KR100243863B1 - 비디오 신호에 있어서의 물체 윤곽선 근사화 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본발명은 비디오 신호에 있어서의 물체 윤곽선을 부호화하는 과정에서 윤곽선의 근사화 에러를 감소시키기 위한 방법과 장치에 관한 것으로, 이를 위하여 본 발명은, 윤곽선을 다수개의 제 1 윤곽선 세그먼트로 나누고, 각각의 제 1 윤곽선 세그먼트를 제 1 라인 세그먼트로 근사화하여 각각의 제 1 윤곽선 세그먼트에 대해 제 1 윤곽선 세그먼트와 이에 해당하는 제 1 라인 세그먼트 사이의 에러세트를 계산한다음, 각각의 에러세트를 부호화 및 복호화하여 복원된 에러세트와 복원된 윤곽선 세그먼트를 생성하고 이에 기초하여 복원에러를 결정한다. 이어서, 각각의 제 1 윤곽선 세그먼트위에 한 개 이상의 제 2 윤곽선 세그먼트로 생성하고 각각의 제 2 윤곽선 세그먼트를 제 2 라인 세그먼트로 근사화한 후 근사화 에러를 계산한다음, 상기한 복원에러와 근사화 에러에 기초하여 각각의 제 1 윤곽선 세그먼트를 복원된 윤곽선 세그먼트 또는 제 2 라인 세그먼트를 이용하여 근사화하도록 구성된다.

따라서, 본 발명은 윤곽선의 근사화 에러를 감소시키므로써, 저비트 비율 코덱 시스템을 효과적으로 실행시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

비디오 신호에 있어서의 물체 윤곽선 근사화 방법 및 장치 {METHOD AND APPARATUS FOR APPROXIMATING A CONTROUR IMAGE OF AN OBJECT IN A VIDEO SIGNAL}

본 발명은 비디오 신호에 있어서 물체 윤곽선을 부호화하기 위한 방법과 장치에 관한 것으로 특히, 다각형 근사화 방법과 변환 기술에 기초한 적응적인 부호화 기술을 사용하여 윤곽선의 근사화 에러를 감소시키는 윤곽선 부호화 방법 및 장치에 관한 것이다.

영상전화, 영상회의 및 고화질 TV 시스템과 같은 디지털 영상 시스템에 있어서, 영상 프레임 신호는 화소값이라 불리는 일련의 디지털 데이터로 이루어져 있기 때문에, 각각의 영상 프레임을 정의하는데는 많은 양의 디지털 데이터가 필요하다. 그러나, 통상적인 전송채널에서의 사용가능한 주파수 대역폭은 제한되어 있으므로, 이러한 전송채널을 통해 많은 양의 디지털 데이터를 전송하기 위해서는 다양한 압축기법을 사용하여 데이터의 양을 줄일 필요가 있다. 특히, 영상전화와 영상회의 시스템 같은 저전송 비디오 신호 부호화기(low bit-rate video signal encoder)의 경우에는 데이터 압축의 필요성이 더욱 절실하다.

저전송 부호화 시스템에서 영상신호를 부호화하기 위한 부호화 방법 중의 하나는 소위 물체지향 해석 및 합성 부호화 기법(object-oriented analysis-synthesis coding technique)으로서, 상기 기법에 따르면, 입력 영상 이미지는 물체들로 나누어지고, 각 물체의 움직임, 윤곽, 화소 데이터를 정의하기 위한 인자(parameter)들은 각기 상이한 부호화 채널을 통해 처리된다.

물체의 윤곽선을 처리하는데 있어서, 물체 형상을 분석하고 합성하기 위해서는 윤곽선 정보가 중요하다. 윤곽선 정보를 나타내는 통상적인 부호화 방법은 체인 부호화 방법이다. 그러나, 체인 부호화(chain coding) 방법은 윤곽선 정보를 손실없이 부호화하기는 하지만, 윤곽선 정보를 나타내는데에 상당량의 비트가 필요하다.

상기의 난점을 극복하기 위하여, 다각형 근사(polygonal approximation)와 B-스플라인 근사(B-spline approximation)와 같이 윤곽선 정보를 부호화하는 다양한 방법이 제안되었다. 이러한 부호화 기법을 적용하게 되면 윤곽선 부호화 과정에서 소모되는 비트량은 크게 감소될 수 있으나, 다각형 근사의 경우 윤곽선이 거칠게 표현되며, B-스플라인 근사는 다각형 근사에 비해 윤곽선을 정확하게는 나타내지만, 근사화 에러를 줄이기 위해서는 높은 차수의 다항식이 필요하여 결과적으로 영상 부호화기의 전체적인 계산을 복잡하게 하는 단점이 있다.

상기한 근사화 과정에서 발생하는 윤곽선의 거친 표현과 증가한 계산의 복잡성과 같은 문제점들을 해결하기 위해 제안된 기법들 중의 하나는 이산 정현 변환(Discrete Sine Transform : DST)을 이용하는 윤곽선 근사기법이다.

본 출원에서 참조로 인용한 본 출원인과 동일한 양수인에게 양도되고 계류 중인 일본국 특허 출원 번호 07-115,096, "輪郭近似方法"에 명시된 다각형 근사와 DST에 기초한 윤곽선 근사를 채용한 방법에서는, 다수개의 정점(vertex point)이 결정되고, 물체 윤곽선은 윤곽선을 다수개의 정점중 각각의 인접하는 정점을 연결하는 라인 세그먼트(line segment)로 나타내는 다각형 근사를 이용하여 근사화한다. 그리고, 각각의 라인 세그먼트 상에 N개의 샘플포인트가 선택되고 각각의 라인 세그먼트 상에 위치한 N개의 샘플포인트 각각에서의 근사화 에러가 순차적으로 계산되어 상기한 각각의 라인 세그먼트에 대한 근사화 에러 세트가 구해진다.

N개의 샘플포인트는 각각의 라인 세그먼트 상에서 선택되고, 각각의 근사화 에러는 샘플포인트에서부터 라인 세그먼트에 수직인 직선에 따른 해당 윤곽선 세그먼트까지의 변위를 나타낸다. 이어서, 각각의 근사화 에러 세트를 1차원 DST함으로써 DST 계수 세트가 생성된다.

상기한 DST를 기초로한 윤곽선 근사 기법을 통해, 다각형 근사 및 B 스플라인 근사 기법에서의 거친 윤곽선 표현, 계산상의 복잡성을 해결하여 전송할 데이터의 양을 감소시킬 수는 있지만, 64kb/s 전송 채널 대역과 같은 저비트 비율 코덱 시스템을 효과적으로 실행시키기 위해서는 전송할 데이터를 더욱 줄일 필요가 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 윤곽선에 따라 알맞은 근사화 방법을 적응적으로 선택하므로써, 근사화 에러를 감소시키기 위한 비디오 신호에 있어서의 물체 윤곽선 근사화 방법 및 장치를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 디지탈 비디오 신호로 표현된 물체의 윤곽선 근사화 방법에 있어서, (a) 상기 윤곽선을 다수개의 제 1 윤곽선 세그먼트로 나누고 각각의 상기 제 1 윤곽선 세그먼트의 양 끝점을 연결하는 제 1 라인 세그먼트로 근사화하는 단계; (b) 각각의 상기 제 1 윤곽선 세그먼트에 대해, 상기 제 1 윤곽선 세그먼트와 이에 대응하는 상기 제 1 라인 세그먼트사이의 차이를 나타내는 에러 세트를 계산하는 단계; (c) 상기 에러세트를 부호화하여 부호화된 에러 세트를 제공하는 단계; (d) 상기 부호화된 에러세트를 복호화하여 복원된 에러세트를 생성하는 단계; (e) 상기 복원된 에러세트에 기초하여 복원된 윤곽선 세그먼트를 구성하는 단계; (f) 각각의 상기 제 1 윤곽선 세그먼트와 상기 복원된 윤곽선 세그먼트사이의 차이를 나타내는 복원에러를 결정하는 단계; (g) 상기 제 1 윤곽선 세그먼트에 한 개 이상의 제 2 윤곽선 세그먼트를 생성하고, 각각의 상기 제 2 윤곽선 세그먼트의 양끝점을 연결하는 제 2 라인세그먼트로 근사화하는 단계; (h) 각각의 상기 제 1 윤곽선 세그먼트와 상기 제 2 라인 세그먼트사이의 차이를 나타내는 근사화 에러를 구하는 단계; (i) 상기 복원에러와 상기 근사화 에러에 기초하여, 각각의 상기 제 1 윤곽선 세그먼트를 상기 복원된 윤곽선 세그먼트나 상기 제 2 라인 세그먼트를 이용하여 근사화하는 단계를 포함하는 특징을 갖는다.

도 1은 본 발명에 따른 물체 윤곽선 근사화 장치의 블록 구성도이고,

도 2는 도 1에 도시된 제 1 에러계산블록의 세부 블록 구성도이고,

도 3a 내지 도 3d는 다각형 근사화 과정의 예시도이고,

도 4a 및 도 4b는 각각 두 정점을 연결하는 라인 세그먼트와 그에 대응하는 윤곽선 세그먼트사이의 에러를 표현하는 예시도이고,

도 5a 및 도 5b는 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 복원에러와 다각형 근사화 에러를 각각 표현하는 예시도이고,

도 6a 및 도 6b는 본 발명의 바람직한 제 2 실시예에 따른 복원에러와 다각형 근사화 에러를 각각 표현하는 예시도이다.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

52 : 제 1 다각형 근사 블록 54 : 샘플링 및 에러 검출 블록

56 : 변환블록 58 : 양자화블록

60 : 제 1 에러 계산블록 62 : 제 2 다각형 근사 블록

64 : 제 2 에러 계산블록 66 : 비교기

68 : 스위치 70 : 가변 길이 부호화블록

72 : 제 1 다중화기 74 : 정점 부호화기

76 : 제 2 다중화기

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 첨부 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 비디오 신호에 있어서의 물체 윤곽선을 근사화하기 위한 장치의 블록 구성도가 도시되어 있다.

비디오 신호의 있어서의 물체의 윤곽선을 구성하는 윤곽선 픽셀의 위치 정보를 표현하는 윤곽선 영상 데이터는 제 1 다각형 근사블록(52)으로 입력된다.

제 1 다각형 근사블록(52)에서는 미리 정해진 기준값 TH1에 기초한 기존의 다각형 근사화 방법을 사용하여 다수개의 제 1 정점이 윤곽선위에 결정된다. 다각형 근사화를 수행하므로써 윤곽선은 다수개의 제 1 윤곽선 세그먼트로 나누어진다. 다수개의 제 1 윤곽선 세그먼트중 각각의 제 1 윤곽선 세그먼트는 윤곽선을 따라 인접하는 두 개의 제 1 정점과 그 두 제 1 정점사이에 위치한 윤곽선 픽셀로 구성된 윤곽선의 부분을 나타내고, 그 두 인접하는 제 1 정점을 연결하는 제 1 라인세그먼트에 의해 근사화된다.

다음으로, 제 1 다각형 근사블록(52)은, 각각의 제 1 윤곽선 세그먼트에 대해 라인10을 통해 제 1 윤곽선 세그먼트를 구성하는 제 1 정점의 위치 정보 및 윤곽선 픽셀의 위치정보를 포함하는 제 1 윤곽선 세그먼트 데이터를 샘플링 및 에러검출 블록(54), 제 1 에러 계산 블록(60) 및 제 2 다각형 근사블록(62)에 제공하고, 제 1 윤곽선 세그먼트에 포함되는 제 1 정점의 위치정보를 나타내는 제 1 정점 데이터를 라인 20을 통해 제 1 다중화기(72)로 제공한다.

도 3a 내지 도 3b에는 윤곽선 10에 대한 제 1 다각형 근사화 과정이 도시되어 있다.

윤곽선(10)은 오픈 루프(open loop)형태이므로 양 끝점, 예를 들어, A와 B가 시작하는 제 1 정점으로 선택된다. 반면, 근사화되는 윤곽선이 막힌 루프(closed loop) 형태라면 서로 가장 멀리 위치한 윤곽선 위의 두점이 시작하는 제 1 정점으로 선택된다. 그러면, 라인 세그먼트 AB로부터 가장 멀리 위치한 윤곽선 위의 점, 예를 들어, 점 C가 결정된다. 만약 점 C로부터 라인세그먼트 AB까지의 거리인 D_max가 미리 정해진 기준값 TH1보다 크면, 점 C는 제 1 정점으로 선택된다. 위와 같은 과정은 윤곽선(10)을 따라 서로 인접하는 두개의 제 1 정점을 연결하는 각각의 모든 라인세그먼트에 대한 거리 D_max가 미리 정해진 기준값 TH1보다 작거나 같아질 때까지 반복한다.

위의 과정에 따라, 도 3d에 도시된 것과 같이, 다수개의 제 1 정점, 예를 들어, 정점 A부터 정점 G까지와 다수개의 제 1 윤곽선 세그먼트, 예를 들어, 곡선 AD부터 곡선 EB까지와 다수개의 제 1 라인 세그먼트, 예를 들어, 직선 AD부터 직선 EB까지가 생성된다.

제 1 정점의 수는 미리 정해진 기준값 TH1에 의해 결정된다. 도 3a 내지 도 3d에서 보여진 바에서 알 수 있듯이, 제 1 라인세그먼트를 이용한 윤곽선(10)의 근사화는 기준값 TH1이 작아질수록, 윤곽선상에서 보다 많은 정점이 선택되어 윤곽선이 보다 자세하게 표현되는 반면에 전송될 데이터량이 증가하여 부호화 효율은 낮아진다. 반대로, 기준값 TH1이 커질수록 윤곽선상에서의 정점은 적게 선택되어 윤곽선이 거칠게 표현되지만, 전송될 데이터량은 감소되어 부호화 효율은 향상된다. 따라서, 기준값 TH1은 전송되는 데이터양을 고려하여 결정되어야한다.

도 1을 참조하면, 샘플링 및 에러검출블록(54)은, 라인 L10을 통하여 제 1 다각형 근사 블록(52)으로부터 제공되는 제 1 윤곽선 세그먼트의 제 1 윤곽선 세그먼트 데이터에 대응하여 제 1 윤곽선 세그먼트의 양끝 정점을 연결하는 제 1 라인 세그먼트위에 미리 결정된 방법으로 양수 N개의 샘플포인트를 결정하고, 각 샘플포인트에서 오차를 계산하여 제 1 윤곽선 세그먼트에 대한 에러 세트를 변환블록(56)에 제공한다.

이 때, 본 발명에 따른 바람직한 제 1 실시예에서는 샘플포인트를 제 1 라인 세그먼트위에 같은 간격으로 떨어져있도록 결정한다.

각각의 샘플포인트에서의 에러는 샘플포인트로부터 제 1 윤곽선 세그먼트와 샘플포인트를 지나며 제 1 라인 세그먼트에 수직인 직선과의 교점까지의 변위를 나타내며, 이 때 변위는 샘플포인트와 교점사이의 거리와 제 1 라인 세그먼트를 기준으로한 교점의 위치를 표시하는 부호로 표현된다.

도 4a와 도 4b를 참조하면, 제 1 라인세그먼트 AD(도 4a) 또는 CF(도 4b)와 이에 대응하는 제 1 윤곽선 세그먼트와의 에러를 나타내는 예시도가 도시되어 있다.

여기서, 제 1 라인세그먼트 AD위의 샘플포인트 S1 또는 제 1 라인세그먼트 CF위의 샘플포인트 S1'에서 이에 대응하는 제 1 윤곽선 세그먼트위의 교점으로의 변위, 예를들어, d1 또는 d1'가 샘플포인트 S1 또는 S1'에서의 에러를 각각 나타낸다. 이 때, 샘플포인트 S1에서 S8까지의 변위 d1에서 d8까지와 샘플포인트 S1'에서 S8'까지의 변위 d1'에서 d8'까지는 제 1 라인 세그먼트 AD와 CF의 각각의 에러 세트의 원소이다.

다시, 도 1을 참조하면, 변환블록(56)은 샘플링 및 에러검출블록(54)으로부터 제공되는 제 1 윤곽선 세그먼트에 대한 에러 세트에 대하여 미리 결정된 변환방식, 예를 들어 이산정현변환(DST) 또는 이산여현변환(DCT)을 이용하여 1차 변환을 수행하여 각각의 에러세트에 대한 변환 계수 세트를 생성하여 양자화 블록(58)으로 제공한다.

양자화 블록(58)은 변환블록(56)에서 제공된 변환 계수 세트를 양자화하여 양자화된 변환계수세트를 제 1 에러계산블록(60)과 스위치(68)에 제공한다.

도 2에는 도 1에 도시된 제 1 에러계산블록(60)의 세부 블록구성도로서, 제 1 에러계산블록(60)은 역양자화블록(60-1), 역변환블록(60-2), 윤곽선 복원블록(60-3) 및 복원에러계산블록(60-4)를 포함하여 구성된다.

역양자화 블록(60-1)에서는 양자화블록(58)으로부터 제공되는 양자화된 변환 계수 세트를 역양자화시켜 얻어진 복원된 변환계수세트를 역변환블록(60-2)으로 제공되고, 역변환블록(60-2)에서는 복원된 변환계수세트를 복원된 에러세트로 역변환시켜 윤곽선 복원 블록(60-3)으로 제공한다.

윤곽선 복원블록(60-3)은 라인10을 통해 제 1 다각형 근사 블록(52)에서 제공되는 제 1 윤곽선 세그먼트와 역변환블록(60-2)에서 제공되는 복원된 에러세트에 의하여 복원된 윤곽선 세그먼트, 예를들어, 도 5a에 도시된 윤곽선 세그먼트(44)를 생성하여 복원에러계산블록(60-4)으로 제공한다.

도 5a에 도시된 바와 같이, 윤곽선 세그먼트(40)는 제 1 윤곽선 세그먼트 CF를 의미하고, 윤곽선 세그먼트(44)는 제 1 정점 C와 복원된 에러에 의해 구해진 복원된 교점 T1 내지 T8과 제 1 정점 F를 차례로 연결한 선분에 의해 형성된 복원된 윤곽선 세그먼트 CF를 의미한다.

따라서, 복원에러계산블록(60-4)는 라인10을 통해 제 1 다각형 근사 블록(52)에서 제공되는 제 1 윤곽선 세그먼트와 윤곽선 복원 블록(60-3)에서 복원된 윤곽선 세그먼트 사이의 복원에러를 결정하고, 이 때 복원에러값은 도 5a 내지 도 5b 및 도 6a 내지 도 6b에 설명된 에러계산방법에 따른 복원에러의 양을 나타내는 값으로 비교기(66)로 입력된다.

한편, 도 1에 도시된 제 2 다각형 근사블록(62)은, 제 1 다각형 근사블록(52)에서의 동작과 동일하게 미리 결정된 기준값 TH2를 사용하여, 라인10을 통해 제 1 다각형 근사블록(52)에서 제공되는 제 1 윤곽선 세그먼트를 다각형 근사화하여 제 1 윤곽선 세그먼트위에 하나 이상의 제 2 정점이 존재하는 경우 결정한다.

이 때, 제 2 다각형 근사블록(62)에 미리 결정된 기준값 TH2는 TH1보다 작고, 제 1 윤곽선 세그먼트는 제 1 윤곽선 세그먼트를 따라 서로 인접한 제 2 정점을 연결하는 제 2 라인 세그먼트에 의해 근사화된다. 예를 들어, 도 5b에 도시된 바와 같이, 만약 제 2 정점 C'가 제 1 윤곽선 세그먼트(40) 위에 결정되면 제 1 윤곽선 세그먼트(40)는 제 1 정점 C와 제 2 정점 C' 그리고 제 1 정점 F를 차례로 연결하는 두 개의 제 2 라인 세그먼트에 의해 근사화된다.

제 2 다각형 근사블록(62)은 제 2 정점의 위치 정보를 표현하는 제 2 정점 데이터와 제 1 윤곽선 데이터를 제 2 에러계산블록(64)으로 제공하고, 또한 제 2 정점 데이터는 제 1 다중화기(72)로 제공한다.

이 때, 제 2 에러계산블록(64)은 제 1 윤곽선 세그먼트와 제 2 라인세그먼트 사이의 다각형 근사에러를 복원에러계산블록(60-4)에서와 같은 방식으로 결정하여 다각형 근사에러의 양을 나타내는 다각형 근사에러값을 비교기(66)로 제공한다.

도 2에 도시된 복원에러계산블록(60-4)의 산출된 복원 에러값과 제 2 에러계산블록(64)에서 산출된 다각형 근사에러값의 결정 기법이 도 5a 내지 도 5b 및 도 6a 내지 도 6b에 나타나 있다.

본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따르면, 복원 에러의 결정은 제 1 윤곽선 세그먼트와 복원된 윤곽선 세그먼트로 둘러싸인 부분의 면적으로 결정되고, 다각형 근사 에러는 제 1 윤곽선 세그먼트와 제 2 라인 세그먼트로 둘러싸인 부분의 면적으로 결정된다. 예를 들어, 제 1 윤곽선 세그먼트(40)의 복원에러는 도 5a에 도시된 윤곽선 세그먼트(40)와 복원된 윤곽선 세그먼트(44)로 둘러싸인 빗금친 부분의 면적이고, 마찬가지로, 제 1 윤곽선 세그먼트(40)의 다각형 근사 에러는 도 5b에 도시된 윤곽선 세그먼트(40)와 제 2 라인 세그먼트 CC'와 C'F로 둘러싸인 빗금친 부분의 면적이다. 본 발명에 따른 제 1 바람직한 실시예에서는, 에러값은 각각 위에서 설명한 동일한 빗금친 부분에 위치하는 픽셀의 수로 표현된다.

도 6a와 도 6b를 참조하면, 본 발명의 제 2 바람직한 실시예에 따른 에러 결정 방법이 묘사되어 있다.

본 발명의 제 2 바람직한 실시예에 따른 에러결정방법에서는, 제 1 라인 세그먼트 CF위에 M개, 예를 들어, 8개의 샘플포인트가 결정된다. 이어서, 각각의 샘플포인트, 예를 들어, M1부터 M8까지에서 제 1 라인 세그먼트 CF에 수직인 직선을 그려 그 직선이 제 1 윤곽선 세그먼트(40), 복원된 윤곽선 세그먼트(44), 그리고 제 2 라인 세그먼트(CC' 및 C'F)와 각각 만나는 세 개의 교점이 결정된다.

위에서 설명한 방법에 따르면, 제 1 윤곽선 세그먼트(40)위에 점 C1부터 점C8까지가, 복원된 윤곽선 세그먼트(44)위에 점 T1부터 점T8까지, 그리고 제 2 라인 세그먼트(CC'와 C'F)위에 점 P1부터 점 P8까지가 결정된다.

복원 에러는 제 1 윤곽선 세그먼트(40)와 복원된 윤곽선 세그먼트(44)위에 결정된 교점들간의 거리들로 정의된다. 다시 말하면, 도 6a에 도시된 바에서 알 수 있듯이, 복원 에러는 제 1 윤곽선 세그먼트(40)와 복원된 윤곽선 세그먼트(44)위에 결정된 교점들 Ci와 Ti간의 거리 ETi들의 합으로 정의된다.

또한, 다각형 근사에러는 제 1 윤곽선 세그먼트(40)위의 교점 C1부터 C8까지와 제 2 라인세그먼트(CC')와 (C'F)위의 교점 P1부터 P8까지의 각각의 거리 EP1부터 EP8까지의 합으로 정의된다. 이 때, 에러값은 ,예를 들어, 거리의 제곱의 합과 같이 에러의 양을 반영하는 값을 나타내는 다른 방법으로도 표현될 수 있다.

다시 도 1을 참조하면, 비교기(66)는 도 2에 도시된 복원에러계산블록(60-4)으로부터 제공되는 복원에러값과 제 2 에러계산블록(64)에서 제공되는 다각형 근사화 에러값을 비교하여, 그 결과에 따른 제 1 제어 신호 및 제 2 제어 신호를 스위치(68)와 제 1 다중화기(72)로 제공한다. 즉, 비교기(66)는 복원에러값이 다각형 근사화에러값보다 작으면 제 1 제어신호를 제공하고, 그 반대의 경우에는 제 2 제어 신호를 제공한다.

스위치(68)는 비교기(66)에서 제공되는 제어 신호에 따라 선택적으로 스위칭되는 바, 비교기(66)로부터 제 1 제어신호가 제공되면 양자화 블록(58)에서 제공되는 양자화된 변환 계수 세트를 VLC(가변 길이 부호화)(70)로 제공하고, 제 2 제어 신호가 제공되면 양자화된 변환 계수 세트가 VLC(70)로 제공되지 않도록 양자화 블록(58)과 VLC(70)와의 경로를 차단한다.

제 1 제어신호에 따른 스위치(68)동작에 의하여 양자화된 변환 계수 세트가 VLC(70)로 제공되면, VLC(70)에서는 양자화된 변환 계수 세트를 가변길이 부호화하여 제 1 윤곽선 세그먼트, 예를 들어, 도 5b에 도시된 윤곽선 세그먼트(40)의 가변길이 부호(VLC) 데이터를 제 2 다중화기(76)로 제공한다.

한편, 제 1 다중화기(72)는 제 1 윤곽선 세그먼트, 예를 들어, 도 3b에 도시된 제 1 윤곽선 세그먼트(10)에 대해 제 2 다각형 근사 블록(62)에서 제공된 제 2 정점 데이터 또는 제 1 다각형 근사 블록(52)에서 제공된 제 1 정점 데이터를 비교기(66)에서 제공되는 제어 신호에 따라 정점 부호화기(74)로 제공한다. 즉, 제 1 다중화기(72)는 비교기(66)로부터 제 1 제어신호가 제공되면 제 1 다각형 근사블록(52)에서 제공되는 제 1 정점 데이터만을 정점 부호화기(74)로 제공하고, 비교기(66)로부터 제 2 제어신호가 제공되면 제 1 다각형 근사블록(52)에서 제공되는 제 1 정점 데이터와 제 2 다각형 근사 블록(62)에서 제공되는 제 2 정점 데이터를 정점 부호화기(74)로 제공한다.

이 때, 제 1 다중화기(72)에서 다중화된 정점 데이터는, 제 1 윤곽선 세그먼트에 해당하는 정점들을 순서대로 표현된다. 예를 들어, 도 4b에 도시된 제 1 윤곽선 세그먼트 CF 에 해당하는 정점의 위치정보는 그 위에 위치하는 정점 C와 C' 그리고 F 의 순서로 표현된다.

정점 부호화기(74)에서는 제 1 윤곽선 세그먼트, 예를 들어 도 3d에 도시된 AD부터 EB까지의 선택된 정점 데이터를 산술 부호화기법(arithmetic coding technique)을 이용하여 부호화하여, 부호화된 윤곽선 데이터는 제 2 다중화기(74)로 제공한다.

제 2 다중화기(74)는 상기한 바와 같이 VLC(70)에서 제공되는 윤곽선 세그먼트의 가변길이 부호(VLC) 데이터 또는 정점 부호화기(74)에서 제공되는 부호화된 윤곽선 데이터를 다중화처리하여 도시되지 않는 전송기로 보내진다.

한편, 제 1 다각형 근사 블록(52)과 제 2 다각형 근사 블록(62)에 미리 설정되는 기준값 TH1과 기준값 TH2의 선택은 본 발명에 따른 부호화기의 성능에 영향을 미친다.

즉, 기준값 TH1이 기준값 TH2보다 너무 작으면, 거의 모든 제 1 윤곽선 세그먼트에 대해, 변환에 의해 효율적으로 근사화되어 전송되는 비트수가 적을수 있음에도 불구하고, 윤곽선의 모양에 관계없이 다각형 근사화 에러가 복원에러보다 작고 따라서 제 1 다중화기(72)에서 제 2 정점 데이터가 선택되고 부호화된다. 그 결과, 많은 양의 제 2 정점을 표현하기 위해 전송되는 데이터의 양이 증가하게 된다.

그리고, 기준값 TH1과 기준값 TH2의 차이가 별로 없으면, 윤곽선의 어떤 부분은 제 2 정점에 의해 효율적으로 표현될 수 있음에도 불구하고 제 1 정점 데이터와 모든 양자화된 변환계수세트를 표현하기 위해 전송되는 데이터의 양이 증가한다.

따라서 기준값 TH1과 기준값 TH2은 부호화기에서 생성되는 부호화된 비트의 수가 시스템에서 요구하는 목표 전송 비트효율 (target transmission bit rate)을 만족하도록 결정되어야 한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 비디오 신호에 있어서의 물체 윤곽선 근사화 방법 및 장치는, 다각형 근사화 및 변환에 의한 복원 에러와 다각형 근사화에 의한 다각형 근사화 에러를 비교하여 그 비교 결과에 따른 부호화 기술을 선택하여 물체 윤곽선을 부호화하여 윤곽선의 근사화 에러를 감소시키므로써, 저비트 비율 코덱 시스템을 효과적으로 실행시킬 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 특정한 바람직한 실시예에 대해서 도시되고 설명되었지만, 당업자라면 본 발명의 사상 및 범위를 이탈하지 않고 다양한 수정 및 변형, 생략이 가능함은 물론이다.

Claims (15)

1. 디지탈 비디오 신호로 표현된 물체의 윤곽선 근사화 방법에 있어서,

   (a) 상기 윤곽선을 다수개의 제 1 윤곽선 세그먼트로 나누고 각각의 상기 제 1 윤곽선 세그먼트의 양 끝점을 연결하는 제 1 라인 세그먼트로 근사화하는 단계;

   (b) 각각의 상기 제 1 윤곽선 세그먼트에 대해, 상기 제 1 윤곽선 세그먼트와 이에 대응하는 상기 제 1 라인 세그먼트사이의 차이를 나타내는 에러 세트를 계산하는 단계;

   (c) 상기 에러세트를 부호화하여 부호화된 에러 세트를 제공하는 단계;

   (d) 상기 부호화된 에러세트를 복호화하여 복원된 에러세트를 생성하는 단계;

   (e) 상기 복원된 에러세트에 기초하여 복원된 윤곽선 세그먼트를 구성하는 단계;

   (f) 각각의 상기 제 1 윤곽선 세그먼트와 상기 복원된 윤곽선 세그먼트사이의 차이를 나타내는 복원에러를 결정하는 단계;

   (g) 상기 제 1 윤곽선 세그먼트에 한 개 이상의 제 2 윤곽선 세그먼트를 생성하고, 각각의 상기 제 2 윤곽선 세그먼트의 양끝점을 연결하는 제 2 라인세그먼트로 근사화하는 단계;

   (h) 각각의 상기 제 1 윤곽선 세그먼트와 상기 제 2 라인 세그먼트사이의 차이를 나타내는 근사화 에러를 구하는 단계;

   (i) 상기 복원에러와 상기 근사화 에러에 기초하여, 각각의 상기 제 1 윤곽선 세그먼트를 상기 복원된 윤곽선 세그먼트나 상기 제 2 라인 세그먼트를 이용하여 근사화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 신호에 있어서의 물체 윤곽선 근사화 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 (b) 단계는,

   (b1) 상기 제 1 라인 세그먼트 위에 같은 간격으로 양수 N개의 샘플포인트를 결정하는 단계;

   (b2) 상기 샘플포인트로부터 상기 제 1 윤곽선 세그먼트와 상기 샘플포인트를 지나며 상기 제 1 라인세그먼트에 직각인 직선이 만나서 생기는 교점으로의 변위를 나타내는 에러들의 세트를 구하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 신호에 있어서의 물체 윤곽선 근사화 방법.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 변위는, 상기 샘플포인트와 상기 교점과의 거리와 상기 제 1 라인 세그먼트에 대한 교점의 상대위치를 나타내는 부호로 표현되는 것을 특징으로 하는 비디오 신호에 있어서의 물체 윤곽선 근사화 방법.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 복원에러는 상기 제 1 윤곽선 세그먼트와 상기 복원된 윤곽선 세그먼트로 둘러싸인 한 개 이상의 부분의 면적이고, 상기 근사화 에러는 상기 제 1 윤곽선 세그먼트와 상기 제 2 라인 세그먼트로 둘러싸인 한 개 이상의 부분의 면적인 것을 특징으로 하는 비디오 신호에 있어서의 물체 윤곽선 근사화 방법.
5. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 복원에러는 상기 제 1 윤곽선 세그먼트와 상기 복원된 윤곽선 세그먼트로 둘러싸인 한 개이상의 부분에 위치하는 픽셀의 수이고, 상기 근사화 에러는 상기 제 1 윤곽선 세그먼트와 상기 제 2 라인 세그먼트로 둘러싸인 한 개이상의 부분에 위치하는 픽셀의 수인 것을 특징으로 하는 비디오 신호에 있어서의 물체 윤곽선 근사화 방법.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 복원 에러를 결정하는 (f) 단계는,

   (f1) 상기 제 1 라인세그먼트위에 결정된 N개의 샘플포인트 각각에서 상기 제 1 라인세그먼트에 수직인 직선을 그리는 단계와,

   (f2) 각각의 상기 샘플포인트에 대해, 상기 직선과 상기 제 1 윤곽선 세그먼트와의 교점과 상기 직선과 상기 복원된 윤곽선 세그먼트의 교점사이의 거리를 구하는 단계와,

   (f3) 상기 N개의 샘플포인트 각각에서의 상기 거리에 기초하여 상기 복원에러를 구하는 단계를 포함하고,

   상기 근사화 에러를 구하는 단계 (h)는,

   (h1) 상기 (f1)단계를 수행하는 단계와,

   (h2) 각각의 상기 샘플포인트에 대해, 상기 직선과 상기 제 1 윤곽선 세그먼트와의 교점과 상기 직선과 상기 제 2 라인 세그먼트와의 교점사이의 거리를 구하는 단계와,

   (h3) 상기 (h2)단계에서 구한 상기 거리에 기초하여 상기 근사화 에러를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 신호에 있어서의 물체의 윤곽선 근사화 방법.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 복원에러는 상기 (f3) 단계에서 구한 N개의 거리의 합이고, 상기 근사화에러는 상기 (h2) 단계에서 구한 N개의 거리의 합인 것을 특징으로 하는 비디오 신호에 있어서의 물체 윤곽선 근사화 방법.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 근사화 단계 (a)는, 기준값 TH1를 이용하여, 각각의 상기 제 1 윤곽선 세그먼트 위의 어떤 점에서도 대응하는 제 1 라인세그먼트와의 거리가 상기 기준값 TH1보다 작게되는 다각형 근사화 방법에 기초하여 수행되고,

   상기 근사화 단계 (g)는, 상기 기준값 TH1보다 작은 기준값 TH2를 이용하여, 각각의 상기 제2 윤곽선 세그먼트 위의 어떤 점에서도 대응하는 제 2 라인세그먼트와의 거리가 상기 기준값 TH2보다 작게하는 다각형 근사화 방법에 기초하여 수행되는 것을 특징으로 하는 비디오 신호에 있어서의 물체 윤곽선 근사화 방법.
9. 디지틀 비디오 영상신호에 있어서 윤곽선 픽셀로 이루어진 물체의 윤곽선을 부호화하는 장치에 있어서,

   상기 윤곽선을 다수개의 제 1 윤곽선 세그먼트로 나누고, 각각의 상기 제 1 윤곽선 세그먼트의 양 끝점을연결하는 제 1 라인 세그먼트로 근사화하고, 상기 제 1 라인 세그먼트와 상기 제 1 윤곽선 세그먼트위에 위치하는 어떤 윤곽선 픽셀과의 거리도 기준값 TH1보다 크지 않게 하는 상기 기준값 TH1를 이용한 다각형 근사화 방법에 기초하여 상기 윤곽선을 다각형 근사화하는 제 1 다각형 근사화 수단;

   각각의 상기 제 1 윤곽선 세그먼트에 대해, 상기 제 1 윤곽선 세그먼트와 대응하는 상기 제 1 라인 세그먼트와의 차이를 나타내는 에러세트를 계산하는 에러세트 계산수단;

   상기 계산된 에러세트를 부호화 및 복호화하여 복원된 에러세트를 생성하는 복원된 에러세트 생성수단;

   상기 복원된 에러세트에 의하여 복원된 윤곽선 세그먼트를 제공하는 복원된 윤곽선 세그먼트 제공수단;

   각각의 상기 제 1 윤곽선 세그먼트와 상기 복원된 윤곽선 세그먼트 사이의 차이를 나타내는 복원에러를 결정하는 복원에러 결정수단;

   상기 제 1 윤곽선 세그먼트를 다수개의 제 2 윤곽선 세그먼트로 나누고, 각각의 상기 제 2 윤곽선 세그먼트의 양 끝점을 연결하는 제 2 라인 세그먼트로 근사화하고, 상기 제 2 라인 세그먼트와 상기 제 2 윤곽선 세그먼트위에 위치하는 어떤 윤곽선 픽셀과의 거리도 기준값 TH2보다 크지 않게 하는 상기 기준값 TH2를 이용한 다각형 근사화 방법에 기초하여 상기 제 1 윤곽선 세그먼트를 다각형 근사화하는 제 2 다각형 근사화 수단;

   각각의 상기 제 1 윤곽선 세그먼트와 제 2 라인 세그먼트사이의 차이를 나타내는 근사화 에러를 결정하는 근사화 에러 결정 수단;

   상기 복원에러와 상기 근사화 에러에 기초하여, 상기 제 1 윤곽선 세그먼트의 양 끝점의 위치정보와 상기 부호화된 에러세트를 포함하는 복원 데이터와 상기 제 2 라인세그먼트의 양 끝점의 위치정보를 포함하는 근사화 데이터중 하나를 선택하는 선택수단;

   상기 선택수단에 의해 선택된 데이터를 부호화하는 부호화 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 신호에 있어서의 물체 윤곽선 부호화 장치.
10. 제 9 항에 있어서, 상기 선택 수단은,

    상기 복원에러와 상기 근사화 에러를 비교하여 상기 복원에러가 상기 근사화 에러보다 작으면 상기 복원데이터를 선택하고, 상기 복원에러가 상기 근사화 에러보다 크면 상기 근사화 데이터를 선택하는 것을 특징으로 하는 비디오 신호에 있어서의 물체 윤곽선 부호화 장치.
11. 제 9 항에 있어서, 상기 에러세트 계산 수단은,

    상기 제 1 라인 세그먼트위에 양수 N개의 샘플포인트를 등간격으로 결정하는 수단과,

    상기 샘플포인트로부터 상기 제 1 윤곽선 세그먼트와 상기 샘플포인트를 지나며 제 1 라인 세그먼트에 수직인 직선과의 교점으로의 변위를 나타내는 에러들의 세트를 결정하는 수단

    을 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 신호에 있어서의 물체 윤곽선 부호화 장치.
12. 제 11 항에 있어서, 상기 변위는, 상기 샘플포인트와 상기 교점과의 거리와 상기 제 1 라인 세그먼트를 기준으로 한 상기 교점의 상대위치를 나타내는 부호로 표현되는 것을 특징으로 하는 비디오 신호에 있어서의 물체 윤곽선 부호화 장치.
13. 제 9 항에 있어서, 상기 복원에러는 각각의 상기 제 1 윤곽선 세그먼트와 상기 복원된 윤곽선 세그먼트로 둘러싸인 한 개 이상의 부분의 면적을 나타내고, 상기 근사화 에러는 상기 제 1 윤곽선 세그먼트와 상기 제 2 라인 세그먼트로 둘러싸인 한 개 이상의 부분의 면적인 것을 특징으로 하는 비디오 신호에 있어서의 물체 윤곽선 부호화 장치.
14. 제 9 항에 있어서, 상기 복원에러 결정 수단은,

    상기 양수 N개의 제 1 샘플포인트를 각각의 상기 제 1 윤곽선 세그먼트 위에 결정하는 수단과,

    각각의 상기 제 1 샘플포인트에서 제 1 라인 세그먼트에 수직인 직선을 그리는 수단과,

    각각의 상기 제 1 샘플포인트에서 상기 직선과 상기 제 1 윤곽선 세그먼트와의 교점과 상기 직선과 상기 복원된 윤과선 세그먼트사이의 교점과의 제 1 거리를 구하는 수단과,

    상기 제 1 샘플포인트에 대해, 상기 제 1 거리에 기초하여 복원에러를 구하는 수단과를 포함하고,

    상기 근사화 에러 계산 수단은,

    양수 N개의 제 2 샘플포인트를 각각의 상기 제 1 윤곽선 세그먼트 위에 결정하는 수단과,

    각각의 상기 제 2 샘플포인트에서 상기 제 1 라인세그먼트에 수직인 직선을 그리는 수단과,

    각각의 상기 제 2 샘플포인트에서 상기 직선과 상기 제 1 윤곽선 세그먼트와의 교점과 상기 직선과 상기 제 2 라인세그먼트중의 하나 사이의 교점과의 제 2 거리를 구하는 수단과,

    상기 제 2 샘플포인트에 대해, 상기 제 2 거리에 기초하여 상기 근사화 에러를 결정하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 신호에 있어서의 물체 윤곽선 부호화 장치.
15. 제 14 항에 있어서, 상기 복원 에러는 다수의 상기 제 1 거리의 합이고, 상기 근사화 에러는 다수의 상기 제 2 거리의 합인 것을 특징으로 하는 비디오 신호에 있어서의 물체 윤곽선 부호화 장치.