KR0181060B1 - 세그먼트별 움직임보상에 있어서 움직임벡터 검출장치 및 방법 - Google Patents

세그먼트별 움직임보상에 있어서 움직임벡터 검출장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 세그먼트별 움직임보상시 인가되는 영상신호의 밝기를 고려하여 움직임벡터를 검출하기 위한 장치 및 방법을 제공하기 위한 것으로, 이를 위하여 본 장치는 세그먼트 처리기 ; 세그먼트 처리기로 부터 세그먼트 단위로 출력되는 영상신호에서 해당 세그먼트영역의 평균값을(DC)을 제거하는 제1평균값 성분제거기 ; 이전 프레임영상신호를 저장하는 프레임메모리 ; 프레임메모리로 부터 출력되는 영상신호를 상하좌우로 시프트한 N개의 영상 영역별 영상신호와 시프트된 량을 출력하는 시프트 수단 ; 시프트수단에서 출력되는 N개의 영상 영역의 영상신호에서 해당 영상영역의 평균값을 제거한 영상신호를 출력하는 제2평균값 제거기 ; 제1평균값 제거기에서 출력되는 해당 세그먼트 영역내의 영상신호와 제2평균값 제거기로 부터 출력되는 N개의 영상 영역내의 영상신호간의 각각의 평균자승오차값(MSE)을 계산하는 평균자승오차값 계산기 ; N개의 평균자승오차값중 최소값을 검출하는 최소값 검출기 ; 시프트수단에서 출력된 N개의 영상 영역중 검출된 최소값에 대응되는 영상 영역의 시프트 량을 현재 전송되는 해당 세그먼트 영역의 움직임 벡터로 선택하는 움직임벡터 선택기로 구성된다. 따라서 주변의 밝기가 변하여도 정확하게 움직임벡터를 검출할 수 있다.

Description

세그먼트별 움직임보상에 있어서 움직임벡터 검출장치 및 방법
제1도는 본 발명에 따른 움직임벡터 검출장치의 블럭도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
100 : 세그먼트 처리기 110 : 제1DC성분 제거기
120 : 프레임 메모리 130 : 시프트 수단
140 : 제2DC성분 제거기 160 : 최소값 검출기
150 : 평균자승오차값(MSE(Mean Squared Error)) 계산기
170 : 움직임벡터 선택기
본 발명은 인가되는 영상신호를 세그먼트(Segment)별로 나누어 처리하는 시스템에 관한 것으로, 특히 세그먼트별로 움직임 보상시 주변환경에 의한 밝기(Brightness) 변화를 고려하여 움직임벡터를 검출하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
세그먼트 처리는 인가되는 영상신호에 대하여 유사한 성질을 갖는 영역별로 분리하고, 분리된 영역별로 데이터를 전송하는 것으로, 보통 그레이레벨(Gray Level)을 기준으로 유사한 성질여부를 결정한다. 이러한 세그먼트 처리를 거친 데이터에 대한 움직임 보상시, 종전에는 세그먼트별로 나누어진 각 영역의 그레이레벨값을 기준으로 전프레임과 비교하여 유사한 그레이레벨값을 갖는 영역(MSE(Mean Squared Error)값이 최소값을 갖는 영역)을 서치하여 움직임벡터를 구하였다. 그러나 주변환경의 변화로 밝기가 변화되는 경우, 현재 인가되는 영상신호이 그레이레벨값이 부분적으로 변화되어 종래와 동일한 방식으로 움직임 보상시, 전형 다른 영역에 대한 움직임벡터가 검출되는 문제가 있었다.
따라서 본 발명의 목적은 세그먼트별 움직임보상시 인가되는 영상신호의 밝기를 고려하여 움직임벡터를 검출함으로써, 좀더 정확한 움직임보상이 이루어지도록 하기 위한 움직임벡터 검출장치 및 방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 장치는, 인가되는 영상신호를 그레이레벨값을 기준으로 세그먼트 처리를 하는 세그먼트 처리기 ; 세그먼트 처리기로부터 세그먼트 영역별로 출력되는 영상신호에서 해당 세그먼트 영역의 평균값(DC) 성분을 제거한 영상신호를 출력하는 제1평균값 성분 제거기 ; 인가되는 영상신호를 프레임단위로 저장하고, 세그먼트 처리기로 부터 제공되는 현재 출력되는 세그먼트 영역의 위치정보를 기준으로 서치 가능한 범위로 설정된 범위내의 모든 영상신호를 출력하는 프레임메모리 ; 프레임메모리로부터 출력되는 영상신호를 위치정보에 의해 지정된 영상 영역을 기준으로 정해진 량만큼 상하좌우로 시프트한 N개의 영상 영역과 대응되는 N개의 시프트된 량을 출력하는 시프트 수단 ; 시프트 수단으로 부터 출력되는 N개의 영상 영역에 각각 포함되어 있는 영상신호에서 해당 영상 영역의 평균값 성분을 제거한 영상신호를 출력하는 제2평균값 제거기 ; 제1평균값 제거기로부터 출력되는 영상신호와 제2평균값 제거기로부터 출력되는 N개의 영상신호간의 평균자승오차값(MSE)을 계산하는 평균자승오차값 계산기 ; 평균자승오차값 계산기로부터 출력되는 N개의 평균자승오차값중 최소값을 검출하는 최소값 검출기 ; 시프트수단에서 출력된 N개의 영상신호중 최소값 검출기에서 검출된 최소값에 대응되는 영상 영역의 시프트된 량을 현재 전송되는 세그먼트 영역의 움직임벡터로 선택하여 출력하기 위한 움직임벡터 선택기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 방법은, 인가되는 영상신호에 대하여 세그먼트별로 움직임보상을 하는 시스템의 움직임벡터 검출방법에 있어서 ; 인가되는 영상신호에 대하여 세그먼트 처리를 하고, 세그먼트 영역별로 전송하는 세1전송과정 ; 제1전송과정을 통하여 세그먼트 영역별로 전송되는 영상신호에서 해당되는 세그먼트 영역의 평균값성분을 제거하기 위한 제1평균값성분 제거과정 ; 인가되는 영상신호를 프레임단위로 저장하는 과정 ; 저장과정에서 저장된 영상신호중 세그먼트 처리에 의하여 출력되는 세그먼트영역의 위치정보를 중심으로 서치가능한 범위내의 모든 영상신호를 읽어 전송하는 제2전송과정 ; 위치정보에 의하여 설정된 영상신호를 기준으로 제2전송과정에서 전송된 영상신호를 정해진 시프트량만큼 상하좌우로 시프트한 N개의 영상 영역을 추출하기 위한 과정 ; 영상 영역 추출과정에서 추출된 N개의 영상 영역에 각각 포함되어 있는 영상신호에서 해당 영상영역의 평균값 성분을 제거하기 위한 제2평균값 성분제거과정 ; 제1평균값성분 제거과정을 통해 얻어진 해당되는 세그먼트 영역의 영상신호들과 제2평균값 성준 제거과정을 통해 얻어진 N개의 영상 영역내의 영상 신호들간에 상기 영상 영역별로 평균자승오차값을 계산하는 과정 ; 평균자승오차값 계산과정에 의해 얻어진 N개의 평균자승 오차값중 최소값을 검출하는 과정 ; 영상 영역 추출과정에서 추출된 영상 영역중 최소값 검출과정에서 검출된 최소값에 대응되는 영상 영역의 시프트량을 해당되는 세그먼트 영역의 움직임 벡터로 선택하기 위한 과정을 포함하여 수행되고, N은 상기 서치가능한 범위내에서 상하좌우로 시프트할 수 있는 횟수에 의하여 결정됨을 특징으로 한다.
이어서 본 발명에 따른 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.
제1도는 본 발명에 따른 세그멘트별 움직임보상에 있어서 움직임벡터 검출장치의 블록도로서, 세그먼트 처리기(100), 제1평균값(이하 DC라고 약함)성분 제거기(110), 프레임 메모리(120), 시프트 수단(130), 제2평균값 성분 제거기(140), 평균자승오차값 계산기(150), 최소값 검출기(160), 움직임벡터 선택기(170)로 구성된다.
이와 같이 구성된 움직임벡터 검출장치의 세그먼트 처리기(100)는 영상신호가 입력되면, 종래와 같이 그레이레벨을 기준으로 영역을 분할한다. 영역이 분할되면, 분할된 영역별(또는 세그먼트별)로 영상신호를 출력한다. 영역별로 출력되는 영상신호는 제1DC성분 제거기(110)로 전송되고, 출력되는 영역에 해당되는 위치정보는 프레임메모리(120)로 전송된다.
제1DC성분 제거기(110)는 영역별로 인가되는 영상신호에 대하여 우선 일반적인 방식(즉, 영역에 해당되는 모든 픽셀의 그레이레벨 값을 가산한 뒤, 가산된 픽셀수로 나누는 방식)에 의하여 해당영역의 평균값(DC성분)을 구하고, 세그먼트 처리기(100)로부터 인가된 현재 영상신호(Current Image)에서 DC성분을 감산하여 DC성분을 제거한다. 이 때 이루어지는 감산은 픽셀단위로 이루어진다. DC성분이 제거된 영상신호는 평균자승오차값 계산기(150)로 제공된다.
한편, 프레임 메모리(130)는 인가되는 영상신호를 프레임단위로 저장하고, 세그먼트 처리기(100)로부터 제공되는 위치정보에 의하여 소정 영역의 영상신호를 읽어 출력한다. 이 때 출력되는 영상신호는 세그먼트 처리기(100)에서 제공되는 위치 정보를 기준으로 하여 서치가능한 범위에 포함되는 영상신호로서, 이전 영상신호(Previous Image)가 된다. 이와 같이 프레임메모리(120)로 부터 출력된 영상신호는 시프트 수단(130)으로 전송된다.
시프트 수단(130)은 N개의 시프터(131, 132)로 이루어져 프레임메모리(120)로부터 전송되는 영상신호중 세그먼트 처리기(100)에서 출력되는 영상신호가 위치한 영역을 중심으로 상하좌우로 정해진 시프트량만큼 시프트시킨 N개의 영상신호를 얻는다. 이 때 N개의 시프터(131, 132)에서 각각 출력되는 영상신호의 영역은 세그먼트 처리기(100)에서 출력되는 영상신호의 영역과 동일한 사이즈로 구성된다. 그리고 구비되는 N개의 시프터(131, 132)는 서치가능한 범위에 의하여 설정되는데, 예를 들어 서치가능한 범위가 세그먼트 처리기(100)로 부터 제공된 위치정보를 기준으로 ±8일 경우에 상하좌우로 1픽셀씩 시프트한 값을 얻기 위해서 구비되는 시프터는 34(상하 17개 + 좌우 17개)개가 된다. 이와 같이 구비된 각 시프터(131, 132)로 부터 정해진 시프트량만큼 시프트된 영상신호는 제2DC성분 제거기(140)로 전송된다.
제2DC성분 제거기(140)는 상술한 시프트 수단(130)에 구비되어 있는 시프터(131, 132)와 일대일(1:1) 대응할 수 있는 수만큼의 N개의 DC성분제거부(141, 142)가 구비되어 있어 해당되는 시프터(131, 132)로 부터 전송된 영상신호에서 DC성분을 제거한다. 즉, 상술한 제1DC성분 제거기(110)와 같이 시프트수단(130)내의 제1~N 시프터(131, 132)로 부터 출력된 소정 영역의 영상신호에 대한 평균값(DC성분)을 구한 뒤, 구해진 평균값만큼 시프트 수단(130)에서 출력된 각 픽셀의 그레이레벨값에서 감산하여 평균자승오차값 계산기(150)로 전송한다.
평균자승오차값 계산기(150)는 상술한 제2DC성분 제거기(140)내에 구비되어 있는 DC성분 제어부(141, 142)에 대응되는 수만큼의 평균자승오차값 계산부(151, 152)를 구비하고, 제1DC성분 제거기(110)로 부터 출력된 영상신호와 상기 제2DC성분제거기(140)로 부터 출력된 N개의 영상신호간의 평균자승오차(MSE)값을 각각 계산한다. 계산된 N개의 평균자승오차값은 최소값 검출기(160)로 전송된다.
최소값 검출기(160)는 평균자승오차값 계산기(150)에서 인가된 N개의 평균자승오차값중 최소값에 해당되는 값을 검출한다. 여기서 최소값 검출은 인가되는 N개의 평균자승오차값의 크기를 비교하여 구할 수 있다. 최소값이 검출되면, 움직임 벡터 선택기(170)로 전송한다.
움직임벡터 선택기(170)는 시프트 수단(130)내의 각 시프터(131, 132)로 부터 제공되는 시프트량을 입력신호로 하고, 최소값 검출기(160)에서 출력되는 데이터를 선택제어신호로 하여 입력된 시프트량중 평균자승오차값이 최소가 되는 영상신호를 출력한 시프터로 부터 전송되는 시프트량을 움직임벡터로 선택하여 출력한다. 시프트량은 상술한 서치가능한 범위내에서 세그먼트 처리기(100)에서 출력된 세그먼트의 위치정보를 기준으로 이동된 2차원 좌표값이다.
본 발명에 따른 방법은 인가되는 현재 영상신호에 대해서는 세그먼트별로 분할하고, 분할된 영역별로 DC성분을 검출하여 해당 영역내의 각 픽셀의 그레이레벨에서 검출된 DC성분을 감산하여 DC성분을 제거한다. 그리고, 프레임메모리(120)에 저장되어 있는 이전 영상신호에 대해서는 현재 영상신호에 대한 세그먼트 처리후 출력되는 전송영역의 위치정보를 중심으로 서치가능한 범위에 해당되는 영상신호를 모두 읽고, 읽혀진 영상신호중 위치정보내에 해당되는 영상신호를 기준으로 정해진 량만큼 상하좌우로 시프트한 다수의 영상신호를 추출하고, 추출된 영상신호에서 DC성분을 검출한뒤, 전송되는 영상신호로 부터 DC성분을 상술한 바와 같이 제거한다. 그리고 현재 영상신호에 대하여 DC성분을 제거한 값과 시프터(131, 132)를 거쳐 DC성분이 제거된 다수의 영상신호들간에 각각 평균자승오차값을 계산하고, 계산된 평균자승오차값중, 최소값을 검출한 뒤, 최소의 평균자승오차값이 얻어지는 영상신호를 제공한 시프터의 시프트량을 움직임벡터로 선택하는 과정으로 이루어진다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 세그먼트화된 영상신호에서 DC성분을 제거한 영상신호와 이전 프레임의 서치영역내의 영상신호에서 DC성분을 제거한 영상신호를 이용하여 움직임보상을 수행하여 세그먼트 영역별 움직임벡터를 추출함으로써, 주변 환경에 의한 밝기가 변하여도 정확하게 움직임벡터를 추출할 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 인가되는 영상신호를 그레이레벨값을 기준으로 세그먼트 처리를 하는 세그먼트 처리기 ; 상기 세그먼트 처리기로부터 세그먼트 영역별로 출력되는 영상신호에서 해당 세그먼트 영역의 평균값(DC) 성분을 제거한 영상신호를 출력하는 제1평균값 성분 제거기 ; 상기 인가되는 영상신호를 프레임단위로 저장하고, 상기 세그먼트 처리기로부터 제공되는 현재 출력되는 세그먼트 영역의 위치정보를 기준으로 서치 가능한 범위로 설정된 범위내의 모든 영상신호를 출력하는 프레임메모리 ; 상기 프레임메모리로부터 출력되는 영상신호를 상기 위치정보에 의해 지정된 영상 영역을 기준으로 정해진 량만큼 상하좌우로 시프트한 N개의 영상 영역과 대응되는 N개의 시프트된 량을 출력하는 시프트 수단 ; 상기 시프트 수단으로부터 출력되는 상기 N개의 영상 영역에 각각 포함되어 있는 영상신호에서 해당 영상 영역의 평균값 성분을 제거한 영상신호를 출력하는 제2평균값 제거기 ; 상기 제1평균값 제거기로부터 출력되는 영상신호와 제2평균값 제거기로 부터 출력되는 N개의 영상신호간의 평균자승오차값(MSE)을 계산하는 평균자승오차값 계산기 ; 상기 평균자승오차값 계산기로부터 출력되는 N개의 평균자승오차값중 최소값을 검출하는 최소값 검출기 ; 상기 시프트 수단에서 출력된 N개의 영상신호중 상기 최소값 검출기에서 검출된 최소값에 대응되는 영상 영역의 시프트된 량을 현재 전송되는 세그먼트 영역의 움직임벡터로 선택하여 출력하기 위한 움직임벡터 선택기를 포함하는 것을 특징으로 하는 세그먼트별 움직임보상에 있어서 움직임벡터 검출장치.
  2. 제1-항에 있어서, 상기 제2평균값성분 제거기는 상기 시프트된 N개의 영상 영역을 추출하기 위하여 상기 시프트수단에 구비되는 N개의 시프터에 일대일(1:1)대응되는 N개의 평균값성분 제거기로 구성되고, 상기 N은 상기 서치가능한 범위내에서 상기 상하좌우로 시프트할 수 있는 횟수에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 세그먼트별 움직임 보상에 있어서 움직임벡터 검출장치.
  3. 인가되는 영상신호에 대하여 세그먼트별로 움직임보상을 하는 시스템의 움직임벡터 검출방법에 있어서 ; 상기 인가되는 영상신호에 대하여 세그먼트 처리를 하고, 세그먼트 영역별로 전송하는 제1전송과정 ; 상기 제1전송과정을 통하여 세그먼트 영역별로 전송되는 영상신호에서 해당되는 세그먼트 영역의 평균값 성분을 제거하기 위한 제1평균값성분 제거과정 ; 상기 인가되는 영상신호를 프레임단위로 저장하는 과정 ; 상기 저장과정에서 저장된 영상신호중 상기 세그먼트 처리에 의하여 출력되는 세그먼트 영역의 위치정보를 중심으로 서치가능한 범위내의 모든 영상신호를 읽어 전송하는 제2전송과정 ; 상기 위치정보에 의하여 설정된 영상신호를 기준으로 상기 제2전송과정에서 전송된 영상신호를 정해진 시프트량만큼 상하좌우로 시프트한 N개의 영상 영역을 추출하기 위한 과정 ; 상기 영상 영역 추출과정에서 추출된 N개의 영상 영역에 각각 포함되어 있는 영상신호에서 해당 영상영역의 평균값 성분을 제거하기 위한 제2평균값 성분 제거과정 ; 상기 제1평균값성분 제거과정을 통해 얻어진 상기 해당되는 세그먼트 영역의 영상신호들과 상기 제2평균값 성분 제거과정을 통해 얻어진 N개의 영상 영역내의 영상 신호들간에 상기 영상 영역별로 평균자승오차값을 계산하는 과정 ; 상기 평균자승오차값 계산과정에 의해 얻어진 N개의 평균자승 오차값중 최소값을 검출하는 과정 ; 상기 영상 영역 추출과정에서 추출된 영상 영역중 상기 최소값 검출과정에서 검출된 최소값에 대응되는 영상 영역의 시프트량을 상기 해당되는 세그먼트 영역의 움직임 벡터로 선택하기 위한 과정을 포함하여 수행되고, 상기 N은 상기 서치가능한 범위내에서 상기 상하좌우로 시프트할 수 있는 횟수에 의하여 결정됨을 특징으로 하는 세그먼트별 움직임보상에 있어서 움직임벡터 검출방법.
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