KR950003489B1 - 슈도우 메디안 필터에 의한 주사선 보간방법 및 보간장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

슈도우 메디안 필터에 의한 주사선 보간방법 및 보간장치

제1도는 주사선 보간과정 설명도로서, 제1(a)도는 필드내 보간방식에서 라인반복에 의한 주사선 보간방법 과정도, 제1(b)도는 필드내 보간방식에서 라인평균에 의한 주사선 보간방법 과정도, 제1(c)도는 필드간 보간방식에서 필드삽입에 의한 주사선 보간방법 과정도, 제1(d)도는 메디안 필터를 이용하여 보간에 사용할 화소패턴도.

제2도는 제1도에 있어서, 대각변화를 갖는 영상에 대한 보간 결과도로서, 제2(a)도는 입력 비월주사방식의 영상신호 패턴도, 제2(b)도는 라인반복방식에 의하여 보간처리된 신호패턴도, 제2(c)도는 라인평균방식에 의하여 보간처리된 신호패턴도, 제2(d)도는 메시안 필터에 의하여 보간 처리된 신호패턴도.

제3도는 본 발명 주사선 보간시의 신호패턴도.

제4도는 본 발명 에지패턴에 따른 보간 결과도.

제5도는 본 발명 슈도우 메디안 필터에 의한 주사선 보간장치 구성도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 1라인메모리 2-5 : 제1-4샘플메모리

6, 7, 13 : 3×1 제1-3민(Min)필터 8, 9, 13 : 3×1 제1-3맥스(Max)필터

10 : 2×1민필터 11 : 2×1맥스필터

14 : 가산기 15 :^1/2증폭기

본 발명은 비월주사(interlaced scan)방식의 영상신호를 순차주사(progressive scan)방식으로 변환시키기 위한 것으로, 보간에 이용될 화소위치의 위·아래 주사선에 있는 화소값을 주사선 보간에 적합하도록 슈도우 메디안 필터에 적용하여 보간하므로서 비월주사 방식의 영상신호에서 발생하는 화질저하현상, 스텝에지(step edge)현상 및 노이즈 영향에 의한 보간성분 발생오차를 감소하도록 한 슈도우 메디안 필터에 의한 주사선 보간방법 및 보간장치에 관한 것이다.

일반적으로 비월주사 방식의 영상신호에서 나타나는 라인플리커(line flicker), 라인구조(line structure), 수직해상도 부족 등의 화질저하 요소로 인해 이를 해결하기 위한 주사선수 방식으로 제1(a)도에 도시된 바와같이 이전주사선 성분을 반복해서 보여주는 라인반복방식과 제1(b)도에 도시된 바와같이 보간될 주사선 in의 같은 필드내에서 위·아래 주사선 성분을 평균하여 사용하는 라인 평균방식에 의한 필드내 보간(intra-field interpolation)방식과 제1(c)도에 도시된 바와같이 이전필드의 주사선을 대입하는 필드간 보간(inter-field interpolation)방식을 사용한다.

또한 비선형(non-linear)필드의 일종인 메디안 필터를 이용하여 보간에 사용할 화소값을 산출하는 방식으로 제1(d)도에 도시된 바와같이 보간될 화소의 위치를 in이라 할 때 메디안 계산에 이용될 화소값(d)은 보통 이전필드값 또는 위·아래화소의 평균값, 즉 d=^1/2(b+f)를 대입하여 구한다.

이상에서와 같은 방식으로 대각변화를 갖는 영상에 대해 보간결과를 살펴보면 다음과 같다.

먼저 제2(a)도와 같은 입력 비월주사 방식의 영상신호에 대해 라인반복 방식을 사용한 경우는 제2(b)도와 같으며 스텝에지현상이 매우 두드러지고, 라인평균방식을 사용한 경우는 제2(c)도와 같으며 라인반복방식보다는 스텝에지현상이 적으나 수직방향으로 흐려짐이 발생한다.

메디안(median)필터를 사용한 경우는 제2(d)도에 도시한 바와같이 스텝에지현상과 수지방향 흐려짐이 나타나지 않음을 알 수 있다.

그리고 개선된 방식으로 영상의 움직임 정도를 판단하여 정지 영역에 대해서는 필드내 보간방식을 적용하고 움직임 영역에 대해서는 필드간 보간방식을 적용하는 움직임 적응형 주사선 보간방식이 제안되었다.

그러나 종래 주사선 보간시 대각변화를 갖는 영상이 서서히 움직일 경우, 필드내 보간(intra-field interpolation)방식인 라인반복과 라인평균방식에서는 하드웨어적인 부담은 적으나 스텝에지현상과 수직방향의 흐려짐이 두드러지고, 움직임 적응방식에서는 가격 상승과 정확한 움직임 검출을 수행하지 못하면 영상의 큰 화질저하가 발생하고 스텝에지현상을 억제하지 못하며, 메디안 필터에 의한 방법은 스텝에지현상을 비교적 잘 억제하지만 메디안값을 산출하기 위한 하드웨어적인 부담을 지니는 등의 문제점이 있다.

따라서 종래의 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 주사선 보간시 민필터(Min filter), 맥스필터(Max filter)와 같은 연산을 행하는 비선형(non-linear)처리와 곱셈 및 덧셈과 같은 연산을 행하는 선형(linear)처리를 동시에 하는 슈도우 메디안 필터를 사용함에 있어 보간될 화소 이전 주사선에 주위화소, 보간될 화소 다음 주사선에 있는 주위화소 및 보간될 화소위치의 위·아래 화소의 최소 및 최대값을 구하고 그 최소값들의 최대치를 평균에 이용할 화소값으로 계산하여 보간하고, 보간될 위치의 위·아래의 주사선 성분을 이용하므로 1개의 라인메모리만을 사용하면서 영상의 에지패턴에 잘 대응하도록 한 슈도우 메디안 필터에 의한 주사선 보간방법 및 보간장치를 창안한 것으로, 이하 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

슈도우 메디안 필터를 이용하여 제3도에 도시한 바와같이 보간될 주사선 i에서 x성분을 보간할 때 a,b,c는 이전주사선(P₁)성분에 있는 연속된 화소이고 d,e,f는 다음 주사선(P₂)성분의 연속된 화소이면, P₁주사선의 a,b,c성분의 최소값과 P₂주사선의 d,e,f성분의 최소값 및 b,e성분의 최소값을 구한 뒤 3개의 최소값중 가장 큰 값을 구하여 그 값을 PMAX라 한다.

그리고 P₁주사선의 a,b,c성분의 최대값과 P₂주사선의 d,e,f성분의 최대값 및 b,e성분의 최대값을 구한뒤 3개의 최대값 중 가장 작은값을 구하여 그값을 PMIN이라 하면 결국 X위치에 대입될 보간신호는 PMAX와 PMIN의 평균으로 계산된다. 이를 식으로 표현하면 다음과 같다.

x=0.5×Max〔Min(a,b,c), Min(d,e,f), Min(b,e)〕+0.5×Min

〔Max(a,b,c), Max(d,e,f), Max(b,e)〕……………………………………(1)

상기 식(1)에서와 같은 결과를 얻기 위한 슈도우 메디안 필터에 의한 주사선 보간장치의 구성은 제5도에 도시한 바와같이, 입력되는 영상신호를 1라인 및 1클럭씩 순차 지연시켜 보간될 성분의 이전 주사선 성분의 연속된 화소를 발생하는 1라인메모리(1) 및 제1,2샘플메모리(2,3)와, 입력되는 영상신호를 1클럭씩 순차 지연시켜 보간될 성분의 다음 주사선 성분의 연속된 화소를 발생하는 제3,4샘플메모리(4,5)와, 상기 보간될 성분의 이전 및 그 다음 주사선 성분의 연속된 화소를 입력받아 가장 작은 화소값을 검출하는 3×1 제1,2민필터(6),(7)와, 상기 보간될 성분의 이전 및 그 다음 주사선 성분의 연속된 화소를 입력받아 가장 큰 화소값을 검출하는 3×1 제1,2맥스(Max)필터(8),(9)와, 상기 제1,3샘플메모리(2),(4)에서 발생된 화소(c)를 각기 입력받아 가장 작은 화소값 및 가장 큰 화소값을 검출하는 2×1 민/맥스필터(10),(11)와, 상기 3×1 제1,2민필터(6),(7) 및 2×1 민필터(10)에서 검출된 최소 화소값 중에서 가장 큰 화소값을 검출하는 3×1 제3맥스필터(12)와, 상기 3×1 제1,2맥스필터(8),(9) 및 2×1맥스필터(11)에서 검출된 최대 화소값 중에서 가장 작은 화소값을 검출하는 3×1 제3민필터(13)와, 상기 3×1 제3맥스/민필터(12),(13)의 출력화소값을 가산하는 가산기(14)와, 상기 가산기(14)에서 가산된 출력값을^1/2증폭하는^1/2증폭기(15)로 구성한다.

이와같이 구성된 본 발명의 작용 및 효과를 상세히 설명하면 다음과 같다.

입력되는 영상신호(Vi)가 1라인메모리(1)에 입력되면 그 메모리(1)에서 1라인(line)지연시켜 주사선 보간성분 발생필터에 적용할 화소(c)를 발생시키고, 다시 제1,2샘플메모리(2),(3)를 통해 1클럭씩 지연되어 화소(b),(a)를 발생시킨다. 이와같이 하여 보간될 성분의 이전 주사선 성분의 화소(a,b,c)가 발생된다.

아울러 영상신호(Vi)가 제3,4샘플메모리(4),(5)에 입력되면 그 메모리(4),(5)에서 1클럭씩 지연되어 주사선 보간성분 발생필터에 적용할 화소(e),(d)를 발생시킨다. 이와같이 하여 보간될 성분의 그다음 주사선 성분의 화소(d,e,f)가 발생된다.

상기 1라인메모리(1) 및 제1,2샘플메모리(2),(3)를 통해 발생된 이전 주사선 성분의 화소(a,b,c)가 각각 3×1 제1민(Min)필터(6)에 입력되면 상기 필터(6)는 입력된 화소(a,b,c)의 값중 가장 작은 것을 검출하고, 3×1 제1맥스(Max)필터(8)에 입력되면 상기 필터(8)는 입력된 화소(a,b,c)의 값중 가장 큰 것을 검출한다.

마찬가지로 보간될 성분의 그다음 주사선 성분의 화소(d,e,f)가 3×1 제2민/맥스필터(7),(9)에 각기 입력되면 상기 3×1민필터(7)는 입력된 화소(d,e,f)의 값중 가장 작은 것을 검출하고 3×1 맥스필터(9)는 입력된 화소(d,e,f)의 값중 가장 큰 것을 검출한다.

그리고 2×1 민/맥스필터(10),(11)도 마찬가지로 제1,3샘플메모리(2),(4)를 통해 발생된 화소(b,e)를 입력받아 그 화소(b,e)의 값중 가장 작은 것 하나와 가장 큰 것 하나씩 검출해낸다.

따라서 3×1 제3맥스필터(12)는 3×1 제1,2민필터(6),(7) 및 2×1 민필터(10)로부터 가장 작은값의 화소를 하나씩 입력받아 그 세개의 화소값중 가장 큰 화소값을 검출하여 가산기(14)로 보낸다. 또한 3×1 제3민필터(13)는 3×1 제1,2맥스필터(8),(9) 및 2×1 맥스필터(11)로부터 가장 큰값의 화소를 하나씩 입력받고 그 세개의 화소값 중 가장 작은 화소값을 검출하여 상기 가산기(14)로 보낸다.

상기 가산기(14)의 그 입력된 화소값을 가산하여^1/2증폭기(15)로 보내면^1/2증폭되어 보간될 화소값이 출력(Vout)되는 것이다.

결국 보간에 이용될 최종값은 최대값의 최소값과 최소값의 최대값의 평균처리에 의하여 계산되는 것이다.

상기와 같은 평균처리에 의하여 계산되어 보간될 결과를 살펴보면 제4(a)도 및 제4(b)도에 도시한 30° 및 60°에지패턴을 갖는 영상에 대한 보간 결과에서와 같이 에지패턴에 잘 대응함을 알 수 있다. 그리고 이는 IDTV나 EDTV에서 비월주사 방식의 신호를 순차주사형식의 신호로 바꿀 때 보간에 이용할 화소값 산출시에 유용하다.

이상에서 상세히 설명한 바와같이 본 발명은 기존선형(linear) 처리에 의한 주사선 보간방식을 사용할 경우 나타나는 스텝에지 현상과 수직방향으로의 흐려짐을 억제하고, 기존비선형(non-linear) 처리에 의한 메디안 필터를 사용한 경우와 거의 같거나 더 좋은 성능을 나타내면서 계산량에서 매우 효율적이며, 겹침성분발생을 억제하는데 아주 효과적이다.

Claims (2)

1. 비월주사방식의 영상신호를 순차 주사방식으로 변환시키기 위하여 보간에 이용될 화소값을 산출하는 방법에 있어서, 상기 화소값(x) 이전 주사선에 있는 주위화소(a,d,c)의 최대값 및 최소값을 구하는 단계와, 상기 화소값(x) 다음 주사선에 있는 주위화소(d,e,f)의 최대값 및 최소값을 구하는 단계와, 상기 화소값(x)의 위·아래화소(b,e)의 최대값 및 최소값을 구하는 단계와, 상기 최대값들의 최소치와 상기 최소값들의 최대치를 평균하여 보간에 이용할 화소값으로 계산하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 슈도우 메디안 필터에 의한 주사선 보간방법.
2. 입력되는 영상신호(Vi)를 1라인 및 1클럭씩 순차 지연시켜 보간될 성분의 이전 주사선 성분의 연속된 화소를 발생하는 1라인 메모리(1) 및 제1,2샘플메모리(2,3)와,입력되는 영상신후(Vi)를 1클럭씩 순차 지연시켜 보간될 성분의 주사선 성분의 연속된 화소를 발생하는 제3,4샘플메모리(4,5)와, 상기 보간될 성분의 이전 및 그 다음 주사선 성분의 연속된 화소를 입력받아 가장 작은 화소값을 검출하는 3×1 제1,2민(Min)필터(6),(7)와, 상기 보간될 성분의 이전 및 그 다음 주사선 성분의 연속된 화소를 입력받아 가장 큰 화소값을 검출하는 3×1 제1,2맥스(Max)필터(8),(9)와, 상기 제1,3샘플메모리(2),(4)에서 발생한 화소(b),e)를 각기 입력받아 가장 작은 화소값과 가장 큰 화소값을 검출하는 2×1 민/맥스필터(10),(11)와, 상기 3×1 제1,2민필터(6),(7) 및 2×1 민필터(10)에서 검출된 최소 화소값 중에서 가장 큰 화소값을 다시 검출하는 3×1 제3맥스필터(12)와, 상기 3×1 제1,2맥스필터(8),(9) 및 2×1 맥스필터(11)에서 검출한 최대 화소값 중에서 가장 작은 화소값을 검출하는 3×1 제3민필터(13)와, 상기 3×1 제3맥스/민필터(12),(13)의 출력값을 가산하는 가산기(14)와, 상기 가산기(14)에서 가산된 값을^{1 2}증폭하는^{1 2}증폭기(15)로 구성한 슈도우 메디안 필터에 의한 주사선 보간장치.