KR20010077514A - Method and Apparatus for Interpolating a Digital Image - Google Patents
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Abstract
본 발명은 요구되는 선명도에 따라 디지털 이미지를 보간하기 위하여 제공되는 방법 및 장치에 관한 것이다. 요구되는 선명도를 나타내는 조절 신호가 그 다음 생성된다. 보간된 픽셀(pixel) 데이터는 선택된 선명도를 나타내는 조절가능한 가중치 계수를 이용하여 2개의 샘플링 입력 픽셀에 대한 2차 보간 함수에 근거하여 연산된다. 본 발명의 장치는 주로 제어 인터페이스, 제어 유닛, 수직 보간 연산 모듈, 및 수평 보간 모듈을 포함한다. 상기 수직 보간 연산 모듈 및 수평 보간 모듈은 본 발명에 의하여 유도된 보간 함수에 따라 실행된다. 제어 유닛은 본 발명의 스케일링 함수에 따라 작성된 탐색표(lookup table)로 이루어진다. 보간 함수에 요구되는 수직 스케일링 인자 및 수평 스케일링 인자는 조절 신호 및 보간된 픽셀의 위치에 따라 상기 탐색표를 찾음으로써 얻어질 수 있다. 따라서, 본 발명은 추가적인 선명도 제어 회로를 설치할 필요 없이 선명도를 제어할 수 있다.The present invention relates to a method and apparatus provided for interpolating a digital image according to the required sharpness. An adjustment signal is then generated that represents the required sharpness. Interpolated pixel data is computed based on a quadratic interpolation function for two sampling input pixels using an adjustable weighting factor indicative of the selected sharpness. The apparatus of the present invention mainly includes a control interface, a control unit, a vertical interpolation calculation module, and a horizontal interpolation module. The vertical interpolation calculation module and the horizontal interpolation module are executed according to the interpolation function derived by the present invention. The control unit consists of a lookup table created according to the scaling function of the present invention. The vertical scaling factor and the horizontal scaling factor required for the interpolation function can be obtained by finding the search table according to the adjustment signal and the position of the interpolated pixel. Thus, the present invention can control the sharpness without the need to install an additional sharpness control circuit.
Description
발명의 분야Field of invention
본 발명은 디지털 이미지 표시화면의 화질(picture quality)을 조절하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 2차 보간 함수를 제공함으로써 요구되는 선명도에 따라 액정 표시화면(LCD)의 화질을 조절하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for adjusting picture quality of a digital image display screen. More specifically, the present invention relates to a method and apparatus for adjusting the image quality of a liquid crystal display (LCD) according to the required sharpness by providing a second interpolation function.
배경기술Background
액정 표시화면(LCD), 디지털 마이크로-미러 장치(DVD), 및 플라즈마 표시화면과 같은 디지털 표시 장치에 대하여, 해상도 또는 이미지 프레임 속도가 소스 이미지의 해상도 또는 이미지 프레임 속도와 다르다면, 보간 및 프레임 속도 변환을 위한 이미지 스케일러를 필요로 한다. 이미지 업-스케일링(up-scaling) 또는 이미지 다운-스케일링(down-scaling)은 이미지 해상도에 있어서의 변화를 의미한다. 이미지를 업-스케일링하기 위하여, 보간된 픽셀의 위치 및 그레이 레벨이 연산되고 상기 보간된 픽셀에 대하여 정해진 위치로 삽입되어야 한다. 새롭게 보간된 픽셀은 그것의 근방 픽셀과 깊이 관련된다. 보간된 픽셀과 그것의 근방 픽셀 사이의 관계는 거리 함수의 가중치로 표현된다. 그러한 관계는 보간 함수로서 정의된다. 새롭게 보간된 픽셀은 보간 함수 및 샘플링 입력 픽셀에 근거한 컨볼루션(convolution) 연산에 의하여 연산될 수 있다. 더욱이, 디지털 이미지의 화질은 그것에 응용된 보간 함수에 의하여 결정된다.For digital displays, such as liquid crystal displays (LCDs), digital micro-mirrors (DVDs), and plasma displays, interpolation and frame rates if the resolution or image frame rate is different from the resolution or image frame rate of the source image. You need an image scaler for the transformation. Image up-scaling or image down-scaling refers to a change in image resolution. In order to up-scale the image, the position and gray level of the interpolated pixel must be computed and inserted into a fixed position relative to the interpolated pixel. The newly interpolated pixel is deeply related to its neighboring pixel. The relationship between the interpolated pixel and its neighboring pixels is expressed as the weight of the distance function. Such a relationship is defined as an interpolation function. The newly interpolated pixel may be computed by a convolution operation based on the interpolation function and the sampling input pixel. Moreover, the image quality of the digital image is determined by the interpolation function applied to it.
도 1은 종래의 LCD의 제어 보드의 구조를 보여주는 개략도이다.1 is a schematic diagram showing the structure of a control board of a conventional LCD.
상기 구조는 LCD 모니터(11), 이미지 스케일러(12), 및 아나로그/디지털 변환기(13)를 포함한다. 상기 아나로그/디지털 변환기(13)는 호스트 컴퓨터로부터 아나로그 입력 데이터를 수용하고, 그 다음 그것을 디지털 신호로 변환한다. 일반적으로, 픽셀의 그레이 레벨은 8 비트로 표현될 수 있다. 이미지 스케일러(12)는 이미지 크기의 업-스케일링 또는 다운-스케일링, 및 프레임 속도 변환을 담당한다. 결과로서 생기는 보간된 이미지의 출력은 그 다음 LCD 모니터(11) 상에 보여진다.The structure includes an LCD monitor 11, an image scaler 12, and an analog / digital converter 13. The analog-to-digital converter 13 accepts analog input data from a host computer and then converts it to a digital signal. In general, the gray level of a pixel can be represented by 8 bits. Image scaler 12 is responsible for up-scaling or down-scaling of image size, and frame rate conversion. The resulting output of the interpolated image is then shown on the LCD monitor 11.
도 2는 디지털 이미지의 재크기 설정을 보여주는 개략도이다.2 is a schematic diagram showing the resize setting of a digital image.
이미지가 스케일 업 되는 경우, 상기 이미지 스케일러(12)의 입력은 8 픽셀인 반면, 이미지 스케일러(12)의 출력은 16 픽셀이 된다. 이러한 경우, 입력 픽셀(21)의 위치는 출력 픽셀(22)과 1 대 1로 대응되지 않는다. 이처럼, 디지털 이미지 출력 상에 매끄러운 연속성을 제공하기 위하여, 보간된 픽셀은 소스 이미지내로 삽입되어야 한다.When the image is scaled up, the input of the image scaler 12 is 8 pixels, while the output of the image scaler 12 is 16 pixels. In this case, the position of the input pixel 21 does not correspond one-to-one with the output pixel 22. As such, to provide smooth continuity on the digital image output, interpolated pixels must be inserted into the source image.
보간 기술은 이미지 스케일러에 의하여 발생된 디지털 이미지의 화질을 결정한다. 이론적으로, 샘플링 입력 픽셀의 수 및 보간 함수의 차수(order)는 산출된 결과의 성능에 비례한다. 그러나, 실제적으로 가장 널리 사용되는 방법은 2개 또는 3개의 샘플링 입력 픽셀에 근거한 보간된 픽셀 데이터를 결정하는 것이다.Interpolation techniques determine the image quality of a digital image generated by an image scaler. In theory, the number of sampling input pixels and the order of the interpolation function are proportional to the performance of the calculated result. In practice, however, the most widely used method is to determine interpolated pixel data based on two or three sampling input pixels.
도 3은 2개의 샘플링 입력 픽셀에 근거한 보간 방법을 보여주는 개략도이다.3 is a schematic diagram illustrating an interpolation method based on two sampling input pixels.
보간된 픽셀 Y(x)의 그레이 레벨은 샘플링 입력 픽셀인 A, B로부터 연산될 수 있다. Y(x)의 그레이 레벨은 하기의 보간 함수로부터 얻어질 수 있다:The gray level of the interpolated pixel Y (x) may be calculated from A and B, which are sampling input pixels. The gray level of Y (x) can be obtained from the following interpolation function:
0≤x<1에 대하여About 0≤x <1
Y(x)=(1-Sc(x))×A+Sc(x)×B; ----------(1)Y (x) = (1-S c (x)) × A + S c (x) × B; ----------(One)
상기 식에서 A 및 B는 보간된 픽셀에 가장 근접한 샘플링 입력 픽셀을 나타내고, x는 B에 대한 보간된 픽셀의 위치를 나타낸다. Sc(x)는 보간 함수에 대한 스케일링 인자를 연산하기 위한 스케일링 함수이다.Where A and B represent the sampling input pixel closest to the interpolated pixel, and x represents the position of the interpolated pixel relative to B. S c (x) is a scaling function for computing the scaling factor for the interpolation function.
당해 기술 분야에서 사용되는 가장 일반적인 2가지 보간 방법이 있는데, 선형보간법(Linear Interpolation Method) 및 근방법(Near Neighboring method)이다. 근방법에 따른 스케일링 인자의 값은 도 4에 도시되어 있다. 스케일링 인자는 하기 식에 의하여 얻어질 수 있다:The two most common interpolation methods used in the art are the Linear Interpolation Method and the Near Neighboring Method. The value of the scaling factor according to the near method is shown in FIG. 4. The scaling factor can be obtained by the following formula:
0≤x<0.5에 대하여, Sc(x)=0 ;For 0 ≦ x <0.5, S c (x) = 0;
0.5≤x<1에 대하여, Sc(x)=1.For 0.5 ≦ x <1, S c (x) = 1.
근방법의 이점은 이미지의 콘트라스트가 만족스럽고, 근방법에 따른 회로 설계가 간편하다는 점이다. 그러나, 상기 방법은 보간된 이미지 출력이 균등하게 스케일 업 될 수 없는 단점을 갖는다.The advantage of the near method is that the contrast of the image is satisfactory and the circuit design according to the near method is simple. However, the method has the disadvantage that the interpolated image output cannot be scaled up evenly.
비교를 위하여, 선형보간법에 따른 스케일링 인자 Sc(x)의 값은 도 5에 도시되어 있다. 스케일링 인자 Sc(x)는 다음과 같이 얻어질 수 있다:For comparison, the value of the scaling factor S c (x) according to the linear interpolation method is shown in FIG. 5. The scaling factor S c (x) can be obtained as follows:
0≤x<1에 대하여, Sc(x)=x이다.For 0 ≦ x <1, S c (x) = x.
일반적으로, 선형보간법에 의하여 생성되는 화질은 근방법의 화질에 비하여 우수하다. 보간된 이미지 출력은 균등하게 스케일 업 될 수 있다. 그러나, 선형보간법에 따라 보간된다면, 텍스트(text)와 같은 강한 콘트라스트를 갖는 이미지의 경우 이미지의 경계 부위가 희미하게 될 것이다.In general, the image quality generated by the linear interpolation method is superior to the image quality of the near method. The interpolated image output can be scaled up evenly. However, if interpolated according to linear interpolation, the boundary of the image will be blurred in the case of an image having a strong contrast such as text.
이처럼, 크기가 재설정된 후에 이미지의 화질을 유지하는 방법, 및 하드웨어/펌웨어 내의 보간 함수에 대한 회로 설계를 간단화하는 방법에 관한 이미지 스케일러의 기술은 중대한 문제이다. 더욱이, 종래의 LCD 모니터는 선명도를 조절하기 위한 기능을 제공하지 않는다. 사용자가 소스 이미지의 선명도를 수동적으로 조절하기 위한 기능을 제공하는 것이 바람직하다.As such, the technique of the image scaler as to how to maintain the image quality of the image after resizing and to simplify the circuit design for the interpolation function in hardware / firmware is a significant problem. Moreover, conventional LCD monitors do not provide a function for adjusting the sharpness. It is desirable for the user to provide a function for manually adjusting the sharpness of the source image.
본 발명의 목적은 본 발명에 의하여 유도된 2차 보간 함수에 대하여 요구되는 가중치 계수를 동적으로 조절함으로써 디지털 이미지의 화질을 조절하기 위한방법 및 장치를 제공하기 위한 것이다.It is an object of the present invention to provide a method and apparatus for adjusting the image quality of a digital image by dynamically adjusting a weighting factor required for the second interpolation function derived by the present invention.
본 발명의 다른 목적은 이미지의 선명도를 신축적으로 조절하기 위한 것이다.Another object of the present invention is to flexibly adjust the sharpness of an image.
본 발명의 또 다른 목적은 회로 설계를 간편화시켜 제조 비용을 절감하기 위한 것이다.Another object of the present invention is to simplify the circuit design to reduce manufacturing costs.
본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다. 이하 본 발명의 내용을 하기에 상세히 설명한다.The above and other objects of the present invention can be achieved by the present invention described below. Hereinafter, the content of the present invention will be described in detail.
도 1은 종래의 LCD 제어 보드의 구조를 보여주는 개략도이다.1 is a schematic view showing the structure of a conventional LCD control board.
도 2는 디지털 이미지의 재크기 설정을 보여주는 개략도이다.2 is a schematic diagram showing the resize setting of a digital image.
도 3은 2개의 샘플링 입력 픽셀에 근거한 보간 방법을 보여주는 개략도이다.3 is a schematic diagram illustrating an interpolation method based on two sampling input pixels.
도 4는 종래의 근방법(near neighboring method)에 따른 스케일링 인자의 도면이다.4 is a diagram of a scaling factor according to a conventional near neighboring method.
도 5는 종래의 선형 보간법(linear interpolation method)에 따른 스케일링 인자의 도면이다.5 is a diagram of a scaling factor according to a conventional linear interpolation method.
도 6은 본 발명의 바람직한 구체예의 2차 보간 함수에 따른 스케일링 인자의 선도이다.6 is a diagram of a scaling factor according to a quadratic interpolation function of a preferred embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 바람직한 구체예의 2차 보간 함수에 따른 스케일링 인자의 예시적인 선도이다.7 is an exemplary diagram of a scaling factor according to the quadratic interpolation function of a preferred embodiment of the present invention.
도 8은 본 발명의 바람직한 구체예의 2차 보간 함수에 따라 실행되는 보간 연산 모듈을 보여주는 회로 블록 선도이다.8 is a circuit block diagram showing an interpolation calculation module executed according to a quadratic interpolation function of a preferred embodiment of the present invention.
도 9는 본 발명의 바람직한 구체예의 2차 보간 함수에 따라 실행되는 이미지 스케일러를 보여주는 회로 블록 선도이다.9 is a circuit block diagram showing an image scaler implemented according to a quadratic interpolation function of a preferred embodiment of the present invention.
도 10은 본 발명의 바람직한 구체예에 따른 이미지 스케일러의 제어 유닛의 구조를 보여주는 회로 블록 선도이다.10 is a circuit block diagram showing the structure of a control unit of an image scaler according to a preferred embodiment of the present invention.
본 발명의 일면에 있어서, 본 발명의 장치는 주로 제어 인터페이스, 제어 유닛, 수직 보간 연산 모듈, 및 수평 보간 모듈을 포함한다. 제어 인터페이스는 요구된 선명도에 따라 조절 신호를 발생시킨다. 상기 수직 보간 연산 모듈 및 수평 보간 모듈은 본 발명에 의하여 유도된 보간 함수에 따라 실행된다. 제어 유닛은 본 발명의 스케일링 함수에 따라 작성된 탐색표(lookup table)로 이루어진다. 상기 탐색표는 Y(x)=Sc(x)×(B-A)+A로 정의되는 보간된 함수의 미리 계산된 수직 스케일링 인자 및 수평 스케일링 인자를 저장한다. 상기 스케일링 함수 Sc(x)는 다음과 같이 정의된다:In one aspect of the invention, the apparatus of the invention mainly comprises a control interface, a control unit, a vertical interpolation calculation module, and a horizontal interpolation module. The control interface generates an adjustment signal in accordance with the required sharpness. The vertical interpolation calculation module and the horizontal interpolation module are executed according to the interpolation function derived by the present invention. The control unit consists of a lookup table created according to the scaling function of the present invention. The lookup table stores the precalculated vertical scaling factor and the horizontal scaling factor of the interpolated function defined as Y (x) = S c (x) × (BA) + A. The scaling function S c (x) is defined as follows:
Sc(x)=2(1-α)x2+αx, 0≤x<0.5 ;S c (x) = 2 (1-α) x 2 + αx, 0 ≦ x <0.5;
Sc(x)=-2(1-α)x2+(4-3α)×x+α-1, 0.5≤x<1.S c (x) =-2 (1-α) x 2 + (4-3α) × x + α−1, 0.5 ≦ x <1.
수직 보간 연산 모듈은 제어 유닛의 스케일링 인자 출력에 따라 2개의 샘플링 입력 픽셀로부터 보간된 픽셀 데이터를 연산한다. 수직 보간 절차가 종료된 후에, 결과로서 생기는 이미지 데이터는 수평 보간 모듈로 보내진다. 그 다음, 수평 보간 모듈은 제어 유닛으로부터 출력되는 스케일링 인자에 따른 수직 보간 후에 결과로서 생기는 이미지 출력 데이터에 기하여 보간된 픽셀 데이터를 연산한다. 수평 보간을 완료한 후에는, 보간된 이미지 데이터는 디지털 이미지 디스플레이 상에 나타난다.The vertical interpolation calculation module calculates interpolated pixel data from two sampling input pixels according to the scaling factor output of the control unit. After the vertical interpolation procedure is finished, the resulting image data is sent to the horizontal interpolation module. The horizontal interpolation module then calculates the interpolated pixel data based on the resulting image output data after vertical interpolation according to the scaling factor output from the control unit. After completing the horizontal interpolation, the interpolated image data appears on the digital image display.
본 발명의 또 다른 면은 디지털 표시화면 장치의 화질을 조절하기 위한 방법을 제공한다. 상기 방법은 다음의 단계를 포함한다: 첫째, Y(x)=Sc(x)×(B-A)+A로 정의되는 보간 함수의 미리 계산된 수직 스케일링 인자 및 수평 스케일링 인자를 저장하기 위한 탐색표를 만든다. 스케일링 함수 Sc(x)는Another aspect of the present invention provides a method for adjusting the image quality of a digital display device. The method includes the following steps: First, a lookup table for storing the pre-calculated vertical and horizontal scaling factors of the interpolation function defined as Y (x) = S c (x) × (BA) + A. Make The scaling function S c (x) is
Sc(x)=2(1-α)x2+αx, 0≤x<0.5 ;S c (x) = 2 (1-α) x 2 + αx, 0 ≦ x <0.5;
Sc(x)=-2(1-α)x2+(4-3α)×x+α-1, 0.5≤x<1.S c (x) =-2 (1-α) x 2 + (4-3α) × x + α−1, 0.5 ≦ x <1.
로 정의된다.Is defined as
그 다음, 원하는 선명도를 선택하고, 원하는 선명도에 따른 가중치 계수 α를 산출한다. 그 다음, 상기 가중치 계수 α에 따라 탐색표를 찾아봄으로써 수직스케일링 인자 및 수평 스케일링 인자를 결정한다. 그 다음, 수직 스케일링 인자에 따라 소스 이미지로부터 매 2개의 샘플링 입력 픽셀에 근거한 수직 보간된 픽셀 데이터를 계산하고, 수직 보간된 이미지 출력을 발생시킨다. 그 다음, 상기 수직 보간된 이미지 출력에 기하여 수평 보간된 픽셀 데이터를 계산하고 상기 수평 스케일링 인자에 따라 결과로서 생기는 보간된 이미지 출력을 발생시킨다. 마지막으로, 소스 이미지가 완전히 보간된 후에 결과로 생기는 수평 보간된 이미지 출력을 화면에 표시한다.Then, the desired sharpness is selected, and the weighting coefficient α according to the desired sharpness is calculated. Then, the vertical scaling factor and the horizontal scaling factor are determined by looking up the lookup table according to the weighting coefficient α. Then, calculate vertically interpolated pixel data based on every two sampling input pixels from the source image according to the vertical scaling factor, and generate a vertically interpolated image output. Then, horizontally interpolated pixel data is calculated based on the vertically interpolated image output and a resultant interpolated image output is generated according to the horizontal scaling factor. Finally, the resulting horizontal interpolated image output is displayed on the screen after the source image is fully interpolated.
본 발명은 가중치 계수 α에 따라 소스 이미지의 선명도를 조절하기 위하여 액정 표시화면(LCD)과 같은 디지털 이미지 디스플레이 상에 제어 인터페이스를 제공한다. 본 발명과 선행 기술 사이의 가장 중대한 차이는 가중치 계수 α의 값이 사용자의 요구에 따라 동적으로 변화할 수 있다는 점이다. 제어 인터페이스는 당해 기술분야에 알려진 방법으로 하드웨어, 소프트웨어, 또는 펌웨어에 의하여 실행될 수 있다.The present invention provides a control interface on a digital image display such as a liquid crystal display (LCD) to adjust the sharpness of the source image in accordance with the weighting coefficient α. The most significant difference between the present invention and the prior art is that the value of the weighting coefficient α can change dynamically according to the needs of the user. The control interface may be executed by hardware, software, or firmware in a manner known in the art.
종래의 근방법 또는 선형보간법을 이용하여 출력된 결과로서 생긴 이미지의 화질은 선행기술에 의하여 채택된 보간 함수를 수정함으로써 향상될 수 있다. 따라서, 본 발명은 상기 언급된 식(1)으로부터 향상된 보간 함수를 유도한다. 본 발명의 바람직한 구체예에 따라, 2차 보간 함수는 다음의 단계에 의하여 유도될 수 있다:The image quality of the resulting image output using conventional near or linear interpolation can be improved by modifying the interpolation function adopted by the prior art. Thus, the present invention derives the improved interpolation function from the above-mentioned equation (1). According to a preferred embodiment of the invention, the quadratic interpolation function can be derived by the following steps:
스케일링 함수 Sc(x)를 Sc(x)=a×x2+b×x+c로 놓으면,If the scaling function S c (x) is set to S c (x) = a × x 2 + b × x + c,
0≤x<0.5에 대하여, Sc(x)는 3개의 조건을 만족해야 한다:For 0 ≦ x <0.5, S c (x) must satisfy three conditions:
Sc(0)=0; Sc(0.5)=0.5; Sc'(0)=αS c (0) = 0; S c (0.5) = 0.5; S c '(0) = α
상기에서 α는 제어 인터페이스로부터 나오는 조절 신호에 따른 가중치 계수를 나타내며, 0∼1의 범위를 갖는다. 스케일링 함수는 다음과 같이 유도된다:In the above, α represents a weighting coefficient according to the adjustment signal from the control interface, and has a range of 0 to 1. The scaling function is derived as follows:
Sc=2(1-α)x2+αxS c = 2 (1-α) x 2 + αx
0.5≤x≤1에 대하여, Sc(x)는 3개의 조건을 만족해야 한다:For 0.5≤x≤1, S c (x) must satisfy three conditions:
Sc(1)=1; Sc(0.5)=0.5; Sc'(1)=αS c (1) = 1; S c (0.5) = 0.5; S c '(1) = α
마지막으로, 다음과 같은 스케일링 함수를 얻을 수 있다:Finally, you get the following scaling function:
Sc(x)=-2(1-α)x2+(4-3α)×x+α-1S c (x) =-2 (1-α) x 2 + (4-3α) × x + α-1
상기식에서, α는 가중치 계수를 나타내며, 0∼1의 범위를 갖는다. α=0인 경우, 보간된 이미지 출력의 매끄러움이 확실히 향상된다. 더욱이, 보간된 이미지 출력의 콘트라스트는 α의 값이 증가함에 따라 감소한다. 이처럼, 2차 보간 함수에 따른 보간 인자의 값은 도 6에 도시되어 있다.In the above formula, α represents a weighting coefficient and has a range of 0 to 1. When α = 0, the smoothness of the interpolated image output is certainly improved. Moreover, the contrast of the interpolated image output decreases as the value of α increases. As such, the value of the interpolation factor according to the quadratic interpolation function is shown in FIG. 6.
상기 언급된 바와 같이 수정된 보간 함수를 얻은 다음에는, 디지털 이미지에 대한 선명도가 본 발명의 방법에 따라 동적으로 변할 수 있다.After obtaining the modified interpolation function as mentioned above, the sharpness for the digital image can be changed dynamically according to the method of the present invention.
단계 1: 사용자가 원하는 선명도를 선택하기 위하여 제어 인터페이스를 제공하고, 그 다음 사용자의 선택에 따라 가중치 계수 α를 산출한다.Step 1: A control interface is provided to select the sharpness desired by the user, and then the weighting coefficient α is calculated according to the user's selection.
단계 2: 2차 스케일링 함수에 따라 소스 이미지로부터 나온 2개의 샘플링 입력 픽셀에 기하여 상기 가중치 계수 α에 따라 수직 보간된 픽셀 데이터를 순차적으로 연산한다.Step 2: Sequentially compute the vertically interpolated pixel data according to the weighting coefficient α based on the two sampling input pixels from the source image according to the second order scaling function.
단계 3: 그 다음, Y(x)=Sc(x)×(B-A)+A에 의하여 정의되는 2차 스케일링 함수에 따라 단계 2의 보간된 이미지 데이터 출력에 기하여 수평 보간된 픽셀 데이터를 순차적으로 연산한다: 상기식에서 Y(x)는 보간된 픽셀값을 나타내고 Sc(x)는 스케일링 함수를 나타낸다.Step 3: Next, the horizontal interpolated pixel data is sequentially sequentially based on the interpolated image data output of Step 2 according to the second scaling function defined by Y (x) = S c (x) × (BA) + A. Compute: where Y (x) represents the interpolated pixel value and S c (x) represents the scaling function.
연산의 편리성 및 회로 설계의 간편성을 위하여, 스케일링 인자 값은 스케일링 함수 Sc(x)에 따라 미리 계산되어, 탐색표 내에 저장될 수 있다.For convenience of operation and simplicity of circuit design, the scaling factor values may be precalculated according to the scaling function S c (x) and stored in the lookup table.
도 7과 관련하여, 상기 도면은 10 개의 샘플링 입력 픽셀을 이용하여 본 발명의 방법에 따른 스케일링 인자의 값을 보여준다. 도 7의 도시된 바로부터, 본 발명의 이점은 분명하다. 본 발명에 따라 보간된 이미지 출력은 이미지 선명도를 향상시키거나 보존할 수 있고, 이처럼 종래의 선형 보간법보다 우수하다. 종래의 근방법과 비교하면, 본 발명에 따른 보간 이미지 출력은 또한 콘트라스트 노이즈를 감소시킬 수 있다. 더욱이, 조절가능한 가중치 계수 α를 제공함으로써, 본 발명은 선명도를 조절하기 위한 별도의 회로를 설치하는 비용을 절약할 수 있다.With reference to FIG. 7, the figure shows the value of the scaling factor according to the method of the present invention using ten sampling input pixels. From the illustration of Figure 7, the advantages of the present invention are evident. The interpolated image output according to the present invention can improve or preserve image clarity and is thus superior to conventional linear interpolation. Compared with the conventional near method, interpolation image output according to the present invention can also reduce contrast noise. Furthermore, by providing the adjustable weighting coefficient α, the present invention can save the cost of installing a separate circuit for adjusting the sharpness.
상기와 같이 유도된 보간 함수는 하드웨어에 의하여 실행될 수 있다. 보간 함수(1)는 다음과 같이 간편화될 수 있고 수정될 수 있다:The interpolation function derived as described above may be executed by hardware. The interpolation function 1 can be simplified and modified as follows:
Y(x)=Sc(x)×(B-A)+A. ---------(2).Y (x) = S c (x) × (BA) + A. ---------(2).
보간 함수 (2)에 따르면, 보간된 픽셀 데이터를 연산하기 위한 회로 설계는 도 8에 도시된다. 상기 회로는 오직 2개의 가산기(adder) 및 1개의 배율기(multiplier)로 구성된다.According to the interpolation function (2), the circuit design for computing the interpolated pixel data is shown in FIG. The circuit consists of only two adders and one multiplier.
보간 함수가 카테시안(Cartesian) 좌표에 기하여 실행되기 때문에, 보간 절차는 먼저 수직 보간을 수행하고, 그 다음 소스 이미지에 기하여 수평 보간을 수행한다. 이미지 스케일러의 일반적인 구조는 도 9에 도시되어 있다. 도 9와 관련하여, 사용자는 소스 이미지 상의 선명도를 조절하기 위하여 제어 인터페이스(90)로부터 선명도를 선택할 수 있다. 사용자의 선택에 답하여, 조절 신호(96)가 발생되고 제어 유닛(92)으로 입력된다. 상기 제어 인터페이스(90)는 소프트웨어, 하드웨어, 또는 펌웨어에 의하여 실행될 수 있다.Since the interpolation function is performed based on Cartesian coordinates, the interpolation procedure first performs vertical interpolation and then horizontal interpolation based on the source image. The general structure of the image scaler is shown in FIG. With reference to FIG. 9, the user can select the sharpness from the control interface 90 to adjust the sharpness on the source image. In response to the user's selection, an adjustment signal 96 is generated and input to the control unit 92. The control interface 90 may be executed by software, hardware, or firmware.
보간 절차는 먼저 수직 보간을 수행하는 것이므로, 샘플링 입력 픽셀 A 및 B는 소스 이미지의 A, B 라인으로부터 순차적으로 읽혀지고, 수직 보간 연산 모듈(91)로 입력된다. 수직 보간 연산 모듈(91)은 보간 함수 (2)에 따라 보간된 픽셀 데이터 Y(x)를 연산한다. 그 다음, 스케일링 함수 Sc(x)는 제어 유닛(92)으로부터 얻어진다.Since the interpolation procedure is to perform vertical interpolation first, the sampling input pixels A and B are read sequentially from lines A and B of the source image, and are input to the vertical interpolation calculation module 91. The vertical interpolation calculation module 91 calculates the interpolated pixel data Y (x) according to the interpolation function (2). The scaling function S c (x) is then obtained from the control unit 92.
제어 유닛(92)은 조절 신호(96)에 따라 탐색표를 찾아봄으로써 수직 스케일링 인자를 결정하고, 그 다음 수직 스케일링 인자 Sc_v를 수직 보간 연산 모듈(91)로 출력한다. 수직 보간 절차를 종료한 후에, 결과로서 출력된 보간된 이미지는 지연(delay) 모듈을 경유하여 수평 보간 연산 모듈(93)로 보내진다.The control unit 92 determines the vertical scaling factor by looking up the lookup table according to the adjustment signal 96, and then outputs the vertical scaling factor S c _ v to the vertical interpolation calculation module 91. After finishing the vertical interpolation procedure, the resulting interpolated image is sent to the horizontal interpolation calculation module 93 via the delay module.
수평 보간 연산 모듈(93)은 보간 함수 (2)에 따라 수직 보간 연산 모듈(91)의 결과로 출력된 보간된 이미지에 기하여 보간된 픽셀 데이터 Y(x)를 연산한다. 수평 스케일링 인자 Sc_h는 제어 유닛(92)으로부터 입력된다. 수평 스케일링 인자는 또한 탐색표(103)를 찾아봄으로써 산출된다. 마지막으로, 결과로서 생긴 보간된 이미지 데이터는 보간 절차를 종료한 후에 디스플레이로 출력된다.The horizontal interpolation calculation module 93 calculates the interpolated pixel data Y (x) based on the interpolated image output as the result of the vertical interpolation calculation module 91 according to the interpolation function (2). The horizontal scaling factor S c _ h is input from the control unit 92. The horizontal scaling factor is also calculated by looking up the lookup table 103. Finally, the resulting interpolated image data is output to the display after finishing the interpolation procedure.
제어 유닛(92)은 도 10으로부터 보다 명확하게 도시될 수 있다. 상기 제어 유닛(92)은 탐색표(103)를 찾아봄으로써 Sc(x)의 수평 및 수직 스케일링 인자를 산출할 수 있다. 사용자가 이미지 출력에 대한 선명도를 선택한 다음, 선택도를 나타내는 가중치 계수 α는 스케일링 함수 Sc(x)에 따라 연산되도록 스케일링 인자 연산 모듈(104)로 입력된다. 가중치 계수 α는 0과 1 사이의 값을 갖는다. 스케일링 인자 연산 모듈(104)은 펌웨어에 의하여 실행될 수 있다. 2차 보간 함수에 대한 스케일링 함수는 다음과 같다:The control unit 92 can be seen more clearly from FIG. 10. The control unit 92 can calculate the horizontal and vertical scaling factors of S c (x) by looking up the lookup table 103. After the user selects the sharpness for the image output, the weighting coefficient α representing the selectivity is input to the scaling factor calculation module 104 to be calculated according to the scaling function S c (x). The weighting coefficient α has a value between 0 and 1. The scaling factor calculation module 104 may be executed by firmware. The scaling function for the quadratic interpolation function is:
Sc(x)=2(1-α)x2+αx, 0≤x<0.5 ;S c (x) = 2 (1-α) x 2 + αx, 0 ≦ x <0.5;
Sc(x)=-2(1-α)x2+(4-3α)×x+α-1, 0.5≤x<1.S c (x) =-2 (1-α) x 2 + (4-3α) × x + α−1, 0.5 ≦ x <1.
2차 스케일링 함수의 미리 계산된 데이터는 탐색표(103) 내에서 저장될 수 있다. 결과적으로, 스케일링 인자는 가중치 계수 α 및 보간된 픽셀 x의 위치의 지시에 의하여 용이하게 알아낼 수 있다. 탐색표(103)는 SRAM(Synchronous Random Access Memory) 내에서 실행될 수 있다.The precalculated data of the quadratic scaling function may be stored in the lookup table 103. As a result, the scaling factor can be easily found by the indication of the weighting coefficient α and the position of the interpolated pixel x. The lookup table 103 may be implemented in Synchronous Random Access Memory (SRAM).
보간된 픽셀 x의 위치는 수직 스케일링 신호(102) 및 수평 스케일링 신호(101)에 따라 스케일링 제어기(105)에 의하여 연산될 수 있다. 대응하는 픽셀의 스케일링 인자가 미리 계산되었고 탐색표(103) 내에 저장되었기 때문에, 보간된 픽셀 x의 수평 스케일링 인자 Sc_h의 값 및 수직 스케일링 인자 Sc_v의 값은 탐색표(103)를 간단히 찾아봄으로써 알아낼 수 있다. 이처럼, 탐색표(103) 및 스케일링 인자 연산 모듈(104)을 사용하여, 회로 설계는 간편화될 수 있다. 더욱이, 본 발명은 보다 우수한 선명도를 제공할 수 있기 때문에, 선명도 조절을 위한 추가적인 회로를 요구하지 않는다.The position of the interpolated pixel x may be calculated by the scaling controller 105 in accordance with the vertical scaling signal 102 and the horizontal scaling signal 101. Since the scaling factor of the corresponding pixel has been stored in was pre-calculated lookup table 103, the interpolated pixels x horizontal scaling factor value of S c _h and the value of the vertical scaling factor S c _v is simply a lookup table (103) You can find out by looking for it. As such, using the lookup table 103 and the scaling factor calculation module 104, the circuit design can be simplified. Moreover, since the present invention can provide better sharpness, it does not require additional circuitry for sharpness adjustment.
요약하면, 본 발명의 장치 및 방법은 2차 보간 함수에 대한 조절가능한 가중치 계수를 제공함으로써 디지털 이미지의 화질을 향상시킬 수 있다. 결과적으로, 본 발명은 목적 이미지 출력에 기한 이미지 선명도를 보존하거나 향상시키는 동안에도 콘트라스트 노이즈를 감소시킬 수 있다. 본 발명은 또한, 가장자리 영역 내에서 매끄러움을 향상시킬 수 있다. 더욱이, 본 발명은 추가적인 회로를 설치하지 않고도 원하는 선명도를 제어할 수 있다.In summary, the apparatus and method of the present invention can improve the quality of a digital image by providing an adjustable weighting factor for the quadratic interpolation function. As a result, the present invention can reduce contrast noise while preserving or improving image clarity due to the output of the desired image. The present invention can also improve the smoothness in the edge region. Moreover, the present invention can control the desired sharpness without installing additional circuitry.
본 발명의 디지털 이미지를 보간하기 위한 방법 및 장치는 2차 보간 함수에 대하여 요구되는 가중치 계수를 동적으로 조절함으로써 디지털 이미지의 화질을 조절할 수 있기 때문에 이미지의 선명도를 신축적으로 조절할 수 있다. 또한, 회로설계가 간편화될 수 있어서 제조 비용을 줄일 수 있는 효과를 갖는다.The method and apparatus for interpolating a digital image of the present invention can flexibly adjust the sharpness of an image because the image quality of the digital image can be adjusted by dynamically adjusting a weighting factor required for the second interpolation function. In addition, the circuit design can be simplified to reduce the manufacturing cost.
본 발명은 설명되는 구체예에 대하여 기재되며, 이러한 기재가 제한되는 것으로 의도되거나 해석되지 않는다. 발명의 구체예 이외에도 해설되는 구체예의 다양한 수정 및 결합은 상기 기재에 관하여 당해 기술분야에서의 기술자에게 자명하다. 따라서 첨부되는 청구항이 그러한 변형 또는 구체예를 포함하는 것으로 의도된다.The present invention has been described with respect to the described embodiments, which are not intended or intended to be limiting. Various modifications and combinations of the embodiments described in addition to the embodiments of the invention will be apparent to those skilled in the art with respect to the above description. It is therefore intended that the appended claims cover such modifications or embodiments.
Claims (8)
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| KR1020000005351A KR20010077514A (en) | 2000-02-03 | 2000-02-03 | Method and Apparatus for Interpolating a Digital Image |
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ID=37530110
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100786094B1 (en) | 2006-08-07 | 2007-12-21 | 엘지전자 주식회사 | Imaging Device Displaying Optimized Sharpness Screen and Its Control Method |
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2000
- 2000-02-03 KR KR1020000005351A patent/KR20010077514A/en not_active Ceased
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