[发明专利]一种基于残差下降率的快速UMHexagonS运动估计算法

摘要

本发明公开了一种基于残差下降率的快速UMHexagonS运动估计算法。本发明提出残差下降率的概念并根据残差下降率的大小划分运动类型的准则。本发明的方法是在现有的UMHexagonS算法上的改进，包括UMHexagonS四个级别的搜索及在搜索过程中根据最佳匹配点处残差下降率的大小划分运动类型，在非均匀多重六边形搜索阶段根据不同的运动类型自适应的选择合适的搜索模板进行搜索，并且在搜索过程中采用提前终止的搜索控制策略。本发明的方法和现有的UMHexagonS算法相比，在保证图像质量的前提下，大大提高了算法的运行效率，降低了编码的复杂度。

主权项

一种基于残差下降率的快速UMHexagonS运动估计算法，其特征在于，包括原有UMHexagonS运动估计算法四个级别的搜索及在搜索过程中根据最佳匹配点处残差下降率的大小划分运动类型，在非均匀多重六边形搜索阶段根据不同的运动类型自适应的选择合适的搜索策略的运动估计算法，并且在搜索过程中采用提前终止的搜索控制策略；基于残差下降率的快速UMHexagonS运动估计算法包括四个级别的搜索：第一级搜索起始点预测，采用中值预测法得到当前块的预测点作为下一级非对称十字型搜索的起始搜索点；第二级非对称十字型搜索：以第一级搜索起始点预测得到的结果作为起始搜索点，在搜索窗口内采用非对称十字型搜索；搜索模板水平方向的搜索范围设置为搜索窗的宽度W，垂直方向的搜索范围设为W/2，在某些特殊的富含大量垂直方向上运动的序列中，垂直搜索范围可以扩大到W，经过非对称十字型搜索得到的具有最小匹配误差的匹配点将作为下一级的起始搜索点；第三级非均匀多重六边形搜索：以第二级搜索得到的最佳匹配点作为本级的起始搜索点，并计算该点的残差下降率，根据残差下降率的大小划分当前块的运动类型，若当前块被划分为静止块，则直接输出当前的运动矢量作为计算结果，算法提前终止；否则若当前块被划分为小运动类型，则对范围为-2到2的方形区域内的所有像素点进行全搜索，并对图2中指示的最内层的两个六边形搜索模板进行搜索；若当前块被划分为中运动类型，则只对图2中指示中运动的第三个六边形搜索模板进行搜索，若当前块被划分为大运动块，则搜索最外层的大六边形；将本级已搜索过的点与起始点进行对比，匹配误差最小者作为本级的最佳匹配点，同时作为下一级的起始搜索点；第四级为扩展六边形搜索：以第三级搜索得到的最佳匹配点作为本级的起始搜索点，先用半径为2的六边形模板进行搜索，直至最佳匹配点为六边形的中心，然后改用半径为1的小六边形模板继续搜索，搜索直到最佳匹配位置点位于小六边形的中心为止，此时相应的运动矢量即为最终运动估计矢量。