H.264块运动估计自适应快速搜索算法研究

H.264视频编解码标准中由于运动搜索部分占整个编码时间的权重很大,所以运动搜索算法的优劣直接影响整个编码的效率。对编码运动估计理论进行了研究,采用六边形和小菱形相结合的方法,提出了一种新的自适应快速搜索算法来改善搜索效率。自适应快速搜索算法模式由当前块运动强度来决定,当当前块处于剧烈运动时,该算法选择六边形图形搜索算法;当当前块处于缓慢运动时,该算法选择小菱形图形搜索算法。实验结果表明该算法相比其他自适应算法以及单纯使用一种搜索图形节约了搜索时间,同时率失真性能影响甚微。     

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。     

基于运动补偿和自适应双闭值的镜头分割

镜头分割是视频检索的结构化基础.提出一种高效的镜头分割算法,首先针对视频中的图像帧序列间存在一定的运动,对视频中的图像帧采用运动矢量场自适应搜索技术进行分块运动矢量估计,然后进行运动补偿,接着在此基础上计算两帧间的像素值不变点数,并基于滑动窗口获取局部自适应的双阈值,最后基于自适应双阈值间的比较检测切变和渐变.实验结果证实,该算法不仅能够有效地检测出镜头的切变和渐变,而且对运动具有较强的鲁棒性.     

H.264/AVC快速帧间模式选择算法研究

H.264/AVC标准采用可变块运动估计和率失真优化技术进行帧间模式选择,提高了编码效率,但极大地增加了计算复杂度。为了解决这一问题,提出一种快速帧间模式选择算法,它利用了SKIP模式在视频序列中的使用率信息和时空域相邻宏块与当前宏块编码模式之间的高度相关性。该算法缩小了模式选择的范围,并采用阈值来提高预测准确度。仿真结果表明,该算法在保持图像质量和比特率的前提下可以大幅度减少计算复杂度。     

基于冗余小波变换的自适应运动估计与补偿算法研究*

为进一步提高运动估计和补偿的效果,提出了一种基于冗余离散小波变换（RDWT）的自适应运动估计算法。该算法提出了一种自适应块匹配和用于划分块运动状况的自适应阈值的计算方法;对静止块不进行估计,只对运动块采用自适应搜索起点预测方法和自适应阈值算法进行运动估计与补偿。实验结果表明,该方法能在保持较高峰值信噪比的情况下提高运动估计效率,且重建图像主观质量很好,较现有RDWT域运动估计算法有明显优势。     

基于累积帧的自适应双闭值镜头边界检测算法

镜头边界检测是基于内容视频检索的重要组成部分。针对渐变的视频序列,提出一种基于累积帧的自适应阈值镜头边界检测方法。考虑用一个累积帧把每一帧之间的差异累积起来,放大渐变的特征变化,利用块匹配算法对运动进行估计和补偿,以减少物体运动对镜头边界检测的影响。通过分析帧亮度和饱和度与阈值的关系,用自适应双阈值提高镜头边界检测的准确性。实验结果表明,该算法可以在较小的计算强度下较好地实现对镜头渐变的检测。     

一种基于运动估计的3D视频降噪算法

在视频图像降噪中,时域滤波比空域滤波在保护边缘和细节,提高PSNR方面更具有优势。根据此原理,提出了一种基于运动估计的3D降噪算法。该3D降噪算法结合了时域滤波和空域滤波。在时域上,基于运动估计在当前帧的前一帧和后一帧中同时搜索匹配块。对搜索到的匹配块进行运动强度检测,如果运动强度较小,就进行时域滤波,如果运动强度过大,就为对当前块进行空域滤波。另外,设计了噪声标准差估计单元,能够根据噪声标准差自动调整运动强度检测阈值,准确判断块的运动强度。同时,估计出的噪声标准差也用作空域滤波器的参数。     

一种运动自适应的帧速率上转换算法

在基于块的帧速率上转换算法中,块尺寸直接影响运动估计的准确性及插值帧的视觉效果。为此,提出了一种运动自适应的帧速率上转换算法。通过引入STGS图对视频内容进行预分析,根据运动特性自适应选取适合每一帧图像的块尺寸,进行重叠的块运动估计。并针对失真易产生在块边缘的特点,对块边缘的运动矢量进行插值细化处理,平滑运动矢量场,减轻人眼敏感的块效应。实验结果表明,该算法整体性能优于传统的固定块尺寸运动估计的帧速率上转换算法。     

结合运动搜索的混合域I帧错误隐藏

在数字广播电视,移动视频终端和视频电话中错误恢复是一个必须的部分。最新的视频压缩标准H.264/AVC为一系列视频消费电子应用提供更高的编码效率。但是H.264的视频流仍然容易发生传输错误。根据H.264的编码特性和网络特性众多的错误隐藏方法已经被提出。在H.264中I帧的错误隐藏尤为重要,因为I帧的错误会通过运动估计传播到后续的P帧或B帧中。结合时域和空域错误隐藏算法,本文提出一种用于I帧的低复杂度自适应空域/时域运动估计算法。实验结果显示,本文提出的算法的视觉效果和PSNR都优于原算法。     

频率域Wyner-Ziv视频编码算法的改进

为提高分布式视频编码压缩率,依据无线传感网络终端设备及Wyner-Ziv视频编码特点,针对Bernd Girod的频域Wyner-Ziv视频编码方案提出改进算法。该算法在编码端通过简单DCT运算提出将图像块分为Skip模式、低频模式和全频模式三种可选模式,在解码端根据相应的编码模式分别选择平均插值、自适应搜索运动估计插值和自适应搜索精细运动估计插值的边信息估算方法联合解码。该算法既能通过消除大量的帧间预测与熵编码实现低码率传输,又能以最小的解码代价获得更精确的边信息,从而有效地避免图像解码质量下降。实验结果表明,在相同峰值信噪比情况下,该算法的码率比Bernd Girod提出的频域Wyner-Ziv算法平均下降40%。     

基于AVS的快速亚像素运动估计算法

数字音视频编解码标准(AVS)采用了可变大小块以及1/4像素精度的运动估计技术以提高编码效率.针对视频编码中运动估计计算量大的问题,提出一种改进的亚像素快速搜索算法,该算法采用分象限预测策略,并通过阈值判断提前结束搜索.该算法可以有效地减少亚像素搜索点数,与AVS参考软件中的亚像素全搜索算法相比较,该算法在保证图像质量和编码效率的同时,亚像素搜索点数减少50％～81.25％,编码时间节省了25.36％～34.51％.     

基于运动特征的自适应运动估计算法

提出了一种新的基于运动特征的自适应运动估计算法。该算法主要基于两方面：（1）建立具有自适应特性的搜索起点预测模型,根据运动相关性的变化调整模型参数,使预测结果更加接近最佳运动矢量。（2）采用的搜索模板可以根据物体的运动特征调整大小和形状,从而提高搜索效率。实验结果表明,该算法在PSNR和搜索速度两方面均明显优于常用的快速算法。     

基于线性预测的半像素运动估计

在视频编码系统中,半像素精度的运动估计虽可以明显地改善编码效果,但也因此增加了不少运算量。为了降低运算量和提高半像素运动估计的速度,提出了一种全新的半像素搜索算法(half-pixel motion estimation based on linear prediction,简称BLPHME),其关键思想是通过分析整像素搜索和半像素搜索结果之间的相关性来建立一个线性模型,通过动态调整判决门限,以便预测并跳过那些不能从半像素块匹配搜索中得到好处的块。实验结果表明,该算法不仅可以明显地降低运动估计的运算量,同时还能得到与传统算法非常接近的图像质量和码率。此外,该算法还可以和基于整像素和半像素的快速运动估计算法一起使用,以进一步降低运算量。     

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。     

自适应阀值静止块检测的快速运动估计研究

基于H.264/AVC标准的运动估计研究一直是视频压缩研究的重点,提出一种自适应阀值静止块检测的运动估计算法。根据图像序列的统计特性提前中止搜索,提出菱形-小交叉-十字综合搜索算法,对不同的视频序列采取不同的搜索策略。与常规快速搜索算法相比较,实验结果表明,搜索速度提高了10倍,图像质量也得到了保证。     

基于UMHexagonS的运动估计算法优化

针对UMHexagonS算法冗余搜索的问题,使用大十字搜索判定结果,改进原有的运动估计算法。改进算法判断最优点可能分布区域,使用相应改进搜索模板搜索,降低搜索点个数,达到避免冗余搜索的目的,提高运动估计搜索效率。在多组视频序列中测试,图像质量相近情况下,改进算法比UMHexagonS算法有了显著的提高。特别是在剧烈运动的视频序列中,改进算法比UMHexagonS算法的运动估计时间减少了45.78%,编码耗时缩短了34.97%,比EPZS算法运动估计时间减少了35.25%,编码耗时缩短了25.45%。     

基于H.264的快速运动估计算法

运动估计在视频编码中有着举足轻重的地位,其性能的优劣在很大程度上影响着输出码流的质量.为了克服视频编码标准H.264中运动估计运算量大的困难,在深入研究H.264编码标准的基础上,利用视频图像序列的帧间统计特性,提出了一种改进的非对称十字型多层次六边形格点搜索算法来搜索最佳运动矢量.实验结果表明,该算法对于各种运动序列,在保持编码性能不受损失的同时,可以使得运动估计的运算复杂度大为降低.     

一种利用预测运动矢量改进的H.264快速运动估计算法

针对H.264标准推荐使用的快速运动估计算法——非对称十字型多层次六边形格点搜索（Unsymmetrical cross multi-hexagon grid search, UMHexagonS）算法搜索速度慢的问题,提出了一种改进算法。在起始搜索点的预测环节,建立预测矢量集,并根据预测矢量集的长度信息决定后续的搜索策略;在全局搜索环节,利用预测运动矢量之间的相关性适当跳过某些搜索步骤,并更换一些搜索模板;并且,根据整数变换和量化的特性检测全零系数块,提前终止运动估计过程。实验结果表明,在量化步长为28时,本文算法比UMHexagonS算法平均减少了34.80%的运动估计时间,同时编码性能基本不变。该算法在不同量化步长的条件下能够适应不同运动强度的视频序列,是一种适合H.264的速度快且性能好的快速运动估计算法。