一種用于h.264編碼的整數(shù)運動估計快速搜索方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于H.264編碼的整數(shù)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(nèi)的像素點進(jìn)行亞采樣處理，只針對16×16模式進(jìn)行搜索，根據(jù)SAD準(zhǔn)則，找出匹配最佳的N個候選樣本像素點；根據(jù)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(nèi)的像素點再次搜索，得出最佳的整數(shù)運動矢量。根據(jù)設(shè)定的候選樣本像素點數(shù)N，可以在圖像質(zhì)量和計算量之間做出取舍。N值越小，搜索點和運算量越少，整數(shù)運動估計完成越快，代價是圖像質(zhì)量的下降；反之，N值越大，搜索點和運算量越多，圖像質(zhì)量上升。本發(fā)明中設(shè)定N的值為1-3。本快速搜索方法運用了粗略、精細(xì)兩步搜索，有效地減少了需要搜索的像素點，降低了運算復(fù)雜度，提高了運算速度。
【專利說明】一種用于H.264編碼的整數(shù)運動估計快速搜索方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種計算機領(lǐng)域中視頻圖像編碼，特別涉及用于H.264協(xié)議的整數(shù)運動估計的快速搜索方法。
【背景技術(shù)】
[0002]IS0/IEC和ITU-T兩大國際標(biāo)準(zhǔn)化組織聯(lián)手制定了新一代視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)H.264。自2003年3月H.264視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)正式公布以來，被廣泛應(yīng)用于實時視頻監(jiān)控、低延時模式的視頻會議、網(wǎng)絡(luò)視頻點播、數(shù)字視頻存儲等其他消費電子應(yīng)用領(lǐng)域。
[0003]H.264之所以有這么出色的壓縮性能，得益于新引入的多種技術(shù)，如幀內(nèi)預(yù)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(shù)變換與量化、上下文自適應(yīng)的熵編碼和去塊濾波等技術(shù)。在H.264標(biāo)準(zhǔn)中，運動估計模塊是H.264編碼器的核心部件，占據(jù)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(jìn)行整數(shù)運動估計，然后再進(jìn)行分?jǐn)?shù)運動估計。其中，整數(shù)運動估計占據(jù)了整個編碼30 %的運算量，成為H.264編碼的關(guān)鍵路徑之一。
[0004]在整數(shù)運動估計方法中，最簡單、有效的方法是全搜索方法(FS，F(xiàn)ull Search)，及窮盡搜索窗內(nèi)所有的像素點進(jìn)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(xiàn)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(shù)搜索法(TDL, 2D_logarithmic search)、交叉搜索法(CS, Cross Search)、鉆石搜索法(DS, Diamond Search)等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的問題是提供一種用于H.264編碼的整數(shù)運動估計快速搜索方法，可通過設(shè)定內(nèi)部編碼參數(shù)，來控制編碼圖像質(zhì)量和運算復(fù)雜度，在保證編碼圖像質(zhì)量的同時，有效減少整數(shù)運動估計搜索的范圍和時間。
[0006]為解決上述問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0007]—種用于H.264編碼的整數(shù)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(jù)外部設(shè)定的搜索范圍，以搜索中心點展開搜索窗SWl，其范圍為 Searchrang_x*Searchrange_y ；
[0009]步驟二，將搜索窗SWl內(nèi)所有的像素點進(jìn)行亞采樣。本發(fā)明中，設(shè)定亞采樣率為1/16,即在一行像素點中每四個像素點進(jìn)行一次取點采樣,并且在垂直方向上每四行像素點進(jìn)行一次取點采樣，經(jīng)過這兩步采樣過程之后，完成整個亞采樣過程。亞采樣處理可以有效減少搜索的點數(shù)，減少計算量，是粗略搜索的重要操作；
[0010]步驟三，對經(jīng)過步驟二得到的樣本像素點，只針對16 X 16模式，根據(jù)SAD準(zhǔn)則，得至IJ N個SAD值最小的候選樣本像素點，進(jìn)行一下步的計算。其中，N是由外部設(shè)定的值，本發(fā)明中設(shè)定范圍為1-3。N值越大，得到的候選樣本像素點的個數(shù)越多，編碼圖像質(zhì)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(zhì)量也會有所下降；[0011]步驟四，根據(jù)得到的候選樣本像素點的SAD值和分布位置，重新設(shè)定整數(shù)運動估計的搜索范圍，得到新的搜索窗SW2。
[0012]情況一，當(dāng)N = I時，以新的候選樣本像素點為中心展開SW2。
[0013]情況二，當(dāng)N = 2時，需要根據(jù)公式(I)判斷收斂系數(shù)Kl:
【權(quán)利要求】
1.一種用于H.264編碼的整數(shù)運動估計快速搜索方法，其特征是，該方法包括以下步驟: 步驟一，在參考幀中，根據(jù)外部設(shè)定的搜索范圍，以搜索中心點展開搜索窗SWl ； 步驟二，將搜索窗SWl內(nèi)所有的像素點進(jìn)行亞采樣處理，亞采樣率為1/16，即在一行像素點中每四個像素點進(jìn)行一次取點采樣，并且在垂直方向上每四行像素點進(jìn)行一次取點采樣，經(jīng)過這兩步采樣過程之后，完成整個亞采樣過程； 步驟三，對經(jīng)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(zhǔn)則,得到N個SAD值最小的候選樣本像素點,進(jìn)行一下步的計算，其中，N是由外部設(shè)定的值，范圍為1_3，N值越大，得到的候選樣本像素點的個數(shù)越多，編碼圖像質(zhì)量越高； 步驟四，根據(jù)得到的候選樣本像素點的分布位置，重新設(shè)定整數(shù)運動估計的搜索范圍，得到新的搜索窗SW2 ； 步驟五，對于SW2內(nèi)所有的像素點，不經(jīng)過任何處理，直接計算SAD值，比較得出最佳的整數(shù)運動矢量IMV(Integer Motion Vector),完成此次搜索。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于H.264編碼的整數(shù)運動估計快速搜索方法，其特征在于，步驟四中，根據(jù)不同候選樣本像素點的個數(shù)N，其展開SW2的策略是: 情況一，當(dāng)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?。? 情況二，當(dāng)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(jù)公式⑴判斷收斂系數(shù)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(yōu)先權(quán)日:2014年5月14日
【發(fā)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(xué)