블록 유형 분류에 의한 움직임 추정

윤효순,유재명,박미선,김미영,이귀상,Yoon Hyo-Sun,Yoo Jae-Myeong,Park Mi-Seon,Kim Mi-Young,Toan Nguyen Dinh,Lee Guee-Sang 한국정보처리학회 2006 정보처리학회논문지B Vol.13 No.6

움직임 추정은 비디오 영상 압축에서 중요한 역할을 하지만, 최적의 움직임 벡터를 찾기 위해서는 많은 탐색을 필요로 한다. 따라서 탐색시간을 줄이기 위하여 적절한 탐색 시작점 설정과 효율적인 탐색 패턴을 사용하여야 한다. 만일 움직임 추정을 수행하기 전에 현재 블록의 전체적인 움직임 정보를 예측할 수 있다면 예측된 움직임 정보를 이용하여 보다 효율적으로 움직임 추정을 수행할 수 있다. 본 논문에서는 불필요한 움직임 추정을 생략하고 현재 블록의 움직임 추정을 위한 탐색 시작점 위치와 탐색 패턴을 보다 정확히 결정하기 위해, 후보 벡터들을 이용하여 현재 블록 유형을 분류하고 현재 블록의 움직임을 예측하는 방법을 제시한다. 제안된 기법은 움직임 벡터 추정 속도 면에서 기존의 방법과 비교하여 약 1.5$\sim$7배의 속도 향상을 가져왔으며, 움직임이 많은 영상에서의 화질에 있어서 약 0.02$\sim$0.2(dB)정도 성능 향상을 보였다. Although motion estimation Plays an important role in digital video compression, complex search procedure is required to find an optimal motion vector. To reduce the search time, the search start point should be set up properly md efficient search pattern is needed. If the overall motion of the torrent block can be predicted, motion estimation can be performed efficiently. In this paper. block types are classified using candidate vectors and the motion activity of the block is predicted which leads to the search start point close to the optimal motion vector. The proposed method proves to be about 1.5$\sim$7 times faster than existing methods with about 0.02$\sim$0.2(dB) improvement of picture quality in images with large movements.

H.264/AVC에서 효율적인 정화소.부화소 움직임 추정

윤효순,김희숙,정미경,김미영,조영주,김기홍,이귀상,Yoon, Hyo-Sun,Kim, Hye-Suk,Jung, Mi-Gyoung,Kim, Mi-Young,Cho, Young-Joo,Kim, Gi-Hong,Lee, Guee-Sang 한국정보처리학회 2009 정보처리학회논문지B Vol.16 No.2

움직임 추정은 동영상 압축에서 영상 화질과 인코더 속도에 대하여 중요한 역할을 하지만, 많은 수행 시간을 요구한다. H.264/AVC에서 움직임 추정에 소요되는 수행 시간을 줄이면서 화질을 유지하기 위하여 본 논문에서는 정화소와 부화소 움직임 추정 기법을 제안하였다. 본 논문에서는 정화소 움직임 추정을 위하여 계층적인 탐색 기법을 사용하였고, 정확한 움직임 추정을 위하여 블록 크기에 따라 부화소 움직임 추정 패턴을 적응적으로 결정하였다. 제안한 정화소 움직임 추정 탐색 기법은 대칭적 십자가-엑스 탐색 패턴, 다중 사각형 탐색 패턴, 다이아몬드 탐색 패턴들로 이루어져 있다. 이 탐색 패턴들은 블록 움직임이 수직으로 크거나 블록 움직임이 크면서 규칙적인 영상에서 국부적 최소화 문제를 해결하고 움직임 추정에 소요되는 시간을 줄이기 위하여 탐색 영역 내에 탐색 점들을 규칙적, 대칭적으로 배치하였다. 제안한 부화소 움직임 추정 탐색 기법은 부화소 움직임 추정을 위하여 기존의 전역 부화소 탐색 패턴, 중앙 편향적 부화소 탐색 패턴과 제안한 부화소 움직임 탐색패턴들을 사용한다. 그리고 블록의 크기에 따라 3가지의 부화소 탐색 패턴들 중 한 패턴이 부화소 움직임 추정을 위해 적응적으로 결정된다. 블록의 크기에 따라 적응적으로 부화소 탐색 패턴이 결정되므로 보다 정확하게 부화소 움직임 추정을 수행할 수 있다. 제안한 기법을 전역 탐색 기법과 비교하였을 때 약 5.2배의 속도 향상을 가져왔으며, 영상 화질에 있어서 약 0.01 (dB)정도 성능 저하를 보였다. 반면에, 비대칭 다중육각형 탐색 기법과 비교하였을 때 움직임 추정 속도와 화질에 있어서 각각 약 1.2배와 약 0.02 (dB)정도 향상을 보였다. Motion estimation (ME) plays an important role in digital video compression. But it limits the performance of image quality and encoding speed and is computational demanding part of the encoder. To reduce computational time and maintain the image quality, integer pel and fractional pel ME methods are proposed in this paper. The proposed method for integer pel ME uses a hierarchical search strategy. This strategy method consists of symmetrical cross-X pattern, multi square grid pattern, diamond patterns. These search patterns places search points symmetrically and evenly that can cover the overall search area not to fall into the local minimum and to reduce the computational time. The proposed method for fractional pel uses full search pattern, center biased fractional pel search pattern and the proposed search pattern. According to block sizes, the proposed method for fractional pel decides the search pattern adaptively. Experiment results show that the speedup improvement of the proposed method over Unsymmetrical cross Multi Hexagon grid Search (UMHexagonS) and Full Search (FS) can be up to around $1.2{\sim}5.2$ times faster. Compared to image quality of FS, the proposed method shows an average PSNR drop of 0.01 dB while showing an average PSNR gain of 0.02 dB in comparison to that of UMHexagonS.

시간적 상관성을 이용한 적응적 블록 정합 알고리즘

윤효순,이귀상,Yoon, Hyo-Sun,Lee, Guee-Sang 한국정보처리학회 2002 정보처리학회논문지B Vol.9 No.2

움직임 추정과 움직임 보상기법은 연속한 비디오 프레임간의 시간적 중복성을 이용하여 동영상내에 존재하는 중복된 데이터를 제거하기 때문에 비디오 영상 압축에서 중요한 역할을 하지만 많은 계산량으로 인하여 실시간 응용 및 고해상도 응용에 많은 어려움을 가지고 있다. 만일 움직임 추정을 하기 전에 블록의 움직임을 예측할 수 있다면 이를 바탕으로 탐색영역에서 초기 탐색점 위치와 탐색 패턴을 결정할 수 있을 것이다. 본 논문에서는 움직임의 높은 시간적 상관성을 이용하여 초기 탐색점 위치와 탐색 패턴을 결정함으로써 적응적으로 움직임을 추정하는 새로운 기법을 제안한다. 실험을 통하여 제안된 알고리즘을 다이아몬드 탐색 기법과 비교하였을 경우, 제안된 알고리즘은 움직임 보상 예측된 화질에 있어서 약 0.1∼0.5(dB)정도 성능을 향상시켰으며 움직임 벡터 추정의 속도에 있어서 약 50% 이상 높은 성능 향상을 보였다. Since motion estimation and motion compensation methods remove the redundant data to employ the temporal redundancy in images, it plays an important role in digital video compression. Because of its high computational complexity, however, it is difficult to apply to high-resolution applications in real time environments. If we have information about the motion of an image block before the motion estimation, the location of a better starting point for the search of an exact motion vector can be determined to expedite the searching process. In this paper, we present an adaptive motion estimation approach bated on temporal correlations of consecutive image frames that defines the search pattern and determines the location of the initial search point adaptively. Through experiments, compared with DS(Diamond Search) algorithm, the proposed algorithm is about 0.1∼0.5(dB) better than DS in terms of PSNR(Peak Signal to Noise Ratio) and improves as high as 50% compared with DS in terms of average number of search point per motion vector estimation.

시간적 예측 구조와 움직임 벡터의 특성을 이용한 움직임 추정 기법

윤효순(Hyo Sun Yoon),김미영(Mi Young Kim) 한국멀티미디어학회 2015 멀티미디어학회논문지 Vol.18 No.10

멀티미디어 처리 : 다시점 비디오 부호화를 위한 고속 계층적 탐색 기법

윤효순 ( Hyo Sun Yoon ),김미영 ( Mi Young Kim ) 한국정보처리학회 2013 정보처리학회논문지. 소프트웨어 및 데이터 공학 Vol.2 No.7

움직임 벡터들의 시 · 공간적 상관성을 이용한 다시점 비디오 부호화를 위한 적응적 움직임 벡터 추정 기법

윤효순(Hyo-Sun Yoon),김미영(Mi-Young Kim) 한국콘텐츠학회 2018 한국콘텐츠학회논문지 Vol.18 No.12

움직임 추정은 동영상 내에 존재하는 중복된 데이터를 제거하기 때문에 영상 압축에서 중요한 역할을 하지만 많은 계산량을 요구하므로 계산량을 줄이기 위한 많은 고속 움직임 추정 기법이 제안되어 왔다. 다시점 비디오는 하나의 3차원 영상을 여러 시점에서 다수의 카메라로 촬영한 영상으로 다시점 비디오의 계산량은 카메라 수에 비례하여 증가한다. 따라서 다시점 비디오를 효율적으로 부호화하기 위한 움직임추정 기법이 필요하다. 본 논문에서는 블록의 시공간적 상관성과 블록의 움직임 특성에 따라 적응적으로 탐색 패턴을 선택하여 움직임 벡터를 추정하는 움직임 추정 기법을 제안한다. 실험 결과, 제안한 움직임추정 기법의 성능을 JMVC(Joint Multi-view Video Coding)의 TZ탐색과 전역탐색 기법의 성능과 비교한 경우, 영상 화질과 발생된 비트량을 비슷하지만 움직임 추정에 필요한 계산량은 각각 약 70~75%, 99%를 줄인다. Motion Estimation(ME) has been developed to reduce the redundant data in digital video signal. ME is an important part of video encoding system, However, it requires huge computational complexity of the encoder part, and fast motion search methods have been proposed to reduce huge complexity. Multi- view video is obtained by capturing on a three-dimensional scene with many cameras at different positions and its complexity increases in proportion to the number of cameras. In this paper, we proposed an efficient motion method which chooses a search pattern adaptively by using the temporal-spatial correlation of the block and the characteristics of the block. Experiment results show that the computational complexity reduction of the proposed method over TZ search method and FS method can be up to 70~75% and 99% respectively while keeping similar image quality and bit rates.

다시점 비디오 부호화를 위한 효과적인 초기 종료 움직임 추정 기법

윤효순(Hyo-sun Yoon),김미영(Mi-Young Kim) 한국멀티미디어학회 2014 멀티미디어학회논문지 Vol.17 No.3

다시점 비디오 부호화를 위한 개선된 예측 구조와 움직임 추정 기법

윤효순(Hyo Sun Yoon),김미영(Mi Young Kim) Korean Institute of Information Scientists and Eng 2014 정보과학회논문지 Vol.41 No.11

Multi-view video is obtained by capturing one three-dimensional scene with many cameras at different positions. The computational complexity of multi view video coding increases in proportion to the number of cameras. To reduce computational complexity and maintain the image quality, improved prediction structure and motion estimation method is proposed in this paper. The proposed prediction structure exploits an average distance between the current picture and its reference pictures. The proposed prediction structure divides every GOP into several groups to decide the maximum index of hierarchical B layer and the number of pictures of each B layer. And the proposed motion estimation method uses a hierarchical search strategy. This strategy method consists of modified diamond search pattern, progressive diamond search pattern and modified raster search pattern. Experiment results show that the complexity reduction of the proposed prediction structure and motion estimation method over JMVC (Joint Multiview Video Coding) reference model using hierarchical B pictures of Fraunhofer-HHI and TZ search method can be up to 40~70% while maintaining similar video quality and bit rates.

다시점 비디오 부호화를 위한 움직임 벡터들의 상관성을 이용한 움직임 추정 기법

윤효순(Hyo-Sun Yoon),김미영(Mi-Young Kim) 한국멀티미디어학회 2018 멀티미디어학회논문지 Vol.21 No.10

다시점 비디오 부호화를 위한 시간적 예측 구조

윤효순(Hyo-sun Yoon),김미영(Mi-Young Kim) 한국멀티미디어학회 2012 멀티미디어학회논문지 Vol.15 No.9