KR100212555B1 - 영상복호화시스템에 있어서 움직임벡터의 비트오류복원장치 - Google Patents

영상복호화시스템에 있어서 움직임벡터의 비트오류복원장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 영상복호화시스템에 있어서 움직임벡터에 대한 비트오류복원시, 공간영역(Spatial Domain)에서의 블록 경계값을 이용하여 최적의 후보블록을 결정하여 움직임벡터를 복원함으로써, 실시간 처리가 가능한 움직임벡터의 비트오류 복원장치에 관한 것이다. 이에 따라 본 장치는 현재 전송되는 움직임벡터의 비트스트림 데이터에 비트오류가 검출되면, 비트스트림 데이터에 대해 해밍거리가 1인 후보비트열들을 생성하는 후보비트열 생성부;N개의 후보비트열들을 각각 가변길이 복호화하기 위한 가변길이 복호화부;가변길이 복호화부에서 각각 복호화되어 출력되는 N개의 후보비트열을 움직임벡터로하여 대응되는 후보블럭들로 생성하기 위한 후보블럭 생성부;후보블럭 생성부에서 출력되는 N개의 후보블럭들에 해당되는 움직임보상 예측에러정보를 가산하기 위한 가산부;비트오류가 발생된 움직임벡터에 해당되는 소정 블록의 위치에 인접한 상측 블록(TOP 블록)의 픽셀데이타와 좌측 블록의 픽셀데이타를 제공하기 위한 메모리; 및 가산부로부터 출력되는 움직임보상 예측에러정보가 가산된 각각의 후보블럭블럭들과 인접한 상측 블록과 좌측 블록간의 경계영역에 위치한 픽셀데이타간의 차가 가장 작은 블록을 최적의 후보블럭으로 선정하고, 선정된 후보블럭에 대응되는 움직임벡터를 복원된 움직임벡터로 생성하기 위한 복원된 움직임벡터 생성부를 포함하도록 구성된다.

Description

영상복호화시스템에 있어서 움직임벡터의 비트오류복원장치
본 발명은 영상복호화시스템에 있어서 움직임벡터(Motion Vector)의 비트오류복원장치에 관한 것으로서, 특히, 움직임벡터의 비트스트림데이타당 1비트의 패리티(Parity)비트가 부가되어 전송되는 비트스트림 데이터를 복원하는 영상복호화시스템에서 공간영역(Spatial Domain)에서의 픽셀데이타를 이용하여 움직임벡터의 비트오류를 복원하기 위한 움직임벡터의 비트오류복원장치에 관한 것이다.
일반적으로 영상복호화시스템은 영상부호화시스템에서 8*8픽셀 또는 16*16픽셀과 같은 소정 블록단위(또는 구획단위라고도 함)로 부호화되어 전송되는 비트스트림(Bitstream) 데이터를 부호화시와 동일한 블록단위로 복호화하여 원래의 영상신호로 복원하는 역할을 한다. 이와 같은 영상부호화시스템과 영상복호화시스템간의 비트스트림 데이터 전송시 전송되는 영상신호가 동영상인 경우에, 영상부호화시스템에서는 이전 프레임영상신호를 이용하여 현재 인가되는 소정 블록단위의 영상신호에 대한 움직임보상에 의하여 추출된 움직임벡터를 해당 블록의 가변길이 부호화된 픽셀데이타와 다중화(Multiplexing)시켜 전송한다.
이와 같이 전송되는 움직임벡터의 비트오류(Error)를 검출하기 위하여 1 움직임벡터의 비트스트림당 1비트의 패리티(Parity)비트를 부가하여 전송하는 영상부호화시스템과 움직임벡터단위로 패리티비트가 부가되어 전송되는 움직임벡터의 비트스트림데이타를 가산한 값이 짝수인지 홀수인지에 따라 움직임벡터의 비트오류발생여부를 체크하는 영상복호화시스템이 제안된 바 있다.
특히, 제안된 영상복호화시스템은 상술한 방식에 의하여 움직임벡터의 비트오류가 발생된 것으로 판단되면, 패리티비트를 제외한 움직임벡터의 비트스트림데이타에 대하여 해밍거리(Hamming Distance)가 1인 소정 개수의 후보 비트열을 생성하고, 생성된 후보 비트열을 이용하여 복호화된 이전 프레임영상에서 후보블럭들을 추출하고, 추출된 후보블럭들에 대한 주파수영역(Frequency Domain)에서의 인접블럭과의 상관도를 검출하여 가장 상관도가 높은 후보블록의 움직임벡터를 복원된 움직임벡터로 검출하는 방식으로 구현되었다.
그러나 상술한 움직임벡터에 대한 비트오류 복원방식은 후보 비트열에 의하여 추출된 후보블럭들에 대한 인접블럭과의 상관도 검출시, 주파수영역(Frequency Domain)에서 처리함으로 인하여 후보블록내의 모든 DCT계수를 고려하여야 하므로 가장 상관도가 높은 후보블록을 검출하기 위한 시간이 많이 소요되어 실시간 처리가 어려운 문제가 있었다.
따라서 본 발명은 상술한 결점을 개선하기 위하여 안출한 것으로서, 영상복호화시스템에 있어서 움직임벡터에 대한 비트오류복원시, 공간영역(Spatial Domain)에서의 블록 경계값을 이용하여 최적의 후보블록을 결정하여 움직임벡터를 복원함으로써, 실시간 처리가 가능한 움직임벡터의 비트오류 복원장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 움직임벡터의 비트오류 복원장치는, 패리티비트를 포함한 비트스트림 구조로 전송되는 움직임벡터를 복원하고, 복원된 움직임벡터와 프레임메모리에 저장되어 있는 이전 프레임영상신호를 이용하여 현재 인가된 소정 블럭단위의 영상신호에 대한 움직임보상처리를하여 복원된 소정 블록단위의 영상신호를 출력하기 위한 움직임보상부를 구비한 영상복호화시스템에 있어서, 현재 전송되는 움직임벡터의 비트스트림 데이터에 비트오류가 검출되면, 비트스트림 데이터에 대해 해밍거리가 1인 후보비트열들을 생성하는 후보비트열 생성부;후보비트열 생성부로부터 전송되는 N개의 후보비트열들을 각각 가변길이 복호화하기 위한 가변길이 복호화부;가변길이 복호화부에서 각각 복호화되어 출력되는 N개의 후보비트열을 움직임벡터로하여 프레임메모리로부터 해당되는 블록단위의 픽셀데이타를 읽어 후보비트열에 대응되는 후보블럭들로 생성하기 위한 후보블럭 생성부;후보블럭 생성부에서 출력되는 N개의 후보블럭들에 움직임벡터에 대응되는 움직임보상 예측에러정보를 가산하기 위한 가산부;비트오류가 발생된 움직임벡터에 해당되는 소정 블록의 위치에 인접한 상측 블록(TOP 블록)의 픽셀데이타와 좌측 블록의 픽셀데이타를 제공할 수 있도록 소정 개수의 블록단위의 데이터를 저장하고 있는 메모리; 및 가산부로부터 출력되는 움직임보상 예측에러정보가 가산된 각각의 후보블럭블럭들과 메모리로부터 제공되는 인접한 상측 블록과 좌측 블록간의 경계영역에 위치한 픽셀데이타간의 차가 가장 작은 블록을 최적의 후보블럭으로 선정하고, 선정된 후보블럭에 대응되는 움직임벡터를 복원된 움직임벡터로 생성하기 위한 복원된 움직임벡터 생성부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 움직임벡터의 비트오류복원장치를 구비한 영상복호화시스템의 블록도
도 2는 도 1에 도시된 후보블럭 생성부의 동작을 설명하기 위한 기능 블록도
도 3은 도 1에 도시된 복원된 움직임벡터 생성부의 동작을 설명하기 위한 기능 블록도
도 4a 및 4b는 도 3에 도시된 사이드매치 테스트기의 동작을 설명하기 위한 블럭관계도
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
100 : 비트오류 검출부 110 : 스위치
120,150 : 가변길이 복호화부 130 : 움직임 보상부
131 : 프레임메모리 140 : 후보비트열 생성부
160 : 후보블럭 생성부 170 : 가산부
180 : 메모리 190 : 복원된 움직임벡터 생성부
본 발명의 상술한 목적 및 기타 목적과 여러 가지 장점은 이 기술 분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 하기에 기술되는 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 움직임벡터의 비트오류 복원장치를 구비한 영상복호화시스템의 블록도로서, 하나의 움직임벡터당 하나의 패리티 비트를 부가한 비트스트림데이타가 인가되면 현재 인가되는 움직임벡터상에 비트오류가 발생되었는 지를 검출하기 위한 비트오류 검출부(100), 움직임벡터를 가변길이 복호화하기 위한 가변길이 복호화부(Variable Length Decoder, 이하 VLD라고 약함)(120), VLD(120)로부터 전송되는 가변길이 복호화된 움직임벡터를 이용하여 움직임 보상처리된 복호화된 영상신호를 출력하기 위한 움직임보상부(130), 현재 인가되는 움직임벡터의 비트스트림 데이터에 대하여 해밍거리(Hamming Distance)가 1인 후보 비트열들을 생성하기 위한 후보비트열 생성부(140), 현재 인가되는 움직임벡터의 비트오류 발생여부에 따라 상술한 가변길이 부호화부(120)와 후보비트열 생성부(140)로의 움직임벡터 전송처리를 하기 위한 스위치(110), 후보비트열 생성부(140)로부터 출력되는 N개의 후보 비트열 각각에 대하여 가변길이 복호화처리를 하는 가변길이 복호화부(150), 가변길이 복호화된 각 후보비트열을 움직임벡터로 이용하여 프레임메모리(131)에 저장되어 있는 이전 프레임영상으로부터 해당 블록의 픽셀데이타를 추출하여 후보블럭들로 생성하기 위한 후보블럭 생성부(160), 후보블럭 생성부(160)로부터 출력되는 N개의 후보블록들 각각에 MCPE(Motion Compansation Prediction Error) 정보를 가산하기 위한 가산부(170), 가산부(170)에서 출력되는 각각의 MCPE정보가 가산된 후보블럭들에 대하여 인접한 블록들과 공간영역에서의 경계값이 가장 완만한 블록을 최적의 후보블럭으로 검출하여 복원된 움직임벡터를 생성하기 위한 복원된 움직임벡터 생성부(190), 복원된 움직임벡터를 생성하기 위하여 필요한 인접 블록들의 역이산여현변환(IDCT)된 픽셀데이타들을 저장하는 메모리(180)로 구성된다.
이와 같이 구성된 움직임벡터의 비트오류복원장치는 다음과 같이 동작된다.
우선, 영상부호화시스템으로부터 비트스트림 데이터가 전송되면, 잘알려진 바와 같이 디멀티플렉싱(DeMUX)처리에 의하여 움직임벡터의 비트스트림과 블록단위의 영상신호의 비트스트림이 분리되어 전송된다. 이 때 분리되어 전송되는 움직임벡터의 비트스트림이 종래 기술에서 언급한 바와 같이 움직임벡터의 비트오류를 검출하기 위하여 움직임벡터당 하나의 패리티비트를 부가한 구조로 전송될 경우에, 본 발명에 따른 움직임벡터의 비트오류 복원장치가 적용된다.
상술한 바와 같이 패리티비트를 할당한 구조로 이루어진 움직임벡터의 비트스트림 데이터가 인가되면, 비트오류 검출부(100)와 스위치(110)로 각각 전송된다.
비트오류 검출부(100)는 인가된 패리티비트를 포함한 움직임벡터의 비트스트림 데이터의 비트를 가산한 결과값이 짝수인지 홀수인지에 따라 비트오류가 발생되었는 지 여부를 검출한다. 예를 들어, 미도시된 영상부호화시스템에서 전송되는 비트스트림데이타가 짝수값을 가지도록 패리티비트를 부가한 경우에, 비트오류 검출부(100)는 전송되는 움직임벡터의 비트스트림 데이터비트를 가산한 값이 짝수이면 정상이라고 판단하고, 홀수이면 오류가 발생한 것으로 판단한다.
판단결과, 정상인 경우에 비트오류 검출부(100)로부터 출력되는 스위칭제어신호에 의하여 스위치(110)는 a1접점으로 스위칭되어 현재 기준접점을 통해 인가되는 움직임벡터의 비트스트림을 VLD(120)로 전송한다. VLD(120)는 패리티비트를 제외한 움직임벡터만을 가변길이 복호화하여 움직임보상부(130)로 전송한다.
움직임보상부(130)는 잘알려진 바와 같이 이전 프레임영상신호를 저장한 프레임메모리(131)를 구비하고, 인가되는 움직임벡터와 프레임메모리(131)에 저장되어 있는 이전의 프레임영상신호를 이용하여 현재 인가되는 소정 블록단위의 영상신호에 대한 보상처리를하고, 복원된 소정 블록단위의 영상신호를 출력한다.
한편, 비트오류가 발생한 경우에, 스위치(110)는 비트오류 검출부(100)로부터 제공되는 스위칭제어신호에 의하여 b1접점으로 스위칭된다. 이에 따라 현재 인가되는 움직임벡터의 비트스트림 데이터는 스위치(110)를 통해 후보비트열 생성부(140)로 전송된다.
후보비트열 생성부(140)는 인가되는 비트스트림 데이터에서 패리티비트를 제외한 비트스트림에 대하여 해밍거리가 1인 후보비트열을 생성한다. 즉, 인가되는 비트열중 1비트만 논리를 변화시킨 비트열들을 후보비트열들로 생성한다. 그리고 생성된 후보비트열중 움직임 추정 범위를 벗어난 후보비트열을 제외한 후보비트열만을 출력시킨다. 이로 인하여 인가된 비트열이 8비트인 경우에 후보비트열은 7개 이하가 존재하게 된다. 따라서 출력되는 후보비트열의 수가 N개인 경우에 후보비트열은 N+1인 경우가 된다. 출력된 후보비트열들은 가변길이 복호화부(150)로 전송된다.
가변길이 복호화부(150)는 기존에 가변길이 복호화방식대로 각각의 후보비트열에 대하여 가변길이 복호화처리를 한다. 각각의 가변길이 복호화된 후보비트열은 후보블럭 생성부(160)로 전송된다.
후보블럭 생성부(160)는 도 2에 도시된 바와 같이 움직임벡터 전송수단(200)과 후보블럭 전송수단(210)으로 구성되어, 가변길이 복호화부(150)로부터 N개의 복호화된 후보비트열이 전송되면, 각각의 후보비트열을 움직임벡터로 이용하여 프레임메모리(131)로부터 해당 블록의 픽셀데이타들을 순차적으로 읽는다.
프레임메모리(131)로부터 순차적으로 읽혀진 블록의 픽셀데이타들은 후보블럭 전송수단(210)으로 전송된다. 후보블럭 전송수단(210)은 프레임메모리(131)로부터 전송되는 픽셀데이타들을 상술한 후보비트열에 대응되는 후보블럭들로 형성하여 출력한다. 따라서 후보블럭 전송수단(210)에서 출력되는 후보블럭은 후보비트열의 수와 동일한 수로 이루어진다. 후보블럭 전송수단(210)으로부터 출력되는 후보블럭들은 가산부(170)로 전송된다.
가산부(170)는 각각 생성된 후보블럭들과 MCPE정보를 가산처리하여 출력한다. 여기서 MCPE정보는 현재 인가된 움직임벡터에 대응되는 블록의 역이산여현변환된 정보이다. 가산부(170)로부터 출력된 MCPE정보가 가산된 후보블럭들은 복원된 움직임벡터 생성부(190)로 전송된다.
복원된 움직임벡터 생성부(190)는 도 3에 도시된 바와 같이 사이드매치 테스트기(310)와 움직임벡터 추출기(320)로 구성되어 복원된 움직임벡터를 생성한다. 즉, 가산부(170)로부터 MCPE정보가 가산된 후보블럭들이 전송되면, 사이드매치 테스트기(310)로 전송한다. 사이드매치 테스트기(310)는 메모리(180)로부터 전송되는 인접 블록들과 인가되는 후보블럭들간의 경계영역의 일치정도를 테스트하고, 가장 경계영역이 완만한 후보블럭을 추출한다.
다시 말해서, 메모리(180)로부터 도4a에 도시된 바와 같이 현재 블록에 인접한 8*8픽셀의 톱블럭과 좌측 불록의 픽셀데이타가 제공되면, 사이드 매치 테스트기(310)는 후보블럭들을 현재의 블록으로하여 도 4b에 도시된 바와 같이 후보블럭과 인접 블록간의 경계영역에 위치한 픽셀데이타들(X1~X8, Y1~Y8, X1'~X8', Y1'~Y8')을 추출한다. 그리고 추출된 픽셀데이타들을 수식 1과 같이 운영하여 각각의 후보블럭들에 대한 인접블럭과의 경계 차값(Dsm)을 구한다.
[수식 1]
여기서는 해당 후보블럭에서 톱블럭의 하위 경계면에 접해 있는 최상위 수평라인에 위치한 픽셀데이타이고,는 톱블럭에서 현재 블록의 상위 경계면에 접해 있는 최하위 수평라인에 위치한 픽셀데이타이고,는 해당 후보블럭에서 좌측 블록의 우측경계면에 접해 있는 최좌측 수직라인에 위치한 픽셀데이타이고,는 인접한 좌측블럭에서 현재 블록의 좌측 경계면에 접해 있는 최우측의 수직라인에 위치한 픽셀데이타가 된다.
이와 같이 각 후보블럭들에 대한 인접블럭과의 경계 차값(Dsm)들이 구해지면, 사이드 매치 데트트기(310)는 구해진 차값들중 가장 작은 차값을 갖는 후보블럭을 추출한다. 여기서 가장 작은 차값을 갖는다는 것은 상술한 바와 같이 인접 블록과 해당 후보블럭의 경계가 가장 완만하다는 것을 의미한다. 추출된 하나의 후보블럭은 움직임벡터 추출기(320)로 전송된다.
움직임벡터 추출기(320)는 인가된 후보블럭에 대응되는 후보비트열을 추출하여 오류가 보상된 움직임벡터값으로 출력한다.출력된 움직임벡터는 움직임보상부(130)로 전송되어 상술한 바와 같이 복원된 영상신호를 출력하는데 이용된다.
이상, 상술한 바와 같이 본 발명은 영상복호화시스템에 있어서 패리티비트가 부가되어 전송되는 움직임벡터의 비트오류를 현재 인가된 움직임벡터의 후보비트열에 의하여 생성된 후보블럭들과 인접한 블록간의 공간영역에서의 경계가 완만한 정도에 따라 검출된 최적의 후보블럭을 이용하여 복원하는 비트오류 복원장치를 제공함으로써, 종전의 주파수영역(Frequency Domain)에서 인접블럭과의 상관도 측정에 의한 복원된 움직임벡터검출시 보다 실시간 처리가 가능한 이점이 있다.
본 발명은 상술한 실시예에서 8*8블럭단위로 전송되는 경우를 설명하였으나 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구의 범위에 의하여 정하여져야 한다.

Claims (2)

  1. 패리티비트를 포함한 비트스트림 구조로 전송되는 움직임벡터를 복원하고, 복원된 상기 움직임벡터와 프레임메모리(131)에 저장되어 있는 이전 프레임영상신호를 이용하여 현재 인가된 소정 블럭단위의 영상신호에 대한 움직임보상처리를하여 복원된 상기 소정 블록단위의 영상신호를 출력하기 위한 움직임보상부(130)를 구비한 영상복호화시스템에 있어서,
    현재 전송되는 상기 움직임벡터의 비트스트림 데이터에 비트오류가 검출되면, 상기 비트스트림 데이터에 대해 해밍거리가 1인 후보비트열들을 생성하는 후보비트열 생성부(140);
    상기 후보비트열 생성부(140)로부터 전송되는 N개의 후보비트열들을 각각 가변길이 복호화하기 위한 가변길이 복호화부(150);
    상기 가변길이 복호화부(150)에서 각각 복호화되어 출력되는 N개의 후보비트열을 움직임벡터로하여 상기 프레임메모리(131)로부터 해당되는 블록단위의 픽셀데이타를 읽어 상기 후보비트열에 대응되는 후보블럭들로 생성하기 위한 후보블럭 생성부(160);
    후보블럭 생성부(160)에서 출력되는 N개의 후보블럭들에 상기 움직임벡터에 대응되는 움직임보상 예측에러정보를 가산하기 위한 가산부(170);
    상기 비트오류가 발생된 움직임벡터에 해당되는 소정 블록의 위치에 인접한 상측 블록(TOP 블록)의 픽셀데이타와 좌측 블록의 픽셀데이타를 제공할 수 있도록 소정 개수의 블록단위의 데이터를 저장하고 있는 메모리(180); 및
    상기 가산부(170)로부터 출력되는 움직임보상 예측에러정보가 가산된 각각의 후보블럭블럭들과 상기 메모리(180)로부터 제공되는 인접한 상측 블록과 좌측 블록간의 경계영역에 위치한 픽셀데이타간의 차가 가장 작은 블록을 최적의 후보블럭으로 선정하고, 선정된 후보블럭에 대응되는 움직임벡터를 복원된 움직임벡터로 생성하기 위한 복원된 움직임벡터 생성부(190)를 포함하는 것을 특징으로 하는 움직임벡터의 비트오류 복원장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 복원된 움직임벡터 생성부(190)는 상기 가산부(170)로부터 전송되는 N개의 후보블럭들내의 픽셀데이타중 상기 인접한 상측 블록의 경계면에 위치한 소정의 픽셀데이타들(X1~X8)과 상기 상측 블록내의 픽셀데이타중 상기 소정 블록의 경계면에 위치한 소정의 픽셀데이타들(X1'~X8')와 상기 후보블럭내의 픽셀데이타중 상기 좌측 블록의 경계면에 위치한 소정의 픽셀데이타들(Y1~Y8)과 상기 좌측 블록내의 픽셀데이타중 상기 소정 블록의 경계면에 위치한 소정의 픽셀데이타들(Y1'~Y8')을 이용하여 하기 수식에 따라 운영되어 상기 최적의 후보블럭을 생성하기 위한 사이드 매치 테스트기(310);
    상기 사이드매치 테스트기(310)로부터 전송되는 상기 최적의 블록에 대응되는 상기 후보 비트열을 추출하여 상기 복원된 움직임로 출력하기 위한 움직임벡터 추출기(320)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 움직임벡터의 비트오류 복원장치.
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