KR100242649B1 - 그물구조를 이용한 움직임추정방법 - Google Patents

Abstract

동화상 부호화시스템에서의 움직임추정방법에 관한 것이다. 본 발명은 입력되는 현재 프레임의 매크로블록들을 일정크기단위로 이동하는 그물구조에 포함시켜 그 그물구조의 외곽을 이루는 매크로블록단위 화상데이타들 각각에 대한 움직임을 추정하고, 움직임추정결과 움직임이 없으면 그 그물구조의 가운데를 이루는 매크로블록단위 화상데이타에 대해 움직임을 추정하지 않도록 한다. 따라서, 본 발명은 움직임을 추정하기 위한 매크로블록의 수를 줄여 움직임 추정시 소요시간을 감소시키므로 전체적인 압축 시간을 단축시킬 수 있는 효과를 제공한다.

Description

그물구조를 이용한 움직임추정방법

본 발명은 동화상 부호화시스템의 움직임추정방법에 관한 것으로서, 특히 일정크기단위의 그물구조로 프레임의 매크로블록들을 움직임 추정하여 움직임 추정시의 소요시간을 감소시켜 전체적인 압축시간을 단축하는 그물구조를 이용한 움직임추정방법에 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 저속 전송 채널을 사용하여 동영상을 전송하기 때문에 동영상의 고압축이 필수적이다. 이를 위하여 시간축방향의 용장도(redundancy)를 줄이기 위한 움직임 보상을 행하여 화상간의 차분을 취하고, 이 후 공간축방향의 중복성을 줄이기 위해 이산여현변환(DCT)과 가변장부호화를 사용하고 있다. 즉, 일반적으로 연속된 동화상에서는 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.

하지만, 동화상 압축에서 한 프레임을 압축할 때 가장 시간이 많이 소요되는 부분이 움직임을 추정하는 부분이다. 그래서, 움직임추정에 소요되는 시간을 줄이는 것이 압축시간을 줄이는 관건이 되고 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 프레임의 매크로블록들을 일정크기단위의 그물구조에 포함시켜 그 그물구조의 외곽을 이루는 매크로블록들 각각을 움직임 추정하여 움직임이 없는 경우 그 가운데를 이루는 매크로블록에 대해서는 움직임을 추정하지 않도록 하므로써 움직임 추정에 소요되는 시간을 감소시켜 압축시간을 단축할 수 있도록 한 그물구조를 이용한 움직임추정방법을 제공함에 있다.

도 1은 본 발명의 그물구조를 이용한 움직임추정방법이 적용된 동화상 부호화시스템을 나타낸 구성도,

도 2는 본 발명에 따른 그물구조를 이용한 움직임추정방법을 설명하기 위한 도면.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 그물구조를 이용한 움직임추정방법은, 동화상 부호화시스템의 움직임추정방법에 있어서, (1) 일정개의 매크로블록씩 이동하면서 입력되는 현재 프레임의 매크로블록들을 일정크기단위의 그물구조에 포함시키는 단계와, (2) 상기 그물구조에 포함된 매크로블록들중 외곽을 이루는 매크로블록단위 화상데이타들 각각에 대한 움직임을 추정하는 단계, 및 (3) 상기 움직임 추정 결과, 움직임이 없으면 상기 그물구조의 가운데를 이루는 매크로블록단위 화상데이타에 대해 움직임을 추정하지 않고 움직임이 있으면 움직임을 추정하는 단계를 포함한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 기술하기로 한다.

도 1은 일반적인 동화상 부호화시스템의 구성도를 나타내며, 움직임 추정 시간을 줄이기 위한 본 발명의 그물구조를 이용한 움직임추정방법이 움직임예측기(16)에서 이루어지도록 구성된다.

도 1에서, 카메라등의 비디오입력기(11)에서 촬영된 프레임단위의 동화상신호는 감산기(12)로 입력됨과 아울러 움직임예측기(16)로 입력된다. 움직임예측기(16)는 비디오입력기(11)로부터 입력되는 현재화상과 프레임메모리(15)에 저장된 기준화상을 사용하여 현재화상의 매크로블록단위 화상데이타들 각각에 대한 움직임을 추정한다. 여기서, 움직임예측기(16)는 프레임들간의 상관성에 근거하여 움직임추정이 이루어지도록 한다. 움직임예측기(16)의 움직임추정에 대해 도 2를 통해 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 그물구조를 이용한 움직임추정방법을 설명하기 위한 도면으로, 352화소×288라인의 공통중간포맷(Common Intermediate Format; CIF)을 반으로 한 11(수평)×9(수직)의 매크로블록으로 구성되는 QCIF(Quarter CIF)구조의 프레임을 보여준다.

도 2를 보면, 프레임의 매크로블록들을 빗금친부분과 같이 3(수평)×3(수직) 크기의 단위(이하, 그물구조라 함)로 구분하고, 그 그물구조의 외곽을 이루는 매크로블록들에 대해 각각 매크로블록단위로 움직임추정을 한다. 즉, 움직임예측기(16)는 프레임메모리(15)에 저장된 기준화상의 일부가 되는 검색영역내에서 비교에 사용된 현재 그물구조의 외곽을 이루는 각 매크로블록의 화상데이타와 거의 동일한 화상정보를 갖는 기준매크로블록을 찾은 다음, 현재 매크로블록과 기준매크로블록간의 공간적인 위치차이를 나타내는 움직임벡터(Motion Vector; MV)를 발생한다. 움직임예측기(16)는 현재 그물구조의 외곽을 이루는 각 매크로블록의 화상데이타들 각각에 대한 움직임을 추정하여 움직임벡터를 구한다. 움직임예측기(16)는 움직임 추정 결과 움직임이 없으면 그 그물구조의 가운데 매크로블록에 대해서도 역시 움직임이 없다고 인식하여 움직임추정을 하지 않는다. 이는 움직임 추정 대상이 되는 매크로블록의 갯수를 줄일 수 있어 움직임 추정에 소요되는 시간을 줄이는 잇점이 있다. 움직임예측기(16)는 하나의 그물구조에 대해서 움직임 추정을 수행한 후 다음 3×3 크기의 매크로블록들로 그물구조를 이동시켜 동일하게 움직임 추정을 한다. 그물구조에 포함되지 않고 마지막에 남는 매크로블록들에 대해서는 각각 움직임추정을 수행한다. 물론, 그물구조를 도 2의 하단부분에 나타낸 바와 같이 겹쳐서 이동시킬 수 있으며, 이는 그물구조에 포함되지 않고 남는 매크로블록이 없게 되고 보다 많은 수의 가운데 매크로블록이 생겨 움직임추정블록을 줄일 수 있는 잇점이 있다. 여기서, 그물구조의 크기는 프레임의 크기에 비례한다. 즉, CIF구조의 프레임은 3×3 크기 대신에 6×6 크기로 하여 위와 같은 과정으로 움직임추정을 수행한다.

도 1로 돌아가서, 움직임예측기(16)는 위와 같은 움직임추정을 통해 구한 움직임벡터에 의해 지정되는 기준매크로블록의 화상정보를 프레임메모리(15)로부터 읽어내어 감산기(12)로 출력한다. 감산기(12)는, 차분펄스부호변조를 위하여, 입력되는 현재화상의 화상데이타로부터 움직임예측기(16)로부터 인가되는 대응 화상데이타를 감산하고 감산에 의해 얻어진 차분값을 부호화기(13)로 출력한다. 부호화기(13)는 입력되는 프레임간의 차분값을 부호화하여 부호화된 데이타를 출력하고, 그 부호화된 데이타를 부호화하기 이전상태로 복원하여 가산기(14)로 출력한다. 가산기(14)는 움직임예측기(16)에서 출력되는 움직임보상된 화상데이타와 부호화기(13)에서 출력되는 복원된 데이타를 가산하여 이전프레임을 복원하고, 이를 프레임메모리(15)에 저장한다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 그물구조를 이용한 움직임추정방법에 관한 것으로 움직임추정시 매크로블록들을 일정크기 단위의 그물구조로 구분하여 그 그물구조의 외곽을 이루는 매크로블록 각각에 대해 움직임추정을 수행하고, 움직임추정결과 움직임이 없으면 가운데의 매크로블록도 움직임이 없다고 인식하여 움직임추정을 하지 않으므로 움직임추정블록의 수를 줄여 움직임추정에 소요되는 시간을 줄이고 전체적인 압축 시간을 단축할 수 있는 효과를 갖는다.

Claims (6)

1. 동화상 부호화시스템의 움직임추정방법에 있어서,

   (1) 일정개의 매크로블록씩 이동하면서 입력되는 현재 프레임의 매크로블록들을 일정크기단위의 그물구조에 포함시키는 단계;

   (2) 상기 그물구조에 포함된 매크로블록들중 외곽을 이루는 매크로블록단위 화상데이타들 각각에 대한 움직임을 추정하는 단계; 및

   (3) 상기 움직임 추정 결과, 움직임이 없으면 상기 그물구조의 가운데를 이루는 매크로블록단위 화상데이타에 대해 움직임을 추정하지 않고 움직임이 있으면 움직임을 추정하는 단계를 포함하는 그물구조를 이용한 움직임추정방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 그물구조에 포함되지 않고 마지막에 남는 매크로블록단위 화상데이타들 각각에 대한 움직임을 추정하는 단계를 더 포함하는 그물구조를 이용한 움직임추정방법.
3. 제 1항에 있어서, 상기 제 (1) 단계는 상기 그물구조에 매크로블록들이 겹쳐서 포함되도록 하는 것을 특징으로 하는 그물구조를 이용한 움직임추정방법.
4. 제 1항에 있어서, 제 (1) 단계의 상기 그물구조 크기는 프레임의 크기에 비례하여 결정됨을 특징으로 하는 그물구조를 이용한 움직임추정방법.
5. 제 4항에 있어서, 상기 제 (1) 단계는 그물구조의 크기를 프레임이 QCIF구조인 경우 3(수평매크로블록)×3(수직매크로블록) 크기로 하고, CIF구조인 경우 6(수평매크로블록)×6(수직매크로블록) 크기로 함을 특징으로 하는 그물구조를 이용한 움직임추정방법.
6. 제 1항에 있어서, 상기 제 (3) 단계는 상기 그물구조의 외곽을 이루는 매크로블록단위 화상데이타들 각각에 대한 움직임 추정 결과 움직임이 없으면 가운데를 이루는 매크로블록도 움직임이 없다고 인식하여 움직임을 추정하지 않는 것을 특징으로 하는 그물구조를 이용한 움직임추정방법.

Images