KR100196829B1

KR100196829B1 - Quantizing apparatus of subband coding system

Info

Publication number: KR100196829B1
Application number: KR1019950052075A
Authority: KR
Inventors: 김종락
Original assignee: 전주범; 대우전자주식회사
Priority date: 1995-12-19
Filing date: 1995-12-19
Publication date: 1999-06-15
Also published as: KR970057924A

Abstract

본 발명은 영상 신호를 각 대역으로 분할한 후 양자화를 수행하고 이를 다시 가변 길이 부호화하는 대역 분할 부호화 시스템의 양자화 장치에 관한 것으로, 대역 분할에 의한 고주파 대역의 신호들을 양자화 하는 양자화부(100)와; 상기 양자화부(100)의 양자화 결과 각 화소의 양자화 크기 데이터가 1인 화소를 검출하는 중김 양자화 크기 검출부(110)와; 상기 양자화 크기 데이터가 1인 각 화소를 중심으로 십자형 윈도우를 형성하는 윈도우 형성부(120)와; 상기 십자형 윈도우의 중심 화소를 제외한 나머지 4개의 화소의 양자화 크기 데이터가 0인지를 검출하는 주변 양자화 크기 검출부(130)와; 상기 십자형 윈도우의 주변 화소 양자화 크기 데이터가 모두 영이고, 중심 화소 양자화 크기 데이터가 1일 경우 중심 화소 양자화 크기 데이터를 영으로 세트하는 양자화 수정부(140)를 구비하여 구성함을 특징으로 한다.The present invention relates to a quantization apparatus of a band division coding system for performing quantization after dividing an image signal into respective bands and performing variable length coding again. The present invention relates to a quantization unit 100 for quantizing high frequency band signals by band division. ; A weighted quantization size detection unit (110) for detecting a pixel having quantization size data of each pixel as a result of quantization of the quantization unit (100); A window forming unit (120) for forming a cross-shaped window around each pixel having the quantization size data of 1; A peripheral quantization size detector (130) for detecting whether the quantization size data of the remaining four pixels except for the center pixel of the cross window is zero; When the peripheral pixel quantization size data of the cruciform window is all zero and the center pixel quantization size data is 1, the quantization correction unit 140 sets the center pixel quantization size data to zero.

Description

Quantization Apparatus for Band Division Coding System

제1도는 일반적인 대역 분할 부호화 시스템을 나타내는 블록 구성도.1 is a block diagram showing a general band division coding system.

제2도는 본 발명의 바람직한 실시예를 나타내는 블록 구성도.2 is a block diagram showing a preferred embodiment of the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

100 : 양자화부 110 : 중심 양자화 크기 검출부100: quantization unit 110: center quantization size detection unit

120 : 윈도우 형성부 130 : 주변 양자화 크기 검출부120: window forming unit 130: peripheral quantization size detection unit

140 : 양자화 수정부 150 : 스캔부140: quantization correction unit 150: scanning unit

170 : 가변 길이 부호화부170: variable length encoder

본 발명은 영상 신호를 일정 주파수 대역별로 분할하여 부호화하는 대역 분할 부호화 시스템에 있어서, 특히 고주파 대역의 영상 정보에 대한 양자화를 수행하는 양자화 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a quantization apparatus for performing quantization on image information of a high frequency band in a band division encoding system for dividing and encoding an image signal by a predetermined frequency band.

일반적으로 대역 분할 부호화는 영상 신호를 공간 주파수별로 분할하여 각각의 분할 대역 신호들을 대역의 특성 및 중요도에 맞게 부호화함으로써 부호화 효율을 높이고자 하는 기법이다.In general, band division coding is a technique for improving encoding efficiency by dividing an image signal by spatial frequency and encoding each divided band signal according to a band characteristic and importance.

이 방식은 각 대역의 특성을 고려한 부호화 방법을 사용하므로 압축 효율을 높일 수 있을 뿐만 아니라 DCT기반의 변환 부호화에서 문제시되는 구획화 현상을 제거할 수 있다. 또한 각 대역의 부호화 오차가 그 대역에만 국한될 수 있어 복원 영상에 미치는 오차의 영향을 줄일 수 있으며 점진적이고, 순차적인 정보의 전송이 가능하다.Since this method uses an encoding method that considers the characteristics of each band, not only can the compression efficiency be improved, but also the partitioning phenomenon that is problematic in DCT-based transform coding can be eliminated. In addition, the encoding error of each band may be limited to only the band, thereby reducing the influence of the error on the reconstructed image, and enabling progressive and sequential transmission of information.

제1도에는 이러한 대역 분할 부호화 시스템에 대한 블록 구성도가 도시된다.FIG. 1 shows a block diagram of such a band division coding system.

제1도에 도시된 바와 같이 영상 신호는 저역 통과 필터(11)와 고역 통과 필터(12)에 각각 입력되어 수평 방향으로 각각 저역 및 고역 필터링된 후 추림기(13,14)에 각각 제공된다.As shown in FIG. 1, an image signal is input to the low pass filter 11 and the high pass filter 12, respectively, and is then provided to the joggers 13 and 14 after low pass and high pass filtering in the horizontal direction, respectively.

추림기(13)는 수평 방향으로 저역 필터링된 영상 신호를 2:1로 추림하여 저역 통과 필터(15)와 고역 통과 필터(16)에 각각 제공하고, 추림기(14)는 수평 방향으로 고역 필터링 된 영상 신호를 2:1로 추림하여 저역 통과 필터(17)과 고역 통과 필터(18)에 각각 제공한다. 저역 통과 필터(15)와 고역 통과 필터(16)는 2/1로 추림된 영상 신호를 수직 방향으로 각각 필터링하여 그 결과를 추림기(19,20)에 제공하고, 저역통과 필터(17)와 고역 통과 필터(18)는 2/1로 추림된 영상 신호를 수직 방향으로 각각 필터링하여 그 결과를 추림기(21,22)에 제공하며, 추림기(19,20,21,22)는 입력되는 영상 신호를 각각 2:1로 추림하여 출력함으로서, 각 추림기(19,20,21,22)의 출력은 최초의 입력 영상이 최저 대역에서부터 최고 대역까지 4개의 대역으로 대역 분할된 영상이 된다. 이후, 상기와 같이 각 대역으로 분할된 영상은 각 대역의 특성 및 중요도에 맞게 부호화되는데, 이러한 부호화 기법에는 MC-DCT(Motion Compensation-Discrete Cosine Transform), 양자화, 가변길이 부호화 등이 있다.The combiner 13 deduces the low pass filtered video signal in the horizontal direction by 2: 1 and provides the low pass filter 15 and the high pass filter 16, respectively, and the combiner 14 performs the high pass filtering in the horizontal direction. The decoded video signal is deduced 2: 2 and provided to the low pass filter 17 and the high pass filter 18, respectively. The low pass filter 15 and the high pass filter 16 filter the video signals rounded to 2/1 in the vertical direction, respectively, and provide the result to the combiners 19 and 20, and the low pass filter 17 and The high pass filter 18 filters the video signals deduced at 2/1 in the vertical direction, and provides the results to the combiners 21 and 22, and the combiners 19, 20, 21 and 22 are inputted. By outputting the video signals by 2: 1 respectively, the output of each joggers 19, 20, 21, and 22 becomes an image in which the first input video is band-divided into four bands from the lowest band to the highest band. Subsequently, the image divided into the respective bands is encoded according to the characteristics and the importance of the respective bands as described above. Examples of such coding techniques include motion compensation-discrete cosine transform (MC-DCT), quantization, and variable length coding.

이때 양자화는 영상에 작은 변화를 주어서 부호화 효율을 높이는 과정으로서, 각 대역에 신호에 가중치를 주고 가중된 값을 양자화 계수로 나누는 과정으로 이루어진다. 또한 가중치는 가중치 행렬을 사용하며, 양자화 계수는 장면의 복잡도와 지각적인 특성에 근거하여 주기적으로 맞추어진 양자화 레벨에 의해 결정되고, 또한 양자화 레벨은 일정범위를 갖는다.In this case, quantization is a process of increasing coding efficiency by making small changes to an image, and weighting a signal in each band and dividing a weighted value by a quantization coefficient. In addition, the weight uses a weight matrix, and the quantization coefficient is determined by the quantization level periodically adjusted based on the complexity and perceptual characteristics of the scene, and the quantization level has a certain range.

또한 양자화된 결과를 대역 분할된 각 대역에 따라 적당한 방향으로 지그재그 스캔(Zigzag scan)을 수행한 후 가변 길이 부호화를 수행한다. 가변 길이 부호화는 일반적으로 데이터를 손실없이 압축하는데 사용되는 기법으로서, 이러한 기법은 고정된 길이를 갖는 데이터를 가변 길이의 데이타로 변환하는 것으로 데이터의 통계적 발생에 기초한다. 즉, 자주 발생하는 데이터는 짧은 길이의 코드 워드로 나타내고 발생 빈도가 작은 데이터는 긴 코드워드로 나타낸다.In addition, after performing a zigzag scan in a proper direction according to each band where the quantized result is band-divided, variable length coding is performed. Variable length coding is a technique generally used to compress data losslessly, which is based on the statistical occurrence of data by converting data having a fixed length into data of variable length. In other words, frequently occurring data is represented by a short length code word and data with a low occurrence frequency is represented by a long code word.

가능성 있는 모든 코드 워드의 라이브러리(library)에 가변 길이 코드 워드를 적절히 할당함으로서 가변 길이 코드 워드의 평균 길이는 원래의 데이터 길이 보다 짧게 되고, 결과적으로 데이터 압축과 같은 효과를 낼 수 있다. 이것과 관련하여 호프만 코드(Huffman code)는 알려진 데이터 통계에 따른 최소 여분 가변 길이 코드를 구성하는데 적용되는 일반적인 절차로서, n(n=정수)개의 데이터 순열을 주사하여 영이 아닌 진폭을 가진 계수를 만날때마다 하나의 사건이 일어난 것으로 정의된다. 하나의 부호어가 계수의 진폭과 그것에 선행하는 영의 갯수를 나타내도록 할당을 받는 것이다.By properly assigning variable-length codewords to a library of all possible codewords, the average length of variable-length codewords is shorter than the original data length, resulting in the same effect as data compression. In this regard, the Huffman code is a general procedure used to construct a minimum redundant variable length code based on known data statistics, when scanning n (n = integer) data permutations to meet nonzero amplitude coefficients. Each event is defined as occurring. One codeword is assigned to represent the amplitude of the coefficient and the number of zeros preceding it.

따라서, 양자화된 결과, 0의 갯수가 많을수록 가변 길이 부호화에 의해 발생되는 비트량은 작아지게 된다. 특히 대역 분할 부호화에 따른 고주파 대역의 신호들을 양자화하면 많은 값들이 영(zero)이 되므로, 이들을 가변 길이 부호화할 경우 부호화 효율이 매우 높아진다.Therefore, as a result of quantization, the larger the number of zeros, the smaller the amount of bits generated by variable length coding. In particular, when quantizing the signals of the high frequency band according to the band division coding, many values become zero, and thus, the coding efficiency is very high when the variable length coding is performed.

그러나 종래의 대역 분할 부호화 시스템에서는 고주파 대역의 영상 신호들을 양자화한 후 단지 양자화된 결과에 대해서만 가변 길이 부호화를 수행하고, 양자화된 결과에 대한 공간적 상관성을 고려하지 않아 부호화 효율이 충분하지 않은 문제점이 있었다.However, in the conventional band division coding system, there is a problem in that coding efficiency is not sufficient because quantization of high frequency image signals is performed, only variable length coding is performed on the quantized result, and spatial correlation is not considered for the quantized result. .

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 고주파 대역의 영상 신호들을 1차로 양자화된 결과에 대한 공간적 상관성을 고려하여 양자화 수정을 한 후 가변 길이 부호화를 수행하도록 함으로서, 부호화 효율을 높일 수 있는 대역 분할 부호화 시스템의 양자화 장치를 제공함에 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and by performing quantization correction in consideration of spatial correlation of the quantized results of the high frequency band image signals, the variable length coding can be performed, thereby improving coding efficiency. An object of the present invention is to provide a quantization apparatus of a band division coding system.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여 영상 신호를 각 대역으로 분할 한 후 양자화를 수행하고 이를 다시 가변 길이 부호화하는 대역 분할 부호화 시스템에 있어서; 상기 대역 분할에 의한 고주파 대역의 신호들을 양자화 하는 양자화부와; 상기 양자화부의 양자화 결과 양자화 크기 데이터가 기 설정치 보다 작은 화소를 검출하는 중심 양자화 크기 검출부와; 상기 양자화 크기 데이터가 기 설정치보다 작은 각 화소를 중심으로 십자형 윈도우를 형성하는 윈도우 형성부와; 상기 십자형 윈도우의 중심 화소를 제외한 나머지 4개의 화소의 양자화 크기 데이터가 0인지를 검출하는 주변 양자화 크기 검출부와; 상기 십자형 윈도우의 주변 화소 양자화 크기 데이터가 모두 영이고, 중심 화소 양자화 크기 데이터가 기 설정치보다 작을 경우 중심 화소의 양자화 크기 데이터를 영으로 세트하는 양자화 수정부를 구비하여 구성함을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, there is provided a band division encoding system for performing quantization after dividing an image signal into respective bands and performing variable length encoding again; A quantizer for quantizing the signals of the high frequency band by the band division; A center quantization magnitude detector for detecting pixels whose quantization result quantization magnitude data is smaller than a preset value; A window forming unit forming a cross-shaped window around each pixel whose quantization size data is smaller than a preset value; A peripheral quantization magnitude detector for detecting whether the quantization magnitude data of the remaining four pixels except for the center pixel of the cross window is zero; The peripheral pixel quantization size data of the cruciform window is all zero, and when the central pixel quantization size data is smaller than a preset value, the quantization correction unit for setting the quantization size data of the center pixel to zero is characterized in that it is configured.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the present invention.

일반적으로 인접하는 화소 사이에는 수평, 수직 방향으로 높은 공간적 상관 관계가 존재한다. 따라서 일정 프레임의 영상 신호를 양자화하게 되면 주변 화소의 양자화 크기 데이터는 대개 일정하다. 이에 반해 영상의 에지 부분에 해당되는 경우 양자화를 하게 되면 에지 부분의 양자화 크기 데이터는 주변 화소의 양자화 크기 데이타에 비해 현저하게 차이가 발생한다. 따라서 본 발명은 일정 화소의 양자화 크기 데이타와 주변 화소의 양자화 크기 데이터가 차이가 크지 않을 경우 일정 화소의 양자화 크기 데이터를 주변 화소의 양자화 크기 데이터로 대체하여 부호화 효율을 높이고자 하는 것이다.In general, there is a high spatial correlation in the horizontal and vertical directions between adjacent pixels. Therefore, when the video signal of a certain frame is quantized, the quantization size data of neighboring pixels is usually constant. On the contrary, when quantization is applied to the edge portion of the image, the quantization size data of the edge portion is remarkably different from the quantization size data of the neighboring pixels. Accordingly, the present invention is to improve coding efficiency by replacing quantization size data of a predetermined pixel with quantization size data of a neighboring pixel when the quantization size data of a predetermined pixel and the quantization size data of a neighboring pixel are not large.

제2도는 본 발명의 양자화 장치에 대한 바람직한 실시예를 나타내는 상세 구성도로서, 대역 분할에 의한 고주파 대역의 신호들을 양자화 하는 양자화부(100), 양자화 결과 각 화소의 양자화 크기 데이터가 1인 양자화 크기 데이터를 갖는 화소를 검출하는 중심 양자화 크기 검출부(110), 양자화 크기 데이터가 1인 각 화소를 중심으로 십자형 윈도우를 형성하는 윈도우 형성부(120), 십자형 위도우의 중심 화소를 제외한 나머지 4개의 화소의 양자화 크기 데이터가 0인지를 검출하는 주변 양자화 크기 검출부(130), 십자형 윈도우의 주변 화소 양자화 크기 데이터가 모두 영이고, 중심 화소 양자화 크기 데이터가 1일 경우 중심 화소 양자화 크기 데이터를 영으로 세트하는 양자화 수정부(140), 양자화된 결과를 스캔하는 스캔부(150), 스캔부(150)의 출력을 가변 길이 부호화 하는 가변 길이 부호화부(160)를 구비한다.2 is a detailed block diagram illustrating a preferred embodiment of the quantization apparatus of the present invention. The quantization unit 100 quantizes signals of a high frequency band by band division, and the quantization size data of each pixel has a quantization size data of 1 as a result of quantization. The center quantization size detection unit 110 detects a pixel having data, the window forming unit 120 forming a cross window around each pixel having quantization size data of 1, and the remaining four pixels except for the center pixel of the cross widow. Peripheral quantization magnitude detection unit 130 for detecting whether the quantization magnitude data is zero, and quantization for setting the center pixel quantization magnitude data to zero when the peripheral pixel quantization magnitude data of the cross window is all zero and the center pixel quantization magnitude data is one. Variable length of the correction unit 140, the scan unit 150 for scanning the quantized results, the output of the scan unit 150 And a luxury that the variable length coding unit 160.

상기와 같이 구성된 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 설명은 다음과 같다.The operation description of the preferred embodiment of the present invention configured as described above is as follows.

먼저, 양자화부(100)는 대역 분할 부호화 시스템에 의해 각 대역으로 분할 된 영상 신호 중 고주파 대역으로 분할된 영상 신호들을 양자화하여 중심 양자화 크기 검출부(110)에 제공한다. 중심 양자화 크기 검출부(110)는 양자화된 각 화소들의양자화 크기를 검출하여 양자화 크기가 1인 화소들을 검출한 후 이를 윈도우 형성부(120)에 제공한다.First, the quantization unit 100 quantizes image signals divided into high frequency bands among the image signals divided into respective bands by the band division encoding system and provides them to the center quantization magnitude detector 110. The center quantization size detector 110 detects the quantization size of each quantized pixel, detects pixels having a quantization size of 1, and provides the same to the window forming unit 120.

따라서, 윈도우 형성부(120)는 양자화 크기가 1인 화소를 중심으로 하여 주변 네개의 화소들을 포함한 십자형 윈도우를 형성한다. 주변 양자화 크기 검출부(130)는 윈도우 형성부(120)에 의해 형성된 십자형 윈도우의 중심 화소를 제외한 나머지 4개의 화소의 양자화 크기 데이터를 각각 검출하여 십자형 윈도우의 중심 화소를 제외한 나머지 4개의 화소의 양자화 크기 데이터 모두가 영의 크기를 갖는지를 검색한다.Accordingly, the window forming unit 120 forms a cross-shaped window including four pixels around the pixel having a quantization size of 1. The peripheral quantization size detector 130 detects the quantization size data of the remaining four pixels except for the center pixel of the cruciform window formed by the window forming unit 120 to detect the quantization size of the remaining four pixels except the center pixel of the cruciform window. Retrieves whether all data is zero size.

양자화 수정부(140)는 주변 양자화 크기 검출부(130)의 검색결과, 십자형 윈도우의 중심 화소의 양자화 크기 데이터가 1이고, 십자형 윈도우의 중심 화소를 제외한 나머지 4개의 화소의 양자화 크기 데이터가 모두 영이면 십자형 윈도우의 중심 화소의 양자화 크기를 영으로 세트하여 스탠부(150)에 제공한다.If the quantization correction unit 140 has a search result of the peripheral quantization size detection unit 130, the quantization size data of the center pixel of the cross window is 1, and the quantization size data of the remaining 4 pixels except for the center pixel of the cross window is zero. The quantization size of the center pixel of the cross window is set to zero and provided to the stanza 150.

그러나 양자화 수정부(140)는 주변 양자화 크기 검출부(130)의 검색 결과, 십자형 윈도우의 중심 화소의 양자화 크기 데이터가 1일 지라도, 십자형 윈도우의 중심 화소를 제외한 나머지 4개의 화소의 양자화 크기 데이터중 하나라도 0이 아니면 양자화 크기 데이터 수정을 하지 않고 원래의 양자화 크기 데이터를그대로 스탠부(150)에 제공한다.However, even if the quantization size data of the center pixel of the cross window is 1, the quantization correction unit 140 is one of the quantization size data of the remaining 4 pixels except the center pixel of the cross window. If it is not 0, the original quantization size data is provided to the stanza 150 without modification of the quantization size data.

스탠부(150)는 양자화 수정부(140)에 의해 양자화 수정된 결과를 스캔하고, 가변 길이 부호화부(160)를 이를 다시 가변 길이 부호화한다.The stanza 150 scans the result of the quantization correction by the quantization correction unit 140, and then variable-length codes the variable length encoder 160 again.

이와 같이 본 발명의 실시예에 따르면 양자화 크기가 1인 화소의 주변 화소의 양자화 크기 데이터 모두 영이면 양자화 크기가 1인 화소의 양자화 크기를 0으로 세트한 후 가변 길이 부호화를 수행하므로서 부호화 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the embodiment of the present invention, if the quantization size data of the pixels of the pixel having the quantization size of 1 are all zero, the quantization size of the pixel having the quantization size of 1 is set to 0 and then the encoding efficiency is increased by performing variable length encoding. It can be effective.

Claims

A band division encoding system for performing quantization after dividing an image signal into respective bands and performing variable length encoding again; A quantization unit (100) for quantizing the signals of the high frequency band by the band division; A center quantization size detection unit (110) for detecting pixels whose quantization size data of each pixel is smaller than a preset value as a result of quantization of the quantization unit (100); A window forming unit 120 for forming a cross-shaped window centering on each pixel whose quantization size data is smaller than a preset value; A peripheral quantization size detector (130) for detecting whether the quantization size data of the remaining four pixels except for the center pixel of the cross window is zero; In the case of the band division encoding system including a quantization correction unit 140 for setting the center pixel quantization size data to zero when all of the peripheral pixel quantization size data of the cruciform window is zero and the center pixel quantization size data is smaller than a preset value. Quantization Device.