[發明專利]用于塊移動估計的方法和裝置

無效

• 申請號: 00107707.4
• 申請日: 2000-05-23
• 公開（公告）號: CN1275033A
• 公開（公告）日: 2000-11-29
• 發明（設計）人: 海因茨－韋爾默·基申;克勞斯·格特克
• 申請（專利權）人: 德國湯姆森－布蘭特有限公司
• 主分類號: H04N7/26
• 分類號: H04N7/26;G06T7/20
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司
• 代理人: 劉曉峰

本發明涉及一種用于塊移動估計的方法和裝置，尤其是用于MPEG2編碼器。

眾所周知，為了壓縮視頻序列，人們利用連續幀之間的高冗余性。特別是，塊移動估計技術被廣泛使用，例如，用于按照MPEG2部分2：ISO/IEC?13818-2中指定的視頻標準進行編碼。

在這種技術中，當前幀被分解成包括n×m圖象元素(象素、象元)矩形或正方形塊。然后，對當前幀的每個塊進行搜索。為此目的，每個塊中的圖象元素被與參考幀中的搜索區域內的塊的圖象元素進行比較。對所有的搜索位置計算成本函數，即相比較的塊之間的匹配測量。實際的移動矢量被成本函數具有最小值的兩個塊的限定位置確定。

使用最通用的成本函數，當前塊和來自參考幀的候選塊之間的絕對差的平均(mad)，

對每個搜索位置約進行n×m次減法、絕對值計算和加法。

對一個13.5MHz視頻信號(水平分辨率W_frame，h＝720象素，豎直分辨率W_frame，v＝576象素，幀速率f_frame＝25Hz)，設定下面的參數用于塊匹配處理：

水平搜索范圍：????S_h＝+/-64象素

豎直搜索范圍：????S_v＝+/-32象素

水平塊尺寸：??n＝16象素

豎直塊尺寸：??m＝16象素

要求的處理能力超過每秒2500億次運算。

技術是已知的，其中通過僅使用分別在宏塊和搜索區域中的一部分圖象元素可減少處理能力。這種方法可使用如在DE-A-19509418中舉例描述的五點形二次采樣(Quincunx?subsampling)。但是，由于移動估計要求很精確而限制了二次采樣的速率。

本發明的目的是提供一種用于具有降低的實現要求的塊移動估計的方法，比如用于實時移動估計。該目的可通過權利要求1中的方法實現。

本發明的另一個目的是揭示一種利用本發明的方法的裝置。該目的可通過權利要求7中公開的裝置實現。

僅通過成本函數的大量平行處理可實現對實時移動估計的上述計算需求。如果在幾個獨立的搜索區域中進行一個平行搜索，在存儲搜索區域的存儲器之間的要求的通訊頻帶寬度和進行成本函數計算的算術單元將隨著平行處理搜索的數目變得更線性。但是，如果當前幀的相鄰塊被輸入幾個處理元件，其中處理元件進行對在通用搜索區域上的這些塊的搜索，那么這并不確切。

原則上，用于塊移動估計的方法在于下述事實：

-搜索區域被分成搜索區域帶，搜索區域帶的寬度等于塊的寬度；

-把k個相鄰塊的圖象元素與搜索區域帶的圖象元素進行比較，直

?到一個塊的整個搜索區域已經被處理；

-由一個未被處理的塊替代整個搜索區域已經被處理的塊。

按照優選的方式，當前幀的線被分成包括k個將被平行處理的相鄰塊的塊部分，其中塊部分的水平寬度等于搜索區域的水平寬度。

另外，搜索區域帶的豎直寬度等于搜索區域的豎直寬度是最優選的方式。

在一個更好的改進中，搜索區域帶的圖象元素被與k個相鄰塊的圖象元素進行平行比較(圖4)。

在一個進一步的改進中，搜索區域帶的圖象元素被與k個相鄰塊的圖象元素進行串行比較(圖3)。

此外，最好是，塊移動估計是一部分MPEG視頻信號編碼，并且這些塊是宏塊，其水平和豎直宏塊尺寸為16圖象元素。

原則上，用于圖象移動估計的裝置包括：

-用于控制搜索區域到搜索帶的轉換的第一裝置；-載有k個相鄰塊的k個處理元件，用于比較搜索區域帶的圖象元素；-由一個未被處理的塊替代整個搜索區域已經被處理的塊的裝置。在一個優選的方式中，該裝置還包括：-一個搜索幀存儲器；-一個參考幀存儲器；-用于控制搜索幀存儲器的第二裝置；-用于控制參考幀存儲器的第三裝置；-一個搜索區域存儲器，其中由搜索幀存儲器載入當前搜索區域。在一個較好的改進中，處理元件被按串行的順序布置。在一個更好的改進中，處理元件被按平行順序布置。下面結合附圖描述本發明的實施例，其中：

圖1示出了一個進入宏塊(a)中的幀的劃分以及用于相鄰宏塊(b)的疊加搜索區域；圖2示出了用于k個相鄰宏塊的平行處理的一個搜索方案；圖3是用于串行搜索帶數據流的方框圖；圖4是用于并行搜索帶數據流的方框圖。