KR20050009216A - 컬러 평면 간 예측을 이용한 무손실 영상 부호화/복호화방법 및 장치 - Google Patents

컬러 평면 간 예측을 이용한 무손실 영상 부호화/복호화방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 컬러 평면 간 예측을 이용한 무손실 영상 부호화/복호화 방법 및 장치가 관한 것으로, 컬러 영상을 무손실 부호화하는 장치에 있어서, 이전 영상과 현재 영상간에 움직임을 추정하여 해당하는 예측영상을 출력하는 움직임예측영상생성부; 컬러 영상의 서로 다른 각각의 성분에 대해 예측영상과 현재 영상의 블록과의 차에 해당하는 시간레지듀를 생성하는 레지듀생성부; 레지듀생성부에서 출력되는 컬러 영상 성분중 하나의 레지듀를 선형 변환한 값으로 예측자로 정하고, 다른 성분들의 레지듀와 예측자와의 차를 이용하여 예측레지듀를 생성하는 예측레지듀생성부; 및 상기 컬러 영상 중 상기 예측자를 형성하는 레지듀를 상기 레지듀 생성부로부터 수신하고 상기 예측레지듀를 상기 예측레지듀생성부로부터 수신하여 엔트로피 부호화하는 엔트로피 부호화부로 구성된다.

Description

컬러 평면 간 예측을 이용한 무손실 영상 부호화/복호화 방법 및 장치 {Lossless color image coding method and apparatus using inter-plane prediction}
본 발명은 무손실 영상 부호화/복호화 방법 및 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 컬러 평면 성분들 사이에서 중복되는 정보를 효과적으로 제거하여 부호화하고 이를 복호화하기 위한 컬러 평면 간 예측을 이용한 무손실 영상 부호화/복호화 방법 및 장치에 관한 것이다.
컬러 좌표계는 여러 가지 종류가 있지만 그 중에서 기본이 되는 좌표계로 RGB 좌표계를 꼽을 수 있다. 기존의 컬러 영상 압축에서는 한 영상 내에서 각 컬러 성분을 독립적으로 고려하여 각 평면 내부에서 예측 부호화를 수행하여 압축을 하였다. 각각의 성분을 독립적으로 부호화 하면 컬러 성분 상호 간에 남아있는 상관 관계(correlation)를 이용하지 못하므로 부호화 효율이 떨어진다. 대표적인 것으로 최근 표준화가 진행 중인 ISO/IEC MPEG 및 ITU-T VCEG의 Joint Video Team (JVT)의 H.264/MPEG-4 pt.10 AVC 표준화 기술 ("Text of ISO/IEC FDIS 14496-10: Information Technology - Coding of audio-visual objects - Part 10: Advanced Video Coding", ISO/IEC JTC 1/SC 29/WG 11, N5555, March, 2003)을 들 수 있다.이 표준 기술에서는 동영상을 압축할 때에 각 컬러 성분을 독립적으로 고려하여 공간상 예측 또는 시간상 예측을 수행한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 움직임 또는 공간 예측 부호화를 수행한 뒤 다시 각각의 컬러 영상 성분의 레지듀 간 예측부호화를 하여 압축 효율을 높이고, 또한 변환 및 양자화 과정을 수행하지 않고 무손실로 압축할 수 있는 컬러 평면 간 예측을 이용한 무손실 영상 부호화/복호화 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 무손실 영상 부호화 장치의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 무손실 영상 복호화 장치의 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 무손실 영상 부호화 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 무손실 영상 복호화 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 5는 시간상 예측을 위한 매크로블록(macroblock)의 분할 방법을 나타낸 것이다.
도 6a는 공간상 예측부를 위한 인접화소(picel)의 위치와 예측할 현재 블록의 화소(pixel)의 위치를 도시한 것이다.
도 6b는 공간상 인접한 화소로부터 투영하여 현재 블럭을 예측하기 위한 0부터 8까지의 9가지 예측 방향을 나타낸다.
도 7은 R-G-B Crew(1280*720) 영상과 시간상 예측에 의한 레지듀(residue) 영상을 나타낸다.
도 8a는 R-G 영상의 움직임/공간 예측에 의한 레지듀 사이의 상관도를 나타낸 그래프이다.
도 8b는 G-B 영상의 움직임/공간 예측에 의한 레지듀 사이의 상관도를 나타낸 그래프이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 의한, 일실시예로서의 무손실 영상 부호화 장치는, 서로 다른 컬러 간의 레지듀 예측을 사용하여 컬러 영상을 무손실로 부호화하는 장치에 있어서, 이전 영상과 현재 영상간에 소정 크기의 블록단위로 움직임을 추정하여 해당하는 예측영상을 출력하는 움직임예측영상생성부; 상기 컬러 영상의 서로 다른 각각의 성분에 대해, 상기 움직임예측영상생성부의 예측영상과 현재 영상의 해당 블록과의 차에 해당하는 시간레지듀를 생성하는 레지듀생성부; 상기 레지듀생성부에서 출력되는 상기 컬러 영상 성분의 서로 다른 각각의 성분중 하나의 레지듀를 선형 변환한 값으로 예측자로 정하고, 다른 성분들의 레지듀와 상기 예측자와의 차를 이용하여 예측레지듀를 생성하는 예측레지듀생성부; 및 상기 컬러 영상 중 상기 예측자를 형성하는 레지듀를 상기 레지듀 생성부로부터 수신하고 상기 예측레지듀를 상기 예측레지듀생성부로부터 수신하여 엔트로피 부호화하여 비트스트림을 생성하는 엔트로피 부호화부를 포함하는 것을 특징으로 가진다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 의한, 다른 일실시예로서의 무손실 영상 부호화 장치는, 서로 다른 컬러 간의 레지듀예측을 사용하여 컬러 영상을 무손실로 부호화하는 장치에 있어서, 현재 영상의 화소블록과 공간적으로 근접한 화소로부터 예측방향을 추정하여 해당하는 예측영상을 공간예측영상생성부; 상기 컬러 영상의 서로 다른 각각의 성분에 대해, 상기 공간예측영상생성부의 예측영상과 현재 영상의 해당 블록과의 차에 해당하는 공간레지듀를 생성하는 레지듀생성부; 상기 레지듀생성부에서 출력되는 상기 컬러 성분의 서로 다른 각각의 성분중 하나의 레지듀를 선형 변환한 값으로 예측자로 정하고, 다른 성분들의 레지듀와 상기 예측자와의 차를 이용하여 예측레지듀를 생성하는 예측레지듀생성부; 및 상기 컬러 영상 중 상기 예측자를 형성하는 레지듀를 상기 레지듀 생성부로부터 수신하고 상기 예측레지듀를 상기 예측레지듀생성부로부터 수신하여 엔트로피 부호화하여 비트스트림을 생성하는 엔트로피 부호화부를 포함하는 것을 특징으로 가진다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 의한, 다른 일실시예로서의 무손실 영상 부호화 장치는, 서로 다른 컬러 간의 레지듀예측을 사용하여 컬러 영상을 무손실로 부호화하는 장치에 있어서, 이전 영상과 현재 영상 간에 소정 크기의 블록단위로 움직임을 추정하여 해당하는 예측영상을 출력하는 움직임예측영상생성부; 현재 영상의 화소블록과 공간적으로 근접한 화소로부터 예측방향을 추정하여 해당하는 예측영상을 공간예측영상생성부; 인터모드이면 상기 움직임예측영상생성부의 영상과 함께 현재 영상의 해당 블록과의 차에 해당하는 시간레지듀를 생성하고, 인트라모드이면 상기 공간예측영상생성부의 영상과 현재 영상의 해당 블록과의 차에 해당하는 공간레지듀를 생성하는 레지듀생성부; 상기 레지듀생성부로부터 인터모드이면 상기 시간레지듀를 인트라모드이면 상기 공간레지듀를 입력받고, 상기 컬러 성분의 서로 다른 각각의 성분중 하나의 레지듀를 선형 변환한 값으로 예측자로 정하고, 다른 성분들의 레지듀와 상기 예측자와의 차를 이용하여 예측레지듀를 생성하는 예측레지듀생성부; 및 상기 컬러 영상 중 상기 예측자를 형성하는 레지듀를 상기 레지듀 생성부로부터 수신하고 상기 예측레지듀를 상기 예측레지듀생성부로부터 수신하여 엔트로피 부호화하여 비트스트림을 생성하는 엔트로피 부호화부를 포함하는 것을 특징으로 가진다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 의한, 일실시예로서의 무손실 영상 부호화 방법은, 서로 다른 컬러 간의 레지듀예측을 사용하여 컬러 영상을 무손실로 부호화하는 방법에 있어서, (a) 이전 영상과 현재 영상 간에 소정 크기의 블록단위로 움직임을 추정하여 해당하는 예측 영상을 출력하는 움직임을 예측하는 단계; (b) 상기 컬러 영상의 서로 다른 각각의 성분에 대해, 상기 움직임 예측 단계에서 출력되는 예측 영상과 현재 영상의 해당 블록과의 차에 해당하는 시간 레지듀를 생성하는 단계; (c) 상기 시간 레지듀를 구하는 단계에서 출력되는 상기 컬러 성분의 서로 다른 각각의 성분중 하나의 레지듀를 선형 변환한 값으로 예측자로 정하고, 다른 성분들의 시간 레지듀와 상기 예측자와의 차를 이용하여 예측레지듀를 생성하는 단계; 및 (d) 상기 컬러 영상 중 상기 예측자를 형성하는 레지듀를 상기 시간 레지듀를 구하는 단계로부터 수신하고, 다른 성분들의 상기 예측레지듀를 상기 예측레지듀생성부로부터 수신하여 엔트로피 부호화하여 비트스트림을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 가진다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 의한, 다른 일실시예로서의 무손실 영상 부호화 방법은, 서로 다른 컬러 간의 레지듀예측을 사용하여 컬러 영상을 무손실로 부호화하는 방법에 있어서, (a) 상기 현재 영상의 화소블록과 공간적으로 근접한 화소로부터 예측방향을 추정하여 해당하는 예측 영상을 출력하는 공간을 예측하는 단계; (b) 상기 컬러 영상의 서로 다른 각각의 성분에 대해, 상기 공간을 예측하는 단계에서 출력되는 예측영상과 현재 영상의 해당 블록과의 차에 해당하는 공간 레지듀를 생성하는 단계; (c) 상기 공간 레지듀를 생성하는 단계에서 출력되는 상기 컬러 성분의 서로 다른 각각의 성분중 하나의 레지듀를 선형 변환한 값으로 예측자로 정하고, 다른 성분들의 레지듀와 상기 예측자와의 차를 이용하여 예측레지듀를 생성하는 단계; 및 (d) 상기 공간 레지듀를 생성하는 단계로부터 상기 컬러 영상 중 상기 예측자를 형성하는 공간 레지듀를 수신하고, 다른 성분들의 상기 예측레지듀를 상기 예측레지듀생성부로부터 수신하여 엔트로피 부호화하여 비트스트림을 생성하는 엔트로피 부호화 단계를 포함하는 것을 특징으로 가진다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 의한, 다른 일실시예로서의 무손실 영상 부호화 방법은, 서로 다른 컬러 간의 레지듀예측을 사용하여 컬러 영상을 무손실로 부호화하는 방법에 있어서, (a) 인터모드인지 인트라모드인지 판단하는 모드 판단 단계; (b) 상기 모드 판단 단계에서 인터모드라고 판단되면, 이전 영상과 현재 영상 간에 소정 크기의 블록단위로 움직임을 추정하여 해당하는 예측 영상을 출력하는 움직임을 예측하는 단계; (c) 상기 컬러 영상의 서로 다른 각각의 성분에 대해, 상기 움직임 예측 단계에서 출력되는 예측 영상과 현재 영상의 해당 블록과의 차에 해당하는 시간 레지듀를 생성하는 단계; (d) 상기 시간 레지듀를 구하는 단계에서 출력되는 상기 컬러 성분의 서로 다른 각각의 성분중 하나의 레지듀를 선형 변환한 값으로 예측자로 정하고, 다른 성분들의 시간 레지듀와 상기 예측자와의 차를 이용하여 예측 레지듀를 생성하는 단계; (e) 상기 컬러 영상 중 상기 예측자를 형성하는 레지듀를 상기 시간 레지듀를 구하는 단계로부터 수신하고, 다른 성분들의 상기 예측레지듀를 상기 예측레지듀생성부로부터 수신하여 엔트로피 부호화하여 비트스트림을 생성하는 단계; (b') 상기 모드 판단 단계에서 인트라모드라고 판단되면, 상기 현재 영상의 화소블록과 공간적으로 근접한 화소로부터 예측방향을 추정하여 해당하는 예측 영상을 출력하는 공간을 예측하는 단계; (c') 상기 컬러 영상의 서로 다른 각각의 성분에 대해, 상기 공간을 예측하는 단계에서 출력되는 예측영상과 현재 영상의 해당 블록과의 차에 해당하는 공간 레지듀를 생성하는 단계; (d') 상기 공간 레지듀를 생성하는 단계에서 출력되는 상기 컬러 성분의 서로 다른 각각의 성분중 하나의 레지듀를 선형 변환한 값으로 예측자로 정하고, 다른 성분들의 레지듀와 상기 예측자와의 차를 이용하여 예측레지듀를 생성하는 단계; 및 (e') 상기 공간 레지듀를 생성하는 단계로부터 상기 컬러 영상 중 상기 예측자를 형성하는 공간 레지듀를 수신하고, 다른 성분들의 상기 예측레지듀를 상기 예측레지듀생성부로부터 수신하여 엔트로피 부호화하여 비트스트림을 생성하는 엔트로피 부호화 단계를 포함하는 것을 특징으로 가진다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 의한, 일실시예로서의 무손실 영상 복호화 장치는, 무손실로 부호화된 컬러 영상을 복호화하는 장치에 있어서, 시간적으로 움직임을 보상하여 예측영상을 생성하는 움직임 보상부; 상기 무손실로 부호화된 컬러 영상의 비트스트림을 복호화하여 상기 컬러 영상 성분의 비트스트림이 무손실 영상 부호화 장치에서 예측자로 정해진 컬러 영상 성분인 경우에는 예측자 성분의 복원된 레지듀를 생성하고, 상기 무손실 영상 부호화 장치에서 예측자로 정해지지 않은 컬러 영상 성분인 경우에는 복원된 예측레지듀를 생성하는 엔트로피 복호화부; 상기 엔트로피 복호화부에서 생성된 예측자 성분의 복원된 레지듀를 선형 변환하고 상기 선형 변환한 값과 상기 엔트로피 복호화부에서 생성된 복원된 예측레지듀를 더하여 복원된 레지듀를 생성하는 예측레지듀보상부; 및 상기 예측레지듀보상부에서 생성된 복원된 레지듀와 상기 엔트로피 복호화부에서 생성된 예측자 성분의 복원된 레지듀 각각에 대하여 상기 예측영상을 더하여 원영상을 생성하는 원영상생성부를 포함하는 것을 특징으로 가진다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 의한, 다른 일실시예로서의 무손실 영상 복호화 장치는, 무손실로 부호화된 컬러 영상을 복호화하는 장치에 있어서, 공간적으로 근접한 화소로부터 예측방향을 추정하여 예측영상을 생성하는 공간예측부; 상기 무손실로 부호화된 컬러 영상의 비트스트림을 복호화하여 상기 컬러 영상 성분의 비트스트림이 무손실 영상 부호화 장치에서 예측자로 정해진 컬러 영상 성분인 경우에는 예측자 성분의 복원된 레지듀를 생성하고, 상기 무손실 영상 부호화 장치에서 예측자로 정해지지 않은 컬러 영상 성분인 경우에는 복원된 예측레지듀를 생성하는 엔트로피 복호화부; 상기 엔트로피 복호화부에서 생성된 예측자 성분의 복원된 레지듀를 선형 변환하고 상기 선형 변환한 값과 상기 엔트로피 복호화부에서 생성된 복원된 예측레지듀를 더하여 복원된 레지듀를 생성하는 예측레지듀보상부; 및 상기 예측레지듀보상부에서 생성된 복원된 레지듀와 상기 엔트로피 복호화부에서 생성된 예측자 성분의 복원된 레지듀 각각에 대하여 상기 예측영상을 더하여 원영상을 생성하는 원영상생성부를 포함하는 것을 특징으로 가진다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 의한, 다른 일실시예로서의 무손실 영상 복호화 장치는, 무손실로 부호화된 컬러 영상을 복호화하는 장치에 있어서, 공간적으로 근접한 화소로부터 예측방향을 추정하여 예측영상을 생성하는 공간예측부; 시간적으로 움직임을 보상하여 예측영상을 생성하는 움직임 보상부; 상기 무손실로 부호화된 컬러 영상의 비트스트림을 복호화하여 상기 컬러 영상 성분의 비트스트림이 무손실 영상 부호화 장치에서 예측자로 정해진 컬러 영상 성분인 경우에는 예측자 성분의 복원된 레지듀를 생성하고, 상기 무손실 영상 부호화 장치에서 예측자로 정해지지 않은 컬러 영상 성분인 경우에는 복원된 예측레지듀를 생성하는 엔트로피 복호화부; 상기 엔트로피 복호화부에서 생성된 예측자 성분의 복원된 레지듀를 선형 변환하고 상기 선형 변환한 값과 상기 엔트로피 복호화부에서 생성된 복원된 예측레지듀를 더하여 복원된 레지듀를 생성하는 예측레지듀보상부; 및 상기 예측레지듀보상부에서 생성된 복원된 레지듀와 상기 엔트로피 복호화부에서 생성된 예측자 성분의 복원된 레지듀 각각에 인터모드이면 상기 움직임보상부에서 생성된 예측영상을, 인트라모드이면 상기 공간예측부에서 생성된 예측영상을 더하여 원영상을 생성하는 원영상생성부를 포함하는 것을 특징으로 가진다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 의한, 일실시예로서의 무손실 영상 복호화 방법은, 무손실로 부호화된 컬러 영상을 복호화하는 방법에 있어서, (a) 시간적으로 움직임을 보상하여 예측영상을 생성하는 단계; (b) 상기 무손실로 부호화된 컬러 영상의 비트스트림을 복호화하여 상기 컬러 영상의 각각의 성분중에서 하나의 성분의 복원된 레지듀와 상기 컬러 영상의 다른 성분이 복원된 예측레지듀를 생성하는 엔트로피 복호화 단계; (c) 상기 엔트로피 복호화 단계에서 생성된 상기 하나의 성분의 복원된 레지듀를 선형 변환하는 단계; (d) 상기 (c) 단계에서 선형 변환된 값과 상기 복원된 예측레지듀를 더하여 선형 변환되지 않은 성분의 복원된 레지듀를 생성하는 예측 레지듀 보상단계; 및 (e) 상기 예측 레지듀 보상단계에서 생성된 상기 복원된 레지듀와 상기 엔트로피 복호화 단계에서 생성된 상기 하나의 성분의 복원된 레지듀 각각에 상기 예측 영상을 더하여 원영상을 복원하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 가진다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 의한, 다른 일실시예로서의 무손실 영상 복호화 방법은, 무손실로 부호화된 컬러 영상을 복호화하는 방법에 있어서, (a) 공간적으로 근접한 화소로부터 예측방향을 추정하여 예측영상을 생성하는 단계; (b) 상기 무손실로 부호화된 컬러 영상의 비트스트림을 복호화하여 상기 컬러 영상의 각각의 성분중에서 하나의 성분의 복원된 레지듀와 상기 컬러 영상의 다른 성분이 복원된 예측레지듀를 생성하는 엔트로피 복호화 단계; (c) 상기 엔트로피 복호화 단계에서 생성된 상기 하나의 성분의 복원된 레지듀를 선형 변환하는 단계; (d) 상기 (c) 단계에서 선형 변환된 값과 상기 복원된 예측레지듀를 더하여 선형 변환되지 않은 성분의 복원된 레지듀를 생성하는 예측 레지듀 보상단계; 및 (e) 상기 예측 레지듀 보상단계에서 생성된 상기 복원된 레지듀와 상기 엔트로피 복호화 단계에서 생성된 상기 하나의 성분의 복원된 레지듀 각각에 상기 예측 영상을 더하여 원영상을 복원하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 가진다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 의한, 다른 일실시예로서의 무손실 영상 복호화 방법은, 무손실로 부호화된 컬러 영상을 복호화하는 방법에 있어서, (a) 인터모드인지 인트라모드인지 판단하는 모드 판단 단계; (b) 상기 모드 판단 단계에서 인터모드라고 판단되면, 시간적으로 움직임을 보상하여 예측영상을 생성하는 단계; (c) 상기 무손실로 부호화된 컬러 영상의 비트스트림을 복호화하여 상기 컬러 영상의 각각의 성분중에서 하나의 성분의 복원된 레지듀와 상기 컬러 영상의 다른 성분이 복원된 예측레지듀를 생성하는 엔트로피 복호화 단계; (d) 상기 엔트로피 복호화 단계에서 생성된 상기 하나의 성분의 복원된 레지듀를 선형 변환하는 단계; (e) 상기 (d) 단계에서 선형 변환된 값과 상기 복원된 예측레지듀를 더하여 선형 변환되지 않은 성분의 복원된 레지듀를 생성하는 예측 레지듀 보상단계; 및 (f) 상기 예측 레지듀 보상단계에서 생성된 상기 복원된 레지듀와 상기 엔트로피 복호화 단계에서 생성된 상기 하나의 성분의 복원된 레지듀 각각에 상기 예측 영상을 더하여 원영상을 복원하는 단계; (b') 상기 모드 판단 단계에서 인트라모드라고 판단되면, 공간적으로 근접한 화소로부터 예측방향을 추정하여 예측영상을 생성하는 단계; (c') 상기 무손실로 부호화된 컬러 영상의 비트스트림을 복호화하여상기 컬러 영상의 각각의 성분중에서 하나의 성분의 복원된 레지듀와 상기 컬러 영상의 다른 성분이 복원된 예측레지듀를 생성하는 엔트로피 복호화 단계; (d') 상기 엔트로피 복호화 단계에서 생성된 상기 하나의 성분의 복원된 레지듀를 선형 변환하는 단계; (e') 상기 (d') 단계에서 선형 변환된 값과 상기 복원된 예측레지듀를 더하여 선형 변환되지 않은 성분의 복원된 레지듀를 생성하는 예측 레지듀 보상단계; 및 (f') 상기 예측 레지듀 보상단계에서 생성된 상기 복원된 레지듀와 상기 엔트로피 복호화 단계에서 생성된 상기 하나의 성분의 복원된 레지듀 각각에 상기 예측 영상을 더하여 원영상을 복원하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 가진다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 무손실 영상 부호화 장치의 블록도이다. 도 1에서는 G, R, B 성분으로 이루어지는 컬러 영상을 부호화한다.
도 1을 살펴보면, 본 발명의 일실시예에 따른 무손실 영상 부호화 장치는 현재영상저장부(fn,100), 이전영상저장부(fn-1 ,110), 움직임예측영상생성부(120), 공간예측영상생성부(130), 레지듀생성부(140), 예측레지듀생성부(150) 및 엔트로피부호화부(160)를 포함하여 이루어진다. 나아가, 무손실 영상 부호화 장치는 인터모드로 수행할 것인지 인트라모드로 수행할 것인지를 결정하는 미도시된 모드결정부를 더 포함할 수 있다.
현재영상저장부(100)는 G, B, R 성분의 현재의 컬러 영상을 받아들여 저장한다. 이전영상저장부(110)는 G, B, R 성분의 현재의 컬러 영상 이전 컬러 영상을받아들여 저장한다.
움직임예측영상생성부(120)는 이전 영상과 현재 영상 간에 블록단위로 움직임을 추정하여 해당 블록을 출력하며, 움직임추정부(122)와 움직임예측부(124)로 이루어진다. 여기에서의 해당 블록은 도 5에 도시된 바와 같이 기본적으로 가로X세로(16X16) 크기의 매트로 블록을 16X16, 16X8, 8X16, 8X8 의 다양한 크기로 나우너 각각 움직임 벡터를 구하여 시간상으로 영상 값을 예측한다. 특히 8X8 크기의 블록은 다시 8X8, 8X4, 4X8, 4X4 의 크기로 나누어 세밀한 움직임도 정확히 감지하게 한다.
움직임추정부(122)는 이전 영상과 현재 영상 간에 블록단위로 움직임을 추정한다. 움직임예측부(124)는 움직임추정부(122)로부터 생성된 움직임벡터에 해당하는 블록을 출력한다.
공간예측영상생성부(130)는 현재 영상의 화소블록과 공간적으로 근접한 화소로부터 예측방향을 추정하여 해당 블록을 출력하며, 공간추정부(132)와 공간예측부(134)로 이루어진다.
공간추정부(132)는 현재 영상의 화소블록과 공간적으로 근접한 화소로부터 예측방향을 추정한다. 공간예측부(134)는 공간추정부(132)로부터 추정된 방향에 해당하는 블록을 출력한다. 공간추정과 공간예측과 관련되어서는 도 6에 도시되어 있으며, 이에 대한 자세한 설명은 후술하기로 한다.
레지듀생성부(140)는 인터(inter)방식이면 움직임예측영상생성부(120)의 영상과 현재 영상의 해당 블록과의 차에 해당하는 시간적레지듀를 생성하고, 인트라(intra)방식이면 공간예측영상생성부(130)의 영상과 현재 영상의 해당 블록의 차에 해당하는 공간적레지듀를 생성한다.
예측레지듀생성부(150)는 G 성분의 레지듀(△Gn)를 변환하여 변환된 레지듀 값과 레지듀생성부(140)에서 생성된 R 및 B 성분의 레지듀(△Rn, △Bn)와의 차를 통하여 R 및 B 성분의 예측레지듀(△ 2 Rn, △2Bn)를 생성한다.
예측레지듀생성부(150)에서 G 성분의 레지듀(△Gn)를 선형 변환시킨다. 선형변환된 값에는 G 성분의 레지듀(△Gn) 값 그 자체도 포함된다. G 성분의 레지듀(△Gn)를 선형 변환은 원영상을 구성하는 각 성분(본 발명의 일실시예에서는 G, B, R 영상성분)의 상관관계(correlation)을 이용하여 변환된다. 이를 위해 구체적으로는 G 성분의 레지듀(△Gn)에 일정 크기의 값(a, c)으로 곱하고 옵셋(offset)(b, d)만큼 더하는 선형함수에 의한 선형변환을 행한다. 상기 a, b, c, d 값은 본 발명의 일실시예에서는 후술할 수학식 4 내지 9 에 의해 결정된다.
레지듀생성부(140)와 예측레지듀생성부(150)를 통하여 들어오는 신호는 엔트로피 부호화부(160)에서 무손실 부호화되어 비트스트림으로 출력된다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 일실시예를 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
무손실 영상 부호화 장치의 현재영상저장부(100)는 G, R, B 영상을 사용한것이다. 상기 영상은 부호화 장치에서 블럭 단위로 처리된다. 부호화 장치는 부호화 효율을 높이기 위해 인터(inter)모드와 인트라(intra)모드를 사용하여 예측한다. 인터방법은 이전영상저장부(110)에서 움직임을 추정하여 예측하는 움직임추정부(motion estimation, ME, 122) 및 움직임예측부(motion prediction, MP, 124)로 이루어진 움직임예측영상생성부(120)를 사용한다. 인트라방법은 공간적으로 인접해 있는 블럭에서 예측하는 공간추정부(Spatial Estimation, SE, 132) 및 공간예측부 (Spatial Prediction, SP, 134)로 이루어진 공간예측영상생성부(130)를 사용한다.
먼저, 움직임예측영상생성부(120) 또는 공간예측영상생성부(130)을 통하여 예측된 영상과 입력 영상 사이의 레지듀(residue)를 레지듀생성부(140)에서 생성한다. 레지듀생성부(140)에서 생성된 레지듀(residue)를 G, R 및 B의 3개 성분에 대해 각각 구한다. 이들 G, R 및 B 성분간의 상관관계(correlation)를 이용하기 위하여 예측레지듀생성부(Residue Prediction, RP, 150)를 사용한다.
세 성분 중 G 성분의 레지듀(residue)(△Gn)는 엔트로피부호화부(160)에서 엔트로피 부호화되어 비트스트림으로 출력된다. 나머지 두 성분 R 및 B의 레지듀(△Rn, △Bn)의 경우에는 바로 부호화하지 않고 상기에서 G 성분의 레지듀(residue)(△Gn)를 사용하여 부호화한다. 보다 자세하게는 예측레지듀생성부(150)를 통해 R 성분과 B 성분의 예측레지듀(△ 2 Rn, △2Bn)를 생성한다. R 성분과 B 성분의 예측레지듀(△ 2 Rn, △2Bn)는 레지듀생성부(140)에서 생성된 R 성분 및 B 성분의 레지듀(△Rn, △Bn)에다가, G 성분의 레지듀(△Gn)을 선형 변환하여 생성된 값을 빼면 생성된다. 상기 G 성분의 레지듀(△Gn)을 선형 변환된 값에는 G 성분의 레지듀(△Gn) 그 자체도 포함된다. 이와 같이 생성된 R 성분과 B 성분의 예측레지듀(△ 2 Rn, △2Bn)를 엔트로피 부호화부(160)에서 엔트로피 부호화하여 비트스트림을 출력한다.
상술한 본 발명에 의한 컬러 평면 간 예측을 이용한 무손실 영상 부호화 방법 및 장치는 G, R, B 성분의 순서로 입력되고 G에 대해 먼저 레지듀를 구하고, B 및 R 에 대해서는 예측 레지듀를 구해 부호화하였지만, 이는 G 성분이 부호화할 영상 정보를 가장 많이 가지고 있을 때 효과적이다. 따라서 본 발명은 R 성분이 부호화할 영상 정보를 가장 많이 가지고 있을 때, 즉 R 성분이 주된(dominant) 성분일 경우에는 R 성분에 대해 레지듀를 구하고, G 와 B 성분에 대해 상기 R 성분의 레지듀를 이용하여 예측레지듀를 구할 수 있다. 마찬가지로 B 성분이 주된 성분일 경우에는 B성분에 대해 레지듀를 구하고 이를 이용하여 G 와 R 성분에 대해 예측레지듀를 구해 본 발명의 기술적 사상을 동일하게 적용될 수 있다.
그리고 상술한 실시예는 G,R,B 성분으로 된 컬러영상에 대한 것이지만, Y,Cr,Cb 또는 X,Y,Z 형식의 영상에도 동일하게 적용될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 무손실 영상 복호화 장치의 블록도이다.무손실 영상 복호화 장치는 도 1의 무손실 영상 부호화 장치의 부호화 과정과 반대의 과정을 거쳐 비트스트림(Bitstream)으로부터 영상을 복원하는 역할을 한다.
도 2의 일실시예에서는 부호화된 G, R, B 성분으로 이루어지는 컬러 영상을 복호화한다. 상기 본 발명의 일실시예에 해당하는 무손실 영상화 복호화 장치는 엔트로피복호화부(200), 예측레지듀보상부(210), 원영상생성부(220), 이전영상저장부(fn-1 ,230), 움직임보상부(240), 공간예측부(250), 복원된 현재영상저장부(fn, 260)를 포함하여 이루어진다. 나아가, 무손실 영상 복호화 장치는 인터모드로 수행할 것인지 인트라모드로 수행할 것인지를 결정하는 모드결정부를 더 포함할 수 있다.
엔트로피복호화부(200)는 도 1에서 살펴본 무손실 부호화된 비트스트림을 엔트로피 복호화한다. 엔트로피복호화부(200)는 상기 무손실로 부호화된 컬러 영상의 비트스트림을 복호화하여 상기 컬러 영상 성분의 비트스트림이 무손실 영상 부호화 장치에서 예측자로 정해진 컬러 영상 성분인 경우에는 예측자 성분의 복원된 레지듀(도 1에 대한 설명에서는 복원된 G 성분 레지듀(△Gn))를 생성한다. 한편, 상기 무손실로 부호화된 컬러 영상의 비트스트림을 복호화하는 경우에 상기 컬러 영상 성분의 비트스트림이 상기 무손실 영상 부호화 장치에서 예측자로 정해지지 않은 컬러 영상 성분인 경우에는 복원된 예측레지듀(도 1에 대한 설명에서는 복원된 R 성분 및 B 성분의 예측레지듀(△ 2 Rn, △2Bn))를 생성한다.
예측레지듀보상부(210)는 엔트로피복호화부(200)에서 복원된 G 성분 레지듀(△Gn)를 변환하여 변환된 레지듀 값과 엔트로피복호화부(200)에서 복원된 R 성분 및 B 성분의 예측레지듀(△ 2 Rn, △2Bn)을 더하여 복원된 R 성분 및 B 성분의 레지듀(△Rn, △Bn)를 생성한다.
움직임보상부(240)는 이전영상저장부(230)로부터 이전 영상을 시간적으로 움직임 보상한 예측영상을 생성하고, 공간예측부(250)는 공간적으로 근접한 화소로부터 예측방향을 추정하여 얻은 예측영상을 생성한다.
원영상생성부(220)는 예측레지듀보상부(210)에서 복원된 R 성분 및 B 성분의 레지듀(△Rn, △Bn)와 엔트로피복호화부(200)에서 생성된 복원된 G 성분의 레지듀(△Gn)를 인터모드이면 움직임보상부(240)에서 생성된 예측영상을 더하고, 인트라모드이면 공간예측부(250)에서 생성된 예측영상을 더하여 블록효과가 존재하는 원영상을 생성한다. 복원된 현재영상저장(260)는 원영상생성부(220)로부터 블록효과가 존재하는 원영상을 수신하여 복원된 현재영상을 저장한다.
무손실 영상 복호화 장치의 동작을 좀 더 구체적으로 설명하기로 한다.
무손실 부호화된 비트스트림은 엔트로피 복호화부(200)를 거쳐 먼저 복원된 G 성분의 레지듀(residue)(△Gn)를 얻는다.
인터모드의 경우에는 이전영상저장부( fn-1, 230)에 저장된 이전 영상을 움직임보상부(motion compensation, 240)에 의해 예측한 값에 복원된 G 성분의 레지듀를 더하여 복원된 G 성분의 값을 얻는다.
그리고, 인트라모드의 경우에는 공간적으로 인접한 블럭 값을 공간예측부(spatial prediction, 250)에 의해 예측한 값에 복원된 G 성분의 레지듀(residue) 값을 더하여 복원된 G 성분의 값을 얻는다. 이와 같이 복원된 G 성분의 값은 복원 현재영상저장부(260)에 저장된다.
R 성분 및 B 성분은 이를 복원하기 위하여, 무손실 부호화된 비트스트림을 엔트로피 복호화부(200)에서 엔트로피 복호화되어, 복원된 R 성분 및 B 성분의 예측레지듀(predicted residue)(△ 2 Rn, △2Bn)를 생성한다. 상기 복원된 예측 레지듀 △ 2 Rn, △2Bn은 예측레지듀보상부(210)에서 복원된 G 성분의 레지듀(△Gn)가 변환된 값과 더해져 복원된 R 성분 및 B 성분의 레지듀(△Rn, △Bn)를 얻는다.
복원된 R 및 B 성분 레지듀(△Rn, △Bn)는 원영상생성부(220)를 통해 움직임보상부(240)와 공간예측부(245)에서 사용된 인터모드 또는 인트라모드 예측방식에 의해 예측된 블록값에 더해지게 된다. 이와 같이 복원된 R 성분 및 B 성분의 값은 복원 현재영상저장부(260)에 저장된다.
상술한 본 발명에 의한 컬러 평면 간 예측을 이용한 무손실 영상 복호화 방법 및 장치는 G, R, B 성분의 순서로 입력되고 G 성분에 대한 레지듀를 먼저 복호화하고, B 성분 및 R 성분에 대해 예측레지듀를 복호화한 후 상기 G 성분에 대한 레지듀를 이용하여 R 성분 및 B 성분의 레지듀를 구하여 원영상을 복원하였지만,이는 G 성분이 영상 정보를 가장 많이 가지고 있을 때 효과적이다. 따라서 본 발명은 R 성분이 부호화할 영상 정보를 가장 많이 가지고 있을 때, 즉 R 성분이 주된(dominant) 성분일 경우에는 R 성분에 대해 레지듀를 구하고, G 성분과 B 성분에 대해 R 성분의 레지듀를 이용하여 예측레지듀를 구할 수 있다. 마찬가지로 B 성분이 주된 성분일 경우에는 B 성분에 대해 레지듀를 구하고 이를 이용하여 G 성분과 R 성분에 대해 예측레지듀를 구해 본 발명의 기술적 사상을 동일하게 적용될 수 있다.
그리고 상술한 실시예는 G, R, B 성분으로 된 컬러영상에 대한 것이지만, Y, Cr, Cb 또는 X, Y, Z 형식의 영상에도 동일하게 적용될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 무손실 영상 부호화 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 3을 살펴보면, 먼저 G 성분은 기존의 부호화기와 마찬가지로 각 컬러 평면 내에서 공간적으로 인접한 영상 또는 시간적으로 인접한 영상 값을 이용하여 예측한 값을 빼서 G 성분의 레지듀를 얻는다(S300).
이와 같은 G 성분의 레지듀 값은 다음 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.
여기서 Gp는 인트라모드인 경우 현재영상저장부(fn,100)을 이용하고, 인터모드인 경우 이전영상저장부(fn -1,110)을 이용한다. 이 G 성분의 레지듀 값(△G)가엔트로피 부호화 된다. 이와 같이 S300단계 이전에 수행할 모드가 인터모드인지 인트라모드인지 여부를 판단하는 것이 더 포함될 수 있다.
R 성분 및 B 성분은 먼저 G 성분과 마찬가지로 각 컬러 평면 내에서 움직임/공간 예측(120)(130)을 한다(S300). 여기서 나온 레지듀는 다음 수학식 2 및 수학식 3과 같다.
여기서 Rp및 Bp는 R 성분 및 B성분을 인트라모드인 경우 공간적으로 인접한 현재영상저장부(100), 또는 인터모드인 경우 시간적으로 인접한 이전영상저장부(110)에서 예측한 것으로 모두 같은 컬러 평면 내에서 결정된다. 여기서 출력되는 R 성분 및 B 성분의 레지듀(△Rn, △Bn)를 G 성분의 레지듀 △Gn을 선형 변환한 값을 이용하여, 즉 서로 다른 컬러 평면 간의 레지듀끼리 다시 한번 예측한 값인 R 성분 및 B 성분의 예측레지듀(△2Rn, △2Bn)를 다음 수학식 4 및 5와 같이 얻는다(S320).
이것은 △G, △R, △B 사이에 상관도가 크므로 △G와 △R 및 △G와 △B의 관계를 선형의 함수로 표현하여 △R과 △B를 △G의 함수로 근사화한 것이다. 여기서 a 및 b는 R 성분의 레지듀를 G 성분의 레지듀로 예측할 때 근사화한 선형 함수의 기울기와 편차가 되고 c와 d는 B 성분의 레지듀를 G 성분의 레지듀로 예측할 때 근사화한 선형 함수의 기울기와 편차가 되는데, 이 값들은 △G와 △R, △B의 값으로 1차 회기식을 사용하여 다음 수학식 6 내지 9와 같이 구할 수 있다.
여기서, cov(ㆍ)는 공분산(covariance)를 나타내고 E(ㆍ)는 값의 평균, 그리고 σ는 분산(variance)를 나타낸다.
이러한 예측 과정을 통해 △G, △R, △B 사이의 중복되는 정보를 효과적으로 제거할 수 있다. 이때 예측 방법은 영상 또는 장치에 따라 다르게 적용될 수 있다. 일반적으로 R, G, B 영상에서는 G 성분이 가장 많은 정보를 갖기 때문에 위에서는 △G를 1차식으로 변환하여 예측자(predictor)를 생성하여 △R 및 △B를 예측 부호화하였으나, 영상의 특성에 따라 R 성분 또는 B 성분의 레지듀를 예측자로 사용할 수도 있다. 예를 들어 각 성분 중에서 밝기 값에 가장 크게 영향을 주는 성분을 예측자로 사용한다던가, 각 성분 중에서 평균 값이 가장 높은 성분을 예측자로 사용한다던가, 사람의 시각적인 특성을 고려하여 가장 영향을 많이 주는 성분을 예측자로 사용하는 등의 방법을 생각할 수 있다. RGB 영상을 예를 들어 설명하면, 밝기 값을 계산할 때에 SMPTE 274M 표준에서는 와 같이 계산하므로, 각 R, G, B 성분이 밝기 값에 미치는 영향을 계산할 수 있다. 그리고, 일반적으로는 G 성분이 가장 많이 밝기 값에 영향을 주므로 G 성분을 예측자로 설정할 수 있다.
그리고, RGB 이외의 영상에도 마찬가지로 어느 한 성분의 레지듀를 예측자로 정하고 다른 성분의 레지듀를 예측하여 부호화할 수 있다. 예를 들어 YCbCr 영상에서 Y 성분의 레지듀를 예측자로 사용하여 Cb 및 Cr 성분을 예측 부호화한다던가, 또는 Cb와 Cr 영상의 통계적 특성이 비슷하므로 두 성분 중 하나를 예측자로 사용하여 다른 나머지 성분을 예측 부호화 하는 방법을 생각할 수 있다.
마찬가지로 XYZ 영상의 경우에도 RGB 또는 YCbCr 영상과 같은 방법을 사용하여 레지듀 예측 부호화를 할 수 있다. 즉, X 성분은 R 성분, Y 성분은 G 성분, Z 성분은 B 성분으로 생각하여 RGB 영상과 같은 방법을 사용할 수 있고, X 성분은 Cr 성분, Y 성분은 Y 성분 Z 성분은 Cb 성분으로 생각하여 YCbCr 영상과 같은 방법을 사용할 수 있다.
이와 같이 본 발명에 의한 방법에서 컬러 영상에서 각 컬러 평면 내에서 움직임/공간상 예측 수행 후 생성된 레지듀 중에서 어느 한 성분의 레지듀를 예측자로 정한 후에 다른 성분들의 레지듀를 예측하여 부호화하는데, 이때 예측 모델은 위와 같이 1차 회기식을 사용하여 결정할 수 있다. 이 1차 회기 모델은 영상에 따라 다른 결과를 가져올 수 있으므로 영상마다 a, b, c, d를 다른 값을 설정하여 사용할 수 있다. 또는, 여러 가지 영상에 적합한 값으로 a, b, c, d를 결정하여 사용할 수 있다. 그리고, 계산을 간단하게 하기 위하여 1차식 모델에서 정수만을 사용하도록 할 수 있다. 이러한 방법은 특히 실수 연산을 지원하지 않는 프로세서에서 유용하게 사용될 수 있다. 그리고, 곱셈 또는 나눗셈 연산이 사용되지 않도록 a 및 c를 2의 지수승 값으로 설정하여 곱셈 또는 나눗셈 연산 대신에 간단하게 쉬프트 연산을 사용하여 구현하는 것이 가능하다. 그리고, a=c=1, b=d=0으로 설정하여 다음 수학식 10 및 11
와 같이 예측 모델을 만들 수 있다. 특히 실제 영상에서 △G, △R, △B 성분 서로 간에는 강한 1차 양의 상관 관계가 있을 뿐 아니라 a 및 c의 값은 1에 가깝기 때문에 수학식 10 및 11의 식으로 예측 모델을 사용할 경우 1차 회기 모델의 사용한 경우와 비슷한 성능을 나타내면서 계산이 간단하다는 장점이 있다.
이러한 과정을 거쳐 얻은 △2R 및 △2B는 엔트로피 부호화부(160)에서 비트스트림으로 생성된다(S340).
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 무손실 영상 복호화 방법을 나타낸 흐름도이다. 도 4에서의 무손실 영상 복호화 방법은 무손실 영상 부호화 방법의 역순으로 진행된다.
도 4를 살펴보면, 무손실 부호화된 비트스트림을 엔트로피 복호화하게 된다(S400). 이와 같이 엔트로피 복호화를 통하여, G 성분의 레지듀(△G) 및 R 성분 및 B 성분의 예측레지듀(△2R 및 △2B)를 얻는다.
다음으로, R 성분 및 B 성분의 예측레지듀(△2R 및 △2B)는 레지듀예측보상을 통해 R 성분 및 B 성분의 레지듀(△R 및 △B)를 생성한다(S420).
다음으로, G 성분의 레지듀(△G), R 성분의 레지듀(△R) 및 B 성분의 레지듀(△B)를 움직임/공간 예측 보상을 수행하여 G 영상, R 영상 및 B 영상으로 복원한다(S440).
도 4와 관련하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 유추할 수 있는 범위내에서 도 3에서 설명한 것을 참조하기로 한다.
도 5는 시간상 예측을 위한 매크로블록(macroblock)의 분할 방법을 나타낸 것이다. 즉, 도 5는 도 1에서 영상의 시간상 예측을 하기 위해 영상을 일정 크기의 블록으로 분할하는 방법의 일 예를 보여 주는 도면이다. 이 방법은 ISO/IEC 14496-10 2002 및 ITU-T Rec H.264 표준 기술에서 사용하는 방법이다. 다른 표준과는 달리 다양한 크기의 블록 분할을 허용하고 있다. 기본적으로 가로/세로 16 화소 크기의 매크로 블록을 16×16, 16×8, 8×16, 8×8의 다양한 크기로 나누어 각각 움직임 벡터를 구하여 시간상으로 영상 값을 예측한다. 특히 8×8 크기의 블록은 다시 8×8, 8×4, 4×8, 4×4 크기로 나누어 세밀한 움직임도 정확히 감지하게 해준다.
도 6a는 공간상 예측부를 위한 인접화소(picel)의 위치와 예측할 현재 블록의 화소(pixel)의 위치를 도시한 것이다. 즉, 도 6a는 도 1의 공간상 예측을 위한 인접 화소(pixel)의 위치와 예측할 현재 블록의 화소(pixel)의 위치를 도시한 것이다. 이 방법은 ISO/IEC 14496-10 2002 및 ITU-T Rec H.264 표준 기술에서 사용하는 방법과 같다. 도 6a에서는 4×4 크기의 블록 데이터(Pa, Pb, ..., Pq)를 예측하기 위해 이전에 부호화 되어 복원된 공간상의 인접한 데이터 (P0, P1, ..., P12)를 이용한다.
도 6b는 공간상 인접한 화소로부터 투영하여 현재 블럭을 예측하기 위한 0부터 8까지의 9가지 예측 방향을 나타낸다. 예를 들어 0의 방향의 경우는 인접한 화소 값 P1, P2, P3, 및 P4를 수직 방향으로 투영하여 Pa, Pe, Pi ,및 Pm은 P1값, Pb, Pf, Pj, 및 Pn은 P2값, Pc, Pg, Pk, 및 Po는 P3값, Pd, Ph, Pl, 및 Pq는 P4값으로 예측한다. 다른 방향의 경우도 마찬가지로 투영을 통해 예측한다.
이러한 움직임/공간 예측 방법은 기존의 표준 기술을 일 예로 들어 설명한 것으로, 다른 방법을 사용하는 것도 가능하다.
도 7은 R-G-B Crew(1280*720) 영상과 시간상 예측에 의한 레지듀(residue) 영상을 나타낸다.
도 7을 살펴보면, R-G-B 영상 값 자체는 유사성이 떨어지지만 레지듀 영상 간에는 대부분의 영역에서 유사성이 상당히 높은 것을 볼 수 있다. 도 1의 공간상 예측으로 생기는 레지듀도 R, G, B 성분 사이에 유사성이 상당히 높다.
도 8a는 R-G 영상의 움직임/공간 예측에 의한 레지듀 사이의 상관도를 나타낸 그래프이다. 도 8A를 살펴보면, G 성분의 레지듀를 가로축으로 R성분의 레지듀를 세로축으로 하여 레지듀 사이의 상관도를 나타낸 그래프이다.
도 8b는 G-B 영상의 움직임/공간 예측에 의한 레지듀 사이의 상관도를 나타낸 그래프이다. 도 8B를 살펴보면, G 성분의 레지듀를 가로축으로 B 성분의 레지듀를 세로축으로 하여 레지듀 사이의 상관도를 나타낸 그래프이다.
도 8a와 도 8b에서 나타난 바와 같이, R 및 B 성분의 레지듀는 G 성분의 레지듀와 상관도가 크고, G 성분의 레지듀를 예측자로 사용하여 1차 회기식(linear regression)으로 예측이 가능함을 알 수 있다.
본 발명에 따른 컬러 평면 간 예측을 이용한 무손실 영상 압축 방법을 사용할 경우 컬러 영상을 무손실 압축할 때에 50% 이상 압축할 수 있다. 특히, 컬러 평면 간 예측을 할 경우와 하지 않을 경우를 비교할 때에 컬러 평면 간 예측을 한 경우 20% 정도 압축 효율이 있다.
Bit-depth Seq. Bitrate(Mbps) Gain(%)
RGB NEW
10bit Crew 1001 884 13.29
Harbour 1185 921 28.60
8bit Crew 625 552 13.15
Harbour 756 602 25.50
한편, 상술한 실시예에서는 인터모드와 인트라모드가 함께 사용될 경우를 설명하였지만, 상황에 따라서는 인터모드 또는 인트라모드 중 하나만 사용될 수 있다.
이에 대한 설명은 상술한 본 발명의 실시예에 대한 설명에서 인터모드 또는 인트라모드 하나만을 고려하면 동일하게 적용될 수 있으며 이는 당업자에게는 명백히 자명한 것이라 하겠다.
본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD_ROM, 자기테이프, 플로피디스크 및 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로 저장되고 실행될 수 있다.
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
본 발명은 컬러 평면 간 예측을 이용한 무손실 영상 부호화/복호화 방법 및 장치에 관한 것으로, 컬러 영상을 압축할 때에 컬러 영상 성분 각각에 대하여 컬러 평면 내에서 공간상 또는 움직임상 예측 부호화를 수행한 후 그 결과로 나온 값(레지듀)을 다시 컬러 평면 성분중 하나의 레지듀를 사용하여 다른 두 레지듀를 예측 부호화하여, 컬러 평면 성분 내부의 중복 정보를 제거할 뿐 아니라 컬러 평면 성분서로 간의 중복되는 정보를 제거하여 압축 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다. 이와 같이, 컬러 영상을 무손실 압축하여 고화질 영상을 원본 그대로 저장할 수 있으므로 디지털 필름 소장 및 의료 영상 또는 위성 지리 정보 영상 등 정밀한 영상 처리가 필요한 응용 분야에 유용하게 사용될 수 있다.
또한, RGB 영역에서 직접 부호화하면 YCbCr 영역으로 변환 할 때 생기는 영상 품질 손실이 없으므로 고품질의 영상정보를 얻을 수 있는 효과가 있다.

Claims (45)

  1. 서로 다른 컬러 간의 레지듀 예측을 사용하여 컬러 영상을 무손실로 부호화하는 장치에 있어서,
    이전 영상과 현재 영상간에 소정 크기의 블록단위로 움직임을 추정하여 해당하는 예측영상을 출력하는 움직임예측영상생성부;
    상기 컬러 영상의 서로 다른 각각의 성분에 대해, 상기 움직임예측영상생성부의 예측영상과 현재 영상의 해당 블록과의 차에 해당하는 시간레지듀를 생성하는 레지듀생성부;
    상기 레지듀생성부에서 출력되는 상기 컬러 영상 성분의 서로 다른 각각의 성분중 하나의 레지듀를 선형 변환한 값으로 예측자로 정하고, 다른 성분들의 레지듀와 상기 예측자와의 차를 이용하여 예측레지듀를 생성하는 예측레지듀생성부; 및
    상기 컬러 영상 중 상기 예측자를 형성하는 레지듀를 상기 레지듀 생성부로부터 수신하고 상기 예측레지듀를 상기 예측레지듀생성부로부터 수신하여 엔트로피부호화하여 비트스트림을 생성하는 엔트로피 부호화부를 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러 평면 간 예측을 이용한 무손실 영상 부호화 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 움직임예측영상생성부는
    상기 이전 영상과 상기 현재 영상 간에 소정 크기의 블록단위로 움직임을 추정하는 움직임 추정부; 및
    상기 움직임 추정부로부터 생성된 움직임 벡터에 해당하는 블록을 출력하는 움직임 예측부로 이루어진 것을 특징으로 하는 컬러 평면 간 예측을 이용한 무손실 영상 부호화 장치.
  3. 서로 다른 컬러 간의 레지듀예측을 사용하여 컬러 영상을 무손실로 부호화하는 장치에 있어서,
    현재 영상의 화소블록과 공간적으로 근접한 화소로부터 예측방향을 추정하여 해당하는 예측영상을 출력하는 공간예측영상생성부;
    상기 컬러 영상의 서로 다른 각각의 성분에 대해, 상기 공간예측영상생성부의 예측영상과 현재 영상의 해당 블록과의 차에 해당하는 공간레지듀를 생성하는 레지듀생성부;
    상기 레지듀생성부에서 출력되는 상기 컬러 성분의 서로 다른 각각의 성분중 하나의 레지듀를 선형 변환한 값으로 예측자로 정하고, 다른 성분들의 레지듀와 상기 예측자와의 차를 이용하여 예측레지듀를 생성하는 예측레지듀생성부; 및
    상기 컬러 영상 중 상기 예측자를 형성하는 레지듀를 상기 레지듀 생성부로부터 수신하고 상기 예측레지듀를 상기 예측레지듀생성부로부터 수신하여 엔트로피 부호화하여 비트스트림을 생성하는 엔트로피 부호화부를 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러 평면 간 예측을 이용한 무손실 영상 부호화 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 공간예측영상생성부는
    현재 영상의 화소블록과 공간적으로 근접한 화소로부터 예측방향을 추정하는 공간추정부; 및
    상기 공간추정부로부터 추정된 방향에 해당하는 블록을 출력하는 공간 예측부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 컬러 평면 간 예측을 이용한 무손실 영상 부호화 장치.
  5. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 예측레지듀생성부는 상기 컬러 영상의 성분 중에서 밝기 값에 가장 크게 영향을 주는 컬러 성분의 레지듀를 사용하여 예측자를 만들고, 다른 성분들의 레지듀와 상기 예측자와의 차를 이용하여 예측레지듀를 생성하는 것을 특징으로 하는 부호화 장치.
  6. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 컬러 영상이 RGB 영상인 경우에 상기 예측레지듀생성부는 G 성분의 레지듀를 사용하여 예측자를 만들고, R 성분의 레지듀와 B 성분의 레지듀를 상기 예측자와의 차를 이용하여 예측레지듀를 생성하는 것을 특징으로 하는 컬러 평면 간 예측을 이용한 무손실 영상 부호화 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 예측레지듀생성부는 G 성분의 레지듀로 R 성분 레지듀와 B 성분의 레지듀를 예측하기 위해, G 성분의 레지듀 값을 일정 크기의 값으로 곱하고 옵셋 만큼 더하는 선형 함수를 이용하여 상기 예측자를 생성하는 것을 특징으로 하는 컬러 평면 간 예측을 이용한 무손실 영상 부호화 장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 선형 함수는
    상기 움직임예측영상생성부를 이용하는 경우에는 상기 이전 영상으로부터 블록단위로 움직임을 보상할 때 사용한 블록의 크기별로 다르게 계산하고,
    상기 동작예측영상생성부를 이용하는 경우에는 상기 G, R 및 B 성분의 레지듀를 구할 때 사용한 인접화소의 공간적 예측 방향마다 다르게 계산하는 것을 특징으로 하는 컬러 평면 간 예측을 이용한 무손실 영상 부호화 장치.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 컬러 영상이 XYZ 영상인 경우에 상기 예측레지듀생성부는 X, Y 및 Z 각각의 성분을 RGB 영상에 대응되도록 하는 것을 특징으로 하는 컬러 평면 간 예측을 이용한 무손실 영상 부호화 장치.
  10. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 컬러 영상이 YCbCr 영상인 경우에 상기 예측레지듀생성부는 Y 성분의 레지듀를 사용하여 예측자를 만들고, Cb 성분의 레지듀와 Cr 성분의 레지듀를 예측하여 상기 예측자와의 차를 이용하여 예측레지듀를 생성하는 것을 특징으로 하는 컬러 평면 간 예측을 이용한 무손실 영상 부호화 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 예측레지듀생성부는 Y 성분의 레지듀로 Cb 성분 레지듀와 Cr 성분 레지듀를 예측하기 위해, 상기 Y 성분 레지듀를 일정 크기의 값으로 곱하고 옵셋 만큼 더하는 선형 함수를 이용하여 상기 예측자를 생성하는 것을 특징으로 하는 부호화 장치.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 선형 함수는
    상기 움직임예측영상생성부를 이용하는 경우에는 상기 이전 영상으로부터 블록단위로 움직임을 보상할 때 사용한 블록의 크기별로 다르게 계산하고,
    상기 동작예측영상생성부를 이용하는 경우에는 상기 G, R 및 B 성분의 레지듀를 구할 때 사용한 인접화소의 공간적 예측 방향마다 다르게 계산하는 것을 특징으로 하는 컬러 평면 간 예측을 이용한 무손실 영상 부호화 장치.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 컬러 영상이 XYZ 영상인 경우 상기 예측레지듀생성부는 X, Y 및 Z 각 성분을 YCbCr 영상에 대응되도록 하는 것을 특징으로 하는 컬러 평면 간 예측을 이용한 무손실 영상 부호화 장치.
  14. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 예측레지듀생성부는 입력 영상이 YCbCr 영상인 경우에 Cb 와 Cr 성분을 부호화할 경우에 두 성분 중 하나의 성분의 레지듀를 사용하여 예측자를 만들고, 다른 나머지 성분의 레지듀를 예측하여 예측레지듀를 생성하는 것을 특징으로 하는 컬러 평면 간 예측을 이용한 무손실 영상 부호화 장치.
  15. 서로 다른 컬러 간의 레지듀예측을 사용하여 컬러 영상을 무손실로 부호화하는 장치에 있어서,
    이전 영상과 현재 영상 간에 소정 크기의 블록단위로 움직임을 추정하여 해당하는 예측영상을 출력하는 움직임예측영상생성부;
    현재 영상의 화소블록과 공간적으로 근접한 화소로부터 예측방향을 추정하여 해당하는 예측영상을 출력하는 공간예측영상생성부;
    인터모드이면 상기 움직임예측영상생성부의 영상과 함께 현재 영상의 해당 블록과의 차에 해당하는 시간레지듀를 생성하고, 인트라모드이면 상기 공간예측영상생성부의 영상과 현재 영상의 해당 블록과의 차에 해당하는 공간레지듀를 생성하는 레지듀생성부;
    상기 레지듀생성부로부터 인터모드이면 상기 시간레지듀를 인트라모드이면 상기 공간레지듀를 입력받고, 상기 컬러 성분의 서로 다른 각각의 성분중 하나의 레지듀를 선형 변환한 값으로 예측자로 정하고, 다른 성분들의 레지듀와 상기 예측자와의 차를 이용하여 예측레지듀를 생성하는 예측레지듀생성부; 및
    상기 컬러 영상 중 상기 예측자를 형성하는 레지듀를 상기 레지듀 생성부로부터 수신하고 상기 예측레지듀를 상기 예측레지듀생성부로부터 수신하여 엔트로피 부호화하여 비트스트림을 생성하는 엔트로피 부호화부를 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러 평면 간 예측을 이용한 무손실 영상 부호화 장치.
  16. 서로 다른 컬러 간의 레지듀예측을 사용하여 컬러 영상을 무손실로 부호화하는 방법에 있어서,
    (a) 이전 영상과 현재 영상 간에 소정 크기의 블록단위로 움직임을 추정하여 해당하는 예측 영상을 출력하는 움직임을 예측하는 단계;
    (b) 상기 컬러 영상의 서로 다른 각각의 성분에 대해, 상기 움직임 예측 단계에서 출력되는 예측 영상과 현재 영상의 해당 블록과의 차에 해당하는 시간 레지듀를 생성하는 단계;
    (c) 상기 시간 레지듀를 구하는 단계에서 출력되는 상기 컬러 성분의 서로 다른 각각의 성분중 하나의 레지듀를 선형 변환한 값으로 예측자로 정하고, 다른 성분들의 시간 레지듀와 상기 예측자와의 차를 이용하여 예측레지듀를 생성하는 단계; 및
    (d) 상기 컬러 영상 중 상기 예측자를 형성하는 레지듀를 상기 시간 레지듀를 생성하는 단계로부터 수신하고, 다른 성분들의 상기 예측레지듀를 상기 예측레지듀를 생성하는 단계로부터 수신하여 엔트로피 부호화하여 비트스트림을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러 평면 간 예측을 이용한 무손실 영상 부호화 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 (b) 단계는
    (b-1) 이전 영상과 현재 영상 간에 소정 크기의 블록단위로 움직임을 추정하는 움직임 추정 단계; 및
    (b-2) 상기 움직임 추정 단계에서 생성된 움직임 벡터에 해당하는 블록을 출력하는 움직임 예측 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 컬러 평면 간 예측을 이용한 무손실 영상 부호화 방법.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 (c) 단계는 상기 컬러 성분 중 밝기 값에 가장 크게 영향을 주는 성분의 시간 레지듀를 사용하여 예측자를 만들고, 다른 성분의 시간 레지듀를 예측하여 예측레지듀를 생성하는 것을 특징으로 하는 컬러 평면 간 예측을 이용한 무손실 영상 부호화 방법.
  19. 서로 다른 컬러 간의 레지듀예측을 사용하여 컬러 영상을 무손실로 부호화하는 방법에 있어서,
    (a') 상기 현재 영상의 화소블록과 공간적으로 근접한 화소로부터 예측방향을 추정하여 해당하는 예측 영상을 출력하는 공간을 예측하는 단계;
    (b') 상기 컬러 영상의 서로 다른 각각의 성분에 대해, 상기 공간을 예측하는 단계에서 출력되는 예측영상과 현재 영상의 해당 블록과의 차에 해당하는 공간 레지듀를 생성하는 단계;
    (c') 상기 공간 레지듀를 생성하는 단계에서 출력되는 상기 컬러 성분의 서로 다른 각각의 성분중 하나의 레지듀를 선형 변환한 값으로 예측자로 정하고, 다른 성분들의 공간 레지듀와 상기 예측자와의 차를 이용하여 예측레지듀를 생성하는 단계; 및
    (d') 상기 공간 레지듀를 생성하는 단계로부터 상기 컬러 영상 중 상기 예측자를 형성하는 공간 레지듀를 수신하고, 다른 성분들의 상기 예측레지듀를 상기 예측레지듀를 생성하는 단계로부터 수신하여 엔트로피 부호화하여 비트스트림을 생성하는 엔트로피 부호화 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러 평면 간 예측을 이용한 무손실 영상 부호화 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 (b') 단계는
    (b'-1) 현재 영상의 화소블록과 공간적으로 근접한 화소로부터 예측방향을 추정하는 공간 추정 단계; 및
    (b'-2) 상기 공간 추정 단계로부터 추정된 방향에 해당하는 블록을 출력하는 공간 예측 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 컬러 평면 간 예측을 이용한 무손실 영상 부호화 방법.
  21. 제 19 항에 있어서,
    상기 (c') 단계는 상기 컬러 성분 중 밝기 값에 가장 크게 영향을 주는 성분의 공간 레지듀를 사용하여 예측자를 만들고, 다른 성분의 공간 레지듀를 예측하여 예측레지듀를 생성하는 것을 특징으로 하는 컬러 평면 간 예측을 이용한 무손실 영상 부호화 방법.
  22. 제 16 항 또는 제 19 항에 있어서, 상기 컬러 영상이 RGB 영상인 경우에
    상기 (c) 단계와 상기 (c') 단계중 적어도 어느 하나의 단계에서는 G 성분의 레지듀를 사용하여 예측자를 만들고, R 성분의 레지듀와 B 성분의 레지듀를 예측하여 예측레지듀를 생성하는 것을 특징으로 하는 컬러 평면 간 예측을 이용한 무손실 영상 부호화 방법.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 (c) 단계 또는 상기 (c') 단계중 적어도 어느 하나의 단계에서는 상기 G 성분의 레지듀로 상기 R 성분의 레지듀와 B 성분의 레지듀를 예측하기 위해, 상기 G 성분의 레지듀를 일정 크기의 값으로 곱하고 옵셋 만큼 더하는 선형 함수를 이용하여 상기 예측자를 생성하는 것을 특징으로 하는 컬러 평면 간 예측을 이용한 무손실 영상 부호화 방법.
  24. 제 23 항에 있어서, 상기 선형 함수는
    상기 움직임을 예측하는 단계를 이용하는 경우에는 상기 이전 영상으로부터 블록단위로 움직임을 보상할 때 사용한 블록의 크기별로 다르게 계산하고,
    상기 동작을 예측하는 단계를 이용하는 경우에는 상기 G, R 및 B 성분의 레지듀를 구할 때 사용한 인접화소의 공간적 예측 방향마다 다르게 계산하는 것을 특징으로 하는 컬러 평면 간 예측을 이용한 무손실 영상 부호화 방법.
  25. 제 22 항에 있어서, 상기 컬러 영상이 XYZ 영상인 경우
    상기 (c) 단계 또는 상기 (c')단계 중 적어도 어느 하나의 예측 레지듀 생성단계는 X, Y 및 Z 각각의 성분을 RGB 영상에 대응되도록 하는 것을 특징으로 하는 컬러 평면 간 예측을 이용한 무손실 영상 부호화 방법.
  26. 제 16 항 또는 제 19 항에 있어서, 상기 컬러 영상이 YCbCr 영상인 경우에
    상기 (c) 단계 또는 상기 (c') 단계중 적어도 어느 하나의 단계에서는 Y 성분의 레지듀를 사용하여 예측자를 만들고, Cb 성분의 레지듀와 Cr 성분의 레지듀를 예측하여 예측레지듀를 생성하는 것을 특징으로 하는 컬러 평면 간 예측을 이용한 무손실 영상 부호화 방법.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 (c) 단계 또는 상기 (c') 단계중 적어도 어느 하나의 단계에서는 Y 성분의 레지듀로 Cb 성분의 레지듀와 Cr 성분의 레지듀를 예측하기 위해, Y 성분의 레지듀 값을 일정 크기의 값으로 곱하고 옵셋 만큼 더하는 선형 함수를 이용하여 상기 예측자를 생성하는 것을 특징으로 하는 컬러 평면 간 예측을 이용한 무손실 영상 부호화 방법.
  28. 제 27 항에 있어서, 상기 선형 함수는
    상기 움직임을 예측하는 단계를 이용하는 경우에는 상기 이전 영상으로부터 블록단위로 움직임을 보상할 때 사용한 블록의 크기별로 다르게 계산하고,
    상기 동작을 예측하는 단계를 이용하는 경우에는 상기 G, R 및 B 성분의 레지듀를 구할 때 사용한 인접화소의 공간적 예측 방향마다 다르게 계산하는 것을 특징으로 하는 컬러 평면 간 예측을 이용한 무손실 영상 부호화 방법.
  29. 제 26 항에 있어서, 상기 컬러 영상이 XYZ 영상인 경우
    상기 (c) 단계 또는 상기 (c')단계 중 적어도 어느 하나의 예측 레지듀 생성단계는 X, Y 및 Z 각각의 성분을 YCbCr 영상에 대응되도록 하는 것을 특징으로 하는 컬러 평면 간 예측을 이용한 무손실 영상 부호화 방법.
  30. 서로 다른 컬러 간의 레지듀예측을 사용하여 컬러 영상을 무손실로 부호화하는 방법에 있어서,
    (a) 인터모드인지 인트라모드인지 판단하는 모드 판단 단계;
    (b) 상기 모드 판단 단계에서 인터모드라고 판단되면, 이전 영상과 현재 영상 간에 소정 크기의 블록단위로 움직임을 추정하여 해당하는 예측 영상을 출력하는 움직임을 예측하는 단계;
    (c) 상기 컬러 영상의 서로 다른 각각의 성분에 대해, 상기 움직임 예측 단계에서 출력되는 예측 영상과 현재 영상의 해당 블록과의 차에 해당하는 시간 레지듀를 생성하는 단계;
    (d) 상기 시간 레지듀를 구하는 단계에서 출력되는 상기 컬러 성분의 서로 다른 각각의 성분중 하나의 레지듀를 선형 변환한 값으로 예측자로 정하고, 다른 성분들의 시간 레지듀와 상기 예측자와의 차를 이용하여 예측 레지듀를 생성하는 단계;
    (e) 상기 컬러 영상 중 상기 예측자를 형성하는 레지듀를 상기 시간 레지듀를 생성하는 단계로부터 수신하고, 다른 성분들의 상기 예측레지듀를 상기 예측레지듀를 생성하는 단계로부터 수신하여 엔트로피 부호화하여 비트스트림을 생성하는 단계;
    (b') 상기 모드 판단 단계에서 인트라모드라고 판단되면, 상기 현재 영상의 화소블록과 공간적으로 근접한 화소로부터 예측방향을 추정하여 해당하는 예측 영상을 출력하는 공간을 예측하는 단계;
    (c') 상기 컬러 영상의 서로 다른 각각의 성분에 대해, 상기 공간을 예측하는 단계에서 출력되는 예측영상과 현재 영상의 해당 블록과의 차에 해당하는 공간 레지듀를 생성하는 단계;
    (d') 상기 공간 레지듀를 생성하는 단계에서 출력되는 상기 컬러 성분의 서로 다른 각각의 성분중 하나의 레지듀를 선형 변환한 값으로 예측자로 정하고, 다른 성분들의 레지듀와 상기 예측자와의 차를 이용하여 예측레지듀를 생성하는 단계; 및
    (e') 상기 공간 레지듀를 생성하는 단계로부터 상기 컬러 영상 중 상기 예측자를 형성하는 공간 레지듀를 수신하고, 다른 성분들의 상기 예측레지듀를 상기 예측레지듀를 생성하는 단계로부터 수신하여 엔트로피 부호화하여 비트스트림을 생성하는 엔트로피 부호화 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러 평면 간 예측을 이용한 무손실 영상 부호화 방법.
  31. 무손실로 부호화된 컬러 영상을 복호화하는 장치에 있어서,
    시간적으로 움직임을 보상하여 예측영상을 생성하는 움직임 보상부;
    상기 무손실로 부호화된 컬러 영상의 비트스트림을 복호화하여 상기 컬러 영상 성분의 비트스트림이 무손실 영상 부호화 장치에서 예측자로 정해진 컬러 영상 성분인 경우에는 예측자 성분의 복원된 레지듀를 생성하고, 상기 무손실 영상 부호화 장치에서 예측자로 정해지지 않은 컬러 영상 성분인 경우에는 복원된 예측레지듀를 생성하는 엔트로피 복호화부;
    상기 엔트로피 복호화부에서 생성된 예측자 성분의 복원된 레지듀를 선형 변환하고 상기 선형 변환한 값과 상기 엔트로피 복호화부에서 생성된 복원된 예측레지듀를 더하여 복원된 레지듀를 생성하는 예측레지듀보상부; 및
    상기 예측레지듀보상부에서 생성된 복원된 레지듀와 상기 엔트로피 복호화부에서 생성된 예측자 성분의 복원된 레지듀 각각에 대하여 상기 예측영상을 더하여 원영상을 생성하는 원영상생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러 평면 간 예측을 이용한 무손실 영상 복호화 장치.
  32. 무손실로 부호화된 컬러 영상을 복호화하는 장치에 있어서,
    공간적으로 근접한 화소로부터 예측방향을 추정하여 예측영상을 생성하는 공간예측부;
    상기 무손실로 부호화된 컬러 영상의 비트스트림을 복호화하여 상기 컬러 영상 성분의 비트스트림이 무손실 영상 부호화 장치에서 예측자로 정해진 컬러 영상 성분인 경우에는 예측자 성분의 복원된 레지듀를 생성하고, 상기 무손실 영상 부호화 장치에서 예측자로 정해지지 않은 컬러 영상 성분인 경우에는 복원된 예측레지듀를 생성하는 엔트로피 복호화부;
    상기 엔트로피 복호화부에서 생성된 예측자 성분의 복원된 레지듀를 선형 변환하고 상기 선형 변환한 값과 상기 엔트로피 복호화부에서 생성된 복원된 예측레지듀를 더하여 복원된 레지듀를 생성하는 예측레지듀보상부; 및
    상기 예측레지듀보상부에서 생성된 복원된 레지듀와 상기 엔트로피 복호화부에서 생성된 예측자 성분의 복원된 레지듀 각각에 대하여 상기 예측영상을 더하여 원영상을 생성하는 원영상생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러 평면 간 예측을 이용한 무손실 영상 복호화 장치.
  33. 제 31 항 또는 제 32 항에 있어서,
    상기 선형 변환은 상기 컬러 영상 성분간의 상관관계를 이용하여 변환되는 것을 특징으로 하는 컬러 평면 간 예측을 이용한 무손실 영상 복호화 장치.
  34. 제 33 항에 있어서,
    상기 선형 변환은 상기 예측자 성분의 복원된 레지듀를 일정 크기의 값으로 곱하고 옵셋 만큼 더하는 선형함수에 의한 선형 변환인 것을 특징으로 하는 컬러 평면 간 예측을 이용한 무손실 영상 복호화 장치.
  35. 제 34 항에 있어서, 상기 선형함수는
    상기 움직임 보상부를 이용하는 경우에는 이전 영상으로부터 블록단위로 움직임을 보상할 때 사용한 블록의 크기별로 다르게 계산하고,
    상기 동작 예측부를 이용하는 경우에는 인접화소의 공간적 예측 방향마다 다르게 계산하는 것을 특징으로 하는 컬러 평면 간 예측을 이용한 무손실 영상 복호화 장치.
  36. 제 31 항 또는 제 32 항에 있어서,
    상기 컬러 영상은 R-G-B 형식, Y-Cb-Cr 형식, X-Y-Z 형식의 영상 중 어느 하나임을 특징으로 하는 컬러 평면 간 예측을 이용한 무손실 영상 복호화 장치.
  37. 무손실로 부호화된 컬러 영상을 복호화하는 장치에 있어서,
    공간적으로 근접한 화소로부터 예측방향을 추정하여 예측영상을 생성하는 공간예측부;
    시간적으로 움직임을 보상하여 예측영상을 생성하는 움직임 보상부;
    상기 무손실로 부호화된 컬러 영상의 비트스트림을 복호화하여 상기 컬러 영상 성분의 비트스트림이 무손실 영상 부호화 장치에서 예측자로 정해진 컬러 영상 성분인 경우에는 예측자 성분의 복원된 레지듀를 생성하고, 상기 무손실 영상 부호화 장치에서 예측자로 정해지지 않은 컬러 영상 성분인 경우에는 복원된 예측레지듀를 생성하는 엔트로피 복호화부;
    상기 엔트로피 복호화부에서 생성된 예측자 성분의 복원된 레지듀를 선형 변환하고 상기 선형 변환한 값과 상기 엔트로피 복호화부에서 생성된 복원된 예측레지듀를 더하여 복원된 레지듀를 생성하는 예측레지듀보상부; 및
    상기 예측레지듀보상부에서 생성된 복원된 레지듀와 상기 엔트로피 복호화부에서 생성된 예측자 성분의 복원된 레지듀 각각에 인터모드이면 상기 움직임보상부에서 생성된 예측영상을, 인트라모드이면 상기 공간예측부에서 생성된 예측영상을 더하여 원영상을 생성하는 원영상생성부을 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러 평면 간 예측을 이용한 무손실 영상 복호화 장치.
  38. 무손실로 부호화된 컬러 영상을 복호화하는 방법에 있어서,
    (a) 시간적으로 움직임을 보상하여 예측영상을 생성하는 단계;
    (b) 상기 무손실로 부호화된 컬러 영상의 비트스트림을 복호화하여 상기 컬러 영상의 각각의 성분중에서 하나의 성분의 복원된 레지듀와 상기 컬러 영상의 다른 성분이 복원된 예측레지듀를 생성하는 엔트로피 복호화 단계;
    (c) 상기 엔트로피 복호화 단계에서 생성된 상기 하나의 성분의 복원된 레지듀를 선형 변환하는 단계;
    (d) 상기 (c) 단계에서 선형 변환된 값과 상기 복원된 예측레지듀를 더하여 선형 변환되지 않은 성분의 복원된 레지듀를 생성하는 예측 레지듀 보상단계; 및
    (e) 상기 예측 레지듀 보상단계에서 생성된 상기 복원된 레지듀와 상기 엔트로피 복호화 단계에서 생성된 상기 하나의 성분의 복원된 레지듀 각각에 상기 예측 영상을 더하여 원영상을 복원하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러 평면 간 예측을 이용한 무손실 영상 복호화 방법.
  39. 무손실로 부호화된 컬러 영상을 복호화하는 방법에 있어서,
    (a) 공간적으로 근접한 화소로부터 예측방향을 추정하여 예측영상을 생성하는 단계;
    (b) 상기 무손실로 부호화된 컬러 영상의 비트스트림을 복호화하여 상기 컬러 영상의 각각의 성분중에서 하나의 성분의 복원된 레지듀와 상기 컬러 영상의 다른 성분이 복원된 예측레지듀를 생성하는 엔트로피 복호화 단계;
    (c) 상기 엔트로피 복호화 단계에서 생성된 상기 하나의 성분의 복원된 레지듀를 선형 변환하는 단계;
    (d) 상기 (c) 단계에서 선형 변환된 값과 상기 복원된 예측레지듀를 더하여 선형 변환되지 않은 성분의 복원된 레지듀를 생성하는 예측 레지듀 보상단계; 및
    (e) 상기 예측 레지듀 보상단계에서 생성된 상기 복원된 레지듀와 상기 엔트로피 복호화 단계에서 생성된 상기 하나의 성분의 복원된 레지듀 각각에 상기 예측 영상을 더하여 원영상을 복원하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러 평면 간 예측을 이용한 무손실 영상 복호화 방법.
  40. 제 38 항 또는 제 39 항에 있어서,
    상기 (c) 단계 또는 상기 (c') 단계 중 적어도 어느 하나에서의 상기 선형 변환은 상기 컬러 영상 성분간의 상관관계를 이용하여 변환되는 것을 특징으로 하는 컬러 평면 간 예측을 이용한 무손실 영상 복호화 방법.
  41. 제 40 항에 있어서,
    상기 선형 변환은 상기 복원된 성분의 레지듀를 일정 크기의 값으로 곱하고 옵셋 만큼 더하는 선형 함수에 의한 선형 변환임을 특징으로 하는 컬러 평면 간 예측을 이용한 무손실 영상 복호화 방법.
  42. 제 41 항에 있어서, 상기 선형 함수는
    상기 움직임을 추청한 예측영상을 이용하는 경우에는 상기 이전 영상으로부터 블록단위로 움직임을 보상할 때 사용한 블록의 크기별로 다르게 계산하고,
    상기 동작을 추정한 예측영상을 이용하는 경우에는 인접화소의 공간적 예측 방향마다 다르게 계산하는 것을 특징으로 하는 컬러 평면 간 예측을 이용한 무손실 영상 복호화 방법.
  43. 제 38 항 또는 제 39 항에 있어서,
    상기 컬러 영상은 R-G-B 형식, Y-Cb-Cr 형식 및 X-Y-Z 형식의 영상 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 컬러 평면 간 예측을 이용한 무손실 영상 복호화 방법.
  44. 무손실로 부호화된 컬러 영상을 복호화하는 방법에 있어서,
    (a) 인터모드인지 인트라모드인지 판단하는 모드 판단 단계;
    (b) 상기 모드 판단 단계에서 인터모드라고 판단되면, 시간적으로 움직임을보상하여 예측영상을 생성하는 단계;
    (c) 상기 무손실로 부호화된 컬러 영상의 비트스트림을 복호화하여 상기 컬러 영상의 각각의 성분중에서 하나의 성분의 복원된 레지듀와 상기 컬러 영상의 다른 성분이 복원된 예측레지듀를 생성하는 엔트로피 복호화 단계;
    (d) 상기 엔트로피 복호화 단계에서 생성된 상기 하나의 성분의 복원된 레지듀를 선형 변환하는 단계;
    (e) 상기 (d) 단계에서 선형 변환된 값과 상기 복원된 예측레지듀를 더하여 선형 변환되지 않은 성분의 복원된 레지듀를 생성하는 예측 레지듀 보상단계; 및
    (f) 상기 예측 레지듀 보상단계에서 생성된 상기 복원된 레지듀와 상기 엔트로피 복호화 단계에서 생성된 상기 하나의 성분의 복원된 레지듀 각각에 상기 예측 영상을 더하여 원영상을 복원하는 단계;
    (b') 상기 모드 판단 단계에서 인트라모드라고 판단되면, 공간적으로 근접한 화소로부터 예측방향을 추정하여 예측영상을 생성하는 단계;
    (c') 상기 무손실로 부호화된 컬러 영상의 비트스트림을 복호화하여 상기 컬러 영상의 각각의 성분중에서 하나의 성분의 복원된 레지듀와 상기 컬러 영상의 다른 성분이 복원된 예측레지듀를 생성하는 엔트로피 복호화 단계;
    (d') 상기 엔트로피 복호화 단계에서 생성된 상기 하나의 성분의 복원된 레지듀를 선형 변환하는 단계;
    (e') 상기 (d') 단계에서 선형 변환된 값과 상기 복원된 예측레지듀를 더하여 선형 변환되지 않은 성분의 복원된 레지듀를 생성하는 예측 레지듀 보상단계;및
    (f') 상기 예측 레지듀 보상단계에서 생성된 상기 복원된 레지듀와 상기 엔트로피 복호화 단계에서 생성된 상기 하나의 성분의 복원된 레지듀 각각에 상기 예측 영상을 더하여 원영상을 복원하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러 평면 간 예측을 이용한 무손실 영상 복호화 방법.
  45. 제 16 항 내지 제 30 항 또는 제 38 항 내지 제 44 항중 어느 한 항에 기재된 발명을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
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