快速分数运动搜索方法技术

本发明专利技术属于视频编码技术，具体涉及一种Ｈ．２６４的帧间分数级运动搜索方法。本发明专利技术提供一种基于整数运动向量的快速分数运动搜索方法。本发明专利技术通过已检测点的误差值和上一级运动搜索的运动向量，决定了待搜索的像素点的优先级，优先级越高的像素点成为最优点的可能性越大，按照各像素点的优先级的高低进行运动搜索，可以尽快地找到最优点，并排除大量不可能成为最优的点，从而减少了检测的点数，提高了运动搜索的速度。本发明专利技术相比全搜索方法，检测点数平均减少了６０％左右，使得编码速度大幅度地提高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于视频编码技术，具体涉及一种H. 264的帧间分数级运动搜索方法。
技术介绍
H.264/AVC是由联合视频工作组(Joint Video Team, JVT)制定的。该标准为广播、存储设备、对话服务以及无线网络等方面的视频技术提供了技术支持，该标准和以往的标准相比，例如H.263、 H.263+、 H. 263++#MPEG-4，在视频编码效率上取得了很大的提高，在相同视频质量下，H. 264不仅比H. 263和MPEG-4节约了50。/。的码率，而且对网络传输具有更好的支持功能。& 264〃￥(]采用了许多新的技术，包括多模式的帧内预测、FMO(灵活模块次序)、1/4像素精度的运动估计和运动补偿、多参考帧技术、环路滤波技术等。这些新的技术不仅使得H. 264具有了更好的视频压縮性能，而且让视频标准能更广泛地、更灵活地应用于不同的网络环境。视频源由视频图像序列构成，视频序列被划分为不同的GOP (视频图像组)，在视频图像组里，可以由三种不同的视频图像帧构成，分别为I帧、P帧和B帧。I帧为帧内预测帧，其视频图像通过本帧内的图像信息进行压縮编码，这种模式的编码效率往往不高。P帧为帧间预测帧，其采用了帧间运动补偿技术，即通过前面已编码帧的信息来预测当前帧。B帧为双向帧间预测帧，它可以利用前面已编码帧或者后续帧，或者同时使用前面和后续重建帧的信息来进行帧间预测。P帧和B帧相比I帧，只需要很少的编码比特来存储图像信息，这些信息主要是帧间预测的残差。帧间预测通过运动补偿预测对视频源进行压縮编码。当前帧中的宏块通过在参考帧中寻找匹配的宏块进行预测，其当前帧中的宏块位置与参考帧中的宏块位置差为运动向量。帧间预测的关键部分就在于如何寻找匹配块，即运动搜索。运动搜索精确度影响着视频压縮的效率和重建的质量，在H. 264中采用了l/4像素精度的运动搜索方法。运动搜索分为三级，第一级为整像素运动搜索，在一个搜索范围内采用整像素匹配的搜索方法找出最优整数像素点；第二级为l/2像素运动搜索，在最优整数点附近采用l/2像素精度运动搜索方法找出l/2像素的最优分数像素点；第三级为l/4像素运动搜索，在最优l/2像素点附近采用l/4像素精度的运动搜索方法找出l/4像素最优分数像素点。第二级与第三级运 动搜索为分数运动搜索。这种运动搜索的方法在很大程度上提高了帧间预测的准确性，提高 了视频压縮的效率，但在同时，却带来了大量的计算量。为了降低算法复杂度，快速整像素 运动搜索可使检测点降到不到10个点，但分数级运动搜索仍需检测16个点才能达到l/4像素 精度。这样分数级运动搜索算法成为编码器的编码速度的主要影响因素。目前常见分数级运动搜索算法为全搜索算法。如图1所示，以整像素点(0， 0)为中心 像素点(中心像素点为整数运动搜索中的最优整数像素点)进行l/2像素运动搜索过程需全 搜索8个l/2像素点后选择SAD值最小的像素点为最优l/2像素点，从而确定l/2像素运动向量 ，这8个l/2像素点为(-2， -2) 、 (-2， 0) 、 (0， -2) 、 (0， 2) 、 (2， 0) 、 (2， 2) 、(-2， 2) 、 (2， -2);进行1/4像素运动搜索过程需全搜索8个1/4像素点后选择SAD值最 小的像素点为最优l/4像素点，从而确定l/4像素运动向量，这8个l/4像素点为(-1， -1)、 (—1， 0) 、 (0， —1) 、 (0， 1) 、 (1， 0) 、 (1， 1) 、 (—1， 1) 、 (1， —1)。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种基于整数运动向量的。 本专利技术为解决上述技术问题所采用的技术方案是，，包括以下步骤a、 确定上一级运动搜索得到的运动向量方向；比较上一级运动搜索的运动向量的X轴分 量和Y轴分量的大小，以轴分量较大的为第一优先检测轴，另一个为第二优先检测轴，并确 定X轴与Y轴上的首选像素点和次选像素点；b、 先在第一优先检测轴上进行运动搜索，搜索得到第一优先检测轴上的最优像素点为 第一参考搜索像素点，再在第二优先检测轴上进行运动搜索，第二优先检测轴上的最优像素 点为第二参考搜索像素点；判断第一参考搜索像素点或/和第二参考搜索像素点是否为中心 像素点，如是，本级搜索结束，选择第一参考搜索像素点、第二参考搜索像素点中其误差值 最小的为本级最优分数像素点；如否，进入步骤c;c、 搜索在X轴与Y轴形成的4个夹角方向所对应的4个像素点中与第一参考搜索像素点与 第二参考搜索像素点最相邻的像素点为第三参考搜索像素点，本级搜索结束，选择第一参考 搜索像素点、第二参考搜索像素点、第三参考搜索像素点中其误差值最小的为本级最优分数 像素点。步骤a中，X轴上的首选像素点为上一级运动向量的X轴分量所指向的像素点，X轴次选像 素点与首选像素点方向相反；Y轴上的首选像素点为上一级运动向量的Y轴分量所指向的像素 点，Y轴次选像素点与首选像素点方向相反。步骤b中，在第一优先检测轴或第二优先检测轴上进行运动搜索时，先对该轴上的首选 像素点进行检测，得到首选像素点的误差值，若首选像素点的误差值小于中心像素点的误差 值，则首选像素点为该轴上的最优像素点，否则，对次选像素点进行检测，得到次选像素点 的误差值，若次优像素点的误差值小于中心像素点的误差值，则次选像素点为该轴上的最优 像素点，否则中心像素点为该轴上的最优像素点。具体的，在实际运动搜索过程中，用于判断检测点匹配精确度的标准(误差值)可以用 SAD (绝对误差和)，MAD (平均绝对误差)，cost (率失真代价函数)，SATD (残差频频变 换后的统计量)等表示。步骤b中，搜索结束后，若第一参考搜索像素点、第二参考搜索像素点均为中心像素点 ，则本级最优分数像素点为中心像素点；若第一参考搜索像素点不为中心像素点，而第二参 考搜索像素点为中心像素点，则本级最优分数像素点为第一参考搜索像素点；若第一参考搜 索像素点为中心像素点，而第二参考搜索像素点不为中心像素点，则本级最优分数像素点为 第二参考搜索像素点。本专利技术通过已检测点的误差值和上一级运动搜索的运动向量，决定了待搜索的像素点的 优先级，优先级越高的像素点成为最优点的可能性越大，按照各像素点的优先级的高低进行 运动搜索，可以尽快地找到最优点，并排除大量不可能成为最优的点，从而减少了检测的点 数，提高了运动搜索的速度。相比全搜索(全搜索需要检测16个点，如图1所示， 一个整像 素点周围的l/2分数像素点与l/4分数像素点各8个)，而本专利技术在进行一个分数级的搜索时 ，最多需要5个，最少仅需3个分数像素点。本专利技术的有益效果是，相比全搜索方法，检测点数平均减少了60%左右，使得编码速度 大幅度地提高。附图说明图l为一个整像素点周围的l/2分数像素点与l/4分数像素点的示意图2为本专利技术总流程图3为x方向优先级高于y方向时的流程图； 图4为y方向优先级高于x方向时的流程图； 图5为实施例整数运动向量方向示意图。具体实施例方式在1 /2分数像素运动搜索时，检测点的先后顺序根据整数运行向量方向和已检测点的SAD 值确定设整像素运动搜索后的最优点为(0， 0)点，该点的SAD值为S (0， 0)，最优整本文档来自技高网...

【技术保护点】
快速分数运动搜索方法，其特征在于，包括以下步骤：　ａ、确定上一级运动搜索得到的运动向量方向；比较上一级运动搜索的运动向量的Ｘ轴分量和Ｙ轴分量的大小，以轴分量较大的为第一优先检测轴，另一个为第二优先检测轴，并确定Ｘ轴与Ｙ轴上的首选像素点 和次选像素点；　ｂ、先在第一优先检测轴上进行运动搜索，搜索得到第一优先检测轴上的最优像素点为第一参考搜索像素点，再在第二优先检测轴上进行运动搜索，第二优先检测轴上的最优像素点为第二参考搜索像素点；判断第一参考搜索像素点或／和第二参考搜 索像素点是否为中心像素点，如是，本级搜索结束，选择第一参考搜索像素点、第二参考搜索像素点中其误差值最小的为本级最优分数像素点；如否，进入步骤ｃ；　ｃ、搜索在Ｘ轴与Ｙ轴形成的４个夹角方向所对应的４个像素点中与第一参考搜索像素点与第二参考 搜索像素点最相邻的像素点为第三参考搜索像素点，本级搜索结束，选择第一参考搜索像素点、第二参考搜索像素点、第三参考搜索像素点中其误差值最小的为本级最优分数像素点。

【技术特征摘要】
权利要求1快速分数运动搜索方法，其特征在于，包括以下步骤a、确定上一级运动搜索得到的运动向量方向；比较上一级运动搜索的运动向量的X轴分量和Y轴分量的大小，以轴分量较大的为第一优先检测轴，另一个为第二优先检测轴，并确定X轴与Y轴上的首选像素点和次选像素点；b、先在第一优先检测轴上进行运动搜索，搜索得到第一优先检测轴上的最优像素点为第一参考搜索像素点，再在第二优先检测轴上进行运动搜索，第二优先检测轴上的最优像素点为第二参考搜索像素点；判断第一参考搜索像素点或/和第二参考搜索像素点是否为中心像素点，如是，本级搜索结束，选择第一参考搜索像素点、第二参考搜索像素点中其误差值最小的为本级最优分数像素点；如否，进入步骤c；c、搜索在X轴与Y轴形成的4个夹角方向所对应的4个像素点中与第一参考搜索像素点与第二参考搜索像素点最相邻的像素点为第三参考搜索像素点，本级搜索结束，选择第一参考搜索像素点、第二参考搜索像素点、第三参考搜索像素点中其误差值最小的为本级最优分数像素点。2.如权利要求l所述快速分数运动搜索方法，其特征在于，步骤a中 ，X轴上的首选像素点为上一级运动向量的X轴分量所指向的像素点，X轴次选像素点与首选 像素点方向相反；Y轴上的首选像素点为上一级运动向量的Y轴分量所指向的像素点，Y轴次 选像素点与首选像素点方向相反。3.如权利要求1或2所述快速分数运动搜索方法，其特征在于，步骤 b中，在第一优先检测轴或第二优先检测轴上进行运动搜索...

【专利技术属性】
技术研发人员：方春，官升，鲁国宁，
申请(专利权)人：四川虹微技术有限公司，
类型：发明
国别省市：90[中国|成都]