이산웨이브렛변환(DWT)을 통한 동영상부호화장치
专利汇可以提供이산웨이브렛변환(DWT)을 통한 동영상부호화장치专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且개시된 내용은 동영상 부호화시 이산웨이브렛변환(DWT)을 기반으로 움직임예측하여 보다 압축효율을 높일 수 있도록 한 이산웨이브렛변환(DWT)을 통한 동영상부호화장치에 관한 것이다. 본 발명은 입력되는 프레임단위 동영상신호에 대해 통상의 이산여현변환(DCT) 대신에 보다 유용한 이산웨이브렛변환(DWT)을 통해 인트라(Intra)모드로 프레임내 부호화하고, 이를 복원한 이전 프레임 동영상신호와 입력되는 현 프레임단위 동영상신호간의 움직임추정 및 보상을 수행하며, 입력되는 현재프레임의 영상신호와 움직임보상된 영상신호간의 차분 즉, 움직임보상에러를 이산여현변환(DCT)을 통해 인터(Inter)모드로 프레임간 부호화한다. 따라서, 본 발명은 통상의 이산여현변환(DCT)을 기반으로 하는 움직임예측에 비해 개선된 압축률을 기대할 수 있다.，下面是이산웨이브렛변환(DWT)을 통한 동영상부호화장치专利的具体信息内容。
이산웨이브렛변환(DWT)을 통한 동영상부호화장치
본 발명은 움직임예측에 의한 동영상부호화장치에 관한 것으로서, 특히 이산웨이브렛변환(Discrete Wavelet Transform; DWT)상에서 움직임예측을 통해 움직임보상에러를 구하여 이산여현변환(Discrete Cosine Transform; DCT)상에서 부호화하므로 보다 압축률을 개선할 수 있도록 한 DWT을 통한 동영상부호화장치에 관한 것이다.
최근 들어 MPEG(Moving Picture Experts Group)-Ⅳ와 같이 영상전화 또는 화상회의시스템등에서의 응용을 목적으로 동영상을 매우 낮은 비트율(low bit rate)로 부호화하는 동영상압축기술에 대한 국제 표준화 작업이 활발히 진행되고 있다. MPEG-Ⅳ는 64kbps 이하의 초저속 통신망을 사용하여 동영상을 매우 낮은 비트율로 전송하기 때문에 동영상의 고압축이 필수적이다. 이를 위해서 시간축방향의 용장도(redundancy)를 줄이기 위한 움직임 보상을 행하여 화상간의 차분을 취하고, 이후 공간축방향의 중복성을 줄이기 위해 이산여현변환(DCT)과 가변장부호화를 사용하고 있다. 즉, 일반적으로 연속된 동영상에서는 전후의 화상과 현재의 화상과는 거의 유사하다. 따라서, 현재 부호화하려는 화상과 P 화상(전방예측화상)에서는 시간적으로 전방의 화상과 차분을, 또는 B 화상(양방향예측화상)에서는 시간적으로 전방, 후방 또는 전방과 후방에서 만들어진 보간화상과의 차분을 취하여, 이 차분치를 부호화하여 전송하는 방법으로 시간축방향의 용장도를 줄여서 전송하는 정보량을 작게 하고 있다. 단, 같은 위치의 차분을 취할 뿐만 아니라 움직임 보상을 사용한다. 이는 16×16화소의 블록단위로 앞의 화상과 이 블록위치의 근방차분에서 차분이 최소가 되는 점을 탐색하여 이와의 차분을 취하는 방법으로 전송해야 할 정보량을 더욱 더 감소시키는 수법을 말한다. 실제로는 P 화상에서는 움직임 보상후의 예측화상과의 차분을 취한 것과 차분을 취하지 않은 것의 두가지 중에서 데이타량이 적은 것을 16×16 블록(매크로블록)단위로 선택하여 부호화한다.
그 밖에도, 보다 진보적인 구조를 갖는 영상압축알고리즘들이 제안되고 있다. 즉, 프렉탈영상압축이론, 모델베이스영상압축이론, 객체지향영상압축이론 및 웨이브렛변환이론을 바탕으로 하는 영상압축의 연구가 진행중이거나 표준화를 위한 단계에 이르고 있다. 특히, 웨이브렛변환은 시간과 주파수에 대해 국부성을 가지고 있는 신호를 표현할 수 있어 비정상과정(nonstationary)을 갖는 영상신호를 해석함에 유리하고, 이를 이용하여 표현된 영상은 인간시각특성과 비슷하여 최근 영상처리분야에서 각광을 받기 시작하였다.
따라서, 본 발명의 목적은 이산여현변환(DCT)상에서 움직임예측하던 종래와는 달리 이산웨이브렛변환(DWT)상에서 움직임예측하여 동영상신호를 압축 부호화하므로써 압축효율을 개선할 수 있도록 한 DWT을 통한 동영상부호화장치를 제공함에 있다.
도 1은 본 발명에 따른 DWT을 통한 동영상부호화장치의 일실시예를 나타내는 블록도.
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
11 : 이산웨이브렛변환기(DWT) 12,19 : 양자화기
13,20 : 부호화기 14 : 역양자화기
15 : 역이산웨이브렛변환기(IDWT) 16 : 움직임예측기
17 : 감산기 18 : 이산여현변환기(DCT)
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 DWT을 통한 동영상부호화장치는 동영상부호화장치에 있어서, 입력되는 현재프레임 영상신호에 대해 이산웨이브렛변환(DWT)을 기반으로 프레임내 부호화하는 제 1부호화수단과, 상기 제 1부호화수단에 의해 부호화되는 영상신호로부터 이전프레임 영상신호를 복원하고, 입력되는 현재프레임 영상신호에 대해 복원된 이전프레임 영상신호를 사용하여 움직임추정 및 움직임보상하는 움직임예측수단, 및 입력되는 현재프레임 영상신호와 상기 움직임예측수단에서 움직임보상된 영상신호간의 차이신호를 구하여 이산여현변환(DCT)을 기반으로 프레임간 부호화하는 제 2부호화수단을 포함한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 기술하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 DWT을 통한 동영상부호화장치를 나타내는 블록도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명의 장치는 카메라 등의 비디오입력기(미도시)를 통해 얻어지는 동영상신호를 입력받아 이산웨이브렛변환(DWT)을 수행하여 변환계수를 출력하는 이산웨이브렛변환기(DWT)(11)와, 변환계수를 양자화하는 제 1양자화기(12), 및 양자화된 계수를 허프만코딩 등을 통해 부호화하여 출력하는 제 1부호화기(13)를 구비하고 있다. 제 1양자화기(12)에는 양자화된 계수를 역양자화하고, 역이산웨이브렛변환(IDWT)하여 복원된 이전프레임의 영상신호를 출력하는 역양자화기(14)와 역이산웨이브렛변환기(IDWT)(15)가 차례로 연결된다. 역이산웨이브렛변환기(15)에는 입력되는 현재프레임의 영상신호에 대해 복원된 이전프레임의 영상신호를 사용하여 움직임추정 및 움직임보상하는 움직임예측기(16)가 연결된다. 움직임예측기(16)에는 입력되는 현재프레임의 영상신호와 움직임보상된 영상신호간의 차분 즉, 움직임보상에러를 구하는 감산기(17)가 연결된다. 감산기(17)에는 움직임보상에러를 이산여현변환하는 이산여현변환기(DCT)(18)가 연결된다. 이산여현변환기(DCT)(18)에는 변환계수를 양자화하는 제 2양자화기(19)와, 양자화된 계수를 허프만코딩 등을 통해 부호화하여 출력하는 제 2부호화기(20)가 차례로 연결되도록 구성된다.
이와 같이 구성된 본 발명의 DWT을 통한 동영상부호화장치에 대한 동작을 좀더 구체적으로 설명한다.
먼저, 카메라 등의 비디오입력기(미도시)를 통해 얻어지는 프레임단위의 동영상신호는 이산웨이브렛변환기(11)와 감산기(17)로 입력됨과 아울러 움직임예측기(16)로 입력된다. 이산웨이브렛변환기(11)는 입력되는 현재프레임의 동영상신호를 이산웨이브렛변환하여 제 1양자화기(12)로 출력된다. 여기에서 이산웨이브렛변환은 서브밴드코딩의 한예로 분석(analysis)과정과 합성(synthesis)과정으로 이루어진다. 이산웨이브렛변환에 대한 구체적인 설명은 이미 여러 문헌에 개재되어 있으므로 여기서는 언급하지 않는다. 제 1양자화기(12)는 이산웨이브렛변환된 현재프레임의 동영상신호에 대해 기설정된 양자화처리를 통해 다양한 레벨들의 대표값들로 변경한다. 제 1부호화기(13)는 양자화계수들의 통계적 특성들을 고려한 허프만코딩을 통해 부호화하여, 압축된 데이타를 생성한다. 여기서, 입력되는 현재프레임의 동영상신호에 대해 이산웨이브렛변환, 양자화 및 부호화과정을 통해 인트라모드의 프레임내 압축 부호화가 이루어진다. 한편, 역양자화기(14) 및 역이산웨이브렛변환기(15)에서는 제 1양자화기(12)에서 출력되는 양자화데이타를 역양자화시킨 다음 역이산웨이브렛변환시켜 복원된 이전프레임의 영상신호로 출력한다. 움직임예측기(16)는 입력되는 현재프레임의 영상신호와 복원된 이전프레임의 영상신호를 사용하여 현재프레임 영상신호의 매크로블록단위 영상데이타들 각각에 대한 움직임을 추정한다. 움직임예측기(16)는 프레임들간의 상관성에 근거하여 움직임추정이 이루어지도록 한다. 즉, 움직임예측기(16)는 복원된 이전프레임 영상신호를 기준으로, 기준영상신호의 일부가 되는 검색영역내에서 비교에 사용된 현재 매크로블록의 영상데이타와 거의 동일한 영상정보를 갖는 기준매크로블록을 찾은 다음, 현재 매크로블록과 기준매크로블록간의 공간적인 위치차이를 나타내는 움직임벡터(Motion Vector)를 구한다. 그런 다음, 움직임예측기(16)는 그 움직임벡터(MV)에 의해 지정되는 기준매크로블록의 영상정보에 해당하는 부분을 복원된 이전프레임 영상신호로부터 추출하여 움직임보상된 영상신호로 출력한다. 여기서, 움직임벡터(MV)는 압축 부호화되는 동영상신호와 함께 전송된다. 감산기(17)는, 차분펄스부호변조 즉, 인터모드의 프레임간 부호화를 위하여, 입력되는 현재프레임 동영상신호로부터 움직임예측기(16)로부터 인가되는 대응 영상신호를 감산하고 감산에 의해 얻어지는 차분값을 이산여현변환기(18)로 출력한다. 이산여현변환기(18)는 감산기(17)로부터 인가되는 차분값 즉, 움직임보상에러를 이산여현변환하여, 주파수영역의 계수들로 변환되게 한다. 제 2양자화기(19)는 변환계수들을 기설정된 양자화처리를 통해 다양한 레벨들의 대표값들로 변경한다. 제 2부호화기(20)는 양자화계수들의 통계적 특성들을 고려하는 허프만코딩을 통해 부호화하여, 압축된 데이타를 생성한다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 이산웨이브렛변환(DWT)을 통한 동영상부호화장치에 관한 것으로 동영상신호에 대해 이산여현변환(DCT)을 기반으로 움직임예측하여 압축 부호화하던 종래에 비해서 보다 유용한 이산웨이브렛변환(DWT)을 기반으로 움직임예측하므로써 압축효율을 개선할 수 있는 효과를 갖는다.
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