[发明专利]一种基于双参考帧的运动估计方法

说明书

技术领域

本发明属于信息处理技术领域，涉及一种运动估计方法，特别是涉及一种基于双参考帧的运动估计方法。

背景技术

H.264视频压缩标准是现有最重要数据压缩编码国际标准之一，目前，基于H.264视频压缩标准的视频压缩编码技术主要是采用以运动估计和运动补偿技术为核心的帧间预测方式来除去视频序列相继图像帧之间存在的冗余信息，以达到视频数据压缩的目的。

在帧间预测编码中，因为活动图像邻近帧中的景物存在一定的相关性，所以可将活动图像分成若干块或宏块，并设法搜索出每个块或宏块在邻近帧图像中的位置，并得出两者之间的空间位置的相对偏移量，此相对偏移量就是通常所指的运动矢量，得到运动矢量的过程被称为运动估计。运动矢量和经过运动匹配后得到的预测误差共同发送到解码端，在解码端按照运动矢量指明的位置，从已经解码的邻近参考帧图像中找到相应的块或宏块，和预测误差相加后就得到了块或宏块在当前帧中的位置。通过运动估计可以去除帧间冗余度，使得视频传输的比特数大为减少。

相反地，如果对每个块的运动矢量进行编码，那么将花费相当数目的比特数，特别是如果选择小尺寸的块的时候。由于一个运动物体会覆盖多个分块，所以空间域相邻块的运动矢量具有很强的相关性，因此，每个运动矢量可以根据邻近先前已编码的块进行预测，预测得到的运动矢量用MVp表示，当前矢量和预测矢量之间的差值用MVD表示。同时由于物体运动的连续性，运动矢量在时间域也存在一定相关性，因此也可以用邻近参考帧的运动矢量来预测。H.264编码标准和以往采用的视频压缩标准很大的不同在于，在运动估计过程中可采用多参考帧预测来提高预测精度。由于H.264编码是有损压缩，图像在编码过程中会有一定的质量损失和错误，而P帧编码时以之前已编码帧作为当前帧的参考帧进行运动估计，易导致图像质量损失和错误的传递与扩散。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于双参考帧的运动估计方法，用于减小现有估计方法中图像质量损失和错误的传递与扩散。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种基于双参考帧的运动估计方法。

一种基于双参考帧的运动估计方法，所述基于双参考帧的运动估计方法包括：

步骤一，在编码P帧时，获取当前帧中当前待编码宏块的相邻宏块以及前一帧中与所述当前待编码宏块位于相同位置的宏块的运动矢量；

步骤二，根据步骤一获取的运动矢量确定搜索中心A和搜索范围S_P1；

步骤三，以所述前一帧的原始帧为参考帧，在所述搜索范围S_P1内以A为搜索中心进行运动搜索，获得预测运动矢量；

步骤四，根据所述预测运动矢量确定搜索中心B和搜索范围S_P2；判断是否提前结束，若是则确定最佳运动矢量；否则执行步骤五；

步骤五，以所述前一帧的重构帧为参考帧，在所述搜索范围S_P2内以B为搜索中心进行运动搜索，确定最佳运动矢量。

优选地，步骤二中，所述搜索中心A是运用中值预测方法、运动矢量预测方法、或/和邻近参考帧预测方法确定的。

优选地，步骤二中，所述搜索范围S_P1通过运动矢量的平均值进行调整。

优选地，步骤三中，所述运动搜索是运用六边形搜索算法、全搜索算法、菱形搜索算法、或/和混合搜索算法进行的搜索。

优选地，步骤五中，所述运动搜索是运用小菱形搜索算法、六边形搜索算法、全搜索算法、大菱形搜索算法、或/和混合搜索算法进行的搜索。

优选地，所述相邻宏块包括当前待编码宏块相邻的左、上、右上方的宏块；若其中某个宏块不存在，则该不存在的宏块的运动矢量赋值为0。

优选地，如果所述相邻宏块中的左侧的宏块包括多于一个亮度子块或色度子块，那么选择左侧的宏块中位置处于最上方的子块的运动矢量值作为所述左侧的宏块的运动矢量值；如果所述相邻宏块中的正上方的宏块包括多于一个亮度子块或色度子块，那么选择最左侧的子块的运动矢量值作为所述正上方的宏块的运动矢量值。

如上所述，本发明所述的基于双参考帧的运动估计方法，具有以下有益效果：

本发明能够在符合H.264编码协议的基础上，使用高效的搜索范围确定方法，并利用原始帧的数据完整性，有效提高运动估计的准确度，减少编码错误传递和扩散，从而降低编码图像的质量损失，提高视频图像质量。

附图说明