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1、2007 Electronic Information Engineering. JNU 暨南大学 运动估计技术 主讲人：石敏 信息科学与技术学院 电子工程系 运动估计技术 信息论与编码理论2007-07-27 运动估计 视频编码技术 多媒体技术正在生活中扮演越来越重要的角色。如何解决海量的数据信 息的传输与存储成为关键。因此视频压缩技术越来越受到重视。 运动估计技术 运动估计技术是视频压缩领域中最重要、发展最快的技术之一，它是 提高编码效率的主要途径。研究快速有效的运动估计算法一直是视频编码 领域的热点问题。 2 运动估计技术 信息论与编码理论2007-07-27 本章问题 视频中的每帧图像
2、是否都要编码？ 为什么需要运动估计技术？ 如果不进行运动估计，而对每帧图像都进行编码，会有什么样的后果？ 3 运动估计技术 信息论与编码理论2007-07-27 视频图像序列的三种帧类型 I帧 P帧 B帧 三种 类型 4 运动估计技术 信息论与编码理论2007-07-27 视频图像序列的三种帧类型 5 运动估计技术 信息论与编码理论2007-07-27 视频图像序列的三种帧类型 I帧(帧内图像Intra-Frame):对整幅图像进行静态图像编码，是一个独立 的帧。其图像信息不参照其它图像，是P帧和B帧的参考。 P帧(前向预测帧Predicted-Frame):参照前一幅的I帧或P帧做运动补偿编
3、 码。 B帧(双向预测Bidirectional-Frame):参照前一幅或后一幅I帧或P帧做双 向运行补偿编码。 6 运动估计技术 信息论与编码理论2007-07-27 运动估计框图 7 运动估计技术 信息论与编码理论2007-07-27 前一帧图像 8 运动估计技术 信息论与编码理论2007-07-27 当前帧图像 9 运动估计技术 信息论与编码理论2007-07-27 两帧图像之间的差别 10 运动估计技术 信息论与编码理论2007-07-27 运动矢量图 11 运动估计技术 信息论与编码理论2007-07-27 运动估计图 12 运动估计技术 信息论与编码理论2007-07-27 算法
4、优劣衡量标准 匹配性能 计算复杂度 具体实现 13 运动估计技术 信息论与编码理论2007-07-27 性能检测方法 均方差（MSE: Mean Square Error）： 均方差是能产生较好结果的函数之一，在数字信号处理中比较常用： 当前帧宏块像素值 参考帧宏块像素值 两宏块相对位移矢量 14 运动估计技术 信息论与编码理论2007-07-27 运动估计的经典方法 全搜索法 三步法 四步法 钻石法（菱形法） 15 运动估计技术 信息论与编码理论2007-07-27 搜索范围 16 运动估计技术 信息论与编码理论2007-07-27 全搜索法 17 运动估计技术 信息论与编码理论2007-0
5、7-27 全搜索法步骤 将搜索中心定在搜索框的最左上角点。 搜索中心从左至右，从上至下移位，并计算每一个 点，直到计算完搜索框内所有点。 比较所有计算的点，最小值点即为最佳匹配点。 18 运动估计技术 信息论与编码理论2007-07-27 三步法 19 运动估计技术 信息论与编码理论2007-07-27 三步法步骤 先以中心点为搜索中心，进行四周4点距离搜索， 计算9个点，得到最小值点。 将搜索中心移至最小值点，进行四周2点距离搜索 ，计算9个点，得到最小值点。 将搜索中心移至最小值点，进行四周1点距离搜索 ，计算9个点，得到最小值点，此最小值点即为最终 的搜索结果作为运动估计的最优匹配点。
6、20 运动估计技术 信息论与编码理论2007-07-27 四步法 21 运动估计技术 信息论与编码理论2007-07-27 四步法步骤 先以中心点为搜索中心，进行2点距离搜索，计算9 个点。 如果9个点的最小值点不在正中心，则将搜索中心移 至该点，重复2点距离搜索，直到最小值点处于正 中心点。 在正中心点进行1点距离搜索，共计算9个点，其中 值最小的点即为最终的搜索结果作为运动估计的最 优匹配点。 22 运动估计技术 信息论与编码理论2007-07-27 钻石法（菱形法） 23 运动估计技术 信息论与编码理论2007-07-27 钻石法步骤 先以中心点为搜索中心，进行大钻石搜索，计算9个 点。
7、 如果9个点的最小值点不在大钻石的中心，则将大钻 石的中心移至该点，重复大钻石搜索，直到最小值 点处于大钻石中心为止。 在大钻石的中心点切换到小钻石搜索模式，共搜索5 个点，其中值最小的点即为最终的搜索结果作为运 动估计的最优匹配点。 24 运动估计技术 信息论与编码理论2007-07-27 仿真图（全搜索法） 25 运动估计技术 信息论与编码理论2007-07-27 本章小结 了解视频编码的意义 掌握运动估计的定义 熟悉四种经典的运动估计算法 26 运动估计技术 信息论与编码理论2007-07-27 思考与练习 视频中的每帧图像是否都要编码？ 为什么需要运动估计技术？ 如果不进行运动估计，而对每帧图像都进行编码，会有什么样的后果？ 用Matlab或C语言程序实现算法的仿真，并对仿真结果进行比较与分析。 27 运动估计技术 信息论与编码理论2007-07-2728
