KR970003799B1 - 영상 프레임차를 이용한 영상신호 전송장치 - Google Patents

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Abstract

요약없음.

Description

영상 프레임차를 이용한 영상신호 전송장치
제1도는 종래의 영상신호 전송장치의 구성 블럭도,
제2도는 본 발명에 따른 영상신호 전송장치의 블럭도,
제3도는 본 발명에 따른 두가지 변화검출 마스크와 최종 분할된 영상 프레임차를 나타낸 예시도,
제4도는 본 발명에 따른 경계-질감 부호화를 나타낸 예시도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
11 : 메디안 필터12 : 제1변화 검출기
13,16 : 프레임 메모리14,17 : 가산기
15 : 제2변화 검출기18 : 합성기
19 : 초기 분할부20 : 움직임 검출기
21 : 최종 분할부22 : 질감 부호화부
23 : 경계 부호화부24 : 버퍼
25 : 프레임 재생기26 : 평균 보존 평활 필터
본 발명은 영상 프레임차를 이용한 영상신호 전송장치에 관한 것으로, 특히 두개의 변화검출 마스크를 이용하여 영상 프레임차를 추출한 후, 경계-질감 부호화하여 전송하므로써 적은 데이타로 많은 정보를 전송할 수 있는 영상 프레임차를 이용한 영상신호 전송장치에 관한 것이다.
일반적으로, 비디오는 시간축 방향으로 많은 상관성을 가지고 있으므로 프레임간의 차만을 이용하여 원영상을 만들어 낼 수 있다. 즉, 이전 프레임에 차정보를 더함으로써 현재 프레임을 생성할 수 있다. 따라서 하나의 프레임을 다 보내는 것보다 프레임간의 차정보인 프레임차(frame difference)를 보냄으로써 적은 전송데이타로 현재의 프레임을 생성할 수 있다. 또한, 이러한 특징을 이용한다면, 용량이 적은 전송 채널을 통하여 방대한 양의 정보 전송이 가능하다.
영상 프레임간의 상관성을 이용하기 위한 연구로, 크기가 고정된 물체의 움직임 벡터 추출에 관한 연구가 진행되고 있다. 그러나, 움직이는 물체는 항상 고체 형태로 크기가 일정해야 하며, 만약 그 물체 내에서 움직이는 방향이 다른 화소가 있다면 또 다른 하나의 물체로 간주하게 되므로 별도의 움직임 벡터를 추출하여야 하고, 또한 회전등에 의해 물체의 형태가 바뀌면 완전히 다른 물체로 인식한다는 문제점이 있다.
한편, 제1도와 같이 하나의 프레임을 일정한 크기의 블럭으로 나누고, 각각의 블럭의 움직임에 관심을 두고 프레임간의 차를 구하여 영상신호를 전송하기 위한 연구가 진행되고 있다.
제1도는 종래의 영상신호 전송장치의 구성을 나타낸 것으로, 외부로부터 입력되는 현재 프레임과 프레임 메모리(1)에 저장되어 있는 이전 프레임의 원영상을 이용하여 각각의 블럭이 어떻게 움직였는지 추정하는 움직임 추정부(2)를 통해 움직임 벡터를 추출한다.
프레임 저장 및 예측부(3)는 내부의 프레임 메모리에 저장되어 있는 이전 프레임의 재생영상과 움직임 추정부(2)의 움직임 벡터를 이용하여 상기 이전 프레임의 재생영상의 움직임을 보상함으로써 현재 프레임을 예측한다.
가산기(4)는 입력되는 현재 프레임의 원영상과 프레임 저장 및 예측부(3)의 예측 영상간의 차 즉, 예측 오차를 구하여 이산여현 변환부(5)에서 이산여현 변환하고, 양자화부(6)에서 양자화한 후, 가변장 부호화부(7)에 전달한다.
가변장 부호화부(7)의 출력인 예측오차 신호와 움직임 추정부(2)의 출력인 움직임벡터는 다중화부(8)를 통해 버퍼(9)로 전달된다. 이때 버퍼(9)는 전송채널로 나가는 데이타율을 조절한다.
한편, 전송채널의 용량보다 많은 데이타가 발생되면, 버퍼의 상태가 레이트율 조절부(10)로 전달되어 레이트율 조절부(10)는 양자화부(6)을 제어하므로써 양자화 간격을 조절한다.
또한, 현재 프레임을 예측하기 위해 쓰여진 이전 프레임의 재생영상을 얻기 위해 양자화부(6)의 양자화 결과는 역양자화부(27)와 역이산여현 변환부(28)를 거쳐 프레임 저장 및 예측부(3)에 저장된 그 이전 프레임의 재생영상과 가산기(29)에서 더해진다.
그러나, 상기와 같은 종래의 영상신호 전송장치는 블럭단위로 움직임을 추정하므로 블럭내에 서로 다른 움직임이 있다면 정확한 움직임을 추정할 수 없으며, 그 결과 가산기(4)에서의 예측오차가 커져 가변장 부호화부(7)에서 가변장 부호화 되는 비트수가 늘어날 뿐만 아니라 수학적으로 완전하게 표현되지 않는 인간의 눈에 수학적인 표현방법인 이산여현 변환의 사용은 적절하지 못하는 문제점이 있었다.
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로,블럭단위가 아닌 프레임 단위로 움직임을 추출하고, 그 변환부분을 사람의 눈이 물체의 경계에 민감하게 동작한다는 특성을 이용하여 경계 및 질감으로 표현함으로써 적은양의 데이타로 더 많은 정보를 전송할 수 있는 영상 프레임차를 이용한 영상신호 전송장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 영상 프레임차를 이용한 비디오 전송회로에 있어서, 외부로부터 입력되는 영상과 제1변화 검출 마스크를 합성하여 현재 프레임의 변화 부분을 추출하는 합성수단; 상기 합성수단의 출력을 입력으로 하여 현재 프레임의 변화부분을 분할하는 초기 분할 수단; 상기 초기 분할 수단의 출력을 일입력으로 하며, 제2변화 검출 마스크를 타입력으로 하여 움직인 부분을 검출하는 움직임 검출수단; 상기 움직임 검출수단의 출력을 입력으로 하여 간략화된 영역을 추출하는 최종 분할 수단; 상기 최종 분할 수단의 출력을 일입력으로 하며, 외부로 부터 입력되는 영상을 타입력으로 하여 질감 정보를 표현하는 질감 부호화 수단; 상기 최종 분할 수단의 출력을 입력으로 하여 경계 경보를 표현하는 경계 부호화 수단; 상기 질감 부호화 수단의 출력을 일입력으로 하며, 상기 경계 부호화 수단의 출력을 타입력으로 하여 전송채널의 용량을 고려하여 데이타의 양을 조절하면서 전송채널로 신호를 전달하며, 상기 움직임 검출수단으로 자신의 상태 정보를 보내는 버퍼수단; 상기 버퍼수단의 출력을 입력으로 하여 이전 프레임의 영상을 재생하는 프레임 재생수단; 상기 프레임 재생수단의 출력을 입력으로 하여 상기 질감부호화 수단에서 표현된 영역간의 성질을 부드럽게 하는 후처리 필터링 수단; 상기 후처리 필터링 수다의 출력을 입력으로 하여 재생 프레임을 저장하는 제1프레임 메모리 수단; 입력되는 영상을 필터링하여 입상 잡음을 제거하는 전처리 필터링 수단; 상기 전처리 필터링 수단의 출력을 일입력으로 하며, 상기 제1프레임 메모리의 출력을 타입력으로 하여 재생된 이전 프레임과 전처리된 현재 프레임의 원영상간의 차를 구하는 제1가산수단; 상기 제1가산수단의 출력을 입력받아 역치화하여 제1변화 검출 마스크를 발생하는 제1변화 검출수단; 상기 전처리 필터링 수단의 출력을 입력받아 저장하는 제2프레임 메모리 수단; 상기 전처리 필터링 수단의 출력을 일입력으로 하며, 상기 제2프레임 메모리 수단의 출력을 타입력으로 하여 현재 프레임의 원영상과 이전 프레임의 원영상의 차를 구하는 제2가산수단; 및 상기 제2가산수단의 출력을 입력받아 역치화하여 제2변화 검출 마스크를 발생하는 제2변화 검출수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 일실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
제2도는 본 발명에 따른 영상 프레임차를 이용한 영상신호 전송장치의 구성을 나타낸 것으로, 입력되는 영상은 메디안 필터(11)를 통해 전처리되어 입상 잡음은 제거된다.
제1가산기(14)는 제1프레임 메모리(13)에서 출력된 재생 이전 프레임과 전처리된 현재 프레임의 원영상간의 차를 구하며, 그 출력은 제1변화 검출기(12)에서 역치화되어 제1변화 검출 마스크를 얻게 된다.
또한, 제2가산기(17)는 현재 프레임의 원영상과 제2프레임 메모리(16)에서 출력된 이전 프레임의 원영상간의 차를 구하며, 그 출력은 제2변화 검출기(15)에서 역치화되어 제2변화 검출 마스크를 얻게 된다.
합성기(18)은 현재 프레임의 원영상에서 제1변화 검출 마스크에 해당되는 부분만 선정하고, 이 합성기(18)에서 추출된 현재 프레임의 변화부분은 초기 분할부(19)에서 분할된다. 초기 분할부(19)에서는 눈에 민감한 물체의 경계부분을 계속하여 따라다니는 물체 경계추적 방법으로 경계를 추출한다. 즉 유사한 화소들끼리 묶여진 영역사이의 경계를 찾아낸다.
움직임 검출기(20)는 초기 분할된 현재 프레임의 원영상과 제2변화 검출 마스크를 겹쳐지게 놓아 초기분할된 영역들 중에서 제2변화 검출 마스크와 겹치는 비율이 큰 부분을 실제 움직인 부분으로 간주하고 선택한다. 즉, 제3도의 (a)는 초기분할된 현재 프레임의 원영상을 나타낸 것으로, 영역 1,2 및 3은 분할된 영역을 나타내고, (b)는 제2변화 감출 마스크를 나타내며, (c)는, (a)와 (b)를 겹치게 놓았을 경우를 나타낸 것으로, 영역 1이 선택된다.
상기와 같이 초기분할부(19)와 움직임 검출기(20)를 거친 결과는 최종 분할부(21)로 입력되며, 최종 분할부(21)는 유사한 성질을 가졌으면서도 필요 이상으로 자세하게 나누어진 영역들을 서로 합하여 전체적으로 간략화된 영역을 추출한다.
최종 분할부(21)에서 간략화된 최종영역은 결국 영역의 경계정보와 영역내부의 성질인 질감 정보로 표현된다. 따라서 경계정보를 표현하는 경계부호화부(23) 및 질감정보를 표현하는 질감부호화부(22)를 거친후 전송 채널로 내보내기 전에 버퍼(24)에 일시 저장한다. 버퍼(24)는 전송채널의 용량을 고려하여 발생되는 데이타 양을 조절하기 위해 버퍼(24)의 상태 정보를 움직임 검출기(20)로 보낸다. 이 버퍼의 상태 정보에 따라 움직임 검출기(20)는 겹치는 비율을 조절한다.
한편, 제1변화검출기(12)에서 사용되는 이전 프레임의 재생영상을 위하여 프레임 재생기(25)는 전송채널로 전송되는 영상을 재생한다. 즉, 경계 부호화부(23)의 결과와 질감 부호화부(22)의 결과를 이전프레임에 더하여 줌으로써 원하는 영상을 재생하고, 질감 부호화부(22)에서 표현된 영역간의 성질을 부드럽게 해주기 위해 평균 보존 평활 필터(26)를 통해 후처리한다. 후처리 필터인 평균 보존 평활 필터(26)는 영역내의 평균을 보존하고 영역의 경계를 부드럽게 하여 눈의 거슬림을 없앤다.
제4도는 경계 질감 부호화를 예시한 것으로, 최종 분할된 영역을 (a)라고 할때, 경계부분 (b)와 영역의 성질을 나타내는 질감부분 (c)로 나누어서 표현한다.
상기와 같이 본 발명은 블럭단위가 아니라 프레임 단위로 움직임을 추출하고 그 변화부분을 인식이 용이하도록 경계 및 질감으로 표현함으로써 적은 양의 데이타로 더 많은 정보를 표현할 수 있는 우수한 효과를 갖는다.

Claims (2)

  1. 영상 프레임차를 이용한 비디오 전송회로에 있어서, 외부로 부터 입력되는 영상과 제1변화 검출 마스크를 합성하여 현재 프레임의 변화 부분을 추출하는 합성수단(18); 상기 합성수단(18)의 출력을 입력으로 하여 현재 프레임의 변화부분을 분할하는 초기분할 수단(19); 상기 초기 분할 수단(19)의 출력을 일입력으로 하며, 제2변화 검출 마스크를 타입력으로 하여 움직인 부분을 검출하는 움직임 검출수단(20); 상기 움직임 검출수단(20)의 출력을 입력으로 하여 간략화된 영역을 추출하는 최종 분할 수단(21); 상기 최종 분할 수단(21)의 출력을 일입력으로 하며, 외부로부터 입력되는 영상을 타입력으로 하여 질감 정보를 표현하는 질감 부호화수단(22); 상기 최종 분할 수단(21)의 출력을 입력으로 하여 경계 정보를 표현하는 경계 부호화 수단(23); 상기 질감 부호화 수단(22)의 출력을 일입력으로 하며, 상기 경계 부호화 수단(23)의 출력을 타입력으로 하여 전송채널의 용량을 고려하여 데이타의 양을 조절하면서 전송채널로 신호를 전달하며, 상기 움직임 검출수단(20)으로 자신의 상태 정보를 보내는 버퍼수단(24); 상기 버퍼수단(24)의 출력을 입력으로하여 이전 프레임의 영상을 재생하는 프레임 재생수단(25); 상기 프레임 재생수단(25)의 출력을 입력으로 하여 상기 질감 부호화수단(22)에서 표현된 영역간의 성질을 부드럽게 하는 후처리 필터링 수단(26); 상기 후처리 필터링 수단(26)의 출력을 입력으로 하여 재생 프레임을 저장하는 제1프레임 메모리 수단(13); 입력되는 영상 필터링하여 입상 잡음을 제거하는 전처리 필터링 수단(11); 상기 전처리 필터링 수단(11)의 출력을 일입력으로 하며, 상기 제1프레임 메모리(13)의 출력을 타입력으로 하여 재생된 이전 프레임과 전처리된 현재 프레임의 원영상간의 차를 구하는 제1가산수단(14); 상기 제1가산수단(14)의 출력을 입력받아 역치화하여 제1변화 검출 마스크를 발생하는 제1변화 검출수단(12); 상기 전처리 필터링 수단(11)의 출력을 입력받아 저장하는 제2프레임 메모리 수단(16); 상기 전처리 필터링 수단(16)의 출력을 일입력으로 하며, 상기 제2프레임 메모리 수단(16)의 출력을 타입력으로 하여 현재 프레임의 원영상과 이전 프레임의 원영상의 차를 구하는 제2가산수단(17); 및 상기 제2가산수단(17)의 출력을 입력받아 역치화하여 제2변화 검출 마스크를 발생하는 제2변화 검출수단(15)을 구비하는 것을 특징으로 하는 영상 프레임차를 이용한 영상신호 전송장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 후처리 필터링 수단(26)이 평균 보존 평활 필터(26)인 것을 특징으로 하는 영상 프레임차를 이용한 영상신호 전송장치.
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