專利名稱：基于時(shí)空域相關(guān)性快速運(yùn)動(dòng)估計(jì)的視頻編碼方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)數(shù)字視頻編碼技術(shù)領(lǐng)域，針對的是視頻編碼系統(tǒng)，如高清電視(HDTV)、高清激光視盤(HD-DVD)和流媒體服務(wù)器等應(yīng)用。
背景技術(shù)：
對于目前的基于運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)囊曨l編碼標(biāo)準(zhǔn)而言，塊匹配運(yùn)動(dòng)估計(jì)(BMME，Block-matching motion estimation)是其的最重要組成部分之一。運(yùn)動(dòng)估計(jì)與補(bǔ)償技術(shù)可以有效地去除視頻序列相鄰幀間存在的時(shí)間冗余，極大地提高視頻編碼的編碼效率。
對視頻編碼而言，通常圖像幀首先被分為大小相等的矩形塊，例如對H.264而言，矩形塊的大小是從16×16到4×4的七種模式，運(yùn)動(dòng)估計(jì)就是在前一個(gè)或幾個(gè)重建參考幀中尋找與當(dāng)前編碼塊最相似的矩形塊的過程。全搜索(FS，F(xiàn)ull search)算法是最直接的運(yùn)動(dòng)估計(jì)實(shí)現(xiàn)方法。FS算法通過對搜索窗內(nèi)的所有點(diǎn)進(jìn)行搜索，因而可以得到最優(yōu)匹配，但是FS算法的計(jì)算量巨大，難以實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)。一般而言，運(yùn)動(dòng)估計(jì)通?？梢哉嫉秸麄€(gè)視頻編碼60％左右的計(jì)算量。
為了減少BMME的計(jì)算量，許多學(xué)者都研究了BMME的快速搜索算法。這些方法可以分為三類1)通過減少搜索點(diǎn)的快速算法。如二維對數(shù)法、三步法，新三步法、四步法、十字法、鉆石法以及改進(jìn)的鉆石法等。2)快速塊匹配誤差計(jì)算方法。如子集匹配法和基于投影的方法。3)運(yùn)動(dòng)場下采樣法。與后兩種方法相比，第一類方法最為高效，是最常用的快速搜索算法，其中菱形算法(DS，Diamond search)是目前最為高效的運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服目前編碼系統(tǒng)中運(yùn)動(dòng)估計(jì)部分計(jì)算量大、難以實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)的不足，在保證不降低編碼質(zhì)量的前提下，有效地提高編碼的實(shí)時(shí)性，設(shè)計(jì)了一種結(jié)合宏塊在時(shí)間域和空間域上相關(guān)性的快速運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法。其技術(shù)思路特征在于1.綜合利用了在時(shí)間域和空間域上相鄰宏塊間運(yùn)動(dòng)的相關(guān)性，并根據(jù)其相關(guān)性的不同而采用了不同的模板策略，提高了運(yùn)動(dòng)估計(jì)的速度和精度；2.提出了一種適應(yīng)不同運(yùn)動(dòng)相關(guān)性的搜索策略，即根據(jù)相鄰宏塊間運(yùn)動(dòng)相關(guān)性的不同而將相鄰宏塊的運(yùn)動(dòng)分為兩種不同的狀態(tài)，對于每種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分別采用了不同的搜索起始點(diǎn)和搜索模板。
本發(fā)明的技術(shù)方案參見圖3-圖8。這種基于時(shí)空域相關(guān)性快速運(yùn)動(dòng)估計(jì)的視頻編碼方法，是由攝像機(jī)(1)，將目標(biāo)物狀態(tài)轉(zhuǎn)換成視頻信號(hào)輸入到采集卡(2)中；采集卡將視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字視頻序列，并存放在視頻緩存中，這些數(shù)字視頻序列或是以視頻序列文件形式存放在計(jì)算機(jī)硬盤中的視頻數(shù)據(jù)，都被稱為原始視頻序列，作為該系統(tǒng)的輸入用于壓縮；計(jì)算機(jī)(3)存放原始視頻序列和執(zhí)行視頻編碼子程序，并生成壓縮后的碼流文件，本發(fā)明的特征在于計(jì)算機(jī)首先從采集卡的視頻存儲(chǔ)器或存放在計(jì)算機(jī)硬盤上的視頻序列文件中讀一幀視頻數(shù)據(jù)到計(jì)算機(jī)的緩沖區(qū)中，通過執(zhí)行視頻編碼子程序?qū)υ搸M(jìn)行編碼。
視頻編碼子程序采用了基于運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償/離散余弦變換(DCt，Discrete cosinetransform)的混合編碼方法，除運(yùn)動(dòng)估計(jì)子程序這一部分外，采用了國際視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)H.264 JM6.0的編碼框架。
視頻編碼子程序在視頻編碼時(shí)，將一個(gè)輸入的視頻序列幀被分為16×16的宏塊，編碼過程是以宏塊為單位進(jìn)行的；計(jì)算機(jī)開始執(zhí)行視頻編碼子程序后，首先對編碼進(jìn)行初始化，這些初始化工作主要包括對編碼參數(shù)和緩沖區(qū)的設(shè)置。
然后計(jì)算機(jī)按照從上到下、從左到右的次序先對第一個(gè)宏塊執(zhí)行運(yùn)動(dòng)估計(jì)子程序；運(yùn)動(dòng)估計(jì)結(jié)束后對得到的運(yùn)動(dòng)矢量做差值編碼，并對宏塊像素進(jìn)行預(yù)測得到該宏塊殘差圖像；而對殘差圖像則首先進(jìn)行DCT變換，然后對DCT系數(shù)進(jìn)行量化和變長編碼(VLC，Variable length coding)編碼，最后進(jìn)行解碼、生成相應(yīng)參考宏塊；該宏塊編碼結(jié)束后，對當(dāng)前編碼幀的所有宏塊循環(huán)執(zhí)行上述編碼過程，完成對一個(gè)視頻序列幀的編碼；一幀編碼結(jié)束后循環(huán)編碼下一幀，至到視頻序列的最后一幀編碼結(jié)束，并生成壓縮后的碼流文件，系統(tǒng)執(zhí)行程序結(jié)束。
在上述的視頻編碼子程序中，運(yùn)動(dòng)估計(jì)子程序中所采用的快速搜索算法，綜合利用了在時(shí)間域和空間域上相鄰宏塊間的運(yùn)動(dòng)相關(guān)性，并根據(jù)宏塊間運(yùn)動(dòng)相關(guān)性的不同而采用了不同的搜索策略，有效地提高了運(yùn)動(dòng)估計(jì)的精度和速度，最終提高了系統(tǒng)編碼的實(shí)時(shí)性。
其所述的運(yùn)動(dòng)估計(jì)子程序中的搜索算法如下(1)首先進(jìn)行相鄰宏塊間運(yùn)動(dòng)相關(guān)性的判斷；對于圖1所示的宏塊在時(shí)間域和空間域上的相鄰關(guān)系，設(shè)Ei是當(dāng)前幀i的編碼宏塊，Ai、Bi、Ci、Di、Gi、Hi分別為其左側(cè)、上側(cè)、右上側(cè)、左上側(cè)、右側(cè)和下側(cè)的相鄰宏塊，在前一幀(i-1)對應(yīng)位置上的宏塊分別表示為Ei-1、Ai-1、Bi-1、Ci-1、Di-1、Gi-1和Hi-l。
這里設(shè)B＝{C1C2C3C4C5}為Ei相鄰宏塊Ai、Bi、Ei-1、Gi-1和Hi-1的運(yùn)動(dòng)矢量組成的集合，如圖2所示。
(a)如果對于任意i，i∈[1，5]，都滿足|Ci-C3|≤TH則Ei相鄰宏塊間的運(yùn)動(dòng)相關(guān)性為高。
(b)如果對于任意i，i∈[1，3)U(3，5]，都滿足|Ci-C3|＞TH則Ei相鄰宏塊間的運(yùn)動(dòng)相關(guān)性為低。
其中TH為閾值。
(2)根據(jù)(1)的判斷結(jié)果，當(dāng)前編碼宏塊的運(yùn)動(dòng)估計(jì)算法如下根據(jù)時(shí)空域相鄰宏塊間的運(yùn)動(dòng)相關(guān)性的不同，分別采用了不同的搜索策略。其采用的兩種搜索模板如圖7和圖8所示，其中圖7為小菱形搜索模板(LDSP，Little diamond search pattern)，圖8為方菱形搜索模板(SDSP，Square diamondsearch pattern)。其搜索步驟如下步驟1根據(jù)(1)所描述的宏塊運(yùn)動(dòng)相關(guān)性描述方法，如果宏塊運(yùn)動(dòng)相關(guān)性為高，則以Ai、Bi、Ei-1運(yùn)動(dòng)矢量的中值作為搜索的起始點(diǎn)，跳轉(zhuǎn)到步驟2，否則跳轉(zhuǎn)到步驟3。
步驟2采用LDSP模板進(jìn)行搜索，如果最小塊差值點(diǎn)(BDM，Blockdifference minimum)位于LDSP模板的中心點(diǎn)a，則搜索結(jié)束，以該點(diǎn)的位移作為運(yùn)動(dòng)矢量；如果BDM位于LDSP的四個(gè)頂點(diǎn)b，則以該點(diǎn)為新的搜索起始點(diǎn)，循環(huán)執(zhí)行步驟2進(jìn)行搜索。
步驟3以當(dāng)前塊在前一幀對應(yīng)位置的(0，0)、Ai、Bi、Ei-1、Gi-1和Hi-1為搜索起始點(diǎn)，如果BDM位于(0，0)點(diǎn)，且絕對差值和(SAD，Sum of absolutedifference)大于1024時(shí)，則跳轉(zhuǎn)到步驟4進(jìn)行搜索，否則，以該點(diǎn)為新的搜索起始點(diǎn)跳轉(zhuǎn)到步驟2進(jìn)行搜索。
步驟4采用SDSP模板進(jìn)行搜索，如果BDM位于中心點(diǎn)c，則搜索結(jié)束，并以該點(diǎn)的位移作為運(yùn)動(dòng)矢量；如果BDM位于四個(gè)菱形頂點(diǎn)d，則以該點(diǎn)為新的搜索起始點(diǎn)，跳轉(zhuǎn)到步驟2進(jìn)行搜索；如果BDM位于四個(gè)方形頂點(diǎn)e，則以該頂點(diǎn)作為新的搜索起始點(diǎn)，循環(huán)執(zhí)行步驟4進(jìn)行搜索。
搜索結(jié)束后得到該宏塊的運(yùn)動(dòng)矢量。
下面將結(jié)合附圖對具體實(shí)施方式
進(jìn)行詳細(xì)說明。


圖1是宏塊在時(shí)間域和空間域上的相鄰關(guān)系；圖2是用于判斷運(yùn)動(dòng)相關(guān)性的五個(gè)宏塊的相鄰關(guān)系；圖3是視頻編碼系統(tǒng)框圖；圖4是視頻編碼系統(tǒng)主程序框圖；圖5是視頻編碼子程序框圖；圖6是運(yùn)動(dòng)估計(jì)子程序框圖；圖7是小菱形搜索模板(LDSP)；其中標(biāo)a的點(diǎn)為LDSP模板的中心點(diǎn)，標(biāo)b的點(diǎn)為LDSP模板的菱形頂點(diǎn)；圖8是方菱形搜索模板(SDSP)；其中標(biāo)c的點(diǎn)為SDSP模板的中心點(diǎn)，標(biāo)d的點(diǎn)為SDSP模板的菱形頂點(diǎn)，標(biāo)e的點(diǎn)SDSP模板的為方形頂點(diǎn)；
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的視頻編碼方法的目的在于采用高效的運(yùn)動(dòng)估計(jì)算法，減少其計(jì)算量，在保持編碼質(zhì)量的前提下，利于編碼系統(tǒng)的實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)。在圖3所示的視頻編碼系統(tǒng)框圖中，攝像機(jī)和采集卡是市售的，用于將目標(biāo)對象轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)可以處理的數(shù)字視頻序列。圖中的視頻序列文件表示該系統(tǒng)輸入的也可以是通過其他設(shè)備獲得的、并事先存放在計(jì)算機(jī)硬盤上的數(shù)字視頻序列。這些數(shù)字視頻序列就是原始視頻序列，作為該系統(tǒng)的輸入用于壓縮。在計(jì)算機(jī)上執(zhí)行視頻編碼子程序，對原始視頻序進(jìn)行壓縮，壓縮的結(jié)果是以生成碼流文件的形式存放在計(jì)算機(jī)硬盤上。與輸入的原始視頻序列相比，生成的碼流文件的數(shù)據(jù)量非常小，因而該系統(tǒng)達(dá)到了對視頻數(shù)據(jù)壓縮的目的。
圖4所示是該系統(tǒng)執(zhí)行程序的總體框圖。在圖4中，視頻編碼子程序采用了基于運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償/DCT的混合編碼方法。除運(yùn)動(dòng)估計(jì)子程序這一部分外，本發(fā)明采用了國際視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)H.264 JM6.0的基本編碼框架，其程序流程如圖4所示。應(yīng)該指出，在視頻編碼時(shí)，一個(gè)輸入的視頻序列幀被分為16×16的宏塊，編碼過程是以宏塊為單位進(jìn)行的。計(jì)算機(jī)開始執(zhí)行視頻編碼子程序后，首先對編碼進(jìn)行初始化，這些初始化工作包括對視頻序列格式、幀率、量化參數(shù)、運(yùn)動(dòng)估計(jì)的搜索范圍、參考幀的數(shù)目、各緩沖區(qū)以及輸出碼流文件名等的設(shè)置。然后計(jì)算機(jī)按照從上到下、從左到右的次序先將第一個(gè)宏塊的數(shù)據(jù)讀入緩沖區(qū)，對該宏塊執(zhí)行如圖5所示的運(yùn)動(dòng)估計(jì)子程序，運(yùn)動(dòng)估計(jì)結(jié)束后對得到的運(yùn)動(dòng)矢量做差值編碼，并對宏塊像素進(jìn)行預(yù)測得到該宏塊殘差圖像；而對殘差圖像則首先進(jìn)行DCT變換，然后對DCT系數(shù)進(jìn)行量化和VLC編碼，之后輸出該宏塊的壓縮碼流并存放在緩沖區(qū)中。為了下一幀編碼的需要，最后進(jìn)行解碼、生成相應(yīng)參考宏塊，存放在計(jì)算機(jī)內(nèi)存中。該宏塊編碼結(jié)束后，對當(dāng)前編碼幀的所有宏塊循環(huán)執(zhí)行上述編碼過程，完成對一個(gè)視頻序列幀的編碼。
對于圖5所示的視頻編碼子程序，其中的運(yùn)動(dòng)估計(jì)子程序部分其程序框圖如圖6所示，該估計(jì)估計(jì)方法是本發(fā)明的核心，與目前其他的快速運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法不同。該運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法綜合利用了時(shí)間和空間域上的相關(guān)性，并根據(jù)相鄰宏塊間運(yùn)動(dòng)相關(guān)程度的不同而采用了不同的搜索策略。其具體執(zhí)行過程如下所述。在圖5所示的初始過程中，設(shè)置兩個(gè)長度都為L=W×H8]]>的緩沖區(qū)，其中W為圖像幀的寬度，H圖像幀的高度，用于存放前一幀和當(dāng)前幀所有4×4子塊的運(yùn)動(dòng)矢量。
在計(jì)算機(jī)進(jìn)入圖6的運(yùn)動(dòng)估計(jì)子程序后，首先對當(dāng)前編碼宏塊Ei進(jìn)行相鄰宏塊間運(yùn)動(dòng)相關(guān)性的判斷，執(zhí)行的算法程序如前所述。在執(zhí)行完Ei相鄰宏塊間運(yùn)動(dòng)相關(guān)性的判斷之后，根據(jù)這一判斷結(jié)果，開始執(zhí)行相應(yīng)的搜索算法程序，搜索過程也如前所述，最后得到該宏塊的運(yùn)動(dòng)矢量。
為了驗(yàn)證本發(fā)明的實(shí)際效率，進(jìn)行了如下的對比實(shí)驗(yàn)。對相同的視頻序列，這里以foreman(176×144，100幀，15fps)序列為例，在本發(fā)明的編碼系統(tǒng)上執(zhí)行(1)采用本發(fā)明運(yùn)動(dòng)估計(jì)算法的編碼程序；(2)采用FS算法的編碼程序；(3)采用DS算法的編碼程序。其中FS的搜索精度最優(yōu)，但計(jì)算量最大；DS算法是目前最優(yōu)的快速運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法。表2是本發(fā)明與這兩種運(yùn)動(dòng)估計(jì)算法編碼結(jié)果的比較。編碼參數(shù)都按如表1所示的編碼配置文件設(shè)置，量化參數(shù)QP都分別取20，28，34和40四個(gè)值進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。依據(jù)大量實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果，在相鄰宏塊間運(yùn)動(dòng)相關(guān)性的判斷時(shí)，閾值TH選取8為最優(yōu)。
表1是編碼系統(tǒng)的配置文件。配置文件用于設(shè)置系統(tǒng)的編碼參數(shù)，其中主要包括運(yùn)動(dòng)估計(jì)的精度為1/4像素，搜索范圍為±32像素；參考幀的數(shù)目為2幀；熵編碼采用上下文自適應(yīng)的變長編碼(CAVLC)；禁止塊大小自適應(yīng)變換(ABT)；必須執(zhí)行哈達(dá)瑪(Hadamard)變換和率失真(R-D)優(yōu)化；圖像組的結(jié)構(gòu)是第一幀為I幀，以后都為P幀；表2中峰值信噪比(PSNR，Peak signal noise ratio)表示重建視頻圖像的峰值信噪比。其中搜索點(diǎn)數(shù)是指每個(gè)宏塊的平均搜索點(diǎn)數(shù)。第一列為全搜索算法的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，第二列為菱形搜索算法的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，第三列為本發(fā)明運(yùn)動(dòng)估計(jì)算法的實(shí)驗(yàn)結(jié)果?？梢钥闯觯cDS算法相比，本文方法明顯地減少計(jì)算量，同時(shí)又在不同程度上提高編碼質(zhì)量。對于測試序列，本發(fā)明方法的搜索速度，比FS算法平均提高了74.17％，比DS算法平均提高了24.91％；PSNR平均比DS算法提高了0.04db，更接近FS算法的編碼質(zhì)量。
表1是編碼系統(tǒng)的配置文件

表2是編碼結(jié)果示例

權(quán)利要求
1.基于時(shí)空域相關(guān)性運(yùn)動(dòng)估計(jì)的視頻編碼方法，是由攝像機(jī)(1)，將目標(biāo)物狀態(tài)轉(zhuǎn)換成視頻信號(hào)置于采集卡(2)中；采集卡將視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字視頻序列，并存放在視頻緩存中，這些數(shù)字視頻序列或是以視頻序列文件形式存放在計(jì)算機(jī)硬盤中的視頻數(shù)據(jù)，作為該系統(tǒng)的輸入用于壓縮；計(jì)算機(jī)(3)存放原始視頻序列和執(zhí)行視頻編碼程序，并生成壓縮后的碼流文件，本發(fā)明的特征在于計(jì)算機(jī)首先從采集卡的視頻存儲(chǔ)器或存放在計(jì)算機(jī)硬盤上的視頻序列文件中讀一幀視頻數(shù)據(jù)到計(jì)算機(jī)的緩沖區(qū)中，通過執(zhí)行視頻編碼子程序?qū)υ搸M(jìn)行編碼；視頻編碼子程序在視頻編碼時(shí)，一個(gè)輸入的視頻序列幀被分為16×16的宏塊，編碼過程是以宏塊為單位進(jìn)行的；計(jì)算機(jī)開始執(zhí)行視頻編碼子程序后，首先對編碼進(jìn)行初始化；然后計(jì)算機(jī)按照從上到下、從左到右的次序先對第一個(gè)宏塊執(zhí)行運(yùn)動(dòng)估計(jì)子程序；運(yùn)動(dòng)估計(jì)結(jié)束后對得到的運(yùn)動(dòng)矢量做差值編碼，并對宏塊像素進(jìn)行預(yù)測得到該宏塊殘差圖像；而對殘差圖像則首先進(jìn)行離散余弦變換(DCT)，然后對變換系數(shù)進(jìn)行量化和變長編碼(VLC)編碼，之后輸出該宏塊的壓縮碼流放入計(jì)算機(jī)的緩沖區(qū)中；最后進(jìn)行解碼、生成相應(yīng)參考宏塊；該宏塊編碼結(jié)束后，對當(dāng)前編碼幀的所有宏塊循環(huán)執(zhí)行上述編碼過程，完成對一個(gè)視頻序列幀的編碼；一幀編碼結(jié)束后循環(huán)編碼下一幀，至到視頻序列的最后一幀編碼結(jié)束，并生成壓縮后的碼流文件，系統(tǒng)執(zhí)行程序結(jié)束。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于時(shí)空域相關(guān)性運(yùn)動(dòng)估計(jì)的視頻編碼方法，其特征在于所述的運(yùn)動(dòng)估計(jì)子程序中所采用的綜合利用在時(shí)間域和空間域上相鄰宏塊的相關(guān)性，并根據(jù)其相關(guān)性的不同采用不同搜索策略的運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法步驟如下(1)首先進(jìn)行相鄰宏塊間運(yùn)動(dòng)相關(guān)性的判斷；對當(dāng)前任一編碼宏塊，其相鄰宏塊間運(yùn)動(dòng)相關(guān)性的描述方法為設(shè)Ei是當(dāng)前幀i的編碼宏塊，Ai、Bi、Ci、Di、Gi、Hi分別為其左側(cè)、上側(cè)、右上側(cè)、左上側(cè)、右側(cè)和下側(cè)的相鄰宏塊，在前一幀(i-1)對應(yīng)位置上的宏塊分別表示為Ei-l、Ai-1、Bi-1、Ci-1、Di-1、Gi-1和Hi-1；這里設(shè)B＝{C1C2C3C4C5}為Ei相鄰宏塊Ai、Bi、Ei-1、Gi-1和Hi-1的運(yùn)動(dòng)矢量組成的集合；(a)如果對于任意i，i∈[1，5]，都滿足|Ci-C3|≤TH則Ei相鄰宏塊間的運(yùn)動(dòng)相關(guān)性為高；(b)如果對于任意i，i∈[1，3)U(3，5]，都滿足|Ci-C3|＞TH則Ei相鄰宏塊間的運(yùn)動(dòng)相關(guān)性為低；這里設(shè)B＝{C1C2C3C4C5}為Ei相鄰宏塊Ai、Bi、Ei-1、Gi-1和Hi-1的運(yùn)動(dòng)矢量組成的集合；(2)根據(jù)(1)的判斷結(jié)果，當(dāng)前編碼宏塊的運(yùn)動(dòng)估計(jì)算法如下根據(jù)時(shí)空域相鄰宏塊間的運(yùn)動(dòng)相關(guān)性的不同，分別采用了不同的搜索策略，其搜索步驟如下步驟1根據(jù)(1)所描述的宏塊運(yùn)動(dòng)相關(guān)性描述方法，如果宏塊運(yùn)動(dòng)相關(guān)性為高，則以Ai、Bi、Ei-1運(yùn)動(dòng)矢量的中值作為搜索的起始點(diǎn)，跳轉(zhuǎn)到步驟2，否則跳轉(zhuǎn)到步驟3；步驟2采用小菱形搜索模板(LDSP)進(jìn)行搜索，如果最小塊差值點(diǎn)(BDM)位于LDSP模板的中心點(diǎn)a，則搜索結(jié)束，則搜索結(jié)束，以該點(diǎn)的位移作為運(yùn)動(dòng)矢量；如果BDM位于LDSP的四個(gè)頂點(diǎn)b，則以該點(diǎn)為新的搜索起始點(diǎn)，循環(huán)執(zhí)行步驟2進(jìn)行搜索；步驟3以當(dāng)前塊在前一幀對應(yīng)位置的(0，0)、Ai、Bi、Ei-1、Gi-1和Hi-1為搜索起始點(diǎn)，如果BDM位于(0，0)點(diǎn)，且絕對差值和(SAD)大于1024時(shí)，則跳轉(zhuǎn)到步驟4進(jìn)行搜索，否則，以該點(diǎn)為新的搜索起始點(diǎn)跳轉(zhuǎn)到步驟2進(jìn)行搜索；步驟4采用方菱形搜索模板(SDSP)進(jìn)行搜索，如果BDM位于中心點(diǎn)c，則搜索結(jié)束，并以該點(diǎn)的位移作為運(yùn)動(dòng)矢量；如果BDM位于四個(gè)菱形頂點(diǎn)d，則以該點(diǎn)為新的搜索起始點(diǎn)，跳轉(zhuǎn)到步驟2進(jìn)行搜索；如果BDM位于四個(gè)方形頂點(diǎn)e，則以該頂點(diǎn)作為新的搜索起始點(diǎn)，循環(huán)執(zhí)行步驟4進(jìn)行搜索；整個(gè)搜索過程結(jié)束后得到該宏塊的運(yùn)動(dòng)矢量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于時(shí)空域相關(guān)性運(yùn)動(dòng)估計(jì)的視頻編碼方法，其特征在于所述的視頻編碼子程序，采用了基于運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償/離散余弦變換(DCT)的混合編碼方法；除運(yùn)動(dòng)估計(jì)子程序這一部分外，本發(fā)明采用了國際視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)H.264 JM6.0的基本編碼框架。
全文摘要
基于時(shí)空域相關(guān)性運(yùn)動(dòng)估計(jì)的視頻編碼方法，屬于計(jì)算機(jī)數(shù)字視頻編碼技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明特征為提出一種利用在時(shí)間域和空間域上相鄰宏塊間運(yùn)動(dòng)相關(guān)性的運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法。方法步驟依次為攝像機(jī)將目標(biāo)物狀態(tài)轉(zhuǎn)換成視頻信號(hào)，視頻信號(hào)通過采集卡轉(zhuǎn)換成數(shù)字視頻序列，并存放在視頻緩存中，作為系統(tǒng)輸入用于壓縮；計(jì)算機(jī)進(jìn)入完成對原始視頻幀進(jìn)行基于運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償/DCT的混合編碼子程序，進(jìn)行視頻壓縮并生成碼流文件。本發(fā)明重點(diǎn)在于運(yùn)動(dòng)估計(jì)子程序，其方法主要為首先進(jìn)行相鄰宏塊間運(yùn)動(dòng)相關(guān)性的判斷，根據(jù)相關(guān)性不同而采用了不同的搜索策略，提高了運(yùn)動(dòng)估計(jì)的精度和速度。該系統(tǒng)有效地降低了運(yùn)動(dòng)估計(jì)的計(jì)算量，提高了視頻的實(shí)時(shí)性，同時(shí)也保證了視頻的編碼質(zhì)量。
文檔編號(hào)H04N5/917GK1482802SQ0315357
公開日2004年3月17日 申請日期2003年8月18日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月18日
發(fā)明者薛金柱, 沈蘭蓀 申請人:北京工業(yè)大學(xué)