KR960012932B1 - 이차원 공간 필터링을 이용한 시간축 대역 제한 방법 - Google Patents

Abstract

내용없음.

Description

이차원 공간 필터링을 이용한 시간축 대역 제한 방법

제1도는 일반적인 시간축 대역 제한 방법을 수행하기 위한 블럭도.

제2도는 제1도에 도시된 움직임 벡터 궤적 상에서의 1차원 공간 필터링의 일실시예도.

제3도는 제1도에 도시된 이동 벡터에 대한 임펄스 응답표.

제4도는 본 발명에 따른 움직임 벡터 궤적 상에서의 2차원 공간 필터링의 일실시예도.

제5도는 제4도에 도시된 이동 벡터에 대한 임펄스 응답표.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

101 : 움직임 검출부102 : 필셀 벡터 처리부

103 : 논리곱 연산부104 : 움직임 적응 공간 필터링부

본 발명은 2차원 공간 필터링을 이용한 시간축 대역 제한 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 2차원 필터 임펄스 응답을 처음부터 구하여 공간 필터링으로 시간축 대역 제한을 수행함으로써 필터링 수행후 움직임 모서리 부분에서의 잡음의 영향을 줄이는 2차원 공간 필터링을 이용한 시간축 대역 제한 방법에 관한 것이다.

제1도는 일반적인 시간축 대역 제한 방법을 행하기 위한 블럭도로서, 움직임 검출부(101)에서는 현재 프레임(n번째)의 화소(또는 화소들의 구획)들이 이전 프레임(n-1번째)에 비해 어느 방향으로 얼마나 움직여는지를 추정하여 온/오프 제어 신호를 논리곱 연산부(103)로 출력한다. 픽셀 벡터 처리부(102)에서도 픽셀 벡터를 제공받아 소정의 처리를 행하여 n번째에서 n-1프레임으로 구한 움직임 벡터중(X,n)을 통과한 움직임 벡터(D(X,n)) 를 상기 논리곱 연산부(103)로 출력한다. 상기 논리곱 연산부(103)에서는 상기 움직임 검출부(101)에서 제공되는 온/오프 신호에 따라 움직임 벡터(1D(X,n))를 움직임 적응 공간 필터링부(104)로 출력한다. 이때, 움직임 적응 공간 필터링부(104)에서는 n번째 프레임에서 제공되는 주파수(f(X,n))와 상기 논리곱 연산부(103)에서 제공되는 움직임 벡터(1D(X,n))를 이용하여 움직임 적응 공간 필터값(g(X,n))을 구한다. 이때, 움직임 적응 공간 필터값은 다음식(1)과 같은

형태로서, 시간축 방향의 대역 제한을 위하여 공간상에서 움직임 벡터의 궤적을 따라 필터링을 한다. 여기서, 상기 식(1)의 의미는 시간축 차단 주파수가 주어질때 필터의 주파수 응답 신호가 다음 식(2)과 같은

단계를 갖도록 공간 필터를 구성하며 제2도에서 처럼 비-그리드(non-grid) 픽셀을 추정하여 필터링에 적용한다. 여기서는 공간상의 대역 제한 주파수이고,이다.

즉, 시간축 대역 제한을 위하여 시간축 차단 주파수에 해당하는 공간 차단 주파수를 구한 후 할당되는 필터 계수를 이용하여 움직임 벡터의 궤적을 따라 상기 식(1)과 같이 필터링을 한다. 한편, 움직임 성분(Vx,Vy)이 있다면 이때 영상의 원시 스펙트럼은 f_xV_x+f_yV_y+f_t=0인 플랜(plane)에 존재하므로 다음 식(3)과 같은

관계의 필터 계수를 구하면 된다. 이때 제3도는 임의의 움직임 벡터에 대한 상기 식(1)에 따른 임펄스 응답표이다.

그러나, 전술한 시간축 제한 방법은 공간상의 몇개의 픽셀 값만 이용하기 때문에 필터링 결과가 잡음등의 영향을 받을 수 있는 문제점이 있다.

또한, 필터 계수를 구하기 위해 필터링 방향을 움직임 벡터의 궤적으로 튜닝시키므로 단순히 1차원 필터 계수만 얻게 된다는 문제점이 있다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 2차원 필터 계수를 구하여 2차원 필터링으로 공간상에서 움직임 벡터의 궤적을 따라 필터링을 수행함으로써 비-그리드 추정이 불필요하고 필터링 후 움직임 모서리 부분에서 잡음의 영향이 줄어들어 필터링 결과에서 높은 이득을 갖는 2차원 공간 필터링을 이용한 시간축 대역 제한 방법을 제공하는데 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 2차원 공간 필터링을 이용한 시간축 대역 제한 방법의 특징은, 상기 식(2)의 조건을 만족하는 2차원 필터 계수를 구하는 단계와, 상기 단계에서 구한 2차원 필터 계수를 2차원 움직임 적응 공간 필터링식에 적용함으로써 공간 필터링을 수행하여 시간축 대역 제한을 수행하는 단계로 이루어지는데 있다.

이하, 본 발명에 따른 2차원 공간 필터링을 이용한 시간축 대역 제한 방법의 바람직한 실시예에 대하여 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명은,

인 일반적인 2차원 필터링으로 상기 식(1)의 결과를 얻는 것이다. 즉, 상기 식(2)의 조건에 맞는 2차원 필터계수 h(k1,k2)를 구하면 된다.

이때, 필터 계수는 스펙트럼 영역에서 다음과 같은 특성을 갖는다.

여기서, 식(5)의 조건은 식(4)의 필터계수 h(k1,k2)를 손쉽게 구할 수 있다. 그러므로, 움직임 성분에 따라 식(5)의 조건에 알맞는을 구하여 식(4)의 방식대로 공간 필터링을 수행할 수 있다. 이때, 2차원 공간 필터를 구현하기 위하여 다음과 같은 주파수 특성을 갖도록 필터 계수를 구한다. 즉, 시간축 주파수 관계가 다음과 같고,

속도 성분이(V_x,V_y)이라면 기저 대역이 f_xV_x+f_yV_y+f_t=0인 플랜에 존재함으로 공간상에서는

의 한계를 갖는 필터 계수를 구한다.

이때, 제4도 처럼 식(7)이 표현된다면 제4도와 같은 특성을 갖도록 주파수 대역에서 공간 영역으로 인버스(inverse)FFT하여 필터 계수를 구하고 이렇게 구해진 계수들은 곧 2차원 공간 필터의 계수로 이용될 수 있다. 이때, 구해진 필터 계수를 상기 식(4)에 적용하여 2차원 공간 필터링을 수행한다면 제2도에서 처럼 몇개의 픽셀을 이용하여 공간 필터링을 수행하는 것보다 필터링 결과에서 큰 이득을 갖는다. 그리고, 식(4)는 비-그리그 픽셀의 추정이 불필요해지므로 식(1)보다 구현하는데 잇점을 갖는다.

제5도는 임의의 움직임 벡터에 대한 상기 식(4)에 따른 임펄스 응답에 대한 표이다. 만일 최대 움직임 벡터의 크기가이라면 13×13=169개의 계수만 있으면 공간 필터링으로 시간축 대역 제한을 수행할 수 있다. 한편, 종래의 방법은 움직임 벡터의 특성으로 블럭 효과(block effect)가 생길 수 있으나 본 발명은 많은 픽셀들을 필터링에 이용하기 때문에 블럭 효과가 줄어든다.

또한, 본 발명은 필터 계수를 구할 때 세퍼레이블(separable), 비세퍼레이블(non-separable) 방식으로 구한 계수도 모두 이 범주에 포함시키며, 계수를 구할 때 임의의 윈도우를 사용하는 경우도 있다. 그리고 본 발명에서는 저대역 필터에 대해서만 언급하였으나 필터계수 h(k1,k2)의 특성을 바꾸어 고대역, 대역 통과 필터로 수행이 가능하다.

이상에서와 같이 본 발명에 따른 2차원 공간 필터링을 이용한 시간축 대역 제한 방법에 의하면, 움직임 적응 공간 필터의 계수를 구할 때 처음부터 2차원 필터로 가정하고,인 조건의 2차원 필터 계수를 구하여 공간 필터에 적용시킴으로써 공간 필터링이 편리하고, 필터링 후 움직임 모서리 부분에서의 잡음의 영향이 줄어들며, 시간축 엘리어싱(aliasing)을 방지하는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 이차원 공간 필터링을 이용한 시간축 대역 제한 방법에 있어서, 다음과 같은 식의 조건을 만족하는 2차원 필터 계수 (h(k1,k2))를 구하는 단계와;

   (여기서,는 공간상의 대역 제한 주파수는 시간축 차단 주파수,또한 V_x,V_y는 움직임 성분)을 나타낸다.

   상기 단계에서 구한 2차원 필터 계수(h(k1,k2))를 다음과 같은 움직임 적응 공간 필터링식에 적용함으로써 공간 필터링을 수행하여 시간축 대역 제한을 수행하는 단계로 이루어지는 2차원 공간 필터링을 이용한 시간축 대역 제한 방법.
2. 제1항에 있어서, 2차원 필터 계수(h(k1,k2))는, 스펙트럼 영역에서 다음식과 같은 특성을 갖음을 특징으로 하는 2차원 공간 필터링을 이용한 시간축 대역 제한 방법.