[發明專利]基于置信區間的高效視頻編碼整像素運動估計方法

在審

• 申請號: 201410393476.6
• 申請日: 2014-08-12
• 公開（公告）號: CN104159122A
• 公開（公告）日: 2014-11-19
• 發明（設計）人: 揭月馨;劉浩;王登程;胡楠;楊恩輝
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: H04N19/513
• 分類號: H04N19/513;H04N19/56;H04N19/563
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 翁若瑩

技術領域

本發明涉及一種在低延遲主(以下簡稱為LD-Main)檔次的高效視頻編碼(以下簡稱為HEVC)中進行整像素快速運動估計的方法，屬于圖像通信領域。

背景技術

新一代高效視頻編碼HEVC能更好地滿足人們對視頻分辨率越來越高的要求，與H.264/AVC相比，HEVC進一步提高了壓縮編碼的率失真(以下簡稱為RD)性能。與此同時，HEVC具有更高的編碼復雜度，特別是運動估計(以下簡稱為ME)的編碼時間顯著增加。LD-Main檔次的HEVC適合于會議電視、視頻聊天等實時通話應用，LD-Main配置文件規定：視頻序列的第一幀采用幀內編碼工具，其它幀則按照顯示順序連續地采用幀間編碼工具。

與H.264/AVC相比，HEVC的三個因素會導致運動估計的復雜度明顯增加，即更大的預測單元(以下簡稱為PU)、更多的PU數量和更大的搜索窗尺寸。宏塊是H.264/AVC的基本編碼對象，其尺寸大小為16×16。在HEVC中，編碼單元(以下簡稱為CU)作為基本的編碼對象，尺寸可達64×64，每一個CU又都能進一步地遞歸分割成為四個子CU來分別進行率失真優化(以下簡稱為RDO)；一個CU又可以被分割為一個或多個PU進行預測編碼。因此，HEVC更大的塊尺寸會產生更多的PU，幀間編碼的每一個PU需要分別進行運動估計。最終，HEVC整像素運動估計(以下簡稱為IME)的搜索窗尺寸被擴大為(65×65)～(129×129)，使得每一個PU的搜索點顯著增多。

為了減少全搜索(以下簡稱為FS)運動估計的復雜度，一些文獻提出了各種快速運動估計方法，通過允許較少的候選點來降低搜索的復雜度，如逐次消元法(以下簡稱為SEA)、多層次SEA和去噪SEA，都是通過減少部分SAD計算從而提高運動估計的速度；其它快速運動估計方法，如三步搜索法、新三步搜索法、四步搜索法、菱形搜索法和全局SEA法，則是通過預置模式減少整個搜索窗口內的搜索點數目。上述這些方法往往只是在一個特定條件下確定運動矢量(以下簡稱為MV)的分布，容易陷入局部最小值而導致編碼性能的下降。

發明內容

本發明要解決的技術問題是在保證編碼性能的前提下減少FS運動估計的復雜度。

為了解決上述技術問題，本發明的技術方案是提供了一種基于置信區間的高效視頻編碼整像素運動估計方法，其特征在于，包括以下步驟：

第一步、預先計算得到參考塊集R＝{R₁，R₂，...，R_k}，R的大小由搜索窗口來決定；給定預測單元目標塊T，計算預測單元目標塊T的像素值之和S_T；基于預測單元目標塊T的相鄰塊估計其方差根σ；

第二步、j＝1；

第三步、驗證參考塊R_j的像素值之和是否落入置信區間式中，n為預測單元目標塊T尺寸，ε為大于零的參數，若否，則進入第六步，若是，則進入第四步；

第四步、計算代價函數J_j＝SAD(T，R_j)+Cost(MVD_j)，式中，SAD(T，R_j)為預測單元目標塊T與落入置信區間的參考塊R_j之間的絕對偏差和，Cost(MVD_j)則為MVD_j的相關編碼比特數，MVD_j為參考塊R_j的候選運動矢量MV_j和預測運動矢量MV_p之間的差值；

第五步、判斷J_j是否小于當前的最小代價值J_Best，若是，則J_Best更新為J_j，最佳運動矢量MV_Best更新為MV_j，若否，則進入第六步；

第六步、j＝j+1后判斷j是否不大于k，若是，則返回第三步，若否，則結束對預測單元目標塊T的運動估計。

優選地，在所述第一步中，所述方差根σ是根據預測單元目標塊T的左塊、左上塊、上塊和右上塊的剩余殘差來求得σ²，然后開根號得到。

優選地，在所述第一步中，所述參考塊集R中任意參考塊R_j滿足：