[发明专利]一种用于H.264编码的整数运动估计快速搜索方法

摘要

本发明公开了一种用于H.264编码的整数运动估计快速搜索方法，其中包括以下步骤先对整个搜索窗SW1内的像素点进行亚采样处理，只针对16×16模式进行搜索，根据SAD准则，找出匹配最佳的N个候选样本像素点；根据N个候选点的收敛率及分布位置，重新展开搜索窗SW2；对SW2内的像素点再次搜索，得出最佳的整数运动矢量。根据设定的候选样本像素点数N，可以在图像质量和计算量之间做出取舍。N值越小，搜索点和运算量越少，整数运动估计完成越快，代价是图像质量的下降；反之，N值越大，搜索点和运算量越多，图像质量上升。本发明中设定N的值为1‑3。本快速搜索方法运用了粗略、精细两步搜索，有效地减少了需要搜索的像素点，降低了运算复杂度，提高了运算速度。

主权项

一种用于H.264编码的整数运动估计快速搜索方法，其特征是，该方法包括以下步骤：步骤一，在参考帧中，根据外部设定的搜索范围，以搜索中心点展开搜索窗SW1；步骤二，将搜索窗SW1内所有的像素点进行亚采样处理，亚采样率为1/16，即在一行像素点中每四个像素点进行一次取点采样，并且在垂直方向上每四行像素点进行一次取点采样，经过这两步采样过程之后，完成整个亚采样过程；步骤三，对经过步骤二得到的样本像素点，只针对16×16模式，使用绝对误差和SAD(Sum of Absolute Difference)准则，得到N个SAD值最小的候选样本像素点，进行下一步的计算，其中，N是由外部设定的值，范围为1‑3，N值越大，得到的候选样本像素点的个数越多，编码图像质量越高；步骤四，根据得到的候选样本像素点的分布位置，重新设定整数运动估计的搜索范围，得到新的搜索窗SW2；步骤五，对于SW2内所有的像素点，不经过任何处理，直接计算SAD值，比较得出最佳的整数运动矢量IMV(Integer Motion Vector)，完成此次搜索；步骤四中，根据不同候选样本像素点的个数N，其展开SW2的策略是：情况一，当N＝1时，以唯一的候选样本像素点(x1,y1)为中心展开新的搜索窗SW2，其中，向候选样本像素点的左边、上边拓展8个像素点，右边、下边拓展7个像素点，得到SW2的大小为16×16，即一个宏块MB(Micro Block) 的大小；情况二，当N＝2时，得到两个候选样本像素点(x1,y1),(x2,y2)，此时首先需要根据公式(1)判断收敛系数K1：式中，min1(SAD)为候选样本像素点(x1,y1)的SAD值，min2(SAD)为候选样本像素点(x2,y2)的SAD值；当K1逼近1时，说明min2(SAD)>>min1(SAD)，此时可以忽略min2(SAD)对应的候选样本像素点，直接以min1(SAD)对应的点为中心展开SW2；当K1逼近0时，说明这两点的SAD很接近，此时根据两点的水平间距和垂直间距，进一步作以下判断：S1，当两点的水平间距和垂直间距都小于15时，则分别在两个方向上进行拓展，将范围拓展至16×16，由于前面的步骤中是进行1/16亚采样，所以当候选样本像素点的水平间距和垂直间距都小于15时，其间距值只可能是固定值3、7、11，此时按照左边、上边的拓展范围总比右边、上边多1，并且总范围为16×16的原则进行拓展；S2，当两点的水平间距和垂直间距，只有一个小于15，另一个大于等于15时，对小于15的方向进行范围拓展至16，大于等于15的方向上只需拓展1个像素点即可；S3，当两点的水平间距和垂直间距，皆大于等于15时，在水平、垂直方向上都只需拓展1个像素点即可；情况三，当N＝3时，得到三个候选样本像素点(x1,y1),(x2,y2),(x3,y3)， 此时除了执行N＝2的步骤外，先判断收敛系数K1外，还需要根据公式(2)：式中，min3(SAD)的定义为候选样本像素点(x3,y3)的SAD值；判断第三点和第一点之间的收敛系数K2，同样地，当K2逼近1时，忽略第三点，根据前两点的位置分布，展开SW2；当K2逼近0时，根据三点之间的最大水平间距和最大垂直间距，进一步作如下判断：S4，当三点之间的最大水平间距和垂直间距都小于15时，则分别在两个方向上进行拓展，将范围拓展至16×16，由于前面的步骤中是进行1/16亚采样，所以当候选样本像素点的最大水平间距或最大垂直间距都小于15时，按照左边、上边的拓展范围总比右边、上边多1的，并且总范围为16×16的原则进行拓展；S5，当三点之间的最大水平间距和最大垂直间距，只有一个小于15，另一个大于等于15时，对小于15的方向进行范围拓展至16，大于等于15的方向上只需拓展1个像素点即可；S6，当三点之间的最大水平间距和最大垂直间距，皆大于等于15时，在水平、垂直方向上都只需拓展1个像素点即可。