KR20010087947A - 디지털 레코딩 시스템의 영상 압축 신호 처리 장치 및 그방법 - Google Patents

디지털 레코딩 시스템의 영상 압축 신호 처리 장치 및 그방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20010087947A
KR20010087947A KR1020000011835A KR20000011835A KR20010087947A KR 20010087947 A KR20010087947 A KR 20010087947A KR 1020000011835 A KR1020000011835 A KR 1020000011835A KR 20000011835 A KR20000011835 A KR 20000011835A KR 20010087947 A KR20010087947 A KR 20010087947A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
image
moving object
motion
frequency band
fractal coefficient
Prior art date
Application number
KR1020000011835A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100326542B1 (ko
Inventor
이재훈
Original Assignee
이중구
삼성테크윈 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 이중구, 삼성테크윈 주식회사 filed Critical 이중구
Priority to KR1020000011835A priority Critical patent/KR100326542B1/ko
Priority to US09/801,811 priority patent/US6792156B2/en
Priority to JP2001067159A priority patent/JP2001298746A/ja
Publication of KR20010087947A publication Critical patent/KR20010087947A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100326542B1 publication Critical patent/KR100326542B1/ko
Priority to US10/819,199 priority patent/US7454072B2/en

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V33/00—Structural combinations of lighting devices with other articles, not otherwise provided for
    • F21V33/0064—Health, life-saving or fire-fighting equipment
    • F21V33/0076—Safety or security signalisation, e.g. smoke or burglar alarms, earthquake detectors; Self-defence devices
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0033—Means for improving the coupling-out of light from the light guide
    • G02B6/0035—Means for improving the coupling-out of light from the light guide provided on the surface of the light guide or in the bulk of it
    • G02B6/0038—Linear indentations or grooves, e.g. arc-shaped grooves or meandering grooves, extending over the full length or width of the light guide
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B7/00—Signalling systems according to more than one of groups G08B3/00 - G08B6/00; Personal calling systems according to more than one of groups G08B3/00 - G08B6/00
    • G08B7/06—Signalling systems according to more than one of groups G08B3/00 - G08B6/00; Personal calling systems according to more than one of groups G08B3/00 - G08B6/00 using electric transmission, e.g. involving audible and visible signalling through the use of sound and light sources
    • G08B7/062—Signalling systems according to more than one of groups G08B3/00 - G08B6/00; Personal calling systems according to more than one of groups G08B3/00 - G08B6/00 using electric transmission, e.g. involving audible and visible signalling through the use of sound and light sources indicating emergency exits
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B7/00—Signalling systems according to more than one of groups G08B3/00 - G08B6/00; Personal calling systems according to more than one of groups G08B3/00 - G08B6/00
    • G08B7/06—Signalling systems according to more than one of groups G08B3/00 - G08B6/00; Personal calling systems according to more than one of groups G08B3/00 - G08B6/00 using electric transmission, e.g. involving audible and visible signalling through the use of sound and light sources
    • G08B7/066—Signalling systems according to more than one of groups G08B3/00 - G08B6/00; Personal calling systems according to more than one of groups G08B3/00 - G08B6/00 using electric transmission, e.g. involving audible and visible signalling through the use of sound and light sources guiding along a path, e.g. evacuation path lighting strip
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09F—DISPLAYING; ADVERTISING; SIGNS; LABELS OR NAME-PLATES; SEALS
    • G09F13/00—Illuminated signs; Luminous advertising
    • G09F13/18—Edge-illuminated signs
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V2200/00—Use of light guides, e.g. fibre optic devices, in lighting devices or systems
    • F21V2200/20—Use of light guides, e.g. fibre optic devices, in lighting devices or systems of light guides of a generally planar shape
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09F—DISPLAYING; ADVERTISING; SIGNS; LABELS OR NAME-PLATES; SEALS
    • G09F13/00—Illuminated signs; Luminous advertising
    • G09F13/04—Signs, boards or panels, illuminated from behind the insignia
    • G09F13/0418—Constructional details
    • G09F2013/05—Constructional details indicating exit way or orientation

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Computer Security & Cryptography (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)
  • Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)

Abstract

본 발명의 디지털 레코딩 시스템의 영상 압축 신호 처리 장치 및 그 방법을 개시한다. 입력되는 영상은 웨이브렛 변환부에서 저주파수 대역과 고주파수 대역으로 분할되며, 분할된 영상 신호는 움직임 대역 분할부에서 이동 물체의 움직임이 많이 포함된 저주파수 대역과 움직임이 적은 고주파수 대역으로 영역이 분리된다. 저주파수 대역은 프랙탈 계수 검출부를 통해 움직임 물체에 대한 움직임 정보가 수량화되고, 수량화된 값은 프랙탈 계수 변조부에서 이전 영상의 프랙탈 계수와 현재 입력된 영상의 프랙탈 계수의 차이값이 변조된다. 고주파수 대역의 영상 신호는 고주파수 대역 부호화부에서 부호화 되고, 다단 근사화부에서 변환된 결과값과 변환전의 주파수 대역의 차이가 변조된다. 프랙탈 계수 변조부와 다단 근사화부의 출력값을 압축된 비트 스트림으로 구성하는 압축 데이터부를 거쳐 데이터 전송부로 입력된다.
그러므로, 본 발명은 개별적인 압축 알고리즘의 문제점을 제거하여 영상의 정보량을 효율적으로 압축시키는 데 있다.

Description

디지털 레코딩 시스템의 영상 압축 신호 처리 장치 및 그 방법{AN IMAGE COMPRESSION SIGNAL PROCESSING DEVICE AND A METHOD THEREOF ON THE DIGITAL RECORDING SYSTEM}
본 발명은 디지털 레코딩 시스템의 영상 압축 신호 처리 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 특히 영상에서 이동물체의 움직임을 검출하여 영상을 압축하는 영상 압축 신호 처리 장치와 그 방법에 관한 것이다.
디지털 레코딩 시스템은 영상을 기록 매체에 기록하는 시스템을 말한다. 종래에는 이러한 영상 기록 시스템의 대부분이 아날로그 방식을 사용하여 영상을 기록하였으나 디지털 기술의 발달로 디지털 방식을 사용하여 영상을 기록하는 시스템이 개발되기에 이르렀다.
이러한 디지털 레코딩 시스템에서, 종래의 영상 압축 방식은 JPEG(Joint Photographic coding Experts Group), MPEG(Moving Picture Expert Group), WAVELET 변환, FRACTAL 변환등의 방식을 이용하여 영상을 압축하였다. JPEG 방식은 정지 영상의 압축 기술이며, MPEG 방식은 동영상의 압축 기술을 말한다.
그러나, JPEG 압축 방식을 이용할 경우에는 고압축율로 압축된 영상을 복원할 때 복원된 영상의 화질이 압축하기 이전의 영상 화질과 다른 영상 열화 문제가 발생하고, MPEG 압축 방식을 이용할 경우에는 과도한 부호화 시간이 요구되고 기술 사용료를 지불해야 하는 문제점이 발생한다.
또한, WAVELET 방식을 이용할 경우에는 동영상 부호화에 적용할 기술이 존재하지 않아 단순 개별 영상으로 압축해야 하는 문제가 발생하고, FRACTAL 방식을 이용할 경우에는 과도한 부호화 시간과 복원된 화질에 열화 문제가 발생한다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 고압축률로 압축된 영상의 복원시 발생하는 화질 열화를 제거하고, 영상을 부호화 할 때 발생하는 과도한 부호화 시간을 단축하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 개별적인 압축 알고리즘의 단점을 상호 보완하여 영상의 정보량을 효율적으로 압축시키는 데 있다.
도1은 본 발명의 실시예에 따른 디지털 레코딩 시스템의 영상 압축 신호 처리 장치의 구성 블록도이다.
도2는 도1의 움직임 검출부에서의 신호 처리 방법을 나타내는 도면이다.
도3는 이동 물체 생성을 나타내는 도면이다.
도4는 모션 히스토리 인덱스의 기록 내용을 나타내는 도면이다.
도5는 본 발명의 실시예에 따른 영상 압축 신호처리 방법을 나타내는 도면이다.
상기와 같은 목적을 위해 본 발명의 디지털 레코딩 시스템의 영상 압축 신호 처리 장치는, 입력된 영상을 주파수 영상 성분으로 변환하여 주파수 대역별로 분할하는 웨이브렛 변환부;
웨이브렛 변환부에 의해 분할된 주파수 대역을 영상의 이동물체에 대한 움직임 정보량이 많은 저주파수 대역과 영상의 이동물체에 대한 움직임 정보량이 적은 고주파수 대역으로 분할하는 움직임 대역 분할부;
저주파수 대역을 이용하여 영상에서의 이동물체에 대한 움직임 정보를 검출하는 프랙탈 계수 검출부, 프랙탈 계수 검출부의 검출 신호를 입력받아 이전 영상에서 검출된 프랙탈 계수와의 차이값을 변조하는 프랙탈 계수 변조부로 이루어진 움직임 검출부;
움직임 대역 분할부에서 분할된 고주파수 대역의 주파수를 부호화 시키는 고주파수 대역 부호화부;
고주파수 대역 부호화부의 출력 신호를 입력받아 웨이브렛 변환부에서 변환된 결과값과 변환 전의 주파수 대역간의 차이를 줄이는 다단 근사화부;
프랙탈 계수 변조부에서 변조된 출력값과 다단 근사화부에서 출력되는 출력값을 압축된 비트 스트림으로 형성시키는 데이터 압축부;
데이터 압축부의 압축된 출력값을 저장하고 전송하는 데이터 전송부를 포함한다.
또한, 본 발명의 영상 압축 신호 처리 방법은,
입력된 영상에 존재하는 불필요한 중복성을 제거하여 변환하는 단계; 상기 변환단계에서 얻어진 영상의 움직임 대역과 비움직임 대역을 분할하는 단계;
상기 분할된 대역 중에서 영상의 이동물체에 대한 움직임 정보가 많이 포함된 저주파수 대역의 영상과 이전 영상의 키 프레임과 비교하는 단계;
상기 비교 단계에서의 비교 결과, 이동 물체가 검출되면 검출 개수를 구하여 기준값과 비교하는 단계;
상기 기준값과 비교한 결과 상기 검출 개수가 기준값 이하이면 상기 입력된 영상에서 이동 물체의 움직임 정보를 검출하여 모션 히스토리 인덱스에 유사한 움직임 정보가 존재하는지를 검색하는 단계;
상기 모션 히스토리 인덱스 검색 단계의 검색 결과 움직임 정보가 존재하지 않아 근사화된 영상을 구성하여 실제 영상과의 유사성을 판단하는 단계;
상기 유사성 판단 단계에서, 실제 영상과 근사화된 영상이 유사하지 않으면 새로운 영상을 구성하는 단계;
상기 분할된 대역 중에서, 영상의 이동물체에 대한 움직임 정보가 적은 고주파수 대역의 영상신호를 부호화하고 근사화하는 단계;
상기 새로운 영상 구성 단계에서 생성된 새로운 영상신호와 상기 근사화 단계에서 생성된 영상신호를 압축하여 저장 및 전송하는 단계
를 포함한다.
또한, 본 발명의 영상 압축 신호 처리 방법은, 상기 이동 물체 검출 단계에서, 이동 물체가 검출되지 않으면 이전 영상의 키 프레임을 다시 이용한다는 정보를 생성하고 저장하여 상기 새로운 영상을 구성하는 단계를 더 포함한다.
또한, 본 발명의 영상 압축 신호 처리 방법은, 상기 모션 히스토리 인덱스 검색 단계에서, 상기 이동 물체의 움직임 정보가 존재하면 상기 모션 히스토리 인덱스의 번호를 취하여 부호화하고 저장하여 상기 새로운 영상을 구성하는 단계를 더 포함한다.
이하에서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 가장 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 디지털 영상 기록 장치의 구성 블록도를 나타내는 도면이다.
첨부한 도 1에서와 같이, 본 발명의 디지털 영상 기록 장치는, 입력된 영상을 주파수 영상 성분으로 변환하여 주파수 대역별로 분할하는 웨이브렛 변환부(100); 웨이브렛 변환부(100)에 의해 분할된 주파수 대역을 영상의 이동물체에 대한 움직임 정보량이 많은 저주파수 대역과 영상의 이동물체에 대한 움직임 정보량이 적은 고주파수 대역으로 분할하는 움직임 대역 분할부(200); 저주파수 대역을 이용하여 영상에서의 이동물체에 대한 움직임 정보를 검출하는 프랙탈 계수 검출부(310), 프랙탈 계수 검출부(310)의 검출 신호를 입력받아 이전 영상에서 검출된 프랙탈 계수와의 차이값을 변조하는 프랙탈 계수 변조부(320)로 이루어진 움직임 검출부(300); 움직임 대역 분할부(200)에서 분할된 고주파수 대역의 주파수를 부호화 시키는 고주파수 대역 부호화부(400); 고주파수 대역 부호화부(400)의 출력신호를 입력받아 웨이브렛 변환부(100)에서 변환된 결과값과 변환 전의 주파수 대역간의 차이를 줄이는 다단 근사화부(500); 프랙탈 계수 변조부(320)에서 변조된 출력값과 다단 근사화부(500)에서 출력되는 출력값을 압축된 비트 스트림으로 형성시키는 데이터 압축부(600); 데이터 압축부(600)의 압축된 출력값을 저장하고 전송하는 데이터 전송부(700)를 포함한다.
웨이블렛 변환부(100)는 입력된 영상에 포함되어 있는 불필요한 시간 및 공간적인 중복성을 계층적인 다해상도 구조로 표현하여 제거한다.
움직임 대역 분할부(200)는 웨이브렛 변환부(100)의 출력 영상에서 물체의 움직임이 많이 존재하는 저주파수 대역의 움직임 영역과 물체의 움직임이 적게 존재하는 고주파수 대역의 비움직임 영역을 분할한다.
프렉탈 계수 검출부(310)는 움직임 대역 분할부(200)에서 분할된 저주파수 대역에서 영상의 이동물체를 검출하고, 검출된 영상의 이동물체를 수량화 시키고 그 계수값을 출력한다.
프렉탈 계수 변조부(320)는 이전 입력 영상에서 발생한 프랙탈 계수값과 현재 입력된 영상의 프랙탈 계수값과의 차이를 DPCM(Differential Pulse Code Modulation) 방법을 이용하여 형성한다.
다단 근사화부(500)는 원 영상이 효율적으로 표현되어 지도록 통계적인 중복성을 이용하여 실제로 변환된 결과값과 변환전의 주파수 대역의 차이를 근사화한다.
데이터 압축부(600)는 저주파수 영역과 고주파수 영역의 데이터를 양자화하여 압축을 행한다.
이하에서 본 발명의 실시예에 따른 디지털 레코딩 시스템의 영상 압축 신호 처리 장치의 동작을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 도 1의 움직임 검출부에서의 신호처리 방법을 나타내는 도면이고, 도 3은 이동 물체 생성을 나타내는 도면이다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 모션 히스토리 인덱스의 기록 내용을 나타내는 도면이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 디지털 레코딩 시스템의 영상 압축 신호 처리 방법을 나타내는 도면이다.
첨부한 도2 에서와 같이, 입력 영상(N+1)은 웨이브렛 변환부(100)를 통하여 웨이브렛 변환되고, 변환된 영상신호는 움직임 대역 분할부(200)에 입력되어 영상의 이동물체에 대한 움직임 정보량이 많은 저주파수 대역과 영상의 이동물체에 대한 움직임 정보량이 적은 고주파수 대역으로 분할된다(S100 ~ S120). 실제 입력되는 영상(N+1)은 정보가 집중되는 저주파수 성분의 신호와 수직 에지 성분, 수평 에지 성분, 대각선 방향의 에지 성분들로 주파수 분리가 된다. 입력 영상(N+1)에서, 이동 물체의 움직임이 많은 영역은 웨이블렛 변환에 의해 영상의 좌측 상단에 집중되고, 우측 하단으로 갈수록 이동 물체의 움직임이 적은 영역이다. 다시 말해, 좌측 상단으로 갈수록 저주파수 대역이며, 우측 하단으로 갈수록 고주파수 대역이 된다. 웨이브렛 변환부(100)는 이와 같은 방식으로 입력 영상(N+1)에 대해 웨이브렛 변환을 반복적으로 수행한다. 즉, 입력 영상(N+1)은 웨이브렛 변환을 통하여 저주파수 영역과 고주파수 영역으로 영상 신호가 구분되고, 이렇게 해서 얻어진 저주파수 영상에 대해 다시 웨이브렛 변환을 통하여 저주파수 영역이 다시 저주파수 영역과 고주파수 영역으로 반복 분리된다. 이러한 동작이 계속해서 반복되면 실제 초기의 입력 영상(N+1)은 계속해서 저주파수 영상으로 분할이 되고, 각 웨이브렛 변환 단계에서는 고주파수 성분들이 계속해서 분할된다. 분할된 주파수 대역은 각 대역별로 부호화된다.
이와 같이, 웨이브렛 변환부(100)와 움직임 대역 분할부(200)에서 주파수 대역별로 분할된 영상에서, 움직임 대역이 영상에서의 이동물체의 움직임 정보가 가장 많은 저주파수 대역이면(S130), 저주파수 대역은 프랙탈 계수 검출부(310)로 입력되어 영상의 정보가 검출된다.
이하, 움직임 검출부의 신호 처리 과정을 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.
움직임 대역 분할부(200)에서 분할된 저주파수 대역의 영상은 프랙탈 계수 검출부(310)로 입력되고, 입력 영상(N+1)은 도시하지 않은 프레임 버퍼에 저장된 이전 영상(N)의 키 프레임과 비교된다(S140). 입력 영상(N+1)과 이전(N) 영상의 키 프레임과 비교하여 이동 물체가 검출되면(S150), 프랙탈 계수 검출부(310)는 이동 물체의 검출 개수를 설정하여 기준값과 비교한다(S160 ~ S170). 이때, 이동물체의 검출 개수가 기준값 이상이면, 키 프레임을 설정하여 도시하지 않은 프레임 버퍼에 저장을 하고, 프레임 버퍼의 키 프레임은 다음에 입력되는 영상의 움직임을 비교하는 기준이 된다(S180).
이전 영상의 키 프레임과 비교한 결과 이동 물체의 검출 개수가 기준값 이하이면, 입력 영상(N+1)에서 이동 물체에 대한 움직임 정보를 검출한다(S190). 여기서, 움직임 정보는 첨부한 도 4에서와 같이, 이동 물체의 발생, 이동 물체의 크기변환 정보, 이동 물체의 이동거리를 가리킨다. 이동 물체의 발생 영역이나 이동 물체의 크기 변환 정보 및 이동 물체의 이동거리는 이동 물체의 움직임 벡터에 의한 정보들이다.
이동 물체의 움직임 정보가 검출되면, 이동 물체의 움직임 정보가 영상이 입력되기 이전에도 존재하였는지를 알아보기 위해 모션 히스토리 인덱스에서 검색을 하게 된다(S200).
첨부한 도 4에서와 같이, 모션 히스토리 인덱스는 인덱스 번호와 물체의 이동거리, 변환 정보, 발생 영역으로 이루어진다. 인덱스 번호는 0부터 N번까지 존재하는데, 인덱스 0번은 입력된 현재 프레임에 이동 물체가 발견되지 않아서 이전에 입력된 프레임을 현재에 그대로 이용한다는 것을 알린다. 인덱스 1번부터 N-1번까지는, 이전 프레임과 현재 프레임을 비교하여 이전 프레임의 이동 물체가 현재 프레임에서 이동한 위치와 그 위치의 발생 확률과 이동 물체가 얼마만큼 움직였는지를 보여주는 움직임 벡터의 크기 변환 정보가 기록된 것을 알린다. 인덱스 N번은 현재 입력된 영상을 이용한다는 것을 알린다.
이러한 모션 히스토리 인덱스 내의 검색을 통해, 움직임 정보가 모션 히스토리 인덱스에 존재하는가를 판단하고(S210), 유사한 움직임 정보가 존재하면 모션 히스토리 인덱스의 인덱스 번호를 부호화 하고 저장한다(S260).
모션 히스토리 인덱스 내의 검색 결과, 유사한 움직임 정보가 존재하지 않으면, 근사화된 영상을 생성하여 입력된 실제 영상과 근사화된 영상을 비교한다(S220 ~S230). 즉, 일단 모션 히스토리 인덱스에서 정보를 얻어와서 일차적으로 새로운움직임 물체에 대한 근사화를 구현한다. 그런 이후에는 처음의 모션 히스토리 인덱스의 정보중에서 이동거리, 움직임 정보, 발생 영역의 3가지 인자를 계속 변화시켜서 가장 유사한 움직임 물체를 추적하도록 반복 연산을 실행하게 된다. 이러한 과정을 프랙탈 근사화(Fractal Approximation)라고 하며, 이러한 프랙탈 근사화를 통하여 이동거리, 움직임 정보, 발생 영역 등의 3가지 파라미터를 통하여 움직임 물체를 생성하여 실제 영상과 비교한다.
입력 영상(N+1)과 근사화된 영상을 비교하여 두 영상이 유사하면, 모션 히스토리 인덱스에 움직임 물체에 대한 움직임 정보를 기록하여 저장한다(S260). 즉, 근사화된 이동 물체에 관한 정보는 이전 프레임의 이동 물체에서 변환 정보와 이동 거리를 구하여 생성되고, 이렇게 구하여진 변환 정보와 이동 거리와 발생영역의 움직임 정보는 모션 히스토리 인덱스에 기록되는데, 이동 물체의 발생 여부와 발생된 이동 물체의 개수에 따라 모션 히스토리 인덱스의 길이가 가변적으로 변화한다.
예를 들어, 입력된 현재 프레임에서 이동 물체가 발생되지 않았다면 이제까지 생성된 모션 히스토리 인덱스를 이동 물체의 발생 확률에 따라서 가장 발생 확률이 높은 모션 히스토리 인덱스 정보가 위로 올라가고, 발생 확률이 낮은 모션 히스토리 인덱스 정보가 아래로 내려가도록 재 배치된다. 다시 말해서, 이전의 모션 히스토리 인덱스의 크기가 총 100이었다면, 현재 영상에서 움직임이 검출되고 이러한 움직임 정보가 증가하기 때문에, 모션 히스토리 인덱스의 크기는 101로 되며, 이와 같은 경우가 계속 발생한다면, 102, 103 등등으로 모션 히스토리 인덱스는 계속 증가하게 된다. 하지만, 모션 히스토리 인덱스의 크기를 무한개 증가 시킬 수없기 때문에 움직임이 발생하지 않는 경우는 첨부한 도 4와 같이, 모션 히스토리 인덱스의 재배치를 통하여 모션 히스토리 인덱스의 모든 정보에 대해 발생 확률을 구하고, 발생 확률이 가장 낮은 정보부터 다시 모션 히스토리 인덱스에서 지워 나가게 된다. 첨부한 도 5의 모션 히스토리 인덱스에서 이동거리는 화면의 좌표를 나타내는 값이고, 변환 정보 및 발생 영역은 움직임 벡터의 크기를 나타내는 값이다.
이렇게 재배치된 모션 히스토리 인덱스를 통하여, 이후 입력되는 프레임에서 이동 물체가 발생하여 모션 히스토리 인덱스에서 검색을 할 경우, 발생 확률이 가장 높은 모션 히스토리 인덱스부터 검색을 하기 때문에 검색 성공 가능성을 높일 수 있다. 또한, 이러한 재 배치를 통해 부호화 시간을 단축할 수 있다. 모션 히스토리 인덱스에 움직임 정보가 기록된 후에 새로운 영상을 구성하는데, 이때에는 검색한 모션 히스토리 인덱스 번호만을 부호화하여 새로운 영상을 구성한다.
입력 영상(N+1)과 근사화된 영상이 유사하지 않으면, 프랙탈 계수 검출부(310)는 모션 히스토리 인덱스 정보 중에서 현재 영상을 그대로 사용한다는 인덱스 N 번호를 부호화하여 새로운 영상을 구성한다(S240 ~ S250).
초기 단계의 입력 영상(N+1)과 이전 영상(N)의 키 프레임을 비교하여 이동 물체가 검출되지 않으면, 프랙탈 계수 검출부(310)는 도시하지 않은 프레임 버퍼에 저장되어 있던 이전 영상의 키 프레임을 다시 이용한다는 정보 1비트를 생성하고, 이 생성된 정보 1비트를 저장한 후에 새로운 영상을 구성한다(S270,S250). 이때의 새로운 영상은 이전 영상의 키 프레임을 이용한다.
이동 물체의 움직임 벡터에 의해 수량화된 계수는 프랙탈 계수 변조부(320)에 입력되어 현재 영상이 입력되기 이전 영상(N)에서 얻어진 프랙탈 계수값과의 차이값을 형성한다. 이때, 프랙탈 계수의 차이값을 형성하는 기술은 DPCM(Differential Pulse Code Modulation; 차등 펄스 코드 변조)을 이용한다.
여기서, DPCM에 대하여 간단히 설명한다.
일반적인 PCM(Pulse Code Modulation)은 입력된 신호값을 그대로 부호화하는 A/D 변환방식이다. 즉, 신호의 최대 진폭을 최대 비트로 할당하는 것이다. 이러한 방식에서는 표본화 시간에 입력 신호를 그대로 부호화하기 때문에 응답특성은 양호하지만, 신호가 음성과 같은 경우에는 최대 진폭이 평균 진폭에 비하여 그다지 높지 않기 때문에 효율이 나쁘게 된다. 그러므로, 현재 시점의 표본값과 표본화 시간만큼 경과한 후의 다음 시점의 표본값의 차(difference)에 해당되는 값을 부호화 하면, 입력신호를 그대로 부호화하는 것보다 비트 수가 작아지므로 효율이 좋게 된다.
움직임 대역 분할부(200)에서 분할된 주파수 대역 중, 움직임 정보가 적게 포함된 고주파수 대역의 영상 신호는 고주파수 대역 부호화부(400)에서 부호화 된 후에, 다단 근사화부(500)에서 변환전의 주파수 대역과의 차이가 근사화된다(S280 ~ S290, S250).
여기서, 다단 근사화에 대하여 상세하게 설명한다.
초기 입력 영상(N+1)이 웨이브렛 변환하여 저주파 영상과 고주파 영상으로 분리된 다음, 다시 저주파 영상을 웨이브렛 변환을 통해 저주파 영상과 고주파 영상으로 분리되고, 이러한 방법이 반복되어 영상이 분할된다. 이러한 반복 수행을통하여 각 주파수 대역별로 신호가 생성되고, 이렇게 대역별로 발생된 신호는 이전 대역 신호에서 웨이브렛 변환을 통한 신호이므로 유사성이 많다고 볼 수 있다. 그러므로, 이렇게 각 주파수 단에 대하여 주파수 영역을 근사화 즉, 초기 주파수 대역을 통하여 이 주파수 대역이 웨이브렛 변환을 통하여 다음 주파수 대역으로 변화해 갈 때 실제로 변환된 결과물과 변환전의 주파수 대역의 차이에 대한 관계를 구할 수 있다. 즉, 초기 주파수 = 변환식( 변환후의 주파수) + 오프셋의 방법으로 주파수 또한 일반 영상의 근사화와 동일한 방식으로 프랙탈 근사화를 실행하는 것이다.
이와 같은 과정을 통해, 프랙탈 계수 변조부(320)에서 움직임이 검출된 출력값과 다단 근사화부(500)에서 근사화된 출력값은 압축 데이터부(600)에서 압축된 비트 스트림으로 형성되고, 압축된 출력값은 데이터 전송부(700)에서 전송을 위해 임시 저장되고 전송된다(S300 ~ S310).
본 발명의 디지털 영상 기록 장치는 이상에서 설명한 바와 같이, 영상을 부호화 할 때 발생하는 과도한 부호화 시간을 단축하며, 개별적인 압축 알고리즘의 유용한 기술을 이용하여 영상의 정보량을 효율적으로 압축한다.
이상에서와 같이, 본 발명의 영상 압축 신호 처리 장치는 웨이블렛 변환에서 적용이 어려웠던 동영상의 적용을 MPEG 기술을 이용하여 극복하고, MPEG 기술 이용시 어려웠던 움직임 물체 탐색에서의 과도한 연산량과 비효율적인 탐색 방식을 프렉탈 방식의 움직임 물체 인식과 정보 발생 방식을 이용하여 디지털 영상을 압축하는 시스템을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 다음과 같은 분야에 효율적으로 이용될 수 있다.
첫째, 기존의 아날로그 저장 방식을 이용한 VTR 녹화 제품을 대체하여 편리한 영상 검색과 영상의 데이터 베이스를 구축하고, 장기간 보관하는 환경 하에서도 저장 영상의 화질이 변화가 없으며, 현금 지급기(Auto Teller Machine : ATM ), 외부 센서, 홈 오토메이션 등의 외부 입,출력을 사용한 종합적인 멀티미디어 시스템을 구축할 수 있다.
둘째, 카메라와 연동하여 다채널의 카메라 입력 영상을 저장하고 모뎀이나 ISDN(Integrated Service Digital Network), 비동기 전송 방식(Asyncronous Transfer Mode : ATM) 등을 통한 원격지로의 데이터 전송이 가능하며, 인터넷과 연계하여 HOST 및 LOCAL 지역에 본 발명의 시스템을 설치함으로써 원격지 제어 및 원격 데이터 전송이 가능한 시스템을 구축하여 화상 전화 시스템, 원격 진료, 원격 교육 시스템, 화상 회의 시스템 등에 적용할 수 있다.
셋째, 본 발명을 통하여 화상 데이터를 더욱 편리하게 저장, 검색, 관리할 수 있기 때문에 은행의 수표 관리 시스템에 적용하여 수표의 진위 여부를 판단할 수 있으며, 지문 감식 시스템에 적용할 수 있다.
넷째, 본 발명을 통하여 화상 통신 시스템을 구축하여 자동 항법 시스템, 무인 점포의 지점 감시, 회의 녹화, 공항 및 터미널 등의 교통 관제 시스템에 적용할 수 있으며, 환경 시설에 대한 감시 시스템, 군사 시설, 공장 라인과 같은 생산 시설에 대한 정보 저장 및 감시 시스템에 적용할 수 있다.
다섯째, 본 발명을 통하여 DRS 시스템이 CCTV 시스템의 핵심 기기가 될 수 있으며, 통신 시스템과 연계되고 단품 형태보다 사용자의 요구에 따라 소프트웨어와 옵션 사양의 가변성이 크기 때문에 다양한 형태의 제품군을 구성할 수 있으며, 원격 쌍방향 정보 전송을 통하여 제품에 대한 신속한 A/S 및 높은 신뢰성을 구축할 수 있다.

Claims (7)

  1. 입력된 영상을 주파수 영상 성분으로 변환하여 주파수 대역별로 분할하는 웨이브렛 변환부;
    상기 웨이브렛 변환부에 의해 분할된 주파수 대역을 영상의 이동물체에 대한 움직임 정보량이 많은 저주파수 대역과 영상의 이동물체에 대한 움직임 정보량이 적은 고주파수 대역으로 분할하는 움직임 대역 분할부;
    상기 저주파수 대역을 이용하여 영상에서의 이동물체에 대한 움직임 정보를 검출하는 프랙탈 계수 검출부, 상기 프랙탈 계수 검출부의 검출 신호를 입력받아 이전 영상에서 검출된 프랙탈 계수와의 차이값을 변조하는 프랙탈 계수 변조부로 이루어진 움직임 검출부;
    상기 움직임 대역 분할부에서 분할된 상기 고주파수 대역의 주파수를 부호화 시키는 고주파수 대역 부호화부;
    상기 고주파수 대역 부호화부의 부호화된 신호를 입력받아 상기 웨이브렛 변환부에서 변환된 결과값과 변환 전의 주파수 대역의 차이를 근사화 시키는 다단 근사화부;
    상기 프랙탈 계수 변조부에서 변조된 출력값과 상기 다단 근사화부에서 발생한 출력값을 압축된 비트 스트림으로 형성시키는 데이터 압축부;
    상기 데이터 압축부의 출력값을 저장하고 전송하는 데이터 전송부
    를 포함하는 디지털 레코딩 시스템의 영상 압축 신호 처리 장치.
  2. 제 1항에서,
    상기 프랙탈 계수 검출부는
    영상의 이동 물체의 이동거리, 이동 물체의 크기 변환 정보, 이동 물체 발생영역을 검출하여 그 검출 내용을 발생 확률이 가장 높은 순서부터 기록하고 저장하는 모션 히스토리 인덱스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 레코딩 시스템의 영상 압축 신호 처리 장치.
  3. 제 1항에서,
    상기 프랙탈 계수 변조부는
    이전 입력 영상에서 발생한 프랙탈 계수값과 현재 입력된 영상의 프랙탈 계수값과의 차이를 DPCM 방법을 이용하여 변조하는 것을 특징으로 하는 디지털 레코딩 시스템의 영상 압축 신호 처리 장치.
  4. 입력된 영상에 존재하는 불필요한 중복성을 제거하여 저주파수 대역과 고주파수 대역으로 분할하는 단계;
    상기 분할된 대역 중에서 영상의 이동물체에 대한 움직임 정보가 많이 포함된 상기 저주파수 대역의 영상과 이전 영상의 키 프레임과 비교하는 단계;
    상기 비교 단계에서의 비교 결과, 이동 물체가 검출되면 검출 개수를 구하여 기준값과 비교하는 단계;
    상기 기준값과 비교한 결과 상기 검출 개수가 기준값 이하이면 상기 입력된 영상에서 이동 물체의 움직임 정보를 검출하여 모션 히스토리 인덱스에 유사한 움직임 정보가 존재하는지를 검색하는 단계;
    상기 모션 히스토리 인덱스 검색 단계의 검색 결과, 움직임 정보가 존재하지 않아 근사화된 영상을 구성하여 실제 영상과의 유사성을 판단하는 단계;
    상기 유사성 판단 단계에서, 실제 영상과 근사화된 영상이 유사하지 않으면 새로운 영상을 구성하는 단계;
    상기 분할된 대역 중에서, 영상의 이동물체에 대한 움직임 정보가 적은 고주파수 대역의 영상신호를 부호화하고 근사화하는 단계;
    상기 새로운 영상 구성 단계에서 생성된 새로운 영상신호와 상기 근사화 단계에서 생성된 영상신호를 압축하여 저장 및 전송하는 단계
    를 포함하는 디지털 레코딩 시스템의 영상 압축 신호처리 방법.
  5. 제 4항에서,
    상기 이동 물체 검출 단계는,
    이동 물체가 검출되지 않으면 이전 영상의 키 프레임을 다시 이용한다는 정보를 생성하고 저장하여 상기 새로운 영상을 구성하는 단계를 더 포함하는 디지털 레코딩 시스템의 영상 압축 신호처리 방법.
  6. 제 4항에서,
    상기 모션 히스토리 인덱스 검색 단계는
    상기 이동 물체의 움직임 정보가 존재하면, 상기 모션 히스토리 인덱스의 번호를 취하여 부호화하고 저장하여 상기 새로운 영상을 구성하는 단계를 더 포함하는 디지털 레코딩 시스템의 영상 압축 신호처리 방법.
  7. 제 4항 또는 제 6항에 있어서,
    상기 모션 히스토리 인덱스는
    영상의 이동 물체의 크기 변환 정보, 이동 물체의 이동 거리, 이동 물체의 발생 위치 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 레코딩 시스템의 영상 압축 신호 처리 방법.
KR1020000011835A 2000-03-09 2000-03-09 디지털 레코딩 시스템의 영상 압축 신호 처리 장치 및 그방법 KR100326542B1 (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020000011835A KR100326542B1 (ko) 2000-03-09 2000-03-09 디지털 레코딩 시스템의 영상 압축 신호 처리 장치 및 그방법
US09/801,811 US6792156B2 (en) 2000-03-09 2001-03-09 Data compression device of digital recoding system and data compression method for using a data compression device for compressing input image data
JP2001067159A JP2001298746A (ja) 2000-03-09 2001-03-09 デジタル記録システムのデータ圧縮装置及びその制御方法
US10/819,199 US7454072B2 (en) 2000-03-09 2004-04-07 Image recording and compression based on sound detection and image change

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020000011835A KR100326542B1 (ko) 2000-03-09 2000-03-09 디지털 레코딩 시스템의 영상 압축 신호 처리 장치 및 그방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20010087947A true KR20010087947A (ko) 2001-09-26
KR100326542B1 KR100326542B1 (ko) 2002-03-12

Family

ID=19653671

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020000011835A KR100326542B1 (ko) 2000-03-09 2000-03-09 디지털 레코딩 시스템의 영상 압축 신호 처리 장치 및 그방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100326542B1 (ko)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100515960B1 (ko) * 2002-11-07 2005-09-21 삼성테크윈 주식회사 적응적 디지털 영상 기록기 및 그 제어 방법
KR101387106B1 (ko) * 2012-10-09 2014-04-21 쌍용정보통신 주식회사 가상화 및 중복제거 기능을 갖는 cctv 카메라 영상 관리 시스템
CN114009058A (zh) * 2019-04-26 2022-02-01 李铁佑 多反应型图像制作方法、多反应型图像元数据生成方法、用于理解人类行为的交互数据分析方法以及利用该方法的程序
CN114009058B (zh) * 2019-04-26 2024-05-31 摹恩帝株式会社 多反应型图像生成方法及其存储介质

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100938545B1 (ko) 2003-06-27 2010-01-25 주식회사 케이티 웨이브렛 변환영역에서 프랙탈 근사화를 이용한 영상 복원방법
KR20190090917A (ko) 2018-01-26 2019-08-05 주식회사 삼알글로벌 비디오 감시 장치 및 비디오 감시 방법

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100515960B1 (ko) * 2002-11-07 2005-09-21 삼성테크윈 주식회사 적응적 디지털 영상 기록기 및 그 제어 방법
US7269341B2 (en) 2002-11-07 2007-09-11 Samsung Techwin Co., Ltd. Adaptive digital video recorder and method of controlling the same
KR101387106B1 (ko) * 2012-10-09 2014-04-21 쌍용정보통신 주식회사 가상화 및 중복제거 기능을 갖는 cctv 카메라 영상 관리 시스템
CN114009058A (zh) * 2019-04-26 2022-02-01 李铁佑 多反应型图像制作方法、多反应型图像元数据生成方法、用于理解人类行为的交互数据分析方法以及利用该方法的程序
CN114009058B (zh) * 2019-04-26 2024-05-31 摹恩帝株式会社 多反应型图像生成方法及其存储介质

Also Published As

Publication number Publication date
KR100326542B1 (ko) 2002-03-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Habibi Survey of adaptive image coding techniques
Tzou Progressive image transmission: a review and comparison of techniques
EP1201088B1 (en) Method and apparatus for processing digital images and audio data
US5495244A (en) Device for encoding and decoding transmission signals through adaptive selection of transforming methods
US6603814B2 (en) Video compression scheme using wavelets
US5644645A (en) Fingerprint image transmission system utilizing reversible and non-reversible data compression coding techniques
US6792156B2 (en) Data compression device of digital recoding system and data compression method for using a data compression device for compressing input image data
IL115278A (en) Method and apparatus for compressing a digital signal using vector quantization
US5124791A (en) Frame-to-frame compression of vector quantized signals and other post-processing
US6259818B1 (en) Contour approximation apparatus for representing a contour of an object
US6343151B1 (en) Method and apparatus for transmitting and utilizing analog encoded information
US5845012A (en) Apparatus for encoding an image signal having a still object
RU2093968C1 (ru) Способ кодирования-декодирования изображений и устройство для его осуществления
JPH06209465A (ja) ブロック整合のための基準としてモーションブロック毎に最少のビット数を用いるモーション補償
EP0734168A2 (en) Apparatus for encoding a moving image signal having a still object
KR100326542B1 (ko) 디지털 레코딩 시스템의 영상 압축 신호 처리 장치 및 그방법
CN1145007A (zh) 用于检测最优运动矢量的方法和设备
CN1481168A (zh) 用于使用关键字搜索图象数据的系统和方法
KR101063094B1 (ko) 데이터 압축을 위한 방법
US7269341B2 (en) Adaptive digital video recorder and method of controlling the same
CN1078795C (zh) 用在图象编码系统中的改进的运动补偿方法
US5861923A (en) Video signal encoding method and apparatus based on adaptive quantization technique
JP3747970B2 (ja) 画像符号化装置および画像符号化方法、画像復号化装置および画像復号化方法
CN1367613A (zh) 图像压缩装置和方法
CN1115784C (zh) 对传输系统中的数据的预测

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20120126

Year of fee payment: 11

LAPS Lapse due to unpaid annual fee