움직임열화를 갖는 영상의 화질개선을 위한 객체기반 영상복원기법

정유찬,백준기,Choung, Yoo-Chan,Paik, Joon-Ki 대한전자공학회 1998 電子工學會論文誌, S Vol.s35 No.12

일반적으로 동영상은 물체의 움직임에 의해 움직임 열화를 겪는다. 본 논문의 목적은 이러한 움직임 열화의 해석을 위한 모델을 제시하고 정칙화된 반복 기법을 이용하여 이를 제거하기위한 복원방식을 제안하는 것이다. 제안된 모델에서는 기존의 공간 불변적인 모델의 한계를 극복하기 위하여 움직이는 물체와 정지된 배경과의 경계에서 일어나는 현상을 수학적으로 해석하게 된다. 그리고 복원 과정에서의 객체기반적 처리를 위하여 움직임을 기반으로 하는 영상 분할 기법을 소개하는데, 이 기법은 기존의 연구를 바탕으로 본 연구에 맞도록 응용하여 사용한다. 제안된 모델을 근거로 한 영상복원 기법은 제약조건을 이용한 반복적 방법으로서 사전에 추정된 열화정보를 이용하여 움직임 열화를 제거하개 된다. 제안된 방법의 성능은 실험결과로서 확인할 수 있다. Generally a moving picture suffers from motion blur, due to relative motion between moving objects and the image formation system. The purpose of this paper is to propose teh model for the motion blur and the restoration method using the regularized iterative technique. In the proposed model, the boundary effect between moving objects and background is analyzed mathematically to overcome the limit of the spatially invariant model. And we present the motion-based image segmentation technique for the object-based image restoration, which is the modified version of the conventional segmentation method. Based on the proposed model, the restoration technique removes the motion blur by using the estimated motion parameter from the result of the segmentation.

동영상의 필드불일치 보정 및 움직임열화 제거 시스템 개발

정유찬,백준기,Choung, Yoo-Chan,Paik, Joon-Ki 대한전자공학회 1999 電子工學會論文誌, S Vol.s36 No.2

비월주사방식의 TV 방송은 전송대역폭을 효율적으로 사용할 수 있기 때문에 현재 방송표준에서 사용하고 있으며, MPEG-2와 같은 압축표준에서도 이를 지원하도록 되어있다. 본 논문에서는 이러한 비월주사방식을 사용하는 동영상의 화질개선을 위한 후처리기법으로 필드불일치 보정기법과 움직임열화를 제거하는 기법을 제안한다. 필드불일치 보정기법은 에지 분류를 기반으로하는 선형보간기법과 움직임을 추정하여 이를 보상하는 방법에 대해 설명한다. 선형보간을 위한 에지의 분류는 압축표준에서 가장 널리 사용되는 DCT의 계수를 이용함으로써 추가적인 계산과정 없이 단순히 계수의 비교만으로 이루어진다. 또한 움직임을 추정하여 이를 보상하는 방법은 움직임을 기반으로 하는 영상분할 기법을 적용하여 두 필드이 정보를 모두 이용하게 되므로 정보의 이용이라는 측면에서 매우 효율적이다. 동영상의 화질개선을 위한 움직임열화 제거기법은 제안되는 열화모델을 기반으로 공간적응적인 반복적 영상복원기법을 이용하여 화질개선 효과를 얻을 수 있다. In this research, we propose a field mismatch compensation method for interlaced scan image and a image restoration technique for removing motion blur. In order to compensate field mismatch, the edge classification-based linear interpolation technique and the method using the object-based motion compensation are described. We also propose an edge estimation method and an motion-based image segmentation algorithm. For removing motion blur, we adopt an adaptive iterative image restoration method using the motion-based segmentation result to improve the quality of restored image.

단일 CCD 컬러 캠코더 시스템을 위한 컬러 영상복원

나운,박영철,백준기,Na, Woon,Park, Yong-Cheol,Paik, Joon-Ki 한국통신학회 1996 韓國通信學會論文誌 Vol.21 No.6

Instead of using three charge-coupled devices (CCDs) for the corresponding color channels, most consumer's most consummer's color macmorders reconstruct color images by using only one CCD with a color filter array (CFA), which periodically samples different color signals. By this reson the resulting image cannot produce the full resolution of the input image. More sepecifically, a single-CCD color camcorder reconstructs red, greed, and blue color channels from a color filter array followed by a CCD. During the reconstruction process, color cross-talk among channels (interchannel distortion) and eriodically space-verying blur (intrachannel distortion) occur. The proposed restoration system reduces distortions due to interchannel interference, and then restores each color channel by removing the corresponding intrachannel distortion. Experimental results show that the proposedsystem provides the improved image in oth objective and subjective senses. A major advantage of the proposed system is feasible to real-time image improvement because it can be implemented by a finite impulse response (FIR) filter structure.

영상 인식을 위한 개선된 자가 생성 지도 학습 알고리듬에 관한 연구

김태경,김광백,백준기,Kim, Tae-Kyung,Kim, Kwang-Baek,Paik, Joon-Ki 한국통신학회 2005 韓國通信學會論文誌 Vol.30 No.2C

오류 역전파 알고리즘의 문제점과 ART 신경회로망의 문제점을 개선하기 위해 Jacobs가 제안한 delta-bar-delta 방법과 신경회로망을 결합한 자가 생성 지도 학습 알고리듬을 제안한다. 입력층과 은닉층에서는 ART-1과 ART-2 알고리듬을 이용하고, winner-take-all 방식은 완전 연결 구조이나 연결된 가중치만을 조정하도록 채택하였다. 실험을 위해 학생증, 주민등록증, 컨테이너의 영상으로 추출한 패턴을 신경회로망의 은닉층 노드에 대해 실험하였고, 실험결과 제안된 자기 생성 지도 학습알고리듬이 지역최소화, 학습 속도, 정체 현상이 기존의 방법보다 성능이 개선된 것을 확인하였다. we propose an enhanced self-generation supervised algorithm that by combining an ART algorithm and the delta-bar-delta method. Form the input layer to the hidden layer, ART-1 and ART-2 are used to produce nodes, respectively. A winner-take-all method is adopted to the connection weight adaption so that a stored pattern for some pattern is updated. we test the recognition of student identification, a certificate of residence, and an identifier from container that require nodes of hidden layers in neural network. In simulation results, the proposed self-generation supervised learning algorithm reduces the possibility of local minima and improves learning speed and paralysis than conventional neural networks.

정착화된 영상복원을 이용한 공간 적응적 영상보간

신정호,정정훈,백준기,Shin, Jeong-Ho,Jung, Jung-Hoon,Paik, Joon-Ki 대한전자공학회 1998 電子工學會論文誌, S Vol.s35 No.11

We propose a spatially adaptive image interpolation algorithm, which can restore high frequency details in the original high resolution image. In order to apply the regularization approach to the interpolation procedure, we first present a two-dimensional separable image degradation model for a low resolution imaging system. According to the model, we propose a regularized spatially adaptive interpolation algorithm by using five different constraints. We also analyze convergence of the proposed algorithm, and provide some experimental results to compare the proposed algorithm with its nonadaptive version. 본 논문에서는 원영상이 가지고 있는 고주파 성분을 효율적으로 복원할 수 있는 공간 적응적 영상보간(image interpolation) 알고리듬을 제안한다. 영상이 갖고 있는 선험적 정보(a priori knowledge)를 보간 과정에 적용하기 위해서는, 우선 저해상도의 영상 시스템을 나타내는 분리 가능한(separable) 2차원 열화모델(degradation model)을 결정한다. 이렇게 결정된 열화 모델에 따라 다섯 가지의 서로 다른 제약 조건들을 사용하여 정칙화에 기반을 둔 공간 적응적 영상보간 알고리듬을 제안한다. 또한, 제안된 알고리듬의 수렴성을 분석하고, 실험 결과를 토대로 비적응적인 방법과 제안된 알고리듬의 성능을 비교한다.

공간 적응적 영상복원을 이용한 블록화 현상 제거 기법

김태근,우헌배,백준기,Kim, Tae-Keun,Woo, Hun-Bae,Paik, Joon-Ki 대한전자공학회 1998 電子工學會論文誌, S Vol.s35 No.12

본 논문에서는 고속 적응적 영상 복원 필터를 소개한다. 이 필터는 압축된 영상의 복원 과정에서 발생하는 블록화 현상을 효율적으로 제거하기 위해 블록 분류라는 방법을 사용한다. 각 블록의 에지 방향은 이산 코사인 변환(DCT) 계수를 사용하여 분류되고 각 방향에 대응하는 제한적 최소 제곱(Constrained Least Square:CLS) 필터는 블록의 본원에 사용된다. 이 복원 필터는, 일련의 코딩 과정에서 양자화 연산이 비선형이고 다대일 매핑 연산자라는 관찰에 근거한다. 다음으로, 비선형과 공간 가변적 열화 연산자를 제거하기 위해 제한적 최적화 기법을 소개한다. 그리고 본 논문에서 제안된 복원 필터는 실시간 처리를 위하여 생략형 FIR 필터의 형태로 구현된다. 이것은 HDTV, DVD 그리고 화상회의 시스템에서 복구 영상의 후처리 과정에 적합하다. In this paper we propose a fast adaptive image restoration filter using DCT-based block classification for reducing block artifacts in compressed images. In order to efficiently reduce block artifacts, edge direction of each block is classified by using the DCT coefficients, and the constrained least square (CLS) on the observation that the quantization operation in a series of coding process is a nonlinear and many-to-one mapping operator. And then we propose an approximated version of constrained optimization technique as a restoration process for removing the nonlinear and space-varying degradation operator. For real-time implementation, the proposed restoration filter can be realized in the form of a truncated FIR filter, which is suitable for postprocessing reconstructed images in HDTV, DVD, or video conference systems.

H.264/AVC에서 변환계수의 부분집합을 사용한 인트라 16$\times$16 예측 모드 선택 방법

임상희,이성원,백준기,Lim, Sang-Hee,Lee, Seong-Won,Paik, Joon-Ki 대한전자공학회 2007 電子工學會論文誌-SP (Signal processing) Vol.44 No.6

본 논문에서는 기존의 고속 인트라 4$\times$4 예측 모드 선택 알고리즘을 인트라 16$\times$16 예측에 적용하여 연산량을 감소시키고, 변환 계수의 일부분만을 사용하여 인트라 16$\times$16 예측 모드 선택을 고속으로 수행하는 방법을 제안한다. 제안하는 방법은 기준 블록과 예측 블록간의 차분에 4$\times$4 변환을 수행한 후 DC계수 하나와 주변의 AC계수 3개만을 사용하여 모드 선택을 수행한다. 이론적인 분석과 실험적 결과를 통해서 제안한 방법을 사용하여 인트라 16$\times$16 예측 모드 선택을 수행할 경우 부호화효율의 큰 감소 없이 필요한 연산량을 50%까지 줄일 수 있었다. In this paper, we significantly reduces the amount of computation for intra 16$\times$16 mode decision in H.264 by applying the fast algorithm, which obtains the transformed prediction residual with fewer computations. By extending the existing intra 4$\times$4 mode decision, we propose the new algorithm for fast intra 16$\times$16 mode decision. The proposed algorithm uses partial transform coefficients which consist of one DC and three adjacent AC coefficients after 4$\times$4 transform in the intra 16$\times$16 mode decision. Theoretical analysis and experimental results show that the proposed algorithm can reduce computations up to 50% in the intra 16$\times$16 mode decision process with unnoticeable degradation.

디지털 캠코더용 영상확대 시스템의 VLSI 구현

신정호,정정훈,백준기,김효주,Shin, Jeong-Ho,Jung, Jung-Hoon,Paik, Joon-Ki,Kim, Hyo-Ju 대한전자공학회 1998 電子工學會論文誌, S Vol.s35 No.9

본 논문에서는 캠코더용 디지털 영상 확대 시스템의 VLSI 구현 기술을 제안한다. 제안된 VLSI는 입력 신호로써 시스템 클럭(CLK), 수직 동기 신호(VD), 수평 동기 신호(HD), 블랭크(BLK), 필드 신호(FLD)등을 사용하여 출력으로 최대 256배까지, 256단계의 다양한 배율로 확대된 영상을 구현할 수 있다. 일반적으로 대부분의 캠코더는 앞서 언급한 입력 신호들을 CCD 구동 IC에서 발생시킨다. 본 논문에서 제안한 디지털 영상확대 VLSI는 줌 스텝의 변화에 따라서 256가지의 다양한 배율로 영상을 확대할 수 있으며, 응용 측면에 있어서는 거의 연속적인 단계의 확대를 수행할 수 있기 때문에, 디지털 캠코더에서 별도의 마이콤이나 범용 신호처리기 등과 같은 부가 회로 없이도 사용할 수 있다. In this paper we propose a VLSI implementation technique for camcorder's digital zooming system. The proposed VLSI includes the system clock(CLK), vertical drive(VD), horizontal drive(HD),blank(BLK), and field(FLD) signals as inputs, and produces magnified image as an output, with 256 different magnification ratios. In general, the above mentioned input signals are provided by the CCD driving IC in most camcorders. As a result, the proposed digital zooming VLSI can magnify a part of the input image by up to 256 times, where the magnification ratio can be chosen among 256 different steps. In the application point of view, the proposed VLSI can be used in any digital camcorder for realizing near continuous step digital zooming without any additional circuitry, such as micom or a general purpose digital signal processor.

초점불완전 열화추정 및 영상복원기법을 사용한 자동초점시스템

김상구,박상래,백준기,Kim, Sang-Ku,Park, Sang-Rae,Paik, Joon-Ki 대한전자공학회 1999 電子工學會論文誌, S Vol.s36 No.2

점확산 함수(point spread function: PSF)의 정확한 주정은 복원결과가 원 영상에 얼마나 근접할 수 있는가를 결정한다는 점에서 영상처리의 중요한 연구 주체중의 하나가 된다. 본 논문에서는 PSF를 추정하기 위한 새로운 알로리즘을 제안하고, 이를 영상복원에 적용한 후 이를 기반으로 완전 디지털 자동초점 시스템을 제안한다. 자동초점시스템을 구현하기 위한 과정은 두 단계로 구성되어 있는데, 즉 에지 분류을 통한 PSF측정과, 이를 이용한 영상복원이다. 보다 구체적으로, 입력 영상을 다수의 소 영상 혹은 블록으로 분할한 뒤, 에지를 포함하고 있는 블록들로부터 단위계단응답을 구하여 평균한 후, 2차원 등방성 PSF를 추정한다. 마지막으로 추정된 PSF를 사용하여 영상복원을 수행함으로써 맞는 영상을 구한다. Estimation of the point spread function (PSF) is one of the main research topic of image processing, because it determines the performance of the auto-focusing system. In this paper, a new algorithm for PSF estimation is proposed, and its application to image restoration is also presented. The procedure for complete realization of the auto-focusing system consists of two steps: PSF estimation based on edge classification, and image restoration using the estimated PSF. More specifically, we divide imput image into multiple small image or block, estimate unit step response and average them on the blocks which contain edge, and estimate 2-dimensional isotropic PSF from the 1 dimensional step response. Finally we obtain in-focused image by using image restoration based on the estimated PSF.

반복적 영상복권에 의한 동영상의 움직임열화 제거 기법

홍관표(Kwan Pyo Hong),백준기(Joon Ki Paik) 한국방송·미디어공학회 1995 한국방송공학회 학술발표대회 논문집 Vol.1995 No.-