보간 커널의 최적화를 통한 고해상도 영상 보간 기법

국문 초록 (Abstract)

최근 많은 멀티미디어 제품에서 영상 보간 시스템을 사용하지만, 대부분의 영상 보간 시스템은 보간과정에서 블러링 등의 원치 않는 인공물이 발생된다. 본 논문에서는 낮은 해상도의 영상을 높은 해상도의 영상으로 보간하는 과정에서 각각의 픽셀에 대해 최적화된 보간커널을 적용하는 새로운 적응적 보간 기법을 제안한다. 제안하는 보간 기법으로 주어진 영상의 픽셀과 새로운 비용함수를 통해 도출한 최적화된 거리 가중치 매개변수를 통해 왜곡거리를 구하여 보간에 참조하는 부화소 기반의 적응적 보간 기법과 기존의 3차 회선 보간 기법에서 보간하려는 영상에 대해 동일한 매개변수를 적용하여 각 픽셀의 고유한 특성을 적응적으로 반영하지 못한 단점을 매개변수의 최적화를 통해 개선한 적응적 3차 회선 보간 기법이 있다. 먼저, 부화소 기반의 적응적 보간 기법에서 사용되는 새로운 왜곡거리는 화소의 주파수성분을 고려하여 거리 가중치에서 왜곡된 거리를 비용함수로 구하여 왜곡거리를 최종적인 보간 커널에 사용하여 커널의 성능을 향상시킴으로써 영상 보간의 성능을 향상시킨다. 적응적 3차 회선 보간 기법은 영상의 주파수 특성이 고려된 적응적인 매개변수의 사용으로 보간 커널의 성능을 향상시켜 동일한 매개변수를 사용하는 이전의 3차 회선 보간 기법보다 성능이 우수하다. 앞서 언급한 제안하는 보간 기법에 대해 여러 가지 영상을 통해 기존에 알려진 보간 기법들을 비교하는 실험을 하였고, 컴퓨터 실험 결과를 통해 제안하는 보간 기법이 이전의 보간 기법들보다 PSNR이 약 0.2∼4dB 높아 객관적인 성능에서 나은 결과를 나타냈으며, 결과 영상의 확대를 통한 비교에서 영상이 부드럽고 에지가 선명하게 나타남으로 주관적 화질이 우수함을 보였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Recently, there are a lot of multimedia products using image interpolation system. However, most interpolation systems in existence suffer visually to some extents from the effects of blurred edges and jagged artifacts in the image. An adaptive image interpolation is derived in this paper. The proposed techniques are based on optimizing the interpolation kernel at each interpolated pixel. First, we propose a new adaptive linear interpolation system that uses the sub-pixel. The proposed system calculate the warped distance among the pixels of an image by optimizing length parameter. A new cost function is introduced to reflect frequency properties of the original data in order to improve image quality. Second, conventional parametric cubic convolution methods use a fixed parameter in an image, so properties of each pixel cannot be incorporated into the interpolation. The proposed method optimizes the interpolation kernel by obtaining parameters adaptively on each pixel. A new cost function is introduced to reflect frequency properties of the original data. The proposed technique produces noticeably sharper edges than traditional techniques and exhibits an average PSNR improvement of traditional techniques. Experimental results show that the proposed method can not only provides the performances of 0.2∼4dB improvements in terms of PSNR, but also exhibit better edge preservation ability and original image similarity than conventional methods in the enlarged images.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서론 = 1
• Ⅱ. 관련 연구 = 6
• 1. 보간 기법의 기본 개념 = 6
• 2. 인접 화소 보간 기법 = 11
• 3. 양선형 보간 기법 = 13
• 4. 적응적 선형 보간 기법 = 16
• 5. B-Spline 보간 기법 = 17
• 6. 3차 회선 보간 기법 = 19
• 7. 적응적 3차 회선 보간 기법 = 20
• Ⅲ. 제안한 보간 기법 = 22
• 1. 부화소 기반의 적응적 보간 기법 = 22
• 2. 적응적 3차 회선 보간 기법 = 26
• Ⅳ. 실험 = 32
• 1. 실험 방법 및 고찰 = 32
• 2. 실험 결과 = 34
• 1) 부화소 기반의 적응적 보간 기법 = 34
• 2) 적응적 3차 회선 보간 기법 = 36
• Ⅴ. 결론 = 39
• 참고문헌 = 41