KR960005208B1

KR960005208B1 - 필터링에 따르는 영상신호의 가장자리 에러 보상방법과 장치

Info

Publication number: KR960005208B1
Application number: KR1019930002073A
Authority: KR
Inventors: 남호준
Original assignee: 엘지전자주식회사; 이헌조
Priority date: 1993-02-15
Filing date: 1993-02-15
Publication date: 1996-04-22
Also published as: KR940020768A

Abstract

내용 없음.

Description

필터링에 따르는 영상신호의 가장자리 에러 보상방법과 장치

제1도는본 발명의 필터링에 따르는 영상신호의 가장자리 에러 보상방법과 장치에서 인접한 영상데이타 산출의 원리를 나타낸 라인 데이타 그래프.

제2도는 본 발명의 필터링에 따르는 영상신호의 가장자리 에러 보상방법과 장치에서 적용되는 필터 계수의 도표.

제3도는 본 발명의 필터링에 따르는 영상신호의 가장자리 에러 보상방법과 장치에서 필터 계수의 적용 방법을 나타낸 그래프.

제4도는 본 발명의 필터링에 따르는 영상신호의 가장자리 에러 보상 장치의 실시예 블록 구성도.

제5도는 본 발명의 필터링에 따르는 영상신호의 가장자리 에러 보상 장치의 필터 계수 선택동작을 나타낸 도표.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 필터계수 선택제어부 2 : 영상 보간부

3 : 선택신호 발생부 4 : 계수 선택부

5,7,8 : 플립플롭 13,14,15 : 지연부

16,17,18,19 : 승산기 20 : 가산기

본 발명의 영상신호 처리기기(예; 고선명 텔레비젼 수상기(HDTV)에서 영상신호의 수평보간(HORIZONTAL INTERPOLATION)을 위한 필터링 수행시에 필터 계수를 영상데이타 라인의 경계부분에서 적절히 가변하여 적용해 주므로서 화면상에 표시될 영상의 외곽 가장자리(BOUNDARY)부분의 에러를 보상해 주는 필터링에 따르는 영상신호의 가장자리 에러 보상방법과 장치에 관한 것이다.

종래의 영상신호 처리기기에서의 수평 보간은 다음과 같이 수행한다.

영상신호, 특히 색신호 성분(U.V)을 수평 보간하는 경우, 예를들면, 디지탈 영상 데이타의 첫번째 라인 ; U4, U3, U2, U1, 두번째 라인 ; X4, X3, X2, X1, 세번째 라인 ; V4, V3, V2, V1의 데이타를 수평보간하는 경우,

U1, U2, U3, U4, X1, X2, X3, X4, V1, V2, V3, V4 ……………… 입력 데이타

C1, C2, C3, C4 …………………………………………………(S1)…필터 계수

C1, C2, C3, C4 …………………………………………………(S2)…필터 계수

………………………………………………………………………………………

와 같이 직렬 입력되는 서로 다른 라인의 영상 데이타들에 대하여 단계(S1), (S2)와 같이 필터계수들을 이동시켜 가면서 적용하여 수평 보간을 수행하게 된다.

이와같은 수평 보간과정에서 서로 다른 라인의 영상데이타들은 상관관계를 갖지 않기 때문에 원하는 출력값(보간된 영상 데이타)이 얻어지지않고 전혀 상관성이 없는 영상 데이타가 보간값으로 출력되는 에러가 발생된다.

따라서 수평 보간을 수행할때 상기와 같이 발생되는 영상의 가장자리 에러를 보상해 주기 위하여 종래에는 실제로 화면에 표시하는데 필요한 데이타보다 더 많은 데이타들에 대하여 필터링을 수행해 주므로서 가장자리 에러를 보상해준다.

[그림1]

즉, 상기 <그림 1>과 같이 실제로 화면에 표시시킬 데이타보다 더 많은 데이타들에 대하여 필터링을 수행하므로서 가장자리 에러를 제거하고 그 후에 적절한 제어신호를 가지고 실제 필요한 데이타를 제외한 나머지 데이타들을 제거하여 원하는 보간 영상데이타를 얻는 것이다.

그러므로 종래의 보간 기술에 의하면 영상데이타의 가장자리 에러는 제거할 수 있으나 불필요한 데이타에 대한 필터링을 위해 더욱 큰 메모리의 용량을 필요로 하고, 실제로 필요한 데이타를 구하기 위하여 부가적인 제어 신호를 발생시키는 회로가 필요하게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 영상데이타 각 라인의 경계부분에서 보간필터링의 필터계수를 다르게 적용하여 보간을 수행하므로서 영상신호의 가장자리 에러를 제거하고 불필요한 데이타 처리를 배제하여 메모리 용량을 줄일수 있으며, 불필요한 데이타 제거를 위한 별도의 제어신호 발생회로를 필요로하지 않도록한 필터링에 따르는 영상신호의 가장자리 에러보상방법과 장치를 제공함을 목적으로 한다.

이하 참부된 도면을 참조하여 상기한 목적을 이루기 위한 본 발명의 에러보상 방법과 에러 보상 장치를 설명하면 다음과 같다.

본 발명에서는 각 영상 데이타라인의 경계부분에서 다은과 같이 필터계수를 변경시켜 주므로서 가장자리 에러를 제거한다.

O1, O2, O3, O4, Z1, Z2, Z3, Z4… ───── 구하고자하는 값

U1, U2, U3, U4, X1, X2, X3, X4, V1, V2, V3, V4…―입력되는 각 라인의 데이타

C1, C2, C3, C4 ────────────── 필터계수 1

C1, C2, C3, C4 ────────────── 필터계수 2

C1, C2, C3, C4 ────────────── 필터계수 3

C1, C2, C3, C4 ────────────── 필터계수 4

………………

먼저, 보간값(O1)을 구하기 위하여 영상데이타 (U1, U2, X1, X2)에 대하여 상기와 같이 필터계수1(C1, C2, C3, C4)을 적용하게 되는데 이때 보간값(O1)은 영상데이타(X1, X2, X3, X4)라인의 보간된 데이타 이므로 데이타(U3, U4)에 적용한 필터 계수(C1,C2)를 O으로 만들고 필터계수(C3, C4)에는 변경된 새로운 필터계수를 적용한다.

필터계수(C3, C4)는 다음과 같이 구한다.

보간값(O1)=C1U3+C2U4+C3X1+C4X2, 여기서 영상데이타(U3, U4)값을 영상데이타(X1, X2)를 이용하여 제1도와 같이 1차원적으로 예측해 보면, U4=X1+(X1-X2)=2X1-X2, U3=X1+2(X1-X2)=3X1-2X2가 되고, 이 영상 데이터값(U3, U4)을 상기 보간값(O1)의 식에 대입하면, 보간값(O1)=(3X1-2X2)C1+(2X1-X2)C2+C3X1+C4X4 =(3C1+2C2+C3)X1+(-2C1-C2+C4)X2가 된다.

그러므로 보간값(O1)을 구하기 위한 필터 계수들은, C1=C2=O, C3=3C1+2C2+C3, C4=2C1-C2+C4로 변경된다.

상기와 동일한 방법으로 나머지 보간값(O2, O3, O4)을 구해보면, O2=U4C1+X1C2+X2C3+X3C4=(2X1-X2)C1+X1C2+X1C2+2XC3+X3C4 =(2C1+C2)X1+(C2-C1)X2+C4X3

그러므로, 보간값(O2)을 구하기 위해 변경되는 필터계수는, C1=O, C2=2C1+C2, C3=-C1+C2, C4=C4가 된다.

그리고 보간값(O3)은, O3=C1X1+C1X2+C3X3+C4X4가 되고, 따라서, 보간값(O3)을 구하기 위해 변경되는 필터계수는, C1=C1, C2=C2, C3=C3, C4=C4가 된다.

그리고, 보간값(O4)은, O4=C1X2+C2X3+C3X4+C4V1=C1X2+C2X3+C3X4+C4(2X4-X3) =C1X2+(C2-C4)X3+(C3+2C4)X4가 되고, 따라서, 보간값(O4)을 구하기 위해 변경되는 필터계수는, C1=C1, C2=C2, C3=C3+2C4, C4=0이 된다.

상기한 바같이 하여 구한 필터계수들을 제2도와 같은 도표에 나타내었다.

즉, 본 발명에서 영상신호의 수평 보간을 수행할 경우에 영상 데이타 라인의 보간을 위한 필터계수를 변경시킬때, 영상 데이타의 라인 경계부분에서 필터계수를 적용함에 있어 제3도와 같이 어떤 데이타 라인의 중간부분(데이타 라인의 시작과 끝부분 사이)에는 상기 도표에서 필터계수(A)를 적용하고, 데이타라인의 끝 부분과 다음 데이타라인의 시작부분의 경계가 시작되는 위치(화소값에 해당된다.)에는 필터계수(B)를 적용하고, 다음 라인의 처음부분과 이전 라인의 끝부분의 경계가 끝나는 위치로갈수록 필터계수(C, D)를 차례로 각 화소값에 대응시켜 적용시킨다.

즉, 데이타 라인의 중간 부분에는 필터계수(C1, C2, C3, C4)값을 그대로 적용하고 데이타 라인의 끝 부분의 경계부분에서는, C1=C1, C2=C2-C4, C3=C3+2C4, C4=0, 다음 샘플에서는, C1=0, C2=0, C3=3C1+2C2+C3, C4=-2C1-C2+C4, 그 다음 셈플에서는, C1=0, C2=C21+C2, C3=-C1+C2, C4=C4를 차례로 적용하므로 영상 데이타 라인의 경계부분에서의 보간 에러를 제거한다.

제4도는 상기한 바와같이 필터계수들을 변경시켜주는 본 발명 장치의 실시예 회로 구성을 나타낸 것으로, 이를 참조하면 본 발명의 필터링에 따르는 영상신호의 가장자리 에러 보상장치는, 수평 동기신호(Hsync)와 클록(CLK)을 입력으로하여 영상 데이타 라인의 경계부분을 검출하고 이 검출 결과에 따라 보간 필터의 필터계수(C1,C2,C3,C4)를 선택 제어하여 적절한 필터계수를 공급하는 필터계수 선택 제어부(1)와, 상기 필터계수 선택 제어부의 제어를 받아 공급된 필터계수에 따라 입력 영상 데이타(VIDEO DATA)를 필터링 하여 보간된 영상 데이타를 출력하는 영앙 보간부(2)로 구성된다.

상기 필터계수 선택 제어부(1)는, 수평 동기신호(Hsync)와 클록(CLK)을 입력으로하여 영상 데이타라인의 경계부분을 전후로하는 필터계수 선택신호를 발생시키는 선택신호 발생부(3)와, 입력되는 필터계수(A,B,C,D)를 상기 선택신호 발생부의 선택신호에 따라 선택하여 변경된 필터계수(C1,C2,C3,C4)를 출력하는 계수 선택부(4)로 구성되고, 상기 선택신호 발생부(3)는, 수평동기 신호를 래치하는 플립플롭(5)과, 래치된 수평 동기 신호와 원래의 수평동기신호를 논리합하여 라인 경계의 검출신호(EDGE)를 출력하는 익스크루시브 오아 게이트(6)와, 클록을 입력으로하여 영상 데이타 라인이 경계부분을 전후로하는 타이밍에서 필터계수 선택신호를 출력하는 플립플롭(7,8)과, 상기 플립플롭(7)의 출력을 반전시키는 인버터(9)와, 상기 반전된 플립플롭(7)의 출력과 플립플롭(8)의 출력을 논리곱하는 앤드게이트(10)와, 상기 검출신호(EDGE)와 상기 앤드게이트(10)의 출력을 플립플롭(7)의 데이타 입력으로 공급하는 오아 게이트(11)와, 상기 플립플롭(7,8)의 출력을 논리합하여 플립플롭(8)의 데이타 입력으로 공급하는 익스크루시브 오아게이트(12)로 구성된다.

한편, 상기 영상보간부(2)는, 입력 영상 데이타(VIDEO DATA)를 단계적으로 지연시키는 지연부(13,141,15)와, 입력 영상데이타와 지연된 영상 데이타를 선택적으로 입력된 필터계수(C1,C2,C3,C4)와 곱셈하여 출력하는 승산기(16,17,18,19)와, 상기 곱셈된 영상 데이타를 가산하여 보간된 영상 데이타를 출력하는 가산기(20)로 구성된다.

상기한 바와같이 구성된 본 발명의 필터링에 따르는 영상신호의 가장자리 에러 보상 장치에 의한 에러 보상 동작은 다음과 같다.

필터계수 선택제어부(1)는 입력된 수평동기시호(Hsync)와 클록(CLK)을 기준으로하여 라인 영상데이타의 경계부분을 검출하고 라인 영상 데이타의 경계부분을 중심으로 영상보간부(2)에 공급되는 필터계수(C1,C2,C3,C4)를 다음과 같이 변경시킨다.

즉, 선택신호 발생부(3)에서 영상 데이타라인 중간부분과 경계부분에서 각각 계수 선택부(4)의 제어단(S0, S1)에 4비트의 선택제어신호를 공급하고 이 선택제어신호를 입력받은 계수선택부(멀티플렉서)(4)는 입력단에 공급된 필터계수값(제2도 참조)중 해당되는 필터계수값을 선택하여 영상 보간부(2)에 공급한다.

상기 계수 선택부(4)는 제어단(S0, S1)에 입력된 선택제어신호가 S0=0, S1=0이면 필터계수값(A)(C1=C1,C2=C2,C3=C3,C4=C4)을 선택하여 출력하고, 제어단(S0, S1)에 입력된 선택제어신호가 S0=1,S1=0이면 필터계수값(B) (C=1,C2=C2-C4,C3=C3+2C4,C4=0)을 선택하여 출력하고, 제어단(S0,S1)에 입력된 선택제어신호가 S0=0, S1=1이면 필터계수값(C)(C1=0,C2=0, C3=3C1+2C2+C3, C4=-2C1-C2+C4)을 선택하여 출력하고, 제어단(S0, S1)에 입력된 선택제어신호가 S0=1, S1=1이면 필터계수값(D)(C1=0, C2=2C1+C2, C3=-C1+C2, C4=C4)을 선택하여 출력한다.

여기서 필터계수 선택부(4)에 입력되는 계수값(A, B, C, D)은 각각 상기 제2도의 도표와 같이 4비트의 데이타 라인이되고, 선택된 값의 출력 또한 4비트의 데이타 라인이 되며, 이 선택제어신호는 다음과 같이 발생된다.

플립플롭(5)은 입력된 수평동기신호(Hsync)를 클록(CLK)에 맞춰 래치하고 래치된 신호는 익스크루시브 오아게이트(6)의 일측 입력에 가해져서 그 타측 입력에 가해지는 수평 동기 신호와 배타적 논리합되어 각 데이타라인의 시작을 알리는 검출신호(EDGE)를 출력한다.

상기 검출신호는 오아게이트(11)를 통해 플립플롭(7)의 데이타 입력단(D0)에 공급된다.

따라서, 상기 플립플롭(7)에 클록이 공급되면 입력된 검출신호는 플립플롭(7)에서 출력(Q0)되고 이 신호는 계수 선택부(4)의 제어단(S0)에 입력됨과 함께 인버터(9)로 반전되어 앤드게이트(10)에 공급되고, 동시에 익스크루시브 오아게이트(12)의 일측에 입력되며, 익스크루시브 오아게이트(12)는 상기 플립플롭(7, 8)의 출력(Q0, Q1)을 배타적 논리합하여 그 결과를 플립플롭(8)의 데이타 입력단(D1)에 공급된다.

그리고 상기 앤드게이트(10)는 인버터(9)로 반전된 플립플롭(7)의 출력(Q0)과 플립플롭(8)의 출력(Q1)을 논리곱하여 오아게이트(11)를 통해 플립플롭(7)의 입력단(D0)으로 피이드백 시켜준다.

이와같은 일련의 동작은 데이타 라인의 시작(경계)지점 근방에서 제5도와 같은 상태변화로 나타나고 이에따라 계수선택부(4; 멀티플렉서)의 출력은 상기한 바와같은 결과를 나타내게 되는 것이다.

이와같이하여 선택된 필수계수값(라인 경계부분에서 …A, A, B, C, D, A, A, …)은 영상 보간부(2)의 보간을 위한필터계수(C1, C2, C3, C4)로 공급되며 이값에따라 영상보간부(2)는 입력 영상 데이타(VIDEO DATA)의 수평 보간을 수행하여 보간된 영상신호를 출력한다.

즉, 입력 영상신호는 지연부(13, 14, 15)를 차례로 통과하면서 소정 샘플 지연되고, 또한 입력 영상신호는 승산기(16)에 공급되는 한편, 상기 지연된 영상신호가 각각 승산기(17, 18, 19)에도 공급된다.

이와같이 승산기(16, 17, 18, 19)에 공급된 영상신호는 상기 계수선택부(4)에서 선택되어 공급된 필터계수와 곱셈 연산되고 그 결과는 가산기(20)에서 가산되어 최종적으로 보간된 영상신호를 출력하게 된다.

즉, 상기한 제5도에서와 같은 일련의 순서로 영상 데이타 라인의 경계부분에서 검출신호(EDGE)와 선택제어신호(S0, S1)의 값에따라 필터계수를 다르게 적용시켜 주므로서 수평 보간에서 발생되는 경계부분의 에러를 보상해 줄수 있고, 따라서 고 화질의 영상을 구현 할 수 있으며, 이때 사용되는 메모리의 용량은 제거될 영상을 미리 감안하여 실제 필요한 데이타보다 더 많은 데이타 처리를 수행하는 종래 기술에서 요구되는 메모리 용량에 비하여 훨씬 적은 용량의 메모리 채용이 가능하고, 따라서 회로 구성의 간소화는 물론 원가절감을 기대할 수 있는 효과가 있다.

Claims

영상신호를 지연처리하고 지연된 영상신호를 소정의 필터계수(C1, C2, C3, C4)와 곱셈하여 가산처리하므로서 영상신호의 수평 보간(HORIZONTAL INTERPOLATION)를 수행하는 방법에 있어서, 직렬로 입력되는 디지탈 영산신호의 각 데이타 라인의 경계부분을 검출하는 제1과정과, 상기 제1과정에서의 검출결과 검출된 영상신호의 데이타라인의 끝부분에서는 각 화소값에 대하여 필터계수(C1-C4)를 각각 C1=C1, C2=C2, C3=C3, C4=C4로 적용하는 제2과정과, 상기 제1과정에서의 검출결과 검출된 영상신호의 인접 데이타 라인의 경계부분에서는 필터계수(C1-C4)를 C1=C1, C2=C2-C4, C3=C3+2C4, C4=0, 다음 화소값에 대하여서는 C1=0, C2=0, C3=3C1+2C2+C3, C4=-2C2-C2+C4, 그 다음 화소값에 대하여서는 C1=0, C2=2C1+C2, C3=-C1+C2, C4=C4로 차례로 적용하는 제3과정과, 상기 제3과정의 완료후 상기 제1과정의 검출결과 영상신호의 데이타라인의 처음부분부터는 필터계수(C1-C4)를 C1=C1, C2=C2, C3=C3, C4=C4로 차례로 적용하는 제4과정으로 이루어진 필터링에 따르는 영상신호의 가장자리 에러 보상방법.
입력되는 수평 동기신호(Hsync)와 클록(CLK)에 따라 현제 입력되는 데이타 라인의 중간부분과, 현 데이타 라인의 끝부분과 다음 데이타 라인의 시작부분의 경계가 시작되는 위치, 다음 라인의 처음부분과 이전라인의 끝부분의 경계가 끝나는 위치를 검출하고, 검출된 위치에 따라 보간 필터의 필터계수 (C1, C2, C3, C4)를 선택 제어하여 적절한 필터계수를 공급하는 필터계수 선택 제어부(1)와, 상기 필터계수 선택 제어부의 제어를 받아 공급된 필터계수에 따라 입력 영상데이타(VIDEO DATA)를 필터링 하여 보간된 영상 데이타를 출력하는 영상 보간부(2)로 구성된 필터링에 따른 영상신호의 가장자리 에러 보상 장치.
제2항에 있어서, 상기 필터계수 선택 제어부(1)는, 수평 동기신호(Hsync)와 클록(CLK)을 입력으로하여 영상 데이타 라인의 경계부분을 전후로하는 필터계수 선택신호를 발생시키는 선택신호 발생부(3)와, 입력되는 필터계수(A, B, C, D)를 상기 선택신호 발생부의 선택신호에 따라 선택하여 변경된 필터계수(C1, C2, C3, C4)를 출력하는 계수 선택부(4)로 구성된 필터링에 따르는 영상신호의 가장자리 에러 보상 장치.
제3항에 있어서, 상기 선택신호 발생부(3)는, 수평동기 신호를 래치하는 플립플롭(5)과, 래치된 수평동기 신호와 원래의 수평동기신호를 논리합하여 라인 경계의 검출신호(EDGE)를 출력하는 익스크루시브 오아 게이트(6)와, 클록을 입력으로 하여 영상 데이타 라인의 경계부분을 전후로하는 타이밍에서 필터계수 선택신호를 출력하느 플립플롭(7, 8)과 상기 플립플롭(7)의 출력을 반전시키는 인버터(9)와, 상기반전된 플립플롭(7)의 출력과 플립플롭(8)의 출력을 논리곱하는 앤드게이트(10)와, 상기 검출신호(EDGE)와 상기 앤드게이트(10)의 출력을 플립플롭(7)의 데이타 입력으로 공급하는 오아 게이트(11)와, 상기 플립플롭(7, 8)의 출력을 논리합하여 플립플롭(8)의 데이타 입력으로 공급하는 익스크루시브 오아 게이트(12)로 구성되고 상기 계수 선택부(4)는 상기 선택신호 발생부(3)에서 공급된 선택제어신호에 따라 입력 필터계수(A, B, C, D)중 적절한 값을 선택하여 출력하는 멀티플렉서로 구성된 필터링에 따르는 영상신호의 가장자리 에러 보상장치.