席二輝++張學(xué)林++洪曉彬++邵燁榮

摘要：無線傳輸、移動(dòng)端技術(shù)的發(fā)展，掀起了移動(dòng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的熱潮。由于無線網(wǎng)絡(luò)傳輸帶寬的限制、視頻在網(wǎng)絡(luò)傳輸中需要大量流量，導(dǎo)致無法實(shí)時(shí)傳輸、高流量消費(fèi)等問題，因此，視頻在網(wǎng)絡(luò)傳輸中必須壓縮。該文從幀間物體運(yùn)動(dòng)相關(guān)性理論為出發(fā)點(diǎn)，提出了HEAC-X算法，以六邊形塊確定首次搜索范圍，隨后以六邊形中心點(diǎn)組成的對(duì)角線四點(diǎn)為中心的菱形細(xì)化搜索算法，有效確定運(yùn)動(dòng)矢量，減少視頻傳輸所占帶寬，有效的對(duì)視頻進(jìn)行了壓縮。

關(guān)鍵詞：無線網(wǎng)絡(luò)；運(yùn)動(dòng)矢量；HEAC-X

中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2017）30-0171-02

A HEAC-X Search Algorithm Based on Frame Prediction

XI Er-hui，ZHANG Xue-lin，HONG Xiao-bin，SHAO Ye-rong

（Guangzhou college of Technology and Business，Department of Computer Science and Engineering，Guangzhou 510850， China）

Abstract：The development of wireless transmission and mobile technology has set off a boom in mobile video monitoring system. As a result of the limitation of transmission bandwidth of wireless networks， video requires a lot of traffic in the network transmission， lead to problems such as real-time transmission， high flow consumption， therefore， video must be compressed in the network transmission. This article from the interframe motion correlation theory as the starting point， the hybrid search algorithm was proposed， with hexagon block determine the scope of the search for the first time， then to hexagon center of diagonal four-point refine as the center of the diamond search algorithm， effectively determine the motion vector， decrease of video transmission bandwidth， effective for video compression.

Key words：Wireless networks； Motion vectors； HEAC-X

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及其設(shè)備的發(fā)展，帶動(dòng)了一批新興行業(yè)的出現(xiàn)及研究，給人們的工作、生活帶來了諸多便利，其中有無線監(jiān)控的發(fā)展。通過WIFI傳輸視頻需要消耗的流量可想而知，為了實(shí)現(xiàn)視頻傳輸流暢、畫面清晰，那么需要傳輸一個(gè)經(jīng)壓縮的視頻信息。視頻有多張靜止的圖像組成，畫面中運(yùn)動(dòng)的物體是連續(xù)流暢的，因?yàn)槊棵氩シ诺拇螖?shù)達(dá)到24幀，可見相鄰兩張圖像的相關(guān)性大，當(dāng)前運(yùn)動(dòng)中的物體可以通過物體的圖像和運(yùn)動(dòng)矢量獲得。運(yùn)動(dòng)估計(jì)是MPEG、H_264編碼器的核心技術(shù)，如何有效的在前一幀搜索到當(dāng)前幀對(duì)應(yīng)塊圖像的內(nèi)容成了關(guān)鍵問題。目前有：張永軒的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)H.264運(yùn)動(dòng)矢量搜索算法[1]、吳杰的WiFi環(huán)境下Android智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn)[2]等。

1 經(jīng)典算法介紹

1.1 三步搜索法

三步搜索法指以搜索窗三分之二大小作為初始搜索區(qū)域，隨后以減半步長(zhǎng)的方法找到最佳塊，由此可見，三步搜索類似于全局搜索[3]，但其在物體模糊運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的預(yù)測(cè)不夠準(zhǔn)確也是缺陷。三步搜索如圖1所示：

1.2 菱形搜索法

菱形搜索法指利用大菱形進(jìn)行匹配，經(jīng)過多次尋找定位，直至菱形中心點(diǎn)為最優(yōu)匹配位置[4]，然后，以該點(diǎn)為小菱形的中心點(diǎn)再次精準(zhǔn)匹配，確定運(yùn)動(dòng)矢量，進(jìn)行壓縮處理。菱形搜索如圖2所示。

2 HEAC-X算法

2.1 HEAC-X算法

HEAC-X算法，采用六邊形搜索模板，以其中心點(diǎn)為最優(yōu)匹配位置，并以此點(diǎn)組成X字交叉優(yōu)化匹配，分別以其X字四點(diǎn)為中心組成的菱形匹配模板，縮小搜索范圍，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)匹配思路。如圖3所示：

2.2 匹配準(zhǔn)則

匹配準(zhǔn)則指為度量參考幀與當(dāng)前幀塊的近似程度，常用的匹配函數(shù)有：

[MSE=1LWl=0L-1w=0W-1fz（l，w）-fz-1（l+i，w+j）2]，

[MAD=1LWl=0L-1w=0W-1|fz（l，w）-fz-1（l+i，w+j）|]，

[SAD=l=0L-1w=0W-1|fz（l，w）-fz-1（l+i，w+j）|]，

其中，為了降低計(jì)算量本算法采用SAD匹配準(zhǔn)則，以此降低了MSE的平方計(jì)算量和MAD的平均計(jì)算量。

2.3 算法分析

實(shí)驗(yàn)分析，分別以Human和Flower為測(cè)試序列，進(jìn)行的算法比較分析有：TSS、DS、本算法-HEAC-X三種，通過PSNR看出HEAC-X算法比TSS和DS分別高-0.4、-0.2，平均搜索點(diǎn)數(shù)為最小，有效地降低了計(jì)算量，提高編碼的時(shí)間。

表1 算法比較

3 結(jié)束語

仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明，HEAC-X算法逐層優(yōu)化的搜索匹配模式，并最終以四點(diǎn)為中心的精準(zhǔn)匹配提升了塊匹配的速度，有效的對(duì)視頻進(jìn)行了壓縮處理，提高了視頻傳輸?shù)乃俣群唾|(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張永軒.視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)H.264運(yùn)動(dòng)矢量搜索算法[J].指揮控制與仿真，2016（5）：62-65.

[2] 吳杰.WiFi環(huán)境下Android智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn)[D].中南林業(yè)科技大學(xué)，2015.

[3] 徐瑤.基于H.264的視頻壓縮技術(shù)及其在視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用[D].安徽大學(xué)，2014.

[4] 甘振華.基于H.264的運(yùn)動(dòng)矢量集自適應(yīng)快速搜索算法[J].貴州師范大學(xué)學(xué)報(bào)，2011（1）：78-82.