【摘要】：運(yùn)動估計技術(shù)是視頻壓縮編碼中的核心技術(shù)之一,研究設(shè)計高效、快速、魯棒的運(yùn)動估計算法是視頻壓縮技術(shù)研究的重要課題。在各類運(yùn)動估計算法中,基于塊的運(yùn)動估計兼顧運(yùn)動估計精度和復(fù)雜度,且計算量小,簡單易實現(xiàn),因此被視頻編碼國際標(biāo)準(zhǔn)采用。H.264/AVC和H.265/HEVC都是基于塊的混合編碼結(jié)構(gòu),基于塊的運(yùn)動估計是其核心算法。視頻標(biāo)準(zhǔn)HEVC相對于前一個視頻標(biāo)準(zhǔn)H.264壓縮效率提高了50%以上,但是計算復(fù)雜度也是H.264的三倍。本文旨在研究不降低視頻質(zhì)量并保持HEVC碼率條件下,構(gòu)建能夠降低運(yùn)動估計算法計算復(fù)雜度的算法。本論文主要是在分析和研究經(jīng)典的運(yùn)動估計算法,以及近年來出現(xiàn)的運(yùn)動估計優(yōu)化算法的基礎(chǔ)上,改進(jìn)并實現(xiàn)一種更優(yōu)的算法。本文詳細(xì)闡述了視頻壓縮編碼中的運(yùn)動估計過程,然后詳細(xì)分析了運(yùn)動估計過程中涉及到的主要計算,對這些計算的特點(diǎn)進(jìn)行分析從而進(jìn)行相應(yīng)改進(jìn),并通過與HEVC中的TZsearch算法進(jìn)行對比實驗來驗證這些改進(jìn)的有效性,最后提出一種改進(jìn)的基于預(yù)測信息的旋轉(zhuǎn)六角模式搜索算法。此算法根據(jù)運(yùn)動矢量間的時空相關(guān)性進(jìn)行運(yùn)動矢量預(yù)測,利用這些預(yù)測信息得到最佳的搜索窗口和搜索起點(diǎn),以及一個合理的終止閾值,在幾乎沒有損失的情況下,有效地減少了迭代次數(shù)。在搜索模式上,提出了一種步長可變的旋轉(zhuǎn)六角模式,兼顧水平與垂直方向上的搜索,并在搜索過程中用精度更高的值替換原來的閾值,做到閾值自適應(yīng)。本文算法用HEVC參考軟件進(jìn)行測試,測試結(jié)果表明本文提出的基于預(yù)測信息的旋轉(zhuǎn)六角模式搜索算法相比TZsearch算法運(yùn)動估計時間減少高達(dá)44.7%,而PSNR、碼率基本與TZsearch算法相同。通過與FS與TZsearch算法的對比實驗,可以得出以下結(jié)論:本文算法保持了TZsearch快速搜索算法在搜索精度方面優(yōu)異的性能,并且大幅降低了運(yùn)動估計的計算復(fù)雜度。
[Abstract]:Motion estimation is one of the core technologies in video compression coding. In that various motion estimation algorithm, the motion estimation accuracy and the complexity are taken into account based on the motion estimation of the block, and the calculation amount is small and is simple and easy to realize, so that the video coding international standard is adopted. The H.264/ AVC and H.265/ HEVC are block-based hybrid coding structures, and the block-based motion estimation is its core algorithm. The video standard HEVC is increased by more than 50% relative to the previous video standard H.264 compression efficiency, but the computational complexity is also three times that of the H.264. The purpose of this paper is to study the algorithm to reduce the computational complexity of the motion estimation algorithm without reducing the video quality and keeping the HEVC code rate. This paper is based on the analysis and research of the classical motion estimation algorithm, and the optimization algorithm of the motion estimation that has occurred in recent years. In this paper, the motion estimation process in the video compression coding is described in detail, the main calculation involved in the motion estimation is analyzed in detail, the characteristics of these calculations are analyzed, and the corresponding improvement is carried out. The effectiveness of these improvements is verified by a comparison experiment with the TZsearch algorithm in HEVC, and an improved rotating hexagonal pattern search algorithm based on the prediction information is proposed. The algorithm performs motion vector prediction according to the space-time correlation between the motion vectors, uses the prediction information to obtain the optimal search window and the search starting point, and a reasonable termination threshold, and effectively reduces the number of iterations without loss. In the search mode, a variable-step-step-step rotation hexagonal mode is proposed, which takes into account the search in the horizontal and vertical directions, and replaces the original threshold with the higher-precision value in the search process, so that the threshold self-adaptation is achieved. The algorithm is tested with the HEVC reference software. The test results show that the motion estimation time of the TZsearch algorithm is up to 44.7% compared with the TZsearch algorithm, and the PSNR and the code rate are basically the same as the TZsearch algorithm. Compared with the FS and TZsearch algorithm, the following conclusions can be drawn: the algorithm maintains the excellent performance of the TZsearch fast search algorithm in the search precision, and greatly reduces the computational complexity of the motion estimation.
【學(xué)位授予單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TN919.81

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本文編號：2498062