Fast Block-Matching Motion Estimation Using Constrained Diamond Search Algorithm

구속조건을 적용한 다이아몬드 탐색 알고리즘에 의한 고속블록정합움직임추정

Based on the studies on the motion vector distributions estimated on the image sequences, we proposed constrained diamond search (DS) algorithm for fast block-matching motion estimation. By considering the fact that motion vectors are searched within the 2 pixels distance in vertically and horizontally on average, we confirmed that DS algorithm achieves close performance on error ratio and requires less computation compared with new three-step search (NTSS) algorithm. Also, by applying displaced frame difference (DFD) to DS algorithm, we reduced the computational loads needed to estimate the motion vectors within the stable block that do not have motions. And we reduced the possibilities falling into the local minima in the course of estimation of motion vectors by applying DFD to DS algorithm. So, we knew that proposed constrained DS algorithm achieved enhanced results as aspects of error ratio and the number of search points to be necessary compared with conventional DS algorithm, four step search (FSS) algorithm, and block-based gradient-descent search algorithm

영상 시퀀스로부터 추정된 움직임벡터분산에 관한 연구에 기초하여 본 논문에서는 고속블록정합움직임 추정을 위한 구속조건을 적용한 다이아몬드탐색(DS) 알고리즘을 제안한다. 영상 시퀀스에서의 움직임벡터가 수직 또는 수평방향으로 2개화소이내의 거리에서 탐색되어지는 점을 고려하여, DS 알고리즘은 수직 또는 수평방향의 움직임벡터의 추정을 강조함으로써 새로운 3단계 탐색알고리즘에 비하여 오차율 면에서 유사한 결과를 나타내지만 계산량을 줄일 수 있었음을 확인하였다. 또한, DFD를 구속조건으로 DS 알고리즘에 적용함으로써 움직임이 없는 안정된 블록에서의 움직임벡터의 계산에 소요되는 계산 량을 줄일 수 있을 뿐 아니라 국부 해를 예측할 가능성을 감소시킬 수 있었다. 따라서 제안된 구속조건을 적용한 DS 알고리즘은 기존은 DS 알고리즘뿐 만 아니라 4단계 탐색, 블록기반 기울기-감소 탐색에 비해 평균자승오차 또는 필요한 탐색 점의 수에서 우수한 결과를 나타냄을 알 수 있었다.