H.264中的快速运动估计算法研究

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随着视频编码技术、计算机技术以及网络基础设施的进步,多媒体系统的应用越来越广泛。近几年,随着视频编码标准MPEG-4. H.264等的提出,出现了越来越多的数字视频产品。H.264视频编码标准与之前的视频编码标准相比,具有更高的编码效率和更好的网络亲和力。然而,H.264视频编码标准较好编码增益是以较高的编码复杂度为代价的。因此,在保持一定的编码质量的情况下,如何减少编码复杂度是一个值得研究的课题。运动估计(ME)是视频压缩系统的一个非常重要的部分,因为ME通过利用视频序列中的时间冗余度而使其获得显著的压缩效果。另一方面,ME也是整个编码过程中运算量最大的一个部分。一个优秀的快速运动搜索算法应该在保证稳定的视频编码质量的同时,尽量有效的加快编码时间等。实验结果表明:和FS算法相比较,经典的运动估计算法,例如全搜索算法(FS)、三步搜索算法(TSS)、菱形搜索算法(DS)、六边形搜索算法(HEXBS)、混合非对称十字形多层次六边形搜索算法(UMHexagonS),在保持较好的匹配误差的情况下,只需要通过匹配搜索窗内的若干搜索点,这些算法能够显著的减少运算要求。但是,大部分的经典运动估计算法进入了局部最小值的陷阱,在运动估计的性能方面产生了显著的损失。本文提出了一个快速混合自适应运动估计算法(FHAME), FHAME算法由简单动态搜索范围(SDSR)、连续排除算法(SEA)和提前终止算法(ETA)三个子算法构成。首先,SDSR算法可以减少搜索点的数目。然后,SEA算法可以排除搜索点数目。最后,ETA算法可以提前终止当前块的运动估计。本算法在H.264标准参考软件JM9.4上仿真实现。实验结果表明:本算法在保持一定的PSNR和比特率的情况下,搜索点减少了约93.1%,编码时间减少了约42%。
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