[发明专利]一种适用于H.264视频编解码的整像素运动估计方法

说明书

技术领域

本发明属于视频编解码技术领域，尤其涉及一种适用于H.264视频编解码的整像素运动估计方法。

背景技术

H.264较之前的视频编解码标准MPEG1/2/4、H.261、H.263相比，具有更高的数据压缩比率、更好的网络适应性。在同等图像质量的条件下，H.264的压缩比是MPEG-2的2倍以上，是MPEG-4的1.5～2倍。H.264性能的改善是许多技术改进的结果。H.264在沿用之前的整体编解码框架结构的基础上采用了许多新的技术，例如：多宏块分割方式、多帧预测、亚像素精度运动估计。

基于块匹配的运动估计是视频编码标准里最重要的部分，准确而高效的块匹配运动估计算法，将大大减少食品序列的时间相关性以及冗余，从而带来高的压缩比。所谓运动估计就是在进行帧间预测时，为确定当前帧中待编码宏块在参考帧中的位置所进行的搜索过程。在基于块的运动估计中，前一帧将对分为一些像素方块，就是所说的宏块和块的概念，运动估计的目的就是根据预定义的偏差标准，在参考帧中找到当前宏块的最佳匹配块。在运动估计结束之后，对于当前块，只要将当前块和匹配块的残差块以及运动信息即运动矢量编码即可，从而减少了编码所需的数据量。尤其对于运动量不大的图像，前后图像的区别不大，用运动估计可以有效的提高压缩比。因此，提供一个更加精确的运动估计算法，在视频编码中显得相当重要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种提高了运动估计的匹配准确度，降低了残差块的编码数据量，提高了H.264视频编码的质量的整像素运动估计算法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种适用于H.264视频编解码的整像素运动估计方法，包括本发明的方法通过以下具体步骤实现：

一、找到最佳初始预测点：

现有的运动估计算法，容易陷入局部最小点，由于物体在运动时表现出的完整性，使时域和空域相邻块具有相关性，我们可以利用时域和空域相邻块运动矢量的相关性，找到距离最佳匹配点最近的初始预测点，寻找初始预测点的方法如下：

1、对参考帧进行边界填充：

进行帧间运动估计之前，先进行参考帧的边界填充。使参考帧满足16*16倍数的大小。

2、场景检测：

场景检测即为确定当前帧是否是一个新的图片，场景检测可用来确定当前帧运动矢量预测类型，设置当前帧运动矢量预测类型为变量type_pred。若场景检测出此帧为新的图片，则将此帧设为I帧，此帧的宏块在进行运动矢量预测时只进行帧内预测，不进行帧间预测。若帧率小于5，或者当前场景太接近前一个I帧，则不进行场景检测，不进行场景检测时当前帧运动矢量预测类型为2，即type_pred＝2。

3、并行计算绝对误差和SAD：

在用块匹配法进行运动估计时，衡量在参考帧中搜索到的匹配点是否是最优匹配点，用到的匹配准则较多为SAD(sum of absolute differences)，如下所示：

Σ|X,Y∈MBPE(x,y)=Orig(x,y)-Pred(x,y)|]]>

其中，Orig(x，y)为待编码宏块像素的原始值，Pred(x，y)为待编码宏块像素的预测值，PE(x，y)为待编码宏块像素的预测残差值。

为加快计算速度，每次对16*16的宏块进行运动估计，并采用SIMD(单指令多数据)技术进行计算，即通过移位、与、或等操作，每次并行计算多个像素。

4、宏块运动估计：

(1)求出宏块的五个候选运动矢量：