TZSearch算法分析和性能改进方法-杨中华

多视点视频编码 JMVC

TZSearch算法分析和性能改进方法

杨中华1 戴声奎1,2 汤秀丽1

(华侨大学信息科学与工程学院, 厦门 361008 2

厦门微电子股份有限公司博士后工作站，厦门 361008)

1

摘 要：研究和改进多视点视频平台JMVC[2] （Joint Multi-view Video Coding）中的TZSearch快速

搜索算法。首先介绍TZSearch算法原理、宏块最优匹配点分布特点及阈值设置方法，然后根据多视点视频帧间和视间的不同特性，结合钻石搜索算法和光栅搜索算法的特点及TZSearch中阈值设置规律，提出了两种改进的TZSearch快速搜索算法。实验结果表明，针对不同特性的序列进行测试，在保证重建视频质量与编码比特率的前提下，相比原算法，两种改进后的算法效果明显，总编码时间可减少30%-50%。

关键词：JMVC、多视点视频、TZSearch、钻石搜索、光栅搜索 中图分类号：TN919.81 文献标识码：A

Analysis and Performance Improvement Methods of

TZSearch Algorithm

YANG Zhong-hua1, DAI Sheng-kui1,2 ,TANG Xiu-li1

(Faculty of Information Science and Engineering, Huaqiao University, Xiamen 361008

21

Postdoctoral Center for Xiamen Linktron Microelectronics Co.Ltd, Xiamen 361008)

Abstract： Researching and improving fast research algorithm TZSearch in the platform JMVC of

multi-view video. Firstly, introducing the principle of the TZSearch、distribution characteristic of optimal matching point of macroblock and the threshold setting method. Then according to the different characteristics of inter-frame and inter-view in multi-view video, combined with the characteristics of diamond search algorithm and raster search algorithm and the threshold setting rule of TZSearch, Proposing two improved TZSearch fast search algorithms. The experimental results show that in the premise of guaranteeing video quality of reconstruction within tolerance and coding bit rate of controllable , compared to the origin algorithm, the two improved algorithms can reduce 30%~50% total encoding time for the testing of different characteristic video sequences.

Keywords：JMVC、Multi-view Video、TZSearch、Diamond Search、Raster Search

1 引 言

多视点视频是由摄像机阵列从不同角度拍摄同一场景得到的一组视频信号，包含了丰富的3D场景信息，它满足了人们对视频场景自然和真实再现的需求，并成为近年来视频和多媒体领域的研究热点之一[8]。传统单视点的编码技术已经很成熟[1]，从三步法、新三步法、四步法、钻石形搜索法、六边形搜索法到UMHexagons等算法的出现，还有很多混合算法的提出，如：为了进一步提高新三步搜索，提出的一种新

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基金项目：福建省青年人才项目（2008F3066），华侨大学科研基金。 作者简介: 杨中华（1985），男，华侨大学硕士研究生，研究方向为多视点视频编码。 戴声奎（1971），男，博士，华侨大学副教授，研究领域包括图形图像处理、模式识别系统、通信信号处理等 汤秀丽（1985），女，硕士，华侨大学硕士研究生，研究方向为多视点视频编码。 通信地址：福建省厦门市软件园二期观日路54号楼502室

多视点视频编码 JMVC

的基于混合模板的新三步搜索算法[6]。然而，多视点视频数据量随视点数目的增加而线性增加、巨大的存储容量和信道带宽要求也成为制约其发展与应用的瓶颈。因此，在码率可控与失真度容忍度内，如何充分利用多视点视频中时间/空间相关性和视点间相关性去除冗余提高编码压缩效率[7]，是多视点视频技术研究与应用的关键。JMVC作为多视点视频编码的测试平台， 当前采用的TZSearch算法效果一般。以下首先阐述JMVC中TZSearch快速搜索算法的原理、统计结果及阈值设置的方法，然后提出基于TZSearch算法改进方法一、方法二，以较小的失真代价来获得较大的编码时间的降低。

2 TZSearch算法步骤

TZSearch是一种混合搜索模型快速搜索算法，具体搜索步骤如下:

Step1:起始点预测集合:中值预测矢量、参考帧对应宏块的左、上、右上位置宏块的矢量以及（0，0）位置

矢量。以集合中匹配误差最小值点（匹配准则SAD,Sum Absolute Difference）为下一步搜索中心点。 Step2:在搜索中心依次进行步长为1，2，4，8，16，32，64（若搜索窗大小为64）的八点菱形搜索,一共需

要进行7轮的匹配搜索，得到的最优点作为下一步的搜索中心点。

Step3:如果Step2的搜索中心与Step1的搜索中心距离大于光栅搜索的步长3，将进行3个像素步长的光栅

搜索，得到的最优点作为下一步的搜索中心点。否则，进入Step4。

Step4: 细化搜索阶段，重复Step2的搜索，直到最优点出现在搜索中心位置退出循环。

3 TZSearch算法分析与改进

3.1 最优匹配点的搜索次数统计

在上述步骤2中，每进行一次钻石搜索变量i++，若在每次搜索的过程中找到新的最优点，则令i=0，否则i++。因此i只有0，1，2，3，4，5，6，7这八种值，并代表找到最优点后使用钻石搜索的次数。文章对视频序列[4]ballroom、exit和vassar进行实验统计（表1所示），i=7的概率最大，约占60%~70%，即原点处就是最优点；i=6次之, 约占10%左右，即在X=1的钻石搜索中找到了最优点；i=5较次之，约占5%左右，即在X=2的钻石搜索中找到了最优点。统计结果也符合运动矢量的中心偏置特性。

表1：最优点的概率分布

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