KR0180173B1 - An object coder - Google Patents
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Abstract
본 발명은 물체 부호화기에 관한 것으로서, 물체의 윤곽 부위를 8×8 화소블록으로 블럭화하는 영상분할부(10)와; 상기 8×8 화소블럭을 8×8 주파수 계수블럭으로 변환하는 DCT부(20)와; 상기 8×8 주파수 계수 블럭을 지그재그 스캐닝하여 런 렝스 부호화하여 출력하는 지그재그 스캐닝부(30)와; 상기 8×8 주파수 계수 블럭을 수직 스캐닝하여 런 렝스 부호화하여 출력하는 수직 스캐닝부(40)와; 상기 8×8 주파수 계수 블럭을 수평 스캐닝하여 런 렝스 부호화하여 출력하는 수평 스캐닝부(50)와; 상기 8×8 화소블럭으로 블거화된 물체의 에지를 검출하고, 상기 에지의 방향에 따라 스캐닝 선택신호를 출력하는 에지검출부(60)와; 상기 스캐닝 선택신호에 따라 상기 지그재그 스캐닝부(30), 상기 수직 스태닝부(40) 및 상기 수평 스캐닝부(50) 중 하나의 출력을 선택하여 출력하는 선택부(70)를 푸함하여 구성되어, 블럭화된 물체의 윤곽 부위를 DCT한 다음 물체의 에지 방향에 따라 적합한 스캐닝 방향을 선택하여 스캐닝을 수행하기 때문에 영상 데어터이량을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.The present invention relates to an object encoder, comprising: an image splitter (10) for blocking an outline of an object into 8x8 pixel blocks; A DCT unit 20 for converting the 8x8 pixel block into an 8x8 frequency coefficient block; A zigzag scanning unit (30) for zigzag scanning the 8x8 frequency coefficient block and performing run length encoding on the 8x8 frequency coefficient block; A vertical scanning unit 40 for vertically scanning the run length coding of the 8x8 frequency coefficient block and outputting the run length encoding; A horizontal scanning unit (50) for horizontally scanning the run length coding of the 8x8 frequency coefficient block and outputting the same; An edge detection unit (60) for detecting an edge of the object blotted with the 8x8 pixel block and outputting a scanning selection signal according to the direction of the edge; According to the scanning selection signal is configured by solving the selection unit 70 for selecting and outputting the output of the zigzag scanning unit 30, the vertical scanning unit 40 and the horizontal scanning unit 50, Since DCT is performed on the contour portion of the blocked object, scanning is performed by selecting an appropriate scanning direction according to the edge direction of the object, thereby reducing the amount of image data.
Description
제1도는 물체의 윤곽(contour)을 블록화한 상태를 도시한 도면.1 is a view showing a state in which the contour of an object is blocked.
제2도는 본 발명에 따른 물체 부호화기의 계통도.2 is a schematic diagram of an object encoder according to the present invention.
제3도는 본 발명에 따른 스캐닝 방법을 도시한 개략도이다.3 is a schematic diagram illustrating a scanning method according to the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
10 : 영상분할기 20 : DCT부10: video splitter 20: DCT unit
30 : 지그재그 스캐닝부 40 : 수직 스캐닝부30: zigzag scanning unit 40: vertical scanning unit
50 : 수평 스캐닝부 60 : 에지검출기50: horizontal scanning unit 60: edge detector
70 : 선택기 80 : 가변길이부호기(VLC)70: selector 80: variable length coder (VLC)
본 발명은 물체 부호화기에 관한 것으로서, 특히 물체의 윤곽 부위를 블럭화한 다음 DCT(Discrete Cosine Transform)를 수행하여 만들어진 주파수 계수를 물체의 에지(edge) 방향에 따라 여러 가지 방향으로 스캐닝하여 영상 데어터량을 감소시키는 물체 부호화기에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an object encoder. In particular, the frequency coefficient produced by blocking the contour portion of an object and performing a discrete cosine transform (DCT) is scanned in various directions according to the edge direction of the object, thereby reducing the amount of image data. An object encoder for reducing.
현재, 컴퓨터와 통신 및 방송 등의 다중매체가 결합, 통합된 다중미디어 환경이 다양하게 발전하여 금세기 말부터는 정보 통신 분야의 꽃이라 할 수 있는 멀티미디어 시대가 열릴 것이다. 이러한 멀티미디어를 지원해주는 핵심 요소 기술로는 디지털화와 디지털 영상 압축 기술이 있다.At present, the multimedia era, which combines and integrates multiple media such as computer, communication, and broadcasting, has been developed in various ways. Core technologies that support such multimedia include digitalization and digital image compression.
이러한 디지털 영상 압축 기술의 필요성을 간단히 논하자면 현재의 NTSC 방식의 텔레비전(TV) 신호는 초당 180Mbit의 데이터량을 갖고 있는데. 이를 CD(Compact Disk, 용량 : 약 6.25Gbit) 한장에 담으면 약 35초의 분량이 되므로 이 정도의 정보 저장 능력으로는 충분한 길이의 동영상 데이터를 저장할 수 없게 된다. 따라서, CD 한장에 많은 영상 데이터를 저장하기 위한 기술이 개발되었는데, 이것이 바로 디지털 영상 압축 기술이다.To briefly discuss the necessity of such digital image compression technology, the current NTSC television (TV) signal has a data rate of 180 Mbits per second. If you put it in a CD (Compact Disk, capacity: about 6.25Gbit), it will be about 35 seconds, so you will not be able to store enough video data with this information storage capacity. Therefore, a technique for storing a lot of image data on a single CD has been developed, which is a digital image compression technique.
상기 디지털 영상 압축을 한마디로 요약하면 영상이 갖는 공간적, 시간적 중복성을 제거함으로써 영상을 표시하는데 필요한 데이터량을 줄이는 것이다.In summary, the digital image compression reduces the amount of data required to display an image by removing spatial and temporal redundancy of the image.
한편, MPEG-2 비디오 압축 방법은 두 가지 기본 기술을 바탕으로 한다.Meanwhile, the MPEG-2 video compression method is based on two basic techniques.
첫 번째로 시간 중복성(Temporal redundancy)을 줄이기 위하여 블럭 단위의 움직임 추정 및 보상(MOtion estimation and compensation)을 이용하고, 두 번째로 공간 중복성(Spatial redundancy)을 줄이기 위하여 DCT 압축 기법을 이용한다.First, we use motion estimation and compensation on a block-by-block basis to reduce temporal redundancy. Second, we use DCT compression to reduce spatial redundancy.
즉, MPEG-2에서 규정하는 픽쳐 타입(picture type)에는 1,P,B-픽쳐의 세 가지가 있으며, 그중 I(Intra coded) 픽쳐는 움직임 보상을 이용하지 않고 단순히 그 픽쳐만을 DCT해서 코딩하는 것이고, P(Predicted coded) 픽쳐에서는 I 또는 다른 P-픽쳐를 기준으로 삼아 움직임 보상을 한 후 나머지 차분을 DCT 코딩한다. 또한, B(Bidirectionally predicted coded) 픽쳐에서는 P-픽쳐처럼 움직임 보상을 사용하지만 P-픽쳐와는 달리 시간축상에서 앞뒤에 있는 두개의 프레임으로부터 움직임 보상을 한다.That is, there are three types of picture types defined in MPEG-2, 1, P, and B-pictures. Among them, I (Intra coded) pictures are simply DCT-coded without using motion compensation. In the P (Predicted coded) picture, motion compensation is performed based on I or another P-picture and DCT-coded the remaining difference. In addition, B (Bidirectionally predicted coded) pictures use motion compensation like P-pictures, but unlike P-pictures, they compensate for motion from two frames before and after on the time axis.
이러한 움직임 보상은 16×16 블럭을 기본 단위로 한다.This motion compensation is based on 16 × 16 blocks.
그리고, 상기 DCT 코딩은 고속 알고리즘을 갖는 직교 변환(Orthogonal transform)으로 많은 종류의 영상들에 대해서 최적에 가까운 성능을가질 뿐만아니라, DCT 기본 함수가 시각 특성기준의 효과적인 이용을 매우 용이하게 하는 장점이 있어 공간 중복성을 줄이기 위하여 이용되고 있다.In addition, the DCT coding is an orthogonal transform having a fast algorithm, which has a performance close to optimum for many kinds of images, and the DCT basic function facilitates the effective use of the visual characteristic criteria. It is being used to reduce space redundancy.
이러한 DCT는 8 8 블럭을 기본 단위로 한다.This DCT is based on 8 8 blocks.
그러나, 상기와 같이 영상의 수학적 통계 특성을 이용한 블럭 또는 매크로 블럭 단위로 처리하는 기존의 부호화 방법은 비트율이 낮아질수록 즉, 압축률이 높아질수록 블럭화 형상 및 경계의 흐림 현상(blurring) 등이 더욱 심하게 발생하여 시각적으로 거슬리게 된다.However, in the conventional coding method that processes blocks or macroblocks using mathematical statistical characteristics of an image as described above, the lower the bit rate, that is, the higher the compression rate, the more severely the block shape and the blurring of the boundary are generated. Visually annoying.
따라서, 인간의 시각이 경계에 민감하다는 점을 감안하여 영상을 물체 위주로 분할하여 부호화하는 물체 코딩(object coding) 방법이 발전되어 왔다.Accordingly, in view of the fact that human vision is sensitive to boundaries, an object coding method for dividing and encoding an image based on an object has been developed.
이러한 종래의 물체 코딩 방법은 외형이 불규칙적은 물체의 윤관(contour)을 코딩하고 그 물체 내의 그레이 레빌(gray level)은 DCT 등의 방법으로 따로 고딩한다.This conventional object coding method codes a contour of an object of irregular shape and gray levels in the object are separately fixed by a method such as DCT.
이 때, 제1도에 도시된 바와 같이 DCT를 수행하기 전에 물체 이외의 여백 부분을 어떤 값으로 채워주는 것이 필요하며, 보통은 여백부분을 '0'으로 채워준 후에 DCT를 수행하게 된다.In this case, as shown in FIG. 1, it is necessary to fill a blank portion other than an object with a value before performing the DCT. Usually, the DCT is performed after filling the blank portion with '0'.
그러나, 상기와 같이 여백부분을 '0'으로 채운 다음 DCT를 수행하면 높은 주파수 계수(frequency coefficients)가 발생됨에 따라 이 주파수 계수를 코딩하기 위해서는 많은 비트 수가 필요하게 되는 문제점이 있었다.However, if the blank portion is filled with '0' and DCT is performed as described above, high frequency coefficients are generated, so that a large number of bits are required to code the frequency coefficients.
이에, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 물체의 윤곽 부위를 블럭화한 다음 DCT를 수행하여 만들어진 주파수 계수를 물체의 에지 방향에 따라 다른 방향으로 스캐닝함으로써 영상 데이터량을 감소시킬 수 있는 물체 부호화기를 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, by reducing the amount of image data by scanning the frequency coefficient produced by blocking the contour portion of the object and then performing a DCT in different directions according to the edge direction of the object. It is an object of the present invention to provide an object encoder.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 물체 부호화기는 물체의 윤곽 부위를 8× 8 화소블럭으로 블럭화하는 영상분할부와; 상기 8×8 화소블럭을 8×8 주파수 계수 블럭으로 변환하는 DCT부와; 상기 8×8 주파수 계수 블럭을 지그재그(zig zag) 스캐닝하여 런 렝스(run length) 부호화하여 출력하는 지그재그 스캐닝부와; 상기 8×8 주파수 계수 플럭을 수직 스캐닝하여 런렝스 부호화하여 출력하는 수직 스캐닝부와; 상기 8×8 주파수 계수 블럭을 수평 스캐닝하여 런 렝스 부호화하여 출력하는 수평 스캐닝부와; 상기 물체의 에지를 검출하여 에지의 방향이 사선일 경우 상기 지그재그 스캐닝부의 출력이, 에지의 방향이 수평일 경우 상기 수직 스캐닝부의 출력이, 에지 방향이 수직일 경우 상기 수평 스캐닝부의 출력이 각각 선택되도록 하는 스캐닝 선택신호를 출력하는 에지검출부와; 상기 스캐닝 선택신호에 따라 상기 지그재그 스캐닝부, 상기 수직 스캐닝부 및 상기 수평 스캐닝부 중 하나의 출력을 선택하여 출력하는 선택부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the object encoder according to the present invention comprises: an image splitter which blocks an outline portion of an object into an 8 × 8 pixel block; A DCT unit for converting the 8x8 pixel block into an 8x8 frequency coefficient block; A zigzag scanning unit which scans the 8 × 8 frequency coefficient block by zig zag and executes run length encoding of the 8 × 8 frequency coefficient block; A vertical scanning unit which performs run length coding by vertically scanning the 8x8 frequency coefficient flocks and outputting the same; A horizontal scanning unit which horizontally scans the 8x8 frequency coefficient block by run length encoding and outputs the same; The output of the zigzag scanning unit is detected when the edge of the object is diagonal and the output of the vertical scanning unit is selected when the edge direction is horizontal, and the output of the horizontal scanning unit is selected when the edge direction is vertical. An edge detector for outputting a scanning selection signal; And a selection unit for selecting and outputting one of the zigzag scanning unit, the vertical scanning unit, and the horizontal scanning unit according to the scanning selection signal.
이하, 본 발명의 바람직한 실신예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
제2도는 본 발명에 따른 물체 부호화기의 계통도로서, 상기 물체 부호화기는 물체의 윤곽 부위를 8×8 화소블럭으로 블럭화하는 영상분할기(10)와; 상기 8×8 화소블럭을 8×8 주파수 계수 블럭으로 변환하는 DCT부(20)와; 상기 8×8 주파수 계수 블럭을 지그재그 스캐닝하여 런 렝스 부호화하여 출력하는 지그재그 스캐닝부(30)와; 상기 8×8 주파수 계수 블럭을 수직 스캐닝하여 런 렝스 부호화하여 출력하는 수직 스캐닝부(40)와; 상기 8×8 주파수 계수 블럭을 수평 스캐닝하여 런 렝스 부호화하여 출력하는 수평 스캐닝부(50)와; 상기 8×8 화소 블럭으로 블럭화된 물체의 에지를 검출하고, 검출된 에지의 방향에 따라 스캐닝 선택신호를 출력하는 에지검출기(60)와; 상기 스캐닝 선택신호에 따라 상기 지그재그 스캐닝부(30), 상기 수직 스캐닝부(40) 및 상기 수평 스캐닝부(50) 중 하나의 출력을 선택하여 출력하는 선택기(70)와; 상기 선택기(70)에서 출력되는 런 렝스 부호화된 부호어에 대해 발생활률이 높은 부호어들에 대하서는 부호당 짧은 비트를 할당하고, 발생확률이 낮은 부호어들에 대해서는 부호당 긴 비트를 할당하여 부호의 평균길이를 엔트로피에 가깝도록 통계적 중복성을 제거한 후 수신측(도시하지 않음)으로 전송하는 가변길이부호기(VLC, 80)를 포함하여 구성된다.2 is a schematic diagram of an object encoder according to the present invention, wherein the object encoder comprises: an image splitter 10 for blocking an outline portion of an object into 8 × 8 pixel blocks; A DCT unit 20 for converting the 8x8 pixel block into an 8x8 frequency coefficient block; A zigzag scanning unit (30) for zigzag scanning the 8x8 frequency coefficient block and performing run length encoding on the 8x8 frequency coefficient block; A vertical scanning unit 40 for vertically scanning the run length coding of the 8x8 frequency coefficient block and outputting the run length encoding; A horizontal scanning unit (50) for horizontally scanning the run length coding of the 8x8 frequency coefficient block and outputting the same; An edge detector (60) which detects an edge of the object blocked by the 8x8 pixel block and outputs a scanning selection signal in accordance with the detected edge direction; A selector (70) for selecting and outputting one of the zigzag scanning unit (30), the vertical scanning unit (40), and the horizontal scanning unit (50) according to the scanning selection signal; For the length coded codeword output from the selector 70, short bits per code are allocated to codewords having a high generation rate, and long bits per code are assigned to codewords having a low occurrence probability. By removing the statistical redundancy so that the average length of the code is close to the entropy, and including a variable length encoder (VLC, 80) for transmitting to the receiving side (not shown).
상기 에지검출기(60)는 물체의 에지를 검출하여 에지의 방향이 사선일 경우 지그재그 스캐닝부(30)의 출력이, 에지의 방향이 수평일 경우 수직 스캐닝부(40)의 출력이, 에지 방향이 수직일 경우 수평 스캐닝부(50)의 출력이 각각 선택되도록 하는 스캐닝 선택신호를 선택기(70)로 출력한다.The edge detector 60 detects an edge of an object and outputs the zigzag scanning unit 30 when the direction of the edge is oblique, and outputs the vertical scanning unit 40 when the direction of the edge is horizontal. In the case of the vertical, the scanning selection signal for outputting the horizontal scanning unit 50 is selected to the selector 70.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 물체 부호화기의 작용 및 효과를 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.If described in more detail the operation and effect of the object encoder according to the present invention configured as described above.
먼저, 영상분할기(10)가 불체의 윤곽 부위를 8×8 화소블럭으로 블럭화하여 DCT부(20)로 출력하면, 상기 DCT부(20)는 입력받은 8×8 화소블럭을 8×8 주파수 계수 블럭으로 변환하여 지그재그 스캐닝부(30), 수직 스캐닝부(40) 및 수평 스캐닝부(50)로 각각 출력한다.First, when the image splitter 10 blocks the outline portion of the image into 8 × 8 pixel blocks and outputs them to the DCT unit 20, the DCT unit 20 outputs the received 8 × 8 pixel blocks by 8 × 8 frequency coefficients. The blocks are converted into blocks and output to the zigzag scanning unit 30, the vertical scanning unit 40, and the horizontal scanning unit 50, respectively.
상기 지그재그 스캐닝부(30), 수직 스캐닝부(40) 및 수평 스캐닝부(50)는 각각 입력받은 8×8 주파수 계수 블록을 런 렝스 부호화하여 선택기(70)로 출력한다.The zigzag scanning unit 30, the vertical scanning unit 40, and the horizontal scanning unit 50 each run-length-code the received 8 × 8 frequency coefficient block to the selector 70.
상기 선택기(70)는 어제검출기(60)가 제공하는 스캐닝 선택신호에 따라 지그재그 스캐닝부(30), 수직 스캐닝부(40) 및 수평 스캐닝부(50) 중 하나에서 출력되는 런 렝스 부호화된 부호어들을 선택하여 가변길이부호기(80)로 출력한다.The selector 70 is a run length coded codeword output from one of the zigzag scanning unit 30, the vertical scanning unit 40, and the horizontal scanning unit 50 according to the scanning selection signal provided by the detector 60 yesterday. These are output to the variable length encoder (80).
즉, 상기 선택기(70)는 제3도에 도시된 바와 같이 물체의 에지가 사선일 경우에는 DCT 수행 후 지그재그 스캐닝되어 출력되는 런 렝스 부호화된 부호어를 선택하여 출력하고, 물체의 에제가 수직선일 경우에는 DCT 수행 후 수평 스캐닝되어 출력되는 런 렝스 부호화된 부호어를 선택하여 출력하고, 물체의 에지가 수평선일 경우에는 DCT 수행 후 수직 스캐닝되어 출력되는 런 렝스 부호화된 부호어를 선택하여 출력한다.That is, as shown in FIG. 3, the selector 70 selects and outputs a run length coded codeword that is zigzag scanned and output after performing DCT when the edge of the object is oblique, and the edge of the object is a vertical line. In this case, the run length coded codeword which is horizontally scanned and output after the DCT is selected and output. When the edge of the object is a horizontal line, the run length coded codeword which is vertically scanned and output after the DCT is selected and output.
예를 들어, DCT된 주파수 계수가 아래 표1과 같고,For example, the DCT frequency coefficient is shown in Table 1 below,
표 1Table 1
첫 번째로 8×8 블럭화된 물체의 윤곽 에지가 사선일 경우에는 (276, 137, 59, 89, -94, 51, -12, 25, -35, 39 ...) 순으로 지그재그 스캐닝하여 런 렝스 부호화된 부호어를 선택하여 출력하고, 두 번째로 8×8 블럭회된 물체의 윤곽 에지가 수직선일 경우에는 (276, 59, 89, 39, 7, -13, -12, -7, 137 ...) 순으로 수평 스캐닝하여 런 렝스 부호화된 부호어를 선택하여 출력하고, 세 번째로 8×8 블럭화된 물체의 윤곽 에지가 수평선일 경우에는 (276, 137, 51, -12, -8, 2, 1, -1, -6, 59 ...) 순으로 수직 스캐닝하여 런 렝스 부호화된 부호어를 선택하여 출력한다.First, if the contour edge of an 8 × 8 blocked object is oblique, run by zigzag scanning in the order (276, 137, 59, 89, -94, 51, -12, 25, -35, 39 ...) Select and output the length coded codeword, and if the contour edge of the second 8 × 8 block-wound object is a vertical line (276, 59, 89, 39, 7, -13, -12, -7, 137 ...) Scan run-length coded codewords by horizontal scanning in order, and thirdly, when the contour edge of 8 × 8 blocked object is a horizontal line (276, 137, 51, -12, -8) , 2, 1, -1, -6, 59 ...) and then run-length coded codewords are selected and output.
이 때, 물체 이외의 여백부분을 '0'으로 채운 다음 DCT를 수행하면 높은 주파수 계수가 발생되어 이 주파수 계수를 코딩하기 위해서는 많은 비트수가 필요하게 되나, 상기와 같이 물체의 에지 방향에 따라 스캐닝 방향을 달리하면 영상 데이터량을 감소시킬 수 있다.At this time, if the blank part other than the object is filled with '0' and DCT is performed, a high frequency coefficient is generated, and a large number of bits are required to code the frequency coefficient, but as described above, the scanning direction is determined according to the edge direction of the object. By varying, the amount of video data can be reduced.
한편, 상기와 같이 선택적으로 스캐닝된 런 렝스 부호화된 부호어들은 가변길이부호기(70)에서 발생확률이 높은 부호어들에 대해서는 부호당 짧은 비트가 할당되고, 발생확률이 낮은 부호어들에 대해서는 부호당 긴 비트를 할당되어 부호의 평균길이를 엔트로피에 가깝도록 통계적 중복성이 제거된 후 수신측(도시하지 않음)으로 전송된다.On the other hand, the length-encoded codewords selectively scanned as described above are assigned short bits per code to codewords having a high probability of occurrence in the variable length encoder 70 and codes for codewords having a low probability of occurrence. The long bits are allocated to remove the statistical redundancy so that the average length of the code is close to entropy and then transmitted to the receiving side (not shown).
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 의한 물체 부호화기는 블럭화된 물체의 윤곽 부위를 DCT한 다음 물체의 에지 방향에 따라 적합한 스캐닝 방향을 선택하여 스캐닝을 수행하기 때문에 영상 데이터량을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.As described above, the object encoder according to the present invention has the effect of reducing the amount of image data since DCT of the contour portion of the blocked object and then scanning by selecting a suitable scanning direction according to the edge direction of the object. .
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