KR100897884B1 - 영상 복원 장치 및 이를 이루기 위한 오류 은닉 방법 - Google Patents

영상 복원 장치 및 이를 이루기 위한 오류 은닉 방법 Download PDF

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Abstract

영상 복원 장치 및 이를 이루기 위한 오류 은닉 방법이 개시된다. 복수의 매크로 블록으로 구성되는 슬라이스, 복수의 슬라이스로 구성되는 영상 프레임을 포함하는 비트 스트림을 수신하여 영상을 복원하는 영상 복원 장치에 있어서, 복호화부는 비트 스트림을 슬라이스 단위로 복호화하고 오류 검출부 비트 스트림 복호화 시에 슬라이스의 매크로 블록에 발생된 오류를 검출하며, 움직임 보상부는 복호화된 슬라이스의 매크로 블록을 움직임 보상하여 보상값을 산출한다. 오류 은닉부는 오류가 검출된 매크로 블록에 이웃하는 매크로 블록들의 움직임 벡터 각각으로 움직임 보상하여 제1보상값을 산출하고, 움직임 벡터들을 기초로 산출된 움직임 벡터로 움직임 보상하여 제2보상값을 산출하며, 산출된 제1보상값과 제2보상값을 결합하여 매크로 블록의 은닉값을 산출하여 오류를 은닉하고, 복원부는 산출된 보상값 및 산출된 은닉값으로부터 영상을 복원한다. 영상 복원 장치 및 이를 이루기 위한 오류 은닉 방법은 수신된 영상에 오류가 발생한 경우에도 인간의 시각에 거슬리지 않는 좋은 화질의 영상으로 복원할 수 있다.
Figure R1020070066210
영상, 복원, 슬라이스, 오류 은닉

Description

영상 복원 장치 및 이를 이루기 위한 오류 은닉 방법{Apparatus for restoring video and method for concealing error therefor}
본 발명은 영상 복원 장치 및 이를 이루기 위한 오류 은닉 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 영상 데이터 전송시 발생된 오류에 효과적으로 대처하여 영상을 복원하는 영상 복원 장치 및 이를 이루기 위한 오류 은닉 방법에 관한 것이다.
상술한 기술분야의 손실 보정 방법 중 하나로, 오류 은닉 방법(error concealment method)이 있다. 오류 은닉 방법은 오류가 없이 복호화된 데이터를 이용하여 오류가 발생한 정보를 복원하여 인간의 시각에 거슬리지 않은 형태로 변형시키는 것이다.
종래의 오류 은닉 방법에는 공간적 정보를 이용한 방법과 시간적 정보를 이용한 오류 은닉 방법이 있다. 전자는 영상의 공간적 연관성을 이용하여 손실된 블록의 픽셀값을 주변 블록과의 경계에 있는 픽셀값의 가중치를 이용한 합을 통하여 은닉하는 방법이고, 후자는 영상의 시간적인 연관성을 이용하여 손실된 블록의 움직임 벡터를 계산하여 오류를 은닉하는 방법이다.
도 1은 종래의 오류 은닉 방법의 데이터 구조를 도시한 것이다. 도 1에 따른 데이터 구조는 전송되어 온 슬라이스들 혹은 매크로 블록 그룹(Group Of Macro Bolck)(100, 102, 104, 106), 복호화된 슬라이스 데이터가 저장되는 복수의 슬라이스 메모리(108, 110, 112, 114) 그리고 오류 없이 복원된 슬라이스에 대해서 프레임 형태로 재생하도록 슬라이스 메모리들에 저장된 데이터를 저장하는 프레임 메모리(116)로 구성된다. 도 1에 따른 오류 은닉 방법은 다음과 같다. 먼저, 복호화기(미도시)는 전송되어온 비트 스트림으로부터 슬라이스 시작 코드(GBSC)를 감지하여 각 슬라이스(100, 102, 104, 106)별로 복호화한다. 복호화된 슬라이스 데이터는 슬라이스 메모리들(108, 110, 112, 114)에 저장된다. gn은 슬라이스 번호를 나타낸다. 슬라이스 메모리들(108, 110, 112, 114)에 저장된 데이터들은 프레임 메모리(116)의 해당 위치에 저장되어 복원된다. 이때, 제2슬라이스(102)에 오류가 검출되면, 복호화된 제2슬라이스 데이터(110)는 삭제되고, 제1슬라이스 메모리(108)에 저장된 움직임 벡터들을 보상(compensation)하여 프레임 메모리(116)의 해당 위치에 저장한다. 만일, 제1슬라이스 데이터를 사용할 수 없다면. 움직임벡터를 영 벡터(zero vetor)로 두고 단순히 바로 이전에 복호화된 픽쳐(picture)로부터 복사한다.
움직임 벡터들을 보상(compensation)하여 오류가 검출된 슬라이스의 매크로 블록을 복원하기 위한 종래의 방법으로 CGI와 OBMC가 있다.
CGI는 움직임 벡터를 오류가 검출된 슬라이스의 매크로 블록의 각각의 픽셀에 할당하는 움직임 보상 방법이다. 즉 CGI는 제1슬라이스 메모리(108)에 저장된 움직임 벡터들을 결합하여 하나의 움직임 벡터를 산출하고 산출된 움직임 벡터를 각각의 픽셀에 할당하여 움직임 보상을 수행하여 오류가 검출된 슬라이스의 매크로 블록을 복원하는 방법이다. 이러한 CGI는 영상의 객체가 회전하거나 팽창, 축소될 때, 유연하게 대처할 수 있다. 그러나 CGI는 영상의 객체가 좌/우, 상/하로 평행 이동할 때는 블록화 현상이 심하게 발생하게 되므로 복원된 매크로 블록이 인간의 시각에 거슬리는 형태를 갖게 되는 문제점이 있다.
OBMC는 오류가 검출된 슬라이스의 매크로 블록을 복원하기 위해 주변 블록의 움직임 벡터를 각각 기초로 움직임 보상하여 픽셀값들의 산출하고, 산출된 픽셀값들을 기초로 검출된 슬라이스의 매크로 블록의 픽셀값을 산출한다. 즉 OBMC는 제1슬라이스 메모리(108)에 저장된 움직임 벡터 각각을 기초로 움직임 보상을 수행하여 각 움직임 벡터에 대한 픽셀값들을 산출하고, 산출된 픽셀값들을 결합하여 검출된 슬라이스의 매크로 블록의 각 픽셀의 픽셀값을 산출한다. OBMC는 블록화 현상을 제거할 수 있다. 그러나 OBMC는 영상의 세밀한 부분을 심하게 손상시키는 문제점이 있고, 특히 이웃 블록 간의 움직임 벡터의 차이가 클 경우 영상에는 세밀한 부분이 더욱 심하게 손상되어 복원된 매크로 블록은 인간의 시각에 거슬리는 형태를 갖게 되는 문제점이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 오류가 검출된 매크로 블록을 복원함에 있어서 블록화 현상을 제거하고 이웃 움직임 벡터의 차이가 클 경우에도 영상의 세밀한 부분의 손상을 막아 오류가 검출된 매크로 블록이 인간의 시각에 거슬리지 않은 형태로 복원되는 영상 복원 장치 및 이를 이루기 위한 오류 은닉 방법을 제공하는 데 있다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명에 따른 영상복원 장치는, 복수의 매크로 블록으로 구성되는 슬라이스, 복수의 슬라이스로 구성되는 영상 프레임을 포함하는 비트 스트림을 수신하여 영상을 복원하는 영상 복원 장치에 있어서, 상기 비트 스트림을 슬라이스 단위로 복호화하는 복호화부; 상기 비트 스트림 복호화 시에 상기 슬라이스의 매크로 블록에 발생된 오류를 검출하는 오류 검출부; 상기 복호화된 슬라이스의 매크로 블록을 움직임 보상하여 보상값을 산출하는 움직임 보상부; 상기 오류가 검출된 매크로 블록에 이웃하는 매크로 블록들의 움직임 벡터 각각으로 움직임 보상하여 제1보상값을 산출하고, 상기 움직임 벡터들을 기초로 산출된 움직임 벡터로 움직임 보상하여 제2보상값을 산출하며, 상기 산출된 제1보상값과 제2보상값을 결합하여 상기 매크로 블록의 은닉값을 산출하여 오류를 은닉하는 오류 은닉부; 및 상기 산출된 보상값 및 상기 산출된 은닉값으로부터 영상을 복원하는 복원부;를 구비한다.
또한 상기의 다른 기술적 과제를 달성하기 위한, 오류 은닉 방법은, 복수의 매크로 블록으로 구성되는 슬라이스, 복수의 슬라이스로 구성되는 영상 프레임을 포함하는 비트 스트림을 수신하여 영상을 복원할 때, 수신된 비트 스트림에 발생된 오류를 은닉하는 방법에 있어서, 수신된 비트 스트림을 상기 슬라이스 단위로 복호화하는 복호화단계; 상기 복호화하는 동안 상기 슬라이스의 매크로 블록에 발생된 오류를 검출하는 오류 검출단계; 및 상기 오류가 검출된 매크로 블록에 이웃하는 매크로 블록들의 움직임 벡터 각각으로 움직임 보상하여 제1보상값을 산출하고, 상기 움직임 벡터들을 기초로 산출된 움직임 벡터로 움직임 보상하여 제2보상값을 산출하며, 상기 산출된 제1보상값과 제2보상값을 결합하여 상기 매크로 블록의 은닉값을 산출하여 오류를 은닉하는 오류 은닉단계;를 갖는다.
이에 의해, 영상은 오류가 발생된 경우에도 인간의 시각에 거슬리지 않는 좋은 화질로 복원될 수 있다.
영상 복원 장치 및 이를 이루기 위한 오류 은닉 방법에 의하면, 오류가 검출된 매크로 블록을 복원함에 있어서 블록화 현상을 제거할 수 있으며 이웃 움직임 벡터의 차가가 클 경우에도 영상의 세밀한 부분의 손상을 막을 수 있어 강인하게 오류가 검출된 매크로 블록을 인간의 시각에 거슬리지 않은 형태로 복원할 수 있다.
이하에서 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 장치 및 방법의 바람직 한 실시예에 대해 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 영상 복원 장치에 대한 바람직한 일실시예의 구성을 도시한 블록도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 영상 복원 장치는 복호화부(210), 오류 검출부(220), 움직임 보상부(230), 오류 은닉부(240) 및 영상 복원부(250)를 구비한다.
복호화부(210)는 수신된 영상신호의 비트 스트림으로부터 GBSC를 감지하여 슬라이스 단위로 복호화한다.
오류 검출부(220)는 수신된 비트 스트림에 발생된 오류를 검출한다. 오류는 다음과 같은 경우일 때, 검출된다.
1) 코드워드(codeword) 오류: 가장 빈번한 경우이다.
2) 하나의 슬라이스를 복호화한 후, 다음 차례의 GBSC와 같은 동기코드(SYNC)가 발견되지않는다.
3) INTER4V 모드와 같은 진보된(advanced) 예측방법이 허용되지 않음에도 움직임 벡터가 픽쳐를 벗어나 있다.
4) 가변장 부호화(Variable Length Coding) 계수 테이블이 적응적으로 선택되지않는 모드일 때,
5) 복구된 이산코사인변환(Discrete Cosine Transformation, DCT)계수 포인트의 위치가 63위치를 벗어나 있다.
6) 색도 DC값이 정상치를 벗어나 있다.
1),2)의 경우가 가장 중요한 오류 검출 기준이 되며, 상술한 5가지 이외의 경우에서도 오류가 검출될 수 있으며, 오류 검출부(220)에서 오류가 검출되면, 오류 은닉부(240)에서 오류가 검출된 매크로 블록을 은닉한다.
움직임 보상부(230)는 복호화부(210)가 복호화한 슬라이스의 매크로 블록을 움직임 보상하여 보상값을 산출한다. 여기서 산출된 보상값은 움직임 보상부(230)가 움직임 보상을 수행한 매크로 블록의 각 픽셀의 픽셀값들의 집합이다. 즉 보상값으로부터 매크로 블록의 각 픽셀의 픽셀값을 검출할 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 영상 복원 장치의 오류 은닉부에 대한 바람직한 일실시예의 구성을 도시한 블록도이다.
도 3을 참조하면, 오류 검출부(220)가 검출한 오류가 발생된 매크로 블록에 이웃하는 매크로 블록들의 움직임 벡터 각각으로 움직임 보상하여 제1보상값을 산출하고, 이웃하는 매크로 블록들의 움직임 벡터들을 기초로 산출한 움직임 벡터로 움직임 보상하여 제2보상값을 산출하며, 산출한 제1보상값과 제2보상값을 결합하여 오류가 발생된 매크로 블록의 은닉값을 산출하여 오류를 은닉한다. 이를 위해 오류 은닉부(240)는 제1보상값 산출부(342), 제2보상값 산출부(344) 및 은닉값 산출부(346)을 구비한다.
제1보상값 산출부(342)는 오류 검출부(220)가 검출한 오류가 발생된 매크로 블록에 이웃하는 매크로 블록들의 움직임 벡터 각각으로 오류가 발생한 매크로 블록을 움직임 보상하여 각각의 복원값을 산출하고 산출된 복원값들을 결합하여 제1보상값을 산출한다. 도 4는 본 발명에 따른 영상 복원 장치의 제1보상값 산출부가 오류가 검출된 매크로 블록에 이웃하는 매크로 블록의 움직임 벡터에 대한 가중치를 결정하는 일실시예를 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 제1보상값 산출부(342)가 제1보상값을 산출하는 일실시예로, 제1보상값 산출부(342)는 오류가 발생된 매크로 블록(410)을 왼쪽 위(411), 오른쪽 위(412),왼쪽 아래(413) 및 오른쪽 아래(414)의 네 개의 서브 블록으로 나눈다. 제1보상값 산출부(342)는 왼쪽 위 서브 블록(411)의 각 픽셀의 픽셀값을 산출하기 위해 이웃하는 3개의 매크로 블록(420, 430, 440)의 움직임 벡터 각각을 기초로 움직임 보상을 수행하여 픽셀값(422, 432, 442)을 산출하고, 산출된 3개 픽셀값(422, 432, 442)을 결합하여 왼쪽 위 서브 블록(411)의 각 픽셀의 픽셀값을 산출한다. 여기서 산출된 각 픽셀의 픽셀값은 모여서 하나의 픽셀값 집합인 보상값이 된다. 제1보상값 산출부(342)는 나머지 서브 블록(412, 413, 414)에 대해서도 대응하는 방식으로 각 픽셀의 픽셀값을 산출한다. 제1보상값 산출부(342)는 산출한 4개의 픽셀값 집합인 보상값들을 결합하여 제1보상값을 산출한다. 즉 제1보상값 산출부(342)는 제1보상값에 속하는 각 픽셀값을 다음의 수학식 1에 의해 산출된다.
Figure 112007048332900-pat00001
여기서, s는 오류가 발생된 매크로 블록(410)의 픽셀이고 fn(s)은 n번째 영상 프레임이며,
Figure 112007048332900-pat00002
는 복원된 n번째 영상 프레임이다. 또한 vi ,j는 (i, j) 번째 블록의 움직임 벡터이고, w1 ,0,w0 ,1, w1 ,1은 가중치로서 이들의 합은 다음의 수학식 2와 같다.
Figure 112007048332900-pat00003
여기서, x=y=0이면, wx ,y(S)=0이다.
제2보상값 산출부(344)는 오류가 발생된 매크로 블록에 이웃하는 매크로 블록들의 움직임 벡터를 결합하여 움직임 벡터를 산출하고 오류가 발생된 매크로 블록에서 산출된 움직임 벡터를 기초로 움직임 보상하여 제2보상값을 산출한다. 도 5는 본 발명에 따른 영상 복원 장치의 제2보상값 산출부가 오류가 검출된 매크로 블록에 이웃하는 매크로 블록의 픽셀값으로부터 오류가 검출된 매크로 블록을 산출하는 방법을 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 제2보상값 산출부(344)가 제2보상값을 산출하는 일실시예로, 제2보상값 산출부(344)는 오류 검출부(220)가 검출한 오류가 발생된 매크로 블록(410)과 오류가 발생된 매크로 블록(410)에 이웃하는 매크로 블록들(520, 530, 540, 550)의 움직임 벡터(vi,j, 여기서 (i,j)는 (i,j)번째의 매크로 블록을 말한다.)에 각 가중치(522, 532, 542, 552)를 승산하고 이를 결합하여 하나의 움직임 벡터를 산출한다. 제2보상값 산출부(343)는 산출한 움직임 벡터를 기초 오류가 발생된 매크로 블록(410)의 움직임 보상을 수행하여 제2보상값을 산출한다. 즉 제2보상값 산출부(343)는 다음의 수학식 3에 의해 제2보상값에 속하는 각 픽셀값을 산출한다.
Figure 112007048332900-pat00004
여기서, s는 오류가 발생된 매크로 블록(410)의 픽셀(511)이고 fn(s)은 n번째 영상 프레임이며,
Figure 112009014269511-pat00005
는 복원된 n번째 영상 프레임이다. 또한 vi+y,j+x는 (i+y, j+x) 번째 블록의 움직임 벡터이고 αx,y는 거리에 따른 가중치(522, 532, 542, 552)로 거리에 반비례하는 값으로 이들의 합은 다음의 수학식 4와 같다.
Figure 112007048332900-pat00006
은닉값 산출부(346)은 제1보상값 산출부(342)가 산출한 제1보상값 및 제2보상값 산출부(344)가 산출한 제2보상값을 결합하여 오류가 발생된 매크로 블록의 은닉값을 산출한다. 여기서 은닉값 산출부(346)가 산출한 은닉값은 움직임 보상부(230)이 산출한 보상값과 동일한 의미의 값으로 오류가 발생된 매크로 블록의 각 픽셀의 픽셀값들의 집합이다.
은닉값 산출부(346)가 은닉값을 산출하는 바람직한 일실시예로, 은닉값 산출부(346)는 제1보상값 및 제2보상값 각각에 소정의 제1가중치(λ1) 및 제2가중치(λ2)를 각각 승산한 후 이를 결합하여 은닉값을 산출한다. 여기서 은닉값 산출부(346)가 제1가중치(λ1) 및 제2가중치(λ2)를 산출하기 위해서, 은닉값 산출부(346)는 제1보상값 및 제2보상값 각각 중에서 오류가 발생한 매크로 블록(410)의 경계에 위치하는 픽셀이 갖는 제1픽셀값 및 제2픽셀값 각각에 대한 오류가 발생한 매크로 블록(410)에 이웃하는 매크로 블록들의 보상값 중에서 경계에 위치하는 픽셀에 인접한 이웃하는 매크로 블록의 픽셀이 갖는 픽셀값의 차이값을 기초로 제1경계가중치 및 제2경계가중치를 각각 산출한다. 또한, 은닉값 산출부(346)는 제1보상값 및 제2보상값 각각 중에서 오류가 발생한 매크로 블록(410)의 내부에 위치하는 픽셀이 갖는 제3픽셀값 및 제4픽셀값의 각각의 변화를 기초로 제1중앙가중치 및 제2중앙가중치를 각각 산출한다. 그리고 나서 은닉값 산출부(346)는 산출한 제1경계가중치, 제2경계가중치, 제1중앙가중치 및 제2중앙가중치를 기초로 제1가중치 및 제2가중치를 산출한다.
도 6은 오류가 검출된 매크로 블록의 경계에 위치하는 픽셀 및 오류가 검출된 매크로 블록에 이웃하는 매크로 블록 중에서 경계에 위치하는 픽셀에 인접한 픽셀을 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, 은닉값 산출부(346)가 제1경계가중치(λ1)를 산출하는 일예로, 은닉값 산출부(346)는 제1보상값 산출부가 산출한 제1보상값의 픽셀값들 중에서 오류가 발생된 매크로 블록(410)의 경계에 위치하는 픽셀(610)이 갖는 제1픽셀값에 대한 이웃하는 매크로 블록들의 보상값의 픽셀값들 중에서 픽셀(610)에 인접한 이웃하는 매크로 블록의 픽셀(620)이 갖는 픽셀값의 차이값을 기초로 제1경계가중치를 산출한다. 은닉값 산출부(346)는 일예로 다음의 수학식 5에 의해 제1경계 가중치를 산출한다.
Figure 112007048332900-pat00007
여기서, SMC는 제1경계가중치이고, ak는 상기 매크로 블록의 경계에 위치하는 픽셀(610)이며
Figure 112007048332900-pat00008
는 ak의 픽셀값으로 제1픽셀값이고, bk는 ak에 인접한 이웃하는 매크로 블록의 픽셀(620)이며
Figure 112007048332900-pat00009
는 bk의 픽셀값이며, N은 매크로 블록의 경계에 해당하는 라인의 픽셀의 개수이다.
은닉값 산출부(346)는 제1경계가중치(λ1)와 동일한 방식으로 제2경계가중치(λ2)를 산출한다. 은닉값 산출부(346)는 제2보상값 산출부가 산출한 제2보상값의 픽셀값들 중에서 오류가 발생된 매크로 블록(410)의 경계에 위치하는 픽셀(610)이 갖는 제2픽셀값에 대한 이웃하는 매크로 블록들의 보상값의 픽셀값들 중에서 픽셀(610)에 인접한 이웃하는 매크로 블록의 픽셀(620)이 갖는 픽셀값의 차이값을 기초로 제2경계가중치를 산출한다. 은닉값 산출부(346)는 일예로 다음의 수학식 6에 의해 제2경계가중치를 산출한다.
Figure 112007048332900-pat00010
여기서, SMC는 제2경계가중치이고, ak는 상기 매크로 블록의 경계에 위치하 는 픽셀(610)이며
Figure 112007048332900-pat00011
는 ak의 픽셀값으로 제2픽셀값이고, bk는 ak에 인접한 이웃하는 매크로 블록의 픽셀(620)이며
Figure 112007048332900-pat00012
는 bk의 픽셀값이며, N은 매크로 블록의 경계에 해당하는 라인의 픽셀의 개수이다.
도 7은 오류가 검출된 매크로 블록의 내부에 위치하는 픽셀을 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면, 은닉값 산출부(346)가 제1중앙가중치(λ1)를 산출하는 일예로, 은닉값 산출부(346)는 제1보상값 중에서 오류가 발생된 매크로 블록(410)의 내부에 위치하는 픽셀(710,720)이 갖는 제3픽셀값 및 제4픽셀값의 각각의 변화를 기초로 제1중앙가중치를 산출한다. 즉 은닉값 산출부(346)는 다음의 수학식 7에 의해 제1중앙가중치를 산출한다.
Figure 112007048332900-pat00013
여기서, CBD는 제1중앙가중치이고, gk 및 hk는 오류가 발생된 매크로 블록(410) 내부에 위치하는 K번째 픽셀이며
Figure 112009014269511-pat00014
및
Figure 112009014269511-pat00015
는 각각 gk(710)및 hk(720)의 제3픽셀값 또는 제4픽셀값이고, u1 및 u2는 각각 (1,0), (0,1)이며, M은 매크로 블록의 픽셀의 개수이다.
은닉값 산출부(346)가 제1중앙가중치(λ1)를 산출하는 방식과 동일한 방식으로 제2중앙가중치(λ2)를 산출한다. 은닉값 산출부(346)는 제2보상값 중에서 오류가 발생된 매크로 블록(410)의 내부에 위치하는 픽셀(710,720)이 갖는 제3픽셀값 및 제4픽셀값의 각각의 변화를 기초로 제2중앙가중치(λ2)를 산출한다. 즉 은닉값 산출부(346)는 다음의 수학식 8에 의해 제2중앙가중치를 산출한다.
Figure 112007048332900-pat00016
여기서, CBD는 제2중앙가중치이고, gk 및 hk는 오류가 발생된 매크로 블록(410) 내부에 위치하는 K번째 픽셀이며
Figure 112009014269511-pat00017
및
Figure 112009014269511-pat00018
는 각각 gk(710)및 hk(720)의 제3픽셀값 또는 제4픽셀값이고, u1 및 u2는 각각 (1,0), (0,1)이며, M은 매크로 블록의 픽셀의 개수이다.
은닉값 산출부(346)가 산출한 제1경계가중치, 제2경계가중치, 제1중앙가중치 및 제2중앙가중치를 기초로 제1가중치 및 제2가중치를 산출하는 바람직한 일실시예로, 은닉값 산출부(346)는 제1가중치(λ1) 및 제2가중치(λ2)를 각각 다음의 수학식 9 및 수학식 10에 의해 산출한다.
Figure 112007048332900-pat00019
Figure 112007048332900-pat00020
여기서, SMC1, SMC2, CBD1 및 CBD2는 각각 제1경계가중치, 제2경계가중치, 제1중앙가중치 및 제2중앙가중치이다.
은닉값 산출부(346)가 제1가중치(λ1) 및 제2가중치(λ2)를 기초로 은닉값을 산출하는 바람직한 일실시예로, 은닉값 산출부(346)는 산출한 제1가중치(λ1), 제2가중치(λ2)를 기초로 다음의 수학식 11에 의해 상기 은닉값
Figure 112007048332900-pat00021
을 산출한다.
Figure 112007048332900-pat00022
여기서, S는 상기 매크로 블록의 픽셀이고,
Figure 112007048332900-pat00023
는 은닉값이고
Figure 112007048332900-pat00024
는 제1보상값이며
Figure 112007048332900-pat00025
는 제2보상값이다.
여기서, 제1경계가중치 및 제2경계가중치는 각각 제1보상값 및 제2보상값을 갖는 복원된 매크로 블록과 복원된 매크로 블록에 이웃하는 매크로 블록의 경계에 있는 픽셀값을 비교한 것으로, 복원된 블록이 평행이동한 경우에는 제1경계가중치 및 제2경계가중치에 의해 제2보상값의 영향력이 제1보상값의 영향력보다 상대적으로 작아짐으로 블록화 현상을 막을 수 있다.
또한, 제1중앙가중치 및 제2중앙가중치는 각각 제1보상값 및 제2보상값을 갖 는 복원된 매크로 블록과 복원된 매크로 블록 내의 픽셀들의 픽셀값 차이를 나타내는 것으로, 이웃 매크로 블록 간의 움직임 벡터의 차이가 클수록 제1중앙가중치 및 제2중앙가중치에 의해 제1보상값의 영향력이 제2보상값의 영향력보다 상대적으로 작아짐으로 영상의 세밀한 부분의 손상을 막을 수 있다. 즉 이웃 간의 움직임 벡터 차이가 클 경우에는 제1보상값 산출부(342)는 손실된 블록을 4개의 서브블록으로 나누어 복원하기 때문에 서브블록 간의 경계에 위치한 픽셀 간의 픽셀값의 차이가 커지게 된다. 따라서, 제1중앙가중치 및 제2중앙가중치에 의해 제1보상값의 영향력이 감소하게 된다.
도 8은 본 발명에 따른 오류 은닉 방법에 대한 바람직한 일실시예의 수행 과정을 도시한 흐름도이다.
도 8을 참조하면, 복호화부(210)는 수신된 비트 스트림을 슬라이스 단위로 복호화한다(S800). 오류 검출부(220)는 복호화하는 동안 슬라이스의 매크로 블록에 발생된 오류를 검출한다(S810). 제1보상값 산출부(342)는 오류가 검출된 매크로 블록(410)에 이웃하는 매크로 블록들의 움직임 벡터 각각으로 매크로 블록(410)을 움직임 보상하여 각각의 복원값을 산출하고 산출된 복원값들을 결합하여 제1보상값을 산출한다(S820). 제2보상값 산출부(344)는 매크로 블록(410)에 이웃하는 매크로 블록들의 움직임 벡터를 결합하여 움직임 벡터를 산출하고 매크로 블록(410)을 산출된 움직임 벡터를 기초로 움직임 보상하여 제2보상값을 산출한다(S830). 은닉값 산출부(346)은 산출된 제1보상값 및 제2보상값을 결합하여 매크로 블록(410)의 은닉값을 산출하여 오류를 은닉한다.
도 9a는 오류가 발생한 슬라이스를 포함하는 풋볼 영상 프레임을 도시한 도면이고, 도 9b 내지 도 9d는 각각 CGI 방법, OBMC 방법, 본 발명에 따른 오류 은닉 방법으로 도 9a에 도시된 풋볼 영상을 복원한 영상 프레임을 도시한 도면이다. 또한, 도 10a는 오류가 발생한 슬라이스를 포함하는 인물 영상 프레임을 도시한 도면이고, 도 10b 내지 도 10d는 각각 CGI 방법, OBMC 방법, 본 발명에 따른 오류 은닉 방법으로 도 10a에 도시된 인물 영상을 복원한 영상 프레임을 도시한 도면이다.
도 9a 내지 도 9d 및 도 10 a내지 도 10b는 참조하면, 도 9a 및 도 10a에는 각각 60개의 매크로 블록 및 80개의 매크로 블록에 오류가 발생하였다. 각 오류가 발생된 매크로 블록을 복원한 영상 프레임인 9b 내지 9d 및 도 10b 내지 도 10d를 각각 비교하면, 본 발명에 따른 오류 은닉 방법이 인간의 시각에 거슬리지 않는 더 좋은 화질로 오류가 발생된 매크로 블록을 복원할 수 있다는 것을 확인할 수 있다.
도 11a는 본 발명에 따른 영상 복원 장치와 기존의 영상 복원 장치가 각각 풋볼 영상을 복원한 결과를 도시한 그래프이고, 도 11b는 본 발명에 따른 영상 복원 장치와 기존의 영상 복원 장치가 각각 인물 영상을 복원한 결과를 도시한 그래프이다.
도 11a 및 도 11b를 참조하면, 본 발명에 따른 오류 은닉 방법(1116, 1126)은 CGI 방법(1112, 1122), OBMC 방법(1114, 1124)의 중간 영역에 PSNR값을 갖는다는 것을 확인할 수 있다.
본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스 템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 일실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
무선 채널과 같이 오류가 발생하기 쉬운 통신망을 통해서 영상신호를 전송할 때, 수신단에서 전송받은 비트열은 전송오류에 의해 일부 비트 및 연속된 비트들의 변형 및 손실을 피할 수 없다. 손실 및 변형된 비트들은 복호화된 영상에 심각한 화질저하 현상을 불러 일으킨다.
따라서, 손실 및 변형된 비트들을 보정하는 작업이 중요하며, 이러한 손실 보정은 IMT(International Mobile Network)-2000과 같은 이동망 및 인터넷상에서 영상신호 전송시 없어서는 안 될 중요 기법이다.
도 1은 종래의 오류 은닉 방법의 데이터 구조를 도시한 도면,
도 2는 본 발명에 따른 영상 복원 장치에 대한 바람직한 일실시예의 구성을 도시한 블록도,
도 3은 본 발명에 따른 영상 복원 장치의 오류 은닉부에 대한 바람직한 일 실시예의 구성을 도시한 블록도,
도 4는 본 발명에 따른 영상 복원 장치의 제1보상값 산출부가 오류가 검출된 매크로 블록에 이웃하는 매크로 블록의 움직임 벡터에 대한 가중치를 결정하는 일실시예를 도시한 도면,
도 5는 본 발명에 따른 영상 복원 장치의 제2보상값 산출부가 오류가 검출된 매크로 블록에 이웃하는 매크로 블록의 픽셀값으로부터 오류가 검출된 매크로 블록을 산출하는 일실시예를 도시한 도면,
도 6은 오류가 검출된 매크로 블록의 경계에 위치하는 픽셀 및 오류가 검출된 매크로 블록에 이웃하는 매크로 블록 중에서 경계에 위치하는 픽셀에 인접한 픽셀을 도시한 도면,
도 7은 오류가 검출된 매크로 블록의 내부에 위치하는 픽셀을 도시한 도면,
도 8은 본 발명에 따른 오류 은닉 방법에 대한 바람직한 일실시예의 수행 과정을 도시한 흐름도,
도 9a는 오류가 발생한 슬라이스를 포함하는 풋볼 영상 프레임을 도시한 도면,
도 9b는 CGI 방법으로 도 9a에 도시된 풋볼 영상을 복원한 영상 프레임을 도시한 도면,
도 9c는 OBMC 방법으로 도 9a에 도시된 풋볼 영상을 복원한 영상 프레임을 도시한 도면,
도 9d는 본 발명에 따른 영상 복원 장치가 도 9a에 도시된 풋볼 영상을 복원한 영상 프레임을 도시한 도면,
도 10a는 오류가 발생한 슬라이스를 포함하는 인물 영상 프레임을 도시한 도면,
도 10b는 CGI 방법으로 도 10a에 도시된 인물 영상을 복원한 영상 프레임을 도시한 도면,
도 10c는 OBMC 방법으로 도 10a에 도시된 인물 영상을 복원한 영상 프레임을 도시한 도면,
도 10d는 본 발명에 따른 영상 복원 장치가 도 10a에 도시된 인물 영상을 복원한 영상 프레임을 도시한 도면,
도 11a는 본 발명에 따른 영상 복원 장치와 기존의 영상 복원 장치가 각각 풋볼 영상을 복원한 결과를 도시한 그래프이고, 그리고,
도 11b는 본 발명에 따른 영상 복원 장치와 기존의 영상 복원 장치가 각각 인물 영상을 복원한 결과를 도시한 그래프이다.

Claims (10)

  1. 복수의 매크로 블록으로 구성되는 슬라이스, 복수의 슬라이스로 구성되는 영상 프레임을 포함하는 비트 스트림을 수신하여 영상을 복원하는 영상 복원 장치에 있어서,
    상기 비트 스트림을 슬라이스 단위로 복호화하는 복호화부;
    상기 비트 스트림 복호화 시에 상기 슬라이스의 매크로 블록에 발생된 오류를 검출하는 오류 검출부;
    상기 복호화된 슬라이스의 매크로 블록을 움직임 보상하여 보상값을 산출하는 움직임 보상부;
    상기 오류가 검출된 매크로 블록에 이웃하는 매크로 블록들의 움직임 벡터 각각으로 움직임 보상하여 제1보상값을 산출하고, 상기 움직임 벡터들을 기초로 산출된 움직임 벡터로 움직임 보상하여 제2보상값을 산출하며, 상기 산출된 제1보상값과 제2보상값을 결합하여 상기 매크로 블록의 은닉값을 산출하여 오류를 은닉하는 오류 은닉부; 및
    상기 산출된 보상값 및 상기 산출된 은닉값으로부터 영상을 복원하는 복원부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 복원 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 오류 은닉부는,
    상기 매크로 블록에 이웃하는 매크로 블록들의 움직임 벡터 각각으로 상기 매크로 블록을 움직임 보상하여 각각의 복원값을 산출하고 상기 산출된 복원값들을 결합하여 제1보상값을 산출하는 제1보상값 산출부;
    상기 매크로 블록에 이웃하는 매크로 블록들의 움직임 벡터를 결합하여 움직임 벡터를 산출하고 상기 매크로 블록을 상기 산출된 움직임 벡터를 기초로 움직임 보상하여 제2보상값을 산출하는 제2보상값 산출부; 및
    상기 산출된 제1보상값 및 제2보상값을 결합하여 상기 매크로 블록의 은닉값을 산출하는 은닉값 산출부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 복원 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 은닉값 산출부는 상기 제1보상값 및 제2보상값 각각에 소정의 제1가중치(λ1) 및 제2가중치(λ2)를 각각 승산한 후 이를 결합하여 상기 은닉값을 산출하는 것을 특징으로 하는 영상 복원 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 은닉값 산출부는 상기 제1보상값 및 제2보상값 각각 중에서 상기 오류가 발생한 매크로 블록의 경계에 위치하는 픽셀이 갖는 제1픽셀값 및 제2픽셀값 각각에 대한 상기 이웃하는 매크로 블록들의 보상값 중에서 상기 픽셀에 인접한 상기 이웃하는 매크로 블록의 픽셀이 갖는 픽셀값의 차이값을 기초로 제1경계가중치 및 제2경계가중치를 각각 산출하고, 상기 제1보상값 및 제2보상값 각각 중에서 상기 오류가 발생한 매크로 블록의 내부에 위치하는 픽셀이 갖는 제3픽셀값 및 제4픽셀값의 각각의 변화를 기초로 제1중앙가중치 및 제2중앙가중치를 각각 산출하며, 상기 산출된 제1경계가중치, 제2경계가중치, 제1중앙가중치 및 제2중앙가중치를 기초로 상기 제1가중치 및 제2가중치를 산출하는 것을 특징으로 하는 영상 복원 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 은닉값 산출부는 다음의 수학식 1에 의해 제1경계가중치 및 제2경계가중치를 각각 산출하는 것을 특징으로 하는 영상 복원 장치:
    [수학식 1]
    Figure 112009014269511-pat00026
    여기서, SMC는 제1경계가중치 또는 제2경계가중치이고, ak는 상기 오류가 발생한 매크로 블록의 경계에 위치하는 픽셀이며
    Figure 112009014269511-pat00027
    는 ak의 픽셀값으로 제1픽셀값 또는 제2픽셀값이고, bk는 ak에 인접한 상기 이웃하는 매크로 블록의 픽셀이며
    Figure 112009014269511-pat00028
    는 bk의 픽셀값이며, N은 매크로 블록의 경계에 해당하는 라인의 픽셀의 개수이다.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 은닉값 산출부는 다음의 수학식 2에 의해 제1중앙가중치 및 제2중앙가중치를 각각 산출하는 것을 특징으로 하는 영상 복원 장치:
    [수학식 2]
    Figure 112009014269511-pat00029
    여기서, CBD는 제1중앙가중치 또는 제2중앙가중치이고, gk 및 hk는 상기 오류가 발생한 매크로 블록 내부에 위치하는 K번째 픽셀이며
    Figure 112009014269511-pat00030
    및
    Figure 112009014269511-pat00031
    는 각각 gk 및 hk의 제3픽셀값 또는 제4픽셀값이고, u1 및 u2는 각각 (1,0), (0,1)이며, M은 매크로 블록의 픽셀의 개수이다.
  7. 제 4항에 있어서,
    상기 은닉값 산출부는 상기 제1가중치(λ1) 및 제2가중치(λ2)를 각각 다음의 수학식 3 및 수학식 4에 의해 산출하는 것을 특징으로 하는 영상 복원 장치:
    [수학식 3]
    Figure 112007048332900-pat00032
    [수학식 4]
    Figure 112007048332900-pat00033
    여기서, SMC1, SMC2, CBD1 및 CBD2는 각각 제1경계가중치, 제2경계가중치, 제1중앙가중치 및 제2중앙가중치이다.
  8. 제 4항에 있어서,
    상기 은닉값 산출부는 상기 산출된 제1가중치(λ1), 제2가중치(λ2)를 기초로 다음의 수학식 5에 의해 상기 은닉값
    Figure 112007048332900-pat00034
    을 산출하는 것을 특징으로 하는 영상 복원 장치:
    [수학식 5]
    Figure 112007048332900-pat00035
    여기서, S는 상기 매크로 블록의 픽셀이고,
    Figure 112007048332900-pat00036
    는 은닉값이고
    Figure 112007048332900-pat00037
    는 제1보상값이며
    Figure 112007048332900-pat00038
    는 제2보상값이다.
  9. 복수의 매크로 블록으로 구성되는 슬라이스, 복수의 슬라이스로 구성되는 영상 프레임을 포함하는 비트 스트림을 수신하여 영상을 복원할 때, 수신된 비트 스트림에 발생된 오류를 은닉하는 방법에 있어서,
    수신된 비트 스트림을 상기 슬라이스 단위로 복호화하는 복호화단계;
    상기 복호화하는 동안 상기 슬라이스의 매크로 블록에 발생된 오류를 검출하는 오류 검출단계; 및
    상기 오류가 검출된 매크로 블록에 이웃하는 매크로 블록들의 움직임 벡터 각각으로 움직임 보상하여 제1보상값을 산출하고, 상기 움직임 벡터들을 기초로 산 출된 움직임 벡터로 움직임 보상하여 제2보상값을 산출하며, 상기 산출된 제1보상값과 제2보상값을 결합하여 상기 매크로 블록의 은닉값을 산출하여 오류를 은닉하는 오류 은닉단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 오류 은닉 방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 오류 은닉단계는,
    상기 오류가 검출된 매크로 블록에 이웃하는 매크로 블록들의 움직임 벡터 각각으로 상기 매크로 블록을 움직임 보상하여 각각의 복원값을 산출하고 상기 산출된 복원값들을 결합하여 제1보상값을 산출하는 제1보상값 산출단계;
    상기 매크로 블록에 이웃하는 매크로 블록들의 움직임 벡터를 결합하여 움직임 벡터를 산출하고 상기 매크로 블록을 상기 산출된 움직임 벡터를 기초로 움직임 보상하여 제2보상값을 산출하는 제2보상값 산출단계; 및
    상기 산출된 제1보상값 및 제2보상값을 결합하여 상기 매크로 블록의 은닉값을 산출하여 오류를 은닉하는 은닉 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 오류 은닉 방법.
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