[發(fā)明專利]一種預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量的H.264快速運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510627124.7
• 申請(qǐng)日: 2015-09-28
• 公開（公告）號(hào): CN105282557B
• 公開（公告）日: 2018-05-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭繼昌;邱琳耀;呂杰;張雪
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號(hào): H04N19/513
• 分類號(hào): H04N19/513;H04N19/527;H04N19/70
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 李林娟

本發(fā)明公開了一種預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量的H264快速運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法，所述運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法包括以下步驟：對(duì)預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量所對(duì)應(yīng)的差值塊進(jìn)行全零系數(shù)塊的檢測(cè)，若存在全零系數(shù)塊，則終止運(yùn)動(dòng)搜索過(guò)程；否則，執(zhí)行下一步；預(yù)測(cè)起始搜索點(diǎn)，建立預(yù)測(cè)矢量集，根據(jù)預(yù)測(cè)矢量集的長(zhǎng)度信息執(zhí)行搜索策略；選取準(zhǔn)確度最高的兩個(gè)預(yù)測(cè)MV，分別計(jì)算兩個(gè)預(yù)測(cè)MV的水平分量差、垂直分量差，從中選取最大差值ΔMV，根據(jù)最大差值ΔMV執(zhí)行搜索策略。本發(fā)明通過(guò)充分利用預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量的特性，相比UMHexagonS算法，在峰值信噪比下降很小、碼率基本不變的情況下，大幅度地降低了運(yùn)動(dòng)估計(jì)的運(yùn)算量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及視頻編碼技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量的H.264快速運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法，本方法主要應(yīng)用于以H.264為代表的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償視頻編碼中。

背景技術(shù)

運(yùn)動(dòng)估計(jì)是H.264編碼器中最耗時(shí)的環(huán)節(jié)之一。塊匹配法由于算法簡(jiǎn)單、易于硬件實(shí)現(xiàn)，成為了應(yīng)用最廣泛的運(yùn)動(dòng)估計(jì)算法。在塊匹配運(yùn)動(dòng)估計(jì)算法中，傳統(tǒng)的全搜索法通過(guò)檢查搜索范圍內(nèi)的每一個(gè)點(diǎn)，可以得到最佳運(yùn)動(dòng)矢量。全搜索法能夠獲得圖像質(zhì)量上的高性能，但是計(jì)算復(fù)雜度過(guò)高。采用全搜索法的運(yùn)動(dòng)估計(jì)過(guò)程占據(jù)了H.264編碼器超過(guò)50％的編碼時(shí)間[1]，為了解決編碼器對(duì)計(jì)算能力和內(nèi)存容量要求非常高的問(wèn)題[2]，許多快速搜索算法被提出。歸納起來(lái)，這些快速搜索算法大體可以分為幾類，第一類采用特定的搜索模板，其中比較有代表性的算法是菱形搜索算法、六邊形搜索算法等。由于搜索模板較為簡(jiǎn)單，這類算法對(duì)于運(yùn)動(dòng)緩慢的視頻序列能夠取得比較好的效果，但其沒有從全局考慮運(yùn)動(dòng)方向，容易陷入局部最優(yōu)化。第二類快速搜索算法采用動(dòng)態(tài)的搜索范圍，其主要思想就是根據(jù)當(dāng)前塊的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)自適應(yīng)地選擇搜索窗口的尺寸[3]。第三類快速搜索算法采用提前終止策略，提前終止策略有很多，包括零運(yùn)動(dòng)矢量檢測(cè)、最佳運(yùn)動(dòng)矢量檢測(cè)以及全零系數(shù)塊的檢測(cè)等[4-5]。近年來(lái)，基于宏塊時(shí)域和空域上的特性，一些放寬匹配條件的算法涌現(xiàn)出來(lái)，比如：逐次消元算法[6]和局部失真搜索算法[7]等。這些算法能夠在保持圖像質(zhì)量的同時(shí)降低運(yùn)動(dòng)估計(jì)的運(yùn)算量，但是硬件實(shí)現(xiàn)較為困難。

目前H.264標(biāo)準(zhǔn)推薦采用的快速運(yùn)動(dòng)估計(jì)算法是非對(duì)稱十字型多層次六邊形格點(diǎn)搜索(UMHexagonS)算法[8]。該算法是一種混合編碼技術(shù)，相對(duì)全搜索法可節(jié)約90％的運(yùn)算量，大大降低了計(jì)算復(fù)雜度，同時(shí)能夠保持較好的編碼效率和圖像質(zhì)量，比較好的兼顧了編碼性能和編碼速度的統(tǒng)一。但是UMHexagonS算法在全局搜索、提前終止策略等方面仍然存在一定的問(wèn)題。

參考文獻(xiàn)

[1]Li L,Liu S,Chen Y,et al.Motion Estimation Without Integer-PelSearch[J].Image Processing,IEEE Transactions on,2013,22(4):1340-1353.

[2]郭繼昌，金卯亨嘉.一種基于字典學(xué)習(xí)的壓縮感知視頻編解碼模型[J].數(shù)據(jù)采集與處理，2015，30(1)：59-67.

[3]Ko Y H,Kang H S,Lee S W.Adaptive search range motion estimationusing neighboring motion vector differences[J].Consumer Electronics,IEEETransactions on,2011,57(2):726-730.