KR20020004246A - 에지 향상을 위한 2차원 혼합 보간 장치 및 그 방법 - Google Patents

에지 향상을 위한 2차원 혼합 보간 장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

에지 향상을 위한 2차원 혼합 보간 장치 및 그 방법이 개시된다. 본 발명에 따른 2차원 혼합 보간 장치는 입력단자를 통하여 입력되는 영상신호의 화소간의 에지 정보를 검출하여, 검출된 에지 정보를 소정의 에지 패턴에 따라 변형하고, 보간될 화소를 중심으로 인접한 복수개의 화소들 사이에 존재하는 변형된 에지 패턴에 따라 복수의 2차원 비선형 보간 계수를 구하고, 보간될 화소를 중심으로 주변의 복수의 화소들 사이에 에지의 존재 유/무를 나타내는 에지신호를 발생하는 에지 검출 및 비선형 보간 계수 발생부; 보간될 화소를 중심으로 하는 n*n의 화소들과 수직 및 수평 보간 계수들을 곱하여 선형 보간을 수행하는 선형 보간부; 복수의 2차원 비선형 보간 계수를 각각 주변 화소들에 곱하여 에지 부근에서의 보간을 수행하는 비선형 보간부; 및 에지신호에 응답하여 선형 보간부 또는 비선형 보간부에서 보간된 화소를 선택 출력하는 멀티플렉서를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따른 2차원 혼합 보간 장치 및 그 방법은 보간될 화소의 근방에 그래픽 에지가 존재하는 가에 따라 선택적으로 선형 보간 또는 비선형 보간을 수행함으로써, 그래픽과 자연영상이 혼재된 영상에서 영상의 확대에 따른 그래픽 에지의 열화없이 선명도를 유지한 그래픽 영상을 재현할 수 있다.

Description

에지 향상을 위한 2차원 혼합 보간 장치 및 그 방법{Hybrid interpolator of 2 dimensions for edge enhancement and method thereof}
본 발명은 영상(Image) 확대(zoom)에 관한 것으로, 특히 그래픽과 자연영상(Natural Image)이 혼재된 영상에서의 영상확대를 위한 2차원 혼합 보간 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
최근에 멀티미디어 개인용 컴퓨터(PC)가 일반화됨에 따라 그래픽 또는 텍스트와 자연영상이 혼합되어 있는 복잡한 영상들에 대한 영상처리가 이루어지고 있다. 한편 영상의 크기를 디지털 적으로 확대(Zoom)하기 위해 보간(Interpolation)을 행하는 경우 영상의 에지 정보가 약해지기 때문에, 그래픽이나 텍스트와 같이 에지 정보가 중요한 영역에서는 에지의 선명도를 유지하는 것이 필요하다.
한편, 종래의 일반적인 2차원 선형 보간(2-D Linear Interpolation)에 의해 영상을 확대할 경우, 자연 영상 영역에서는 스무딩(smoothing) 효과로 인해 잡음이 제거된 부드러운 영상을 재현할 수 있다. 그러나, 그래픽 영상 영역에서는 고주파 성분의 손실로 인해 에지 성분이 무뎌지는 열화(degradation) 현상이 더 크게 나타난다는 문제점이 있다.
따라서, 자연 영상 영역에서는 보간을 통한 스무딩 효과로 잡음이 제거된 부드러운 영상을 재현하면서, 그래픽 영상 영역에서의 에지 성분 열화를 방지하는 새로운 보간 방법이 필요하다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 자연 영상과 그래픽 영상이 혼재하는 영상신호를 확대할 때, 그래픽 영상의 에지가 열화되는 현상을 제거하는 2차원혼합 보간 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 자연 영상과 그래픽 영상이 혼재하는 영상신호를 확대할 때, 그래픽 영상의 에지가 열화되는 현상을 제거하는 2차원 혼합 보간 방법을 제공하는 데 있다.
도 1은 본 발명에 따른 영상 보간 장치의 일실시예를 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 에지 방향 변형부(24)에 의해 수직/수평 방향의 에지 정보가 대각선 방향의 에지정보를 포함하는 다양한 패턴들을 나타낸다.
도 3은 선형 보간부(12) 및 비선형 보간부(14)에서 수행되는 2차원 선형 보간 및 에지 근방 보간을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 1에 도시된 선형 보간부(12)를 나타내는 블록도이다.
도 5는 도 4에 도시된 수직/수평 선형 보간부(70/72)를 나타내는 블록도이다.
도 6은 도 5에 도시된 보간부(78)를 구체적으로 나타내는 회로도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 에지 향상을 위한 2차원 혼합 보간 장치를 나타내는 블록도이다.
도 8은 본 발명에 따른 2차원 혼합 보간 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
상기 과제를 이루기 위해, 본 발명에 따른 2차원 혼합 보간 장치는 입력단자를 통하여 입력되는 영상신호의 화소간의 에지 정보를 검출하여, 검출된 에지 정보를 소정의 에지 패턴에 따라 변형하고, 보간될 화소를 중심으로 인접한 복수개의 화소들 사이에 존재하는 변형된 에지 패턴에 따라 복수의 2차원 비선형 보간 계수를 구하고, 보간될 화소를 중심으로 주변의 복수의 화소들 사이에 에지의 존재 유/무를 나타내는 에지신호를 발생하는 에지 검출 및 비선형 보간 계수 발생부; 보간될 화소를 중심으로 하는 n*n의 화소들과 수직 및 수평 보간 계수들을 곱하여 선형 보간을 수행하는 선형 보간부; 복수의 2차원 비선형 보간 계수를 각각 주변 화소들에 곱하여 에지 부근에서의 보간을 수행하는 비선형 보간부; 및 에지신호에 응답하여 선형 보간부 또는 비선형 보간부에서 보간된 화소를 선택 출력하는 멀티플렉서를 포함한다.
상기 과제를 이루기 위해 본 발명에 따른 2차원 혼합 보간 장치는 입력단자를 통하여 입력되는 영상신호의 화소간의 에지 정보를 검출하고, 검출된 에지 정보를 소정의 에지 패턴에 따라 변형하고, 보간될 화소를 중심으로 인접한 복수개의 화소들 사이에 존재하는 변형된 에지 형태에 따라 복수의 2차원 비선형 보간 계수를 구하고, 보간될 화소를 중심으로 인접한 복수의 화소들 사이에 에지의 존재 유/무를 나타내는 에지신호를 발생하는 에지 검출 및 비선형 보간계수 발생부; 보간될 화소를 중심으로 하는 n*n의 화소들과 복수의 수직방향 보간계수들을 곱하여 수직 보간을 수행하는 수직 선형 보간부; 에지신호에 응답하여, 수직 선형 보간부에서 수직 보간된 화소들 또는 인접한 복수의 화소들을 선택적으로 출력하는 제1멀티플렉서; 에지신호에 응답하여, 복수의 수평방향 보간계수 또는 복수의 2차원 비선형 보간계수를 선택적으로 출력하는 제2멀티플렉서; 및 제1멀티플렉서에서 선택 출력되는 화소들과 제2멀티플렉서에서 선택 출력되는 보간계수들을 곱하여, 선형 보간 또는 에지 부근에서의 비선형 보간을 수행하는 수평 및 에지 근방 보간부를 포함한다.
상기 다른 과제를 이루기 위해, 본 발명에 따른 2차원 혼합 보간 방법은 입력되는 영상신호에서 보간될 화소를 중심으로 인접한 복수개의 화소들 사이에 존재하는 에지 정보를 검출하고, 검출된 에지 정보를 소정의 에지 패턴으로 변형하는 (a)단계; (a)단계에서 변형된 에지 패턴에 따라 복수의 2차원 비선형 보간 계수를 구하는 (b)단계; 보간될 화소를 중심으로 주변의 복수의 화소들 사이에 에지가 존재하는 가를 판단하는 (c)단계; (c)단계에서 에지가 존재하지 않는다고 판단되면, 보간될 화소를 중심으로 하는 n*n 화소들과 복수의 수직 및 수평방향 보간계수들을 곱하여 보간을 수행하는 (d)단계; 및 (c)단계에서 에지가 존재한다고 판단되면, 복수의 2차원 비선형 보간계수를 각각 인접한 복수개의 화소들에 곱하여 에지 부근에서의 보간을 수행하는 (e)단계로 이루어진다.
이하, 본 발명에 따른 에지 향상을 위한 2차원 혼합 보간 장치 및 그 방법을 첨부한 도면들을 참조하여 다음과 같이 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 영상 보간 장치의 일실시예를 개략적으로 나타내는 블록도이다. 본 발명에 따른 영상 보간 장치는 에지검출 및 비선형 보간계수 발생부(20), 선형 보간부(12), 비선형 보간부(14) 및 멀티플렉서(16)를 포함하여 구성된다.
도 1을 참조하여, 에지검출 및 비선형 보간계수 발생부(20)는 입력단자 IN을 통해 입력되는 영상신호의 화소간의 에지(edge) 정보를 검출하고, 검출된 에지 정보를 도 2를 참조하여 후술되는 소정의 에지 패턴에 따라 변형한다. 에지검출 및 비선형 보간계수 발생부(20)는 보간될 화소를 중심으로 인접한 복수개의 화소들 사이에 존재하는 변형된 에지 패턴에 따라 복수의 2차원 비선형 보간 계수(W_NW,W_NE,W_SW,W_SE)를 구한다. 또한, 에지검출 및 비선형 보간계수 발생부(20)는 보간될 화소를 중심으로 주변의 복수의 화소들 사이에 에지의 존재 유/무를 나타내는 에지신호(EDG)를 발생한다. 여기에서, 2차원 비선형 보간 계수(W_NW,W_NE,W_SW,W_SE)는 현재 보간 위치에 대한 주변 상,하,좌,우 방향의 4화소에 각각 곱해지는 계수로 정의된다. 구체적으로, W_NW는 좌상 방향의 화소에 곱해지는 계수를 나타내고, W_NE는 우상 방향의 화소에 곱해지는 계수를 나타내고, W_SW는 좌하 방향의 화소에 곱해지는 계수를 나타내고, W_SE는 우하 방향의 화소에 곱해지는 계수를 나타낸다. 바람직하게, 에지검출 및 비선형 보간계수 발생부(20)는 에지 검출부(22), 에지 방향 변형부(24), 에지 계수 발생부(26), 필터계수 발생부(28) 및 룩업테이블(30)을 포함한다.
에지 검출부(20)는 입력 단자 IN를 통하여 인가되는 영상 신호에서 그래픽 영상의 에지 성분을 검출하여 화소 간에 존재하는 에지(edge) 정보를 구한다. 그래픽 영상의 에지는 자연 영상의 에지에 비해 불확실성이 현저히 작아 비교적 안정적으로 검출될 수 있다. 이러한 에지 검출 과정을 통해, 그래픽 영상과 자연영상이 혼재된 영상에서 자연 영상의 에지 성분은 억제되어 자연스러움이 유지되고 그래픽 또는 텍스트의 에지 성분만 안정적으로 검출될 수 있다(대한민국특허 99-7910참조).
에지 방향 변형부(24)는 에지 검출부(20)에서 검출된 에지 정보를 변형하여 상,하,좌,우 네 화소 간의 중심(pivot)을 기준으로 하여 대각선 성분을 포함하는 소정의 변형된 에지 정보(MOD_EDG)를 생성한다. 에지 방향 변형부(24)를 통해 그래픽 에지를 상하좌우 및 대각선 방향을 포함한 8 방향으로 표현할 수 있다.
에지 계수 발생부(26)는 에지 방향 변형부(24)에서 출력되는 변형된 에지 정보에 의해서 보간 위치를 변환하여 변환된 보간 위치(CX, CY)를 생성하고, 변환된 보간 위치(CX,CY)에 상응하는 에지 패턴(EPX,EPY)을 생성한다. 또한, 변형된 에지 정보를 통해 보간될 화소의 주변에 에지의 존재 여부를 나타내는 에지신호(EDG)를 발생한다. 변환된 보간 위치(CX, CY)와 에지 패턴(EPX, EPY)은 필터 계수 발생부(28)로 인가된다. 또한, 에지 부근 계수 발생부(26)는 필터 계수 발생부 (28)에서 생성되는 1차원 비선형 보간 필터 계수(TX,TY)에 응답하여 2차원 비선형 보간 계수(W_NW,W_NE,W_SW,W_SE)를 생성한다.
필터 계수 발생부(28)는 룩업 테이블(30)에 저장된 1차원 필터 계수에 의해서 에지의 타입 및 위치에 따른 1차원 보간 필터 계수를 결정한다. 또한, 필터 계수 발생부(28)는 1차원 보간 필터 계수 중에서 상기 변환된 보간 위치 성분(CX, CY)과, 에지 패턴(EPX, EPY)에 상응하는 필터 계수를 1차원 비선형 보간 필터 계수(TX, TY)로서 출력한다.
룩업 테이블(30)은 선형 및 비선형 보간과 관련된 1차원 필터 계수를 저장한다. 룩업 테이블(30)은 하나 이상의 롬(Read Only Memory:이하, ROM)으로 구현될 수 있다.
계속해서, 선형 보간부(12)는 보간될 화소를 중심으로 하는 n*n의 화소들을 이용하여 n탭(tap)의 2차원 선형 보간을 수행한다. 예컨대, 선형 보간부(12)는 수직방향 선형보간계수들(Cv1~Cvn)를 이용하여 먼저 수직방향으로 선형보간을 수행한다. 그런다음, 수평방향 선형보간계수들(Ch1~Chn)을 이용하여 수평방향으로 선형보간을 수행하여 최종적인 선형보간된 화소를 출력한다.
비선형 보간부(14)는 에지검출 및 비선형 보간계수 발생부(20)에서 발생되는 2차원 비선형 보간계수(W_NW,W_NE,W_SW,W_SE)를 보간될 화소의 주변에 위치하는 네 화소에 각각 곱하여 에지부근에 위치한 화소의 비선형 보간을 수행한다. 예를 들어, 보간 위치의 좌표가 x,y이고, 상,하, 좌, 우 네 지점을 각각 A,B,C,D라 할 때, 좌표(x,y)에서의 보간된 화소 값(I)는 A*(W_NW) + B*(W_NE) + C*(W_SW) + D*(W_WE)로 표현될 수 있다. 선형 보간부(12) 및 비선형 보간부(14)의 보다 상세한 동작은 도 3을 참조하여 후술될 것이다.
멀티플렉서(MUX,16)는 에지검출 및 비선형 보간계수 발생부(20)에서 발생되는 에지신호(EDG)에 응답하여, 선형 보간부(12)에서 발생되는 선형 보간된 화소 또는 비선형 보간부(14)에서 발생되는 비선형 보간된 화소를 선택하여 출력단자 OUT으로 출력한다. 즉, 멀티플렉서(16)는 보간될 화소 근방에 에지가 존재하면 비선형 보간된 화소를 선택하고, 보간될 화소 근방에 에지가 존재하지 않으면 선형 보간된 화소를 선택하여 출력단자 OUT으로 출력한다.
이처럼, 본 발명에 따른 에지 향상을 위한 2차원 혼합 보간 장치는 에지 신호(EDG)에 응답하여, 그래픽 에지가 검출되지 않는 영역에서는 선형 보간부(12)를 이용하여 2차원 선형 보간을 수행하고, 그래픽 에지가 검출된 영역에서는 비선형 보간부(12)를 이용하여 에지 형태에 따른 비선형 보간을 수행한다. 즉, 그래픽 에지가 존재하는 영상 부분에서 상하좌우 및 대각선 방향을 포함한 8 방향이 고려되어 보간을 수행함으로써 그래픽 에지 근방에서 최적의 보간이 이루어질 수 있다. 따라서, 영상이 확대되어도 그래픽 에지의 형태가 유지되어 영상확대에 따른 화질 저하를 방지할 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 에지 방향 변형부(24)에 의해 수직/수평 방향의 에지 정보가 대각선 방향의 에지정보를 포함하는 다양한 패턴들을 나타낸다. 특히, 도 2에는 3*3블럭에 대한 에지 변형의 결과 패턴들이 도시된다. 도 2에서 A는 변형 전의 에지 정보를 나타내고, B는 변형 후의 에지 정보를 나타낸다.
도 2에 나타난 바와 같이, 에지 정보가 변형되기 전 3*3 블럭 내부에 위치하는 수평,수직 에지 패턴들은 에지 정보가 변형된 후 대부분 대각선의 에지 성분으로 변형되어 표현된다. 즉, 수평/수직 방향의 에지 정보가 대각선의 에지 정보를 포함하도록 변형된다.
도 3은 선형 보간부(12) 및 비선형 보간부(14)에서 수행되는 2차원 선형 보간 및 비선형 보간을 설명하기 위한 도면이다. 설명의 편의를 위해 도 2에서는 8탭의 2차원 선형 보간에 대해 기술한다.
도 3을 참조하여, 먼저 2차원 선형 보간은 보간될 화소(Ipx)를 중심으로 하는 8*8의 화소들(P11~P88)을 이용하여, 먼저 수직방향으로 선형보간을 수행하여 수직방향으로 보간된 화소들(I1~I8)을 발생한다. 그런 다음, 수직방향으로 보간된 8개의 화소들(I1~I8)을 이용하여 다시 수평방향으로 선형보간을 수행하여 최종적인 선형보간된 화소(Ipx)를 구할 수 있다. 또한, 에지 근방 보간은 보간될 화소(Ipx)의 주변에 위치하는 네 화소(P44,P54,P45,P55)에 2차원 비선형 보간계수(W_NW,W_NE,W_SW,W_SE)를 각각 곱하여 비선형 보간된 화소(Ipx)를 구할 수 있다.
도 4는 도 1에 도시된 선형 보간부(12)를 나타내는 블록도이다. 도 4를 참조하여, 선형 보간부(12)는 수직 선형 보간부(70) 및 수평 선형 보간부(72)를 포함한다.
도 3 및 도 4를 참조하여, 수직 선형 보간부(70)는 수직방향으로 8개 각 라인의 화소들(P11~P81,P12~P82,...,P18~P88) 각각에 대해 수직방향 선형 보간계수들(Cv1~Cv8)을 이용하여 수직방향 선형 보간을 수행하여 수직방향으로 보간된 화소들(I1~I8)을 발생한다. 수평 선형 보간부(72)는 수직방향으로 보간된 8개의 화소들(I1~I8)과 수평방향 선형보간계수들(Ch1~Ch8)을 이용하여 다시 수평방향으로 선형 보간을 수행하여 최종적으로 선형보간된 화소(Ipx)를 구하고, 이를 출력단자 OUT으로 출력한다.
도 5는 도 4에 도시된 수직/수평 선형 보간부(70/72)를 나타내는 블록도이다. 도 5를 참조하여, 수직/수평 선형 보간부(70/72)는 수직/수평 경계 처리부(74), 입력 데이터 선택부(76) 및 보간부(78)를 포함한다.
도 5에서 수직/수평 경계 처리부(74)는 화면의 수직/수평 경계 정보(V_BND/H_BND))에 따라, 보간될 화소 근방에 화면의 수직/수평 경계가 존재하면, 수직/수평 경계에 인접한 화소를 복사하여 선형 보간에 필요한 8개의 화소를 생성하여 출력한다.
입력 데이터 선택부(76)는 수직/수평 에지 정보(V_EDG/H_EDG)에 응답하여, 선형 보간에 사용되는 화소간에 에지가 존재할 경우에 대한 처리부이다. 예컨대, 도 3에서 보간될 화소의 위치가 I4이고, 화소 P44와 P34사이에 에지가 존재한다고 가정하면, 입력 데이터 선택부(76)는 수직 라인의 8개의 화소들(P14~P84)을 그대로 이용하지 않는다. 즉, 화소 P44와 P34 사이에 존재하는 에지로 인해 영상이 급격하게 변하는 화소들 P14~P34을 이용하지 않고, 대신 에지에 인접한 화소 P44를 화소들 P14~P34의 위치에 복사하고 복사된 화소들을 선형보간에 이용한다.
보간부(78)는 수직/수평방향 선형보간계수(Cv1~Cv8/Ch1~Ch8)와 입력 데이터 선택부(76)에서 출력되는 8개의 화소들 각각과 곱하여 선형 보간을 행하고, 선형 보간된 결과를 출력단자 OUT으로 출력한다.
도 6은 도 5에 도시된 보간부(78)를 구체적으로 나타내는 회로도이다. 도 6을 참조하여, 보간부(78)는 8개의 곱셈기들(80~84)과 가산기(86)를 포함한다.
도 6을 참조하여, 곱셈기들(80~84)로 선형 보간에 이용되는 8개의 화소(P1~P8)와 수직/수평방향 선형보간계수(Cv1~Cv8/Ch1~Ch8)가 각각 입력된다. 곱셈기들(80~84)은 입력된 각 화소와 보간계수를 곱하여 가산기(86)로 출력한다. 가산기(86)는 곱셈기들 각각으로부터 출력되는 값들을 가산하여 최종적인 수직/수평 보간된 화소를 출력단자 OUT으로 출력한다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 에지 향상을 위한 2차원 혼합 보간 장치를 나타내는 블록도이다. 본 발명에 따른 2차원 혼합 보간 장치는 에지 검출 및 비선형 보간계수 발생부(120), 수직 선형보간부(112), 제1멀티플렉서(114), 수평 및 에지 근방 보간부(116) 및 제2멀티플렉서(118)를 포함한다.
도 7에서 에지 검출 및 비선형 보간계수 발생부(120)는 도 1을 참조하여 기술된 에지 검출 및 비선형 보간계수 발생부(20)와 동일한 구성 및 동작을 수행하므로, 여기서는 그 상세한 기술을 생략한다.
수직 선형 보간부(112)는 보간될 화소를 중심으로 하는 n*n의 화소들을 이용하여 수직방향 선형 보간을 수행한다. 예컨대, 도 3을 참조하여 수직 선형 보간부(112)는 8*8의 화소들(P18~P88)과 수직방향 선형보간계수(Cv1~Cv8)을 이용하여 수직방향 선형 보간을 수행하고 수직방향으로 보간된 화소들(I1~I8)을 발생한다.
제1멀티플렉서(114)는 에지신호(EDG)에 응답하여, 수직 선형 보간부(112)에서 출력되는 수직보간된 화소들을 선택하여 출력하거나 또는, 보간될 화소를 중심으로 주변의 상,하,좌,우 네 화소들(PNE,PNW,PSE,PSW)을 선택하여 출력한다. 즉, 보간될 화소 근방에 에지가 존재하면, 제1멀티플렉서(114)는 보간될 화소를 중심으로 하는 주변의 4개의 화소(PNE,PNW,PSE,PSW)를 선택 출력한다. 반면, 보간될 화소 근방에 에지가 존재하지 않으면 제1멀티플렉서(114)는 수직 선형 보간부(112)로부터 출력되는 수직 보간된 화소를 선택 출력한다.
제2멀티플렉서(118)는 에지신호(EDG)에 응답하여, 복수의 수평 보간 계수(Ch1~Ch8) 또는 복수의 2차원 비선형 보간 계수(W_NW,W_NE,W_SW,W_SE)를 선택적으로 출력한다. 즉, 보간될 화소 근방에 에지가 존재하면, 제2멀티플렉서(118)는 에지 검출 및 비선형 보간계수 발생부(120)에서 발생되는 복수의 2차원 비선형 보간 계수(W_NW,W_NE,W_SW,W_SE)를 선택적으로 출력한다. 반면, 보간될 화소 근방에 에지가 존재하지 않으면, 제2멀티플렉서(118)는 복수의 수평 보간 계수(Ch1~Ch8)를 선택 출력한다.
수평 및 에지 근방 보간부(116)는 제1멀티플렉서(112)에서 선택 출력되는 화소들 각각과 제2멀티플렉서(118)에서 선택 출력되는 보간계수들을 곱하여 보간된 화소를 출력단자 OUT을 통해 출력한다. 예를 들어, 보간될 화소 근방에 에지가 존재하면 수평 및 에지 근방 보간부(116)로는, 제1 및 제2멀티플렉서(114,118)로부터 발생되는, 상기 주변의 4개 화소들(PNE,PNW,PSE,PSW) 및 복수의 2차원 비선형 보간 계수(W_NW,W_NE,W_SW,W_SE)가 입력되어 비선형 보간이 수행된다. 반면, 보간될 화소 근방에 에지가 존재하지 않으면 수평 및 에지 근방 보간부(116)로는, 제1 및제2멀티플렉서(114,118)로부터 발생되는, 수직보간된 화소들(I1~I8) 및 수평방향 보간계수들(Ch1~Ch8)이 입력되어 수평 방향으로의 선형 보간이 수행된다.
일반적으로 보간은, 도 6을 참조하여 설명된 바와 같이, 보간에 이용되는 화소들과 보간 계수를 각각 곱하고, 곱한 값들을 가산함으로써 이루어진다. 즉, 보간을 수행하기 위해 곱셈기들과 가산기가 필요하며, 본 발명의 다른 실시예에서는 수평 선형 보간과 비선형 보간시 필요한 곱셈기들과 가산기들을 공유함으로써 회로구성을 간단히 할 수 있다.
도 8은 본 발명에 따른 2차원 혼합 보간 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 1 및 도 8을 참조하여, 에지검출 및 비선형 보간계수 발생부(20)는 입력단자 IN을 통해 입력되는 영상신호의 화소간의 에지 정보를 검출하고, 검출된 에지 정보를 도 2를 참조하여 전술된 소정의 에지 패턴에 따라 변형한다(제100단계). 즉, 제100단계에서 입력 단자 IN를 통하여 인가되는 영상 신호에서 그래픽 영상의 에지 성분이 검출되고, 검출된 에지 정보는 상,하,좌,우 네 화소 간의 중심(pivot)을 기준으로 하여 대각선 성분을 포함하는 소정 패턴의 에지 정보로 변형된다.
제100단계 후에, 에지검출 및 비선형 보간계수 발생부(20)는 보간될 화소를 중심으로 인접한 복수개의 화소들 사이에 존재하는 변형된 에지 형태에 따라 복수의 2차원 비선형 보간 계수를 구한다(제102단계). 구체적으로, 에지 계수 발생부(26)는 제100단계에서 변형된 에지 정보에 의해서 보간 위치를 변환하여 변환된 보간 위치(CX, CY)와 변환된 보간 위치(CX,CY)에 상응하는 에지 패턴(EPX,EPY)을 생성하여 필터계수 발생부(28)로 출력한다. 필터계수 발생부(28)는 보간 위치(CX,XY)와 에지 패턴(EPX,EPY)에 상응하여 1차원 비선형 보간 필터 계수(TX,TY)를 생성하여 에지 계수 발생부(26)로 출력한다. 에지 계수 발생부(26)는 1차원 비선형 보간 필터 계수(TX,TY)에 응답하여 2차원 비선형 보간 계수(W_NW,W_NE,W_SW,W_SE)를 생성한다.
제102단계 후에, 보간될 화소를 중심으로 주변의 복수의 화소들 사이에 에지가 존재하는 가를 판단한다(제104단계).
제104단계에서, 에지가 존재하지 않는다고 판단되면, 보간될 화소를 중심으로 n*n의 화소들을 이용하여 n차의 선형 보간을 수행한다(제106단계). 예컨대, 전술된 바와 같이, 수직방향 선형보간계수들(Cv1~Cvn)를 이용하여 먼저 수직방향으로 선형보간을 수행한다음, 수평방향 선형보간계수들(Ch1~Chn)을 이용하여 수평방향으로 선형보간을 수행하여 최종적인 선형보간된 화소를 출력한다.
반면, 제104단계에서 에지가 존재한다고 판단되면, 에지검출 및 비선형 보간계수 발생부(20)에서 발생되는 2차원 비선형 보간계수(W_NW,W_NE,W_SW,W_SE)를 보간될 화소의 주변에 위치하는 네 화소에 각각 곱하여 에지부근에 위치한 화소의 비선형 보간을 수행한다(제108단계).
한편, 도시되지는 않았지만 도 8에 도시된 제104단계 내지 제108단계는 다음에 설명되는 바와 같이 변형될 수 있다. 도 7을 함께 참조하여, 제102단계 후에 수직 선형 보간부(112)는 보간될 화소를 중심으로 n*n의 화소들을 이용하여 수직방향 선형보간을 수행하고, 수직 보간된 n개의 화소들을 발생한다. 그런 다음, 에지 계수 발생부(126)에서 발생되는 에지신호(EDG)를 통해 보간될 화소를 중심으로 주변의 복수의 화소들 사이에 에지가 존재하는 가를 판단한다. 만약, 보간될 화소 근방에 에지가 존재한다고 판단되면 수평 및 에지 근방 보간부(116)는, 제1 및 제2멀티플렉서(114,118)로부터 발생되는, 상기 주변의 4개 화소들(PNE,PNW,PSE,PSW) 및 복수의 2차원 비선형 보간 계수(W_NW,W_NE,W_SW,W_SE)를 각각 곱하여 에지부근에 위치한 화소의 비선형 보간을 수행한다.
반면, 보간될 화소 근방에 에지가 존재하지 않는다고 판단되면 수평 및 에지 근방 보간부(116)는, 제1 및 제2멀티플렉서(114,118)로부터 발생되는, 수직보간된 화소들(I1~I8) 및 수평방향 보간계수들(Ch1~Ch8)을 각각 곱하여 수평 방향으로의 선형 보간을 수행한다.
이상에서와 같이, 본 발명에 따른 2차원 혼합 보간 장치 및 그 방법은 보간될 화소의 근방에 그래픽 에지가 존재하는 가에 따라 선택적으로 선형 보간 또는 비선형 보간을 수행한다. 즉, 그래픽 에지가 존재하는 영상 부분에서 상하좌우 및 대각선 방향을 포함한 8 방향이 고려된 보간을 수행함으로써 에지 근방에서 최적의 보간이 이루어질 수 있다. 따라서, 그래픽과 자연영상이 혼재된 영상에서 영상의 확대에 따른 그래픽 에지의 열화없이 선명도를 유지할 수 있다.
이상 도면과 명세서에서 최적 실시예들이 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 2차원 혼합 보간 장치 및 그 방법은 보간될 화소의 근방에 그래픽 에지가 존재하는 가에 따라 선택적으로 선형 보간 또는 비선형 보간을 수행함으로써, 그래픽과 자연영상이 혼재된 영상에서 영상의 확대에 따른 그래픽 에지의 열화없이 선명도를 유지한 그래픽 영상을 재현할 수 있다.

Claims (5)

  1. 입력단자를 통하여 입력되는 영상신호의 화소간의 에지 정보를 검출하여, 검출된 에지 정보를 소정의 에지 패턴에 따라 변형하고, 보간될 화소를 중심으로 인접한 복수개의 화소들 사이에 존재하는 변형된 에지 패턴에 따라 복수의 2차원 비선형 보간 계수를 구하고, 상기 보간될 화소를 중심으로 주변의 복수의 화소들 사이에 에지의 존재 유/무를 나타내는 에지신호를 발생하는 에지 검출 및 비선형 보간 계수 발생부;
    상기 보간될 화소를 중심으로 하는 n*n의 화소들과 수직 및 수평 보간 계수들을 곱하여 선형 보간을 수행하는 선형 보간부;
    상기 복수의 2차원 비선형 보간 계수를 각각 상기 주변 화소들에 곱하여 에지 부근에서의 보간을 수행하는 비선형 보간부; 및
    상기 에지신호에 응답하여 상기 선형 보간부 또는 상기 비선형 보간부에서보간된 화소를 선택 출력하는 멀티플렉서를 포함하는 것을 특징으로 하는 2차원 혼합 보간 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 에지 검출 및 비선형 보간 계수 발생부는
    상기 입력 단자를 통하여 인가되는 영상 신호의 화소 간의 에지 정보를 검출하는 에지 검출부;
    상기 에지 검출부에서 검출된 에지 정보를 입력하여 보간 위치에 대한 주변 화소들 간의 중심점을 기준으로 변형하고, 상기 변형된 에지 정보를 출력하는 에지 방향 변형부;
    상기 변형된 에지 정보에 의해서 보간 위치를 좌표 변환하여 변환된 보간 위치를 생성하고, 상기 변환된 보간 위치에 상응하는 에지 패턴을 생성하며, 소정의 1차원 비선형 보간 필터 계수에 응답하여 복수의 2차원 비선형 보간 계수를 생성하는 에지 계수 발생부; 및
    상기 변환된 보간 위치 좌표와, 상기 에지 패턴 및 미리 설정된 1차원 필터 계수에 응답하여 상기 1차원 비선형 보간 필터 계수를 생성하는 필터 계수 발생부를 포함하는 것을 특징으로 하는 2차원 혼합 보간 장치.
  3. 입력단자를 통하여 입력되는 영상신호의 화소간의 에지 정보를 검출하고, 검출된 에지 정보를 소정의 에지 패턴에 따라 변형하고, 보간될 화소를 중심으로 인접한 복수개의 화소들 사이에 존재하는 변형된 에지 형태에 따라 복수의 2차원비선형 보간 계수를 구하고, 상기 보간될 화소를 중심으로 인접한 복수의 화소들 사이에 에지의 존재 유/무를 나타내는 에지신호를 발생하는 에지 검출 및 비선형 보간계수 발생부;
    상기 보간될 화소를 중심으로 하는 n*n의 화소들과 복수의 수직방향 보간계수들을 곱하여 수직 보간을 수행하는 수직 선형 보간부;
    상기 에지신호에 응답하여, 상기 수직 선형 보간부에서 수직 보간된 화소들 또는 상기 인접한 복수의 화소들을 선택적으로 출력하는 제1멀티플렉서;
    상기 에지신호에 응답하여, 복수의 수평방향 보간계수 또는 상기 복수의 2차원 비선형 보간계수를 선택적으로 출력하는 제2멀티플렉서; 및
    상기 제1멀티플렉서에서 선택 출력되는 화소들과 상기 제2멀티플렉서에서 선택 출력되는 보간계수들을 곱하여, 선형 보간 또는 에지 부근에서의 비선형 보간을 수행하는 수평 및 에지 근방 보간부를 구비하는 것을 특징으로 하는 2차원 혼합 보간 장치.
  4. 입력되는 영상 신호를 2차원 혼합 보간 방식에 의해 보간하는 방법에 있어서,
    (a)입력되는 영상신호에서 보간될 화소를 중심으로 인접한 복수개의 화소들 사이에 존재하는 에지 정보를 검출하고, 검출된 에지 정보를 소정의 에지 패턴으로 변형하는 단계;
    (b)상기 (a)단계에서 변형된 에지 패턴에 따라 복수의 2차원 비선형 보간 계수를 구하는 단계;
    (c)상기 보간될 화소를 중심으로 주변의 복수의 화소들 사이에 에지가 존재하는 가를 판단하는 단계;
    (d)상기 (c)단계에서 에지가 존재하지 않는다고 판단되면, 상기 보간될 화소를 중심으로 하는 n*n 화소들과 복수의 수직 및 수평방향 보간계수들을 곱하여 보간을 수행하는 단계; 및
    (e)상기 (c)단계에서 에지가 존재한다고 판단되면, 상기 복수의 2차원 비선형 보간계수를 각각 상기 인접한 복수개의 화소들에 곱하여 에지 부근에서의 보간을 수행하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 2차원 혼합 보간 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 (c) 내지 (e)단계는
    (f)상기 보간될 화소를 중심으로 하는 n*n의 화소들과 수직방향 보간계수들을 곱하여 수직방향 선형 보간을 수행하고 수직 보간된 화소를 생성하는 단계;
    (g)상기 인접한 복수의 화소들 사이에 에지가 존재하는 가를 판단하는 단계;
    (h)상기 (g)단계에서 에지가 존재하지 않는다고 판단되면, 상기 (f)단계에서 생성된 수직 보간된 화소들과 수평방향 보간계수들을 곱하여 수평방향 보간을 수행하는 단계;
    (i)상기 (g)단계에서 에지가 존재한다고 판단되면, 상기 복수의 2차원 비선형 보간 계수를 각각 상기 주변 화소들에 곱하여 에지 부근에서의 보간을 수행하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 2차원 혼합 보간 방법.
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