이웃하는 블록 정보와 양방향 움직임 예측을 이용한 적응적 프레임 보간 기법

Adaptive Frame Rate Up-Conversion Algorithm using the Neighbouring Pixel Information and Bilateral Motion Estimation

  • 오형철 (한양대학교 전자컴퓨터통신공학과 영상통신및신호처리 연구실) ;
  • 이주현 (한양대학교 전자컴퓨터통신공학과 영상통신및신호처리 연구실) ;
  • 민창기 (한양대학교 전자컴퓨터통신공학과 영상통신및신호처리 연구실) ;
  • 정제창 (한양대학교 전자컴퓨터통신공학과 영상통신및신호처리 연구실)
  • 투고 : 2010.04.07
  • 심사 : 2010.08.19
  • 발행 : 2010.09.30

초록

본 논문에서는 비트율의 증가와 동시에 주관적 화질의 향상을 얻을 수 있는 알고리듬인 Frame Rate Up-Conversion (FRUC)을 제안한다. 제안하는 알고리듬에서는 단방향이 아닌 양방향의 움직임 예측을 통해 신뢰도가 높은 블록을 탐색하여 두 장의 예비 프레임을 생성한다. 예비 프레임 생성과정에서는 설정된 임계값 보다 작은 경우를 제외한 나머지 영역에 대해서는 폐색 구간으로 설정하기 때문에 해당 구간에 대한 추가적인 보간 과정이 수행된다. 폐색 구간을 중심으로 이용 가능한 이웃하는 블록의 수를 고려하여 적응적으로 참조 라인을 설정하여 추가적인 재탐색 과정을 수행한다. 선택된 최적의 블록이 두 장의 예비 프레임에 모두 존재할 경우와 한 장에만 존재할 경우를 고려하여 선택적으로 보간한다. 본 논문에서는 제안하는 알고리듬의 성능을 입증하기 위해 기존에 제안되었던 알고리듬과의 PSNR 및 주관적 화질을 비교한다. 또한 실험 결과를 통해 기존의 알고리듬 보다 제안하는 알고리듬이 우수한 성능을 나타냄을 확인 할 수 있다.

In this paper, we propose a new Frame Rate Up-Conversion (FRUC) scheme to increase the frame rate from a lower number into a higher one and enhance the decoded video quality at the decoder. The proposed algorithm utilizes the preliminary frames of forward and backward direction using bilateral prediction. In the process of the preliminary frames, an additional interpolation is performed for the occlusion area because if the calculated value of the block with reference frame if larger than the predetermine thresholdn the block is selected as the occlusion area. In order to interpolate the occlusion area, we perform re-search to obtain the osiomal block considerhe osiomnumber of available ne block consblock. The experimental results show that performance of the proposed algorithm has better PSNR and visual quality than the conventional methods.

키워드

참고문헌

  1. G. Dane and T. Q. Nguyen, "Optimal temporal interpolation filter for motion-compensated frame rate upconversion," IEEE Trans. Image Processing, Vol.15, No.4, pp.978-991, Apr. 2006.
  2. K. A. Bugwadia, E. D. Petajan, and N. N. Puri, "Progressive-scan rate up-conversion of 24/30 source materials for HDTV," IEEE Trans. Consumer Electronice, Vol.42, No.3, pp.312-321, Aug. 1996. https://doi.org/10.1109/30.536125
  3. Jiefu Z., Keman Y., Jiang L., and Shi-peng L., "A low complexity motion compensated frame interpolation method," in proc. Int Symposium On Circuits and Systems, May 2005.
  4. K. Hilman, H. W. Park, and R. Kim, "Using motion-compensated frame rate conversion for the correction of 3:2 pull down artifacts in video sequences," IEEE Trans. Circuits Systems for Video Technology, Vol.10, No.6, pp.867-877, Sep. 2000.
  5. Castagno, P. Haavisto, and G. Ramponi, "A method for motion adaptive frame rate upconversion," IEEE Trans. Circuits Systems for Video Technology, Vol.6, No.5, pp.436-446, Oct. 1996. https://doi.org/10.1109/76.538926
  6. B. Girod, "Efficiency analysis of multihypothesis motion-compensated prediction for video coding," IEEE Trans. Image Processing, Vol.9, No.2, pp.173-183, Feb. 2000. https://doi.org/10.1109/83.821595
  7. T. Thaipanich, P.-H. Wu, and C.-C. J. Kuo, "Robust Video Frame Rate Up-Conversion(FRUC) Techniques," in proc. Int. Conference on Consumer Electronics, Jan. 2008.
  8. T. Thaipanich, P.-H. Wu, and C.-C. J. Kuo, "Low Complexity Algorithm for Robust Video Frame Rate Up-Conversion (FRUC) Technique," IEEE Trans. Consumer Electronics, Vol.55, No.1, pp.220-228, Feb. 2009. https://doi.org/10.1109/TCE.2009.4814438