[发明专利]用于视频编码中的运动估计的自适应搜索方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种自适应搜索方法。特别是涉及一种用于视频编码中的运动估计的自适应搜索方法。

背景技术

由JVT制定的最新视频编码标准H.264/AVC（Wiegand T,Sullivan G. J,Luthra A.Overviewof the H.264/AVC video coding standard[J].IEEE Transactions on Circuits and System for VideoTechnology，2003,13(7):560-576.），由于其采用了很多新技术新方法，特别是帧间预测中的可变化尺寸块运动估计、1/4像素精度的运动估计、多参考帧的使用，所以其比以往的视频标准有更高的编码质量，同时也有更高的复杂性。运动估计所需要的时间占整个编码器编码时间的60%到80%（CHEN Zhibo,XU Jianfeng,HE Yun,et al.Fast integer-pel and fractional-pelmotion estimation for H.264/AVC[J].Journal of Visual Communication and Image Representation,2006,17(2):264-290.）。为了提高编码速度，研究运动估计快速算法，也非常必要。

近年来，各国学者提出多种运动估计的快速算法，在保证编码质量基本不变的前提下，提高运动估计的效率。比如，三步法（TSS）、四步法（FSS）、六边形搜索法（HEXBS）、钻石搜索法（DS）、改进的预测式区域搜索算法（EPZS）、非对称十字形多层次六边形格点搜索（UMHexagonS）算法（CHEN Zhibo,XU Jianfeng,HE Yun,et al.Fast integer-pel andfractional-pel motion estimation for H.264/AVC[J].Journal of Visual Communication and ImageRepresentation,2006,17(2):264-290.）。其中UMHexagonS算法采用高效的起始点预测，使用自适应的搜索模板和搜索方式，以及自适应阈值的提前终止，表现出不错的效果，已被H.264/AVC标准的JM编解码器参考模型正式采用。

UMHexagonS搜索算法主要包括4个步骤（CHEN Zhibo,XU Jianfeng,HE Yun,et al.Fastinteger-pel and fractional-pel motion estimation for H.264/AVC[J].Journal of VisualCommunication and Image Representation,2006,17(2):264-290.）：（1）非对称的十字形搜索（2）5*5小矩形搜索（3）非均匀多层次六边形搜索（4）扩展的六边形搜索。算法流程如图1。

在开始搜索之前，起始搜索点要根据当前块的运动情况，在原点预测值、中值预测值（MV_{pred_MP}）、上层预测值（MV_{pred_UP}）、相邻参考帧预测值（MV_{pred_NRP}）和时域对应块预测值（MV_{pred_CP}）这五种预测模式中来进行选择。搜索范围的大小通过文件的search_range参数来设置。在搜索的同时，UMHexagonS算法中还设定了提前终止搜索和跳转搜索步骤的阈值，这就大大减少搜索点数，节省了搜索时间。

UMHexagonS算法同时也存在计算复杂的问题，某些块进行搜索匹配过程中还是没有很好的避免落入局部最优，要进行多种搜索模板来宏块匹配，并且有些搜索模板搜索点数过多，在很大程度上影响了编码速度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种可实现减少运动估计搜索时间，提高编码的速度的运动估计搜索模板的用于视频编码中的运动估计的自适应搜索方法。

本发明所采用的技术方案是：一种用于视频编码中的运动估计的自适应搜索方法，是多层次多角度的自适应搜索方法，具体包括如下步骤：

1）根据运动矢量分布的空间方向性，并结合运动估计的中值预测值来简化搜索模板的层数，包括：

将运动估计的中值预测值中X方向和Y方向中的最大值表示为Max；将搜索层次数表示为Num，设定初始状态的Num=search_range/4，

（1）当search_range/4≥4时，