KR100213276B1 - 영상 압축 장치의 3단 탐색 회로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 영상 압축 장치의 3단 추정 회로에 관한 것으로서, 현재 프레임을 수신하여 소정 개수의 탐색 블럭들로 분할하고, 탐색 블럭들에 대한 위치 정보를 출력하는 현재 프레임 블럭 형성부(10)와; 현재 프레임 블록 형성부(10)의 위치 정보에 대응하여 이전 프레임으로부터 9개의 탐색점을 형성하고 탐색점을 중심으로 9개의 블럭을 형성하는 탐색 영역 형성부(21)와, 탐색 영역 형성부(21)의 블럭들 중 탐색 블럭과 가장 근사한 화소값들도 구성된 2개의 블럭의 위치 정보를 출력하는 최적 정합 블럭 판단부(22)를 갖는 제1단 수행 회로(20)와; 제1단 수행 회로(20)의 두 개 블럭의 위치 정보에 대응하여 이전 프레임으로부터 9개의 탐색점을 형성하고 탐색점을 중심으로 9개의 블럭을 각각 형성하는 탐색 영역 형성부(31, 32)와, 탐색 영역 형성부(31, 32)의 블럭들중 상기 탐색 블럭과 가장 근사한 화소값들로 구성된 2개의 블럭의 위치 정보를 각각 출력하는 최적 정합 블럭 판단부(33, 34)를 갖는 제2단 수행 회로(30)와; 제2단 수행 회로(30)의 두 개 블럭의 위치 정보에 대응하여 이전 프레임으로부터 9개의 탐색점을 형성하고 탐색점을 중심으로 9개의 블럭을 각각 형성하는 탐색 영역 형성부(41, 42)와, 탐색 영역 형성부(41, 42)의 블럭들중 탐색블럭과 가장 근사한 화소값들로 구성된 2개의 블럭의 위치 정보를 각각 출력하는 최적 정합 블럭 판단부(43, 44)를 갖는 제3단 수행 회로(40)와; 제3단 수행 회로(40)의 위치 정보에 따른 두 개 블럭과 탐색 블럭을 비교하여 가장 근사한 블럭을 최적 정합 블럭으로 설정하고, 이 최적 정합 블럭에 대응하는 움직임 벡터를 출력하는 비교부(51)를 구비한다.

즉, 본 발명은 3단 탐색 방법의 제1단계에서 최적 정합 블럭을 2개 선택하고, 선택된 블럭에 대하여 제2단 및 제3단을 순차적으로 행함에 따라 검출된 정합 블럭 두개를 최종적으로 재 비교하므로써 제1단계의 판단에 의한 오차값을 줄일 수 있게 되어 정확한 움직임 벡터를 검출할 수 있다는 효과가 있다.

Description

영상 압축 장치의 3단 탐색 회로

제1도는 본 발명에 따른 영상 압축 장치의 3단 탐색 회로의 개략 블럭도.

제2도는 영상 압축 장치의 3단 탐색 회로의 작동 상태를 설명하기 위한 상태도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 프레임 블럭 형성부 20 : 제1단 수행 회로

30 : 제2단 수행 회로 40 : 제3단 수행 회로

5 : 비교부

본 발명은 영상 압축 장치에 관한것으로서, 더욱 상세하게는 영상 압축 장치의 3단 탐색 회로에 관한 것이다.

본 기술분야에 잘 알려진 바와 같이, 이산화된 디지탈 영상 신호를 정송하면 아나로그 신호 전송시보다 좋은 화질로 영상을 복원할 수 있다. 일련의 이미지 프레임으로 구성된 영상 신호가 디지탈 형태로 표현될 때, 특히 고화질 텔레비젼(HDTV)의 경우 상당한 양의 데이타가 전송되어야 한다. 그러나, 종래의 전송 채널의 사용가능한 주파수 대역폭이 제한되어 있으므로, 많은 양의 디지탈 데이타를 전송하기 위해서는 전송하고자 하는 데이타를 압축하여 그 전송량을 줄일 필요가 있다. 또한, 압축된 영상 신호와 오디오 신호는 그들 신호의 특성상 서로 다른 부호화 기법을 통해 각각 부호화되는데, 이와같은 부호화에 있어서 오디오 신호에 비해 보다 많은 양의 디지탈 데이타가 발생하는 영상 신호의 압축 기법은 특히 중요한 부분을 차지한다고 볼 수 있다.

따라서, 송신측에서는 영상 신호를 전송할 때 그 전송되는 데이타량을 줄이기 위하여 영상신호가 갖는 공간적, 시간적인 상관성을 이용하여 압축 부호화한 다음 전송 채널을 통해 압축 부호화된 영상 신호를 수신측으로 전송하게 된다.

한편, 영상 신호를 부호화하는데 주로 이용되는 다양한 압축 기법으로는, 확률적 부호화 기법과 시간적, 공간적 압축 기법을 결합한 하이브리드 부호화 기법이 가장 효율적인 것으로 알려져 있다.

상기한 효율적인 부호화 기법중의 하나인 대부분의 하이브리드 부호화 기법은 움직임 보상 DPCM(차분 펄스 부호 변조), 2차원 DCT(이산 코사인 변환), DCT 계수의 양자화, VLC(가변장 부호화)등을 이용한다. 여기에서, 움직임보상 DPCM은 현재 프레임과 이전 프레임간의 물체의 움직임을 결정하고, 물체의 움직임에 따라 현재 프레임을 예측하여 현재 프레임과 예측치간의 차이를 나타내는 차분 신호를 만들어내는 방법이다. 이러한 방법은, 예를 들어 Staffan Ericsson의 Fixed and Adaptive Predictors for Hybrid Predictive/Transform Coding, IEEE Transactions on Communication, CON-33, NO.12(1985년, 12월), 또는 Ninomiy와 Ohtsuka의 Amotion Compensated Interframe Coding Scheme for Television Pictures, IEEE Transactions on Communtcation, COM-30, NO.1(1982년, 1월)에 개시되어 있다.

보다 상세하게는, 움직임 보상 DPCM은 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 움직임 벡터로 나타낼 수 있다.

통상적으로, 물체의 화소 변위를 추정하는 데에는 여러가지 접근방법이 있으며, 이들은 일반적으로 두개의 타입으로 분류되는데 그중 하나는 블럭 단위의 움직임 추정 방법이고 다른 하나는 화소 단위의 움직임 추정방법이다. 여기에서 본 발명에 관련되는 블럭 단위 움직임 추정에서는, 현재 프레임의 블럭을 이전 프레임의 블럭들과 비교하여 최적 정합 블럭을 결정한 다음, 이로 부터, 전송되는 현재 프레임에 대해 블럭 전체에 대한 프레임간 변위 벡터(프레임간에 블럭이 이동한 정도)가 추정된다.

이러한 블럭 전체에 대한 프레임간 변위 벡터를 이용하여 널리 사용되고 있는 방법이 3단 탐색(Three step search) 방법이다.

3단 탐색 방법은 계산량을 줄이기 위한 최적 정합 블럭 탐색 알고리즘의 일종으로서, 먼저 서로 떨어진 9개의 탐색점들 중 가장 큰 상관성을 갖는 탐색점을 구한 다음, 그 탐색점으로 이동하여 탐색 지점 간의 간격을 1/2로 줄여서 위의 과정을 반복하는 방법으로서, 전체적으로는 3단계로 이루어지는 움직임 추정 방법이다.

그러나, 이러한 종래의 3단 탐색 방법은 최초에 가장 큰 상관성을 갖는 블럭을 검출하여야 하나, 최초 블럭의 검출시에 잘못된 블럭을 검출하면, 최적 정합 블럭을 검출할 수 없다는 문제가 있었다.

본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은, 영상 압축 장치에서 3단 탐색 회로에서 최초의 정합 블럭을 두개 검출하고, 이들 각각에 대하여 탐색을 계속 수행하므로써, 정확한 정합 블럭을 검출할 수 있게 한 영상 압축 장치의 3단 탐색 회로를 제공하는데 있다.

본 발명에 따른 영상 압축 장치의 3단 탐색 회로는, 현재 프레임을 수신하여 소정 개수의 탐색 블럭들로 분할하고, 탐색 블럭들에 대한 위치 정보를 출력하는 프레임 블럭 형성부와; 프레임 블럭 형성부의 위치 정보에 대응하여 이전 프레임으로부터 9개의 탐색점을 형성하고 탐색점을 중심으로 9개의 블럭을 형성하는 탐색 영역 형성부와, 탐색 영역 형성부의 블럭들 중 탐색 블럭과 가장 근사한 화소값들로 구성된 2개의 블럭의 위치 정보를 출력하는 최적 정합 블럭 판단부를 갖는 제1단 수행회로와; 제1단 수행 회로의 두 개 블럭의 위치 정보에 대응하여 이전 프레임으로부터 9개의 탐색점을 형성하고 탐색점을 중심으로 9개의 블럭을 각각 형성하는 탐색영역 형성부와, 탐색 영역 형성부의 블럭들중 탐색 블럭과 가장 근사한 화소값들로 구성된 2개의 블럭의 위치 정보를 각각 출력하는 최적 정합 블럭 판단부를 갖는 제2단 수행 회로와; 제2단 수행 회로의 두 개 블럭의 위치 정보에 대응하여 이전 프레임으로부터 9개의 탐색점을 형성하고 탐색점을 중심으로 9개의 블럭을 각각 형성하는 탐색 영역 형성부와, 탐색 영역 형성부의 블럭들중 탐색 블럭과 가장 근사한 화소값들로 구성된 2개의 블럭의 위치 정보를 각각 출력하는 최적 정합 블럭 판단부를 갖는 제3단 수행 회로와; 제3단 수행 회로의 위치 정보에 따른 두 개 블럭과 탐색 블럭을 비교하여 가장 근사한 블럭을 최적 정합 블럭을 설정하고, 이 최적 정합 블럭에 대응하는 움직임 벡터를 출력하는 비교부를 구비한다.

이하, 본 발명의 일 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

제1도에는 본 발명을 행하는 움직임 보상 DPCM 장치의 블럭도가 도시되어 있다.

제1도를 참조하면, 연속적인 프레임들, 즉 현재 프레임과 그것의 이전 프레임 사이의 리던던시를 사용하여 상당한 양의 데이타를 압축하는데 이용되는 움직임 추정 시스템에서 사용하기 위한 움직임 추정 장치의 개략적인 블럭도가 도시되어 있다. 즉, 현재 프레임과 이전 프레임 사이에는 피사체의 변위 또는 움직임에 의해 차이가 발생된다. 그러나, 이러한 차이는 프레임내의 비교적 작은 영역에 국한될 수 있다. 그러므로, 현재 프레임의 모든 영상 데이타를 수신기(도시않됨)로 전송할 필요가 없다. 대신에, 변위정보, 즉 움직임 벡터를 전송하면 된다. 수신기는 움직임 벡터를 사용하여 이전 프레임으로 부터 현재 프레임을 재구성하며, 이전 프레임의 영상 데이타는 수신기내의 프레임 메모리에 저장되어 있다.

제1도에 도시된 바와 같이, 현재 프레임 신호(12)는 현재 프레임 블럭 형성부(10)로 제공된다. 현재 프레임 블럭 형성부(10)는 현재 프레임을 소정의 위치에서 P×Q 화소들의 크기를 갖는 탐색 블럭들로 분할한다. 여기서, P 및 Q는 2보다 큰 동일한 정수, 예를들어 4이다. 또한, 현재 프레임 블럭 형성부(10)는 탐색 블럭에 대한 위치 정보를 출력한다.

프레임 메모리(도시않됨)에 저장되어 있는 이전 프레임 신호는 1단 수행 회로(20)내의 탐색 영역 형성부(21)로 제공되며, 탐색 영역 형성부(21)는 제2도에 도시된 바와 같이 프레임 블럭 형성부(10)로부터 인가되는 위치 정보에 대응하는 9개의 탐색점(P11-P19)을 형성하고, 탐색점(P11-P19)을 중심으로 한 9개의 블럭을 형성한다.

이러한 현재 프레임 블럭 형성부(10)의 탐색 블럭 및 탐색 영역 형성부(21)의 9개 블럭들은 각각 최적 정합 블럭 판단부(22)에 인가되며, 최적 정합 블럭 판단부(22)는 탐색 블럭내의 화소값과 가장 근사한 화소값들로 구성된 탐색 영역 형성부(21)의 블럭(최적 정합 블럭)을 검출한다. 즉, 탐색 영역 형성부(21) 및 최적 정합 블럭 판단부(22)로 수행된 1단 수행 회로(20)는 3단 탐색 방법에서의 제1단계를 수행하는 것이다. 이때, 종래의 최적 정합 블럭 판단부(22)는 최적 정합 블럭을 하나만 검출하나, 본 발명에서의 최적 정합 블럭 판단부(22)는 두개 즉, 탐색 블럭과 가장 근사한 블럭 및 그 다음으로 근사한 블럭을 검출하여 해당 위치 정보를 2단 수행 회로(30)에 인가한다. 본 실시예에서는 후술하는 설명으로부터 알 수 있는 바와 같이 탐색점(P12)에 의한 블럭이 가장 근사한 블럭이고, 탐색점(P15)에 의한 블럭이 다음으로 근사한 블럭으로 가정하였다.

2단 수행 회로(30)는 도시된 바와 같이 두개의 탐색 영역 형성부(31, 32)를 구비하며, 탐색 영역 형성부(31, 32)는 1단 수행 회로(20)로 부터 인가되는 위치 정보에 대응하는 9개의 탐색점을 형성하고, 9개의 탐색점을 중심으로한 9개의 블럭을 형성한다.

예컨데, 탐색 영역 형성부(31)는 탐색점(P12)에 대응하는 탐색점(P12, P21∼P28)을 형성하는 한편, 이들 탐색점들에 의한 블럭들을 형성한다.

마찬가지로 탐색 영역 형성부(32)는 탐색점(P15)에 대응하는 탐색점(P15, Q21∼Q28)을 형성하는 한편, 이 탐색점들에 의한 블럭을 형성하는 것이다.

이러한, 탐색 영역 형성부(31, 32)의 블럭들은 최적 정합 블럭 판단부(33, 34)에 인가되며, 최적 정합 블럭 판단부(33, 34)는 탐색 영역 형성부(31, 32)의 블럭들과, 현재 프레임 블럭 형성부(10)의 탐색 블럭을 비교하여 탐색 블럭과 가장 근사한 블럭을 탐색한다. 본 실시예에서는 탐색 영역 형성부(31)의 블럭들중 탐색점(P28)에 의한 블럭이 최적 정합 블럭이며, 탐색 영역 형성부(32)의 블럭들중 탐색점(P15)에 의한 블럭이 최적 정합 블럭이 되는 것으로 하였다.

3단 수행 회로(40)는 도시된 바와 같이 두개의 탐색 영역 형성부(41, 42)를 구비하며, 탐색 영역 형성부(41, 42)는 2단 수행 회로(30)로부터 인가되는 위치 정보에 대응하는 9개의 탐색점을 형성하고, 9개의 탐색점을 중심으로한 9개의 블럭을 형성한다.

예컨데, 탐색 영역 형성부(41)는 탐색점(P28)에 대응하는 탐색점(P28, P31∼P38)을 형성하는 한편, 이들 탐색점들에 의한 블럭들을 형성한다.

마찬가지로 탐색 영역 형성부(42)는 탐색점(P15)에 대응하는 탐색점(P15, Q31∼Q38)을 형성하는 한편, 이 탐색점들에 의한 블럭을 형성하는 것이다.

이러한, 탐색 영역 형성부(41, 42)의 블럭들은 최적 정합 블럭 판단부(43, 44)에 인가되며, 최적 정합 블럭 판단부(43, 44)는 탐색 영역 형성부(41, 42)의 블럭들과, 현재 프레임 블럭 형성부(10)의 탐색 블럭을 비교하여 탐색 블럭과 가장 근사한 블럭을 탐색한다. 본 실시예에서는 탐색 영역 형성부(41)의 블럭들중 탐색점(P37)에 의한 블럭이 최적 정합 블럭이며, 탐색 영역 형성부(42)의 블럭들중 탐색점(Q33)에 의한 블럭이 최적 정합 블럭이 되는 것으로 하였다.

이러한 최적 정합 블럭 판단부(43, 44)의 판단에 의한 최적 정합 블럭들은 도시된 바와 같이 비교부(51)에 인가되며, 비교부(51)는 이들 최적 정합 블럭들을 현재 프레임 형성부(10)의 탐색 블럭과 비교하여 이들중 탐색 블럭과 가장 유사한 것을 최적 정합 블럭으로 최종 판단하고, 이 최적 정합 블럭의 벡터값 즉, 움직임 벡터값을 출력하는 것이다.

즉, 본 발명은 3단 탐색 방법의 제1단계에서 최적 정합 블럭을 2개 선택하고, 선택된 블럭에 대하여 제2단 및 제3단을 순차적으로 행함에 따라 검출된 정합 블럭 두개를 최종적으로 재 비교하므로써 제1단계의 판단에 의한 오차값을 줄일 수 있게 되어 정확한 움직임 벡터를 검출할 수 있다는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 영상 압축 장치의 3단 추정 회로로서, 현재 프레임을 수신하여 소정 개수의 탐색 블럭들로 분할하고, 탐색 블럭들에 대한 위치 정보를 출력하는 현재 프레임 블럭 형성부(10)와; 상기 현재 프레임 블럭 형성부(10)의 위치 정보에 대응하여 이전 프레임으로 부터 9개의 탐색점을 형성하고 탐색점을 중심으로 9개의 블럭을 형성하는 탐색 영역 형성부(21)와, 상기 탐색 영역 형성부(21)의 블럭들 중 상기 탐색 블럭과 가장 근사한 화소값들로 구성된 2개의 블럭의 위치 정보를 출력하는 최적 정합 블럭 판단부(22)를 갖는 제1단 수행 회로(20)와; 상기 제1단 수행 회로(20)의 두 개 블럭의 위치 정보에 대응하여 이전 프레임으로부터 9개의 탐색점을 형성하고 탐색점을 중심으로 9개의 블럭을 각각 형성하는 탐색 영역 형성부(31, 32)와, 상기 탐색 영역 형성부(31, 32)의 블럭들중 상기 탐색 블럭과 가장 근사한 화소값들로 구성된 2개 블럭의 위치 정보를 각각 출력하는 최적 정합 블럭 판단부(33, 34)를 갖는 제2단 수행 회로(30)와; 상기 제2단 수행 회로(30)의 두 개 블럭의 위치 정보에 대응하여 이전 프레임으로부터 9개의 탐색점을 형성하고 탐색점을 중심으로 9개의 블럭을 각각 형성하는 탐색 영역 형성부(41, 42)와, 상기 탐색 영역 형성부(41, 42)의 블럭들중 상기 탐색 블럭과 가장 근사한 화소값들로 구성된 2개의 블럭의 위치 정보를 각각 출력하는 최적 정합 블럭 판단부(43, 44)를 갖는 제3단 수행 회로(40)와; 상기 제3단 수행 회로(40)의 위치 정보에 따른 두 개 블럭과 상기 탐색 블럭을 비교하여 가장 근사한 블럭을 최적 정합 블럭으로 설정하고, 이 최적 정합 블럭에 대응하는 움직임 벡터를 출력하는 비교부(51)를 구비하는 영상 압축 장치의 3단 탐색 회로.