一种快速的半像素运动矢量搜索算法

提出了一种基于梯度预测的快速半像素运动矢量搜索算法.实验结果表明,在H.263编码器中使用该算法的运算量,比在相同量化阶下的半像素运动矢量搜索算法下降45%,并且图像的PSNR和码率变化很小.该算法可以很容易地应用到H.264的1/4像素运动矢量搜索中.     

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

在分析UMHexagonS运动估计算法的基础上,根据中心偏移特性在起始搜索点预测中加入了原点预测;利用预测运动矢量的运动信息把当前块的运动类型区分为慢速运动、中速运动和快速运动,并采取相应的搜索策略;考虑到常见视频序列水平、垂直方向运动相对剧烈的特性,提出了用13点中菱形模板和8点多层次大菱形模板分别代替正方形模板和多层次六边形模板;在中菱形搜索和大菱形搜索的步骤后均加入提前终止判定,减少了对不重要搜索点的搜索。仿真结果表明,改进后的新算法在保证信噪比和编码码率基本不变的情况下,使得运动估计的时间减少了10%～23%,增强了编码的实时性。     

H.264编码器参考帧内存优化方法

提出了一种优化参考帧内存的新方法：每个参考帧的亮度参考图像仅包含了图像内的整数像素和扩展边界中的整数像素;在运动矢量搜索时先利用亮度参考图像找到整数运动矢量,而后由整数运动矢量搜索分数运动矢量,在每一次的搜索过程中根据搜索位置的分数运动矢量在亮度参考图像上找到对应的整数像素子块,对该子块进行插值运算获取所需的参考子块并进一步处理而获取对应代价,最后根据代价最小准则获取最佳运动矢量.试验证明这种优化方法能大大减小内存,且保证图像质量和码率几乎没有变化.     

创新的高效方向性菱形-弧形快速块匹配运动估计算法

针对传统运动估计算法的缺点,本文提出了一种采用弧形、小十字、大菱形模板进行快速块匹配运动估计的新算法.该算法(NOADS)充分利用序列图像中运动矢量场中心偏置分布特性,使用小十字模板,进一步搜索根据情况自适应调整扩展为水平菱形或是垂直菱形模板,处理中心区域小运动矢量和静止运动矢量的搜索.使用大菱形-弧形模板处理大运动矢量的搜索.实验结果表明NOADS有效减少了搜索点数,提高了搜索速度,能同时适应于小运动块和大运动块的搜索,速度上比DS提高约20%,比3SS提高30% ～60%.     

基于亚像素运动矢量的AVS编码快速搜索算法

针对AVS视频编码系统中运动搜索模块运算量较大的问题,提出一种基于亚像素运动矢量的快速搜索算法.该算法利用整像素点进行分区域预测,并采用二步搜索法快速定位出最匹配亚像素点.实验结果表明,与传统方法相比,在峰值信噪比下降不足0.1 dB的情况下,该算法减少超过50%的亚像素搜索次数,视频编码时间缩短18%～30%.     

一种基于硬件实现的快速运动估计半像素级搜索算法

研究了在绝对差和准则下的整像素级块匹配和半像素级块匹配的联系，对绝对差和进行了合理的数学曲线拟合，通过数学曲线来预测最小绝对差和所在半像素位置，从而得到半像素级最佳匹配矢量。分析了三种不同的凹函数预测模型，提出了一种适合硬件实现的运动估计快速半像素级搜索算法。该算法直接根据整像素级运动估计的结果来推算半像素级运动估计结果，在很大程度上降低了半像素级运动估计的运算复杂度，从而利用低码率视频编码的实时实现。试验结果表明该算法可获得较好的重建图像质量。该算法利于硬件实现，可以方便地集成到现有的视频编码器中，具有较好的实用价值。     

H.264标准半像素精度运动估计的硬件结构设计

设计了一种实时的基于可变块的半像素精度运动估计模块,包括半像素插值模块和半像素搜索模块,插值模块采用6阶FIR滤波器进行插值,搜索模块采用分级搜索算法.此模块应用在H.264标准便携视频设备的编码部分,用Verilog语言编写,采用Xilinx公司XC4VSX25的FPGA芯片作为硬件实现的运算核心.     

基于方向自适应模板的UMHexagonS算法改进

对UMHexagonS算法的搜索步骤和特点进行了分析,提出了一种改进的方法,改进初始运动矢量预测精度,去掉UMHexagonS算法中5×5全搜索中的相对不重要点,根据初始运动矢量的方向采用梯形格点搜索代替全六边形格点搜索,这在一定程度上减少了计算量.同时能更快地搜索到最佳运动矢量.实验结果表明,在保证PSNR和码率基本不变的前提下,可以有效地降低运动估计时间.     

单片MPEG-2广播解码器

美国IBM公司研制出一种单片视频编码IC,与4∶2∶2profile＠ML兼容。它能对与国际电信联盟（ITU－R）Rec．601（720像素×512像素×30帧/s）兼容的视频流实时编码。编码的数据速率峰值为50Mbit／s4∶2∶2Profile＠ML设计适合于广播电台用,它含有多个精简指令组计算机（RISC）处理器核心,微码能重写调整图像质量。此芯片也适用于符合高清晰度电视（HDTV）规范的MP＠HL,多芯片并联还能处理画中画图像。运动矢量检测范围：水平方向为全±101像素;垂直方向是±64像素。电源电压：＋3.3V功耗：4－5W工作频率：60MHz采用352引脚B…     

Small-diamond-based search algorithm for fast block motion estimation

A good fast motion search algorithm should efficiently speed up the encoding time and keep the quality of encoded video stable at the same time. Researches have shown that many fast algorithms lose the quality requirement in some special video sequences. These video sequences often have heavy motions and need large search windows for motion vector search. E3SS, DS, and E-HEXBS, which are famous algorithms, are not good enough in these sequences. As to UMHexagonS, it is able to meet the high video quality requirement very well, but it costs too much computation. This paper introduces a multi-stage motion estimation algorithm. The algorithm ensures getting good video quality while decreases the motion search time efficiently. It divides the search regions into many un-overlapped small-diamond regions and forces the motion search to go outward for larger motion vectors. This method is also designed to avoid mistaking local optimal motion vectors. For this reason, the selected motion vector is refined by several stages. Experimental results show that the proposed algorithm uses almost the same number of checking points as E3SS but achieves a better quality. Furthermore, the proposed algorithm is also tested in H.264/AVC JM9.5 encoder; the experimental results show that this algorithm is also suitable for variable block-size motion estimation.     

POLYNOMIAL MODEL BASED FAST FRACTIONAL PIXEL SEARCH ALGORITHM FOR H.264/AVC

This paper proposed a novel fast fractional pixel search algorithm based on polynomial model. With the analysis of distribution characteristics of motion compensation error surface inside tractional pixel searching window, the matching error is fitted with parabola along horizontal and vertical direction respectively. The proposcd searching strategy needs to check only 6 points rather than 16 or 24 points, which are used in the l lierarchical Fractional Pel Search algorithm （HFPS） for 1/4-pel and 1/8-pel Motion Estimation （ME）. The experimental results show that the proposed algorithm shows very good capability in keeping the rate distortion performance while reduces computation load to a large extent compared with HFPS algorithm.     

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。     

A new diamond search algorithm for fast block-matching motionestimation

Based on the study of motion vector distribution from several commonly used test image sequences, a new diamond search (DS) algorithm for fast block-matching motion estimation (BMME) is proposed in this paper. Simulation results demonstrate that the proposed DS algorithm greatly outperforms the well-known three-step search (TSS) algorithm. Compared with the new three-step search (NTSS) algorithm, the DS algorithm achieves close performance but requires less computation by up to 22% on average. Experimental results also show that the DS algorithm is better than the four-step search (4SS) and block-based gradient descent search (BBGDS), in terms of mean-square error performance and required number of search points.     

基于量子克隆选择的自适应多模式快速运动估计算法

该文提出一种新的基于量子克隆选择的自适应多模式快速运动估计算法。算法利用序列图像的时空预测运动矢量作为序列活动剧烈程度的依据,自适应选择搜索模式。静止块直接中止搜索;平缓运动类型块以(0,0)点为起始点,直接使用CDS搜索模式;剧烈运动类型块使用QCS/CDS联合搜索模式,首先使用量子克隆选择QCS寻找近似最优解,然后以近似最优解为起始点,使用CDS搜索。实验结果证明,算法在能够获得接近全搜索方法所得到的平均峰值信噪比前提下,平均搜索点数大大减少,搜索速度显著加快。     

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。     

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。     

Directional diamond search pattern for fast block motion estimation

A new fast block matching algorithm (BMA) with a directional diamond search (DDS) pattern is proposed, which is designed to fit the directional centre-biased motion vector distribution. Simulation results show that the DDS algorithm has a significant computational speedup compared to other popular fast BMAs, with similar or even better performance.