[發明專利]一種基于AVS的亞像素運動估計方法

無效

• 申請號: 201110142421.4
• 申請日: 2011-05-30
• 公開（公告）號: CN102164283A
• 公開（公告）日: 2011-08-24
• 發明（設計）人: 宋雪樺;包祥;袁昕;王昌達;吳問云;路敏;吳和生;何沖
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: H04N7/26
• 分類號: H04N7/26;H04N7/32
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 盧亞麗

技術領域

本發明屬于音視頻編解碼技術領域，具體涉及一種基于數字音視頻編碼技術標準(Audio?Video?coding?Standard，AVS)的亞像素運動估計方法。

背景技術

在AVS、H.264等標準中，幀間運動估計和幀內預測的計算復雜度較高，特別是運動估計部分，通常約占全部編碼時間的50％以上。運動估計由整像素運動估計和亞像素運動估計兩部分組成，隨著整像素運動估計快速算法的發展，整像素的搜索點數大幅度減少，一般可降至10個點以下，導致亞像素運動估計的計算量占整個運動估計過程計算量的比重增大。

整數像素搜索已經比較成熟，經典的主要有三步搜索法、鉆石搜索算法、基于塊的梯度下降搜索法、運動矢量場自適應搜索算法、UMHexagonS等。其中，由于非對稱十字型多層次六邊形網格搜索算法的運算量相對于原有的快速全搜索算法，可節約90％以上，而且在高碼率、大運動圖像序列編碼時，在保持較好率失真性能的條件下運算量十分低。現有的亞像素快速搜索算法中，比較典型的算法如下：基于亞像素的拋物線預測算法(PPFPS)，PPFPS根據SAD函數在最優匹配點周圍子區域內為凸函數的特性，先求出最優的1/2像素點；然后再根據最優和次優1/2像素點求出最優的1/4像素點；基于MSE(均方誤差)的亞像素運動估計快速算法，根據MSE均方誤差在[0，1]內可近似為二次曲線D(x)＝ax²+bx+c的特性，可求出當D(x)在[0，1]中取最小值時的值；基于運動補償誤差的數學模型快速算法，此方法不需要通過整像素內插的方法求亞像素，而是先根據最優整像素點及其周圍的八個整像素點的運動補償誤差值來求出模型的系數，然后再用模型估計亞像素位置的絕對誤差和(SAD)值，從而求出最優的亞像素位置。

雖然這些方法相對全搜索算法有了很大的改進，但是算法都相對較復雜，也不利于在硬件平臺的實現，因此降低亞像素運動估計算法的復雜度，縮短運動估計時間是當務之急。

發明內容

本發明目的在于盡量減少亞像素搜索點數，提供了一種使用分區域預測策略和閾值判決方法的亞像素運動估計快速算法，在保證圖像質量和編碼效率的同時，減少了運算量，縮短了編碼時間。本發明主要應用在采用AVS1-P2標準的視頻編解碼系統。

該方法采用分區域預測策略和閾值判決方法，即通過最佳整像素點及其周圍整像素點的匹配誤差值來預測1/2像素點所在區域，并通過自適應閾值判斷提前結束搜索。本發明發法中所用匹配準則如下：

其中，為當前正在考察的運動向量，為當前塊的運動向量的預測值，為編碼相應運動向量所需要的比特數。λ_motion為運動估計的拉格朗日因子：

λmotion=0.85×2(QP/3)]]>

SATD為Hadamard變換后的絕對誤差和，S為原始值，C為預測值，SATD按公式(A)和(B)計算，首先計算原始值和預測值之間的差值：

d(x，y)＝s(x，y)-c(x-m_x，y-m_y)???????????????(A)

對d進行二維的Hadamard變換，得到dT：

本發明一種基于AVS的亞像素運動估計方法，包括以下步驟：

步驟1)利用整像素搜索結果，對1/2像素進行運動矢量搜索，確定最佳1/2像素點的位置；

步驟2)如果最佳1/2像素點仍為中心整像素點，則比較其他候選點的匹配函數值是否大于閾值T；如果它們大于閾值T，認為此時1/2像素運動矢量搜索的精度已經足夠高，不再進行1/4像素的運動矢量搜索；否則，繼續進行1/4像素的運動矢量搜索，即執行步驟3)；采用如下方法確定閾值：

T＝a×min(MinJ1，MinJ2，MinJ3，MinJ4)+b