본 논문은 동영상 통신을 함에 있어 목표 전송률이 주어졌을 때 왜곡이 최소가 되도록 양자화하는 방법을 제안한다. 이 방법을 이용하게 되면 같은 발생 비트량이라 할지라도 기존의 R-D 모델기반 비트율 제어 방법에 비해 재구성된 영상의 화질을 향상시킬 수 있다. 문제는 하나의 양자화 집합이 주어졌을 때 전체 왜곡이 최소가 되고 버퍼 오버플로우가 발생하지 않은범위 내에서 매크로 블록 당 양자화 집합에 존재하는 최적의 양자화 계수를 선택하려는 것인데, 이러한 문제를 해결하기 위해 동작 왜곡 비트율 이론을 이용한 라그랑즈 승수 기법을 도입하였으며, 양자화 방법은 H.263의 권고를 따랐다.
우리는 H.264/AVC의 비디오 부호화에서 조기 인트라 모드 생략을 결정하기 위한 알고리즘을 제안한다. 새롭게 추가된 다양한 예측 방법들에 의한 매크로블록 부호화 방법은 압축의 효율의 증가를 가져오지만, 모든 부호화 가능한 모드에 대해 율-왜곡 함수를 계산하여 가장 효율이 좋은 모드를 선택하기 때문에 상당한 계산량을 요구한다. 이 논문에서는 인터 프레임에 대한 부호화 시간을 감소시키기 위해서, 적응적인 움직임 벡터 맵(AMVM)을 이용한 모드 결정 방법을 H.264/AVC 비디오 부호화기에서 제안한다. 제안한 알고리즘은 PSNR과 Bit rate 그리고 부호화 처리시간에 대해서 일반적으로 좋은 성능을 가진다.
A fast converging coding algorithm that adaptively selects the modes of macroblocks is introduced. For a given frame, the optimal modes are selected based on the decision curves that minimize the overall distortion at a given bit rate. The method proposed in this paper is different from the conventional ones in that it does not manipulate the quantizer to meet the target bit rate but it satisfies the target bit rate by finding optimal modes of macroblocks which result consistent visual quality. Lagrange multiplier of the unconstrained cost function is controlled to trigger decision curves to generate appropriate modes to meet bit rate and the curve is obtained by utilizing simulated annealing optimization technique. The algorithm is implemented within H.261 video codec and simulation results demonstrate superior visual quality.
MPEG과 ITU-T에서 최근 표준화가 진행되고 있는 HEVC는 H.264/AVC에 비해, CU(coding unit), PU(prediction unit), TU(transform unit)의 다양한 형태 분할 단위를 갖는 것을 큰 특징으로 한다. 이 중, CU와 TU는 쿼드트리 형태의 재귀적 분할 구조를 가지도록 구성되는데, 압축 효율은 향상시키지만 높은 부호화 복잡도를 갖는 단점이 있다. 본 논문에서는 이러한 재귀적 분할 구조에서의 rate-distortion cost를 조건부 확률을 이용한 통계적 분석 방법을 사용하여, 분할이 일어나는 경우와 그렇지 않은 경우로 분류하는 방법을 제안한다. 제안한 방법을 HEVC의 재귀적 CU 부호화에 적용한 결과, 부호화 복잡도를 32% 가량 감소시키면서 압축 효율하락은 0.4-0.5%로 억제할 수 있었다. 또한, HM4.0에 구현되어 있는 고속 탐색 알고리즘과 함께 사용하는 경우, 압축 효율 하락을 0.9%로 억제하면서 부호화 복잡도를 1/2로 감소시킬 수 있었다.
본 논문에서는 H.264/AVC에서 가장 많은 연산량을 차지하는 인터 예측(inter prediction)을 고속으로 수행할 수 있는 방법을 제안하였다. 제안한 방법은 율-왜곡 최적화 기법(Rate-Distortion Optimization, RDO)이 적용된 JM(Joint Model)의 FME(Fast Motion Estimation)를 대상으로 예측된 움직임 벡터의 방향성을 고려하여 탐색영역을 결정한 후 적응적인 후보 나선형 탐색을 수행한다. 동시에 가변 블록 크기에 대하여 비용함수의 임계값(threshold)을 결정한 후 가변 구간 움직임 탐색을 수행함으로써 인터 예측의 부호화 복잡도를 감소시킨다. 다양한 영상들을 대상으로 실험한 결과 기존의 예측 방식에 최대 80%의 연산량을 줄일 수 있음을 확인하였다. 이에 따른 화질 열화는 평균 $0.05dB{\sim}0.19dB$에 불과하며, 압축률은 평균 0.58%의 미미한 감소를 보임으로써, 제안한 방법이 고속 인터 예측 알고리즘으로 매우 효율적인 방법임을 확인하였다.
본 논문에서는 동적 대역 할당이 가능한 네트워크에서 라이브 비디오의 고화질 전송을 위한 예방형 전송률 결정 방식을 제안한다. 부호기 앞단의 화면 분석기에서 입력 화면의 분산과 장면전환 정도로부터 향후 화면의 비트율을 예측하고, 부호기와 복호기 버퍼의 제약조건에 의한 전송률 범위를 구한다. 이를 토대로 빈번한 전송률 재협상에 따른 비용 증가 문제를 해결하기 위해 최근 재협상 시점으로부터 경과 시간, 비디오 수신 품질 등을 고려한 예방형 전송률 결정 방식을 제안한다. 모의실험을 통해 제안 방식은 정규화된 Least Mean Square 기반 전송률 결정 방식과 비교되었고, 적은 재협상 비용으로도 지연 위반 화면 없이 높은 채널 이용률 달성이 가능함을 보였다.
본 논문에서는 비디오 코딩 잔차신호를 보다 효율적으로 변환하기 위하여 오프라인으로 잔차신호를 학습하여 RD(Rate Distortion) Cost를 기반으로 분류된 몇 가지 변환 기저들을 생성하고, 비디오 복호화 과정 중 잔차신호를 역변환을 수행할 때 주변의 복호화가 완료된 신호들을 이용하여 최적의 변환 기저를 선택하여 해당 변환 기저로 역변환을 수행하여 효율적으로 잔차신호를 압축하는 방법에 대해 제안한다. 변환 기저 생성에는 분류된 잔차신호들에 대하여 2 차원 혹은 1 차원 KLT를 계산함으로써 얻어내어진다. 제안하는 방법은 VTM(VVC Test Model) version 10에서 실험하였으며 약 0.5% 정도의 성능향상을 보인다.
Robotic arms have been widely utilized in various labor-intensive industries such as manufacturing, agriculture, and food services, contributing to increasing productivity. In the development of industrial robotic arms, camera sensors have many advantages due to their cost-effectiveness and small sizes. However, estimating object positions is a challenging problem, and it critically affects to the robustness of object manipulation functions. This paper proposes a method for estimating the 3D positions of objects, and it is applied to a pick-and-place task. A deep learning model is utilized to detect 2D bounding boxes in the image plane, and the pinhole camera model is employed to compute the object positions. To improve the robustness of measuring the 3D positions of objects, we analyze the effect of lens distortion and introduce a false positive filtering process. Experiments were conducted on a real-world scenario for moving medicine bottles by using a camera-based manipulator. Experimental results demonstrated that the distortion removal and false positive filtering are effective to improve the position estimation precision and the manipulation success rate.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제8권8호
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pp.2851-2865
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2014
To improve the rate-distortion performance of distributed video compressive sensing (DVCS), the adaptive sparse basis and nonlocal similarity of video are proposed to jointly reconstruct the video signal in this paper. Due to the lack of motion information between frames and the appearance of some noises in the reference frames, the sparse dictionary, which is constructed using the examples directly extracted from the reference frames, has already not better obtained the sparse representation of the interpolated block. This paper proposes a method to construct the sparse dictionary. Firstly, the example-based data matrix is constructed by using the motion information between frames, and then the principle components analysis (PCA) is used to compute some significant principle components of data matrix. Finally, the sparse dictionary is constructed by these significant principle components. The merit of the proposed sparse dictionary is that it can not only adaptively change in terms of the spatial-temporal characteristics, but also has ability to suppress noises. Besides, considering that the sparse priors cannot preserve the edges and textures of video frames well, the nonlocal similarity regularization term has also been introduced into reconstruction model. Experimental results show that the proposed algorithm can improve the objective and subjective quality of video frame, and achieve the better rate-distortion performance of DVCS system at the cost of a certain computational complexity.
A fast intra skip detection algorithm based on the ratedistortion (RD) cost for an inter frame (P-slices) is proposed for H.264/AVC video encoding. In the H.264/AVC coding standard, a robust rate-distortion optimization technique is used to select the best coding mode and reference frame for each macroblock (MB). There are three types of intra predictions according to profiles. These are $16{\times}16$ and $4{\times}4$ intra predictions for luminance and an $8{\times}8$ intra prediction for chroma. For the high profile, an $8{\times}8$ intra prediction has been added for luminance. The $4{\times}4$ prediction mode has 9 prediction directions with 4 directions for $16{\times}16$ and $8{\times}8$ luma, and $8{\times}8$ chrominance. In addition to the inter mode search procedure, an intra mode search causes a significant increase in the complexity and computational load for an inter frame. To reduce the computational load of the intra mode search at the inter frame, the RD costs of the neighborhood MBs for the current MB are used and we propose an adaptive thresholding scheme for the intra skip extraction. We verified the performance of the proposed scheme through comparative analysis of experimental results using joint model reference software. The overall encoding time was reduced up to 32% for the IPPP sequence type and 35% for the IBBPBBP sequence type.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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