Ayoung Kim;Eun-Vin An;Soon-heung Jung;Hyon-Gon Choo;Jeongil Seo;Kwang-deok Seo
ETRI Journal
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제46권3호
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pp.538-549
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2024
A conventional codec aims to increase the compression efficiency for transmission and storage while maintaining video quality. However, as the number of platforms using machine vision rapidly increases, a codec that increases the compression efficiency and maintains the accuracy of machine vision tasks must be devised. Hence, the Moving Picture Experts Group created a standardization process for video coding for machines (VCM) to reduce bitrates while maintaining the accuracy of machine vision tasks. In particular, in-loop filters have been developed for improving the subjective quality and machine vision task accuracy. However, the high computational complexity of in-loop filters limits the development of a high-performance VCM architecture. We analyze the effect of an in-loop filter on the VCM performance and propose a suboptimal VCM method based on the selective activation of in-loop filters. The proposed method reduces the computation time for video coding by approximately 5% when using the enhanced compression model and 2% when employing a Versatile Video Coding test model while maintaining the machine vision accuracy and compression efficiency of the VCM architecture.
Wrist PA-grip view는 주변 인대들의 손상을 쉽게 진단할 수 있기 때문에 삼각섬유연골 파열 진단에 시행한다. 그러나 의료장비 기술의 발전에도 불구하고 기하학적 요소에 따른 영상의 왜곡은 아직까지도 많은 제한점이 있다. 본 논문에서는 정확한 Wrist PA-grip view 검사를 위해 현재 사용되고 있는 검사방법에서 발생되는 왜곡을 분석하여 영상의 왜곡을 최소한으로 감소시킬 수 있는 검사방법을 제시하고자 한다. Wrist PA-grip view를 재현하기 위하여 인체모형 팬텀을 사용하였고 source of image distance (SID)는 110 cm와 임의로 정해놓은 130 cm, 150 cm로 설정하였다. 각 SID에 따라서 손목 팬텀을 x축 방향 및 y축 방향으로 각각 0, 2, 4, 6, 8, 10 cm 이동하였다. 정량적 평가를 하기 위해 손목 팬텀의 이동 시 마다 자뼈와 노뼈의 먼쪽관절면의 거리의 차이를 picture archiving and communication system (PACS) system을 통해 측정하였다. 정성적 평가로는 방사선사 20명을 대상으로 설문조사를 실시하였다. SID에 따라 나뉜 세 그룹 간의 x축과 y축 방향의 움직임에 따른 왜곡도를 비교하기 위해 Kruskal Wallis test 통계기법을 시행하였으며 사후검정으로 Tukey test를 시행하였다. 정량적 평가 결과에서 x축 방향으로 이동하여 얻은 측정값은 모든 그룹에서 유의한 차이를 보이지 않았다 (p>0.05). y축 방향으로 이동하여 얻은 측정값은 대부분의 그룹에서 유의한 차이를 보였다 (p<0.05). 영상에서 왜곡이 임상적 진단과 수술에 많은 영향을 미치는 검사의 경우, 보다 정확한 진단을 위해 영상 후처리로 영상의 질을 유지하는 한도 내에서 기존의 SID인 110 cm 보다는 150 cm에서 검사하여 왜곡을 감소시키기를 제안하는 바이다.
본 논문에서는 히스토그램 기반의 비트율-왜곡 (R-D) 추정 결과를 이용하여 이웃한 영상들간에 일관된 화질을 제공하는 비트율 제어방식을 제안한다. 히스토그램 기반의 R-D 추정 방식은 부호화에 사용되는 양자화 파라미터(QP)에 따라 한 영상에서 발생하는 비트량과 왜곡을 예측하거나, 역으로 발생하는 비트량이나 왜곡에 대한 QP 값을 예측할 수 있는 수학적 모델을 제공한다. 이 추정 방식의 가장 큰 장점은 추정을 위한 주 연산이 양자화기에 입력되는 DCT 계수에 대한 히스토그램 또는 가중 히스토그램을 구하는 것이므로 계산량이 적은 것이다. 또 실제 비디오 부호화에 적용할 수 있을 만큼 정확하다. 따라서 이 추정 모델을 이용하는 제안된 비트율 제어 방식은 저 지연과 저 복잡도를 요구하는 응용 분야에 적합하고, 정확한 제어를 수행한다. 제안된 비트율 제어방식은 비디오 버퍼 제한 조건을 만족시킴으로써 버퍼의 넘침이나 고갈이 발생하지 않도록 하고, 추가적으로 왜곡 제한에 의하여 이웃한 영상들간에 화질차이가 일정 범위를 벗어나지 않도록 한다. 그리고 하나의 영상에 대하여 하나의 QP를 사용하여 영상 내에서도 일관된 화질을 유지하며, 誰?영상과 비 기준 영상에 대한 버퍼 제한 조건을 차별화함으로써 기준 영상의 화질 열화에 의한 오류 전파를 감소시킨다. 제안된 방식과 MPEG-2의 TM5 (Test Model 5)에서 제안한 비트율 제어 방식의 성능을 비교한 실험으로부터 제안된 방식이 평균 PSNR을 0.521.84 dB 정도 향상시키고, 영상간 그리고 영상 내에서도 일관된 화질을 유지함을 확인하였다.
본 논문에서는 360 비디오의 특성을 이용하여 픽쳐 경계에서 코딩 효율을 증가시키는 움직임 벡터 예측 방법을 제안한다. VVC의 화면간 예측에서 움직임 벡터 후보군을 구성할 때 주변 블록의 위치가 픽쳐의 경계 바깥이면 후보군 구성 과정에서 제외되어 픽쳐 경계에서 코딩 효율이 감소하게 된다. 이를 해결하기 위해 360 비디오의 부/복호화를 위한 투영 방법의 특성을 이용하여 이미 복호화된 정보로부터 픽쳐의 경계에서 추가로 후보군을 구성하는 방법을 제안한다. 제안하는 방법의 성능 평가를 위하여 JVET-360 CTC의 임의 접근 환경에서 VTM6.0 및 360Lib9.1와 비교한다. 그 결과로써 제안하는 방법은 추가 계산 복잡도 없이 휘도 성분에서 평균 0.02%, 색차 성분에서 각각 평균 0.05%, 0.06%의 비트율 감소를 보이고, 픽쳐의 경계에서는 비트율이 휘도 성분에서 평균 0.29%, 색차 성분에서 각각 평균 0.45%, 0.43% 감소하였다. 그리고 DSCQS (Double Stimulus Continuous Quality-Scale) 방법을 통해 제안하는 방법의 주관적 화질 평가를 수행하여 MOS (Mean Opinion Score)값을 얻는다. MOS값은 평균 0.03 향상되었고, MOS값과 비트량을 이용하여 BD-MOS를 구한다. 그 결과, 제안하는 방법의 성능이 최대 8.78%, 평균 5.18% 향상하였다.
지상파 디지털 방송신호는 기존 아날로그 방식과 달리 상당히 낮은 C/N(Carrier to Noise Ratio)에서도 좋은 화질의 수신이 가능하다. 최근 디지털 튜너 기술의 발전과 함께 수신 가능한 임계 전계강도가 낮아지는 추세에서 실내 안테나를 이용한 실내수신 가능 세대가 늘어나고 있다. KBS에서는 주택환경에 따른 실내에서의 DTV 수신환경을 조사하기 위해 수도권지역에서 DTV 실내 수신환경에 대한 필드테스트를 실시하였다. 측정 대상 가구는 통계청의 자료에 의해 가구 비율을 선별하여 거리별로 총 58개 지점을 선정하였으며, 일반적으로 사용자들이 많이 사용하는 방식의 지향성, 무지향성 안테나와 많이 보급되고 있는 칩셋(chip set)이 내장된 셋톱박스(set top box)를 이용하여, 다양한 수신 조건에서 측정을 수행하였다. 본 논문에서는 측정 결과의 분석을 통해 각 측정 지점에서의 지형적 요인, 가옥의 구조 등에 따른 수신 전계강도의 변화와 공동주택의 층별 차이, 주변 건물의 입지조건 등에 따른 수신환경의 변화 등을 확인하였고, 실내 수신환경에 적합한 전파 조건 및 수신 방법 등을 정리하였다. 조사결과는 지상파 DTV의 실내 수신 확대를 위한 기본 자료로서 활용될 예정이다.
오프라인 구매환경과는 달리 온라인 환경에서는 제품을 직접 눈으로 확인하고 만져 볼 수 없다. 때문에 온라인 쇼핑몰을 구축하고 운영하는 입장에서는 보다 구체적인 제품정보를 제공해야 하며(김광석 2008), Alba (1997)는 제공된 정보의 질은 소비자들이 구매 후 만족을 얼마나 예상할 수 있는 가로 결정된다고 정의한 바 있다. 이에 패션 의류 온라인 쇼핑몰을 중심으로 실제 모델이 제품을 착용한 사진정보(실착사진)를 제공함으로써 실제 제품사용에 따른 결과를 제시하여 제품정보의 유용성을 높이고 있다. 한편 온라인 환경에서 소비자들의 제품에 대한 제한된 지각을 극복하는 또 다른 수단으로써, 가상제품경험은 가장 효과적인 것으로 논의되어 왔다(Jiang & Benbasat 2005). 그러나 가상현실도구의 도입과 지속적 활용에는 일반적인 텍스트/사진 정보와 비교해 높은 비용과 기술적 전문성을 요구한다(Shaffer 2006). 이는 특히 영세 소매상 입장에서 시장에 대한 진입장벽으로 작용하는 한편, 소비자의 정보처리과정에서는 오히려 단순한 형태의 정보에 비하여 더 높은 수준의 인지적 노력을 요구할 수 있다. 따라서 이러한 도구들의 활용하는 것이 소비자들의 정보과부하를 초래해 제품에 대한 핵심정보 취득을 방해하고, 소비자의 지각된 정보유용성에 부정적 영향을 미칠 수 있다. 이에 본 연구에서는 제품유형을 소비자들의 제품 사용상황에 따라 휴대제품과 설치제품으로 구분하고, 이때 정지사진, 실착사진, VR로 대별되는 제품정보의 형태에 따른 소비자들의 지각된 정보의 유용성, 쇼핑몰에 대한 태도와 품질평가, 구매의도, 재방문 의도를 측정하기 위한 실험을 진행했다. 그 결과 소비자 구매의도에 영향을 미치는 종속변수군에 대해 제품유형과 제품정보형태가 상호작용효과를 일으키는 것을 확인할 수 있었다.
최근 LCD TV와 같은 순차 주사형 디스플레이의 보급에 따라 HDTV등의 전송에 사용된 비월 주사 영상을 순차 주사 영상으로 변환하는 기존의 디인터레이싱 기술에 대한 화질 개선 요구가 커지고 있다. 본 논문에서는 영상 콘텐츠에 따른 움직임 정보의 통계값을 계산하여 영상 콘텐츠의 종류별로 미리 설정된 임계값에 따라 공간적, 시간적 디인터레이싱 방법을 선택적으로 적용하는 움직임 적응형 디인터레이싱 기법을 제안한다. 또한 공간적 디인터레이싱의 화질을 개선하기 위하여 소벨 연산을 이용하여 수직 에지와 수평 에지의 비율에 따라 M-ELA 방법과 DOI 방법을 선택적으로 사용하는 개선된 공간적 디인터레이싱 방법을 제안한다. 다양한 실험 영상에 대한 객관적, 주관적 평가를 통하여 제안한 방법이 기존의 디인터레이싱 방법에 비해 우수한 화질을 보임을 확인하였다.
2001년 지상파 디지털방송 시작 이후, 디지털방송의 장점 중 하나인 다채널방송 서비스 도입에 대한 논의가 계속되던 중, 2013년 10월 정부기관, 방송사, 가전사가 참여하는 지상파 다채널 실험방송 추진반이 구성되어 2014년 1월부터 4월 사이에 지상파 다채널 실험방송이 실시되었다. 이 실험방송 결과를 바탕으로 EBS에서는 2015년 2월 11일 국내 최초로 2HD MMS 시험방송을 시작하였다. 본 연구는 압축 기술의 발전으로 기존 6MHz 대역에 2개의 HD 채널을 MPEG-2 코덱기반으로 운영하기 위하여 실시하였다. 1080i 와 720p 주사방식에 따른 변화 및 효율적 데이터 사용을 위한 가변 비트율(Variable Bit Rate) 적용 실험을 통하여 화질 최적화 연구를 실시하고 2HD MMS 시험방송에 적용하였다.
기존의 방송망 중계소 5곳을 선정하여 분산중계망 송신 시스템으로 설계, 구축한 후 서비스 예상지역의 수신 성능을 확인하기 위해 필드테스트를 수행하였다. 중계소 5곳은 수신지역이 겹칠 것으로 예상되는 조밀하게 인접한 4곳과 다소 원거리에 있는 긴 지연시간의 다중신호(Multipath) 영향을 분석하기 위한 1곳을 선정하였다. 측정절차는 각 중계소의 분산중계망의 효과를 알아보기 위해 모국(Main Station)의 수신 상태를 측정한 후, 각각의 중계 송신기의 송출과 휴지상태에서의 수신 상황을 측정, 비교하였다. 측정항목은 DTV의 표준측정 절차인 9 미터 높이의 수신안테나로 고정 측정 항목 중 수신 전계강도, 노이즈마진과 수신가능각의 변화를 측정하였다. 또 수신기의 수신능력을 수신기 세대별로 확인하기 위해 3세대, 5세대 및 6세대 수신기를 사용하여 측정하였으며 동시에 수신화질의 주관적 평가도 수행하였다. 측정은 총 60개 지점에서 이루어졌다. 측정결과 예상 서비스지역에서 모국 신호나 기존의 1곳의 중계기에 의한 수신 성공률보다 분산중계망 시스템에 의한 수신 성공률이 향상됨을 알 수 있었다. 그리고 5, 6세대 수신기에서는 수신조건도 모두 개선되어 분산중계망을 도입, 사용할 경우 방송채널 주파수자원의 효율적 이용을 높일 수 있을 것으로 예상된다.
본 논문에서는 인지 화질을 고려하기 위해 S-JND 모델 기반의 율 제어 알고리즘을 제안한다. 제안하는 율 제어 알고리즘은 인간이 가지는 시각 시스템의 특징을 반영하기 위하여 시각적 민감도와 시각적 관심도를 동시에 반영할 수 있도록 제작된 S-JND (Saliency-Just Noticeable Difference) 모델을 사용한다. 율 제어 알고리즘을 통해 비트를 분배하는 과정에서 픽쳐 내에 존재하는 각 CTU (Coding Tree Unit)가 가지는 S-JND threshold를 구한다. 각 CTU의 threshold는 적응적으로 적절한 비트를 분배하는데 사용되고, 따라서 제안하는 비트 분배 모델은 인지 화질을 향상 시킬 수 있다. 제안하는 방법의 성능 검증을 위해서 제안하는 방법을 HM 16.9에 구현하였으며, CTC (Common Test Condition) RA (Random Access), Low-delay B와 Low-delay P의 경우에 Class B와 Class C 영상들에 대해 실험 하였다. 실험 결과, 제안하는 방법은 기존 율 제어 알고리즘 대비 평균 2.3%의 비트율이 감소했고 BD-PSNR은 약 0.07dB 향상이 있었으며 비트 정확도 또한 0.06% 정도 증가하였다. DSCQS (Double Stimulus Continuous Quality Scale) 방법으로 측정한 결과, 제안하는 방법은 기존 방법 대비 0.03 MOS (Mean Opinion Score) 향상을 보였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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