一种用于h.264编码的整数运动估计快速搜索方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于H.264编码的整数运动估计快速搜索方法，其中包括以下步骤：先对整个搜索窗SW1内的像素点进行亚采样处理，只针对16×16模式进行搜索，根据SAD准则，找出匹配最佳的N个候选样本像素点；根据N个候选点的收敛率及分布位置，重新展开搜索窗SW2；对SW2内的像素点再次搜索，得出最佳的整数运动矢量。根据设定的候选样本像素点数N，可以在图像质量和计算量之间做出取舍。N值越小，搜索点和运算量越少，整数运动估计完成越快，代价是图像质量的下降；反之，N值越大，搜索点和运算量越多，图像质量上升。本发明中设定N的值为1-3。本快速搜索方法运用了粗略、精细两步搜索，有效地减少了需要搜索的像素点，降低了运算复杂度，提高了运算速度。
【专利说明】一种用于H.264编码的整数运动估计快速搜索方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种计算机领域中视频图像编码，特别涉及用于H.264协议的整数运动估计的快速搜索方法。
【背景技术】
[0002]IS0/IEC和ITU-T两大国际标准化组织联手制定了新一代视频压缩标准H.264。自2003年3月H.264视频压缩标准正式公布以来，被广泛应用于实时视频监控、低延时模式的视频会议、网络视频点播、数字视频存储等其他消费电子应用领域。
[0003]H.264之所以有这么出色的压缩性能，得益于新引入的多种技术，如帧内预测、多参考帧、帧间可变尺寸块运动估计、1/4像素精度的运动矢量、整数变换与量化、上下文自适应的熵编码和去块滤波等技术。在H.264标准中，运动估计模块是H.264编码器的核心部件，占据了 60% -70%的编码运算时间，决定了整个编码的实时编码性能。运动估计模块会先进行整数运动估计，然后再进行分数运动估计。其中，整数运动估计占据了整个编码30 %的运算量，成为H.264编码的关键路径之一。
[0004]在整数运动估计方法中，最简单、有效的方法是全搜索方法(FS，Full Search)，及穷尽搜索窗内所有的像素点进行匹配，但此法所需的运算量十分巨大，很难满足实时编码的要求，因此出现了很多快速搜索方法，如三步搜索法(TSS, Three Step Search)、新三步法(NTSS, New Three Step Search)、二维对数搜索法(TDL, 2D_logarithmic search)、交叉搜索法(CS, Cross Search)、钻石搜索法(DS, Diamond Search)等。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的问题是提供一种用于H.264编码的整数运动估计快速搜索方法，可通过设定内部编码参数，来控制编码图像质量和运算复杂度，在保证编码图像质量的同时，有效减少整数运动估计搜索的范围和时间。
[0006]为解决上述问题，本发明采用如下技术方案:
[0007]—种用于H.264编码的整数运动估计快速搜索方法，包括以下步骤:
[0008]步骤一，在参考帧中，根据外部设定的搜索范围，以搜索中心点展开搜索窗SWl，其范围为 Searchrang_x*Searchrange_y ；
[0009]步骤二，将搜索窗SWl内所有的像素点进行亚采样。本发明中，设定亚采样率为1/16,即在一行像素点中每四个像素点进行一次取点采样,并且在垂直方向上每四行像素点进行一次取点采样，经过这两步采样过程之后，完成整个亚采样过程。亚采样处理可以有效减少搜索的点数，减少计算量，是粗略搜索的重要操作；
[0010]步骤三，对经过步骤二得到的样本像素点，只针对16 X 16模式，根据SAD准则，得至IJ N个SAD值最小的候选样本像素点，进行一下步的计算。其中，N是由外部设定的值，本发明中设定范围为1-3。N值越大，得到的候选样本像素点的个数越多，编码图像质量越高，同时运算量也将增加；反之运算量将减少，代价是编码图像质量也会有所下降；[0011]步骤四，根据得到的候选样本像素点的SAD值和分布位置，重新设定整数运动估计的搜索范围，得到新的搜索窗SW2。
[0012]情况一，当N = I时，以新的候选样本像素点为中心展开SW2。
[0013]情况二，当N = 2时，需要根据公式(I)判断收敛系数Kl:
【权利要求】
1.一种用于H.264编码的整数运动估计快速搜索方法，其特征是，该方法包括以下步骤: 步骤一，在参考帧中，根据外部设定的搜索范围，以搜索中心点展开搜索窗SWl ； 步骤二，将搜索窗SWl内所有的像素点进行亚采样处理，亚采样率为1/16，即在一行像素点中每四个像素点进行一次取点采样，并且在垂直方向上每四行像素点进行一次取点采样，经过这两步采样过程之后，完成整个亚采样过程； 步骤三，对经过步骤二得到的样本像素点，只针对16X16模式，使用绝对误差和SAD (Sum of Absolute Difference,)准则,得到N个SAD值最小的候选样本像素点,进行一下步的计算，其中，N是由外部设定的值，范围为1_3，N值越大，得到的候选样本像素点的个数越多，编码图像质量越高； 步骤四，根据得到的候选样本像素点的分布位置，重新设定整数运动估计的搜索范围，得到新的搜索窗SW2 ； 步骤五，对于SW2内所有的像素点，不经过任何处理，直接计算SAD值，比较得出最佳的整数运动矢量IMV(Integer Motion Vector),完成此次搜索。
2.根据权利要求1所述的用于H.264编码的整数运动估计快速搜索方法，其特征在于，步骤四中，根据不同候选样本像素点的个数N，其展开SW2的策略是: 情况一，当N = I时，以唯一的候选样本像素点(Xl，Y1)为中心展开新的搜索窗SW2，其中，向候选样本像素点的左边、上边拓展8个像素点,右边、下边拓展7个像素点,得到SW2的大小为16 X 16，即一个宏块MB (Micro Block)的大小； 情况二，当N = 2时，得到两个候选样本像素点(Xl，Y1), (x2, y2)，此时首先需要根据公式⑴判断收敛系数Kl:
【文档编号】H04N19/57GK103974077SQ201410204512
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年5月14日 优先权日:2014年5月14日
【发明者】刘新宁, 徐情生, 顾宇巍, 齐静瑞, 康志强, 杨军 申请人:东南大学