[发明专利]用于视频编码运动估计的搜索方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于视频编码运动估计的搜索方法，尤其涉及一种针对信源编码的需要，基于菱形和三角形自适应的视频编码运动估计搜索方法，属于数字图像处理技术领域。

背景技术

运动估计是从视频序列中抽取运动信息的一整套技术。它是整个视频编码解决方案中计算量最大的部分，通常在一个视频压缩运算中运动估计约占总计算量的50％～60％。因此，运动估计性能的优劣直接影响到整个视频编码解决方案的运行效率和整个视频序列的重构质量，寻找简单、高效、快速的运动估计方法是至关重要的。

在各种运动估计方法中，块匹配方法具有简单、高效的优点，因此被很多国际视频编码标准所采纳，并得到广泛的应用。基于块匹配的运动估计方法是减少时间冗余信息的有效解决方案。

另一方面，目前用于运动估计的搜索方法有很多种，其中全搜索运动估计方法(Full Search method，简写为FS)的优点是产生的残差系数最小，但其巨大的时间开销和计算量是实时视频编码解决方案所不能接受的。同时，尽管FS能搜索到精度最高的运动矢量，但其运动矢量场未必均匀，从而造成总体的编码效率不一定最优。

为了减少FS方法的运动估计搜索复杂度，现在已经出现了许多改进的运动估计方法，如Jain提出的二维对数搜索方法(TwoDimensional Logarithmic Search，TDLS)，跟踪最小失真方向并降低了计算复杂度。另一种著名方法是三步搜索方法(Three Step Search，TSS)，它在搜索窗内只搜索25个点，而FS要搜索225个点。后来有很多方法针对TSS做了进一步的修改，例如新三步搜索方法(New ThreeStep Search，NTSS)，该方法在第一步进行了中心偏置模式处理。另一种是有效的三步搜索方法(Efficient Three Step Search，ETSS)，该方法在第一步应用了小菱形模式，并且在搜索区域内不限制搜索步骤。Puri等人提出了混合TDLS和TSS的正交搜索方法(OrthogonalSearch，OS)。Ghanbari提出的交叉搜索方法(Cross Search，CS)和TDLS十分相似。Po等人应用了真实视频序列的中心偏置特性提出了四步搜索方法(Four-step Search，4SS)。2000年Zhu等人提出了菱形搜索方法(Diamond Search，DS)，该方法以其卓越的搜索精度和搜索速度被广泛应用。

DS搜索方法的一个实施示例如图1所示。它有两个不同的固定模式，一个是大菱形搜索模式LDSP(Large Diamond Search Pattern)，另一个小菱形搜索模式SDSP(Small Diamond Search Pattern)。该搜索方法能够十分精确地找到全局最小点。然而，DS搜索方法的处理过程中一直使用固定的搜索模式，没有考虑视频序列的内容特性和运动复杂度，将会搜索一些没有必要的点，从而造成计算资源的浪费。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题在于提供一种新的视频编码运动估计搜索方法。该搜索方法针对信源编码的需要，基于菱形和三角形自适应进行视频编码运动估计。

为实现上述的发明目的，本发明采用下述的技术方案：

一种用于视频编码运动估计的搜索方法，其特征在于包括如下的步骤：

第1步：如果初始搜索点O的绝对差值和小于预定阈值，则搜索结束，否则进入菱形搜索模式；先计算菱形的四个顶点A、B、C和D的绝对差值和；如果初始搜索点O的绝对差值和最小，则搜索结束；如果绝对差值和最小的点为该菱形的顶点A，则进入第2步；

第2步：比较B、C、D和O的绝对差值和；如B或D点的绝对差值和为最小值，则进入第6步；否则进入第一三角形搜索模式，该第一三角形搜索模式是以第1步中的顶点A为外心，以X、Y和Z为顶点的等腰三角形；分别计算X、Y和Z的绝对差值和并与A的绝对差值和比较，如A点的绝对差值和最小，则搜索结束；如X点的绝对差值和最小，则进入第3步；如Y点的绝对差值和最小，则进入第4步；如Z点的绝对差值和最小，则进入第5步；

第3步：进入第二三角形搜索模式，该第二三角形搜索模式是以顶点X为外心，以B、Y’和Z’为顶点的等腰三角形；分别计算Y’、Z’的绝对差值和并与X的绝对差值和比较，如X点的绝对差值和最小，则搜索结束；如Y’点的绝对差值和最小，则返回第3步；如Z’点的绝对差值和最小，则进入第4步；