대한전자공학회논문지SP (Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SP)

대한전자공학회 (The Institute of Electronics and Information Engineers)
권호 표지

부화소 움직임 추정을 위한 효과적인 화소 재구성 알고리즘

Efficiency Pixel Recomposition Algorithm for Fractional Motion Estimation

  • 신왕호 (아주대학교 정보통신대학 전자공학부) ;
  • 선우명훈 (아주대학교 정보통신대학 전자공학부)
  • 투고 : 2010.06.28
  • 심사 : 2010.10.04
  • 발행 : 2011.01.25
PDF 다운로드
⟨ 이전 논문 다음 논문 ⟩

초록

본 논문은 H.264/AVC 비디오 코덱의 부화소 움직임 추정 연산을 효율적으로 줄일 수 있는 화소 재구성 알고리즘을 제안한다. 부화소 움직임 추정 연산은 보다 정확한 움직임 벡터를 찾을 수 있어 비디오 코덱에 널리 사용되지만, 추가적인 보간 및 탐색 연산으로 인해 부호화가의 연산량을 증가시키는 문제점이 있다. 본 논문은 화소 재구성 알고리즘을 이용한 부화소 움직임 추정기를 제안 하였다. 일반적인 부화소 움직임 추정기는 보간 시 같은 화소를 중복하여 보간한다. 이러한 중복 보간은 연산량을 증가 시키는 원인이 된다. 화소 재구성 알고리즘은 화소의 중복 보간을 제거하여 부화소 움직임 추정기의 연산량을 감소시킨다. 제안한 알고리즘은 고속 전역 부화소 탐색 알고리즘과 비교하여 보간 시 연산량이 18.1% 감소하였으며, PSNR 감소는 평균 0.067dB로 화질의 열화는 매우 미비했다. 그러므로 제안한 알고리즘은 저전력의 고효율을 요구하는 모바일 응용에 적합하다.

In an H.264/AVC video encoder, the motion estimation at fractional pixel accuracy improves a coding efficiency and image quality. However, it requires additional computation overheads for fractional search and interpolation, and thus, reducing the computation complexity of fractional search becomes more important. This paper proposes a Pixel Re-composition Fractional Motion Estimation (PRFME) algorithm for an H.264/AVC video encoder. Fractional Motion Estimation performs interpolation for the overlapped pixels which increases the computational complexity. PRFME can reduce the computational complexity by eliminating the overlapped pixel interpolation. Compared with the fast full search, the proposed algorithm can reduce 18.1% of computational complexity, meanwhile, the maximum PSNR degradation is less than 0.067dB. Therefore, the proposed PRFME algorithm is quite suitable for mobile applications requiring low power and complexity.

키워드

참고문헌

  1. Draft ITU-T Recommendation and Final Draft International Standard of Joint Video Specification (ITU-T Rec. H.264/ISO/IEC 14496-10 AVC), Mar. 2003.
  2. Y. J. Wang, C. E. Cheng, and T. S. Chang, "A fast fractional pel motion estimation algorithm for H.264/MPEG-4 AVC," IEEE Int. Symp. On Circuits and Systems, pp.3974-3977, 2006.
  3. X. Yi and N. Ling, "Improved partial distortion search algorithm for rapid block motion estimation via dual-halfway-stop," IEEE Int. Conf. Acoustics, Speech and Signal Processing, pp. 917-920, 2005.
  4. X. Q. Banh and Y. P. Tan, "Adaptive dual-cross search algorithm for block-matching motion estimation," IEEE Trans. On Consumer Electronics, vol. 50, no. 2, pp. 766-775, 2004. https://doi.org/10.1109/TCE.2004.1309460
  5. S. Zhu and K. K. Ma, "A new diamond search algorithm for fast block-matching motion estimation," IEEE trans. Image Proceeding, vol.11, pp.1442-1449, 2002. https://doi.org/10.1109/TIP.2002.806251
  6. Nam Thang Ta, Jim Rim Choi, Jae Hoon Kim, Seon Cheol Hwang, Shi Hye Kim, "Fully parallel fractional motion estimation for H.264 AVC encoder" Intelligent Computing and Intelligent Systems, ICIS 2009. IEEE International Conference on, 2009.
  7. Aminlou. A. , Alvandi. P and Hashemi. M.R. "Low complexity hardware implementation of reciprocal fractional motion estimation for H.264/AVC in mobile applications," Picture Coding Symposium, PCS 2009, 2009.
  8. Yiqing Huang, Qin Liu and Ikenaga, T "Highly Parallel Fractional Motion Estimation Engine for Super Hi-Vision $4k{\times}4k@60fps$," Multimedia Signal Processing, MMSP '09. IEEE International Workshop on, 2009.
  9. Lin, Y.; Wang, Y.C, "Improved parabolic prediction-based fractional search for H.264/AVC video coding" in Proc. PCS 2009, iet-ipr.2008.01.92, Page(s): 261 - 271
  10. Hyosun Yoon, Hyesuk Kim, Miyoung Kim, Lai Nga; Gueesang Lee, "Hierarchical Integer Pixel and Adaptive Fractional Pixel Motion Estimation" in Proc. CIT Workshops 2008, Page(s): 391 - 395