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研究生:周彥佑
研究生(外文):Yen-Yu Chou
論文名稱:應用於視訊編碼移動估測之混合式六角形快速搜尋演算法
論文名稱(外文):Hybrid Hexagon Fast Search Algorithm for Motion Estimations in Video Coding Applications
指導教授:范志鵬范志鵬引用關係
指導教授(外文):Chih-Peng Fan
口試委員:張雲南吳崇賓
口試日期:2011-07-15
學位類別:碩士
校院名稱:國立中興大學
系所名稱:電機工程學系所
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2011
畢業學年度:99
語文別:中文
論文頁數:54
中文關鍵詞:移動估測移動向量六角形搜尋法
外文關鍵詞:Motion EstimationMotion vectorHexagon-Based Search
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在視訊壓縮標準中,移動估測(Motion Estimation)扮演相當重要的角色,因此移動估測演算法的好壞,對整個視訊壓縮品質有極大的影響。全區域搜尋演算法(Full Search Algorithm)可獲得最佳的視訊品質,但也因此需要付出很高的運算複雜度來完成。所以近年來不斷地有人提出不同的快速搜尋演算法,來提高移動估測演算法的效率,有效地節省視訊壓縮編碼所需運算處理時間及降低搜尋點數。
本篇論文提出的混合式六角形快速搜尋演算法,可有效降低複雜的運算量,省略不必要的搜尋點數,並且同時維持良好的畫面品質。經由實驗結果顯示,我們所提出的演算法與其它不同的快速搜尋演算法進行作比較,此混合式六角形快速搜尋法可有效減少不必的搜尋點數,且獲得良好的視訊壓縮效果。


In video compression systems, motion estimation plays an important role and provides a critical technology to reduce the bit rate tremendously. The search algorithm of motion estimations will influence the quality of video compression directly. The full search algorithm obviously gives the best video quality, but requires heavy computations. Therefore, many fast search algorithms are proposed to improve this problem due to the full search method.
In this thesis, we propose a hybrid hexagon search algorithm (HHS). The proposed method reduces the computation complexity and eliminates unnecessary search points effectively. The experimental results show that the proposed algorithm reduces the unnecessary search points effectively, and simultaneously maintains good video quality, compared with the other fast search algorithms.


目錄
誌謝 i
摘要 ii
ABSTRACT iii
目錄 iv
圖表目錄 v
第一章諸論 1
1.1 前言 1
1.2 國際視訊壓縮標準簡介 1
1.3 研究動機 2
第二章 移動估測演算法研究與分析 4
2.1 區塊匹配演算法 7
2.2 全區域搜尋演算法 9
2.3 快速移動估測演算法 10
2.3.1 三步搜尋演算法 10
2.3.2 四步搜尋演算法 11
2.3.3 鑽石形搜尋演算法 13
2.3.4 六角形搜尋演算法 15
2.3.5 扁平六角形搜尋演算法 18
2.3.6 風箏十字鑽石形搜尋法 21
第三章 我們所提出來的快速搜尋演算法 25
3.1 移動向量特性分析 25
3.2 演算法流程與流程圖 25
第四章 實驗與結果 31
4.1 主要實驗條件 31
4.2 演算法效能分析 33
4.3 結果分析 50
第五章 結論與未來工作 51
參考文獻 52

圖表目錄
圖1.1 視訊編碼端時間複雜度比例 3
圖2.1 視訊的組成 4
圖2.2 將畫面分成巨區塊(16×16像素)為單位 5
圖2.3 基本區塊搜尋流程圖 5
圖2.4 編碼端方塊圖 6
圖2.5 解碼端方塊圖 6
圖2.6 重建參考畫面 7
圖2.7 目前編碼的畫面 8
圖2.8 全區域搜尋演算法 9
圖2.9 三步搜尋法步驟示意圖 11
圖2.10 四步搜尋法步驟示意圖 12
圖2.11 鑽石形演算法搜尋模式 13
圖2.12 鑽石搜尋法移動模式 14
圖2.13 鑽石形搜尋法步驟示意圖 15
圖2.14 六角形搜尋模式 16
圖2.15 六角形搜尋法移動模式 17
圖2.16 六角形演算法步驟示意圖 18
圖2.17 扁平六角形搜尋模式 19
圖2.18 扁平六角形搜尋法移動模式 20
圖2.19 扁平六角形搜尋法步驟示意圖 21
圖2.20 風箏十字鑽石形搜尋模式中十字形、鑽石形圖樣 22
圖2.21 風箏搜尋圖樣 23
圖2.22 風箏十字鑽石形搜尋步驟示意圖 24
圖3.1 HEXBS的搜尋圖 26
圖3.2 FHS的搜尋圖 26
圖3.3 混合式六角形搜尋法搜尋模式 27
圖3.4 FHS步驟(一) 搜尋路徑 28
圖3.5 混合式六角形搜尋法步驟示意圖 29
圖3.6 混合式六角形搜尋法流程圖 30
圖4.1 影像序列樣本 32
圖4.2 累計各張影像的PSNR示意圖(Speed_cif) 35
圖4.3 累計各張影像的ASP示意圖(Speed_cif) 35
圖4.4 累計各張影像的PSNR示意圖(Coastguard_cif) 37
圖4.5 累計各張影像的ASP示意圖(Coastguard_cif) 37
圖4.6 累計各張影像的PSNR示意圖(Dolphins_cif) 39
圖4.7 累計各張影像的ASP示意圖(Dolphins_cif) 39
圖4.8 累計各張影像的PSNR示意圖(Stefan_cif) 41
圖4.9 累計各張影像的ASP示意圖(Stefan_cif) 41
圖4.10 累計各張影像的PSNR示意圖(Foreman_cif) 43
圖4.11 累計各張影像的ASP示意圖(Foreman_cif) 43
圖4.12 累計各張影像的PSNR示意圖(Mobile_cif) 45
圖4.13 累計各張影像的ASP示意圖(Mobile_cif) 45
圖4.14 累計各張影像的PSNR示意圖(Hall_cif) 47
圖4.15 累計各張影像的ASP示意圖(Hall_cif) 47
圖4.16 累計各張影像的PSNR示意圖(Container_cif) 49
圖4.17 累計各張影像的ASP示意圖(Container_cif) 49


表1.1 視訊編碼標準的發展歷程 2
表3.1 移動向量平均機率 26
表4.1 不同視訊樣本說明 33
表4.2 各種不同演算法中 PSNR、MSE、ASP比較表(Speed_cif) 34
表4.3 在各種不同演算法中 PSNR、MSE、ASP比較表(Coastguard_cif) 36
表4.4 各種不同演算法中 PSNR、MSE、ASP比較表(Dolphins_cif) 38
表4.5 各種不同演算法中 PSNR、MSE、ASP比較表(Stefan_cif) 40
表4.6 各種不同演算法中 PSNR、MSE、ASP比較表(Foreman_cif) 42
表4.7 各種不同演算法中 PSNR、MSE、ASP比較表(Mobile_cif) 44
表4.8 各種不同演算法中 PSNR、MSE、ASP比較表(Hall_cif) 46



參考文獻
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