KR19990075483A - 비트 평면 압축장치 및 비트 평면 압축/복원 방법 - Google Patents

비트 평면 압축장치 및 비트 평면 압축/복원 방법 Download PDF

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Abstract

비트 평면 압축 장치 및 비트 평면 압축/복원 방법 이 개시된다. 본 발명에 의한 비트 평면 압축 장치는 각 화소의 위치를 카운팅하는 제1 제어 신호에 상응하여 비트 평면별로 분리하고, 비트 평면 데이터로서 출력하는 프레임 메모리, 비트 평면 데이터를 비트 반전 신호에 응답하여 반전하는 n개의 비트 반전 수단들, n개의 비트 반전 수단들 각각에서 출력되는 데이터를 각각 비가역적 코딩하여 압축된 비트 평면 데이터를 출력하는 n개의 데이터 압축 수단들, 제2 제어 신호에 응답하여 상기 압축된 비트 평면 데이터를 저장하는 n개의 버퍼 수단들, 선택 신호에 응답하여 압축된 비트 평면 데이터를 순차적으로 직렬 전송하는 멀티플렉서, n비트의 비트 반전 신호의 자리수에 상응하여 n개의 비트 반전 신호로서 발생하는 반전 신호 발생 수단 및 시스템 클럭 신호와 수평 기준 신호에 상응하여 제1 제어 신호 및 상기 제2 제어 신호를 발생하고, 선택 신호를 발생하는 메모리 제어 수단을 구비하는 것을 특징으로 하고, 각 화소에 대한 디지털 데이터를 비트 평면으로 분리하여 처리하므로 데이터의 압축률 높아져 전송 효율을 높일 수 있고, 또한 빠른 시간에 영상 처리를 수행할 수 있으며, 별도의 장치없이 소프트 웨어적으로 복원가능하므로 저렴한 비용으로 영상처리용 카메라를 제작할 수 있는 효과가 있다.

Description

비트 평면 압축 장치 및 비트 평면 압축/복원 방법
본 발명은 디지털 카메라등에서 수행되는 데이터 압축에 관한 것으로, 특히, 디지털 데이터를 비트 평면으로 분할하여 압축하고, 이를 다시 복원하는 비트 평면 압축 장치 및 비트 평면 압축/복원 방법 에 관한 것이다.
최근에 비즈니스 영역 및 영상 데이터 처리 영역에서 고해상도의 정지 화상을 입출력하기 위하여 사용할 목적으로 휴대용 개인용 컴퓨터 카메라가 제안되었다. 휴대용 개인용 컴퓨터 카메라의 기본 개념은 반드시 하드웨어로 제작이 필요한 신호처리 부분을 제외하고는 퍼스널 컴퓨터에 장착되어 있는 고속의 마이크로 프로세서를 이용하여 소프트 웨어로 처리를 후행함으로서 저렴한 멀티미디어용 카메라를 제공할 수 있으며, 향후의 고속 데이터 전송 아키택추어인 직렬형 데이터 버스구조에도 적합하여야한다. 이러한 휴대용 개인용 컴퓨터 카메라에서는 기존의 카메라 시스템들이 갖고 있는 휘도 및 칼라 신호 처리용의 프로세서가 제거되고, 대신 압축용 프로세서가 장착되어 있다.
종래의 휴대용 개인용 컴퓨터 카메라에서는 영상 데이터의 포맷으로서 TIFF포맷을 이용함으로서 비가역 및 가역 변화를 선택하여 전송할 수 있으나, 비가역적 전송에 있어서 데이터의 양이 커지게 되어 실시간 전송이 불가능하게 된다. 휴대용 개인용 컴퓨터 카메라 압축용 프로세싱으로서 TIFF(Tag-based file format)가 확장된 TIFF/EP 2.0이란 파일 포맷을 채택하고 있는데 이 포맷은 TIFF가 단순히 래스터 이미지 데이터(raster image data)를 저장하는 것으로부터 확장되어 규격화된 압축 알고리즘을 내장하고 있으며, 좀더 다양한 영상처리 기간의 데이터 교환을 정의하고 있다. TIFF는 2차 화상, 그레이 스케일, 플레이트 칼라, 풀 칼라 이미지 데이터를 몇 개의 칼라 플랜으로 변환시킬 수 있으며, 응용에 적절하게 사용하기 위하여 압축 처리 시간과 메모리 점유 공간의 선택적인 실행을 행할 수 있도록 몇 개의 압축 알고리즘을 갖고 있다.
한편, TIFF 처리용 압축 알고리즘을 채택할 경우에는 영상 이미지를 TIFF에 적절한 포맷으로 바꾸고서 이를 압축하는과정을 거쳐야 하며, 이를 위해 복잡한 영상처리 칩을 설계하여야 하는 단점이 있다. 또한, 압축된 데이터는 재생을 위한 일정한 약속을 한 휴대용 개인용 컴퓨터 카메라 같은 시스템에서만 사용되어 진다는 문제점이 있다. 더욱이 TIFF는 압축 알고리즘을 표준화된 제이팩(JPEC) 알고리즘을 사용하므로 신호처리를 수행하여 영상 데이터를 색차 신호또는 삼원색 신호로 재구성하여야 하는 불편함이 발생한다. 또한 시스템 업체에서 아직 적절한 프로세서가 없으므로 TIFF 포맷 압축 신호처리용 프로세서를 개발하여서 사용하여야 한다는 부담을 안게되며, 래스터 처리를 위하여서는 프레임 메모리 외에 프로세서 내부에 별도의 사이즈가 큰 메모리 버퍼를 갖추어야만 한다는 문제점을 내포하게 된다. 따라서, 복잡한 하드웨어 알고리즘을 갖지 않고 모든 카메라에 일반적으로 적용 할 수 있는 간단하고 신속하며, 다양한 사이즈의 많은 영상 데이터를 효율적으로 낮은 주파수 대역에서 실시간으로 처리하는 새로운 방식의 데이터 처리 방법이 필요하게 된다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 디지털 데이터를 비트 평면 데이터로 분리하여 압축하므로 압축 효율을 높이는 비트 평면 압축 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 상기 비트 평면 압축 장치에서 수행되는 비트 평면 압축 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 압축된 비트 평면 복원 방법을 제공하는 데 있다.
도 1은 휴대용 개인용 컴퓨터 카메라 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 본 발명에 의한 비트 평면 압축 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 본 발명에 따른 비트 평면 압축 방법을 설명하기 위한 플로우 차트이다.
도 4는 본 발명에 따른 비트 평면 압축된 데이터를 복원하는 방법을 설명하기 위한 플로우 차트이다.
상기 과제를 이루기 위해 본 발명에 의한 비트 평면 압축 장치는 아날로그 영상 신호의 각 화소가 n비트 디지털 데이터로 변환된 디지털 데이터를 입력하여 저장하고, 각 화소의 위치를 카운팅하는 제1 제어 신호에 상응하여 n비트 디지털 데이터를 최상위 비트에서 최하위 비트까지 비트 평면으로 분리하고, 비트 평면으로 분리된 데이터를 비트 평면 데이터로서 출력하는 프레임 메모리, 프레임 메모리로부터 출력되는 비트 평면 데이터를 비트 반전 신호에 응답하여 반전하는 n개의 비트 반전 수단들, n개의 비트 반전 수단들 각각에서 출력되는 비트 평면 데이터 또는 반전된 비트 평면 데이터를 각각 비가역적 코딩하여 압축된 비트 평면 데이터를 출력하는 n개의 데이터 압축 수단들, 제2 제어 신호에 응답하여 상기 n개의 데이터 압축 수단들로부터 각각 출력되는 압축된 비트 평면 데이터를 저장하는 n개의 버퍼 수단들, 선택 신호에 응답하여 압축된 비트 평면 데이터를 순차적으로 직렬 전송하는 멀티플렉서, 휘도 신호를 적분하여 발생되는 n비트의 비트 반전 신호를 외부로부터 입력하고, n비트의 비트 반전 신호의 각 비트는 자리수에 상응하여 n개의 비트 반전 수단들 각각에 대한 비트 반전 신호로서 발생하는 반전 신호 발생 수단 및 시스템 클럭 신호와 수평 기준 신호에 상응하여 제1 제어 신호 및 상기 제2 제어 신호를 발생하고, n개의 버퍼 수단들 각각에 압축된 비트 평면 데이터가 모두 채워짐과 동시에 선택 신호를 발생하는 메모리 제어 수단으로 구성되는 것이 바람직하다.
상기 다른 과제를 이루기 위해, 본 발명에 의한 비트 평면 압축 장치에서 수행되는 비트 평면 압축 방법은 아날로그 영상 신호의 각 화소가 n비트 디지털 데이터로 변환된 디지털 데이터를 저장하는 단계, 시스템 클럭 신호와 수평 기준 신호에 상응하여 제1 제어 신호 및 제2 제어 신호를 발생하고, 외부로부터 n비트의 비트 반전 신호를 받아들여 자리수에 상응하는 n개의 비트 반전 신호들을 발생하는 단계, 제1 제어 신호에 따라 디지털 데이터를 n개의 비트 평면들로 분리하고, n개의 비트 반전 신호들에 상응하여 상기 n개의 비트 평면들을 반전하는 단계, 비트 평면 또는 반전된 비트 평면을 비가역적 코딩에 의해 압축하여 n개의 압축된 비트 평면 데이터를 발생하는 단계, 제2 신호에 따라 n개의 압축된 비트 평면 데이터를 각각 저장하고, 저장이 완료되면 선택 신호를 발생하는 단계 및 선택 신호에 따라 압축된 최하위 비트 평면 데이터부터 압축된 최상위 비트 평면 데이터까지 순차적으로 발생하는 단계로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 또 다른 과제를 이루기 위해, 본 발명에 의한 압축된 비트 평면 복원 방법은 압축된 최하위 비트 평면 데이터를 복원하는 (a)단계, 복원된 비트 평면 데이터를 자리매김 가산하여 저장하는 (b)단계, 압축된 최상위 비트 평면 데이터가 복원되어 자리매김 가산되었는가를 판단하는 (c)단계, 압축된 최상위 비트 평면 데이터가 복원되어 자리매김 가산되지 않았으면, 비트 평면을 1비트 증가시켜 압축된 비트 평면 데이터를 복원하여 (b)단계로 진행하는 (d)단계 및 압축된 최상위 비트 평면 데이터가 복원되어 자리매김 가산되었다면, 최하위 비트 평면에서 최상위 비트 평면까지 자리매김 가산된 결과를 최종 복원된 디지털 데이터로서 발생하는 (e)단계로 이루어지는 것이 바람직하다.
본 발명에 의한 비트 평면으로 분할된 데이터의 압축 방법을 설명하기 전에 휴대용 개인용 컴퓨터 카메라를 첨부된 도면을 참조하여 다음과 같이 설명한다.
도 1은 휴대용 개인용 컴퓨터 카메라 시스템을 설명하기 위한 블록도로서, 렌즈(100), 고체 촬상 소자(110), 자동 이득 조절부(120), 아날로그/디지털 변환부(130), 데이터 압축 프로세서(processor)(140), 범용 직렬 버스(USB:Universial Serial Bus) 프로세서(150), USB 구동부(160), 클럭 신호 발생부(180) 및 수직 구동부(170)로 구성된다.
도 1에 도시된 렌즈(100)는 피사체의 영상을 2차원 이미지 고체 촬상 소자에 집적시키고, 고체 촬상 소자(110)는 렌즈(100)에서 입사된 다양한 파장의 광영상 신호를 받아 가시적인 영역의 광영상 신호를 도출하고, 도출된 광영상 신호를 전기적인 신호로 변환하여 준다. 자동 이득 조절부(120)는 고체 촬상 소자로부터 출력되는 신호를 일정한 클락 신호로 샘플링하여 고체 촬상 소자에서 발생하는 고유 잡음을 제거하고 전체적인 이득값을 자동 제어하며, 이득 조절된 신호에서 영상 신호 성분만을 추출하고 증폭하여 영상 신호의 일정한 동적 영역을 확보한다. 아날로그/디지털 변환부(130)는 자동 이득 조절부(120)로부터 출력된 아날로그 영상 신호를 디지털 데이터로 변환한다. 데이터 압축 프로세서(140)는 디지털 데이터를 입력하여 직렬 버스 인터페이싱(interfacing)을 수행하기 위하여 특정한 포맷(format)으로 디지털 데이터를 압축한다. USB 기능 프로세서(150)는 외부에서 입력되는 제2 클럭 신호(CK2)에 응답하여 압축된 디지털 데이터를 입력하여 직렬 버스에서 인터페이스되도록 데이터 처리하며, USB 구동부(160)는 USB 기능 프로세서(150)에서 출력된 데이터의 직렬 전송을 위해 직렬 버스에 데이터를 실어준다. 클럭 신호 발생부(180)는 외부로부터 입력되는 제1 클럭 신호(CK1)에 응답하여 고체 촬상 소자(110), 자동 이득 조절부(120), 아날로그/디지털 변환부(130) 및 데이터 압출 프로세서(140)가 동작할 수 있도록 시스템 클럭 신호를 발생한다. 수직 구동부(170)는 고체 촬상 소자(110)의 수직 쉬프트 레지스터(미도시)를 구동하기 위해 수직 구동 신호의 레벨을 변환시켜주고, 카메라 시스템의 셔터 스피드 신호 레벨을 변환시켜 준다.
한편, 카메라 시스템의 고체 촬상 소자에서 출력되는 영상 신호는 아날로그적으로 400~600mV 정도의 레벨을 갖게된다. 그러나, 카메라 시스템은 영상 신호의 동적 영역 확보를 위해 정상적인 영상 신호보다 200~250%가 높은, 최대 800~1500mV의 레벨을 갖는 신호도 입력으로 받아들이게 된다. 예를 들어, 이러한 동적 영역이 확보된 신호를 아날로그/디지털 변환부(130)를 거쳐 8비트의 디지털 영상 데이터로 변환하면 상위의 몇비트들은 거의 "0"인 경우가 일반적이다. 즉, 디지털 영상 데이터를 최상위 비트(MSB:Most Significant Bit)와 최하위 비트(LSB:Least significant Bit)간의 비트 평면별로 분할할 경우, 상위 비트 평면은 대부분이 정보량이 없는 "0"이 위치하게 된다. 따라서, 상위의 몇비트(MSB, MSB-1, MSB-2) 평면들에는 정보량이 거의 없게 된다. 이러한 디지털 영상 데이터의 특성을 이용하여, 비트 평면을 런랭스 코딩과 같은 비가역적 코딩 방법을 이용하여 "0" 또는 "1"의 특정 비트만을 코딩하고, 또한, 정보가 없는 비트 평면은 런랭스 코딩이 아닌 평면 인식 코드만을 할당하여 각 비트 평면의 시작 포인트의 값과 위치 정보만을 기억한 후 코드 좌표 증감분만을 추가하면 데이터량을 크게 줄일 수 있게 된다.
이하, 본 발명에 비트 평면 압축 장치를 첨부한 도면들을 참조하여 다음과 같이 설명한다.
도 2는 본 발명에 의한 비트 평면 압축 장치를 설명하기 위한 회로도로서, 프레임 메모리(30), 제1, 제2 … 및 제8 비트 반전부(400, 410, … 및 470)로구성된 비트 반전부(40), 제1, 제2 … 및 제8 데이터 압축부(500, 510, … 및 570)로 구성된 데이터 압축부(50), 제1, 제2 … 및 제8 버퍼부(600, 610, … 및 670)로 구성된 버퍼부(60), 멀티 플렉서(70), 비트 반전 제어부(80) 및 메모리 제어부(90)로 구성된다.
도 2에 도시된 프레임 메모리(30)는 전술한 바와 같이 고체 촬상 소자(미도시)에 의해 가시적인 영역의 광영상 신호가 전기적 신호로 변환되고, 아날로그/디지털 변환기(미도시)를 통해 고체 촬상 소자에서 출력되는 각 화소의 전기적 신호를 n비트 디지털 데이터로 변환하여 출력하는 디지털 데이터를 입력한다. 다음 표 1에 고체 촬상 소자(미도시)의 필터 배열 및 필터의 특성에 따라 고체 촬상 소자(미도시)에서 출력될 수 있는 8 X 8의 화소 데이터의 일예를 나타내었다. 한편, 고체 촬상 소자(미도시)에서 출력되는 아날로그 신호를 정량적으로 표현할 수는 없다. 따라서, 표 1에 나타낸 아날로그 데이터는 이중 상관 보정 및 자동 이득 조절을 행하고 아날로그/디지털 변환부(미도시)를 통해 디지털 변환된 디지털 데이터를 다시 10진수로 변환하여 각 화소를 정량적으로 나타낸 것이며, 이를 고체 촬상 소자(미도시)로부터 출력되는 8 X 8의 아날로그 화소 데이터라 가정한다.
0 1 2 3 4 5 6 7
0 80 120 110 128 85 128 75 100
1 120 80 128 110 128 70 100 65
2 80 110 105 120 85 120 70 120
3 110 75 120 105 120 70 120 85
4 50 90 100 105 100 80 100 125
5 100 40 105 100 80 100 120 100
6 50 90 50 0 0 50 85 90
7 100 45 50 0 0 85 90 60
표 1에 나타낸 고체 촬상 소자(미도시)로부터 출력된 아날로그 신호의 각 화소를 8비트의 디지털 데이터로 변환하면 다음 표 2와 같이 나타낼 수 있다.
구분 십진수 8비트 디지털 데이터
0 80 0 1 0 1 0 0 0 0
1 120 0 1 1 1 1 0 0 0
3 110 0 1 1 0 1 1 1 0
··· ··· ··· ··· ··· ··· ··· ··· ··· ···
75 85 0 1 0 1 0 1 0 1
76 90 0 1 0 1 1 0 1 0
77 60 0 0 1 1 1 1 0 0
즉, 도 2에 도시된 프레임 메모리(30)는 표 1에 나타낸 각 화소가 표 2에 나타낸 것처럼 8비트 디지털 데이터로 변환된 디지털 데이터를 입력한다. 이때, 프레임 메모리(30)는 메모리 제어부(90)에서 발생하는 제1 제어 신호(CS1)상응하여 8비트 디지털 데이터를 최상위 비트에서 최하위 비트까지 비트 평면별로 분리하여 저장하고, 분리된 비트 평면별로 데이터를 출력한다. 제1 제어 신호(CS1)는 프레임 메모리(90)에 입력되는 디지털 데이터를 비트 평면별로 분할하여 저장할 수 있도록 각 화소의 위치를 카운팅하기 위한 제어 신호이다.
0 1 2 3 4 5 6 7
0 0 0 0 1 0 1 0 0
1 0 0 0 0 1 0 0 0
2 0 0 0 0 0 0 0 0
3 0 0 0 0 0 0 0 0
4 0 0 0 0 0 0 0 0
5 0 0 0 0 0 0 0 0
6 0 0 0 0 0 0 0 0
7 0 0 0 0 0 0 0 0
0 1 2 3 4 5 6 7
0 1 1 1 0 1 0 1 1
1 1 1 0 1 0 1 1 1
2 1 1 1 1 1 1 1 1
3 1 1 1 1 1 1 1 1
4 0 1 1 1 1 1 1 1
5 1 0 1 1 1 1 1 1
6 0 1 0 0 0 0 1 1
7 1 0 0 0 0 1 1 0
0 1 2 3 4 5 6 7
0 0 0 0 0 1 0 1 0
1 0 0 0 0 0 0 0 1
2 0 0 1 0 1 0 0 0
3 0 1 0 1 0 0 0 1
4 0 0 0 1 0 0 0 1
5 0 0 1 0 0 0 0 0
6 0 0 0 0 0 0 1 0
7 0 1 0 0 0 1 0 0
위에 나타낸 표 3, 표 4 및 표 5는 프레임 메모리(30)에 저장되는 8개의 비트 평면중 MSB, (MSB-1) 및 LSB 평면을 각각 나타내었다. 비트 반전부(40)는 프레임 메모리(30)에서 제1 제어 신호에 상응하여 출력되는 8개의 비트 평면으로 분할된 데이터를 반전 신호 발생부(80)에서 발생되는 n개의 비트 반전 신호들 각각에 상응하여 반전하고, 반전된 데이터를 출력한다. 반전 신호 발생부(80)는 외부로부터 입력되는 8비트의 비트 반전 신호(BIS)를 입력하여 최상위 비트는 제1 비트 반전 신호(402)로, (최상위 비트-1)은 제2 비트 반전 신호(412)로, 제8 비트 반전 신호는 제8 비트 반전 신호(472)로서 각각 발생한다. 제1 비트 반전 신호(402)는 프레임 메모리(30)에서 출력되는 최상위 비트 평면 데이터의 비트 반전 신호로서 사용된다. 제2 비트 반전 신호(412)는 프레임 메모리(30)에서 출력되는 (MSB-1) 평면 데이터의 비트 반전 신호로서 사용되고, 제8 비트 반전 신호(472)는 프레임 메모리(30)에서 출력되는 최하위 비트 평면 데이터의 비트 반전 신호로서 사용된다.
이때, 외부에서 입력되는 8비트의 비트 반전 신호(BIS)는 외부의 마이크로 프로세서와 같은 제어부(미도시)가 입력된 휘도 신호를 적분한 데이터이다. 즉, 입사 신호의 밝기에 대한 크기를 8비트의 비트 반전 신호(BIS)로서 발생한다. 이때, 압축 코딩부(50)가 데이터 "1"을 코딩한다면, 표 3 및 표 5와 같이 비트 평면 데이터에 코딩할 데이터 "1"이 적으면, 비트 평면 데이터가 그대로 출력되도록 제1 및 제8 반전 신호(BIS1 및 BIS8)가 발생되며, 표 4와 같이 비트 평면 데이터에 코딩할 데이터 "1"이 많으면, 비트 평면 데이터를 반전하여 출력하도록 제2 반전 신호(BIS2)를 발생하므로 코딩할 데이터 "1"을 최소화 할 수 있다. 데이터 압축부(50)를 구성하는 제1, 제2, … 및 제8 데이터 데이터 압축부(500, 510, … 및 570)는 제1, 제2, … 및 제8 비트 반전부(400, 410, … 및 470)에서 출력되는 비트 평면 데이터 또는 반전된 비트 평면 데이터를 각각 런렝스 코딩 (run length coding)방식과 같은 비가역적 코딩을 수행하여 데이터를 압축하고, 외부 제어부(미도시)에서 제공하는 헤더 파일(header file) 및 테일 파일(tail file)을 첨부하여 압축된 비트 평면 데이터로서 각각 출력한다.
이처럼, 비트 평면별로 분리된 비트 평면 데이터를 비트 반전 신호(BIS)를 통해 반전하므로 압축해야할 데이터를 절반이상 줄일 수 있다. 또한, 비트 평면 데이터가 모두 "0"으로 구성되는 경우, 즉 정보가 없는 비트 평면은 런랭스 코딩이 아닌 평면 인식 코드만을 할당하여 각 비트 평면의 시작 포인트의 값과 위치 정보만을 기억한 후 코드 좌표 증감분만을 추가하므로면 데이터량을 크게 줄일 수 있게 된다.
제1, 제2, … 및 제8 데이터 압축부(500, 510, … 및 570)에 의해 압축된 각각의 비트 평면 데이터는 메모리 제어부(90)에서 발생하는 제2 제어 신호(CS2)에 상응하여 제1, 제2, … 및 제8 버퍼부(600, 610, … 및 670)에 저장된다. 제1, 제2, … 및 제8 버퍼부(600, 610, … 및 670)에 최종 데이터가 입력되면 메모리 제어부(90)는 선택 신호(S)를 발생한다. 멀티 플렉서(70)는 제1, 제2, … 및 제8 버퍼부(600, 610, … 및 670)로부터 출력된 압축된 비트 평면 데이터를 선택 신호(S)에 상응하여 압축된 최하위 비트 평면부터 순차적으로 출력단자 OUT으로 출력한다. 즉, 제8 버퍼부(670)에 저장된 압축된 최하위 비트 평면 데이터부터 제1 버퍼부(600)에 저장된 압축된 최상위 비트 평면 데이터까지 순차적으로 출력단자 OUT으로 출력한다. 한편, 멀티 플렉서(70)에 의해 출력된 데이터는 직렬 버스 인터페이스(미도시)를 통해 개인용 컴퓨터로 고속 직렬 전송된다.
즉, 종래의 TIFF 압축 프로세서를 사용하는 경우처럼, 영상 이미지를 TIFF에 적절한 포맷으로 바꾸는 과정없이 입력된 데이터를 실시간 코딩을 통해 압축하므로 더욱 빠른 시간에 영상 처리가 가능하며, 압축률 또한 높일 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 비트 평면 압축 및 복원 방법들을 첨부한 도면을 참조하여 다음과 같이 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 비트 평면 압축 방법을 설명하기 위한 플로우 차트로서, 각 화소를 n비트의 디지털 데이터로 변환하여 저장하는 단계(제300 단계), 시스템 클럭 신호와 수평 기준 신호에 상응하여 제1 제어 신호, 제2 제어 신호를 발생하고, n비트의 비트 반전 신호에 상응하여 n개의 비트 반전 신호를 발생하는 단계(제310 단계), 제1 제어 신호에 따라 디지털 데이터를 비트 평면으로 분리하고, 비트 반전 신호에 따라 각 비트 평면을 반전하는 단계(제330 단계), 비트 평면 또는 반전된 비트 평면을 비가역적 코딩에 의해 압축하여 저장하는 단계(제340 ~ 350 단계), 선택 신호(S)에 따라 압축된 최하위 비트 평면부터 순차적으로 발생하는 단계(제360 단계)로 이루어 진다.
도 3을 참조하면, 아날로그 영상 신호의 각 화소가 n비트 디지털 데이터로 변환된 디지털 데이터를 입력하여 저장한다(제300 단계). 제300 단계 후에, 시스템 클럭 신호(SCK)와 수평 기준 신호(HS)에 상응하여 제1 및 제2 제어 신호(CS1 및 CS2)를 발생하고, n비트의 비트 반전 신호(BIS)를 받아들여 자리수에 상응하는 n개의 비트 반전 신호들을 발생한다(제310 단계). 이때, n비트의 비트 반전 신호(BIS)는 휘도 신호를 적분하므로 발생한 신호로서 신호의 밝기를 나타내는 신호이다. 또한, n비트 비트 반전 신호(BIS)의 최상위 비트는 MSB 평면 데이터의 비트 반전 신호로서 발생되고, 순차적으로 최하위 비트는 LSB 평면 데이터의 비트 반전 신호로서 발생된다. 제310 단계 후에, 제1 제어 신호에 따라 디지털 데이터를 n개의 비트 평면으로 분리하고, n개의 비트 반전 신호에 따라 각 비트 평면을 반전한다(제330 단계). 제330 단계 후에, 비트 평면 또는 반전된 비트 평면을 비가역적 코딩에 의해 압축하고, 외부로부터 헤더 파일과 테일 파일을 첨부하여 압축된 비트 평면 데이터를 발생한다(제340 단계). 제340 단계 후에, 제2 제어 신호(CS2)에 따라 비트 평면별로 압축된 비트 평면 데이터를 각각 저장하고, 저장이 완료되면 선택 신호(S)를 발생한다(제350 단계). 제350 단계 후에, 선택 신호(S)에 따라 최하위 비트 평면부터 최상위 비트 평면까지 순차적으로 압축된 비트 평면 데이터를 발생한다(제360 단계).
도 4는 본 발명에 따른 비트 평면 압축된 데이터를 복원하는 방법을 설명하기 위한 플로우 차트로서, 압축된 최하위 비트 평면 데이터를 복원하는 단계(제700 단계), 복원된 비트 평면 데이터를 자리매김 가산하여 저장하는 단계(제710 단계), 압축 최상위 비트 평면 데이터가 복원되어 자리매김 가산되었는가를 판단하여, 최상위 비트 평면이 압축 복원되어 자리매김 가산되지 않았으면 비트 평면을 증가시켜 압축된 비트 평면 데이터를 복원하고, 가산되었으면 최상위 비트 평면 데이터까지 자리매김 가산된 데이터를 최종 복원된 디지털 데이터로서 발생하는 단계(제720 ~ 740 단계)로 이루어 진다.
도 4를 참조하면, 압축된 최하위 비트 평면 데이터를 복원한다(제700 단계). 전술한 바와 같이, 비트 평면 압축 장치 및 방법에 의해 압축된 비트 평면 데이터는 직렬 버스 인터페이스(미도시)를 통해 개인용 컴퓨터에 전달된다. 개인용 컴퓨터에 전달된 비트 평면별로 압축된 비트 평면 데이터는 주메모리에 저장되고, 압축된 최하위 비트 평면 데이터부터 복원된다. 제700 단계 후에, 복원된 비트 평면 데이터를 자리매김 가산하여 저장한다(제710 단계). 여기서, 자리매김 가산을 설명하기 위해, 예를들어 최하위 비트 평면의 (i, j)번째 화소의 값이 "1"이고, (LSB+1) 평면의 (i, j)번째 화소이 "1" 이라한다. 이때, 단순 가산 결과는 "10"의 가산 결과가 산출된다. 그러나, 자리매김 가산을 하게되면, (LSB+1) 평면의 자리수를 생각하여 (최하위 비트+1) 평면의 (i, j)번째 화소의 값은 단순히 "1"이 아닌, "10"으로 생각한다. 따라서, 최하위 비트 평면 및 (LSB+1) 평면의 (i, j)번째 화소의 값을 가산한 결과는 "11"이 발생된다. 즉, 처음에 데이터처리를 위해 화소 데이터를 n비트의 디지털 데이터로 변환하였으면, 'n비트'라는 비트 크기 정보를 알고서 자리매김 가산을 하게되면 압축시 비트 평면으로 분할되었던 비트 평면 데이터를 원래의 디지털 데이터로 복원할 수 있게된다. 제710 단계 후에, 압축된 최상위 비트 평면 데이터를 복원하여 자리매김 가산되었는가를 판단한다(제720 단계). 제720 단계 후에,압축된 최상위 비트 평면 데이터를 복원하여 자리매김 가산되지 않았으면, 비트 평면을 1비트씩 증가시켜 압축된 비트 평면 데이터를 복원하고, 제710 단계로 진행한다(제730 단계). 제720 단계 후에, 압축된 최상위 비트 평면 데이터를 복원하여 자리매김 가산되었으면, 최하위 비트 평면 데이터부터 최상위 비트 평면데이터까지 자리매김 가산된 데이터를 최종 복원된 n비트 디지털 데이터로서 발생한다(제740 단계).
상술한 바와 같은 비트 평면 압축된 데이터 복원 방법은 별도 장치의 구현없이 소프트 웨어만으로 고체 촬상 소자로부터의 원 데이터를 손실없이 할 수 있게 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 비트 평면 압축 장치 및 비트 평면 압축/복원 방법은 각 화소에 대한 디지털 데이터를 비트 평면으로 분리하여 처리하므로 데이터의 압축률이 높아져 전송 효율을 높일 수 있고, 또한 빠른 시간에 영상 처리를 수행할 수 있으며, 별도의 장치없이 소프트 웨어적으로 복원가능하므로 저렴한 비용으로 영상처리용 카메라를 제작할 수 있도록하는 효과가 있다.

Claims (3)

  1. n비트 디지털 데이터로 변환된 아날로그 영상 신호의 각 화소를 디지털 데이터로서 저장하고, 상기 각 화소의 위치를 카운팅하는 제1 제어 신호에 상응하여 상기 n비트 디지털 데이터를 최상위 비트에서 최하위 비트까지 비트 평면으로 분리하여 비트 평면 데이터로서 독출하는 프레임 메모리;
    각각이, 상기 비트 평면 데이터를 비트 반전 신호에 응답하여 반전하는 n개의 비트 반전 수단들;
    각각이, 상기 n개의 비트 반전 수단들중 해당하는 비트 반전 수단으로부터 출력되는 상기 비트 평면 데이터 또는 반전된 비트 평면 데이터를 각각 비가역적 코딩하여 압축된 비트 평면 데이터로서 출력하는 n개의 데이터 압축 수단들;
    각각이, 제2 제어 신호에 응답하여 상기 n개의 데이터 압축 수단들중 해당하는 데이터 압축 수단으로부터 출력되는 압축된 비트 평면 데이터를 저장하는 n개의 버퍼 수단들;
    병렬로 입력되는 상기 압축된 비트 평면 데이터를 선택 신호에 응답하여 순차적으로 직렬 전송하는 멀티플렉서;
    휘도 신호를 적분하여 발생되는 n비트의 비트 반전 신호를 외부로부터 입력하고, 상기 n비트의 비트 반전 신호의 각 비트를 자리수에 상응하여 상기 n개의 비트 반전 수단들 각각에 대한 상기 비트 반전 신호로서 발생하는 반전 신호 발생 수단; 및
    시스템 클럭 신호와 수평 기준 신호에 상응하여 상기 제1 제어 신호 및 상기 제2 제어 신호를 발생하고, 상기 n개의 버퍼 수단들 각각에 상기 압축된 비트 평면 데이터가 모두 채워졌을 때, 상기 선택 신호를 발생하는 메모리 제어 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 비트 평면 압축 장치.
  2. n비트 디지털 데이터로 변환된 아날로그 영상 신호의 각 화소를 디지털 데이터로서 저장하는 단계;
    시스템 클럭 신호와 수평 기준 신호에 상응하여 제1 제어 신호 및 제2 제어 신호를 발생하고, 외부로부터 받아들인 n비트의 비트 반전 신호를 자리수에 상응하는 n개의 비트 반전 신호들로서 발생하는 단계;
    상기 제1 제어 신호에 따라 상기 디지털 데이터를 n개의 비트 평면들로 분리하고, 상기 n개의 비트 반전 신호들에 상응하여 상기 n개의 비트 평면들을 반전하는 단계;
    상기 비트 평면 또는 반전된 비트 평면을 비가역적 코딩에 의해 압축하여 n개의 압축된 비트 평면 데이터를 구하는 단계;
    상기 제2 제어 신호에 따라 n개의 압축된 비트 평면 데이터를 각각 저장하고, 저장이 완료되면 선택 신호를 발생하는 단계; 및
    상기 선택 신호에 따라, 압축된 최하위 비트 평면 데이터부터 압축된 최상위 비트 평면 데이터까지 순차적으로 발생하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 비트 평면 압축 방법.
  3. (a)압축된 최하위 비트 평면 데이터를 복원하는 단계;
    (b)복원된 비트 평면 데이터를 자리매김 가산하여 저장하는 단계;
    (c)압축된 최상위 비트 평면 데이터가 복원되어 자리매김 가산되었는가를 판단하는 단계;
    (d)압축된 최상위 비트 평면 데이터가 복원되어 자리매김 가산되지 않았으면, 비트 평면을 1비트 증가시켜 압축된 비트 평면 데이터를 복원하여 상기 (b)단계로 진행하는 단계; 및
    (e)압축된 최상위 비트 평면 데이터가 복원되어 자리매김 가산되었다면, 최하위 비트 평면 데이터에서 상기 최상위 비트 평면 데이터까지 자리매김 가산된 결과를 최종 복원된 디지털 데이터로서 발생하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 비트 평면 압축된 데이터의 복원 방법.
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KR100594300B1 (ko) * 2004-11-05 2006-06-30 삼성전자주식회사 디지털 비디오 데이터 전송 시스템 및 그 전송 방법
US7903102B2 (en) 2005-09-21 2011-03-08 Samsung Electronics Co., Ltd. Display driving integrated circuit and method
US9813718B2 (en) 2013-10-03 2017-11-07 Samsung Display Co., Ltd. Apparatus and method for compact bit-plane data compression

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