KR930002332B1 - 대수왜곡 함수의 2단 병렬 탐색에 의한 화상움직임 검출장치 - Google Patents

대수왜곡 함수의 2단 병렬 탐색에 의한 화상움직임 검출장치 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

대수왜곡 함수의 2단 병렬 탐색에 의한 화상움직임 검출장치
제1도는 움직임 예측의 개념설명도
제2도는 본 발명 장치에서 활용되는 2단 탐색 방법도
제3도는 본 발명 장치의 회로도
제4도는 디지탈 영상신호의 분포도
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 디지랄 영상정보 입력단자 2-l∼2-8: 감산기
3-1∼3-8: 우선부호기 4-1∼4-8: 정보 축적기,
5 : 블록 연산치 가산기 6 : 최적블록 비교 검출기
7 : 이전화상정보저장기 8 : 비교블록발생기
9 : 탐색영역 지정기 11 : 데이타 버스
본 발명은 장거리 사이에 기존의 협대역 전화선을 이용하여 광대역의 TV 화상을 전송시키기 위한 장치내의 예측 부호화 장치에 관한 것으로서, 특히 물체의 움직임을 실시간 예측하고 그 예측에 의한 전송정보를 최소화 시키도록 한 대수왜곡함수의 2단 병렬 탐색에 의한 화상움직임 검출장치에 관한 것이다.
종래 화상움직임을 검출하기 위한 예측부호화 장치에서는 현재 화면내 블록의 변화를 이전화면내 탐색영역에서 추정하는데에 있어 탐색 영역내의 모든 경우의 블록들과 현재 블록을 교차 상관함수로 연산하며 그상관값이 최대가되는 이전화면의 블록을 예측블록으로 간주하였다. 제1도 a에서와 같이 현재 연산하고자 하는 블록에 대응하는 이전화면내의 탐색영역(S(t))내에 존재하는 모든 블록들(m×n)에 대해서 현재의 블록과 아래와 같은 왜곡 함수로 연산비교하여 여기로부터 현재의 블록과 최적으로 정합되는 블록을 변위되어진 블록으로 간주하여 이것을 화상부호화에 이용하였다.
여기에서 종래 사용한 왜곡함수는 다음식과 같은 교차상관함수가 되고 연산비교처리도 탐색영역내의 모든블록에 대해서 행하였다.
Figure kpo00001
여기에서 U(k,I) : 현재화면상의 움직임 블록, Ur(k+p, I+g) 현재화면으로 변위된 이전화면상의 블록, k,ℓ,P,g,R,S : 이산적으로 표시되는 자연수로서 최소단위가 화소(pixel)가 된다.
만일 예를들어, 현재 블록의 움직임 예측 연산을 할 이전화면의 탐색영역이 18×18(R×S)이고 처리되는 블록의 크기가 8×8(m×n)이라면 연산처리해야 되는 탐색 영역내의 블록수는 현재 블록을 기준으로 상하좌우로 5개씩의 블록이 존재하므로 변위가 없는 동일위치상 블록을 포함하여 연산처리 블록수(N)는 (2×5+1)×(2×5+1)=121개가 되고 또한 이 121개 블록들과 비교연산하는 위의 함수에는 곱셈연산이 들어 있으므로 하드웨어적으로는 매우 복잡하여 실시불가능이 된다는 문제점을 갖고 있고 소프트 웨어적으로 처리하게 되면 처리 시간이 길게 된다는 문제점이 있다.
본 발명은 이러한 종래의 문제점을 해결하도록, 대수함수에 의한 연산의 간략화와, 탐색 영역에서 수평, 수직 2방향의 2단계 병렬 연산을 실시간 처리하므로서 비교 연산의 횟수를 대폭 감축하여 하드웨어적으로 간결하게 구성할 수 있어 연산속도를 증대시키고 정보를 크게 감축할 수 있는 대수 왜곡함수의 2단 병렬 탐색에 의한 화상움직임 검출장치를 제공하는 것을 목적으로 하며 이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
우선 제1도 가를 참조하면서 움직임 예측의 개념을 설명하면, 현재 화면(t)에서 입력되어 연산처리해야 되는 실제 입력블록(ai(K))을 이전화면(t-1)에서 현재 입력블록(ai(K))과 동일위치상에 존재하는 가상블록(ai'(K))과 연산처리를 하게 되는 것이고 현재화면(t)에서 입력블록(ai(K))이 입력되었을때 이전화면(t-1)의 탐색영역내에 존재하는 블록(bi(K))은 현재입력블록(ai(K))과 비교연산되어야 하는 것이다. 여기에서 S(t) 현재 입력된 블록의 어드레스로 지정된 이전화면(t-1)내의 탐색영역이고 m×n 처리하는 블록의 크기이며, P×S : 탐색영역의 크기이고, R×g : 이전화면상에서 현재 블록과 최적 정합을 이룬다고 연산 예측한 블록의 현재 블록으로부터 x축 y축 상의 변위 스칼라 성분이며, Pe(K) 현재블록과 이전블록을 연산하는 함수 즉, ∑[ai(K)-bi(K)]이고,
Figure kpo00002
: 탐색영역내의 블록(bi(K))이 최적 예측블록인 경우의 변위 벡터를 나타낸다.
이제 제3도를 참조하면 본 발명 장치의 구성은, 블록단위로된 현재의 디지탈 영상정보 입력단자(1)를 감산기(2-1∼2-8)를 통하여 우선부호기(3-1∼3-8)에 각각 연결하고, 무선부호기(3-l∼3-8)의 각 출력은 정보축적기(4-1∼4-8)와 블록연산이 가산기(5)를 통하여 최적블록 비교 검출기(6)에 연결하되, 탐색영역 지정기(9)의 출력(
Figure kpo00003
,
Figure kpo00004
,
Figure kpo00005
)은 이전화상 정보 저장기(7)를 통하여 비교 블록 발생기(8)에 연갈하며, 비교블록 발생기(8)의 출력은 감산기(2-1∼2-8)의 감산영역에 각각 연결하고, 정보축적기(4-1∼4-8)의 리세트 입력(RS)은 공통으로 리세트 클록입력단자(12)에 연결하되 디지탈 영상정보 입력단자(1)를 다른 비교블록 감산기들에 데이타 버스(l1)로서 연결함과 동시에 최적블록 비교 검출기(6)의 출력을 최종 블록 정보출력단자(10)에 연결하여된 구성으로서, 이러한 본 발명장치의 작용 효과를 설명하면 다음과 같다. 입력전처리부의 블록주사기(도시되지 않음)로부터 입력단자(1)에 입력되는 현재화상블록은 8비트 병렬로 감산기82-1∼2-8)에 입력된다. 각각의 감산기(2-1∼2-8)는 하나의 단위 화소로 할당되어 전체 m개(제3도에서는 8개)가 결합되어 하나의 블록에 대한 연산을 한다.
비교 블록발생기(8)로 부터는 탐색영역에서 비교해야할 블록들을 화소단위로 발생시켜 이들을 감산기(2-l∼2-8)의 감산입력에 각각 인가하므로서 각각의 감산기(2-l∼2-8)의 출력에는 대응되는 두개 블록간의 화소의 차이값이 출력된다. 이 출력 값은 우선부호기(3-1∼3-8)에서 최하위 비트 2비트를 임계(threshold)비교시켜 대수값을 취한 6비트의 2진신호가 출력된다. 즉, 감산기(2-l∼2-8)로부터 출력된 차이신호(DFD : 편이프레임차이)는 우선부호기(3-1∼3-8를 거쳐서 log=｜DFD-3｜으로 되어 차이신호의 대수를 취하므로서 원래의 ｜ DFD-3 ｜ 정보량보다도 감축된다.
여기에서 임계값을 3/256으로 정한 이유는 제4도에서 도시된 바와같이 영상신호를 8비트 펄스부호 변조화 했을 경우 3/256 레벨이하의 고주파 성분(전체신호 분포의 약 75%)은 거의 시각에 장애를 주지 않으므로 필요없는 것으로(즉, 잡음으로) 간주하였기 때문이다. 우선 부호기(3-1내지 3-8)로부터 출력된 블록간 화소 왜곡치 log2 ｜ DFD-3 ｜/화소는 정보축적기(4-1내지 4-8)에서 샘플 m개에 대해 가산되게 하여 블록의 한방향으로 1단계 왜곡합산치를 추출한다.
여기에서 정보축적기(4-l내지 4-8)는 리플 계수기로서 블록의 크기를 결정하는 리세트 클록이 인가되는 입력단자(12)에 연결된다. 정보축적기(4-1내지 4-8)에서 추출된 블록의 횡열 또는 종열에 대한 왜곡치는 블록연산치 가산기(5)에서 가상되어 비교되는 하나의 블록에 대한 블록왜곡치를 발생시키게 되어 최적 블록비교 검출기(6)에서 한방향 11까지 블록에 대한 블록왜곡치들을 비교한다. 이 왜곡치가 최소로 되는 블록을 현재 블록과 최적정합되는 블록으로 간주하여 출력단자(10)로 출력시켜 후처리부의 부호화에 준비하게 된다. 이전화상정보저장기(7)는 현재 입력되는 블록의 종열 어드레스, 횡열 어드레스와 시간신호(
Figure kpo00006
)에 의한 신호들(
Figure kpo00007
: 종열 어드레스 스트로브,
Figure kpo00008
: 횡열 어드레스 스트로브,
Figure kpo00009
: 로우)에 의해 현재 블록과 대응되는 탐색영역을 발생시켜 감산기(2-1∼2-8)에 대응화소를 안기시킨다. 버스(11)는 비교대상블록 11가지에 대해 동시에 현재 입력 블록을 가해주기 위한 것이다.
이상에서 설명된 바와같이 본 발명에 의하면 블록의 수평 및 수직방향으로 2단계에 걸쳐 m개 샘플이 병렬처리되어 2단계 후에 탐색영역내의 모든 블록에 대한 대수 왜곡치를 발생시켜 결과적으로 최적 블록을 검출할 수 있는 것이다. 따라서 대수 왜곡 함수에 의한 블록 사이의 연산으로 하드웨어의 대폭적인 간이화를 이루어 처리시간을 대폭적으로 감축시킴과 동시에(예를들어 종래의 121의 탐색을 2회(22회 병렬처리)로 59/60 처리시간이 감축됨) 대수 왜곡 함수에 임계치를 채택하므로서 불필요한 고주파 화상정보를 없애 결과적으로 전송될 정보량을 크게 압축시킬 수 있는 것이다.

Claims (1)

  1. 블록단위로된 현재의 디지탈 영상정보 입력단자(1)를 감산기(2-1∼2-8)를 통하여 우선부호기(3-l∼3-8)에 각각 연결하고, 우선부호기(3-1∼3-8)의 각 출력은 정보축적기(4-1∼4-8)와 블록연산치 가산기(5)를 통하여 최적블록 비교 검출기(6)에 연결하되, 탐색영역지정기(9)의 출력(
    Figure kpo00010
    ,
    Figure kpo00011
    ,
    Figure kpo00012
    )은 이전화상정보저장기(7)를 통하여 비교 블록발생기(8)에 연결하며, 비교 블록발생기(8)의 출력은 감산기(2-1∼2-8)의 감산입력에 각각 연결하고, 정보축적기(4-l∼4-8)의 리세트 입력(
    Figure kpo00013
    )은 공통으로 레세트 클록 입력단자(12)에 연결하되 디지탈 영상정보 입력단자(1)를 다른 비교블록 감산기들에 데이타 버스(11)로서 연결함과 동시에 최적블록이고 검출기(6)의 출력을 최종블록 정보출력단자(10)에 연결하여된 대수왜곡함수의 2단 병렬탐색에 의한 화상움직임 검출장치.
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