KR100295327B1 - Motion Estimation System Using Adaptive Threshold - Google Patents

Motion Estimation System Using Adaptive Threshold Download PDF

Info

Publication number
KR100295327B1
KR100295327B1 KR1019980052772A KR19980052772A KR100295327B1 KR 100295327 B1 KR100295327 B1 KR 100295327B1 KR 1019980052772 A KR1019980052772 A KR 1019980052772A KR 19980052772 A KR19980052772 A KR 19980052772A KR 100295327 B1 KR100295327 B1 KR 100295327B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
motion
matching
sad
image
motion estimation
Prior art date
Application number
KR1019980052772A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20000037946A (en
Inventor
허수영
Original Assignee
구자홍
엘지전자 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 구자홍, 엘지전자 주식회사 filed Critical 구자홍
Priority to KR1019980052772A priority Critical patent/KR100295327B1/en
Publication of KR20000037946A publication Critical patent/KR20000037946A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100295327B1 publication Critical patent/KR100295327B1/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N19/00Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • H04N19/10Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding
    • H04N19/134Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding characterised by the element, parameter or criterion affecting or controlling the adaptive coding
    • H04N19/136Incoming video signal characteristics or properties
    • H04N19/137Motion inside a coding unit, e.g. average field, frame or block difference
    • H04N19/139Analysis of motion vectors, e.g. their magnitude, direction, variance or reliability
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N19/00Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • H04N19/10Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding
    • H04N19/102Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding characterised by the element, parameter or selection affected or controlled by the adaptive coding
    • H04N19/124Quantisation
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N19/00Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • H04N19/10Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding
    • H04N19/169Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding characterised by the coding unit, i.e. the structural portion or semantic portion of the video signal being the object or the subject of the adaptive coding
    • H04N19/17Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding characterised by the coding unit, i.e. the structural portion or semantic portion of the video signal being the object or the subject of the adaptive coding the unit being an image region, e.g. an object
    • H04N19/176Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding characterised by the coding unit, i.e. the structural portion or semantic portion of the video signal being the object or the subject of the adaptive coding the unit being an image region, e.g. an object the region being a block, e.g. a macroblock
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N19/00Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • H04N19/50Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using predictive coding
    • H04N19/503Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using predictive coding involving temporal prediction
    • H04N19/51Motion estimation or motion compensation
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N19/00Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • H04N19/60Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using transform coding
    • H04N19/625Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using transform coding using discrete cosine transform [DCT]

Abstract

본 발명은 움직임을 추정하고, 추정된 움직임 추정값(motion vector)에 따라 영상을 부호화하도록 하는 영상 부호화 장치에 있어서, 특히 양자화(quantization) 간격에 따라 적응적인 임계치를 갖고 움직임을 추정할 수 있도록 하는 움직임 추정 장치에 관한 것이다.The present invention provides a video encoding apparatus for estimating motion and encoding an image according to an estimated motion vector, and in particular, a motion for enabling motion estimation with an adaptive threshold value according to a quantization interval. It relates to an estimation device.

블록 정합을 통해 정합오차(SAD)가 최소가 되는 움직임 벡터(MV)를 구하여 영상에 대하여 움직음 보상을 실행하게 되는 바, 실제로 양자화 간격이 큰 초저비트율 부호화에서는 차영상을 DCT 변환하고, 양자화를 거치게 되면, 모든 계수값이 0 이 되는 경우가 많이 발생하게 되므로, 이런 경우 움직임 추정에서의 보다 나은 정합이 화질의 향상이나 비트율의 감소를 가져오는 것은 아니므로, 굳이 최적 정합블록을 찾을 필요가 없다.Through block matching, a motion vector (MV) having a minimum matching error (SAD) is obtained and motion compensation is performed on an image. In the ultra low bit rate coding having a large quantization interval, DCT transforms a difference image and performs quantization. In this case, since all the coefficients become zero, a lot of cases occur. In this case, a better match in motion estimation does not lead to an improvement in image quality or a decrease in bit rate. .

따라서 본 발명에서는 이를 감안하여 본 발명에서는 양자화를 거친 후 0이 되는 DCT 계수에 대한 SAD를 임계치(Th=10QP)로 설정하고, 임계치 보다 작은 SAD가 구해지면 더 이상의 정합 블록의 탐색을 종료하도록 하는, 양자화 간격(QP)에 적응적으로 움직임 추정을 실행할 수 있도록 하므로써, 부정합으로 인한 화질의 저하나 부호화의 효율감소 없이도 계산량을 줄일 수 있도록 하는 것이다.Accordingly, in the present invention, the present invention sets the SAD for the DCT coefficient that becomes 0 after quantization to a threshold value (Th = 10QP), and when the SAD smaller than the threshold value is found, the search for more matching blocks is terminated. In this way, the motion estimation can be performed adaptively to the quantization interval QP, so that the computation amount can be reduced without deteriorating the image quality due to mismatch or reducing the coding efficiency.

Description

적응적 임계치를 이용한 움직임 추정 장치Motion Estimation System Using Adaptive Threshold

본 발명은 움직임을 추정하고, 추정된 움직임 추정값(motion vector)에 따라 영상을 부호화하도록 하는 영상 부호화 장치에 있어서, 특히 양자화(quantization) 간격에 따라 적응적인 임계치를 갖고 움직임을 추정할 수 있도록 하는 움직임 추정 장치에 관한 것이다.The present invention provides a video encoding apparatus for estimating motion and encoding an image according to an estimated motion vector, and in particular, a motion for enabling motion estimation with an adaptive threshold value according to a quantization interval. It relates to an estimation device.

일반적인 영상 부호화에 관한 국제 규격안인 H.261, H.263, MPEG1, MPEG2, MPEG4에서는 움직임 보상 및 이산여현 변환(DCT ; Discrete Cosine Transform)의 결합에 의해서 영상 신호를 압축한다.H.261, H.263, MPEG1, MPEG2, and MPEG4, which are international standards for general video encoding, compress video signals by combining motion compensation and Discrete Cosine Transform (DCT).

이와 같은 영상 부호화는 영상 시퀀스(sequence)에 존재하는 중복성을 다음의 두가지 과정을 통해서 제거하는 데,Such image encoding removes the redundancy in the image sequence through the following two processes.

그 첫번째 과정에서는 시간적으로 인접한 두 영상에서 블록정합(block matching)을 이용하여 움직임 벡터를 추정하고, 이를 이용하여 움직임 보상(motion compensation) 영상을 생성하고, 이를 이전 영상과 비교하여 두 영상간의 차영상을 구하여 시간적인 중복성을 제거한다.In the first process, a motion vector is estimated by using block matching in two adjacent temporal images, and a motion compensation image is generated by using the same, and the difference between the two images is compared with the previous image. To eliminate the temporal redundancy.

두번째 과정에서는 차영상을 DCT 변환하고 양자화를 실행하므로써, 공간적인 중복성을 제거한다.In the second process, spatial redundancy is eliminated by DCT transforming the difference image and performing quantization.

여기서, 영상 부호화에 할당되는 비트율(bit rate)이 낮아질 수록 큰 간격으로 양자화를 해주어야 하므로, 차영상에 할당되는 비트량은 작아지게 되고, 따라서 움직임 추정 및 보상의 중요도는 커진다.In this case, as the bit rate allocated to the video encoding is lowered, quantization must be performed at a larger interval, so that the amount of bits allocated to the difference video becomes smaller, and therefore, the importance of motion estimation and compensation becomes larger.

따라서, 초저비트율을 지향하는 H.263, MPEG4와 같은 영상 부호화에서는 효율적인 움직임 추정이 필요하게 된다.Therefore, efficient motion estimation is required for video coding such as H.263 and MPEG4, which are oriented to ultra low bit rates.

도 1은 상기에서 설명한 바와 같은 일반적인 종래 영상 부호화 장치의 구성을 나타낸 블록도로서, 도 1을 참조하여 그 동작을 개략적으로 설명하면 다음과 같다.FIG. 1 is a block diagram illustrating a structure of a conventional conventional video encoding apparatus as described above. Referring to FIG. 1, the operation thereof will be described below.

필드 또는 프레임 단위로 원영상을 영상 메모리(1)에 저장하고, 메모리 영상과 재구성 영상의 차분신호를 얻기위한 감산기(2)와, 차분신호의 DCT변환을 수행하는 DCT변환부(3)를 가진다.A subtractor 2 for storing the original image in the field or frame unit in the image memory 1, obtaining a difference signal between the memory image and the reconstructed image, and a DCT converter 3 for performing DCT conversion of the difference signal. .

DCT변환된 결과치(DCT계수)를 양자화기(4)에서 양자화하고, 여기서 양자화된 신호를 역양자화기(5)에서 역양자화(Q-1)하여 IDCT변환부(6)를 통해 역DCT변환된 이미지를 구한다.The DCT transformed result (DCT coefficient) is quantized by the quantizer 4, and the quantized signal is inversely quantized by the inverse quantizer 5 (Q −1 ) and inversely DCT-converted through the IDCT converter 6. Get the image.

즉, 현재의 입력된 영상을 복원하게 되는 것이다.That is, the current input image is restored.

이 신호는 가산기(7)에서 움직임 보상된 신호와 가산되어 메모리(8)에 저장되고, 메모리(8)에 저장되어 있는 영상정보는 움직임추정부(9)에서 추정된 움직임 벡터(MV)에 따라 움직임보상부(10)에서 움직임 보상되어 다시 감산기(2) 및 가산기(7)로 전달되는 바,This signal is added to the motion-compensated signal in the adder 7 and stored in the memory 8, and the image information stored in the memory 8 is in accordance with the motion vector MV estimated by the motion estimation 9. The motion compensation in the motion compensation unit 10 is passed back to the subtractor (2) and the adder (7),

상기 움직임추정부(9)에서는 영상 메모리(1)로 부터 출력되는 다음 부호화하고자 하는 영상의 움직임을 예측하게 되는 데, 현재의 영상과 움직임 예측을 하고자 하는 영상과의 블록 매칭(block matching)을 하여 가장 잘 매칭이 이루어지는 움직임 벡터(MV)를 구하게 되고, 이와 같이 구하여진 움직임 벡터(MV)값에 따라서 움직임보상부(10)에서는 움직임보상된 즉, 재구성된 영상을 출력하게 된다.The motion estimation unit 9 predicts the motion of the next image to be encoded, which is output from the image memory 1, and performs block matching between the current image and the image to be predicted. The best matched motion vector MV is obtained, and the motion compensator 10 outputs a motion-compensated, reconstructed image according to the motion vector MV obtained as described above.

한편, 가변길이 코딩부(VLC; Variable Length Encoding)(11)는 양자화 제어된 최종 정보를 가변장부호화하고 움직임벡터 정보와 함께 버퍼(12)에 입력되어 비트스트림 데이타 형태로 디코더(복호화기)측으로 전송된다.On the other hand, the variable length coding unit (VLC) 11 performs variable length encoding on the quantized controlled final information and is input to the buffer 12 together with the motion vector information to the decoder (decoder) in the form of bitstream data. Is sent.

여기서, 비트율제어기(13)는 출력단 버퍼(타겟 메모리; target memory)(12)의 용량을 고려한 정보로부터 상기 양자화기(4)의 양자화율을 제어하게 된다.Here, the bit rate controller 13 controls the quantization rate of the quantizer 4 from information in consideration of the capacity of the output buffer (target memory) 12.

이와 같은 블록정합을 이용한 움직임 추정에서는 정합오차로써, SAD(Sum of Absolute Difference)가 주로 사용되고 있으며, 이를 최저로 하는 위치에서 움직임 벡터(MV)를 결정한다.In the motion estimation using block matching, a sum of absolute difference (SAD) is mainly used as a matching error, and a motion vector (MV) is determined at the lowest position.

종래의 움직임 추정 기법으로는 전역탐색기법(Full Search Method)이 있다.A conventional motion estimation technique is a full search method.

이 기법은 탐색영역에서 모든 후보위치를 사용하여 최적의 정합위치를 찾는다.This technique finds the best matching position using all candidate positions in the search area.

그러나 이러한 기법은 가장 정확한 움직임 벡터를 찾을 수 있지만 실시간 처리를 하기에는 너무 많은 계산량을 요한다.However, this technique can find the most accurate motion vector, but it requires too much computation for real-time processing.

이의 단점을 보완하기 위하여 움직임 추정의 복잡성을 줄이기 위하여 3단계 탐색기법(3 step search method)과 계층적인 탐색(Hierarchical search) 등이 발표된 바 있다.In order to compensate for the drawbacks, a three step search method and a hierarchical search have been published to reduce the complexity of motion estimation.

또한, 임계치를 설정하여, SAD가 임계치이하면 정합오차가 충분히 작다고 판단하여 탐색을 종료하는 방법도 사용되고 있다.In addition, a method of setting a threshold and determining that the matching error is sufficiently small when the SAD is less than the threshold is also used.

그런, 영상 부호화의 궁극적인 목적은 제한된 비트율과 연산량의 한계내에서 부호화된 영상의 화질을 최대한으로 하고자 하는 것이지, 정합오차를 줄이는 것이 목적이 아니다.Such an ultimate purpose of image coding is to maximize the image quality of the encoded image within the limits of the limited bit rate and the computation amount, and not to reduce the matching error.

예를 들어 양자화 간격이 큰 초저비트율 부호화에서는 차영상을 DCT 변환하고 양자화를 거치면 블록내의 모든 계수값이 0이 되는 경우가 많이 발생하게 되는 데, 이런 경우에는 움직임 추정에서의 보다 더 나은 정합이 화질의 향상이나 비트율의 감소를 가져오는 것은 아니므로 굳이 SDA가 최저가 되는 최적정합블록을 찾을 필요가 없다.For example, in ultra-low bit rate coding with a large quantization interval, when DCT transforms a difference image and quantizes, all coefficients in a block become 0. In this case, better matching in motion estimation is achieved. There is no need to find the best matching block with the lowest SDA since it does not lead to improvement of the data rate or reduction of the bit rate.

본 발명에서는 상기에서와 같은 성질을 이용하여 양자화 간격에 따라 적응적으로 움직임 추정의 실행여부를 판단하기 위한 임계치를 설정하여, 움직임 추정을 실행할 수 있도록 하므로써, 부호화 효율의 감소없이 계산량을 줄일 수 있는 움직임 추정 방법을 제안하고자 한 것이다.In the present invention, by using a property as described above, by setting a threshold for adaptively determining whether to perform the motion estimation according to the quantization interval, it is possible to perform the motion estimation, thereby reducing the amount of computation without reducing the coding efficiency It is to propose a motion estimation method.

도 1은 일반적인 영상 부호화 장치의 구성 블록도.1 is a block diagram illustrating a general video encoding apparatus.

도 2는 본 발명 적응적 임계치를 이용한 움직임 추정 장치가 적용된 영상 부호화 장치의 구성 블록도.2 is a block diagram illustrating a video encoding apparatus to which a motion estimation apparatus using an adaptive threshold according to the present invention is applied.

도 3은 본 발명이 적용된 움직임 추정수단의 상세 구성 블록도.Figure 3 is a detailed block diagram of a motion estimation means to which the present invention is applied.

본 발명은 변화되는 양자화 간격에 따라 적응적으로 SAD 임계치를 설정하고, 설정된 SAD 임계치와 SAD값을 비교하여 설정된 SAD 임계치보다 SAD값이 작은 경우에는 SAD 탐색을 종료하도록 함을 특징으로 하는 바,According to the present invention, an SAD threshold is adaptively set according to a changing quantization interval, and the SAD search is terminated when the SAD value is smaller than the set SAD threshold by comparing the set SAD threshold with the SAD value.

이를 구현하기 위한 본 발명의 장치의 구성은,The configuration of the device of the present invention for implementing this,

블록 정합을 통해 움직임 추정을 하고, 움직임 추정을 통해 영상을 보상하는 영상 부호화 장치에 있어서,A video encoding apparatus for performing motion estimation through block matching and compensating an image through motion estimation,

블록 정합을 통해 영상의 정합오차를 구하고, 정합오차가 최소가 되는 움직임 벡터를 추정하도록 하는 블록 정합수단과,Block matching means for obtaining an image matching error through block matching and estimating a motion vector that minimizes the matching error;

양자화 간격 제어수단(rate control)으로 부터 구해지는 양자화 간격에 따라 적응적으로 SAD 임계치를 설정하는 임계치 설정수단과,Threshold setting means for adaptively setting the SAD threshold according to the quantization interval obtained from the quantization interval control means;

임계치 설정수단에서 설정된 SAD 임계치와 상기 블록 정합수단에서 구한 정합오차를 비교하여 움직임 벡터 추정실행을 제어하는 비교수단을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.And a comparison means for controlling motion vector estimation execution by comparing the SAD threshold set by the threshold setting means with the matching error obtained by the block matching means.

이와 같은 구성을 특징으로 하는 본 발명 적응적 임계치를 이용한 움직임 추정 장치의 구성을 첨부된 도면 도 2 및 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.The configuration of the motion estimation apparatus using the adaptive threshold value of the present invention having such a configuration will be described with reference to FIGS. 2 and 3.

도 2는 본 발명 장치의 일실시예를 종래의 도 1과 동일부분에 대하여서는 동일부호로 처리하여 나타낸 블록 구성도이고, 도 3은 도 2에서의 움직임추정부의 상세구성을 나타낸 블록구성도로서, 중복되는 부분에 대하여서는 생략하여 설명하면 다음과 같다.FIG. 2 is a block diagram showing an embodiment of the apparatus of the present invention with the same reference numerals as in FIG. 1, and FIG. 3 is a block diagram showing the detailed configuration of the motion estimation in FIG. In the following description, redundant parts are omitted.

현재 입력 영상과 이전 영상과의 블록 정합을 통해 움직임 보상된 영상을 통해 현재 입력된 영상의 움직임을 예측하여 영상을 압축/부호화하는 영상 부호화 장치에 있어서,A video encoding apparatus for compressing / encoding an image by predicting a motion of a currently input image through a motion compensated image through block matching between a current input image and a previous image,

움직임추정부(9')의 구성으로,With the configuration of the motion estimation unit 9 ',

영상 메모리(1)로 부터의 현재 입력된 영상의 블록(Current block)과 메모리(8)로 부터의 이전 영상(Reference Frame)의 블록을 정합시켜 SAD가 최소가 되는 움직임 벡터(MV)를 추정하는 블록 정합부(100)와,Estimating a motion vector (MV) that minimizes SAD by matching blocks of the current input image from the image memory 1 with blocks of the previous frame from the memory 8 Block matching unit 100,

비트율제어기(13)로 부터 출력되는 양자화 간격(QP)에 따라서, 적응적으로 SAD 임계치(Th; 10QP)를 설정하는 임계치 설정부(200)와,A threshold setting unit 200 for adaptively setting the SAD threshold Th (10QP) according to the quantization interval QP output from the bit rate controller 13,

임계치 설정부(200)에 의해 설정된 SAD 임계치(Th)와 블록 정합부(100)로 부터 구해지는 SAD를 비교하여, 구해진 SAD가 SAD 임계치(Th)보다 클 경우에는 계속 움직임 벡터(MV)의 추정을 실행하고, 구해진 SAD가 SAD 임계치(Th)보다 작을 경우에는 움직임 벡터(MV)의 추정을 멈추고 현재의 SAD에 해당하는 움직임 벡터(MV)를 선택하도록 하는 비교부(300)을 포함하여 구성된다.The SAD threshold Th set by the threshold setting unit 200 is compared with the SAD obtained from the block matching unit 100, and when the obtained SAD is larger than the SAD threshold Th, the estimation of the continuous motion vector MV is performed. If the obtained SAD is less than the SAD threshold Th, and the comparison unit 300 to stop the estimation of the motion vector (MV) and to select the motion vector (MV) corresponding to the current SAD is configured. .

이와 같은 구성을 특징으로 하는 본 발명 움직임 추정 장치는 버퍼(12)의 비트 전송율(bit rate)에 따라 적응적으로 달라지는 양자화 간격(QP)에 따라 움직임 추정을 위해 구해지는 SAD의 탐색종료여부를 결정짓는 기준값 즉, SAD 임계치(Th)를 설정하도록 함에 그 특징이 있는 것으로,The motion estimation apparatus of the present invention having such a configuration determines whether to terminate the search for the SAD obtained for motion estimation according to the quantization interval QP that is adaptively changed according to the bit rate of the buffer 12. It is characterized by setting the reference value, that is, the SAD threshold Th,

블록 정합부(100)에서는 영상 메모리(1)로 부터 현재 입력되는 영상 프레임과, 메모리(8)로 부터 이전 영상 프레임을 입력받아 이들 블록을 정합시키면서, SAD의 값이 최소가 되는 움직임 벡터(MV)를 추정하게 되는 바,The block matching unit 100 receives an image frame currently input from the image memory 1 and a previous image frame from the memory 8 and matches these blocks, while the motion vector MV at which the SAD value is minimum is obtained. ),

상기와 같이 SAD를 탐색하는 과정에서, 비교부(300)에서는 탐색시 구해지는 SAD와 양자화 간격(QP)에 따라 적응적으로 임계치 설정부(200)로 부터 출력되는 SAD 임계치(Th)를 비교하게 된다.In the process of searching for SAD as described above, the comparator 300 compares the SAD threshold Th output from the threshold setting unit 200 adaptively according to the SAD obtained during the search and the quantization interval QP. do.

비교과정을 거치면서, SAD가 SAD 임계치(Th)보다 작게 되면, 더 이상 SAD 탐색을 실행하지 않고, 그때의 SAD값에 해당하는 움직임 벡터(MV)를 움직임보상부(10)와 가변길이 코딩부(11)로 출력하게 된다.When the SAD becomes smaller than the SAD threshold Th during the comparison process, the SAD search is no longer performed, and the motion vector MV corresponding to the SAD value at that time is obtained by the motion compensator 10 and the variable length coding unit. The output is (11).

이때, 비교부(300)에서는 임계치 설정부(200)에서 출력되는 SAD 임계치(Th) 10QP와 블록 정합부(100)로 부터 구해진 SAD를 비교하게 되는 바,At this time, the comparison unit 300 compares the SAD threshold value (Th) 10QP output from the threshold setting unit 200 and the SAD obtained from the block matching unit 100,

이와 같이 임계치 설정부(200)를 통해 구해지는 기준값으로서의 임계치 10QP는 다음과 같은 과정을 통해 얻어진 것이다.As such, the threshold 10QP as the reference value obtained through the threshold setting unit 200 is obtained through the following process.

종래의 움직임추정을 위하여서 상기에서 언급한 바와 같이, 움직임 추정 오차의 척도로 SAD를 이용하는 바, 8×8 블록에 대하여 움직임을 추정하는 경우에 SAD의 식은 다음의 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.As mentioned above for the conventional motion estimation, since the SAD is used as a measure of the motion estimation error, when the motion is estimated for the 8 × 8 block, the equation of SAD can be expressed as Equation 1 below.

움직임 추정을 한 후에 구해지는 움직임 벡터(mvx,mvy)를 이용하여 이전 영상으로 부터 만들어낸 현재 영상을 움직임 보상 영상이라하고 움직임 보상 영상과 원현재영상의 차를 차영상이라 한다.The current image created from the previous image using the motion vectors (mvx, mvy) obtained after the motion estimation is called a motion compensation image, and the difference between the motion compensation image and the original current image is called a difference image.

이때의 차영상 f'(i,j)은 다음의 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.The difference image f '(i, j) at this time may be represented by Equation 2 below.

f′(i,j)=f(i,j,t)-f(i-mvx,j-mvy,t-1)f ′ (i, j) = f (i, j, t) -f (i-mvx, j-mvy, t-1)

영상 부호화기에서는 이러한 차영상을 DCT를 하여 DCT 계수를 구하고, 이를 양자화 간격(QP)로 양자화 하여 이를 가변길이부호화를 하게 되는 바, 차영상에 대한 DCT 게수는 다음의 수학식 3과 같이 표현된다.The image encoder obtains a DCT coefficient by performing DCT on the difference image, quantizes it with a quantization interval (QP), and performs variable length encoding. The DCT number of the difference image is expressed as in Equation 3 below.

with u,v,i,j=0,1,2,......,7with u, v, i, j = 0,1,2, ......, 7

where i,j= 픽셀 영역에서의 공간좌표,where i, j = spatial coordinates in the pixel region,

(spatial coordinates in the pixel domain)(spatial coordinates in the pixel domain)

u,v= 변환 영역에서의 좌표,u, v = coordinates in the transform domain,

(coordinates in the transform domain)(coordinates in the transform domain)

for u=0, otherwise 1, for u = 0, otherwise 1,

for v=0, otherwise 1. for v = 0, otherwise 1.

상기 수학식 3에서 양변에 절대값을 취하면 다음의 수학식 4에서와 같은 부등식이 성립한다.When the absolute value is taken at both sides in Equation 3, an inequality as in Equation 4 below is established.

이때, 상기 수학식 4에서의 는 다음의 수학식 5와 같이 나타낼 수 있으므로,At this time, in Equation 4 Since can be expressed as in Equation 5 below,

이와 같은 수학식 5에 의해 상기 수학식 4는 다음의 수학식 6과 같이 표현할 수 있다.According to Equation 5, Equation 4 may be expressed as Equation 6 below.

이와 같은 DCT 계수를 인터 매크로 블록(Inter Macro Block)에서 양자화하는 식은 다음의 수학식 7과 같다.An equation for quantizing such DCT coefficients in an inter macro block is shown in Equation 7 below.

상기 수학식 7에 나타낸 바와 같이 DCT 계수를 양자화한 레벨이 0 이 되기 위해서는 다음의 수학식 8에서와 같은 부등식이 성립되어야 한다.As shown in Equation 7, the inequality as in Equation 8 below must be satisfied in order for the level of quantizing the DCT coefficient to be zero.

이와 같은 수학식 8을 풀어보면, 수학식 8의 결과는, 다음의 수학식 9와 같이 나타나게 되며,Solving Equation 8, the result of Equation 8 is expressed as Equation 9 below.

여기서의 결과를 상기 수학식 6에 적용하면, 다음의 수학식 10과 같이 나타난다.If the result is applied to Equation 6, it is expressed as Equation 10 below.

여기서, C(u),C(v)가 1이 될때, 최소값을 갖도록 하면, 다음의 수학식 11과 같은 부등식을 구할 수 있다.Here, when C (u) and C (v) become 1, the minimum value can be obtained, and an inequality such as the following Equation 11 can be obtained.

SAD(mvx,mvy) < 10QPSAD (mvx, mvy) <10QP

상기 수학식 11에서와 같이 정합오차 SAD가 10QP 보다 작을 경우 DCT 계수들은 블록내의 모든 DCT 계수들은 양자화를 거치게 되면, 모두 0 이 됨을 알 수 있다.As shown in Equation 11, when the matching error SAD is less than 10 QP, the DCT coefficients are all zero when all DCT coefficients in the block are quantized.

따라서, 본 발명에서는 SAD가 10QP 보다 작을 경우에는 DCT의 모든 계수들이 양자화를 거친후 0 이 되므로, 이 값보다 더 작은 SAD를 구하지 않더라도 화질의 저하나 비트량의 변동이 발생하지 않게 되므로, 이를 감안하여 임계치를 10QP로 설정하여 이보다 작을 경우에는 더 이상의 움직임 추정을 하지 않는 것이다.Therefore, in the present invention, when the SAD is less than 10QP, all coefficients of the DCT become zero after quantization, so that even if a SAD smaller than this value is not obtained, the degradation of the image quality or the variation of the bit amount does not occur. Therefore, if the threshold value is set to 10QP and smaller than this, no further motion estimation is performed.

이상에서는 8×8 블록을 이용하여 움직임 추정을 하는 경우의 예를 들었지만, 16×16 블록을 이용하여 움직임 추정을 하는 경우에 있어서는 이를 8×8블록으로 나누어 각 블록에 대하여 상기에서와 같이 SAD가 기준 SAD 임계치를 만족하는 지를 판단하여, SAD의 탐색 종료 제어를 실행하도록 하면 된다.In the above example, the motion estimation is performed using 8 × 8 blocks. However, in the case of motion estimation using 16 × 16 blocks, SAD is divided into 8 × 8 blocks for each block as described above. It is sufficient to determine whether or not the reference SAD threshold is satisfied to execute search end control of the SAD.

이와 같은 본 발명은 블록 정합을 통해 움직임 추정/보상을 실행하는 다양한 영상 부호화 알고리듬에 적용가능하다.As described above, the present invention is applicable to various image coding algorithms for performing motion estimation / compensation through block matching.

이상에서 설명한 바와 같이, 비트율 제어를 위해 변화되는 양자화 간격(QP)에 따라 적응적으로 기준값을 설정하여 SAD의 탐색을 제어하도록 하므로써, 화질의 저하 및 부호화 효율의 감소없이 움직임 추정을 위한 SAD 탐색의 계산량을 줄일 수 있다.As described above, the control of the SAD is controlled by adaptively setting a reference value according to the quantization interval (QP) that is changed for bit rate control, thereby reducing the image quality and reducing the coding efficiency. The amount of calculation can be reduced.

Claims (3)

블록 정합을 통해 움직임 추정을 하고, 움직임 추정을 통해 영상을 보상하는 영상 부호화 장치에 있어서,A video encoding apparatus for performing motion estimation through block matching and compensating an image through motion estimation, 블록 정합을 통해 영상의 정합오차를 구하고, 정합오차가 최소가 되는 움직임 벡터를 추정하도록 하는 블록 정합수단과,Block matching means for obtaining an image matching error through block matching and estimating a motion vector that minimizes the matching error; 양자화 간격 제어수단(rate control)으로 부터 구해지는 양자화 간격에 따라 적응적으로 SAD 임계치를 설정하는 임계치 설정수단과,Threshold setting means for adaptively setting the SAD threshold according to the quantization interval obtained from the quantization interval control means; 임계치 설정수단에서 설정된 정합오차 임계치와 상기 블록 정합수단에서 구한 정합오차를 비교하여 움직임 벡터 추정실행을 제어하는 비교수단을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 적응적 임계치를 이용한 움직임 추정 장치.And a comparing means for comparing the matching error threshold set by the threshold setting means with the matching error obtained by the block matching means to control the motion vector estimation execution. 제 1항에 있어서, 8×8블록 정합을 통해 움직임 추정을 실행하는 경우 상기 임계치 설정수단에서 설정되는 정합오차 임계치는 양자화를 거친 후 DCT 계수가 모두 0 되는 정합오차의 관계,2. The method of claim 1, wherein when performing motion estimation through 8x8 block matching, the matching error threshold set by the threshold setting means is a relationship between matching errors such that all DCT coefficients are zero after quantization. SAD(mvx,mvy) < 10QPSAD (mvx, mvy) <10QP 를 이용하여 양자화 간격(QP)에 따라 10QP로 설정하고,Set to 10QP according to the quantization interval (QP) using 상기 비교수단에서는 상기 설정된 10QP보다 작은 정합오차가 나타나면 움직임 벡터 탐색이 종료되도록 함을 특징으로 하는 적응적 임계치를 이용한 움직임 추정 장치.And the comparison means stops the motion vector search if a matching error smaller than the set 10QP appears. 제 2항에 있어서, 움직임 추정수단에서 8×8 블록 이상의 정합을 통해 움직임을 추정하는 경우 비교수단에서는 8×8 단위의 블록별로 나누어 각 블록별로 상기의 정합오차와 임계치를 비교하여 각 블록별로 임계치보다 작은 정합오차를 찾도록 함을 특징으로 하는 적응적 임계치를 이용한 움직임 추정 장치.The method of claim 2, wherein when the motion estimation unit estimates the motion through matching of 8x8 blocks or more, the comparing unit divides the blocks by 8x8 units and compares the matching error and the threshold value for each block to determine the threshold value for each block. Motion estimation apparatus using an adaptive threshold characterized in that to find a smaller matching error.
KR1019980052772A 1998-12-03 1998-12-03 Motion Estimation System Using Adaptive Threshold KR100295327B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019980052772A KR100295327B1 (en) 1998-12-03 1998-12-03 Motion Estimation System Using Adaptive Threshold

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019980052772A KR100295327B1 (en) 1998-12-03 1998-12-03 Motion Estimation System Using Adaptive Threshold

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20000037946A KR20000037946A (en) 2000-07-05
KR100295327B1 true KR100295327B1 (en) 2001-07-12

Family

ID=19561154

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019980052772A KR100295327B1 (en) 1998-12-03 1998-12-03 Motion Estimation System Using Adaptive Threshold

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100295327B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100606140B1 (en) 2004-11-09 2006-08-01 (주)씨앤에스 테크놀로지 A motion estimation method by a determination of adaptive mode

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100846769B1 (en) * 2002-02-19 2008-07-16 삼성전자주식회사 Method for encoding motion image having fixed computational complexity and apparatus thereof

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100606140B1 (en) 2004-11-09 2006-08-01 (주)씨앤에스 테크놀로지 A motion estimation method by a determination of adaptive mode

Also Published As

Publication number Publication date
KR20000037946A (en) 2000-07-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6937656B2 (en) Method and apparatus for image coding
KR100739281B1 (en) Motion estimation method and appratus
EP2250813B1 (en) Method and apparatus for predictive frame selection supporting enhanced efficiency and subjective quality
US7523234B2 (en) Motion estimation with fast search block matching
KR20050119422A (en) Method and apparatus for estimating noise of input image based on motion compenstion and, method for eliminating noise of input image and for encoding video using noise estimation method, and recording medium for storing a program to implement the method
JP2002535895A (en) Image sequence coding and noise filtering
US8050324B2 (en) Method and apparatus for selecting a reference frame for motion estimation in video encoding
JP4494803B2 (en) Improved noise prediction method and apparatus based on motion compensation, and moving picture encoding method and apparatus using the same
KR20050024732A (en) H.263/MPEG Video Encoder for Effective Bits Rate Control and Its Control Method
JP5649296B2 (en) Image encoding device
KR20030020466A (en) Stochastic sampling based pel motion estimation method
KR20040007818A (en) Method for controlling DCT computational quantity for encoding motion image and apparatus thereof
KR100295327B1 (en) Motion Estimation System Using Adaptive Threshold
JP2001016594A (en) Motion compensation method for moving image
KR100599935B1 (en) Fast Half-Pel searching Method on the base of SAD values according to integer-pel search and random variable corresponding each macro block
KR100266708B1 (en) Conditional replenishment coding method for b-picture of mpeg system
KR100778473B1 (en) Bit rate control method
KR100207396B1 (en) Method for preventing error in encoder
KR100635009B1 (en) Mothod and apparatus for motion estimation considering total moving of image
KR100480698B1 (en) MPEG encoding method
KR100196827B1 (en) Method for compressing motion vector in image encoder
KR20090037288A (en) Method for real-time scene-change detection for rate control of video encoder, method for enhancing qulity of video telecommunication using the same, and system for the video telecommunication
KR20000037945A (en) Apparatus for efficiently tracing motion considering contour of image
KR100207418B1 (en) Method and apparatus for controlling generation of bit rate in video encoding
KR0124162B1 (en) Prediction coding method

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20070329

Year of fee payment: 7

LAPS Lapse due to unpaid annual fee