长短程二次运动补偿的视频编码

来源：信号处理杂志 2026年第3期北京时间：

作者：夏凡鑫, 孙宇霄, 张一凡, 刘美琴, 姚超, 赵耀

摘要：在混合视频编码框架中，帧间预测是消除时间冗余、提升编码效率的关键环节。现有方法普遍仅依赖相邻前一帧作为参考，通过估计参考帧与目标帧之间的相对运动，对运动及残差进行编码与传输，并在解码端重构预测帧。然而，这类方法在遮挡、快速运动等复杂场景中表现受阻，且难以利用长程高质量的参考帧。尽管已有研究尝试引入长程参考信息，但多采用简单堆叠或损失函数驱动的隐式融合策略，缺乏针对性的参考帧引导机制。针对上述问题，本文提出一种长短程二次运动补偿方法。具体地，利用短程参考帧估计运动信息并生成初始对齐特征，从而建立基础的时序对应关系。随后从长程参考帧中提取提示特征，引导网络对初始对齐结果进行细节增强，从而在较低码率开销下有效缓解遮挡与运动伪影。进一步地，本文设计了一种显式-隐式时间参考机制，用于统一管理不同时间范围内的参考信息。其中，短程参考帧采用显式建模以保留精细空间细节，而长程参考帧通过隐式建模形成紧凑的时域表达，从而为二次补偿提供稳定且互补的上下文支持。实验结果表明，本文方法在峰值信噪比和多尺度结构相似度指标下，相较于混合编码标准VTM-19.0、端到端视频编码方法DCVC-RT以及多参考帧方法DCVC-SDD均取得了更优的性能。消融实验进一步验证了长短程二次运动补偿策略及显式-隐式时间参考建模机制的有效性。

关键词：视频编码, 运动补偿, 参考帧管理