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对于铁路监控视频图像序列，相邻帧之间存在较大的相关性，这种相关性被称作为时间冗余。在当前各种编码标准中，运动估计是消除时间冗余的最有效方法。块匹配法是将图片分割成许多互相都不重叠的宏块，并假定每一个宏块的运动矢量都是相同，就可以用一个简单的参数模型来表示，这样在参考帧的搜索窗内找到最相似的宏块被称为匹配块，匹配块与当前块之间的位移量称作为运动矢量。运动估计是视频编码中的一项关键技术，其算法的优劣直接影响到编码的效率和图像的质量。随着视频编码标准的发展，运动估计的实时性和精准度也不断提高。9460
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通过对视频图像序列的不断研究，上世纪80年代国外就相继提出了光流法、像素递归法、块匹配法、相位相关法及贝叶斯法等运动估计算法。几年来，随着尺度估计和小波理论在视频处理领域里的应用，基于频域、多尺度及小波变换等运动估计算法也随之提出。其中块匹配法由于算法简单和易于硬件实现，被广泛应用于各视频压缩编中。在对块匹配算法的研究过程中，人们投入了大量的精力和时间，也取得了非常大的进步。其中在搜索模板的设计方面主要提出了十字形、矩形、菱形、优尔边形等模型，利用这些模型对搜索窗内的像素点进行搜索大大提高了运动估计的计算速度。此外，许多学者还对自适应搜索范围和搜索终止准则等方面进行了研究，也取得了不错的成绩。运动估计过程可分为整像素运动估计和分像素运动估计两部分。随着整像素运动估计快速算法的发展，整像素搜索点数大大减少，使得分像素运动估计的计算量占整个运动估计的比重不断加大。随着对分像素运动估计的不断研究，人们提出了一些分像素快速搜索算法。Chen等人提出利用最佳整像素点及其周围相邻8个整像素点拟合分像素误差曲面模型，直接预测最佳分像素点，但一般情况下整像素搜索过程最后采用小菱形模型，只搜索最佳整像素点及其上下左右4 个点。Wang 等人提出通过邻近像素值的预测，将分像素点进行分组从而减少搜索点。Shen 等人提出利用整像素点线性拟合分像素点，并建立提前退出分像素搜索的模型以减少运算量。Du等人提出的PPHPS 算法首先利用整像素搜索的结果拟合误差曲面，通过误差曲面预测最佳分像素点的位置，从而省略部分分像素点的搜索。Chen 等人提出的CBFPS 算法采用小菱形模型直接对1/4 像素点进行搜索以减少运算量，但该方法只应用于分块小于8×8 的情况，对于较大的分块仍采用分像素全搜索法。其它一些算法也相继提出用于改善分像素精度运动估计的性能。