The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences (한국통신학회논문지)

The Korean Institute of Commucations and Information Sciences (한국통신학회)
권호 표지

Half-Pixel Accuracy Motion Estimation Algorithm in the Transform Domain for H.264

H.264를 위한 주파수 영역에서의 반화소 정밀도 움직임 예측 알고리듬

  • 강민정 (동국대학교 정보통신공학과) ;
  • 허재성 (동국대학교 정보통신공학과) ;
  • 류철 (동국대학교 정보통신공학과)
  • Published : 2008.11.30
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

Motion estimation and compensation in the spatial domain check the searching area of specified size in the previous frame and search block to minimize the difference with current block. When we check the searching area, it consumes the most encoding times due to increasing the complexity. We can solve this fault by means of motion estimation using shifting matrix in the transform domain instead of the spatial domain. We derive so the existed shifting matrix to a new recursion equation that we decrease more computations. We modify simply vertical shifting matrix and horizontal shifting matrix in the transform domain for motion estimation of half-pixel accuracy. So, we solve increasing computation due to bilinear interpolation in the spatial domain. Simulation results prove that motion estimation by the proposed algorithm in DCT-based transform domain provides higher PSNR using fewer bits than results in the spatial domain.

공간 영역에서의 움직임 예측은 이전 영상에서 지정된 크기의 탐색 영역을 검색하여 현재 블록과 최소 오차를 갖는 블록을 찾는 방법으로, 탐색 영역을 검색하는 과정에서 많은 부호화 시간이 소비된다. 이러한 문제점은 공간 영역에서의 움직임 예측을 주파수 영역에서의 이동 행렬을 사용함으로써 해결할 수 있다. 본 논문에서는 기존의 이동 행렬을 새로운 재귀방정식으로 유도하여 계산량을 줄이는 동시에 영상의 화질은 기존 방식과 유사하게 유지하고자 한다. 또한 반화소 정밀도의 움직임 예측을 위하여 주파수 영역에서의 수직, 수평 이동 행렬을 간단히 수정함으로써 공간 영역에서의 양선형 보간법에 의해 더욱 증대되는 계산량 문제를 해결하고자 한다. 실험 결과 제안된 알고리듬에 의한 DCT 기반 주파수 영역에서의 움직임 예측이 공간 영역에 비하여 적은 비트량을 이용하여 보다 높은 PSNR을 제공함으로 증명한다.

Keywords

References

  1. P.Kuhn, "Algorithms, Complexity Analysis and VLSI Architectures for MPEG-4 Motion Estimation," Boston, MA:Kluwer Academic, 1999
  2. J. Zan, M. O. Ahmad and M. N. S. Swamy, "Pyramidal motion estimation techniques exploiting Intra-level motioncorrelation," IEEETrans. Circuits and Systems II: Analog and Digital Signal Processing, Vol.50, No.2, pp.83-93, Feb. 2003
  3. Y. Keller and A. Averbuch, "Fast gradient methods based on global motion estimation for video compression," IEEE Trans. Circuits and Systems for Video Technology, Vol.13, No.4, pp.300-309, Apr. 2003 https://doi.org/10.1109/TCSVT.2003.811360
  4. C. Du, Y. He and J. Zheng, "PPHPS: A parabolic prediction-based, fast half-pixel search algorithm for very low bit-rate movint-picture coding," IEEE Trans. Circuits and Systems for Video Technology, Vol.13,No.6, pp.514-518, Jun. 2003 https://doi.org/10.1109/TCSVT.2003.813416
  5. J. Zan, M. O. Ahmad and M. N. S. Swamy, "Comparison of wavelets for multiresolution motion estimation," IEEE Trans. Circuits and Systems for Video Technology, Vol.16, No.3, pp.439-446, Mar. 2006 https://doi.org/10.1109/TCSVT.2005.857302
  6. N. Merhav and V. Bhaskaran, "A fast algorithm for DCT-domain inverse motion compensation," IEEE International Conference on Acoustics, Speech and Signal Processing, Vol.4, pp.2307-2310, May 1996
  7. J. Song and B. Yeo, "A fast algorithm for DCT-domain inverse motion compensation based on shared informatio in a macroblock," IEEE Trans. on Circuits and Systems for Video technology, Vol.10, No.5, pp.767-775, Aug. 2000 https://doi.org/10.1109/76.856453
  8. K. R. Rao and P. Yip, Discrete Cosine Transform, Academic Press, 1990
  9. R. H. J. M. Plompen, B.F.Schuurink and J.Biemond, "A new motion-compensated transform coding scheme," in Proc. IEEE Int. Conf. Acoutst., Speech, Signal Process., Vol.1, pp.371-374, 1985
  10. Yun Wu, Yong Zhao, Jianshi Li, "Brief Analysis of the H.264 Coding Standard", Intelligent Information Hiding and Multimedia Signal Processing, 2007. IIHMSP 2007. Third International Conference on Volume 2, 26-28 pp.154-157, Nov. 2007