KR100220583B1

KR100220583B1 - 적응적 부호화기를 갖는 영상 부호화기

Info

Publication number: KR100220583B1
Application number: KR1019960016410A
Authority: KR
Inventors: 임종태
Original assignee: 전주범; 대우전자주식회사
Priority date: 1996-05-16
Filing date: 1996-05-16
Publication date: 1999-09-15
Also published as: KR970078650A

Abstract

본 발명은, 물체 영역 및 배경 영역을 각각 분리하여 부호화하는 영상 부호화기에 있어서 배경 영역의 전송 비트수를 줄여 상대적으로 물체 영역의 비트 전송 영역을 늘릴 수 있도록 구현한 영상 부호화기를 제공한다. 이를 위하여 본 발명에 따른 장치는, 현재 프레임에 상당하는 윤곽선 신호에 포함되어 있는 윤곽선 데이터를 부호화하고, 부호화된 윤곽선 데이터를 복호화하여 재구성된 윤곽선과 윤곽선 신호에 포함되어 있는 물체 추출 데이터에 기인하여 현재 프레임의 마스킹 정보를 생성하는 윤곽선 정보 처리부(100), 윤곽선 정보 처리부(100)로부터 제공되는 마스킹 정보에 기인하여 현재 프레임의 물체 영역과 배경 영역을 분리하고, 분리된 물체 영역과 배경 영역을 소정 블록단위로 각각 분할하여 출력하는 물체 및 배경 분리부(200), 물체 및 배경 분리부(200)로부터 소정 블록단위로 전송되는 물체 영역의 데이터를 부호화하는 제1 부호화부(300), 물체 및 배경 분리부(200)로부터 소정 블록 단위로 전송되는 배경 영역에 대해 대역 제한 처리를 하여 전송하는 대역제한 처리부(400), 대역제한 처리부(400)로부터 출력되는 배경 영역 데이터를 부호화하는 제2 부호화부(500), 윤곽선 정보 처리부(100)로부터 전송되는 부호화된 윤곽선 데이터 및 물체 추출 데이터와 제1 및 제2 부호화부(300,500)로부터 각각 전송되는 부호화된 데이터를 순차적으로 출력하는 멀티플렉서(600)로 구성된다. 따라서, 배경 영역의 전송 비트를 줄인만큼 물체 영역의 부호화된 비트의 전송 영역을 더 할애할 수 있다.

Description

적응적 부호화기능을 갖는 영상 부호화기

제1도는 본 발명에 따른 적응적 부호화기능을 갖는 영상 부호기의 블록도.

제2도는 제1도에 도시된 제1 부호화부 또는 제2 부호화부의 상세한 블록도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100 : 윤곽선 정보 처리부 200 : 물체 및 배경 분리부

210 : 감산기 220 : DCT

230 : 양자화기 240 : 엔트로피 부호화기

250 : 전송버퍼 260 : 역양자화기

270 : 역DCT 280 : 가산기

290 : 움직임 예측기 300 : 제1 부호화부

400 : 대역 제한부 500 : 제2 부호화부

600 : 멀티 플렉서

본 발명은 물체 및 배경으로 구성된 프레임에 대한 적응적 부호화기능을 갖는 영상 부호화기에 관한 것으로, 특히, 프레임내의 물체 영역과 배경 영역을 분리하여 그 영역별 특성에 따라 차별적으로 부호화하는 영상 부호화기에 관한 것이다.

잘 알려진 바와 같이, 영상전화, 고선명 텔레비젼 또는 영상회의 시스템과 같은 디지털 영상 처리 시스템에 있어서, 비디오 프레임(이미지)의 각 라인이 화소라 지칭되는 일련의 디지털 데이터를 포함하기 때문에 각 영상(비디오) 프레임을 규정하는데는 상당량의 디지털 데이터가 필요하다. 그러나, 통상의 전송채널의 유효 주파수 대역은 제한되어 있기 때문에, 상술한 바와 같이 상당량의 디지털 데이터를 전송하기 위해서는 데이터를 압축하기 위한 부호화 기술이 필수적이다.

물체별 분석-합성 부호화방식은 영상전화 또는 영상회의 시스템과 같은 저전송 영상신호 부호화 시스템에서 이용되는 영상 부호화 방법중 하나이다. 이러한 물체별 분석-합성 부호화 방법에 따르면, 움직임 물체들을 갖는 입력 영상신호는 물체에 따라 분할되며, 각 물체의 움직임, 윤곽 및 화소 데이터를 규정하는 3가지의 파라미터는 그 특성상 각기 상이한 부호화 경로를 통해 처리된다.

이 때, 물체내의 영상 데이터 또는 화소들을 처리하는데 있어서, 물체별 분석-합성 부호화 기법에서는 영상 데이터에 포함된 공간적 리던던시(redundancy)만을 제거하는 변환 부호화 기법이 주로 이용된다. 영상 데이터 압축을 위해 가장 흔히 사용되는 변환 부호화 기법들중의 하나는 블록 단위로 이루어지는 DCT(이산 코사인 변환)기법으로서, 이 기법은 한 블록의 디지털 영상 데이터, 예를 들면, 8×8 화소로 구성된 블록을 한 세트의 변환계수 데이터로 변환하는 것이다.

이와 같이 DCT 변환된 계수는 블록단위로 양자화가 이루어지는데, 기존에는 해당 블록이 물체 영역에 해당되는 지 배경 영역에 해당되는 지에 관계없이 주어진 압출율에 근거하여 모두 동일한 양자화 스텝 사이즈(또는 양자화 스텝정보)로 양자화가 수행되었다.

그러나, 인간의 시각은 물체 영역의 이동에 민감하다. 따라서, 상술한 바와 같이 시각적으로 민감하지 않은 배경 영역을 물체 영역과 동일한 양자화 스텝정보로 양자화하는 것은, 상술한 바와 같이 전송채널의 유효 주파수 대역이 제한된 경우에, 전체 화질의 저하를 초래할 수 있다.

본 발명은 상술한 문제 발생을 방지하기 위하여 안출한 것으로, 물체 영역과 배경 영역을 분리하여 부호화시, 배경 영상의 전송 비트수를 줄여 상대적으로 물체 영역의 부호화 정보 전송 영역을 늘릴 수 있도록 구현한 적응적 부호화기능을 갖는 영상 부호화기를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 영상 부호화기는, 인가되는 현재 프레임에 대해 물체 영역 및 배경 영역을 각각 분리하여 부호화하는 영상 부호화기에 있어서, 현재 프레임에 상응하는 윤곽선 신호에 포함되어 있는 윤곽선 데이터를 부호화하고, 부호화된 윤곽선 데이터를 복호화하여 재구성된 물체 영역에 대한 윤곽선과 윤곽선 신호에 포함되어 있는 물체 추출 데이터에 기인하여 현재 프레임에 대한 마스킹 정보를 생성하는 윤곽선 정보 처리부; 윤곽선 정보 처리부로부터의 제공되는 마스킹 정보에 기인하여 현재 프레임의 물체 영역과 배경 영역을 분리하고, 분리된 물체 영역과 배경 영역을 소정 블록단위로 각각 분할하여 출력하는 물체 및 배경 분리부; 물체 및 배경 분리부로부터 소정 블록단위로 전송되는 물체 영역의 데이터를 압축 부호화하여 출력하는 제1 부호화부; 물체 및 배경 분리부로부터 소정 블록 단위로 전송되는 배경 영역의 데이터에 대해 통과 대역을 제한하여 전송하는 대역제한 처리부; 대역제한 처리부로부터 대역이 제한되어 전송된 배경 영역의 데이터를 압축 부호화하여 출력하는 제2 부호화부; 윤곽선 정보 처리부로부터 출력되는 부호화된 윤곽선 데이터와 물체 추출 데이터 및 제1 부호화부 및 제2 부호화부로부터 각각 출력되는 부호화된 데이터를 순차적으로 선택하여 출력하는 멀티 플렉서를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세하게 설명한다.

제1도는 본 발명에 따른 적응적 부호화기능을 갖는 영상 부호화기의 블록도로서, 윤곽선 정보 처리부(100), 물체 및 배경 분리부(200), 제1 부호화부(300), 대역제한 처리부(400), 제2 부호화부(500) 및 멀티 플렉서(600)로 구성된다.

윤곽선 정보 처리부(100)는 물체(Object) 및 배경(Background) 영역으로 이루어진 현재 프레임에 상응하는 윤곽선 정보가 인가되면, 부호화하여 멀티 플렉서(600)로 전송함과 동시에 부호화된 윤곽선 정보를 복호화하고, 복호화된 윤곽선 정보를 근거로 물체 및 배경 영역을 분리할 수 있는 마스킹(Masking) 정보를 생성하여 물체 및 배경 분리부(200)로 전송하도록 구성된다.

물체 및 배경 분리부(200)는 윤곽선 정보 처리부(100)로부터 제공되는 마스킹 정보에 의해 인가되는 현재 프레임의 물체 영역과 배경 영역을 분리하고, 분리된 물체 영역은 소정 블록단위로 분할하여 제1 부호화부(300)로 전송하고, 분리된 배경 영역은 소정 블록단위로 분할하여 대역 제한처리부(400)로 전송하도록 구성된다.

제1 부호화부(300)는 물체 및 배경 분리부(200)로부터 소정 블록단위로 전송되는 물체 영역의 데이터를 압축 부호화하여 멀티 플렉서(600)로 전송하도록 구성된다. 대역제한 처리부(400)는 물체 및 배경 분리부(200)로부터 소정 블록단위로 전송되는 배경 영역의 데이터에 실려 있는 고주파 성분을 소정의 차단주파수에 의해 제거한 뒤, 제2 부호화부(500)로 전송하도록 구성된다.

제2 부호화부(500)는 대역제한 처리부(400)로부터 전송된 고주파 성분이 제거된 배경 영역의 데이터를 압축 부호화하여 멀티 플렉서(600)로 전송하도록 구성된다. 멀티 플렉서(600)는 윤곽선 정보 처리부(100)로부터 전송되는 부호화된 윤곽선 신호와 제1 부호화부(300) 및 제2 부호화부(500)로부터 각각 전송되는 부호화된 데이터를 미도시된 복호기로 순차적으로 출력하도록 구성된다.

제2도는 제1도에 도시된 제1 부호화부(300) 또는 제2 부호화부(500)의 상세 블록도로서, 감산기(210), DCT(220), 양자화기(230), 엔트로피 부호화기(240), 전송 버퍼(250), 역양자화기(260), 역DCT(270), 가산기(280) 및 움직임 예측기(290)로 구성된다.

감산기(210)는 현재 프레임의 물체 영역(또는 배경 영역)에 해당되는 소정 블록과 움직임 예측기(290)로부터 제공되는 이전 프레임의 물체 영역(또는 배경 영역)에 해당되는 소정 블록간의 차분신호를 구하여 DCT(220)로 제공하도록 구성된다. DCT(220)는 감산기(210)로부터 전송되는 차분신호를 코사인 함수를 이용하여 DCT 계수로 변환한 후, 양자화기(230)로 전송하도록 구성된다.

양자화기(230)는 전송버퍼(250)로부터 제공되는 양자화 스텝정보에 기초하여 DCT(220)로부터 전송되는 DCT 변환계수를 양자화하여 엔트로피 부호화기(240)와 역양자화기(260)로 각각 전송하도록 구성된다. 엔트로피 부호화기(240)는 양자화기(230)로부터 전송되는 양자화된 데이터를 가변길이 부호화하여 전송버퍼(250)로 전송하도록 구성되고, 전송버퍼(250)는 엔트로피 부호화기(240)로부터의 전송되는 가변길이 부호화된 데이터를 멀티 플렉서(600)로 출력함과 더불어 가변길이 부호화된 데이터의 전송상태에 따라 현재의 양자화 스텝정보(Qp)를 검출하여 양자화기(230)로 전송하도록 구성된다.

역양자화기(260) 및 역DCT(270)는 양자화기(230)로부터 전송되는 양자화된 데이터를 역양자화 및 역DCT 한 후, 가산기(280)로 전송하도록 구성되고, 가산기(280)는 역 DCT 된 데이터와 움직임 예측기(290)로부터 제공되는 이전 프레임에서의 예측된 데이터를 가산하여 움직임 예측기(290)로 제공하도록 구성된다.

움직임 예측기(290)는 현재 인가되는 소정 블록의 물체 영역(또는 배경 영역)과 가산기(280)로부터 제공되는 데이터를 이용하여 움직임을 예측하고, 에측된 소정 블록의 데이터를 가산기(280) 및 감산기(210)로 각각 제공하도록 구성된다.

이와 같이 구성된 장치는 다음과 같이 동작된다.

즉, 물체 및 배경 영역으로 구성된 현재 프레임이 물체 및 배경 분리부(200)로 인가될 때, 상당하는 윤곽선 신호가 윤곽선 정보 처리부(100)로 인가된다. 인가되는 윤곽선 신호는 현재 프레임내의 물체의 윤곽선을 구성하는 윤곽선 화소의 위치를 나타내는 윤곽선 데이터와 현재 프레임내의 물체와 배경을 구별할 수 있는 정보를 갖는 물체 추출 데이터로 이루어진다.

이러한 윤곽선 신호가 인가되면, 윤곽선 정보 처리부(100)는 체인(Chain) 부호화 기법 또는 다각형 근사화 기법과 같은 종래의 윤곽선 부호화 기법을 이용하여 윤곽선 데이터를 부호화한다. 그리고, 부호화된 윤곽선 데이터와 상술한 물체 추출 데이터를 라인(10)을 통해 멀티 플렉서(600)로 전송함과 동시에 부호화된 윤곽선 데이터를 복호화하고, 복호화된 윤곽선 데이터에 기인하여 현재 프레임내의 물체에 대한 윤곽선을 재구성한다. 그리고 재구성된 윤곽선과 상술한 물체 추출 데이터에 기인하여 현재 프레임에 대한 마스킹 정보를 생성한다. 마스킹 정보는 현재 프레임내에 포함된 재정의된 물체 화소 및 재정의된 배경 화소를 구별할 수 있는 정보이다. 재정의된 물체 화소와 배경 화소는 예를 들어 물체 화소를 '0'으로 표현하면, 배경 화소는 '1'로 표현되는 관계를 갖는다. 생성된 마스킹 정보는 라인(12)를 통해 물체 및 배경 분리부(200)로 제공된다.

물체 및 배경 분리부(200)는 윤곽선 정보 처리부(100)로부터 제공되는 마스킹 정보에 기인하여 라인(8)을 통해 입력되는 현재 프레임을 물체 영역과 배경 영역으로 각각 분리하고, 분리된 물체 영역과 배경 영역을 부호화를 위한 소정 블록단위로 각각 분할하여 순차적으로 출력한다. 출력된 소정 블록단위의 물체 영역은 라인(14)을 통해 제1 부호화부(300)로 전송되고, 배경 영역은 라인(16)을 통해 대역제한 처리부(400)로 전송된다.

대역제한 처리부(400)는 로우패스필터(Low Pass Filter)와 같은 수단으로 구성되어 라인(16)을 통해 인가되는 소정 블록단위의 배경 영역에 포함되어 있는 고주파성분을 제거하고, 제2 부호화부(500)로 전송한다.

제1 부호화부(300) 및 제2 부호화부(500)는 제2도에 도시된 바와 같이 구성되어 소정 블록단위로 인가되는 물체 영역에 관련된 데이터와 배경 영역에 관련된 데이터를 각각 부호화한다.

즉, 감산기(210)는 현재 프레임의 물체 영역(또는 배경 영역)에 해당되는 소정 블록단위의 데이터가 인가되면, 움직임 예측에 의해 얻어진 이전 프레임의 상응하는 소정 블록단위의 물체 영역(또는 배경 영역)과의 차분신호를 구한다. 구해진 차분신호는 DCT(220)로 전송되어 이상여현변환계수로 변환된 후, 양자화기(230)로 전송된다.

양자화기(230)에서는 전송버퍼(250)로부터 제공되는 현재 전송률에 따라 결정된 양자화 스텝(Qp)에 의해 인가된 DCT 계수를 양자화하고, 양자화된 데이터를 엔트로피 부호화기(240)와 역양자화기(260)로 각각 제공한다. 엔트로피 부호화기(240)는 양자화기(230)로부터 제공되는 양자화된 데이터를 가변길이 부호화하고, 가변길이 부호화된 데이터를 전송버퍼(250)를 거쳐 멀티 플렉서(600)로 전송된다.

역양자화기(260)와 역DCT(270)는 인가되는 양자화된 데이터를 복호화한 뒤 가산기(280)로 전송하고, 가산기(280) 및 움직임 예측기(290)는 복호화되어 인가되는 데이터를 다음 프레임에 대한 움직임 예측시 이용될 수 있도록 처리한다.

멀티 플렉서(600)는 윤곽선 정보 처리부(100)로부터 전송되는 부호화된 윤곽선 신호와 제1 부호화부(300)로부터 전송되는 부호화된 물체 영역에 대한 데이터 및 제2 부호화부(500)로부터 전송되는 부호화된 배경 영역에 대한 데이터를 순차적으로 미도시된 복호기로 출력한다.

상술한 바와 같이, 본 발명은, 물체 영역과 배경 영역을 분리하여 부호화하는데 있어서 배경 영역의 경우에 부호화하기 전에 저역통과 필터링을 거쳐 고주파 성분을 제거한 뒤, 부호화하도록 하여 배경 영역에 대한 부호화 전송 비트를 줄임으로써, 한정된 전송률로 데이터를 전송하는 환경에서 상대적으로 물체 영역에 대한 부호화된 비트의 전송 영역을 줄어든 비트 수만큼 더 할애할 수 있어 저전송 시스템에서 물체 영역에 대한 화질을 개선할 수 있다.

Claims

인가되는 현재 프레임에 대해 물체 영역 및 배경 영역을 각각 분리하여 부호화하는 영상 부호화기에 있어서, 상기 현재 프레임에 상응하는 윤곽선 신호에 포함되어 있는 윤곽선 데이터를 부호화하고, 부호화된 윤곽선 데이터를 복호화하여 재구성된 상기 물체 영역에 대한 윤곽선과 상기 윤곽선 신호에 포함되어 있는 물체 추출 데이터에 기인하여 상기 현재 프레임에 대한 마스킹 정보를 생성하는 윤곽선 정보 처리부(100); 상기 윤곽선 정보 처리부(100)로부터의 제공되는 마스킹 정보에 기인하여 상기 현재 프레임의 물체 영역과 배경 영역을 분리하고, 분리된 물체 영역과 배경 영역을 소정 블록단위로 각각 분할하여 출력하는 물체 및 배경 분리부(200); 상기 물체 및 배경 분리부(200)로부터 소정 블록단위로 전송되는 물체 영역의 데이터를 압축 부호화하여 출력하는 제1 부호화부(300); 상기 물체 및 배경 분리부(200)로부터 소정 블록단위로 전송되는 배경 영역의 데이터에 대해 통과 대역을 제한하여 전송하는 대역제한 처리부(400); 상기 대역제한 처리부(400)로부터 대역이 제한되어 전송된 배경 영역의 데이터를 압축 부호화하여 출력하는 제2 부호화부(500); 상기 윤곽선 정보 처리부(100)로부터 상기 출력되는 부호화된 윤곽선 데이터와 물체 추출 데이터 및 제1 부호화부(300) 및 제2 부호화부(500)로부터 각각 출력되는 부호화된 데이터를 순차적으로 선택하여 출력하는 멀티 플렉서(600)를 포함하는 것을 특징으로 하는 적응적 부호화기능을 갖는 영상 부호화기.
제1항에 있어서, 상기 대역제한 처리부(400)는, 상기 배경 영역의 데이터에 포함되어 있는 고주파 성분을 제거할 수 있도록 로우패스필터링 수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 적응적 부호화기능을 갖는 영상 부호화기.