降低快速搜索算法中局部最优误差的研究

摘要

运动估计是视频编码器的重要组成部分，占整个压缩编码50﹪以上的计算量。而块匹配搜索又是运动估计的核心，全局搜索算法由于运算复杂度较大，没有实用价值，为了降低搜索量，科研人员提出了各种快速搜索算法，如：三步法、四步法、钻石法等。 快速搜索算法虽然能够有效的降低搜索量，由于它是对搜索窗有选择的搜索，容易陷入局部最优产生误差，称为局部最优误差，如何解决局部最优问题一直是研究的热点。通过分析，降低局部最优误差的方法一般分为两类：一类是改进搜索算法，另一类是改进搜索方案，本文就是基于这两类方法展开讨论。 在对经典快速搜索算法分析的基础上，本文提出了一种改进的快速搜索算法——两阶段搜索算法，主要通过提高第一步的搜索量来达到降低局部最优误差的目的。 但如何评价一个快速搜索算法的好坏是提出新算法时要面临的问题。由于相对快速搜索算法而言，全局搜索算法具有搜索量最大、搜索精度最高的特征，本文提出把全局搜索算法作为一个参考点，所有待评价的快速搜索算法都与这个参考点进行比较，得出一个量值，该量值就作为快速搜索算法质量值，通过比较质量值来达到比较快速搜索算法的目的。 多分辨率运动估计是一种搜索方案的改进，它不再仅局限于对相邻帧原图进行搜索，而是通过选择初始搜索点的方法来降低快速搜索算法的局部最优误差。小波域多分辨率运动估计就是在这个基础上发展起来的，它利用小波变换良好的多尺度特性，得到不同分辨率的子图，构造出多分辨率塔型结构。本文通过实验分析得出：相对空间域搜索而言，基于小波域多分辨率运动估计的快速搜索算法确实能够降低快速搜索算法局部最优误差，但增加了搜索层数，在一定程度上增加了运动估计的复杂度。为解决这个问题本文提出了基于小波域的越级多分辨率运动估计思想，并结合快速搜索算法，在降低局部最优误差的前提下，有效的降低运算复杂度。

目录

文摘

英文文摘

独创性声明及关于论文使用授权的说明

1.绪论

1.1视频压缩技术及其标准

1.2运动估计在视频编码中的作用

1.3多分辨率运动估计及基于小波变换的视频编码

1.4主要工作与论文安排

1.4.1主要工作

1.4.2论文内容安排

1.4.3创新点

1.5实验条件

2.运动估计

2.1基本原理

2.2运动估计的关键环节

2.2.1宏块的大小和形状

2.2.2初始搜索点的选择

2.2.3匹配准则

2.2.4搜索方法

2.2.5视频质量评判标准

2.2.6快速搜索方法评价标准

2.2.7实验与分析

2.2.8实验总结

2.3总结

3.两阶段搜索快速算法

3.1两阶段搜索算法

3.1.1两阶段搜索算法一

3.1.2两阶段搜索算法二

3.1.3改进快速搜索算法三

3.1.4改进快速搜索算法四

3.2实验与分析

3.3实验总结

4.多分辨率运动估计和小波简介

4.1多分辨率运动估计基本理论

4.1.1基于阈值的多分辨率运动估计

4.1.2基于可变块大小的多分辨率运动估计

4.1.3小结

4.2小波理论

4.2.1连续小波变换

4.2.2离散小波变换

4.2.3小波多分辨率理论

4.2.4 Mallat算法

4.2.5图像的小波分解

4.3基于小波变换的视频编码

4.3.1二维小波视频编码

4.3.2三维小波视频编码

4.4总结

5.基于小波域多分辨率运动估计的快速搜索算法

5.1小波域多分辨率运动估计

5.1.1基本理论

5.1.2实验与分析

5.1.3实验总结

5.2基于小波域的越级多分辨率运动估计思想

5.2.1定义

5.2.2实验与分析

5.2.3实验总结

5.3总结

6.总结与展望

6.1本文工作总结

6.2不足与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和参加的课题

致谢