聯(lián)合多視點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行分析,并

2、根據(jù)實驗統(tǒng)計結(jié)果設(shè)置了使搜索提前終止的閾值.實驗表明,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)合多視點視頻編碼中的TZS算法在編碼時間上大幅減少.對于運動比較平緩的序列適合采用閾值為2的TZS2算法,而對于運動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)合多視點視頻編碼;快速搜索算法;終止搜索;閾值;運動估計中圖分類號:TN919.81文獻標志碼:A在當前的聯(lián)合多視點視頻編碼(JMVC)l_1]參考代碼中,視差估計和運動估計是共用的,采用與運動估計相似的

3、基于塊的算法,選擇相鄰視點對應(yīng)時刻的幀為參考幀.在最新視頻編碼標準H.264/AVC中,由于允許多參考幀和可變塊尺寸編碼,運動和視差估計搜索時就要對每一種分塊模式和每一個參考幀遍歷搜索,計算量非常大.據(jù)統(tǒng)計,編碼單路視頻的時候,運動估計大約占總編碼時間的50(1個參考幀)至80(5個參考幀)[2.3],是限制編碼速度的主要瓶頸.因此,聯(lián)合多視點視頻編碼中的運動和視差估計雖然提高了壓縮效率,但卻以巨大的處理時間為代價.顯然,這在需要對視頻數(shù)據(jù)進行實時傳播的場合是不切實際的.本文研究和分析聯(lián)合多視點視頻編碼中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步驟.(1)建立預(yù)測運動矢量集合.包括通過中值預(yù)測得到的運動矢量,參考幀對應(yīng)宏塊的左,上,右上位置宏塊的運動矢量,(0,0)位置運動矢量.(2)以預(yù)測運動矢量集中具有最小匹配誤差的的點為搜索中心,依次進行步長為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)當步驟(2)中搜索得到的最優(yōu)點距當前點的距離cStrukt.uiBestDistanced大于iRaster(光柵掃描的步長)時,將進行iRaster個像素步長的光柵掃描.(4)取步驟(2),(3)中的最佳點作為細化的起點,根據(jù)情況進行xTZ8PointDiamondSearch或xTZ2PointSearch(對最佳點的邊緣點進行掃描),直到求得cStrukt.uiBestDistance等收稿日期:通信作者:基金項目: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)新項目(2008F3o66);華僑大學(xué)科研基金資助項目(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行實驗對比,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為序列編碼時間的變化;量化參數(shù)PQ為37.所做測試使用的是多視點視頻編碼的經(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很小的情況下取得一定編碼時間的降低,但效果還不是很理想,需做進一步的優(yōu)化和改進.表1PBS算法與TZS算法的實驗對比Tab.1ExperimentcontrastofPBSandTZSalgorithm2TZSearch統(tǒng)計分析和閾值確定由TZSearch算法的步驟(2)可知,若搜索范圍為64,則要進行7次鉆