KR102535924B1 - 화상 확대 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따르면, 보간 시에 화상에서 경사 방향의 상관을 고려하면서, 화질의 저하를 초래하는 보간 화소의 생성을 억제할 수 있는 화상 확대 장치를 제공한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 화상 확대 장치는, 화상 데이터를 입력받는 입력 수단과, 보간 대상 위치의 상관 방향을 판별하는 방향 판별 수단과, 보간에 이용하는 화소를 복수 선택하고, 선택한 화소의 상관 방향을 판별하는 화소 선택 수단과, 방향성 보간에 의한 보간 화소를 보간 대상 위치에 생성하는 방향성 보간 수단과, 방향성 보간 이외의 수법으로 보간 화소를 보간 대상 위치에 생성하는 산술 보간 수단과, 보간 대상 위치의 방향과, 보간에 이용하는 화소의 위치의 방향의 차가, 모두 설정 범위 내인 판별 조건을 만족하면, 방향성 보간 수단이 생성한 보간 화소를 선택하고, 판별 조건에 합치하지 않으면, 산술 보간 수단이 생성한 보간 화소를 선택하는 선택 수단과, 선택 수단이 생성한 보간 화소를 출력 보간 화소로서 출력하는 출력 수단을 갖는다.

Description

화상 확대 장치{IMAGE MAGNIFYING APPARATUS}

본 발명은 화상 확대 장치에 관한 것이다.

고해상도에 대응한 영상 장치의 보급에 따라, 저해상도의 영상을 고해상도의 영상으로 확대하는 기술이 요구되고 있다. 저해상도의 영상을 고해상도의 영상으로 확대하기 위해, 영상 장치에는, 영상을 구성하는 화상의 화소를 보간하여 출력하는 화상 확대 장치가 마련된다. 화상 확대 장치는, 화소를 보간하는 프로세스를 적용하여 입력된 화상의 해상도를 높여 출력한다. 화상 확대 장치는, 보간하는 화소의 위치에서 대각선 방향에 대응하는 상관 방향을 산출하고, 상관 방향에 존재하는 화소를 선택하여 보간을 실행할 수 있다.

방향성 보간에 있어서, 보간 대상인 화소의 위치로부터 상관 방향에 존재하는 화소는, 보간 대상인 화소와 분리된 위치에 존재하는 경우가 많다. 이에 따라, 보간에 이용하는 화소값이, 보간 대상의 화소값과 크게 다를 수 있다. 이 경우, 생성된 보간 화소가, 주위의 화소와 크게 상이한 화소값을 가질 수 있으며, 화질의 저하를 초래할 수 있다. 또한, 보간 대상 위치의 주변의 패턴에 따라서, 방향성 보간에 의해 적절한 보간이 실행되지 못 할 수 있다. 이러한 조건하에서 방향성 보간을 실행할 경우, 주변의 화소와 크게 다른 화소를 생성함으로써, 화질이 저하될 수 있다.

또한, 방향성 보간에 있어서는, 입력된 영상의 화질을 개선하기 위해 대각선 방향의 선을 매끄럽게 연결하는 것이 필요하다. 종래의 방향성 보간에서는, 보간 대상 위치에서 검출된 상관 방향에 가까운 화소를 선택하여, 보간에 이용하고 있다. 이에 대해, 대각선 방향으로 더욱 매끄러운 사선을 생성하기 위한 방안이 요구되고 있다. 또한, 화상 중에 문자가 포함되어 있는 경우에, 확대시의 문자의 선에 포함되는 사선을, 보다 매끄럽게 생성하기 위한 방안 역시 요구되고 있다.

본 발명의 기술적 사상이 이루고자 하는 과제 중 하나는, 보간 시에 화상 중의 경사 방향의 상관을 고려하면서, 화질의 저하를 초래하는 보간 화소의 생성을 억제할 수 있는 화상 확대 장치를 제공하고자 하는 데에 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 화상 확대 장치는, 격자상으로 배열된 복수의 화소들을 포함하는 화상 데이터를 입력받으며, 상기 화상 데이터에 보간 프로세스를 적용하여 확대 화상 데이터를 출력하는 화상 확대 장치에 있어서, 상기 화상 데이터를 입력받는 입력 수단, 보간 대상 위치와 주변 화소의 상관 방향을 판별하는 방향 판별 수단, 상기 방향 판별 수단이 판별한 상관 방향에 기초하여, 보간에 이용하는 화소를 복수 선택하고, 선택한 복수의 화소들과 주변 화소의 상관 방향을 판별하는 화소 선택 수단, 상기 화소 선택 수단이 선택한 복수의 화소들을 이용하여, 방향성 보간에 의한 보간 화소를 상기 보간 대상 위치에 생성하는 방향성 보간 수단, 상기 방향성 보간과 다른 방법으로 상기 보간 대상 위치에 보간 화소를 생성하는 산술 보간 수단, 상기 방향 판별 수단이 판별한 보간 대상 위치의 상관 방향과, 상기 화소 선택 수단이 판별한 보간에 이용하는 복수의 화소들의 위치의 방향의 차가, 모두 설정 범위 내인 판별 조건을 만족하는 경우, 상기 방향성 보간 수단이 생성한 보간 화소를 선택하고, 상기 판별 조건을 만족하지 않는 경우, 상기 산술 보간 수단이 생성한 보간 화소를 선택하는 선택 수단, 및 상기 방향성 보간 수단이 생성한 보간 화소와, 상기 산술 보간 수단이 생성한 보간 화소 중에서, 상기 선택 수단에서 선택된 보간 화소를 출력 보간 화소로서 출력하는 출력 수단을 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 화상 확대 장치는, 격자상으로 배열된 복수의 화소들을 포함하는 화상 데이터를 입력받으며, 상기 화상 데이터에 보간 프로세스를 적용하여 확대 화상 데이터를 출력하는 화상 확대 장치에 있어서, 화상 데이터를 입력받는 입력 수단, 보간 대상 위치와 주변 화소의 상관 방향을 판별하는 방향 판별 수단, 상기 방향 판별 수단이 판별한 상관 방향에 기초하여, 보간에 이용하는 화소를 복수 선택하는 화소 선택 수단, 상기 화소 선택 수단이 선택한 복수의 화소들을 이용하여, 방향성 보간에 의한 보간 화소를 상기 보간 대상 위치에 생성하는 방향성 보간 수단, 상기 방향성 보간과 다른 방법으로 상기 보간 대상 위치에 보간 화소를 생성하는 산술 보간 수단, 상기 화소 선택 수단이 선택한 화소의 화소값과, 상기 산술 보간 수단이 생성한 보간 화소의 화소값의 차가, 모두 설정 범위 내인 판별 조건을 만족하는 경우, 상기 방향성 보간 수단이 생성한 보간 화소를 선택하고, 상기 판별 조건을 만족하지 않는 경우, 상기 산술 보간 수단이 생성한 보간 화소를 선택하는 선택 수단, 및 상기 방향성 보간 수단이 생성한 보간 화소와, 상기 산술 보간 수단이 생성한 보간 화소 중, 상기 선택 수단에서 선택된 보간 화소를 출력 보간 화소로서 출력하는 출력 수단을 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 화상 확대 장치는, 격자상으로 배열된 복수의 화소들을 포함하는 화상 데이터를 입력받으며, 상기 화상 데이터에 보간 프로세스를 적용하여 확대 화상 데이터를 출력하는 화상 확대 장치에 있어서, 화상 데이터를 입력받는 입력 수단, 보간 대상 위치와 주변 화소의 상관 방향을 판별하는 방향 판별 수단, 상기 방향 판별 수단이 판별한 상관 방향에 기초하여, 보간에 이용하는 화소를 복수 선택하는 화소 선택 수단, 상기 화소 선택 수단이 선택한 화소를 이용하여, 방향성 보간에 의한 보간 화소를 상기 보간 대상 위치에 생성하는 방향성 보간 수단, 상기 방향성 보간과 다른 방법으로 상기 보간 대상 위치에 보간 화소를 생성하는 산술 보간 수단, 상기 입력 수단이 입력받은 상기 화상 데이터로부터, 상기 보간 대상 위치의 주변 화소를 포함하는 참조 영역을 추출하고, 상기 참조 영역의 복잡도를 평가하며, 상기 복잡도가 작다고 판단되면 상기 방향성 보간 수단이 생성한 보간 화소를 선택하고, 상기 복잡도가 크다고 판단되면 상기 산술 보간 수단이 생성한 보간 화소를 선택하는 선택 수단, 및 상기 방향성 보간 수단이 생성한 보간 화소와, 상기 산술 보간 수단이 생성한 보간 화소 중, 상기 선택 수단이 선택한 보간 화소를 출력 보간 화소로서 출력하는 출력 수단을 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 화상 확대 장치는, 격자상으로 배열된 복수의 화소들을 포함하는 화상 데이터를 입력받으며, 상기 화상 데이터에 보간 프로세스를 적용하여 확대 화상 데이터를 출력하는 화상 확대 장치에 있어서, 화상 데이터를 입력받는 입력 수단, 보간 대상 위치의 방향을 판별하는 방향 판별 수단, 상기 방향 판별 수단이 판별한 방향에 기초하여, 보간에 이용하는 화소를 복수 선택하는 화소 선택 수단, 상기 화소 선택 수단이 선택한 화소를 이용하여, 방향성 보간에 의한 보간 화소를 상기 보간 대상 위치에 생성하는 방향성 보간 수단, 상기 방향성 보간과 다른 방법으로 상기 보간 대상 위치에 보간 화소를 생성하는 산술 보간 수단, 상기 입력 수단이 입력받은 상기 화상 데이터로부터, 상기 보간 대상 위치의 주변 화소를 포함하는 참조 영역을 추출하고, 상기 참조 영역에서 선분의 종단의 유무를 검출하며, 상기 선분의 종단이 검출되지 않으면, 상기 방향성 보간 수단이 생성한 보간 화소를 선택하고, 상기 선분의 종단이 검출되면, 상기 산술 보간 수단이 생성한 보간 화소를 선택하는 선택 수단, 및 상기 방향성 보간 수단이 생성한 보간 화소와, 상기 산술 보간 수단이 생성한 보간 화소 중, 상기 선택 수단에서 선택된 보간 화소를 출력 보간 화소로서 출력하는 출력 수단을 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 화상 확대 장치는, 격자상으로 배열된 복수의 화소들을 포함하는 화상 데이터를 입력받으며, 상기 화상 데이터에 보간 프로세스를 적용하여 확대 화상 데이터를 출력하는 화상 확대 장치에 있어서, 화상 데이터를 입력받는 입력 수단, 상기 입력 수단이 입력받은 상기 화상 데이터의 화소 사이에, 자연 화상용의 제1의 보간 프로세스를 적용하여 보간 화소를 생성하는 제1 보간 수단, 상기 입력 수단이 입력받은 상기 화상 데이터의 화소 사이에, 문자선용의 제2의 보간 프로세스를 적용하여 보간 화소를 생성하는 제2 보간 수단, 상기 입력 수단이 입력받은 상기 화상 데이터로부터, 보간 대상 위치의 주변 화소를 포함하는 참조 영역을 추출하고, 상기 참조 영역의 화소값의 히스토그램을 계산하고, 상기 히스토그램으로부터 상기 참조 영역이 이진화된 영역이 아닌 것으로 판단되면 상기 제1의 보간 수법을 선택하고, 상기 히스토그램으로부터 상기 참조 영역이 이진화된 영역으로 판단되면 상기 제2의 보간 수법을 선택하는 선택 수단, 및 상기 선택 수단의 선택에 기초하여, 상기 제1 보간 수단에서 삽입되는 보간 화소와, 상기 제2 보간 수단에서 삽입되는 보간 화소 중 어느 하나를, 출력 보간 화소로서 출력하는 출력 수단을 가지며, 상기 제2 보간 수단은, 상기 참조 영역의 화소의 최대값 Max와 최소값 Min 및 평균값 Ave를 산출하고, Max-Ave>Ave-Min의 판별 조건을 만족하면, 상기 참조 영역의 화소값이 큰 부분을 문자선 영역이라 판별하고, 상기 판별 조건을 만족하지 않으면, 상기 참조 영역의 화소값이 작은 부분을 문자선 영역이라 판별하여, 상기 참조 영역의 문자선 영역의 패턴에 따른 보간 화소를 생성한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 보간 대상 위치의 주변의 화소값에 따라 보간 방법을 선택함으로써, 방향성 보간에 의한 노이즈 발생을 억제하고, 고화질의 확대 화상을 얻을 수 있다

본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시 형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 화상 확대 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 화상 데이터에 포함되는 화소와, 보간 대상 위치의 배치 관계를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에서 특정 화소를 기준으로 한 방향으로서, 규격화된 방향을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에서, 보간 대상 위치의 상관 방향에 화소 중심이 존재하는 경우의 선택 화소의 설명도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에서, 보간 대상 위치의 상관 방향에 화소 중심이 존재하지 않는 경우의 선택 화소의 설명도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 화상 확대 장치의 동작 방법을 설명하기 위해 제공되는 플로우 차트이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 화상 확대 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 화상 확대 장치의 동작 방법을 설명하기 위해 제공되는 플로우 차트이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 화상 확대 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 화상 확대 장치의 동작 방법을 설명하기 위해 제공되는 플로우 차트이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에서, 참조 영역에 대해 행하는 연산의 내용을 설명하기 위해 제공되는 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 화상 확대 장치의 동작 방법을 설명하기 위해 제공되는 플로우 차트이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에서 참조 영역과 판별 영역의 관계를 설명하기 위해 제공되는 도면이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에서, 선분의 종단을 갖는 판별 영역의 패턴을 설명하기 위해 제공되는 도면이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에서, 보간 대상 위치의 상관 방향에 화소 중심이 존재하지 않는 경우의 선택 화소의 설명도이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 화상 확대 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 화상 확대 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 화상 확대 장치의 동작 방법을 설명하기 위해 제공되는 플로우 차트이다.
도 19는 본 발명의 일 실시예에서 확대 전의 문자선과 단순히 확대한 문자선 및 패턴을 적응시킨 문자선을 설명하기 위해 제공되는 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 다음과 같이 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 화상 확대 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.

먼저, 도 1을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 화상 확대 장치(1)의 구성에 대하여 설명한다. 화상 확대 장치(1)에는, 격자상으로 배열된 다수의 화소로 이루어지는 화상 데이터가 입력될 수 있다. 화상 확대 장치(1)는 입력된 화상 데이터의 각 화소 간에 보간 화소를 삽입하고 확대 화상 데이터를 출력할 수 있다.

화상 확대 장치(1)는, 화상 데이터를 포함하는 입력 신호를 입력받는 입력 수단(10)을 포함할 수 있다. 또한, 화상 확대 장치(1)는, 입력 수단(10)이 입력받은 화상 데이터를 읽어와서 처리하는 방향 판별 수단(11)과, 화소 선택 수단(12)과, 산술 보간 수단(14)을 포함할 수 있다. 방향 판별 수단(11)은 보간 대상 위치와 주변 화소의 상관 방향을 판별할 수 있다. 화소 선택 수단(12)은, 방향성 보간에 필요한 화소를 선택할 수 있다. 방향성 보간에 필요한 화소는, 방향 판별 수단(11)이 판별한 상관 방향에 기초하여 선택될 수 있다. 화소 선택 수단(12)은, 화소의 선택에 더하여, 선택한 화소의 위치에 있어서의 상관 방향을 판별할 수 있다. 산술 보간 수단(14)은, 방향성 보간 이외의 방법으로, 보간 대상 위치에 보간 화소를 생성한다. 산술 보간 수단(14)이 이용하는 보간 방법은, 임의의 방법을 채용할 수 있다. 예를 들어, 바이리니어(Bi-Linear)법, 바이큐빅(Bi-Cubic)법, 란초스(Lanczos)법 등을 이용할 수 있다.

또한, 화상 확대 장치(1)는, 방향성 보간 수단(13)을 포함할 수 있다. 방향성 보간 수단(13)은, 방향 판별 수단(11)이 판별한 방향과, 화소 선택 수단(12)이 선택한 화소로부터, 방향성 보간에 의한 화소를 생성할 수 있다. 화상 확대 장치(1)는, 방향성 보간 수단(13)이 생성한 보간 화소와, 산술 보간 수단(14)이 생성한 보간 화소 중 어느 하나를 선택하는 선택 수단(15)을 포함할 수 있다. 선택 수단(15)은, 방향 판별 수단(11)이 판별한 보간 대상 위치의 방향과, 화소 선택 수단(12)에서 판별된 화소 위치의 방향에 기초하여, 방향성 보간 수단(13)이 생성한 보간 화소와, 산술 보간 수단(14)이 생성한 보간 화소 중 하나를 선택할 수 있다. 화상 확대 장치(1)는, 선택 수단(15)에서 선택된 보간 화소를 출력하는 출력 수단(16)을 포함할 수 있다.

화상 확대 장치(1)는, 화상 데이터에 포함되는 모든 화소에 대하여, 보간 화소를 각각 삽입하고, 확대 화상 데이터를 생성할 수 있다. 이하, 도 2 및 도 3을 참조하여, 보간 화소의 배치 관계에 대하여 설명하기로 한다. 설명의 편의를 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따라 입력된 화상 데이터를, 횡방향과 종방향에서 각각 2배로 확대하는 것을 가정한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 화상 데이터에 포함되는 화소와, 보간 대상 위치의 배치 관계를 나타낸 도면이다. 한편, 도 3은 본 발명의 일 실시예에서 특정 화소를 기준으로 한 방향으로서, 규격화된 방향을 나타내는 도면이다.

화소 A에 대한 보간 화소는, 화소 A와 화소 B 사이의 보간 대상 위치 a1과, 화소 A와 화소 C 사이의 보간 대상 위치 a2와, 화소 A와 화소 D 사이의 보간 대상 위치 a3에, 각각 생성될 수 있다. 보간 대상 위치 a1은, 좌우로 나열된 화소 A와 화소 B에 대해 횡방향으로 인접할 수 있다. 보간 대상 위치 a2는, 상하로 나열된 화소 A와 화소 C에 대해 종방향으로 인접할 수 있다. 보간 대상 위치 a3는, 주위의 화소 A, 화소 B, 화소 C, 및 화소 D에 대해 경사 방향으로 인접할 수 있다.

다음으로, 방향성 보간에 대하여 설명하기로 한다. 방향성 보간은, 화상 데이터로부터 상관 방향을 판별하고, 상관 방향과 평행한 방향으로부터 보간을 위한 화소를 선택한다. 이에 따라, 화상의 확대에 의해 에지(Edge)가 열화되는 것을 억제할 수 있다. 보간 대상 위치에 있어서의 상관 방향을 판별하기 위해, 소벨 필터(Sobel filter)가 이용될 수 있다. 다만, 방향성의 판별 수법은 이것으로 한정되지 않으며, 예를 들어 프리윗 필터(Prewitt filter) 등 다른 방법을 이용할 수도 있다.

방향성 보간을 행할 때에는, 보간에 이용하는 화소를 선택하기 위해 상관 방향의 정보가 필요할 수 있다. 화상 데이터의 화소는, 종횡으로 일정한 간격으로 나열되어 있으므로, 화소의 선택에 필요한 각도 정보는, 화소의 배치를 기준으로 규격화할 수 있다. 도 3을 참조하면, 화소 A를 기준으로 하여, 횡방향으로 1화소, 종방향으로 1화소 만큼 분리된 화소 P1을 향하는 방향을 「1」로 정의할 수 있다. 화소 A를 기준으로 하여, 횡방향으로 2화소, 종방향으로 3화소 만큼 분리된 화소 P2를 향하는 방향은 「2/3」일 수 있다. 마찬가지로, 화소 A로부터 화소 P3을 향하는 방향은 「2」, 화소 A로부터 화소 P4를 향하는 방향은 「5/2」이다. 또한, 화소 A로부터 화소 P5를 향하는 방향은 「3」, 화소 A로부터 화소 P6을 향하는 방향은 「4」, 화소 A로부터 화소 P7을 향하는 방향은 「5」이다. 화소 A를 기준으로 수평 방향으로부터, 방향「1」까지의 각도 범위는, 이들 수치의 역수로 표시된다. 또한, 지금까지 설명한 방향은, 제1 상한 및 제3 상한을 향하는 방향이다. 이에 반해, 제2 상한 및 제4 상한을 향하는 방향은, 음의 방향으로서 표시될 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에서, 보간 대상 위치의 상관 방향에 화소 중심이 존재하는 경우의 선택 화소의 설명도이다. 또한, 도 5는 본 발명의 일 실시예에서, 보간 대상 위치의 상관 방향에 화소 중심이 존재하지 않는 경우의 선택 화소의 설명도이다.

방향성 보간 방법에 대해, 도 4, 도 5를 참조하여 설명한다. 상기 서술한 바와 같이, 방향 판별 수단(11)은, 보간 대상 위치에 있어서의 상관 방향을 판별할 수 있다. 도 4에 도시한 일 실시예에서는, 방향 판별 수단(11)이 판별한 방향이, 방향「2」인 것을 가정한다. 도 4에 도시한 일 실시예에서는, 보간 대상 위치 a1로부터 상관 방향을 향하는 선 L1 상에는, 화소 C 및 화소 C’의 중심 위치가 존재할 수 있다. 선 L1 상에 화소 중심이 존재하는 경우, 화소 선택 수단(12)은, 선 L1 상의 보간 대상 위치 a1에 가장 가까운 2개의 화소를 선택할 수 있다. 이 선택된 2개의 화소에 기초하여, 방향성 보간 수단(13)은, 보간 대상 위치 a1에 보간 화소를 생성할 수 있다. 보간 화소를 생성하기 위한 방법으로, 예를 들어 바이리니어법을 이용할 수 있다. 단, 그 이외의 방법을 이용할 수도 있다.

또한, 선 L1 상에는, 보간 대상 위치 a1로부터 2번째로 가까운 화소 E, 화소 E’도 존재할 수 있다. 화소 선택 수단(12)은, 화소 C, 화소 C’에 더하여, 화소 E, 화소 E’도 선택할 수 있다. 4개의 화소들이 선택된 경우, 방향성 보간 수단(13)은, 4개의 화소들을 이용한 보간 방법, 예를 들어 바이큐빅법 등을 이용할 수 있다.

도 5에 도시한 일 실시예에서는, 방향 판별 수단(11)에서 판별된 방향이, 방향「3」인 경우를 가정한다. 도 5에 도시한 일 실시예에서는, 보간 대상 위치 a1로부터 상관 방향을 향하는 선 L1 상에, 화소의 중심 위치가 존재하지 않을 수 있다. 이 경우, 추가로, 선 L1의 법선인 선 L2를 생성할 수 있다. 다음에, 선 L1에 평행한 선으로서, 다른 화소의 중심 위치를 통과하는 선을 정의할 수 있다. 이러한 선은 복수로 정의될 수 있다. 그 중에서, 선 L1에 가장 가까운 것으로서, 화소 E 및 화소 E’의 중심을 통과하는 선 L3과, 화소 C 및 화소 C’의 중심을 통과하는 선 L4를 선택할 수 있으며, 선 L3과 선 L2의 교점을, 보간용 점 q1으로 정의할 수 있다. 보간용 점 q1의 화소값은, 화소 E와 화소 E’의 화소값으로부터 계산될 수 있다. 또한, 선 L4와 선 L2의 교점을, 보간용 점 q2으로 정의할 수 있다. 보간용 점 q2의 화소값은, 화소 C와 화소 C’의 화소값으로부터 계산될 수 있다. 각 보간용 점의 계산에는, 바이리니어법이 이용된다. 보간용 점 q1, q2으로부터, 바이리니어법에 의해, 보간 대상 위치 a1의 화소를 생성할 수 있다. 이러한 방식을 이용하여, 다른 보간 대상 위치의 경우에도, 마찬가지로 2개의 보간용 점이 계산되며, 바이리니어법으로 보간 화소를 생성할 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 화상 확대 장치의 동작 방법을 설명하기 위해 제공되는 플로우 차트이다.

도 6을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 있어서의 보간 화소의 생성 및 출력 방법에 대하여 설명한다. 먼저, 방향 판별 수단(11)이, 보간 대상 위치에 대한 상관 방향을 판별할 수 있다(S1-1). 다음으로, 방향 판별 수단(11)에서 판별한 상관 방향에 기초하여, 화소 선택 수단(12)이 보간에 이용하는 화소를 선택할 수 있다(S1-2). 화소의 선택은, 앞서 설명한 바와 같이 실행될 수 있다.

보간에 이용하는 화소가 선택되면, 방향성 보간 수단(13)은, 방향성 보간 화소를 생성할 수 있다(S1-3). 또한, 화소 선택 수단(12)은, 선택한 화소의 상관 방향을 판별할 수 있다(S1-4). 상관 방향은, 선택된 화소 전부에 대하여 판별될 수 있다. 한편 방향성 보간과 별개로, 산술 보간 수단(14)은 산술 보간 방법을 이용하여, 보간 대상 위치에 보간 화소를 생성할 수 있다(S1-5).

다음에, S1-1에서 판별된 상관 방향과, S1-4에서 판별된 상관 방향이, 소정의 판별 조건을 만족하는지 여부를 판단할 수 있다(S1-6). 판별 조건은, S1-1에서 판별된 상관 방향과, S1-4에서 판별된 상관 방향의 차가, 일정한 설정 범위 내에 포함되는 조건일 수 있다. 상기 설정 범위는, 플러스 방향의 각도차와, 마이너스 방향의 각도차에 따라 설정될 수 있다. 각도차는, 상기 서술한 바와 같이 규격화된 각도로 설정된다. 예를 들어, 설정 범위는, 각도차가 -1~+1인 범위로 할 수 있다. 단, 설정 범위는 임의로 설정할 수 있다. 일례로 설정 범위를 넓히면, 방향성 보간을 이용하는 비율이 증가하며, 사선을 보다 매끄럽게 할 수 있다. 반면, 설정 범위를 넓힘으로써 보간 에러에 의한 노이즈(Noise)의 발생도 증가할 수 있다. 설정 범위를 좁히면, 노이즈의 발생이 억제되는 반면, 사선의 저기(Juggy)가 증가할 수 있다.

S1-6 단계에서 판별 조건이 만족되는 경우, 선택 수단은 방향성 보간을 선택하고, 출력 수단(16)은 방향성 보간 화소를 출력할 수 있다(S1-7). S1-6에서 판별 조건이 만족되지 않으면, 선택 수단은 산술 보간을 선택하고, 출력 수단(16)은 산술 보간 화소를 출력할 수 있다(S1-8).

방향성 보간을 이용하면, 생성된 보간 화소가 주위의 화소와 크게 상이한 화소값이 됨으로써, 노이즈가 증가할 수 있다. 보간에 이용하는 화소의 방향이, 보간 대상 위치의 방향과 크게 상이한 경우에, 노이즈가 쉽게 발생할 수 있다. 지금까지 설명한 바와 같이, 본 실시형태의 화상 확대 장치(1)는, 보간 대상 위치의 상관 방향과, 보간에 이용하는 화소의 상관 방향을 비교한다. 그리고, 화상 확대 장치(1)는, 방향차가 큰 경우에는, 방향성 보간과 다른 방법으로 생성된 보간 화소를 출력한다. 이에 따라, 방향성 보간에 의한 노이즈의 발생을 억제하고, 고화질의 확대 화상을 얻을 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 화상 확대 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.

다음으로 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 화상 확대 장치(20)는, 입력 신호를 입력받는 입력 수단(21)을 포함할 수 있다. 입력 수단(21)이 입력받은 입력 신호에 포함된 화상 데이터는, 방향 판별 수단(22)과 화소 선택 수단(23) 및 산술 보간 수단(24)에 전송될 수 있다. 방향 판별 수단(22)은 보간 대상 위치의 상관 방향을 판별할 수 있다. 화소 선택 수단(23)은 방향성 보간에 이용하는 화소를 선택할 수 있다. 산술 보간 수단(24)은 방향성 보간 이외의 방법을 이용하여 보간 화소를 생성할 수 있다. 도 7에 도시한 일 실시예에 있어서의 상관 방향의 판별이나 화소 선택, 산술 보간의 방법 등은, 앞서 도 2 내지 도 6을 참조하여 설명한 바와 유사할 수 있다.

방향성 보간 수단(25)은, 방향 판별 수단(22)이 판별한 방향과, 화소 선택 수단(23)이 선택한 화소를 이용하여, 방향성 보간에 의한 보간 화소를 생성할 수 있다. 방향성 보간은 앞서 도 2 내지 도 6 등을 참조하여 설명한 바와 유사하게 실행될 수 있다.

선택 수단(26)은, 화소 선택 수단(23)이 선택한 화소의 화소값과, 산술 보간 수단(24)이 생성한 화소의 화소값을 비교할 수 있다. 선택 수단(26)은, 비교하는 화소값의 차가, 모두 일정한 설정 범위 내가 되는 판별 조건을 만족할 경우, 방향성 보간에 의한 보간 화소를 선택할 수 있다. 또한, 선택 수단(26)은, 비교하는 화소값의 차가 상기 판별 조건을 만족하지 않을 경우, 산술 보간에 의한 보간 화소를 선택할 수 있다. 판별 조건의 설정 범위는, 임의로 설정할 수 있다. 설정 범위를 넓히면, 방향성 보간을 이용하는 비율이 커져, 사선을 보다 매끄럽게 할 수 있는 반면, 보간 에러에 따른 노이즈가 증가할 수 있다. 설정 범위를 좁히면, 노이즈의 발생은 억제될 수 있으나, 사선의 저기가 증가할 수 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 화상 확대 장치의 동작 방법을 설명하기 위해 제공되는 플로우 차트이다.

도 8을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 보간 화소의 생성 및 출력 방법에 대해 설명한다. 먼저, 방향 판별 수단(22)이, 보간 대상 위치에 있어서의 상관 방향을 판별할 수 있다(S2-1). 다음으로, 방향 판별 수단(22)이 판별한 상관 방향에 기초하여, 화소 선택 수단(23)이 보간에 이용하는 화소를 선택할 수 있다(S2-2). S2-1에서 판별된 상관 방향과 S2-2에서 선택된 화소를 이용하여, 방향성 보간 수단(25)은 보간 화소를 생성할 수 있다(S2-3). 또한, 산술 보간 수단(24) 역시 보간 화소를 생성할 수 있다(S2-4).

선택 수단(26)은, 화소 선택 수단(23)이 선택한 복수의 화소와, 산술 보간 수단(24)이 생성한 보간 화소에 대하여, 상기 서술한 판별 조건을 만족하는지 여부를 판별할 수 있다(S2-5). 각 화소가 판별 조건을 만족할 경우, 선택 수단(26)은 방향성 보간에 의해 생성된 보간 화소를 선택하며, 출력 수단(27)은 선택 수단(26)이 선택한 보간 화소를 출력할 수 있다(S2-6). 각 화소가 판별 조건을 만족하지 않을 경우, 선택 수단(26)은 산술 보간에 의한 보간 화소를 선택하고, 출력 수단(27)은 산술 보간에 의한 보간 화소를 출력할 수 있다(S2-7).

보간에 이용하는 화소의 화소값이 보간 대상 위치 주변의 화소값과 크게 다를 경우, 방향성 보간에 따른 노이즈가 증가할 수 있다. 지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예의 화상 확대 장치(20)는, 보간에 이용하는 화소의 화소값과, 산술 보간에 의한 보간 대상 위치의 화소값을 비교할 수 있다. 화상 확대 장치(20)는, 화소값의 차가 큰 경우에는, 방향성 보간과 다른 방법으로 생성된 보간 화소를 출력할 수 있다. 이에 따라, 방향성 보간에 따른 노이즈의 발생을 억제하고, 고화질의 확대 화상을 얻을 수 있다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 화상 확대 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.

도 9에 나타내는 바와 같이, 화상 확대 장치(30)는, 입력 신호가 입력되는 입력 수단(31)을 포함할 수 있다. 입력 수단(31)은 입력 신호에 포함된 화상 데이터를, 방향 판별 수단(32)과 화소 선택 수단(33)과 산술 보간 수단(34), 및 선택 수단(36) 등에 전달할 수 있다. 방향 판별 수단(32)은 보간 대상 위치의 상관 방향을 판별할 수 있다. 화소 선택 수단(33)은 방향성 보간에 이용하는 화소를 선택할 수 있다. 산술 보간 수단(34)은 방향성 보간 이외의 방법을 이용하여 보간 화소를 생성할 수 있다. 본 실시형태에 있어서의 상관 방향의 판별이나 화소 선택, 산술 보간의 수법은, 앞서 설명한 다른 실시예들과 유사할 수 있다.

선택 수단(36)은, 화상 데이터로부터 보간 대상 위치의 주변 화소들을 포함하는 참조 영역을 추출하고, 참조 영역의 복잡도를 평가할 수 있다. 선택 수단(36)은, 참조 영역의 복잡도가 작을 경우, 방향성 보간에 의한 보간 화소를 선택할 수 있다. 반면 참조 영역의 복잡도가 크면, 선택 수단(36)은 산술 보간에 의한 보간 화소를 선택할 수 있다. 복잡도의 평가에 대해서는 후술하기로 한다.

방향성 보간 수단(35)은, 방향 판별 수단(32)에서 판별된 상관 방향과, 화소 선택 수단(33)에서 선택된 화소로부터, 방향성 보간에 의한 보간 화소를 생성할 수 있다. 방향성 보간의 방법은, 앞서 설명한 다른 실시예들과 유사할 수 있다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 화상 확대 장치의 동작 방법을 설명하기 위해 제공되는 플로우 차트이다. 한편, 도 11은 본 발명의 일 실시예에서, 참조 영역에 대해 행하는 연산의 내용을 설명하기 위해 제공되는 도면이다.

도 10과 도 11을 함께 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 보간 화소의 생성 및 출력 방법을 설명하기로 한다. 먼저, 방향 판별 수단(32)은 보간 대상 위치에 있어서의 상관 방향을 판별할 수 있다(S3-1). 다음으로 방향 판별 수단(32)에서 판별한 상관 방향에 기초하여, 화소 선택 수단(33)은 보간에 이용하는 화소를 선택할 수 있다(S3-2). S3-1에서 판별된 상관 방향과, S3-2에서 선택된 화소로부터, 방향성 보간 수단(35)은 보간 화소를 생성할 수 있다(S3-3). 또한, 산술 보간 수단(34)도, 보간 화소를 생성할 수 있다(S3-4). 방향성 보간 수단은 방향성 보간을 이용하여 보간 화소를 생성하며, 산술 보간 수단은 방향성 보간과 다른 방법을 이용하여 보간 화소를 생성할 수 있다.

선택 수단(36)은, 보간 대상 위치의 주변 화소를 포함하는 참조 영역을 화상 데이터에서 정의할 수 있다(S3-5). 일 실시예에서 참조 영역은, 도 11에 도시한 바와 같이, 가로 방향으로 6개의 화소, 세로 방향으로 6개의 화소를 포함하는 정방형의 영역일 수 있다. 다음에, 선택 수단(36)은, 추출한 참조 영역의 복잡도를 평가할 수 있다(S3-6). 참조 영역의 복잡도를 평가하기 위해, 선택 수단(36)은, 참조 영역의 화소값의 최대값과 최소값의 차이인 DR을 계산할 수 있다. 또한, 도 11(a)에 도시한 바와 같이, 선택 수단(36)은, 참조 영역에서 횡방향으로 인접하는 화소의 차분을 각각 산출하고, 산출한 차분의 절대값의 총합 ActH를 계산할 수 있다. 나아가, 도 11(b)에 도시한 바와 같이, 선택 수단(36)은, 참조 영역에서 종방향으로 인접하는 화소간의 차분을 각각 산출하고, 산출한 차분의 절대값의 총합 ActV를 계산할 수 있다.

선택 수단(36)은, 계산한 값들이, 이하에 나타내는 제1 내지 제5 조건들을 만족하는지 여부를 판단할 수 있다. 각 조건에서, α1, α2, α3, α4는, 각각 임의로 설정되는 설정값일 수 있다. 제1 내지 제5 조건들 중, 적어도 하나를 만족할 경우, 선택 수단(36)은 참조 영역의 복잡도가 크다고 평가할 수 있다. 반면 제1 내지 제5 조건들 모두를 만족하지 않을 경우, 선택 수단(36)은 참조 영역의 복잡도가 낮다고 평가할 수 있다.

제1 조건: ActH+ActV>α1ХDR

제2 조건: ActH>α2ХDR

제3 조건: ActV>α2ХDR

제4 조건: ActH>α3 이며, ActH+2ХActV>α1ХDR

제5 조건: ActV>α4 이며, ActV+2ХActH>α1ХDR

선택 수단(36)은, 참조 영역의 복잡도가 작은지 아닌지를 판별할 수 있다(S3-7). 참조 영역의 복잡도가 작다면, 선택 수단(36)은 방향성 보간에 의한 보간 화소를 선택할 수 있으며, 참조 영역의 복잡도가 크다면, 선택 수단(36)은 산술 보간에 의한 보간 화소를 선택할 수 있다. 출력 수단(37)은 선택 수단(36)이 선택한 보간 화소를 출력할 수 있다(S3-8).

보간 대상 위치의 주변에서 정의된 참조 영역이 일정 이상의 복잡함을 갖고 있는 경우, 방향성 보간을 이용함으로써 노이즈가 증가할 수 있다. 지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 화상 확대 장치(30)는, 보간 대상 위치주변에서 참조 영역을 정의하고, 참조 영역의 복잡도를 평가할 수 있다. 또한 화상 확대 장치(30)는, 복잡도가 큰 경우에는, 방향성 보간 이외의 수법으로 생성된 보간 화소를 출력할 수 있다. 이에 따라, 복잡도가 높은 영역에 있어서의 노이즈의 발생을 억제하고, 고화질의 확대 화상을 얻을 수 있다.

도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 화상 확대 장치의 동작 방법을 설명하기 위해 제공되는 플로우 차트이다. 도 13은 본 발명의 일 실시예에서 참조 영역과 판별 영역의 관계를 설명하기 위해 제공되는 도면이며, 도 14는 본 발명의 일 실시예에서, 선분의 종단을 갖는 판별 영역의 패턴을 설명하기 위해 제공되는 도면이다. 이하, 도 12 내지 도 14를 함께 참조하여, 화상 확대 장치(30)의 구성 및 동작을 설명하기로 한다.

본 실시형태의 화상 확대 장치(30)의 구성은, 도 9에 도시한 일 실시예와 유사하나, 선택 수단(36)의 동작이 다를 수 있다. 선택 수단(36)에 의한 보간 화소의 선택에 대해서는, 뒤에서 상술한다.

먼저 도 12를 참조하여, 본 실시형태에 있어서의 보간 화소의 생성 및 출력 방법에 대하여 설명한다. 먼저, 방향 판별 수단(32)은 보간 대상 위치에 있어서의 상관 방향을 판별할 수 있다(S4-1). 다음으로, 방향 판별 수단(32)에서 판별한 상관 방향에 기초하여, 화소 선택 수단(33)이 보간에 이용하는 화소를 선택할 수 있다(S4-2). S4-1에서 판별된 상관 방향과, S4-2에서 선택된 화소를 이용하여, 방향성 보간 수단(35)은 보간 화소를 생성할 수 있다(S4-3). 또한, 산술 보간 수단(34)도, 보간 화소를 생성할 수 있다(S4-4).

선택 수단(36)은, 화상 데이터로부터 보간 대상 위치의 주변 화소를 포함하는 참조 영역을 추출할 수 있다(S4-5). 일례로 참조 영역은, 도 13에 도시한 바와 같이, 가로 방향으로 6개의 화소, 세로 방향으로 6개의 화소를 포함하는 정방형의 영역일 수 있다. 선택 수단(36)은, 참조 영역에서 가로 방향으로 3개의 화소, 세로 방향으로 3개의 화소를 갖는 판별 영역 R을 추출할 수 있다. 도 13에 도시한 일 실시예에서 판별 영역 R은, 참조 영역의 좌상단의 화소를 포함할 수 있다. 도 13에 나타내는 판별 영역 R로부터 우측으로 1화소만큼씩 이동시킨 4개의 영역들도 판별 영역으로 추출될 수 있다. 또한, 상기 4개의 영역을 각각 하측을 향해 1화소만큼씩 이동시킨 영역들도 판별 영역으로 추출될 수 있다. 결과적으로, 도 13에 도시한 일 실시예에서, 총 16개의 영역들이 판별 영역으로서 추출될 수 있다.

다음으로 선택 수단(36)은, 참조 영역으로부터 추출한 판별 영역마다, 선분의 종단의 유무를 판별할 수 있다. 판별 영역에 있어서의 선분의 종단의 유무는, 판별 영역에 대하여, 미리 설정된 영역의 패턴에 합치하는지 아닌지로 판별될 수 있다. 영역의 패턴은, 도 14에 도시한 바와 같을 수 있다. 도 14에 도시한 일 실시예에서, 흰색의 화소가 선분인 부분이다. 가로 방향으로 3개의 화소, 세로 방향으로 3개의 화소를 갖는 영역에서, 선분의 종단이 존재하는 패턴은, 영역의 중심의 화소와, 주변 8화소 중 어느 1개의 화소가, 선분을 구성하는 경우이다. 따라서, 도 14에 도시한 바와 같이 판별 영역에서는 8가지 종류의 패턴이 나타날 수 있다.

설정된 영역의 패턴은, 이진화된 화소값의 패턴이므로, 판별 영역도 이진화되어 구분할 수 있다. 이에 따라, 선택 수단(36)은, 판별 영역의 화소값의 최대값 Max와 최소값 Min의 차 DR을 산출하고, 판별 영역에 포함된 각 화소의 화소값을 DR/2+Min의 임계값을 기준으로 구분하여 판별 영역을 이진화할 수 있다. 이진화된 판별 영역에 대하여, 선택 수단(36)은, 도 14의 패턴 중 어느 하나에 합치하는지 아닌지를 판별한다. 선택 수단(36)은, 판별 영역 중 어느 1개가, 도 14에 나타내는 패턴 중 어느 하나에 합치하는 경우, 참조 영역에 선분의 종단이 존재한다고 판별할 수 있다.

선택 수단(36)은, S4-6의 종단 판별의 결과, 종단이 없다고 판별되면(S4-7), 방향성 보간에 의한 보간 화소를 선택할 수 있다. 또한, 출력 수단(37)은 방향성 보간에 의한 보간 화소를 출력할 수 있다(S4-8). 한편 선택 수단(36)은, S4-6의 종단 판별의 결과, 종단이 있다고 판별되면(S4-7), 산술 보간에 의한 보간 화소를 선택할 수 있다. 출력 수단(37)은 산술 보간에 의한 보간 화소를 출력할 수 있다(S4-9).

선분의 종단이 존재하는 경우에는, 방향성 보간을 위한 상관 방향의 판별이 정상으로 행해지지 않을 가능성이 높다. 지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 화상 확대 장치(30)는, 보간 대상 위치 주변에 있어서의 선분의 종단의 유무를 판별할 수 있다. 또한 화상 확대 장치(30)는, 선분의 종단이 존재하는 경우는, 방향성 보간과 다른 방법으로 생성된 보간 화소를 출력할 수 있다. 이에 따라, 선분의 종단 위치 부근에서의 노이즈의 발생을 억제하고, 고화질의 확대 화상을 얻을 수 있다.

도 15는 본 발명의 일 실시예에서, 보간 대상 위치의 상관 방향에 화소 중심이 존재하지 않는 경우의 선택 화소의 설명도이다.

이하, 도 15와 도 1을 함께 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 화상 확대 장치(1)에 대하여 설명한다. 본 실시형태의 화상 확대 장치(1)의 구성은, 앞서 도 1을 참조하여 설명한 바와 같을 수 있다. 다만, 도 15를 참조하여 설명하는 본 발명의 일 실시예에서, 화상 확대 장치(1)의 방향성 보간 방법은 앞서 도 2 내지 도 6을 참조하여 설명한 바와 다를 수 있다.

방향 판별 수단(11)은, 보간 대상 위치에 있어서의 상관 방향을 판별할 수 있다. 보간 대상 위치로부터 판별된 상관 방향을 향하는 선 상에, 화소의 중심 위치가 존재하는 경우, 화소 선택 수단(12)은, 앞서 도 2 내지 도 6을 참조하여 설명한 바와 마찬가지로, 해당 화소를 선택할 수 있다. 방향성 보간 수단(13)은, 화소 선택 수단(12)이 선택한 화소에 기초하여, 보간 대상 위치에 보간 화소를 생성할 수 있다. 보간 화소의 생성법으로서, 예를 들어 바이리니어법, 바이큐빅법 등을 이용할 수 있으며, 그 외에 다양한 방법들이 이용될 수 있다.

보간 대상 위치로부터 판별된 상관 방향을 향하는 선 상에, 화소의 중심 위치가 존재하지 않는 경우에 대하여, 도 15를 참조하여 설명한다. 일례로, 설명의 편의를 위하여 보간 대상 위치 a1의 방향이 방향「3」인 것을 가정한다.

먼저, 보간 대상 위치 a1을 통과하는 방향「3」의 선 L1과, 이 선 L1의 법선인 선 L2이 정의될 수 있다. 다음으로, 선 L1에 평행하고, 다른 화소의 중심 위치를 통과하는 선을 생성할 수 있다. 일례로, 이러한 선은 복수 개 존재할 수 있다. 그 중에서, 선 L1에 가장 가까이 위치하고, 화소 E 및 화소 E’의 중심을 통과하는 선 L3과, 화소 C 및 화소 C’의 중심을 통과하는 선 L4가 정의될 수 있다. 선 L3과 선 L2의 교점은, 보간용 점 q1로 정의될 수 있다. 보간용 점 q1의 화소값은, 화소 E와 화소 E’의 화소값으로부터 계산될 수 있다. 또한, 선 L4와 선 L2의 교점은, 보간용 점 q2로 정의될 수 있다. 보간용 점 q2의 화소값은, 화소 C와 화소 C’의 화소값으로부터 산출될 수 있다. 또한, 선 L3이나 선 L4의 다음으로 선 L1에 가까운 선들로서, 화소 F 및 화소 F’의 중심을 통과하는 선 L5와, 화소 G 및 화소 G’의 중심을 통과하는 선 L6가 정의될 수 있다. 선 L5와 선 L2의 교점을, 보간용 점 q3으로 정의할 수 있다. 보간용 점 q3의 화소값은, 화소 F와 화소 F’의 화소값으로부터 계산될 수 있다. 또한, 선 L6과 선 L2의 교점을, 보간용 점 q4로 정의할 수 있다. 보간용 점 q4의 화소값은, 화소 G와 화소 G’의 화소값으로부터 계산될 수 있다. 각 보간용 점의 계산에는, 일례로 바이리니어법이 이용된다.

4개의 보간용 점들 q1, q2, q3, q4으로부터, 바이큐빅법에 의해, 보간 대상 위치 a1의 화소를 생성할 수 있다. 이처럼, 보간 대상 위치에서 검출된 상관 방향에 있어서, 실제로 존재하는 화소를 이용하여 4개의 보간용 점의 화소값을 계산할 수 있다. 이에 따라, 바이큐빅법을 이용하여 보간 화소를 생성할 수 있다. 보간 화소의 생성에 바이큐빅법을 이용함으로써, 첨예도가 높은 사선을 생성할 수 있다. 한편, 그 밖의 상관 방향, 보간 대상 위치의 경우에도, 마찬가지로 4개의 보간용 점들이 계산되며, 바이큐빅법을 이용하여 보간 화소를 생성할 수 있다.

도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 화상 확대 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.

다음으로 도 16을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 화상 확대 장치(40)에 대하여 설명한다. 앞서 도 1 내지 도 6을 참조하여 설명한 방향성 보간 방법은, 바이리니어법을 이용하며, 이하, 이 방법을 제1 방향성 보간 방법으로 정의한다. 도 16을 참조하여 설명하는 방향성 보간 방법은, 바이큐빅법을 이용할 수 있다. 이하, 이 방법을 제2 방향성 보간 방법으로 정의한다. 제1 방향성 보간 방법은, 사선이 매끄럽고 링잉(Ringing)을 발생시키기 어려운 보간 방법이다. 한편, 제1 방향성 보간 방법에 따를 경우, 사선의 첨예감이 부족할 수 있다. 제2 방향성 보간 수법은, 사선의 첨예감을 개선할 수 있다. 한편, 제2 방향성 보간 방법은, 링잉을 발생시키기 쉽다. 제1 방향성 보간 방법은, PC의 화상 등 그래픽(Graphic) 화상에 적합할 수 있다. 제2 방향성 보간 방법은, 자연 화상에 적합할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는, 보간 대상 위치에 있어서의 화상의 종류에 따라, 방향성 보간 방법을 전환할 수 있다.

도 16에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 화상 확대 장치(40)는, 입력 신호를 수신하는 입력 수단(41)을 포함할 수 있다. 입력 수단(41)은 입력 신호에 포함된 화상 데이터를, 방향 판별 수단(42)과 화소 선택 수단(43)과 그래픽 영역 판별 수단(46) 및 산술 보간 수단(48)에 전달할 수 있다. 방향 판별 수단(42)은, 보간 대상 위치의 상관 방향을 판별할 수 있다. 화소 선택 수단(43)은 방향성 보간에 이용하는 화소를 선택할 수 있다. 산술 보간 수단(48)은 방향성 보간 이외의 다른 방법을 이용하여, 보간 화소를 생성할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서의 상관 방향의 판별이나 산술 보간의 방법 등은, 앞서 도 1 내지 도 6을 참조하여 설명한 바와 유사할 수 있다. 화소 선택 수단(43)이 선택하는 화소는, 제1 방향성 보간 방법에 필요한 화소와, 제2 방향성 보간 방법에 필요한 화소일 수 있다.

화상 확대 장치(40)는, 제1 방향성 보간 수단(44)과 제2 방향성 보간 수단(45)을 포함할 수 있다. 제1 방향성 보간 수단(44)은, 제1 방향성 보간 방법에 의해 보간 화소를 생성하며, 제2 방향성 보간 수단(45)은, 제2 방향성 보간 수법에 의해 보간 화소를 생성할 수 있다.

그래픽 영역 판별 수단(46)은 보간 대상 위치의 주변 화소를 포함하는 영역을 참조 영역으로서 추출할 수 있다. 그래픽 영역 판별 수단(46)은, 참조 영역이 일정한 판별 조건을 만족하는 경우, 보간 대상 위치를 그래픽 화상의 영역으로 판별할 수 있다. 일례로 참조 영역은, 가로 방향에서 6개의 화소, 세로 방향에서 6개의 화소를 갖는 영역일 수 있다. 판별 조건은, 참조 영역의 화소 중, 미리 설정된 개수 이상의 화소가 동일한지 여부일 수 있다. 일례로 미리 설정된 개수는 4개일 수 있으며, 동일 여부는 화소값이 일정한 범위 내인지 아닌지에 따라 판별될 수 있다. 즉, 가로 방향으로 6개의 화소, 세로 방향에서 6개의 화소를 갖는 영역에서 4개 이상의 동일한 화소가 존재하는 경우, 보간 대상 위치를 그래픽 화상의 영역으로 판별할 수 있다. 참조 영역이 판별 조건에 합치하지 않는 경우, 보간 대상 위치는 자연 화상의 영역으로 판별될 수 있다. 판별 조건에 있어서 미리 설정된 개수나, 동일 여부를 판단하기 위한 화소값의 범위는, 임의로 설정할 수 있다. 또한, 그래픽 화상의 영역이라 판별하기 위해, 그 밖의 다양한 방법을 이용할 수도 있다.

선택 수단(47)은, 도 1 내지 도 6을 참조하여 설명한 바와 마찬가지로, 보간 대상 위치의 상관 방향과, 방향성 보간에 이용하는 화소의 방향에 따라, 방향성 보간 화소 또는 산술 보간 화소를 선택한다. 또한, 방향성 보간을 선택하는 경우, 선택 수단(47)은 그래픽 영역 판별 수단(46)의 판별 결과에 따라, 추가로 방향성 보간 화소를 선택할 수 있다. 보간 대상 위치가 그래픽 화상의 영역으로 판별된 경우, 선택 수단(47)은, 제1 방향성 보간 수단(44)에서 생성된 보간 화소를 선택한다. 또한, 보간 대상 위치가 자연 화상의 영역이라 판별된 경우, 선택 수단(47)은, 제2 방향성 보간 수단(45)에서 생성된 보간 화소를 선택한다. 출력 수단(49)은, 선택 수단(47)에서 선택된 보간 화소를 출력한다.

이처럼, 본 발명의 일 실시예에 따른 화상 확대 장치(40)에서, 그래픽 영역 판별 수단(46)은 보간 대상 위치에 있어서의 화상의 종류를 판별할 수 있다. 화상 확대 장치(40)는, 그 결과에 따라, 방향성 보간 화소를 선택하고, 출력할 수 있다. 이에 따라, 그래픽 화상의 영역과 자연 화상의 영역의 각각에 적합한 보간을 행할 수 있다.

도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 화상 확대 장치의 구성을 나타내는 블록도이다. 도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 화상 확대 장치의 동작 방법을 설명하기 위해 제공되는 플로우 차트이며, 도 19는 본 발명의 일 실시예에서 확대 전의 문자선과 단순히 확대한 문자선 및 패턴을 적응시킨 문자선을 설명하기 위해 제공되는 도면이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 화상 확대 장치(50)는, 화상 중의 문자선을 매끄럽게 확대할 수 있다. 도 17에 도시한 바와 같이, 본 실시형태의 화상 확대 장치(50)는, 입력 신호를 수신하는 입력 수단(51)을 포함할 수 있다. 입력 수단(51)은 입력 신호에 포함된 화상 데이터를, 선택 수단(52)과 제1 보간 수단(53) 및 제2 보간 수단(54)에 전달할 수 있다.

선택 수단(52)은, 화상 데이터로부터 보간 대상 위치의 주변 화소를 포함하는 참조 영역을 추출하고, 참조 영역을 판별할 수 있다. 참조 영역을 판별하는 방법에 대해서는 후술하기로 한다. 제1 보간 수단(53)은, 자연 화상을 위한 보간 방법에 의해, 보간 대상 위치에 보간 화소를 생성할 수 있다. 자연 화상을 위한 보간 방법으로서, 예를 들어 바이큐빅법, 또는 란초스법을 이용할 수 있다. 다만, 제1의 보간 방법은 상기 방법들로 한정되지 않으며, 그 이외의 보간 방법을 이용할 수도 있다. 제2 보간 방법(54)은, 문자선을 위한 보간 방법에 의해, 보간 대상 위치에 보간 화소를 생성할 수 있다. 문자선을 위한 보간 방법에 대해서는 후술하기로 한다. 출력 수단(55)은, 선택 수단(52)에서 선택된 보간 방법으로 생성된 보간 화소를 출력할 수 있다.

이하 도 18을 참조하여, 본 실시형태에 있어서의 보간 화소의 생성 및 출력 방법에 대하여 설명하기로 한다. 먼저, 선택 수단(52)은, 보간 대상 위치의 주변에서 참조 영역을 추출할 수 있다(S5-1). 일례로 참조 영역은, 횡방향으로 6개의 화소, 종방향으로 6개의 화소를 포함하는 정방형의 영역일 수 있다. 선택 수단(52)은, 추출한 참조 영역에 대하여, 히스토그램(Histogram)을 산출할 수 있다(S5-2). 다음으로, 선택 수단(52)은 산출한 히스토그램을 이용하여 참조 영역이 이진화된 영역인지 여부를 판별할 수 있다(S5-3). 참조 영역이 이진화된 영역인 경우, 선택 수단(52)은, 제2의 보간 방법을 선택할 수 있다. 한편, 참조 영역이 이진화된 영역이 아닌 경우, 선택 수단(52)은, 제1의 보간 방법을 선택할 수 있다. 선택 수단(52)이 제1의 보간 방법을 선택한 경우, 출력 수단(55)은 제1 보간 수단(53)에서 생성된 보간 화소를 출력할 수 있다(S5-4).

제2 보간 수단(54)은, 참조 영역에 포함되는 화소값의 평균값인 Ave를 계산할 수 있다(S5-5). 다음으로 제2 보간 수단(54)은, 참조 영역에 포함되는 화소값의 최대값 Max와 최소값 Min을 계산할 수 있다(S5-6). 다음으로 제2 보간 수단(54)은, 참조 영역에서 화소값이 큰 쪽과 작은 쪽 중 어느 것이 문자선인지를 판별한다(S5-7). 제2 보간 수단(54)은, Max-Ave>Ave-Min의 판별 조건을 만족하는 경우, 참조 영역의 화소값이 큰 부분을 문자선의 영역으로 판별할 수 있다. 또한, 제2 보간 수단(54)은, 판별 조건을 만족하지 않는 경우, 참조 영역의 화소값이 작은 부분을 문자선의 영역이라 판별할 수 있다.

제2 보간 수단(54)은, 패턴 기억부(54a)를 포함할 수 있다. 패턴 기억부(54a)는, 일정한 크기의 영역에 있어서의 문자선의 패턴과, 문자선을 확대한 패턴을 관련지어 기억할 수 있다. 일례로 패턴 기억부(54a)가 기억하는 영역은, 횡방향에서 4개의 화소, 종방향에서 4개의 화소를 포함할 수 있다.

제2 보간 수단(54)은, 패턴 식별을 위해, 보간 대상 화소의 주변으로부터 횡방향으로 4개의 화소, 종방향으로 4개의 화소를 갖는 영역을 추출할 수 있다. 제2 보간 수단(54)은, 추출한 영역의 문자선의 패턴에 합치하는 확대 패턴을 패턴 기억부(54a)로부터 독출할 수 있다(S5-8). 제2 보간 수단(54)은, 읽어온 확대 패턴에 기초하여 보간 대상 위치에 보간 화소를 생성할 수 있다.

도 19(a)에 나타내는 바와 같이, 확대 전의 문자선에 사선이 포함되어 있는 경우, 이를 단순히 2배로 확대하면, 도 19(b)와 같이 나타날 수 있다. 도 19(b)에 도시한 실시예에서는, 사선에 있어서의 단차가 그대로 2배로 확대될 수 있다. 따라서, 문자선의 단차가 눈에 띄며, 문자선이 매끄럽게 되지 않을 수 있다. 이러한 사선에 대해, 패턴 기억부(54a)는, 적응시켜야 할 확대 패턴을 기억할 수 있다. 패턴 기억부(54a)에는, 횡방향으로 4개의 화소, 종방향으로 4개의 화소를 갖는 영역 내에 존재할 수 있는 문자선의 패턴에 대하여, 각각 확대 패턴이 저장될 수 있다.

도 19(c)는 패턴 기억부(54a)의 확대 패턴을 적응시킨 경우를 나타낸 도면일 수 있다. 패턴 기억부(54a)의 확대 패턴을 적응시킴으로써, 문자선의 사선을 평활화할 수 있다.

이처럼, 본 실시형태의 화상 확대 장치(50)는, 보간 대상 위치의 주변이 문자선인지 아닌지를 판별할 수 있다. 또한, 화상 확대 장치(50)는, 문자선의 영역을 판별하고, 그 패턴에 대해 패턴 기억부(54a)에 저장된 확대 패턴을 적응시킬 수 있다. 이에 따라, 화상 중의 문자선의 단차를 최소화하고, 매끄러운 선이 되도록 보간할 수 있다.

본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.

1: 화상 확대 장치
10: 입력 수단
11: 방향 판별 수단
12: 화소 선택 수단
13: 방향성 보간 수단
14: 산술 보간 수단
15: 선택 수단
16: 출력 수단

Claims (10)

1. 격자상으로 배열된 복수의 화소들을 포함하는 화상 데이터를 입력받으며, 상기 화상 데이터에 보간 프로세스를 적용하여 확대 화상 데이터를 출력하는 화상 확대 장치에 있어서,
   상기 화상 데이터를 입력받는 입력 수단;
   상기 화상 데이터에서, 보간 대상 위치로부터 상기 보간 대상 위치의 주변 화소를 향하는 제1 상관 방향을 판별하는 방향 판별 수단;
   상기 제1 상관 방향에 기초하여, 보간에 이용하는 적어도 하나의 화소를 선택하는 화소 선택 수단;
   상기 선택된 화소를 이용하여, 방향성 보간에 의한 방향성 보간 화소를 상기 보간 대상 위치에 생성하는 방향성 보간 수단;
   상기 방향성 보간과 다른 산술 보간 방법으로 상기 보간 대상 위치에 산술 보간 화소를 생성하는 산술 보간 수단;
   상기 보간 대상 위치에 대한 보간 화소로서, 상기 방향성 보간 화소 또는 상기 산술 보간 화소를 제1 판별 조건에 따라 선택하는 선택 수단; 및
   상기 선택 수단이 선택한 상기 보간 화소를 포함하는 확대된 이미지를 출력하는 출력 수단; 을 포함하며,
   상기 화소 선택 수단은, 상기 선택된 화소로부터 상기 선택된 화소의 주변 화소들을 향하는 제2 상관 방향을 판별하며,
   상기 제1 판별 조건은, 상기 보간 대상 위치와 관련된 정보인 상기 제1 상관 방향과 상기 선택된 화소와 관련된 정보인 상기 제2 상관 방향의 각도 차이가 소정의 범위 내에 속하는지 여부를 포함하고,
   상기 제1 상관 방향과 상기 제2 상관 방향 각각은, 수직 방향에서 분리된 픽셀들의 개수를, 기준 화소로부터 다른 화소를 향하는 수평 방향에서 분리된 픽셀들의 개수로 나눈 인덱스 값으로 표현되며,
   상기 소정의 범위는 상기 인덱스 값의 범위로 설정되는 화상 확대 장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 각도 차이가 상기 범위 내에 속하면, 상기 선택 수단은 상기 방향성 보간 화소를 상기 보간 대상 위치에 대한 상기 보간 화소로 선택하는 화상 확대 장치.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 화상 데이터에서, 상기 제1 상관 방향을 따라 상기 보간 대상 위치로부터 연장되는 제1 라인 상에 존재하는 둘 이상의 화소들의 중심을 결정하는 것에 응답하여, 상기 화소 선택 수단은 상기 제1 라인 상에서 상기 보간 대상 위치에 가장 가까운 두 개의 화소들을 선택하고, 상기 방향성 보간 수단은 상기 두 개의 화소들로부터 상기 방향성 보간 화소를 생성하며,
   상기 화상 데이터에서, 상기 제1 라인 상의 중심에 화소가 존재하지 않는 것으로 판단되는 경우, 상기 화소 선택 수단은, 상기 보간 대상 위치에서 상기 제1 라인과 수직하는 제2 라인과, 상기 제1 라인에 평행하고 상기 제1 라인에 가장 가까우며 적어도 하나의 화소 중심이 존재하는 제3 및 제4 라인들을 결정하고,
   상기 제2 내지 제4 라인들에서 두 개의 교점들을 결정하며,
   상기 두 개의 교점들 각각에서, 상기 제3 및 제4 라인들 각각에서 적어도 하나의 화소를 선택하고,
   상기 방향성 보간 수단은, 상기 선택한 적어도 하나의 화소의 화소값에 기초하여 상기 두 개의 교점들 각각에 대한 보간 화소값을 산출하고, 상기 보간 화소값을 이용하여 상기 방향성 보간 화소를 생성하는 화상 확대 장치.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 화상 데이터에서, 상기 제1 상관 방향을 따라 상기 보간 대상 위치로부터 연장되는 제1 라인 상에 존재하는 둘 이상의 화소들의 중심을 결정하는 것에 응답하여, 상기 화소 선택 수단은 상기 제1 라인 상에서 상기 보간 대상 위치에 가장 가까운 두 개의 화소들을 선택하고, 상기 방향성 보간 수단은 상기 두 개의 화소들로부터 상기 방향성 보간 화소를 생성하며,
   상기 화상 데이터에서, 상기 제1 라인 상의 중심에 화소가 존재하지 않는 것으로 판단되는 경우, 상기 화소 선택 수단은, 상기 보간 대상 위치에서 상기 제1 라인과 수직하는 제2 라인과, 상기 제1 라인에 평행하고 적어도 하나의 화소 중심이 존재하는 제3 내지 제6 라인들을 결정하며, 상기 제3 및 제4 라인들은 상기 제1 라인에 가장 가까운 라인들이고,
   상기 제2 내지 제4 라인들에서 두 개의 교점들을 결정하고, 상기 제2, 제5, 및 제6 라인들에서 두 개의 교점들을 결정하며,
   상기 네 개의 교점들 각각에서, 상기 제3 내지 제6 라인들 각각에서 적어도 하나의 화소를 선택하고,
   상기 방향성 보간 수단은, 상기 선택한 적어도 하나의 화소의 화소값에 기초하여 상기 네 개의 교점들 각각에 대한 보간 화소값을 산출하고, 상기 보간 화소값을 이용하여 상기 방향성 보간 화소를 생성하는 화상 확대 장치.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 보간 대상 위치를 포함하는 참조 영역을 추출하고, 상기 참조 영역에 포함되는 소정의 개수의 화소들이 실질적으로 동일한 화소 값을 갖는 제2 판별 조건을 상기 참조 영역이 만족하는지 여부를 결정하는 그래픽 영역 판별 수단; 을 더 포함하며,
   상기 참조 영역이 상기 제2 판별 조건을 만족하는 경우, 상기 선택 수단은 상기 참조 영역을 그래픽 화상의 영역으로 결정하고, 상기 방향성 보간 수단은 상기 그래픽 화상의 영역을 보간하도록 적응된 제1 보간 방법을 이용하여 상기 방향성 보간 화소를 생성하며,
   상기 참조 영역이 상기 제2 판별 조건을 만족하지 않는 경우, 상기 선택 수단은 상기 참조 영역을 자연 화상의 영역으로 결정하고, 상기 방향성 보간 수단은 상기 자연 화상의 영역을 보간하도록 적응된 제2 보간 방법을 이용하여 상기 방향성 보간 화소를 생성하는 화상 확대 장치.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 방향성 보간 수단은, 상기 화상 데이터에서 상기 제1 상관 방향을 따라 상기 보간 대상 위치로부터 연장되는 라인과 교차하는 동일선상에 존재하고 상기 보간 대상 위치에 인접한 두 개의 점들 각각에 대한 보간 화소 값을 계산하여 상기 제1 보간 방법을 이용하고, 상기 계산한 보간 화소 값을 이용하여 상기 방향성 보간 화소를 생성하는 화상 확대 장치.
   
7. 제5항에 있어서,
   상기 방향성 보간 수단은, 상기 화상 데이터에서 상기 제1 상관 방향을 따라 상기 보간 대상 위치로부터 연장되는 라인과 교차하는 동일선상에 존재하고 상기 보간 대상 위치에 인접한 네 개의 점들 각각에 대한 보간 화소 값을 계산하여 상기 제2 보간 방법을 이용하고, 상기 계산한 보간 화소 값을 이용하여 상기 방향성 보간 화소를 생성하는 화상 확대 장치.
   
8. 제1항에 있어서,
   상기 선택된 화소는 상기 화상 데이터에서 상기 제1 상관 방향과 평행한 라인 상에 존재하는 화상 확대 장치.
   
9. 제1항에 있어서,
   상기 화소 선택 수단은 둘 이상의 화소들을 선택하며,
   상기 제1 판별 조건은, 상기 선택된 화소들 각각의 화소값과 상기 산술 보간 화소의 화소값의 차이가 미리 정해진 범위 이내인지 여부를 포함하는 화상 확대 장치.
   
   
10. 삭제

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