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        一種基于馬爾科夫鏈模型的運(yùn)動(dòng)估計(jì)新方法*

        2012-03-20 04:30:00曹志民唐世偉
        光學(xué)儀器 2012年3期
        關(guān)鍵詞:宏塊馬爾科夫矢量

        吳 云,曹志民,唐世偉

        (1.東北石油大學(xué) 電子科學(xué)學(xué)院,黑龍江 大慶 163318;2.東北石油大學(xué) 計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院,黑龍江 大慶 163318)

        引 言

        運(yùn)動(dòng)估計(jì)技術(shù)在視頻編解碼系統(tǒng)以及很多視頻處理應(yīng)用領(lǐng)域(如視頻降噪,幀速率變頻等)有著非常重要的作用[1,2]。由于塊匹配運(yùn)動(dòng)估計(jì)(block-matching motion estimation,BME)算法通過將視頻幀分割為一定數(shù)目的宏塊,并通過尋找指定范圍內(nèi)相鄰幀匹配最佳宏塊的方法實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)估計(jì),算法原理簡單且易于硬件實(shí)現(xiàn),因此BME算法在實(shí)際的工程項(xiàng)目中得到了非常廣泛的應(yīng)用,并且BME算法已經(jīng)被很多國際視頻編解碼標(biāo)準(zhǔn)所采納,如國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO的 MPEG-1/2/4標(biāo)準(zhǔn),國際電信聯(lián)盟ITU-T的H.261,H.263和 H.264標(biāo)準(zhǔn)[3,4]。其中,全搜索(full searching,F(xiàn)S)算法通過測試搜索范圍內(nèi)所有點(diǎn)的方法實(shí)現(xiàn)最佳匹配,因此是匹配效果最好的BME算法。但是,由于其計(jì)算成本太高,很難直接應(yīng)用于實(shí)際的系統(tǒng)中。為此,各種各樣的快速塊匹配運(yùn)動(dòng)估計(jì)(fast block-matching motion estimation,F(xiàn)BME)算法層出不窮[5]。

        模板匹配類運(yùn)動(dòng)估計(jì)(pattern based block-matching motion estimation,PBME)算法通過對運(yùn)動(dòng)矢量統(tǒng)計(jì)特性的分析,對搜索模板進(jìn)行巧妙的設(shè)計(jì),用盡可能少的搜索實(shí)現(xiàn)最優(yōu)匹配,成為現(xiàn)有FBME的主流方案[6]。這種方法是一種典型的多步實(shí)現(xiàn)過程,往往包含如下幾個(gè)典型技術(shù)的應(yīng)用[7]:(1)搜索起始點(diǎn)的確定;(2)提前退出策略;(3)搜索模板設(shè)計(jì)。這些技術(shù)的應(yīng)用主要為了解決FBME所需面對的兩個(gè)問題:(1)減少搜索點(diǎn)數(shù),加快搜索速度;(2)避免陷入局部最優(yōu)。然而,在實(shí)際的視頻序列中,特別是運(yùn)動(dòng)劇烈的視頻序列,其運(yùn)動(dòng)矢量分布具有較復(fù)雜的多峰特性,這兩個(gè)問題往往是比較矛盾的。文獻(xiàn)[8]通過引入馬爾科夫鏈模型,很好地實(shí)現(xiàn)了初始搜索點(diǎn)的預(yù)測,結(jié)合運(yùn)動(dòng)矢量場自適應(yīng)預(yù)測技術(shù)-PMVFAST的優(yōu)勢,實(shí)現(xiàn)了一種有效的FBME算法-MEMCM,但是對運(yùn)動(dòng)較劇烈的視頻序列,較易陷入局部最優(yōu)。

        為了更好地調(diào)和以上所提兩方面問題,在文獻(xiàn)[8]的基礎(chǔ)上利用模糊邏輯和遺傳算法等手段,盡可能避免搜索過程中陷入局部最優(yōu),從而增加算法匹配精度,實(shí)現(xiàn)了一種既快又好的FBME算法。

        1 馬爾科夫鏈模型運(yùn)動(dòng)估計(jì)

        視頻編碼過程中,無論運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償濾波結(jié)構(gòu)如何設(shè)計(jì),都需要對相對連續(xù)視頻幀進(jìn)行運(yùn)動(dòng)估計(jì),以實(shí)現(xiàn)時(shí)間和空間冗余信息的去除。因此,連續(xù)運(yùn)動(dòng)估計(jì)過程中,初始搜索點(diǎn)之間也同樣存在很強(qiáng)的時(shí)間和空間相關(guān)性,而為了更好地利用這種相關(guān)性,可以定義三種常用的初始運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測模式:零矢量模式,中值矢量模式以及參考矢量模式。

        S1:零矢量模式,即以零矢量作為初始搜索點(diǎn);

        S2:中值矢量模式,即以當(dāng)前宏塊左、上、右上宏塊對應(yīng)矢量的中值矢量作初始搜索點(diǎn);

        S3:參考矢量模式,即以前一運(yùn)動(dòng)矢量場當(dāng)前位置的運(yùn)動(dòng)矢量為初始搜索點(diǎn)。

        在連續(xù)運(yùn)動(dòng)估計(jì)過程中,這三種初始搜索點(diǎn)的預(yù)測模式即構(gòu)成了一個(gè)馬爾科夫鏈。

        當(dāng)前塊的初始預(yù)測模式Sinit為:

        即表示當(dāng)前運(yùn)動(dòng)估計(jì)前一運(yùn)動(dòng)矢量場當(dāng)前宏塊預(yù)測模式為Sj時(shí),根據(jù)狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率對當(dāng)前宏塊初始預(yù)測模式進(jìn)行設(shè)定。

        當(dāng)前宏塊的實(shí)際狀態(tài)確定方法如下:

        式(2)中,i,j=1,2,3;(mvxi,mvyi)i=1,2,3分別為零矢量,中值矢量和參考矢量;SAD 為采用的相似性測度準(zhǔn)則,即絕對誤差和準(zhǔn)則。在實(shí)現(xiàn)了初始運(yùn)動(dòng)矢量的預(yù)測和測試后,即可按照PMVFAST算法的流程實(shí)現(xiàn)快速運(yùn)動(dòng)估計(jì)。

        2 基于馬爾科夫鏈模型的運(yùn)動(dòng)估計(jì)新方法

        如前所述,現(xiàn)有FBME算法都是一種多步驟順序結(jié)構(gòu),因此,各個(gè)步驟之間沒有交互信息的學(xué)習(xí)。也就是說,每個(gè)步驟所獲取的信息只能向下傳遞,不能實(shí)現(xiàn)向上的指導(dǎo)。因此,這種結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)估計(jì)中,一旦初始搜索環(huán)節(jié)陷入局部最優(yōu),后面的操作將會(huì)出現(xiàn)越陷越深的可能。為此,在運(yùn)動(dòng)估計(jì)框架中,在初始搜索階段和模板搜索階段之間加入一個(gè)模糊推理階段,如圖1所示。

        圖1 采用模糊邏輯的運(yùn)動(dòng)估計(jì)算法框圖Fig.1 The block diagram of the motion estimation algorithm with fuzzy logic embeded in

        圖1中初始搜索過程采用前文所述的馬爾科夫鏈模型進(jìn)行預(yù)測,并對有初始預(yù)測矢量和其他兩種預(yù)測模式矢量及當(dāng)前宏塊左、上、右上宏塊對應(yīng)運(yùn)動(dòng)矢量構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)矢量集(6個(gè)矢量)進(jìn)行初始搜索,得到初始最優(yōu)矢量、次優(yōu)矢量及對應(yīng)的相似性測度SADinit1、SADinit2,并利用最優(yōu)解根據(jù)式(2)最終確定當(dāng)前模式。

        模糊推理過程采用了兩種搜索模板,即圖2(a)所示的六邊形測試模板及圖2(b)所示的小菱形模板。

        利用模糊邏輯進(jìn)行模糊推理,詳細(xì)過程如下:

        首先,進(jìn)行六邊形模板測試,得到該模板對應(yīng)的最優(yōu)矢量及相應(yīng)的相似性測度SADhex。

        之后,需要進(jìn)行模糊邏輯判斷。利用如下S形隸屬度函數(shù)對當(dāng)前所得到的兩個(gè)階段的相似性測度進(jìn)行比較判斷。

        圖2 搜索模板Fig.2 Searching patterns

        式(3)中,SADT=k*SADinit1為隸屬度上限閾值,k的取值與視頻序列的運(yùn)動(dòng)劇烈程度有關(guān)。

        當(dāng)所得隸屬度值小于0.5時(shí),停止搜索,利用次優(yōu)初試點(diǎn)重新搜索;當(dāng)模糊推理階段的隸屬度函數(shù)值大于0.5時(shí),則利用遺傳算法進(jìn)行小菱形模板(如圖2(b)所示)搜索,搜索框圖如圖3所示。

        圖3 遺傳算法搜索框圖Fig.3 The searching block diagram of genetic algorithm

        3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

        為了驗(yàn)證文中所提算法的有效性,選取了foreman.qcif,highway.qcif,bus.cif和 Mobile.qcif等四個(gè)具有不同運(yùn)動(dòng)性質(zhì)的視頻序列進(jìn)行測試,并與應(yīng)用普遍的MVFAST、PMVFAST算法進(jìn)行性能比較,得到各算法與全搜索算法相比較的加速度及峰值信噪比(peak signal to noise ratio,PSNR)。

        實(shí)驗(yàn)過程中對各視頻序列連續(xù)各幀間利用不同算法進(jìn)行測試得到結(jié)果如表1所示。圖4則給出foreman.qcif序列的測試數(shù)據(jù)曲線示意圖。

        表1 文中所提算法與MVFAST、PMVFAST、MEMCM算法性能比較Tab.1 The perfermance comparison of the proposed algorithm,MVFAST and PMVFAST as well as MEMCM

        圖4 各算法性能數(shù)據(jù)比較曲線示意圖Fig.4 The comparison plots of perfermances among tested algorithms

        4 結(jié) 論

        通過將模糊邏輯推理及遺傳算法引入基于馬爾科夫鏈模型運(yùn)動(dòng)估計(jì)算法中,從而最大限度地避免了快速搜索過程中陷入局部點(diǎn)的可能,實(shí)現(xiàn)了運(yùn)動(dòng)估計(jì)算法在算法速度及重構(gòu)視頻質(zhì)量之間的較好折中。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,文中所提算法確實(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)在具有較快搜索速度的前提下,較大程度地提高視頻重構(gòu)質(zhì)量,是一種具有較好魯棒性的快速運(yùn)動(dòng)估計(jì)算法解決方案。

        [1]MA I K,HOSUR P I.Performance report of motion vector field adaptive search technique[R].Noordwijkerhout:ISO/IEC,JTC1/SC29/WG11M5851,2000:1-40.

        [2]焦斌亮,趙文蕾.小波及分形理論在互有位移圖像序列重構(gòu)中的應(yīng)用[J].光學(xué)儀器,2005,27(6):23-28.

        [3]HUANG Y,CHO C Y,WANG J S.Adaptive fast block-matching algorithm by switching search patterns for sequences with wide-range motion content[J].IEEE Trans Circuits Syst Video Technolnogy,2005,15(11):1373-1384.

        [4]CHANG M C,CHIEN J S.An adaptive search algorithm based on block classification for fast block motion estimation[C]∥IEEE International Symposium on Circuits and Systems,Kos Island:IEEE,2006:21-24.

        [5]WONG H M,AU O C,HO C W,et al.Enhanced predictive motion vector field adaptive search technique based on future MV prediction[C]∥International Conference on Multimedia and Expo,Amsterdam:ICME,2005:6-8.

        [6]NI W,GUO B L,DING G G,et al.A fast motion estimation algorithm based on motion vector field and direction adaptive techniques[J].Journal of Electronics and Information Technology,2006(12):2277-2282.

        [7]CHEUNG C H,PO L M.A novel cross-diamond search algorithm for fast flock motion estimation[J].IEEE Trans Circuits and System Video Technology,2002,12(12):1168-1177.

        [8]ZHAO Z J,CAO Z M,LIN M L,et al.A motion estimation algorithm based on Markov chain model[C]∥Acoustics Speech and Signal Processing,Dallas:IEEE,2010:1174-1177.

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