[发明专利]基于整像素搜索结果的n级亚像素搜索方法及其装置

说明书

技术领域

本发明属于数字视频编码技术领域，特别是涉及一种基于整像素搜索结果的n级亚像素搜索方法及其装置。

背景技术

数字图像、视频信号处理和编码技术的研究开始于20世纪50年代，最初采用的编码方法是空间域上差分脉冲编码调制(简称DPCM)。到20世纪70年代，变换编码技术和运动补偿预测技术开始出现。在1974年，Ahmed等引入基于块的二维离散余弦变换(简称DCT)，成为现代先进视频编码框架中的一项核心技术。这些技术逐渐成熟，在20世纪80年代发展为实用的编码技术，确立了基于块的混合编码框架，集预测编码、变换编码和熵编码于一体的传统混合编码框架，即Hybrid Coding框架。基于这个框架，在后面20多年中，出现了一系列的国际视频编码标准，如ITU制定的H.261，H.263，H.26L标准和ISO的MPEG组织制定的MPEG-1，MPEG-2，MPEG-4等。到了21世纪，随着技术的发展，人们对多媒体通信的进一步需求要求视频编码能够提供更高效的压缩技术和异质网络的适应技术，新一代视频编码标准H.264/MPEG-AVC(简称H.264)就是在这样的背景下开始制定，并在2003年颁布的。与此同时，中国的视频编码标准AVS第二部分也于2003年底制定完成，并于2006年2月获颁为正式的国家标准(GB/T 20090.2)。AVS、H.264的压缩效率大约是MPEG-2的两倍，同时复杂度也提高不少。同样，AVS和H.264都是基于传统混合编码框架的视频编码标准。

传统视频混合编码框架中的预测编码包括帧内预测编码和帧间预测编码，见H.264/AVC标准和AVS标准。其中帧内预测编码又称空域预测，帧间预测编码又称时域预测；其中空域预测包括像素域预测和变换域预测。

预测编码的编码方法如下：首先，将编码帧分成编码单元；对编码单元进行预测编码(可以是空域预测或时域预测或时空域结合的预测)，预测值和待编码值的差为残差数据，然后对残差数据进行二维变换编码；然后在变换域中对变换系数进行量化；然后经过扫描将二维信号转换成一维信号；最后进行熵编码。

帧间预测(时域预测)编码技术压缩的视频帧，称为帧间编码帧，帧间编码包括前向、后向和双向的预测(P帧、B帧)，支持不同块大小。帧间编码帧的编码方法如下：首先，将编码帧分成编码单元；对编码单元采用运动搜索和运动预测的运动估计技术得到运动矢量和参考单元；然后采用运动补偿技术，得到帧间预测(时域预测)后的残差数据。模式信息对于帧间预测单元，包括当前单元的预测分块大小、参考方向(前向、后向或双向的预测)及使用的参考个数、参考索引、运动矢量等。

一般的运动估计是指基于块的运动表示法；对于包含多个物体的景物，实际中普遍采用的方法是把一个图像帧分成多个块，使得在每个区域中的运动可以很好的用一个参数化模型来表征，这种方法称为块匹配法，即将图像分为若干n×n(典型值：16×16宏块)，为每一个宏块在前一个帧图像中寻找一个运动适量MV，并进行运动补偿预测编码。

已知块匹配的相似度评价函数主要包括均方差MSE(Mean Square Error)、绝对平均差MAD(Mean Absolute Difference)和绝对差和SAD(Sum of AbsoluteDifference)等。各种准则的定义如下：