一种改进的帧内运动估计屏幕图像编码算法

为了进一步提高屏幕图像编码算法的编码效率,提出了一种多微块划分帧内运动估计算法MMPIBC(Multi-Mini-Partition Intra Block Copying).对大小为8x8的CU块,分别采用不划分模式(IBC模式)和划分成16个规则的1x4水平条模式(MMPIBC模式).在运动矢量搜索的过程中,一次搜索出最优的IBC模式对应的1DV(Displayment Vector)以及MMPIBC模式对应的16DV.MMPIBC模式与其它模式进行RD cost比较,将率失真性能较好的编码结果写入码流.实验结果表明,与HEVC相比,MMPIBC算法平均节省比特率4.0%以上。     

基于x264的快速运动估计算法优化

运动估计是H.264视频编码标准中最重要且最耗时的一部分,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.     

H.264/AVC中基于决策树的P帧快速模式选择（HHME2013第61号论文）

目的：H.264/AVC帧间预测编码需要对所有可能编码模式计算并比较率失真代价,众多的模式类型导致了P帧编码的计算复杂度非常高。本文提出了一种针对P帧的基于决策树的快速选择候选模式算法。方法：在对宏块进行16×16的帧间运动估计后,首先根据残差宏块中4×4全零系数块个数对部分宏块直接选择出候选模式;然后使用16个4×4块的SATD值,采用决策树分类方法对其余宏块选择候选模式。结果：由于只需对候选模式进行编码,因此有效降低了编码器的计算复杂度。实验结果表明,与原始全搜索编码算法相比,该算法对不同运动程度的视频序列获得了较一致的编码时间节省,同时平均峰值信噪比的损失和平均比特率的增加均较少。结论：本文提出了一种新的P帧帧间预测候选模式选择算法,根据帧间运动估计后的残差宏块信息,采用决策树方法对候选模式集进行分类。实验结果表明,该算法能在保证视频编码质量的前提下,有效地降低编码过程中的计算量,缩短编码时间。     

H.264/AVC中基于决策树的P帧快速模式选择

目的 H.264/AVC帧间预测编码需要对所有可能编码模式计算并比较率失真代价,众多的模式类型导致了P帧编码的计算复杂度非常高。为此提出一种针对P帧的基于决策树的快速候选模式选择算法。方法在对宏块进行16×16的帧间运动估计后,首先根据残差宏块中4×4全零系数块个数对部分宏块直接选择出候选模式;然后使用16个4×4块的变换域系数绝对值之和(SATD)值,采用决策树分类方法对其余宏块选择候选模式。结果由于只需对候选模式进行编码,因此有效降低了编码器的计算复杂度。实验结果表明,与原始全搜索编码算法相比,该算法对不同运动程度的视频序列获得了较一致的编码时间的节省,同时平均峰值信噪比的损失和平均比特率的增加均较少。结论新的P帧帧间预测候选模式选择算法,根据帧间运动估计后的残差宏块信息,采用决策树方法对候选模式集进行分类。实验结果表明,该算法能在保证视频编码质量的前提下,有效地降低编码过程中的计算量,缩短编码时间。     

一种基于H.264/AVC的帧内预测模式选择快速算法

视频编码标准H.264/AVC用帧内和帧间模式预测来提高率失真性能。但是这种多模式选择和穷举式搜索大大增加了编码复杂度。本文提出了一种帧内预测模式选择快速算法,其i核心思想是根据已确定的Intra_16x16最优预测模式来削减Intra_4x4块的预测模式数。通过本算法,可在比特率和PSNR值基本上不变的情况下使得H.264/AVC编码时间大为降低。     

引入搜索预测与阈值决策的改进菱形运动估计算法

为了提高视频的压缩效率,在传统菱形搜索算法基础上提出一种改进菱形搜索算 法。该算法通过引入动态阈值,在起始搜索点预测、菱形搜索模式和搜索中止算法方面进行了 优化,减少了SAD 计算的内部冗余和搜索区域中不相关的块匹配计算,同时采用自适应搜索模 式选择技术减少运输复杂度。实验结果表明：提出的改进菱形搜索算法适合各种运动类型的视 频序列,特别适用于运动变化剧烈的序列,相比于FS 算法,能够在PSNR 值和码率值极其接 近于FS 算法的情况下对所有序列的MET 减少约95%,大大减少运动估计时间。     

基于起点预测和SAD分布的快速运动估计算法

基于块的运动估计是视频压缩国际标准中广泛采用的关键技术。文中提出了结合相邻块运动向量相等和SAD值比较的起点预测方法,减少了起点预测时计算SAD的开销;利用SAD分布的方向性,对SAD值偏小部分重点搜索,加速了块匹配的快速搜索策略。在此基础上设计了一种新的快速运动估计算法,该算法在大幅度提高搜索效率的同时,得到了与全搜索非常接近的搜索结果,从而减少或避免了不必要的搜索。     

一种快速H.264帧内模式选择算法

H.264帧内预测计算复杂,是帧内编码中的瓶颈问题。根据H.264多模式帧内预测特点分析,提出了一种基于纹理和参考像素特性的帧内预测快速算法。算法首先通过Prewitt算子计算得到图像的纹理,根据纹理方向选择相应的帧内预测模式,然后计算参考像素的差异特性,删除已选Intra4x4模式中不必要模式,减少候选模式数目,降低了计算复杂度。对4组不同运动特点序列仿真结果表明:与JM13.2算法相比,本文算法编码时间平均降低75.7%,而图像峰值信噪比平均降低0.16dB,输出码率平均增加3.45%,综合性能优于已有算法。     

基于H.264的自适应快速运动估计算法

提出了一种基于H.264的快速自适应运动估计算法。利用视频序列的统计特性和SAD在空间上的相关性提前结束搜索;根据块的运动量来确定搜索方式;提出了一种新的非对称综合的菱形搜索模式,与快速全搜索算法相比较,该算法的峰值信噪比只下降了0.017 dB,码率只上升了0.45%,而搜索速度提高了15倍;与H.264参考程序中的运动估计算法相比,在图像质量相同的情况下,搜索速度提高了35%。     

基于H.264 UMHexagonS运动估计算法的改进

针对H.264多模式运动估计与模式选择编码时间开销较大的问题,提出一个降低UMHexagonS(Unsymmetrical-cross Multi-Hexagon-grid Search)运动估计算法计算复杂度的改进算法。通过不等式对搜索区域点的有效性进行预判断,同时结合十字交叉5点搜索法代替5×5小矩形搜索,达到减少搜索点数目的。实验结果表明该算法有效降低了多模式运动估计与模式选择编码的时间开销,能节约大概9%¹8%的编码时间而视频质量没有明显降低。     

MPEG-4中四运动向量运动估计的预先排除算法

为了提高运动补偿的效率,在M PEG-4压缩编码中采用了变尺寸块(8x8和16x16)运动估计算法,这种算法复杂度高,是影响M PEG-4编码整体效率的关键。本文研究了M PEG-4中率失真框架下四运动向量运动估计的预先排除算法(4M VPE),在已知一个宏块的16x16运动向量的情况下,通过简单的计算和判断,排除相当一部分宏块不再需要4次8x8块运动估计(四运动向量运动估计),从而简化整个编码过程。实验表明,4M VPE算法使变尺寸块运动估计的速度得到了很大的提高,而峰值信噪比(PSNR)则下降很小。     

H.264帧内预测快速算法

为了减小基于率失真优化(RDO)和Hadamard变换的帧内预测算法的计算量,H.264编码器同时给出了不采用RDO和不采用Hadamard变换的低复杂度帧内预测算法(H.264参考软件JM11.0的参数RDOptimization和UseHadamard被置0);这种低复杂度算法大大地减小了计算量,然而在实时性较强的场合,帧内预测算法的计算量仍需进一步减小,为此文章提出了一种快速帧内预测算法;该算法首先根据宏块的奇偶性仅选择同一位置的两个色度宏块中的一个宏块的数据来确定这两个色度宏块的预测模式,接着根据低分辨率图像和简化的代价标准确定出亮度宏块的最佳16x16预测模式,最后根据最佳16x16预测模式、快速4x4帧内预测模式选择算法及灵活的代价比较确定出亮度宏块的编码类型及预测模式;试验结果表明,与低复杂度的帧内预测算法相比,在图像质量和码率变化不大的同时,文章的预测算法的平均帧内预测时间能减少50%以上。     

一种基于块匹配算法的SAD运算加速器

基于块匹配算法的运动估计是图像和视频应用中的关键技术。SAD运算是运动估计中最主要的运算形式,具有极高的计算复杂度和传输带宽需求。本文提出了一种可配置的SAD运算加速器结构,采用一个16×1规模的PE阵列和一个加法树结构加速SAD运算的执行。本文将PE阵列和加法树结构的流水线进行细致划分,有效提高了工作频率。加速器采用DMA事件机制,大部分的数据传输可以与SAD计算并行进行,减少了数据传输延迟引起的性能下降。实验结果显示,搜索16×16大小的搜索窗口,本文结构只需要4102个周期。基于SMIC0.13μm的CMOS标准单元工艺对本文结构进行综合,最高工作频率可达到750MHz,面积约为16.8k门和3.5KB的片上存储器。     

Hardware - software co-design framework for sum of absolute difference based block matching in motion estimation

Motion estimation is the computationally intensive part of video encoding. This paper presents a processing element based architecture for accelerating the calculation of Sum of Absolute Differences (SAD) which is the most widely used block matching criteria in motion estimation. A clock gating method is anlysed to enable or disable the required processing elements for a particular time of use. The selection of processing elements is performed based on motion analysis of the input video. The level of motion is estimated from initial frames to configure the hardware for SAD evaluation. A System-on-Chip approach, implemented in Xilinx Zynq SoC is proposed that will be efficient in terms of power and resource utilization as the hardware is configured based on the property of input video. This hardware-software co-design is able to achieve approximately 4.6x speed up compared to the the original software implementation of the framework running on ARM processor.     

PMVFAST算法中块标记策略的研究和改进

对于视频处理而言，预测编码涉及到运动估计和运动补偿。本文通过事先排除inter4v模式提高PMVFAST算法运动估计效率，主要思想是采用了条件概率下随机变量SAD所具有的统计特性。文中给出了一些相关实验结果并将其与传统方法所得数据进行了比较。结果表明，优化后算法的时间节省突出且PSNR无可觉察变化。     

H.264中与码率控制相结合的快速运动估计

根据H.264中整数变换、量化的特点,可以证明在宏块预测SAD和实际SAD的误差小于某一门限时,对编码质量不会产生影响。结合H.264码率控制算法中自适应SAD的预测,提出一种根据SAD预测值来提前终止运动搜索的快速运动估计方法。实验结果表明,该算法在图像质量稍有变化的情况下,能有效提高运动估计速度,最高可提高到2.2倍。     

Fast Inter Mode Decision Using Spatial Property of Motion Field

Variable size motion estimation with multiple reference frames has been adopted by the new video coding standard H.264. It can achieve significant coding efficiency compared to coding a macroblock (MB) in regular size with single reference frame. On the other hand, it causes high computational complexity of motion estimation at the encoder. Rate distortion optimized (RDO) decision is one powerful method to choose the best coding mode among all combinations of block sizes and reference frames, but it requires extremely high computation. In this paper, a fast inter mode decision is proposed to decide best prediction mode utilizing the spatial continuity of motion field, which is generated by motion vectors from 4 $, times ,$4 motion estimation. Motion continuity of each MB is decided based on the motion edge map detected by the Sobel operator. Based on the motion continuity of a MB, only a small number of block sizes are selected in motion estimation and RDO computation process. Simulation results show that our algorithm can save more than 50% computational complexity, with negligible loss of coding efficiency.      

一种支持PMVFAST运动估计算法的VLSI体系结构

在分析PMVFAST算法的基础上,提出了一种支持该算法的灵活、高效和低功耗的体系结构．该体系结构的核心是一个运动估计引擎,它包含3种支持特定范围内任意延时的可变延时单元,使其支持多种搜索模式,并通过重用计算单元实现了基本的独立SAD计算引擎．另外,通过关闭不用的单元和资源复用,该引擎能够有效地降低功耗．分析结果表明,该体系结构比经典的16PE阵列低功耗全搜索体系结构提高约15倍的性能,可以获得接近全搜索的视频质量．