联合多视点视频编码中的快速搜索算法分析

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1、联合多视点视频编码中的快速搜索算法分析第32卷第4期2011年7月华侨大学(自然科学版)JournalofHuaqiaoUniversity(NaturalScience)V01.32No.4Ju1.2011文章编号:1000—5013(2011)04—0393—04联合多视点视频编码中的快速搜索算法分析汤秀丽,戴声奎,杨中华(华侨大学信息科学与工程学院,福建泉州362O21)摘要:对比分析联合多视点视频编码中的全搜索算法和TZSearch(TZS)快速算法,描述TZS算法的原理及搜索过程并对其进行分析,并

2、根据实验统计结果设置了使搜索提前终止的阈值.实验表明,在编码比特率轻微增加和峰值信噪比略微下降的条件下,设置了阈值的TZS算法比原有的联合多视点视频编码中的TZS算法在编码时间上大幅减少.对于运动比较平缓的序列适合采用阈值为2的TZS2算法,而对于运动比较剧烈的序列适合采用阈值为3的TZS3算法.关键词:联合多视点视频编码;快速搜索算法;终止搜索;阈值;运动估计中图分类号:TN919.81文献标志码:A在当前的联合多视点视频编码(JMVC)l_1]参考代码中,视差估计和运动估计是共用的,采用与运动估计相似的

3、基于块的算法,选择相邻视点对应时刻的帧为参考帧.在最新视频编码标准H.264/AVC中,由于允许多参考帧和可变块尺寸编码,运动和视差估计搜索时就要对每一种分块模式和每一个参考帧遍历搜索,计算量非常大.据统计,编码单路视频的时候,运动估计大约占总编码时间的50(1个参考帧)至80(5个参考帧)[2.3],是限制编码速度的主要瓶颈.因此,联合多视点视频编码中的运动和视差估计虽然提高了压缩效率,但却以巨大的处理时间为代价.显然,这在需要对视频数据进行实时传播的场合是不切实际的.本文研究和分析联合多视点视频编码中T

4、ZSearch快速算法.1TZSearch算法原理与分析全搜索算法(Pe1Blocksearch,PBs)和混合的快速搜索算法(TZSearch,TZS)都是联合多视点视频编码参考代码中提供的搜索算法.TZSearch的搜索过程有如下几个步骤.(1)建立预测运动矢量集合.包括通过中值预测得到的运动矢量,参考帧对应宏块的左,上,右上位置宏块的运动矢量,(0,0)位置运动矢量.(2)以预测运动矢量集中具有最小匹配误差的的点为搜索中心,依次进行步长为1,2,4,8,16,32,64(若搜索范围为64)的钻石形搜索

5、(xTZ8PointDiamondSearch),如图1所示.(3)当步骤(2)中搜索得到的最优点距当前点的距离cStrukt.uiBestDistanced大于iRaster(光栅扫描的步长)时,将进行iRaster个像素步长的光栅扫描.(4)取步骤(2),(3)中的最佳点作为细化的起点,根据情况进行xTZ8PointDiamondSearch或xTZ2PointSearch(对最佳点的边缘点进行扫描),直到求得cStrukt.uiBestDistance等收稿日期:通信作者:基金项目:8484242l2

6、842l0l2482124248488图1步长8以内的钻石形搜索Fig.1Diamondsearchofstepsizewhichissmallerthan82010--06—-23戴声奎(1971一),男,副教授,主要从事图形图像处理,模式识别系统和通信信号处理的研究.E-mail:d.S.k@163.com.福建省青年科技人才创新项目(2008F3o66);华侨大学科研基金资助项目(o9Y1031)394华侨大学(自然科学版)于0为止.对以上两种搜索算法进行实验对比,共编码248帧,其结果如表1所示.表

7、1中:△RPSN为峰值信噪比的变化;△RTE为序列总码率的变化;At为序列编码时间的变化;量化参数PQ为37.所做测试使用的是多视点视频编码的经典测试序列,MERL(MitsubishiElectricResearchLaboratories)的ballroom,exit和vassar.这3组视频均是由相距20cm的一字形排列的摄像机获得,采集帧率为25帧?s,图像大小为640pxX480px,采样格式为4:2:0,其平均峰值信噪比(R)l4]为R…===垦旦!:±垦旦型:±垦堕!一6.其中:RPsN_y'

8、RPsNRPSN.分别为y,U,V分量的峰值信噪比.由表1可知,相比于PBS算法,TZS算法可以在失真代价很小的情况下取得一定编码时间的降低,但效果还不是很理想,需做进一步的优化和改进.表1PBS算法与TZS算法的实验对比Tab.1ExperimentcontrastofPBSandTZSalgorithm2TZSearch统计分析和阈值确定由TZSearch算法的步骤(2)可知,若搜索范围为64,则要进行7次钻