● 摘要
随着数字电视和网络视频流技术的广泛应用，视频压缩已经成为通信的最基本的组成部分。近年来国际电信联盟(ITU)和国际标准化组织(ISO)提出了一系列的视频编码的国际标准，如MPEG-X及H.26X等。影响视频压缩编码质量和效率的因素很多，运动估计是其中最有影响力的因素之一。运动估计的好坏直接影响压缩编码的效率和解码图像的质量；而且，运动估计在整个视频压缩编码系统中的计算复杂度最大。因此，运动估计搜索算法是视频压缩编码技术的研究重点。 运动估计和补偿被用来从已编码的参考帧得到当前编码帧的预测图像，去除视频序列中存在的时间冗余。在现有的运动估计算法当中，块匹配法以其算法简单有效、易于硬件实现的特点，被当今所有的视频编码标准所采用。而影响运动估计最关键的技术是搜索算法的策略。本文的第二章将就运动估计的原理、影响运动估计搜索速度和精度的主要因素进行深入的阐述，并介绍了运动补偿的相关概念。第三章对经典的运动估计搜索算法策略进行分析，如三步搜索法，菱形搜索算法，以及运动场预测自适应搜索法，为提出新型的搜索算法提供依据和参照。本文将主要针对目前的运动估计算法大多存在复杂性过高、搜索速度不高或图像质量不佳等问题进行研究。在对大量的视频序列进行统计分析发现，现实视频序列帧间的运动向量分布具有中心偏移的特性。根据这一特性，第四章提出了新型的十字菱形搜索算法：在菱形搜索之前，用十字模式进行预搜索。并在计算块匹配误差时，针对现有的匹配准则计算量大、耗时的不足，提出了部分块失真准则。实验结果显示：应用了部分块失真准则的十字菱形搜索算法，大大提高了搜索速度，降低了计算复杂度，而同时具有较高的搜索质量。本文在仔细分析菱形搜索算法的搜索路径后发现，菱形搜索存在搜索点的冗余，影响了搜索速度，而六边形搜索具有更合理的搜索路径。第五章提出了一种新型的八点六边形运动估计搜索算法，用运动场预测技术寻找出最优的初始搜索点，并采用了十字交叉预搜索和部分块失真准则。基于运动场预测点十字八点六边形搜索算法，在没有增加算法运算复杂度的前提下，大大提高了搜索速度和搜索精度。