KR0178202B1 - 움직임 추정에서의 윈도우 설정방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 움직임 추정에서의 윈도우 설정방법에 관한 것으로, I 프레임과 P 프레임 영상데이타 간에 연결된 선상에 존재하는 B 프레임의 매크로블럭 위치를 계산하고, 계산된 위치에 대한 탐색영역(A)을 구성하며, 예측방향에 따라 I 프레임과 P 프레임 영상데이타 상에서 윈도우의 크기를 설정한 다음 움직임 추정을 수행하므로써, 움직임 추정을 위한 매크로블럭의 서치시에 윈도우의 크기를 적절히 조절하므로, 연산시간의 절감 및 정확한 움직임벡터를 연산할 수 있도록 한 것이다.

Description

움직임 추정에서의 윈도우 설정방법
제1도는 통상의 전형적인 디지탈 영상부호기의 개략적인 블럭구성도.
제2도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 윈도우의 크기를 조절하는 동작과정을 도시한 플로우 챠트.
제3도는 본 발명에 따라 윈도우의 크기를 설정하는 것을 설명하기 위한 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
110 : 감산기 120 : DCT부
130 : 양자화부 140 : 역양자화부
150 : IDCT부 160 : 가산기
170 : 프레임 메모리 180 : 움직임 추정부
190 : 움직임 보상부
본 발명은 움직임 추정방법에 관한 것으로, 움직임 추정시에 윈도우의 크기를 조절하여 움직임추정을 수행할 수 있도록 한 움직임 추정에서의 윈도우 설정방법에 관한 것이다.
통상적으로, 영상전화기, HDTV등과 같이 동영상데이타를 디지탈신호로 전송하고자 하는 경우, 이에 수반되는 방대한 데이타량을 저감시키기 위하여 고율의 데이타 압축방법을 이용하여 전송되는 디지탈 데이타를 압축, 즉 부호화하여 전송하게 된다.
이와같은 동영상데이타의 부호화에 있어서, 실질적으로 가장 중요한 것은 전송하고자 하는 데이타량을 줄이는데 있다고 볼 수 있다. 따라서, 송신측에서는 동영상데이타를 전송할 때 영상데이타가 갖는 공간적, 시간적인 상관성을 이용하여 부호화한 다음 전송채널을 통해 수신측에 전송하게 된다.
보다 상세하게, 송신측의 부호화시스템에서는 이산 코사인 변환(DISCRETE COSINE TRANSFORM ; 이하 DCT라 약칭함) 등의 변환부호화를 이용하여 영상데이타의 공간적인 중복성을 제거하고, 또한 움직임 추정과 예측 등을 통한 차분부호화를 이용하여 영상데이타의 시간적인 중복성을 제거함으로서, 영상데이타를 효율적으로 압축하게 된다.
한편, 카메라로부터 촬상되어 디지탈 영상데이타로 전환된 프레임 영상데이타는 I, B, B, P, B, B, P, B, B, P, B, B, I ....의 순서로 제공되는데, 이는 MPEG(MOTION PICTURE EXPERTS GROUP) 표준에서의 영상데이타의 프레임 순서로서, 일련의 프레임 영상데이타는 움직임 보상없이 부호화된 I 프레임과, 이전의 I 프레임 또는 P 프레임으로부터 생성되며 움직임 보상정보와 예측잔여 혹은 인트라 프레임 정보를 내포하는 P 프레임, 그리고 이전 및 이후의 I 프레임과 P 프레임을 사용하는 움직임 보상으로 생성된 B 프레임으로 구성된다.
여기에서, 움직임 추정은 현재 프레임의 영상데이타와 인접한 프레임의 영상데이타 간에 매크로블럭을 이용하여 동일시되는 블럭을 서치(SEARCH)하고, 서치된 블럭의 변위, 즉 움직임벡터를 이용하여 움직임 보상을 수행한다.
한편, 현재 프레임의 영상데이타와 인접한 프레임의 영상데이타 간에 매크로블럭을 이용하여 동일시되는 매크로블럭을 서치(SEARCH)하는 방법에 있어서, 윈도우(WINDOW)로서 프레임 영상데이타를 구분한 다음, 구분된 윈도우 내에서 서치하고자 하는 매크로블럭의 동일시되는 블럭을 서치하였다. 그러나, 종래기술에서는 윈도우의 크기가 미리 정해져 있으므로, 매크로블럭의 범위가 크면 정확한 움직임벡터를 구성할 수 있지만 연산시간이 오래 걸리고, 하드웨어적으로 구현이 복잡한 문제점이 있다. 또한, 매크로블럭의 범위가 작으면 연산시간은 짧지만 정확한 움직임벡터를 구성할 수 없는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 감안하여 착안한 것으로, 간삽되는 프레임 영상데이타의 움직임 추정시 윈도우의 크기를 최소화할 수 있는 움직임추정에 있어서 윈도우 조절방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 움직임추정수단을 통해 I 프레임과 P 프레임 영상데이타의 움직임벡터를 추정하는 방법에 있어서, 거대 탐색영역에 대한 윈도우를 설정한 다음 상기 움직임추정수단을 통해 상기 I 프레임과 상기 P 프레임에 대한 움직임벡터를 추정하는 제1단계와, B 프레임 영상데이타에 대한 매크로블럭의 상대위치를 판별하고, 상기 매크로블럭의 상대위치에 대한 예측방향이 전방예측이면 상기 I 프레임 영상데이타에 상기 거대 탐색영역에 대한 윈도우에 비해 작은 윈도우를 설정하는 제2단계와, 상기 매크로블럭의 상대위치에 대한 에측방향이 후방예측이면 상기 P 프레임 영상데이타에 대한 상기 거대 탐색영역에 대한 윈도우에 비해 작은 윈도우를 설정하는 제3단계와, 상기 제2 및 제3단계에서 설정된 상기 거대 탐색영역에 대한 윈도우에 비해 작은 윈도우를 이용하여 상기 움직임추정수단을 통해 상기 움직임벡터를 추정하는 제4단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 움직임 추정에서의 윈도우 설정방법을 제공한다.
본 발명의 상기 및 기타 목적과 여러 가지 장점을 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 하기에 기술되는 본 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.
제1도는 통상의 전형적인 디지탈 영상 부호기의 개략적인 블럭구성도로서, 감산기(110), DCT부(120), 양자화부(130), 역양자화부(140), IDCT부(150), 가산기(160), 프레임 메모리(170), 움직임 추정부(180) 및 움직임 보상부(190)로 구성된다.
제1도에 있어서, 감산기(110)는 입력되는 프레임 영상데이타와 움직임 보상부(190)에서 보상된 프레임 영상데이타를 감산하여 DCT부(120)로 출력하고, DCT부(120)는 입력되는 시간영역의 프레임 영상데이타를 주파수영역의 변환계수로 변환하며, 양자화부(130)는 DCT부(120)로부터 입력되는 변환계수로서의 프레임 영상데이타에 대해 유한한 갯수의 값으로 근사화 시켜 양자화한다.
그리고, 역양자화부(140) 및 역이산 코사인 변환부(INVERSE DISCRETE CO SINE TRANSFORM ; 이하 IDCT 부라 약칭함, 140)는 DCT부(120)와 양자화부(130)에서 변환 및 양자화된 프레임 영상데이타를 움직임 보상을 위해 원래의 프레임 영상데이타로 복원하고, 프레임 메모리(170)는 IDCT부(150)로부터의 복원된 프레임 영상데이타와 가산기(160)를 통해 가산되는 움직임 보상된 프레임 영상데이타를 이전 프레임으로 저장한다.
또한, 움직임 추정부(180)는 움직임 보상을 위해 가산기(160) 이전의 프레임 영상데이타 중에 현재 프레임 영상데이타와 프레임 메모리(170)에 저장되어 있는 이전 프레임 영상데이타를 이용하여 움직임을 추정하고, 움직임 보상부(190)는 움직임 추정부(180)로부터의 움직임 추정에 따라 이전 프레임의 영상데이타를 움직임벡터 만큼 이동시켜 프레임 영상데이타의 움직임을 보상한다.
상기한 바와 같은 디지탈 영상부호기의 구성부재 중 움직임 추정부(180)가 프레임 메모리(170)에 저장되어 있는 이전 프레임 영상데이타와 현재 프레임 영상데이타의 움직임을 추정하는데 있어서, 본 발명에 따라 윈도우 크기를 설정하는 동작과정에 대하여 제1도와 제2도를 참조하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.
먼저, 움직임 추정부(180)는 I 프레임과 P 프레임 간에 탐색영역(B)에 대한 윈도우를 설정한 다음 움직임벡터를 구하고, B 프레임의 매크로블럭의 위치를 구한다(단계 210,220).
그 다음, B 프레임 영상데이타는 제3도에 도시된 바와 같이, I 프레임과 P 프레임 간에 연결된 선상에서 B 프레임의 매크로블럭 위치를 계산하는데, 제3도를 참조하면, M=3인 경우 I 프레임과 P 프레임간에 구해진 움직임벡터의 좌표가 X 라고 했을 때, B1의 프레임 영상데이타의 매크로블럭의 위치는 (X1, Y1) = (2/3X, 2/3Y)이고, B2의 프레임 영상데이타의 매크로블럭의 위치는 (X2, Y2) = (1/3X, 1/3Y)가 된다.
따라서, 단계(210,220)에서 구해진 매크로블럭의 위치를 예측하여(단계 240), 전방예측인 경우 I 프레임 영상데이타에 탐색영역(A)에 대한 윈도우를 설정하여 움직임벡터를 구성하고(단계 250), 후방예측인 경우 P 프레임 영상데이타에 탐색영역(A)에 대한 윈도우를 설정하여 움직임벡터를 구성한다(단계 260).
그리고, 단계(250,260)에서 구성된 탐색영역(A)에 대한 윈도우 내에서 움직임벡터를 추정한다(단계 270).
상술한 바와 같이, I 프레임과 P 프레임 영상데이타 간에 연결된 선상에 존재하는 B 프레임의 매크로블럭의 위치를 계산하고, 계산된 위치에 대한 탐색영역(A)을 구성하며, 예측방향에 따라 I 프레임과 P 프레임 영상데이타 상에서 윈도우의 크기를 설정한 다음 움직임 추정을 수행한다.
따라서, 본 발명을 이용하면 움직임 추정을 위한 매크로블럭의 서치시에 윈도우의 크기를 적절히 조절하므로, 연산시간의 절감 및 정확한 움직임벡터를 연산할 수 있는 잇점이 있다.

Claims (1)

  1. 움직임추정수단(180)을 통해 I 프레임과 P 프레임 영상데이타의 움직임벡터를 추정하는 방법에 있어서, 거대 탐색영역에 대한 윈도우를 설정한 다음 상기 움직임추정수단(180)을 통해 상기 I 프레임과 상기 P 프레임에 대한 움직임벡터를 추정하는 제1단계; B프레임 영상데이타에 대한 매크로블럭의 상대위치를 판별하고, 상기 매크로블럭의 상대위치에 대한 예측방향이 전방예측이면 상기 I 프레임 영상데이타에 상기 거대 탐색영역에 대한 윈도우에 비해 작은 윈도우를 설정하는 제2단계; 상기 매크로블럭의 상대위치에 대한 예측방향이 후방예측이면 상기 P 프레임 영상데이타에 대한 상기 거대 탐색영역에 대한 윈도우에 비해 작은 윈도우를 설정하는 제3단계; 상기 제2 및 제3단계에서 설정된 상기 거대 탐색영역에 대한 윈도우에 비해 작은 윈도우를 이용하여 상기 움직임추정수단(180)을 통해 상기 움직임벡터를 추정하는 제4단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 움직임 추정에서의 윈도우 설정방법.
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