KR970073152A - An improved image encoding system having an adaptive quantization control function and a quantization control method thereof (IMPROVED IMAGE CODING SYSTEM USING ADAPTIVE QUANTIZATION TECHNIQUE AND ADAPTIVE QUANTIZATION CONTROL METHOD THEREOF) - Google Patents

An improved image encoding system having an adaptive quantization control function and a quantization control method thereof (IMPROVED IMAGE CODING SYSTEM USING ADAPTIVE QUANTIZATION TECHNIQUE AND ADAPTIVE QUANTIZATION CONTROL METHOD THEREOF) Download PDF

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Abstract

본 발명은, 하이브리드 영상 부호화 시스템에 있어서, 입력 현재 프레임의 각 매크로 블록에 포함되는 각 DCT 블록들의 에너지 분포를 이용한 시간 활성도와 현재 입력 프레임과 예측 오차신호간의 움직임 보상 오차값을 이용한 시간 활성도를 참조하여 현재 양자화하고자 하는 각 매크로 블록의 국부특성 정보를 산출하고, 산출된 영상의 국부특성 정보에 근거하여 양자화 단계에서의 양자화 스케일을 적응적으로 조절할 수 있도록 한 적응적인 양자화 조절기능을 갖는 개선된 영상 부호화 시스템 및 그 양자화 제어방법에 관한 것으로, 이를 위하여 본 발명은, 부호화를 위해 입력되는 프레임을 N×N 크기의 복수의 블록으로 분할하고 분할된 각 N×N 블록에 대한 공간영역의 영상신호를 코사인 함수를 이용하여 각 N×N 블록의 주파수 영역의 DCT 변환계수들로 변환하고; 변환된 각 N×N 변화계수 블록들 각각에 대해 DCT 에너지 분포를 이용하여 DCT 의 특정계수들을 기설정된 복수의 그룹으로 그룹핑하며; 그굽핑된 각 N×N 변환계수 블록들 각각을 평탄 영역, 텍스쳐 영역 또는 에지 영역으로 분류하고; 영역 분류된 복수의 N×N 변환계수 블록을 포함하는 매크로 블록 각각에 대해 분류된 영역의 계수분포를 이용하여 순차례벨값으로 기설정된 복수의 클레스값들중 특정 클레스값을 할당하며; 현재 부호화하고자 하는 해당 매크로 블록에 인접하는 복수의 주변 매크로 블록의 클레스값에 대한 정수값의 평균값을 산출하고; 산출된 평균 클레스값을 이용하여 현재 부호화하고자 하는 해당 매크로 블록의 클레스 값을 사향 또는 하향 조절하고; 복수의 주변 매크로 블록들의 평균 클레스값을 이용하여 현재 부호화하고자 하는 해당 매크로 블록의 주변 영역의 텍스쳐 영역인지의 여부를 판단하며; 부호화전의 현재 프레임내 각 매크로 블록과 이에 각각 대응하는 예측 오차신호내 각 매크로 블록간의 움직임 보상 오차값을 산출하며, 산출된 움직임 보상 오차값이 기설정된 임계값보다 클 때 그에 상응하는 가중치신호르 발생하고; 해당 매크로 블록의 주변 영역이 텍스쳐 영역일 때 발생된 가중치신호에 의거하여 조절된 클레스값을 하향으로 재조절한 다음 재조절된 클레스 값을 현재 부호화하고자 하는 해당 매크로 블록의 양자화 과정에서의 국부특성 정보로서 제공하며; 부호화하고자 하는 해당 매크로 블록의 국부특성 정보와 출력측 전송 버퍼의 데이터 충만상태 정보에 의거하여 양자화 과정에서의 양자화 파라메터를 결정함으로써, 인간의 시각특성에 매우 적합한 적응적인 양자화를 수행하여 재생 영상에서의 주관적 화질을 높일 수 있는 것이다.In the hybrid image coding system, the time activity using the energy distribution of each DCT block included in each macroblock of the input current frame and the temporal activity using the motion compensation error value between the current input frame and the prediction error signal are referred to And an adaptive quantization control function capable of adaptively adjusting the quantization scale in the quantization step based on the local characteristic information of the calculated image, The present invention relates to a coding system and a quantization control method thereof, and more particularly, to a coding system and a quantization control method thereof for dividing a frame input for coding into a plurality of N × N blocks, The DCT transform coefficients in the frequency domain of each NxN block using the cosine function And conversion; Grouping the specific coefficients of the DCT into a predetermined plurality of groups using the DCT energy distribution for each transformed NxN change coefficient block; Classifying each of the N × N transform coefficient blocks that have been bended into a flat region, a texture region, or an edge region; Allocating a specific class value among a plurality of class values preliminarily set to a net turn value using a coefficient distribution of the classified area for each macro block including a plurality of NxN transform coefficient blocks classified into a region; Calculating an average value of integer values with respect to a class value of a plurality of neighboring macroblocks adjacent to the current macroblock to be coded; Adjusting the class value of the current macroblock to be coded by using the calculated average class value; Determining whether a texture area of a surrounding area of a current macroblock to be coded is a texture area using an average class value of a plurality of neighboring macroblocks; A motion compensation error value between each macroblock in the current frame before encoding and each macroblock in the prediction error signal corresponding thereto is calculated and when the calculated motion compensation error value is larger than a preset threshold value, a corresponding weighting signal is generated and; And then adjusts the adjusted class value downward based on the weight signal generated when the surrounding area of the macroblock is the texture area. Then, the adjusted class value is localized in the quantization process of the corresponding macroblock to be coded Lt; / RTI > The quantization parameter in the quantization process is determined on the basis of the local characteristic information of the corresponding macroblock to be encoded and the data fullness state information of the output side transmission buffer so as to perform adaptive quantization very suitable for human visual characteristics, It is possible to increase the image quality.

Description

적응적인 양자화 조절 기능을 갖는 개선된 영상 부호화 시스템 및 그 양자화 제어방법(IMPROVED IMAGE CODING SYSTEM USING ADAPTIVE QUANTIZATIO TECHNIQUE AND ADAPTIVE QUANTIZATION CONTROL METHOD THEREOF)An improved image encoding system having an adaptive quantization control function and a quantization control method thereof (IMPROVED IMAGE CODING SYSTEM USING ADAPTIVE QUANTIZATION TECHNIQUE AND ADAPTIVE QUANTIZATION CONTROL METHOD THEREOF)

본 내용은 요부공개 건이므로 전문내용을 수록하지 않았음Since this is a trivial issue, I did not include the contents of the text.

제 1도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 적응적인 양자화 조절 기능을 갖는 개선된 영상 부호화 시스템의 블록구성도, 제 2 도는 제 1 도의 활성도 산출 블록의 세부적인 블록구성도, 제 3도는 하나의 8×8 블록에 대해 DCT 에너지 분포를 이용하여 수평, 수직 및 대각 에너지 그룹으로 그룹핑한 일예로서 도시한 도면.FIG. 1 is a block diagram of an improved image encoding system having an adaptive quantization control function according to a preferred embodiment of the present invention. FIG. 2 is a detailed block diagram of an activity calculation block of FIG. 1, Plotted as a horizontal, vertical, and diagonal energy group using DCT energy distribution for x 8 blocks.

Claims (12)

인트라 모드시의 입력 현재 프레임 자체신호 또는 인터 모드시에 입력 현재 프레임과, 이 현재 프레임 및 재구성된 이전 프레임을 이용하여 움직임 추정, 보상을 통해 얻어지는 예측 프레임간의 예측 오차신호에 대해 이산 코사인 변환, 양자화 및 엔트로피 부호화 수단을 포함하는 부호화를 통해 압축 부호화 하여 부호화된 비트 스트림을 발생하며, 상기 양자화는 출력측 버퍼에 저장된 상기 비트 스트림의 데이터 충만상태 정보와 상기 입력 프레임의 국부특성 정보를 참조하여 결정되는 양자화 파라메터에 의거하여 매크로 블록단위로 그 스템 사이즈가 조절되는 적응적인 양자화 조절 기능을 갖는 개선된 영상 부호화 시스템에 있어서, 부호화전의 상기 현재 프레임을 입력하여 소정의 N×N 크기의 복수의 블록으로 분할하는 블록 분할 수단; 상기 분할된 각 N×N 블록에 대한 공간 영역의 영상신호르 코사인함수를 이용하여 각 N×N 블록의 주파수 영역의 DCT 변환계수들로 변환하는 이산 고사인 변환수단; 상기 각 N×N 변환계수 블록들 각각에 대해 DCT 에너지 분포를 이용하여 DCT 의 특정계수들을 기설정된 복수의 그룹으로 그룹핑하고, 상기 그룹핑으로 얻어진 각 그룹들에 대한 각 에너지 평균값, 최소값, 최대값, 최대값과 최소값의 비 및 이들 각 값에 대한 정수값의 기설정된 복수의 임계값을 이용하여 상기 N×N변환계수 블록 각각이 평탄 영역, 텍스쳐 영역 또는 에지 영역인지를 각각 결정하여 그 해당 영역을 분류하느 수단; 상기 영역 분류된 복수의 N×N 변환계수 블록을 포함하는 매크로 블록 각각에 대한 상기 분류된 영역의 계수분포를 이용하여 순차레벨값으로 기설정된 복수의 클레스값들중 특정 클레스값을 할당하는 클레스 결정 수단; 현재 부호화하고자 하는 해당 매크로 블록에 인접하는 복수의 주변 매크로 블록들에 할당된 각 클레스값들의 평균값을 이용하여 상기 해당 매크로 블록의 주변 영역이 텍스쳐 영역인지의 여부를 판단하는 영역 판단 블록; 상기 부호화전의 현재 프레임내 각 매크로 블록과 이에 각각 대응하는 상기 예측 오차신호내 각 매크로 블록간의 움직임 보상 오차값과 기설정된 임계값을 비교하며, 비교결과 산출된 상기 움직임 보상 오차값이 상기 기설정된 임계값보다 클 때 그에 상응하는 가중치신호를 발생하는 움직임 보상 오차 계산블록; 및 현재 부호화하고자 하는 상기 해당 매크로 블록에 대해 할당된 상기 클레스값을 인접하는 복수의 주변 매크로 블록들의 할당 클레스값을 이용하여 상향 또는 하향 조절하고, 상기 해당 매크로 블록의 주변 영역이 텍스쳐 영역이 아닐 때 상기 가중치신호에 의거하여 상기 해당 매크로 블록에 할당된 상기 조절된 클레스 값을 하향으로 재조절하며, 상기 재조절된 클레스값을 상기 현재 부호화하고자 하는 해당 매크로 블록의 국부특성 정보로써, 상기 양자화 수단에 제공하는 활성도 발생 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 적응적인 양자화 조절 기능을 갖는 개선되 영상 부호화 시스템.A prediction error signal between an input current frame in an intra mode or an input current frame in inter mode and a prediction frame signal obtained through motion estimation and compensation using the current frame and the reconstructed previous frame, And quantization means for generating a quantized bit stream by compression-encoding the quantized data by encoding including entropy encoding means, wherein the quantization is performed by using quantization values determined by referring to data fullness state information of the bit stream stored in an output side buffer and local characteristic information of the input frame, And an adaptive quantization control function in which the stem size is adjusted in units of macroblocks based on a parameter, the method comprising: inputting the current frame before encoding and dividing the current frame into a plurality of blocks of a predetermined NxN size Block dividing means; Discrete cosine transformation means for transforming the DCT transform coefficients in the frequency domain of each NxN block using the cosine function of the image signal of the spatial domain for each of the divided NxN blocks; A DCT energy distribution for each of the NxN transform coefficient blocks is used to group specific coefficients of the DCT into a predetermined plurality of groups, and the energy average value, the minimum value, the maximum value, Determining whether each of the NxN conversion coefficient blocks is a flat region, a texture region, or an edge region using a plurality of predetermined thresholds of a ratio of a maximum value to a minimum value and an integer value for each of the values, Means for classifying; A class determination step of assigning a specific class value among a plurality of class values preset as sequential level values using the coefficient distribution of the classified area for each of the macroblocks including the plurality of NxN transform coefficient blocks classified in the area Way; An area determination block for determining whether a surrounding area of the corresponding macroblock is a texture area using an average value of each class value allocated to a plurality of neighboring macroblocks adjacent to the current macroblock to be coded; A motion compensation error value between each macroblock in the current frame before the encoding and each macroblock in the prediction error signal corresponding to each macroblock in the current frame before the encoding is compared with a preset threshold value, A motion compensation error calculation block for generating a weighting signal corresponding to the weighting signal; And adjusting the class value allocated to the current macroblock to be coded to be upward or downward using an assigned class value of a plurality of adjacent neighboring macroblocks, and when the neighboring area of the corresponding macroblock is not a texture area Adjusting the adjusted class value allocated to the macroblock based on the weight signal to downwardly adjust the adjusted class value and using the re-adjusted class value as the local characteristic information of the current macroblock to be coded, And an activity generating unit for generating an activity generating unit for generating the activity generating unit. 제 1항에 있어서, 상기 N×N 블록은, 8×8 DCT 블록인 것을 특징으로 하는 적응적인 양자화 조절 기능을 갖는 개선된 영상 부호화 시스템.The improved image encoding system according to claim 1, wherein the N × N blocks are 8 × 8 DCT blocks. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 N×N 블록 각각은, DCT 에너지 분포를 이용하여 다수의 DCT 변환계수를 각각 포함하는 수평 에너지, 수직 에너지 및 대각 에너지 그룹으로 각각 그룹핑되는 것을 특징으로 하는 적응적인 양자화 조절 기능을 갖는 개선된 영상 부호화 시스템3. The method of claim 1 or 2, wherein each of the NxN blocks is grouped into a horizontal energy, a vertical energy, and a diagonal energy group each including a plurality of DCT transform coefficients using a DCT energy distribution, Improved Image Coding System with Adaptive Quantization Control 제 3항에 있어서, 상기 N×N 블록 각각은, 제 1 조건으로 각 블록내의 상기 각 그룹들에 대한 평균값이 상기 기설정된 복수의 임계값중 제 1의 임계값보다 작으면 상기 평판 영역에 속하는 블록으로 분류되고, 제 2 조건으로 상기 최소값보다 크고 상기최대값과 최소값에 비 보다 작으면 상기 텍스쳐 영역에 속하는 블록으로 분류되며, 상기 제 2 조건이 충족되지 않으면 상기 에지 영역에 속하는 블록으로 분류되는 것을 특징으로 하는 적응적인 양자화 조절 기능을 갖는 개선된 영상 부호화 시스템.4. The apparatus of claim 3, wherein each of the NxN blocks includes a plurality of blocks, each of which belongs to the flat zone if the average value of the groups in each block is smaller than a first threshold value Blocks are classified into blocks belonging to the texture area if they are larger than the minimum value in the second condition and smaller than the ratio to the maximum value and the minimum value and are classified into blocks belonging to the edge area if the second condition is not satisfied And an adaptive quantization control function. 제 1항에 있어서, 상기 현재 부호화하고자 하는 해당 매트로 블록의 클레스값은, 그에 안접하는 복수의 주변 매크로 블록의 클레스값들을 평균하여 얻은 평균값으로 대체되는 것을 특징으로 하는 적응적인 양자화 조절 기능을 갖는 개선된 영상 부호화 시스템2. The method of claim 1, wherein the class value of the current block to be coded is replaced with an average value obtained by averaging the class values of a plurality of neighboring macroblocks not matching the class value. Improved Image Coding System 제 5항에 있어서, 상기 복수의 주변 매크로 블록은, 상기 부호화하고자 하는 매크로 블록에 인접하는 적어도 8개의 매크로 블록인 것을 특징으로 하는 적응적인 양자화 조절기능을 갖는 개선된 영상 부호화 시스템.6. The improved image encoding system according to claim 5, wherein the plurality of neighboring macroblocks are at least eight macroblocks adjacent to the macroblock to be encoded. 인트라 모드시의 입력 현재 프레임 자체신호 또는 인터 모드시에 입력 현재 프레임과, 이 현재 프레임 및 재구성된 이전 프레임을 이용하는 움직임 추정,보상을 통해 얻어지는 예측 프레임간의 예측 오차신호에 대해 이산 코사인 변환, 양자화 및 엔트로피 부호화 수단을 포함하는 부호화를 통해 압축 부호화하여 부호화된 비트 스트림을 발생하며, 상기 양자화는 출력측 전송 버퍼에 저장되는 상기 비트 스트림의 데이터 충만상태 정보와 상기 입력 프레임의 국부특성 정보를 참조하여 결정하는 양자화 파라메터에 의거하여 매크로 블록단위로 그 스탭 사이즈가 조절되는 개선된 영상 부호화 시스템에서의 양자화 제어방법에 있어서, 상기 부호화를 위해입력되는 프레임을 N×N 크기의 복수의 블록으로 분할한 다음, 상기 분할한 각 N×N 블록에 대한 공간영역의영상신호를 코사인함수를 이용하여 각 N×N 블록의 주파수 영역의 DCT 변환계수들로 변환하는 관정; 상기 각N×N 변환계수 블록들 각각에 대해 DCT 에너지 분포를 이용하여 DCT 특정계수들을 기설정된 복수의 그룹으로그룹핑하는 과정; 상기 그룹핑된 각 N×N 변환계수 블록들 각각을 평탄 영역, 텍스쳐 영역 또는 에지 영역으로 분류하는 과정; 상기 영역 분류된 복수의 N×N 변환계수 블록을 포함하는 매크로 블록 각각에 대해 상기 분류된 영역의 계수분포를 이용하여 순차레벨값으로 기설정된 복수의 클레스값들중 특히 클레스을 할당하는 과정; 현재 부호화하고자 하는 해당 매크로 블록에 인접하는 복수의 주변 매크로 블록의 클레스값에 대한 정수값의 평균값을 산출하는 과정; 상기 산출된 복수의 주변 매크로 블록들의 평균 클레스값을 이용하여 상기 현재 부호화하고자 하는 해당 매크로 블록의 클레스값을 상향 또는 하향 조절하는 과정; 상기 복수의 주변 매크로 블록들의 평균 클레스값을 이용하여 현재 부호화하고자 하는 상기 해당 매크로 블록의 주변 영역의 텍스쳐 영역인지의 여부를 판단하는 과정; 상기 부호화전의 현재 프레임내 각 매크로 블록과 이에각각 대응하는 상기 예측 오차신호내 각 매크로 블록간의 움직임 보상 오차값을 산출하며, 산출된 움직임 보상 오차값이 기설정된 임계값보다 클 때 그에 상응하는 가중치신호를 발생하는 과정; 상기 해당 매크로 블록의 주변 영역이 텍스쳐 영역일 때 상기 발생된 가중치신호에 의거하여 상기 조절된 클레스값을 하향으로 재조절한 다음 재조절된 클레스값을 상기 현재 부호화하고자 하는 해당 매크로 블록의 양자화 과정에서의 국부특성 정보로서 제공하는 과정; 및 상기 부호화하고자 하는 해당 매크로 블록의 국부특성 정보와 상기 전송 버퍼의 데이터 충만상태 정보에 의거하여 상기 양자화 파라메터를 결정하는 과정을 포함하는 개선된 영상 부호화시스템에서의 적응적인 양자화 제어방법.The input current frame itself in the intra mode, or the input current frame in the inter mode, motion estimation using the present frame and the reconstructed previous frame, discrete cosine transform, quantization, and the like on the prediction error signal between the prediction frames obtained through compensation. And the quantization is performed by referring to the data fullness state information of the bit stream stored in the output side transmission buffer and the local characteristic information of the input frame A quantization control method in an improved image encoding system in which the step size is adjusted in units of macroblocks based on a quantization parameter, the method comprising: dividing a frame input for encoding into a plurality of blocks of NxN size, The space for each divided NxN block A video signal of a station by using the cosine function wells to convert the DCT transform coefficients in the frequency domain for each N × N block; Grouping the DCT specific coefficients into a predetermined plurality of groups using the DCT energy distribution for each of the NxN transform coefficient blocks; Classifying each of the grouped NxN transform coefficient blocks into a flat region, a texture region, or an edge region; Allocating a class among a plurality of class values predefined as sequential level values for each macro block including a plurality of NxN transform coefficient blocks classified into the regions using the coefficient distribution of the classified region; Calculating an average value of integer values of a plurality of neighboring macroblocks adjacent to the current macroblock to be coded; Adjusting a class value of the current macroblock to be coded up or down using an average class value of the calculated plurality of neighboring macroblocks; Determining whether a texture region of a surrounding region of the current macroblock to be encoded is a texture region using an average class value of the plurality of neighboring macroblocks; Calculating a motion compensation error value between each macroblock in the current frame before the encoding and each macroblock in the prediction error signal corresponding to the macroblock in the current frame before the coding, and when the calculated motion compensation error value is greater than a predetermined threshold value, ; And adjusting the adjusted class value downward based on the generated weight signal when the surrounding area of the corresponding macroblock is a texture area, and then re-adjusting the adjusted class value in the quantization step of the current macroblock to be coded As the local characteristic information of the image; And determining the quantization parameter based on the local characteristic information of the macroblock to be coded and the data fullness information of the transmission buffer. 제 7항에 있어서, 상기 N×N 블록은 8×8 DCT 블록인 것을 특징으로 하는 개선된 영상 부호화 시스템에서의 적응적인 양자화 제어방법.8. The method of claim 7, wherein the N × N blocks are 8 × 8 DCT blocks. 제 7항 또는 제 8항에 있어서, 상기 N×N 블록 각각은, DCT 에너지 분포를 이용하여 다수의 DCT 변환 계수를 각각 포함하는 수평 에너지, 수직 에너지 및 대각 에너지 그룹으로 각각 그룹핑되는 것을 특징으로 하는 개선된 영상 부호화 시스템에서의 적응적인 양자화 제어방법.9. The apparatus of claim 7 or 8, wherein each of the NxN blocks is grouped into a horizontal energy group, a vertical energy group, and a diagonal energy group, each group including a plurality of DCT transform coefficients using a DCT energy distribution Method of adaptive quantization control in an improved image coding system. 제 9항에 있어서, 상기 N×N 블록 각각은, 제 1 조건으로 각 블록내의 상기 각 그룹들에 대한 평균값이 상기 기설정된 복수의 임계값중 제 1의 임계값보다 작으면 상기 평탄 영역에 속하는 블록으로 분류되고, 제 2조건으로 상기 최소값보다 크고 상기 최대값보다 작으면 상기 평탄 영역에 속하는 블록으로 분류되고, 제 2조건으로 상기 최소값보다 크고 상기 최대값과 최소값의 비 보다 작으면 상기 텍스쳐 영역에 속하는 블록으로 분류되며, 상기 제 2 조건이 충족되지 않으면 상기 에지 영역에 속하는 블록으로 분류되는 것을 특징으로 하는 개선된 영상 부호화 시스템에서의 적응적인 양자화 제어방법.The method of claim 9, wherein, if the average value of the NxN blocks for each of the groups in each block is smaller than a first threshold value among the predetermined threshold values, Block is classified as a block belonging to the flat region if it is larger than the minimum value in the second condition and smaller than the maximum value and is smaller than the ratio of the maximum value and the minimum value in the second condition, , And if the second condition is not satisfied, the block is classified into blocks belonging to the edge region. 제 7항에 있어서 상기 부호화하고자 하는 해당 매크로 블록의 클레스값은, 상기 인접하는 복수의 주변 매크로 블록의 평균 클레스값으로 대체되는 것을 특징으로 하는 개선된 영상 부호화 시스템에서의 적응적인 양자화 제어방법.The method of claim 7, wherein the class value of the corresponding macroblock to be coded is replaced by an average class value of the neighboring plurality of neighboring macroblocks. 제 7 항 또는 제 11항에 있어서, 상기 복수의 주변 매크로 블록은, 상기 부호화하고자하는 매크로 블록에 인접하는 적어도 8개의 매크로 블록인 것을 특징으로 하는 개선된 영상 부호화 시스템에서의 적응적인 양자화 제어방법.The method of claim 7 or 12, wherein the plurality of neighboring macroblocks are at least eight macroblocks adjacent to the macroblock to be encoded. ※ 참고사항 : 최초출원 내용에 의하여 공개하는 것임.※ Note: It is disclosed by the contents of the first application.
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