KR20050102804A - 보완영상을 생성하여 디블럭킹 처리에 이용하는영상압축장치 및 방법 - Google Patents

보완영상을 생성하여 디블럭킹 처리에 이용하는영상압축장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

보완영상을 생성하여 디블럭킹 처리에 이용하는 영상압축장치 및 방법이 제공된다. 본 영상압축장치는, 원영상을 이용하여 보완영상을 생성하는 보완영상 생성부, 원영상 및 생성된 보완영상을 압축하는 영상압축부 및 압축된 보완영상을 이용하여 압축된 원영상에 대해 디블럭킹 처리를 수행하는 디블럭킹 처리부를 포함한다. 이에 의해, 디블럭킹 처리가 영상압축단계에서 수행되기 때문에 압축영상을 신장하여 재생하는 소비자의 제품이 디블럭킹 수단을 구비하지 않은 경우에도 블럭화 현상을 방지할 수 있다. 또한, 기존에 사용되는 범용 영상압축 인코더을 그대로 사용할 수 있으며, 디블럭킹 처리시에 요구되는 연산량이 적기 때문에 프로세서의 부하감소와 처리속도 증가, 소비전력 감소 등의 효과를 이룰수 있게 된다.

Description

보완영상을 생성하여 디블럭킹 처리에 이용하는 영상압축장치 및 방법{Image compressing apparatus for processing deblocking by generating and using assistant image and method thereof}
본 발명은 영상압축장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 입력되는 영상데이터를 소정 압축포맷으로 압축하여 출력하는 영상압축장치 및 방법에 관한 것이다.
영상데이터는 텍스트데이터에 비해 데이터량이 방대하다. 따라서, 영상데이터를 저장함에 있어서는 많은 저장공간이 요구되며, 이를 전송함에 있어서는 많은 시간이 소요된다.
따라서, 이를 해결하기 위한 방안으로, 영상데이터 압축기술이 등장하였으며, JPEG(Joint Photographic Experts Group), MPEG(Moving Picture Experts Group), H.261, H.264 등이 그 예이다. 이와 같은 압축기술을 이용하게 되면 영상데이터의 양이 현저히 감소되므로 데이터 저장과 전송을 효율적으로 행할 수 있게 된다.
이와 같은 영상압축은 하나의 칩(chip)으로 제작된 인코더에 의해 수행됨이 일반적이다. 도 1은 종래의 영상압축 인코더의 블럭도이다.
영상압축 인코더는 입력되는 원영상에 대해 신호처리를 수행하여 소정 포맷으로 압축하여 출력한다. 도 1을 참조하면, 영상압축 인코더(10)는 영상 분할부(11), DCT(Discrete Cosine Transform)부(13), 양자화부(15) 및 허프만 코딩부(17)로 구성된다.
영상압축 인코더(10)에 입력되는 원영상은 영상 분할부(11)에서 복수개의 블럭으로 분할된다. 그리고, 분할된 각 블럭은 순서대로 DCT부(13)에서 DCT되고, 양자화부(15)에서 양자화된 후, 허프만 코딩부(15)에서 허프만 코딩되어 출력되는 과정에 의해 압축된다.
이와 같이, 영상압축을 위해서는, 입력되는 원영상을 소정크기(일반적으로, 8×8화소)의 블럭으로 분할하고, 분할된 각각의 블럭에 대해 압축작업을 수행하여야 한다.
그러나, 이에 의하면, 압축영상을 신장하여 재생하는 경우에 영상의 블럭화 현상이 발생하게 된다. 블럭화 현상(불연속 현상)이란 영상압축시 분할되었던 블럭들간의 경계선에서 불연속적인 값이 나타나는 현상이다. 그 결과, 재생되는 영상은 여러 조각의 타일을 붙인 것과 같이 표시된다. 이러한 블럭화 현상은 압축율이 높은 경우에 더욱 두드러지게 된다.
따라서, 블럭화 현상을 없애기 위한 디블럭킹(deblocking) 처리방안들이 제안되었는데, 이하에서는 그 방안들을 소개하기로 한다.
첫번째 디블럭킹 처리방안은, 원영상을 압축하는 단계에서 적용되는 것으로서 양자화된 블럭에 대해 디블럭킹 알고리즘을 적용하는 것이다. 이 방안에 의하면, 양자화부(15)와 허프만 코딩부(17) 사이에 디블럭킹 알고리즘을 수행하기 위한 소자를 추가하여야 한다. 이는 영상압축 인코더(10)의 설계변경을 요구하게 되며, 따라서, 기존에 사용되는 범용 영상압축 인코더(10)을 사용할 수 없게 되는 문제점이 발생하게 된다.
두번째 디블럭킹 처리방안은, 영상압축 인코더(10)에서 출력되는 허프만 코딩된 압축영상을 허프만 디코딩하고 디블럭킹 알고리즘을 적용한 후 다시 허프만 코딩하여 압축영상을 재생성하는 방안이다. 이에 의할 경우, 프로세서는 i) 허프만 디코딩, ii) 디블럭킹 알고리즘을 적용, iii) 허프만 코딩의 3가지 작업을 더 수행하여야 한다. 따라서, 프로세서의 작업량 증가로 인한 프로세서의 과부하, 처리속도 감소, 소비전력 증가 등의 문제점이 발생하게 된다.
세번째 디블럭킹 처리방안은, 압축영상을 신장한 후에 디블럭킹 알고리즘을 적용하는 방안이다. 그러나, 압축영상을 신장하여 재생하는 소비자의 제품이 이와 같은 알고리즘을 수행할 수 없는 경우라면, 디블럭킹이 수행될 수 없는 문제점이 발생한다.
따라서, 디블럭킹 처리는 영상압축 과정시에 이루어져야 하며, 적용시 프로세서에 과도한 부담을 주지 않아야 할 것이 요구된다. 또한, 기존에 사용되는 범용 영상압축 인코더(10)을 그대로 이용하여 구현할 수 있어야 할 것이 요구된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 범용 영상압축 인코더에 의한 영상압축시, 원영상의 보완영상을 생성하고 이를 이용하여 디블럭킹 처리를 수행하는 영상압축장치 및 방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른, 영상압축장치는, 원영상을 이용하여 보완영상을 생성하는 보완영상 생성부; 상기 원영상 및 생성된 상기 보완영상을 압축하는 영상압축부; 및 압축된 상기 보완영상을 이용하여 압축된 상기 원영상에 대해 디블럭킹 처리를 수행하는 디블럭킹 처리부;를 포함한다.
그리고, 상기 보완영상 생성부는, 상기 원영상을 복수의 블럭들로 분할하고, 분할된 상기 블럭들의 DC계수를 이용하여 분할된 상기 블럭들의 AC계수들을 추정함으로서 상기 보완영상을 생성하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 디블럭킹 처리부는, 압축된 상기 원영상의 소정 계수정보를 압축된 상기 보완영상의 대응되는 계수정보로 치환함으로서 상기 디블럭킹 처리를 수행하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 계수정보는 AC계수정보일 수 있다. 또한, 상기 AC계수정보는 AC계수에 대한 허프만 코드일 수 있다.
한편, 본 발명에 따른, 영상압축방법은, a) 원영상을 이용하여 보완영상을 생성하는 단계; b) 상기 원영상 및 생성된 상기 보완영상을 압축하는 단계; 및 c) 압축된 상기 보완영상을 이용하여 압축된 상기 원영상에 대해 디블럭킹 처리를 수행하는 단계;를 포함한다.
그리고, 상기 a) 단계는, 상기 원영상을 복수의 블럭들로 분할하는 단계; 분할된 상기 블럭들의 DC계수를 산출하는 단계; 산출된 상기 DC계수를 이용하여 분할된 상기 블럭들의 AC계수들을 추정하는 단계;를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 c) 단계는, 압축된 상기 원영상의 소정 계수정보를 압축된 상기 보완영상의 대응되는 계수정보로 치환함으로서 상기 디블럭킹 처리를 수행하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 계수정보는 AC계수정보일 수 있다. 또한, 상기 AC계수정보는 AC계수에 대한 허프만 코드일 수 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 보완영상을 생성하여 디블럭킹 처리에 이용하는 영상압축장치의 블럭도이다. 도 2를 참조하면, 영상압축장치는 보완영상 생성부(110), 영상압축부(120) 및 디블럭킹 처리부(130)를 구비한다.
보완영상 생성부(110)는 입력되는 원영상을 이용하여 보완영상을 생성한다. 원영상이란 압축대상이 되는 영상, 즉 압축할 영상이다. 그리고, 보완영상이란 압축된 원영상에 대한 디블럭킹 처리에 이용되는 영상이다. 디블럭킹 처리란 압축된 원영상을 신장할 경우에 발생할 수 있는 블럭화 현상을 배제하기 위해 압축단계에서 수행되는 처리과정이다.
보완영상 생성부(110)는 소정의 알고리즘에 의해 작성된 프로그램을 이용하여 보완영상을 생성한다. 보완영상 생성을 위한 알고리즘은 도 4에 도시되어 있으며, 이에 대한 구체적인 설명은 후술하기로 한다.
영상압축부(120)는 입력되는 원영상과 보완영상 생성부(110)에서 생성된 보완영상을 소정 포맷으로 압축한다. 이때, 적용되는 압축포맷으로 JPEG, MPEG, H.261, H.264 등이 가능하다. 영상압축부(120)는 영상 분할부(121), DCT(Discrete Cosine Transform)부(123), 양자화부(125) 및 허프만 코딩(Huffman coding)부(15)를 구비한다.
영상 분할부(121)는 입력영상을 8×8화소의 정방형 블럭으로 분할한다. DCT부(123)는 분할된 블럭 각각에 대해 DCT를 수행한다. DCT에 의해 블럭의 화소값들은 1개의 DC계수과 63개의 AC계수로 변환된다.
양자화부(125)는 DC계수와 AC계수를 양자화스텝으로 나누어 반올림함으로서, 기준치에 미달하는 계수는 제거하고, 기준치를 초과하는 유효계수만을 남긴다. 허프만 코딩부(127)는 양자화과정에서 남은 유효계수들을 허프만 코딩한다. 따라서, 허프만 코딩부(127)에서는 DC계수에 대한 허프만 코드(이하, 'DC 허프만 코드'로 약칭한다.)와 유효 AC계수들에 대한 허프만 코드(이하, 'AC 허프만 코드'로 약칭한다.)가 생성되어 출력된다.
디블럭킹 처리부(130)는 영상 압축부(120)에서 출력되는 압축된 원영상에 대해 디블럭킹 처리를 수행한다. 디블럭킹 처리시에는 영상 압축부(120)에서 출력되는 압축된 보완영상이 이용된다. 이를 위해, 디블럭킹 처리부(130)는 치환부(131)와 저장부(135)를 구비한다.
저장부(135)는 압축된 원영상이 저장되는 버퍼이다.
치환부(131)는 압축된 보완영상을 이용하여, 저장부(135)에 저장된 압축된 원영상에 대해 디블럭킹 처리를 수행한다. 구체적으로, 치환부(131)는 압축된 원영상의 AC 허프만 코드를, 그에 대응되는 보완영상의 AC 허프만 코드로 치환한다. 그리고, AC 허프만 코드의 치환과정에 의해 최종적으로 생성된 새로운 압축영상을 출력한다.
이하에서는, 도 2에 도시된 영상압축장치가 영상을 압축하는 과정에 대해 도 3을 참조하여 상세히 설명한다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 보완영상을 생성하여 디블럭킹 처리에 이용하는 영상압축방법의 설명에 제공되는 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 먼저 입력되는 원영상을 이용하여 보완영상을 생성한다(S200). 이하에서는, 보완영상 생성단계인 S200단계에 대해, 도 4를 참조하여 상세히 설명한다. 도 4는 보완영상 생성단계의 상세 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 보완영상 생성부(110)는 입력되는 원영상을 8×8화소의 정방형 블럭으로 분할하고(S210), 분할된 각 블럭의 DC계수를 산출한다(S220). 여기서, DC계수는 블럭의 평균화소값을 의미한다. 따라서, 산출되는 DC계수의 개수는 분할된 블럭의 개수와 같다.
그리고, 보완영상 생성부(110)는 산출된 DC계수들을 이용하여, 각 블럭의 AC계수들을 추정한다(S230). 하나의 블럭에는 총 63개의 AC계수가 있으므로, 추정가능한 AC계수는 63개이다. 그러나, 모든 AC계수를 추정하게 되면, AC계수의 추정에 필요한 계산량의 증가로 인해 과로드나 처리지연 등이 발생할 수 있다. 따라서, 적정 개수의 AC계수만을 추정하도록 구현하는 것도 가능하다. 이때, 추정되어져야 하는 AC계수는 대다수의 영상정보가 집중된 저주파 AC계수들이다.
이하에서는, AC계수를 추정하는 과정에 대해 도 5를 참조하여 상세히 설명한다. 도 5의 좌측에는 '블럭1' 내지 '블럭9'에 의해 둘러싸인 '블럭5'를 빗금으로 표시하였고, 우측에는 '블럭5'의 AC계수들 중 추정되어질 AC계수들을 빗금으로 표시하였다. 도시된 바와 같이, 본 실시예에서는 5개의 저주파 AC계수만을 추정하는 것을 예로 들어 설명하기로 한다.
'블럭5'의 빗금친 5개의 AC계수(AC01, AC10, AC20, AC11, AC 02)들은 이웃한 블럭들인 '블럭1' 내지 '블럭9'('블럭5' 제외)의 DC계수들을 이용하여 추정할 수 있다. '블럭1' 내지 '블럭9'의 DC계수를 각각 'DC1' 내지 'DC9'라고 할때, AC01 , AC10, AC20, AC11, AC02의 추정에 이용되는 계산식은 아래의 수학식 1과 같다.
다시 도 4를 참조하면, AC계수 추정이 완료되면, 보완영상 생성부(110)는 AC계수가 추정된 블럭을 IDCT(Inverse DCT)한다(S240).
추정단계(S230)와 IDCT단계(S240)는 블럭별로 수행된다. 분할된 모든 블럭에 대해 추정과 IDCT가 완료되면(S250), 보완영상 생성부(110)는 IDCT된 블럭들을 결합하여 출력한다(S260).
이와 같은 과정에 의해 생성되어 출력되는 영상이 보완영상이다. 보완영상을 생성함에 있어서 주요한 특징은 분할된 각 블럭의 DC계수들을 이용하여 각 블럭의 AC계수들을 추정하는데 있다. 이러한 작업은 블럭화 현상을 방지하는데 효과적이기 때문이다.
다시 도 3을 참조하여, 보완영상 생성단계(S200) 이후에 수행되는 과정들을 설명한다.
영상압축부(120)는 입력되는 원영상을 소정 포맷으로 압축하여 출력하며(S310), 출력되는 압축된 원영상은 디블럭킹 처리부(130)의 저장부(135)에 임시저장된다(S320). 압축과정은 원영상 분할, DCT, 양자화를 거쳐서 남은 유효계수들을 허프만 코딩하는 과정에 의한다. 따라서, 영상압축부(120)에서 출력되어 저장부(135)에 임시저장되는 것은, 압축된 원영상의 DC 허프만 코드와 AC 허프만 코드이다.
그리고, 영상압축부(120)는 보완영상 생성부(110)에서 생성된 보완영상을 소정 포맷으로 압축하여 출력한다(S330). 이때, 영상압축부(120)에서 출력되는 것은, 압축된 보완영상의 DC 허프만 코드와 AC 허프만 코드이다.
이후에, 치환부(131)는 저장부(135)에 저장되어 있는 압축된 원영상의 AC 허프만 코드를 압축된 보완영상의 AC 허프만 코드로 치환한다(S340). 치환과정은 블럭단위로 수행된다. 도 5에 도시된 바에 의하면, 보완영상에는 각 블럭마다 5개의 AC계수들(AC01, AC10, AC20, AC11, AC02)이 추정되고 나머지 계수들은 '0'으로 처리된다. 따라서, 5개 AC계수들에 대한 허프만 코드가 치환에 이용되는 압축된 보완영상의 AC 허프만 코드이다.
S340단계의 치환과정은 블럭단위로 수행되기 때문에, 압축된 원영상의 모든 블럭에 대해 치환작업이 완료되면(S350), 저장부(135)에 저장된 치환이 완료된 압축된 원영상이 출력된다(S360). 이때 출력되는 영상이 디블럭킹 처리가 이루어진 압축영상이다.
지금까지 설명한 바에 의하면, 보완영상 생성부(110)는 도 4에 도시된 알고리즘에 의해 작성된 프로그램을 이용하여 보완영상을 생성하는 것으로 설명하였다. 도 5를 참조하면, 보완영상 생성부(110)는 블럭당 1개의 DC계수를 계산하고, 5개의 AC계수를 추정하여야 한다. 이는 통상의 DCT와 양자화에서는 64개의 계수에 대해 처리된다는 점을 고려할 때, 적은 처리량을 요하는 것이다. 따라서, 보완영상 생성부(110)의 연산량이 적기 때문에, 소프트웨어적으로 구현한 것이다.
그러나, 보완영상 생성부(110)는 하드웨어적으로 구현하는 것도 가능하며, 이를 도 6에 도시하였다.
도 6을 참조하면, 보완영상 생성부(110)는 입력되는 원영상을 8×8화소의 정방형 블럭으로 분할하는 영상 분할부(111), 분할된 각 블럭의 DC계수를 산출하는 DC계수 산출부(113), 산출된 DC계수들을 이용하여 각 블럭의 AC계수들을 추정하는 AC계수 추정부(115) 및 AC계수가 추정된 블럭을 IDCT하는 IDCT부(117)를 구비하게 된다.
도 6에 도시된 보완영상 생성부(110)에 의해 생성되는 보완영상은, 앞서 설명한 방법에 의해 생성된 보완영상과 동일하다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 영상압축시 원영상의 보완영상을 생성하고 이를 이용하여 디블럭킹 처리를 수행할 수 있게 된다. 디블럭킹처리가 영상압축단계에서 수행되기 때문에 압축영상을 신장하여 재생하는 소비자의 제품이 디블럭킹 수단을 구비하지 않은 경우에도 블럭화 현상을 방지할 수 있다. 또한, 기존에 사용되는 범용 영상압축 인코더을 그대로 사용할 수 있으며, 디블럭킹 처리시에 요구되는 연산량이 적기 때문에 프로세서의 부하감소와 처리속도 증가, 소비전력 감소 등의 효과를 이룰수 있게 된다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
도 1은 종래의 영상압축 인코더의 블럭도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 보완영상을 생성하여 디블럭킹 처리에 이용하는 영상압축장치의 블럭도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 보완영상을 생성하여 디블럭킹 처리에 이용하는 영상압축방법의 설명에 제공되는 흐름도,
도 4는 도 3의 보완영상 생성단계의 상세 흐름도,
도 5는 도 4의 AC계수 추정단계의 설명에 제공되는 도면, 그리고,
도 6은 도 2의 보완영상 생성부의 다른 예를 도시한 도면이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
110 : 보완영상 생성부 120 : 영상압축부
130 : 디블럭킹 처리부 131 : 치환부
135 : 저장부

Claims (10)

  1. 원영상을 이용하여 보완영상을 생성하는 보완영상 생성부;
    상기 원영상 및 생성된 상기 보완영상을 압축하는 영상압축부; 및
    압축된 상기 보완영상을 이용하여 압축된 상기 원영상에 대해 디블럭킹 처리를 수행하는 디블럭킹 처리부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상압축장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 보완영상 생성부는,
    상기 원영상을 복수의 블럭들로 분할하고, 분할된 상기 블럭들의 DC계수를 이용하여 분할된 상기 블럭들의 AC계수들을 추정함으로서 상기 보완영상을 생성하는 것을 특징으로 하는 영상압축장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 디블럭킹 처리부는,
    압축된 상기 원영상의 소정 계수정보를 압축된 상기 보완영상의 대응되는 계수정보로 치환함으로서 상기 디블럭킹 처리를 수행하는 것을 특징으로 하는 영상압축장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 계수정보는 AC계수정보인 것을 특징으로 하는 영상압축장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 AC계수정보는 AC계수에 대한 허프만 코드인 것을 특징으로 하는 영상압축장치.
  6. a) 원영상을 이용하여 보완영상을 생성하는 단계;
    b) 상기 원영상 및 생성된 상기 보완영상을 압축하는 단계; 및
    c) 압축된 상기 보완영상을 이용하여 압축된 상기 원영상에 대해 디블럭킹 처리를 수행하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상압축방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 a) 단계는,
    상기 원영상을 복수의 블럭들로 분할하는 단계;
    분할된 상기 블럭들의 DC계수를 산출하는 단계;
    산출된 상기 DC계수를 이용하여 분할된 상기 블럭들의 AC계수들을 추정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상압축방법.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 c) 단계는,
    압축된 상기 원영상의 소정 계수정보를 압축된 상기 보완영상의 대응되는 계수정보로 치환함으로서 상기 디블럭킹 처리를 수행하는 것을 특징으로 하는 영상압축방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 계수정보는 AC계수정보인 것을 특징으로 하는 영상압축방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 AC계수정보는 AC계수에 대한 허프만 코드인 것을 특징으로 하는 영상압축방법.
KR1020040028079A 2004-04-23 2004-04-23 보완영상을 생성하여 디블럭킹 처리에 이용하는영상압축장치 및 방법 KR20050102804A (ko)

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