Video sinyallerinin düşük veri iletim hızlarında kodlanması için blok karşılaştırmaya dayalı yeni bir hareket kestirim yöntemi

Abstract

İletim kanallarının ve depolama ortamlarının ekonomik kullanımı veya video telefon, video konferans amaçlı haberleşmeler için video sinyallerinde etkili veri hızı azaltma teknikleri kullanılması gereklidir. Video görüntülerinin düşük veri iletim hızlarında kodlanması uzamsal ve zamansal eksende anıklığın yok edilmesini gerektirir. Veri hızı azaltımı, cisimlerin hareketlerinin bir işlevi olarak tanımlanabilen görüntü çerçeveleri arasındaki artıklığın azaltılmasıyla yapılabilir. Bu çalışmada, sayısal video sinyallerinde çeşitli veri hızı azaltma teknikleri incelenmekte ve video telefon sinyallerinin kodlanmasında yeni bir hareket kestirim yöntemi sunulmaktadır. Bu yöntem, önceden tanımlanmış değişik şekillere girebilen blokların ardışıl iki görüntü çerçevesi arasında karşılaştırılmasına dayanmaktadır. Hareket kestirme biriminde, en az veri hızını sağlayan blok şekli uyarlamalı olarak seçilmektedir. Elde edilen veriler, ayrık kosinüs dönüşümü ve istatistiksel kodlama teknikleriyle biraz daha azaltılmaktadır. Önerilen yöntemde, karşılaştırma ölçütü olarak, performansı ortalama kare hata ölçütününkine çok yakın olan ve daha az işlem gerektiren ortalama mutlak hata ölçütü kullanılmıştır. Hareket yönlerinin hızlı olarak saptanmasında basitliği nedeniyle üç adımlı yönlü arama tekniği kullanılmıştır. Önerilen yöntemin performansı, sentetik olarak üretilmiş ve gerçek video görüntüleri için ayrı ayrı test edilerek diğer yöntemlerinkiyle karşılaştırmıştır. Sonuçlardan, teknik yazında yakın zamana kadar belirtilenlerden daha iyi video kalitesi elde edildiği görülmüştür. Anahtar kelimeler: Video kodlama, Video telefon, Veri hızı azaltma, Hareket kestirme. V

For economical using of transmission channels and storage media or for videophone communications, it is required that using of effective bit rate reduction techniques for video signals. Coding video signals in order to reduce transmission bit rates requires removal of the redundancy in spatial and temporal domain. Bit rate reduction can be achieved by utilizing the interframe redundancy which can be characterized by motion field of objects. In this study, various bit rate reduction techniques for video signals are reviewed and a new motion estimation method is presented for videophone coding. This method is based on matching of predefined a number of different block shapes between successive frames. In motion estimation stage, the block shape which requires the least data rate is adaptively chosen. This data is further reduced by applying discrete cosine transform and statistical coding techniques. The mean of the absolute difference criterion is selected as the matching criterion due to its performance close to that of mean square error criterion and less computational effort. Three-step directed search method is used due to its simplicity. The performance of the method has been tested on computer generated and real video sequences and compared to those of the other methods. The results demonstrate much better video quality than the reported in recent literature. Key Words: Video Coding, Videophone, Bit Rate Reduction, Motion Estimation. VI