KR960013221B1 - 영상신호의 천이영역 강조장치와 방법 - Google Patents

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내용 없음.

Description

영상신호의 천이영역 강조장치와 방법

제1도는 종래의 미분 회로를 이용한 천이영역 강조장치의 회로도.

제2도는 종래의 미분 회로를 이용한 천이영역 강조장치에 의한 강조 신호의 파형도.

제3도는 예리한 천이영역에서의 인간의 시각 특성도.

제4도는 종래의 조건적 순서 통계 필터를 이용한 천이영역 강조장치의 회로도.

제5도는 종래의 상기 제4도의 회로에 의한 강조신호의 파형도.

제6도는 본 발명의 영상 신호 천이영역 강조장치의 블록 구성도.

제7도는 본 발명의 천이영역 강조장치에 의한 강조처리 과정에서의 파형도.

제8도는 본 발명의 천이영역 강조장치에 의한 노이즈 처리 파형도.

제9도는 본 발명의 천이영역 강조장치에 의한 강조처리 과정 및 결과의 파형도.

제10도는 본 발명의 천이영역 강조장치의 실시예 블록 구성도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

30 : 샘플 지연부 31 : 2N+1 포인트 최소값 필터

32 : 2N+1포인트 최대값 필터 33 : 2N+1 포인트 평균값 필터

34 : 3포인트 평균값 필터 35 : 3포인트 중간값 필터

36 : 천이영역 제어부 37 : 잡음 제거 제어부

38 : 출력부

본 발명은 영상 신호의 천이영역(Transient Edge)을 강조(Enhancement)하여 영상을 선명하게 표시하는 장치와 그 방법에 관한 것으로, 특히 입력되는 영상 신호의 샘플값에서 3포인트(Point)의 평균값과 중간값 및 입력신호의 크기를 비교하여 임펄스성 노이즈를 판정하고 노이즈로 판정되면 증가값으로 화소값을 대치하여 잡음을 제거하며, 최소값과 최대값의 비교 필터링을 통해 백색 노이즈를 제거하여 잡음이 제거됨과 함께 대역폭이 증가된 형태의 선명한 영상신호를 표시해 줄 수 있도록 한 영상신호의 천이영역 강조장치와 영상신호의 천이영역 강조방법에 관한 것이다.

종래에 EDTV, IDTV 등의 영상처리기기에서 영상의 선명도를 높이기 위한 수단으로 천이 영역을 강조하는 장치는 미분회로를 이용한 강조장치와 출원인이 제시한 조건적 순서 통계필터를 이용한 강조장치(1992년 특허 출원 제23069호)가 제공되고 있다.

미분 회로를 이용한 영상 신호의 천이영역 강조장치는 도면 제1도를 참조하면, 입력영상신호(VIDEO)를 지연처리하는 지연기(1,2)와, 상기 입력 영상신호 및 지연된 영상신호를 증폭하는 증폭기(3,4,5)와, 상기 증폭된 영상신호를 가산하는 가산기(6)와, 상기 가산된 영상신호의 출력 레벨을 조절하는 감쇠기(7)와, 상기 지연기(1)로 지연된 영상신호와 상기 증폭처리되어 가산되는 영상신호와의 지연 시간을 보상해 주는 지연 매칭기(8)와, 지연 매칭된 영상 신호와 감쇠처리된 영상 신호를 가산하여 최종 강조처리된 영상신오로 출력(VIDEO OUT)하는 가산기(9)로 구성되며, 그 동작은 다음과 같다.

입력된 영상신호(VIDEO IN)는 지연기(1,2)를 통해 지연되는데 지연 주기가 1라인이면 수직방향으로 입력신호를 강조하고 1샘플이면 수평방향으로 강조하는 회로로 동작하는 것으로, 이와같이 입력 및 지연된 영상신호는 각각 증폭기(3,4,5)에서 증폭되어 가산기(6)로 가산된후 출력되므로서 일련의 미분처리 과정(1~6)을 거치게 된다.

상기한 바와같이 미분처리된 영상신호는 감쇠기(7)에 의하여 강조정도를 조절하고 지연 매칭기(8)에 의하여 지연 매칭된 영상 신호와 가산기(9)에 가산되어 최종적으로 강조 처리된 영상신호를 출력하게 된다(VIDEO OUT).

이러한 강조장치는 휘도와 색도가 분리된 영상신호의 휘도신호 또는 색도신호의 엣지 성분을 강조하므로서 선명한 영상을 구현하는 것으로 제2도는 이와같이 영상신호의 예리한 천이 영역에서 그 엣지의 언더슈트(UNDER SHOOT)와 오우버슈트(OVER SHOOT)를 강조함을 보인 파형도이고, 이와같은 영상신호의 천이영역 강조에 대응하는 인간의 시각 특성을 제3도에 나타내었다.

즉, 제2도의 (가)는 임펄스성 노이즈(A, B)를 포함하는 입력 영상신호를 나타내고, (나)는 임펄스성 노이즈가 강조(A', B')된 출력 영상신호를 나타낸 것으로, 천이다 시작되는 부분과 끝나는 부분을 변화시켜준 것이며, 제3도는 예리한 천이영역에서와 이와같은 강조처리에 따른 인간의 시각 특성을 나타낸 것으로, 천이영역에서 더욱 선명한 영상으로 느껴짐을 보이고 있다.

그러나 이와같은 종래의 미분회로를 이용한 천이영역 강조장치는 예리한 천이영역일수록 더욱더 큰 언더슈트와 오우버슈트가 발생되므로 천이영역이 지나치게 강조되어 부자연스러운 영상이 표현되는 문제점이 있고, 또한 노이즈 성분에 대한 고려가 없기 때문에 노이즈가 강조되는 단점이 있으며, 천이영역의 시작부분과 종료부분만 강조되므로 불합리한 강조처리 결과 화질이 저하되고, 천이영역의 폭과 기울기에 변화가 없디 때문에 선명한 영상의 제공이 어려운 문제점이 있다.

더구나, 천이영역의 폭과 무관하게 동일한 강조처리를 수행하므로 입력 영상 신호의 대역폭이 다른 경우(VCR, HDTV, EDTV, S-VHS) 강조하는 주파수 대역의 신호가 갖는 엣지 영역의 주파수 차이로 인한 화질 저하 현상이 발생되는 문제점이 있다.

이에 본 출원인이 상기한 문제점을 해소한 조건적 적응순서 통계필터를 이용한 영상신호 천이영역 강조장치를 제공한 바 있다.

이 장치는 도면 제4도와 같이, 입력 영상신호를 1샘플 단위로 순차 지연시키는 1샘플 메모리(11~14)와, 상기 순차지연된 영상신호를 크기순으로 재배열하는 분류회로(15)와, 상기 순차지연된 영상신호의 평균값을 산출하는 평균값필터(16)와, 선택인자(K)에 따라 중간값을 제외한 상기 분류회로(15)의 출력을 선택하여 출력하는 멀티플렉서(17, 18)와, 상기 중간값 및 평균값을 감산하는 감산기(19)와, 상기 감산기(19)의 감산 결과에 따라 상기 멀티플렉서(17,18)의 출력을 선택하여 출력하는 멀티플렉서(20)와, 상기 감산 결과의 절대값을 출력하는 절대값 비교기(21)와, 상기 절대값을 기준값(TH; Threshold value)과 비교하는 비교기(22)와, 상기 지연된 영상신호의 타이밍 매칭을 위한 지연 매칭기(23)와, 상기 지연매칭된 영상신호 및 멀티플렉서(20)의 출력을 상기 비교기(22)의 비교결과에 따라 선택적으로 출력하는 멀티플렉서(24)로 구성되며, 이와같이 구성된 천이영역 강조장치는 강조필터의 윈도우내의 입력 영상성분 평균값과 중간값을 비교하여 이중 적합한 성분으로 대치하는 신호처리를 통해 천이영역의 폭을 줄이고 기울기를 변화시키므로서 잡음이 제거된 선명한 영상신호를 구할 수 있도록 한 것으로, 그 동작을 도면 제4도 및 제5도를 참조한여 설명하면 다음과 같다.

먼저 입력 영상신호(VIDEO IN)는 2개의 1샘플 메모리(11~14)에 의하여 샘플단위로 지연되어 분류회로(15)와 평균값필터(16)에 입력된다.

분류회로(15)는 입력신호를 크기의 순서로 배열하여 첫 번째 출력(S1)은 2N+1개 중에서 최소값을 출력하고, N+1번째 출력(S3)은 중간값을 출력하고, 2N+1번째 출력(S5)에서는 최대값을 출력하며, 평균값 필터(16)는 2N+1개의 입력을 평균하여 평규값을 출력한다.

한편, 멀티플렉서(17)는 분류회로(15)의 출력중에서 1-N번째의 영상신호를 입력받아 선택인자(K)가 1이면 최소값(S1)을 출력하고 2이면 두번째의 최소값(S2)을 출력하며, 멀티플렉서(18)는 분류회로(15)의 출력중에서 N+2 내지 2N+1번째 영상신호를 입력받아 K=1이면 최대값(S5)을 출력하고 K=2이면 두 번째의 최대값(S4)을 출력한다.

그리고 감산기(19)는 분류회로(15)에서 출력된 중간값과 평균값 필터(16)에서 출력된 평균값의 차를 구하고 이 차값을 멀티플렉서(20)에 제어신호로 공급하는 한편 절대값 발생기(21)에도 공급한다.

멀티플렉서(20)는 상기 감산기(19)의 감산결과 그 부호비트가 하이(중간값평균값)이면 멀티플렉서(17)의 출력값을 선택하여 출력하고, 로우(중간값=평균값)이면 멀티플렉서(18)의 출력을 선택하여 출력하며 이와같이 선택된 영상신호값은 멀티플렉서(25)에 공급한다.

한편, 절대값 발생기(21)는 입력된 감산기(19)의 출력값의 절대값을 구하여 비교기(22)에 공급하고, 비교기(22)는 입력된 절대값과 기준값(TH)을 비교하여 그 비교 결과로 멀티플렉서(24)를 제어한다.

즉, 비교기(22)의 비교결과 차값의 절대값이 기준값(TH) 보다 큰 경우에는 로직 'I'을 출력하여 멀티플렉서(24)는 강조처리된 상기 멀티플렉서(20)의 출력을 선택하여 출력하고, 차값의 절대값이 기준값(TH)보다 작은 값이면 로직 '0'을 출력하여 멀티플렉서(24)는 지연매칭기(23)를 통해 지연매칭된 N+1 영상신호를 선택하여 출력하므로서 천이영역에서 강조처리된 영상신호를 출력(VIDEO OUT)하는 것이다.

제5도는 이와같은 영상신호의 강조처리 과정과 그 결과를 보인 것으로, (가)도는 2개의 임펄스성 노이즈(A,B)를 갖고 단조 증가하는 천이영역(C)을 갖는 입력 영상신호를 나타내며 여기서 이 입력신호에 대하여 7포이트(윈도우 사이즈 N=3)의 평균값과 중간값 필터링 처리된 결과를 함께 보이고 있다.

제5도의 (나)는 상기 (가)도의 입력에 대하여 강조 처리된 결과를 나타낸 것으로, 기준값(TH)이 작은 경우에 해당되며, 평균값이 중간값보다 큰 경우에는 필터 윈도우내에 있는 자신과 이웃한 6개의 신호중에서 K=1이면 최소값을, K=2이면 두 번째 최소값을 출력하며, 평균값이 중간값보다 작은 경우에는 K=1이면 최대값을 출력하고 K=2이면 두 번째의 최대값을 출력한 결과이다.

제5도의 (다)는 상기 (가)도의 입력에 대하여 강조처리된 또다른 결과를 나타낸 것으로, 기준값(TH)이 상기 (나)도의 경우보다 큰 경우에 해당되며, 평균값이 중간값의 차의 기준값(TH)보사 작은 경우에 입력 신호를 강조처리하여 출력한 결과이다.

상기한 바와같이 조건적 순서 통계필터를 이요한 영상신호의 천이영역 강조장치에 의하면 천이영역의 폭을 줄이고 기울기를 변화시키므로서 대역폭이 증가된 형태의 선명한 영상을 얻을 수 있고, 임펄스성 노이즈를 제거하여 고화질의 영상을 얻을 수 있으나 강조처리를 위한 필터의 길이가 길어지게 되는 문제점과, 분류처리에 따르는 하드위어적인 부담, 그리고 계산량의 급격한 증가에 따른 실시상의 어려움이 따르는 문제점이 있다.

본 발명은 3포인트 평균값 필터의 중간값 필터의 평균값과 중간값, 입력신호의 크기를 서로 비교하여 임펄스잡음을 판정하고 임펄스 잡음으로 인식되는 경우에는 출력값을 중간값으로 대치하여 임펼스 잡음을 제거하며, 백색 노이즈는 최소 및 최대값필터의 필터링을 통해 제거하므로서 입력신호의 크기순으로 배열처리 없이 천이영역의 폭을 줄이고 실제로 대역폭이 증가된 형태의 선명한 영상신호를 얻을 수 있도록 한 영상신호의 천이영역 강조장치와 영상신호의 천이영역 강조방법을 제공함을 목적으로 하며, 이하 첨부된 도면을 참조하여 상기한 목적을 이루는 본 발명 장치의 구성과 그 천이영역 강조의 수순에 따른 작용효과를 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도면 제6도를 참조하여 본 발명의 영상신호의 천이영역 강조장치의 구성으로부터 설명하면 본 발명은, 입력 영상신호(VIDEO IN)를 2N+1클록 지연시켜 출력(I₁-I_2N+1)하는 샘플 지연부(30)와, 상기 샘플 지연부(30)에서 지연된 영상신호(I₁-I_2N+1)를 입력받아 최소값(MinN)을 구하여 출력하는 2N+1포인트 최소값 필터(31)와, 상기 샘플 지연부(30)에서 지연된 영상신호(I₁-I_2N+1)를 입력받아 최대값(MaxN)을 구하여 출력하는 2N+1포인트 최대값 필터(32)와, 상기 샘플 지연부(30)에서 지연된 영상신호(I₁-I_2N+1)를 입력받아 평균값(MeanN)을 구하여 출려규하는 2N+1포인트 최대값 필터(33)와, 상기 샘플 지연부(30)에서 지연된 영상신호(I_N,I_N+1,I_N+2)를 입력받아 평균값(Mean3)을 출력하는 3포인트 중간값 필터(34)와, 상기 샘플 지연부(30)에서 지연된 영상신호(I_N,I_N+1,I_N+2)를 입력받아 중간값(Median3)을 출력하는 3포인트 중간값 필터(35)와, 상기 각 필터(31,32,33)의 출력(MinN, MaxN, MeanN)과 상기 샘플 지연부(30)에서 지연된 영상신호(I_N+1)를 입력받아 이 값들을 임계값과 비교하여 천이영역을 판별하고 천이영역에서 그 폭을 줄여서 출력해주는 천이영역 제어부(36)와, 상기 3포인트 필터(34,35)의 출력(Mean3, Median3)과 상기 샘플 지연부(30)에서 지연된 영상신호(I_N+1)를 입력받아 이 값들을 서로 비교하여 임펄스성 잡음(스파이크성 잡음)을 판독하여 이 판독 결과를 출력하는 잡음 제거 제어부(37)와, 상기 천이영역 제어부(36) 및 상기 잡음 제거 제어부(37)의 출력과 상기 3포인트 중간값 필터(34)의 출력(Mean3)을 입력받아 상기 잡음 제거 제어부(37)의 출력에 따라 상기 천이영역 제어부(36)의 출력 또는 중간값(Median3)을 선택하여 출력하는 출력주(38)로 구성된다.

상기한 바와같이 구성된 본 발명의 영상신호의 천이영역 강조 장치는 다음의 식으로 나타내는 영상신호 처리를 수행하므로써 영상신호의 천이영역을 강조하고 다음을 제거한 선명한 영상을 제공하게 된다.

(식 1) Y_IN+1=I_IN+1; |Mean_2N+1-I_N+1|TH

Y_IN+1=Min_IN+1; |Mean_2N+1-I_N+1|TH and Mean_2N+1I_N+1

Y_IN+1=Max_2N+1; |Mean_2N+1-I_N+1|TH and Mean_2N+1I_N+1

상기 식(1)을 수행하는 본 발며의 상기 천이영역 강조장치에 의한 천이영역의 강조 수순은; 영상신호의 천이 영역을 강조하기 위해, 입력 영상신호의 천이영역내에서 강조 처리된 영상신호 샘플값을 출력하는 천이영역 제어단계를 포함하는 영상신호의 천이영역 강조 방법에 있어서, 영상신호를 2N+1 클록 지연시키고, 상기 지연된 값 중에서 기설정된 샘플수를 입력으로 하여 평균값 및 중간값을 구하는 제1단계돠, 상기 제1단계에서 지연된 영상신호 중 N+1번째 샘플값과 상기 평균값 및 중간값을 비교하여 잡음 유무를 판단하는 제2단계와, 상기 제2단계의 판단결과 잡음 있을 경우는 상기의 중간값을 선택하고, 잡음이 없을 경우는 상기의 천이영역 제어단계에서 강조 처리된 영상신호 샘플값을 선택하여 출력하는 제3단계;를 더 포함하여 잡음 성분의 억제까지 고려한 영상신호의 천이영역을 강조하는 방법이다.

상기의 수순과 상기의 식(I)은 본 발명 장치에 의하여 수행하는 다음과 같은 신호처리를 의미한다.

샘플 지연부(30)에서 지연된 원신호(I_N+1)의 크기가 설정된 일정 임계치(TH)보다 작은 값이명 엣지 또는 천이영역이 아니므로 이 경우에는 원신호(I_N+1)를 사용하고 (out1=I_N+1), 평균값 필터(33)의 평균값 결과(MeanN)와 원신호(I_N+1)의 차이가 일정 임계치(TH)보다 큰 값이면 천이영역 또는 엣지성분이므로 천이영역의 폭을 줄이는 신호처리를 수행한다.

이와같은 천이영역의 폭을 줄이는 신호처리 동작은 제7도의 (가)에서와 같이 2N+1포인트의 평균값이 원신호(I_N+1)보다 큰 값이면(2N+1 point Mean I_N+1)(제7도의 (가)에서 A영역), 2N+1의 길이를 갖는 강조필터 윈도우내의 입력값 중에서 최소값(MinN)을 출력하고, 2N+1포인트의 평균값이 원신호(I_N+1)보다 작은 값이면(2N+1 point Mean I_N+1)(제7도의 (가)에서 B영역), 입력값중에서 최대값(MaXN)을 출력하므로써 실제로 천이영역의 폭을 줄여서 천이영역의 영상신호를 백색잡음을 제거하면서 강조처리하는 것이다.

도면 제7도의 (나)는 상기 (가)도의 입력신호(I)를 상기한 바와같이 신호처리한 결과를 나타내고 있다.

그리고 잡음제거부(37)는 입력샘플값에 대하여 평균값 및 중간값 필터링 처리를 수행하므로써 스파이크성 잡음을 제거한다.

즉, 도면 제8도의 (가)와 같은 스파이크성 잡음(I)에 대하여 3포인트 평균값 필터링을 수행하면, I Mean3+a1(단, a2 =a1 =0을 만족하는 상수)인 관계가 성립하고, (나)도의 경우는 I Mean3-b1(단, b2 =b1 =0을 만족하는 상수)인 관계가 성립하며, 따라서, 입력 영상신호이 샘플값이 상기 조건에 해당되는 경우를 스파이크성 잡음으로 판정하여 이 경우에는 중간값(Median 3)을 출력하는 것이다.

이하 도면 제6도를 참조하여 본 발명 영상신호의 천이영역 강조 장치에 의한 상기 천이영역 강조 처리 동작을 설명한다.

입력되는 영상신호(VIDEO)는 2N 단계의 샘플 지연을 순차적으로 수행하는 샘플 지연부(30)에 입력되고, 샘플 지연부(30)는 입력된 영상신호를 클록에 맞춰서 2N+1클록 순차 지연시켜 지연된 각각의 영상신호 샘플을 출력한다.

상기 샘플지연부(30)에서 지연되어 출력되는 영상신호 샘플값(I₁-I_N)은 2N+1포인트 최소값 필터(31)와 최대값 필터(32)와 평균값 필터(33)에 입력된다.

최소값 필터(31)는 입력된 영상신호 샘플값의 최소값을 필터링하여 구해진 최소값(MinN)을 천이영역 제어부(36)에 공급하고, 최대값 필터(32)는 입력된 영상신호 샘플값을 필터링하여 구해진 최대값(MaxN)을 천이영역 제어부(36)에 공급하고, 평균값 필터(33)는 입력된 영상신호 샘플값의 평균값을 필터링하여 구해진 평균값(MeanN)을 천이영역 제어부(36)에 공급한다.

그리고 상기 샘플 지연부(30)의 지연된 출력중에 N번째 출력과 N+1번째 출력 및 N+2번째 출력 영상신호 샘플값(I_N,I_N+1,I_N+2)은 3포인트 평균값 필터(34)와 중간값 필터(35)에 공급된다.

3포인트 평균값 필터(34)는 상기 입력된 영상신호 샘플값 3개(I_N,I_N+1,I_N+2)의 평균값을 필터링하여 구해진 3포인트 평균값(Mean3)을 잡음 제거 제어부(37)에 공급하고, 3포인트 중간값 필터(35)는 상기 입력된 영상신호 샘플값 3개(I_N,I_N+1,I_N+2)의 중간값을 필터링하여 구해진 중간값(Median3)을 잡음 제거 제어부(37)에 공급한다.

천이영역 제어부(36)는 2N+1포인트 최소값 필터(31)의 출력인 최소값(Min N)과, 2N+1포인트 최대값 필터(32)의 출력인 최대값(MaxN)과, 2N+1포인트 평균값 필터(33)의 출력인 평균값(MeanN), 그리고 N+1번째 영상신호 샘플값(I_N+1)을 입력받아 상기한 식(1)의 신호 처리를 수행하여 그 결과를 출력(out)한다.

즉, |I_N+1-MeanN| TH이면 out=I_N+1이고,

|I_N+1-MeanN| TH이고 I_N+1MeanN이면 out1=MaxN,

I_N+1MeanN이면 out1=MinN이다.

한편, 잡음 제거 제어부(37)는 상기 3포인트 평균값 필터(34)의 출력인 3포인트 평균값(Mean3)과, 상기 3포인트 중간값 필터(35)의 출력인 3포인트 중간값(Median3), 그리고 상기 N+1번째 영상신호 샘플값(I_N+1)을 입력받아 상기한 제8도의 (가) 및 (나)에서와 같은 신호처리를 통해 스파이크성 잡음 여부를 판단하여 판단 결과를 출력(out2)한다.

즉, I_N+1Mean3+a1Median3+a2 또는 I_N+1Mean3-b1Median3-b2이면, out2=하이(High)이고, 나머지 경우 out2=로우(Low)이다.

상기 천이영역 제어부(36)의 출력(out1)과 상기 잡음 제거 제어부(37)의 출력(out2)은 출력부(38)에 공급되는데, 잡음 제거 제어부(37)의 출력(out2)이 하이이면 입력 영상신호가 스파이크성 잡음이고 잡음 제거 제어부(37)의 출력(out2)이 로우이면 현재 입력 영상신호가 스파이크성 잡음이 아닌 것으로 판정한다.

따라서, 출력부(38)는 상기 천이영역 제어부(36)의 출력(out1)과 상기 3포인트 중간값 필터(35)의 출력인 3포인트 중간값(Median3)을 입력받고, 상기 잡음 제어부(37)의 출력(out2)에 따라 상기 두 입력값(out1, Median3)중에서 하나의 샘플값을 최종 출력값으로 선정하여 출력(out)한다.

즉, 잡음 제거 제어부(37)의 출력(out2)이 하이인 경우(입력 영상신호가 스파이크성 잡음)에는 출력부(38)는 중간값(Median3)을 선택하여 출력(out)하고, 잡음 제어부(37)의 출력(out2)이 로우이면 출력부(38)는 천이영역 제어부(36)에서 강조 처리된 영상신호 샘플값인 출력(out1)을 선택하여 출력(out)하므로써 잡음이 제거되고 천이영역의 폭이 줄어든 형태의 선명한 영상신호를 출력하게 된다.

제9도의 (가)는 입력 영상신호(샘플값)와 7포신트 평균값 필터링 처리결과, 3포인트 평균값 필터링 처리 결과, 3포인트 중간값 필터링 처리 결과를 각각 나타낸 것으로, 잡음 제거 제어부(37)에서의 스파이크성 잡음 판단을 위한 비교결과 I_N+1Mean3+a1Median3+a2이거나 또는 I_N+1Mean3-b1Median3-b2이면, 중간값(Median3)을 출력하므로써 스파이크 잡음(A, B)이 제거되고, |Mean7- I_N+1|TH이고, Mean7 I_N+1이면 7포인트의 최소값으로 대치하여 출력하며, |Mean7 I_N+1| TH이고 Mean7 I_N+1이면 최대값으로 대치하여 출력하므로서 도면 제9도의 (나) 또는 (다)와 같은 형태의 출력신호를 구할 수 있게되는 것이다.

도면 제9도의 (나)는 임계치(TH)의 값이 작은 경우이고, (다)는 임계치(TH)의 값이 큰 경우의 파형을 예로 들어 나타낸 것이다.

도면 제10도는 본 발명의 영상신호의 천이영역 강조 장치의 실시예 구성을 나타낸 것으로 이를 참조하면 본 발명 장치는, 상기 샘플 지연부(30)는 입력 영상신호(VIDEO)를 차례로 지연시켜 출력하는 2N+1개의 샘플 메모(30A)로 구성되고, 상기 천이영역 제어부(36)는 평균값(MeanN)과 N+1번째 영상신호 샘플값(I_N+1)을 감산하는 감산기(36A)와, 상기 감산 결과의 부호에 따라 최대값(MaxN) 또는 최소값(MinN)을 선택적으로 출력하는 멀티플렉서(36B)와, 상기 감산 결과의 절대값을 계산하여 출력하는 절대값 발생기(36C)와, 상기 절대값 계산 결과를 임계치(TH)와 비교하는 비교기(36D)와, 상기 비교 결과에 따라 상기 멀티플렉서(36B)로 구성되고, 상기 잡음 제거부(37)는 I_N+1Mean3-b1Mean3-b2의 조건 비교를 수행하여 비교 결과를 출력하는 제1비교부(37A)와 I_N+1Mean3+a1Mean3+a2의 조건 비교를 수행하여 비교 결과를 출력하는 제2비교부(37B)와, 상기 각 비교부(37A, 37B)의 비교 결과를 잡음 판정의 최종 결과로 출력(out2)하는 오아게이트(37C)로 구성되고, 상기 출력부(38)는 멀티플렉서(38A)로 구성된 것으로, 상기 도면 제6도에서와 동일 부분에 대하여는 동일 부호로 표시하여 중복되는 설명은 생략한다.

한편, 상기 제1비교부(37A)는 3포인트 평균값(Mean3)을 상수값(b1)과 감산하는 감산기(39)와, 3포인트 중간값(Median3)을 상수값(b2)과 감산하는 감산기(40)와, 상기 감산기(39,40)의 감산 결과를 각각 N+1번째 영상신호 샘플값(I_N+1)과 비교하는 비교기(41,42)와, 상기 감산기(39,40)의 출력을 비교하는 비교기(43)와, 상기 각 비교기(41,42)의 출력을 논리곱하여 출력하는 앤드 게이트(44)로 구성되고, 상기 제2비교부(37B)는 3포인트 평균값(Mean3)을 상수값(a1)과 감산하는 감산기(45)와, 3포인트 중간값(Median3)을 상수값(a2)과 감산하는 감산기(46)와, 상기 감산기(45,46)의 감산 결가를 각각 N+1번째 영상신호 샘플값(I_N+1)과 비교하는 비교기(47,48)와, 상기 감산기(45,46)의 출력을 비교하는 비교기(49)와, 상기 각 비교기(47,48,49)의 출력을 논리곱하여 출력하는 앤드 게이트(50)로 구성되며, 이와 같이 구성된 본 발명의 영상신호의 천이영역 강조 장치 동작은 다음과 같다.

샘플 메모리(30A)들은 입력된 영상신호(VIDEO)를 클록에 맞춰 차례로 2N+1클록 지연시켜 지연된 영상신호 샘플값을 출력하고, 이 출력된 신호는 각 필터(31,32,33,34,35)와 감산기(36A), 멀티플렉서(36E), 비교기(41,42,47,48)등에도 공급된다.

2N+1포인트 최소값 필터(32)와 최대값 필터(32)에서 출력된 최소값 및 최대값(MinN, MaxN)은 멀티플렉서(36B)에 공급되고, 평균값 필터(33)에서 출력된 평균값(MeanN)은 감산기(36A), 멀티플렉서(36E), 비교기(41,42,47,48)등에도 공급된다.

2N+1포인트 최소값 필터(32)와 최대값 필터(32)에서 출력된 최소값 및 최대값(MinN,MaxN)은 멀티플렉서(36B)에 공급되고, 평균값 필터(33)에서 출력된 평균값(MeanN)은 감산기(36A)에 공급된다.

감산기(36A)는 2N+1포인트 평균값(MeanN)과 N+1번째 영상신호 샘플값(I_N+1)을 감산하여(I_N+1-MeanN) 그 차를 구하고 이때 산출된 결과는 절대값 발생기(36C)에 공급하며, 부호비트는 상기 감산결과 (I_N+11MeanN)이면 0, (I_N+1MeanN)이면 1이 되며 이 부호비트는 상기 멀티플렉서(36B)에 공급한다.

멀티플렉서(36B)는 입력된 부호비트가 하이(로직;1)이면 최소값(Min)을 선택하여 출력하고 로우(로직;0)이면 최대값(MaxN)을 선택하여 출력하며, 절대값 발생기(36C)는 상기 감산기(36A)의 감산결과의 절대값(|I_N+1-MeanN|)을 구하여 이 절대값을 비교기(36D)에 공급하고, 비교기(36D)는 절대값을 임계치(TH)와 비교하여 비교결과를 멀티플렉서(36E)에 공급한다.

멀티플렉서(36E)는 비교기(36D)의 상기 비교결과, 절대값이 임계치(TH)보다 큰 경우에는 멀티플렉서(36B)의 출력값을 선택하여 출력(out1)하고, 작은 경우에는 N+1번째 영상신호 샘플값(I_N+1)을 선택하여 출력(out1)하며, 이 출력(out1)은 멀티플렉서(38A)에 공급된다.

한편, 제1비교부(37A)는 3포인트 평균값(Mean3)과 중간값(Median3) 및 N+1번째 영상신호 샘플값(I_N+1)을 비교하여 I_N+1Mean3-b1Mean3-b2이면 하이신호를 출력하고, 제2비교부(37B)는 I_N+1Mean3-a1Mean3-a2이면 하이신호를 출력한다.

즉, 감산기(39)는 3포인트 평균값(Mean3)에서 상수값(b1)을 감산하여 감산 결과를 비교기(41)(43)에 공급하고, 감산기(40)는 3포인트 중간값(Median3)에서 상수값(b2)을 감산하여 감산 결과를 비교기(42,43)에 공급하며, 비교기(41)는 감산기(39)의 감산 결과와 N+1번째 영상신호 샘플값(I_N+1)을 비교하여 감산 결과가 샘플값보다 큰 경우 하이 신호를 앤드게이트(44)에 공급하고, 비교기(42)는 감산기(40)의 감산결과와 N+1번째 영상신호 샘플값 (I_N+1)을 비교하여 감산 결과가 샘플값보다 큰 경우 하이신호를 앤드게이트(44)에 공급하며, 비교기(43)는 감산기(39,40)의 감산 결과를 비교하여 감산기(39)의 출력값이 감산기(40)의 출력값 보다 작은 값이면 앤드게이트(44)에 하이 신호를 공급하므로써 상기한 조건이 만족되는 경우에 앤드게이트(44)의 출력이 하이가 되는 것이다.

그리고, 감산기(45)는 3포인트 평균값(Mean3)에서 상수값(a1)을 감산하여 감산 결과를 비교기(47)(49)에 공급하고, 감산기(46)는 3포인트 중간값(Med

ian3)에서 상수값(a2)을 감산하여 감산 결과를 비교기(48,49)에 공급하며, 비교기(47)는 감산기(45)의 감산 결과와 N+1번째 영상신호 샘플값 (I_N+1)을 비교하여 감산 결과가 샘플값보다 작은 경우 하이 신호를 앤드게이트(50)에 공급하고, 비교기(48)는 감산기(46)의 감산결과와 N+1번째 영상신호 샘플값(I_N+1)을 비교하여 감산 결과가 샘플값보다 작은 경우 하이신호를 앤드게이트(50)에 공급하며, 비교기(49)는 감산기(45,46)의 감산결과를 비교하여 감산기(46)의 출력값이 감산기(45)의 출력값 보다 작은 값이면 앤드게이트(50)에 하이 신호를 공급하므로써 상기한 조건이 만족되는 경우에 앤드게이트(50)의 출력이 하이가 되는 것이다.

따라서 오아게이트(37C)의 출력은 상기 에드게이트(44,50)의 출력중 어느 하나의 출력이 하이가 되면 하이 신호를 출력(out2)하여 이 하이신호를 멀티플렉서(38A)에 공급하고, 멀티플렉서(38A)는 오아게이트(37C)의 출력이 하이이면 3포인트 중간값(Median3)을 선택하여 출력(out)하고, 로우이면 상기 멀티플렉서(36E)의 출력(out1)을 선택하여 출력하므로써 최종적으로 출력되는 영상신호는 잡음이 제거되고 천이영역의 폭이 줄어 선명하게 된 영상신호로 출력되는 것이다.

이상에서 설명한 바와같이 본 발명의 영상신호의 천이영역 강조장치는 실제적으로 영상신호의 대역폭이 증가된 형태의 선명한 영상을 제공할 뿐만 아니라 천이영역의 기울기를 변화시키므로써 대역폭이 증가된 고화질의 영상이 표시되고, 특히 기존의 미분회로를 이용한 대역폭 강조장치의 문제점을 해결한 조건적 적응 순서 통계 필터를 이용한 천이영역 강조장치에서 나타나는 필터길이의 증가, 크기순으로의 배역처리가 배제되므로 하드웨어의 간소화 및 영상신호 처리의 부담을 경감시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (8)

1. 입력 영상신호(VIDEO IN)를 2N+1클록 지연시켜 출력(I₁-I_2N+1)하는 샘플 지연부(30)와, 상기 샘플 지연부(30)에서 지연된 영상신호 (I₁-I_2N+1)를 입력받아 2N+1포인트에 대해 최소값(MinN)을 구하여 출력하는 2N+1포인트 최소값 필터(31)와, 상기 샘플 지연부(30)에서 지연된 영상신호(I₁-I_2N+1)을 입력받아 2N+1포인트에 대해 최대값(MaxN)을 구하여 출력하는 2N+1포인트 최대값 필터(32)와, 상기 샘플 지연부(30)에서 지연된 영상신호(I₁-I_2N+1)를 입력받아 2N+1포인트에 대해 평균값(MeanN)을 구하여 출력하는 2N+1포인트 평균값 필터(33)와, 상기 각 필터(31,32,33)의 출력(MinN, MaxN, MeanN)과 상기 샘플 지연부(30)에서 지연된 영상신호(I_N+1)를 입력받아 이 값들을 임계값(TH)과 비교하여 천이영역을 판별하고 천이영역에서 그 폭을 줄여서 출력(out)해주는 천이영역 제어부(36)와, 상기 샘플지연부(30)에서 지연된 영상신호 중 기 설정된 샘플수만큼을 입력받아 평균값을 출력하는 평균값 필터(34)와, 상기 샘플 지연부(30)에서 지연된 영상신호중 기 설정된 샘플수만큼을 입력받아 중간값을 출력하는 중간값 필터(35)와, 상기 필터(34)(35)의 출력값과 상기 샘플 지연부(30)에서 지연된 영상신호(I_N+1)를 입력받아 이 값들을 서로 비교하여 잡음 유무를 판정하고 그 결과를 출력하는 잡음 제거부(37)와, 상기 천이영역 제어부(36)의 출력값(out1)과 상기 중간값 필터(35)의 출력값을 입력으로 받고, 잡음의 개입 여부에 따른 상기 잡음 제거부(37)의 제어에 의해 중간값 또는 천이영역 제어부(36)의 출력값을 선택적으로 출력하는 출력부(38)로 구성된 영상신호의 천이영역 강조장치.
2. 제1항에 있어서, 상기의 평균값 필터(34)와 중간값 필터(35)의 값을 구하기 위해 설정된 샘플수는 3포인트인 것을 특징으로 하는 영상신호의 천이영역 강조 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 천이영역 제어부(36)는, |I_N+1-MeanN|&ltTH이면 out1 = I_N+1이고, |I_N+1-MeanN|&gtTH이고 I_N+1&gtMeanN이면 out1=MaxN, I_N+1&ltMeanN이면 out1=MinN의 신호처리를 통해 천이영역을 강조하도록 구성한 영상신호의 천이영역 강조 장치.
4. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 천이영역 제어부(36)는 평균값(MeanN)과 N+1번째 영상신호 샘플값(I_N+1)을 감산하는 감산기(36A)와, 상기 감산 결과의 부호에 따라 최대값(MaxN) 또는 최소값(MinN)을 선택적으로 출력하는 멀티플렉서(36B)와, 상기 감산결과의 절대값을 계산하여 출력하는 절대값 발생기(36C)와, 상기 절대값 계산 결과를 임계치(TH)와 비교하는 비교기(36D)와, 상기 비교 결과에 따라 상기 멀티플렉서(36B)의 출력 또는 N+1번째 영상신호 샘플값(I_N+1)을 선택적으로 출력(out1)하는 멀티플렉서(36E)로 구성된 영상신호의 천이영역 강조 장치.
5. 영상신호의 천이영역 강조를 위해 천이영역 제어수단을 포함하여 천이영역내에서 강조 처리된 영상신호의 샘플값을 출력하는 영상신호 천이영역 강조장치에 있어서, 입력 영상신호(VIDEO IN)를 2N+1클록 지연시켜 출력(I₁-I_2N+1)하는 샘플 지연부(30)와, 상기 샘플 지연부(30)에서 지연된 영상신호(I_N,I_N+1,I_N+2)를 입력받아 인접한 3포인트의 평균값(Mean3)을 출력하는 3포인트 평균값 필터(34)와, 상기 샘플 지연부(30)에서 지연된 영상신호(I_N,I_N+1,I_N+2)를 입력받아 인접한 3포인트의 중간값(Median3)을 출력하는 3포인트 중간값 필터(35)와, 상기 3포인트 필터(34,35)의 출력(Mean3,Median3)과 상기 샘플 지연부(30)에서 지연된 영상신호(I_N+1)를 입력받아 이 값들을 서로 비교하여 임펄스성 잡음(스파이크성 잡음)을 판정하여 이 판정 결과를 출력하는 잡음 제거 제어부(37)와, 상기의 천이영역내에서 강조 처리된 영상신호의 샘플값과 상기 3포인트 중간값 필터(34)의 출력(Mean3)을 입력으로 하고, 스파이크성 잡음의 개입 여부에 따른 상기 잡음 제거 제어부(37)의 제어를 받아 중간값(Median3) 또는 강조 처리된 영상신호를 선택하여 출력하는 출력부(38)를 더 포함하여 잡음 성분의 억제까지 고려한 영상신호의 천이영역 강조장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 잡음 제거 제어부(37)는, 각 샘플값의 비교결과 I_N+1Mean3-b1Mean3-b2이거나 또는 I_N+1Mean3+a1Mean3+a2이면 입력신호를 스파이크성 잡음으로 판정하여 판정결과를 출력하는 영상신호의 천이영역 강조장치.
7. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 잡음 제거 제어부(37)는 I_N+1Mean3-b1Mean3-b2의 조건 비교를 수행하여 비교 결과를 출력하는 제1비교부(37A)와, I_N+1Mean3+a1Mean3+a2의 조건 비교를 수행하여 비교결과를 출력하는 제2비교부(37B)와, 상기 각 비교부(37A, 37B)의 비교결과를 잡음 판정의 최종 결과로 출력(out2)하는 오아 게이트(37℃)로 구성되고, 상기 출력부(38)는 멀티플렉서(38A)로 구성된 영상신호 천이영역 강조장치.
8. 제7항에 있어서, 상기 제1비교부(37A)는 3포인트의 평균값(Mean3)을 상수값(b1)과 감산하는 감산기(39)와, 3포인트 중간값(Median3)을 상수값(b2)과 감산하는 감산기(40)와, 상기 감산기(39,40)의 감산 결과를 각각N+1번째 영상신호 샘플값(I_N+1)과 비교하는 비교기(41,42)와, 상기 감산기(39,40)의 출력을 비교하는 비교기(43)와, 상기 각 비교기(41,42,43)의 출력을 논리곱하여 출력하는 앤드게이트(44)로 구성되고, 상기 제2비교부(37B)는 3포인트의 평균값(Mean3)을 상수값(a1)과 감산하는 감산기(45)와, 3포인트 중간값(Median3)을 상수값(a2)과 감산하는 감산기(46)와, 상기 감산기(45,46)의 감산 결과를 각각 N+1번째 영상신호 샘플값(I_N+1)과 비교하는 비교기(47,48)와, 상기 감산기(45,46)의 출력을 비교하는 비교기(49)와, 상기 각 비교기(47,48,49)의 출력을 논리곱하여 출력하는 앤드게이트(50)로 구성된 영상신호의 천이영역 강조장치.