H.264/AVC에서 다중 참조 픽처를 이용한 고속 움직임 추정

Fast Motion Estimation Using Multiple Reference Pictures In H.264/Avc

  • 김성희 (엠큐브웍스(주)) ;
  • 오정수 (부경대학교 화상정보공학부 이미지시스템공학과 디지털영상처리 연구실)
  • 발행 : 2007.05.31

초록

동영상 압축 표준안 H.264/AVC에서 다중 참조 픽처를 이용한 움직임 추정은 압축 효율을 향상 시켰으나 그 효율은 참조 픽처의 수가 아닌 영상 내용에 의존적이다. 그래서 이 움직임 추정은 영상에 따라 많은 무의미한 계산을 포함하고 있다. 본 논문은 다중 참조 픽처를 이용한 움직임 추정의 무의미한 계산을 제거하는 고속 움직임 추정 알고리즘을 제안한다. 제안된 알고리즘은 영상 복잡도와 예측 움직임 벡터를 이용하여 다중 참조 픽처가 유효한 블록과 무효한 블록을 구분하고 무효한 블록에 단일 참조 픽처를 적용하여 무의미한 계산을 제거한다. 제안된 알고리즘의 성능 평가를 위해 참조 소프트웨어 JM 9.5에서 화질, 비트율, 움직임 추정 시간이 기존 알고리즘과 비교되었다. 실험 결과는 제안된 알고리즘이 평균 움직임 추정 시간을 약 38.67%로 크게 감소시키며 화질과 비트량을 각각 기존 알고리즘 정도인 -0.02dB와 -0.77% 정도로 유지시킬 수 있는 것을 보여주고 있다.

In video coding standard H.264/AVC, motion estimation using multiple reference pictures improves compression efficiency but the efficiency depends upon image content not the number of reference pictures. So, the motion estimation includes a large amount of computation of no worth according to image. This paper proposes fast motion estimation algorithm that removes worthless computation in the motion estimation using multiple reference pictures. The proposed algorithm classifies a block into valid and invalid blocks for the multiple reference pictures and removes the workless computation by applying a single reference picture to the invalid block. To estimate the proposed algorithm's performance, image quality, bit rate, and motion estimation time are compared with ones of the conventional algorithm in the reference software JM 9.5. The simulation results show that the proposed algorithm can considerably save about 38.67% the averaged motion estimation time while keeping the image quality and the bit rate, whose are average values are -0.02dB and -0.77% respectively, as good as the conventional algorithm.

키워드

참고문헌

  1. ITU-T Recommendation H.264, 'Advanced video coding for generic audiovisual services,' 2005
  2. T. Wiegand, G. Sullivan, G.Bjontegaard, A.Luthra, 'Overview of the H.264/AVC video coding standard,' IEEE Transactions Circuits and Systems for Video Technology, vol. 13, pp. 560-576, July 2003 https://doi.org/10.1109/TCSVT.2003.815165
  3. J. Y. Huang, B. Hsieh, T. Whang, S. Chien, S. Ma, C. Shen, L. Chen, 'Analysis and reduction of reference frames for motion estimation in MPEG-4 AVC/JVT/ H.264,' in Proceedings of the IEEE, ICASSP'03, vol. 3, pp.145-148, April 2003
  4. X. Li, E. Q. Li, Y-K. Chen, 'Fast multiframe motion estimation algorithm with adaptive search strategies in H.264', in Proceedings of the IEEE, ICASSP'04, vol. 3, pp. 369-372, 2004
  5. 진순종, 김원기, 정제창, 'H.264의 인터/이트라 예측을 위한 적응적인 고속 알고리즘,' 한국통신학회 논문지, 30권, 12C호, pp. 1153-1161, 2005
  6. 이웅호, 이정호, 조익환, 정동석, '다중 참조 영상의 적응적 선택 및 선택적 인트라 모드를 이용한 H.264/AVC의 고속 모드 결정 방법,' 한국통신학회 논문지, 31권, 3C호, pp. 271-278, 2006
  7. MPEG-4-Information Technology-Coding of Audio-Visual Objects-Part 2: Visual, ISO/IEC 14496-2, 2000
  8. Video coding for low bitrate Communication, International Telecom-munications Union, ITU-T Recommendation H.263, 1998
  9. H.264 reference software version JM 9.5, http://iphome.hhi.de/sueh-ring/tml/download/
  10. G. Sullivan, G. Bjontegaard, 'Recommended simulation common conditions for H.26L coding efficiency experiments on lowresolution Progressive-scan source material,' ITU-T Q.6/16, Doc. #VCEG-N81, Sep. 2001