KR0134325B1 - 영상 데이타 전처리 필터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 영상 신호 부호화기의 전단에서 영상 부호화기의 데이타 압축 효과를 증진시킬 수 있도록 영상신호를 전처리하는 영상 데이타 전처리 필터에 관한 것으로, 복수의 필터를 구비하며, 인접하는 두 프레임간의 차값에 따라 움직임이 느린 영역, 움직임이 빠른 영역, 움직임이 없는 영역을 나타내는 움직임 정도의 영역 정보를 추출하고 이 추출된 영역 정보에 의거하여 복수의 필터중 상응하는 필터를 통해 영상 신호를 선택적으로 필터링함으로서, 영상신호내의 잡음을 효율적으로 제거하고, 눈의 특성에 따라 불필요한 부분의 중복성을 효과적으로 제거하고, 데이타 압축 효과를 증진시킨 것이다.

Description

영상 데이타 전처리 필터

제1도는 본 발명에 따른 영상데이타 압축용 전처리 필터의 블록구성도.

제2도는 본 발명의 실시예에 따른 영상의 움직임 특성을 보여주는 설명도.

제3도는 본 발명의 실시예에 따른 필터계수의 특성도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 프레임 지연부 20 : 영역정보 추출부

30 : 필터링부 40 : 스위칭부

본 발명은 동영상신호를 부호화하는 장치에 관한 것으로, 특히 영상신호를 정해진 전송율로 전송하기 위하여 전처리를 수행하는 영상 데이타 전처리 필터에 관한 것이다.

통상적으로, 영상 전화기, HDTV 등과 같이 동영상신호를 디지탈 신호로 전송하고자 하는 경우, 이에 수반되는 방대한 데이타량을 저감시키기 위하여 고율의 데이타 압축방법을 사용하여 전송하고자 하는 디지탈 데이타를 압축, 즉 부호화하여 전송하게 된다. 이와같은 동영상신호의 부호화에 있어서, 실질적으로 가장 중요한 것을 전송하고자 하는 데이타량을 줄이는데 있다고 볼 수 있다.

따라서 효율적인 부호화를 위해 영상데이타가 갖는 공간적, 시간적인 중복성을 이용하여 부호화를 행하고 있으며, 실질적으로 이상 코사인 변화(Discrete Cosine Transform : 이하 DCT라 약칭함) 등의 변환 부호화를 이용하여 영상데이타의 공간적인 중복성을 제거하고, 움직임 보상 차분 부호화를 이용하여 영상데이타의 시간적인 중복성을 제거함으로서 효율적인 부호화를 행하게 된다.

본 발명은, 상술한 바와 같이, 영상데이타의 공간적, 시간적인 중복성을 이요하여 효율적인 압축부호화를 실행하는 부호화장치에 사용되는 전처리 개선에 관한 것이다.

상술한 바와 같이, 압축부호화를 실행하는 부호화장치의 압축 효율을 증진시키기 위하여, 부호화장치에 전처리 필터가 채용되고 있으며, 이와 같이 부호화장치에 채용되는 종래의 전형적인 전처리 필터로서는 영상 전체에 대해 2차원 마스크를 사용하여 균일하게 필터링, 즉 저대역 필터링을 수행하는 것이 있다. 그러나 종래의 전처리 필터는 잡음 제거에는 좋은 효과가 있으나 잡음이 없는 부분에서도 필터 작용에 의해 정보가 사라지게 되므로서 최종 복원된 영상의 화질 열화가 야기되는 문제점이 있다.

한편, 다른 형태의 종래 기술로서는 출력값이 입력 데이타와 이 입력 데이타의 이전의 값 및 출력값의 이전의 값들의 선형 결합으로서 나타나는 무한 충격 응답(Infinite Impulse Response : 이하 IIR이라 약칭함)필터가 있다. 그러나 이러한 IIR 필터는 선형 위상을 얻기가 어려울 뿐만 아니라 움직임이 큰 영역에서는 화상이 겹쳐서 나타나는 고스트 현상이 발생되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 영상신호 내의 잡음으로 인한 화질열화를 감소시키고 눈의 시가적 특성을 이용하여 데이타 압축효과를 증진시킬 수 있는 영상 데이타 압축용 전처리 필터를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일관점에 따르면, 입력 영상 신호를 부호화하는 장치의 전단에 배치되어 있으며, 상기 부호화장치에서 수행되는 영상신호의 압축을 위한 전처리를 수행하는 영상 데이타 전처리 필터 장치는, 복수의 필터를 구비하며, 시간적으로 인접하는 두 프레임간의 움직임 정도를 판단하고 상기 판단된 움직임 정도에 의거하여 상기 복수의 필터중 상응하는 필터를 통해 상기 영상 신호를 선택적으로 필터링하는 필터링부를 포함하며, 상기 판단된 움직임 정도는 현재 영상 신호와 이전의 영상 신호간의 차값을 기설정 임계치에 적용하여 움직임이 느린 영상, 움직임이 빠른 영상, 움직임이 없는 정지 영상으로서 판단하는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 관점에 따르면, 입력 영상 신호를 부호화하는 장치의 전단에 배치되어 있으며, 상기 부호화 장치에서 수행되는 영상 신호의 압축을 위한 전처리를 수행하는 영상 데이타 전처리 필터 장치는, 상기 입력되는 영상 신호의 현재 프레임을 소정시간 지연시키는 프레임 지연부 ; 상기 프레임 지연부로부터의 지연된 프레임과 상기 현재 프레임간의 프레임 차분값을 기설정 임계치에 적용하여 움직임이 느린 영역, 움직임이 빠른 영역, 움직임이 없는 정지 영역의 움직임 정도를 나타내는 영역 정보를 추출하는 영역정보 추출부 ; 복수의 필터를 구비하며, 각각의 필터는 상기 움직임이 느린 영역, 움직임이 빠른 영역, 움직임이 없는 정지 영역의 영상에 대하여 필터링을 수행하는 필터링부 ; 상기 영역정보 추출부로부터의 상기 영역 정보에 의거하여 상기 필터링부내의 복수의 필터들로부터 필터된 출력중 그에 상응하는 출력을 선택하는 스위칭부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 기타 목적과 여러가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 하기에 기술되는 본 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.

제1도는 본 발명에 따른 영상데이타 압축용 전처리 필터의 블록도를 나타낸다.

동도면에 도시된 바와 같이 본 발명의 전처리 필터를 프레임 단위로 입력되는 현재의 영상신호를 소정시간 지연시키는 프레임 지연부(10)와, 이 프레임 지연부(10)로부터 출력되는 지연된 프레임과 현재 프레임을 입력으로 하여 움직임 특성에 따른 영역 정보를 추출하기 위한 영역 정보 추출부(20)와, 복수의 필터(F1∼Fn)를 구비하여 입력되는 프레임 단위의 영상신호에 대하여 영상 데이타 압축을 위한 필터링을 수행하는 필터링부(30)와, 영역정보 추출부(20)로부터의 영역 정보에 의거하여 필터링부(30) 내의 복수의 필터들중 그에 상응하는 필터를 선택하는 스위칭부(40)로 구성된다.

본 발명의 영역 정보 추출부(20)는 현재 영상 신호 프레임과 프레임 지연부(10)에 의해 지연된 영상 신호 프레임의 인접한 두 프레임간의 프레임차를 구하고, 이를 임계치에 적용하여 움직임 정도를 판단하고, 이를 영역 정보로서 스위칭부(40)로 제공한다.

제2도는 본 발명의 실시예에 따른 움직임 특성을 설명하기 위한 개략 설명도로서, 제2도(a)는 움직임 특성의 일예를 보여주고, 제2도(b)는 본 발명의 영역 정보 추출부(20)에 의해 판단된 움직임 정도의 영역정보를 설명하기 위한 것이다.

제2도(b)에 있어서, 빗금친 부분은 움직임이 느린 영역(Slowly Moving 영역 ; 이하 SM 영역이라 약칭함)을 나타내고, 점으로 채워진 부분은 움직임이 빠른 영역(Fasty Moving 영역 : ; 이하 FM 영역이라 약칭함)을 나타내며, 흰색부분은 정지영역(Stationary 영역 : 이하 ST 영역이라 약칭함)을 나타낸다.

필터링부(30)는 복수의 필터(F1∼Fn)를 구비하지만, 본 실시예에서는 설명의 편의와 이해의 증진을 위해 일예로서 필터링부(30)가, 제3도에서와 같이, 세개의 필터, 즉 F1, F2 및 F3로 구성되었으며, 이들 필터는 도시된 바와 같은 3×3필터 마스크 또는 필터계수를 갖는 메디안(median) 필터를 포함한다.

제3도(a)에 도시된 제1필터(F1)는 FM 영역에 대하여 저대역 필터링을 수행하며, 제3도(b)에 도시된 제2필터(F2)는 ST 영역에 대하여 저대역 필터링 효과를 줄이는 대신 잡음 제거에 치중하며, 제3도(c)에 도시된 제3필터(F3)는 ST에 대하여 잡음 제거 기능만을 수행한다.

본 실시예에 있어서는 복수의 각 필터를 제3도에 도시된 바와 같은 필터 계수를 갖는 3×3필터로서 설명하였으나, 본 발명은 상술한 바와 같이 움직임이 없는 정지 영역은 잡음을 제거하고, 움직임이 있는 영역은 저대역 필터링하는 개념을 유지하는 한 이들 필터의 마스크 또는 필터 계수가 5×5인 메디안 필터로도 사용하는 것이 가능할 것이다.

이들 각각의 필터로부터 처리된 출력은 스위칭부(40)로 제공된다.

실질적으로, 인간의 눈은 움직임이 큰 부분에서는 화질열화에 덜 민감하는 특성을 갖는다. 따라서 이러한 영역은 어느 정도 높은 비율로 저대역 필터링을 하게 되더라도 최종적으로 처리되어 복호화된 후에 인간의 눈에는 화질열화가 크게 느켜지지 않게 된다.

이와 반대로 영상의 정지영역에 있어서는 디스플레이시 인간의 눈에 그대로 가지되기 때문에 어떤 형태의 필터링이라도 눈에 악영향을 미칠 수가 있게 된다. 따라서 본 발명에서는 이러한 특성을 고려하여 영상에 대해 움직임 특성에 따라 적응적으로 필터링을 수행하고자 한다.

보다 상세하게 본 발명은 영상신호의 정지영역에 대해서는 잡음을 제거하고 움직임 영역에 대해서는 저대역 필터링을 수행한다는 개념을 갖는다.

즉, 영상신호가 3개의 필터로 구성된 필터링부(30)를 통하여 스위칭부(40)에 입력되면, 이 스위칭부(40)는 영역정보 추출부(20)로부터 분류된 영역 정보 신호에 따라 세개의 필터를 통해 입력되는 영상 신호가 선택적으로 출력되도록 스위칭된다. 이 스위칭부(40)로부터 적응적으로 출력되는 필터된 신호는 다음단의 영상부호단(도시 안됨)으로 제공된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 영상의 움직임 영역 특성에 따라 필터링을 수행할 수 있도록 적응적인 전처리 필터를 구성하여 잡음을 효율적으로 제거하고, 눈의 특성에 따라 불필요한 부분의 중복성을 효과적으로 제거함으로서, 데이타 압축효과를 증진시켜 최종 복원된 영상의 화질 영상을 도모할 수가 있다.

Claims (3)

1. 입력 영상 신호를 부호화하는 장치의 전단에 배치되어 있으며, 상기 부호화 장치에서 수행되는 영상 신호의 압축을 위한 전처리를 수행하는 영상 데이타 전처리 필터 장치에 있어서, 복수의 필터를 구비하며, 시간적으로 인접하는 두 프레임간의 움직임 정도를 판단하고 상기 판단된 움직임 정도에 의거하여 상기 복수의 필터중 상응하는 필터를 통해 상기 영상 신호를 적응적으로 필터링하는 필터링부를 포함하며, 상기 움직임 정도는 현재 영상 신호와 이전의 영상 신호간의 차값을 기설정 임계치에 적용하여 움직임이 느린 영상, 움직임이 빠른 영상, 움직임이 없는 정지 영상으로서 판단하는 것을 특징으로 하는 영상 데이타 전처리 필터 장치.
2. 입력 영상 신호를 부호화하는 장치의 전단에 배치되어 있으며, 상기 부호화 장치에서 수행되는 영상 신호의 압축을 위한 전처리를 수행하는 영상 데이타 전처리 필터 장치에 있어서, 상기 입력되는 영상 신호의 현재 프레임을 소정시간 지연시키는 프레임 지연부 ; 상기 프레임 지연부로부터의 지연된 프레임과 상기 현재 프레임간의 프레임차분값을 기설정 임계치에 적용하여 움직임이 느린 영역, 움직임이 빠른 영역, 움직임이 없는 정지 영역의 움직임 정도를 나타내는 영역 정보를 추출하는 영역정보 추출부 ; 복수의 필터를 구비하며, 각각의 필터는 상기 움직임이 느린 영역, 움직임이 빠른 영역, 움직임이 없는 정지 영역의 영상에 대하여 각기 필터링을 수행하는 필터링부 ; 상기 영역정보 추출부로부터의 상기 영역 정보에 의거하여 상기 필터링부내의 복수의 필터들로부터 필터된 출력중 그에 상응하는 출력을 선택하는 스위칭부를 포함하는 것을 특지응로 하는 영상 데이타 전처리 필터 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 필터링부의 각각의 필터는 상기 움직임이 빠른 영역의 영상에 대하여 저대역 필터하고, 상기 움직임이 없는 정지 영역의 영상에 대하여 잡음만을 제거하며, 상기 움직임이 느린 영역의 영상에 대하여 저대역 필터링 대신 잡음 제거에 치중하는 메디안 필터로 구성된 것을 특징으로 하는 영상 데이타 전처리 필터 장치.