快速自适应运动估计算法的设计与实现开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

在mpeg和h.263的运动估计中，全搜索（fs）效果虽好但时间开销巨大，以三步搜索法为代表的一些快速算法不仅在搜索精度方面与fs相比有较大的差距，而且搜索时间仍不能满足实际的需要。提出的基于自适应搜索的快速运动估计算法（asa）充分利用了视频序列运动矢量在空间分布上的中心偏置特性和相邻块运动的相关性，在大幅度提高搜索效率的情况下，得到了与全搜索非常接近的搜索效果。与现有算法相比，该算法具有高效、鲁棒性强的特点。

运动估计是视频压缩的一项关键技术，为了便于硬件实现，目前mpeg和h.263标准普遍采用基于块匹配的运动估计法.在各种实现算法中，全搜索法（fs）得到的运动估计最有利于视频压缩，但是其巨大的时间开销成为它的致命弱点。因此出现了许多快速算法，其中具有代表性的有早期的三步搜索法（3ss）、交叉搜索法（cs），稍后出现的动态搜索窗调整算法（dswa）、新三步搜索法（n3ss）、四步搜索法（4ss），以及最近出现的菱形法（ds）等。在1999年10月召开的mpeg会议上，菱形算法被mpeg-4国际标准采用并收入验证模型（vm）。

这些快速算法虽然能大大减少搜索时间，仍存在着不足：3ss算法和cs算法第一步搜索步长较大，而进一步的搜索是在第一步确定方向上进行的，因而很容易陷入局部最优；dswa根据当前结果动态调整进一步搜索步长的大小，一定程度上弥补了3ss第一步的缺陷；n3ss、4ss、ds等算法利用视频序列运动矢量在空间分布上的中心偏置特性，减小了搜索步长，加强了对中心区域的搜索，因此其块匹配精度和搜索次数又有了进一步的改进。总的说来，这些算法搜索精度与fs相比仍有较大的差距，且搜索效率都有待进一步的提高。本文提出的基于自适应搜索的快速运动估计算法（asa）不仅在搜索精度方面比上述快速算法有较大幅度的改进，而且进一步缩短了搜索时间。

2. 研究的基本内容与方案

简要说明一下块匹配运动估计的基本思想：将当前帧划分成若干个相同大小的块，对其中的每一个块（称为当前块）在参考帧的一定区域中按照某种块失真度量（bdm），搜索与之相匹配的块，作为当前块的预测（称为预测块），预测块中bdm最小者又称为最佳块。通常以块的起始坐标代表该块，搜索窗口是以相同位置块为中心的矩形区域，其中窗口的中心又称为搜索起点。

块匹配运动估计有一个著名的假定：当前块与预测块的bdm随搜索块偏离最佳匹配点单调增加。这个假定是大多数快速搜索算法的基础。但实际上，这种假定往往只在局部范围成立，对于bdm是多极值分布的情况，搜索过程就可能陷入局部最优。运动估计中的还有一个重要事实，那就是视频序列运动矢量在空间分布上存在中心偏置特性。

在对各种视频序列运动矢量进行统计分析的基础上，提出了一种动态调整搜索窗中心位置（即搜索起点）和搜索窗尺寸的快速算法，这样既大幅度降低了搜索次数，又基本保证了搜索精度。

3. 研究计划与安排

第1周—第3周搜集资料，撰写开题报告；

第4周—第5周论文开题；

第6周—第12周撰写论文初稿；

4. 参考文献（12篇以上）

1.ishfaqahmad,weiguozheng,jiangcongluoandmingliou.afastadaptivemotionestimationalgorithm[j].ieeetransactiononcircuitsandsystemforvideotechnology,2006,16(3):420-435.

2.juri,a.a.,jambek,a.b.reviewonthelatesth.264motionestimationtechniques.proceedingsof2011internationalconferenceonelectronicsdevices,systemandapplications,2011:199-202

3.kechen,zhongzhou,weiwu.clusteringbasedsearchalgorithmformotionestimation[c].proceedingsof2012ieeeinternationalconferenceonmultimediaandexpo,2012:622-627.