[發明專利]基于低復雜度分層插值的HEVC分像素運動估計方法

有效

• 申請號: 201610144343.4
• 申請日: 2016-03-14
• 公開（公告）號: CN105791876B
• 公開（公告）日: 2018-11-13
• 發明（設計）人: 蔣潔;劉敬彪;葉德周;潘勉;蔡文郁;于海濱;盛慶華;劉圓圓;顧梅園;孔慶鵬
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: H04N19/80
• 分類號: H04N19/80;H04N19/523;H04N19/53;H04N19/117
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 杜軍

本發明公開了一種基于低復雜度分層插值的HEVC分像素運動估計方法。該方法包括：在整像素精度上對感興趣區域初始化；線性變換將像素原始值轉換成對應整型的中間值；1/2分像素采用8抽頭濾波器進行插值計算；線性逆變換獲得原始值1/2分像素插值濾波結果；運動矢量精煉至1/2分像素精度；對垂直方向上的1/2分像素中間值采用6抽頭濾波器進行插值計算；根據不同抽頭濾波獲得的1/2分像素中間值，利用其均值求解1/4分像素中間值；對1/4分像素中間值進行逆變換獲得最終1/4分像素插值結果；運動矢量精煉至1/4分像素精度。本發明能夠加快HEVC分像素運動估計過程以提高編碼速度，進而提升編碼器對實時編碼需求的滿足。

技術領域

本發明涉及HEVC中分像素運動估計，具體涉及一種基于低復雜度分層插值的HEVC分像素運動估計方法。

背景技術

運動估計是視頻編碼中關鍵的一部分，主要基于塊匹配和分層插值實現高精度運動矢量的求解，進而解除視頻在時間上的冗余。其中，塊匹配是指在參考幀上根據相應的匹配準則搜索并獲取相應的最優匹配塊。而分層插值是指通過多級不同精度的插值計算來求解不同精度的運動矢量。根據運動估計是否采用插值計算，可以將運動估計劃分為整像素運動估計和分像素運動估計兩個部分。雖然運動估計能夠很大程度地壓縮視頻，但是其本身的復雜度加劇了整體編碼耗時，特別是分像素運動估計的引入進一步加劇了該問題。

而分像素運動估計的復雜度主要集中在其大量的插值計算，特別地，在HEVC(高性能視頻編碼)中采用了相比H.264更多抽頭數的插值濾波器。

為此，一些研究者試圖通過建立誤差估計模型來繞開復雜的插值計算過程從而加快分像素運動估計。其主要策略是利用最佳整像素及其鄰近整像素點來建立二階誤差估計曲面，通過求解二階誤差曲面的極小值點加快逼近最佳分像素點，從而避免過多的插值和搜索匹配過程。當然，他們策略奏效的前提是計算極小值的運算代價相比插值和搜索匹配過程要小的多。其中，較為典型的有Salih Dikbas等人(Salih Dikbas，Tarik Arici，YucelAltunbasak.Fast motion estimation with interpolation-freesub-sample accuracy[J].Circuits and Systems for Video Technology,IEEE Transactions on,2010,20(7):1047-1051.)所提二階誤差估計模型以及其他一些研究人員(Jing-Fu Chang，Jin-Jang Leou.A quadratic prediction based fractional-pixel motion estimationalgorithm for H.264[J].Journal of Visual Communication and ImageRepresentation,2006,17(5):1074-1089.)對其二階模型簡化形成的“退化”二階誤差估計模型。他們的實驗結果表明，通過模型估計的方法能夠很大程度上減少編碼復雜度。

除了建立誤差估計模型外，閾值控制的手段(Tsuyoshi Sotetsumoto，Tian Song，Takashi Shimamoto.Low complexity algorithm for sub-pixel motion estimation ofHEVC[C].IEEE，2013:1-4)也被用于降低分像素運動估計復雜度。

然而，另外一些研究者們(Tokunbo Ogunfunmi，Obianuju Ndili，PavelArnaudov.On low power fractional motion estimation algorithms for H.264[C].IEEE，2012:103-108)將注意力集中在分像素運動估計的復雜度對硬件實現的影響上，側重改進插值過程來加快分像素運動估計的硬件實現。

發明內容

本發明針對現有技術的不足，提出了一種基于低復雜度分層插值的HEVC分像素運動估計方法。