KR100488421B1 - 이진영상의 손실 부호화 방법 - Google Patents

이진영상의 손실 부호화 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이진 영상의 손실 부호화시 기존의 CR을 이용한 손실 부호화 방법과 CAE 확률표를 이용한 손실 부호화 방법을 선택적으로 적용하여 손실 부호화 함으로써 부호화 효율을 높이도록 한 이진 영상의 손실 부호화 방법에 관한 것으로서, 이러한 본 발명은 부호화할 이진 영상을 CR을 이용하여 손실 부호화 하는 방법과 CAE 확률표를 이용하는 손실 부호화 하는 방법으로 부호화를 하고, 그 부호화 되어 발생되는 비트량의 대소 관계로 상기 CR을 이용하는 손실 부호화 하는 방법 또는 CAE 확률표를 이용하여 손실 부호화 하는 방법을 선택하여 부호화할 매크로블록이나 VOP를 손실 부호화 함으로써 전송할 비트량을 감축시킬 수 있어 부호화 효율을 높이게 되는 것이다.

Description

이진 영상의 손실 부호화방법
본 발명은 이진 영상의 손실 부호화에 관한 것으로, 특히 이진 영상의 손실 부호화시 기존의 CR을 이용한 손실 부호화 방법과 CAE 확률표를 이용한 손실 부호화 방법을 선택적으로 적용하여 손실 부호화 함으로써 부호화 효율을 높이도록 한 이진 영상의 손실 부호화 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 영상 및 음향 부호화 기술 및 시스템 구성에 관한 국제 표준안 (MPEG-1, MPEG-2)을 개발하고 의결한 MPEG 그룹이 국제 표준으로 채택할 예정의 차세대 영상 및 음향 부호화 기술 및 시스템 구성에 관한 국제 표준안 (MPEG-4)을 연구, 개발중에 있다. MPEG-4의 개발은 기존의 알려진 표준안으로는 지원할 수 없는 차세대 영상 및 음향 응용물들을 지원할 필요성에서 출발했다. MPEG-4는 영상 및 음향 데이타의 통신과 접속, 그리고 조작을 위한 새로운 방법들(예를 들자면, 특성이 다른 네트워크를 통한 물체 중심 대화형 기능 및 접속 등)을 제공한다.
또한 에러가 쉽게 발생되는 통신 환경과 저전송율의 통신환경에서도 유용하게 동작하는 특성을 제공한다. 더욱이 컴퓨터 그래픽 기술을 통합하여 자연영상 및 음향과 인공영상 및 음향들을 함께 부호화하고 조작할 수 있는 기능들을 제공한다. 요약컨대, MPEG-4는 여러 응용분야에서 요구되고 예상되는 모든 기능들을 지원해야 한다. 따라서, 멀티미디어 정보의 급팽창과 기술 향상에 의해 새롭게 개발됐거나 개발될 저가, 고기능의 모든 가능한 응용 분야들에 요구되는 기능들을 지원할 수 있도록 확장 가능하고 개방적인 구조를 가지게 된다. 그 중에는 전송 및 저장 기능과 비용 절감에 필요한 부호화 효과의 향상 기능(Improved Compression Efficiency)이 있다.
현재 MPEG-4의 기술이 응용될 것으로 기대되는 응용물로는 인터넷 멀티미디어(IMM: Internet Multimedia), 대화형 비디오 게임(IVG: Interactive Video Games), 영상회의 및 영상전화 등의 상호 통신(IPC: Interpersonal Communications), 쌍방향 저장매체(ISM: Interactive Storage Media), 멀티미디어 전자우편(MMM: Multimedia Mailing), 무선 멀티미디어 (WMM: Wireless Multimedia), ATM망 등을 이용한 네트웍 데이타베이스서비스(NDB: Networked Database Service), 원격 응급 시스템(RES: Remote Emergency Systems), 원격 영상 감시(RVS: Remote Video Surveillance) 등이 있다.
기존의 응용물이나 앞으로 기대되는 응용물들을 지원하기 위해서는 유저들이 영상 내의 원하는 객체만을 통신할 수 있고, 찾고 읽을 수 있도록 접근할 수 있으며, 자르고 붙일 수 있도록 편집할 수 있는 영상 부호화기술이 필요하다.
현재 세계 표준화 작업이 진행중인 새로운 영상 및 음향 부호화 기술인 MPEG-4는 이러한 필요를 충족시키기 위한 것이다.
도 1은 현재 국제표준 산하기구에서 1차적으로 확정한 MPEG-4의 VOP 영상 부호화기의 구성도이다.
이는 기존의 영상부호화 세계표준화인 H.261, H.263, MPEG-1, MPEG-2의 영상 부호화기 구조와는 다른 구조를 지닌다. 특히 모양정보 부호화부(Shape Coder)와 VOP(Video Object Planes)라는 개념의 도입이 가장 두드러진 차이를 보이고 있다. VOP는 유저가 접근 및 편집할 수 있는 임의 모양의 내용물의 시간축상의 한 시점의 객체를 의미하며, 내용물 기반의 기능성(content-based functionality)을 지원하기 위해서는 VOP별로 부호화 되어야 한다.
이러한 VOP 부호화기는, VOP형성부(20)에서 형성된 각각의 대상물 영상에 대한 VOP가 움직임 추정부(MOTION ESTIMATION)(31)에 입력되면, 움직임 추정부(31)는 인가된 VOP로부터 매크로 블록 단위의 움직임을 추정하게 된다.
또한, 상기 움직임 추정부(31)에서 추정된 움직임 정보는 움직임 보상부(MOTION COMPENSATION)(32)에 입력되어 움직임이 보상된다. 그리고, 움직임 보상부 (32)에서 움직임이 보상된 VOP는 상기 VOP형성부(11)에서 형성된 VOP와 함께 감산기(33)에 입력되어 차이 값이 검출되고, 감산기(33)에서 검출된 차이 값은 대상물 내부 부호화부(34)에 입력되어 매크로 블록의 서브 블록 단위로 대상물의 내부정보가 부호화 된다.
예를 들면, 매크로 블록의 X축 및 Y축이 M/2 × N/2로 각기 8개의 화소를 가지는 8 × 8의 서브 블록으로 세분화된 후 대상물 내부정보가 부호화 된다.
한편, 움직임 보상부(32)에서 움직임이 보상된 VOP와, 대상물 내부 부호화부(34)에서 부호화된 대상물의 내부정보는 가산기(35)에 입력되어 가산되고, 가산기(35)의 출력신호는 이전 VOP 검출부(PREVIOUS RECONSTRUCTED VOP)(36)에 입력되어 현재 영상 바로 이전 영상의 VOP인 이전 VOP가 검출된다.
또한, 이전 VOP검출부(36)에서 검출된 이전 VOP는 상기 움직임 추정부(31) 및 움직임 보상부(32)에 입력되어 움직임 추정 및 움직임 보상에 사용된다.
그리고, VOP형성부(11)에서 형성된 VOP는 모양정보 부호화부(SHAPE CODING)(37)에 입력되어 모양 정보가 부호화 된다.
여기서, 모양정보 부호화부(37)의 출력신호는 VOP 부호화기가 적용되는 분야에 따라 사용 여부가 가변 되는 것으로, 점선으로 표시된 바와 같이, 모양정보 부호화부(37)의 출력신호를 움직임 추정부(31), 움직임 보상부(32) 및 대상물 내부 부호화부(34)에 입력시켜 움직임 추정, 움직임 보상 및 대상물의 내부 정보를 부호화 하는 데 사용할 수 있다.
또한, 움직임 추정부(31)에서 추정된 움직임 정보와, 대상물 내부 부호화부(34)에서 부호화된 대상물 내부 정보 및 상기 모양정보 부호화부(37)에서 부호화된 모양 정보는 멀티플렉서(38)에 인가되어 다중화된 후, 비트스트림으로 도면에는 도시하지 않았지만 다수개의 부호화기의 출력을 다시 다중화 하여 전송하는 다중화기에 전달되어 전송되어진다.
이러한 개념의 MPEG-4(Moving Picture Expert Group-4)의 가장 큰 특징 중 하나가 객체(object)를 기반으로 처리를 한다는 것이다. 즉, 한 영상을 여러 개의 객체로 나누고 그 각각의 객체를 개별적으로 부호화하고 처리할 수 있는 것이다. 따라서 객체를 만들기 위해서 모양정보를 알아야 한다.
상기에서 말하는 모양정보를 흔히 마스크(mask)라고 하는데 영상에서 객체 부분은 '1'로 표현하고 객체 바깥 부분(배경 부분)은 '0'으로 표현한다. 이 모양정보를 이용하여 영상에서 한 객체를 얻을 수 있다. 그리고 이 모양정보를 이용하여 복호기 측에서 객체 부분을 복호하기 때문에 모양정보를 부호화 하여 복호기측에 전송해주어야 한다.
현재 MPEG-4에서 모양정보 부호화를 하기 위해서 CAE를 이용한다. CAE는 16x16 BAB(Binary Alpha Block)단위로 각 화소에 도 2와 같은 context template를 이용하여 식 1과 같이 context 번호를 구하고 구해진 context 번호를 이용하여 그 context가 발생했을 경우 '0'이 발생할 확률과 '1'이 발생할 확률을 구하고, 그 구해진 확률을 이용하여 산술(arithmetic) 부호화 방법을 사용하여 부호화를 한다.
C = Cks2k
이 때 손실 부호화를 하기 위해서는 도 3과 같이 산술 부호화 하기 이전에 CR에 의하여 BAB의 크기를 줄이고, 줄여진 BAB를 다시 원래의 크기로 복원했을 경우 원 BAB와 복원된 BAB의 차의 절대 값이 임계치 이하이면 줄어든 크기로 CAE를 이용하여 부호화하고, 임계치보다 크다면 원 BAB를 이용해서 CAE에 의해서 부호 화한다.
상기 CR(conversion ratio)은 BAB의 크기를 변화시키는 변수로써 MxM BAB가 (MxCR)x(MxCR)로 줄어든다. 따라서 CR=1/2일 경우는 부호화할 화소 수가 1/4로 줄어든다. 따라서 CR을 이용하여 BAB의 크기를 줄이고 그 BAB를 다시 복원한 값과 원 BAB의 차의 절대 값을 구했을 때 오차가 임계치 이하일 때는 줄어든 BAB를 이용하여 CAE를 수행하게 된다.
여기서 CR을 결정하는 방법은 첨부한 도면 도 4와 같다.
즉, 처음에 CR 을 1/4로 설정하고, 16*16 MB를 4*4블록으로 변환시키고, 이를 다시 16*16 MB로 복원했을 때 이 두 MB 사이에 에러-PB가 존재하면 CR 을 1/2로 설정하고 위의 방법을 반복한다.
만약, 상기 에러-PB가 존재하지 않으면 CR의 결정을 끝내고 CR을 결정한다. 상기 CR이 1/2일 때 에러-PB가 존재한다면 CR을 1로 설정하고 CR결정을 종료하게 된다.
여기서 CR이 1일 때는 무손실 부호화가 된다.
그리고 상기 에러-PB는 16*16을 16개의 4*4 화소 블록(Pixel Block)으로 나누었을 때 원 화소 블록과 CR에 의해 변환된 화소 블록의 차의 절대 값이 알파-TH라는 임계치보다 크면 그 블록을 에러-PB라고 한다. 또한, 상기 알파-TH가 0, 16, 32, 64, 128일 때 각각 4*4 블록당 0, 1, 2, 4, 8개의 오차를 허용한다는 뜻이다.
그런데, 상기와 같은 종래 이진 영상의 손실 부호화 방법은 CR(Conversion Ratio) 부호화 방법만을 이용하여 이진 영상을 손실 부호화하기 때문에 때로는 부호화할 비트량이 많아져 부호화율을 저하시키는 문제점을 발생하였다.
이에 본 발명은 상기와 같은 종래 이진 영상의 손실 부호화시 발생하는 제반 문제점을 해결하기 위해서 제안된 것으로,
본 발명은 이진 영상의 손실 부호화시 기존의 CR을 이용한 손실 부호화 방법과 CAE 확률표를 이용한 손실 부호화 방법을 선택적으로 적용하여 손실 부호화 함으로써 부호화 효율을 높이도록 한 이진 영상의 손실 부호화 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방법은,
부호화하려는 각 매크로 블록에 대해 CR을 이용하는 손실 부호화 방법과 CAE 확률표를 이용하는 손실 부호화 방법을 적용하여 부호화를 수행하고, 상기 손실 부호화후 각각 얻어지는 비트량의 대소 관계로 전송할 데이터를 결정하여 전송하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 CR을 이용하는 손실 부호화 방법 또는 CAE 확률표를 이용하는 손실 부호화 방법중 하나를 선택한 경우 그 선택한 부호화 방법에 대한 부가 정보를 전송해주는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 선택한 부호화 방법에 대한 부가 정보는 각 매크로블록 마다 전송해주는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 CR을 이용하여 손실 부호화 하는 방법은, 설정된 CR에 의해 BAB의 크기를 줄이고, 줄여진 BAB를 다시 원래의 크기로 복원했을 경우 원 BAB와 복원된 BAB의 차의 절대 값과 설정된 임계치를 비교하여 그 대소관계로 CAE 부호화 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 원 BAB와 복원된 BAB의 차의 절대 값이 상기 설정된 임계치보다 작으면 줄어든 크기로 CAE 부호화를 수행하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 원 BAB와 복원된 BAB의 차의 절대 값이 상기 설정된 임계치보다 크면 원 BAB를 이용해서 CAE 부호화를 수행하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 CAE 확률표를 이용하여 부호화 하는 방법은, 부호화하려는 화소에서의 콘텍스트를 계산하고 그 콘텍스트를 이용하여 객체의 내부일 확률과 객체의 외부일 확률의 차를 산출하고 그 산출한 확률차와 특정 임계치를 비교하여 그 대소 관계로 CAE 확률표를 이용하여 손실 부호화 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 확률의 차이 값이 상기 특정 임계치보다 클 경우 상기 CAE부호화를 수행하지 않고 구해진 확률 값을 이용하여 예측 부호화를 수행하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 예측 부호화는 객체의 내부일 확률과 객체의 외부일 확률을 비교하여 그 대소 관계로 예측 부호화를 수행하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 객체의 내부일 확률이 객체의 외부일 확률보다 클 경우 부호화할 매크로 블록이 물체의 내부라고 예측하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 객체의 내부일 확률이 객체의 외부일 확률보다 작을 경우 부호화할 매크로 블록이 물체의 외부라고 예측하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 확률의 차이 값이 상기 특정 임계치보다 작을 경우 상기 CAE 확률표를 이용하여 부호화를 수행하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 특정 임계치는, 최소의 DPT값을 설정하고 그 설정한 DPT값을 증가시켜 가면서 알파-TH를 만족하는 최소의 DPT를 특정 임계치로 설정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 DPT값은 예측 또는 CAE 부호화후 원 화소 블록과 CR에 의해 변환된 화소 블록의 차의 절대 값이 상기 알파-TH라는 임계치보다 클 경우를 뜻하는 에러-PB의 유무로 DPT값의 증가 유무를 결정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 매크로 블록 내에 에러-PB가 존재하면 상기 DPT값을 증가시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 매크로 블록 내에 에러-PB가 존재하지 않으면 그때의 DPT값을 최종 DPT로 결정하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 방법은,
부호화 하려는 각 VOP에 대해 CR을 이용하는 손실 부호화 방법과 CAE 확률표를 이용하는 손실 부호화 방법을 적용하여 부호화를 수행하고, 상기 손실 부호화후 각각 얻어지는 비트량의 대소 관계로 전송할 데이터를 결정하여 전송하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 CR을 이용하는 손실 부호화 방법 또는 CAE 확률표를 이용하는 손실 부호화 방법중 하나를 선택한 경우 그 선택한 부호화 방법에 대한 부가 정보를 전송해주는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 선택한 부호화 방법에 대한 부가 정보는 각 VOP 마다 전송해주는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 CR을 이용하여 손실 부호화 하는 방법은, 설정된 CR에 의해 BAB의 크기를 줄이고, 줄여진 BAB를 다시 원래의 크기로 복원했을 경우 원 BAB와 복원된 BAB의 차의 절대 값과 설정된 임계치를 비교하여 그 대소관계로 CAE 부호화 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 원 BAB와 복원된 BAB의 차의 절대 값이 상기 설정된 임계치보다 작으면 줄어든 크기로 CAE 부호화를 수행하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 원 BAB와 복원된 BAB의 차의 절대 값이 상기 설정된 임계치보다 크면 원 BAB를 이용해서 CAE 부호화를 수행하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 CAE 확률표를 이용하여 부호화 하는 방법은, 부호화 하려는 화소에서의 콘텍스트를 계산하고 그 콘텍스트를 이용하여 객체의 내부일 확률과 객체의 외부일 확률의 차를 산출하고 그 산출한 확률차와 특정 임계치를 비교하여 그 대소 관계로 CAE 확률표를 이용하여 손실 부호화 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 확률의 차이 값이 상기 특정 임계치보다 클 경우 상기 CAE부호화를 수행하지 않고 구해진 확률 값을 이용하여 예측하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 예측은 객체의 내부일 확률과 객체의 외부일 확률을 비교하여 그 대소 관계로 예측하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 객체의 내부일 확률이 객체의 외부일 확률보다 클 경우 부호화할 매크로 블록이 물체의 내부라고 예측하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 객체의 내부일 확률이 객체의 외부일 확률보다 작을 경우 부호화할 매크로 블록이 물체의 외부라고 예측하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 확률의 차이 값이 상기 특정 임계치보다 작을 경우 상기 CAE 확률표를 이용하여 부호화를 수행하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 특정 임계치는, 최소의 DPT값을 설정하고 그 설정한 DPT값을 증가시켜 가면서 알파-TH를 만족하는 최소의 DPT를 특정 임계치로 설정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 DPT값은 예측 또는 CAE 부호화후 원 화소 블록과 CR에 의해 변환된 화소 블록의 차의 절대 값이 상기 알파-TH라는 임계치보다 클 경우를 뜻하는 에러-PB의 유무로 DPT값의 증가 유무를 결정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 매크로 블록 내에 에러-PB가 존재하면 상기 DPT값을 증가시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 매크로 블록 내에 에러-PB가 존재하지 않으면 그때의 DPT값을 최종 DPT로 결정하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 방법은,
원 화소 블록과 CR에 의해 변환된 화소 블록의 차의 절대 값과 오차 허용율인 알파-TH라는 임계치를 비교하여 그 대소관계에 따라 CR을 이용하는 손실 부호화 방법과 CAE 확률표를 이용하는 손실 부호화 방법중 하나를 선택하여 상기 화소 블록을 손실 부호화 하는 것을 특징으로 한다.
상기, 부호화된 영상의 전송시 부가 정보를 전송해주지 않는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 손실 부호화시 CR을 이용하는 손실 부호화 방법과 CAE 확률표를 이용하는 손실 부호화 방법의 특성을 이용하여 특정 알파-TH에서는 CR을 이용하는 손실 부호화 방법을 적용하여 부호화 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 손실 부호화시 CR을 이용하는 손실 부호화 방법과 CAE 확률표를 이용하는 손실 부호화 방법의 특성을 이용하여 상기 특정 알파-TH가 아닌 알파-TH에서는 CAE 확률표를 이용하는 손실 부호화 방법을 적용하여 부호화 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 알파-TH가 0 에서 32내에 존재하면 상기 CAE 확률표를 적용하여 손실 부호화 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 알파-TH가 64이상이면 상기 CR을 이용하는 손실 부호화 방법을 적용하는 손실 부호화 하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명이 적용되는 영상 부호화시스템은 첨부한 도면 도1에 도시한 현재 국제표준 산하기구에서 1차적으로 확정한 MPEG-4의 VOP 영상 부호화기의 구성과 동일하므로, 이를 참조하여 본 발명에 의한 이진 영상의 손실 부호화 방법을 첨부된 도면 도 4 내지 도 6에 의거 설명하면 다음과 같다.
먼저, 본 발명에서는 이진 영상을 손실 부호화 하는 방법으로 기존의 손실 부호화 방법인 CR을 이용하는 방법과 CAE에 이용되는 확률표를 이용하는 방법을 적응적으로 적용하여 손실 부호 화하게 된다.
여기서, 상기 CR을 이용하여 이진 영상을 손실 부호화 하는 방법은, 기존과 같이 설정된 CR에 의해 BAB의 크기를 줄이고, 줄여진 BAB를 다시 원래의 크기로 복원했을 경우 원 BAB와 복원된 BAB의 차의 절대 값과 설정된 임계치를 비교하여 그 대소관계로 CAE 부호 화하게 된다.
즉, 상기 원 BAB와 복원된 BAB의 차의 절대 값이 상기 설정된 임계치보다 작으면 줄어든 크기로 CAE 부호화를 수행하며, 상기 원 BAB와 복원된 BAB의 차의 절대 값이 상기 설정된 임계치보다 크면 원 BAB를 이용해서 CAE 부호화를 수행하게 되는 것이다.
한편, CAE에 이용되는 확률표를 이용하여 이진 영상을 손실 부호화 하는 방법은 첨부한 도면 도 5와 같다.
이에 도시된 바와 같이, 부호화할 매크로 블록(MB) 또는 VOP로부터 콘텍스트(Context)를 계산하고, 그 계산된 콘텍스트로 부호화 하려는 화소의 확률 값을 구한다.
여기서 확률 값은 부호화할려는 블록이 객체의 내부일 확률(Po)과 객체의 외부일 확률(Pb)값이 된다.
다음으로, 상기 객체의 내부일 확률(Po)과 객체의 외부일 확률(Pb)의 차를 산출하고 그 산출한 차이 값의 절대치(│Po - Pb│)를 취한다. 그리고 그 절대치(│Po - Pb│)와 특정 임계치(DPT)를 비교하여 상기 절대치(│Po - Pb│)가 특정 임계치(DPT) 보다 작으면 CAE 부호화를 수행한다.
또한, 상기 절대치(│Po - Pb│)가 상기 특정 임계치(DPT) 보다 클 경우 CAE 부호화를 수행하지 않고, 상기 구한 객체의 내부일 확률(Po)과 객체의 외부일 확률(Pb)을 비교한다.
이 비교 결과 상기 객체의 내부일 확률(Po)이 상기 객체의 외부일 확률(Pb)보다 크면 물체의 내부라고 예측하고, 재현된 MB을 구성한다. 이와는 달리 상기 객체의 내부일 확률(Po)이 상기 객체의 외부일 확률(Pb)보다 작으면 객체의 외부라고 예측하고, 재현된 MB을 구성한다.
마찬가지로, 복호기 측에서도 구해진 콘텍스트에 대한 확률의 차(│Po - Pb│)를 이용하여 부호기 측에서 CAE 부호화를 수행하였는지, 아니면 확률표를 이용하여 예측하였는지를 알 수 있다.
만약, 예측된 화소라면 부호화측과 마찬가지로 두 확률(Po, Pb)중 큰 값을 가지는 값으로 복호화를 수행한다. 그리고 CAE 부호화 되었다면 CAE 복호화를 수행하게 된다.
각 매크로 볼록(MB)에 대해서 각 화소를 CAE부호화 할 것인지 확률표를 이용하여 예측할 것인지에 대한 DPT를 구하는 방법은 기존의 CR을 결정하는 방법과 유사하다.
즉, 도 6에 도시된 바와 같이, 최소의 DPT를 세팅하고, 예측 또는 CAE 부호화를 수행한다. 그리고 그 매크로블록내에 에러-PB가 존재하는지를 확인하여, 에러-PB가 존재하면 상기 최소의 DPT를 일정값 증가시키고, 다시 예측 또는 CAE부호화를 수행한다. 그런 다음 다시 매그로블록내에 에러-PB가 존재하는지를 확인하여 이때에도 에러-PB가 존재하면 다시 DPT값을 설정값만큼 증가시킨 후 예측 또는 CAE 부호화 단계로 리턴을 하여 전술한 동작을 반복 수행한다.
한편, 상기 최소 DPT를 세팅한 상태에서 예측 또는 CAE 부호화를 수행하고, 매크로블록내에 에러-PB가 존재하는지를 확인한 결과 그 매크로블록내에 에러-PB가 없는 경우에는 상기 최소 DPT를 DPT로 결정하게 된다.
이와 같이 CR을 이용하여 이진 영상을 손실 부호화 하는 방법과 CAE 확률표를 이용하여 이진 영상을 손실 부호화 하는 방법을 적용한 본 발명의 이진 영상 부호화 방법은 다음과 같다.
먼저, 첫 번째 부호화 방법으로, 각 매크로블록(MB)에 대해서 상기 CR을 이용하는 손실 부호화 방법으로 부호화를 수행하고, CAE 확률표를 이용하여 손실 부호화 하는 방법을 모두 적용하여 각 매크로블록을 손실 부호 화한다.
이후, 상기 CR을 이용하여 손실 부호화해서 얻어지는 비트량과 상기 CAE 확률표를 이용하여 손실 부호화해서 얻어지는 비트량을 비교한다. 그리고 상기 두 개의 비트량을 비교한 결과 적은 비트량을 발생하는 경우를 선택하고, 어느 부호화 방법을 선택했는지를 알려주는 부가정보를 부호화된 데이터 전송시 함께 전송해준다.
여기서 부가정보의 전송은 각 매크로블록마다 CR을 이용한 부호화 방법과 CAE를 이용하는 부호화 방법이 선택적으로 적용되므로, 각 매크로블록마다 부가정보를 전송해준다.
다음으로, 두 번째 부호화 방법으로 부호화할 단위가 VOP단위일 경우에도 전술한 매그로블록 부호화와 같은 방법으로 손실 부호화 방법을 선택하게 된다.
즉, 각 VOP에 대해서 상기 CR을 이용하는 손실 부호화 방법으로 부호화를 수행하고, CAE 확률표를 이용하여 손실 부호화 하는 방법을 모두 적용하여 각 VOP를 손실 부호 화한다.
이후, 상기 CR을 이용하여 손실 부호화해서 얻어지는 비트량과 상기 CAE 확률표를 이용하여 손실 부호화해서 얻어지는 비트량을 비교한다. 그리고 상기 두 개의 비트량을 비교한 결과 적은 비트량을 발생하는 경우를 선택하고, 어느 부호화 방법을 선택했는지를 알려주는 부가정보를 부호화된 데이터 전송시 함께 전송해준다.
여기서 부가정보의 전송은 각 VOP마다 CR을 이용한 부호화 방법과 CAE를 이용하는 부호화 방법이 선택적으로 적용되므로, 각 VOP마다 부가정보를 전송해준다.
한편, 세 번째 부호화 방법으로, 오차 허용율인 알파-TH에 따라서 CR을 이용한 부호화 방법을 선택할 것인지, 아니면 CAE 확률표를 이용한 부호화 방법을 선택할 것인지를 결정하여 매크로블록 또는 VOP를 손실 부호화 하는 방법이다.
이 방법은 부가 정보를 전송할 필요가 없으며, 단지 두 방법의 특성을 이용하여 특정 알파-TH에서는 CR을 이용한 부호화방법을 적용하고, 상기 특정 알파-TH가 아닌 알파-TH에서는 CAE를 이용한 부호화 방법을 적용한다.
즉, 미리 실험한 결과 구해지는 알파-TH가 0 내지 32 범위 내에 존재하면 상기 CAE 확률표를 이용한 부호화 방법이 효율이 높게 나타났으며, 이와는 달리 구해지는 알파-TH가 64이상이면 상기 CR을 이용하는 방법이 부호화 효율이 높게 나타났다.
따라서 본 발명에서는 상기 알파-TH가 32 이하일 때는 부호화할 매크로블록 또는 VOP를 CAE 확률표를 이용한 손실 부호화 방법으로 부호화하고, 이와는 달리 상기 알파-TH가 64 이상일 때는 상기 CR을 이용한 손실 부호화 방법을 적용하여 상기 부호화할 매크로블록 또는 VOP를 손실 부호화 하게 되는 것이다.
이상에서 상술한 바와 같이 본 발명은, 이진 영상의 손실 부호화시 CR을 이용한 부호화 방법과 CAE를 이용한 부호화 방법을 적용하여 부호화하고, 그 부호화된 비트량을 검색하여 발생되는 비트량이 적은 측의 부호화 방법을 선택하여 부호화할 매크로블록이나 VOP를 손실 부호화 함으로써 전송할 비트량을 줄일 수 있으므로 이진 영상의 손실 부호화시 부호화 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 현재 국제표준 산하기구에서 1차적으로 확정한 MPEG-4의 VOP 영상 부호화기의 구성도,
도 2는 도 1의 MPEG-4에서 지원하는 신축형 부호화에서 CONTEXT 템플릿 구성도로서,
(a)는 인트라(INTRA) context 템플릿이고,
(b)는 인터(INTER) context 템플릿이다.
도 3은 MPEG-4에서 지원하는 신축형 부호화에서 CR을 이용한 바이너리 알파 블록 크기 변환도,
도 4는 도 1의 MPEG-4에서 지원하는 신축형 부호화에서 이진 알파 블록의 크기를 변화시키는 CR을 결정하는 흐름도,
도 5는 본 발명에서 CAE 확률표를 이용한 이진 영상 손실 부호화 방법을 보인 흐름도,
도 6 은 본 발명에서 각 매크로블록(MB)마다 DPT를 결정하는 방법을 보인 흐름도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
20:VOP형성부 31:움직임 추정부
32:움직임 보상부 33:감산기
34:대상물 내부 부호화부 36:이전 VOP 검출부
37:모양정보 부호화부 38:멀티플렉서

Claims (38)

  1. 이진 영상을 손실 부호화 하는 방법에 있어서,
    부호화 하려는 각 매크로 블록에 대해 CR을 이용하는 손실 부호화 방법과 CAE 확률표를 이용하는 손실 부호화 방법을 적용하여 부호화를 수행하고, 상기 부호화후 각각 얻어지는 비트량의 대소 관계로 부호화 방법 및 전송할 비트를 결정하는 것을 특징으로 하는 이진 영상의 손실 부호화방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 CR을 이용하는 손실 부호화 방법 또는 CAE 확률표를 이용하는 손실 부호화 방법중 하나를 선택한 경우 그 선택한 부호화 방법에 대한 부가 정보를 전송해주는 것을 특징으로 하는 이진 영상의 손실 부호화방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 선택한 부호화 방법에 대한 부가 정보는 각 매크로블록 마다 전송해주는 것을 특징으로 하는 이진 영상의 손실 부호화방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 CR을 이용하여 손실 부호화 하는 방법은, 설정된 CR에 의해 BAB의 크기를 줄이고, 줄여진 BAB를 다시 원래의 크기로 복원했을 경우 원 BAB와 복원된 BAB의 차의 절대 값과 설정된 임계치를 비교하여 그 대소관계로 CAE 부호화 하는 것을 특징으로 하는 이진 영상의 손실 부호화방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 원 BAB와 복원된 BAB의 차의 절대 값이 상기 설정된 임계치보다 작으면 줄어든 크기로 CAE 부호화를 수행하는 것을 특징으로 하는 이진 영상의 손실 부호화방법.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 원 BAB와 복원된 BAB의 차의 절대 값이 상기 설정된 임계치보다 크면 원 BAB를 이용해서 CAE 부호화를 수행하는 것을 특징으로 하는 이진 영상의 손실 부호화방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 CAE 확률표를 이용하여 부호화 하는 방법은, 부호화 하려는 화소에서의 콘텍스트를 계산하고 그 콘텍스트를 이용하여 객체의 내부일 확률과 객체의 외부일 확률의 차를 산출하고 그 산출한 확률차와 특정 임계치를 비교하여 그 대소 관계로 CAE 확률표를 이용하여 손실 부호화 하는 것을 특징으로 하는 이진 영상의 손실 부호화방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 확률의 차이 값이 상기 특정 임계치보다 클 경우 상기 CAE부호화를 수행하지 않고 구해진 확률 값을 이용하여 예측하는 것을 특징으로 하는 이진 영상의 손실 부호화방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 예측은 객체의 내부일 확률과 객체의 외부일 확률을 비교하여 그 대소 관계로 예측하는 것을 특징으로 하는 이진 영상의 손실 부호화방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 객체의 내부일 확률이 객체의 외부일 확률보다 클 경우 부호화할 매크로 블록이 물체의 내부라고 예측하는 것을 특징으로 하는 이진 영상의 손실 부호화방법.
  11. 제 9 항에 있어서, 상기 객체의 내부일 확률이 객체의 외부일 확률보다 작을 경우 부호화할 매크로 블록이 물체의 외부라고 예측하는 것을 특징으로 하는 이진 영상의 손실 부호화방법.
  12. 제 7 항에 있어서, 상기 확률의 차이 값이 상기 특정 임계치보다 작을 경우 상기 CAE 확률표를 이용하여 부호화를 수행하는 것을 특징으로 하는 이진 영상의 손실 부호화방법.
  13. 제 7항에 있어서, 상기 특정 임계치는, 최소의 DPT값을 설정하고 그 설정한 DPT값을 증가시켜 가면서 알파-TH를 만족하는 최소의 DPT를 특정 임계치로 설정하는 것을 특징으로 하는 이진 영상의 손실 부호화방법.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 DPT값은 예측 또는 CAE 부호화후 원 화소 블록과 CR에 의해 변환된 화소 블록의 차의 절대 값이 상기 알파-TH라는 임계치보다 클 경우를 뜻하는 에러-PB의 유무로 DPT값의 증가 유무를 결정하는 것을 특징으로 하는 이진 영상의 손실 부호화방법.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 매크로 블록 내에 에러-PB가 존재하면 상기 DPT값을 증가시키는 것을 특징으로 하는 이진 영상의 손실 부호화방법.
  16. 제 14 항에 있어서, 상기 매크로 블록 내에 에러-PB가 존재하지 않으면 그때의 DPT값을 최종 DPT로 결정하는 것을 특징으로 하는 이진 영상의 손실 부호화방법.
  17. 이진 영상을 손실 부호화 하는 방법에 있어서,
    부호화 하려는 각 VOP에 대해 CR을 이용하는 손실 부호화 방법과 CAE 확률표를 이용하는 손실 부호화 방법을 적용하여 부호화를 수행하고, 상기 손실 부호화후 각각 얻어지는 비트량의 대소 관계로 전송할 데이터를 결정하여 전송하는 것을 특징으로 하는 이진 영상의 손실 부호화방법.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 CR을 이용하는 손실 부호화 방법 또는 CAE 확률표를 이용하는 손실 부호화 방법중 하나를 선택한 경우 그 선택한 부호화 방법에 대한 부가 정보를 전송해주는 것을 특징으로 하는 이진 영상의 손실 부호화방법.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 선택한 부호화 방법에 대한 부가 정보는 각 VOP 마다 전송해주는 것을 특징으로 하는 이진 영상의 손실 부호화방법.
  20. 제 17 항에 있어서, 상기 CR을 이용하여 손실 부호화 하는 방법은, 설정된 CR에 의해 BAB의 크기를 줄이고, 줄여진 BAB를 다시 원래의 크기로 복원했을 경우 원 BAB와 복원된 BAB의 차의 절대 값과 설정된 임계치를 비교하여 그 대소관계로 CAE 부호화 하는 것을 특징으로 하는 이진 영상의 손실 부호화방법.
  21. 제 20 항에 있어서, 상기 원 BAB와 복원된 BAB의 차의 절대 값이 상기 설정된 임계치보다 작으면 줄어든 크기로 CAE 부호화를 수행하는 것을 특징으로 하는 이진 영상의 손실 부호화방법.
  22. 제 21 항에 있어서, 상기 원 BAB와 복원된 BAB의 차의 절대 값이 상기 설정된 임계치보다 크면 원 BAB를 이용해서 CAE 부호화를 수행하는 것을 특징으로 하는 이진 영상의 손실 부호화방법.
  23. 제 17 항에 있어서, 상기 CAE 확률표를 이용하여 부호화 하는 방법은, 부호화 하려는 화소에서의 콘텍스트를 계산하고 그 콘텍스트를 이용하여 객체의 내부일 확률과 객체의 외부일 확률의 차를 산출하고 그 산출한 확률차와 특정 임계치를 비교하여 그 대소 관계로 CAE 확률표를 이용하여 손실 부호화 하는 것을 특징으로 하는 이진 영상의 손실 부호화방법.
  24. 제 23 항에 있어서, 상기 확률의 차이 값이 상기 특정 임계치보다 클 경우 상기 CAE부호화를 수행하지 않고 구해진 확률 값을 이용하여 예측하는 것을 특징으로 하는 이진 영상의 손실 부호화방법.
  25. 제 24 항에 있어서, 상기 예측은 객체의 내부일 확률과 객체의 외부일 확률을 비교하여 그 대소 관계로 예측을 수행하는 것을 특징으로 하는 이진 영상의 손실 부호화방법.
  26. 제 25 항에 있어서, 상기 객체의 내부일 확률이 객체의 외부일 확률보다 클 경우 부호화할 매크로 블록이 물체의 내부라고 예측하는 것을 특징으로 하는 이진 영상의 손실 부호화방법.
  27. 제 25 항에 있어서, 상기 객체의 내부일 확률이 객체의 외부일 확률보다 작을 경우 부호화할 매크로 블록이 물체의 외부라고 예측하는 것을 특징으로 하는 이진 영상의 손실 부호화방법.
  28. 제 23 항에 있어서, 상기 확률의 차이 값이 상기 특정 임계치보다 작을 경우 상기 CAE 확률표를 이용하여 부호화를 수행하는 것을 특징으로 하는 이진 영상의 손실 부호화방법.
  29. 제 23 항에 있어서, 상기 특정 임계치는, 최소의 DPT값을 설정하고 그 설정한 DPT값을 증가시켜 가면서 알파-TH를 만족하는 최소의 DPT를 특정 임계치로 설정하는 것을 특징으로 하는 이진 영상의 손실 부호화방법.
  30. 제 29 항에 있어서, 상기 DPT값은 예측 또는 CAE 부호화후 원 화소 블록과 CR에 의해 변환된 화소 블록의 차의 절대 값이 상기 알파-TH라는 임계치보다 클 경우를 뜻하는 에러-PB의 유무로 DPT값의 증가 유무를 결정하는 것을 특징으로 하는 이진 영상의 손실 부호화방법.
  31. 제 30 항에 있어서, 상기 매크로 블록 내에 에러-PB가 존재하면 상기 DPT값을 증가시키는 것을 특징으로 하는 이진 영상의 손실 부호화방법.
  32. 제 30 항에 있어서, 상기 매크로 블록 내에 에러-PB가 존재하지 않으면 그때의 DPT값을 최종 DPT로 결정하는 것을 특징으로 하는 이진 영상의 손실 부호화방법.
  33. 이진 영상을 손실 부호화 하는 방법에 있어서,
    원 화소 블록과 CR에 의해 변환된 화소 블록의 차의 절대 값과 오차 허용율인 알파-TH라는 임계치를 비교하여 그 대소관계에 따라 CR을 이용하는 손실 부호화 방법과 CAE 확률표를 이용하는 손실 부호화 방법중 하나를 선택하여 상기 화소 블록을 손실 부호화 하는 것을 특징으로 하는 이진 영상의 손실 부호화방법.
  34. 제 33 항에 있어서, 상기 부호화된 영상의 전송시 부가 정보를 전송해주지 않는 것을 특징으로 하는 이진 영상의 손실 부호화방법.
  35. 제 33 항에 있어서, 상기 손실 부호화시 CR을 이용하는 손실 부호화 방법과 CAE 확률표를 이용하는 손실 부호화 방법의 특성을 이용하여 특정 알파-TH에서는 CR을 이용하는 손실 부호화 방법을 적용하여 부호화 하는 것을 특징으로 하는 이진 영상의 손실 부호화방법.
  36. 제 33 항에 있어서, 상기 손실 부호화시 CR을 이용하는 손실 부호화 방법과 CAE 확률표를 이용하는 손실 부호화 방법의 특성을 이용하여 상기 특정 알파-TH가 아닌 알파-TH에서는 CAE 확률표를 이용하는 손실 부호화 방법을 적용하여 부호화 하는 것을 특징으로 하는 이진 영상의 손실 부호화방법.
  37. 제 33 항에 있어서, 상기 알파-TH가 0 에서 32내에 존재하면 상기 CAE 확률표를 적용하여 손실 부호화 하는 것을 특징으로 하는 이진 영상의 손실 부호화방법.
  38. 제 33 항에 있어서, 상기 알파-TH가 64이상이면 상기 CR을 이용하는 손실 부호화 방법을 적용하는 손실 부호화 하는 것을 특징으로 하는 이진 영상의 손실 부호화방법.
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