KR20100011288A - 영상 압축 방법, 이를 실행시키기 위한 프로그램을 기록한컴퓨터로 읽을 수 있는 매체 및 디지털 촬영 장치 - Google Patents

영상 압축 방법, 이를 실행시키기 위한 프로그램을 기록한컴퓨터로 읽을 수 있는 매체 및 디지털 촬영 장치 Download PDF

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KR20100011288A KR1020080072434A KR20080072434A KR20100011288A KR 20100011288 A KR20100011288 A KR 20100011288A KR 1020080072434 A KR1020080072434 A KR 1020080072434A KR 20080072434 A KR20080072434 A KR 20080072434A KR 20100011288 A KR20100011288 A KR 20100011288A
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유현식
김성준
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삼성디지털이미징 주식회사
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Abstract

촬영된 영상의 압축률을 해당 영상의 복잡도에 따라 가변적으로 결정함으로써, 한번의 압축 과정만으로도 원하는 크기의 압축 영상 화일로 만들 수 있으며, 압축 영상 화일의 크기를 비슷하게 유지하며, 복잡한 영상의 경우에 과다 압축으로 인한 화질의 저하를 방지하기 위하여, (ⅰ)영상에 대한 데이터를 히스토그램으로 나타내는 단계, (ⅱ)상기 히스토그램에 기초하여 상기 영상의 압축률을 결정하는 단계 및 (ⅲ)결정된 상기 압축률에 따라 상기 영상을 압축하는 단계를 포함하는 영상 압축 방법, 이를 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체 및 디지털 촬영 장치를 제공한다.
Figure P1020080072434
JPEG 압축, 압축 효율, 압축률, 영상 복잡도, 히스토그램

Description

영상 압축 방법, 이를 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체 및 디지털 촬영 장치 {Method of compressing images, computer-readable medium storing program to perform the same and apparatus of photographing digital images}
본 발명은 디지털 카메라 등의 촬영 장치에서 촬영된 영상을 압축하는 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 촬영된 영상의 복잡도에 따라 압축률을 가변함으로써 저장 용량을 절약할 수 도 있고 필요에 따라서는 원본 화질을 보존하는데 에도 유리한 영상 압축 방법, 이를 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체와 디지털 촬영 장치에 관한 것이다.
디지털 촬영 장치는 필름 대신 CCD, CMOS와 같은 이미지 센서를 사용하는 이미지 촬영 장치이다. 디지털 촬영 장치는 노이즈에 강하고, 낮은 가격으로 고품질의 신호를 재생할 수 있으며, 이미지 저장 매체를 소형화 할 수 있으며, 부피를 줄일 수 있다는 장점으로 인하여 널리 사용되고 있다.
디지털 촬영 장치에서 이미지 센서로 입사된 피사체의 영상을 나타내는 빛은 이미지 센서에 결상된 후 전기적인 신호로 변환되고, 소정의 컬러 처리를 거친 후, 소정의 포맷, 예를 들면 JPEG(Joint photographic expert group) 포맷으로 압축되고, 이렇게 압축된 압축 영상들이 메모리에 저장된다.
종래에는 압축시 사용되는 압축률이 사용자의 설정에 따라 고정되었다. 예를 들면 보통 화질, 고 화질, 초고화질에 따라 소정의 압축률이 정해져 있고, 사용자가 어떤 화질로 미리 설정하는가에 따라 압축률이 정해지는 방식이었다.
그런데, 압축률이 동일하더라도 촬영된 영상에 따라 화일의 크기가 달라질 수 있는 바, 소정의 크기의 저장 공간에 저장할 수 있는 촬영 매수의 예측이 어려운 문제점이 있다.
이를 방지하기 위하여, 영상을 한번 압축한 후 압축 화일의 크기가 너무 크거나 너무 작으면 압축률을 변경하여 다시 압축을 하는 경우, 반복적인 압축 처리로 인하여 시간이 오래 소요되는 문제점이 있다.
본 발명에 따른 영상 압축 방법, 이를 기록한 프로그램을 실행하기 위한 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체 및 디지털 촬영 장치는, 촬영된 영상의 압축률을 영상의 복잡도에 따라 가변적으로 조절하는 것을 목적으로 한다.
상기한 과제들을 해결하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, (ⅰ)영상에 대한 데이터를 히스토그램으로 나타내는 단계, (ⅱ)상기 히스토그램에 기초하여 상기 영상의 압축률을 결정하는 단계 및 (ⅲ)결정된 상기 압축률에 따라 상기 영상을 압축하는 단계를 포함하는 영상 압축 방법이 개시된다. 그러므로 영상의 복잡도에 따라 압축효율 및 압축률을 가변적으로 결정할 수 있다.
상기 압축률을 결정하는 단계는, 상기 히스토그램을 정규화하는 단계, 정규화된 히스토그램으로부터 구한 영상의 복잡도에 따라 영상의 압축효율을 산출하는 단계, 및 상기 압축효율에 기초하여 압축률을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
그럼으로써 복잡도가 다른 영상들에 대해서도 한번의 압축 과정만으로도 원하는 크기의 압축 영상 화일로 만들 수 있으므로 영상 처리 시간을 단축시킬 수 있다. 또한, 압축 영상 화일의 크기가 비슷하게 유지되기 때문에 저장 공간에 저장될 수 있는 촬영 매수에 대한 정확한 정보를 촬영자에게 제공할 수 있다. 또한, 복잡한 영상의 경우에 압축률이 오히려 낮지 않도록 유지되게 프로그래밍하는 경우, 과다 압축으로 인한 화질의 저하를 방지할 수 있다.
상기 압축효율은 상기 히스토그램의 모드의 개수에 반비례하도록 산출될 수 있으며, 이와 달리, 상기 압축효율은 상기 히스토그램의 모드의 분산에 반비례하도록 산출될 수도 있다. 또한 상기 압축효율은 상기 히스토그램의 모드들의 가중치와 분산을 이용하여 산출될 수도 있다. 또한 상기 압축효율은 상기 히스토그램의 모드들의 가중치와 분산과 영상의 크기를 이용하여 산출될 수도 있다. 이 경우, 상기 압축효율을 산출하는 단계는 각 모드의 가중치를 해당 모드의 분산의 제곱으로 나눈 것을 모두 합하여 계산된다.
상기 압축효율에 기초하여 압축률을 결정하는 단계에서, 상기 산출된 압축효율이 낮으면 압축효율이 높은 경우에 비해 압축률이 상대적으로 높도록, 압축효율이 높으면 압축효율이 낮은 경우에 비해 압축률이 상대적으로 낮도록 결정될 수 있다. 그럼으로써, 복잡도가 다른 영상들에 대해서도 한번의 압축 과정만으로도 원하는 크기의 압축 영상 화일로 만들 수 있으므로 영상 처리 시간을 단축시킬 수 있다. 또한, 압축 영상 화일의 크기가 비슷하게 유지되기 때문에 저장 공간에 저장될 수 있는 촬영 매수에 대한 정확한 정보를 촬영자에게 제공할 수 있다.
반면, 상기 압축효율에 기초하여 압축률을 결정하는 단계에서, 상기 산출된 압축효율이 낮으면 압축효율이 높은 경우에 비해 상대적으로 압축률이 낮게 결정될 수 있다. 그럼으로써, 복잡한 영상의 경우에 압축률이 오히려 낮지 않도록 유지되게 프로그래밍하는 경우, 과다 압축으로 인한 화질의 저하를 방지할 수 있다.
상기 히스토그램은 색좌표계에서의 어느 하나의 색인자에 대한 히스토그램일 수도 있다. 이와 달리, 상기 히스토그램은 색좌표계에서의 둘 이상의 색인자들에 대한 히스토그램들일 수도 있다.
히스토그램을 나타내는 데 사용되는 상기 영상에 대한 데이터는 촬상소자로부터 얻은 원본(raw) 영상의 데이터일 수도 있다. 이와 달리, 히스토그램을 나타내는 데 사용되는 상기 영상에 대한 데이터는 원본 영상보다 크기가 작은 축소 영상의 데이터일 수도 있다. 후자의 경우에는 라이브 뷰에 표시되는 영상의 컬러 데이터를 이용함으로써 별도의 처리가 요구되지 않는 장점이 있고, 또한 라이브 뷰에 표시되는 영상은 원본 영상보다 크기가 작은 축소 영상이므로 압축 처리에 소요되는 시간을 줄일 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 의하면, (ⅰ)영상에 대한 데이터를 히스토그램으로 나타내는 단계, (ⅱ)상기 히스토그램에 기초하여 상기 영상의 압축률을 결정하는 단계, 및 (ⅲ)결정된 상기 압축률에 따라 상기 영상을 압축하는 단계를 포함하는 영상 압축 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체가 개시된다.
상기 압축률을 결정하는 단계는, 상기 히스토그램을 정규화하는 단계; 정규화된 히스토그램으로부터 구한 영상의 복잡도에 따라 영상의 압축효율을 산출하는 단계; 및 상기 압축효율에 기초하여 압축률을 결정하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 의하면, (ⅰ)피사체를 촬영하는 촬영부, (ⅱ)영상에 대한 데이터를 히스토그램으로 나타내는 히스토그램화부, (ⅲ)상기 히스토그램에 기초하여 상기 영상의 압축률을 결정하는 압축률 결정부, (ⅳ)결정된 상기 압축률에 따라 상기 영상을 압축하는 압축 영상 생성부, (ⅴ)상기 압축된 영상 등을 저 장하는 저장부, 및 (ⅵ)상기 촬영부, 히스토그램화부, 압축률 결정부, 압축 영상 생성부, 저장부를 제어하고 그 제어에 필요한 연산을 수행하는 연산 제어부를 포함하는 디지털 촬영 장치가 개시된다.
상기 압축률 결정부는, 상기 히스토그램을 정규화하고, 정규화된 히스토그램으로부터 구한 영상의 복잡도에 따라 영상의 압축효율을 산출하며, 상기 압축효율에 기초하여 압축률을 결정할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 영상 압축 방법, 이를 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체 및 디지털 촬영 장치는, 촬영된 영상의 압축률을 해당 영상의 복잡도에 따라 가변적으로 결정할 수 있다.
그럼으로써 복잡도가 다른 영상들에 대해서도 한번의 압축 과정만으로도 원하는 크기의 압축 영상 화일로 만들 수 있으므로 영상 처리 시간을 단축시킬 수 있다.
또한, 압축 영상 화일의 크기가 비슷하게 유지되기 때문에 저장 공간에 저장될 수 있는 촬영 매수에 대한 정확한 정보를 촬영자에게 제공할 수 있다.
또한, 복잡한 영상의 경우에 압축률이 오히려 낮지 않도록 유지되게 프로그래밍하는 경우, 과다 압축으로 인한 화질의 저하를 방지할 수 있다.
이하에서는 첨부된 도면에 도시된 실시예들을 참조하여, 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 촬영 장치 내에서 촬영된 피사체의 영상을 나타내는 빛이 압축 영상 화일로 변환되는 과정을 보여주는 블럭도이다.
디지털 촬영 장치의 렌즈를 통해 들어온 피사체의 영상을 나타내는 빛은 촬영 장치의 내부에서 모아져 초점거리만큼 떨어진 위치에 있는 촬상 소자에 맺힌다. 촬상 소자는 CCD나 CMOS 등일 수 있으나, 본 발명의 보호범위는 이에 한정되지 아니하며, 피사체의 영상을 나타내는 빛을 결상하여 화소마다 전기적인 신호로 제공할 수 있는 어떠한 수단도 사용될 수 있다.
촬상 소자는 각 셀(화소)마다의 피사체의 영상을 나타내는 빛을 전기적인 신호로 변환한다. CCD를 예로 들어 설명하면, CCD의 화소들은 각각 빛을 전하로 바꾸어 전하를 축적하며, 축적된 전하의 크기를 이용하여 명암에 대한 데이터를 구한다. 즉, CCD는 각 화소의 위치와 전하의 크기를 이용하여 화소마다의 명암의 데이터를 출력한다.
상기한 명암 데이터를 컬러 데이터로 변환하기 위하여 CCD 위에 베이어 포맷(bayer format)에 맞춰 색들이 배열된 컬러 필터가 배치될 수 있다. 그러면 CCD의 각 화소에는 R, G, B중 어느 하나의 색을 가진 빛만 통과되어 결상된다. 즉, 컬러 필터를 통과하여 CCD에 맺힌 각 화소는 어느 한 가지 색에 대한 정보를 가지며, 이 정보를 그대로 저장한 데이터가 원본(raw) 영상의 데이터이다.
베이어 포맷은 원색계 필터의 경우 G-R-G-B의 순서로 배치된 포맷이다. 촬상 소자는 한 화소당 한가지 색을 받아들이는데, 베이어 포맷에서 인접한 화소들이 각각 다른 색을 받아들이므로 인접한 화소의 색 정보를 통해 해당 화소 부분에서의 실제 컬러를 유추할 수 있다. 이러한 보간(interpolation) 알고리즘을 통해 각 화소마다 R, G, B 즉, 3원색의 정보로 변환된다. 그럼으로써 각 화소가 R, G, B의 삼원색에 대한 컬러 정보를 모두 가지도록 할 수 있으며, 이러한 과정을 베이어 포맷 변환(bayer format converter)이라고 한다. 한편, 이러한 보간 알고리즘으로서 다양한 알고리즘이 사용될 수 있다.
이 실시예에서는 촬상 소자의 각 화소가 한가지 색 정보만을 가지고 있는 것을 예로 들어 설명하였으나, 본 발명의 보호범위는 이에 한정되지 아니하며, 3판식과 같이 3원색에 대한 색 정보를 동시에 취득하는 예도 사용될 수 있다. 또한 컬러 필터로서 반드시 원색계 필터가 사용되어야 하는 것은 아니며, 보색계 필터가 사용될 수도 있을 것이다. 또한, 이 실시예에서는 각 화소에서의 1원색의 컬러 정보를 3원색의 컬러 정보로 변환하는 예로서, 베이어 포맷 변환을 예로 들고 있으나, 본 발명의 보호범위는 이에 한정되지 아니하며, 당업자가 출원시에 용이하게 변형 또는 고안할 수 있는 변환 방법이라면 어느 것이라도 사용될 수 있다.
상기한 바와 같이 얻어진 컬러 영상은 컬러 처리부를 거치면서 EE(edge enhancement)나 NR(noise reduction)등이 행해질 수 있다.
이와 같이 컬러 처리된 영상은 영상 압축 과정을 거치게 된다. 여기에서는 본 발명의 실시예에 따른 영상 압축 방법으로서 JPEG 화일로의 압축 방법에 대하여 설명한다.
먼저, 상기한 컬러 영상에서의 RGB 컬러의 색 좌표를 YUV 또는 YCrCb의 색 좌표로 변환한다. 여기서, 후자의 색 좌표들 중 첫 번째 Y성분은 색의 밝기(luminance)를 나타내고, 두 번째와 세 번째 성분인 U와 V, 또는 Cr과 Cb는 색상(chrominance)을 나타낸다. 그러나 이러한 색 좌표의 변환이 반드시 필요한 것은 아니다.
각 컬러 성분의 영상을 소정 크기의 블럭, 예를 들면 8 8 화소 크기의 블럭으로 나눈 후, DCT(discrete cosine transform) 변환을 수행한다. 이 변환은 2차원 평면 공간의 컬러 정보를 2차원의 주파수 정보로 푸리에 변환(Fourier transform)하는 과정으로서, 영상을 인간의 시각에 민감하게 반응하는 부분과 그렇지 않은 부분으로 구분하게 해준다. 이 변환을 거치면 64개의 DCT 계수를 얻게 되고, 이것이 8 8 블럭의 형태로 배열된다. 이때, 왼쪽 위로 갈수록 낮은 주파수의 DCT 계수가, 오른쪽 아래로 갈수록 높은 주파수의 DCT 계수가 위치된다.
DCT 변환된 후에는 양자화(quantization) 과정이 수행된다. 양자화 과정은 인간의 감각으로 구별하기 힘든 범위 내에서 DCT 계수를 정수로 반올림하는 과정이다. 좀 더 상세하게 설명하면, DCT 변환을 통해 얻은 DCT 계수를 각각 미리 정의된 상수로 나누고 그 결과를 정수값으로 반올림하는 과정인데, 낮은 주파수에 해당하는 DCT 계수는 작은 상수로 나누고, 높은 주파수에 해당하는 DCT 계수는 큰 상수로 나눈다. 이러한 과정을 거침으로써 인간의 눈에 민감하게 반응하는 낮은 주파수의 DCT 계수는 1로 반올림되며, 인감의 눈에 민감하게 반응하지 않는 높은 주파수의 DCT 계수는 0으로 반올림된다. 이러한 상수들은 자체적으로 정의한 값이 사용된다. 양자화 테이블(quantization table)은 이러한 상수들을 예를 들면, 8 8 의 크기에 맞게 배열한 표로서, 양자화 테이블의 상수들의 대소의 정도에 따라 압축률이 달라진다.
본 실시예에서는 이후에서 설명할 방법에 의하여, 압축률이 가변적으로 조절되는데, 이와 같은 가변적인 압축률에 대응하도록 양자화 테이블이 준비되게 된다. 즉, 압축률을 20단계로 조절하는 경우 20개의 양자화 테이블이 필요할 것이다.
DCT 과정과 양자화 과정은 인간의 시각적 특성이 고주파 성분의 상실에 민감하지 못한 점을 이용하여 고주파 성분이 담긴 DCT 계수를 일부 버림으로써 영상 데이터를 압축한다.
다음 단계로, 허프만 코딩(Huffman coding)이 수행된다. 허프만 코딩은 무손실 압축을 사용하여 최종 압축을 수행하는 과정으로서, 출현빈도가 높은 값에는 짧은 길이의 부호를 할당하고, 출현빈도가 낮은 값에는 긴 길이의 부호를 할당해서 전체 길이를 줄이는 압축 방식이다.
상기 허프만 코딩을 용이하게 수행하도록 하기 위하여, 지그재그 스캐닝(zig-zag scanning)을 추가적으로 먼저 수행할 수 있다. 지그재그 스캐닝은 허프만 코딩을 쉽게 하기 위해 이전 블럭의 DC 계수 차를 계산하여 그 결과를 저장하고, 계수를 지그재그 형태로 읽어 일차원 형태로 배열하는 것이다.
상기한 바와 같이, 본 발명에서는 촬영 영상마다의 압축률을 영상의 복잡도에 따라 가변적으로 조절하는데, 이하에서는 영상의 복잡도에 따라 압축률을 결정하는 방법을 설명한다.
도 2a는 복잡도가 상대적으로 낮은 영상의 일 예를 보여주는데, 맑은 날의 파란 하늘의 영상이 이에 해당될 수 있다. 이러한 영상에 대한 히스토그램이 도 3a에 도시되어 있다. 반면, 도 2b는 복잡도가 상대적으로 높은 영상의 일 예를 보여준다. 이러한 영상에 대한 히스토그램이 도 3b에 도시되어 있다.
영상의 히스토그램은 영상 안에서 픽셀들에 대한 명암 값의 분포를 나타낸 그래프로서, 본 실시예에 도시된 히스토그램은 촬영 당시의 영상에 대한 촬상 소자로부터 얻은 원본 영상의 컬러 데이터를 색 변환하여 구한 YUV나 YCbCr 영상에서의 휘도 데이터인 Y에 대한 히스토그램일 수 있다. 대부분의 디지털 촬영 장치가 Y에 대한 히스토그램을 산출하므로 Y에 대한 히스토그램을 구하는데 추가적인 과정이 소요되지 않는 장점이 있다.
히스토그램의 X축은 휘도 또는 명암을 나타내며, Y축은 화소수를 나타낸다. 도 3a의 히스토그램과 도 3b의 히스토그램의 모드를 비교하여 보면, 도 3a의 히스토그램에서는 2개의 모드가 있는 반면, 도 3b의 히스토그램에서는 4개의 모드가 존재한다. 즉, 복잡한 영상에서 모드의 개수가 많은 것을 알 수 있다. 여기에서, 모드는 히스토그램을 정규화하여 구할 수가 있다.
또한, 도 3a 및 도 3b의 히스토그램의 각 모드에서의 분산을 비교하여 보면, 도 3a의 히스토그램에서의 좌측의 모드의 분산은 5.2이고, 우측의 모드의 분산은 5인 반면, 도 3b의 히스토그램에서의 좌측 첫 번째 모드의 분산은 7.21, 좌측 두 번째 모드의 분산은 13.4, 좌측 세 번째 모드의 분산은 13.4, 맨 우측의 모드의 분산은 21.1로서, 복잡한 영상에서의 모드의 분산이 대체로 큰 것을 알 수 있다. 여기에서, 모드와 분산은 히스토그램을 정규화하여 구할 수가 있다.
즉, 영상을 나타내는 컬러 히스토그램의 모드의 개수가 많을수록, 그리고 각각의 모드의 분산이 클수록 영상이 복잡해짐을 알 수 있다. 다시 말하면, 모드의 개수가 많고 모드의 분산이 클수록 영상이 복잡해지고, 그럼으로써 동일 압축률로 압축을 하더라도 압축효율이 낮아져 압축 영상의 크기가 크다. 즉, 압축 효율이 높은 영상은 모드의 수가 적고 분산이 작으며, 압축 효율이 낮은 영상은 모드의 수가 많고 분산이 크다.
이에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 영상 압축 방법에서는 히스토그램의 모드의 개수와 모드의 분산에 기초하여 압축 효율을 결정한다. 더욱 상세하게는, 각 모드에 속하는 화소의 비율을 가중치로 하여 압축 효율을 계산한다. 즉, 압축 효율은 다음과 같은 수식에 의하여 계산될 수 있다.
(수식 1) 압축 효율 = ∑(모드별 가중치/모드별 분산)
도 3a에 도시된 히스토그램을 예로 들어 도 2a에 도시된 영상의 압축 효율을 계산하면, 압축 효율은 0.68/5.22 + 0.32/52 = 0.037948이다. 마찬가지로, 도 3b에 도시된 히스토그램을 예로 들어 도 2b에 도시된 영상의 압축 효율을 계산하면, 압축 효율은 0.091/7.212 + 0.394/12.42 + 0.2861/13.42 + 0.2286/21.12 = 0.006421이다. 이로부터, 상대적으로 복잡도가 높은 도 2b에 도시된 영상의 압축 효율은 도 2a에 도시된 영상의 압축 효율의 약 1/5 이 되는 것을 알 수 있다. 그러므로 두 영상에 대하여, 압축한 후의 영상의 크기가 서로 비슷해지도록 하기 위해서는 도 2b와 같이 복잡도가 높은 영상의 압축률을 복잡도가 낮은 영상의 압축률보다 약 5 배 크게 설정해야 한다는 것을 알 수 있다.
이와 같이, 압축 효율에 반비례하도록 압축률을 결정함으로써 한번의 압축 과정만으로도 원하는 크기의 영상 화일을 만들 수 있으므로 영상 처리 시간을 단축시킬 수 있다. 또한, 압축 영상 화일의 크기가 비슷하게 유지되기 때문에 저장 공간에 저장될 수 있는 촬영 매수에 대한 정확한 정보를 촬영자에게 제공할 수 있다. 그럼으로써 정확한 메모리 잔량 표시 기능에 의하여, 촬영자는 실수 없이 자신이 원하는 영상을 모두 얻을 수 있게 될 것이다. 압축 효율에 반비례하도록 압축률을 결정하는 방식은 저장 공간의 효율적 이용 측면에서 유리하다.
반면, 영상의 원래 화질의 보존성 측면에서는 압축 효율에 비례하도록 압축률을 결정할 수 있다. 예를 들면, 압축 효율이 낮은 복잡도가 높은 영상의 경우, 압축률을 이에 비례하여 낮게 설정함으로써 화질의 손실이 최소한으로 되고, 나중에 원래 화질에 근사하게 복원할 수 있다. JPEG 영상의 압축시 고정된 압축률을 사용하던 종래의 압축 방법에서는 복잡한 영상의 경우에 과다 압축으로 인하여 화질의 저하가 발생할 수 있었으나, 본 발명에서는 이러한 문제점도 극복할 수 있다.
상기한 압축 효율 및 압축률 계산하는 방법은 예시적인 것에 불과하며, 본 발명의 보호범위가 이에 한정되지 않음은 물론이다. 예를 들면, 압축 효율은 정규화된 히스토그램의 모드의 개수에 반비례하도록 산출될 수 있다. 이와 달리, 압축 효율은 정규화된 히스토그램의 각각의 모드의 분산에 반비례하도록 산출될 수 있다. 이와 달리, 압축 효율은 정규화된 히스토그램의 모드의 개수와 분산에 반비례하도록 양 요소를 모두 고려하여 산출될 수도 있다. 이와 달리, 압축 효율은 정규 화된 히스토그램의 모드들의 가중치와 분산과 영상의 크기를 모두 고려하여 산출될 수도 있다.
이와 같이 압축률을 결정하기 위하여 압축 효율을 계산할 때 사용되는 컬러 히스토그램으로서 Y에 대한 히스토그램만 사용되는 것은 아니다. 예를 들면, RGB 영상에서의 R 히스토그램, G 히스토그램, B 히스토그램 중 어느 하나만이 사용될 수 있으며, 이와 달리 R, G, B 히스토그램 중 둘 이상의 히스토그램이 동시에 사용될 수도 있다. 마찬가지로, YUV 영상에서의 Y 히스토그램, U 히스토그램, V 히스토그램 중 어느 하나만이 사용될 수 있으며, 이와 달리 Y, U, V 히스토그램 중 둘 이상의 히스토그램이 동시에 사용될 수도 있다. 또한, YCbCr 영상에서의 Y 히스토그램, Cb 히스토그램, Cr 히스토그램 중 어느 하나만이 사용될 수 있으며, 이와 달리 Y, Cb, Cr 히스토그램 중 둘 이상의 히스토그램이 동시에 사용될 수도 있다.
상기한 바와 같이 결정된 압축률을 JPEG 인코더에 입력하면, JPEG 인코더에서는 해당 영상에 대한 압축률에 따라 해당 영상의 압축에 사용될 양자화 테이블을 선택하고, 양자화 과정 및 허프만 코딩을 수행함으로써 압축이 완료된다. 또한, 앞서 설명한 바와 같이 허프만 코딩 이전에 지그재그 스캐닝이 추가적으로 진행될 수 있다. 이렇게 압축된 JPEG 화일은 압축 영상 화일로서 디지털 촬영 장치의 저장부에 저장된다.
상기한 컬러 히스토그램은 영상 촬영 당시의 영상에 대한 원본 영상의 컬러 데이터로부터 직접 또는 이를 색 변환한 컬러 데이터로부터 얻은 것이다. 본 발명의 다른 실시예로서, 컬러 히스토그램은 영상 촬영 당시의 라이브 뷰(live view)에 표시되는 영상의 컬러 데이터로부터 얻을 수도 있다. 디지털 촬영 장치에 따라 라이브 뷰를 표시할 때 연속적으로 히스토그램(L)을 표시해주는 경우가 있으며, 이 경우에는 라이브 뷰에 표시되는 영상의 컬러 데이터를 이용함으로써 별도의 처리가 요구되지 않는 장점이 있다. 또한, 라이브 뷰에 표시되는 영상은 원본 영상보다 크기가 작은 축소 영상이므로 압축 처리에 소요되는 시간을 줄일 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예로서, 컬러 히스토그램은 썸네일(thumbnail) 또는 스크린네일(screennail)에서 표시되는 영상의 컬러 데이터로부터 얻을 수도 있다.
지금까지 설명한 영상 압축 방법은 실행을 위하여 프로그램화될 수 있으며, 이러한 프로그램은 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체에 기록될 수 있다.
이제, 지금까지 설명한 영상 압축 방법에 의하여 촬영 영상을 압축하는 일 실시예에 따른 디지털 촬영 장치에 대하여 설명한다. 일 실시예에 따른 디지털 촬영 장치의 내부 구성을 나타내는 블럭도가 도 5에 개괄적으로 도시되어 있다.
이 디지털 촬영 장치는 촬영부(400), 압축 처리부(100), 저장부(700) 및 연산 제어부(200)를 구비할 수 있다. 압축 처리부(100)는 히스토그램화부(110), 압축률 결정부(120), 및 압축 영상 생성부(130)로 이루어질 수 있다.
촬영부(400)는 피사체를 촬영하는 일련의 렌즈들 및 촬상 소자를 포함한다. 히스토그램화부(110)는 영상에 대한 데이터를 히스토그램으로 나타내는 역할을 수행한다. 어떤 데이터에 대한 히스토그램을 나타낼 것인지는 이전의 설명을 참고하면 된다. 압축률 결정부(120)는 히스토그램에 기초하여 영상의 압축률을 결정한 다. 압축률을 결정하기 위해서는 압축 효율을 계산하여야 하며, 압축 효율을 계산하는 방법은 앞에서 설명한 바와 같다. 압축 영상 생성부(130)는 압축률 결정부에서 결정된 압축률에 따라 양자화 테이블을 선택하여 영상의 압축을 처리하는 역할을 한다.
이렇게 압축된 영상 등은 저장부(700)에 저장되며, 사용자 입력부(300)를 통하여 입력된 사용자의 명령 등에 의하여 디스플레이부(800)에 표시될 수 있다. 연산 제어부(200)는 DSP(digital signal processor) 등일 수 있으며, 촬영부(400), 히스토그램화부(110), 압축률 결정부(120), 압축 영상 생성부(130), 저장부(700)를 제어하고 그 제어에 필요한 연산을 수행한다.
또한, 디지털 촬영 장치는 포맷 처리부(500)와 컬러 처리부(600)를 더 포함할 수 있다. 포맷 처리부(500)는 촬상 소자에서 나온 화소들에서의 명암 데이터를 보간 알고리즘 등을 통해 3원색의 정보로 변환하는 역할을 한다. 컬러 처리부(600)는 원본 컬러 영상에 대하여 에지 강화(EE) 처리 및/또는 노이즈 저감 처리(NR)등을 수행한다. 이 실시예에서 설명한 디지털 촬영 장치의 내부 구성은 당업자라면 다양하게 변형할 수 있으며, 본 발명의 보호범위는 상기한 내부 구성의 예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 보호범위는 앞에서 설명한 압축 처리부(100)를 포함하는 디지털 촬영 장치라면 어느 것이든 포함한다고 할 것이다.
본 발명은 디지털 촬영 장치를 제조하고 이용하는 산업에 이용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 촬영장치 내에서 촬영된 영상의 데이터가 압축 화일로 변환되는 과정을 보여주는 블럭도이다.
도 2a는 복잡도가 상대적으로 낮은 영상의 일 예를 보여주는 도면이다.
도 2b는 복잡도가 상대적으로 높은 영상의 일 예를 보여주는 도면이다.
도 3a는 도 1a에 도시된 영상의 히스토그램이다.
도 3b는 도 1b에 도시된 영상의 히스토그램이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 촬영 장치의 라이브 뷰에서의 영상의 히스토그램을 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 촬영 장치의 내부 구성을 간략하게 보여주는 블럭도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명 *
100: 압축 처리부 110: 히스토그램화부
120: 압축률 결정부 130: 압축 영상 생성부
200: 연산 제어부 300: 사용자 입력부
400: 촬영부 500: 포맷 처리부
600: 컬러 처리부 700: 저장부
800: 디스플레이부

Claims (17)

  1. 영상에 대한 데이터를 히스토그램으로 나타내는 단계;
    상기 히스토그램에 기초하여 상기 영상의 압축률을 결정하는 단계; 및
    결정된 상기 압축률에 따라 상기 영상을 압축하는 단계;를 포함하는
    영상 압축 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 압축률을 결정하는 단계는,
    상기 히스토그램을 정규화하는 단계;
    정규화된 히스토그램으로부터 구한 영상의 복잡도에 따라 영상의 압축효율을 산출하는 단계; 및
    상기 압축효율에 기초하여 압축률을 결정하는 단계;를 포함하는 영상 압축 방법.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 압축효율은 상기 히스토그램의 모드의 개수에 반비례하도록 산출되는 영상 압축 방법.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 압축효율은 상기 히스토그램의 모드의 분산에 반비례하도록 산출되는 영상 압축 방법.
  5. 제2 항에 있어서,
    상기 압축효율은 상기 히스토그램의 모드들의 가중치와 분산을 이용하여 산출되는 영상 압축 방법.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 압축효율은 상기 히스토그램의 모드들의 가중치와 분산과 영상의 크기를 이용하여 산출되는 영상 압축 방법.
  7. 제5 항에 있어서,
    상기 압축효율을 산출하는 단계는 각 모드의 가중치를 해당 모드의 분산의 제곱으로 나눈 것을 모두 합하여 계산되는 영상 압축 방법.
  8. 제2 항에 있어서,
    상기 압축효율에 기초하여 압축률을 결정하는 단계에서,
    상기 산출된 압축효율이 낮으면 압축효율이 높은 경우에 비해 압축률이 상대적으로 높도록 결정되는 영상 압축 방법.
  9. 제2 항에 있어서,
    상기 압축효율에 기초하여 압축률을 결정하는 단계에서,
    상기 산출된 압축효율이 낮으면 압축률이 감소되도록 결정되는 영상 압축 방법.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 히스토그램은 색좌표계에서의 어느 하나의 색인자에 대한 히스토그램인
    영상 압축 방법.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 히스토그램은 색좌표계에서의 둘 이상의 색인자들에 대한 히스토그램들인 영상 압축 방법.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 영상에 대한 데이터는 촬상소자로부터 얻은 원본(raw) 영상의 데이터인 영상 압축 방법.
  13. 제1 항에 있어서,
    상기 영상에 대한 데이터는 원본 영상보다 크기가 작은 축소 영상의 데이터인 영상 압축 방법.
  14. 영상에 대한 데이터를 히스토그램으로 나타내는 단계;
    상기 히스토그램에 기초하여 상기 영상의 압축률을 결정하는 단계; 및
    결정된 상기 압축률에 따라 상기 영상을 압축하는 단계;를 포함하는 영상 압축 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 압축률을 결정하는 단계는,
    상기 히스토그램을 정규화하는 단계;
    정규화된 히스토그램으로부터 구한 영상의 복잡도에 따라 영상의 압축효율을 산출하는 단계; 및
    상기 압축효율에 기초하여 압축률을 결정하는 단계;를 포함하는 영상 압축 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체.
  16. 피사체를 촬영하는 촬영부;
    영상에 대한 데이터를 히스토그램으로 나타내는 히스토그램화부;
    상기 히스토그램에 기초하여 상기 영상의 압축률을 결정하는 압축률 결정부;
    결정된 상기 압축률에 따라 상기 영상을 압축하는 압축 영상 생성부;
    상기 압축된 영상 등을 저장하는 저장부; 및
    상기 촬영부, 히스토그램화부, 압축률 결정부, 압축 영상 생성부, 저장부를 제어하고 그 제어에 필요한 연산을 수행하는 연산 제어부;를 포함하는 디지털 촬영 장치.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 압축률 결정부는, 상기 히스토그램을 정규화하고, 정규화된 히스토그램으로부터 구한 영상의 복잡도에 따라 영상의 압축효율을 산출하며, 상기 압축효율에 기초하여 압축률을 결정하는 디지털 촬영 장치.
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