WO2021158039A1 - Method and device for downscaling image - Google Patents
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- G06T2207/20024—Filtering details
Definitions
- the present disclosure relates to a method and apparatus for downscaling an image.
- a display device is a device capable of displaying an image based on a broadcast signal or image signal/image data of various formats by having a display panel for displaying an image, and is implemented as a TV or a monitor.
- the size of the screen of the display device has been diversified, and the resolution of the image reproduced on the display device has also been diversified. Therefore, it is necessary to provide the user with a modified image resolution by a non-integer magnification.
- the resolution of the original image is greater than the resolution of the current display device, it is necessary to downscale the image by a non-integer magnification in order to provide the user with an image having the same level of clarity as the original image.
- Non-integer scale downscaling of an image can be achieved by interpolating integer pixels to create sub-pixels (or interpolated pixels).
- Existing technologies for downscaling images with non-integer magnification include Bilinear, Bicubic, and Lanczos interpolation filtering. A problem arises. Accordingly, there is an increasing demand for downscaling an image to a non-integer magnification while reflecting the characteristics of the surrounding area without problems such as aliasing and distortion.
- An object of the present disclosure is to provide a user with a downscaled image having the same level of sharpness as the original image by interpolating pixels of the original image based on contour information and applying an adaptive filter to the pixels and interpolated pixels of the original image.
- the method for downscaling an image includes applying a second-order differential filter in the horizontal and vertical directions of the source pixel of the image to obtain outline information of the source pixel. extracting, determining pixel values of a plurality of horizontal interpolation pixels and pixel values of a plurality of vertical interpolation pixels based on the pixel values of the source pixels, the outline information, and the downscaling factor, the plurality of horizontal interpolation pixels determining pixel values of a plurality of interpolation pixels based on pixel values of the directional interpolation pixels, pixel values of the plurality of vertical interpolation pixels, and weights, the source pixel, the plurality of horizontal interpolation pixels, and the plurality of vertical interpolation pixels
- the method may include determining a pixel value of a central interpolation pixel by applying an adaptive filter to a directional interpolation pixel and the plurality of interpolation pixels, and downscaling the image to an image composed of the
- a downscaled image having the same level of sharpness as the original image is provided to the user by interpolating pixels of the original image based on contour information and applying an adaptive filter to the pixels and interpolation pixels of the original image. effect that can be provided.
- FIG. 1 is a block diagram illustrating a display device according to an embodiment of the present disclosure.
- FIG. 2 is a diagram illustrating an example of extracting contour information of a source pixel by applying a second-order differential filter according to an embodiment of the present disclosure.
- FIG. 3 is a flowchart illustrating a process of downscaling an image according to an embodiment of the present disclosure.
- 4A is a diagram illustrating an example of generating an interpolation pixel according to an embodiment of the present disclosure.
- 4B is a diagram illustrating an example in which an interpolation pixel is generated according to an embodiment of the present disclosure.
- FIG. 5 is a flowchart illustrating a process of downscaling an image according to an embodiment of the present disclosure.
- 6A is a diagram illustrating an example of generating an interpolation pixel according to an embodiment of the present disclosure.
- 6B is a diagram illustrating an example of generating an interpolation pixel according to an embodiment of the present disclosure.
- 6C is a diagram illustrating an example in which an interpolation pixel is generated according to an embodiment of the present disclosure.
- the method of downscaling an image includes extracting contour information of the source pixel by applying a second-order differential filter in horizontal and vertical directions of the source pixel of the image, the pixel value of the source pixel, and the contour determining pixel values of a plurality of horizontally interpolated pixels and pixel values of a plurality of vertically interpolated pixels based on the information and a downscaling factor, the pixel values of the plurality of horizontally interpolated pixels, the plurality of vertically interpolated pixels determining pixel values of a plurality of interpolation pixels based on pixel values and weights of , and applying an adaptive filter to the source pixel, the plurality of horizontal interpolation pixels, the plurality of vertical interpolation pixels, and the plurality of interpolation pixels. It may include determining a pixel value of a central interpolation pixel by applying the method, and downscaling the image to an image composed of the central interpolation pixel.
- unit refers to a hardware component such as software, FPGA, or ASIC, and “unit” performs certain roles. However, “part” is not meant to be limited to software or hardware.
- a “unit” may be configured to reside on an addressable storage medium and may be configured to refresh one or more processors.
- part includes components such as software components, object-oriented software components, class components, and task components, processes, functions, properties, procedures, subroutines, segments of program code, drivers, firmware, microcode, circuitry, data, databases, data structures, tables, arrays and variables.
- components and “parts” may be combined into a smaller number of components and “parts” or further divided into additional components and “parts”.
- the display apparatus 100 may include an outline information extraction unit 110 , an interpolation unit 120 , and a downscaling unit 130 .
- the outline information extractor 110 the interpolator 120 , and the downscaling unit 130 are all at least It may be implemented by one processor.
- the contour information extractor 110 may extract contour information of the image from the input image.
- the input image may be defined by a two-dimensional grid, where each element of the grid may be referred to as a pixel.
- a pixel of an input image may be referred to as a source pixel.
- the outline information extractor 110 may extract outline information of each source pixel from pixel information of the 2D source pixel.
- a luminance value may be assigned to each source pixel in the digital image.
- the pixel value may be a luminance value, for example, in an 8-bit image, a pixel value may be 0 to 255, and in a 12-bit image, a pixel value may be one of 0 to 4095. Also, dark pixels may have low pixel values, while bright pixels may have high pixel values.
- the outline information may be an amount of change in a pixel value of a current source pixel with respect to an adjacent source pixel.
- the outline information extraction unit 110 may extract outline information to distinguish between a dark area and a bright area.
- the outline information extractor 110 may extract outline information, which is a positive value, when the current source pixel is brighter than the adjacent source pixel.
- the value of the extracted outline information may also increase. A method of extracting contour information will be described in detail with reference to FIG. 2 .
- the interpolator 120 may generate a plurality of sub-pixels (or interpolation pixels) by interpolating a plurality of source pixels existing in at least one patch.
- interpolation may refer to a process of adding a new sub-pixel (or interpolation pixel) between source pixels.
- the interpolator 120 determines the pixel values of the plurality of horizontal interpolation pixels and the pixel values of the plurality of vertical interpolation pixels based on the pixel values of the source pixels, the outline information, and the downscaling magnification.
- the interpolation unit 120 determines pixel values of a plurality of interpolation pixels based on pixel values of a plurality of horizontal interpolation pixels, pixel values of the plurality of vertical interpolation pixels, and weights.
- a method of interpolating a source pixel is described in detail with reference to FIGS. 3 to 6B .
- the downscaling unit 130 may downscale at least one patch of an image.
- downscaling may refer to an operation of reducing the size of a patch, such as reducing a patch composed of a plurality of pixels to a patch composed of one pixel.
- the downscaling unit 130 applies an adaptive filter to a source pixel, a plurality of horizontal interpolation pixels, a plurality of vertical interpolation pixels, and a plurality of interpolation pixels to determine a pixel value of a central interpolation pixel, can be downscaled to an image composed of central interpolated pixels.
- each of the contour information extraction unit 110 , the interpolation unit 120 , and the downscaling unit 130 receives information on a second-order differential filter, a downscaling magnification, and an adaptive filter from input image information. can be obtained.
- information on the second-order differential filter, the downscaling magnification, and the adaptive filter is stored in a memory (not shown) and, if necessary, the contour information extraction unit 110, the interpolation unit 120, and the downscaling unit 130. may be transmitted.
- the memory (not shown) should retain data even when power supplied to the display apparatus 100 is cut off, and may be provided as a writable non-volatile memory (Writable Rom) to reflect changes. That is, the memory may be provided with either a flash memory, an EPROM, or an EEPROM.
- the display apparatus 100 When the image is downscaled by the downscaling unit 130 , the display apparatus 100 outputs the downscaled image.
- FIG. 2 is a diagram illustrating an example of extracting contour information of a source pixel by applying a second-order differential filter according to an embodiment of the present disclosure.
- the outline information extractor 110 may extract outline information of an image from an input image.
- the outline information extractor 110 may extract outline information of a high value in the horizontal direction when the change in pixel values in the horizontal direction is significant.
- the outline information extractor 110 may extract outline information of a high value in the vertical direction.
- the first derivative (ie, the gradient) or the second derivative of the pixel value distribution function is used as a method of extracting the contour information.
- the filter deriving the first-order differential function of the pixel distribution may be referred to as a first-order differential filter
- the filter deriving the second-order differential function of the pixel distribution may be referred to as a second-order differential filter.
- coefficients of the first-order differential filter may be determined to find a local directional maxima.
- the contour information obtained from the first-order differential filter may include both the position of the pixel from which the contour information is extracted and the directionality of the contour information (also referred to as an edge angle).
- the first-order differential filter in extracting contour information has several problems. Specifically, the outline of an object tends to become wider due to the use of the first-order differential filter.
- a second-order differential filter may be applied to a pixel value distribution function of an image in order to extract contour information.
- the same effect as the second-order differential filter can be obtained by applying the first-order differential filter twice.
- outline information is extracted with respect to a horizontal direction and then outline information is extracted with respect to a vertical direction and a diagonal direction, but the present disclosure is not limited thereto. That is, the direction in which the outline information is extracted is not determined and may be performed in parallel.
- the second-order differential filter of the present disclosure may extract contour information of a source pixel by using the kernels 210 and 230 .
- the kernels 210 and 230 may be used for a current source pixel from which contour information is to be extracted and a source pixel adjacent to the current source pixel.
- the center values 220 and 240 of the kernels 210 and 230 may be reflected in the current source pixel.
- An example of extracting contour information with respect to the vertical direction of the current pixel using the kernel 210 is as follows:
- the second-order differential filter may determine that the contour information of the current source pixel is 510.
- positive outline information means that the current source pixel has a pixel value of a higher level than that of an adjacent source pixel when viewed in the vertical direction, and a value of 510 indicates outline information corresponding to another value (for example, 255). It may mean that the amount of change in the pixel value of the current source pixel is larger than that of the corresponding source pixel.
- the kernel 230 may be used to extract the outline information in the vertical direction
- the kernels 210 and 230 may be used to extract the outline information in the horizontal and diagonal directions.
- the second-order differential filter may have a Gaussian-shaped kernel in which the center values 220 and 240, which are the largest values, are reflected in the current source pixel.
- the second-order differential filter may have a kernel in which the sum of all kernel values is 0, such as the kernels 210 and 230 .
- the contour information extractor 110 transmits the extracted contour information to the interpolator 120 , and the interpolator 120 may interpolate the source pixel.
- FIG. 3 is a flowchart illustrating a process of downscaling an image according to an embodiment of the present disclosure.
- downscaling of an image may be performed in units of patches.
- a patch includes a plurality of source pixels, and all interpolation pixels in one patch may be determined based on the same downscaling factor.
- a plurality of horizontal interpolation pixels may be determined based on the same horizontal downscaling factor
- a plurality of vertical interpolation pixels may be determined based on the same vertical downscaling factor.
- the downscaling factor may be different for each patch, and the source pixel may be overlapped with different patches. Thus, different patches may contain the same source pixel if desired.
- the display apparatus 100 may extract contour information of the source pixel by a second-order differential filter.
- the contour information may be an amount of change in a pixel value of a source pixel adjacent to the current source pixel, and contour information corresponding to all source pixels included in one patch may be extracted.
- the outline information may include outline information for a horizontal direction and a vertical direction. Since the method of extracting the outline information has been described with reference to FIG. 2 , a detailed description thereof will be omitted.
- the display apparatus 100 may interpolate the source pixel by determining pixel values of a plurality of horizontal direction interpolation pixels and pixel values of a plurality of vertical direction interpolation pixels.
- the display apparatus 100 may interpolate a source pixel by determining pixel values of a plurality of interpolation pixels.
- FIG. 4A is a diagram illustrating an example of generating an interpolation pixel according to an embodiment of the present disclosure.
- a method of interpolating the source pixel in steps S320 and S330 will be described with reference to FIG. 4A .
- FIG. 4A for convenience of explanation, the pixel values of the two horizontal interpolation pixels 420a and 420b and the two vertical interpolation pixels 430a and 430b for the four source pixels 410a , 410b , 410c and 410d are shown in FIG. 4A .
- ) value is determined and a process in which the pixel value of the interpolation pixel 440 is finally determined will be described.
- Pixel values of the horizontal interpolation pixels 420a and 420b and the vertical interpolation pixels 430a and 430b may be determined by Equation (1) below.
- subscripts i and j may be indexes for distinguishing pixel positions. Therefore, (i, j) may not be a concept that exactly corresponds to the coordinate values on the x and y coordinates.
- ⁇ 4A and m ij in Equation (1) may mean a pixel value (eg, a luminance value) of a source pixel.
- m 11 may mean a pixel value of the source pixel 410a.
- ⁇ xx ij may mean outline information of a source pixel.
- ⁇ xx ij may mean a change amount of a pixel value in a horizontal direction of the source pixel.
- ⁇ xx 11 may correspond to a change amount of a pixel value in a horizontal direction of the source pixel 410a with respect to another source pixel adjacent to the source pixel 410a.
- ⁇ yy ij may mean outline information of the source pixel.
- ⁇ yy ij may mean a change amount of a pixel value in the vertical direction of the source pixel.
- ⁇ yy 11 may correspond to a change amount of a pixel value in the vertical direction of the source pixel 410a with respect to another source pixel adjacent to the source pixel 410a.
- k x may be a horizontal downscaling magnification among the downscaling magnifications
- k y may be a vertical downscaling magnification among the downscaling magnifications.
- k x and k y are both positive real numbers between 0 and 1, and their values may be kept constant in determining all interpolated pixels in the same patch.
- ⁇ Ex ij may mean a change amount of a pixel value of a horizontal interpolation pixel, and Ex ij may mean a pixel value of a horizontal interpolation pixel.
- Ex 11 may be a pixel value of the horizontal interpolation pixel 420a.
- the pixel value of the horizontal interpolation pixel includes the outline information of the left source pixel of the horizontal interpolation pixel, the pixel value of the left source pixel, and the outline information of the right source pixel of the horizontal interpolation pixel. , may be determined based on a pixel value of the right source pixel and a horizontal downscaling factor.
- the pixel value of the horizontal interpolation pixel 420a is the pixel value m 11 of the source pixel 410a located to the left of the horizontal interpolation pixel 420a, the outline information ⁇ xx 11 , and the horizontal interpolation pixel 420a It may be determined through calculation of the pixel value m 12 of the source pixel 410b located to the right of , the outline information ⁇ xx 12 , and the horizontal downscaling magnification k x .
- the pixel value of the horizontal interpolation pixel 420b is the pixel value m 21 of the source pixel 410c located to the left of the horizontal interpolation pixel 420a and the outline information ⁇ xx 21 , may be determined by calculating the pixel value m 22 of the source pixel 410d located on the right side of the horizontal interpolation pixel 420b , the outline information ⁇ xx 22 , and the horizontal downscaling magnification k x .
- ⁇ Ey ij may mean a change amount of the pixel value of the interpolation pixel in the vertical direction
- Ey j may mean the pixel value of the interpolation pixel in the vertical direction.
- Ey 11 may be a pixel value of the vertical interpolation pixel 430a.
- the pixel value of the vertical interpolation pixel includes the contour information of the upper source pixel of the vertical interpolation pixel, the pixel value of the upper source pixel, and the contour information of the lower source pixel of the vertical interpolation pixel. , may be determined based on a pixel value of the lower source pixel and a vertical downscaling magnification.
- the pixel value of the vertical interpolation pixel 430a is the pixel value m 11 of the source pixel 410a located above the vertical interpolation pixel 430a, the outline information ⁇ yy 11 , and the vertical interpolation pixel 430a. a it can be determined through calculation of pixel values and contour information 21 m yy ⁇ 12 and in the longitudinal direction of the downscaling ratio ky source pixel (410c) located on the lower side.
- the pixel value of the vertical interpolation pixel 430b is the pixel value m 12 of the source pixel 410b located above the vertical interpolation pixel 430b and the outline information ⁇ yy 12 , may be determined through calculation of the pixel value m 22 of the source pixel 410d positioned below the vertical interpolation pixel 430b, the outline information ⁇ yy 22 and the vertical downscaling magnification ky.
- the pixel value of the interpolation pixel 440 may be determined.
- the pixel value of the interpolation pixel 440 may be determined by Equation (2).
- E ij in FIG. 4A and Equation (2) may be a pixel value of an interpolation pixel existing at a position corresponding to the index (i, j).
- E 11 may correspond to a pixel value of the interpolation pixel 440 .
- W 1 in Equation (2) corresponds to a weight value of the interpolation pixel 440 of the vertical interpolation pixel 430a
- W 2 is a weight value of the interpolation pixel 440 of the vertical interpolation pixel 430b
- W 3 may correspond to a weight of the interpolation pixel 440 of the horizontal interpolation pixel 420a
- W 4 may correspond to a weight of the interpolation pixel 440 of the horizontal interpolation pixel 420b.
- each weight may correspond to a ratio of a distance of the interpolation pixel 440 to the adjacent interpolation pixels 420a, 420b, 430a, and 430b.
- W 1 may correspond to a horizontal downscaling factor k x
- W 3 may correspond to a vertical downscaling factor k y .
- the pixel value of the interpolation pixel may be determined based on pixel values of the plurality of horizontal interpolation pixels, the pixel values of the plurality of vertical interpolation pixels, and weights.
- the pixel value of the interpolation pixel is the pixel value of the upper horizontal interpolation pixel of the interpolation pixel, the pixel value of the lower horizontal interpolation pixel, the pixel value of the left vertical interpolation pixel, and the pixel value and weight of the right vertical interpolation pixel.
- interpolation pixel 440 are pixel values Ex 11 , Ex 21 of horizontal interpolation pixels 420a, 420b , pixel values Ey 11 , Ey 21 of vertical interpolation pixels 430a, 430b and weights W 1 , It may be determined through the operation of W 2 , W 3 , and W 4 .
- the patch before interpolation may include a source pixel composed of 4x4 pixels.
- the patch (or extended patch) after the interpolation process may be composed of 7x7 pixels, but is not limited thereto.
- the patch before interpolation may consist of n x n pixels
- the patch after interpolation may consist of (2n-1) x (2n-1) pixels.
- 4B is a diagram illustrating an example in which an interpolation pixel is generated according to an embodiment of the present disclosure.
- the extended patch 460 of beam 4b is a patch after the interpolation process, and the extended patch 460 may include a plurality of source pixels, a plurality of horizontal interpolation pixels, a plurality of vertical interpolation pixels, and a plurality of interpolation pixels.
- the extended patch 460 after the interpolation process may be composed of 7x7 pixels, 16 source pixels, 12 horizontal interpolation pixels, 12 vertical interpolation pixels, and 9 It may include interpolation pixels.
- the method of interpolating each horizontal interpolation pixel, the vertical interpolation pixel, and the source pixel of FIG. 4B may be performed through the method of interpolating the source pixel described with reference to FIG. 4A .
- the display apparatus 100 When the pixel values of the plurality of interpolation pixels are determined, the display apparatus 100 finally applies the adaptive filter to determine the pixel values of the central interpolation pixel 460 and converts the extended patch 460 into the central interpolation pixel 460 . You can downscale the image by downscaling.
- the central interpolation pixel 460 may be a geometrically centered pixel among a plurality of interpolation pixels in the extended patch 460 . Accordingly, the position of the central interpolation pixel 460 may be the same as the position of the interpolation pixel having the pixel value E 22 .
- step S340 the display apparatus 100 applies an adaptive filter to determine the pixel values of the central interpolation pixel 460 .
- the application of the adaptive filter means that the pixel of a specific pixel is applied in consideration of the Euclidean distance between pixels, the position of the pixel in the image, the pixel value, and the variance of the pixel value by applying the filter to the pixel. It can mean determining a value.
- application of the adaptive filter may mean that a convolution operation is mathematically performed.
- the adaptive filter may perform filtering according to Equation (3):
- F(x, y) is a mathematical representation of an adaptive filter
- G(x, y) is a mathematical representation of a Gaussian filter
- H(x, y) may be a mathematical representation of a range filter.
- the adaptive filter F(x, y) of the present disclosure may be derived through a convolution operation of the Gaussian filter G(x, y) and the range filter H(x, y).
- the Gaussian filter G(x, y) may be a Gaussian type bilateral filter.
- the bidirectional filter is a filter for the purpose of reducing the FIR (Finite Impulse Response) filter error occurring near the contour and preserving the contour information.
- FIR Finite Impulse Response
- the x and y of the Gaussian filter G(x, y) and the range filter H(x, y) may correspond to coordinates in an image of a specific pixel.
- the Gaussian filter G(x, y) may include a parameter g indicating space variance
- the range filter H(x, y) may include a parameter r indicating a range variance. .
- the parameter g is It may be a parameter indicating that a high weight is given to pixels located at a close distance to a pixel located at the center in the extended patch 460 using a Gaussian function.
- the pixel located at the center does not mean a pixel located in the geometrically correct center, but may mean an interpolation pixel having a center index among interpolation pixels.
- the interpolation pixel having the pixel value E 22 may be a pixel located at the center for determining the parameters g and r.
- the parameter r may be a parameter corresponding to a difference between the current pixel and a pixel distribution located at the center. Accordingly, as the pixel values of the current pixel and the pixel located at the center are similar, a higher weight may be assigned to the current pixel.
- I(x, y) in Equation (3) may be a pixel value of a pixel located at (x, y) coordinates
- C may be a pixel value of a pixel located at the center. Accordingly, C may correspond to E 22 .
- the pixel value of the central interpolation pixel 470 may be determined by applying an adaptive filter to all pixels in the extended patch 460 .
- the pixel value of the central interpolation pixel 470 may be determined by applying an adaptive filter to all source pixels, horizontal interpolation pixels, vertical interpolation pixels, and interpolation pixels in the extended patch 460 .
- the pixel values of the central interpolation pixel 470 are the pixel values of all source pixels in the extension patch 460, the pixel values of the horizontal interpolation pixels, the pixel values of the vertical interpolation pixels, and the pixel values of the interpolating pixels and the adaptive filter. It can be determined through a convolution operation of F(x, y).
- the display apparatus 100 may downscale the image to an image including the central interpolation pixel. Specifically, the display apparatus 100 may downscale the image by downscaling the extended patch 460 to the central interpolation pixel 460 . In order to downscale the input image, a plurality of extended patches may be generated and the plurality of extended patches may partially overlap each other, so that the display apparatus 100 may obtain a downscaled image with a non-integer magnification.
- FIG. 5 is a flowchart illustrating a process of downscaling an image according to an embodiment of the present disclosure.
- the pixel value of the central interpolation pixel not only the horizontal direction interpolation pixel and the vertical direction interpolation pixel, but also the diagonal interpolation pixel may be further considered.
- the display apparatus 100 may extract outline information of a source pixel by a second-order differential filter.
- the outline information may include outline information for a diagonal direction in addition to the outline information for the horizontal and vertical directions. Since the method of extracting the contour information has been described with reference to FIG. 2 , a detailed description thereof will be omitted.
- step S520 the display apparatus 100 determines the pixel values of the plurality of horizontal interpolation pixels, the plurality of vertical interpolation pixels, and the plurality of diagonal interpolation pixels to select the source pixels. can be interpolated.
- the display apparatus 100 may interpolate a source pixel by determining pixel values of a plurality of interpolation pixels.
- FIG. 6A is a diagram illustrating an example of generating an interpolation pixel according to an embodiment of the present disclosure. A method of interpolating the source pixel in steps S520 and S530 will be described with reference to FIG. 6A .
- FIG. 6A for convenience of explanation, the pixel values of the two horizontal interpolation pixels 420a and 420b and the two vertical interpolation pixels 430a and 430b with respect to the four source pixels 410a, 410b, 410c, and 410d are shown in FIG. ) and the pixel values of the two diagonal interpolation pixels 610a and 610b are determined, and finally the pixel values of the interpolation pixel 620 are determined.
- Pixel values of the diagonal interpolation pixels 610a and 610b may be determined by Equation (4) below.
- ⁇ xy ij and ⁇ yx ij may mean outline information of a source pixel.
- ⁇ xy ij may mean a change amount of a pixel value in a diagonal direction having a negative slope of the source pixel.
- a diagonal direction having a negative slope may mean that when one diagonal interpolation pixel is generated and added between two source pixels, an angle formed by the two source pixels is a negative number.
- ⁇ xy 11 may correspond to a change amount of a pixel value in a diagonal direction of the source pixel 410a with respect to another source pixel adjacent to the source pixel 410a.
- the diagonal interpolation pixel 610a is generated between the source pixel 410a and the source pixel 410d, and an angle between the source pixel 410a and the source pixel 410d may have a negative slope.
- ⁇ yx ij may mean a change amount of a pixel value in a diagonal direction having a positive slope of the source pixel.
- a diagonal direction having a positive slope may mean that when one diagonal interpolation pixel is generated and added between two source pixels, an angle formed by the two source pixels is positive.
- ⁇ yx 11 may correspond to a change amount of a pixel value in a diagonal direction of the source pixel 410b with respect to another source pixel adjacent to the source pixel 410b.
- the diagonal interpolation pixel 610b may be generated between the source pixel 410b and the source pixel 410c, and an angle between the source pixel 410b and the source pixel 410c may have a positive slope.
- k x may be a horizontal downscaling magnification among the downscaling magnifications
- k y may be a vertical downscaling magnification among the downscaling magnifications.
- k x and k y are both positive real numbers between 0 and 1, and their values may be kept constant in determining all interpolated pixels in the same patch.
- Exy ij may mean a change amount of a pixel value of a diagonal interpolation pixel having a negative slope
- Exy ij may mean a pixel value of a diagonal interpolation pixel having a negative slope
- Exy 11 may be a pixel value of the diagonal interpolation pixel 610a.
- the pixel value of the diagonal interpolation pixel having a negative slope is the contour information of the left-upper source pixel of the diagonal interpolation pixel having a negative slope, and the left-upper source pixel of the pixel value. It may be determined based on the pixel value, the contour information of the right-lower source pixel of the diagonal interpolation pixel having a negative slope, the pixel value of the right-lower source pixel, the horizontal downscaling magnification, and the vertical downscaling magnification.
- the pixel value of the diagonal interpolation pixel 610a is the pixel value m 11 of the upper-left source pixel 410a of the diagonal interpolation pixel 610a, the outline information ⁇ xy 11 , and the diagonal interpolation pixel 610a
- the pixel value m 22 of the right-lower source pixel 410d of , ⁇ xy 22 may be determined through calculation of a horizontal downscaling magnification k x and a vertical downscaling magnification ky.
- ⁇ Eyx ij may mean a change amount of a pixel value of a diagonal interpolation pixel having a positive slope
- Eyx ij may mean a pixel value of a diagonal interpolation pixel having a positive slope
- Eyx 11 may be a pixel value of the diagonal interpolation pixel 610b.
- the pixel value of a diagonal interpolation pixel having a positive slope is the contour information of the right-top source pixel of the diagonal interpolation pixel having a positive slope, right-top It can be determined based on the pixel value of the source pixel, the contour information of the left-bottom source pixel of the diagonal interpolation pixel having a positive slope, the pixel value of the left-bottom source pixel, the horizontal downscaling factor, and the vertical downscaling factor there is.
- the pixel value of the diagonal interpolation pixel 610b is the pixel value m 12 of the right-upper source pixel 410b of the diagonal interpolation pixel 610b and the outline information ⁇ yx 12 , the pixel value m 21 of the left-lower source pixel 410c of the diagonal interpolation pixel 610b and the contour information ⁇ yx 21 , the horizontal downscaling factor k x and the vertical downscaling factor ky through the calculation can be decided.
- 6B is a diagram illustrating an example of generating an interpolation pixel according to an embodiment of the present disclosure.
- the pixel value of the interpolation pixel 620 may be determined by Equation (5).
- E ij in FIG. 6B and Equation (5) may be a pixel value of an interpolation pixel existing at a position corresponding to the index (i, j).
- E 11 may correspond to a pixel value of the interpolation pixel 640 .
- W 1 in Equation (5) corresponds to a weight value of the interpolation pixel 620 of the vertical interpolation pixel 430a
- W 2 is a weight value of the interpolation pixel 620 of the vertical interpolation pixel 430b
- W 3 may correspond to the weight of the interpolation pixel 620 of the horizontal interpolation pixel 420a
- W 4 may correspond to the weight of the interpolation pixel 440 of the horizontal interpolation pixel 620b.
- each weight may correspond to a ratio of a distance of the interpolation pixel 440 to the adjacent interpolation pixels 420a, 420b, 430a, and 430b.
- W 1 may correspond to a horizontal downscaling factor k x
- W 3 may correspond to a vertical downscaling factor k y
- W 5 may correspond to a weight of the interpolation pixel 440 of the diagonal interpolation pixel 610a
- W 6 may correspond to a weight of the interpolation pixel 440 of the diagonal interpolation pixel 610b.
- the values of W 5 and W 6 may be determined by the Pythagorean theorem.
- the pixel values of the interpolation pixels are pixel values of a plurality of horizontal interpolation pixels, pixels of a plurality of vertical interpolation pixels, and a plurality of diagonals.
- the directional interpolation may be determined based on pixel values and weights of pixels.
- the pixel value of the interpolation pixel is the pixel value of the upper horizontal interpolation pixel of the interpolation pixel, the pixel value of the lower horizontal interpolation pixel, the pixel value of the left vertical interpolation pixel, the pixel value of the right vertical interpolation pixel, negative It may be determined based on a pixel value of a diagonal interpolation pixel having a slope, a pixel value of a diagonal interpolation pixel having a positive slope, and a weight.
- the pixel values of the interpolation pixel 620 are the pixel values Ex 11 , Ex 21 of the horizontal interpolation pixels 420a, 420b , the pixel values Ey 11 , Ey 12 of the vertical interpolation pixels 430a, 430b diagonal pixel values E xy11 , E yx11 and weight W 1 of directional interpolated pixels 610a , 610b , It may be determined through the operation of W 2 , W 3 , W 4 , W5 , and W6 .
- 6C is a diagram illustrating an example in which an interpolation pixel is generated according to an embodiment of the present disclosure.
- a patch composed of 4x4 pixels may be expanded into an extended patch 630 .
- the extended patch 630 is a patch after the interpolation process, and may include a plurality of source pixels, a plurality of horizontal interpolation pixels, a plurality of vertical interpolation pixels, a plurality of diagonal interpolation pixels, and a plurality of interpolation pixels.
- the method of interpolating each horizontal interpolation pixel, the vertical interpolation pixel, the diagonal interpolation pixel, and the source pixel of FIG. 6CB is performed through the method of interpolating the source pixel described with reference to FIGS. 5, 6A, and 6B. can be
- the display apparatus 100 When the pixel values of the plurality of interpolation pixels are determined, the display apparatus 100 finally applies the adaptive filter to determine the pixel values of the central interpolation pixel 640 and converts the extended patch 630 into the central interpolation pixel 640 . You can downscale the image by downscaling.
- the central interpolation pixel 660 may be a geometrically centered pixel among a plurality of interpolation pixels in the extended patch 630 . Accordingly, the position of the central interpolation pixel 640 may be the same as the position of the interpolation pixel having the pixel value E 22 .
- the display apparatus 100 applies the adaptive filter in step S540 to determine the pixel values of the central interpolation pixel 640 . there is.
- the pixel value of the central interpolation pixel 640 may be determined by applying an adaptive filter to all pixels in the extended patch 630 , except for the diagonal interpolation pixel.
- the pixel value of the central interpolation pixel 640 may be determined by applying an adaptive filter to all source pixels, horizontal interpolation pixels, vertical interpolation pixels, and interpolation pixels in the extended patch 630 . Since the method of determining the pixel value of the central interpolation pixel by applying the adaptive filter has been described with reference to FIG. 3 , a detailed description thereof will be omitted.
- the display apparatus 100 may downscale the image to an image including the central interpolation pixel. Specifically, the display apparatus 100 may downscale the image by downscaling the extended patch 630 to the central interpolation pixel 640 . In order to downscale the input image, a plurality of extended patches may be generated and the plurality of extended patches may partially overlap each other, so that the display apparatus 100 may obtain a downscaled image with a non-integer magnification.
- Various embodiments of the present disclosure include one or more instructions stored in a storage medium (eg, memory) readable by a machine (eg, the display device 100 or a computer). It can be implemented as software.
- the processor eg, the processor 120
- the device may call at least one of the one or more instructions stored from the storage medium and execute it. This makes it possible for the device to be operated to perform at least one function according to the at least one command called.
- the one or more instructions may include code generated by a compiler or code executable by an interpreter.
- the device-readable storage medium may be provided in the form of a non-transitory storage medium.
- 'non-transitory storage medium' is a tangible device and only means that it does not include a signal (eg, electromagnetic wave), and this term means that data is semi-permanently stored in the storage medium. and temporary storage.
- the 'non-transitory storage medium' may include a buffer in which data is temporarily stored.
- the method according to various embodiments disclosed in this document may be provided as included in a computer program product.
- Computer program products may be traded between sellers and buyers as commodities.
- the computer program product is distributed in the form of a machine-readable storage medium (eg compact disc read only memory (CD-ROM)), or via an application store (eg Play Store TM ) or on two user devices. It can be distributed (eg downloaded or uploaded) directly or online between devices (eg smartphones).
- at least a portion of the computer program product eg, a downloadable app
- a machine-readable storage medium such as a memory of a manufacturer's server, a server of an application store, or a relay server. It may be temporarily stored or temporarily created.
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Abstract
According to an embodiment of the present disclosure, a method for downscaling an image may comprise the steps of: applying a second derivative filter in the horizontal and vertical directions of source pixels in an image to extract contour information about the source pixels; determining pixel values of a plurality of horizontal interpolation pixels and a plurality of vertical interpolation pixels on the basis of the pixel values of the source pixels, the contour information, and a downscaling factor; determining pixel values of a plurality of the interpolation pixels on the basis of the pixel values of the plurality of horizontal interpolation pixels, the pixel values of the plurality of vertical interpolation pixels, and weights; applying an adaptive filter to the source pixels, the plurality of horizontal interpolation pixels, the plurality of vertical interpolation pixels, and the plurality of interpolation pixels to determine pixel values of the central interpolation pixels; and downscaling the image to an image composed of the central interpolation pixels.
Description
본 개시는 영상을 다운스케일링하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.The present disclosure relates to a method and apparatus for downscaling an image.
디스플레이 장치는 영상을 표시하는 디스플레이 패널을 구비하여 방송신호 또는 다양한 포맷의 영상 신호/영상 데이터에 기초하여 영상을 표시할 수 있는 장치로서, TV 또는 모니터 등으로 구현된다. 최근 기술이 발전함에 따라, 디스플레이 장치 화면의 크기가 다양해지고 디스플레이 장치에서 재생되는 영상의 해상도 또한 다양해지고 있다. 따라서, 비 정수 배율로 영상의 해상도를 변형하여 사용자에게 제공할 필요가 있다. 특히, 원본 영상의 해상도가 현재 디스플레이 장치의 해상도 보다 큰 경우 사용자에게 원본 영상과 동일한 레벨의 선명도를 갖는 영상을 제공하기 위해 영상을 비 정수 배율로 다운스케일링할 필요가 있다.A display device is a device capable of displaying an image based on a broadcast signal or image signal/image data of various formats by having a display panel for displaying an image, and is implemented as a TV or a monitor. With the recent development of technology, the size of the screen of the display device has been diversified, and the resolution of the image reproduced on the display device has also been diversified. Therefore, it is necessary to provide the user with a modified image resolution by a non-integer magnification. In particular, when the resolution of the original image is greater than the resolution of the current display device, it is necessary to downscale the image by a non-integer magnification in order to provide the user with an image having the same level of clarity as the original image.
영상의 비 정수 배율 다운스케일링은 정수 픽셀을 보간(interpolation)하여 서브-픽셀(또는 보간 픽셀)을 생성함으로써 달성될 수 있다. 기존에 비 정수 배율로 영상을 다운스케일링 하는 기술에는 Bilinear, Bicubic, Lanczos 보간 필터링 등이 있지만, 기존 기술은 픽셀을 보간 할 때, 주변 영역의 특징을 반영하지 못하거나 에일리어싱(aliasing) 및 왜곡 등의 문제가 발생한다. 따라서, 주변 영역의 특징을 반영하면서 에일리어싱 및 왜곡 등의 문제 없이 영상을 비 정수 배율로 다운스케일링 하기 위한 요구가 증대되고 있다.Non-integer scale downscaling of an image can be achieved by interpolating integer pixels to create sub-pixels (or interpolated pixels). Existing technologies for downscaling images with non-integer magnification include Bilinear, Bicubic, and Lanczos interpolation filtering. A problem arises. Accordingly, there is an increasing demand for downscaling an image to a non-integer magnification while reflecting the characteristics of the surrounding area without problems such as aliasing and distortion.
본 개시의 목적은 윤곽선 정보에 기초하여 원본 영상의 픽셀을 보간하고 원본 영상의 픽셀과 보간 픽셀에 적응적 필터를 적용함으로써 원본 영상과 동일한 레벨의 선명도를 갖는 다운스케일링된 영상을 사용자에게 제공하는 것이다.An object of the present disclosure is to provide a user with a downscaled image having the same level of sharpness as the original image by interpolating pixels of the original image based on contour information and applying an adaptive filter to the pixels and interpolated pixels of the original image. .
상술한 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 영상을 다운스케일링하는 방법은, 상기 영상의 소스 픽셀의 가로 및 세로 방향으로 2차 미분 필터(derivative filter)를 적용하여 상기 소스 픽셀의 윤곽선 정보를 추출하는 단계, 상기 소스 픽셀의 픽셀 값, 상기 윤곽선 정보 및 다운스케일링 배율에 기초하여 복수의 가로 방향 보간 픽셀의 픽셀 값 및 복수의 세로 방향 보간 픽셀의 픽셀 값을 결정하는 단계, 상기 복수의 가로 방향 보간 픽셀의 픽셀 값, 상기 복수의 세로 방향 보간 픽셀의 픽셀 값 및 가중치에 기초하여 복수의 보간 픽셀의 픽셀 값을 결정하는 단계, 상기 소스 픽셀, 상기 복수의 가로 방향 보간 픽셀, 상기 복수의 세로 방향 보간 픽셀 및 상기 복수의 보간 픽셀에 적응적 필터를 적용하여 중심 보간 픽셀의 픽셀 값을 결정하는 단계 및 상기 영상을 상기 중심 보간 픽셀로 구성된 영상으로 다운스케일링하는 단계를 포함할 수 있다.As a technical means for achieving the above-described problem, the method for downscaling an image includes applying a second-order differential filter in the horizontal and vertical directions of the source pixel of the image to obtain outline information of the source pixel. extracting, determining pixel values of a plurality of horizontal interpolation pixels and pixel values of a plurality of vertical interpolation pixels based on the pixel values of the source pixels, the outline information, and the downscaling factor, the plurality of horizontal interpolation pixels determining pixel values of a plurality of interpolation pixels based on pixel values of the directional interpolation pixels, pixel values of the plurality of vertical interpolation pixels, and weights, the source pixel, the plurality of horizontal interpolation pixels, and the plurality of vertical interpolation pixels The method may include determining a pixel value of a central interpolation pixel by applying an adaptive filter to a directional interpolation pixel and the plurality of interpolation pixels, and downscaling the image to an image composed of the central interpolation pixel.
본 개시의 실시예들에 따르면 윤곽선 정보에 기초하여 원본 영상의 픽셀을 보간하고 원본 영상의 픽셀과 보간 픽셀에 적응적 필터를 적용함으로써 원본 영상과 동일한 레벨의 선명도를 갖는 다운스케일링된 영상을 사용자에게 제공할 수 있는 효과가 있다.According to embodiments of the present disclosure, a downscaled image having the same level of sharpness as the original image is provided to the user by interpolating pixels of the original image based on contour information and applying an adaptive filter to the pixels and interpolation pixels of the original image. effect that can be provided.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치를 나타낸 블록도이다.1 is a block diagram illustrating a display device according to an embodiment of the present disclosure.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 2차 미분 필터를 적용하여 소스 픽셀의 윤곽선 정보를 추출하는 예를 나타내는 도면이다.2 is a diagram illustrating an example of extracting contour information of a source pixel by applying a second-order differential filter according to an embodiment of the present disclosure.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 영상을 다운스케일링하는 과정을 나타낸 흐름도이다.3 is a flowchart illustrating a process of downscaling an image according to an embodiment of the present disclosure.
도 4a는 본 개시의 일 실시예에 따른 보간 픽셀을 생성하는 예를 나타낸 도면이다.4A is a diagram illustrating an example of generating an interpolation pixel according to an embodiment of the present disclosure.
도 4b는 본 개시의 일 실시예에 따른 보간 픽셀이 생성된 예를 나타낸 도면이다.4B is a diagram illustrating an example in which an interpolation pixel is generated according to an embodiment of the present disclosure.
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른 영상을 다운스케일링하는 과정을 나타낸 흐름도이다.5 is a flowchart illustrating a process of downscaling an image according to an embodiment of the present disclosure.
도 6a는 본 개시의 일 실시예에 따른 보간 픽셀을 생성하는 예를 나타낸 도면이다.6A is a diagram illustrating an example of generating an interpolation pixel according to an embodiment of the present disclosure.
도 6b는 본 개시의 일 실시예에 따른 보간 픽셀을 생성하는 예를 나타낸 도면이다.6B is a diagram illustrating an example of generating an interpolation pixel according to an embodiment of the present disclosure.
도 6c는 본 개시의 일 실시예에 따른 보간 픽셀이 생성된 예를 나타낸 도면이다.6C is a diagram illustrating an example in which an interpolation pixel is generated according to an embodiment of the present disclosure.
영상을 다운스케일링하는 방법은, 상기 영상의 소스 픽셀의 가로 및 세로 방향으로 2차 미분 필터(derivative filter)를 적용하여 상기 소스 픽셀의 윤곽선 정보를 추출하는 단계, 상기 소스 픽셀의 픽셀 값, 상기 윤곽선 정보 및 다운스케일링 배율에 기초하여 복수의 가로 방향 보간 픽셀의 픽셀 값 및 복수의 세로 방향 보간 픽셀의 픽셀 값을 결정하는 단계, 상기 복수의 가로 방향 보간 픽셀의 픽셀 값, 상기 복수의 세로 방향 보간 픽셀의 픽셀 값 및 가중치에 기초하여 복수의 보간 픽셀의 픽셀 값을 결정하는 단계, 상기 소스 픽셀, 상기 복수의 가로 방향 보간 픽셀, 상기 복수의 세로 방향 보간 픽셀 및 상기 복수의 보간 픽셀에 적응적 필터를 적용하여 중심 보간 픽셀의 픽셀 값을 결정하는 단계 및 상기 영상을 상기 중심 보간 픽셀로 구성된 영상으로 다운스케일링하는 단계를 포함할 수 있다.The method of downscaling an image includes extracting contour information of the source pixel by applying a second-order differential filter in horizontal and vertical directions of the source pixel of the image, the pixel value of the source pixel, and the contour determining pixel values of a plurality of horizontally interpolated pixels and pixel values of a plurality of vertically interpolated pixels based on the information and a downscaling factor, the pixel values of the plurality of horizontally interpolated pixels, the plurality of vertically interpolated pixels determining pixel values of a plurality of interpolation pixels based on pixel values and weights of , and applying an adaptive filter to the source pixel, the plurality of horizontal interpolation pixels, the plurality of vertical interpolation pixels, and the plurality of interpolation pixels. It may include determining a pixel value of a central interpolation pixel by applying the method, and downscaling the image to an image composed of the central interpolation pixel.
이하, 본 개시의 다양한 실시예가 첨부 도면을 참조하여 더 상세히 설명된다. 그러나, 본 개시는 많은 다른 형태로 구현될 수 있으며, 이하의 설명에서 제시되는 임의의 특정 구조 또는 기능에 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다. 대조적으로, 이 실시예들은 본 개시의 설명을 상세하고 완전하게 하기 위해 제공된다. 본 개시의 설명에 따르면, 본 개시의 범위는 본 실시 예가 독립적으로 또는 다른 임의의 실시예와 함께 구현되는지 여부에 관계없이 본 명세서에 개시된 본 개시의 임의의 실시예를 포함함이 당업자에게 자명할 것이다. 예를 들어, 본 명세서에 개시된 방법 및 장치는 본 명세서에서 개시된 임의의 실시예를 사용함으로써 실제로 구현될 수 있다. 또한, 본 개시의 임의의 실시예는 첨부된 청구항들에 제시된 하나 이상의 엘리먼트들을 사용하여 구현될 수 있음을 이해해야 한다.Hereinafter, various embodiments of the present disclosure are described in more detail with reference to the accompanying drawings. However, this disclosure may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to any specific structure or function presented in the following description. In contrast, these embodiments are provided to detail and complete the description of the present disclosure. Following the description of the present disclosure, it will be apparent to those skilled in the art that the scope of the present disclosure includes any embodiment of the present disclosure disclosed herein, regardless of whether this embodiment is implemented independently or in conjunction with any other embodiment. will be. For example, the methods and apparatus disclosed herein may be implemented in practice using any of the embodiments disclosed herein. It should also be understood that any embodiment of the present disclosure may be implemented using one or more elements set forth in the appended claims.
그리고 도면에서 본 개시의 실시예들을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.And in order to clearly describe the embodiments of the present disclosure in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and similar reference numerals are attached to similar parts throughout the specification. Throughout the specification, when a part is "connected" with another part, this includes not only the case of being "directly connected" but also the case of being "electrically connected" with another element interposed therebetween. .
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에서 사용되는 "부"라는 용어는 소프트웨어, FPGA 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, "부"는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 "부"는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. "부"는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 "부"는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로 코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 "부"들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 "부"들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 "부"들로 더 분리될 수 있다.When a part "includes" a certain element throughout the specification, this means that other elements may be further included, rather than excluding other elements, unless otherwise stated. Also, as used herein, the term “unit” refers to a hardware component such as software, FPGA, or ASIC, and “unit” performs certain roles. However, "part" is not meant to be limited to software or hardware. A “unit” may be configured to reside on an addressable storage medium and may be configured to refresh one or more processors. Thus, by way of example, “part” includes components such as software components, object-oriented software components, class components, and task components, processes, functions, properties, procedures, subroutines, segments of program code, drivers, firmware, microcode, circuitry, data, databases, data structures, tables, arrays and variables. The functionality provided within components and “parts” may be combined into a smaller number of components and “parts” or further divided into additional components and “parts”.
"예시적인"이라는 단어는 본 명세서에서 "예시 또는 예증으로서 사용된"의 의미로 사용된다. 본 명세서에서 "예시적인"것으로 설명된 임의의 실시예는 반드시 바람직한 것으로서 해석되거나 다른 실시예들보다 이점을 갖는 것으로 해석되어서는 안된다.The word "exemplary" is used herein in the sense of "used as an illustration or illustration." Any embodiment described herein as "exemplary" is not necessarily to be construed as preferred or advantageous over other embodiments.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 개시의 바람직한 실시예를 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present disclosure will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치(100)를 나타낸 블록도이다. 디스플레이 장치(100)는 윤곽선 정보 추출부(110), 보간부(120) 및 다운스케일링부(130)를 포함할 수 있다. 1 is a block diagram illustrating a display apparatus 100 according to an embodiment of the present disclosure. The display apparatus 100 may include an outline information extraction unit 110 , an interpolation unit 120 , and a downscaling unit 130 .
본 개시에서는 동작의 명확성을 위해 디스플레이 장치(100) 내의 엘리먼트가 각각의 동작을 수행하는 것으로 설명되어 있으나, 윤곽선 정보 추출부(110), 보간부(120) 및 다운스케일링부(130)는 모두 적어도 하나의 프로세서에 의해 구현될 수 있다.In the present disclosure, it is described that elements in the display apparatus 100 perform each operation for clarity of operation, but the outline information extractor 110 , the interpolator 120 , and the downscaling unit 130 are all at least It may be implemented by one processor.
윤곽선 정보 추출부(110)는 입력 영상으로부터 영상의 윤곽선 정보를 추출할 수 있다. 입력 영상은 2차원 격자에 의해 정의될 수 있고, 여기서 격자의 각 요소는 픽셀로 지칭될 수 있다. 또한, 본 개시에서 입력 영상의 픽셀은 소스 픽셀로 지칭될 수도 있다. 따라서, 윤곽선 정보 추출부(110)는 2차원 소스 픽셀의 픽셀 정보로부터 각 소스 픽셀의 윤곽선 정보를 추출할 수 있다. The contour information extractor 110 may extract contour information of the image from the input image. The input image may be defined by a two-dimensional grid, where each element of the grid may be referred to as a pixel. Also, in the present disclosure, a pixel of an input image may be referred to as a source pixel. Accordingly, the outline information extractor 110 may extract outline information of each source pixel from pixel information of the 2D source pixel.
디지털 영상에서 각 소스 픽셀에 휘도 값이 할당될 수 있다. 따라서, 픽셀 값은 휘도 값일 수 있으며, 예를 들어, 8-비트 영상에서 픽셀 값은 0 내지 255일 수 있고 12-비트 영상에서 픽셀 값은 0 내지 4095 중 하나의 값일 수 있다. 또한, 어두운 픽셀은 낮은 픽셀 값을 갖는 반면, 밝은 픽셀은 높은 픽셀 값을 가질 수 있다. A luminance value may be assigned to each source pixel in the digital image. Accordingly, the pixel value may be a luminance value, for example, in an 8-bit image, a pixel value may be 0 to 255, and in a 12-bit image, a pixel value may be one of 0 to 4095. Also, dark pixels may have low pixel values, while bright pixels may have high pixel values.
본 개시에서 윤곽선 정보라 함은 현재 소스 픽셀의 인접 소스 픽셀에 대한 픽셀 값 변화량일 수 있다. 또한, 윤곽선 정보를 추출함에 따라 객체의 라인 또는 경계의 식별이 가능해질 수 있다. 따라서, 윤곽선 정보 추출부(110)는 어두운 영역과 밝은 영역을 구별하기 위해 윤곽선 정보를 추출할 수 있다. 예를 들어, 윤곽선 정보 추출부(110)는 현재 소스 픽셀이 인접 소스 픽셀보다 밝은 경우 양수 값인 윤곽선 정보를 추출할 수 있다. 또한, 현재 소스 픽셀의 밝기 레벨이 증가할수록 추출되는 윤곽선 정보의 값 또한 함께 증가할 수 있다. 윤곽선 정보를 추출하는 방법은 도 2를 통해 상세히 설명된다.In the present disclosure, the outline information may be an amount of change in a pixel value of a current source pixel with respect to an adjacent source pixel. In addition, as contour information is extracted, it may be possible to identify a line or boundary of an object. Accordingly, the outline information extraction unit 110 may extract outline information to distinguish between a dark area and a bright area. For example, the outline information extractor 110 may extract outline information, which is a positive value, when the current source pixel is brighter than the adjacent source pixel. Also, as the brightness level of the current source pixel increases, the value of the extracted outline information may also increase. A method of extracting contour information will be described in detail with reference to FIG. 2 .
보간부(120)는 적어도 하나의 패치 내에 존재하는 복수의 소스 픽셀을 보간하여 복수의 서브-픽셀(또는 보간 픽셀)을 생성할 수 있다. 본 개시에서 보간이라 함은 소스 픽셀 사이에 새로운 서브-픽셀(또는 보간 픽셀)을 추가하는 과정을 의미할 수 있다. 본 개시의 일 실시예에 따르면 보간부(120)는 소스 픽셀의 픽셀 값, 윤곽선 정보 및 다운스케일링 배율에 기초하여 복수의 가로 방향 보간 픽셀의 픽셀 값 및 복수의 세로 방향 보간 픽셀의 픽셀 값을 결정할 수 있다. 또한, 본 개시의 일 실시예에 따르면 보간부(120)는 복수의 가로 방향 보간 픽셀의 픽셀 값, 상기 복수의 세로 방향 보간 픽셀의 픽셀 값 및 가중치에 기초하여 복수의 보간 픽셀의 픽셀 값을 결정할 수 있다. 소스 픽셀을 보간하는 방법은 도 3 내지 도 6b를 통해 상세히 설명된다.The interpolator 120 may generate a plurality of sub-pixels (or interpolation pixels) by interpolating a plurality of source pixels existing in at least one patch. In the present disclosure, interpolation may refer to a process of adding a new sub-pixel (or interpolation pixel) between source pixels. According to an embodiment of the present disclosure, the interpolator 120 determines the pixel values of the plurality of horizontal interpolation pixels and the pixel values of the plurality of vertical interpolation pixels based on the pixel values of the source pixels, the outline information, and the downscaling magnification. can Also, according to an embodiment of the present disclosure, the interpolation unit 120 determines pixel values of a plurality of interpolation pixels based on pixel values of a plurality of horizontal interpolation pixels, pixel values of the plurality of vertical interpolation pixels, and weights. can A method of interpolating a source pixel is described in detail with reference to FIGS. 3 to 6B .
다운스케일링부(130)는 영상의 적어도 하나의 패치를 다운스케일링 할 수 있다. 본 개시에서, 다운스케일링은 복수의 픽셀로 구성된 패치를 하나의 픽셀로 구성된 패치로 줄이는 것과 같이, 패치의 크기를 줄이는 동작을 의미할 수 있다. 예를 들어, 다운스케일링부(130)는 소스 픽셀, 복수의 가로 방향 보간 픽셀, 복수의 세로 방향 보간 픽셀 및 복수의 보간 픽셀에 적응적 필터를 적용하여 중심 보간 픽셀의 픽셀 값을 결정함으로써, 영상을 중심 보간 픽셀로 구성된 영상으로 다운스케일링 할 수 있다. The downscaling unit 130 may downscale at least one patch of an image. In the present disclosure, downscaling may refer to an operation of reducing the size of a patch, such as reducing a patch composed of a plurality of pixels to a patch composed of one pixel. For example, the downscaling unit 130 applies an adaptive filter to a source pixel, a plurality of horizontal interpolation pixels, a plurality of vertical interpolation pixels, and a plurality of interpolation pixels to determine a pixel value of a central interpolation pixel, can be downscaled to an image composed of central interpolated pixels.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 윤곽선 정보 추출부(110), 보간부(120) 및 다운스케일링부(130) 각각은 입력 영상 정보로부터 2차 미분 필터, 다운스케일링 배율 및 적응적 필터에 대한 정보를 획득할 수 있다. 또한, 2차 미분 필터, 다운스케일링 배율 및 적응적 필터에 대한 정보는 메모리(도시되지 않음)에 저장되어 필요한 경우 윤곽선 정보 추출부(110), 보간부(120) 및 다운스케일링부(130)로 전송될 수도 있다. 이 경우, 메모리(미도시)는 디스플레이 장치(100)에 공급되는 전원이 차단되더라도 데이터들이 남아있어야 하며, 변동사항을 반영할 수 있도록 쓰기 가능한 비휘발성 메모리(Writable Rom)로 구비될 수 있다. 즉, 메모리는 플래쉬메모리(Flash Memory) 또는 EPROM 또는 EEPROM 중 어느 하나로 구비될 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, each of the contour information extraction unit 110 , the interpolation unit 120 , and the downscaling unit 130 receives information on a second-order differential filter, a downscaling magnification, and an adaptive filter from input image information. can be obtained. In addition, information on the second-order differential filter, the downscaling magnification, and the adaptive filter is stored in a memory (not shown) and, if necessary, the contour information extraction unit 110, the interpolation unit 120, and the downscaling unit 130. may be transmitted. In this case, the memory (not shown) should retain data even when power supplied to the display apparatus 100 is cut off, and may be provided as a writable non-volatile memory (Writable Rom) to reflect changes. That is, the memory may be provided with either a flash memory, an EPROM, or an EEPROM.
다운스케일링부(130)에 의해 영상이 다운스케일링되면 디스플레이 장치(100)는 다운스케일링된 영상을 출력하게 된다.When the image is downscaled by the downscaling unit 130 , the display apparatus 100 outputs the downscaled image.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 2차 미분 필터를 적용하여 소스 픽셀의 윤곽선 정보를 추출하는 예를 나타내는 도면이다.2 is a diagram illustrating an example of extracting contour information of a source pixel by applying a second-order differential filter according to an embodiment of the present disclosure.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 윤곽선 정보 추출부(110)는 입력 영상으로부터 영상의 윤곽선 정보를 추출할 수 있다. 이 경우, 윤곽선 정보 추출부(110)는 가로 방향으로 픽셀 값의 변화가 상당한 경우 가로 방향에 대한 높은 값의 윤곽선 정보를 추출할 수 있다. 이와 유사하게, 윤곽선 정보 추출부(110)는 세로 방향으로 픽셀 값의 변화가 상당한 경우 세로 방향에 대한 높은 값의 윤곽선 정보를 추출할 수 있다. 윤곽선 정보를 추출하는 방법으로는 픽셀 값 분포 함수의 1차 미분(derivative) (즉, 기울기) 또는 2차 미분을 이용하는 것이다. 여기서, 픽셀 분포의 1차 미분 함수를 도출하는 필터는 1차 미분 필터로 지칭되고 픽셀 분포의 2차 미분 함수를 도출하는 필터는 2차 미분 필터로 지칭될 수 있다. 1차 미분 필터를 이용하여 윤곽선 정보를 추출하는 경우, 국소 방향 최대값(local directional maxima)을 찾기위해 1차 미분 필터의 계수를 결정할 수 있다. 이 경우, 1차 미분 필터로부터 얻어진 윤곽선 정보는 윤곽선 정보가 추출된 픽셀의 위치 및 윤곽선 정보의 방향성 (또는 엣지의 각도라고도 함) 둘 다를 포함할 수 있다. 그러나, 윤곽선 정보를 추출함에 있어 1차 미분 필터에 의존하는 것은 몇 가지 문제점이 있다. 구체적으로, 1차 미분 필터를 이용함으로 인해 객체의 윤곽선이 넓어지는 경향이 있다. 넓은 윤곽선은 후속 소프트웨어에서의 복잡도를 증가시키고, 영상 내의 객체를 식별하려고 시도할 때 픽셀을 검출하기 위한 연산량을 증가시키게 된다. 따라서, 본 개시에서는 2차 미분 필터를 이용하여 윤곽선 정보를 추출하고 추출된 윤곽선 정보에 기초하여 영상을 다운스케일링하는 과정을 설명하도록 한다.According to an embodiment of the present disclosure, the outline information extractor 110 may extract outline information of an image from an input image. In this case, the outline information extractor 110 may extract outline information of a high value in the horizontal direction when the change in pixel values in the horizontal direction is significant. Similarly, when the change in pixel values in the vertical direction is significant, the outline information extractor 110 may extract outline information of a high value in the vertical direction. As a method of extracting the contour information, the first derivative (ie, the gradient) or the second derivative of the pixel value distribution function is used. Here, the filter deriving the first-order differential function of the pixel distribution may be referred to as a first-order differential filter, and the filter deriving the second-order differential function of the pixel distribution may be referred to as a second-order differential filter. When contour information is extracted using the first-order differential filter, coefficients of the first-order differential filter may be determined to find a local directional maxima. In this case, the contour information obtained from the first-order differential filter may include both the position of the pixel from which the contour information is extracted and the directionality of the contour information (also referred to as an edge angle). However, depending on the first-order differential filter in extracting contour information has several problems. Specifically, the outline of an object tends to become wider due to the use of the first-order differential filter. Wide outlines increase the complexity in subsequent software and increase the amount of computation required to detect pixels when attempting to identify objects in the image. Accordingly, in the present disclosure, a process of extracting contour information using a second-order differential filter and downscaling an image based on the extracted contour information will be described.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 윤곽선 정보를 추출하기 위해 영상의 픽셀 값 분포 함수에 대해 2차 미분 필터를 적용할 수 있다. 또한, 1차 미분 함수를 다시 미분함으로써 2차 미분 함수와 동일한 결과가 도출되므로 1차 미분 필터를 2회 적용함으로써 2차 미분 필터와 동일한 효과를 얻을 수도 있다.According to an embodiment of the present disclosure, a second-order differential filter may be applied to a pixel value distribution function of an image in order to extract contour information. In addition, since the same result as the second-order differential function is derived by differentiating the first-order differential function again, the same effect as the second-order differential filter can be obtained by applying the first-order differential filter twice.
픽셀에 2차 미분 필터를 적용함으로써 가로 방향으로 픽셀 값의 천이(영 교차)에 대한 2차 미분 분포 함수를 도출할 수 있고, 이로 인해, 픽셀의 가로 방향 (또는 x-축 방향)에 대한 윤곽선 정보를 추출할 수 있다. 다음으로, 픽셀에 2차 미분 필터를 적용함으로써 세로 방향으로 픽셀 값의 천이(영 교차)에 대한 2차 미분 분포 함수를 도출하여 세로 방향 (또는 y-축 방향)에 대한 윤곽선 정보를, 대각선 방향으로 픽셀 값의 천이(영 교차)에 대한 2차 미분 분포 함수를 도출하여 대각선 방향에 대한 윤곽선 정보를 추출할 수 있다. 본 개시에서는 가로 방향에 대해 윤곽선 정보를 추출한 이후 세로 방향 및 대각선 방향에 대해 윤곽선 정보를 추출하는 것으로 개시하였으나 이에 제한적인 것은 아니다. 즉, 윤곽선 정보를 추출하는 방향의 선후는 정해진 것이 아니며 병렬적으로 수행될 수도 있다.By applying a second-order differential filter to a pixel, it is possible to derive a second-order differential distribution function for the transition (zero crossing) of pixel values in the horizontal direction, thereby giving the pixel an outline for the horizontal direction (or x-axis direction) information can be extracted. Next, by applying a second-order differential filter to the pixel, the second-order differential distribution function for the transition (zero crossing) of the pixel values in the vertical direction is derived to obtain the contour information for the vertical direction (or y-axis direction), and the diagonal direction By deriving a second-order differential distribution function for pixel value transition (zero intersection), contour information in the diagonal direction can be extracted. In the present disclosure, it is disclosed that outline information is extracted with respect to a horizontal direction and then outline information is extracted with respect to a vertical direction and a diagonal direction, but the present disclosure is not limited thereto. That is, the direction in which the outline information is extracted is not determined and may be performed in parallel.
디지털 영상에서는 데이터가 일정 간격으로 흩어져 나열되어 있으므로 수학적 의미의 미분 연산은 할 수 없게 된다. 이 때문에 영상 처리에 용이하도록 커널(kernel) 혹은 마스크라고 하는 행렬을 이용하여 인접 픽셀끼리의 차를 취하는 연산을 수행하고, 이로 인해 미분 연산에 근사화한 동작이 수행될 수 있다.In a digital image, since data is arranged at regular intervals, it is impossible to perform a differential operation in a mathematical sense. For this reason, an operation for taking a difference between adjacent pixels using a matrix called a kernel or a mask is performed to facilitate image processing, and thus an operation approximating the differential operation can be performed.
본 개시의 2차 미분 필터는 커널(210, 230)을 이용하여 소스 픽셀의 윤곽선 정보를 추출할 수 있다. 이 때, 윤곽선 정보를 추출할 현재 소스 픽셀과 현재 소스 픽셀에 인접한 소스 픽셀에 커널(210, 230)이 이용될 수 있다. 여기서, 현재 소스 픽셀에는 커널(210, 230)의 중심 값(220, 240)이 반영될 수 있다. 커널(210)을 이용하여 현재 픽셀의 세로 방향에 대한 윤곽선 정보를 추출하는 일 예시는 다음과 같다:The second-order differential filter of the present disclosure may extract contour information of a source pixel by using the kernels 210 and 230 . In this case, the kernels 210 and 230 may be used for a current source pixel from which contour information is to be extracted and a source pixel adjacent to the current source pixel. Here, the center values 220 and 240 of the kernels 210 and 230 may be reflected in the current source pixel. An example of extracting contour information with respect to the vertical direction of the current pixel using the kernel 210 is as follows:
위 행렬간의 계산을 통해 결정된 행렬식 내의 모든 값의 합은 510이 된다. 따라서, 2차 미분 필터는 현재 소스 픽셀의 윤곽선 정보가 510임을 결정할 수 있다. 이 경우, 윤곽선 정보가 양수라는 것은 현재 소스 픽셀이 세로 방향으로 보면 인접 소스 픽셀 보다 높은 레벨의 픽셀 값을 가짐을 의미하며 510이라는 값은 다른 값(예를 들어, 255)과 대응하는 윤곽선 정보를 갖는 소스 픽셀보다 상대적으로 현재 소스 픽셀의 픽셀 값 변화량이 크다는 것을 의미할 수 있다.The sum of all values in the determinant determined through the calculation between the above matrices becomes 510. Accordingly, the second-order differential filter may determine that the contour information of the current source pixel is 510. In this case, positive outline information means that the current source pixel has a pixel value of a higher level than that of an adjacent source pixel when viewed in the vertical direction, and a value of 510 indicates outline information corresponding to another value (for example, 255). It may mean that the amount of change in the pixel value of the current source pixel is larger than that of the corresponding source pixel.
본 개시에서는 커널(210)을 이용하여 세로 방향의 윤곽선 정보를 추출 하는 것으로 설명하였으나 이에 제한적인 것은 아니다. 따라서, 세로 방향의 윤곽선 정보를 추출하기 위해 커널(230)을 이용할 수 있으며 가로 및 대각선 방향의 윤곽선 정보를 추출하기 위해 커널(210, 230)을 이용할 수 있다.In the present disclosure, it has been described that the outline information in the vertical direction is extracted using the kernel 210 , but the present disclosure is not limited thereto. Accordingly, the kernel 230 may be used to extract the outline information in the vertical direction, and the kernels 210 and 230 may be used to extract the outline information in the horizontal and diagonal directions.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 2차 미분 필터는 커널(210, 230)과 같이, 현재 소스 픽셀에 가장 큰 값인 중심 값(220, 240)이 반영되는 가우시한 형태의 커널을 가질 수 있다. 또한, 2차 미분 필터는 커널(210, 230)과 같이, 모든 커널 값의 합이 0인 커널을 가질 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, the second-order differential filter, like the kernels 210 and 230 , may have a Gaussian-shaped kernel in which the center values 220 and 240, which are the largest values, are reflected in the current source pixel. . Also, the second-order differential filter may have a kernel in which the sum of all kernel values is 0, such as the kernels 210 and 230 .
2차 미분 필터의 적용하여 소스 픽셀의 윤곽선 정보가 추출되면 윤곽선 정보 추출부(110)는 추출된 윤곽선 정보를 보간부(120)로 전송하고 보간부(120)는 소스 픽셀을 보간할 수 있다.When the contour information of the source pixel is extracted by applying the second-order differential filter, the contour information extractor 110 transmits the extracted contour information to the interpolator 120 , and the interpolator 120 may interpolate the source pixel.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 영상을 다운스케일링하는 과정을 나타낸 흐름도이다.3 is a flowchart illustrating a process of downscaling an image according to an embodiment of the present disclosure.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 영상의 다운스케일링은 패치 단위로 수행될 수 있다. 본 개시에서 패치는 복수의 소스 픽셀을 포함하며 하나의 패치 내의 모든 보간 픽셀은 동일한 다운스케일링 배율에 기초하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 하나의 패치에서는 동일한 가로 방향 다운스케일링 배율에 기초하여 복수의 가로 방향 보간 픽셀이 결정되고 동일한 세로 방향 다운스케일링 배율에 기초하여 복수의 세로 방향 보간 픽셀이 결정될 수 있다. 다운스케일링 배율은 패치마다 서로 상이할 수 있으며, 소스 픽셀은 서로 다른 패치에 중복적으로 포함될 수 있다. 따라서, 서로 다른 패치는 필요한 경우 동일한 소스 픽셀을 포함할 수도 있다.According to an embodiment of the present disclosure, downscaling of an image may be performed in units of patches. In the present disclosure, a patch includes a plurality of source pixels, and all interpolation pixels in one patch may be determined based on the same downscaling factor. For example, in one patch, a plurality of horizontal interpolation pixels may be determined based on the same horizontal downscaling factor, and a plurality of vertical interpolation pixels may be determined based on the same vertical downscaling factor. The downscaling factor may be different for each patch, and the source pixel may be overlapped with different patches. Thus, different patches may contain the same source pixel if desired.
이하에서는 영상을 다운스케일링 함에 있어, 하나의 패치를 전제로 복수의 소스 픽셀을 하나의 보간 픽셀로 다운스케일링하는 방법을 설명한다.Hereinafter, in downscaling an image, a method of downscaling a plurality of source pixels to one interpolation pixel on the premise of one patch will be described.
다시 도 3을 참조하면 단계 S310에서, 디스플레이 장치(100)는 2차 미분 필터에 의해 소스 픽셀의 윤곽선 정보를 추출할 수 있다. Referring back to FIG. 3 , in operation S310 , the display apparatus 100 may extract contour information of the source pixel by a second-order differential filter.
윤곽선 정보라 함은 현재 소스 픽셀의 인접 소스 픽셀에 대한 픽셀 값 변화량일 수 있으며, 하나의 패치에 포함되는 모든 소스 픽셀과 대응하는 윤곽선 정보가 추출될 수 있다. 여기서 윤곽선 정보는 가로 방향과 세로 방향에 대한 윤곽선 정보를 포함할 수 있다. 윤곽선 정보가 추출되는 방법에 대하여는 도 2에서 설명하였으므로 자세한 설명은 생략한다.The contour information may be an amount of change in a pixel value of a source pixel adjacent to the current source pixel, and contour information corresponding to all source pixels included in one patch may be extracted. Here, the outline information may include outline information for a horizontal direction and a vertical direction. Since the method of extracting the outline information has been described with reference to FIG. 2 , a detailed description thereof will be omitted.
소스 픽셀의 윤곽선 정보가 추출되면 단계 S320에서, 디스플레이 장치(100)는 복수의 가로 방향 보간 픽셀의 픽셀 값 및 복수의 세로 방향 보간 픽셀의 픽셀 값을 결정하여 소스 픽셀을 보간할 수 있다. When the outline information of the source pixel is extracted, in operation S320 , the display apparatus 100 may interpolate the source pixel by determining pixel values of a plurality of horizontal direction interpolation pixels and pixel values of a plurality of vertical direction interpolation pixels.
다음으로 단계 S330에서, 디스플레이 장치(100)는 복수의 보간 픽셀의 픽셀 값을 결정하여 소스 픽셀을 보간할 수 있다.Next, in operation S330 , the display apparatus 100 may interpolate a source pixel by determining pixel values of a plurality of interpolation pixels.
도 4a는 본 개시의 일 실시예에 따른 보간 픽셀을 생성하는 예를 나타낸 도면이다. 단계 S320 및 단계 S330의 소스 픽셀을 보간하는 방법에 대하여는 도 4a을 참조하여 설명한다. 또한, 도 4a에서는 설명의 편의를 위해 4개의 소스 픽셀(410a, 410b, 410c, 410d)에 대하여 2개의 가로 방향 보간 픽셀(420a, 420b)의 픽셀 값과 2개의 세로 방향 보간 픽셀(430a, 430b)값이 결정되고 최종적으로 보간 픽셀(440)의 픽셀 값이 결정되는 과정을 설명한다.4A is a diagram illustrating an example of generating an interpolation pixel according to an embodiment of the present disclosure. A method of interpolating the source pixel in steps S320 and S330 will be described with reference to FIG. 4A . In addition, in FIG. 4A , for convenience of explanation, the pixel values of the two horizontal interpolation pixels 420a and 420b and the two vertical interpolation pixels 430a and 430b for the four source pixels 410a , 410b , 410c and 410d are shown in FIG. 4A . ) value is determined and a process in which the pixel value of the interpolation pixel 440 is finally determined will be described.
가로 방향 보간 픽셀(420a, 420b)과 세로 방향 보간 픽셀(430a, 430b)은 아래 수학식 (1)에 의해 픽셀 값이 결정될 수 있다.Pixel values of the horizontal interpolation pixels 420a and 420b and the vertical interpolation pixels 430a and 430b may be determined by Equation (1) below.
[수학식 (1)][Equation (1)]
본 개시에서 아래 첨자 i, j는 픽셀의 위치를 구분하기 위한 인덱스일 수 있다. 따라서, (i, j)가 x, y 좌표상의 좌표값과 정확히 대응되는 개념은 아닐 수 있다. In the present disclosure, subscripts i and j may be indexes for distinguishing pixel positions. Therefore, (i, j) may not be a concept that exactly corresponds to the coordinate values on the x and y coordinates.
도 4a와 수학식 (1)의 m
ij는 소스 픽셀의 픽셀 값 (예를 들어, 휘도 값)을 의미할 수 있다. 예를 들어, m
11은 소스 픽셀(410a)의 픽셀 값을 의미할 수 있다. △xx
ij는 소스 픽셀의 윤곽선 정보를 의미할 수 있다. 구체적으로, △xx
ij는 소스 픽셀의 가로 방향의 픽셀 값 변화량을 의미할 수 있다. 예를 들어, △xx
11는 소스 픽셀(410a)에 인접한 다른 소스 픽셀에 대한 소스 픽셀(410a)의 가로 방향의 픽셀 값 변화량과 대응될 수 있다. 또한, △yy
ij도 소스 픽셀의 윤곽선 정보를 의미할 수 있다. 구체적으로, △yy
ij는 소스 픽셀의 세로 방향의 픽셀 값 변화량을 의미할 수 있다. 예를 들어, △yy
11는 소스 픽셀(410a)에 인접한 다른 소스 픽셀에 대한 소스 픽셀(410a)의 세로 방향의 픽셀 값 변화량과 대응될 수 있다. 4A and m ij in Equation (1) may mean a pixel value (eg, a luminance value) of a source pixel. For example, m 11 may mean a pixel value of the source pixel 410a. Δxx ij may mean outline information of a source pixel. Specifically, Δxx ij may mean a change amount of a pixel value in a horizontal direction of the source pixel. For example, Δxx 11 may correspond to a change amount of a pixel value in a horizontal direction of the source pixel 410a with respect to another source pixel adjacent to the source pixel 410a. Also, Δyy ij may mean outline information of the source pixel. Specifically, Δyy ij may mean a change amount of a pixel value in the vertical direction of the source pixel. For example, Δyy 11 may correspond to a change amount of a pixel value in the vertical direction of the source pixel 410a with respect to another source pixel adjacent to the source pixel 410a.
도 4a와 수학식 (1)의 k
x는 다운스케일링 배율 중 가로 방향 다운스케일링 배율이고 k
y는 다운스케일링 배율 중 세로 방향 다운스케일링 배율일 수 있다. 이 경우, k
x 및 k
y는 모두 0에서 1 사이의 양의 실수이며 동일한 패치에서는 모든 보간 픽셀을 결정함에 있어서 값이 일정하게 유지될 수 있다.In FIG. 4A and Equation (1), k x may be a horizontal downscaling magnification among the downscaling magnifications, and k y may be a vertical downscaling magnification among the downscaling magnifications. In this case, k x and k y are both positive real numbers between 0 and 1, and their values may be kept constant in determining all interpolated pixels in the same patch.
△Ex
ij는 가로 방향 보간 픽셀의 픽셀 값 변화량을 의미할 수 있으며 Ex
ij는 가로 방향 보간 픽셀의 픽셀 값을 의미할 수 있다. 예를 들어, Ex
11은 가로 방향 보간 픽셀(420a)의 픽셀 값일 수 있다. ΔEx ij may mean a change amount of a pixel value of a horizontal interpolation pixel, and Ex ij may mean a pixel value of a horizontal interpolation pixel. For example, Ex 11 may be a pixel value of the horizontal interpolation pixel 420a.
또한, 수학식 (1)을 통해 알 수 있듯이 가로 방향 보간 픽셀의 픽셀 값은 가로 방향 보간 픽셀의 좌측 소스 픽셀의 윤곽선 정보, 좌측 소스 픽셀의 픽셀 값, 가로 방향 보간 픽셀의 우측 소스 픽셀의 윤곽선 정보, 우측 소스 픽셀의 픽셀 값 및 가로 방향 다운스케일링 배율에 기초하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 가로 방향 보간 픽셀(420a)의 픽셀 값은 가로 방향 보간 픽셀(420a)의 좌측에 위치한 소스 픽셀(410a)의 픽셀 값 m
11과 윤곽선 정보 △xx
11, 가로 방향 보간 픽셀(420a)의 우측에 위치한 소스 픽셀(410b) 의 픽셀 값 m
12과 윤곽선 정보 △xx
12 및 가로 방향 다운스케일링 배율 k
x의 연산을 통해 결정될 수 있다.Also, as can be seen from Equation (1), the pixel value of the horizontal interpolation pixel includes the outline information of the left source pixel of the horizontal interpolation pixel, the pixel value of the left source pixel, and the outline information of the right source pixel of the horizontal interpolation pixel. , may be determined based on a pixel value of the right source pixel and a horizontal downscaling factor. For example, the pixel value of the horizontal interpolation pixel 420a is the pixel value m 11 of the source pixel 410a located to the left of the horizontal interpolation pixel 420a, the outline information Δxx 11 , and the horizontal interpolation pixel 420a It may be determined through calculation of the pixel value m 12 of the source pixel 410b located to the right of , the outline information Δxx 12 , and the horizontal downscaling magnification k x .
또한, 가로 방향 보간 픽셀(420a)과 유사하게, 가로 방향 보간 픽셀(420b)의 픽셀 값은 가로 방향 보간 픽셀(420a)의 좌측에 위치한 소스 픽셀(410c)의 픽셀 값 m
21과 윤곽선 정보 △xx
21, 가로 방향 보간 픽셀(420b)의 우측에 위치한 소스 픽셀(410d) 의 픽셀 값 m
22과 윤곽선 정보 △xx
22 및 가로 방향 다운스케일링 배율 k
x의 연산을 통해 결정될 수 있다.Also, similarly to the horizontal interpolation pixel 420a, the pixel value of the horizontal interpolation pixel 420b is the pixel value m 21 of the source pixel 410c located to the left of the horizontal interpolation pixel 420a and the outline information Δxx 21 , may be determined by calculating the pixel value m 22 of the source pixel 410d located on the right side of the horizontal interpolation pixel 420b , the outline information Δxx 22 , and the horizontal downscaling magnification k x .
△Ey
ij는 세로 방향 보간 픽셀의 픽셀 값 변화량을 의미할 수 있으며 Ey
j는 세로 방향 보간 픽셀의 픽셀 값을 의미할 수 있다. 예를 들어, Ey
11은 세로 방향 보간 픽셀(430a)의 픽셀 값일 수 있다. ΔEy ij may mean a change amount of the pixel value of the interpolation pixel in the vertical direction, and Ey j may mean the pixel value of the interpolation pixel in the vertical direction. For example, Ey 11 may be a pixel value of the vertical interpolation pixel 430a.
또한, 수학식 (1)을 통해 알 수 있듯이 세로 방향 보간 픽셀의 픽셀 값은 세로 방향 보간 픽셀의 상측 소스 픽셀의 윤곽선 정보, 상측 소스 픽셀의 픽셀 값, 세로 방향 보간 픽셀의 하측 소스 픽셀의 윤곽선 정보, 하측 소스 픽셀의 픽셀 값 및 세로 방향 다운스케일링 배율에 기초하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 세로 방향 보간 픽셀(430a)의 픽셀 값은 세로 방향 보간 픽셀(430a)의 상측에 위치한 소스 픽셀(410a)의 픽셀 값 m
11과 윤곽선 정보 △yy
11, 세로 방향 보간 픽셀(430a)의 하측에 위치한 소스 픽셀(410c) 의 픽셀 값 m
21과 윤곽선 정보 △yy
12 및 세로 방향 다운스케일링 배율 ky의 연산을 통해 결정될 수 있다.In addition, as can be seen from Equation (1), the pixel value of the vertical interpolation pixel includes the contour information of the upper source pixel of the vertical interpolation pixel, the pixel value of the upper source pixel, and the contour information of the lower source pixel of the vertical interpolation pixel. , may be determined based on a pixel value of the lower source pixel and a vertical downscaling magnification. For example, the pixel value of the vertical interpolation pixel 430a is the pixel value m 11 of the source pixel 410a located above the vertical interpolation pixel 430a, the outline information Δyy 11 , and the vertical interpolation pixel 430a. a it can be determined through calculation of pixel values and contour information 21 m yy △ 12 and in the longitudinal direction of the downscaling ratio ky source pixel (410c) located on the lower side.
또한, 세로 방향 보간 픽셀(430a)과 유사하게, 세로 방향 보간 픽셀(430b)의 픽셀 값은 세로 방향 보간 픽셀(430b)의 상측에 위치한 소스 픽셀(410b)의 픽셀 값 m
12과 윤곽선 정보 △yy
12, 세로 방향 보간 픽셀(430b)의 하측에 위치한 소스 픽셀(410d) 의 픽셀 값 m
22과 윤곽선 정보 △yy
22 및 세로 방향 다운스케일링 배율 ky의 연산을 통해 결정될 수 있다.Also, similarly to the vertical interpolation pixel 430a, the pixel value of the vertical interpolation pixel 430b is the pixel value m 12 of the source pixel 410b located above the vertical interpolation pixel 430b and the outline information Δyy 12 , may be determined through calculation of the pixel value m 22 of the source pixel 410d positioned below the vertical interpolation pixel 430b, the outline information Δyy 22 and the vertical downscaling magnification ky.
가로 방향 보간 픽셀(420a, 420b)의 픽셀 값과 세로 방향 보간 픽셀(430a, 430b)의 픽셀 값이 결정되면 보간 픽셀(440)의 픽셀 값이 결정될 수 있다.When the pixel values of the horizontal interpolation pixels 420a and 420b and the pixel values of the vertical interpolation pixels 430a and 430b are determined, the pixel value of the interpolation pixel 440 may be determined.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 보간 픽셀(440)의 픽셀 값은 수학식 (2)에 의해 결정될 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, the pixel value of the interpolation pixel 440 may be determined by Equation (2).
[수학식 (2)][Equation (2)]
도 4a와 수학식 (2)의 E
ij는 인덱스 (i, j)와 대응하는 위치에 존재하는 보간 픽셀의 픽셀 값일 수 있다. 예를 들어, E
11은 보간 픽셀(440)의 픽셀 값과 대응될 수 있다. E ij in FIG. 4A and Equation (2) may be a pixel value of an interpolation pixel existing at a position corresponding to the index (i, j). For example, E 11 may correspond to a pixel value of the interpolation pixel 440 .
수학식 (2)의 W
1은 세로 방향 보간 픽셀(430a)의 보간 픽셀(440)에 대한 가중치 값과 대응되며, W
2는 세로 방향 보간 픽셀(430b)의 보간 픽셀(440)에 대한 가중치, W
3은 가로 방향 보간 픽셀(420a)의 보간 픽셀(440)에 대한 가중치, W
4는 가로 방향 보간 픽셀(420b)의 보간 픽셀(440)에 대한 가중치와 대응될 수 있다. 이 경우, 각 가중치는 보간 픽셀(440)의 인접 보간 픽셀(420a, 420b, 430a, 430b)에 대한 거리의 비와 대응될 수 있다. 따라서, W
1은 가로 다운스케일링 배율 k
x와 대응되고, W
3은 세로 다운스케일링 배율 k
y와 대응될 수 있다. W 1 in Equation (2) corresponds to a weight value of the interpolation pixel 440 of the vertical interpolation pixel 430a, W 2 is a weight value of the interpolation pixel 440 of the vertical interpolation pixel 430b, W 3 may correspond to a weight of the interpolation pixel 440 of the horizontal interpolation pixel 420a, and W 4 may correspond to a weight of the interpolation pixel 440 of the horizontal interpolation pixel 420b. In this case, each weight may correspond to a ratio of a distance of the interpolation pixel 440 to the adjacent interpolation pixels 420a, 420b, 430a, and 430b. Accordingly, W 1 may correspond to a horizontal downscaling factor k x , and W 3 may correspond to a vertical downscaling factor k y .
상기 수학식 (2)를 통해 알 수 있듯이, 보간 픽셀의 픽셀 값은 복수의 가로 방향 보간 픽셀의 픽셀 값, 복수의 세로 방향 보간 픽셀의 픽셀 값 및 가중치에 기초하여 결정될 수 있다. 구체적으로, 보간 픽셀의 픽셀 값은 보간 픽셀의 상측 가로 방향 보간 픽셀의 픽셀 값, 하측 가로 방향 보간 픽셀의 픽셀 값, 좌측 세로 방향 보간 픽셀의 픽셀 값, 우측 세로 방향 보간 픽셀의 픽셀 값 및 가중치에 기초하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 보간 픽셀(440)의 픽셀 값은 가로 방향 보간 픽셀(420a, 420b)의 픽셀 값 Ex
11, Ex
21, 세로 방향 보간 픽셀(430a, 430b)의 픽셀 값 Ey
11, Ey
21 및 가중치 W
1,
W
2, W
3, W
4의 연산을 통해 결정될 수 있다.As can be seen from Equation (2), the pixel value of the interpolation pixel may be determined based on pixel values of the plurality of horizontal interpolation pixels, the pixel values of the plurality of vertical interpolation pixels, and weights. Specifically, the pixel value of the interpolation pixel is the pixel value of the upper horizontal interpolation pixel of the interpolation pixel, the pixel value of the lower horizontal interpolation pixel, the pixel value of the left vertical interpolation pixel, and the pixel value and weight of the right vertical interpolation pixel. can be determined based on For example, the pixel values of interpolation pixel 440 are pixel values Ex 11 , Ex 21 of horizontal interpolation pixels 420a, 420b , pixel values Ey 11 , Ey 21 of vertical interpolation pixels 430a, 430b and weights W 1 , It may be determined through the operation of W 2 , W 3 , and W 4 .
도 4a에서는 설명의 편의를 위해 4개의 소스 픽셀(410a, 410b, 410c, 410d)에 대하여 2개의 가로 방향 보간 픽셀(420a, 420b)과 2개의 세로 방향 보간 픽셀(430a, 430b)이 결정되고 최종적으로 보간 픽셀(440)이 결정되는 과정을 설명하였다. 그러나, 본 개시의 다운스케일링은 패치 단위로 수행될 수 있다. 또한, 본 개시에서 보간 전 패치는 4x4 픽셀로 구성된 소스 픽셀을 포함할 수 있다. 따라서, 보간 과정을 거친 후의 패치(또는 확장 패치)는 7x7 픽셀로 구성될 수 있으나 이에 제한적인 아니다. 구체적으로, 보간 전 패치는 n x n 픽셀로 구성될 수 있으며 보간 후의 패치는 (2n-1) x (2n-1) 픽셀로 구성될 수 있다. In FIG. 4A , for convenience of explanation, two horizontal interpolation pixels 420a and 420b and two vertical interpolation pixels 430a and 430b are determined for the four source pixels 410a, 410b, 410c, and 410d, and finally A process in which the interpolation pixel 440 is determined has been described. However, the downscaling of the present disclosure may be performed in units of patches. In addition, in the present disclosure, the patch before interpolation may include a source pixel composed of 4x4 pixels. Accordingly, the patch (or extended patch) after the interpolation process may be composed of 7x7 pixels, but is not limited thereto. Specifically, the patch before interpolation may consist of n x n pixels, and the patch after interpolation may consist of (2n-1) x (2n-1) pixels.
도 4b는 본 개시의 일 실시예에 따른 보간 픽셀이 생성된 예를 나타낸 도면이다.4B is a diagram illustrating an example in which an interpolation pixel is generated according to an embodiment of the present disclosure.
보 4b의 확장 패치(460)는 보간 과정을 거친 후의 패치로서, 확장 패치(460)는 복수의 소스 픽셀, 복수의 가로 방향 보간 픽셀, 복수의 세로 방향 보간 픽셀 및 복수의 보간 픽셀을 포함할 수 있다. 구체적으로, 도 4b를 통해 알 수 있듯이, 보간 과정을 거친 후의 확장 패치(460)는 7x7 픽셀로 구성될 수 있으며, 16개의 소스 픽셀, 12개의 가로 방향 보간 픽셀, 12개의 세로 방향 보간 픽셀 및 9개의 보간 픽셀을 포함할 수 있다. 이 경우, 도 4b의 각 가로 방향 보간 픽셀, 세로 방향 보간 픽셀 및 소스 픽셀을 보간 하는 방법은 모두 도 4a를 참조하여 설명한 소스 픽셀을 보간하는 방법을 통해 수행될 수 있다.The extended patch 460 of beam 4b is a patch after the interpolation process, and the extended patch 460 may include a plurality of source pixels, a plurality of horizontal interpolation pixels, a plurality of vertical interpolation pixels, and a plurality of interpolation pixels. there is. Specifically, as can be seen from FIG. 4B , the extended patch 460 after the interpolation process may be composed of 7x7 pixels, 16 source pixels, 12 horizontal interpolation pixels, 12 vertical interpolation pixels, and 9 It may include interpolation pixels. In this case, the method of interpolating each horizontal interpolation pixel, the vertical interpolation pixel, and the source pixel of FIG. 4B may be performed through the method of interpolating the source pixel described with reference to FIG. 4A .
복수의 보간 픽셀의 픽셀 값이 결정되면, 디스플레이 장치(100)는 최종적으로 적응적 필터를 적용하여 중심 보간 픽셀(460)의 픽셀 값을 결정하고 확장 패치(460)를 중심 보간 픽셀(460)로 다운스케일링 하여 영상을 다운스케일링 할 수 있다. 본 개시에서, 중심 보간 픽셀(460)은 확장 패치(460) 내의 복수의 보간 픽셀 중 기하학적으로 가운데에 위치한 픽셀일 수 있다. 따라서, 중심 보간 픽셀(460)의 위치는 픽셀 값 E
22를 갖는 보간 픽셀의 위치와 동일할 수 있다.When the pixel values of the plurality of interpolation pixels are determined, the display apparatus 100 finally applies the adaptive filter to determine the pixel values of the central interpolation pixel 460 and converts the extended patch 460 into the central interpolation pixel 460 . You can downscale the image by downscaling. In the present disclosure, the central interpolation pixel 460 may be a geometrically centered pixel among a plurality of interpolation pixels in the extended patch 460 . Accordingly, the position of the central interpolation pixel 460 may be the same as the position of the interpolation pixel having the pixel value E 22 .
이하, 적응적 필터를 적용하여 중심 보간 픽셀(460)의 픽셀 값을 결정하는 방법에 대하여 설명한다.Hereinafter, a method of determining the pixel value of the central interpolation pixel 460 by applying the adaptive filter will be described.
다시 도 3을 참조하면, 단계 S320 및 S330에서 복수의 보간 픽셀의 픽셀 값이 결정되면, 단계 S340에서, 디스플레이 장치(100)는 적응적 필터를 적용하여 중심 보간 픽셀(460)의 픽셀 값이 결정할 수 있다.Referring back to FIG. 3 , when pixel values of a plurality of interpolation pixels are determined in steps S320 and S330 , in step S340 , the display apparatus 100 applies an adaptive filter to determine the pixel values of the central interpolation pixel 460 . can
본 개시에서 적응적 필터가 적용된다는 것은 픽셀에 필터가 적용됨으로써 픽셀 간의 유클리드 거리(Euclidean Distance), 픽셀의 영상 내에서의 위치, 픽셀 값 및 픽셀 값의 분산(variance)을 고려하여 특정 픽셀의 픽셀 값을 결정함을 의미할 수 있다. 또한, 적응적 필터가 적용된다는 것은 수학적으로 컨벌루션 연산이 수행됨을 의미할 수 있다.In the present disclosure, the application of the adaptive filter means that the pixel of a specific pixel is applied in consideration of the Euclidean distance between pixels, the position of the pixel in the image, the pixel value, and the variance of the pixel value by applying the filter to the pixel. It can mean determining a value. In addition, application of the adaptive filter may mean that a convolution operation is mathematically performed.
적응적 필터는 수학식 (3)에 따라 필터링을 수행할 수 있다:The adaptive filter may perform filtering according to Equation (3):
[수학식 (3)][Equation (3)]
F(x, y)는 적응적 필터의 수학적 표현이고 G(x, y)는 가우시안 필터의 수학적 표현이며, H(x, y) 레인지(range) 필터의 수학적 표현일 수 있다. 수학식 (3)에서 알 수 있듯이, 본 개시의 적응적 필터 F(x, y)는 가우시안 필터 G(x, y)와 레인지필터 H(x, y)의 컨벌루션 연산을 통해 도출될 수 있다. 또한, 본 개시에서 가우시안 필터 G(x, y)는 가우시안 형태의 양방향 필터(bilateral filter)일 수 있다. 양방향 필터는 윤곽선 근처에서 발생하는 FIR(Finite Impulse Response) 필터 에러를 감소시키고 윤곽선 정보를 보존하기 위한 목적의 필터이다. F(x, y) is a mathematical representation of an adaptive filter, G(x, y) is a mathematical representation of a Gaussian filter, and H(x, y) may be a mathematical representation of a range filter. As can be seen from Equation (3), the adaptive filter F(x, y) of the present disclosure may be derived through a convolution operation of the Gaussian filter G(x, y) and the range filter H(x, y). Also, in the present disclosure, the Gaussian filter G(x, y) may be a Gaussian type bilateral filter. The bidirectional filter is a filter for the purpose of reducing the FIR (Finite Impulse Response) filter error occurring near the contour and preserving the contour information.
가우시안 필터 G(x, y)와 레인지 필터 H(x, y)의 x 및 y는 특정 픽셀의 영상 내에서의 좌표와 대응될 수 있다. 또한, 가우시안 필터 G(x, y)는 공간 분산(space variance)을 의미하는 파라미터 g를 포함하고 레인지 필터 H(x, y)는 범위 분산(range variance)를 의미하는 파라미터 r를 포함할 수 있다. The x and y of the Gaussian filter G(x, y) and the range filter H(x, y) may correspond to coordinates in an image of a specific pixel. Also, the Gaussian filter G(x, y) may include a parameter g indicating space variance, and the range filter H(x, y) may include a parameter r indicating a range variance. .
구체적으로, 파라미터 g는
확장 패치(460) 내의 중심에 위치한 픽셀과 가까운 거리에 있는 픽셀들에게 가우시안 함수로 높은 가중치를 주는 것을 의미하는 파라미터일 수 있다. 여기서, 중심에 위치한 픽셀은 기하학적으로 정확한 중앙에 위치한 픽셀을 의미하는 것이 아니며 보간 픽셀들 중에서 가운데 인덱스를 갖는 보간 픽셀을 의미할 수 있다. 따라서, 도 4b를 참조하면 픽셀 값 E
22를 갖는 보간 픽셀이 파라미터 g, 파라미터 r를 결정하기 위한 중심에 위치한 픽셀일 수 있다. 파라미터 r는 현재 픽셀과 중심에 위치한 픽셀 분산의 차이와 대응되는 파라미터일 수 있다. 따라서, 현재 픽셀과 중심에 위치한 픽셀의 픽셀 값이 비슷할수록 현재 픽셀에 높은 가중치가 부여될 수 있다. Specifically, the parameter g is It may be a parameter indicating that a high weight is given to pixels located at a close distance to a pixel located at the center in the extended patch 460 using a Gaussian function. Here, the pixel located at the center does not mean a pixel located in the geometrically correct center, but may mean an interpolation pixel having a center index among interpolation pixels. Accordingly, referring to FIG. 4B , the interpolation pixel having the pixel value E 22 may be a pixel located at the center for determining the parameters g and r. The parameter r may be a parameter corresponding to a difference between the current pixel and a pixel distribution located at the center. Accordingly, as the pixel values of the current pixel and the pixel located at the center are similar, a higher weight may be assigned to the current pixel.
또한, 수학식 (3)의 I(x, y)는 (x, y) 좌표에 위치한 픽셀의 픽셀 값이며 C는 중심에 위치한 픽셀의 픽셀 값일 수 있다. 따라서, C는 E
22와 대응될 수 있다.Also, I(x, y) in Equation (3) may be a pixel value of a pixel located at (x, y) coordinates, and C may be a pixel value of a pixel located at the center. Accordingly, C may correspond to E 22 .
본 개시의 일 실시예에 따르면, 중심 보간 픽셀(470)의 픽셀 값은 확장 패치(460) 내의 모든 픽셀에 적응적 필터를 적용하여 결정될 수 있다. 구체적으로, 중심 보간 픽셀(470)의 픽셀 값은 확장 패치(460) 내의 모든 소스 픽셀, 가로 방향 보간 픽셀, 세로 방향 보간 픽셀 및 보간 픽셀에 적응적 필터를 적용하여 결정될 수 있다. According to an embodiment of the present disclosure, the pixel value of the central interpolation pixel 470 may be determined by applying an adaptive filter to all pixels in the extended patch 460 . Specifically, the pixel value of the central interpolation pixel 470 may be determined by applying an adaptive filter to all source pixels, horizontal interpolation pixels, vertical interpolation pixels, and interpolation pixels in the extended patch 460 .
따라서, 중심 보간 픽셀(470)의 픽셀 값은 확장 패치(460) 내의 모든 소스 픽셀의 픽셀 값, 가로 방향 보간 픽셀의 픽셀 값, 세로 방향 보간 픽셀의 픽셀 값 및 보간 픽셀의 픽셀 값과 적응적 필터 F(x, y)의 컨벌루션 연산을 통해 결정될 수 있다.Accordingly, the pixel values of the central interpolation pixel 470 are the pixel values of all source pixels in the extension patch 460, the pixel values of the horizontal interpolation pixels, the pixel values of the vertical interpolation pixels, and the pixel values of the interpolating pixels and the adaptive filter. It can be determined through a convolution operation of F(x, y).
중심 보간 픽셀(470)의 픽셀 값이 결정되면, 단계 S350에서 디스플레이 장치(100)는 영상을 중심 보간 픽셀로 구성된 영상으로 다운스케일링할 수 있다. 구체적으로, 디스플레이 장치(100)는 확장 패치(460)를 중심 보간 픽셀(460)로 다운스케일링 함으로써 영상을 다운스케일링할 수 있다. 입력 영상을 다운스케일링하기 위해 복수의 확장 패치가 생성될 수 있으며 복수의 확장 패치는 서로 일부가 중첩될 수 있으므로 디스플레이 장치(100)는 비 정수 배율로 다운스케일링된 영상을 획득할 수 있다.When the pixel value of the central interpolation pixel 470 is determined, in operation S350 , the display apparatus 100 may downscale the image to an image including the central interpolation pixel. Specifically, the display apparatus 100 may downscale the image by downscaling the extended patch 460 to the central interpolation pixel 460 . In order to downscale the input image, a plurality of extended patches may be generated and the plurality of extended patches may partially overlap each other, so that the display apparatus 100 may obtain a downscaled image with a non-integer magnification.
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른 영상을 다운스케일링하는 과정을 나타낸 흐름도이다.5 is a flowchart illustrating a process of downscaling an image according to an embodiment of the present disclosure.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 중심 보간 픽셀의 픽셀 값을 결정하기 위해 가로 방향 방향 보간 픽셀과 세로 방향 보간 픽셀뿐만이 아닌, 대각선 방향 보간 픽셀을 더 고려할 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, in order to determine the pixel value of the central interpolation pixel, not only the horizontal direction interpolation pixel and the vertical direction interpolation pixel, but also the diagonal interpolation pixel may be further considered.
먼저 단계 S510에서, 디스플레이 장치(100)는 2차 미분 필터에 의해 소스 픽셀의 윤곽선 정보를 추출할 수 있다. 여기서 윤곽선 정보는 가로 방향과 세로 방향에 대한 윤곽선 정보에 더하여 대각선 방향에 대한 윤곽선 정보를 포함할 수 있다. 윤곽선 정보를 추출하는 방법에 대하여는 도 2에서 설명하였으므로 자세한 설명은 생략한다.First, in operation S510 , the display apparatus 100 may extract outline information of a source pixel by a second-order differential filter. Here, the outline information may include outline information for a diagonal direction in addition to the outline information for the horizontal and vertical directions. Since the method of extracting the contour information has been described with reference to FIG. 2 , a detailed description thereof will be omitted.
소스 픽셀의 윤곽선 정보가 추출되면 단계 S520에서, 디스플레이 장치(100)는 복수의 가로 방향 보간 픽셀의 픽셀 값, 복수의 세로 방향 보간 픽셀 및 복수의 대각선 방향 보간 픽셀의 픽셀 값을 결정하여 소스 픽셀을 보간할 수 있다. When the outline information of the source pixel is extracted, in step S520 , the display apparatus 100 determines the pixel values of the plurality of horizontal interpolation pixels, the plurality of vertical interpolation pixels, and the plurality of diagonal interpolation pixels to select the source pixels. can be interpolated.
다음으로, 단계 S530에서, 디스플레이 장치(100)는 복수의 보간 픽셀의 픽셀 값을 결정하여 소스 픽셀을 보간할 수 있다.Next, in operation S530 , the display apparatus 100 may interpolate a source pixel by determining pixel values of a plurality of interpolation pixels.
도 6a는 본 개시의 일 실시예에 따른 보간 픽셀을 생성하는 예를 나타낸 도면이다. 단계 S520 및 단계 S530의 소스 픽셀을 보간하는 방법에 대하여는 도 6a을 참조하여 설명한다. 또한, 도 6a에서는 설명의 편의를 위해 4개의 소스 픽셀(410a, 410b, 410c, 410d)에 대하여 2개의 가로 방향 보간 픽셀(420a, 420b)의 픽셀 값, 2개의 세로 방향 보간 픽셀(430a, 430b)의 픽셀 값 및 2개의 대각선 방향 보간 픽셀(610a, 610b)의 픽셀 값이 결정되고 최종적으로 보간 픽셀(620)의 픽셀 값이 결정되는 과정을 설명한다.6A is a diagram illustrating an example of generating an interpolation pixel according to an embodiment of the present disclosure. A method of interpolating the source pixel in steps S520 and S530 will be described with reference to FIG. 6A . In addition, in FIG. 6A , for convenience of explanation, the pixel values of the two horizontal interpolation pixels 420a and 420b and the two vertical interpolation pixels 430a and 430b with respect to the four source pixels 410a, 410b, 410c, and 410d are shown in FIG. ) and the pixel values of the two diagonal interpolation pixels 610a and 610b are determined, and finally the pixel values of the interpolation pixel 620 are determined.
가로 방향 보간 픽셀(420a, 420b)의 픽셀 값과 세로 방향 보간 픽셀(430a, 430b)의 픽셀 값을 결정하는 방법에 대하여는 도 3에서 설명하였으므로 자세한 설명은 생략한다.Since the method of determining the pixel values of the horizontal interpolation pixels 420a and 420b and the pixel values of the vertical interpolation pixels 430a and 430b has been described with reference to FIG. 3 , a detailed description thereof will be omitted.
대각선 방향 보간 픽셀(610a, 610b)은 아래 수학식 (4)에 의해 픽셀 값이 결정될 수 있다.Pixel values of the diagonal interpolation pixels 610a and 610b may be determined by Equation (4) below.
[수학식 (4)][Equation (4)]
도 6a와 수학식 (4)의 m
ij는 소스 픽셀의 픽셀 값을 의미할 수 있다. 또한, △xy
ij 및 △yx
ij는 소스 픽셀의 윤곽선 정보를 의미할 수 있다. 구체적으로, △xy
ij는 소스 픽셀의 음의 기울기를 갖는 대각선 방향으로의 픽셀 값 변화량을 의미할 수 있다. 본 개시에서 음의 기울기는 갖는 대각선 방향이라는 것은 2개의 소스 픽셀 사이에 하나의 대각선 방향 보간 픽셀이 생성되어 추가되는 경우, 상기 2개의 소스 픽셀이 이루는 각도가 음수인 것을 의미할 수 있다. 예를 들어, △xy
11는 소스 픽셀(410a)에 인접한 다른 소스 픽셀에 대한 소스 픽셀(410a)의 대각선 방향의 픽셀 값 변화량과 대응될 수 있다. 여기서, 대각선 방향 보간 픽셀(610a)은 소스 픽셀(410a)과 소스 픽셀(410d) 사이에 생성되고 소스 픽셀(410a)과 소스 픽셀(410d)이 이루는 각도는 음의 기울기를 가질 수 있다. △yx
ij는 소스 픽셀의 양의 기울기를 갖는 대각선 방향으로의 픽셀 값 변화량을 의미할 수 있다. 본 개시에서 양의 기울기는 갖는 대각선 방향이라는 것은 2개의 소스 픽셀 사이에 하나의 대각선 방향 보간 픽셀이 생성되어 추가되는 경우, 상기 2개의 소스 픽셀이 이루는 각도가 양수인 것을 의미할 수 있다. 예를 들어, △yx
11는 소스 픽셀(410b)에 인접한 다른 소스 픽셀에 대한 소스 픽셀(410b)의 대각선 방향의 픽셀 값 변화량과 대응될 수 있다. 여기서, 대각선 방향 보간 픽셀(610b)은 소스 픽셀(410b)과 소스 픽셀(410c) 사이에 생성되고 소스 픽셀(410b)과 소스 픽셀(410c)이 이루는 각도는 양의 기울기를 가질 수 있다. 6A and m ij in Equation (4) may mean a pixel value of a source pixel. Also, Δxy ij and Δyx ij may mean outline information of a source pixel. Specifically, Δxy ij may mean a change amount of a pixel value in a diagonal direction having a negative slope of the source pixel. In the present disclosure, a diagonal direction having a negative slope may mean that when one diagonal interpolation pixel is generated and added between two source pixels, an angle formed by the two source pixels is a negative number. For example, Δxy 11 may correspond to a change amount of a pixel value in a diagonal direction of the source pixel 410a with respect to another source pixel adjacent to the source pixel 410a. Here, the diagonal interpolation pixel 610a is generated between the source pixel 410a and the source pixel 410d, and an angle between the source pixel 410a and the source pixel 410d may have a negative slope. Δyx ij may mean a change amount of a pixel value in a diagonal direction having a positive slope of the source pixel. In the present disclosure, a diagonal direction having a positive slope may mean that when one diagonal interpolation pixel is generated and added between two source pixels, an angle formed by the two source pixels is positive. For example, Δyx 11 may correspond to a change amount of a pixel value in a diagonal direction of the source pixel 410b with respect to another source pixel adjacent to the source pixel 410b. Here, the diagonal interpolation pixel 610b may be generated between the source pixel 410b and the source pixel 410c, and an angle between the source pixel 410b and the source pixel 410c may have a positive slope.
도 6a와 수학식 (4)의 k
x는 다운스케일링 배율 중 가로 방향 다운스케일링 배율이고 k
y는 다운스케일링 배율 중 세로 방향 다운스케일링 배율일 수 있다. 이 경우, k
x 및 k
y는 모두 0에서 1 사이의 양의 실수이며 동일한 패치에서는 모든 보간 픽셀을 결정함에 있어서 값이 일정하게 유지될 수 있다.In FIGS. 6A and Equation (4), k x may be a horizontal downscaling magnification among the downscaling magnifications, and k y may be a vertical downscaling magnification among the downscaling magnifications. In this case, k x and k y are both positive real numbers between 0 and 1, and their values may be kept constant in determining all interpolated pixels in the same patch.
△Exy
ij는 음의 기울기를 갖는 대각선 방향 보간 픽셀의 픽셀 값 변화량을 의미할 수 있으며 Exy
ij는 음의 기울기를 갖는 대각선 방향 보간 픽셀의 픽셀 값을 의미할 수 있다. 예를 들어, Exy
11은 대각선 방향 보간 픽셀(610a)의 픽셀 값일 수 있다. ΔExy ij may mean a change amount of a pixel value of a diagonal interpolation pixel having a negative slope, and Exy ij may mean a pixel value of a diagonal interpolation pixel having a negative slope. For example, Exy 11 may be a pixel value of the diagonal interpolation pixel 610a.
또한, 수학식 (4)를 통해 알 수 있듯이 음의 기울기를 갖는 대각선 방향 보간 픽셀의 픽셀 값은 음의 기울기를 갖는 대각선 방향 보간 픽셀의 좌-상측 소스 픽셀의 윤곽선 정보, 좌-상측 소스 픽셀의 픽셀 값, 음의 기울기를 갖는 대각선 방향 보간 픽셀의 우-하측 소스 픽셀의 윤곽선 정보, 우-하측 소스 픽셀의 픽셀 값, 가로 방향 다운스케일링 배율 및 세로 방향 다운스케일링 배율에 기초하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 대각선 방향 보간 픽셀(610a)의 픽셀 값은 대각선 방향 보간 픽셀(610a)의 좌-상측 소스 픽셀(410a)의 픽셀 값 m
11과 윤곽선 정보 △xy
11, 대각선 방향 보간 픽셀(610a)의 우-하측 소스 픽셀(410d)의 픽셀 값 m
22과 윤곽선 정보 △xy
22, 가로 방향 다운스케일링 배율 k
x 및 세로 방향 다운스케일링 배율 ky의 연산을 통해 결정될 수 있다.In addition, as can be seen from Equation (4), the pixel value of the diagonal interpolation pixel having a negative slope is the contour information of the left-upper source pixel of the diagonal interpolation pixel having a negative slope, and the left-upper source pixel of the pixel value. It may be determined based on the pixel value, the contour information of the right-lower source pixel of the diagonal interpolation pixel having a negative slope, the pixel value of the right-lower source pixel, the horizontal downscaling magnification, and the vertical downscaling magnification. For example, the pixel value of the diagonal interpolation pixel 610a is the pixel value m 11 of the upper-left source pixel 410a of the diagonal interpolation pixel 610a, the outline information Δxy 11 , and the diagonal interpolation pixel 610a The pixel value m 22 of the right-lower source pixel 410d of , Δxy 22 , may be determined through calculation of a horizontal downscaling magnification k x and a vertical downscaling magnification ky.
△Eyx
ij는 양의 기울기를 갖는 대각선 방향 보간 픽셀의 픽셀 값 변화량을 의미할 수 있으며 Eyx
ij는 양의 기울기를 갖는 대각선 방향 보간 픽셀의 픽셀 값을 의미할 수 있다. 예를 들어, Eyx
11은 대각선 방향 보간 픽셀(610b)의 픽셀 값일 수 있다. ΔEyx ij may mean a change amount of a pixel value of a diagonal interpolation pixel having a positive slope, and Eyx ij may mean a pixel value of a diagonal interpolation pixel having a positive slope. For example, Eyx 11 may be a pixel value of the diagonal interpolation pixel 610b.
또한, 음의 기울기를 갖는 대각선 방향 보간 픽셀과 유사하게, 양의 기울기를 갖는 대각선 방향 보간 픽셀의 픽셀 값은 양의 기울기를 갖는 대각선 방향 보간 픽셀의 우-상측 소스 픽셀의 윤곽선 정보, 우-상측 소스 픽셀의 픽셀 값, 양의 기울기를 갖는 대각선 방향 보간 픽셀의 좌-하측 소스 픽셀의 윤곽선 정보, 좌-하측 소스 픽셀의 픽셀 값, 가로 방향 다운스케일링 배율 및 세로 방향 다운스케일링 배율에 기초하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 수학식 (4)를 통해 알 수 있듯이, 대각선 방향 보간 픽셀(610b)의 픽셀 값은 대각선 방향 보간 픽셀(610b)의 우-상측 소스 픽셀(410b)의 픽셀 값 m
12과 윤곽선 정보 △yx
12, 대각선 방향 보간 픽셀(610b)의 좌-하측 소스 픽셀(410c)의 픽셀 값 m
21과 윤곽선 정보 △yx
21, 가로 방향 다운스케일링 배율 k
x 및 세로 방향 다운스케일링 배율 ky의 연산을 통해 결정될 수 있다.Also, similar to a diagonal interpolation pixel having a negative slope, the pixel value of a diagonal interpolation pixel having a positive slope is the contour information of the right-top source pixel of the diagonal interpolation pixel having a positive slope, right-top It can be determined based on the pixel value of the source pixel, the contour information of the left-bottom source pixel of the diagonal interpolation pixel having a positive slope, the pixel value of the left-bottom source pixel, the horizontal downscaling factor, and the vertical downscaling factor there is. For example, as can be seen through Equation (4), the pixel value of the diagonal interpolation pixel 610b is the pixel value m 12 of the right-upper source pixel 410b of the diagonal interpolation pixel 610b and the outline information Δyx 12 , the pixel value m 21 of the left-lower source pixel 410c of the diagonal interpolation pixel 610b and the contour information Δyx 21 , the horizontal downscaling factor k x and the vertical downscaling factor ky through the calculation can be decided.
도 6b는 본 개시의 일 실시예에 따른 보간 픽셀을 생성하는 예를 나타낸 도면이다.6B is a diagram illustrating an example of generating an interpolation pixel according to an embodiment of the present disclosure.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 대각선 방향 보간 픽셀을 더 고려하는 경우, 보간 픽셀(620)의 픽셀 값은 수학식 (5)에 의해 결정될 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, when a diagonal interpolation pixel is further considered, the pixel value of the interpolation pixel 620 may be determined by Equation (5).
[수학식 (5)][Equation (5)]
도 6b와 수학식 (5)의 E
ij는 인덱스 (i, j)와 대응하는 위치에 존재하는 보간 픽셀의 픽셀 값일 수 있다. 예를 들어, E
11은 보간 픽셀(640)의 픽셀 값과 대응될 수 있다. E ij in FIG. 6B and Equation (5) may be a pixel value of an interpolation pixel existing at a position corresponding to the index (i, j). For example, E 11 may correspond to a pixel value of the interpolation pixel 640 .
수학식 (5)의 W
1은 세로 방향 보간 픽셀(430a)의 보간 픽셀(620)에 대한 가중치 값과 대응되며, W
2는 세로 방향 보간 픽셀(430b)의 보간 픽셀(620)에 대한 가중치, W
3은 가로 방향 보간 픽셀(420a)의 보간 픽셀(620)에 대한 가중치, W
4는 가로 방향 보간 픽셀(620b)의 보간 픽셀(440)에 대한 가중치와 대응될 수 있다. 이 경우, 각 가중치는 보간 픽셀(440)의 인접 보간 픽셀(420a, 420b, 430a, 430b)에 대한 거리의 비와 대응될 수 있다. 따라서, W
1은 가로 다운스케일링 배율 k
x와 대응되고, W
3은 세로 다운스케일링 배율 k
y와 대응될 수 있다. 또한, W
5는 대각선 방향 보간 픽셀(610a)의 보간 픽셀(440)에 대한 가중치와 대응되고 W
6는 대각선 방향 보간 픽셀(610b)의 보간 픽셀(440)에 대한 가중치와 대응될 수 있다. 이 경우, W
5와 W
6 값은 피타고라스 정리에 의해 결정될 수 있다. W 1 in Equation (5) corresponds to a weight value of the interpolation pixel 620 of the vertical interpolation pixel 430a, W 2 is a weight value of the interpolation pixel 620 of the vertical interpolation pixel 430b, W 3 may correspond to the weight of the interpolation pixel 620 of the horizontal interpolation pixel 420a, and W 4 may correspond to the weight of the interpolation pixel 440 of the horizontal interpolation pixel 620b. In this case, each weight may correspond to a ratio of a distance of the interpolation pixel 440 to the adjacent interpolation pixels 420a, 420b, 430a, and 430b. Accordingly, W 1 may correspond to a horizontal downscaling factor k x , and W 3 may correspond to a vertical downscaling factor k y . Also, W 5 may correspond to a weight of the interpolation pixel 440 of the diagonal interpolation pixel 610a and W 6 may correspond to a weight of the interpolation pixel 440 of the diagonal interpolation pixel 610b. In this case, the values of W 5 and W 6 may be determined by the Pythagorean theorem.
상기 수학식 (5)를 통해 알 수 있듯이, 대각선 방향 보간 픽셀을 더 고려하는 경우, 보간 픽셀의 픽셀 값은 복수의 가로 방향 보간 픽셀의 픽셀 값, 복수의 세로 방향 보간 픽셀의 픽셀, 복수의 대각선 방향 보간 픽셀의 픽셀 값 및 가중치에 기초하여 결정될 수 있다. 구체적으로, 보간 픽셀의 픽셀 값은 보간 픽셀의 상측 가로 방향 보간 픽셀의 픽셀 값, 하측 가로 방향 보간 픽셀의 픽셀 값, 좌측 세로 방향 보간 픽셀의 픽셀 값, 우측 세로 방향 보간 픽셀의 픽셀 값, 음의 기울기를 갖는 대각선 방향 보간 픽셀의 픽셀 값, 양의 기울기를 갖는 대각선 방향 보간 픽셀의 픽셀 값 및 가중치에 기초하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 보간 픽셀(620)의 픽셀 값은 가로 방향 보간 픽셀(420a, 420b)의 픽셀 값 Ex
11, Ex
21, 세로 방향 보간 픽셀(430a, 430b)의 픽셀 값 Ey
11, Ey
12, 대각선 방향 보간 픽셀(610a, 610b)의 픽셀 값 E
xy11, E
yx11 및 가중치 W
1,
W
2, W
3, W
4, W5, W6의 연산을 통해 결정될 수 있다.As can be seen from Equation (5), when diagonal interpolation pixels are further considered, the pixel values of the interpolation pixels are pixel values of a plurality of horizontal interpolation pixels, pixels of a plurality of vertical interpolation pixels, and a plurality of diagonals. The directional interpolation may be determined based on pixel values and weights of pixels. Specifically, the pixel value of the interpolation pixel is the pixel value of the upper horizontal interpolation pixel of the interpolation pixel, the pixel value of the lower horizontal interpolation pixel, the pixel value of the left vertical interpolation pixel, the pixel value of the right vertical interpolation pixel, negative It may be determined based on a pixel value of a diagonal interpolation pixel having a slope, a pixel value of a diagonal interpolation pixel having a positive slope, and a weight. For example, the pixel values of the interpolation pixel 620 are the pixel values Ex 11 , Ex 21 of the horizontal interpolation pixels 420a, 420b , the pixel values Ey 11 , Ey 12 of the vertical interpolation pixels 430a, 430b diagonal pixel values E xy11 , E yx11 and weight W 1 of directional interpolated pixels 610a , 610b , It may be determined through the operation of W 2 , W 3 , W 4 , W5 , and W6 .
도 6c는 본 개시의 일 실시예에 따른 보간 픽셀이 생성된 예를 나타낸 도면이다.6C is a diagram illustrating an example in which an interpolation pixel is generated according to an embodiment of the present disclosure.
도 4b와 유사하게, 단계 S520 및 단계 S530 단계를 거친 후 4x4 픽셀로 구성된 패치는 확장 패치(630)로 확장 될 수 있다. 확장 패치(630)는 보간 과정을 거친 후의 패치로서, 복수의 소스 픽셀, 복수의 가로 방향 보간 픽셀, 복수의 세로 방향 보간 픽셀, 복수의 대각선 방향 보간 픽셀 및 복수의 보간 픽셀을 포함할 수 있다. 이 경우, 도 6cb의 각 가로 방향 보간 픽셀, 세로 방향 보간 픽셀 대각선 방향 보간 픽셀 및 소스 픽셀을 보간 하는 방법은 모두 도 5, 도 6a 및 도 6b를 참조하여 설명한 소스 픽셀을 보간하는 방법을 통해 수행될 수 있다.Similar to FIG. 4B , after steps S520 and S530 , a patch composed of 4x4 pixels may be expanded into an extended patch 630 . The extended patch 630 is a patch after the interpolation process, and may include a plurality of source pixels, a plurality of horizontal interpolation pixels, a plurality of vertical interpolation pixels, a plurality of diagonal interpolation pixels, and a plurality of interpolation pixels. In this case, the method of interpolating each horizontal interpolation pixel, the vertical interpolation pixel, the diagonal interpolation pixel, and the source pixel of FIG. 6CB is performed through the method of interpolating the source pixel described with reference to FIGS. 5, 6A, and 6B. can be
복수의 보간 픽셀의 픽셀 값이 결정되면, 디스플레이 장치(100)는 최종적으로 적응적 필터를 적용하여 중심 보간 픽셀(640)의 픽셀 값을 결정하고 확장 패치(630)를 중심 보간 픽셀(640)로 다운스케일링 하여 영상을 다운스케일링 할 수 있다. 본 개시에서, 중심 보간 픽셀(660)은 확장 패치(630) 내의 복수의 보간 픽셀 중 기하학적으로 가운데에 위치한 픽셀일 수 있다. 따라서, 중심 보간 픽셀(640)의 위치는 픽셀 값 E
22를 갖는 보간 픽셀의 위치와 동일할 수 있다.When the pixel values of the plurality of interpolation pixels are determined, the display apparatus 100 finally applies the adaptive filter to determine the pixel values of the central interpolation pixel 640 and converts the extended patch 630 into the central interpolation pixel 640 . You can downscale the image by downscaling. In the present disclosure, the central interpolation pixel 660 may be a geometrically centered pixel among a plurality of interpolation pixels in the extended patch 630 . Accordingly, the position of the central interpolation pixel 640 may be the same as the position of the interpolation pixel having the pixel value E 22 .
다시 도 5를 참조하면, 단계 S520 및 S530에서 복수의 보간 픽셀의 픽셀 값이 결정되면, 디스플레이 장치(100)는 단계 S540에서 적응적 필터를 적용하여 중심 보간 픽셀(640)의 픽셀 값을 결정할 수 있다. Referring back to FIG. 5 , when the pixel values of the plurality of interpolation pixels are determined in steps S520 and S530 , the display apparatus 100 applies the adaptive filter in step S540 to determine the pixel values of the central interpolation pixel 640 . there is.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 중심 보간 픽셀(640)의 픽셀 값은 확장 패치(630) 내의, 대각선 방향 보간 픽셀을 제외한, 모든 픽셀에 적응적 필터를 적용하여 결정될 수 있다. 구체적으로, 중심 보간 픽셀(640)의 픽셀 값은 확장 패치(630) 내의 모든 소스 픽셀, 가로 방향 보간 픽셀, 세로 방향 보간 픽셀 및 보간 픽셀에 적응적 필터를 적용하여 결정될 수 있다. 적응적 필터를 적용하여 중심 보간 픽셀의 픽셀 값을 결정하는 방법에 관하여는 도 3을 통해 설명하였으므로 자세한 설명은 생략한다.According to an embodiment of the present disclosure, the pixel value of the central interpolation pixel 640 may be determined by applying an adaptive filter to all pixels in the extended patch 630 , except for the diagonal interpolation pixel. Specifically, the pixel value of the central interpolation pixel 640 may be determined by applying an adaptive filter to all source pixels, horizontal interpolation pixels, vertical interpolation pixels, and interpolation pixels in the extended patch 630 . Since the method of determining the pixel value of the central interpolation pixel by applying the adaptive filter has been described with reference to FIG. 3 , a detailed description thereof will be omitted.
중심 보간 픽셀(640)의 픽셀 값이 결정되면, 단계 S550에서 디스플레이 장치(100)는 영상을 중심 보간 픽셀로 구성된 영상으로 다운스케일링할 수 있다. 구체적으로, 디스플레이 장치(100)는 확장 패치(630)를 중심 보간 픽셀(640)로 다운스케일링 함으로써 영상을 다운스케일링할 수 있다. 입력 영상을 다운스케일링하기 위해 복수의 확장 패치가 생성될 수 있으며 복수의 확장 패치는 서로 일부가 중첩될 수 있으므로 디스플레이 장치(100)는 비 정수 배율로 다운스케일링된 영상을 획득할 수 있다.When the pixel value of the central interpolation pixel 640 is determined, in operation S550 , the display apparatus 100 may downscale the image to an image including the central interpolation pixel. Specifically, the display apparatus 100 may downscale the image by downscaling the extended patch 630 to the central interpolation pixel 640 . In order to downscale the input image, a plurality of extended patches may be generated and the plurality of extended patches may partially overlap each other, so that the display apparatus 100 may obtain a downscaled image with a non-integer magnification.
본 개시의 다양한 실시예들은 기기(machine)(예를 들어, 디스플레이 장치(100) 또는 컴퓨터)에 의해 읽을 수 있는 저장 매체(storage medium)(예를 들어, 메모리)에 저장된 하나 이상의 명령어들을 포함하는 소프트웨어로서 구현될 수 있다. 예를 들면, 기기의 프로세서(예를 들어, 프로세서(120))는, 저장 매체로부터 저장된 하나 이상의 명령어들 중 적어도 하나의 명령을 호출하고, 그것을 실행할 수 있다. 이것은 기기가 상기 호출된 적어도 하나의 명령어에 따라 적어도 하나의 기능을 수행하도록 운영되는 것을 가능하게 한다. 상기 하나 이상의 명령어들은 컴파일러에 의해 생성된 코드 또는 인터프리터에 의해 실행될 수 있는 코드를 포함할 수 있다. 기기로 읽을 수 있는 저장매체는, 비일시적(non-transitory) 저장매체의 형태로 제공될 수 있다. 여기서, '비일시적 저장매체'는 실재(tangible)하는 장치이고, 신호(signal)(예를 들어, 전자기파)를 포함하지 않는다는 것을 의미할 뿐이며, 이 용어는 데이터가 저장매체에 반영구적으로 저장되는 경우와 임시적으로 저장되는 경우를 구분하지 않는다. 예를 들어, '비일시적 저장매체'는 데이터가 임시적으로 저장되는 버퍼를 포함할 수 있다.Various embodiments of the present disclosure include one or more instructions stored in a storage medium (eg, memory) readable by a machine (eg, the display device 100 or a computer). It can be implemented as software. For example, the processor (eg, the processor 120 ) of the device may call at least one of the one or more instructions stored from the storage medium and execute it. This makes it possible for the device to be operated to perform at least one function according to the at least one command called. The one or more instructions may include code generated by a compiler or code executable by an interpreter. The device-readable storage medium may be provided in the form of a non-transitory storage medium. Here, 'non-transitory storage medium' is a tangible device and only means that it does not include a signal (eg, electromagnetic wave), and this term means that data is semi-permanently stored in the storage medium. and temporary storage. For example, the 'non-transitory storage medium' may include a buffer in which data is temporarily stored.
일 실시예에 따르면, 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 방법은 컴퓨터 프로그램 제품(computer program product)에 포함되어 제공될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 상품으로서 판매자 및 구매자 간에 거래될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체(예를 들어, compact disc read only memory (CD-ROM))의 형태로 배포되거나, 또는 어플리케이션 스토어(예: 플레이 스토어
TM)를 통해 또는 두개의 사용자 장치들(예: 스마트폰들) 간에 직접, 온라인으로 배포(예: 다운로드 또는 업로드)될 수 있다. 온라인 배포의 경우에, 컴퓨터 프로그램 제품(예: 다운로더블 앱(downloadable app))의 적어도 일부는 제조사의 서버, 어플리케이션 스토어의 서버, 또는 중계 서버의 메모리와 같은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체에 적어도 일시 저장되거나, 임시적으로 생성될 수 있다.According to one embodiment, the method according to various embodiments disclosed in this document may be provided as included in a computer program product. Computer program products may be traded between sellers and buyers as commodities. The computer program product is distributed in the form of a machine-readable storage medium (eg compact disc read only memory (CD-ROM)), or via an application store (eg Play Store TM ) or on two user devices. It can be distributed (eg downloaded or uploaded) directly or online between devices (eg smartphones). In the case of online distribution, at least a portion of the computer program product (eg, a downloadable app) is stored at least in a machine-readable storage medium, such as a memory of a manufacturer's server, a server of an application store, or a relay server. It may be temporarily stored or temporarily created.
이상에서와 같이 첨부된 도면을 참조하여 개시된 실시예들을 설명하였다. 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 개시의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고도, 개시된 실시예들과 다른 형태로 본 개시가 실시될 수 있음을 이해할 것이다. 개시된 실시예들은 예시적인 것이며, 한정적으로 해석되어서는 안 된다.The disclosed embodiments have been described with reference to the accompanying drawings as described above. Those of ordinary skill in the art to which the present disclosure pertains will understand that the present disclosure may be practiced in other forms than the disclosed embodiments without changing the technical spirit or essential features of the present disclosure. The disclosed embodiments are illustrative and should not be construed as limiting.
Claims (15)
- 영상을 다운스케일링하는 방법에 있어서,A method for downscaling an image, comprising:상기 영상의 소스 픽셀의 가로 및 세로 방향으로 2차 미분 필터를 적용하여 상기 소스 픽셀의 윤곽선 정보를 추출하는 단계;extracting contour information of the source pixel by applying a second-order differential filter in horizontal and vertical directions of the source pixel of the image;상기 소스 픽셀의 픽셀 값, 상기 윤곽선 정보 및 다운스케일링 배율에 기초하여 복수의 가로 방향 보간 픽셀의 픽셀 값 및 복수의 세로 방향 보간 픽셀의 픽셀 값을 결정하는 단계;determining pixel values of a plurality of horizontal interpolation pixels and pixel values of a plurality of vertical interpolation pixels based on the pixel values of the source pixels, the outline information, and a downscaling factor;상기 복수의 가로 방향 보간 픽셀의 픽셀 값, 상기 복수의 세로 방향 보간 픽셀의 픽셀 값 및 가중치에 기초하여 복수의 보간 픽셀의 픽셀 값을 결정하는 단계;determining pixel values of a plurality of interpolation pixels based on pixel values of the plurality of horizontal interpolation pixels, pixel values of the plurality of vertical interpolation pixels, and weights;상기 소스 픽셀, 상기 복수의 가로 방향 보간 픽셀, 상기 복수의 세로 방향 보간 픽셀 및 상기 복수의 보간 픽셀에 적응적 필터를 적용하여 중심 보간 픽셀의 픽셀 값을 결정하는 단계; 및determining a pixel value of a central interpolation pixel by applying an adaptive filter to the source pixel, the plurality of horizontal interpolation pixels, the plurality of vertical interpolation pixels, and the plurality of interpolation pixels; and상기 영상을 상기 중심 보간 픽셀로 구성된 영상으로 다운스케일링하는 단계를 포함하는, 영상을 다운스케일링하는 방법.downscaling the image to an image composed of the central interpolated pixels.
- 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,상기 윤곽선 정보는 현재 소스 픽셀의 인접 소스 픽셀에 대한 픽셀 값 변화량인, 영상을 다운스케일링하는 방법.The method of claim 1, wherein the outline information is a pixel value change amount with respect to an adjacent source pixel of a current source pixel.
- 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,각 가로 방향 보간 픽셀의 픽셀 값은 상기 가로 방향 보간 픽셀의 좌측 소스 픽셀의 윤곽선 정보, 상기 좌측 소스 픽셀의 픽셀 값, 상기 가로 방향 보간 픽셀의 우측 소스 픽셀의 윤곽선 정보, 상기 우측 소스 픽셀의 픽셀 값 및 가로 방향 다운스케일링 배율에 기초하여 결정되는, 영상을 다운스케일링하는 방법.The pixel value of each horizontal interpolation pixel includes outline information of a left source pixel of the horizontal interpolation pixel, a pixel value of the left source pixel, outline information of a right source pixel of the horizontal interpolation pixel, and a pixel value of the right source pixel and a method for downscaling an image, which is determined based on a horizontal downscaling factor.
- 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,각 세로 방향 보간 픽셀의 픽셀 값은 상기 세로 방향 보간 픽셀의 상측 소스 픽셀의 윤곽선 정보, 상기 상측 소스 픽셀의 픽셀 값, 상기 세로 방향 보간 픽셀의 하측 소스 픽셀의 윤곽선 정보, 상기 하측 소스 픽셀의 픽셀 값 및 세로 방향 다운스케일링 배율에 기초하여 결정되는, 영상을 다운스케일링하는 방법.The pixel value of each vertical interpolation pixel includes outline information of an upper source pixel of the vertical interpolation pixel, a pixel value of the upper source pixel, outline information of a lower source pixel of the vertical interpolation pixel, and a pixel value of the lower source pixel and a method for downscaling an image, which is determined based on a vertical downscaling factor.
- 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,각 보간 픽셀의 픽셀 값은 상기 보간 픽셀의 상측 가로 방향 보간 픽셀의 픽셀 값, 하측 가로 방향 보간 픽셀의 픽셀 값, 상기 보간 픽셀의 좌측 세로 방향 보간 픽셀의 픽셀 값, 우측 세로 방향 보간 픽셀의 픽셀 값 및 상기 가중치에 기초하여 결정되는, 영상을 다운스케일링하는 방법.The pixel value of each interpolation pixel is the pixel value of the upper horizontal interpolation pixel of the interpolation pixel, the pixel value of the lower horizontal interpolation pixel, the pixel value of the left vertical interpolation pixel of the interpolation pixel, and the pixel value of the right vertical interpolation pixel and a method for downscaling an image, which is determined based on the weight.
- 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,상기 2차 미분 필터는 가우시안 형태의 커널을 가지며 상기 커널 값의 합은 0인, 영상을 다운스케일링하는 방법.The second-order differential filter has a Gaussian-shaped kernel and the sum of the kernel values is 0. The method of downscaling an image.
- 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,상기 가중치는 각 보간 픽셀의 인접 보간 픽셀에 대한 거리에 기초하여 결정되는, 영상을 다운스케일링하는 방법.wherein the weight is determined based on a distance of each interpolated pixel to an adjacent interpolated pixel.
- 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,상기 소스 픽셀의 윤곽선 정보를 추출하는 단계는,The step of extracting the outline information of the source pixel comprises:상기 소스 픽셀의 대각선 방향으로 상기 2차 미분 필터를 적용하여 상기 소스 픽셀의 윤곽선 정보를 추출하는 단계를 포함하며,and extracting contour information of the source pixel by applying the second-order differential filter in a diagonal direction of the source pixel,상기 복수의 보간 픽셀의 픽셀 값을 결정하는 단계는,The step of determining pixel values of the plurality of interpolation pixels includes:상기 소스 픽셀의 픽셀 값, 상기 윤곽선 정보, 가로 방향 다운스케일링 배율 및 세로 방향 다운스케일링 배율에 기초하여 복수의 대각선 방향 보간 픽셀의 픽셀 값을 결정하는 단계; 및determining pixel values of a plurality of diagonal interpolation pixels based on the pixel values of the source pixels, the outline information, a horizontal downscaling magnification, and a vertical downscaling magnification; and상기 복수의 가로 방향 보간 픽셀의 픽셀 값, 상기 복수의 세로 방향 보간 픽셀의 픽셀 값, 상기 복수의 대각선 방향 보간 픽셀의 픽셀 값 및 가중치에 기초하여 상기 복수의 보간 픽셀의 픽셀 값을 결정하는 단계를 포함하는, 영상을 다운스케일링하는 방법.determining pixel values of the plurality of interpolation pixels based on pixel values of the plurality of horizontal interpolation pixels, pixel values of the plurality of vertical interpolation pixels, and pixel values and weights of the plurality of diagonal interpolation pixels; A method of downscaling an image, including.
- 제 8 항에 있어서,9. The method of claim 8,상기 복수의 복수의 대각선 방향 보간 픽셀의 픽셀 값 중 제 1 대각선 방향 보간 픽셀 값은 상기 제 1 대각선 방향 보간 픽셀의 좌-상측 소스 픽셀의 윤곽선 정보, 상기 좌-상측 소스 픽셀의 픽셀 값, 상기 제 1 대각선 방향 보간 픽셀의 우-하측 소스 픽셀의 윤곽선 정보, 상기 우-하측 소스 픽셀의 픽셀 값, 상기 가로 방향 다운스케일링 배율 및 상기 세로 방향 다운스케일링 배율에 기초하여 결정되며,Among the pixel values of the plurality of diagonal interpolation pixels, a first diagonal interpolation pixel value includes contour information of a left-upper source pixel of the first diagonal interpolation pixel, a pixel value of the left-upper source pixel, and the first diagonal interpolation pixel value. 1 is determined based on contour information of a right-lower source pixel of a diagonal interpolation pixel, a pixel value of the right-lower source pixel, the horizontal downscaling factor, and the vertical downscaling factor,상기 복수의 대각선 방향 보간 픽셀의 픽셀 값 중 제 2 대각선 방향 보간 픽셀 값은 상기 제 2 대각선 방향 보간 픽셀의 우-상측 소스 픽셀의 윤곽선 정보, 상기 우-상측 소스 픽셀의 픽셀 값, 상기 제 2 대각선 방향 보간 픽셀의 좌-하측 소스 픽셀의 윤곽선 정보, 상기 좌-하측 소스 픽셀의 픽셀 값, 상기 가로 방향 다운스케일링 배율 및 상기 세로 방향 다운스케일링 배율에 기초하여 결정되는, 영상을 다운스케일링하는 방법.Among the pixel values of the plurality of diagonal interpolation pixels, a second diagonal interpolation pixel value includes contour information of a right-upper source pixel of the second diagonal interpolation pixel, a pixel value of the right-upper source pixel, and the second diagonal line. A method for downscaling an image, which is determined based on contour information of a left-bottom source pixel of a directional interpolation pixel, a pixel value of the left-bottom source pixel, the horizontal downscaling factor, and the vertical downscaling factor.
- 제 8 항에 있어서,9. The method of claim 8,상기 가중치는 각 보간 픽셀의 인접 보간 픽셀에 대한 거리 및 인접 소스 픽셀에 대한 거리에 기초하여 결정되는, 영상을 다운스케일링하는 방법.wherein the weight is determined based on a distance of each interpolation pixel to an adjacent interpolated pixel and a distance to an adjacent source pixel.
- 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,상기 적응적 필터는 양방향 필터(bilateral filter)와 레인지 필터(range filter)의 컨벌루션 연산을 통해 결정되는, 영상을 다운스케일링하는 방법.The method of downscaling an image, wherein the adaptive filter is determined through a convolution operation of a bilateral filter and a range filter.
- 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,상기 중심 보간 픽셀은 상기 복수의 보간 픽셀 중 기하학적으로 중심에 위치한 픽셀이며,The central interpolation pixel is a geometrically centered pixel among the plurality of interpolation pixels,상기 다운스케일링하는 단계는, 상기 소스 픽셀, 상기 복수의 가로 방향 보간 픽셀, 상기 복수의 세로 방향 보간 픽셀 및 상기 복수의 보간 픽셀로 구성된7x7 패치를 상기 중심 보간 픽셀로 구성된 하나의 픽셀로 다운스케일링하는 단계를 포함하는, 영상을 다운스케일링하는 방법.The downscaling includes downscaling a 7x7 patch composed of the source pixel, the plurality of horizontal interpolation pixels, the plurality of vertical interpolation pixels, and the plurality of interpolation pixels to one pixel composed of the central interpolation pixel. A method for downscaling an image, comprising the steps of:
- 영상을 다운스케일링하는 디스플레이 장치에 있어서,A display device for downscaling an image, comprising:상기 영상의 소스 픽셀의 가로 및 세로 방향으로 2차 미분 필터를 적용하여 상기 소스 픽셀의 윤곽선 정보를 추출하는 윤곽선 정보 추출부;an outline information extraction unit for extracting outline information of the source pixel by applying a second-order differential filter in horizontal and vertical directions of the source pixel of the image;상기 소스 픽셀의 픽셀 값, 상기 윤곽선 정보 및 다운스케일링 배율에 기초하여 복수의 가로 방향 보간 픽셀의 픽셀 값 및 복수의 세로 방향 보간 픽셀의 픽셀 값을 결정하고, determine pixel values of a plurality of horizontal interpolation pixels and pixel values of a plurality of vertical interpolation pixels based on the pixel values of the source pixels, the outline information, and a downscaling factor;상기 복수의 가로 방향 보간 픽셀의 픽셀 값, 상기 복수의 세로 방향 보간 픽셀의 픽셀 값 및 가중치에 기초하여 복수의 보간 픽셀의 픽셀 값을 결정하는, 보간부; 및an interpolator configured to determine pixel values of a plurality of interpolation pixels based on pixel values of the plurality of horizontal interpolation pixels, pixel values of the plurality of vertical interpolation pixels, and weights; and상기 소스 픽셀, 상기 복수의 가로 방향 보간 픽셀, 상기 복수의 세로 방향 보간 픽셀 및 상기 복수의 보간 픽셀에 적응적 필터를 적용하여 중심 보간 픽셀의 픽셀 값을 결정하고, 상기 영상을 상기 중심 보간 픽셀로 구성된 영상으로 다운스케일링하는 다운스케일링부 포함하는, 영상을 다운스케일링하는 디스플레이 장치.a pixel value of a central interpolation pixel is determined by applying an adaptive filter to the source pixel, the plurality of horizontal interpolation pixels, the plurality of vertical interpolation pixels, and the plurality of interpolation pixels, and the image is converted to the central interpolation pixel A display device for downscaling an image, comprising a downscaling unit for downscaling the configured image.
- 제 13 항에 있어서,14. The method of claim 13,상기 윤곽선 정보는 현재 소스 픽셀의 인접 소스 픽셀에 대한 픽셀 값 변화량인, 영상을 다운스케일링하는 디스플레이 장치.wherein the outline information is a pixel value change amount with respect to an adjacent source pixel of a current source pixel.
- 영상을 다운스케일링하는 명령어들이 저장된 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 있어서, 디스플레이 장치로 하여금:A computer-readable recording medium storing instructions for downscaling an image, comprising:상기 영상의 소스 픽셀의 가로 및 세로 방향으로 2차 미분 필터를 적용하여 상기 소스 픽셀의 윤곽선 정보를 추출하는 동작;extracting contour information of the source pixel by applying a second-order differential filter in horizontal and vertical directions of the source pixel of the image;상기 소스 픽셀의 픽셀 값, 상기 윤곽선 정보 및 다운스케일링 배율에 기초하여 복수의 가로 방향 보간 픽셀의 픽셀 값 및 복수의 세로 방향 보간 픽셀의 픽셀 값을 결정하는 동작;determining pixel values of a plurality of horizontal interpolation pixels and pixel values of a plurality of vertical interpolation pixels based on the pixel values of the source pixels, the outline information, and a downscaling factor;상기 복수의 가로 방향 보간 픽셀의 픽셀 값, 상기 복수의 세로 방향 보간 픽셀의 픽셀 값 및 가중치에 기초하여 복수의 보간 픽셀의 픽셀 값을 결정하는 동작;determining pixel values of a plurality of interpolation pixels based on pixel values of the plurality of horizontal interpolation pixels, pixel values of the plurality of vertical interpolation pixels, and weights;상기 소스 픽셀, 상기 복수의 가로 방향 보간 픽셀, 상기 복수의 세로 방향 보간 픽셀 및 상기 복수의 보간 픽셀에 적응적 필터를 적용하여 중심 보간 픽셀의 픽셀 값을 결정하는 동작; 및determining a pixel value of a central interpolation pixel by applying an adaptive filter to the source pixel, the plurality of horizontal interpolation pixels, the plurality of vertical interpolation pixels, and the plurality of interpolation pixels; and상기 영상을 상기 중심 보간 픽셀로 구성된 영상으로 다운스케일링하는 동작을 수행하도록 하기 위한, 명령어들이 저장된 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체.A computer-readable recording medium having stored thereon instructions for performing an operation of downscaling the image to an image composed of the central interpolation pixel.
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