基于對(duì)象的運(yùn)動(dòng)估計(jì)算法研究.pdf

1、運(yùn)動(dòng)估計(jì)是視頻信息處理中的關(guān)鍵技術(shù)，主要目的是獲取視頻圖像的運(yùn)動(dòng)信息，便于視頻信息的應(yīng)用。由于運(yùn)動(dòng)估計(jì)的計(jì)算量通常在視頻處理系統(tǒng)中占總計(jì)算量的60-80％，運(yùn)動(dòng)估計(jì)算法直接影響到系統(tǒng)的效率，因此尋找一種簡(jiǎn)便、快速、高效的運(yùn)動(dòng)估計(jì)算法成為視頻信息處理領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。在過去的研究中，研究者雖然提出了許多運(yùn)動(dòng)估計(jì)算法，以提高估計(jì)性能。但是，由于塊匹配運(yùn)動(dòng)估計(jì)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，因此對(duì)其研究受到特別關(guān)注，出現(xiàn)了以運(yùn)動(dòng)矢量均勻分布為基礎(chǔ)的矩形模型塊匹配

2、運(yùn)動(dòng)估計(jì)算法，以及以運(yùn)動(dòng)矢量分布中心偏置特征為基礎(chǔ)的非矩形模型估計(jì)算法。其中后者能較大程度地提高搜索速度，但由于搜索模型的復(fù)雜性，實(shí)現(xiàn)比較困難，特別是對(duì)于硬件實(shí)現(xiàn)。此外，由于視頻對(duì)象通常為任意形狀，不能滿足搜索模型的要求。針對(duì)這些問題，以運(yùn)動(dòng)矢量概率分布特點(diǎn)為基礎(chǔ)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)估計(jì)算法研究。 運(yùn)動(dòng)矢量概率分布特性分析是獲得最佳運(yùn)動(dòng)估計(jì)性能方法之一，因此使用全搜索算法對(duì)包含不同運(yùn)動(dòng)內(nèi)容視頻序列的運(yùn)動(dòng)矢量分布進(jìn)行測(cè)試，發(fā)現(xiàn)了現(xiàn)實(shí)視頻序列的

3、運(yùn)動(dòng)矢量分布除了具有中心偏置特性之外，還具有方向性偏置分布特性。該特性反映了現(xiàn)實(shí)運(yùn)動(dòng)序列的運(yùn)動(dòng)矢量在搜索窗口的中心坐標(biāo)軸方向上的概率分布比對(duì)角線方向上的概率分布大。 根據(jù)運(yùn)動(dòng)矢量概率分布的中心偏置性和方向性偏置性分布，提出了針對(duì)不同運(yùn)動(dòng)矢量的搜索模型。不同形狀、大小的搜索模型很大程度上決定了運(yùn)動(dòng)估計(jì)搜索的效果和速度，根據(jù)視頻序列運(yùn)動(dòng)矢量的偏置特性，給出了對(duì)于中心偏置特性的大/小十字形搜索模型(L/SCSP)，以及對(duì)應(yīng)于方向性偏置

4、特性的新的非對(duì)稱十字形搜索模型。該模型相對(duì)于以前的菱形、十字等搜索模型更符合現(xiàn)實(shí)視頻序列中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。 提出一種新十字形塊匹配運(yùn)動(dòng)估計(jì)算法。該算法在搜索策略上對(duì)大、小運(yùn)動(dòng)矢量的搜索區(qū)別對(duì)待。在搜索初始階段同時(shí)使用小十字搜索模型(SCSP)和大十字搜索模型(LCSP)對(duì)小運(yùn)動(dòng)矢量進(jìn)行搜索，盡可能通過減少搜索所需要的點(diǎn),加快對(duì)靜止或準(zhǔn)靜止塊的搜索。在后繼的搜索步驟中，充分考慮大運(yùn)動(dòng)矢量概率分布的方向性，采用非對(duì)稱十字搜索模型進(jìn)行搜索

5、，從而加快對(duì)大運(yùn)動(dòng)矢量的搜索速度。該算法保持與菱形搜索(DS)和十字-菱形搜索(CDS)算法相當(dāng)?shù)乃阉髻|(zhì)量下，可提高大約60％和35％的搜索速度。 根據(jù)MPEG-4校驗(yàn)?zāi)Ｐ?VM：Verification Model)，結(jié)合新十字形塊匹配運(yùn)動(dòng)估計(jì)算法，實(shí)現(xiàn)了基于對(duì)象的運(yùn)動(dòng)估計(jì)算法的編碼器。該編碼器將視頻對(duì)象的宏塊被分為3類:對(duì)象內(nèi)部宏塊,對(duì)象邊緣宏塊和對(duì)象外部宏塊。對(duì)于對(duì)象內(nèi)部宏塊,采用新十字形塊匹配法進(jìn)行運(yùn)動(dòng)估計(jì)，對(duì)于對(duì)象外部