KR100235344B1 - 영역 분할 부호화 방식의 전경/배경 화상 선택 장치 - Google Patents
영역 분할 부호화 방식의 전경/배경 화상 선택 장치 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 영역 분할 부호화 방식의 전경/배경 화상 선택 장치에 관한 것으로, 입력되는 동 영상을 프레임 단위로 수신하여 영역 분할한후 각 영역 정보를 출력하는 영역 분할 수단, 현재 프레임의 각 픽셀과 이전 프레임의 각 픽셀을 일대일 대응시켜 일대일 대응된 픽셀간의 픽셀값차에 의해 현재 프레임과 이전 프레임의 각 픽셀간의 움직임 여부를 검출하는 움직임 검출 수단, 상기 영역 분할 수단에 의해 분할된 각 영역내의 총 픽셀수와 각 영역내에 움직임이 검출된 픽셀수의 비를 동일 영역에 대해 각각으로 연산하여 각 영역에 대한 움직임 정도를 검출하는 움직임 정도 검출 수단, 움직임 정도가 기 설정치보다 크거나 같으면 전경으로 판단하고 작으면 배경으로 선택하는 전경/배경 선택 수단을 구비하여 구성함을 특징으로 한다.
Description
제1도는 본 발명의 실시예를 나타내는 상세 구성도.
제2도는 상기 제1도의 움직임 검출부에 대한 상세 구성도.
제3도는 상기 제1도의 움직임 정도 검출부에 대한 상세 구성도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
11 : 영역 분할부 12, 13, 14, 15, 17 : 프레임 메모리
16 : 움직임 검출부 18 : 움직임 정도 검출부
19 : 전경/배경 선택부
본 발명은 영상 시스템의 영역 분할 부호화 장치에 있어서, 특히 움직임이 있는 전경(foreground) 화상과 움직임이 없는 배경(background)화상을 구별하여 부호화를 하기 위한 전경/배경 화상 선택 장치에 관한 것이다.
일반적으로 TV나 멀티미디어 등과 같이 디지털 데이터 전송을 기본으로 하는 영상 시스템에서는 처리해야할 데이터량이 상당히 많이 발생되는 반면 데이터 전송을 위해 사용 가능한 대역폭은 한정되어 있어, 방대한 데이터를 효율적으로 전송하기 위해 데이터 압축 및 부호화를 하고 있다.
상기한 영상 부호화를 위해 종래에는 영상 신호를 일정 갯수의 블록(block)으로 분할하고 분할된 블럭을 일괄적으로 일정한 과정 즉, 이산 여현 변환, 양자화 기법, 가변 길이 부호화 등의 과정에 의해 부호화 하였다.
그러나 상기한 블록 처리방법은 인접한 블록간의 미세한 밝기 차이 때문에 블럭간의 경계가 눈에 띄는 '블럭킹 현상'이 발생하며 상기한 블록킹 현상은 압축률이 높을수록 그 정도가 심해진다.
상기한 블록킹 현상 문제를 해결하기 위하여 제안된 것이 영역분할(segmentation) 기법을 이용한 영상 부호화로서, 임의의 기준값을 설정하고 영상 신호의 기본이 되는 픽셀(pixel)중에서 설정된 기준값에 대해 유사한 특성을 갖는 픽셀들만 모아 하나의 영역으로 분할하여 각 영역의 경계를 나타내는 윤곽선(contour)과 그 영역 내부에 대한 정보인 질감(texture) 정보를 따로 부호화하는 방법이다.
또한 영상은 움직임이 많은 움직임 영역과 움직임이 적은 정지 영역으로 나눌수 있는데 일반적으로 상기 움직임 영역은 영상의 전경(foreground)일 확률이 높고 정지 영역은 영상의 배경(background)일 확률이 높다.
따라서 영상의 압축 부호화를 하는데 있어서 전경 영역과 배경 영역을 검출하면 부호화 효율과 화질 향상을 도모할 수 있음에도 불구하고 종래의 영역 분할 부호화 방식에서는 마땅하게 전경과 배경 영역을 검출하는 장치가 없었다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 영상의 배경 영역과 전경 영역을 검출하여 부호화 효율을 높이고 화질을 향상할 수 있는 영역 분할 부호화 방식의 전경/배경 화상 선택 장치를 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여 입력되는 동 영상을 프레임 단위로 수신하여 영역 분할한 후 각 영역 정보를 출력하는 영역 분할수단, 현재 프레임의 각 픽셀과 이전 프레임의 각 픽셀을 일대일 대응시켜 일대일 대응된 픽셀간의 픽셀값차에 의해 현재 프레임과 이전 프레임의 각 픽셀간의 움직임 여부를 검출하는 움직임 검출 수단, 상기 영역 분할 수단에 의해 분할된 각 영역내의 총 픽셀수와 각 영역내에 움직임이 검출된 픽셀수의 비를 동일 영역에 대해 각각으로 연산하여 각 영역에 대한 움직임 정도를 검출하는 움직임 정도 검출 수단, 움직임 정도가 기 설정치보다 크거나 같으면 전경으로 판단하고 작으면 배경으로 선택하는 전경/배경 선택 수단을 구비하여 구성함을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
제1도는 본 발명의 실시예를 나타내는 상세 구성도로서, 입력되는 동 영상을 프레임 단위로 수신하여 영역 분할한후 각 영역 정보를 출력하는 영역 분할부(11), 상기 영역 분할부(11)의 각 영역 정보를 프레임 단위로 저장한 후 출력(t+1)하는 프레임 메모리(12), 상기 프레임 메모리(12)의 각 영역 정보를 프레임 단위로 저장한 후 출력(t)하는 프레임 메모리(13), 입력되는 동 영상을 프레임 단위로 수신하여 이를 저장한 후 출력(t+1)하는 프레임 메모리(14), 프레임 메모리(14)에서 출력블럭레임 단위의 동 영상을 저장한 후 출력(t)하는 프레임 메모리(15), 프레임 메모리(14)에서 출력하는 현재 프레임(t+1)의 각 픽셀과 프레임 메모리(15)에서 출력하는 이전 프레임(t)의 각 픽셀을 일대일 대응시켜 그 차를 연산하여 각 픽셀의 움직임을 검출하는 움직임 검출부(16), 움직임 검출부(16)에 의해 검출된 움직임 영역에 상응하는 데이터를 프레임 단위로 저장하는 프레임 메모리(17), 프레임 메모리(13)에서 출력하는 각 영역 정보와 프레임 메모리(17)에서 출력하는 이전 프레임(t)과 현재 프레임(t+1)간의 각 픽셀의 움직임 정보를 이용하여 각 영역의 움직임 정도를 검출하는 움직임 정도 검출부(18), 상기 움직임 정도 검출부(18)에 의해 검출된 각 영역의 움직임 정도에 따라 영상의 전경 및 배경을 판단하는 전경/배경 선택부(19)를 구비하여 구성한다.
이때 움직임 검출부(16)는 제2도에 나타난 바와 같이 프레임 메모리(14)에서 출력한 각 픽셀값(t+1)을 라인(line) 단위로 저장하는 라인 메모리(21), 프레임 메모리(15)에서 출력한 각 픽셀값(t)을 라인 단위로 저장하는 라인 메모리(22), 라인 메모리(21,22)에 각각 저장된 라인 단위의 각 픽셀을 일대일 대응시켜 각 픽셀값의 차를 연산하는 감산부(23), 감산부(23)에 의해 연산된 라인 단위의 각 픽셀값의 차에 대한 절대치를 연산하여 출력하는 절대치 검출부(24), 절대치 검출부(24)에서 출력하는 각 픽셀값의 차에 대한 절대치를 기 설정된 기준값과 비교하여 기 설정 기준값보다 크면 로직 '1'을 출력하고 기 설정 기준값보다 작으면 로직 '0'을 출력하는 비교부(25)로 구성되고 프레임 메모리(17)는 비교부(25)의 로직 '1', '0' 출력을 프레임 단위로 저장한 후 이를 출력하는 움직임 정도 검출부(18)에 출력하도록 구성된다.
또한 움직임 정도 검출부(18)는 제3도에 나타난 바와 같이 영역 분할부(11)에 의해 분할된 각 영역내의 총 픽셀수를 카운트하는 다수개의 영역 카운트부(31a,31b,31c,31d,31n),프레임 메모리(13)에서 출력하는 1프레임내의 각 영역 정보와 프레임 메모리(17)에서 출력하는 로직 '1'을 수신하여 프레임 메모리(17)의 출력중 프레임 메모리(13)의 각 영역에 대응되는 영역내의 로직 '1'의 갯수를 카운트하는 다수개의 움직임 카운트부(32a,32b,32c,32d,32n), 각 영역의 총 픽셀수와 각 영역내의 로직 '1'의 갯수의 비를 각각으로 연산하는 다수개의 연산부(33a,33b,33c,33d,33n), 다수개의 연산부(33a,33b,33c.33d,33n)에 의해 연산된 각각의 값이 기설정값보다 크거나 같으면 로직'1'을 출력하고 기 설정값보다 작으면 로직'0'을 출력하는 다수개의 비교부(34a,34b,34c,34d,34n)로 구성된다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 대한 동작 설명은 다음과 같다.
먼저, 영역 분할부(11)가 프레임 단위의 동영상을 수신하여 각 프레임을 영역 분할한뒤 분할된 영역 정보를 프레임 메모리(12)에 출력하면 프레임 메모리(12)는 영역 분할부(11)에서 출력하는 분할 영역 정보를 한프레임동안 저장한 후 이를 프레임 메모리(13)에 출력하며 (t+1) 프레임 메모리(13)는 프레임 메모리(12)에서 출력하는 분할 영역 정보를 한프레임 동안 저장한후 이를 출력한다.
한편 프레임 메모리(14)는 입력되는 동영상을 프레임 단위로 수신하여 이를 한프레임 동안 저장한 후 이를 프레임 메모리(15)에 출려하며(t+1) 프레임 메모리(15)는 프레임 메모리(14)의 출력을 한프레임 동안 저장한 후 이를 출력한다.
따라서 프레임 메모리(12)와 프레임 메모리(14)에는 동일한 프레임(t+1)의 영상에 대한 정보가 저장되고, 프레임 메모리(13)와 프레임 메모리(15)에도 동일한 프레임(t)의 영상에 대한 정보가 저장된다.
라인 메모리(21)는 프레임 메모리(14)에서 출력되는(t+1) 각 픽셀값을 라인 단위로 저장한 후 이를 감산부(23)의 일측 입력단에 출력하고 라인 메모리(22)는 프레임 메모리(15)에서 출력되는(t) 각 픽셀값을 라인 단위로 저장한 후 이를 감산부(23)의 타측 입력단에 출력한다.
감산부(23)는 라인 메모리(21)에 저장된 현재 프레임의 라인 단위의 각 픽셀과 라인 메모리(22)에 저장된 이전 프레임의 라인 단위의 각 픽셀을 일대일 대응시켜 각 픽셀값의 차를 연산하고 절대치 검출부(24)는 감산부(23)에서 연산된 라인 단위의 각 픽셀값의 차에 대한 절대치를 연산하여 이를 비교부(25)에 출력하면 비교부(25)는 절대치 검출부(24)에서 출력하는 각 픽셀값의 차에 대한 절대치를 기 설정된 기준값과 비교하여 기 설정 기준값보다 크면 로직 '1'을 출력하고 기 설정 기준값보다 작으면 로직'0'을 출력한다.
따라서 프레임 메모리(17)는 비교부(25)의 로직 '1','0' 출력을 프레임 단위로 저장한후 이를 출력하는 다수개의 영역 카운트부(31a,31b,31c,31d,31n)에 출력한다.
한편, 영역 분할부(11)에 의해 분할된 영역의 갯수에 상응한 갯수의 영역 카운트부(31a,31b,31c,31d,31n)가 병렬로 구성되어 각 영역 카운트부(31a,31b,31c,31d,31n)와 각 분할 영역이 일대일 대응되게 동작되도록 함으로서 각 영역 카운트부(31a,31b,31c,31d,31n)는 프레임 메모리(13)에서 출력되는 각 영역 정보의 제어에 의해 해당 영역내의 픽셀 정보를 각 영역 별로 구별되게 수신하여 해당 영역내의 총 픽셀수를 각각으로 카운트한다.
즉, 프레임 메모리(13)에서 각 영역 정보를 라인 단위로 출력하되 현재 출력되는 제1라인의 영역이 제1영역이면 영역 카운트부(31a)는 현재 출력되는 제1라인의 제1영역에 대한 픽셀수를 카운트하기 시작하여 제1라인의 제1영역이 끝날때까지 카운트를 수행하고, 프레임 메모리(13)에서 출력되는 라인 단위의 영역 정보가 제1라인의 제1영역을 통과하여 제2영역이 되면 영역 카운트부(31b)가 제1라인의 제2영역의 픽셀수에 대한 카운트를 시작하여 제1라인의 제2영역이 끝날때까지 픽셀수에 대한 카운트를 수행한다.
제1라인에 대한 카운트가 끝나면 프레임 메모리(13)에서는 제2라인에 대한 영역 정보를 출력하고, 현재 출력되는 제2라인의 영역이 제1영역이면 영역 카운트부(31a)는 제1라인의 제1영역에 대한 픽셀 카운트값에 제2라인의 제1영역의 픽셀수를 업카운트(upcount)하여 제2라인의 제1영역이 끝날때까지 카운트를 수행하며, 제2라인의 제1영역에 대한 카운트가 완료되어 제2라인의 제2영역이 시작되면 영역 카운트부(31b)는 제1라인의 제2영역에 대한 픽셀 카운트값에 제2라인의 제2영역의 픽셀수를 업카운트한다.
상기와 같이 프레임 메모리(13)에서 한 프레임에 대한 라인 단위의 영역 정보를 순차적으로 제공하면, 프레임 메모리(13)에서 제공한 영역 정보에 일대일 대응된 영역 카운트부가 동작하여 해당 영역내의 픽셀수를 업카운트함으로서, 영역 분할부(11)에 의해 분할된 각 영역내의 총 픽셀수를 각각으로 카운트할 수 있게 되는 것이다.
한편, 움직임 카운트부(32a,32b,32c,32d,32n)도 영역 분할부(11)에 의해 분할된 영역의 갯수에 상응한 갯수가 병렬로 구성되어, 각 움직임 카운트부(32a,32b,32c,32d,32n)와 각 분할 영역이 일대일 대응되게 동작되도록 함으로서 프레임 메모리 (13)에서 출력되는 각 영역 정보의 제어에 의해 각 영역내의 움직임 정보를 해당 영역별로 구별되게 수신하여 해당 영역내의 움직임이 있는 픽셀수를 각각으로 카운트한다.
즉, 프레임 메모리(13)에서 각 영역 정보를 라인 단위로 출력하되 현재 출력되는 제1라인의 영역이 제1영역이면 움직임 카운트부(32a)는 프레임 메모리(15)의 제1라인의 제1영역에 저장된 로직'1'의 갯수를 카운트하고, 프레임 메모리(13)에서 출력되는 라인 단위의 영역 정보가 제1라인의 제1영역을 통과하여 제2영역이 되면 움직임 카운트부(32b)는 제1라인의 제2영역에 저장된 ,로직'1'에 대한 갯수를 카운트하기 시작하여 제1라인의 제2영역이 끝날때까지 카운트를 수행한다.
제1라인에 대한 카운트가 끝나면 프레임 메모리(13)에서는 제2라인에 대한 영역 정보를 출력하고, 현재 출력되는 제2라인의 영역이 제1영역이면 움직임 카운트부(32a)는 제1라인의 제1영역에 저장된 로직'1'의 카운트값에 제2라인의 제1영역에 저장된 로직'1'을 업카운트(up count)하여 제2라인의 제1영역이 끝날때까지 카운트를 수행하며, 제2라인의 제1영역에 대환 카운트가 완료되어 제2라인의 제2영역이 시작되면 움직임 카운트부(32b)는 제 1라인의 제2영역에 대한 로직'1'의 카운트값에 제2라인의 제2영역에 저장된 로직 '1'의 수를 업카운트한다.
상기와 같이 프레임 메모리(13)에서 한 프레임에 대한 라인 단위의 영역 정보를 순차적으로 제공하면, 프레임 메모리(13)에서 제공한 영역 정보에 일대일 대응된 움직임 카운트부가 동작하여 해당 영역내의 움직임이 있는 픽셀수를 업카운트함으로서, 영역 분할부(11)에 의해 분할된 각 영역내의 움직임 픽셀수를 각각으로 카운트할 수 있게 되는 것이다.
연산부(33a,33b,33c,33d,33n) 각각은 영역 카운트부(31a,31b,31c,31d,31n)에 의해 카운트된 분할 영역 각각에 대한 총 픽셀수와, 각 분할 영역에 일대일 대응되게 동작하는 움직임 카운트부(32a,32b,32c,32d,32n)에 의해 카운트된 각 영역내의 로직'1'의 총갯수에 대한 비를 연산하여 그 결과를 각 비교부(34a,34b,34c,34d,34n)에 일대일 대응되게 출력한다.
즉, 연산부(33a)는 제1영역의 총 픽셀수와 제1영역내의 로직'1'의 갯수의 비를 연산하여 이를 비교부(34a) 에 출력하고, 연산부(33b)는 제2영역의 총 픽셀수와 제2영역내의 로직'1'의 갯수의 비를 연산하여 비교부(34b)에 출력하며, 연산부(33c)는 제3영역의 총 픽셀수와 제3영역내의 로직'1'의 갯수의 비를 연산하여 이를 비교부(34c)에 출력하고, 연산부(33d)는 제4영역의 총 픽셀수와 제4영역내의 로직'1'의 갯수의 비를 연산하여 비교부(34d)에 출력하며 연산부(33n)는 제n 영역의 총 픽셀수와 제n 영역내의 로직'1'의 갯수의 비를 연산하여 이를 비교부(34n)에 출력하는 것이다.
각 비교부(34a,34b,34c,34d,34n)는 각 연산부(33a,33b,33c,33d,33n)의 출력을 일대일 대응되게 수신하여 각 연산부(33a,33b,33c,33d,33n)의 연산 결과치를 기 설정치와 각각으로 비교한 후 각 연산부(33a,33b,33c,33d,33n)의 연산 결과치가 기 설정치보다 크거나 같으면 로직'1'을 출력하고 연산 결과치가 기 설정치보다 작으면 로직'0'을 출력한다.
이때 상기한 임의의 영역에 대한 총 픽셀수와 해당 영역내의 움직임이 있는 픽셀수(로직'1'의 갯수)에 대한 비가 기 설정치보다 크다는 것은 해당 영역이 '움직임이 많다'는 것을 의미하고, 임의의 영역에 대한 총 픽셀수와 해당 영역내의 움직임이 있는 픽셀수(로직'1'의 갯수)에 대한 비가 기 설정치보다 작다는 것은 해당 영역이 '움직임이 적다'는 것을 의미한다.
따라서 프레임간 움직임이 많은 영역은 일반적으로 전경일 경우이고, 프레임간 움직임이 적은 영역은 배경일 경우이다.
따라서 전경/배경 선택부(19)는 각 비교부(34a,34b,34c,34d,34n)의 출력이 로직'1'이면 전경, 로직'0'이면 배경으로 판단하는 것이다.
상기한 바와 같이 본 발명은 영상의 배경 영역과 전경 영역을 검출하여 부호화 효율을 높이고 화질을 향상할수 있는 효과가 있다.
Claims (3)
- 입력되는 동 영상을 프레임 단위로 수신하여 영역 분할한후 각 영역 정보를 출력하는 영역 분할 수단, 현재 프레임의 각 픽셀과 이전 프레임의 각 픽셀을 일대일 대응시켜 일대일 대응된 픽셀간의 픽셀값차에 의해 현재 프레임과 이전 프레임의 각 픽셀간의 움직임 여부를 검출하는 움직임 검출 수단, 상기 영역 분할 수단에 의해 분할된 각 영역내의 총 픽셀수와 각 영역내에 움직임이 검출된 픽셀수의 비를 동일 영역에 대해 각각으로 연산하여 각 영역에 대한 움직임 정도를 검출하는 움직임 정도 검출 수단, 움직임 정도가 기 설정치보다 크거나 같으면 전경으로 판단하고 작으면 배경으로 선택하는 전경/배경 선택 수단을 구비하여 구성함을 특징으로 하는 영역 분할 부호화 방식의 전경/배경 화상 선택 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 움직임 검출 수단은 현재 프레임의 각 픽셀값(t+1)을 라인 단위로 저장하는 제1라인 메모리, 이전 프레임의 각 픽셀값(t)을 라인 단위로 저장하는 제2라인 메모리, 상기 제1및 제2라인 메모리에 각각 저장된 라인 단위의 각 픽셀을 일대일 대응시켜 각 픽셀값의 차를 연산하는 감산 수단, 상기 감산 수단에 의해 연산된 라인 단위의 각 픽셀값의 차에 대한 절대치를 연산하여 출력하는 절대치 검출 수단, 상기 절대치 검출 수단에서 출력하는 각 픽셀값의 차에 대한 절대치를 기 설정된 기준값과 비교하여 기 설정 기준값보다 크거나 같은면 픽셀간에 움직임이 있음 신호를 출력하고 기 설정 기준값보다 작으면 움직임이 없음 신호를 출력하는 비교 수단, 상기 비교 수단의 결과를 프레임 단위로 저장하는 저장 수단으로 구성함을 특징으로 하는 영역 분할 부호화 방식의 전경/배경 화상 선택 장치.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 움직임 정도 검출 수단은 상기 영역 분할 수단에 의해 분할된 각 영역에 일대일 대응되게 구성되어 일대일 대응된 각 영역내의 총 픽셀수를 각각으로 카운트하는 다수개의 영역 카운트 수단, 상기 영역 분할 수단에 의해 분할된 각 영역에 일대일 대응되게 구성되어 일대일 대응된 각 영역내의 움직임이 있는 픽셀수를 각각으로 카운트하는 다수개의 움직임 카운트 수단, 상기 영역 카운트 수단에 의해 카운트된 각 영역내의 총 픽셀수와 상기 움직임 카운트 수단에 의해 카운트된 각 영역내에 움직임이 검출된 픽셀수의 비를 동일 영역에 대해 각각으로 연산하여 다수개의 연산 수단, 상기 다수개의 연산 수단에 일대일 대응되게 연결되어 연산 수단의 연산결과가 기 설정치보다 크거나 같으면 움직임이 큰 영역 신호를 출력하고 연산 결과가 기 설정치보다 작으면 움직임이 적은 영역 신호를 출력하는 비교 수단으로 구성함을 특징으로 하는 영역 분할 부호와 방식의 전경/배경 화상 선택 장치.
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