KR100229544B1

KR100229544B1 - 움직임 추정기법을 이용한 윤곽선 부호화 장치

Info

Publication number: KR100229544B1
Application number: KR1019970013367A
Authority: KR
Inventors: 김진헌
Original assignee: 전주범; 대우전자주식회사
Priority date: 1997-04-11
Filing date: 1997-04-11
Publication date: 1999-11-15
Also published as: DE69738016T2; DE69738016D1; JPH10290466A; CN1147156C; EP0871331B1; CN1196642A; EP0871331A2; US5929917A; EP0871331A3; JP3924048B2; KR19980076589A

Abstract

본 발명은 다수개의 윤곽선을 포함하는 이전 및 현재 프레임을 갖는 영상 신호를 상기 현재 프레임 내의 각각의 윤곽선과 이전 프레임 내의 윤곽선을 비교하여 간 윤곽선 부호화(inter contour coding)하는 장치로서, 각각의 현재 윤곽선과 이전 프레임 내의 모든 이전 윤곽선을 각각 매칭시켜 최적의 이전 윤곽선을 검출하고, 매칭된 영역과 비매칭된 영역을 결정하는 버텍스(vertex) 정보를 이용하여 상기 현재 윤곽선을 간 윤곽선 부호화하여 전송함으로써, 전송될 데이타의 양을 감소시킨 윤곽선 부호화 장치이다.

Description

움직임 추정기법을 이용한 윤곽선 부호화 장치

본 발명은 영상신호로 표현된 대상물의 윤곽선 정보(contour information)를 부호화하기 위한 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 현재 윤곽선과 이전 윤곽선 간의 시간적 중복성(temporal redundancy)을 줄여주기 위하여 현재 윤곽선 이전에 부호화된 윤곽선을 이용한 움직임 추정기법을 통해 현재 윤곽선을 부호화함으로써 전송될 데이터의 양을 줄인 윤곽선 부호화 장치에 관한 것이다.

영상 전화, 원격회의(teleconference) 및 고선명 텔레비전 시스템과 같은 디지탈 텔레비전 시스템에 있어서, 영상 프레임 신호는 화소값이라 불리는 일련의 디지탈 데이타를 포함하므로, 각 영상 프레임 신호를 규정하는데 상당량의 디지탈 데이타가 필요하다. 그러나, 통상의 전송채널의 이용가능한 주파수 대역 폭은 제한되어 있으므로, 특히 영상 전화와 원격회의 시스템과 같은 저전송 영상 신호 부호화기(low bit-rate video signal encoder)에서는 다양한 데이타 압축기법을 통해 상당량의 데이타를 줄일 필요가 있다.

저전송 부호화 시스템의 영상 신호를 부호화하기 위한 부호화 방법 중의 하나는 소위 객체지향 해석 및 합성 부호화 기법(object-oriented analysis-synthesis coding technique)이다.

상기 객체지향 해석 및 합성 부호화 기법에 따르면, 입력 영상 이미지는 객체들로 나누어지고, 각 객체들의 움직임, 윤곽선 그리고 화소 데이타를 정의하는 인자들은 각기 상이한 부호화 채널을 통해 처리된다.

특히, 객체의 윤곽선 이미지를 처리하는데 있어서, 윤곽선 정보는 객체의 형상을 해석하고 합성하는데 중요하게 작용한다. 윤곽선 정보를 나타내는데 사용되는 통상의 부호화 방법은 체인 부호화(chain coding)방법인데, 상기의 방법은 비록 윤곽선 정보의 손실은 없지만 윤곽선을 부호화하는데 상당량의 비트를 필요로 한다.

이에 따라, 다각형 근사(polygonal approximation) 및 B-스플라인 근사(B-spline approximation) 등과 동일한 윤곽선 근사방법이 제안되었다. 그러나 상기의 방법들을 적용하게 되면 윤곽선 부호화 과정에서 소모되는 비트량은 크게 감소시킬 수는 있으나, 상기 다각형 근사법의 경우는 근사된 윤곽선 이미지가 정확하지 못한 단점이 있으며, B-스플라인 근사법의 경우는 상기 다각형 근사법에 비해 윤곽선을 보다 정확하게 나타낼 수는 있지만, 근사 에러를 줄이는데 높은 차수의 다항식들이 필요하므로 영상 부호화기에서의 전체적인 계산을 복잡하게 하는 문제가 있다.

그러므로, 상기의 문제점들을 보완하기 위하여, 다각형 근사와 디스크리트 사인 변환(discrete sine transform : DST)을 이용한 윤곽선 부호화 방법이 안출되었다.

상기 다각형 근사와 DST를 근간으로 하는 윤곽선 근사기법을 이용하는 장치에서는, 다수 개의 버텍스 포인트(vertex point)가 결정되고 객체의 윤곽선은 라인 세그먼트로 윤곽선을 나타내는 다각형 근사법에 의해 근사된다. 그리고, 각 라인 세그먼트에 대한 L개의 샘플 포인트가 선택되고, 각 라인 세크먼트 상에 위치한 L개의 샘플 포인트 각각에서의 근사오차가 각 라인 세그먼트에 대한 근사오차를 얻기 위하여 순차적으로 계산된다. 상기 L개의 샘플 포인트들은 각 라인 세그먼트 상에 동일한 간격으로 위치하고 있으며, L개의 샘플 포인트 각각과 윤곽선 사이의 거리는 근사오차로 나타내어진다. 따라서, 각각의 근사오차에 대해 1차원 DST 동작을 수행하게 되면 각각에 대한 DST 계수가 정해진다.

그러나, 상기의 다각형 근사와 DST를 이용한 방법을 사용하여 객체의 윤곽선을 부호화함으로써 이전의 방법들을 사용하는 경우에 비해 여러 문제점들이 향상되고 전송해야할 데이타량이 감소한다하더라도, 각각의 윤곽선에 대한 윤곽선 정보를 내 부호화(intra coding)하므로, 예를들어 64kb/s의 전송 채널 대역을 가지고 있는 저전송 코덱(CODEC) 시스템을 성공적으로 구현하기 위해서는 전송되는 데이타량을 더욱 감소시켜야한다.

따라서, 본 발명에서는 현재 윤곽선과 그 이전에 처리된 윤곽선 사이의 차분을 고려한 윤곽선 움직임 추정 기법을 이용하여 윤곽선을 간 부호화(inter coding)함으로써, 전송될 데이터의 양을 효과적으로 줄여줄 수 있는 윤곽선 부호화 장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에서는 다수개의 윤곽선을 포함하는 이전 프레임과 현재 프레임을 나타내는 이전 프레임 데이터와 현재 프레임 데이터를 갖는 영상신호를 간 윤곽선 부호화하기 위하여, 현재 프레임 내의 각각의 윤곽선을 처리순서에 맞게 인덱싱하고 각각의 인덱싱된 현재 윤곽선에 대한 화소정보와 인덱스 정보를 현재 윤곽선 정보로서 순차적으로 출력하는 검출기; 현재 프레임 데이터, 이전 프레임 데이터 및 현재 윤곽선 정보를 이용하여 상기 현재 프레임과 이전 프레임 간의 움직임 변위를 나타내는 전역 움직임 벡터와 현재 윤곽선에 대응하는 최적의 예측 윤곽선 간의 움직임 변위를 나타내는 국부 움직임 벡터를 검출하는 예측기; 상기 전역 및 국부 움직임 벡터를 이용하여 상기 최적의 예측 윤곽선을 나타내는 예측된 현재 윤곽선 정보를 이전 프레임 데이터로부터 검출하고, 현재 윤곽선과 예측된 현재 윤곽선 간의 일치하는 영역을 결정하는 버텍스 정보를 출력하는 보상기; 상기 예측된 현재 윤곽선 정보, 현재 윤곽선 정보 및 버텍스 정보를 이용하여 현재 윤곽선을 간 윤곽선 부호화함으로써 간 부호화된 윤곽선 정보를 출력하는 간 부호화기; 및 상기 간 부호화된 윤곽선 정보, 전역 및 국부 움직임 벡터 및 예측된 현재 윤곽선의 인덱스 정보를 윤곽선 부호화 정보로서 출력하는 멀티플렉서를 포함하는 윤곽선 부호화 장치를 제공한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 윤곽선 부호화 장치를 도시한 블록도,

도 2는 도 1에 도시된 움직임 예측유닛의 상세도,

도 3은 도 2에 도시된 최적 윤곽선 검출블록의 상세도,

도 4는 도 1에 도시된 움직임 보상유닛의 상세도,

도 5a 내지 5b는 윤곽선을 매칭하는 과정을 설명하기 위한 도면,

도 6은 매칭된 윤곽선을 확장하는 과정을 설명하기 위한 도면.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10 : 현재 윤곽선20 : 예측 윤곽선

20' : 확장된 예측 윤곽선30 : 이전 윤곽선

40 : 영상 프레임100 : 윤곽선 검출유닛

200 : 간 부호화유닛300 : 움직임 예측유닛

400 : 움직임 보상유닛500 : 간 복호화유닛

600 : 윤곽선 재생유닛700 : 프레임 메모리

800 : 멀티플렉서310 : 전역 움직임 벡터 검출블록

320 : 예측 프레임 생성블록330 : 최적 윤곽선 검출블록

340 : 제어블록331 : 윤곽선 길이 비교섹터

332 : 매칭섹터333 : 비교섹터

334 : 선택섹터335 : 제 1 저장섹터

336 : 제 2 저장섹터410 : 예측 윤곽선 생성블록

420 : 매칭블록430 : 확장블록

도 1에는 본 발명에 의한 윤곽선 부호화 장치가 도시되어 있으며, 다수 객체의 윤곽선 정보를 포함하는 영상 프레임 데이터는 현재 프레임 데이터로서 윤곽선 검출유닛(100)과 움직임 예측유닛(300)으로 인가된다.

윤곽선 검출유닛(100)는 인가된 현재 프레임 데이터에 포함된 다수개의 윤곽선을 처리순서에 맞게 인덱스(index)한 후, 움직임 예측유닛(300)로부터 인가된 제 1 제어신호 S1에 반응하여 순차적으로 각각의 윤곽선에 대한 윤곽선 정보를 라인 L10을 통해 출력하는데, 상기 윤곽선 정보는 윤곽선을 나타내는 화소정보 및 윤곽선의 처리순서를 결정하는 인덱스 정보를 포함하고 있다. 상기 윤곽선 검출유닛(100)에서 출력된 윤곽선 정보는 라인 L10을 통해 간 부호화유닛(200), 움직임 예측유닛(300) 및 움직임 보상유닛(400)으로 인가된다.

상기 라인 L10을 통해 인가되는 윤곽선 정보는 편의상 현재 윤곽선 정보(current contour information)라 하고, 상기 라인 L10을 통해 전달되는 윤곽선 정보 이전에 부호화된 이전 프레임 데이터에 속하는 윤곽선 정보는 이전 윤곽선 정보(previous contour information)라 하며, 다수개의 이전 윤곽선 정보를 포함하는 이전 프레임 데이터는 부호화 과정을 거쳐 전송로(도시 안됨)를 통해 전송되는 동시에 복호화된 후에 재생과정을 거쳐 프레임 메모리(700)에 저장되어 있다. 상기 프레임 메모리(700)는 두개의 메모리 블록을 포함하고 있으며, 각각의 메모리 블록에 재생된 이전 프레임 데이터와 본 발명에 의한 영상 부호화 장치를 거쳐 부호화된 후에 다시 복호화되는 재생된 현재 프레임 데이터를 저장하게 된다.

움직임 예측유닛(300)에서는 라인 L50을 통해 인가된 현재 프레임 데이터, 라인 L10을 통해 전달된 현재 윤곽선 정보 및 프레임 메모리(700)로부터 라인 L30을 거쳐 인가된 이전 프레임 데이타를 이용하여 제 1 제어신호 S1 및 현재 윤곽선에 대응하는 움직임 예측정보를 출력하게 된다. 본 발명에 실시예에 의한 움직임 예측유닛(300)은 도2 및 도3에 상세히 도시되어 있으므로, 이하에서 첨부된 도면을 참조하여 그 구성 및 동작을 설명하기로 한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 움직임 예측유닛(300)은 전역 움직임 벡터 검출블록(310), 예측 프레임 생성블록(320), 최적 윤곽선 검출블록(330) 및 제어블록(340)을 포함하고 있다.

우선, 전역 움직임 벡터 검출블록(310)은 라인 L30과 라인 L50을 통해 각각 인가된 이전 프레임 데이타와 현재 프레임 데이타를 이용하여 이전 프레임과 현재 프레임의 영상 이미지가 가장 많이 겹치는 위치에서의 이전 프레임과 현재 프레임 간의 움직임 변위를 전역 움직임 벡터(Global Motion Vector : GMV)로서 검출한다. 검출된 GMV는 라인 L20과 라인 L40으로 출력되는 동시에 예측 프레임 생성블록(320)으로 전달된다.

예측 프레임 생성블록(320)에서는 라인 L30을 통해 전달된 이전 프레임 데이터와 GMV를 이용하여 이전 프레임을 GMV만큼 위치이동시킴으로써 예측 프레임을 생성하고, 제 2 제어신호 S2에 반응하여 예측 프레임 내에 포함된 다수개의 예측 윤곽선에 대응하는 예측 윤곽선 정보를 라인 L60을 통해 최적 윤곽선 검출블록(330)과 제어블록(340)으로 전송한다. 상기 예측 윤곽선 정보 또한, 현재 윤곽선 정보와 마찬가지로 전역 움직임 보상된 이전 윤곽선을 나타내는 화소정보 및 윤곽선의 처리순서를 결정하는 인덱스 정보를 포함하고 있다.

상기 예측 프레임 생성블록(320)으로부터 라인 L60을 통해 예측 윤곽선 정보가 전달되고 라인 L10을 통해 현재 윤곽선 정보가 인가되면 최적 윤곽선 검출블록(330)은 라인 L60을 통해 계속적으로 인가되는 각각의 예측 윤곽선과 현재 윤곽선을 비교하여 상기 현재 윤곽선에 가장 유사한 최적 윤곽선을 검출한 후, 제 3 제어신호 S3에 반응하여 현재 윤곽선과 최적 윤곽선 사이의 움직임 변위인 국부 움직임 벡터(Local Motion Vector : LMV)와 최적 윤곽선의 인덱스 정보를 라인 L20과 L40으로 동시에 출력한다.

라인 L10과 라인 L60을 통해 인가되는 현재 윤곽선 정보와 예측 윤곽선 정보를 이용하여 상기 제 1 내지 제 3 제어신호를 출력하는 제어블록(340)은 예측 프레임에 포함된 윤곽선의 수가 인가된 예측 윤곽선 정보에 포함된 인덱스 정보와 일치할 경우에 상기 현재 윤곽선에 대한 부호화과정이 종료되는 시점에서 다음으로 처리될 새로운 현재 윤곽선 정보를 라인 L10으로 출력하도록 도1의 윤곽선 검출유닛(100)을 제어하는 제 1 제어신호 S1을 발생시키고, 하나의 예측 윤곽선에 대한 최적 윤곽선 적합여부를 결정하는 동작이 최적 윤곽선 검출블록(330)에서 종료되는 시점에서 예측 프레임 생성블록(320)으로부터 새로운 예측 윤곽선 정보가 라인 L60으로 출력되도록 예측 프레임 생성블록(320)을 제어하는 제 2 제어신호 S2를 출력하고, 예측 프레임에 포함된 윤곽선의 수가 상기 예측 윤곽선 정보에 포함된 인덱스 정보와 일치할 경우에 최적 윤곽선 검출블록(330)에서 결정된 최적 윤곽선에 대한 국부 움직임 벡터 및 인덱스 정보를 라인 L20과 L40으로 공급하도록 최적 윤곽선 검출블록(330)을 제어하는 제 3 제어신호 S3를 생성한다.

상기 본 발명에 의한 최적 윤곽선 검출블록(330)은 그 상세한 구성이 도3에 도시되어 있으며, 윤곽선 길이 비교섹터(331), 매칭섹터(332), 비교섹터(333), 선택섹터(334), 제 1 및 제 2 저장섹터(335 및 336)를 포함하고 있다.

윤곽선 길이 비교섹터(331)에서는 라인 L10과 L60을 통해 공급된 현재 윤곽선 정보 및 예측 윤곽선 정보를 기초로 하여 현재 윤곽선과 예측 윤곽선의 길이를 계산하고 그 길이의 차가 2배 보다 작게 나는 경우에는 제 1 비교신호를 매칭섹터(332)로 공급하고, 그렇지 않은 경우 즉, 2배 보다 크거나 같은 경우에는 제 2 비교신호를 매칭섹터(332)로 인가한다. 상기에서 윤곽선의 길이는 예를들어, 윤곽선을 구성하는 윤곽선 화소의 수에 의해 결정된다.

매칭섹터(332)에서는 상기 윤곽선 길이 비교섹터(331)로부터 제 1 비교신호가 인가되는 경우에만 라인 L10과 L60을 통해 인가된 현재 및 예측 윤곽선 정보에 기초하여 현재 윤곽선과 예측 윤곽선을 매칭시키는 동작을 수행하고, 가장 잘 매칭되는 경우의 움직임 변위를 나타내는 LMV와 매칭 세그먼트(segment)에 속하는 윤곽선의 길이를 계산한다. 상기에서 검출된 LMV와 예측 윤곽선의 인덱스 정보는 선택섹터(334)로 인가되고, 상기 매칭 세그먼트의 길이는 비교섹터(333)로 공급된다.

상기에서 현재 윤곽선과 예측 윤곽선을 매칭시키는 과정은 도5a에 도시되어 있는 바와 같이, 예측 윤곽선을 현재 윤곽선과 가장 매칭이 잘 되는 위치로 이동시킨 후에 그 변위를 LMV로 결정하고, 매칭된 윤곽선이 서로 일치하는 부분에서의 접점, 예를 들어, PV1 내지 PV6와 P1 및 P2를 검출한다. 상기에서 접점이 결정되면 매칭된 영역에 속하는 윤곽선의 길이를 계산하는데, 도5a에서는 PV2와 PV3, P1과 P2, PV4와 PV5, 그리고 PV6와 PV1 사이에 속하는 윤곽선 부분이 서로 일치하게 되므로 각각의 일치하는 부분에 대한 윤곽선의 길이를 계산하고 그 길이가 기준값 TH1보다 길거나 같은 경우에만 매칭 세그먼트로 결정한다. 그러므로, 도 5a에서는 예를들어, 접점 P1에서 P2 사이의 부분은 비록 현재 윤곽선과 예측 윤곽선이 서로 일치하기는 하나 그 길이가 TH1 보다 작다고 판단되어 매칭 세그먼트에서는 제외된다. 매칭 세그먼트가 결정되면 각 매칭 세그먼트의 길이를 합한 매칭 세그먼트 길이를 검출하여 비교섹터(333)로 인가한다. 또한, 상기에서 결정된 LMV와 대응하는 예측 윤곽선의 인덱스 정보는 매칭정보로서 전술한 바와 같이 선택섹터(334)로 공급된다. 한편, 윤곽선 길이 비교섹터(331)로부터 매칭섹터(332)로 제 2 비교신호가 인가된 경우에는 상기 매칭섹터(332)는 제동작을 수행하지 않는다.

상기 매칭과정에서 현재 윤곽선이 영상 프레임의 경계부분에 걸쳐있는 경우에는 도5B에 도시된 바와 같이 현재 윤곽선(10)의 경계부분을 직선으로 처리하고, 직선의 윤곽선을 포함하는 않는 이전 윤곽선(30)이 영상 프레임(40)의 경계부분으로 이동하여 형성된 예측 윤곽선(20) 또한 경계부분은 직선의 윤곽선으로 처리하여 현재 윤곽선(10)과 예측 윤곽선(20)의 매칭동작을 상기와 같이 실행한다.

비교섹터(333)은 상기 매칭섹터(332)로부터 공급된 매칭 세그먼트 길이와 라인 L31을 통해 전달된 이전 세그먼트 길이를 비교하여 큰 값을 제 1 저장섹터(335)로 전달하고, 비교결과를 이용하여 선택단 제어신호를 출력한다. 예를들면, 매칭섹터(332)로부터 전달된 매칭 세그먼트 길이가 라인 L31 상의 값보다 큰 경우에는 제 1 선택신호가 출력되고, 그렇지 않은 경우에는 제 2 선택신호가 출력된다.

선택섹터(334)는 제 1 선택신호가 인가된 경우에는 상기 매칭섹터(332)로부터 전달된 LMV와 인덱스 정보를 제 2 저장섹터(336)에 제공하고, 제 2 선택신호가 공급된 경우에는 라인 L32 상의 정보를 제 2 저장섹터(336)에 공급한다.

제 1 저장섹터(335)는 비교섹터(333)로부터 공급된 세그먼트 길이를 저장하는 동시에 라인 L31로 출력하며, 제어단(340)으로부터 제 3 제어신호 S3가 인가되는 경우에만 출력제어신호를 제 2 저장섹터(336)에 제공한다.

제 2 저장섹터(336)는 상기 선택섹터(334)을 통해 인가된 정보를 저장하는 동시에 라인 L32로 출력하며, 제 1 저장섹터(335)로부터 출력제어신호가 인가된 경우에만 저장되어 있던 매칭정보 즉, 최적 윤곽선으로 선택된 예측 윤곽선에 대응하는 LMV와 인덱스 정보를 라인 L20과 L40으로 출력한다.

따라서, 매칭섹터(332)로부터 출력된 정보는 비교섹터(333)의 비교결과에 따라 제 1 및 제 2 저장섹터(335 및 336)에 저장되거나 무시된다. 즉, 비교결과 매칭섹터(332)로부터 공급된 매칭 세그먼트 길이가 라인 L31 상의 값 보다 큰 경우에는 매칭섹터(332)의 출력이 제 1 및 제 2 저장섹터(335 및 336)로 전달되고, 그렇지 않은 경우에는 제 1 및 제 2 저장섹터(335 및 336)에 기저장되어 있던 정보 즉, 라인 L31 및 L32 상에 있던 정보가 다시 저장섹터(335 및 336)에 재저장된다.

또한, 예측 프레임에 포함된 윤곽선의 수가 상기 최적 윤곽선 검출블록(330)에서 처리되는 예측 윤곽선의 인덱스 정보와 일치할 경우에 상기 제 3 제어신호 S3가 출력되고 그로인해 상기 제 1 저장섹터(335)에서 출력제어신호가 발생하므로, 현재 윤곽선과 이전 프레임에 저장되어 있던 모든 윤곽선간의 움직임 예측이 종료되는 시점에서 상기 출력제어신호에 의해 제 2 저장섹터(336)로부터의 출력이 발생하고, 이는 움직임 예측유닛(300)으로부터 움직임 예측결과가 움직임 보상유닛(400)으로 전달되어 도 1에 도시된 윤곽선 부호화 장치에서 다음 동작이 진행된다는 것을 의미한다.

도1을 다시 참조하면, 움직임 보상유닛(400)는 움직임 예측유닛(300)로부터 라인 L20을 통해 전달된 움직임 예측정보 즉, GMV와 최적 윤곽선에 대응하는 매칭정보 및 라인 L30을 통해 프레임 메모리(700)로부터 공급된 이전 프레임 데이터를 이용하여, 라인 L10을 통해 인가된 현재 윤곽선에 대응하는 예측된 현재 윤곽선을 생성하고 해당 정보를 라인 L55를 거쳐 간 부호화유닛(200)과 윤곽선 재생유닛(600)으로 전달한다.

본 발명의 실시예에 따른 움직임 보상유닛(400)의 상세도는 도4에 도시되어 있으며, 그 동작은 다음과 같이 이루어진다.

우선, 라인 L20과 L30을 통해 움직임 보상유닛(400)으로 인가된 정보는 예측 윤곽선 생성블록(410)으로 인가되며, 예측 윤곽선 생성블록(410)은 라인 L30를 통해 인가된 이전 프레임 데이터 내에 포함된 이전 윤곽선 정보 중에서 라인 L20를 거쳐 전달된 정보 중의 인덱스 정보와 일치하는 이전 윤곽선을 선택한 다음, 인가된 정보 중의 GMV와 LMV를 이용해 선택된 이전 윤곽선을 위치이동시킴으로써 예측 윤곽선 즉, 예측된 현재 윤곽선을 생성한다.

상기에서 생성된 예측 윤곽선은 매칭블록(420)에서 라인 L10을 통해 전달된 현재 윤곽선 정보에 대응하는 현재 윤곽선과 매칭되는데, 매칭과정은 도5a 내지 5b를 통해 설명한 바와 동일하게 이루어진다. 매칭된 윤곽선들과 그 해당정보는 확장블록(430)으로 전달된다.

확장블록(430)은 도 6에 도시된 바와 같이, 예측된 현재 윤곽선(20)을 기준값 Dmax만큼 확장시켜 확장된 예측 윤곽선(20')을 생성하고 확장된 예측 윤곽선(20')과 현재 윤곽선(10)을 매칭시킨다. 현재 윤곽선(10)과 확장된 예측 윤곽선(20')의 매칭결과, 도 6에 도시된 바와 같이 매칭블록(420)에서의 매칭결과에서는 비매칭 세그먼트로 판단되었던 PV1에서 PV2까지의 현재 윤곽선 부분이 윤곽선 확장으로 인하여 확장된 예측 윤곽선(20')에 포함되게 되므로 PV1에서 PV2까지의 윤곽선 부분이 새로이 매칭 세그먼트로 규정되어 접점 PV6에서 PV3까지가 매칭 세그먼트로 확장된다. 반면에 확장이 이루어졌어도 여전히 겹쳐지지 않는 부분이 존재하는 부분 예를들어, 접점 PV5에서 PV6까지의 부분은 역시 비매칭 세그먼트로 남게 된다. 상기 확장과정을 거쳐 비매칭 세그먼트와 매칭 세그먼트가 확정되면 매칭 세그먼트와 비매칭 세그먼트를 구분하는 접점 예를들어, PV3, PV4, PV5 및 PV6는 버텍스(vertex) 정보로서 예측된 현재 윤곽선 정보와 함께 라인 L55를 통해 간 부호화유닛(200)과 윤곽선 재생유닛(600)으로 공급된다.

상기 확장과정에서 사용된 기준값 Dmax은 윤곽선에 대한 부호화과정이 무손실 부호화인 경우에는 "0"의 값을 갖게 되는데, 이때, 상기 확장블록(430)으로 인가된 예측된 현재 윤곽선(20)은 전혀 확장이 이루어지지 않게 되므로 매칭블록(420)에서 실행된 매칭과정에 의해 검출된 접점 예를들어, PV1 내지 PV6가 모두 버텍스 정보로서 상기 라인 L55을 통해 다음단으로 전달된다.

도1에 도시된 간 부호화유닛(200)은 윤곽선 검출유닛(100)으로부터 인가된 현재 윤곽선 정보와 움직임 보상유닛(400)으로부터의 예측된 현재 윤곽선 정보를 이용하여 현재 윤곽선을 간 윤곽선 부호화한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 간 부호화유닛(200)은 상기 버텍스 정보에 기초하여 움직임 보상유닛(400)에서 비매칭 세그먼트로 판단된 부분의 현재 윤곽선에 대해서만 종래의 윤곽선 부호화, 예를들어 다각형 근사화를 실행하여 간 부호화된 윤곽선 정보를 출력한다.

상기 간 부호화유닛(200)에서 이루어지는 간 윤곽선 부호화과정에는 예측된 현재 윤곽선 정보와 현재 윤곽선 정보를 이용하여 이루어지는 기존의 모든 간 윤곽선 부호화방법을 적용할 수 있다.

상기 간 부호화유닛(200)에서 출력된 간 부호화된 윤곽선 정보는 간 복호화유닛(500)에서 다시 복호화되고 동시에 멀티플렉서(800)에서 라인 L40을 통해 전달된 움직임 예측정보 즉, GMV, 현재 윤곽선을 움직임 예측하여 얻어진 LMV 및 인덱스 정보와 합쳐져서 전송로를 통해 출력된다.

상기 간 복호화유닛(500)에서 복호화된 윤곽선 정보는 윤곽선 재생유닛(600)에서 라인 L55를 통해 전달된 예측된 현재 윤곽선 정보와 함께 현재 윤곽선을 재생하는데 이용된다. 재생된 현재 윤곽선을 나타내는 윤곽선 정보는 재생된 현재 프레임 데이터로서 프레임 메모리(700)에 저장된다.

상기 간 윤곽선 부호화 과정은 현재 프레임 데이터에 포함된 각각의 현재 윤곽선과 이전 프레임 데이터에 포함된 모든 이전 윤곽선에 대한 움직임 예측 및 보상을 통해 이루어지며, 현재 프레임 데이터를 구성하는 모든 윤곽선에 대한 간 윤곽선 부호화과정이 종료되어 부호화된 정보가 프레임 메모리(700)에 저장되면 재생된 현재 프레임 데이터는 새로운 이전 프레임 데이터로서 프레임 메모리(700)의 다른 메모리블록에 저장되어 새로운 현재 프레임 데이터에 대한 움직임 예측 및 보상과정에 이용된다.

상기 본 발명에 의한 부호화 장치를 이용하여 다수개의 윤곽선을 포함하는 영상 프레임 데이터를 부호화하게 되면 현재 프레임 내의 각각의 윤곽선과 그에 대응하는 이전 프레임 내 윤곽선 간에 간 부호화 방법을 통해 부호화가 이루어지므로 내 부호화를 통해 윤곽선을 부호화하는 것보다 전송될 데이터의 양이 상당히 줄어드는 효과를 얻을 수 있다.

Claims

다수개의 윤곽선을 포함하는 이전 프레임과 현재 프레임을 나타내는 이전 프레임 데이터와 현재 프레임 데이터를 갖는 영상신호를 간 윤곽선 부호화(inter contour coding)하는 장치에 있어서,

현재 프레임 내의 각각의 윤곽선을 처리순서에 맞게 인덱싱(indexing)하고 각각의 인덱싱된 현재 윤곽선에 대한 화소정보와 인덱스 정보를 현재 윤곽선 정보로서 순차적으로 출력하는 검출수단;

현재 프레임 데이터, 이전 프레임 데이터 및 현재 윤곽선 정보를 이용하여 상기 현재 프레임과 이전 프레임 간의 움직임 변위를 나타내는 전역 움직임 벡터와 현재 윤곽선에 대응하는 예측된 현재 윤곽선 간의 움직임 변위를 나타내는 국부 움직임 벡터를 검출하는 예측수단;

상기 전역 및 국부 움직임 벡터를 이용하여 상기 예측된 현재 윤곽선을 나타내는 예측된 현재 윤곽선 정보를 이전 프레임 데이터로부터 검출하고, 현재 윤곽선과 예측된 현재 윤곽선 간의 일치하는 영역을 결정하는 버텍스 정보를 출력하는 보상수단;

상기 예측된 현재 윤곽선 정보, 현재 윤곽선 정보 및 버텍스 정보를 이용하여 현재 윤곽선을 간 윤곽선 부호화함으로써 간 부호화된 윤곽선 정보를 출력하는 간 부호화수단;

상기 간 부호화된 윤곽선 정보, 전역 및 국부 움직임 벡터 및 예측된 현재 윤곽선의 인덱스 정보를 함께 부호화하여 윤곽선 부호화 정보를 출력하는 수단

을 포함하는 것을 특징으로 하는 윤곽선 부호화 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 예측수단은:

현재 및 이전 프레임 데이터를 이용하여 전역 움직임 벡터를 검출하는 수단;

상기 전역 움직임 벡터를 이용하여 움직임 보상된 예측 프레임 데이터를 생성하고 예측 프레임 내의 각각의 윤곽선을 나타내는 예측 윤곽선 정보를 순차적으로 출력하는 수단;

상기에서 순차적으로 출력되는 예측 윤곽선 중에서 현재 윤곽선에 가장 유사한 윤곽선을 검출하고 대응하는 국부 움직임 벡터를 출력하는 윤곽선 예측수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 윤곽선 부호화 장치.
제 2 항에 있어서, 상기 윤곽선 예측수단은,:

순차적으로 인가되는 각각의 예측 윤곽선의 길이를 계산하여 그 길이가 현재 윤곽선의 길이를 기준으로 하여 일정한 범위 내에 포함되는 지를 비교하는 수단;

상기 비교결과 일정한 범위 내에 포함되는 경우에는 상기 현재 및 예측 윤곽선 정보를 이용하여 예측 윤곽선과 현재 윤곽선을 매칭시킴으로써, 현재 윤곽선과 예측 윤곽선 간의 국부 움직임 벡터를 결정하고, 매칭된 윤곽선 세그먼트에 포함되는 윤곽선의 길이를 합하여 매칭길이를 검출하는 수단;

각각의 예측 윤곽선에 대응하는 매칭길이 중에서 그 값이 최대가 되는 예측 윤곽선을 검출하고, 대응하는 국부 움직임 벡터를 출력하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 윤곽선 부호화 장치.
제 3 항에 있어서, 상기 국부 움직임 벡터 출력수단은:

인가되는 각각의 예측 윤곽선에 대응하는 매칭길이를 비교하여 비교신호를 출력하는 수단;

비교된 매칭길이 중에서 큰 값을 갖는 매칭길이를 저장하는 동시에 모든 예측 윤곽선에 대한 비교과정이 종료되면 출력신호를 발생시키는 수단;

인가되는 각각의 예측 윤곽선에 대응하는 국부 움직임 벡터를 상기 비교신호에 반응하여 선택하는 수단;

선택된 국부 움직임 벡터를 저장하고 있다가 출력신호가 인가되면 저장되어 있던 국부 움직임 벡터를 출력하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 윤곽선 부호화 장치.
제 4 항에 있어서, 상기 현재 윤곽선과 예측 윤곽선의 길이차가 두배 보다 작은 경우에만 일정한 범위 내에 속하는 경우로 판단하는 것을 특징으로 하는 윤곽선 부호화 장치.
제 5 항에 있어서, 상기 매칭과정에서 현재 윤곽선과 예측 윤곽선이 일치하는 영역 중에서 그 일치하는 윤곽선의 길이가 기준값 이상인 영역만 매칭된 세그먼트로서 결정되는 것을 특징으로 하는 윤곽선 부호화 장치.
제 6 항에 있어서, 상기 보상수단은:

상기 전역 및 국부 움직임 벡터를 이용하여 이전 프레임 데이터로부터 예측된 현재 윤곽선 정보를 검출하는 수단;

상기 예측된 현재 윤곽선과 현재 윤곽선을 매칭시켜 매칭 세그먼트와 비매칭 세그먼트를 결정하고 그 경계점을 출력하는 수단;

상기 예측된 현재 윤곽선을 기준값 내로 확장시켜 확장된 윤곽선을 결정하는 수단;

상기 경계점 중에서 확장된 윤곽선과 현재 윤곽선 간의 버텍스 정보를 결정하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 윤곽선 부호화 장치.
제 7 항에 있어서, 상기 윤곽선 예측수단과 보상수단에서의 윤곽선 매칭은 동일하게 이루어지는 것을 특징으로 하는 윤곽선 부호화 장치.
제 8 항에 있어서, 상기 확장된 윤곽선 내에 포함되는 비매칭 세그먼트의 현재 윤곽선이 존재하면 해당 비매칭 세그먼트는 매칭 세그먼트로 재결정되고 재결정된 비매칭 세그먼트와 매칭 세그먼트를 구분하는 경계점은 버텍스 정보로서 출력되는 것을 특징으로 하는 윤곽선 부호화 장치.
제 9 항에 있어서, 무손실 윤곽선 부호화의 경우에는 상기 확장과정에서의 기준값이 "0" 인 것을 특징으로 하는 윤곽선 부호화 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 간 부호화수단은,

상기 버텍스 정보에 의해 구분되는 현재 윤곽선과 예측된 현재 윤곽선 간의 일치하지 않는 부분만을 윤곽선 부호화하여 출력하는 것을 특징으로 하는 윤곽선 부호화 장치.
제 11 항에 있어서, 상기 간 부호화수단은,

다각형 근사화 방법을 이용하여 현재 윤곽선과 예측된 현재 윤곽선 간의 일치하지 않는 부분을 윤곽선 부호화하여 출력하는 것을 특징으로 하는 윤곽선 부호화 장치.