Design of Real-time Optical Flow Estimation Circuit for HD Images

최근 자율주행 기술이 빠르게 발전함에 따라, 영상 처리 과정에서 보행자 및 물체를 탐지하고 추적하기 위한 정확한 움직임 분석의 필요성이 제기되고 있다. 움직임 분석을 위한 여러 방법 중, 의미론적인 해석이 가능한 Optical Flow 추정이 현재 널리 사용되고 있다. 본 논문에서는 HD 이미지를 실시간으로 처리하는 고성능 Optical Flow 추정 회로의 구조를 제안한다. 회로에 구현된 알고리즘은 DIS-FAST Optical Flow 추정 알고리즘이며, 역 탐색을 통해 시간 복잡도를 크게 낮춘 기법이다. 회로 내의 저장 공간을 줄이기 위해 이미지 피라미드에서 특정 스케일의 이미지만 내부 메모리에 저장하고, 그 외 스케일의 이미지 데이터는 필요할 때 계산을 통해 구한다. 이미지 피라미드 데이터를 외부 메모리에 저장하고 필요할 때마다 접근하는 기존 연구들에 비해 외부 메모리에 대한 접근이 최소화되어 처리 속도가 향상된다. 65㎚ 표준 셀 라이브러리를 이용하여 합성한 결과, 게이트 수는 313,408개이고 최대 동작주파수는 333㎒이며 HD 이미지를 33 FPS의 속도로 처리함으로써 실시간 처리에 필요한 성능을 만족한다.