KR940007683B1 - 중간조화상의 경계성분을 보존하는 블럭 부호화방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

중간조화상의 경계성분을 보존하는 블럭 부호화방법

제 1 도는 본 발명을 수행하기 위한 팩시밀리 시스템의 블럭 구성도.

제 2 도는 본 발명에 따른 흐름도.

제 3 도는 본 발명의 입력화상 및 메모리 맵도.

제 4 도는 본 발명의 처리 블럭의 예시도.

제 5 도는 본 발명의 부호화포맷 및 부호화순서의 예시도.

본 발명은 화상전송시스템에서 계조화상을 부호화(encoding)하는 방법에 관한 것으로, 특히 중간조화상에서 인간에 시각적 특성에 민간한 경계(edge)성분을 보존하면서 전송데이타 량을 감소시키는 블럭 부호화 방법에 관한 것이다.

일반적으로 팩시밀리(facsimile) 이미지 스캐너(image scanner), 프린터, 복사기 등의 화성처리시스템에서는 디더 매트릭스를 이용하여 사진, 그림 등 계조가 있는 원고의 계조화상데이타로부터 중간조화상 표현을 얻고 있다. 상기 중간조에는 실제의 중간조(real half tone)와 모조의 중간조(dummy half tone)가 있으며 그 표현방법도 각기 다르다. 본 발명은 모조의 중간조에 관한 것이므로 전자의 경우에 대한 언급은 생략하고 후자의 표현방법들에 대해서만 설명하기로 한다.

모조의 중간조를 표현하는 방법에는 조직적 디더법, 랜덤(random) 디더법, 오차 배분법, 평균오차 최소(오차분산)법, 평균차 제한법, 농도 패턴법 등이 있다. 상기 표현 방법들중 조직적 디더법은 2치화하는 역치(threshold)를 각 화소의 위치정보로부터 결정하며 전 화상에 대해 매칭하는 매트릭스내의 역치위치가 변하지 않는 가장 단순한 방법으로서, 스파이럴(Spiral), 라인(Line)등과 같은 도트(dot) 집중형과 베이어(Bayer), 도트(Dot), 스크롤(Scroll)등과 같이 도트의 공간 주파수가 높은 특성을 갖는 도트 분산형이 있다.

상기와 같은 디더 매트릭스를 이용하여 일정 개조로 양자화된 계조화상으로부터 중간조화상 표현을 얻은 종래의 방법은 본원 출원인과 동일 출원인에 의해 대한민국에 출원된 1990년 특허출원 제16884호에 상세히 개시되어 있다.

그러나 종래의 디더 매트릭스를 이용한 중간조화상 표현방법은 밝기변화가 큰 곳 즉, 경계에 민감한 인간의 시각적 특성을 고려치 않음으로써 경계가 스무딩(smoothing)되어 시각적인 측면에서의 화질이 열화되는 문제점이 있었다.

한편 상기와 같이 디더 매트릭스를 이용한 디더링방법에 의해 얻어진 중간조화상을 전송할 경우 부호화를해야 하는데, 중간조화상에 대한 적합한 부호화방식은 아직까지 CCITT에서 표준화되어 있지 않다. 이에따라 중간조화상의 전송을 위한 부호화는 문자만의 원고에 대한 단순이치화데이타와 마찬가지로 CCITT권고안 T.4에 의한 MH 부호화 또는 T.6에 의한 MR 부호화방식으로 부호화하여 왔엇다.

상기 MH 또는 MR부호화방식은 CCITT 테스트 챠트(test chart) 1에서 8까지를 단순이치화한 화상에서 얻어진 통계적 특성에 맞게 만들어진 것으로, MH 또는 MR 부호화방식으로 중간조화상에 대하여 부호화를 하면 통상적으로 원래의 중간조화상이 갖는 데이타 량과 비슷하거나 오히려 더 많은 데이타 량을 가지게되어 전송시간을 증가시키게 되는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명의 목적은 화상전송시스템에서 중간조화상의 부호화방법에 있어서, 인간의 시각적 특성에 민감한 경계성분을 보존하면서 전송데이타 량을 대폭 감소시킬 수 있는 블럭 부호화방법을 제공함에 있다.

이하 본 발명을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

제 1 도는 본 발명의 적용되는 팩시밀리 시스템의 블럭구성도로서, 소정의 프로그램에 의해 프로세싱하여 시스탬의 제반 동작을 제어하며 각종 연산을 수행하는 CPU(Central Processing Unit)(10)와, CPU(10)의 제어에 의해 입력 원고를 스캐닝(scanning)하여 아나로그 화상신호를 생성하고 생성된 아나로그 화상신호를 디지탈 화상데이타로 변환하여 출력하는 원고주사부(20)와, CPU(10)의 제어를 받아 원고주사부(20)로부터 출력되어지는 화상데이타와 수신된 화상데이타 및 디더 매트릭스를 저장하며 타 시스템과의 화상데이타 송신수시 부호화(encoding) 및 복호화(decoding)를 행하는 신호처리부(30)와, 신호처리부(30)에 저장된 화상테이타를 CPU(10)에 제어에 의해 입력하여 기록 용지에 기록하기 위한 기록부(40)와, 신호처리부(30)에 저장된 화상데이타를 CPU(10)의 제어에 의해 공중회선망(PSTN)을 통하여 타 시스템으로 송신하거나 타 시스템으로부터 화상데이타를 수신하는 전송부(50)로 구성되어 있다.

상기 제 1 도의 구성은 팩시밀리 시스템의 일반적인 블럭구성도이다.

제 2 도는 본 발명에 따른 흐름도로서, 원고의 4개 라인을 화소 단위로 주사하여 주사에 다른 설정 계조의 화상데이타를 4라인메모리에 저장하는 주사과정과, 4라인메모리의 저장 화소에 대한 처리 블럭을 지정하는 블럭지정과정과, 처리 블럭내 화소들의 국부밝기차(Bdif) 및 평균 국부밝기값(Bv)을 결정하는 경계검사과정과, 경계검사과정에서 결정된 국부밝기차(Bdif)가 설정된 경계역치(T)보다 작지 않으면 처리 블러내의 화소들이 경계부분인 것으로 판별하여 그 경계를 보존하기 위하여 처리 블럭내의 화소들을 이치화한후 이치화데이타를 제 1 부호화포맷으로 전송하는 제 1 부호화과정과, 경계검사과정에서 결정된 국부밝기차(Bdif)가 경계역치(T)보다 작으면 처리 블럭내에는 경계가 존재하지 않는 것으로 판별하여 평균 국부밝기값(Bv)을 제 2 부호화포맷으로 부호화하는 제 2 부호화과정과, 제1 및 제 2 부호화과정 수행후 4라인메모리의 저장 화소에 대한 부호화가 완료되지 않았을시 다음 처리 블럭을 지정한후 경계검사과정으로 진행하는 제 1 완료과정과, 제 1 완료과정에서 4라인메모리의 저장 화소에 대한 부호화가 완료되었을시 전라인 주사 완료여부를 검사하여 완료되었으면 종료하고, 완료되지 않았으면 다음 4개 라인을 화소단위로 주사하여 4라인메모리에 저장후 블럭지정과정으로 진행하는 제 2 완료과정으로 이루어진다.

제 3 도는 본 발명의 입력화상 및 메모리 맵도로서, 제 3 도a는 원고를 원고주사부(20)에서 M라인, N열로 주사하는 것을 나타내며, 제 3 도b는 원고주사부(20)에서 주사 및 N비트 양자화된 계조화상데이타를 저장하기 위한 신호처리부(30)의 4메모리를 나타낸 것이다.

제 3 도c는 본 발명의 이치화처리를 위한 데이타들이 신호처리부(30)로부터 CPU(10)의 내부 버퍼에 로드되어 저장됨을 나타낸 것이다.

제 4 도는 본 발명의 처리 블럭의 예시도로서, 신호처리부(30)의 4라인메모리의 저장 화소에 대하여 4행×4열의 처리 블럭을 지정하는 것을 나타낸 것이다.

제 5 도는 본 발명의 부호화포맷 및 부호화순서의 예시도로서, 제 5 도a의(a)는 처리 블럭내의 화소들이 경계부분일시 1비트의 제 1 저두부호(prefix code)(PIC)와, 처리 블럭내의 화소들을 디더링 또는 단순이치화한 16비트의 이치화데이타(D0-D15)로 부호화하는 제 1 부호화포맷을 나타내며, 제 5 도a의 (b)는 처리 블럭내에 경계가 존재하지 않을 시 1비트의 제 2 접두부호(PC2)와 4비트의 평균 국부밝기값(Bv)(DO'-D3')으로 부호화하는 제 2 부호화포맷을 나타내며, 제 5 도b는 제 1 부호화포맷의 16비트 이치화데이타를 부호화하여 전송하는 순서를 나타낸다.

이하 본 발명의 일실시예의 동작을 첨부한 제 1 도 내지 제 5 도를 참조하여 상세히 설명한다.

우선 제 1 도에서 CPU(10)의 제어에 의해 원고주사부(20)는 원고를 주사하여 샘플링 및 n비트로 양자화하여 설정 계조의 화상데이타로 변환한다, 이때 입력 원고가 A4 사이즈의 용지라만 원고주사부(20)에서 20dpi(dot per inch)로 샘플링을 할 때 1라인의 화소수는 1728개가 된다. 원고주사부(20)의 출력은 신호처리부(30)에 입력되어 저장된다. 또한 CPU(10)는 신호처리부(30)에 저장된 계조화상데이타를 이치화 및 부호하여 전송부(50)를 통하여 공중회선망으로 전송한다.

한편 공중회선망으로부터 전송부(50)에 수신되는 신호는 신호처리부(30)에서 복호화 및 재생되어 기록부(40)에서 기록 용지에 재생된다.

상기와 같은 상태에서 본 발명의 블럭 부호화방법을 제 2 도의 흐름도를 참조하여 설정하면 다음과 같다.

CPU(10)는 제 2 도의(2a)단계에서 원고주사부(20)를 제어하여 원고의 처음 4개 라인을 주사하여 설정계조의 디지탈 화상데이타를 신호처리부(30)의 제 3 도b와 같은 4라인메모리에 저장한다. 이때 화상데이타를 4비트 양자화하여 16계조의 화소로 저장한다면, 4라인메모리의 저장 데이타 량을 전술한 바와 같이 1라인의 화소수가 1728개일 경우 1728화소 × 4라인 ×4비트 =27648비트가 된다.

또한 상기 (2a)단계에서의 4라인주사 및 4라인메모리에 화상데이타를 저장하는 것을 일예를 든 것으로 필요에 따라 설정하면 된다.

그러므로 본 발명의 예에서너는 4비트 양자화시의 예를들어 설명하며, 디더링시에 16계조 표현이 가능한 4행×4열의 디디 매트릭스를 사용하는 것으로 가정하여 설명한다. 이에따라 디더링에 의해 이치화를 할 경우 신호처리부(30)에는 4행×4열의 디더 매트릭스를 미리 저장시키게 된다.

또한 CPU(10)는 경계역치(T)를 신호처리부(30)로부터 제 3 도c와 같이 내부 버퍼에 로드(load)시키는 동시에 국부밝기차(Bdif) 및 평균 국부밝기값(Bv)을 클리어 시킨다.

다음에 (2b)단계에서 4라인메모리의 저장 화소에 대하여 제 4 도와 같은 4행×4열의 처리 블럭을 지정한후, (2c)단계에서 처리 블럭내의 최대밝기값과 최소밝기값을 검색한다. 이후 (2d)단계에는 상기 검색된 최대밝기값과 최소밝기값으로부터 국부밝기차(Bdif)를 하기 (1)식에 의해 결정하여 제 3 도c와 같이 내부버퍼에 저장한다.

국부밝기차(Bdif) =최대밝기값-최소밝기값 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥(1)

그리고 처리 블럭내의 각 화소들의 평균 국부밝기값(Bv)을 하기 (2)식에 의해 결정하여 제 3도c와 같이 버퍼를 저장한다.

평균 국부밝기값(Bv) =각 화소 밝기값의 총계/16 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥(2)

이때 평균 국부밝기값(Bv)은 연산효율을 향상시키기 위하여 처리 블럭내 화소들의 최대밝기값과 최소밝기값의 합을 2로 나누어 산술 평균함으로써 결정하거나 중간값을 취하여 결정할 수도 있다. 그러므로 평균 국부밝기값(Bv)은 4비트로 표현된다.

그리고 (2e)단계에서 국부밝기차(Bdif)를 경계역치(T)와 비교한다. 이때 경계역치(T)는 처리 블럭내의 화소들이 문자와 배경이 경계부분 또는 인물사진에서의 윤곽인가를 결정하기 위하여 미리 설정한 값으로 예를들어 16계조의 중간값인 8(십진수)로 할 수 있다.

만일 국부밝기차(Bdif)가 경계역치(T)보다 같거나 크면 현재의 처리 블럭내에는 경계가 존재하는 것으로 볼 수 있다. 이에따라 경계의 보존을 위하여 (2f)단계에서 예를들어 신호처리부(30)에 저장되어 있는 4행×4열의 디더 매트릭스를 이용한 디더링에 의해 이치화한후, 중간조화상데이타 즉, 이치화데이타를 제 5 도a의 (a)와 같은 제 1 부호화포맷으로 제 5 도b로 같은 순서에 의해 부호화하고 신호처리부(30)와 전송부(50)를 통하여 공중회선망으로 전송한다. 이때 경계의 보존의 위하여 상기와 같이 디더 매트릭스에 의한 디더링방법으로 이치화하는 것은 일예를 든것으로 디더링방법대신에 단순 이치화방법과, K행×K열의 블럭내의 국부적인 밝기값들의 분포에 따라 평균값 또는 중간값등의 역치값을 생성시켜 이치화하는 국부적응 이치화방법등으로 이치화하여도 된다.

여기서 제 1 부호화포맷은 수신측에서 수신되는 데이타가 이치화된 데이타임을 알 수 있도록 논리 "1"의 제 1 접두부호(PC1)를 첫번째 비트로 하고, 16비트 이치화데이타(D0-D15)를 이치화 진행에 따라 제 5 도b의 번호순서(0-15)대로 전송하는 것이다. 이에따라 수신측에서는 제 1 접두부호(PC1)에 의해 그 다음에 16비트의 수신 데이타가 이치화된 데이타임을 인지하고 그대로 재생할 수 있게 된다.

또한 국부밝기차(Bdif)가 경계역치(T)보다 작으면 현재 처리 블럭내에는 경계가 없는 것으로 볼 수 있으므로(화소간 밝기 변화가 작은 것이므로) (2g)단계에서 제 3 도c의 버퍼에 저장되어 있는 평균 국부밝기값(Bv)을 제 5 도a의 (b)와 같은 제 2 부호화포맷으로 부호화하여 전송한다.

여기서 제 2 부호화포맷은 수신측이 평균 국부밝기값(Bv)의 데이타임을 알 수 있도록 논리 "0"의 제 2 접두부호(PC2)를 첫번째 비트로 하고, 평균 국부밝기값(Bv)의 4비트 데이타(D0'-D3')를 전송하는 것이다. 이때 전송할 4행×4열 블럭 즉, 처리 블럭내의 평균 국부밝기값(Bv)이 10(10진수)이라면 D0'-D3' =0101로 전송하는 것이다. 이에따라 수신측에서는 제 2 접두부호(PC2)에 의해 그 다음 4비트의 수신데이타가 평균 국부밝기값(Bv)임을 인지하고 4행×4열 디더 매트릭스에 의한 디더링 수행에 의해 유사하게 재생할 수 있게 된다.

상술한 방법은 일반적으로 사진, 그림 등의 계조화상의 인접한 화소들간에는 같은 밝기(레벨)를 가진다는 것과 인간의 눈이 밝기 변화가 급격한 곳인 경계부분에 민감하다는 사실에 근거하여 효과적으로 부호화하는 것이다.

따라서 4행×4열 블럭이 경계부분으로 판별될시는 디더링 또는 단순 이치화 등에 의해 얻어지는 이치화데이타를 전송하여 경계를 보존하고, 경계가 아닌 부분으로 판별될시는 전송데이타량의 감축을 위하여 블럭의 평균 국부밝기값만을 전송하는 것이다. 또한 사진 원고 등에서 상기와 같이 4행×4열의 화소블럭으로 분할하면 대부분의 블럭에 경계가 존재하지 않게되므로 전체 전송데이타의 대부분은 4비트의 평균 국부밝기값만을 전송하게 된다. 이에따라 16비트의 이치화데이타를 종래의 부호화방식으로 전송시에 비해 전송데이타량이 약 1/4정도로 감축된다.

한편 상기 (2e)-(2g)단계 수행에 의해 하나의 4행×4열 블럭에 대한 부호화후, (2h)단계에서 제 3 도b의 4라인메모리의 저장 화소가 모두 부호화 완료되었는가 검사하여 완료되지 않았을시 (2i)단계에서 다음 4행×4열 블럭으로 처리 블럭을 지정한후 상기 (2c)단계를 진행하여 다음 블럭에 대한 처리를 수행한다. 상기(2h)단계에서 4라인메모리의 저장 화소에 대한 부호화가 모두 완료되었으면 (2j)단계에서 전라인에 대하여 부호화 완료여부를 검사한다. 상기 (2j)단계에서 부호화가 완료되었으면 종료하고, 완료되지 않았으면 원고의 다음 4개 라인을 화소단위로 주사하여 제 3 도b의 4라인메모리에 저장한후, 상기 (2b)단계로 진행하여 전술한 과정을 반복한다. 이에따라 전라인에 대하여 4행×4열 화소블럭 단위로 블럭 부호화를 하게 되는 것이다.

상술한 바와같이 본 발명은 화상 전송 시스템의 중간조화상 부호화방법에 있어서, 중간조화상에 대하여 인간의 시각적 특성에 민감한 경계성분을 보존하는 동시에 전송데이타 량에 대한 압축률을 높일 수 있는 잇점이 있다.

Claims (8)

1. 화상전송시스템에서 중간조화상의 경계성분을 보존하는 블럭 부호화방법에 있어서, 원고의 설정수의 라인을 화소단위로 주사하여 주사에 따른 설정 계조의 화상데이타를 상기 주사한 라인에 대응하는 라인메모리에 저장하는 주사과정과, 상기 라인메모리의 저장 화소에 대한 처리 블럭을 지정하는 블럭지정과정과, 상기 처리 블럭내 화소들의 국부밝기차 및 평균 국부밝기값을 결정하는 경계검사과정과, 상기 경계검사과정에서 결정된 국부밝기차가 설정된 경계역치보다 작지 않으면 상기 처리 블럭내의 화소들이 경계부분인 것으로 판별하고 경계 보존을 위하여 처리 블럭내의 화소들을 이치화한후 이치화데이타를 제 1 부호화포맷으로 부호화하는 제 1 부호화과정과, 상기 경계검사과정에서 결정된 국부밝기차가 상기 경계역치보다 작으면 상기 처리 블럭내에는 경계가 존재하지 않는 것으로 판별하고 상기 평균 국부밝기값을 제 2 부호화포맷으로 부호화하는 제 2 부호화과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 중간조화상의 경계성분을 보존하는 블럭 부호화방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 경계검사과정이 상기 처리 블럭내의 화소중 최대밝기값과 최소밝기값을 검색하는 제 1 단계와, 상기 검색된 최대밝기값과 최소밝기값의 차를 국부밝기차로 결정하고 처리 블럭내의 화소들의 총 밝기값을 산술 평균하여 평균 국부밝기값을 결정하는 제 2 단계로 이루어짐을 특징으로 하는 중간조화상의 경계성분을 보존하는 블럭 부호화방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 경계검사과정의 평균 국부밝기값이 처리 블럭내 화소들의 최대밝기값과 최소밝기값의 합을 산술 평균하여 결정함을 특징으로 하는 중간조화상의 경계성분을 보존하는 블럭 부호화방법.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 경계검사과정의 평균 국부밝기값이 처리 블럭내 화소들의 중간밝기값으로 결정함을 특징으로 하는 중간조화상의 경계성분을 보존하는 블럭 부호화방법.
5. 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 부호화과정의 이치화데이타가 처리 블럭내의 화소들을 디더링에 의해 이치화한 데이타임을 특징으로 하는 중간조화상의 경계성분을 보존하는 블럭 부호화방법.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 제 1 부호화과정의 제 1 부호화포맷이 이치화데이타를 전송함을 알리는 제 1 접두부호와 이치화데이타들로 이루어지는 것을 특징으로 하는 중간조화상의 경계성분을 보존하는 블럭 부호화방법.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 제 2 부호화과정의 제 2 부호화포맷이 평균 국부밝기값을 전송함을 알리는 제 2 접두부호와 평균 국부밝기값 데이타로 이루어짐을 특징으로 하는 중간조화상의 경계성분을 보존하는 블럭 부호화방법.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 블럭 부호화방법이 상기 제1 및 제 2 부호화과정 수행후 상기 라인메모리의 저장 화소에 대한 부호화가 완료되지 않았을시 다음 처리 블럭을 지정한후 상기 경계검색과정으로 진행하는 제 1 완료과정과, 상기 제 1 완료과정에서 상기 라인메모리의 저장 화소에 대한 부호화가 완료되었을시 전라인 주사 완료를 검사하여 완료되었으면 종료하고, 완료되지 않았으면 다음 설정수의 라인을 화소단위로 주사하여 상기 라인메모리에 저장후 상기 블럭지정과정으로 진행하는 제 2 완료과정을 더 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 중간조화상의 경계성분을 보존하는 블럭 부호화방법.