KR100203656B1 - 윤곽 영상신호 부호화 장치 - Google Patents

윤곽 영상신호 부호화 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 윤곽선 부호화 장치는, 현재 프레임 윤곽 영상신호를 발생하는 윤곽선 검출수단, 재구성된 이전 프레임 윤곽 영상신호를 저장하는 메모리 수단, 예측 윤곽 영상신호와 움직임 벡터를 제공하는 움직임 추정수단, 정합윤곽 영상신호를 제공하는 윤곽선 정합수단, 차분 윤곽선신호를 제공하는 수단, 차분 윤곽선을 다각형 근사시켜 버텍스 정보를 발생하는 수단, 다각형 근사된 각 라인 세그먼트에 대해 에러 세트를 생성하는 수단, 각 라인 세그먼트의 에러세트를 이산사인 변환계수의 세트로 변환하는 변환수단, 이산사인 변환계수의 세트를 양자화된 변환계수의 세트로 변환하는 수단, 양자화된 변환계수의 세트를 움직임 벡터와 함께 부호화하는 수단, 재구성된 버텍스 포인트를 제공하는 수단, 양자화된 변환계수의 세트를 재구성된 이산사인 변환계수의 세트로 변환하는 수단, 재구성된 이산사인 변환계수의 세트를 각 라인 세그먼트의 재구성된 에러세트로 변환하는 수단, 재구성된 차분 윤곽선신호를 제공하는 수단, 재구성된 윤곽 영상신호를 제공하는 수단을 포함한다.

Description

윤곽 영상신호 부호화 장치
제1도는 인트라 및 인터 코딩채널을 포함하는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 윤곽 영상신호 부호화장치의 블록구성도.
제2도는 제1도에 도시된 인트라 코딩채널의 세부적인 블록구성도.
제3도는 제1도에 도시된 인터 코딩채널의 세부적인 블록구성도.
제4a 내지 4c도는 물체의 윤곽선을 다각형으로 근사시키는 과정을 예시적으로 도시한 도면.
제5a 내지 5b도는 두개의 버텍스 포인트를 연결한 라인 세그먼트와 그에 대응하는 윤곽 세그먼트 사이의 에러를 예시적으로 도시한 도면.
제6도는 본 발명에 따른 버텍스 포인트 부호화 방법을 예시적으로 설명하기 위한 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
15 : 윤곽 검출기 25 : 인트라 코딩채널
30 : 프레임 메모리 35 : 인터 코딩채널
본 발명은 디지탈 비디오 신호에 나타난 물체의 윤곽선을 포함하는 윤곽 영상신호를 부호화하는 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 윤곽선 움직임 추정기법을 사용하여 전송 데이타량을 줄일 수 있는 개선된 윤곽 영상 부호화 장치에 관한 것이다.
통상적으로, 비디오 전화, 원격회의(teleconference) 및 고선명 텔레비젼 시스템과 같은 디지탈 비디오 시스템에 있어서, 비디오 프레임 신호의 비디오 라인 신호는 화소값이라 불리는 디지탈 데이타의 시이퀀스(sequence)를 포함하므로서, 각 비디오 프레임 신호를 규정하는데 상당한 양의 디지탈 데이타가 필요하다.
그러나, 통상의 전송채널의 이용가능한 주파수 대역폭은 제한되어 있으므로, 특히 비디오 전화와 같은 저전송 비디오 신호 부호화기(low-bit video signal encoder)에서는 다양한 데이타 압축기법을 통해 상당한 양의 데이타를 줄여야 할 필요가 있다.
이 기술분야에 이미 널리 알려진 바와 같이, 저전송 부호화 시스템의 비디오 신호를 부호화하기 위한 부호화 기법 중의 하나는 소위 객체지향 해석 및 합성 부호화 기법(object-oriented analysis-synthesis coding technique)이다.(See : Michael Hotter, Object-Oriented Analysis-Synthesis Coding Based on Moving Two-Dimentioanl Objects, Signal Processing : Image Communication 2, pp.409-428(December,1990)).
상기한 객체지향 해석 및 합성 부호화 기법에 따르면, 입력 비디오 신호는 임의의 물체들로 나누어지고, 각 물체의 움직임, 윤곽 및 화소 데이타는 상이한 부호화 채녈을 통해 처리된다. 특히, 물체의 윤곽을 처리하는데 있어서, 윤곽정보는 물체의 모양을 해석 및 합성하는데 중요하며, 이러한 윤곽정보를 나타내기 위한 통상의 부호화 기법으로는 체인 부호화(chain coding)방법이 있다. 그러나, 체인 부호화는 윤곽정보의 손실이 없다 할지라도 실질적으로 상당한 양의 비트 할당이 필요하다.
또한, 다각형 근사 및 B-스플라인 근사(B-spline approximation) 등과 같은 윤곽을 근사시키기 위한 몇가지 방법이 제안되어 있다. 여기에서, 다각형 근사의 주된 단점은 윤곽이 거칠게 나타나는 것이다. 그리고, B-스플라인 근사는 윤곽을 보다 정확하게 나타낼 수 있지만, 근사에러를 줄이는데 높은 차수의 다항식(polynomial)들이 필요하며 비디오 부호화기의 전체적인 계산을 복잡하게 한다.
다각형 근사에서의 물체의 윤곽이 거칠게 나타나는 문제와 B-스플라인에서의 계산의 복잡성의 문제를 해결하기 위해 제시된 방법중에 하나가 이산 사인 변환(discrete sine transforma : DST)을 이용한 윤곽 근사 기법이다. 윤곽의 다각형 근사와 DST를 이용한 윤곽근사기법을 채용하는 장치는 물체의 윤곽을 나타내기 위한 윤곽 근사장치라는 명칭으로 공동 계류 중인 미합중국 특허 제08/423,604호에 개시되어 있다. 이러한 장치에서는, 다수의 버텍스 포인트들이 결정되고, 윤곽을 라인 세그먼트로 맞추는 윤곽 근사에 의해 물체의 윤곽이 근사화된다. 그리고, 각 라인 세그먼트에 대해 N개의 샘플 포인트가 선택되고, 각 라인 세그먼트에 대한 근사에러의 세트를 구하기 위해 각 라인 세그먼트상에 위치한 각각의 N개 샘플 포인트에서 근사에러가 계산된다. N개의 샘플 포인트들은 각 라인 세그먼트상에 동일한 간격으로 배치되며, 각각의 근사에러는 N개 샘플 포인트 각각과 윤곽 사이의 거리를 나타낸다. 그 다음에, 각 세트의 근사에러를 1차원 DST하므로써 DST계수들의 세트가 발생된다.
비록, 상기한 장치는 DST를 이용한 윤곽근사를 사용하여 윤곽이 거칠게 나타나는 문제와 계산의 복잡성 문제를 해결할 수는 있지만, 매 프레임마다 DST 계수들을 전송해야 하므로 전송 데이타량이 증가한다.
본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 윤곽선 움직임 추정기법을 사용하여 전송 데이타량을 줄일 수 있는 윤곽 영상 부호화 장치를 제공하는데 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은, 현재 프레임과 이전 프레임을 포함하는 다수의 비디오 프레임을 갖는 디지탈 비디오 신호에 나타난 물체의 윤곽선을 부호화하는 장치에 있어서 : 현재 프레임내 물체의 경계를 검출하여 현재 프레임 윤곽선을 제공하는 현재 프레임 윤곽 영상신호를 발생하는 윤곽선 검출수단; 상기 디지탈 비디오 신호의 이전 프레임내 물체의 경계를 나타내는 이전 프레임 윤곽선을 제공하는 재구성된 이전 프레임 윤곽 영상신호를 저장하는 메모리 수단; 상기 현재 프레임 및 이전 프레임 윤곽선을 사용하여 예측 윤곽 영상신호와 움직임 벡터를 제공하는 움직임 추정수단; 상기 현재 프레임 및 이전 프레임 윤곽선을 정합하여 정합된 윤곽선 세그먼트를 나타내는 정합윤곽 영상신호를 제공하는 윤곽선 정합수단; 상기 현재 프레임 윤곽선으로부터 상기 정합된 윤곽선 세그먼트를 감산하여 차분 윤곽선을 나타내는 차분 윤곽선신호를 제공하는 수단; 상기 차분 윤곽선상에 다수의 버텍스 포인트를 결정하는 수단; 상기 버텍스 포인트를 상기 예측 윤곽 영상신호를 사용하여 부호화하여 부호화된 버텍스 정보를 제공하는 수단; 다수의 라인 세그먼트에 의해 상기 차분 윤곽선을 다각형 근사시켜 상기 차분 윤곽선의 버텍스 포인트들의 위치를 나타내는 버텍스 정보를 발생시키되, 각각의 라인 세그먼트는 2개의 이웃하는 버텍스 포인트를 연결하는 수단; 각각의 라인 세그먼트에 N개의 샘플 포인트를 제공하고, 상기 라인 세그먼트상의 각 샘플 포인트에서의 에러를 계산하여 상기 라인 세그먼트 각각에 대해 에러 세트를 생성하되, 상기 N개 샘플 포인트는 상기 라인 세그먼트 각각에 동일한 간격으로 배치되며, 상기 에러세트는 상기 N개 샘플 포인트 각각과 상기 차분 윤곽선 사이의 거리를 나타내는 수단; 상기 라인 세그먼트 각각의 상기 에러세트를 이산 사인 변환계수의 세트로 변환시키는 변환 수단; 상기 이산 사인 변환계수의 세트를 양자화된 변환계수의 세트로 변환하는 수단; 상기 양자화된 변환계수의 세트를 상기 움직임벡터와 함께 부호화하는 수단; 상기 부호화된 버텍스 정보를 상기 예측윤곽 영상신호를 사용하여 복호화하여 재구성된 버텍스 포인트를 제공하는 수단; 상기 양자화된 변환계수의 세트를 재구성된 이산 사인 변환계수의 세트로 변환하는 수단; 상기 재구성된 이산 사인 변환계수의 세트를 상기 라인 세그먼트 각각의 재구성된 에러세트로 변환하는 수단; 상기 재구성된 버텍스 포인트와 상기 각 라인 세그먼트의 재구성된 에러세트를 사용하여 재구성된 차분 윤곽선신호를 제공하는 수단; 및 상기 정합윤곽 영상신호와 상기 재구성된 차분 윤곽선 신호를 더하여 재구성된 윤곽 영상신호를 제공하는 수단을 포함한다.
이하, 본 발명의 일 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
제1도를 참조하면, 디지탈 비디오 신호에 나타난 물체의 윤곽선을 포함하는 윤곽 영상신호를 부호화하는 본 발명의 윤곽 영상신호 부호화 장치의 블럭도가 도시되어 있다. 본 발명의 윤곽영상 부호화기(10)는 두개의 부호화 채널을 가지며, 시스템 제어기(도시않됨)로부터 발생된 논리하이 또는 논리로우인 부호화 채널 선택신호(CS)에 응답하여 부호화 채널이 결정된다.
도시한 바와 같이, 입력 디지탈 비디오 신호는 현재 프레임 신호로서 윤곽선 검출기(15)로 입력된다. 윤곽선 검출기(15)는 현재 프레임내 물체의 경계 또는 윤곽선을 검출하여 현재 프레임 윤곽 영상신호를 라인(L10)상으로 발생한다. 현재 프레임 윤곽 영상신호는 현재 프레임내 물체의 경계를 나타내는 경계정보를 제공하며, 상기 경계정보는 현재 프레임내 물체의 경계를 다라 위치해 있는 화소들의 위치 데이타를 포함한다. 라인(L10)상의 현재 프레임 윤곽 영상신호는, 예를 들어 논리로우의 CS에 응답하여 라인(L12)를 통해 인트라 코딩채널(25)로 전송된다. 인트라 코딩채널(25)에서는 다각형 근사와 이산 사인 변환을 이용하여 윤곽 영상신호를 부호화하여 부호화된 윤곽 영상신호를 라인(L16)상으로 발생하며, 또한 재구성된 윤곽 영상신호를 프레임 윤곽 영상신호로서 저장한다. 인트라 코딩채널(25)에 대해서는 제2도, 제4a 내지 4c도 및 제5a 내지 5b도를 참조하여 상세히 기술할 것이다.
한편, 라인(L10)상의 현재 프레임 윤곽 영상신호는, 예를 들어 논리하이의 CS에 응답하여 라인(L14)를 통해 인터 코딩채널(35)로 전송된다. 인터 코딩채널(35)에서는 프레임 메모리(30)에 저장된 이전 프레임 윤곽 영상신호에 의거한 윤곽선 움직임 추정기법을 사용하여 윤곽 영상신호를 부호화하여 부호화된 윤곽 영상신호를 라인(L18)상으로 발생하며, 또한 재구성된 윤곽 영상신호를 이전 프레임 윤곽 영상신호로서 프레임 메모리(30)로 제공한다. 인터 코딩채널(35)에 대해서는 제3도와 제6a 내지 6b도를 참조하여 상세히 기술할 것이다. 인트라 코딩채널(25) 및 인터 코딩채널(35)로부터 제공된 각 라인(L16 및 L18)상의 부호화된 윤곽 영상신호는 제2스위치(40)로 인가된다. 제2스위치(40)는 시스템 제어기로부터 발생된 부호화 채널 선택신호(CS)에 응답하여 인트라 코딩채널(25) 또는 인터 코딩채널(35)로부터의 부호화된 윤곽 영상신호를 선택적으로 출력한다.
이제 제2도를 참조하면, 제1도에 도시된 인트라 코딩채널(25)이 상세히 도시되어 있다. 논리로우의 CS에 응답하여 제1도의 제1스위치(20)로부터 라인(L20)을 통해 제공된 현재 프레임 윤곽 영상신호는 전처리부(101)로 입력된다. 전처리부(101)에서는 매우 적은 수의 화소로 이루어진 윤곽선 세그먼트를 제거하여 부호화 효율을 높이고 잡음등에 의해 생성된 윤곽선을 제거한다. 전처리부(101)에서 전처리된 윤곽 영상신호는 다각형 근사부(102)와 샘플링 및 에러 검출부(103)로 제공된다.
다각형 근사부(102)에서는 현재 프레임 윤곽선이 다각형 근사기법에 의해 근사된다. 이때, 물체 모양의 다각형 근사는 라인 세그먼트로 윤곽선을 나타내는 통상의 근사 알고리즘을 사용하여 이루어진다. 제4a 내지 4c도에는 다각형 근사기법에 따른 현재 프레임 윤곽선(5)의 분할과정이 예시적으로 도시되어 있다.
먼저, 2개의 시작 버텍스 포인트를 선택한다. 만약, 윤곽선이 개방 루프(open loop)인 경우, 양 끝점 예를 들어, 제4a도에 도시된 바와 같은 A 및 B가 시작 버텍스 포인트로서 선택된다. 반대로, 윤곽선이 폐루프(closed loop)인 경우, 윤곽선상에서 가장 멀리 떨어진 두점이 시작 버텍스 포인트로서 선택된다. 이어서, 가장 먼 거리에 존재하는 점 C와 라인 세그먼트 AB사이의 거리 DMAX가 소정의 임계치 TH보다 클 경우, 점 C가 버텍스 포인트로 선택된다. 이러한 과정은 각 세그먼트로 부터의 거리 DMAX가 소정의 임계치 TH보다 작아질때까지 반복한다.
주어진 윤곽선에 대한 버텍스 포인트의 갯수는 소정의 임계치 TH에 따라서 결정된다. 제4a 내지 4c도로 부터 알 수 있는 바와 같이, 부호화 효율의 저하가 수반되는 보다 낮은 임계값을 설정하면 라인 세그먼트에 의해 나타난 윤곽선은 보다 더 정확해진다.
제2도를 다시 참조하면, 현재 프레임 윤곽선(5)에서 결정된 버텍스 포인트, 예를 들어 A, B, C, D 그리고 E의 위치를 나타내는 버텍스 정보는 다각형 근사부(102)로부터 샘플링 및 에러 검출부(103) 및 버텍스 부호화기(106)로 제공된다. 샘플링 및 에러 검출부(103)는 각 라인 세그먼트에 대해 N개의 샘플 포인트를 선택하고, 버텍스 정보를 사용하여 각 라인 세그먼트상의 N개 샘플 포인트 각각에서 근사에러를 계산하여 이산 사인 변환 및 양자화부(104)로 제공한다. N개의 샘플 포인트는 두개의 버텍스 포인트들 사이의 각 라인 세그먼트상에 동일한 간격으로 배치되며, N은 정수이다. 근사에러는 두개의 버텍스 포인트를 연결하는 라인 세그먼트와 두 버텍스 포인트 사이의 윤곽 세그먼트 간의 거리를 나타낸다.
제5a 및 5b도에는 라인 세그먼트와 대응하는 윤곽 세그먼트간의 근사에러가 도시되어 있는데, 제5a도는 라인 세그먼트 AD와 이에 대응하는 윤곽 세그먼트간의 근사에러를 도시하며, 제5b도는 라인 세그먼트 DC와 이에 대응하는 윤곽 세그먼트간의 근사에러를 나타낸다. 에러 d1 내지 d4 또는 d1' 내지 d4' 각각은 라인 세그먼트 AD상의 각 샘플 포인트 S1 내지 S4 또는 라인 세그먼트 DC상의 각 샘플 포인트 S1' 내지 S4' 각각으로부터 대응하는 윤곽 세그먼트 까지의 거리를 나타낸다. 제5a 및 5b도에서 알수 있듯이 모든 버텍스 포인트는 윤곽 세그먼트상에 위치하므로 버텍스 포인트들에 대한 근사에러는 모두 영이다.
샘플링 및 에러 검출부(103)로부터 계산된 근사에러는 양자화된 DST계수들을 발생시키기 위해 이산 사인변환 및 양자화부(104)로 제공된다. 이산 사인변환 및 양자화부(104)는 각각의 근사에러 세트에 대해 1차원 DST를 수행하여 DST계수의 세트를 생성하며, 각각의 상기 근사에러 세트는 N개의 샘플 포인트와 각 라인 세그먼트의 두 버텍스 포인트에 대한 에러를 포함하며, 또한 DST계수의 세트를 양자화하여 각 라인 세그먼트에 대응하는 양자화된 DST계수의 세트를 계수 부호화기(105) 및 역이산 변환 및 역양자화부(108)로 제공한다. 계수 부호화기(105)에서는 양자화된 DST 계수의 각 세트를, 예를 들어 JPEG의 2진 산술코드를 사용하여 부호화하여 양자화된 DST계수의 부호화된 디지탈 신호를 채널 부호화기(110)로 제공한다. 역이산 변환 및 역양자화부(108)에서는 양자화된 DST계수의 세트에 대해 역양자화와 역이산 사인 변환을 수행하여 재구성된 근사에러 세트를 윤곽선 재구성부(109)로 제공한다.
한편, 버텍스 부호화기(106)는 다각형 근사부(102)로 부터의 버텍스 포인트 위치를 나타내는 버텍스 정보를 부호화하여 부호화된 버텍스 정보를 채널 부호화기(110) 및 버텍스 복호화기(107)로 제공한다. 본 발명의 바람직한 실시예에서는 버텍스들의 상대적인 위치 정보를 고정길이 부호화(Fixed Length Code : FLC)와 가변길이 부호화(Variable Length Code : VLC)를 동시에 이용하여 부호화하는데, 이때 부호화하고자 하는 윤곽선마다 어느 정도의 적응성(adaptability)을 부여하기 위해서 우선 모든 버텍스 간의 동적 영역(dynamic range)을 결정한다. 그리고, 하나의 상대적인 위치를 부호화하는데 가변길이 부호화 방법과 고정길이 부호화 방법을 동시에 적용함으로써 부호화 효율을 높였다. 이하에서 버텍스를 부호화하는 방법을 자세히 설명한다.
우선, V={V0, V1,...VN-1}는 하나의 물체를 근사화하는 버텍스들의 위치를 순서대로 나타내는 집합이라 하고, R={Ri= Vi- Vi-1; i=1,...N-1}는 버텍스들의 상대적인 위치를 나타내는 집합이라고 가정하면 어떤 물체를 구성하는 버텍스들의 상대적인 위치를 규정하는 동적영역을 결정하고, 보다 압축된 비트 스트림을 구성하기 위해서는 다음의 과정을 거치게 된다,
첫번째로, 버텍스간의 상대적인 위치인 Ri를 계산한다.
두번째로, X와 Y 각각의 좌표에 대해서 Ri의 절대값이 가장 큰 성분을 찾음으로써 Xmax와 Ymax를 결정한다.
세번째로, Xmax와 Ymax를 이용하여 그룹의 갯수를 결정하여 전송하는데, 이는 아래에 기술한 예에서 볼 수 있듯이 우선 Xmax와 Ymax를 영상의 크기에 해당하는 고정길이 부호로 표현한 상태에서 하위 3비트를 제거한 나머지 상위 비트열에다가 1을 더함으로써 나타낸다.
네번째로, 각각의 버텍스의 상대적인 위치는 두개의 비트열로써 나타낼 수 있으며, 그중 하나는 버텍스의 정확한 최종위치를 나타내는 비트열로서 버텍스의 상대적인 위치를 고정길이 부호호 나타냈을 때, 하위 3비트로써 이루어지며, 다른 하나의 비트열은 상기 세번째 과정에서 언급한 그룹정보를 나타내는 비트열로서 하위 3비트를 제외한 나머지 상위 비트로써 이루어진다. 상기와 같이 결정된 그룹정보를 나타내는 비트열은 특정한 구간에서 어느 정도의 일관성을 가질 확률이 높으므로 가변길이 부호를 이용하여 부호화하고 하위 3 비트로 이루어지는 비트열은 고정길이 부호를 이용하여 부호화한다.
상기의 과정을 보다 쉽게 이해하기 위하여, 다음과 같은 예를 들어 설명하기로 한다. 우선, 어떤 물체를 근사화하는 버텍스의 집합이 V={(80,60),(105,66),(85,70),(70,63)}로 주어진 경우, 버텍스들의 상대적인 위치와 동적영역을 살펴보면 R={(25,6),(-20,4),(-15,-7)}, Xmax=25, Ymax=7이 되고, 만약에 CIF(352x288)영역을 가정한다면 Xmax는 000011001이라는 고정길이 부호로 나타낼 수 있다. 따라서, X축에 대한 그룹의 갯수는 상위 6비트(즉, 고정길이 부호의 하위 3비트를 제거한 나머지 상위 비트 11)에 1을 더한 값인 100, 즉 4개가 된다. 마찬가지로 Y축에 대한 그룹의 갯수를 결정하여 각각의 축에 대한 그룹의 갯수정보를 먼저 전송한다. 상기에서 구성된 그룹을 이용하여 R을 부호화하는데, 상기 네번째 과정에서 설명했듯이 그룹을 나타내는 상위 6비트는 가변길이 부호화를 이용하여 부호화하고 하위 3비트는 고정길이 부호화를 이용하여 부호화해서 전송한다.
상기에서 언급한 바와 같이, 본 발명에서는 가변길이 부호화를 적용하여 보다 효과적으로 버텍스의 상대적인 위치를 전송하였으나, 초기 버텍스 V0인 경우에는 상대적인 위치가 아닌 절대적인 위치정보를 부호화하여 전송하였다. 초기 버텍스 V0를 부호화한 후에 나머지 버텍스들의 상대적인 위치 Ri는 아래와 같은 과정을 통해 부호화한다.
첫번째로, Ri의 그룹을 결정하는데, 이때의 그룹은 하위 3비트를 제외한 상위 비트로써 나타내어진다.
두번째로, 가변길이 부호를 이용하여 그룹정보를 부호화한다.
세번째로, 상기 두번째 과정에서 제외된 하위 3비트를 고정길이 부호를 이용하여 부호화한다.
네번째로, 윤곽선의 마지막 버텍스인지 아닌지를 나타내는 표시자를 부호화하여 전송한다.
상기한 방법으로 부호화된 버텍스 정보는 채널 부호화기(110)에서 계수 부호화기(105)로 부터 제공된 양자화된 DST계수의 세트를 포함하는 부호화된 디지탈 신호와 함께 부호화하여 부호화된 윤곽 영상신호를 제1도의 제2스위치(40)로 전송한다.
버텍스 복호화기(107)에서는 버텍스 부호화기(106)로 부터의 부호화된 버텍스 정보를 역부호화하여 재구성된 버텍스 정보를 윤곽선 재구성부(109)로 제공한다. 윤곽선 재구성부(109)에서는 버텍스 부호화기(107)로 부터의 재구성된 버텍스 정보와 역이산변환 및 역양자화부(108)로 부터의 각 라인 세그먼트의 재구성된 에러세트를 사용하여 재구성된 윤곽선신호를 제1도의 프레임 메모리(30)로 제공한다.
제3도에는 제1도에 도시된 인터 코딩채널이 상세히 도시되어 있다. 라인(L14)상의 현재 프레임 윤곽 영상신호가 감산기(203), 움직임 추정부(201) 및 윤곽선 정합부(202)로 인가된다. 움직임 추정부(201)에서는 현재 프레임 윤곽 영상신호와 프레임 메모리(30)로부터 제공된 재구성된 이전 프레임 윤곽 영상신호가 윤곽선 움직임 추정기법에 의거하여 현재 프레임 윤곽선을 예측하도록 처리되어 예측된 현재 프레임 윤곽선신호는 윤곽선 정합부(202) 및 버텍스 부호화기(209)로 제공되고, 이전 프레임 윤곽선과 예측된 윤곽선간의 공간적 변위를 나타내는 움직임 벡터는 라인(L201)을 통해 계수 부호화기(208)로 제공된다. 윤곽선 정합부(202)는 현재 프레임 윤곽선과 예측된 현재 프레임 윤곽선을 정합하여 정합된 윤곽선 세그먼트를 나타낸는 정합 윤곽 영상신호를 감산기(203) 및 가산기(213)로 제공한다. 감산기(203)는 현재 프레임 윤곽선으로 부터 정합된 윤곽선 세그먼트를 감산하여 차분 윤곽선을 나타내는 차분윤곽선 신호를 전처리부(204)로 제공한다. 전처리부(204)는 제2도의 전처리부(101)와 마찬가지로 동작하며, 전처리된 차분 윤곽선을 제2도의 다각형 근사부(102) 및 샘플링 및 에러 검출부(103)와 동일한 기능을 수행하는 다각형 근사부(205) 및 샘플링 및 에러 검출부(206)로 제공한다. 즉, 다각형 근사부(205)는 차분 윤곽선상에 다수의 버텍스 포인트를 결정하고, 다수의 라인 세그먼트에 의해 상기 차분 윤곽선을 다각형 근사시켜 상기 차분 윤곽선의 버텍스 포인트들의 위치를 나타내는 버텍스 정보를 샘플링 및 에러 검출부(206) 및 버텍스 부호화기(209)로 제공한다. 샘플링 및 에러 검출부(206)은 각각의 라인 세그먼트에 N개의 샘플 포인트를 제공하고, 상기 라인 세그먼트상의 각 샘플 포인트에서의 에러를 계산하여 상기 라인 세그먼트 각각에 대해 에러 세트를 제2도의 이산 사인변환 및 양자화부(104)와 동일한 기능을 수행하는 이산 사인변환 및 양자화부(207)로 제공한다. 이산 사인변환 및 양자화부(207)는 상기 라인 세그먼트 각각의 상기 에러세트를 DST계수의 세트로 변환한 다음에 이산 사인 변환계수의 세트를 양자화하여 양자화된 변환계수의 세트를 계수 부호화기(208) 및 역이산변환 및 역양자화부(211)로 제공한다. 계수 부호화기(208)는 상기 양자화된 DST계수의 세트를 라인(L201)상의 움직임 벡터와 함께 부호화하여 부호화된 양자화된 DST계수와 움직임 벡터를 포함하는 디지탈 신호를 채널 부호화기(214)로 제공한다. 역이산변환 및 역양자화부(211)에서는 양자화된 DST계수의 세트에 대해 역양자화와 역이산 사인 변환을 수행하여 재구성된 근사에러 세트를 윤곽선 재구성부(212)로 제공한다.
한편, 버텍스 부호화기(209)에서는 다각형 근사부(205)로부터의 버텍스 포인트 위치를 나타내는 버텍스 정보를 부호화하여 부호화된 버텍스 정보를 버텍스 복호화기(210) 및 채널 부호화기(214)로 제공한다. 본 발명의 바람직한 실시예에서는 움직임 추정부(201)로 부터의 예측된 현재 프레임 윤곽선을 이루는 화소들로 부터의 상대적인 위치를 사용하여 버텍스 정보를 부화화한다.
제6도는 본 발명에 따른 버텍스 포인트 부호화방법을 예시적으로 설명하기 위한 도면으로, 현재 프레임 윤곽선과 예측된 현재 프레임 윤곽선이 도시되어 있다. 예측된 윤곽선상의 임의의 화소로 부터 시작하여 순서대로 인덱스를 할당한다. 그 다음에 부호화해야할 각 버텍스 포인트로 부터 가장 가까운 거리에 있는 예측된 윤곽선상의 화소를 찾는다. 버텍스 포인트와 예측된 윤곽선상의 화소 사이의 거리가 소정의 임계치 이상이면, 바로전에 부호화한 버텍스로 부터의 상대적인 거리를 전송하고, 그렇지 않으면 예측된 윤곽선상의 화소의 인덱스와 상대적인 거리를 부호화하여 전송한다.
상기한 방식으로 부호화된 버텍스 정보는 버텍스 복호화기(210)에서 역부호화되어 재구성된 버텍스 포인트가 윤곽선 재구성부(212)에 제공된다. 윤곽선 재구성부(212)는 상기 재구성된 버텍스 포인트와 각 라인 세그먼트에 대한 근사에러 세트를 사용하여 재구성된 차분 윤곽선 신호를 가산기(213)로 제공한다. 가산기(213)는 상기 차분 윤곽선신호를 상기 정합윤곽 영상신호와 더하여 재구성된 윤곽 영상신호를 이전 프레임 윤곽 영상신호로서 프레임 메모리(30)로 제공한다. 또한 채널 부호화기(214)에서는 부호화된 양자화된 DST계수의 세트와 움직임 벡터를 포함하는 디지탈 신호와 부호화된 버텍스 포인트를 함께 부호화하여 부호화된 윤곽 영상신호를 제2스위치(40)로 제공한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 윤곽선 움직임 추정에 의해 생성된 예측 윤곽선을 사용하여 버텍스 포인트를 부호화하므로써 전송 데이타량을 상당히 줄일 수 있다.

Claims (1)

  1. 현재 프레임과 이전 프레임을 포함하는 다수의 비디오 프레임을 갖는 디지탈 비디오 신호에 나타난 물체의 윤곽선을 부호화하는 장치에 있어서 : 현재 프레임내 물체의 경계를 검출하여 현재 프레임 윤곽선을 제공하는 현재 프레임 윤곽 영상신호를 발생하는 윤곽선 검출수단; 상기 디지탈 비디오 신호의 이전 프레임내 물체의 경계를 나타내는 이전 프레임 윤곽선을 제공하는 재구성된 이전 프레임 윤곽 영상신호를 저장하는 메모리 수단; 상기 현재 프레임 및 이전 프레임 윤곽선을 사용하여 예측 윤곽 영상신호와 움직임 벡터를 제공하는 움직임 추정수단; 상기 현재 프레임 및 이전 프레임 윤곽선을 정합하여 정합된 윤곽선 세그먼트를 나타내는 정합윤곽 영상신호를 제공하는 윤곽선 정합수단; 상기 현재 프레임 윤곽선으로부터 상기 정합된 윤곽선 세그먼트를 감산하여 차분 윤곽선을 나타내는 차분 윤곽선신호를 제공하는 수단; 상기 차분 윤곽선상에 다수의 버텍스 포인트를 결정하는 수단; 상기 버텍스 포인트를 상기 예측 윤곽 영상신호를 사용하여 부호화하여 부호화된 버텍스 정보를 제공하는 수단; 다수의 라인 세그먼트에 의해 상기 차분 윤곽선을 다각형 근사시켜 상기 차분 윤곽선의 버텍스 포인트들의 위치를 나타내는 버텍스 정보를 발생시키되, 각각의 라인 세그먼트는 2개의 이웃하는 버텍스 포인트를 연결하는 수단; 각각의 라인 세그먼트에 N개의 샘플 포인트를 제공하고, 상기 라인 세그먼트상의 각 샘플 포인트에서의 에러를 계산하여 상기 라인 세그먼트 각각에 대해 에러 세트를 생성하되, 상기 N개 샘플 포인트는 상기 라인 세그먼트 각각에 동일한 간격으로 배치되며, 상기 에러세트는 상기 N개 샘플 포인트 각각과 상기 차분 윤곽선 사이의 거리를 나타내는 수단; 상기 라인 세그먼트 각각의 상기 에러세트를 이산 사인 변환계수의 세트로 변환시키는 변환 수단; 상기 이산 사인 변환계수의 세트를 양자화된 변환계수의 세트로 변환하는 수단; 상기 양자화된 변환계수의 세트를 상기 움직임 벡터와 함께 부호화하는 수단; 상기 부호화된 버텍스 정보를 상기 예측윤곽 영상신호를 사용하여 복호화하여 재구성된 버텍스 포인트를 제공하는 수단; 상기 양자화된 변환계수의 세트를 재구성된 이산 사인 변환계수의 세트로 변환하는 수단; 상기 재구성된 이산 사인 변환계수의 세트를 상기 라인 세그먼트 각각의 재구성된 에러세트로 변환하는 수단; 상기 재구성된 버텍스 포인트와 상기 각 라인 세그먼트의 재구성된 에러세트를 사용하여 재구성된 차분 윤곽선신호를 제공하는 수단; 상기 정합윤곽 영상신호와 상기 재구성된 차분 윤곽선신호를 더하여 재구성된 윤곽 영상신호를 제공하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 윤곽 영상신호 부호화 장치.
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