KR20090000502A - 손실된 블록의 주변 블록 특성에 적응적인 에러 은닉 방법및 장치 - Google Patents

손실된 블록의 주변 블록 특성에 적응적인 에러 은닉 방법및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 손실된 블록의 주변 블록 특성에 적응적인 에러 은닉 방법 및 장치에 관한 것으로써, 에러가 발생한 현재 블록에 인접한 주변 블록의 특성들 중 적어도 하나에 기초하여 에러 은닉 방법을 선택하는데 필요한 적어도 하나의 소정 임계치를 결정하고, 현재 블록에 인접한 주변 픽셀들의 시간적 차이도 및 공간적 차이에 기초하는 공간적 차이도를 생성하여, 시간적 차이도, 공간적 차이도 및 임계치의 크기를 비교하여, 비교 결과에 따라 각각의 블록마다 선택적으로 에러 은닉 방법을 수행함으로써, 손실된 블록의 주변 블록 및 참조 프레임의 정보에 더욱 적응적으로 손실된 블록을 복원하여 복원된 영상이 원래 영상에 더욱 가까워지게 한다.
에러 은닉, 움직임 벡터, 영상 통신, 복호화, 매크로블록

Description

손실된 블록의 주변 블록 특성에 적응적인 에러 은닉 방법 및 장치{Method and apparatus adaptive to characteristics of the adjacent blocks of lost block}
도 1는 본 발명의 일 실시예에 따른 적응적 에러 은닉 장치의 블록도를 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 적응적인 에러 은닉 방법을 선택하는 방법을 도시한다.
도 3는 임계치가 조절됨에 따라 에러 은닉 방법이 적응적으로 선택되는 범위가 변하는 과정을 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라, 임계치가 조절되는 방법을 도시한다.
도 5은 손실된 매크로 블록의 인접 서브블록의 일 실시예를 도시한다.
도 6은 일 실시예에 따라, 시간적 차이도 및 공간적 차이도를 구하기 위한 블록 및 픽셀을 도시한다.
도 7 a는 전송 과정에서 에러가 발생한 블록을 가지는 복호화된 영상을 도시한다.
도 7b는 도 7a의 영상을 종래의 에러 은닉 방법에 의해 복원한 영상을 도시한다.
도 7c는 도 7a의 영상을 본 발명의 일 실시예에 의해 복원한 영상을 도시한다.
도8은 본 발명의 일 실시예에 따른 적응적 에러 은닉 방법의 흐름도를 도시한다.
본 발명은 에러 은닉 방법 및 장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 비디오 코덱 장치에서 손실된 블록의 에러 은닉을 위해 주변 블록에 적응적으로 에러를 은닉하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
무선 네트워크를 통한 비디오 통신은 불안정한 채널 환경 때문에 에러의 영향을 받아 패킷 손실과 같은 문제점이 발생한다. 수신된 비디오의 화질에 심각한 열화를 피하기 위해, 부호화기에서의 에러 복구 방법 및 복호화기에서의 에러 은닉 방법이 필요하다.
에러 은닉 기술은 전송 에러 때문에 손실된 정보를 추정하거나 대체하는 방법이다. 은닉 방법은 손실된 정보를 복원하기 위해, 손상된 블록과 동일한 프레임 또는 이전의 프레임에서 인접한 블록 사이의 상관 관계를 이용한다. 이러한 종래의 에러 은닉 기술은 크게 시간적 에러 은닉 방법과 공간적 에러 은닉 방법의 2가지 방법으로 나뉜다.
시간적 에러 은닉 방법은 하나의 시퀀스에서의 시간적 중복성을 이용하는 것으로 인터 코딩(inter-coding)된 프레임에서 사용된다. 반면에, 공간적 에러 은닉 방법은 손상된 블록과 동일 프레임에서의 공간적 중복성을 이용하는 것으로 인트라 코딩(intra-coding)된 프레임에서 사용된다. 시간적 에러 은닉 방법은 손실된 블록의 움직임이 보상된 시간적 대체 블록을 생성하기 위해, 잃어버린 움직임 벡터를 추정한다. 반면에 공간적 에러 은닉 방법은 잃어버린 픽셀값을 추정하기 위해 공간적으로 인접한 블록들을 이용하며, 일반적으로 보간을 통해 이루어진다.
시간적 에러 은닉 방법은 프레임 사이의 움직임으로 인한 시각적인 오류가 보일 수 있으며, 주변 블록의 움직임 벡터가 손상된 경우 정확하지 않은 움직임 벡터의 추정으로 인하여 복원된 이미지에서 큰 오류가 생길 수 있다. 반면에, 공간적 에러 은닉 방법은 복원할 블록의 동일 프레임에서의 주변 블록이 손상되었을 경우 에러 은닉이 제대로 되기 힘들며, 이웃한 블록과 현재 블록 사이에 픽셀값이 크게 차이 나거나 블록 사이에 경계가 있을 경우, 블러링(blurring) 현상이 발생할 수 있다.
따라서, 종래의 에러 은닉 방법은 움직임이 작을 경우는 비교적 좋은 결과를 보이지만, 움직임이 큰 경우에는 잘못된 블록을 이용하여 에러를 은닉하게 되므로 에러 은닉 성능이 떨어진다.
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 코덱 장치에서 손실된 블록의 에러 은닉을 위해 주변 블록의 종류 및 특성을 파악하여 주변 블록에 적응적으로 에러를 은닉하는 방법 및 장치를 제안하는데 있다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 참조 프레임의 참조 블록을 이용하는 시간적 에러 은닉 방법 및 현재 블록의 주변 블록을 이용하는 공간적 에러 은닉 방법 중 최적의 에러 은닉 방법을 적응적으로 선택하는 것이다.
따라서 상기 기술적 과제를 달성하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 적응적 에러 은닉 방법은 에러가 발생한 현재 블록에 인접한 주변 블록의 특성들 중 적어도 하나에 기초하여 에러 은닉 방법을 선택하는데 필요한 적어도 하나의 소정 임계치를 결정하는 단계, 현재 블록에 인접한 주변 픽셀들의 시간적 차이도 및 공간적 차이도를 생성하는 단계 및 시간적 차이도, 공간적 차이도 및 임계치의 크기를 비교하여, 비교 결과에 따라 각각의 블록마다 선택적으로 에러 은닉 방법을 수행하는 단계를 포함한다.
바람직하게는 주변 블록의 특성은 상기 주변 블록의 움직임 정도, 코딩 방식 및 에러 발생 여부 중 적어도 하나이다.
일 실시예의 임계치 결정 단계는 제 1 임계치 및 제 1 임계치보다 큰 값을 가지는 제 2 임계치의 각각의 초기값을 설정하는 단계 및 현재 블록에 인접한 적어도 하나의 서브블록의 움직임 벡터값의 평균값을 현재 블록의 움직임 벡터값으로 추정하고, 추정된 움직임 벡터값이 소정의 값보다 크면 제 1 임계치 및 제 2 임계치를 감소시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예는 주변 블록 중 인트라 코딩된 블록의 개수가 소정의 수보다 크면 제 1 임계치 및 제 2 임계치를 감소시키는 단계를 더 포함한다.
또 다른 실시예는 주변 블록 중 에러 없이 수신된 블록의 개수가 소정의 수보다 작으면 시간적 에러 은닉 방법만을 결정하는 단계를 더 포함한다.
일 실시예의 에러 은닉 방법 수행 단계는 임계치로써 제 1임계치 및 제 1 임계치보다 큰 값을 갖는 제 2 임계치를 이용할 때, 시간적 차이도가 제 1 임계치보다 작으면 시간적 에러 은닉 방법을 수행하고, 시간적 차이도가 제 2 임계치보다 크면 공간적 에러 은닉 방법을 수행하며, 시간적 차이도가 제 1 임계치 및 제 2 임계치 사이의 값일 때, 시간적 차이도가 공간적 차이도보다 작으면 시간적 에러 은닉 방법을 수행하고, 그렇지 않으면 공간적 에러 은닉 방법을 수행하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 일 실시예에서 시간적 차이도는, 현재 블록에 인접한 주변 픽셀값 및 주변 픽셀값의 평균값의 차이의 제곱의 평균값이다.
또한, 공간적 차이도는, 인접 서브블록의 움직임 벡터의 평균값을 이용하여 참조 프레임으로부터 대체될 블록의 주변 픽셀값 및 현재 블록의 주변 픽셀값의 차이의 제곱의 평균값이다.
일 실시예의 시간적 에러 은닉 방법은 인접 서브블록의 움직임 벡터의 평균값을 이용하여 참조 프레임으로부터 대체될 블록을 생성한다.
다른 실시예의 공간적 에러 은닉 방법은 현재 블록의 인접 서브블록의 에지를 고려한 보간 방법을 이용한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 적응적 에러 은닉 장치는 에러가 발생한 현재 블록에 인접한 주변 블록의 특성들 중 적어 도 하나에 기초하여 에러 은닉 방법을 선택하는데 필요한 적어도 하나의 소정 임계치를 결정하는 임계치 결정부, 현재 블록에 인접한 주변 픽셀들의 시간적 차이도 및 공간적 차이도를 생성하는 차이도 생성부 및 시간적 차이도, 공간적 차이도 및 임계치의 크기를 비교하여, 비교 결과에 따라 각각의 블록마다 선택적으로 에러 은닉 방법을 수행하는 에러 은닉 방법 수행부를 포함한다.
또한 본 발명은, 여러 가지 실시예들에 따르는 방법들을 구현하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터에서 구동 가능한 기록 매체를 포함한다.
이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 도 1 내지 도 6을 참조하여 설명한다.
도 1는 본 발명의 일 실시예에 따른 적응적 에러 은닉 장치의 블록도를 도시한다.
주변 블록의 특성에 적응적인 에러 은닉 장치(100)는 임계치 결정부(102), 차이도 생성부(104) 및 에러 은닉 방법 수행부(106)를 포함한다.
도 1에는 미도시되었으나, 소정의 에러 블록 검출부가 영상 압축 및 통신 환경에서 데이터를 전송할 때 발생하는 에러가 발생하여 손실된 블록을 검출한다.
임계치 결정부(102)는 현재 프레임에서 에러가 발생하여 손실된 현재 블록에 수행할 에러 은닉 방법을 선택할 기준이 되는 임계치를 결정하여 에러 은닉 방법 수행부(104)로 출력한다. 임계치를 결정하는 기준은 현재 블록의 움직임 벡터값뿐만 아니라 코딩 방법 및 에러의 발생 여부와 같은 주변 블록의 특성을 이용한다. 임계치의 결정 방법에 대해서는 도 3 내지 도 5을 참조하여 후술한다.
차이도 생성부(104)는 현재 블록의 인접한 주변 픽셀값의 시간적 차이값에 기초하여 시간적 차이도를 생성하고, 주변 픽셀값의 평균값을 이용한 공간적 차이값에 기초하여 공간적 차이도를 생성하여 에러 은닉 방법 수행부(106)로 출력한다.
시간적 차이도는 현재 블록의 주변 픽셀값과 참조 프레임의 대체 블록에 인접한 주변 픽셀값을 비교한 시간적 차이값를 이용하여 생성된다. 대체 블록이라 함은, 주변 블록의 움직임 벡터를 이용하여 현재 블록의 움직임 벡터를 추정함으로써, 추정된 움직임 벡터가 가리키는 참조 프레임의 블록을 의미한다. 반면에 공간적 차이도는 현재 블록의 주변 픽셀값의 평균과 주변 픽셀을 비교한 공간적 차이값을 이용하여 생성된다. 시간적 차이도 및 공간적 차이도를 생성하는데 필요한 개념에 대해서는 도 6을 참조하여 후술한다.
에러 은닉 방법 수행부(106)는 임계치 결정부(102)에서 결정된 임계치와 차이도 생성부(104)에서 생성된 시간적 차이도 및 공간적 차이도를 비교하여, 비교 결과에 따라 선택적으로 에러 은닉 방법을 수행한다. 또한, 본 발명의 에러 은닉 방법을 통해 복원된 블록은 재귀적으로 다른 블록의 주변 블록이 되어, 다른 블록의 에러 은닉을 수행하는데 있어서 주변 블록의 정보로 활용된다.
본 발명의 일 실시예는 비디오 압축 및 통신 환경에 적용이 가능하므로, 사용되는 압축 표준이 블록 방식에 기초하고 있다면 그 블록은 매크로블록 형식일 수 있고, 블록 또는 매크로블록 단위로 본 발명을 따르는 에러 은닉 방법이 수행된다.
본 발명의 일 실시예는 블록마다 수행되므로, 현재 프레임에서 손실된 현재 블록 별로 에러 은닉 방법이 다르게 선택될 수 있으며, 에러 은닉 방법을 선택하는 기준이 되는 임계치, 시간적 차이도 및 공간적 차이도도 블록마다 다르게 결정된다. 따라서 각각의 블록마다, 에러가 은닉되어야 할 현재 블록 및 주변 블록의 특성에 따라 적응적으로 에러가 은닉될 수 있다.
이하 본 발명의 일 실시예에 따른 적응적 에러 은닉 장치(100)의 각 구성부의 역할을 도 2 내지 도 6을 참조하여 더욱 상세하게 서술한다.
도 2를 참조하여 에러 은닉 방법 수행부(106)에서 수행될 적응적 에러 은닉 방법에 대해 설명한다.
비디오 압축 방법은 초당 수십 장의 프레임으로 구성되어 있으므로, 현재 프레임이 이전 프레임이나 다음 프레임과 중복적인 정보를 많이 가지는 경우가 많다. 따라서 이전 프레임과 현재 프레임 사이에 어느 정도의 움직임이 있는지 예측할 수 있다면, 현재 프레임에 에러가 있거나 손실된 블록이 있다 하더라도 이전 프레임의 정보를 그대로 사용하면 현재 블록이 성공적으로 복원될 수 있다.
그러나 이전 프레임과 현재 프레임 사이에 큰 움직임이 있거나, 장면 변화가 있는 경우 등 정보의 변화가 큰 경우 이전 프레임의 정보를 사용하여 현재 프레임의 블록을 복원하기 힘들다. 따라서 이러한 경우에는 오히려 현재 프레임의 주변 블록으로부터 현재 블록을 복원하는 것이 더 효과적이다.
한편, 현재 프레임 내에서 현재 블록과 주변 블록 사이에 경계가 없고 픽셀값에 변화가 없다면, 현재 프레임의 주변 블록의 픽셀값을 이용하여 손상된 블록이 복원될 수 있다. 이것이 공간적 에러 은닉 방법으로써, 일반적으로 보간 방법을 이용하여 손상된 블록이 복원된다.
그러나 현재 블록이 텍스처 영역이거나 색상의 변화가 심하거나 주변 블록 사이에 경계가 있다면, 주변 블록을 이용한 공간적 보간을 통해 손상된 블록을 복원할 경우 블러링 현상이 발생할 수 있다.
따라서 본 발명은 현재 손상된 블록을 보다 정확하게 복원하기 위해, 현재 블록에 인접한 주변 블록의 특성을 고려하여 에러 은닉 방법을 결정함으로써 적응적으로 에러 은닉 방법을 수행한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 적응적인 에러 은닉 방법을 선택하는 방법을 도시한다. 본 발명의 일 실시예는 복수 개의 임계치를 이용할 수 있다. 이하의 설명은 2개의 임계치, 즉 제 1 임계치(Th1) 및 제 2 임계치(Th2)를 이용하는 경우를 가정한다. TA는 시간적 차이도, SA는 공간적 차이도, TEC는 시간적 에러 은닉 방법 및 SEC는 공간적 에러 은닉 방법을 의미한다.
단계 202에서, 시간적 차이도(TA)이 제 1임계치(Th1)와 비교되고, 제 1 임계치(Th1)보다 작으면 시간적 에러 은닉 방법(TEC)이 수행되나, 그렇지 않으면 단계 204로 진행된다.
단계 202에서 시간적 차이도(TA)과 제 1 임계치(Th1)을 비교한다. 시간적 차이도(TA)를 이용하여, 현재 프레임과 참조 프레임 사이에 큰 움직임이 존재하는 지 여부가 검토된다. 현재 프레임과 참조 프레임 사이에 움직임이 크다면, 참조 프레임의 블록을 이용하여 현재 블록이 생성될 때 오차가 클 확률이 높으므로, 시간적 에러 은닉 방법의 성능이 효율적이지 못하다.
따라서 시간적 차이도(TA)가 제 1 임계치(Th1)보다 작다면, 현재 블록과 참조 블록의 사이의 유사도가 크므로 움직임이 작다고 보아 시간적 에러 은닉 방법(210)을 사용한다. 반면에, 시간적 차이도(TA)가 제 1 임계치(Th1)보다 작지 않다면 블록 사이의 유사도가 작으므로 큰 움직임이 있다고 보아, 시간적 에러 은닉 방법이 바로 수행되지 않고 다른 선택 기준이 더 검토된다.
단계 204에서, 시간적 차이도(TA)와 제 2 임계치(Th2)의 비교를 통해, 제 2임계치(Th2)보다 시간적 차이도(TA)이 크면 공간적 에러 은닉 방법(SEC)이 수행되나, 그렇지 않으면 단계 206으로 진행된다.
단계 206에서, 시간적 차이도(TA)와 공간적 차이도값(SA)의 비교를 통해, 공간적 차이도(SA)이 시간적 차이도(TA)보다 크면 공간적으로 블록 사이에 경계나 텍스쳐 영역일 가능성이 높다고 보아 시간적 에러 은닉 방법(TEC)이 수행된다. 반면에 공간적 차이도(SA)가 시간적 차이도(TA)보다 크지 않다면 시간적으로 움직임이 크지 않다고 보아 시간적 에러 은닉 방법(210)이 수행된다.
이와 같이 현재 블록과 주변 픽셀들의 성격에 따라 에러 은닉 방법이 결정되므로, 그 기준이 현재 블록과 주변 픽셀들에 적응적으로 설정되면 원 영상에 더 가까운 복원 효과가 기대될 수 있다.
전술한 적응적 에러 은닉 방법에서 보듯이, 제 1 임계치 및 제 2 임계치는 본 발명의 적응적 에러 은닉 방법을 구현하기 위한 요소이므로, 보다 효과적인 적응적 에러 은닉 방법의 구현에 있어서 최적의 제 1 임계치 및 제 2 임계치를 구하는 과정이 매우 중요하다.
이하 제 1 임계치 및 제 2 임계치를 조절하는 과정을 도 3 내지 도 5를 참조하여 상세히 설명한다. 임계치의 조절 과정은 도 1의 적응적 에러 은닉 장치(100)의 임계치 결정부(102)의 기능과 관련된다.
도 3는 임계치가 조절됨에 따라 에러 은닉 방법이 적응적으로 선택되는 범위가 변하는 과정을 도시한다.
제 1 임계치(Th1) 및 제 2 임계치(Th2)의 초기값은 소정의 값으로 설정되며, 제 2 임계치가 제 1 임계치보다 큰 값으로 가정된다.
범위 302는 시간적 차이도(TA)이 제 1 임계치(Th1)보다 작은 범위이며, 범위 304는 시간적 차이도(TA)가 제 2 임계치(Th2)보다 큰 범위이고, 범위 306은 시간적 차이도(TA)가 제 1 임계치 및 제 2 임계치 사이의 값일 때의 범위이다.
전술한 바와 같이, 시간적 차이도(TA)가 제 1 임계치(Th1)보다 작은 범위(302)에 포함되면 시간적 에러 은닉 방법이 선택되며, 시간적 차이도(TA)가 제 2 임계치(Th2)보다 큰 범위(304)에 포함되면 공간적 에러 은닉 방법이 선택된다. 시간적 차이도(TA)가 제 1 임계치 및 제 2 임계치 사이의 값인 범위 306에서는 시간적 차이도(TA) 및 공간적 차이도(SA)의 크기 비교 결과에 따라 시간적 에러 은닉 방법 및 공간적 에러 은닉 방법이 선택된다.
제 1 임계치가 Th1에서 Th1'으로 감소하고, 제 2 임계치가 Th2에서 Th2'로 감소한다면, 범위 312와 같이 시간적 에러 은닉 방법이 선택되는 범위가 범위 302에 비해 줄어들고, 범위 314와 같이 공간적 에러 은닉 방법이 선택되는 범위가 범위 304에 비해 늘어난다. 따라서, 공간적 에러 은닉 방법이 선택될 가능성이 증가하고, 시간적 에러 은닉 방법이 선택될 확률이 감소한다. 시간적 에러 은닉 방법에 비해 공간적 에러 은닉 방법이 선택될 확률을 높이기 위해서는, 제 1 임계치 및 제 2 임계치가 감소되어야 한다.
반면에, 제 1 임계치가 Th1에서 Th1″로 증가하고, 제 2 임계치가 Th2에서 Th2″로 증가한다면, 범위 322와 같이 공간적 에러 은닉 방법이 선택되는 범위가 범위 302에 비해 늘어나고, 범위 324와 같이 공간적 에러 은닉 방법이 선택되는 범위가 범위 304에 비해 줄어든다. 따라서, 시간적 에러 은닉 방법이 선택될 확률이 높아지고, 공간적 에러 은닉 방법이 선택될 확률이 낮아진다. 공간적 에러 은닉 방법에 비해 공간적 에러 은닉 방법이 선택될 확률을 높이기 위해서는, 제 1 임계치 및 제 2 임계치가 증가되어야 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라, 임계치가 조절되는 방법을 도시한다.
본 발명의 일 실시예는 현재 블록의 움직임 정도, 주변 블록의 코딩 종류 및 주변 블록이 에러 없이 전송되었는지 여부를 고려하여, 에러 은닉 방법을 선택하기 위한 임계치를 조절한다.
단계 410에서 손실된 현재 블록의 움직임 정도를 이용하여 임계치가 조절된다. 본 발명의 일 실시예에서는, 에러가 발생한 현재 블록의 움직임 정도를 분석 하기 위해, 움직임 벡터를 이용한다. 현재 블록은 에러에 의해 손상되어 있으므로 현재 블록에 인접한 주변 블록으로부터 현재 블록의 움직임 벡터를 추정한다. 주변 블록의 움직임 벡터값으로부터 현재 블록의 움직임 벡터값이 추정하기 위해 필요한 방법은 도 6을 참조하여 후술한다.
단계 410에서 에러가 발생한 현재 블록의 추정된 움직임 벡터가 소정의 수보다 큰 경우, 현재 블록의 움직임이 큰 것으로 예측된다. 이 경우 시간적 에러 은닉 방법보다는 공간적 에러 은닉 방법이 선택될 확률이 높아져야 하므로, 제 1 임계치 및 제 2 임계치를 낮추어야 한다.
단계 420에서 손실된 현재 블록의 주변 블록이 코딩 종류에 따라 임계치가 조절된다. 본 발명의 일 실시예는 에러가 발생한 현재 블록의 주변 블록의 코딩 종류를 고려하여 임계치를 조절한다. 주변 블록 중에, 현재 프레임을 이용하는 인트라코딩에 의해 코딩된 블록이 많은 경우, 현재 프레임의 주변 블록의 정보가 유용하므로 공간적 에러 은닉 방법이 더 효과적이다. 따라서 인트라코딩에 의해 코딩된 주변 블록이 많은 경우, 공간적 에러 은닉 방법이 선택되고 시간적 에러 은닉 방법이 선택될 확률을 낮추기 위해 제 1 임계치 및 제 2 임계치를 낮춘다.
단계 430에서 손실된 현재 블록의 주변 블록이 에러 없이 전송되었는지 여부를 이용하여 임계치가 조절된다. 에러가 발생한 현재 블록의 주변 블록 중에서 에러 없이 수신된 블록의 개수가 너무 적으면 그 주변 블록의 정보는 신뢰되기 어렵다. 따라서 주변 블록에 에러 없이 수신된 블록의 개수가 너무 적은 경우, 주변 블록을 이용하여 블록을 복원하는 공간적 에러 은닉 방법은 오차가 클 가능성이 크 므로, 시간적 에러 은닉 방법만 선택되도록 한다.
본 발명의 일 실시예에서는 도 4와 같이 단계 410, 420 및 430을 모두 고려하여 에러 은닉 방법을 선택할 수 있으나, 이에 한정되어 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 다른 실시예는 통신 환경 또는 상태에 따라 단계 410만을 통해 임계치를 조절할 수 있으며, 단계 410를 통해 임계치를 조절하고 단계 420까지 추가할 수도 있고, 단계 410 및 단계 430을 통해 임계치를 조절할 수도 있다.
도 5은 에러가 발생한 현재 블록의 주변 서브블록의 일 실시예를 도시한다. 도 5는 복원이 필요한 현재 블록의 움직임 벡터값으로부터 현재 블록의 움직임 벡터값이 추정되는 과정을 보충적으로 설명하기 위한 도면이다.
블록 세트 504는 블록 502의 인접한 주변 블록의 세트로, 도 5의 경우 16 X 16 크기의 블록 8개가 블록 세트 504에 해당한다.
블록 세트 506은 블록 세트 504의 8 X 8 크기의 서브블록들 중, 블록 502에 인접한 주변 서브블록들의 세트를 도시한다.
H.264 비디오 압축 및 통신 방식은 매크로블록 뿐만 아니라 매크로블록의 서브블록마다 움직임 벡터를 저장하고 있다. H.264 방식에 기초한 본 발명의 일 실시예는 에러가 있거나 손상된 현재 블록 502의 움직임을 추정하기 위해, 블록 세트 506의 서브블록마다 저장되어 있는 움직임 벡터를 이용하여 현재 블록의 움직임 벡터값을 추정한다. 일 실시예는 현재 블록의 주변 서브블록의 움직임 벡터값의 평균을 현재 블록의 움직임 벡터값으로 추정한다. 추정된 움직임 벡터값이 현재 블록의 움직임 정도로 간주되어 임계치 결정 기준으로 사용된다.
적응적 에러 은닉 장치(100)의 차이도 생성부(104)의 기능에 대한 상세한 설명을 위해 시간적 차이도 및 공간적 차이도를 생성하는 방법을 이하에서 설명한다.
시간적 차이도(TA)는 현재 블록의 주변 픽셀의 시간적 차이값에 기초한 것으로, 주변 픽셀의 시간적 차이값의 평균값이다.
Figure 112007047408699-PAT00001
본 발명의 일 실시예는 수학식 1에 따라 시간적 차이도(TA)를 구한다. 이 때 x는 현재 블록의 주변 픽셀값이며,
Figure 112007047408699-PAT00002
는 참조 프레임에서 현재 블록을 대체할 블록의 주변 픽셀값이다. E[.]는 평균을 구하는 함수이다. 여기서 참조 프레임은 이전 또는 이후 프레임일 수 있다. 시간적 차이도(TA)를 통해 현재 블록과 참조 프레임의 참조 블록 사이의 시간적 유사도가 측정될 수 있다. 시간적 차이도(TA)이 작을수록 시간적 유사도가 크고, 클수록 시간적 유사도가 작다.
공간적 차이도는 현재 블록의 주변 픽셀과 주변 픽셀의 평균의 공간적 차이값에 기초하며, 주변 픽셀의 공간적 차이값의 평균값이다.
Figure 112007047408699-PAT00003
본 발명의 일 실시예에서 공간적 차이도(SA)는 수학식 2에 따른다. 이 때 x는 현재 블록의 주변 픽셀값이며, u는 현재 블록의 주변 픽셀값의 평균값을 나타낸다. 공간적 차이도(SA)을 통해, 현재 블록과 그 주변 픽셀 사이의 공간적 유사도가 예측된다. 공간적 차이도(SA)이 작을수록 공간적 유사도가 크고, 클수록 공간적 유사도가 작다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라, 시간적 차이도(TA) 및 공간적 차이도(SA)을 구하기 위한 블록 및 픽셀을 도시한다.
프레임 610은 시간 t일 때의 현재 프레임을 나타내며, 프레임 620은 시간 t-1일 때의 이전 프레임을 도시한다.
블록 612는 현재 프레임(310)에서 에러가 발생한 현재 블록을 나타내며, 픽셀 618은 현재 블록(312)의 주변 픽셀들을 나타낸다. 따라서 수학식 1 및 2에서 x는 픽셀 618의 픽셀들을 의미한다.
또한 블록 622는 이전 프레임(620)에서 현재 블록(612)과 동일한 위치에 있는 블록을 나타내며, 움직임 벡터 624는 현재 블록(610)의 추정된 움직임 벡터값을 나타낸다. 블록 626은 현재 블록(612)의 움직임 벡터(624)에 의해 추정된 참조 블록을 나타낸다. 픽셀 628은 참조 블록(626)의 주변 픽셀들을 도시한다. 따라서 수학식 1에서
Figure 112007047408699-PAT00004
은 픽셀 628에 해당하는 픽셀들의 픽셀값이 된다.
본 발명의 일 실시예를 도 6을 참조하여 설명하면, 시간적 차이도(TA)은 픽셀 618의 픽셀들(수학식 1의 x)과 픽셀 628의 픽셀들(수학식 1의 )의 차이값 의 제곱의 평균이 된다. 또한, 공간적 차이도(SA)는 픽셀 618의 픽셀값들의 평균(수학식 2의 u)와 픽셀 618의 픽셀값들(수학식 1의 x)의 차이값의 제곱의 평균이다.
전술한 도 6에서는 현재 블록(612)의 주변 픽셀(618) 또는 참조 블록(626)의 주변 픽셀(628)이 현재 블록(612)를 둘러싼 한 라인의 픽셀들만을 포함하는 경우를 설명하였다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않고 두 라인 이상의 주변 픽셀들을 이용하는 경우도 적용이 가능하다. 또한, 블록이 순차적으로 복호화된다고 볼 때 현재 블록 이전에 복호화된 현재 블록의 상측 또는 좌측의 주변 픽셀들만을 이용하는 경우와 같이, 본 발명의 다른 실시예는 현재 블록의 주변 픽셀들의 일부만을 고려하는 경우에 대해서도 적용될 수 있다.
도 7 a는 전송 과정에서 에러가 발생한 블록을 가지는 복호화된 영상을 도시한다. 도 7b는 도 7a의 영상을 종래의 에러 은닉 방법에 의해 복원한 영상이며, 도 7c는 도 7a의 영상을 본 발명의 일 실시예에 의해 복원한 영상을 도시한다.
종래 방법에 의한 결과 영상은 현재 블록 및 주변 블록의 움직임 정도, 코딩 방법 및 에러 없이 수신된 정도 등을 고려하지 않았으므로, 7b의 결과 영상은 에러가 전파되어 부분 영상 710에서 블록 단위로 큰 에러가 발생한다. 그러나, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 결과 영상은 도 7b의 부분 영상 710과 같은 위치인 도 7c의 부분 영상 720에서 블록 단위의 에러 등이 개선되는 것을 확인할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 적응적 에러 은닉 방법의 흐름도를 도시한다.
단계 810에서 에러가 발생한 현재 블록에 인접한 주변 블록의 특성들 중 적어도 하나에 기초하여 에러 은닉 방법을 선택하는데 필요한 적어도 하나의 소정 임계치가 결정된다. 본 발명의 바람직한 실시예는 에러가 발생한 현재 블록의 움직임 정도, 주변 블록의 코딩 방법 및 주변 블록이 에러 없이 수신되었는지 여부를 고려하여 임계치를 결정한다.
단계 820에서 현재 블록에 인접한 주변 픽셀들의 시간적 차이도 및 공간적 차이도가 생성된다.
단계 830에서 시간적 차이도, 공간적 차이도 및 임계치의 크기를 비교하여, 비교 결과에 따라 각각의 블록마다 선택적으로 에러 은닉 방법가 수행된다.
한편, 상술한 본 발명의 실시예들은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성가능하고, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다. 상기 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등) 및 캐리어 웨이브(예를 들면, 인터넷을 통한 전송)와 같은 저장매체를 포함한다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관 점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
본 발명은, 복호화된 영상에서 에러가 발생한 블록을 복원하기 위해 주변 서브블록의 종류 및 특성에 적응적으로 에러를 은닉하는 효과가 있다.
손실된 블록의 움직임이 크다면 공간적 에러 은닉 방법이 선택될 확률을 높이기 위해 임계치를 조절하고, 주변 블록이 인트라코딩된 블록이 많은 경우에도 공간적 에러 은닉 방법이 더 선택되도록 한다. 주변 블록 중 에러가 발생한 채로 수신된 블록이 많다면 시간적 에러 은닉 방법이 선택되도록 하여, 적응적으로 원래 영상에 더 가깝게 에러를 은닉할 수 있다.
본 발명에 의한 결과는 손실되는 블록이 감소하여 시각적으로 개선되고, PSNR값도 향상된다.

Claims (21)

  1. 에러가 발생한 현재 블록에 인접한 주변 블록의 특성들 중 적어도 하나에 기초하여 에러 은닉 방법을 선택하는데 필요한 적어도 하나의 소정 임계치를 결정하는 단계;
    상기 현재 블록에 인접한 주변 픽셀들의 시간적 차이도 및 공간적 차이도를 생성하는 단계; 및
    상기 시간적 차이도, 상기 임계치 및 상기 공간적 차이도의 크기를 비교하여, 상기 비교 결과에 따라 각각의 블록마다 선택적으로 에러 은닉 방법을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 적응적 에러 은닉 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 주변 블록의 특성은 상기 주변 블록의 움직임 정도, 코딩 방식 및 에러 발생 여부 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 적응적 에러 은닉 방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 임계치 결정 단계는
    제 1 임계치 및 상기 제 1 임계치보다 큰 값을 갖는 제 2 임계치의 각각의 초기값을 설정하는 단계; 및
    상기 현재 블록에 인접한 적어도 하나의 서브블록의 움직임 벡터값의 평균값을 상기 현재 블록의 움직임 벡터값으로 추정하고, 상기 추정된 움직임 벡터값이 소정의 값보다 크면 상기 제 1 임계치 및 상기 제 2 임계치를 감소시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 적응적 에러 은닉 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 주변 블록 중 인트라 코딩된 블록의 개수가 소정의 수보다 크면 상기 제 1 임계치 및 상기 제 2 임계치를 감소시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 적응적 에러 은닉 방법.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 주변 블록 중 에러 없이 수신된 블록의 개수가 소정의 수보다 작으면 시간적 에러 은닉 방법만을 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 적응적 에러 은닉 방법.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 에러 은닉 방법 수행 단계는
    상기 소정 임계치로써 제 1 임계치 및 상기 제 1 임계치보다 큰 값을 갖는 제 2 임계치를 이용할 때,
    상기 시간적 차이도가 제 1 임계치보다 작으면 시간적 에러 은닉 방법을 수행하고,
    상기 시간적 차이도가 제 2 임계치보다 크면 공간적 에러 은닉 방법을 수행하며,
    상기 시간적 차이도가 제 1 임계치 및 제 2 임계치 사이의 값일 때, 상기 시간적 차이도가 상기 공간적 차이도보다 작으면 상기 시간적 에러 은닉 방법을 수행하고, 상기 시간적 차이도가 상기 공간적 차이도보다 작지 않으면 상기 공간적 에러 은닉 방법을 수행하는 것을 특징으로 하는 적응적 에러 은닉 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 시간적 차이도는, 상기 현재 블록에 인접한 주변 픽셀값 및 상기 주변 픽셀값의 평균값의 차이의 제곱의 평균값인 것을 특징으로 하는 적응적 에러 은닉 방법.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 공간적 차이도는, 상기 인접 서브블록의 움직임 벡터의 평균값을 이용하여 참조 프레임으로부터 대체될 블록의 주변 픽셀값 및 상기 현재 블록의 주변 픽셀값의 차이의 제곱의 평균값인 것을 특징으로 하는 적응적 에러 은닉 방법.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 시간적 에러 은닉 방법은 상기 인접 서브블록의 움직임 벡터의 평균값을 이용하여 참조 프레임으로부터 대체될 블록을 생성하는 것을 특징으로 하는 적응적 에러 은닉 방법.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 공간적 에러 은닉 방법은 상기 현재 블록에 인접한 적어도 하나의 서브블록의 에지를 고려한 보간 방법을 이용하는 것을 특징으로 하는 적응적 에러 은닉 방법.
  11. 에러가 발생한 현재 블록에 인접한 주변 블록의 특성들 중 적어도 하나에 기초하여 에러 은닉 방법을 선택하는데 필요한 적어도 하나의 소정 임계치를 결정하는 임계치 결정부;
    상기 현재 블록에 인접한 주변 픽셀들의 시간적 차이도 및 공간적 차이도를 생성하는 차이도 생성부; 및
    상기 시간적 차이도, 상기 임계치 및 상기 공간적 차이도 크기를 비교하여, 상기 비교 결과에 따라 각각의 블록마다 선택적으로 에러 은닉 방법을 수행하는 에러 은닉 방법 수행부를 포함하는 것을 특징으로 하는 적응적 에러 은닉 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 주변 블록의 특성들은 상기 주변 블록의 움직임 정도, 코딩 방식 및 에러 발생 여부 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 적응적 에러 은닉 방법.
  13. 제 11항에 있어서, 상기 임계치 결정부는
    제 1 임계치 및 상기 제 1 임계치보다 큰 값을 갖는 제 2 임계치의 각각의 초기값을 설정하는 수단; 및
    상기 현재 블록에 인접한 적어도 하나의 서브블록의 움직임 벡터값의 평균값을 상기 현재 블록의 움직임 벡터값으로 추정하고, 상기 추정된 움직임 벡터값이 소정의 값보다 크면 상기 제 1 임계치 및 상기 제 2 임계치를 감소시키는 수단를 포함하는 것을 특징으로 하는 적응적 에러 은닉 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 임계치 결정부는 상기 주변 블록 중 인트라 코딩된 블록의 개수가 소정의 수보다 크면 상기 제 1임계치 및 상기 제 2 임계치를 감소시키는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 적응적 에러 은닉 장치.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 임계치 결정부는 상기 주변 블록 중 에러 없이 수신된 블록의 개수가 소정의 수보다 작으면 시간적 에러 은닉 방법만을 결정하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 적응적 에러 은닉 장치.
  16. 제 11 항에 있어서, 상기 에러 은닉 방법 수행부는
    상기 소정 임계치로써 제 1 임계치 및 상기 제 1 임계치보다 큰 값을 갖는 제 2 임계치를 이용할 때,
    상기 시간적 차이도가 상기 제 1 임계치보다 작으면 시간적 에러 은닉 방법을 수행하고,
    상기 시간적 차이도가 상기 제 2 임계치보다 크면 공간적 에러 은닉 방법을 수행하며,
    상기 시간적 차이도가 제 1 임계치 및 제 2 임계치 사이의 값일 때, 상기 시간적 차이도가 상기 공간적 차이도보다 작으면 상기 시간적 에러 은닉 방법을 수행하고, 상기 시간적 차이도가 상기 공간적 차이도보다 작지 않으면 상기 공간적 에러 은닉 방법을 수행하는 것을 특징으로 하는 적응적 에러 은닉 장치.
  17. 제 11 항에 있어서,
    상기 시간적 차이도는, 상기 현재 블록에 인접한 주변 픽셀값 및 상기 주변 픽셀값의 평균값의 차이의 제곱의 평균값인 것을 특징으로 하는 적응적 에러 은닉 장치.
  18. 제 11 항에 있어서,
    상기 공간적 차이도는, 상기 인접 서브블록의 움직임 벡터의 평균값을 이용하여 참조 프레임으로부터 대체될 블록의 주변 픽셀값 및 상기 현재 블록의 주변 픽셀값의 차이의 제곱의 평균값인 것을 특징으로 하는 적응적 에러 은닉 장치.
  19. 제 16항에 있어서,
    상기 시간적 에러 은닉 방법은 상기 인접 서브블록의 움직임 벡터의 평균값을 이용하여 참조 프레임으로부터 대체될 블록을 생성하는 것을 특징으로 하는 적응적 에러 은닉 장치.
  20. 제 16 항에 있어서,
    상기 공간적 에러 은닉 방법은 상기 현재 블록에 인접한 적어도 하나의 서브블록의 에지를 고려한 보간 방법을 이용하는 것을 특징으로 하는 적응적 에러 은닉 장치.
  21. 제 1 항 내지 제 10 항 중 적어도 하나의 방법을 구현하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체.
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