[發(fā)明專利]視頻編碼系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)估計(jì)裝置及其方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810065972.3
• 申請(qǐng)日: 2008-01-22
• 公開（公告）號(hào): CN101227614A
• 公開（公告）日: 2008-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王立波
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 炬力集成電路設(shè)計(jì)有限公司
• 主分類號(hào): H04N7/26
• 分類號(hào): H04N7/26;H04N7/32
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種視頻編碼系統(tǒng)，具體涉及一種運(yùn)動(dòng)估計(jì)裝置及其方法。

背景技術(shù)

二維的數(shù)字化圖象序列通常用象素點(diǎn)的YuV三分量來表示，由于一幅圖象的像素點(diǎn)數(shù)量非常多，需要大量的數(shù)據(jù)來表示，給圖象的存儲(chǔ)與傳輸帶來很大的麻煩，這就需要對(duì)圖象數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮，以減少其數(shù)據(jù)量。事實(shí)上，連續(xù)的圖象序列在空間和時(shí)間上有著非常高的相關(guān)性，可以利用這一特性來消除數(shù)據(jù)冗余以獲得有效的數(shù)據(jù)壓縮。

消除空間冗余的方法是幀內(nèi)預(yù)測(cè)，為編碼一幀圖象的某個(gè)區(qū)域，可以使用本幀圖象內(nèi)與該區(qū)域相鄰部分的信息來預(yù)測(cè)。消除時(shí)間冗余信息的關(guān)鍵技術(shù)是運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償，它的思想是，相鄰的兩幀圖象相似程度非常高，有些時(shí)候甚至是完全相同的，所以在編碼后一幀圖象的某一區(qū)域時(shí)，可以用前一幀圖象的相似區(qū)域來預(yù)測(cè)，這樣做的好處是，只需要存儲(chǔ)或傳輸兩個(gè)區(qū)域位置的相對(duì)偏移和插值信息即可，由于插值信息包含的信息量非常小，可以用很少的數(shù)據(jù)位來表示，所以可以取得很高的壓縮效率。在現(xiàn)行的編解碼框架中，一般采用塊編碼結(jié)構(gòu)，編碼的基本單位是16×16的像素塊。據(jù)此，在編碼當(dāng)前幀的某個(gè)像素塊時(shí)，需要在前一幀(又稱為參考幀)中搜索匹配程度最高的象素塊，這個(gè)過程稱為運(yùn)動(dòng)估計(jì)。

運(yùn)動(dòng)估計(jì)的過程大致可以描述如下，對(duì)于當(dāng)前幀的一個(gè)待編碼塊(在此稱為目標(biāo)塊)，需要在參考幀中找到一個(gè)最佳匹配塊。考慮到圖象的運(yùn)動(dòng)特性以及計(jì)算的復(fù)雜度，不需要對(duì)整個(gè)參考幀進(jìn)行搜索，可以事先在參考幀中確定一個(gè)搜索窗口，只在搜索窗口中進(jìn)行搜索。在運(yùn)動(dòng)估計(jì)過程中，評(píng)價(jià)一個(gè)參考?jí)K與目標(biāo)塊的匹配程度的標(biāo)準(zhǔn)是這兩個(gè)塊的絕對(duì)誤差和(SAD：Sum?of?Absolute?Difference)。

SAD=Σy=0block-1Σx=0block-1|MBc(x,y)-MBr(x,y)|]]>

其中block為塊的邊長(zhǎng)，一般為8或16，MB_c(x，y)表示目標(biāo)塊中坐標(biāo)(x，y)的象素值，MB_r(x，y)表示參考?jí)K中坐標(biāo)(x，y)的象素值。SAD運(yùn)算是一種耗時(shí)(time?consuming)運(yùn)算。

找到最佳匹配的整像素參考?jí)K之后，為提高匹配精度，一般還需要在整像素點(diǎn)周圍進(jìn)行分像素搜索，所謂分像素搜索就是對(duì)整像素參考?jí)K進(jìn)行二分之一甚至四分之一差值，以期望更大程度的消除冗余，求得更小的SAD，插值運(yùn)算的耗時(shí)一般是SAD運(yùn)算的幾倍以上。

以搜索窗口為48×48大小，目標(biāo)塊為16×16大小，搜索精確為四分之一像素為例，最原始的搜索算法是全搜索，也就是對(duì)搜索窗口中所有可能的參考?jí)K進(jìn)行搜索，為求得最佳整像素參考?jí)K，需要做32×32＝984次SAD運(yùn)算。為得到最佳分像素參考?jí)K，還需要對(duì)整像素點(diǎn)做5×5-1＝24次插值運(yùn)算和24次SAD運(yùn)算。

為提高搜索效率，人們提出了各種快速搜索算法，這些算法利用圖象的平滑特性，使用較小的SAD次數(shù)便可以得到搜索窗口中的局部最優(yōu)點(diǎn)，以較小的性能損失換來了計(jì)算量的大量節(jié)省。常見的快速搜索算法有，二維對(duì)數(shù)搜索法，三步法，菱形搜索法，這些算法能將整像數(shù)搜索的SAD次數(shù)減少到平均15-20次，而且搜索精度保持在90％以上。