KR20210019780A - System and method for processing image - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 학습 모델에 기초하여 SR(Super Resolution) 처리를 실시하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a system and method for performing SR (Super Resolution) processing based on a learning model.
최근, 표시장치가 대형화 및 고해상도화되는 추세에 따라, 저해상도 영상을 고화질의 고해상도 영상으로 변환하는 업스케일링(UP-scaling) 영상 처리의 중요도가 증가되는 중이다. 특히, UHD(Ultra High Definition)급 해상도(예시적으로, 4K(3840 x 2160) 또는 8K(7680 x 4320))의 표시장치의 경우, UHD급 해상도보다 낮은 해상도의 영상을 적절하게 표시하기 위하여, UHD급 해상도보다 낮은 해상도의 영상을 UHD급 해상도로 변환하는 업스케일링 영상 처리, 즉 SR(Super Resolution) 처리 기능을 구비할 필요가 있다.In recent years, as display devices become larger and higher in resolution, the importance of up-scaling image processing for converting a low-resolution image into a high-definition, high-resolution image is increasing. In particular, in the case of a display device of UHD (Ultra High Definition) level resolution (e.g., 4K (3840 x 2160) or 8K (7680 x 4320)), in order to properly display an image of a lower resolution than UHD level resolution, It is necessary to have an up-scaling image processing, that is, a super resolution (SR) processing function, which converts an image of a lower resolution than the UHD-class resolution into a UHD-class resolution.
이러한 SR 처리 방식의 일 예로는, 여러 장의 저해상도(예를 들면, FHD급 해상도(1920 x 1080)) 영상들을 정합하여 초고해상도(예를 들면, UHD급 해상도)의 영상을 복원하는 방식을 들 수 있다. 이 경우, 움직임 보상 기반 정합을 위해 과도한 연산량이 요구되는 문제점이 있다. An example of such an SR processing method is a method of restoring an image of ultra-high resolution (e.g., UHD-level resolution) by matching several low-resolution (for example, FHD-class resolution (1920 x 1080)) images. have. In this case, there is a problem that an excessive amount of computation is required for motion compensation-based matching.
SR 처리 방식의 다른 일 예로는, 저해상도 영상 중 각 화소의 주변 화소값에 기초하여 초고해상도 영상을 복원하는 바이 큐빅 보간법(Bicubic interpolation)을 들 수 있다. 이 경우, 복원된 초고해상도 영상의 화질이 흐릿하게(blur) 저하되는 문제점이 있다. Another example of the SR processing method may be a bicubic interpolation method in which an ultra-high resolution image is reconstructed based on a neighboring pixel value of each pixel of a low-resolution image. In this case, there is a problem in that the image quality of the reconstructed ultra-high resolution image is blurred.
이를 개선하기 위해, 학습 기반 (예를 들면, 딥 러닝(deep learning))의 SR 처리가 제안되었다. 학습 기반의 SR 처리는 저해상도 영상을 초고해상도 영상으로 변환하는 과정에 대한 특징들을 학습하여 학습 모델을 구축하고, 학습 모델에 기초하여 SR 처리를 실시하는 것이다. To improve this, a learning-based (e.g., deep learning) SR processing has been proposed. In the learning-based SR processing, a learning model is constructed by learning features of a process of converting a low-resolution image into an ultra-high-resolution image, and SR processing is performed based on the learning model.
이 경우, SR 처리에 과도한 연산량이 요구되지 않고, 복원된 영상의 화질 저하가 방지될 수 있는 장점이 있다. 그러나, 각 학습 모델은 특정 화질의 특징에 기초하여 구축됨에 따라, 특정 화질과 상이한 화질의 영상에 대한 반응도가 낮은 문제점이 있다. 즉, 특정 화질에 대응한 학습 모델이 특정 화질과 상이한 화질의 입력영상에 대한 SR 처리에 적용되는 경우, 학습 모델이 입력영상에 반응하지 않음으로써 SR 처리에 따른 초고해상도의 출력영상이 도출되지 않거나, 아니면 과도한 SR 처리로 인한 노이즈가 삽입된 상태로 출력영상이 도출될 수 있다. 이에, 학습 모델이 입력영상과 동일한 화질에 대응되는지 여부에 따라, SR 처리로 복원된 영상의 품질이 저하되는 문제점이 있다. 특히, IPTV와 같은 영상 스트리밍 서비스 등의 경우 다양한 화질의 입력영상이 공급됨에 따라, 학습 기반의 SR 처리를 용이하게 적용하기 어려운 문제점이 있다.In this case, there is an advantage in that an excessive amount of computation is not required for SR processing, and deterioration of image quality of a reconstructed image can be prevented. However, as each learning model is constructed based on a characteristic of a specific image quality, there is a problem in that the responsiveness to an image of an image quality different from the specific image quality is low. That is, when a learning model corresponding to a specific image quality is applied to SR processing for an input image having a quality different from that of a specific image quality, the training model does not respond to the input image, so that an output image of ultra high resolution according to SR processing is not derived. Otherwise, the output image may be derived in a state in which noise due to excessive SR processing is inserted. Accordingly, depending on whether the learning model corresponds to the same quality as the input image, there is a problem in that the quality of the image restored by the SR processing is deteriorated. In particular, in the case of a video streaming service such as IPTV, since input images of various quality are supplied, it is difficult to easily apply the learning-based SR processing.
본 발명은 학습 모델에 기초하여 SR(Super Resolution) 처리를 실시함에 있어서 학습 모델과 입력영상이 동일한 화질에 대응되는지 여부에 관계없이 SR 처리로 복원된 영상의 품질 저하를 방지할 수 있는 영상 처리 시스템 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.The present invention is an image processing system capable of preventing deterioration in quality of an image reconstructed by SR processing regardless of whether a learning model and an input image correspond to the same quality in performing SR (Super Resolution) processing based on a learning model. And to provide a method thereof.
또한, 본 발명은 다양한 화질을 포함하는 입력영상에 대한 SR 처리에 용이하게 적용될 수 있는 영상 처리 시스템 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.In addition, the present invention is to provide an image processing system and method that can be easily applied to SR processing of input images including various image quality.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects and advantages of the present invention that are not mentioned can be understood by the following description, and will be more clearly understood by examples of the present invention. In addition, it will be easily understood that the objects and advantages of the present invention can be realized by the means shown in the claims and combinations thereof.
본 발명의 일 예시는 SR(Super Resolution) 학습 모델에 대응한 학습 데이터를 생성하는 학습모듈, 및 상기 학습 데이터에 기초하여 소정의 목표해상도보다 낮은 입력해상도의 영상을 목표해상도로 변환하는 SR 처리를 실시하는 영상처리모듈을 포함하는 영상 처리 시스템을 제공한다. An example of the present invention is a learning module for generating training data corresponding to an SR (Super Resolution) learning model, and SR processing for converting an image of an input resolution lower than a predetermined target resolution to a target resolution based on the training data. It provides an image processing system including an image processing module to implement.
여기서, 상기 SR 학습 모델은 상기 입력해상도에 대응한 제 1 화질의 영상을 상기 목표해상도로 변환하기 위한 제 1 화질 콘볼루션 신경망(Convolution neural network)과, 상기 입력해상도에 대응하고 상기 제 1 화질보다 낮은 제 2 화질의 영상을 상기 목표해상도로 변환하기 위한 제 2 화질 콘볼루션 신경망과, 상기 입력해상도의 각 화질에 대한 반응도가 가장 높은 상기 제 1 및 제 2 화질 콘볼루션 신경망의 조합을 선택하기 위한 화질 선택 콘볼루션 신경망을 포함한다. Here, the SR learning model includes a first quality convolution neural network for converting an image of a first quality corresponding to the input resolution to the target resolution, and a first quality convolution neural network corresponding to the input resolution and is higher than the first quality. Selecting a combination of a second quality convolutional neural network for converting an image of low second quality to the target resolution, and the first and second quality convolutional neural networks having the highest responsiveness to each quality of the input resolution It includes an image quality selection convolutional neural network.
즉, 상기 SR 학습 모델은 어느 하나의 특정 화질에 대응되지 않고, 상기 제 1 및 제 2 화질 콘볼루션 신경망과 상기 화질 선택 콘볼루션 신경망에 의해 다양한 화질의 영상에 반응될 수 있다. That is, the SR learning model does not correspond to any one specific image quality, and may be reacted to images of various image quality by the first and second image quality convolutional neural networks and the image quality selection convolutional neural network.
이에 따라, 상기 영상처리모듈은 상기 SR 학습 모델에 기초하여 상기 입력해상도의 임의 화질을 갖는 입력영상을 상기 목표해상도로 변환할 수 있다. 그러므로, 상기 입력영상과 SR 학습 모델이 동일한 화질에 대응되는지 여부를 검토할 필요가 없이, SR 처리로 복원된 영상의 품질 저하가 방지될 수 있다. Accordingly, the image processing module may convert an input image having an arbitrary image quality of the input resolution into the target resolution based on the SR learning model. Therefore, it is not necessary to examine whether the input image and the SR learning model correspond to the same image quality, and deterioration of the quality of the image reconstructed by the SR processing can be prevented.
또한, 상기 영상처리모듈은 상기 SR 학습 모델에 기초하여 SR 처리를 실시함에 따라, 영상 스트리밍 서비스 등과 같은 다양한 화질의 입력영상이 공급되는 경우에도 용이하게 적용될 수 있다. In addition, since the image processing module performs SR processing based on the SR learning model, it can be easily applied even when input images of various quality, such as an image streaming service, are supplied.
상기 화질 모듈은 상기 제 1 화질 콘볼루션 신경망에 대응한 복수의 제 1 업스케일링 파라미터를 도출하는 제 1 화질 학습부, 상기 제 2 화질 콘볼루션 신경망에 대응한 복수의 제 2 업스케일링 파라미터를 도출하는 제 2 화질 학습부, 및 상기 화질 선택 콘볼루션 신경망에 대응한 복수의 화질 선택 파라미터를 도출하는 화질 선택 학습부를 포함한다.The picture quality module includes a first picture quality learning unit for deriving a plurality of first upscaling parameters corresponding to the first picture quality convolutional neural network, and a plurality of second upscaling parameters corresponding to the second picture quality convolutional neural network And a second picture quality learning unit, and a picture quality selection learning unit for deriving a plurality of picture quality selection parameters corresponding to the picture quality selection convolutional neural network.
여기서, 상기 제 1 화질 학습부는 상기 제 1 화질을 갖는 제 1 학습영상의 각 픽셀과, 상기 제 1 학습영상에 대응하고 상기 목표해상도를 갖는 제 1 정답영상의 각 픽셀을 이용한 학습 과정을 반복하여 상기 복수의 제 1 업스케일링 파라미터를 도출한다. 마찬가지로, 상기 제 2 화질 학습부는 상기 제 2 화질을 갖는 제 2 학습영상의 각 픽셀과, 상기 제 2 학습영상에 대응하고 상기 목표해상도를 갖는 제 2 정답영상의 각 픽셀을 이용한 학습 과정을 반복하여 상기 복수의 제 2 업스케일링 파라미터를 도출한다. Here, the first quality learning unit repeats the learning process using each pixel of the first training image having the first quality and each pixel of the first correct answer image corresponding to the first training image and having the target resolution. The plurality of first upscaling parameters are derived. Similarly, the second image quality learning unit repeats a learning process using each pixel of the second learning image having the second image quality and each pixel of the second correct answer image corresponding to the second learning image and having the target resolution. The plurality of second upscaling parameters are derived.
그리고, 상기 화질 선택 학습부는 상기 입력해상도의 임의 화질을 갖는 제 3 학습영상의 각 픽셀과 상기 제 3 학습영상에 대응하고 상기 목표해상도를 갖는 제 3 정답영상의 각 픽셀을 이용한 학습 과정을 반복하여 상기 복수의 화질 선택 파라미터를 도출한다.In addition, the image quality selection learning unit repeats a learning process using each pixel of the third learning image having an arbitrary image quality of the input resolution and each pixel of the third correct answer image corresponding to the third learning image and having the target resolution. The plurality of picture quality selection parameters are derived.
이와 같이, 상기 제 1 및 제 2 화질 학습부 및 상기 화질 선택 학습부는 픽셀 단위로 학습 과정을 실시함에 따라, 상기 SR 학습 모델은 픽셀 단위의 SR 처리에 대한 특징들을 학습한 결과가 된다. 이에, 영상처리모듈은 SR 학습 모델에 기초하여 픽셀 단위로 SR 처리를 실시할 수 있다. 그로 인해, 입력영상의 헤더에 포함된 해상도정보가 불필요하므로, 입력 영상의 저장이 불필요하다. In this way, as the first and second image quality learners and the image quality selection learners perform a learning process in units of pixels, the SR learning model becomes a result of learning features for SR processing in units of pixels. Accordingly, the image processing module may perform SR processing on a pixel-by-pixel basis based on the SR learning model. Therefore, since resolution information included in the header of the input video is unnecessary, storage of the input video is unnecessary.
또한, 픽셀 단위로 SR 처리가 실시될 수 있으므로, 다양한 화질로 이루어진 입력 영상에 대한 SR 처리도 실시할 수 있다. 그 뿐만 아니라, 입력영상의 저장이 불필요하고 픽셀 단위의 SR 처리로 인한 연산량 감소로 인해, 표시장치의 타이밍 컨트롤러의 일부 기능으로도 충분히 구현될 수 있다.In addition, since the SR processing may be performed on a pixel-by-pixel basis, the SR processing may also be performed on input images having various image quality. In addition, since the storage of the input image is unnecessary and the amount of calculation is reduced due to the SR processing in units of pixels, the timing controller of the display device may be sufficiently implemented as some functions.
또한, 본 발명의 다른 일 예시는 제 1 화질 콘볼루션 신경망(Convolution neural network)과 제 2 화질 콘볼루션 신경망과 화질 선택 콘볼루션 신경망을 포함하는 SR(Super Resolution) 학습 모델에 대응한 학습 데이터를 생성하는 단계, 상기 학습 데이터에 기초하여 상기 SR(Super Resolution) 학습 모델을 구축하는 단계, 및 상기 구축된 SR 학습 모델에 기초하여 입력해상도의 임의 화질을 갖는 입력영상을 목표해상도로 변환하는 SR 처리를 실시하는 단계를 포함하는 영상 처리 방법을 제공한다.In addition, another example of the present invention generates training data corresponding to a super resolution (SR) learning model including a first quality convolution neural network, a second quality convolution neural network, and a quality selection convolution neural network. The step of, constructing the SR (Super Resolution) learning model based on the training data, and SR processing of converting an input image having an arbitrary image quality of an input resolution into a target resolution based on the constructed SR learning model. It provides an image processing method including the step of performing.
상기 학습 데이터를 생성하는 단계는 상기 제 1 화질 콘볼루션 신경망에 대응한 복수의 제 1 업스케일링 파라미터를 도출하는 단계, 상기 제 2 화질 콘볼루션 신경망에 대응한 복수의 제 2 업스케일링 파라미터를 도출하는 단계, 상기 화질 선택 콘볼루션 신경망에 대응한 복수의 화질 선택 파라미터를 도출하는 단계, 및 상기 복수의 제 1 업스케일링 파라미터, 상기 복수의 제 2 업스케일링 파라미터 및 상기 복수의 화질 선택 파라미터에 기초하여 상기 학습 데이터를 생성하는 단계를 포함한다.The generating of the training data includes deriving a plurality of first upscaling parameters corresponding to the first quality convolutional neural network, and deriving a plurality of second upscaling parameters corresponding to the second quality convolutional neural network. Deriving a plurality of image quality selection parameters corresponding to the image quality selection convolutional neural network, and based on the plurality of first upscaling parameters, the plurality of second upscaling parameters, and the plurality of image quality selection parameters, the And generating training data.
상기 복수의 제 1 업스케일링 파라미터를 도출하는 단계에서, 제 1 화질을 갖는 제 1 학습영상의 각 픽셀과 상기 제 1 학습영상에 대응하고 상기 목표해상도를 갖는 제 1 정답영상의 각 픽셀을 이용한 학습 과정을 반복한다. 그리고, 상기 복수의 제 2 업스케일링 파라미터를 도출하는 단계에서, 제 2 화질을 갖는 제 2 학습영상의 각 픽셀과 상기 제 2 학습영상에 대응하고 상기 목표해상도를 갖는 제 2 정답영상의 각 픽셀을 이용한 학습 과정을 반복한다. 또한, 상기 복수의 화질 선택 파라미터를 도출하는 단계에서 상기 입력해상도의 임의 화질을 갖는 제 3 학습영상의 각 픽셀과 상기 제 3 학습영상에 대응하고 상기 목표해상도를 갖는 제 3 정답영상의 각 픽셀을 이용한 학습 과정을 반복한다. In the step of deriving the plurality of first upscaling parameters, learning using each pixel of the first training image having a first image quality and each pixel of the first correct answer image corresponding to the first training image and having the target resolution Repeat the process. And, in the step of deriving the plurality of second upscaling parameters, each pixel of the second learning image having a second image quality and each pixel of the second correct answer image corresponding to the second learning image and having the target resolution are selected. Repeat the learning process used. Also, in the step of deriving the plurality of image quality selection parameters, each pixel of the third learning image having an arbitrary image quality of the input resolution and each pixel of the third correct answer image corresponding to the third learning image and having the target resolution are selected. Repeat the learning process used.
그리고, 상기 SR 처리를 실시하는 단계에서, 상기 SR 학습 모델에 기초하여 픽셀 단위로 상기 입력영상을 상기 목표해상도로 변환한다.And, in the step of performing the SR processing, the input image is converted into the target resolution in pixel units based on the SR learning model.
본 발명의 일 실시예에 따른 영상 처리 시스템은 소정의 목표해상도보다 낮은 입력해상도의 서로 다른 화질에 대응한 제 1 및 제 2 화질 콘볼루션 신경망과, 입력해상도의 각 화질에 대한 반응도가 가장 높은 제 1 및 제 2 화질 콘볼루션 신경망의 조합에 대응하는 화질 선택 콘볼루션 신경망을 포함하는 SR 학습 모델을 구축하기 위한 학습 데이터를 생성하는 학습모듈, 및 학습 데이터에 따라 구축된 SR 학습 모델에 기초하여 입력해상도의 입력영상을 목표해상도로 변환하는 SR 처리를 실시하는 영상처리모듈을 포함한다. 이와 같이, SR 학습 모델이 어느 하나의 화질에 대응된 콘볼루션 신경망으로 이루어지는 구조가 아니라, 제 1 및 제 2 화질 콘볼루션 신경망과 화질 선택 콘볼루션 신경망을 포함하는 구조이다. An image processing system according to an embodiment of the present invention includes first and second image quality convolutional neural networks corresponding to different image quality of an input resolution lower than a predetermined target resolution, and a system having the highest responsiveness to each image quality of the input resolution. An input based on a learning module that generates training data for constructing an SR learning model including a quality selection convolutional neural network corresponding to the combination of the first and second quality convolutional neural networks, and the SR training model built according to the training data And an image processing module that performs SR processing for converting an input image having a resolution into a target resolution. As described above, the SR learning model is not a structure composed of a convolutional neural network corresponding to any one image quality, but a structure including the first and second image quality convolutional neural networks and the image quality selection convolutional neural network.
즉, 화질 선택 콘볼루션 신경망에 의해, 입력영상의 화질에 대응하는 제 1 및 제 2 화질 콘볼루션 신경망의 조합이 선택될 수 있으므로, 입력영상과 SR 학습 모델이 동일한 화질에 대응되는지 여부에 관계없이, SR 처리로 복원된 영상의 품질 저하가 방지될 수 있다.That is, a combination of the first and second quality convolutional neural networks corresponding to the quality of the input image can be selected by the quality selection convolutional neural network, regardless of whether the input image and the SR learning model correspond to the same quality. , Deterioration of the quality of an image reconstructed by SR processing can be prevented.
이 뿐만 아니라, 영상 스트리밍 서비스 등과 같이 다양한 화질을 포함하는 입력영상이 공급되는 경우에도, 용이하게 적용될 수 있다. In addition to this, it can be easily applied even when an input image having various image quality is supplied, such as an image streaming service.
또한, 학습모듈은 픽셀 단위의 학습으로 SR 학습 모델을 생성함에 따라, 영상처리모듈은 픽셀 단위로 SR 처리를 실시할 수 있다. 그러므로, 어느 하나의 영상프레임에 다양한 화질의 영상이 혼재된 경우에도, 용이하게 적용될 수 있다. 이에, 영상프레임을 저장하는 메모리 및 영상프레임에 대응한 연산량이 불필요하므로, 표시장치의 타이밍컨트롤러 등에 의해서도 용이하게 구현될 수 있다.In addition, as the learning module generates an SR learning model by learning in units of pixels, the image processing module may perform SR processing in units of pixels. Therefore, even when images of various quality are mixed in any one image frame, it can be easily applied. Accordingly, since the memory for storing the image frame and the amount of computation corresponding to the image frame are unnecessary, it can be easily implemented by a timing controller of a display device.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 처리 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 학습모듈에 의한 학습 데이터에 대응하는 SR 학습 모델에 대한 일 예시를 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2의 SR 학습 모델을 도출하는 도 1의 학습모듈에 대한 일 예시를 나타낸 도면이다.
도 4는 도 3의 제 1 화질 학습부의 동작에 대한 일 예시를 나타낸 도면이다.
도 5는 도 3의 제 2 화질 학습부의 동작에 대한 일 예시를 나타낸 도면이다.
도 6은 제 1 화질의 영상에 대응한 제 1 및 제 2 화질 콘볼루션 신경망 각각의 반응도에 대한 일 예시를 나타낸 도면이다.
도 7은 제 2 화질의 영상에 대응한 제 1 및 제 2 화질 콘볼루션 신경망 각각의 반응도에 대한 일 예시를 나타낸 도면이다.
도 8은 도 3의 화질 선택 학습부의 동작에 대한 일 예시를 나타낸 도면이다.
도 9는 도 1의 영상처리모듈에 대한 일 예시를 나타낸 도면이다.
도 10은 도 9의 영상처리모듈의 동작에 대한 일 예시를 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 처리 방법을 나타낸 도면이다.
도 12는 임의의 표시장치에 대한 일 예시를 나타낸 도면이다.
도 13은 도 1의 학습모듈에 의한 학습 데이터에 대응하는 SR 학습 모델에 대한 다른 일 예시를 나타낸 도면이다.
도 14는 도 13의 SR 학습 모델을 도출하는 도 1의 학습모듈에 대한 다른 일 예시를 나타낸 도면이다.
도 15는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 영상 처리 방법을 나타낸 도면이다.1 is a diagram showing an image processing system according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram illustrating an example of an SR learning model corresponding to training data by the learning module of FIG. 1.
3 is a diagram illustrating an example of the learning module of FIG. 1 for deriving the SR learning model of FIG. 2.
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of an operation of a first image quality learning unit of FIG. 3.
5 is a diagram illustrating an example of an operation of a second image quality learning unit of FIG. 3.
6 is a diagram illustrating an example of the reactivity of each of first and second quality convolutional neural networks corresponding to an image of a first quality.
7 is a diagram showing an example of the reactivity of each of first and second quality convolutional neural networks corresponding to an image of a second quality.
8 is a diagram illustrating an example of an operation of the image quality selection learning unit of FIG. 3.
9 is a diagram illustrating an example of the image processing module of FIG. 1.
10 is a diagram illustrating an example of an operation of the image processing module of FIG. 9.
11 is a diagram illustrating an image processing method according to an embodiment of the present invention.
12 is a diagram illustrating an example of an arbitrary display device.
13 is a diagram showing another example of an SR learning model corresponding to training data by the learning module of FIG. 1.
14 is a diagram illustrating another example of the learning module of FIG. 1 for deriving the SR learning model of FIG. 13.
15 is a diagram illustrating an image processing method according to another embodiment of the present invention.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.The above-described objects, features, and advantages will be described later in detail with reference to the accompanying drawings, and accordingly, one of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will be able to easily implement the technical idea of the present invention. In describing the present invention, if it is determined that a detailed description of known technologies related to the present invention may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, a detailed description will be omitted. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same reference numerals are used to indicate the same or similar elements.
이하에서 구성요소의 "상부 (또는 하부)" 또는 구성요소의 "상 (또는 하)"에 임의의 구성이 배치된다는 것은, 임의의 구성이 상기 구성요소의 상면 (또는 하면)에 접하여 배치되는 것뿐만 아니라, 상기 구성요소와 상기 구성요소 상에 (또는 하에) 배치된 임의의 구성 사이에 다른 구성이 개재될 수 있음을 의미할 수 있다. Hereinafter, it means that an arbitrary component is disposed on the "top (or lower)" of the component or the "top (or lower)" of the component, the arbitrary component is arranged in contact with the top (or bottom) of the component. In addition, it may mean that other components may be interposed between the component and any component disposed on (or under) the component.
또한 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 상기 구성요소들은 서로 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 다른 구성요소가 "개재"되거나, 각 구성요소가 다른 구성요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있는 것으로 이해되어야 할 것이다. In addition, when a component is described as being "connected", "coupled" or "connected" to another component, the components may be directly connected or connected to each other, but other components are "interposed" between each component. It is to be understood that "or, each component may be "connected", "coupled" or "connected" through other components.
이하, 본 발명의 각 실시예에 따른 영상 처리 시스템 및 방법에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 설명하기로 한다.Hereinafter, an image processing system and method according to each embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 처리 시스템을 나타낸 도면이다. 1 is a diagram showing an image processing system according to an embodiment of the present invention.
도 2는 도 1의 학습모듈에 의한 학습 데이터에 대응하는 SR 학습 모델에 대한 일 예시를 나타낸 도면이다. 도 3은 도 2의 SR 학습 모델을 도출하는 도 1의 학습모듈에 대한 일 예시를 나타낸 도면이다. 2 is a diagram illustrating an example of an SR learning model corresponding to training data by the learning module of FIG. 1. 3 is a diagram illustrating an example of the learning module of FIG. 1 for deriving the SR learning model of FIG. 2.
도 4는 도 3의 제 1 화질 학습부의 동작에 대한 일 예시를 나타낸 도면이다. 도 5는 도 3의 제 2 화질 학습부의 동작에 대한 일 예시를 나타낸 도면이다. FIG. 4 is a diagram illustrating an example of an operation of a first image quality learning unit of FIG. 3. 5 is a diagram illustrating an example of an operation of a second image quality learning unit of FIG. 3.
도 6은 제 1 화질의 영상에 대응한 제 1 및 제 2 화질 콘볼루션 신경망 각각의 반응도에 대한 일 예시를 나타낸 도면이다. 도 7은 제 2 화질의 영상에 대응한 제 1 및 제 2 화질 콘볼루션 신경망 각각의 반응도에 대한 일 예시를 나타낸 도면이다. 도 8은 도 3의 화질 선택 학습부의 동작에 대한 일 예시를 나타낸 도면이다. 6 is a diagram illustrating an example of a reactivity of each of first and second quality convolutional neural networks corresponding to an image of a first quality. 7 is a diagram showing an example of the reactivity of each of first and second quality convolutional neural networks corresponding to an image of a second quality. 8 is a diagram illustrating an example of an operation of the image quality selection learning unit of FIG. 3.
본 발명의 일 실시예에 따른 영상 처리 시스템 및 그 방법은 소정의 목표해상도보다 낮은 입력해상도의 영상을 목표해상도로 복원하는 SR 처리의 반복된 학습으로 도출되는 SR 학습 모델에 기초하여 SR 처리를 실시한다. The image processing system and method according to an embodiment of the present invention perform SR processing based on an SR learning model derived by repeated learning of SR processing for restoring an image of an input resolution lower than a predetermined target resolution to a target resolution. do.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 처리 시스템(100)은 소정의 목표해상도보다 낮은 입력해상도의 영상을 목표해상도로 변환하기 위한 SR 학습 모델에 대응한 학습 데이터를 생성하는 학습모듈(110), 및 학습모듈(110)로부터 제공된 학습 데이터에 기초하여 SR 학습 모델을 구축하고 구축된 SR 학습 모델에 기초하여 입력해상도의 입력영상을 목표해상도의 출력영상으로 변환하는 SR 처리를 실시하는 영상처리모듈(120)을 포함한다. 여기서, 목표해상도는 UHD(Ultra High Definition)급 해상도인 4K(3840 x 2160) 또는 8K(7680 x 4320)일 수 있다. 그리고, 입력해상도는 FHD급 해상도인 1K(1920 x 1080)일 수 있다.As shown in FIG. 1, the
도 2에 도시된 바와 같이, 학습모듈(110)에 의한 SR 학습 모듈(200)은 입력해상도에 대응한 제 1 화질의 영상을 목표해상도로 변환하기 위한 제 1 화질 콘볼루션 신경망(합성곱신경망; Convolution Neural Network; CNN)(201), 입력해상도에 대응하고 제 1 화질보다 낮은 제 2 화질의 영상을 목표해상도로 변환하기 위한 제 2 화질 콘볼루션 신경망(202), 및 입력해상도의 각 화질에 대한 반응도가 가장 높은 제 1 및 제 2 화질 콘볼루션 신경망(201, 202)의 조합을 선택하기 위한 화질 선택 콘볼루션 신경망(210)을 포함한다. As shown in FIG. 2, the
제 1 화질 콘볼루션 신경망(201)은 입력해상도에 대응한 제 1 화질의 영상을 목표해상도로 변환하는 연산의 특징들에 대응한다. 이러한 제 1 화질 콘볼루션 신경망(201)은 복수의 제 1 업스케일링 파라미터(a1, a2, a3, b1, b2, b3, c1, c2, c3)를 포함한다. The first quality convolutional
마찬가지로, 제 2 화질 콘볼루션 신경망(202)은 입력해상도에 대응하고 제 1 화질보다 낮은 제 2 화질의 영상을 목표해상도로 변환하는 연산의 특징들에 대응한다. 이러한 제 2 화질 콘볼루션 신경망(202)은 복수의 제 2 업스케일링 파라미터(a4, a5, a6, b4, b5, b6, c4, c5, c6)를 포함한다. Similarly, the second image quality convolutional
예시적으로, 입력해상도가 FHD급인 경우, 제 1 화질은 1080p(1920 x 1080)이고, 제 1 화질보다 낮은 제 2 화질은 720p(1280 x 720)일 수 있다.For example, when the input resolution is FHD level, the first image quality may be 1080p (1920 x 1080), and the second image quality lower than the first image quality may be 720p (1280 x 720).
도 2는 제 1 화질 콘볼루션 신경망(201)이 세 개의 계층(a, b, c)으로 이루어지고, 각 계층(a, b, c)에 세 개의 제 1 업스케일링 파라미터(a1, a2, a3)(b1, b2, b3)(c1, c2, c3)가 배치되는 것을 예시하고 있으나, 이는 단지 예시일 뿐이며, 제 1 화질 콘볼루션 신경망(201)은 다수의 계층 및 각 계층에 배치되는 다수의 제 1 업스케일링 파라미터를 포함할 수 있음은 당연하다.FIG. 2 shows that the first image quality convolutional
마찬가지로, 제 2 화질 콘볼루션 신경망(202) 또한, 다수의 계층 및 각 계층에 배치되는 다수의 제 2 업스케일링 파라미터를 포함할 수 있음은 당연하다.Similarly, it is natural that the second picture quality convolutional
화질 선택 콘볼루션 신경망(210)은 제 1 및 제 2 화질 콘볼루션 신경망(201, 202)의 조합 중 입력해상도의 각 화질에 대한 반응도가 가장 높은 것을 선택하는 연산의 특징들에 대응한다. 이러한 화질 선택 콘볼루션 신경망(22)은 복수의 화질 선택 파라미터(d1, d2, d3, e1, e2, e3)를 포함한다.The image quality selection convolutional
도 2는 화질 선택 콘볼루션 신경망(210)이 두 개의 계층(d, e)으로 이루어지고, 각 계층(d, e)에 세 개의 화질 선택 파라미터(d1, d2, d3)(e1, e2, e3)가 배치되는 것을 예시하고 있으나, 이는 단지 예시일 뿐이며, 화질 선택 콘볼루션 신경망(210)은 다수의 계층 및 각 계층에 배치되는 다수의 화질 선택 파라미터를 포함할 수 있음은 당연하다.2, the image quality selection convolutional
이와 같이 제 1 및 제 2 화질 콘볼루션 신경망(201, 202)과 화질 선택 콘볼루션 신경망(210)을 포함하는 SR 학습 모델(200)을 구축하기 위하여, 학습모듈(110)은 각 신경망에 대응하는 학습부를 포함한다.In this way, in order to construct the
구체적으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 학습모듈(110)은 제 1 화질 콘볼루션 신경망(도 2의 201)에 대응하는 복수의 제 1 업스케일링 파라미터(도 2의 a1, a2, a3, b1, b2, b3, c1, c2, c3)를 도출하는 제 1 화질 학습부(111), 제 2 화질 콘볼루션 신경망(도 2의 202)에 대응하는 복수의 제 2 업스케일링 파라미터(도 2의 a4, a5, a6, b4, b5, b6, c4, c5, c6)를 도출하는 제 2 화질 학습부(112), 화질 선택 콘볼루션 신경망(도 2의 210)에 대응하는 복수의 화질 선택 파라미터(도 2의 d1, d2, d3, e1, e2, e3)를 도출하는 화질 선택 학습부(113), 및 복수의 제 1 업스케일링 파라미터와, 복수의 제 2 업스케일링 파라미터와, 복수의 화질 선택 파라미터에 기초하여 학습 데이터를 생성하는 학습 데이터 생성부(114)를 포함한다. Specifically, as shown in FIG. 3, the
제 1 화질 학습부(111)는 입력해상도의 제 1 화질을 갖는 복수의 제 1 학습영상과, 복수의 제 1 학습영상에 대응하고 목표해상도를 갖는 복수의 제 1 정답영상을 이용한 학습을 통해 제 1 화질 콘볼루션 신경망(201)에 대응하는 복수의 제 1 업스케일링 파라미터를 도출한다.The first image
제 1 화질 학습부(111)는 각 제 1 학습영상의 각 픽셀과 각 제 1 정답영상의 각 픽셀을 이용한 학습 과정을 반복하여 복수의 제 1 업스케일링 파라미터를 도출한다.The first
제 1 화질 학습부(111)는 복수의 제 1 업스케일링 파라미터를 소정의 초기값으로 기설정하고, 각 학습 과정에 의해 복수의 제 1 업스케일링 파라미터를 업데이트한다. 여기서, 제 1 화질 학습부(111)는 복수의 제 1 업스케일링 파라미터 중 적어도 하나를 수정 또는 삭제하거나 또는 하나 이상의 제 1 업스케일링 파라미터를 추가함으로써, 복수의 제 1 업스케일링 파라미터를 업데이트할 수 있다.The first image
구체적으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 제 1 화질 학습부(111)는 복수의 제 1 업스케일링 파라미터를 도출하기 위한 어느 하나의 학습 과정에서, 기 설정된 복수의 제 1 업스케일링 파라미터에 대응한 제 1 화질 콘볼루션 신경망(201)에 기초하여 제 1 학습영상 중 어느 하나의 대상픽셀을 포함하는 학습입력블록에 대응한 학습출력픽셀을 도출한다. 이어서, 제 1 화질 학습부(111)는 제 1 정답영상 중 대상픽셀에 대응한 정답픽셀과 학습출력픽셀 간의 차이를 도출하고, 정답픽셀과 학습출력픽셀 간의 차이에 기초하여 복수의 제 1 업스케일링 파라미터를 업데이트한다.Specifically, as shown in FIG. 4, the first image
이러한 학습 과정을 반복하는 중 정답픽셀과 학습출력픽셀 간의 차이가 동일 범위의 임계 이내로 소정의 임계 횟수 이상 유지되는 경우, 제 1 화질 학습부(111)는 학습 과정의 반복을 중단하고, 정답픽셀과의 차이가 동일 범위의 임계 이내인 학습출력픽셀에 대응하는 복수의 제 1 업스케일링 파라미터(a1, a2, a3, b1, b2, b3, c1, c2, c3)를 최종적으로 출력할 수 있다. If the difference between the correct answer pixel and the learning output pixel is maintained within a threshold of the same range and more than a predetermined threshold number of times while repeating the learning process, the first
도 3의 도시와 같이, 제 2 화질 학습부(112)는 입력해상도의 제 2 화질을 갖는 복수의 제 2 학습영상과 복수의 제 2 학습영상에 대응하고 목표해상도를 갖는 복수의 제 2 정답영상을 이용한 학습을 통해 제 2 화질 콘볼루션 신경망(202)에 대응하는 복수의 제 2 업스케일링 파라미터를 도출한다.As shown in FIG. 3, the second image
제 2 화질 학습부(112)는 각 제 2 학습영상의 각 픽셀과 각 제 1 정답영상의 각 픽셀을 이용한 학습 과정을 반복하여 복수의 제 2 업스케일링 파라미터를 도출한다.The second image
제 2 화질 학습부(112)는 복수의 제 2 업스케일링 파라미터를 소정의 초기값으로 기설정하고, 각 학습 과정에 의해 복수의 제 2 업스케일링 파라미터를 업데이트한다. 여기서, 제 2 화질 학습부(112)는 복수의 제 2 업스케일링 파라미터 중 적어도 하나를 수정 또는 삭제하거나 또는 하나 이상의 제 2 업스케일링 파라미터를 추가함으로써, 복수의 제 2 업스케일링 파라미터를 업데이트할 수 있다.The second image
구체적으로, 도 5에 도시된 바와 같이, 제 2 화질 학습부(112)는 복수의 제 2 업스케일링 파라미터를 도출하기 위한 어느 하나의 학습 과정에서, 기 설정된 복수의 제 2 업스케일링 파라미터에 대응한 제 2 화질 콘볼루션 신경망(202)에 기초하여 제 2 학습영상 중 어느 하나의 대상픽셀을 포함하는 학습입력블록에 대응한 학습출력픽셀을 도출한다. 이어서, 제 2 화질 학습부(112)는 제 2 정답영상 중 대상픽셀에 대응한 정답픽셀과 학습출력픽셀 간의 차이를 도출하고, 정답픽셀과 학습출력픽셀 간의 차이에 기초하여 복수의 제 2 업스케일링 파라미터를 업데이트한다.Specifically, as shown in FIG. 5, the second image
이러한 학습 과정을 반복하는 중 정답픽셀과 학습출력픽셀 간의 차이가 동일 범위의 임계 이내로 소정의 임계 횟수 이상 유지되는 경우, 제 2 화질 학습부(112)는 학습 과정의 반복을 중단하고, 정답픽셀과의 차이가 동일 범위의 임계 이내인 학습출력픽셀에 대응하는 복수의 제 2 업스케일링 파라미터(a4, a5, a6, b4, b5, b6, c4, c5, c6)를 최종적으로 출력할 수 있다.If the difference between the correct answer pixel and the learning output pixel is maintained within a threshold of the same range and more than a predetermined threshold number of times while repeating the learning process, the second image
한편, 제 1 및 제 2 화질 콘볼루션 신경망(201, 202)은 각각의 화질에 대해 학습된 결과이므로, 대응 화질과 유사한 범위의 화질에 대해 정상적인 반응도를 나타낸다. 여기서, 정상적인 반응도는 목표해상도의 목표 화질에 대응하고, 비교적 높은 수준의 반응도일 수 있다.Meanwhile, since the first and second picture quality convolutional
일 예로, 제 1 화질 콘볼루션 신경망(201)은 제 1 화질을 갖는 복수의 제 1 학습영상을 목표해상도로 변환하는 학습으로 도출된다. 이에, 제 1 화질 콘볼루션 신경망(201)은 제 1 화질 또는 제 1 화질에 인접한 범위의 화질에 대해 정상적인 반응도를 나타낼 수 있다.As an example, the first quality convolutional
즉, 도 6a에 도시된 바와 같이, 제 1 화질 또는 제 1 화질에 인접한 범위의 화질을 갖는 제 1 입력영상(Q1)을 목표해상도로 복원하는 업스케일링 처리를, 제 1 화질에 대응한 제 1 화질 콘볼루션 신경망(201)에 기초하여 실시하는 경우, 제 1 화질 콘볼루션 신경망(201)의 특징들이 정상적으로 반응될 수 있다. 이러한 제 1 화질 콘볼루션 신경망(201)의 정상적인 반응도에 의해 제 1 입력영상(Q1)에 대한 업스케일링 처리의 결과로서, 정상적인 화질을 갖는 목표해상도의 출력영상(T1-1)이 도출될 수 있다. 여기서, 정상적인 화질은 업스케일링 처리 시 목표해상도의 목표 화질 범위 이내를 나타낸다.That is, as shown in FIG. 6A, an upscaling process for restoring a first input image Q1 having a first image quality or an image quality in a range adjacent to the first image quality to a target resolution is performed as a first image quality corresponding to the first image quality. When implemented based on the image quality convolutional
반면, 도 6b에 도시된 바와 같이, 제 2 화질 등과 같은 제 1 화질과 상이한 범위의 화질을 갖는 제 2 입력영상(Q2)을 목표해상도로 복원하는 업스케일링 처리를 제 1 화질 콘볼루션 신경망(201)에 기초하여 실시하는 경우, 제 1 화질 콘볼루션 신경망(201)의 특징들이 업스케일링 처리에 정상적으로 반응될 수 없다. 이러한 제 1 화질 콘볼루션 신경망(201)의 비정상적인 반응도에 의해 업스케일링 처리가 실시되지 않음에 따라, 제 2 입력영상(Q2)에 대한 업스케일링 처리의 결과로서, 목표해상도의 출력영상(T1-2)이 선명하지 않은 상태의 낮은 화질로 도출될 수 있다.On the other hand, as shown in FIG. 6B, the up-scaling process for restoring the second input image Q2 having an image quality different from the first image quality, such as the second image quality, to the target resolution, is performed by the first image quality convolutional
그리고, 제 2 화질 콘볼루션 신경망(202)은 제 1 화질보다 낮은 제 2 화질을 갖는 복수의 제 2 학습영상을 목표해상도로 변환하는 학습으로 도출된다. 이에, 제 2 화질 콘볼루션 신경망(202)은 제 2 화질 또는 제 2 화질에 인접한 범위의 화질에 대해 정상적인 반응도를 나타낼 수 있다.In addition, the second image quality convolutional
즉, 도 7a에 도시된 바와 같이, 제 2 화질 또는 제 2 화질에 인접한 범위의 화질을 갖는 제 2 입력영상(Q2)을 목표해상도로 복원하는 업스케일링 처리를, 제 2 화질에 대응한 제 2 화질 콘볼루션 신경망(202)에 기초하여 실시하는 경우, 제 2 화질 콘볼루션 신경망(202)의 특징들이 정상적으로 반응될 수 있다. 이러한 제 2 화질 콘볼루션 신경망(202)의 정상적인 반응도에 의해, 제 2 입력영상(Q2)에 대한 업스케일링 처리의 결과로서, 정상적인 화질을 갖는 목표해상도의 출력영상(T2-2)이 도출될 수 있다.That is, as shown in FIG. 7A, an upscaling process for restoring a second input image Q2 having a second image quality or an image quality in a range adjacent to the second image quality to a target resolution is performed as a second image quality corresponding to the second image quality. When implemented based on the image quality convolutional
반면, 도 7b에 도시된 바와 같이, 제 1 화질 등과 같은 제 2 화질과 상이한 범위의 화질을 갖는 제 1 입력영상(Q1)을 목표해상도로 복원하는 업스케일링 처리를 제 2 화질 콘볼루션 신경망(202)에 기초하여 실시하는 경우, 제 2 화질 콘볼루션 신경망(202)의 특징들이 업스케일링 처리에 정상적으로 반응될 수 없다. 이러한 제 2 화질 콘볼루션 신경망(202)의 비정상적인 반응도에 의해 업스케일링 처리가 과도하게 실시됨에 따라, 제 1 입력영상(Q1)에 대한 업스케일링 처리의 결과로서, 목표해상도의 출력영상(T2-1)이 많은 양의 노이즈가 삽입된 상태의 낮은 화질로 도출될 수 있다.On the other hand, as shown in FIG. 7B, the up-scaling process for restoring the first input image Q1 having an image quality different from the second image quality, such as the first image quality, to the target resolution, is performed by the second image quality convolutional
이와 같이 제 1 및 제 2 화질 콘볼루션 신경망(201, 202) 각각의 반응도는 입력영상(Q1, Q2)의 화질에 대응하므로, 입력영상에 대한 제 1 및 제 2 화질 콘볼루션 신경망(201, 202)의 반응도에 기초하여 입력영상의 화질을 학습할 수 있다. In this way, since the reactivity of each of the first and second quality convolutional
즉, 도 3의 도시와 같이, 화질 선택 학습부(113)는 제 1 및 제 2 화질 학습부(111, 112)에 의한 제 1 및 제 2 화질 콘볼루션 신경망(201, 202)과, 입력해상도의 임의 화질을 각각 갖는 복수의 제 3 학습영상과 복수의 제 3 학습영상에 대응하고 목표해상도를 갖는 복수의 제 3 정답영상을 이용한 학습을 통해 화질 선택 콘볼루션 신경망(210)에 대응하는 복수의 화질 선택 파라미터를 도출한다. 여기서 복수의 제 3 학습영상은 입력해상도의 다양한 화질에 대응한다. 일 예로, 복수의 제 3 학습영상 중 일부는 제 1 화질과 유사한 범위의 화질을 갖고, 나머지 일부는 제 2 화질과 유사한 범위의 화질을 가질 수 있다.That is, as shown in FIG. 3, the image quality
화질 선택 학습부(113)는 제 1 및 제 2 화질 학습부(111, 112)와 마찬가지로, 픽셀 단위로 학습 과정을 실시한다. 즉, 화질 선택 학습부(113)는 제 1 및 제 2 화질 콘볼루션 신경망(201, 202)과 각 제 3 학습영상의 각 픽셀과 각 제 3 정답영상의 각 픽셀을 이용한 학습 과정을 반복하여 복수의 화질 선택 파라미터를 도출한다.Like the first and second image
화질 선택 학습부(113)는 복수의 화질 선택 파라미터를 소정의 초기값으로 기설정하고, 각 학습 과정에 의해 복수의 화질 선택 파라미터를 업데이트한다. 여기서, 화질 선택 학습부(113)는 복수의 화질 선택 파라미터 중 적어도 하나를 수정 또는 삭제하거나 또는 하나 이상의 화질 선택 파라미터를 추가함으로써, 복수의 화질 선택 파라미터를 업데이트할 수 있다.The image quality
구체적으로, 도 8에 도시된 바와 같이, 화질 선택 학습부(113)는 복수의 화질 선택 파라미터를 도출하기 위한 어느 하나의 학습 과정에서, 제 1 및 제 2 화질 콘볼루션 신경망(201, 202)과 기 설정된 복수의 화질 선택 파라미터에 대응한 화질 선택 콘볼루션 신경망(210)에 기초하여 제 3 학습영상 중 어느 하나의 대상픽셀을 포함하는 학습입력블록에 대응한 학습출력픽셀을 도출한다. 이어서, 화질 선택 학습부(113)는 제 3 정답영상 중 대상픽셀에 대응한 정답픽셀과 학습출력픽셀 간의 차이를 도출하고, 정답픽셀과 학습출력픽셀 간의 차이에 기초하여 복수의 화질 선택 파라미터를 업데이트한다. Specifically, as shown in FIG. 8, the image quality
이러한 학습 과정을 반복하는 중 정답픽셀과 학습출력픽셀 간의 차이가 동일 범위의 임계 이내로 소정의 임계 횟수 이상 유지되는 경우, 화질 선택 학습부(113)는 학습 과정의 반복을 중단하고, 정답픽셀과의 차이가 동일 범위의 임계 이내인 학습출력픽셀에 대응하는 복수의 화질 선택 파라미터(d1, d2, d3, e1, e2, e3)를 최종적으로 출력할 수 있다.If the difference between the correct answer pixel and the learning output pixel is maintained within a threshold of the same range and more than a predetermined threshold number of times while repeating the learning process, the quality
이어서, 도 3의 도시와 같이, 학습 데이터 생성부(114)는 제 1 화질 학습부(111)에 의한 복수의 제 1 업스케일링 파라미터, 제 2 화질 학습부(112)에 의한 복수의 제 2 업스케일링 파라미터, 및 화질 선택 학습부(113)에 의한 복수의 화질 선택 파라미터를 취합하여, 학습 데이터를 생성한다.Subsequently, as shown in FIG. 3, the learning
이상과 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 학습모듈(110)은 서로 다른 화질에 대응하는 제 1 및 제 2 화질 콘볼루션 신경망(201, 202)과 화질 선택 콘볼루션 신경망(210)을 포함하는 SR 학습 모델(200)에 대응한 학습 데이터를 생성한다. 이에 따라, SR 학습 모델(200)이 어느 하나의 화질에만 정상적인 반응도를 나타내는 것이 아니라, 입력해상도의 임의 화질에 정상적인 반응도를 나타낼 수 있다. As described above, according to an embodiment of the present invention, the
또한, 학습모듈(110) 중 제 1 및 제 2 화질 학습부(111, 112)와 화질 선택 학습부(113) 각각은 픽셀 단위로 실시된 학습을 통해 콘볼루션 신경망을 구축한다. 즉, SR 학습 모델(200)이 영상 단위에 대응하는 것이 아니라, 픽셀 단위에 대응한다. 이러한 SR 학습 모델(200)은 입력해상도의 임의 화질을 갖는 픽셀에 대한 SR 처리에 반응될 수 있으므로, 영상의 일부에 대한 SR 처리에도 용이하게 적용될 수 있다. In addition, each of the first and second image
더불어, 학습모듈(110)은 픽셀 단위의 학습을 통해 구축된 SR 학습 모듈(200)에 대응한 학습 데이터를 제공한다. 그러므로, 영상처리모듈(120)은 학습모듈(110)에 의한 학습 데이터로 구축된 SR 학습 모듈(200)에 기초하여 픽셀 단위로 SR 처리를 실시한다. In addition, the
도 9는 도 1의 영상처리모듈에 대한 일 예시를 나타낸 도면이다. 도 10은 도 9의 영상처리모듈의 동작에 대한 일 예시를 나타낸 도면이다.9 is a diagram illustrating an example of the image processing module of FIG. 1. 10 is a diagram illustrating an example of an operation of the image processing module of FIG. 9.
도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 처리 시스템(100)에서, 영상처리모듈(120)은 학습모듈(110)로부터 제공되는 학습 데이터를 보유하는 메모리부(121), 및 메모리부(121)의 학습 데이터에 기초하여 SR 학습 모델을 구축하고, 구축된 SR 학습 모델에 기초하여 입력해상도의 입력영상에 대한 SR 처리를 실시하며, SR 처리에 의해 복원된 목표해상도의 출력영상을 출력하는 SR 엔진부(122)를 포함할 수 있다.9, in the
앞서 언급한 바와 같이, 학습모듈(110)이 제공하는 학습 데이터는 픽셀 단위의 학습을 통해 구축된 SR 학습 모듈(200)에 대응한다. 그러므로, SR 엔진부(122)는 SR 학습 모듈(200)에 기초하여 픽셀 단위로 SR 처리를 실시한다. As mentioned above, the training data provided by the
즉, 도 10에 도시된 바와 같이, SR 엔진부(122)는 메모리부(121)의 학습 데이터에 기초하여 SR 학습 모듈(200)을 구축한다.That is, as shown in FIG. 10, the
여기서, 학습 데이터는 SR 학습 모델(200)의 구축에 필요한 파라미터들을 포함할 수 있다. 즉, 도 2의 도시와 같이, SR 학습 모델(200)이 제 1 및 제 2 화질 콘볼루션 신경망(201, 202)과 화질 선택 콘볼루션 신경망(210)을 포함하는 경우, 학습 데이터는 복수의 제 1 화질 선택 파라미터(a1, a2, a3, b1, b2, b3, c1, c2, c3), 복수의 제 2 화질 선택 파라미터(a4, a5, a6, b4, b5, b6, c4, c5, c6), 및 복수의 화질 선택 파라미터(d1, d2, d3, e1, e2, e3)를 포함할 수 있다.Here, the training data may include parameters necessary for building the
SR 엔진부(122)는 구축된 SR 학습 모델(200)에 기초하여 입력영상(II)의 각 대상픽셀을 포함하는 변환대상블록을 SR 처리함으로써, 각 변환출력픽셀을 순차적으로 생성한다. 이어서, SR 엔진부(122)는 생성된 변환출력픽셀들을 취합하여 출력영상(OI)을 생성할 수 있다.The
다음, 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 처리 방법에 대해 설명한다.Next, an image processing method according to an embodiment of the present invention will be described.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 처리 방법을 나타낸 도면이다.11 is a diagram illustrating an image processing method according to an embodiment of the present invention.
도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 처리 방법은 학습모듈(110)이 제 1 및 제 2 화질 콘볼루션 신경망(201, 202)과 화질 선택 콘볼루션 신경망(210)을 포함하는 SR 학습 모듈(200)에 대응한 학습 데이터를 생성하는 단계(S10), 영상처리모듈(120)이 학습 데이터에 기초하여 SR 학습 모델을 구축하는 단계(S20) 및 영상처리모듈(120)이 구축된 SR 학습 모델에 기초하여 입력해상도의 임의 화질을 갖는 입력영상을 목표해상도로 변환하는 SR 처리를 실시하는 단계(S30)를 포함한다. 11, in the image processing method according to an embodiment of the present invention, the
여기서, SR 학습 모듈(200)은, 입력해상도에 대응한 제 1 화질의 영상을 목표해상도로 변환하기 위한 제 1 화질 콘볼루션 신경망(201)과, 입력해상도에 대응하고 제 1 화질보다 낮은 제 2 화질의 영상을 목표해상도로 변환하기 위한 제 2 화질 콘볼루션 신경망(202)과, 입력해상도의 각 화질에 대한 반응도가 가장 높은 제 1 및 제 2 화질 콘볼루션 신경망(201, 202)의 조합을 선택하기 위한 화질 선택 콘볼루션 신경망(210)을 포함한다.Here, the
구체적으로, 학습 데이터를 생성하는 단계(S10)는 제 1 화질을 갖는 복수의 제 1 학습영상과 복수의 제 1 학습영상에 대응하고 목표해상도를 갖는 복수의 제 1 정답영상을 이용한 학습을 통해 제 1 화질 콘볼루션 신경망(201)에 대응하는 복수의 제 1 업스케일링 파라미터(도 2의 a1, a2, a3, b1, b2, b3, c1, c2, c3)를 도출하는 단계(S11), 제 2 화질을 갖는 복수의 제 2 학습영상과 복수의 제 2 학습영상에 대응하고 목표해상도를 갖는 복수의 제 2 정답영상을 이용한 학습을 통해 제 2 화질 콘볼루션 신경망(202)에 대응하는 복수의 제 2 업스케일링 파라미터(도 2의 a4, a5, a6, b4, b5, b6, c4, c5, c6)를 도출하는 단계(S12), 입력해상도의 임의 화질을 각각 갖는 복수의 제 3 학습영상과 복수의 제 3 학습 영상에 대응하고 목표해상도를 갖는 복수의 제 3 정답영상을 이용한 학습을 통해 화질 선택 콘볼루션 신경망(210)에 대응하는 복수의 화질 선택 파라미터(도 2의 d1, d2, d3, e1, e2, e3)를 도출하는 단계(S13), 및 복수의 제 1 업스케일링 파라미터(a1, a2, a3, b1, b2, b3, c1, c2, c3), 복수의 제 2 업스케일링 파라미터(a4, a5, a6, b4, b5, b6, c4, c5, c6) 및 복수의 화질 선택 파라미터(d1, d2, d3, e1, e2, e3)에 기초하여 학습 데이터를 생성하는 단계(S14)를 포함한다.Specifically, the step of generating the learning data (S10) is performed through learning using a plurality of first learning images having a first image quality and a plurality of first correct answer images having a target resolution corresponding to the plurality of first learning images. 1 Step of deriving a plurality of first upscaling parameters (a1, a2, a3, b1, b2, b3, c1, c2, c3 in FIG. 2) corresponding to the image quality convolutional neural network 201 (S11), the second A plurality of second training images corresponding to the second image quality convolutional
도 4의 도시와 같이, 복수의 제 1 업스케일링 파라미터를 도출하는 단계(S11)에서, 학습모듈(110)의 제 1 화질 학습부(111)는 각 제 1 학습영상의 각 픽셀과 각 제 1 정답영상의 각 픽셀을 이용한 학습 과정을 반복하여 복수의 제 1 업스케일링 파라미터를 도출한다. 구체적으로, 어느 하나의 학습 과정에서, 제 1 화질 학습부(111)는 기 설정된 복수의 제 1 업스케일링 파라미터에 대응한 제 1 화질 콘볼루션 신경망에 기초하여 제 1 학습영상 중 어느 하나의 대상픽셀을 포함하는 학습입력블록에 대한 SR 처리를 실시한 결과인 학습출력픽셀을 도출하고, 제 1 정답영상 중 대상픽셀에 대응한 정답픽셀과 학습출력픽셀 간의 차이에 기초하여 복수의 제 1 업스케일링 파라미터를 업데이트한다. As shown in FIG. 4, in the step of deriving a plurality of first upscaling parameters (S11), the first
그리고, 제 1 화질 학습부(111)는 임계 횟수의 학습 과정에서 정답픽셀과의 차이가 동일 범위의 임계 이내인 학습출력픽셀이 도출되면, 학습 과정을 중단하고, 현재 학습 과정의 제 1 화질 콘볼루션 신경망에 대응한 복수의 제 1 업스케일링 파라미터를 출력할 수 있다.In addition, the first image
도 5의 도시와 같이, 복수의 제 2 업스케일링 파라미터를 도출하는 단계(S12)에서, 학습모듈(110)의 제 2 화질 학습부(112)는 각 제 2 학습영상의 각 픽셀과 각 제 2 정답영상의 각 픽셀을 이용한 학습 과정을 반복하여 복수의 제 2 업스케일링 파라미터를 도출한다. 구체적으로, 어느 하나의 학습 과정에서, 제 2 화질 학습부(112)는 기 설정된 복수의 제 2 업스케일링 파라미터에 대응한 제 2 화질 콘볼루션 신경망에 기초하여 제 2 학습영상 중 어느 하나의 대상픽셀을 포함하는 학습입력블록에 대한 SR 처리를 실시한 결과인 학습출력픽셀을 도출하고, 제 2 정답영상 중 대상픽셀에 대응한 정답픽셀과 학습출력픽셀 간의 차이에 기초하여 복수의 제 2 업스케일링 파라미터를 업데이트한다.5, in the step (S12) of deriving a plurality of second upscaling parameters, the second image
그리고, 제 2 화질 학습부(112)는 임계 횟수의 학습 과정에서, 정답픽셀과의 차이가 동일 범위의 임계 이내인 학습출력픽셀이 도출되면, 학습 과정을 중단하고, 현재 학습 과정의 제 2 화질 콘볼루션 신경망에 대응한 복수의 제 2 업스케일링 파라미터를 출력할 수 있다.And, in the learning process of the threshold number of times, when a learning output pixel whose difference from the correct answer pixel is within the threshold of the same range is derived, the learning process is stopped, and the second quality of the current learning process is A plurality of second upscaling parameters corresponding to the convolutional neural network may be output.
도 8의 도시와 같이, 복수의 화질 선택 파라미터를 도출하는 단계(S13)에서, 학습모듈(110)의 화질 선택 학습부(113)는 제 1 및 제 2 화질 콘볼루션 신경망과 각 제 3 학습영상의 각 픽셀과 각 제 3 정답영상의 각 픽셀을 이용한 학습 과정을 반복하여 복수의 화질 선택 파라미터를 도출한다. 구체적으로, 어느 하나의 학습 과정에서, 제 1 및 제 2 화질 콘볼루션 신경망과 기 설정된 복수의 화질 선택 파라미터에 대응한 화질 선택 콘볼루션 신경망에 기초하여 제 3 학습영상 중 어느 하나의 대상픽셀을 포함하는 학습입력블록에 대한 SR 처리를 실시한 결과인 학습출력픽셀을 도출하고, 제 3 정답영상 중 대상픽셀에 대응한 정답픽셀과 학습출력픽셀 간의 차이에 기초하여 복수의 화질 선택 파라미터를 업데이트한다.As shown in FIG. 8, in the step (S13) of deriving a plurality of quality selection parameters, the quality
그리고, 화질 선택 학습부(113)는 임계 횟수의 학습 과정에서, 정답픽셀과의 차이가 동일 범위의 임계 이내인 학습출력픽셀이 도출되면, 학습 과정을 중단하고, 현재 학습 과정의 화질 선택 콘볼루션 신경망에 대응한 복수의 화질 선택 파라미터를 출력할 수 있다.And, in the learning process of the threshold number of times, the quality
이후, 학습모듈(110)의 학습 데이터 생성부(114)는 복수의 제 1 업스케일링 파라미터, 복수의 제 2 업스케일링 파라미터 및 복수의 화질 선택 파라미터를 취합하여 학습 데이터를 생성할 수 있다. (S14)Thereafter, the training
학습모듈(110)은 학습 데이터를 영상처리모듈(120)에 제공한다.The
영상처리모듈(120)의 메모리부(121)는 학습모듈(110)로부터 제공된 학습 데이터를 저장한다.The
영상처리모듈(120)의 SR 엔진부(122)는 메모리부(121)의 학습 데이터에 기초하여 SR 학습 모듈을 구축한다. (S20)The
그리고, SR 엔진부(122)는 구축된 SR 학습 모듈에 기초하여 입력영상의 각 픽셀에 대해 SR 처리를 실시함으로써 출력영상의 각 픽셀을 도출한다. (S30)Further, the
이상과 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 학습모듈(110)은 픽셀 단위의 학습을 통해 제 1 및 제 2 화질 콘볼루션 신경망(201, 202)과 화질 선택 콘볼루션 신경망(210)을 포함하는 SR 학습 모델(200)에 대응한 학습 데이터를 도출한다. 이에 따라, 영상처리모듈(120)은 입력영상의 화질에 관계없이, 학습 데이터에 따라 구축된 SR 학습 모델(200)에 기초하여 임의 화질의 픽셀에 대한 SR 처리를 실시할 수 있다. 이에 따라, 영상처리모듈(120)은 영상의 화질을 판별하고 영상의 화질에 대응한 SR 학습 모델을 선택하는 수단을 구비할 필요가 없다. As described above, according to an embodiment of the present invention, the
만일, SR 학습 모델이 화질 별로 학습된 결과인 경우, 영상처리모듈은 입력영상의 화질을 분석하고, 입력영상의 화질에 대응하는 SR 학습 모델을 선택하는 수단을 구비해야 한다. 또한, 영상처리모듈은 입력영상을 모두 수신한 이후에만 입력영상의 화질을 분석할 수 있으므로, 입력영상의 전체 정보를 보유하는 수단을 구비해야 한다. 그러므로, 영상처리모듈의 구현이 용이하지 않은 문제점이 있다. 그리고, 입력영상의 전체 정보를 수신한 후 입력영상의 화질을 분석하는 데에 소요되는 지연시간으로 인해, 영상의 실시간 표시에 한계가 있는 문제점이 있다. If the SR learning model is a result of learning for each quality, the image processing module must have a means for analyzing the quality of the input image and selecting an SR learning model corresponding to the quality of the input image. In addition, since the image processing module can analyze the quality of the input image only after all the input images have been received, a means for holding the entire information of the input image must be provided. Therefore, there is a problem that it is not easy to implement the image processing module. Further, there is a problem in that real-time display of the image is limited due to the delay time required to analyze the quality of the input image after receiving the entire information of the input image.
화질 분석에 소요되는 지연시간을 감소시키기 위해, 영상처리모듈은 이전 입력영상의 화질에 대응하는 SR 학습 모델에 기초하여 현재 입력영상의 SR 처리를 실시할 수 있다. 이 경우, 현재 입력영상의 화질이 이전 입력영상의 화질과 상이하면, SR 처리가 정상적으로 실시될 수 없으므로, SR 처리로 복원된 출력영상의 화질이 저하된다. 이에, SR 처리에 대한 신뢰도 및 정확도를 향상시키는 데에 한계가 있는 문제점이 있다.In order to reduce the delay time required for image quality analysis, the image processing module may perform SR processing of the current input image based on the SR learning model corresponding to the image quality of the previous input image. In this case, if the image quality of the current input image is different from the image quality of the previous input image, since the SR processing cannot be performed normally, the image quality of the output image restored by the SR processing is deteriorated. Accordingly, there is a problem in that there is a limitation in improving the reliability and accuracy for SR processing.
반면, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 학습모듈(110)은 픽셀 단위의 학습을 통해 제 1 및 제 2 화질 콘볼루션 신경망(201, 202)과 화질 선택 콘볼루션 신경망(210)을 포함하는 SR 학습 모델(200)에 대응한 학습 데이터를 생성한다. 그리고, 영상처리모듈(120)은 SR 학습 모델(200)에 기초하여 임의 화질의 픽셀에 대한 SR 처리를 실시할 수 있다. On the other hand, according to an embodiment of the present invention, the
이에 따라, 영상처리모듈(120)이 영상의 화질을 분석할 필요가 없으므로, 영상의 화질 분석에 소모되는 지연시간이 배제될 수 있다. 이로써, 실시간 표시에 유리한 장점이 있다. Accordingly, since the
또한, SR 학습 모델(200)이 각 픽셀의 임의 화질에 반응하므로, SR 처리로 복원된 출력영상의 화질이 저하되는 것이 방지될 수 있다. 이로써, SR 처리에 대한 신뢰도 및 정확도가 향상될 수 있으며, 그로 인해 표시 품질이 향상될 수 있다.In addition, since the
이러한 영상처리모듈(120)은 표시장치의 타이밍 컨트롤러의 일부 기능으로 구현되는 데에 유리한 장점이 있다.The
도 12는 임의의 표시장치에 대한 일 예시를 나타낸 도면이다.12 is a diagram illustrating an example of an arbitrary display device.
도 12에 도시된 바와 같이, 표시장치(300)는 표시패널(310)과 표시패널(310)을 구동하는 패널구동부(320, 330, 340)를 포함한다.As shown in FIG. 12, the
표시패널(310)은 표시영역(AA)에 매트릭스 배열되는 복수의 화소영역(P; 301)을 정의하고, 각 화소영역(301)을 구동하기 위한 데이터라인(D1~Dm)과 게이트라인(G1~Gn)을 포함한다. 데이터라인(D1~Dm)은 복수의 화소영역(301) 중 수직방향으로 나란하게 배열된 화소영역들로 이루어진 각 수직라인에 대응한다. 스캔라인(G1~Gn)은 복수의 화소영역(301) 중 수평방향으로 나란하게 배열된 화소영역들로 이루어진 각 수평라인에 대응한다. The
그리고, 패널구동부(320, 330, 340)는 표시패널(310)의 데이터라인(D1~Dm)를 구동하는 데이터구동부(320)와, 표시패널(310)의 게이트라인(G1~Gn)을 구동하는 게이트구동부(330)와, 영상신호에 기초하여 데이터구동부(320) 및 게이트구동부(330)의 구동 타이밍을 제어하는 타이밍 콘트롤러(340)를 포함한다. In addition, the
타이밍 콘트롤러(340)는 외부로부터 입력되는 영상신호에 대한 신호 처리를 실시하는 데이터 처리부(341)와, 데이터구동부(320) 및 게이트구동부(330)의 구동을 제어하기 위한 제어신호를 공급하는 회로 제어부(342)를 포함할 수 있다.The
데이터 처리부(341)는 외부로부터 입력되는 영상신호를 표시패널(310)의 해상도에 맞게 SR 처리하여 복원영상을 마련하고, 복원영상에 대응한 디지털 비디오 데이터(RGB)를 재정렬하며, 재정렬된 디지털 비디오 데이터(RGB')를 공급할 수 있다.The
회로 제어부(342)는 수직 동기신호(Vsync), 수평 동기신호(Hsync), 도트클럭신호(DCLK) 및 데이터 인에이블신호(DE) 등의 타이밍 신호들에 기초하여 데이터구동부(320)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 데이터 제어신호(DDC)와, 게이트구동부(330)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 게이트 제어신호(GDC)를 공급할 수 있다.The
게이트구동부(330)는 게이트 제어신호(GDC)에 기초하여 데이터가 기입될 수평라인의 화소영역(301)을 선택하기 위한 게이트신호를 각 게이트라인(G1~Gn)에 순차적으로 공급한다. The
데이터구동부(320)는 데이터 제어신호(DDC)에 기초하여 재정렬된 디지털 비디오 데이터(RGB')를 아날로그 데이터전압으로 변환한다. 그리고, 데이터구동부(320)는 재정렬된 디지털 비디오 데이터(RGB')에 기초하여 각 수평기간 동안 각 수평라인의 화소영역(301)에 데이터신호(VDATA)를 공급한다.The
이상과 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 처리 시스템은 임의 화질의 픽셀에 대한 SR 처리를 실시할 수 있으므로, 영상 단위의 연산량 및 저장수단이 불필요함에 따라, 타이밍 컨트롤러(340)의 일부 기능으로 구비되기에 더욱 적합한 장점이 있다. As described above, since the image processing system according to the exemplary embodiment of the present invention can perform SR processing on pixels of arbitrary quality, the amount of calculation and storage means for each image are unnecessary, so some functions of the
한편, 본 발명의 일 실시예는 제 1 및 제 2 화질에 대응한 제 1 및 제 2 화질 콘볼루션 신경망(201, 202)을 포함하는 SR 학습 모델(200)을 예시한다. Meanwhile, an embodiment of the present invention exemplifies an
이와 달리, SR 학습 모델(200)은 입력해상도의 서로 다른 화질에 대응한 복수의 화질 콘볼루션 신경망을 포함할 수도 있다.Alternatively, the
도 13은 도 1의 학습모듈에 의한 학습 데이터에 대응하는 SR 학습 모델에 대한 다른 일 예시를 나타낸 도면이다. 도 14는 도 13의 SR 학습 모델을 도출하는 도 1의 학습모듈에 대한 다른 일 예시를 나타낸 도면이다. 도 15는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 영상 처리 방법을 나타낸 도면이다.13 is a diagram illustrating another example of an SR learning model corresponding to training data by the learning module of FIG. 1. 14 is a diagram illustrating another example of the learning module of FIG. 1 for deriving the SR learning model of FIG. 13. 15 is a diagram illustrating an image processing method according to another embodiment of the present invention.
도 13에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 SR 학습 모델(200')은 입력해상도에 대응하고 제 2 화질보다 낮은 제 3 화질의 영상을 목표해상도로 변환하기 위한 제 3 화질 콘볼루션 신경망(203)을 더 포함하고, 화질 선택 콘볼루션 신경망(210')이 입력해상도의 각 화질에 대한 반응도가 가증 높은 제 1, 제 2 및 제 3 화질 콘볼루션 신경망(201, 202, 203)의 조합을 선택하기 위한 것이라는 점을 제외하면, 본 발명의 일 실시예와 동일하므로, 이하에서 중복 설명을 생략한다.As shown in FIG. 13, the SR learning model 200' according to another embodiment of the present invention corresponds to an input resolution and converts an image of a third quality lower than the second quality into a target resolution. The first, second, and third image quality convolutional
본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, SR 학습 모델(200')은 입력해상도의 서로 다른 화질에 대응하는 제 1, 제 2 및 제 3 화질 콘볼루션 신경망(201, 202, 203)과, 입력해상도의 각 화질에 대응하는 제 1, 제 2 및 제 3 화질 콘볼루션 신경망(201, 202, 203)의 조합을 선택하기 위한 화질 선택 콘볼루션 신경망(210')을 포함한다.According to another embodiment of the present invention, the SR learning model 200' includes first, second, and third image quality convolutional
제 3 화질 콘볼루션 신경망(203)은 입력해상도에 대응하고 제 2 화질보다 낮은 제 3 화질의 영상을 목표해상도로 변환하는 연산의 특징들에 대응한다. 이러한 제 3 화질 콘볼루션 신경망(203)은 복수의 제 3 업스케일링 파라미터(a7, a8, a9, b7, b8, b9, c7, c8, c9)를 포함한다. The third image quality convolutional
예시적으로, 입력해상도가 FHD급인 경우, 제 1 화질은 1080p(1920 x 1080)이고, 제 1 화질보다 낮은 제 2 화질은 720p(1280 x 720)이며, 제 2 화질보다 낮은 제 3 화질은 360p(640 x 360)일 수 있다.For example, when the input resolution is FHD, the first quality is 1080p (1920 x 1080), the second quality lower than the first quality is 720p (1280 x 720), and the third quality lower than the second quality is 360p. (640 x 360).
도 13의 도시에서는 제 3 화질 콘볼루션 신경망(203)이 세 개의 계층(a, b, c)으로 이루어지고, 각 계층(a, b, c)에 세 개의 제 3 업스케일링 파라미터(a7, a8, a9)(b7, b8, b9)(c7, c8, c9)가 배치되는 것을 예시하고 있으나, 이는 단지 예시일 뿐이며, 제 3 화질 콘볼루션 신경망(203)은 다수의 계층 및 각 계층에 배치되는 다수의 제 3 업스케일링 파라미터를 포함할 수 있음은 당연하다.In the illustration of FIG. 13, the third image quality convolutional
화질 선택 콘볼루션 신경망(210')은 제 1, 제 2 및 제 3 화질 콘볼루션 신경망(201, 202, 203)의 조합 중 입력해상도의 각 화질에 대한 반응도가 가장 높은 것을 선택하는 연산의 특징들에 대응한다. The image quality selection convolutional neural network 210' is an operation that selects a combination of the first, second, and third image quality convolutional
도 14에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 학습모듈(110')은 제 3 화질 학습부(115)를 더 포함하고 제 3 화질 학습부(115), 화질 선택 학습부(113') 및 학습 데이터 생성부(114')가 제 3 화질 학습부(115)의 출력을 더 공급받는 점을 제외하고는 도 3에 도시된 일 실시예와 동일하므로 이하에서 중복 설명을 생략한다.As shown in FIG. 14, the
본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 학습모듈(110')은 제 1 화질 학습부(111), 제 2 화질 학습부(112), 제 3 화질 학습부(115), 화질 선택 학습부(113') 및 학습 데이터 생성부(114')를 포함한다.According to another embodiment of the present invention, the learning module 110' includes a first
제 3 화질 학습부(115)는 입력해상도의 제 3 화질을 갖는 복수의 제 4 학습영상과 복수의 제 4 학습영상에 대응하고 목표해상도를 갖는 복수의 제 4 정답영상을 이용한 학습을 통해 제 3 화질 콘볼루션 신경망(203)에 대응하는 복수의 제 3 업스케일링 파라미터를 도출한다. The third image
제 3 화질 학습부(115)는 각 제 4 학습영상의 각 픽셀과 각 제 4 정답영상의 각 픽셀을 이용한 학습 과정을 반복하여 복수의 제 3 업스케일링 파라미터를 도출한다.The third image
제 3 화질 학습부(115)는 복수의 제 3 업스케일링 파라미터를 소정의 초기값으로 기설정하고, 각 학습 과정에 의해 복수의 제 3 업스케일링 파라미터를 업데이트한다. 여기서, 제 3 화질 학습부(115)는 복수의 제 3 업스케일링 파라미터 중 적어도 하나를 수정 또는 삭제하거나 또는 하나 이상의 제 3 업스케일링 파라미터를 추가함으로써, 복수의 제 3 업스케일링 파라미터를 업데이트할 수 있다.The third image
도 4 및 도 5에 도시된 제 1 및 제 2 화질 학습부(111, 112)의 동작과 마찬가지로, 제 3 화질 학습부(115)는 복수의 제 3 업스케일링 파라미터를 도출하기 위한 어느 하나의 학습 과정에서, 기 설정된 복수의 제 3 업스케일링 파라미터에 대응한 제 3 화질 콘볼루션 신경망(203)에 기초하여 제 3 학습영상 중 어느 하나의 대상픽셀을 포함하는 학습입력블록에 대응한 학습출력픽셀을 도출한다. 이어서, 제 3 화질 학습부(115)는 제 3 정답영상 중 대상픽셀에 대응한 정답픽셀과 학습출력픽셀 간의 차이를 도출하고, 정답픽셀과 학습출력픽셀 간의 차이에 기초하여 복수의 제 3 업스케일링 파라미터를 업데이트한다.Similar to the operation of the first and second image
이러한 학습 과정을 반복하는 중 정답픽셀과 학습출력픽셀 간의 차이가 동일 범위의 임계 이내로 소정의 임계 횟수 이상 유지되는 경우, 제 3 화질 학습부(115)는 학습 과정의 반복을 중단하고, 정답픽셀과의 차이가 동일 범위의 임계 이내인 학습출력픽셀에 대응하는 복수의 제 3 업스케일링 파라미터(a7, a8, a9, b7, b8, b9, c7, c8, c9)를 최종적으로 출력할 수 있다. If the difference between the correct answer pixel and the learning output pixel is maintained within the threshold of the same range and more than a predetermined threshold number of times while repeating the learning process, the third
화질 선택 학습부(113')는 제 1, 제 2 및 제 3 화질 학습부(111, 112, 115)에 의한 제 1, 제 2 및 제 3 화질 콘볼루션 신경망(201, 202, 203)과, 입력해상도의 임의 화질을 각각 갖는 복수의 제 3 학습영상과 복수의 제 3 학습영상에 대응하고 목표해상도를 갖는 복수의 제 3 정답영상을 이용한 학습을 통해 화질 선택 콘볼루션 신경망(210')에 대응하는 복수의 화질 선택 파라미터를 도출한다. 여기서, 복수의 제 3 학습영상 중 일부는 제 1 화질과 유사한 범위의 화질을 갖고, 다른 일부는 제 2 화질과 유사한 범위의 화질을 가지며, 나머지 일부는 제 3 화질과 유사한 범위의 화질을 가질 수 있다.The image quality selection learning unit 113' includes first, second, and third image quality convolutional
화질 선택 학습부(113')는 제 1, 제 2 및 제 3 화질 콘볼루션 신경망(201, 202, 203)과 각 제 3 학습영상의 각 픽셀과 각 제 3 정답영상의 각 픽셀을 이용한 학습 과정을 반복하여 복수의 화질 선택 파라미터를 도출한다.The quality selection learning unit 113' is a learning process using the first, second, and third quality convolutional
화질 선택 학습부(113')는 복수의 화질 선택 파라미터를 소정의 초기값으로 기설정하고, 각 학습 과정에 의해 복수의 화질 선택 파라미터를 업데이트한다.The image quality selection learning unit 113' presets a plurality of image quality selection parameters to predetermined initial values, and updates a plurality of image quality selection parameters through each learning process.
학습 데이터 생성부(114')는 제 1 화질 학습부(111)에 의한 복수의 제 1 업스케일링 파라미터, 제 2 화질 학습부(112)에 의한 복수의 제 2 업스케일링 파라미터, 제 3 화질 학습부(115)에 의한 복수의 제 3 업스케일링 파라미터, 및 화질 선택 학습부(113')에 의한 복수의 화질 선택 파라미터를 취합하여, 학습 데이터를 생성한다.The learning
도 15에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 영상 처리 방법은 학습모듈(110')이 제 1, 제 2 및 제 3 화질 콘볼루션 신경망(201, 202, 203)과 화질 선택 콘볼루션 신경망(210')을 포함하는 SR 학습 모듈(200')에 대응한 학습 데이터를 생성하는 단계(S10')를 제외하고는 도 11에 도시된 일 실시예와 동일하므로 이하에서 중복 설명을 생략한다.As shown in FIG. 15, in the image processing method according to another embodiment of the present invention, the learning module 110' selects the first, second, and third image quality convolutional
학습 데이터를 생성하는 단계(S10')는 제 1 화질 콘볼루션 신경망(201)에 대응하는 복수의 제 1 업스케일링 파라미터(도 13의 a1, a2, a3, b1, b2, b3, c1, c2, c3)를 도출하는 단계(S11), 제 2 화질 콘볼루션 신경망(202)에 대응하는 복수의 제 2 업스케일링 파라미터(도 13의 a4, a5, a6, b4, b5, b6, c4, c5, c6)를 도출하는 단계(S12), 제 3 화질 콘볼루션 신경망(203)에 대응하는 복수의 제 3 업스케일링 파라미터(도 13의 a7, a8, a9, b7, b8, b9, c7, c8, c9)를 도출하는 단계(S15), 화질 선택 콘볼루션 신경망(210)에 대응하는 복수의 화질 선택 파라미터(도 13의 d4, d5, d6, e4, e5, e6)를 도출하는 단계(S13'), 및 복수의 제 1 업스케일링 파라미터(a1, a2, a3, b1, b2, b3, c1, c2, c3), 복수의 제 2 업스케일링 파라미터(a4, a5, a6, b4, b5, b6, c4, c5, c6), 복수의 제 3 업스케일링 파라미터(도 13의 a7, a8, a9, b7, b8, b9, c7, c8, c9) 및 복수의 화질 선택 파라미터(d1, d2, d3, e1, e2, e3)에 기초하여 학습 데이터를 생성하는 단계(S14')를 포함한다.In the step of generating training data (S10'), a plurality of first upscaling parameters corresponding to the first quality convolutional neural network 201 (a1, a2, a3, b1, b2, b3, c1, c2 in FIG. 13) Step of deriving c3) (S11), a plurality of second upscaling parameters corresponding to the second image quality convolutional neural network 202 (a4, a5, a6, b4, b5, b6, c4, c5, c6 in FIG. 13) ) Deriving (S12), a plurality of third upscaling parameters corresponding to the third image quality convolutional neural network 203 (a7, a8, a9, b7, b8, b9, c7, c8, c9 in FIG. 13) A step of deriving (S15), a step of deriving a plurality of image quality selection parameters (d4, d5, d6, e4, e5, e6 in FIG. 13) corresponding to the image quality selection convolutional neural network 210 (S13'), and A plurality of first upscaling parameters (a1, a2, a3, b1, b2, b3, c1, c2, c3), a plurality of second upscaling parameters (a4, a5, a6, b4, b5, b6, c4, c5) , c6), a plurality of third upscaling parameters (a7, a8, a9, b7, b8, b9, c7, c8, c9 in FIG. 13) and a plurality of image quality selection parameters (d1, d2, d3, e1, e2, and generating learning data (S14') based on e3).
복수의 제 3 업스케일링 파라미터를 도출하는 단계(S15)에서, 학습모듈(110')의 제 3 화질 학습부(115)는 각 제 4 학습영상의 각 픽셀과 각 제 4 정답영상의 각 픽셀을 이용한 학습 과정을 반복하여 복수의 제 3 업스케일링 파라미터를 도출한다. In the step of deriving a plurality of third upscaling parameters (S15), the third image
제 3 화질 학습부(115)는 어느 하나의 학습 과정에서 기 설정된 복수의 제 3 업스케일링 파라미터에 대응한 제 3 화질 콘볼루션 신경망에 기초하여 제 4 학습영상 중 어느 하나의 대상픽셀을 포함하는 학습입력블록에 대한 SR 처리를 실시한 결과인 학습출력픽셀을 도출하고, 제 4 정답영상 중 대상픽셀에 대응한 정답픽셀과 학습출력픽셀 간의 차이에 기초하여 복수의 제 3 업스케일링 파라미터를 업데이트한다. The third image
그리고, 제 3 화질 학습부(115)는 임계 횟수의 학습 과정에서 정답픽셀과의 차이가 동일 범위의 임계 이내인 학습출력픽셀이 도출되면, 학습 과정을 중단하고, 현재 학습 과정의 제 3 화질 콘볼루션 신경망에 대응한 복수의 제 3 업스케일링 파라미터를 출력할 수 있다.In addition, the third image
복수의 화질 선택 파라미터를 도출하는 단계(S13')에서, 학습모듈(110')의 화질 선택 학습부(113')는 제 1, 제 2 및 제 3 화질 콘볼루션 신경망(201, 202, 203)과 각 제 3 학습영상의 각 픽셀과 각 제 3 정답영상의 각 픽셀을 이용한 학습 과정을 반복하여 복수의 화질 선택 파라미터를 도출한다.In the step of deriving a plurality of image quality selection parameters (S13'), the image quality selection learning unit 113' of the learning module 110' includes first, second, and third image quality convolutional
화질 선택 학습부(113')는 어느 하나의 학습 과정에서 제 1, 제 2 및 제 3 화질 콘볼루션 신경망과 기 설정된 복수의 화질 선택 파라미터에 대응한 화질 선택 콘볼루션 신경망에 기초하여 제 3 학습영상 중 어느 하나의 대상픽셀을 포함하는 학습입력블록에 대한 SR 처리를 실시한 결과인 학습출력픽셀을 도출하고, 제 3 정답영상 중 대상픽셀에 대응한 정답픽셀과 학습출력픽셀 간의 차이에 기초하여 복수의 화질 선택 파라미터를 업데이트한다.The image quality
그리고, 화질 선택 학습부(113')는 임계 횟수의 학습 과정에서, 정답픽셀과의 차이가 동일 범위의 임계 이내인 학습출력픽셀이 도출되면, 학습 과정을 중단하고, 현재 학습 과정의 화질 선택 콘볼루션 신경망에 대응한 복수의 화질 선택 파라미터를 출력할 수 있다.And, in the learning process of the threshold number of times, the quality
이후, 학습모듈(110')의 학습 데이터 생성부(114')는 복수의 제 1 업스케일링 파라미터, 복수의 제 2 업스케일링 파라미터, 복수의 제 3 업스케일링 파라미터 및 복수의 화질 선택 파라미터를 취합하여 학습 데이터를 생성할 수 있다. (S14')Thereafter, the learning
이상과 같이, 본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 제 3 화질에 대응하는 제 3 화질 콘볼루션 신경망(203)을 더 포함하는 SR 학습 모델(200')은 입력해상도의 제 3 화질에 대한 반응도가 더욱 향상될 수 있으므로, 제 3 화질의 입력영상에 대한 SR 처리로 복원된 출력영상의 화질 저하가 더욱 방지될 수 있다.As described above, according to another embodiment of the present invention, the
이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 종래의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.The present invention described above is not limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings, and various substitutions, modifications and changes are possible within the scope of the technical spirit of the present invention. It will be obvious to those who have the knowledge of.
100: 영상 처리 시스템
200: SR 회로 모델
201, 202, 203: 제 1, 제 2, 제 3 화질 콘볼루션 신경망
210: 화질 선택 콘볼루션 신경망
300: 표시장치
310: 표시패널
340: 타이밍 컨트롤러100: image processing system
200: SR circuit model
201, 202, 203: first, second, and third picture quality convolutional neural networks
210: quality selection convolutional neural network
300: display device
310: display panel
340: timing controller
Claims (20)
상기 학습 데이터에 기초하여 상기 SR(Super Resolution) 학습 모델을 구축하고, 상기 구축된 SR 학습 모델에 기초하여 상기 입력해상도의 임의 화질을 갖는 입력영상을 상기 목표해상도로 변환하는 SR 처리를 실시하는 영상처리모듈을 포함하는 영상 처리 시스템.
A first quality convolution neural network for converting an image of a first quality corresponding to an input resolution lower than a predetermined target resolution to the target resolution, and a first quality convolution neural network corresponding to the input resolution and lower than the first quality. 2 Picture quality selection for selecting a combination of a second quality convolutional neural network for converting an image of quality into the target resolution, and the first and second quality convolutional neural networks having the highest responsiveness to each quality of the input resolution A learning module for generating training data corresponding to a super resolution (SR) learning model including a convolutional neural network; And
An image for performing SR processing of constructing the SR (Super Resolution) learning model based on the training data, and converting an input image having an arbitrary image quality of the input resolution into the target resolution based on the constructed SR learning model An image processing system including a processing module.
상기 학습모듈은
상기 제 1 화질을 갖는 복수의 제 1 학습영상과 상기 복수의 제 1 학습영상에 대응하고 상기 목표해상도를 갖는 복수의 제 1 정답영상을 이용한 학습을 통해 상기 제 1 화질 콘볼루션 신경망에 대응하는 복수의 제 1 업스케일링 파라미터를 도출하는 제 1 화질 학습부;
상기 제 2 화질을 갖는 복수의 제 2 학습영상과 상기 복수의 제 2 학습영상에 대응하고 상기 목표해상도를 갖는 복수의 제 2 정답영상을 이용한 학습을 통해 상기 제 2 화질 콘볼루션 신경망에 대응하는 복수의 제 2 업스케일링 파라미터를 도출하는 제 2 화질 학습부;
상기 제 1 및 제 2 화질 콘볼루션 신경망과 상기 입력해상도의 임의 화질을 각각 갖는 복수의 제 3 학습영상과 상기 복수의 제 3 학습영상에 대응하고 상기 목표해상도를 갖는 복수의 제 3 정답영상을 이용한 학습을 통해 상기 화질 선택 콘볼루션 신경망에 대응하는 복수의 화질 선택 파라미터를 도출하는 화질 선택 학습부; 및
상기 복수의 제 1 업스케일링 파라미터와, 상기 복수의 제 2 업스케일링 파라미터와 상기 복수의 화질 선택 파라미터에 기초하여 상기 학습 데이터를 생성하는 학습 데이터 생성부를 포함하는 영상 처리 시스템.
The method of claim 1,
The learning module
The plurality of first training images having the first quality and the plurality of first training images corresponding to the first quality convolutional neural network through learning using a plurality of first correct answer images having the target resolution and corresponding to the plurality of first training images A first image quality learning unit for deriving a first upscaling parameter of;
The plurality of second learning images having the second image quality and the plurality of corresponding second image quality convolutional neural networks through learning using a plurality of second correct answer images corresponding to the plurality of second learning images and having the target resolution A second image quality learning unit that derives a second upscaling parameter of;
Using the first and second quality convolutional neural networks and a plurality of third training images each having an arbitrary quality of the input resolution, and a plurality of third correct answer images corresponding to the plurality of third training images and having the target resolution A picture quality selection learning unit for deriving a plurality of picture quality selection parameters corresponding to the picture quality selection convolutional neural network through learning; And
An image processing system comprising a learning data generator configured to generate the training data based on the plurality of first upscaling parameters, the plurality of second upscaling parameters, and the plurality of image quality selection parameters.
상기 제 1 화질 학습부는 상기 각 제 1 학습영상의 각 픽셀과 상기 각 제 1 정답영상의 각 픽셀을 이용한 학습 과정을 반복하여 상기 복수의 제 1 업스케일링 파라미터를 도출하고,
상기 제 2 화질 학습부는 상기 각 제 2 학습영상의 각 픽셀과 상기 각 제 2 정답영상의 각 픽셀을 이용한 학습 과정을 반복하여 상기 복수의 제 2 업스케일링 파라미터를 도출하며,
상기 화질 선택 학습부는 상기 제 1 및 제 2 화질 콘볼루션 신경망, 상기 각 제 3 학습영상의 각 픽셀 및 상기 각 제 3 정답영상의 각 픽셀을 이용한 학습 과정을 반복하여 상기 복수의 화질 선택 파라미터를 도출하는 영상 처리 시스템.
The method of claim 2,
The first quality learning unit derives the plurality of first upscaling parameters by repeating a learning process using each pixel of each of the first training images and each pixel of each of the first correct answer images,
The second image quality learning unit derives the plurality of second upscaling parameters by repeating a learning process using each pixel of each second learning image and each pixel of each second correct answer image,
The quality selection learning unit derives the plurality of quality selection parameters by repeating a learning process using the first and second quality convolutional neural networks, each pixel of each of the third training images, and each pixel of each of the third correct answer images. Image processing system.
상기 영상처리모듈은 상기 SR 학습 모델에 기초하여 픽셀 단위로 상기 입력영상을 상기 목표해상도로 변환하는 영상 처리 시스템.
The method of claim 3,
The image processing module converts the input image into the target resolution in pixel units based on the SR learning model.
상기 제 1 화질 학습부는
상기 복수의 제 1 업스케일링 파라미터를 도출하기 위한 어느 하나의 학습 과정에서, 기 설정된 상기 복수의 제 1 업스케일링 파라미터에 대응한 상기 제 1 화질 콘볼루션 신경망에 기초하여 상기 제 1 학습영상 중 어느 하나의 대상픽셀을 포함하는 학습입력블록에 대응한 학습출력픽셀을 도출하고, 상기 제 1 정답영상 중 상기 대상픽셀에 대응한 정답픽셀과 상기 학습출력픽셀 간의 차이에 기초하여 상기 복수의 제 1 업스케일링 파라미터를 업데이트하는 영상 처리 시스템.
The method of claim 3,
The first picture quality learning unit
In any one learning process for deriving the plurality of first upscaling parameters, any one of the first training images based on the first quality convolutional neural network corresponding to the preset plurality of first upscaling parameters A learning output pixel corresponding to a learning input block including a target pixel of is derived, and the plurality of first upscaling is performed based on a difference between a correct answer pixel corresponding to the target pixel and the learning output pixel of the first correct answer image. Image processing system to update parameters.
상기 제 2 화질 학습부는
상기 복수의 제 2 업스케일링 파라미터를 도출하기 위한 어느 하나의 학습 과정에서, 기 설정된 상기 복수의 제 2 업스케일링 파라미터로 구현된 상기 제 2 화질 콘볼루션 신경망에 기초하여 상기 제 2 학습영상 중 어느 하나의 대상픽셀을 포함하는 학습입력블록에 대응한 학습출력픽셀을 도출하고, 상기 제 2 정답영상 중 상기 대상픽셀에 대응한 정답픽셀과 상기 학습출력픽셀 간의 차이에 기초하여 상기 복수의 제 2 업스케일링 파라미터를 업데이트하는 영상 처리 시스템.
The method of claim 3,
The second image quality learning unit
In any one learning process for deriving the plurality of second upscaling parameters, any one of the second training images based on the second quality convolutional neural network implemented with the preset second upscaling parameters A learning output pixel corresponding to a learning input block including a target pixel of is derived, and the plurality of second upscaling is performed based on a difference between the correct answer pixel corresponding to the target pixel and the learning output pixel of the second correct answer image. Image processing system to update parameters.
상기 화질 선택 학습부는
상기 복수의 화질 선택 파라미터를 구현하기 위한 어느 하나의 학습 과정에서, 상기 제 1 화질 콘볼루션 신경망, 상기 제 2 화질 콘볼루션 신경망 및 기 설정된 상기 복수의 화질 선택 파라미터로 구현된 상기 화질 선택 콘볼루션 신경망에 기초하여 상기 제 3 학습영상 중 어느 하나의 대상픽셀을 포함하는 학습입력블록에 대응한 학습출력픽셀을 도출하고, 상기 제 3 정답영상 중 상기 대상픽셀에 대응한 정답픽셀과 상기 학습출력픽셀 간의 차이에 기초하여 상기 복수의 화질 선택 파라미터를 업데이트하는 영상 처리 시스템.
The method of claim 3,
The quality selection learning unit
In any one learning process for implementing the plurality of image quality selection parameters, the first image quality convolutional neural network, the second image quality convolutional neural network, and the image quality selection convolutional neural network implemented with the plurality of preset image quality selection parameters On the basis of, a learning output pixel corresponding to a learning input block including any one of the target pixels of the third learning image is derived, and between the correct answer pixel corresponding to the target pixel of the third correct answer image and the learning output pixel An image processing system for updating the plurality of quality selection parameters based on a difference.
상기 학습 데이터는
상기 제 1 및 제 2 화질 콘볼루션 신경망과,
상기 입력해상도에 대응하고 상기 제 2 화질보다 낮은 제 3 화질의 영상을 상기 목표해상도로 변환하기 위한 제 3 화질 콘볼루션 신경망과,
상기 입력해상도의 각 화질에 대한 반응도가 가장 높은 상기 제 1, 제 2 및 제 3 화질 콘볼루션 신경망의 조합을 선택하기 위한 화질 선택 콘볼루션 신경망에 대응하는 영상 처리 시스템.
The method of claim 2,
The training data is
The first and second picture quality convolutional neural networks,
A third quality convolutional neural network for converting an image of a third quality corresponding to the input resolution and lower than the second quality to the target resolution,
An image processing system corresponding to an image quality selection convolutional neural network for selecting a combination of the first, second, and third image quality convolutional neural networks having the highest responsiveness to each image quality of the input resolution.
상기 학습모듈은 상기 제 3 화질을 갖는 복수의 제 4 학습영상과 상기 복수의 제 4 학습영상에 대응하고 상기 목표해상도를 갖는 복수의 제 4 정답영상을 이용한 학습을 통해 상기 제 3 화질 콘볼루션 신경망에 대응하는 복수의 제 3 업스케일링 파라미터를 도출하는 제 3 화질 학습부를 더 포함하고,
상기 제 3 화질 학습부는 상기 각 제 3 학습영상의 각 픽셀과 상기 각 제 3 정답영상의 각 픽셀을 이용한 학습 과정을 반복하여 상기 복수의 제 3 업스케일링 파라미터를 도출하며,
상기 제 3 화질 학습부는 상기 복수의 제 3 업스케일링 파라미터를 도출하기 위한 어느 하나의 학습 과정에서, 기 설정된 상기 복수의 제 3 업스케일링 파라미터에 대응한 상기 제 3 화질 콘볼루션 신경망에 기초하여 상기 제 3 학습영상 중 어느 하나의 대상픽셀을 포함하는 학습입력블록에 대응한 학습출력픽셀을 도출하고, 상기 제 3 정답영상 중 상기 대상픽셀에 대응한 정답픽셀과 상기 학습출력픽셀 간의 차이에 기초하여 상기 복수의 제 3 업스케일링 파라미터를 업데이트하고,
상기 학습 데이터 생성부는 상기 복수의 제 3 업스케일링 파라미터에 더 기초하여 상기 학습 데이터를 생성하는 영상 처리 시스템.
The method of claim 8,
The learning module provides the third quality convolutional neural network through learning using a plurality of fourth training images having the third image quality and a plurality of fourth correct answer images corresponding to the plurality of fourth training images and having the target resolution. Further comprising a third image quality learning unit for deriving a plurality of third upscaling parameters corresponding to,
The third image quality learning unit derives the plurality of third upscaling parameters by repeating a learning process using each pixel of each of the third learning images and each pixel of each of the third correct answer images,
In any one learning process for deriving the plurality of third upscaling parameters, the third image quality learning unit is based on the third image quality convolutional neural network corresponding to the plurality of third upscaling parameters. 3 A learning output pixel corresponding to a learning input block including any one of the target pixels is derived, and based on the difference between the correct answer pixel corresponding to the target pixel of the third correct answer image and the learning output pixel, the Update a plurality of third upscaling parameters,
The training data generation unit further generates the training data based on the plurality of third upscaling parameters.
상기 영상처리모듈은
상기 학습모듈로부터 제공되는 상기 학습 데이터를 보유하는 메모리부; 및
상기 메모리부에 보유된 학습 데이터에 기초하여 상기 SR 학습 모델을 구축하고, 상기 SR 학습 모델에 기초하여 상기 입력영상에 대한 상기 SR 처리를 실시하는 SR 엔진부를 포함하는 영상 처리 시스템.
The method of claim 1,
The image processing module
A memory unit for holding the learning data provided from the learning module; And
An image processing system comprising an SR engine unit for constructing the SR learning model based on the training data held in the memory unit and performing the SR processing on the input image based on the SR learning model.
상기 영상처리모듈은 표시장치의 타이밍콘트롤러의 일부 기능으로 구현되는 영상 처리 시스템.
The method of claim 1,
The image processing module is an image processing system implemented as a function of a timing controller of a display device.
상기 학습 데이터에 기초하여 상기 SR(Super Resolution) 학습 모델을 구축하는 단계; 및
상기 구축된 SR 학습 모델에 기초하여 상기 입력해상도의 임의 화질을 갖는 입력영상을 상기 목표해상도로 변환하는 SR 처리를 실시하는 단계를 포함하는 영상 처리 방법.
A first quality convolution neural network for converting an image of a first quality corresponding to an input resolution lower than a predetermined target resolution to the target resolution, and a first quality convolution neural network corresponding to the input resolution and lower than the first quality. 2 Picture quality selection for selecting a combination of a second quality convolutional neural network for converting an image of quality into the target resolution, and the first and second quality convolutional neural networks having the highest responsiveness to each quality of the input resolution Generating training data corresponding to a super resolution (SR) training model including a convolutional neural network;
Building the SR (Super Resolution) learning model based on the training data; And
And performing SR processing of converting an input image having an arbitrary image quality of the input resolution into the target resolution based on the constructed SR learning model.
상기 학습 데이터를 생성하는 단계는
상기 제 1 화질을 갖는 복수의 제 1 학습영상과 상기 복수의 제 1 학습영상에 대응하고 상기 목표해상도를 갖는 복수의 제 1 정답영상을 이용한 학습을 통해 상기 제 1 화질 콘볼루션 신경망에 대응하는 복수의 제 1 업스케일링 파라미터를 도출하는 단계;
상기 제 2 화질을 갖는 복수의 제 2 학습영상과 상기 복수의 제 2 학습영상에 대응하고 상기 목표해상도를 갖는 복수의 제 2 정답영상을 이용한 학습을 통해 상기 제 2 화질 콘볼루션 신경망에 대응하는 복수의 제 2 업스케일링 파라미터를 도출하는 단계;
상기 제 1 및 제 2 화질 콘볼루션 신경망과 상기 입력해상도의 임의 화질을 각각 갖는 복수의 제 3 학습영상과 상기 복수의 제 3 학습영상에 대응하고 상기 목표해상도를 갖는 복수의 제 3 정답영상을 이용한 학습을 통해 상기 화질 선택 콘볼루션 신경망에 대응하는 복수의 화질 선택 파라미터를 도출하는 단계; 및
상기 복수의 제 1 업스케일링 파라미터, 상기 복수의 제 2 업스케일링 파라미터 및 상기 복수의 화질 선택 파라미터에 기초하여 상기 학습 데이터를 생성하는 단계를 포함하는 영상 처리 방법.
The method of claim 12,
The step of generating the training data
The plurality of first training images having the first quality and the plurality of first training images corresponding to the first quality convolutional neural network through learning using a plurality of first correct answer images having the target resolution and corresponding to the plurality of first training images Deriving a first upscaling parameter of;
The plurality of second learning images having the second image quality and the plurality of corresponding second image quality convolutional neural networks through learning using a plurality of second correct answer images corresponding to the plurality of second learning images and having the target resolution Deriving a second upscaling parameter of;
Using the first and second quality convolutional neural networks and a plurality of third training images each having an arbitrary quality of the input resolution, and a plurality of third correct answer images corresponding to the plurality of third training images and having the target resolution Deriving a plurality of picture quality selection parameters corresponding to the picture quality selection convolutional neural network through learning; And
And generating the training data based on the plurality of first upscaling parameters, the plurality of second upscaling parameters, and the plurality of image quality selection parameters.
상기 복수의 제 1 업스케일링 파라미터를 도출하는 단계에서, 상기 각 제 1 학습영상의 각 픽셀과 상기 각 제 1 정답영상의 각 픽셀을 이용한 학습 과정을 반복하여 상기 복수의 제 1 업스케일링 파라미터를 도출하고,
상기 복수의 제 1 업스케일링 파라미터를 도출하는 단계에서, 상기 각 제 2 학습영상의 각 픽셀과 상기 각 제 2 정답영상의 각 픽셀을 이용한 학습 과정을 반복하여 상기 복수의 제 2 업스케일링 파라미터를 도출하며,
상기 복수의 화질 선택 파라미터를 도출하는 단계에서, 상기 제 1 및 제 2 화질 콘볼루션 신경망과 상기 각 제 3 학습영상의 각 픽셀과 상기 각 제 3 정답영상의 각 픽셀을 이용한 학습 과정을 반복하여 상기 복수의 화질 선택 파라미터를 도출하는 영상 처리 방법.
The method of claim 13,
In the step of deriving the plurality of first upscaling parameters, the plurality of first upscaling parameters are derived by repeating a learning process using each pixel of each of the first learning images and each pixel of each of the first correct answer images. and,
In the step of deriving the plurality of first upscaling parameters, a learning process using each pixel of each second learning image and each pixel of each second correct answer image is repeated to derive the plurality of second upscaling parameters And
In the step of deriving the plurality of quality selection parameters, the learning process using the first and second quality convolutional neural networks, each pixel of each of the third training images, and each pixel of each of the third correct answer images is repeated, An image processing method for deriving a plurality of quality selection parameters.
상기 SR 처리를 실시하는 단계에서, 상기 SR 학습 모델에 기초하여 픽셀 단위로 상기 입력영상을 상기 목표해상도로 변환하는 학습 데이터영상 처리 방법.
The method of claim 14,
In the step of performing the SR processing, a training data image processing method for converting the input image into the target resolution in pixel units based on the SR learning model.
상기 복수의 제 1 업스케일링 파라미터를 도출하는 단계 중 어느 하나의 학습 과정에서, 기 설정된 상기 복수의 제 1 업스케일링 파라미터에 대응한 상기 제 1 화질 콘볼루션 신경망에 기초하여 상기 제 1 학습영상 중 어느 하나의 대상픽셀을 포함하는 학습입력블록에 대응한 학습출력픽셀을 도출하고, 상기 제 1 정답영상 중 상기 대상픽셀에 대응한 정답픽셀과 상기 학습출력픽셀 간의 차이에 기초하여 상기 복수의 제 1 업스케일링 파라미터를 업데이트하는 영상 처리 방법.
The method of claim 14,
In any one of the steps of deriving the plurality of first upscaling parameters, any one of the first training images based on the first quality convolutional neural network corresponding to the preset plurality of first upscaling parameters A learning output pixel corresponding to a learning input block including one target pixel is derived, and the plurality of first ups are performed based on a difference between a correct answer pixel corresponding to the target pixel and the learning output pixel among the first correct answer image. Image processing method for updating scaling parameters.
상기 복수의 제 2 업스케일링 파라미터를 도출하는 단계 중 어느 하나의 학습 과정에서, 기 설정된 상기 복수의 제 2 업스케일링 파라미터로 구현된 상기 제 2 화질 콘볼루션 신경망에 기초하여 상기 제 2 학습영상 중 어느 하나의 대상픽셀을 포함하는 학습입력블록에 대응한 학습출력픽셀을 도출하고, 상기 제 2 정답영상 중 상기 대상픽셀에 대응한 정답픽셀과 상기 학습출력픽셀 간의 차이에 기초하여 상기 복수의 제 2 업스케일링 파라미터를 업데이트하는 영상 처리 방법.
The method of claim 14,
In any one of the steps of deriving the plurality of second upscaling parameters, any one of the second training images based on the second image quality convolutional neural network implemented with the plurality of second upscaling parameters A learning output pixel corresponding to a learning input block including one target pixel is derived, and the plurality of second uploads are performed based on a difference between the correct answer pixel corresponding to the target pixel and the learning output pixel among the second correct answer image. Image processing method for updating scaling parameters.
상기 화질 선택 파라미터를 도출하는 단계 중 어느 하나의 학습 과정에서, 상기 제 1 및 제 2 화질 콘볼루션 신경망과 기 설정된 상기 복수의 화질 선택 파라미터로 구현된 상기 화질 선택 콘볼루션 신경망에 기초하여 상기 제 3 학습영상 중 어느 하나의 대상픽셀을 포함하는 학습입력블록에 대응한 학습출력픽셀을 도출하고, 상기 제 3 정답영상 중 상기 대상픽셀에 대응한 정답픽셀과 상기 학습출력픽셀 간의 차이에 기초하여 상기 복수의 화질 선택 파라미터를 업데이트하는 영상 처리 방법.
The method of claim 14,
In any one of the steps of deriving the image quality selection parameter, the third image quality selection convolutional neural network implemented with the first and second image quality convolutional neural networks and the plurality of preset image quality selection parameters. A learning output pixel corresponding to a learning input block including any one of the target pixels of the training image is derived, and the plurality of the plurality of pixels are derived based on the difference between the correct answer pixel corresponding to the target pixel of the third correct answer image and the learning output pixel. Image processing method to update the quality selection parameter of the.
상기 학습 데이터를 생성하는 단계에서 상기 학습 데이터는 상기 제 1 및 제 2 화질 콘볼루션 신경망과, 상기 입력해상도에 대응하고 상기 제 2 화질보다 낮은 제 3 화질의 영상을 상기 목표해상도로 변환하기 위한 제 3 화질 콘볼루션 신경망과, 상기 입력해상도의 각 화질에 대한 반응도가 가장 높은 상기 제 1, 제 2 및 제 3 화질 콘볼루션 신경망의 조합을 선택하기 위한 화질 선택 콘볼루션 신경망에 대응하는 영상 처리 방법.
The method of claim 14,
In the step of generating the training data, the training data includes the first and second image quality convolutional neural networks, and a third image for converting an image of a third image quality corresponding to the input resolution and lower than the second image quality to the target resolution. 3 An image processing method corresponding to an image quality selection convolutional neural network for selecting a combination of an image quality convolutional neural network and the first, second, and third image quality convolutional neural networks having the highest responsiveness to each image quality of the input resolution.
상기 학습 데이터를 생성하는 단계는 상기 제 3 화질을 갖는 복수의 제 4 학습영상과 상기 복수의 제 4 학습영상에 대응하고 상기 목표해상도를 갖는 복수의 제 4 정답영상을 이용한 학습을 통해 상기 제 3 화질 콘볼루션 신경망에 대응하는 복수의 제 3 업스케일링 파라미터를 도출하는 단계를 더 포함하고,
상기 복수의 제 3 업스케일링 파라미터를 도출하는 단계에서, 상기 각 제 4 학습영상의 각 픽셀과 상기 각 제 4 정답영상의 각 픽셀을 이용한 학습 과정을 반복하여 상기 복수의 제 3 업스케일링 파라미터를 도출하며,
상기 복수의 제 3 업스케일링 파라미터를 도출하기 위한 어느 하나의 학습 과정에서, 기 설정된 상기 복수의 제 3 업스케일링 파라미터에 대응한 상기 제 3 화질 콘볼루션 신경망에 기초하여 상기 제 4 학습영상 중 어느 하나의 대상픽셀을 포함하는 학습입력블록에 대응한 학습출력픽셀을 도출하고, 상기 제 4 정답영상 중 상기 대상픽셀에 대응한 정답픽셀과 상기 학습출력픽셀 간의 차이에 기초하여 상기 복수의 제 3 업스케일링 파라미터를 업데이트하고,
상기 복수의 화질 선택 파라미터를 도출하는 단계에서, 상기 제 3 화질 콘볼루션 신경망을 더 이용한 학습을 통해 상기 복수의 화질 선택 파라미터를 도출하며,
상기 학습 데이터를 생성하는 단계에서, 복수의 제 3 업스케일링 파라미터에 더 기초하여 상기 학습 데이터를 생성하는 상기 영상 처리 방법.The method of claim 19,
The step of generating the learning data includes the third image through learning using a plurality of fourth learning images having the third quality and a plurality of fourth correct answer images corresponding to the plurality of fourth learning images and having the target resolution. Further comprising the step of deriving a plurality of third upscaling parameters corresponding to the image quality convolutional neural network,
In the step of deriving the plurality of third upscaling parameters, the plurality of third upscaling parameters are derived by repeating the learning process using each pixel of each of the fourth learning images and each pixel of each of the fourth correct answer images. And
In any one learning process for deriving the plurality of third upscaling parameters, any one of the fourth training images based on the third quality convolutional neural network corresponding to the preset plurality of third upscaling parameters A learning output pixel corresponding to a learning input block including a target pixel of is derived, and the plurality of third upscaling is performed based on a difference between the correct answer pixel corresponding to the target pixel and the learning output pixel of the fourth correct answer image. Update the parameters,
In the step of deriving the plurality of image quality selection parameters, the plurality of image quality selection parameters are derived through further learning using the third image quality convolutional neural network,
In the step of generating the training data, the image processing method of generating the training data further based on a plurality of third upscaling parameters.
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