KR101063094B1

KR101063094B1 - 데이터 압축을 위한 방법

Info

Publication number: KR101063094B1
Application number: KR1020057023711A
Authority: KR
Inventors: 얀 올로브 스트룀베르그; 외이빈드 브죄르카스
Original assignee: 조 스트룀베르그 홀딩 에이비
Priority date: 2003-06-10
Filing date: 2004-06-02
Publication date: 2011-09-07
Also published as: HK1097976A1; EP1639831B1; US7355533B2; HUE033524T2; KR20060055466A; EP1639831A1; CN100539703C; PT1639831T; SI1639831T1; WO2004110070A1; TR201708179T4; PL1639831T3; DK1639831T3; US20060220934A1; ES2627556T3; SE0301664L; CN1857007A; SE527621C2; SE0301664D0

Abstract

데이터, 예를 들어, 사이즈믹 데이터, 오디오 데이터 또는 비디오 데이터를 압축하는 방법은 엔트로피 증가 변환 방법을 사용함으로써 프레임의 데이터를 실수의 제1 시퀀스로 변환하는 단계; 정수의 제1 시퀀스를 획득하기 위하여 상기 프레임의 실수의 상기 제1 시퀀스를 양자화하는 단계; 정수의 제2 시퀀스를 발생시키기 위하여 정수의 상기 제1 시퀀스를 나타내는 정수의 예상된 시퀀스를 사용하여 상기 프레임의 정수의 상기 제1 시퀀스를 양자화하는 단계; 및 상기 프레임의 상기 제2 시퀀스의 상기 정수를 상기 프레임의 정수의 압축된 시퀀스를 나타내는 비트의 스트림으로 인코딩하는 단계를 포함한다. 또한, 상기 방법은 변환하는 단계, 실수의 상기 제1 시퀀스를 양자화하는 단계, 상기 프레임의 정수의 상기 제1 시퀀스를 양자화하는 단계, 및 반대의 순서로 디코딩하는 단계를 반전시킴으로써 상기 압축된 시퀀스를 압축해제하는 단계를 포함한다.

데이터 압축, 압축해제, 양자화, 인코딩, 디코딩

Description

데이터 압축을 위한 방법{METHOD FOR COMPRESSION OF DATA}

본 발명은 일반적으로 통신 네트워크 내의 전송에서의 데이터 압축 방법에 관한 것이며, 특히 데이터를 압축 및 압축해제하는 개선된 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 컴퓨터가 이와 같은 방법을 수행하도록 하는 명령을 포함하는 컴퓨터 판독 가능한 매체에 관한 것이다.

데이터 압축 및 압축해제는 데이터, 예를 들어, 비디오 데이터, 즉, 텔레비전-형 신호, 사이즈믹 데이터(seismic data) 또는 음성 데이터나 오디오 데이터를 각각 전달하거나 저장하는데 필요로 되는 메모리의 양 또는 대역폭 중 하나를 감소시키기 위한 양호한 기술이다. 압축은 전형적으로 신호에 대한 불필요한 정보 콘텐트를 제거한다. 비디오 압축의 널리 공지된 방법은 예를 들어, 컬러 셀 압축(CCC), 정지 영상 전문가 그룹(JPEG: joint photographics expert group) 압축 및 블럭 절단 코딩(BTC: block truncation coding) 압축을 포함한다. 현재, 비디오 데이터 전송 및 특히, GSM, GPRS 및 UMTS와 같은 무선 통신 네트워크를 통한, 그리고 광대역을 통한 라이브 비디오 데이터 전송은 컴퓨터 시스템 또는 이동 전화와 같은 통신 장치 및 네트워크의 제조자 및 사용자 사이 뿐만 아니라, 네트워크 서비스의 제공자들 사이 모두에서 대단한 관심 영역이다. 특히, 대역폭 제한 및/또는 네트워크, 특히 무선 네트워크의 너무 낮은 용량으로 인하여, 그리고, 비디오 정보가 비디오 이미지 또는 프레임당 많은 양의 데이터를 포함하기 때문에, 비디오 데이터의 품질 및/또는 전송률은 추론되고, 이로 인해 수신 장치에서 이미지 품질이 더 불량해진다. 이것은 특히, 예를 들어, 감시 애플리케이션(surveillance)에서의 라이브 비디오 데이터의 전송에서 수반된다. 또한, 정보, 예를 들어, 비디오 데이터, 오디오 데이터, 또는 사이즈믹 데이터를 컴퓨터 메모리 또는 디스크 드라이브에 저장하는 것이 종종 컴퓨터 시스템에서 바람직하며, 이로써 압축이 또한 이 상황에서 필요로 되는 메모리 양을 감소시키기 위하여 매우 중요하다. 그러므로, 전달된 정보, 특히, 비디오 정보 및 라이브 비디오 정보의 적절한 재생을 허용하는 종래 기술의 압축에 비하여 부가적인 압축을 제공하는 압축 방법이 필요로 된다.

본 발명의 목적은 통신 시스템에서 데이터의 압축 및 데이터의 압축해제를 위한 개선된 방법을 제공하는 것이다.

이러한 목적 및 다른 목적은 독립 청구항에 규정된 특성을 제공하는 방법 및 차저(charger)를 제공함으로써 본 발명에 따라서 달성된다. 바람직한 실시예는 종속 청구항에 규정된다.

본 발명에 제1 양상에 따르면, 데이터를 압축하는 방법이 제공되는데, 상기 방법은:

엔트로피 증가 변환 방법을 사용함으로써 프레임의 데이터를 실수의 제1 시퀀스로 변환하는 단계; 정수의 제1 시퀀스를 획득하기 위하여 상기 프레임의 실수의 상기 제1 시퀀스를 양자화하는 단계; 정수의 제2 시퀀스를 발생시키기 위하여 정수의 상기 제1 시퀀스를 나타내는 정수의 예상된 시퀀스를 사용하여 상기 프레임의 정수의 상기 제1 시퀀스를 양자화하는 단계; 및 상기 프레임의 상기 제2 시퀀스의 상기 정수를 상기 프레임의 정수의 압축된 시퀀스를 나타내는 비트의 스트림으로 인코딩하는 단계를 포함한다.

본 발명의 제2 양상에 따르면, 데이터를 압축하고 압축해제하는 시스템에 제공되는데, 상기 시스템은:

데이터를 저장하는 저장 장치; 데이터의 프레임을 실수의 시퀀스로 변환하는 변환 수단; 압축 처리 수단으로서, 정수의 제2 시퀀스를 발생시키기 위하여 정수의 상기 제1 시퀀스를 양자화하도록 배열된 양자화 수단; 정수 상기 제1 시퀀스를 나타내는 정수의 예상된 시퀀스를 사용함으로써 정수의 제2 시퀀스를 발생시기기 위하여 정수의 상기 제1 시퀀스를 양자화하도록 배열된 적응형 양자화 수단; 및 상기 프레임의 상기 제2 시퀀스의 상기 정수를 상기 프레임의 정수의 압축된 시퀀스를 나타내는 비트의 스트림으로 인코딩하도록 배열된 인코딩 수단을 포함하는 압축 처리 수단을 구비한다.

본 발명의 제3 양상에 따르면, 컴퓨터가 상기 제1 또는 제3 양상에 따른 방법을 수행하도록 하는 명령을 포함하는 컴퓨터 판독 가능한 매체가 제공된다.

본 발명은 데이터, 예를 들어, 사이즈믹 데이터 또는 비디오 정보의 연속적인 이미지 또는 프레임의 상관성을 사용하는 것에 대한 통찰을 기초로 한다. 즉, 본 발명은 데이터 스트림에서의 활동(activity), 즉, 두 개의 연속적인 프레임 사이의 데이터의 변화가 존재할 때에만, 데이터를 갱신하는 것이 필요로 된다. 비디오 데이터의 경우에, 변화는 모니터되는 대상의 모션(motion)에 대응할 수 있고, 사이즈믹 데이터의 경우에, 변화는 모니터되는 에어리어에서의 사이즈믹 활동에 대응한다. 두 개의 연속적인 프레임 사이에서 데이터의 변화가 존재하지 않을 때, 두 프레임의 모든 픽셀은 실질적으로 대응할 것이며, 결과적으로, 전달된 데이터의 갱신은 필요로 되지 않는다. 따라서, 압축은 프레임 내의 활동량에 따른다. 즉, 압축은 동적이다. 활동량이 매우 낮을 때, 즉, 연속적인 프레임이 거의 동일할 때, 데이터 전달은 매우 낮을 것이며, 활동, 예를 들어, 사이즈믹 데이터에서의 사이즈믹 활동 또는 비디오 데이터에서의 모션이 증가할 때, 증가된 데이터량이 전달된다.

결과적으로, 본 발명에 따른 방법은 레코딩 유닛에 의해 포착된 이미지 또는 장면의 소수 부분에서만 이동이 발생하고 이미지의 대다수의 부분의 배경은 고정되어 있는 애플리케이션에서 특히 유용하다. 이와 같은 상황은 예를 들어, 감시 애플리케이션, 비디오 미팅, 뉴스 방송, 인터뷰, 또는 내장된 안정화 유닛 등을 갖는 휴대용 이동 카메라를 사용한 레코딩에서 존재한다.

게다가, 본 발명에 따른 방법은 예를 들어, 사이즈믹 데이터의 압축 또는 음성이나 오디오 데이터의 압축에서와 같은 다른 애플리케이션에서 사용될 수 있다. 실제로, 본 발명에 따른 방법은 상당한 양의 상관성을 특징으로 하는 데이터가 발생하는 모든 애플리케이션에서 유용하다.

당업자들에 의해 구현되는 바와 같이, 본 발명에 따른 방법, 뿐만 아니라, 그 바람직한 실시예는 바람직하게는, a의 콘텐트 내에서 컴퓨터 프로그램 또는 컴퓨터 판독 가능한 매체로서 구현되는 것이 적합하다.

본 발명의 이러한 장점과 다른 장점 및 양상들은 다음의 상세한 설명 및 첨부 도면으로부터 분명해질 것이다.

본 발명의 실시예의 다음의 설명에서, 첨부 도면이 참조될 것이다.

도1은 본 발명에 따라서 데이터를 압축하고 압축해제하기 위한 방법의 개략적인 데이터 흐름을 도시한 도면.

도2는 본 발명에 따른 비디오 데이터 압축 시스템의 압축부의 실시예를 개략적으로 도시한 도면.

도3은 도2의 비디오 데이터 시스템의 압축해제부의 실시예를 개략적으로 도시한 도면.

도4는 도2에 도시된 압축부의 적응형 양자화 블럭의 동작을 수행하는 단계를 도시한 흐름도.

도5는 도3에 도시된 압축해제부의 역의 적응형 양자화 블럭의 동작을 수행하는 단계를 도시한 흐름도.

도6a 및 6b는 모션 예상 블럭을 포함하는 본 발명에 따른 대안 실시예를 개략적으로 도시한 도면.

다음에서, 본 발명에 따라서 비디오 데이터를 압축하는 방법의 바람직한 실시예가 논의될 것이다. 이제 도면을 참조하면, 여러 도면에 걸쳐 동일하거나 대응 하는 부분에는 동일한 참조 번호가 병기된다. 상술된 바와 같이, 본 발명에 따른 방법은 레코딩 유닛에 의해 포착된 이미지 또는 장면의 소수 부분에서만 이동이 발생하고 이미지의 대부분의 배경은 고정되어 있는 애플리케이션에서 특히 유용하다. 이와 같은 상황은 예를 들어, 감시 애플리케이션, 비디오 미팅, 뉴스 방송, 인터뷰, 또는 내장된 안정화 유닛 등을 갖는 휴대용 이동 카메라를 사용한 레코딩에서 존재한다. 게다가, 본 발명에 따른 방법은 예를 들어, 사이즈믹 데이터의 압축 또는 음성이나 오디오 데이터의 압축에서와 같은 비디오 압축 이외의 애플리케이션에서 사용될 수 있다. 실제로, 본 발명에 따른 방법은 상당한 양의 상관성을 특징으로 하는 데이터가 발생하는 모든 애플리케이션에서 유용하다.

도1을 참조하면, 본 발명에 따라서 데이터를 압축하고 압축해제하기 위한 방법의 데이터 흐름이 개략적으로 도시되어 있다. 실선은 애플리케이션 데이터, 즉, 압축될 데이터의 실제 흐름을 나타내고, 파선은 제어 데이터의 흐름을 나타내며, 점선은 가상 데이터 흐름을 나타낸다.

우선, 높은 정도의 상관성을 갖는 입력 데이터, 예를 들어, 비트 맵 데이터가 계수의 제1 세트, 바람직하게는 플로트(float)로 변환된다(10). 그 후에, 제1 세트는 이하에 논의되는 바와 같이, 사전-선택된 고정된 입력 파라미터를 사용하여 계수의 제2 세트, 바람직하게는 정수로 양자화된다(12). 계수의 제2 세트는 이하에 보다 상세히 설명되는 바와 같이, 이전 세트의 정수의 시뮬레이팅된 재구성 시퀀스 또는 이전 데이터 세트의 시퀀스의 대응하는 정수일 수 있는 계수의 예상된 세트에 관한 동적 파라미터 및 정보를 사용하여 계수의 제3 세트를 획득하기 위하여 적응 형으로 양자화된다(14). 또한, 제어 데이터는 적응형으로 양자화된 데이터와 관련된다. 그 다음에, 계수의 제3 세트가 비트 맵 데이터를 나타내는 비트 스트림으로 인코딩된다(16). 압축해제에서, 비트 맵 데이터의 압축된 세트를 나타내는 비트 스트림이 디코딩된다(18). 그리고 나서, 디코딩된 데이터 세트는 제어 데이터, 미리-선택되는 고정된 파라미터 및 동적 파라미터를 사용하여 적응형으로 양자화하고(20), 양자화하고(22), 변환하는(24) 단계를 반전하여 처리됨으로써, 비트 맵 데이터의 재구성된 세트를 획득한다.

이제 도2 및 3으로 전환하면, 본 발명의 실시예에 따른 데이터 압축 및 압축해제 시스템이 도시될 것이다. 이러한 시스템은 비디오 데이터 애플리케이션에서의 용도에 적응된다. 상기 시스템에서, 디지털 비디오 리코더(105)는 이미지 포맷 컨버터(도시되지 않음)를 통하여 하드 디스크와 같은 대용량 저장 장치를 갖는 컴퓨터 유닛(100)에 접속된다. 컴퓨터 유닛(100)은 변환 블럭(120) 및 압축 처리 블록(130)을 포함하는 압축 블럭(110)을 갖는다. 또한, 압축 처리 블럭(130)은 양자화 블럭(140), 적응형 양자화 블럭(150), 및 코딩 블럭(160)을 포함한다. 압축 처리 블럭(130)은 통신 네트워크(180)에 차례로 접속되는 통신 유닛(170), 예를 들어, 동작 시스템 모뎀 또는 셀룰러 전화에 접속된다. 통신 네트워크(180)는 GSM, UMTS, 또는 GPRS, 광 네트워크, 또는 무선 네트워크와 같은 무선 통신 시스템일 수 있다.

또한, 이제 도3을 참조하면, 컴퓨터 유닛(100)은 통신 유닛(170)을 통하여 네트워크(180)에 접속되며 재구성 또는 압축해제 블럭(220) 및 역변환 블럭(230)을 포함하는 압축해제 블럭(210)을 포함한다. 재구성 블럭(220)은 차례로 디코딩 블록 (240), 역의 적응형 양자화 블럭(250), 및 역 양자화 블럭(260)을 포함한다. 비디오 데이터를 디스플레이하는 디스플레이 유닛(270)이 컴퓨터 유닛(100)에 배열된다. 또한, 데이터 컨버터(도시되지 않음)가 블럭(260)으로부터의 데이터를 디스플레이 유닛(270) 상에 디스플레이될 수 있는 포맷으로 변환하기 위하여 역 양자화 블럭(260)과 디스플레이 유닛(270) 사이에 배열된다.

도2 및 3에 도시된 비디오 데이터 압축 및 압축해제 시스템에서, 이미지 또는 프레임의 디지털 비디오 데이터는 디지털 비디오 레코더(100)에 의해 레코딩된다. 이미지 포맷 컨버터는 수신된 비디오 데이터를 비트 맵 데이터로 변환한다. 그리고 나서, 데이터 스트림은 상기 데이터 스트림, 즉, 비트 맵 데이터가 엔트로피 증가 변환 방법, 예를 들어, 웨이블릿 변환을 사용하여 실수의 시퀀스로 변환되는 웨이블릿 변환 블럭(120)에 전달된다. 간단하게 하기 위하여, 데이터의 한 시퀀스는 하나의 프레임 또는 하나의 이미지에 대응한다고 가정하자. 대안으로, 데이터 스트림은 컴퓨터 유닛(100)의 저장장치에 저장될 수 있다.

그리고 나서, 각 프레임의 정수의 시퀀스는 양자화 블럭(140)에 제공되는데, 여기서, 상기 시퀀스는 공지된 방법에 따라 임계값을 사용하여 양자화된다. 이로써, 정수의 시퀀스가 획득된다. 변환 블럭 및 양자화 블럭의 기능 및 구현은 당업자에게 널리 공지되어 있으므로, 여기서 더 설명되지 않을 것이며, 예를 들어, Meyer, Francois G., Averbuch, Amir Z. 및 Jan-Olof Stromberg의 "Fast adaptive wavelet packet image compression", IEEE Transactions on image processing ,9, pp792-800, Le Gall, Didier의 "A video compression standard for multimedia applications", Communications of the ACM, 34(1991('), pp46-58, 또는 Meyer, Francois G., Averbuch, Amir Z., Jan-Olof Stromberg, Cofman R., 및 Vassiliou, A.의 "Low bite-rate efficient compression for seismic data", IEEE Transactions on image processing, 10(2001)을 참조하라.

그 후에, 정수의 시퀀스는 적응형 양자화 블럭(150)에 제공되는데, 여기서, 상기 시퀀스는 적응형 양자화를 사용하여 처리되고 정수의 결과적인 시퀀스가 각 프레임에 대하여 획득된다. 이 블럭의 기능은 도4와 관련하여 상세히 설명될 것이다. 적응형 양자화 블럭(150)으로부터의 출력은 코딩 블럭(160)으로 전달되는데, 여기서, 각 프레임의 결과적인 시퀀스 또는 차이 시퀀스(difference sequence)가 예를 들어, 실행-길이 코딩을 사용하여 코딩되며, 네트워크를 통하여 수신 장치에 전달될 수 있는 프레임의 압축된 시퀀스를 나타내는 비트 스트림이 획득된다. 코딩 블럭의 기능 및 구현은 당업자에게 널리 공지되어 있으므로, 여기서 더 설명되지 않을 것이며, 예를 들어, Meyer, Francois G., Averbuch, Amir Z. 및 Jan-Olof Stromberg의 "Fast adaptive wavelet packet image compression", IEEE Transactions on image processing ,9, pp792-800, Le Gall, Didier의 "A video compression standard for multimedia applications", Communications of the ACM, 34(1991('), pp46-58, 또는 Meyer, Francois G., Averbuch, Amir Z., Jan-Olof Stromberg, Cofman R., 및 Vassiliou, A.의 "Low bite-rate efficient compression for seismic data", IEEE Transactions on image processing, 10(2001)을 참조하라.

다음으로, 각 프레임의 비트 스트림이 통신 네트워크(180)를 통한 상술된 컴퓨터 유닛(110)과 같은 컴퓨터 유닛일 수 있는 수신 유닛으로의 이후의 전달을 위하여 통신 유닛(170)에 전달되거나, 프레임의 압축된 시퀀스 표현으로서 컴퓨터 유닛(100)의 저장장치에 저장될 수 있다.

유사한 방식으로, 그러나 반대의 순서로, 프레임의 정수의 압축된 시퀀스를 나타내는 비트 스트림이 압축해제될 수 있다. 통신 네트워크(180)를 통하여 전달되거나 이후의 압축해제를 위하여 컴퓨터 유닛(100)의 저장장치로부터 회수되는 비디오 데이터의 프레임의 정수의 압축된 시퀀스를 나타내는 비트 스트림의 수신시에, 상기 비트 스트림은 재구성 블럭(220)의 디코딩 블럭(240)에 제공된다. 디코딩 블록(240)에서, 각 프레임의 비트 스트림은 코딩 블럭의 코딩 방법의 역에 대응하는 디코딩 방법을 사용하여 디코딩되고, 결과적인 시퀀스에 대응하는 정수의 시퀀스가 획득된다. 디코딩 블럭의 기능 및 구현은 당업자에게 널리 공지되어 있으므로, 여기서 더 설명되지 않을 것이며, 예를 들어, Meyer, Francois G., Averbuch, Amir Z. 및 Jan-Olof Stromberg의 "Fast adaptive wavelet packet image compression", IEEE Transactions on image processing ,9, pp792-800, Le Gall, Didier의 "A video compression standard for multimedia applications", Communications of the ACM, 34(1991('), pp46-58, 또는 Meyer, Francois G., Averbuch, Amir Z., Jan-Olof Stromberg, Cofman R., 및 Vassiliou, A.의 "Low bite-rate efficient compression for seismic data", IEEE Transactions on image processing, 10(2001)을 참조하라.

그 후에, 정수의 디코딩된 시퀀스는 역의 적응형 양자화 블럭(250)에 전송되는데, 여기서, 상기 시퀀스는 각 프레임에 대한 정수의 재구성된 시퀀스를 획득하기 위하여 역의 적응형 양자화를 사용하여 처리된다. 이러한 재구성된 시퀀스는 블록(140)에서의 양자화 이후에 획득된 정수의 시퀀스에 대응한다. 이 블럭의 기능은 도5와 관련하여 상세히 설명될 것이다. 역의 적응형 양자화 블럭(250)으로부터의 출력은 역 양자화 블럭(260)에 전달되는데, 여기서, 각 프레임의 재구성된 시퀀스는 공지된 방법에 따라서 임계값을 사용하여 역 양자화된다. 양자화 블럭의 기능 및 구현은 당업자에게 널리 공지되어 있으므로, 여기서 더 설명되지 않을 것이며, 예를 들어, Meyer, Francois G., Averbuch, Amir Z. 및 Jan-Olof Stromberg의 "Fast adaptive wavelet packet image compression", IEEE Transactions on image processing ,9, pp792-800, Le Gall, Didier의 "A video compression standard for multimedia applications", Communications of the ACM, 34(1991('), pp46-58, 또는 Meyer, Francois G., Averbuch, Amir Z., Jan-Olof Stromberg, Cofman R., 및 Vassiliou, A.의 "Low bite-rate efficient compression for seismic data", IEEE Transactions on image processing, 10(2001)을 참조하라.

다음으로, 역 양자화된 시퀀스는 역변환 블럭(230)에 전송되는데, 여기서, 상기 시퀀스는 역 엔트로피 증가 변환 방법, 예를 들어, 역 웨이블릿 변환을 사용하여 역변환된다. 이로써, 변환 블럭(120)으로부터 출력된 실수의 시퀀스에 대응하는 실수의 재구성된 시퀀스가 획득된다. 역변환 블럭의 기능 및 구성은 당업자에게 널리 공지되어 있으므로, 여기서 더 설명되지 않을 것이며, 예를 들어, Meyer, Francois G., Averbuch, Amir Z. 및 Jan-Olof Stromberg의 "Fast adaptive wavelet packet image compression", IEEE Transactions on image processing ,9, pp792-800, Le Gall, Didier의 "A video compression standard for multimedia applications", Communications of the ACM, 34(1991('), pp46-58, 또는 Meyer, Francois G., Averbuch, Amir Z., Jan-Olof Stromberg, Cofman R., 및 Vassiliou, A.의 "Low bite-rate efficient compression for seismic data", IEEE Transactions on image processing, 10(2001)을 참조하라.

그리고 나서, 실수의 시퀀스는 데이터 컨버터에서 디스플레이 유닛에 의해 재생될 수 있는 이미지 포맷, 즉, 재구성된 비트 맵 데이터로 변환된다.

본 발명에 따른 압축 및 압축해제를 위한 방법은 바람직하게는, 352X240 크기의 24 비트 컬러 비디오에 대하여 실시간(25 프레임/초)으로 수행된다. 본 발명에 따른 방법은 예를 들어, 컴퓨터 등과 같은 현재 하드웨어로 용이하게 구현될 수 있다. 예를 들어, 상기 방법은 컴퓨터 프로그램으로 구현될 수 있다. 일반적으로, 288X360의 프레임 크기를 사용하면, 모션이 발생하지 않을 때, 거의 100 바이트/프레임이 전달된다. 중간-크기의 모션은 300-400 바이트/프레임이 필요로 되고, 큰 모션은 100 바이트/프레임까지 필요로 할 수 있다.

GSM 네트워크에서 본 발명에 따른 방법을 사용하면, 19200 b/s의 전송률이 가능하며, 6 프레임/초를 갖는 전송률은 400 바이트/프레임에 대응한다. 따라서, 전송에서 몇 초의 시간-시프트가 허용되는 경우, 평균적으로 400 바이트/프레임이 허용될 수 있다. 모션 활동이 낮은 경우, 각 프레임은 셀룰러 전화의 디스플레이 크기에서 양호하게 100보다 낮은 바이트를 필요로 할 것이다. 모션 활동이 증가하는 경우, 이미지의 품질은 필요로 되는 바이트/프레임의 증가된 양을 보상하기 위하여 감소될 수 있다.

이제 도4를 참조하면, 적응형 양자화 블럭의 동작이 흐름도에 의하여 설명될 것이다. 카메라 또는 레코딩 유닛이 이동 불가능하거나 고정되거나 레코딩 기간 동안 내장된 안정화 유닛을 갖는 비디오 시퀀스의 경우에, 이미지 또는 프레임의 계수는 종종 이전 이미지의 대응하는 계수에 의해 매우 양호하게 예상될 수 있다. 따라서, 두 개의 연속적인 이미지 사이에서 변화가 발생하지 않는 경우, 두 개의 이미지의 대응하는 계수는 동일할 것이다. 상세히 말해서, 이동 또는 모션이 발생하지 않는 경우, 두 개의 연속적인 이미지의 대응하는 계수 사이의 차이는 0이거나 작은 차이를 발생시킬 수 있는 일정 양의 잡음이 항상 존재하기 때문에 적어도 매우 작을 것이다. 일반적으로, 에어리어, 예를 들어, 저장실(storeroom), 공장, 사무실 등을 모니터하는 감시 카메라를 사용할 때, 계수의 대부분은 감시가 종종 이와 같은 에어리어의 모션 활동이 대부분의 시간 동안 매우 적은 밤-시간 동안 수행되기 때문에 두 개의 연속적인 프레임 사이에서 변화되지 않는다.

동작시에, 현재 프레임의 정수의 시퀀스가 블럭(150)으로 입력된다(300). 블럭(310)에서, 정수의 예상된 시퀀스가 결정되어 저장된다. 이러한 예상된 시퀀스는 예를 들어, 이전 이미지의 대응하는 정수의 시퀀스일 수 있다. 실제로, 이것이 이전 이미지의 대응하는 정수의 시퀀스인 경우에, 이것은 이전 이미지의 정수의 시뮬레이팅된 재구성 시퀀스이다. 예를 들어, 이러한 시뮬레이션은 블럭(150)에서 디코 딩 블럭(240)과 유사한 디코딩 블럭을 적분함으로써 구현될 수 있다. 이러한 디코딩 블럭은 디코딩 블럭(240)이 프레임을 나타내는 수신된 비트 스트림을 처리하는 것과 동일한 방식으로 프레임의 입력 비트 스트림을 처리하며, 이에 따라 디코딩 블럭(240)과 정확하게 동일한 디코딩된 정수의 시퀀스를 획득할 것이다.

또한, 배경/기준 프레임이 사용되는 경우, 이 프레임을 나타내는 기준 시퀀스가 또한 이 블럭에 저장된다.

그리고 나서, 블럭(320)에서, 예상된 시퀀스의 각 계수는 대응하는 현재 시퀀스의 계수 또는 정수, 및 필요로 되는 경우, 다음:

p=r 또는 c-r/p-r<1/2인 경우 c'=c-r

그렇지 않은 경우 c'=c-p (1)

에 따른 기준 시퀀스의 대응하는 계수와 비교되며, 여기서 c는 현재 프레임의 시퀀스의 계수 또는 정수이고, r은 기준 프레임의 대응하는 기준 계수이며 p는 대응하는 예상된 계수이다. 기준 프레임이 검은 이미지인 경우, 기준 계수는 0일 것이다. 그 후에, 선택 공정이 수행되며, 여기서 각 계수(c')의 코드 길이가 추정되고 가장 짧은 코드를 발생시키는 계수가 결과적인 시퀀스에서 각 위치에 대해 선택된다. 이 때문에, 각 계수(c')에 대해 추정값이 결정되고, 이 실시예에서, 각 계수(c')에 대해 절대값이 결정되며 최소 절대값을 갖는 계수(c')가 상이한 차이 시퀀스에 대해 선택된다.

c' 계수의 선택에 관한 정보를 재구성 알고리즘 또는 재구성 블럭(220)에 제공하는 것이 필요로 되며, 각 계수에 대하여, 재구성 블럭은

(2)인 경우를 제외하고는, 예상 블럭(430)(도5 참조)에서 유지되거나 저장된 이전에 재구성되었던 양자화된 정수로부터 계산되는 예상된 값에 액세스할 수 있다.

이와 같은 경우에, 재구성 블럭(220)은 현재 시퀀스의 계수 또는 현재 계수와 예상된 계수 사이의 차이가 선택되었는지를 통보받거나 통지받아야만 한다. 이를 위하여, 블럭(330)에서, 블럭(320)의 선택 정보를 포함한 제어 비트가 발생된다. 이로써, 재구성 또는 압축해제 블럭(220)은 현재 프레임의 시퀀스의 정수, 기준 프레임의 대응하는 기준 계수 및 선택되었던 대응하는 예상된 계수 사이의 어떤 관계를 식별할 수 있다.

제어 비트는 실제로 0과 1의 일련의 정수이며, 정수의 부호를 나타내는 부호 비트가 필요로 되지 않는다는 것을 제외하면, 차이 시퀀스와 동일한 방식으로 압축될 것이다. 단지 1과 0만이 제어 비트에 포함되기 때문에, 사용된 제어 비트의 인코딩은 실행-길이 인코딩이다.

블럭(150)에서 발생하는 예상치 선택은 일정 규칙, 예를 들어, 관계(1) 및 (2)에 의해 표현된 상술된 규칙에 근거한다. 상술된 바와 같이, 재구성 블럭은 선택 공정을 조정하는 관계 또는 규칙을 제외하고는 선택에 관한 정보를 갖지 않는다.

그리고 나서, 블럭(340)에서, 계수의 작은 변화를 발생시키도록 하는 이미지 또는 프레임을 나타내는 데이터에 포함된 잡음에 기인한 차이 시퀀스에서의 계수의 작은 변화가 코딩된다. 상기 잡음은 특히, 카메라로부터의 광 상태 및 신호 잡음의 작은 변화에 의해 생성된다. 다음 식: ｜차이｜<T₁ (3)이 만족되는 경우, 계수는 0으로 설정되며, 여기서 차이는 차이 시퀀스의 계수이며, T₁은 임계값이다. 상기 임계값은 바람직하게는 1과 동일하지만, 다른 정수, 예를 들어, 2, 3, 4, 또는 5가 가능하다. 차이 시퀀스의 계수, 즉, 예상된 값과 현재 값 사이의 차이가 T₁보다 적은 경우, 예상치가 선행 프레임이라고 가정된다. 따라서, 이것은 제어 비트가 필수적이지는 않다는 것을 의미하고, 제어 비트 시퀀스를 동기화된 채로 유지하기 위하여, 현재 계수와 관련된 제어 비트를 전송하지 않는 것이 중요한데, 이것은 블럭(350)에서 수행된다. 시스템에서 사용된 카메라로 테스트를 수행함으로써, 적절한 T₁이 선택될 수 있다. 카메라가 많은 양의 잡음을 발생시키는 경우, T₁은 높은 값으로 설정될 수 있다. 마찬가지로, 가변 휘도로 광이 조절되는 것이 예상된다. T₁를 높은 값으로 설정하는 것으로 인한 단점은 지체(lag)가 발생할 수 있다는 것이며, 이것은 대상이 이미지 또는 프레임에서 이동한 이후에 "그림자"로서 나타날 수 있다. 바람직하게는, T₁은 2 또는 3으로 설정된다.

그 후에, 블럭(360)에서, 시퀀스에서의 바이트 양 제한이 수행된다. 이 때문에, 임계값(T₂)이 사용되며, 바람직하게는 T₂≥1 (4)이다.

T₂=1인 경우, 제한이 발생하지 않을 것이며, T₂>1인 경우, 코더로부터 출력 된 코드가 요약될 것이다. T₂ 값이 높을수록, 더 짧은 코드와 관련된다. 실제로, 제한 절차는 다음에 따라 동작한다. d가 차이 시퀀스의 정수이고, uid가 (양의 정수로서) 자신의 비트 표현이며, uiT₂가 (양의 정수로서) T₂의 비트 표현이며, ui1.0이(양의 정수)로서 플로트 1.0의 비트 표현이라고 가정하자. 예를 들어, ui1.0의 이진 값은 00111111100000000000000000000000이고 d≥T₂인 경우, d는 정수로 라운드 다운(round down)된 d₁으로 대체될 것이며, 여기서 uid1 = uid - (uiT₂ - ui1.0) (5)이고, 비트 스트림으로서 uid1은 d 부근의 플로트 수를 나타낸다. 이러한 플로트 수는 가장 가까운 정수(d1)로 라운드 다운된다. 결과적으로, d1은 d에 가까운 정수일 것이다.

d≤-T₂인 경우, 대응하는 것이 -d를 대신 사용하여 발생될 것이며, 그 부호는 임의 정수로 변화된다. ｜d｜≤T₂인 경우, d는 0으로 대체된다.

이 절차의 결과는 정수의 양이 감소된다는 것인데, 즉, 정수가 더 희소하게 될수록, T₂가 더 커진다는 것이다. 임계값(T₂)의 선택은 자동적으로 수행될 수 있고, 여기서, 각 프레임에 대한 바이트의 양의 상한이 설정된다.

실제로, 단계(360)는 인코딩 블럭(160)에서 수행된다. 실제로, 상기 방법은 다음에 따라서 수행된다. 초기 임계값이 선택된다. 그리고 나서, 코딩된 비트의 수가 카운트되는 방식, 예를 들어, 비트-스트림이 계산되지 않고 카운트되는 방식으로 코딩이 시뮬레이팅된다. 임계값이 증가함에 따라 비트의 수가 감소되는 것이 가 정된다. 단계 1에서, 임계값은 임계값이 요구되는 것보다 더 적은 비트 수를 제공하고 상기 임계값의 절반이 요구되는 것보다 많은 비트를 제공할 때까지 2 단계의 팩터로 증가(또는 감소)된다.

이러한 임계값 및 대응하는 비트 수를 사용함으로써, 새로운 임계값이 단계 2에서 삽입되는데, 상기 새로운 값은 요구되는 비트 수에 대응한다. 그 후에, 단계 3에서, 새로운 임계값의 비트 수가 계산되는데, 이것은 요구되는 수보다 크거나, 작거나 이와 동일할 수 있다. 그 후에, 단계 4에서, 이러한 임계값 및 대응하는 비트 수를 사용함으로써, 부가적인 임계값이 삽입된다. 단계 3 및 4는 하나의 임계값의 계산된 비트 수가 요구되는 비트 수의 미리설정된 허용한계 마진(tolerance margin) 내에 존재할 때까지 또는 미리설정된 최대 수의 반복이 수행될 때까지 반복된다.

그러므로, 블럭(350)에서, 단지 필요로 되는 제어 비트만을 전송하기 위하여 제어 비트가 동기화된다. 상술된 바와 같이, 어떤 제어 비트는 블럭(340)에서의 처리의 결과로서 불필요해질 수 있다.

선택적으로, 낮은 활동 트리깅 블럭(low activity trigging block)(370)이 사용될 수 있다. 비디오 장면의 모션 활동이 매우 낮은 경우, 즉, 레코더가 모니터하는 에어리어인 경우, 각각의 이와 같은 낮은 모션 프레임에 대해 0과 동일한 바이트가 전송될 수 있다. 이것은 예를 들어, 셀룰러 전화를 모뎀으로서 사용할 때, 전송을 턴 오프하는데 사용될 수 있고, 모니터되는 에어리어에서의 모션 활동이 증가할 때, 전화가 연결되어 전송이 재개된다. 이것은 프레임을 나타내는 코드의 바 이트 길이에서 가장 짧은 길이를 갖는 파라미터를 배치함으로써 실현될 수 있다. 코딩 블럭(160)에 의해 생성되는 코드가 상기 파라미터의 길이를 넘지 않는 경우, 상기 코드는 전송되지 않고 예상치는 갱신되지 않는다. 이것은 충분한 양의 바이트가 얻어질 때까지 고정된 예상치가 사용된다는 것을 의미한다. 즉, 코더는 "활동하지 않고(sleeping)" 있지만, 항상 입력 데이터를 처리한다. 최종적으로, 정수의 양자화된 시퀀스(380) 및 관련된 제어 비트(390)가 인코딩 블럭(160)으로 출력되고 나서, 또한 통신 네트워크를 통하여 수신자에게 출력된다.

이제 도5를 참조하면, 역 양자화 블럭(250)의 동작이 흐름도에 의하여 설명될 것이다. 400에 의해 표시된 바와 같이, (각 프레임에 대해) 정수의 디코딩된 시퀀스, 즉, 정수의 압축된 시퀀스, 및 존재하는 경우, 관련된 제어 비트(405)가 예를 들어, 컴퓨터 유닛(100)의 저장장치로부터 또는 통신 네트워크(180)를 통하여 수신시에 블럭(250)으로 입력된다.

동작시에, 블럭(410)에서, 예상치가 선택된다. 즉, p = 0 또는 c/p <1/2인 경우, 디코딩된 시퀀스의 계수(c')는 c - r로 대체되고, 기준 프레임이 검은 이미지인 경우, 기준 계수(r)는 0이 될 것이며, 그렇지 않은 경우, c'는 c - p로 대체된다. 제어 비트는 상술된 바와 같이, 관계(2)가 적용될 때, 즉, 다음 식이 적용될 때, 필요로 된다.

이와 같은 경우에, 상술된 바와 같이, 재구성 블럭(220)은 현재 시퀀스의 계 수 또는 현재 계수와 예상된 계수 사이의 차이가 선택되었는지 여부를 통지받아야만 하며, 이에 따라, 제어 비트에 의해 실행된다.

블럭(150)에서 발생하는 예상치 선택은 일정 규칙, 예를 들어, 관계(1) 및 (2)에 의해 표현된 상술된 규칙에 근거한다. 또한 상술된 바와 같이, 재구성 블럭은 선택 공정을 조정하는 관계 또는 규칙을 제외하고는 선택에 관한 정보를 갖지 않는다. 그러나, 각 프레임 및 수신된 차이, 즉, 정수의 압축된 시퀀스에 대하여, 블럭(220)은 현재 시퀀스의 정수가 무엇인지 및 예상치 선택이 소정 세트의 규칙, 예를 들어, 사용되는 관계 (1) 및 (2)와 일치하는지를 조사할 수 있다. 이를 위하여, 세 가지 가능성이 존재한다:

1. 몇 가지 일치하는 예상치 선택이 존재하며, 이 경우에, 부가적인 정보가 제어 비트의 형태로 필요로 된다.

2. 단지 하나의 일치하는 예상치 선택이 존재하며, 이 경우에, 부가적인 정보가 필요로 되지 않는다.

3. 일치하는 예상치 선택이 존재하는 않는다. 이러한 대안은 블럭(150)이 구현된 세트의 규칙을 따르는 경우, 발생하지 않는다.

상술된 실시예에서, 제1 대안은 관계(2)가 적용될 때, 제공된다. 블럭(410)에서 필요로 되는 모든 데이터는 예상 블럭(430)으로부터 회수된다.

그 후에, 블럭(420)에서, 디코딩된 시퀀스의 계수는

인 경우, c = c' + r

그렇지 않은 경우, c = c' + r (6)

에 따라 대체되며, 여기서, c'는 압축된 시퀀스의 정수이고, r은 기준 프레임의 대응하는 정수이며, c는 현재 프레임의 제1 시퀀스를 나타내는 재구성된 시퀀스의 대응하는 정수이다. 이로써, 정수의 재구성된 시퀀스가 획득되며, 이것은 정확하게, 또는 거의 압축 블럭(130)에 입력된 시퀀스에 대응한다. 이러한 재구성된 정보는 또한 특히, 최종 프레임, 및 존재하는 경우, 기준 프레임의 예상, 즉, 배경 예상이 저장되는 예상 블럭(430)으로 피드백된다. 따라서, 블럭(410 및 420)에서 필요로 되는 모든 데이터는 블럭(430)으로부터 회수된다.

배경 예상이 사용되는 경우, 배경 갱신은 다음에 따라서 블럭(440)에서 수행된다. 파라미터(N)가 설정된다. 현재 프레임의 계수의 재구성되는 양자화된 정수 값(a)이 배경/기준 프레임의 대응하는 값과 동일하지 않은 경우, 및 최종 N 프레임에서 변화하지 않는 경우, 배경, 실제로 배경 시퀀스는 a로 갱신되어 블럭(430)에 전달된다(460).

최종적으로, 정수의 재구성되는 양자화된 시퀀스가 역변환 블럭(230)으로 출력된다(470).

적응형 양자화 블럭(150) 및 역의 적응형 양자화 블럭(250)에서 예상치를 처리하는 일반적인 원리가 이하에 논의될 것이다.

예상치는 계수의 전체 프레임(QI) 또는 프레임의 서브세트에 대한 것일 수 있다. 이것은 동시에 몇 가지 예상치를 가질 수 있다. 이것은 개별적인 계수에 대한 상이한 수의 예상치가 존재할 수 있다는 것을 의미한다. 상이한 계수에 대한 예 상치는 예상치의 최적 선택이 존재하지 않는 일부 경우를 제외하고는, 개별적으로 처리된다. 이러한 경우에, 전달되어야만 하는 여분의 정보, 즉, 제어 비트는 최소화되어야만 한다. 임의의 고정된 계수(c_i)에 대하여, 예상치 세트, 즉, 예상된 정수 값의 세트(

)를 갖는다.

서로 근접한 예상치가 우선 함께 묶일 것이다. 이러한 절차는 정수 파라미터(T₀ > 0)에 의해 제어된다. 그리고 나서, 예상치의 서브세트(

)는 s≠s'에 대해서

(7)이고, 각각의 예상치(

)에 대해서,

(8)이도록 서브세트 내에 예상치(

)가 존재하도록 식별된다. 예상치의 이러한 서브세트는 정수의 순서화된 세트

(9)로서 순서화되며, 여기서 수(n=n(i))는 계수마다 상이할 수 있다.

그 후에, 예상 값의 1차 선택이 수행된다. c_i가 코딩되는 계수인 경우, 예상치(

)가 사용되며, 이것은 식(

)을 최소화할 것이다. 이것은 계수 값(c_i)이

인 경우인 정확하게 두 개의 예상치의 중간에 있는 경우를 제외하고는 이 식을 최소화하는 특정한 예상치이다. 예상치(

및

) 사이의 선택은 이하에 설명되는 2차 선택에서 행해진다.

무손실 ATQI 값(적응형 양자화된 정수)은

이고, 여기서

에 대한 선택된 예상 값이다. 예상치가 공지되고 공지된 예상치가 선택되면, ATQI 정수 (d_i)로부터 값(c_i)을 정확하게 재구성할 수 있다.

ADQI 값(

)은 상기 값(d_i)과 동일하지만, 그 대신에 상기 값의 근사치일 수 있다. 이것은 코더로부터 비트스트림의 상한을 제어하기 위하여 통합되는 두 개의 파라미터(T₁ 및 T₂)에 의해 제어된다. ｜d_i｜< T₁일 때,

=0으로 설정한다. 그리고 나서, 부가적인 양자화가 수행되어,

∈

이 되고, 여기서

는 모든 정수의 세트이다. d_i≠0 일 때 0≤

/d_i이도록 근사화가 행해진다. ATQI 값(

)에 의하여, 예상치의 선택이 공지되면, 계수 값(c_i)의 근사화된 값(

)을 재구성할 수 있다.

(10)

일단 값(

) 및 예상치의 세트(

)가 공지되면, 예상치의 일부는 승인 불가능한 예상치로서 제외될 수 있는데, 그 이유는 이것들이 1차 선택 규칙:

(11)

에 대한 모순(contradiction)을 초래하기 때문이다.

이것은

가 가능한 선택된 예상치일 수 없다는 것을 나타낸다.

가 선택된 예상치라고 가정하면,

(12)이므로,

(13)이고, 이것은 예상치(

)가 최소값을 제공하지 않으므로, 상술된 1차 선택 규칙에 따라 선택되어야만 한다는 것을 의미한다.

<0인 경우에, 예상치(

)는

(14)이면, 승인 불가능하다.

다시, 이것은

가 가능한 선택된 예상치 중 하나일 수 없다는 것을 나타낸다.

일단, 예상치의 리스트(

) 및 ATQI 값(d_i)이 공지되어 있다면, 승인 가능한 예상치의 수(ad(i))가 확인될 수 있다. 상기 수(ad(i))는 적응형 양자화 블럭(150) 및 역의 적응형 양자화 블럭(250) 둘 모두에서 계산될 것이다.

예상치의 선택에 대한 정보는 ad(i) 허용 가능한 예상치들 중 어느 것이 사용되었지를 (i로 인덱싱된) 각 계수에 통지하는 선택에 관한 정보이다. 이것은 예를 들어, 계수 값의 실행-길이 코딩과 유사한 반복 실행-길이 코딩에 의해 행해지며, 여기서, 상기 계수는 어느 동적 간격에서 계수가 자신의 값을 갖는지에 따라서, 그룹으로 분할된다. 승인 가능한 예상치 중 어느 것이 선택되었는지에 대한 정보를 코딩할 때, 함수(ad(i))는 각 계수에 대하여 가능한 선택의 수를 제한한다.

s(i)를 어느 예상치가 계수(c_i)에 대해 선택되는지에 대한 인덱스라고 하면, 1≤s(i)≤ad(i)이고

라 하자.

은 프레임의 계수에 대한 인덱스의 공통원소가 없는 세트의 집합이어서, 그것들의 합집합은 모든 계수의 인덱스의 세트(S)이다. 제어 비트는 모든 이러한 세트(S_k)의 정보를 S의 서브세트로서 전송해야만 한다.

(15)이고

(16)이며

(17)라고 하자.

k=1에 의해 시작한 k≤1에 대한 유도는 필요로 되지 않는다. D₁ = S (18)을 가지며, k=1,2,3,...에 대하여,

(19)

(20)을 가지며, 실행-길이 코딩이 E_k의 서브세트로서 D_k ₊₁을 찾아내는데 사용된다.

이것은 D_k가 빈 세트인 한, 증가하는 정수(k)가 D_k의 서브세트로서 D_k ₊₁을 획득하기 위하여 지속된다.

최종적으로,

(21)이 획득된다.

두 개의 최적 선택의 최상 예상치(

및

)가 존재하는 경우에, 이러한 두 예상치 사이에 2차 선택이 수행된다. 이러한 2차 선택에서, 상술된 반복 실행-길이 코딩에 사용된 실행-길이는 최소화된다. 상기 방법은 동일한 비트(0 또는 1)로 가능한 한 긴 시퀀스를 획득하기 위한 것이다. 이렇게 함으로써, 선행 계수의 인덱스와 가능한 한 가까운 예상치 인덱스가 획득된다. 그것은 ｜t-s(i-1)｜을 최소화하는

이다.

본 발명에 따른 방법의 대안 실시예에 따르면, 예를 들어, 레코딩 유닛의 진동으로 인하여 상관성 정도가 감소될 때 또는 대상이 레코딩 공간에서 이동하고 있을 때, 즉, 비디오 장면을 통한 자동차 드라이빙일 때, 압축되고 압축해제된 데이터의 품질을 개선시키기 위하여 모션 예상 블럭이 포함될 수 있다.

상술된 실시예에 따르면, 소위 자율적인 예상이 실제로 사용된다. 이것은 압 축 측과 압축해제 측에 정확히 동일한 알고리즘이 사용된다는 것에 근거한다. 이러한 알고리즘은 결정론적인데, 즉, 확률적인 공정이 포함되지 않아서, 적응형 양자화 측에서의 예상의 결과, 즉, 적응형 양자화 블럭(150)의 출력, 및 역의 적응형 양자화 측에서의 예상의 결과, 즉, 역의 적응형 양자화 블럭(250)의 출력은 동일할 것이다. 따라서, 압축 블럭이 어느 알고리즘이 사용되는지를 인지해야만 한다는 것을 제외하고는 예상 정보가 전송될 필요가 없다. 자율적인 예상 알고리즘이 막 압축되려고 하는 현재 프레임으로부터 임의의 정보를 사용하는 것은 허용되지 않는다는 것을 주의하라.

자율적인 예상의 일례는 모든 계수 값이 0으로 예상되는 0 예상이다. 다른 예는 예상된 계수가 최종 프레임의 재구성되는 양자화된 정수로 설정되는 최종 프레임 예상이다.

도6a 및 6b를 참조하면, 모션 예상 블럭도를 나타내는 대안 실시예가 도시되어 있다. 제1 파라미터 제어 예상 블럭(610) 및 예상 파라미터 추정 블럭(620)은 적응형 양자화 블럭(150)에서 압축 처리 블럭(130)에 포함되는데, 이것은 도6a를 참조하고, 제2 파라미터 제어 예상 블럭(630)은 역의 적응형 양자화 블럭(250)에서 압축해제 블럭(220)에 포함된다. 예상은 두 단계로 이루어진다. 처음으로, 제2 단계에서 사용될 파라미터가 블럭(620)에서 추정된다. 선행 프레임의 내력(history)에 근거한 임의의 정보 뿐만 아니라, 현재의 프레임으로부터의 정보, 즉, 680에 의해 표시된 바와 같은 양자화된 정수가 사용될 수 있다. 일단 파라미터는 추정되면, 제어 비트(650으로 표시됨)와 함께, 역의 적응형 양자화 블럭(250)으로 전송된다. 제2 단계는 추정된 파라미터(640)와 적응형 양자화 블럭(150)의 출력(660) 및 역의 적응형 양자화 블럭(250)의 출력(670)을 각각 사용하여, 제1 및 제2 파라미터 제어 예상 블럭(610 및 630)을 각각 병렬로 실행시키는 알고리즘이다. 추정된 파라미터(640)에 의해 제공된 정보를 제외하고는 현재 프레임으로부터의 정보가 사용되지 않는다. 파라미터 제어 예상의 일례는 전세계적인 변환 예상(global translation prediction)이다. 현재 프레임은 최종 프레임을 변환함으로써 최종 프레임과 정합되며, 최상의 정합을 제공하는 변환을 서술하는 변환 파라미터를 획득한다. 그리고 나서, 최종 프레임은 재구성되는 양자화된 정수의 최종 세트로부터 재구성되고, 이미지 또는 프레임이 변환되어 상기 변환된 이미지의 양자화된 정수의 새로운 세트가 구성된다. 그리고 나서, 변환된 최종 프레임의 양자화된 정수의 이러한 새로운 세트는 예상 값으로서 사용된다.

이러한 실시예에서, 제1 또는 제2 파라미터 제어 예상 블럭(610, 630)에서 구현된 알고리즘 중 하나는 이미지로의 이러한 역변환을 행하고 나서-최상의 변환을 찾아낸 이후에- 새로운 양자화된 정수의 계산을 행하기 위하여 전-처리에서 사용되는 웨이블릿 알고리즘 및 양자화된 정수의 기하학적 배열을 인식해야만 한다.

이러한 전세계적인 변환 예상으로, 예를 들어, 비디오 시퀀스가 휴대용(고정되지 않은) 카메라에 의해 더 양호하게 압축된다.

자율적인 예상과 함께 전세계적인 변환 예상을 사용하면, 변환 파라미터 값이 최종 프레임으로부터 현재 프레임까지 대상의 모션에 대응하는 경우, 고정된 배경에 대한 이동하는 대상을 코딩하는 효율적인 방식이 제공된다. 대상의 형태에 관 한 정보는 필요로 되지 않는다.

전세계적 공간 변환이 또한 포함될 수 있는데, 이것은 회전 및 주밍(zooming)으로 비디오 시퀀스를 처리할 것이다.

국부적인 자율적 변환 예상이 또한 사용될 수 있는데, 여기서 변환 파라미터는 재구성되는 양자화된 정수의 초기 세트와 재구성되는 양자화된 정수의 최종 세트로부터의 재구성된 이미지를 정합시키는 것으로부터의 추정치에 근거한다. 이것은 프레임이 파라미터가 개별적으로 추정되고 나서, 예상된 변환이 외삽(extrapolation)되는 국부적인 박스로 나누어질 수 있다는 의미에서 국부적이다. 다수의 국부적인 변환 파라미터가 존재할 수 있지만, 이것들은 각 측, 즉, 적응형 양자화블럭 또는 역의 적응형 양자화 블럭에서 각각 발생된다는 것을 주의하라.

정합 계산은 다음에 따라서 수행될 수 있다. 이미지가 행렬이라고 가정하는데, 여기서 f는 현재 행렬이고, g는 정합되는 행렬이며 x_B는 국부적인 박스(B)의 인덱스 함수이다. 식:

(22)이 최소화되는데, 여기서, x는 현재 프레임의 계수이며, y는 최종 프레임의 계수이다. 이것은:

(23) 및 컨번루션(

)을 계산함으로써 행해질 수 있고, 여기서

이다. 컨벌루션은 퓨리에 변환측에서의 승산으로서 수행된다. 고속 퓨리에 변환 알고리즘을 사용하는 것은 N*log(n) 단계의 순서로 행해질 수 있고, 여기서 N은 행렬 내의 요소의 수이다. 이러한 정합 절차는 당업자에게 널리 공지되어 있다.

깜빡이는 광 상태의 문제를 처리하기 위하여, 현재 프레임에 대한 평균 데이터 값이 계산될 수 있다. 이것은 양자화된 정수가 획득되기 이전에 행해진 전-처리이다. 웨이블릿 계수를 갖는 경우에, 이것은 당업자들에게 공지된 방법을 사용하여 용이하게 수행될 수 있다. 그리고 나서, 양자화 이전에 임계값을 변경함으로써 승산 교정(multiplicative calibration)이 수행된다. 깜빡이는 광 상태의 문제를 처리하는 대안 방법에 따르면, 전세계적인 변환은 승산 팩터로 수행될 수 있다. 그 식은

(24)이며, 여기서, 변환 벡터(y) 및 승산 팩터(a)에 대하여, f는 현재 프레임이고, g는 최종 프레임이며, x는 현재 프레임의 계수이고 y는 최종 프레임의 계수이다. 최대값은 a=amin(y)일 때, 획득된다.

(25)이고, 여기서

이다. (24)에 a=a_min(y)를 삽입하면

(26)이 제공된다.

최종적으로, 상기 식(m(y, a_min(y)))은 변환 벡터(y)에 대한 것이다.

본원에서 예시 및 설명을 위하여 특정 실시예가 도시되고 서술되었을지라도, 도시되고 서술된 특정 실시예가 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 광범위한 대안 및/또는 등가 구현예로 대체될 수 있다는 것이 당업자에 의해 이해된다. 당업자는 본 발명이 하드웨어 및 소프트웨어 구현, 또는 이들의 조합을 포함한 광범위한 실시예 로 구현될 수 있다는 것을 쉽게 인식할 것이다. 일례로서, 상술된 많은 기능은 마이크로-칩 또는 동일한 데이터 캐리어에 포함된 적절한 소프트웨어에 의해 획득되거나 실행될 수 있다. 이러한 애플리케이션은 본원에 논의된 바람직한 실시예의 임의의 개조 및 변형을 커버하도록 의도된다. 결과적으로, 본 발명은 첨부된 청구항 및 그 등가물의 표현에 의해 규정된다.

Claims

이미지의 데이터를 압축하는 방법으로서, 상기 이미지는 이미지의 시퀀스 부분인, 이미지의 데이터 압축 방법에 있어서:

웨이블릿 변환 방법을 사용함으로써 상기 시퀀스 내의 프레임의 데이터를 실수의 제1 시퀀스로 변환하는 단계;

정수의 제1 시퀀스를 획득하기 위하여 상기 프레임의 실수의 상기 제1 시퀀스를 양자화하는 단계;

정수의 제2 시퀀스를 발생시키기 위하여 정수의 상기 제1 시퀀스를 나타내는 정수의 예상된 시퀀스를 사용하여 상기 프레임의 정수의 상기 제1 시퀀스를 양자화하는 단계로서, 여기서, 상기 제2 시퀀스 내의 각 계수에 대하여, 기준 이미지 내의 대응하는 정수를 갖는 상기 프레임의 정수의 상기 제1 시퀀스 내의 정수와 관계에 대한 추정 값에 근거한 예상된 시퀀스 내의 대응하는 정수 사이의 관계가 선택되며, 상기 예상된 시퀀스는 이미지의 상기 시퀀스 내의 하나 이상의 예전 프레임에 근거하는, 상기 프레임의 정수의 상기 제1 시퀀스를 양자화하는 단계; 및

상기 프레임의 상기 제2 시퀀스의 상기 정수를 상기 프레임의 정수의 압축된 시퀀스를 나타내는 비트의 스트림으로 인코딩하는 단계를 포함하는, 이미지의 데이터 압축 방법.
제1항에 있어서, 상기 선택 단계는:

정수의 상기 제2 시퀀스의 각 계수에 대하여, 상기 프레임의 정수 중 상기 제1 시퀀스의 정수와 기준 프레임의 대응하는 정수 사이의 제1 관계와, 상기 정수와 예상된 시퀀스의 대응하는 정수 사이의 제2 관계를 비교하는 단계; 및

각각의 관계에 근거하여 각 관계에 대한 추정값을 인코딩된 형태로 결정하는 단계를 포함하는, 이미지의 데이터 압축 방법.
제2항에 있어서, 상기 결정 단계는:

각각의 관계의 절대값을 결정하는 단계를 포함하며, 각각의 관계에 대한 추정값은 대응하는 절대값으로 설정되는, 이미지의 데이터 압축 방법.
제3항에 있어서, 상기 선택 단계는 최저 절대값을 갖는 관계를 선택하는 단계를 포함하는, 이미지의 데이터 압축 방법.
제1항 또는 2항에 있어서, 상기 선택 단계는:

인 경우, c'=c-r

그렇지 않은 경우, c'=c-p 에 따라서 상기 관계를 선택하는 단계를 포함하며, 여기서, c'는 제2 시퀀스의 정수이고, p는 예상된 시퀀스의 대응하는 정수이며, c는 현재 프레임의 제1 시퀀스의 대응하는 정수이고, r은 기준 프레임의 대응하는 정수인, 이미지의 데이터 압축 방법.
제3항에 있어서, 상기 프레임의 정수의 상기 제1 시퀀스를 양자화하는 상기 단계는:

인 경우, 상기 선택된 관계를 식별하는 제어 비트를 관련시키는 단계를 더 포함하는, 이미지의 데이터 압축 방법.
제1항 또는 2항에 있어서, 상기 프레임의 상기 시퀀스의 압축된 표현으로서 상기 비트의 스트림을 저장하는 단계를 더 포함하는, 이미지의 데이터 압축 방법.
제1항 또는 2항에 있어서, 변환하는 단계, 실수의 상기 제1 시퀀스를 양자화하는 단계, 상기 프레임의 정수의 상기 제1 시퀀스를 양자화하는 단계, 및 디코딩하는 단계를 역의 순서로 반전함으로써 상기 압축된 시퀀스를 압축해제하는 단계를 더 포함하는, 이미지의 데이터 압축 방법.
제8항에 있어서, 정수의 상기 제1 시퀀스를 양자화하는 단계를 반전시키는 단계는:

인 경우, c=c'+r

그렇지 않은 경우, c=c'+r에 따라서, 현재 프레임의 정수의 시퀀스를 재구성하는 단계를 포함하며, 여기서, c'는 압축된 시퀀스의 정수이고, r은 기준 프레임의 대응하는 정수이며, c는 현재 프레임의 제1 시퀀스를 나타내는 재구성된 시퀀스의 대응하는 정수인, 이미지의 데이터 압축 방법.
제9항에 있어서, 상기 재구성 단계는:

인 경우, 압축된 시퀀스의 정수(c'), 기준 프레임의 대응하는 정수(r), 및 현재 프레임의 제1 시퀀스를 나타내는 재구성된 시퀀스의 대응하는 정수(c) 사이의 관계를 식별하기 위하여 관련된 제어 비트를 사용하는 단계를 포함하며, 여기서, p는 예상된 시퀀스의 정수이고, c는 현재 프레임의 대응하는 정수인, 이미지의 데이터 압축 방법.
제10항에 있어서, 정수의 재구성된 시퀀스를 저장하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지의 데이터 압축 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 예상된 시퀀스는 이전 프레임의 시뮬레이팅되는 재구성된 시퀀스인, 이미지의 데이터 압축 방법.
이미지의 데이터를 압축하고 압축해제하는 시스템으로서, 상기 이미지는 이미지의 시퀀스 부분인, 이미지의 데이터를 압축하고 압축해제하는 시스템에 있어서:

데이터를 저장하는 저장 장치;

웨이블릿 변환 방법을 사용함으로써 상기 시퀀스 내의 데이터의 프레임을 실수의 제1 시퀀스로 변환하도록 배열된 변환 수단;

압축 처리 수단으로서,

정수의 제1 시퀀스를 발생시키기 위하여 실수의 상기 제1 시퀀스를 양자화하도록 배열된 양자화 수단;

정수의 제2 시퀀스를 발생시기기 위하여 정수의 상기 제1 시퀀스를 나타내는 예상된 시퀀스를 사용하여 상기 프레임의 정수의 상기 제1 시퀀스를 양자화하도록 배열된 적응형 양자화 수단으로서, 여기서, 상기 제2 시퀀스 내의 각 계수에 대하여, 기준 이미지 내의 대응하는 정수를 갖는 상기 프레임의 정수의 상기 제1 시퀀스 내의 정수와 관계에 대한 추정 값에 근거한 예상된 시퀀스 내의 대응하는 정수 사이의 관계가 선택되며, 상기 예상된 시퀀스는 이미지의 상기 시퀀스 내의 하나 이상의 예전 프레임에 근거하는, 적응형 양자화 수단; 및

상기 프레임의 상기 제2 시퀀스의 상기 정수를 상기 프레임의 정수의 압축된 시퀀스를 나타내는 비트의 스트림으로 인코딩하도록 배열된 인코딩 수단을 포함하는 압축 처리 수단을 구비하는, 이미지의 데이터를 압축하고 압축해제하는 시스템
제13항에 있어서, 재구성 수단으로서, 정수의 압축된 시퀀스를 나타내는 비트 스트림을 정수의 제3 시퀀스로 디코딩하도록 배열된 디코딩 수단;

정수의 상기 제1 시퀀스를 나타내는 정수의 예상된 시퀀스를 사용함으로써 정수의 재구성된 제1 시퀀스를 발생시키기 위하여 정수의 제4 시퀀스를 역 양자화하도록 배열된 역의 적응형 양자화 수단; 및

정수의 제2 시퀀스를 발생시키기 위하여 정수의 상기 재구성된 제1 시퀀스를 실수의 제2 시퀀스로 역 양자화하도록 배열된 역 양자화 수단을 포함하는 재구성 수단; 및

실수의 상기 시퀀스를 데이터의 재구성된 프레임으로 역변환하도록 배열된 역변환 수단을 더 포함하는, 이미지의 데이터를 압축하고 압축해제하는 시스템.
컴퓨터가 제1항 또는 제2항에 따른 방법을 수행하도록 하는 명령을 포함하는 컴퓨터 판독 가능한 매체.
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