KR100239308B1 - 적응적 윤곽선 부호화 방법 및 그 장치 - Google Patents

적응적 윤곽선 부호화 방법 및 그 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 현재 윤곽선과 하나 이상의 이전 윤곽선을 포함한 다수개의 윤곽선을 구비한 영상 프레임에서 상기 현재 윤곽선과 이전 윤곽선 형상 특성을 비교하여 현재 윤곽선과 하나 이상의 이전 윤곽선으로부터 선택된 최적의 이전 윤곽선이 일정한 범위 내에서 매칭되는 경우에는 최적의 이전 윤곽선에 기초한 윤곽선 움직임 추정기법을 사용하여 현재 윤곽선을 간(inter) 부호화하여 전송하고, 일정한 범위 내에 포함되지 않는 경우에는 현재 윤곽선을 표현하는 윤곽선 정보에만 기초한 내(intra) 부호화 과정을 통해 현재 윤곽선을 부호화한 후에 전송함으로써, 영상 프레임 내의 다수개의 윤곽선을 적응적으로 부호화할 수 있으며, 이로 인해 전송될 데이터의 양을 감소시키는 효과를 가진 윤곽선 부호화 방법 및 그 장치이다.

Description

적응적 윤곽선 부호화 방법 및 그 장치
본 발명은 영상신호로 표현된 대상물의 윤곽선 정보(contour information)를 부호화하기 위한 방법 및 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 현재 윤곽선과 이전 윤곽선 간의 상관관계를 고려하여 현재 윤곽선을 자체의 정보만을 이용하여 부호화하거나 이전에 부호화된 윤곽선을 이용한 움직임 추정기법을 통해 부호화함으로써 전송될 데이터의 양을 줄인 적응적 윤곽선 부호화 방법 및 장치에 관한 것이다.
일반적으로 영상전화, 원격회의(teleconference) 및 고선명 텔레비전 시스템과 같은 디지탈 텔레비전 시스템에 있어서, 영상 프레임 신호의 영상 라인 신호는 화소값이라 불리는 디지탈 데이터의 시퀀스(sequence)를 포함하므로써, 각 영상 프레임 신호를 규정하기 위해 상당한 양의 디지탈 데이터가 필요하다.
그러나, 통상의 전송 채널에서 이용 가능한 주파수 대역폭은 제한되어 있으므로, 특히 영상전화와 원격회의 시스템과 같은 저전송 영상신호 부호화기(low bit-rate video signal encoder)에서는 다양한 데이터 압축기법을 통해 전송되는 데이터의 양을 줄여야 한다.
이미 널리 알려진 바와 같이, 저전송 부호화 시스템의 영상신호를 부호화하기 위한 기법 중에는 소위 "객체지향 해석 및 합성 부호화 기법"(object-oriented analysis-synthesis coding technique)이 있으며, 상기 기법에서 입력 영상신호는 다수의 객체로 분할되고, 각 객체의 움직임, 윤곽선 및 화소 데이터를 정의하기 위한 변수들은 각기 다른 부호화 채널을 통해 처리된다.
상기 객체지향 해석 및 합성 부호화 기법의 일실시예는 소위 동영상 전문가 위원회 4 (MPEG-4)로서, MPEG-4는 저전송 통신, 쌍방향 멀티미디어(interactive multimedia) 및 감시기와 같은 응용분야에서 주제 단위 쌍방향성(content-based interactivity), 개량 부호화 효율 및/또는 범용성을 만족시켜주기 위한 오디오-비디오 부호화 표준을 제시하기 위해 마련되었다.(참조: MPEG-4 Video Verification Model Version 2.0, International Organization for Standardization, ISO/IEC JTC1/SC29/WG11 N1260, March 1996)
MPEG-4에 따르면 입력 영상은 다수 개의 객체 평면(VOP: video object plane)으로 나뉘는데, VOP는 사용자가 접근할 수 있고 다룰 수 있는 비트스트림으로된 실체에 해당한다. VOP는 객체로 지칭될 수도 있으며, 그 폭과 높이가 각 객체를 둘러싸는 16화소(마크로 블록 크기)의 최소정수배인 경계 사각형(bounding rectangle)으로 표현되므로 부호화기가 입력 영상을 VOP단위 즉, 객체 단위로 처리할 수 있다. VOP는 휘도 성분(Y) 및 색 성분(Cr, Cb)으로 이루어진 색상 정보와 일실시예로 이진 마스크로 표현된 윤곽선 정보를 포함한다.
객체의 윤곽선을 부호화하기 위하여 객체의 형상을 합성 및 분석하는 데에는 윤곽선 정보가 중요하게 이용되며, 윤곽선 정보를 표현하기 위해서는 통상, 체인 부호화(chain coding), 다각형 근사화(polygonal approximation) 및 B-스플라인(B-spline) 근사방법과 같은 다양한 방법을 통해 객체의 윤곽선 정보를 부호화하였다.
그러나, 상기한 윤곽선 부호화 방법들은 통해 객체의 윤곽선 정보를 부호화하더라도 전송될 데이터량을 줄일 필요성은 여전히 존재한다.
따라서, 본 발명에서는 이전 윤곽선과 현재 윤곽선 사이의 차분을 고려한 윤곽선 움직임 추정 기법을 사용하여 윤곽선을 부호화함으로써, 전송될 데이터의 양을 효과적으로 줄여줄 수 있는 적응적 윤곽선 부호화 방법 및 장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.
특히, 본 발명에서는 한 영상 프레임 내에 포함된 다수개의 윤곽선들 간의 형상 특성을 비교하여 윤곽선들 간의 차분 또는 한 윤곽선의 자체 정보만을 이용하여 부호화하는 윤곽선 부호화 방법 및 장치가 제안되었다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에서는 현재 윤곽선과 하나 이상의 이전 윤곽선을 포함한 다수개의 윤곽선을 구비한 영상 프레임 내의 각 윤곽선을 선택적으로 부호화하도록, 상기 영상 프레임 내의 각 윤곽선을 순차적으로 인덱싱하고 각각의 인덱싱된 윤곽선을 나타내는 현재 윤곽선 정보 및 하나 이상의 이전 윤곽선 정보를 출력하는 과정; 상기 하나 이상의 이전 윤곽선 정보 각각과 현재 윤곽선 정보를 비교하여 모드 선택신호를 출력하고 하나 이상의 이전 윤곽선 중에서 현재 윤곽선에 가장 잘 매칭되는 최적의 이전 윤곽선을 결정하는 과정; 상기 현재 윤곽선 정보를 부호화하여, 내 부호화 데이터(intra-coded data)를 생성하는 과정; 상기 최적의 이전 윤곽선 정보를 기준으로 한 움직임 추정기법을 이용하여 상기 현재 윤곽선 정보를 부호화함으로써, 간 부호화 데이터(inter-coded data)를 생성하는 과정; 및 상기 모드 선택신호에 반응하여 상기 내 부호화 데이터 또는 간 부호화 데이터 중의 하나를 상기 현재 윤곽선에 대한 부호화 데이터로서 선택하는 과정을 포함하는 적응적 윤곽선 부호화 방법과 그를 실현한 부호화 장치를 제안하였다.
도 1은 본 발명에 의한 윤곽선 부호화 장치를 도시한 블록도.
도 2는 도 1에 도시된 모드 결정부의 상세도.
도 3은 도 1에 도시된 간 부호화부의 상세도.
도 4a 및 4b는 두 윤곽선 간의 에러값을 검출하기 위한 과정을 설명하는 도면.
도 5는 도 1에 도시된 간 부호화부에서 이루어지는 윤곽선 부호화과정을 설명하기 위한 도면.
＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞
100 : 모드 결정부101 : 윤곽선 길이 비교단
102 : 중심점 매칭단103 : 최적 중심점 결정단
104 : 제 1 비교단105 : 제 1 메모리
106 : 선택단107 : 제 2 메모리
108 : 제 2 비교단109 : 제어단
110 : 움직임 보상부120 : 윤곽선 저장부
130 : 내 부호화부140 : 간 부호화부
141 : 매칭단142 : 변화량 검출단
143 : 이미지신호 부호화단144 : 멀티플렉싱단
150 : 선택부160 : 윤곽선 검출부
170 : 스위칭부180A : 간 복호화부
180B : 내 복호화부190A : 제 1 재생부
190B : 제 2 재생부10 : 현재 윤곽선
20 : 예측 윤곽선30 : 매칭된 이전 윤곽선
도 1에는 본 발명에 의한 윤곽선 부호화 장치가 도시되어 있으며, 다수 객체의 윤곽선 정보를 포함하는 영상 프레임 데이터는 윤곽선 검출부(160)로 인가되고, 영상 프레임에 포함된 다수개의 윤곽선에는 처리순서를 결정하는 일정한 인덱스(index)가 부여된다. 상기 윤곽선 검출부(160)는 제어신호 S1에 반응하여 순차적으로 윤곽선들의 윤곽선 정보를 라인 L10를 통해 출력하는데, 상기 윤곽선 정보는 윤곽선을 나타내는 화소정보 및 윤곽선의 처리순서를 결정하는 인덱스 정보를 포함하고 있다. 상기 윤곽선 검출부(160)에서 출력된 윤곽선 정보는 라인 L10을 통해 모드(mode) 결정부(100), 내 부호화(intra coding)부(130) 및 간 부호화(inter coding)부(140)로 각각 인가된다.
상기 라인 L10을 통해 인가되는 윤곽선 정보를 편의상 현재 윤곽선 정보(current contour information)라 하고, 상기 라인 L10을 통해 전달되는 윤곽선 정보 이전에 부호화된 정보는 이전 윤곽선 정보(previous contour information)이라 지칭되며 부호화 과정을 거쳐 전송로(도시 안됨)를 통해 전송되는 동시에 복호화된 후에 재생과정을 거쳐 윤곽선 저장부(120)에 저장되어 있다. 하나의 영상 프레임 내에는 다수개의 윤곽선이 포함되어 있으므로, 윤곽선 저장부(120)에는 부호화 순서에 따라 현재 윤곽선 이전에 부호화된 하나 이상의 윤곽선을 나타내는 정보가 저장되어 있을 확률이 높다.
한 영상 프레임 내에서 첫 번째로 처리되는 윤곽선은 도1에 도시된 장치의 초기상태에 따라 내 부호화부(130)를 통해 부호화된 후에 전송로를 통해 전송되고 동시에 복호화 과정을 거쳐 재생된 후에 윤곽선 저장부(120)에 이전 윤곽선 정보로서 저장된다.
두 번째 이후로 처리되는 윤곽선의 경우는, 라인 L10을 통해 새로운 현재 윤곽선 정보가 인가되면, 내 부호화부(130)는 인가된 현재 윤곽선 정보를 통상적인 윤곽선 부호화 방법 - 예를들어, 체인 부호화, 다각형 근사화 방법 및 디스크리트 사인변환(discrete sine transform : DST) 등-을 이용하여 내 부호화한 후, 라인 L50을 통해 출력한다.
상기 과정 동안에, 모드 결정부(100)는 라인 L10을 통해 인가된 현재 윤곽선 정보와, 라인 L70을 통해 전달된 윤곽선 저장부(120)에 저장되어 있던 이전 윤곽선 정보를 이용하여 모드 선택신호 및 제어신호 S1, S2를 출력하여 선택부(150), 스위칭부(170), 윤곽선 검출부(160) 및 윤곽선 저장부(120)를 각각 제어하고, 라인 L10을 통해 전달된 현재 윤곽선과 라인 L70을 통해 인가된 이전 윤곽선이 최적으로 매칭된 경우에는 그 매칭정보를 라인 L30을 통해 움직임 보상부(110) 및 간 부호화부(140)로 공급한다.
상기 모드 결정부(100)를 도시한 실시예가 도 2에 예시적으로 도시되어 있으므로 도면을 참조하여 모드 결정부(100)를 상세히 설명하기로 한다.
우선, 라인 L10과 L70을 통해 전달된 현재 윤곽선 정보 및 이전 윤곽선 정보를 이용하여 윤곽선 길이 비교단(101)에서는 현재 윤곽선 및 이전 윤곽선의 길이를 각각 계산하고 이전 윤곽선의 길이와 현재 윤곽선의 길이의 차가 현재 윤곽선 길이의 ±10% 이내에 속하는 지를 비교하여 이전 윤곽선의 길이가 그 범위 내에 포함되는 경우에는 로직하이(logic high)인 비교신호를, 그렇지 않은 경우에는 로직로우(logic low)인 비교신호를 각각 중심점 매칭단(102)으로 제공한다.
상기 윤곽선 길이 비교단(101)으로부터 전달된 비교신호가 로직하이인 경우에, 중심점 매칭단(102)은 라인 L10과 라인 L70을 통해 전달된 현재 및 이전 윤곽선 정보를 이용하여 각각의 중심점을 구하고 그 변위를 검출한다. 또한, 검출된 변위만큼 이전 윤곽선 정보를 위치이동시켜 현재 윤곽선의 중심점과 이전 윤곽선의 중심점을 상호매칭시킨다. 중심점이 매칭된 현재 및 이전 윤곽선의 윤곽선 정보와 중심점간의 변위는 최적 중심점 결정단(103)으로 공급된다. 반면에, 윤곽선 길이 비교단(101)으로부터의 비교신호가 로직로우인 경우에는 중심점 매칭단(102)은 제동작을 수행하지 않는다.
최적 중심점 결정단(103)은 상기 중심점 매칭단(102)으로부터 전달된 중심점이 매칭된 현재 및 이전 윤곽선에 기초하여, 상기 현재 윤곽선을 기준으로하여 이전 윤곽선 전체를 상하좌우로 한 화소씩 위치이동시키면서 현재 윤곽선과 가장 매칭이 잘되는 최적의 중심점을 검출한다. 상기 최적 중심점은 상하좌우로 이동된 이전 윤곽선과 현재 윤곽선간의 차분 즉, 에러값을 구하여 그 값이 가장 작은 경우에서의 이동 중심점을 최적의 중심점으로 결정한다. 상기 이전 윤곽선과 현재 윤곽선 간의 에러값을 구하는 과정을 도4a 및 4b에 도시된 실시예를 참조하여 설명하기로 한다.
도 4a에 도시된 것은 현재 윤곽선(10)과 매칭된 이전 윤곽선(30) 간의 서로 겹치지 않는 면적을 구하는 것으로, 도면에서 빗금쳐진 부분의 면적을 에러값으로 이용하는 경우이다. 즉, 두 윤곽선(10과 30)이 서로 잘 매칭될수록 빗금쳐진 부분의 면적이 감소할 것이므로 현재 윤곽선(10)을 기준으로 매칭된 이전 윤곽선(30)을 상하좌우로 위치이동시켜 최소의 에러값 즉, 빗금쳐진 부분이 최소인 중심점의 이동 위치를 결정한다. 매칭된 이전 윤곽선(30)에 대한 최적의 중심점이 정해지면 최적 중심점 결정단(103)은 최적 중심점의 이동위치와 중심점 매칭단(102)으로부터 전달된 중심점 변위를 이용하여 중심점 움직임 벡터를 결정한다. 상기 중심점 움직임 벡터는 이전 윤곽선이 현재 윤곽선과 가장 잘 매칭되는 위치로 이동했을 때의 중심점이 이동한 변위를 나타낸다.
상기 도 4a에서 빗금친 부분의 면적을 에러값으로 취하는 대신에 본 발명의 다른 실시예에서는 빗금친 부분에 포함된 화소의 수를 에러값으로 이용하는 것도 가능하다.
한편, 도 4b는 상기 중심점이 매칭된 현재 및 윤곽선 간의 에러값을 구하기 위한 또다른 실시예를 도시한 것으로, 현재 윤곽선의 중심점에서 바깥방향으로 K개(K는 양의 정수)의 직선을 그어, K개 예를 들어, 12개의 직선과 현재 및 매칭된 이전 윤곽선 간의 교차점 C1 내지 C12 및 P1 내지 P12를 구하고, 동일한 직선 상에서 현재 윤곽선과 매칭된 이전 윤곽선의 교차점 간의 변위 즉, C1과 P1 내지 C12와 P12 간의 변위를 구한다. K개의 직선에 대한 교차점 간의 변위가 결정되면 변위들의 크기의 절대값을 모두 합하여 두 윤곽선 간의 에러값으로 결정하고, 상기 도 4a에서 설명한 바와 같이 중심점이 매칭된 이전 윤곽선의 중심점을 현재 윤곽선의 중심점을 기준으로 상하좌우로 한 화소씩 이동해가면서 에러값이 최소가 되는 위치를 정해 최적 중심점을 결정한다. 최적 중심점이 정해지면 도4a에서와 같은 방법으로 중심점 움직임 벡터를 구한다.
도 4a 및 4b에 도시된 바와 같이, 현재 윤곽선에 가장 잘 매칭되는 이전 윤곽선의 중심점 움직임 벡터와 그에 대응하는 에러값이 구해지면 에러값은 제 1 비교단(104)으로 공급되고, 중심점 움직임 벡터와 매칭된 이전 윤곽선의 인덱스 정보는 선택단(106)으로 인가된다.
제 1 비교단(104)은 상기 최적 중심점 결정단(103)으로부터 공급된 에러값과 라인 L101을 통해 전달된 값을 비교하여 작은 값을 제 1 메모리(105)로 전달하고, 비교결과를 이용하여 선택단 제어신호를 출력한다. 예를들면, 최적 중심점 결정단(103)로부터 전달된 에러값이 라인 L101 상의 값보다 작은 경우에는 로직하이의 선택단 제어신호가 출력되고, 그렇지 않은 경우에는 로직로우의 선택단 제어신호가 출력된다.
선택단(106)은 선택단 제어신호가 로직하이 상태인 경우에는 상기 최적 중심점 결정단(103)으로부터 전달된 중심점 움직임 벡터와 인덱스 정보를 제 2 메모리(107)에 제공하고, 로직로우 상태인 경우에는 라인 L102 상의 정보를 제 2 메모리(107)에 공급한다.
제 1 메모리(105)는 제 1 비교단(104)으로부터 공급된 데이터를 저장하는 동시에 라인 L101로 출력하며, 제어단(109)의 출력인 제어신호 S3가 로직하이로 인에이블(enable)된 경우에만 저장되어 있던 데이터를 제 2 비교단(108)으로 공급한다.
제 2 비교단(108)은 제 1 메모리(105)에 저장되어 있던 에러값이 전달되면 기설정된 기준값 TH1과 비교하여 에러값이 기준값 TH1 보다 작거나 같은 경우에만 인에이블된 비교신호를 제 2 메모리(107)와 제어단(109)으로 제공한다.
제 2 메모리(107)는 선택단(106)을 통해 인가된 데이터를 저장하는 동시에 라인 L102로 출력하며, 제 2 비교단(108)으로부터 인에이블된 비교신호가 인가된 경우에만 저장되어 있던 중심점 움직임 벡터와 인덱스 정보 즉, 매칭정보를 라인 L30으로 출력한다.
따라서, 최적 중심점 결정단(103)으로부터 출력된 정보는 제 1 비교단(104)의 비교결과에 따라 제 1 및 제 2 메모리(105 및 107)에 저장되거나 무시된다. 즉, 비교결과 최적 중심점 결정단(103)으로부터 공급된 에러값이 라인 L101 상의 값 보다 작거나 같은 경우에는 최적 중심점 결정단(103)의 출력이 제 1 및 제 2 메모리(105 및 107)로 전달되고, 그렇지 않은 경우에는 제 1 및 제 2 메모리(105 및 107)에 저장되어 있던 데이터 즉, 라인 L101 및 L102 상에 있던 데이터가 다시 메모리(105 및 107)에 재저장된다.
제어단(109)은 라인 L10과 라인 L70을 통해 전달되는 현재 윤곽선과 이전 윤곽선의 인덱스 정보를 계속 비교하여 이전 윤곽선의 인덱스가 현재 윤곽선의 인덱스 보다 1 작은 값을 갖게 되면 도 1에 도시된 윤곽선 검출부(160)가 새로운 현재 윤곽선 정보를 라인 L10으로 공급하도록 윤곽선 검출부(160)를 제어하는 신호 S1을 출력하는 동시에 제 1 메모리(105)가 저장하고 있는 에러값을 제 2 비교단(108)으로 공급하도록 제 1 메모리(105)를 제어하는 신호 S3를 출력하고, 라인 L70을 통해 이전 윤곽선 정보가 전달된 후의 일정시간이 경과된 후 즉, 윤곽선 길이 비교단(101)과 중심점 매칭단(102)이 동작을 완료한 시점에서 윤곽선 저장부(120)로부터 새로운 이전 윤곽선 정보가 라인 L70으로 공급되도록 윤곽선 저장부(120)를 제어하는 신호 S2를 출력하고, 제 2 비교단(108)으로부터 인에이블된 비교신호가 인가되면 제 1 모드 선택신호 MS1를 라인 L20으로 공급하고, 디스에이블(disable)된 비교신호가 인가되면 제 2 모드 선택신호 MS2를 라인 L20에 제공한다.
도 1을 다시 참조하면, 움직임 보상부(110)는 모드 결정부(100)로부터 라인 L30을 통해 매칭정보 즉, 중심점 움직임 벡터와 인덱스 정보가 전달되면 라인 L70로부터 전달된 윤곽선 중에서 상기 라인 L30으로부터 전달된 인덱스 정보와 일치하는 인덱스 정보를 갖는 이전 윤곽선을 상기 중심점 움직임 벡터만큼 위치이동시켜 예측 윤곽선을 생성한 다음, 라인 L40으로 공급한다.
상기 라인 L30과 라인 L40으로부터 적절한 정보가 전달되면 간 부호화부(140)에서는 인가된 정보를 이용하여 라인 L10을 통해 인가된 현재 윤곽선을 간 부호화한다. 도3에는 상기 간 부호화부(140)의 실시예가 도시되어 있다.
도 3을 참조하면, 도 1에 도시된 간 부호화부(140)는 매칭단(141), 변화량 검출단(142), 이미지신호 부호화단(143), 그리고 멀티플렉싱(multiplexing)단(144)을 포함하고 있으며, 각 부분의 동작은 도5를 참조하여 설명하고자 한다.
매칭단(141)은 우선, 도5에 도시된 바와 같이 라인 L10 상의 현재 윤곽선(10)과 움직임 보상부(110)으로부터 라인 L40을 통해 인가된 예측 윤곽선(20)의 중심점을 매칭시킴으로써 현재 윤곽선(10)과 예측 윤곽선(20)을 오버랩시키고, 이를 변화량 검출단(142)으로 전달한다.
변화량 검출단(142)은 매칭단(141)으로부터의 오버랩된 윤곽선들의 매칭된 중심점 T를 이용하여 오버랩된 윤곽선(10과 20) 사이의 변화량을 검출하는데, 우선, 변화량 검출단(142)은 기결정된 분할선을 시작으로 매칭된 중심 T로부터 방사선 방향으로 오버랩된 윤곽선들 상에 M(1 보다 큰 정수)개의 제 1 분할선을 긋고(여기서, 이웃하는 두개의 제 1 분할선들이 이루는 각도는 동일하다.), 이어서, 두개의 이웃하는 두개의 제 1 분할선, 예를들어, i 번째와 i+1 번째의 제 1 분할선 사이에 N-1(양의 정수)개의 제 2 분할선, 예를들어, k1에서 k15을 형성한다. 상기에서 i 번째 제 1 분할선은 N-1개의 제 2 분할선과 합쳐져 N개 즉, 16개의 분할선 i, k1 내지 k15을 이루게 된다. 상기와 같이 제 1 및 제 2 분할선이 오버랩된 윤곽선 상에 그어지면, 상기 각각의 분할선과 오버랩된 윤곽선이 만나는 점들, 예를들어, 현재 윤곽선(10) 상의 A에서 P와 예측 윤곽선(20) 상의 A'에서 P'이 구해진다. 상기와 같이 M×N개의 분할선 상의 모든 교차점이 구해지면 변화량 검출단(142)는 현재 윤곽선(10)을 따라 시계방향 또는 반시계방향으로 이동하면서, 오버랩된 윤곽선 사이의 변화량으로서 각각의 분할선 상의 교차점들 간의 변위를 구한다.
오버랩된 전체 윤곽선에 대한 변위 즉, 윤곽선의 변화량 정보를 구하면 아래의 수식과 같은 M개의 1차원 어레이(array)가 얻어진다.
[수식]
D1= [ d1 1, d1 2, …, d1 j, …, d1 N]
D2= [ d2 1, d2 2, …, d2 j, …, d2 N]
DI= [ dI 1, dI 2, …, dI j, …, dI N]
DM= [ dM 1, dM 2, …, dM j, …, dM N]
여기서, dI j는 분할선 상에 위치한 교차점들 간의 변위, DI는 N개의 벡터값을 포함하는 어레이를 도시한 것이며, 이때, I는 1에서 M까지, j는 1에서 N까지를 나타낸다.
상기 수식에서 구해진 변화량 정보는 이미지신호 부호화단(143)으로 전달되어 어레이 단위로 1차원 이산여현 변환된 후에 양자화되고, 양자화된 출력은 멀티플렉싱단(144)에서 라인 L30을 통해 전달된 매칭정보와 합쳐져서 라인 L60으로 출력된다.
상기와 같이 간 부호화 과정을 실행하는 간 부호화부(140)는 라인 L30과 L40을 통해 정보가 전달되지 않으면 도 3에 도시된 각 부분들이 제기능을 수행하지 못하므로 라인 L60을 통해 출력할 부호화된 정보는 존재하지 않게 된다. 즉, 간 부호화부(140)에서의 간 부호화 동작은 이루어지지 않는다. 따라서, 간 부호화부(140)는 모드 결정부(100)의 동작에 따라 선택적으로 동작하게 된다.
한편, 상기에서 설명한 바와 같이, 내 부호화 및 간 부호화가 진행되어 라인 L50과 라인 L60으로 부호화된 정보가 도달하면, 선택부(150)는 모드 결정부(100)로부터 전달된 모드 선택신호에 따라 상기 라인 L50 또는 라인 L60 상의 정보를 선택적으로 출력하게 된다. 즉, 모드 결정부(100)로부터 제 1 모드 선택신호 MS1가 인가되면 라인 L60을 통해 전달된 간 부호화 정보를, 제 2 모드 선택신호 MS2가 인가되면 라인 L50을 통해 전달된 내 부호화 정보를 각각 스위칭부(170) 및 전송로로 공급한다.
스위칭부(170)는 라인 L20을 통해 전달된 제 1 모드 선택신호 MS1에 반응하여 선택부(150)의 출력을 간 복호화부(180A)로 공급하고, 제 2 모드 선택신호 MS2에 반응하여 선택부(150)의 출력을 내 복호화부(180B)로 제공한다.
상기 선택부(150)의 동작을 참조하면 간 부호화부(140)에서 부호화된 간 부호화 정보는 간 복호화부(180A)로 인가되어, 역 양자화 및 역 이산여현 변환을 거쳐 복호화된 후에 제 1 재생부(190A)로 공급되고, 반면에 내 부호화부(130)에서 출력된 내 부호화 정보는 선택부(150)와 스위칭부(170)를 거쳐 내 복호화부(180B)로 인가되어 기존의 내 복호화 과정을 거쳐 복호화된 후에 제 2 재생부(190B)로 인가된다.
제 1 재생부(190A)는 라인 L40을 통해 전달된 예측 윤곽선과 간 복호화부(180A)를 통해 전달된 복호화된 간 부호화 정보를 이용하여 현재 윤곽선을 재생한 후에 재생된 윤곽선을 새로 추가되는 이전 윤곽선으로서 윤곽선 저장부(120)에 제공한다.
마찬가지로, 제 2 재생부(190B)는 내 복호화부(180B)에서 공급된 복호화된 내 부호화 정보를 이용하여 윤곽선을 재생한 후, 그것을 새로 추가되는 이전 윤곽선으로 윤곽선 저장부(120)에 전달한다.
상기 간 복호화부(180A)와 내 복호화부(180B)뿐만 아니라 제 1 재생부(190A)와 제 2 재생부(190B)는 각각 선택적으로 동작한다.
윤곽선 저장부(120)는 제 1 재생부(190A) 또는 제 2 재생부(190B)로부터 전달되는 복호재생된 윤곽선 정보를 이전에 저장되어 있던 다른 윤곽선 정보들과 함께 저장한다.
상기 과정을 통해 한 영상 프레임 내의 모든 윤곽선이 부호화되어 전송로를 통해 전송되면 윤곽선 검출부(160)로 새로운 영상 프레임을 표현한 마스크 프레임 데이터가 인가되고, 새로운 프레임 데이터도 상기한 바와 같이 부호화 과정을 거치게 된다.
상기 본 발명에 의한 부호화 방법 및 장치를 이용하여 다수개의 윤곽선을 포함하는 영상 프레임 데이터를 부호화하게 되면 다수개의 윤곽선 사이에서 유사한 형상을 갖는 윤곽선 간에는 간 부호화 방법을 통해 부호화가 이루어지므로 내 부호화를 통해 윤곽선을 부호화하는 것보다 전송될 데이터의 양이 상당히 줄어드는 효과를 얻을 수 있으며, 반면에 다른 윤곽선과 상관성이 없는 윤곽선은 자체의 정보만을 이용하여 부호화하므로, 각각의 윤곽선의 특성에 따른 적응적인 부호화 방법이 이루어져 보다 효율적으로 한 영상 프레임 내의 윤곽선들을 부호화할 수 있게 된다.
이상, 본 발명이 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 설명되었지만, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 그 사상 및 범주를 이탈하지 않는 범위내에서 여러 가지로 변경가능하다.

Claims (20)

  1. 현재 윤곽선과 하나 이상의 이전 윤곽선을 포함한 다수개의 윤곽선을 구비한 영상 프레임 내의 각 윤곽선을 선택적으로 부호화하는 방법에 있어서,
    (a) 상기 영상 프레임 내의 각 윤곽선을 순차적으로 인덱싱하고 각각의 인덱싱된 윤곽선을 나타내는 현재 윤곽선 정보 및 하나 이상의 이전 윤곽선 정보를 출력하는 과정;
    (b) 상기 하나 이상의 이전 윤곽선 정보 각각과 현재 윤곽선 정보를 비교하여 모드 선택신호를 출력하고 하나 이상의 이전 윤곽선 중에서 현재 윤곽선에 가장 잘 매칭되는 최적의 이전 윤곽선을 결정하는 과정;
    (c) 상기 현재 윤곽선 정보를 부호화하여, 내 부호화 데이터(intra-coded data)를 생성하는 과정;
    (d) 상기 최적의 이전 윤곽선 정보를 기준으로 한 움직임 추정기법을 이용하여 상기 현재 윤곽선 정보를 부호화함으로써, 간 부호화 데이터(inter-coded data)를 생성하는 과정
    (e) 상기 모드 선택신호에 반응하여 상기 내 부호화 데이터 또는 간 부호화 데이터 중의 하나를 상기 현재 윤곽선에 대한 부호화 데이터로서 선택하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 윤곽선 부호화 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 (c) 과정은, 다각형 근사화 및 디스크리트 사인 변환(discrete sine transform)을 이용하여 내 부호화함으로써 내 부호화 데이터를 생성하는 것을 특징으로 윤곽선 부호화 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 (b) 과정은: (b11) 이전 윤곽선과 현재 윤곽선의 길이를 계산하여 이전 윤곽선의 길이가 현재 윤곽선의 길이를 기준으로 하여 일정한 범위 내에 포함되는 지를 비교하는 과정; (b12) 상기 비교결과 일정한 범위 내에 포함되는 경우에는 상기 현재 및 이전 윤곽선 정보를 이용하여 각각의 중심점을 구하고 그 변위를 검출하는 과정; (b13) 상기 검출된 변위만큼 이전 윤곽선을 위치이동시켜 현재 윤곽선의 중심점과 이전 윤곽선의 중심점을 상호매칭시키는 과정; (b14) 상기 현재 윤곽선을 기준으로하여 매칭된 이전 윤곽선 전체를 상하좌우로 위치이동시키면서 현재 윤곽선과 위치이동된 이전 윤곽선간의 차분값을 상호비교함으로써 현재 윤곽선과 가장 매칭이 잘되는 최적의 중심점을 검출하는 과정; (b15) 상기 최적의 중심점에 대응하는 위치로 이동된 이전 윤곽선의 중심점 움직임 벡터를 결정하는 과정; (b16) 상기 과정 (b11) 내지 (b15)를 하나 이상의 이전 윤곽선 각각에 대해서 수행하는 과정; (b17) 상기 과정들을 통해 결정된 각각의 이전 윤곽선의 차분값을 비교하여 그 값이 최소인 이전 윤곽선을 찾고 최소의 차분값이 기설정된 기준값 보다 작거나 같은 경우에는 해당 이전 윤곽선을 최적의 이전 윤곽선으로 결정하고 모드 선택신호를 출력하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 윤곽선 부호화 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 현재 윤곽선과 위치이동된 이전 윤곽선간의 차분값은, 두 윤곽선 사이에 서로 겹치지 않는 부분의 면적으로서 결정되는 것을 특징으로 하는 윤곽선 부호화 방법.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 현재 윤곽선과 위치이동된 이전 윤곽선 간의 차분값은, 현재 윤곽선의 중심점에서 바깥방향으로 K개(K는 양의 정수)의 직선을 그어, K개의 직선과 현재 및 위치이동된 이전 윤곽선 간의 교차점들을 구하고, 동일한 직선 상에서 현재 윤곽선 상의 교차점과 위치이동된 이전 윤곽선의 교차점 간의 변위를 구하여, K개의 직선에 대한 교차점 간의 변위들의 크기의 절대값을 모두 합한 값으로서 결정되는 것을 특징으로 하는 윤곽선 부호화 방법.
  6. 제 3 항에 있어서, 상기 (d) 과정은: (d11) 상기 중심점 움직임 벡터를 이용하여 최적의 이전 윤곽선 및 현재 윤곽선을 매칭시키는 과정; (d12) 매칭된 윤곽선의 중심점을 이용하여 오버랩된 윤곽선들 사이의 변화량을 검출하는 과정; (d13) 상기 변화량, 중심점 움직임 벡터 그리고 최적의 이전 윤곽선의 인덱싱 정보를 부호화하여 간 부호화 데이터를 생성하는 과정을 포함하는 것을 특징으로하는 윤곽선 부호화 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 (d12) 과정은: (d121) 매칭된 중심점으로부터 방사선 방향으로 동일한 각도로 분산배치된 M개(M은 1 보다 큰 정수)의 제 1 분할선을 형성하는 과정; (d122) 모든 이웃하는 두개의 제 1 분할선 사이에 N-1개(N은 양의 정수)의 제 2 분할선을 상기 제 1 분할선을 형성하는 것과 동일한 방법으로 형성하는 과정; (d123) 상기 M×N개의 제 1 분할선 및 제 2 분할선과 매칭된 윤곽선들이 만나는 교차점을 구하는 과정; (d124) 현재 윤곽선을 따라 이동하면서, 현재 윤곽선 상의 각 교차점과 동일한 분할선 상에 존재하는 매칭된 이전 윤곽선 상의 교차점과의 차분벡터를 매칭된 윤곽선 사이의 변화량으로서 구하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 윤곽선 부호화 방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 구해진 매칭된 윤곽선 사이의 변화량은, N개의 벡터량을 포함하는 어레이 단위로 부호화되는 것을 특징으로 하는 윤곽선 부호화 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 중심점 움직임 벡터는, 이전 윤곽선의 중심점과 최적 중심점 간의 변위로서 결정되는 것을 특징으로 하는 윤곽선 부호화 방법.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 (e) 과정은, 상기 모드 선택신호에 반응하여 상기 간 부호화 데이터를 현재 윤곽선에 대한 부호화 데이터로서 선택하고, 상기 모드 선택신호가 출력되지 않은 경우에는 상기 내 부호화 데이터를 현재 윤곽선에 대한 부호화 데이터로서 선택하는 것을 특징으로 하는 윤곽선 부호화 방법.
  11. 현재 윤곽선과 하나 이상의 이전 윤곽선을 포함한 다수개의 윤곽선을 구비한 영상 프레임 내의 각 윤곽선을 선택적으로 부호화하는 장치에 있어서, 상기 영상 프레임 내의 각 윤곽선을 순차적으로 인덱싱하고 윤곽선의 인덱싱 정보를 포함하는 현재 윤곽선 정보를 출력하는 윤곽선 검출수단;
    상기 현재 윤곽선 이전에 부호화된 하나 이상의 윤곽선을 복호화하여 재생한 후에 상기 하나 이상의 이전 윤곽선으로서 저장하고 있는 윤곽선 저장수단;
    상기 하나 이상의 이전 윤곽선 정보 각각과 현재 윤곽선 정보를 비교하여 모드 선택신호를 출력하고 하나 이상의 이전 윤곽선 중에서 현재 윤곽선에 가장 잘 매칭되는 최적의 이전 윤곽선을 결정하는 모드 결정수단;
    상기 현재 윤곽선 정보를 부호화하여, 내 부호화 데이터(intra-coded data)를 생성하는 내 부호화 수단;
    상기 최적의 이전 윤곽선 정보를 기준으로 한 움직임 추정기법을 이용하여 상기 현재 윤곽선 정보를 부호화함으로써, 간 부호화 데이터(inter-coded data)를 생성하는 간 부호화 수단;
    상기 모드 선택신호에 반응하여 상기 내 부호화 데이터 또는 간 부호화 데이터 중의 하나를 상기 현재 윤곽선에 대한 부호화 데이터로서 선택하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 윤곽선 부호화 장치.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 내 부호화 수단은, 다각형 근사화 및 디스크리트 사인 변환(discrete sine transform)을 이용하여 내 부호화함으로써 내 부호화 데이터를 생성하는 것을 특징으로 윤곽선 부호화 장치.
  13. 제 11 항에 있어서, 상기 모드 선택수단은: 하나 이상의 이전 윤곽선 각각의 길이와 현재 윤곽선의 길이를 계산하여 이전 윤곽선의 길이가 현재 윤곽선의 길이를 기준으로 하여 일정한 범위 내에 포함되는 지를 비교하는 수단; 상기 비교결과 일정한 범위 내에 포함되는 경우에는 상기 현재 및 이전 윤곽선 정보를 이용하여 각각의 중심점을 구하고 그 변위를 검출하는 수단; 상기 검출된 변위만큼 이전 윤곽선을 위치이동시켜 현재 윤곽선의 중심점과 이전 윤곽선의 중심점을 상호매칭시키는 수단; 상기 현재 윤곽선을 기준으로하여 매칭된 이전 윤곽선 전체를 상하좌우로 위치이동시키면서 현재 윤곽선과 위치이동된 이전 윤곽선간의 차분값을 상호비교함으로써 현재 윤곽선과 가장 매칭이 잘되는 최적의 중심점을 검출하는 수단; 상기 최적의 중심점에 대응하는 위치로 이동된 이전 윤곽선의 중심점 움직임 벡터를 결정하는 수단; 상기에서 결정된 각각의 이전 윤곽선의 차분값을 비교하여 그 값이 최소인 이전 윤곽선을 찾고 최소의 차분값이 기설정된 기준값 보다 작거나 같은 경우에는 해당 이전 윤곽선을 최적의 이전 윤곽선으로 결정하고 모드 선택신호를 출력하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 윤곽선 부호화 장치.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 현재 윤곽선과 위치이동된 이전 윤곽선간의 차분값은, 두 윤곽선 사이에 서로 겹치지 않는 부분의 면적으로서 결정되는 것을 특징으로 하는 윤곽선 부호화 장치.
  15. 제 13 항에 있어서, 상기 현재 윤곽선과 위치이동된 이전 윤곽선 간의 차분값은, 현재 윤곽선의 중심점에서 바깥방향으로 K개(K는 양의 정수)의 직선을 그어, K개의 직선과 현재 및 위치이동된 이전 윤곽선 간의 교차점들을 구하고, 동일한 직선 상에서 현재 윤곽선 상의 교차점과 위치이동된 이전 윤곽선의 교차점 간의 변위를 구하여, K개의 직선에 대한 교차점 간의 변위들의 크기의 절대값을 모두 합한 값으로서 결정되는 것을 특징으로 하는 윤곽선 부호화 장치.
  16. 제 13 항에 있어서, 상기 간 부호화 수단은: 상기 중심점 움직임 벡터를 이용하여 최적의 이전 윤곽선 및 현재 윤곽선을 매칭시키는 수단; 매칭된 윤곽선의 중심점을 이용하여 오버랩된 윤곽선들 사이의 변화량을 검출하는 수단; 상기 변화량, 중심점 움직임 벡터 그리고 최적의 이전 윤곽선의 인덱싱 정보를 부호화하여 간 부호화 데이터를 생성하는 수단을 포함하는 것을 특징으로하는 윤곽선 부호화 장치.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 변화량 검출수단은: 매칭된 중심점으로부터 방사선 방향으로 동일한 각도로 분산배치된 M개(M은 1 보다 큰 정수)의 제 1 분할선을 형성하는 수단과; 모든 이웃하는 두개의 제 1 분할선 사이에 N-1개(N은 양의 정수)의 제 2 분할선을 상기 제 1 분할선을 형성하는 것과 동일한 방법으로 형성하는 수단; 상기 M×N개의 제 1 분할선 및 제 2 분할선과 매칭된 윤곽선들이 만나는 교차점을 구하는 수단; 현재 윤곽선을 따라 이동하면서, 현재 윤곽선 상의 각 교차점과 동일한 분할선 상에 존재하는 매칭된 이전 윤곽선 상의 교차점과의 차분벡터를 매칭된 윤곽선 사이의 변화량으로서 구하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 윤곽선 부호화 장치.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 구해진 매칭된 윤곽선 사이의 변화량은, N개의 벡터량을 포함하는 어레이 단위로 부호화되는 것을 특징으로 하는 윤곽선 부호화 장치.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 중심점 움직임 벡터는, 이전 윤곽선의 중심점과 최적 중심점 간의 변위로서 결정되는 것을 특징으로 하는 윤곽선 부호화 장치.
  20. 제 13 항에 있어서, 상기 선택수단은, 상기 모드 선택신호에 반응하여 상기 간 부호화 데이터를 현재 윤곽선에 대한 부호화 데이터로서 선택하고, 상기 모드 선택신호가 출력되지 않은 경우에는 상기 내 부호화 데이터를 현재 윤곽선에 대한 부호화 데이터로서 선택하는 것을 특징으로 하는 윤곽선 부호화 장치.
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