聯(lián)合多視點(diǎn)視頻編碼中的快速搜索算法分析

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1、聯(lián)合多視點(diǎn)視頻編碼中的快速搜索算法分析第32卷第4期2011年7月華僑大學(xué)(自然科學(xué)版)JournalofHuaqiaoUniversity(NaturalScience)V01.32No.4Ju1.2011文章編號:1000—5013(2011)04—0393—04聯(lián)合多視點(diǎn)視頻編碼中的快速搜索算法分析湯秀麗,戴聲奎,楊中華(華僑大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院,福建泉州362O21)摘要:對比分析聯(lián)合多視點(diǎn)視頻編碼中的全搜索算法和TZSearch(TZS)快速算法,描述TZS算法的原理及搜索過程并對其進(jìn)行分析,并

2、根據(jù)實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)結(jié)果設(shè)置了使搜索提前終止的閾值.實(shí)驗(yàn)表明,在編碼比特率輕微增加和峰值信噪比略微下降的條件下,設(shè)置了閾值的TZS算法比原有的聯(lián)合多視點(diǎn)視頻編碼中的TZS算法在編碼時(shí)間上大幅減少.對于運(yùn)動(dòng)比較平緩的序列適合采用閾值為2的TZS2算法,而對于運(yùn)動(dòng)比較劇烈的序列適合采用閾值為3的TZS3算法.關(guān)鍵詞:聯(lián)合多視點(diǎn)視頻編碼;快速搜索算法;終止搜索;閾值;運(yùn)動(dòng)估計(jì)中圖分類號:TN919.81文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A在當(dāng)前的聯(lián)合多視點(diǎn)視頻編碼(JMVC)l_1]參考代碼中,視差估計(jì)和運(yùn)動(dòng)估計(jì)是共用的,采用與運(yùn)動(dòng)估計(jì)相似的

3、基于塊的算法,選擇相鄰視點(diǎn)對應(yīng)時(shí)刻的幀為參考幀.在最新視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)H.264/AVC中,由于允許多參考幀和可變塊尺寸編碼,運(yùn)動(dòng)和視差估計(jì)搜索時(shí)就要對每一種分塊模式和每一個(gè)參考幀遍歷搜索,計(jì)算量非常大.據(jù)統(tǒng)計(jì),編碼單路視頻的時(shí)候,運(yùn)動(dòng)估計(jì)大約占總編碼時(shí)間的50(1個(gè)參考幀)至80(5個(gè)參考幀)[2.3],是限制編碼速度的主要瓶頸.因此,聯(lián)合多視點(diǎn)視頻編碼中的運(yùn)動(dòng)和視差估計(jì)雖然提高了壓縮效率,但卻以巨大的處理時(shí)間為代價(jià).顯然,這在需要對視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)傳播的場合是不切實(shí)際的.本文研究和分析聯(lián)合多視點(diǎn)視頻編碼中T

4、ZSearch快速算法.1TZSearch算法原理與分析全搜索算法(Pe1Blocksearch,PBs)和混合的快速搜索算法(TZSearch,TZS)都是聯(lián)合多視點(diǎn)視頻編碼參考代碼中提供的搜索算法.TZSearch的搜索過程有如下幾個(gè)步驟.(1)建立預(yù)測運(yùn)動(dòng)矢量集合.包括通過中值預(yù)測得到的運(yùn)動(dòng)矢量,參考幀對應(yīng)宏塊的左,上,右上位置宏塊的運(yùn)動(dòng)矢量,(0,0)位置運(yùn)動(dòng)矢量.(2)以預(yù)測運(yùn)動(dòng)矢量集中具有最小匹配誤差的的點(diǎn)為搜索中心,依次進(jìn)行步長為1,2,4,8,16,32,64(若搜索范圍為64)的鉆石形搜索

5、(xTZ8PointDiamondSearch),如圖1所示.(3)當(dāng)步驟(2)中搜索得到的最優(yōu)點(diǎn)距當(dāng)前點(diǎn)的距離cStrukt.uiBestDistanced大于iRaster(光柵掃描的步長)時(shí),將進(jìn)行iRaster個(gè)像素步長的光柵掃描.(4)取步驟(2),(3)中的最佳點(diǎn)作為細(xì)化的起點(diǎn),根據(jù)情況進(jìn)行xTZ8PointDiamondSearch或xTZ2PointSearch(對最佳點(diǎn)的邊緣點(diǎn)進(jìn)行掃描),直到求得cStrukt.uiBestDistance等收稿日期:通信作者:基金項(xiàng)目:8484242l2

6、842l0l2482124248488圖1步長8以內(nèi)的鉆石形搜索Fig.1Diamondsearchofstepsizewhichissmallerthan82010--06—-23戴聲奎(1971一),男,副教授,主要從事圖形圖像處理,模式識別系統(tǒng)和通信信號處理的研究.E-mail:d.S.k@163.com.福建省青年科技人才創(chuàng)新項(xiàng)目(2008F3o66);華僑大學(xué)科研基金資助項(xiàng)目(o9Y1031)394華僑大學(xué)(自然科學(xué)版)于0為止.對以上兩種搜索算法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)對比,共編碼248幀,其結(jié)果如表1所示.表

7、1中:△RPSN為峰值信噪比的變化;△RTE為序列總碼率的變化;At為序列編碼時(shí)間的變化;量化參數(shù)PQ為37.所做測試使用的是多視點(diǎn)視頻編碼的經(jīng)典測試序列,MERL(MitsubishiElectricResearchLaboratories)的ballroom,exit和vassar.這3組視頻均是由相距20cm的一字形排列的攝像機(jī)獲得,采集幀率為25幀?s,圖像大小為640pxX480px,采樣格式為4:2:0,其平均峰值信噪比(R)l4]為R…===墾旦!:±墾旦型:±墾墮!一6.其中:RPsN_y'

8、RPsNRPSN.分別為y,U,V分量的峰值信噪比.由表1可知,相比于PBS算法,TZS算法可以在失真代價(jià)很小的情況下取得一定編碼時(shí)間的降低,但效果還不是很理想,需做進(jìn)一步的優(yōu)化和改進(jìn).表1PBS算法與TZS算法的實(shí)驗(yàn)對比Tab.1ExperimentcontrastofPBSandTZSalgorithm2TZSearch統(tǒng)計(jì)分析和閾值確定由TZSearch算法的步驟(2)可知,若搜索范圍為64,則要進(jìn)行7次鉆