KR0147218B1 - 에이치디티브이의 고속 움직임 추정방법 - Google Patents
에이치디티브이의 고속 움직임 추정방법Info
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Abstract
본 발명은 큰 탐색영역을 갖는 움직임 추정기의 움직임 추정시 연산량, 감소 및 정확도를 증대시킬 수 있도록 한 HDTV의 고속 움직임 추정방법에 관한 것이다.
본 발명은 풀 서치기법(Full Search)과 2차원 대수서치(Logarithmic Search)기법이 혼합된 형태로 탐색영역전체를 탐색하는 것이 아니라 일정한 스텝 사이즈로 띄엄띄엄 탐색을 하며, 2차원 대수서치기법이 스텝 사이즈 간격으로 한점에 대해 탐색을 하는 것에 비해 본 발명은 스텝 사이즈만큼 건너 뛰어 그 부근에 작은 부탐색영역을 구성하여 부탐색영역에 거쳐 풀 서치를 행함으로써 탐색의 정확도 향상 및 연산량을 감소시킬 수 있도록 한 것이다. 그리고 본 발명은 큰 탐색영역이 필요한 MPEG1, MPEG2, 동영상 부호화기의 실시간 시스템 구현에 활용가능하다.
Description
제1도(a)-(b)는 일반적인 움직임 추저기법을 설명하기 위한 도면.
제2도는 본 발명의 원리를 설명하기 위한 도면.
제3도는 본 발명의 블럭 구성도.
제4도는 본 발명의 병렬확장도.
제5도는 본 발며에 따른 HDTV의 고속 움직임 추정방법을 수행하기 위한 플로우 챠트.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
111:부탐색영역구성부 112:예측블럭구성부
113:움직임 추정 제어부 114:움직임 추정부
115:최소오차움직임벡터 검출부
본 발명은 HDTV의 고속 움직임 추정방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 큰 탐색영역을 갖는 움직임 추정기의 움직임 추정시 연산량 감소 및 정확도를 증대시킬 수 있도록 한 HDTV의 고속 움직임 추정방법에 관한것이다.
일반적인 움직임 추정기법으로는 풀 서치(Full Search)기법, 2차원 대수서치(Loga rithmic Search)기법, 텔레스코픽 서치(Telscopic Search)기법등이 있으며, 이를 제1도와 함께 설명한다.
먼저, 풀 서치기법은 제1도(a)에 도시한 바와 같이 기준 프레임 영상으로 부터 가져온 탐색영역(10)의 전범위에 걸쳐 현재 예측하고자하는 예측블럭(20)을 화소단위로 이동시켜가며 오차를 구하고 이렇게 구해진 오차중 가장 작은 오차를 갖는 최소오차 블럭(30)의 상대좌표(X104, Y105)를 움직임 벡터로 찾는 기법이다.
그러나 상기 풀 서치기법은 여러가지 움직임 탐색기법중 가장 정확한 탐색을 할 수 있으나, 탐색영역의 크기와 예측블럭의 수가 커질 경우 막대한 연산이 수반되어야하는 단점이 있다.
그리고 2차원 대수 서치기법은 풀 서치기법에서 문제가 되는 연산량을 감소시키기 위해 제안된 고속탐색기법으로 풀 서치에 비해 수십내지 수백배정도의 연산량이 감소된다.
이는 제1도(b)에 도시한 바와 같이 탐색영역사에서 각 스텝 사이즈 간격을 두고 띄엄띄엄 오차를 구하고 이렇게 구해진 오차중 가장 작은 오차를 갖는 위치로 이동하면서 새로운 스텝으로 넘어간다.
새 스텝에서는 스텝 사이즈를 아래와 같이 감소시켜 위의 과정을 반복한다.
dn+1=log2dn여기서, dk:k번째 스텝 사이즈
그리고 스텝 사이즈가 한 화소간격에 이르면 탐색이 완료되고 마지막 스텝에서 최소오차를 갖는 위치가 구하는 움직임 벡터가 된다.
그러나 2차원 대수 서치기법은 풀 서치에 비해 연산량에 의한 부담이 감소되지만 탐색영역이 커질 수록 그 정확도가 떨어지게 되는 단점이 있다. 한편, 텔레스코픽 서치기법은 인접 프레임간 움직임 벡터는 서로 유사성이 있음에 근거하여 프레임간 거리차가 생겨도 탐색영역을 늘리지 않고 이전프레임에서 찾았던 움직임 벡터만큼만 이동시켜 탐색을 하는 기법이다(제1도(c)참조).
그러므로 텔레스코픽 서치기법은 프레임간 거리차가 있을 경우 유용한 기법이지만 중간에 장면변화등이 발생하여 인접 프레임간 움직임 벡터에 유사성이 상실되면 성능이 크게 저하되는 결점이 있다.
따라서 상기와 같은 종래의 서치기법을 이용하는 움직임 추정기는 연산량감소와 정확도 증대를 동시에 만족시킬 수 없다는 문제점이 있었다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 풀서치기법과 대수서치기법의 혼합된 형태로 일정한 스텝 사이즈로 띄엄띄엄 탐색을 하며 작은 부탐색영역을 구성하여 부탐색영역에 걸쳐 풀 서치를 함으로써 연산량을 감소시키면서 풀 서치기법에 가까운 정확도를 실현할 수 있도록 한 HDTV의 고속 움직임 추정방법을 제공함에 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은 스텝 사이즈와 부탐색영역의 크기를 정하고 각 부탐색영역 위치를 결정하는 제1단계를 수행하고, 각 부탐색영역에서 최소오차움직임벡터와 최소오차를 찾는 제2단계를 수행하며, 현 스텝에서 최소 오차를 지니는 움직임 벡터를 찾는 제3단계를 수행하고, 상기 제3단계에서 찾아진 최소오차를 지니는 움직임벡터가 현 스텝의 중심 부탐색영역에 속하는가를 판단하는 제4단계를 수행하며, 상기 제4단계의 판단결과 최소오차를 지니는 움직임벡터가 현스텝의 중심 부탐색영역에 존재하지 않으면 스텝 사이즈를 감소시키며 스텝 사이즈의 감소에 따른 각 부탐색영역의 위치를 결정하고 중심 부탐색영역에 탐색의 중심을 맞추어준후 상기 제2단계로 진행하는 제5단계를 수행하고, 상기 제4단계에서의 판단결과 최소오차를 지니는 움직임벡터가 현 스텝의 중심 부탐색영역에 존재하면 이 찾아진 움직임 벡터를 움직임 벡터로써 출력하는 제6단계를 수행하여 이루어지는 HDTV의 고속 움직임 추정방법에 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 일실시예를 첨부도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.
우선, 본 발명의 고속 움직임 추정 원리를 제2도를 참조로 설명한다.
이는 스텝1부터 스텝3까지 움직임을 추정해가는 과정을 예시한 것으로, 먼저 전체 탐색영역(101)을 기준프레임영상으로 부터 구성하고 첫번째 스텝사이즈(d1)에 해당되는 간격을 두고 부탐색영역(102)을 구성한다.
모든 부탐색영역에 걸쳐 탐색이 끝나면 탐색의 중심을 최소오차위치로 옮기며(103) 새로운 스텝으로 넘어간다. 여기서, 블럭 내부에 빗금이 쳐진 블럭은 최소오차블럭을 포함하는 부탐색영역이고, 블럭속의 번호는 n번째 스텝의 부탐색영역을 의미한다.
이때, 스텝 사이즈는 다음과 같이 정해진다.
dn+1=f(dn), 여기서 dn: n번째 스텝 사이즈, f():임의의 감소함수
그리고 정해진 움직임 벡터가 중심 부탐색영역(104)에 속해있을 때까지 이상의 과정을 반복하여 탐색을 하여 최종적인 움직임 벡터를 구한다.
제3도는 상기와 같은 원리에 따라 제안된 고속 움직임 추정기의 블럭구성도를 도시한 것으로, 입력되는 기준영상으로 부터 각 스텝에 해당되는 부탐색영역을 구성하는 부탐색영역구성부(111)와 입력되는 예측영상으로부터 예측블럭을 구성하는 예측블럭구성부(112)로 된 움직임 추정 제어부(113)와, 상기 부탐색영역구성부(111) 및 예측블럭구성부(112)의 출력으로부터 하나의 부탐색영역에 해당되는 최소오차움직임벡터(114a)와 최소오차(114b)를 구하여 출력하는 움직임 추정부(114)와, 상기 움직임 추정부(114)의 최소오차움직임벡터와 최소오차를 이용하여 각각의 스텝내에서 가장 작은 오차를 지니는 움직임 벡터(115a)와 오차(115b)를 찾아내는 최소오차 움직임벡터 검출부(115)로 구성된다.
상기와 같이 구성된 본 발명에서 상기 부탐색영역구성부(111)는 기준영상으로부터 각 스텝에 해당되는 부탐색영역을 구성하고 예측블럭구성부(112)는 예측영상으로부터 예측블럭을 구성하며, 이 부탐색영역 및 예측블럭에 따라 상기 움직임 추정부(114)에서는 하나의 부탐색영역에 해당되는 최소오차움직임벡터(114a)와 최소오차(114b)를 찾아 출력하며, 이는 한 스텝이 끝날때까지 반복된다.
그리고 최소오차움직임벡터 검출부(115)에서는 상기 움직임 추정부(114)로부터 출력되는 최소오차움직임벡터(114a)와 최소오차(114b)에서 그 스텝내에서 가장 작은 오차를 지니는 움직임 벡터(115a)와 오차(115b)를 찾아 출력하며, 한 스텝이 끝난 후 상기 움직임 벡터(115a)는 상기 움직임 추정제어부(113)로 피이드백되어 다음 스텝의 초기화자료로 이용된다.
또한, 제4도는 사이클내에 n개의 부탐색영역에서 움직임 추정을 할 수 있도록 본 발명의 고속 움직임 추정기를 병렬구조로 확장한 것이다.
한편, 본 발명을 제5도의 고속 움직임 추정방법을 수행하기 위한 동작 플로우 챠트와 함께 설명하면 다음과 같다.
우선, 스텝 사이즈와 부탐색영역의 크기를 정하고 각 부탐색영역 위치를 결정하는 초기화를 행하고(S10), 각 부탐색영역에서 최소오차움직임벡터와 최소오차(최소평균절대오차)를 찾는다(S20).
그리고 현 스텝에서 최소오차움직임벡터와 최소오차를 검출하여(S30) 찾아진 최소오차움직임벡터가 현 스텝의 중심 부탐색영역에 속하는가를 판단한다(S40).
상기 단계(S40)에서 최소오차움직임벡터가 현 스텝의 중심 부탐색영역에 존재하면 이 찾아진 최소오차움직임벡터를 최종 움직임 벡터로써 출력하며(S50), 최소오차움직임벡터가 현 스텝의 중심 부탐색영역에 존재하지 않으면 스텝 사이즈를 하나 감소시키며 스텝 사이즈의 감소에 따른 각 부탐색영역의 위치를 결정하고 중심 부탐색영역에 탐색의 중심을 맞추어준후(S60) 상기 단계(S20)로 진행하여 최소오차움직임 벡터가 현 스텝의 중심 부탐색영역에 존재할 때까지 상기 단계(S20-40, S60)를 반복수행 한다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 풀 서치기법의 정확도와 2차원 대수서치기법의 연산량 감소를 채용하여 탐색을 행함으로써 탐색의 정확도향상 및 연산량을 감소시킬 수 있게 된다. 그리고 본 발명은 큰 탐색영역이 필요한 MPEG1, MPEG2, 동영상 부호화기의 실시간 시스템 구현에 활용될 수 있다.
Claims (1)
- 스텝 사이즈와 부탐색영역의 크기를 정하고 각 부탐색영역 위치를 결정하는 제1단계와, 각 부탐색영역에서 최소오차움직임벡터와 최소오차를 검출하는 제2단계와, 현 스텝의 최소오차움직임벡터를 검출하는 제3단계와, 상기 제3단계에서 찾아진 최소오차움직임 벡터가 현 스텝의 중심 부탐색영역에 속하는가를 판단하는 제4단계와, 상기 제4단계의 판단결과 최소오차움직임벡터가 현 스텝의 중심 부탐색영역에 존재하지 않으면 스텝 사이즈를 감소시키며 스텝 사이즈의 감소에 따른 각 부탐색영역의 위치를 결정하고 중심 부탐색영역에 탐색의 중심을 맞추어준후 상기 제2단계로 진행하는 제5단계와, 상기 제4단계에서의 판단결과 최소오차움직임벡터가 현 스텝의 중심부탐색영역에 존재하면 이 찾아진 움직임 벡터를 움직임 벡터로써 출력하는 제6단계로 이어짐을 특징으로 하는 HDTV의고속 움직임 추정방법.
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