This paper proposes a new frame interpolation algorithm mainly designed for intra-mode blocks. In order to improve the accuracy of pixel interpolation, the new algorithm exploits two different interpolation modes for inter-mode blocks and intra-mode blocks, respectively. The use of the two modes reduces ghost artifacts but increases blocking artifacts between the blocks interpolated by different modes. To reduce blocking artifacts, this paper proposes an interpolation algorithm that attempts to isolate a fast moving object and interpolates such objects as the intra-mode while the remaining blocks are interpolated as the inter-mode. Simulation results show that the proposed algorithm improves subjective and objective quality of pictures by reducing ghost artifacts.
단순한 구조의 부호기를 사용할 수 있는 분산 동영상 부호화 시스템에서는 복호기에서 움직임 보상 보간 기법을 이용하여 부가정보를 생성한다. 생성된 부가정보의 정확성이 Wyner-Ziv 프레임을 복원하기 위한 패리티 정보량에 큰 영향을 미치기 때문에 부가정보의 정확한 생성이 분산 동영상 부호화 시스템의 성능에 큰 영향을 미친다. 본 논문에서는 다양한 부가정보 생성 기법의 성능을 분석하고 효율적인 부가정보 생성 기법을 제안하였고 하드웨어 구현 관점에서 각 부가정보 생성 기법을 비교하였다. 또한 분산 동영상 부호화 시스템에서 사용되는 터보 부호의 부호회율 제어 방법이 전체 성능에 미치는 영향과 부가정보 생성 기법이 전체 분산 동영상 부호화 시스템의 성능에 미치는 영향을 비교 분석하였다.
본 논문에서는 효과적인 프레임율 증가 변환을 위한 새로운 방법을 제안하였다. 첫 번째로 제안한 삼중 프레임 기반의 양방향 움직임 추정 방법은 기존의 양방향 움직임 추정 방법에서 발생한 문제점인 유사한 특성을 갖는 이미지에서의 잘못된 움직임 추정을 해결하여 보간 프레임 생성 시 발생한 블록화 현상을 크게 줄일 수 있었다. 두 번째로 제안한 움직임 벡터 평탄화 방법은 시공간적으로 인접한 움직임 벡터들을 고려하여 블록화 현상의 원인이 되는 아웃라이어를 제거할 수 있었다. 실험 결과 제안한 프레임율 증가 변환 방법은 기존의 방법들과 비교했을 때 평균 PSNR이 최대 4.337 dB만큼 높은 것을 확인할 수 있었고, 평균 SSIM은 최대 0.089만큼 높은 것을 확인할 수 있었다.
최근에 무선 비디오 감사, 무선 비디오 센서 네트워크 그리고 무선 모바일 비디오와 같은 다시점 비디오 서비스에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 다시점 비디오 신호처리에서 다수 개의 다른 카메라에서 획득되는 영상 사이에 존재하는 높은 상관성을 이용하는 것은 매우 핵심적인 기술이다. 본 논문에서는 카메라들 사이에 상호작용을 요구하지 않고, 다시점 분산 비디오 부호화에 효과적으로 사용할 수 있는 적응적인 다시점 보간 기법을 제안한다. 제안한 방법은 비선형적인 블록 예측, 시차 보상 시점 예측 그리고 비신뢰 블록에 대한 채우기 기법 등으로 구성된다. 모의실험을 통하여 제안한 방식은 기존의 방식에 비해 우수한 성능을 보인다.
본 논문에서는 저가형 CSTN-LCD(Color Super-Twisted Nematic Liquid Crystal Display)에 사용하는 동영상 프로세서를 제안한다. 제안된 프로세서는 SFP(SubFrame Pattern) 기법을 적용하여 계조 확장을 할 뿐 아니라 플리커(flicker)현상을 제거하였고 BFI(Black Field Insertion) 기법을 적용하여 액정의 응답시간을 보상하였다. 그리고 화질 향상을 위한 에지 강조 기법과 보간기법을 적용하였다. 하드웨어 구조는 FPGA 프로토타입 보드를 사용하여 검증하였다. 제안된 동영상 프로세서는 PDA(Personal Digital Assistants), 모바일 폰과 PMP(Portable Multimedia Player) 등에 사용되어 질 수 있다.
기존의 프레임율 증가 변환 알고리즘의 경우 움직임 추정을 위해 정방형의 블록을 사용하며, 임의의 형태를 갖는 물체의 경계를 정확하게 구분할 수 없어 정확한 움직임 벡터를 찾는데 한계가 있었다. 이에 반해 제안하는 비정방형 블록 분할 알고리즘은 텍스처 정보를 이용하여 블록을 두 개의 비정방형 블록으로 분할하여 실제 물체의 경계를 찾는데 적합하다. 또한 주변 블록의 분할 방법에 따라 선택적으로 움직임 벡터를 참조하는 알고리즘을 제안함으로써, 아웃라이어(Outlier)를 방지하고 실제 움직임 벡터를 찾는데 탁월한 성능을 보인다. 실험 결과 제안하는 알고리즘은 기존대비 평균 20-40%의 연산량으로 최대 2.03dB 높은 PSNR 성능을 보이는 것을 확인하였으며, SSIM 비교에서는 최대 0.0214의 향상을 확인하였다.
본 논문은 비디오의 시간적 화질 향상을 위한 새로운 프레임율 증가 방법을 제안한다. 제안하는 방법에서는 계층적 움직임 추정 시에 탐색범위를 적응적으로 변환하는 방법을 이용하며, 움직임 보상 시 보간되지 않은 부분에 한하여 양방향 움직임 추정 및 보상과 선형 보간법을 수행한다. 부정확한 움직임 벡터 추정으로 인한 오류를 방지하기 위하여 신뢰도를 기반으로 탐색범위를 적응적으로 조절하며, 움직임 추정에 대한 신뢰도를 높이기 위하여 분산이 높은 블록 순으로 움직임 추정을 수행한다. 또한, 보간되지 않은 영역에서 배경과 객체를 분리한 후 배경인 영역에서는 선형보간법을 수행하고, 객체로 추정된 영역에서는 양방향 움직임 추정 방법을 이용하여 보간한다. 알고리즘의 성능을 평가하기 위하여 원본 프레임과 제안한 알고리즘을 이용하여 보간한 프레임 사이의 PSNR을 측정하였다. 그 결과, 화질이 기존 알고리즘보다 약 2dB 정도 개선되었으며, 블록화 현상과 몽롱화 현상이 감소한 것을 확인할 수 있었다.
본 논문은 EBME(Extended Bilateral Motion Estimation)알고리듬에서 가중치수를 개선시켜 알고리듬을 제안하였다. 제안된 알고리듬은 EBME(Extended Bilateral Motion Estimation) MCI(Motion Compensated Interpolation)에서 고정된 확장블록을 대신하여 확장블록이 주변근처를 이동하면서 SOAD(Sum of Overlapped area Absolute Difference)를 통하여 향상된 가중치수를 찾는 알고리듬이다. 이 논문은 EBME알고리듬에 비해 PSNR(Peak Signal to Noise Ratio)이 향상된 성능을 보였다.
분산 비디오 부호화 기법(DVC, Distributed Video Coding)은 복잡한 통계 특성을 복호기측에서 처리하고, 간단한 연산만 수행하는 부호기를 구현할 수 있다. 이러한 응용 분야에서는, 복호기에서 Wyner-Ziv 프레임에 대한 예측치 즉, 보조정보(SI, Side Information)의 우수한 예측치를 구하는 것은 Wyner-Ziv 부호화에서 전체 성능을 결정하는데 매우 중요한 역할을 한다. 기존의 움직임 보상 프레임 보간에 기초를 둔 방식들은 키 프레임의 블록 기반 또는 물체 기반으로 움직임을 각각 예측하지만, Wyner-Ziv 프레임에 대한 초기 정보를 고려하지 않는다. 본 논문에서는 평균 영상에 기초한 블록 적응적인 움직임 예측을 통한 보조정보 생성 방식을 제안한다. 모의실험을 통하여 제안 기법은 최대 0.4dB 정도의 개선을 보이며, Wyner-Ziv 코덱에 대한 모의실험에서도 우수한 주관적 및 객관적 화질을 제공함을 보인다.
H.264/AVC에서 부호화 효율 개선을 위해 매크로 블록 기반 적응 보간 방법이 고려되어졌다. 이 방법에서 필터 선택 기준은 비트율과 왜곡 항들이 고려하여 좋은 성능을 발휘하지만 아직 개선의 여지를 남겨두고 있다. 따라서 본 논문에서는 기존 방법보다 높은 부호화 효율 개선을 위해 움직임 벡터와 예측 에러에 대한 두 가지 비트율과 복원 에러를 고려하여 새로운 필터 선택 기준을 제안한다. 부가적으로 선택된 필터 정보 전송을 위한 오버헤더 (overhead)를 줄이는 알고리듬을 나타낸다. 실험 결과는 제안 방법이 기존 방법에 비하여 우수한 성능을 보이고 H.264/AVC에 비해 전체 비트율이 평균 5.19% (참조 프레임: 1개)와 5.14% (참조 프레임: 5개) 절감된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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