KR19990013732A - 컨텍스트 확률표를 이용한 이진 영상정보의 내삽 장치및 방법 - Google Patents

컨텍스트 확률표를 이용한 이진 영상정보의 내삽 장치및 방법 Download PDF

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Abstract

이진 영상정보(Binary Picture Information)를 내삽하기 위하여 컨텍스트 템플레이트와 컨텍스트 확률표를 이용한다. 이진 영상정보를 구성하는 각 화소에 대해 컨텍스트 템플레이트를 구성하고, 그 컨텍스트 인덱스에 대한 물체의 내부일 확률과 외부일 확률을 사전에 작성된 컨텍스트 확률표에서 구한다. 그 물체의 내부일 확률과 외부일 확률을 비교해서 큰 확률을 가지는 쪽의 값으로 이진 영상정보를 내삽한다.

Description

컨텍스트 확률표를 이용한 이진 영상정보의 내삽 장치및 방법
본 발명은 이진 영상정보의 내삽(interpolation)에 관한 것으로, 특히 컨텍스트 기반 산술 부호화(CAE:Context based Arithmetic Encode)의 컨텍스트 확률값을 이용해서 이진 영상정보를 내삽하는 컨텍스트 확률표를 이용한 이진 영상정보의 내삽 장치및 방법에 관한 것이다.
영상정보를 압축하기 위하여 이진 영상정보의 손실 부호화를 하는 과정에서, 이진 영상정보를 다운 샘플링 (down sampling)하고 이를 다시 업샘플링 (up sampling)을 했을 경우 원 영상과 다운 샘플링 후 업샘플링된 영상은 차이가 있다.
따라서, 손실 부호화를 하는 과정에서 다운 샘플링된 작은 크기의 영상을 부호화하고 복호기측에서는 작은 크기의 영상을 복호화해서 다시 원래의 크기로 업샘플링을 수행한다.
이와같이 다운 샘플링과 업샘플링의 과정을 수행하여 손실부호화가 이루어진다. 업 샘플링과정에서, 저해상도의 4×4 또는 8×8 이진 영상 블록이 고해상도의 16×16 샘플된 이진 영상 블록으로 변환되고, 이 업샘플링 과정에서 내삽을 사용하게 된다.
기존의 내삽 과정으로서 ISO/IEC 산하의 WG11에서 제시한 VM(Verification Model) 8.0에 선형내삽 (linear interpolation)방법을 규격으로서 제시하고 있다. 물체의 내부를 '1', 물체의 외부를 '0'라고 했을 경우, 도 1에서와 같이 A,B,C,D를 알고 있는 값이라고 할 때 P1,P2,P3,P4의 값을 결정해야 한다. 도1에서, P1,P2,P3,P4는 내삽할 픽셀이다.
이때 아래와 같은 방법에 의해서 P1,P2,P3,P4 값을 결정한다.
P1 : if (2*A+B+C+D 2) then '1' else '0'
P2 : if (A+2*B+C+D 2) then '1' else '0'
P3 : if (A+B+2*C+D 2) then '1' else '0'
P4 : if (A+B+C+2*D 2) then '1' else '0'
즉, P1은 P1에 제일 가까이 인접한 A화소 값에 2를 곱셈하고 나머지 알고있는 화소들(B,C,D)을 더하여 그 합이 2보다 크면 1로 놓고, 아니면 0로 놓는다. P2는 P2에 인접한 B화소, P3는 C화소, P4는 D화소 값에 2를 곱셈하고 나머지 알고있는 화소들을 더하여 그 합이 2보다 크면 1로 놓고, 아니면 0로 놓는다.
이와같은 종래의 선형 내삽방법은 내삽하려는 화소의 주위 화소들 중 물체 내부인 화소의 갯수와 물체 외부인 화소의 개수를 비교하여 많은 개수의 화소에 따라 물체의 내부인지 외부인지를 결정한다. 좀더 정확한 방법을 사용하기 위하여 내삽하려는 화소와 참조할 이웃화소의 거리에 따라 가중치를 주어 가까이 있는 이웃화소에 좀더 영향을 많이 받도록 하는 방법도 있다.
이 선형 내삽방법은 부호화 화소의 주위 4화소의 내부 및 외부 화소의 개수를 고려하고, 가장 가까이 인접하는 화소에 2를 곱셈하여 내삽하는 방법으로서 상관성이 정확하지 않다. 자연화상이 인접하는 화소간에 상관성이 높다는 점을 고려할 때, 이 상관성을 표현하는 함수관계를 정의할 수 없는 경우에는 각 화소간 상관성을 수치적으로 특징질 수 있는 통계적 방법을 이용하는 것이 더 정확한 내삽을 수행할 수 있다.
컨텍스트 기반 산술부호화(Context-based Arithmetic Encod)에서는 부호화하려는 이진 영상의 화소가 0,1의 값을 가질 확률을 부호화하려는 화소의 주변 화소들을 이용하여 구한다. 즉, 부호화하려는 화소가 0이라고 했을 경우, 주변화소들의 분포에 의해 현재화소가 0일 확률을 실험적으로 구한다. 이렇게 구해진 확률을 이용하여 산술부호화 방법에 의하여 부호화한다.
주변화소를 이용하여 현재 화소의 확률값을 구하기 위해서 주변의 어느 위치의 화소를 이용할 것인지를 결정하는 컨텍스트 템플레이트를 구성하고, 각 컨텍스트 템플레이트에 대해 확률값을 구한다.
도2(a)및(b)에 컨텍스트 템플레이트의 일실시예가 도시된다.
도2(a)에서 빗금친 부분은 값을 모르는 화소이고, 체크무늬 화소는 그 값이 1 이다. 도2(a)에서 컨텍스트 인덱스 C를 구하면 다음과 같다.
C=C6*26+C5*25+C4*24+C3*23+C2*22+C1*21+C0*20
=0*26+1*25+0*24+1*23+1*22+0*21+1*20
=45
일반적으로 확률값은 0∼1 사이의 플로팅(floating) 값이지만 소프트웨어나 하드웨어로 0∼1 사이의 플로팅 값을 처리하기에 어려움이 많다. 따라서 0∼1 사이의 플로팅 값을 정수값으로 정규화시켜 사용한다.
즉, 0과1 사이의 값을 1과 65535사이의 정수값으로 정규화한다. 확률표를 구성하는 배열의 개수는 컨텍스트 템플레이트를 구성하는 화소의 개수에 의해서 결정된다. 만약 템플레이트를 구성하는 화소의개수가 N일 경우 2N개의 확률값을 가져야 한다. 신축형 이진 영상정보에 사용되는 수평/수직방향 컨텍스트는 도2(a)및(b)에 도시된 바와같이 각각 7개의 화소로 템플레이트가 구성되므로 128개의 확률을 가지면 된다.
그러나, ISO/IEC WG11 VM(Verification Model) 8.0에서 확률표는 256개의 확률값을 가지므로 처음 128개(컨텍스트 인덱스 0∼127)는 수평방향 컨텍스트 템플레이트에 대한 확률값이고 나머지 128개(컨텍스트 인덱스 128∼255)는 수직방향 컨텍스트 템플레이트에 대한 확률값이다.
따라서, 상기식의 계산결과, 도2(a)의 컨텍스트 인덱스 C=45이므로, 계산된 컨텍스트 인덱스에 대해 확률표의 인덱스 45의 값을 읽어온다. 즉, ISO/IEC WG11 VM(Verification Model) 8.0에 scalable_shape_intra[256]={65476, 64428, ...., 2412, 35}와 같이 확률표가 구성되어 있으며, 확률값을 읽어들이는 방법은 우선 수평방향 내삽에서는 0∼127 사이의 값을 사용하고, 수직방향 검색에서는 128∼255 사이의 값을 사용한다.
위의 예는scalable_shape_intra[45]가 위의 컨텍스트에 대한 확률값이다. 그값을 ISO/IEC WG11에서 제시한 VM(Verification Model) 8.0의 확률표에서 읽어오면 22794 이다. 이값은 물체외부일 확률값이기 때문에 물체내부일 확률값은 65535-22794=42741이다.
상기 확률값은 사전에 결정되어 부호화 장치와 복호화장치에서 공통으로 저장되며, 부호화된 확률값을 이용한 부호화 데이타를 복호화 장치로 전송된다. 복호화장치는 전송받은 데이터를 확률값을 복호화하게 된다.
이와같이 CAE에서 이용되는 컨텍스트 확률표를 이용하면 종래의 선형 내삽방법보다는 더 정확한 내삽을 이룰 수 있다. CAE 부호화방법에서 사용되는 컨텍스트 확률표는 각각의 컨텍스트에 대하여 많은 실험영상에서 동일한 컨텍스트를 가질 때 그 화소가 물체 내부일 경우와 외부일 경우의 수를 조사하여 각 컨텍스트에 대한 물체 내부일 확률을 조사했기 때문에 이웃화소들의 물체 내부인 화소와 외부인 화소의 개수뿐 아니라 위치에대한 정보 및 상관성을 모두 포함해서 확률표가 만들어졌다고 할수 있다. 따라서 이웃화소의 물체 내부인 화소의 개수와 외부인 화소의 개수를 이용하는 방법보다는 더 정확하게 내삽할 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 이진 영상정보의 내삽시 발생하는 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 화소간의 거리, 화소의 위치 및 주변화소의 종류를 함께 고려하는 CAE의 컨텍스트 확률표를 이용하여 이진 영상정보를 내삽하는 컨텍스트 확률표를 이용한 이진 영상정보의 내삽 장치및 방법을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 이진 영상정보를 소정 크기의 블록으로 분할하고, 그 인접 블록을 이용하여 보더링한다. 해당 블록이 입력된 이진 영상정보(Binary Picture Information)의 최상단 혹은 최좌측 블록일 경우는 해당블록의 최상위 행 또는 최좌측 열을 복사하여 보더링한다. 부호화할 해당 블록의 화소들과 그 주변화소들을 이용하여 콘텍스트 템플레이트를 구성한다. 구성된 템플레이트를 이용하여 인덱스를 구하고 그 인덱스에 해당되는 확률을 확률표에서 읽어온다.
읽어들인 확률에서 물체외부일 확률과 내부일 확률을 구하여 두 값을 비교한다. 물체 내부일 확률이 더 큰 경우, 물체 내부값으로 내삽을 수행하고, 물체 외부일 확률이 더 큰 경우, 물체 외부값으로 내삽을 수행한다.
도 1 은 이진 영상정보의 업샘플링시 적용되는 선형 내삽과정을 보이는 설명도이다.
도2(a)및(b)는 이진 영상정보에 적용되는 컨텍스트 템플레이트의 일실시예이다.
도3는 본 발명에 의한 내삽장치의 구성을 보이는 일실시예이다.
도4는 현재블록의 최좌측 열과 최상측 행에 해당하는 화소들의 컨텍스트를 구성하기 위하여 인접블록의 화소들을 보더링하는 방법을 보인다.
도5는 이진영상의 최상단이거나 최좌측에 있는 블록을 보더링하는 방법이다.
도6은 본 발명에 의한 보더링수단의 구성을 보이는 일실시예이다.
도7은 본 발명에 의한 수평/수직방향 내삽수단의 일실시예이다.
8(a)및(b)는 수평방향 내삽과정과 수직방향 내삽과정을 보이는 설명도이다.
도9는 본 발명에 의한 내삽방법을 보이는 플로우 차트이다.
도10은 본 발명에 의한 보더링 과정을 보이는 플로우 차트이다.
도11은 본 발명에 의해 수평/수직 내삽과정을 보이는 플로우 차트이다.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
31:블록분할 수단 32:보더링수단
33:수평방향 내삽수단 34:수직방향 내삽수단
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거 상세히 설명한다.
도3에 본 발명에 의한 내삽장치의 구성을 보이는 일실시예가 도시된다.
블록분할 수단(31)은 이진 영상정보를 소정크기(예를들면, 16×16, 8×8 등)의 블록으로 분할한다. 보더링 수단(32)은 상기 블록분할 수단(31)에서 입력되는 블록에 대해 보더링을 수행한다. 수평방향 내삽수단(33)은 상기 보더링 수단(32)에서 출력되는 블록의 화소들을 수평방향으로 내삽한다. 수직방향 내삽수단(32)은 상기 수평방향 내삽수단(33)에서 출력되는 블록의 화소들을 수직방향으로 내삽한다.
물체의 이진 영상정보는 블록분할수단(31)에서 소정크기의 블록들로 분할된다. 이 블록들은 보더링 수단(32)에서 좌측, 상측 및 좌상측에 인접하는 블록의 열과 행으로 보더링된다. 내삽과정은 내삽하려는 화소의 주변화소로부터 도2(a)및(b)에 도시되는 바와 같이 컨텍스트 템플레이트를 구성하여 컨텍스트 인덱스(Context Index)를 계산한다. 이 컨텍스트 템플레이트는 ISO/IEC WG11이 VM에서 제시한 것이다.
각 화소에 대해 도2(a)및(b)에 도시된 바와 같이 수평/수직방향 컨텍스트가 구성되어 컨텍스트 인덱스(C)가 계산된다. 현재화소의 주위 화소들로 상기와 같이 컨텍스트를 구성한 경우, 그 컨텍스트를 구성하는 화소값의 분포에 따라 27가지의 컨텍스트가 구성될 수 있다.
27가지의 컨텍스트와 각 컨텍스트를 구성하는 그 확률값은 다음식(1)에 의해 구해지는 인덱스(C)에 의해 일대일 대응시킨다.
따라서, 확률값을 찾아내는 과정은 도2(a)및(b)와 같이 컨텍스트를 구성하고, 상기 (1)식에 의해 컨텍스트 인덱스를 구하여 그 인덱스에 대응하는 확률값(Pi)을 컨텍스트 확률표에서 읽어들임으로써 수행된다. 상기 확률값은 물체 내부일 확률이며, 그 값의 크기에 따라 물체외부를 표시하는 0또는 물체 내부를 표시하는 1을 선택한다.
이와같이 컨텍스트 템플레이트를 구성하는 과정에서, 현재블록의 왼쪽과 위쪽의 최외곽화소들에 대해 도2(a)및(b)에 도시된 바와 같이 컨텍스트 템플레이트를 구성할 수 없다.
즉, 수평방향 내삽과정에서는 최좌측열을 내삽할 경우, 도2(a)의 C0, C3, C5에 해당하는 화소가 없으며, 최상위 행을 내삽할 경우는 도2(a)의 C0,C1,C2에 해당하는 화소가 없다. 그리고, 수직방향 내삽과정에서는 최좌측 열에 대해서도 도2(b)의 C0,C3,C4가 없으며, 최상위 행을 내삽할 경우는 도2(b)의 C0,C1,C2가 없다.
따라서, 현재블록의 최좌측 열과 최상측 행에 해당하는 화소들을 내삽하기 위하여 내삽 이전에 보더링을 하여야 한다. 보더링은 도4에 도시된 바와 같이 인접하는 블록의 해당 위치의 화소값을 가져와서 상기 화소들을 구성하는데, 이를 보더링이라 한다.
현재블록의 최좌측 열과 최상측 행에 해당하는 화소들의 컨텍스트를 구성하기 위하여 인접블록의 화소들을 도4에 도시된 바와 같이 현재블록에 보더링한다. 또한, 입력된 이진영상(Binary Picture)의 최외곽에 위치하는 블록들은 인접하는 블록들이 없으므로, 그 자신의 최좌측 열과 최상측 행을 블록의 좌측과 상측에 복사하여 보더링한다.
보더링 과정을 더 자세히 설명하면 다음과 같다.
우선 현재 블록(41)이 입력된 이진영상의 최상위 블록과 최좌측 블록이 아닌 경우, 즉, 위쪽과 왼쪽에 블록이 존재하는 경우에는 상측보더(Top-border)(42)는 현재블록(41)에 상측으로 인접한 상측블록(45)의 최하단행으로 구성하고, 좌측 보더(43)는 현재블록(41)에 좌측으로 인접한 좌측블록(47)의 최우측 열로 구성한다. 그리고 코너 보더(44)는 현재블록(41)에 좌상측으로 인접한 좌상측블록(44)의 최우하단 화소값으로 구성한다.
다른경우는, 현재블록이 입력된 이진영상의 최상단이거나 최좌측 블록일 경우이며, 도5에 이진영상의 최상단이거나 최좌측에 있는 블록을 보더링하는 방법이 도시된다. 만약 최상단의 블록일 경우, 위쪽에 블록이 존재하지 않기 때문에 앞에서 설명한 것과 같이 상측블록의 화소값을 이용할 수 없다.
현재블록(51)의 가장 윗쪽 행(업샘플링 전의 알고 있는 화소들이며, 도5의 2행에서 체크무늬로 표시된 화소들)을 복사하여 상측 보더(52)를 구성한다. 그 복사된 상측보더(52)에서 그 값을 알고 있는 화소들(522,522,...) 사이의 그값을 모르는 화소들(521,521,...)은 그 좌측또는우측에 있는 화소의 알고 있는 화소들(522,522,...)을 복사하여 구성한다.
입력된 이진영상의 최좌측블록일 경우도 현재블록(51)의 가장 좌측 열(업샘플링 전의 알고 있는 화소들이며, 도5의 2열에서 체크무늬로 표시된 화소들)에서 업샘플링 전의 알고있는 화소들(체크무늬로 표시된 화소들)을 이용하여 좌측보더(53)를 구성한다. 상기 그값을 알고 있는 화소들(532,532,...) 사이의 그 값을 모르는 화소들(531,531,...)은 그 상측또는하측에 있는 화소들(532,532,...)의 알고 있는 값을 복사하여 구성한다. 이렇게 현재블록이 입력된 이진영상의 최좌측또는 최상측일 경우의 코너보더는 0 또는 1의 값으로 설정할 수 있다.
한편, 현재블록의 최우측 열의 화소이거나 최하단의 화소들을 내삽하는 경우, 현재블록의 최우측와 최하단의 화소들에 대해 도2(a)및(b)에 도시된 바와 같이 컨텍스트 템플레이트를 구성할 수 없다. 즉, 수평방향 내삽과정에서는 최하단 행을 내삽할 경우는 도2(a)의 C5,C6에 해당하는 화소가 없다.
그리고, 수직방향 내삽과정에서는 최우측 열에 대해서 도2(b)의 C2,C6이 없다.
그러나 이경우에는 보더링을 하지않고 뒤에 설명하는 컨텍스트 계산수단(71)에서 소프트웨어나 임의의 값으로 설정하여 컨텍스트 템플레이트를 구성한다.
도6에 본 발명에 의한 보더링수단의 구성을 보이는 일실시예가 도시된다.
블록위치 검출수단(61)은 입력되는 이진영상에서 현재블록(41)의 어드레스를 입력받아 현재블록의 위치를 판단한다. 복사수단(62)은 상기 블록위치 검출수단(61)에서 입력되는 현재블록의 위치를 입력받아 현재블록(41)의 상측, 좌상측 및 좌측에 소정 크기의 블록으로 보더링한다. 메모리 수단(61)은 상기 복사수단(62)에서 입력되는 블록들을 저장하고 상기 복사수단(62)으로 현재블록(41)의 인접블록들(45,46,47)을 출력한다.
상기 블록위치 검출수단(61)은 상기 복사수단(62)에 입력되는 블록을 구성하는 화소들의 어드레스를 입력받아 현재블록의 위치를 검출하고 그 위치신호를 상기 복사수단(62)으로 출력한다. 상기 복사수단(62)은 상기 입력되는 위치신호에 의해 현재 입력되는 이진영상의 블록의 위치가 최상위블록또는 최좌측 블록에 해당하는지를 판단한다.
그 판단결과 최상위 블록또는 최좌측 블록에 해당하는 경우, 현재블록의 최상위 행또는 최좌측 열을 좌측과 상측에 복사하여 보더링한다. 또한, 상기 최상위 행 또는 최좌측열에서 그 값을 알지못하는 화소들(업샘플링 전의 화소들(521,521,...,531,531,...))은 앞서 설명한 바와 같이 좌우또는 상하의 화소들의 값을 복사하여 보더링한다.
현재블록이 최상위 블록또는 최좌측블록에 해당하지 않는 경우, 앞서 설명한 바와 같이 상측보더(Top-border)(42)는 현재블록(41)에 상측으로 인접한 상측블록(45)의 최하단행으로 구성하고, 좌측 보더(43)는 현재블록(41)에 좌측으로 인접한 좌측블록(47)의 최우측 열로 구성한다. 그리고 코너 보더(44)는 현재블록(41)에 좌상측으로 인접한 좌상측블록(44)의 최우하단 화소값으로 구성한다. 이렇게 보더링된 상태에서 수평방향 내삽과 수직방향 내삽이 이루어진다.
도7에 본 발명에 의한 수평방향(수직방향) 내삽수단의 일실시예가 도시된다.
컨텍스트 계산수단(71)은 상기 보더링수단(32)에서 보더링된 블록을 입력받아 각 화소에 대해 도2(a)에 도시된 수평방향 컨텍스트를 구성하여 컨텍스트 인덱스를 계산한다.
확률표 참조수단(72)은 상기 컨텍스트 계산수단(71)에서 컨텍스트 인덱스를 입력받아 사전에 저장된 컨텍스트 확률표에서 그 인덱스에 해당하는 확률값(Pi)을 읽어들인다.
확률 판정수단(74)은 상기 확률표 참조수단(72)에서 읽어들인 물체내부 확률값(Pi)이 확률 최대값의 1/2 보다 큰지를 판정한다. 내부/외부 내삽수단(75)은 이진 영상정보를 상기 확률판정수단(74)에서 입력되는 판정신호에 따라 물체 내부또는 외부로 내삽한다.
상기 수평방향 내삽수단(33)의 구성은 수직방향 내삽수단(34)에 대해서도 동일하게 구성되며, 수평방향 내삽수단(33)에서는 상기 컨텍스트 계산수단(71)이 도2(a)에 도시된 수평방향 컨텍스트를 구성하여 컨텍스트 인덱스를 구하지만, 수직방향 내삽수단(34)에서는 상기 컨텍스트 계산수단(71)이 도2(b)의 수직방향 컨텍스트를 구성하여 컨텍스트 인덱스를 구한다.
상기 보더링수단(32)에서 보더링된 블록은 상기 컨텍스트 계산수단(71)에 입력되어 현재블록을 구성하는 각 화소에 대해 도2(a)에 도시된 바와 같이 수평방향 컨텍스트가 구성되어 컨텍스트 인덱스(C)가 계산된다.
그런데, 현재블록의 최우측열(도5에 도시된 현재블록(51)의 8열)을 수평방향으로 내삽하기 위해 도2(a)의 컨텍스트 템플레이트를 구성하는 경우, 최하단 행(도5에 도시된 현재블록(51)의 8행)을 수평방향으로 내삽하기위하여 도2(a)의 컨텍스트 템플레이트를 구성할 경우, C5,C6에 해당하는 화소가 없다. 그리고, 수직방향 내삽과정에서는 현재블록(51)의 최우측 열에 대해서 콘텍스트 템플레이트를 구성하는 경우 도2(b)의 C2,C6이 없다.
그러나 상기 보더링 수단(32)에서는 현재블록(51)의 최우측 열과 최하측 행에 대해 보더링을 하지 않으므로, 컨텍스트 계산수단(71)은 도2(a)및(b)에 도시된 컨텍스트 템플레이트를 구성하는 경우, 상기 화소가 없는 부분은 소프트웨어에 의해 인접하는 화소를 복사하거나 임의의 값으로 설정하여 컨텍스트 템플레이트를 구성하여 컨텍스트 인덱스를 구한다.
상기 확률표 참조수단(72)은 상기 컨텍스트 인덱스에 따라 저장된 확률표에서 현재 화소가 물체 내부일 확률값(Pi)을 읽어들인다. 확률 판정수단(74)은 상기 확률표 참조수단(72)에서 읽어들인 물체내부 확률값(Pi)을 확률 최대값의 1/2과 비교하여 물체내부 확률값(Pi)이 큰 경우에는 물체 내부값으로 내삽하는 신호를 상기 내부/외부 내삽수단(75)으로 출력한다. 물체내부 확률값(Pi)이 확률 최대값의 1/2보다 작은 경우에는 물체 외부값으로 내삽하는 신호를 상기 내부/외부 내삽수단(75)로 출력한다. 내부/외부 내삽수단(75)은 상기 확률 판정수단(74)에서 출력되는 물체
도8(a)에 수평방향 내삽과정이 완료된 8×8블록이 도시된다.
빗금친 화소들은 내삽하기 전에 이미 알고있는 화소들이며, 체크 무늬 화소들에 대해 도2(a)의 컨텍스트 템플레이트를 만들어서 컨텍스트 인덱스를 구하고, 그 컨텍스트 인덱스에 의해 확률표에서 물체 내부일 확률값을 구하여 물체 내부또는 외부로 내삽한다.
수평내삽과정은 현재블록(51)의 2행1열에 있는 화소부터 도2(a)의 수평방향 컨텍스트 템플레이트를 구성하여 현재블록(51)의 8행7열까지 우측으로 순차적으로 수행된다. 이와같이 좌측상단의 화소부터 내삽을 하는 이유는 영상의 부호화/복호화 순서가 좌측과 상측부터 수행되기 때문에 좌측과 상측에 있는 블록들의 화소값을 먼저 알수 있기 때문이다.
도8(a)에서 체크무늬 화소들이 수평내삽과정에 의해 구해지면, 도8(b)에서 체크무늬 화소들(1행, 3행, 5행,7행의 화소들)이 수직방향 내삽과정에 의해 내삽된다.
수직방향 내삽과정에서는 도2(b)의 컨텍스트 템플레이트를 구성하여 현재블록(51)의 1행1열의 화소부터 1행2열의 화소,...1행8열의 화소, 3행1열의 화소,..., 7행8열의 화소까지 오른쪽으로 순차로 내삽과정을 수행하게 된다.
이와같이 현재블록의 최좌측부터 우측으로 수행하는 이유는 영상의 부호화/복호화 순서가 좌측과 상측부터 수행되는 이유뿐 만아니라, 도2(b)의 컨텍스트 템플레이트가 현재화소(X)의 좌측에 있는 화소들을 이용하여 컨텍스트 템플레이트를 구성하게 되어 있기 때문이다.
도9에 본발명에 의한 내삽방법을 보이는 플로우 차트가 도시된다.
단계 ST901에서, 이진 영상정보는 소정크기의 블록(예, 16×16, 8×8, 등)으로 분할되고, 각 블록(51)의 상측과 좌측에 보더링 블록(52,53)이 보더링된다.
단계 ST902에서, 보더링된 블록을 구성하는 화소에 대해 수평방향 내삽과정이 수행된다. 단계 ST903에서, 수평방향 내삽과정이 완료된 블록에 대해 수직방향 내삽과정이 수행된다. 여기서 수평방향 내삽과정을 반드시 먼저할 필요는 없으며, 수직방향 내삽을 먼저하고 수평방향 내삽을 다음에 하여도 큰 차이는 없다.
도10에 본 발명에 의해 보더링 과정을 보이는 플로우 차트가 도시된다.
단계 ST101에서, 이진 영상정보를 소정크기의 블록(예를들면, 8×8, 등)으로 분할한다. 단계 ST102에서, 현재블록을 소정크기로 확장한다.
예를들면, 8×8 블록을 앞서 설명된 도4 및 도5의 블록들(41,51)과 같이 그값을 알고 있는 화소를 2×2중 하나의 화소로 놓음으로써 16×16 블록으로 확장한다.
단계 ST103에서,상기 현재블록이 이진 영상정보의 최상측 블록인지를 판단한다. 최상측 블록인 경우, 단계 ST104에서, 현재블록의 최상위 행을 현재블록의 상측에 보더링한다. 최상측 블록이 아닌 경우, 단계 ST105에서, 현재 블록의 상측 인접블록의 최하단 행을 현재블록의 상측에 보더링한다.
단계 ST106에서, 현재블록이 이진영상의 최좌측에 위치하는지를 판단한다. 최좌측에 위치하는 경우, 단계 ST107에서, 현재 블록의 최좌측열을 현재 블록의 좌측에 보더링한다. 최좌측에 위치하지 않는 경우, 단계 ST108에서, 현재 블록의 좌측 인접블록의 최우측열을 현재 블록의 좌측에 보더링한다.
단계 ST109에서, 현재블록의 좌상측에 있는 블록의 최우하단에 있는 화소를 현재블록의 좌상측 모서리에 보더링한다.
도11에 본 발명에 의해 수평/수직 내삽과정을 보이는 플로우 차트가 도시된다.
단계 ST111에서, 보더링과정에 의해 보더링된 블록을 구성하는 각 화소에 대해 도2(a)에 도시된 컨텍스트 템플레이트를 구성하여 컨텍스트 인덱스를 계산한다(수직 내삽인 경우, 도3(b)에 도시된 컨텍스트 템플레이트를 사용).
단계 ST112에서, 상기 단계에서 구한 컨텍스트 인덱스를 이용하여 확률표 참조수단(62)에 저장된 물체내 확률값을 읽어들인다(수직내삽인 경우, 확률표 참조수단(72)를 사용).
단계 ST113에서, 상기 확률값(Pi)이 확률 최대값의 1/2보다 큰지를 판단한다.
여기서, 물체 내부일 확률값(Pi)이 확률 최대값의 1/2보다 크다는 것은 물체 내부일 확률값(Pi)이 물체외부일 확률값(Po)보다 크다는 것을 의미한다.
물체 내부일 확률값(Pi)이 확률 최대값의 1/2보다 큰 경우, 단계 ST115에서, 현재화소의 값을 1로 설정하여 물체내부 화소값으로 놓는다.
물체 내부일 확률값(Pi)이 확률 최대값의 1/2보다 크지 않은 경우, 단계 ST114에서, 현재화소의 값을 0로 설정하여 물체외부 화소값으로 놓는다.
이상은 이진 영상정보를 소정크기의 블록으로 분할하여 본 발명을 적용하는 경우에 대해 설명하였지만, 이와달리 VOP(Video Object Plane)를 추출하여 VOP를 구성하는 화소에 대해 상기의 컨텍스트 인덱스 계산, 확률값 산출, 확률값 비교 및 외부/내부 내삽과정을 수행할 수 있다.
그리고 내삽하는 단위를 프래임 (frame) 단위로 할 수도 있고, VOP (Video Object Plane) 단위로 할 수도 있고, MB (Macro Block) 단위로 할 수 있다.
본 발명이 사용될 수 있는 응용분야로 MPEG-4 신축형 이진 영상정보 부호화가 있다.
현재 MPEG-4 신축형 이진 영상정보 부호화에서 베이스 레이어를 디스플레이 하기 위해서 베이스 레이어로부터 인핸스먼트와 같은 크기의 영상으로 만드는 내삽과정을 거치게 된다.
이때 인핸스먼트 레이어를 부호화할 때 CAE를 사용하기 때문에 각 컨텍스트에 대한 확률표가 마련되어 있다.
따라서, 내삽과정에서 신축형 부호화에 사용되는 동일한 컨텍스트를 사용한다면, 따로 확률표를 만들 필요가 없이 동일한 확률표를 이용하여 내삽을 할 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의하면 내삽될 화소를 그 주변화소로 컨텍스트 템플레이트를 구성하고, 그 컨텍스트 확률값을 구하여 물체내부일 확률값과 물체외부일 확률값을 비교하여 더 큰 확률값을 갖는 경우의 값으로 이진 영상정보를 내삽함으로써 정확한 내삽을 할 수 있는 효과가 있다.

Claims (22)

  1. 저해상도의 이진 영상을 업샘플링(up sampling)하여 고해상도의 영상으로 재구성하기 위한 내삽 방법에 있어서,
    상기 이진영상을 다수개의 블록으로 분할하는 단계와;
    상기 블록을 업샘플링되었을 때의 영상 크기로 확장하는 단계와;
    상기 블록의 상기 이진영상에서의 위치를 검출하는 단계와;
    상기 검출된 블록 위치에 따라 보더링하는 단계와;
    상기 보더링된 블록의 내삽 대상 화소에 대해 컨텍스트 템플레이트를 형성하는 단계와;
    상기 컨텍스트 템플레이트의 인덱스를 구하고, 상기 컨텍스트 인덱스를 이용하여 컨텍스트 확률표로부터 상기 내삽 대상화소의 확률을 구하는 단계와;
    상기 내삽 대상화소의 컨텍스트 확률값에 따라 내삽 대상 화소의 값을 결정하는 단계를 구비한 것을 특징으로 하는 컨텍스트 확률값을 이용한 이진영상의 내삽 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 이진영상은 8×8블록으로 분할되는 것을 특징으로 하는 컨텍스트 확률값을 이용한 이진영상의 내삽 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 위치검출단계는 상기 블록이 상기 이진영상의 최좌측또는 최상측의 위치인지를 검출하는 것을 특징으로 하는 컨텍스트 확률값을 이용한 이진영상의 내삽 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 보더링 단계는상기 현재 블록이 입력된 이진영상의 최조측또는 최상측 블록일 경우,
    상기 현재 블록이 입력된 이진영상의 최상측 블록일 경우, 상기 현재블록의 가장 윗쪽 행을 복사하여 상측 보더를 구성하고, 상기 상측보더에서 그값을 모르는 화소들은 그 좌측 또는우측에 있는 화소의 알고 있는 화소들을 복사하는 단계와;
    상기 현재 블록이 입력된 이진영상의 최좌측블록일 경우, 현재블록의 가장 좌측 열을 이용하여 좌측보더를 구성하고, 상기 좌측보더에서 그 값을 모르는 화소들 그 상측또는 하측에 있는 화소들의 알고 있는 값을 복사하는 단계와;
    코너 보더는 0또는 1로 설정하는 단계와;
    상기 현재 블록이 입력된 이진영상의 최상위 블록과 최좌측 블록이 아닌 경우, 상측보더는 인접한 상측블록의 최하단행으로 구성하고, 좌측 보더는 현재블록에 인접한 좌측블록의 최우측 열로 구성하고, 코너 보더는 현재블록에 인접한 좌또는 상측블록의 최우하단 화소값으로 구성하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 컨텍스트 확률값을 이용한 이진영상의 내삽 방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 컨텍스트 템플레이트를 구성하는 단계는, 상기 보더링된 블록에서 현재블록에 해당되는 화소에 대해 컨텍스트 템플레이트를 구성하고, 최우측열 또는 최하단 행의 화소에 대해서 컨텍스트 템플레이트를 구성하는 경우, 화소가 없는 부분은 인접하는 화소를 복사하거나 임의의 값으로 설정하여 컨텍스트 템플레이트를 구성하는 것을 특징으로 하는 컨텍스트 확률값을 이용한 이진영상의 내삽 방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 컨텍스트 확률표는 상기 구성되는 모든 컨텍스트 템플레이트에 대해 사전에 구해지는 확률값이며, 부호화장치와 복호화장치에 공통으로 저장되는 것을 특징으로 하는 컨텍스트 확률값을 이용한 이진영상의 내삽 방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 내삽대상 화소의 값은 상기 내삽대상 화소의 상기 컨텍스트 확률값이 내부일 확률값이 외부일 확률값보다 크면, 내부값으로 설정하고, 외부일 확률값이 내부일 확률값보다 크면, 외부값으로 설정하는 것을 특징으로 하는 컨텍스트 확률값을 이용한 이진영상의 내삽 방법.
  8. 저해상도의 이진 영상을 업샘플링(up sampling)하여 고해상도의 영상으로 재구성하기 위한 내삽 방법에 있어서,
    상기 이진 영상정보를 소정크기의 블록으로 분할하고, 상기 블록을 업샘플링되었을 때의 영상 크기로 확장하는 제1 단계와;상기 각 확장된 블록의 상측과 좌측에 보더링하는 제2단계와;
    상기 확장된 블록에서 그값을 알지 못하는 각 화소에 대해 컨텍스트 템플레이트를 구성하여 컨텍스트 인덱스를 계산하는 제3단계와;
    상기 단계에서 구한 컨텍스트 인덱스를 이용하여 컨텍스트 확률표에서 각 화소의 물체내 확률값을 읽어들이는 제4단계와;상기 물체내 확률값이 물체외부일 확률값보다 큰지를 판단하는 제5단계와;
    물체 내부일 확률값이 물체외부일 확률값보다 큰 경우, 현재화소의 값을 물체내부 화소로 놓고, 물체 내부일 확률값이 물체외부일 확률값보다 크지 않은 경우, 현재화소의 값을 물체외부 화소로 놓는 제6단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 컨텍스트 확률표를 이용한 이진영상의 내삽방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 컨텍스트 템플레이트를 수평방향 컨텍스트 템플레이트를 사용하여 제3단계에서 제6단계까지 수행하여 수평방향 내삽을 수행하는 단계와;
    상기 수평방향 내삽을 수행하고, 수직방향 컨텍스트 템플레이트를 사용하여 제3단계에서 제6단계까지 수행하여 수직방향 내삽을 수행하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 컨텍스트 확률표를 이용한 이진영상의 내삽방법.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 제2단계의 보더링 과정은,
    현재블록이 상기 이진 영상정보의 최상측 블록인지를 판단하는 단계와;최상측 블록인 경우, 현재블록의 최상위 행을 현재블록의 상측에 보더링하고, 최상측 블록이 아닌 경우, 현재 블록의 상측 인접블록의 최하단 행을 현재 블록에 보더링하는 단계와;
    현재의 블록이 물체의 최좌측에 위치하는지를 판단하는 단계와;
    최좌측에 위치하는 경우, 현재 블록의 최좌측열을 현재 블록의 좌측에 보더링하고, 최좌측에 위치하지 않는 경우, 현재 블록의 좌측 인접블록의 최우측열을 현재 블록의 좌측에 보더링하는 단계와;
    상기 현재블록의 좌측상단 코너를 보더링하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 컨텍스트 확률표를 이용한 이진 영상정보의 내삽방법.
  11. 청구항 8에 있어서,
    상기 제3단계에서 상기 내삽할 화소의 컨텍스트 템플레이트(context template)를 구할 때, 컨텍스트 템플레이트를 구성하는 화소가 영상을 벗어날 경우 인접하는 화소의 값을 복사하여 내삽하는 것을 특징으로 컨텍스트 확률표를 이용한 이진 영상정보의 내삽방법.
  12. 청구항 8에 있어서,
    상기 제3단계에서 상기 내삽할 화소의 컨텍스트 템플레이트(context template)를 구할 때, 최우측열 또는 최하단 행의 화소에 대해서 컨텍스트 템플레이트를 구성하는 경우, 화소가 없는 부분은 인접하는 화소를 복사하거나 임의의 값으로 설정하여 컨텍스트 템플레이트를 구성하는 것을 특징으로 하는 컨텍스트 확률값을 이용한 이진영상의 내삽 방법.
  13. 청구항 8에 있어서,
    상기 내삽방법은 프레임 단위 또는 VOP단위로 수행되는 것을 특징으로 하는 컨텍스트 확률표를 이용한 이진 영상정보의 내삽방법.
  14. 청구항 10에 있어서,
    상기 코너 보더링 단계는 현재블록의 좌측상단에 블록이 존재하면 그 좌측상단 블록의 최우측 하단 화소값으로 현재블록의 코너를 보더링하고, 그 좌측상단 블록이 존재하지 않으면 물체의 외부로 보더링하는 것을 특징으로 하는 컨텍스트 확률표를 이용한 이진 영상정보의 내삽방법.
  15. 저해상도의 이진 영상을 업샘플링(up sampling)하여 고해상도의 영상으로 재구성하기 위한 내삽 방법에 있어서,상기 이진 영상정보를 소정크기의 블록으로 분할하는 블록분할 수단과;
    상기 블록분할 수단에서 입력되는 블록에 대해 보더링을 수행하는 보더링 수단과;
    상기 보더링 수단에서 출력되는 블록의 화소들을 수평방향으로 내삽하는 수평방향 내삽수단과;
    상기 수평방향 내삽수단에서 출력되는 블록의 화소들을 수직방향으로 내삽하는 수직방향 내삽수단으로 구성된 것을 특징으로 하는 컨텍스트 확률표를 이용한 이진 영상정보의 내삽장치.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 보더링 수단은 현재블록의 인접블록에서 화소들을 가져와서 보더링하는 것을 특징으로 하는 컨텍스트 확률표를 이용한 이진 영상정보의 내삽장치.
  17. 청구한 15에 있어서,
    상기 보더링 수단은, 상기 입력되는 이진영상에서 현재블록의 어드레스를 입력받아 현재블록의 위치를 검출하는 블록위치 검출수단과;
    상기 블록위치 검출수단에서 입력되는 현재블록의 위치를 입력받아 현재블록의 상측, 좌상측 및 좌측에 소정 크기의 블록으로 보더링하는 복사수단과;
    상기 복사수단에서 입력되는 블록들을 저장하고 상기 복사수단으로 현재블록의 인접블록들을 출력하는 메모리 수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 컨텍스트 확률표를 이용한 이진 영상정보의 내삽장치.
  18. 청구항 15에 있어서,
    상기 수평방향 내삽수단과 수직방향 내삽수단은,
    상기 보더링수단에서 보더링된 블록을 입력받아 각 화소에 대해 컨텍스트 인덱스를 계산하는 컨텍스트 계산수단과;
    상기 컨텍스트 계산수단에서 컨텍스트 인덱스를 입력받아 사전에 저장된 컨텍스트 확률표에서 그 인덱스에 해당하는 확률값을 읽어들이는 확률표 참조수단과;
    상기 확률표 참조수단에서 읽어들인 물체내부 확률값이 0.5보다 큰지를 판정하는 확률 판정수단과;
    상기 확률 판정수단의 판정결과신호에 따라 상기 보더링된 블록을 각 화소에 대해 물체외부값 또는 물체 내부값을 내삽하는 내부/외부 내삽수단으로 구성된 것을 특징으로 하는 컨텍스트 확률표를 이용한 이진 영상정보의 내삽장치.
  19. 청구항 15또는 청구항 16에 있어서,
    상기 보더링 수단은 물체의 최외곽에 위치하는 블록들은 그 자신의 최좌측열과 최상측 행을 블록의 좌측과 상측에 복사하여 보더링하는 것을 특징으로 하는 컨텍스트 확률표를 이용한 이진 영상정보의 내삽장치.
  20. 청구항 18에 있어서,
    상기 복사수단은 현재블록의 좌측상단에 블록이 존재하면 그 좌측상단 블록의 최우측 하단 화소값으로 보더링하고, 그 좌측상단 블록이 존재하지 않으면 물체의 외부로 보더링하는 것을 특징으로 하는 컨텍스트 확률표를 이용한 이진 영상정보의 내삽장치.
  21. 청구항 18에 있어서,
    상기 확률 판정수단은 상기 확률표 참조수단에서 읽어들인 물체내부 확률값을 0.5와 비교하여 물체내부 확률값이 0.5보다 큰 경우에는 상기 내부/외부 내삽수단이 상기 보더링된 블록을 각 화소에 대해 물체 내부값으로 내삽하게 하고, 상기 물체 내부 확률값이 0.5보다 작은 경우에는 상기 내부/외부 내삽수단이 상기 보더링된 블록을 각 화소에 대해 물체 외부값으로 내삽하게 하는 것을 특징으로 하는 컨텍스트 확률표를 이용한 이진 영상정보의 내삽장치.
  22. 저해상도의 이진 영상을 업샘플링(up sampling)하여 고해상도의 영상으로 재구성하기 위한 내삽 방법에 있어서,
    상기 이진 영상정보를 VOP로 분할하는 VOP추출수단과;
    상기 VOP추출수단에서 입력되는 VOP에 대해 업샘플링시의 크기로 확장하고 보더링을 수행하는 보더링 수단과;
    상기 보더링 수단에서 출력되는 VOP의 화소들을 수평방향으로 내삽하는 수평방향 내삽수단과;
    상기 수평방향 내삽수단에서 출력되는 VOP의 화소들을 수직방향으로 내삽하는 수직방향 내삽수단으로 구성된 것을 특징으로 하는 컨텍스트 확률표를 이용한 이진 영상정보의 내삽장치.
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