关于亚像素运动估计的二次模型7之A fast hierarchical 1/4-pel fractional pixel motion estimation algorithm of H.264/AV

一种H.264 / AVC视频编码的快速分层1/4像素分数像素运动估计算法

运动估计在运动补偿视频编码中起重要作用。运动估计通常以两个步骤进行：第一个整数像素运动矢量搜索，然后是分数像素细化。在H.264 / AVC中采用1/4像素分数像素搜索以进一步减少残差系数。本文提出了一种基于H.264 / AVC的快速分层1/4像素分数像素运动估计算法。通过分析分数像素搜索窗口内运动补偿误差表面的分布特征，利用二次多项式曲线拟合绝对变换差值之和沿水平和垂直方向的分布。所提出的搜索策略仅需要检查5个点而不是16个点，这些点用于分层分数Pel搜索算法（HFPS）中用于1/4像素运动估计。实验结果表明，与HFPS算法相比，采用该算法可以实现64.5％的计算量减少，并且对图像质量和比特率的影响几乎可以忽略不计。与其他快速算法相比，该算法还提供了更高的预测质量和更高的速度。

这些方法中的大多数都是基于单峰表面假设，并按以下两个步骤执行子像素搜索：
1）预测子像素MV（SPMV）;
2）在SPMV周围进行小区域搜索以获得最终的SPMV。
获得子像素预测MV的方法可以用两种方式概括：使用时空信息和对SAD表面建模。陈等。 [7]和杨等人。 [9]使用时空信息来获得SPMV。 在[7]中，研究了中心偏差分数像素搜索（CBFPS）快速子像素ME方法，其中相邻MB的MV用于获得SPMV如下：

其中是当前分区的MV预测（在子像素分辨率下），MV是当前分区的最佳整数像素MV（1/4像素情况下= 4，= 8） 在1/9像素情况下，％表示模运算。在[9]中，使用更大的分区MV（例如，16x8帧间模式MV以16x16MV作为参考）或使用前一帧MV 获得SPMV。 如果与CBFPS的SPMV结合使用，SPMV的精度可以大大提高。获得SPMV的一种比较流行的方法是使用一个函数（在大多数情况下是二阶函数）来模拟SAD曲面[8]，[10]。 如果已知最佳整数像素MV及其相邻位置的匹配误差，则可以求解函数的系数。 然后选择与SAD表面中的最小值对应的位置作为SPMV。可以使用许多函数来模拟SAD表面。
示例二阶函数如下所示： 

其中x和y是曲面的坐标，f（x，y）是匹配误差值。通常，最佳整数像素位置设置为（0,0），因此其相邻整数像素位置为（1,0），（