[發(fā)明專(zhuān)利]一種幀圖像運(yùn)動(dòng)估計(jì)的搜索算法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310728099.2
• 申請(qǐng)日: 2013-12-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103716639B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-04-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 隆剛;金明;史方
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 同觀科技（深圳）有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H04N19/51
• 分類(lèi)號(hào): H04N19/51;H04N19/57;H04N19/176
• 代理公司: 深圳市百瑞專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙)44240
• 代理人: 王麗

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及影像編碼領(lǐng)域，更具體的說(shuō)，涉及一種幀圖像運(yùn)動(dòng)估計(jì)的搜索算法。

背景技術(shù)

現(xiàn)有的視頻編碼在對(duì)幀圖像進(jìn)行編碼時(shí)，會(huì)設(shè)立參考幀和比較幀，參考幀進(jìn)行幀內(nèi)預(yù)測(cè)，而比較幀依據(jù)參考幀進(jìn)行預(yù)測(cè)，為了減少預(yù)測(cè)的技術(shù)量，比較幀通常采用運(yùn)動(dòng)估計(jì)的方式來(lái)預(yù)測(cè)。具體來(lái)說(shuō)，將比較幀劃分成多個(gè)宏塊，每個(gè)宏塊跟參考幀對(duì)應(yīng)位置的宏塊比較，然后圍繞該宏塊周邊進(jìn)行搜索，得到運(yùn)動(dòng)矢量，由于宏塊有多種劃分方式，如4×4、8×8等，對(duì)于H265標(biāo)準(zhǔn)來(lái)說(shuō)，最多可支持64×64，運(yùn)算量是H264的5倍以上。現(xiàn)有技術(shù)為了找出最優(yōu)的宏塊進(jìn)行運(yùn)動(dòng)估計(jì)，需要對(duì)每一種宏塊進(jìn)行計(jì)算，即同一像素點(diǎn)需要進(jìn)行多次的重復(fù)運(yùn)算，計(jì)算量大，不利于提高運(yùn)算速度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種降低計(jì)算量的幀圖像運(yùn)動(dòng)估計(jì)的搜索算法。

本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：

一種幀圖像運(yùn)動(dòng)估計(jì)的搜索算法，包括步驟：

將比較幀和參考幀分成至少兩個(gè)圖層，任意兩個(gè)圖層之間的分辨率不同，比較幀和參考幀的圖層一一對(duì)應(yīng)；

選擇比較幀中分辨率較低的圖層跟參考幀同一圖層進(jìn)行對(duì)比，得到預(yù)測(cè)結(jié)果；

比較幀中分辨率較高的圖層根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行運(yùn)動(dòng)估計(jì)。

進(jìn)一步的，設(shè)定基礎(chǔ)宏塊，計(jì)算該基礎(chǔ)宏塊的殘差值計(jì)算分辨率最低的圖層的殘差值；然后以基礎(chǔ)宏塊為基準(zhǔn)，計(jì)算其他更大宏塊的殘差值，比較不同宏塊的殘差值，得到所述預(yù)測(cè)結(jié)果。本技術(shù)方案大量節(jié)約了計(jì)算量，每個(gè)像素點(diǎn)只計(jì)算一次，就能得到所有模塊的值。因?yàn)槭侨蛩阉鳎瑳](méi)有死角，所以搜索更加精確。

進(jìn)一步的，所述預(yù)測(cè)結(jié)果包括最優(yōu)宏塊及其對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)矢量。

進(jìn)一步的，所述預(yù)測(cè)結(jié)果還包括次優(yōu)宏塊及其對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)矢量。

進(jìn)一步的，所述運(yùn)動(dòng)矢量包括最優(yōu)運(yùn)動(dòng)矢量、次優(yōu)運(yùn)動(dòng)矢量中的任意一個(gè)或兩個(gè)。

進(jìn)一步的，對(duì)比較幀中下一個(gè)分辨率較高的圖層的預(yù)測(cè)結(jié)果基于上一層分辨率較低圖層的預(yù)測(cè)結(jié)果，進(jìn)行有限位置和有限范圍搜索，得到該圖層的預(yù)測(cè)結(jié)果；

依次類(lèi)推，直至計(jì)算出比較幀中分辨率最高圖層的預(yù)測(cè)結(jié)果；

將分辨率最高圖層的最優(yōu)宏塊及其對(duì)應(yīng)的最優(yōu)運(yùn)動(dòng)矢量、次優(yōu)運(yùn)動(dòng)矢量，以及次優(yōu)宏塊及其對(duì)應(yīng)的最優(yōu)運(yùn)動(dòng)矢量、次優(yōu)運(yùn)動(dòng)矢量進(jìn)行高斯函數(shù)擬合，得到1/N像素點(diǎn)的殘差值，根據(jù)該殘差值完成比較幀的運(yùn)動(dòng)估計(jì)；其中N為大于2的整數(shù)。本技術(shù)方案中，圍繞每個(gè)宏塊都進(jìn)行有限位置和有限范圍搜索，即采用全域搜索，沒(méi)有死角，所以搜索更加精確。本技術(shù)方案采用擬合類(lèi)高斯函數(shù)的方法去估計(jì)1/N（比如1/2，1/4）精度的運(yùn)動(dòng)矢量，這樣的算法的好處:1)節(jié)約計(jì)算量，通過(guò)利用現(xiàn)有預(yù)測(cè)模式的殘差值，輸入類(lèi)高斯函數(shù)，就能迅速求取1/N像素精度的值；2)此算法符合圖像像素值分布特征，所有的圖像成像特征都符合高斯分布，所以此算法精度很高，實(shí)際試驗(yàn)結(jié)果也證明此算法和一般搜索算法，PSNR值只相差0.1db。

進(jìn)一步的，除分辨率最低的圖層外，每一圖層的預(yù)測(cè)基于分辨率最接近圖層的預(yù)測(cè)結(jié)果。

進(jìn)一步的，選擇比較幀中分辨率最低的圖層跟參考幀同一圖層進(jìn)行對(duì)比，得到預(yù)測(cè)結(jié)果；基于該圖層得到的預(yù)測(cè)結(jié)果，直接對(duì)最高分辨率的圖層進(jìn)行運(yùn)動(dòng)估計(jì)。

進(jìn)一步的，利用可編程并行處理器對(duì)每個(gè)圖層進(jìn)行預(yù)測(cè)，然后將分辨率最高的圖層的運(yùn)動(dòng)估計(jì)的結(jié)果反饋回CPU進(jìn)行編碼處理。

進(jìn)一步的，所述預(yù)測(cè)結(jié)果包括最優(yōu)宏塊及其對(duì)應(yīng)的最優(yōu)運(yùn)動(dòng)矢量、次優(yōu)運(yùn)動(dòng)矢量，還包括次優(yōu)宏塊及其對(duì)應(yīng)的最優(yōu)運(yùn)動(dòng)矢量、次優(yōu)運(yùn)動(dòng)矢量；

將圖層分成三層，以4×4為基礎(chǔ)宏塊，計(jì)算分辨率最低的第三圖層的殘差值；

比較不同宏塊的殘差值，選擇殘差值最小的宏塊作為最優(yōu)宏塊，選擇次小的宏塊作為次優(yōu)宏塊；

分別圍繞第三圖層的最優(yōu)宏塊和次優(yōu)宏塊，進(jìn)行有限位置和有限范圍搜索，得到第二圖層的預(yù)測(cè)結(jié)果；

分別圍繞第二圖層的最優(yōu)宏塊和次優(yōu)宏塊，進(jìn)行有限位置和有限范圍搜索，得到分辨率最高的第一圖層的預(yù)測(cè)結(jié)果；

將第一圖層的最優(yōu)宏塊及其對(duì)應(yīng)的最優(yōu)運(yùn)動(dòng)矢量、次優(yōu)運(yùn)動(dòng)矢量，以及次優(yōu)宏塊及其對(duì)應(yīng)的最優(yōu)運(yùn)動(dòng)矢量、次優(yōu)運(yùn)動(dòng)矢量進(jìn)行高斯函數(shù)擬合，得到1/N像素點(diǎn)的殘差值，根據(jù)該殘差值完成比較幀的運(yùn)動(dòng)估計(jì)；其中N為大于2的整數(shù)；

每一圖層的預(yù)測(cè)和運(yùn)動(dòng)估計(jì)采用GPU進(jìn)行運(yùn)算，然后將分辨率最高的圖層的運(yùn)動(dòng)估計(jì)的結(jié)果反饋回CPU進(jìn)行編碼處理。