基于ｘ２６４的快速运动估计算法优化

2012年03月06日14:46:06 本网站我要评论(2)字号：T | T | T

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黄春庆，邱晓彬
厦门大学自动化系，福建厦门

摘　　　要：运动估计是Ｈ２６４视频编码标准中较重要且较耗时的一部分，大约占用这个视频编码的６０％～８０％的时间，针对ｘ２６４中ＵＭＨｅｘａｇｏｎＳ快速运动估计算法编码速度的局限性，分别对算法中阈值的选择、提前终止条件判定、大六边形搜索模式三方面做了优化，同时改进ＣＯＳＴ＿ＭＶ（）函数，有效地缩短了计算ＳＡＤ值的时间。通过仿真实验表明，优化后的ＵＭＨｅｘａｇｏｎＳ算法在视频质量（ＰＳＮＲ）下降很小的情况，搜索点数减少了约３０％，平均节省了２０％～４０％整体运动估计时间，提高了编码器的实时性。

关　键　词：运动估计；ＵＭＨｅｘａｇｏｎＳ算法；编码速度；ＣＯＳＴ＿ＭＶ（）

１　引　言

Ｈ２６４是由ＩＴＵＴ和ＩＳＯ／ＩＥＣ组成的联合视频专家组制定的视频编码标准，与以往的ＭＰＥＧ４和Ｈ２６３标准相比，采用了更加高效和精确的运动估计预测算法，在同样的视频质量下其编码效率提高了５０％［１］，然而，其运算复杂度还是相当的高，难于实现实时编码的要求。运动估计是Ｈ２６４标准中较重要的环节。目前常用的估计方法是块匹配法（ＢＭＡ）。较简单的快匹配算法是全搜索法（ＦＳ）［２］，其精度较高，性能较好，但是计算量太大，不适用于实时压缩，但可以作为其他快速算法的编码性能的参考标准。现有中比较有代表性的快速算法有早期的三步搜索法（ＴＳＳ）［３］和二维对数搜索法（ＬＯＧＳ）［４］等，该类算法特点是限制搜索点数而减少计算量，但是很容易陷入局部较优。改进的新三步法（ＮＴＳＳ）［５］，被ＭＰＥＧ４采用的菱形算法（ＤＳ）［６］和六边形算法（ＨＥＸＳ）［７］以及被Ｈ２６４吸收的“非对称十字形多层次六边形格点” 算法（ＵＭＨｅｘａｇｏｎＳ）［８］等利用中心偏置特性，提高了搜索精度。其中，又以ＵＭＨｅｘａｇｏｎＳ算法较优秀，该算法使用混合扩展的运动搜索方法获得良好的编码效果，但是由于搜索模块过多以及模块的过于复杂，编码速度不能满足实时性场合的需求。本文对ＵＭＨ算法进行深入研究，提出了自适应预测阈值、加入两处提前终止判断、对５×５模板和大六边形模板进行改进以及ＣＯＳＴ＿ＭＶ函数等几个方面的优化。通过实验表明，改进的算法在视频质量下降很小的同时搜索点数减少了３０％，整体的估计时间节约了２０％～４０％。

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