전영역 탐색 방식의 움직임 예측에서 매칭 스캔 방법을 이용한 불가능한 후보 벡터의 고속 제거 알고리즘

A Past Elimination Algorithm of Impossible Candidate Vectors Using Matching Scan Method in Motion Estimation of Full Search

움직임 예측의 전영역 탐색 (full search)에서 방대한 계산량은 실시간 비디오 압축에 큰 장애물이 되어왔으며, 이는 최근 MPEG-4 AVC (Advanced Video Coding) 표준이 기존의 MPEG-2 보다 움직임 예측에서 더 많은 계산량을 요구하고 있다. 전영역 움직임 예측의 계산량을 줄이기 위해, 본 논문에서는 기존의 전영역움직임 예측에 비하여 예측 화질의 저하가 없는 새로운 고속 매칭 알고리즘을 제안한다. 가능한 후보의 움직임 벡터를 빨리 제거함으로써 예측화질의 저하 없이 계산량만 줄일 수 있게 되는 것이다. 본 논문에서는 영상의 복잡한 영역의 효율적인 매칭 단위와 디더링 (dithering) 순서에 기초한 매칭 방식을 통하여 불가능한 후보 벡터를 더 빨리 제거한다. 제안된 알고리즘은 예측 화질의 저하 없이 기존의 PDE (partial distortion elimination) 알고리즘을 이용한 전영역 탐색 방법에 비해 $30\%$의 계산량을 줄였으며, MPEG-2 및 MPEG-4 AVC를 이용하는 비디오 부호화 응용분야에 유용하게 사용될 수 있을 것이다.

Significant computations for full search (FS) motion estimation have been a big obstacle in real-time video coding and recent MPEG-4 AVC (advanced video coding) standard requires much more computations than conventional MPEG-2 for motion estimation. To reduce an amount of computation of full search (FS) algorithm for fast motion estimation, we propose a new and fast matching algorithm without any degradation of predicted images like the conventional FS. The computational reduction without any degradation in predicted image comes from fast elimination of impossible candidate motion vectors. We obtain faster elimination of inappropriate motion vectors using efficient matching units from localization of complex area in image data and dithering order based matching scan. Our algorithm reduces about $30\%$ of computations for block matching error compared with the conventional partial distortion elimination (PDE) algorithm, and our algorithm will be useful in real-time video coding applications using MPEG-4 AVC or MPEG-2.