基于h.264的4分之1像素精度的快速搜索算法

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1、--WORD格式---可编辑--基于H.264的1/4像素精度的快速搜索算法（西安电子科技大学机电工程学院ICIE研究所西安710071）摘要：新的视频标准H.264为了获得更精确的运动向量和更高的压缩比，引入了分数像素运动补偿技术但同时也增加了运动补偿过程的复杂度。为了克服这一局限，根据相邻分数像素点之间高度相关的运动估计匹配误差和运动矢量方向，以及运动向量具有中心偏置的特性提出了一种新的1/4像素精度快速搜索算法(QAFSA)。实验表明：该算法在保持图像质量和码率基本不变的情况下大大减少了搜索点的数目，有效地提高了分数像素

2、运动估计的速度。关键词：H.264视频标准;运动估计;分数像素搜索;相关性；运动矢量方向中图分类号：TP391.72文献标志码：A文章编号：1001-3695(2009)05-1958-03Quarter-pixelaccuracyfastsearchalgorithmbasedonH.264WEIWeiGUOBao-long(InstituteofICIESchoolofElectromechanicalEngineeringXidianUniversityXi’an710071China)Abstract:H.264isa

3、newvideostandardizationinwhichfractionalpixelmotioncompensationisappliedinordertoachievemoreaccuratemotiondescriptionandhighercompressionefficiency.Howeveritremarkablyincreasescomplexityinmotionestimationprocess.Thereforereducingthecomputationloadincurredbyfractiona

4、lpixelsearchisnecessary.Thispaperproposedanefficientfastfractionalpixelmotionestimationalgorithm(QAFSA)basedonthehighlycorrelationofmotionestimationcostmotionvectordirectionandthecenter-biasedofmotionvectorforH.264.Testresultsshowthattheproposalalgorithmgreatlyreduc

5、esthenumberofsearchingpointsandenhancesthespeedofmotionestimationwhilekeepingthenearlyequalqualityoftheimage.Keywords：H.264codingstandard;motionestimation;fractionalpixelsearch;correlation；motionvectordirection新的视频编码标准H.264由ITU-T和MPEG组成的联合专家组JVT共同制定[1~3]。由于采取了增强的运动估

6、计ME(motionestimation)与运动补偿MC(motioncompensation)技术，如多参考帧预测编码、多种可变块大小的帧间编码模式、1/4像素精度的运动补偿等，取得了比之前的MPEG-2、H.263等标准更高----WORD格式---可编辑--的效率，尤其在低码率视频方面比MPEG-4有明显提高，具有更高的压缩比、更好的IP和无线网络信道----WORD格式---可编辑--的适应性。H.264在数字视频通信和存储领域得到越来越广泛的应用，但同时计算复杂度也大幅增加，大约相当于H.263的3倍。通过分

7、析H.264的编码器可看出，运动估计的计算量占整个编码器计算量的60%～80%。所以，如何减少运动估计的计算量成为问题的关键。运动估计可以分为两步:a)整像素运动估计；b)分像素运动估计。H.264中采用的是1/4像素运动估计。随着整像素运动估计的快速搜索算法的发展，整像素的搜索点数大幅度减少，平均只需要10个。这导致1/4像素运动估计的计算量占整个运动估计计算量的比重越来越大。因此如何减少1/4像素运动估计的计算量就成了一个重要问题。1已有的算法整数像素搜索已经比较成熟，经典的主要有三步搜索法、钻石搜索算法、基于块的梯度下降

8、搜索法、运动矢量场自适应搜索算法、UMHexagonS[4]等。其中，由于非对称十字型多层次六边形网格搜索算法的运算量相对于H.26x中原有的快速全搜索算法，可节约90%以上，而且在高码率、大运动图像序列编码时，----WORD格式---可编辑--在保持较好率失真性能的条件下