首页 > 专利 > 杭州电子科技大学 > 基于低复杂度分层插值的HEVC分像素运动估计方法专利详情

基于低复杂度分层插值的HEVC分像素运动估计方法   0    0

有效专利 查看PDF
专利申请流程有哪些步骤?
专利申请流程图
申请
申请号:指国家知识产权局受理一件专利申请时给予该专利申请的一个标示号码。唯一性原则。
申请日:提出专利申请之日。
2016-03-14
申请公布
申请公布指发明专利申请经初步审查合格后,自申请日(或优先权日)起18个月期满时的公布或根据申请人的请求提前进行的公布。
申请公布号:专利申请过程中,在尚未取得专利授权之前,国家专利局《专利公报》公开专利时的编号。
申请公布日:申请公开的日期,即在专利公报上予以公开的日期。
2016-08-17
授权
授权指对发明专利申请经实质审查没有发现驳回理由,授予发明专利权;或对实用新型或外观设计专利申请经初步审查没有发现驳回理由,授予实用新型专利权或外观设计专利权。
2018-11-13
预估到期
发明专利权的期限为二十年,实用新型专利权期限为十年,外观设计专利权期限为十五年,均自申请日起计算。专利届满后法律终止保护。
2036-03-14
基本信息
有效性 有效专利 专利类型 发明专利
申请号 CN201610144343.4 申请日 2016-03-14
公开/公告号 CN105791876B 公开/公告日 2018-11-13
授权日 2018-11-13 预估到期日 2036-03-14
申请年 2016年 公开/公告年 2018年
缴费截止日
分类号 H04N19/80H04N19/523H04N19/53H04N19/117 主分类号 H04N19/80
是否联合申请 独立申请 文献类型号 B
独权数量 1 从权数量 0
权利要求数量 1 非专利引证数量 1
引用专利数量 5 被引证专利数量 0
非专利引证 1、huang Li,Yihao Zhang,Hongyang Chao.anoptimally scalable and cost-effectivefractional-pixel motion estimationalgorithm for Hevc《.ICASSP 2013》.2013,桂祁平.基于DCT的HEVC帧内预测快速算法研究及优化《.中国优秀硕士学位论文全文数据库》.2014,Hao Lv,Ronggang Wang,Yangang Cai.alow complexity and high performanceinterpolation filter for MPEG IVC. 《proceedings of the 19th internationalconference on digital signal processing》.2014,Dandan ding,Xin Ye,Silong Wang.1/2and 1/4 pixel paralleled fme with ascalable search pattern for hevc Ultra-HDencoding《.Proceedings of ICCT 2015》.2015,陈丽丽,沈燕飞,邓米克,蔡志峰.基于SSE2对H.265/HEVC中分像素插值的优化《.计算机工程与应用》.2014,;
引用专利 CN101198063A、CN102497550A、CN102833550A、CN103747269A、US2014078394A1 被引证专利
专利权维持 6 专利申请国编码 CN
专利事件 转让 事务标签 公开、实质审查、授权、权利转移
申请人信息
申请人 第一申请人
专利权人 杭州电子科技大学 当前专利权人 嘉兴华吉环保科技有限公司
发明人 蒋洁、刘敬彪、叶德周、潘勉、蔡文郁、于海滨、盛庆华、刘圆圆、顾梅园、孔庆鹏 第一发明人 蒋洁
地址 浙江省杭州市下沙高教园区2号大街 邮编 310018
申请人数量 1 发明人数量 10
申请人所在省 浙江省 申请人所在市 浙江省杭州市
代理人信息
代理机构
专利代理机构是经省专利管理局审核,国家知识产权局批准设立,可以接受委托人的委托,在委托权限范围内以委托人的名义办理专利申请或其他专利事务的服务机构。
杭州君度专利代理事务所 代理人
专利代理师是代理他人进行专利申请和办理其他专利事务,取得一定资格的人。
杜军
摘要
本发明公开了一种基于低复杂度分层插值的HEVC分像素运动估计方法。该方法包括:在整像素精度上对感兴趣区域初始化;线性变换将像素原始值转换成对应整型的中间值;1/2分像素采用8抽头滤波器进行插值计算;线性逆变换获得原始值1/2分像素插值滤波结果;运动矢量精炼至1/2分像素精度;对垂直方向上的1/2分像素中间值采用6抽头滤波器进行插值计算;根据不同抽头滤波获得的1/2分像素中间值,利用其均值求解1/4分像素中间值;对1/4分像素中间值进行逆变换获得最终1/4分像素插值结果;运动矢量精炼至1/4分像素精度。本发明能够加快HEVC分像素运动估计过程以提高编码速度,进而提升编码器对实时编码需求的满足。
  • 摘要附图
    基于低复杂度分层插值的HEVC分像素运动估计方法
  • 说明书附图:图1
    基于低复杂度分层插值的HEVC分像素运动估计方法
  • 说明书附图:图2
    基于低复杂度分层插值的HEVC分像素运动估计方法
  • 说明书附图:图3
    基于低复杂度分层插值的HEVC分像素运动估计方法
  • 说明书附图:图4
    基于低复杂度分层插值的HEVC分像素运动估计方法
法律状态
序号 法律状态公告日 法律状态 法律状态信息
1 2020-12-15 专利权的转移 登记生效日: 2020.12.02 专利权人由浙江知多多网络科技有限公司变更为嘉兴华吉环保科技有限公司 地址由310016 浙江省杭州市江干区高德置地中心1号楼3003室-1变更为314051 浙江省嘉兴市南湖区大桥镇广益路3333号8幢1004-3室
2 2018-11-13 授权
3 2016-08-17 实质审查的生效 IPC(主分类): H04N 19/80 专利申请号: 201610144343.4 申请日: 2016.03.14
4 2016-07-20 公开
权利要求
权利要求书是申请文件最核心的部分,是申请人向国家申请保护他的发明创造及划定保护范围的文件。
1.基于低复杂度分层插值的HEVC分像素运动估计方法,其特征在于,该方法包括:
步骤一:在整像素精度上对感兴趣区域初始化;
步骤二:线性变换将像素原始值转换成对应整型的中间值;
步骤三:1/2分像素采用8抽头滤波器进行插值计算;具体为:对整像素利用以下8抽头FIR滤波器进行插值滤波:{-1,4,-11,40,40,-11,4,-1}获得1/2分像素点的中间值;
步骤四:线性逆变换获得原始值1/2分像素插值滤波结果;
步骤五:运动矢量精炼至1/2分像素精度;
步骤六:垂直方向上的1/2分像素中间值采用6抽头滤波器进行插值计算;具体包括:对整像素点和水平方向上的1/2分像素点同时采用以下6抽头FIR滤波器进行滤波:{1,-5,20,
20,-5,1};
步骤七:根据不同抽头滤波获得的1/2分像素中间值,利用其均值求解1/4分像素中间值;其中不同抽头滤波获得的1/2分像素中间值具体指垂直方向上1/2分像素中间值采用步骤六计算结果,水平方向上1/2分像素中间值采用步骤三计算结果;
步骤八:对1/4分像素中间值进行逆变换获得最终1/4分像素插值结果;运动矢量精炼至1/4分像素精度。
说明书

技术领域

[0001] 本发明涉及HEVC中分像素运动估计,具体涉及一种基于低复杂度分层插值的HEVC分像素运动估计方法。

背景技术

[0002] 运动估计是视频编码中关键的一部分,主要基于块匹配和分层插值实现高精度运动矢量的求解,进而解除视频在时间上的冗余。其中,块匹配是指在参考帧上根据相应的匹配准则搜索并获取相应的最优匹配块。而分层插值是指通过多级不同精度的插值计算来求解不同精度的运动矢量。根据运动估计是否采用插值计算,可以将运动估计划分为整像素运动估计和分像素运动估计两个部分。虽然运动估计能够很大程度地压缩视频,但是其本身的复杂度加剧了整体编码耗时,特别是分像素运动估计的引入进一步加剧了该问题。
[0003] 而分像素运动估计的复杂度主要集中在其大量的插值计算,特别地,在HEVC(高性能视频编码)中采用了相比H.264更多抽头数的插值滤波器。
[0004] 为此,一些研究者试图通过建立误差估计模型来绕开复杂的插值计算过程从而加快分像素运动估计。其主要策略是利用最佳整像素及其邻近整像素点来建立二阶误差估计曲面,通过求解二阶误差曲面的极小值点加快逼近最佳分像素点,从而避免过多的插值和搜索匹配过程。当然,他们策略奏效的前提是计算极小值的运算代价相比插值和搜索匹配过程要小的多。其中,较为典型的有Salih Dikbas等人(Salih Dikbas,Tarik Arici,Yucel Altunbasak.Fast motion estimation with interpolation-freesub-sample accuracy[J].Circuits and Systems for Video Technology,IEEE Transactions on,2010,20(7):1047-1051.)所提二阶误差估计模型以及其他一些研究人员(Jing-Fu Chang,Jin-Jang Leou.A quadratic prediction based fractional-pixel motion estimation algorithm for  H.264[J].Journal  of Visual Communication and Image Representation,2006,17(5):1074-1089.)对其二阶模型简化形成的“退化”二阶误差估计模型。他们的实验结果表明,通过模型估计的方法能够很大程度上减少编码复杂度。
[0005] 除了建立误差估计模型外,阈值控制的手段(Tsuyoshi Sotetsumoto,Tian Song,Takashi Shimamoto.Low complexity algorithm for sub-pixel motion estimation of HEVC[C].IEEE,2013:1-4)也被用于降低分像素运动估计复杂度。
[0006] 然而,另外一些研究者们(Tokunbo Ogunfunmi,Obianuju Ndili,Pavel Arnaudov.On low power fractional motion estimation algorithms for H.264[C].IEEE,2012:103-108)将注意力集中在分像素运动估计的复杂度对硬件实现的影响上,侧重改进插值过程来加快分像素运动估计的硬件实现。

发明内容

[0007] 本发明针对现有技术的不足,提出了一种基于低复杂度分层插值的HEVC分像素运动估计方法。
[0008] 本发明提供了一种基于低复杂度分层插值的HEVC分像素运动估计方法,该方法包括:
[0009] 步骤一:在整像素精度上对感兴趣区域初始化;
[0010] 步骤二:线性变换将像素原始值转换成对应整型的中间值;
[0011] 步骤三:1/2分像素采用8抽头滤波器进行插值计算;具体为:对整像素利用以下8抽头FIR滤波器进行插值滤波:{-1,4,-11,40,40,-11,4,-1}获得1/2分像素点。
[0012] 步骤四:线性逆变换获得原始值1/2分像素插值滤波结果;
[0013] 步骤五:运动矢量精炼至1/2分像素精度;
[0014] 步骤六:垂直方向上的1/2分像素中间值采用6抽头滤波器进行插值计算;具体包括:对整像素点和水平方向上的1/2分像素点同时采用以下6抽头FIR滤波器进行滤波:{1,-5,20,20,-5,1}。
[0015] 步骤七:根据不同抽头滤波获得1/2分像素中间值,利用均值求解1/4分像素中间值;
[0016] 步骤八:对1/4分像素中间值进行逆变换获得最终1/4分像素插值结果;运动矢量精炼至1/4分像素精度。
[0017] 所提方法能够较好地兼顾软硬件实现的复杂度及编码效率。
[0018] 步骤七中根据不同抽头滤波获得的1/2分像素中间值,利用其均值求解1/4分像素中间值;其中不同抽头滤波获得的1/2分像素中间值具体指垂直方向上1/2分像素中间值采用步骤六计算结果,水平方向上1/2分像素中间值采用步骤三计算结果。
[0019] 有益效果:以加快分像素运动估计过程来提高编码速度,进而提升编码器对实时编码需求的满足。

实施方案

[0025] 下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明的一部分实施例,而不是全部实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都应属于本发明保护的范围。
[0026] 如图1所示,一种基于低复杂度分层插值的HEVC分像素运动估计方法,该方法包括:
[0027] 步骤一:在整像素精度上对感兴趣区域初始化;
[0028] 步骤二:线性变换将像素原始值转换成对应整型的中间值;
[0029] 步骤三:1/2分像素采用8抽头滤波器进行插值计算;
[0030] 步骤四:线性逆变换获得原始值1/2分像素插值滤波结果;
[0031] 步骤五:运动矢量精炼至1/2分像素精度;
[0032] 步骤六:采用6抽头滤波器再次进行插值计算;
[0033] 步骤七:根据不同抽头滤波获得1/2分像素中间值,利用均值求解1/4分像素中间值;
[0034] 步骤八:对1/4分像素中间值进行逆变换获得最终1/4分像素插值结果;运动矢量精炼至1/4分像素精度。
[0035] 图2示出了不同精度像素位置关系。如图2所示,整像素点存放在存储模块(0,0)中,与整像素点同水平方向的1/2分像素点存放在存储模块(0,2)中,与整像素点同一垂直方向的1/2分像素点存放在存储模块(2,0)中,而剩下的1/2分像素点存放在存储模块(2,2)中。
[0036] 图3示出了1/2分像素插值模块示意图。如图3所示,该方法包括:线性变换,可以通过移位、加法等操作实现快速转换成对应整型数据用于中间计算过程;
[0037] 直接复制整像素点存入缓存0中用于后续计算。
[0038] 对整像素点采用HEVC中的8抽头FIR滤波器在水平方向滤波计算并将结果存入缓存2中。
[0039] 将缓存0中的值进行相应的线性逆变换后直接复制到存储模块(0,0)中。
[0040] 对缓存0中的值采用HEVC8抽头FIR滤波器进行垂直方向滤波并将结果进行相应的线性逆变换存入存储模块(2,0)中。
[0041] 将缓存2中的值进行相应的线性逆变换后直接复制到存储模块(0,2)中。
[0042] 同样地,对缓存2中的值采用HEVC8抽头FIR滤波器进行垂直方向滤波并将结果进行相应的线性逆变换存入存储模块(2,2)中。
[0043] 根据整像素运动估计获得运动矢量和1/2分像素插值结果,对运动矢量进行精炼获得1/2分像素精度的运动矢量。
[0044] 图4示出了1/4分像素插值模块示意图。如图4所示,该方法包括:
[0045] 对缓存0的值在垂直方向采用H.264的6抽头FIR滤波器进行滤波并将结果存入缓存1中。
[0046] 同样地,对缓存2的值在垂直方向采用H.264的6抽头FIR滤波器进行滤波并将结果存入缓存3中。
[0047] 根据缓存0,1,2,3的计算结果,采用邻近距离均值求解的方式分别计算1/4分像素的值,并将最终计算结果进行相应的线性逆变换分别存入存储模块(3,0)、(1,1)、(0,1)、(1,0)、(3,1)、(0,3)、(1,3)、(2,1)、(3,2)、(3,3)、(2,3)、(1,2)。
[0048] 根据1/2分像素运动估计获得运动矢量和1/4分像素插值结果,对运动矢量进行精炼获得1/4分像素精度的运动矢量。
[0049] 本发明实施例的方法主要应用于HEVC编码标准中,用于改进其分像素运动估计的复杂度,同时,保证编码压缩性能。
[0050] 本领域普通技术人员可以意识到,结合本文中所公开的实施例中描述的各方法步骤和单元,能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现,为了清楚地说明硬件和软件的可互换性,在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各实施例的步骤及组成。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行,取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。本领域普通技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能,但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
[0051] 结合本文中所公开的实施例描述的方法或步骤可以用硬件、处理器执行的软件程序,或者二者的结合来实施。软件程序可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
[0052] 尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述,但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下,本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换,而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内。

附图说明

[0020] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0021] 图1是本发明的具体流程图;
[0022] 图2是不同精度像素对应的存储模块示意图;
[0023] 图3是1/2分像素插值模块示意图;
[0024] 图4是1/4分像素插值模块示意图。
版权所有:盲专网 ©2023 zlpt.xyz  蜀ICP备2023003576号