KR100209409B1 - 물체 왜곡을 이용한 물체 기반 부호화 방법 및 장치 - Google Patents

물체 왜곡을 이용한 물체 기반 부호화 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 물체 기반 부호화에 관한 것으로, 처리될 DCT 블럭에 대하여 경계탐색을 수행하여 상기 DCT 블럭이 물체영역과 여백 영역으로 구성되어 있는지의 여부를 판단하고, 상기 DCT 블럭이 전체적으로 물체영역만으로 구성되어있으면, DCT, 양자화 및 가변길이 부호화를 통해 상기 DCT 블럭을 부호화한다. 그러나, 상기 DCT 블럭이 여백영역을 포함하고 있으면, 상기 DCT 블럭내 물체 영역의 경계부분에 있는 각각의 화소를 상기 여백영역에 의해 형성된 DCT 블럭 경계에 있는 각각의 화소에 매핑시킨 다음 상기 DCT 블럭내 각각의 화소의 움직임변위를 산출하고, 상기 산출된 움직임변위에 따라 상기 해당 DCT 블럭내의 물체 영역 부분을 왜곡시켜 확장한 후 상기 DCT, 양자화 및 가변길이 부호화를 통해 상기 DCT 블럭을 부호화 한다. 따라서, 종래방법에서 물체 영역과 여백 영역 사이의 급격한 레벨차로 인해 야기되는 고주파 성분의 발생을 억제함으로써, 영상신호의 비트발생량을 저감시킬 수 있는 것이다.

Description

물체 왜곡을 이용한 물체 기반 부호화방법 및 장치
제1도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 물체 왜곡을 이용한 물체 기반 부호화장치에 대한 블럭구성도.
제2도는 본 발명에 따라서 여백 영역이 포함된 DCT 블럭을 물체 왜곡을 이용하여 부호화하는 과정을 설명하는 도면.
제3도는 종래의 전형적인 물체의 경계를 고려한 영상 부호화장치에 대한 블럭구성도.
제4도는 종래 기술에서 여백 영역을 포함하는 DCT 블럭을 처리하는 과정을 예시하는 도면.
제5도는 종래 기술에 따른 미러 이미지 확장 기법을 이용한 결과의 신호의 변화를 설명하기 위해 도시한 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 윤곽검출 및 분할블럭 20 : 윤곽선 부호화블럭
30 : 경계 탐색블럭 40 : 매핑블럭
50 : 움직임변위 계산블럭 52 : 경계 움직임변위 계산블럭
54 : 내부 움직임변위 계산블럭 60 : 물체 왜곡블럭
70 : DCT 80 : 양자화블럭
90 : VLC
본 발명은 영상신호를 압축 부호화하는 부호화장치에 관한 것으로, 특히 저전송율의 영상 부호화기법에서 물체 왜곡(warping)을 이용하여 부호화하고자 하는 영상내의 물체 정보를 압축 부호화하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
이 기술분야에 잘 알려진 바와 같이, 이산화된 영상신호의 전송은 아나로그 신호보다 좋은 화질을 유지할 수 있다. 일련의 이미지 프레임으로 구성된 영상신호가 디지탈 형태로 표현될 때, 특히 고품질 텔레비젼(HDTV)의 경우 상당한 양의 전송 데이타가 발생하게 된다. 그러나, 종래의 전송 채널의 사용가능한 주파수 영역이 제한되어 있으므로, 많은 양의 디지탈 데이타를 전송하기 위해서는 전송하고자 하는 데이타를 압축하여 그 전송량을 줄일 필요가 있다.
따라서, 송신측의 부호화 시스템에서는 영상신호를 전송할 때 그 전송되는 데이타량을 줄이기 위하여 영상신호가 갖는 공간적, 시간적인 상관성을 이용하여 압축 부호화한 다응 전송채널을 통해 압축 부호화된 영상신호를 수신측의 복호화 시스템에 전송하게 된다.
한편, 영상신호를 부호화하는데 주로 이용되는 다양한 압축 기법으로서는, 확률적 부호화 기법과 시간적, 공간적 압축기법을 결합한 하이브리드 부호화 기법이 가장 효율적인 것으로 알려져 있다.
상기한 부호화 기법중의 하나인 대부분의 하이브리드 부호화 기법은 움직임 보상 DPCM(차분 펄스 부호 변조), 2차원 DCT(이산 코사인 변환), DCT 계수의 양자화, VLC(가변 길이 부호화)등을 이용한다. 여기에서, 움직임보상 DPCM 은 현재 프레임과 이전 프레임간의 물체의 움직임을 결정하고, 물체의 움직임에 따라 현재 프레임을 예측하여 현재 프레임과 예측치간의 차이를 나타내는 차분신호를 만들어 내는 방법이다. 이러한 방법은, 예를 들어 Staffan Ericsson 의 Fixed and Adaptive Predictors for Hybrid Predictive/Transform Coding, IEEE Transactions on Communication, COM-33, NO.12(1985년, 12월), 또는 Ninomiy와 Ohtsuka의 A motion Compensated Interframe Coding Scheme for Television Pictures, IEEE Transactions on Communication, COM-30, NO.1(1982년, 1월)에 기재되어 있다.
보다 상세하게, 움직임보상 DPCM 방식에서는 현재 프레임과 이전 프레임간에 추정된 물체의 움직임에 따라, 현재 프레임을 이전 프레임으로 부터 예측하는 것이다. 여기에서, 추정된 움직임은 이전 프레임과 현재 프레임간의 변위를 나타내는 2차원 움직임벡터로 나타낼 수 있다.
통상적으로, 물체의 화소 변위를 추정하는 데에는 여러가지 접근방법이 있으며, 이들은 일반적으로 두개의 타입으로 분류되는데 그중 하나는 블럭단위의 움직임 추정방법이고 다른 하나는 화소단위의 움직임 추정방법이다. 본 발명에 관련되는 블럭단위 움직임 추정에서는, 현재 프레임의 블럭을 이전 프레임의 블럭들과 비교하여 최적 정합블럭을 결정한 다음, 이로 부터, 전송되는 현재 프레임에 대해 블럭 전체에 대한 프레임간 변위 벡터(프레임간에 블럭이 이동한 정도)를 추정한다.
따라서, 송신측에서는 영상신호를 전송할 때 상술한 바와같은 부호화 기법을 통해 블럭단위 또는 화소단위로 영상신호가 갖는 공간적, 시간적인 상관성을 고려해 압축 부호화하여 출력측의 버퍼에 차례로 저장하게 되며, 이와같이 저장된 부호화된 영상데이타는 채널의 요구에 부응하여 소망하는 비트 레이트로 전송채널을 통해 수신측의 복호화 시스템에 전송하게 된다.
보다 상세하게, 송신측의 부호화 시스템에서는 이산 코사인 변환(DCT)등의 변환부호화를 이용하여 영상신호의 공간적인 중복성을 제거하고, 또한 움직임 추정, 예측등을 통한 차분부호화를 이용하여 영상신호의 시간적인 중복성을 제거함으로써, 영상신호를 효율적으로 압축하게 된다.
상술한 바와같은 DPCM/DCT 하이브리드 부호화기법은 목표 비트레이트가 Mbps 이고, 그 응용분야가 CD-ROM, 컴퓨터, 가전제품(디지탈 VCR 등), 방송(HDTV) 등이며, 세계 표준화기구에 의해 표준안이 이미 완성된, 영상내의 블럭단위 움직임의 통계적 특성만을 주로 고려하는, 고전송율의 부호화에 관한 MPEG1, 2 및 H.261 부호화 알고리즘에 주로 관련된다.
한편, 최근들어 PC 의 성능 향상과 보급 확산, 디지탈 전송기술의 발전, 고화질 디스플레이 장치의 실현, 메모리 디바이스의 발달 등으로 가전제품을 비롯한 각종 기기들이 방대한 데이타를 가진 영상 정보를 처리하고 제공할 수 있는 기술중심으로 재편되고 있는 실정이며, 이러한 요구를 충족시키기 위하여 비트레이트가 kbps 인 기존의 저속 전송로(PSTN, LAN, 이동 네트워크 등)를 통한 오디오-비디오 데이타의 전송과 한정된 용량의 저장장치로의 저장을 위해 고압축율을 가진 새로운 부호화 기술을 필요로 한다.
그러나, 상술한 바와같은 기존의 동영상 부호화기법들은 이동 물체의 모양과 전역 움직임(global motion)등과는 관계없이 전체 영상에서 지역적인 블록 움직임에 근거하고 있다. 따라서, 기존의 동영상 부호화기법들은 저전송율에서 블럭별 이동 보상 부호화를 적용하는 경우 블럭화 현상, 모서리 떨림 현상, 반점 현상 등과 같은 화질 저하가 최종 복원되는 재생 영상에 나타나게 된다. 또한, 저전송율의 영상 전송을 위해 해상도를 유지하려면 영상 데이타의 고 압축율이 필요한데, 대략 40:1 정도의 압축율을 갖는 기존의 DCT 변환에 기초한 부호화기법으로는 그 구현이 불가능하다.
따라서, 기존의 DCT 변환에 기초한 부호화기법에 비해 대략 4:1 정도의 추가 압축 실현을 위한 부호화기법의 표준이 필요한 실정이며, 이러한 시대적인 필요에 따라 최근 인간의 시각특성에 바탕을 두고 주관적 화질을 중요시하는 MPEG4의 표준안 제정을 위한 저전송율 동영상 부호화기법에 대한 연구가 도처에서 활발히 진행되고 있다.
이러한 필요를 층족시키기 위하여 현재 연구되고 있는 저전송율 동영상 부호화 기법들로서는, 예를들면, 기존의 부호화기법을 향상시키고자 하는 파형 기반 부호화(Wave-Based Coding), 모델 기반 부호화(Model-Based Coding)의 일종에 속하는 물체별 부호화(Object-Based Coding), 영상을 복수개의 부블럭으로 분할하여 부호화하는 분할 기반 부호화(Segmentation-Based Coding), 영상의 자기유사성을 이용하는 프렉탈 부호화(Fractal Coding) 등이 있다. 여기에서, 본 발명은 물체별 동영상 부호화기법의 개선에 관련된다.
이 기술분야에 잘 알려진 바와같이, 물체별 부호화는 화소의 값이 비슷한 영역(일예로서 물체와 배경 등)으로 영상을 구분한 후, 그 경계를 나타내는 윤곽선(contour)과 해당 영역(물체)의 내용정보(content)을 따로 부호화하는 방법이다. 여기에서, 물체의 윤곽선 검출은, 이 기술분야에 잘 알려진 바와같이, 원영상의 밝기분포를 이용하여 에지를 검출함으로써 이루어진다. 그런데, 윤곽선과 내용정보(밝기 정보)는 그 성질이 전혀 다른 정보이므로 그 부호화방법이 서로 독립적이다. 따라서 부호화시에 윤곽선과 그 밝기 정보는 각각 분리되어 부호화된 다음 멀티플렉서를 통해 다중화되어 전송된다.
상기한 바와같이 해당 물체의 윤곽선과 그 내용정보를 분리하여 각각 부호화하는 전형적인 물체별 영상 부호화장치의 일예로서는 제3도에 도시된 바와같은 형태의 것이 있다.
동도면에 도시된 바와같이, 전형적인 물체별 영상 부호화장치는, 윤곽선 검출부(100), 윤곽선 부호화블럭(200), 내용정보 추출블럭(300) 및 내용정보 부호화블럭(400)을 포함한다. 또한, 내용정보 부호화블럭(400)은 통상의 부호화 시스템에서와 같이 DCT(42), 양자화부(44) 및 VLC(variable length coding)로 구성된다.
먼저, 윤곽선 검출부(100)에서는 원영상의 밝기분포, 즉 영상의 휘도레벨을 이용한 에지 검출을 통해 영상내의 물체(object)에 대한 윤곽선을 검출한다. 여기에서, 에지 검출은 이미 이 기술분야에 잘 알려진 바와같이 인접하는 화소간의 휘도신호의 레벨차와 기설정된 소정의 임계값과의 비교를 통해 이루어지며, 화소간의 휘도 신호의 레벨차가 임계값 보다 크면 에지인 것으로 판단된다.
한편, 윤곽선 부호화블럭(200)에서는 윤곽선 검출부(100)에서 검출된 해당 프레임내의 물체에 대한 윤곽선 정보를 부호화하는 것으로, 윤곽선상의 임의의 한 점에서 시작하여 화소들간의 연결상태에 따라 경계선을 일정한 방향으로 방향벡터들의 순열로써 나열해 가면서 부호화하는 체인 부호화 등의 방법을 통해 이루어지며, 이러한 방법은 이미 이 기술분야에 잘 알려진 공지기술이므로 여기에서의 상세한 기술은 생략한다. 따라서, 윤곽선 부호화블럭(200)에서 부호화된 윤곽선 데이타는 송신기로 보내져 후술되어지는 그 내용정보(밝기 정보)와 함께 전송채널을 통해 수신기로 전송된다.
다른 한편, 내용정보 추출블럭(300)에서는 해당 물체의 밝기 정보를 추출하여 DCT(420), 양자화부(440), VLC(460)로 구성된 내용정보 부호화블럭(400)에 제공한다. 여기에서, 내용정보 부호화블럭(400)은 그 기능면에서 볼 때 전술한 기존의 고전송율의 블럭단위 부호화 시스템에 채용되는 그것과 실질적으로 동일한 기능을 수행한다고 볼 수 있다.
즉, DCT부(420)에서는, 입력되는 시간영역의 영상신호(화소 데이타)(DPCM인 경우 움직임 추정 및 예측에 의거하는 차분신호)를 코사인함수를 이용하여 8×8 단위의 주파수영역의 DCT 변환계수로 변환, 즉 일예로서 제로(0) 스터핑(stuffing)기법, 미러 이미지 확장 기법 등을 통해 DCT 를 수행한다. 또한, 양자화부(440)에서는, DCT부(420)로 부터의 물체의 밝기 정보에 대한 DCT 변환계수에 대해 비선형연산을 통해 유한한 갯수의 값으로 양자화하며, VLC부(460)에서는, 구비된 부호 테이블을 이용하여 각 부호의 발생빈도에 따라 가변적, 즉 부호의 발생빈도가 많은 것은 짧은 길이의 부호로, 부호의 발생빈도가 적은 것은 긴 길이의 부호로 부호화한 다음 송신측으로 제공된다. 여기에서, VLC부(460)를 통해 모든 부호에 서로 다른 길이를 할당하는 이유는 실질적으로 부호 길이의 평균치를 줄임으로써 부호화 효율을 높이기 위한 것이다.
한편, 상술한 물체별 동영상 부호화방법에 있어서, 물체의 밝기 정보에 대한 DCT 변환기법중 제로 스터핑 기법은 영상, 일예로서, 제4도(a)에 도시된 바와같은 형태의 영상의 DCT 블럭(DB)이 물체(Subject : SB) 부분과 비물체 부분인 여백(model failure : MF) 부분을 포함하고 있는 경우, 상기 DCT 블럭(DB)의 확대도인 제4도(b)에 도시된 바와같이, 물체 영역(A1) 이외의 다른 병역(즉, 여백 영역 : A2)에 제로(0)를 채워 넣은 다음 DCT 를 행하는 방식인 것으로, 물체 영역과 여백 영역 사이의 경계에 기인하는 고주파 성분이 다량 발생하게 되어 실제 할당되는 비트수가 증가함으로써 부호화의 압축효율이 저하한다는 단점을 갖는다.
다른 한편, 상술한 물체별 동영상 부호화방법에 있어서, 물체의 밝기 정보에 대한 DCT 변환기법중 미러 이미지 확장 기법은, 상술한 제로 스터핑 기법에서 발생하는 고주파 성분의 증가로 인한 부호화 효율의 감소를 막기 위한 방식중의 하나인 것으로써, 일예로서, 제5도에 도시된 바와같이, 물체 영역에 있는 밝기 정보값들을 물체 밖의 영역(실제의 여백 영역)에 채워 넣은 다음 DCT 를 행하는 방식이다.
이러한, 미러 이미지 확장 기법은 경계부분에 대칭되도록 밝기값을 부여하여 신호의 급격한 변화를 방지하기 때문에 압축효율을 저해하는 고주파 성분은 줄일 수 있는 반면에, 영상신호에 대한 2차원 확장이 매우 어려우므로 주로 수평 또는 수직 방향으로의 1 차원 확장을 이용한다. 따라서, 이 기법 또한 물체 영역 밖에 원하지 않는 정보를 채워 넣은 다음 DCT 등과 같은 부호화를 행하기 때문에 부호화 효율이 떨어지기는 상술한 제로 스터핑 기법과 마찬가지이다.
따라서, 본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, DCT 블럭에서 물체 영역의 DCT 블럭 경계부분에 대하여 물체를 왜곡 확장하여 여백 영역을 제거한 다음 변환 부호화를 수행함으로써 부호화 효율을 증진시킬 수 있는 물체 왜곡을 이용한 물체 기반 부호화방법 및 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 물체 기반 부호화방법은: 물체의 내용정보에 대한 각 DCT 블럭에 대하여 경계탐색을 수행하여 상기 DCT 블럭이 물체영역과 여백영역으로 구성되어 있는지의 여부를 판단하는 제1과정, 상기 제1과정에서의 판단결과 상기 DCT 블럭이 전체적으로 물체영역만으로 구성되어있으면, 상기 DCT, 양자화 및 가변길이 부호화를 통해 상기 DCT 블럭을 부호화하는 제2과정; 상기 제1과정에서의 판단결과 상기 DCT 블럭이 물체영역과 여백영역으로 구성되어있으면, 상기 DCT 블럭내 물체영역과 여백영역과의 경계부분에 있는 각각의 화소를 상기 여백영역에 의해 형성된 상기 DCT 블럭의 경계에 있는 각각의 화소에 매핑시킨 다음 상기 DCT 블럭내 각각의 화소의 움직임변위를 산출하는 제3과정; 상기 DCT 블럭내 각각의 화소의 움직임변위에 의거하여 상기 DCT 블럭내의 물체영역부분을 왜곡시켜 확장한 다음 상기 DCT, 양자화 및 가변길이 부호화를 통해 상기 해당 DCT 블럭을 부호화하는 제4과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.
제1도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 물체 왜곡을 이용한 물체 기반 부호화장치에 대한 블럭구성도를 나타낸다.
동도면에 도시된 바와같이, 본 발명에 따른 물체 기반 부호화장치는, 윤곽검출 및 분할블럭(10), 윤곽선 부호화블럭(20), 경계 탐색블럭(30), 매핑블럭(40), 경계 움직임변위 계산블럭(52), 내부 움직임변위 계산블럭(54), 물체 왜곡블럭(60), DCT(70), 양자화블럭(80) 및 VLC(90)를 포함한다.
본 발명의 영상 부호화장치는 물체의 내용정보인 밝기 정보를 부호화하는데 있어서, 분할된 DCT 블럭이 물체 영역과 비물체의 여백 영역을 포함하는 블럭인 경우 물체 영역을 왜곡시켜 여백 영역을 채워 넣은 다음 DCT 등의 변환 부호화를 적용한다는 점에 그 주된 기술적인 특징이 있는 것으로, 이러한 기술적 수단에 의해 본 발명이 목적으로 하는 영상 데이타의 압축효율이 개선된다.
먼저, 윤곽검출 및 분할블럭(10)에서는 입력측에서 제공되는 프레임에서 원영상의 밝기분포, 영상의 휘도레벨을 이용한 에지 검출을 통해 영상내의 물체(object)에 대한 윤곽선을 검출한다. 여기에서, 에지 검출은 이미 이 기술분야에 잘 알려진 바와같이 인접하는 화소간의 휘도신호의 레벨차와 기설정된 소정의 임계값과의 비교를 통해 이루어지며, 화소간의 휘도신호의 레벨차가 임계값 보다 크면 에지인 것으로 판단된다. 또한, 윤곽검출 및 분할블럭(10)은 DCT 를 위해 영상을 8×8 크기의 DCT 블럭으로 분할한다.
한편, 윤곽선 부호화블럭(20)에서의 윤곽 데이타 부호화 과정은 전술한 종래 기술에서 이미 설명한 바와 실질적으로 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.
제1도로 부터 알 수 있는 바와같이, 본 발명에 따른 물체 기반 부호화장치는 8×8 크기의 DCT 블럭으로 분할된 각 블럭들에 대하여 압축 부호화를 위해 기존의 DCT 등의 변환 부호화를 바로 적용하는 제1경로와 물체 왜곡을 이용한 DCT 를 적용하는 제2경로를 갖는다.
제1경로에는 DCT(70), 양자화 블럭(80) 및 VLC(90)의 순서로 배열된 일련의 부호화 수단들이 포함되며, 제3도의 내용정보 부호화 블럭(400)과 동일한 기능을 수행한다. 따라서, 제1경로에 포함된 DCT(70), 양자화블럭(80) 및 VLC부(90)의 각 기능은 전술한 종래기술에서 설명한 기능과 실질적으로 동일하지만, 본 발명에서 사용되는 제1경로에서는 처리하고자 하는 해당 DVT 블록이 물체 영역만을 포함하는 경우, 즉 여백 없이 물체에 대한 화소값만이 존재하는 경우 DCT 블럭만의 부호화 처리를 수행한다.
이와 달리, 제2경로에는 물체 왜곡 블럭(60)이 상술한 일련의 부호화 수단들의 전단에 추가적으로 포함된다. 이러한 제2경로에 포함된 부호화 수단들은 처리하고자 하는 DCT 블럭이, 예를 들면, 제4도(a) 또는(b)에 도시된 DCT 블럭(DB)과 같이, 물체영역(SB)과 여백영역(MF)을 포함하는 경우에 DCT 블럭(DB)에 대해 물체의 왜곡을 이용한 실제적인 확장을 통해 부호화를 수행한다.
이를 위해, 경계 탐색블럭(30)에서는 윤곽검출 및 분할블럭(10)에서 출력되는 각 DCT 블럭이 물체 영역과 비물체의 여백 영역으로 구성되어있는 지의 여부를 판단하는 경계탐색을 수행하며, 그 탐색결과에 상응하여 후술하는 스위칭부(SW)에 절환을 위한 제어신호를 제공한다.
즉, 처리하고자 하는 DCT 블럭이 전체적으로 물체 영역으로 구성된 블록인 경우 경계 탐색블럭(30)으로 부터의 절환 제어신호에 의거하여 스위칭부(SW)의 가동 접점(a)가 고정접점(b)와 연결되며, 따라서 해당 DCT 블럭은, 전술한 종래방식에서 기술한 바와같은 통상의 방식대로 제1경로를 구성하는 DCT(70), 양자화블럭(80) 및 VLC(90)를 경유하여 압축 부호화된 다음 도시 생략된 송신기로 전달된다.
그러나, 경계 탐색블럭(30)에서의 탐색결과 DCT 블럭이 물체영역과 여백영역으로 구성되어있는 경우, 즉 일예로서 제4도(a) 또는(b)에 도시된 바와같이, 해당 DCT 블럭이 물체영역(SB)과 여백영역(MF)으로 구성된 경우, 경계 탐색블럭(30)으로 부터의 절환 제어신호에 의거하여 스위칭부(SW)의 가동 접점(a)가 고정접점(c)에 연결된다. 따라서, 해당 DCT 블럭은 물체 왜곡블럭(60)을 포함하는 제2경로를 경유하여 압축 부호화되며, 이때, 물체 왜곡블럭(60)은 움직임변위 계산블럭(50)에서 제공되는 DCT 블럭내 각각의 화소에 대한 움직임 변위를 이용하여 물체 왜곡확장을 수행하게 된다.
보다 상세하게 말해서, 처리하고자 하는 DCT 블럭(100)이, 제2도(a)에 도시된 바와같은 형태를 갖는다고 가정하면, 매핑블럭(40)에서는 DCT 블럭(100)내 물체영역(110)과 여백영역(130)과의 경계부분(120)에 있는 화소(이하 물체경계화소라 함)를 여백영역(130)에 의해 형성된 DCT 블럭(100)의 경계부분(제2도(a)에서 굵은 실선으로 표시된 경계부분(120)에 있는 화소(이하 여백영역 블럭경계화소 라함)에 대응시킨다. 이때, 주의해야 할 점은 제2도(b)에 도시된 바와같이 물체 경계 화소와 여백 영역 블럭 경계 화소를 대응시킬 때 반드시 1 대 1 대응이 아니고 1 대 다 대응이라도 관계없지만 화살표들이 서로 꼬이면 안된다는 것이다. 이것은, 수신측의 수신기에서 부호화된 영상 데이타를 복원할 때 물체 부분의 영상이 깨질수도 있기 때문이다.
한편, 경계 움직임변위 계산블럭(52)에서는 상기한 바와같이 대응시키는 물체 경계 화소를 화살표로 표시하고, 여백영역 블럭경계화소의 움직임변위(화살표의 길이)를 구한다. 예를들어, 제2도(b)에 도시된 바와같이 물체경계화소(A)가 여백영역 블럭경계화소(A')로 대응시킨다고 가정하면, 여백영역 블럭경계화소(A')의 움직임변위가 2차원 좌표값(x, y)으로써 산출될 것이다. 이와같은 과정을 통해 경계 움직임변위 계산블럭(52)에서 각 블럭의 여백영역 블럭경계화소들의 움직임변위가 구해진다.
여기에서, 물체 영역내에 있는 화소들(B, C, D, E, F, G) 각각의 움직임변위는 실질적으로 제로(0)가 된다. 따라서, 이러한 과정을 통해 각 화소들의 움직임변위를 모두 구하게 되면, 제2도(c)에 도시된 바와같이 DCT 블럭(100)의 경계면상에 있는 화소들에 대한 움직임변위가 각기 하나씩(예로, M1 내지 Mi) 할당될 것이다. 그리고, 여기에서의 움직임변위 Mi(i는 1 내지 16) 는 2차원 움직임변위이다.
다음에, 내부 움직임변위 계산블럭(54)에서는 DCT 블럭 경계에 있는 화소를 제외한 DCT 블럭 내부에 있는 각 화소들(본 명세서에서는 집합 X로 표현됨)의 움직임변위를 구한다. 예를들어, 제2도(c)에서 X 로 표시한 DCT 블럭(100)내 화소의 움직임변위를 구하기 위해서는 다음과 같이 선형 보간(linear interpolation)을 이용한다. 즉, 화소 X 의 위치로부터 각 블럭 경계 화소까지의 거리를 각기 d1, d2, d3,‥‥‥, d16 이라 하면, 화소 X 의 움직임변위 Mx 는 다음과 식에 의해 구해진다.
따라서, 내부 움직임변위 계산블럭(54)에서는 상술한 바와같이 블럭내의 모든 화소들에 대한 움직임변위를 구한 다음 물체 왜곡블럭(60)에 제공한다.
한편, 물체 왜곡블럭(60)에서는 해당 DCT 블럭의 경계 검출결과에 기초하는 경계 탐색블럭(30)으로 부터의 절환 제어신호에 의거하여 스위칭부(SW)의 연결된 접점(a) 와(c)를 통해 입력되는 해당 DCT 블럭에 대하여 움직임변위 계산블럭(50)으로 부터 제공되는 움직임변위를 이용하여 왜곡확장을 수행하게 된다. 즉, 일예로서, 제2도 (d)의(a)와 같은 형태의 물체에 대해 그 움직임변위를 이용하여 원래의 블럭에서 해당하는 물체의 화소값들을 가져오면 제2도(d)의 (b)에 도시된 바와같이, 여백 영역의 발생없이 해당 DCT 블럭이 물체의 화소값들로 완전히 채워지게 된다. 다시말해, 물체의 왜곡 확장(warping)이 이루어진다.
다음에, 상기와 같이 물체의 왜곡 확장이 행해진 DCT 블럭은 전술한 바와같은 통상의 방식대로 DCT(70), 양자화블럭(80) 및 VLC(90)를 경유하여 압축 부호화된 다음 도시 생략된 송신기로 전달된다.
따라서, 송신기에서는 전술한 윤곽선 부호화블럭(20)에서 제공되는 부호화된 해당 물체의 윤곽선 데이타와 DCT 등의 변환 부호화를 통해 부호화된 그 밝기 정보 데이타를 다중화한 다음 전송채널을 통해 수신기로 전송하게 된다.
한편, 상술한 바와같은 본 발명의 실시예에서는 인트라 프레임의 경우를 예로 하여 설명하였으나, 이 기술분야의 숙련자라면 DPCM 등을 통한 인터 프렘임의 경우라도 실질적으로 동일한 효과를 얻을 수 있음을 알 수 있을 것이다.
이 경우, 입력되는 현재 프레임신호와 움직임 추정, 보상된 예측 프레임신호가 감산된 결과 데이타, 즉, 차분화소값을 나타내는 물체의 밝기 정보에 대한 DCT 단위의 차분화소값이 해당 DCT 블럭내에 여백 영역의 존재 여부에 의거하여 DCT 등의 변환 부호화 되거나 또는 물체의 왜곡 확장을 통한 DCT 등의 부호화된 다음 송신기로 출력될 것이다. 이때, 상기한 밝기 정보와 별도로 부호화되는 해당 물체의 윤곽 데이타 또한 이전 프레임과 현재 프레임간의 윤곽선의 차신호가 될 것이다.
이상 설명한 바와같이 본 발명에 따르면, 물체 기반 영상 부호화에 있어서, 각 DCT 블럭내에 여백 영역의 존재여부에 따라 DCT 등의 변환 부호화 또는 물체의 왜곡 확장을 이용한 DCT 등의 변환 부호화를 적응적으로 적용함으로써, 영상신호의 비트발생량을 효과적으로 저감시켜 부호화의 효율을 개선할 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 부호화하고자 하는 영상 프레임내의 물체에 대해 윤곽선과 내용정보를 분리한 다음 상기 윤곽선을 압축 부호화하며, 상기 내용정보를 동일 크기의 DCT 블럭단위로 DCT, 양자화 및 가변길이 부호화함으로써 압축 부호화하는 물체 기반 부호화방법에 있어서, 상기 물체의 내용정보에 대한 각 DCT 블럭에 대하여 경계탐색을 수행하여 상기 DCT 블럭이 물체영역과 여백영역으로 구성되어 있는지의 여부를 판단하는 제1단계; 상기 제1단계에서의 판단결과 상기 DCT 블럭이 전체적으로 물체영역만으로 구성되어 있으면, 상기 DCT, 양자화 및 가변길이 부호화를 통해 상기 DCT 블럭을 부호화하는 제2단계; 상기 제1단계에서의 판단결과, 상기 DCT 블럭이 물체영역과 여백영역으로 구성되어 있으면, 상기 DCT 블럭내 물체영역과 여백영역과의 경계부분에 있는 각각의 화소를 상기 여백영역에 의해 형성된 상기 DCT 블럭의 경계에 있는 각각의 화소에 매핑시킨 다음 상기 DCT 블럭내 각각의 화소의 움직임변위를 산출하는 제3단계; 상기 산출된 움직임변위에 의거하여 상기 DCT 블럭내의 물체영역부분을 왜곡시켜 확장한 다음 상기 DCT, 양자화 및 가변길이 부호화를 통해 상기 해당 DCT 블럭을 부호화하는 제4단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 물체 기반 부호화방법.
  2. 부호화하고자 하는 영상 프레임내의 물체에 대해 윤곽선과 내용정보를 분리한 다음 윤곽선 데이타를 부호화하는 윤곽선 부호화 수단과 상기 내용정보를 DCT 블럭단위로 각각 압축 부호화하는 내용정보 압축 수단을 갖는 물체기반 부호화장치에 있어서, 상기 DCT 블럭이 물체영역과 여백영역과의 경계를 포함하고 있는 지를 탐색하여 상기 경계의 존재를 나타내는 절환 제어 신호를 발생하는 경계 탐색 수단; 상기 DCT 블럭내 물체영역과 여백영역과의 경계에 있는 각각의 화소를 상기 여백영역에 의해 형성된 상기 DCT 블럭의 경계에 있는 각각의 화소에 매핑시키는 매핑 수단; 상기 DCT 블럭내 각각의 화소의 움직임변위를 검출하는 움직임 변위 검출 수단; 상기 내용정보 압축수단의 전단에 배치되어 있으며, 상기 움직임변위 검출 수단에 의해 검출된 상기 움직임변위에 의거하여 상기 DCT 블럭내의 물체영역을 왜곡시켜 상기 내용정보 압축 수단으로 제공하는 물체 왜곡 수단; 상기 경계 탐색수단으로 부터의 상기 절환 제어신호에 응답하여 상기 DCT 블럭을 상기 내용정보 압축수단으로 직접 또는 상기 물체왜곡 수단으로 선택적으로 제공하는 스위칭 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 물체 기반 부호화장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 움직임변위 검출수단은: 상기 DCT 블럭내 물체영역과 여백영역과의 경계에 있는 각각의 화소의 움직임 변위를 구하는 수단; 상기 DCT 블럭내 여백영역에 의해 형성된 상기 DCT 블럭의 경계에 있는 각각의 화소의 움직임 변위를 구하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 물체 기반 부호화장치.
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