一种基于H.264的快速运动估计算法

Ｉ　．．　研发展………

…………………一　

基于Ｈ．２６４运动估计算法的改进与优化　

兰州交通大学电子与信息工程学院　张仁俊李培　

【摘要】在Ｈ．２６４视频编码标准中，运动估计是最重要也是最耗时的过程，目前Ｈ．２６４标准中采用ｕＭＨｅｘ。ｇ０ｎｓ算法，本文结合Ｈ　２６４的验证模型在ＪＭ８．６的源代码上　

对ｕＭＨｅｘａｇ０ｎｓ进行分析，利用视频图像序列运动矢量的分布规律以及当前块像素之间运动估计代价的相关性，对搜索模板和搜索步长进行改进，从而提前结束搜　索，减少运动估计时间，实验结果表明：改进后的算法在保证性噪比　ｓＮＲ）变化不大的前提下，运动估计时间降低１０％以上。　

【关键宇】Ｈ２６４；运动估计算法；ＵＭＨｅｘａｇｏｎｓ　

Ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ　ｏｆ　ｆａｓｔ　ｍｏｔｉｏｎ　ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍ　ｂａｓｔ　ｏｎ　Ｈ．２６４　

ＺＨＡＮＧ　Ｒｅｎｊｕｎ・ｕ　Ｐｅｉ　（Ｌａｎｚｈｏｕ　ｊｉａｏｔｏｎｇ　ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　ａｎｄ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｅｎｇｌｎｅｅｒｉｎｇ　Ｌａｎｚｈｏｕ　７３００７０）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｔｈｅ　Ｈ．２６４　ｖｉｄｅｏ　ｃｏｄｉｎｇ　ｓｔａｎｄａｒｄ，ｍｏｔｉｏｎ　ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ　ｉｓ　ｔｈｅ　ｍｏｓｔ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ａｎｄ　ｔｉｍｅ—ｃｏｎｓｕｍｉｎｇ　ｐｒｏｃｅｓｓ，ｎｏｗ　

ｔｈｅ　Ｈ．２６４　ｍｏｔｉｏｎ　ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍ　ｕｓｉｎｇ　ｔＪＥｑ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍ，Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｓｔｕｄｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ＵＭＨ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍ，　

ａｎ　ｉｍｐｒｏｖｅｄ　ｍｅｔｈｏｄ　ｉＳ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ　ｔｏ　ｒｅｄｕｃｅ　ｔｈｅ　ｔｉｍｅ　ｏｆ　ｍｏｔｉｏｎ　ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｅａｒｌｙ　ｅｎｄ　ｒｅｓｅａｒｃｈ，ｗｈｉｃｈ　ＵＳｉｎｇ　ｔｈｅ　ｖｉｄｅｏ　

第ｌ２卷第２期　

２００７年４月　哈尔滨理工大学学报　

ＪＯＵＲＮＡＬ　ＨＡＲＢＩＮ　ＵＮＩＶ．ＳＣＩ．＆ＴＥＣＨ．　Ｖｏ１．１２　Ｎｏ．２　

Ａｐｒ．，２００７　

一种基于分类的运动估计快速搜索算法　

张移兰，　范剑英，　王　洋，　王付刚　

（哈尔滨理工大学测控技术与通信工程学院，黑龙江哈尔滨１５００４０）　

摘要：提出一种基于块分类的快速搜索改进算法，按图像块的运动量来把图像块分成变化　

剧烈块、变化中等块和变化缓慢块，对于不同的块采用不同的搜索方法．对于变化激烈块，采用双十　字与大小钻石融合算法；对于变化中等块，采用大小钻石法；对于变化缓慢块，采用正方形搜索法．　

通过实验验证，这种方法能有效减少搜索时问．　关键词：运动估计；视频编码；快速搜索；ｌ｛．２６４　中图分类号：ＴＮ９１１．７３　文献标识码：Ａ　文章编号：１００７—２６８３（２００７）Ｏ２—０１２４—０４　

Ａ　Ｆａｓｔ　Ｓｅａｒｃｈ　Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ　ｏｆ　Ｍｏｔｉｏｎ　Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　Ｓｏｒｔ　

ＺＥＩＡＮＧ　Ｙｉ—ｌａｎ，ＦＡＮＪｉａｎ—ｙｉｎｇ，ＷＡＮＧ　，ＷＡＮＧ　Ｆｕ一　（Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　ＭｅａＳｕＴｅ—ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＆Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈａｒｂｉｎ　Ｕｎｉｖ．Ｓｃｉ　Ｔｅｃｈ．，Ｈａｒｂｉｎ　１５００４０，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｍｏｔｉｏｎ　ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ　ｉ§ｏｎｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｋｅｙ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ　ｏｆ　Ｈ．２６４　ｉｎｔｅｒ　ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ　ｅｎｃｏｄｉｎｇ．Ｉｔ　ｉｓ　ｒａｔｈｅｒ　ｉｍ—　ｐｏｒｔａｎｔ　ｔｏ　ｒｅｄｕｃｅ　ｔｈｅ　ｔｉｍｅ　ｏｆ　ｍｏｔｉｏｎ　ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｏｆ　ｅｎｃｏｄｉｎｇ．Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｐｒｅｓｅｎｔｓ　ａ　ｉｍｐｒｏｖｅｄ　ｆａｓｔ　

第３３卷第８期　

２００６年８月　光电工程　

Ｏｐｔｏ－Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｖｏ１．３３，Ｎｏ．８　

Ａｕｇ，２００６　

文章编号：１　００３—５０　１　Ｘ（２００６）０８－００９４—０４　

一种快速实现Ｈ．２６４运动估计的方法　

韩立强　，杨　波　２　

（１．中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林长春１　３００３３；　

２．中国科学院研究生院，北京１０００３９）　

摘要：本文提出一种快速实现Ｈ．２６４运动估计的算法。该算法利用视频图像中存在大量空／时域冗　

余这一特点，在运动估计过程中引入预判空间相关性和时域稳定性的方法，节省了大量不必要的　

计算步骤。试验结果表明，该算法运动估计时间仅为ＪＭ８４的３０．３％，峰值信噪Ｉ，￣（ＰＳＮＲ）仅降低　

１．１％，码率平均增加３．９５％。　

关键词：Ｈ．２６４；运动估计；算法；视频压缩　

中图分类号：ＴＰ３０１．６　文献标识码：Ａ　

Ｆａｓｔ　ｍｏｔｉｏｎ　ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍ　ｉｎ　Ｈ．２６４　

ＨＡＮＧ　Ｌｉ—ｑｉａｎｇ　，ＹＡＮＧ　Ｂｏ　’‘　

（１．Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ＯｆＯｐｔｉｃｓ，Ｆｉｎｅ　Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ　ａｎｄ　Ｐｈｙｓｉｃｓ，　

ｔｈｅ　Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ａｃａｄｅｍｙ　ｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ　１　３００３３，Ｃｈｉｎａ；　

２．Ｇｒａｄｕａｔｅ　Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆｔｈｅ　Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ａｃａｄｅｍｙ　ｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，ＢｅＵｉｎｇ　１　０００３　９，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ　ｎｅｗ　ｆａｓｔ　Ｍｏｔｉｏｎ　Ｅｓｔｉｍ￣ｉｏｎ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍ　ｉｎ　Ｈ．２６４　ｉｓ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ　ｔｏ　ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ　ｉｍｐｒｏｖｅ　ｔｈｅ　

ｔｉｍｅ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ．Ｔｈｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ　ｏｆ　ｖｉｄｅｏ　ｓｅｑｕｅｎｃｅｓ　ｔｈａｔ　ｅｘｉｓｔｓ　ｇｒｅａｔ　ｄｅａｌ　ｓｐａｔｉａｌ／ｔｅｍｐｏｒａｌ　ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ　

第３Ｏ卷第６期　２０１０年６月　计算机应用　

Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ　Ｖ０１．３０　Ｎｏ．６　Ｊｕｎｅ　２０１０　

文章编号：１００１—９０８１（２０１０）０６—１６２６—０３　

基于Ｈ．２６４的多参考帧运动估计快速算法　

严　浩，何小海，卿粼波，吕　瑞，曾强宇　

（四川大学电子信息学院，成都６１００６４）　（ｇｏｄｄｎ＠１２６．ＣＯＢ）　

摘要：Ｈ．２６４／ＡＶＣ中引入多参考帧运动补偿来提高视频编码性能，由此产生的多参考帧运动估计（ＭＲＦ・ＭＥ）　

却带来了巨大的运算代价。为提高编码速度，降低计算复杂度，提出一种基于空间域相关性的运动估计算法——缩　

小的菱形算法（ＤＤＳ）。先运用前向主矢量选择法不断修正预测运动矢量，再根据最佳参考帧位置的统计特性对不同　

参考帧使用不用模板进行搜索。实验结果表明，与Ｈ．２６４参考模型ＪＭ１０．２相比，该算法保持了较好的图像质量且码　

率变化很小，运动搜索点数平均减少接近８０％，并能有效地降低编码器复杂度。　

关键词：多参考帧；运动估计；空间域相关性；菱形搜索　

中图分类号：ＴＮ９１９．８１　文献标志码：Ａ　

Ｆａｓｔ　ｍｕｌｔｉ．ｆｒａｍｅ　ｍｏｔｉｏｎ　ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍ　ｆ０ｒ　Ｈ．２６４　

ＹＡＮ　Ｈａｏ，ＨＥ　Ｘｉａｏ—ｈａｉ，ＱＩＮＧ　Ｌｉｎ－ｂｏ，Ｌｔｉ　Ｒｕｉ，ＺＥＮＧ　Ｑｉａｎｇ—ｙｕ　

（Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　ａｎｄ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｉｃｈｕａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ　Ｓｉｃｈｕａｎ　６１００６４，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｍｕｈｉｐｌｅ　ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　ｆｒａｍｅ　ｍｏｔｉｏｎ　ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ　ｗａｓ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ　ｉｎｔｏ　Ｈ．２６４／ＡＶＣ　ｔｏ　ｉｍｐｒｏｖｅ　ｖｉｄｅｏ　ｃｏｄｉｎｇ　

ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｅｄ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅ　Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　Ｆｒａｍｅ　Ｍｏｔｉｏｎ　Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ　ｆ　ＭＲＦ—ＭＥ）　ｌｃａｄｓ　ｔｏ　ｍｕｃｈ　ｍｏｒｅ　ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ　ｃｏｓｔ．Ｔｏ　ｉｍｐｒｏｖｅ　ｔｈｅ　ｅｎｃｏｄｉｎｇ　ｓｐｅｅｄ　ａｎｄ　ｒｅｄｕｃｅ　ｔｈｅ　ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ　ｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙ，ａ　ｎｅｗ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍ　ｃａｌｌｅｄ　ＤＤＳ