KR100325884B1 - 3차원 칼라 초음파영상의 부호화 및 복호화시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 3차원 칼라 초음파영상을 제로화소데이터, 그레이화소데이터 및 인덱스된 칼라화소데이터로 분류한 후 분류 데이터에 근거하여 부호화 및 복호화를 수행하는 3차원 칼라 초음파영상의 부호화 및 복호화시스템에 관한 것이다. 이를 위한 본 발명의 장치는 분류화부, 그레이화소데이터를 위한 제 1부호화부, 인덱스된 칼라화소데이터를 위한 제 2부호화부, 런레벨부호화부, 화소 분리부, 및 다중화부를 구비한 부호화시스템과, 역다중화부, 런레벨복호화부, 그레이화소데이터를 위한 제 1복호화부, 인덱스된 칼라화소데이터를 위한 제 2복호화부 및 영상합성부를 구비한 복호화시스템으로 구성된다. 이러한 구성을 갖는 본 발명의 장치는 먼저, 3차원 칼라 초음파영상을 상관도가 높은 화소들끼리 같은 부류에 속하도록 분류하고 이러한 분류데이터에 근거하여 각 화소들을 부호화 및 복호화 함으로써, 기존의 무손실 부호화보다 높은 압축률로 영상을 무 손실 부호화 할 수 있다. 그리고, 본 발명에서는 인덱스된 칼라화소데이터들을 그레이화소데이터들과는 별도로 분류하여 부호화 함으로써 기존 방법으로는 불가능한 3차원 인덱스 칼라 초음파 영상의 손실 부호화가 가능하다.
Description
본 발명은 3차원 칼라 초음파영상의 부호화 및 복호화에 관한 것으로, 특히,초음파영상을 각 화소데이터의 특성에 따라 분류하여 부호화하고, 이를 복호화하는 3차원 칼라 초음파영상의 부호화 및 복호화 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 초음파영상을 부호화 하기 위해서는 JPEG 부호화 방법이 많이 사용되고 있다. 이러한 JPEG 부호화는 다시 무손실(lossless)부호화방식과 손실(lossy)부호화방식으로 분류될 수 있다. 무손실 부호화방식은 압축 및 신장의 과정을 거쳐도 원래의 정보를 보존할 수 있는 방식이고, 손실 부호화방식은 압축 및 신장의 과정에서 정보의 손실이 발생하여 완전히 원래대로 복원되지는 않는 방식이다. 무손실 부호화방식은 손실 부호화방식에 비해 낮은 압축률을 갖지만 원래의 영상품질이 잘 보존되기 때문에 화질열화가 허용되지 않는 응용에 유효하다. 그리고, 손실 부호화방식은 원래의 영상을 완전히 재현시킬 수는 없지만 높은 압축률에서도 충분히 실용적인 복호화질을 얻을 수 있다.
3차원 칼라 초음파영상데이터는 도 1과 같이 0, 제 1구간(T1) 및 제 2구간(T2)을 이용하여 제로화소데이터, 그레이화소데이터 및 인덱스된 칼라화소데이터로 분류된다. 도 1에서 제로화소데이터는 화소의 값이 '0'인 경우이고, 그레이화소데이터는 '0'을 제외한 1에서 63까지의 화소 값으로 8비트(0∼255)의 원래 그레이 밝기 값들을 6비트로 양자화한 것이다. 여기서, '0'을 제외한 1에서 63까지를 제 1구간(T1)으로 정의한다. 그리고, 인덱스된 칼라화소데이터는 기 설정된 칼라 인덱스 테이블을 이용하여 R, G, B 24비트 칼라데이터를 64에서 255까지의 화소값으로 인덱스된 것이다. 여기서, 64에서 255까지를 제 2구간(T2)으로 정의한다. 이러한 인덱스된 칼라화소데이터를 포함하는 3차원 칼라 초음파영상을 부호화하기 위해서는 종래의 JPEG 부호화 방법 중에서도 인덱스된 칼라화소데이터 때문에 무손실 JPEG 부호화방법만을 사용한다. 이를 도 2를 참조하여 설명한다.
도 2는 종래의 무손실 JPEG 부호화 및 복호화시스템을 나타내는 블록도로서, 부호화부의 감산기(21)는 현재 화소의 밝기 값(Pn)에서 이전 화소의 밝기 값들로부터 예측된 예측치(Pm)를 뺀 값인 예측오차(En)를 계산한다. 양자화부(22)는 감산기(21)에서 입력되는 예측오차(En)를 입력받아 양자화를 수행한다. 엔트로피부호화부(23)는 양자화부(22)의 출력 값을 입력받아 이를 허프만(huffman)부호화 등을 이용하여 엔트로피부호화를 행하여 비트스트림으로 복호화부에 전송한다. 한편, 양자화부(22)의 출력 값은 가산기(24)로 입력되어 제 1예측기(25)에서 출력된 예측치(Pm)와 가산된다. 가산기(24)의 출력 값인 현재화소의 밝기 값(Pn)은 다음 입력되는 화소의 밝기 값을 예측하기 위하여 제 1예측기(25)로 입력된다. 복호화부의 엔트로피복호화부(26)는 입력되는 비트스트림을 엔트로피 복호화한다. 엔트로피 복호화된 데이터는 역양자화부(27)를 거쳐 역양자화되어 예측오차(En)를 생성한다. 가산기(28)는 역양자화부(27)로부터 생성된 예측오차(En)를 입력받아 제 2예측기(29)로부터의 예측치(Pm)와 가산하여 원래 화소의 밝기 값(Pn)을 출력한다.
전술한 바와 같이 3차원 칼라 초음파영상은 국부적으로 존재하고 있는 인덱스된 칼라화소데이터 때문에 손실 JPEG 부호화방식을 적용할 수가 없었다. 또한, 제로화소데이터, 그레이화소데이터 및 인덱스된 칼라화소데이터 등의 이질적인 데이터들로 구성된 3차원 칼라 초음파영상은 그 특성으로 인해 화소간 상관도를 이용하여 영상을 부호화 하는 무손실 JPEG 부호화방식을 적용하고 있으나 그 효율이 많이 떨어진다.
본 발명의 목적은 전술한 문제점을 해결할 수 있도록 3차원 칼라 초음파영상을 유사한 특성을 가진 부류들로 분류하여 부호화 및 복호화 함으로써 무손실 부호화방식을 효율적으로 적용하고, 한편 손실 부호화방식을 3차원 칼라 초음파영상 부호화 및 복호화에 적용할 수 있는 3차원 칼라 초음파영상의 부호화 및 복호화시스템을 제공함에 있다.
도 1은 3차원 칼라 초음파영상의 인덱스된 화소값들의 분포 예,
도 2는 종래의 무손실 영상 부호화 및 복호화시스템(Lossless-JPEG)을 나타내는 블록도,
도 3은 본 발명에 따른 부호화 및 복호화시스템을 나타내는 블록도.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
31 : 분류화부 32 : 런레벨부호화부
33 : 지연기 34 : 화소분리부
35 : 제 1부호화부 36 : 제 2부호화부
37 : 다중화부 38 : 역다중화부
39 : 런레벨복호화부 40 : 제 1복호화부
41 : 제 2복호화부 42 : 영상합성부
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 3차원 칼라 초음파영상 부호화장치는 입력 초음파영상을 제로화소데이터, 그레이화소데이터 및 인덱스 된 칼라화소데이터로 분류하며, 분류데이터를 출력하는 분류화부, 그레이화소데이터를 압축 부호화 하는 제 1부호화부와, 인덱스된 칼라화소데이터를 압축 부호화하는 제 2부호화부, 분류데이터를 런 레벨 부호화 하는 런레벨부호화부, 분류화부의 분류데이터에 근거하여 입력 초음파영상 데이터의 각 화소데이터를 제 1 및 제 2부호화부들 중의 하나로 공급하는 화소분리부, 및 런레벨부호화부, 제 1 및 제 2부호화부들의 출력데이터를 다중화하는 다중화부를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 3차원 칼라 초음파영상 복호화장치는 부호화된 데이터를 역다중화하여 부호화 된 분류데이터, 부호화된 칼라화소데이터 및 부호화된 그레이화소데이터를 출력하는 역다중화부, 부호화된 분류데이터를 런레벨복호화하여, 제로화소데이터, 그레이화소데이터 및 인덱스된 칼라화소데이터를 구분시키는 분류데이터를 출력하는 런레벨복호화부, 부호화된 그레이 화소데이터를 복호화하여 출력하는 제 1복호화부, 부호화된 칼라화소데이터를 복호화하여 인덱스된 칼라화소데이터를 출력하는 제 2복호화부, 및 런레벨복호화부로부터 출력되는 분류데이터에 근거해서, 제로화소데이터, 그레이화소데이터 및 인덱스된 칼라화소데이터를 합성하여 3차원 칼라 초음파영상을 출력하는 영상합성부를 포함한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 기술하기로 한다.
도 3은 본 발명에 따른 초음파영상의 부호화 및 복호화시스템을 나타내는 블록도이다. 도 3시스템은 입력되는 초음파 영상데이터를 분류한 후 분류된 화소데이터를 부호화하고, 다중화하여 비트스트림으로 전송하는 부호화부와 비트스트림을 입력받아 역다중화하여 복호화하는 복호화부로 구성된다. 부호화부는 초음파영상데이터를 입력받는 분류화부(31), 및 지연기(33), 분류화부(31)로부터의 분류데이터를 부호화하는 런레벨부호화부(32), 및 지연기(33)로부터 입력되는 초음파영상데이터의 각 화소데이터를 분리하는 화소분리부(34)를 구비한다. 부호화부는 또한, 화소분리부(34)로부터 분리되어 출력되는 각 화소데이터를 부호화하는 제 1부호화부(35)와 제 2부호화부(36)를 구비하며, 런레벨부호화부(32)와 제 1부호화부(35) 및 제 2부호화부(36)로부터 출력되는 데이터를 다중화하는 다중화부(37)를 구비한다. 다중화부(37)는 입력 데이터를 비트 스트림형태로 다중화하여 복호화부로 전송한다. 한편, 도 3장치의 복호화부는 부호화부로부터 출력되는 비트스트림을 수신하고 수신한 비트스트림을 역다중화하는 역다중화부(38), 런레벨복호화부(39),제 1복호화부(40), 및 제 2복호화부(41)를 구비한다. 복호화부는 또한, 런레벨복호화부(39), 제 1복호화부(40), 및 제 2복호화부(41)의 출력데이터를 이용하여 복원된 영상데이터를 출력하는 영상합성부(42)를 구비한다.
이와 같이 구성된 도 3장치의 동작을 구체적으로 설명한다.
도 3장치의 부호화부에서, 입력되는 초음파영상데이터는 분류화부(31)와 지연기(33)에 입력된다. 지연기(33)는 입력되는 초음파 영상데이터의 각 화소데이터에 따른 분류화부(31)의 분류 동작이 끝날 때까지 지연하여 화소분리부(34)로 출력한다. 분류화부(31)는 입력되는 초음파영상데이터의 각 화소데이터를 제로화소데이터, 그레이화소데이터 및 인덱스된 칼라화소데이터로 분류하며 각 화소데이터에 대응하는 분류데이터를 런 레벨 부호화부(32) 및 화소분리부(34)로 출력한다. 런 레벨 부호화부(32)는 입력되는 분류데이터를 런레벨부호화하여 다중화부(37)로 출력한다. 여기서, 런 레벨 부호화부(32)는 분류데이터 중 연속하는 제로화소데이터에 대해서는 제로 화소값들의 개수를 런 값으로 가지며, 그레이 화소값 및 인덱스된 칼라 화소값에 대해서는 분류데이터를 레벨 값으로 갖는 런레벨부호화를 행한다. 한편, 화소분리부(34)는 지연기(33)로부터 입력되는 초음파 영상데이터의 각 화소데이터를 분류화부(31)의 분류데이터에 근거하여 분리한다. 즉, 화소분리부(34)는 분류화부(31)의 분류데이터에 근거하여 입력되는 초음파 영상데이터의 각 화소데이터가 그레이 화소데이터인 경우는 제 1부호화부(35)로 출력하고, 인덱스된 칼라화소데이터인 경우는 제 2부호화부(36)로 출력한다. 그러면, 제 1부호화부(35)는 화소분리부(34)로부터 공급되는 그레이화소데이터를 사용자의 선택에 따라 손실 또는 무손실 압축 부호화한다. 한편, 제 2부호화부(36)는 화소분리부(34)로부터 공급되는 인덱스된 칼라화소데이터를 무손실 압축부호화한다. 다중화부(37)는 런레벨부호화부(32), 제 1부호화부(35), 및 제 2부호화부(36)로부터의 부호화된 데이터를 입력받아 다중화하여 비트 스트림으로 복호화부에 전송한다. 도 3장치의 복호화부에서, 역다중화부(38)는 비트스트림을 입력받아 역다중화하여 런레벨복호화부(39), 제 1복호화부(40) 및 제 2복호화부(41)로 출력한다. 런레벨복호화부(39)는 부호화된 분류데이터를 입력받아 런레벨복호화하여, 제로화소데이터, 그레이화소데이터 및 인덱스된 칼라화소데이터를 구분시키는 분류데이터를 영상합성부(42)로 출력한다. 제 1복호화부(40)는 역다중화부(38)로부터 부호화된 그레이화소데이터를 입력받아 복호화하여 영상합성부(42)로 출력한다. 한편, 제 2복호화부(41)는 부호화된 인덱스된 칼라화소데이터를 입력받아 복호화하여 영상합성부(42)로 출력한다. 영상합성부는(42) 런레벨복호화부(39)로부터 출력하는 분류데이터에 근거하여 제로화소데이터를 발생하며, 제로화소데이터, 그레이화소데이터, 및 인덱스된 칼라화소데이터를 합성하여 3차원 칼라 초음파 영상데이터를 출력한다. 영상합성부(42)는 분류데이터가 제로화소데이터, 그레이화소데이터, 및 인덱스된 칼라화소데이터중 어느것을 가리키는지에 따라 제로화소데이터, 제 1복호화부(40)로부터의 그레이화소데이터, 및 제 2복호화부(41)로부터의 인덱스된 칼라화소데이터 중 하나를 출력하여 원래의 초음파영상을 그대로 복원한다. 전술한 실시 예에서 그레이화소데이터를 위한 제 1부호화부(35)는 사용자의 선택에 따라 손실 혹은 무손실 부호화가 가능하다. 즉, 손실 부호화를 할 경우 1차원 ADPCM부호화 방법을, 무손실 부호화를 할 경우 1 차원 DPCM 부호화 방법을 각각 사용한다. 그리고, 인덱스된 칼라화소데이터를 부호화하는 제 2부호화부는 인덱스 칼라의 특성에 의해 무손실 부호화만이 가능하고 본 발명에서는 1 차원 DPCM 부호화 방법을 사용한다. 그리고 본 발명의 복호화부내 제 1복호화부 및 제 2복호화부의 구성은 부호화부의 구조와 대응되게 구성하여 초음파 영상을 복호화한다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 3차원 칼라 초음파 영상데이터를 특성에 따라 분류하여 분류데이터를 부호화 및 복호화하며, 분류데이터에 근거하여 초음파 영상데이터의 각 화소데이터를 부호화 및 복호화함으로써, 기존의 무손실 부호화방식, 즉 무손실 JPEG보다 효과적으로 칼라 초음파 영상데이터를 처리할 수 있다. 그리고, 기존 방법으로는 불가능했던 손실 부호화를 그레이 화소에만 선택적으로 적용하여 복원된 영상의 주관적 화질의 열화가 거의 없는 상태에서 높은 압축률로 칼라 초음파 영상을 부호화 및 복호화할 수 있는 기능을 제공한다.
Claims (10)
- 초음파영상데이터를 부호화하는 부호화시스템에 있어서,입력 초음파영상데이터를 제로화소데이터, 그레이화소데이터 및 인덱스된 칼라화소데이터로 분류하며, 분류데이터를 출력하는 분류화부;그레이화소데이터를 압축부호화하는 제 1부호화부;인덱스된 칼라화소데이터를 압축부호화하는 제 2부호화부;상기 분류데이터를 런 레벨 부호화하는 런레벨부호화부;상기 분류화부의 분류데이터에 근거하여, 상기 입력 초음파영상데이터의 각 화소데이터를 상기 제 1 및 제 2부호화부들중의 하나로 공급하는 화소분리부; 및상기 런레벨부호화부, 상기 제 1 및 제 2부호화부들의 출력데이터를 다중화하는 다중화부를 포함하는 부호화시스템.
- 제 1항에 있어서, 상기 제 1부호화부는 그레이화소데이터를 손실압축부호화하는 부호화시스템.
- 제 1항에 있어서, 상기 제 1부호화부는 그레이화소데이터를 무손실압축부호화하는 부호화시스템.
- 제 1항에 있어서, 상기 제 2부호화부는 인덱스된 칼라화소데이터를 무손실압축부호화하는 부호화시스템.
- 제 1항에 있어서, 상기 런레벨부호화부는 연속하는 제로그레이화소값들의 갯수를 런값으로 가지며 제로아닌그레이화소값 및 인덱스된 칼라화소값에 대응하는 분류데이터를 레벨값으로 갖는 런레벨부호화를 행하는 부호화시스템.
- 인덱스된 칼라화소데이터를 포함하는 초음파영상데이터를 부호화하여 얻어진 부호화된 데이터를 복호화하여 초음파영상데이터를 복원하는 복호화시스템에 있어서,부호화된 데이터를 역다중화하여, 부호화된 분류데이터, 부호화된 칼러화소데이터 및 부호화된 그레이화소데이터를 출력하는 역다중화부;부호화된 분류데이터를 런레벨복호화하여, 제로화소데이터, 그레이화소데이터 및 인덱스된 칼라화소데이터를 구분시키는 분류데이터를 출력하는 런레벨복호화부;부호화된 그레이화소데이터를 복호화하여 출력하는 제 1복호화부;부호화된 칼러화소데이터를 복호화하여 인덱스된 칼러화소데이터를 출력하는 제 2복호화부; 및상기 런레벨복호화부로부터 출력하는 분류데이터에 근거하여, 제로화소데이터를 발생하며 제로화소데이터, 그레이화소데이터 및 인덱스된 칼러화소데이터를 합성하여 초음파영상데이터를 출력하는 영상합성부를 포함하는 복호화시스템.
- 제 6항에 있어서, 상기 런레벨복호화부는 연속하는 제로그레이화소값들의 갯수를 런값으로 사용하며 제로아닌그레이화소값 또는 인덱스된 칼라화소값을 레벨값으로 사용하는 런레벨복호화를 행하는 복호화시스템.
- 제 6항에 있어서, 상기 제 1복호화부는 부호화된 그레이화소데이터를 부호화방식에 근거하여 손실 및 무손실압축복호화중 어느 하나로 복호화하는 복호화시스템.
- 제 6항에 있어서, 상기 제 2복호화부는 부호화된 칼러화소데이터를 무손실 복호화하는 복호화시스템.
- 제 6항에 있어서, 상기 영상합성부는 상기 분류데이터가 제로화소데이터, 그레이화소데이터 및 인덱스된 칼러화소데이터중의 어느 것을 가리키는 지에 따라서, 발생된 제로화소데이터, 제 1복호화부 및 제 2복호화부중의 하나를 출력하는 복호화시스템.
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