기의 경우, 다양한 응용이 가능하다.

예를 들어, 카메라(321)를 통해 촬영한 영상의 프리뷰(Preview) 화면을 디스플레이부(351)에 표시하는 경우, 프리뷰 화면에 본 발명에 따른 영상처리 방법을 사용하여 노이즈가 저감된 깨끗한 화면을 표시할 수 있다.

또한, 이미지를 저장하는 경우에도 사용할 수 있다. 예컨대, 정지영상의 경우는 카메라(321)를 통해 촬영된 영상을 저장하는 경우, 본 발명에 따른 영상처리 방법을 통해 노이즈가 저감된 영상을 메모리(360)에 저장할 수 있다. 동영상의 경우에는, 카메라(321)를 통해 촬영한 동영상이 인코딩이 되기 전 본 발명에 따른 에 영상처리 방법을 적용하여, 노이즈가 저감된 영상을 인코딩할 수 있다.

이미지를 편집하는 경우에 적용하면, 이미 저장된 영상을 선택하고, 선택된 영상에서 노이즈를 저감하고 싶을 때, 노이즈 저감 메뉴의 선택 등을 통해 본 발명에 따른 영상처리 방법을 수행하여 노이즈를 저감할 수 있으며, 기타 다양한 응용이 가능하다.

한편, 본 발명은 MSM(Mobile Station Modem) 등과 같이 휴대 단말기에 구비된 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체에 프로세서가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체는 프로세서에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 인터넷을 통한 전송 등과 같은 캐리어 웨이브의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 프로세서가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.

또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 영상처리 장치의 블럭도,

도 2는 본 발명의 일실싱예에 따른 영상처리 장치의 동작 방법의 설명에 제공되는 흐름도,

도 3 내지 도 5는 가중치의 설명에 참조되는 도면, 그리고

도 6은 본 발명에 따른 영상처리 방법이 적용되는 단말기의 일 예에 대한 블럭도이다. .

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

110 : 입력 버퍼 120 : 가중치 발생부

130 : 픽셀 보정부 140 : 출력 버퍼

Claims (14)

1. 현재 픽셀 값에 제1 가중치를 사용하여 제1 값을 산출하는 단계;

   보정된 이전 픽셀 값에 제2 가중치를 사용하여 제2 값을 산출하는 단계; 및

   상기 제1 값과 제2 값에 기초하여 상기 현재 픽셀 값을 보정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상처리 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 현재 픽셀 값은, 상기 제1 값과 상기 제2 값을 합산한 값으로 보정하는 것을 특징으로 하는 영상처리 방법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 제1 및 제2 가중치는, 고정된 값인 것을 특징으로 하는 영상처리 방법.
4. 제1항에 있어서,

   상기 제1 및 제2 가중치는, 픽셀 값 정보 및 픽셀 위치 정보 중 적어도 하나에 따라 가변되는 값인 것을 특징으로 하는 영상처리 방법.
5. 제4항에 있어서,

   상기 제1 및 제2 가중치는, k번째 픽셀 값과 보정된 k-1번째 픽셀 값의 차에 대응하여 단조 증가하는 값으로 가변되는 것을 특징으로 하는 영상처리 방법.
6. 제5항에 있어서,

   상기 제1 및 제2 가중치의 상한 및 하한을 변화시키는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영상처리 방법.
7. 제1항에 있어서.

   상기 현재 픽셀을 포함하는 영상이 RGB 영상 포맷인 경우, 상기 제1 및 제2 가중치는 RGB 채널별로 각각 적용되는 것을 특징으로 하는 영상처리 방법.
8. 제1항에 있어서,

   상기 현재 픽셀을 포함하는 영상이 YUV 형태의 영상 포맷인 경우, U와 V채널에 동일한 가중치를 적용하는 것을 특징으로 하는 영상처리 방법.
9. 제1 및 제2 가중치를 생성하는 가중치 발생부; 및

   현재 픽셀 값에 상기 제1 가중치를 반영한 값과, 보정된 이전 픽셀 값에 상기 제2 가중치를 반영한 값을 합산한 값으로 상기 현재 픽셀 값을 보정하는 픽셀 보정부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상처리 장치.
10. 제9항에 있어서,

    상기 현재 픽셀을 포함하는 입력 영상을 저장하는 입력 버퍼; 및

    상기 픽셀 보정부에서 보정된 픽셀 값을 저장하는 출력 버퍼;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영상처리 장치.
11. 제8항에 있어서,

    상기 가중치 발생부는, 고정된 값으로 상기 제1 및 제2 가중치를 생성하는 것을 특징으로 하는 영상처리 장치.
12. 제8항에 있어서,

    상기 가중치 발생부는, 픽셀 값 정보 및 픽셀 위치 정보 중 적어도 하나에 따라 가변되는 값으로 상기 제1 및 제2 가중치를 생성하는 것을 특징으로 하는 영상처리 장치.
13. 제1항 내지 제8항 중에 어느 한 항의 영상처리 방법을 프로세서에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체.
14. 제1항 내지 제8항 중에 어느 한 항의 영상처리 방법을 이용하여 영상의 노이즈를 저감하는 단말기.

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