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H.264中一种新的运动估计快速搜索算法

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这 个点 就是运 动估计 所要 搜索 的 全局最 优点 ． 全 局搜索 算法具 有很 好 的压缩 效果 。 但必 须计 算搜索 窗 中每个 像素 点 的 Ｓ Ｄ值 。 算量 较 大 ， Ａ 运 不属 于快
速搜索算 法．
Ｔ ＳＤＳＨＥ Ｂ Ｓ 、 、 Ｘ Ｓ属 于快 速搜 索算 法 。 速搜索 算法 就是 要尽 量 减少搜 索 点数 ， 快 以降 低 Ｓ ＡＤ值 计算 的 次
多．为 了减少运动估计 的时 间， 较详细地介绍 了一种新 的快速搜 索算法 ， 通过与传统的搜 索算 法的实验 比较 ， 以看 可
出 新 的快 速 搜 索 算 法 不但 大 大 缩 短 了运 动估 计 的 时 间 ， 且 可 以 得 到优 质 的 图像 ， 有 很 高 的 应 用 价值 ． 而 具
数． 达到提高运算速度的 目的． 虽然快速搜索算法可使搜索点数明显减少 ， 但是依据算法找到的最佳匹配点
可 能是 局部最 佳 匹配点 而不 是全 局最佳 匹配 点 ． 因此 匹配 的效果并 不理 想．
３ 新 的 搜 索算 法
（ Ｘ Ｓ 等 Ｉ ＨＥ Ｂ ） ４ ］ ．
全局 搜索算 法 首先按 式 （ ） 搜 索窗 中的 每个点 计算 当前编 码块 与最 佳 匹配 块之 间 的误差 Ｓ ， １对 ＡＤＳ 即 Ｅ Ｊ
收 稿 日期 ：２ ０ — ４ ３ ０ ５ ０— ０ 作 者 简 介 ：邢 超 （ ９ １ ）男 ， 苏 高 淳 人 ， 士 研 究 生 ， 信 与 信 息 系 统 专 业 １８ － 。 江 硕 通
个参考帧下的 ８ ％） 如果能对运动估计模块 的算法进行优化 ， ０ ． 必将大大提高 Ｈ２ ４ ． 编解码 的速度 ， ６ 满足
实 时性 的要求．
１ 运 动估 计 原 理
Ｈ２ ４采 用 基 于 块 的运 动 估 计 和 补 偿 技 术 ． １ Ｈ．６ ．６ 图 为 ２ ４的 ７种 帧 间 预测 模式 ．运 动 估计 的 目的是 为 了搜 索与 当前块 最 匹配 的参考 块 ， 在运 动补 偿 后传 输数 据 ．一 般情 况下 ， 划分 的块 越 小运 动补 偿后 的数 据 就 越少 ， 所 需 的运 动 向量 就会 增 多 ； 反 ， 分 的块 越 大运 动 补 偿后 的数 据 就越 多 ， 需 的运 动 向量 就 会减 但 相 划 所 少 ．通 常 ， 图像 中的平 滑部 分 或者 运 动不 激 烈 的部 分 ， 用 比较 大 的 块 ； 图像 中 的细节 部 分或 者运 动 比 对 采 对
维普资讯
第２ Ｏ卷 第 １ 期
邢 超． 等
Ｈ． ４中一 种 新 的 运 动 估 计快 速搜 索 算 法 ２ ６
２ １
Ｓ Ｄ＝ Ａ
ｎ ＝１
． ｐ Ｉｃ Ｐｒ．Ｉ Ｐ 一 ｅ ｄ
（） １
式 中，
和Ｐ ｒ 别为 当前 比较 找 出 Ｓ Ｄ最 小 的点 ， 分 Ⅳ 然 Ａ
较激 烈 的部分 ． 用较小 的块 ［．在参 考帧 中一 般搜 索与 当前块 大小 相 同的块 进行 匹 配． 采 引
［ 目 田 田 目 田 Ｉ ］
模式 １ 模式 ２ 模式 ３ 模 式４ 模式 ５ 模式 ６ 模式 ７
图 １ Ｈ ２ ４的 ７种 预 测 块模 式 ．６
维普资讯
第２ Ｏ卷 第 １ 期
２０ ０ ６年 ３月
河
海
大
学
常
州
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校
学
报
Ｖ０ ． Ｏ Ｎｏ １ １２ ． Ｍａ ．２ ｏ ｒ Ｏ ６
Ｊ ０ＵＲＮＡＬ ＯＦ Ｈ０ＨＡＩＵＮＩ ＶＥＲ Ｉ ＳＴＹ ＣＨＡＮＧＺ ＨＯＵ
文章 编号 ：０ ９ １ ３ （０ ６ ０ — ０ ０ ０ １ ０ — ０ ２ ０ ） １０ ２ — ４ １
关 键词 ：Ｈ２ ４ ，６ ；运 动 估 计 ；快 速 搜 索 算法 中图 分 类号 ：Ｔ １ ．１ Ｎ９ ９８ 文 献 标 识 码 ：Ａ
新一 代视频 压 缩标 准 Ｈ．６ ， ２ ４ 由于采用 了许 多新 的压 缩 技术 ， 压缩 效 果 和对 不 同 网络 的适应 性等 方 面 在 都取 得 了明显 的进 步 。 其是 压 缩 效 果 …， 相 同 的重 建 图 像 质量 下 ， ２ ４比 Ｈ．６ 尤 在 Ｈ．６ ２ ３＋和 ＭＰ Ｇ． （Ｐ 减 Ｅ ４Ｓ ） 小 了 ５ ％的码 率．但是 Ｈ．６ ０ ２ ４算 法 的复杂 度 较 高 ． 实 现 实 时编 解码 不 但 在软 件 上 很 困难 而且 对 硬件 的要 要 求也 比较 高． 为 了提高 Ｈ．６ ２ ４的编 解码 速 度 ， 须 对 Ｈ２ ４的 编解 码 算 法 进 行优 化 ．作 者通 过 对 Ｈ２ ４各 个算 法模 必 ．６ ．６ 块 的综合 分析 ，发 现运 动估计 模块 的 计算 量在 整个 Ｈ．６ ２ ４中所 占的 比例最 大 （ １个 参考 帧下 的 ６ ％到 ５ 从 ０
Ｈ．６ ２ ４中一种新 的运 动估 计快 速搜 索算法
邢 超 ，范新 南 ，朱 海 东
（ 海 大学 计算 机 及 信 息 工程 学 院 ，江 苏 常 州 ２ ３ ２ ） 河 １ ０ ２
摘 要 ：Ｈ．６ ２ ４是 新 一 代 视 频 压 缩 编 码 标 准 ， 有 很 高 的 压 缩 率 ， 其 算 法 的 复 杂 度 较 高 。 中运 动估 计 部 分耗 时 最 具 但 其
Ｆｉ ．１ Ｓ ｖ ｎ ｐ ｅ ｉ ｔｏ ｏ ｌ ｎ Ｈ． ６ ｇ ｅ ｅ ｒ ｄ ｃ ｉ ｎ ｍ ｄｅ ｓ ｉ ２ ４
２ 传 统 的搜 索算 法
传 统 的搜索 算 法包 括 ： 局搜 索算 法 （Ｓ 、 步搜索 算 法 （Ｓ ）“ 石 ” 全 Ｆ ）三 Ｔ Ｓ 、钻 搜索 算法 （ ）六边 形 搜索 算 法 ＤＳ 、

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H.264运动估计算法UMHexagonS的斐波纳契数列优化

H.264运动估计算法UMHexagonS的斐波纳契数列优化

李世 平， 郑文彬 石 鑫 ，
（ 东北 大学 信息科学与工程学 院， 阳 １００ ） 沈 １０ ４
（ 通信作者电子邮箱 ８ ３９ ０ １３ ｅ ） ｛ １０ ３ ＠ Ｕ ｅａｏＳ搜 索步长和搜 索模板 中存在 的使 用 固定搜 索步长和搜 索 点冗余 ．６ ＭＨ ｘｇｎ
搜索范围为 ６ ４的情况下 ， 平均缩短 了２ ．２ ３ ８ ％的运动估 计时间。 关键词 ： 运动估计 ； ＭＨ ｘｇｎ Ｕ ｅａｏＳ算法； ．６ ／ Ｖ ； Ｈ ２ Ａ Ｃ 斐波那契数 列 ； ４ 中心偏置
中 图 分 类 号 ：Ｐ ９ ． １ Ｔ ３ １４ 文献 标 志 码 ： Ａ
Ｆｉ ｎ ｃ ｉｏ ｔｍ ｉ ｅ ｂｏ ａ ｃ ｐ ｉ ｚ ｄ ＵＭ Ｈｅ ａ ｏ Ｓ ａ ｇ ｒｔ ｘ ｇ ｎ ｌ ｏ ｉｈｍ ｏ ． ６ ｏ ｉ ｎ ｅ ｔｍ ａ ｉ ｎ ｆ ｒ Ｈ ２ ４ ｍ ｔｏ ｓ ｉ ｔｏ
Ｒ ｔ Ｐ Ｎ ）ｏ ＭＨ ｘｇｎ ，ａｄｒ ｕｅ ｅｔ ｅｏ ｏｉ ｓｍａｏ ．Ａ ｄｗｔ ｅｉ ｐｏｅ ｅｔｏ ｉ ｇｅｅ ｍ ｎｓ ａｏ（ Ｓ Ｒ ｆ ｉ Ｕ ｅａｏＳ ｎ ｅ ｃｓｔ ｉ ｆ ｔ ｎｅｔ ｔ ｎ ｎ ｉ ｔ ｍ ｒｖｍ ｎ ｄ ｈ ｍ ｍ ｏ ｉ ｉ ｈｈ ｆ ｍａ ｌ ｅｔ， ｅ
Ｊ ｕ ａ ｏ ｏ ｕｅ ｐｉａｉｎ ｏ ｒ ｌ ｆＣ ｍｐ ｔｒＡｐ ｌ ｔ ｓ ｎ ｃ ｏ
Ｉ Ｓ ０ １ ９ ８ Ｓ Ｎ １ｏ —０ １
２０１ ０９ ０ｌ ２。 ．
计算机应用，０ ２ ３ （） ２ ８ ２ ８ ２ １ ，２ ９ ：５ ０— ５ ４
文章编号 ： ０ — ０ １ ２ １ ）９— ５０— ５ １ １ ９ ８ （０ ２ ０ ２ ８ ０ ０
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｎ ｏ ｄ ｒ ｔ ｖ ｒｏ ｈ ｈ ｒｃ ｍｉｇ ｆ ｕ ｉ ｇ ｆ ｅ ｅ ｒ ｈ ｓｅ ｎ ｘｓｉ ｇ ｒ ｄ ｎ ａ ｔ ｓ ａ ｃ ｏｎ ｎ ｓ ｒ ｃ ：Ｉ ｒ ｅ ｏ ｏ ｅ ｃ ｍｅ ｔ ｅ ｓ ｏｔ ｏ ｎ ｓ ｏ ｓ ｘ ｄ ｓ ａｃ ｔｐ ａ ｄ ｅ ｉｔ ｅ ｕ ｄ ｎ ｅ ｒ ｈ ｐ ｉ ｔ ｉ ｎ ｉ ｎ
H.264中运动估计算法研究与对比

H.264中运动估计算法研究与对比

文章编号　100426410(2007)S120010204H 1264中运动估计算法研究与对比贺克军,梁　齐(合肥工业大学理学院,合肥)摘　要:自从视频编解码标准H 1264发布以来,国内外学者专家提出了大量的基于此标准的运动估计算法。

本文将介绍一些典型的算法,对其性能进行分析比较。

关　键　词:H 1264标准;运动估计;块匹配;UM Hexag onS 算法中图分类号:TN91 文献标识码:A收稿日期2525作者简介贺克军(8),男,合肥工业大学理学院,硕士研究生。

0　引言视频编码标准H 1264自发布以来一直就是研究的热点,和H 1261、H 1263一样,H 1264也是采用DC T 变换编码加DPCM 的差分编码,即混合编码结构。

同时,H 1264在混合编码的框架下引入了新的编码方式,提高了编码效率。

H 1264提供16×16,16×18,8×16,8×8以及8×8以下的多种分块的运动补偿单元[1]。

对于8×8以下的分块,也还有4种小块的划分。

提供如此多的分块单元的选择,使得编码效率大大提高,但代价是增加了大量的运动估计时间。

所以如何在保证一定图象质量的条件下,尽量减少对运动估计的计算量,成为当今的一个主要研究点。

因此,许多针对此问题的快速搜索算法被相继提了出来。

1　匹配准则在熟知的视频编码标准中(H 1261、H 1236、MP EG 21、MPEG 22、MPEG 24),运动估计和运动补偿在当前帧的8×8或者16×16块上进行。

整个块的运动估计也被称为块匹配[2]。

在一个典型的块匹配算法中,一帧图像被分割为M ×N 或者是更为常用的N ×N 像素大小的块。

在(N +2w )×(N +2w )大小的匹配窗中,当前块与前一帧中对应的块相比较。

基于匹配标准,找出最佳匹配,得到当前块的替代位置。

H.264／AVC中基于搜索区域划分及评估的运动估计

H.264／AVC中基于搜索区域划分及评估的运动估计


Ａ ｂ ｔａｃ Ａｌｈｏ ｇ ｈｅｓ ａ ｃ ｐｅ ｄ ｏ ａ ｔｍｏ ｉｎ ｅ ｔｍａ ｉｎ ａｇ ｒｔ ｍｓｓ ｃ ｓＴｈ ｅ ｔ ｐ Ｓ ａ ｃ ｄ Ｄｉｍｏ ｄ Ｓｅ ｒ ｈ ｉ ｓｒ ｔ ｔ ｕ ｈ ｔ ｅ ｒ ｈ ｓ ｅ ｆｆ ｓ ｔｏ ｓｉ ｔｏ ｌｏ ｉｈ ｕ ｈ ａ ｒ ｅＳ ｅ ｅ ｒ ｈａｎ ａ ｎ ａｃ ｓ ｆ ｓ ，ｉ ｉ ａ ｙ ｔ ｒ ｐ ｉｔ ｏ ａ— ｎ ｍｕ ｗｈ ｃ ａ ｅ ｈ ａ ｓ ｔｏ ｅ ｔ ｒｐ ｅ ｉｃ ｒ ＵＭ Ｈｅ ａ ｏ ｓ ｓ ｌｅ ｈ ｒ ｂ ｅ ａ ｔ ｔ ｓ ｅ ｓ ｏ ｔａ ｎ ｏ ｌｃ ｌｍｉ ｉ ｍ ｉｈ ｃ ｕｓ ｄ ｔ ｅ ｆｌｅ ｍｏｉ ｎ ｖ ｃ ｏ ｒ ｄｔ ｏ ． ｘ ｇ ｎ ｏｖ ｄ ｔ ｅ ｐ ｏ ｌ ｍ
ｗｅｌ ｏ ｖ ｒ ｈｉ ｌｏ ｉｈ ｉ ｔ ｌｎｅ ｄｅ ｏ ｓ ａｃ ｏ ｎ ｏ ｎｓ ａ ｈｅｅｏ ｅ ｓｏ ｄ ｄ ｗｎ ｔ ｅ ｒ ｈ ｓ ｅ ｄ．Ｉ ｒ ｅ ｌ ；ｈ ｗｅ ｅ ，ｔ ｓａｇ ｒｔ ｍ ｓｓｉ ｅ ｄｔ ｅ ｒ ｈ ｔ ｏｍａ ｙ ｐ ｉ ｔ ｎｄ ｔ ｒ ｆｒ ｌｗｅ ｏ ｈｅｓ ａｃ ｐ ｅ ｌ ｎｏｄ ｒ
关键 词 Ｈ． ６ Ｕ ｅ ａｏ ｓ 法 运 动 估 计 ２４ ＭＨ ｘｇ ｎ 算 运 动 矢 量
中 图 法分 类号 ：Ｔ ３ 文 献 标 志 码 ： Ｐ７ Ａ
文 章 编 号 ： ０ ６ ８ ６ （ ０ ０） ２ ０ ４ — ５ １０ — ９ １ ２ １ ０ — ２ ２ ０
ｎ ｏ ｉ ｎ Ｅｓｉ ａ ｉ ｎ Ｂａ ｅ ｎ ｔ ｅ Ｐａ ｔｔｏ ｎｄ Ｅｖ ｌ ｔｏ ｆ ｔｏ ｔｍ ｔｏ ｓ ｄ ｏ ｈ ｒ ｉｉ ｎ ａ ａ ｕａ ｉ ｎ ｏ
据 重 要 性 的 不 同 对 区域 采 用 不 同 的搜 索 方 案 。对 比实 验 的 结 果 表 明 ， 文算 法 在 基 本 不 影 响 图 像 质 量 的 情 况 下 ， 本
H264规范

H264规范

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1．多种更好的运动估计
高精度估计
在H.263中采用了半像素估计，在H.264中则进一步采用1/4像素甚至1/8像素的运动估计。即真正的运动矢量的位移可能是以1/4甚至1/8像 素为基本单位的。显然，运动矢量位移的精度越高，则帧间剩余误差越小，传输码率越低，即压缩比越高。
在H.264中采用了6阶FIR滤波器的内插获得1/2像素位置的值。当1/2像素值获得后， 1/4像素值可通过线性内插获得，
对于4:1:1的视频格式，亮度信号的1/4 像素精度对应于色度部分的1/8像素的运动矢量，因此需要对色度信号进行1/8像素的内插运算。
理论上，如果将运动补偿的精度增加一倍（例如从整像素精度提高到1/2像素精度），可有0.5bit/Sample的编码增益，但实际验证发现在 运动矢量精度超过1/8像素后，系统基本上就没有明显增益了，因此，在H.264中，只采用了1/4像素精度的运动矢量模式，而不是采用1/8像素 的精度。
二、H.264的特点
H.264和H.261、H.263一样，也是采用DCT变换编码加DPCM的差分编码，即混合编码结构。同时，H.264在混合编码的框架下引入了新的编码 方式，提高了编码效率，更贴近实际应用。 H.264没有繁琐的选项，而是力求简洁的“回归基本”，它具有比H.263++更好的压缩性能，又具有适应多种信道的能力。