전자공학회논문지 (Journal of the Institute of Electronics and Information Engineers)

  • 제54권4호
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  • Pages.68-74
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  • 2017
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  • 2287-5026(pISSN)
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  • 2288-159X(eISSN)
대한전자공학회 (The Institute of Electronics and Information Engineers)
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컬러 필터 어레이 영상에 대한 공동의 컬러보간과 임의 배율 다운샘플링 알고리즘

Joint Demosaicking and Arbitrary-ratio Down Sampling Algorithm for Color Filter Array Image

  • 이민석 (연세대학교 전기전자공학과) ;
  • 강문기 (연세대학교 전기전자공학과)
  • Lee, Min Seok (Department of Electrical and Electronic Engineering, Yonsei University) ;
  • Kang, Moon Gi (Department of Electrical and Electronic Engineering, Yonsei University)
  • 투고 : 2016.11.11
  • 심사 : 2017.03.21
  • 발행 : 2017.04.25
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초록

본 논문은 컬러 필터 어레이 (CFA) 영상에 대한 공동의 컬러보간(Demosaicking)과 임의 배율의 다운샘플링(arbitrary-ratio down sampling)알고리즘을 제시한다. 컬러보간은 단일 센서를 사용하는 다양한 영상 저장 시스템에서 영상 신호 처리 파이프 라인의 필수적인 부분이다. 또한, 스마트폰과 같은 소구경 카메라 시스템에서는 영상 센서에서 획득되는 고해상도 영상이 보다 작은 해상도의 영상으로 스크린에 다운샘플링되어 디스플레이 된다. 기존 방법에서는 이러한 과정들을 거치기 위해 "컬러보간 후 다운샘플링" 모듈의 순서대로 영상을 처리하게 된다. 하지만 이러한 독립적이고 순차적인 방법은 많은 메모리 소모와 계산량을 필요로 하게 되고, 또한 영상 처리 과정에서 아티팩트(artifact)가 발생하여 영상 디테일의 손상을 가져오게 된다. 본 논문에서는 이러한 문제점을 해결하기 위해 컬러보간과 다운샘플링을 동시에 동작하도록 하는 알고리즘을 제안한다. 제안하는 방법에서는 입력되는 컬러 필터 영상으로부터 고주파 및 저주파 성분으로 신호를 분해하는 방법에 기초하여 임의의 배율에서 컬러 필터 영상으로 역 사상(inverse mapping)을 하고 컬러보간 및 다운샘플링을 동시에 수행하게 된다. 제안하는 알고리즘은 종래의 기술보다 더 나은 영상 품질 성능을 나타내면서 동시에 보다 적은 계산량이 필요로 하는 것을 보여준다.

This paper presents a joint demosaicking and arbitrary-ratio down sampling algorithm for color filter array (CFA) images. Color demosaiking is a necessary part of image signal processing pipeline for many types of digital image recording system using single sensor. Also, such as smart phone, obtained high resolution image from image sensor has to be down-sampled to be displayed on the screen. The conventional solution is "Demosaicking first and down sampling later". However, this scheme requires a significant amount of memory and computational cost. Also, artifacts can be introduced or details get damaged during demosaicking and down sampling process. In this paper, we propose a method in which demosaicking and down sampling are working simultaneously. We use inverse mapping of Bayer CFA and then joint demosaicking and down sampling with arbitrary-ratio scheme based on signal decomposition of high and low frequency component in input data. Experimental results show that our proposed algorithm has better image quality performance and much less computational cost than those of conventional solution.

키워드

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