專利名稱：：用于h.264編碼器的半像素運動估計方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種數(shù)字視頻編解碼
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別涉及用于H.264編碼器的半像素運動估計方法。
背景技術(shù)：
：新一代視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)H.264較之傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)具有更優(yōu)的編碼性能，為達(dá)到高效的性能,H.264視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)采用了復(fù)雜的半像素運動估計方法，其體現(xiàn)在首先，半像素運動估計所參考的樣本像素需要由整像素通過復(fù)雜的算法插值得到；其次，為找出最優(yōu)半像素點需要對當(dāng)前最優(yōu)整像素點周圍的8個半像素點進(jìn)行非常耗時的遍歷搜索。為了提高搜索速度，目前人們提出了許多新方法，例如，文獻(xiàn)"ZhiboChen，YuriHePredictionbasedDirectionalRefinement(PDR)algorithmforFractionalPixelMotionSearchStrategy[C]ITU-T,Doc.JVT-D069"提出了一種基于方向預(yù)測以減少半像素搜索次數(shù)的快速半像素運動估計方法；文獻(xiàn)"李波，張藎尹，李煒一種快速半像素運動估計方法中國200410073837.5[P]"公布了一種在整像素運動估計的基礎(chǔ)上，直接計算出候選最優(yōu)半像素位置，從而減少半像素搜索次數(shù)的方法；文獻(xiàn)"姜有田，李金良一種適用于1264的分?jǐn)?shù)像素快速運動估計算法[J]計算機工程與設(shè)計2006年19期"利用搜索點失真度隨著與全局最小點之間距離的增加而增大的特點、以及運動向量具有中心偏置的特性提出了一種減少了搜索點的數(shù)目的新快速分?jǐn)?shù)像素運動估計算法；文獻(xiàn)"董海燕，張其善一種快速半像素運動矢量搜索算法[J]中國圖象圖形學(xué)報2005年10期"提出了一種利用半像素搜索窗內(nèi)的誤差匹配曲面具有的單峰特性，減少搜索次數(shù)的快速方法。上述眾多方法從減少最優(yōu)半像素點的搜索次數(shù)的角度降低了H.264編碼器半像素運動估計的運算復(fù)雜度，但是，均未考慮到如何降低半像素參考樣本插值的復(fù)雜度。請參見圖l，其為當(dāng)前圖像塊的整像素點與半像素點示意圖，其中，帶陰影方格所標(biāo)志為整像素點，空白方格標(biāo)志為半像素點，每個半像素點的值通過6抽頭濾波器(1,-5，20，20，-5，1)/32插值得到，例如，以a為代表的水平半像素點值a可根據(jù)下式(1)及(2)計算得到，以b為代表的垂直半像素值b根據(jù)下式(3)及(4)計算得到，以c為代表的頂角半像素值c根據(jù)卞式(5)及(6)計算得到al二(E一5豐F+20承G+20承H一5+I+J)(1)'<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>由上可見，為搜索出最優(yōu)半像素點，現(xiàn)有復(fù)雜的半像素參考樣本插值計算需要進(jìn)行密集的乘加運算和頻繁的內(nèi)存讀寫，如此給編碼器的實時編碼應(yīng)用帶來了困難，特別是在處理能力和存儲資源都十分有限的DSP硬件平臺上。因此，為提高H.264編碼器的半像素運動估計編碼速度，如何更為有效地降低半像素參考樣本插值的復(fù)雜度己成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)課題。其中，Clip(:c)=-(7)
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種用于H.264編碼器的半像素運動估計方法，能有效提高編碼器的編碼速度。為了達(dá)到上述目的及其他目的，本發(fā)明提供的用于H.264編碼器的半像素運動估計方法，其包括步驟l)，在預(yù)先確定的參考圖像中設(shè)定待進(jìn)行的運動搜索窗口的尺寸及位置；2)根據(jù)所設(shè)定的搜索窗口的尺寸及位置對當(dāng)前待搜索的圖像相應(yīng)位置及尺寸內(nèi)的圖像塊進(jìn)行整像素運動矢量搜索以獲得最優(yōu)整像素點的位置；3)根據(jù)預(yù)先確定的半像素運動矢量搜索算法選擇出所述最優(yōu)整像素點周圍需要進(jìn)行后續(xù)處理的多個半像素點，并采用線性插值算法對所述多個半像素點進(jìn)行相應(yīng)運算以獲得所述半像素點的半像素值；4)根據(jù)所獲得的半像素點的半像素值、并采用預(yù)先確定的半像素運動矢量搜索算法進(jìn)行搜索以在所述多個半像素點中選擇出最優(yōu)半像素點。其中，所述步驟2)可采用三步、四步、十字形及菱形中的一種整像素運動矢量搜索方法來進(jìn)行搜索；所述預(yù)先確定的半像素運動矢量搜索算法為小菱形算法；所述步驟4)可通過比較所述最優(yōu)像素點及處于所述最優(yōu)像素點周圍小菱形頂點的4個半像素點的絕對誤差和SAD來選擇出最優(yōu)半像素點。綜上所述，本發(fā)明的用于H.264編碼器的半像素運動估計方法采用線性插值替代現(xiàn)有復(fù)雜的6抽頭插值，并結(jié)合小菱形快速搜索算法，能夠有效降低H.264編碼器的半像運動估計運算復(fù)雜度，有效提高編碼器的編碼速度。圖1為當(dāng)前圖像塊的整像素點與半像素點示意圖。屈2為本發(fā)明的用于H.264編碼器的半像素運動估計方法的操作流程示意圖。圖3為本發(fā)明的用于H.264編碼器的半像素運動估計方法采用的小菱形示意圖。具體實施方式請參閱圖2，本發(fā)明的用于&264編碼器的半像素運動估計方法首先執(zhí)行步驟510，即在預(yù)先確定的參考圖像中設(shè)定待進(jìn)行的運動搜索窗口的尺寸及位置，通常所設(shè)定的運動搜索窗口的尺寸越大則半像素運動估計性能就越好，但相對復(fù)雜度也會越高，因此，在不同的應(yīng)用情形下可根據(jù)實際情況設(shè)定不同的搜索窗口的尺寸，例如，對于圖1所示的圖像塊，可將搜索窗口的尺寸設(shè)置在土16個整像素點大小，如此既能保證整像素運動估計具有較好的性能，又能降低整像素運動估計運算量，接著執(zhí)行步驟Sll。在步驟Sll中，根據(jù)所設(shè)定的搜索窗口的尺寸及位置對當(dāng)前待搜索的圖像相應(yīng)位置及尺寸內(nèi)的圖像塊進(jìn)行整像素運動矢量搜索以獲得最優(yōu)整像素點的位置，通常可采用三步、四步、十字形、菱形等快速整像素運動矢量搜索方法以搜索出最優(yōu)整像素點，在本實施例中，通過簡單有效的快速菱形搜索方法，搜索出整像素點N為最優(yōu)整像素點，所述快速菱形搜索方法具體步驟如下1)從當(dāng)前待搜索的圖像相應(yīng)位置及尺寸內(nèi)的圖像塊的起始點及其周圍小菱形頂點的4個點開始搜索，找出SAD值最小點；2)以SAD值最小點為新起始點，如果新的起始點為原起始點或新起始點超出土16個整像素點大小搜索窗口，取該點為最優(yōu)整像素點并結(jié)束搜索，否則如步驟1)一樣開始新一輪的搜索，直到找到最優(yōu)整像素點為止，接著執(zhí)行步驟S12。在步驟S12中，根據(jù)預(yù)先確定的半像素運動矢量搜索算法選擇出所述最優(yōu)整像素點周圍需要進(jìn)行后續(xù)處理的多個半像素點，并采用線性插值算法對所述多個半像素點進(jìn)行相應(yīng)運算以獲得所述半像素點的半像素值，即計算整像素點N周圍的最多8個半像素點cv&g,&/,7'的值，也就是由以下公式所述的線性插值算法計算相應(yīng)各半像素點值<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>本實施例中，所述預(yù)先確定的半像素運動矢量搜索算法為小菱形算法，因此只需計算最優(yōu)像素點N周圍小菱形頂點的4個半像素點c/、/、g、f的值，接著執(zhí)行步驟S13。在步驟S13中，根據(jù)所獲得的半像素點的半像素值、并采用如圖3所示的小菱形搜索算法進(jìn)行半像素運動矢量搜索以在所述半像素點中選擇出最優(yōu)半像素點，即通過比較所述最優(yōu)像素點N及處于所述最優(yōu)像素點周圍小菱形頂點的4個半像素點么/、gw'的絕對誤差和(SAD)來選擇出最優(yōu)半像素點，SAD的計算方法如下""歸-ZIIq廣ig(17)其中，C,力.為所述當(dāng)前圖像塊坐標(biāo)位置為(力j)的像素亮度分量值，及,》.為所述當(dāng)前編碼圖像塊運動矢量所對應(yīng)參考幀圖像中像素塊中坐標(biāo)位置為(力J)的半像素亮度分量值，M、N分別為當(dāng)前編碼圖像塊寬和高，設(shè)最優(yōu)整像素為N的SAD值為COrjv，半像素點么/、g、z'的SAD值分別為casr"cosr/、cosrg、cosr"比較上述cosr值，選取最小者計為casrto。若COSr^等于COS7V，最優(yōu)半像素點即為最優(yōu)整像素點；若COS7W等于COS7^，最優(yōu)半像素點為^點；若cosr—等于cosr/，最優(yōu)半像素點為/點；若cos7^等于cosrg,最優(yōu)半像素點為g點；若COS7^,等于COSr'，最優(yōu)半像素點為z'點。綜上所述，本發(fā)明的用于H.264編碼器的半像素運動估計方法較之現(xiàn)有快速半像素運動估計方法，在保持相當(dāng)?shù)木幋a圖像質(zhì)量情況下，能夠進(jìn)一步大幅降低計算復(fù)雜度。請參見下表一，其為H.264編碼器采用本發(fā)明的方法與采用復(fù)雜的6抽頭插值加小菱形運動矢量搜索(即現(xiàn)有方法)，針對視頻格式為2CIF的視頻會議圖像序列設(shè)置編碼器參考幀數(shù)為1、編碼200幀.(第1幀為I幀，其余為P幀)的實驗測試結(jié)果對比表表一:<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>由上表可見，本發(fā)明的用于H.264編碼器的半像素運動估計方法較之現(xiàn)有方法，其通過降低半像素插值運算復(fù)雜度，在保證編碼性能的情況下，能大幅提高化264編碼器的編碼速度。權(quán)利要求1.一種用于H.264編碼器的半像素運動估計方法，其特征在于包括步驟1)在預(yù)先確定的參考圖像中設(shè)定待進(jìn)行的運動搜索窗口的尺寸及位置；2)根據(jù)所設(shè)定的搜索窗口的尺寸及位置對當(dāng)前待搜索的圖像相應(yīng)位置及尺寸內(nèi)的圖像塊進(jìn)行整像素運動矢量搜索以獲得最優(yōu)整像素點的位置；3)根據(jù)預(yù)先確定的半像素運動矢量搜索算法選擇出所述最優(yōu)整像素點周圍需要進(jìn)行后續(xù)處理的多個半像素點，并采用線性插值算法對所述多個半像素點進(jìn)行相應(yīng)運算以獲得所述半像素點的半像素值；4)根據(jù)所獲得的半像素點的半像素值、并采用預(yù)先確定的半像素運動矢量搜索算法進(jìn)行搜索以在所述多個半像素點中選擇出最優(yōu)半像素點。2.如權(quán)利要求1所述的用于H.264編碼器的半像素運動估計方法，其特征在于所述步驟2)采用三步、四步、十字形及菱形中的一種整像素運動矢量搜索方法來進(jìn)行搜索。3.如權(quán)利要求1所述的用于H.264編碼器的半像素運動估計方法，其特征在于所述預(yù)先確定的半像素運動矢量搜索算法為小菱形算法。4.如權(quán)利要求1所述的用于H.264編碼器的半像素運動估計方法，其特征在于所述步驟4)通過比較所述最優(yōu)像素點及處于所述最優(yōu)像素點周圍小菱形頂點的4個半像素點的絕對誤差和SAD來選擇出最優(yōu)半像素點。全文摘要一種用于H.264編碼器的半像素運動估計方法，其首先在預(yù)先確定的參考圖像中設(shè)定待進(jìn)行的運動搜索窗口的尺寸及位置，然后根據(jù)所設(shè)定的搜索窗口的尺寸及位置對當(dāng)前待搜索的圖像相應(yīng)位置及尺寸內(nèi)的圖像塊進(jìn)行整像素運動矢量搜索以獲得最優(yōu)整像素點的位置，接著根據(jù)預(yù)先確定的半像素運動矢量搜索算法選擇出所述最優(yōu)整像素點周圍需要進(jìn)行后續(xù)處理的多個半像素點，并采用線性插值算法對所述多個半像素點進(jìn)行相應(yīng)運算以獲得所述半像素點的半像素值，最后根據(jù)所獲得的半像素點的半像素值、并預(yù)先確定的半像素運動矢量搜索算法進(jìn)行搜索以在所述半像素點中選擇出最優(yōu)半像素點，由此可大幅提高H.264編碼器的編碼速率。文檔編號H04N7/26GK101247523SQ20081003477公開日2008年8月20日申請日期2008年3月18日優(yōu)先權(quán)日2008年3月18日發(fā)明者郭春輝申請人:上海華平信息技術(shù)股份有限公司