关于运动估计与运动补偿的个人一点理解
关于运动估计与运动补偿的个人一点理解
& & & &由于本人初次接触H.264/AVC，难免有所不妥，请各位谅解，仅供大家初学者一起相互学习进步!
& & & &看了博客上比较流行的那篇《运动估计与运动补偿》，摘取其中一些对自己有用的东西。
& & & &1.运动估计：简单说就是得到运动矢量的过程。
& & & &那什么是运动矢量呢？&
& & & &答：运动矢量就是相邻帧，前后两个块显示的一样的东西的空间位置的相对对偏移量。这个量有大小和方向。
& & & &2.块匹配准则：就是为了找到前后两帧中相同的那个宏块，这里选取一个匹配准则来判定它们俩之间是否匹配。
& & & & 常用的匹配函数有哪些？&
& & & & 答 ：（1）最小均方差函数（MSE）
& & & & &（2）最小平均绝对值误差（MAD）等效于常用的绝对差值和（SAD）准则,性能 & & & & & & &很好,而且相对简单的硬件需求，因而得到了最广泛的应用。
& & & & &（3）阈值差别计数（NTD） & & &
（具体公式自己翻看毕的书，不难理解）
& & 3.运动估计有什么用？
& & &答：“&每一个帧间宏块或块都是根据先前已编码的数据预测出的，根据已编码的宏块、块预测的值和当前宏块、块作差值，结果被压缩传送给解码器，与解码器所需要的其他信息如（运动矢量、预测模型等）一起用来重复预测过程。&
& & & & 这句话的理解，当前帧的宏块是预测出来的，我们传输的是已编码的宏块（块）预测的值和当前宏块（块）作差，这个差其实可以残差，我们传输的时候就传输残差和预测值就可以了，最后恢复的时候只要把残差和预测值进行相加，就可以得到之前的宏块的值。其中肯定还要用到运动矢量，它可以指引我们从参考帧中找到当前帧的宏块。
& & & &4.如何选择宏块的大小？
& & & & & 答：在细节比较多的帧中如果选择较大的块尺寸，意味着用于表明运动矢量和分割区域类型的比特数会少些，但是运动压缩的冗余度要多一些；如果选择小一点的块尺寸，那么运动压缩后冗余度要少一些，但是所需比特数要比较多。因此必须要权衡块尺寸选择上对压缩效果的影响，一般对于细节比较少、比较平坦的区域选择块尺寸大一些，对于图像中细节比较多的区域选择块尺寸小一些。一句话总结，细多块小，细小块大。
& & &5.色度块和亮度块有什么关系？
& & & & 答： 宏块中的每个色度块 （Cb 和 Cr） 尺寸宽高都是亮度块的一半， 色度块的分割方法和亮度块同样，只是尺寸上宽高都是亮度块一半（如亮度块是 8×16 块尺寸大小，那么色度块就是 4×8，如果亮度块尺寸为 8×4，那么色度块便是 4×2 等等） 。每个色度块的运动矢量的水平和垂直坐标都是亮度块的一半。（目前不知道这个干嘛用的）
& & &6.什么是运动搜索算法？
& & & & 答：就是找到使得匹配误差函数最小的那个块的计算方法，然后我们就可以得到运动矢量了。主要几种算法可以归纳如下：（1）全局搜索算法 （2）分数精度搜索算法 （3）快速搜索算法 （4）分级搜索范围（DSR）算法 （5）混合搜索算法 &
（貌似每个搜索算法都挺复杂的，看不懂哦）
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官方公共微信先进的运动估计与运动补偿算法在数字视频处理中的应用--《电子科技大学》2002年博士论文
先进的运动估计与运动补偿算法在数字视频处理中的应用
【摘要】：
本文自始至终贯穿着运动估计和运动补偿的思想，在此思想的指导下，通过对视频图像序列的时空相关性分析，对运动估计和运动补偿进行算法研究。并将本文提出的先进的运动估计和补偿算法应用到去隔行显示器增强算法和视频编码等数字视频处理领域中。
第二章首先详细讨论了运动估计的基本理论，特别研究了基于块的运动估计方法，包括块匹配模型、块匹配原理、匹配准则和搜索过程算法等等。然后基于预测性运动矢量的概念，利用相邻块运动矢量的相关性和全局极值点概率分布特性，提出了预测性菱形搜索算法和它的改进算法：自适应预测性菱形搜索法，设计出具体算法，并给出了与传统快速块匹配法比较的计算机仿真结果。
第三章首先详细阐述了运动补偿的基本理论和传统运动补偿的基本方法，然后讨论了多假设运动补偿原理与重叠块运动补偿原理。最后在此基础上根据自适应运动建模的思想，引入了本文所提出的自适应重叠块运动补偿方法。此外还讨论了与运动补偿密切相关的运动补偿后处理中常用的滤波原理和方法。
前面两章只讨论了作者提出的运动估计和运动补偿方法的原理，从第四章开始我们将把它们运用到实际的数字视频处理应用中去。第四章讨论了运动估计和运动补偿在去隔行显示器增强算法中的应用，考虑了场间的运动信息，将前两章中介绍的预测性菱形搜索和多假设运动补偿原理运用到实际的去隔行算法中。创新性地提出一种快速去隔行技术，并给出了方案设计、软件框图和实际仿真结果。
第五章讨论了本文运动估计和运动补偿方法在视频编码中的应用，首先阐述了视频编码理论和编码系统各个子模块的基本原理，然后在预测性菱形搜索和自适应重叠块运动补偿基础上运用变换编码加运动补偿的预测编码方法实现一个混合视频编码的方案。并给出了具体的算法实现和仿真结果。
第六章讨论了本文运动估计和运动补偿方法在小波域视频编码上的应用，在阐述了小波基本理论和小波系数分类量化编码基本原理之后，将上一章运用的离散余弦变换用离散小波变换替代，然后运用小波变换编码和基于自适应重叠块运动补偿的预测编码方法实现一个混合视频编码的方案。并给出了具体的算法实现和仿真结果。
【关键词】：
【学位授予单位】：电子科技大学【学位级别】：博士【学位授予年份】：2002【分类号】：TN911.73【目录】：
第一章 绪论10-15
§1．1 运动估计和运动补偿算法回顾11-12
§1．2 论文的组织结构12-14
§1．3 本文的研究工作和论文的贡献14-15
第二章 运动估计与预测性菱形搜索法15-37
§2．1 二维运动估计原理15-18
§2．1．1二维运动模型15-16
§2．1．2对应场和光流场16-17
§2．1．3二维运动估计17-18
§2．2 基于块匹配的运动估计18-23
§2．2．1 块运动模型18-21
§2．2．2 块匹配原理21
§2．2．3 块匹配准则21-22
§2．2．4 搜索过程22-23
§2．3 常用的快速块匹配算法23-26
§2．3．1 三步法23-24
§2．3．2 二维对数法24
§2．3．3 交叉搜索法24-25
§2．3．4 快速块匹配法运动估计问题要点25-26
§2．4 基于中心偏移的快速搜索原理26-28
§2．5 菱形搜索法（DS）28-29
§2．6 预测性菱形搜索法（PDS）29-34
§2．7 自适应预测性菱形搜索法（APDS）34-37
第三章 运动补偿与运动补偿后处理37-46
§3．1 运动补偿的一般概念~{[1]}37-38
§3．2 多假设运动补偿38-39
§3．3 重叠块运动补偿39-41
§3．4 自适应重叠块运动补偿（AOBMC）41-43
§3．5 运动补偿后处理43-46
§3．5．1 时空加权中值滤波43-44
§3．5．2 自适应加权均值滤波44-46
第四章 PDS和MMC在去隔行中的应用46-64
§4．1 去隔行原理概述46-47
§4．2 去隔行算法历史回顾47-51
§4．2．1 倍线法（LDB）47
§4．2．2 基于沿的线平均法（ELA）47-48
§4．2．3 自适应的ELA算法（AELA）48-49
§4．2．4 场交织法49-50
§4．2．5 运动自适应帧间滤波50-51
§4．3 基于PDS和MMC的快速去隔行算法原理51-55
§4．3．1 基于PDS的运动估计51
§4．3．2 基于多假设运动补偿的去隔行算法51-53
§4．3．3 运动补偿滤波在去隔行中的应用53-55
§4．4 方案设计与软件框图55-59
§4．4．1 方案设计55-56
§4．4．2 软件框图56-59
§4．5 仿真结果59-63
§4．6 本章小结63-64
第五章 基于PDS和AOBMC的视频编码64-75
§5．1 视频编码原理64-65
§5．2 二维离散余弦变换编码65-66
§5．3 量化编码66-67
§5．4 符号编码67-69
§5．4．1 哈夫曼编码68
§5．4．2 算术编码68-69
§5．5 基于PDS和AOBMC的视频编码方案69-71
§5．6 仿真结果71-74
§5．7 本章小结74-75
第六章 基于运动估计和补偿的小波域视频编码方法75-85
§6．1 小波变换和MALLAT多分辨率分析75-76
§6．2 小波系数的量化编码76-79
§6．2．1 基于零树分类的小波系数量化编码76-78
§6．2．2 基于四叉树分类的小波系数量化编码78-79
§6．3 基于运动估计和补偿的小波域视频编码79-81
§6．3．1 算法基本思想79-80
§6．3．2 算法具体实现80-81
§6．4 仿真结果81-84
§6．5 本章小结84-85
第七章 全文总结85-87
参考文献88-94
攻读博士期间作者的主要论文成果94
作者参加的科研教学工作94
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运动估计与运动补偿在电子稳像中的应用
电子稳像系统的核心是运动估计和运动补偿.为了提供运动估计的精度和降低时间开销,达到实时应用的要求,该文提出了基于宏块的步进全局运动估计算法,获得图像序列的全局运动矢量;给出了一个新的应用于电子稳像系统中运动估计与运动补偿模块的运动估计、运动补偿原理框图;采用两步补偿算法完成对图像序列的运动补偿,得到稳定的图像序列输出.仿真结果表明,采用的方法是高效、可行的.
作者单位：
西安科技大学通信与信息工程学院,西安,710054
年，卷(期)：
机标分类号：
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万方数据电子出版社基于运动估计和运动补偿的帧率上转换算法研究--《哈尔滨工业大学》2016年硕士论文
基于运动估计和运动补偿的帧率上转换算法研究
【摘要】：随着社会的蓬勃发展和科技的进步,视频图像技术应用越来越广泛,目前市场上存在多种高清电视以及各种多媒体产品,各种各样的播放器需要不同的视频源,而目前现有的视频源是远远达不到这些产品的需求的,因此需要帧率上转换技术,它是一种视频后处理技术,将各种各样的帧率较低的视频通过插帧的方式提高帧率,例如从24帧每秒提升到60帧每秒,这样的影片就可以在各种高清数字电视及播放设备上流畅播放。在目前越来越普遍的视频通话领域,通常在传输过程中是低帧率传输,主要目的是降低传输带宽,但是在视频的接收端又必须将帧率恢复,因此也需要用到帧率上转换技术。同时采用了这项技术后会减少观看视频过程中的视频跳跃和停滞现象,得到更好的视觉享受,因而帧率上转换技术有重要的研究意义。目前较流行的帧率上转换技术是运动补偿类,即通过估计物体的运动信息进行插帧,它包括两大部分:运动估计和运动补偿。本文通过研究常用的运动估计算法,如三步搜索法和传统的三维递归搜索算法(3DRS),通过仿真证明它们不能得到有效的、平滑的矢量场,导致运动补偿之后的图像存在模糊、重影等问题,提出一种基于3DRS的分层块匹配运动估计算法,该算法将视频图像的每一帧进行分层,在每一层上分别采用3DRS算法进行单向运动估计。同时针对传统3DRS算法采用固定的扫描顺序,不能选择合适的候选矢量的缺点,本文加入了多变的3DRS搜索方法。为了得到更准确的矢量场并加快搜索速度,本文加入了提前退出搜索策略。最后在得到运动矢量场后,进行了矢量场的平滑,确保了矢量的平滑性。仿真结果表明,本文算法从客观和主观上较传统3DRS算法和三步搜索法均有了很大的提升。针对单向运动补偿易造成的重叠、块效应和空洞问题,本文采取一种带加权系数的运动补偿插值算法,它通过计算前后向参考帧与前向或后向内插帧的重叠区域绝对误差和SOAD值确定加权系数,进而对前向参考帧和后向参考帧进行自适应的线性插值。仿真结果表明,本文算法从客观和主观上较线性插值算法都有提高且很好的解决了单向运动补偿的重叠和块效应问题。
【关键词】：
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2016【分类号】：TP391.41【目录】：
摘要4-5ABSTRACT5-9第1章 绪论9-14 1.1 课题的背景和意义9-10 1.2 研究现状10-12 1.3 研究内容12-14第2章 帧率上转换研究14-26 2.1 帧率上转换原理14 2.2 非运动补偿算法14-16
2.2.1 帧平均法15
2.2.2 帧重复法15-16 2.3 运动补偿算法16-25
2.3.1 运动估计17-25
2.3.2 运动补偿25 2.4 本章小结25-26第3章 基于 3DRS的分层块匹配运动估计算法26-41 3.1 算法思想的描述26-28
3.1.1 3DRS运动估计算法26
3.1.2 分层运动估计策略26-28 3.2 基于 3DRS的分层块匹配运动估计算法28-34
3.2.1 双向运动估计29-30
3.2.2 单向运动估计30-32
3.2.3 扫描顺序的优化32
3.2.4 提前退出搜索策略32-33
3.2.5 运动矢量平滑33-34 3.3 仿真结果及讨论分析34-40
3.3.1 仿真测试序列及参数34
3.3.2 客观评价标准34-37
3.3.3 主观评价标准37-40 3.4 本章小结40-41第4章 带加权系数的运动补偿算法41-56 4.1 运动补偿插值算法41-45
4.1.1 单向运动补偿41-43
4.1.2 双向运动补偿43-45 4.2 带加权系数的运动补偿算法45-47 4.3 仿真结果与分析47-55
4.3.1 仿真测试序列及参数47
4.3.2 客观评价标准47-50
4.3.3 主观评价标准50-55 4.4 本章小结55-56结论56-57参考文献57-62致谢62
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