KR100726142B1 - 화상 보정 방법 및 화상 보정 장치 - Google Patents

화상 보정 방법 및 화상 보정 장치 Download PDF

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Abstract

화상 신호에 기초하여 움직임이 있는 화상 영역을 검출하는 움직임 검출 수단(120)과, 화상 신호에 화상 보정을 실시하고 제어 신호에 기초하여 보정 방법의 전환이 가능한 화상 보정 수단(170)을 구비한 화상 보정 장치(100)로서, 움직임이 있는 화상 영역에 대하여 그 경계 부분을 검출하는 움직임 경계 검출 수단(130)과, 인접 화소에 대응하는 화상 신호의 계조와 비교하여 계조 변화가 큰 화상 영역을 검출하는 계조 변화 검출 수단(140)과, 계조 변화가 큰 화상 영역을 제외한 영역에 있어서 움직임이 있는 화상 영역의 경계 부분을 확산하는 움직임 신호 변조 수단(160)을 추가로 구비하고, 움직임 신호 변조 수단(160)의 출력에 기초하여 화상 보정 수단(170)의 보정 방법을 전환하는 것을 특징으로 한다.
화상, 보정, 화소

Description

화상 보정 방법 및 화상 보정 장치{IMAGE CORRECTION METHOD AND IMAGE CORRECTION APPARATUS}
본 발명은 화상의 움직임에 기초하여 화상 신호 처리를 행하는 화상 보정 방법 및 화상 보정 장치에 관한 것이다.
화상 신호를 보정하는 장치로서, 화상의 움직임을 검출하여 움직임이 없는 화상 영역과 움직임이 있는 화상 영역에서 서로 다른 화상 신호 처리를 행하는 화상 보정 장치가 제안되어 있다. 그 대표적인 것으로서, 예를 들면 특개 2001-34229호 공보에 기재되어 있는 것과 같은 동화 의사윤곽 보정이 있다. 도 8은 특개 2001-34229호 공보에 기재되어 있는 동화 의사윤곽 보정을 행하는 화상 보정 장치(20)의 구성을 나타내는 회로 블록도이다. 도 8에 있어서, 가산 회로(3), 정지화 부호 회로(4), 동화 부호 회로(5), 선택 회로(7), 차분 회로(11), 계수 회로군(12), 지연 회로군(13)은 소위 오차 확산을 행하는 화상 보정 수단(170)을 구성하고 있다. 그리고, 움직임이 없는 화상 영역에 있어서는 정지화 부호 회로(4)의 출력을 이용한 오차 확산을 행하고, 움직임이 있는 화상 영역에 있어서는 동화 부호 회로(5)의 출력을 이용한 오차 확산을 행하도록 움직임 검출 수단(120)의 출력에 기초하여 화상 보정 수단(170)을 제어하고 있다.
그러나, 화상의 움직임에 기초하여 화상 신호의 보정 방법을 전환하면, 화상에 따라서는, 움직임이 없는 화상 영역과 움직임이 있는 화상 영역과의 경계 부분에서 날카로운 엣지 형상의 노이즈(이하 '전환 쇼크'라고 함)가 발생하는 경우가 있었다. 그래서, 경계 부분을 난수로 확산하고 엣지가 모여지지 않도록 함으로써 전환 쇼크를 저감하는 화상 보정 장치도 포함하여 특개 2001-34229호 공보에 기재되어 있다.
그러나, 상술한 화상 보정 장치에서는, 단순히 경계 부분을 확산시킨 것 뿐이므로, 화상에 따라서는 확산이 불충분하여 전환 쇼크를 충분히 억제할 수 없거나, 역으로, 확산의 부작용 때문에 화상의 윤곽 부분에 지터와 같은 노이즈를 발생시키는 등의 문제가 있었다. 또한, 이러한 문제를 피하기 위하여 충분한 동화 의사윤곽 보정을 행할 수 없는 등의 문제가 있었다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위하여 행해진 것으로서, 전환 쇼크를 억제하면서 화상의 움직임에 기초하여 화상 신호 처리를 행할 수 있는 화상 보정 방법 및 화상 보정 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 화상 보정 방법은 화상 신호에 기초하여 복수의 보정 방법을 전환하여 화상 신호에 화상 보정을 실시하는 화상 보정 방법으로서, 화상 신호에 기초하여 움직임이 있는 화상 영역을 검출하고, 인접 화소에 대응하는 화상 신호의 계조와 비교하여 계조 변화가 소정의 임계치보다 작은 영역에서는 움직임이 있는 화상 영역의 경계 부분을 확산하고, 경계 부분을 확산한 움직임이 있는 화상 영역과 그 이외의 영역으로 보정 방법을 전환하는 것을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 있어서 화상 보정 장치의 구성을 나타내는 회로 블록도.
도 2는 동 화상 보정 장치의 움직임 검출 수단의 일예의 회로 블록도.
도 3은 동 화상 보정 장치의 동작을 설명하기 위한 도면.
도 4는 동 화상 보정 장치의 움직임 경계 검출 수단의 일예의 회로 블록도.
도 5는 동 화상 보정 장치의 계조 변화 검출 수단의 일예의 회로 블록도.
도 6은 동 화상 보정 장치의 움직임 신호 변조 수단의 일예의 회로 블록도.
도 7은 동 화상 보정 장치에서의 화상 보정 수단을 구체화 한 회로 블록도.
도 8은 종래예에서의 화상 보정 장치의 구성을 나타내는 회로 블록도.
(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)
100 화상 보정 장치
120 움직임 검출 수단
121 1 프레임 지연회로
122, 132, 135, 142, 145 차분 회로
123, 133, 136, 143, 146 절대치 회로
124, 138, 148 비교 회로
130 움직임 경계 검출 수단
131, 141, 1611~1614 1 화소 지연 회로
134, 144, 1641, 1642 1 라인 지연 회로
137, 147 가산 회로
139, 149 확폭 회로
140 계조 변화 검출 수단
150 조합 판정 수단
151 NOT 회로
152 AND 회로
160 움직임 신호 변조 수단
162, 165, 167 선택 회로
163, 166 난수 발생 회로
170 화상 보정 수단
이하, 본 발명의 일실시예에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.
(실시예)
도 1은 본 발명의 실시예에서의 화상 보정 장치(100)의 구성을 나타내는 회로 블록도이다. 본 실시예에서는 화상 보정으로서 동화 의사윤곽 보정을 행하는 경우에 대하여 설명한다. 움직임 검출 수단(120)은 화상 신호를 입력하고, 1 프레임 전의 화상 신호와 비교하여 시간적으로 계조 변화가 큰 영역을 움직임이 있는 화상 영역(이하, 「움직임 영역」이라고 함)으로서 검출한다. 그리고, 움직임 경계 검출 수단(130)은 움직임 영역의 경계 부분을 검출한다. 계조 변화 검출 수단(140)은 화상 신호를 입력하고, 인접 화소의 계조와 비교하여 공간적으로 계조 변화가 큰 화상 영역을 검출한다. 조합 판정 수단(150)은 계조 변화가 큰 화상 영역을 제외한 영역을 구하기 위하여 계조 변화 검출 수단(140)의 출력의 논리 부정을 NOT 회로(151)에 의해 계산하고, 그 결과와 움직임 영역의 경계 부분과의 논리곱을 AND 회로(152)에 의해 구한다. 계조 변화 검출 수단(140)의 출력의 논리 부정은 공간적으로 계조 변화가 적은 화상 영역(이하 「평탄 영역」이라고 함)을 나타내므로, 조합 판정 수단(150)의 출력은 평탄 영역에 속하는 움직임 영역의 경계 부분을 나타내고 있다. 움직임 신호 변조 수단(160)은, 평탄 영역에 속하는 움직임 영역의 경계 부분에 대해서는 움직임 검출 수단(120)의 출력을 후술하는 바와 같이 변조하고, 그 이외의 영역에 대해서는 움직임 검출 수단(120)의 출력을 그대로 화상 보정 수단(170)으로 출력한다. 화상 보정 수단(170)은, 본 실시예에서는 움직임 신호 변조 수단(160)의 출력에 기초하여 보정 방법을 전환하여 동화 의사윤곽 보정을 행한다.
도 2는 본 실시예에서의 움직임 검출 수단(120)의 회로 블록의 일예를 나타낸 도면이다. 1 프레임 지연 회로(121)는 화상 신호를 1 프레임분 지연한다. 차분 회로(122)는 원래의 화상 신호와 1 프레임 지연된 화상 신호와의 차분을 계산하고, 절대치 회로(123)는 그 차분의 절대치를 계산한다. 비교 회로(124)는 절대치 회로(123)의 출력과 움직임 영역 판정용의 임계치을 비교하여 절대치 회로(123)의 출력이 임계치보다 큰 경우에는 「1」을 출력하고, 그 이외외 경우에는 「0」을 출력한 다. 도 3은 본 실시예에서의 화상 보정 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 화상 신호로서, 예를 들면 도 3a에 도시한 바와 같이, 어두운 배경 중간을 밝은 구형의 패턴이 오른쪽 위로 이동하는 화상 신호(파선의 구형은 1 프레임 전의 패턴의 위치를 나타냄)가 입력되면, 비교 회로(124)로부터는 도 3b에 도시한 바와 같이. 움직임 영역에 있어서는 「1」, 그 이외에는 「0」을 나타내는 움직임 영역 신호가 출력된다.
도 4는 본 실시예에서의 움직임 경계 검출 수단(130)의 회로 블록의 일예를 나타내는 도면이다. 1 화소 지연 회로(131)는 움직임 영역 신호를 1 화소분 지연한다. 차분 회로(132)는 원래의 움직임 영역 신호와 1 화소 지연된 움직임 영역 신호와의 차분을 계산하고, 절대치 회로(133)는 그 차분의 절대치를 계산한다. 따라서, 절대치 회로(133)로부터는, 도 3c에 도시한 바와 같이. 움직임 영역의 수평 방향의 경계를 나타내는 신호가 출력된다. 그리고, 1 라인 지연 회로(134)는 움직임 영역 신호를 1 라인분 지연하고, 차분회로(135)는 원래의 움직임 영역 신호와 1 라인 지연된 움직임 영역 신호와의 차분을 계산하고, 절대치 회로(136)는 그 차분의 절대치를 계산한다. 따라서, 절대치 회로(136)로부터는 움직임 영역의 수직 방향의 경계를 나타내는 신호가 출력된다. 그리고, 가산 회로(137)는 절대치 회로(133)와 절대치 회로(136)와의 출력을 가산하고, 비교 회로(138)는 가산 회로(137)의 출력과 경계 판정용의 임계치를 비교하고, 가산 회로(137)의 출력이 임계치보다 큰 경우에는 「1」을 출력하고, 그 이외의 경우에는 「0」을 출력한다. 확폭 회로(139)는 비교 회로(138)가 「1」을 출력한 경우, 인접하는 화소에 대해서도 「1」을 출력하여 「1」의 영역의 폭을 넓힌다. 본 실시예에서는 후술하는 움직임 신호 변조 수단(160)의 지연 회로의 수에 대응하여 수평 방향으로는 5 화소분, 수직방향으로는 3 화소분, 「1」의 영역의 폭을 넓히고 있다. 따라서, 비교 회로(138)로부터는, 도 3d에 도시한 바와 같이, 움직임 영역의 경계에서는 수평 방향으로 5 화소분, 수직 방향으로는 3 화소분을 「1」, 그 이외에서는 「0」을 나타내는 움직임 경계 신호가 출력된다.
도 5는 본 실시예에서의 계조 변화 검출 수단(140)의 회로 블록의 일예를 나타내는 도며이다. 이러한 계조 변화 검출 수단(140)은, 1 화소 지연 회로(141), 차분 회로(142), 절대치 회로(143), 1 라인 지연 회로(144), 차분 회로(145), 절대치 회로(146), 가산 회로(147), 비교 회로(148), 확폭 회로(149)를 구비하고, 상술한 움직임 경계 검출 수단(130)과 동일한 회로 구성이 되어 있다. 그러나, 계조 변화 검출 수단(140)에는 화상 신호가 입력되므로, 비교 회로(148)로부터는 계조 변화가 큰 부분, 도 3a에 나타낸 화상에 대해서는 구형 패턴의 경계 부분을 나타내는 계조 변화 신호가 출력된다. 따라서, 비교 회로(148)로부터는, 도 3e에 도시한 바와 같이, 구형 패턴의 경계에서는 「1」, 그 이외에서는 「0」을 나타내는 경계 변화 신호가 출력된다. 또한, 확폭 회로(149)는 확폭 회로(139)와 마찬가지로 수평 방향으로는 5 화소분, 수직방향으로는 3 화소분, 「1」의 영역의 폭을 넓히고 있다.
조합 판정 수단(150)은 도 1에 도시한 바와 같이 NOT 회로(151), AND 회로(152)를 구비하고, NOT 회로(151)에 의해 경계 변화 신호의 논리 부정을 계산한 후, AND 회로(152)에 의해 움직임 경계 신호와의 논리곱을 구한다. 따라서, 조합 판 정 수단(150)으로부터는, 도 3f에 도시한 바와 같이, 평탄 영역에 속하는 움직임 영역의 경계 부분에서는 「1」, 그 이외에서는 「0」을 나타내는 변조 제어 신호가 출력된다.
도 6은 본 실시예에서의 움직임 신호 변조 수단(160)의 회로 블록의 일예를 나타내는 도면이다. 움직임 신호 변조 수단(160)은 움직임 영역을 수평 방향 및 수직 방향으로 수평이동시키도록 움직임 영역 신호를 변조한다. 4개의 1 화소 지연 회로(1611~1614)는 움직임 영역 신호를 1 화소분씩 순차 지연시킨다. 선택 회로(162)는 움직임 영역 신호 및 지연된 4개의 움직임 영역 신호 중에서 난수 발생 회로(163)의 출력에 수반하여 1개의 신호를 선택한다. 난수 발생 회로(163)는 각 화소마다 난수를 발생시킨다. 따라서, 선택 회로(162)로부터는 최대 4화소분 지연된 움직임 영역 신호가 출력된다. 그 결과, 도 3g에 도시한 바와 같이, 움직임 영역의 경계를 수평 방향으로 랜덤으로 확산한다. 다음으로, 1라인 지연 회로(1641, 1642), 선택 회로(165), 난수 발생 회로(166)를 이용하여 움직임 영역 신호를 수직 방향으로도 변조하여 움직임 영역의 경계 부분을 수직 방향으로 랜덤으로 확산한다. 그리고, 선택 회로(167)는 변조 제어 신호가 「1」인 경우에는 수평 및 수직 방향으로 변조된 움직임 영역 신호를 선택하고, 변조 제어 신호가 「0」인 경우에는 변조되어 있지 않은 움직임 영역 신호를 선택하여 화상 보정 수단(170)으로 출력한다. 그 결과, 움직임 신호 변조 수단(160)은 도 3h에 도시한 바와 같이, 경계가 부분적으로 확산된 움직임 영역 신호를 출력한다. 그리고, 이 신호가 보정 제어 신호로서 화상 보정 수단(170)에 입력된다.
또한, 이러한 지연 회로를 이용함으로써, 비교적 간단한 회로로 움직임 신호 변조 수단을 구성할 수 있다. 또한, 지연 회로의 지연량을 랜덤으로 전환함으로써 주기적인 성분을 포함하지 않고 움직임 영역의 경계 부분을 확산할 수 있으므로, 전환 쇼크를 더욱 억제할 수 있다. 그러나, 전환 쇼크가 두드러지지 않은 범위에서, 화소마다, 라인마다, 필드마다 주기적으로 지연량을 전환하여 움직임 영역의 경계 부분을 확산해도 무방하다.
도 7은 본 실시예에서의 도 1의 화상 보정 장치의 화상 보정 수단(170)을 구체화 한 회로 블록도이다. 화상 보정 수단(170)은 동화 의사윤곽 보정 수단으로서, 도 8에 도시한 종래예에서의 화상 보정 수단(170)과 동일한 구성이기 때문에, 동일한 회로 블록에는 동일한 부호를 붙이고 있다. 여기서, 상세한 설명은 생략하였는데, 선택 회로(7)가 정지화 부호 회로(4)의 출력을 선택한 경우에는, 동화 의사윤곽은 발생하기 쉬우나 부드러운 계조의 표현이 가능한 화상 보정을 행하고, 동화 부호 회로(5)의 출력을 선택한 경우에는 표시하는 계조수는 감소하나 동화 의사윤곽이 발생하기 어려운 화상 보정을 행한다.
여기서, 가령 종래예에서의 화상 보정 장치와 마찬가지로, 도 3b에 도시한 움직임 영역 신호를 이용하여 선택 회로(7)를 전환했다고 가정하면, 도 3d에 도시한 위치가 보정 제어의 전환의 경계가 된다. 이 때, 전환의 경계 중 도 3f에 도시한 경계 부분은 1 프레임 전의 화상에서의 구형 패턴의 경계 부분이기는 하지만, 현 프레임에서는 계조 변화가 적은 평탄 영역에 위치하므로, 이 위치의 경계 부분 에서 전환 쇼크가 발생하게 된다. 그러나, 본 실시예에서는 도 3h에 도시한 보정 제어 신호를 이용하여 선택 회로(7)를 전환하므로, 구형 패턴의 경계 부분에서는 경계를 따라 보정 제어의 전환이 행해지고, 전환 쇼크가 발생하기 쉬운 평탄 영역에 있어서는 선택적으로 전환의 경계를 확산시킨다. 따라서, 전환 쇼크를 억제하면서, 충분한 동화 의사윤곽 보정을 행할 수 있다.
이처럼 본 실시예에서의 화상 보정 방법은, 화상의 움직임에 기초하여 화상 보정을 전환할 시에 움직임 영역의 경계에서 단순히 전환하는 것이 아니라, 또한 경계부분에 일률적으로 확산 처리를 실시하여 보정을 전환하는 것도 아니고, 전환 쇼크가 발생할 가능성이 높은 평탄 영역의 경계 부분에 대하여 선택적으로 확산 처리를 실시한다. 이 때문에, 전환 쇼크를 억제하면서, 화상의 움직임에 기초하여 화상 신호 처리를 행하는 것이 가능해진다.
또한, 본 실시예에서의 움직임 신호 변조 수단(160)은 도 6에 도시한 바와 같이 1 화소 지연 회로를 4개, 1 라인 지연 회로를 2개 이용하여 구성하는 예를 도시했으나, 이들 지연 회로의 개수는 임의로 설정할 수 있다.
또한, 본 실시예에서의 확폭 회로(139,149)는 비교 회로(138,148)의 출력측에 설치하고, 비교 회로(138,148)의 출력 신호를 각각 수평 방향 및 수직 방향으로 넓히는 것으로서 설명했다. 그러나, 경계 영역의 폭을 넓히는 것이 가능하다면 다른 구성이어도 무방하고, 예를 들면 비교 회로의 입력측에 로우패스 필터를 설치함으로써 동일한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 실시예에서의 화상 보정 수단(170)은 동화 의사윤곽 보정을 행하는 것으로서 설명했는데, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면 IP(인터레이스-프로그레시브) 변환 수단도 움직임 영역과 그 이외의 영역과의 화상 보간 방법을 전환하므로, 경계 부분에 있어서 전환 쇼크가 발생할 가능성이 있다. 이와 같이, 제어 신호에 기초하여 보정 방법의 전환이 가능한 화상 보정 수단을 구비한 화상 보정 장치로서, 화상의 움직임을 나타내는 신호를 제어 신호로서 이용하는 것이라면 다른 화상 보정 등에도 적용할 수 있다.
본 발명에 따르면, 전환 쇼크를 억제하면서, 화상의 움직임에 기초하여 화상 신호 처리를 행하는 것이 가능한 화상 보정 방법 및 화상 보정 장치를 제공할 수 있다.
본 발명에 따르면, 전환 쇼크를 억제하면서, 화상의 움직임에 기초하여 화상 신호 처리를 행할 수 있으므로, 화상의 움직임에 기초하여 화상 신호 처리를 행하는 화상 보정 방법 및 화상 보정 장치 등으로서 유용하다.

Claims (4)

  1. 화상 신호에 기초하여 복수의 보정 방법을 전환하여 상기 화상 신호에 화상 보정을 실시하는 화상 보정 방법으로서,
    상기 화상 신호에 기초하여 시간적인 계조 변화가 임계치보다 큰 움직임 영역을 검출하고,
    상기 움직임 영역중 공간적인 계조 변화가 임계치보다 작은 평탄 영역에서는 상기 움직임 영역의 경계 부분을 확산하고,
    상기 화상 신호중 상기 확산한 경계 부분을 가지는 움직임 영역과 그 이외의 영역에서 보정 방법을 전환하는 것을 특징으로 하는 화상 보정 방법.
  2. 화상 신호에 기초하여 시간적인 계조변화가 임계치보다 큰 움직임 영역을 검출하는 움직임 검출 수단;
    상기 움직임 영역의 경계 부분을 검출하는 움직임 경계 검출 수단;
    인접 화소의 계조와 비교하여 공간적인 계조 변화가 임계치보다 큰 화상 영역을 검출하는 계조 변화 검출 수단;
    상기 계조 변화 검출수단의 출력의 논리 부정에 의해 공간적인 계조변화가 임계치보다 작은 화상영역인 평탄 영역을 계산하고, 그 결과와, 상기 움직임 경계 검출수단의 결과의 논리곱을 구함으로써, 상기 평탄영역에 속하는 움직임 영역의 경계부분을 구하는 조합 판정수단;
    상기 경계 부분을 확산하는 움직임 신호 변조 수단; 및
    상기 확산된 경계부분을 가지는 평탄 영역에 속하는 움직임 영역과 그 이외의 영역에서 보정 방법을 전환하는 화상 보정 수단을 구비한 화상 보정 장치.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 움직임 신호 변조 수단은, 상기 움직임 검출 수단의 출력을 적어도 수평 방향 또는 수직 방향으로 지연하는 지연 회로를 이용하여 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 화상 보정 장치.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 움직임 신호 변조 수단은, 상기 움직임 검출 수단의 출력을 수평 방향 또는 수직 방향으로 지연하는 상기 지연 회로의 지연량을 랜덤으로 전환함으로써 상기 움직임이 있는 화상 영역의 경계 부분을 확산하는 것을 특징으로 하는 화상 보정 장치.
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