KR19990077416A - 비월주사방식영상을위한색차신호모양정보추출방법및장치 - Google Patents

비월주사방식영상을위한색차신호모양정보추출방법및장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 동영상 압축 부호화/복호화 또는 영상 조작에 사용되는 비월주사 영상을 위한 색차신호 모양정보 추출방법 및 장치에 관한 것으로, 특히 휘도 모양정보로부터 색차 모양정보를 추출함에 있어서, 임의의 휘도 모양정보를 갖는 비월 주사방식의 영상에서 동일한 필드 내의 4개의 휘도 모양 정보를 이용하여 색차 모양 정보를 추출하는 것을 특징으로 하는 비월주사 영상을 위한 색차신호 모양정보 추출방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명의 방법 및 장치에 의하면 종래의 비월주사 방식의 영상 특성을 고려하지 않은 색차 모양정보 추출방법에서 발생하는 색차정보와 휘도정보의 불일치 문제를 해결하여 주관적 화질을 향상시킬 수 있다.

Description

비월주사방식 영상을 위한 색차신호 모양정보 추출방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR SUBSAMPLING CHROMINANCE SIGNAL SHAPE INFORMATION FOR INTERLACED SCAN TYPE IMAGE}
본 발명은 비월주사방식의 영상을 위한 색차신호 모양정보 추출방법 및 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 비월주사방식 영상의 특성을 고려하여 색차와 휘도를 일치시켜 색차 불일치를 개선함으로써 주관적 화질을 향상시키는 것을 특징으로 하는 비월주사 방식의 영상을 위한 색차신호 모양정보 추출방법 및 장치에 관한 것이다.
기존의 영상 신호 부호화 방식으로는 직사각형의 프레임(rectangular frame) 또는 화면(picture) 전체를 부호화하는 프레임 단위 부호화(frame-based coding)와 임의의 형태의 영역(arbitrary shaped region)만을 부호화하는 방식인 물체 기반 부호화(object-based coding) 방식이 있다. 물체 단위 부호화의 대표적인 예로는 ISO/IEC JTC1/SC29/WG11의 MPEG-4, ISO/IEC JTC1/SC29/WG1 JPEG2000 등의 표준화 방안들이 있다.
모양정보(shape information)를 이용한 물체 기반 부호화(object-based coding)는 영역분할 (segmentation) 기법을 사용하여 전체 영상 시퀀스 내에서 사용자가 관심을 가지고 있거나 필요로 하는 특정 영역(region) - 혹은 물체(object) - 만을 추출하여 부호화한 후, 이를 정해진 순서에 따라 프레임 내에 재구성하는 것이다. 이러한 물체 기반 부호화에서는 기추출된 물체들을 서로 구별하기 위하여 모양 정보를 사용한다. 상기 모양정보는 영상을 물체영역과 비물체영역(배경)으로 구분하고 물체의 투영정도를 표시하는 정보로서 부호화기 및 복호화기에서 전체 영상 대신 물체영역을 중심으로 하는 신호처리를 가능하게 하며, 이러한 모양정보는 이진모양정보 또는 그레이 스케일(Gray Scale) 모양 정보로 표현될 수 있다. 이진 모양 정보는 한 시퀀스 내의 두 물체를 구별하기 위하여 사용하고, 그레이 스케일(Gray Scale) 모양 정보는 한 시퀀스 내의 여러 개의 물체를 구별하기 위하여 사용된다. 이들의 표현 범위에 있어서, 이진 모양 정보는 0과 1로 표현되고, 그레이 스케일 (Gray Scale) 모양 정보는 0에서 255 사이의 값으로 표현된다.
한편, MPEG 4는 TV 프로그램 방송과 같이 고화질을 필요로 하는 응용분야를 위하여, MPEG 2와 마찬가지로 순차주사방식과 비월주사방식의 영상을 모두 지원한다. 동영상 주사방식에 대한 개략적인 내용을 살펴보면 하기와 같다. 동영상 주사 방식으로는 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 크게 순차 주사방식과 비월 주사방식의 두 가지 방식이 있다. 도 1a의 순차 주사방식에서는 하나의 프레임의 영상은 모두 같은 시간에 샘플링된 것으로 이루어지는 데 반해, 도 1b의 비월 주사방식에서는 한 프레임의 영상이 서로 다른 시간에 샘플링된 것들로 이루어지며 샘플이 한 라인마다 번갈아 가며 반복되고 있다. 이와 같이, 비월 주사 방식의 영상에서는 한 장의 프레임은 통상 서로 다른 시간에 샘플링된 두 장의 필드 영상, 즉, 상부 필드 및 하부 필드 영상으로 구성된다. 프레임 구조 영상과 필드 구조 영상은 이와 같은 차이가 있기 때문에 필드 영상을 효율적으로 부호화하기 위해서는, 영상을 프레임 단위로서 뿐만 아니라 필드 단위로서도 부호화할 필요가 있다.
물체기반 영상처리에서 물체의 영상신호(휘도,색차) 중 색차에 대한 모양정보는 영상신호의 표본화 비와 픽쳐 타입에 따른 휘도와 색차신호의 상관관계를 고려하여 휘도의 모양정보를 서브샘플링하여 추출된다. 따라서 물체기반 영상신호를 처리하는 영상 코덱(Video Codec)에는 프레임내의 영역을 표시하기 위하여 휘도신호의 모양정보만이 입력되고 색차신호에 대한 모양정보는 동영상 코덱내에서 적절한 서브샘플링(subsampling) 기법을 사용하여 추출된다.
종래의 색차 모양 정보 추출 방을 자세하게 살펴보면 다음과 같다. 일반적인 영상 표준은 휘도 대비 색차 신호를 도 2와 같이 휘도신호 Y와 색차신호 Cb, Cr의 표본화주파수의 비율이 4:2:0이 되는 것이다. 부연하면, 4:2:0 영상포멧에서 색차의 전체 크기(pels 수)는 전체 휘도의 1/4이고(x, y방향으로 각각 1/2씩 간축), 이는 4개의 휘도에 대해 두개의 색차(Cb, Cr 각각 하나씩)를 갖는 것이다. 이러한 휘도 대 색차의 비율은 색차 신호의 부호화에 사용되는 색차의 모양 정보 추출에서도 동일하게 적용되어야 한다. 현재의 MPEG-4 영상 표준에서는 동영상 주사방식에 관계 없이 색차의 모양 정보는 도 3에 예시된 바와 같은 휘도의 모양 정보에 대해 보존 서브-샘플링 방법(conservative chrominance shape subsampling)을 통하여 도 4와 같이 추출한다.
종래의 보존 서브-샘플링 방법에서는 도 4에 도시된 바와 같이 색차 모양정보를 추출하고자 하는 색차 화소를 둘러싸는 가장 가까운 4개의 휘도 화소를 서브-샘플링 단위로 설정하여, 서브-샘플링 단위 (1) 및 (4)에서와 같이 주변 4개의 휘도 모양 정보 모두가 배경이면, 이에 해당하는 색차 모양정보를 배경 모양정보로 설정하고, 서브-샘플링 단위 (2) 및 (3)에서와 같이 주변 4개의 휘도 모양정보 중에서 하나 이상이 물체이면, 이에 해당하는 색차 모양정보를 물체 모양정보로 설정한다. 도 5a는 도 3의 휘도 모양정보에 대하여 종래의 보존 서브-샘플링 방법에 의해 추출된 색차 모양정보의 주사시간에 따른 휘도 화소와 색차화소의 구성을 도시한 도면이다(도면중 □는 배경 모양정보를 의미하고, ■는 물체 모양정보를 나타낸다).
그러나, 이러한 색차 모양정보 서브샘플링 과정에서 비월 주사방식의 영상 특성을 고려하지 않을 경우 후술하는 바와 같은 색차 불일치(color bleeding) 문제가 발생한다. 색차 불일치는 휘도나 이에 대응하는 색차 중에 어느 한쪽이 존재하지 않을 경우에 발생하는 것으로, 구체적으로 휘도신호는 있는데 색차신호가 없거나, 반대로 색차신호는 있는데 휘도신호가 없게 되는 현상을 의미한다.
도 6에는 도 4에 도시된 종래의 보존 서브-샘플링 추출방법에 의해 추출된 결과를 비월 주사 방식으로 화면에 투시했을 때 발생하는 색차 불일치 부분을 도시하였다. 도 6에 도시된 바와 같이, 순차 주사방식의 영상에 적용되는 보존 서브-샘플링 방법을 비월 주사방식의 영상에 대해 적용하면, 휘도 성분은 있는데 이에 해당하는 색차 성분이 없는 부분(91, 92,93)(색차 축소), 또는 휘도 성분은 없는데 이에 해당하는 색차 성분은 있는 부분(94)(색차 확장)이 생기는 색차 불일치 문제가 발생한다.
이러한 색차 모양정보에 대한 서브샘플링 오류로 인하여 색차 모양정보가 잘못 추출되어 표현하려 하지 않은 배경의 색차신호가 물체의 색차신호로 처리되면 객관적 화질에는 차이가 없지만 배경신호가 물체에 보여지게 되어 주관적 화질이 크게 저하된다. 영상신호의 화질은 원래의 신호와 잡음의 비율을 나타내는 SNR(Signal to Noise Ratio)로 정량적으로 평가되는 객관적 화질과 인간의 시각적 느낌으로 평가되는 주관적 화질에 의해 평가된다. 주관적 화질은 인간의 프레임내의 영상신호 영역들에 대한 인지도 차에 기인한 정성적 평가방법으로 SNR비와 같이 정량적으로 평가할 수는 없으나, 영상처리 기법이나 장치의 성능평가에 있어 객관적 화질 만큼이나 중요하게 고려되는 요인이다. 따라서, 우수한 화질이 요구되는 물체기반 영상처리 분야에서는 정확한 색차 모양정보를 수득할 수 있는 색차 모양정보 추출 방법이 절실히 요구된다.
본 발명은 상술한 바와 같은 당업계의 기술적 요청에 부응하기 위하여 성안된 것으로, 본 발명의 하나의 목적은 비월 주사방식의 영상의 특성을 고려하여 색차 모양 정보를 서브-샘플링하는 비월주사방식의 영상을 위한 색차신호 모양정보 추출방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 색차 모양정보 추출 방법을 구현하는 비월주사방식의 영상을 위한 색차신호 모양정보 추출장치를 제공하는 것이다.
즉, 본 발명의 하나의 양상은 비월주사방식의 영상을 위한 색차신호 모양정보 추출 방법에 있어서,
두 개의 필드 단위로 구성된 비월주사 영상신호에서 2 개의 동일한 필드내에 존재하는 휘도신호의 모양정보 화소들을 각각 4 개당 1개의 서브-샘플링 단위로 설정하여 이러한 서브-샘플링 단위내의 4개의 휘도 모양정보를 이용하여 색차의 모양정보를 추출하는 것을 특징으로 하는 비월주사방식의 영상을 위한 색차신호 모양정보 추출 방법 및 장치이다.
본 발명의 다른 양상은 휘도 모양정보를 입력받아 이를 상부 필드 및 하부 필드로 분할하는 필드분할부;
상부 필드에 대해 2개의 동일한 필드내에 존재하는 휘도신호의 모양정보 화소들을 각각 4개당 1개의 서브-샘플링 단위로 설정하여, 4 개의 휘도신호의 모양정보 화소들중 물체 화소가 1개 이상 존재하는 경우 물체에 해당하는 색차신호의 모양정보를 추출하는 상부 필드 서브-샘플링부;
하부 필드에 대해 2개의 동일한 필드내에 존재하는 휘도신호의 모양정보 화소들을 각각 4개당 1개의 서브-샘플링 단위로 설정하여, 4 개의 휘도신호의 모양정보 화소들중 물체 화소가 1개 이상 존재하는 경우 물체에 해당하는 색차신호의 모양정보를 추출하는 하부 필드 서브-샘플링부; 및
상기 상부 필드 서브-샘플링부 및 상기 하부 필드 서브-샘플링부로부터 추출된 색차 모양정보를 프레임 구조로 재구성하는 프레임 구성부로 구성되는 것을 특징으로 하는 비월주사방식의 영상을 위한 색차신호 모양정보 추출 장치이다.
도 1a는 순차주사방식의 프레임 구성을 설명한 도면이다.
도 1b는 비월주사방식의 프레임 구성을 설명한 도면이다.
도 2는 4:2:0 영상포멧에서 휘도와 색차의 관계 및 종래의 보존 색차 모양정보 추출방법(conservative chrominance shape subsampling)을 보인다.
도 3은 임의의 모양정보를 갖는 비월주사 방식의 영상에서 한 블록 내의 휘도에 대한 모양정보를 도시한 것이다(도면중 ○는 배경을 의미하고, ●는 물체를 나타낸다).
도 4는 도 3의 휘도 모양정보에 대하여 종래의 보존 색차 모양정보 추출방법에 의해 색차 모양정보를 추출한 경우의 참조된 휘도와 추출된 색차 모양정보 사이의 관계를 보인 도면이다.
도 5a는 도 3의 휘도 모양정보에 대하여 보존 색차 모양정보 추출방법을 수행하여 추출한 색차 모양정보의 도면이다(도면중 □는 배경 모양정보를 의미하고, ■는 물체 모양정보를 나타낸다).
도 5b는 도 3의 휘도 모양정보에 대하여 본 발명의 방법을 수행한 후 추출된 색차 모양정보를 보인다(도면중 □는 배경 모양정보를 의미하고, ■는 물체 모양정보를 나타낸다).
도 6은 도 3의 휘도 모양정보를 갖는 비월주사방식의 영상에 대하여 보존 추출방법을 수행하여 추출된 색차 모양정보의 주사시간에 따른 배치를 보인다.
도 7a 및 7b는 도 3의 휘도 모양정보에 대하여 본 발명 색차 모양정보 추출방법을 수행한 경우의, 참조된 휘도와 추출된 색차 모양정보 사이의 관계를 보인 도면이다.
도 8은 도 3의 휘도 모양정보를 갖는 비월주사방식의 영상에 대하여 본 발명의 색차 모양정보 추출방법을 수행하여 추출된 색차 모양정보의 주사시간에 따른 배치를 보인다.
도 9는 본 발명의 비월주사를 위한 색차신호 모양정보 추출방법의 플로우 챠트이다.
도 10은 본 발명의 색차 모양정보 추출방법이 응용된 동영상 압축 부호화 및 복호화 시스템의 일실시예의 구성도이다.
도 11은 본 발명의 색차신호 모양정보 추출 장치의 일실시예의 블럭도이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
41,43,45,47....상부 필드 라인 42,44,46,48....하부 필드 라인
71,76,71',76'....색차 모양정보 화소
72-75,77-80,72'-75',77'-80'....휘도 모양정보 화소
이하에서 본 발명의 기술적 사상에 따른 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
도 3에 임의의 모양정보를 갖는 비월주사방식의 영상에서 한 블록내의 휘도에 대한 모양정보를 도시하였다. 도 3에 도시된 바와 같이 비월 주사방식에서 한 프레임의 영상은 서로 다른 시간에 샘플링된 2개의 서로 다른 필드, 즉, 상부 필드 및 하부 필드 영상으로 구성된다. 본 발명의 색차 모양정보 추출 방법은 휘도의 모양 정보를 사용하여 색차의 모양 정보를 추출함에 있어서, 종래의 색차 불일치 문제를 해결하기 위하여 기존의 보존 서브-샘플링 방법(conservative sub-sampling) 대신에 하나 이상의 동일한 휘도 필드만을 사용하여 서브-샘플링하는 새로운 서브-샘플링 방법을 사용한다.
즉, 본 발명의 비월주사 영상을 위한 색차신호 모양정보 추출방법은 도 3에 도시된 임의의 휘도 모양정보를 갖는 비월 주사방식의 영상에서 색차 모양정보를 추출하는 경우에, 동일한 필드 내의 4개의 휘도 모양정보를 이용하여 색차 모양정보를 추출한다.
도 9는 본 발명 방법에 의한 색차 모양정보 추출 방법의 플로우 챠트이다. 여기에 도시된 바와 같이 우선 색차 모양정보를 구하고자 하는 화소가 상부 필드에 속한 화소인지 아니면 하부 필드에 속한 화소인지를 판단하여, 상부 필드에 속한 화소이면 이에 가장 가까운 2개의 동일한 상부 필드내에 존재하는 휘도 화소들을 각각 4 개(2×2 휘도 화소)당 1개의 서브-샘플링 단위로 설정한다(S1). 한편 색차 모양정보를 구하고자 하는 화소가 하부 필드에 속하는 화소이면 이에 가장 가까운 2개의 동일한 하부 필드내에 존재하는 휘도 화소를 각각 4 개(2×2 휘도 화소)당 1개의 서브-샘플링 단위로 설정한다(S2). 이어서 각각의 서브-샘플링 단위내의 4개의 화소중 적어도 하나 이상이 물체화소이면 해당 색차 화소를 물체 화소로 설정하고(S3), 이와 반대로 4개의 화소가 모두 배경 화소이면 해당 색차 화소를 배경 화소로 설정한다(S4). 이러한 방법에 의해 휘도 모양정보로부터 추출되는 색차 모양정보는 각 원소가 물체인지 배경인지를 나타내는 서로 다른 논리값인 행렬의 형태가 된다. 여기서, 물체는 이진모양정보에서는 1로, 그레이 스케일(Gray Scale)에서는 0보다 큰 값으로 표현되며, 이것이 부호화기가 부호화해야 할 실제 영상 데이터이다.
본 발명에서 동일한 필드 내의 4개의 휘도 모양정보를 이용하여 색차 모양정보를 추출하는 방법으로는 상술한 방법 이외에, 서브-샘플링 단위 내의 4개의 휘도 모양정보의 논리값의 합 또는 평균값을 임의의 임계값과 비교하여 임계값을 초과하는 경우에는 물체 모양정보로 설정하고, 반대로 임계값 미만인 경우에는 배경으로 설정하는 방법을 사용할 수도 있다. 여기서 임계값은 이진모양정보인 경우에는 0이 되며 그레이 스케일의 경우에는 사용자에 의해 임의로 정해지는 값이 된다.
도 7a 및 도 7b에 도 3의 휘도 모양정보에 대하여 본 발명 방법으로 색차 모양정보를 추출하는 영상이 도시된다.
본 발명의 방법에 의해 휘도 모양정보로부터 색차 모양정보를 추출하는 경우에는 도 3에 도시된 임의의 휘도 모양정보를 갖는, 두 개의 필드 단위로 구성된 비월 주사방식의 영상에서 서브-샘플링 단위내의 4개의 휘도 모양 정보를 이용하여 색차의 모양 정보를 추출한다.
색차 모양정보를 추출하고자 하는 색차 모양정보가 상부 필드에 있으면, 이에 해당하는 상부 필드 내의 4개의 휘도신호 모양정보를 참조하여, 4개 중 하나 이상이 물체이면 색차 모양정보를 물체 모양정보로 설정한다.
구체적으로, 도 7a에서, 추출하고자 하는 색차 화소 71이 상부 필드(top field)의 화소인 경우, 상부 필드에 해당하는 화소 라인(41, 43, 45, 47)중에서 제1라인(41)과 제2라인(43)에서 색차 모양정보 화소 71을 둘러싸는 가장 가까운 2×2 휘도 화소를 서브-샘플링 단위로 정하고 이러한 서브-샘플링 단위 내의 휘도 모양정보 화소들(72, 73, 74, 75) 중 화소 75가 물체 모양정보이므로 화소 71은 물체 모양정보로 설정한다. 동일한 방법으로 다음의 화소에 대해서도 색차 모양정보가 추출된다.
도 7a에서, 추출하고자 하는 색차 모양정보 화소 76이 상부 필드에 있는 경우, 상부 필드에 해당하는 화소라인(41, 43, 45, 47)중에서 제1라인(41)과 제2라인(43)에서 색차 모양정보 화소 76을 둘러싸는 서브-샘플링 단위 내의 휘도 모양정보 화소들(77, 78, 79, 80) 모두가 배경 모양정보이므로 화소 76은 배경 색차 모양정보로 설정된다. 동일한 방법으로 다음의 화소에 대해서도 색차 모양정보가 추출된다. 도 8은 도 3의 휘도 모양정보에 대하여 본 발명에 의한 방법으로 추출된 색차 모양정보의 주사시간에 따른 휘도화소와 색차화소의 구성을 도시한 것이다. 도 8에 가운데 굵은 분할선(101)을 중심으로 위부분에 추출된 색차 모양정보와 휘도 모양정보의 배치 상태를 보이는 상부 필드가 도시된다.
도 7b에 있어서, 추출하고자 하는 색차 모양정보 화소 71'가 하부 필드에 속하는 경우, 하부 필드(bottom field)에 해당하는 화소라인(42, 44, 46, 48)중에서 제1라인(42)과 제2라인(44)에서 색차 모양정보 화소 71'를 둘러싸는 서브-샘플링 단위 내의 휘도 모양정보 화소들(72', 73', 74', 75') 모두가 배경 휘도 모양정보이므로 화소 71'는 배경 색차 모양정보로 설정된다. 동일한 방법으로 다음의 화소에 대해서도 색차 모양정보가 추출된다.
도 7b에 있어서, 추출하고자 하는 색차 모양정보 화소 76'가 하부 필드에 있으면 하부 필드에 해당하는 화소라인(42, 44, 46, 48)중에서 제1라인(42)과 제2라인(44)에서 색차 모양정보 화소 76'를 둘러싸는 서브-샘플링 단위 내의 휘도 모양정보 화소들(77', 78', 79', 80')중 화소 79'가 물체 휘도 모양정보이므로 화소 76'는 물체 색차 모양정보로 설정된다. 동일한 방법으로 다음의 화소에 대해서도 색차 모양정보가 추출된다. 도 8에 가운데 굵은 분할선(101)을 중심으로 아랫 부분에 추출된 색차 모양정보와 휘도 모양정보의 배치 상태를 보이는 하부 필드를 도시하였다.
본 발명의 방법을 구현하기 위한 비월주사방식의 영상을 위한 색차신호 모양정보 추출 장치의 일실시예는 두 개의 필드 단위로 구성된 영상신호에서 2개의 동일한 필드내에 존재하는 4개의 휘도신호 모양정보들을 이용하여 색차신호의 모양정보를 추출하는 서브-샘플링 수단을 포함하여 구성된다. 또한, 본 발명의 비월주사방식의 영상을 위한 색차신호 모양정보 추출 장치의 다른 실시예는 두 개의 필드 단위로 구성된 영상신호에서 2개의 동일한 필드내에 존재하는 휘도신호의 모양정보 화소들을 각각 4개당 1개의 서브-샘플링 단위로 설정하는 수단; 및 상기 각각의 서브-샘플링 단위에 포함된 4개의 휘도신호의 모양정보 화소들중 물체 화소가 1개 이상 존재할 시 물체에 해당하는 색차신호의 모양정보를 추출하는 서브-샘플링 수단으로 구성된다.
본 발명의 비월주사 영상을 위한 색차신호 모양정보 추출방법 및 장치는 물체 기반 처리를 행하는 MPEG 4와 같은 동영상 압축 부호화 및 복호화에서 사용될 수 있을 뿐만 아니라 전체 영상중 사용자가 원하거나 필요로 하는 특정 영역(물체)만을 추출하여 조작(manipulation)하는 컨텐트 크리에이션(content creation)에도 응용가능하다.
본 발명의 비월주사 영상을 위한 색차신호 모양정보 추출방법을 응용한 물체 단위 영상 신호 부호화 장치 및 복호화 시스템을 일례로 설명하면 다음과 같다.
도 10에는 본 발명의 색차 모양정보 추출방법이 응용된 물체 단위 동영상 압축 부호화 및 복호화 시스템의 일실시예를 도시하였다. 이러한 시스템은 전처리부(110), 모양정보부호화부(120), 색차 모양정보 추출부(130), 움직임 추정 및 움직임 보상부(140), 텍스춰정보 부호화부(160), 감산기(150), 가산기(170), 이전재현 VOP부(180) 및 다중화부(190)로 구성되는 부호화기(100)와; 전송매체(200)와; 및 모양정보 복호화부(320), 색차 모양정보 추출부(330), 움직임 보상부(350), 텍스춰정보 부호화부(340), 이전재현 VOP부(360), 역다중화부(380) 및 합성부(370)로 구성되는 복호화기(300)로 구성된다.
물체 단위 영상 신호 압축 부호화시 입력된 영상신호는 전처리부(110)에서 영상신호를 영역들로 분할하여 이를 모양정보로 표시하고, 각 영역에 대한 모양정보는 모양정보 부호화부(120)와 움직임정보 추정부(140)에 입력된다. 모양정보 부호화부(120)에서는 해당 물체의 모양정보가 부호화되고, 부호화된 후 재현된 휘도 모양정보(reconstructed luminance shape information)는 색차 모양정보 추출부(130), 움직임정보 추정부 및 움직임 보상부(140) 및 텍스춰 정보 부호화부(texture information encoding part)(160)에 입력되어 이들의 동작을 물체 단위로 수행하게 한다. 한편, 모양정보 부호화부(120)의 또 다른 출력인 휘도 모양정보 비트열(luminance shape information bitstream)은 다중화부(190)로 입력된다.
본 발명에서 색차 모양정보 추출부(130)는 픽춰 타입에 관한 정보를 입력받아 픽춰 타입에 따라 순차주사 방식의 프레임 구조 픽춰인 경우에는 기존의 보존 서브-샘플링 색차 모양정보 서브-샘플링(conservative chrominance shape subsampling)을 행하고, 비월주사 방식의 필드 구조인 경우에는 필드-기반 색차 모양정보 서브-샘플링(field-based chrominance shape subsampling)을 수행하도록 구현될 수 있다. 비월주사 영상을 위한 이러한 색차 모양정보 추출부(130)의 상세 구성을 도 11에 나타내었다. 도 11과 같이, 색차 모양정보 추출부(130)는 휘도 모양정보를 입력받아 이를 상부 필드 및 하부 필드로 분할하는 필드분할부(131); 상부 필드에 대해 2개의 동일한 필드내에 존재하는 휘도신호의 모양정보 화소들을 각각 4개당 1개의 서브-샘플링 단위로 설정하여, 4 개의 휘도신호의 모양정보 화소들중 물체 화소가 1개 이상 존재하는 경우 물체에 해당하는 색차신호의 모양정보를 추출하는 상부 필드 서브-샘플링부(132); 하부 필드에 대해 2개의 동일한 필드내에 존재하는 휘도신호의 모양정보 화소들을 각각 4개당 1개의 서브-샘플링 단위로 설정하여, 4 개의 휘도신호의 모양정보 화소들중 물체 화소가 1개 이상 존재하는 경우 물체에 해당하는 색차신호의 모양정보를 추출하는 하부 필드 서브-샘플링부(133); 및 상기 상부 필드 서브-샘플링부 및 상기 하부 필드 서브-샘플링부로부터 추출된 색차 모양정보를 프레임으로 구성하는 필드 구성부(134)로 구성된다. 여기서 상기 상부 필드 서브-샘플링부(132) 및 하부 필드 서브-샘플링부(133)는 각각 두 개의 필드 단위로 구성된 영상신호에서 2개의 동일한 필드내에 존재하는 휘도신호의 모양정보 화소들을 각각 4개당 1개의 서브-샘플링 단위로 설정하는 수단과 상기 각각의 서브-샘플링 단위에 포함된 4개의 휘도신호의 모양정보 화소들중 물체 화소가 1개 이상 존재할 시 물체에 해당하는 색차신호의 모양정보를 추출하는 서브-샘플링 수단을 포함하여 구성된다.
움직임정보 추정부는 상기 모양정보 부호화부(120)로부터 입력받은 모양정보를 가지고 현재 물체의 텍스춰 정보와 이전 재현 VOP부(previous reconstructed object memory) (180)에 저장되어 있는 이전 물체의 텍스춰 정보를 이용하여, 현재 물체 텍스춰 정보의 움직임정보를 찾는다. 찾아진 움직임정보는 움직임 보상 예측(motion compensated prediction)을 위하여 움직임 보상부 (140)로 입력된다. 또한 추정된 움직임정보들은 압축 부호화되어 움직임정보 비트열(motion information bitstream)의 형태로 다중화부(190)로 입력된다. 움직임 보상부(140)는 움직임정보 추정부에서 구한 움직임정보와 이전 재현 VOP부(180)의 이전 재현 물체 텍스춰 정보를 이용하여 움직임 보상 예측을 수행한다.
감산기(subtractor)(150)에서는 입력 텍스춰 정보와 움직임 보상부(140)에서 구해진 움직임 보상 예측 텍스춰 정보 사이의 차이, 즉 예측 오차(prediction error)를 구한다. 그리고 텍스춰 정보 부호화부(160)에서 이 신호를 부호화한다. 생성된 텍스춰 정보 비트열(texture information bitstream)은 다중화부(190)로 입력되고, 재현된 예측 오차 신호는 가산기(170)로 입력된다. 가산기(170)에서 움직임 보상 예측 신호와 재현된 오차 신호를 더하여 해당 물체의 재현 텍스춰 정보 신호를 만들고, 이 신호는 이전 재현 VOP부(180)에 저장되어 다음에 입력되는 물체의 부호화 시에 이용된다. 다중화부(190)는 모양정보 부호화부(120)로부터의 휘도 모양정보 비트열, 움직임 추정 및 보상부(140)로부터의 움직임 정보 비트열 및 텍스춰 정보 부호화부(160)로부터의 텍스춰정보 비트열을 다중화하여 영상 비트열(image bitstream)을 전송매체(200)로 전송한다.
한편, 부호화된 후 전송매체(200)를 거쳐 복호화기(300)에 입력되는 영상 비트열은 역다중화부(310)를 통하여 움직임정보 비트열, 휘도 모양정보 비트열, 텍스춰 정보 비트열 및 픽춰 타입 정보열로 나누어진다. 모양정보 복호화부(320)는 휘도 모양정보 비트열을 입력 받아서 재현 모양정보를 출력한다. 이 재현 모양정보는 색차 모양정보 추출부(330), 움직임 보상부(350)와 텍스춰 정보 복호화부(340)로 입력되어 물체 단위의 복호화를 수행하도록 한다. 상기 색차 모양정보 추출부(330)는 전송매체를 통해서 휘도 모양정보만이 전송되었으므로 이를 기초로 색차 모양정보를 추출하며, 그 구성 및 동작은 부호화기(100)의 색차 모양정보 추출부(130)와 완전히 동일하다. 추출된 색차 모양정보는 텍스춰 정보 복호화부(340) 및 움직임 보상부(350)에 입력된다. 텍스춰 정보 복호화부(340)는 모양정보 복호화부(320)로부터 입력받은 재현 모양정보를 이용하여 텍스춰 정보를 복호화하고, 움직임 보상부(350)는 움직임정보 복호화부(42)의 출력인 움직임정보와 이전 재현 VOP부(previous reconstructed VOP) (370)의 이전 텍스춰 정보를 이용하여 움직임 보상 예측을 수행하게 된다. 물론, 이 때에도 물체 영역 내부의 수행이 필요하므로 모양정보 복호화부(320)의 출력인 재현 모양정보가 입력되어 이용된다. 움직임 보상부(350)의 출력인 움직임 보상 예측 신호는 텍스춰 정보 복호화부(340)에서 재현된 텍스춰 정보와 가산기(360)에서 더해져서 해당 물체를 복원한다. 이 복원된 물체는 이전 재현 VOP부(370)에 저장되어 다음 프레임의 부호화에 이용되며, 한편 합성부(370)로 입력되어 다른 물체와 합성되어 영상 신호를 재생한다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면 두 개의 필드 단위로 구성된 비월주사 영상신호에서 2개의 동일한 필드내에 존재하는 휘도신호의 모양정보 화소들을 각각 4개당 1개의 서브-샘플링 단위로 설정하여 이를 토대로 색차 정보를 추출하기 때문에 종래의 비월주사 방식의 영상 특성을 고려하지 않은 색차 모양정보 추출방법에서 발생하는 색차정보와 휘도정보의 불일치 문제를 해결하여 주관적 화질을 향상시킬 수 있다.

Claims (12)

  1. 비월주사방식의 영상을 위한 색차신호 모양정보 추출 방법에 있어서,
    두 개의 필드 단위로 구성된 비월주사 영상신호에서 2 개의 동일한 필드내에 존재하는 휘도신호의 모양정보 화소들을 각각 4 개당 1개의 서브-샘플링 단위로 설정하여 이러한 서브-샘플링 단위내의 4개의 휘도 모양정보를 이용하여 색차의 모양정보를 추출하는 것을 특징으로 하는 비월주사 방식의 영상을 위한 색차신호 모양정보 추출 방법.
  2. 비월주사방식의 영상을 위한 색차신호 모양정보 추출 방법에 있어서,
    두 개의 필드 단위로 구성된 영상신호에서 2 개의 동일한 필드내에 존재하는 휘도신호의 모양정보 화소들을 각각 4개당 1개의 서브-샘플링 단위로 설정하는 단계; 및
    상기 각각의 서브-샘플링 단위에 포함된 4 개의 휘도신호의 모양정보 화소들중 물체 화소가 1개 이상 존재할 시 물체에 해당하는 색차신호의 모양정보를 추출하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 비월주사방식의 영상을 위한 색차신호 모양정보 추출 방법.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 방법이 상기 각각의 서브-샘플링 단위에 포함된 4개의 휘도신호의 모양정보 화소들중 물체 화소가 존재하지 않을 경우에는 배경에 해당하는 색차신호의 모양정보를 추출하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 비월주사방식의 영상을 위한 색차신호 모양정보 추출 방법.
  4. 제 2항에 있어서, 색차 모양정보 화소가 상부 필드(top field)의 화소인 경우, 상부 필드 내에 있는 상기 화소의 인접하는 4개의 상부 필드 휘도 모양정보 화소를 이용하여 색차 모양정보를 추출하는 것을 특징으로 하는 비월주사방식의 영상을 위한 색차신호 모양정보 추출 방법.
  5. 제 2항에 있어서, 색차 모양정보 화소가 하부 필드(bottom field)의 화소인 경우, 하부 필드 내에 있는 상기 화소의 인접하는 4개의 하부 필드 휘도 모양정보 화소를 이용하여 색차 모양정보를 추출하는 것을 특징으로 하는 비월주사방식의 영상을 위한 색차신호 모양정보 추출 방법.
  6. 비월주사방식의 영상을 위한 색차신호 모양정보 추출 장치에 있어서, 두 개의 필드 단위로 구성된 영상신호에서 2개의 동일한 필드내에 존재하는 4개의 휘도신호 모양정보 화소들을 이용하여 색차신호의 모양정보를 추출하는 서브-샘플링 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 비월주사방식의 영상을 위한 색차신호 모양정보 추출 장치.
  7. 비월주사방식의 영상을 위한 색차신호 모양정보 추출 장치에 있어서,
    두 개의 필드 단위로 구성된 영상신호에서 2개의 동일한 필드내에 존재하는 휘도신호의 모양정보 화소들을 각각 4개당 1개의 서브-샘플링 단위로 설정하는 수단; 및
    상기 각각의 서브-샘플링 단위에 포함된 4개의 휘도신호의 모양정보 화소들중 물체 화소가 1개 이상 존재할 시 물체에 해당하는 색차신호의 모양정보를 추출하는 서브-샘플링 수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 비월주사방식의 영상을 위한 색차신호 모양정보 추출 장치.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 서브-샘플링 수단이 각각의 서브-샘플링 단위에 포함된 4개의 휘도신호의 모양정보 화소들중 물체 화소가 존재하지 않을 경우에는 배경에 해당하는 색차신호의 모양정보를 추출하는 과정을 수행하는 서브-샘플링 수단인 것을 특징으로 하는 비월주사방식의 영상을 위한 색차신호 모양정보 추출 장치.
  9. 제 7항에 있어서, 상기 서브-샘플링 수단이 색차 모양정보 화소가 상부 필드(top field)의 화소인 경우, 상부 필드 내에 있는 상기 화소의 인접하는 4개의 상부 필드 휘도 모양정보 화소를 이용하여 색차 모양정보를 추출하는 서브-샘플링 수단인 것을 특징으로 하는 비월주사방식의 영상을 위한 색차신호 모양정보 추출 장치.
  10. 제 7항에 있어서, 상기 서브-샘플링 수단이 색차 모양정보 화소가 하부 필드(bottom field)의 화소인 경우, 하부 필드 내에 있는 상기 화소의 인접하는 4개의 하부 필드 휘도 모양정보 화소를 이용하여 색차 모양정보를 추출하는 서브-샘플링 수단인 것을 특징으로 하는 비월주사방식의 영상을 위한 색차신호 모양정보 추출 장치.
  11. 휘도 모양정보를 입력받아 이를 상부 필드 및 하부 필드로 분할하는 필드분할부;
    상부 필드에 대해 2개의 동일한 상부 필드내에 존재하는 휘도신호 모양정보 화소들을 이용하여 색차신호의 모양정보를 추출하는 상부 필드 서브-샘플링부;
    하부 필드에 대해 2개의 동일한 하부 필드내에 존재하는 휘도신호 모양정보 화소들을 이용하여 색차신호의 모양정보를 추출하는 하부 필드 서브-샘플링부; 및
    상기 상부 필드 서브-샘플링부 및 상기 하부 필드 서브-샘플링부로부터 추출된 색차 모양정보를 프레임 구조로 재구성하는 프레임 구성부로 구성되는 것을 특징으로 하는 비월주사방식의 영상을 위한 색차신호 모양정보 추출 장치.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 상부 필드 서브-샘플링부는
    상부 필드에 대해 2개의 동일한 상부 필드내에 존재하는 휘도신호의 모양정보 화소들을 각각 4개당 1개의 서브-샘플링 단위로 설정하여, 4 개의 휘도신호의 모양정보 화소들중 물체 화소가 1개 이상 존재하는 경우 물체에 해당하는 색차신호의 모양정보를 추출하는 상부 필드 서브-샘플링부이고;
    하부 필드 서브-샘플링부는 하부 필드에 대해 2개의 동일한 하부 필드내에 존재하는 휘도신호의 모양정보 화소들을 각각 4개당 1개의 서브-샘플링 단위로 설정하여, 4 개의 휘도신호의 모양정보 화소들중 물체 화소가 1개 이상 존재하는 경우 물체에 해당하는 색차신호의 모양정보를 추출하는 하부 필드 서브-샘플링부인 것을 특징으로 하는 비월주사방식의 영상을 위한 색차신호 모양정보 추출 장치.
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