KR20060048735A - 비디오 압축용 장치 및 프로세스 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 비디오 문서를 압축하기 위한 장치 및 프로세스에 관한 것이다. 이 프로세스는 다음 단계들을 포함한다:
- 비디오 문서를 샷들로 분해하는 단계(1),
- 상기 샷들의 대표 화상을 추출하는 단계(2),
- 상기 대표 화상들 간의 거리를 측정하는 단계(3, 4),
- 화상의 거리가 선정된 임계값보다 작은 화상들을 화상 그룹으로 그룹화하는 단계(5),
- 상기 화상 그룹 이외의 다른 화상들에 대한 각 화상의 상대적 코딩 비용을 계산하는 단계(6),
본 발명에 따르면, 프로세스는 다음 단계들을 더 포함한다.
- 각 화상 그룹의 코딩 비용을 최소화하는, 각 화상 그룹에 대한 최소 스패닝 트리를 추정하는 단계(7),
- 상기 스패닝 트리에 의해 주어진 순서에 따라 상기 화상들을 브라우징함으로써 각 화상 그룹을 코딩하는 단계(8).
비디오 보관에 대한 응용.
비디오 문서, 화상 그룹, 스패닝 트리, 코딩 비용, 비디오 압축, 샷

Description

비디오 압축용 장치 및 프로세스{DEVICE AND PROCESS FOR VIDEO COMPRESSION}
도 1은 비디오를 대표 화상의 그룹들로 분해하는 것을 도시하는 도면.
도 2는 본 발명에 따른 프로세스의 단계들을 도시하는 도면.
도 3은 최소 스패닝 트리를 도시하는 도면.
도 4는 본 발명에 따른 장치를 도시하는 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
9 : 프로세싱부
10 : 보관부
11 : 카메라
12 : 코딩 장치
본 발명은 비디오 문서를 압축하는 장치 및 프로세스에 관한 것이다.
보다 구체적으로, 본 발명은 기록 보관에 적용되는 비디오 압축에 관한 것이다.
비디오 문서의 압축 제한점들은, 전송을 위해 비디오를 압축하는 것과 관련된 경우에 비해, 비디오를 보관하는 것과 관련된 경우에 덜 중요하다.
특히, 압축되고, 전송되어 실시간으로 압축해제될 비디오는, 예를 들어, MPEG-2와 같은 코딩 방법으로 실행되는 것과 같이, 화상을 하나씩 연대순으로 취하여 압축해야만 한다.
화상을 장기 저장하기 위한 저장 매체, 예를 들어, 하드 디스크 등에 기록하려고 할 때, 화상을 저장된 정보의 품질을 최대화하기 위한 소정의 순서로 압축할 수 있으며, 이에 따라, 요구되는 저장 리소스를 최소화할 수 있다. 따라서, 압축 제한은 실시간 코딩/디코딩의 경우와 동일하지 않다.
따라서, 본 발명은 압축율을 증가시키기 위해서, 코딩하기 전에 비디오 문서의 화상을 순서화하는 것에 관한 것이다. 실제로, 여러 가지 데이터 압축 방법들이 클러스터로의 그룹화를 사용한다. 그러나, 클러스터가 일단 완성되면, 코딩은 화상들에 대해 연대순으로 바로 수행된다.
본 발명은 이 연대적인 순서를 벗어나서, 최적의 압축율을 얻음과 동시에 화상을 코딩할 수 있도록 한다.
결국, 본 발명은 다음의 단계들을 포함하는 비디오 문서의 압축 프로세스에 관한 것이다.
- 비디오 문서를 샷들(shots)로 분해하는 단계,
- 상기 샷들의 대표 화상을 추출하는 단계,
- 상기 대표 화상들 간의 거리를 측정하는 단계,
- 화상의 거리가 선정된 임계값보다 작은 화상들을 화상 그룹으로 그룹화하는 단계,
- 상기 화상 그룹 이외의 다른 화상들에 대한 각 화상의 상대적 코딩 비용을 계산하는 단계.
본 발명에 따르면, 프로세스는 다음 단계들을 포함한다.
- 각 화상 그룹의 코딩 비용을 최소화하는, 각 화상 그룹에 대한 최소 스패닝 트리(spanning tree)를 추정하는 단계,
- 상기 스패닝 트리에 의해 주어진 순서에 따라 상기 화상들을 브라우징함으로써 각 화상 그룹을 코딩하는 단계.
최소 스패닝 트리는 화상의 코딩 순서를 변경가능하게 하고, 이에 따라, 압축율을 증가시킬 수 있도록 한다. 이는, 코딩 시간이 중요하지 않고, 코딩 순서가 중요하지 않은 문서 보관에 대한 압축의 경우에 특히 적합하지만, 이것에 대해서만 적용되는 것은 아니다.
양호한 실시예에 따르면, 스패닝 트리의 제1 코딩된 화상은 인트라 모드(intra mode)에서 코딩된다.
양호한 실시예에 따르면, 제1 화상 이외의 화상들은, 최적의 스패닝 트리에서 이전 화상과 관련된 예상 모드에서 코딩된다.
양호한 실시예에 따르면, 스패닝 트리에서 이격된 여러개의 화상들은 인트라 모드에서 코딩된다.
본 발명은, 첨부 도면을 참조해서, 완전히 비제한적이며 바람직한 모드의 실시예 및 구현을 이용해서 더욱 잘 이해되고, 도시될 것이다.
비디오 문서는 연속된 화상으로 구성되고, 이 연속된 화상들은 종종 샷들로 그룹화될 수 있으며, 이 샷들은 픽쳐 브레이크(picture breaks)에 대응한다.
도 1은 비디오 문서를 샷 P1, P2, P3, ..., P10으로 분해하는 것을 도시한다. 도 1은, 도 1에 도시된 비디오 문서의 분할(splitting)을 가능하게 하는 프로세스의 단계를 도시하는 도 2와 함께 설명될 것이다.
도 2의 단계 1에 도시된 바와 같이, 비디오를 샷으로 분해하는 다양한 방법이 존재한다. 이러한 방법은, Thomson Licensing SA 회사 이름으로 2002년 10월 28일에 출원된 프랑스 특허 출원 0213978호에 구체적으로 기술되어 있다. 본 출원은 또한, 각 샷에 대한 키 화상들의 추출(도 2의 단계 2)에 대해서 기술한다. 하나 이상의 키 화상들은 각 샷으로부터 추출되고, 이는 샷의 모션(motion)의 양에 따르며, 중요한 모션을 나타내는 샷은 하나 이상의 키 화상에 의해 특성화될 수 있다.
따라서, 키 화상은 그들의 유사성에 따라서 함께 그룹화된다(도 2의 단계 4).
유사성은 화상들 간의 거리를 측정함으로써 계산된다. 화상들 간의 거리 측정은 속성들 F 간의 거리에 기초한다.
F는 조직(texture), 컬러(이들로 한정되는 것은 아님)로부터 선택된 화상의 특성을 나타낸다. 선택적으로, 웨이브릿 변환(wavelet transform)의 지배적인 계수들도 속성들로서 취해질 수 있다.
속성들을 계산하는 다양한 방법(도 2의 단계 3)들이 존재하며, 이는 본 기술 분야의 당업자에게 잘 공지되어 있다.
계산된 거리 D는 예시적으로 유클리드형(Euclidian type)의 거리가 될 수 있다.
거리 D가, 예를 들어, 비디오 문서의 유형에 따라서 고정될 수 있는, 선정된 임계값 ε보다 작은 경우, 화상은 도 2의 단계 5에서, 그룹들로 또는 "클러스터들"로 함께 그룹화된다. 그 다음, 이들 화상의 그룹은 상당한 시각적 유사성을 나타낸다.
여러개의 키 화상들이 1개의 동일한 샷으로부터 추출되고, 클러스터로 그룹화하는 단계 동안에, 이 키 화상들이 동일한 클러스터에서 나타나지 않을 경우에, 이들이 속할 클러스터는 병합된다.
획득된 클러스터의 수는, 유사성을 측정하여 선정된 임계값 ε, 및 클러스터로의 그룹화를 위해 사용되는 방법에 따른다.
각 클러스터는 소정 수의 샷의 모든 화상을 포함한다.
따라서, 각 클러스터의 각 화상의 쌍에 대해, 코딩 비용이 계산된다.
각 화상은 하나씩 차례로 선택되고, 각 화상에 관한 코딩 비용이 나머지 화상들에 대해서 구해진다(도 2의 단계 6).
따라서, 이들 코딩 비용에 기초해서, 최소 스패닝 트리가 각 클러스터에 대 해 계산된다(도 2의 단계 7). 이 최소 스패닝 트리는, 클러스터의 전체 화상 세트를 브라우징(browsing)하기 위한 경로를 찾을 수 있도록 하고, 이는 코딩 비용을 최소화한다.
최소 스패닝 트리를 추정하기 위한 알고리즘 중에서, Kruskal 알고리즘이 사용된다.
다른 실시예들에서는 Prim 알고리즘이 사용될 수 있다.
이러한 스패닝 트리의 예는 도 3에서 주어지고, 도 3에서의 점들은 클러스터의 화상들을 나타낸다.
클러스터 Ci는 l1 내지 l7 번의 7개의 화상들을 포함한다.
클러스터내의 하나의 동일한 샷의 화상들 l1 내지 l7은 연속되어 있다.
클러스터 l1 내지 l7에 적용되는 Kruskal 알고리즘은 도 3의 우측 부분에 주어지는 스패닝 트리를 제공한다.
이 스패닝 트리는, 화상이 최소 코딩 비용, 즉, 비디오 시퀀스를 최대한 압축할 수 있는 코딩 비용을 획득하기 위해 코딩되어야 하는 순서를 제공한다.
스패닝 트리가 각 클러스터에 대해 계산되면, 화상들은 스패닝 트리에 따른 순서로 코딩된다(도 2의 단계 8). 개시 화상의 선택은 임의적이며, 가장 짧은 인트라 코딩을 갖는 화상을 선택하는 것이 가장 바람직하다. 개시 화상이 일단 선택되면, 나머지 화상들은 트리에서 내려가는 순서로 정리된다.
본 예에 따르면, 화상 l4는 코딩될 제1 화상이다. 따라서, 화상 l4는 인트라 모드의 코딩에 따라서, 즉, 공간적으로만 코딩된다.
후속 화상들은, 트리의 이전 화상과 관련된 예상 모드에 따라서 코딩된다. 화상 l7은 화상 l6에 대해서 코딩되고, 화상 l6은 화상 l2 뿐만 아니라 화상 l3에 대해서 코딩된다. 화상 l1은 화상 l2에 대해서 코딩되고, 화상 l5는 화상 l1에 대해서 코딩된다.
다른 예들에서는, 여러개의 화상이 인트라 모드에서 코딩되는 것이 가능하다. 이는, 클러스터가 상당수의 화상들을 포함하는 경우에 특히 가능하다. 이 경우에, 소정의 화상들이 선택되고, 스패닝 트리에서 일정하게 이격되어, 인트라 모드에서 코딩된다.
예상 코딩을 위한 여러개의 기법들이 발견될 수 있다. 특히, 제안된 실시예에서, 화상은 MPEG-2 또는 MPEG-4 표준에 따르는 코딩 기법에 따라 코딩된다.
일단 코딩되면, 화상은 예를 들어, 하드 디스크와 같은 저장 매체에 보관되고, 이는 클러스터의 구조를 설명할 뿐만 아니라, 트리가 글로벌 비디오를 재구성할 수 있도록 한다.
각 화상은, 화상들을 정리하고, 디코딩 동안에 비디오 스트림을 재구성할 수 있도록 하는 시간 라벨에 의해 식별된다.
본 발명은, 예를 들어, 샷이 정기적으로 반환되는 프로그램에 특히 적합하다. 이는 특히, 화상들에 전송을 제공하는 저널리스트의 샷이 정기적으로 포함되는 방송 잡지 또는 신문의 경우에 해당된다.
도 4는 본 발명이 구현되는 시스템을 도시한다.
이 시스템은 카메라(11)를 포함한다. 카메라는 사건을 포착하고, 비디오 정 보는 프로세싱부(9)로 전송된다.
프로세싱부(9)는 다음 단계들을 적합하게 처리한다.
·비디오 문서를 샷들로 분해하는 단계,
·상기 샷들의 대표 화상을 추출하는 단계,
·상기 대표 화상들 간의 거리를 측정하는 단계,
· 화상의 거리가 선정된 임계값보다 작은 화상들을 화상 그룹으로 함께 그룹화하는 단계,
· 상기 화상 그룹 이외의 다른 화상들에 대한 각 화상의 상대적 코딩 비용을 계산하는 단계,
· 각 화상 그룹의 코딩 비용을 최소화하는, 각 화상 그룹에 대한 최소 스패닝 트리를 추정하는 단계.
이 단계들이 일단 처리되면, 화상 순서 정보는 코딩 장치(12)로 전송된다. 코딩 장치(12)는, 하드 디스크, DVD, 등의 보관부(10)로 비디오 화상들을 전송하기 전에, 비디오 화상들을 코딩하기에 적합하다.
본 발명은, 코딩하기 전에 비디오 문서의 화상을 순서화함으로써, 압축율을 증가시키고, 코딩 비용을 최소화할 수 있다.

Claims (5)

  1. 비디오 문서를 압축하기 위한 프로세스에 있어서,
    비디오 문서를 샷들로 분해하는 단계(1),
    상기 샷들의 대표 화상을 추출하는 단계(2),
    상기 대표 화상들 간의 거리를 측정하는 단계(3, 4),
    화상의 거리가 선정된 임계값보다 작은 화상들을 화상 그룹으로 그룹화하는 단계(5),
    상기 화상 그룹 이외의 다른 화상들에 대한 각 화상의 상대적 코딩 비용을 계산하는 단계(6)
    를 포함하고,
    각 화상 그룹의 코딩 비용을 최소화하는, 각 화상 그룹에 대한 최소 스패닝 트리를 추정하는 단계(7),
    상기 스패닝 트리에 의해 주어진 순서에 따라 상기 화상들을 브라우징함으로써 각 화상 그룹을 코딩하는 단계(8).
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프로세스.
  2. 제1항에 있어서, 상기 스패닝 트리의 제1 코딩된 화상은 인트라 모드(intra mode)에서 코딩되는 것을 특징으로 하는 프로세스.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 화상 이외의 다른 화상들은, 최적의 스패닝 트리에서 이전 화상과 관련된 예상 모드에서 코딩되는 프로세스.
  4. 제1항에 있어서, 상기 스패닝 트리에서 이격된 여러개의 화상들은 인트라 모드에서 코딩되는 프로세스.
  5. 문서를 압축하기 위한 장치에 있어서,
    비디오 문서를 샷들로 분해하는 수단,
    상기 샷들의 대표 화상을 추출하는 수단,
    상기 대표 화상들 간의 거리를 측정하는 수단,
    화상의 거리가 선정된 임계값보다 작은 화상들을 화상 그룹으로 그룹화하는 수단,
    상기 화상 그룹 이외의 다른 화상들에 대한 각 화상의 상대적 코딩 비용을 계산하는 수단
    을 포함하고,
    각 화상 그룹의 코딩 비용을 최소화하는, 각 화상 그룹에 대한 최소 스패닝 트리를 추정하는 수단(9),
    상기 스패닝 트리에 의해 주어진 순서에 따라 상기 화상들을 브라우징함으로써 각 화상 그룹을 코딩하는 수단(12)
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
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