19 Kasım 2018 | Pazartesi
 
1) 115E921 - HEVC için Paralel ve Donanımsal Gerçeklemeye Uygun Hareket Kestirim Yaklaşımları
Süresi: 24 Ay » Başlangıç Tarihi: 2016
Destekleyen Kurum: TÜBİTAK » Sorumlusu: Aysun Taşyapı Çelebi
Özbilgi:
Günümüzde video sıkıştırma yöntemleri, birçok çoklu ortam uygulamasında, sayısal televizyonlar, taşınabilir
video birimleri, sayısal video kaydediciler, cep telefonları gibi birçok tüketici elektroniği cihazlarında kullanılmaktadır.
Video kodlama standartlarının sıkıştırma performansı video kodlama sistemlerinde yapılan iyileştirmeler ile her geçen
gün artmaktadır. Literatürde MPEG tarafından geliştirilmiş MPEG-1, MPEG-4 v2 standartları ile ITU-T’nin H.261,
H.263 video kodlama standartları mevcuttur. ITU-T ve MPEG'in birlikte geliştirildiği H.262/MPEG-2 ve H.264/AVC,
yayınlandığı zamandan beri dijital video’nun her alanında başarılı bir şekilde kullanılmaktadır. 2004 yılından itibaren
ise H.264/AVC'nin performansını daha da artıracak yöntemler üzerinde ITU-T tarafından çalışmalara
başlanmıştır. MPEG de benzer çalışmalara 2007 yılında başlamıştır. Daha sonra her iki çalışma grubunun bir araya
gelmesiyle H.264/AVC'nin sıkıştırma performansını %50 oranında artırmayı hedefleyen bir sıkıştırma standardı
geliştirilmiştir. 2013 yılı içerisinde resmi olarak yayınlanan bu standardın adı ise HEVC (High Efficient Video Coding)
olarak belirlenmiştir. Özellikle yakın geçmişte kullanımı hayli yaygınlaşan yüksek çözünürlüklü (High Definition-HD)
video ve gelecekte kullanımının hayli artacağı öngörülen çok yüksek çözünürlüklü videolar  (Ultra High Definition
UHD 3840x2160 (4K) veya 7680x4320 (8K))) için HEVC standardı ile yüksek performanslı sıkıştırma yapılmasının
kaçınılmaz olacağı değerlendirilmektedir.

Hala yaygın olarak kullanılmakta olan H.264/AVC video kodlama standartı oldukça yüksek işlem yüküne sahiptir.
Bu nedenle özellikle yüksek çözünürlüklü videolar için yazılımsal çözümler ile gerçek zamanlı kodlama mümkün
olmamaktadır.   Bu yüksek işlem yükünün önemli bir kısmı ise (%50-70) çerçeveler arası artıklığın kodlandığı hareket
kestirimi aşaması için gereklidir. Hareket kestiriminin yüksek işlem yükü HEVC video kodlama standardı için de
geçerlidir. 

Günümüzde sınırlı işlem ve batarya kapasitesine sahip mobil cihazlarda video kaydetme özelliğinin yoğun bir
şekilde kullanılması için video kodlama yöntemlerinde düşük hesapsal yüke sahip hareket kestirimi yöntemlerinin
kullanılması önemli bir gereksinim haline gelmiştir. Bu proje kapsamında özellikle etkin şekilde paralel ve
donanımsal gerçeklemeye uygun özgün hareket kestirim yaklaşımlarının geliştirilmesi ve bu yaklaşımlar için
donanımsal mimarilerin tasarımı ve gerçeklenmesi ele alınacaktır. Bu çerçevede öncelikle literatürde bu amaçla
önerilmiş düşük bit-derinliği gösterimi temelli yaklaşımlar incelenecektir. Bu yöntemlerin HEVC kodlama standardına
entegrasyonu ile bunların hareket kestirim başarımı değerlendirilecektir. Sonrasında proje kapsamında özgün
olarak geliştirilecek yöntemler benzer şekilde HEVC kodlama standardına entegre edilerek başarımları
incelenecektir. Son olarak bu özgün yöntemler için donanım mimarisi tasarımı gerçekleştirilecektir. 

Proje kapsamında özgün olarak geliştirilmesi planlanan hareket kestirim yöntemlerinde yerel ikili örüntü (local
binary pattern), değiştirilmiş Gray-kodlama (modified) ve tümlev imge (integral image) kullanımı ile hızlı ikilileştirme
yaklaşımlarını kullanacaktır. Bunun yanı sıra görüntü çerçevelerinin ikilileştirilmesi (binarization) aşamasında
genetik algoritma yaklaşımı ile pikselleri temsil edecek en uygun ikili kodların belirlenmesi de proje de özgün olarak
ele alınacaktır.