[发明专利]基于多视点编码的运动搜索范围自适应调节的快速运动估计方法

说明书

技术领域

本发明涉及到一种基于多视点编码的运动搜索范围自适应调节的快速运动估计方法。特别与现有方法截然不同的是，在运动估计之前，增设了对已编码视点对应宏块的运动矢量提取和运动特性分析的过程，基于宏块的不同运动特性，自适应调节搜索范围。

背景技术

随着数字视频的迅速发展和广泛应用，人们对视频的质量和内容的多样性要求越来越高，传统的2D图像己不能满足要求，因此，人们已将目光转向3D视频技术。3DTV/FTV(三维电视/自由视点电视)有可能成为继高清晰度电视(HDTV)之后的下一代视频技术。3DTV/FTV主要特征是交互性和立体感，用户可以自由地改变视点位置以希望观测的视向享受具有三维(3D)立体感的视频内容。

3DTV/FTV系统结构可分为多视点视频采集、多视视频编码、网络传输、多视视频解码、视图合成和3D显示几部分组成。在3DTV/FTV系统中，不论多视采集部分和3D立体显示部分采用何种方法，其间的多视视频编码(MVC)和解码是共性的技术。由于多视点视频由相机阵列获取，每一个相机形成一路视频流，因此其数据量非常巨大，数据压缩成为紧迫的任务。为此，JVT于2003-2005年对于MVC，就编码的理论框架、方法、算法和验证以及方法的更新等多次发出递交提案的征集，经分析、讨论、评估，给出了相应报告、文件和评述，并于2006年1月对所递交的其中9个提案进行了主观测试，随后又进行了核心实验。测试和实验表明，所有进行测试的MVC提案，不论相同率下的编码质量或相同质量下编码的率，均比H.264/AVC独立编码有显著的增益。JVT(Joint Video Team)于2006年7月接手MVC的标准化调研和制定工作，并将今后几年的目标限定为在H.264/AVC基础上的扩展，目前已发布了多个MVC的校验模型(JMVM)。

在多视点视频中，既存在视点内的时空相关性，又存在视点交叉相关性，如何有效地解除这些相关性是提高多视点视频压缩效率的关键。在MVC校验模型(JMVM)中，以运动估计消除时间冗余，以视差估计消除视间冗余。采用了H.264/AVC标准中块匹配技术去除时间和视点之间的相关性。预测编码模块既包含了运动估计模块又包含了视差估计模块。这样预测估计模块成为多视点编码系统中最复杂的单元。超大的数据量和超高的运算复杂度成为MVC实际运用的瓶颈。从不同序列测试的实验结果可知，运动估计和视差估计是影响编码速度的关键，其通常占一个编码器总运算量的95％左右。为此，快速的运动估计和视差估计算法是多视点编码迫切所需的。为此，我们发明了一种基于多视点编码自适应调整搜索窗的快速运动估计算法。

块匹配法是目前应用最为广泛的运动估计方法，其原理是先将当前帧分割成相互不重叠的矩形块(如大小为8×8像素或16×16像素)，然后在参考帧中规定窗口范围内寻找最佳匹配位置作为预测，最后仅对运动向量与块残差进行编码传输。在现有视频编码标准中如H.264、SVC和MVC，搜索范围都是固定的，在搜索窗内，对每个搜索点的RDCOST进行比较，将具有最小RDCOST点作为最佳匹配点。

在JMVM中，为适应不同运动程度的视频图像序列、提高运动估计的性能，采用了±64范围的搜索窗。这使得单块的全搜索点数上升到16384个点。扩大的搜索窗对于复杂运动序列，无疑可以进一步提高运动估计的精度，但对于简单运动序列，却是不必要的浪费。显然，如果能够根据序列本身的运动特性，自适应地确定一个搜索范围，使绝大部分最佳匹配点都落于该范围内，则可在保证PSNR方面性能的同时，降低搜索的运算量，提高效率。

鉴于此，我们为MVC提出了一种自适应调节搜索范围的快速运动估计方法。该方法利用相邻视点之间的相关性，根据已编码视点对应宏块的运动矢量分析当前宏块的运动特性，由宏块的所处不同运动特性区域，自适应调节运动搜索的范围。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于多视点编码搜索范围自适应调节的快速运动估计方法。在不降低编码效率的同时，即不降低编码图像质量和不提高比特率下，可显著提高多视点编码速度。