KR102250835B1 - 수동 소나의 협대역 신호를 탐지하기 위한 lofar 또는 demon 그램의 압축 장치 - Google Patents

수동 소나의 협대역 신호를 탐지하기 위한 lofar 또는 demon 그램의 압축 장치 Download PDF

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신동훈
조현덕
권택익
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국방과학연구소
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    • G01S11/00—Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation
    • G01S11/14—Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation using ultrasonic, sonic, or infrasonic waves

Abstract

본 발명은 수동 소나의 협대역 신호를 탐지하기 위한 LOFAR 또는 DEMON 그램의 압축장치에 관한 것으로서, 입력 스펙트럼에 대한 이진맵을 생성하는 이진맵 생성부와, 상기 이진맵을 기초로 상기 입력 스펙트럼에 대한 인터 모드 또는 인트라 모드에 따른 예측 모드를 선택하는 예측 모드 선택부와, 상기 예측 모드 선택부에서 선택된 상기 예측 모드에 따라, 상기 입력 스펙트럼을 매크로 블록별로 예측하여 예측 스펙트럼을 출력하는 스펙트럼 예측부와, 상기 예측 스펙트럼과 상기 입력 스펙트럼의 차이인 잔차(residual) 스펙트럼을 양자화하는 양자화부 및 상기 잔차(residual) 스펙트럼을 엔트로피 부호화하는 엔트로피 부호화부를 포함할 수 있다. 이에 따라, 고용량의 LOFAR 또는 DEMON 그램의 압축이 가능하다.

Description

수동 소나의 협대역 신호를 탐지하기 위한 LOFAR 또는 DEMON 그램의 압축 장치{A COMPRESSION DEVICE OF A LOFAR OR DEMON GRAM FOR DETECTING A NARROWBAND OF A PASSIVE SONAR}
본 발명은 수동 소나의 협대역 신호를 탐지하기 위한 LOFAR 또는 DEMON 그램의 압축 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고용량의 LOFAR 또는 DEMON 그램을 저장 및 전송하기 위한 대역폭을 확보할 수 있는 압축 장치에 관한 것이다.
수동 소나는 협대역 신호를 탐지하기 위해 저주파 분석 및 기록(LOw Frequency Analysis Recording: LOFAR) 또는 데몬(Demodulation of Envelop Modulation On Noise: DEMON)을 주로 사용하며, 그램의 토널(tonal) 성분을 확인하여 표적을 탐지 및 식별한다. 최근에는 수동 소나의 탐지 성능을 높이기 위해 빔 개수와 주파수 해상도를 증가시키는 경우가 많아 협대역 스펙트럼의 데이터 양이 증가하는 추세이다. 고용량의 LOFAR와 DEMON 그램을 저장 및 전송하기 위해서는 저장 용량 및 전송 대역폭 확보가 필요하며, 그램에 대한 압축 기법이 선행적으로 적용되어야 할 필요가 있다.
KR 10-1677137 B1
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 고용량의 LOFAR 또는 DEMON 그램의 저장 및 전송 시, 대역폭을 확보할 수 있는 압축 장치를 제공하는 데 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 압축 장치는 입력 스펙트럼에 대한 이진맵을 생성하는 이진맵 생성부와, 상기 이진맵을 기초로 상기 입력 스펙트럼에 대한 인터 모드 또는 인트라 모드에 따른 예측 모드를 선택하는 예측 모드 선택부와, 상기 예측 모드 선택부에서 선택된 상기 예측 모드에 따라, 상기 입력 스펙트럼을 매크로 블록별로 예측하여 예측 스펙트럼을 출력하는 스펙트럼 예측부와, 상기 예측 스펙트럼과 상기 입력 스펙트럼의 차이인 잔차(residual) 스펙트럼을 양자화하는 양자화부 및 상기 잔차(residual) 스펙트럼을 엔트로피 부호화하는 엔트로피 부호화부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 이진맵 생성부는 상기 입력 스펙트럼을 프레임별로 양자화하되, 양자화된 상기 입력 스펙트럼의 값이 '0'인 주파수 빈은 '0'으로 맵핑하고, '0'이 아닌 주파수 빈은 '1'로 맵핑할 수 있다.
또한, 상기 예측 모드 선택부는 상기 매크로 블록별로 상기 예측 모드를 연산하되, 현재 매크로 블록에 포함된 주파수 빈의 값 중 '0'으로 맵핑된 주파수 빈의 값은 상기 예측 모드의 연산에 사용하지 않을 수 있다.
또한, 상기 예측 모드 선택부는 상기 예측 모드에 따른 각각의 매크로 블록에 대한 상기 잔차(residual) 스펙트럼을 연산하고, 상기 잔차(residual) 스펙트럼의 절대 값이 최소일 때의 상기 예측 모드를 해당 매크로 블록의 상기 예측 모드로 연산할 수 있다.
또한, 상기 예측 모드 선택부는 상기 매크로 블록의 상기 예측 모드가 인트라 모드인 경우 '0'으로 부호화하여 상기 스펙트럼 예측부에 출력하고, 상기 매크로 블록의 상기 예측 모드가 인터 모드인 경우 '1'로 부호화하여 상기 스펙트럼 예측부에 출력하며 상기 스펙트럼 예측부는 상기 이진맵 및 부호화된 상기 예측 모드에 따라 상기 입력 스펙트럼을 상기 매크로 블록별로 예측할 수 있다.
또한, 상기 스펙트럼 예측부는, 상기 인터 모드에서, 이전 프레임의 현재 매크로 블록과 동일한 위치에 위치하는 제1 참조 매크로 블록을 사용하여 상기 예측 스펙트럼을 출력하고, 상기 인트라 모드에서, 현재 프레임의 현재 매크로 블록과 인접한 제2 참조 매크로 블록을 사용하여 상기 예측 스펙트럼을 출력할 수 있다.
또한, 상기 스펙트럼 예측부는 상기 이전 프레임이 없는 첫 번째 프레임에 대하여 상기 인트라 모드로 상기 예측 스펙트럼을 출력할 수 있다.
또한, 상기 매크로 블록은 주파수-빔 도메인에서 빔 단위로 구성될 수 있다.
본 발명의 기술적 과제는 상술한 바에 한정되지 않으며 이하의 예들로부터 또 다른 기술적 과제들이 유추될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 압축 장치는 고용량의 LOFAR 또는 DEMON 그램을 압축하여 저장 및 전송하므로, 대역폭 증가로 인한 저장 및 전송 속도가 현저하게 증가한다는 이점이 있다.
또한, 압축 장치는 입력 스펙트럼을 이진맵으로 변환하고, 이진맵에서 '0'으로 맵핑된 영역에 대한 예측을 수행하지 않으므로, 압축 속도가 현저하게 증가한다는 이점이 있다.
또한, 압축 장치는 복호화 시, 오류를 감소시키기 위하여, 잔차(residual) 스펙트럼의 절대 값을 기초로 인터(inter) 모드 또는 인트라(intra) 모드로 입력 스펙트럼을 부호화할 수 있다.
특히, 수동 소나의 입력 스펙트럼은 주파수-빔 도메인에서 빔 단위로 유사성을 가지므로, 압축 장치는 매크로 블록을 주파수-빔 도메인에서 빔 단위로 구성하고, 인트라 모드에서 현재 매크로 블록과 인접한 참조 매크로 블록을 사용하여 입력 스펙트럼을 압축함으로써 압축 효율이 증대된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 압축 장치의 내부 블록도를 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 이진맵 생성부의 내부 블록도를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 매크로 블록을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 1의 예측 모드 선택부의 내부 블록도를 나타내는 도면이다.
도 5는 도 1의 스펙트럼 예측부를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 5의 설명에 참조되는 도면이다.
도 7은 본 발명의 설명에 따른 동작 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
실시예들에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "??부", "??모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 압축 장치의 내부 블록도를 나타내는 도면이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 압축 장치(10)는 입력 스펙트럼(110)에 대한 이진맵을 생성하는 이진맵 생성부(120)와, 이진맵을 기초로 입력 스펙트럼(110)에 대한 예측 모드를 선택하는 예측 모드 선택부(160)와, 예측 모드 선택부(160)에서 선택된 예측 모드를 기초로 입력 스펙트럼(110)을 예측하는 스펙트럼 예측부(250)와, 스펙트럼 예측부(250)에서 출력된 예측 스펙트럼과 입력 스펙트럼(110)을 감산하는 감산부(130)와, 입력 스펙트럼(110)과 예측 스펙트럼의 차이인 잔차(residual) 스펙트럼을 양자화하는 양자화부(150)와, 양자화된 잔차(residual) 스펙트럼을 엔트로피 부호화하는 엔트로피 부호화부(170)를 포함할 수 있다. 압축 장치(10)는 엔트로피 부호화된 잔차(residual) 스펙트럼을 기초로 비트 스트림을 출력할 수 있다.
또한, 압축 장치(10)는 예측 모드 선택을 위해 양자화된 잔차(residual) 스펙트럼을 복호화하는 복호화부(220)와, 예측 스펙트럼과 복호화된 잔차(residual) 스펙트럼을 가산하는 가산부(230)와, 가산부(230)에 의해 복원된 입력 스펙트럼을 출력하는 스펙트럼 출력부(240)를 더 포함할 수 있다. 복원된 입력 신호는 예측 모드 선택부(160)에 출력되어 예측 모드를 선택하는 데 사용될 수 있다.
입력 스펙트럼(110)은 복수의 매크로 블록(macro block)으로 구분될 수 있다. 압축 장치(10)는 매크로 블록 단위로 입력 스펙트럼(110)의 예측 및 보상을 수행할 수 있다. 이때, 입력 스펙트럼(110)은 프레임별 M 개의 빔(beam)과 L개의 주파수 빈(frequency bin)으로 구성된
Figure 112019080150480-pat00001
크기의 데이터를 의미할 수 있다. 또한, 매크로 블록은 빔 단위로 구성될 수 있다. 입력 스펙트럼(110)의 각 데이터 값은 규준화 이후 로그 스케일 데이터일 수 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
입력 스펙트럼(110)은 재생 시 화면 전시 파라미터에 대한 운용자 제어가 가능하도록 전시 처리가 되지 않은 파워 스펙트럼(power spectrum)을 의미할 수 있다. 이에 따라, 입력 스펙트럼(110)의 각 데이터 값은 실수(예를 들어, float, double 등)일 수 있다.
이진맵 생성부(120)는 입력 스펙트럼(110)에 대한 이진맵(binary map)을 생성할 수 있다. 이진맵 생성부(120)는 현재 프레임의 스펙트럼에 대해 주파수 빈 별로 예측 적용 여부를 결정하는 이진맵을 생성할 수 있다. 예를 들어, 압축 장치(10)는 이진맵에서 '1'에 해당되는 데이터만 예측에 적용하여 예측이 필요하지 않은 데이터는 예측에서 제외하도록 할 수 있다.
이진맵 생성부(120)는 이진맵에 대한 정보를 후술하는 예측 모드 선택부(160), 스펙트럼 예측부(250), 양자화부(150) 및 복호화부(220)에 전송할 수 있다. 압축 장치(10)가 제1 스케일링부(140) 및 제2 스케일링부(210)를 더 포함하는 경우, 이진맵 생성부(120)는 이진맵에 대한 정보를 제1 스케일링부(140) 및 제2 스케일링부(210)에도 전송할 수 있다. 또한, 이진맵 생성부(120)는 이진맵에 대한 정보를 엔트로피 부호화부(170)에 전송하여, 이진맵이 엔트로피 부호화되도록 할 수 있다.
예측 모드 선택부(160)는 이진맵을 기초로 입력 스펙트럼(110)에 대한 예측 모드를 선택할 수 있다. 예측 모드 선택부(160)는 입력 스펙트럼(110)에 대한 부호화 비용(cost)을 산출하고, 부호화 비용(cost)에 기초하여 최적의 예측 모드를 선택할 수 있다.
예측 모드 선택부(160)는 복호화된 이전 프레임의 입력 스펙트럼(110)을 이용하여 매크로 블록 단위로 스펙트럼 예측을 수행하는 인터(inter) 모드 또는 복호화된 현재 프레임의 이전 매크로 블록을 이용하여 매크로 블록 단위로 스펙트럼 예측을 수행하는 인트라(intra) 모드 중 어느 하나를 선택할 수 있다.
예측 모드 선택부(160)는 인터 모드에 따른 각각의 매크로 블록의 잔차(residual) 스펙트럼 및 인트라 모드에 따른 각각의 매크로 블록의 잔차(residual) 스펙트럼을 연산할 수 있다. 또한, 예측 모드 선택부(160)는 잔차(residual) 스펙트럼의 절대 값이 최소일 때의 예측 모드를 해당 매크로 블록의 예측 모드로 선택할 수 있다.
예측 모드 선택부(160)는 선택된 예측 모드를 엔트로피 부호화부(170) 및 스펙트럼 예측부(250)에 전송할 수 있다.
엔트로피 부호화부(170)는 복호화를 위한 예측 모드를 엔트로피 부호화할 수 있다.
스펙트럼 예측부(250)는 예측 모드 선택부(160)에서 선택된 예측 모드에 따라, 입력 스펙트럼(110)을 매크로 블록별로 예측하고, 매크로 블록별 예측 스펙트럼을 출력할 수 있다.
감산부(130)는 입력 스펙트럼(110)과 예측 스펙트럼을 차분 연산할 수 있다. 감산부(130)는 입력 스펙트럼(110)과 예측 스펙트럼의 차분 연산을 통해 데이터의 중복성을 제거한 잔차(residual) 스펙트럼을 출력할 수 있다.
양자화부(150)는 이진맵 및 기설정된 양자화 파라미터(예를 들어, 양자화 폭, 양자화 매트릭스 등)를 기초로 잔차(residual) 스펙트럼을 양자화할 수 있다. 실시예에 따라, 감산부(130)와 양자화부(150) 사이에 양자화 오류를 제어하기 위한 제1 스케일링부(140)를 더 포함할 수 있다. 제1 스케일링부(140)의 스케일링 계수는 양자화 오류를 감소시키기 위해 적절하게 설정될 수 있다.
양자화부(150)는 양자화된 잔차(residual) 스펙트럼을 엔트로피 부호화부(170)에 전송할 수 있다. 엔트로피 부호화부(170)는 양자화된 잔차(residual) 스펙트럼을 엔트로피 부호화할 수 있다. 압축 장치(10)가 엔트로피 부호화된 잔차(residual) 스펙트럼을 출력함에 따라, 고용량의 LAFAR 또는 DEMON 그램의 압축이 가능해진다.
복호화부(220)는 현재 프레임의 잔차(residual) 스펙트럼을 다음 프레임의 예측 모드 선택에 사용하기 위하여, 현재 프레임의 잔차(residual) 스펙트럼을 복호화할 수 있다. 실시예에 따라, 복호화부(220)와 양자화부(150) 사이에 복호화 오류를 제어하기 위한 제2 스케일링부(210)를 더 포함할 수 있다. 제2 스케일링부(210)의 스케일링 계수는 복호화 오류를 감소시키기 위해 적절하게 설정될 수 있다.
가산부(230)는 복호화된 잔차(residual) 스펙트럼과 예측 스펙트럼을 가산 연산할 수 있다. 가산부(230)는 복호화된 잔차(residual) 스펙트럼과 예측 스펙트럼의 가산 연산을 통해 현재 프레임의 입력 스펙트럼(110)을 복원할 수 있다.
스펙트럼 출력부(240)는 복원된 현재 프레임의 입력 스펙트럼(110)을 예측 모드 선택부(160)에 출력할 수 있다. 복원된 현재 프레임의 입력 스펙트럼(110)은 예측 모드 선택부(160)에 출력되어, 다음 프레임의 예측 모드 선택에 사용될 수 있다.
스펙트럼 출력부(240)는 복원된 현재 프레임의 입력 스펙트럼(110)을 엔트로피 부호화부(170)에 전송하여 출력 스펙트럼이 엔트로피 부호화되도록 할 수 있다.
제2 스케일링부(210) 및 복호화부(220)는 잔차(residual) 스펙트럼을 복호화하기 위한 구성이며, 가산부(230), 스펙트럼 출력부(240) 및 스펙트럼 예측부(250)는 복호화된 잔차(residual) 스펙트럼을 기초로 스펙트럼의 출력 및 스펙트럼을 예측하므로, 제2 스케일링부(210), 복호화부(220), 가산부(230), 스펙트럼 출력부(240) 및 스펙트럼 예측부(250)를 복호기(200)라고 명명하고, 나머지 구성을 부호기라고 명명할 수도 있다.
상술한 바와 같이, 엔트로피 부호화부(170)에 의해 부호화되는 데이터는 프레임 별 이진맵, 양자화된 잔차 스펙트럼, 출력 스펙트럼 및 예측 모드일 수 있다. 엔트로피 부호화부(170)는 프레임 별 이진맵, 양자화된 잔차(residual) 스펙트럼, 출력 스펙트럼 및 예측 모드를 컨텍스트(context) 기반의 산술 부호화 기법에 의해 부호화할 수 있다.
이진맵은 프레임 별
Figure 112019080150480-pat00002
의 데이터에 대해 '0'과 '1'의 값을 구비하기 때문에 독립적인 컨텍스트(context)를 구성하여 산술 부호화할 수 있다. 예측 모드는 매크로 블록 별로 값을 구비하고 본 발명의 압축 장치(10)는 두 개의 예측 모드만 있기 때문에 프레임 별 M개의 매크로 블록에 대해 '0' 과 '1'에 대한 컨텍스트(context)로 산술 부호화할 수 있다.
잔차(residual) 스펙트럼은 후술하는 바와 같이, 이진맵에서 1에 해당하는 데이터에 대해서만 엔트로피 부호화하며, 최대
Figure 112019080150480-pat00003
개의 데이터가 부호화 될 수 있다. 프레임별로 획득한 잔차(residual) 스펙트럼은 다양한 크기의 값으로 구성되기 때문에 최대값을 별도로 부호화하고 절대값에 대한 컨텍스트(context)와 부호에 대한 컨텍스트(context)를 구성하여 산술 부호화하거나, 비트 평면으로 부호화할 값을 재구성 및 그룹화하고 '0'과 '1'에 대한 컨텍스트(context)들을 효율적으로 할당하여 산술 부호화하는 것도 가능하다.
도 2는 도 1의 이진맵 생성부의 내부 블록도를 나타내는 도면이다.
도면을 참조하면, LOFAR 또는 DEMON 스펙트럼은 노이즈 성분이 대부분이어서 규준화 후 로그 스케일 값이 '0'에 근사한 값을 갖는 경우가 많다. 따라서, 스케일링 및 양자화를 통해 '0'의 값을 가지는 스펙트럼 값은 별도로 예측을 수행할 필요가 없다. 따라서, 양자화된 스펙트럼 값이 '0'인 빈은 '0'으로 '0'이 아닌 빈은 '1'로 지정하는 이진맵(300)을 생성하고 이를 예측 및 보상에서 활용할 수 있다. 생성한 이진맵(300)은 복호기(200)도 동일한 정보를 활용하도록 별도로 엔트로피 부호화하여 압축할 수 있다.
보다 상세하게는, 이진맵 생성부(120)는 입력 스펙트럼(110)을 프레임별로 양자화하되, 양자화된 입력 스펙트럼(110)의 값이 '0'인 주파수 빈은 '0'으로 맵핑하고, '0'이 아닌 주파수 빈은 '1'로 맵핑할 수 있다.
이를 위해, 이진맵 생성부(120)는 양자화부(122), 데이터 식별부(123) 및 이진맵 출력부(124)를 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 이진맵 생성부(120)는 입력 스펙트럼(110)의 양자화 오류를 제어하기 위한 제3 스케일링부(121)를 더 포함할 수 있다.
또한, 도 2의 양자화부(122)를 도 1의 양자화부(150)와 구분하기 위하여, 도 1의 양자화부(150)를 제1 양자화부(150)라 명명하고, 도 2의 양자화부(122)를 제2 양자화부(122)라고 명명할 수도 있다.
양자화부(122)는 기설정된 양자화 파라미터(예를 들어, 양자화 폭, 양자화 매트릭스 등)를 기초로 입력 스펙트럼을 프레임별로 양자화할 수 있다.
데이터 식별부(123)는 입력 스펙트럼(110)의 값이 '0'인 주파수 빈과, 입력 스펙트럼(110)의 값이 '1'인 주파수 빈을 구분하여 이진맵(300)을 생성할 수 있다. 데이터 식별부(123)는 입력 스펙트럼의 값이 '0'인 주파수 빈은 '0'으로 맵핑하고, '0'이 아닌 주파수 빈은 '1'로 맵핑할 수 있다.
이진맵 출력부(124)는 생성된 이진맵(300)을 출력할 수 있다. 이진맵 출력부(124)는 이진맵(300)을 제1 스케일링부(140), 제2 스케일링부(210), 양자화부(150), 복호화부(220), 스펙트럼 예측부(250) 및 예측 모드 선택부(160)에 출력할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 매크로 블록을 설명하기 위한 도면이다.
도면을 참조하면, 압축 장치(10)내의 이진맵 생성부(120)는 입력 스펙트럼(110)을 프레임별 M 개의 빔(beam)과 L개의 주파수 빈(frequency bin)으로 구성된
Figure 112019080150480-pat00004
크기의 데이터로 구분할 수 있다.
또한, 도 3에서와 같이, 이진맵 생성부(120)는 스펙트럼의 예측을 위하여 매크로 블록을 빔 단위로 구성할 수 있다. 예를 들어, 129개의 빔과 800개의 주파수 빈으로 구성된 입력 스펙트럼(110)을 압축하는 경우, 이진맵 생성부(120)는 입력 스펙트럼(110)을 129개의 매크로 블록으로 구분하여, 각 매크로 블록에 800개의 주파수 빈이 포함되도록 할 수 있다.
예측 모드 선택부(160) 및 스펙트럼 예측부(250)는 1번 빔으로 구성된 매크로 블록부터 시작하여, M번 빔으로 구성된 매크로 블록까지 순서대로 예측 모드 선택 및 스펙트럼 예측 할 수 있다.
도 4는 도 1의 예측 모드 선택부의 내부 블록도를 나타내는 도면이다.
도면을 참조하면, 예측 모드 선택부(160)는 입력 스펙트럼(110)에 대하여 인터 모드 및 인트라 모드에 따른 스펙트럼 예측을 각각 수행하고, 최적의 예측 모드를 선택할 수 있다. 이때, 예측 모드 선택부(160)는 이진맵에서 '0'으로 지정된 주파수 빈의 값은 스펙트럼 예측에 사용하지 않을 수 있다. 이는 압축 시간을 단축시키기 위함이다.
보다 상세하게는, 예측 모드 선택부(160)는 매크로 블록 감산부(161)와 비교부(163)를 포함할 수 있다.
매크로 블록 감산부(161)는 복수의 감산부(161a, 161b)를 포함할 수 있다. 매크로 블록 감산부(161)는 인트라 모드 예측을 위하여, 입력 스펙트럼(110)의 n번 프레임의 m번 매크로 블록과 복호화된 입력 스펙트럼(110)의 n번 프레임의 m-1번 매크로 블록의 차이를 제1 잔차(residual) 스펙트럼으로써, 비교부(163)에 전송할 수 있다.
매크로 블록 감산부(161)는 인터 모드 예측을 위하여, 입력 스펙트럼(110)의 n번 프레임의 m번 매크로 블록과 복호화된 입력 스펙트럼(110)의 n-1번 프레임의 m번 매크로 블록의 차이를 제2 잔차(residual) 스펙트럼으로써, 비교부(163)에 전송할 수 있다.
이때, 매크로 블록 감산부(161)는 현재 프레임에 대응하는 이진맵(300)에서 '0'으로 맵핑된 매크로 블록은 스펙트럼 예측에 사용하지 않을 수 있다. 또한, 매크로 블록 감산부(161)는 현재 매크로 블록에 대응하는 이진맵(300)에서 '0'으로 맵핑된 주파수 빈의 값은 스펙트럼 예측에 사용하지 않을 수 있다.
비교부(163)는 제1 잔차(residual) 스펙트럼의 절대 값과 제2 잔차(residual) 스펙트럼의 절대 값을 비교할 수 있다. 비교부(163)는 각각의 모드에 따른 절대 값이 최소일 때의 예측 모드를 해당 매크로 블록의 예측 모드로 연산할 수 있다.
비교부(163)는 매크로별 예측 모드를 스펙트럼 예측부(250) 및 엔트로피 부호화부(170)에 출력할 수 있다.
비교부(163)는 매크로 블록의 예측 모드가 인트라 모드인 경우, '0'으로 부호화하고, 예측 모드가 인터 모드인 경우, '1'로 부호화하여 스펙트럼 예측부(250)에 출력할 수 있다. 즉, 예측 모드는 매크로 블록 별로 한 개의 값만 출력 되며, 본 발명에서는 두 개의 모드만 사용하기 때문에 인트라 모드는 '0', 인터 모드는 '1'로 부호화 될 수 있다.
한편, 예측 모드 선택부(160)는 이전 프레임이 없는 첫 번째 프레임 및/또는 이전 프레임을 사용하지 않도록 지정된 프레임의 경우에는 인트라 모드만 사용하도록 설정될 수 있다.
도 5는 도 1의 스펙트럼 예측부를 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 도 5의 설명에 참조되는 도면이다.
도면을 참조하면, 스펙트럼 예측부(250)는 예측 모드를 기초로 입력 스펙트럼(110)을 예측하고, 예측 스펙트럼을 출력할 수 있다. 예를 들어, 스펙트럼 예측부(250)는 예측 모드 선택부(160)로부터 '0'을 전송 받은 경우, 인트라 모드로 입력 스펙트럼(110)을 예측할 수 있다. 다른 예로, 스펙트럼 예측부(250)는 예측 모드 선택부(160)로부터 '1'을 전송 받은 경우, 인터 모드로 입력 스펙트럼(110)을 예측할 수 있다.
도 5 내지 도 6에서와 같이, 스펙트럼 예측부(250)는 인트라 모드에서 복호화된 n번 프레임의 m-1번 매크로 블록을 예측된 n번 프레임의 m번 매크로 블록으로 연산할 수 있다. 또는, 스펙트럼 예측부(250)는 인터 모드에서 복호화된 n-1번 프레임의 m번 매크로 블록을 예측된 n번 프레임의 m번 매크로 블록으로 연산할 수 있다.
도 7은 본 발명의 설명에 따른 동작 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도면을 참조하면, 이진맵 생성부(120)는 입력 스펙트럼에 대한 이진맵을 생성할 수 있다(S710).
이진맵 생성부(120)는 입력 스펙트럼(110)을 프레임별로 양자화하되, 양자화된 입력 스펙트럼의 값이 '0'인 주파수 빈은 '0'으로 맵핑하고, '0'이 아닌 주파수 빈은 '1'로 맵핑할 수 있다.
압축 장치(10)는 이진맵에서 '1'에 해당되는 데이터만 예측에 적용하여 예측에 필요하지 않은 데이터는 예측에서 제외하도록 할 수 있다.
예측 모드 선택부(160)는 이진맵을 기초로 입력 스펙트럼(110)에 대한 인터 모드 또는 인트라 모드에 따른 예측 모드를 선택할 수 있다(S720).
구체적으로, 예측 모드 선택부(160)는 매크로 블록별로 예측 모드를 연산할 수 있다. 예측 모드 선택부(160)는 현재 매크로 블록에 포함된 주파수 빈의 값 중, '0'으로 맵핑된 값은 예측 모드의 연산에 사용하지 않을 수 있다.
예측 모드 선택부(160)는 예측 모드에 따른 각각의 매크로 블록에 대한 잔차(residual) 스펙트럼을 연산하고, 잔차(residual) 스펙트럼의 절대 값이 최소일 때의 예측 모드를 해당 매크로 블록의 예측 모드로 연산할 수 있다.
예측 모드 선택부(160)는 매크로 블록의 예측 모드가 인트라 모드인 경우 '0'으로 부호화하여 스펙트럼 예측부(250)에 출력하고, 인터 모드인 경우, '1'로 부호화하여 스펙트럼 예측부(250)에 출력할 수 있다.
스펙트럼 예측부(250)는 예측 모드 선택부(160)에서 선택된 예측 모드에 따라, 입력 스펙트럼(110)을 매크로 블록별로 예측하여 예측 스펙트럼을 출력할 수 있다(S730).
스펙트럼 예측부(250)는 이진맵 및 부호화된 예측 모드에 따라 입력 스펙트럼(110)을 매크로 블록별로 예측할 수 있다.
스펙트럼 예측부(250)는 이진맵에서 '0'에 대응되는 매크로 블록은 스펙트럼 예측을 수행하지 않을 수 있다. 스펙트럼 예측부(250)는 예측 모드 선택부(160)로부터 '0'을 전송 받은 경우, 인트라 모드로 입력 스펙트럼(110)을 예측할 수 있다. 또는, 스펙트럼 예측부(250)는 예측 모드 선택부(160)로부터 '1'을 전송 받은 경우, 인터 모드로 입력 스펙트럼(110)을 예측할 수 있다.
스펙트럼 예측부(250)는 인트라 모드에 따른 예측 스펙트럼 또는 인터 모드에 따른 예측 스펙트럼을 출력할 수 있다.
스펙트럼 예측부(250)는 인터 모드에서, 이전 프레임의 현재 매크로 블록과 동일한 위치에 위치하는 제1 참조 매크로 블록을 예측 스펙트럼으로써 출력할 수 있다. 또는, 스펙트럼 예측부(250)는 인트라 모드에서, 현재 프레임의 현재 매크로 블록과 인접한 제2 참조 매크로 블록을 예측 스펙트럼으로써 출력할 수 있다.
스펙트럼 예측부(250)는 이전 프레임이 없는 첫 번째 프레임에 대하여 인트라 모드로 예측 스펙트럼을 출력할 수 있다.
양자화부(150)는 예측 스펙트럼과 입력 스펙트럼의 차이인 잔차(residual) 스펙트럼을 양자화할 수 있다(S740).
엔트로피 부호화부(170)는 잔차(residual) 스펙트럼을 엔트로피 부호화할 수 있다.
상기와 같이, 본 발명의 압축 장치는 수동 소나에서 협대역 신호 탐지를 위해 생성하는 LOFAR 또는 DEMON 그램을 압축할 수 있다. 이에 따라, 협대역 탐지 데이터의 저장 시, 저장 공간 확보가 용이해지며 데이터 전송 시, 데이터 전송량이 감소되는 효과가 있다.
이상 설명된 본 발명에 따른 실시 예는 컴퓨터상에서 다양한 구성요소를 통하여 실행될 수 있는 컴퓨터 프로그램의 형태로 구현될 수 있으며, 이와 같은 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터로 판독 가능한 매체에 기록될 수 있다. 이때, 매체는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM 및 DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical medium), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등과 같은, 프로그램 명령어를 저장하고 실행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치를 포함할 수 있다.
한편, 상기 컴퓨터 프로그램은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것이거나 컴퓨터 소프트웨어 분야의 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 예에는, 컴파일러에 의하여 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용하여 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드도 포함될 수 있다.
본 실시예와 관련된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상기된 기재의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 방법들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 압축 장치
120: 이진맵 생성부
150: 양자화부
160: 예측 모드 선택부
170: 엔트로피 부호화부
250: 스펙트럼 예측부

Claims (8)

  1. 수동 소나의 협대역 신호를 탐지하기 위한 LOFAR 또는 DEMON 그램의 압축 장치에 있어서,
    입력 스펙트럼에 대한 이진맵을 생성하는 이진맵 생성부;
    상기 이진맵을 기초로 상기 입력 스펙트럼에 대한 인터 모드에 따른 예측 모드 또는 인트라 모드에 따른 예측 모드를 선택하되 이전 프레임이 없는 첫 번째 프레임 또는 이전 프레임을 사용하지 않도록 지정된 프레임의 경우, 상기 인트라 모드에 따른 상기 예측 모드를 선택하는 예측 모드 선택부;
    상기 예측 모드 선택부에서 선택된 상기 예측 모드에 따라, 상기 입력 스펙트럼을 매크로 블록별로 예측하여 예측 스펙트럼을 출력하는 스펙트럼 예측부;
    상기 입력 스펙트럼과 상기 예측 스펙트럼의 차분 연산을 통해 잔차(residual) 스펙트럼을 출력하는 감산부;
    상기 잔차(residual) 스펙트럼을 양자화하는 양자화부;
    상기 양자화된 잔차 스펙트럼을 복호화하는 복호화부;
    상기 예측 스펙트럼과 상기 복호화된 잔차 스펙트럼을 가산하는 가산부;
    상기 가산부에 의해 복원된 입력 스펙트럼을 출력하는 스펙트럼 출력부; 및
    상기 잔차(residual) 스펙트럼을 엔트로피 부호화하는 엔트로피 부호화부;를 포함하고,
    상기 예측 모드 선택부는
    상기 입력 스펙트럼과 상기 복원된 입력 스펙트럼에 기초하여 상기 인터 모드에 따른 상기 예측 모드 또는 상기 인트라 모드에 따른 상기 예측 모드 중 어느 하나를 선택하는 압축 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 이진맵 생성부는
    상기 입력 스펙트럼을 프레임별로 양자화하되, 양자화된 상기 입력 스펙트럼의 값이 '0'인 주파수 빈은 '0'으로 맵핑하고, '0'이 아닌 주파수 빈은 '1'로 맵핑하는 것인 압축 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 예측 모드 선택부는
    상기 매크로 블록별로 상기 예측 모드를 연산하되, 현재 매크로 블록에 포함된 주파수 빈의 값 중 '0'으로 맵핑된 주파수 빈의 값은 상기 예측 모드의 연산에 사용하지 않는 것인 압축 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 예측 모드 선택부는
    매크로 블록 감산부; 및
    비교부를 포함하고,
    상기 매크로 블록 감산부는
    상기 인트라 모드 예측을 위하여, 상기 입력 스펙트럼의 n번 프레임의 m번 매크로 블록과 상기 복원된 입력 스펙트럼의 n번 프레임의 m-1번 매크로 블록의 차이를 제1 스펙트럼으로써 상기 비교부에 전송하고,
    상기 인터 모드 예측을 위하여, 상기 입력 스펙트럼의 n번 프레임의 m번 매크로 블록과 상기 복원된 입력 스펙트럼의 n-1번 프레임의 m번 매크로 블록의 차이를 제2 스펙트럼으로써 상기 비교부에 전송하고,
    상기 비교부는
    상기 제1 스펙트럼의 절대 값과 상기 제2 스펙트럼의 절대 값을 비교하고, 비교 결과에 기초하여 상기 예측 모드를 선택하는 것인 압축 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 예측 모드 선택부는
    인트라 모드에 따른 예측 모드를 '0'으로 부호화하여 상기 스펙트럼 예측부에 출력하고, 인터 모드에 따른 예측 모드를 '1'로 부호화하여 상기 스펙트럼 예측부에 출력하며,
    상기 스펙트럼 예측부는
    부호화된 상기 예측 모드에 따라 상기 입력 스펙트럼을 상기 매크로 블록별로 예측하는 것인 압축 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 스펙트럼 예측부는,
    상기 인터 모드에서, 이전 프레임의 현재 매크로 블록과 동일한 위치에 위치하는 제1 참조 매크로 블록을 사용하여 상기 예측 스펙트럼을 출력하고,
    상기 인트라 모드에서, 현재 프레임의 현재 매크로 블록과 인접한 제2 참조 매크로 블록을 사용하여 상기 예측 스펙트럼을 출력하는 압축 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 스펙트럼 예측부는
    상기 이전 프레임이 없는 첫 번째 프레임에 대하여 상기 인트라 모드로 상기 예측 스펙트럼을 출력하는 압축 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 매크로 블록은
    주파수-빔 도메인에서 빔 단위로 구성되는 것인 압축 장치.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102497836B1 (ko) * 2021-07-21 2023-02-08 국방과학연구소 견실한 협대역 표적 자동추적개시 장치 및 방법

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5566134A (en) * 1972-05-04 1996-10-15 Lockheed Martin Corporation Digital computer algorithm for processing sonar signals
JP2000171547A (ja) * 1998-12-08 2000-06-23 Nec Corp Ｌｏｆａｒグラム表示方法および装置
KR101522204B1 (ko) * 2013-12-27 2015-05-21 국방과학연구소 협대역 분석에서 주파수선 자동 추적 방법
KR101677137B1 (ko) * 2015-07-17 2016-11-17 국방과학연구소 변조 스펙트로그램을 이용한 수중 방사체의 데몬 및 lofar 특징을 동시 추출하는 방법 및 장치
KR102009503B1 (ko) * 2019-02-12 2019-08-09 엘아이지넥스원 주식회사 협대역 저주파 탐지방법 및 시스템

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10217297A1 (de) * 2002-04-18 2003-11-06 Fraunhofer Ges Forschung Vorrichtung und Verfahren zum Codieren eines zeitdiskreten Audiosignals und Vorrichtung und Verfahren zum Decodieren von codierten Audiodaten
KR20050018659A (ko) * 2002-04-19 2005-02-23 드로플렛 테크놀로지 인코포레이티드 웨이브렛 변환 시스템, 방법 및 컴퓨터 프로그램 제품
MX2012004116A (es) * 2009-10-08 2012-05-22 Fraunhofer Ges Forschung Decodificador multimodo para señal de audio, codificador multimodo para señal de audio, metodo y programa de computacion que usan un modelado de ruido en base a linealidad-prediccion-codi ficacion.

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5566134A (en) * 1972-05-04 1996-10-15 Lockheed Martin Corporation Digital computer algorithm for processing sonar signals
JP2000171547A (ja) * 1998-12-08 2000-06-23 Nec Corp Ｌｏｆａｒグラム表示方法および装置
KR101522204B1 (ko) * 2013-12-27 2015-05-21 국방과학연구소 협대역 분석에서 주파수선 자동 추적 방법
KR101677137B1 (ko) * 2015-07-17 2016-11-17 국방과학연구소 변조 스펙트로그램을 이용한 수중 방사체의 데몬 및 lofar 특징을 동시 추출하는 방법 및 장치
KR102009503B1 (ko) * 2019-02-12 2019-08-09 엘아이지넥스원 주식회사 협대역 저주파 탐지방법 및 시스템

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