KR100269908B1 - 움직임 보상 화상 포맷 변환 방법 - Google Patents

움직임 보상 화상 포맷 변환 방법 Download PDF

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Abstract

화상신호들의 코딩에서 운동벡터들은 가끔 화소들의 블럭들에 대해서 결정된다. 하나의 유럽특허 제 0 414 113호에 기술된 방법은 줌과 팬 벡터들이 화소 블럭들에서 나온 움직임 벡터들의 배열에서 언제나 완전한 화상이 어떻게 만들질 수 있는지를 설명하고 있다.
코딩에 앞서 최소한 수직하게 부표본화된 화상신호들의 포멧 변환과 함께 언제나 완전한 화상을 유효한 운동 파라미터들은 부표본화후에 최대 국부분해도를 얻기 위해서 사용된다. 단지 남아서 불완전하게 운동보상된 화상부분들은 간단한 변경검출기에 의해서 찾아지고 필드로 수직하게 필터링된다.

Description

움직임 보상 화상 포맷 변환 방법
본 발명은 움직임 보상 화상 포맷 변환 방법에 관한 것이다.
유럽특허 제 0 414 113호에 개시된 방법은 줌과 팬 벡터(확대와 평면이동 벡터)가 예를들어, 화소의 블록으로부터 유도된 움직임 벡터의 필드로부터 완전한 화상이 어떻게 만들어 질 수 있는지를 설명하고 있다.
본 발명의 목적은 움직임 보상 화상 포맷 변환 방법을 명확히 제공하는데 있다. 상기 목적은 특허청구범위 제 1 항에 따른 발명에 의해 달성된다.
원리적으로, 본 발명은 움직임 보상 코딩전에 화상신호들이 적어도 수직으로 부표본화 되며, 상기 코딩을 위해 사용되는 움직임 파라미터들이 부표본화동안 화상들 또는 화상 영역들에 대한 움직임 파라미터들, 특히 줌과 팬 파라미터들로써 사용되며, 화상 방식 또는 화상영역 방식 움직임 보상에 기초하여 움직임이 정확하게 보상되지 않은 화소들이 변경 검출 스테이지에 의해 결정되며, 부정확한 움직임 보상의 경우에 상기 화소들이 필드에서 수직으로 필터링되고, 정확한 움직임 보상의 경우에 상기 화소들이 부표본화 전에 또는 부표본화동안에 프레임에서 수직으로 필터링되며, 상기 필터링 및 부표본화전에 적어도 하나의 제 2 필드(S2n)가 상기 화상방식 또는 상기 화상 영역 방식 움직임 파라미터에 의해 제 1 필드 S1n(n = 1,2,3....)의 공간 및 시간적 위치로 변환되는 화소들로 구성된 화상신호들에 대한 움직임 보상 화상 포맷 변환 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 방법의 유리한 추가 개발안은 종속항 제 2 항 내지 제 9 항에 기재되어 있다.
움직임 보상을 가진 감소된 데이타 화상 코딩에서는 움직임 벡터가 각 화상과 화상의 부분들에 대해서 만들어진다. 데이타율을 좀 더 줄이기 위해, 화상신호는 코딩에 앞서 부표본화될 수 있다.
만일 화상신호가 부표본화전에는 격행주사되고 코딩후에 순행 포맷을 가져야한다면, 격순 화상 포맷변환이 코딩에 앞서 화상 포맷 변환기에서 일어날 수 있다. 순행 화상신호들은 예를들면 모든 제 2 필드를 생략함으로써 얻어질 수 있다. 그렇지만 적절한 사전 필터링 없이는, 부표본화된 신호내에 겹침이 삽임되며, 부표본화전 정지 화상내용에 대한 가능한 수직 해상도가 두 인자만큼 낮아지게 된다.
움직임 적응 수직 필터링은 또한 부표본화에 앞서 수행될 수 있다. 그렇지만 일반적으로 이와같이 수행할때 화상의 좀더 큰 영역이 동적인 것으로 고려된다. 그러면 이런 영역에서 수직 해상도는 두 인자이상으로 낮아진다.
부표본화와 움직임 보상 코딩과 화상 포맷 변환을 직렬로 연결함으로써, 화상 n-2 와 화상 n-1 사이에서 줌과 팬의 세기에 대한 움직임 파라미터는 화상 n 의 코딩후에 나타나게 된다. 이들 파라미터들이 근본적으로 통상의 텔레비젼 화상 신호에서 화상마다 변화하지 않기 때문에 현재의 이들 줌과 팬 파라미터들은 화상 n-1 과 화상 n 사이에 지금까지는 알려지지 않은 해당 파라미터들에 대한 예측으로써 이용될 수 있다.
화상 포맷 변환에서는 언제나 화상 n 의 제 2 필드가 줌과 팬 파라미터들의 도움으로 화상 n 의 제 1 필드의 시간 및 공간적 위치로 시프트된다. 노이즈를 줄이기 위해서, 화상 n 과 화상 n-1의 제 2 필드는 줌과 팬파라미터들의 도움으로 화상 n의 제 1 필드의 시간 및 공간적 위치로 유리하게 시프트될 수 있다.
변경 검출기를 이용하면, 예를들면 그 화상의 움직임 파라미터와 비교하여 다른 움직임 파라미터들을 갖는 화상의 각 영역내의 비보상 움직임이 여전히 존재하는지의 여부가 화상 n의 제 1 필드내의 모든 화소에 대해서 결정된다. 이러한 경우가 발생하면, 화상의 영역내의 화소들은 각 필드의 대응 화소들의 도움으로 부표본화를 위해 사전에 필터링된다. 다른 경우에, 화상 n 의 움직임 보상 제 2 필드 또는 화상 n 과 n-1 그리고 화상 그자체의 현재 화소의 움직임 보상 제 2 필드로부터의 화소를 이용하는 필터링(움직임 보상 프레임에서의 필터링)이 사용된다.
이로써, 언제나 세개의 필드들을 사용하면 노이즈 감소 시간 필터링이 수행된다.
포맷 변환동안 발생된 화상신호들의 국부적 해상도는 화상 내용에 따라 시스템의 이론적인 한계나 필터기술에 의해 주어진 한계들에 매우 밀접하게 관련되어 있고, 사전 필터링 없이 부표본화에 의해 발생된 어떤 겹침도 포함하고 있지 않다. 움직임 보상 시간적 사전 필터링을 수행하기 위하여 포맷 변환에 대해 개별적인 움직임 추정이 요구되지 않는다.
본 발명의 실시예는 도면을 참조로하여 이하에서 더 상세히 설명될 것이다.
제 1 도는 코더와 직렬로 연결된 화상 포맷 변환기를 구비한 화상 코딩 회로를 나타낸 도면.
제 2 도는 제 1 도에 도시된 화상 포맷 변환기를 나타낸 도면.
코더(15)와 직렬 접속된 화상 포맷 변환기(14)가 제 1 도에 도시되어 있다. 화상 포맷 변환기 상부에 필드 메모리(12)와 라인메모리(13)가 있으며, 메모리(12, 13)의 입력은 서로 접속되어 있다. 물론 수핑방향으로 부표본화하는 경우에, 부표본화는 대응하는 사전 필터링과 관련하여 유리하게 필드메모리(12)와 라인메모리(13) 상부에 있는 수평 화상 포맷 변환기(11)에서 수행된다. 그것에 의하여, 다음 회로들에서의 필수적인 처리속도는 줄어든다. 화상 Sn(n = 1,2,3....)와 함께 격행 화상 신호는 입력(10)에 보내어진다. 그 다음에, 필터링 및 부표본화된 화상신호 Sn은 코더에 앞선 화상 포맷 변환기(14)의 출력에 이용된다.
움직임 파라미터 발생기(16)는 예를들어 코더(15)로부터 시작하는 줌과 팬에 대한 블럭단위의 움직임 파라미터들로부터 화상의 쌍 Sn-2, Sn-1(z,vx,vy)에 대한 화상단위의 움직임 파라미터들 Pn-1 을 발생시키기 위하여 사용된다. 이는 예를들면 유럽 특허 제 0 414 113호에 기술된 바와같이 수행될 수 있다. 이러한 경우에, 'z'는 줌 인자이고, 1/25s의 시간간격인 두 화상사이에서, 'Vx'는 수평방향으로의 시프트 인자이고 'Vy'는 수직방향으로의 시프트 인자이다. 유리하게, 화상 포맷 변환기에서 필요한 처리속도는 움직임 파라미터들의 화상단위의 준비 및 처리에 의해 줄어든다.
±1/50s 의 시간적 차이를 가진 각각의 관련된 제 1 필드 S1n 의 시간에 대한 제 2 필드 S2n-1 과 S2n 들에서의 움직임 보상은 움직임 파라미터들을 값 2로 나누는 것이 필요하다. 다른 한편으로, 가능한 수평 화상 포맷 변환과는 별도로 수평방향에서의 필드의 국부적인 해상도는 수직방향에서의 해상도의 두배이기 때문에, 화상 포맷 변환기(14)에서 사용되는 움직임 파라미터들은 다음과 같다.
Z = z/2
Vx = vx
Vy = vy/2
보상된 제 2 필드 S2kn, S2kn-1 들은 다음과 같이 계산된다.
S2kn(x,y) = S2n((1-Z)*x-Vx, (1-Z)*y-Vy)
S2kn-1(x,y) = S2n-1((1+Z)*x+VX,(1-Z)*y+Vy)
여기서 (x,y)는 화상의 중심에 원점을 가진 좌표계에서 나왔다.
변경 검출기(17)를 사용하면, 움직임 보상 제 2 필드 S2kn-1, S2kn 들의 차이의 절대값은 이에 대칭적으로 배열된 화소 위치들의 윈도우안에 있는 제 1 필드 S1n 에서의 각 위치(x,y)에 대한 시그마값에 더해진다. 윈도우의 크기는 변화할 수 있다. 윈도우의 크기는 바람직하게 5*4 화소들이다.
만일 시그마값이 제 1 임계치 T1 을 초과하지 않는다면, 움직임 보상프레임의 필터링은 다음과 같이 이루어진다.
S1fn(x,y) = filVn(x,y)
만일 시그마값이 높은 제 2 임계치 T2 를 초과한다면, 필드에서의 필터링이 다음과 같이 이루어진다.
S1fn(x,y) = filhn(x,y)
만일 시그마값이 두 임계치 사이에 있다면, 결과값은 두 필터신호들의 선형 결합이다.
S1fn(x,y) = r*filVn(X,y) + (1-r) * filhn(x,y)
여기서 r = (T2-시그마(∑))/(T2-T1)이다.
임계치는 예를들면 다음과 같이 선택될 수 있다.
T1 = 6 * (윈도우안에서의 화소의 수) 또는
T2 = 12 * (윈도우안에서의 화소의 수).
변경 검출을 위해서, 예를들면 화소 움직임 검출기는 유럽 특허 제 0 333 069 호에 개시된 바와같이 사용될 수 있다. 변경 검출기(17)는 화상 포맷 변환기(14)로 부터의 대응 입력 데이타를 수신하며 시그마 값을 되돌려준다.
라인 메모리(13)에 저장된 라인의 수는 수직방향에서의 최대 움직임 보상에 해당한다.
유리하게도, 수직 필터링에 대한 필터길이는 수직방향에서의 변경 검출에 대한 윈도우에 해당한다.
수직 프레임 필터에 대한 유효 값은 다음에 같다.
filVn(x,y) = (ko * S1n(x,y) +
k1*(S2kn-1(x,y-1) + S2kn(x,y-1)) +
k1*(S2kn-1(x,y) + S2kn(x,y)) +
k2*(S2kn-1(x,y+1) + S2kn(x,y+1)) +
k2*(S2kn-1(x,y+2) + S2kn(x,y+2)))/
(k0+4*(k1 +k2)),
여기서 k0 = 128, k1 = 75, k2 = -11 이다.
여기서, 프레임에서의 S2n(x,y-1)은 S1n(x,) 바로 위에 위치하고 S2n(x,y)는 S1n(x,y) 바로 아래에 위치한다는 것을 주목해야 한다.
수직 필드 필터에 대한 유효 값은 다음과 같다.
filhn(x,y) = (ko * S1n(x,y) +
k1 * (S1n(x,y-1) + S1n(x,y+1)))/
(k0 + 2*k1),
여기서 k0 = 8, k1 = 1이다.
코딩될 영상신호 Sn 은 예를들어 인자 2만큼 수평 및 수직으로 부표본화된 후 제 1 필드 S1fn 으로부터 얻어진다.
입력(10)에서의 입력신호들 Sn 은 휘도성분에 대해 720*576 활성 화소를 가지고 색성분에 대해 항상 360*576 활성 화소들을 가진 625L/50Hz/2:1 포맷을 가질 수 있다. 색성분은 휘도성분에 대응적으로 처리될 수 있거나 또는 일반적으로 필드에서 필터링된다.
화상 포맷 변환기(14)에서 출력되고 입력(18)에서 코딩된 형태로 출력되는 신호들 Sn은 예를들어 휘도성분에 대해 360*288 활성 화소들을 가지고 색성분에 대해서 항상 180*144 활성 화소들을 가진 순행 화상포맷을 가질 수 있다.
제 2 도는 화상 포맷 변환기(14)를 더욱 상세하게 도시하고 있다. 제 1 입력(20)은 프레임 메모리(22)에 접속되고, 필드 메모리(12)에서 각각의 제 1 필드로부터 한 필드만큼 지연된 화상신호들을 수신한다. 제 2 입력(21)은 움직임 보상 회로(23)에 접속되고 라인 메모리(13)에서 각각의 제 2 필드로 부터 라인단위로 지연된 화상신호를 수신한다. 제 3 입력(24) 또한 움직임 보상회로에 접속되고 움직임 파라미터 발생기(16)으로부터 움직임 파라미터를 수신한다. 그리고 제 4 입력(27)은 변경 검출기(17)로부터의 출력신호들을 수신한다.
라인 메모리(13)로부터의 화상신호들은 공지방법에 따라 움직임 파라미터 발생기로부터 화상단위의 움직임 파라미터들에 대응해서 움직임 보상이 이루어지게 된다. 라인 메모리에 있는 라인들은 출력(211)을 통해 어드레싱된다. 최대의 수직 국부 해상도를 가진 프레임 신호들은 지금 프레임메모리의 출력에서 제공된다. 언급된 신호들은 다음 수직 필터(25)에서 프레임 또는 필드로 제 4 입력(27) 에서의 신호에 대응해서 화소단위로 필터링되고, 또한 출력(26)을 통해 변경 검출기(17)에 보내어진다.
부표본화 스테이지(28)는 수직필터의 하단에 연결되고 화상신호 Sn부표본화 스테이지(28)의 출력(29)에서 픽업될 수 있다.
화상단위의 움직임 파라미터들은 완전한 화상에 언제나 적용될 수 있는 줌과 팬 인자들을 포함할 수 있거나 또는 화상내에서 섹션들에 대한 시프트 벡터일 수 있다. 예를들면, 시프트 벡터는 8*8 화소들의 모든 화소블럭에 대해서 형성될 수 있다.

Claims (8)

  1. 화소들로 구성된 화상신호들에 대한 움직임 보상 화상포맷 변환(14) 방법에 있어서, 움직임 보상 코딩(15)전에 화상신호들은 적어도 수직으로 부표본화되며, 상기 코딩을 위해 사용되는 움직임 파라미터들은 부표본화동안 화상들 또는 화상 영역들에 대한 움직임 파라미터들, 특히 줌과 팬 파라미터들로써 사용되며, 화상 방식 또는 화상영역 방식 움직임 보상에 기초하여 움직임이 정확하게 보상되지 않은 화소들은 변경 검출 스테이지(17)에 의해 결정되며, 부정확한 움직임 보상의 경우에 상기 화소들은 필드에서 수직으로 필터링되고, 정확한 움직임 보상의 경우에 상기 화소들은 부표본화 전에 또는 부표본화동안에 프레임에서 수직으로 필터링되며, 상기 필터링(25) 및 부표본화(28)전에 적어도 하나의 제 2 필드(S2n)는 상기 화상방식 또는 상기 화상 영역 방식 움직임 파라미터에 의해 제 1 필드 S1n(n = 1,2,3....)의 공간 및 시간적 위치로 변환되는 것을 특징으로 하는 움직임 보상 화상 포맷 변환방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 화상 포맷 변환(14)후에, 상기 화상신호들은 수직 및/또는 수평방향에서 초기 화상신호들에 비해 2인자만큼 부표본화되며, 상기 화상신호들은 특히 화상 포맷 변환(14)전에 격행주사 포맷으로 발생하며 상기 화상 포맷 변환(14)후에는 순행주사 포맷으로 발생하는 것을 특징으로 하는 움직임 보상 화상 포맷 변환 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 필터링(25) 및 부표본화(28) 전에, 제 2 필드(S2n)와 앞선 화상(Sn-1)의 제 2 필드(S2n-1)는 대응하는 제 1 필드(S1n)의 대응 공간 및 시간위치로 치환되며, 상기 두개의 제 2 필드(S2n 및 S2n-1)는 평균되는 것을 특징으로 하는 움직임 보상 화상 포맷 변환 방법.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 화소위치가 대칭적으로 배치된 윈도우내의 제 1 필드(S1n)내의 각 화소에 대한 위치변경 검출(17)동안, 움직임 보상 제 2 필드(S2kn-1, S2kn)의 차이에 대한 절대값이 값 (∑)을 형성하도록 더해지며, 상기 윈도우의 크기는 특히 5*4 화소에 상당하는 것을 특징으로 하는 움직임 보상 화상 포맷 변환방법.
  5. 제 3 항에 있어서, 화소위치가 대칭적으로 배치된 윈도우내의 제 1 필드(S1n)내의 각 화소에 대한 위치 변경검출(17)동안, 움직임 보상 제 2 필드(S2kn-1, S2kn)의 차이에 대한 절대값이 값 ∑을 형성하도록 더해지며, 상기 윈도우의 크기는 특히 5*4 화소에 상당하는 것을 특징으로 하는 움직임 보상 화상 포맷 변환방법.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 값 ∑이 제 1 임계치(T1)보다 작거나 동일할 때 움직임 보상 프레임에서 필터링이 수행되며, 상기 값 ∑이 임계치(T2)보다 클 때 필드에서 필터링이 수행되는 것을 특징으로 하는 움직임 보상 화상 포맷 변환 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 두 필터신호들의 대응하는 선형 결합은 상기 값 ∑이 두 임계치(T1및 T2)사이에 있을때 사용되는 것을 특징으로 하는 움직임 보상 화상 포맷 변환 방법.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서, 상기 제 1 임계치는 상기 윈도우내에 있는 화소수의 대략 6배의 값을 갖고 상기 제 2 임계치는 상기 윈도우내에 있는 화소수의 대략 12배의 값을 갖는 것을 특징으로 하는 움직임 보상 화상 포맷 변환 방법.
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