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運(yùn)動(dòng)估計(jì)的應(yīng)用有很多，最初的應(yīng)用的領(lǐng)域是視頻的編碼。

運(yùn)動(dòng)估計(jì)算法一般分為: 像素遞歸法pel-recursive algorithm (PRA)和塊匹配法 block-matching algorithm (BMA)。塊匹配法是把圖像分成若干矩形塊，事先假定塊做平移運(yùn)動(dòng), 按照不同的準(zhǔn)則函數(shù)對(duì)塊進(jìn)行匹配；像素遞歸法則是對(duì)每一個(gè)像素的位移進(jìn)行估計(jì)。相對(duì)像素遞歸法，塊匹配法的精確度比較較低, 但它的位移跟蹤能力強(qiáng), 在實(shí)際中很容易實(shí)現(xiàn), 得到了廣泛地應(yīng)用。像素遞歸法中因?yàn)槊總€(gè)像素都參與，所以精度很高，但由于像素間距較小，因而實(shí)際使用中位移跟蹤能力略遜一籌。

塊匹配算法的流程

圖一 塊匹配算法的流程

在一個(gè)塊匹配算法中，每一幀都將分為許多宏塊，每個(gè)宏塊由亮度塊（luminance block）和色度塊（chrominance block）組成。通常為了編碼效率，只是在亮度塊上進(jìn)行運(yùn)動(dòng)估計(jì)。當(dāng)前幀的宏塊將與參考幀中指定范圍內(nèi)的候選宏塊一一匹配，這些候選塊可以看成是原始宏塊對(duì)應(yīng)不同位移量之后的宏塊，最佳的匹配快將查找出來(lái)并記錄。

由于位移是在三維空間的，而圖像只是三維空間的實(shí)物在二維平面的投影，所以運(yùn)動(dòng)估計(jì)是一個(gè)病態(tài)問(wèn)題（an ill-posed problem）。

運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償(Motion compensation)

用當(dāng)前幀圖像的運(yùn)動(dòng)矢量來(lái)合成下一幀圖像的變換就稱(chēng)為運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償（Motion compensation）。

運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)睦樱?

The following is a simplistic illustrated explanation of how motion compensation works. Two successive frames were captured from the movie Elephants Dream . As can be seen from the images, the bottom (motion compensated) difference between two frames contains significantly less detail than the prior images, and thus compresses much better than the rest.