Abstract
Full-search algorithm requires large amount of computation which causes time delay or very complex hardware architecture for real time implementation. In this paper, we propose a fast motion estimator based on bit-plane matching, which reduce the computational complexity and the hardware cost. In the proposed motion estimator, the conventional motion estimation algorithms are applied to the binary images directly extracted from the video sequence. Furthermore, in the proposed VLSI motion estimator, we employ a Pair of processing cores that calculate the motion vector continuously By controlling the data flow in a systolic fashion using the internal shift registers in the processing cores, we avoid using SRAM (local memory) so that we remove the time overhead for accessing the local memory and adopt lower-cost fabrication technology. We modeled and tested the proposed motion estimator in VHDL, and then synthesized the whole system which has been integrated in a 0.6-$\mu$m triple-metal CMOS chip of size 8.15 X 10.84$\textrm{mm}^2$.
전역탐색알고리즘(full-search algorithm, FSA)은 탐색영역의 범위가 커짐에 따라 방대한 양의 계산을 필요로 하기 때문에 이에 따른 알고리듬의 처리시간이 커지고, 하드웨어로 구현했을 때 회로가 복잡해진다는 문제점을 안고 있다. 본 논문에서는 이러한 문제점을 개선하기 위한 방안으로 비트플레인 정합에 의한 움직임 추정기의 VLSI 구조를 제안한다. 제안된 움직임 추정기에서는 비트 플레인 정합기준을 이용하여 기존의 전역 탐색 알고리즘을 하나의 이진영상으로 적용함으로써 움직임 추정에 소요되는 연산의 양을 크게 줄이면 서도 전역탐색 알고리듬과 유사한 움직임 추정 성능을 갖도록 하였으며, 제안된 VLSI 구조에서는 두 개의 프로세싱 코어를 채택하여 데이터 흐름을 시스톨릭 (systolic) 어레이의 형태로 제어하여, 시스템 내부의 SRAM을 제거하여 동작 속도 상의 이득뿐만 아니라, 메모리 공정을 필요로 하지 않는 저가의 공정을 사용 가능하게 함으로써 제작상의 비용을 절감할 수 있는 해결책을 제시하였다. 구현된 하드웨어는 VHDL을 이용하여 설계하고, 기능 검증을 수행한 후 0.6-μm three-metal CMOS 공정을 이용하여 8.15 X 10.84㎟의 크기로 집적하였다.
