KR101087108B1

KR101087108B1 - 양자화된 정지 영상의 복원 방법

Info

Publication number: KR101087108B1
Application number: KR1020050022492A
Authority: KR
Inventors: 일리아 키리아핀
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2005-03-18
Filing date: 2005-03-18
Publication date: 2011-11-25
Also published as: KR20060100744A

Abstract

본 발명은 영상복원 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 역양자화에 따른 화질 저하를 줄일 수 있는 양자화된 정지 영상의 복원방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 양자화된 정지 영상의 복원 방법은, 다수의 프레임으로 이루어진 영상 파일에 포함된 양자화된 정지 영상을 복원하는 방법에 있어서, 특정 프레임(i)에 포함된 정지 영상 데이터를 역양자화하여 상기 특정 프레임(i)에 대한 영상 데이터(img)를 구하는 제1단계; 상기 특정 프레임(i)에 대한 영상 데이터 상한값(img_max)을 구하는 제2단계; 일정한 개수(N)의 프레임에 대하여 제1단계 및 제2단계를 반복하여, 상기 일정한 개수의 프레임 각각에 대한 영상 데이터(img[N])와 영상 데이터 상한값(img_max[N])을 구하는 제3단계; 상기 일정한 개수의 영상 데이터들의 최대값(R1)을 구하는 제4단계; 상기 일정한 개수의 영상 데이터 상한값들의 최소값(R2)을 구하는 제5단계; 및 상기 최대값(R1)과 최소값(R2)을 이용하여 상기 정지 영상의 영상 데이터를 지정하는 제6단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면 양자화된 정지 영상의 데이터를 정확하게 추정하여 화질의 저하를 줄이면서 영상을 복원할 수 있다.

정지영상, 프레임, 추정, 복원, 양자화

Description

양자화된 정지 영상의 복원 방법{dequantization method of quantized static image}

도1은 다수의 프레임으로 이루어진 영상 파일에 포함된 양자화된 정지 영상에 대한 개념도이다.

도2는 종래 기술에 따른 양자화된 정지 영상의 복원 방법에 대한 개념도이다.

도3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 정지 영상의 복원 방법에 대한 개념도이다.

도4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 절차 흐름도이다.

본 발명은 영상복원 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 역양자화에 따른 화질 저하를 줄일 수 있는 양자화된 정지 영상의 복원방법에 관한 것이다.

양자화(quantization)는 입력 신호를 유한한 개수의 값으로 근사화하는 방법을 말한다. 예를 들어, 0에서 255까지 있을 수 있는 8비트 수를 상수 4로 나누면 6비트만으로도 표시할 수 있다. 그러나 4를 곱해 복원할 때, 당연히 원래 값과의 오 차가 있을 수 있어서 결국 데이터의 손실이 있다. 모든 손실 압축기법은 이러한 과정을 갖기 때문에 복원이 어려운 손실이 일어나게 되지만, 대신에 압축률을 높일 수 있다. 또한 나누는 상수 값(quantization parameter)을 크게 하면 크게 할수록 손실이 커져 화질이 떨어지게 되나, 압축률을 더욱 높게 조절할 수 있다.

도1은 다수의 프레임으로 이루어진 영상 파일에 포함된 양자화된 정지 영상에 대한 개념도이다. 종래 기술에 따른 비디오 인코딩 방법은 일부 프레임에 정지 영상을 추가시키는데, 이는 이러한 정지 영상의 화질을 높이기 위함이다. 도시한 바와 같이 프레임 1,2,3에 각각 위치한 P1, P2, P3는 동일한 영상이며 프레임의 변화에도 불구하고 동일한 영상이 유지되어야 한다. 일반적으로 각각의 정지 영상들은 해당 화소(pixel)에 대한 영상 데이터 값을 가진다. 예를 들어, 8bit 흑백 영상의 경우에는 0에서 255까지의 영상 데이터를 갖을 수 있다.

도2는 종래 기술에 따른 양자화된 정지 영상의 복원 방법에 대한 개념도이다. 도시한 바와같이, 상기 정지 영상(P)은 원래 57의 영상 데이터를 갖는다. 상기 정지 영상이 3개의 프레임으로 이루어진 영상 파일에 포함되는 경우 각각의 프레임에 따라 변화하는 양자화 상수(quantization parameter)에 의해 서로 다른 값으로 양자화된다. 첫 번째 프레임은 12라는 양자화 상수를 갖는바, 상기 정지 영상은 57을 12로 나눈 값의 정수 값인 4로 양자화된다. 두 번째 프레임이 11의 양자화 상수를 갖고, 세 번째 프레임이 9의 양자화 상수를 작는 경우 상기 정지 영상은 두 번째 프레임에서는 5, 세 번째 프레임에서는 6이라는 값으로 양자화된다. 위와 같이 양자화된 정지 영상에 대하여 역양자화를 하는 경우, 상기 양자화된 값에 상기 각 각의 프레임에 대한 양자화 상수를 곱하게 된다. 결국, 첫 번째 프레임은 4에 12를 곱한 48의 영상 데이터를 갖게 되고, 같은 방법으로 두 번째 프레임은 5에 11을 곱한 55의 영상 데이터를 갖고, 세 번째 프레임은 54의 영상 데이터를 갖는다.

상술한 종래의 양자화된 정지 영상의 복원 방법은 다음과 같은 문제점이 있다.

양자화에 따른 양자화 잡음(quantization noise)에 의해 정지영상의 화질이 저하된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 다수의 프레임으로 이루어진 영상 파일에 포함된 양자화된 정지 영상을 복원하는 방법에 있어서 정지 영상의 화질을 향상시키는 정지 영상 복원 방법을 제공하는 곳이다.

본 발명에 따른 양자화된 정지 영상의 복원 방법은, 다수의 프레임으로 이루어진 영상 파일에 포함된 양자화된 정지 영상을 복원하는 방법에 있어서, 특정 프레임(i)에 포함된 정지 영상 데이터를 역양자화하여 상기 특정 프레임(i)에 대한 영상 데이터(img)를 구하는 제1단계; 상기 특정 프레임(i)에 대한 영상 데이터 상한값(img_max)을 구하는 제2단계; 일정한 개수(N)의 프레임에 대하여 제1단계 및 제2단계를 반복하여, 상기 일정한 개수의 프레임 각각에 대한 영상 데이터(img[N])와 영상 데이터 상한값(img_max[N])을 구하는 제3단계; 상기 일정한 개수의 영상 데이터들의 최대값(R1)을 구하는 제4단계; 상기 일정한 개수의 영상 데이터 상한값들의 최소값(R2)을 구하는 제5단계; 및 상기 최대값(R1)과 최소값(R2)을 이용하여 상기 정지 영상의 영상 데이터를 지정하는 제6단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 양자화된 정지 영상의 복원 방법의 다른 세부적 특징은,상기 지정된 영상 데이터는 상기 최대값(R1)과 최소값(R2)의 평균값으로 지정되는 것이다.

본 발명에 따른 양자화된 정지 영상의 복원 방법의 또 다른 세부적 특징은, 상기 역양자화는 상기 특정 프레임(i)에 포함된 정지 영상 데이터와 상기 특정 프레임(i)에 대한 양자화 계수(quantization parameter)를 곱하여 수행되는 것이다.

본 발명에 따른 양자화된 정지 영상의 복원 방법의 또 다른 세부적 특징은, 상기 특정 프레임(i)에 대한 영상 데이터 상한값(img_max)은 상기 특정 프레임(i)에 대한 영상 데이터(img)와 상기 특정 프레임(i)에 대한 양자화 계수의 합으로 정해지는 것이다.

본 발명에 따른 양자화된 정지 영상의 복원 방법의 또 다른 세부적 특징은, 상기 양자화 계수는 각각의 프레임이 달라짐에 따라 변화하는 것이다.

본 발명의 구성, 작용 및 다른 특징들은 첨부한 도면을 참조하여 설명되는 본 발명의 바람직한 일실시예를 통해 명백해질 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성과 그 작용을 설명한다.

도3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 정지 영상의 복원 방법에 대한 개념도이다. 도3을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 정지 영상의 복원 방법을 설명하면 다음과 같다.

원본 영상(original)의 영상 데이터를 P라 하고, 각각의 프레임(i)에 대한 양자화 계수 (quantization parameter)를 QP[i]라 하고, 각각의 프레임에 대한 양자화된 영상 데이터(quantized coefficient) 값을 QC[i]라 하고, 상기 양자화 계수와 양자화된 영상 데이터에 의해 역양자화된 영상 데이터를 P'[i]라 하면 상기 P'[i]는 상기 QC[i]와 QP[i]의 곱으로 구해진다. 한편, 상기 P와 상기 P'[i]의 관계를 보면, 상기 QC[i]는 상기 P를 상기 QP[i]로 나눈 값을 정수(integer)화 시킨 것이므로, 상기 P는 상기 P'[i]보다 크거나 같다. 또한, 상기 P를 상기 QP[i]로 나눈 값이 정수화된 이 상기 QC[i]이므로, 상기 P는 상기 P'[i]에 QP[i]을 더한 값에 비해서는 항상 작다.

도시한 바와 같이, 상기 영상 파일은 3개의 프레임으로 구성되었으며, 원본 영상의 영상 데이터(P)는 57이다. 각각의 프레임은 12, 11, 9라는 양자화계수(QP[i])를 갖는다. 따라서, 각각의 프레임에 대한 양자화된 영상 데이터(QC[i])는 상기 영상 데이터(P)를 상기 양자화 계수(QP[i])로 나눈 값이 된다. 결국, 각각의 프레임은 4, 5, 6이라는 영상 데이터(QC[i])를 갖는다. 상기한 바와 같이, 상기 P는 상기 QC[i]와 QP[i]의 곱보다 크거나 같게 되고, 상기 QC[i]와 QP[i]의 곱에 QP[i]를 더한 값에 비해서는 작게 된다. 따라서, 상기 P는 역양자화된 영상 데이터에 비해 크거나 같은 값을 갖게 되며, 상기 역양자화된 영상 데이터에 상기 QP[i]를 더한 값에 비해서는 작게 된다. 첫 번째 프레임을 보면 QP[i]가 12이고, QC[i] 가 4이므로 역양자화를 통해 48이라는 영상 데이터를 얻을 수 있으며, 상기 영상 데이터는 상기 P에 비해 작거나 같게 된다. 또한, 상기 영상데이터에 상기 QP[i]를 더한 60이라는 상한값(img_max)은 항상 상기 P에 비해 크게 된다.

상기한 바와 같이, 상기 P는 역양자화된 영상 데이터에 비해 크거나 같고, 상기 역양자화된 영상 데이터에 QP[i]를 더해준 값에 비해 작게 된다. 또한, 상기 P는 프레임의 변화에도 일정한 값이므로, 일정한 개수(N)의 프레임에 대해 상기 역양자화된 영상 데이터의 최대값(R1)과, 상기 역양자화된 영상 데이터에 상기 QP[i]를 더한 값의 최소값(R2)을 구하면, 상기 P값을 상대적으로 정확하게 추정할 수 있다.

도4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 절차 흐름도이다. 도4를 참조하여, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 절차 흐름도를 설명하면 다음과 같다.

다수의 프레임으로 구성된 영상 파일은 양자화된 이미지 데이터를 갖는바 특정 프레임(i)에 저장된 상기 이미지 데이터를 읽어들인다(S410). 또한 상기 과정을 통해 특정 프레임(i)에 대한 양자화 상수를 읽어들이는 것이 바람직하다. 일반적으로 프레임이 변화함에 따라 상기 양자화 상수도 변화하기 때문이다. 상기 특정 프레임에 대한 상기 이미지 데이터와 양자화 상수를 곱하여 역양자화를 수행한다(S420). 상기 곱셈의 결과 값은 메모리부 등에 저장되는 것이 더욱 바람직하다. 일정한 개수(N)의 프레임에 대해 반복작업이 이루어지기 때문이다. 상기 역양자화된 데이터에 상기 특정 프레임에 대한 양자화 상수를 더해준다(S430). 상기한 바와 같이, 양자화 과정을 통한 양자화 잡음을 극복하기 위해 상기 양자화 상수를 더해줘 서 상기 역양자화된 데이터의 상한값(img_max)을 추정할 수 있다. 상기 더해준 값은 메모리부 등에 저장되는 것이 더욱 바람직하다. 상기 역양자화 단계를 일정한 회수(N)만큼 반복한다(S440). 상기 일정한 회수가 반복되면, 상기 N개의 프레임에 대한 상기 역양자화된 데이터들의 최대값(R1)을 구한다(S450). 또한, 상기 N개의 프레임에 대한 상기 역양자화된 데이터의 상한값(img_max)들의 최소값(R2)을 구한다(S460). 상기 R1 및 R2값을 구하여 그 평균값을 정지 영상의 영상 데이터로 지정한다(S470). 상기 S410 내지 S460 단계를 통해, 상기 정지 영상의 영상 데이터가 될 수 있는 데이터의 상한(R2)과 하한(R1)을 특정할 수 있는바, 상기 R1과 R2의 평균값으로 상기 정지 영상의 영상 데이터 값을 지정한다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구의 범위에 의해 정하여야 할 것이다.

상기한 바와 같은 본 발명에 따른 양자화된 정지 영상의 복원 방법의 효과를 설명하면 다음과 같다.

다수의 프레임으로 이루어진 영상 파일에 포함된 양자화된 정지 영상의 데이터를 정확하게 추정하여 화질의 저하를 줄이면서 영상을 복원할 수 있다.

Claims

다수의 프레임으로 이루어진 영상 파일에 포함된 양자화된 정지 영상을 복원하는 방법에 있어서,

특정 프레임(i)에 포함된 정지 영상 데이터를 역양자화하여 상기 특정 프레임(i)에 대한 영상 데이터(img)를 구하는 제1단계;

상기 특정 프레임(i)에 대한 영상 데이터 상한값(img_max)을 구하는 제2단계;

일정한 개수(N)의 프레임에 대하여 제1단계 및 제2단계를 반복하여, 상기 일정한 개수의 프레임 각각에 대한 영상 데이터(img[N])와 영상 데이터 상한값(img_max[N])을 구하는 제3단계;

상기 일정한 개수의 영상 데이터들의 최대값(R1)을 구하는 제4단계;

상기 일정한 개수의 영상 데이터 상한값들의 최소값(R2)을 구하는 제5단계; 및

상기 최대값(R1)과 최소값(R2)을 이용하여 상기 정지 영상의 영상 데이터를 지정하는 제6단계를 포함하여 이루어지는 양자화된 정지 영상의 복원 방법.
제1항에 있어서,

상기 지정된 영상 데이터는 상기 최대값(R1)과 최소값(R2)의 평균값으로 지정되는 것을 특징으로 하는 양자화된 정지 영상의 복원 방법.
제1항에 있어서,

상기 역양자화는 상기 특정 프레임(i)에 포함된 정지 영상 데이터와 상기 특정 프레임(i)에 대한 양자화 계수(quantization parameter)를 곱하여 수행되는 것을 특징으로 하는 양자화된 정지 영상의 복원 방법.
제1항에 있어서,

상기 특정 프레임(i)에 대한 영상 데이터 상한값(img_max)은 상기 특정 프레임(i)에 대한 영상 데이터(img)와 상기 특정 프레임(i)에 대한 양자화 계수(quantization parameter)의 합으로 정해지는 것을 특징으로 하는 양자화된 정지 영상의 복원 방법.
제3항 또는 제4항에 있어서,

상기 양자화 계수는 각각의 프레임이 달라짐에 따라 변화하는 것을 특징으로 하는 양자화된 정지 영상의 복원 방법.