KR100292475B1 - 디지탈 영상 흔들림 보상 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 디지탈 영상 흔들림 보상 장치에 관한 것으로, 종래에는 아날로그 방식임으로 차세대의 디지탈 영상 처리 방식에는 적용할 수 없다. 즉, 영상을 압축,복원하는 디지탈 시스템에 종래 아날로그 방식의 영상 흔들림 보상 방식을 전혀 사용할 수 없는 문제점이 있었다. 이러한 점을 감안하여 본 발명은 포착한 물체의 영상을 부호화함과 아울러 움직임 정보를 산출하고 이 움직임 정보를 팬/스캔(pan/scan) 방법을 이용하여 흔들림이 발생된 영상 데이타를 보정함으로써 화상의 흔들림을 방지하도록 구성한 것으로, 본 발명은 흔들림 보정 회로를 수신측에 구현함으로 송신측의 하드웨어를 간단히 할 수 있음으로 송신측을 소형화함과 아울러 간단화하여 저 단가로 구현할 수 있으며 또한, 기존에 촬영한 디지탈 프로그램이 흔들림 보정이 없더라도 수신시 흔들림을 보정할 수 있다.

Description

디지탈 영상 흔들림 보상 장치

제1도는 종래 방식의 영상 흔들림 보상 장치의 블럭도.

제2도는 본 발명 디지탈 영상 흔들림 보상 장치의 실시예 블럭도.

제3도는 흔들림이 발생한 영상의 예시도.

제4도는 매크로 블럭에 포함된 움직임 벡터의 예시도.

제5도는 움직임 벡터의 분포에 따른 파형도.

제6도는 제2도에 있어서, 디지탈 복호화기의 블럭도.

제7도는 제2도에 있어서, 흔들림 보상부의 블럭도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11 : 카메라 12 : 디지탈 부호화기

13 : 디지탈 복호화기 14 : 표시 장치

15 : 움직임 벡터 검출부 16 : 흔들림 보상부

21 : 가변장 복호기 22 : 역양자화기

23 : 역이산 코사인 변환기 24 : 가산기

25 : 프레임 메모리 31 : 씨알티 콘트롤러

32 : 표시 시작 위치 레지스터

본 발명은 디지탈 영상의 흔들림 보상에 관한 것으로 특히, 수신 장치에 있어서 디지탈 영상 흔들림 보상 장치에 관한 것이다.

종래 아날로그 방식의 영상 흔들림 보상 장치는 제1도에 도시된 바와 같이, 카메라(1)에서 물체의 영상을 포착하면 그 카메라(1)에 내장된 흔들림 방지 회로(2)에서 영상의 흔들림을 보정한 후 표시 장치(3)에서 물체의 화상을 표시하였다.

즉, 종래에는 카메라(1)의 흔들림이나 손떨림에 의한 화상의 움직임 보상을 위하여 상기 카메라(1)에 흔들림 방지 회로(2)를 별도로 내장하였다.

그러나, 이러한 종래 장치는 아날로그 방식임으로 차세대의 디지탈 영상 처리 방식에는 적용할 수 없다. 즉, 영상을 압축,복원하는 디지탈 시스템에 종래 아날로그 방식의 영상 흔들림 보상 방식을 전혀 사용할 수 없는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 송신측에서 포착한 물체의 영상을 부호화함과 아울러 움직임 정보를 검출하고 수신측에서 상기 움직임 정보를 참조하여 팬/스캔(pan/scan) 방법으로 흔들림이 발생된 영상 데이타를 보정함으로써 화상의 흔들림을 방지하도록 창안한 디지탈 영상 흔들림 보상 장치를 제공함을 목적으로 한다.

즉, 본 발명은 카메라의 흔들림에 의한 영상의 흔들림을 수신 장치에서 팬/스캔(pan/scan) 방식으로 보상함으로써 송신 장치를 소형화함에 의해 제작 비용을 절감시키고 송신 장치측의 흔들림 보정 회로의 유무에 관계없이 수신장치측에서 선명한 화면을 제공하기 위한 것이다.

본 발명은 이러한 목적을 달성하기 위하여, 카메라로 포착한 물체의 영상을 부호화를 통해 압축하는 디지탈 부호화 수단과, 이 디지탈 부호화 수단으로 입력되는 영상 데이타에 발생한 흔들림 정보를 검출하는 움직임 정보 검출 수단을 송신 장치에 구비하고, 상기 움직임 정보 검출 수단의 흔들림 정보를 연산하여 현재의 프레임 데이타를 표시하기 위한 표시 시작 위치 어드레스를 산출하는 흔들림 보상 수단과, 상기 디지탈 부호화 수단의 압축 영상 데이타에 발생한 움직임을 보상하여 상기 흔들림 보상 수단의 표시 시작 위치 어드레스에 따라 영상 데이터의 표시 위치를 보정한 후 디코딩하여 표시 수단에 출력하는 디지탈 복호화 수단을 수신 장치에 구비하여 구성한다.

이하, 본 발명을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

제2도는 본 발명 디지탈 영상의 흔들림 보상 장치의 실시예 블럭도로서 이에 도시한 바와 같이, 카메라(11)로 포착한 물체의 영상을 부호화를 통해 압축하는 디지탈 부호화기(12)와, 이 디지탈 부호화기(12)에 입력되는 영상 데이타의 흔들림을 검출하는 움직임 정보 검출부(15)를 송신 장치측에 구비하고, 상기 움직임 정보 검출부(15)에서 산출된 흔들림 정보를 입력받아 현재 프레임의 데이타를 표시하는 위치를 보정하기 위한 어드레스 정보를 산출하는 흔들림 보상부(16)와, 상기 디지탈 부호화기(12)의 압축 영상 데이타에 발생한 움직임을 보상하여 상기 흔들림 보상부(16)의 어드레스 정보에 따라 표시 위치를 보정한 후 디코딩하여 표시 장치(14)에 출력하는 디지탈 복호화기(13)를 수신 장치측에 구비하여 구성한다.

상기 디지탈 복호화기(13)는 제6도의 블럭도에 도시한 바와 같이, 압축 영상 데이타를 부호의 발생 빈도에 따라 길이가 가변된 영상 데이타를 복호하는 가변장 복호기(21)와, 이 가변장 복호기(21)의 부호 계수를 역양자화하여 원래의 계수로 복원하는 역양자화기(22)와, 이 역양자화기(22)의 출력을 역이산 코사인 변환하여 공간 중복성이 제거되기 이전의 차 영상 성분을 산출하는 역이산 코사인 변환부(23)와, 프레임 메모리(25)에 저장된 상기 가변장 복호기(21)에서의 움직임 벡터(MV)를 상기 역이산 코사인 변환부(23)의 출력과 합하여 움직임 보상 정보를 출력하는 가산기(24)와, 가변장 복호기(21)에서의 움직임 벡터(MV)를 저장하여 상기 가산기(24)로 출력하고 상기 가산기(24)의 출력에 따라 영상의 흔들림을 보상하며 움직임 보상부(16)의 표시 시작 어드레스에 따라 현재 프레임의 영상 신호의 표시 위치를 보정한 후 표시 장치(14)에 출력하는 프레임 메모리(25)로 구성한다.

상기 흔들림 보상부(16)는 제7도의 블럭도에 도시한 바와 같이, 움직임 정보 검출부(15)의 움직임 정보(MV)를 입력받아 표시 시작 위치 레지스터(32)에 저장한 후 표시 장치(14)에 표시될 시작 어드레스를 판별하여 디지탈 복호기(13)의 프레임 메모리(25)에 출력하는 씨알티 콘트롤러(31)를 포함하여 구성한다.

이와같이 구성한 본 발명의 동작 및 작용 효과를 제3도 내지 제5도를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

물체의 영상을 카메라(11)가 포착하여 그 영상 데이타를 출력하면 디지탈 부호화기(12)는 부호화를 통해 압축하고 압축된 영상 데이타의 비트열을 디지탈 복호화기(13)에 전송하게 된다.

이때, 디지탈 부호화기(12)에 입력되는 영상 데이타를 감지한 움직임 정보 검출부(15)는 영상에 흔들림이 발생한 경우 영상의 흔들림에 따른 움직임 벡터 정보(MV1)를 검출하여 흔들림 보상부(16)에 출력하게 된다.

일반적으로 디지탈 영상 신호가 보통 움직임 벡터를 포함하게 되며 이 움직임 벡터는 영상 내의 일정한 블럭의 움직임 상태를 표시하는 정보로서, MPEG 국제 표준 규격에서는 보통 매크로 블럭 단위 즉, 16*16 화소 단위로 움직임 벡터가 전송되는데 이 움직임 벡터는 한 영상내에 다수가 존재할 수 있다.

이때, 매크로 블록은 제4도와 같이 표시되는데, 몇몇 움직임 벡터를 제외한 모든 움직임 벡터가 같은 방향을 가르키고 있을 때 이러한 경우 손떨림이 다수의 움직임 벡터가 가르키는 방향으로 존재할 가능성이 높아진다.

즉, 매크로 블럭에서의 움직임 벡터 상태를 파형도로 표시하면 임의의 벡터값을 기준으로 벡터가 집중되는데 여기서, 예로서 제5도의 경우 벡터값 b를 중심으로 벡터들이 모이고 나머지 값 a,c의 주위로는 적은 수의 벡터들이 모이게 된다.

따라서, 벡터값 a,c의 경우는 영상내의 어떤 개체의 움직임이라 가정할 수 있고 벡터 값 b는 영상 전체의 움직임일 가능성이 있음으로 이것이 손떨림이 될 가능성이 높게 된다.

만일, 손떨림이 없는 경우라면 움직임 벡터가 주로 “0”이 될 것이고 “0”의 주위에 벡터들이 몰리게 된다.

따라서, 움직임 정보 검출부(15)가 디지탈 부호화기(12)에 입력되는 영상 데이타에서 움직임 벡터(MV1)를 찾는 과정은 벡터의 수를 구간 별로 산출하여 많은 순번별로 소팅을 하고 이 소팅된 값에서 최대값을 구하면 그 최대값이 위치하는 움직임 벡터를 손떨림 벡터로 판단하게 된다.

여기서, 손떨림일 가능성이 있는 벡터의 범위를 설정해야 하며 이 범위는 표시 메모리 내의 유효 표시 영역과 관계가 깊은데, 즉 표시 메모리 내의 유효 영역이 크다면 자동적으로 손떨림일 가능성이 있는 벡터의 범위는 적어질 수 밖에 없다.

그리고, 촬영자가 의도적으로 패닝(panning)을 했을 경우에는 손떨림으로 간주하지 않아야 함으로 이러한 경우를 위하여 어떤 움직임 벡터 상의 임계값을 정해야 하며 최대값을 갖는 움직임 벡터의 값 b은 다음 조건을 만족해야 한다.

｜b｜ < T 여기서, T는 임의의 임계치이다.

이에 따라, 움직임 벡터 정보(MV1)를 입력받은 흔들림 보상부(16)는 제3도와 같이 흔들림이 발생하였을 때 표시 장치(14)에 표시되는 화면의 표시 시작 포인트를 움직임 벡터 량만큼 이동시키기 위해 제7도와 같은 씨알티 콘트롤러(31)에 내장된 표시 시작 어드레스 레지스터(32)에 저장한 후 표시 시작 위치 어드레스를 연산하여 디지탈 복호화기(13)에 출력시킴으로써 화상이 표시될 때 흔들림의 발생을 느끼지 않도록 위치를 보정하게 된다.

그리고, 디지탈 부호화기(12)에서 전송된 비트열인 영상 데이타를 입력받은 디지탈 복호화기(13)는 복원 과정을 수행시킨 후 원래의 영상 데이타를 출력하여 표시 장치(14)에 표시하게 된다.

즉, 디지탈 복호화기(13)는 가변 길이 부호로 압축 전송된 비트열을 가변장 복호기(21)에서 압축 이전의 정보로 복원하고 제한된 범위의 이산 코사인 변환 계수들은 역양자화기(22)를 통해 원래의 계수로 복원하게 된다.

이때, 역양자화기(22)의 출력인 계수값을 역이산 코사인 변환기(23)를 통해 공간 중복성이 제거되기 이전의 차 영상 성분을 얻게 된다.

또한, 가변장 복호기(21)를 통해 검출된 영상 압축시 발생한 영상의 움직임에 따른 움직임 벡터(MV2)는 이전 프레임이 저장된 프레임 메모리(25)에 입력, 저장된 후 역이산 코사인 변환기(23)의 차 영상 성분과 가산기(24)에서 합산되어 움직임 보상을 위한 정보로 산출되며 그 산출된 움직임 보상을 위한 정보는 상기 프레임 메모리(25)에 저장되어진다.

이에 따라, 프레임 메모리(25)는 가산기(24)의 출력에 따라 현재 프레임의 영상 신호의 움직임을 보상하고 흔들림 보상부(16)의 표시 시작 위치 어드레스에 따라 화면에 표시될 영상의 위치를 보정하여 표시장치(14)에 출력하게 된다.

즉, 흔들림 보상부(16)가 씨알티 콘트롤러(31) 내의 표시 시작 어드레스 레지스터(32)에 움직임 정보 검출부(15)의 출력(MV1)을 저장하여 영상이 표시될 위치 어드레스를 출력하면 디지탈 복호화기(13)의 프레임 메모리(25)는 상기 위치 어드레스에 따라 표시할 화면의 시작 어드레스 포인트가 지정됨으로 표시 장치(16)의 화면에는 흔들림이 없는 영상을 표시하게 된다.

상기에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 흔들림 보정 회로를 수신 장치에 구현함으로 송신 장치의 하드웨어를 간단히 할 수 있음으로 송신 장치를 소형화, 간단화및 저 단가로 실현할 수 있고 또한, 기존에 촬영한 디지탈 프로그램이 흔들림 보정이 없더라도 수신시 영상에 발생한 흔들림을 보정할 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 카메라로 포착한 물체의 영상을 부호화를 통해 압축하는 디지탈 부호화 수단과, 이 디지탈 부호화 수단에 입력되는 영상 데이타에 발생한 흔들림 정보를 검출하는 움직임 정보 검출 수단을 송신 장치에 구비하고, 상기 움직임 정보 검출 수단의 흔들림 정보를 연산하여 현재의 프레임 데이타를 표시하기 위한 표시 시작 위치 어드레스를 산출하는 흔들림 보상 수단과, 상기 디지탈 부호화 수단의 압축 영상 데이타에 발생한 움직임을 보상하여 상기 흔들림 보상 수단의 표시 시작 위치 어드레스에 따라 표시 위치를 보정한 후 디코딩하여 표시 수단에 출력하는 디지탈 복호화 수단을 수신 장치에 구비하여 구성한 것을 특징으로 하는 디지탈 영상 흔들림 보상 장치.
2. 제1항에 있어서, 흔들림 보상 수단은 움직임 정보 검출 수단의 움직임 정보를 입력받아 표시 시작 위치 레지스터에 저장한 후 표시 수단에 표시될 시작 어드레스를 판별하여 디지탈 복호 수단에 내장된 프레임 메모리에 출력함으로써 영상의 표시 위치를 보정하는 씨알티 콘트롤러를 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 디지탈 영상 흔들림 보상 장치.