基于矢量叠加和自适应中止的快速运动估计

提出了一种基于帧矢量叠加和自适应中止技术的快速运动估计方法.该方法在不改变搜索策略的前提下,通过采用帧矢量叠加技术,对运动矢量进行传递,等效扩大了搜索区域,显著减少了相邻帧之间对应像素最小绝对误差值的跳变,运算量减少至21.8%;引入中止判决准则,在匹配运算中,自适应的改变决定匹配次数的阈值,将运算量减少为40.2%.以全搜索块匹配算法为例的实验表明,该算法在保持精度不变的前提下,运算量最终减少到8.72%.     

搜索模式自适应快速运动估计算法

提出了一种搜索模式自适应快速运动估计算法(PAFME),首先利用变块尺寸运动估计的特点与运动矢量的时空域相关性,预测初始搜索中心;采用多种搜索模式以适应不同运动特征,提出了搜索模式自适应的选择机制,以节省不必要的搜索点加快搜索速度;又能避免陷入局部极小.实验结果表明,与H.264/AVC的参考软件JM12.4相比,该算法使整像素精度运动估计的速度提高了30%～40%,同时保持了图像质量和码率基本不变.     

H.264/AVC中快速1/4像素运动估计算法

提出了一种快速1/4像素的运动估计算法.该算法基于运动补偿预测误差模型,与传统的1/4像素的分层运动估计算法不同,仅通过一步计算就能直接得到1/4像素精度的运动矢量,而且完全避免了运算量很大的分数像素内插运算和整像素搜索完成后的分数像素搜索.实验结果表明,该算法在保持图像质量的前提下极大地减少了1/4像素运动估计的运算量.     

H.264编码器中亚像素运动估计的硬件实现

本文在块匹配算法的基础上,提出了一种1／4像素精度的亚像素运动估计的硬件实现方法,在整像素运动估计的基础上实现了半像素和1／4像素最佳匹配点搜索,在空间上具有更高的并行度,硬件实现简洁有效。     

基于H.264的内容自适应分数像素运动估计算法

分数像素精确运动估计的改进是整个运动估计模块优化的关键,本文提出了基于H.264的内容自适应分数像素运动估计算法。首先,提出基于平坦区域宏块预测的无效分数像素运动矢量(MV)搜索省略算法(SMBP);然后,改进H.264采用的基于中心的分数像素搜索算法(CBFPS),提出基于预测矢量的增强型菱形模板(EDSP)搜索算法。实验结果表明,内容自适应分数像素运动估计算法比分数像素全搜索算法(FFPS)在峰值信噪比(PSNR)有微小降低(0.095～0.209 dB)的情况下,平均减少了75.6%的分数像素搜索点,整个运动估计模块平均节省了38.5%的计算量。     

一种基于自适应模板的运动估计算法

在对H.264参考模型JM10.2中采用的非对称十字多重六边形网格搜索(UMHexagonS)运动估计算法进行详尽分析的基础上,提出了针对非对称动态十字搜索、5×5模板搜索和非均匀多层次六边形格点搜索模式三方面的改进措施来优化算法.该自适应模板运动估计算法可显著减少运动估计所需搜索点数,实验表明,本文算法可在图像质量和码率基本不变的前提下平均可节省30％运动估计时间.     

AVS视频编码中子像素运动估计算法的优化研究

由于在AVS技术标准的帧间预测方案中提供了1／4子像素精度的运动估计,这部分运算量较大,运行时间长,有进一步改进的必要。本文通过对AVS视频编码标准中子像素运动估计算法的分析,针对子像素运动估计算法运算量较大的问题,提出了一种新的基于整像素SAD的快速子像素运动估计算法,它对现有的AVS技术标准子像素运动估计算法进行了较大的改进与优化。实验结果证明该方法在保持相同性能的前提下,较大程度地降低了AVS技术标准运动估计算法的复杂度。     

基于运动矢量场和方向自适应的快速运动估计算法

该文提出了一种基于运动矢量场和方向自适应的快速搜索算法。算法针对序列图像的运动矢量场所具有的中心偏置性和时空相关性进行预判,对静止块设定阈值直接中止搜索;根据运动类型自适应选择搜索起始点和搜索策略;采用了两种新的混合搜索方法,对小运动和大运动宏块使用线性-菱形搜索,对中等运动块使用六边形-菱形搜索算法,搜索模板具有强烈的方向特性。实验结果表明,该文算法的搜索速度和搜索精度优于现有的快速运动估计算法,而搜索精度非常接近于全搜索法。     

UMHexagonS算法的研究与改进

针对UMHexagon S算法存在的问题,提出了一种改进的UMHexagon S算法。算法充分利用运动矢量的中心偏置特性与运动同质性,采用递增数列步长的对称十字型搜索模板和多层次八边形搜索模板以减少无用的搜索点,根据运动矢量的变化趋势自适应地确定多层次八边形的搜索方向,用16点井字型搜索代替5×5全搜索,并改善了运动估计的粗定位。实验结果表明,与UMHexagon S算法相比,改进算法在保证PSNR和比特率基本不变的前提下,平均减少了18.53%的运动估计时间,尤其是对大运动视频序列的效果更好,最大可以减少25.17%的运动估计时间。     

基于模糊量化和2 bit深度像素的运动估计算法

提出了一种2 bit深度像素的运动估计算法。首先,将像素深度的降采样过程形式化为区间分划和区间映射2个步骤,其中前者为多对一映射,决定着运动估计性能,后者为一一映射;其次,提出一种非均匀量化方法求解区间分划的3个初始阈值,并利用隶属度函数对初始阈值细化,从而克服信号噪声等因素导致的初始阈值周围像素值的误匹配;再次,讨论了适用于2 bit深度像素运动估计的误差度量准则,进而提出了基于模糊量化和2 bit深度像素的运动估计算法;最后,借助信号自相关函数,建立比特深度转换误差—运动向量精度模型来估计该算法所能达到的预测精度。实验结果证明,对于多种类型的视频序列,尤其是场景细节和物体运动比较复杂者,该算法始终能保持较高的估计精度,运动补偿的平均峰值信噪比较之传统2 bit深度像素的运动估计提高0.27 dB。     

实现运动估计算法的优化技术

针对H.263编码器,通过研究软件实现提高运动估计算法效率的优化技术,提出一种基于位标识的重复搜索点的识别方法,其思想是根据运动矢量各向非均匀分布特性设置模板内各搜索点顺序,并通过实验验证了该优化方案的有效性。其恢复图像的整像素和半像素搜索点数均有较大的减少,平均每帧的压缩时间大大缩短,而且平均每帧的编码码长也有不同程度的缩短。     

一种改进的UMHexagonS运动估计算法

在视频编码中,运动估计占据约70%的编码时间,是视频编码中的重要环节。整像素运动搜索UMHexagon S算法以较低的计算复杂度,达到了接近全搜索算法的率失真性能,而被H.264和AVS等标准所采纳。在分析UMHexagon S算法的基础上,对其非对称十字形搜索和非均匀多层次六边形格点搜索算法进行了改进。实验表明,在基本保持原算法性能的同时,该算法比原算法减少了60%~70%的搜索点数,降低了运动估计的计算复杂度。     

基于进化规划的运动估计算法

本文将进化规划引入了运动估计问题的求解中,在算法中还引入了像素疏值法,从而使得算法的运算量大为减少,而运动估计的精度没有明显下降。实验表明,本文算法的运算量甚至少于三步搜索法（3SS）,而获得的图像质量优于三步搜索法,接近全搜索算法（FS）。     

一种运动自适应的帧内插算法

本文提出了一种运动自适应的帧内插算法,可以用于逐行扫描的数字视频系统中做帧速率转换。该算法首先采用了线性预测块匹配搜索算法来估计内插帧中每一个象素的运动矢量;然后对得到的运动场进行中值滤波和判别,剔除运动不一致或错误的运动矢量;最后沿着运动轨迹线性内插得到内插帧的象素值。仿真分析表明本文提出的算法,在一个大的搜索区域进行快速搜索和判别,可以有效地解决内插帧中快速运动目标的运动模糊和有切换帧时的图象重叠,提高了帧速率转换中内插帧的主观视觉质量。     

一种HEVC整像素运动估计优化算法

对HEVC整像素运动估计算法进行优化,目的是在保持编码视频压缩后码流率和解码视频图像质量基本不变的同时,降低编码耗时。首先,统计了不同视频序列的进行帧间预测时整像素运动估计的搜索步长的分布。进而根据统计结果,改进了不同搜索步长下的分支搜索模板。同时调整了整像素运动估计的提前终止条件。最终比较了测试视频序列优化前后编码输出的YUV分量、码流和耗时。实验结果表明,对于class E(1 920×1 080)视频序列,在编码后视频质量的客观值(YUV分量)最多下降0.182 2 d B,比特率最多上升0.40%,耗时最少下降1.25%。     

Two-step motion estimation algorithm for large search range usingoutlier pixel exclusion

A new two-step motion estimation algorithm is proposed for large search range. It exploits minimum mean-absolute-error quantisation and outlier pixel exclusion to reduce performance degradation. With respect to the full search algorithm, the hardware cost is reduced to 1/144 with similar peak signal-to-noise ratio performance when the search range is ±128×±128     

MOTION COMPENSATION BASED ON MOTION VECTOR INTERPOLATION

A modified block matching algorithm (BMA) with motion correlation constraint (MCCBMA) is proposed at first. Then a novel motion compensation algorithm (INTPMC) which computes motion vector for each pixel by interpolating motion vectors is presented. In order to increase interframe prediction performance and decrease the computational complexity, an optimizing algorithm for partial motion vectors is described at last. Experimental results show that the proposed algorithm can improve the prediction performance obviously with a moderately increased complexity compared with the conventional full search block matching algorithm (FSBMA).     

基于运动矢量分布特征的半像素快速搜索算法

针对MPEG-4视频编码中半像素全搜索方法运算量较大的缺点,提出一种基于运动矢量分布特征的快速半像素运动矢量搜索算法。试验表明最佳半像素运动矢量的分布具有一定的规律,即大多数的运动矢量分布在水平或垂直两个共扼方向上。因此在满足一定条件的前提下水平和垂直方向上的运动矢量被优先搜索,其次搜索其余的点。仿真结果表明本算法可以使半像素平均搜索点数减少71%,而编码质量和码流长度并没有明显降低或增加。     

多参考点三步搜索法快速稳像算法

针对数字稳像（DIS）算法的实时实现，提出了基于三步搜索（TSS）法和投影算法（PA）的快速DIS算法，并在TSS法的每一步保留多个参考点以提高稳像精度使其更接近于全搜索块匹配法（FS-BM）。仿真实验表明，该算法具有较高的运动估计精度及更快的运算速度，可用于较复杂运动估计模型的实时处理。