基于ｘ２６４的快速運(yùn)動(dòng)估計(jì)算法優(yōu)化

2012年03月06日14:46:06 本網(wǎng)站我要評(píng)論(2)字號(hào)：T | T | T

關(guān)鍵字：

黃春慶，邱曉彬
廈門大學(xué)自動(dòng)化系，福建廈門

摘　　　要：運(yùn)動(dòng)估計(jì)是Ｈ２６４視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)中較重要且較耗時(shí)的一部分，大約占用這個(gè)視頻編碼的６０％～８０％的時(shí)間，針對(duì)ｘ２６４中ＵＭＨｅｘａｇｏｎＳ快速運(yùn)動(dòng)估計(jì)算法編碼速度的局限性，分別對(duì)算法中閾值的選擇、提前終止條件判定、大六邊形搜索模式三方面做了優(yōu)化，同時(shí)改進(jìn)ＣＯＳＴ＿ＭＶ（）函數(shù)，有效地縮短了計(jì)算ＳＡＤ值的時(shí)間。通過仿真實(shí)驗(yàn)表明，優(yōu)化后的ＵＭＨｅｘａｇｏｎＳ算法在視頻質(zhì)量（ＰＳＮＲ）下降很小的情況，搜索點(diǎn)數(shù)減少了約３０％，平均節(jié)省了２０％～４０％整體運(yùn)動(dòng)估計(jì)時(shí)間，提高了編碼器的實(shí)時(shí)性。

關(guān)　鍵　詞：運(yùn)動(dòng)估計(jì)；ＵＭＨｅｘａｇｏｎＳ算法；編碼速度；ＣＯＳＴ＿ＭＶ（）

１　引　言

Ｈ２６４是由ＩＴＵＴ和ＩＳＯ／ＩＥＣ組成的聯(lián)合視頻專家組制定的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)，與以往的ＭＰＥＧ４和Ｈ２６３標(biāo)準(zhǔn)相比，采用了更加高效和精確的運(yùn)動(dòng)估計(jì)預(yù)測(cè)算法，在同樣的視頻質(zhì)量下其編碼效率提高了５０％［１］，然而，其運(yùn)算復(fù)雜度還是相當(dāng)?shù)母撸y于實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)編碼的要求。運(yùn)動(dòng)估計(jì)是Ｈ２６４標(biāo)準(zhǔn)中較重要的環(huán)節(jié)。目前常用的估計(jì)方法是塊匹配法（ＢＭＡ）。較簡(jiǎn)單的快匹配算法是全搜索法（ＦＳ）［２］，其精度較高，性能較好，但是計(jì)算量太大，不適用于實(shí)時(shí)壓縮，但可以作為其他快速算法的編碼性能的參考標(biāo)準(zhǔn)。現(xiàn)有中比較有代表性的快速算法有早期的三步搜索法（ＴＳＳ）［３］和二維對(duì)數(shù)搜索法（ＬＯＧＳ）［４］等，該類算法特點(diǎn)是限制搜索點(diǎn)數(shù)而減少計(jì)算量，但是很容易陷入局部較優(yōu)。改進(jìn)的新三步法（ＮＴＳＳ）［５］，被ＭＰＥＧ４采用的菱形算法（ＤＳ）［６］和六邊形算法（ＨＥＸＳ）［７］以及被Ｈ２６４吸收的“非對(duì)稱十字形多層次六邊形格點(diǎn)” 算法（ＵＭＨｅｘａｇｏｎＳ）［８］等利用中心偏置特性，提高了搜索精度。其中，又以ＵＭＨｅｘａｇｏｎＳ算法較優(yōu)秀，該算法使用混合擴(kuò)展的運(yùn)動(dòng)搜索方法獲得良好的編碼效果，但是由于搜索模塊過多以及模塊的過于復(fù)雜，編碼速度不能滿足實(shí)時(shí)性場(chǎng)合的需求。本文對(duì)ＵＭＨ算法進(jìn)行深入研究，提出了自適應(yīng)預(yù)測(cè)閾值、加入兩處提前終止判斷、對(duì)５×５模板和大六邊形模板進(jìn)行改進(jìn)以及ＣＯＳＴ＿ＭＶ函數(shù)等幾個(gè)方面的優(yōu)化。通過實(shí)驗(yàn)表明，改進(jìn)的算法在視頻質(zhì)量下降很小的同時(shí)搜索點(diǎn)數(shù)減少了３０％，整體的估計(jì)時(shí)間節(jié)約了２０％～４０％。

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