陈清坤,施隆照,黄 博,高小虹

(福州大学物理与信息工程学院,福建 福州 350116)

0 引言

视频编码技术广泛应用于视频会议、安防监控和远程医疗等领域. 随着视频分辨率的提高,视频编码标准H.264的压缩效率已经无法满足需求. 新一代视频编码标准HEVC通过引入一系列新技术,在H.264基础上提高了一倍的压缩效率,但也造成较高的复杂度[1]. 在视频编码过程中,运动估计也是最具挑战和编码时间最高的部分. 在和运动估计相关的运算中,HEVC与上一代压缩标准H.264相比增加更灵活的特征,包括高级运动矢量预测技术AMVP(advanced motion vector prediction),更多不同尺寸预测单元PU (prediction unit)，以及更大的PU等[2]. 这些新特征提高了运动估计编码效率,但也增加了运动估计复杂度. 同时,由于AMVP和更大的PU的出现,编码器硬件需要更大的内存空间. 因此,针对硬件实现设计快速算法降低运动估计过程的复杂度,用硬件加速运动估计过程是非常有必要的.

目前已有的HEVC运动估计算法优化思想可分为三类: 一是基于HEVC参考软件中提供的TZ(test zone search)快速搜索的优化算法,例如, 文[3]用旋转六边形搜索模板替代钻石搜索模板,文[4]用三种不同模板替换细化搜索的模板,文[5]优化了起始搜索过程,这些文献都是通过减少搜索点数,降低TZ搜索的复杂度,但优化后的搜索策略仍然过于复杂,并没考虑硬件实现的难易程度； 二是基于经典运动估计快速搜索的改进算法,例如, 文[6]是基于传统六边形搜索的快速搜索算法,文[7]在传统钻石搜索的基础上提出的star diamond搜索算法,尽管这些文献都能有效减少运动估计时间,但并未考虑HEVC引入更大预测单元,不同块大小的迭代搜索复杂度差异较大,不利于硬件电路设计等问题；……