基于置信區(qū)間的高效視頻編碼整像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種在低延遲主檔次的高效視頻編碼中進(jìn)行整像素快速運(yùn)動(dòng)估計(jì)的方法，屬于圖像通信領(lǐng)域。本發(fā)明針對主要利用幀間編碼的低延遲視頻應(yīng)用，本發(fā)明提出了一種基于置信區(qū)間的LD-Main檔次HEVC整像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法。該方法通過降低代價(jià)函數(shù)計(jì)算次數(shù)有效地減少了整像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)的時(shí)間，使得運(yùn)動(dòng)估計(jì)時(shí)間大大減少，同時(shí)還能保證RD性能沒有過多的損失。
【專利說明】基于置信區(qū)間的高效視頻編碼整像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種在低延遲主（以下簡稱為LD-Main)檔次的高效視頻編碼（以下 簡稱為HEVC)中進(jìn)行整像素快速運(yùn)動(dòng)估計(jì)的方法，屬于圖像通信領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002] 新一代高效視頻編碼HEVC能更好地滿足人們對視頻分辨率越來越高的要求，與 H. 264/AVC相比，HEVC進(jìn)一步提高了壓縮編碼的率失真（以下簡稱為RD)性能。與此同 時(shí)，HEVC具有更高的編碼復(fù)雜度，特別是運(yùn)動(dòng)估計(jì)（以下簡稱為ME)的編碼時(shí)間顯著增加。 LD-Main檔次的HEVC適合于會(huì)議電視、視頻聊天等實(shí)時(shí)通話應(yīng)用，LD-Main配置文件規(guī)定： 視頻序列的第一幀采用幀內(nèi)編碼工具，其它幀則按照顯示順序連續(xù)地采用幀間編碼工具。
[0003] 與H. 264/AVC相比，HEVC的三個(gè)因素會(huì)導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)估計(jì)的復(fù)雜度明顯增加，即更大 的預(yù)測單元（以下簡稱為PU)、更多的PU數(shù)量和更大的搜索窗尺寸。宏塊是H. 264/AVC的基 本編碼對象，其尺寸大小為16X16。在HEVC中，編碼單元（以下簡稱為CU)作為基本的編 碼對象，尺寸可達(dá)64 X 64,每一個(gè)⑶又都能進(jìn)一步地遞歸分割成為四個(gè)子⑶來分別進(jìn)行率 失真優(yōu)化（以下簡稱為RD0);-個(gè)CU又可以被分割為一個(gè)或多個(gè)PU進(jìn)行預(yù)測編碼。因此， HEVC更大的塊尺寸會(huì)產(chǎn)生更多的PU，幀間編碼的每一個(gè)PU需要分別進(jìn)行運(yùn)動(dòng)估計(jì)。最終， HEVC整像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)（以下簡稱為ME)的搜索窗尺寸被擴(kuò)大為（65X65)?（129X129)， 使得每一個(gè)PU的搜索點(diǎn)顯著增多。
[0004] 為了減少全搜索（以下簡稱為FS)運(yùn)動(dòng)估計(jì)的復(fù)雜度，一些文獻(xiàn)提出了各種快速 運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法，通過允許較少的候選點(diǎn)來降低搜索的復(fù)雜度，如逐次消元法（以下簡稱為 SEA)、多層次SEA和去噪SEA，都是通過減少部分SAD計(jì)算從而提高運(yùn)動(dòng)估計(jì)的速度；其它 快速運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法，如三步搜索法、新三步搜索法、四步搜索法、菱形搜索法和全局SEA法， 則是通過預(yù)置模式減少整個(gè)搜索窗口內(nèi)的搜索點(diǎn)數(shù)目。上述這些方法往往只是在一個(gè)特定 條件下確定運(yùn)動(dòng)矢量（以下簡稱為MV)的分布，容易陷入局部最小值而導(dǎo)致編碼性能的下 降。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是在保證編碼性能的前提下減少FS運(yùn)動(dòng)估計(jì)的復(fù)雜 度。
[0006] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是提供了一種基于置信區(qū)間的高效視 頻編碼整像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法，其特征在于，包括以下步驟：
[0007] 第一步、預(yù)先計(jì)算得到參考塊集R= {RpRy...，Rk}，R的大小由搜索窗口來決定； 給定預(yù)測單元目標(biāo)塊T，計(jì)算預(yù)測單元目標(biāo)塊T的像素值之和S T ;基于預(yù)測單元目標(biāo)塊T的 相鄰塊估計(jì)其方差根〇 ;
[0008] 第二步、j = l;
[0009] 第三步、驗(yàn)證參考塊R」的像素值之和SRi是否落入置信區(qū)丨1

【權(quán)利要求】
1. 一種基于置信區(qū)間的高效視頻編碼整像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法，其特征在于，包括以下步 驟： 第一步、預(yù)先計(jì)算得到參考塊集
R的大小由搜索窗口來決定；給 定預(yù)測單元目標(biāo)塊T，計(jì)算預(yù)測單元目標(biāo)塊T的像素值之和ST ;基于預(yù)測單元目標(biāo)塊T的相 鄰塊估計(jì)其方差根σ ; 第二步、j = 1 ; 第三步、驗(yàn)證參考塊Rj的像素值之和
是否落入置信區(qū)間
I式 中，η為預(yù)測單元目標(biāo)塊T尺寸，ε為大于零的參數(shù)，若否，則進(jìn)入第六步，若是，則進(jìn)入第四 [Κ 少； 第四步、計(jì)算代價(jià)函數(shù)Jj = SAD(T，Rj)+C〇St(MVDj)，式中，SAD(T，Rj)為預(yù)測單元目標(biāo) 塊T與落入置信區(qū)間的參考塊&之間的絕對偏差和，Cost (MVDp則為MVD」的相關(guān)編碼比特 數(shù)，MVD」為參考塊&的候選運(yùn)動(dòng)矢量M'和預(yù)測運(yùn)動(dòng)矢量MVP之間的差值； 第五步、判斷1是否小于當(dāng)前的最小代價(jià)值JBest，若是，則JBest更新為斗最佳運(yùn)動(dòng)矢 量MVBest更新為M'，若否，則進(jìn)入第六步； 第六步、j = j+Ι后判斷j是否不大于k，若是，則返回第三步，若否，則結(jié)束對預(yù)測單元 目標(biāo)塊T的運(yùn)動(dòng)估計(jì)。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種基于置信區(qū)間的高效視頻編碼整像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法，其特 征在于，在所述第一步中，所述方差根σ是根據(jù)預(yù)測單元目標(biāo)塊T的左塊、左上塊、上塊和 右上塊的剩余殘差來求得σ 2,然后開根號得到。
3. 如權(quán)利要求1所述的一種基于置信區(qū)間的高效視頻編碼整像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法，其特 征在于，在所述第一步中，所述參考塊集R中任意參考塊&滿足：
4. 如權(quán)利要求1所述的一種基于置信區(qū)間的高效視頻編碼整像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法，其 特征在于，在所述第三步中置信區(qū)間
的置信度為l_2Q(e)，式中， Q( ε )的定義為
5. 如權(quán)利要求1所述的一種基于置信區(qū)間的高效視頻編碼整像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法，其特 征在于，在所述第三步中，采用&相對于預(yù)測單元目標(biāo)塊Τ的幀索引值七與常數(shù)λ來進(jìn)一 步縮小置信區(qū)間，新的置信區(qū)間為I
6. 如權(quán)利要求5所述的一種基于置信區(qū)間的高效視頻編碼整像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法，其特 征在于，所述幀索引值4取{0，1，2,3}，所述常數(shù)λ的值是一個(gè)統(tǒng)計(jì)優(yōu)化量。
7. 如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的一種基于置信區(qū)間的高效視頻編碼整像素運(yùn)動(dòng)估 計(jì)方法，其特征在于，ε的取值范圍為2. 5±20%。
【文檔編號】H04N19/563GK104159122SQ201410393476
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年8月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月12日
【發(fā)明者】揭月馨, 劉浩, 王登程, 胡楠, 楊恩輝 申請人:東華大學(xué)