[发明专利]一种预测运动矢量的H.264快速运动估计方法

说明书

本发明公开了一种预测运动矢量的H264快速运动估计方法，所述运动估计方法包括以下步骤：对预测运动矢量所对应的差值块进行全零系数块的检测，若存在全零系数块，则终止运动搜索过程；否则，执行下一步；预测起始搜索点，建立预测矢量集，根据预测矢量集的长度信息执行搜索策略；选取准确度最高的两个预测MV，分别计算两个预测MV的水平分量差、垂直分量差，从中选取最大差值ΔMV，根据最大差值ΔMV执行搜索策略。本发明通过充分利用预测运动矢量的特性，相比UMHexagonS算法，在峰值信噪比下降很小、码率基本不变的情况下，大幅度地降低了运动估计的运算量。

技术领域

本发明涉及视频编码技术领域，尤其涉及一种预测运动矢量的H.264快速运动估计方法，本方法主要应用于以H.264为代表的运动补偿视频编码中。

背景技术

运动估计是H.264编码器中最耗时的环节之一。块匹配法由于算法简单、易于硬件实现，成为了应用最广泛的运动估计算法。在块匹配运动估计算法中，传统的全搜索法通过检查搜索范围内的每一个点，可以得到最佳运动矢量。全搜索法能够获得图像质量上的高性能，但是计算复杂度过高。采用全搜索法的运动估计过程占据了H.264编码器超过50％的编码时间[1]，为了解决编码器对计算能力和内存容量要求非常高的问题[2]，许多快速搜索算法被提出。归纳起来，这些快速搜索算法大体可以分为几类，第一类采用特定的搜索模板，其中比较有代表性的算法是菱形搜索算法、六边形搜索算法等。由于搜索模板较为简单，这类算法对于运动缓慢的视频序列能够取得比较好的效果，但其没有从全局考虑运动方向，容易陷入局部最优化。第二类快速搜索算法采用动态的搜索范围，其主要思想就是根据当前块的运动状态自适应地选择搜索窗口的尺寸[3]。第三类快速搜索算法采用提前终止策略，提前终止策略有很多，包括零运动矢量检测、最佳运动矢量检测以及全零系数块的检测等[4-5]。近年来，基于宏块时域和空域上的特性，一些放宽匹配条件的算法涌现出来，比如：逐次消元算法[6]和局部失真搜索算法[7]等。这些算法能够在保持图像质量的同时降低运动估计的运算量，但是硬件实现较为困难。

目前H.264标准推荐采用的快速运动估计算法是非对称十字型多层次六边形格点搜索(UMHexagonS)算法[8]。该算法是一种混合编码技术，相对全搜索法可节约90％的运算量，大大降低了计算复杂度，同时能够保持较好的编码效率和图像质量，比较好的兼顾了编码性能和编码速度的统一。但是UMHexagonS算法在全局搜索、提前终止策略等方面仍然存在一定的问题。

参考文献

[1]Li L,Liu S,Chen Y,et al.Motion Estimation Without Integer-PelSearch[J].Image Processing,IEEE Transactions on,2013,22(4):1340-1353.

[2]郭继昌，金卯亨嘉.一种基于字典学习的压缩感知视频编解码模型[J].数据采集与处理，2015，30(1)：59-67.

[3]Ko Y H,Kang H S,Lee S W.Adaptive search range motion estimationusing neighboring motion vector differences[J].Consumer Electronics,IEEETransactions on,2011,57(2):726-730.