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동영상 화질평가 방법 및 시스템

  • 기술번호 : KST2014009510
  • 담당센터 : 서울서부기술혁신센터
  • 전화번호 : 02-6124-6930
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요약, Int. CL, CPC, 출원번호/일자, 출원인, 등록번호/일자, 공개번호/일자, 공고번호/일자, 국제출원번호/일자, 국제공개번호/일자, 우선권정보, 법적상태, 심사진행상태, 심판사항, 구분, 원출원번호/일자, 관련 출원번호, 기술이전 희망, 심사청구여부/일자, 심사청구항수의 정보를 제공하는 이전대상기술 뷰 페이지 상세정보 > 서지정보 표입니다.
요약 본 발명은 동영상 화질평가 시스템 및 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 원동영상의 경계영역 화소와 수신동영상의 화소값 차이를 계산할 때 코덱과 전송과정에서의 오류에 의해 발생할 수 있는 요인들을 고려하여 시공간상의 정합을 수행함으로써 보다 정확하고 신뢰성 있는 화질평가를 수행할 수 있고, 1차적으로 산출된 화질 지수를 상향 조정하거나 하향 조정하고, 경우에 따라 화질 지수의 상한과 하한을 설정하며, 블록킹 정도를 계산하고 아울러 블러링 정도를 측정하여 화질 지수에 반영함으로써 시청자에게 실제로 보여지는 체감 화질을 충분히 반영하여 최종 화질 지수를 산출할 수 있는 동영상 화질평가 시스템 및 방법에 관한 것이다. 이를 위하여 본 발명은 송신하고자 하는 원동영상으로부터 경계영역을 검출하고 검출된 경계영역에서 주어진 비트율이 허용하는 만큼의 경계영역 화소를 선택한 후 상기 경계영역 화소정보를 저장하여 추후에 화질 측정에 사용하거나, 상기 경계영역 화소를 부호화하여 부호화된 경계영역 화소데이터와 압축동영상데이터를 네트워크를 통하여 송신하는 동영상 송신장치; 및 상기 네트워크를 통해 수신한 상기 경계영역 화소데이터와 압축동영상데이터를 복호화하고 시공간상에서 정합하고 게인과 오프셋을 보정한 후 화소간의 차이를 구하여 평균자승오차와 최대신호대잡음비를 산출함으로써 수신동영상의 화질평가를 수행하는 동영상 수신장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 동영상 화질평가 시스템을 제공한다. 화질평가, 멀티미디어, 경계영역, 정합
Int. CL H04N 17/02 (2006.01) H04N 17/00 (2006.01)
CPC H04N 17/02(2013.01) H04N 17/02(2013.01) H04N 17/02(2013.01) H04N 17/02(2013.01) H04N 17/02(2013.01) H04N 17/02(2013.01)
출원번호/일자 1020080034291 (2008.04.14)
출원인 연세대학교 산학협력단
등록번호/일자 10-0933284-0000 (2009.12.14)
공개번호/일자 10-2009-0108933 (2009.10.19) 문서열기
공고번호/일자 (20091222) 문서열기
국제출원번호/일자
국제공개번호/일자
우선권정보
법적상태 소멸
심사진행상태 수리
심판사항
구분 신규
원출원번호/일자
관련 출원번호 1020090113653;
심사청구여부/일자 Y (2008.04.14)
심사청구항수 42

출원인

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번호 이름 국적 주소
1 연세대학교 산학협력단 대한민국 서울특별시 서대문구

발명자

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번호 이름 국적 주소
1 이철희 대한민국 경기 고양시 일산동구

대리인

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번호 이름 국적 주소
1 특허법인우인 대한민국 서울특별시 강남구 역삼로 ***, *층(역삼동, 중평빌딩)

최종권리자

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번호 이름 국적 주소
1 연세대학교 산학협력단 대한민국 서울특별시 서대문구
번호, 서류명, 접수/발송일자, 처리상태, 접수/발송일자의 정보를 제공하는 이전대상기술 뷰 페이지 상세정보 > 행정처리 표입니다.
번호 서류명 접수/발송일자 처리상태 접수/발송번호
1 [특허출원]특허출원서
[Patent Application] Patent Application		 2008.04.14 수리 (Accepted) 1-1-2008-0264810-69
2 선행기술조사의뢰서
Request for Prior Art Search		 2008.10.23 수리 (Accepted) 9-1-9999-9999999-89
3 선행기술조사보고서
Report of Prior Art Search		 2008.11.11 수리 (Accepted) 9-1-2008-0070079-03
4 의견제출통지서
Notification of reason for refusal		 2009.09.25 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2009-0398213-56
5 [거절이유 등 통지에 따른 의견]의견(답변, 소명)서
[Opinion according to the Notification of Reasons for Refusal] Written Opinion(Written Reply, Written Substantiation)		 2009.11.24 수리 (Accepted) 1-1-2009-0719717-05
6 [명세서등 보정]보정서
[Amendment to Description, etc.] Amendment		 2009.11.24 보정승인간주 (Regarded as an acceptance of amendment) 1-1-2009-0719721-88
7 [분할출원]특허출원서
[Divisional Application] Patent Application		 2009.11.24 수리 (Accepted) 1-1-2009-0719729-42
8 등록결정서
Decision to grant		 2009.12.04 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2009-0502757-34
9 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2011.12.15 수리 (Accepted) 4-1-2011-5252006-10
10 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2013.04.24 수리 (Accepted) 4-1-2013-5062749-37
11 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2013.06.24 수리 (Accepted) 4-1-2013-5088566-87
12 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2014.09.25 수리 (Accepted) 4-1-2014-5114224-78
번호, 청구항의 정보를 제공하는 이전대상기술 뷰 페이지 상세정보 > 청구항 표입니다.
번호 청구항
1 1
동영상의 화질을 평가하기 위한 시스템으로서, 송신하고자 하는 원동영상으로부터 경계영역을 검출하고 검출된 경계영역에서 주어진 비트율이 허용하는 만큼의 경계영역 화소를 선택한 후 상기 경계영역 화소를 저장하여 추후에 화질 측정에 사용하거나, 상기 경계영역 화소의 화소값과 위치정보를 부호화하여 부호화된 경계영역 화소데이터와 압축동영상데이터를 네트워크를 통하여 송신하는 동영상 송신장치; 및 상기 네트워크를 통해 수신한 상기 경계영역 화소데이터와 압축동영상데이터를 복호화하고 시공간상에서 정합하고 게인(gain)과 오프셋(offset)을 보정한 후 화소간의 차이를 구하여 평균자승오차와 최대신호대잡음비를 산출함으로써 수신동영상의 화질평가를 수행하는 동영상 수신장치 를 포함하는 것을 특징으로 하는 동영상 화질평가 시스템
2 2
동영상 수신장치에서의 화질 평가가 가능하도록 하는 동영상 송신장치에 있어서, 상기 동영상 송신장치는 상기 동영상 수신장치로 전송할 원동영상으로부터 경계영역을 검출하는 경계영역 검출부; 검출된 경계영역에서 경계영역 화소를 선택하는 경계영역 화소 선택부; 상기 원동영상과 경계영역 화소의 화소값 및 위치정보를 부호화하여 경계영역 화소데이터를 출력하는 부호화부; 및 상기 경계영역 화소데이터와 압축동영상데이터를 네트워크를 통하여 송신하는 통신부 를 포함하는 것을 특징으로 하는 동영상 송신장치
3 3
제2항에 있어서, 상기 동영상 송신장치는 상기 원동영상의 공간주파수의 주파수 성분값을 계산하여 이를 부호화하여 송신하는 것을 특징으로 하는 동영상 송신장치
4 4
제2항에 있어서, 상기 동영상 송신장치는 상기 원동영상의 프레임 차이값을 계산하여 이를 부호화하여 송신하는 것을 특징으로 하는 동영상 송신장치
5 5
제2항에 있어서, 상기 경계영역 화소 선택부는 상기 원동영상에 구배 연산자를 적용하여 얻은 구배 동영상의 화소값을 기준으로 화소값이 큰 순서대로 이에 대응하는 원동영상 화소를 순차적으로 선택하거나, 상기 구배 동영상의 화소값이 문턱치 이상인 화소에 대응하는 상기 원동영상 화소들 중에서 무작위로 추출하는 것을 특징으로 하는 동영상 송신장치
6 6
제2항에 있어서, 상기 경계영역 화소 선택부는 이전 프레임에서 선택된 화소와 동일한 위치에 존재하는 화소는 제외하는 것을 특징으로 하는 동영상 송신장치
7 7
제2항에 있어서, 상기 경계영역 검출부는 상기 원동영상의 각 프레임 또는 필드의 외곽 일정 부분을 제거하는 외곽 제거부와, 상기 외곽 제거부에 의해 외곽 일정 부분이 제거된 원동영상의 경계영역을 검출하는 경계 추출부와, 경계영역 영상을 블록으로 분할하는 블록 분할부와, 분할된 블록 중 동질영역(homogeneous region)의 평균 화소값을 계산하여 게인 및 오프셋 추정용 특징을 추출하여 출력하는 특징값 출력부를 포함하는 것을 특징으로 하는 동영상 송신장치
8 8
제2항에 있어서, 상기 경계영역 화소 선택부는 상기 경계영역 화소를 중심으로 가우시안 저역통과필터(Gaussian Low Pass Filter)를 포함하는 저역통과필터를 적용하여 구한 값을 출력하는 것을 특징으로 하는 동영상 송신장치
9 9
네트워크를 통하여 동영상 송신장치로부터 압축동영상 데이터와 경계영역 화소데이터를 수신하여 화질 평가를 수행하는 동영상 수신장치로서, 상기 네트워크를 통해 수신한 상기 경계영역 화소데이터와 압축동영상데이터을 복호화하는 복호화부; 상기 복호화부에서 각각 복호화된 경계영역 화소와 수신동영상을 시공간상에서 정합하는 정합부; 및 상기 경계영역 화소와 수신동영상의 화소간 차이를 구하여 최대신호대잡음비를 산출하는 화질평가부 를 포함하는 것을 특징으로 하는 동영상 수신장치
10 10
제9항에 있어서, 상기 정합부는 상기 수신동영상에 대한 게인(gain)과 오프셋(offset)을 추정하여, 추정된 게인과 오프셋 값만큼 상기 수신동영상 또는 상기 경계영역 화소를 보정하는 것을 특징으로 하는 동영상 수신장치
11 11
제10항에 있어서, 상기 정합부는 게인 및 오프셋 추정용 특징을 사용하여 복수개의 영상을 단위로 복수개의 게인과 오프셋을 추정한 후 평균값을 취하여 전체 게인 및 오프셋으로 추정하거나, 상기 복수개의 게인과 오프셋에 미디언 필터(median filter)를 적용하여 전체 게인 및 오프셋을 추정하는 것을 특징으로 하는 동영상 수신장치
12 12
제9항에 있어서, 상기 정합부는 상기 수신동영상과 상기 경계영역 화소를 시간축 상에서 정합시, 상기 수신동영상의 인접한 복수개의 프레임을 하나의 그룹으로 설정한 윈도우(window) 단위로 수행하는 것을 특징으로 하는 동영상 수신장치
13 13
제12항에 있어서, 상기 정합부는 상기 수신동영상의 윈도우를 상기 경계영역 화소의 시간축 프레임 상으로 이동하여 화소간 차이가 최소인 시간 이동값을 검색하는 것을 특징으로 하는 동영상 수신장치
14 14
제12항에 있어서, 상기 정합부는 상기 수신동영상에서 일부 프레임이 손실된 경우, 현재 정합하고자 하는 상기 수신동영상 프레임이 윈도우 내에 상이한 장소에 위치하도록 하여 복수개의 윈도우를 생성하고, 상기 복수개의 윈도우를 상기 경계영역 화소의 시간축 프레임 상으로 이동하여 화소간 차이가 최소인 윈도우와 시간 이동값을 검색하는 것을 특징으로 하는 동영상 수신장치
15 15
제12항에 있어서, 상기 정합부는 다양한 크기의 윈도우를 사용하여 정합한 후 윈도우 평균자승오차가 최소인 윈도우와 시간 이동값을 검색하는 것을 특징으로 하는 동영상 수신장치
16 16
제12항에 있어서, 상기 정합부는 윈도우 평균자승오차가 최소인 윈도우와 시간 이동값을 검색시, 상기 평균자승오차가 최소인 윈도우에 포함되어 있는 상기 수신동영상 프레임 전후의 프레임과 추가로 국부 정합을 수행하는 것을 특징으로 하는 동영상 수신장치
17 17
제9항에 있어서, 상기 정합부는 상기 수신동영상에서 동일한 프레임이 반복되어 나타날 경우 반복 주기에 부합하도록 상기 경계영역 화소와 정합을 수행하는 것을 특징으로 하는 동영상 수신장치
18 18
제17항에 있어서, 상기 정합부는 상기 수신동영상 중 각 반복 단위의 최초 프레임에 대해서만 정합을 수행하고 최초 프레임 이후 반복되는 프레임들은 정합 계산에 사용하지 않는 것을 특징으로 하는 동영상 수신장치
19 19
제9항에 있어서, 상기 정합부는 상기 수신 동영상이 비월주사(interlaced) 신호인 경우, 상기 경계영역 화소를 짝수 필드(even field)와 홀수 필드(odd field)로 분리하여 시공간축상 정합을 수행하는 것을 특징으로 하는 동영상 수신장치
20 20
제9항에 있어서, 상기 동영상 수신장치는 상기 화질평가부를 통해 산출된 1차 화질 지수를 조정하여 최종 화질 지수를 계산하는 후처리부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 동영상 수신장치
21 21
제20항에 있어서, 상기 후처리부는 프레임 차이가 특정값 이상인 경우 상기 1차 화질 지수를 상향 조정하여 상기 최종 화질 지수를 산출하는 것을 특징으로 하는 동영상 수신장치
22 22
제20항에 있어서, 상기 후처리부는 동영상 공간주파수의 고주파 성분값이 특정값 이상인 경우 상기 1차 화질 지수를 상향 조정하여 상기 최종 화질 지수를 산출하는 것을 특징으로 하는 동영상 수신장치
23 23
제20항에 있어서, 상기 후처리부는 상기 수신 동영상의 공간주파수의 고주파 성분값에 대한 상기 수신동영상의 공간주파수의 고주파 성분값의 비율이 특정값 이하이면 상기 최종 화질 지수의 최대값을 설정하는 것을 특징으로 하는 동영상 수신장치
24 24
제20항에 있어서, 상기 후처리부는 상기 수신동영상의 블록킹 정도를 수치화한 블록킹 지수가 특정값을 초과하는 경우 상기 1차 화질 지수를 하향 조정하여 상기 최종 화질 지수를 산출하는 것을 특징으로 하는 동영상 수신장치
25 25
제20항에 있어서, 상기 후처리부는 상기 1차 화질 지수가 특정값 이상인 경우 상기 특정값을 상기 최종 화질 지수의 최대값으로 설정하는 것을 특징으로 하는 동영상 수신장치
26 26
제20항에 있어서, 상기 후처리부는 상기 1차 화질 지수가 특정값 이하인 경우 상기 특정값을 상기 최종 화질 지수의 최소값으로 설정하는 것을 특징으로 하는 동영상 수신장치
27 27
제20항에 있어서, 상기 후처리부는 상기 최종 화질 지수를 상기 1차 화질 지수에 대한 부분적 선형함수(piecewise linear function)의 관계로 산출하는 것을 특징으로 하는 동영상 수신장치
28 28
동영상의 화질을 평가하기 위한 방법으로서, (a) 송신하고자 하는 원동영상으로부터 경계영역을 검출하는 단계; (b) 검출된 경계영역에서 주어진 비트율이 허용하는 만큼의 경계영역 화소를 선택하는 단계; (c) 상기 경계영역 화소의 화소값 및 위치정보를 부호화하여 경계영역 화소데이터를 생성하고 원동영상을 부호화하여 압축동영상데이터를 생성하고, 상기 경계영역 화소데이터와 상기 압축동영상 데이터를 네트워크를 통하여 송신하는 단계; (d) 상기 네트워크를 통해 수신한 상기 경계영역 화소데이터와 상기 압축동영상데이터를 복호화하는 단계; (e) 복호화된 경계영역 화소와 수신동영상을 시공간상에서 정합하는 단계; 및 (f) 정합된 경계영역 화소와 수신동영상 간의 화소간 차이를 구하여 최대신호대잡음비를 산출하는 단계 를 포함하는 것을 특징으로 하는 동영상 화질평가 방법
29 29
제28항에 있어서, 상기 (c)단계는 상기 원동영상의 공간주파수의 고주파 성분값을 계산하여 이를 부호화하여 송신하는 것을 특징으로 하는 동영상 화질평가 방법
30 30
제28항에 있어서, 상기 (c)단계는 상기 원동영상의 프레임 차이값을 계산하여 부호화하여 송신하는 것을 특징으로 하는 동영상 화질평가 방법
31 31
제28항에 있어서, 상기 (b)단계는 상기 원동영상에 구배연산자를 적용하여 얻은 구배동영상의 화소값 기준으로 화소값이 큰 순서대로 이에 대응하는 원동영상 화소를 순차적으로 선택하거나, 상기 구배동영상의 화소값이 문턱치 이상인 화소에 대응하는 상기 원동영상 화소들 중에서 무작위로 추출하는 것을 특징으로 하는 동영상 화질평가 방법
32 32
제28항에 있어서, 상기 (a)단계는 (a1) 상기 원동영상의 각 프레임 또는 필드의 외곽 일정 부분을 제거하는 단계; (a2) 외곽 일정 부분이 제거된 원동영상의 경계영역을 검출하는 단계; (a3) 경계영역 영상을 블록으로 분할하는 단계; 및 (a4) 분할된 블록 중 동질영역(homogeneous region)의 평균 화소값을 계산하여 게인(gain)과 오프셋(offset) 추정용 특징을 추출하는 단계 를 포함하는 것을 특징으로 하는 동영상 화질평가 방법
33 33
제32항에 있어서, 상기 (e)단계는 상기 게인 및 오프셋 추정용 특징을 사용하여 복수개의 영상을 단위로 복수개의 게인과 오프셋을 추정한 후 평균값을 취하여 전체 게인 및 오프셋으로 추정하거나, 상기 복수개의 게인과 오프셋에 미디언 필터를 적용하여 전체 게인 및 오프셋을 추정하는 것을 특징으로 하는 동영상 화질평가 방법
34 34
제28항에 있어서, 상기 (e)단계는 상기 경계영역 화소와 수신동영상을 시간축 상에서 정합시, 상기 수신동영상의 인접한 복수개의 프레임을 하나의 그룹으로 설정한 윈도우(window) 단위로 정합을 수행하는 것을 특징으로 하는 동영상 화질평가 방법
35 35
제28항에 있어서, 상기 (e)단계는 상기 경계영역 화소와 수신동영상을 시간축에서 정합시, 상기 수신동영상의 인접한 복수개의 프레임을 하나의 그룹으로 설정한 윈도우 단위로 수행하되, 상기 수신동영상의 정합대상 프레임의 위치가 상기 윈도우 내에서 상이하도록 하여 복수의 윈도우를 생성하여 정합을 수행하는 것을 특징으로 하는 동영상 화질평가 방법
36 36
제28항에 있어서, 상기 (e)단계는 상기 수신동영상의 윈도우를 상기 경계영역 화소의 시간축 프레임 상으로 이동하여 화소간 차이가 최소인 시간 이동값을 검색하는 것을 특징으로 하는 동영상 화질평가 방법
37 37
제34항 내지 제36항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 (e)단계는 다양한 크기의 윈도우를 사용하여 정합한 후 이들 가운데 윈도우 평균자승오차가 최소인 윈도우와 시간 이동값을 검색하는 것을 특징으로 하는 동영상 화질평가 방법
38 38
제34항 내지 제36항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 (e)단계는 윈도우 평균자승오차가 최소인 윈도우와 시간 이동값을 검색시, 상기 평균자승오차가 최소인 윈도우에 포함되어 있는 상기 수신동영상 프레임에 상응하는 상기 원동영상 프레임의 전후 프레임과 추가로 국부 정합을 수행하는 것을 특징으로 하는 동영상 화질평가 방법
39 39
제28항에 있어서, 상기 (e)단계는 상기 수신동영상에서 동일한 프레임이 반복되어 나타나는 경우 각 반복 단위의 최초 프레임에 대해서만 정합을 수행하고 최초 프레임 이후 반복되는 프레임들은 정합 계산에 사용하지 않는 것을 특징으로 하는 동영상 화질평가 방법
40 40
제28항에 있어서, 상기 (e)단계는 상기 원동영상이 비월주사(interlaced) 신호인 경우, 상기 경계영역 화소를 짝수 필드(even field)와 홀수 필드(odd field)로 분리하여 시공간축상 정합을 수행하는 것을 특징으로 하는 동영상 화질평가 방법
41 41
제28항에 있어서, 상기 (b)단계는 상기 경계영역 화소를 중심으로 가우시안 저역통과필터(Gaussian Low Pass Filter)를 포함하는 저역통과필터를 적용하여 구한 값을 출력하는 것을 특징으로 하는 동영상 화질평가 방법
42 42
삭제
43 43
삭제
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50 50
전송대상 동영상으로부터 경계영역을 검출하는 경계영역 검출부, 검출된 경계영역에서 소정 비트율을 기초로 경계영역 화소를 선택하는 경계영역 화소 선택부 및 선택된 상기 경계영역 화소 및 상기 전송대상 동영상에 대해 부호화를 수행하는 부호화부를 포함하는 동영상 송신장치로부터 출력된 데이터를 수신하는 수신기에 있어서, 수신된 상기 데이터에 대해 복화화를 수행하여 상기 전송대상 동영상 및 경계영역 화소를 출력하는 복호화부; 및 상기 전송대상 동영상 및 경계영역 화소를 시공간 상에서 정합하고, 이로부터 화소 간의 차이를 산출하여 경계영역 피크신호대잡음비를 연산하는 화질 평가부를 포함하는 것을 특징으로 하는 동영상 수신장치
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