H.264의 인터/인트라 예측을 위한 적응적 고속 알고리즘

진순종(Soonjong Jin),김원기(Wonki Kim),정제창(Jechang Jeong) 한국통신학회 2005 한국통신학회논문지 Vol.30 No.12C

가장 최근에 표준화된 H.264 동영상 압축 부호화 방식은 이전의 비디오 부호화 방식에 비해 율-왜곡 관점에서 높은 성능을 보이지만 더불어 부호기의 복잡도가 상당히 증가하는 단점이 있다. 본 논문에서는 H.264 비디오 부호화에서 인터/인트라 예측을 위한 적응적이고도 효율적인 복잡도 감소 알고리즘을 제시한다. 제안하는 인터 예측 알고리즘은 효율적이고 간단한 모드 결정 방법을 제시하며 그에 따른 움직임 추정 기법을 적응적으로 적용하여 복잡도를 감소시킨다. 또한 인트라 예측에서 기존에 계산된 최소 율-왜곡 비용을 인트라 16×16과 인트라 4×4 모드 결정에 이용하여 복잡도를 줄이는 알고리즘을 제안한다. 제안하는 알고리즘은 전체 부호화 시간을 최대 60.9%까지 감소시키는데 비해 PSNR이나 비트율에는 거의 손실을 발생시키지 않는 장점이 있다.

고압축 JPEG 영상을 위한 블록킹 현상 제거

진순종(Soonjong Jin),김원기(Wonki Kim),정제창(Jechang Jeong) 한국통신학회 2006 한국통신학회논문지 Vol.31 No.9C

현재 정지 영상 압축에 가장 많이 쓰이고 있는 JPEG 부호기는 블록 단위의 이산 여현 변환과 양자화 과정을 이용한다. 이러한 JPEG부호화 방식은 다른 정지 영상 부호화 방식에 비해서 상당히 우수한 압축 효율을 나타내지만 저 비트율에서 정지 영상을 부호화 할 경우 거친 양자화 과정으로 인해 블록내의 고주파 성분 계수들을 잃기 때문에 복호했을 때 블록 단위로 블록킹 현상이 발생한다. 본 논문에서는 높은 압축율로 정지 영상을 JPEG 부호화 하였을 때 발생하는 블록킹 현상을 간단하게 제거하는 방법을 제안한다. 제안하는 알고리즘은 블록의 경계에서 나타나는 블록킹 현상을 4×4 블록 단위의 DCT 도메인에서 효율적으로 제거하는 방법으로 먼저 블록 경계에서 나타나는 블록킹 현상의 특징을 DCT 도메인에서 관찰하고, 그 후에 4×4 블록 단위의 효과적인 필터링 방법을 이용하여 블록킹 현상을 제거한다. 실험 결과에서는 다른 알고리즘에 비해서 제안하는 알고리즘의 객관적이고 주관적인 화질의 우수함을 보인다.

주파수 특성의 제약 조건들을 이용한 H.264/AVC를 위한 고속 화면 내 모드 선택 방법

진순종(Soonjong Jin),박상준(Sang-Jun Park),정제창(Jechang Jeong) 한국통신학회 2008 한국통신학회논문지 Vol.33 No.4C

H.264/AVC 비디오 부호화 표준은 MPEG-2, H.263 또는 MPEG-4와 같은 기존의 비디오 부호화 표준과 비교하여 상당한 부호화 효율의 향상을 제공한다. 부호화 효율의 향상을 수행하기 위해서 H.264/AVC는 매크로블록 단위로 최적의 움직임 벡터, 참조 화면, 매크로블록 모드를 선택하는데 있어서 율-왜곡 최적화 (Rate-distortion optimization) 기법을 이용한다. 결과적으로 높은 부호화 효율을 제공함과 동시에 복잡도 역시 상당히 증가하였다. 본 논문에서는 화면 내 부호화 모드들에서 나타나는 주파수 특성의 제약 조건들을 이용하여 고속 화면 내 모드 선택 방법을 제안한다. 먼저 영상의 주파수 해석을 통해 H.264/AVC의 화면 내 모드 별 특성을 살펴본다. 다음 제안하는 주파수 에러 비용 (Frequency Error Cost, FEC)을 계산하여 최소 비용을 가지는 모드와 그 주변 모드 2개만을 후보 모드로 선택하고 후보 모드의 율-왜곡 비용만을 계산하여 최적의 화면 내 모드를 결정하여 복잡도를 감소시킨다. 실험 결과는 제안하는 방법이 H.264/AVC와 비교하여 비슷한 율-왜곡 성능을 보이면서 복잡도를 상당히 감소시킴을 보여준다. H.264/AVC video coding standard enables a considerably higher improvement in coding efficiency compared with previous standards such as MPEG-2, H.263 and MPEG-4. To achieve this, for each macro-block in H.264/AVC, Rate-Distortion Optimization (RDO) technique is employed to select the best motion vector, reference frame, and macro-block mode. As a result, computational complexity is increased significantly whereas RDO achieve higher improvement. This paper presents fast intra mode selection algorithm based on constraints of frequency characteristics which are derived from intra coding modes of H.264/AVC. First of all, we observe the features of each intra mode through the frequency analysis of image. And then proposed Frequency Error Costs (FECs) are calculated to select the best mode which has minimum cost. Computational complexity is considerably reduced because rate-distortion costs only calculate the candidate modes which are set of best mode and its neighbouring two modes. Experimental results show that proposed algorithm reduces the complexity dramatically maintaining the rate-distortion performance compared with H.264/AVC reference software.

공간적 디인터레이싱을 위한 컨텐츠 기반 적응적 보간 기법

김원기(Wonki Kim),진순종(Soonjong Jin),정제창(Jechang Jeong) 한국통신학회 2007 한국통신학회논문지 Vol.32 No.10C

본 논문에서는 공간적인 디인터레이싱을 위한 컨텐츠 기반 적응적 보간 기법을 제안한다. 제안하는 알고리즘은 전처리와 컨텐츠 분석, 컨텐츠에 따른 적응적 보간의 3 단계로 구성된다. 또한 적응적 보간 방식으로써 변형된 에지기반 라인 평균 방식과 그레디언트 기반 방향성 보간, 윈도우 매칭 방식의 세 가지 보간 방식을 제안한다. 각각의 보간 방식은 공간적인 영상 특징에 따라 다양한 성능을 나타낸다. 따라서 각각의 보간할 픽셀 영역은 그레디언트 검출을 통해 영역 특징을 분석하고 네 가지 카테고리로 분류된다. 이러한 분류 결과를 기반으로 각각에 적합한 디인터레이싱 방법을 사용함으로써 최적의 성능을 구현할 수 있다. 다양한 영상에 대한 실험을 통해 제안한 방식이 기존의 방식에 비해 가장 좋은 성능을 보임을 확인하였다. This paper presents a content adaptive interpolation (CAI) for intra deinterlacing. The CAI consists of three steps: pre-processing, content classification, and adaptive interpolation. There are also three main interpolation methods in our proposed CAI, i.e. modified edge-based line averaging (M-ELA), gradient directed interpolation (GDI), and window matching method (WMM). Each proposed method shows different performances according to spatial local features. Therefore, we analyze the local region feature using the gradient detection and classify each missing pixel into four categories. And then, based on the classification result, a different de-interlacing algorithm is activated in order to obtain the best performance. Experimental results demonstrate that the CAI method performs better than previous techniques.

정교한 움직임 유사도 기반 H.264/AVC에서의 시방향 에러 은닉 알고리듬

민창기(Changki Min),진순종(Soonjong Jin),오형철(Hyeongchul Oh),정제창(Jechang Jeong) 한국통신학회 2010 韓國通信學會論文誌 Vol.35 No.10

세분화된 탐색 영역을 이용한 고속 전영역 움직임 예측 알고리즘

박상준(Sang-Jun Park),진순종(Soonjong Jin),정제창(Jechang Jeong) 한국통신학회 2007 한국통신학회논문지 Vol.32 No.1C

본 논문에서는 비디오 부호화의 움직임 예측에 사용되는 블록 정합 알고리즘의 계산량을 줄이는 고속 전영역탐색 알고리즘을 제안한다. 블록 정합 알고리즘에서 사용되는 기존의 나선형 탐색 방법은 탐색 영역의 중심에서 시작하여 탐색 지점을 화소 단위로 이동하면서 움직임 예측을 수행 하기 때문에 움직임이 적은 영상에 적합하다. 본 논문에서는 탐색 영역을 작은 영역으로 세분화한 후 각 영역을 새로운 탐색 순서에 따라 움직임 예측을 수행함으로써 움직임이 많은 영상을 효과적으로 탐색할 수 있다. 또한 움직임 벡터 판정시 영상의 복잡도에 따라 최적의 순서로 비용을 계산하여 복잡도를 줄이는 방법을 제안한다. 실험 결과에서 제안하는 알고리즘이 기존의 나선형 전역 탐색 방법에 비해 예측화질의 열화 없이 최대 99%까지 계산량을 감소시키는 것을 확인할 수있다. We propose the fast full search algorithm that reduces the computation of the block matching algorithm which is used for motion estimation of the video coding. Since the conventional spiral search method starts searching at the center of the search window and then moves search point to estimate the motion vectorpixel by pixel, it is goodfor the slow motion pictures. However the proposed method is good for the fast and slow motion because it estimates the motion in the new search order after partitioning the search window. Also, when finding the motion vector, this paper presents the method that reduces the complexity by computing the matching error in the order which is determined by local image complexity. The proposed algorithm reduces the computation up to 99% for block matching error compared with the conventional spiral full search algorithm without any loss of image quality.

정교한 방향성을 고려한 디인터레이싱 알고리즘

박상준(Sangjun Park),진순종(Soonjong Jin),정제창(Je chang Jeong) 한국통신학회 2007 한국통신학회논문지 Vol.32 No.3C

선택적 방향성 보간을 이용한 효율적인 공간적 에러은닉 기법

박선규(Sunkyu Park),김원기(Wonki Kim),진순종(Soonjong Jin),정제창(Jechang Jeong) 한국방송·미디어공학회 2006 한국방송미디어공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2006 No.11

본 논문에서는 블록 기반의 영상압축에 있어서 선택적 방향성 보간을 이용하는 공간적 에러 은닉 기법을 제안한다. 기존의 공간적 경계 정합 기법은 에지가 단순한 영역에서는 좋은 성능을 보이지만, 손실 블록 내에서 에지의 변화가 큰 영역에서는 좋지 못한 성능을 보인다. 제안된 기법은 이웃한 상하 블록들을 이용하여 에지의 연결성을 추정하고, 이에 따라 공간적 경계정합 기법과 이동 스트라이프 정합 기법을 선택적으로 이용한다. 따라서 에지변화에 적응적으로 대응함으로써 우수한 복원영상을 구할 수 있다. 제안된 기법은 슬라이스 단위의 에러에 대해 적합한 방식으로써, 복잡도가 낮을 뿐만 아니라 객관적ㆍ주관적으로 우수한 복원 화질을 얻게 해준다.

다시점 영상 부호화에서 주관적 화질 개선에 관한 연구

이완재(Wanjae Lee),하창우(Changwoo Ha),진순종(Soonjong Jin),정제창(Jechang Jeong) 한국방송·미디어공학회 2006 한국방송미디어공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2006 No.11

디스플레이 장치와 영상 기술의 발전으로 3D 입체 영상에 대한 관심과 기술적 접근이 어느 때 보다 활발하다. 입체 영상의 경우 통상 복수의 평면 영상을 이용하여 합성하게 되는데 이 과정에서 각 영상의 객관적 화질을 서로 달리 함으로써 주관적 화질을 향상시킬 수 있다는 연구가 진행되어 왔다. 그러나 객관적 화질을 지나치게 달리 하거나 전반적으로 낮은 화질의 영상에서는 경계선이 제대로 재현되지 않아 입체감을 떨어뜨리는 문제가 발생한다. 또한 기존의 연구는 스테레오 영상에 한해서만 위의 가설을 검증하였으나 최근의 입체 영상에 관한 연구는 스테레오 영상뿐만 아니라 다시점 영상에서도 활발히 진행되고 있다. 본 논문에서는 스테레오 영상과 9시점 영상에서의 비대칭 영상 부호화가 주관적 화질에 미치는 영향을 검증하고 구체적으로 어느 정도의 객관적 화질 차이를 유지하는 것이 비대칭 부호화에서 가장 효율적인지를 밝힌다. 또한 기존의 비대칭 영상 부호화와 비교하여 주관적 화질을 개선할 수 있는 더욱 효율적인 알고리듬을 제안한다. 제안되는 알고리듬은 경계선의 강도를 기준으로 매크로블록의 양자화 파라미터를 달리 하여 영상의 경계선을 보호하는 방법으로써 기존의 비대칭 영상 부호화보다 더욱 향상된 주관적 화질을 얻을 수 있다.

픽셀 단위의 정밀한 방향성 보간을 이용한 공간적 에러 은닉 기법

김원기(Wonki Kim),구자성(Jasung Koo),진순종(Soonjong Jin),정제창(Jechang Jeong) 한국통신학회 2007 한국통신학회논문지 Vol.32 No.2C

본 논문에서는 전송 에러로 인해 발생하는 영상의 손실을 정밀한 방향성 보간(FDI: Fine Directional Interpolation)을 이용하여 복원하는 기법을 제안한다. 제안된 알고리즘은 공간 방향 벡터(SDV: Spatial Direction Vector)를 도입한다. 공간 방향 벡터는 손실블럭 주위의 영상 데이터의 에지 정보를 추출하여 구한다. 이 후 손실된 영상 블록은 공간 방향 벡터를 이용하여 픽셀단위로 적응적으로 보간함으로써 복원된다. 이러한 방식은 평탄한 영역뿐만 아니라 에지를 포함한 복잡한 영역도 우수하게 복원할 수 있다. 실험결과 제안된 방식은 기존의 공간적 에러은닉 방법과 비교하여 성능이 우수하다는 것을 알 수 있다. This paper presents a block loss recovery technique for the image block data corrupted by transmission losses through the employment of fine directional interpolation (FDI). The proposed algorithm introduces a spatial direction vector (SDV). The SDVs are extracted from the edge information of the neighboring image data. Subsequently, the SDVs are adaptively applied to interpolate lost pixels on a pixel-by-pixel basis. This approach improves the capability to more reliably recover high-detailed contents in the corrupted block. Experimental results demonstrate that the FDI method performs better as compared to previous techniques.