KR100228684B1 - A temporal predictive error concealment method and apparatus based on the motion estimation - Google Patents
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Abstract
본 발명은 손상 구획을 제외한 주변 구획에 대한 움직임 벡터를 추정하고 이 벡터에 의해 복구된 손상 구획과 주변 구획간의 불연속을 줄이도록 한 움직임 추정에 기초한 시간예측 오류 은폐방법 및 장치에 관한 것이다. 이러한 본 발명은 손상된 구획과 그에 인접한 주변 구획들로 이루어진 하나의 영역을 설정하고 기준프레임내 탐색영역에 있는 대상부분과 상기 설정된 영역에서 손상 구획을 제외한 나머지 영역간의 차이를 산출하는 움직임 추정부를 구비한다. 오류 은폐부는 기준프레임내 영상중에서 움직임 벡터가 지정하는 손상된 구획위치에 해당하는 영상을 읽어와 손상된 구획의 영상값으로 대체하고 복구된 손상 구획과 주변 구획들간의 불연속을 줄여 오류를 은폐한다. 따라서, 전송된 영상의 주관적/객관적 화질을 개선할 수 있는 효과가 있다.The present invention relates to a method and apparatus for concealing time prediction error based on motion estimation to estimate a motion vector for a peripheral partition except the damaged partition and to reduce the discontinuity between the damaged partition and the surrounding partition restored by the vector. The present invention includes a motion estimating unit that sets a region consisting of a damaged section and adjacent neighboring sections, and calculates a difference between a target portion in a search region in a reference frame and a remaining region except the damaged section in the set region. . The error concealment unit reads the image corresponding to the damaged partition position designated by the motion vector from the image in the reference frame, replaces it with the image value of the damaged partition, and conceals the error by reducing the discontinuity between the recovered damaged partition and the surrounding partitions. Therefore, there is an effect that can improve the subjective / objective image quality of the transmitted image.
Description
본 발명은 동영상 전송시 생긴 오류를 은폐하는 방법에 관한 것으로, 특히 손상된 구획을 제외한 주변 구획에 대한 움직임 벡터를 추정하고 이 벡터에 의해 복구된 손상 구획과 주변 구획간의 불연속을 줄여 수신측에서 오류를 감지하지 못하도록 한 움직임 추정에 기초한 시간예측 오류 은폐방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method for concealing an error generated during video transmission. In particular, the present invention relates to a method of concealing an error vector in a neighboring section except for a damaged section, and to reduce the discontinuity between the damaged section and the neighboring section recovered by the vector, thereby reducing the error at the receiving end. A method and apparatus for concealing time prediction error based on motion estimation that is not detected.
최근에는 세계적으로 디지탈 영상/음향 서비스를 위한 연구, 개발이 활발하고, 특히 기존의 텔레비젼과 같은 일방향의 정보 전달 뿐만 아니라 통신채널을 통한 쌍방향의 다양한 서비스를 위한 노력도 진행되고 있다. 예를 들면, 대형화면과 입체음향을 갖는 고화질 텔레비젼(HD-TV)을 통해 영화관에서의 감동을 느낄 수 있고, 원하는 텔레비젼 프로나 음악, 게임 등을 주문하여 즐길 수 있다(주문형 비디오/오디오/게임). 영상전화나 영상회의를 통해 멀리 떨어져 있는 사람과 이야기할 수 있고, 은행결재도 집에서 하며(홈뱅킹), 상품정보나 환자의 상태를 컴퓨터 화면을 통해 보면서 구매 또는 진료할 수 있다(홈쇼핑, 원격진료). 또한 기업간의 상거래 문서나 영상정보등이 전자화되고(전자데이타 교환, 전자거래, 데이타베이스), 학교의 강의도 집에서 들으며(원격강의), 재택근무까지 가능하다.In recent years, research and development for digital video / audio services have been actively conducted worldwide. In particular, efforts have been made not only to transmit information in one direction such as conventional television but also to provide various services in two directions through communication channels. For example, high-definition television (HD-TV) with large screen and stereoscopic sound can make you feel the impression in a movie theater, and you can order and enjoy the TV program, music, and games you want (on-demand video / audio / game). ). You can talk to people who are far away through video calls or video conferencing, make bank payments at home (home banking), and purchase or treat while looking at product information or patient status on a computer screen (home shopping, remote medical care). ). In addition, commerce documents and video information between companies are electronicized (e-data exchange, electronic transactions, databases), and school lectures are held at home (remote lectures), and work from home is possible.
이때 정보는 문자, 도형, 음성, 음향, 정지영상, 동영상, 일반데이타등 다양한 형태를 가지며, 주로 영상과 음향을 중심으로 결합된 멀티미디어의 형태로 저장되거나 전송된다. 이들을 단순 변조기술로 처리할 경우 데이타량이 과다하게 되므로 저장이나 전송에 많은 어려움이 있다. 특히, 제한된 통신채널을 이용하므로 데이타의 전송효율을 극대화시키기 위해 고압축율, 즉 데이타를 효과적으로 압축하기 위한 기술이 요구된다. 그러나 압축율이 높은 정보에 오류가 발생하면 중요한 정보가 소실되거나 엉뚱한 정보가 전송되어 수신시스템에 치명적인 영향을 미칠 수 있다. 예를 들면, 전송채널의 비이상적인 특성, 즉 노이즈, 비선형 필터링, 다중경로(Multipath), 도플러쉬프트(Doppler shift) 등에 의해 정보가 왜곡되거나 신호간 간섭(Inter Symbol Interference)이 발생하는 것이다.At this time, the information has various forms such as text, figure, voice, sound, still image, video, and general data, and is mainly stored or transmitted in the form of multimedia combined mainly with image and sound. If they are processed by a simple modulation technique, the amount of data becomes excessive, which causes a lot of difficulties in storage or transmission. In particular, the use of a limited communication channel requires a high compression rate, that is, a technique for effectively compressing data in order to maximize data transmission efficiency. However, if an error occurs in the information with high compression rate, important information may be lost or wrong information may be transmitted, which may have a fatal effect on the receiving system. For example, information may be distorted or inter-symbol interference may occur due to non-ideal characteristics of the transmission channel, that is, noise, nonlinear filtering, multipath, and Doppler shift.
이러한 오류를 보상해 주기 위해 종래에는 오류정정부호(Error Correcting Code)를 부가하기도 하고, 격자부호변조(Trellis Coded Modulation)기법 등을 도입하기도 하였다. 최근에는 도심내의 무선채널과 같이 잡음이 많은 전송로를 사용하는 경우까지 확대되고 있으므로 오류 발생시의 대책 마련이 중요한 문제로 대두되고 있다. 종래의 MPEG(Moving Picture Experts Group) 복호화장치는 압축 부호화되어 전송되는 비트열(Bit stream)을 복호화한 후 이 영상데이타와 부호화장치로부터 전송된 움직임 벡터를 이용하여 원래의 데이타를 복원해낸다. 이때 전송채널을 통과하면서 오류가 발생하면 손상된 구획의 영상을 복구하여 수신측에서 오류가 발생한 것을 느끼지 못하도록 한다.In order to compensate for such an error, an error correcting code has been added, and a trellis coded modulation technique has been introduced. In recent years, it has been extended to the case of using a noisy transmission path such as a wireless channel in the city, and therefore, it is important to prepare a countermeasure in case of an error. A conventional MPEG (Moving Picture Experts Group) decoding apparatus decodes a bit stream transmitted by compression encoding and then restores original data using the image data and a motion vector transmitted from the encoding apparatus. At this time, if an error occurs while passing through the transmission channel, the image of the damaged section is recovered so that the receiver does not feel that an error has occurred.
이를 위해서는 먼저 한 프레임의 영상을 몇 개의 구획단위로 세분한 후, 이들 중 손상된 구획을 검출하여 그 구획에 대한 움직임 벡터를 구한다. 이 벡터를 이용하여 손상된 구획과 가장 유사한 구획을 기준프레임에서 찾은 후 그 영상으로 손상된 구획을 대체한다. 이와 같이 오류가 발생한 구획의 영상을 복구할 때 사용되는 움직임 벡터는 손상된 구획에 인접한 구획을 이용하여 구하였다. 즉, 손상된 구획을 둘러싼 주변 구획들(예를 들어, 상/하/좌/우/대각선 방향에 위치한 구획들 중 전체 또는 일부)의 움직임 벡터를 평균하여 손상된 구획의 움직임 벡터를 구하는 것이다. 또한 중간값 필터(Median Filter)를 사용하여 상기 주변 구획들의 움직임 벡터에 대해 중간값을 취한 후 이를 이용하는 방법을 사용하기도 하였다.To do this, first, the image of one frame is subdivided into several partition units, and the damaged sections are detected from these frames to obtain a motion vector for the partition. The vector is used to find the partition that most closely resembles the damaged partition in the reference frame, and then replace the damaged partition with the image. As such, the motion vector used to recover the image of the section in which the error occurred is obtained using the section adjacent to the damaged section. That is, the motion vector of the damaged partition is obtained by averaging the motion vectors of the surrounding partitions (for example, all or some of the partitions located in the up / down / left / right / diagonal directions) surrounding the damaged partition. Also, a median filter is used to take a median of the motion vectors of the neighboring sections and then use the median filter.
그러나 이러한 종래의 방식은 손상된 구획을 둘러싼 주변 구획들에 움직임 벡터가 존재하지 않는 경우 활용할 수 없다는 문제점이 있었다. 일예로, 움직임 벡터는 기준 프레임에서 현재 프레임과 가장 유사한 부분을 나타내는 정보이므로 인트라(Intra)로 부호화되어 움직임 정보가 전송되지 않는 경우에는 활용할 수 없는 것이다.However, this conventional method has a problem in that it cannot be utilized when the motion vector does not exist in the peripheral partitions surrounding the damaged partition. For example, since the motion vector is information representing a portion most similar to the current frame in the reference frame, the motion vector cannot be utilized when the motion information is not transmitted because it is encoded as Intra.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 동영상을 압축, 전송할 때 발생하는 오류에 의해 손상된 영상을 시간축상에서 인접한 영상으로 대체, 복구하여 전송된 영상의 화질을 개선할 수 있도록 한 움직임 추정에 기초한 시간예측 오류 은폐방법 및 장치를 제공하는데 있다.The present invention is to solve the above-mentioned conventional problems, an object of the present invention is to replace the image damaged by the error occurred when compressing and transmitting the image to the adjacent image on the time axis to improve the quality of the transmitted image The present invention provides a method and apparatus for concealing time prediction error based on a motion estimation.
본 발명의 다른 목적은 손상된 구획을 제외한 주변 구획에 대해 움직임 벡터를 추정하고 이 벡터에 의해 복구된 손상 구획과 주변 구획간의 불연속을 줄여 수신측에서 오류를 감지하지 못하도록 한 움직임 추정에 기초한 시간예측 오류 은폐방법 및 장치를 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to estimate a motion vector for a neighboring partition except for a damaged partition, and to reduce the discontinuity between the damaged partition and the neighboring partition recovered by the vector, thereby predicting a motion based on the motion estimation based on the motion estimation to prevent an error from being detected at the receiving end. To provide a method and apparatus for concealment.
도 1은 본 발명의 움직임 추정에 기초한 시간예측 오류 은폐방법을 채용한 영상데이타 복호화장치의 개략적인 구성을 나타낸 블럭도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a video data decoding apparatus employing a time prediction error concealment method based on motion estimation of the present invention.
도 2는 본 발명의 움직임 추정부에서 손상된 구획에 대한 움직임 벡터를 추정하는 방법을 예로 들어 나타낸 화면 상태도,2 is a screen state diagram showing an example of a method for estimating a motion vector for a damaged section in the motion estimation unit of the present invention;
도 3은 임의의 모양을 갖는 손상 구획과 주변 구획들로 이루어진 영역을 나타낸 화면 상태도.3 is a screen state diagram showing a region consisting of damage sections and peripheral sections having an arbitrary shape;
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※ Explanation of code for main part of drawing
5 : 프레임 메모리 6 : 움직임 보상부5: frame memory 6: motion compensator
7 : 움직임 추정부 8 : 오류 은폐부7: motion estimation unit 8: error concealment unit
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 움직임 추정에 기초한 시간예측 오류 은폐방법은 손상 구획과 그에 인접한 주변 구획들로 이루어진 하나의 영역을 설정하고 기준프레임내 탐색영역에 있는 대상부분과 상기 설정된 영역에서 손상 구획을 제외한 나머지 영역간의 차이를 산출하여 움직임 벡터를 추정하는 제 1단계, 및 기준프레임 영상에서 움직임 벡터가 지정하는 손상된 구획위치에 해당하는 영상을 읽어와 손상된 구획의 영상값으로 대체하고 복구된 손상 구획과 주변 구획들간의 불연속을 줄여 오류를 은폐하는 제 2과정으로 이루어진다.In order to achieve the above object, a time prediction error concealment method based on the motion estimation of the present invention sets a region consisting of a damaged partition and adjacent neighboring partitions, and includes a target portion and a set region in a search region in a reference frame. The first step of estimating the motion vector by calculating the difference between the remaining regions except the damaged section, and reading the image corresponding to the damaged partition position specified by the motion vector from the reference frame image, replacing the image with the damaged section The second step is to conceal the error by reducing the discontinuity between the damaged and surrounding compartments.
또한 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 움직임 추정에 기초한 시간예측 오류 은폐장치는 프레임 메모리로부터 기준프레임의 탐색영역상의 대상부분과 상기 설정된 영역을 읽어 움직임 벡터를 추정하는 움직임 추정부를 구비한다. 이 움직임 추정부는 손상된 구획과 그에 인접한 주변 구획들로 이루어진 하나의 영역을 설정하고 기준프레임내 탐색영역에 있는 대상부분과 상기 설정된 영역에서 손상 구획을 제외한 나머지 영역간의 차이를 산출한다. 움직임 추정부의 움직임 벡터는 오류 은폐부로 입력된다. 오류 은폐부는 기준프레임 영상에서 움직임 벡터가 지정하는 손상된 구획위치에 해당하는 영상을 읽어와 손상된 구획의 영상값으로 대체하고 복구된 손상 구획과 주변 구획들간의 불연속을 줄여 오류를 은폐한다.In addition, the time prediction error concealment apparatus based on the motion estimation of the present invention for achieving the above object includes a motion estimation unit for estimating a motion vector by reading the target portion on the search region of the reference frame and the set region from the frame memory. The motion estimating unit sets a region consisting of a damaged section and adjacent neighboring sections, and calculates a difference between the target portion in the search region in the reference frame and the remaining region except the damaged section in the set region. The motion vector of the motion estimation unit is input to the error concealment unit. The error concealment unit conceals the error by reading the image corresponding to the damaged partition location specified by the motion vector from the reference frame image and replacing it with the image value of the damaged partition, and reducing the discontinuity between the recovered damaged partition and the surrounding partitions.
이하, 첨부된 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 2 as follows.
도 1은 본 발명의 움직임 추정에 기초한 시간예측 오류 은폐방법을 채용한 영상데이타 복호화장치의 개략적인 구성을 나타낸 블럭도이다. 부호 10은 통상적으로 사용되는 복호화장치이며, 본 발명은 복호화장치(10)의 출력단에 시간예측 오류 은폐기능 블럭을 부가한 형태이다. 부호 1은 가변길이 복호화부로, 런(연속되는 0의 개수)과 레벨(연속된 0 바로 뒤에 오는 0이 아닌 임의의 값)을 묶어 하나의 부호로 만든 영상데이타를 입력받는다. 가변길이 복호화부(1)는 부호화된 상태로 입력되는 데이타를 부호화의 역과정을 통해 복호화하여 영상데이타를 신장시킨다. 가변길이 복호화부(1)의 출력단에는 역양자화부(2)가 연결되어, 부호화장치로부터 전송된 양자화 레벨신호에 따라 영상데이타를 주파수 영역의 변환계수로 역양자화한다. 역양자화부(2)에서 출력된 변환계수들은 역 DCT(Discrete Cosine Transform)부(3)로 입력되고, 여기서 공간영역의 영상데이타로 역 이산여현 변환된다.1 is a block diagram showing a schematic configuration of a video data decoding apparatus employing a time prediction error concealment method based on motion estimation according to the present invention.
이때 역 DCT부(3)에서 역변환된 영상데이타는 부호화장치에서 산출되는 오차데이타에 상응하는 재생 오차데이타로, 이 데이타는 가산기(4)로 입력된다. 한편, 본 발명의 복호화장치는 복호화된 상태로 궤환되는 영상데이타를 프레임 단위로 저장하는 프레임 메모리(5)를 구비한다. 프레임 메모리(5)의 출력단에는 움직임 보상부(6)와 움직임 추정부(7)가 각각 연결되는데, 이때 움직임 보상부(6)에는 부호화장치의 움직임 추정부로부터 전송된 움직임 벡터가 입력된다. 움직임 보상부(6)는 프레임 메모리(5)에 저장된 프레임 단위의 영상데이타에서 전송된 움직임 벡터에 상응하는 소정 크기의 블럭데이타를 독출하여 가산기(4)로 공급한다. 가산기(4)는 역 DCT부(3)에서 출력된 영상데이타와 움직임 보상부(6)에서 출력된 블럭데이타를 가산하여 복원된 영상데이타를 오류 은폐부(8)로 출력한다. 이때 출력된 복원 영상데이타(가산기(4)의 출력데이타)중 기준프레임으로 사용될 것은 차후 움직임 보상을 위해 프레임 메모리(5)에 저장된다.At this time, the video data inversely transformed by the
본 발명의 특징부는 움직임 추정부(7)와 오류 은폐부(8)이다. 움직임 추정부(7)는 손상된 구획과 그에 인접한 주변 구획들로 이루어진 하나의 영역을 설정하고 프레임 메모리(5)로부터 읽어온 기준프레임내 탐색영역에 있는 대상부분과, 오류 은폐부(8)에 의해 입력되는 상기 설정된 영역간의 차이를 산출한다. 이와 같이 움직임 벡터를 추정할 때 손상된 구획이나 주변 구획중 오류가 발생한 구획에 의해 발생하는 영역간의 차이값은 계산에서 제외한다. 움직임 추정부(7)는 탐색영역내의 대상부분의 위치를 순차적으로 프레임 메모리(5)에 입력하여 해당부분 데이타를 입력받으며, 상기 설정된 영역과의 차이가 최소화되는 영역데이타를 오류 은폐부(8)로 출력한다.The features of the invention are the motion estimator 7 and the error concealment 8. The motion estimating unit 7 sets a region consisting of a damaged section and neighboring sections adjacent thereto, and by means of an
오류 은폐부(8)는 입력된 기준프레임내 영상중에서 추정된 움직임 벡터가 지정하는 손상된 구획위치에 해당하는 영상을 손상된 구획의 영상값으로 대체하고 복구된 손상 구획과 주변 구획들간의 불연속을 줄여 오류를 은폐한다. 통상적으로 기준프레임으로 사용하기 위해 복원된 영상데이타(가산기(4)의 출력데이타)가 프레임 메모리(5)에 저장된다. 그러나 본 발명의 다른 실시예로서, 도 1에 점선으로 표시된 것과 같이, 오류은폐 처리까지 마친 오류 은폐부(8)의 출력데이타를 기준프레임으로 사용하도록 하고, 이를 프레임 메모리(5)에 저장하도록 구성할 수 있다. 이와 같은 방법은 전송측의 부호화장치와 수신측의 복호화장치간에, 기준프레임이 상이한 문제가 있지만, 전송 데이타의 에러가 특별히 많은 경우 이와 같은 구성이 유용할 경우가 있다.The
이와 같이 동작하는 영상데이타 복호화장치에 있어서, 상기 움직임 추정부(7)와 오류 은폐부(8)에서 수행하는 움직임 추정에 기초한 시간예측 오류 은폐방법을 설명하면 다음과 같다.In the image data decoding apparatus operating as described above, a time prediction error concealment method based on the motion estimation performed by the motion estimation unit 7 and the
시간예측 오류 은폐방법이란 기준프레임내 적절한 위치의 데이타를 가져와 손상된 부분을 채워넣는 기법이다. 이를 위해서는 먼저 손상된 부분을 검출해야 하는데, 도 1의 복호화장치에서는 도시되지 않았지만 오류 검출회로에서 부호화장치로부터 전송된 영상 부호열을 입력받아 손상된 구획을 검출한다. 오류 은폐부(8)는 검출된 손상 구획에 대해 이 구획의 원래 정보와 가장 유사한 구획을 기준프레임에서 찾아 대체한다. 이 경우 화면내에서 움직임이 없는 부분, 특히 배경부분의 손실에 대해서는 거의 완벽하게 원래의 정보를 재생할 수 있다.Temporal prediction error concealment is a technique to fill in the damaged part by taking the data at the proper position in the reference frame. To this end, a damaged portion must first be detected. Although not illustrated in the decoding apparatus of FIG. 1, an error detection circuit receives an image code string transmitted from an encoding apparatus and detects a damaged portion. The
그러나 움직임이 있는 부분에 대해서는 기준프레임의 데이타중에서 현재의 손상된 부분과 가장 유사한 부분을 가져와야 한다. 이를 위해서는 기준프레임에서 현재 프레임의 해당부분과 가장 유사한 부분을 나타내는 움직임 벡터가 필요하다. 그러나 움직임 벡터를 전송하기 위한 특별한 전송구조를 사용하지 않으면 오류가 발생하였을 경우 움직임 벡터 역시 손실되므로 복호화장치에서 다시 손상된 구획의 움직임 벡터를 추정해야 한다.However, for the moving part, the most similar part of the current damaged part of the reference frame data should be taken. To this end, a motion vector representing a portion of the reference frame most similar to the corresponding portion of the current frame is required. However, if a special transmission structure for transmitting a motion vector is not used, the motion vector is also lost when an error occurs. Therefore, the decoder must estimate the motion vector of the damaged partition again.
도 2는 본 발명의 움직임 추정부(7)에서 손상된 구획에 대한 움직임 벡터를 추정하는 방법을 예로 들어 나타낸 화면 상태도이다. 도 2에서 손상된 구획(a)은 설명의 편의를 위해 사각형으로 표시하였으나, 일반적으로 임의의 모양을 지닐 수 있다. 먼저, 손상된 구획(a)에 인접한 주변 구획들을 포함하는 영역(b)을 설정한다. 다음에, 설정된 영역(b), 즉 손상된 구획(a)을 둘러싼 N개의 구획들을 하나의 영역으로 묶어 이 영역(b)에 대해 움직임을 추정한다. 이때 손상된 구획(a)이나 주변 구획중에서 오류가 발생한 구획에 해당하는 부분은 계산에서 제외한다. 통상적으로 N은 8, 즉 손상된 구획(a)의 상, 하, 좌, 우, 대각선 방향에 각각 위치한 8개의 주변 구획들로 가정하지만, 반드시 8로 제한되는 것은 아니다. 또한 손상된 구획(a)이나 주변구획(b)도 반드시 사각형일 필요는 없고, 도 3과 같이 임의의 모양일 수 있다. 이와 같이 임의의 형태가 될 경우는 통상적으로 부호화 단위가 되는 하나의 객체의 형태를 갖는다.2 is a screen state diagram illustrating an example of a method of estimating a motion vector for a damaged section in the motion estimation unit 7 of the present invention. In FIG. 2, the damaged section (a) is shown as a rectangle for convenience of description, but may generally have any shape. First, the area b containing the peripheral compartments adjacent to the damaged compartment a is set. Next, the set area b, that is, the N partitions surrounding the damaged partition a, are grouped into one area to estimate the motion with respect to this area b. At this time, the portion of the damaged compartment (a) or the neighboring compartments, which is an error compartment, is excluded from the calculation. Normally N is assumed to be 8, i.e., eight peripheral compartments each located in the up, down, left, right and diagonal directions of the damaged compartment (a), but are not necessarily limited to eight. In addition, the damaged compartment (a) or the peripheral compartment (b) does not necessarily have to be rectangular, but may have any shape as shown in FIG. 3. In this case, the arbitrary form has a form of one object which is a coding unit.
이와 같이 설정된 영역(b)의 움직임 벡터를 추정하기 위해서는 기준프레임내 탐색영역에 있는 대상부분과 상기 주어진 영역(b)간의 차이, 즉 상관도를 계산한다. 여기서, "차이"란 두 영역간의 유사도를 지수화하는 측정단위로, "자승오차의 합(Summed Squared Difference)"이나 "절대오차의 합(Summed Absolute Difference)"등의 계산식을 사용하여 산출한다. 이와 같이 주어진 영역간의 차이를 산출할 때 주어진 영역(b)내의 손상된 구획(a)에 의해서 발생하는 영역간의 차이값을 제외하고 나머지 값을 산출하면 손상된 구획을 제외한 인접 구획들(b-a)에 대한 움직임 벡터를 추정할 수 있다.In order to estimate the motion vector of the region b set as described above, a difference, that is, a correlation between the target portion in the search region in the reference frame and the given region b, is calculated. Here, the "difference" is a unit of measurement for indexing the similarity between the two regions, and is calculated using a calculation formula such as "sum sum squared difference" or "sum sum absolute difference". Thus, when calculating the difference between the given areas, except for the difference between the areas caused by the damaged partition (a) in the given area (b), the remaining values are calculated. The vector can be estimated.
본 발명의 시간예측 오류 은폐장치에서 사용하는 기준프레임은 현재 복호화하는 영상보다 시간적으로 앞서거나 뒤진 영상으로서, 통상적으로 복호화한 후 시간예측 오류 은폐나 기타의 후처리 과정을 거치지 않은 데이타이다. 이 경우 기준프레임은 송신측에서 사용한 것과 동일한 것이 된다. 그러나 본 발명의 또다른 실시예로서, 영상 복호화후 시간예측 오류 은폐처리나, 화질개선을 위한 기타 후처리 과정까지 통과한 데이타를 기준프레임으로 사용하도록 할 수 있다. 이 경우 수신측에 저장된 기준프레임은 송신측과 다를 경우가 있지만, 특별히 오류가 많은 경우나 화질이 나빠 기준프레임 자체의 화질이 열악한 경우를 피할 수 있는 장점이 있다.The reference frame used in the time prediction error concealment apparatus of the present invention is an image that is later or later in time than the currently decoded image, and is typically data that has not been subjected to time prediction error concealment or other post-processing after decoding. In this case, the reference frame is the same as that used on the transmitting side. However, as another embodiment of the present invention, data passed through time prediction error concealment after image decoding or other post-processing for image quality improvement may be used as a reference frame. In this case, the reference frame stored in the receiving side may be different from that of the transmitting side, but there is an advantage in that it is possible to avoid the case where the error of the reference frame itself is poor, especially when there are many errors or poor image quality.
보통의 영상에서 손상된 구획을 포함하는 인접 구획의 영상정보들은 기준프레임과 비교하여 크게 달라지지 않으므로 이렇게 주변 구획의 정보만으로 움직임을 추정하여도 원래의 움직임 벡터와 거의 유사한 움직임 벡터를 계산할 수 있다. 도 2에 도시된 것과 같이 움직임 벡터를 추정할 때 기준프레임은 현재의 영상프레임보다 시간적으로 앞서거나(T1>T2) 뒤질 수도 있으며(T2>T1), 현재 프레임을 사용하기 전에 사용 가능하도록 존재해야 한다는 제한밖에는 없다.Since the image information of neighboring partitions including damaged partitions in a normal image is not significantly changed compared to the reference frame, even if the motion estimation is performed using only the information of the neighboring partitions, a motion vector almost similar to the original motion vector can be calculated. When estimating the motion vector as shown in FIG. 2, the reference frame may be temporally ahead (T1> T2) or behind (T2> T1) of the current video frame, and must be available before using the current frame. There is no limit to that.
도 1의 오류 은폐부(8)는 이러한 방법으로 얻어진 움직임 벡터를 이용하여 손상된 구획을 복구한다. 즉, 기준프레임 영상에서 추정된 움직임 벡터가 지정하는 손상된 구획위치에 해당하는 영상을 읽어와 손상된 구획의 영상값으로 대체하는 것이다. 이 경우 복구된 손상 구획과 주변 구획들간의 불연속이 있을 수 있으므로 다음과 같은 방법으로 이를 해소한다. 먼저, 복구된 손상 구획에 인접한 영역(b)에 대해서 도 1의 복호화장치에 의해 정상적으로 복원된 원래의 영상값(A라고 표시)을 구한다. 그리고 기준프레임 영상에서 추정된 움직임 벡터가 지정하는 손상된 구획위치에 인접한 영역(b)에 해당하는 영상값(B라고 표시)을 구한다. 구해진 두 영상값을 처리하여 얻어진 값(C라고 표시)으로 상기 영역(b)의 영상값을 대체하면 불연속을 최대한 줄일 수 있다.The
두 영상값을 처리하는 방법은 여러가지가 있는데, 가장 간단한 것이 A와 B의 가중합이다.There are several ways to process two image values, the simplest being the weighted sum of A and B.
C = weight×A + (1-weight)×BC = weight × A + (1-weight) × B
여기서, 가중치(weight)는 화소의 위치에 따라 가변시킬 수 있다. 예를 들면, 손상된 구획(a)에서 인접 구획(b)의 가장자리로 갈수록 가중치를 작게 해주어 불연속성을 줄여주는 것이다. 아울러 계산에 포함되는 주변 구획들의 형태를 변경시킬 수도 있다. 즉, 주변의 8구획 전부 대신 인접한 일부분의 화소로만 계산을 수행하여 계산량을 감축할 수도 있는 것이다.Here, the weight may vary depending on the position of the pixel. For example, the weight is reduced from the damaged section (a) to the edge of the adjacent section (b) to reduce the discontinuity. It is also possible to change the shape of the surrounding compartments included in the calculation. In other words, the calculation amount may be reduced by performing the calculation only on the pixels of the adjacent part instead of all the eight surrounding areas.
이상에서와 같이 본 발명은 동영상을 압축, 전송할 때 발생하는 오류에 의해 손상된 영상을 시간축상에서 인접한 영상으로 대체, 복구하므로 수신시스템에 미치는 악영향을 없애고 전송된 영상의 주관적/객관적 화질을 상당히 개선할 수 있다. 또한 손상된 구획을 제외한 주변 구획에 대해 움직임 벡터를 추정하고 이 벡터에 의해 복구된 손상 구획과 주변 구획간의 불연속을 줄여 수신측에서 오류를 감지하지 못하도록 하므로 영상정보 통신분야에서 수신자측의 화질 개선을 위해 광범위하게 사용할 수 있는 효과가 있다.As described above, the present invention replaces and repairs a damaged image by an error occurring when compressing and transmitting a video to an adjacent image on a time axis, thereby eliminating adverse effects on a receiving system and significantly improving the subjective and objective image quality of the transmitted image. have. In addition, the motion vector is estimated for the neighboring partitions except the damaged one, and the discontinuity between the damaged and neighboring partitions restored by this vector is reduced so that the receiver cannot detect errors. It can be used widely.
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