향상된 노이즈 제거 필터를 적용한 움직임 적응적 디인터레이싱 알고리듬

Abstract

기존 아날로그 TV와 현재 디지털 TV는 전송 대역폭의 제한으로 홀수, 짝수 필드가 1/60 초의 간격으로 교차되어 하나의 프레임을 구성하는 격행주사 방식(Interlaced scan)을 사용하고 있다. 격행주사 영상은 화면의 포맷을 표현하는 용어로서 1장의 영상을 2장의 필드로 나누어 송신함으로써 1초에 60장의 필드를 송신하는 방식이다. 즉, 한 장의 화면을 구성하기 위해서, 우선 짝수 번째의 줄을 건너뛰어 홀수 번째의 주사선에 제 1필드를 주사하고, 다음으로 홀수 번째의 줄을 건너뛰어 짝수 번째의 주사선에 제 2필드를 주사한다. 하지만 최근 HDTV, 3DTV, LCD, PDP 등 의 디스플레이 기기에서 비월주사 방식을 그대로 사용하면 주사선 사이의 깜박거림(flicker) 현상이나 해상도가 떨어지는 현상 등의 심각한 화질 열화가 발생한다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 격행주사 방식(Interlacedscan)의 영상신호를 순차 주사 방식(Progressive scan)으로 바꿔주는 다양한 디인터레이싱 방법들이 제안되고 있다. 디인터레이싱 방법으로는 크게 다섯가지로 분류할 수 있다. 공간적 디인터레이싱 기법, 시간적 디인터레이싱 기법, 공간-시간적 디인터레이싱 기법, 움직임 적응적 디인터레이싱 기법, 움직임 보상 디인터레이싱 기법이 있다. 첫 째로 본 논문에서는 공간적 디인터레이싱 방법으로 Gradient Inverse Weighted Filtering(GIWF) 보간법 기반의 알고리듬을 제안한다. 소실된 화소 줄을 보간하기 위해서 먼저 선 처리 과정을 통해 정해진 마스크의 중간 지점의 예측 값을 생성한다. 이 때는 4-tap 필터를 이용을 한다. 다음으로 이웃 픽셀들 사이에서 마스크 내의 기울기 정보를 이용하여 Gradient-weighted 필터의 가중치 계수를 계산한다. 그리고 마지막으로 새롭게 제시된 GIWF 보간법을 이용하여 소실된 화소 줄을 보간하게 된다. GIWF를 이용하여 영상의 디테일을 보존하고 잡음을 제거하는 효과 를 얻게 되었다. 두 번째로 움직임 적응적 디인터레이싱 기법을 제안한다. 정확한 움직임 정보탐색을 위하여 세 가지 부분으로 구성된다 : (1) 연속된 5개의 필드에서의 움직임 탐색, 그리고 (2) 블록기반의 지역적 특성을 포함한다. 움직임 검출부분에서는 FIR 필터를 이용한다. 이것은 물체의 움직임의 내부를 정확하게 탐색 할 뿐만 아니라, 영상에 포함된 잡음도 줄일 수 있는 향상된 기법을 이용함으로써 계산 할 수 있다. (3) 검출된 움직임의 정도에 따라서 가중치를 구하여 공간적 기법과 시간적 기법을 결합시킨다. 제안한 향상된 GIWF기반의 보간 방법이 최종적으로 제안하는 움직임 적응적 디인터레이싱에서 공간적 보간법으로 응용된다. 제안된 방법의 영상시퀀스에 대한 실험 결과는 기존의 방법들에 비하여 주관적, 객관적인 비교에서 우수함을 보여준다.