[发明专利]HEVC帧间运动估算像素搜索改进方法

权利要求书

1.HEVC帧间运动估算像素搜索改进方法，其特征在于，解析HEVC运动估算对应的编码流程，对运动估算的对应流程进行改进，在整像素块匹配过程中，调整搜索方法，采用不规则水平和竖直六边形相结合的搜索方法，经过整像素估算后通过临界值和SAD的比较，判定是否进行进一步的亚像素估算；在亚像素估算中，首先构建单峰误差曲面模型，根据此模型确定亚像素最优点的搜索区域，减少搜索点数，然后利用距离临界值进行判定，中断一部分1/4像素的搜索；具体包括：

第一，改进整像素搜索方法，提出整像素搜索改进模型及方法，主要包括不规则六边形搜索改进模型及方法；在现有技术的整像素搜索方法的基础上改进六边形旋转搜索为不规则六边形搜索，在较为准确的整像素搜索之后，亚像素搜索可忽略跳过，通过对编码后的运动矢量及SAD值进行解析，设置适合的块临界值判定是否可以跳过亚像素估算；

第二，实现亚像素运动估算快速判定，主要包括亚像素快速搜索优化模型和条件、亚像素快速搜索步骤流程；亚像素在搜索区域内匹配曲面具有单峰极值的性质，亚像素的搜索区域在整像素最优点周围(-0.5,0.5)×(-0.5,0.5)区域内，由整像素最优点与其上下左右4个相邻点构建5点单峰曲面模型，误差曲面模型的曲面顶点确定最优搜索区域，有效减少亚像素搜索的点数，最优1/2像素点坐标与误差曲面的极值点坐标的距离值和1/4最优与1/2最优像素点的重合概率成近似反比例关系，根据重合概率选择适合的距离临界值，跳过一部分1/4像素运动矢量的估算；

本发明对HEVC帧间运动估算像素搜索模型进行改进，采用不规则六边形搜索改进模型，更好的适应现实视频中运动倾向于水平和竖直方向运动的特征，利用临界值判定是否进行亚像素的搜索，有效减少亚像素搜索过程，提出亚像素运动估算快速判定方法，优化亚像素快速搜索模型，从搜索区域和曲面单峰特征缩小搜索范围，根据极值点和1/2亚像素最优点之间的距离来判定是否进行1/4像素的搜索，降低编码时间。

2.根据权利要求1所述的HEVC帧间运动估算像素搜索改进方法，其特征在于，不规则六边形搜索改进模型及方法：基于HEVC标准的编码单元CU块大小和实际运动规律，对六边形旋转搜索模型进行改进，并对算法进行优化，采用不规则六边形模型中水平和竖直六边形，将六边形模型与菱形模型进行融合，让水平六边形更侧重水平方向的运动矢量，让竖直六边形更侧重竖直方向的运动矢量，然后通过水平、竖直六边形的融合完成快速搜索；

不规则六边形搜索改进搜索方法在搜索过程中，进行模型的选择，运动中水平运动的概率更高，默认的模型为水平六边形，搜索模型为水平六边形时，bMode的值设为1，为竖直六边形时，bMode的值设为0，具体搜索流程为：

步骤一：采用最大搜索步长进行水平六边形搜索，得到最优点，假如是中心点，则跳到步骤三；

步骤二：使用步骤一得到的最优点为中心，搜索步长减半，bMode取非，进行对应的六边形搜索，若搜索步长不为1转入步骤二；否则转入步骤三；

步骤三：搜索步长为1时，对周围4点进行匹配，得到整像素精度的最优运动矢量。

3.根据权利要求2所述的HEVC帧间运动估算像素搜索改进方法，其特征在于，在帧间预测模式的运动估算判定中，引入绝对误差和SAD作为判定准则；在HEVC的帧间运动估算中，对当前编码单元CU遍历其可能的分割方式，而在每种分割方式之中确定其最优运动矢量：按照一定的搜索方法进行搜索，对每个候选位置计算SAD值，得到全局SAD最小的候选位置，也即得到了最优运动矢量，但在求当前块的最优SAD过程中，包含帧间运动估算中两个主要的耗时模块：整像素运动估算，包括运动矢量搜索过程；亚像素运动估算，包括1/2、1/4像素精度的插值过程及其对应的搜索过程，其中亚像素估算模块的耗时几乎是整像素估算模块耗时的2倍；但对于某些块，整像素估算得到的SAD_int与亚像素估算得到的SAD_frac相差不大，这些块即使跳过亚像素估算对整体图像质量影响也不大；

选定的临界值Ljz为经验值，如果当前块整像素估算得到的SAD满足以下条件：SAD＜Width×Height×Ljz，则跳过亚像素估算；否则继续做亚像素估算。