KR20070119469A - Apparatus and method for video encoding using signal separation algorithm based on independent component analysis and apparatus and method for video decoding using the same - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 종래의 비디오 인코딩 및 디코딩 장치에 대한 일실시예 구성도,1 is a configuration diagram of an embodiment of a conventional video encoding and decoding apparatus;
도 2는 본 발명에 따른 독립성분분석 기반의 신호분리 알고리즘을 이용한 비디오 인코딩 및 디코딩 장치에 대한 일실시예 구성도,2 is a diagram illustrating an embodiment of a video encoding and decoding apparatus using an independent component analysis based signal separation algorithm according to the present invention;
도 3은 본 발명에 따른 독립성분분석 기반의 신호분리 알고리즘을 이용한 비디오 인코딩 및 디코딩 장치에 대한 다른 실시예 구성도,3 is a block diagram of another embodiment of a video encoding and decoding apparatus using an independent component analysis based signal separation algorithm according to the present invention;
도 4는 도 3의 디코딩 장치에서 암묵신호분리를 적용할지를 나타내는 비트 스트팀에 대한 일실시예 예시도,4 is a diagram illustrating an example of a bit stream indicating whether to apply blind signal separation in the decoding apparatus of FIG.
도 5는 본 발명에 따른 인코딩 장치에서 마크로 블록 단위로 데이터를 합성하는 과정에 대한 일실시예 예시도,FIG. 5 illustrates an embodiment of a process of synthesizing data in units of macro blocks in an encoding apparatus according to the present invention; FIG.
도 6은 본 발명에 따른 디코딩 장치에서 마크로 블록 단위로 데이터를 복원하는 과정에 대한 일실시예 예시도,6 is an exemplary diagram illustrating a process of restoring data in units of macro blocks in a decoding apparatus according to the present invention;
도 7은 본 발명에 따른 독립성분분석 기반의 신호분리 알고리즘을 이용한 비디오 인코딩 방법에 대한 일실시예 흐름도,7 is a flowchart illustrating a video encoding method using an independent component analysis-based signal separation algorithm according to the present invention;
도 8은 본 발명에 따른 독립성분분석 기반의 신호분리 알고리즘을 이용한 비디오 디코딩 방법에 대한 일실시예 흐름도.8 is a flowchart illustrating a video decoding method using an independent component analysis based signal separation algorithm according to the present invention.
본 발명은 독립성분분석 기반의 신호분리 알고리즘을 이용한 비디오 인코딩 장치 및 그 방법과 이를 이용한 비디오 디코딩 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 독립성분분석 기반의 신호분리 알고리즘을 이용하여 비디오 신호를 2개 이상의 마크로 블록을 합성하여 압축하고, 상기 압축된 마크로 블록을 원래 비디오 신호에 근접한 신호로 복원하는, 독립성분분석 기반의 신호분리 알고리즘을 이용한 비디오 인코딩 장치 및 그 방법과 이를 이용한 비디오 디코딩 장치 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a video encoding apparatus and method using the independent component analysis based signal separation algorithm, and a video decoding apparatus using the same, and more particularly, to a video signal using the independent component analysis based signal separation algorithm A video encoding apparatus and method, and a video decoding apparatus using the independent separation analysis based signal separation algorithm for synthesizing and compressing two or more macro blocks, and to restore the compressed macro block to a signal close to the original video signal; It's about how.
종래의 비디오 코딩 방식은 비디오 프레임이 작은 영역으로 나누어진 개개의 마크로 블록(macro block)별로 인코딩(encoding) 및 디코딩(decoding)을 수행한다. In the conventional video coding scheme, encoding and decoding are performed for each macro block in which a video frame is divided into small areas.
종래의 비디오 코딩 방식의 인코딩 및 디코딩 장치는 다음과 같다.An encoding and decoding apparatus of a conventional video coding scheme is as follows.
도 1은 종래의 비디오 인코딩 및 디코딩 장치에 대한 일실시예 구성도이다. 1 is a block diagram of a conventional video encoding and decoding apparatus.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 비디오 인코딩 장치는 현재 프레임에서 마크로 블록별로 프레임간 중복성을 제거하기 위한 동작추정(motion estimation) 및 동작보상(motion compensation)을 수행하거나 마크로 블록별로 프레임내 중복성을 제거하기 위한 인트라 예측(intra prediction)을 수행한다. 이후, 종래의 비디오 인코딩 장치는 상기에서 최적 상태를 제공하도록 설정되면, 현재 압축하려는 마크로 블록 또는 블록과의 잔여영상(residual image) 블록을 획득한다. 그런 후, 종래의 비디오 인코딩 장치는 이산 코사인 변환(Discrete Cosine Transform; DCT), 양자화(quantization) 및 엔트로피 코딩(entropy coding)하여 각 마크로 블록의 동작벡터(motion vector)를 디코딩 장치로 전달한다.As shown in FIG. 1, a conventional video encoding apparatus performs motion estimation and motion compensation to remove interframe redundancy for each macroblock in a current frame, or performs intraframe redundancy for each macroblock. Intra prediction is performed to remove. After that, if the conventional video encoding apparatus is set to provide the optimal state, the conventional video encoding apparatus obtains a macro block or a residual image block with the current block to be compressed. Then, the conventional video encoding apparatus performs a discrete cosine transform (DCT), quantization, and entropy coding to transfer a motion vector of each macro block to the decoding apparatus.
한편, 종래의 디코딩 장치는 인코딩 장치로부터 전송받은 데이터를 엔트로피 디코딩(entropy decoding), 역 양자화(inverse-quantization), 역 이산 코사인 변환(inverse-DCT)을 수행한다. 이후, 종래의 디코딩 장치는 상기 데이터를 동작보상 또는 인트라 예측을 통한 예측블록과 합산하여 필터링을 통해 영상을 재구성한다.Meanwhile, the conventional decoding apparatus performs entropy decoding, inverse quantization, and inverse cosine transform on the data received from the encoding apparatus. Then, the conventional decoding apparatus reconstructs an image through filtering by adding the data to a prediction block through motion compensation or intra prediction.
종래의 비디오 코딩 방식은 인코딩시에 마크로 블록의 데이터 압축효율을 높이기 위해 양자화 레벨의 값을 조정할 수 있는데, 양자화 레벨의 값이 커지면 압축효율은 높아지지만 영상의 화질은 낮아지게 된다. 이에, 종래의 비디오 코딩 방식은 영상의 화질을 고려하면서 압축 효율을 높일 수 있는 비디오 압축 방식에 대한 연구가 진행되었다.In the conventional video coding method, the value of the quantization level can be adjusted to increase the data compression efficiency of the macroblock during encoding. When the value of the quantization level is increased, the compression efficiency is increased but the image quality is lowered. Thus, the conventional video coding scheme has been studied for a video compression scheme that can increase the compression efficiency while considering the image quality.
상기와 같은 결과로, 상기 종래의 비디오 코딩 방식은 MPEG-1/2/4, H.261/263/264 등과 같은 비디오 압축표준이 개발됨에 따라 각각의 마크로 블록별 로 비디오 압축효율이 향상되었다. As a result, in the conventional video coding scheme, video compression efficiency is improved for each macro block as video compression standards such as MPEG-1 / 2/4 and H.261 / 263/264 have been developed.
상기와 같이 비디오 압축기술이 진보함에 따라, 종래의 비디오 코딩 방식은 개개의 마크로 블록별 비디오 압축효율의 향상을 기대하는데 한계가 있다. As the video compression technology is advanced as described above, the conventional video coding scheme is limited in expecting the improvement of the video compression efficiency of each macro block.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 독립성분분석 기반의 신호분리 알고리즘을 이용하여 비디오 신호를 2개 이상의 마크로 블록을 합성하여 압축하고, 상기 압축된 마크로 블록을 원래 비디오 신호에 근접한 신호로 복원하는, 독립성분분석 기반의 신호분리 알고리즘을 이용한 비디오 인코딩 장치 및 그 방법과 이를 이용한 비디오 디코딩 장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been proposed to solve the above problems, by combining two or more macro blocks of a video signal using a signal separation algorithm based on independent component analysis, and compressing the compressed macro block to a signal close to the original video signal. It is an object of the present invention to provide a video encoding apparatus using the independent component analysis-based signal separation algorithm, and a method thereof, a video decoding apparatus using the same and a method thereof.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.Other objects and advantages of the present invention can be understood by the following description, and will be more clearly understood by the embodiments of the present invention. It will also be appreciated that the objects and advantages of the present invention may be realized by the means and combinations thereof indicated in the claims.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 현재 프레임이 전달되는 동작추정 수단 및 인트라 예측 수단과, 복원 프레임이 전달되는 동작보상 수단과, 이산 코사인 변환 수단과 양자화 수단과 리오더 수단과 엔트로피 코딩수단, 상기 양자화 수단과 연결되는 역양자화 수단과, 역이산 코사인 변환 수단을 포함하는 비디오 인코딩 장치에 있어서, 현재 프레임에서 상기 동작보상 수단 및 상기 인트라 예측 수단중 어느 하나를 이용하여 획득된 마크로 블록의 잔여영상 블록을 블록별로 합성하여 상기 이산 코사인 변환 수단에 전달하기 위한 블록 합성수단; 및 상기 블록 합성수단에서 합성되어 상기 역이산 코사인 변환 수단으로부터 전달된 마크로 블록에서 데이터 평균을 조정하고 복사/변환하여 암묵신호분리 알고리즘에 따라 복원한 후 상기 인트라 예측수단 및 상기 동작보상 수단에 제공하기 위한 암묵신호분리 수단을 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a motion estimation means and intra prediction means to which a current frame is delivered, motion compensation means to which a reconstructed frame is delivered, discrete cosine transform means, quantization means, reorder means, entropy coding means, A video encoding apparatus comprising an inverse quantization means connected to a quantization means and an inverse discrete cosine transform means, the residual image block of a macro block obtained by using one of the motion compensation means and the intra prediction means in a current frame. Block synthesizing means for synthesizing block by block and delivering the result to the discrete cosine transform means; And adjusting and copying / converting data averages in the macroblocks synthesized by the block synthesizing means and delivered from the inverse discrete cosine transform means, and restoring the data by means of a blind signal separation algorithm and providing the intra prediction means and the motion compensation means. And implicit signal separating means.
또한, 본 발명은 현재 프레임에 동작추정과 동작보상과 인트라예측과 이산 코사인 변환과 양자화와 리오더와 엔트로피 코딩을 순차적으로 진행하는 비디오 인코딩 방법에 있어서, 현재 프레임에 동작추정/보상 및 인트라 예측중 어느 하나를 수행하여 마크로 블록의 잔여영상 블록을 획득하면, 비디오 압축효율에 따라 디코딩시 암묵신호분리 알고리즘을 적용할지를 결정하는 제1 단계; 디코딩시 암묵신호분리 알고리즘의 적용이 결정되면, 상기 마크로 블록의 잔여영상 블록을 구성하는 블록별로 합성하는 제2 단계; 및 상기 합성된 마크로 블록에 디코딩시에 암묵신호분리 알고리즘을 적용할지를 판단할 수 있는 비트 스트림을 생성 및 포함하여 이산 코사인 변환하는 제3 단계를 포함한다.In addition, the present invention provides a video encoding method of sequentially performing motion estimation, motion compensation, intra prediction, discrete cosine transform, quantization, reordering, and entropy coding on a current frame, wherein any of motion estimation / compensation and intra prediction on a current frame is performed. A first step of determining whether to apply a blind signal separation algorithm upon decoding according to video compression efficiency when the residual image block of the macro block is obtained by performing one; A second step of synthesizing each block constituting the residual image block of the macro block when the application of the blind signal separation algorithm is determined during decoding; And a third step of generating and including a bit stream capable of determining whether to apply a blind signal separation algorithm to the synthesized macro block when decoding.
또한, 본 발명은 인코딩된 마크로 블록이 전달되는 엔트로피 디코딩 수단과 리오더 수단과 역양자화 수단과 역 이산 코사인 변환수단과, 동작보상 수단과 인트라 예측 수단을 포함하는 비디오 디코딩 장치에 있어서, 상기 역 이산 코사인 변환 수단에서 전달된 마크로 블록의 잔여영상에서 데이터 평균을 조정하기 위한 센터링 수단; 상기 센터링 수단에서 조정된 마크로 블록의 잔여영상을 복사 및 변환하여 인코딩전과 동일차원의 마크로 블록의 잔여영상을 생성하기 위한 복사/변환 수단; 및 상기 복사/변환 수단에서 생성된 마크로 블록의 잔여영상을 암묵신호분리 알고리즘에 따라 원본 데이터에 근사한 마크로 블록으로 분리하기 위한 영상분리 수단을 포함한다.The present invention also provides a video decoding apparatus including an entropy decoding means, a reordering means, an inverse quantization means, an inverse discrete cosine transform means, and a motion compensation means and an intra prediction means, to which an encoded macroblock is transmitted, wherein the inverse discrete cosine Centering means for adjusting the data average in the residual image of the macro block transferred from the converting means; Copying / converting means for copying and converting the residual image of the macroblock adjusted by the centering means to generate the residual image of the macroblock in the same dimension as before encoding; And image separation means for separating the residual image of the macro block generated by the copying / converting means into a macro block approximating the original data according to the blind signal separation algorithm.
또한, 본 발명은 인코딩된 마크로 블록의 잔여영상을 엔트로피 디코딩과 리오더와 역양자화와 역 이산 코사인 변환을 수행하고, 인트라 예측 또는 동작보상을 수행하는 디코딩 방법에 있어서, 역 이산 코사인 변환을 수행한 마크로 블록의 잔여영상으로부터 블록별 데이터 평균을 조정하는 제1 단계; 상기 데이터 평균이 조정된 마크로 블록의 잔여영상을 복사/변환하여 인코딩전과 동일차원의 마크로 블록의 잔여영상을 생성하는 제2 단계; 및 상기 마크로 블록의 잔여영상을 암묵신호분리 알고리즘에 따라 원본 데이터에 근사한 마크로 블록으로 분리하는 제3 단계를 포함한다. In addition, the present invention provides an encoding method for performing entropy decoding, reordering, inverse quantization, inverse discrete cosine transformation, and intra prediction or motion compensation on a residual image of an encoded macro block, and performing inverse discrete cosine transformation. A first step of adjusting a data average for each block from the residual image of the block; A second step of generating a residual image of a macro block having the same dimension as before encoding by copying / converting the residual image of the macro block whose data average is adjusted; And a third step of dividing the residual image of the macro block into a macro block approximating the original data according to the blind signal separation algorithm.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실 시예를 상세히 설명하기로 한다.The above objects, features and advantages will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings, whereby those skilled in the art may easily implement the technical idea of the present invention. There will be. In addition, in describing the present invention, when it is determined that the detailed description of the known technology related to the present invention may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명을 설명하기에 앞서, 독립성분분석에 대하여 설명한다.Prior to explaining the present invention, independent component analysis will be described.
상기 독립성분분석(Independent Component Analysis; ICA)은 암묵신호분리(Blind Source Separation; BSS)의 한 방식으로서, 일명 "칵테일 파티 문제"에 대처하기 위해 제안되었다. 즉, 사람들의 목소리, 배경음악, 소음 등이 공존하는 파티장에서 특정 사람과 대화를 나누거나 혹은 배경음악을 감상하고 싶다면, 자신이 원하는 소리만을 듣기 위해 다른 여러 소리에서 원하는 소리만을 분리해내야 한다. 여기서, 상기와 같이 분리해 낸 각각의 소리들이 파티장 전체의 소리를 이루는 "근원신호(source signal)"가 되고, 상기 근원신호들이 현재 파티장의 혼합된 소리를 이루기 위한 어떤 가중치로 더해져 있는지를 나타낸 것이 "혼합행렬"이 된다.The Independent Component Analysis (ICA) is a method of blind source separation (BSS), and has been proposed to cope with a so-called "cocktail party problem". In other words, if you want to talk to a specific person or listen to background music at a party where people's voices, background music, noise, etc. coexist, you have to separate only the sound you want from other sounds to hear only the sound you want. . Here, each of the sounds separated as described above becomes a "source signal" that constitutes the sound of the entire party hall, and indicates what weights the source signals are added to form the mixed sound of the current party hall. Becomes a "mixed matrix".
이때, 상기 암묵신호분리는 상기와 같은 근원신호들이 어떠한 과정으로 혼합되었는지에 대한 정보없이 이미 혼합된 신호에서 근원신호들을 각각 분리해 내는 알고리즘이고, 상기 독립성분분석은 상기 근원신호들을 추정하는 과정에서 근원신호들이 통계적으로 서로 독립적이라는 가정하에 분리해 나가는 알고리즘이다.In this case, the blind signal separation is an algorithm that separates the source signals from the already mixed signal without any information about how the source signals are mixed, and the independent component analysis is performed in estimating the source signals. It is an algorithm that separates the source signals on the assumption that they are statistically independent of each other.
구체적으로 설명하면, 독립적인 미지의 근원신호 와 혼합행렬 가 선형조합으로 신호 를 성립하면, 수학식 1과 같이 나타낸다.Specifically, the independent unknown source signal And mixed matrix Signals in linear combination If is established, it is expressed as
신호 를 벡터성분 , 신호 를 벡터성분 , 혼합행렬 를 로 나타내면, 상기 수학식 1은 수학식 2와 같이 간단히 나타낼 수 있다.signal Vector elements , signal Vector elements , Mixed matrix To In
상기 수학식 2는 수학식 3과 같이 나타낼 수 있다. Equation 2 may be expressed as Equation 3.
즉, 상기 수학식 3에서 가 계산되면, 상기 를 에 곱하여 를 추정 할 수 있다.That is, in Equation 3 Once is calculated, said To Multiply by Can be estimated.
이와 같이, 상기 독립성분분석은 혼합되어 있는 신호에 대한 추가적인 정보 없이도 성분의 독립적인 성질만으로 혼합신호를 근원신호로 분리하는 알고리즘이다. 따라서, 본 발명은 독립성분분석의 혼합신호를 근원신호로 분리하는 알고리즘을 이용하여 인위적으로 두 신호를 합성하여 다시 두 신호로 분리함으로써, 영상의 화질을 고려하면서 비디오 코딩의 압축효율을 높일 수 있다.As described above, the independent component analysis is an algorithm for separating the mixed signal into the source signal only by the independent properties of the components without additional information on the mixed signals. Therefore, the present invention artificially synthesizes two signals by using an algorithm that separates the mixed signal of the independent component analysis into the source signal and separates the two signals into two signals, thereby increasing the compression efficiency of video coding while considering the image quality. .
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도 2는 본 발명에 따른 독립성분분석 기반의 신호분리 알고리즘을 이용한 비디오 인코딩 및 디코딩 장치에 대한 일실시예 구성도이다.2 is a diagram illustrating an embodiment of a video encoding and decoding apparatus using an independent component analysis based signal separation algorithm according to the present invention.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 비디오 인코딩 장치는 인코딩될 현재 프레임(201)을 프레임간 중복성 제거를 위하여 동작추정 및 동작보상을 수행하거나 프레임내 중복성 제거를 위하여 인트라 예측을 수행한다. 이후, 상기 인코딩 장치는 상기 두 모드중에서 최적의 모드가 설정되어 현재 합성하려는 마크로 블록 또는 블록과의 잔여영상 블록을 구한다. 그런 후, 상기 인코딩 장치는 상기 잔여영상 블록 2개를 합성하고(202), 상기 합성된 신호를 이산 코사인 변환, 양자화 및 엔트로피 코딩을 수행하여 디코딩 장치로 전송한다.As shown in FIG. 2, the video encoding apparatus according to the present invention performs motion estimation and motion compensation to remove inter-frame redundancy of the
한편, 본 발명에 따른 비디오 디코딩 장치는 상기 인코딩 장치로부터 전송된 데이터를 엔트로피 디코딩, 역 양자화 및 역 이산 코사인 변환을 수행하여 암묵신호분리(203)를 통해 합성(202)하기 전 원 신호에 근접한 잔여영상 신호로 복원한 다. 이후, 상기 디코딩 장치는 상기와 같이 처리된 데이터를 동작보상 또는 인트라 예측을 통한 예측블록과 합산하여 영상을 복원하고, 필터링을 통하여 복원 영상 버퍼(204)에 저장한다.On the other hand, the video decoding apparatus according to the present invention performs entropy decoding, inverse quantization, and inverse discrete cosine transform on the data transmitted from the encoding apparatus, and then remains in close proximity to the power signal for
도 3은 본 발명에 따른 독립성분분석 기반의 신호분리 알고리즘을 이용한 비디오 인코딩 및 디코딩 장치에 대한 다른 실시예 구성도이다.3 is a diagram illustrating another embodiment of a video encoding and decoding apparatus using an independent component analysis based signal separation algorithm according to the present invention.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 비디오 인코딩 장치는 암묵신호분리를 이용하는 경우에 잔여영상 블록 2개를 합성하여 이산 코사인 변환, 양자화를 수행하는 경우와 암묵 신호 분리를 이용하지 않는 경우에 이산 코사인 변환, 양자화를 수행하는 경우 중에서 비디오 압축효율이 효과적인지에 따라 선택한다(301).As shown in FIG. 3, the video encoding apparatus according to the present invention synthesizes two residual image blocks in case of using blind signal separation to perform discrete cosine transform and quantization, and does not use blind signal separation. In the case of performing discrete cosine transform and quantization, a method is selected according to whether video compression efficiency is effective (301).
한편, 본 발명에 따른 비디오 디코딩 장치는 상기 인코딩 장치에서 암묵신호분리를 이용하여 비디오 압축한 경우에 역 양자화, 역 이산 코사인 변환을 거치고 암묵신호분리를 이용하여 영상을 복원하고, 상기 인코딩 장치에서 암묵신호분리를 이용하지 않고 비디오 압축한 경우에 역 양자화, 역 이산 코사인 변환을 거쳐 영상을 복원한다(302).Meanwhile, the video decoding apparatus according to the present invention undergoes inverse quantization and inverse discrete cosine transform when video is compressed using implicit signal separation, and reconstructs an image by using implicit signal separation. When video is compressed without using signal separation, the image is reconstructed through inverse quantization and inverse discrete cosine transform (S302).
도 4는 도 3의 디코딩 장치에서 암묵신호분리를 적용할지를 나타내는 비트 스트팀(bit stream)에 대한 일실시예 예시도이다.FIG. 4 is an exemplary diagram illustrating a bit stream indicating whether to apply blind signal separation in the decoding apparatus of FIG. 3.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 비트 스트림은 인코딩 장치에서 암묵신호분리가 적용된 비디오를 인코딩한 후 생성된다.As shown in FIG. 4, the bit stream is generated after encoding the video to which the blind signal separation is applied in the encoding apparatus.
"GOP_ICA_Flag bit"(401)는 상기 비트 스트림에서 GOP(Group of Picture) 단위로 암묵신호분리를 적용할 것인지를 나타낸다. 즉, 상기 "GOP_ICA_Flag bit"(401)는 인코딩 장치에서 GOP 단위로 데이터의 합성과정을 거쳤는지를 나타낸다. 이를 통해, 디코딩 장치는 "GOP_ICA_Flag bit"(401)를 확인하여 역 양자화, 역 이산 코사인 변환을 수행한 후에 암묵신호분리를 적용할지를 판단한다.A "GOP_ICA_Flag bit" 401 indicates whether to apply blind signal separation in units of groups of pictures (GOP) in the bit stream. That is, the "GOP_ICA_Flag bit" 401 indicates whether the encoding apparatus has synthesized data in GOP units. Through this, the decoding apparatus checks the "GOP_ICA_Flag bit" 401 and determines whether to apply blind signal separation after performing inverse quantization and inverse discrete cosine transform.
이후, 디코딩 장치는 "Macroblock_ICA_Flag bit"(402)를 확인한다.Thereafter, the decoding apparatus checks the "Macroblock_ICA_Flag bit" 402.
"Macroblock_ICA_Flag bit"(402)는 마크로 블록 단위로 암묵신호분리를 적용할지를 나타낸다. 즉, 상기 "Macroblock_ICA_Flag bit"(402)는 인코딩 장치에서 마크로 블록 단위로 데이터 합성과정을 거쳤는지를 나타낸다. 이를 통해, 디코딩 장치는 "Macroblock_ICA_Flag bit"(402)를 확인하여 마크로 블록 단위로 양자화와 역 이산 코사인 변환을 수행한 후에 암묵신호분리를 적용할지를 판단한다. 일례로, 디코딩 장치는 "Macroblock_ICA_Flag bit"(402)를 확인하여 "1"이면 암묵신호분리를 적용하고, "0"이면 암묵신호분리를 적용하지 않는 것으로 판단한다."Macroblock_ICA_Flag bit" 402 indicates whether to apply blind signal separation in units of macro blocks. That is, the "Macroblock_ICA_Flag bit" 402 indicates whether the encoding apparatus has performed data synthesis in units of macro blocks. Through this, the decoding apparatus checks the "Macroblock_ICA_Flag bit" 402 to determine whether to apply blind signal separation after performing quantization and inverse discrete cosine transform on a macroblock basis. As an example, the decoding apparatus checks the "Macroblock_ICA_Flag bit" 402 and determines that "1" applies blind signal separation, and "0" does not apply blind signal separation.
도 5는 본 발명에 따른 인코딩 장치에서 마크로 블록 단위로 데이터를 합성하는 과정에 대한 일실시예 예시도이다.5 is an exemplary diagram illustrating a process of synthesizing data in units of macro blocks in the encoding apparatus according to the present invention.
여기서, 상기 인코딩 장치는 마크로 블록 단위로 영상을 합성할 때, 2개의 8×8 크기의 블록을 하나의 8×8 크기의 블록으로 합성한다.Here, the encoding apparatus synthesizes two 8 × 8 size blocks into one 8 × 8 size block when synthesizing the image in units of macro blocks.
YUV 칼라영역(Y/Cr/Cb) 4:2:0 포맷의 한 개의 마크로 블록(501) 데이터는 내부적으로 8×8 블록 6개(502)로 구성된다. 여기서, 상기 Y 성분 블록 2개를 하나의 블록으로 합성하고(즉, Y1+Y2와 Y3+Y4), 상기 Cb 성분 블록과 Cr 성분 블록을 합성하여 하나의 블록으로 합성하면(즉, Cb+Cr), 상기 마크로 블록(502)은 데이터 크기가 절반으로 압축된 마크로 블록(504)으로 합성된다. 이때, 합성(503)은 각 위치의 화소값을 합산한다.Data of one
이와 같이, 상기 인코딩 장치는 데이터 크기가 절반으로 압축된 마크로 블록(504)을 인코딩하여 디코딩 장치로 전송한다.As such, the encoding apparatus encodes the
도 6은 본 발명에 따른 디코딩 장치에서 마크로 블록 단위로 데이터를 복원하는 과정에 대한 일실시예 예시도이다.6 is an exemplary diagram illustrating a process of restoring data in units of macro blocks in a decoding apparatus according to the present invention.
상기 디코딩 장치는 인코딩 장치로부터 절반의 데이터 크기로 합성된 마크로 블록 데이터 즉, 3개의 8×8 크기의 블록 데이터(601)가 전달된다.In the decoding apparatus, macroblock data, that is, synthesized with half the data size, that is, three 8 × 8
이후, 상기 디코딩 장치는 원래의 크기인 6개의 8×8 크기의 블록 데이터로 복원하기 위해 데이터 평균을 조정하는 센터링(centering)을 수행한다(602). 이때, 상기 디코딩 장치는 하기 수학식 4를 통해 데이터 평균을 조정하는 센터링을 수행한다.Thereafter, the decoding apparatus performs centering to adjust the data average in order to restore the original 8 size block data having 6 8x8 size (602). In this case, the decoding apparatus performs centering to adjust data average through Equation 4 below.
상기 디코딩 장치는 신호를 분리하기 위해 조정된 데이터를 복사하고, 상기 복사된 값을 두 배로하여 6개 8×8 크기의 블록을 생성한다(603). 즉, 상기 디코딩 장치는 상기 신호를 암묵신호분리(604)에서 입력된 데이터와 출력된 데이터의 차원이 같도록 하기 위해 임의로 가상의 데이터를 생성한다.The decoding apparatus copies the adjusted data to separate the signal, and doubles the copied value to generate six 8 × 8 blocks (603). That is, the decoding apparatus randomly generates virtual data so that the signal has the same dimension as the input data and output data in the
이후, 상기 디코딩 장치는 생성된 6개의 8×8 크기의 블록 데이터를 암묵신호분리(604)를 적용하여 원본 데이터에 근사한 잔여영상 값을 예측한다(605).In
도 7은 본 발명에 따른 독립성분분석 기반의 신호분리 알고리즘을 이용한 비디오 인코딩 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.7 is a flowchart illustrating a video encoding method using an independent component analysis based signal separation algorithm according to the present invention.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 인코딩 장치는 현재 프레임에 동작추정/보상 또는 인트라 예측을 수행하여 마크로 블록의 잔여영상 블록을 획득한다(S701). As shown in FIG. 7, the encoding apparatus according to the present invention performs motion estimation / compensation or intra prediction on a current frame to obtain a residual image block of a macro block (S701).
이후, 상기 인코딩 장치는 비디오 압축효율에 따라 디코딩시 암묵신호분리 알고리즘을 적용할지를 결정한다(S702). 이때, 상기 인코딩 장치는 암묵신호분리 알고리즘을 적용하거나 암묵신호분리 알고리즘을 적용하지 않는 종래의 인코딩 방식에 따라 진행한다. Thereafter, the encoding apparatus determines whether to apply the blind signal separation algorithm at the time of decoding according to the video compression efficiency (S702). In this case, the encoding apparatus proceeds according to a conventional encoding scheme which does not apply the blind signal separation algorithm or does not apply the blind signal separation algorithm.
이하, 상기 인코딩 장치가 암묵신호분리 알고리즘을 적용하는 경우에 대하여 설명한다.Hereinafter, the case where the encoding apparatus applies the blind signal separation algorithm will be described.
상기 인코딩 장치는 상기 마크로 블록의 잔여영상 블록을 구성하는 블록별로 합성한다(S703). 특히, 상기 인코딩 장치는 합성된 마크로 블록에 디코딩시에 암묵 신호분리 알고리즘을 적용할지를 판단할 수 있는 도 4에서 전술한 비트 스트림을 생성하여 포함한다(S704).The encoding apparatus synthesizes each block constituting the residual image block of the macro block (S703). In particular, the encoding apparatus generates and includes the bit stream described above with reference to FIG. 4, which may determine whether to apply the blind signal separation algorithm to the synthesized macroblock at the time of decoding (S704).
이후, 상기 인코딩 장치는 상기 마크로 블록을 통상의 이산 코사인 변환과 양자화와 엔트로피 코딩을 수행하여 디코딩 장치로 전달한다(S705).Thereafter, the encoding apparatus performs normal discrete cosine transform, quantization, and entropy coding on the macroblock and transmits the macroblock to the decoding apparatus (S705).
도 8은 본 발명에 따른 독립성분분석 기반의 신호분리 알고리즘을 이용한 비디오 디코딩 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.8 is a flowchart illustrating a video decoding method using an independent component analysis based signal separation algorithm according to the present invention.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 디코딩 장치는 인코딩된 마크로 블록을 엔트로피 디코딩과 역 양자화와 역 이산 코사인 변환을 수행한다(S801).As shown in FIG. 8, the decoding apparatus according to the present invention performs entropy decoding, inverse quantization, and inverse discrete cosine transform on an encoded macro block (S801).
상기 디코딩 장치는 역 이산 코사인 변환을 수행한 마크로 블록으로부터 비트 스트림을 확인하여 암묵신호분리 알고리즘을 적용할지를 판단한다(S802). The decoding apparatus determines whether to apply the blind signal separation algorithm by checking the bit stream from the macro block on which the inverse discrete cosine transform is performed (S802).
이하, 상기 디코딩 장치가 암묵신호분리 알고리즘이 적용된 경우에 대하여 설명한다.Hereinafter, a case in which the blind signal separation algorithm is applied to the decoding apparatus will be described.
상기 디코딩 장치는 암묵신호분리 알고리즘을 적용하면, 상기 마크로 블록 잔여영상을 구성하는 블록별 데이터 평균을 조정하는 센터링을 수행한다(S803).When the decoding apparatus applies the blind signal separation algorithm, the decoding apparatus performs centering to adjust data averages for each block constituting the macroblock residual image (S803).
이후, 상기 디코딩 장치는 상기 데이트 평균이 조정된 마크로 블록의 잔여영상을 복사/변환하여 인코딩전과 동일한 차원의 마크로 블록의 잔여영상을 생성한다(S804).Thereafter, the decoding apparatus copies / converts the residual image of the macro block whose data average is adjusted to generate the residual image of the macro block having the same dimension as before encoding (S804).
그런 후, 상기 디코딩 장치는 상기 마크로 블록의 잔여영상을 암묵신호분리 알고리즘에 따라 원본 데이터에 근사한 마크로 블록으로 분리한다(S805).Thereafter, the decoding apparatus separates the residual image of the macro block into a macro block approximating the original data according to the blind signal separation algorithm (S805).
상기 디코딩 장치는 상기 마크로 블록을 동작보상 또는 인트라 예측을 통한 예측블록을 합산하여 영상을 복원한다(S806).The decoding apparatus reconstructs an image by summing the macroblocks through a prediction block through motion compensation or intra prediction (S806).
상술한 바와 같은 본 발명의 방법은 프로그램으로 구현되어 컴퓨터로 읽을 수 있는 형태로 기록매체(씨디롬, 램, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크, 광자기 디스크 등)에 저장될 수 있다. 이러한 과정은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있으므로 더 이상 상세히 설명하지 않기로 한다.As described above, the method of the present invention may be implemented as a program and stored in a recording medium (CD-ROM, RAM, ROM, floppy disk, hard disk, magneto-optical disk, etc.) in a computer-readable form. Since this process can be easily implemented by those skilled in the art will not be described in more detail.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.The present invention described above is capable of various substitutions, modifications, and changes without departing from the technical spirit of the present invention for those skilled in the art to which the present invention pertains. It is not limited by the drawings.
상기와 같은 본 발명은 암묵신호분리를 비디오 인코딩 및 디코딩에 적용함으로써, 비디오 압축의 효율을 높이면서 적정 화질을 유지하는 효과가 있다.The present invention as described above has the effect of maintaining the proper picture quality while increasing the efficiency of video compression by applying the blind signal separation to video encoding and decoding.
또한, 본 발명은 이전 비디오 시퀀스의 모든 마크로 블록 혹은 블록에 일괄적으로 적용하거나 암묵신호분리에 대한 에러를 계산하여 선택적으로 적용함으로써, 압축효율뿐 아니라 영상 시퀀스의 화질도 고려하는 효과가 있다.In addition, the present invention has the effect of considering not only the compression efficiency but also the image quality of the image sequence by applying to all macro blocks or blocks of the previous video sequence collectively or by calculating and selectively applying an error for blind signal separation.
또한, 본 발명은 인코딩 장치에서 암묵신호분리를 적용하는지를 비트 스트림 에 플래그로 설정함으로써, 디코딩 장치에서 비트 스트림의 플래그 값을 참조하여 영상을 복원할 수 있는 효과가 있다. In addition, the present invention has an effect of reconstructing an image by referring to a flag value of a bit stream by setting a flag in a bit stream whether implicit signal separation is applied in the encoding device.
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