一種用於h.264編碼的整數運動估計快速搜索方法
2023-06-13 06:08:21 1
一種用於h.264編碼的整數運動估計快速搜索方法
【專利摘要】本發明公開了一種用於H.264編碼的整數運動估計快速搜索方法，其中包括以下步驟：先對整個搜索窗SW1內的像素點進行亞採樣處理，只針對16×16模式進行搜索，根據SAD準則，找出匹配最佳的N個候選樣本像素點；根據N個候選點的收斂率及分布位置，重新展開搜索窗SW2；對SW2內的像素點再次搜索，得出最佳的整數運動矢量。根據設定的候選樣本像素點數N，可以在圖像質量和計算量之間做出取捨。N值越小，搜索點和運算量越少，整數運動估計完成越快，代價是圖像質量的下降；反之，N值越大，搜索點和運算量越多，圖像質量上升。本發明中設定N的值為1-3。本快速搜索方法運用了粗略、精細兩步搜索，有效地減少了需要搜索的像素點，降低了運算複雜度，提高了運算速度。
【專利說明】一種用於H.264編碼的整數運動估計快速搜索方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種計算機領域中視頻圖像編碼，特別涉及用於H.264協議的整數運動估計的快速搜索方法。
【背景技術】
[0002]IS0/IEC和ITU-T兩大國際標準化組織聯手制定了新一代視頻壓縮標準H.264。自2003年3月H.264視頻壓縮標準正式公布以來，被廣泛應用於實時視頻監控、低延時模式的視頻會議、網絡視頻點播、數字視頻存儲等其他消費電子應用領域。
[0003]H.264之所以有這麼出色的壓縮性能，得益於新引入的多種技術，如幀內預測、多參考幀、幀間可變尺寸塊運動估計、1/4像素精度的運動矢量、整數變換與量化、上下文自適應的熵編碼和去塊濾波等技術。在H.264標準中，運動估計模塊是H.264編碼器的核心部件，佔據了 60% -70%的編碼運算時間，決定了整個編碼的實時編碼性能。運動估計模塊會先進行整數運動估計，然後再進行分數運動估計。其中，整數運動估計佔據了整個編碼30 %的運算量，成為H.264編碼的關鍵路徑之一。
[0004]在整數運動估計方法中，最簡單、有效的方法是全搜索方法(FS，Full Search)，及窮盡搜索窗內所有的像素點進行匹配，但此法所需的運算量十分巨大，很難滿足實時編碼的要求，因此出現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)、二維對數搜索法(TDL, 2D_logarithmic search)、交叉搜索法(CS, Cross Search)、鑽石搜索法(DS, Diamond Search)等。
【發明內容】
[0005]本發明要解決的問題是提供一種用於H.264編碼的整數運動估計快速搜索方法，可通過設定內部編碼參數，來控制編碼圖像質量和運算複雜度，在保證編碼圖像質量的同時，有效減少整數運動估計搜索的範圍和時間。
[0006]為解決上述問題，本發明採用如下技術方案:
[0007]—種用於H.264編碼的整數運動估計快速搜索方法，包括以下步驟:
[0008]步驟一，在參考幀中，根據外部設定的搜索範圍，以搜索中心點展開搜索窗SWl，其範圍為 Searchrang_x*Searchrange_y ；
[0009]步驟二，將搜索窗SWl內所有的像素點進行亞採樣。本發明中，設定亞採樣率為1/16,即在一行像素點中每四個像素點進行一次取點採樣,並且在垂直方向上每四行像素點進行一次取點採樣，經過這兩步採樣過程之後，完成整個亞採樣過程。亞採樣處理可以有效減少搜索的點數，減少計算量，是粗略搜索的重要操作；
[0010]步驟三，對經過步驟二得到的樣本像素點，只針對16 X 16模式，根據SAD準則，得至IJ N個SAD值最小的候選樣本像素點，進行一下步的計算。其中，N是由外部設定的值，本發明中設定範圍為1-3。N值越大，得到的候選樣本像素點的個數越多，編碼圖像質量越高，同時運算量也將增加；反之運算量將減少，代價是編碼圖像質量也會有所下降；[0011]步驟四，根據得到的候選樣本像素點的SAD值和分布位置，重新設定整數運動估計的搜索範圍，得到新的搜索窗SW2。
[0012]情況一，當N = I時，以新的候選樣本像素點為中心展開SW2。
[0013]情況二，當N = 2時，需要根據公式(I)判斷收斂係數Kl:
【權利要求】
1.一種用於H.264編碼的整數運動估計快速搜索方法，其特徵是，該方法包括以下步驟: 步驟一，在參考幀中，根據外部設定的搜索範圍，以搜索中心點展開搜索窗SWl ； 步驟二，將搜索窗SWl內所有的像素點進行亞採樣處理，亞採樣率為1/16，即在一行像素點中每四個像素點進行一次取點採樣，並且在垂直方向上每四行像素點進行一次取點採樣，經過這兩步採樣過程之後，完成整個亞採樣過程； 步驟三，對經過步驟二得到的樣本像素點，只針對16X16模式，使用絕對誤差和SAD (Sum of Absolute Difference,)準則,得到N個SAD值最小的候選樣本像素點,進行一下步的計算，其中，N是由外部設定的值，範圍為1_3，N值越大，得到的候選樣本像素點的個數越多，編碼圖像質量越高； 步驟四，根據得到的候選樣本像素點的分布位置，重新設定整數運動估計的搜索範圍，得到新的搜索窗SW2 ； 步驟五，對於SW2內所有的像素點，不經過任何處理，直接計算SAD值，比較得出最佳的整數運動矢量IMV(Integer Motion Vector),完成此次搜索。
2.根據權利要求1所述的用於H.264編碼的整數運動估計快速搜索方法，其特徵在於，步驟四中，根據不同候選樣本像素點的個數N，其展開SW2的策略是: 情況一，當N = I時，以唯一的候選樣本像素點(Xl，Y1)為中心展開新的搜索窗SW2，其中，向候選樣本像素點的左邊、上邊拓展8個像素點,右邊、下邊拓展7個像素點,得到SW2的大小為16 X 16，即一個宏塊MB (Micro Block)的大小； 情況二，當N = 2時，得到兩個候選樣本像素點(Xl，Y1), (x2, y2)，此時首先需要根據公式⑴判斷收斂係數Kl:
【文檔編號】H04N19/57GK103974077SQ201410204512
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年5月14日 優先權日:2014年5月14日
【發明者】劉新寧, 徐情生, 顧宇巍, 齊靜瑞, 康志強, 楊軍 申請人:東南大學