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2003年,由两大国际标准化组织ISO/IEC和ITU-T联手制定的新一代国际视频编码标准H.264正式出台。H.264编码标准中采用了众多的新技术,这些新技术的使用使得编码图像的质量进一步得到改善,大大提高了图像的压缩比,同时这也使得H.264编码器和解码器的复杂度成倍增加,因此,必须对H.264编码算法进行进一步优化。
运动估计是H.264编码器中最为耗时的部分,将近占到整个编码时间的60%。目前,针对运动估计算法的优化主要有如下四种策略:搜索起始点预测、搜索窗口预测、搜索模板及搜索策略优化以及提前终止计算。在这四种优化策略之中,针对搜索模板及搜索策略的研究较为广泛并已产生了许多快速、高效的改进算法,与全搜索算法相比,这些算法可以使运动估计时间减少将近90%。而针对搜索窗口预测技术的研究进展却相当缓慢。本文主要针对搜索窗口的动态调整策略进行了深入研究以改善编码器的效率。通过对动态搜索窗口算法的发展及现有的动态搜索窗口算法进行研究后发现,现有算法中对于搜索窗口大小预测的依据较为单一,预测的准确性不高。我们对影响搜索窗口大小的因素进行了研究,经分析后发现,搜索窗口的大小不仅与相邻块的运动矢量大小有很强的相关性,同时也与量化步长、分块模式的选择以及编码图像的尺寸有着很强的相关性。通过对搜索窗口大小与这三者之间的关系进行理论分析和研究,并通过实验方法对它们之间的关系进行量化分析。在此基础之上我们提出了改进算法,对现有的搜索窗口调整算法进行了进一步的优化。实验表明,本文所提出的算法相比原有算法可以在基本不影响图像质量的前提下显著缩短运动估计的时间和编码时间,使得编码器的效率得到进一步提高。