[发明专利]一种多参考帧的快速运动估计方法

说明书

技术领域

本发明涉及视频图像处理领域，特别是一种多参考帧的快速运动估计方法。

背景技术

H.264/AVC作为ITU和MPEG联合开发的最新视频标准，整合了很多先进技术，比以往的视频压缩标准获得了很大的性能提升。以往的视频压缩标准采用单参考帧的运动估计技术，而H.264/AVC则采用多参考帧的运动估计技术来提高预测精度。然而采用多参考帧进行运动估计虽然能够取得比采用单参考帧更好的编码效果，但是也极大地增加了计算复杂度，同时这并不是对所有的运动序列都能够有很好效果：只有对运动剧烈，或含有较多细节的视频序列才有很好的效果。如果能够提前得知当前编码宏块的属性，那么就可以在当前编码过程中选择使用多参考帧或者使用单参考帧的运动估计的编码方式。这样就可以在保证视频品质的同时和减小计算复杂度。

发明内容

在本发明中，我们通过对视频序列中的图像边缘信息加以提取和利用，判别图像的属性是否为运动剧烈的或者含有较多细节的。本发明的目的是通过以下步骤实现：

1、计算图像内像素的梯度，公式如下：

|G(m，n)|＝|G_x(m，n)|+|G_y(m，n)|；           (1)

其中：

|G_x(m，n)|＝|P(m-1，n-1)+2P(m-1，n)+P(m-1，n+1)-

P(m+1，n-1)-2P(m+1，n)-P(m+1，n+1)|；                (2)

|G_y(m，n)|＝|P(m-1，n-1)+2P(m，n-1)+P(m+1，n-1)-

P(m-1，n+1)-2P(m，n+1)-P(m+1，n+1)|；                (3)

(m，n)表示图像当前处理像素的坐标。P(x，y)表示图像在该点的像素值。

2、选取判定阀门值THG：该值的选取区间为[160，10QP]，其中QP为量化参数。在此区间内的任意整数值均可用作阀门值。

3、根据判定公式选择是否使用单参考帧，公式如下：

|G(m，n)|＜THG；                    (4)

当上面公式成立时，判定结果为图像没有边缘细节，应使用单参考帧的运动估计；当上面公式不成立时，判定结果为使用多参考帧的运动估计。

为了说明本发明的算法性能，我们将本发明与H.264/AVC本身的多参考帧的运动估计算法jm11.0的效果进行比较，比较的指标为：描述视频品质的峰值信噪比差值的绝对值ΔPSNR、比特率差值的绝对值ΔBitR和描述运动估计时间减少百分比的MET_R。以“foreman”和“mobile”两种常见视频序列为例，在选取了主要的几种量化参数QP和不同判定阀门值THG的测试下，得出下表：

表一

从表1可看出本发明可以在几乎不影响视频品质的情况下，极大的减少动估计的运算时间。

具体实施过程

对本多参考帧的快速运动估计方法，具体实施步骤描述如下：

1、计算图像内像素的梯度，公式如下：

|G(m，n)|＝|G_x(m，n)|+|G_y(m，n)|；                  (1)

其中：

|G_x(m，n)|＝|P(m-1，n-1)+2P(m-1，n)+P(m-1，n+1)-

P(m+1，n-1)-2P(m+1，n)-P(m+1，n+1)|；               (2)

|G_y(m，n)|＝|P(m-1，n-1)+2P(m，n-1)+P(m+1，n-1)-

P(m-1，n+1)-2P(m，n+1)-P(m+1，n+1)|；               (3)

(m，n)表示图像当前处理像素的坐标。P(x，y)表示图像在该点的像素值。

2、选取判定阀门值THG：该值的选取区间为[160，10QP]，其中QP为量化参数。在此区间内的任意整数值均可用作阀门值。

3、根据判定公式选择是否使用单参考帧，公式如下：

|G(m，n)|＜THG；                      (4)

当上面公式成立时，判定结果为图像没有边缘细节，应使用单参考帧的运动估计；当上面公式不成立时，判定结果为使用多参考帧的运动估计。