KR101418208B1 - 비트율 결정 방법 및 그 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 비트율 제어 방법 및 그 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유의레벨에 따라 비트율을 달리하여 메모리에 저장하는 장치 및 비트율 결정 방법에 관한 것으로, 메모리 공간 제한과 영상정보의 유의레벨에 따른 왜곡 요구를 충족하는 에너지 소비 최소화할 수 있는 효과가 있다.

Description

비트율 결정 방법 및 그 장치{Method and Apparatus for bit rate Allocation}
본 발명은 비트율 제어 방법 및 그 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유의레벨에 따라 비트율을 달리하여 메모리에 저장하는 장치 및 비트율 결정 방법에 관한 것이다.
사회적으로 안전에 대한 관심이 높아짐에 따라 블랙박스 감시 카메라 또는 보안 카메라에 대한 요구가 높아지고 있다.
이러한 일정 영역에 대한 영상정보를 획득하는 장치의 주된 기능은 카메라 영역 내의 나타남 또는 의심 대상과 같은 이벤트를 감지하고, 이러한 이벤트가 사라질 때까지 획득한 영상정보에 따른 데이터를 압축 후 저장하는 것이다.
영상정보를 획득하는 장치는 일반적으로 배터리에 의하여 동력이 공급되기 때문에(예를 들면, 자동차가 몇주동안 주차되거나 배터리에 의해 동작하는 보안 카메라 등) 에너지 소비 감소가 가장 중요한 이슈 중에 하나로 부각되고 있다.
도 1은 이러한 주된 기능을 충족한 종래의 장치를 나타낸 블록도이다. 도 1을 참조하면, 종래의 장치(100)는 덜 중요한 정보를 포함한 프레임의 저장에 따른 에너지 소비를 방지하기 위하여 이벤트 기반(evnet-driven)으로 동작한다.
즉, 이벤트 탐지기(120)를 제외한 다른 기능블록들은 일반적으로 파워-게이트(power-gated)되어 있으며, 이벤트 탐지기(120)가 이벤트를 감지한 경우에만 깨어(wakeup)나 동작한다.
이벤트가 지속되는 동안, 획득되는 영상정보의 유의레벨(significance level)은 다양하다. 예를 들면, 머리 뒤편을 포함하는 영상정보보다 얼굴을 포함하는 영상정보가 더 높은 유의레벨을 가진다.
이러한 유의레벨은 배경 공제(background subtraction), 얼굴탐지와 인식(face detection and recognition), 대상 추적(object tracking) 또는 행동 분석(behavior analysis) 등의 다양한 알고리즘을 통해 측정된다.
측정된 유의레벨의 결과는 비디오 인코더(140)의 비디오 인코딩을 조정하는데 사용될 수 있다.(예를 들면, 유의레벨이 높은 영상정보는 높은 이미지 퀄리티로 인코딩을 수행하는 형식)
일반적으로, 인코딩 프레임의 높은 비트율(bit-rate)과 저압축 효율을 가진 인코딩 구성은 높은 압축 효율을 가지 것에 비하여 적은 수의 전력 소비 유닛이 요구된다.
하지만, 인코더의 비트율이 증가함에 따라 인코딩된 영상정보를 메모리에 저장하는데 요구되는 에너지 소비가 증가한다.
즉, 비디오 인코딩 구성에 관한 에너지 트레이드오프(trade-off)가 있다.
또한, 영상장치에 내장된 메모리는 전체 영상장치의 비용을 낮추기 위하여 제한된 메모리 공간을 가진다.
따라서, 이러한 사항을 고려하기 위하여 인코딩 비트율 결정은 메모리 제한을 만족시켜야 한다.
에너지 최소화하는 인코딩 비트율은 이벤트 발생과 지속의 빈도로 특정되는 이벤트 행동(event behavior)에 의해 의존한다.
하지만, 이벤트 행동은 비결정적이며 비고정적이기 때문에, 기특정된 이벤트 행동에 따른 시간기반 인코딩 비트율 구성은 부정확하고 비효율적인 문제가 있다.
본 발명의 목적은 메모리 공간 제한과 영상정보의 유의레벨에 따른 영상 왜곡 요구 사항을 충족하는 에너지 소비 최소화할 수 있는 비트율 결정 방법 및 그 장치를 제공하는 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 유의레벨에 따라 비트율을 달리하여 저장하는 촬상장치가 제1유의레벨에 상응하는 비트율을 결정하는 방법에 있어서, 획득된 영상정보가 저장될 메모리 공간을 할당하는 단계; 상기 제1유의레벨에 따른 왜곡 요구수준을 만족하되, 상기 제1유의레벨을 가진 영상정보를 저장할 때 에너지 소비가 최소가 되는 상기 제1유의레벨에 상응하는 비트율을 결정하는 단계; 결정한 상기 비트율에 따라 영상정보를 처리하면 할당된 상기 메모리 공간을 초과하는지 판단하는 단계; 및 상기 판단하는 단계에서 초과한다고 판단한 경우, 비트율을 낮췄을 때 에너지 소비 변화율이 가장 작은 제2유의레벨에 상응하는 비트율을 도출하여 상기 제2유의레벨에 상응하는 비트율을 낮추는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 비트율 결정 방법이 제공된다.
바람직하게는, 상기 결정하는 단계는, 상기 제1유의레벨을 가진 영상정보를 비디오 인코딩을 위한 에너지 소비량과 메모리 저장을 위한 에너지 소비량의 합이 최소가 되도록 하는 비트율로 상기 제1유의레벨에 상응하는 비트율을 결정하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 낮추는 단계 이후, 상기 판단하는 단계를 다시 수행하되, 상기 판단하는 단계에서 낮춰진 상기 제2유의레벨에 상응하는 비트율에 따라 영상정보 처리하여 할당된 상기 메모리 공간을 만족하면 비트율을 결정하고, 초과하면 상기 낮추는 단계를 다시 수행하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 영상정보는 구분된 시간영역에서 획득되는 영상정보이고, 상기 구분된 시간영역에서 상기 제1유의레벨을 가진 영상정보 발생확률을 예측하는 단계;를 더 포함하되, 상기 판단하는 단계는, 상기 예측한 영상정보 발생확률에 따라 상기 할당된 메모리 공간을 초과하는지 판단하는 것을 특징으로 한다.
또한, 영상정보를 획득하고, 획득한 영상정보의 유의레벨에 따라 비트율을 달리하여 메모리에 저장하는 촬상장치에 있어서, 구분된 시간영역에서 획득된 영상정보가 저장될 상기 메모리 상의 메모리 공간을 할당하는 메모리 공간 결정부; 및 상기 메모리 공간 결정부가 할당한 메모리 공간을 고려하여 제1유의레벨에 상응하는 비트율을 결정하는 비트율 결정부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 촬상장치가 제공된다.
바람직하게는, 상기 비트율 결정부는, 상기 제1유의레벨에 따른 왜곡 요구수준을 만족하되, 상기 제1유의레벨을 가진 영상정보를 저장할 때 에너지 소비가 최소가 되는 상기 제1유의레벨에 상응하는 비트율을 결정하되, 결정한 상기 비트율에 따라 영상정보를 처리하면 할당된 상기 메모리 공간을 초과하는 경우, 비트율을 낮췄을 때 에너지 소비 변화율이 가장 작은 제2유의레벨에 상응하는 비트율을 도출하여 상기 제2유의레벨에 상응하는 비트율을 낮추는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 구분된 시간영역에서 상기 제1유의레벨을 가진 영상정보 발생확률을 예측하는 이벤트 발생 예측부;를 더 포함하고, 상기 비트율 결정부는 상기 이벤트 발생 예측부가 예측한 영상정보 발생확률에 따라 상기 할당된 메모리 공간을 초과하는지 판단하는 것을 특징으로 한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명은 메모리 공간 제한과 영상정보의 유의레벨에 따른 왜곡 요구를 충족하는 에너지 소비 최소화할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 이벤트 기반 동작하는 영상장치의 블록도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 비트율 결정방법의 순서도.
도 3은 비트율에 따른 에너지 소비량 변화를 보여주는 그래프.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 촬상장치의 블록도.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 비트율 결정방법의 순서도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 비트율 결정방법은 메모리 공간을 할당하는 단계(S220), 비트율 결정하는 단계(S230), 메모리 공간 제한을 만족하는지 판단하는 단계(S240); 및 비트율 수정하는 단계(S250, S260)를 포함하도록 구성된다.
메모리 공간을 할당하는 단계(S220)는 촬상장치가 획득된 영상정보를 저장할 메모리 상에 특정 메모리 공간을 할당하는 단계이다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 촬상장치가 시간영역을 구분하고 구분된 시간영역마다 메모리 공간을 할당한다.
바람직하게는, 메모리 공간의 할당은 아래의 수식과 같이 이뤄질 수 있다.
Figure 112013008934068-pat00001
여기서, i는 구분된 시간영역에서의 순서를 의미하고, Nr은 구분된 시간영역의 총 개수를 의미한다. (즉, i는 1~Nr 사이의 정수)
Figure 112013008934068-pat00002
는 i번째 시간영역에서 남은 메모리 공간을 의미하고,
Figure 112013008934068-pat00003
가 할당되는 메모리 공간을 의미한다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 비트율 결정방법은 구분된 시간영역에서 제1유의레벨을 가진 영상정보가 발생할 확률을 예측하는 단계(S210)를 더 포함한다.
바람직하게는, 예측한 영상정보 발생확률은
Figure 112013008934068-pat00004
로 나타낼 수 있다.
Figure 112013008934068-pat00005
는 i번째 시간영역에서 영상정보 발생확률의 집합으로서,
Figure 112013008934068-pat00006
는 i번째 시간영역에서 j의 유의레벨을 가진 영상정보가 발생할 확률을 의미한다.
비트율 결정하는 단계(S230)는 촬상장치가 특정 유의레벨에 상응하는 비트율을 결정하는 단계이다. 비트율 결정하는 단계(S230)는 촬상장치가 각 유의레벨에 따른 왜곡(distortion) 요구수준을 만족하되, 에너지 소비가 최소가 되는 비트율을 결정한다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 비트율 결정하는 단계(S230)는 특정 유의레벨에 상응하는 비트율을 상기 특정 유의레벨을 가진 영상정보를 비디오 인코딩하기 위한 에너지 소비량과 메모리 저장을 위한 에너지 소비량의 합이 최소가 되는 비트율로 결정한다.
도 3은 비트율에 따른 에너지 소비량 변화를 보여주는 그래프이다. 도 3에서 나타난 바와 같이 비트율이 높아질수록 비디오 인코딩을 위한 에너지 소비량(
Figure 112013008934068-pat00007
)은 감소하고, 메모리 저장을 위한 에너지 소비량(
Figure 112013008934068-pat00008
)은 증가한다. 따라서, 비트율 결정하는 단계(S230)은 비디오 인코딩을 위한 에너지 소비량(
Figure 112013008934068-pat00009
)과 메모리 저장을 위한 에너지 소비량(
Figure 112013008934068-pat00010
)의 합이 최소가 되는 비트율(
Figure 112013008934068-pat00011
)로 특정 유의레벨에 상응하는 비트율을 결정한다.
다시 도 2를 참조하면, 바람직하게는, 비트율 결정하는 단계(S230)는 각 시간영역에 대해 각 유의레벨 별로 비트율을 연산하여 저장된 정보를 이용할 수 있다. 즉, 유의레벨에 따른 왜곡 요구수준이 주어지면, 규정된 시간영역에서의 에너지 최소화 비트율이 연산되는 바 이를 이용한다.
메모리 공간 제한을 만족하는지 판단하는 단계(S240)는 촬상장치가 비트율 결정하는 단계(S230)에서 결정한 비트율로 처리할 경우 메모리 공간을 할당하는 단계(S220)에서 할당한 메모리 공간을 초과하게 되는지 판단한다.
비트율이 결정되면, 결정된 비트율로 처리되는 비트수를 곱하면 필요한 메모리 공간이 도출되는바, 도출된 필요한 메모리 공간과 할당한 메모리 공간을 비교하여 판단한다.
바람직하게는, 메모리 공간 제한을 만족하는지 판단하는 단계(S240)는 촬상장치가 아래의 연산식을 계산하여 판단할 수 있다.
Figure 112013008934068-pat00012
여기서,
Figure 112013008934068-pat00013
는 할당되는 메모리 공간을 의미하고,
Figure 112013008934068-pat00014
는 유의레벨의 수를 의미하며,
Figure 112013008934068-pat00015
는 비트율 결정하는 단계(S230)에서 i번째 시간영역의 j의 유의레벨 가지는 영상정보에 상응하는 비트율로 결정한 값이다.
Figure 112013008934068-pat00016
는 i번째 시간영역의 j의 유의레벨 가지는 영상정보인 비트수를 의미한다.
여기서
Figure 112013008934068-pat00017
는 아래의 연산식을 통해 계산된다.
Figure 112013008934068-pat00018
Figure 112013008934068-pat00019
는 j의 유의레벨을 가지는 영상정보의 초당 프레임수이고,
Figure 112013008934068-pat00020
는 i번째 시간영역에서 j의 유의레벨을 가진 영상정보가 발생할 확률이고,
Figure 112013008934068-pat00021
은 구분된 시간영역의 길이이고,
Figure 112013008934068-pat00022
는 j의 유의레벨을 가지는 영상정보의 넓이이며,
Figure 112013008934068-pat00023
는 j의 유의레벨을 가지는 영상정보의 높이이다.
메모리 공간 제한을 만족하는지 판단하는 단계(S240)에서 할당된 메모리 공간 제한을 만족하면 비트율 결정하는 단계(S230)에서 결정한 비트율을 확정하고 종료한다.
메모리 공간 제한을 만족하는지 판단하는 단계(S240)에서 할당된 메모리 공간 제한을 만족하지 않으면, 비트율 수정하는 단계(S250, S260)를 수행한다.
비트율 수정하는 단계(S250, S260)는 비트율을 낮췄을 때 에너지 소비 변화율이 가장 작은 특정 유의레벨에 상응하는 비트율을 도출하고, 도출된 특정 유의레벨에 상응하는 비트율을 낮춘다. 낮춘 비트율로 다시 메모리 공간 제한을 만족하는지 판단하는 단계(S240)를 수행한다.
바람직하게는, 비트율 수정하는 단계(S250, S260)는 비트율을 낮췄을 때 에너지 소비 변화율이 가장 작은 특정 유의레벨(
Figure 112013008934068-pat00024
)을 도출하는 단계(S250) 및 도출한
Figure 112013008934068-pat00025
의 유의레벨에 상응하는 비트율을 낮추는 단계(S260)를 포함한다.
Figure 112013008934068-pat00026
인 유의레벨을 도출하는 단계(S250)는 아래의 수학식을 통해 연산되는
Figure 112013008934068-pat00027
가 가장 작은 j를
Figure 112013008934068-pat00028
으로 도출한다.
Figure 112013008934068-pat00029
Figure 112013008934068-pat00030
은 비트율을 낮춤으로써 변화되는 비트율의 차이이고,
Figure 112013008934068-pat00031
는 i번째 시간영역의 j의 유의레벨 가지는 영상정보에 상응하는 비트율이고,
Figure 112013008934068-pat00032
는 i번째 시간영역의 j의 유의레벨을 가지는 영상정보에 대한 평균 왜곡 요구수준이며,
Figure 112013008934068-pat00033
는 A의 비트율을 가지고 B의 왜곡 요구수준을 가진 i번째 시간영역의 j의 유의레벨을 가지는 영상정보를 처리하는데 소비되는 에너지이다. 즉,
Figure 112013008934068-pat00034
는 i번째 시간영역의 j의 유의레벨 가지는 영상정보에 상응하는 비트율을 한 수준 낮췄을 때(비트율은 이산적으로 결정된다고 가정) 변화되는 에너지 소비량을 의미한다.
따라서, 본 발명은 메모리 공간 제한을 만족하면서 에너지 소비를 최소화하는 비트율을 결정할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 촬상장치의 블록도이다. 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 촬상장치는 구분된 시간영역에서 획득한 영상정보가 저장될 메모리 상의 메모리 공간을 할당하는 메모리 공간 결정부(420) 및 메모리 공간 결정부(420)가 할당한 메모리 공간을 고려하여 특정 유의레벨에 상응하는 비트율을 결정하는 비트율 결정부(430)를 포함하는 제어부(400)를 가진다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 촬상장치는 구분된 시간영역에서 특정 유의레벨을 가진 영상정보가 발생할 확률을 예측하는 이벤트 발생 예측부(410)를 더 포함한다.
이벤트 발생 예측부(410)는 도 2를 통해 설명한 바와 같이 구분된 시간영역에서 특정 유의레벨을 가진 영상정보가 발생할 확률을 예측한다.
메모리 공간 결정부(420)는 도 2를 통해 설명한 바와 같이 구분된 시간영역에서 획득하는 영상정보를 저장할 메모리 공간을 할당한다.
비트율 결정부(430)는 도 2를 통해 설명한 바와 같이 특정 유의레벨에 상응하는 비트율을 결정한다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 촬상장치는 제어부(400)의 제어를 받아 영상정보 획득부에서 획득한 영상정보를 인코딩하고 메모리에 저장하여 메모리 공간제약을 만족하면서 에너지 소비를 최소화할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예 및 응용예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예 및 응용예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.
410 : 이벤트 발생 예측부 420 : 메모리 공간 결정부
430 : 비트율 결정부

Claims (7)

  1. 유의레벨에 따라 비트율을 달리하여 저장하는 촬상장치가 제1유의레벨에 상응하는 비트율을 결정하는 방법에 있어서,
    구분된 시간영역에서 획득된 영상정보가 저장될 메모리 공간을 할당하는 단계;
    상기 제1유의레벨에 따른 왜곡 요구사항을 만족하되, 상기 제1유의레벨을 가진 영상정보를 저장할 때 에너지 소비가 최소가 되는 상기 제1유의레벨에 상응하는 비트율을 결정하는 단계;
    상기 구분된 시간영역에서 상기 제1유의레벨을 가진 영상정보 발생확률을 예측하는 단계;
    상기 예측한 영상정보 발생확률에 기초하여, 결정한 상기 비트율에 따라 영상정보를 처리하면 할당된 상기 메모리 공간을 초과하는지 판단하는 단계; 및
    상기 판단하는 단계에서 초과한다고 판단한 경우, 비트율을 낮췄을 때 에너지 소비 변화율이 가장 작은 제2유의레벨에 상응하는 비트율을 도출하여 상기 제2유의레벨에 상응하는 비트율을 낮추는 단계;를 포함하는 것
    을 특징으로 하는 비트율 결정 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 결정하는 단계는,
    상기 제1유의레벨을 가진 영상정보를 비디오 인코딩을 위한 에너지 소비량과 메모리 저장을 위한 에너지 소비량의 합이 최소가 되도록 하는 비트율로 상기 제1유의레벨에 상응하는 비트율을 결정하는 것
    을 특징으로 하는 비트율 결정 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 낮추는 단계 이후, 상기 판단하는 단계를 다시 수행하되,
    상기 판단하는 단계에서 낮춰진 상기 제2유의레벨에 상응하는 비트율에 따라 영상정보 처리하여 할당된 상기 메모리 공간을 만족하면 비트율을 결정하고, 초과하면 상기 낮추는 단계를 다시 수행하는 것
    을 특징으로 하는 비트율 결정 방법.
  4. 삭제
  5. 영상정보를 획득하고, 획득한 영상정보의 유의레벨에 따라 비트율을 달리하여 메모리에 저장하는 촬상장치에 있어서,
    구분된 시간영역에서 획득된 영상정보가 저장될 상기 메모리 상의 메모리 공간을 할당하는 메모리 공간 결정부;
    제1유의레벨에 따른 왜곡 요구사항을 만족하되, 상기 제1유의레벨을 가진 영상정보를 저장할 때 에너지 소비가 최소가 되는 상기 제1유의레벨에 상응하는 비트율을 결정하는 비트율 결정부;및
    상기 구분된 시간영역에서 상기 제1유의레벨을 가진 영상정보 발생확률을 예측하는 이벤트 발생 예측부;를 포함하는 것
    을 특징으로 하고,
    상기 비트율 결정부는,
    상기 이벤트 발생 예측부에서 예측한 상기 영상정보 발생확률에 기초하여, 결정한 상기 비트율에 따라 영상정보를 처리하면 할당된 상기 메모리 공간을 초과한다고 판단한 경우, 비트율을 낮췄을 때 에너지 소비 변화율이 가장 작은 제2유의레벨에 상응하는 비트율을 도출하여 상기 제2유의레벨에 상응하는 비트율을 낮추는 것
    을 특징으로 하는 촬상장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
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