KR20040089342A - ＤＮＩｅ방식을 이용한 임펄스 노이즈 감소 장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 DNIe(Digital Natural Image engine)방식을 이용하여 임펄스 노이즈를 감소시키는 장치 및 그 방법에 관한 것이며, 복수개의 픽셀중에서 크기가 중간 값인 중간 값 픽셀을 선택하는 제1과정; 상기 제1과정에서 선택된 중간 값과 옵셋간의 조합에 의한 기준범위와 상기 복수개의 픽셀중에서 딜레이가 중심인 중심 픽셀을 비교하여 임펄스 노이즈 유무를 판단하고 그에 따라 제 1 소정값(k1)을 생성하는 제2과정; 상기 픽셀의 휘도 성분 및 칼라 성분의 상기 제 2 과정의 제 1 소정값(k1)의 상관도에 따라 제2소정값(k2)을 생성하는 제3과정; 상기 제 3 과정의 제 2 소정값(k2)에 따라 상기 중간 값 픽셀 및 상기 중심 픽셀을 크로스 페이드하는 제 4 과정을 포함한다.

Description

ＤＮＩｅ방식을 이용한 임펄스 노이즈 감소 장치 및 그 방법{Impulse noise reduction apparatus using DNIe and method thereof}

본 발명은 임펄스(Impulse) 노이즈 감소 장치에 관한 것으로서, 특히 디지털 영상신호에서 미디안 필터(median)필터를 이용하여 고주파 성분을 그대로 두고 임펄스 노이즈만을 제거함으로써 고해상도의 자연 이미지(Natural Image)를 재연하도록 하는 DNIe(Digital Natural Image engine, 이하 DNIe라고 약함)방식을 이용한임펄스 노이즈 감소 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

영상 기기가 고급화, 다양화되면서 점점 자연 이미지(Natural Image)에 가까운 화질을 제공하는 영상을 보고자 하는 소비자들의 욕구가 증대되었다. 특히, 디지털 TV, PDP TV 등이 발달하면서 디지털 방식의 영상신호를 사용하게 되었고, 자연 이미지(Natural Image)를 재현하기 위해 다양한 디지털 영상신호처리 기술이 개발되고 있다.

도 1은 기존의 임펄스 노이즈 감소 장치를 설명하기 위한 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이 먼저, 윈도우(110)를 정해서 n개의 픽셀을 평균하여 평균값을 구한다. 윈도우내의 n개의 픽셀은 a1,a2,a3,a4,a5의 5개이고 a5가 중심 값이다. 다음 뺄셈기(120)는 중심 값(114)과 평균값(112)을 뺄셈하여 뺄셈 값을 구한다. 비교기(130)는 뺄셈기(120)에서 구한 뺄셈 값과 기준 값을 비교하여 뺄셈 값이 기준 값보다 크면 노이즈로 판단하는 제 1 비교 값을 출력하고 그렇지 않으면 정상적인 데이터로 판단하는 제 2 비교 값을 출력한다. 멀티플렉서(140)는 비교기(130)로부터 상기 제 1 비교 값을 수신하면, 노이즈로 판단된 경우이므로 윈도우(110)에서 평균한 값을 선택하여 출력한다.

그러나, 기존의 임펄스 노이즈 감소 장치는 도 2에 도시된 입력 대 출력 파형 도를 통해 알 수 있는 바와 같이 임펄스 노이즈 뿐 아니라 고주파 성분까지 노이즈로 인식하여 제거한다. 따라서 도 1에 도시된 기존의 임펄스 노이즈 감소 장치는 주파수 특성이 저하하는 문제점이 있다.

본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는 디지털 영상신호에서 미디안 필터를 이용하여 고주파 성분을 그대로 두고 임펄스 노이즈만 제거함으로써, 고해상도의 자연 이미지(Natural Image)를 재현하도록 하는 DNIe(Digital Natural Image engine)방식을 이용한 임펄스 노이즈 감소 장치 및 그 방법을 제공하는데 있다.

도 1은 기존의 임펄스 노이즈 감소 장치를 설명하기 위한 도면이다.

도 2는 도 1에 도시된 장치의 입력 및 출력 파형도이다.

도 3은 본 발명에 따른 DNIe방식을 이용한 임펄스 노이즈 감소 장치의 블록도이다.

도 4는 도 3에 도시된 미디안 필터에서 정렬된 데이터를 이용한 윈도우를 도시한 것이다.

도 5는 도 3에 도시된 윈도우비교부에서의 윈도우 비교를 나타내는 파형도이다.

상기의 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 장치는 휘도 성분과 칼라 성분으로 구성된 픽셀들로 이루어지는 디지털 영상 신호의 임펄스 노이즈 감소 장치에 있어서, 복수개의 픽셀중에서 크기가 중간 값인 픽셀을 선택하는 미디안 필터부; 상기 미디안필터부에서 선택된 중간 값과 옵셋간의 조합에 의한 기준범위와 상기 복수개의 픽셀중에서 딜레이가 중심인 중심 픽셀을 비교하여 임펄스 노이즈 정도에 해당하는 판단 값을 출력하는 비교부; 상기 픽셀의 휘도 성분과 칼라 성분의 판단 값의 상관도에 따라 상관 값을 평가하는 상관도 평가부; 상기 상관도 평가부에서 평가된 상관 값에 따라 상기 중심 픽셀 및 중간 값 픽셀을 크로스 페이드하는 크로스 페이드부를 포함하는 것이 바람직하다.

상기의 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 방법은, 휘도 성분과 칼라 성분으로 구성된 픽셀들로 이루어지는 디지털 영상 신호의 임펄스 노이즈 감소 방법에 있어서, 복수개의 픽셀중에서 크기가 중간 값인 중간값 픽셀을 선택하는 제 1 과정; 상기 제 1 과정에서 선택된 중간 값과 옵셋간의 조합에 의한 기준범위와 상기 복수개의 픽셀중에서 딜레이가 중심인 중심 픽셀을 비교하여 임펄스 노이즈 유무를 판단하고 그에 따라 제1소정값(k1)을 생성하는 제2과정; 상기 픽셀의휘도 성분 및 칼라 성분의 상기 제 2 과정의 제1소정값(k1)의 상관도에 따라 제2소정값(k2)을 생성하는 제3과정; 상기 제3과정의 제2소정값(k2)에 따라 상기 중간값 픽셀 및 상기 중심 픽셀을 크로스 페이드하는 제4과정을 포함하는 것이 바람직하다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명에 따른 DNIe방식을 이용한 임펄스 노이즈 감소 장치의 블록도로서, 디지털 영상 데이터를 정렬시키는 버퍼(310), 상기 버퍼(310)에서 발생하는 영상 데이터를 1라인 지연시키는 제1라인메모리(320), 상기 제1라인메모리(320)에서 지연된 데이터를 1라인 지연시키는 제2라인메모리(330), 상기 버퍼(310)와 상기 제1 라인 메모리(320) 및 제 2 라인메모리(330)의 출력데이터가 입력되면 중간 값(median_res)의 픽셀을 선택하는 미디안 필터(340), 상기 중간 값(median_res) 및 오프셋의 조합과 중심픽셀(mid_sample)을 윈도우 비교하여 비교값(ka)을 발생하는 윈도우 비교부(370), 상기 비교값(ka)을 입력하여 제 1 상관값(kxfade1) 및 제 2 상관값(kxfade2)을 발생하는 페이드평가부(360), 상기 제1상관값(kxfade1) 및 제2상관값(kxfade2)에 따라 중심픽셀(mid_sample) 및 중간 값(median_res)의 픽셀을 크로스 페이드하여 출력하는 크로스페이드부(350)로 구성된다.

도 4는 도 3에 도시된 미디안 필터(340)에서 정렬된 데이터를 이용한 윈도우를 도시한 것이며, u는 R-Y이고, v는 B-Y이고, Y는 Luminance 이다.

도 5는 도 3에 도시된 윈도우비교부(370)에서의 윈도우 비교를 나타내는 파형 도이다.

도 3 ∼도 5를 참조하여 본 발명의 작용 및 효과를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 디지털 영상 데이터는 휘도 성분과 칼라 성분으로 구성된 픽셀들로 이루어진다. 도 4에 도시된 바와 같이 버퍼(310)는 루미넌스(Luminance: 이하 Y)와 칼라(Color: 이하 C)를 같이 처리하기 위하여 입력되는 디지털 영상 데이터를 정렬시킨다.

미디안 필터(340)는 비교기(도시 안됨)를 이용하여 디지털 영상 데이터중에서 중간 값(median_res)을 갖는 픽셀을 선택한다. 미디안 필터(340)는 n-1번째 라인 픽셀, n번째 라인 픽셀, n+1번째 라인 픽셀이 입력되면, 도 4에 도시된 바와 같이 3 라인의 5 픽셀로 윈도우한다. 여기서 n-1번째 라인 픽셀(p1)이 현재 입력되는 디지털 영상 데이터이며, n, n+1번째 라인 픽셀은 각각 제 1 라인메모리(320) 및 제 2 라인메모리(330)를 통과한 영상 데이터이다. 또한 딜레이가 중심인 제 1 라인메모리(320)에서 출력되는 픽셀을 중심 픽셀로 정한다.

도 4에서 중심 픽셀(mid_sample)은 U5, Y9, V5, Y10이다.

미디안 필터(340)에서 윈도우를 보면,

U5의 윈도우는 U1 U3

U5

U7 U9

V5의 윈도우는 V1 V3

V5

V7 V9

Y9의 윈도우는 Y2 Y4

Y9

Y14 U18

Y10의 윈도우는 Y3 Y5

Y10

Y15 V17

미디안 필터(340)에서 U5의 중간 값(median_res)은 U1,U3,U5,U7,U9에서 선택한다. 예를 들면 U1=0, U3=100, U5=100, U7=150, U8=200에서 중간 크기 값은 U5이다. 따라서 미디안 필터(340)는 평균값을 취하지 않고 중간 값(median_res)을 취하기 때문에 고주파가 없어지지 않는다. 윈도우비교부(370)는 중심 픽셀(mid_sample)을 중간 값(median_res) 및 옵셋(offset)간의 조합에 의해 설정된 기준(reference) 범위와 비교하여 노이즈를 판별한다.

도 5에 도시된 바와 같이 중심 픽셀(mid_sample)이 중간값(median_res) + 옵셋(offset)의 기준(reference) 범위 또는 중간값(median_res) - 옵셋(offset)의 기준 범위 안에 존재하면 정상적인 데이터이고 그렇지 않으면 노이즈로 판단하는 비교 값(ka)을 출력한다. 즉, 중심 픽셀(mid_sample)이 중간 값(median_res) + 옵셋(offset) 보다 크면 비교값(ka) = 중심 픽셀(mid_sample)-{중간 값(median_res) + 옵셋(offset)}을 선택하고, 그렇지 않고 중심 픽셀(mid_sample)이 중간값(median_res) - 옵셋(offset)보다 적으면 비교 값(ka) ={중간값(median_res) - 옵셋(offset)}-중심 픽셀(mid_sample)을 선택하고, 그렇지 않으면 비교 값(ka) = 0을 선택한다. 여기서 비교값(ka)이 "0"이면 정상적인 데이터이고, 비교값(ka)이 클수록 임펄스 노이즈이다.

페이드 평가부(360)는 비교값(ka)을 입력하여 Y와 C의 상관도를 평가한다. 즉, Y와 C(R-Y)의 비교값(ka)을 각각 곱한 값에서 큰 값이 제 1 상관값(kxfade1)이며, Y와 C(B-Y)의 비교값(ka)을 각각 곱한 값에서 큰 값이 제 2 상관값(kxfade2)이다. 중심 픽셀(mid_sample)이 U5, Y9, V5, Y10일 때 U5의 비교값(ka)을 k2라하고, Y9의 비교값(ka)을 k라하고, V5의 비교값(ka)를 k3라하고 Y10의 비교값(ka)을 k1이라한다. 여기서 각각(Y와 C)의 제 1 상관값(kxfade1) 및 제 2 상관값(kxfade2)을 나타내보면 다음과 같다.

((k*k3)/256 > kxfade1 이면 kxfade1 = (k*k3)/256 이고 그외에 kxfade1 = (k*k2)/256이다. 또한 ((k*k3)/256 > kxfade2 이면 kxfade2 = (k1*k3)/256 이고 그외에 kxfade2 = (k1*k2)/256이다. 즉, Y9와 V5,U5의 비교값(ka)을 평가하여 Y9와 V5,U5의 제 1 상관값(kxfade1)를 구하며, Y10와 V5,U5의 비교값(ka)을 평가하여 Y10의 제 2 상관값(kxfade2)을 구한다.

크로스페이드부(350)는 제 1 상관값(kxfade1) 및 제 2 상관값(kxfade2)을 이용하여 입력되는 중심 픽셀(mid_sample), 중간 값(median_res)의 픽셀을 크로스 페이드한다. 예를 들면 크로스 페이드부(350)에서 데이터(U5) 출력 = 중심 픽셀(mid_sample)(1-kxfade1) + kxfade1*중간값(median_res)이고, 데이터(Y9) 출력 = 중심 픽셀(mid_sample)(1-kxfade1) + kxfade1*중간값(median_res)이고,데이터(V5) 출력 = 중심 픽셀(mid_sample)(1-kxfade1) + kxfade1*중간값(median_res)이고, 데이터(Y10) 출력 = 중심 픽셀(mid_sample)(1-kxfade2) + kxfade2*중간값(median_res)이다.

본 발명은 상술한 실시 예에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상내에서 당업자에 의한 변형이 가능함은 물론이다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 NDIe 방식을 이용한 임펄스 노이즈 감소 장치 및 방법은, 디지털 영상 신호에서 고주파 성분을 그대로 두면서 임펄스 노이즈만을 제거함으로서 고해상도의 자연 이미지(Natural Image)를 재현할 수 있다.

Claims (6)

1. 휘도 성분과 칼라 성분으로 구성된 픽셀들로 이루어지는 디지털 영상 신호 임펄스 노이즈 감소 장치에 있어서,

   상기 미디안 필터부에서 선택된 중간 값과 옵셋간의 조합에 의한 기준범위와 상기 복수개의 픽셀중에서 딜레이가 중심인 중심 픽셀을 비교하여 임펄스 노이즈 정도에 해당하는 판단 값을 출력하는 비교부;

   상기 픽셀의 휘도 성분과 칼라 성분의 판단 값의 상관도에 따라 상관 값을 평가하는 상관도 평가부;

   상기 상관도 평가부에서 평가된 상관 값에 따라 상기 중심 픽셀 및 중간 값 픽셀을 크로스 페이드하는 크로스 페이드부를 포함하는 것을 특징으로 하는 임펄스노이즈 감소 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 미디안 필터부는 비교기인 것을 특징으로 하는 임펄스 노이즈 감소 장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 중심 픽셀(mid_sample)이 중간 값(median_res) + 옵셋(offset) 보다 크면, 상기 비교부는 판단값(ka) = 중심 픽셀(mid_sample)-{중간값(median_res) + 옵셋(offset)}을 출력하고,

   상기 중심 픽셀(mid_sample)이 중간값(median_res) - 옵셋(offset)보다 작으면, 상기 비교부는 판단값(ka) = {중간값(median_res) - 옵셋(offset)}-중심 픽셀(mid_sample)을 출력하고

   상기 중심 픽셀(mid_sample)이 중간 값(median_res)+옵셋(offset) 보다 크지 않고, 상기 중심 픽셀(mid_sample)이 중간값(median_res) - 옵셋(offset)보다 작지 않으면, 상기 비교부는 판단값(ka) = 0을 출력하는 것을 특징으로 하는 임펄스 노이즈 감소 장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 상관도 평가부의 상기 상관값은 상기 휘도 성분과 색차 성분(R-Y), 휘도 성분과 색차 성분(B-Y)의 상기 비교부의 상관 값을 각각 곱한 값에서 큰 값인 것을 특징으로 하는 임펄스 노이즈 감소 장치.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 크로스 페이드부에서 데이터 출력은 중심 픽셀(mid_sample)(1-상관값) + 상관값*중간값(median_res)인 것을 특징으로 하는 임펄스 노이즈 감소 장치.
6. 휘도 성분과 칼라 성분으로 구성된 픽셀들로 이루어지는 디지털 영상 신호 임펄스 노이즈 감소 방법에 있어서,

   복수개의 픽셀중에서 크기가 중간 값인 중간 값 픽셀을 선택하는 제1과정;

   상기 제 1 과정에서 선택된 중간 값과 옵셋간의 조합에 의한 기준범위와 상기 복수개의 픽셀중에서 딜레이가 중심인 중심 픽셀을 비교하여 임펄스 노이즈 유무를 판단하고 그에 따라 제 1 소정값(k1)을 생성하는 제2과정;

   상기 픽셀의 휘도 성분 및 칼라 성분의 상기 제2과정의 제 1 소정값(k1)의 상관도에 따라 제 2 소정값(k2)을 생성하는 제3과정;

   상기 제 3 과정의 제 2 소정값(k2)에 따라 상기 중간값 픽셀 및 상기 중심 픽셀을 크로스 페이드하는 제4과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 임펄스 노이즈 감소 방법.