KR20020047978A - Compression store method for digital video recording system - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A compression storing method of digital image recording system is provided to improve encoding speed and decoding speed and to reduce the amount of data stored. CONSTITUTION: The coordinate of an area where a varied pixel value between frames exists and the number of pixels of the area are obtained. Images of overall frames are stored. Only an area where the pixel value after the first frame is varied is stored. The coordinate and the number of pixels are obtained in a manner that it is judged if the frame currently being read is the first frame or not(S1) and the overall images of the frame are stored or Y value of YUV data of the image of the first frame is compared with Y value of YUV data of the image of the next frame to obtain the number of varied pixels(S2). Then, the number of varied pixels in a block is calculated while the overall frames are increased in blocks.

Description

디지털 영상 녹화 시스템의 압축저장방법{COMPRESSION STORE METHOD FOR DIGITAL VIDEO RECORDING SYSTEM}COMPRESSION STORE METHOD FOR DIGITAL VIDEO RECORDING SYSTEM

본 발명은 디지털 영상 녹화 시스템의 압축저장방법에 관한 것으로, 특히 디지털 영상 녹화(Digital Video Recording, DVR) 시스템에 있어서, 정지영상의 압축방법 중의 하나인 지팩(Joint Photographic Experts Group, JPEG) 압축을 기반으로 앰팩(Moving Picture Experts Group, MPEG)의 영상 중복제거 기능을 추가한 디지털 영상 녹화 시스템의 압축저장방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a compression storage method of a digital video recording system. In particular, in a digital video recording (DVR) system, it is based on the compression of a Joint Photographic Experts Group (JPEG), which is one of the compression methods of still images. The present invention relates to a compression and storage method of a digital video recording system that adds an image deduplication function of the moving picture expert group (MPEG).

종래에 있어서 디지털 영상 녹화 등에 사용되는 방식은 지팩(이하 'JPEG'라 함), 앰팩(이하 'MPEG'라 함) 및 웨이블렛(WAVELET) 등이 있는데, 상기 JPEG는 단순히 정지 영상을 압축하는 방법으로, 만들어질 때 압축품질의 범위(실제로는 일련의 압축 알고리즘 중의 하나)를 사용자가 선택할 수 있는 그래픽 이미지로서, JPEG 이미지를 만들거나 다른 포맷의 그래픽 이미지를 JPEG으로 변환할 때, 대개 원하는 이미지의 품질을 지정하도록 되어있다. 고화질 파일은 파일 크기가 커지므로, 이미지의 품질과 파일 크기 사이에서 적절한 선택이 필요하다. JPEG 파일 형식은 ISO 10918으로 지정된 공식표준 이다. JPEG 설계에는 비록 JPEG 이행자들이 모든 과정을 사용하지는 않지만, 29개의 독특한 코딩 과정들을 포함한다.Conventionally, a method used for recording a digital image or the like includes a zip pack (hereinafter referred to as 'JPEG'), an amp pack (hereinafter referred to as 'MPEG'), and a wavelet (WAVELET). , A graphical image that allows the user to choose a range of compression quality (actually one of a set of compression algorithms) when created, usually when creating a JPEG image or converting a graphical image from another format to JPEG It is supposed to specify. High quality files have a larger file size, so an appropriate choice between image quality and file size is required. The JPEG file format is an official standard specified by ISO 10918. The JPEG design includes 29 unique coding processes, although JPEG implementers do not use all of them.

JPEG은 GIF와 함께 웹 프로토콜에서 지원되는 그래픽 이미지 파일 형식중 하나이며, 보통은 "jpg"라는 파일 확장자를 갖는다. JPEG은 interlaced GIF와 비슷한 형식인, progressive JPEG도 지원한다.JPEG is one of the graphic image file formats supported by the Web protocol with GIF, and usually has a file extension of "jpg". JPEG also supports progressive JPEG, a format similar to interlaced GIF.

상기 MPEG은 연속 프레임을 저장하는 방식으로, 표준들은 비디오나 오디오 압축에 관해 MPEG, 즉 동영상 전문가 그룹에 의해 개발되어 진화되고 있는 일련의 표준들로서, 이 표준안들은 크게 MPEG-1 ~ MPEG-4로 나뉘는데, 먼저 MPEG-1은 1.5 Mbps 정도의 전송속도에서 동작하는 프로그레시브 비디오의 코딩을 위해 설계되었다. 이것은 특별히 비디오 CD나 CD-i 매체용으로 설계되었다. MPEG-1 오디오 계층 3, 즉 MP3는 또한 초기의 MPEG 연구로부터 진화하였고, 두 번째로 MPEG-2는 4 Mbps 이상의 속도에서 동작하는 인터레이스 이미지의 코딩을 위해 설계되었다. MPEG-2는 디지털 TV 방송과 DVD에 사용된다. MPEG-2 플레이어는 MPEG-1 데이터도 처리할 수 있으며, 세 번째로 HDTV용으로 고안된 MPEG-3 표준안은 MPEG-2 표준이 HDTV의 요건을 명백히 만족시키게 되자 MPEG-2 표준에 통합되었다. MPEG-4 표준은 개발 및 발표의 최종 단계에 와있다. 이것은 보다 야심만만한 표준으로서 음성 및 비디오 합성, 프랙탈 기하, 컴퓨터 시각, 이미지의 재현을 위한 인공지능 접근방법 등을 다룬다. MPEG-7은 현재 토의가 진행중이다.The MPEG is a method of storing continuous frames. The standards are a series of standards that are developed and evolved by MPEG, a group of video experts for video or audio compression. These standards are largely divided into MPEG-1 to MPEG-4. First, MPEG-1 was designed for the coding of progressive video operating at a transmission rate of about 1.5 Mbps. It is specifically designed for video CD or CD-i media. MPEG-1 audio layer 3, or MP3, also evolved from earlier MPEG research, and secondly, MPEG-2 was designed for coding interlaced images operating at speeds above 4 Mbps. MPEG-2 is used for digital TV broadcasting and DVD. MPEG-2 players can also process MPEG-1 data. Third, the MPEG-3 standard, which was designed for HDTV, was incorporated into the MPEG-2 standard as the MPEG-2 standard clearly met the requirements of HDTV. The MPEG-4 standard is in the final stages of development and release. It is a more ambitious standard covering speech and video synthesis, fractal geometry, computer vision, and artificial intelligence approaches to the reproduction of images. MPEG-7 is currently under discussion.

상기 MPEG-1과 2는 25:1에서 50:1 정도의 비율로 디지털 비디오를 압축하는 기술을 정의한다. 압축은 다음과 같은 5가지 다른 압축기술을 사용하여 이루어진다.MPEG-1 and 2 define a technique for compressing digital video at a ratio of 25: 1 to 50: 1. Compression is accomplished using five different compression techniques:

이산 코사인 변환(Discrete Cosine Transform, DCT)라고 불리는 주파수 기반의 변환 기술의 사용, 양자화(시각 정보로부터 버리는 것이 용인될 수 있을 만큼 버릴 정보를 선택하는 기술), 휴프만 코딩(Huffman coding, 유실 없는 압축 기술로서, 인코드된 데이터에 관해 통계학에 기반을 둔 코드 테이블을 사용한다), 보정된 동작 예측 코딩(한 이미지와 그것의 바로 앞의 이미지간에 변화된 것의 차이를 계산해서 변화량만을 인코딩 한다) 및 양방향 예측(바로 앞의 이미지와 이어질 이미지의 화상으로부터 일부 이미지들이 예측된다)이 그것이며, 이중 앞의 세 가지 기술은 JPEG 파일 압축에도 역시 사용된다.Use of frequency-based transform techniques called Discrete Cosine Transform (DCT), quantization (the technique of selecting discarding information from visual information to be acceptable), Huffman coding, lossless compression Techniques use code tables based on statistics on encoded data), corrected motion prediction coding (encodes only the amount of change by calculating the difference between changes in one image and the image immediately preceding it) and bidirectional Prediction (some images are predicted from the image of the preceding image followed by the image), of which the previous three techniques are also used for JPEG file compression.

상기, 웨이블렛 압축방법은 정지영상을 기반으로 하고 있으며, 웨이블렛 변환을 할 때 마다 고주파 영역과 저주파 영역으로 나뉘어지고, 저주파 영역에 원래 영상의 대부분의 에너지가 포함되어 있어 보통 압축을 할 때 이 영역을 사용한다.The wavelet compression method is based on a still image, and each wavelet transform is divided into a high frequency region and a low frequency region, and the low frequency region includes most of the energy of the original image. use.

그러나, 상기에서와 같이 종래의 JPEG을 이용한 압축은 정지영상을 압축하는데 그 목적이 있으므로, 움직이는 물체의 전체를 인코딩과 디코딩하는 과정에 많은 시간이 소모되며, 또한 파일의 크기 크고, 일정 부분의 크기를 차지하는 헤더도 매 프레임마다 항상 저장하여야 하는 번거로움 등이 있는 문제점과; MPEG을 이용한 압축방법은 동작 보정과 동작 추정 루틴이 추가되어 연산 과정이 복잡하며, 특히 동작 추정 루틴에서 상호관계(correlation) 연산 시간이 많이 소모되는 문제점이 있었다.However, the conventional compression using JPEG as described above has a purpose to compress a still image, and thus a lot of time is consumed in encoding and decoding a whole moving object, and also a large file size and a certain portion size. The header occupies the problem that has to be stored always every frame; The compression method using MPEG has a problem that the operation process is complicated by the addition of motion correction and motion estimation routines, and particularly, the correlation calculation time is consumed in the motion estimation routine.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 창안한 것으로, 정지영상의 압축방법 중의 하나인 지팩(JPEG) 압축을 기반으로 앰팩(MPEG)의 영상 중복제거 기능을 추가한 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and provides a method of adding an image deduplication function of an amplifier (MPEG) based on JPEG compression, which is one of still image compression methods. Its purpose is to.

도 1은 본 발명 디지털 영상 녹화 시스템의 압축저장방법의 일실시예의 동작 과정을 보인 흐름도.1 is a flowchart illustrating an operation of an embodiment of a compression storage method of a digital video recording system of the present invention.

도 2는 도 1에서 writefirst 동작의 과정을 보인 흐름도.2 is a flowchart illustrating a process of a writefirst operation in FIG. 1.

도 3은 도 1에서 writenext의 동작 과정을 보인 흐름도.3 is a flowchart illustrating an operation of writenext in FIG. 1.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 디지털 영상 녹화 시스템의 압축저장방법은 프레임 간의 변화된 픽셀 값이 존재하는 영역의 좌표와 픽셀의 수를 구하는 연산수행단계와; 전체 프레임의 영상을 저장하는 과정을 수행하는 영상저장단계와; 첫 번째 프레임 이후의 픽셀값이 변화된 영역만을 저장하는 영역저장단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.The compression storage method of the digital video recording system of the present invention for achieving the above object comprises the operation performing a step of obtaining the number of pixels and the coordinates of the region where the changed pixel value between frames; An image storing step of performing a process of storing an image of the entire frame; And a region storing step of storing only the region in which the pixel value after the first frame has changed.

이하, 본 발명에 따른 일실시예의 동작 과정을 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, an operation process of an embodiment according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명 디지털 영상 녹화 시스템의 압축저장방법의 일실시예의 동작 과정을 보인 흐름도로서, 이에 도시한 바와 같이 첫 번째 프레임인가를 판단하여(S1) 이 판단결과 첫 번째 프레임이 아닌 경우에는 첫 번째 프레임과 그 다음 프레임의 영상의 부호화(YUV) 데이터의 Y(명시도, luminance) 값을 비교하여 변화한 픽셀의 개수를 구하고(S2), 판단결과 첫 번째 프레임인 경우에는 현재 읽어들인 한 프레임의 전체 영상을 무조건 저장하는 소정동작(이하 'writefirst'라 함)을 수행하는데(S3), 상기 writefirst는 도 2에 도시한 바와 같이 첫 번째 프레임의 인덱스(index)를 저장하고, 코드헤더(codeheader)를 저장하며, 지펙(JPEG) 헤더를 저장하고, 이미지(image) 데이터를 저장한 후, 이미지 데이터의 크기를 연산한다(S3-1 ~ S3-5). 이후 상기 수행이 완료되면 첫 번째 프레임의 코드헤더의 에프 크기(Fsize)에 이미지 데이터 크기를 저장하고 종료한다(S3-6).1 is a flowchart illustrating an operation of an embodiment of a method of compressing and storing a digital video recording system according to the present invention. As shown in FIG. 1, it is determined whether the first frame is the first frame (S1). By comparing the Y (explanation, luminance) value of the encoded (YUV) data of the image of the first frame with the next frame, the number of changed pixels is obtained (S2). A predetermined operation (hereinafter, referred to as 'writefirst') is performed to unconditionally store the entire image of the memory (S3). The writefirst stores an index of the first frame as shown in FIG. 2, and a codeheader ), The JPEG header, the image data, and the size of the image data (S3-1 to S3-5). After the execution is completed, the image data size is stored in the F size of the code header of the first frame and ends (S3-6).

상기 단계(S2)의 수행이 완료되면 전체 프레임을 소정 블록 단위로 증가시키면서 블록안에 변화된 픽셀의 수를 연산하여(S4), 변화된 픽셀의 수가 소정개수(예를 들어 8개) 이상이면 변화된 블록으로 인식하고, 미만이면 변화하지 않은 블록으로 인식하여 변화된부분의 전체 영역의 크기를 구하여 영역의 크기가 '0' 이하인가를 판단한다(S5).When the execution of the step S2 is completed, the number of changed pixels in the block is calculated while increasing the entire frame by a predetermined block unit (S4). If the number of changed pixels is greater than or equal to a predetermined number (for example, eight), the changed block is changed. If it is less than one, it is recognized as an unchanged block, and the size of the entire area of the changed part is obtained to determine whether the size of the area is equal to or less than '0' (S5).

상기 판단결과 '0' 이하인 경우이면 상기 writefirst을 수행하고(S3), '0' 이상인 경우에는 전체 영역의 2/3가 변했는가를 판단하며(S6), 이 판단결과 2/3가 변했으면 상기 writefirst을 수행하고(S3), 변하지 않았으면 현재 읽어들인 프레임 수가 소정 개수(예를 들어 500개) 이하인가를 판단하여(S7) 판단결과 500개 이상이면에 상기 writefirst을 수행하고(S3), 500개 이하이면 픽셀값이 변화된 영역만을 저장하는 소정동작(이하 'writenext'라 함)을 수행하는데(S8), 상기 writenext는 첫 번째 이후 프레임의 인덱스를 저장하고, 코드헤더를 저장하며, 변화된 블록들의 X좌표를 저장하고, 이미지 데이터를 저장한 후, 이미지 데이터의 크기를 연산한다(S11-1 ~ S11-5). 이후 상기 수행이 완료되면 첫 번째 이후 프레임의 코드헤더의 에프 크기(Fsize)에 이미지 데이터 크기를 저장하고 종료한다(S11-6).If the result of the determination is '0' or less, the writefirst is performed (S3). If the result is '0' or more, it is determined whether 2/3 of the entire area has changed (S6). (S3), if it is not changed, it is determined whether the number of frames currently read is less than or equal to a predetermined number (for example, 500) (S7) and if the determination result is 500 or more (S3), 500 In operation S8, a predetermined operation of storing only an area in which the pixel value is changed (hereinafter referred to as 'writenext') is performed. The writenext stores the index of the first and subsequent frames, stores the code header, and changes the X of the changed blocks. After storing the coordinates and storing the image data, the size of the image data is calculated (S11-1 to S11-5). After the execution is completed, the size of the image data is stored in the F size of the code header of the first and subsequent frames and ends (S11-6).

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명 디지털 영상 녹화 시스템의 압축저장방법은 지팩 압축을 기반으로 하면서 앰팩의 영상 중복성 제거기능을 추가함으로써, 정지영상 압축이지만 첫 프레임 이후의 영상은 변화치만을 저장하게 하여 인코딩 속도와 디코딩 속도를 향상시키며, 저장하는 데이터의 양도 감소시키고, 또한 압축저장방법이 크게 지팩 압축(JPEG.lib), 이미지 저장(Jcodec.dll) 및 영상처리(impro.dll) 부분으로 나뉘어 다른 지팩 압축(JPEG.lib)을 적용시킬 수 있는 등의 효과가 있다.As described above, the compression storage method of the digital video recording system according to the present invention is based on zip pack compression and adds an image redundancy removing function of the amppack, so that the image after the first frame stores only the change value after encoding the image. It improves the decoding speed, reduces the amount of data to be stored, and the compression storage method is divided into Zippack compression (JPEG.lib), image storage (Jcodec.dll), and image processing (impro.dll). JPEG.lib) can be applied.

Claims (5)

프레임 간의 변화된 픽셀 값이 존재하는 영역의 좌표와 픽셀의 수를 구하는 연산수행단계와; 전체 프레임의 영상을 저장하는 과정을 수행하는 영상저장단계와; 첫 번째 프레임 이후의 픽셀값이 변화된 영역만을 저장하는 영역저장단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 디지털 영상 녹화 시스템의 압축저장방법.Calculating the coordinates of the region where the changed pixel values exist between the frames and the number of pixels; An image storing step of performing a process of storing an image of the entire frame; Compression storage method of a digital video recording system, characterized in that the area storage step of storing only the area where the pixel value after the first frame has changed. 제1항에 있어서, 상기 연산수행단계는 첫 번째 프레임인가를 판단하는 제1 단계와; 상기 제1 단계의 판단결과에 따라 현재 읽어들인 한 프레임의 전체 영상을 무조건 저장하는 소정동작을 수행하거나, 첫 번째 프레임과 그 다음 프레임의 영상의 부호화(YUV) 데이터의 Y(명시도, luminance) 값을 비교하여 변화한 픽셀의 개수를 구하는 제2 단계와; 상기 제2 단계의 수행이 완료되면 전체 프레임을 소정 블록 단위로 증가시키면서 블록안에 변화된 픽셀의 수를 연산하는 제3 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 디지털 영상 녹화 시스템의 압축저장방법.The method of claim 1, wherein the calculating step comprises: a first step of determining whether the first frame; According to the determination result of the first step, a predetermined operation of unconditionally storing the entire image of one frame currently read or performing Y or Y (explanation, luminance) of the encoded (YUV) data of the image of the first frame and the next frame is performed. A second step of obtaining the number of changed pixels by comparing the values; And a third step of calculating the number of changed pixels in the block while increasing the entire frame by a predetermined block unit when the execution of the second step is completed. 제1항에 있어서, 상기 영역저장단계는 연산수행단계에서 변화된 픽셀의 수가 소정개수 이상이면 변화된 블록으로 인식하고, 미만이면 변화하지 않은 블록으로 인식하여 변화된부분의 전체 영역의 크기를 구하는 제1 단계와; 영역의 크기가 '0' 이하인가를 판단하는 제2 단계와; 상기 제2 단계의 판단결과에 따라 상기 한 프레임의 전체 영상을 무조건 저장하는 소정동작(이하 'writefirst'라 함)을 하거나,전체 영역의 2/3가 변했는가를 판단하는 제3 단계와; 상기 제3 단계의 판단결과에 따라 상기 writefirst을 하거나, 현재 읽어들인 프레임 수가 소정 개수 이하인가를 판단하는 제4 단계와; 상기 제4 단계의 판단결과에 따라 상기 writefirst을 하거나 픽셀값이 변화된 영역만을 저장하는 소정동작을 수행하는 제5 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 디지털 영상 녹화 시스템의 압축저장방법.The method of claim 1, wherein the area storing step comprises: a first step of recognizing the changed block if the number of pixels changed in the operation performing step is more than a predetermined number, and recognizing it as an unchanged block to obtain the size of the entire area of the changed part. Wow; Determining whether the size of the area is equal to or smaller than '0'; A third step of unconditionally storing the entire image of the one frame (hereinafter referred to as “writefirst”) according to the determination result of the second step or determining whether two thirds of the entire area has changed; A fourth step of determining whether the number of frames currently read or the number of frames currently read is less than or equal to a predetermined number according to the determination result of the third step; And a fifth step of performing a predetermined operation of performing only the writefirst or only the area where the pixel value is changed according to the determination result of the fourth step. 제2항에 있어서, 상기 현재 읽어들인 한 프레임의 전체 영상을 무조건 저장하는 소정동작(writefirst)은 첫 번째 프레임의 인덱스(index)를 저장하고, 코드헤더(codeheader)를 저장하는 제1 단계와; 지펙(JPEG) 헤더를 저장하고, 이미지(image) 데이터를 저장한 후, 이미지 데이터의 크기를 연산하는 제2 단계와; 상기 제2 단계의 수행이 완료되면 첫 번째 프레임의 코드헤더의 에프 크기(Fsize)에 이미지 데이터 크기를 저장하고 종료하는 제3 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 디지털 영상 녹화 시스템의 압축저장방법.The method of claim 2, wherein the writefirst operation of unconditionally storing the entire image of one frame currently read comprises: a first step of storing an index of a first frame and storing a codeheader; A second step of storing a JPEG header, storing image data, and calculating a size of the image data; And storing the image data size in the F size of the code header of the first frame and ending when the second step is completed. 제3항에 있어서, 상기 픽셀값이 변화된 영역만을 저장하는 소정동작은 첫 번째 이후 프레임의 인덱스(index)를 저장하고, 코드헤더(codeheader)를 저장하는 제1 단계와; 변화된 블록들의 X좌표를 저장하고, 이미지(image) 데이터를 저장한 후, 이미지 데이터의 크기를 연산하는 제2 단계와; 상기 제2 단계의 수행이 완료되면 첫 번째 이후 프레임의 코드헤더의 에프 크기(Fsize)에 이미지 데이터 크기를 저장하고 종료하는 제3 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 디지털 영상 녹화 시스템의 압축저장방법.The method of claim 3, wherein the predetermined operation of storing only the region in which the pixel value is changed comprises: a first step of storing an index of a frame after a first time and storing a codeheader; A second step of storing the X coordinate of the changed blocks, storing image data, and calculating a size of the image data; And storing the image data size in the F size of the code header of the first and subsequent frames when the second step is completed, and ending the third step.
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