KR20060064392A - 이미지 차별화 송수신 시스템 및 그 방법 - Google Patents

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KR20060064392A
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Abstract

본 발명은 고급화된 이미지 전송 과정에서 이미지의 중요도 등급을 구분하고 서로 다른 프로토콜과 전력 세기를 이용하여 전송하도록 하는 이미지 차별화 송수신 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 본 발명의 일 측면에 따른 이미지 차별화 송수신 시스템은, 입력 영상 데이터를 인코딩 한 후 데이터의 중요 우선 순위에 따라 다중 분할 처리하는 분할기, 상기 분할된 데이터 별로 차별화 된 전송 정책을 적용하여 송신하는 송신기 및 상기 송신기로부터 분할되어 전송되는 데이터를 수신하여 원래의 영상 크기대로 이미지를 조합하는 조합기를 포함한다.

Description

이미지 차별화 송수신 시스템 및 그 방법{System and Method for Differential Transmission of Image}
도 1은 일반적인 JPEG2000 인코더 및 디코더의 블록 구성을 나타낸 도면.
도 2는 JPEG2000의 이산 웨이브릿 변환 방법을 나타낸 도면.
도 3은 본 발명에 따른 이미지 차별화 송수신 장치가 적용된 이동통신 시스템 구성의 바람직한 일 실시예를 나타낸 도면.
도 4는 본 발명에 따른 이미지 차별화 송신 방법의 바람직한 일 실시예에 따른 처리 흐름을 나타낸 도면.
도 5는 본 발명에 따른 이미지 차별화 수신 방법의 수신 및 복원 처리 흐름을 나타낸 도면.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
110 : 인코더(Encoder) 120 : 디코더(Decoder)
310 : J2k 인코더 320 : 분할기(Fragmenter)
330 : 송신기(Transmitter) 340 : 수신기(Receiver)
350 : 조합기(Defragmenter) 360 : J2k 디코더
본 발명은 통신망에서 고급화된 이미지(JPEG2000, SPIHT)를 전송하는 경우 단말 장치의 소모 에너지를 최소화하는 방안에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 고급화된 이미지 전송 과정에서 이미지의 중요도 등급을 나누어 서로 다른 프로토콜과 전력 세기를 이용하여 전송하도록 하는 이미지 차별화 송수신 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
JPEG2000(Joint Photographers Experts Group 2000)은 기존의 정지영상규격(JPEG)에 다양한 기능을 종합한 차세대 정지영상규격이다. JPEG2000은 다른 모든 표준 인코딩 기술들보다 훨씬 뛰어난 품질의 높은 압축률을 제공한다. 이러한 높은 압축 및 품질 성능은 웨이브릿(Wavelet) 변환의 채택에 의한 것이다. 웨이브릿 변환은 이미지 내에서 복잡한 구조를 해석하여, 매우 큰 이미지 데이터를 상대적으로 작은 양의 압축 데이터로 압축하는 수학적 공식이다. JPEG2000을 사용하는 어플리케이션들은 다른 유사한 어플리케이션들로는 할 수 없는 압축을 지원한다.
웨이브릿 변환을 이용한 압축방식은 눈에 거슬리는 블록화 현상을 극복할 수 있게 해준다. 웨이브릿 변환을 이용한 영상 압축은 먼저 원 영상에 웨이브릿 변환을 한 다음, 그 웨이브릿 계수를 효율적으로 양자화 함으로써 이루어지게 된다. 즉 , JPEG2000은 웨이브릿 변환을 이용한 압축 방식을 사용함으로써 JPEG에서 나타나는 블록화 현상을 극복할 수가 있는 것이다. 또한 웨이브릿 변환을 이용하면, 점진적인 전송방식(Progressive Transmission)을 사용할 수가 있어서, 사람의 심미적 만족도를 더욱 충족시킬 수가 있다.
컬러 정지영상 압축에 있어 뛰어난 성능을 가지는 JPEG2000은, 저 비트율에서 뛰어난 압축 성능을 가지며, 연속-톤과 2중 레벨의 압축으로 문서의 합성 및 컴퓨터 영상, 팩시밀리 등에 응용할 수 있다. 또한, 에러의 제한, 에러의 은폐, 재시작이 가능하고, 무선 통신 채널에 대한 소스-채널 코딩의 방법으로 인해 비트 에러에 강하다.
웨이브릿은 디지털 신호 처리 및 이미지 압축에 사용되는 유용한 수학 함수이다. 웨이브릿 그 자체는 새로운 것이 아니지만, 이러한 용도로 웨이브릿을 사용한 것은 최근의 일이다. 웨이브릿의 근본 원리는 푸리에(Fourier) 분석과 비슷하며, 19세기 초반에 처음 개발되었다.
신호 처리를 위해 웨이브릿을 이용하면 잡음 속에 섞인 약한 신호를 복원할 수 있다. 웨이브릿은 특히 의료 분야의 X-선 및 자기공명 이미지 처리에서 그 유용성이 입증되었다. 이런 방법으로 처리된 이미지는 세부적인 내용에 흐릿함이 없이 깨끗하게 처리될 수 있다.
웨이브릿은 인터넷 통신에서도 이미지를 압축하는데 사용되었는데, 일반적으로 다른 방식으로 했을 때에 비해 훨씬 효율이 높다. 일부의 경우에서 웨이브릿으로 압축된 이미지는 잘 알려진 JPEG 이미지를 사용한 비슷한 품질의 이미지에 비해 파일 크기가 25% 정도 밖에는 되지 않는다.
웨이브릿 압축 작업은 먼저 이미지를 분석하여, 그것을 수신측에서 복원할 수 있는 일련의 수학적 표현으로 변환함으로써 이루어진다. 웨이브릿 압축 이미지 파일의 확장자는 주로 "WIF"가 붙는다. 만약 사용자의 브라우저가 이 형식의 파일을 직접 지원하지 않는다면 플러그인 프로그램이 필요하다.
웨이브릿을 사용하는 압축 방식에는 JPEG2000 외에도 SPIHT(Set Partitioning In Hierarchical Trees)가 있다.
도 1은 일반적인 JPEG2000 인코더 및 디코더의 블록 구성을 나타낸다.
인코더(110)는 일반 순수 이미지 파일을 JPEG200 형식으로 변환시키는 역할을 한다.
인코더(110)에서 처음으로 수행하는 것은 입력 영상을 타일이라고 하는 서로 겹치지 않는 직사각형의 조각들로 나누는 것이다. 그리고, 각 화소의 성분들을 색상 변환한다. 여기서, 색상 변환은 주로 두 가지 방법을 사용하는데, 하나는 비가역 색상 변환으로 RGB 입력 영상을 YCbCr(Y는 휘도, Cb, Cr는 색차를 나타내는 색 컴포넌트)로 변환하는 것이고, 다른 하나는 가역 색상 변환이다.
색상 변환 후에는 전체 프레임에 대해 DWT(Discrete time Wavelet Transform)을 수행한다. DWT는 영상 전체를 변환하기 때문에 큰 영상이나 높은 압축률에서 발생하는 블로킹 현상(blocking artifacts)이 발생하지 않는다. 그리고 정수 DWT 필터를 사용하면 하나의 압축 비트 스트림으로 손실, 무손실 압축을 할 수 있다. DWT 변환 이후에는, 양자화(Quantization) 및 엔트로피 코딩(Entropy Coding)을 거쳐 수신단으로 송신한다.
이를 웨이브릿을 이용하여 변환하여 양자화를 거치게 된다. 양자화된 데이터는 엔트로피 코딩을 거치게 된다.
수신단에 위치하는 디코더(Decoder)(120)의 역할은 송신단의 인코더(110)의 기능을 역으로 수행하는 것이다. 즉, 인코딩된 영상 데이터가 입력되면, 엔트로피 디코딩 및 역 양자화(Inverse Quantization) 처리를 하고. 역 웨이브릿 변환을 실시한다.
도 2는 JPEG2000의 이산 웨이브릿 변환 방법을 나타내고 있다.
도 2는 도 1에서 간단히 살펴보았던 이산 웨이브릿 변환(DWT) 방법에 대해 좀더 자세히 살펴보기 위한 것이다.
원 영상에 대해 1회의 웨이브릿 변환이 실시되어, 제 1 단계의 영상이 생성된다. JPEG2000에서 이용되는 웨이브릿 변환의 필터는 화상의 종횡에 대하여 각각 동시에 고역 통과 필터 및 저역 통과 필터를 동작시킨다. 따라서, 그 변환의 결과 화상은 x, y의 양 방향에 저주파 성분을 갖는 LL 서브 밴드와 x, y의 한 방향에 저주파 성분을 갖고 다른 방향에 고주파 성분을 갖는 HL 서브 밴드 및 LH 서브 밴드, 그리고 x, y의 양 방향에 고주파 성분을 갖는 HH 서브 밴드의 합계 4개의 밴드로 분할된다. 또한 이러한 필터링 후에는 x, y의 양 방향에 대하여 다운 샘플링이 행해지게 된다. 따라서, 도 2에 도시한 바와 같이, 제 1 단계의 영상에서 모식적으로 도시된 4개의 서브 밴드(HH, HL, LH, LL)가 생성된다.
도 2에 나타난 제 1 단계의 영상은 좀더 세밀하게 분해될 수도 있다. 계속해서 저역 부분, 즉 도 2에서는 LL 서브 밴드를 분해하는 것인데, 이를 옥타브 분해 방식이라고 한다.
일반적으로 통신망에서의 데이터 전송은 TCP(Transmission Control Protocol) 또는 UDP(User Datagram Protocol)를 사용하여 이루어지며, 상기한 바와 같은 압축 변환된 이미지의 전송에 있어서도 마찬가지이다.
CDMA 시스템의 경우를 예로 들면, TCP/UDP 패킷에 IP 헤더를 추가해 IP 패킷을 구성한 후, IP 패킷을 PPP(Point-to-Point Protocol) 패킷에 실어 무선망을 통해 기지국 단의 PPP 서버에 접속을 하고, PPP 서버를 이용해 PDSN(Packet Data Serving Node)에 접속한 후 인터넷으로 연결된다. 다른 통신망의 경우도 역시 인터넷 접속시에는 TCP와 UDP를 사용하고 있다.
데이터 전송 시의 전력 세기는 IEEE 801.11b의 경우, 정해진 일정 정도의 전력 세기를 이용하며, CDMA 시스템에서는 전력 제어(Power Control)를 이용하여 전송 전력 세기를 조절하고 있다. 그 기준은 이동 단말의 위치에 따라 전송 전력 세기를 달리 설정하므로 수시로 변하며, 기지국에서 가까운 이동 단말일수록 약한 전송 전력 세기를 사용한다.
상기한 바와 같은 일반적인 전송 방식에서는 TCP를 이용하여 전송되는 모든 패킷은 에러 발생시 다시 전송하는 방법을 사용하게 되어 다시 전송하는 만큼의 전 력 소비가 증가하며, 이는 곧 이동 단말의 전원공급 장치의 배터리 소모와도 연결된다. 1000 킬로바이트의 크기를 가지는 이미지를 전송할 때와 400 킬로바이트의 크기를 가지는 이미지를 전송할 때 전력 소비량이 차이가 나는 원리와 동일하다 할 것이다.
또한 많은 양의 데이터를 전송하는 경우 상대적으로 적은 양의 데이터 전송시보다 더 높은 에러 확률을 갖게 된다. 여기서, 총 소요 에너지는 아래의 [수학식 1]과 같이 나타낼 수 있다.
Total Energy = ((Power*data 크기)/ data rate) * 기댓값
여기서, 기댓값(Expectation)은 전송될 패킷 수를 의미하며, 아래의 [수학식 2]와 같이 나타내어진다.
기댓값 = 1/P(s)
P(s)는 전송이 성공할 확률이며, 아래의 [수학식 3]으로 나타낼 수 있다
P(s) = 1-P(f)
여기서, P(f)는 전송이 실패할 확률을 나타낸다.
CDMA 시스템에서는 위치에 따른 전력 제어를 수행하므로 중요한 데이터의 경우 상대적으로 낮은 전력 세기 조건에서 전송된다면 에러가 발생할 확률이 높아 지는 문제점을 가진다. 이런 문제점으로 인해 대역폭이 제한되어 있는 무선 환경에서 트래픽이 많아지므로 작업 처리량(throughput) 저하 현상이 발생하게 된다. 또한 이러한 높은 에러 발생 확률로 인해 필요한 에너지 양이 증가되는 문제점도 야기된다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해, 고급화 된 형태로 이루어지는 이미지인 JPEG2000 또는 SPIHT 이미지 데이터를 분할해 그 데이터 중요도에 따라 전송 프로토콜과 전송 파워를 달리하여 전송토록 하는 이미지 차별화 송수신 시스템 및 방법을 제공함을 그 목적으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 이미지 차별화 송수신 시스템은, 입력 영상 데이터를 인코딩 한 후 데이터의 중요 우선 순위에 따라 다중 분할 처리하는 분할기, 상기 분할된 데이터 별로 차별화 된 전송 정책을 적용하여 송신하는 송신기 및 상기 송신기로부터 분할되어 전송되는 데이터를 수신하여 원래의 영상 크기대로 이미지를 조합하는 조합기를 포함한다.
상기 영상 이미지 부호화의 변환에는 웨이브릿(Wavelet) 변환이 사용되며, 상기 웨이브릿 변환을 이용한 영상 이미지의 압축 또는 복구는, JPEG2000(Joint Photographers Experts Group 2000) 또는 SPIHT(Set Partitioning In Hierarchical Trees) 중 적어도 하나를 통해 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 나머지 데이터 부분은, 해당 데이터 내의 중요도에 따라 적어도 하나의 레벨로 재분할될 수 있는 것을 특징으로 한다.
상기 송신기는, 상기 분할기에 의해 분할된 데이터 중 중요 데이터 집중 부분을 TCP((Transmission Control Protocol) 프로토콜 및 최대 전력을 사용하여 전송하는 제 1 송신기; 와 나머지 데이터 부분을 UDP(User Datagram Protocol) 프로토콜 및 상기 최대 전력보다 낮은 전력을 사용하여 전송하는 제 2 송신기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 나머지 데이터 부분이 다수의 레벨로 재분할되는 경우, 상기 제 2 송신기는 각 데이터 레벨 별로 설정된 전송 프로토콜 및 전송 전력을 사용하여 전송하는 적어도 하나의 데이터 레벨별 송신기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 분할기는, 분할된 중요 데이터 집중 부분의 전단에 원 영상 이미지의 크기 값을 포함하여 상기 송신기로 공급하는 것을 특징으로 한다.
상기 조합기는, 상기 송신기로부터 수신한 분할 데이터 및 원 영상 이미지의 크기 값을 이용해 원래의 영상 이미지를 재조합하고, 수신된 데이터 중 유실된 데이터 부분을 NULL로 채워 전체 영상 이미지를 구성한다.
상기 영상 이미지 차별화 전송 시스템은 또한, 원래의 영상 이미지를 웨이브릿 변환을 이용해 부호화하는 송신단의 인코더; 와 상기 조합기에 의해 새로이 조합된 영상 이미지 데이터를 역 웨이브릿 변환을 이용해 복원하는 수신단의 디코더를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 이미지 송신 장치는, 입력 영상 데이터를 인코딩 한 후 데이터의 중요 우선 순위에 따라 다중 분할하고, 분할된 부분 중 중요 데이터 집중 부분의 전단에 원 영상 이미지의 크기 값을 포함시키는 분할기;와 상기 분할된 데이터 별로 차별화 된 전송 정책을 적용하여 송신하는 송신기를 포함한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 이미지 수신 장치는, 송신 장치로부터 분할되어 전송되는 데이터를 수신하는 수신기; 상기 수신한 데이터와 원 영상의 크기 값을 이용해 원래의 영상 이미지를 재조합하고, 수신된 데이터 중 유실된 데이터 부분을 NULL로 채워 전체 영상 이미지를 구성하는 조합기; 및 상기 조합기에 의해 새로이 조합된 영상 이미지 데이터를 역 웨이브릿 변환을 이용해 복원하는 디코더를 포함한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 이미지 차별화 송수신 방법은, 입력 영상 데이터를 인코딩 한 후 데이터의 중요 우선 순위에 따라 다중 분할하는 단계; 상기 분할된 데이터 별로 차별화 된 전송 정책을 적용하여 송신하는 단계; 상기 분할되어 전송되는 데이터를 수신하여 원래의 영상 크기대로 이미지를 조합하는 단계를 포함한다.
상기 분할 단계는, 사용자에 의해 전송 요구된 영상 이미지를 압축 변환하는 단계; 상기 압축 변환된 이미지 데이터의 전체 길이와 기 설정된 분할 기준치에 따른 분할선을 계산하는 단계; 및 상기 계산된 분할선에 따라 상기 원 영상 이미지 데이터를 가장 중요한 데이터를 포함하는 1차 우선 이미지 데이터와 나머지 이미지 데이터로 분할하는 단계를 포함한다.
상기 분할 기준치는, 분할되는 데이터 등급에 따라 적어도 하나 이상으로 설정될 수 있으며, 원 영상 이미지 중 1차 우선 이미지 데이터를 분할하는 1차 분할 기준치는, 수신단에서의 영상 이미지 복원시 원 영상 이미지 인식 가능 범위 내에서 시스템 관리자에 의해 설정되는 것을 특징으로 하며, 상기 1차 분할 기준치는 30 dB로 설정될 수 있다.
상기 송신 단계는, 1차 우선 이미지 데이터는 TCP 채널 및 최대 전력을 사용해 전송하고, 나머지 이미지 데이터는 UDP 채널 및 최대 전력보다 낮은 전력을 사용해 를 전송하되, 분할된 데이터 등급별로 설정된 전력 등급을 적용하는 것을 특징으로 한다.
상기 영상 이미지 차별화 전송 방법은, 상기 분할 단계 이후 분할된 중요 데이터 집중 부분의 전단에 원 영상 이미지의 크기 값을 포함하여 전송하는 단계를 더 포함한다.
상기 이미지 조합 단계는, 송신단으로부터 수신한 분할 데이터 및 원 영상 이미지의 크기 값을 이용해 원래의 영상 이미지를 재조합하고, 수신된 데이터 중 유실된 데이터 부분을 NULL로 채워 전체 영상 이미지를 구성하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도면을 살펴보면서 구체적으로 설 명하기로 한다.
살펴본 바와 같이, 고급화된 이미지 형태인 JPEG200 혹은 SPIHT는 웨이브릿 변환을 이용한다. 그 결과 구성된 JPEG2000, SPIHT의 데이터 앞 부분에는 중요한 정보들이 배열되고 뒷부분으로는 중요성이 떨어지는 데이터가 자리한다.
본 발명은 이러한 이미지 포맷의 특성을 이용하여, 전체 이미지를 데이터의 중요도에 따라 몇 부분으로 나누고, 중요 데이터 부분 전송 시에는 TCP 프로토콜과 최대 전력을 사용하여 전송하되, 그렇지 않은 부분을 전송하는 경우에는 UDP 프로토콜과 최대 전력보다 적은 전력으로 전송하게 되는 것이다.
이러한 방법을 사용함으로써, 중요 데이터 부분의 전송에 대한 QoS(Quality of Service)의 보장이 가능하면서도 비 중요 데이터 부분에 전송시에 네트워크 자원을 효율적으로 사용하게 되는 이중 효과를 얻을 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 이미지 차별화 송수신 장치가 적용된 이동통신 시스템 구성의 바람직한 일 실시예를 나타낸다.
순수 이미지 포맷인 lena.pgm 파일을 J2k 인코더(310)를 거쳐 압축하여 JPEG2000 포맷으로 변환하여 lena.j2k를 얻게 된다. J2k 인코더(310)는 일반 순수 이미지 파일을 JPEG2000 포맷으로 변환하는 역할을 한다. 도 3에서는 262,159 바이트의 크기를 가지는 lena.pgm 이미지가 16,381 바이트로 압축된 형태의 lena.j2k JPEG2000 이미지로 변환되었음을 알 수 있다.
분할기(320)는 상기 압축된 이미지, 즉 JPEG2000 형태의 데이터 중에서 분할기준치에 따른 분할선을 계산하고, 계산된 분할선에 따라 데이터를 분할한다.
전체 이미지 데이터를 분할하는 분할기준치는 전체 데이터 중 어느 선까지를 중요 데이터로 볼 것인가의 문제이다. 실험 결과, 영상 이미지의 품질에 크게 영향을 미치지 않으면서도 네트워크에 부담을 줄일 수 있는 바람직한 PSNR 값은 30dB 정도임이 밝혀졌다. PSNR 값이 50dB 이상일 때는 원래 이미지와 같으며, 30dB 이상부터 해당 이미지에 대한 인지가 가능한 것으로 나타났다.
그러므로, 시스템 관리자는 PSNR이 30dB인 부분까지가 모두 중요 데이터 부분에 포함될 수 있도록 분할기준치를 30dB 이상으로 설정하는 것이 바람직하다 할 것이다.
도 3의 실시예의 경우에는 전체 데이터를 데이터의 중요도에 따라 총 3개의 레벨로 구분하고 있다. 즉, J2k 인코더(310)에서 인코딩된 전체 16381 바이트(byte) 중 가장 중요한 데이터인 0∼3048 바이트가 포함된 D1 부분, 3049∼9192 바이트가 포함된 D2 부분, 그리고 9193∼16381 바이트가 포함된 D3 부분으로 나누고 있다. 도 3의 경우는 D1 부분을 가장 중요한 데이터 부분으로 판단하고 그에 적합한 전송 처리를 하고 있으므로, D1 부분을 분할하는 첫 번째 분할기준치는 30 dB 정도가 될 것임을 예상할 수 있다.
분할기(320)를 거치면서 분할된 데이터 중 D1의 헤더 부분에는 원래 이미지의 총 데이터 길이 값을 포함하는 Nt(4 바이트)가 추가되어 있음을 알 수 있다. 이 길이 정보는 추후에 수신 단에서 데이터를 재 조합하는 데 사용될 정보이다.
D1(3048 byte), D2(6144 byte), D3(7189 byte)으로 각각 분할된 이미지 데이터는 서로 다른 송신기를 통해 송신되는데, D1 및 Nt 부분은 TCP 송신기 T1(330-1)을 통해, D2 부분은 UDP 송신기 T2(330-2)를 통해, 그리고 D3 부분은 UDP 송신기 T3(330-3)를 통해 전송이 이루어진다.
전송 프로토콜 측면에서 살펴보면, TCP 송신기 T1(330-1)은 TCP 프로토콜을 사용하여 송신하지만, UDP 송신기 T2(330-1) 및 UDP 송신기 T3(330-3)은 UDP 프로토콜을 사용한다. 즉, 분할된 데이터의 등급에 따라 차별화 된 전송 프로토콜을 사용한다.
한편, 송신기의 전송 파워 측면에서도, 송신기별로 다른 형태를 띠고 있는데, T1 송신기는 최대 파워 P1을 사용하여 무선 상에서의 손실을 최소화하고, 나머지 T2, T3 송신기는 UDP 패킷에 캡슐화(Encapsulation)하여 최대 전력인 P1보다 낮은 전력 P2, P3을 이용하여 전송한다. 이때 P2, P3은 시스템 관리자가 시스템 특성을 고려해 적당한 레벨로 설정할 수 있다.
도 3의 경우는 이동통신 시스템을 예로 들고 있으므로, 상술한 바와 같은 송신 단에서의 진행은 이동 단말에서 이루어질 것이며, 상기 일련의 처리를 거친 데이터를 무선을 통해 기지국에서 수신할 것이다. 이동 단말과 기지국 사이의 무선 통신에는 일반적인 무선랜 표준규격인 802.11b를 사용한다.
이제까지는 본 발명에 따른 장치의 송신단을 살펴보았고, 지금부터는 수신단을 살펴보기로 한다.
데이터 등급별로 송신단의 송신기 또한 분리되어 있으므로, 분리되어 송신되 는 데이터를 수신하는 수신단의 수신기(Receiver) 또한 분리되어야 할 것인 바, 본 실시예에서는 총 3개의 수신기 R1(340-1), R2(340-2), R3(340-3)이 사용되고 있다. TCP 수신기 R1(340-1)은 TCP 프로토콜을 사용하는 수신기이며, UDP 수신기 R2(340-2) 및 UDP 수신기 R3(340-3)은 UDP 프로토콜을 사용하는 수신기이다.
R1, R2, R3 세 수신기로부터 출력되는 데이터는 Nt+D1, D2, D3 형태로 조합기(350)로 입력된다. 조합기(350)는 D1, D2, D3을 새로이 통합하여 lena.j2k(16381 바이트)로 조합한다. 이때 상대적으로 신뢰성이 약한 UDP를 통하여 전송되는 데이터 중 손실된 부분이 발생되면, Nt 정보로부터 전체 파일 크기를 참고하여 J2k 디코더(360)가 압축을 풀고 데이터를 복원한다. 잃어버린 데이터 부분은 NULL로 처리하여 계산하게 된다.
J2k 디코더(360)를 통과한 데이터는 최종적으로 lena.pgm(총 262,159 byte)이라는 원 이미지와 동일한 형태로 재구성된다.
도 4는 본 발명에 따른 이미지 차별화 전송 방법의 바람직한 일 실시예에 따른 처리 흐름을 나타내고 있다.
송신 단에 위치하는 송신 단말 또는 시스템은, 사용자에 의한 이미지 전송 요구가 있는 경우(S401), 해당 이미지에 대해 JPEG2000 또는 SPIHT를 사용한 압축 변환을 수행하고, 압축 변환된 이미지를 읽어들인다(S402). 압축 변환된 이미지 데이터의 전체 길이와 시스템 사용자에 의해 미리 설정된 분할 기준치에 따른 분할선을 계산하고(S403), 계산된 분할선들에 따라 이미지 데이터를 분할한다(S404).
여기서, 분할 기준치는 2개가 될 수도, 3개가 될 수도 있으며, 그 값 또한 시스템 특성에 따라 시스템 관리자가 달리 설정할 수 있음을 이미 언급한 바 있다. 다만, 가장 일반적인 경우에 있어서 가장 중요한 이미지 데이터라고 판단되는 1차 우선 이미지 데이터를 분할하는 첫 번째 분할 기준치는 30dB 정도에서 설정되는 것이 바람직하다는 점 또한 이미 밝힌 바 있다. 여러 실험에 따르면 30dB 정도면 인간의 눈에 의해 만족할 만한 이미지로 평가받을 수 있다고 한다. 첫 번째 분할 기준치는 시스템 관리자에 의해 설정 또는 변경될 수 있는 값이므로, 보다 고화질의 영상이 요구되는 시스템에서는 관리자가 분할 기준치를 30 dB 이상으로 설정하면 될 것이고, 네트워크 자원의 경제적인 측면이 강조되는 시스템에서는 30 dB 이하로 설정해도 무방하다 할 것이다.
도 3의 실시예에서는 전체 이미지 데이터를 총 3 부분으로 나누어 전송하도록 설정된 것으로 가정하고 있다.
세 부분의 이미지 데이터 중 제일 중요한 데이터를 포함하는 1차 우선 이미지 데이터인지 판단하고(S405), 1차 우선 이미지 데이터인 것으로 판단된 경우 TCP 프로토콜을 이용해 수신 단으로 송신한다. 이때 송신 파워는 분할 데이터 수에 따라 설정된 파워 레벨 중 최대 파워 P1로 세팅하여 전송한다(S406).
2차 우선 이미지 데이터에 대해서는(S407), TCP 프로토콜이 아닌 UDP 프로토콜을 사용하고, 송신 파워는 책정된 파워 레벨 중 2 단계 파워 P2로 세팅하여 송신한다(S407).
1, 2차 우선 이미지 데이터를 제외한 나머지 데이터는 UDP 프로토콜과 3 단 계 파워 P3을 이용해 송신 단으로 전송한다(S408).
도 4의 처리 흐름은 어디까지나 하나의 실시예일 뿐이며, 분할된 데이터 등급에 따라 어떤 전송 프로토콜과 전송 파워를 책정할 것인지는 시스템 관리자에 의해 결정될 사안이다. 중요한 점은, 에러 없이 정확하게 전송되어야 하는 중요 데이터의 경우에는 네트워크 자원과 에너지를 소모하더라도 확실한 전송 프로토콜과 전송 파워를 사용해야 할 것이며, 전송 도중 약간의 데이터 손실이 발생하여도 무관한 데이터의 경우에는 전송에 있어서의 확실성보다는 네트워크 자원의 효율적 활용이라는 측면에 초점을 맞추어 전송 조건을 설정한다는 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 이미지 차별화 수신 방법의 수신 및 복원 처리 흐름을 나타내고 있다.
도 4에서 설명한 바와 같은 송신 흐름을 거쳐, 송신단으로부터 분리 전송되는 데이터를 수신한(S501), 수신단에서는 일단 수신된 데이터로부터 전송 중 유실된 데이터가 있는지 체크한다(S502).
전송 과정에서 유실된 데이터가 있는 경우에는, D1의 헤더 부분에 함께 전송되어온 Nt(전체 파일 크기)를 참고하여 유신된 부분은 NULL로 처리하고(S503), 수신된 데이터를 분할되었던 순서대로 재결합한다(S504).
원래의 이미지 파일 크기대로 결합된 데이터를 디코딩(S505)하면, 원래의 영상을 복원한 형태의 영상이 얻어진다(S506).
본 발명은 상술한 바와 같이, 중요 이미지 데이터의 전송에는 관계중심 서비스(connection-oriented service)인 TCP 프로토콜 및 최대 전송 파워를 사용하는 반면, 비 중요 이미지 데이터의 전송에는 통신 주체간의 접속 설정이 없는 일방적인 통신 관계를 기본으로 하는 관계무관 서비스(connectionless service)인 UDP 프로토콜을 사용함으로써, 이미지 데이터 전송에 있어 중요도 별로 차별화 된 정책을 구현하고자 한다.
본 발명은, 영상 이미지 전송시 모든 데이터 부분에 대해 최대 전력과 TCP 프로토콜을 사용하여 전송하지 않고 중요 데이터 부분에만 최대 전력 및 TCP를 적용함으로써 전력 소비량을 줄일 수 있어 사용자 단말의 배터리 소모를 최소화하며, 중요도가 떨어지는 데이터 전송시 UDP 프로토콜을 사용하여 네트워크에 부과되는 트래픽 양을 줄이고 결과적으로 통신망의 처리 용량을 증대시킬 수 있는 이점을 가진다.

Claims (17)

  1. 이미지 송수신 시스템에 있어서,
    입력 영상 데이터를 인코딩 한 후 데이터의 중요 우선 순위에 따라 다중 분할 처리하는 분할기;
    상기 분할된 데이터 별로 차별화 된 전송 정책을 적용하여 송신하는 송신기; 및
    상기 송신기로부터 분할되어 전송되는 데이터를 수신하여 원래의 영상 크기대로 이미지를 조합하는 조합기를 포함하는 이미지 차별화 송수신 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 영상 이미지 부호화의 변환에는 웨이브릿(Wavelet) 변환이 사용되는 것을 특징으로 하는 이미지 차별화 송수신 시스템.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 웨이브릿 변환을 이용한 영상 이미지의 압축 또는 복구는, JPEG2000(Joint Photographers Experts Group 2000) 또는 SPIHT(Set Partitioning In Hierarchical Trees) 중 적어도 하나를 통해 이루어지는 것을 특징으로 하는 이 미지 차별화 송수신 시스템.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 송신기는,
    상기 분할기에 의해 분할된 데이터 중 중요 데이터 집중 부분을 TCP((Transmission Control Protocol) 프로토콜 및 최대 전력을 사용하여 전송하는 제 1 송신기; 와
    나머지 데이터 부분을 UDP(User Datagram Protocol) 프로토콜 및 상기 최대 전력보다 낮은 전력을 사용하여 전송하는 제 2 송신기를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 차별화 송수신 시스템.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 제 2 송신기는,
    각 데이터 레벨 별로 설정된 전송 프로토콜 및 전송 전력을 사용하여 전송하는 적어도 하나의 데이터 레벨별 송신기를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 차별화 송수신 시스템.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 분할기는,
    분할된 중요 데이터 집중 부분의 전단에 원 영상 이미지의 크기 값을 포함하여 상기 송신기로 공급하는 것을 특징으로 하는 이미지 차별화 송수신 시스템.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 조합기는,
    상기 송신기로부터 수신한 분할 데이터 및 원 영상 이미지의 크기 값을 이용해 원래의 영상 이미지를 재조합하고, 수신된 데이터 중 유실된 데이터 부분을 NULL로 채워 전체 영상 이미지를 구성하는 것을 특징으로 하는 이미지 차별화 송수신 시스템.
  8. 제 1항에 있어서,
    원래의 영상 이미지를 웨이브릿 변환을 이용해 부호화하는 송신단의 인코더; 와
    상기 조합기에 의해 새로이 조합된 영상 이미지 데이터를 역 웨이브릿 변환을 이용해 복원하는 수신단의 디코더를 더 포함하는 이미지 차별화 송수신 시스템.
  9. 이미지 송신 장치에 있어서,
    입력 영상 데이터를 인코딩 한 후 데이터의 중요 우선 순위에 따라 다중 분할하고, 분할된 부분 중 중요 데이터 집중 부분의 전단에 원 영상 이미지의 크기 값을 포함시키는 분할기; 와
    상기 분할된 데이터 별로 차별화 된 전송 정책을 적용하여 송신하는 송신기를 포함하는 이미지 송신 장치.
  10. 이미지 수신 장치에 있어서,
    송신 장치로부터 분할되어 전송되는 데이터를 수신하는 수신기;
    상기 수신한 데이터와 원 영상의 크기 값을 이용해 원래의 영상 이미지를 재조합하고, 수신된 데이터 중 유실된 데이터 부분을 NULL로 채워 전체 영상 이미지를 구성하는 조합기; 및
    상기 조합기에 의해 새로이 조합된 영상 이미지 데이터를 역 웨이브릿 변환을 이용해 복원하는 디코더를 포함하는 이미지 수신 장치.
  11. 이미지 송수신 방법에 있어서,
    입력 영상 데이터를 인코딩 한 후 데이터의 중요 우선 순위에 따라 다중 분 할하는 단계;
    상기 분할된 데이터 별로 차별화 된 전송 정책을 적용하여 송신하는 단계; 및
    상기 분할되어 전송되는 데이터를 수신하여 원래의 영상 크기대로 이미지를 조합하는 단계를 포함하는 이미지 차별화 송수신 방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 분할 단계는,
    사용자에 의해 전송 요구된 영상 이미지를 압축 변환하는 단계;
    상기 압축 변환된 이미지 데이터의 전체 길이와 기 설정된 분할 기준치에 따른 분할선을 계산하는 단계; 및
    상기 계산된 분할선에 따라 상기 원 영상 이미지 데이터를 가장 중요한 데이터를 포함하는 1차 우선 이미지 데이터와 나머지 이미지 데이터로 분할하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 차별화 송수신 방법.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 분할 기준치는,
    분할되는 데이터 등급에 따라 적어도 하나 이상으로 설정될 수 있으며,
    원 영상 이미지 중 1차 우선 이미지 데이터를 분할하는 1차 분할 기준치는, 수신단에서의 영상 이미지 복원시 원 영상 이미지 인식 가능 범위 내에서 시스템 관리자에 의해 설정되는 것을 특징으로 하는 이미지 차별화 송수신 방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 1차 분할 기준치는 30dB로 설정되는 것을 특징으로 하는 이미지 차별화 송수신 방법.
  15. 제 11항에 있어서,
    상기 송신 단계는,
    1차 우선 이미지 데이터는 TCP 채널 및 최대 전력을 사용해 전송하고,
    나머지 이미지 데이터는 UDP 채널 및 최대 전력보다 낮은 전력을 사용해 를 전송하되, 분할된 데이터 등급별로 설정된 전력 등급을 적용하는 것을 특징으로 하는 이미지 차별화 송수신 방법.
  16. 제 11항에 있어서,
    상기 분할 단계 이후,
    분할된 중요 데이터 집중 부분의 전단에 원 영상 이미지의 크기 값을 포함하여 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 차별화 송수신 방법.
  17. 제 11항에 있어서,
    상기 이미지 조합 단계는,
    송신단으로부터 수신한 분할 데이터 및 원 영상 이미지의 크기 값을 이용해 원래의 영상 이미지를 재조합하고, 수신된 데이터 중 유실된 데이터 부분을 NULL로 채워 전체 영상 이미지를 구성하는 것을 특징으로 하는 이미지 차별화 송수신 방법.
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