KR0170932B1 - 영상의 시각적, 기하학적 특성에 따른 고속 움직임 추정장치 - Google Patents

영상의 시각적, 기하학적 특성에 따른 고속 움직임 추정장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 영역 분할 기법을 이용한 고화질 영상 시스템에 있어서, 한프레임의 영상 정보를 유사한 특징을 갖는 픽셀들만 모아 다수개의 영역으로 분할하는 영역 분할 시스템에서, 현재 프레임의 소정 영역과, 현재 프레임의 소정 영역에 대응되는 이전 프레임의 소정 영역간의 움직임을 추정하는 고속 움직임 추정 장치에 관한 것으로, 현재 프레임의 각 분할 영역 내부의 칼라 정보와, 상기 현재 프레임의 각 분할 영역의 크기 정보, 및 상기 현재 프레임의 각 분할 영역의 위치 정보를 검출하는 수단; 상기 현재 프레임의 각 분할 영역을 기설정된 기하학적 형태로 맵핑하여, 상기 맵핑된 기하학적 형태 정보를 출력하는 제1기하학적 형태 검출 수단; 상기 이전 프레임의 각 분할 영역 내부의 칼라 정보와, 상기 이전 프레임의 각 분할 영역의 크기 정보, 및 사이 이전 프레임의 각 분할 영역의 위치 정보를 검출하는 수단; 상기 이전 프레임의 각 분할 영역을 기설정된 기하학적 형태로 맵핑하여, 상기 맵핑된 기하학적 형태 정보를 출력하는 제2기하학적 형태 검출 수단; 상기 이전 프레임의 소정 분할 영역에 대한 칼라 정보, 크기 정보, 위치 정보, 및 기하학적 형태 정보와, 상기 현재 프레임의 각 분할 영역에 대한 상기 칼라 정보, 크기 정보, 위치 정보, 및 기하학적 형태 정보를 이용하여, 상기 이전 프레임의 소정 분할 영역과 상기 현재 프레임의 각 분할 영역에 대한 유사성 정도를 연산하는 유사성 정도 연산 수단; 상기 이전 프레임의 소정 분할 영역과 가장 유사성이 높은 상기 현재 프레임의 분할 영역을 탐색하는 비교 수단; 상기 이전 프레임의 소정 분할 영역과 가장 유사성이 높다고 판정된 사이 현재 프레임의 분할 영역에 대한 상기 칼라 정보, 크기 정보, 위치 정보, 및 기하학적 형태 정보를 일시 저장하는 레지스터; 상기 레지스터에 저장된 상기 칼라 정보, 크기 정보, 위치 정보, 및 기하학적 형태 정보에 의거하여 이전 프레임의 소정 분할 영역과, 상기 이전 프레임의 소정 분할 영역에 대응하는 현재 프레임의 분할 영역간의 움직임 벡터를 검출하는 움직임 벡터 검출 수단을 구비하여 구성함을 특징으로 한다.

Description

영상의 시각적, 기하학적 특성에 따른 고속 움직임 추정장치
제1도는 종래 기술의 영역 분할 장치를 나타내는 하드웨어 구성도.
제2도는 종래 기술의 움직임 벡터 검출 방법을 설명하기 위한 도면.
제3도는 본 발명의 실시예를 나타내는 상세 구성도.
제4도는 본 발명의 실시예에 따른 기하학적 형태 맵핑도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
101 : 영역 분할부 102 : 프레임 메모리
103,107 : 칼라 정보 검출부 104,108 : 크기 검출부
105,109 : 기하학적 형태 검출부 106,110 : 위치 검출부
111 : 유사성 정도 검출부 112 : 비교부
113 : 레지스터 114 : 움직임 벡터 검출부
본 발명은 영상 시스템에 있어서, 특히 영역 분할(segmentation) 기법을 이용한 동 영상 신호 부호화기의 영상의 시각적, 기하학적 특성에 따른 고속 움직임 추정 장치에 관한 것이다.
일반적으로 TV나 멀티미디어 등과 같이 디지털 데이타 전송을 기본으로 하는 영상 시스템에서는 처리해야할 데이타량이 상당히 많이 발생되는 반면 데이타 전송을 위해 사용 가능한 대역폭은 한정되어 있어, 방대한 데이타를 효율적으로 전송하기 위해 데이타 압축 및 부호화를 하고 있다.
상기한 영상 부호화를 위해 종래에는 영상 신호를 일정 갯의 블록(block)으로 분할하고 분할된 블록을 일괄적으로 일정한 과정 즉, 이산 여현 변환, 양자화 가기법, 가변 길이 부호화 등의 과정에 의해 부호화 하였다.
그러나 상기한 블록 처리 방법은 인접한 블록간의 미세한 밝기 차이 때문에 블록간의 경계가 눈에 띄는 '블럭킹 현상'이 발생하며 상기한 블록킹 현상은 압축률이 높은수록 그 정도가 심해진다.
상기한 블럭킹 현상 문제를 해결하기 위하여 제안된 것이 영역 분할(segmentation)기법을 이용한 영상 부호화로서, 임의의 기주값을 설정하고 영상 신호의 기본이 되는 픽셀(pixel)중에서 설정된 기준값에 대해 유사한 특성을 갖는 픽셀들만 모아 하나의 영역으로 분할하여 각 영역의 경계를 나타내는 윤곽선(contour)과 그 영역 내부에 대한 정보인 질감(texture)정보를 따로 부호화하는 방법이다.
상기한 영역 분할 기법에 대해 제1도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
제1도는 일반적인 영역 분할 장치를 나타낸 것으로, 입력되는 프레임 단위의 영상 정보를 기 설정 영역 단위로 분할하여 분할된 각 영역에 인덱스(index)를 부여하는 인덱스 설정부(11), 인덱스 설정부(12)에 의해 인덱스가 부여된 영상 정보를 프레임 단위로 저장하는 프레임 메모리(frame memory)(12), 인덱스가 부여된 이웃 영역간의 평균 그레이 레벨(gray level)차를 검출하는 평균 그레이 레벨 차 검출부(13), 평균 그레이 레벨 차 검출부(13)에 의해 검출된 평균 그레이 레벨 차를 기설정된 기준값과 비교하여 그 결과를 출력하는 비교부(14), 비교부(14)의 비교 결과 이웃 영역간의 평균 그레이 레벨이 기준값보다 작으면 두 영역을 합치는 머지(merge)부(15), 비교부(14)의 비교 결과 이웃 영역간의 평균 그레이 레벨이 기준값보다 크면 각 영역의 평균 그레이 레벨을 저장하고 머지부(15)에 의해 합쳐진 두 영역의 평균 그레이 레벨을 저장한후 이를 그레이 레벨 차 검출부(13)의 비교 신호로 출력하는 프레임 메모리(16), 비교부(14)의 비교 결과 이웃 영역간의 평균 그레이 레벨이 기준값보다 작으면 이를 머지부(15)에 출력하고 이웃 영역간의 평균 그레이 레벨차가 기준값보다 크면 입력되는 영역을 다른 영역으로 판정하여 이를 프레임 메모리(16)에 바로 출력하는 스위칭(swtching) 부(17), 현재 분할된 영역의 갯수를 카운트 하는 카운트부(18), 카운트부(18)의 카운트값이 기 설정한 영역 분할 갯수와 일치 하는지 검출하여 카운트값이 기 설정한 영역 분할 갯수보다 크면 인덱스 설정부(11)를 제어하여 프레임 메모리(16)에 저장된 한 프레임의 영상에 대해 평균 그레이 레벨에 따라 새로운 인덱스를 부여하도록 한후 머지 작업을 수행하도록 하는 비교부(19), 및 프레임 메모리(12)이 출력을 제어하여 현재 분할된 영역이 기 설정한 영역 분할 갯수보다 크면 프레임 메모리(12)의 출력이 평균 그레이 레벨 차 검출부(13)로 입력되도록 하는 한편 비교부(14)의 기준값을 새로히 설정하고, 현재 분할된 영역이 기 설정한 영역 분할 갯수와 일치하면 프레임 메모리(12)의 출력이 부호화 되도록 하며 스위칭부(17)의 스위칭 상태를 제어하는 제어부(20)로 구성된다.
상기와 같이 구성된 종래의 영역 분할 장치에 대한 동작 설명은 다음과 같다.
먼저, 인덱스 설정부(11)는 입력되는 프레임 단위의 영상 정보를 기 설정 영역 단위로 분할하여 분할된 각 영역에 인덱스를 부여하여 프레임 메모리(12)에 출력 하고 프레임 메모리(12)는 인덱스가 부여된 영상 정보를 프레임 단위로 저장한후 제어부(20)의 제어에 의해 분할된 영역 단위로 순차적으로 출력한다.
평균 그레이 레벨 차 검출부(13)는 현재 프레임 메모리(12)로부터 수신한 영역의 평균 그레이 레벨과 바로 이전에 수신한 영역의 평균 그레이 레벨의 차를 검출하여 비교부(14)로 출력하고, 비교부(14)는 제어부(20)로부터 수신한 기준값과 평균 그레이 레벨 차 검출부(13)의 출력을 비교하여 그 결과를 스위칭부(17)로 출력하며, 스위칭부(17)는 제어부(20)의 제어에 의해 평균 그레이 레벨차가 기준값보다 작으면 현재 입력되는 영역과 선행하는 이웃 영역을 동일 영역으로 판정하여 이를 머지부(15)에 출력하고 이웃 영역간의 평균 그레이 레벨이 기준값보다 크면 입력되는 영역을 다른 영역으로 판정하여 이를 프레임 메모리(16)에 바로 출력한다.
따라서 머지부(15)는 스위칭부(17)의 출력을 수신하여 현재 입력되는 영역과 선행하는 이웃 영역이 동일 영역이 되도록하여 그 영역의 평균 그레이 레벨이 프레임 메모리(16)에 저장되도록 하고, 프레임 메모리(16)는 머지부(15)에 의해 합쳐진 두 영역의 평균 그레이 레벨이나 스위칭부(17)에 의해 출력된 다른 영역의 평균 그레이 레벨을 저장한후 제어부(20)의 제어에 의해 평균 그레이 레벨 차 검출부(13)로 출력한다.
이때 카운트부(18)는 상기와 같은 과정에 의해 분할된 영역의 갯수를 카운트하여 그 결과를 비교부(19)로 출력하고, 비교부(19)는 카운트값이 기 설정한 영역 분할 갯수와 일치하는지 검출하여 카운트값이 기 설정한 영역 분할 갯수보다 크면 인덱스 설정부(11)를 제어하여 프레임 메모리(16)에 저장된 한 프레임의 영상에 대해 평균 그레이 레벨에 따라 새로운 인덱스를 부여하도록 한후 머지 작업을 수행하도록 한다.
이에 따라 인덱스 설정부(11)는 머지부(15)에 의해 새로 개편되어 프레임 메모리(16)에 저장된 각 분할 영역에 다시 인덱스를 부여한후 이를 프레임 메모리(12)에 출력하고 프레임 메모리(12)는 제어부(20)의 제어에 의해 평균 그레이 레벨 차 검출부(13)에 분할 영역 단위로 출력한다.
평균 그레이 레벨 차 검출부(13)는 상기에서 동작한 것과 마찬가지로 현재 프레임 메모리(12)로부터 수신한 영역의 평균 그레이 레벨과 바로 이전에 수신한 영역의 평균 그레이 레벨의 차를 검출하여 비교부(14)로 출력하고, 비교부(14)는 제어부(20)로 부터 수신한 기준값과 평균 그레이 레벨 차 검출부(13)의 출력을 비교하여 그 결과를 스위칭부(17)로 출력하는데, 이때 제어부(20)에서 출력한 기준값은 바로 전단계에서 설정된 기준값이 아닌 새로 설정한 기준값이다.
즉, 현재 프레임 메모리(12)로부터 수신한 영역의 평균 그레이 레벨과 바로 이전에 수신한 영역의 평균 그레이 레벨의 차가 제어부(20)에서 출력한 기준값보다 작을 때 두영역이 동일 영역으로 판정되는데, 바로 전단계의 기준값을 그대로 적용할 경우 두 영역이 합쳐지는 과정 즉, 머지 동작이 이루어 지지 않게 된다.
따라서 새로 설정한 기준값을 바로 전단계의 기준값보다 더 높게 설정하여 현재 프레임 메모리(12)로 부터 수신한 영역의 평균 그레이 레벨과 바로 이전에 수신한 영역의 평균 그레이 레벨의 차와 비교함으로서, 두 영역이 동일 영역으로 판정 될 경우의 수가 증가하게 된다.
현재 분할된 영역이 기 설정된 영역 분할 갯수에 도달할 때 까지 상기와 같은 동작을 반복 시행하면서 각 분할 영역에 인덱스를 부여하고, 현재 분할된 영역이 기 설정한 영역 분할 갯수에 도달하면 제어부(20)는 프레임 메모리(12)를 제어하여 프레임 메모리(12)의 출력이 부호화 되도록 한다.
상기한 영역 분할 기법에 의해 영역 분할된 프레임의 분할 영역 정보를 이용하여 종래에는 움직임 보상을 위한 움직임 벡터를 검출하였는데, 이에 대해 제2도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
즉, 제2도(A)에 나타난 바와 같이 이전 영상 프레임(t)의 분할 영역(a)과 유사한 분할 영역을 제2도(B)에 나타난 현재의 영상 프레임(t+1)에서 찾기 위하여 이전 프레임의 분할 영역(a)의 크기와 칼라 정보가 유사한 크기와 칼라 정보를 갖는 현재 프레임의 분할 영역(b,c,d,e)을 검색한다.
이때, 이전 프레임의 분할 영역(a)의 크기 및 칼라 정보와 유사한 크기 및 칼라 정보를 갖는 현재 프레임의 분할 영역이 다수개(b,d)있을수 있다.
따라서 이전 프레임의 분할 영역(a)의 크기 및 칼라 정보와 유사한 크기 및 칼라 정보를 갖는 현재 프레임의 분할 영역(b,d)이 다수개 존재하면 종래에는 이를 모두 검색하여 움직임 벡터를 검출하였다.
그러나 제2도(B)에 나타나 바와 같이 이전 프레임의 분할 영역(a)의 크기 및 칼라 정보와 유사한 크기 및 칼라 정보를 갖는 현재 프레임의 분할 영역(b,d)은 서로 기하학적 형태가 매우 다르게 생겼는데도 불구하고 이를 모두 검색함으로서 매우 비효율적인 문제점이 있었다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 각 분할 영역의 기하학적 형태 정보를 이용하여 효율적으로 움직임 벡터를 검출할수 있는 영상의 시각적, 기하학적 특성에 따른 고속 움직임 추정 장치를 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 한프레임의 영상 정보를유사한 특성을 갖는 픽셀들만 모아 다수개의 영역으로 분할하는 영역 분할 시스템에서, 현재 프레임의 소정 영역과, 현재 프레임의 소정 영역에 대응되는 이전 프레임의 소정 영역간의 움직임을 추정하는 고속 움직임 추정 장치에 있어서 : 상기 현재 프레임의 각 분할 영역 내부의 칼라 정보와, 상기 현재 프레임의 각 분할 영역의 크기 정보, 및 상기 현재 프레임의 각 분할 영역의 위치 정보를 검출하는 수단; 상기 현재 프레임의 각 분할 영역을 기설정된 기하학적 형태로 맵핑하여, 상기 맵핑된 기하학적 형태 정보를 출력하는 제1기하학적 형태 검출 수단; 상기 이전 프레임의 각 분할 영역 내부의 칼라 정보와, 상기 이전 프레임의 각 분할 영역의 크기 정보, 및 상기 이전 프레임의 각 분할 영역의 위치 정보를 검출하는 수단; 상기 이전 프레임의 각 분할 영역을 기설정된 기하학적 형태로 맵핑하여, 상기 맵핑된 기하학적 형태 정보를 출력하는 제2기하학적 형태 검출 수단; 상기 이전 프레임의 소정 분할 영역에 대한 칼라 정보, 크기 정보, 위치 정보, 및 기하학적 형태 정보와, 상기 현재 프레임의 각 분할 영역에 대한 상기 칼라 정보, 크기 정보, 위치 정보, 및 기하학적 형태 정보를 이용하여, 상기 이전 프레임의 소정 분할 영역과 상기 현재 프레임의 각 분할 영역에 대한 유사성 정도를 연산하는 유사성 정도 연산 수단; 상기 이전 프레임의 소정 분할 영역과 가장 유사성이 높은 상기 현재 프레임의 분할 영역을 탐색하는 비교수단; 상기 이전 프레임의 소정 분할 영역과 가장 유사성이 높다고 판정된 상기 현재 프레임의 분할 영역에 대한 상기 칼라 정보, 크기 정보, 위치 정보, 및 기하학적 형태 정보를 일시 저장하는 레지스터; 사이 레지스터에 저장된 상기 칼라 정보, 크기 정보, 위치 정보, 및 기하학적 형태 정보에 의거하여 이전 프레임의 소정 분할 영역과, 상기 이전 프레임의 소정 분할 영역에 대응하는 현재 프레임의 분할 영역간의 움직임 벡터를 검출하는 움직임 벡터 검출 수단을 구비하여 구성함을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
제3도는 본 발명의 실시예를 나타낸 것으로, 입력되는 프레임 단위의 영상 정보를 다수개의 영역으로 분할하는 영역 분할부(101), 영역 분할부(101)에 의해 영역 분할된 프레임 단위의 분할 영역 정보를 저장하는 프레임 메모리(102), 영역 분할부(101)에 의해 영역 분할된 현재 프레임(t+1)의 각 분할 영역에 대한 칼라 정보를 검출하는 칼라 정보 검출부(103), 영역 분할부(101)에 의해 영역 분할된 현재 프레임(t+1)의 각 분할 영역의 픽셀수를 각각으로 카운트하여 분할 영역 각각의 크기를 검출하는 크기 검출부(104), 영역 분할부(101)에 의해 영역 분할된 현재 프레임(t+1)의 각 분할 영역의 최상위점과 최하위점, 및 우측 끝점과 좌측 끝점을 검출한후 이를 기 설정된 기하학적 형태로 맵핑(mapping)하고 맵핑된 기하학적 형태 정보를 출력하는 기하학적 형태 검출부(105), 영역 분할부(101)d 의해 영역 분할된 현재 프레임(t+1)의 각 분할 영역에 대한 위치 정보를 검출하는 위치 검출부(106), 프레임 메모리(102)에서 출력하는 이전 프레임(t)의 각 분할 영역에 대한 칼라 정보를 검출하는 칼라 정보 검출부(107), 프레임 메모리(12)에서 출력하는 이전 프레임(t)의 각 분할 영역의 픽셀수를 각각으로 카운트하여 이전 프레임의 각 분할 영역의 크기를 검출하는 크기 검출부(108), 프레임 메모리(102)에서 출력하는이전 프레임(t)의 각 분할 영역의 최상위점과 최하위점, 및 우측 끝점과 좌측 끝점을 검출한후 이를 기 설정된 기하학걱 형태로 맵핑하고 맵핑된 기하학적 형태 정보를 출력하는 기하학적 형태 검출부(109), 프레임 메모리(102)에서 출력하는 이전 프레임(t)의 각 분할 영역에 대한 위치 정보를 검출하는 위치 검출부(110), 이전 프레임(t)의 소정 분할 영역의 칼라와 크기와 기하학적 형태 및 위치 정보와, 현재 프레임(t+1)의 각 분할 영역의 칼라와 크기와 기하학적 형태 및 위치 정보의 차이를 이용하여 이전 프레임(t)의 분할 영역과 이에 대응되는 현재 프레임(t+1)의 분할 영역 각각의 유사성 정도를 연산하는 유사성 정도 연산부(111), 유사성 정도 연산부(111)에 의해 연산도된 이전 프레임(t)의 소정 분할 영역과 이에 대응되는 현재 프레임(t)의 분할 영역 각각의 유사성 정도를 서로 비교하여 유사성 정도가 최대인 현재 프레임(t+1)의 분할 영역을 검출하는 비교부(112), 이전 프레임(t)의 분할 영역과 유사성 정도가 최대인 현재 프레임(t+1)의 분할 영역에 대한 칼라와 크기와 기하학적 형태 및 위치 정보를 일시 저장한후 출력하는 레지스터(113), 레지스터(113)에서 출력하는 칼라와 크기와 기하학적 형태 및 위치 정보를 이용하여 움직임 벡터를 검출하는 움직임 벡터 검출부(114)로 구성한다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 대한 동작 설명은 다음과 같다.
먼저, 영역 분할부(101)는 입력되는 영상 정보를 프레임 단위로 수신한후 임의의 기준값을 설정하고 영상 신호의 기본이 되는 픽셀(pixel)중에서 설정된 기준값에 대해 유사한 특성을 갖는 픽셀들만 모아 하나의 영역으로 분할아여 이를 프레임 메모리(102)에 출력한다. 프레임 메모리(102)는 영역 분할부(101)에 의해 영역 분할된 프레임 단위의 분할 영역 정보를 저장한다.
칼라 정보 검출부(103)는 현재 프레임(t+1)의 각 분할 영역 내부의 칼라 정보를 검출하고, 크기 검출부(104)는 현재 프레임(t+1)의 각 분할 영역의 크기를 검출한다.
즉, 영역 분할부(101)가 한 프레임의 영역 정보를 다수개의 영역으로 분할하면, 크기 검출부(104)는 소정 분할 영역의 픽셀수를 카운트하여, 소정 분할 영역내에 포함된 픽셀수로서 해당 분할 영역의 크기를 검출하는 것이다.
또한 기하학적 형태 검출부(105)는 제4도에 나타난 바와 같이, 현재 프레임(t+1)의 각 분할 영역(A)의 최상위점(f)과 최하위점(g), 및 우측 끝점(h) 및 좌측 끄점(i)을 각각 검출한후 이를 원형 (제4도(a)) 또는 직사각형(제4도 (b))의 기하학적 형태로 맵핑(mapping)한후, 맵핑된 기하학적 형태 정보를 출력하는데 이에 대해 자세히 설명하면 다음과 같다.
분할 영역(A)은 일반적으로 불규칙적인 형태로 이루어지는데, 불규칙적인 형태로 이루어진 분할 영역(A)을 제4도 (A)에 나타난 바와 같이 원형으로 맵핑할 경우, 해당 분할 영역의 최상위점(f)과 최하위점(g)간의 길이(L1)와 우측 끝점(h)과 좌측 끝점(i)간의 길이(L2)를 각각 검출하여 두길이(L1,L2)중 최상위점(f)과 최하위점(g)간의 길이(L1)가 더길면 최상위점(f)과 최하위점(g)간의 길이(L1)를 지름으로 하는 원형으로 분할 영역을 맵핑한다.
상기와 같은 과정에 의해 분할 영역이 원형에 맵핑되면 원형을 형성하기 위한 최소한의 정보, 예를 들명 원의 지름, 또는 반지름을 검출하여 이를 출력한다.
또한 불규칙적인 형태로 이루어진 분할 영역(A)을 제4도(B)에 나타난 바와 같이 직사각형으로 맵핑할 경우, 해당 분할 영역의 최상위점(f)의 수직선과 최하위점(g)의 수평선이 만나는 지점(j)을 검출하여, 최상위점(f)과, 최상위점(f)의 수직선과 최하위점(g)의 수평선이 만나는 지점(j)간의 길이를 세로 길이(L3)로 하고, 우측 끝점(h)의 수평선과 좌측 끝점(i)의 수직선이 만나는 지점(k)를 검출하여, 우측 끝점(h)과 우측 끝점(h)의 수평선과 좌측 끝점(i)의 수직선이 만나는 지점(k)간의 길이를 가로 길이(L4)로 하는 직사각형으로 분할 영역을 맵핑한다.
상기와 같은 과정에 의해 분할 영역이 직사각형으로 맵핑되면 직사각형을 형성하기 위한 최소한의 정보, 예를 듬년 세로 길이(L3)와 가로 길이(L4)를 검출하여 이를 출력한다.
또한 위치 검출부(106)는 현재 프레임(t+1)의 각 분할 영역에 대한 위치 정보를 검출하여 출력한다. 칼라 정보 검출부(103), 크기 검출부(104), 기하학적 형태 검출부(105), 및 위치 검출부(106)에 의해 현재 프레임의 각 특성 정보가 출력된다.
한편 칼라 정보 검출부(107)는 프레임 메모리(102)에서 출력한 영역 분할된 이전 프레임(t)의 각 분할 영역내의 칼라 정보를 검출하고, 크기 검출부(108)는 이전 프레임(t)의 각 분할 영역에 대한 크기를 검출한다.
또한 기하학적 형태 검출부(109)는 제4도에 나타난 바와 같이, 이전 프레임(t)의 각 분할 영역(A)의 최상위점(f)과 최하위점(g), 및 우측 끝점(h) 및 좌측 끝점(i)을 각각 검출한후 이를 원형(제4도(a)) 또는 직사각형(제4도(b))의 기하학적 형태로 맵핑(mapping)하고 맵핑된 기하학적 형태 정보를 출력한다.
즉, 제4도에 나타난 바와 같이 불규칙적인 형태로 이루어진 분할 영역(A)을 제4도(a)에 나타난 바와 같이 원형으로 맵핑할 경우, 해당 분할 영역의 최상위점(f)과 최하위점(g)간의 길이(L1)와 우측 끝점(h)과 좌측 끝점(i)간의 길이(L2)를 각각 검출하여 두길이(L1,L2)중 최상위점(f)과 최하위점(g)간의 길이(L1)가 더길면 최상위점f)과 최하위점(g)간의 길이(L1)를 지름으로 하는 원형으로 분할 영역을 맵핑한다.
상기와 같은 과정에 분할 영역이 원형에 맵핑되면 원형을 형성하기 위한 최소한의 정보, 예를 들면 원의 지름, 또는 반지름을 검출하여 이를 출력한다.
또한 불규칙적인 형태로 이루어진 분할 영역(A)을 제4도(b)에 나타난 바와 같이 직사각형으로 맵핑할 경우, 해당 분할 영역의 최상위점(f)의 수직선과 최하위점(g)의 수평선이 만나는 지점(j)을 검출하여, 최상위점(f)과 최상위점(f)의 수직선과 최하위점(g)의 수평선이 만나는 지점(j)간의 길이를 세로 길이(L3)로 하고, 우측 끝점(h)의 수평선과 좌측 끝점(i)의 수직선이 만나는 지점(k)를 검출하여, 우측 끝점(h)과, 우측 끝점(h)의 수평선과 좌측 끝점(i)의 수직선이 만나는 지점(k)간의 길이를 가로 길이(L4)로 하는 직사각형으로 분할 영역을 맵핑한다.
상기와 같은 과정에 의해 분할 영역이 직사각형으로 맵핑되면 직사각형을 형성하기 위한 최소한의 정보, 예를 들면 세로 길이(L3)와 가로 길이(L4)를 검출하여 이를 출력한다.
또한 위치 검출부(110)는 이전 프레임(t)의 각 분할 영역에 대한 위치 정보를 검출하여 출력한다. 칼라 정보 검출부(107), 크기 검출부(108), 기하학적 형태 검출부(109), 및 위치 검출부(110)에 의해 이전 프레임의 각 특성 정보가 출력된다.
따라서 유사성 정도 연산부(11)는 이전 프레임(t)의 소정 분할 영역의 칼라와 크기와 기하학적 형태 및 위치 정보와, 현재 프레임(t+1)의 각 분할 영역의 칼라와 크기와 가하학적 형태 및 위치 정보의 차를 각각 검출한다(제1)식, 제2)식, 제3)식, 제4)식)
상기와 같이 이전 프레임의 분할 영역의 특성 정보와 이전 프레임의분할 영역에 대응되는 현재 프레임의 분할 영역의 특성 정보차를 연산한후 이전 프레임(t)의 분할 영역과 이에 대응되는 현재 프레임(t+1)의 분할 영역 각각의 유사성 정도를 연산한다(제5)식).
이때 상기한 W1,W2,W3,W4는 각 특성의 중요도에 따른 무게값으로서 실험에 의해 결정한다.
상기한 제5)식에 의해 유사성 정도 연산부(111)는 이전 프레임(t)의 소정 분할 영역의 특성 정보와 이에 대응되는 현재 프레임(t+1)의 각 분할 영역과의 유사성 정도값(E)을 각각 연산하여(E1,E2,E3---)이를 비교부(112)에 출력한다.
비교부(112)는 유사성 정도 연산부(111)에 의해 연산된 각 유사성 정도값(E)을 비교하여 유사성 정도값(E)이 가장 작은 값을 검출하여 이전 프레임(t)의 분할 영역과 가장 유사한 현재 프레임(t+1)의 분할 영역에 대한 각 특성 정보, 즉 칼라와 크기와 기화학적 형태 및 위치 정보가 레지스터(113)에 저장되도록 한다.
따라서 레지스터(113)는 이전 프레임(t)의 분할 영역과 유사성 정도가 최대인 현재 프레임(t+1)의 분할 영역에 대한 칼라와 크기와 기하학적 형태 및 위치 정보를일시 저장한후 움직임 벡터 검출부(114)에 출력하고 움직임 벡터 검출부(114)는 레지스터(113)에서 출력하는 칼라와 크기와 기하학적 형태 및 위치 정보를 이용하여 움직임 벡터를 검출한다.
상기한 바와 같이 본 발명은 각 분할 영역의 특성 정보를 이용하여 효율적으로 고속 움직임을 추정할 수 있는 효과가 있다.

Claims (9)

  1. 한프레임의 영상 정보를 유사한 특성을 갖는 픽셀들만 모아 다수개의 영역으로 분할하는 영역 분할 시스템에서, 현재 프레임의 소정 영역과, 현재 프레임의 소정 영역에 대응되는 이전 프레임의 소정 영역간의 움직임을 추정는 고속 움직임 추정 장치에 있어서; 상기 현재 프레임의 각 분할 영역 내부의 칼라 정보와, 상기 현재 프레임의 각 분할 영역의 크기 정보, 및 상기 현재 프레임의 각 분할 영역의 위치 정보를 검출하는 수단; 상기 현재 프레임의 각 분할 영역을 기설정된 기하학적 형태로 맵핑하여, 상기 맵핑된 기하학적 형태 정보를 출력하는 제1가하학적 형태 검출 수단; 상기 이전 프레임의 각 분할 영역 내부의 칼라 정보와, 상기 이전 프레임의 각 분할 영역의 크기 정보, 및 상기 이전 프레임의 각 분할 영역의 위치 정보를 검출하는 수단; 상기 이전 프레임의 각 분할 영역을 기설정된 기하학적 형태로 맵핑하여, 상기 맵핑된 기하학적 형태 정보를 출력하는 제2기하학적 형태 검출 수단; 상기 이전 프레임의 소정 분할 영역에 대한 칼라 정보, 크기 정보, 위치 정보, 및 기하학적 형태 정보와, 상기 현재 프레임의 각 분할 영역에 대한 상기 칼라 정보, 크기 정보, 위치 정보, 및 기하학적 형태 정보를 이용하여, 상기 이전 프레임의 소정 분할 영역과 상기 현재 프레임의 각 분할 영역에 대한 유사성 정도를 연산하는 유사성 정도 연산 수단; 상기 이전 프레임의 소정 분할 영역과 가장 유사성이 높은 상기 현재 프레임의 분할 영역을 탐색하는 비교 수단; 상기 이전 프레임의 소정 분할 영역과 가장 유사성이 높다고 판정된 상기 현재 프레임의 분할 영역에 대한 상기 칼라 정보, 크기 정보, 위치 정보, 및 기하학적 형태 정보를 일시 저장하는 레지스터; 상기 레지스터에 저장된 상기 칼라 정보, 크기 정보, 위치 정보, 및 기하학적 형태 정보에 의거하여 이전 프레임의 소정 분할 영역과, 상기 이전 프레임의 소정 분할 영역에 대응하는 현재 프레임의 분할 영역간의 움직임 벡터를 검출하는 움직임 벡터 검출 수단을 구비하여 구성한 영상의 시각적, 기하학적 특성에 따른 고속 움직임 추정장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 유사성 정도 연산 수단은; 제1),제2),제3),제4)식에 의해 이전 프레임의 소정 분할 영역과 현재 프레임 각 분할 영역의 특성 정보차(DS,DC,DG,DP)를 연산하는 특성 정보차 연산 수단;
    상기 특성 정보차 연산 수단에 의해 연산된 상기 각 특성 정보차를 이용하여 제5)식에 의해 유사성 정도값을 연산하는 유사성 정도값 연산수단
    W1,W2,W3,W4 : 각 특성의 중요도에 따른 기설정 무게값으로 구성됨을 특징으로 하는 영상의 시각적, 기하학적 특성에 따른 고속 움직임 추정 장치.
  3. 제1항 또는제2항에 있어서, 상기 제1기하학적 형태 검출 수단은 : 상기 영역 분할된 현재 프레임의 소정 분할 영역의 최상위점과 최하위점 및, 우측 끝점 및 좌측 끝점을 검출한후 이를 기 설정된 기하학적 형태로 맵핑하고 맵핑된 기하학적 형태 정보를 출력함을 특징으로 하는 영상의 시각적, 기하학적 특성에 따른 고속 움직임 추정 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제1기하학적 형태 검출 수단은 : 상기 영역 분할된 현재 프레임의 소정 분할 영역의 최상위점과 최하위점간의 제1길이와, 상기 우측 끝점 과 좌측 끝점간의 제2길이를 각각 검출한후, 상기 제1길이 및 제2길이를 서로 비교하여, 보다 큰 길이가 지름으로된 원형으로 상기 현재 프레임의 소정 분할 영역을 맵핑하는 것을 특징으로 하는 영상의 시각적, 기하학적 특성에 따른 고속 움직임 추정 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제1기하학적 형태 검출 수단은 : 원형으로 맵핑된 상기 소정 분할 영역의 지름 또는 반지름을, 상기 기하학적 형태 정보로 출력함을 특징으로 하는 영상의 시각적, 기하학적 특성에 따른 고속 움직임 추정 장치.
  6. 제3항에 있어서, 상기 제1기하학적 형태 검출 수단은 : 상기 영역 분할된 현재 프레임의 소정 분할 영역의 상기 최상위점의 수평선과 최하위점의 수직선이 만나는 지점을 검출하여, 상기 최상위점과, 상기 최상위점의 수평선과 상기 최하위점의 수직선이 만나는 지점간의 길이를 세로 길이로 하고, 우측 끝점의 수직선과 좌측 끝점의 수직평선이 만나는 지점을 검출하여, 상기 우측 끝점과, 상기 우측 끝점의수직선과 상기 좌측 끝점의 수평선이 만나는 지점간의 길이를 가로 길이로 하는 직사각형으로 상기 분할 영역을 맵핑함을 특징으로 하는 영상의 시각적, 기하학적 특성에 따른 고속 움직임 추정 장치.
  7. 제9항에 있어서, 상기 제1기하학적 형태 검출 수단은 : 상기 직사각형으로 맵핑된 상기 소정 분할 영역의 세로 길이와 가로길이를 상기 기하학적 형태 정보로 출력함을 특징으로 하는 영상의 시각적, 기하학적 특성에 따른 고속 움직임 추정 장치.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제2기하학적 형태 검출 수단은 : 상기 영역 분할된 이전 프레임의 소정 분할 영역의 최상위점과 최하위점 및, 우측 끝점 및 좌측 끝점을 검출한후 이를 기 설정된 기하학적 형태로 맵핑하고, 맵핑된 기하학적 형태 정보를 출력함을 특징으로 하는 영상의 시각적, 기하학적 특성에 따른 고속 움직임 추정 장치.
  9. 제11항에 있어서, 상기 제2기하학적 형태 검출 수단은 : 상기 영역 분할된 이전 프레임의 소정 분할 영역의 상기 최상위점과 최하위점간의 제1길이와, 상기 우측 끝점과 좌측 끝점간의 제2길이를 각각 검출한후, 상기 제1길이 몇 제2길이를 서로 비교하여, 보다 큰 길이가 지름으로된 원형으로 상기 이전 프레임의 소정 분할 영역을 맵핑하고, 상기 원형으로 맵핑된 상기 이전 프레임의 소정 분할 영역의 지름 또는 반지름을, 상기 기하학적 형태 정보로 출력함을 특징으로 하는 영상의 시각적, 기하학적 특성에 따른 고속 움직임 추정 장치.
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