KR100239307B1

KR100239307B1 - 윤곽선 영상 부호화기

Info

Publication number: KR100239307B1
Application number: KR1019970000432A
Authority: KR
Inventors: 김진헌
Original assignee: 전주범; 대우전자주식회사
Priority date: 1997-01-10
Filing date: 1997-01-10
Publication date: 2000-01-15
Also published as: JP4136031B2; KR19980065442A; CN1187731A; DE69737138D1; EP0853435A2; EP0853435B1; US5896467A; JPH10208062A; EP0853435A3; IN192338B; DE69737138T2; CN1151678C

Abstract

본 발명은 정점을 등간격으로 설정하고 각 정점간의 차벡터를 방향값만으로 나타냄으로서 윤곽선 영상을 효율적으로 부호화하는 장치에 관한 것으로, 이를 위하여 본 발명은, 윤곽선상의 다수개의 정점을 선택하는 제1 정점 선택 블록; 제1 정점 선택 블록에서 선택된 정점으로 근사화된 다각형과 원래의 윤곽선와의 오차를 검출하는 오차 검출 블록; 오차 검출 블록에서 검출된 오차를 기설정된 문턱치와 비교하여 선택신호를 발생하는 비교기; 제1 정점 선택 블록에서 선택된 정점을 부호화하는 8분면 정점 부호화 블록; 윤곽선 영상에 다수개의 등거리 정점을 선택하고 그 등거리 정점간의 차벡터를 나타내는 방향값을 제공하는 제 2 정점 선택 블록; 제 2 정점 선택블록에서 제공된 방향값을 부호화하는 방향값 부호화 블록; 및 상기 8분면 정점 부호화 블록의 출력 또는 상기 방향값 부호화 블록의 출력을 상기 선택신호에 응답하여 선택하여, 부호화된 윤곽선을 제공하는 멀티플렉서를 포함한다.

Description

윤곽선 영상 부호화기

본 발명은 물체의 모양을 나타내는 윤곽선 영상을 효율적으로 부호화하는 장치에 관한 것으로, 윤곽선 상에 다수개의 등거리의 정점을 결정하여 이를 부호화함으로서 윤곽선 영상을 부호화하는 장치에 관한 것이다.

도 1을 참조하면 물체의 외곽선을 나타내는 컨투어 영상을 부호화하기 위한 종래의 부호화기의 블록도가 도시되어 있다. 물체부분과 배경부분을 이진수로 나타내고 있는 이진 마스크 영상이 입력으로 윤곽선 추출 블록(10)에 입력되면, 여기에서 물체의 외곽선을 나타내는 윤곽선 영상이 추출되어 정점 선택 블록(20)에 제공된다. 정점 선택 블록(20)에서는 윤곽선을 대표할 수 있는 다각형을 형성할 수 있는 정점들을 선택하는데 반복적 방법(Iterated Refinement) 등이 잘 알려져 있다. 이렇게 선택된 정점들은 8분면 정점 부호화 블록(30)에 입력되어 부호화된다.

부호화에 앞서 우선 윤곽선상의 정점들의 순서를 결정하는데 도면 2에 도시된 것처럼 인접하는 정점간의 거리가 최대인 두 정점을 시작정점과 끝정점으로 결정한다. 이는 각 정점은 인접하는 두 정점간의 차벡터의 형태로 부호화되고, 이 차벡터의 최대크기에 의해 정점들을 표시하는데 사용되는 비트 수가 결정되기 때문이다. 즉, 시작정점과 끝정점간의 차벡터는 부호화될 필요가 없으므로 이 차벡터를 가장 크게 함으로서 비트수를 가장 적게 할 수 있기 때문이다.

또한 가장 먼 점인 시작점과 끝점사이의 거리로부터 동적영역(Dynamic Range)을 결정한다. 동적영역은 기설정된 다수개의 후보 동적영역중 시작점과 끝점의 거리보다 큰 최소의 값으로 결정된다. x, y 좌표 각각에 대해 동적영역을 결정한다.

동적영역을 구한 후 윤곽선상의 정점의 수, 시작정점의 x, y좌표, x, y방향의 동적영역을 부호화하고, 그 다음 시작점정을 제외한 각각의 정점들을 부호화하기 시작한다. 시작정점을 제외한 각각의 정점은 이전정점과의 상대적인 위치로 부호화된다. 정점 V_i와 V_i-1간의 차벡터를 R_i라 하면 다음과정을 거쳐 R_i를 부호화하게 된다. 우선 R_i가 속하는 8분면을 결정한다. 도 3에 R_i의 방향에 따라 8분면을 결정하는 방법이 도시되어 있다. 예를 들어 R_i=(x_i, y_i)로 표시될 때 0<y<=x이면 7분면, 0<-y<=x이면 0분면이다. 8분면을 결정한 후 그 8분면 번호를 부호화한다. 다음 주성분(major_component), 즉 x_i, y_i값중 크기가 큰 것을 부호화하고 부성분(minor_component), 즉x_i, y_i값중 크기가 작은 것을 부호화한다. 이때 부성분은 항상 주성분보다 작다는 것을 이용하여, 부성분을 부호화하는 비트수를 주성분의 값에 의해 결정함으로서 비트수를 줄일 수 있다.

이에 도시한 방법 외에 적응적 산술 부호화(SAAC:Syntax Adaptive Arithmetic Coding)방법을 사용하여 R_i를 부호화하기도 한다.

위와 같은 종래의 윤곽선 부호화방법은 각 정점에 대해 8분면 번호와 벡터를 부호화 하는데 많은 비트를 요하므로 복잡한 모양으로 정점이 많은 경우에는 비트수가 매우 많아지게 된다. 또한 대역폭이 제한되어 정점의 수를 적게 잡으면 원래의 윤곽선의 모양이 충실히 복호화될 수 없게 된다.

따라서, 본 발명은 정점을 등간격으로 설정하고 각 정점간의 차벡터를 방향값만으로 나타냄으로서 윤곽선 영상을 효율적으로 부호화할 수 있는 부호화기를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 물체의 외곽선을 나타내는 윤곽선 영상을 부호화하는 부호화기로서: 윤곽선상의 다수개의 정점을 선택하는 제1 정점 선택 블록; 제1 정점 선택 블록에서 선택된 정점으로 근사화된 다각형과 원래의 윤곽선와의 오차를 검출하는 오차 검출 블록; 오차 검출 블록에서 검출된 오차를 기설정된 문턱치와 비교하여 선택신호를 발생하는 비교기; 제1 정점 선택 블록에서 선택된 정점을 부호화하는 8분면 정점 부호화 블록; 윤곽선 영상에 다수개의 등거리 정점을 선택하고 그 등거리 정점간의 차벡터를 나타내는 방향값을 제공하는 제 2 정점 선택 블록; 제 2 정점 선택블록에서 제공된 방향값을 부호화하는 방향값 부호화 블록; 및 상기 8분면 정점 부호화 블록의 출력 또는 상기 방향값 부호화 블록의 출력을 상기 선택신호에 응답하여 선택하여, 부호화된 윤곽선을 제공하는 멀티플렉서를 포함하는 것을 특징으로 하는 윤곽선 영상 부호화기를 제공한다.

도 1은 종래의 윤곽선 부호화기의 블록도

도 2는 정점의 순서를 정하는 방법을 설명하는 도면

도 3은 도 1의 8분면 정점 부호화 블록을 설명하기 위한 도면

도 4는 본 발명의 윤곽선 부호화기의 블록도

도 5는 등거리 정점 부호화 블록의 상세한 블록도

도 6은 등거리 정점 부호화 블록에서 정점들을 선택하는 방법을 설명하기 위한 도면

도 7은 등거리 정점이 2개 이상인 경우를 도시한 도면

도 8은 도면 5의 방향값 부호화 블록의 상세한 블록도

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

10, 40 : 윤곽선 추출 블록20 : 정점 선택 블록

30, 80 : 8분면 정점 부호화 블록50 : 제일 정점 선택 블록

60 : 오차 검출 블록70 : 비교기

90 : 등거리 정점 부호화 블록95 : 멀티플렉서

110 : 제 2 정점 선택 블록120 : 방향값 부호화 블록

220 : 양자화기230 : 멀티플렉서

240 : 차분 결정 블록250 : 차분 부호화 블록

이하 본발명의 윤곽선 영상 부호화기를 도면을 참조하여 설명한다.

도 4를 참조하면 본발명의 윤곽선 영상 부호화기(2)의 블록도가 도시되어 있다. 윤곽선 추출 블록(40)과 제1 정점 선택 블록(50), 8분면 정점 부호화 블록(80)은 도 1에 도시된 상응하는 블록들과 동일한 기능을 하는 것이다. 윤곽선 영상은 제일 정점 선택 블록(50)을 거쳐 등거리 정점 부호화 블록(90)과 오차 검출블록(60)에 제공되어 이하에 도 5 내지 8을 참조하여 설명되는 것과 같은 방법으로 부호화된다. 또한 제 1 정점 선택 블록(50)에서 선택된 정점은 오차 검출 블록(60)과 8분면 정점 부호화 블록(80)에 제공된다.

오차 검출 블록(60)은 윤곽선 영상과 선택된 정점들을 입력받아서 선택된 정점들로 이루어진 윤곽선을 근사하는 다각형과 원래의 윤곽선와의 오차를 구한다. 예를 들어 근사 다각형과 이에 대응하는 원래의 윤곽선상의 가장 먼 거리(Dmax라 하겠음)를 구한다.

오차 검출 블록(60)에서 검출된 오차, 즉, Dmax는 비교기(70)에 입력되어 기설정된 문턱값(TH)과 비교되고, 그 결과를 나타내는 제어신호가 비교기에서 생성되어 멀티플렉서(95)에 제공된다.

멀티플렉서(95)는 Dmax가 TH보다 작으면 8분면 근사 부호화 블록(80)에서 부호화된 윤곽선을 선택하고 Dmax가 TH보다 크면, 즉 제1 정점 선택 블록(50)에서 선택된 정점에 의해 원래의 윤곽선이 잘 근사되고 있지 않으면, 등거리 정점 부호화 블록(90)에서 부호화된 윤곽선을 선택한다.

선택된 부호화된 윤곽선은 다른 정보들과 함께 본 발명의 부호화기에 상응하는 복호기에 전송되게 된다.

도 5를 참조하면 도 4에 도시된 등거리 정점 부호화 블록(90)의 상세한 블록도가 도시되어 있다. 제2 정점 선택 블록(110)에서는 윤곽선 영상을 입력받아서 제1 정점 선택 블록(50)과는 다른 방법으로 정점들을 선택한다.

도 6a 및 6b에 본 발명에 따른 등거리 정점 선택 방법이 도시되어 있다. 먼저 윤곽선상에 하나의 시작정점을 잡는다. 시작정점이 도 6a의 중앙의 두꺼운 선으로 표시된 화소에 해당하는 경우 다음정점은 윤곽선상의 화소중 시작정점으로부터 2의 거리에 있는 빗금친 화소들에 해당하는 것으로 선택한다. 또 다음 정점은 선택된 정점을 기준으로 하여 다시 선택하는 과정을 반복함으로서 윤곽선상의 정점들을 선택하게 된다. 정점을 선택한 결과를 도 6b에 도시했는데 사각형은 윤곽선상의 화소들이고 빗금친 사각형은 정점을 나타낸다. 본 실시예에서는 정점간의 거리가 2인 경우에 대해 도시하고 있지만 마찬가지 방법으로 3 또는 4의 거리의 정점을 선택하는 것도 가능하다. 이런 식으로 정점을 선택하면 정점간의 거리가 일정하므로 정점간의 방향만을 표시함으로서 정점들을 부호화하는 것이 가능하다. 즉 거리 2인 경우는 도 6a에 도시한 것과 같이 16가지 방향 중 하나로 두 정점간의 차벡터를 표시할 수 있고 거리 3인 경우는 24가지 방향 중 하나로 표시할 수 있다.

도 7은 거리가 같은 윤곽선상의 점이 2개 이상 있을 때 다음 정점을 선택하는 방법을 도시하고 있다. a가 현재정점일 때 a로부터 거리가 2인 정점은 b, c의 2개이다. 이때 16가지 방향에 각각 우선 순위를 주어 이 우선 순위가 높은 것을 다음 정점으로 선택하도록 할 수 있다. 예를 들어 현재정점의 바로 위, 아래 좌, 우에 위치한 화소들이 우선순위가 높고 빗겨서 있는 화소들은 우선 순위가 낮도록 결정할 수 있다. 도 7의 예에서는 b가 다음정점으로 선택되는 것이 합리적이다.

제2 정점 선택 블록(90)에서는 이와 같이 정점들이 선택한 후 정점간의 차이를 나타내는 방향값을 결정하여 방향값 부호화 블록(120)에 입력한다. 도 6a의 거리 2인 예에 대해서 방향값은 도 6a에 도시된 것과 같이 1 내지 16중 하나가 된다.

도 8은 도 5에 도시된 방향값 부호화 블록(120)의 상세한 도면이다. 방향값은 더욱 데이타의 양을 줄이기 위해 양자화기(220)에서 양자화되거나 또는 그대로 부호화되는데 이를 결정하는 것이 외부에서(시스템 제어기 등에서 사용자의 선택에 따라) 입력되는 q_mode_flag이다. 즉 양자화된 방향값 또는 양자화되지 않은 원래의 방향값중 하나를 멀티플렉서(230)에서 q_mode_flag에 따라 선택한다. 양자화하는 데에는 여러가지 방법이 사용될 수 있으나 인접한 방향을 묶어서 양자화하는 것이 합리적이다. 즉 도 6a에서 1,2방향, 3,4방향 등등을 하나의 방향으로 묶울 수 있을 것이다.

멀티플렉서(230)에서 선택된 방향값은 차분 결정 블록(240)으로 입력되어 연속하는 방향값간의 차분이 결정된다. 차분은 차분 부호화 블록(250)으로 입력되어 가변길이 부호화 테이블을 이용하여 부호화하거나 또는 산술 부호화 방법 (Syntax-based Arithmetic Coding)을 이용하여 부호화한다.

이상 설명한 바와같이, 본 발명의 부호화기법을 이용하면 정점들을 기설정된 수의 방향값만으로 표시할 수 있으므로 부호화 효율이 증대된다.

Claims

물체의 외곽선을 나타내는 윤곽선 영상을 부호화하는 부호화기로서:

윤곽선상의 다수개의 정점을 선택하는 제1 정점 선택 블록(50);

제1 정점 선택 블록(50)에서 선택된 정점으로 근사화된 다각형과 원래의 윤곽선와의 오차를 검출하는 오차 검출 블록(60);

오차 검출 블록(60)에서 검출된 오차를 기설정된 문턱치와 비교하여 선택신호를 발생하는 비교기(70);

제1 정점 선택 블록(50)에서 선택된 정점을 부호화하는 8분면 정점 부호화 블록(80);

윤곽선 영상에 다수개의 등거리 정점을 선택하고 그 등거리 정점간의 차벡터를 나타내는 방향값을 제공하는 제 2 정점 선택 블록(110);

제 2 정점 선택블록(110)에서 제공된 방향값을 부호화하는 방향값 부호화 블록(120);

상기 8분면 정점 부호화 블록(80)의 출력 또는 상기 방향값 부호화 블록(120)의 출력을 상기 선택신호에 응답하여 선택하여, 부호화된 윤곽선을 제공하는 멀티플렉서(95)를 포함하는 것을 특징으로 하는 윤곽선 영상 부호화기.
제 1 항에 있어서, 상기 제2 정점 선택 블록(110)은: 각각 거리 2만큼 떨어진 정점들을 선택하는 수단; 각 정점에 대해 16가지 값중 하나를 갖는 방향값을 제공하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 윤곽선 영상 부호화기.
제 1 항에 있어서, 상기 방향값 부호화 블록(120)은: 상기 제2 정점 선택 블록(110)에서 제공되는 방향값을 양자화하여 양자화된 방향값을 제공하는 방향값 양자화기(220); 외부의 제어신호에 응답하여 양자화기(220)에서 제공되는 양자화된 방향값 또는 제2 정점 선택 블록(110)에서 제공된 방향값중 하나를 선택하는 멀티플렉서(230); 상기 멀티플렉서에서 선택된 방향값들의 차분을 구하는 차분 결정 블록 (240); 상기 차분 결정 블록(240)에서 결정된 차분을 부호화하는 차분 부호화 블록(250)을 포함하는 것을 특징으로 하는 윤곽선 영상 부호화기.
제 3 항에 있어서, 상기 차분 부호화 블록(250)은: 가변길이 부호화 테이블; 상기 차분들을 가변길이 부호화 테이블을 이용하여 부호화하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 윤곽선 영상 부호화기.