영상 블록에서의 에지 방향 벡터를 이용한 단일 필드 디인터레이싱 기법

Abstract

현재의 TV 디스플레이 시스템은 하드웨어의 제약으로 하나의 프레임에 대해 홀수 줄만을 갖는 홀수 필드와 짝수 줄만을 갖는 짝수 필드로 나누어 주사하는 격행 주사(interlaced scan) 방식을 사용한다. 격행 주사 영상은 화면의 포맷을 표현하는 용어로서 1장의 영상을 2장의 필드로 나누어 송신(즉, 1프레임=2필드) 함으로써 1초에 60장의 필드를 송신하는 방식이다(화면으로는 순행주사와 동일하게 1초에 30장을 보낸다). 즉, 한 장의 화면(프레임)을 구성하기 위해서, 우선 짝수 번째의 줄을 건너뛰어 홀수 번째의 주사선에 제 1필드를 주사하고, 다음으로 홀수 번째의 줄을 건너뛰어 짝수 번째의 주사선에 제 2필드를 주사한다. 디인터레이싱 방법은 다양한 영상 포맷 사이의 표준 변환 방법으로 중요한 역할을 수행하고 있다. 격행 주사 방식을 이용하면 같은 대역폭을 사용하는 동안에 프레임율을 2배로 늘일 수 있으나 이 방식은 주사 방식의 특징 때문에 화면 사이의 깜박거림(flickering)이나 영상의 에지에서 톱니 모양(crawling) 혹은 떨림(twitter) 현상과 같이 원하지 않는 시각적 열화를 가져온다. 본 논문에서는 영상 블록내의 에지 방향 벡터를 이용한 새로운 화면 내(intra-field) 디인터레이싱 방법을 제안한다. 기존의 방향성 기반 라인 평균 방식들은 화소 단위의 상관도를 이용하기 때문에 화소값의 변화에 민감하다는 단점을 가지고 있다. 또한 방향성 에지를 탐색할 때 탐색 영역 내에 에지들이 다수 존재할 경우 부적절한 에지 방향을 찾게 되고 이는 화질의 열화를 가져온다는 단점이 있다. 이러한 단점을 극복하기 위해 본 논문에서는 에지 맵에 의해 계산되는 에지 방향 벡터와 이 벡터가 이용된 보간 방식을 제안한다. 먼저 소벨 마스크를 이용하여 에지 방향 벡터를 구한 후, 구해진 에지 방향 벡터를 이용해 다섯 가지의 에지 방향 벡터의 가중치 값을 구한다. 구해진 값들은 이후에 여러 에지 방향으로부터 구해지는 보간값들과 곱해짐으로써 최종 보간값을 예측하게 된다. 본 논문의 핵심 아이디어는 에지 검출을 통하여 구해진 하나의 에지 방향 정보만으로 보간 작업을 수행하지 않고 사용 가능한 모든 에지 방향의 정보로부터 구해지는 결과값들에 가중치를 곱하여 보간 작업을 수행하는 방식이다.