H.264中UMHexagonS运动估计算法的改进

针对H.264中UMHexagonS算法进行研究,提出了改进的快速运动估计算法。首先对UMHexagonS算法中的固定搜索窗口、非对称十字搜索、5×5的小矩形螺旋搜索、非均匀多层次六边形格点搜索和扩展的六边形搜索进行研究;然后提出了相应的减少搜索点数的优化算法,这些优化算法分别称作动态搜索窗口、自适应十字模型搜索、方向性的3×3小矩形搜索、基于预测方向的密集搜索和改进的扩展六边形搜索,这些优化算法形成了自适应模型方向搜索(APDS)算法。对各种类型的测试序列进行实验,与UMHexagonS算法相比,结果表明APDS算法在重建视频质量和码率基本相当的条件下,运动估计时间平均减少了29.64%,每形成一个运动矢量平均节省搜索了21.64个点数;     

基于运动方向预测UMHexagonS算法的改进

为了进一步减少UMHexagonS算法的运算量,在详细分析UMHexagonS算法搜索过程的基础上,对运动方向的预测进行了研究,并将运动方向预测与UMHexagonS算法中的正方形搜索和非均匀多层次六边形搜索相结合,提出了一种改进算法。利用三个不同的序列进行测试仿真,测试仿真结果表明,在搜索精度和码率相似的情况下,改进后的UMHexagonS算法搜索点数明显减少。     

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%。     

H.264运动估计算法UMHexagonS的斐波纳契数列优化

针对H.264运动估计算法UMHexagonS搜索步长和搜索模板中存在的使用固定搜索步长和搜索点冗余的不足,结合斐波那契数列和中心偏置特性对其进行改进。新算法使用斐波那契数列的递进关系确定UMHexagonS算法的搜索步长,其次删除UMHexagonS算法中存在计算冗余的搜索点,最后结合中心偏置特性对UMHexagonS算法的大六边形搜索模板进行了修改。实验结果表明,新算法在保持UMHexagonS算法的比特率和峰值信噪比(PSNR)的情况下缩短了运动估计时间,并且随着图像像素、图像复杂度和搜索范围的提高,运动估计时间越来越短。新算法在搜索范围为64的情况下,平均缩短了23.82%的运动估计时间。     

基于JM模型的UMHexagonS算法的改进

为了提高运动估计的搜索效率,提出了一种基于JM模型的UMHexagonS算法的改进方案。该方案减少了搜索点数,从而减小了运算量。经过实验测试,改进后的UMHexagonS算法在保证编码图像的质量基本不变的同时,能显著减少搜索时间。     

简化UMHexagonS算法的探讨与改进

视频编码标准H.264已采纳了"简化UMHexagonS算法"(Simplified UMHexagonS Algorithm)作为快速运动估计算法。通过对"简化UMHexagonS算法"进行介绍,对其特点及造成其优越性能的原因进行了初步分析,并提出了一种改进:首先对两类预测点进行预测,其后对不同的预测区分别进行搜索,并在强搜索的对称十字搜索后增加一次会聚判断。根据模拟实验表明,相比原算法,改进后的算法减少了搜索点数,并保持了原算法率失真特性良好的特点。     

一种H.264/AVC中的快速运动估计算法

在UMHexagonS算法的基础上,最新的H.264/AVC视频编码采用一种简单、有效的混合快速运动估计算法。该文介绍一种新的快速搜索算法,初步研究和分析其综合性能的优越性,并提出改进策略,如增加终止搜索的判定、进一步划分运动类型、采用自适应的方向性搜索模板。实验结果表明,改进的策略能减少“简化UMHexagonS算法”8%~30%的搜索时间,而码率和率失真性能的变化可以忽略不计,对一些特殊序列,率失真性能略优于“简化UMHexagonS算法”。     

新的多八边形快速运动估计算法

由于对编码的高精度和低复杂度的要求,H.264视频编码标准已经采用了UMHexagonS算法作为其可行的块运动估计实施方案。提出了一种新的UMHexagonS改进算法,改进主要在三个方面：第一,增加了一个新的初始预测矢量,以避免过早陷入局部最优;第二,一个小八边形搜索和两个后续的小菱形搜索取代了UMHexagonS算法中的5×5全搜索,这在一定程度上减少了计算量;第三,多八边形格点搜索取代了多六边形格点搜索,这不仅减轻了运算量负担,也在方向上能更好更快地搜索到最佳运动矢量。实验结果表明,所提出的方法不仅能保证UMHexagonS算法的编码效果,同时还能减少5%~10%的运算量,从而节省编码时间。     

简化UMHS算法的改进方案

对“简化UMHexagonS算法”进行了介绍,对其特点及造成其优越性能的原因进行了初步分析,并提出了改进方案:总体流程部分改用“基于预测中心的分区细搜索”方案、搜索方案部分改用对不同运动类型采用不同搜索模板、初始搜索点预测部分对16×16块增加了时间预测,等等。仿真实验结果表明,改进方案可减少“简化UMHexagonS算法”约10%～40%的搜索点数和6%～20%的搜索时间,而率失真性能也略优于“简化UMHexagonS算法”,尤其对中、大运动序列,搜索性能有较明显的提升。     

自适应搜索长度的UMHexagonS算法研究

提出了基于自适应搜索长度的UMHexagonS算法。UMHexagonS算法是H.264标准视频编码中的运动估计算法之一。经过理论和数据的分析后,发现其搜索长度的选择可以改进,于是提出了利用前若干搜索点的信息来选择合适搜索长度的自适应算法,使搜索算法避开了一部分多余的搜索点。实验结果表明,在保证PSNR和码率变化不大的前提下,可以有效地降低大约15%的运动估计时间。     

H.264JM模型中运动估计算法及改进方案

JM模型是JVT(joint video team)发布的H.264标准测试模型,对算法学习和研究有着重要的意义。根据JM测试模型的参数设定,其中的运动估计算法有3种可选模式。本文结合JM10.2的源代码对UMHexagonS算法进行了分析,并对该算法进行改进,能够在保证视频序列各分量信噪比的情况下缩短运动估计的耗时。本文利用UMHexagonS算法的准确预测以及运动估计代价的相关性来设置阈值达到提前结束搜索的目的。在JM10.2的测试模型上进行了算法验证。实验结果表明,利用块与块之间运动估计代价的相关性,在保证编码性能的同时,可以减少运动估计所需时间的10%以上。     

Multi-direction search algorithm for block motion estimation in H.264/AVC

Many efficient search algorithms such as three-step search, new three-step search, four-step search, block-based gradient descent search, diamond search and hexagon-based search are developed for block motion estimation (ME) to search for the optimal objective function. The block ME technique involves an optimisation problem. Although these algorithms can converge to a minimal point rapidly, they suffer from becoming trapped in local minimum if the objective function has multiple minima. To solve this problem, the hybrid multi-hexagongrid search (UMHexagonS) algorithm has been proposed in H.264/AVC, in which an unsymmetrical-cross search and an uneven UMHexagonS are employed over a wide search range to find a nearly global minimum. The experiment shows that the hybrid UMHexagonS algorithm is computation expensive and is occasionally trapped in local minimum. The authors propose a novel and fast search algorithm, called multi-direction search (MDS) algorithm, which uses an MDS first to find all possible locally optimal points and then uses the extended hexagon search to refine these points for the final optimal motion vector. The experimental results indicate that a significant improvement in computation reduction (~30 and 50% reduction in average search points, corresponding to 19 and 37% reduction in total encoding time, for MDS and fast MDS, respectively) can be achieved while maintaining better coding performance, compared with the hybrid UMHexagonS algorithm.     

基于H.264的快速运动估计算法

H.264视频编码采用UMHexagonS运动估计算法,在此基础上提出了一种新的快速搜索算法。该算法在预测起始点处又增加了一个自适应的阈值判断,来判断是否可以立即停止搜索。对于不同的块类型,采用不同的搜索模板,保证搜索精度与速度的一致性。实验结果表明：改进算法与原算法相比,搜索时间减少了7%~43%,而码率和信噪比几乎不变。     

快速运动估计UMHexagonS算法的探讨与改进

视频编码标准H.264已经正式采纳了UMHexagonS算法作为整像素的快速运动估计算法。该算法的运算量相对于快速全搜索算法可节约90%以上,同时能保持较好的率失真性能。文章对UMHexagonS算法进行了介绍,对其特点及造成其独特优越性能的原因进行了初步分析,并提出了一种改进方法,即在预测起点处增加一个内容自适应的中止搜索阈值判断,以判断是否可立即结束搜索。模拟实验表明,相比原算法,改进后的算法明显减少了搜索点数,并保持了原算法率失真特性良好的特点。     

基于时空预测向量相关性的运动估计算法

针对UMHexagonS算法体现出来的问题,利用时间预测向量和空间预测向量的位置映射关系,提出了一种新的运动估计算法--基于时空预测向量相关性的运动估计算法。该算法首先在小范围得到最优点后,继续利用预测矢量的时空方向相关性进行特定方向的扩展搜索,避免了提前落入局部最优点,并减少了搜索点数,从而提高了搜索质量。实验结果表明,与UMHexagonS算法相比,该算法在保持码率基本不变的情况下,能有效地减少运动估计时间,并且能一定程度地提高单帧的峰值信噪比。关键词：