$\require{mediawiki-texvc}$

연합인증

연합인증 가입 기관의 연구자들은 소속기관의 인증정보(ID와 암호)를 이용해 다른 대학, 연구기관, 서비스 공급자의 다양한 온라인 자원과 연구 데이터를 이용할 수 있습니다.

이는 여행자가 자국에서 발행 받은 여권으로 세계 각국을 자유롭게 여행할 수 있는 것과 같습니다.

연합인증으로 이용이 가능한 서비스는 NTIS, DataON, Edison, Kafe, Webinar 등이 있습니다.

한번의 인증절차만으로 연합인증 가입 서비스에 추가 로그인 없이 이용이 가능합니다.

다만, 연합인증을 위해서는 최초 1회만 인증 절차가 필요합니다. (회원이 아닐 경우 회원 가입이 필요합니다.)

연합인증 절차는 다음과 같습니다.

최초이용시에는
ScienceON에 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 로그인 (본인 확인 또는 회원가입) → 서비스 이용

그 이후에는
ScienceON 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 서비스 이용

연합인증을 활용하시면 KISTI가 제공하는 다양한 서비스를 편리하게 이용하실 수 있습니다.

센서네트워크상의 응용을 위한 터보 복호화 오류정정 기법을 이용한 경량화 비디오 부호화 방법
Low Complexity Video Encoding Using Turbo Decoding Error Concealments for Sensor Network Application 원문보기

電子工學會論文誌. Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea. SP, 신호처리, v.45 no.1 = no.319, 2008년, pp.11 - 21  

고봉혁 (성균관대학교 정보통신공학부) ,  심혁재 (성균관대학교 정보통신공학부) ,  전병우 (성균관대학교 정보통신공학부)

초록
AI-Helper 아이콘AI-Helper

종래의 움직임보상 변환 부호화 기술은 부호화기가 복호화기에 비해 매우 복잡한 구조를 갖는다. 하지만 센서네트워크와 같은 에너지 제한 환경을 위한 경량화 부호화기의 필요성이 대두됨에 따라 부호화기 복잡도와 에너지소비의 대부분을 차지했던 움직임 예측/보상과정을 없애기 위한 새로운 부호화 구조에 대한 연구가 이루어져 왔다. Wyner-Ziv 코딩 기술은 이를 가능하게 하는 대표적인 기술로서 터보 코드와 같은 채널 코드를 이용하여 프레임과 보조정보 사이의 잡음을 제거하여 영상을 복원한다. 이때 부호화기는 단순히 현재 프레임에 대한 패리티 정보만을 생성할 뿐 프레임간의 유사성을 이용하는 어떠한 과정도 수행하지 않기 때문에 매우 간단한 구조를 갖게 된다. 하지만 Wyner-Ziv 코딩 구조에서는 잡음이 많은 보조영상을 이용하여 복호화 할 경우 터보 코드의 복호화 오류가 발생한다. 이러한 복호화 오류는 특히 영상 간 움직임이 많거나 occlusion이 존재하는 경우 더 많이 발생하여 마치 복원된 영상에 Salt & Pepper 같은 잡음이 나타난다. 이러한 잡음은 비록 그 발생빈도는 적지만 복원된 영상의 주관적인 화질을 상당히 떨어뜨린다. 본 논문은 심볼단위의 Wyner-Ziv 코딩구조하의 초경량 부호화 기술과, 잘못된 필터 적용으로 영상의 texture를 손상시키는 경우를 최소하기 위하여 복호화 시 각 화소에 터보 코드 복호화 오류가 있는지 여부를 판단하여 선택적으로 미디언 필터를 적용시키는 기술을 제안한다. 제안된 방법은 종래의 움직임보상 변환 부호화 기술과 비교하여 현저하게 연산량이 감소된 경량화 부호화 기술로서 터보 코드 복호화 오류로 발생하는 잡음과 영상의 texture를 구분하여 필터를 적용함으로써 복원된 영상의 주관적인 화질과 PSNR을 동시에 개선한다. 실험결과 PSNR의 경우 평균 최고 약 0.8dB에 달하는 성능이득 효과를 보였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In conventional video coding, the complexity of encoder is much higher than that of decoder. However, as more needs arises for extremely simple encoder in environments having constrained energy such as sensor network, much investigation has been carried out for eliminating motion prediction/compensa...

주제어

AI 본문요약
AI-Helper 아이콘 AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 다음으로 본 논문의 refinement 모듈은 기존의 방식을 幽 확장한 것으로 refine을 해야 하는 블록을 선정하는 방법과 움직임 예측과 보상을 수행하는 방법에 있어서 선택적 미디언 필터의 결과를 함께 이용하도록 함으로써 오류정정 후에 잔류하는 약간의 오류가 있더라도 결과 영상의 화질을 개선하도록 하는 것이다.
  • 따라서 본 논문은 센서네트워크와 같은 새로운 환경에서 사용하기 위한 경량화 부호화기 구현을 위해, 화소 영역 Wyner-Ziv 코딩 기술을 사용하되, 기존 방법의 문제점인 터보 코딩의 복호화 오류를 시공간 유사성 적용을 통하여 판별하고 보정하는 새로운 경량화 비디오 부호화 방법과 이에 상응하는 개선된 부호화 방법을 제안한다. 본 논문의 구성은 다음과 같다.
  • 본 논문에서는 복호화 과정에서 발생하는 터보 코드 복호화 오류를 정정하기 위한 기술로 선택적 미디언 필터를 사용한 센서네트워크상의 응용을 위한 경량화 비디오 부호화기를 제안하였다. 제안한 방법은 여러 가지 정보를 이용하여 각 화소 위치에서 해당 화소에 터보 코드 복호화 오류가 있는지 여부를 판단하고 필터를 적용시켜 영상 고유 texthie의 손상을 최소화 시키면서 발생한 복호화 오류를 정정할 수 있었다.
  • 같다. 우선 refinement 모듈은 모든 블록에 대해서 블록 내 상위 M 비트 값이 보조정보의 값과 다른 화소가 존재하는 지의 여부를 파악한다. 만약 상위 M 비트가 다른 화소가 있을 경우 양쪽에 있는 키 프레임으로부터 반복적인 움직임 예측을 한다.

가설 설정

  • 17dB로 제안한 방법이 (a)에 비해서는 4.22dB 좋아 졌고 (b) 에비해서는 2.87dB 좋아 졌다.
  • - 보조정보 생성기 : 블록 크기는 8x8이며 움직임 예측을 위한 탐색영역은 ±16, 움직임 벡터 미세조정을 위한 탐색영역은 ±3이며 프레임간 거리는 1:1로 가정하였다. 키 프레임은 무손실 압축을 가정함.
  • 이는, 일반적인 채널상의 잡음은 물리적으로 비트별로 전송되므로 비트단위로 가해지는 것으로 모델링하지만, DVC에서의 가상채널 잡음은 보조 정보와 Wyner-Ziv 프레임과의 차이이므로, 가상의 채널 잡음은 심볼 단위로 주어지는 것이 실제와 더 가까울 것이기 때문이다. 기존의 비트 플레인 기반의 Wyner-Ziv 코딩은 이런 심볼 단위에서의 잡음모델을 비트 단위로 천이하는 트렐리스에 적용하기 위해 심볼을 구성하는 비트들 간의 연관성이 없음을 가정하였다. 하지만 실제 영상신호는 화소를 구성하는 비트들 간에 연관성이 존재하며 그렇기 때문에 비트들 간 연관성이 없음을 가정한 잡음 모델의 부정확성은 결과적으로 동작하는 채널코드의 성능저하로 이어진다时.
  • 그리고 그렇게 찾은 블록 쌍을 보간하여 보조정보를 만든다미 근본적으로 Wyner-Ziv 코딩은 보조정보를 잘 만들수록, 즉 제거되어져야 할 잡음이 적게 생성될수록 전체적인 시스템의 부호화 효율이 좋아진다. 따라서 앞서 언급한 방법 이외에도 움직임 벡터필드에서 선택적으로 비정상적인 움직임 벡터를 찾아내는 방법 등 더욱 개선된 보조 정보를 만드는 방법에 관한 많은 연구가 이루어졌다⑹ 본 논문에서는 앞서 설명한 기본적인 방법国을 이용하여 보조 정보를 생성하였으며, Wyner-Ziv 코딩의 성능 확인을 위하여 다른 PDWZ 방법과 같이 키 프레임은 무 손실압축을 가정하였다. 그림 3은 예로써 생성된 Foreman 영상의 보조정보이다.
  • 이때에 정합도 계산 알고리즘은 WMAD(Weighted Mean Absolute Difference)를 사용하며 상위 M비트가 같은 화소에는 계산 시 1/2沮의 가중치를 두게 한다m 그리고 본 논문에서는 여기에 해당 블록에 미디언 필터가 적용된 화소가 있을 경우, 이는 계산의 정확도를 위해 정합도 계산에서 제외한다. 움직임 보상 시 기존의 방법은 해당 블록에 터보 코드 복호화 오류가 거의 없다는 것을 가정하여 상위 M 비트가 같은 화소의 경우에만 움직임 보상을 하였다. 상위 M 비트가 다를 경우에는 키 프레임에서 찾아낸 후보 블록의 동일 위치에 잡음이 있다고 판단하기 때문이다.
  • 가정하였다. 키 프레임은 무손실 압축을 가정함.
본문요약 정보가 도움이 되었나요?

참고문헌 (13)

  1. J. D. Slepian and J. K. Wolf, "Noiseless coding of correlated information sources," IEEE Transactions on Information Theory, vol. IT-19, pp. 471-480, July 1973 

  2. A. Wyner and J. Ziv, "The rate-distortion function for source coding with side information at the decoder," IEEE Trans. Information Theory, vol. 22, pp. 1-10, July 1976 

  3. A. Aaron, S. Rane, R. Zhang, and B. Girod, "Wyner-Ziv coding for video: Applications to compression and error resilience," Proc. of IEEE Data Compression Conference, DCC-2003, Snowbird, UT, March 2003 

  4. R. Puri and k. Ramchandran, "PRISM: A new robust video coding architecture based on distributed compression principles," in Proc. Allerton Conference on communication, Control, and Computing, Allerton, IL, October, 2002 

  5. J. Ascenso, C. Brites, and F. Pereira, "Improving frame interpolation with spatial motion smoothing for pixel domain distributed video coding," 5th EURASIP Conference on Speech and Image Processing, Multimedia Communications and Services, Slovak Republic, July 2005 

  6. L. Alparone, M. Barni, F. Bartolini, and V.Cappellini, "Adaptively weighted vector-medin filters for motion fiels smothing," Proc. of IEEE ICASSP, Georgia, USA, May 1996 

  7. L. R. Bahl, J. Cocke, F. Jelinek, and J. Raviv, "Optimal decoding of linear codes for minimizing symbol error rate," IEEE Trans. Information Theory, pp 284-287, March 1974 

  8. S.S. Pietrobon, "Implementation and performance of a turbo/map decoder," International Journal of Satellite Communications, vol. 16, pp. 23-46, 1998 

  9. W. Koch and A. Baier, "Optimum and sub-optimum detection of coded data distributed by time varying inter-symbol interference," Globecom '90, San Diego, USA, pp. 1679-1684, December 1990 

  10. A. J. Viterbi, "Error bounds for convolutional codes and an asymptotically optimum decoding algorithm," IEEE Transactions on Information Theory, vol. IT-13, pp. 260-269, April 1967 

  11. A. Avudainayagam, J. M. Shea, and D. Wu, "Hyper-tellis decoding of pixel-domain Wyner-Ziv video coding," Globecom '2005, St.Louis, USA, November 2005 

  12. J. Ascenso, C. Brites, and F. Pereira, "Motion compensated refinement for low complexity pixel based distributed video coding," Proc. of IEEE International Conference on Advanced Video and Signal Based Surveillance, Como, Italy, September 2005 

  13. 박운기, 이상희, 전병우, "효과적인 잡음 제거를 위한 간략한 전처리 방법," 방송공학회논문지 제6권 제2호, pp. 139-147, 2001 

저자의 다른 논문 :

LOADING...
섹션별 컨텐츠 바로가기

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

AI-Helper 아이콘
AI-Helper
안녕하세요, AI-Helper입니다. 좌측 "선택된 텍스트"에서 텍스트를 선택하여 요약, 번역, 용어설명을 실행하세요.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.

선택된 텍스트

맨위로