KR100424678B1 - 물체경계블록의합병을이용한영상부호화시합병후의영상에대한최소비트의부호화블럭패턴할당방법 - Google Patents

물체경계블록의합병을이용한영상부호화시합병후의영상에대한최소비트의부호화블럭패턴할당방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 MEPG4에서 VOP영상내의 물체경계 블록의 합병을 이용한 영상 부호 화시 합병후의 영상에서의 물체경계 매크로 블록내에서 물체밖 블록이 1개 이상일 경우 부호화 블록 패턴을 위한 기존의 VLC테이블에서 최소비트만을 할당하는 물체경계 블록의 합병을 이용한 영상부호화시 합병후의 영상에 대한 최소 비트의 부호화 블럭 패턴 할당 방법을 제공한다.
본 발명은 물체경계 블록의 합병을 이용한 영상부호화 방법에 있어서, 물체경계 매크로 블록의 물체경계 블록을 합병한 후의 영상에 대해 물체밖 블록이 일정수 이상 존재할 경우 상기 물체밖 블록을 돈 케어 블록으로 두어 발생될 수 있는 경우중에서 최소비트를 할당함으로써 부호화 비트를 감소시킬 수 있게 된다.

Description

물체경계 블록의 합병을 이용한 영상부호화시 합병후의 영상에 대한 최소 비트의 부호화 블럭 패턴 할당 방법
본 발명은 MEPG(Moving Picture Expert Group)4에서 VOP(Video Object Plane) 영상내의 물체경계 블록의 합병을 이용한 영상부호화시 합병후의 영상에서의 물체경계 매크로 블록내에서 물체밖 블록이 1개 이상일 경우 부호화 블록 패턴(Coded Block Pattern)을 위한 기존의 VLC(Variable Length Coding)테이블에서 최소비트를 할당하는 물체경계 블록의 합병을 이용한 영상부호화시 합병후의 영상에 대한 최소 비트의 부호화 블럭 패턴 할당 방법에 관한 것이다.
디지탈 음향/영상 시스템 시장을 형성한 음향/영상 부호화 기법 및 시스템 구성에 관한 국제 표준안 즉, MPEG1, MPEG2를 개발하고, 의결한 MPEG그룹이 현재는 1998년 11월에 국제 표준안으로 채택할 예정의 차세대 음향/영상 부호화 기법 및 시스템 구성에 관한 국제 표준안 즉, MPEG4를 연구, 개발중에 있다.
MPEG4의 개발은 기존의 알려진 표준안으로는 지원할 수 없는 차세대 음향/영상 응용물들을 지원할 필요성에서 출발한 것으로, MPEG4는 음향/영상 데이터 통신과 접속, 조작을 위한 새로운 방법들을 제공한다.
예를 들면, 특성이 다른 네트워크를 통한 물체 중심 대화형 기능 및 접속 등의 기능을 제공한다.
또한, 에러가 쉽게 발생되는 통신환경과 저전송율의 통신환경에서도 유용하게 동작하는 특성과, 컴퓨터 그래픽 기술을 통합하여 자연 음향/영상 및 인공 음향/영상들을 함께 부호화하고 조작할 수 있는 기능들을 제공한다.
즉, MPEG는 여러 응용분야에서 요구되고 예상되는 여러 기능들을 지원해야 한다.
따라서 MPEG4는 멀티미디어 정보의 급팽창과 기술 향상에 의해 새롭게 개발 되었거나 앞으로 개발될 저가격 및 고기능의 모든 가능한 응용분야들의 기능들에서 요구되는 기능들을 지원할 수 있도록 확장가능하고 개방적인 구조를 가지게 된다.
또한, MPEG4에는 전송 및 저장기능과 비용절감에 필요한 부호화 효과의 향상기능(Improved Compression Efficiency)을 구비하고 있다.
이러한 MPEG4는 매크로 블록내의 각 블록에 대해 부호화 블록 패턴을 표현하는 비트를 할당하는 MPEG1, MPEG2, H. 261, H. 263 등과 같은 부호화 기법들과는 달리 VOP의 개념을 기초로 하고 있다.
즉, MPEG4에서는 하나의 화면에서 다수의 대상물 물체가 존재할 경우에 배경화면과 이들 다수의 대상물 물체의 영상을 각기 분리하고, 분리한 배경화면 및 각각의 물체의 영상을 각기 부호화하는 것으로서, 분리한 배경 화면 및 각각의 물체의 영상 예를 들면, 도 1에 도시된 대상물 물체의 영상을 하나의 VOP로 정의하고 있다.
도2는 국제표준 산하기구에서 1차적으로 확정한 VM엔코더의 VOP부호화부의구성 블록도를 도시한 것이다.
이에 도시한 바와 같이 VOP 형성부(10)에서 형성된 각각의 대상물 영상에 대한 VOP가 움직임 추정부(11)에 입력되어 도3에 나타낸 바와 같은 매크로 블록의 단위로 움직임이 추정된다.
상기 움직임 추정부(11)에서 추정된 움직임 정보는 움직임 보상부(12)에 입력되어 움직임이 보상된다.
상기 움직임 보상부(12)에서 움직임이 보상된 상기 VOP는 VOP 형성부(10)에서 형성된 VOP와 함께 가산기(13)에 입력되어 차이 값이 검출되고, 상기 가산기(13)에서 검출된 차이값은 대상물 내부 부호화부(14)에 입력되어 도 4에 나타낸 바와 같은 매크로 블록의 서브 블록 단위로 대상물의 내부정보가 부호화된다.
예를 들면, 대상물 내부 부호화부(14)는 매크로 블록의 X, Y축을 각기 8개의 화소를 가지는 8×8의 서브 블록으로 세분화한 후, 대상물의 내부정보를 부호화한다.
상기 움직임 보상부(12)에서 움직임이 보상된 VOP와 대상물 내부 부호화부(14)에서 부호화된 대상물의 내부 정보가 가산기(15)에 입력되어 가산되고, 상기 가산기(15)의 출력신호는 이전 VOP 검출부(Previous Reconstrusted Vop)(16)에 입력되어 이전 화면의 VOP가 검출된다.
이전 VOP 검출부(16)에서 검출된 상기 이전 화면의 VOP는 움직임 추정부(11) 및 움직임 보상부(12)에 입력되어 움직임 추정 및 움직임 보상에 사용하도록 하고있다.
그리고 상기 VOP 형성부(10)에서 형성된 VOP는 모양 정보 부호화부(Shape Coding)(17)에 입력되어 모양정보가 부호화된다.
여기서, 모양 정보 부호화부(17)의 출력신호는 VOP부호화가 적용되는 분야에 따라 사용 여부가 결정되는 것으로, 모양 정보 부호화부(17)의 출력신호를 점선으로 표시된 바와 같이 움직임 추정부(11), 움직임 보상부(12) 및 대상물 내부 호부화부(14)에 입력시켜 움직임 추정, 움직임 보상 및 대상물의 내부 정보를 부호화하는데 사용할 수 있다.
상기 움직임 추정부(11)에서 추정된 움직임 정보, 대상물 내부 부호화부(14)에서 부호화된 대상물의 내부 정보 및 모양 정보 부호화부(17)에서 부호화된 모양 정보는 멀티플렉서(18)에서 다중화되고, 버퍼(19)를 통해 비트 스트림으로 전송된다.
그리고 MPEG4 VM은 VOP를 기반으로 함으로 인해 VOP영상내의 매크로 블록의 종류를 나타낸 도 3의 물체경계 매크로 블록에서 4개의 휘도블록전체중에 도 4에 나타낸 바와 같이 물체밖 블록을 포함하는 경우가 발생한다.
이때, 기존의 4개 블록을 갖고 VLC테이블(참조:ISO/IEC JTCI/SC29/WGll, N1277, Video Verification Model Version3.0)을 구성한 것을 그대로 이용할 경우 불필요한 비트를 첨가하게 되어 더 나은 비트감소효과를 얻지 못한다.
이를 위해 휘도블럭중에 물체블럭(물체경계 블록 + 물체내 블록)이 3개, 2개, 1개인 경우와 색채블록중에 물체블록이 1개인 경우에 대해 VLC테이블을 달리 적용하거나(국내 특허출원번호 제95-379l8호), 기존의 VLC테이블을 응용하여 표현할 수 있는 최소 비트를 할당함으로써 부호화 비트 감소효과를 얻을 수 있다.
그러나 내용중심 텍스춰 코딩(Content-based Texture Coding)기술은 물체경계 매크로 블록내의 물체경계 블록의 합병기술을 본 출원인에 의한 특허출원번호 제 96-27766 호 및 96-27767 호에 의한 도5와 같이 적용하면 더 향상된 부호화 효율을 얻을 수 있다.
도 5는 휘도블록은 휘도블록끼리, 색채블록은 색채블록끼리 합병조건을 적용한 예로, 첫 번째 및 두 번째 휘도블록, 첫 번째 및 두 번째 색채블록이 물체경계 블록이다.
그리고 도 5와 같이 합병되면서 신호가 합쳐진 블록(휘도블록 중에 첫 번째 블록, 색채블록 중에 첫 번째 블록)과 합병되면서 물체경계 블록에서 물체밖 블록으로 변해버린 블록(휘도블록중에 두 번째, 세 번째 네 번째 블록, 색채블록중에 두 번째 블록)으로 블록의 종류와 블록내 신호의 변화가 생기므로 기존의 부호화 블록 패턴을 위한 VLC테이블과 기존의 신호화 블록의 종류에 기초한 VLC테이블을 쓰면 부호화 효율이 떨어질 뿐만 아니라 에러가 발생할 수 있는 문제점이 있었다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 물체경계 블록 합병기술을 적용함으로써 생기는 물체경계 매크로 블록내의 신호의 변화와 블록 종류의 변화 이후의 영상에 대해 물체 밖 블록이 1개 이상 포함된 경우, 그 물체밖 블록을 부호화 블록 패턴에 상관없이 돈 케어(Don't Care) 블록으로 두어 해당되는 경우중에서 최소비트를 할당함으로써 부호화 비트를 감소시킬 수 있도록 한 물체경계 블록의 합병을 이용한 영상부호화시 합병후의 영상에 대한 최소 비트의 부호화 블럭 패턴 할당 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
도 1은 임의의 대상물 영상을 VOP로 추출한 일예시도.
도 2는 국제표준산하기구에서 1차적으로 확정한 VM엔코더의 VOP부호화부의 구성블록도.
도 3은 추출한 VOP의 대상물 영상에 그리드를 형성하여 매크로 블록으로 분할한 상태도.
도 4는 하나의 매크로 블록을 서브 블록으로 세분화한 상태도.
도 5는 휘도블록과 색채블록에 180도 회전의 합병조건을 동시에 적용한 물체경계 블록 합병 과정 예시도.
도 6 (A)-(C)는 본 발명의 설명을 위한 물체경계 매크로 블록내의 물체블록이 위치하는 각 경우에 대한 도면.
도 7은 매크로 블록내의 휘도블록과 색채블록의 배열을 나타낸 도면.
도 8는 휘도블록의 부호화 블록 패턴을 위한 기존의 VLC테이블.
도 9 (A), (B)는 색채블록의 부호화 블록 패턴을 위한 기존의 VLC테이블.
도 10은 본 발명에 따라 최소비트가 선택되어지는 예를 나타낸 도면.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10 : VOP 형성부, 11 : 움직임 추정부, 12 : 움직임 보상부, 13, 15 : 가산기, l4 : 대상물 내부 부호화부, 16 : 이전 VOP 검출부, 17 : 모양 정보 부호화부, 18 : 멀티플렉서, 19 : 버퍼
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 물체경계 블록의 합병을 이용한 영상부호화시 합병후의 영상에 대한 최소 비트의 부호화 블럭 패턴 할당 방법은 물체경계 블록의 합병후에 물체경계 매크로 블록내의 휘도블록중에 물체블록의 수가 4개에서 3개 또는 2개로, 3개에서 2개로, 2개에서 1개로 변화할 수 있고, 색채블록중에 물체블록의 수가 2개에서 1개로 변화할 수 있음에 따라, 물체경계 블록의 합병과정이후의 물체경계 매크로 블록내의 휘도블록중에 물체블록의 수가 3개, 2개,1개인 경우에 4개의 경우를 가정하여 작성된 도 8과 같은 VLC테이블과 색채블록중에 물체블록의 수가 1개인 경우에 2개의 경우를 가정하여 작성된 도 9와 같은 VLC테이블에서 물체밖 블록의 경우에 대해서는 돈 케어로 두어 적용될 수 있는 여러 경우중에 최소의 비트를 할당하는 비트를 전송함으로써 비트감소 효과를 얻을 수 있도록 한다.
이하, 본 발명에 따른 물체경계 블록의 합병을 이용한 영상부호화시 합병후의 영상에 대한 최소 비트의 부호화 블럭 패턴 할당 방법을 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.
VOP 기반의 영상 부호화시 물체경계 블록 합병기술을 적용하면 도 5에서 살펴본 바와 같이 블록내의 신호의 변화와 블록 종류의 변화가 뒤따른다.
이 영상에 기초하여 도 6에서 나타낸 물체경계 매크로 블록의 휘도블록의 각경우에 대해 도 7의 번호순에 따라 스캔하면서, 물체블럭에만 부호화 블록 패턴을 나타내고, 물체밖 블록에 대해서는 돈 케어로 두어 부호화 블록 패턴이 0이든 1이든 상관하지 않는다.
그리고 본 발명은 부호화 블록 패턴을 나타내는 기존의 VLC테이블(도8, 도9 (A), (B))을 이용하나, 도5에 예시된 경우와 같이 두 번째, 세 번째 네 번째 휘도 블록이 합병과정이후의 모양정보에 의해 물체밖 블록임을 알 수 있으므로 그 블록의 부호화 블록 패턴이 0이든 1이든 상관하지 않는 돈 케어로 둔다.
그 경우 만약 도 7의 휘도블록에 대한 블록번호에 따라 1XXX(X : 돈 케어)의 부호화 블록 패턴이 결정되었다면, 도 10에 나타낸 바와 같이 I-VOP의 경우 도 8의 VLC테이블에 의해 1111에 11(2비트)부터 1000에 0001(5비트)까지 할당되고, P-VOP의 경우 도 8의 VLC테이블에 의해 1111에 0011(4비트)부터 1000에 1011(4비트)까지 할당된다.
즉, I-VOP의 경우, CBPY 1000에 0001 0(5비트), CBPY 1001에 0000 11(6비트), CBPY 1010에 0101(4비트), CBPY 1011에 1010(4비트), CBPY 11OO에 0100(4비트) , CBPY 1101에 1000(4비트), CBPY 1110에 0110(4비트), CBPY 1111에 11(2비트) 중 비트수가 가장 적은 2비트의 11이 할당된다.
P-VOP의 경우 CBPY 1111에 0011(4비트), CBPY 1110에 0010 1(5비트), CBPY 1101에 0010 0(5비트), CBPY 1100에 1001(4비트), CBPY 1011에 00011(5비트), CBPY 1010에 0111(4비트), CBPY 1001에 0000 10(6비트), CBPY 1000에 1011(4비트) 중 비트수가 4비트인 0011, 0111, 1011중 택일하여 할당된다.
상기 도 8에서 CBPY(I), CBPY(P)란에 있는 (1234)는 도 7에 배열된 휘도블록의 위치를 나타내며, CBPY는 휘도블록의 부호화 블록 패턴이다.
또한, 색채블록에 대한 블록번호에 따라 1X(X : 돈 케어)의 부호화 블록 패턴이 발생하였을 경우, I-VOP의 경우 도9 (A)에서 매크로 블록 타입(MBtype) 3에 대해서는 CBPC(색채블록의 부호화 블록 패턴) 10에 010(3비트), CBPC 11에 011(3비트)중 택일하여 할당되며, 매크로 블록 타입 4에 대해서는 CBPC 10에 0000 10(6비트), CBPC 11에 0000 11(6비트)중 택일하여 할당된다.
그리고 P-VOP의 경우, 도 9 (B)에서 매크로 블록 타입 0에 대해서는 CBPC 10에 0010(4비트), CBPC 11에 0001 01(6비트)중 비트수가 작은 4비트의 0010이 선택된다.
또한, 매크로 블록 타입 1에 대해서는 CBPC 10에 0000 110(7비트), CBPC 11에 0000 0010 1(9비트) 중 비트수가 작은 7비트의 0000 110이 선택되며, 매크로 블록 타입 2에 대해서는 CBPC 10에 0000 100(7비트), CBPC 11에 0000 0101(8비트) 중 비트수가 작은 7비트의 0000 100이 선택된다.
그리고, 매크로 블록 타입 3에 대해서는 CBPC 10에 0000 0011(8비트), CBPC 11에 0000 011(7비트) 중 비트수가 작은 7비트의 0000 011이 선택되며, 매크로 블록 타입 4에 대해서는 CBPC 10에 0000 0001 1(9비트), CBPC 11에 0000 0001 0(9비트) 중 택일하여 선택된다.
최소비트가 동일한 경우의 수가 2가지 이상일 경우 한가지를 선택할 때 인덱스 순이나 역순이나 임의의 순서에 따라 먼저 선택된 경우의 비트를 할당한다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 VOP를 기반으로 한 내용 중심 텍스춰 코딩기술에 물체경계 블록 합병기술을 적용함으로써 생기는 물체경계 매크로 블록내의 휘도블록과 색채블록의 신호의 변화와 블록종류의 변화에 의해 새롭게 구성된 휘도블록과 색채블록에 대해 4개의 휘도블록 중에 혹은 2개의 색채블록 중에 물체밖 블록이 1개 이상 포함된 경우 그 물체밖 블록의 부호화 블록 패턴이 0이든 1이든 관계없는 돈 케어 블록으로 두어 해당되는 경우의 비트들 중에 최소비트를 할당 함으로써 에러를 방지하며, 부호화 비트를 감소시킬 수 있게 되어 부호화 효율을 증대시킬 수 있게 된다.

Claims (6)

  1. 물체경계 블록의 합병을 이용한 영상부호와 방법에 있어서, 물체경계 매크로 블록내의 물체경계 블록을 합병한 후의 영상에 대해 물체밖 블록이 일정 수 이상 존재할 경우 상기 물체밖 블록을 돈 케어 블록으로 두어 발생될 수 있는 모든 경우중에서 최소비트를 할당함을 특징으로 하는 물체경계 블록의 합병을 이용한 영상부호화시 합병후의 영상에 대한 최소 비트의 부호화 블럭 패턴 할당 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 일정 수 이상은 1개 이상임을 특징으로 하는 물체경계 블록의 합병을 이용한 영상부호화시 합병후의 영상에 대한 최소 비트의 부호화 블럭 패턴 할당 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 물체밖 블록의 돈 케어 처리시 휘도블록과 색채블록을 각각 별도로 처리함을 특징으로 하는 물체경계 블록의 합병을 이용한 영상부호화시 합병후의 영상에 대한 최소 비트의 부호화 블럭 패턴 할당 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 휘도블록에 대해서는 물체경계 블록의 합병과정이후의 물체경계 매크로 블록내의 휘도블록중에 물체블록의 수가 3개, 2개, 1개인 경우에 4개의 경우를 가정하여 작성된 VLC테이블을 이용하고, 색채 블록에 대해서는 색채 블록 중에 물체블록의 수가 1개인 경우에 2개인 경우를 가정하여 작성된 VLC테이블을 이용함을 특징으로 하는 물체경계 블록의 합병을 이용한 영상부호화시 합병후의 영상에 대한 최소 비트의 부호화 블럭 패턴 할당 방법.
  5. 제1항에 있어서, 최소비트수가 동일한 경우의 수가 2가지 이상일 경우 그 중 한가지만을 선택함을 특징으로 하는 물체경계 블록의 합병을 이용한 영상부호화시 합병후의 영상에 대한 최소 비트의 부호화 블럭 패턴 할당 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 선택은 인덱스 순이나 역순이나 임의의 순서에 따라 먼저 선택된 경우의 비트를 할당함을 특징으로 하는 물체경계 블록의 합병을 이용한 영상 부호화시 합병후의 영상에 대한 최소 비트의 부호화 블럭 패턴 할당 방법.
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