수평-시간적 필터링을 사용한 움직임 적용적 디인터레이싱 알고리듬

Abstract

기존 아날로그 TV 시스템부터 현재 디지털 TV 시스템까지 제한된 전송 대역폭에서 더 많은 프레임 정보를 보내기 위하여 격행 주사 방식(interlaced scan format)이 사용되고 있다. 하지만 3DTV, LCD 모니터 등의 디지털 영상 기기들은 순차 주사 방식(progressive scan format)을 사용하기 때문에 격행 주사 방식으로 송신된 영상신호를 재생할 경우 화면 뭉개짐 등의 화질열화를 겪을 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 격행 주사 방식의 영상신호를 순차 주사 방식으로 바꿔주는 디인터레이싱(deinterlacing) 기술이 사용되고 있다. 디인터레이싱은 크게 움직임 보상 기반 디인터레이싱 기법(MC, motion compensated)과 움직임 보상에 기반하지 않는 디인터레이싱 기법(non-MC)으로 나눌 수 있다. 움직임 보상 기반 디인터레이싱 기법은 화면간 움직임 벡터를 구하여 사용하기 때문에, 움직임 보상에 기반하지 않는 디인터레이싱 기법보다 좋은 화질을 제공하지만 움직임 벡터를 계산하는데 많은 연산량이 필요하다는 단점을 가지고 있다. 움직임 보상에 기반하지 않는 디인터레이싱 기법은 크게 시간적 디인터레이싱 방법(inter-field deinterlacing)과 공간적 디인터레이싱 방법(intra-field deinterlacing)으로 나눌 수가 있는데 시간적 디인터레이싱 기법은 현재 필드(field)뿐만 아니라 이전 필드와 다음 필드 등의 여러 필드들을 사용하여 현재 화소를 보간하는 방법이다. 공간적 디인터레이싱 방법은 현재 필드만을 이용하여 현재 화소를 보간 하는데 기존의 방식 대부분은 에지(edge)를 판별한 후에 정해진 방향의 화소들의 평균으로 현재 화소를 보간하게 된다. 본 논문에서는 시간적 디인터레이싱 기법 중 하나인 시-공간 정보를 이용하는 효율적인 디인터레이싱 알고리듬을 제안한다. 제안된 알고리듬은 제일 먼저 화면 내 보간 방법인 LA(line average)를 이용하여 이전(previous), 현재(current), 다음(next) 필드들을 보간한 후 실제로 보간 되어야 할 현재 필드의 화소들의 위치에서 화면전환이 있었는지 확인하고 화면전환이 있었다면 공간적(spatial) 정보만 사용하고 화면전환이 없었다면 시간적(temporal), 공간적 정보를 모두 사용하는, 필요한 정보를 적용적으로 선택하여 보간하는 디인터레이싱 방법이다. 또한 필드간의 정밀한 화면전환 검출을 위해 주변의 화소들에 1차 미분 필터를 적용시켜서 효율을 높이는 방법을 사용하였다. 제안된 알고리듬을 다수의 실험 영상(test sequence)에서 검증한 결과, 기존의 알고리듬에 비해 높은 PSNR(peak signal-to-noise ratio)을 보일 뿐만 아니라 주관적 화질에서도 우수한 결과를 보였다.