KR100209801B1 - 윤곽선 정보를 이용한 영상신호 부호화 방법 및 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 물체를 포함하는 영상 프레임 신호 부호화 방법은 재구성된 윤곽선 데이타 블럭을 이용하여 영상 프레임신호의 각 블럭을 마스킹하고, 마스킹된 루미넌스 데이타 블럭 내 소형블럭을 형성하며, 각 소형블럭 내 배경픽셀들의 값을 확장값으로 전환함으로서 제1패딩블럭을 제공하고, 각 제1패딩블럭을 대응하는 마스킹된 루미넌스 블럭의 앞단으로 이동시켜, 재구성된 루미넌스 블럭을 제공하며, 각 재구성된 루미넌스 블럭에서 제1패딩블럭을 제외한 나머지 부분의 픽셀 전체의 값을, 각 제1패딩블럭 내 확장값을 이용하여 새로운 값으로 확장시킴으로서 제2패딩블럭을 제공하고, 제2패딩블럭을 부호화하여, 제2부호화된 영상 프레임 신호를 제공하며, 제1 및 제2부호화된 영상 신호를 함께 포맷팅한다.
Description
본 발명은 낮은 비트레이트의 영상신호 처리방법 및 장치에 관한 것으로 특히 윤곽선 정보를 이용하여 보다 효율적으로 영상신호를 부호화할 수 있는 영상신호 부호화방법 및 장치에 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 입력영상신호는 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, 예를 들어, 8×8개의 화소 블럭을 한 세트의 변환계수 데이타로 변환한다. 이 방법은, 예를 들어, 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 DCT 부호화 방법에 있어서, 블럭 내의 배경 또는 물체 이외의 영역은 0, 블럭 내 물체부분 화소의 평균값 또는 미러영상(mirror image)으로 채워진 다음에 변환된다. 이때, 배경영역은 0으로 채워지거나 물체영역의 화소값들의 평균값으로 채워질 수 있다.
비록 이러한 방법은 통상의 코딩 방법(예를 들어, Joint Photographic Experts Group:JPEG, Moving Pictures Experts Group:MPEG, H261 등)에 사용되는 2차원 DCT 블럭을 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 부호화 방법을 제공하는데 있다.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따르면, 객체의 바운더리의 위치를 나타내는 윤곽선 신호를 부호화하여, 제1부호화된 영상 프레임 신호를 제공하는 수단과, 상기 제1부호화된 영상 프레임 신호를 복호화하여, 재구성된 윤곽선 데이타 블럭을 제공하는 수단을 갖는, 물체를 포함하는 영상 프레임 신호 부호화 장치에 사용하기 위한 방법으로서, 상기 영상 프레임 신호는 N×N 픽셀로 이루어진 동일 크기의 블럭 다수개로 분할되어 있으며, 상기 픽셀은 객체 픽셀과 배경픽셀로 구분되고, 상기 N은 양의 정수이며, 상기 객체 픽셀은 객체상에 존재하는 것이며, 상기 배경 픽셀은 객체 바깥에 존재하는 영상 프레임 신호 부호화 방법은:상기 재구성된 윤곽선 데이타 블럭을 이용하여 상기 영상 프레임 신호를 블럭 단위로 마스킹하되, 객체 픽셀의 루미넌스 값은 그대로 유지하고 배경픽셀의 루미넌스 값은 모두 0값으로 마스킹하여, 마스킹된 루미넌스 데이타 블럭으로 제공하는 제1단계; 상기 마스킹된 루미넌스 데이타 블럭 내 소형 블럭을 형성하고, 각 소형 블럭내 배경 픽셀들의 0값을, 상기 각 소형 블럭내 객체 픽셀의 루미넌스 값을 사용하여 얻어지는 확장값으로 전환함으로서 제1패딩 블럭을 제공하되, 상기 각 소형 블럭은 각 마스킹된 루미넌스 블럭 내 객체 픽셀 모두를 포함하는 제2단계; 상기 각 제1패딩블럭을 대응하는 마스킹된 루미넌스 블럭의 앞단으로 이동시켜, 재구성된 루미넌스 블럭을 제공하는 제3단계; 상기 재구성된 루미넌스 블럭에서 제1패딩 블럭을 제외한 나머지 부분의 픽셀 전체의 0값을, 상기 각 제1패딩 블럭 내 확장값을 이용하여 새로운 값으로 확장시킴으로서 제2패딩 블럭을 제공하는 제4단계; 상기 제2패딩 블럭을 부호화하여, 제2부호화된 영상 프레임 신호를 제공하는 제5단계; 및 상기 제1 및 제2부호화된 영상 신호를 함께 포맷팅하는 제6단계를 포함한다.
제1도는 본 발명에 따른 물체의 윤곽선 정보를 이용한 영상신호 부호화장치의 동작을 예시적으로 설명하기 위한 일예도.
제2도는 4×4 윤곽선 데이타 블럭을 도시한 도면.
제3도은 4×4 루미넌스 데이타 블럭을 도시한 도면.
제4도는 윤곽선 데이타를 이용하여 마스킹된 루미넌스 데이타 블럭을 도시한 도면.
제5도는 마스킹된 루미넌스 데이타 블럭 내 제1패딩 블럭을 도시한 도면.
제6도은 제1패딩 블럭의 자리이동 과정을 예시적으로 설명하기 위한 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
100 : 윤곽선 처리부 101 : 윤곽선 부호화부
103 : 윤곽선 복호화부 500 : 텍스쳐 처리부
501 : 마스킹부 503 : 제1차 패딩부
505 : 제2차 패딩부 506 : 변환 부호화부
507 : 양자화부 508 : 엔트로피 부호화부
570 : 포맷팅부
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(101) 및 윤곽선 복호화부(103)를 가지며, 텍스쳐 처리부(500)은 마스킹(masking)부(501), 제1차 패딩부(503), 제2차 패딩부(505), 변환 부호화부(506), 양자화부(507) 및 엔트로피 부호화부(508)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(100)는 기설정된 부호화 과정을 통해 입력된 윤곽선 데이타를 부호화하고, 그 결과로 부호화된 윤곽선 정보를 출력한다. 이 윤곽선 정보는 윤곽선 복호화부(500) 및 포캣팅부(570)로 제공된다.
윤곽선 복호화부(103)는 윤곽선 부호화부(101)에서 수행되었던 윤곽선 부호화의 역과정 즉, 복호화를 수행하여 얻어진 재구성된 윤곽선 정보를 텍스쳐 처리부(500)으로 제공한다. 따라서, 텍스쳐 처리부(500)로 제공되는 윤곽선 정보는 윤곽선 처리부(100)에서 부호화된 후, 다시 복호화된 후의 재구성된 윤곽선 정보를 이용하게 되는 것이다. 이것은 복호화단(도시 안됨)에서도 동일한 정보를 이용하여 윤곽선 성분을 알 수 있기 때문이다.
텍스쳐 처리부(500)는 입력된 디지탈 영상 프레임 신호를 블럭 단위로 부호화한다.
먼저, 마스킹부(501)는 윤곽선 복호화부(103)로부터 제공되는 재구성된 윤곽선 정보에 응답하여, 입력된 디지탈 영상 프레임 신호를 블럭 단위로 마스킹한다.
제2도는 윤곽선 복호화부(103)로부터 제공되는 재구성된 윤곽선 데이타 블럭을 예시적으로 도시한 것으로서, 1의 값을 갖는 것만이 윤곽선 데이타이다. 제2도에 도시된 바와 같은 윤곽선 데이타 블럭이 제공될 때, 마스킹부(501)은 제3도에 도시된 바와 같은 영상 데이타 블럭을 마스킹한다. 좀더 상세하게는, 1의 값을 갖는 윤곽선 데이타의 위치 즉, 윤곽선상에 있는 화소의 루미넌스 데이타만을 남기고, 이외의 부분에 존재하는 화소의 루미넌스 데이타는 0의 값을 갖도록 마스킹한다. 제4도는 마스킹부(501)으로부터 제공되는 마스킹된 루미넌스 데이타 블럭을 도시하고 있다.
윤곽선 복호화부(103)으로부터의 재구성된 윤곽선 데이타 블럭 및 마스킹부(501)으로부터의 마스킹된 루미넌스 데이타 블럭은 제1차 패딩부(503)로 제공된다.
제1차 패딩부(503)은 먼저, 윤곽선 복호화부(103)로부터 제공되는 재구상된 윤곽선 데이타 블럭을 수직 및 수평으로 스케닝하고, 각 수평 및 수직 방향의 재구성된 윤곽선 데이타의 길이 L 및 M을 각각 검출한다. 제2도에 도시된 윤곽선 데이타 블럭에서는 재구성된 윤곽선 데이타의 수평길이 L은 3이며, 수직길이 M은 2이다. 이어서, 1차 패딩부(503)은 마스킹부(501)으로부터 제공되는 마스킹된 루미넌스 데이타 블럭에 대해 제4도에 도시된 바와 같은, 루미넌스 데이타를 포함하는 L×M 즉, 3×2 블럭을 만들기 위한 패딩을 수행한다. 패딩 과정은 종래의 알려진 패딩방법을 이용하여 구현하면 되지만, 수행한 후의 고주파 성분이 최소화되도록 패딩하면 효율적이다. 이를 위하여 패딩시의 가로 및 세로의 거리비를 이용하여 제1차 패딩을 수행하는데 예를 들어, 제5도에 도시된 바와 같이 패딩과정에서 채워진 데이타 값들은 하기의 수식에 의해 계산된다.
이어서, 제1차 패딩부(503)은 제6도에 도시된 바와 같이, 패딩된 L×M 데이타를 블럭의 맨 앞단 (0,0)쪽으로 이동시킨다. 이렇게 제1차 패딩 및 위치 재배열 과정을 거친 상태의 블럭은 제2차 패딩부(505)로 제공된다.
제2차 패딩부(505)는 제1차 패딩부(503)로부터 제공된 블럭의 패딩 데이타를 이용하여, 블럭 전체 즉, 8×8 패딩 즉, 제2패딩을 수행한다. 이때의 제2차패딩과정 역시, 제1차 패딩과정에서와 같이 종래에 이미 널리 알려진 다양한 패딩방법 예를 들어 평균값 패딩방법 등을 이용하여 수행할 수 있다. 제2차 패딩된 블럭은 변환부호화부(506)으로 제공된다.
변환 부호화부(506)은 예를 들어, 이산 코사인 변환(Discrete Cosine Transform:DCT) 기법을 사용하여, 제2차 패딩된 블럭으로 영상신호를 공간 도메인(spatial domain)으로부터 주파수 도메인(frequency domain)으로 변환함으로서, 일련의 변환계수를 얻어낸다. 얻어진 변환계수들은 양자화부(507)로 제공된다.
양자화부(507)은 공지된 양자화 기법을 사용하여 일련의 변환 계수를 양자화하고, 그 결과로 얻어진 일련의 양자화된 변환계수는 이후의 과정을 위해 엔트로피 부호화부(508)로 제공된다.
엔트로피 부호화부(507)는 양자화부로부터 제공되는 일련의 양자화된 변환계수를, 예를 들어 줄길이 부호화 및 가변길이 부호화들을 사용하여 부호화하고, 그 결과로 얻어진 부호화된 영상 프레임 신호를 출력한다. 엔트로피 부호화부(508)로부터 출력된 부호화된 영상 프레임 신호는 포맷팅부(570)으로 제공된다.
포맷팅부(508)는 윤곽선 처리부(100)의 윤곽선 부호화부(101)로부터 제공되는 윤곽선 정보와 텍스쳐 처리부(500)의 엔트로피 부호화부(508)로부터 제공되는 부호화된 영상 프레임 신호를 함께 포맷팅하고, 이로부터 얻어진 포맷화된 디지탈 영상신호를 전송기(도시안됨)로 제공한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 윤곽선 정보를 이용한 영상신호 처리방법 및 장치에 따르면, 윤곽선 정보에 따라서 패딩길이를 적응적으로 제어하여 제1차 패딩한 후, 제1차 패딩 데이타를 이용하여 블록 전체를 제2차 패딩함으로서, DCT 등의 변환 부호화를 수행한 결과의 데이타가 상호 유사성이 많도록 구성할 수 있고, 따라서 압축효과를 극대화하고 양자화, 엔트로피 부호화 등의 효율을 높일 수 있다는 커다란 잇점이 있다.
Claims (4)
- 객체의 바운더리의 위치를 나타내는 윤곽선 신호를 부호화하여, 제1부호화된 영상 프레임 신호를 제공하는 수단과, 상기 제1부호화된 영상 프레임 신호를 복호화하여, 재구성된 윤곽선 데이타 블럭을 제공하는 수단을 갖는, 물체를 포함하는 영상 프레임 신호 부호화 장치에 사용하기 위한 방법으로서, 상기 영상 프레임 신호는 N×N 픽셀로 이루어진 동일 크기의 블럭 다수개로 분할되어 있으며, 상기 픽셀은 객체 픽셀과 배경 픽셀로 구분되고, 상기 N은 양의 정수이며, 상기 객체 픽셀은 객체상에 존재하는 것이며, 상기 배경 픽셀은 객체 바깥에 존재하는 영상 프레임 신호 부호화 방법에 있어서, 상기 재구성된 윤곽선 데이타 블럭을 이용하여 상기 영상 프레임 신호를 블럭 단위로 마스킹하되, 객체 픽셀의 루미넌스 값은 그대로 유지하고 배경픽셀의 루미넌스 값은 모두 0값으로 마스킹하여, 마스킹된 루미넌스 데이타 블럭을 제공하는 제1단계; 상기 마스킹된 루미넌스 데이타 블럭 내 소형 블럭을 형성하고, 각 소형 블럭 내 배경 픽셀들이 0값을, 상기 각 소형 블럭내 객체 픽셀의 루미넌스 값을 사용하여 얻어지는 확장값으로 전환함으로서 제1패딩 블럭을 제공하되, 상기 각 소형블럭은 각 마스킹된 루미넌스 블럭 내 객체 픽셀 모두를 포함하는 제2단계; 상기 각 제1패딩 블럭을 대응하는 마스킹된 루미넌스 블럭의 앞단으로 이동시켜, 재구성된 루미넌스 블럭을 제공하는 제3단계; 상기 각 재구성된 루미넌스 블럭에서 제1패딩 블럭을 제외한 나머지 부분의 픽셀 전체의 0값을, 상기 각 제1패딩 블럭 내 확장값을 이용하여 새로운 값으로 확장시킴으로서 제2패딩 블럭을 제공하는 제4단계; 상기 제2패딩 블럭을 부호화하여, 제2부호화된 영상 프레임 신호를 제공하는 제5단계; 및 상기 제1 및 제2부호화된 영상 신호를 함께 포맷팅하는 제6단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 프레임 신호 부호화 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 각 소형 블럭의 크기는, L×M 픽셀이며, 상기 L 및 M은 각각 블럭 내 수평 및 수직 방향으로의 객체 픽셀의 길이인 것을 특징으로 하는 영상 프레임 신호 부호화 방법.
- 객체의 바운더리의 위치를 나타내는 윤곽선 신호를 부호화하여, 제1부호화된 영상 프레임 신호를 제공하는 수단과, 상기 제1부호화된 영상 프레임 신호를 복호화하여, 재구성된 윤곽선 데이타 블럭을 제공하는 수단을 갖는, 물체를 포함하는 영상 프레임 신호 부호화 장치로서, 상기 영상 프레임 신호는 N×N 픽셀로 이루어진 동일 크기의 블럭 다수개로 분할되어 있으며, 상기 픽셀은 객체 픽셀과 배경 픽셀로 구분되고, 상기 N은 양의 정수이며, 상기 객체 픽셀은 객체상에 존재하는 것이며, 상기 배경 픽셀은 객체 바깥에 존재하는 영상 프레임 신호 부호화 장치에 있어서, 상기 재구성된 윤곽선 데이타 블럭을 이용하여 상기 영상 프레임 신호를 블럭 단위로 마스킹하되, 객체 픽셀의 루미넌스 값은 그대로 유지하고 배경픽셀의 루미넌스 값은 모두 0값으로 마스킹하여, 마스킹된 루미넌스 데이타 블럭을 제공하는 수단; 상기 마스킹된 루미넌스 데이타 블럭 내 소형 블럭을 형성하고, 각 소형 블럭 내 배경 픽셀들을 0값을, 상기 각 소형 블럭내 객체 픽셀의 루미넌스 값을 사용하여 얻어지는 확장값으로 전환함으로서 제1패딩 블럭을 제공하되, 상기 각 소형 블럭은 각 마스킹된 루미넌스 블럭 내 객체 픽셀 모두를 포함하는 수단; 상기 각 제1패딩블럭을대응하는 마스킹된 루미넌스 블럭의 앞단으로 이동시켜, 재구성된 루미넌스 블럭을 제공하는 수단; 상기 각 재구성된 루미넌스 블럭에서 제1패딩 블럭을 제외한 나머지 부분의 픽셀 전체의 0값을, 상기 각 제1패딩 블럭 내 확장값을 이용하여 새로운 값으로 확장시킴으로서 제2패딩 블럭을 제공하는 수단; 상기 제2패딩 블럭을 부호화하여, 제2부호화된 영상 프레임 신호를 제공하는 수단; 및 상기 제1 및 제2부호화된 영상 신호를 함께 포맷팅하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 프레임 신호 부호화 장치.
- 3항에 있어서, 상기 각 소형 블럭의 크기는, L×M 픽셀이며, 상기 L 및 M은 각각 블럭내 수평 및 수직 방향으로의 객체 픽셀의 길이인 것을 특징으로 하는 영상 프레임 신호 부호화 장치.
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019960033180A KR100209801B1 (ko) | 1996-08-09 | 1996-08-09 | 윤곽선 정보를 이용한 영상신호 부호화 방법 및 장치 |
| US08/869,557 US5881175A (en) | 1996-06-07 | 1997-06-05 | Method and apparatus for encoding an image signal by using the contour signal thereof |
| JP9149266A JPH1084544A (ja) | 1996-06-07 | 1997-06-06 | 映像信号符号化装置 |
| IN1073CA1997 IN192319B (ko) | 1996-06-07 | 1997-06-09 |
Applications Claiming Priority (1)
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| KR1019960033180A KR100209801B1 (ko) | 1996-08-09 | 1996-08-09 | 윤곽선 정보를 이용한 영상신호 부호화 방법 및 장치 |
Publications (2)
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|---|---|
| KR19980014266A KR19980014266A (ko) | 1998-05-25 |
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ID=19469194
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR1019960033180A KR100209801B1 (ko) | 1996-06-07 | 1996-08-09 | 윤곽선 정보를 이용한 영상신호 부호화 방법 및 장치 |
Country Status (1)
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1996
- 1996-08-09 KR KR1019960033180A patent/KR100209801B1/ko not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR19980014266A (ko) | 1998-05-25 |
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