디인터레이싱 방식은 일반적으로 화면 간 디인터레이싱과 화면 내 디인터레이싱으로 나뉜다. 화면 내 디인터레이싱에서 가장 보편적인 방식은 라인카피와 라인별 평균값을 취하는 선형적인 방식이다. 또한 ELA(Edge Based Line Average), ELA를 변형시킨 방식 등이 에지를 이용한 디인터레이싱 방식들이다. 하지만 선형적 보간법은 에지 블러링이나 계단현상을 발생시키고, ELA나 변형된 ELA를 이용한 방식은 특정방향에지 정보가 부족해서 다양한 형태의 에지 부분에서의 디인터레이싱이 좋지 못하다. 본 논문은 7방향의 에지 방향 보간법과 수평방향의 에지라인을 고려한 화면 내 디인터레이싱 방식을 소개한다. 기존 방식에서 나타나던 오브젝트의 계단현상을 최대한 줄여줌으로써 보다 낳은 화질을 보인다.
본 논문은 에지 방향 벡터(edge direction vector, EDV)가 이용된 새로운 디인터레이싱 알고리듬을 제안한다. 제안하는 필터는 움직임이나 장면 전환이 많은 영역에서 높은 효율을 보이는 알고리듬이다. EDV는 소벨 마스크가 이용된 에지 맵을 통과하면서 계산되는데, 에지 방향을 정교하게 구하는데 이용된다. 제안된 EDV에 기반한 디인터레이싱 방식은 먼저 다섯 개의 방향, 즉 $26.5^{\circ}$, $45^{\circ}$, $90^{\circ}$, $135^{\circ}$, 그 리고 $153.5^{\circ}$ 위에 있는 픽셀 사이 밝기 차이를 조사한다. 그 차이값들은 소벨 마스크를 거치면서 에지 방향의 각도와 확신도 값을 반환한다. 에지 방향 각도와 확신도 파라미터에 기반하여 최종 보간 방식이 정해진다. 제안하는 방식은 기존 방식보다 안정적이고 에지의 방향을 더욱 정교하게 찾는다는 특징이 있다. 실험결과 제안한 방식은 주관적 화질 뿐만 아니라 객관적인 성능도 우수함을 알 수 있다.
보간법은 영상을 개선하거나 스캔율 변환 및 디인터레이싱(Deinterlacing), 리프팅 기반 웨이블릿 변환과 같은 많은 영상처리 분야에서 응용되는 기술이다. 이들 응용 사례 가운데 스캔율 변환 및 디인터레이싱은 디지털 TV 응용 분야에서 제안되었다. 본 논문에서는 새로운 에지 방향 보간법을 이용하여 효율적인 디인터레이싱 알고리듬을 제안한다. 제안된 디인터레이싱 알고리듬은 하나의 필드를 사용하는 화면내(Intra-Field) 디인터레이싱 방법이다. 가장 대표적인 ELA를 비롯하여 기존의 화면내 디인터레이싱 방법으로는 에지 성분을 비롯한 영상의 중요 정보가 상당 부분 소실되기 때문에 본 논문에서는 영상의 방향성을 고려한 보간 방법을 제안함으로써, 특히 방향성 에지와 같이 인간 시각에 민감한 성분이 많은 영상에 화질 열화를 방지하고자 한다. 다수의 동영상들에 대한 실험 결과 제안된 방법은 기존의 화면내 디인터레이싱 방법들에 비하여 주관적 화질뿐만 아니라 객관적인 성능도 우수함을 알 수 있다.
본 논문에서는 에지 방향성 보정을 고려한 효율적인 공간적 디인터레이싱 알고리즘을 제안한다. 기존의 에지기반 디인터레이싱 알고리즘들은 다른 공간적 디인터레이싱 알고리즘들에 비해 시각적으로 우수한 결과를 나타내지만 화소단위의 상관도를 이용하여 화소를 보간하기 때문에 잘못된 에지 방향을 찾게 될 경우 영상에 잡음이 발생한다. 제안한 알고리즘은 이러한 단점을 보완하기위해 보간할 화소 주변의 에지 방향성을 검출하고 구해진 정보에 따라 가중중앙값 필터를 적용하여 에지의 방항성을 보정함으로써 정확한 에지의 방향을 찾아낸다. 실험결과 제안된 방법은 기존의 공간적 디인터레이싱 방법들에 비하여 객관적인 PSNR 성능과 주관적 화질도 우수함을 알 수 있다.
본 논문에서는 디인터레이싱 방법 중에서 에지 기반 공간 필터의 성능 개선을 위한 새로운 알고리즘을 제안한다. 제안하는 알고리즘은 디인터레이싱의 성능을 좌우하는 에지의 정확한 검출을 위하여 이진화된 영상에서 자연스러운 라인을 형성하도록 보간한 후에 이를 근간으로 보간될 영상의 정확한 에지를 검출하였다. 이러한 방법으로 검출된 정확한 에지를 기반으로 적응적인 보간 알고리즘을 적용하여 에지영역에서의 화질 열화를 최소화하였다. 이를 검증하기 위해 다양한 영상에 대해 컴퓨터 모의 실험을 하였고, 그 결과를 기존의 디인터레이싱 알고리즘과 비교하여 에지 영역에서의 성능 향상을 확인하였다.
본 논문에서는 영상 블록내의 에지 맵을 이용한 새로운 인트라 필드 디인터레이싱 알고리듬을 제안한다. 기존의 방향성 기반 라인 평균 방식들은 화소단위 상관도를 이용하기 때문에 화소값의 변화에 민감하다는 단점을 가지고 있다. 또 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 논문은 에지 맵에 의해 계산되는 에지 방향 벡터와 이 벡터가 이용된 보간방식을 제안한다. 먼저 소벨 마스크를 이용하여 에지 방향 벡터를 구한 후, 구해진 에지방향 벡터를 이용해 다섯 개의 에지 방향 벡터의 가중치 값을 구한다. 구해진 값들은 이후에 여러 에지방향으로부터 구해지는 보간값들과 중해짐으로써 최종 보간값을 예측하게 된다. 본 논문의 핵심 아이디어는 에지 검출기를 통해 구해진 하나의 에지 방향 정보만으로 보간작업을 수행하지 않고 사용 가능한 모든 에지방향의 정보로부터 구해지는 결과값들에 가중치를 곱하여 보간작업을 수행하는 방식이다.
본 논문에서는 공간적인 디인터레이싱을 위한 컨텐츠 기반 적응적 보간 기법을 제안한다. 제안하는 알고리즘은 전처리와 컨텐츠 분석, 컨텐츠에 따른 적응적 보간의 3 단계로 구성된다. 또한 적응적 보간 방식으로써 변형된 에지기반 라인 평균 방식과 그레디언트 기반 방향성 보간, 윈도우 매칭 방식의 세 가지 보간 방식을 제안한다. 각각의 보간 방식은 공간적인 영상 특징에 따라 다양한 성능을 나타낸다. 따라서 각각의 보간할 픽셀 영역은 그레디언트 검출을 통해 영역 특징을 분석하고 네 가지 카테고리로 분류된다. 이러한 분류 결과를 기반으로 각각에 적합한 디인터레이싱 방법을 사용함으로써 최적의 성능을 구현할 수 있다. 다양한 영상에 대한 실험을 통해 제안한 방식이 기존의 방식에 비해 가장 좋은 성능을 보임을 확인하였다.
디인터레이싱 방법은 크게 화면 간(Inter - Field) 디인터레이싱과 화면 내(Intra - Field) 디인터레이싱이 있고 화면 내 디인터레이싱 방법 중에는 대표적으로 라인카피와 라인별 평균값을 취하는 선형적인 방법, ELA 그리고 E-ELA 알고리즘 등이 있다. 기존 방식 중 선형적 보간법은 에지 블러링이나 계단현상이 발생하고 ELA, E-ELA알고리즘을 이용한 방법은 특정방향에지 정보가 없어 이미지에서 다양한 형태의 에지 부분의 디인터레이싱에 있어 성능이 좋지 못한 단점이 있다. 본 논문은 한 개의 필드를 사용하는 화면 내(Intra - Field) 디인터레이싱 방법을 사용하고 7방향의 에지 방향 보간법과 수평방향의 에지 라인을 고려하여 기존 방식에서 나타나던 오브젝트의 계단현상을 최대한 줄여줌으로써 향상된 화질을 보이는 디인터레이싱 알고리즘을 제안한다.
본 논문에서는 텍스쳐 감지를 이용한 화소값 기울기 필터 및 중간값 필터 기반의 비디오 시퀀스 디인터레이싱 알고리듬을 제안한다. 먼저 보간 할 픽셀의 주변 픽셀들을 이용하여 현재 보간 할 영역이 텍스쳐가 존재하는 영역인지 아니면 평탄한 영역인지를 판단한다. 제안하는 알고리듬에서는 보간 할 영역이 평탄한 영역으로 판단되면 중간값 필터를 이용하여 보간을 하고, 텍스쳐 영역으로 판단되면 화소값 기울기 필터를 이용하여 보간을 하게 된다. 그러므로 현재의 보간 할 영역은 두 개의 카테고리로 분류 할 수 있다. 제안하는 알고리듬은 상황에 맞게 적응적으로 보간을 수행하므로 좀 더 선명하고 정확한 영상을 얻을 수 있다. 그리고 여러 가지 CIF 동영상에 대한 실험 결과는 제안하는 알고리듬이 기존의 알고리듬 보다 객관적, 주관적으로 우수함을 보여준다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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