一种隔点全搜索运动估计方法
【技术领域】
[0001 ]本发明属于视频编码技术领域，设及一种帖间运动估计方法，具体设及一种隔点 全捜索运动估计方法。
【背景技术】
[0002] 视频序列的相邻帖之间存在着很强的时间相关性即时间冗余，为了减小时间冗 余，提高编码效率，现有的视频编码标准如MPEG2、H.26x、AVS等都采用了帖间预测技术。帖 间预测技术采用运动估计和运动补偿技术减少视频帖之间的时间冗余信息。运动估计采用 块匹配算法，将当前帖和参考帖划分成互不重叠的块，然后在参考帖的给定捜索区域中寻 找当前帖的每个块在参考帖中的最佳匹配块，计算最佳匹配块相对于当前块的位置偏移 量，运个偏移量称为运动矢量，然后将当前块与其最佳匹配块做差值运算，获得残差块，最 后对参差块和运动矢量进行编码并传输，从而完成运动补偿过程。
[0003] 如何捜索到最佳匹配块是运动估计中的关键技术，常用的捜索方法有快速捜索方 法和全捜索方法。典型的快速捜索方法有=步捜索法、二维对数捜索法、菱形捜索法、六边 形捜索法等。快速捜索法可W显著降低捜索计算量，但是容易陷入局部最优，捜索到的匹配 块不一定是全局最优匹配块。全捜索算法匹配精度高，计算量大，但是可W找到全局最优匹 配块。为了减少全捜索的计算量，文献《H.264帖间预测算法研究与FPGA设计》（中国期刊网-中国优秀硕±学位论文全文数据库，硕±学位论文，发表日期2009年，撰写人王文芳)提出 了一种改进的全捜索方法，其采用的方法是在整个捜索区域内，每隔一定距离选择一个捜 索点，选取的捜索点是行列均匀排列的，然后对选定的每个点进行捜索，从而得到最优匹配 块，该捜索方法的优点是显著降低了捜索计算量，但是由于是隔一定的距离选择一个捜索 点，容易陷入局部最优，不能保证捜索到的最优匹配块是全局最优匹配块，从而不能保证运 动估计的准确性。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种隔点全捜索运动估计方法，解决了现有快速捜索方法易 陷入局部最优、全捜索方法计算量大的问题。
[0005] 本发明所采用的技术方案是，一种隔点全捜索运动估计方法，具体按照W下步骤：
[0006] 步骤1、将参考帖和当前帖划分成M X N大小的块；
[0007] 步骤2、在参考帖的捜索区域中，隔点选取捜索点，针对每一个确定的捜索点，计算 当前块与参考帖中每个捜索点对应的块的绝对误差和，选取其中最小的绝对误差和；
[000引步骤3、W步骤2最小绝对误差和对应的捜索点为中屯、，将其相邻的8个点作为新的 捜索点，重复步骤2,计算各点的绝对误差和，选取其中最小的绝对误差和；
[0009] 步骤4、比较步骤2和步骤3所得的绝对误差和，二者中较小绝对误差和对应的捜索 点为最优匹配点，最优匹配点对应的块为最优匹配块；
[0010] 步骤5、计算最优匹配块相对于当前块的位移量，得到当前块的最佳运动矢量。
[0011] 本发明的特点还在于：
[0012] 步骤2中的捜索点的选取规则为隔行、隔列交错选取。
[0013] 步骤2中的绝对误差和公式为：
(1)
[0015]式中fk(m，n)为当前块的像素值，fk-i(m+i，n+j)为参考帖中相对当前块的位移为 (i，j)的像素值，M X N为块的大小。
[0016] 本发明的有益效果是:本发明一种隔点全捜索运动估计方法，可W获得与全捜索 相同的运动估计性能，与全捜索相比，步骤2的捜索点和计算量只有全捜索方法的四分之 一，步骤3捜索只增加了步骤2获得的最小绝对误差和对应的捜索点周围8个点的捜索计算 量，本发明的捜索计算量和计算复杂度与全捜索方法相比大大降低；同时，由于本发明步骤 2捜索采用的是隔点捜索，步骤2得到的捜索点如不是最优匹配点，则必然是最接近最优匹 配点的局部最优匹配点，最优匹配点则必然落在与其临近的8个捜索点中的某一个捜索点 上，在此情况下，通过步骤3在其临近的8个捜索点再次进行捜索，得到的最小绝对误差和必 然小于步骤2得到的绝对误差和，此绝对误差和对应的捜索点就是捜索到的最优匹配点，因 此，保证了运动估计的准确性。
【附图说明】
[0017] 图1是本发明一种隔点全捜索运动估计方法中捜索点的选取示意图。
【具体实施方式】
[0018] 下面结合附图和【具体实施方式】对本发明进行详细说明。
[0019] 本发明一种隔点全捜索运动估计方法，具体按照W下步骤：
[0020] 步骤1、将参考帖和当前帖划分成M X N大小的块；
[0021] 步骤2、在参考帖的捜索区域中，隔点选取捜索点，图1中标为1的即为所选取的捜 索点，该捜索点的选取规则为隔行、隔列交错选取，针对每一个确定的捜索点，将当前块与 参考帖中每个捜索点对应的块按照公式(1)的绝对误差和公式进行匹配计算：
(1)
[0023] 式中fk(m，n)为当前块的像素值，fk-i(m+i，n+j)为参考帖中相对当前块的位移为 (i，j)的像素值，M X N为块的大小；
[0024] 经过计算并比较，选取其中最小的绝对误差和；
[0025] 步骤3、W步骤2最小绝对误差和对应的捜索点为中屯、，将其相邻的8个点作为新的 捜索点，图1中标为2的即为所选取的捜索点，重复步骤2,计算各点的绝对误差和，选取其中 最小的绝对误差和；
[0026] 步骤4、比较步骤2和步骤3所得的绝对误差和，二者中较小绝对误差和对应的捜索 点即为最优匹配点，最优匹配点对应的块即为最优匹配块；
[0027] 步骤5、计算最优匹配块相对于当前块的位移量，得到当前块的最佳运动矢量。
[0028] 如果匹配块的运动矢量刚好落在隔点捜索点上，则步骤2得到的最小绝对误差和 对应的捜索点就是最优匹配点，此时通过步骤3在其8个临近像素点计算得到的最小绝对误 差和必然大于步骤2的绝对误差和，最优匹配点则仍然落在步骤2捜索的隔点捜索点上;而 倘若步骤2隔点捜索到的最小绝对误差和对应的点不是最优的匹配点，由于本发明步骤2捜 索采用的是隔点捜索，则其必然是最接近最优匹配点的局部最优匹配点，最优匹配点则必 然落在与其临近的8个捜索点中的某一个捜索点上，在此情况下，通过步骤3在其临近的8个 捜索点再次进行捜索，得到的最小绝对误差和必然小于步骤2得到的绝对误差和，此绝对误 差和对应的捜索点就是捜索到的最优匹配点。
[0029] 本发明一种隔点全捜索运动估计方法，确定的捜索点和捜索策略，可W获得与全 捜索相同的运动估计性能，也就是可W获得与全捜索方法相同的最优匹配块，与全捜索相 比，步骤2的捜索点和计算量只有全捜索方法的四分之一，步骤3捜索只增加了步骤2获得的 最优捜索点周围8个点的捜索计算量，本发明的捜索计算量和计算复杂度与全捜索方法相 比大大降低。同时，由于在隔点选取捜索点的基础上，还要对步骤2获得的最小绝对误差和 对应的捜索点周围8个捜索点进行计算，进一步确定哪个捜索点才是最优匹配点，因此本发 明在显著降低捜索计算量的同时，也保证了运动估计的准确性。
【主权项】
1. 一种隔点全捜索运动估计方法，其特征在于，具体按照W下步骤： 步骤1、将参考帖和当前帖划分成Μ X N大小的块； 步骤2、在参考帖的捜索区域中，隔点选取捜索点，针对每一个确定的捜索点，计算当前 块与参考帖中每个捜索点对应的块的绝对误差和，选取其中最小的绝对误差和； 步骤3、W步骤2最小绝对误差和对应的捜索点为中屯、，将其相邻的8个点作为新的捜索 点，重复步骤2,计算各点的绝对误差和，选取其中最小的绝对误差和； 步骤4、比较步骤2和步骤3得到的绝对误差和，二者中较小绝对误差和对应的捜索点为 最优匹配点，最优匹配点对应的块为最优匹配块； 步骤5、计算最优匹配块相对于当前块的位移量，得到当前块的最佳运动矢量。2. 根据权利要求1所述的一种隔点全捜索运动估计方法，其特征在于，所述步骤2中的 捜索点的选取规则为隔行、隔列交错选取。3. 根据权利要求1所述的一种隔点全捜索运动估计方法，其特征在于，所述步骤2中的 绝对误差和公式为：(1) 式中fk(m，n)为当前块的像素值，fk-i(m+i，n+j)为参考帖中相对当前块的位移为（i，j) 的像素值，Μ X N为块的大小。
【专利摘要】本发明公开了一种隔点全搜索运动估计方法，具体按照以下步骤：步骤1、将参考帧和当前帧划分成M×N大小的块；步骤2、在参考帧的搜索区域中，隔点选取搜索点，计算当前块与参考帧中每个搜索点对应的块的绝对误差和，选取其中最小的绝对误差和；步骤3、以步骤2最小绝对误差和对应的搜索点为中心，将其相邻的8个点作为新的搜索点，重复步骤2，选取其中最小的绝对误差和；步骤4、比较步骤2和步骤3所得的绝对误差和，确定最优匹配点以及最优匹配块；步骤5、计算最优匹配块相对于当前块的位移量，得到当前块的最佳运动矢量。本发明一种隔点全搜索运动估计方法，能够在显著降低搜索计算量的同时，保证运动估计的准确性。
【IPC分类】H04N19/176, H04N19/527, H04N19/52
【公开号】CN105578188
【申请号】CN201510973872
【发明人】乔世杰, 杨媛
【申请人】西安理工大学
【公开日】2016年5月11日
【申请日】2015年12月22日