KR100203286B1 - 트리 소거 알고리즘을 이용한 가변블럭 운동 추정 및 보상 방법과 그 장치 - Google Patents

트리 소거 알고리즘을 이용한 가변블럭 운동 추정 및 보상 방법과 그 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 가변 블록의 운동 보상 및 부호화를 위한 방법과 그 장치에 관한 것으로서, 영상의 전체적인 특성뿐만 아니라, 국부적인 특성을 효과적으로 반영할 수 있는 새로운 방식의 가변블럭 운동 추정 및 보상 방법과 그 장치를 제공하기 위하여 부호화 및 운동 보상을 위한 영상 블록의 적절한 크기를 설정하는데 영상의 국부적인 특성을 반영하도록 하기 위하여 영상 블록을 쿼드 트리 방식으로 분할하여 형성된 쿼드 트리와 상기 쿼드 트리에서 열화비가 최소인 노드들을 제거해 나가는 트리 소거 알고리듬을 이용한 가변 블록의 운동 추정 및 보상 방법과 그 장치를 제공한다.

Description

트리 소거 알고리즘을 이용한 가변블럭 운동 추정 및 보상 방법과 그 장치
본 발명은 가변블럭의 운동 추정 및 부호화 방법과 그 장치에 관한 것이다.
최근 들어 동화상을 효율적으로 전송 또는 저장하기 위한 여러 가지 동화상 부호화 기법들이 제안되고 있으며, MPEG 등과 같은 표준 알고리즘이 채택되었다. 이러한 동화상 부호화 기법들은 대부분 움직임 보상 기법과 변환 부호화 기법을 접목한 하이브리드 형태로 구성되어 있다. 즉, 움직임 보상을 통하여 동화상의 시간축으로의 중복성을 제거하고, 움직임 보상된 차신호에 대해서 변환 부호화를 적용함으로써 공간 영역에서의 상관 관계를 제거한다. 이러한 하이브리드 형태의 동화상 부호화 기법에서 부호기의 성능을 결정하는 가장 중요한 요소는 동화상의 시간축으로의 중복성을 제거하는 운동 보상 장치이다. 일반적인 동화상 부호화기는 고정된 크기의 블록 단위로 블록 정합과 같은 운동 추정 기법을 통해 운동을 추정 및 보상한다. 즉, 영상을 K×K 크기의 블록들로 분할하고 K×K 크기의 블록에 대하여 블록 정합과 같은 운동 예측 기법을 이용하여 각 블록의 운동을 추정 및 보상한다. 그러나, 일반적으로 동화상에서의 물체의 움직임은 물체마다 각각 독립적이며, 매우 복잡한 운동 특성을 나타낸다. 따라서 고정된 크기의 블록들로 영상을 분할하면 블록내에는 여러 가지 복잡한 운동을 가지는 물체들이 포함될 가능성이 있으며, 이로 인하여 각 블록에 대한 운동 추정 및 보상 성능이 매우 저하되는 단점이 있다.
상기한 고정블럭 운동 추정 및 보상 기법의 문제점을 해결하기 위한 방법으로, 블록의 크기를 운동의 복잡성에 따라서 가변적으로 분할하여 운동 추정 및 보상을 수행하는 가변블럭 운동보상 기법들이 제안되었다.
도1은 일반적인 가변 블록 운동 추정 방법의 흐름도이다. 먼저, 영상이 N×N 크기의 블록으로 분할되어 입력된다. 입력된 N×N 블록에 대해서 블록 정합을 이용하여 운동을 추정하고 운동 보상 오차를 계산한다(단계 100). 운동 보상 오차가 정해진 한계오차값(E)보다 큰 가를 판단한다(단계 110). 상기 단계에서 운동 보상 오차가 정해진 한계오차값보다 큰 경우 이 블록을 4개의 N/2×N/2 블록으로 분할한다(단계 120). 상기 단계에서 운동 보상 오차가 정해진 한계오차값보다 작은 경우 운동 추정을 종료한다. 단계 120에서 블록이 분할되었다면 분할된 블록의 크기가 정해진 한계블럭크기값(B)보다 큰 가를 판단한다(단계 130). 상기 단계에서 분할된 블록의 크기가 정해진 한계블럭크기값(B)보다 크면, 운동을 추정하고 운도 보상 오차를 계산하는 단계(단계 100) 및 운동 보상 오차가 정해진 한계오차값(E)보다 큰가를 판단하여(단계 110) 큰 경우, 블록을 더 세분하여 분할하는 단계(단계 120)를 반복한다. 상기 과정은 단계 130에 의하여 분할된 블록의 크기가 정해진 한계블럭크기값(B)보다 작을 때까지 반복된다. 즉, 종래 방법은 N×N 크기의 블록을 쿼드트리 형태로 계속적으로 분할해가면서 가변 블록 운동 추정 및 보상이 수행된다. 이러한 쿼드트리 형태의 가변 블록 운동 추정 방법에서 가장 중요한 것은 각 블록에 대하여 더 이상의 분할을 할 것인가를 결정하는 것이다. 즉, 각 블록의 운동 보상 오차의 한계오차값(E)을 정하는 것이다. 종래의 가변블럭 운동 보상 방법에서는 여러 가지 영상에 대한 실험을 바탕으로 한 경험적인 방법으로 이러한 한계오차값(E)을 정한다. 그러나, 이러한 경험적인 방법으로는 영상의 전체적인 특성 및 국부적인 운동 특성을 효과적으로 반영할 수 없으며, 따라서 운동 보상 성능에 한계를 갖는다. 최근에는 보다 효과적인 가변블럭 운동 추정을 위하여 운동 추정 오차 뿐만 아니라, 동벡터에 소요되는 비트량을 고려한 방식들이 제안되었다. 이 방식에서는 Lagrange 계수를 이용하여 운동 오차와 비트량을 동시에 고려한 새로운 비교 함수를 정의하고, 각 블록의 분할에 따른 비교 함수의 변화비를 이용하여 각 블록의 분할 여부를 결정한다. 그러나, 이러한 방식 역시 실험적인 방식에 의하여 Lagrange 계수를 결정하므로 최적의 운동 추정 성능을 기대할 수 없는 단점이 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 단점을 보완하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 운동 보상 및 변환부호화 방식이 접목된 하이브리드 형태의 동화상의 부호화/복호화 알고리즘에서 운동 보상 성능을 향상시키기 위하여, 영상의 전체적인 특성 뿐만 아니라, 국부적인 특성을 효과적으로 반영할 수 있는 새로운 방식의 가변블럭 운동 추정 및 보상 방법과 그 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 부호화 및 운동 보상을 위한 영상 블록의 적절한 크기를 설정하는데 영상의 국부적인 특성을 반영하도록 하기 위하여 영상 블록을 쿼드 트리 방식으로 분할하여 형성된 쿼드 트리와 상기 쿼드 트리에서 열화비가 최소인 노드들을 제거해 나가는 트리 소거 알고리듬을 이용한 가변 블록의 운동 추정 및 보상 방법과 그 장치를 제공하는데 있다.
도1은 일반적인 가변 블록 운동 추정 방법의 흐름도,
도2는 입력 영상에 대한 영상 분할을 설명하는 도면,
도3은 도2에서 도시된 영상 분할에 상응하는 쿼드 트리 생성을 설명하는 도면,
도4는 전체 영상이 N/16×N/16크기까지의 블록들로 분할된 대칭 쿼드 트리를 N×N 크기의 레벨부터 보여주는 도면,
도5는 도4에서 표시된 열화비가 최소인 중간 노드를 제거하여 생성된 비대칭 쿼드 트리를 보여주는 도면,
도6은 최종적으로 생성된 비대칭 쿼드 트리를 보여주는 도면,
도7은 도6의 비대칭 쿼드 트리의 각 터미널 노드에 해당하는 영상 블록을 보여주는 도면,
도8은 본 발명에 의한 트리 소거 알고리즘을 이용한 가변블럭 운동 추정 및 보상 장치의 블록 구성도,
도9는 도8의 트리소거부의 상세 구성도.
* 도면의 주요한 부분에 대한 부호의 설명 *
80 : 영상분할부81 : 블록분할부
82 : 쿼드트리 구성부83 : 블록정합부
84 : 트리소거부85 : 부호화부
86 : 운동 보상부90 : 노드선택부
91 : 서브트리 제거부92 : 열화비 갱신부
93 : 반복제어부
상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 가변 블록의 운동 추정 및 부호화 방법에 있어서, 입력 영상을 N×N 화소 크기로 분할 한 후, 각 N×N 블록을 기 설정된 최소 크기의 블록까지 쿼드 트리 형식으로 분할하여 대칭 쿼드 트리를 생성하는 제 1단계; 상기 제 1단계에서 생성된 쿼드 트리에서 열화비가 최소인 중간 노드를 선택하는 제 2단계; 상기 제 2단계에서 선택된 중간 노드를 루트 노드로 하는 서브트리를 쿼드 트리로부터 제거하는 제 3단계; 상기 제 3단계에서 제거된 중간 노드의 상위 노드들의 열화비를 갱신하는 제 4단계; 상기 제 3단계에서 생성된 비대칭 쿼드 트리의 모든 터미널 노드들의 열화비를 합하여 기설정된 기준값보다 작은 지를 판단하여 작은 경우, 트리 소거를 중단하고, 그렇지 않은 경우 상기 제 2단계, 제 3단계, 제 4단계의 과정을 생성된 비대칭 쿼드 트리의 모든 터미널 노드들의 열화비의 합이 기설정된 기준값보다 작을 때까지 반복하는 제 5단계; 및 상기 제 5단계에 의하여 생성된 비대칭 쿼드 트리의 모든 터미널 노드들의 열화비의 합이 기설정된 기준값보다 작으면 생성된 비대칭 쿼드 트리의 터미널 노드들에 해당하는 크기로 영상 분할하여 부호화 및 운동 보상하는 제 6단계를 포함하는 것임을 특징으로 하는 트리소거 알고리즘을 이용한 가변블럭의 운동 추정 및 부호화 방법을 제공한다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 가변블럭의 운동 추정 및 부호화 장치에 있어서, 입력 영상을 N×N 크기의 블록들로 분할하는 영상분할부; 상기 영상분할부에 의하여 생성된 N×N 크기의 블록을 기 설정된 최소 크기의 블록까지 쿼드트리방식으로 분할하는 블록분할부; 상기 블록분할부에 의하여 분할된 블록들의 데이터 구조로서 쿼드트리를 구성하는 쿼드트리 구성부; 상기 쿼드트리의 모든 노드들에 대하여 운동 추정 오차를 계산하는 블록 정합부; 상기 블록 정합부에 의하여 계산된 운동 추정 오차를 이용하여 열화비가 최소인 중간 노드를 선택하여 제거하고, 제거된 중간 노드의 상위 노드들의 열화비를 갱신하며 이를 모든 터미널 노드들의 열화비의 합이 기준값보다 작은 쿼드 트리를 생성할 때까지 반복하는 트리소거부; 상기 트리소거부에 의하여 생성된 비대칭 쿼드트리의 터미널 노드에 해당하는 크기의 블록들로 영상을 분할하여 부호화하는 부호화부; 및 상기 트리소거부에 의하여 생성된 비대칭 쿼드트리의 터미널 노드에 해당하는 크기의 블록들로 영상을 분할하여 운동 보상하는 운동보상부를 포함하는 것을 특징으로 하는 트리소거 알고리즘을 이용한 가변블럭의 운동 보상 및 부호화 장치를 제공한다.
이하에서는 도면을 참조하면서 본 발명에 의한 트리소거 알고리즘을 이용한 가변블럭 운동 추정 및 보상 방법과 그 장치의 바람직한 일실시예를 상세하게 설명한다.
먼저, 본 발명에 의한 방법의 제 1단계로서 입력 영상을 쿼드 트리 형태로 분할하는 것을 설명한다.
도2는 입력 영상에 대한 영상 분할을 설명하는 도면이고, 도3은 도2에서 도시된 영상 분할에 상응하는 쿼드 트리 생성을 설명하는 도면이다.
먼저 도2를 참조하면 입력 영상을 N×N 크기의 블록으로 분할 한 후, 분할된 N×N크기의 블록을 쿼드트리 분할한다. 즉, N×N 크기의 블록을 N/2×N/2 크기 4개의 블록으로 분할한다. 각 N/2×N/2 크기의 블록을 쿼드트리 분할하고, 쿼드 트리 분할은 블록의 크기가 기설정된 최소 크기(M×M)가 될 때까지 반복된다. 입력 영상의 쿼드 트리 분할에 상응하는 쿼드 트리는 도3에 도시된 바와 같다. 생성된 쿼드 트리의 가장 상위 노드인 루트 노드는 입력 영상 전체를 나타내는 것이고, 루트 노드에 연결된 노드들은 N×N 크기의 블록들에 해당된다. N×N 크기의 블록에 해당되는 노드에는 4개의 노드들이 연결되어 있고, 이는 N×N 크기의 블록을 쿼드 트리 분할함에 의하여 발생된 4개의 N/2×N/2 크기의 블록들을 나타낸다. 마찬가지로, N/2×N/2 크기의 블록의 노드에는 N/4×N/4 크기의 블록을 나타내는 4개의 노드들이 연결되어 있다. 쿼드 트리의 마지막에 있는 노드들은 기설정된 최소 크기인 M×M 크기의 블록을 나타낸다. 트리 구조의 가장 낮은 레벨이 있는 노드들을 터미널 노드라고 부르고, 루트 노드와 터미널 노드 사이에 있는 노드들은 중간 노드라고 부른다.
도3에 도시된 바와 같이, 입력 영상을 쿼드트리 분할하여 최초로 생성된 쿼드 트리는 대칭이다.
본 발명에 의한 방법의 제 2단계는 트리 소거 알고리즘에 의하여 열화비가 최소인 중간 노드를 선택하는 단계이다.
상기 제 1단계에서 생성된 쿼드 트리의 모든 중간 노드들에 대하여 다음의 수학식 1과 같이, 정의되는 열화비가 최소인 중간 노드를 선택한다.
[수학식 1]
상기 수학식 1에서 En은 노드 n에 해당되는 블록의 운동 보상 오차, Rn은 이 때의 운동 벡터에 대한 비트량을 나타내고,은 노드 n에 연결되어 있는 서브트리 형태로 이 블록을 분할하여 운동 보상을 했을 때의 운동 보상 오차,은 이때의 운동 벡터들의 대한 비트량을 나타낸다. 즉은 노드 n을 루트 노드로 하는 서브트리의 터미널 노드에서의 운동 보상 오차의 합이고,은 이때의 운동 벡터들의 합으로 정의된다. 도2를 참조하여 설명하면, 예를 들어 특정한 N/2×N/2 크기의 블록을 나타내는 중간 노드에 대하여 열화비를 계산한다면, En은 N/2×N/2 크기의 블록으로 운동 보상하였을 때의 운동 보상 오차를 나타내는 것이고,는 상기 특정한 N/2×N/2 크기의 블록을 나타내는 중간 노드를 루트 노드로 하는 서브트리의 터미널 노드들에 대하여 M×M 크기의 블록으로 운동 보상하였을 때의 운동 보상 오차의 합을 나타내는 것이다, 즉 특정한 N/2×N/2 크기의 블록을 여러 개의 M×M 크기의 블록들로 분할하여 운동 보상하였을 때의 분할된 각 블록의 운동 보상 오차의 합을 나타낸다. 도4는 대칭 쿼드 트리를 N×N 크기의 레벨부터 보여주고 있으며, 전체 영상이 N/16×N/16크기까지의 블록들로 분할된 경우에 생성된 쿼드 트리에서 열화비가 최소인 중간 노드를 표시하고 있다.
본 발명에 의한 방법의 제 3단계는 상기 제 2단계에서 선택된 열화비가 최소인 중간 노드를 쿼드 트리로부터 제거하여 비대칭 쿼드 트리를 생성하는 단계이다. 도5는 도4에서 표시된 열화비가 최소인 중간 노드를 제거한 것을 보여준다. 도5에 도시된 바와 같이, 열화비가 최소인 중간 노드를 제거한다는 것은 열화비가 최소인 중간 노드를 루트 노드로 하는 서브 트리를 제거한다는 것을 의미한다.
본 발명의 제 4단계는 상기 제 3단계에서 중간 노드가 제거된 비대칭 쿼드 트리에서 상기 중간 노드를 터미널 노드로 하고 있는 모든 상위 노드들에 대하여 열화비를 갱신하는 단계이다. 도5에 도시된 비대칭 쿼드 트리에서 열화비가 갱신되는 중간 노드들을 표시하고 있다.
본 발명의 제 5단계는 생성된 비대칭 쿼드 트리의 모든 터미널 노드들의 열화비를 합하여 기 설정된 기준값과 비교한다. 비대칭 쿼드 트리의 모든 터미널 노드들의 열화비의 합이 기 설정된 기준값보다 작으면, 비대칭 쿼드 트리의 각 터미널 노드에 해당하는 크기의 블록들로 운동 보상을 수행하고, 반대로 비대칭 쿼드 트리의 모든 터미널 노드들의 열화비의 합이 기 설정된 기준값보다 크면, 제 4단계에 의하여 열화비를 갱신한 후, 나머지 중간 노드들에 대하여 상기 제 2단계인 열화비가 최소인 중간 노드를 선택하고, 상기 제 3단계인 열화비가 최소인 선택된 중간 노드를 제거하여 비대칭 쿼드 트리를 생성하고, 제 4단계인 제거된 중간 노드의 상위 노드들의 열화비를 갱신하는 과정 및 제 5단계인 비대칭 쿼드 트리의 모든 터미널 노드들의 열화비의 합을 기 설정된 기준값과 비교하는 과정을 제 5단계의 판단에 의하여 생성된 비대칭 쿼드 트리의 모든 터미널 노드들의 열화비의 합이 기 설정된 기준값보다 작게 될 때까지 반복한다.
본 발명의 제 6단계는 상기 제 5단계에서의 판단 결과 생성된 비대칭 쿼드 트리의 모든 터미널 노드들의 열화비의 합이 기 설정된 값보다 작다고 판단되면, 생성된 비대칭 쿼드 트리의 각 터미널 노드에 해당하는 영상 블록들에 대하여 운동 보상을 수행한다. 도6은 최종 비대칭 쿼드 트리를 보여주고 있고, 도7은 도6의 비대칭 쿼드 트리의 각 터미널 노드에 해당하는 영상 블록을 보여준다. 도6에 도시된 바와 같이, 최종적인 터미널 노드들이 1개의 N/2×N/2 크기의 블록, 2개의 N/4×N/4 크기의 블록 및 40개의 N/16×N/16 크기의 블록에 해당되는 노드일 때, 입력 영상의 분할된 N×N 블록은 도7에 도시된 바와 같은 블록으로 분할되어 운동 보상된다.
상기한 바와 같은 본 발명에 의한 방법을 구현하는 장치를 설명한다.
도8은 본 발명에 의한 트리 소거 알고리즘을 이용한 가변블럭 운동 추정 및 보상 장치의 블록 구성도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 장치는 입력 영상을 N×N 크기의 블록들로 분할하는 영상분할부(80), 상기 영상분할부에 의하여 생성된 N×N 크기의 블록을 기 설정된 최소 크기의 블록까지 쿼드트리방식으로 분할하는 블록분할부(81), 상기 블록분할부에 의하여 분할된 블록들의 데이터 구조로서 쿼드트리를 구성하는 쿼드트리 구성부(82), 상기 쿼드트리의 모든 노드들에 대하여 운동 추정 오차를 계산하는 블록 정합부(83), 상기 블록 정합부에 의하여 계산된 운동 추정 오차를 이용하여 열화비가 최소인 중간 노드를 선택하여 제거하고, 제거된 중간 노드의 상위 노드들의 열화비를 갱신하며 이를 모든 터미널 노드들의 열화비의 합이 기준값보다 작은 쿼드 트리를 생성할 때까지 반복하는 트리소거부(84), 상기 트리소거부에 의하여 생성된 비대칭 쿼드트리의 터미널 노드에 해당하는 크기의 블록들로 영상을 분할하여 부호화하는 부호화부(85) 및 상기 트리소거부(84)에 의하여 생성된 비대칭 쿼드트리의 터미널 노드에 해당하는 크기의 블록들로 영상을 분할하여 운동 보상하는 운동보상부(86)를 포함한다.
도9는 도8의 트리소거부의 상세 구성도이다.
또한, 상기 트리소거부(84)는 상기 블록 정합부(82)에 의하여 계산된 운동 추정 오차를 이용하여 열화비가 최소인 중간 노드를 선택하는 노드선택부(90), 상기 노드선택부에 의하여 선택된 노드를 루트노드로 하는 서브트리를 제거하여 비대칭 트리를 생성하는 서브트리 제거부(91), 상기 노드선택부(90)에 의하여 선택된 노드의 상위 노드들의 열화비를 갱신하는 열화비 갱신부(92), 및 상기 열화비 갱신부에 의하여 열화비가 갱신된 비대칭 트리의 모든 터미널 노드들의 열화비를 합하여 그 결과, 기준값보다 작으면 트리소거를 중단하고 상기 서브트리 제거부에 의하여 생성된 비대칭 트리를 출력하게 하고, 그렇지 않으면 상기 노드 선택부로 하여금 열화비가 갱신된 비대칭트리에서 열화비가 최소인 중간노드를 선택하는 것을 반복하도록 하는 반복제어부(93)로 구성된다.
이하에서 상기한 본 발명에 의한 트리 소거 알고리즘을 이용한 가변 블록 운동 추정 및 부호화 장치의 각 부의 동작을 더욱 상세하게 설명한다.
영상분할부(80)는 동화상에서 현재 부호화하고자 하는 입력 영상을 N×N 크기의 블록들로 분할한다. 블록분할부(81)는 영상분할부로부터 입력되는 N×N 크기의 블록을 기 설정된 최소 크기까지 쿼드트리 형태로 분할한다. 즉, N×N 크기의 블록을 4개의 N/2×N/2 크기의 블록들로, 또 각각의 N/2×N/2 크기의 블록을 4개의 N/4×N/4 크기의 블록들로 분할하는 과정을 기설정된 최소 크기인 M×M 화소 크기의 블록까지 실시한다. 쿼드 트리 구성부(82)는 상기 블록분할부(81)에 의하여 분할된 블록들의 데이터 구조로서 대칭 쿼드 트리를 구성한다. N×N 블록을 N/16×N/16 크기 블록까지 쿼드 트리 방식으로 분할하여 생성된 대칭 쿼드 트리의 예가 도4에 도시되어 있다. 블록정합부(82)는 상기 쿼드 트리 구성부(82)에 의하여 구성된 쿼드 트리의 모든 노드들에 대하여 운동 추정 오차를 계산한다. 즉, 각 노드에 대하여 각 노드에 연결되어 있는 서브 트리의 형태로 블록을 분할하여 운동 보상 하였을 때의 운동 보상 오차를 계산한다. 다시 말해서, N/2×N/2 크기에 해당되는 노드에 대하여는 N/2×N/2 크기의 영상 블록으로 운동 보상 하였을 때의 운동 보상 오차를 계산한다. 트리소거부(84)의 노드 선택부(90)는 상기 블록 정합부(82)에 의하여 계산된 운동 추정 오차를 이용하여 열화비가 최소인 중간 노드를 선택한다. 각 노드의 열화비는 상기 수학식 1에서 정의된 바와 같다. 트리소거부(84)의 서브트리 제거부(91)는 상기 노드 선택부(90)에 의하여 선택된 노드를 루트 노드로 하는 서브 트리를 제거하여 비대칭 트리를 생성한다. 서브트리 제거부(91)에 의한 비대칭 트리의 출력은 반복 제어부(93)에 의하여 제어된다. 트리소거부(84)의 열화비 갱신부(92)는 상기 노드선택부(90)에 의하여 선택된 노드의 상위 노드들의 열화비를 갱신한다. 상기 노드선택부(90)에 의하여 선택된 노드는 상기 서브트리 제거부(91)에서 하위 레벨의 노드들이 제거되었으므로 열화비 값을 갱신하여야 한다. 트리소거부(84)의 반복 제어부(93)는 상기 열화비 갱신부(92)에 의하여 열화비가 갱신된 비대칭 트리의 모든 터미널 노드들의 열화비를 합하여 그 결과, 기준값보다 작으면 트리소거를 중단하고 상기 서브트리 제거부(91)에 의하여 생성된 비대칭 트리를 출력하게 하고, 그렇지 않으면 상기 노드 선택부(90)로 하여금 열화비가 갱신된 비대칭트리에서 열화비가 최소인 중간노드를 선택하는 것을 반복하도록 하는 반복제어부(93)로 구성된다.
상술한 바와 같이, 본 발명인 트리소거 알고리즘을 이용한 가변블럭의 운동 추정 및 부호화 방법과 그 장치에 의하면, 동 영상 신호의 운동 추정 및 부호화를 위한 블록의 크기를 결정하는데 있어서 영상의 열화비를 국부적으로 고려하여 열화비에 따라서 가변 블록의 크기를 결정하므로 동 영상을 부호화하고 운동 추정함에 있어서, 보다 효과적인 방식을 제공한다.

Claims (5)

  1. 가변 블록의 운동 추정 및 부호화 방법에 있어서,
    입력 영상을 N×N 화소 크기로 분할 한 후, 각 N×N 블록을 기 설정된 최소 크기의 블록까지 쿼드 트리 형식으로 분할하여 대칭 쿼드 트리를 생성하는 제 1단계;
    상기 제 1단계에서 생성된 쿼드 트리에서 열화비가 최소인 중간 노드를 선택하는 제 2단계;
    상기 제 2단계에서 선택된 중간 노드를 루트 노드로 하는 서브트리를 쿼드 트리로부터 제거하는 제 3단계;
    상기 제 3단계에서 제거된 중간 노드의 상위 노드들의 열화비를 갱신하는 제 4단계;
    상기 제 3단계에서 생성된 비대칭 쿼드 트리의 모든 터미널 노드들의 열화비를 합하여 기설정된 기준값보다 작은 지를 판단하여 작은 경우, 트리 소거를 중단하고, 그렇지 않은 경우 상기 제 2단계, 제 3단계, 제 4단계의 과정을 생성된 비대칭 쿼드 트리의 모든 터미널 노드들의 열화비의 합이 기설정된 기준값보다 작을 때까지 반복하는 제 5단계; 및
    상기 제 5단계에 의하여 생성된 비대칭 쿼드 트리의 모든 터미널 노드들의 열화비의 합이 기설정된 기준값보다 작으면 생성된 비대칭 쿼드 트리의 터미널 노드들에 해당하는 크기로 영상 분할하여 부호화 및 운동 보상하는 제 6단계를 포함하는 것임을 특징으로 하는 트리소거 알고리즘을 이용한 가변블럭의 운동 추정 및 부호화 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 열화비가 최소인 중간 노드를 선택하는 상기 제 2단계에서 열화비는 다음의 식으로 정의되는 것임을 특징으로 하는 트리소거 알고리즘을 이용한 가변블럭의 운동 추정 및 부호화 방법:
    여기서, En은 노드 n에 해당되는 블록의 운동 보상 오차, Rn은 이 때의 운동 벡터에 대한 비트량을 나타내고,은 노드 n에 연결되어 있는 서브트리 형태로 이 블록을 분할하여 운동 보상을 했을 때의 운동 보상 오차,은 이때의 운동 벡터들의 대한 비트량을 나타낸다.
  3. 가변블럭의 운동 추정 및 부호화 장치에 있어서,
    입력 영상을 N×N 크기의 블록들로 분할하는 영상분할부;
    상기 영상분할부에 의하여 생성된 N×N 크기의 블록을 기 설정된 최소 크기의 블록까지 쿼드트리방식으로 분할하는 블록분할부;
    상기 블록분할부에 의하여 분할된 블록들의 데이터 구조로서 쿼드트리를 구성하는 쿼드트리 구성부;
    상기 쿼드트리의 모든 노드들에 대하여 운동 추정 오차를 계산하는 블록 정합부;
    상기 블록 정합부에 의하여 계산된 운동 추정 오차를 이용하여 열화비가 최소인 중간 노드를 선택하여 제거하고, 제거된 중간 노드의 상위 노드들의 열화비를 갱신하며 이를 모든 터미널 노드들의 열화비의 합이 기준값보다 작은 쿼드 트리를 생성할 때까지 반복하는 트리소거부;
    상기 트리소거부에 의하여 생성된 비대칭 쿼드트리의 터미널 노드에 해당하는 크기의 블록들로 영상을 분할하여 부호화하는 부호화부; 및
    상기 트리소거부에 의하여 생성된 비대칭 쿼드트리의 터미널 노드에 해당하는 크기의 블록들로 영상을 분할하여 운동 보상하는 운동보상부를 포함하는 것을 특징으로 하는 트리소거 알고리즘을 이용한 가변블럭의 운동 보상 및 부호화 장치.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 트리소거부는
    상기 블록 정합부에 의하여 계산된 운동 추정 오차를 이용하여 열화비가 최소인 중간 노드를 선택하는 노드선택부;
    상기 노드선택부에 의하여 선택된 노드를 루트노드로 하는 서브트리를 제거하여 비대칭 트리를 생성하는 서브트리 제거부;
    상기 노드선택부에 의하여 선택된 노드의 상위 노드들의 열화비를 갱신하는 열화비 갱신부; 및
    상기 열화비 갱신부에 의하여 열화비가 갱신된 비대칭 트리의 모든 터미널 노드들의 열화비를 합하여 그 결과, 기준값보다 작으면 트리소거를 중단하고 상기 서브트리 제거부에 의하여 생성된 비대칭 트리를 출력하게 하고, 그렇지 않으면 상기 노드 선택부로 하여금 열화비가 갱신된 비대칭트리에서 열화비가 최소인 중간노드를 선택하는 것을 반복하도록 하는 반복제어부로 구성되는 것임을 특징으로 하는 트리소거 알고리즘을 이용한 가변블럭의 운동 보상 및 부호화 장치.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 노드 선택부는 다음의 식과 같이 정의되는 열화비가 최소인 노드를 선택하는 것임을 특징으로 하는 트리소거 알고리즘을 이용한 가변블럭의 운동 보상 및 부호화 장치:
    여기서, En은 노드 n에 해당되는 블록의 운동 보상 오차, Rn은 이 때의 운동 벡터에 대한 비트량을 나타내고,은 노드 n에 연결되어 있는 서브트리 형태로 이 블록을 분할하여 운동 보상을 했을 때의 운동 보상 오차,은 이때의 운동 벡터들의 대한 비트량을 나타낸다.
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