運(yùn)動(dòng)估計(jì)技術(shù)

運(yùn)動(dòng)估計(jì)技術(shù)主講人：石敏

信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院

電子工程系運(yùn)動(dòng)估計(jì)視頻編碼技術(shù)多媒體技術(shù)正在生活中扮演越來(lái)越重要的角色。如何解決海量的數(shù)據(jù)信息的傳輸與存儲(chǔ)成為關(guān)鍵。因此視頻壓縮技術(shù)越來(lái)越受到重視。運(yùn)動(dòng)估計(jì)技術(shù)

運(yùn)動(dòng)估計(jì)技術(shù)是視頻壓縮領(lǐng)域中最重要、發(fā)展最快的技術(shù)之一，它是提高編碼效率的主要途徑。研究快速有效的運(yùn)動(dòng)估計(jì)算法一直是視頻編碼領(lǐng)域的熱點(diǎn)問(wèn)題。2本章問(wèn)題視頻中的每幀圖像是否都要編碼？為什么需要運(yùn)動(dòng)估計(jì)技術(shù)？如果不進(jìn)行運(yùn)動(dòng)估計(jì)，而對(duì)每幀圖像都進(jìn)行編碼，會(huì)有什么樣的后果？？3視頻圖像序列的三種幀類(lèi)型I幀P幀

B幀

三種類(lèi)型4

視頻圖像序列的三種幀類(lèi)型5視頻圖像序列的三種幀類(lèi)型I幀(幀內(nèi)圖像Intra-Frame):對(duì)整幅圖像進(jìn)行靜態(tài)圖像編碼，是一個(gè)獨(dú)立的幀。其圖像信息不參照其它圖像，是P幀和B幀的參考。P幀(前向預(yù)測(cè)幀Predicted-Frame):參照前一幅的I幀或P幀做運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償編碼。B幀(雙向預(yù)測(cè)Bidirectional-Frame):參照前一幅或后一幅I幀或P幀做雙向運(yùn)行補(bǔ)償編碼。6運(yùn)動(dòng)估計(jì)框圖7前一幀圖像8當(dāng)前幀圖像9兩幀圖像之間的差別10運(yùn)動(dòng)矢量圖11運(yùn)動(dòng)估計(jì)圖12算法優(yōu)劣衡量標(biāo)準(zhǔn)匹配性能計(jì)算復(fù)雜度具體實(shí)現(xiàn)13性能檢測(cè)方法均方差（MSE:MeanSquareError）：均方差是能產(chǎn)生較好結(jié)果的函數(shù)之一，在數(shù)字信號(hào)處理中比較常用：

當(dāng)前幀宏塊像素值

參考幀宏塊像素值兩宏塊相對(duì)位移矢量14運(yùn)動(dòng)估計(jì)的經(jīng)典方法全搜索法三步法四步法鉆石法（菱形法）……..15搜索范圍16全搜索法

17全搜索法步驟將搜索中心定在搜索框的最左上角點(diǎn)。搜索中心從左至右，從上至下移位，并計(jì)算每一個(gè)點(diǎn)，直到計(jì)算完搜索框內(nèi)所有點(diǎn)。比較所有計(jì)算的點(diǎn)，最小值點(diǎn)即為最佳匹配點(diǎn)。18三步法

19三步法步驟先以中心點(diǎn)為搜索中心，進(jìn)行四周4點(diǎn)距離搜索，計(jì)算9個(gè)點(diǎn)，得到最小值點(diǎn)。將搜索中心移至最小值點(diǎn)，進(jìn)行四周2點(diǎn)距離搜索，計(jì)算9個(gè)點(diǎn)，得到最小值點(diǎn)。將搜索中心移至最小值點(diǎn)，進(jìn)行四周1點(diǎn)距離搜索，計(jì)算9個(gè)點(diǎn)，得到最小值點(diǎn)，此最小值點(diǎn)即為最終的搜索結(jié)果作為運(yùn)動(dòng)估計(jì)的最優(yōu)匹配點(diǎn)。20四步法

21四步法步驟先以中心點(diǎn)為搜索中心，進(jìn)行2點(diǎn)距離搜索，計(jì)算9個(gè)點(diǎn)。如果9個(gè)點(diǎn)的最小值點(diǎn)不在正中心，則將搜索中心移至該點(diǎn)，重復(fù)2點(diǎn)距離搜索，直到最小值點(diǎn)處于正中心點(diǎn)。在正中心點(diǎn)進(jìn)行1點(diǎn)距離搜索，共計(jì)算9個(gè)點(diǎn)，其中值最小的點(diǎn)即為最終的搜索結(jié)果作為運(yùn)動(dòng)估計(jì)的最優(yōu)匹配點(diǎn)。22鉆石法（菱形法）

23鉆石法步驟先以中心點(diǎn)為搜索中心，進(jìn)行大鉆石搜索，計(jì)算9個(gè)點(diǎn)。如果9個(gè)點(diǎn)的最小值點(diǎn)不在大鉆石的中心，則將大鉆石的中心移至該點(diǎn)，重復(fù)大鉆石搜索，直到最小值點(diǎn)處于大鉆石中心為止。在大鉆石的中心點(diǎn)切換到小鉆石搜索模式，共搜索5個(gè)點(diǎn)，其中值最小的點(diǎn)即為最終的搜索結(jié)果作為運(yùn)動(dòng)估計(jì)的最優(yōu)匹配點(diǎn)。24仿真圖（全搜索法）

25本章小結(jié)了解視頻編碼的意義掌握運(yùn)動(dòng)估計(jì)的定義熟悉四種經(jīng)典的運(yùn)動(dòng)估計(jì)算法26思考與練習(xí)視頻中的每幀圖像是否都要編碼？為什么需要運(yùn)動(dòng)估計(jì)技術(shù)？如果不進(jìn)行運(yùn)動(dòng)估計(jì)