형태학 필터의 효과적 구현 방안에 관한 연구

EFFICIENT IMPLEMENTATION OF GRAYSCALE MORPHOLOGICAL OPERATORS

본 논문에서는 농담구조소(濃淡構造素)(GSE, grayscale structuring element)를 갖는 형태학 필터의 실시간 처리를 위한 알고리즘을 제안하였다. 제안된 알고리즘에서는 GSE로부터 유도된 basis matrix와 입력 샘플들로 구성된 input matrix를 이용하여 각 형태학 연산들을 소역행렬연산(local matrix operation)으로 새롭게 정의하고 있는데, 이를 이용하여 opening이나 closing과 같은 복합 형태학 연산들을 실시간으로 처리할 수 있음을 보였다. 제안된 알고리즘은 복원 형태학 연산들을 erosion과 dilation의 직렬조합(cascade combination)으로 처리하던 기존의 방법에 비해 적은 메모리를 필요로 하면서도, 출력을 얻기까지의 지연(遲延)(delay)이 훨씬 적다는 장점을 갖는다. 또한 본 논문에서는 형태학 필터를 VLSI로 구현하기 위한 효율적 방안을 제안하였다. 제안된 방법에서는 p-bit으로 표현되는 신호에 대한 형태학 연산을 p개의 이진(binary) 형태학 연산자들의 조합으로 구현하였는데, 각 이진 연산자들은 MSB(most significant bit)부터 순차적으로 (bit-serial approach) 해당 레벨의 bit들을 처리하여 출력을 부를 구조로 이루어져 있다. 본 논문에서는 형태학 필터의 VLSI 구현에 있어서 제안된 방법이 기존의 Threshold Decomposition 방법 등에 비해 보다 효율적이라는 것을 보였다.

This paper presents efficient real time software implementation methods for the grayscale morphological composite function processing (FP) system. The proposed method is based on a matrix representation of the composite FP system using a basis matrix composed of structuring elements. We propose a procedure to derive the basis matrix for composite FP systems with any grayscale structuring element (GSE). It is shown that composite FP operations including morphological opening and closing are more efficiently accomplished by a local matrix operation with the basis matrix rather than cascade operations, eliminating delays and requiring less memory storage. In the second part of this paper, a VLSI implementation architecture for grayscale morphological operators is presented. The proposed implementation architecture employs a bit-serial approach which allows grayscale morphological operations to be decomposed into bit-level binary operation unit for the p-bit grayscale singnal. It is shown that this realization is simple and modular structure and thus is suitable for VLSI implementation.