KR20000001340A - Apparatus and method to encode moving image utilizing same shape information - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 화면 간에 영상 개체의 모양이 전체적 혹은 부분적으로 유사하다고 판별되면 해당 모양에 대해 부호화를 하지 않고 모양이 유사하다는 사실을 단지 알려주는 것에 의해 부호화 비트수를 줄이는 모양 부호화에 관한 것으로, 특히 전송 대역폭(band width)의 크기에 따라 모양의 유사성(similarity)에 대한 판별 기준이 가변되는 모양 부호화 장치 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to shape coding which reduces the number of coded bits by only indicating that shapes are similar without encoding the corresponding shapes when it is determined that the shapes of the image objects are similar in whole or in part. The present invention relates to a shape encoding apparatus and a method of determining a criterion for the similarity of shapes according to the size of a bandwidth.
여기서 영상 개체란 특성이 비슷한 성질을 갖고 있는 화소(picture element)의 집합으로서 화면 상에는 어떤 모양을 갖는 화면 영역으로 표현된다.Here, the image object is a set of pixels (picture elements) having similar properties, and is represented as a screen area having a certain shape on the screen.
종래 기술은 MPEG-4(Moving Picture Expert Group-4) 국제 표준화 작업 내용과 같이 모양은 알파(alpha) 평면으로 표현하고 질감은 화소(picture element)값으로 표현한 후에 각각을 화면내의 임의의 개수의 화소들로 구성된 모든 블록에 대하여 블록별로 부호화하는데 있어서 화면 간에 영상 개체의 모양이 변하지 않는 경우에 해당 블록별로 모양이 동일하다는 정보를 매번 부호화하는 방법이었다.The prior art expresses the shape in the alpha plane and the texture in the picture element value as shown in the Moving Picture Expert Group-4 (MPEG-4) international standardization work. In the case where the shape of the image object does not change between screens in encoding all the blocks composed of the blocks, the information of the same shape for each block is encoded every time.
또한 종래 기술은 모양의 윤곽선을 부호화하는데 있어서 화면 간에 영상 개체의 전체 모양이 크게 변하지 않는 경우에 모양이 동일한 것으로 간주하고 모양 정보를 부호화하는 대신에 모양이 동일하다는 정보만 부호화함으로써 비트수를 줄이는 방법이었다.In addition, the conventional technique is to reduce the number of bits by encoding only the information that the shape is the same, instead of encoding the shape information in the case of encoding the contour of the shape when the overall shape of the image object does not change significantly between screens It was.
그러나 이들 방법은 모양 정보 대신에 모양이 동일하다는 정보만 부호화 함으로써 부호화 비트수를 줄이는 것은 가능하지만 전송 대역폭의 변화를 고려하지 않고 모양의 유사성을 결정하기 때문에 고정 전송 대역폭을 갖는 전송 환경에서는 유용하게 사용될 수 있는 반면에 인터넷과 같이 전송 대역폭이 수시로 변하는 전송 환경에서 출력 부호화 비트수를 가변 시켜야 하는 경우에 적절하게 대처하지 못하는 문제점을 갖고 있었다.However, these methods can reduce the number of coded bits by encoding only information of the same shape instead of shape information, but are useful in a transmission environment having a fixed transmission bandwidth because the shape similarity is determined without considering the change in the transmission bandwidth. On the other hand, there is a problem in that it is not appropriate to cope with the case where the number of output coded bits needs to be changed in a transmission environment in which the transmission bandwidth changes frequently, such as the Internet.
따라서, 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은, 화면 간에 영상 개체의 모양이 전체적 혹은 부분적으로 유사하다고 판별되면 해당 모양에 대해 부호화를 하지 않고 모양이 유사하다는 사실을 단지 알려주는 것에 의해 부호화 비트수를 줄이는 모양 부호화에 있어서, 전송 대역폭의 크기에 따라 모양의 유사성에 대한 판별 기준이 가변되는 부호화 장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention devised to solve the above-described problems is to inform the fact that the shapes are similar without encoding the corresponding shapes if it is determined that the shapes of the image objects are similar in whole or in part. Accordingly, an object of the present invention is to provide an encoding apparatus and method for determining shape similarity according to the size of a transmission bandwidth in shape coding which reduces the number of encoded bits.
도 1 은 본 발명의 일실시예에 따른 동일한 모양 정보를 이용한 동영상 부호화 장치의 구성도.1 is a block diagram of a video encoding apparatus using the same shape information according to an embodiment of the present invention.
도 2 는 본 발명의 일실시예에 따른 동일한 모양 정보를 이용한 동영상 부호화 방법의 흐름도.2 is a flowchart of a video encoding method using the same shape information according to an embodiment of the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings
111 : 모양 및 질감 정보 추출부 112 : 모양 유사성 판별부111: shape and texture information extraction unit 112: shape similarity determination unit
113 : 모양 부호화부 114 : 질감 부호화부113: shape encoder 114: texture encoder
115 : 부호화 데이터 조합부 116 : 전송 대역폭 조사부115: coded data combination unit 116: transmission bandwidth investigation unit
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는, 외부로부터 입력되는 영상 개체 데이터로부터 모양 정보와 질감 정보를 추출하기 위한 모양 및 질감 정보 추출 수단; 전송 트래픽 상태를 조사하여 가용한 전송 대역폭을 알아내기 위한 전송 대역폭 조사 수단; 상기 전송 대역폭 조사 수단으로부터 가용한 전송 대역폭 정보를 입력받아 유사성 결정 기준을 설정하여 화면 간에 영상 개체의 모양이 유사한지를 판단하기 위한 모양 유사성 판별 수단; 질감 정보를 입력받아 부호화하기 위한 질감 부호화 수단; 상기 모양 유사성 판별 수단으로부터 입력되는 판별 데이터에 따라 상기 모양 및 질감 정보 추출 수단으로부터 입력되는 모양 정보를 부호화하기 위한 모양 부호화 수단; 및 상기 질감 부호화 수단으로부터 입력되는 질감 부호화 데이터와 상기 모양 부호화 수단으로부터 입력되는 모양 부호화 데이터를 조합하기 위한 부호화 데이터 조합 수단을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.The apparatus of the present invention for achieving the above object, the shape and texture information extraction means for extracting the shape information and texture information from the image object data input from the outside; Transmission bandwidth investigation means for investigating transmission traffic conditions to find available transmission bandwidths; Shape similarity determining means for determining whether or not the shapes of the image objects are similar between screens by receiving the available transmission bandwidth information from the transmission bandwidth investigation means and setting similarity determination criteria; Texture encoding means for receiving and encoding texture information; Shape encoding means for encoding shape information input from said shape and texture information extracting means in accordance with the discrimination data input from said shape similarity determining means; And coded data combining means for combining the texture coded data input from the texture coding means and the shape coded data input from the shape coding means.
또한, 본 발명의 방법은, 입력받은 영상 개체에 대하여 모양 정보와 질감 정보로 구분하는 제 1 단계; 모양 유사성 판별 기준에 따라 모양이 유사하지않으면 모양 부호화를 수행하고, 모양이 유사하면 모양 부호화를 수행하지 않는 제 2 단계; 및 부호화 데이터를 조합하여 출력하는 제 3 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.In addition, the method of the present invention, the first step of separating the shape information and texture information for the received image object; A second step of performing shape coding if the shapes are not similar according to the shape similarity discrimination criterion, and not performing shape coding if the shapes are similar; And a third step of combining and outputting the encoded data.
이하, 도 1 내지 도 2 를 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, a preferred embodiment according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
본 발명은 인터넷과 같이 전송 대역폭이 수시로 변하는 전송 환경에서 동영상의 전송 중에 가용 전송 대역폭이 작아지면 그에 따라 모양의 유사성에 대한 판별 기준을 완화하여 어느 정도 비슷한 모양도 동일한 모양으로 간주하여 처리함으로써 부정확한 모양 정보의 전송에 따라 화질(picture quality)은 어느 정도 저하시키지만 작아진 전송 대역폭에 맞추어 부호화 비트수를 출력할 수 있는 효과를 갖게 된다. 반대로 가용 전송 대역폭이 커지면 모양의 유사성에 대한 판별 기준이 강화되어 상대적으로 커진 전송 대역폭 만큼 화질을 보장하는 효과를 갖게 된다.According to the present invention, if the available transmission bandwidth decreases during transmission of a video in a transmission environment in which the transmission bandwidth changes frequently, such as the Internet, the criteria for determining the similarity of shapes are alleviated, so that some similar shapes are regarded as the same shape. According to the transmission of the shape information, the picture quality is reduced to some extent, but the number of coded bits can be output in accordance with the smaller transmission bandwidth. On the contrary, as the available transmission bandwidth increases, the criterion for the similarity of shapes is strengthened, thereby ensuring the image quality as much as the relatively larger transmission bandwidth.
도 1 은 본 발명의 일실시예에 따른 동일한 모양 정보를 이용한 동영상 부호화 장치의 구성도이다.1 is a block diagram of a video encoding apparatus using the same shape information according to an embodiment of the present invention.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 동일한 모양 정보를 이용한 동영상 부호와 장치는, 영상 개체 데이터로부터 모양 정보와 질감 정보를 추출하여 모양 정보는 모양 유사성 판별부(112)와 모양 부호화부(shape encoding part)(113)로 출력하고 질감 정보는 질감 부호화부(texture encoding part)(114)로 출력하는 모양 및 질감 정보 추출부(111), 전송 대역폭 조사부(116)로부터 입력한 가용한 전송 대역폭 정보에 따라 화면 간에 영상 개체의 모양이 전체적 혹은 부분적으로 유사한지를 판단하고 해당 모양의 유사성을 표시하는 정보를 모양 부호화부(113)로 출력하는 모양 유사성 판별부(112), 모양이 유사하지 않은 경우에는 모양 정보를 부호화하여 모양 부호화 데이터를 부호화 데이터 조합부(115)로 출력하고 모양이 유사한 경우에는 모양 부호화를 하지 않는 모양 부호화부(113), 질감 정보를 부호화하여 질감 부호화 데이터를 부호화 데이터 조합부로 출력하는 질감 부호화부(114), 모양 부호화부(113)와 질감 부호화부(114)로부터 출력된 데이터를 조합하고 조합된 부호화 데이터를 출력하는 부호화 데이터 조합부(115), 전송 트래픽(traffic) 상태를 조사하여 가용한 전송 대역폭을 알아내고 가용 전송 대역폭 정보를 모양 유사성 판별부(112)로 전달하는 전송 대역폭 조사부(116)를 구비하고 있다.As shown in the figure, the video code and the device using the same shape information according to an embodiment of the present invention, the shape information and texture information is extracted from the image object data, the shape information is the shape similarity determination unit 112 and the shape Available input from the shape and texture information extractor 111 and the transmission bandwidth checker 116 output to the shape encoding part 113 and the texture information output to the texture encoding part 114. The shape similarity determiner 112 and the shape similarity determiner 112 output the information indicating the similarity of the shape to the shape encoder 113 and determine whether the shape of the image object is similar to the whole screen according to the transmission bandwidth information. If not, the shape information is encoded and the shape coded data is output to the coded data combination unit 115. If the shapes are similar, the shape coding is not performed. Combines the data output from the shape encoder 113, the texture encoder 114, the shape encoder 113, and the texture encoder 114, which encodes the texture information and outputs the texture encoded data to the encoded data combiner. Encoded data combination unit 115 for outputting the combined encoded data, a transmission bandwidth investigation unit for determining the available transmission bandwidth by examining the state of the transmission traffic (transmission) information and transmitting the available transmission bandwidth information to the shape similarity determination unit 112 ( 116 is provided.
이제, 본 발명의 일실시예에 따른 동일한 모양 정보를 이용한 동영상 부호화 장치의 동작을 상세히 살펴보면 다음과 같다.Now, the operation of the video encoding apparatus using the same shape information according to an embodiment of the present invention will be described in detail.
모양 및 질감 정보 추출부(111)는 영상 개체 데이터로부터 모양 정보와 질감 정보를 추출하는데 있어서 모양 정보로서 MPEG-4 표준화 작업을 통해 발표된 공지의 자동 영역 분할(automatic segmentation) 방식에 의해서 영상 개체의 모양을 표시하는 알파 평면(alpha plane) 정보를 추출하여 사용하고, 질감 정보로서 영상 개체에 해당하는 화소 값들을 추출하여 사용한다.The shape and texture information extractor 111 extracts the shape information and texture information from the image object data. The shape and texture information extracting unit 111 extracts the shape information and texture information from the image object data. The alpha plane information representing the shape is extracted and used, and the pixel values corresponding to the image object are extracted and used as texture information.
모양 유사성 판별부(112)는 영상 개체의 모양을 표시하는 알파 평면을 좌우상하 이동을 통하여 화면간 비교하여 서로 일치하지 않는 영역 내에 포함된 화소의 개수가 기준 값(threshold value : T)을 넘지 않으면 모양이 유사한 것으로 판별한다.The shape similarity determining unit 112 compares the alpha plane displaying the shape of the image object between the screens by moving the screen horizontally and horizontally, if the number of pixels included in the region that does not coincide with each other does not exceed the threshold value (T). The shapes are determined to be similar.
이때 기준 값(T)은 가용 전송 대역폭에 따라 변경되는데, 기준 값(T), 가용 전송 대역폭(B), 초기 기준 값(Ts) 그리고 초기 전송 대역폭(Bs)의 관계는 다음 (수학식 1)과 같이 표시된다.At this time, the reference value (T) is changed according to the available transmission bandwidth, and the relationship between the reference value (T), the available transmission bandwidth (B), the initial reference value (Ts), and the initial transmission bandwidth (Bs) is as follows. Is displayed as:
가용 전송 대역폭이 작아지면 기준 값이 커져서 모양이 유사하다고 판별하는 경우가 증가하여 모양 부호화에 사용되는 비트수를 줄이게 되며, 반대로 가용 전송 대역폭이 커지면 기준 값이 작아져서 모양이 유사하다고 판별하는 경우가 감소하여 모양 부호화에 사용되는 비트수를 늘리게 된다. 여기에서 평균적으로 가용한 전송 대역폭을 초기 전송 대역폭으로 설정하며, 이때에 원하는 화질을 구하기 위해 실험적으로 구한 기준 값을 초기 기준 값으로 설정한다. 초기 기준 값은 전송 환경이나 동영상의 특성을 고려하여 응용 분야에 따라 다르게 설정된다.As the available transmission bandwidth decreases, the reference value is increased to determine that the shape is similar, which reduces the number of bits used for shape encoding. On the contrary, when the available transmission bandwidth increases, the reference value is decreased to determine that the shape is similar. This decreases the number of bits used for shape coding. Here, the average available transmission bandwidth is set as the initial transmission bandwidth, and in this case, a reference value experimentally obtained is set as an initial reference value to obtain a desired image quality. The initial reference value is set differently according to the application field in consideration of the transmission environment or the characteristics of the video.
모양 부호화부(113)는 모양 유사성 판별부(112)의 판별 데이터에 따라서 MPEG-4 표준화 작업을 통해 발표된 공지의 방법과 같이 모양이 유사하지 않다고 판별되면, 모양 정보를 부호화하고, 모양이 유사하다고 판별되면 모양 정보를 부호화 하지않고 모양이 유사하다는 정보만 출력한다.If the shape encoder 113 determines that the shapes are not similar to each other according to the discrimination data of the shape similarity discrimination unit 112, such as a known method published through the MPEG-4 standardization operation, the shape encoder 113 encodes the shape information, and the shapes are similar. If it is determined that the information is determined, the information similar to the shape is output without encoding the shape information.
질감 부호화부(114)는 화소(picture element) 값으로 표현되는 질감 정보를 MPEG-4 표준화 작업을 통해 발표된 공지의 방법과 같이 움직임 보상(motion compensated) DCT(Discrete Cosine Transform) 부호화 방법을 이용하여 부호화 한다.The texture encoder 114 uses a motion compensated Discrete Cosine Transform (DCT) encoding method for a texture information represented by a pixel (picture element) value, as in a known method published through MPEG-4 standardization. Encode
부호화 데이터 조합부(115)는 모양 부호화부(113)와 질감 부호화부(114)로 부터 출력된 데이터를 조합하여 한 개의 부호화 비트스트림(bit stream)으로써 출력한다.The encoded data combiner 115 combines the data output from the shape encoder 113 and the texture encoder 114 and outputs one encoded bit stream.
전송 대역 조사부(116)는 공지의 인터넷 프로토콜을 사용함으로써 전송 트래픽 상태의 조사를 통하여 가용한 전송 대역폭을 알아내고 가용 전송 대역폭 정보를 모양 유사성 판별부(112)로 전달한다.The transmission band investigator 116 finds an available transmission bandwidth by examining transmission traffic conditions by using a known Internet protocol and transmits the available transmission bandwidth information to the shape similarity determination unit 112.
도 2 는 본 발명의 일실시예에 따른 동일한 모양 정보를 이용한 동영상 부호화 방법의 흐름도이다.2 is a flowchart of a video encoding method using the same shape information according to an embodiment of the present invention.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 동일한 모양 정보를 이용한 동영상 부호화 방법은, 먼저 영상 개체 데이터를 입력받아(210), 입력받은 영상 개체에 대하여 모양과 질감으로 구분한다(211).As shown in the figure, the video encoding method using the same shape information according to an embodiment of the present invention, first receives the image object data (210), and receives the image object is divided into the shape and texture (211) ).
계속하여, 가용 전송 대역폭을 조사하고(212), 조사한 가용 전송 대역폭에 따른 모양 유사성 판별 기준을 결정한다(213).Subsequently, the available transmission bandwidth is examined (212), and shape similarity determination criteria according to the available available transmission bandwidth is determined (213).
계속하여, 결정된 판별 기준에 따라 구분된 모양이 유사한지를 판단하여(214), 유사하면 질감 부호화를 수행하고(215), 부호화 데이터를 조합하며(217), 유사하지않으면 모양 및 질감 부호화를 수행하고(216), 부호화 데이터를 조합한다(217).Subsequently, it is determined whether the divided shapes are similar according to the determined discrimination criteria (214), and if similar, texture coding is performed (215), the encoded data are combined (217), and if not similar, shape and texture coding are performed. 216, the coded data is combined (217).
계속하여, 부호화할 데이터가 남아 있는지를 판단하여(218), 남아 있으면 영상 개체 데이터를 입력받는 과정(210)부터 반복 수행하고, 남아 있지 않으면 종료한다.Subsequently, it is determined whether data to be encoded remains (218), and if it remains, the process is repeated from the step 210 of receiving the video object data, and if not, the process ends.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니다.The present invention described above is capable of various substitutions, modifications, and changes without departing from the spirit of the present invention for those skilled in the art to which the present invention pertains, and the above-described embodiments and accompanying It is not limited to the drawing.
상기와 같은 본 발명은, 인터넷과 같이 전송 대역폭이 수시로 변하는 전송 환경에서 동영상의 전송 중에 가용 전송 대역폭이 작아지면 그에 따라 모양의 유사성에 대한 판별 기준을 완화하여 어느 정도 비슷한 모양도 동일한 모양으로 간주하여 처리함으로써 부정확한 모양 정보의 전송에 따라 화질(picture quality)은 어느 정도 저하시키지만 작아진 전송 대역폭에 맞추어 부호화 비트수를 출력할 수 있도록하며, 반대로 가용 전송 대역폭이 커지면 모양의 유사성에 대한 판별 기준이 강화되어 상대적으로 커진 전송 대역폭 만큼 화질을 보장할 수 있도록 하는 효과가 있다.In the present invention as described above, when the available transmission bandwidth decreases during transmission of a video in a transmission environment in which the transmission bandwidth is frequently changed, such as the Internet, the criteria for similarity of shapes are alleviated accordingly, so that some similar shapes are regarded as the same shape. By processing, the picture quality decreases to some extent due to transmission of inaccurate shape information, but the number of encoded bits can be output in accordance with the smaller transmission bandwidth. On the contrary, when the available transmission bandwidth increases, a criterion for the similarity of shapes is determined. There is an enhanced effect to ensure the image quality as much as the relatively large transmission bandwidth.
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