專(zhuān)利名稱(chēng)：一種快速亞像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種提高亞像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)速度、減少亞像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)過(guò)程中存儲(chǔ)開(kāi)銷(xiāo)的方法，屬于圖像處理技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
近10年來(lái)，基于離散余弦變換和運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)木幋a方案在視頻壓縮中得到了廣泛應(yīng)用，并納入到一系列國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，如H.263、MPEG-4和JVT等。在該方案中，運(yùn)動(dòng)估計(jì)是消除視頻幀間冗余的有效方法，但由于其采用幀間逐塊搜索比較，計(jì)算量巨大，成為影響視頻壓縮性能的關(guān)鍵技術(shù)障礙。運(yùn)動(dòng)估計(jì)由整像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)和亞像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)兩部分組成。整像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)直接以已編碼幀為參考幀，搜索整像素級(jí)的最優(yōu)匹配塊；亞像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)則通過(guò)插值估算參考幀中非直接采樣點(diǎn)(亞像素點(diǎn))的值，以此為參考，在整像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步搜索亞像素級(jí)的最優(yōu)匹配塊。實(shí)驗(yàn)表明，在整像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)的基礎(chǔ)上進(jìn)行亞像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)，能夠明顯提高運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償效果，因此亞像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)已成為提高圖像壓縮比的有效方法。
目前視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)中普遍采用的亞像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)是全搜索方法，即先對(duì)整幅圖像進(jìn)行插值，在此基礎(chǔ)上，搜索整像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)最優(yōu)點(diǎn)周?chē)?個(gè)1/2像素點(diǎn)，得到1/2像素級(jí)的最優(yōu)點(diǎn)，如此類(lèi)推，每一級(jí)亞像素搜索都以上一級(jí)搜索的最優(yōu)點(diǎn)為中心搜索其周?chē)?個(gè)下一級(jí)亞像素點(diǎn)。對(duì)于K級(jí)(或稱(chēng)1/2K)亞像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)，則每個(gè)當(dāng)前塊需進(jìn)行8×K個(gè)塊的搜索，同時(shí)插值后的圖像增大為輸入圖像的22K倍，編碼過(guò)程中需增加22K-1倍的插值存儲(chǔ)空間。這種全搜索方法不僅運(yùn)算復(fù)雜度極高而且隨亞像素精度的增加插值存儲(chǔ)開(kāi)銷(xiāo)也呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。
為解決亞像素全搜索方法中存在的問(wèn)題，產(chǎn)生了許多快速算法。當(dāng)前的這些方法一般從搜索策略、終止條件等方面縮小搜索范圍以減少搜索點(diǎn)數(shù)?？偟膩?lái)說(shuō)其搜索精度與全搜索仍存在較大差距，搜索速度也需要進(jìn)一步提高；此外，大量的插值存儲(chǔ)開(kāi)銷(xiāo)也是一個(gè)難以解決的問(wèn)題。實(shí)際應(yīng)用中，尤其針對(duì)存儲(chǔ)資源有限的應(yīng)用環(huán)境，一種好的亞像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法必須同時(shí)考慮搜索精度、運(yùn)行效率及存儲(chǔ)開(kāi)銷(xiāo)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種快速亞像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法。該方法根據(jù)鄰近整像素值直接推導(dǎo)任意精度下的最優(yōu)亞像素位置，從而避免了傳統(tǒng)逐點(diǎn)搜索比較的方法所帶來(lái)的存儲(chǔ)開(kāi)銷(xiāo)。
為實(shí)現(xiàn)上述的發(fā)明目的，本發(fā)明采用下述的技術(shù)方案一種快速亞像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法，包括根據(jù)整像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)得到整像素最優(yōu)匹配塊，其特征在于進(jìn)一步包括以下步驟步驟一根據(jù)當(dāng)前塊、整像素最優(yōu)匹配塊及其相鄰塊，分別計(jì)算任意精度下的水平、垂直最優(yōu)亞像素塊的位置；步驟二根據(jù)具體應(yīng)用中采用的亞像素精度，對(duì)步驟一中得到的最優(yōu)亞像素位置進(jìn)行近似處理，得到指定精度下的近似最優(yōu)位置；步驟三將步驟二中分別獲得的水平和垂直方向上近似最優(yōu)位置進(jìn)行合成，得到二維近似最優(yōu)位置；所述二維近似最優(yōu)位置若處于亞像素位置，將其對(duì)應(yīng)塊作為一候選塊；并從步驟二中得到水平方向上和垂直方向上的近似最優(yōu)亞像素位置中選取殘差最小者，其處于亞像素位置則將其對(duì)應(yīng)塊作為另一候選塊；對(duì)所述候選塊進(jìn)行搜索匹配，并與所述整像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)結(jié)果相比較，取最優(yōu)塊作為最終結(jié)果。
所述步驟一包括步驟11)分別計(jì)算當(dāng)前塊與整像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)最優(yōu)匹配塊左、右兩側(cè)的亞像素塊之間的最小匹配誤差，并取兩者中的最小值作為水平最小殘差；12)分別計(jì)算當(dāng)前塊與整像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)最優(yōu)匹配塊上、下兩側(cè)的亞像素塊之間的最小匹配誤差，并取兩者中的最小值作為垂直最小殘差。
所述步驟一進(jìn)一步包括以下步驟13)根據(jù)步驟12)中得到的水平和垂直方向上的最小匹配誤差，分別計(jì)算其對(duì)應(yīng)的任意精度下最優(yōu)亞像素位置。
所述最小匹配誤差和及其對(duì)應(yīng)的任意精度下最優(yōu)亞像素位置的計(jì)算，包括用當(dāng)前塊、整像素最優(yōu)匹配塊及其鄰近整像素塊表示當(dāng)前塊與整像素最優(yōu)匹配塊周?chē)膩喯袼貕K的最小均方差及其相應(yīng)的最優(yōu)亞像素塊的位置，并用當(dāng)前塊、整像素最優(yōu)匹配塊及其鄰近整像素塊之間的關(guān)系來(lái)表示。
所述當(dāng)前塊與亞像素塊的最小均方差和所述當(dāng)前塊、整像素最優(yōu)匹配塊及其鄰近整像素塊之間的關(guān)系為Min(Dci,jsi,j)=4Dri,jri+1,iDci,jri,j-(Dci,jri,j-Dci,jri+1,j-Dri,jri+1,j)24Dri,jri+1,j]]>所述最優(yōu)亞像素塊的位置與當(dāng)前塊、整像素最優(yōu)匹配塊及其鄰近整像素塊之間的關(guān)系為mb=Dci,jri+1,j-Dci,jri,j2Dcr,jri+1,j+12]]>其中形如Ddx，yd′x，y的符號(hào)表示圖像中左上位置點(diǎn)為dx，y、d′x，y的兩個(gè)塊的絕對(duì)差和，ci，j為當(dāng)前塊上的點(diǎn)，ri，j為整像素最優(yōu)匹配塊上的點(diǎn)，Min(Dci，jkij)表示亞像素塊與當(dāng)前塊之間的最小均方差，mb表示最優(yōu)位置。
所述最小匹配誤差為最小均方誤差和最小絕對(duì)差和中的一種。
所述步驟二中的對(duì)步驟一中得到的最優(yōu)亞像素位置進(jìn)行近似處理，包括當(dāng)指定搜索精度為1/2K時(shí)，一維近似最優(yōu)位置m′與步驟一中得到的最優(yōu)位置mb間關(guān)系為m′=round(mb×2K)/2K,]]>其中，round()表四舍五入，由此得到近似最優(yōu)位置。
所述步驟三中從二維近似最優(yōu)位置及水平和垂直方向上近似最優(yōu)亞像素位置中選取處于亞像素位置的候選塊，包括1)若二維近似最優(yōu)位置對(duì)應(yīng)塊處于亞像素位置，則將其作為一個(gè)候選塊。
2)判斷水平方向近似最優(yōu)位置和垂直方向近似最優(yōu)位置對(duì)應(yīng)的最小絕對(duì)差和，如果水平方向近似最優(yōu)位置對(duì)應(yīng)的最小絕對(duì)差和較小，則進(jìn)一步判斷水平方向近似最優(yōu)位置是否在亞像素位置，如果是，則選定水平方向近似最優(yōu)位置對(duì)應(yīng)塊為候選塊；如果垂直方向近似最優(yōu)位置對(duì)應(yīng)的最小絕對(duì)差和較小，則進(jìn)一步判斷垂直方向近似最優(yōu)位置是否在亞像素位置，如果是，則選定垂直方向近似最優(yōu)位置對(duì)應(yīng)塊為候選塊。
步驟三還包括通過(guò)插值計(jì)算候選塊中各亞像素點(diǎn)的值，并計(jì)算該塊與當(dāng)前塊的最小絕對(duì)差和，并與整像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)得到的最小絕對(duì)差和進(jìn)行比較，將兩者中較小值的對(duì)應(yīng)位置作為最終搜索到的運(yùn)動(dòng)矢量。
本發(fā)明利用整像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)的中間結(jié)果，通過(guò)計(jì)算直接確定0-2個(gè)最優(yōu)亞像素候選塊，并在此候選塊基礎(chǔ)上進(jìn)行搜索。理論分析表明，對(duì)于搜索精度為1/2K的亞像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)，與亞像素全搜索方法相比，搜索塊數(shù)下降率高達(dá)(8×K-2)/8×K以上。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，1/4亞像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)時(shí)，搜索塊數(shù)下降率在90％以上，而圖像質(zhì)量和壓縮碼率都沒(méi)有明顯變化。同時(shí)，本發(fā)明搜索過(guò)程中的插值存儲(chǔ)開(kāi)銷(xiāo)趨近于零，這對(duì)于在專(zhuān)用芯片、DSP上實(shí)現(xiàn)的視頻編碼器十分重要。


圖1是本發(fā)明所述的亞像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法的流程圖；圖2是二維亞像素運(yùn)動(dòng)的像素分布示意圖；圖3是對(duì)二維運(yùn)動(dòng)分解為一維運(yùn)動(dòng)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)估計(jì)的示意圖；圖4是一維最優(yōu)近似位置的示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明在整像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)的基礎(chǔ)上，根據(jù)鄰近整像素值直接推導(dǎo)任意精度下的最優(yōu)亞像素位置，從而提出了一種基于最優(yōu)位置計(jì)算的快速亞像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法。
由于亞像素位置點(diǎn)并非直接采樣，而是由鄰近整像素采樣點(diǎn)插值而來(lái)，因此與當(dāng)前塊具有最優(yōu)匹配的亞像素塊的位置完全可由其周?chē)恼袼刂抵苯訉?dǎo)出，以避免當(dāng)前方法中的逐點(diǎn)搜索比較。
下面結(jié)合

本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)方式。圖1中明確表示了本發(fā)明所述方法的整體流程，即先分別計(jì)算水平和垂直方向上的一維最優(yōu)亞像素位置；再根據(jù)設(shè)定的精度，對(duì)一維最優(yōu)亞像素位置進(jìn)行近似處理，分別得到水平和垂直方向上的近似最優(yōu)位置；最后再根據(jù)水平和垂直方向上的近似最優(yōu)位置選擇侯選塊，完成搜索。下面詳細(xì)說(shuō)明如下步驟一根據(jù)當(dāng)前塊與整像素最優(yōu)匹配塊及其鄰塊間的關(guān)系，分別計(jì)算任意精度下的水平、垂直最優(yōu)亞像素塊的位置。
下面結(jié)合圖2、圖3具體說(shuō)明如何計(jì)算水平或垂直最優(yōu)亞像素位置。在圖2和圖3中，用“●”表示整像素點(diǎn)；“X”表示亞像素點(diǎn)。圖3中各點(diǎn)為其所在塊的左上點(diǎn)，Ri，j為整像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)(IME)最優(yōu)匹配塊，Ri+1，j、Ri-1，j為其水平兩側(cè)距離為1個(gè)像素的鄰塊，Ri，j+1、Ri，j+1為其垂直兩側(cè)距離為1個(gè)像素的鄰塊。
在本發(fā)明所述方法中，設(shè)編碼幀中當(dāng)前待搜索塊上的點(diǎn)為ci，j(i∈(0，M)，j∈(0，N))，其中M，N分別表示搜索塊包含的水平、垂直方向像素?cái)?shù)；整像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)后得到的參考幀中最優(yōu)匹配塊上各點(diǎn)為ri，j(i∈(0，M)，j∈(0，N))；最優(yōu)匹配塊上各點(diǎn)ri，j之間插值得到的亞像素塊為si，j，且si，j滿足公式si，j＝mri，j+(1-m)ri+1，j，其中，m是位置參數(shù)。
通過(guò)數(shù)學(xué)上的推導(dǎo)，IME最優(yōu)匹配塊水平或垂直方向上一側(cè)的亞像素塊與當(dāng)前塊之間的均方差經(jīng)過(guò)化簡(jiǎn)可最終表示為Dci,Jsi,j=Dri,jri+1,jm2+(Dci,jri,j-Dci,jri+1,j-Dri,jri+1,j)m+Dci,jri+1,j---(1)]]>對(duì)(2)式求導(dǎo)，并根據(jù)二次函數(shù)的性質(zhì)，可知亞像素塊與當(dāng)前塊的最小均方差為Min(Dci,jsi,j)=4Dri,jri+1,jDci,jri,j-(Dci,jri,j-Dci,jri+1,j-Dri,jri+1,j)24Dri,jri+1,j---(2)]]>其對(duì)應(yīng)的任意精度下的最優(yōu)亞像素位置為mb=Dci,¬jri+1,j-Dci,jri,j2Dri,jri+1,j+12---(3)]]>其中形如Ddx，yd′x，y的符號(hào)表示圖像中左上位置點(diǎn)為dx，y、d′x，y的兩個(gè)塊的絕對(duì)差和，ci，j為當(dāng)前塊的上點(diǎn)，ri，j為整像素最優(yōu)匹配塊上的點(diǎn)，Min(Dci，jsi，j)表示亞像素塊與當(dāng)前塊之間的最小均方差，mb表示最優(yōu)位置。
需要指出的是運(yùn)動(dòng)估計(jì)通常以均方誤差(MSE)或其簡(jiǎn)化形式絕對(duì)差之和(SAD)作為匹配準(zhǔn)則，在上述的數(shù)學(xué)分析中，取MSE匹配準(zhǔn)則進(jìn)行分析。實(shí)際運(yùn)動(dòng)估計(jì)過(guò)程中為減少運(yùn)算量通常以絕對(duì)差和SAD值取代均方差MSE。因此可以理解，本發(fā)明所述的方法也可以類(lèi)似地采用SAD匹配準(zhǔn)則。在這種情況下，式(2)、(3)中MSE值以相應(yīng)的SAD值取代。
根據(jù)上述數(shù)學(xué)推導(dǎo)所獲得的數(shù)學(xué)公式，在步驟一中需要進(jìn)行的具體實(shí)施步驟如下
(1)由式(2)分別計(jì)算當(dāng)前塊與Ri，j的左、右兩側(cè)的亞像素塊最小絕對(duì)差和，并取兩者中的最小值作為水平最小殘差，記作Sh；(2)由式(2)分別計(jì)算當(dāng)前塊與Ri，j的上、下兩側(cè)的亞像素塊最小絕對(duì)差和，并取兩者中的最小值作為垂直最小殘差，記作Sv；(3)由式(3)分別計(jì)算Sh、Sv對(duì)應(yīng)的任意精度下最優(yōu)亞像素位置h、v。
步驟二根據(jù)具體應(yīng)用中采用的亞像素精度，對(duì)步驟一中得到的最優(yōu)亞像素位置進(jìn)行近似處理，得到指定精度下的近似最優(yōu)位置。
步驟一得到任意精度下的最優(yōu)位置。但實(shí)際應(yīng)用中，在運(yùn)動(dòng)估計(jì)(ME)達(dá)到一定精度后，殘差系數(shù)的減少量很小，而運(yùn)動(dòng)矢量卻占用較多比特?cái)?shù)，從而導(dǎo)致最終編碼比特?cái)?shù)不再顯著下降。因此，實(shí)際應(yīng)用中一般采用1/2，1/4或1/8精度，如MPEG-4的ME采用1/2像素，JVT則可精確到1/8像素。為與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)相吻合，在實(shí)際應(yīng)用中的mb取值應(yīng)該與標(biāo)準(zhǔn)中所用的搜索精度(1/2，1/4或1/8)保持一致。
由式(1)，當(dāng)前塊與整像素最優(yōu)匹配塊周?chē)膩喯袼貕K的絕對(duì)差和Dci，jxi，j為亞像素位置m的二次拋物線函數(shù)，由拋物線的對(duì)稱(chēng)單調(diào)性可知當(dāng)指定搜索精度為1/2k時(shí)，距離計(jì)算最優(yōu)位置最近的亞像素位置為最優(yōu)近似，據(jù)此得到指定精度下的一維近似最優(yōu)位置m′的計(jì)算公式m′=round(mb×2K)/2K---(4)]]>其中round表示四舍五入，mb為步驟一中得到的最優(yōu)位置。如圖2所示，當(dāng)采用1/4像素精度、亞像素位置為9/16時(shí)取得最小絕對(duì)差和，此時(shí)與9/16最近的1/4亞像素位置是1/2，因此1/2為最優(yōu)近似位置。
根據(jù)步驟一中得到的最優(yōu)位置h、v及指定的搜索精度，按照式(4)計(jì)算得到該搜索精度下的近似最優(yōu)位置h’和v’。
步驟三將步驟二中的水平和垂直方向上近似最優(yōu)位置合成得到二維近似最優(yōu)位置。從合成得到的二維近似最優(yōu)位置及前述步驟中水平和垂直方向上近似最優(yōu)亞像素位置中選取處于亞像素位置的候選塊，并對(duì)候選塊進(jìn)行搜索，獲得運(yùn)動(dòng)估計(jì)結(jié)果。
步驟二中分別計(jì)算出水平、垂直兩個(gè)一維方向上的近似最優(yōu)位置，考慮到二維運(yùn)動(dòng)可看作水平、垂直兩個(gè)一維方向上的分運(yùn)動(dòng)的合成，本發(fā)明中將該水平、垂直位置合成對(duì)應(yīng)的二維位置塊作為一個(gè)候選塊。此外，考慮到該候選塊的位置是一種近似結(jié)果，為提高M(jìn)E的精度又將水平最優(yōu)位置塊Sh、垂直最優(yōu)位置塊中殘差Sv中較小者的對(duì)應(yīng)塊作為另一候選塊。對(duì)兩個(gè)候選塊中處于亞像素位置的塊進(jìn)行搜索匹配，并與整像素搜索結(jié)果相比較，取最優(yōu)塊作為最終結(jié)果?？梢?jiàn)，本發(fā)明將侯選塊減少至兩個(gè)或更少，因此顯著降低了開(kāi)銷(xiāo)，但是搜索速度卻很快。步驟三的具體步驟如下(1)置候選塊集合為空，若點(diǎn)(h’，v’)處于亞像素位置，將其對(duì)應(yīng)塊加入候選塊集合；(2)若Sh≤Sv且點(diǎn)(h’，0)處于亞像素位置，則將(h’，0)對(duì)應(yīng)塊加入候選塊集合；轉(zhuǎn)(4)；(3)若Sh＞Sv且點(diǎn)(0，v’)處于亞像素位置，則將(v’，0)對(duì)應(yīng)塊加入候選塊集合；(4)對(duì)候選塊集合中各塊進(jìn)行插值、搜索等運(yùn)算，確定最終結(jié)果。即通過(guò)插值計(jì)算候選塊中各亞像素點(diǎn)的值，并計(jì)算其與當(dāng)前塊的絕對(duì)差和，比較其與整像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)的最小絕對(duì)差和，將兩者中最小值的對(duì)應(yīng)位置作為最終搜索到的運(yùn)動(dòng)矢量。
以上公開(kāi)的僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例，根據(jù)本發(fā)明提供的思想，本領(lǐng)域的技術(shù)人員能思及的變化，都應(yīng)落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種快速亞像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法，包括根據(jù)整像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)得到整像素最優(yōu)匹配塊，其特征在于進(jìn)一步包括以下步驟步驟一根據(jù)當(dāng)前塊、整像素最優(yōu)匹配塊及其相鄰塊，分別計(jì)算任意精度下的水平、垂直最優(yōu)亞像素塊的位置；步驟二根據(jù)具體應(yīng)用中采用的亞像素精度，對(duì)步驟一中得到的最優(yōu)亞像素位置進(jìn)行近似處理，得到指定精度下的近似最優(yōu)位置；步驟三將步驟二中分別獲得的水平和垂直方向上近似最優(yōu)位置進(jìn)行合成，得到二維近似最優(yōu)位置；所述二維近似最優(yōu)位置若處于亞像素位置，將其對(duì)應(yīng)塊作為一候選塊；并從步驟二中得到水平方向上和垂直方向上的近似最優(yōu)亞像素位置中選取殘差最小者，其處于亞像素位置則將其對(duì)應(yīng)塊作為另一候選塊；對(duì)所述候選塊進(jìn)行搜索匹配，并與所述整像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)結(jié)果相比較，取最優(yōu)塊作為最終結(jié)果。
2.如權(quán)利要求1所述的快速亞像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法，其特征在于所述步驟一包括步驟11)分別計(jì)算當(dāng)前塊與整像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)最優(yōu)匹配塊左、右兩側(cè)的亞像素塊之間的最小匹配誤差，并取兩者中的最小值作為水平最小殘差；12)分別計(jì)算當(dāng)前塊與整像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)最優(yōu)匹配塊上、下兩側(cè)的亞像素塊之間的最小匹配誤差，并取兩者中的最小值作為垂直最小殘差。
3.如權(quán)利要求2所述的快速亞像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法，其特征在于所述步驟一進(jìn)一步包括以下步驟13)根據(jù)步驟12)中得到的水平和垂直方向上的最小匹配誤差，分別計(jì)算其對(duì)應(yīng)的任意精度下最優(yōu)亞像素位置。
4.如權(quán)利要求2或3所述的快速亞像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法，其特征在于所述最小匹配誤差和及其對(duì)應(yīng)的任意精度下最優(yōu)亞像素位置的計(jì)算，包括用當(dāng)前塊、整像素最優(yōu)匹配塊及其鄰近整像素塊表示當(dāng)前塊與整像素最優(yōu)匹配塊周?chē)膩喯袼貕K的最小均方差及其相應(yīng)的最優(yōu)亞像素塊的位置，并用當(dāng)前塊、整像素最優(yōu)匹配塊及其鄰近整像素塊之間的關(guān)系來(lái)表示。
5.如權(quán)利要求4所述的快速亞像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法，其特征在于所述當(dāng)前塊與亞像素塊的最小均方差和所述當(dāng)前塊、整像素最優(yōu)匹配塊及其鄰近整像素塊之間的關(guān)系為Min(Dci,jsi,j)=4Dri,jri+1,jDci,jri,j-(Dci,jri,j-Dci,jri+1,j-Dri,jri+1,j)24Dri,jri+1,j]]>所述最優(yōu)亞像素塊的位置與當(dāng)前塊、整像素最優(yōu)匹配塊及其鄰近整像素塊之間的關(guān)系為mb=Dci,jri+1,j-Dci,jri,j2Dri,jri+1,j+12]]>其中形如Ddx，rd′x，r的符號(hào)表示圖像中左上位置點(diǎn)為dx，y、d′x，y的兩個(gè)塊的絕對(duì)差和，ci，j為當(dāng)前塊上的點(diǎn)，ri，j為整像素最優(yōu)匹配塊上的點(diǎn)，Min(Dci，ri，j)表示亞像素塊與當(dāng)前塊之間的最小均方差，mb表示最優(yōu)位置。
6.如權(quán)利要求2或3所述的快速亞像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法，其特征在于所述最小匹配誤差為最小均方誤差和最小絕對(duì)差和中的一種。
7.如權(quán)利要求1所述的快速亞像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法，其特征在于所述步驟二中的對(duì)步驟一中得到的最優(yōu)亞像素位置進(jìn)行近似處理，包括當(dāng)指定搜索精度為1/2K時(shí)，一維近似最優(yōu)位置m′與步驟一中得到的最優(yōu)位置mb間關(guān)系為m′＝round(mb×2K)/2K，其中，round()表四舍五入，由此得到近似最優(yōu)位置。
8.如權(quán)利要求1所述的快速亞像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法，其特征在于所述步驟三中從二維近似最優(yōu)位置及水平和垂直方向上近似最優(yōu)亞像素位置中選取處于亞像素位置的候選塊，包括1)若二維近似最優(yōu)位置對(duì)應(yīng)塊處于亞像素位置，則將其作為一個(gè)候選塊。2)判斷水平方向近似最優(yōu)位置和垂直方向近似最優(yōu)位置對(duì)應(yīng)的最小絕對(duì)差和，如果水平方向近似最優(yōu)位置對(duì)應(yīng)的最小絕對(duì)差和較小，則進(jìn)一步判斷水平方向近似最優(yōu)位置是否在亞像素位置，如果是，則選定水平方向近似最優(yōu)位置對(duì)應(yīng)塊為候選塊；如果垂直方向近似最優(yōu)位置對(duì)應(yīng)的最小絕對(duì)差和較小，則進(jìn)一步判斷垂直方向近似最優(yōu)位置是否在亞像素位置，如果是，則選定垂直方向近似最優(yōu)位置對(duì)應(yīng)塊為候選塊。
9.如權(quán)利要求8所述的快速亞像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法，其特征在于步驟三還包括通過(guò)插值計(jì)算候選塊中各亞像素點(diǎn)的值，并計(jì)算該塊與當(dāng)前塊的最小絕對(duì)差和，并與整像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)得到的最小絕對(duì)差和進(jìn)行比較，將兩者中較小值的對(duì)應(yīng)位置作為最終搜索到的運(yùn)動(dòng)矢量。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種快速亞像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法，屬于圖像處理領(lǐng)域。本發(fā)明在整像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)的基礎(chǔ)上，直接計(jì)算出最優(yōu)亞像素的位置，從而可將亞像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)的搜索點(diǎn)數(shù)減少到2個(gè)以下，避免了傳統(tǒng)方法的逐點(diǎn)搜索比較，不僅大幅度提高了搜索速度，而且插值亞像素點(diǎn)所需的存儲(chǔ)開(kāi)銷(xiāo)趨近于零。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該方法以極小的搜索代價(jià)取得了與全搜索相當(dāng)?shù)男Ч?br> 文檔編號(hào)H04N7/32GK1741618SQ20041007383
公開(kāi)日2006年3月1日 申請(qǐng)日期2004年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月3日
發(fā)明者李波, 張藎尹, 李煒 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)