Fast Motion Estimation Technique using Efficient Prediction of Motion Vectors

움직임 벡터의 효율적 예측을 이용한 고속 움직임 추정 기법

This paper proposes an enhanced motion estimation that is one of core parts affecting the coding performance and visual quality in video coding. Although the full search technique, which is the most basic method of the motion estimation, presents the best visual quality, its computational complexity is great, since the search procedures to find the best matched block with each block in the current frame are carried out for all points inside the search area. Thus, various fast algorithms to reduce the computational complexity and maintain good visual quality have been proposed. The PMVFAST adopted the MPEG-4 visual standard produces the visual quality near that by the full search technique with the reduced computational complexity. In this paper, we propose a new motion vector prediction method using median processing. The proposed method reduces the computational complexity for the motion estimation significantly. Experimental results show that the proposed algorithm is faster than the PMVFAST and better than the full search in terms of search speed and average PSNR, respectively.

비디오 부호화 기법에서 압축률 및 화질을 결정하는 중요한 부분인 움직임 예측 및 보상(motion estimation and compensation)의 성능을 개선하기 위한 방법을 제안한다. 가장 기본적인 움직임 예측 기법인 전역 탐색 방법은 가장 좋은 화질을 보이지만, 현재 프레임의 각 블록과 가장 유사한 블록을 찾기 위하여 탐색영역(search area)내의 모든 점에 대해 탐색을 수행하므로 그 계산량이 매우 많게 된다. 따라서 좋은 화질을 유지하면서 계산량을 낮추기 위한 많은 고속 알고리즘이 제안되었는데, MPEG-4 표준에 채택된 PMVFAST는 움직임 벡터 간의 상관도를 이용하여 계산량을 낮추면서도 전역 탐색 기법에 근접한 화질을 보인다. 본 논문에서는 움직임 벡터의 예측을 위하여 중간값(median) 계산법에 의한 새로운 방법을 제안하고, 이를 이용하여 움직임 예측의 계산량을 획기적으로 줄일 수 있음을 보인다. 실험결과 제안한 알고리즘은 PMVFAST보다 빠르면서도 전역 탐색 기법보다 높은 평균 PNSR을 보인다.