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저대역 이동법과 다해상도 움직임 추정을 이용한 웨이블릿 동영상 부호화
Wavelet Video Coding Using Low-Band-Shift Method and Multiresolution Motion Estimation

박영덕   ((주)쎄테콤 코리아  ); 서석용   (광운대학UU0000194  ); 고형화   (광운대학교UU0000194  );
  • 초록

    본 논문에서는 저대역 이동법과 다해상도 움직임 추정을 이용한 웨이블릿 동영상 부호화를 제안하였다. 저대역 이동법은 웨이블릿 계수들의 이동-변환 성질을 극복하기 위하여 제안된 방법이다. 이 방법은 일반적인 방법보다 압축대비 화질면에서 우수한 성능을 가지지만, 단점으로 메모리와 계산량이 일반적인 방법에 비해 많아지게 된다. 따라서 기존의 저대역 이동법을 이용한 동영상 부호화에서 계산량을 줄이기 위해 다해상도 움직임 추정의 개념을 도입하였다. 다해상도 움직임 추정만을 적용하여 부호화시 움직임 벡터가 각 부대역마다 존재하게 되므로 움직임 벡터의 개수가 7배 늘어나게 되지만, 저대역 이동법의 특성을 이용하면 늘어나는 움직임 벡터의 개수를 줄일 수 있다. 제안한 방법은 기존의 방법보다 움직임 벡터의 부호화량이 줄어들거나, 더 세밀한 움직일 추정을 할 수 있게 되어 움직임 보상 예측 오차의 부호화량이 줄어들게 됨으로써 부호화 효율이 기존의 방법보다 좋아지게 된다 또한 상위 해상토의 움직인 추정의 범위를 줄임으로써 계산량을 줄이게 되어 3단계 웨이블릿 변환시 기존의 LBS방법의 12.1%의 계산량으로 움직일 추정을 한다. 모의 실험 결과, 제안한 방식은 압축을 하지 않았을 경우평균 MAD면에서 약 0.2∼9.7% 가량 개선되었고, 압축을 한 때 동일한 비트율에서 PSNR이 약 0.1∼2.0㏈ 정도 개선되었다.


    In this paper, the wavelet video coding using Low-Band-Shift(LBS) method and multiresolution motion estimation(MRME) is proposed. To overcome shift- variant property on wavelet coefficients, the LBS was proposed. LBS method previously has superior performance in terms of rate-distortion characteristic. However, this method needs more memory and computational complexity. Therefore to reduce computational complexity of video coding using LBS, we combine MRME with LBS. When mm is applied only, it has 7 times as much as existing method's motion vector because each subband has different motion vector using property of LBS, number of motion vector decreases. Proposed method decreases motion vector, and it decreases motion compensated Prediction error by detailed motion estimation. And then it shows better coding performance. Also this method reduces computational amount by smaller search area in higher resolution. The computational complexity of the proposed method is 12.1% of that of existing method at 3-level wavelet transform. The experimental results with the proposed method show about 0.2∼9.7% improvement of MAD performance in case of lossless coding, and 0.1∼2.0㏈ improvement of PSNR performance at 4he same bit rate in case of lossy coding.


  • 주제어

    wavelet 동영상 부호화 .   저대역이동법 .   다해상도 움직임 추정법.  

  • 참고문헌 (11)

    1. S. Kim, T. Aboulnasr, and S. Panchanathan, 'Adaptive Multiresolution Motion Estimation Techniques for Wavelet-Based Video Coding,' Proc. SPIE Visual Communications Image Processing, Vol. 3309, pp. 965-974, Jan. 1998 
    2. Draft-T ITU-T Recommendation H.263, Dec. 1995 
    3. D. Taubman and A. Zakhor, 'Multirate 3-D Subband Coding of Video,' IEEE Trans. Image Proc., Vol. 3, pp.572-588, Sept. 1994 
    4. S. Kim, S. Rhee, J. Jeon, and K Park, 'Inter frame Coding Using Two-Stage Variable Block-Size Multiresolution Motion Estimation and Wavelet Decoposition,' IEEE Trans. Circuits and Systems for Video Technology, Vol. 8, pp. 399-410, Aug 1998 
    5. H. Park and H. Kim, 'Motion Estimation Using Low-Band-Shift Method for Wavelet-Based Movin-Picture Coding,' IEEE Trans. on Image Processing, Vol. 9, No.4, pp. 577-587, April 2000 
    6. M. Mandal, E. Chan, X. Wang, and S. Panchanathan, 'Multiresolution Motion Estimation Techniques for Video Compression,' Optical Engineering, Vol. 35, pp. 128-136, Jan. 1996 
    7. I. Daubechies, 'The Wavelet Transform, Time -Frequency Localization and Signal Analysis,' IEEE Trans. Information Theory 36, pp.961-1005, 1990 
    8. 조재만, 김현민, 고형화, '웨이블릿 변환영역에서 저대역 이동법에 적합한 다해상도 움직임 추정에 관한 연구' 한국통신학회논문지, 03-02, Vol.28, No.2C, 2003     
    9. Y. Zhang and S. Zafar, 'Motion-Compensated Wavelet Transform Coding for Color Video Com pression,' IEEE Trans. on Circuits And Systems for Video Technology, Vol. 2, No.3, pp. 285-296, Sept. 1992 
    10. ISO/IEC CD15444-1, 'JPEG2000 Image Coding System,' Ver 1.0 Dec. 1999 
    11. ISO/IEC JTC1/SC29/WG11, MPEG93/457, 'Cod ed Representation of Picture and Audio Information Test Model 5,' April 1993 

 저자의 다른 논문

  • 서석용 (3)

    1. 2010 "임베디드용 JBIG2 부호화기의 하드웨어 설계" 한국통신학회논문지. The Journal of Korea Information and Communications Society. 통신이론 및 시스템 35 (c2): 182~192    
    2. 2011 "JBIG2 심벌 ID 부호화를 위한 런코드 부호기의 하드웨어 구현" 한국항행학회논문지 = Journal of advanced navigation technology 15 (2): 298~306    
    3. 2013 "병행설계를 이용한 H.264/AVC의 DCT 및 CAVLC 하드웨어 구현" 한국항행학회논문지 = Journal of advanced navigation technology 17 (1): 69~79    
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