[發明專利]基于時空域運動相關性的塊匹配方法

無效

• 申請號: 200810094362.6
• 申請日: 2008-04-29
• 公開（公告）號: CN101572809A
• 公開（公告）日: 2009-11-04
• 發明（設計）人: 林潤
• 申請（專利權）人: 合肥坤安電子科技有限公司
• 主分類號: H04N7/26
• 分類號: H04N7/26
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于計算機視頻壓縮領域，特別涉及一種塊匹配的方法。

背景技術

對于目前的基于運動補償的視頻編碼標準而言，塊匹配運動估計(BMME，Block-matching?motion?estimation)是其的最重要組成部分之一。運動估計與補償技術可以有效地去除視頻序列相鄰幀間存在的時間冗余，極大地提高視頻編碼的壓縮效率。

視頻編碼時待編碼的圖像幀被分為大小相等的矩形塊，運動估計是在前一個或幾個重建參考幀中尋找到與當前編碼塊最相似的矩形塊的過程。

為了減少BMME的計算量，許多學者都研究了BMME的快速搜索方法。這些方法可以分為三類：1)通過減少搜索點的快速方法。如二維對數法[1]、三步法[2]，新三步法[3]、四步法[4]、十字法[5]、鉆石法[6]以及改進的鉆石法[7~9]等。2)快速塊匹配誤差計算方法。如子集匹配法和基于投影的方法[10]。3)運動場下采樣法[10]。與后兩種方法相比，第一類方法最為高效，是最常用的快速搜索方法。

研究表明，視頻序列的運動矢量的分布具有如下特征：1)運動矢量大都靠近在(0，0)附近。如圖1所示，運動矢量的統計特征在(0，0)點出現非常明顯的尖峰。2)運動矢量采用一定的預測方法后，運動矢量差值在(0，0)處出現更為明顯的峰值，如圖2所示。表明相鄰宏塊間存在較強的運動相關性，并且更為重要的是，由于相關性的不同，運動矢量差值的分布也存在明顯的差異。但以上方法都存在方法復雜度高，計算量大的問題。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術的不足，提出了一種基于時空域相關性的塊匹配方法。該方法根據相鄰宏塊間運動相關性的不同，采用了不同的搜索起始點和模板。試驗結果表明，與DS搜索方法相比，本發明方法降低了計算量，并提高了編碼質量。

本發明提供了一種基于時空域相關性的塊匹配方法，其包括：

(1)根據相鄰宏塊在時域和空域的相鄰關系計算相鄰的上、下、左、右四個相鄰宏塊的相關性：|C_i-C₃|≤TH，則為相關性高，否則為低；

(2)以Ai、Bi、Ei-1運動矢量的中值作為搜索的起始點，采用LDSP模板進行搜索，如果BDM位于LDSP模板的中心點，則搜索結束，以該點的位移作為運動矢量；如果BDM位于LDSP的四個頂點，則以該點為新的中心，循環執行步驟2進行搜索；

(3)以(0，0)、Ai、Bi、Ei-1和Hi-1為搜索起始點，如果BDM位于(0，0)點，且SAD大于1024時，則跳轉到步驟4進行搜索，否則，以該點為新的搜索中心點跳轉到步驟2進行搜索；

(4)采用SDSP模板進行搜索，如果BDM位于中心點，則搜索結束，并以該點的位移作為運動矢量；如果BDM位于四個菱形頂點，則以該點為新的中心點，跳轉到步驟2進行搜索；如果BDM位于四個方形的頂點，則以該頂點作為新的中心點，循環執行步驟4進行搜索。

本發明方法明顯地減少了計算量，同時又在不同程度上提高編碼質量。

附圖說明

圖1所示為Foreman序列運動矢量分布特征圖。

圖2所示為Foreman序列運動矢量差值分布特征圖。

具體實施方式

下面進一步舉例說明本發明的具體實施方式。

本發明實驗采用了文獻[數字音視頻編解碼技術標準工作組，視頻編碼技術測試通用條件，N1009，2002年12月]中規定的視頻序列。本發明實驗的搜索算法都是在H.264?Baseline的基礎實現的。搜索范圍為32像素，參考幀數為2。表1~7是本發明方法與FS和DS方法試驗結果的比較。其中搜索點數是指每個宏塊的平均搜索點數。第一列為全搜索算法的實驗結果，第二列為鉆石搜索算法的實驗結果，第三列為本提案搜索算法的實驗結果。可以看出，與DS算法相比，本發明方法明顯地減少計算量，同時又在不同程度上提高編碼質量。對于測試所有序列，本提案方法的搜索速度，比FS算法平均提高了81.29％，比DS算法平均提高了36.71％；PSNR平均比DS算法提高了0.03db，更接近FS算法的編碼質量。

表1.Foreman序列的實驗結果

表2.News序列的實驗結果

表3.Container序列的實驗結果

表4.Bus序列的實驗結果

表5.Mobile序列的實驗結果

表6.Flower序列的實驗結果