基于H.264的多参考帧运动估计快速算法

H．264编码器支持7种块类型在多个参考帧中搜索最佳运动矢量。参考代码采用逐一搜索的方式，极大地增加了计算复杂度。该文根据相邻帧间运动矢量和像素的相关性，将菱形算法扩展到多参考帧情形，提出了一种新的块匹配运动估计算法一三维菱形法。实验表明，该算法在保持高信噪比和低比特率的同时，能有效地降低编码器复杂度。     

一种基于块分割结构的运动估计新算法

运动估计是剔除视频压缩中的时间冗余的关键,现有算法大都是基于全搜索策略的SAD匹配算法,这些算法虽然压缩性能很好,但计算复杂,实时性差。提出一种快速运动估计新算法,将块分割成多个子块,计算每个子块的灰度值之和与灰度值的平方和,将其整体作为一个参数再结合提出的三个匹配准则,求出当前帧和候选帧之间的最优运动估计。通过实验表明,采用该算法后计算的复杂度明显减小,实时性得到较大提高,其压缩性能却非常接近基于全搜索策略的SAD算法。     

一种基于H.264/AVC的多参考帧快速选择算法

最新的视频编码标准H.264/AVC采用了多参考帧运动估计来提高编码效率，增加的计算量与参考帧数目成正比。为避免搜索多余的参考帧，提出了一种低复杂度参考帧确定算法来快速确定当前宏块所需的参考帧。实验结果表明，本算法在保持率失真性能的前提下有效减少多参考帧预测的计算复杂度并节省了时间。     

一种基于DS与ARPS混合使用的快速运动估计算法

为了减小快速运动估计算法的计算复杂度和改善运动补偿的性能,提出了一种基于菱形搜索（DS）和自适应十字模式搜索（ARPS）两种方法混合使用的块匹配算法。该算法利用DS算法搜索精度高和ARPS算法搜索速度快的特点,综合固定模式搜索和空间相关搜索两方面的优点,对于相邻两帧图像中的不变宏块采用零运动预先判断以减少算法的计算量,并利用运动矢量的空间一致性提高预测运动矢量的质量。实验结果表明,该算法与ARPS算法相比,在保证搜索精度的同时,计算复杂度至少减小了20%。     

一种新的小波域视频可分级运动估计方案

首先提出了一种运动估计方法MLBS（Modified Low Band Shift），并在此基础上提出了基于MLBS的小波域视频可分级运动估计方案MLBSSME．利用MLBS方法，提高了运动估计的准确度．借助重叠块运动补偿方法，有效降低了最高分辨率下解码图像的块效应．根据小波变换的多分辨率特性，利用缩小了的搜索窗口提高了搜索速度．这种方法可有效应用于空间可分级和数率可分级的视频编码器中．实验结果证明，对于多种类型的标准测试视频流，MLBSSME算法始终能保持很高的估计精度．利用该算法补偿得到的预测帧，其PSNR较之基于下层LL子带的分层运动估计方法和子带直接运动估计方法平均要高出1～3dB，而对于空间细节较简单的视频，其PSNR比LBS方法提高了0．5～1dB，并且算法的时空复杂度是LBS方法复杂度的30％～40％．     

一种块匹配的快速运动估计算法

为了减小运动估计算法的计算复杂度及提高视频压缩编码的效率，提出了一种新的快速、有效的块匹配运动估计算法。该算法首先采用多步搜索策略，并利用相邻块的运动矢量来预测当前块的搜索起点，然后用梯度下降的方向来指导搜索方向，以节约计算资源，对于最佳匹配点所在区域，则采用菱形与正方形相结合的模板来进行精细搜索，以提高算法的搜索精度。实验结果证明，该算法在降低计算复杂度的同时，还能有效地保证搜索精度。     

一种基于块分类的自适应运动估计搜索算法

利用运动图像前帧获得的信息产生相关参数,并用相关参数将当前帧中的块划分为潜在的相关块和独立块,获得一种新的自适应运动图像估计搜索算法.新算法将不同的运动估计方法运用于这些潜在的相关块和独立块,以达到更加精确的估计和获得更低的计算复杂度.仿真结果证明,新算法与三步搜索(TSS)算法、新三步搜索(NTSS)算法、四步搜索(4SS)算法和新型预测搜索区域(NPSA)算法相比,具有更低的计算复杂度和更高的峰值信噪比(PSNR).     

基于H.264的多参考帧运动估计快速算法

H.264/AVC中引入多参考帧运动补偿来提高视频编码性能,由此产生的多参考帧运动估计(MRF-ME)却带来了巨大的运算代价。为提高编码速度,降低计算复杂度,提出一种基于空间域相关性的运动估计算法——缩小的菱形算法(DDS)。先运用前向主矢量选择法不断修正预测运动矢量,再根据最佳参考帧位置的统计特性对不同参考帧使用不用模板进行搜索。实验结果表明,与H.264参考模型JM10.2相比,该算法保持了较好的图像质量且码率变化很小,运动搜索点数平均减少接近80%,并能有效地降低编码器复杂度。     

多视点视频编码模式决策快速算法

多层循环的多参考帧选择算法和运动估计搜索等算法提高了模式选择精度,但导致多视点视频编码复杂度急剧增加.我们在运动估计快速搜索算法的基础上,结合采用信息重用技术的多参考帧选择算法,提出一种模式决策快速算法.其中信息重用技术通过模式集合划分思想,根据模式尺寸块大小和编码特点将所有编码模式划分成三个集合,在同一集合中小尺寸块重用大尺寸块的最佳参考帧索引和最佳编码方向以减少多参考帧循环搜索次数.实验结果表明:与JMVC8.3.1原算法相比能减少70%-90%的编码复杂度,峰值信噪比(PSNR)下降在0.1d B以内,码率增加幅度少于6%.     

利用视觉特征进行Motion JPEG2000低频子带重构

提出了一种针对Motion JPEG2000低频子带完全受损情况下的错误掩盖算法,该算法对高频图像应用Sobel算子进行图像锐化;随后利用视频序列的时间域相关性,运动估计判断参考帧与受损帧之间物体运动剧烈程度,利用参考帧的低频信息,对受损帧依据其运动剧烈程度分别进行运动补偿处理或低频子带代替处理.该算法计算量小,适合实时应用,且充分考虑视觉特点,对部分运动估计结果进行变换尺度后的验证,实验结果表明其恢复的图像符合人眼主观感受.     

基于H.264的复杂度-失真最优的运动估计算法

为了满足嵌入式、移动设备的实时视频编码应用，提出一种可分级的复杂度-失真最优的运动估计算法，通过调整复杂度控制参数来实现视频编码器计算复杂度的可分级性，确保视频质量达到最优，在编码效率最高和失真最小间取得相对最佳平衡。实验结果表明，随着处理器计算能力的变化，该算法能自动调整编码器的计算复杂度，大大减少运动估计的运算量，同时图像质量和码率变化不大。     

All-layer search algorithm using mean inequality and improved checkerboard partial distortion search for fast motion estimation

Block-matching motion estimation algorithm is used in many video compression coding systems because it could greatly reduce the temporal redundancy between the consequent video sequences. In this paper, an all-layer search algorithm using mean inequality and improved checkerboard partial distortion search scheme for fast block-matching motion estimation is proposed. A layer in the proposed method refers to a processed image which is derived from the reference frame or the adjacent lower layer. Firstly, the proposed algorithm constructs all layers from the reference frame or the adjacent lower layer by summing up all pixels over a sub-block. Then, a new mean inequality elimination method is introduced to reject a lot of unnecessary candidate search points on the top layers before calculating the real block matching distortion. Finally, the proposed algorithm utilizes an improved checkerboard partial distortion search scheme in the process of the real block distortion calculation on the following layers to further reduce the amount of computation. Experimental results show that the proposed algorithm can effectively reduce the computational complexity of motion estimation meanwhile guarantee the matching quality compared to other motion estimation algorithms. Compared to the full search algorithm, the proposed algorithm can reduce 97.30 % computational complexity with a negligible degradation of the peak signal to noise ratio (PSNR). Compared to the diamond search algorithm, directional gradient descent search algorithm, partial distortion search algorithm, transform-domain successive elimination algorithm and two-layer motion estimation algorithm, the proposed algorithm can also save 63.56 %, 52.73 %, 92.87 %, 85.77 % and 33.96 % computational complexity, respectively.     

一种用于帧频提升系统的运动估计算法

基于静止检测、运动矢量预测,结合局部全搜索和下采样方法,提出一种有效的运动估计算法。将该算法用于基于运动估计运动补偿的帧频提升系统中。实验结果表明,该算法在减少计算量的同时,保证了内插帧有较高的主客观质量,能减少搜索点数,同时保持较高的搜索准确度。     

基于运动矢量空间相关性的H.264分像素运动估计

随着整像素运动估计快速算法的发展,分像素运动估计的计算量在运动估计中所占比重越发明显。为了减少分像素运动估计的计算量,提出了一种利用运动矢量空间相关性来预测整像素运动块,对整像素运动块进行分像素搜索过程跳过的分像素运动估计方法。实验结果表明,该算法与全分像素搜索算法结合使用,在基本保持搜索精度不变的情况下,比单纯的全分像素搜索算法减少60%左右的分像素搜索点。该算法可与其他快速分像素搜索算法结合使用,以获得更好的编码性能。     

A fast quaternion wavelet-based motion compensated frame rate up-conversion with fuzzy smoothing: application to echocardiography temporal enhancement

In this paper, we propose a fast Frame Rate Up-Conversion (FRUC) method based on Quaternion Wavelet Transform (QWT) motion estimation to improve the motion estimation accuracy and reduce the computational complexity. The proposed method contains three key elements: motion estimation, motion post-processing, and motion compensated frame interpolation. This paper considers the QWT motion estimation using the phase of image sequences, which leads to more accurate motion estimation, less post-processing procedures, and low complexity as well. Moreover, we proposed a modified fuzzy vector mean filtering to cope with motion outliers and made use of bilateral motion vector modification in the post-processing part. We have assessed our proposed method performance using six widely available benchmark test sequences and three echocardiography image sequences. The evaluations confirm that while our proposed method keeps the PSNR and SSIM performance suitable, it is at least twice faster in comparison with reference methods on the benchmark dataset. The echocardiography evaluations reveal our proposed method superiority in terms of PSNR, SSIM, and computation time, which make the proposed method suitable as an echocardiographic-specific method.

     

自适应选择编码模式的快速运动估计算法

针对目前运动估计算法中分割块选择与阈值造成的算法搜索冗余现象,提出一种自适应选择编码模式的快速运动估计算法。在阈值的选取上通过提出自适应的阈值选取方式,来提高算法的搜索精度。而在模块的选取上,则是通过结合视频图像的空间相关性与运动特性来对其进行择优,并采用几种搜索模板来对分割块进行搜索,进而降低运动估计模块的计算复杂度。实验结果表明,该算法能够在得到与全搜索算法相近重构图像质量的情况下减少97%的运算时间。     

基于矢量相关性的自适应运动估计搜索算法

为了减少运动估计的计算量,提高视频压缩编码的效率,提出了一种基于矢量相关性的自适应运动估计搜索算法(简称NAME算法),该算法通过判断当前所要编码块的左、上、右上3个相邻块所对应的运动矢量之间的相关性,将所要编码的块划分为相关类型块和独立类型块,并自适应地对相关类型块和独立类型块采用不同的搜索方式以减少搜索点数并保证搜索准确度。仿真结果表明,该算法与全搜索、菱形搜索和六边形搜索等快速算法相比,在保证图像质量的前提下,搜索速度有了明显的提高。     

航摄动态图像序列稳定技术仿真研究

通过分析块匹配算法的优缺点，采用一种其改进的算法应用于动态图像序列的运动矢量检测。该算法先分别把参考图像和当前图像分成若干个运动矢量探测区域，然后在各子区域选取一定数量的代表点进行相关匹配，求出各子区域的局部运动矢量，对所得到的运动矢量进行分析后，决定全局运动矢量。采用这种方法既能保持低的计算量，同时又具有较高的运动矢量检测性能。分析了影响图像的补偿精度主要因素，提出了相应的对策。用该算法对红外航摄图像序列进行稳定仿真试验，证明了该算法用于动态图像序列稳定的有效性。     

H.266/VVC中一种改进的仿射运动估计算法

通用视频编码标准H.266/VVC通过引入多种新的编码技术,如仿射运动补偿预测、自适应运动矢量精度、多核变换等,以支持360°视频和HDR视频的编解码,从而为用户提供最优的视频质量,但是在H.266/VVC帧间预测过程中,仿射运动估计计算复杂度高导致编码时间显著增加。针对该问题,提出一种改进的仿射运动估计算法。通过对仿射高级矢量预测（AAMVP）候选列表的构建过程进行改进,并构建一种AAMVP候选列表候选项筛选准则,使得列表的候选项更接近编码块真实的运动矢量,从而缩短编码时间。同时对仿射运动估计中迭代搜索最优仿射运动矢量的迭代过程进行优化,以加快迭代搜索速度。实验结果表明,在低时延的编码器配置下,相比VVC原始算法,当BD-BR增加了0.023%时,该算法的总体编码时间平均缩短13%,在保证编码质量的前提下能够有效降低编码的计算复杂度。