[发明专利]一种基于AVS的亚像素运动估计方法

说明书

技术领域

本发明属于音视频编解码技术领域，具体涉及一种基于数字音视频编码技术标准(Audio Video coding Standard，AVS)的亚像素运动估计方法。

背景技术

在AVS、H.264等标准中，帧间运动估计和帧内预测的计算复杂度较高，特别是运动估计部分，通常约占全部编码时间的50％以上。运动估计由整像素运动估计和亚像素运动估计两部分组成，随着整像素运动估计快速算法的发展，整像素的搜索点数大幅度减少，一般可降至10个点以下，导致亚像素运动估计的计算量占整个运动估计过程计算量的比重增大。

整数像素搜索已经比较成熟，经典的主要有三步搜索法、钻石搜索算法、基于块的梯度下降搜索法、运动矢量场自适应搜索算法、UMHexagonS等。其中，由于非对称十字型多层次六边形网格搜索算法的运算量相对于原有的快速全搜索算法，可节约90％以上，而且在高码率、大运动图像序列编码时，在保持较好率失真性能的条件下运算量十分低。现有的亚像素快速搜索算法中，比较典型的算法如下：基于亚像素的抛物线预测算法(PPFPS)，PPFPS根据SAD函数在最优匹配点周围子区域内为凸函数的特性，先求出最优的1/2像素点；然后再根据最优和次优1/2像素点求出最优的1/4像素点；基于MSE(均方误差)的亚像素运动估计快速算法，根据MSE均方误差在[0，1]内可近似为二次曲线D(x)＝ax²+bx+c的特性，可求出当D(x)在[0，1]中取最小值时的值；基于运动补偿误差的数学模型快速算法，此方法不需要通过整像素内插的方法求亚像素，而是先根据最优整像素点及其周围的八个整像素点的运动补偿误差值来求出模型的系数，然后再用模型估计亚像素位置的绝对误差和(SAD)值，从而求出最优的亚像素位置。

虽然这些方法相对全搜索算法有了很大的改进，但是算法都相对较复杂，也不利于在硬件平台的实现，因此降低亚像素运动估计算法的复杂度，缩短运动估计时间是当务之急。

发明内容

本发明目的在于尽量减少亚像素搜索点数，提供了一种使用分区域预测策略和阈值判决方法的亚像素运动估计快速算法，在保证图像质量和编码效率的同时，减少了运算量，缩短了编码时间。本发明主要应用在采用AVS1-P2标准的视频编解码系统。

该方法采用分区域预测策略和阈值判决方法，即通过最佳整像素点及其周围整像素点的匹配误差值来预测1/2像素点所在区域，并通过自适应阈值判断提前结束搜索。本发明发法中所用匹配准则如下：

其中，为当前正在考察的运动向量，为当前块的运动向量的预测值，为编码相应运动向量所需要的比特数。λ_motion为运动估计的拉格朗日因子：

λmotion=0.85×2(QP/3)]]>

SATD为Hadamard变换后的绝对误差和，S为原始值，C为预测值，SATD按公式(A)和(B)计算，首先计算原始值和预测值之间的差值：

d(x，y)＝s(x，y)-c(x-m_x，y-m_y)               (A)

对d进行二维的Hadamard变换，得到dT：

本发明一种基于AVS的亚像素运动估计方法，包括以下步骤：

步骤1)利用整像素搜索结果，对1/2像素进行运动矢量搜索，确定最佳1/2像素点的位置；

步骤2)如果最佳1/2像素点仍为中心整像素点，则比较其他候选点的匹配函数值是否大于阈值T；如果它们大于阈值T，认为此时1/2像素运动矢量搜索的精度已经足够高，不再进行1/4像素的运动矢量搜索；否则，继续进行1/4像素的运动矢量搜索，即执行步骤3)；采用如下方法确定阈值：

T＝a×min(MinJ1，MinJ2，MinJ3，MinJ4)+b