专利名称：基于单一片面理论的快速分像素运动搜索方法
技术领域：
本发明涉及视频编码技术，尤其涉及视频编码技术中的基于单一片面理论的快速分像素 运动搜索方法。
背景技术：
H.264标准是由联合视频工作组制定的，该标准为广播、存储设备、对话服务以及无线 网络等方面的视频技术提供了技术支持，该标准与以往的标准相比，例如H.263、 H.263+ 、H. 263++和]\ ^0-4，在视频编码效率上取得了很大的提高，在相同视频质量下，H.264不仅 比H. 263和MPEG-4节约了50。/。的码率，而且对网络传输具有更好的支持功能。H. 264采用了许 多新的技术，包括多模式的帧内预测、FMO(灵活模块次序)、1/4像素精度的运动估计和运动 补偿、多参考帧技术、环路滤波技术等。这些新的技术不仅使得H.264具有了更好的视频压 縮性能，而且让视频标准能更广泛地、更灵活地应用于不同的网络环境。
帧间预测即通过运动补偿预测对视频源进行压縮编码。当前帧中的宏块通过在参考帧中 寻找匹配的宏块进行预测，其当前帧中的宏块位置与参考帧中的宏块位置差为运动向量。帧 间预测的关键部分就在于如何寻找匹配块，即运动搜索。运动搜索精确度影响着视频压縮的 效率和重建的质量，现有技术中，H.264中采用了l/4像素精度的运动搜索方法，为了达到 1/4像素的搜索精度，运动搜索算法分为三步，第一步，运动搜索在一个搜索范围内采用整 像素匹配的搜索方法找出最优整数点(运动向量所指的点)；第二步，检测最优整数点附近 的4个l/2像素点以找到最优l/2像素点；第三步，检测最优l/2像素点附近的4个l/4像素点以 找到最优l/4像素点。这种运动搜索的方法在很大程度上提高了帧间预测的准确性，提高了 视频压縮的效率，但在同时，却带来了大量的计算量。可以看出，上述运动搜索算法每次需 要检测至少8个点才能达到l/4像素精度，编码速度欠佳。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提出一种基于单一片面理论的快速分像素运动搜索方法 ，在保证运动搜索精度的同时减少检测的点数以提高编码器的速度。
本发明解决上述技术问题采用的技术方案是基于单一片面理论的快速分像素运动搜索 方法，包括以下步骤
a.采用整像素匹配方法找出最优整像素点；b. 根据最优整像素点周围的整像素点的误差值的大小判断l/2像素点优先检测方向；
c. 在l/2像素点优先检测方向上根据与最优整像素点相邻的两个整像素点的误差值判断 该方向上的1 /2像素点优先检测顺序；
d. 检测出最优l/2像素点；
e. 根据最优l/2像素点周围的l/2像素点的误差值的大小判断l/4像素点优先检测方向；
f. 在l/4像素点优先检测方向上根据与最优l/2像素点相邻的两个l/2像素点的误差值判 断该方向上的1 /4像素点优先检测顺序；
g. 检测出最优l/4像素点。
所述步骤b中，如果在X方向上的整像素点的最小误差值小于等于在Y方向上的整像素点 的最小误差值，则优先检测X方向上的1 /2像素点，否则优先检测Y方向上的1 /2像素点。
所述步骤c中，在l/2像素点优先检测方向上，比较整像素点的误差值的大小，优先检测 与具有较小误差值的整像素点相邻的l/2像素点。
所述步骤e中，如果在X方向上的l/2像素点的最小误差值小于等于在Y方向上的l/2像素 点的最小误差值，则优先检测X方向上的1 /4像素点，否则优先检测Y方向上的1 /4像素点。
所述步骤f中，在l/4像素点优先检测方向上，比较l/2像素点的误差值的大小，优先检 测与具有较小误差值的l/2像素点相邻的l/4像素点。
本发明的有益效果是保证了运动搜索的精度的同时减少检测点数，平均检测不到8个 点就可以达到l/4像素精度，提高了编码效率。
具体实施例方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
本发明充分利用了在运动搜索时，比较已检测的整像素点的误差值大小来判定对l/2像 素点的优先检测方向及顺序，再比较已检测的l/2像素点的误差值大小来判定对l/4像素点的 优先检测方向及顺序。即总是不断寻找具有最大可能性的最优点，最后达到l/4精度，通过 实践，检测点数平均不到8个点，这样即保证了精度，也提高了编码效率。
本发明的实施包括以下步骤a.采用整像素匹配方法找出最优整像素点；b.根据最优整 像素点周围的整像素点的误差值的大小判断l/2像素点优先检测方向；c.在l/2像素点优先检 测方向上根据与最优整像素点相邻的两个整像素点的误差值判断该方向上的l/2像素点优先 检测顺序；d.检测出最优l/2像素点；e.根据最优l/2像素点周围的l/2像素点的误差值的大 小判断l/4像素点优先检测方向；f.在l/4像素点优先检测方向上根据与最优l/2像素点相邻 的两个l/2像素点的误差值判断该方向上的l/4像素点优先检测顺序；g.检测出最优l/4像素点。
实施例
首先采用整像素匹配方法找出最优整像素点，本例中假设最优整像素点为(0， 0)点(
本发明中所述的坐标点均为平面直角坐标点)，与之相邻的有四个整像素点分别为(0， 4) 、(0， -4) 、 (4， 0) 、 (-4， 0)，他们的误差值分别为S(O， 4) 、 S(O， -4) 、 S(4， 0 )、S(-4， 0)，在(0， 0)点周围有8个l/2像素点，其坐标分别为(0， 2) 、 (0， -2)、 (2， -2) 、 (2， 2) 、 (-2， 2) 、 (-2， -2) 、 (2， 0)和(-2， 0)，他们的误差值分 另U为S(O， 2) 、 S(O， 一2) 、 S(2， 一2) 、 S(2， 2) 、 S(—2， 2) 、 S(—2， 一2) 、 S(2， 0)禾口 S(-2， 0)，在搜索最优整像素点时，其周围的的整像素点被检测到的情况可能不一样，对于 没有被检测到的点，将其误差值设为MAX误差(为一很大的正整数)。在搜索最优l/2像素点 时，需要先确定检测方向，若min(S(-4，0)，S(4，0))《min(S (0， -4) ， S (0， 4))，说明在X方 向上的1/2像素点为最优点的可能性比在Y方向上的大，则优先检测X方向，反之则先检测Y方 向。在确定优先检测X方向后，若S(-4，0)《S(4，0)，说明在X方向上负半轴上的l/2像素点 为最优点的可能性比在正半轴上的大，则优先检测(-2， 0)点，反之则检测(2， 0)点。 这样就能以较少的检测点搜索出l/2精度的最优像素点。
对于l/4精度最优像素点，其搜索方法与l/2精度最优像素点的搜索方法基本一致，以最 优l/2像素点为(0， 0)点为例，其周围有8个l/4像素点，分别为(0， 1) 、 (0， -1)、( 1， -1) 、 (1， 1) 、 (-1， 1) 、 (-1， -1) 、 (1， 0)和(-1， 0);首先需要判断检测 方向，若min(S(-2，0)，S(2，0))《min (S (0， —2) ， S (0， 2))，说明在X方向上的l/4像素点为 最优点的可能性比在Y方向上的大，则优先检测X方向，反之则先检测Y方向。在确定优先检 测X方向后，若S(-2，0)《S(2，0)，说明在X方向上负半轴上的l/4像素点为最优点的可能性 比在正半轴上的大，则优先检测(-i， 0)点，反之则检测(1， 0)点。这样就能以较少的 检测点搜索出l/4精度的最优像素点。经过多次实践证明，采用本发明中的方法，达到l/4精 度最优像素点时，所检测的点的个数平均不到8个，这样就提高了编码效率。
权利要求
权利要求1基于单一片面理论的快速分像素运动搜索方法，其特征在于包括以下步骤a. 采用整像素匹配方法找出最优整像素点；b. 根据最优整像素点周围的整像素点的误差值的大小判断1/2像素点优先检测方向；c. 在1/2像素点优先检测方向上根据与最优整像素点相邻的两个整像素点的误差值判断该方向上的1/2像素点优先检测顺序；d. 检测出最优1/2像素点；e. 根据最优1/2像素点周围的1/2像素点的误差值的大小判断1/4像素点优先检测方向；f. 在1/4像素点优先检测方向上根据与最优1/2像素点相邻的两个1/2像素点的误差值判断该方向上的1/4像素点优先检测顺序；g. 检测出最优1/4像素点。
2.如权利要求l所述的基于单一片面理论的快速分像素运动搜索方法 ，其特征在于所述步骤b中，如果在X方向上的整像素点的最小误差值小于等于在Y方向上 的整像素点的最小误差值，则优先检测X方向上的1 /2像素点，否则优先检测Y方向上的1 /2像 素点。
3.如权利要求l所述的基于单一片面理论的快速分像素运动搜索方法 ，其特征在于所述步骤c中，在l/2像素点优先检测方向上，比较整像素点的误差值的大小 ，优先检测与具有较小误差值的整像素点相邻的l/2像素点。
4.如权利要求l所述的基于单一片面理论的快速分像素运动搜索方法 ，其特征在于所述步骤e中，如果在X方向上的1/2像素点的最小误差值小于等于在Y方向上 的1 /2像素点的最小误差值，则优先检测X方向上的1 /4像素点，否则优先检测Y方向上的1/4 像素点。
5. 如权利要求l所述的基于单一片面理论的快速分像素运动搜索方法 ，其特征在于所述步骤f中，在l/4像素点优先检测方向上，比较l/2像素点的误差值的大 小，优先检测与具有较小误差值的l/2像素点相邻的l/4像素点。
全文摘要
本发明涉及视频编码技术，尤其涉及视频编码技术中的基于单一片面理论的快速分像素运动搜索方法。本发明公开了一种基于单一片面理论的快速分像素运动搜索方法，在保证运动搜索精度的同时减少检测的点数以提高编码器的速度。其技术方案的要点可概括为在最优整像素点周围根据其它整像素点的误差值大小来判断1/2像素点的检测方向及检测顺序，检测出最优1/2像素点后，根据其周围的其它1/2像素点的误差值大小来判断1/4像素点的检测方向及检测顺序，检测出最优1/4像素点。本发明在保证了运动搜索的精度的同时减少检测点数，平均检测不到8个点就可以达到1/4像素精度，提高了编码效率，适用于快速视频编码。
文档编号H04N7/32GK101521821SQ200910301488
公开日2009年9月2日 申请日期2009年4月10日 优先权日2009年4月10日
发明者升 官, 春 方, 鲁国宁 申请人:四川虹微技术有限公司