KR100223647B1

KR100223647B1 - 동영상 압축/복원시스템에서의 효과적인 움직임추정/보상방법및시스템

Info

Publication number: KR100223647B1
Application number: KR1019950055762A
Authority: KR
Inventors: 박동식
Original assignee: 윤종용; 삼성전자주식회사
Priority date: 1995-12-23
Filing date: 1995-12-23
Publication date: 1999-10-15
Also published as: KR970057959A

Abstract

동영상 압축/복원 방법에 있어서, 입력영상신호를 궤환하는 신호와 합성하여 영상 압축/복원에 있어 서브밴드 코딩을 위해 웨이브렛 변환을 하며, 상기 웨이블렛변환 결과를 양자화하고, 상기 양자화된 출력으로 부터 불확정된 정보량을 코딩하여 출력하며, 상기 양자화된 출력을 역양자화하여 역웨이브렛으로 변환하고, 소정 분리하여 동영상 추정값과 합성한후 수직, 수평의 각각 저역(LL)과, 수직, 수평의 각각 저, 고역(LH)과, 수직, 수평 각각 고, 저역(HL)을 필터링하며, 상기 필터링된 각 출력과 상기 입력 동영상 신호를 입력하여 동영상 추정/보상하여 상기 엔트로피 코더에서 코딩된 출력에 반영하여 다중화하여 출력토록 구성됨을 특징으로 하는 방법.

Description

동영상 압축/복원시스템에서의 효과적인 움직임 추정/보상방법및시스템

제1도는 종래의 회로도

제2도는 종래의 블럭분할 예시도

제3도는 본 발명에 따른 회로도

제4도는 제3도의 웨이브렛변환기(201)의 구체회로도

제5도는 제3도의 역웨이브렛변환기(203)의 구체회로도

제6도는 제4도에 의한 분할예시도

제7도는 제4도의 변환예시도

제8도는 제1도의 예를 확대한 예시도

제9도는 제4도의 2차 변환예시도

본 발명은 동영상 압축/복원시스템에 있어서 움직임 보상방법에 관한 것으로, 특히 웨이브렛계수(Wavelet coefficients)들의 성질을 이용하여 블럭의 크기를 플렉시블하게 정하되, 제일 낮은 소정갯수의 주파수 밴드만을 이용하여 동영상을 추정/보상하는 방법및시스템에 관한 것이다.

종래 동영상을 압축/복원시 사용되는 기술로 블럭 DCT처리방법이 많이 사용된다. 상기 블럭 DCT처리방법에 의한 구성은 제1도와 같이 나타낼 수 있다. 제1도에 도시하고 있는 방법은 동화상을 추정/보상시 MPEG-1, 2와 H.261으로서 고정된크기(16x16, l6x8)의 블럭을 이용하여 움직임 벡터를 예측하는 방법이다.

블럭-DCT처리방법은 제2도와 같이 앞/뒤 프레임과 현재 프레임사이의 모션 벡터를 주어진 i, j번째 블럭끼리 비교하여[이때 기준은 주로 MSE(Mean Square Error)] 찾는다. MPEG와 H.26l에서는 프레임오더링(frame ordering)은 서로 다르지만 제1도예처럼 고정된 크기의 블럭 대 블럭단위로 모션벡터를 찾는다.

그러나 이 방법은 국부적인 동화상 추정/보상에 관해서 성능이 좋은 것으로 알려져 있으나 글로벌 추정/보상 및 처리시간을 줄일 수 없는 문제점이 있다.

따라서 본 발명의 목적은 블럭-DCT방법 대신 웨이브렛 전송방법으로 웨이브렛 계수들의 성질을 이용하여 블럭크기의 결정을 플렉시블하게 정함과 동시에 제일 낮은 4개의 주파수 밴드만을 이용하여 계산시간을 줄임과 동시에 글로벌 동영상의 추정/보상효과를 증가시킬 수 있는 방법및시스템을 제공함에 있다.

이하 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

제3도는 본 발명에 따른 회로도로서, 입력영상신호를 궤환하는 신호와 합성하는 제1합성기(101)와, 상기 제1합성기(101)의 출력을 영상 압축/복원에 있어 서브밴드코딩을 위해 웨이브렛 변환을 하는 웨이브렛 변환기(201)와, 상기 웨이브렛변환기(201)의 출력을 레이트율에 따라 양자화하는 양자화기(105)와, 상기 양자화기(105)에서 양자화된 출력으로 부터 불확정된 정보량을 코딩하는 엔트로피코더(107)와, 상기 양자화기(105)의 출력을 역양자화하는 역양자화기(115)와, 상기 역양자화기(115)의 출력을 역웨이브렛으로 변환하는 역웨이브렛변환기(203)와, 상기 역웨이브렛변환기(203)에서 출력되는 값으로 부터 소정 분리하여 동영상 추정값과 합성하는 제2-제4합성기(205-209)와, 상기 제2합성기(205)의 출력을 수직, 수평의 각각 저역(LL)에서 필터링하는 제1필터(2l1)와, 상기 제3합성기(207)의 출력을 수직, 수평의 각각 저, 고역(LH)에서 필터링하는 제2필터(213)와, 상기 제4합성기(209)의 출력을 수직, 수평 각각 고, 저역(HL)에서 필터링하는 제3필터(215)와, 상기 제1-3필터(211, 213, 215)의 출력과 입력 동영상 신호를 입력하여 동영상신호를 추정 및 보상하는 동영상 추정/보상부(125)와, 상기 엔트로피 코더(107)의 출력을 상기 동영상 추정/보상부(125)의 출력에 의해 다중화하는 멀티플렉서(109)와, 상기 멀티플렉서(109)의 출력을 완충하는 출력버퍼(111)와, 상기 출력버퍼(111)의 출력으로 부터 상기 양자화기(105)의 양자화에 따른 레이트 제어신호를 발생하는 레이트 제어부(113)으로 구성된다.

따라서 본 발명의 구체적인 일실시예를 제3도를 참조하여 상세히 설명하면, 영상입력단(IV)으로 영상이 입력되면 제1합성기(101)와 동영상 추정/보상부(125)로 입력된다. 상기 제1합성기(101)는 입력영상과 동영상 추정/보상부(125)에서 추정된 보상값과 합하여 웨이브렛변환기(201)에 입력된다. 상기 웨이브렛변환기(201)는 제4도와 같이 구성되어진다. 입력단(In)의 입력신호를 저역통과필터(L)(401)와 고역통과필터(H)(402)에서 분리한 후 데시메이션(403, 404)에서 언더샘플링하여 축소한다. 상기 저역측 데시메이션(403)의 출력을 다시 고역 및 저 역필터(405, 412)에서 분리한후 데시메이션(408, 409)에서 언더샘플링하여 축소한다. 즉, 제6도와 같이 분리되며, LL영역에 대부분의 에너지가 모여있고 LH와 HL영역에 수직, 수평성분이 많이 있으면 HH영역에 대각성 성분이 있다. 한편, 고역측(H) 데시메이션(404)에서 언더샘플링하여 1차로 축소한후, 고역, 저역통과 필터(406, 407)에서 필터링한다(HL, HH). 상기 고역, 저역통과필터(406, 407)의 출력은 데시메이션(410, 41l)에서 언더샘플링(under sampling)하여 축소한다. 그리고 상기 웨이브렛변환기(201)의 출력을 양자화기(103)에서 양자화하여 엔트로 피코더(107)에서 코딩한다. 상기 양자화기(105)의 출력을 역양자화기(115)에서 역양자화하여 역웨이브렛변환기(203)에서 역웨이브렛으로 변환시킨다.

상기 역 웨이브렛변환기(203)는 제5도와 같이 구성되어지는 것으로 수직, 수평 저, 고역필터링된 출력(LL, LH, HL, HH)은 인터폴레이션(501-504)에서 오버샘플링(0ver sampling)하여 확대한 후 역고, 저역통과필터(505-508)에서 역필터링한다. 이를 인터폴레이션(509, 510)에서 오버샘플링하여 역저, 고역통과필터(511, 512)에서 역필터링한다. 따라서 상기 역웨이브렛변환기(203)의 출력은 제2-4합성기(205, 207, 209)에 입력되며 이는 필터(211, 213, 215)에서 필터링된다. 상기 웨이브렛변환기(201)의 변환에는 수직, 수평성분에 따라 제7도와 같이 변환되며, MPEG에서 16x16의 사각 크기의 블럭 대신 제8도와 가티 수평, 수직성분에 따라 블럭크기를 직사각형으로 설정한다. 또한 대각선 성분을 갖는 영역에 대해서는 다른 영역보다 블럭크기를 크게 잡아서 계산시기 및 압축율에서 효과를 볼 수 있다. LL영역을 대부분의 에너지를 포함하고 있기 때문에 좋은 운동추정이 요구된다. LH영역은 수직성분의 데이타들이 있게 되므로 운동추정이 필요한 블럭을 세로축으로 양호하게 되고 가로축으로 거칠게 잡혀있다. 동시에 HL영역을 수평성분의 데이타들이 있게 되므로 블럭을 가로축으로 양호하게 세로축으로 거칠게 잡혀있다. 또한 제9도와 같이 웨이브렛변환을 2회이상 했을때 웨이브렛데이타가 존재하게 되는데, 이때 LLL, LLH, LHL 그리고 LHH 영역에서만 동영상/추정 보상부(l25)에서 동작추정을 하여 고주파 영역은 이들의 데이타를 그대로 사용한다. 예를들어, HLH영역에서의 동영상추정/보상부(125)에서 운동벡터들은 LLH 영역에서 검색된 운동벡터들을 이용하고, HHH영 역의 동영상추정/보상부(125)에서 운동벡터는 LHH영역에서 검출된 운동벡터를 이용한다. 그리고 상기 엔트로피 코더(107)의 출력은 상기 동영상 추정/보상부(125)의 출력에 의해 멀티플렉서(109)에서 다중화되어 출력버퍼(111)를 통해 출력되며 레이트제어부(113)에 제공되어 양자화기(105)의 양자와 레이트를 제공토록 되어 있다.

상술한 바와같이 블럭-DCT대신 웨이브렛변환을 이용하며 따라서 웨이브렛 계수들의 성질을 이용하여 블럭크기의 결정을 플렉시블하게 정함과 동시에 제일 낮은 4개의 주파수 대역만을 이용해 동작추정보상을 하여 계산시간을 줄임과 동시에 범용 동작 추정/보상효과를 증가시킬 수 있는 이점이 있다.

Claims

동영상 압축/복원 시스템에 있어서, 상기 동영상 압축/복원시스템으로 입력되는 영상신호를 궤환하는 신호와 합성하는 제1합성기(101)와, 상기 제1합성기(101)의 출력을 영상 압축/복원에 있어 서브밴드코딩을 위해 웨이브렛 변환을 하는 웨이브렛 변환기(201)와, 상기 웨이브렛변환기(201)의 출력을 레이트율에 따라 양자화하는 양자화기(105)와, 상기 양자화기(105)에서 양자화된 출력으로부터 불확정된 정보량을 코딩하는 엔트로피코더(107)와, 상기 양자화기(105)의 출력을 역양자화하는 역양자화기(115)와, 상기 역양자화기(115)의 출력을 역웨이브렛으로 변환하는 역웨이브렛변환기(203 ) 와, 상기 역웨이브렛변환기(203)에서 출력되는 값으로 부터 소정 분리하여 동영상 추정값과 합성하는 제2-제4합성기(205, 207, 209)와, 상기 제2합성기(205)의 출력을 수직, 수평의 각각 저역(LL)에서 필터링하는 제1필터(211)와, 상기 제3합성기(207)의 출력을 수직, 수평의 각각 저, 고역(LH)에서 필터링하는 제2필터(213)와, 상기 제4합성기(209)의 출력을 수직, 수평 각각 고, 저역(HL)에서 필터링하는 제3필터(215)와, 상기 제1-3필터(211, 213, 215)의 출력과 입력 동영상 신호를 입력하여 동영상신호를 추정 및 보상하는 동영상 추정/보상부(125)와, 상기 엔트로피 코더(107)의 출력을 상기 동영상 추정/보상부(125)의 출력에 의해 다중화하는 멀티플렉서(109)와, 상기 멀티플렉서(109)의 출력을 완충하는 출력버퍼(111)와, 상기 출력버퍼(111)의 출력으로 부터 상기 양자화기(105)의 양자화에 따른 레이트 제어신호를 발생하는 레이트 제어부(113)으로 구성됨을 특징으로 하는 시스템.
동영상 압축/복원 방법에 있어서, 입력영상신호를 궤환하는 신호와 합성하여 영상 압축/복원에 있어 서브 밴드코딩을 위해 웨이브렛 변환을 하며, 상기 웨이블렛변환된 결과를 양자화하고, 상기 양자화된 출력으로 부터 불확정된 정보량을 코딩하여 출력하며, 상기 양자화된 출력을 역양자화하여 역웨이브렛으로 변환하고, 소정 분리하여 동영상 추정값과 합성한후 수직, 수평의 각각 저역(HL)과, 수직, 수평의 각각 저, 고역(LH)과, 수직, 수평 각각 고, 저역(LL)을 필터링하며, 상기 필터링된 각출력과 상기 입력 동영상 신호를 입력하여 동영상 추정/보상하여 상기 엔트로피 코더에서 코딩된 출력에 반영하여 다중화하여 출력토록 구성됨을 특징으로 하는 방법.
제2항에 있어서, 상기 동영상추정에 있어 블럭사이즈를 주파수대역에 따라 다르게 설정토록 구성됨을 특징으로 하는 방법.
제2항에 있어서, 저역필터링에서 필터링된 운동벡터는 고역에 적용되도록 구성됨을 특징으로 하는 방법.