基于HEXBS算法的运动估计器的设计

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基于 H.264 UMHexagonS运动估计算法的改进

基于 H.264 UMHexagonS运动估计算法的改进方宝磊;李民政;丘宇【摘要】Aiming at the problem of bigger time consuming the H .264 multi-mode motion estimation and model selection encoding have , we propose an improved algorithm , which reduces the computational complexity of UMHexagonS-based motion estimationalgorithm .Inequality is used to pre-judge the validity of the search area point , and a cross search of 5 point is used to replace the 5 ×5 small rectangular search , the goal is to reduce the search points .Experimental result shows that the proposed algorithm effectively alleviates the computational costs of multi -mode motion estimation and model selection encoding , and saves about 9%-18%encoding time without obvious degradation in video quality .%针对H．264多模式运动估计与模式选择编码时间开销较大的问题，提出一个降低UMHexagonS（ Unsymmetrical-cross Multi-Hexagon-grid Search ）运动估计算法计算复杂度的改进算法。

基于运动矢量场和方向自适应的快速运动估计算法

需要检测零矢量点即可完成搜索，极大的节省了计算量。
3.2 运动类型判定根据性质 2，视频序列的运动矢量场具有一致性特性，
如果利用运动矢量的这种时空相关性便可以对当前块的运
动情况做出预测，利于随后进行自适应搜索。实验统计表明，
当前块与帧内上方、左方和右上方的相邻宏块的相关性最
强，而与其他位置的相关性则较弱，M-DAS 算法选取这 3
摘要该文提出了一种基于运动矢量场和方向自适应的快速搜索算法。算法针对序列图像的运动矢量场所具有
的中心偏置性和时空相关性进行预判，对静止块设定阈值直接中止搜索；根据运动类型自适应选择搜索起始点和
搜索策略；采用了两种新的混合搜索方法，对小运动和大运动宏块使用线性-菱形搜索，对中等运动块使用六边形-
菱形搜索算法，搜索模板具有强烈的方向特性。实验结果表明，该文算法的搜索速度和搜索精度优于现有的快速
性质 4 残差图像的误差曲面具有多峰分布的特性，在大多数情况下，误差曲面含有一个或多个局部极小点[9]。因此搜索模板不能太小，以免陷入局部极小点。
图 1 运动矢量的空间分布图图 2 图像宏块的 SAD 分布图 Fig.1 Spatial distribution map of MV Fig.2 Distribution map of SAD
个空间邻块和参考帧中相同位置的时间邻块作为候选点进
行预测。定义运动矢量集合
V = {V0,V1,V2,V3,V4}, V0 = (0,0), Vi = (xi , yi ), i = 1, 2,3, 4, 分别表示 4 个时空邻块的运动矢量，定义运动矢量的绝对值
距离 li 为
li = xi + yi
3 基于运动矢量场和方向自适应的快速运动估计算法

一种基于UMHexagonS的运动估计优化算法

码运算量的６％一８％，适宜在实际中采用。出极强的相关性。ＵＨｘｇｎ００不ＭｅａｏＳ采用４种有效的运为此，国的学者们又提出了一值预测（ｄａｒｄｃｏ），ＭｅｉｎＰｅｉｉｔｎ上
第２期２１０２年ｏ４月
湖南人文科技学院学报
ＪｕａｆＨｕａｎｔｕｅｏｍａｉｅ，ＳｉｎｅａｄＴｃｎｌｇｏｒｌｏｎｎＩｓｉｔｆＨｕｎｔｓｃｅｃｎｅｈｏｏｙｎｔｉ
Ｎｏ２．Ａｐ．２０１ｒ２
按照一定的匹配准则（ＳＤ）索最佳匹配块，如Ａ搜该匹配块与当前块之间的位移为运动矢量，它们
一
ＵｅａｏＳ算法分析ＭＨｘｇｎ
ＵｅａｏＳ算法的重要特性就是它的精确ＭＨｘｇｎ
的差值为残差。运动估计与补偿越精确，终得的起始点预测以及提前终止判决（ａｌＴｒｎ．最Ｅｒｅｍｉａｙ到的残差值越小，最终需要编码的比特数就越少。法（ｕｅｒｈ的搜索精度最高，够找到全局最ＦｌＳａｃ）ｌ能ｔｎ。它是一种混合的搜索方法，ｉ）ｏ主要步骤如下：
Ｈ．６／Ｖ２４ＡＣ采用基于块匹配（ｌｃｔｈｎ１５螺旋搜索，少搜索点数；据运动矢量的方向ＢｏｋＭａｉｇＡ－ｃ减根
ｇｒｈ的运动估计算法，参考帧的搜索窗口内性优化多层次六边形搜索。ｏｉｍ）ｔ在

基于UMHexagenS的快速运动估计算法优化

基于UMHexagenS的快速运动估计算法优化卢政;应骏【期刊名称】《电视技术》【年(卷),期】2011(035)007【摘要】结合JM12.4的源代码对UMHexagens算法进行了理论与数据的分析,并对该算法进行改进,能够在保证视频序列各分量信噪比的情况下有效地缩短运动估计时间.通过改进UMHexagonS算法中的帧间模式选择,使搜索算法避开了一部分多余的搜索点.实验结果表明,在保证PSNR和码率基本不变的前提下,可以减少运动估计时间10%以上.%Based on the study of the principle of the UMHexagonS algorithm, combined with the source code of JM 12.4, an improved method is proposed to reduce the time of motion estimation with minimal loss in bitrates and reconstructed quality compared with those of the original UMHexagonS algorithm. By improving the inter mode selection of UMHeaxagonS algorithm,the redundant search points are reduced. The results show that the adaptive algorithm can reduce 10％ of motion estimation with the original performance of the original UMHexagonS algorithm.【总页数】3页(P29-31)【作者】卢政;应骏【作者单位】上海师范大学信息与机电工程学院,上海,200234;上海师范大学信息与机电工程学院,上海,200234【正文语种】中文【中图分类】TN919.81;TP391【相关文献】1.基于UMHexagonS的运动估计算法优化 [J], 彭磊;彭勇;吴锡生;徐赟;胡旻涛2.基于多模板快速搜索的运动估计算法优化研究 [J], 黄文斌;王广龙3.HEVC运动估计快速算法优化及硬件实现 [J], 严丹钰;施隆照;陈清坤;王炎4.HEVC运动估计快速算法优化及硬件实现 [J], 严丹钰;施隆照;陈清坤;王炎5.基于FPGA的运动估计算法优化和硬件架构设计 [J], 秦传义;于林韬;王晓丹;朱一峰;周玉轩因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

基于运动矢量预测的六边形块运动估计搜索算法

基于运动矢量预测的六边形块运动估计搜索算法
李子印;朱善安
【期刊名称】《信号处理》
【年(卷),期】2006(022)002
【摘要】在保证图像质量的前提下,为了降低运动估计算法的计算量和搜索点数,提出了一种基于运动场预测的六边形块运动估计搜索算法(PMVHEXBS).这种算法结合"足够好就停止搜索"的思想和六边形搜索模式(HEXBS)的高速特性,并且在块失真度量中使用部分失真准则(PDC),进一步加快了计算速度.仿真结果显示这种算法和菱形算法(DS)、PM-VFAST算法相比,计算量和搜索点数都有了明显的下降.同时,该算法的图像质量要好于DS算法,和PMVFAST算法相比只有较小的下降.
【总页数】5页(P193-197)
【作者】李子印;朱善安
【作者单位】浙江大学,电气工程学院,杭州,310027;浙江大学,电气工程学院,杭州,310027
【正文语种】中文
【中图分类】TP3
【相关文献】
1.一种用于视频编码的块运动估计算法——块特征匹配预测搜索算法 [J], 何振亚;邹采荣
2.一种自适应的六边形-方形运动估计搜索算法 [J], 刘彦辉;贾俊玲;张颜艳
3.自适应简单菱形六边形运动估计搜索算法 [J], 韩波;秦水介
4.基于六边形的运动矢量场自适应搜索算法 [J], 倪伟;郭宝龙;丁贵广
5.自适应六边形运动估计搜索算法 [J], 何湘竹;舒振宇;刘海华
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运动估计UMHexagonS算法的研究与改进

Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＡｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｓｔｈａｔＵＭＨｅｘａｇｏｎＳ＇ａｌｇｏｒｉｔｈｍｈａｖｅｈｉｇｈｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙａｎｄｔｈｅ
摘要：针对ＵＭＨｅｘａｇｏｎＳ算法计算复杂、耗时等问题提出改进算法。首先，通过在预测起始点处
增加了准静止块闽值来判断是否可以立即停止搜索；然后，用扩展的菱形搜索代替原算法中的５ × ５的螺旋式全搜索以降低计算复杂度：最后，利用多层次８点八边形代替多六边形网格搜索。实验结果
ａｒｔｉｃｌｅｐｒｏｐｏｓｅｄｔｈｒｅｅｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｓ．Ｆｉｒｓｔｌｙ，ｔｈｅａｌｇｏｉｔｒｈｍｉｎｃｒｅａｓｅａｑｕａｓｉ — ｓｔａｔｉｏｎａｒｙｂｌｏｃｋｔｈｒｅｓｈｏｌｄａｔｔｈｅｆｏｒｅｃａｓｔｓｔａｒｔｉｎｇｐｏｉｎｔｔｏｒｅａｒｌｙｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ；Ｔｈｅｎ，ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｒｅｄｕｃｅｔｈｅｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙ，５ｘ５ｓｐｉｒａｌ — ｆｕｌｌ — ｓｅａｒｃｈｏｆＵＭｔｔｅｘａｇｏｎＳａｌｇｏｉｒｔｈｍｉｓ

基于H.264UMHexagonS运动估计算法的改进

ｇｏｌａｉｓｔｏｒｅｄｕｃｅｔｈｅｓｅｒｃａｈｐｏｉｎｔｓ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｔａｎｌｒｅｓｕｌｔｓｈｏｗｓｔｈａｔｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｌｇａｏｉｒｔｈｍｅｆｅｃｔｉｖｅｌｙｌｌａｅｖｉａｔｅｓｔｈｅｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎｌａｃｏｓｔｓｆｏｍｕｈｉ —
时间开销，能节约大概９％一１８％的编码时间而视频质量没有明显降低。
关键词中图分类号ＵＭＨｅｘａｇｏｎＳ运动估计ＴＰ３７ＳＡＤＳＥＡ５× ５小矩形ＡＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００ — ３８６ｘ．２０１３．０９．０７７
ｐｒｏｐｏｓｅａｎｉｍｐｒｏｖｅｄａｌｇｏｉｒｔｈｍ，ｗｈｉｃｈｒｅｄｕｃｅｓｔｈｅｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎｌａｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙｏｆＵＭＨｅｘａｇｏｎＳ — ｂａｓｅｄｍｏｔｉｏｎｅｓｔｉｍａｔｉｏｎｌｇａｏｒｉｔｈｍ．Ｉｎｅｑｕｌｉａｔｙｉｓ
（ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｏｍｐｕｔｅｒ￣ｉｅｅｅｎａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＧｕｉｌｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｆｏＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｇｕｉｌｉｎ５４１００４，Ｇｕａｎｇｘｉ，Ｃｈｉｎａ）

基于运动矢量方向的快速运动估计算法

基于运动矢量方向的快速运动估计算法张斌;乔志伟;郝勇智【摘要】以视频编码标准 H.264采用的运动估计算法UM HexagonS为基础，提出一个快速整像素运动估计算法，改进压缩编码性能。

将UM HexagonS算法中各搜索模板划分为8个子模板，将六边形搜索模板替换为八边形，根据当前最佳运动矢量方向，决定将要搜索的子模板。

实验结果表明，和 UM HexagonS算法相比，该算法在保证良好的率失真性能的情况下，运动估计时间平均节省25.919％。

%On the basis of the UMHexagonS algorithm used in H.264 ,a fast algorithm of integer pixel motion estimation was proposed to improve the video encoding performance .Each search pattern of the UM HexagonS algorithm was divided into 8 sub patterns ,at the same time the hexagon search pattern was replaced with the octagon one .According to the direction of the cur‐rent best motion vector ,which one of the 8 sub patterns to be searched was determined .Experimental results show that com‐pared to the UMHexagonS algorithm ,the propose d algorithm can save the ME time by 25.919% while the rate‐distortion per‐formance is not compromised .【期刊名称】《计算机工程与设计》【年(卷),期】2016(037)003【总页数】4页(P705-708)【关键词】视频编码;H.264/AVC;运动估计;UM HexagonS;运动矢量【作者】张斌;乔志伟;郝勇智【作者单位】中北大学计算机与控制工程学院，山西太原030051;中北大学计算机与控制工程学院，山西太原030051;中北大学计算机与控制工程学院，山西太原030051【正文语种】中文【中图分类】TN911;TP37在视频编码中，运动估计是整个编码过程中时间开销最大的部分。

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４ｓ＠Ｌ１６４，５ｐ）Ｐ１（７ ×１４１ｆ实时编码的要求。ｓ
１ＨＸ￣算法分析ＥＩ
在块匹配法中，最小绝对值差（Ａ）ＳＤ是常用的衡量最优匹配的匹配准则，定义如下：
ＳＡＤ（，ｉ）
１
最佳匹配块与当前块在，方向上的距离组成当前块的
（ｊ＝）钻石搜索（ＳｅＧＳ【Ｄ，Ｄ）。最近，又提出了一种新的
小时，则该点就是要找的最优匹配点。ＨＸＳＥＫ算法就是一种基于此匹配准则的六边形搜索
一
块匹配运动估计是视频编码标准ＭＰＧ一１２４和Ｅ／／
Ｈ．６／６／６２１２３２４的重要组成部分。块匹配运动估计的目的在于去除两个相邻视频帧之间的时间冗余，降低编码比特率。块匹配算法就是从参考帧中寻找与当前块匹配最
佳的块，匹配通常使用计算简单的最小化匹配准则ＳＤＡ。
率达到３ＭＨ，０ｚ性能达到了实时编码的要求。
关键词：运动估计；Ｅ４编码；ＸＳＭＰＧ一ＨＥＢ算法；视频压缩；并行
中图分类号：Ｎ１１Ｔ９９８文献标识码：Ａ文章编号：０５３５（０６００１０１０ — ７１２０）３— ０７３
基于ＨＥＢＸＳ算法的运动估计器的设计
肖潇，李伟，沈绪榜
（西安微电子技术研究所，陕西西安７０５）１０４
摘要：运动估计是视频压缩中最重要的环节。文中讨论了运动估计的基本原理，深人分析了ＨＸＳＥＢ搜索算法及其特点
与设计难点，计了一种满足ＭＰＧＰ１准的全并行结构的高速运动估计电路，设Ｅ４Ｓ＠Ｌ标并通过ＦＧＰＡ验证，时钟频系统
ｉ＋ｊｌ，）上式中，，）（为位移矢量，和一分别为当前帧和。上一帧图像的灰度值，在某一（）ＳＤ（，），处Ａｉｊ达到最
许多有效的快速运动估计算法，三步搜索（ｒｙ新如：Ｔ，ｏ
三步搜索（ＴＳ，四步搜索（Ｓｌ，度搜索ＮＳ）４Ｓ）梯２Ｊ
Ｏ引言
能力。在Ｓｎｌｒ７３１下综合，ＡＴＲｙｐｆＰｏ．．ｉｙ用ＬＥＡ公司ＡＥ２ＫＰ０１０Ｅ实现，ＰＸＯＥＥ２Ｋ５０占用了１５４个ＬＪ２０ＩＴ（ｏｋＵｐａｌ，Ｌｏｂ）系统时钟频率达到３ＭＨ，Ｔｅ０ｚ满足ＭＰＧＥ
维普资讯
第
期
２０３月年０６
计算机技术与发展
（（ＭＩ）） ’ ＵＴＥＴＥＣ NhomakorabeaＲＨＮＯＬｄＹＣＹＡＮＤＤＥＶＥｌ）工ＰＭＥＮＴ
ＶＯ６ＮＯ３ｌｌＭ￡．２０Ｉｒ０６
ＡｂｔａｔＭｏｉｎｅｔｎｉｎｉｈａｔｍｐｒａｔｓｅｎｖｄｏｃｍｐｅｓｎＩｈｉａｅ，ａａｙｅｈｕｄｍｅｔｌｈｒｆｍｏｉｎｅｔ・ｓｒｃ：ｔｏｓｉ￣ｔｏｓｔｅｍｅｉｏｔｎｔｐｉｉｅｏｒｓｉｎｔｓｐｐｒｎｌｚｓｔｅｆｎａｎａｔｅｙｏｏｏｔｓｉｏｍａｉｎ，ｕｅｈｔｏｓｓｔｅＨＥＸＢＳｓａｃｌｃｍａｃｉｇａｏｉｈ，ａｆｓｔｎｅｔｔｏｌｏｉｈｆｒｖｄｏｃｄｉｇ，ｄｖｌｐｄａｆｌａａｌｌｅｒｈｂｏｋ— ｔｈｎｌｒｔｍｇａｔｍｏｉｓｉｉｎａｇｒｔｍｏｉｅｏｎｏｍａｅｅｏｅｕｌｐｒｌｙｅｈｇｈｓｅｄｍｏｉｎｅｔｍａｉｎｃｒｕｔｉｈｂｓｄｏｈｉｐｅｔｏｓｉｔｉｉｗｈｃａｅｎｔｅＭＰＥ一４ｓｍｐｅｐｆｅｌｖｌ．ＴｈＰＧＡｅｉｃｔｏｈｗｓｔａｈｌｃｒ— ｏｃＧｉｌｒｉｅｅ１ｏｌｅＦｖｒｆａｉｎｓｏｈｔｅｃｏｋｆｅｉｔｑｅｃｓ３ＭＨｚａｄｉｅｃｅｈｅｎｆｒａ —ｔｍｅｄｃｄｎ．ｕｎｙｉ０ｎｒａｈｓｔｅｄｍａｄｏｅｌｉｅｏｉｇｔＫｅｒ：ｔｎｅｔｔｎ；ＰｙｗｏｄｓｍｉｓｉｉＭＥＧ一４ｅｃｄＨＥｏｏｍａｏｎｏｅ；ＸＢＳａｇｒｔ；ｉｅｏｒｓｉｎ；ａａｌｌｌｏｉｍｈｖｄｃｍｐｅｓｏｐｒｌｏｅ
运动矢量。
过去，大多数运动估计器都采用全搜索（Ｓ的块匹Ｆ）
ＭＩ（ＮｍＡ
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十
配方式，因为其算法简单、数据流规则、控制简单、易于实现，但是，其计算量很大，难于实现实时视频压缩处理。为了降低视频编码中运动估计的高运算复杂度，人们提出了
ＤｅｉｎｏｏｉｎＥｓｉａｉｎＣｉｃｉＢａｅｎＨＥＸＢＳＡｌｏｉｈｓｇｆＭｔｏｔｍｔｏｒｕｔｓｄｏｇｒｔｍ
ＸＩＡＯａＬＩｅ，ＨＥＮ — ａｇＸｉｏ，ｉＳＷＸｕｂｎ
（ ’ｎＭｉｏｌｔｎｃｅｈｏｇｎｔｕｅＸ ’ｎ７０５，ｈａＸｉｃｅｃｒｉＴｃｎｌｙＩｓｉｔ，ｉａ１０４Ｃｉ）ａｒｅｏｏｔｎ