赵海国

(湖南理工学院 数学学院, 湖南 岳阳 414006)

基于CUDA的运动估计算法研究

赵海国

(湖南理工学院 数学学院, 湖南 岳阳 414006)

运动估计是H.264视频编码器中复杂度最高、耗时最长的模块. 本文介绍了运动估计的基本原理以及全搜索算法FS(Full Search)和钻石搜索法DS (Diamond Search )等经典的运动估计算法, 并引入了基于CUDA的运动估计算法: 全域消除GEA算法和基于CUDA 的并行 FS算法, 有效地提高了H.264视频编解码速度.

运动估计; 统一计算设备架构; 全搜索算法; 钻石搜索法; 全域消除算法

H.264是目前最新的视频压缩标准, 也是视频压缩领域中编码效率较高且图像质量较好的编解码标准,在实际中有着广泛的应用. 比如摄像头采集的原始图像, 相邻帧的差别往往比较小, 特别在视频监控领域相邻两帧图像甚至可能完全相同. 这样的图像帧之间包含着大量的重复信息, 视频编码就是在不影响图像质量的情况下去除这些冗余信息, 从而达到压缩视频数据、节约存储资源的目的.

分析H.264视频编码器的典型运行周期, 在H.264编码过程中, 复杂度最高、耗时最长的是运动估计/补偿部分, 占80%以上(见表1). 为了提高整体的编码速度, 高效、快速地实现运动估计模块是编码系统设计的关键.

表1 H.264编码器中各模块分析表

1 运动估计的基本原理

运动估计是H.264编码器帧间预测的核心技术. H.264视频编解码器在帧间预测的过程中, 充分考虑活动图像相邻帧之间的相关性, 将活动图像分成若干块或宏块, 并设法搜索出每……