KR20100092178A - 화질 열화를 줄일 수 있는 이미지 압축 방법 및 이미지 복원 방법 - Google Patents

Abstract

화질 열화를 줄일 수 있는 이미지 압축 방법이 개시된다. 상기 이미지 압축 방법은 다수의 픽셀 데이터들을 포함하는 이미지 블록의 최대값을 추출하고, 추출된 최대값에 기초하여 양자값 및 상기 다수의 픽셀 데이터들 각각에 상응하는 양자 계수들을 산출하는 단계와, 상기 양자값과 상기 양자 계수들을 이용하여 상기 다수의 픽셀 데이터들을 압축한 데이터 스트림을 생성하는 단계를 포함한다.

PCM(Pulse Code Modulation), DPCM(Differential Pulse Code Modulation)

Description

화질 열화를 줄일 수 있는 이미지 압축 방법 및 이미지 복원 방법{Image compression method and image restoration method reduceing display furious}

본 발명의 개념에 따른 실시 예는 이미지 처리 장치에 관한 것으로, 특히 화질 열화를 줄일 수 있는 이미지 압축 방법 및 이미지 복원 방법에 관한 것이다.

디스플레이 장치가 점차 고용량, 고해상도, 및 고속화됨에 따라, 상기 디스플레이 장치를 구동하기 위한 디스플레이 드라이버에 저장되는 데이터 예컨대, 이미지 데이터, 오디오 데이터, 비디오 데이터등의 용량이 점차 증가하고 있다. 그러나, 데이터를 저장하기 위한 저장 장치의 용량, 및 통신 라인의 데이터 전송율은 한정되어 있으므로 저장되는 데이터의 양을 줄이기 위한 압축 기술과 압축된 데이터를 복원하기 위한 복원 기술이 필수적이다.

이때, 압축 후 복원 결과가 원래의 데이터와 큰 차이가 없어야한다. 즉, 영상 이미지에 해당하는 픽셀 데이터들은 상기 픽셀 데이터들의 크기를 줄여 메모리에 저장한 후, 이를 복원하여 복원된 픽셀 데이터로 상기 디스플레이 장치에 표시하더라도 이전과 같은 데이터를 유지해야 한다. 또한, 압축과 복원으로 인한 지연시간이 너무 길지 않아야 하고, 다양한 데이터 압축율을 지원할 수 있어야 한다.

그러나, 픽셀 데이터의 크기를 줄이는 경우, 데이터 양을 줄이기 위해 버려지는 비트들이 담고 있는 데이터를 잃어버리게 되므로 디스플레이되는 화면에 왜곡(distortion)이나 노이즈(noise)가 섞이게 된다. 이 경우, 데이터의 양을 줄이게 되면 손실되는 데이터로 인해 디스플레이 화면의 열화가 발생할 수 있다.

따라서, 영상 이미지에서 픽셀 데이터의 크기를 효과적으로 줄이는 것과 동시에 데이터 손실을 최소화할 수 있는 이미지 처리 장치의 필요성이 절실하게 대두된다.

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제는 영상 이미지에 해당하는 픽셀 데이터의 크기를 효과적으로 줄이는 것과 동시에 데이터 손실을 최소화할 수 있는 이미지 처리 장치를 제공하는 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 이미지 압축 방법은 다수의 픽셀 데이터들을 포함하는 이미지 블록의 최대값을 추출하고, 추출된 최대값에 기초하여 양자값 및 상기 다수의 픽셀 데이터들 각각에 상응하는 양자 계수들을 산출하는 단계; 및 상기 양자값과 상기 양자 계수들을 이용하여 상기 다수의 픽셀 데이터들을 압축한 데이터 스트림을 생성하는 단계를 포함한다.

상기 양자값은 상기 이미지 블록의 상기 최대값을 양자화 스텝으로 나눈 값이다.

상기 양자 계수들 각각은 상기 다수의 픽셀 데이터들 각각을 상기 양자값으로 나눈 값이다.

상기 데이터 스트림은 압축 모드에 대한 정보, 상기 양자값, 및 상기 양자 계수들 중에서 적어도 어느 하나를 포함한다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 이미지 복원 방법은 압축 모드에 대한 정보, 양자값, 및 다수의 픽셀 데이터들 각각에 상응하는 양자 계수들 중에서 적어도 어느 하나를 포함하는 데이터 스트림을 수신하는 단계; 및 상기 양자값과 상기 양 자 계수들 각각을 이용하여 상기 다수의 픽셀 데이터들을 복원하는 단계를 포함한다.

복원된 상기 다수의 픽셀 데이터들 각각은 상기 양자값과 상기 양자 계수들 각각을 곱한 값이다.

상기 양자값은 상기 이미지 블록의 최대값을 양자화 스텝으로 나눈 값이다.

상기 이미지 복원 방법은 상기 압축 모드에 대한 정보에 기초하여 상기 데이터 스트림의 압축 모드를 판단하는 단계를 더 포함한다. 이때, 상기 다수의 픽셀 데이터들을 복원하는 단계는, 판단 결과 상기 압축 모드 및 상기 양자값과 상기 양자 계수들 중에서 적어도 어느 하나를 이용하여 상기 다수의 픽셀 데이터들을 복원할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 이미지 처리 장치는 복잡한 영상 이미지에 대해서 이미지 압축시 압축 효율을 높여 더 적은 용량의 압축된 이미지 데이터를 얻을 수 있으며, 이미지 복원시 데이터 손실을 최소화하여 더 나은 화질의 영상 이미지를 얻을 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 이미지 처리 장치는 영상 이미지에 대한 픽셀 데이터의 압축 과정과 복원 과정을 단순화함으로써 동작 속도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

본 명세서 또는 출원에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서 또는 출원에 설명된 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.

본 발명의 개념에 따른 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이 해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 이미지 처리 장치의 개략적인 블록도를 나타낸다. 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 영상 이미지의 압축 전/후 데이터 표현 방법을 나타낸다. 도 3는 본 발명의 실시 예에 따른 이미지 처리 장치에서 전송되는 데이터 스트림의 예를 나타낸다. 도 1 내지 도 2를 참조하면, 이미지 처리 장치(10)는 수신부(11), 이미지 압축부(13), 메모리 컨트롤러(15), 메모리(17), 및 이미지 복원부(19)를 포함한다.

이미지 처리 장치(10)는 고속 데이터 전송, 저 전력 소모 및 잡음 면역성이 필요한 영역에서의 인터페이스로서 사용될 수 있는 ANSI/TIA/EIA-644에 정의된 LVDS(Low Voltage Differential Signaling) 방식을 사용하여 디스플레이될 픽셀 데이터를 전송함으로써 디스플레이 패널에 디지털 영상 이미지를 디스플레이할 수 있으며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

수신부(11)는 외부로부터 입력되는 영상 이미지에 해당하는 다수의 아날로그 픽셀 신호들을 수신하고, 수신된 다수의 아날로그 픽셀 신호들 각각에 상응하는 다수의 픽셀 데이터들을 이미지 블록 별로 나누어 출력한다. 상기 영상 이미지는 소정의 크기 단위로 다수의 이미지 블록들로 나누어지며, 수신부(11)는 상기 이미지 블록에 해당하는 다수의 픽셀 데이터들(Pn; n은 자연수)을 출력한다.

이미지 압축부(13)는 수신부(11)로부터 출력되는 다수의 픽셀 데이터들(Pn)을 수신하고, 수신된 다수의 픽셀 데이터들(Pn) 각각을 다수의 압축 모드들 중에서 어느 하나를 사용하여 압축하고, 압축된 결과에 따라 하나의 데이터 스트림을 생성할 수 있다.

여기서, 다수의 압축 모드들 각각은 DPCM(Differential Pulse Code Modulation) 모드, PCM(Pulse Code Modulation) 모드, 및 에지(Edge) 모드일 수 있 으며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

PCM 모드는 이미지 블록 내에 일치하는 MSB 정보가 존재할 때 해당 상위 비트들만을 선택하는 방법으로써, 연속적으로 변화하는 아날로그 신호(예컨대, 영상, 음성등)를 이산적(discrete) 디지털 부호로 변환하여 전송할 수 있다.

예컨대, PCM 모드를 사용하여 영상 이미지를 압축하는 경우, 이미지 압축부(13)는 다수의 픽셀 데이터들(Pn) 각각을 직교 변환하여 변환된 신호 성분의 전력 크기에 따라 미리 설정된 비트 수를 할당함으로써 전체 비트수를 감축하여 데이터를 압축할 수 있다.

DPCM 모드는 비교 대상과 현재 픽셀값의 차이를 나타내는 방법으로써, 이미 전송된 신호로부터 앞으로 전송될 신호치를 예측하고, 예측치와 실제치의 차이(difference)를 이산적(discrete) 디지털 부호로 변환하여 전송할 수 있다.

예컨대, DPCM 모드를 사용하여 영상 이미지를 압축하는 경우, 실제 픽셀 데이터와 예측된 픽셀 데이터 간의 차이만큼을 직교 변환하여 변환된 신호 성분의 전력 크기에 따라 미리 설정된 비트 수를 할당하여 전체 비트수를 줄여 데이터를 압축할 수 있다. 이때, 예측된 픽셀 데이터와 실제 픽셀 데이터의 차이가 작을수록 실제의 값에 가까운 값을 예측할 수 있다.

에지 모드는 하나의 이미지 블록에 해당하는 다수의 픽셀 데이터들(Pn)이 입력되면 영상 이미지에 포함된 윤곽선, 즉, 농도가 급격히 변화하는 에지(edge)를 검출하여 정량화시키는 방법으로써, 상기 이미지 블록에 대하여 대표되는 양자값(Qvalue)에 따라 상기 다수의 픽셀 데이터들(Pn) 각각의 데이터량을 줄여 미리 설정된 비트 수를 할당함으로써 전체 비트수를 감축하여 데이터를 압축할 수 있다.

즉, 이미지 압축부(13)는 다수의 픽셀 데이터들(Pn)을 포함하는 이미지 블록의 최대값(MAXvalue)을 검출한 후, 검출된 최대값(MAXvalue)과 양자화 스텝(Qstep) 각각에 기초하여 영상 이미지를 표현하기 위한 최소 크기인 양자값(Qvalue), 및 상기 다수의 픽셀 데이터들(Pn) 각각에 상응하는 양자계수들(QMn)을 산출한다.

이때, 에지 모드를 사용하여 이미지 블럭의 픽셀 데이터들을 압축하는 과정은 도 3을 참조하여 상세히 설명된다.

일반적으로 직교 변환(orthogonal transformation) 방식 중에서 많이 사용되는 방식은 고속 푸리에 변환(FFT; Fast Fourier Transform), 이산 코사인 변환(DCT; Discrete Cosine Transform), 카루넨 루베 변환(KLT; Karhunen Loeve Transform), 아다마르 변환(Hadamard transform), 및 경사 변환(slant transform)등이 있다.

상술한 바와 같이, 이미지 압축부(13)는 이미지 블록의 다수의 픽셀 데이터들(Pn)을 다수의 압축 모드들 중에서 어느 하나를 이용하여 압축하고, 압축된 결과에 따라 압축된 데이터 스트림을 생성할 수 있다.

도 3에 도시된 데이터 스트림은 영상 이미지를 에지모드를 사용하여 압축한 데이터를 나타내며, 하나의 데이터 스트림은 압축 모드에 대한 정보를 포함하는 모드 비트(mode), 양자값(Qvalue), 및 압축된 데이터(Qcoeff)를 포함한다. 상기 영상 이미지가 에지 모드가 아닌 다른 압축 모드 예컨대, PCM 모드 및 DPCM 모드로 압축된 경우, 상기 데이터 스트림의 구성은 달라질 수 있다.

설명의 편의를 위하여, 각각이 8-비트 데이터로 표현되는 픽셀데이터를 2-비트 데이터로 줄이기 위한 2X2 이미지 블록의 영상 이미지를 압축한 데이터 스트림의 일 예를 설명하며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 이때, 데이터 스트림은 4-비트의 모드 비트(mode), 6-비트의 양자값(Qvalue), 및 24-비트의 압축된 데이터(Qcoeff)를 포함하며, 전체 34-비트 데이터로 표현 할 수 있다

모드 비트(mode)는 상기 데이터 스트림에 포함된 압축된 데이터(Qcoeff)가 다수의 압축 모드들 중에서 어떤 압축 모드를 사용하여 압축되었는지에 대한 정보를 나타낸다.

압축된 데이터(Qcoeff)는 상기 다수의 픽셀 데이터들(Pn) 각각을 다수의 압축 모드들 중에서 어느 하나를 사용하여 생성되는 데이터이다. 예컨대, 각각이 M(M은 자연수, 예컨대, M=8)-비트 데이터로 표현되는 다수의 픽셀 데이터들(Pn)은 각각 K(K는 자연수, K<M, 예컨대, K=2)-비트 데이터로 압축되어 상기 데이터 스트림에 삽입될 수 있다.

예컨대, 모드 비트가 "0001"인 경우 압축된 데이터(Qcoeff)가 PCM 모드에 따라 생성된 데이터임을 나타내며, 모드 비트가 "0011"인 경우 압축된 데이터(Qcoeff)가 DPCM 모드에 따라 생성된 데이터임을 나타내며, 모드 비트가 "0111"인 경우 압축된 데이터(Qcoeff)가 에지 모드에 따라 생성된 데이터임을 나타낼 수 있다.

이와 같이, 2X2 이미지 블록의 영상 이미지를 표현하기 위해서는 본래 96-비트 데이터가 필요하나, 본 발명의 실시 예에서는 상기 영상 이미지를 특정 패턴의 화질 열화를 줄이고 압축률에 변화를 주지않는 34-비트 데이터로 표현할 수 있다..

메모리 제어부(15)는 이미지 압축부(13)로부터 출력되는 데이터 스트림을 수신하여 메모리(17)에 저장한 후, 상기 메모리(17)에 저장된 데이터 스트림이 이미지 복원부(19)로 출력되는 것을 제어할 수 있다.

예컨대, 메모리 제어부(15)는 제어신호 예컨대, 기입(write) 신호에 응답하여 이미지 압축부(13)로부터 출력되는 데이터 스트림을 순차적으로 메모리(17)에 저장한 후, 제어신호 예컨대, 독출(read) 신호에 응답하여 메모리(17)에 저장된 데이터 스트림을 이미지 복원부(19)로 출력할 수 있다.

또한, 메모리 제어부(15)는 하나의 이미지 블록에 대해 서로 다른 압축 모드에 의하여 생성된 다수의 데이터 스트림들 수신하고, 수신된 다수의 데이터 스트림들 중에서 어느 하나의 데이터 스트림을 선택하여 선택된 데이터 스트림을 메모리(17)에 저장할 수 있다. 즉, 메모리 제어부(15)는 다수의 데이터 스트림들 예컨대, PCM 모드에 따라 생성되는 데이터 스트림, DPCM 모드에 따라 생성된 데이터 스트림, 및 에지 모드에 따라 생성된 데이터 스트림을 각각 수신하고, 수신된 다수의 데이터 스트림들을 비교하여 비교 결과에 따라 가장 압축 효율이 높은 어느 하나의 데이터 스트림을 선택하여 저장할 수 있다.

예컨대, 메모리 제어부(15)는 다수의 데이터 스트림들 각각에 대한 본래의 픽셀 데이터와 복원된 후의 픽셀 데이터를 서로 비교하여 두 픽셀 데이터의 차이를 산출하고, 산출된 결과에 기초하여 두 픽셀 데이터의 차이가 가장 적은 어느 하나의 데이터 스트림을 선택하여 저장할 수 있다.

또한, 픽셀 데이터에서 R(RED) 성분의 픽셀 데이터, G(GREEN) 성분의 픽셀 데이터, 및 B(BLUE) 성분의 픽셀 데이터 각각에 해당하는 픽셀 값의 차이가 별도로 존재하기 때문에, 메모리 제어부(15)는 R(RED) 성분의 픽셀 데이터, G(GREEN) 성분의 픽셀 데이터, 및 B(BLUE) 성분의 픽셀 데이터 각각에 해당하는 차이의 합산이 가장 작은 어느 하나의 데이터 스트림을 선택하여 저장할 수 있다.

영상 이미지를 압축하는 경우, 일반적으로 다수의 압축 모드들 중에서 DPCM 모드와 PCM 모드가 가장 많이 사용된다. 그러나 DPCM 모드 또는 PCM 모드는 비교 대상 간에 차이가 크거나, 또는 이미지 블록 내에서 비교 대상들 간의 값 변화가 클때에는 CBR(Constant Bit Rate) 모드에서 영상 이미지를 효율적으로 전달하지 못하고 오차가 크게 발생한다.

이처럼 비교 대상간의 차이가 큰 경우 또는 인접한 영역간의 차이가 큰 경우에는 에지모드를 사용하여 픽셀 데이터를 압축하는 것이 효율적이나, 기존의 에지모드는 DPCM 모드 또는 PCM 모드에 비하여 압축 효율이 떨어짐에 따라 자주 사용되지 않았다.

예컨대, 4개의 단위 픽셀로 구성되는 이미지 블록의 이미지 데이터를 압축하는 경우, 기존의 에지모드는 두 개의 픽셀 데이터를 표시하고 나머지 두 개의 픽셀 데이터를 예측함으로써 데이터의 양을 줄였다. 이러한 기존의 에지 모드를 사용하여 데이터의 양을 줄이는 압축 방법은 특정 패턴에 대한 복원된 영상 이미지의 화질이 떨어지며, 픽셀 데이터를 변환하는 과정이 복잡하여 압축 효율이 떨어짐에 따라 자주 사용되지 않는 문제점이 있다.

그러나, 본 발명의 실시 예에 따른 이미지 처리 장치(10)에서, 에지 모드를 사용하는 이미지 압축 방법은 이미지 블록 별로 대표되는 양자값(Qvalue)을 산출한 후, 다수의 픽셀 데이터들(Pn) 각각을 상기 양자값(Qvalue)과에 상기 다수의 픽셀 데이터들(Pn) 각각에 상응하는 양자 계수들(QMn)을 이용하여 표현함으로써 변환 과정을 단순화할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 이미지 압축 방법은 영상 이미지의 일부를 예측하여 압축된 데이터를 생성하는 기존의 에지 모드와 달리, 상기 영상 이미지의 전체를 압축하여 압축된 데이터를 생성함으로써 화질 열화를 줄이고 해상도를 향상시킬 수 있다.

메모리(17)는 메모리 제어부(15)에 의하여 선택된 데이터 스트림을 일시적으로 저장할 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따른 메모리(17)는 이미지 처리 장치(10)의 내부에 구현될 수 있으며, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.

이미지 복원부(19)는 메모리 제어부(15)로부터 출력되는 데이터 스트림을 수신하고, 수신된 데이터 스트림을 다수의 압축 모드들 중에서 해당하는 압축모드를 사용하여 복원할 수 있다. 즉, 이미지 복원부(19)는 모드 비트(mode)에 기초하여 압축된 데이터(Qcoeff)가 다수의 압축 모드들 중에서 어떤 압축 모드로 압축되었는지 판단하고, 판단 결과에 따라 상기 압축된 데이터(Qcoeff)를 상기 모드 비트에 해당하는 압축 모드를 이용하여 복원할 수 있다.

예컨대, 모드 비트(mode)가 PCM 모드로 설정되어 있는 경우, 이미지 복원부(19)는 상기 압축된 데이터(Qcoeff)를 PCM 모드를 사용하여 본래의 픽셀 데이터 로 복원한다. 또한. 모드 비트(mode)가 DPCM 모드로 설정되어 있는 경우, 이미지 복원부(19)는 상기 압축된 데이터(Qcoeff)를 DPCM 모드를 사용하여 본래의 픽셀 데이터로 복원할 수 있다.

또한, 모드 비트(mode)가 에지 모드로 설정되어 있는 경우, 이미지 복원부(19)는 상기 압축된 데이터(Qcoeff)를 에지 모드를 사용하여 본래의 픽셀 데이터로 복원한다. 이 경우, 이미지 복원부(19)는 양자값(Qvalue)에 다수의 픽셀 데이터들(Pn) 각각에 상응하는 양자계수(QMn)를 곱하여 이미지 블록의 픽셀 데이터를 복원할 수 있다.

그리고, 이미지 복원부(19)는 복원된 픽셀 데이터를 전기적 신호로 변환하여 LCD와 같은 디스플레이 패널로 전송할 수 있다.

한가지 압축 모드를 사용하여 압축하는 경우 원본의 영상 이미지에 가까운 이미지 복원이 어려우므로, 본 발명의 실시 예에 따른 이미지 처리 장치(10)는 하나의 영상 이미지를 구성하는 이미지 블록 별로 다양한 압축 모드 중에서 어느 하나를 선택적으로 사용하여 압축한 후, 압축된 데이터(Qcoeff)를 복원함으로써 영상 이미지의 압축 효율을 높일 수 있다.

도 4은 본 발명의 실시 예에 따른 이미지 압축부가 에지 모드에서 이미지 데이터를 압축하는 방법을 설명하기 위한 흐름도를 나타낸다. 도 1 내지 도 4를 참조하여, 에지모드에서 픽셀 데이터를 K(K는 자연수, 예컨대, K=2)-비트 이미지 데이터로 압축하는 과정을 단계별로 설명하면 다음과 같다.

첫번째 단계에서, 이미지 압축부(13)는 수신부(11)로부터 출력되는 하나의 이미지 블록에 해당하는 다수의 픽셀 데이터들(Pn)을 저장하고, 저장된 다수의 픽셀 데이터들(Pn) 중에서 최대값(MAXvalue)을 갖는 픽셀 데이터를 검출한다(21와 25).

두 번째 단계에서, 이미지 압축부(13)는 다수의 픽셀 데이터들(Pn)의 최대값(MAXvalue)과 미리 설정된 양자화 스텝(Qstep) 각각에 기초하여 양자값(Qvalue)을 산출한다(23). 이때, 양자값(Qvalue)은 이미지 압축부(13)와 이미지 복원부(19)간에 미리 설정된 하나의 대표값이 차지하는 구간의 크기로써, 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.

Qvalue = MAXvalue/Qstep = MAXvalue/(2^K-1)

여기서, 양자화 스텝(Qstep)은 상기 영상 이미지를 표현하기 위한 레벨의 개수를 나타내며, K는 픽셀 데이터를 양자화하여 압축된 데이터의 비트 수를 나타낸다. 이때, 상기 양자화 스텝(Qstep)의 값이 작으면 압축되는 데이터의 양은 줄어들지만 양자화 잡음이 커지며, 반대로 이 값이 크면 데이터의 양은 늘어나지만 양자화 잡음이 작아져 본래의 영상 이미지를 더 충실하게 재현할 수 있다.

또한, 양자값(Qvalue)을 검출할 때, 정확한 데이터 복원이 가능하도록 최대값(MAXvalue)이 양자화 스텝(Qstep)보다 작은 경우에는 양자값(Qvalue)과 양자화 스텝(Qstep)가 동일하도록 할 수 있다. 예컨대, 다수의 픽셀 데이터들(Pn)의 최대값(MAXvalue)이 2이고 양자화 스텝(Qstep)이 3인 경우, 이미지 압축부(13)는 양자값(Qvalue=2/3=약 0.66)을 3으로 설정할 수 있다.

또한, 산출된 양자 값 또는 양자 계수를 일정한 기준으로 반올림하여 함으로써 좀 더 정확한 영상 이미지를 디스플레이할 수 있다.

세번째 단계에서, 이미지 압축부(13)는 양자값(Qvalue)에 기초하여 다수의 픽셀 데이터들(Pn) 각각에 상응하는 양자 계수(QMn)를 산출한다(27). 상기 양자계수(QMn)는 픽셀 데이터(Pn)를 양자값(Qvalue)으로 나눈 값으로서, 수학식 2과 같이 나태낼 수 있다.

QMn = Pn/Qvalue

그 후, 이미지 압축부(13)는 다수의 픽셀 데이터들(Pn) 각각에 상응하는 양자 계수(QMn)를 직교 변환하고, 변환된 데이터를 K-비트 이미지 데이터로써 출력할 수 있다.

상기와 같이, 다수의 픽셀 데이터들(Pn) 각각에 상응하는 양자 계수들(QMn)과 양자값(Qvalue)은 부호화되어 데이터 스트림에 삽입되어 전송될 수 있다.

또한, 이미지 압축부(13)는 산출된 양자값(Qvalue) 또는 양자 계수(QMn)에 소정의 가중치를 부여하는 네번째 단계를 더 포함할 수 있다. 즉, 이미지 압축부(13)는 산출된 양자 계수(QMn)를 일정한 기준(C, 예컨대, C=0.5)으로 반올림함으로써 좀더 정확한 양자계수(QMn)를 추출할 수 있으므로, 이미지 복원부(17)에서 좀 더 정확한 복원이 가능하다.

이미지 복원부(19)에서 상기 데이터 스트림의 압축된 데이터(Qcoeff)를 복원하는 과정은 상기 이미지 압축부(13)의 동작과 반대로 방향으로 수행될 수 있다. 좀더 상세히 설명하면, 이미지 복원부(19)는 데이터 스트림의 모드 비트(mode)에 기초하여 압축된 데이터의 압축 모드를 판별하고, 판별 결과에 따라 양자값(Qvalue)과 압축된 데이터(Qcoeff)에 기초하여 픽셀 데이터를 복원할 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 이미지 복원 방법은 압축된 데이터를 다수의 픽셀 데이터들(Pn) 중에서 어느 하나의 픽셀 데이터에 상응하는 양자 계수(QMn)와 양자값(Qvalue)에 대한 논리 곱 연산으로 간단하게 본래의 픽셀 데이터로 복원할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 이미지 압축(복원) 방법은 양자값(Qvalue)을 이용하여 픽셀 데이터의 양을 양자값(Qvalue)이 차지하는 비트 수만큼 제어함으로써 간단하면서도 기존 압축(복원) 방법의 문제를 해결할 수 있다.

도 5은 본 발명의 실시 예에 따른 이미지 블록에 대한 압축 전의 픽셀 데이터와과 복원 후의 픽셀 데이터를 나타내는 일 예이다. 설명의 편의를 위하여 4개의 단위 픽셀들을 포함하는 2x2 픽셀 어레이를 하나의 이미지 블록으로 묶는 2x2 크기의 이미지 블록에 해당하는 다수의 픽셀 데이터들(Pn)을 압축하고, 압축된 데이터를 복원하는 것을 일 예로 설명한다. 여기서, 하나의 이미지 블록은 RGB의 영상 이미지를 표현하기 위한 R성분의 2x2 픽셀 어레이, G성분의 2x2 픽셀 어레이, B성분의 2x2 픽셀 어레이로 구성된다. 여기서, 하나의 픽셀 데이터의 크기가 8-비트인 경우, 하나의 이미지 블록의 크기는 총 96비트가 된다.

이미지 압축부(13)는 다수의 픽셀 데이터들(P1 내지 P12) 중에서 최대값(MAXvalue)을 갖는 픽셀 데이터(P4=56)를 검출하고, 검출된 최대 값(MAXvalue=P4=56)과 양자화 스텝(Qstep=3)에 기초하여 상기 이미지 블록의 대표값 즉, 양자값(Qvalue=56/3=18.66=18)을 산출할 수 있다.

이 경우, 다수의 픽셀 데이터들(P1 내지 P12) 각각을 양자값(Qvalue=18)로 나누어 반올림하여 얻어지는 다수의 양자계수들(QMn) 각각은 R(1, 1, 3, 3), G(0, 0, 2, 1). 및 B(0, 0, 0, 0)이 된다. 이와 같이, 다수의 픽셀 데이터들(Pn) 각각마다 상기 양자값(Qvalue)이 차지하는 데이터의 양만큼 줄어든다.

또한, 이미지 복원부(19)는 다수의 픽셀 데이터들(Pn) 각각에 상응하는 양자 계수와 양자값(Qvalue)의 곱으로 픽셀 데이터를 복원할 수 있다.

또한, 이미지 처리 장치(10)는 산출된 양자 계수를 일정한 기준값에 따라 반올림을 수행할 수 있다. 예컨대, 최대값(MAXvalue)이 56이고 양자값(Qvalue)이 18인 경우, 산출된 양자 계수(약 3.11(56/18=약 3.11)에 일정한 기준 값을 더함으로써 3(3.61=3.11+0.5) 3이 된다. 또한, 최대값(MAXvalue)이 52이고 양자값(Qvalue)이 18인 경우, 양자 계수는 약 2.88(52/18=약2.88)이 되며, 상기 양자 계수들(QMn) 각각에 일정한 기준 값(C=0.5)을 더함으로써 3(2.88+0.5=3.38=3)이 된다. 이 경우, 복원된 픽셀 데이터가 본래의 픽셀 데이터 간의 차이가 작아짐으로써 디스플레이되는 영상 이미지의 화질 열화를 줄일 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 이미지 처리 장치(10)는 영상 이미지의 데이터량을 줄이기 위하여, 다수의 픽셀 데이터들(P1, P2, 내지 Pn)에 대한 양자값(Qvalue)을 산출하고, 산출된 양자 값에 따라 상기 다수의 픽셀 데이터들(Pn) 각각에 해당하는 양자 계수를 산출한다.

상기와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 이미지 처리 장치(10)는 직교 변환이 되지 않은 전체 이미지 영상 또는 하나의 이미지 블록에서 대표되는 양자값(Qvalue)을 찾아, 픽셀 데이터를 양자값(Qvalue)과 양자 계수(QMn)의 곱으로 표현하여 영상 이미지를 단순하게 표현하며, 상기 영상 이미지에 대한 변환 과정을 단순화시킬 수 있다. 따라서, 이미지 압축 방법은 본래의 픽셀 데이터를 CBR(constant bit rate)에 맞게 적합한 압축률로 압축할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 방법은 프로그램으로 구현되어 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체(씨디롬, 램, 롬, 플로피 디스크, 하드 디시크, 및 광자기 디스크등)에 저장되어 실행될 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 상세한 설명이 제공된다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 이미지 처리 장치의 개략적인 블록도를 나타낸다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 영상 이미지의 압축 전/후 데이터 표현 방법을 나타낸다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 이미지 처리 장치에서 전송되는 데이터 스트림의 예를 나타낸다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 이미지 압축부가 에지 모드에서 이미지 데이터를 압축하는 방법을 설명하기 위한 흐름도를 나타낸다.

도 5은 본 발명의 실시 예에 따른 이미지 블록에 대한 압축 전의 픽셀 데이터와과 복원 후의 픽셀 데이터를 나타내는 일 예이다.

Claims (8)

1. 다수의 픽셀 데이터들을 포함하는 이미지 블록의 최대값을 추출하고, 추출된 최대값에 기초하여 양자값 및 상기 다수의 픽셀 데이터들 각각에 상응하는 양자 계수들을 산출하는 단계; 및

   상기 양자값과 상기 양자 계수들을 이용하여 상기 다수의 픽셀 데이터들을 압축한 데이터 스트림을 생성하는 단계를 포함하는 이미지 압축 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 양자값은 상기 이미지 블록의 상기 최대값을 양자화 스텝으로 나눈 값인 이미지 압축 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 양자 계수들 각각은 상기 다수의 픽셀 데이터들 각각을 상기 양자값으로 나눈 값인 이미지 압축 방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 데이터 스트림은 압축 모드에 대한 정보, 상기 양자값, 및 상기 양자 계수들 중에서 적어도 어느 하나를 포함하는 이미지 압축 방법.
5. 압축 모드에 대한 정보, 양자값, 및 다수의 픽셀 데이터들 각각에 상응하는 양자 계수들 중에서 적어도 어느 하나를 포함하는 데이터 스트림을 수신하는 단계; 및

   상기 양자값과 상기 양자 계수들 각각을 이용하여 상기 다수의 픽셀 데이터들을 복원하는 단계를 포함하는 이미지 복원 방법.
6. 제5항에 있어서, 복원된 상기 다수의 픽셀 데이터들 각각은 상기 양자값과 상기 양자 계수들 각각을 곱한 값인 이미지 복원 방법.
7. 제5항에 있어서, 상기 양자값은 상기 이미지 블록의 최대값을 양자화 스텝으로 나눈 값인 이미지 복원 방법.
8. 제5항에 있어서, 상기 이미지 복원 방법은,

   상기 압축 모드에 대한 정보에 기초하여 상기 데이터 스트림의 압축 모드를 판단하는 단계를 더 포함하고,

   상기 다수의 픽셀 데이터들을 복원하는 단계는,

   판단 결과 상기 압축 모드 및 상기 양자값과 상기 양자 계수들 중에서 적어도 어느 하나를 이용하여 상기 다수의 픽셀 데이터들을 복원하는 이미지 복원 방법.

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