基于H.264的快速运动估计和帧间模式选择算法

H.264采用可变块尺寸的运动估计,支持多种宏块分割模式,从而使运动估计更为精确,编码效率进一步提高,但这导致了编码端计算复杂度的大幅增加.本文提出了一种基于分裂与合并的快速运动估计和帧间模式选择算法,该算法以8×8为初始块尺寸,并以8×8块进行运动搜索,在此基础上,根据块间运动向量的相关性,结合块的边缘特性完成运动估计和块模式选择.实验证明该算法能在码率和压缩质量基本不受影响的情况下极大地提高编码速度.     

多宏块模式多参考帧快速搜索算法

在研究H.264多宏块模式多参考帧运动估计特点的基础上，提出了一种新型快速搜索算法. 经判断运动估计宏块是否为跳过模式，又根据不同运动搜索模式代价函数之间的关系，通过宏块模式搜索算法求出运动矢量，并确定搜索所使用的有效参考帧. 实验结果表明，在运动估计中采用此快速搜索算法，有效降低了搜索算法的运算量，提高了H.264编码速度，而图像质量和码流基本保持不变.     

H.264的帧间/帧内预测模式快速选择算法

多模式运动估计使H.264比其它视频编码算法具有更高的编码效率,但同时也使计算复杂度明显提升.如果能在搜索进行之前先对模式进行筛选,除去不适用的模式,就可以减少不必要计算,大大提高运动估计的运算速度.通过分析各编码模式的特点和最佳模式分布规律,提出了帧间/帧内预测模式快速选择算法.按照从帧间模式到帧内模式、从大尺寸划分到小尺寸划分的模式选择顺序准则,基于最优匹配的检测来进行帧间/帧内模式的快速选择,略过不可能进一步降低率失真代价的模式,以降低编码过程的计算复杂度,从而提高编码速度.实验结果表明,该模式与全模式搜索相比,在图像质量和码率有少量变化的前提下,编码速度显著提高.     

基于边缘局部偏差搜索的快速块匹配运动估计算法

运动估计能够将视频信号以较低的比特率进行传输和存储, 是视频编码中核心的处理过程之一。为 了降低块匹配搜索的计算次数, 提高匹配效率, 提出一种基于边缘局部偏差搜索的快速块匹配运动估计算法, 根据 块匹配准则将当前块的邻域块与当前块的相似度进行排序, 将相似度最高的邻域块的运动向量作为当前块的预测 运动向量, 同时引入边缘局部偏差搜索策略, 可提前终止偏差较大的邻域块的计算。仿真结果表明, 与其他快速标 准块匹配方法相比, 本文算法减少了计算次数, 提升了匹配精度。     

改进的四叉树图像压缩算法

分析四叉树算法的编码过程，提出了利用四叉树算法中匹配不成功父块的匹配搜索结果，给该父块下一级子块产生一个预先匹配搜索范围，减少重复搜索过程，从而实现下一级子块的快速匹配，缩短了整幅图像的编码时间。     

H.264到HEVC的低复杂度视频转码算法

针对H.264视频转码为下一代压缩标准高效电视编码（HEVC）视频过程中耗费大量时间的问题,提出一种低复杂度的视频转码算法.该算法充分利用H.264压缩视频流中包含的信息,基于图像复杂度和编码比特数之间的关系对每帧图像进行编码复杂度分析,并根据分析结果决定编码树单元的搜索深度范围;基于HEVC码流中Skip模式与H.264码流中各种模式的映射关系对Skip模式进行提前判决,通过对编码比特数的统计分析快速选择预测单元的对称与非对称分割模式;依据运动矢量的相似性,优化了HEVC运动估计过程中预测单元的搜索起点和搜索范围,进一步减少了转码过程的计算量.实验结果表明：该算法与参考算法相比转码速度获得了大幅提高,同时还保持了几乎相同的率失真表现.     

Hilbert曲线及其应用

运动估计对于具有运动补偿的帧间序列编码是很重要的.块匹配算法BMA是实现运动估计的一种有效方法,而用穷举搜索法ESA实施BMA固然效果很好,但时间资源浪费较大。人门提出了三步搜索法TSS及其改进版DSWA/IS等,它们的共同特点是自适应能力差,原因是基本假定:“匹配块与最优块的差单调增加”往往与实际不符.能否在保持二维原始图象特征的前提下,实现二维图象序列到一维序列的转换;能否恰当选择门限值从容不迫适应实际情况,实现速度和准确性的最佳匹配,运动估计的Hilbert搜索算法HSSA就是一种复杂性不高和自适应能力强的递归搜索算法。此外,利用希尔泊特曲线还可产生加密用的置乱置换。     

H.264 SVC层间预测选择快速算法

针对H.264 SVC采用层间预测编码工具而引起的高计算复杂度问题,提出H.264 SVC层间预测选择快速算法.在层间残差预测方面,先作一次运动搜索,估计宏块在2种层间残差预测选择结果之间的模式代价比,利用该模式代价比预测残差数据对增强层宏块编码的影响,从而快速选择层间残差预测.在层间运动预测方面,利用宏块的运动信息和模式代价信息来快速选择层间运动预测.实验结果表明,与参考算法相比,该算法在同等质量条件下,编码速度平均提高了30%左右.该算法可以与模式选择快速算法结合使用,进一步提高编码速度．     

全零检测的部分失真搜索运动估计算法

针对视频编码中运动估计过程计算复杂的问题,提出一种快速运动估计算法.在运动估计过程中,采用部分失真搜索算法,减少失真计算量,同时结合全零检测策略,在进行部分失真搜索过程中,通过对视频编码中量化后的DCT系数全零块进行预先判断,提前终止搜索,进一步减少搜索计算量,从而提高运动估计效率.实验结果表明,对局部微小变化的图像序列,算法对图像质量影响较小,算法搜索速度提高明显,对于局部变化较剧烈的图像序列,算法在保证图像序列质量的情况下,也能够在一定程度上提高搜索速度.     

针对样品视频的H.264/SVC的快速运动估计算法

针对应用于电子显微镜等大型科学仪器样品图像远程实时传输的H.264/SVC,提出了一种基于自适应搜索范围的快速运动估计算法。根据宏块的空间和层间相关性,将基本层及增强层宏块分类,以宏块运动向量残差为基础,针对不同类型宏块,在水平和垂直方向上设计了自适应搜索范围算法。并针对匹配块搜索过程和帧间预测过程分别设计了提前退出算法。对不同仪器样品视频的测试表明,该算法与参考软件JSVM9.17的快速搜索算法相比,在PSNR和比特率保持相近的情况下,编码时间大约可节省52%～68%,搜索点数大约可降低81%～95%。     

一种计算复杂度可调整的块匹配运动估计算法

提出一种计算复杂度可调整块匹配运动估计算法,该方法综合传统三步法中收缩搜索策略和四步法及钻石法中步进搜索策略的优点,对于分散分布的运动矢量及聚中分布的运动矢量搜索都表现出良好的鲁棒性．搜索模式的规整性也使得该算法的VLSI结构设计比以往的算法实现更加简洁,通过对搜索步数和块匹配中降采样率的控制,实现了对运动估计计算复杂度的调整,从而可在计算复杂度与图像处理质量之间折中．该特征为视频编码系统整体的低功耗设计提供前提条件,适用于低复杂度低功耗视频编码器．     

一种基于视频序列特性的快速运动估计算法

针对视频压缩中的关键技术运动估计算法,提出了一种新的快速运动估计算法.该算法首先利用视频序列宏块间的相关性预测搜索起点,同时根据运动矢量中心偏置特性和SAD分布的方向性设计搜索模板,避免和减少不必要的搜索,提高了运动估计的速度和精度,在保证视频图像质量的情况下,有效的降低了计算复杂度.     

一种基于视频序列特性的快速运动估计算法

针对视频压缩中的关键技术运动估计算法，提出了一种新的快速运动估计算法。该算法首先利用视频序列宏块间的相关性预测搜索起点，同时根据运动矢量中心偏置特性和SAD分布的方向性设计搜索模板，避免和减少不必要的搜索，提高了运动估计的速度和精度，在保证视频图像质量的情况下，有效的降低了计算复杂度。     

基于连续淘汰的快速自相似错误隐藏算法

为了减少自相似错误隐藏算法中搜索过程的计算复杂度，提出了一种基于连续淘汰的快速自相似错
误隐藏算法。该方法在已有自相似错误隐藏算法的基础上，利用域块和值块相邻像素之间的关系，对域块
的运动纹理特征进行分析以实现搜索过程中窗口尺寸的自动伸缩。利用连续淘汰方法，通过计算值块和域
块各自像素和的差与像素差的和，得到自相似块搜索过程中域块的最佳匹配值块间需要具备的必要条件，
通过比较直接淘汰掉搜索过程中不满足条件的值块。实验结果表明，该算法有效降低了自相似错误隐藏算
法的计算复杂度，恢复后的图像质量优于各种插值算法，并有效消除了错误传递现象。     

运动估计中的一种前处理算法

为降低视频编码中运动估计的算法复杂度,提出一种针对运动估计的前处理算法.该算法首先通过前两帧来对当前帧的矢量分布进行预测,并对大概率的运动矢量进行优先估计,使得一部分宏块的运动估计工作在前处理过程中完成,并且这些宏块的运动矢量需要的搜索点数仅为一次,因而该算法显著地提高运动估计的效率.理论分析结果表明,算法针对视频序列中的运动矢量中心偏置分布特性非常有效.把该算法分别应用于三步搜索(TSS)以及菱形搜索(DS)等算法中的实验结果表明,本算法在保持与以上算法相当的绝对误差的条件下能够大幅度降低平均搜索点数,使得运动估计的计算复杂度有了显著的降低,从而进一步降低整个视频编码的计算复杂度.     

块运动估计中具有可扩展性的高精度三步搜索算法

由于基于块匹配的快速运动搜索算法中三步法的小运动估计效果较差，使其运动估计精度明显下降，还导致三步法缺乏良好的扩展性，因此对三步法进行了改进，即在前两步总是将搜索步长减半继续搜索，模拟结果表明，改进后的新三步法同时解决了运动估计精度下降和可扩展性问题，且新算法与原三步法在“最坏情形“下计算复杂度是相同的，保持了原三步法的高效率。     

ATETS: 针对H.264的自适应提前终止搜索算法

为了解决H.264可变大小块运动估计技术使得运动估计运算量剧增的问题，提出了一种自适应提前终止搜索算法.根据整数DCT变换和量化的特性，通过提前判定全零系数块来终止没有意义的运动搜索过程.利用运动矢量和预测运动矢量之间的高度相关性，采用预测块作为提前终止判决块.使用基于量化步长的自适应阈值以获得最佳性能.实验表明，该算法与已被H.264标准采纳的快速整像素搜索算法(UMHexagonS)结合使用，能够在保证图像质量和编码压缩率的前提下，进一步减少60%左右的搜索点数.该算法对量化步长具有良好的鲁棒性，适用于固定码率的实时应用环境.     

H.264快速多参考帧选择算法

提出了一种新的快速多参考帧选择算法。用边缘检测及相关性信息确定候选参考帧集合,并利用P8×8模式下的运动矢量分布情况判断宏块的运动特性。该算法在JM10.2平台上进行了实验验证,在编码质量下降不大的情况下,大大提高了编码速度。