KR100209411B1 - 윤곽선 정보를 이용한 영상신호 처리 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 물체를 포함한 영상신호 처리 방법은, 물체의 윤곽선을 나타내는 윤곽선 데이타 블럭을 부호화하고, 부호화된 데이타를 윤곽선 정보로서 제공하고, 부호화된 윤곽선 정보를 다시 복호화하여, 재구성된 윤곽선 데이타 블럭을 제공하며, 재구성된 윤곽선 데이타 블럭을 이용하여, 물체의 루미넌스 데이타 블럭을 마스킹하고, 재구성된 윤곽선 데이타 블럭을 수직/수평 방향으로 스케닝하여, 윤곽선 데이타가 가장 길게 나타나는 부분의 길이(L)를 검출하여 출력하며, 길이(L)에 응답하여, 마스킹 된 루미넌스 데이타 블럭을 L×L 패딩하고, L×L패딩 데이타를 블럭의 (0,0)위치로 이동시켜 얻어진 패딩 블럭을 제공하고, 패딩블럭에 대하여 L×L 2차원 DCT 및 양자화를 수행하며, 양자화된 계수 데이타 출력에 대하여 앞단의 L×L 영역에의 양자화된 계수 데이타만을 스케닝하여 줄길이 부호화 및 가변길이 부호화를 수행한다.
Description
제1도는 본 발명에 따른 물체의 윤곽선 정보를 이용한 영상 신호 처리장치의 동작을 예시적으로 설명하기 위한 일예도.
제2도는 4 ×4 윤곽선 데이타 블럭을 도시한 도면.
제3도는 4 ×4 루미넌스 데이타 블럭을 도시한 도면.
제4도는 윤곽선 데이타를 이용하여 마스킹된 루미넌스 데이타 블럭을 도시한 도면.
제5도는 L ×L 패딩 및 위치 이동 과정을 도시한 도면.
제6도는 L ×L 영역에서만의 지그-재그 스케닝을 도시한 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 윤곽선 부호화부 15 : 윤곽선 복호화부
50 : 마스킹부 51 : 수직/수평 스케닝부
53 : L ×L 패딩부 55 : L × L 2-D DCT 및 양자화 수행부
57 : 지그-재그 스케닝 및 VLC 수행부
100 : 윤곽선 처리부 500 : 텍스쳐 처리부
본 발명은 낮은 비트레이트의 영상신호 처리 방법에 관한 것으로, 특히 윤곽선 정보를 이용하여 보다 효율적으로 영상신호를 부호화 할 수 있는 영상신호 처리방법에 관한 것이다.
잘 알려진 바와 같이, 영상전화, 고선명 텔레비젼 또는 영상회의 시스템과 같은 디지탈로 방송되는 시스템에 있어서, 비디오 프레임 신호의 각 라인이 화소라 지칭되는 일련의 디지탈 데이타를 포함하기 때문에 각 비디오 프레임을 규정하는데는 상당량의 디지탈 데이타가 필요하다. 그러나, 통상의 전송 채널의 유효 주파수 대역폭은 제한되기 때문에, 특히 영상 전화 및 영상 회의 시스템과 같은 저전송 영상 신호 부호화 시스템에서, 상당량의 디지탈 데이타를 전송하기 위해서는 여러가지 데이타 압축 기술을 이용하여 데이타량을 압축 또는 줄이는 것이 필요하다.
한편, 저전송 영상신호 부호화 시스템에서 영상신호 부호화하는 방법 중의 하나는 물체별 분석-합성 부호화 방법(Michael Hotter, Object-Oriented Analysis-Synthesis Coding Based Moving Two-Dimensional Objects, Signal Processing: Image Communication, 2, 409-428(1990)을 참조) 이다.
이러한 물체별 분석 -합성 부호화 방법에 따르면, 움직임 물체들을 갖는 입력 영상신호는 물체에 따라 분할되며, 각 물체의 움직임, 윤곽 및 화소 데이타를 규정하는 3가지 파라미터는 그 특성상 각기 상이한 부호화 경로를 통해 처리된다.
한편, 물체 내의 영상 데이타 또는 화소들을 처리하는데 있어서, 물체별 분석 -합성 부호화 기법에서는 영상 데이타에 포함된 공간적 리던던시만을 제거하는 변환 부호화 기법이 주로 이용된다. 영상 데이타 압축을 위해 가장 흔히 사용되는 변환 부호화 기법들 중 하나는 블럭 단위 이산코사인변환(DCT: Discrete Cosine Transform) 부호화로서, 이 부호화 기법은 한 블럭의 디지탈 영상 데이타, 예를들어, 8 ×8 개의 화소 블럭을 한 세트의 변환계수 데이타로 변환한다. 이 방법은, 예를들어, Chen and Pratt, Scene Adaptive Coder, IEEE Transaction on Communication, COM-32, No. 3, pp. 225-232(March 1984)에 개시되어 있다. DCT만큼 자주 이용되지는 않지만 DST(Discrete Sine Transform), 하트리(Hartley) 변환 또는 다른 변환도 블록 변환 부호화와 관련하여 사용될 수 있다. 이때, 블럭 단위 DCT부호화 방법에 있어서, 블럭내의 배경 또는 물체 이외의 영역은 0, 블럭내 물체부분 화소의 평균값 또는 미러영상(mirror image)으로 채워진 다음에 변환된다. 이때, 배경 영역은 0으로 채워지거나 물체 영역의 화소값들의 평균값으로 채워질 수 있다.
비록 이러한 방법은 통상의 코딩 방법(예를들어, Joint Photographic Experts Group: JPEG, Moving Pictures Experts Group: MPEG, H26l등)에 사용되는 2차원 DCT블럭을 이용할 수 있지만, 영상의 물체 외부 영역에 필요없는 데이타가 포함되어 데이타 압축 효율이 저하된다.
본 발명의 주 목적은 물체의 윤곽선 정보(SHAPE INFORMATION)를 이용하여 비트 발생율을 감소시킬 수 있는 개선된 영상신호 처리 방법을 제공하는데 있다.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따르면, 물체를 포함한 영상신호 처리 방법은; 상기 물체의 윤곽선을 나타내는 윤곽선 데이타 블럭을 기설정된 부호화 기법에 의해 부호화하고, 부호화된 데이타를 윤곽선 정보로서 제공하는 제1단계와; 상기 제1단계에서 제공된 윤곽선 정보를 다시 복호화하여, 재구성된 윤곽선 데이타 블럭을 제공하는 제2단계와; 상기 제2단계에서 제공되는 재구성된 윤곽선 데이타 블럭을 이용하여, 상기 물체의 루미넌스 데이타 블럭을 마스킹하되, 윤곽선 외부에 존재하는 루미넌스 데이타는 모두 0으로 마스킹하여, 마스킹된 루미넌스 데이타 블럭을 제공하는 제3단계와; 상기 제2단계에서 제공되는 재구성된 윤곽선 데이타 블럭을 수직 및 수평 방향으로 스케닝하여, 수직 및 수평 방향으로 윤곽선 데이타가 가장 길게 나타나는 부분의 길이(L)를 검출하여 출력하는 제4단계와; 상기 제4단계에서 제공되는 길이(L)에 응답하여, 상기 제3단계에서 제공되는 마스킹 된 루미넌스 데이타 블럭에서 루미넌스 데이타를 포함하는 L ×L 블럭을 만들기 위한 L ×L 패딩을 수행하고, L ×L 패딩 데이타를 블럭의 (0,0)위치로 이동시켜 얻어진 패딩 블럭을 제공하는 제5단계와; 제5단계에서 얻어진 패딩 블럭에 대하여 L ×L 2차원 DCT 및 양자화를 수행하여, 양자화된 계수 데이타 블럭을 제공하는 제6 단계와; 상기 제6단계에서 제공되는 양자화된 계수 데이타 블럭에 대하여 앞단의 L ×L 영역에의 양자화된 계수 데이타만을 스케닝하여 줄길이 부호화 및 가변길이 부호화를 수행하는 제7단계를 포함한다.
이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
제1도는 본 발명에 따른 물체의 윤곽선 정보(SHAPE INFORMATION)를 이용한 영상신호 처리장치의 바람직한 실시예를 도식적으로 설명하기 위한 일예도로서, 윤곽선 처리부(100) 및 텍스쳐(TEXTURE) 처리부(500)로 구성된다. 여기서, 윤곽선 처리부(100)은 윤곽선 부호화부(10) 및 윤곽선 복호화부(15)를 가지며, 텍스쳐 처리부(500)은 마스킹(masking)부(50), 수직/수평 스케닝부(51), 패딩부(53), 2차원 DCT 및 양자화 수행부(55) 및 지그-재그 스케닝 및 VLC수행부(57)를 갖는다.
비디오 신호의 한 프레임에 포함된 물체의 윤곽선 데이타는 윤곽선 처리부(100)로, 그리고 물체 내부 화소들의 루미넌스(LUMINANCE) 데이타는 텍스쳐 처리부(500)으로 입력된다. 이때, 윤곽선 데이타 및 루미넌스 데이타는 블럭단위로 제공되는데, 본 발명에서는 편의상 4 ×4 데이타 블럭으로 한다. 윤곽선 부호화부(10)는 기설정된 부호화 과정을 통해 입력된 윤곽선 데이타를 부호화하고, 그 결과로 부호화된 윤곽선 정보를 출력한다. 이 윤곽선 정보는 전송기(도시 안됨) 및 윤곽선 복호화부(15)로 제공된다.
윤곽선 복호화부(15)는 윤곽선 부호화부(10)에서 수행되었던 윤곽선 부호화의 역과정을 수행함으로서, 입력된 윤곽선 정보를 복호화하여 텍스쳐 처리부(500)으로 제공한다. 따라서, 텍스쳐 처리부(500)로 제공되는 윤곽선 정보는 윤곽선 처리부(100)에서 부호화된 후, 다시 복호화된 후의 정보를 이용하게 되는 것이다. 이것은 복호화단(도시 안됨)에서도 동일한 정보를 이용하여 윤곽선 성분을 알 수 있기 때문이다.
텍스쳐 처리부(500)으로 입력된 루미넌스 데이타는 먼저, 마스킹부(50)으로 제공된다. 마스킹부(50)은 윤곽선 복조화부(15)로 부터 제공되는 윤곽선 정보에 응답하여, 루미넌스 데이타를 마스킹한다.
제2도는 윤곽선 복호화부(15)로 부터 제공되는 윤곽선 데이타 블럭을 예시적으로 도시한 것으로서, 1 의 값을 갖는 것만이 윤곽선 데이타이다. 제2도에 도시된 바와 같은 윤곽선 데이타 블럭이 제공될 때, 마스킹부(110)은 1의 값을 갖는 윤곽선 데이타의 위치 즉, 윤곽선 부분 및 그 내부에 있는 루미넌스 데이타만을 남기고, 이외의 부분에 존재하는 루미넌스 데이타는 0의 값을 갖도록 마스킹한다. 제3도는 마스킹부(50)으로부터 제공되는 마스킹 된 루미넌스 데이타 블럭을 도시하고 있다.
마스킹부(50)으로 부터 출력되는 마스킹 된 루미넌스 데이터 블럭은 L ×L 패딩부(53)로 제공된다.
한편, 수직/수평 스케닝부(51)은 윤곽선 복호화부(15)로 부터 제공되는 윤곽선 데이타 블럭을 수직 및 수평으로 스케닝하고, 각 수평 및 수직으로 존재하는 윤곽선 데이타의 길이 중 가장 긴 길이(L)를 검출하여 출력한다. 제2도에 도시된 윤곽선 데이타 블럭에서는 수직 및 수평방향으로 가장 긴 길이는 동일하게 2이며, 따라서 수직/수평 스케닝부(51)로 부터 제공되는 길이(L)은 2가 된다. 만일, 수평으로 제일 긴 길이가 3이고, 수직으로 가장 긴 길이가 2이었다면, 길이(L)값은 3이 될 것이다.
이어서, L ×L 패딩부(53)은 수직/수평 스케닝부(51)로부터 제공되는 길이(L)에 응답하여, 마스킹부(50)으로 부터 제공되는 마스킹된 루미넌스 데이타 블럭에 대해 제4도에 도시된 바와 같은, 루미넌스 데이타를 포함하는 L ×L 즉, 2 ×2 블럭을 만들기 위한 패딩을 수행한다. 패딩 과정에서 채워지는 값은 다양한 값을 이용할 수 있으나, 본 발명에서는 제4도에 도시되어 있는 바와 같이 루미넌스 데이타들의 평균값이 될 수도 있다.
이렇게 패딩된 L ×L 데이타는(0,0)의 위치로 이동되어, L ×L 2차원 DCT 및 양자화 수행부(55)으로 제공된다.
L ×L 2차원 DCT 및 양자화 수행부(55)는 L ×L 패딩부(53)으로 부터 제공되는 블럭에 대하여 L ×L 2차원 DCT를 수행한다. 그 결과, L ×L개의 DCT계수만이 얻어지는데, 이 계수들은 종래 동일한 방법으로 양자화하여, 지그-재그 스케닝 및 VLC 수행부(57)로 제공한다.
지그-재그 스케닝 및 VLC 수행부(57)는 앞단의 L ×L 2차원 DCT 및 양자화부로 부터 제공된 양자화된 계수 데이타 블럭의 L ×L 영역에서만 지그-재그 스케닝을 수행한다. 이 과정은 제6도에 도시되어 있다. 이와 같이 수행하면 발생되는 비트양이 대폭 줄게 되는데, 그 이유는 줄길이 부호화를 수행하는 과정에서 종래 스케닝과 비교할 때 짧은 길이만을 스케닝하기 때문이다. 만일 종래의 부호화 기법에 있어서, 제6도에서 C(1,1)이후의 값이 모두 0이었다면 발생되는 비트양은 본 발명에서와 동일한 양이 나올 것이나 일반적인 기존의 어떠한 패딩 기법을 쓴다하더라도 한 블럭 전체에 대한 패딩 결과 이후의 2차원 DCT계수는 본 발명에서와 같이 L ×L개 계수 이후의 값이 모두 0이 나오지는 않는다. 따라서, 이후의 부호화 즉, 줄길이 부호화 및 가변길이 부호화 과정에서 본 발명에서 보다 더 많은 비트가 발생할 것이다.
상술한 바와 같은 과정을 통해, 지그-재그 스케닝 및 VLC부호화 수행부(57)를 거치면서 루미넌스 데이타의 부호화는 완료되고, 그 결과 얻어진 텍스쳐 정보는 전송기로 제공된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 윤곽선 정보를 이용한 영상신호 처리방법에 따르면, 윤곽선 정보에 따라서 패딩 길이를 적응적으로 제어해줌으로써 비트발생양을 줄일 수 있고, 그 결과 영상신호의 부호화 효율을 크게 향상시킬 수 있다는 커다란 잇점이 있다.
Claims (1)
- 물체를 포함한 영상신호 처리 방법에 있어서, 상기 물체의 윤곽선을 나타내는 윤곽선 데이타 블럭을 기설정된 부호화 기법에 의해 부호화하고, 부호화된 데이타를 윤곽선 정보로서 제공하는 제1단계; 상기 제1단계에서 제공된 윤곽선 정보를 다시 복호화하여, 재구성된 윤곽선 데이타 블럭을 제공하는 제2단계; 상기 제2단계에서 제공되는 재구성된 윤곽선 데이타 블록을 이용하여, 상기 물체의 루미넌스 데이타 블럭을 마스킹하되, 윤곽선 외부에 존재하는 루미넌스 데이타는 모두 0으로 마스킹하여, 마스킹된 루미넌스 데이타 블럭을 제공하는 제3단계; 상기 제2단계에서 제공되는 재구성된 윤곽선 데이타 블럭을 수직 및 수평 방향으로 스케닝하여, 수직 및 수평 방향으로 윤곽선 데이타가 가장 길게 나타나는 부분의 길이(L)를 검출하여 출력하는 제4단계; 상기 제4단계에서 제공되는 길이(L)에 응답하여, 상기 제3단계에서 제공되는 마스킹된 루미넌스 데이타 블럭에서 루미넌스 데이타를 포함하는 L ×L 블럭을 만들기 위해 패딩을 수행하고, L ×L 패딩 데이타를 블럭의(0,0)위치로 이동시켜 얻어진 패딩 블럭을 제공하는 제5단계; 제5단계에서 얻어진 패딩 블럭에 대하여 L ×L 2차원 DCT 및 양자화를 수행하여, 양자화된 계수 데이타 블럭을 제공하는 제6단계; 및 상기 제6단계에서 제공되는 양자화된 계수 데이타 블럭에 대하여 앞단의 L ×L 영역에의 양자화된 계수 데이타만을 스케닝하여 줄길이 부호화 및 가변길이 부호화를 수행하는 제7단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상신호 처리 방법.
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