KR100561391B1 - Zerotree coding apparatus and method - Google Patents
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Abstract
본 발명은 제로트리 부호화 장치에 관한 것으로, 이러한 장치는 기준문턱치와 웨이브릿 계수를 비교하고 이전 레벨의 정보를 이용하여 자식 대응 관계의 레벨에서부터 부모 대응 관계의 레벨 방향으로 소정의 카테고리정보를 생성하는 문턱치 비교부; 상기 소정의 카테고리정보를 저장하는 제로트리 맵; 및 상기 제로트리 맵에 저장된 소정의 카테고리중 제로트리를 생성할 수 있는 카테고리를 이용하여 제로트리를 생성하는 제로트리 생성부를 포함함을 특징으로 한다.The present invention relates to a zero-tree encoding apparatus, which compares a reference threshold with a wavelet coefficient and generates predetermined category information from a level of a child correspondence relationship to a level of a parent correspondence relationship using information of a previous level. Threshold comparison unit; A zero tree map storing the predetermined category information; And a zero tree generating unit generating a zero tree using a category capable of generating a zero tree among predetermined categories stored in the zero tree map.
본 발명에 의하면, 모든 밴드에서 동작이 같으며 따라서 제어 로직의 구성이 매우 단순해진다. 따라서 빠른 속도와 간단한 제어 구조를 동시에 가지고 있으므로 하드웨어로 구현하기에 매우 용이하다.According to the present invention, the operation is the same in all the bands, thus simplifying the construction of the control logic. Therefore, it is very easy to implement in hardware because it has high speed and simple control structure.
Description
도 1은 영상에 대한 웨이브릿 분해도이다.1 is an exploded view of a wavelet for an image.
도 2a는 "Lena" 영상을 도시한 것이다.2A shows the "Lena" image.
도 2b는 웨이브릿 분해도에 의해 분해된 "Lena" 영상을 도시한 것이다. 2B shows the "Lena" image resolved by wavelet exploded view.
도 3은 웨이브릿 계수의 부모-자식 대응관계를 도시한 것이다.3 shows the parent-child correspondence of wavelet coefficients.
도 4는 본 발명에 의한 제로트리 부호화 방법을 도시한 흐름도이다.4 is a flowchart illustrating a zero tree encoding method according to the present invention.
도 5는 본 발명에 의한 제로트리 부호화 장치를 도시한 것이다.5 shows a zero tree encoding apparatus according to the present invention.
도 6은 제로트리 부호화 방법의 일실시예를 도시한 것이다.6 illustrates an embodiment of a zero tree encoding method.
본 발명은 정지화상 압축방법에 관한 것으로, 특히 제로트리 코딩방법을 이용하여 웨이브릿 도메인의 계수를 양자화하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a still picture compression method, and more particularly, to a method of quantizing coefficients of a wavelet domain using a zero tree coding method.
정지화상을 압축하는 방법으로 웨이브릿 변환(Wavelet Transform)을 이용하는 방법이 월등한 화질로 인하여 많이 시용되고 있다. 주로 웨이브릿 도메인(Wavelet Domain)의 계수를 양자화하여서 압축하는데, 양자화를 하는 방법의 하나로써 사피로(Sappiro)가 제안한 제로트리(zero tree) 코딩(Zerotree coding)방 법이 많이 사용된다. 하지만 사피로의 제로트리(zero tree) 코딩방법은 많은 코딩시간이 필요하고, 동일한 웨이브릿 영역을 중복적으로 읽어야 하는 등 비효율적이므로 여기서 새로운 방법을 제안한다. The method of using the wavelet transform as a method of compressing still images has been widely used due to the superior image quality. Mainly, the coefficients of the wavelet domain are quantized and compressed. As one of the quantization methods, a zero tree coding method proposed by Sappiro is widely used. However, Sapporo's zero tree coding method requires a lot of coding time and is inefficient because it reads the same wavelet region repeatedly. Therefore, a new method is proposed here.
웨이브릿 변환은 MPEG4에서도 채택이 되며, 탁월한 화질로 인하여 의료영상분야등 많은 응용이 기대된다.Wavelet transform is also adopted in MPEG4, and many applications are expected due to its excellent image quality.
영상에 대한 웨이브릿 변환은 도 1와 같이 1차원 신호에 대한 필터 뱅크의 구조를 확장하여 구현할 수 있다. 도 1에서 LL`은 가로 및 세로 방향으로 저 대역 통과 필터를 거쳤으므로 원 영상에 비하여 해상도가 떨어진 저주파 대역의 부분 영상을 나타낸다. LH,HL,HH는 각각 수평, 수직, 대각 방향의 에지 성분을 가지는 고주파 대역의 부분 영상이다. 분해된 영상은 합성을 위한 저 대역 및 고 대역 통과 필터로 완전히 합성될 수 있다. 웨이브릿 변환된 부분 영상은 해상도를 나타내는 변환 단계, 와 방향성, O(O=LL,LH,HL,HH)로 표현할 수 있다. 즉, 변환 단계 S에서 O의 방향성을 갖는 임의의 좌표 (i,j)에서의 웨이브릿 계수를 WS,0(i,j)로 표현할 수 있다. Wavelet transform for the image can be implemented by extending the structure of the filter bank for the one-dimensional signal as shown in FIG. In FIG. 1, LL ′ represents a partial image of a low frequency band having a lower resolution than the original image because the LL ′ passes through a low pass filter in the horizontal and vertical directions. LH, HL, and HH are partial images of a high frequency band having edge components in horizontal, vertical, and diagonal directions, respectively. The resolved image can be fully synthesized with low and high pass filters for synthesis. The wavelet transformed partial image may include a conversion step indicating a resolution; And directionality, O (O = LL, LH, HL, HH). That is, the wavelet coefficient at any coordinate (i, j) having the directionality of O in the transformation step S can be expressed as W S, 0 (i, j).
도 2a는 "Lena" 영상을 도시한 것이고, 도 2b는 "Lena" 영상을 3단계(S=3`)로 변환한 것이다. FIG. 2A illustrates the "Lena" image, and FIG. 2B illustrates the conversion of the "Lena" image in three steps (S = 3`).
도 2b에서 볼 수 있는 바와 같이 저주파 대역의 영상은 도 2a의 원 영상과 닮은꼴을 가지고 있다. 고주파 대역의 영상은 방향성을 가지는 에지(edge)로 나타나며, 각 주파수 대역별로 닮은꼴을 가지고 있다. 이러한 성질을 이용하여 웨이브릿 변환 영역에서의 계수를 도 3과 같은 대응 관계로 설정할 수 있다. As shown in FIG. 2B, the image of the low frequency band has a shape similar to that of the original image of FIG. 2A. An image of a high frequency band appears as an edge having a direction, and has a similar shape for each frequency band. By using this property, the coefficients in the wavelet transform region can be set to correspondence as shown in FIG.
도 3은 웨이브릿 계수의 부모-자식 대응관계를 도시한 것이다. 3 shows the parent-child correspondence of wavelet coefficients.
도 3에서 보면, 각 영역들은 부모-자식(parent-child) 관계를 가짐을 알 수 있다. 저주파 영역(S=3,O=LL)의 한 계수는 같은 해상도 단계의 고주파 대역 (S=3,O=LH,HL,HH)의 계수와 아들-자식의 관계를 가진다. 또한 3 단계의 모든 계수는 2단계의 4개의 계수로 아들-자식 관계를 가진다. 저주파 영역의 계수(W3,LL)는 같은 단계의 각기 다른 방향성을 가지는 고주파 대역의 계수 3개와 부모-자식 관계를 가진다. 고주파 대역의 계수는 한 단계 아래의 고주파 계수와 같은 방향성을 가지는 네 개의 계수와 부모-자식 관계를 가진다. 이러한 부모-자식의 대응 관계는 영상 압축을 위시한 여러 분야에 유용하게 사용되고 있다.In FIG. 3, it can be seen that each region has a parent-child relationship. One coefficient of the low frequency region S = 3, O = LL has a son-child relationship with the coefficient of the high frequency band S = 3, O = LH, HL, HH of the same resolution step. In addition, all three coefficients have son-child relationships with four coefficients in two stages. The coefficients W 3, LL in the low frequency region have a parent-child relationship with three coefficients of the high frequency band having different directionalities in the same step. The coefficient of the high frequency band has a parent-child relationship with four coefficients having the same directionality as the high frequency coefficient one step below. This parent-child correspondence is useful for various fields including image compression.
웨이브릿 도메인의 계수들은 높은 레벨의 계수들과 낮은 레벨의 계수들이 부모-자식 관계를 가진다.The coefficients of the wavelet domain have parent-child relationships between the high level coefficients and the low level coefficients.
제로트리(zero tree) 탐색기는 전처리과정으로 웨이브릿 변환기를 필요로 한다. 제로트리(zero tree) 탐색은 웨이브릿 계수를 대상으로 하는 것이므로 정지영상을 웨이브릿 변환기를 사용하여 웨이브릿 도메인의 계수를 구한 다음 제로트리(zero tree) 탐색기가 사용된다. The zero tree searcher requires a wavelet converter as a preprocess. Since the zero tree search targets the wavelet coefficients, the coefficient of the wavelet domain is obtained from the still image using the wavelet converter, and then the zero tree searcher is used.
제로트리 탐색기는 웨이브릿 계수들의 부모-자식 대응관계를 이용한다. 도 3에서 레벨 3의 계수들이 정해진 문턱치보다 작을 때, 레벨 2와 레벨 1의 계수들이 문턱치보다 작을 확율이 높다. 이런 경우, 제로트리를 구성하는 계수전체를 제로트리라는 심볼로 압축하여 전송함으로써 압축을 수행하게 된다. The zerotree searcher uses the parent-child correspondence of wavelet coefficients. In FIG. 3, when the coefficients of
도 3에서 볼 수 있듯이 자식 대응 관계를 가지는 계수들의 크기는 부모 대응 관계를 가지는 계수들에 비해서 x4, x16,...의 크기를 가진다. 하나의 계수가 제로트리를 구성하는지를 판별하기 위하여 자식 대응 관계를 가지는 모든 계수들이 정해진 문턱치 보다 작은지 탐색하여야 한다. 자식 대응 관계를 가지는 계수들은 제로트리탐색이 완료될 때까지 반복적으로 읽혀진다. 따라서 낮은 레벨의 제로트리를 탐색할수록 대역폭과 코딩시간은 지수함수적으로 증가한다. 낮은 레벨의 웨이브릿 계수들은 영상의 상세한 정보를 저장하고 있으므로 자세한 영상정보를 보내기 위해서는 낮은 레벨의 웨이브릿 계수들을 반복적으로 읽어야 한다.As shown in FIG. 3, the sizes of the coefficients having the child correspondence have sizes of x4, x16, ... as compared to the coefficients having the parent correspondence. In order to determine whether one coefficient constitutes a zero tree, it is necessary to search whether all coefficients having child correspondences are smaller than a predetermined threshold. The coefficients with the child correspondence are read repeatedly until the zero tree search is completed. Therefore, as the low level zero tree is searched, the bandwidth and coding time increase exponentially. Since the low level wavelet coefficients store detailed information of the image, the low level wavelet coefficients must be repeatedly read in order to send detailed image information.
본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는 영상의 상세한 정보와 코딩시간을 비례하게 하며, 대역폭 요구를 줄이고, 제로트리(Zero tree) 맵을 이용하여 내부 메모리를 사용함으로써 외부 메모리 사용량을 줄여서 저전력을 용이하는 제로트리 부호화 장치 및 방법을 제공함에 있다.The technical problem to be achieved by the present invention is to zero the detailed information and coding time of the image proportionately, reduce the bandwidth requirements, and reduce the external memory usage by using the internal memory using a zero tree map to facilitate low power An apparatus and method for tree encoding are provided.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 제로트리 부호화 장치는 기준 문턱치와 웨이브릿 계수를 비교하고 이전 레벨의 정보를 이용하여 자식 대응 관계의 레벨에서부터 부모 대응 관계의 레벨 방향으로 소정의 카테고리정보를 생성하는 문턱치 비교부; 상기 소정의 카테고리정보를 저장하는 제로트리 맵; 및 상기 제로트리 맵에 저장된 소정의 카테고리중 제로트리를 생성할 수 있는 카테고리를 이용하여 제로트리를 생성하는 제로트리 생성부를 포함함을 특징으로 한다.The zero-tree encoding apparatus according to the present invention for solving the above technical problem compares a reference threshold and a wavelet coefficient and uses the information of the previous level to obtain predetermined category information from the level of the child correspondence relation to the level of the parent correspondence relation. A threshold comparison unit to generate; A zero tree map storing the predetermined category information; And a zero tree generating unit generating a zero tree using a category capable of generating a zero tree among predetermined categories stored in the zero tree map.
또한, 상기 문턱치 비교부는 최초의 기준문턱치를 웨이브릿 계수의 최대값의 1/2보다 작지 않은 값으로 정하여 상기 웨이브릿 계수와 비교함이 바람직하다.In addition, the threshold comparison unit preferably compares the first reference threshold value with the wavelet coefficient by setting a value not smaller than 1/2 of the maximum value of the wavelet coefficient.
또한, 상기 최초의 기준문턱치는 2의 승수배가 되도록 결정함이 바람직하다.In addition, the first reference threshold is preferably determined to be a multiplier of two.
또한, 상기 제로트리 맵은 상기 웨이브릿 계수가 상기 기준문턱치보다 작고, 이전 레벨의 계수는 상기 기준문턱치보다 큰 경우 제1 카테고리로 분리하고, 상기 웨이브릿 계수가 상기 기준문턱치보다 큰 경우 제2 카테고리로 분리하고, 상기 웨이브릿 계수가 상기 기준문턱치보다 작고, 이전 레벨의 계수도 상기 기준문턱치보다 작은 제3 카테고리로 분리된 소정의 카테고리 정보가 저장되는 것이 바람직하다.The zero tree map may be divided into a first category when the wavelet coefficient is smaller than the reference threshold and a coefficient of a previous level is larger than the reference threshold, and the second category when the wavelet coefficient is larger than the reference threshold. Preferably, the predetermined category information is divided into a third category, wherein the wavelet coefficient is smaller than the reference threshold and the coefficient of the previous level is smaller than the reference threshold.
또한, 상기 제로트리 맵은 상기 제로트리 맵의 정보가 2비트로 구성되는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the zero tree map has two bits of information of the zero tree map.
상기 다른 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 제로트리 부호화 방법은 입력 영상을 웨이브릿 변환하여 생성된 웨이브릿 계수의 부모-자식 대응관계를 이용하여 제로트리를 생성하는 방법에 있어서, (a)기준문턱치와 웨이브릿 계수를 비교하고, 또한 상기 기준문턱치와 이전레벨의 계수를 비교하는 단계; (b)상기 (a)단계로부터 상기 웨이브릿 계수가 상기 기준문턱치보다 작고, 이전 레벨의 계수는 상기 기준문턱치보다 큰 경우 제1 카테고리로 분리하고, 상기 웨이브릿 계수가 상기 기준문턱치보다 큰 경우 제2 카테고리로 분리하고, 상기 웨이브릿 계수가 상기 기준문턱치보다 작고, 이전 레벨의 계수도 상기 기준문턱치보다 작은 제3 카테고리로 분리하는 단계; 및 (c)상기 (b)단계에서 상기 제1 카테고리와 상기 제2 카테고리에 해당되는 경우에는 제로트리를 구성하지 않고, 상기 제3 카테고리에 해당 되는 경우에만 제로트리를 구성하는 단계를 포함함을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for generating a zero tree by using a parent-child correspondence of wavelet coefficients generated by wavelet transforming an input image. Comparing a reference threshold and a wavelet coefficient, and also comparing the reference threshold and coefficients of a previous level; (b) From step (a), if the wavelet coefficient is smaller than the reference threshold and the coefficient of the previous level is larger than the reference threshold, the wavelet coefficient is divided into a first category, and if the wavelet coefficient is larger than the reference threshold, Separating into two categories, wherein the wavelet coefficient is smaller than the reference threshold and the coefficient of the previous level is also smaller than the third threshold; And (c) constructing a zero tree only in the case of the third category, without forming a zero tree in the case of the first category and the second category in the step (b). It features.
또한, 상기 기준문턱치는 웨이브릿 계수의 최대값의 1/2보다 작지 않은 값으로 정하는 것이 바람직하다.In addition, the reference threshold is preferably set to a value no smaller than 1/2 of the maximum value of the wavelet coefficient.
또한, 상기 제로트리 생성방법은 전체 계수에 대한 제로트리의 생성이 끝나면 상기 기준문턱치를 1/2로 줄여서 정해진 비트율을 만족시킬 때 까지 상기 제로트리 생성과정을 반복하는 것이 바람직하다.In addition, in the zero tree generation method, when the generation of the zero tree for all coefficients is completed, the reference tree is reduced to 1/2 to repeat the zero tree generation process until the predetermined bit rate is satisfied.
이하 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명에 의한 제로트리 부호화 방법은 임의의 문턱값에 대하여 어떤 주파수 대역의 웨이브릿 계수가 중요하지 않다면, 이 대역에 대응 관계를 가지는 보다 높은 주파수 대역의 계수 또한 중요하지 않을 확률이 아주 높다는 개념에서 출발한다.In the zero-tree coding method according to the present invention, if a wavelet coefficient of a certain frequency band is not important for an arbitrary threshold value, it is very unlikely that the coefficient of a higher frequency band having a corresponding relationship in this band is also very important. depart.
즉, 저주파 대역으로부터 고주파 대역까지 문턱값보다 낮은 계수를 제로트리라는 하나의 표본치로 구성할 수 있기 때문에 전송해야 하는 위치 정보의 수를 효과적으로 줄일 수 있다. 또한 제로트리 부호화 방법은 원하는 비트량을 만족시킬 수 있고, 에너지가 높은 정보부터 순차적으로 전송을 하기 때문에 점진적 전송에 매우 유리한 방법이다.That is, since the coefficient lower than the threshold value from the low frequency band to the high frequency band can be configured as a single sample value called zero tree, the number of position information to be transmitted can be effectively reduced. In addition, the zero-tree coding method can satisfy a desired bit amount, and is a very advantageous method for gradual transmission because information is transmitted sequentially from high energy information.
제로 트리 부호화 방법은 다음과 같다.The zero tree coding method is as follows.
1) 입력 영상을 웨이브릿 변환한다. 웨이브릿 변환된 영상은 도 3과 같이 각 대역별로 부모-자식의 관계가 형성된다.1) Wavelet transform the input image. As shown in FIG. 3, the wavelet transformed image has a parent-child relationship for each band.
2) 다음과 같은 조건이 만족되도록 최초의 문턱치, T0를 결정한다. 즉,2) The initial threshold, T 0 , is determined so that the following conditions are met. In other words,
즉, 웨이브릿 계수의 최대값의 1 / 2`보다 작지 않은 값을 최초의 문턱치로 결정한다. 일반적으로 최초의 문턱치는 2의 승수배가 되도록 결정한다.That is, a value not smaller than 1/2 'of the maximum value of the wavelet coefficient is determined as the first threshold. In general, the initial threshold is determined to be a multiplier of two.
3) 각 계수를 도 4와 같이 문턱치과 비교하여 표본치를 만들어 낸다. 전체 계수에 대한 표본치의 생성이 끝나면 문턱치를 다음과 같이 반으로 낮추고 같은 방법을 계속한다.3) A sample is generated by comparing each coefficient with a threshold as shown in FIG. After generating the sample for the total coefficients, lower the threshold by half as follows and continue with the same method.
위와 같은 방법을 SAQ(Successive-approximation Quantization)이라고 한다. 이러한 과정을 정해진 비트율을 만족시킬 때가지 계속한다. This method is called successive-approximation quantization (SAQ). This process continues until the specified bit rate is met.
3)의 과정에서 만들어지는 표본치는 모두 네 가지이다. POS(positive siginificant), NEG(negative significant), IZ(isolated zero), ZTR(zerotree root) 이다. POS는 계수값이 문턱치보다 크고 양수인 경우에 할당하고, NEG는 음수인 경우에 할당하는 표본치이다. ZTR은 계수가 문턱치보다 작고, 이 계수에 자식 관계를 가지는 모든 계수들 또한 문턱치보다 작을 경우 할당하는 표본치이다. 이 ZTR로 인하여 많은 압축 효과를 얻을 수 있다. 계수가 문턱값보다 작지만, 자식 관계를 가지는 계수중 하나라도 문턱치보다 크면 IZ를 할당한다.Four samples are produced in the process of 3). Positive siginificant (POS), negative significant (NEG), isolated zero (IZ), and zerotree root (ZTR). POS is assigned when the count is greater than the threshold and positive, and NEG is a sample assigned when the count is negative. ZTR is a sample value that is assigned when the coefficient is smaller than the threshold and all coefficients that have a child relationship to the coefficient are also smaller than the threshold. Due to this ZTR, a lot of compression effects can be obtained. If the coefficient is smaller than the threshold but any coefficient having a child relationship is larger than the threshold, the IZ is allocated.
제로트리 부호화의 전체 과정은 주 과정(dominant pass)과 부 과정(subordinate pass)의 2 단계로 나누어 진다. The whole process of zero-tree coding is divided into two phases: dominant pass and subordinate pass.
주 과정에서는 위에서 언급한 네 개의 표본치를 만들어내고, 부 과정에서는 POS 및 NEG 표본치에 대하여 값의 정밀도를 한 번 더 높인다. 이와 같이 만들어진 모든 심볼은 산술부호화되고 정해진 비트율이 만족될 때까지 부호화 과정을 반복한다. The main process produces the four samples mentioned above, and the sub-process increases the precision of the value once more for POS and NEG samples. All symbols thus produced are arithmetic encoded and the encoding process is repeated until a predetermined bit rate is satisfied.
제로트리 부호화 방법은 전체 웨이브릿 계수에 대하여 하나의 문턱값을 사용하고 있기 때문에 영상의 주파수 특성 및 국부적인 특성을 반영하지 못한다. 그러므로 각 영상의 특성을 반영하여 영상의 각 영역마다 적응적인 문턱값을 사용하는 것이 바람직하다.Since the zero tree coding method uses one threshold for all wavelet coefficients, it does not reflect the frequency and local characteristics of the image. Therefore, it is desirable to use an adaptive threshold value for each region of the image to reflect the characteristics of each image.
도 5는 본 발명에 의한 제로트리 생성장치에 관한 것으로, 문턱치 비교부(510), 제로트리 맵(520) 및 제로트리 생성부(530)5 relates to a zero tree generating apparatus according to the present invention, and includes a
문턱치 비교부(510)는 주어진 문턱치와 웨이브릿 계수를 비교하고 이전레벨의 정보를 이용하여 3가지의 카테고리로 분리한다.The
첫 번째는 문턱치(Th)보다 큼.The first is greater than the threshold (Th).
두 번째는 문턱치(Th)보다 작고, 이전 레벨의 계수는 첫 번째 카테고리에 해당함. The second is smaller than the threshold Th, and the coefficient of the previous level corresponds to the first category.
세 번째는 문턱치(Th)보다 작고, 이전 레벨의 계수도 세 번째 카테고리에 해당함.The third is smaller than the threshold Th, and the coefficient of the previous level also belongs to the third category.
첫 번째정보는 웨이브릿 계수가 문턱치보다 크기 때문에(POS, NEG), 제로트리를 구성할 가능성이 없다.The first piece of information is unlikely to construct a zero tree, since the wavelet coefficient is larger than the threshold (POS, NEG).
두 번째정보는 웨이브릿 계수가 문턱치보다 작으며, 이전 레벨의 계수는 문 턱치보다 컸음을 나타낸다. 부모-자식 대응관계에서 부모대응계수는 문턱치보다 작지만, 자식대응계수는 문턱치보다 큰 것을 의미한다(IZ). 따라서 제로트리를 구성할 가능성이 없다.The second information indicates that the wavelet coefficient is smaller than the threshold and the coefficient of the previous level is larger than the threshold. In the parent-child relationship, the parental response coefficient is smaller than the threshold, but the child response coefficient is larger than the threshold (IZ). Therefore, there is no possibility of constructing a zero tree.
세 번째정보는 웨이브릿 계수가 문턱치보다 작았고, 이전 레벨의 계수도 세 번째 카테고리에 해당하기 때문에, 부모-자식 대응관계에서 제로트리를 구성하고 있다(ZTR). 따라서 현재 레벨에서 제로트리를 구성하고 있다.In the third information, since the wavelet coefficient is smaller than the threshold and the coefficient of the previous level also corresponds to the third category, the zero tree is configured in the parent-child correspondence (ZTR). Therefore, the zero tree is constructed at the current level.
따라서, 문턱치 비교부(510)는 자식 대응 관계의 레벨에서부터 부모 대응 관계의 레벨 방향으로 위의 3가지 카테고리 정보를 생성하면서 제로트리 맵(520)에 정보를 저장한다.Accordingly, the
제로트리 맵(520)은 문턱치 비교부(510)로부터 생성된 카테고리 정보가 저장되며, 동시에 정보를 생성하기 위하여 참조한다.The zero
제로트리 생성부(530)는 제로트리 맵(520)을 참조하여 제로트리를 생성한다. 최상위 레벨에서 세 번째 카테고리에 해당하는 계수들은 제로트리를 구성하고 있다. 따라서 제로트리를 생성하여 전송하고, 하위레벨의 제로트리 맵(520)에 제로트리임을 표시한다. 첫 번째, 두 번째 카테고리에 해당하는 정보들은 제로트리를 구성하고 있지 않으므로 압축하지 않고 전송한다.The zero
첫 번째 레벨의 제로트리생성이 완료되면, 두 번째 레벨로 진행한다. 이때 제로트리 맵에는 첫 번째 레벨에서 제로트리에 속한다고 판명된 계수들에 대한 정보가 기록되어 있다. 따라서 총 4가지 카테고리정보가 있게 된다.When zero tree generation of the first level is completed, it proceeds to the second level. At this time, information about coefficients which are found to belong to zero tree at the first level is recorded in the zero tree map. Therefore, there are a total of four category information.
첫 번째는 문턱치보다 큼.The first is larger than the threshold.
두 번째는 문턱치보다 작고, 이전 레벨의 계수는 첫 번째 카테고리에 해당함.The second is smaller than the threshold, and the coefficient of the previous level corresponds to the first category.
세 번째는 문턱치보다 작고, 이전 레벨의 계수도 세 번째 카테고리에 해당함.The third is smaller than the threshold, and coefficients from the previous level also fall in the third category.
네 번째는 제로트리에 속함. (이전레벨에서 세 번째 카테고리에 속한 계수의 자식 대응관계의 계수들이다.)Fourth belongs to zero tree. (The coefficients of the child correspondence of the coefficients in the third category at the previous level.)
첫 번째, 두 번째, 세 번째 카테고리의 계수들은 첫 번째 레벨과 동일하게 처리할 수 있으며, 네 번째 계수들은 제로트리에 속하므로 전송할 필요가 없고, 단지 자식대응관계의 계수 제로트리 맵(520)에 제로트리임을 표시하여 하위 레벨에서 이 계수들이 전송될 필요가 없음을 나타낸다.The coefficients in the first, second, and third categories can be treated the same as the first level, and the fourth coefficients do not need to be transmitted because they belong to the zero tree, and only zero in the coefficient zero
도 6을 참조하여 제로트리 부호화를 설명하기로 한다.Referring to FIG. 6, zero tree coding will be described.
제로트리 부호화를 수행할 때 저역 밴드에 있는 계수를 읽어서 이 계수가 정해진 임계치보다 작았을 경우, ZTR인지를 판단하기 위해서, 같은 위치를 가지는 계수를 순차적으로 읽어서 임계치보다 작은지를 판단해야 한다.When performing the zero-tree coding, if the coefficient in the low band is read and is smaller than the predetermined threshold, it is necessary to sequentially read the coefficients having the same position to determine whether the coefficient is smaller than the threshold.
도 6에서 HL0의 계수가 임계치보다 작으면 제로트리인지를 알기 위하여 HL1과 HL2의 계수들을 모두 검사해야 한다. 이것을 하드웨어로 구현하게 되면 DRAM 읽기동작이 된다. HL0밴드의 부호화가 끝나면 LH0밴드의 부호화를 하게 되고, HH0밴드의 부호화를 수행한다. 0밴드의 부호화가 모두 끝나게 되면, HL1밴드의 부호화를 수행하게 되는데, HL1밴드는 HL0밴드를 부호화하기 위하여 DRAM의 읽기 동작이 수행이 되었다. HL1밴드의 부호화를 수행하기 위하여 다시 읽는 것이다. HL2밴드도 마찬가지로 다시 읽게 된다. 상위밴드로 갈수록 중복해서 읽는 횟수가 많아지게 되고, 범위가 커지게 되므로 DRAM Access가 매우 많다. 제로트리 부호화는 단순 비교만 이루어지므로 동작 속도의 제한점은 DRAM Access이다. 따라서 DRAM Access를 줄이는 것이 속도를 향상시키는 방법이다. 따라서 메모리 엑세스를 줄이는 방법을 제안한다.In FIG. 6, if the coefficient of HL0 is smaller than the threshold, both coefficients of HL1 and HL2 should be checked to see if it is a zero tree. Implementing this in hardware results in DRAM read operations. After the encoding of the HL0 band is finished, the LH0 band is encoded, and the HH0 band is encoded. When the encoding of the 0 bands is completed, the HL1 band is encoded. In the HL1 band, a read operation of the DRAM is performed to encode the HL0 band. It is read back in order to perform encoding of the HL1 band. The HL2 band will be read again as well. The higher the band, the greater the number of duplicate reads and the larger the range, so there is more DRAM access. Since zero-tree coding is only for simple comparison, the limitation of operating speed is DRAM access. Therefore, reducing DRAM access is a way to increase speed. Therefore, we propose a method to reduce memory access.
본 발명에 의한 제로트리 방법은 부호화를 상위밴드에서 시작하게 된다. 상위밴드에서 임계치와 계수를 비교하여 심볼를 만들게 된다. 그 다음 하위밴드에서 부호화를 할 때에는 상위 밴드의 심볼을 참조하여 심볼을 만든다. HL2밴드에서 심볼이 ZTR이었으면 HL1의 계수가 임계치보다 작다면, 당연히 ZTR이 된다. 만약 HL2밴드에서 제로트리R이었더라도 HL1의 계수가 임계치보다 크면 당연히 Significant 심볼이 된다. HL2밴드에서 제로트리R이 아니었다면 HL1밴드에서 임계치보다 계수가 작더라도 ZTR이 되지 못하고 IZ(Isolate Zero)가 된다. In the zero-tree method according to the present invention, encoding is started in an upper band. In the upper band, a symbol is generated by comparing a threshold with a coefficient. When encoding in the lower band, the symbol is generated by referring to the symbol of the upper band. If the symbol in the HL2 band was ZTR, then if the coefficient of HL1 is less than the threshold, it is naturally ZTR. Even if the tree is zero tree in the HL2 band, if the coefficient of HL1 is larger than the threshold, it becomes a significant symbol. If it is not the zero tree R in the HL2 band, even if the coefficient is smaller than the threshold value in the HL1 band, it is not ZTR and becomes IZ (Isolate Zero).
HL0을 부호화할때에는 계수가 HL1의 심볼을 참조한다. HL0의 계수가 임계치보다 작을 때 HL1의 심볼이 ZTR이었다면, HL2의 심볼은 당연히 ZTR이므로 HL2까지 검색할 필요는 없다. 단지 HL1의 심볼만 참조하면 된다. 따라서 HL0의 심볼을 생성할때는 HL1의 심볼만 참조하면 된다. HL0의 계수가 임계치보다 작을 때 HL1이 IZ라면 HL1의 상위 밴드에 임계치보다 큰 계수가 있다는 것을 의미하므로 HL0도 당연히 IZ가 된다. 이런식으로 이 방법에서는 ZTR를 생성하기 위해서 모든 상위 밴드를 검색할 필요가 없이 단지 바로 위 밴드만 검색하면 되므로 중복해서 DRAM을 읽을 필요가 없다. 따라서 메모리 엑세스 횟수를 획기적으로 줄일 수 있다. 또한 Shapiro 의 방법에서는 제로 트리를 생성하기 위해서 계수를 검색하였으나, 제안하는 방법에서는 단지 심볼을 검색하면 되므로, 2비트만이 필요하다. 본 프로세서의 버스 폭은 16비트이므로 한꺼번에 8개의 심볼을 읽을 수 있다. 따라서 한번 엑세스를 하면, 6개의 제로트리를 생성하는 동안 메모리를 엑세스할 필요가 없다. 따라서 메모리 엑세스 버스 대역은 앞에서 설명한 것에서 다시 1/8로 줄게 된다. When encoding HL0, the coefficient refers to the symbol of HL1. If the symbol of HL1 was ZTR when the coefficient of HL0 was smaller than the threshold, then the symbol of HL2 is naturally ZTR, so it is not necessary to search until HL2. You only need to refer to the symbol in HL1. Therefore, when creating a symbol of HL0, only the symbol of HL1 needs to be referred. If HL1 is IZ when the coefficient of HL0 is smaller than the threshold, it means that there is a coefficient larger than the threshold in the upper band of HL1, so HL0 is also IZ. In this way, you do not have to search all the upper bands to create a ZTR, just the upper band, so you do not have to read the DRAMs redundantly. Therefore, the number of memory accesses can be significantly reduced. In addition, Shapiro's method searches coefficients to generate a zero tree, but the proposed method requires only two bits because only symbols are searched. The bus width of the processor is 16 bits, so eight symbols can be read at a time. Thus, once accessed, there is no need to access the memory while creating six zerotrees. Therefore, the memory access bus band is reduced back to 1/8 from the above.
다음은 실험적으로 구한 메모리 엑세스 대역폭의 차이이다. 다음의 표 1에서 본 발명에 의한 방법이 획기적으로 제로트리 부호화의 속도를 개선시킬 수 있음을 알 수 있다.The following is the difference in memory access bandwidth obtained experimentally. In Table 1, it can be seen that the method according to the present invention can significantly improve the speed of zero tree coding.
H/W구현상으로 제안된 방법은 문턱치 비교부(510), 제로트리 맵(520), 제로트리 생성부(530)로 구성되며, 각각은 단순한 반복작업만을 수행하게 되어있어 간단하게 구현할 수 있으므로, 설계시간을 단축하고, 제로트리 맵(520)의 정보는 2비트로 구성되므로 제로트리 맵(520)을 제로트리 탐색기 내부에 구현할 수 있어 외부메모리 사용량을 줄이므로 저전력화에 크게 유리하다.The proposed method for the H / W implementation consists of a
본 발명의 다른 장점으로는 제어 로직의 구성이 간단하다는 것이다. 심볼을 생성하기 위해서 제어로직은 계수를 읽어와서 문턱치와 비교하고, 바로 상위 밴드의 심볼을 참조하여 새로운 심볼을 생성하는 것이다. 모든 밴드에서 동작은 같다.Another advantage of the present invention is that the configuration of the control logic is simple. To generate a symbol, the control logic reads the coefficients, compares them to the threshold, and creates a new symbol by referring to the symbol of the upper band. The behavior is the same for all bands.
그러나, 사피로(Shapiro)의 방법은 단순하지 않다. 하위 밴드의 심볼을 생성하기 위해서는 상위 밴드의 계수를 읽어서 임계치와 비교를 해야 한다. 이때 바로 상위 밴드는 현재 화소의 4배 크기를 읽어서 비교를 해야 하며, 그 상위 밴드는 16배 크기를 읽어야 한다. 이런 식으로 최상위 밴드까지 계수를 읽어야 한다. 웨이브릿 변환으로 6밴드를 나누었다면, 최하위밴드에서 제로트리 부호화를 수행하기 위해서는 최상위 밴드까지 6밴드를 읽어나가야 하며, 그 다음 상위 밴드에서 제로트리 부호화를 수행하기 위해서는 6밴드를 읽어 나가야 한다. However, Shapiro's method is not simple. In order to generate the symbol of the lower band, the coefficient of the upper band should be read and compared with the threshold. At this time, the upper band should read four times the size of the current pixel and make a comparison, and the upper band should read 16 times the size. In this way, the coefficients should be read up to the top band. If 6 bands are divided by the wavelet transform, 6 bands must be read to the top band to perform zero tree coding in the lowest band, and 6 bands must be read to perform zero tree coding in the upper band.
본 발명에 의하면, 모든 밴드에서 동작이 같으며 따라서 제어 로직의 구성이 매우 단순해진다. 따라서 빠른 속도와 간단한 제어 구조를 동시에 가지고 있으므로 하드웨어로 구현하기에 매우 용이하다.According to the present invention, the operation is the same in all the bands, thus simplifying the construction of the control logic. Therefore, it is very easy to implement in hardware because it has high speed and simple control structure.
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