KR0181055B1 - 영상 부호화 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 특정 물체의 형상 정보만을 따로 검출하여 특정 물체를 구성하는 픽셀들의 픽셀값을 재 배열한 후 부호화를 수행함으로서 부호화 효율을 높일 수 있는 영상 부호화 장치에 관한 것으로, 물체 영역과 배경 영역으로된 한 프레임의 영상을 부호화하는 영상 부호화 장치에 있어서 : 상기 영상 신호를 프레임 단위로 저장하는 프레임 메모리 ; 상기 물체 영역의 형상 정보와 윤곽선 정보를 검출하는 형상 정보 검출수단 ; 상기 물체 영역을 구성하는 각 픽셀수를 카운트하여 상기 물체 영역의 크기를 검출하는 크기 검출 수단 ; 상기 검출된 물체 영역의 크기에 상당하는 사각 형태의 가상 메모리 공간을 설정하는 가상 메모리 설정 수단 ; 상기 물체 영역의 크기에 상당하는 사각 형태의 메모리 공간에 상기 물체 영역의 형상 정보를 재배역하는 형상 정보 재 배열 수단 ; 상기 형상 정보 재 배열 수단에 의해 사각 형태로 재배열된 물체의 형상 정보를 기 설정 블록 단위로 분할하여 이산 여현 변환하는 이산 여현 변환 수단 ; 상기 이산 여현 변환 수단에 의해 이산 여현 변환된 형상 정보를 양자화하는 양자화 수단을 구비하여 구성함을 특징으로 한다.

Description

영상 부호화 장치
제1도는 종래 기술을 설명하기 위한 도면.
제2도는 본 발명의 실시예를 나타내는 상세 구성도.
제3도 및 제4도는 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
21 : 프레임 메모리 22 : 형상 정보 검출부
23 : 크기 검출부 24 : 재 배열부
25 : 이산 여현 변환부 26 : 양자화부
본 발명은 영상 신호를 부호화는 장치에 있어서, 특히 프레임 내의 픽셀들을 재 배열하여 영상을 부호화하는 영상 부호화 장치에 관한 것이다.
일반적으로 고화질 TV나 멀티미디어 등과 같이 디지탈 데이터 전송을 기본으로 하는 고화질 영상 시스템에서는 처리해야할 데이터량이 상당히 많이 발생되는 반면 데이터 전송을 위해 사용 가능한 대역폭은 한정되어 있어, 방대한 데이터를 효율적으로 전송하기 위해 데이터 압축 및 부호화를 하고 있다.
상기한 영상 부호화를 위해 종래에는 영상 신호를 일정 갯수의 블록(block)으로 분할하고 분할된 블록을 일괄적으로 일정한 과정 즉, 이산 여현 변환, 양자화 기법, 가변 길이 부호화 등의 과정에 의해 부호화 하였는바, 이에 대해 설명하면 다음과 같다.
일반적으로 이산 여현 변환은 상관 계수(correlation coefficient)가 큰 신호에 대해서는 에너지 응집력을 거의 최적으로 만드는 변환으로 알려져 있다.
따라서 종래의 영상 부호화 장치는 입력되는 영상 신호를 8*8 구획의 크기를 갖는 화소의 배열, 즉 구획을 이산 여현 변환하여 역시 8*8 크기의 이산 여현 변환 계수의 구획으로 만들며 이것을 적응 양자화한후 갈짓자 주사의 순서로 가변 길이 부호화를 수행하고, 이후 버퍼에 임시 저장한후 전송한다.
양자화에 있어서, 인간의 감지도를 고려한 적절한 가중 행렬로 계수마다 가중치를 두게되며 이후 프레임내 부호화되는 거대 구획에 대해서는 D.C 계수의 경우 8비트으로 선형 양자화되고, A.C 계수의 경우는 데드존(dead zone)이 없는 균일 양자화기에 의해 양자화 된다.
또한 프레임간 부호화되는 거대 구획에 대해서는 모든 이산 여현 변화 계수들이 데드존이 있는 균일 양자화기에 의해 양자화되고 양자화기의 구간 크기는 상술한 버퍼의 저장 용량에 대응하여 조절하는 버퍼 조절 알고리즘에 의해 양자화 크기 요소로써 조절된다.
한편 데드존이 있는 양자화기에 있어서, 데드존의 효과는 작은 값을 갖는 계수의 값은 0으로 만들고 이에 따라서 다음단의 줄길이 부호화에서의 부호화 효율을 높이기 위함이다.
또한 프레임내 부호화되는 거대 구획과 프레임간 부호화되는 거대 구획은 서로 다른 가중 행렬을 가지게 되며, 각 거대 구획내에서는 휘도 구획과 색구획 모두 같은 가중 행렬을 적용한다.
가중 행렬에 있어서 각 계수에 대한 가중 요소는 양자화기의 거친 정도를 반영하는데 고주파의 계수에 대해서 양자화의 거친 정도가 증가하게 되며, 이는 인간 시각 체계가 양자화 잡음에 대하여 고주파 부분은 덜 민감하다는 것을 반영한 것이다.
한 거대 구획에 대한 양자화 가중 행렬은 양자화 크기 요소에 의해 수정되며 양자화 크기 요소는 버퍼의 상태와 복잡도에 기초하여 제공되고 양자화 과정이 모두 끝난 후에 거대 구획은 모든 계수가 0인지 아닌지 검사 받게 되는데 만약 0이라면 부호화된 계수 대신에 특정한 부호어가 보내지게 된다.
한편, MPEG(Motion Picture Experts Group) 4 에서는 제1도에 나타난 바와 같이 임의의 형상을 갖는 물체(object) 영역(a)을 선택한후 이를 코딩하여 전송하는 방법이 제안되었는바, 물체 영역(a)에는 픽셀값이 포함되도록 하고 물체 영역 이외의 배경 영역(b)에는 픽셀값이 0이 되도록 하여 이를 이산 여현 변환, 양자화 기법, 가변 길이 부호화 등의 과정을 통해 부호화 하였다.
따라서 제1도와 같은 영상을 기 설정 블록 단위, 예를 들어 8*8 블록 단위로 이산 여현 변환하게 되면 물체 영역(a)과 배경 영역(b)간의 경계에 해당하는 블록(c, d)의 경우 실제 필요한 물체 영역(a)의 영상이 매우 적게 포함되어 코딩 효율이 떨어지는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 물체 영역의 형상 정보만을 따로 검출하여 물체 영역을 구성하는 픽셀들의 픽셀값을 재 배열한후 부호화를 수행함으로서 부호화 효율을 높일 수 있는 영상 부호화 장치를 제공함에 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 물체 영역과 배경 영역으로된 한 프레임의 영상을 부호화하는 영상 부호화 장치에 있어서 : 상기 영상 신호를 프레임 단위로 저장하는 프레임 메모리 ; 상기 물체 영역의 형상 정보와 윤곽선 정보를 검출하는 형상 정보 검출수단 ; 상기 물체 영역을 구성하는 각 픽셀수를 카운트하여 상기 물체 영역의 크기를 검출하는 크기 검출 수단 ; 상기 검출된 물체 영역의 크기에 상당하는 사각 형태의 가상 메모리 공간을 설정하는 가상 메모리 설정 수단 ; 상기 물체 영역의 크기에 상당하는 사각 형태의 메모리 공간에 상기 물체 영역의 형상 정보를 재배열하는 형상 정보 재 배열 수단 ; 상기 형상 정보 재 배열 수단에 의해 사각 형태로 재배열된 물체의 형상 정보를 기 설정 블록 단위로 분할하여 이산 여현 변환하는 이산 여현 변환 수단 ; 상기 이산 여현 변환 수단에 의해 이산 여현 변환된 형상 정보를 양자화하는 양자화 수단을 구비하여 구성함을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
제2도는 본 발명의 실시예를 나타내는 상세 구성도로서, 입력되는 영상 신호를 프레임 단위로 저장하는 프레임 메모리(21), 한 프레임내의 각 픽셀 값을 검출하여 픽셀값이 0인 영역은 배경 영역으로 판정하고 픽셀값이 0이외인 영역은 물체 영역으로 판정하며 물체 영역의 윤곽선 정보를 검출하여 출력하는 형상 정보 검출부(22), 물체 영역의 각 픽셀수를 카운트하여 물체 영역의 크기를 검출하는 크기 검출부(23), 물체 영역의 크기에 상당하는 사각 형태의 가상 메모리 공간을 설정하는 메모리 설정부(24), 물체 영역의 각 수평 라인과 메모리 공간의 각 수평 저장 영역을 일대일 대응시켜 물체 영역의 픽셀값들을 가상 메모리 공간에 재 배열하되, 물체 영역의 각 수평라인의 시작점이 가상 메모리 공간의 각 수평 저장 영역에서는 수직적으로 일치되게 배열하고 재 배열뒤에 남은 물체 영역의 잔여 픽셀값은 가상 메모리의 잔여 공간에 순차적으로 재 배열하는 재 배열부(25), 재 배열부(25)에 의해 사각 형태로 재배열된 형상 정보를 8*8 블록단위로 이산 여현 변환하는 이산 여현 변환부(26), 이산 여현 변환부(26)의 출력을 양자화하되, 재 배열부(25)에 의해 잔여 공간에 재배열된 특정 물체의 형상 정보에 대해서는 잔여 공간 이외의 공간에 저장된 물체 영역의 형상 정보보다 상대적으로 높은 가중치를 부여하여 양자화하는 양자화부(27)로 구성한다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 대한 동작을 제3도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 프레임 메모리(21)는 입력되는 영상 신호를 수신하여 이를 프레임 단위로 저장한다. 형상 정보 검출부(22)는 한 프레임을 구성하는 각 픽셀의 픽셀값을 순차적으로 검출하여픽셀값이 0인 영역은 배경 영역으로 판정하고, 픽셀값이 0 이외의 영역은 물체 영역으로 판정하여 특정 물체의 영역 정보 및 윤곽선 정보를 검출한다. 이후, 형상 정보 검출부(22)는 특정 물체의 영역 정보를 크기 검출부(23)로 출력하고, 물체 영역의 윤곽선 정보는 복호기측으로 전송함으로서, 부호화된 영상 정보가 복호화될 때 윤곽선 정보가 활용될수 있도록 한다.
크기 검출부(23)는 형상 정보 검출부(22)에 의해 물체 영역이 검출되면 물체 영역을 구성하고 있는 각 픽셀을 카운트함으로서 물체 영역의 전체 크기를 연산한다. 메모리 설정부(24)는 크기 검출부(23)에 의해 검출된 물체 영역의 크기에 상당하는 사각 형태의가상 메모리 공간을 설정한다(제4도).
따라서, 재 배열부(25)는 물체 영역의 각 수평 라인과 메모리 공간의 각 수평 저장 영역을 일대일 대응시켜 물체 영역의 픽셀값을 메모리 공간에 재 배열하되, 물체 영역이 각 수평 라인의 시작점이 메모리 공간의 각 수평 저장 영역에서는 수직적으로 일치되게 배열한다.
이때 제3도에 나타난 바와 같이 특정 물체의 수평 라인 각각의 길이는 물체의 형상에 따라 각기 다르다.
따라서 물체 영역의 각 수평 라인과 메모리 공간의 각 수평 저장 영역을 일대일 대응시켜 물체 영역의 픽셀값을 메모리 공간에 재 배열하되, 물체 영역의 각 수평 라인의 좌측 끝점이 메모리 공간에서는 모두 일치되게 재 배열하면 물체 영역의 형상에 대한 보존율이 높아지게 된다.
그러나 상기와 같이 배열하게 되면 특정 물체의 수평 라인 길이가 메모리 설정부(24)에 의해 설정된 메모리 공간의 수평 저장 영역 길이를 초과할 경우에는 초과된 만큼의 잔여 수평 라인 영역이 남게되고(제3도의 a, b, c, d), 물체 영역의 수직적 길이가 메모리 설정부(24)에 의해 설정된 메모리 공간의 수직적 공간을 초과할 경우에는 물체 영역의 아래 부분(제3도의 e, f)은 남게된다.
반면, 물체 영역의 수평 라인 길이가 메모리 공간의 수평 저장 영역 길이보다 작을 경우에는 메모리 설정부(24)에 의해 설정된 메모리의 잔여 공간이 남게된다.
따라서, 메모리 설정부(24)에 의해 설정된 메모리의 잔여 공간에 수평 저장 영역 길이를 초과한 만큼의 잔여 길이를 순차적으로 배열하여 저장한후(제4도의 a, b, c, d) 상기한 물체 영역의 아래 부분(제3도의 e, f)을 메모리의 잔여 공간에 순차적으로 재 배열한다(제4도의 e, f).
이산 여현 변환부(26)는 재 배열부(25)에 의해 사각 형태로 재배열된 물체 영역의 형상 정보를 8*8 블록 단위로 분할한 후 이를 이산 여현 변환하여 출력하고 양자화부(27)는 이산 여현 변환부(26)의 출력을 양자화하여 출력한다.
이때, 재 배열부(25)에 의해 메모리 공간에 재 배열된 형상 정보중 메모리 공간의 잔여 공간에 배열된 형상 정보는 배열 특성상 고주파 성분이 많게 된다.
따라서 양자화부(27)는 블록 단위로 양자화를 수행하되, 메모리 공간의 잔여 공간에 대해서는 상대적으로 높은 가중치를 부여하여 양자화함이 바람직하다.
상기한 바와 같이 본 발명은 물체 영역에 대한 부호화를 수행할시 특정 물체의 각 픽셀값들을 재 배열하여 부호화를 수행함으로서 코딩 효율을 높일수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 물체 영역과 배경 영역으로된 한 프레임의 영상을 부호화하는 영상 부호화 장치에 있어서 : 상기 영상 신호를 프레임 단위로 저장하는 프레임 메모리 ; 상기 물체 영역의 형상 정보와 윤곽선 정보를 검출하는 형상 정보 검출수단 ; 상기 물체 영역을 구성하는 각 픽셀수를 카운트하여 상기 물체 영역의 크기를 검출하는 크기 검출 수단 ; 상기 검출된 물체 영역의 크기에 상당하는 사각 형태의 가상 메모리 공간을 설정하는 가상 메모리 설정 수단 ; 상기 물체 영역의 크기에 상당하는 사각 형태의 메모리 공간에 상기 물체 영역의 형상 정보를 재배열하는 형상 정보 재 배열 수단 ; 상기 형상 정보 재 배열수단에 의해 사각 형태로 재배열된 물체의 형상 정보를 기 설정 블록 단위로 분할하여 이산 여현 변환하는 이산 여현 변환 수단 ; 상기 이산 여현 변환 수단에 의해 이산 여현 변환된 형상 정보를 양자화하는 양자화 수단을 구비하여 구성함을 특징으로 하는 영상 부호화 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 형상 정보 검출 수단은 : 상기 프레임내의 각 픽셀 값을 검출하여, 상기 픽셀값이 0인 영역을 배경 영역으로 판정하고, 상기 픽셀값이 0이외인 영역을 물체 영역으로 판정함을 특징으로 하는 영상 부호화 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 형상 정보 재 배열 수단은 : 상기 물체 영역의 각 수평 라인과 상기 가상 메모리 공간의 각 수평 저장 영역을 일대일 대응시켜 물체 영역의 픽셀값을 가상 메모리 공간에 재 배열하되, 물체 영역의 각 수평 라인의 좌측 끝점이 가상 메모리 공간의 각 수평 저장 영역에서는 수직적으로 일치되게 배열하고 재 배열뒤에 남은 물체 영역의 잔여 픽셀값들은 상기 가상 메모리의 잔여 공간에 순차적으로 재 배열함을 특징으로 하는 영상 부호화 장치.
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