기존의 비디오 분할 방법은 밝기의 변화가 큰 영상이나 움직임이 큰 영상에 대해서는 정확한 분할이 이루어지지 않았다. 본 논문은 움직임 정보를 이용하여 움직임이 큰 영상에서 좀 더 정확하게 비디오를 분할할 수 있는 방법을 제안한다. 이를 위해 블록 정합 알고리즘을 이용하여 얻어진 움직임 벡터로부터 움직임 유사도를 찾는 방법을 제안한다. 또 연속된 프레임에서 픽셀의 차이 값을 계산할 때 motion blur 로 생기는 오차를 각 블록의 움직임 크기로 보상하여 좀 더 정확한 픽셀의 차이 값을 계산하는 방법을 제안한다. 이렇게 얻어진 두 가지 정보를 이용하여 discontinuity value 를 계산한다. 움직임이 많은 액션 영화 3 편에 대해 실험한 결과 제안한 방법이 기존의 움직임 유사도와 픽셀 차이 값을 구하여 샷 경계 검출을 하는 방법보다 좀 더 정확한 샷 경계 검출을 하고 있다는 것을 보여준다.
키보드나 조이스틱 대신 카메라를 통해 입력되는 사용자의 제스처를 이용하는 시각 기반 비디오 게임 인터페이스를 사용할 때 자연스러운 동작을 허용하기 위해서는, 연속 제스처를 인식할 수 있고 사용자의 의미없는 동작이 허용되어야 한다. 본 논문에서는 비디오 게임 인터페이스를 위한 인식과 분할을 결합한 제스처 인식 방법을 제안하며, 이는 주어진 연속 영상에서 의미있는 동작을 인식함과 동시에 의미없는 동작을 구별하는 방법이다. 제안된 방법을 사용자의 상체 제스처를 게임의 명령어로 사용하는 1인칭 액션 게임인 Quke II 게임에 적용한 결과, 연속 제스처에 대해 평균 $93.36\%$의 분할 결과로써 비디오 게임 인터페이스에서 유용한 성능을 낼 수 있음을 보였다.
비디오 객체 분할(Video Object Segmentation)은 MPEG-4 부호화의 핵심기술로 실시간 요구사항을 위해 빠르고 정확하여야 한다. 그러나 대부분의 존재하는 알고리즘은 계산량이 많으며 실시간 응용을 위해 적합하지 않다. 또한 이전 MPEG-4 VM(Verification Model) 기본 모델은 MPEG-4 부호화 처리를 위한 기본 알고리즘을 제공하였으나 실시간 요구사항을 위한 카메라 입력 시스템, 실용적인 소프트웨어 개발, 비디오 객체 분할 그리고 압축효율에 많은 제한이 있다. 이에 본 논문은 기본 MPEG-4 VM모델에 내용 기반 비디오 코딩의 핵심인 VOP 추출알고리즘, 실시간 카메라 입력 시스템, 압축율을 높일 수 있는 움직임 감지 알고리즘을 추가하여 최대 180:1의 압축율을 보여주는 실시간 고압축 MPEG-4 전처리 시스템을 개발하였다.
본 논문에서는 차세대 비디오 압축 표준인 MPEG-5 Essential Video Coding (EVC) 에서 사용된 블록 분할 방식에 대해서 소개한다. EVC 에서 사용된 블록 분할 방식은 기존 비디오 압축 표준인 HEVC/H.265 에서 사용된 쿼드 트리(Quad-tree)가 아닌 이진 분할(Binary split)과 삼진 분할(Ternary split)을 사용한 Binary ternary tree(BTT) 기술을 사용하고 있다. 또한 기존 비디오 압축 기술과 달리 분할된 블록의 코딩 순서를 정해서 사용 할 수 있는 Split unit coding order (SUCO) 기술이 사용되고 있다.
이질적인 환경인 인터넷을 통한 멀티미디어 서비스가 확산됨에 따라 다량의 데이터를 가지는 비디오 스트림의 전송이 늘어나게 되었다. 이로 인해 네트워크 트래픽의 대부분을 멀티미디어 데이터가 차지하게 되었다. 한정된 통신망 자원을 효율적으로 사용하기 위하여 사용자의 컴퓨터 환경이나 통신망 환경을 고려하여 비디오 데이터를 전송함으로서 자원의 낭비를 막고자 계층적 코딩에 관한 연구가 시도되었다. 본 논문에서는 네트워크와 사용자의 환경을 고려하여 MPEG 비디오 데이터를 전송할 수 있도록 하기 위하여 TMS(Temoral and Motion Scaling)기법을 제안한다. TMS기법은 시간 계층적 코딩과 모션벡터를 이용한 데이터 분할 계층적 코딩 방법을 사용하여 비디오 데이터를 분할한다. 본 논문에서 제안하는 기법을 사용하여 MPEG 비디오 데이터를 전송할 때 기존의 제안된 기법들에 대해 적은 데이터로 고화질의 영상을 전송함으로서 효율적으로 통신망 자원을 사용할 수 있게 된다.
기존의 비디오 구조화 기법은 주로 샷 또는 샷 그룹 레벨에서 이루어져 왔다. 그러나 이러한 샷 레벨 구조는 사용자에게 의미(semantics)를 충분히 전달할 수 없는 단점이 있다. 이런 단점을 극복하기 위해, 최근 샷 보다 상위 레벨 구조인 비디오 씬 분할에 관한 연구가 진행되고 있다. 본 논문에서는 이러한 샷 레벨 구조의 단점을 극복하기 위해서 칼라와 모션 특징을 기반으로 한 비디오 씬 분할 기법을 제안한다. 샷 내의 다양한 칼라 분포를 반영하기 위해서 각 샷을 sub-shot으로 재분할하고, 이를 이용해 대표 프레임을 추출한다. 샷 내의 모션 특징은 MPEG-1 비디오 내의 모션 벡터를 이용한다. 유사한 컨텐트를 가지고 있는 샷을 찾기 위해서 탐색 구간내의 모션 특성을 반영한 적응적 가중치를 칼라와 모션 특징에 적용한다. 실험 결과 비교를 통해 씬의 과다 분할이나 의미 반영 면에서 기존의 씬 분할 기법보다 우수함을 보였다. 제안된 기법은 비디오를 의미 있는 계층 구조로 분할해서, 사용자에게 의미를 반영하는 씬 단위로의 브라우징이나 검색을 가능케 한다.
본 논문은 다수의 비디오를 전송하는 직교 주파수 다중 분할 시스템의 다운링크에서 종단간 비디오에서 발생하는 왜곡을 최소화하는 자원 할당 방법을 제안한다. 제안된 알고리즘은 제한된 시스템 리소스에서 다수 사용자의 다양성과 패킷 왜곡 모델을 이용한 비트 왜곡 함수를 이용하여 전체 사용자의 비디오 왜곡을 최소화한다. 첫 단계에서, H.264 비디오 코딩 구조에 존재하는 에러 은닉과 전파를 이용하여 비트 왜곡 함수를 유도한다. 두 번째 단계에서는 전체적인 비디오 화질 저하를 최소화하기 위해서, 직교 주파수 다중 분할 시스템의 자원을 사용자의 다양성을 이용하여 부 반송파와 파워를 할당하는 자원 할당 알고리즘을 제안한다. 또한 각 사용자에 의해서 요구되는 비디오 화질을 얻기 위해서, 비례 율의 요소를 적용한다. 실험결과에서, 제안된 자원할당 알고리즘은 기존의 시간 분할 다중 접속 방법 그리고 비트 왜곡의 정보를 이용하지 않는 알고리즘과 비교해서, 종단간의 비디오 화질을 크게 향상시키는 결과를 보였다.
UCC(User Created Contents)의 급격한 증가에 따라 저작권 문제도 크게 대두되고 있다. 자동 로고 인식은 이러한 저작권 문제를 해결하기 위한 효율적인 방법이다. 로고는 다양한 특징을 가지고 있고, 이러한 특징들은 로고 검출과 인식을 어렵게 한다. 특히, 비디오 내에 빈번한 로고 전이가 일어날 경우, 정확한 로고 인식과 로고 기반 분할이 어렵다. 따라서 본 논문에서는 디지털 비디오에서 로고 인식을 위한 정확한 전이 검출 방법과 다양한 로고 타입 인식 방법을 제안한다. 제안한 로고 검출과 로고에 따른 비디오 분할을 이용하여 다양한 비디오에 대한 좋은 실험 결과를 얻을 수 있었다.
디지털 비디오 데이터를 효율적으로 브라우징 하는데 필요한 비디오 분할에 관한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 본 연구에서는 비디오 데이터를 Shot단위로 분할하고, Shot내부에서 카메라 동작과 객체 움직임 분석을 이용한 sub-shot으로 분할하고자 한다. 연구 방법으로는 I-frame의 DC 영상을 이용하여 픽쳐그룹을 Shot(장면이 바뀐 경우), Move(카메라 동작,객체움직임), Static(영상의 변화가 거의 없는 경우)로 세분화하고 해당 픽쳐 그룹의 P, B-frame을 검사하여 정확한 컷 발생 위치, 디졸브, 카메라동작, 객체 움직임을 검출하게 된다. 픽쳐그룹 분류에서 정확성을 높이기 위해 계층적 신경망과 다중 특징을 이용한다. 정확한 컷 발생위치 검출하기 위해서 P, B프레임의 메크로블럭 타입을 이용한 통계적 방법을 이용하고, 디졸브, 카메라 동작, 객체 움직임을 검출하기 위해서 P, B-frame의 메크로블럭 타입과 움직임 벡터를 이용한 신경망으로 검출한다. 본 연구에서는 계층적 탐색을 이용하여 시간을 단축할 수 있고, 계층적 신경망과 다중 특징을 이용하여 픽쳐 그룹을 세분화 할 수 있고, 메크로 블록 타입과 통계적 방법을 이용하여 정확한 컷 검출을 할수 있고, 신경망을 이용하여 디졸브, 카메라 동작, 객체움직임을 검출 할 수 있음을 확인한다.
본 논문에서는 디지털 멀티미디어 방송 및 양방향 인터넷 방송 등에서 효율적인 객체기반 방송 서비스를 제공하기 위한 비선형 비디오 편집 시스템을 구현하였다. 구현된 시스템은 실시간으로 카메라를 통해 입력되는 영상 데이터에 대해 자동으로 움직이는 객체를 추출하는 자동분할과 HDD(hard Disk) 등에 저장되어 있는 동영상을 사용자의 조력에 의해 분할하는 반자동분할 기능을 제공한다. 그리고 추출된 객체를 저장매체에 저장되어 있는 그래픽 및 실사 배경영상과 합성하고 MPEG으로 부호화 할 수 있다. 또한 정보 유출을 원치 않는 객체에 대한 은닉 기능을 가지고 있다. 따라서 구현된 시스템은 비디오 정보제공자가 편리하게 객체를 분할하고 편집할 수 있으며 비디오 정보를 단기간에 효율적으로 비디오 정보 사용자에게 공급할 수 있는 기능을 제공한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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