KR950005652B1 - 회귀적 영상부호화장치 및 복호화장치와 그 구동방법 - Google Patents

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내용 없음.

Description

회귀적 영상부호화장치 및 복호화장치와 그 구동방법

제1, 2, 3도는 회귀적 영상부호화장치에 의해 화면이 분할되는 상태를 나타낸 상태도.

제4도는 본 발명에 따른 회귀적 영상부호화장치의 블럭도.

제5도는 본 발명에 따른 회귀적 영상부호화장치의 구동방법을 나타낸 흐름도.

제6도는 본 발명에 따른 회귀적 영상부호화장치의 다른 실시예를 나타낸 블럭도.

제7도는 본 발명에 따른 회귀적 영상복호화장치의 블럭도.

제8도는 본 발명에 따른 회귀적 영상복호화장치의 구동방법을 나타낸 흐름도.

제9도는 본 발명에 따른 회귀적 영상복호화장치의 다른 실시예를 나타낸 블럭도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10, 40 : A/D변환부 20, 30 : 분할부

100, 200 : 제어회로 110, 220 :분할부

120 : 평균값 검출부 130 : 비교회로

131 : 감산부 132 : 가산부

133 : 비교부 140 : 스위치부

본 발명은 영상부호화 및 복호화장치와 그 구동방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 평균값을 이용하는 회귀적 영상부호화 및 복호화장치와 그 구동방법에 관한 것이다.

영상신호를 디지탈 부호화하여 전송하기 위해서는 광대한 데이타량이 요하게 되어 전송주파수 대역이 증가하므로 전송 데이타량을 감소시키기 위한 많은 방법들이 연구개발되고 있다.

회귀적 영상부호화방법은 이와 같이 부호화되는 영상신호의 데이타량을 감소시키는 일 방법으로서, 종래의 회귀적 영상부호화 및 복호화방법은 1988년 12월 3일 미국에 출원된 미국특허 공보 제4,791,486호에 개시되어 있다.

상기 특허의 방법은 제1도에 도시된 화상영역에서, 모서리를 이루는 화상값(A, B, C, D)을 표본치로 선택하고, 상기 표본치값(A, B, C, D)들의 선형보간값들로서 화상영역을 이루는 화소들을 형성하고, 상기 보간값들로 되는 화소값들과, 상기 화상영역을 이루는 원래의 화소값들의 차가 소정의 임계값 보다 적을때 상기 화소값들(A, B, C, D)을 송신하게 하였다. 즉, 복호화장치는 상기 화소값(A, B, C, D)과 이들 화소의 화상영역별 위치정보만 수신하면, 송신측, 즉 부호화장치와 동일한 선형보간을 행하게 되어 원래 영상보다 임계값보다 적은 차이를 보이는 화소값(A, B, C, D)들의 보간값을 얻을 수 있어 원래 화상의 재현이 가능하다는 것을 이용한 것이다.

이때, 상기 화소값들(A, B, C, D)의 선형보간값들이 원래 화소값과의 차이가 임계값보다 크다면, 제1도의 화상영역을 제2도와 같이 분할하게 된다. 즉, 분할영역(1, 2, 3, 4)을 형성하고, 이들 영역을 제1도 경우와 동일한 방식으로 부호화하게 된다. 예컨대 영역(4)의 경우 화소값(A, P, Q, R)을 이용해 다시 영역(4)이 선형보간을 행하고, 보간된 화소들의 값과 상기 영역을 이루는 원화소들의 값과의 차가 소정의 임계값보다 작은지를 판단하여, 작은 경우 상기 화소값(A, P, Q, R)들의 위치와 상기 영역의 보간값을 전송하게 되며, 임계값보다 큰 경우는 상기 영역(4)을 다시 분할하는 것이다.

제3도에 이와 같이 원화상영역의 화소값과 보간화소값들의 차를 임계값과 비교하여 화상영역을 분할한 경우의 일예가 도시되어 있다. 이와 같이, 종래의 회귀적 영상부호화 및 부호화방법은 원화상의 화소값과 보간화소값의 차가 임계값보다 적은 경우 분할된 화상영역의 보간화소값 및 보간을 행하게 하는 기준 화소값과 그 위치를 알리는 정보만을 송신하여도 수신측이 화상의 재현이 가능하여 송신 데이타량의 감소에 큰 효과가 있게 된다. 그러나, 이러한 종래의 방법은 화상영역의 4점 화소값, 예컨데 A, B, C, D의 4화소값에 의한 보간값을 원래 화상의 화소값으로 대치하므로 화상영역을 계속적으로 분할한 후에야 보간값이 원화소값과의 차가 소정의 임계값보다 적게되는 화소영역을 구할 수 있다는 문제가 있게 된다. 즉, 제2도의 화소영역(4)내의 화소값(A, P, R, Q)만이 서로 비슷한 값을 가지나 그 사이의 화소값들은 상기 화소값(APRO)들과의 상당한 차이를 갖는 경우, 상기 화소값들(AP, RQ)에 의한 보간 화소값들과 원화소값들의 차값은 임계값을 초과하는 상당한 차이를 이루게 될 것이다. 즉, 전체적으로 상기 영역은 서로 유사한 화소값들로 이루어져 있으나 보간방식을 채용하였기 때문에 상기 영역을 다시 분할하여야 한다는 문제가 있다. 즉, 보간방식을 이용한 종래의 방식은 영역을 4개의 화소값만을 이용하여 구한 값으로서 원래의 화상을 재현하고자 하기 때문에 원래화상을 재현하기 위해서는 분할 횟수가 증가되어야 한다는 문제가 있다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은, 소정 화상영역을 이루는 모든 화소값의 평균값을 이용하므로서 원화상을 대치가능한 화상영역을 용이하게 구하는 회귀적 영상복호화장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 소정 화상영역의 평균값을 수신하여 재현화상을 구현하는 회귀적 영상복호화장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 소정 영역의 화소값을 구하여 원화상을 대치할 수 있는 화상영역을 용이하게 구할 수 있는 회귀적 영상부호화방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 소정 화상영역의 평균값을 수신하여 화상을 재현하는 회귀적 영상복호화방법을 제공하는데 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은, 회귀적 영상부호화장치에 있어서, 입력화상신호를 디지탈 변환시키는 A/D변환부와 ; 상기 A/D변환부의 화상신호들을 화상영역별로 저장하는 저장부와 ; 상기 저장부의 화상영역별 화상신호 평균값과 대응하는 화상영역의 원화상신호의 차이가 소정임계값 이하가 될때까지 상기 저장수단의 화상신호 저장영역을 분할하고, 분할된 화상영역의 화상신호의 평균값과 분할여부를 알리는 분할신호를 출력하는 제어회로를 구비하는 회귀적 영상부호화장치에 있다.

본 발명의 다른 특징은, 회귀적 영상부호화장치에 있어서, 디지탈화된 화상신호를 저장하는 저장부와 ; 상기 저장부의 화상영역을 분할신호의 인가시 소정영역으로 분할하고, 분할된 화상영역에 대응하는 화상신호의 평균값이 인가시 상기 분할된 화상영역에 화상신호의 평균값을 화상신호로서 저장하는 제어부와 ; 상기 제어부의 출력을 아나로그 신호로 변환시키는 D/A변환수단을 구비하는 회귀적 영상복호화장치에 있다.

본 발명의 또 다른 특징은, 제어부 및 저장부를 구비하는 회귀적 영상부호화장치의 구동방법으로서, (a) 상기 제어부는 상기 저장부에 저장된 소정 화상영역의 화상신호의 평균값과 원화상신호들의 차값을 구하는 단계와 ; (b) 상기 화상신호의 평균값과 원화상신호들의 차값이 소정의 임계값보다 클때 상기 저장부에 저장된 화상신호의 영역을 분할하여 분할된 영역별로 상기 단계(a)를 재수행하는 단계와 ; (c) 상기 화상신호의 평균값과 원화상신호들의 차값이 소정의 임계값보다 작을때 상기 화상신호의 평균값을 출력하는 단계를 구비하는 회귀적 영상부호화방법에 있다.

본 발명의 또 다른 특징은, 제어부 및 저장부를 구비하고 분할신호 및 소정 화상영역의 화상신호 평균값을 수신하는 회귀적 영상복호화장치의 구동방법으로서, (a) 상기 제어부는 상기 저장부의 화상영역을 상기 분할신호의 인가시 분할하는 단계와 ; (b) 상기 화상신호의 평균값의 인가시 대응하는 화상영역에 상기 화상신호의 평균값을 화상신호로서 저장하는 단계를 구비하는 회귀적 영상복호방법에 있다.

이하 본 발명의 일실시예를 첨부된 도면에 따라 상세히 설명한다.

제4도는 본 발명에 따른 회귀적 영상부호장치의 블럭도로서, 입력되는 아나로그의 화상신호를 디지탈 변환시키는 A/D변환부(10)와, 상기 A/D변환부(10)의 화상신호를 저장하는 저장부(20)로 이루어진다. 이때, 상기 저장부(20)는 화상신호들을 필드별 또는 프레임별로 화상신호를 저장할 수 있게 구성하며, 본 실시예에서는 프레임별로 화상신호를 저장하는 것으로 한다.

상기 저장부(20)에 연결하는 제어회로(100)는 제5도에 도시된 흐름도와 같은 작용을 행하는 것으로서, 상기 저장부(20)에 저장된 화상신호들의 평균값과 상기 저장부(20)의 원화상신호간의 차이가 소정의 임계값 이하가 될때까지 상기 저장부(20)의 소정 화상영역을 제2도 및 제3도와 같이 순차적으로 분할하고, 분할된 화상영역의 화상신호의 평균값과 분할여부를 알리는 분할신호를 출력하게 구성된다.

이러한 제어회로(100)는 통상의 마이크로프로세서를 이용하여 구성이 가능하며, 제6도의 하드웨어로서도 그 구성이 가능하다.

제6도의 구성을 설명하면, 부호(110)는 분할부로서 비교회로(130)로부터 하이레벨로직의 분할신호가 인가시 상기 저장부(20)로부터 입력한 화상신호의 화상영역을 제2도와 같이 분할하여야할 화상영역을 가로 및 세로의 중심축을 기준으로 4개의 화상영역으로 분할하고, 분할된 화상영역의 화상신호가 평균값 검출부(120)에 인가하도록 구성된다. 이때, 상기 분할부(110)는 비교회로(130)로부터 로우레벨로직이 인가되면 소정 화상영역을 분할하지 않고, 그 화상영역내 화상신호들을 출력하게 구성된다. 이때, 상기 분할부(110)는 하이레벨로직의 분할신호가 인가되어도 더 이상 분할할 수 없는 최소크기의 화상영역(최소화상영역)이 설정되며, 분할신호가 인가되어도 최소화상영역을 분할하지 않고 최소화영역의 화상신호들을 상기 평균값 검출부(120)에 인가하고 로우레벨로직의 출력신호를 출력하도록 구성한다. 그리고, 상기 평균값 검출부(120)는 상기 분할부(110)로부터 입력된 소정 화상영역의 화상신호들의 평균값을 검출하도록 구성되며, 비교회로(130)는 감산부(131), 가산부(132), 비교부(133)로 이루어진다.

이때, 상기 감산부(131)는 상기 분할부(110)로부터 인가되는 화상영역의 화상신호들과 상기 평균값 검출부(120)로부터 인가되는 평균값을 감산하도록 구성된다. 그리고, 상기 가산부(132)는 상기 감산부(131)의 출력을 가산하도록 구성되며, 상기 비교부(133)는 상기 가산부(132)의 출력을 소정 임계값과 비교하여 소정임계값 이상일때 하이레벨의 분할신호를 출력하게 구성한다. 그리고, 상기 스위치부(140)는 상기 분할부(110)의 하이레벨로직인 출력신호 또는 상기 비교부(133)의 하이레벨로직이 분할신호가 인가될때, 오프상태가 되고 상기 분할부(110) 또는 비교부(133)로부터 로우레벨로직 신호가 인가될때 온상태가 되어 상기 평균값 검출부(132)의 평균값이 출력단자(OUT)에 인가되도록 한다.

제7도는 제5도의 부호화장치에 의해 송신된 부호화 신호를 복호하기 위한 회귀적 영상복호화장치의 블럭도로서, 수신된 디지탈 화상신호를 저장하는 저장부(30)를 구비한다. 이때, 상기 저장부(30)는 부호화장치의 저장부(20)와 동일하게 1프레임의 화상신호들을 저장할수 있도록 구성한다. 그리고, 제어회로(200)는 제8도에 도시된 흐름도와 같은 작용을 행하는 것으로서 상기 저장부(30)의 화상영역을 분할신호의 인가시 소정영역으로 분할하고 화상신호의 평균값을 인가시 분할된 화상영역에 화상신호의 평균값을 화상신호로서 저장하게 구성된다. 이러한 제어회로(200)는 제9도에 도시된 바와 같이 입력신호가 하이레벨로직이 분할신호시 상기 하이레벨로직을 판단신호로서 분할부(210)에 인가하며, 입력신호가 평균값 신호일때 상기 저장부(30)에 인가하는 판단부(40)와, 상기 판단부(40)의 하이레벨의 판단신호의 인가시 상기 저장부(30)의 소정 화상영역을 제2도 및 제3도와 같이 분할하고, 상기 판단부(40)로부터 로우레벨로직이 인가될떼 상기 판단부(30)로부터 저장부(40)에 인가되는 화상신호가 분할된 화상영역중 인가되는 화상신호에 대응하는 소정분할 화상영역에 저장하도록 구성된다. 이러한 제어회로(200)의 구체적 작용은 후술한다.

상술한 회귀적 영상부호 및 복호장치의 작용을 제5도 및 제8도를 참고하여 상세히 설명한다.

상기 제어회로(100), (200)가 마이크로프로세서로서 구성된 경우와, 제6도 및 제9도와 같은 하드웨어로 구성된 경우 그 작용은 동일하므로 제6도와 제7도의 작용의 경우를 예로하여 설명한다.

먼저, 제4도의 회귀적 영상부호장치에서, 상기 저장부(20)에 1프레임에 해당하는 화상신호가 상기 A/D변환부(10)로부터 인가되면, 상기 분할부(110)는 상기 비교부(133)로부터 분할신호가 인가되지 않고 있으므로 제1도와 같은 화상영역(즉, 1프레임 전체에 대한)을 지정하여(S1), 화상영역내의 모든 화상신호를 평균값 산출부(120)에 인가한다. 상기 평균값 산출부(120)는 입력되는 제1도의 화상영역내 화상신호의 평균값을 산출하여 상기 비교부(133) 및 스위치부(140)에 인가한다(S2). 이때, 상기 분할부(110)는 상기 제1도의 화상영역이 분할가능한 화상영역인가를 판단하여 선택적으로 하이 또는 로우레벨의 출력신호를 인가하게 된다(S3). 본 실시예에서 4×4의 화소의 화상영역에 대해서는 분할이 불가능한 화상영역이라고 가정한다. 이러한 가정에서 통상 1프레임의 화상영역은 고화질 텔레비젼의 경우에는 주사선수(125개이고, 주사선당 표본화소수가 1920(휘도신호) 960(색차신호)이므로 분할가능한 상태가 될 것이다. 이와 같이 해당 화소 영역 분할가능한 상태일때, 상기 분할부(110)는 하이레벨의 로직을 출력하게 된다. 이때, 상기 감산부(131)는 상기 평균값 산출부(120)의 평균값과 상기 분할부(110)로부터 인가되는 제1도의 화상영역내 화상신호들을 감산하여 가산부(132)에 인가하게 된다. 따라서, 상기 가산부(132)는 상기 평균값 검출부(120)에 의한 평균값과 제1도 화상영역내 화상신호들과의 차값에 대한 총합계를 구하게 되며, 상기 비교부(133)는 상기 가산부(132)의 출력이 소정의 임계값보다 큰지를 비교하게 된다(S4). 이때, 소정의 임계값은 소정 화상영역의 평균값으로 원래의 화상영역을 형성하여도 화상상태가 열화되지 않는다고 판단되는 화상영역의 평균값과 원화상영역의 차값에 대한 합계값으로 설계자가 설정한다. 상기 비교부(133)에 의해 상기 가산부(132)의 출력이 상기 임계값보다 크다고 판단되면(S4), 결국 제1도 화상영역의 평균값으로 제1도의 화상영역을 대치할 수 없는 상태이므로, 상기 비교부(133)는 제1도의 화상영역을 분할하라는 하이레벨의 로직의 분할신호를 출력하게 된다(S5). 이때, 상기 스위치부(140)는 상기 분할부(110) 및 비교부(133)로부터 하이레벨의 로직이 인가되므로 오프상태가 되어 상기 평균값 검출부(120)의 평균값이 출력단(OUT)에 인가되지 않게하고 하이레벨의 분할신호만이 회귀적 영상복호장치 및 분할부(110)에 인가되는 것이다(S6). 그러나, 상기 비교부(133)에 의해 상기 가산부(132)의 출력이 상기 임계값보다 적다고 판단되면(S4), 상기 비교부(133)는 로우레벨의 로직을 출력하여(S7) 상기 스위치부(13)는 온상태가 되게 하므로서, 상기 평균값 검출부(120)에 의한 제1도 화상영역의 평균값이 회귀적 영상복호장치에 인가되는 것이다(S8).

이때, 상기 단계(S5)의 수행에 의하여 상기 비교부(133)가 하이레벨의 로직의 분할신호를 출력하면, 상기 분할부(110)는 상기 제1도 화상영역을 제2도와 같이 분할하고, 제2도의 화상영역의 화상신호들을 종래기술과 같이 순차적으로 입력한다. 예컨대 제2도의 영역(4)의 화상신호들을 먼저 입력하여 단계(S1)로부터 다시 수행하게 된다. 상기 단계들(S1∼S3)의 수행결과 단계(S4)에서 상기 가산부(132)의 출력이 임계값보다 크다면 상기 영역을 분할하고, 가산부(132)의 출력이 임계값보다 적다면 단계(S5∼S6)들을 수행하게 되는 것이다. 즉, 종래기술의 화상영역 표본값들로 보간한 값으로 원화상신호와의 차를 구하여 임계값으로 비교하였으나 본 발명은 화상영역의 평균값으로 임계값과 비교하게 되는 것이다. 이러한 과정을 계속 수행하게 되면, 종래의 제3도와 같이 1프레임의 화상영역은 분할될 것이다. 이때, 계속적인 분할에 의해 화상을 더 이상 분할할 수 없는 상태(예컨대 상술한 바와 같이 4×4화소의 화상영역)에 도달하면(S3) 상기 분할부(110)는 분할할 수 없다는 로우레벨을 출력하므로 상기 스위치부(140)는 온되어 평균값 검출부(120)에 의한 4×4화상영역의 평균값을 출력단자(OUT)에 인가하는 것이다.

상술한 회귀적 부호장치의 전송 신호를 복호하는 복호장치는 제7도와 같이 판단부(210)가 입력분할 신호가 로우레벨 또는 하이레벨인지를 판단하여(S9) 분할을 행하였다는 하이레벨의 분할신호이면, 상기 분할부(220)로 하여금 소정 화상영역을 계속하여 분할케하며(S10), (S11), 분할신호가 로우레벨이고, 계속하여 평균값이 인가되면, 상기 분할부(220)로 하여금 분할된 저장부(30)의 화상영역에 인가된 화상신호의 평균값을 화상신호로서 저장하게 하는 것이다(S12), (S13). 즉, 상기 저장부(30)에는 회귀적 영상부호장치의 저장부(10)의 화상신호영역과 동일한 형태로 분할되고, 분할된 화상영역에는 그 영역의 평균값이 화상신호로서 저장되는 것이다.

이와 같이 본 발명은 소정의 화상영역을 형성하는 모든 화상신호의 평균값을 이용하여 복호화장치가 화상을 형성하게 하므로서 보간방식을 이용하는 종래의 방식보다 화질의 향상을 가져오며, 특히 화상신호의 평균값을 이용하여 화면을 재현할 수 있는 화면영역을 용이하게 구할 수 있는 효과가 있다.

Claims (8)

1. 회귀적 영상부호와장치에 있어서, 입력화상신호를 디지탈 변환시키는 A/D변환수단과; 상기 A/D변환수단의 화상신호들을 저장하는 저장수단과; 상기 저장수단의 화상신호 평균값과 원화상 데이타의 차이가 소정 임계값 이하가 될때까지 상기 저장수단의 소정 화상신호 저장영역을 분할하고 분할된 영역의 화상신호의 평균값과 분할 여부를 알리는 분할신호를 출력하는 제어수단을 구비하는 회귀적 영상부호화장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 제어수단은, 분할신호의 인가시 화상신호를 출력한 상기 저장수단의 화상영역을 소정 화상영역 크기 이상일때 소정소영역으로 분할하고, 분할된 화상영역별로 상기 저장수단의 화상데이타를 출력하며, 화상영역을 분할하지 않을때, 출력신호를 출력하는 분할수단과; 상기 분할수단으로부터 인가되는 화상영역의 화상신호의 평균값을 구하는 평균값 검출수단과; 상기 평균값 검출수단의 평균값과 화상영역의 원화상신호들의 차값이 소정의 임계값 이상일때 분할신호를 출력하는 비교수단과; 상기 분할신호 및 출력신호에 따라 상기 평균값 검출수단의 평균값을 출력하는 스위치 수단을 구비하는 회귀적 영상부호화장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 분할수단은, 분할하여야할 화상영역을 가로 및 세로의 중심축을 기준으로하여 4개의 화상영역으로 분할하는 회귀적 영상부호화장치.
4. 제2항에 있어서, 상기 비교수단은, 상기 화상영역의 화상신호들의 평균값과 상기 화상영역의 화상신호들을 각각 감산하는 감산수단과; 상기 감산수단의 출력을 가산하는 가산수단과; 상기 가산수단의 출력을 소정의 임계값과 비교하여 비교값에 따른 분할신호를 출력하는 비교수단을 구비하는 회귀적 영상부호화 장치.
5. 회귀적 영상복호화장치에 있어서, 디지탈화된 화상신호를 저장하는 저장수단과; 상기 저장수단의 화상영역을 분할신호의 인가시 소정소영역으로 분할하고 분할된 화상영역의 화상신호의 평균값이 인가되는 화상영역에 상기 화상신호의 평균값을 인가하는 제어수단과; 상기 저장수단의 출력을 아나로그 변환시키는 D/A변환수단을 구비하는 회귀적 영상복호화장치.
6. 제4항에 있어서, 상기 제어수단은, 입력신호의 분할신호 여부를 판단하여 판단신호를 출력하는 판단부(210)와; 상기 판단부(210)의 판단신호에 따라 상기 저장부(30)를 분할하고, 평균 화상신호가 해당 분할화상에 저장되도록 제어하는 분할부(220)를 구비하는 회귀적 영상복호화장치.
7. 제어수단 및 저장수단을 구비하는 회귀적 영상부호장치의 구동방법으로서, (a) 상기 제어수단은 상기 저장수단에 저장된 소정 화상영역의 화상신호들의 평균값과 원화상신호들의 차값을 구하는 단계와; (b) 상기 화상신호들의 평균값과 원화상신호들의 차값이 소정의 임계값보다 클때, 상기 저장수단에 저장된 화상데이타의 영역을 분할하여 분할된 영역별로 상기 단계(a)를 재수행하는 단계와; (c) 상기 화상데이타들의 평균값과 원화상신호들의 차값이 소정의 임계값보다 작을때 상기 화상신호들의 평균값을 출력하는 단계를 구비하는 회귀적 영상부호화방법.
8. 제어수단 및 저장수단을 구비하고 분할신호 및 화상영역의 화상데이타 평균값을 수신하는 회귀적 영상복호장치의 구동방법으로서, (a) 상기 제어수단은 상기 저장수단의 화상영역을 상기 분할신호의 인가시 소정영역으로 분할하는 단계와; (b) 상기 화상신호의 평균값의 인가시 대응하는 화상영역에 상기 화상신호의 평균값을 화상신호들로서 상기 저장수단에 저장하는 단계를 구비하는 회귀적 영상복호화방법.