Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SP (대한전자공학회논문지SP)

The Institute of Electronics and Information Engineers (대한전자공학회)
권호 표지

The Region-of-Interest Based Pixel Domain Distributed Video Coding With Low Decoding Complexity

관심 영역 기반의 픽셀 도메인 분산 비디오 부호

  • 정천성 (한국과학기술원 전기 및 전자공학과) ;
  • 김웅환 (한국과학기술원 전기 및 전자공학과) ;
  • 전동산 (한국과학기술원 전기 및 전자공학과) ;
  • 박현욱 (한국과학기술원 전기 및 전자공학과) ;
  • 하정석 (한국과학기술원 전기 및 전자공학과)
  • Received : 2009.12.02
  • Accepted : 2010.06.09
  • Published : 2010.07.25
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Abstract

Recently, distributed video coding (DVC) has been actively studied for low complexity video encoder. The complexity of the encoder in DVC is much simpler than that of traditional video coding schemes such as H.264/AVC, but the complexity of the decoder in DVC increases. In this paper, we propose the Region-Of-Interest (ROI) based DVC with low decoding complexity. The proposed scheme uses the ROI, the region the motion of objects is quickly moving as the input of the Wyner-Ziv (WZ) encoder instead of the whole WZ frame. In this case, the complexity of encoder and decoder is reduced, and the bite rate decreases. Experimental results show that the proposed scheme obtain 0.95 dB as the maximum PSNR gain in Hall Monitor sequence and 1.87 dB in Salesman sequence. Moreover, the complexity of encoder and decoder in the proposed scheme is significantly reduced by 73.7% and 63.3% over the traditional DVC scheme, respectively. In addition, we employ the layered belief propagation (LBP) algorithm whose decoding convergence speed is 1.73 times faster than belief propagation algorithm as the Low-Density Parity-Check (LDPC) decoder for low decoding complexity.

최근 초경량 비디오 부호를 위해 분산 비디오 부호 (Distributed Video Coding)에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 분산 비디오 부호는 H.264/AVC와 같은 종래의 비디오 부호 기술보다 부호화 복잡도는 훨씬 낮지만, 복호기 복잡도는 높은 특징이 있다. 본 논문에서는 분산 비디오 부호의 낮은 부호 및 복호 복잡도를 갖는 관심 영역 (Region-Of-Interest, ROI) 기반의 분산 비디오 부호를 제안하였다. 제안하는 분산 비디오 부호화는 기존의 분산 비디오 부호화와 달리 Wyner-Ziv (WZ) 프레임 전체를 WZ 부호화 하지 않고, 움직임이 많은 영역을 ROI로 두어 ROI 영역만 WZ 부/복호화 함으로서 부/복호화의 복잡도 감소 뿐만 아니라 비트율을 절감 하는 장점을 가지고 있다. 실험을 통해서 제안된 ROI기반의 분산 비디오 부호가 Hall Monitor 영상에서 최대 0.95dB 이득과 Salesman 영상에서 최대 1.87dB의 PSNR 성능 향상을 보였다. 또한, 기존의 분산 비디오 부호 구조보다 부호화 복잡도는 최대 73.7%, 복호기 복잡도는 최대 63.3%를 낮추는 것을 확인하였다. 낮은 복호 복잡도를 위해 기존의 Low-Density Parity-Check (LDPC) 복호 알고리즘으로 사용된 Belief Propagation (BP) 알고리즘 대신 수렴 속도가 최대 41.71% 빠른 Layered BP (LBP) 알고리즘을 이용하였다.

Keywords

Acknowledgement

Grant : 차세대 모바일 영상서비스를 위한 초경량 비디오 부호화 원천기술개발

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