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KR950014862B1 - 움직임추정방법 및 그 장치 - Google Patents

움직임추정방법 및 그 장치 Download PDF

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KR950014862B1
KR950014862B1 KR1019920001845A KR920001845A KR950014862B1 KR 950014862 B1 KR950014862 B1 KR 950014862B1 KR 1019920001845 A KR1019920001845 A KR 1019920001845A KR 920001845 A KR920001845 A KR 920001845A KR 950014862 B1 KR950014862 B1 KR 950014862B1
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안우연
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삼성전자주식회사
강진구
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Abstract

내용 없음.

Description

움직임추정방법 및 그 장치
제1도는 반화소 움직임추정을 위해 사용된 종래의 장치를 설명하기 위한 블록도.
제2도는 화소단위와 반화소단위를 설명하기 위한 개념도.
제3도는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 움직임추정을 수행하는 장치를 나타낸 블록도.
제4도는 제3도의 반화소조정수단에 대한 상세 블록도.
제5a도와 b도는 반화소조정수단의 반화소단위 움직임벡터의 결정방법을 설명하기 위한 개념도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
31 : N1×N2블록형성수단 32 : M1×M2탐색영역형성수단
33 : 탐색수단 34 : 반화소조정수단
35 : 좌우반화소조정기 36 :상하반화소조정기
37 : 합산수단
본 발명은 움직임추정방법 및 그 장치에 관한 것으로서, 특히 디지탈 영상신호를 부호화하는 DPCM(Differential Pulse Code Modulation) 방식에서 움직임벡터(motion vector)를 결정하는 움직임추정시에 생성되는 오차값들을 이용하여 보다 더 미세한 움직임추정(motion estimation)이 가능하도록 한 움직임추정방법 그 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 고선명 텔레비젼(HDTV ; High Definition Television), 디지탈 비디오 테이프 레코더(Digital VTR), 멀티-미디어(multi-media)등과 같이 연속적인 디지탈영상신호들을 이용하는 영상처리장치에서 보다 효과적으로 전송데이타를 압축하기 위한 여러가지 부호화방식이 제시되었는데, 그중에 하나가 비디오신호의 인접 프레임들간에 존재하는 데이타상관성을 이용하여 부호화하는 DPCM(Differential Pulse Code Modulation) 부호화방식이다.
DPCM 방식에서 시간적으로 인접하는 프레임간의 차분신호를 부호화하는 경우, 정지영상을 처리할 때에 비해 동작영상을 처리할 때 부호화되는 데이타량이 훨씬 많게 되는 단점이 있다. 그러나, 현재 프레임의 어느 특정 블록이 이전 프레임의 어떤 부분으로부터 움직여 왔는지 즉, 현재 프레임의 특정 영상이 이전 프레임의 어떤 부분과 가장 유사한 지를 알 수 있으면, 그 차이값들을 매우 작은 값을 갖기 때문에 효과적인 데이타압축을 기대할 수 있게 된다. 따라서 DPCM방식에 움직임추정을 이용하면, 서로 대응하는 이전 프레임의 소정 영상 블록과 현재 프레임의 소정 영상블록의 신호차에 의한 적은량의 차분데이트를 부호화함으로써 전송효율을 향상시킬 수 있다. 움직임추정방식에서, 움직임벡터(motion vector)는 현재 프레임내의 영상블록과 이전 프레임의 대응 영상블록간의 비교에 의해 얻어진 영상블록의 움직임 방향 및 크기를 나타낸다.
화소단위의 움직임추정방법으로 여러방식들의 제시되어 있다. 일반적으로 시간적으로 구분되는 두 프레임들간의 움직임은 정확하게 정수화소 단위가 아닐 가능성이 많으므로, 정수화소단위로 표시되는 움직임벡터를 사용하여 움직임보상을 하게 되면 움직임보상에 오차가 발생될 우려가 있다. 따라서, 그와 같은 움직임보상오차를 줄이기 위해 서브-픽셀(sub-pixel ; 이하 "부화소"라 한다.) 단위를 이용하는 움직임추정방법이 통상적으로 사용되고 있다. 종래의 방식에 따른 반화소단위의 움직임추정방법을 간단히 설명하면 다음과 같다.
제1도의 장치는, 현재 프레임의 영상신호를 입력받아 N1×N2화소들로 구성된 영상블록을 형성하는 N1×N2블록형성부(1)와, 이전 프레임의 영상신호를 입력받아 M1×M2화소들로 구성된 영상블록을 형성하는 M1×M2탐색영역형성부(2)와, N1×N2블록형성부(1) 및 M1×M2탐색영역형성부(2)의 출력 영상신호들을 입력받아 화소단위의 제1움직임벡터(MV1)를 검출하는 제1탐색부(3)와, N1×N2블록형성부(1) 및 M1×M2탐색영역형성부(2)의 출력 신호들을 입력받아 제1탐색부(1)에서 검출된 제1움직임벡터(MV1)에 의해 결정되는 이전 프레임내의 영상블록과 이 영상블록을 한 화소간격식 이동시켜 얻어진 영상블록들내의 화소값들을 사용하여 그 화소값들 주변의 반화소위치에서의 영상신호값들을 산출하는 반화소보간부(4)와, N1×N2블록형성부(1) 및 반화소보간부(4)의 출력 영상신호들을 입력받아 반화소단위의 제2움직임벡터(MV2)를 출력하는 제2탐색부(5) 그리고, 제1탐색부(3) 및 제2탐색부(5)의 출력신호들(MV1, MV2)을 입력받아 움직임벡터(MV)를 출력하는 합산부(6)를 포함한다.
N1×N2블록형성부(1)는 현재 프레임의 영상신호를 입력받아 N1×N2크기의 블록들의 형태로 저장하고, 현재 프레임의 영상신호의 입력과 동시에, M1×M2탐색영역형성부(2)는 이전 프레임의 영상신호를 입력받아 M1×M2크기의 탐색영역을 형성한다. 제1탐색부(3)는 이전 프레임의 탐색영역내에서 한 화소단위 N1×N2블록을 이동시키며 현제 프레임의 N1×N2블록과 탐색영역 내에서의 한 화소단위씩의 이동에 의한 N1×N2블록들 각각의 화소데이타를 비교한다. 블록들간의 화소단위의 데이타 비교에 의해, 평균 절대 오차(mean squared error ; MSE)법 또는 평균 제곱 오차(mean absolute error ; MAE)법에 의한 움직임추정오차들중에서 최소가 되는 탐색영역내의 블록이 결정된다. 제1탐색부(3)는 탐색영역내에서 최소의 움직임추정오차에 대응하는 N1×N2블록과 현재 프레임내의 N1×N2블록간의 움직임 방향 및 크기를 나타내는 제1움직임벡터(MV1)를 합산부(6) 및 반화소보간부(4)로 출력한다. 반화소보간부(4)는 정수화소단위의 제1움직임벡터(MV1)에 의해 탐색영역내에서 지정되는 블록의 화소들과 그 주변의 화소들을 선형적으로 보간하여, 반호소값들을 계산하며, 계산된 값들을 제2탐색부(5)로 출력한다.
제2도에서, "○"는 화소단위간격을 나타낸 것이고, "X"는 반화소단위 간격을 표시한 것이다. 제2탐색부(5)는 반화소보간부(4)로부터 공급되는 데이타에 근거하여, 이미 얻어졌던 정수단위의 제1움직임벡터(MV1)에 대응하는 기준위치(◎)를 갖는 이전 프레임의 N1×N2블록과, 이 영상블록을 상하좌우 및 대각선 방향으로 각각 반화소씩 이동된 8개의 다른 기준위치들(X)을 갖는 N1×N2블록들을 결정한다. 제2탐색부(5)는 결정된 9개의 N1×N2블록들 각각과 제1움직임벡터(MV1)의 결정에 사용된 현재 프레임의 N1×N2블록을 사용하여 최소의 움직임추정오차를 갖는 위치를 결정하며, 결정된 위치에 근거하여 반화소단위의 미세조정치인 백터성분들(-1/2,0,1/2)중의 하나를 좌우방향 및 상방향에 대하여 각각 결정하고, 결정된 백터 성분에 다른 제2움직임벡터(MV2)를 합산부(6)로 출력한다. 합산부(6)는 제1탐색부(3)로부터 출력하는 정수화소단위의 제1움직임벡터(MV1)와 제2탐색부(5)로부터 출력하는 반화소단위의 제2움직임벡터(MV2)를 합산함으로써 움직임추정에 이용되는 완전한 움직임벡터(MV=x,y)에 제2탐색부(5)에 의한 반화소단위 움직임벡터의 좌우성분(-1/2)을 더하여 움직임벡터(MV=(X-1/2,y))를 결정한다.
상술한 종래방식은 화소간격단위의 제1움직임벡터(MV1)에 의해 이전 프레임내에서 위치 결정된 N1×N2블록의 화소들과 그 N1×N2블록의 주위에 놓인 화소든간의 보간을 통해 전술의 위치 결정된 N1×N2블록을 상하좌우 및 대각선방향으로 반화소간격씩 이동시킨 8개의 N1×N2블록들을 생성하는 과정과, 제1움직임벡터(MV1)에 대응하는 이전 프레임내의 N1×N2블록과 생성된 8개의 N1×N2블록들 각각의 화소값들과 제1움직임벡터(MV1)에 대응하는 현재 프레임내의 N1×N2블록의 화소값들을 사용하여 최소가 되는 평균 절대 오차(mean squared error ; MSE) 또는 평균 제곱 오차(mean absolute error ; MAE)를 산출하는 과정을 거쳐야만 반화소단위의 움직임벡터를 계산할 수 있게 된다. 따라서, 반화소단위의 움직임벡터를 추정하기 위한 데이타처리량이 많게 되며, 그에 따라 데이타처리에 많은 시간이 소요되는 문제점이 있다.
이와같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 인접 프레임들간의 정수화소단위 움직임벡터를 추정하기 위해 사용된 오차값들 즉, 현재 프레임의 소정 영상블록내의 영상신호와 현재 프레임에 인접하는 프레임내의 탐색영역내에 존재하며 현재 프레임의 소정 영상블록과 동일한 크기를 갖는 영상블록들 각각의 영상신호의 비교에 의한 오차값들에 근거하여 반화소단위의 움직임벡터를 추정하므로써, 보다 미세한 움직임추정이 가능한 움직임추정방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 인접 프레임들간의 정수화소단위 움직임벡터를 추정하기 위해 사용된 오차값들 즉, 현재 프레임의 소정 영상블록내의 영상신호와 현재 프레임에 인접하는 프레임내의 참색영역내에 존재하며 현재 프레임의 소정 영상블록과 동일한 크기를 갖는 영상블록들 각각의 영상신호의 비교에 의한 오차값들에 근거하여 반화소단위의 움직임벡터를 충정하므로써, 보다 미세한 움직임추정이 가능한 움직임추정장치를 제공함에 있다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한, 영상의 인접 프레임들간의 영상신호를 비교하여 영상의 개별 움직임을 추정하는 방법은, 현재 프레임의 개별 영상신호에 근거한 제1영상블록과 상기 인접 프레임들중의 하나의 인접 프레임의 개별 영상신호에 근거하며 복수개의 영상블록들을 갖는 제2영상블록을 형성하는 제1단계, 상기 제1영상블록과 동일한 크기의 블록인 상기 영상블록들의 영상신호들과 상기 제1영상블록내의 개별 영상신호를 비교하여 다수의 오차값들을 발생하는 제2단계, 발생된 오차값들을 사용하여 화소단위의 제1움직임벡터를 검출하는 제3단계, 제2단계에서 발생된 모든 상기 오차값들중에서, 상기 제2영상블록내에 존재하며 상기 제1움직임벡터에 대응하는 기준영상블록에 대한 오차값과 기준영상블록을 한 화소씩 복수개의 방향들로 개별적으로 이동하여 발생된 주변영상블록들 각각에 대한 오차값들을 출력하는 제4단계, 상기 출력 오차값들을 사용하여 반화소단위의 제2움직임벡터를 발생하는 제5단계, 및 상기 제1움직임벡터 및 상기 제2움직임벡터를 합산하는 제6단계를 포함한다.
본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한, 영상의 인접 프레임들간의 영상신호를 비교하여 영상의 개별 움직임을 추정하는 장치는, 현재 프레임의 개별 영상신호를 수신하여 제1영상블록을 형성하는 수단, 상기 인접프레임들중의 하나의 인접 프레임의 개별 영상신호를 수신하여 제2영상블록을 형성하는 수단, 상기 제1영상블록형성수단 및 상기 제2영상블록형성수단으로부터 출력하는 개별 영상신호들을 수신하여 화소단위의 제1움직임벡터를 검출하며, 제1움직임벡터의 검출에 이용된 복수개의 오차값들중에서 상기 제2영상블록내에 존재하며 상기 제1움직임벡터에 의해 결정되는 기준영상블록에 대응하는 오차값과 기준영상블록을 한 화소씩 복수개의 방향들로 개별적으로 이동하여 발생된 주변영상블록들 각각에 대응하는 오차값들을 출력하는 탐색수단, 상기 탐색수단으로부터 출력하는 오차값들을 수신하여 반화소단위의 제2움직임벡터를 발생하는 반화소조정수단, 및 상기 제1 및 제2움직임벡터들을 수신하여 가산 및 출력하는 수단을 포함한다.
이한 본 발명의 움직임추정 방법 및 그 장치를 구현한 바람직한 일 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
이전 프레임의 탐색영역에 대응하는 현제 프레임의 소정 블록의 움직임벡터는 MV=(X,y)로 표시될 수 있다. 여기서, 움직임벡터(MV)는 수평움직임벡터성분(X) 및 수직움직임벡터성분(y)을 갖는다. 이후로는 부화소단위의 일종인 반화소단위를 이용하여 본 발명을 설명한다.
제3도는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 움직임추정장치를 나타낸 블록도이다.
제3도의 장치는, 현재 프레임의 영상신호를 입력받아 M1×M2화소들로 구성된 영상블록을 형성하는 N1×N2블록형성수단(31)과, 이전 프레임의 영상신호를 입력받아 M1×M2화소들로 구성된 영상블록을 형성하는 M1×M2탐색영역형성부(32)과, N1×N2블록형성수단(31) 및 M1×M2탐색영역형성수단(32)의 출력 영상신호들을 입력받아 현재 프레임의 영상블록과 이 영상블록과 동일한 크기를 갖는 탐색영역내의 영상블록들간의 개별적인 영상데이타비교에 근거하여 화소단위의 제1움직임벡터(MV1)를 검출하며, 검출된 제1움직임벡터(MV1)에 대응하는 이전 프레임내의 N1×N2크기를 갖는 기준영상블록 및 이 기준영상블록을 상하좌우로 한 화소만큼씩 이동시켜 생성된 4개의 주변영상블록들 각각과 제1움직임벡터(MV1)의 검출에 사용된 현재 프레임내의 영상블록간의 데이타비교에 의한 오차값들을 출력하는 탐색수단(33)과, 탐색수단(33)으로부터 오차값들을 입력받아 상술한 제1움직임벡터(MV)에 대응하는 기준영상블록에 근거하여 상하 또는 좌우로 반화소간격을 갖는 제2움직임벡터(MV2)를 계산하는 반화소조정수단(34)과, 탐색수단(33)으로부터의 제1움직임벡터(MV1)와 반화소조정수단(34)으로부터의 제2움직임벡터(MV2)를 입력받아 벡터합하여 출력하는 합산수단(37)을 포함한다.
반화소조정수단(34)은 제2움직임벡터(MV2)의 수평성분을 검출하는 좌우반화소조정기(35)와, 제2움직임벡터(MV2)의 수직성분을 검출하는 상하반화소조정기(36)를 구비한다.
시간적으로 구분되는 두개의 인접 프레임들의 영상신호들에 대하여, N1×N2블록형성수단(31)은 현재 프레임의 영상신호를 수신하며 N1×N2블록 크기로 수신된 영상신호를 저장한다. 현재 프레임의 영상신호가 입력되는 것과 동시에, M1×M2탐색영역형성수단(32)은 이전 프레임의 영상신호를 수신하며 N1×N2블록보다 큰 크기인 M1×M2블록의 크기로 수신된 영상신호를 저장한다. 탐색수단(33)은 M1×M2탐색영역형성수단(32)와 N1×N2블록형성수단(32)로부터 개별적으로 출력하는 저장된 M1×M2블록 및 N1×N2블록의 영상신호들을 수신한다.
정수화소단위의 움직임벡터 판단에 의해 얻어진 움직임추정오차를 P0라 정하고, 판단된 움직임벡터에 근거하여 상·하·좌·우로 한 화소만큼씩의 이동에 의해 발생된 움직임추정오차들을 각각 P1', P-1', P-1및 P1이라 정하면, 이 움직임추정오차값들은 평균절대오차(Mean Absolute Error ; MAE) 또는 평균제곱오차(Mean Squared Error ; MSE)방식 등을 이용해 계산된다. 이중 MAE방식에 의해 좌우의 움직임추정오차들(Po,P1,P-1) 을 계산하는 공식은 다음과 같다.
여기서, Y는 현재 프레임의 영상신호를 나타낸 것이고, Y'는 이전 프레임의 영상신호를 나타낸 것이며, N1×N2=N는 블록의 크기를 나타낸다. 그리고 위의 식들에서, (k, 1)은 프레임의 왼쪽상단으로부터의 블록위치를 나타낸 것이다. 상하 움직임추정오차들(P1', P-1')도 위에서 언급된 식들에 의한 동일한 방법에 의하여 계산되어진다.
탐색수단(33)은 현재 프레임의 영상블록과 이전 프레임의 탐색영역내에 존재하며 동일한 크기를 갖는 복수개의 이전 영상블록들간의 데이타 크기를 화소단위로 비교하며, 개별 비교의 결과인 움직임추정오차를 계산한다. 정수화소단위의 제1움직임벡터(MV1)는 움직임추정오차가 최소가 되는 블록위치로 결정되며, 합산수단(37)으로 출력된다. 탐색수단(33)은 제1움직임벡터(MV1)의 결정을 위해 계산된 움직임추정오차들중에서 정수화소단위의 움직임벡터(MV1)에 의해 결정된 이전 프레임내의 기준영상블록과 기준영상블록에 대하여 그 주변으로 한 화소씩 이동(shift)된 다수개의 영상블록들에 의해 결정되는 움직임추정오차들(P-1, P1, P0, P-1', P1', P0)을 반화소조정수단(34)으로 출력한다. 본 발명은 반화소단위 움직임벡터의 좌우성분과 상하성분을 동시에 개별적으로 결정한다. 그러나, 좌우반화소조정기(35)와 상하반화소조정기(36)는 동일한 방식을 이용하므로 반화소단위 움직임벡터의 좌우성분을 결정하는 방법만을 설명한다.
제4도는 제3도의 좌우반화소조정기에 대한 상세 블록도이다. 제5a도 및 b도는 좌우반화소조정기의 반화소단위 움직임벡터의 결정방법을 설명하기 위한 개념도이다. 제5a도는 반화소단위의 움직임벡터(MV2)가 화소단위 움직임벡터(MV1)로부터 왼쪽에 존재할 때를 나타낸 것이고, 제5b도는 반화소단위의 움직임벡터(MV2)가 화소단위 움직임벡터(MV1)로부터 오른쪽에 존재할때를 나타낸 것이다.
제4도의 기기는, 움직임추정오차들(P1, P0, P-1)을 입력받는 세개의 입력단들(41, 42, 43), 제1입력단(41)의 입력신호(P1)와 제2입력단(42)의 입력신호(P0)를 가산 출력하는 제1가산기(A1), 제2입력단(42)의 입력신호(P0)와 제3입력단(43)의 입력신호(P-1)를 가산 출력하는 제2가산기(A2), 제1가산기(A1)의 출력단에 연결되는 소정의 입력단을 가지며 개별적으로 입력되는 신호들을 비교하는 제1비교기(CMP1), 제2가산기(A2)의 출력단에 연결되는 소정 입력단을 가지며 개별적으로 입력되는 신호들을 비교하는 제2비교기(CMP2), 제1가산기(A1)의 출력신호에 소정계수를 곱하여 제2비교기(CMP2)로 출력하는 제2곱셈기(M2), 제2가산기(A2)의 출력신호에 소정계수를 곱하여 제1비교기(CMP1)로 출력하는 제1곱셈기(M1), 그리고, 비교기(CMP1, CMP2)들의 개별 출력신호들을 부정논리합하여 출력하는 NOR게이트(NOR)를 구비한다. 제4도의 기기는 또한 제1비교기(CMP1), NOR게이트(NOR) 및 제2비교기(CMP2)의 출력신호들이 서로 구분되게 하는 세개의 출력단들(44, 45, 46)을 구비한다.
탐색수단(33)으로부터 출력하는 움직임추정오차들(P1, P0, P-1)이 반화소조정수단(34)의 좌우반화소조장기(35)로 입력하면, 제1가산기(A1)는 제1입력단(41)을 통해 입력하는 신호(P1)로부터 제2입력단(42)를 통해 입력하는 신호(P0)를 감산한다. 제2가산기(A2)는 제3입력단(43)을 통해 입력하는 신호(P-1)로부터 제2입력단(42)을 통해 입력하는 신호(P0)를 감산한다. P0와 P-1간의 차이값 "a"은 제1곱셈기(M1) 및 제2비교기(CMP2)로 입력되며, P0와 P1간의 차이값 "b"은 제2곱셈기(M2) 및 제1비교기(CMP1)로 입력한다. 가산기들(A1, A2)에 의해 각각 얻어지는 신호들의 관계를 제5a도 및 제5b도를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 제5a도에서, P1이 P-1보다 아주 큰 값을 갖는다는 것(즉, b가 a보다 큰 값을 갖는다는 것)은 움직임벡터(MV)가 화소단위로 추정된 제1움직임벡터(MV1)로부터 왼쪽으로 위치한다는 것을 의미한다. 마찬가지로, 제5b도에서, P0를 기준으로 P-1이 P1보다 아주 큰 값을 갖는다는 것(즉 a가 b보다 큰 값을 갖는다는 것)은 움직임벡터(MV)가 화소단위로 추정된 제1움직임벡터(MV1)로부터 오른쪽으로 위치한다는 것을 의미한다. 그러나, 단순히 신호 "a"가 신호 "b"보다 큰 값을 갖는다는 사실(또는 단순히 신호(b)가 신호(a)보다 큰 값을 갖는다는 사실)만으로 제2움직임벡터(MV2)의 좌우(또는 수평)성분을 결정하는 것은 바람직하지 못하므로, 곱셈기들(M1,M2)을 통해 소정의 계수가 곱해진 결과값들을 이용하여 제2움직임벡터(MV2)의 좌우성분들을 보다 정확하게 결정한다. 이런 이유로, 제1곱셈기(M1) 및 제2곱셈기(M2)는 각 가산기(A2 또는 A1)의 출력신호에 개별적으로 소정계수를 곱하며 곱셈기들의 출력단에 개별적으로 연결된 비교기(CMP1, CMP2)로 곱한 결과를 출력한다.
제1비교기(CMP1)는 제1가산기(A1)의 출력신호(b)와 제1곱셈기(M1)의 출력신호를 비교 출력하고, 제2비교기(CMP2)는 제2가산기(A2)의 출력신호(a)와 제2곱셈기(M2)의 출력신호를 비교출력한다. 제1비교기(CMP1)는 제1가산기(A1)의 출력신호(b)와 제1곱셈기(M1)의 출력신호보다 큰 값을 갖는 경우 하이레벨신호를 출력하며, 그렇지 못한 경우 로우레벨신호를 출력한다. 제2비교기(CMP2)는 제2가산기(A2)의 출력신호(a)가 제2곱셈기(M2)의 출력신호보다 큰 값을 갖는 경우 하이레벨신호를 출력하며, 그렇지 못한 경우 로우레벨신호를 출력한다. 제1비교기(CMP1)로부터 하이레벨신호가 출력되는 경우, 좌우반화소조정기(35)는 신호(b)가 신호(a)에 비하여 충분히 큰것으로 판단하고 그 값이 "-1/2"인 수평벡터성분값을 출력한다. 제2비교기(CMP2)로부터 하이레벨신호가 출력되는 경우, 좌우반화소조정기(35)는 신호(a)가 신호(b)에 비하여 충분히 큰 것으로 판단하고 그 값이 "1/2"인 수평벡터성분값을 출력한다. 제1 및 제2비교기들(CMP1,CMP2)이 모두 로우레벨신호가 출력되는 경우, 좌우반화소조정기(35)는 신호(a)가 신호(b)에 비하여 충분히 크지않는 것으로(또는 신호(b)가 신호(a)에 비하여 충분히 크지않는 것으로 )판단하고 그 값이 "0"인 수평벡터성분값을 출력한다. 여기서, 제1 및 제2비교기들(CMP1, CMP2)이 모두 로우레벨신호가 출력되는 경우는 NOR게이트(NOR)로부터 하이레벨신화 출력되며, 좌우반화소조정기(35)는 이 하이레벨신호에 근거하여 그 값이 "0"인 수평벡터성분값을 출력한다. 상하반화소조정기(36) 역시 제4도와 제5a도 및 b도에 관련하여 전술한 좌우반화소조정기(35)와 동일한 방식으로 입력신호를 처리하여 수직벡터성분을 발생한다. 합산수단(37)은 제2움직임벡터(MV2)를 입력받아 탐색수단(33)에서 얻어진 화소단위 제1움직임벡터(MV1)에 더하여, 반화소단위의 제2움직임벡터(MV2)를 추정한다.
전술의 일 실시예에서는 현재 프레임의 영상신호와 현재 프레임에 인접하는 이전 프레임의 영상신호를 사용한 반화소단위의 움직임추정을 설명하였으나, 현재 프레임에 인접하는 이후 프레임을 사용한 움직임추정도 본 발명의 기술범주내에서 가능하다.
본 발명에 따른 움직임추정 방법 및 장치는 화소단위의 움직임벡터의 검출에 사용된 오차값들중에서 검출된 화소단위의 움직임벡터에 대응하는 이전 프레임내의 기준영상블록 및 기준영상블록을 한 화소씩 좌·우·상·하방향으로 개별 이동시킨 주변영상블록들과 화소단위의 움직임벡터의 검출에 사용된 현재 프레임의 영상블록간의 개별적인 영상신호비교에 의한 오차값들을 선택적으로 사용하여 변화소단위의 움직임벡터를 추정한다. 반화소단위의 움직임벡터의 수평성분은 선택적으로 사용되는 오차값들중에서 좌우방향으로 놓인 주변영상블록 및 기준영상블록에 대응하는 오차값들의 크기비교에 근거하여 검출되며, 그 수직성분을 선택적으로 사용되는 오차값들중에서 상하방향으로 놓인 주변영상블록 및 기준영상블록에 대응하는 오차값들의 크기비교에 근거하여 검출된다. 따라서, 본 발명은 반화소단위의 움직임벡터의 검출을 위해 신호처리되어야 할 계산량을 줄일 수 있으므로 움직임추정의 효울을 크게 향상시킬 수 있는 효과를 가져온다.

Claims (6)

  1. 영상의 인접 프레임들간의 영상신호를 비교하여 영상의 개별 움직임을 추정하는 방법에 있어서, 현재 프레임의 개별 영상신호에 근거한 제1영상블록과 상기 인접 프레임들중의 하나의 인접 프레임의 개별 영상신호에 근거하며 복수개의 영상 블록들을 갖는 제2영상블록을 형성하는 제1단계 ; 상기 제1영상블록과 동일한 크기의 블록인 상기 영상블록들의 영상신호들과 상기 제1영상블록내의 개별 영상신호를 비교하여 다수의 오차값들을 발생하는 제2단계 ; 발생된 오차값등을 이용하여 화소단위의 제1움직임벡터를 검출하는 제3단계 ; 제2단계에서 발생된 모든 상기 오차값들중에서, 상기 제2영상블록내에 존재하며 상기 제1움직임벡터에 대응하는 기준영상블록에 관련된 오차값과 기준영상블록을 복수개의 방향들로 한 화소씩 개별적으로 이동한 위치의 주변영상블록들 각각에 관련된 오차값들을 출력하는 제4단계 ; 상기 출력 오차값들을 이용하여 반화소단위의 제2움직임벡터를 발생하는 제5단계 ; 및 상기 제1움직임벡터 및 상기 제2움직임벡터를 합산하는 제6단계를 포함하는 움직임추정 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제5단계는 상기 기준영상블록의 오차값과 상기 기준영상블록의 중심에 대하여 좌우로 위치하는 주변영상블록들의 개별 오차값들을 사용하여, 상기 제2움직임벡터의 수평성분을 검출하는 제7단계 ; 및 상기 기준영상블록의 오차값과 상기 기준영상블록의 중심에 대하여 상하로 위치하는 주변영상블록들의 개별 오차들을 사용하여, 상기 제2움직임벡터의 수직성분을 검출하는 제8단계를 포함하는 움직임추정 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제7단계 및 제8단계의 각각은 최소 오차값에 대응하는 개별 영상블록의 위치를 상기 제2움직임벡터의 해당벡터성분으로 출력하는 것을 특징으로 하는 움직임추정 방법.
  4. 영상의 인접 프레임들간의 영상신호를 비교하여 영상의 개별 움직임을 추정하는 장치에 있어서, 현재 프레임의 개별 영상신호를 입력받아 제1영상블록을 형성하는 수단 ; 상기 인접 프레임들중의 하나의 인접 프레임의 개별 영상신호를 입력받아 제2영상블록을 형성하는 수단 ; 상기 제1영상블록형성수단 및 상기 제2영상블록형성수단으로부터 출력하는 개별 영상신호들을 입력받아 화소단위의 제1움직임벡터를 검출하며, 제1움직임벡터의 검출에 이용된 복수개의 오차값들중에서 상기 제2영상블록내에 존재하며 상기 제1움직임벡터에 의해 결정되는 기준영상블록에 대응하는 오차값과 기준영상블록을 한 화소씩 복수개의 방향들로 개별적으로 이동하여 발생된 주변영상블록들 각각에 대응하는 오차값들을 출력하는 탐색수단 ; 상기 탐색수단으로부터 출력하는 오차값들을 입력받아 반화소단위의 제2움직임벡터를 발생하는 반화소조정수단 ; 및 상기 제1움직임벡터 및 제2움직임벡터를 입력받아 합상하여 출력하는 수단을 포함하는 움직임추정 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 반화소조정수단은 상기 기준영상블록에 대응하는 오차값과 상기 기준영상블록의 중심에 대하여 수평하게 위치된 주변영상블록들에 개별적으로 대응하는 오차값들을 각각 비교하여, 상기 제2움직임벡터의 수평벡터성분을 검출하는 수평반화소조정부 ; 및 상기 기준영상블록에 대응하는 오차값과 상기 기준영상블록의 중심에 대하여 수직하게 위치된 주변영상블록들에 개별적으로 대응하는 오차값들을 각각 비교하여, 상기 제2움직임벡터의 수직벡터성분을 검출하는 수직반화소조정부를 포함하는 움직임추정 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 수평반화소조정부는 상기 기준영상블록의 우측에 위치한 주변영상블록에 대응하는 오차값으로부터 상기 기준영상블록에 대응하는 오차값을 감산하는 제1감산기 ; 상기 기준영상블록의 좌측에 위치한 주변영상블록에 대응하는 오차값으로부터 상기 기준영상블록에 대응하는 오차값을 감산하는 제2감산기 ; 상기 제2감산기의 개별적인 제1출력신호에 소정의 계수를 곱하여 제1곱셈결과값을 생성하는 제1곱셈기 ; 상기 제1감산기의 개별적인 제2출력신호에 상기 소정의 계수를 곱하여 제2곱셈결과값을 생성하는 제2곱셈기 ; 상기 제2출력신호 및 상기 제1곱셈결과값을 수신하며, 수신에 의한 개별 크기들을 비교하여 비교결과를 나타내는 제1이진신호를 생성하는 제1비교기 ; 상기 제1출력신호 및 상기 제2곱셈결과값을 수신하며, 수신에 의한 개별 크기들을 비교하여 비교결과를 나타내는 제2이진신호를 생성하는 제2비교기 ; 및 상기 제1 및 제2비교기로부터의 상기 제1 및 제2이진신호들을 개별적으로 수신하여 부정논리합하여 상기 제2움직임벡터의 수평벡터성분을 나타내는 연산된 값을 생성하는 NOR게이트를 포함하는 움직임추정 장치.
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