KR0170936B1 - 웨이브렛 변환을 이용한 영상 부호화장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 입력되는 영상 신호를 웨이브렛 변환하여 얻어지는 대각선 에지 성분 신호(D)와, 수평 에지 성분 신호(H)와, 수직 에지 성분 신호(V)와, 저주파 신호 성분 신호(L)를 이용하여 부호화하는 영상 부호화장치에 관한 것으로 본 장치는 상기 대각선 에지 성분 신호(D), 상기 수평 에지 성분 신호(H), 수직 에지 성분 신호(V) 및 저주파 성분 신호(L)를 각기 웨이브렛 변환하고, 각기 웨이브렛 변환된 다수개의 신호 성분 중에서 고주파 신호가 집중된 성분 신호에 대하여는 벡터 양자화를 수해하고, 저주파 신호가 집중된 신호에 대하여는 이산여현변환을 수행함으로써, 부호화시 손실되는 고주파 성분 신호를 보상할 수 있다.

Description

웨이브렛 변환을 이용한 영상 부호화장치
제1도는 종래의 영상 부호기에 입력되는 영상 신호를 예시하는 설명도.
제2도는 제1도의 영상 신호가 대역 분할된 상태를 나타내는 설명도.
제3도(a) 및 (b)은 전형적인 웨이브렛 변환기의 블록 구성도.
제4도는 본 발명의 웨이브렛 변환을 이용한 영상 부호화 장치의 블록도.
제5도는 입력 영상이 제4도의 영상 부호화 장치에 의해 대역 분할된 상태를 나타내는 설명도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
410 : 제1웨이브렛 변환기 420 : 제2웨이브렛 변환기
430 : 제3웨이브렛 변환기 440 : 제4웨이브렛 변환기
본 발명은 영상 부호화 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 웨이브렛 변환을 이용하여 영상을 압축하는 영상 부호화 장치에 관한 것이다.
웨이브렛 변환은 디지탈 영상 시스템에서 영상 신호를 부호화시에 이용되는 기술중의 하나로서, 시간과 주파수에 대한 국부성으로 영상신호를 표현할 수 있기 때문에 영상신호를 해석함에 유리하고 이를 이용하여 표현된 영상은 인간의 시각 특성과 비슷하여 최근 영상 처리분야에 많이 사용되고 있다.
먼저, 제3도를 참조하면, 전형적인 웨이브렛 변환기의 블록 구성도가 예시된다. 제3도(a)(b)에서, 참조부호 HF를 갖는 블록(301, 303, 313, 321, 323, 333)은 제1도에 예시된 입력 영상신호로부터 고주파 신호 성분을 필터링하는 하이패스필터이고, 참조부호 LF를 갖는 블록(305, 311, 315, 325, 331, 335)은 제1도의 입력 영상신호로부터 저주파 성분을 필터링하는 로우패스필터이며, 참조번호(304, 306,314,316,324,326,334,336)는 하이패스필터(301, 303, 313, 321, 323, 333) 또는 로우패스필터(305, 311, 315, 325, 331, 335)로부터 각각 필터링된 신호를 반으로 감축하는 2:1 감축기이다.
상술한 구성의 전형적인 웨이브렛 변환기의 동작은 다음과 같이 설명된다.
입력 영상은 제1하이패스필터(301)와 제1로우패스필터(311)로 인가되어, 각기 고주파 신호 성분으로 분리된다. 이렇게 분리된 고주파 신호 성분과 저주파 신호 성분은 각기 제1감축기(302)와 (312)로 입력된다. 각각의 제1 및 제2감축기(302, 312)는 고주파 신호 성분과 저주파 신호 성분을 1/2로 감축하여 각기 감축된 신호를 제2하이패스필터(303, 313) 및 제2로우패스필터(305,315)로 제공한다.
제2하이패스필터(303) 및 제2로우패스필터(305)는 제1감축기(302)에 의해 감축된 고주파 신호 성분에 대하여 각기 하이패스필터링 및 로우패스필터링을 수행하며, 제3 및 제4감축기(304) 및 (306)은 각기 제2하이패스필터(303) 및 제2로우패스필터(305)의 출력을 감축하여 블록(307)의 신호(D)와 블록(308)의 신호(H)를 생성한다.
한편, 제3하이패스필터(313) 및 제3로우패스필터(315)는 제2감축기(312)에 의하여 감축된 저주파 신호 성분에 대하여 각기 하이패스필터링 및 로우패스필터링을 수행하며, 제5 및 제6감축기(314) 및 (316)은 각기 제3하이패스필터(313) 및 제3로우패스필터(315)의 출력을 감축하여 블록(317)의 신호(V)와 블록 (318)의 신호(L)를 생성한다. 블록(318)의 신호(L)는 라인(400)을 통하여 제3도(b)의 제4하이패스필터(321) 및 제4로우패스필터(331)로 제공된다.
제4하이패스필터(321)에 입력되는 신호는 제3도(a)에서 수행된바에 동일한 과정으로, 제7감축기(322), 제5하이패스필터(323) 및 제5로우패스필터(325), 제9감축기(325) 및 제10 감축기(326)를 거침으로써 블록(327)의 신호(LD)와 블록(328)의 신호(LH)로서 생성된다. 마찬가지로, 제4로우패스필터(331)에 입력되는 신호는 제3도(a)에서 수행된바와 동일한 과정으로, 제8감축기(332), 제6하이패스필터(333) 및 제6로우패스필터(337)의 신호(LV)와 블록(338)의 신호(LL)로서 생성된다.
이와 같이 웨이브렛 변환기에 의해 생성된 8개의 신호는 제2도에 도시된 바와 같다. 제2도에서, 신호(D)는 고주파신호의 대각선 에지(edge) 성분을, 신호(H)는 고주파 신호의 수평 에지 성분을, 신호(V)는 고주파 신호의 수직 에지 성분을 나타내며, 신호(LH)는 저주파 신호의 수평 신호 에지 성분을, 신호(LV)는 저주파 신호 수직 신호 에지 성분을, 신호(LD)는 저주파 신호의 대각선 에지 성분을, 그리고 신호(LL)는 에지 성분이 없는 저주파 성분을 나타낸다.
웨이브렛 변환기에 의해 생성된 신호(D)는 부호화되지 않으며, 신호(H), 신호(V), 신호(LH), 신호(LV) 및 신호(LD)는 DCT 방식을 적용하여 부호화되며, 신호(LL)는 차분펄스 부호변조(DPCM) 방식을 적용하여 부호화하여 전송된다.
그러나, 상술한 구성을 갖는 웨이브렛 변환기는 저주파 신호(LL)에 대하여 DPCM을 적용하고, 고주파 성분 신호들(H), (V), (LH), (LV) 및 (LD)에 대하여 DCT를 적용하기 때문에 비효율적이며, 또한 고주파 신호(D)를 부호화하지 않기 때문에 전송시 대각선 에지 신호 성분의 손실을 가져올 수 있다는 문제가 있었다.
따라서 본 발명은 종래 기술의 단점들을 해결하기 위해 안출한 것으로, 그 목적은 1차적으로 웨이브렛 변환된 신호들에 대하여 2차적인 웨이브렛 변환을 재차 실시함으로써 생성된 신호 성분들에 대하여 선택적으로 상이한 부호 방식을 적용함으로서 효율적인 영사 압축이 가능하도록 하는 영상 부호화장치를 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 입력되는 영상 신호를 웨이브렛 변환하여 얻어지는 대각선 에지 성분(D)과, 수평 에지 성분 신호(H)와, 수직 에지 성분 신호(V)와, 저주파 신호 성분 신호(L)를 이용하여 부호화하는 영상부호화장치는 대각선 에지 성분 신호(D)를 웨이브렛 변환하여 다수개의 대각선 에지 성분 신호(DD, DH, DV, DL)를 생성하는 제1웨이브렛 변환기; 상기 제1웨이브렛 변환기에 의해 생성된 대각선 에지 신호 중에서 고주파 성분이 집중된 대각선 에지 신호 성분(DD)을 선택적으로 벡터 양자화(VQ)하기 위한 제1벡터 양자화수단; 상기 수평 에지 성분 신호(H)를 웨이브렛 변환하여 다수개의 수평 성분 신호(HD, HH, HV, HL)를 생성하는 제2웨이브렛 변환기; 상기 제2웨이브렛 변환기에서 생성된 수평 성분 신호 중에서 고주파 성분이 집중된 수평 신호의 대각선 에지 성분 신호(HD)와 수평 신호의 수평 성분(HH)을 선택적으로 벡터 양자화(VQ)하기 위한 제2벡터 양자화 수단; 상기 영상신호의 수직 에지 성분 신호(V)를 웨이브렛 변환하여 다수개의 수직 신호 성분 신호(VD, VH, VV, VL)를 생성하는 제3웨이브렛 변환기; 상기 제3웨이브렛 변환기에서 생성된 수직 신호 성분 신호 중에서 고주파 성분이 집중된 수직 신호 대각선 에지 성분 신호(VD)와 수직 신호의 수직 성분(VV)을 선택적으로 벡터 양자화(VQ)하기 위한 제3양자화 수단; 상기 영상 신호의 저주파 성분 신호(L)를 웨이브렛 변환하여 다수개의 저주파 성분 신호(LD, LH, LV, LL)를 생성하는 제4웨이브렛 변환기; 상기 제4웨이브렛 변환기에서 생성된 저주파 성분 신호 중에서 저주파 신호의 대각선 에지 성분 신호(LD)와 수평 성분 신호(LH) 및 수직 성분 신호(LV)를 선태적으로 벡터 양자화(VQ)하기 위한 제4양자화 수단; 상기 제4웨이브렛 변환기에서 생성된 저주파 성분 신호 중에서 저주파 신호가 집중된 저주파 성분 신호(LL)를 선택적으로 이산여현변환(DCT)하기 위한 이산여현변환기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하 예시된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
제4도는 본 발명의 웨이브렛 변환을 이용한 영상 부호화 장치의 블록도를 도시하며, 제5도는 제4도에서 웨이브렛 변환에 의해 대역 분할된 신호 성분을 나타낸 도면이다.
제4도에 도시된 본 발명의 영상 부호화 장치는 입력 영상 신호에 대하여 1차 웨이브렛 변환된 고주파 신호의 대각선 에지 성분(D), 고주파 신호의 수평 에지 성분(H), 고주파 신호의 수직 에지 성분(V) 및 저주파 신호 성분(L)에 대하여 각기 2차 웨이브렛 변환하는 제1 내지 제4웨이브렛 변환기(410, 420, 430, 440)를 포함한다.
제1웨이브렛 변환기(410)는 영상 신호의 대각선 에지 성분의 신호(D)를 수신하여 웨이브렛 변환함으로써 제5도의 우측 하단에 예시된 바와 같은 네 개의 고주파 에지 성분 신호(DD, DH, DV, DL)를 생성한다. 네 개의 고주파 에지 성분 신호(DD, DH, DV, DL)중에서 대각선 에지 성분(DD)에 가장 많은 고주파 성분이 집중된다. 제1벡터양자화기(510)는 선택적으로 대각선 에지 성분(DD)에 대하여 벡터 양자화를 실시함으로써 손실되는 고주파 신호 성분을 보상한다.
제2웨이브렛 변환기(420)는 영상 신호의 수평 에지 성분 신호(H)를 수신하여 웨이브렛 변환함으로써 제5도의 좌측 하단에 예시된 바와 같은 네 개의 수평 신호(HD, HH, HV, HL)를 생성한다. 이들 중에서 수평 신호의 대각선 에지 성분(HD)과 수평 신호의 수평 성분(HH)에는 고주파 성분이 가장 많이 존재한다 제2벡터 양자화기(520)는 선택적으로 수평 신호의 대각선 에지 성분(HD)과 수평 성분(HH)에 대하여 벡터 양자화를 실시하여 부호화한다.
제3웨이브렛 변환기(430)는 영상 신호의 수직 에지 성분 신호(V)를 수신하여 웨이브렛 변환함으로써 제5도의 우측 상단에 예시된 바와 같은 네 개의 수직 신호(VD, VH, VV, VL)를 생성한다. 제3벡터 양자화기(530)는 고주파 성분이 가장 많이 존재하는 수직 신호의 대각선 에지 성분(VD)과 수직 신호의 수직 성분(VV)을 선택적으로 벡터 양자화 하여 부호화한다.
제4웨이브렛 변환기(440)는 영상 신호의 저주파 성분 신호(L)를 수신하여 웨이브렛 변환함으로써 제5도의 좌측 상단에 예시된 바와 같은 네 개의 저주파 신호(LD, LH, LV, LL)를 생성한다. 제4벡터 양자화기(540)는 선택적으로 저주파 신호의 대각선 에지 성분(LD), 저주파 신호의 수평 성분(LH), 저주파 신호의 수직 성분(LV)을 벡터 양자화 하여 부호화하는 한편, 이산여현변환기(DCT)(550)는 선택적으로 저주파 신호가 집중된 저주파 성분(LL)을 이산여현변환을 실시한다.
따라서, 1차 및 2차에 걸쳐 웨이브렛 변환된 신호 성분에 대하여 고주파 신호 성분이 집중된 신호에 대하여 벡터 양자화하고, 저주파 신호 성분이 집중된 신호에 대하여 DCT 변환을 선택적으로 적용함으로써 보다 효율적인 부호화를 성취할 수 있다.

Claims (1)

  1. 입력되는 영상 신호를 웨이브렛 변환하여 얻어지지는 대각선 에지 성분 신호(D), 수평 에지 신호(H)와, 수직 에지 성분 신호(V)와, 저주파 신호 성분(L)을 이용하여 부호화하는 영상 부호화장치에 있어서; 상기 대각선 에지 성분 신호(D)를 웨이브렛 변환하여 다수개의 대각선 에지 성분 신호(DD, DH, DV, DL)를 생성하는 제1웨이브렛 변환기; 상기 제1웨이브렛 변환기에 의해 생성된 대각선 에지 신호 중에서 고주파 성분이 집중된 대각선 에지 신호 성분(DD)을 선택적으로 벡터 양자화(VQ)하기 위한 제1벡터 양자화 수단; 상기 수평 에지 성분 신호(H)를 웨이브렛 변환하여 다수개의 수평 성분 신호(HD, HH, HV, HL)를 생성하는 제2웨이브렛 변환기; 상기 제2웨이브렛 변환기에서 생성된 수평 성분 신호 중에서 고주파 성분이 집중된 수평 신호의 대각선 에지 성분 신호(HD)와 수평 신호의 수평 성분(HH)을 선택적으로 벡터 양자화(VQ)하기 위한 제2벡터 양자화 수단; 상기 영상 신호의 수직 에지 성분 신호(V)를 웨이브렛 변환하여 다수개의 수직 신호 성분 신호(VD, VH, VV, VL)를 생성하는 제3웨이브렛 변환기; 상기 제3웨이브렛 변환기에서 생성된 수직 신호 성분 중에서 고주파 성분이 집중된 수직 신호 대각선 에지 성분 신호(VD)와 수직 신호의 수직 성분(VV)을 선택적으로 벡터 양자화(VQ)하기 위한 제3양자화 수단; 상기 영상 신호의 저주파 성분 신호(L)를 웨이브렛 변환하여 다수개의 저주파 성분 신호(LD, LH, LV, LL)를 생성하는 제4웨이브렛 변환기; 상기 제4웨이브렛 변환기에서 생성된 저주파 성분 신호 중에서 저주파 신호의 대각선 에지 성분 신호(LH) 및 수직 성분 신호(LV)를 선택적으로 벡터 양자화(VQ)하기 위한 제4양자화 수단; 상기 제4웨이브렛 변환기에서 생성된 저주파 성분 신호 중에서 저주파 신호가 집중된 저주파 성분 신호(LL)를 선택적으로 이산여현변환(DCT)하기 위한 이산여현변환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 부호화장치.
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