运动估计算法c语言代码,基于块的全搜索运动估计算法实现matlab代码

时间: 2023-06-20 13:10:39 浏览: 161
以下是基于块的全搜索运动估计算法的 C 语言代码实现: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <math.h> #define WIDTH 128 // 视频帧宽度 #define HEIGHT 96 // 视频帧高度 #define BLOCK_SIZE 8 // 块大小 #define SEARCH_RANGE 8 // 搜索范围 // 定义块结构体 typedef struct Block { int x; int y; int motion_x; int motion_y; double error; } Block; // 定义图像结构体 typedef struct Image { int **data; int width; int height; } Image; // 函数声明 void read_image(char *filename, Image *image); void write_image(char *filename, Image *image); void destroy_image(Image *image); void get_block(Image *image, int x, int y, Block *block); double calculate_error(Image *image, Block *block, int dx, int dy); void search_motion_vector(Image *image, Block *block); int main() { Image *image = (Image *) malloc(sizeof(Image)); read_image("input.yuv", image); int num_blocks_x = image->width / BLOCK_SIZE; int num_blocks_y = image->height / BLOCK_SIZE; Block *blocks = (Block *) malloc(num_blocks_x * num_blocks_y * sizeof(Block)); for (int i = 0; i < num_blocks_y; i++) { for (int j = 0; j < num_blocks_x; j++) { Block *block = &blocks[i * num_blocks_x + j]; get_block(image, j * BLOCK_SIZE, i * BLOCK_SIZE, block); search_motion_vector(image, block); } } write_image("output.yuv", image); destroy_image(image); free(blocks); return 0; } // 读取 YUV 文件 void read_image(char *filename, Image *image) { FILE *file = fopen(filename, "rb"); if (file == NULL) { printf("Error opening file.\n"); exit(1); } image->width = WIDTH; image->height = HEIGHT; image->data = (int **) malloc(image->height * sizeof(int *)); for (int i = 0; i < image->height; i++) { image->data[i] = (int *) malloc(image->width * sizeof(int)); } int YUV[3]; int row, col; for (row = 0; row < image->height; row++) { for (col = 0; col < image->width; col++) { fread(YUV, sizeof(int), 3, file); image->data[row][col] = YUV[0]; // 只读取 Y 分量 } } fclose(file); } // 写入 YUV 文件 void write_image(char *filename, Image *image) { FILE *file = fopen(filename, "wb"); if (file == NULL) { printf("Error opening file.\n"); exit(1); } int YUV[3] = {0, 128, 128}; int row, col; for (row = 0; row < image->height; row++) { for (col = 0; col < image->width; col++) { YUV[0] = image->data[row][col]; fwrite(YUV, sizeof(int), 3, file); } } fclose(file); } // 销毁图像 void destroy_image(Image *image) { for (int i = 0; i < image->height; i++) { free(image->data[i]); } free(image->data); } // 获取块 void get_block(Image *image, int x, int y, Block *block) { block->x = x; block->y = y; block->motion_x = 0; block->motion_y = 0; block->error = 0.0; for (int i = 0; i < BLOCK_SIZE; i++) { for (int j = 0; j < BLOCK_SIZE; j++) { block->error += pow(image->data[y + i][x + j], 2.0); } } } // 计算误差 double calculate_error(Image *image, Block *block, int dx, int dy) { double error = 0.0; for (int i = 0; i < BLOCK_SIZE; i++) { for (int j = 0; j < BLOCK_SIZE; j++) { int x = block->x + j; int y = block->y + i; int x2 = x + dx; int y2 = y + dy; if (x2 >= 0 && x2 < image->width && y2 >= 0 && y2 < image->height) { error += pow(image->data[y][x] - image->data[y2][x2], 2.0); } else { error += pow(image->data[y][x], 2.0); } } } return error; } // 搜索运动矢量 void search_motion_vector(Image *image, Block *block) { double min_error = block->error; int min_dx = 0; int min_dy = 0; for (int dy = -SEARCH_RANGE; dy <= SEARCH_RANGE; dy++) { for (int dx = -SEARCH_RANGE; dx <= SEARCH_RANGE; dx++) { double error = calculate_error(image, block, dx, dy); if (error < min_error) { min_error = error; min_dx = dx; min_dy = dy; } } } block->motion_x = min_dx; block->motion_y = min_dy; } ``` 以下是基于块的全搜索运动估计算法的 Matlab 代码实现: ```matlab clear all; close all; % 定义常量 WIDTH = 128; % 视频帧宽度 HEIGHT = 96; % 视频帧高度 BLOCK_SIZE = 8; % 块大小 SEARCH_RANGE = 8; % 搜索范围 % 读取 YUV 文件 file = fopen('input.yuv', 'rb'); data = fread(file, WIDTH * HEIGHT * 1.5, 'uint8'); fclose(file); % 只读取 Y 分量 YUV = reshape(data, WIDTH * 1.5, HEIGHT)'; Y = YUV(:, 1:WIDTH); % 初始化运动矢量和误差 motion_vectors = zeros(HEIGHT / BLOCK_SIZE, WIDTH / BLOCK_SIZE, 2); errors = zeros(HEIGHT / BLOCK_SIZE, WIDTH / BLOCK_SIZE); % 遍历所有块 for i = 1 : HEIGHT / BLOCK_SIZE for j = 1 : WIDTH / BLOCK_SIZE % 获取当前块 x = (j - 1) * BLOCK_SIZE + 1; y = (i - 1) * BLOCK_SIZE + 1; block = Y(y : y + BLOCK_SIZE - 1, x : x + BLOCK_SIZE - 1); % 初始化最小误差和运动矢量 min_error = inf; min_dx = 0; min_dy = 0; % 搜索运动矢量 for dy = -SEARCH_RANGE : SEARCH_RANGE for dx = -SEARCH_RANGE : SEARCH_RANGE x2 = x + dx; y2 = y + dy; % 计算误差 if x2 >= 1 && x2 + BLOCK_SIZE - 1 <= WIDTH && y2 >= 1 && y2 + BLOCK_SIZE - 1 <= HEIGHT error = sum(sum((block - Y(y2 : y2 + BLOCK_SIZE - 1, x2 : x2 + BLOCK_SIZE - 1)) .^ 2)); else error = sum(sum(block .^ 2)); end % 更新最小误差和运动矢量 if error < min_error min_error = error; min_dx = dx; min_dy = dy; end end end % 保存运动矢量和误差 motion_vectors(i, j, 1) = min_dx; motion_vectors(i, j, 2) = min_dy; errors(i, j) = min_error; end end % 保存运动矢量和误差为二进制文件 fid = fopen('motion_vectors.bin', 'wb'); fwrite(fid, motion_vectors, 'int16'); fclose(fid); fid = fopen('errors.bin', 'wb'); fwrite(fid, errors, 'double'); fclose(fid); % 保存运动矢量为文本文件 dlmwrite('motion_vectors.txt', reshape(motion_vectors, HEIGHT * WIDTH / BLOCK_SIZE ^ 2, 2), 'delimiter', ' '); % 保存误差为图像文件 figure; imshow(errors, []); imwrite(errors / max(errors(:)), 'errors.png'); ```
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