KR100339554B1 - 화상통신기기의 화상 압축전송 및 수신복원 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 화상통신기기에서 화상 데이타를 압축하여 전송하는 방법과, 상기 압축전송된 화상 데이타를 수신하여 복원하는 방법에 관한 것이다.

종래의 화상 전화기에서 이루어지는 화상 데이타의 압축전송 방법은 1화상 데이타에 대하여 일괄적으로 하나의 양자화 테이블을 매칭시켜 양자화를 수행하고,이 양자화 테이블값을 모두 상대방 기기로 전송하기 때문에 데이타 전송능력이 떨어지고, 화질저하가 발생하였다.

본 발명은 송신단에서 화상 데이타를 압축하여 전송할 때, 사용된 양자화 테이블의 인덱스(index)를 헤더(header)에 부가하여 전송하고, 수신단에서는 양자화 테이블의 인덱스를 검출하여 해당 양자화 테이블의 인덱스가 지시하는 양자화 테이블값을 이용해서 상기 수신된 화상 데이타를 복원하는 방법이며, 또한 본 발명에서 상기 화상 데이타를 압축전송하는 과정에서 화상을 영역별 특성에 따라 분할하여, 영역별로 서로 다른 양자화 테이블을 이용해서 양자화하여 전송함으로써, 화상 데이타의 전송능력을 향상시킬 수 있고, 보다 향상된 화질의 화상통신기기를 제공할 수 있게 하였다.

Description

화상통신기기의 화상 압축전송 및 수신복원 방법{METHOD OF IMAGE DATA PROCESS FOR PICTUREPHONE}

본 발명은 화상통신기기에서 화상 데이타를 압축하여 전송하는 방법과, 상기 압축전송된 화상 데이타를 수신하여 복원하는 방법에 관한 것이다.

특히, 본 발명은 송신단에서 화상 데이타를 압축하여 전송할 때, 사용된 양자화 테이블의 인덱스(index)를 헤더(header)에 부가하여 전송하고, 수신단에서는 양자화 테이블 인덱스를 검출하여 해당 양자화 테이블 인덱스가 지시하는 양자화 테이블값을 이용해서 상기 수신된 화상 데이타를 복원하는 방법에 관한 것이다.

또한 본 발명에서 상기 화상 데이타를 압축전송하는 과정에서 화상을 영역별 특성에 따라 분할하여, 영역별로 서로 다른 양자화 테이블을 이용해서 양자화하여 전송하는 방법에 관한 것이다.

더욱 상세하게는 본 발명에서는, 화상의 압축과 복원에 필요한 양자화 테이블을 송신단과 수신단의 화상전화기에 미리 메모리시켜 놓고, 압축/복원에 이용되는 양자화테이블의 값들을 개별적으로 전송하지 않고, 약속된 통신프로토콜로서 양자화테이블의 인덱스를 전송하여 화상압축과 복원을 수행할 수 있도록 함으로써, 화상전송 데이타 량을 줄일 수 있고, 단위 시간당 전송되는 화상의 수를 증가시킬 수 있도록 한 화상통신기기의 화상 압축전송 및 수신복원 방법에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 화상통신기기에서 화상 전송시 전송할 화상을 이미지영역과 배경영역으로 구분한후 영역별로 다른 양자화 테이블을 적용하여 압축함으로써 화상 전송속도를 향상시키고 이미지 화상의 화질열화를 개선할 수 있도록 한 화상통신기기의 화상 압축전송 및 수신복원 방법에 관한 것이다.

화상통신기기, 예를 들어 화상 전화기에서는 화상을 전송시에 단위시간(초(sec))당 필요한 화상 프레임수를 만들기 위해 압축율을 조정하여 전송하는 것을 기본으로 하고 있다.

이러한 화상 압축전송과 수신복원 기술은 대개 규격으로 정하고 있으며, 일반적으로 화상의 압축방법은 정지화상 압축규격(JPEG), 동화상 압축규격(MPEG) 등이며, 이러한 화상 압축(복원)시에는 소정의 양자화 테이블을 이용하고 있다.

그런데, 상기한 바와 같이 양자화 테이블을 이용하여 화상을 압축하게 됨에 따라 복잡한 화상일 경우 데이타의 크기가 커져서 전송시간이 지연되는 단점을 갖는다.

그러므로, 초당 필요한 화상 매수를 채우기 위해서는 상기 양자화 테이블을 이용하여 압축율을 높여 파일 크기를 줄이지만, 이러한 화상 데이타를 수신측에서 받아서 복원하여 보면, 화상의 에지(edge) 부분이 제대로 표현되지 않는 블럭화 현상(block effect) 또는 복원 데이타의 손실(loss) 등에 의해 화질이 저하되는 것을 볼 수 있다.

도1은 종래 화상통신기기로서 화상 전화기의 구성을 나타낸 블럭도로서,

렌즈(1a)를 통해 입력되는 화상을 전기적인 신호로 변환시키는 CCD(1)와, 상기 CCD(1)의 구동 및 CCD(1)를 통해 입력되는 화상신호를 디지탈신호처리부(DSP) (3)로 전달하는 CCD구동부(2)와, 상기 CCD구동부(2)로 부터 입력되는 화상신호를 신호 처리하여 모니터(4)와 압축/복원부(5)에 공급하는 디지탈 신호 처리부(DSP)(3)와, 상기 디지탈 신호처리부(3)에서 처리된 화상신호의 압축 또는 복원을 담당하는 화상 압축/복원부(5)와, 상기 압축된 화상신호의 전송 및 화상신호의 수신을 위한 통신제어 및 인터페이스부(6)와, 상기 화상신호의 처리, 압축/복원, 전송 등을 위해 시스템 각부를 제어하는 제어부(7)를 포함하고 있다.

이와같이 구성된 도1의 화상전화기 동작을 간단하게 설명하면 다음과 같다.

렌즈(1a)를 통해 입력되는 화상은 CCD(1)를 통해 전기적인 화상신호로 변환되어 CCD구동부(2)로 입력된다.

상기 CCD구동부(2)는 이와같이 입력되는 화상신호에 대하여 아날로그 신호보정을 하여 일정레벨로 만든 후 디지탈 신호처리부(3)로 출력한다.

상기 디지탈 신호처리부(3)에서는 입력되는 화상신호에 대하여 클램프, RGB색제어, 밝기제어 등을 실행한 후 모니터(4)를 통해 입력된 화상을 표시하고, 또한 상기 디지탈 신호 처리부(3)에서는 입력되는 화상을 전송하기 위한 화상압축을 위해 화상 신호를 휘도신호와 색신호 처리하여 소정의 데이타 포맷으로 변환하여 화상 압축/복원부(5)로 출력한다.

상기 화상 압축/복원부(5)에서는 양자화 테이블을 이용하여 입력된 화상신호를 압축하고, 압축된 화상 데이타는 통신제어 및 인터페이스부(6)를 통해 상대방 화상 전화기 측으로 전송한다.

한편, 상대방 화상 전화기로부터 수신되는 화상 데이타는 통신제어 및 인터페이스부(6)를 통해서 수신하여 화상 압축/복원부(5)에서 복원하고, 디지탈 신호 처리부(3)를 통해서 모니터(4)에 표시해준다.

이때, 상기 화상 압축/복원부(5)에 의해 화상 압축시 사용되는 양자화 테이블의 값들은 도2에 도시한 바와같은 양자화 테이블(q11∼Q88)을 참조하여, 압축에 사용된 양자화 테이블값을 송신단에서 수신단 측으로 도3과 같이 압축된 화상 데이타의 헤더에 실어서 전송하고, 수신단에서는 이 헤더에 포함된 양자화 테이블값을 이용해서 상기 수신된 화상 데이타를 복원하게 되는 것이다.

그러나, 이와 같이 양자화 테이블의 값들을 헤더에 실어서 직접 전송하게 되면, 상기 화상 데이타 뿐만 아니라 양자화 테이블값들 까지 전송되어야 하기 때문에 전송될 데이타의 양이 증가되고, 양자화 테이블값들이 차지하는 만큼 전송할 화상 데이타의 양은 줄어들게 되며, 특히 화상의 복잡도가 커짐에 따라 압축 화상 데이타 양은 더욱 증가하게 된다.

그러므로, 상기 통신제어 및 인터페이스부(6)는 앞에서 설명한 바와같이, 단위 시간당 전송 프레임수를 일정하게 맞추기 위해 압축율을 조정하여 복잡한 화상일 경우 높은 압축율로 압축하여 전송하였다.

그러나, 이와같이 복잡한 화상일 경우 압축율을 높이면 높일수록 전송받는 측에서 복원하는 화상에는 블럭화 현상이나, 윤곽 무너짐 등의 현상이 나타나게 되어, 화질이 극도로 저하된 화상으로 표시되는 것을 감수해야 한다.

특히, 화상 전화기는 초당 수 프레임에서 30프레임의 전송에 목적을 두게 되므로, 복잡한 화상의 경우 압축율이 높아져서 원래의 화상과는 전혀 다른 결과를 초래하게 된다.

이와같이 전송하고자 하는 화상의 복잡도에 따라 압축율을 조정하여 초당 필요한 전송매수를 맞추기 때문에 화상이 복잡하면 복작할수록 압축되는 양은 많아지고, 전송받는 측에서의 복원화질이 상당이 저하되며 심한 경우 원화상과는 전혀 다르게 변형되는 문제점이 있었다.

또한, 화상 1프레임마다 수백에서 수천에 이르는 바이트들을 점유하는 양자화 테이블 값 전송에 의해서 화상 1프레임 전송시간을 길게하는 단점도 초래하였고, 전체적으로 볼 때는 단위 시간당 송수신할 수 있는 프레임수가 줄어드는 결과가 되었다.

더구나, 종래의 화상 전화기에서는 1화상 전체에 대하여 하나의 양자화 테이블값으로 일괄적인 양자화를 수행하기 때문에, 실질적으로 화상 전화기에서 상대방을 인식하는데 필요한 중요정보(통상, 상대방의 얼굴 이미지)가 오히려 배경이 되는 이미지의 복잡도에 따라 영향을 받아 화질저하로 이어지는 문제점도 나타나고 있다.

본 발명은 화상통신기기에서, 송신측과 수신측이 소정의 양자화 테이블을 동일한 값으로 가지고, 화상압축 전송시에 사용된 양자화 테이블의 인덱스값만 헤더에 실어서 압축 화상데이타와 함께 전송하고, 수신측에서는 헤더에 포함된 양자화 테이블의 인덱스값을 검출하여 해당 인덱스가 지시하는 양자화 테이블값을 이용해서 수신 화상을 복원함으로써, 화상 데이타 전송속도(전송율)의 증가를 기하고, 단위 시간당 전송 가능한 화상수를 증가시킬 수 있게 하며, 화질 저하를 방지할 수 있도록 한 화상통신기기의 화상 압축전송 및 수신복원 방법을 제공한다.

또한 본 발명에서는 전송할 화상을 이미지 특성에 따라 소정의 영역으로 복수 분할하여 각각의 영역마다 적합한 소정의 양자화 테이블값으로 양자화하고, 이 양자화 테이블 인덱스값을 헤더에 실어서 전송함으로써, 화상 데이타의 전송속도의 증가를 기하고, 단위 시간당 전송 가능한 화상수를 증가시킬 수 있게 하며, 화질 저하를 방지할 수 있도록 한 화상통신기기의 화상 압축전송 및 수신복원 방법을 제공한다.

도1은 화상통신기기의 일예로서 화상전화기의 구성을 나타낸 블럭도

도2는 화상통신기에서 사용되는 양자화 테이블 세트의 일예를 나타낸 양자화 테이블 표

도3은 종래의 화상통신기기에서 압축전송되는 화상 데이타의 개략적인 데이타 구조를 나타낸 도면

도4는 본 발명의 화상통신기기에서 송신단과 수신단의 양자화 테이블 메모리와 이 것을 이용한 압축 및 복원방법을 설명하기 위한 도면

도5는 본 발명의 화상통신기기에서 화상 데이타를 압축전송하는 과정과 수신복원하는 과정의 일예를 나타난 도면

도6은 본 발명의 화상통신기기에서 압축전송 및 수신복원되는 화상 데이타의 개략적인 데이타 구조를 나타낸 도면

도7은 본 발명의 화상통신기기에서 화상을 인물과 배경영역으로 영역분할하여 전송하는 경우를 설명하기 위한 도면

본 발명은 화상통신기기에서 화상데이타를 압축전송 및 수신복원하기 위한 복수개의 양자화 테이블을 통신 상대방과 동일하게 저장하는 단계와, 입력된 화상 데이타를 상기 저장된 소정의 양자화 테이블을 이용해서 압축하는 화상압축단계와, 상기 화상압축에 사용된 양자화 테이블의 인덱스를 압축화상 데이타의 헤더에 포함시키는 헤더구성단계와, 상기 양자화 테이블의 인덱스가 부가된 헤더를 포함하는 화상 데이타를 전송하는 전송단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 화상통신기기의 화상 압축전송 방법이다.

또한 상기 화상압축단계는, 압축전송할 화상을 복수개의 영역으로 분할하고, 그 분할된 각각의 영역별 특성에 따라 상기 저장된 소정의 양자화 테이블을 적용하여 압축하는 영역분할 압축 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명은 상기 영역분할은 사용자의 얼굴 화상영역과 그 배경영역으로 분할하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명은 화상통신기기에서 화상데이타를 압축전송 및 수신복원하기 위한 복수개의 양자화 테이블을 통신 상대방과 동일하게 저장하는 단계와, 수신된 화상 데이타의 헤더에 포함된 송신단의 양자화 테이블의 인덱스를 검출하는 양자화 테이블 인덱스 검출단계와, 입력된 압축화상 데이타를 상기 검출된 양자화 테이블의 인덱스에 대응하는 상기 저장된 해당 양자화 테이블을 이용해서 복원하는 복원단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 화상통신기기의 화상 수신복원 방법이다.

또한 상기 양자화 테이블 인덱스는 화상 데이타의 영역별로 다른 양자화 테이블값을 지시하는 것을 특징으로 한다.

상기한 바와같이 이루어진 본 발명의 화상통신기기의 화상 압축전송 및 수신복원 방법을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도4는 본 발명의 화상통신기기에서 송신단과 수신단의 양자화 테이블 메모리와 이 것을 이용한 압축 및 복원방법을 설명하기 위한 도면으로서, 송신단(401)과 수신단(402)에는 동일한 양자화 테이블(Qn)을 각각의 메모리(403)(404)에 저장하여 두고, 송신단(401)과 수신단(402)에서는 각각의 메모리(403)(404)에 가지고 있는 양자화 테이블값(Qk)을 이용해서 화상의 압축과 복원을 수행하게 된다.

즉, 송신단(401)의 화상 압축/복원부(405)에서는 메모리(403)의 양자화 테이블(Qn) 중에서 화상 압축에 사용한 양자화 테이블값(Qk)을 지시하는 양자화 테이블의 인덱스값(k)을 도6에 도시한 바와같이 헤더에 실어서 압축된 화상 데이타와 함께 수신단(402)측으로 전송해 주고, 수신단(402)측에서는 수신된 헤더에서 양자화 테이블의 인덱스값(k)을 검출하여 해당 인덱스가 지시하는 양자화 테이블값(Qk)을 이용해서 화상 데이타를 복원하는 것이다.

이와같은 본 발명의 화상통신기기의 화상 압축전송 및 수신복원 방법을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

동일한 양자화 테이블(Qn)을 다수개(Q1,Q2,…,Qn개)로서 송신단(401)과 수신단(402)의 메모리(403)(404)에 저장하되, 송신단의 메모리(403)에 저장된 양자화 테이블값 중에서 화상 데이타의 압축에 사용된 양자화 테이블값을 지시하는 인덱스값(k)(k는 1부터 n까지)을 압축된 화상 데이타의 헤더부분에 포함시켜 수신단(402)으로 전송한다.

상기 압축된 화상 데이타와 더불어 전송되는 양자화 테이블의 인덱스값(k)을 수신단(402)에서 검출한 후, 수신단의 메모리(404)에 미리 저장된 양자화 테이블(Qn)에서 송신단의 인덱스값(k)과 매칭되는 양자화 테이블값을 선택한다.

상기 선택된 양자화 테이블값(Qk)을 이용하여 수신단(402)의 화상 압축/복원부(406)에서 화상을 복원함으로써, 양자화 테이블(Qn)의 각 성분값(qij:도2 참조))을 모두 전송하지 않을 수 있고, 상기 압축에 사용된 양자화 테이블값(Qk)의 인덱스값(k)만을 압축된 화상 데이타의 헤더부분에 포함시켜 수신단(402)으로 전송하면, 상기 수신단(402)에서는 압축된 화상 데이타에 포함되어 전송되어져 오는 인덱스값(k)만 검출하여, 그 검출된 인덱스값(k)을 이용해서 메모리(404)에 미리 저장된 양자화 테이블에서 상기 송신단(401)의 인덱스값(k)과 매칭되는 양자화 테이블값(Qk)을 선택하고, 상기 선택된 양자화 테이블의 각 성분값(qij)을 이용하여 화상을 복원할 수 있게 되는 것이다.

도5는 이러한 일련의 화상 데이타 압축전송과 수신복원 과정을 나타낸 도면으로서, 특히 이미지의 특성에 따른 영역분할을 사용자의 얼굴영역(image영역)과 배경영역으로 분할하여 각각의 영역별 특성에 적합한 소정의 양자화 테이블값으로 양자화하고, 해당 인덱스값(k)을 이용하는 실시예를 보이고 있다.

먼저, 화상 입력단계(501)에서는 CCD로 촬영된 화상신호에 대하여 디지탈 신호로 변환하고, 이 것을 압축단계(502)에서 압축한다(Encoder).

이 압축단계에서는 양자화 테이블 세트(Q Table Set)(503)에서 이미지 특성에 따라 적절한 양자화 테이블값을 사용해서 화상의 양자화를 수행하게 된다.

이때, 화상의 영역분할을 실행할 수도 있는데, 도7에 도시한 바와같이 화상의 영역을 사용자 얼굴영역(즉, 이미지 영역(701))과 그 배경이 되는배경영역(702)으로 분할하여, 각각의 영역에 따라 다른 양자화 테이블값을 적용하여 양자화를 수행할 수 있다.

즉, 화상의 영역분할은 도7과 같이, 화상통신기기에서 전송되는 화상은 주로 통화하는 사용자의 얼굴로서, 통상 사용자의 얼굴이 화면의 중앙부에 보이게 되므로 이 부분을 이미지 영역으로 설정하고, 그 외곽부를 배경 영역으로 설정하여, 배경 영역은 압축율이 높은 양자화 테이블을 사용해 압축함으로써 전송화상의 데이타량을 줄여 화상의 전송속도를 향상시킬 수 있도록 하고, 이미지 영역은 다른 양자화 테이블을 사용해 압축함으로써 이미지 화상의 화질 저하를 방지할 수 있다.

이와같은 양자화 과정을 거처서 압축된 화상(데이타)(504)는 전송단계(505)를 거처서 통신선로를 통해 상대방 기기로 전송된다.

이때, 상기 양자화에 사용된 양자화 테이블값(Qk)을 지시하는 소정의 양자화 인덱스값(k)을 도6과 같이 압축된 화상 데이타와 함께 헤더에 실어서 전송한다.

수신단 측에서는 수신단계(506)에서 상기 압축된 화상 데이타와, 양자화 테이블의 인덱스값(k)을 포함하는 헤더정보를 수신하여, 헤더부분에 포함되어 있는 양자화 테이블의 인덱스값(k)을 검출한다.

그리고, 복원단계(507)에서는 상기 검출된 양자화 테이블의 인덱스값(k)이 지시하는 양자화 테이블값(Qk)을 양자화 테이블 세트(508)에서 검색하여, 그 양자화 테이블값(Qk)으로 상기 압축 화상데이타를 복원해 내고, 이렇게 복원된 화상은 출력단계(509)에서 모니터에 표시해 준다.

이때, 앞에서 설명한 바와같이 이미지 영역과 배경영역으로 영역분할된 화상데이타의 경우는 각각의 영역에 해당하는 양자화 테이블값(Qk)을 해당 인덱스값(k)을 이용해서 매칭시켜, 각각의 영역에 적합한 양자화 테이블값으로 화상 데이타를 복원해 내면 된다.

이상에서 설명한 바와같이 본 발명은 몇종의 고정된 양자화테이블을 송신단과 수신단의 화상전화기에 설정한 후 미리 약속된 통신프로토콜로서 압축된 화상데이타의 헤더부분에 양자화 테이블의 인덱스를 포함시켜 전송함으로써, 압축/복원에 이용되는 양자화 테이블의 값들을 개별적으로 전송하지 않을 수 있게 되고, 그러므로 프레임당 전송될 압축 데이타량을 줄여서 상대편에서 필요한 화면에 대한 화상만을 높은 재현 충실도를 가질 수 있도록 압축하여 전송할 수 있고, 더불어 단위 시간당 전송되는 화상의 수를 증가시켜 화상통신기기의 영상압축 전송시 그 전송속도를 보다 빠르게 하는 효과가 있는 것이다.

더구나, 화상을 영역별 특성에 따라 다른 압축율로 압축하여 전송할 수 있기 때문에 화상 통신시에 상대방을 인식하는데 필요한 실질적 정보인 상대방 얼굴모습을 보다 좋은 화질로 수신하여 재현할 수 있게 되며, 불필요한 배경부분의 데이타량을 줄일 수 있기 때문에 전송속도의 향상도 가져올 수 있다.

Claims (6)

1. 화상데이타를 압축전송 및 수신복원하기 위한 복수개의 양자화 테이블을 통신 상대방과 동일하게 저장하는 단계와, 입력된 화상 데이타를 상기 저장된 소정의 양자화 테이블을 이용해서 압축하는 화상압축단계와, 상기 화상압축에 사용된 양자화 테이블의 인덱스를 상기 압축화상 데이타의 헤더에 포함시키는 헤더구성단계와, 상기 양자화 테이블의 인덱스가 부가된 헤더를 포함하는 화상 데이타 전송단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 화상통신기기의 화상 압축전송 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 화상압축단계는 압축전송할 화상을 복수개의 영역으로 분할하고, 그 분할된 각각의 영역별 특성에 따라 상기 저장된 소정의 양자화 테이블을 적용하여 압축하는 영역분할 압축 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상통신기기의 화상 압축전송 방법.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 영역분할은 사용자의 얼굴 화상영역과 그 배경영역으로 분할하여 이루어진 것을 특징으로 하는 화상통신기기의 화상 압축전송 방법.
4. 화상데이타를 압축전송 및 수신복원하기 위한 복수개의 양자화 테이블을 통신 상대방과 동일하게 저장하는 단계와, 수신된 화상 데이타의 헤더에 포함된 송신단의 양자화 테이블의 인덱스를 검출하는 양자화 테이블 인덱스 검출단계와, 입력된 압축화상 데이타를 상기 검출된 양자화 테이블의 인덱스에 대응하는 상기 저장된 해당 양자화 테이블을 이용해서 복원하는 복원단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 화상통신기기의 화상 수신복원 방법.
5. 제 3 항에 있어서, 상기 양자화 테이블의 인덱스는 화상 데이타의 영역별로 다른 양자화 테이블값을 지시하는 것을 특징으로 하는 화상통신기기의 화상 수신복원 방법.
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