KR20190088635A - Apparatus and Method for Extracting Thumbnail Video for High Efficiency Video Coding - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 썸네일 영상 추출 장치에 관한 것으로서, 특히 HEVC(High Efficiency Video Coding)에서 계산 복잡성을 줄이기 위해서 부분 축소와 인트라 예측 모드의 결과에 기반한 가중치를 이용하여 썸네일 영상의 화질을 향상시키는 HEVC용 썸네일 영상 추출 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a thumbnail image extracting apparatus, and more particularly, to a method and apparatus for extracting a thumbnail image for HEVC, which improves the image quality of a thumbnail image by using a weight based on a result of a partial reduction and an intra- And an extraction device and method.
인코딩된 비디오 비트스트림에서 썸네일 이미지 추출은 다운샘플링에 의해 디코딩을 포함한 복잡한 계산 프로세스가 필요하다.Thumbnail image extraction from an encoded video bitstream requires complex computation processes including decoding by downsampling.
이러한 썸네일 이미지 추출의 문제점을 해결하기 위하여 MPEG-2에서, 썸네일 이미지는 DCT 도메인에서 각 매크로블록의 DC 값을 추출하여 직접 생성할 수 있다.In order to solve such a problem of thumbnail image extraction, in the MPEG-2, a thumbnail image can directly generate a DC value of each macroblock in the DCT domain.
이는 DCT 도메인의 DC 값이 픽셀 도메인의 평균값이기 때문이다.This is because the DC value of the DCT domain is the average value of the pixel domain.
H.264/AVC에서 인트라 예측을 추가하여 높은 압축률을 얻을 수 있다. MPEG-2 썸네일 추출 방법은 DCT 도메인의 DC 값이 인트라 예측 방법으로 인한 잔류 DC 값이므로 H.264/AVC에서 사용할 수 없었다.High compression rate can be obtained by adding intra prediction in H.264 / AVC. The MPEG-2 thumbnail extraction method can not be used in H.264 / AVC because DC value of DCT domain is residual DC value due to intraprediction method.
이로 인하여 H.264/AVC 썸네일 추출 알고리즘이 개발되었다. H.264/AVC 썸네일 추출 알고리즘은 DCT 영역에서 룩업 테이블을 이용한 썸네일 이미지를 생성한다. 그러나 H.264/AVC에서 제안된 썸네일 추출 알고리즘은 264개의 2차원 룩업 테이블이 필요하며 이들은 블록 크기와 모드 수를 조합하여 생성된다.As a result, H.264 / AVC thumbnail extraction algorithm has been developed. The H.264 / AVC thumbnail extraction algorithm generates a thumbnail image using a lookup table in the DCT domain. However, the proposed thumbnail extraction algorithm in H.264 / AVC requires 264 two-dimensional look-up tables and these are generated by combining block size and mode number.
블록의 평균값인 DC 값은 DCT 도메인으로부터 직접 추출되며, 블록 크기에 관계없이 하나의 DC 값만 추출된다.The DC value, which is the average value of the block, is extracted directly from the DCT domain, and only one DC value is extracted regardless of the block size.
8×8 DCT가 수행되면, 하나의 DC 값이 추출되어 인접한 4×4 위치에서 공유된다(일반적으로 썸네일 이미지는 원본 이미지 크기의 1/16이며, 8×8 블록에서 4개의 평균값이 필요함).When an 8 × 8 DCT is performed, one DC value is extracted and shared at adjacent 4 × 4 locations (typically, the thumbnail image is 1/16 of the original image size, requiring four averages in the 8 × 8 block).
최근에 고효율 비디오 코딩(High Efficiency Video Coding, HEVC) 표준은 H.264/AVC보다 높은 압축률을 제공한다.Recently, the High Efficiency Video Coding (HEVC) standard provides a higher compression ratio than H.264 / AVC.
HEVC에서는 낮은 복잡도의 썸네일 추출 알고리즘이 필요하다. 그러나 H.264/AVC 썸네일 추출 방법은 새로운 인트라 예측 모드, 다양한 인트라 모드 방향 및 높은 압축을 달성하기 위해서 큰 블록 크기가 사용되어야 하므로 HEVC에 적용될 수 없다.HEVC requires a low-complexity thumbnail extraction algorithm. However, the H.264 / AVC thumbnail extraction method can not be applied to HEVC because a large block size must be used to achieve a new intra prediction mode, various intra mode directions, and high compression.
H.264/AVC에서 제안된 썸네일 추출 알고리즘은 큰 블록 크기를 갖는 HEVC에서 심한 이미지의 품질 열화를 발생할 수 있다.Thumbnail extraction algorithm proposed in H.264 / AVC can cause severe image quality degradation in HEVC with large block size.
새로운 인트라 예측 모드인 평면모드가 HEVC에 추가되어야 하며, 종래의 썸네일 추출 방법은 평면모드에서 룩업 테이블을 정의할 수 있어야 한다.A planar mode, which is a new intraprediction mode, must be added to the HEVC, and a conventional thumbnail extraction method should be able to define a lookup table in planar mode.
룩업 테이블을 정의하기 위해서는 매우 큰 메모리 즉, 264개의 2차원 룩업 테이블을 필요로 한다. 이를 HEVC에 적용하기 위해서는 부가적인 인트라 예측 모드 및 다양한 블록 크기를 고려해야 한다. 따라서, 총 1680개의 2차원 룩업 테이블을 저장해야 한다.To define a lookup table requires very large memory, that is, 264 two-dimensional lookup tables. To apply this to the HEVC, additional intra prediction modes and various block sizes should be considered. Therefore, a total of 1680 two-dimensional look-up tables must be stored.
이러한 이유로 H.264/AVC에서 제안된 썸네일 추출 알고리즘은 HEVC에 적용할 수 없게 된다.For this reason, the thumbnail extraction algorithm proposed in H.264 / AVC can not be applied to HEVC.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 HEVC(High Efficiency Video Coding)에서 계산 복잡성을 줄이기 위해서 부분 축소와 인트라 예측 모드의 결과에 기반한 가중치를 이용하여 썸네일 영상의 화질을 향상시키는 HEVC용 썸네일 영상 추출 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.In order to reduce computational complexity in HEVC (High Efficiency Video Coding), the present invention proposes a method for extracting a thumbnail image for HEVC, which enhances the quality of a thumbnail image by using a weight based on a result of a partial reduction and an intra- And an object of the present invention is to provide an apparatus and method.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 HEVC용 썸네일 영상 추출 장치는,According to an aspect of the present invention, there is provided an apparatus for extracting a thumbnail image for an HEVC,
HEVC(High Efficiency Video Coding) 표준에 따라 압축된 동영상의 비트스트림을 N×N 역이산 코사인 변환을 수행하고, 상기 역이산 코사인 변환을 수행한 비트스트림에서 4×4 특정 경계의 픽셀의 잔여값을 재구성하여 부분 변환을 수행하는 부분 디코딩부;The N × N inverse discrete cosine transform is performed on the bit stream of the compressed moving image according to the HEVC (High Efficiency Video Coding) standard, and the residual value of the pixel of the 4 × 4 specific boundary in the bit stream subjected to the inverse discrete cosine transform is A partial decoding unit for performing partial conversion by reconstruction;
4×4 크기의 픽셀에서 인트라 모드를 이용하여 예측 블록을 생성하고, 현재 블록에서 상기 예측 블록을 감산하여 잔여 블록을 생성하는 블록 생성부; 및A block generator for generating a prediction block using the intra mode in a 4x4 pixel and generating a residual block by subtracting the prediction block from the current block; And
상기 예측 블록에 대한 가중 평균 예측값을 기정의된 가중치 테이블을 이용하여 계산하고, 상기 잔여 블록의 가중 평균 잔여값을 상기 가중치 테이블을 이용하여 계산하며, 상기 가중 평균 잔여값과 상기 가중 평균 예측값을 가산하여 썸네일 픽셀을 생성하는 다운 샘플링부를 포함하는 것을 특징으로 한다.Calculating a weighted average predicted value for the prediction block using a predetermined weight table, calculating a weighted average residual value of the residual block using the weight table, and adding the weighted average residual value and the weighted average predicted value And a downsampling unit for generating a thumbnail pixel.
본 발명의 특징에 따른 HEVC용 썸네일 영상 추출 방법은,A thumbnail image extracting method for an HEVC according to an aspect of the present invention includes:
HEVC(High Efficiency Video Coding) 표준에 따라 압축된 동영상의 비트스트림을 N×N 역이산 코사인 변환을 수행하는 단계;Performing a NxN inverse discrete cosine transform on a bit stream of a compressed moving image according to a HEVC (High Efficiency Video Coding) standard;
상기 역이산 코사인 변환을 수행한 비트스트림에서 4×4 특정 경계의 픽셀의 잔여값을 재구성하여 부분 변환을 수행하는 단계;Performing a partial conversion by reconstructing a residual value of a pixel of a 4x4 specific boundary in the bit stream in which the inverse discrete cosine transform is performed;
4×4 크기의 픽셀에서 인트라 모드를 이용하여 예측 블록을 생성하고, 현재 블록에서 상기 예측 블록을 감산하여 잔여 블록을 생성하는 단계;Generating a prediction block using a 4x4 pixel using an intra mode, and generating a residual block by subtracting the prediction block from a current block;
상기 예측 블록에 대한 가중 평균 예측값을 기정의된 가중치 테이블을 이용하여 계산하고, 상기 잔여 블록의 가중 평균 잔여값을 상기 가중치 테이블을 이용하여 계산하는 단계; 및Calculating a weighted average predicted value for the prediction block using a predetermined weighting table and calculating a weighted average residual value of the residual block using the weighting table; And
상기 가중 평균 잔여값과 상기 가중 평균 예측값을 가산하여 썸네일 픽셀을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.And generating a thumbnail pixel by adding the weighted average residual value and the weighted average predicted value.
전술한 구성에 의하여, 본 발명은 전체 썸네일 이미지 생성의 계산 복잡도를 현저하게 증가시키지 않고, 엘리어싱 부작용을 효과적으로 제거한다.With the above-described configuration, the present invention effectively eliminates the side effect of the aliasing without significantly increasing the computational complexity of generating the entire thumbnail image.
본 발명은 HEVC 썸네일 영상 추출 시 낮은 복잡성을 유지하면서 썸네일 이미지의 시각적 품질을 향상시키는 효과가 있다.The present invention has the effect of improving visual quality of a thumbnail image while maintaining low complexity in extracting an HEVC thumbnail image.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 고효율 비디오 코딩에서의 썸네일 영상 추출 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예의 인트라 예측 모드 10의 잔여값들의 누적 분포를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예의 인트라 모드 10에서 예측 블록이 생성되는 모습을 나타낸 도면이다.
도 4는 다양한 시퀀스의 썸네일 결과의 일례를 나타낸 도면이다.FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a thumbnail image extracting apparatus in high-efficiency video coding according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing cumulative distribution of residual values of
FIG. 3 is a diagram showing a state in which prediction blocks are generated in the
4 is a diagram showing an example of a thumbnail result of various sequences.
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.Throughout the specification, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements as well, without excluding other elements unless specifically stated otherwise.
본 발명의 고효율 비디오 코딩에서의 썸네일 영상 추출 방법은 기정의된 가중치 테이블을 이용하여 썸네일 영상의 품질을 향상시키는 알고리즘을 제공한다.The thumbnail image extracting method in the high efficiency video coding of the present invention provides an algorithm for improving the quality of a thumbnail image using a predetermined weight table.
고효율 비디오 코딩(High Efficiency Video Coding, HEVC)에서의 종래의 썸네일 추출 방법은 간단한 다운 샘플링 방법을 사용하여 낮은 복잡도로 썸네일 이미지를 생성함으로써 썸네일 품질 저하를 초래한다.Conventional thumbnail extraction methods in High Efficiency Video Coding (HEVC) cause thumbnail quality degradation by generating a thumbnail image with low complexity using a simple downsampling method.
본 발명의 고효율 비디오 코딩에서의 썸네일 영상 추출 방법은 인트라 모드 방향에 기반한 일정한 픽셀들의 가중 평균값을 이용하여 각 썸네일 픽셀의 원본 평균값을 추정한다.The method of extracting a thumbnail image in high-efficiency video coding of the present invention estimates a source average value of each thumbnail pixel using a weighted average value of certain pixels based on an intra mode direction.
본 발명의 썸네일 영상 추출 방법은 낮은 복잡성을 유지하면서 썸네일 이미지의 시각적 품질을 향상시킨다.The thumbnail image extraction method of the present invention improves the visual quality of a thumbnail image while maintaining low complexity.
엔코딩된 HEVC 비트 스트림으로부터 썸네일 이미지를 생성하기 위해서는 HEVC 디코더는 엔트로피 디코딩, 역 양자화, 인트라 예측, 역변환, 루프 내 필터링, 다운 샘플링을 순차적으로 수행한다. 그러나 본 발명의 썸네일 추출 방법은 부분 디코딩 프로세스만을 사용하여 4×4 크기의 경계 픽셀을 디코딩하여 계산 복잡도를 줄이고 인 루프를 생략한다.In order to generate a thumbnail image from the encoded HEVC bitstream, the HEVC decoder sequentially performs entropy decoding, dequantization, intraprediction, inverse transform, in-loop filtering, and downsampling. However, the thumbnail extraction method of the present invention decodes a 4x4 boundary pixel using only a partial decoding process, thereby reducing calculation complexity and omitting an in-loop.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 고효율 비디오 코딩에서의 썸네일 영상 추출 장치의 구성을 나타낸 도면이다.FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a thumbnail image extracting apparatus in high-efficiency video coding according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 실시예에 따른 고효율 비디오 코딩에서의 썸네일 여앙 추출 장치(100)는 부분 디코딩부(110), 블록 생성부(120), 가중치 저장부(130) 및 다운 샘플링부(140)를 포함한다.The thumbnail
(1) 변환 및 예측 유닛에 대한 부분 디코딩(1) Partial decoding for transform and prediction unit
본 발명의 디코딩 프로세스는 변환 유닛 및 예측 유닛상에서 수행된다.The decoding process of the present invention is performed on a conversion unit and a prediction unit.
부분 디코딩부(110)는 HEVC(High Efficiency Video Coding) 표준에 따라 압축된 동영상의 비트스트림을 하기의 [수학식 1]에 의해 N×N 역이산 코사인 변환을 수행하고, 상기 역이산 코사인 변환을 수행한 비트스트림에서 4×4 특정 경계의 픽셀의 잔여값을 하기의 [수학식 2]에 의해 재구성하여 부분 변환을 수행한다.The partial decoding unit 110 performs N × N inverse discrete cosine transform on the bit stream of the moving image compressed according to the HEVC (High Efficiency Video Coding) standard by the following Equation (1) The residual value of the pixel of the 4x4 specific boundary in the bitstream is reconstructed by the following equation (2) to perform partial conversion.
고효율 비디오 코딩(High Efficiency Video Coding, HEVC)의 N×N 역이산 코사인 변환은 다음의 [수학식 1]과 같이 표현된다.The N × N inverse discrete cosine transform of High Efficiency Video Coding (HEVC) is expressed by the following Equation (1).
여기서, N과 A는 블록 크기와 변환 행렬을 나타내고, 은 픽셀 영역과 변환 영역의 잔여 블록을 나타낸다.Where N and A represent the block size and the transformation matrix, Represents a pixel block and a residual block of the transform block.
HEVC 비디오에 대한 썸네일 이미지를 생성하기 위해서는 역이산 코사인 변환을 [수학식 1]을 이용하여 수행할 수 있다.In order to generate a thumbnail image for the HEVC video, an inverse discrete cosine transform can be performed using Equation (1).
역이산 코사인 변환은 엠펙(MPEG) 표준 규격으로 압축된 영상을 전개(복호화)할 때 주파수 영역의 값을 휘도 값으로 되돌려주는 처리를 의미한다.Inverse discrete cosine transform refers to a process of returning a value of a frequency domain to a luminance value when a compressed image is expanded (decoded) according to the MPEG standard.
잔여 블록의 전체 잔여값은 썸네일 이미지에 대한 인트라 프레임을 생성하기 위해 재구성되어야 한다.The entire residual value of the residual block must be reconstructed to produce an intraframe for the thumbnail image.
그러나 잔여 블록의 전체 잔류값은 썸네일 이미지에 대해 추출될 필요가 없다. 이러한 이유로 부분 변환이 제안되어 낮은 계산 복잡성을 갖는 썸네일 이미지를 생성할 수 있다.However, the entire residual value of the residual block need not be extracted for the thumbnail image. For this reason, partial transformations are proposed, and thumbnail images with low computational complexity can be generated.
부분 변환은 다음의 [수학식 2]와 같이, 4×4 경계에서 잔여값을 재구성한다.The partial conversion reconstructs the residual value at the 4x4 boundary as shown in the following equation (2).
여기서, 는 각각 정수, 요소별 곱셈 및 XOR 연산을 나타내고, k는 벡터의 위치이고, 4×4 내지 32×32 크기의 경우, k는 {3}, {3, 7}, {3, 7, 11, 15}, {3, 7, 11,15, 19, 23, 27, 31}로 각각 표시된다.here, 3, 7, 3, 7, 11, 2, 3, 4, 5, 6, 15}, {3, 7, 11, 15, 19, 23, 27, 31}.
예를 들어, 블록 크기가 4×4인 경우 n과 k는 정수이므로 n은 0, k는 3일 수 있다. 본 발명은 인트라 예측에 의해 생성되는 예측 블록 내의 전체 예측값을 필요로 하지 않는다.For example, if the block size is 4 × 4, n and k are integers, so n can be 0 and k can be 3. The present invention does not require the entire prediction value in the prediction block generated by the intra prediction.
이와 같이, 부분적인 인트라 예측은 예측 블록의 4×4 경계 상의 예측값을 재구성하는데 사용되며, 이러한 결과는 썸네일 추출에 필요한 값을 생성하는데 사용된다.As such, the partial intra prediction is used to reconstruct the prediction values on the 4x4 boundary of the prediction block, and these results are used to generate the values needed for the thumbnail extraction.
(2) 썸네일 생성을 위한 다운 샘플링 방법(2) Downsampling method for thumbnail generation
썸네일 이미지를 생성하기 위해서는 썸네일이 축소된 이미지 크기가 요구되므로 다운 샘플링이 필요하다.In order to generate a thumbnail image, downsampling is required because the thumbnail image size is required.
썸네일은 서브 샘플링 방법을 이용하여 생성하며, 4×4 영역 당 하나의 픽셀을 추출한다. 그러나 이러한 방법은 과도한 엘리어싱(Aliasing)을 유발할 수 있다.Thumbnails are generated using the subsampling method, and one pixel is extracted per 4 × 4 area. However, this method can cause excessive aliasing.
썸네일 이미지는 4×4 블록의 모든 픽셀의 평균값을 이용하여 생성할 수 있다. 이러한 방법은 엘리어싱을 감소할 수 있지만 높은 계산 복잡성을 갖는다.The thumbnail image can be generated using the average value of all the pixels of the 4x4 block. This method can reduce the aliasing but has a high computational complexity.
종래의 썸네일 추출 방법은 4×4 경계에서 7개의 픽셀의 평균값을 사용하여 썸네일을 생성하므로 엘리어싱이 많이 감소되지 못하는 문제점이 있었다.The conventional thumbnail extraction method generates thumbnails using the average value of 7 pixels at the 4x4 boundary, so there is a problem that the aliasing can not be reduced much.
썸네일 픽셀은 잔여 블록 및 예측 블록에 대한 가중 평균값을 가산하여 생성된다.The thumbnail pixel is generated by adding the weighted average value to the residual block and the prediction block.
블록 생성부(120)는 4×4 크기의 픽셀에서 인트라 모드를 이용하여 예측 블록을 생성하고, 현재 블록에서 상기 예측 블록을 감산하여 잔여 블록을 생성한다.The
도 2의 (a)는 인트라 예측 모드 10의 잔여값들의 누적 분포를 나타내고 있다.2 (a) shows the cumulative distribution of the residual values of the
인트라 예측(Intra Prediction)은 인트라 모드를 사용하여 예측 블록을 생성하고, 현재 블록에서 예측 블록을 감산하여 잔여 블록을 얻는다Intra prediction uses a intra mode to generate a prediction block and subtracts the prediction block from the current block to obtain a residual block
인트라 모드 10에서, 잔여 블록은 좌측의 참조 픽셀(Reference Pixels)을 통해 생성된다.In the
잔여 블록의 분포는 인트라 모드 10의 방향을 기초하여 일정한 성장을 나타낸다. 즉, 잔여값의 분포와 인트라 예측 모드 10의 방향 사이에 상관 관계가 있다.The distribution of the remaining blocks indicates a constant growth based on the direction of the intra
4×4 크기의 픽셀의 평균값은 인트라 모드 방향을 기초로 한 가중치(표 1)를 이용하여 계산할 수 있다. 4×4 크기의 누적 분포의 차이는 도 2의 (b)와 같이, 너무 작아진다.The average value of the 4x4 pixels can be calculated using a weight based on the intra mode direction (Table 1). The difference in cumulative distribution of the 4x4 size becomes too small as shown in Fig. 2 (b).
4×4 크기의 픽셀의 평균 잔여값은 4×4 경계에서 인트라 모드 방향과 잔여값들로부터 얻은 가중치와 결합에 의해 추정할 수 있다.The average residual value of a 4 × 4 pixel can be estimated by combining the intra mode direction at the 4 × 4 boundary with the weight obtained from the residual values.
가중치 저장부(130)는 이하의 [표 1]과 같이, 평균 잔여값에 대해 기정의된 가중치로 이루어진 가중치 테이블을 저장하고 있다.The
모드 0과 모드 1은 4×4 경계 상에서 7개의 픽셀들의 평균값을 사용한다. 모드 6의 가중치는 모드 2와 모드 10의 평균값으로 정의된다.
모드 4의 가중치는 모드 2와 모드 6의 평균값으로 계산할 수 있다.The weight of
나머지 모드들의 가중치는 전술한 방법과 유사하게 정의될 수 있다.The weights of the remaining modes may be defined similar to the above-described method.
다운 샘플링부(140)는 예측 블록에 대한 가중 평균 예측값을 기정의된 가중치 테이블을 이용하여 계산하고, 잔여 블록의 가중 평균 잔여값을 상기 가중치 테이블을 이용하여 계산한다.The
가중 평균 잔여값은 기정의된 가중치 테이블(표 1)을 이용하여 다음의 [수학식 3]과 같이 나타낸다.The weighted average residual value is expressed by the following Equation (3) using the predetermined weight table (Table 1).
여기서, M은 인트라 모드이고, 은 [표 1]의 평균 잔여값에 대한 가중치이다.Here, M is an intra mode, Is the weight of the average residual value in [Table 1].
유사한 방식으로 가중 평균 예측값은 기정의된 가중치 테이블(표 1)을 이용하여 다음의 [수학식 4]와 같이 나타낸다.In a similar manner, the weighted average predictive value is expressed as Equation (4) using the predefined weighting table (Table 1).
여기서, 은 예측 블록이고, 은 평균 예측값에 대한 기정의된 가중치이다.here, Is a prediction block, Is a predefined weight for the average predicted value.
예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 4×4 예측 블록은 인트라 예측 모드 10을 갖는 참조 픽셀들을 이용하여 생성된다고 가정하면, 예측 블록의 평균값을 계산하기 위해서는 참조 픽셀을 이용하여 블록을 생성한다. 평균값은 4×4 크기의 모든 예측값을 가산하고 16으로 나눔으로써 얻어진다.For example, as shown in FIG. 3, assuming that a 4x4 prediction block is generated using reference pixels having an
따라서, 예측 블록의 평균값은 기정의된 가중치들(WPs)을 참조 픽셀들에 곱하여 계산될 수 있다.Hence, the average value of the prediction block can be calculated by multiplying the reference pixels by the predetermined weights WPs.
왼쪽 라인 상의 4개의 참조 픽셀들을 사용하고, 예측 블록의 평균값은 다음의 [수학식 5]와 같이 나타낸다.The four reference pixels on the left line are used, and the average value of the prediction blocks is expressed by the following equation (5).
여기서, P4×4와 인덱스 -1은 예측 블록과 참조 픽셀의 위치를 나타낸다.Here, P 4 × 4 and index -1 indicate the positions of the prediction block and the reference pixel.
[수학식 5]에 도시된 바와 같이, 예측 블록의 평균값에 대한 4개의 가중치를 획득할 수 있다. 다른 모드에 대한 가중치는 유사한 방식으로 정의될 수 있다.As shown in Equation (5), four weights for the average value of the prediction block can be obtained. The weights for the other modes may be defined in a similar manner.
본 발명은 블록 크기를 참조하지 않고 4×4 크기의 가중치만 정의된다.The present invention does not refer to the block size but defines only a 4 × 4 weight value.
다운 샘플링부(140)는 상기 가중 평균 잔여값과 상기 가중 평균 예측값을 가산하여 썸네일 픽셀을 생성한다.The
썸네일은 다음의 [수학식 6]과 같이, WARV와 WARV를 합하여 생성할 수 있다.The thumbnail can be generated by summing WARV and WARV as shown in the following Equation (6).
본 발명은 HEVC(High Efficiency Video Coding) 레퍼런스 소프트웨어를 사용하여 테스트하였다. Class C와 Class D를 제외한 모든 HEVC 테스트 시퀀스가 실험에 사용되었다.The present invention was tested using High Efficiency Video Coding (HEVC) reference software. All HEVC test sequences except Class C and Class D were used in the experiment.
일반적으로 썸네일은 원본 프레임의 1/16 크기로 생성된다.Generally, a thumbnail is generated at 1/16 the size of the original frame.
Class C와 Class D의 경우, 시퀀스의 해상도는 각각 832×480, 416×240으로 인식하기에 너무 작기 때문에 실험에서 제외한다.For Class C and Class D, the resolution of the sequence is too small to be recognized as 832 × 480 and 416 × 240, respectively.
모든 프레임은 I-프레임이고 [표 2]는 계산 비용의 척도로서 다양한 시퀀스에 대한 다양한 방법의 썸네일 추출 시간을 비교한 것이다.All frames are I-frames and Table 2 compares the thumbnail extraction times of various methods for various sequences as a measure of computation cost.
[표 2]에서 FD는 풀 디코딩(Full Decoding) 방법으로 풀 디코팅한 후 4×4 크기에서 16개의 픽셀값의 평균값을 갖는 썸네일 추출 방법이다.In Table 2, FD is a method of extracting thumbnails having an average value of 16 pixel values in a 4 × 4 size after pull-coating using a full decoding method.
PDSS는 서브 샘플링을 이용한 썸네일 추출 방법이며, 서브 샘플링은 4×4 영역 당 하나의 픽셀을 추출한다.PDSS is a thumbnail extraction method using subsampling, and subsampling extracts one pixel per 4 × 4 area.
PDAVG7은 4×4 경계에서 7개의 픽셀의 평균값을 사용하는 썸네일 생성 방법이다. [표 2]에 기재된 결과는 평균 50회 반복하여 얻은 결과이다.PDAVG7 is a thumbnail generation method that uses an average value of 7 pixels on a 4x4 boundary. The results shown in [Table 2] are the results obtained by repeating an average of 50 times.
[표 2]에 도시된 바와 같이, 본 발명의 썸네일 추출 방법은 FD에 비해 평균 29.34% 더 적은 시간을 필요로 하는 것을 알 수 있다.As shown in Table 2, it can be seen that the thumbnail extraction method of the present invention requires an average time of 29.34% less than FD.
[표 3]은 생성된 썸네일의 휘도 성분의 피크 신호대 잡음비(Peak Signal to Noise Ratios, PSNRs)를 비교한 것이다.Table 3 compares the peak signal-to-noise ratios (PSNRs) of the luminance components of the generated thumbnails.
본 발명의 썸네일 추출 방법은 FD에 비해 평균 8.2dB의 PSNR의 저하를 가져온다. 본 발명의 썸네일 추출 방법의 성능은 기존의 방법보다 휠씬 더 좋은 성능을 보이며, 인트라 예측 방향을 가진 기정의된 가중치 테이블의 사용을 입증하였다.The thumbnail extraction method of the present invention has an average PSNR of 8.2 dB lower than that of the FD. The performance of the thumbnail extraction method of the present invention shows much better performance than the conventional method and proves the use of the predefined weight table with the intra prediction direction.
도 4는 다양한 시퀀스의 썸네일 결과의 일례를 나타낸 도면이다.4 is a diagram showing an example of a thumbnail result of various sequences.
도 4은 BQTerrace 시퀀스의 썸네일 결과이고, 도 4의 (a)는 FD의 잘라낸 썸네일 영상 결과이고, 도 4의 (b)는 PDSS의 잘라낸 썸네일 영상 결과이고, 도 4의 (c)는 PDSS의 잘라낸 썸네일 영상 결과이고, 도 4의 (d)는 본 발명의 썸네일 영상 결과이다.4A is a cut-out thumbnail image result of the FD, FIG. 4B is a cut-out thumbnail image result of the PDSS, FIG. 4C is a cut- FIG. 4D is a thumbnail image result of the present invention. FIG.
도 4는 본 발명의 썸네일 추출 방법이 적은 엘리어싱(Aliasing) 부작용을 생성함을 보여준다.Figure 4 shows that the thumbnail extraction method of the present invention produces fewer side effects.
PDSS와 PDAVG7에 엘리어싱 부작용이 남아 있는데 반해, 본 발명의 썸네일 추출 방법은 도 4의 (d)와 같이, 엘리어싱 부작용을 감소시키는 장점이 있다.PDSS and PDAVG7, while the thumbnail extraction method of the present invention has an advantage of reducing the side effect of aliasing as shown in FIG. 4 (d).
본 발명은 썸네일 생성의 계산 복잡성을 줄이기 위해서 부분 축소 및 기정의된 가중치 테이블을 이용하여 썸네일 이미지의 시각적 품질을 향상시키는 방법을 제안하였다.The present invention proposes a method of improving the visual quality of a thumbnail image by using a partially reduced and predefined weight table to reduce the computational complexity of thumbnail generation.
본 발명은 인트라 예측 모드의 결과에 기반한 가중치를 이용하여 썸네일 영상의 화질을 향상시킨다.The present invention improves the image quality of the thumbnail image by using the weight based on the result of the intra-prediction mode.
본 발명의 썸네일 추출 방법은 전체 썸네일 이미지 생성의 계산 복잡도를 현저하게 증가시키지 않고, 엘리어싱 부작용을 효과적으로 제거한다.The thumbnail extraction method of the present invention effectively eliminates the side effects of the aliasing without significantly increasing the computational complexity of the overall thumbnail image generation.
이상에서 본 발명의 실시예는 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하기 위한 프로그램, 그 프로그램이 기록된 기록 매체 등을 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, And such an embodiment can be easily implemented by those skilled in the art from the description of the embodiments described above.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, It belongs to the scope of right.
100: 썸네일 영상 추출 장치
110: 부분 디코딩부
120: 블록 생성부
130: 가중치 저장부
140: 다운 샘플링부100: Thumbnail image extracting device
110: partial decoding unit
120:
130: weight storage unit
140: Downsampling unit
Claims (9)
4×4 크기의 픽셀에서 인트라 모드를 이용하여 예측 블록을 생성하고, 현재 블록에서 상기 예측 블록을 감산하여 잔여 블록을 생성하는 블록 생성부; 및
상기 예측 블록에 대한 가중 평균 예측값을 기정의된 가중치 테이블을 이용하여 계산하고, 상기 잔여 블록의 가중 평균 잔여값을 상기 가중치 테이블을 이용하여 계산하며, 상기 가중 평균 잔여값과 상기 가중 평균 예측값을 가산하여 썸네일 픽셀을 생성하는 다운 샘플링부를 포함하는 것을 특징으로 하는 HEVC용 썸네일 영상 추출 장치.The N × N inverse discrete cosine transform is performed on the bit stream of the compressed moving image according to the HEVC (High Efficiency Video Coding) standard, and the residual value of the pixel of the 4 × 4 specific boundary in the bit stream subjected to the inverse discrete cosine transform is A partial decoding unit for performing partial conversion by reconstruction;
A block generator for generating a prediction block using the intra mode in a 4x4 pixel and generating a residual block by subtracting the prediction block from the current block; And
Calculating a weighted average predicted value for the prediction block using a predetermined weight table, calculating a weighted average residual value of the residual block using the weight table, and adding the weighted average residual value and the weighted average predicted value And a downsampling unit for generating a thumbnail pixel.
상기 부분 디코딩부는 HEVC(High Efficiency Video Coding) 표준에 따라 압축된 동영상의 비트스트림을 하기의 수학식 1에 의해 상기 N×N 역이산 코사인 변환을 수행하는 것을 특징으로 하는 HEVC용 썸네일 영상 추출 장치.
[수학식 1]
여기서, N과 A는 블록 크기와 변환 행렬을 나타내고, 은 픽셀 영역과 변환 영역의 잔여 블록임.The method according to claim 1,
Wherein the partial decoding unit performs the NxN inverse discrete cosine transform on a bit stream of a moving image compressed according to a HEVC (High Efficiency Video Coding) standard by the following equation (1).
[Equation 1]
Where N and A represent the block size and the transformation matrix, Is the remaining block of the pixel region and transform region.
상기 부분 디코딩부는 상기 역이산 코사인 변환을 수행한 비트스트림에서 4×4 특정 경계의 픽셀의 잔여값을 하기의 수학식 2에 의해 재구성하여 부분 변환을 수행하는 것을 특징으로 하는 HEVC용 썸네일 영상 추출 장치.
[수학식 2]
여기서, 는 각각 정수, 요소별 곱셈 및 XOR 연산을 나타내고, k는 벡터의 위치이고, 4×4 내지 32×32 크기의 경우, k는 {3}, {3, 7}, {3, 7, 11, 15}, {3, 7, 11,15, 19, 23, 27, 31}로 각각 표시됨.The method according to claim 1,
Wherein the partial decoding unit reconstructs the residual value of the pixels of the 4x4 specific boundary in the bit stream subjected to the inverse discrete cosine transform by the following Equation 2 to perform the partial conversion: .
&Quot; (2) "
here, 3, 7, 3, 7, 11, 2, 3, 4, 5, 6, 15}, {3, 7, 11, 15, 19, 23, 27, 31}.
상기 예측 블록에 대한 가중 평균 예측값은 상기 가중치 테이블을 이용하여 하기의 수학식 3과 같이 표현되는 것을 특징으로 하는 HEVC용 썸네일 영상 추출 장치.
[수학식 3]
여기서, M은 인트라 모드이고, 은 [표 1]의 평균 잔여값에 대한 가중치임.The method according to claim 1,
Wherein the weighted mean predicted value for the prediction block is expressed as Equation (3) below using the weight table.
&Quot; (3) "
Here, M is an intra mode, Is the weight of the average residual value in [Table 1].
상기 잔여 블록의 가중 평균 잔여값은 상기 가중치 테이블을 이용하여 하기의 수학식 4와 같이 표현되는 것을 특징으로 하는 HEVC용 썸네일 영상 추출 장치.
[수학식 4]
여기서, 은 예측 블록이고, 은 평균 예측값에 대한 기정의된 가중치임.The method according to claim 1,
Wherein the weighted average residual value of the residual block is expressed as Equation (4) using the weight table.
&Quot; (4) "
here, Is a prediction block, Is a predefined weight for the average predicted value.
상기 가중치 테이블은 인트라 예측 모드에 따라 각각의 평균 잔여값에 대응하는 가중치가 각각 다르게 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 HEVC용 썸네일 영상 추출 장치.The method according to claim 1,
Wherein weight values corresponding to respective average residual values of the weight table are set differently according to an intra prediction mode.
상기 역이산 코사인 변환을 수행한 비트스트림에서 4×4 특정 경계의 픽셀의 잔여값을 하기의 수학식 2에 의해 재구성하여 부분 변환을 수행하는 단계;
4×4 크기의 픽셀에서 인트라 모드를 이용하여 예측 블록을 생성하고, 현재 블록에서 상기 예측 블록을 감산하여 잔여 블록을 생성하는 단계;
상기 예측 블록에 대한 가중 평균 예측값을 기정의된 가중치 테이블을 이용하여 계산하고, 상기 잔여 블록의 가중 평균 잔여값을 상기 가중치 테이블을 이용하여 계산하는 단계; 및
상기 가중 평균 잔여값과 상기 가중 평균 예측값을 가산하여 썸네일 픽셀을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 HEVC용 썸네일 영상 추출 방법.
[수학식 1]
여기서, N과 A는 블록 크기와 변환 행렬을 나타내고, 은 픽셀 영역과 변환 영역의 잔여 블록임.
[수학식 2]
여기서, 는 각각 정수, 요소별 곱셈 및 XOR 연산을 나타내고, k는 벡터의 위치이고, 4×4 내지 32×32 크기의 경우, k는 {3}, {3, 7}, {3, 7, 11, 15}, {3, 7, 11,15, 19, 23, 27, 31}로 각각 표시됨.Performing a N × N inverse discrete cosine transform on a bit stream of a moving image compressed according to a HEVC (High Efficiency Video Coding) standard by Equation (1);
Performing a partial conversion by reconstructing a residual value of a pixel of a 4x4 specific boundary in a bitstream obtained by performing the inverse discrete cosine transform according to Equation (2);
Generating a prediction block using a 4x4 pixel using an intra mode, and generating a residual block by subtracting the prediction block from a current block;
Calculating a weighted average predicted value for the prediction block using a predetermined weighting table and calculating a weighted average residual value of the residual block using the weighting table; And
And generating a thumbnail pixel by adding the weighted average residual value and the weighted average predicted value to generate a thumbnail pixel.
[Equation 1]
Where N and A represent the block size and the transformation matrix, Is the remaining block of the pixel region and transform region.
&Quot; (2) "
here, 3, 7, 3, 7, 11, 2, 3, 4, 5, 6, 15}, {3, 7, 11, 15, 19, 23, 27, 31}.
상기 예측 블록에 대한 가중 평균 예측값은 상기 가중치 테이블을 이용하여 하기의 수학식 3과 같이 표현되는 것을 특징으로 하는 HEVC용 썸네일 영상 추출 방법.
[수학식 3]
여기서, M은 인트라 모드이고, 은 [표 1]의 평균 잔여값에 대한 가중치임.8. The method of claim 7,
Wherein the weighted average predicted value for the prediction block is expressed as Equation (3) using the weight table.
&Quot; (3) "
Here, M is an intra mode, Is the weight of the average residual value in [Table 1].
상기 잔여 블록의 가중 평균 잔여값은 상기 가중치 테이블을 이용하여 하기의 수학식 4와 같이 표현되는 것을 특징으로 하는 HEVC용 썸네일 영상 추출 방법.
[수학식 4]
여기서, 은 예측 블록이고, 은 평균 예측값에 대한 기정의된 가중치임.8. The method of claim 7,
Wherein the weighted average residual value of the residual block is expressed as Equation (4) using the weight table.
&Quot; (4) "
here, Is a prediction block, Is a predefined weight for the average predicted value.
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KR100907707B1 (en) | 2007-09-06 | 2009-07-14 | 동국대학교 산학협력단 | High-speed extraction method of thumbnail images in H.264 / ACC compressed region, apparatus therefor, and recording medium recording the same |
KR20100000420A (en) * | 2008-06-24 | 2010-01-06 | 경희대학교 산학협력단 | Apparatus for making thumbnail-image based on h.264 |
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