基於置信區間的高效視頻編碼整像素運動估計方法

2023-06-08 03:42:31 1

基於置信區間的高效視頻編碼整像素運動估計方法
【專利摘要】本發明涉及一種在低延遲主檔次的高效視頻編碼中進行整像素快速運動估計的方法，屬於圖像通信領域。本發明針對主要利用幀間編碼的低延遲視頻應用，本發明提出了一種基於置信區間的LD-Main檔次HEVC整像素運動估計方法。該方法通過降低代價函數計算次數有效地減少了整像素運動估計的時間，使得運動估計時間大大減少，同時還能保證RD性能沒有過多的損失。
【專利說明】基於置信區間的高效視頻編碼整像素運動估計方法

【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種在低延遲主（以下簡稱為LD-Main)檔次的高效視頻編碼（以下 簡稱為HEVC)中進行整像素快速運動估計的方法，屬於圖像通信領域。

【背景技術】
[0002] 新一代高效視頻編碼HEVC能更好地滿足人們對視頻解析度越來越高的要求，與 H. 264/AVC相比，HEVC進一步提高了壓縮編碼的率失真（以下簡稱為RD)性能。與此同 時，HEVC具有更高的編碼複雜度，特別是運動估計（以下簡稱為ME)的編碼時間顯著增加。 LD-Main檔次的HEVC適合於會議電視、視頻聊天等實時通話應用，LD-Main配置文件規定： 視頻序列的第一幀採用幀內編碼工具，其它幀則按照顯示順序連續地採用幀間編碼工具。
[0003] 與H. 264/AVC相比，HEVC的三個因素會導致運動估計的複雜度明顯增加，即更大 的預測單元（以下簡稱為PU)、更多的PU數量和更大的搜索窗尺寸。宏塊是H. 264/AVC的基 本編碼對象，其尺寸大小為16X16。在HEVC中，編碼單元（以下簡稱為CU)作為基本的編 碼對象，尺寸可達64 X 64,每一個⑶又都能進一步地遞歸分割成為四個子⑶來分別進行率 失真優化（以下簡稱為RD0);-個CU又可以被分割為一個或多個PU進行預測編碼。因此， HEVC更大的塊尺寸會產生更多的PU，幀間編碼的每一個PU需要分別進行運動估計。最終， HEVC整像素運動估計（以下簡稱為ME)的搜索窗尺寸被擴大為（65X65)?（129X129)， 使得每一個PU的搜索點顯著增多。
[0004] 為了減少全搜索（以下簡稱為FS)運動估計的複雜度，一些文獻提出了各種快速 運動估計方法，通過允許較少的候選點來降低搜索的複雜度，如逐次消元法（以下簡稱為 SEA)、多層次SEA和去噪SEA，都是通過減少部分SAD計算從而提高運動估計的速度；其它 快速運動估計方法，如三步搜索法、新三步搜索法、四步搜索法、菱形搜索法和全局SEA法， 則是通過預置模式減少整個搜索窗口內的搜索點數目。上述這些方法往往只是在一個特定 條件下確定運動矢量（以下簡稱為MV)的分布，容易陷入局部最小值而導致編碼性能的下 降。


【發明內容】

[0005] 本發明要解決的技術問題是在保證編碼性能的前提下減少FS運動估計的複雜 度。
[0006] 為了解決上述技術問題，本發明的技術方案是提供了一種基於置信區間的高效視 頻編碼整像素運動估計方法，其特徵在於，包括以下步驟：
[0007] 第一步、預先計算得到參考塊集R= {RpRy...，Rk}，R的大小由搜索窗口來決定； 給定預測單元目標塊T，計算預測單元目標塊T的像素值之和S T ;基於預測單元目標塊T的 相鄰塊估計其方差根〇 ;
[0008] 第二步、j = l;
[0009] 第三步、驗證參考塊R」的像素值之和SRi是否落入置信區丨1

【權利要求】
1. 一種基於置信區間的高效視頻編碼整像素運動估計方法，其特徵在於，包括以下步 驟： 第一步、預先計算得到參考塊集
R的大小由搜索窗口來決定；給 定預測單元目標塊T，計算預測單元目標塊T的像素值之和ST ;基於預測單元目標塊T的相 鄰塊估計其方差根σ ; 第二步、j = 1 ; 第三步、驗證參考塊Rj的像素值之和
是否落入置信區間
I式 中，η為預測單元目標塊T尺寸，ε為大於零的參數，若否，則進入第六步，若是，則進入第四 [Κ 少； 第四步、計算代價函數Jj = SAD(T，Rj)+C〇St(MVDj)，式中，SAD(T，Rj)為預測單元目標 塊T與落入置信區間的參考塊&之間的絕對偏差和，Cost (MVDp則為MVD」的相關編碼比特 數，MVD」為參考塊&的候選運動矢量M'和預測運動矢量MVP之間的差值； 第五步、判斷1是否小於當前的最小代價值JBest，若是，則JBest更新為鬥最佳運動矢 量MVBest更新為M'，若否，則進入第六步； 第六步、j = j+Ι後判斷j是否不大於k，若是，則返回第三步，若否，則結束對預測單元 目標塊T的運動估計。
2. 如權利要求1所述的一種基於置信區間的高效視頻編碼整像素運動估計方法，其特 徵在於，在所述第一步中，所述方差根σ是根據預測單元目標塊T的左塊、左上塊、上塊和 右上塊的剩餘殘差來求得σ 2,然後開根號得到。
3. 如權利要求1所述的一種基於置信區間的高效視頻編碼整像素運動估計方法，其特 徵在於，在所述第一步中，所述參考塊集R中任意參考塊&滿足：
4. 如權利要求1所述的一種基於置信區間的高效視頻編碼整像素運動估計方法，其 特徵在於，在所述第三步中置信區間
的置信度為l_2Q(e)，式中， Q( ε )的定義為
5. 如權利要求1所述的一種基於置信區間的高效視頻編碼整像素運動估計方法，其特 徵在於，在所述第三步中，採用&相對於預測單元目標塊Τ的幀索引值七與常數λ來進一 步縮小置信區間，新的置信區間為I
6. 如權利要求5所述的一種基於置信區間的高效視頻編碼整像素運動估計方法，其特 徵在於，所述幀索引值4取{0，1，2,3}，所述常數λ的值是一個統計優化量。
7. 如權利要求1至5中任一項所述的一種基於置信區間的高效視頻編碼整像素運動估 計方法，其特徵在於，ε的取值範圍為2. 5±20%。
【文檔編號】H04N19/563GK104159122SQ201410393476
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年8月12日 優先權日:2014年8月12日
【發明者】揭月馨, 劉浩, 王登程, 胡楠, 楊恩輝 申請人:東華大學