다중 스케일 블록 영역 검출기를 통한 구간적 영상 잡음 제거 기법

Abstract

최근 대부분의 영상 콘텐츠가 고해상도로 제작됨에 따라 화질개선 측면에서다중해상도 기법 이상으로 세분화된 영상분석 방안이 요구되고 있다. 이를 위해 하나의 열화영상에 대해 지역적으로 분석해보면 임의의 영역에는 반복되는 패턴이나 에지 성분들을 갖는 고주파 특성, 혹은 화소 변화가 거의 없이 평탄한 저주파 특성 등이 다양하게 나타난다. 이러한 영역 특성을 무시한 채 잡음제거 과정에서 동일한 알고리즘을 적용시켜 발생되는 원 신호의 정보손실이나 왜곡현상을 개선하기위한 방안으로 본 논문은 다중-스케일 블록 지역적 이진 패턴 기반의 영역검출기를 이용한 구간적 잡음 제거 기법을 제안한다. 영상의 지역적, 공간적 특성에 따라 잡음제거를 수행하는 기존 알고리즘들은 열화영상 내 일정 범위 안에서 상관도가 큰 블록들을 축적하는 블록정합과 그에 따른 가중치 추정의 두 단계로 나누어진다. 이와 같이 패치를 모아 가중치를 구하는 방법은 화소 간 상관도에 따른 이점을 극대화 할 수 있지만, 영역 내 화소 값 차이를 계산하여 유사한 블록을 찾고 변환하는 과정에서 복잡도의 증가를 가져온다. 또한 각각의 패치별로 가중치를 각기 다르게 얻어낸 뒤 동일한 방식으로 처리하기 때문에 영상의 공간적인 특성을 전부 반영하는 데에도 한계가 있다. 제안하는 구간적 잡음 제거 기법은 영상 내 전체 화소를 일정한 블록 단위의 영역으로 나누어 화소 변화량에 따라 검출을 수행하는 다중-스케일 블록 영역 검출기를 제시하고 검출된 영역 특성에 맞게 영상분석을 진행한다. 처리되는 영역들은 강한 변화량을 갖는 영역, 약한 변화량을 갖는 영역, 평탄한 영역의 세 가지로 분류되며 차례로 주성분분석, 양방향 필터, 구조-텍스쳐 영상 분해의 기법들이 잡음제거를 위해 적용된다. 또한 최적화되지 않은 잡음 추정치의 중첩적인 사용으로 발생될 수 있는 over smoothing 왜곡에 대비하고자 잡음의 표준편차 값 추정을 위한 매개변수를 추가하여 그 정확도를 높인다. 제시된 영역 검출기의 성능은 입력 영상에서의 변화량 정도에 따른 검출결과를 시각적으로 표현한 영상과 검출된 영역 일부의 예를 통해 확인된다. 객관적 실험결과를 통하여 기존 알고리즘들 보다 제안하는 구간적 잡음 제거 기법이 최대 신호-대-잡음비 측면에서 이득을 가지며, 주관적 화질 비교를 통해 세부정보들이 최대한 보존되어 있음과 동시에 평탄한 영역에 대해서도 왜곡 이 거의 없는 향상된 복원영상이 얻어지는 것을 확인할 수 있었다.