Fuzzy Quantization and Rate Control for Very Low Bit­rate Video Coder

초저전송율 동영상 부호기를 위한 퍼지 양자화 및 율 제어에 관한 연구

  • 양근호 (한려대학교 멀티미디정보통신공학과)
  • Published : 2003.12.01

Abstract

In this paper, we proposed a fuzzy controller for the evaluation of the quantization Parameters in the H.263 coder to optimize the subjective quality of each coded frame, keeping the transmission rate constant. We adopted the Mamdani method for fuzzification and the centroid method for defuzzification. The energy and entropy are correlated to features of the HVS in spatial domain, while motion vectors are used to estimate the temporal characteristics of the signal. And then, the fuzzy inputs adapted the variance and the entropy in spatial domain, and the motion vector in temporal domain. We induced the fuzzy membership function and decided the fuzzy relevance to be compatible in visual characteristics. And then, we designed FAM banks. The fuzzy technology has been applied to a practical video compression. This results is obtained an effective rate control technique, an optimum bit allocation and a high subjective quality using fuzzy quantization.

본 논문에서는 H.263 부호기에서 적정 화질과 일정한 전송율을 유지하는 양자화 변수 추정을 위한 퍼지 제어기를 제안하였다. 퍼지화 방법으로는 Mamdani 방법을 이용하며, 역퍼지화는 무게중심법을 이용하였다. 움직임 벡터에 따른 시간적 특성을 추정할 때 공간영역에서 분산과 엔트로피는 시각적 특성과 상관관계가 있다. 따라서 퍼지 입력변수로 영상의 분산값, 엔트로피 및 움직임 벡터를 이용하였다. 퍼지 소속함수를 유도하고, 시각적 특성에 적합한 퍼지감도를 결정하였으며, FAM 뱅크를 설계하였다. 실제 동영상 압축에 퍼지 규칙을 적용하였으며, 퍼지 양자화를 이용하여 효율적인 율제어와 최적의 비트할당 및 주관적 화질 특성이 유지되는 결과를 얻었다.

Keywords

References

  1. A. Leone, A. Bellini, R. Guerrieri, 'Fuzzycontrolled perceptual coding of videophone sequences,' IEEE trans. on Fuzzy System Vo1.5, No.2, pp.294-303, May 1997 https://doi.org/10.1109/91.580802
  2. K. A. Wen, C.Y. Lu, M.C. Tsai, 'The transform image codec based on fuzzy control and human visual system,' IEEE trans. on Fuzzy Systems, VoI.3, No.3, pp.253-259, Aug. 1995 https://doi.org/10.1109/91.413231
  3. ITU-T, Draft Recommendation H.263 (Video coding for low bit rate communication), Dec. 1995
  4. ITU-T SG15 WP15/1, Video codec test model, TMN5, Jan. 1995
  5. K.N. Ngan, D. Chai, A. Millin, 'Very low bit rate video coding using H.263 coder,' IEEE trans. on CAS Video Tech., VoI.6, No.3, pp.308-312, June 1996 https://doi.org/10.1109/76.499839
  6. T. Wiegan, M. Lightstone, S.K. Mitra, etc, 'Rate-distortion optimized mode selection for very low bit rate video coding and the emerging H.263 standard,' IEEE trans. on CAS Video Tech., VoI.6, No.2 Apl. 1996
  7. K. R. Rao and J. J. Hwang, Techniques and standards for image, video, and audio coding, Prentice-Hall, 1996
  8. The Math Works, Fuzzy logic toolbox, ver.5.2, 1998