專(zhuān)利名稱(chēng)：一種基于avs的亞像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于音視頻編解碼技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于數(shù)字音視頻編碼技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) (Audio Video coding Standard, AVS)的亞像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法。
背景技術(shù)：
在AVS、H. 264等標(biāo)準(zhǔn)中，幀間運(yùn)動(dòng)估計(jì)和幀內(nèi)預(yù)測(cè)的計(jì)算復(fù)雜度較高，特別是運(yùn)動(dòng)估計(jì)部分，通常約占全部編碼時(shí)間的50%以上。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，隨著整像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)快速算法的發(fā)展，整像素的搜索點(diǎn)數(shù)大幅度減少， 一般可降至10個(gè)點(diǎn)以下，導(dǎo)致亞像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)的計(jì)算量占整個(gè)運(yùn)動(dòng)估計(jì)過(guò)程計(jì)算量的比
重增大。整數(shù)像素搜索已經(jīng)比較成熟，經(jīng)典的主要有三步搜索法、鉆石搜索算法、基于塊的梯度下降搜索法、運(yùn)動(dòng)矢量場(chǎng)自適應(yīng)搜索算法、UMHexagonS等。其中，由于非對(duì)稱(chēng)十字型多層次六邊形網(wǎng)格搜索算法的運(yùn)算量相對(duì)于原有的快速全搜索算法，可節(jié)約90%以上，而且在高碼率、大運(yùn)動(dòng)圖像序列編碼時(shí)，在保持較好率失真性能的條件下運(yùn)算量十分低?，F(xiàn)有的亞像素快速搜索算法中，比較典型的算法如下基于亞像素的拋物線預(yù)測(cè)算法(PPFPS)， PPFPS根據(jù)SAD函數(shù)在最優(yōu)匹配點(diǎn)周?chē)訁^(qū)域內(nèi)為凸函數(shù)的特性，先求出最優(yōu)的1/2像素點(diǎn)；然后再根據(jù)最優(yōu)和次優(yōu)1/2像素點(diǎn)求出最優(yōu)的1/4像素點(diǎn)；基于MSE (均方誤差)的亞像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)快速算法，根據(jù)MSE均方誤差在W，l]內(nèi)可近似為二次曲線D(x) = ax2+bx+c 的特性，可求出當(dāng)D(x)在W，l]中取最小值時(shí)的值；基于運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償誤差的數(shù)學(xué)模型快速算法，此方法不需要通過(guò)整像素內(nèi)插的方法求亞像素，而是先根據(jù)最優(yōu)整像素點(diǎn)及其周?chē)陌藗€(gè)整像素點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償誤差值來(lái)求出模型的系數(shù)，然后再用模型估計(jì)亞像素位置的絕對(duì)誤差和(SAD)值，從而求出最優(yōu)的亞像素位置。雖然這些方法相對(duì)全搜索算法有了很大的改進(jìn)，但是算法都相對(duì)較復(fù)雜，也不利于在硬件平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)，因此降低亞像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)算法的復(fù)雜度，縮短運(yùn)動(dòng)估計(jì)時(shí)間是當(dāng)務(wù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于盡量減少亞像素搜索點(diǎn)數(shù)，提供了一種使用分區(qū)域預(yù)測(cè)策略和閾值判決方法的亞像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)快速算法，在保證圖像質(zhì)量和編碼效率的同時(shí)，減少了運(yùn)算量，縮短了編碼時(shí)間。本發(fā)明主要應(yīng)用在采用AVS1-P2標(biāo)準(zhǔn)的視頻編解碼系統(tǒng)。該方法采用分區(qū)域預(yù)測(cè)策略和閾值判決方法，即通過(guò)最佳整像素點(diǎn)及其周?chē)袼攸c(diǎn)的匹配誤差值來(lái)預(yù)測(cè)1/2像素點(diǎn)所在區(qū)域，并通過(guò)自適應(yīng)閾值判斷提前結(jié)束搜索。本發(fā)明發(fā)法中所用匹配準(zhǔn)則如下J=SATD{s, c(m)) + Xmotion · R(l - ρ)其中，二 =(mx,my為當(dāng)前正在考察的運(yùn)動(dòng)向量J =為當(dāng)前塊的運(yùn)動(dòng)向量的預(yù)測(cè)值，為編碼相應(yīng)運(yùn)動(dòng)向量所需要的比特?cái)?shù)。λ—為運(yùn)動(dòng)估計(jì)的拉格朗日因子
權(quán)利要求
1.一種基于AVS的亞像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法，包括以下步驟步驟1)利用整像素搜索結(jié)果，對(duì)1/2像素進(jìn)行運(yùn)動(dòng)矢量搜索，確定最佳1/2像素點(diǎn)的位置；步驟2)如果最佳1/2像素點(diǎn)仍為中心整像素點(diǎn)，則比較其他候選點(diǎn)的匹配函數(shù)值是否大于閾值T ；如果它們大于閾值T，不再進(jìn)行1/4像素的運(yùn)動(dòng)矢量搜索；否則，繼續(xù)進(jìn)行1/4 像素的運(yùn)動(dòng)矢量搜索，即執(zhí)行步驟幻；采用如下方法確定閾值T = aXmin (MinJl, MinJ2, MinJ3, MinJ4)+b其中Minjl，MinJ2, MinJ3, MinJ4為當(dāng)前塊的左、上、右上3個(gè)相鄰塊和參考幀同一位置塊在16 X 16模式下的最小匹配誤差，a = (HX V)/256，H為當(dāng)前塊的行像素?cái)?shù)，V為當(dāng)前塊的列像素?cái)?shù)，b值為1 ；步驟幻對(duì)最佳1/2像素點(diǎn)周?chē)?/4像素點(diǎn)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)估計(jì)預(yù)測(cè)，確定最佳1/4像素點(diǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于AVS的亞像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法，其特征在于所述步驟1)中對(duì)1/2像素運(yùn)動(dòng)矢量搜索的具體方法如下(1)在整像素的搜索過(guò)程中，記錄A，B,C，D，E這5個(gè)整像素點(diǎn)的匹配函數(shù)值J(X) (χ e {A, B, C，D，E})，J=&4 TD{s, c(m)) + Xmotion · R(l - ρ)其中； ， 廣為當(dāng)前正在考察的運(yùn)動(dòng)向量J =他，&廣為當(dāng)前塊的運(yùn)動(dòng)向量的預(yù)測(cè)值，為編碼相應(yīng)運(yùn)動(dòng)向量所需要的比特?cái)?shù)；λ —為運(yùn)動(dòng)估計(jì)的拉格朗日因子SATD為Hadamard變換后的絕對(duì)誤差和，S為原始值，C為預(yù)測(cè)值；SATD按公式㈧和 (B)計(jì)算，首先計(jì)算原始值和預(yù)測(cè)值之間的差值d(x, y) = s (χ, y)-c(x-mx, y-my)(A)對(duì)d進(jìn)行二維的Hadamard變換，得到dT SA TD(s, c{m)) = (2] \dT(x, >-)|) / 2(B)(2)根據(jù)J(x)的值將最匹配整像素點(diǎn)周?chē)膩喯袼貐^(qū)域分成4個(gè)部分，令J(I)= J (B)+J (D), J (2) = J (C)+J(D)，J (3) = J (C)+J(E)，J (4) = J (E)+J (B) ； J (1), J (2), J (3), J (4)中較小者預(yù)測(cè)為最佳1/2像素所在區(qū)域；(3)比較預(yù)測(cè)區(qū)域內(nèi)除最匹配整像素點(diǎn)外的另外兩個(gè)整像素點(diǎn)，然后選擇偏向匹配值小的整像素?cái)?shù)點(diǎn)一側(cè)的1/2像素點(diǎn)作為候選點(diǎn)；(4)執(zhí)行上述步驟2)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于AVS的亞像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法，該方法的步驟是1)利用整像素搜索結(jié)果對(duì)1/2像素進(jìn)行運(yùn)動(dòng)矢量搜索，確定最佳1/2像素點(diǎn)的位置；2)如果最匹配1/2像素點(diǎn)仍為中心整像素點(diǎn)，則比較其他候選點(diǎn)的匹配函數(shù)值是否大于閾值T，如果大于閾值T，不再進(jìn)行1/4像素的運(yùn)動(dòng)矢量搜索，否則執(zhí)行步驟3)；3)對(duì)最佳1/2像素點(diǎn)周?chē)?/4像素點(diǎn)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)估計(jì)預(yù)測(cè)，確定最佳1/4像素點(diǎn)。本發(fā)明通過(guò)最佳整像素點(diǎn)及其周?chē)袼攸c(diǎn)的匹配誤差值來(lái)預(yù)測(cè)1/2像素點(diǎn)所在區(qū)域，并通過(guò)閾值判斷提前結(jié)束搜索。既保證了分?jǐn)?shù)像素搜索的準(zhǔn)確性，又有效地減少了搜索點(diǎn)數(shù)，同時(shí)還盡量保持其編碼效率。
文檔編號(hào)H04N7/26GK102164283SQ20111014242
公開(kāi)日2011年8月24日 申請(qǐng)日期2011年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月30日
發(fā)明者何沖, 包祥, 吳和生, 吳問(wèn)云, 宋雪樺, 王昌達(dá), 袁昕, 路敏 申請(qǐng)人:江蘇大學(xué)