KR100416229B1 - 컬러 영상 처리 시스템에서의 알.지.비 변환 회로 - Google Patents

Abstract

컬러 영상 처리 시스템에서의 RGB 변환 회로를 개시한다.

본 발명은 YCbCr 포맷을 RGB 포맷으로 변환하는 컬러 영상 처리 시스템에서의 RGB 변환 회로에 있어서, YCbCr 성분의 비트값을 n회(n은 1 내지 7) 우측으로 시프트하고 부호 비트 확장하는 2M개의 부호 비트 확장 수단과; 부호 비트 확장 수단과 연결되며, n회 우측으로 시프트한 비트값 간을 상호 덧셈값으로 근사화하는 3M개의 덧셈기와; 3M개의 덧셈기와 연결되는 M개의 NOT-게이트로 이루어진다. 즉, 본 발명은 2진수 체계의 특성을 이용하여 각 비트의 교차 연결, 비트 확장, 곱셈기 없이 덧셈기의 직렬 연결만으로 YCbCr-RGB 변환을 구현할 수 있을 뿐만 아니라, YCbCr-RGB 변환을 FPGA 상에서 효과적으로 구현할 수 있으며, 부동 소수점 연산 과정이 생략되므로 연산 시간과 소프트웨어 개발 시간을 줄일 수 있는 효과가 있다.

Description

컬러 영상 처리 시스템에서의 알.지.비 변환 회로{RGB FORMAT CONVERTER FOR IMAGE PROCESSING}

본 발명은 RGB 변환 회로에 관한 것으로, 특히, 컬러 영상 처리를 위한 표준 포맷인 YCbCr 포맷을 또 다른 표준 포맷인 RGB 포맷으로 실시간 변환시키는데 적합한 컬러 영상 처리 시스템에서의 RGB 변환 회로에 관한 것이다.

통상적인 YCbCr-RGB 변환기는 자체의 변환 행렬내의 계수를 근사화하여 곱셈기와 덧셈기의 조합을 통해 구현된다.

그러나, 이러한 구현 방식에서는 곱셈기가 필수적으로 구비되어야만 하고, 부동 소수점 연산 과정이 필요한 바, 연산 시간과 소프트웨어 개발 시간이 필요 이상 늘어난다는 문제가 제기되었다.

본 발명은 상술한 문제들을 해결하기 위해 안출한 것으로, 2진수 체계의 특성을 이용하여 각 비트의 교차 연결, 비트 확장, 곱셈기 없이 덧셈기의 직렬 연결만으로 YCbCr-RGB 변환을 구현하도록 한 컬러 영상 처리 시스템에서의 RGB 변환 회로를 제공하는데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, YCbCr 포맷을 RGB 포맷으로 변환하는 컬러 영상 처리 시스템에서의 RGB 변환 회로에 있어서, YCbCr 성분의 비트값을 n회 우측으로 시프트하고 부호 비트 확장하는 2M개의 부호 비트 확장 수단과; 부호 비트 확장 수단과 연결되며, n회 우측으로 시프트한 비트값 간을 상호 덧셈값으로 근사화하는 3M개의 덧셈기와; 3M개의 덧셈기와 연결되는 M개의 NOT-게이트로 이루어지는 것을 특징으로 하는 컬러 영상 처리 시스템에서의 RGB 변환 회로를 제공한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 RGB 변환 회로도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 덧셈기

200 : NOT 게이트

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.

먼저, 본 발명은 YCbCr-RGB 변환 행렬에서 각 계수들과 변수간의 곱셈을, 1.0과 변수간의 곱셈값을 우측으로 n회 시프트한 것간의 상호 덧셈으로 근사화시킨다는 것으로, 이러한 기술적 사상으로부터 본 발명의 목적으로 하는 바를 용이하게 달성할 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 RGB 변환 회로도로서,YCbCr포맷(Cb, Cr, Y), 부호 비트 확장기(w₃, w₄, w₁, w₇), 6개의 덧셈기(100), 2개의 NOT 게이트(200), 그리고, RGB 포맷(R, G, B)으로 구성된다.

이러한 도 1의 하드웨어 구조를 변환 행렬 형태로 표현하면 다음 수학식 1과 같다.

R = 1.0Y + 0.0Cb + 1.0Cr

G = 1.0·Y - (w₃+w₄)·Cb - (w₁+w₇)·Cr

B = 1.0·Y + 1.0·Cb

이하에서는, 수학식 1과 같은 본 발명에 따른 RGB 변환 회로를 나타내는 변환 행렬을 구현하는 과정을 보다 구체적으로 설명하기로 한다

먼저, 일반적인 YCbCr-RGB 변환 행렬은 다음 수학식 2와 같이 표현될 수 있다.

R = 1.0·Y + 0.0·Cb + 1.0·Cr

G = 1.0·Y - 0.1864·Cb - 0.5085·Cr

B = 1.0·Y + 1.0·Cb

이러한 수학식 2를 1.0과 변수간의 곱셈값을 우측으로 n회 시프트한 것간의 상호 덧셈으로 근사화시킨다.

예를 들어, 0.5625·Y는 1.0·Y를 1회 우측으로 시프트한 경우와 4회 우측으로 시프트한 경우간의 합으로 파악될 수 있다. 이때, 비어지게 되는 상위 비트들은 최고차 비트로 채워 넣는 부호 비트 확장으로 구현한다. 이는 다음 수학식 3으로 표현될 수 있다.

0.5625·Y = 0.5·Y + 0.0625·Y

여기서, 우측으로 1회 시프트한 경우와 우측으로 4회 시프트한 경우를 살펴보면, 1회 우측으로 시프트할 때마다 2^-1씩 변수를 곱하는 것과 같은 효과를 가짐을 알 수 있다.

따라서, n회 우측으로 시프트하고 부호 비트 확장을 한 경우를 w_n이라 가정하면, 수학식 3은 다음 수학식 4와 같이 변환될 수 있다.

0.5625·Y = w₁·Y + w₄·Y

본 발명에서는 8비트 YCbCr 포맷을 대상으로 하고 있으므로 n이 1부터 7까지의 값을 가질 때 w_n값을 살펴보면 다음 표 1과 같다.

	w1	w2	w3	w4	w5	w6	w7
계수값	0.5	0.25	0.125	0.0625	0.03125	0.015625	0.0078125

따라서, 수학식 2에 나타나는 YCbCr-RGB 변환식은, 0.1864의 경우 0.125와 0.0625와의 합인 0.1875로 근사화 될 수 있고, 0.5085는 0.5와 0.0078125로 근사화 될 수 있는 바, 상술한 바와 같은 수학식 1로 구현될 수 있는 것이다.

이상 설명한 기술 사상을 토대로 YCbCr-RGB 변환기를 VHDL 코드의 합성을 통해 구현할 수 있을 것이다.

이상, 본 발명을 실시예에 근거하여 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되는 것이 아니라, 그 요지를 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 변형이 가능한 것은 물론이다.

따라서, 본 발명은 YCbCr-RGB 변환을 FPGA 상에서 효과적으로 구현할 수 있으며, 부동 소수점 연산 과정이 생략되므로 연산 시간과 소프트웨어 개발 시간을 줄일 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. YCbCr 포맷을 RGB 포맷으로 변환하는 컬러 영상 처리 시스템에서의 RGB 변환 회로에 있어서,

   YCbCr 성분의 비트값을 n회(n은 1 내지 7) 우측으로 시프트하고 부호 비트 확장하는 2M개의 부호 비트 확장 수단과;

   상기 부호 비트 확장 수단과 연결되며, 상기 n회 우측으로 시프트한 비트값 간을 상호 덧셈값으로 근사화하는 3M개의 덧셈기와;

   상기 3M개의 덧셈기와 연결되는 M개의 NOT-게이트로 이루어지는 것을 특징으로 하는 컬러 영상 처리 시스템에서의 RGB 변환 회로.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 RGB 변환 회로의 변환 행렬은,

   R = 1.0·Y + 0.0·Cb + 1.0·Cr

   G = 1.0·Y - (w₃+w₄)·Cb - (w₁+w₇)·Cr

   B = 1.0·Y + 1.0·Cb

   로 구현되는 것을 특징으로 하는 컬러 영상 처리 시스템에서의 RGB 변환 회로.