KR20140013145A - An efficient interpolation algorithm using intra prediction information in h.264/avc - Google Patents

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KR20140013145A
KR20140013145A KR1020120078515A KR20120078515A KR20140013145A KR 20140013145 A KR20140013145 A KR 20140013145A KR 1020120078515 A KR1020120078515 A KR 1020120078515A KR 20120078515 A KR20120078515 A KR 20120078515A KR 20140013145 A KR20140013145 A KR 20140013145A
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Abstract

The present invention relates to a interpolation algorithm using intra prediction information on H.264/AVC. The interpolation algorithm includes a step of determining the encoding mode of an encoded input image, a step of determining the orientation of an edge in the encoded input image, and a step of performing an adaptive interpolation according to the determined orientation of an edge.

Description

H.264/AVC 인트라 예측 정보를 이용한 보간 방법{An Efficient Interpolation Algorithm using Intra Prediction Information in H.264/AVC}H.264 / ANC interpolation method using intra prediction information {An Efficient Interpolation Algorithm using Intra Prediction Information in H.264 / AVC}

본 발명은 H.264/AVC 인트라 예측 정보를 이용한 보간 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 효율적인 보간 방법을 통해 영상 해상도를 높여 다양한 해상도를 갖는 영상 표시 장치에서 효율적으로 영상 데이터를 표시할 수 있는 H.264 인트라 예측 정보를 이용한 보간 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to an interpolation method using H.264 / AHC intra prediction information. More particularly, the present invention relates to an H interpolation method capable of displaying image data efficiently in an image display device having various resolutions by increasing the image resolution through an efficient interpolation method. .264 It relates to the interpolation method using intra prediction information.

최근에 출시되는 차량에는 AVN(Audio Video Navigation) 헤드 유닛에 구비된 표시 장치, 전방 표시 장치, 후석 표시 장치 등의 다양한 영상 표시 장치가 장착되어 있다. 또한 차량에 탑재된 영상 표시 장치는 스마트 폰 등의 외부 기기와의 연동을 통해 다양한 영상 데이터를 송수신한다. Recently released vehicles are equipped with various video display devices such as a display device, a front display device, a rear seat display device and the like provided in an audio video navigation (AVN) head unit. In addition, the video display device mounted on the vehicle transmits and receives various image data through interworking with an external device such as a smart phone.

한편, 운전석 AVN 헤드 유닛에서 생성된 영상이 차량 내 네트워크를 통해 후석 표시 장치에 전달되는 과정에서 운전석 AVN 헤드 유닛에서 지원하는 화면 해상도와 후석 표시 장치에서 지원하는 화면 해상도는 다를 수 있으며, 운전석 AVN 헤드 유닛의 화면 해상도가 후석 표시 장치의 화면 해상도보다 작은 경우, 영상 보간(Image Interpolation)을 통해 운전석 AVN 헤드 유닛의 화면 해상도를 높일 수 있다. Meanwhile, the screen resolution supported by the driver's seat AVN head unit may be different from the screen resolution supported by the rear seat display device while the image generated by the driver's seat AVN head unit is transmitted to the rear seat display device through the in-vehicle network. When the screen resolution of the unit is smaller than the screen resolution of the rear seat display device, the screen resolution of the driver's seat AVN head unit may be increased through image interpolation.

즉, 차량에 설치된 각 영상 표시 장치는 서로 다른 해상도를 가질 수 있으므로, 각 영상 표시 장치가 서로 효율적으로 영상 데이터를 공유하기 위해서는 해상도를 조절하기 위한 영상 보간 기법(image Interpolation Technique)이 필요하다.That is, since each image display device installed in the vehicle may have different resolutions, an image interpolation technique for adjusting the resolution is required for each image display device to efficiently share image data with each other.

도 1은 기존의 영상 보간 기법에 따라 보간된 영상 화면을 보여주는 도면이다. 1 is a diagram illustrating an interpolated image screen according to a conventional image interpolation technique.

도 1을 참조하면, (a)는 원 영상이고, (b), (c), (d)는 각각 (a)의 원 영상을 영상 보간 기법 중 하나인 선형 보간 기법에 따라 보간된 보간 영상이다.Referring to FIG. 1, (a) is an original image, and (b), (c), and (d) are interpolated images interpolated according to a linear interpolation technique, which is one of image interpolation techniques. .

구체적으로, (b)는 최근접 화소 보간법(nearest neighbor interpolation)에 따라 보간 된 보간 영상이고, (c)는 양 선형 보간 기법(bilinear interpolation)에 따라 보간 된 영상이다. 그리고, (d)는 양 입방 또는 고등 차수 보간(Bi-cubic)에 따라 보간 된 보간 영상이다.Specifically, (b) is an interpolated image interpolated by nearest neighbor interpolation, and (c) is an image interpolated by bilinear interpolation. (D) is interpolated images interpolated according to bicubic or higher-order interpolation (Bi-cubic).

그런데, 위의 3가지 기법은 모두 에지(Edge)의 방향성이 고려되지 않으므로, 심각한 화질 저하를 유발한다. 이러한 문제점을 극복하기 위해 영상의 에지(Edge)를 고려한 다양한 기법들이 제안되고 있으나, 높은 계산 복잡도로 인해 한정된 성능 자원을 갖는 차량 환경에 적용하는 데는 문제점이 있다.
However, the above three techniques do not consider the directionality of the edge (Edge), which causes a serious deterioration of image quality. In order to overcome this problem, various techniques considering edges of images have been proposed, but there are problems in applying them to a vehicle environment having limited performance resources due to high computational complexity.

따라서, 본 발명의 목적은 H.264/AVC 인트라 예측(Intra prediction) 정보를 이용하여 영상의 에지(Edge) 방향에 따라 적응적인 보간(Interpolation) 방법을 적용하여 계산 복잡도는 줄이고, 동시에 보간(Interpolation) 된 영상의 표시품질을 향상시킬 수 있는 H.264/AVC 인트라 예측 정보를 이용한 보간 방법을 제공하는 데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to apply an interpolation method adaptively according to the edge direction of an image using H.264 / AVC intra prediction information, thereby reducing computational complexity and simultaneously interpolation. The present invention provides an interpolation method using H.264 / AVC intra prediction information that can improve the display quality of the image.

본 발명의 다른 목적을 상기 보간 방법을 이용한 영상 보간 장치를 제공하는 데 있다.
Another object of the present invention is to provide an image interpolation apparatus using the interpolation method.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 H.264/AVC 인트라 예측 정보를 이용한 보간 방법은, 부호화된 입력 영상의 부호화 모드를 판단하는 단계와, 판단 결과, 화면 내 부호화 모드인 경우, 상기 부호화된 입력 영상 내의 에지의 방향성을 판별하는 단계 및 판별된 상기 에지의 방향성에 따라 적응적인 영상 보간을 수행단계를 포함한다.In order to achieve the above object, an interpolation method using H.264 / AHC intra prediction information of the present invention includes the steps of determining an encoding mode of an encoded input image and, when the determination result is an intra-picture encoding mode, the encoding. Determining an orientation of an edge in the input image and performing adaptive image interpolation according to the determined orientation of the edge.

본 발명의 영상 보간 장치는, 시간상으로 연속된 복수의 부호화된 입력 영상 중에서 이미 부호화된 영상 블록에 의거하여 다음 영상 블록을 예측하는 인트라 프레임 예측부와, 상기 복수의 부호화된 입력 영상 간의 움직임 보상을 예측하는 움직임 보상 예측부 및 부호화된 입력 영상으로부터 추출된 예측 모드 정보에 따라 상기 인트라 프레임 예측부에 의한 예측 결과와 상기 움직임 보상 예측부에 의한 예측 결과를 선택하는 인트라/인터 전환 스위치를 포함하되,The image interpolation apparatus of the present invention includes an intra frame predictor for predicting a next image block based on an image block that is already encoded among a plurality of encoded input images consecutive in time, and a motion compensation between the plurality of encoded input images. A motion compensation predictor for predicting and an intra / inter switch for selecting a prediction result by the intra frame predictor and a prediction result by the motion compensation predictor according to the prediction mode information extracted from the encoded input image,

상기 예측 모드 정보가 화면 내 부호화 모드인 경우, 상기 인트라 프레임 예측부는, 상기 부호화된 입력 영상 내의 에지의 방향성을 판별하여 판별된 상기 에지의 방향성에 따라 적응적인 영상 보간을 수행하는 것을 특징으로 한다.
When the prediction mode information is an intra picture encoding mode, the intra frame predictor may determine the direction of an edge in the encoded input image and perform adaptive image interpolation according to the determined direction of the edge.

본 발명에 의하면, 화면 내 부호화 모드와 에지(Edge)의 상관성을 이용하여 영상의 에지(Edge)를 판별함으로써, 계산 복잡도를 줄일 수 있다.
According to the present invention, the computational complexity can be reduced by determining the edge of the image using the correlation between the intra coding mode and the edge.

도 1은 기존의 영상 보간 기법에 따라 보간된 영상 화면을 보여주는 도면이다.
도 2 및 3은 Intra8×8 모드와 Intra16×16 모드의 예측 방향을 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 영상 보간 방법을 설명하기 위하여 화면 내 부호화 모드를 사용한 화소들의 배열을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 영상 보간 장치의 블록도이다.
도 6 내지 8은 기존의 양선형 보간 기법과 본 발명에서 제안하는 보간 기법에 따라 보간된 영상을 보여주는 도면이다.
1 is a diagram illustrating an interpolated image screen according to a conventional image interpolation technique.
2 and 3 show prediction directions of Intra8x8 mode and Intra16x16 mode.
4 is a diagram illustrating an arrangement of pixels using an intra coding mode to explain an image interpolation method according to an embodiment of the present invention.
5 is a block diagram of an image interpolation apparatus according to an embodiment of the present invention.
6 to 8 are diagrams showing an interpolated image according to the conventional bilinear interpolation technique and the interpolation technique proposed by the present invention.

본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 살펴 보기에 앞서, 본 발명의 이해를 돕기 위해, H.264/AVC 화면 내 예측 기술에 대해 공지된 내용을 개괄적으로 살펴보기로 한다.Prior to examining the details for carrying out the present invention, in order to help the understanding of the present invention, the known contents of the prediction technique in the H.264 / AVC screen will be described in general.

H.264/AVC 화면 내 예측 기술은 영상의 공간적 상관성 (Correlation)을 이용한 예측 기술이다. 영상에 있어서 한 화소는 주변의 인접한 화소와 높은 상관 관계에 있으며, 이를 이용하여 I-프레임이나 이전 프레임과 상관관계가 떨어지는 블록을 부호화하면 높은 부호화 효율을 얻을 수 있다. H.264 / AVC intra-picture prediction technology is a prediction technology using spatial correlation of an image. In an image, one pixel has a high correlation with neighboring adjacent pixels, and a high coding efficiency can be obtained by encoding a block having a low correlation with an I-frame or a previous frame using the pixel.

이를 위해 H.264/AVC에서는 휘도 성분을 위해 3가지의 모드를 (Intra4×4, Intra8×8, Intra16×16) 지원하고, 색차 성분 블록을 위해 1가지의 예측 모드를 지원한다. To this end, H.264 / AVC supports three modes (Intra4 × 4, Intra8 × 8, Intra16 × 16) for luminance components and one prediction mode for chrominance component blocks.

Intra8×8은 H.264/AVC FRExt에서만 지원한다. 도 2 및 도 3은 Intra8×8 모드와 Intra16×16 모드의 예측 방향을 나타낸다.Intra8 × 8 is only supported in H.264 / AVC FRExt. 2 and 3 show prediction directions of Intra8x8 mode and Intra16x16 mode.

이러한 예측 모드 중 최적의 예측 모드는 아래의 수학식 (1)과 (2)에 의해 결정된다. The optimal prediction mode among these prediction modes is determined by the following equations (1) and (2).

Figure pat00001
Figure pat00001

Figure pat00002
Figure pat00002

여기서,

Figure pat00003
는 최적의 예측 모드를 나태내고,
Figure pat00004
는 예측 모드를 나타낸다. 수학식 (2)에서
Figure pat00005
는 예측 모드에 의한 왜곡 (Distortion)을,
Figure pat00006
은 발생 Bitrate를 나타낸다.
Figure pat00007
는 라그란지 곱셈자(Lagrange multiplier) 이다.here,
Figure pat00003
Indicates the best prediction mode,
Figure pat00004
Denotes the prediction mode. In equation (2)
Figure pat00005
Is the distortion due to the prediction mode,
Figure pat00006
Represents the generated bitrate.
Figure pat00007
Is a Lagrange multiplier.

이상 설명한 기존의 H.264/AVC 화면 내 예측 기술을 바탕으로 본 발명에서 제안하는 보간 방법을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.An interpolation method proposed by the present invention will be described in detail with reference to the attached H.264 / AVC intra prediction technique described above.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.Throughout the specification, when a part is said to "include" a certain component, it means that it can further include other components, without excluding other components unless specifically stated otherwise. Also, the terms " part, "" module," and " module ", etc. in the specification mean a unit for processing at least one function or operation and may be implemented by hardware or software or a combination of hardware and software have.

본 발명에서는 H.264/AVC 화면내 예측 정보를 이용하여 낮은 계산 복잡도로 영상의 에지(Edge)를 판별하여 (Edge)의 방향성에 따라 적응적인 보간 방법을 선택하여 보간된 보간 영상의 표시품질을 높이는 방안이 개시된다.In the present invention, H.264 / AVC intra prediction information is used to determine edges of an image with low computational complexity, and to select an adaptive interpolation method according to the direction of edge to display the interpolated image quality. The method of raising is disclosed.

먼저, 화면 내 부호화 모드(또는 인트라 모드)에 따라 에지(Edge)가 어떻게 분포되는지를 살본다.First, how edges are distributed according to an intra coding mode (or an intra mode) is examined.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 영상 보간 방법을 설명하기 위하여 화면 내 부호화 모드(또는 인트라 모드)를 사용한 화소들의 배열을 나타낸 도면이다.4 is a diagram illustrating an arrangement of pixels using an intra coding mode (or an intra mode) to explain an image interpolation method according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, C3, D2, D3 화소는 C2화소와 가로, 세로, 대각선 방향으로 가장 인접한 정수 단위 화소를 나타내고, 사각형의 박스로 표시되는 화소들은 본 발명의 일실시예에 따른 영상 보간 방법에 따라 보간 될 화소들을 나타낸다.Referring to FIG. 4, the C3, D2, and D3 pixels represent integer unit pixels closest to the C2 pixel in the horizontal, vertical, and diagonal directions, and the pixels represented by the rectangular boxes are the image interpolation method according to an embodiment of the present invention. According to the pixels to be interpolated.

아래의 표 1은 화면 내 부호화 모드(또는 인트라 모드)에 따라 가로 방향 화소들의 차이값(|C2-C3|)과 세로 방향 화소들의 차이값(|C2-D2|)이 30을 넘는 화소의 비율(%)을 나타낸다.Table 1 below shows the ratio of pixels whose difference value (| C2-C3 |) of the horizontal pixels and the difference value (| C2-D2 |) of the vertical pixels exceed 30 according to the intra picture coding mode (or intra mode). (%).

Intra Prediction ModeIntra Prediction Mode Mode=0(Vertical)Mode = 0 (Vertical) Mode=1(Horizontal)Mode = 1 (Horizontal) |C2-D2|>30| C2-D2 |> 30 0.480.48 6.946.94 |C2-C3|>30| C2-C3 |> 30 8.758.75 0.570.57

사용된 Test Sequence는 Hall Monitor(CIF)이고, 각 모드의 경계 부분의 화소는 실험에서 제외하였다. 화면 내 부호화 모드(인트라 모드)가 수직방향 (mode=0)인 경우에는 |C2-D2|> 30인 경우는 0.48%이지만 C2와 C3화소 사이에 에지(Edge)가 있음을 나타내는 |C2-C3|> 30인 경우는 약 49배 높게 나타나고 있다. The test sequence used was Hall Monitor (CIF), and the pixels at the boundary of each mode were excluded from the experiment. If the intra picture coding mode (intra mode) is vertical (mode = 0), | C2-D2 |> 0.48% for 30, but | C2-C3 indicating that there is an edge between C2 and C3 pixels. |> 30 is about 49 times higher.

반대로 화면 내 부호화 모드(인트라 모드)가 수평방향 (Mode=1)인 경우에는 C2와 D2 사이에 Edge가 있을 확률이 C2와 C3 사이에 에지(Edge)가 있을 확률에 비해 12배 높게 나타나다. On the contrary, when the intra coding mode (intra mode) is horizontal (Mode = 1), the probability that there is an edge between C2 and D2 is 12 times higher than the probability that there is an edge between C2 and C3.

이러한 화면 내 부호화 모드(인트라 모드)와 에지(Edge)의 상관성을 이용하여 영상의 에지(Edge)를 쉽게 판별하여 계산 복잡도를 줄이고, 에지(Edge)를 고려한 적응적 보간 방법을 제안한다.By using the correlation between the intra coding mode (Intra mode) and the edge (Edge) to easily determine the edge (edge) of the image to reduce the computational complexity, we propose an adaptive interpolation method considering the edge (Edge).

아래에서는 본 발명의 일실시예에 따른 적응적 보간 방법을 위한 의사 코드(pseudo code)이다.
Below is a pseudo code for an adaptive interpolation method according to an embodiment of the present invention.

If(If ( IntraIntra PredictionPrediction ModeMode ==  == HorizontalHorizontal ))

{ {

If(|      If (| C2C2 -- D2D2 | > 30)| > 30)

{       {

If( (|         If ((| C2C2 -- C3C3 | < || <| C2C2 -- D2D2 |) && (||) && (| C2C2 -- C3C3 | < || <| C2C2 -- D3D3 |)|)

{ {

ll C2C2 == C2C2 , , mm C2C2 == ii C2C2 , , nn C2C2 == jj C2C2 , , oo C2C2 == kk C2C2

tt C2C2 == D2D2 , , uu C2C2 == ii D2D2 , , vv C2C2 == jj D2D2 , , ww C2C2 == kk D2D2

pp C2C2 = (= ( ll C2C2 + + tt C2C2 +1)+1) >>1, >> 1, qq C2C2 = (= ( mm C2C2 + + uu C2C2 +1)+1) >>1>> 1

rr C2C2 = (= ( nn C2C2 + + vv C2C2 +1)+1) >>1, >> 1, ss C2C2 = (= ( oo C2C2 + + ww C2C2 +1)+1) >>1>> 1

}}

}}

}}

ElseElse if( if ( IntraIntra PredictionPrediction ModeMode ==  == VerticalVertical ))

{ {

If(|    If (| C2C2 -- C3C3 | > 30)| > 30)

{     {

If( (|        If ((| C2C2 -- D2D2 | < || <| C2C2 -- C3C3 |) && (||) && (| C2C2 -- D2D2 | < || <| C2C2 -- D3D3 |)|)

{ {

ii C2C2 == C2C2 , , mm C2C2 == ll C2C2 , , qq C2C2 == pp C2C2 , , uu C2C2 == tt C2C2

kk C2C2 == C3C3 , , oo C2C2 == ll C3C3 , , ss C2C2 == pp C3C3 , , ww C2C2 == tt C3C3

jj C2C2 = (= ( ii C2C2 + + kk C2C2 +1)+1) >>1, >> 1, nn C2C2 = (= ( mm C2C2 + + oo C2C2 +1)+1) >>1>> 1

rr C2C2 = (= ( qq C2C2 + + ss C2C2 +1)+1) >>1, >> 1, vv C2C2 = (= ( uu C2C2 + + ww C2C2 +1)+1) >>1>> 1

}}

}}

}}

ElseElse

{ H.264/{H.264 / AVCAVC InterpolationInterpolation methodmethod isis usedused . }. }

상기한 의사 코드에서 화면 내 예측 모드와 각 화소에서의 방향성의 일치 여부를 검사하는 방법을 추가하여 에지(Edge) 예측의 정확성을 더욱 향상시킬 수 있다.In the above pseudo code, a method of checking whether or not the intra prediction mode matches the directionality in each pixel may be added to further improve the accuracy of edge prediction.

사용된 경계값 30은 일반적으로 강한 에지(Edge)를 판별하는 기준으로 사용되는 값이며, 이 경계값의 변화에 따라 알고리듬이 강건성과 주관적 화질 향상 효과는 상호 트레이드 오프(Trade off) 관계에 있다. The threshold value 30 used is generally used as a criterion for determining a strong edge, and the algorithm has a trade off relationship between the robustness of the algorithm and the subjective image quality improvement effect.

화면 내 부호화 모드(인트라 모드)가 DC인 경우에는 양선형 보간법을 사용하여 계산복잡도를 줄이고, 나머지 모드에 있어서는 상기한 의사 코드를 사용하여 보간 하고, 화소 i, j, k, l, p, t의 위치의 화소들은 H.264/AVC 화면 간 예측에서 사용하는 6 탭 필터(tap Filter)를 이용하여 보간 작업을 수행한다. If the intra coding mode (intra mode) is DC, the computational complexity is reduced using bilinear interpolation, and in the remaining modes, interpolation is performed using the above pseudo code, and the pixels i, j, k, l, p, t Pixels at the position of are interpolated using a 6-tap filter used in H.264 / AVC inter prediction.

이상 설명한 보간 방법에 기초한 영상 보간 장치에 대해 설명하기로 한다.An image interpolation apparatus based on the interpolation method described above will be described.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 영상 보간 장치의 블록도이다.5 is a block diagram of an image interpolation apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 영상 보간 장치(300)는 가변길이 복호화기(214)(VLD: Variable length Word), 역양자화유니트(215)(IQ: Inverse Quantization), 역DCT유니트(216)(IDCT: Inverse DCT), 프레임 메모리(218)(FS: Frame Store), 움직임 보상 예측부(220)(MC: Motion Compensation), 인트라 프레임 예측부(222)(IP: Intra Prediction) 및 인트라/인터 전환 스위치(224)를 포함한다. Referring to FIG. 5, the image interpolation apparatus 300 according to an embodiment of the present invention may include a variable length decoder 214 (VLD) and an inverse quantization unit 215 (IQ: inverse quantization). DCT unit 216 (IDCT: Inverse DCT), frame memory 218 (FS: Frame Store), motion compensation predictor 220 (MC: Motion Compensation), intra frame predictor 222 (IP: Intra Prediction ) And an intra / inter changeover switch 224.

가변길이 복호화기(214)는 입력 부호화 데이터(200: Bitstream)을 입력받고, 입력된 부호화 데이터(200)를 복호화한다. 이때, 복호화되는 과정에서 예측 오차 신호(201), 동작 벡터 정보 및 예측 모드 정보가 추출될 수 있다.The variable length decoder 214 receives input encoded data 200 (Bitstream) and decodes the input encoded data 200. In this case, the prediction error signal 201, the motion vector information, and the prediction mode information may be extracted in the decoding process.

예측 오차 신호(201)는 역양자화유니트(215) 및 역DCT유니트(216)에 순차적으로 입력되어 역양자화 및 역DCT 과정이 수행된 후, 예측 신호(206)와 가산된다. 이에 따라, 복호화 된 영상 블록(203: Image Blocks)이 생성된다. 복호화 영상(203)은 프레임 메모리(218)에 입력된다. The prediction error signal 201 is sequentially input to the inverse quantization unit 215 and the inverse DCT unit 216, and after the inverse quantization and inverse DCT processes are performed, the prediction error signal 201 is added to the prediction signal 206. Accordingly, decoded image blocks 203 are generated. The decoded image 203 is input to the frame memory 218.

예측신호(206)는 입력된 부호화 데이터(200)로부터 추출한 동작 벡터 및 예측 모드에 따라 움직임 보상 예측부(220: MC) 및 인트라 프레임 예측부(222)(IP)에 의해 생성된다.The prediction signal 206 is generated by the motion compensation predictor 220 (MC) and the intra frame predictor 222 (IP) according to the motion vector and the prediction mode extracted from the encoded data 200.

예측 타입은, 매크로 블록이 「인트라」모드 또는 「인터」모드로 부호화되는지 여부에 의존한다. 「인트라」모드에서는, 영상 부호화 규격인 H.264/AVC는, 다음의 매크로 블록을 예측하기 위해서, 동일한 영상 중에서 이미 부호화된 매크로 블록에 의거한 예측 구조가 적용된다. 이 예측 구조는 앞서 기술한 의사코드에 따라 수행된다. 즉, 화면 내 부호화 모드(인트라 모드)와 에지(Edge)의 상관성을 이용하여 영상의 에지(Edge)를 판별하고, 판별된 에지(Edge)를 고려한 적응적 보간 작업이 수행된다. 한편, 인터 모드에서는, 움직임 보상 예측부(220: MC)에 의해, 몇 개의 연속하는 픽쳐의 대응하는 블록간의 움직임 보상 예측이 이용된다. The prediction type depends on whether the macroblock is encoded in "intra" mode or "inter" mode. In the "intra" mode, in order to predict the next macroblock, H.264 / AVC, which is a video encoding standard, is applied a prediction structure based on a macroblock already encoded in the same video. This prediction structure is performed according to the pseudo code described above. That is, the edge of the image is determined by using the correlation between the intra coding mode (intra mode) and the edge, and the adaptive interpolation operation considering the determined edge is performed. On the other hand, in the inter mode, the motion compensation prediction unit 220 (MC) uses motion compensation prediction between corresponding blocks of several consecutive pictures.

인트라 부호화 영상(I―타입 영상)만은, 먼저 복호된 영상을 참조하지 않고, 부호화된다. 이 I―타입 영상에는, 부호화 영상 시퀀스에 대한 오류 내성(오차의 회복력)을 갖게 한다. 또한, 부호화 영상 시퀀스에 포함되는 영상 중에서 I―타입 영상에 액세스하기 위해서, 부호화 데이터의 비트 스트림에의 엔트리 포인트를 규정한다.Only the intra coded video (I-type video) is encoded without referring to the decoded video first. This I-type video is provided with error tolerance (resilience of error) with respect to the encoded video sequence. Furthermore, in order to access an I-type video among the pictures included in the encoded video sequence, an entry point of the encoded data into the bit stream is defined.

인트라/인터 전환 스위치(224)는 인트라 모드(인트라 프레임 예측부(222)에 의한 처리)와 인터 모드(움직임 보상 예측부(220)에 의한 처리)의 전환을 제어한다. The intra / inter changeover switch 224 controls switching between the intra mode (processing by the intra frame predictor 222) and the inter mode (processing by the motion compensation predictor 220).

인트라/인터 전환 스위치(224)에 의해 선택된 처리과정으로부터 생성된 예측 신호는 앞서 설명한 예측 오차 신호(201)와 가산되어, 복호화된 영상 블록(203: Image Blocks)이 생성된다. The prediction signal generated from the process selected by the intra / inter switch 224 is added to the prediction error signal 201 described above to generate decoded image blocks 203.

무엇보다도 생성된 영상 블록(203: Image Blocks)이 화면 내 부호화 모드(인트라 모드)에 의해 처리되는 경우, 화면 내 부호화 모드(인트라 모드)와 에지(Edge)의 상관성을 이용하여 영상의 에지(Edge)를 쉽게 판별하여 계산 복잡도를 줄일 수 있게 된다.First of all, when the generated image blocks 203 are processed by the intra picture encoding mode (intra mode), the edge of the image is determined using the correlation between the intra picture encoding mode (intra mode) and the edge. ) Can be easily determined to reduce the computational complexity.

이하, 본 발명에서 제안하는 보간 방법에 따른 실험 결과를 아래의 도 6을 참조하여 고찰하기로 한다.Hereinafter, the experimental results according to the interpolation method proposed by the present invention will be discussed with reference to FIG. 6 below.

본 발명에서 제안하는 H.264/AVC 화면 내 부호화 모드 정보를 이용한 보간 알고리듬을 구현하기 위해, H.264/AVC JM 12.4가 사용되었다. 사용된 Test Sequence는 CIF 크기(352 x 288)의 Foreman, Bus, Flower 이다. H.264 / AVC JM 12.4 is used to implement the interpolation algorithm using the H.264 / AVC intra picture coding mode proposed in the present invention. The test sequences used were Foreman , Bus and Flower in CIF size (352 x 288).

보간된 이미지는 원래 이미지를 1/4-pel 단위까지 확대하여 1408 x 1152의 해상도를 갖는다. 실험에 사용된 입력 비스트 스트림의 주요 부호화 파라미터는 아래의 표와 같다.The interpolated image has a resolution of 1408 x 1152 by enlarging the original image to 1 / 4-pel increments. The main encoding parameters of the input bee stream used in the experiment are shown in the table below.

RDORDO OnOn 화면 내 예측 모드In-Screen Prediction Mode Intra4x4(9개의 예측 모드)Intra4x4 (9 prediction modes) Rate controlRate control OffOff Used QPUsed QP 2828 GOPGOP Only IntraOnly Intra

도 6 내지 8은 기존의 양선형 보간 기법과 본 발명에서 제안하는 보간 기법에 따라 보간된 영상을 보여주는 도면으로서, 도 6 및 7 각각에서 (a)는 입력 영상이고, (b)는 기존의 양선형 보간 기법에 따라 보간된 영상이고, (c)는 본 발명에서 제안한 보간 기법에 따라 보간된 영상이다.6 to 8 are views showing an interpolated image according to the conventional bilinear interpolation technique and the interpolation technique proposed by the present invention, in which FIGS. The image is interpolated according to the linear interpolation technique, and (c) is the image interpolated according to the interpolation technique proposed in the present invention.

도 6에 도시된 바와 같이, 영상 내의 건물 부분의 대각선 에지(Edge) 부분에서 기존의 양선형 보간법은 블록화 현상이 목격되지만 본 발명에서 제안한 방법에 따라 보간된 영상에서는 블록화 현상이 완화되었음을 확인할 수 있었다. As shown in FIG. 6, the conventional bilinear interpolation is observed in the diagonal edge of the building part in the image, but the blocking phenomenon is confirmed in the interpolated image according to the method proposed by the present invention. .

도 7에 도시된 바와 같이, Bus Sequence에 있어서는 버스의 지붕의 경계 부분에서 본 발명에서 제안하는 보간 방법에 의해 경계의 뭉그러짐이 기존의 양선형 보간 기법에 비해 완화된 것을 확인할 수 있었다. As shown in FIG. 7, in the bus sequence, it was confirmed that the clumping of the boundary was relaxed by the interpolation method proposed by the present invention at the boundary portion of the roof of the bus compared to the conventional bilinear interpolation technique.

도 8에 도시된 바와 같이, Flower Sequence에 있어서는 본 발명에서 제안한 보간 기법이 적용된 영상에서는 가로등의 에지(Edge) 부분이 더 잘 보존되고 있음을 확인할 수 있었다.As shown in FIG. 8, in the flower sequence, the edge portion of the street lamp is better preserved in the image to which the interpolation technique proposed in the present invention is applied.

아래의 표 3은 본 발명에서 제안하는 보간법과 기존의 양선형 보간법의 계산 복잡도를 비교한 표이다.Table 3 below is a table comparing the computational complexity of the interpolation method proposed in the present invention and the conventional bilinear interpolation method.

표 3에 나타나는 바와 같이, 기존의 양선형 보간법과 비교하여 덧셈 연산은 6%에서 53%까지 줄어들었음을 확인할 수 있었다. 다만, Shift 연산과 곱셈 연산은 다소 증가하였으나, 표시 품질의 개선 효과 대비 계산 복잡도의 증가는 무시할 만한 수준임을 알 수 있다.As shown in Table 3, it can be seen that the addition operation is reduced from 6% to 53% compared with the conventional bilinear interpolation method. However, although the shift and multiplication operations are slightly increased, it can be seen that the increase in the computational complexity is negligible compared to the improvement effect of the display quality.

덧셈 연산Addition operation Shift 연산Shift operation 곱셈 연산Multiplication ForemanForeman 쌍선형Bilinear 30412803041280 15206401520640 ProposedProposed 28605122860512 23082662308266 554688554688 BusBus 쌍선형Bilinear 30412803041280 15206401520640 ProposedProposed 14509441450944 15718561571856 362736362736 FlowerFlower 쌍선형Bilinear 30412803041280 15206401520640 ProposedProposed 23431682343168 23728002372800 445632445632

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are intended to illustrate rather than limit the scope of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas falling within the scope of the same shall be construed as falling within the scope of the present invention.

Claims (6)

부호화된 입력 영상의 부호화 모드를 판단하는 단계;
판단 결과, 화면 내 부호화 모드인 경우, 상기 부호화된 입력 영상 내의 에지의 방향성을 판별하는 단계; 및
판별된 상기 에지의 방향성에 따라 적응적인 영상 보간을 수행하는 단계
H.264/AVC 인트라 예측 정보를 이용한 보간 방법.
Determining an encoding mode of the encoded input image;
Determining an orientation of an edge in the encoded input image in the intra coding mode; And
Performing adaptive image interpolation according to the determined directionality of the edges
H.264 / ABC Interpolation method using intra prediction information.
제1항에 있어서, 상기 에지의 방향성을 판별하는 단계는,
상기 화면 내 부호화 모드와 상기 에지의 상관성을 이용하여 상기 에지의 방향성을 판별하는 것인 H.264/AVC 인트라 예측 정보를 이용한 보간 방법.
The method of claim 1, wherein the determining of the directionality of the edge comprises:
The interpolation method using H.264 / ACC intra prediction information which determines the directionality of the edge using the correlation between the intra coding mode and the edge.
제2항에 있어서, 상기 에지의 방향성을 판별하는 단계는,
상기 상관성을 이용하여 상기 에지의 수직 방향성과 수평 방향성을 판별하는 것인 H.264/AVC 인트라 예측 정보를 이용한 보간 방법.
The method of claim 2, wherein the determining of the directionality of the edge comprises:
The interpolation method using H.264 / ACC intra prediction information which discriminates the vertical direction and the horizontal direction of the edge using the correlation.
제3항에 있어서, 상기 적응적인 영상 보간을 수행하는 단계는,
상기 에지의 방향성이 수직 방향성인 경우, 수직 에지를 고려한 상기 적응적인 영상 보간을 수행하고,
상기 에지의 방향성이 수평 방향성인 경우, 수평 에지를 고려한 상기 적응적인 영상 보간을 수행하는 것인 H.264/AVC 인트라 예측 정보를 이용한 보간 방법.
The method of claim 3, wherein performing the adaptive image interpolation comprises:
When the directionality of the edge is vertical directionality, the adaptive image interpolation considering the vertical edge is performed,
And the adaptive image interpolation considering horizontal edge is performed when the directionality of the edge is horizontal.
시간상으로 연속된 복수의 부호화된 입력 영상 중에서 이미 부호화된 영상 블록에 의거하여 다음 영상 블록을 예측하는 인트라 프레임 예측부;
상기 복수의 부호화된 입력 영상 간의 움직임 보상을 예측하는 움직임 보상 예측부; 및
부호화된 입력 영상으로부터 추출된 예측 모드 정보에 따라 상기 인트라 프레임 예측부에 의한 예측 결과와 상기 움직임 보상 예측부에 의한 예측 결과를 선택하는 인트라/인터 전환 스위치를 포함하되,
상기 예측 모드 정보가 화면 내 부호화 모드인 경우, 상기 인트라 프레임 예측부는,
상기 부호화된 입력 영상 내의 에지의 방향성을 판별하여 판별된 상기 에지의 방향성에 따라 적응적인 영상 보간을 수행하는 것을 특징으로 하는 영상 보간 장치.
An intra frame predictor for predicting a next image block based on an already encoded image block among a plurality of encoded input images consecutive in time;
A motion compensation predictor for predicting motion compensation between the plurality of encoded input images; And
And an intra / inter switching switch for selecting a prediction result by the intra frame predictor and a prediction result by the motion compensation predictor according to the prediction mode information extracted from the encoded input image.
When the prediction mode information is an intra coding mode, the intra frame predictor may include:
And determining the directionality of the edges in the encoded input image to perform adaptive image interpolation according to the determined directionality of the edges.
제5항에 있어서, 상기 인트라 프레임 예측부는,
상기 화면 내 부호화 모드와 상기 에지의 상관성을 이용하여 상기 에지의 수직 방향성과 수평 방향성을 판별하고,
상기 에지의 방향성이 수직 방향성인 경우, 수직 에지를 고려한 상기 적응적인 영상 보간을 수행하고, 상기 에지의 방향성이 수평 방향성인 경우, 수평 에지를 고려한 상기 적응적인 영상 보간을 수행하는 것인 영상 보간 장치.

The method of claim 5, wherein the intra frame prediction unit,
The vertical direction and the horizontal direction of the edge are determined using the correlation between the intra coding mode and the edge.
The image interpolation apparatus performing the adaptive image interpolation considering the vertical edge when the directionality of the edge is vertical, and performing the adaptive image interpolation considering the horizontal edge when the directionality of the edge is horizontal directional .

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