[發明專利]一種運動估計方法

無效

• 申請號: 200810204967.6
• 申請日: 2008-12-30
• 公開（公告）號: CN101448161A
• 公開（公告）日: 2009-06-03
• 發明（設計）人: 王賀;滕國偉;王國中;嚴濤
• 申請（專利權）人: 上海廣電（集團）有限公司中央研究院
• 主分類號: H04N7/32
• 分類號: H04N7/32
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所
• 代理人: 屈 蘅;李時云

技術領域

本發明涉及數字視頻編碼技術，尤其涉及一種視頻壓縮編碼過程中的運動估計方法。

背景技術

幀間預測是視頻編碼器中的重要部分，而幀間預測的主要途徑是基于單個宏塊的運動估計。運動估計的方法是先將當前編碼幀劃分為固定大小的塊，然后針對每個要被編碼的塊，在參考幀的一定范圍內搜索出與它匹配誤差最小的塊。運動估計的運算速度是影響編碼速度的關鍵因素，其通常占編碼器運算速率的60％～80％，運動估計的精度會對碼流產生很大的影響。

對于搜索方法，目前采用的有全搜索方法和快速搜索方法，全搜索方法精度很高，但是由于其要求對搜索窗內的所有點進行匹配，運算量巨大，不能滿足實時編碼的要求，而且資源消耗和功耗非常大；快速搜索方法事實上是以犧牲搜索的精確度為代價來減少運算量的，對于圖像質量要求較高的應用并不適用。

發明內容

本發明解決的技術問題是提供一種運動估計方法，結合運動估計的統計特征實現搜索點數的減少；同時考慮運動估計中的數據復用，提高數據的重用性。

為了解決上述技術問題，本發明采用了如下技術手段：一種運動估計方法，所述方法是先將當前編碼幀劃分為互不重疊的、固定大小的塊，然后針對每個要被編碼的當前塊，在參考幀的一搜索區域內搜索出與當前塊匹配誤差最小的塊，即最佳匹配塊，最后根據最佳匹配塊所在點，即最佳匹配點的位置，輸出最佳匹配塊與當前塊的相對位移，即運動矢量，其特征在于，所述的搜索過程是這樣實現的：

步驟1、根據最佳匹配點出現的概率，在搜索范圍內，將圍繞搜索區域中心的一子區域定為中央全搜索區；在中央全搜索區外，將最佳匹配點出現概率較高的搜索點定為搜索節點；

步驟2、確定兩個搜索初始點，從兩個搜索初始點并行出發開始一級搜索，兩路同時沿著搜索節點反向逐點移動搜索，每移動一個搜索點，計算一次宏塊的累計絕對值差SAD，保存最小的SAD值及其相應的點坐標值；

步驟2.1、若當前搜索點為搜索節點，需進一步對以搜索節點為中心的3×3范圍內除搜索節點以外的8個點進行二級搜索，并計算各個點的累計絕對值差SAD，保存最小的SAD值及其相應的點坐標值；

步驟2.2、當前搜索節點的二級搜索結束后，繼續向下一搜索節點進行一級搜索；

步驟2.3、循環執行步驟2.1～2.2，直至當前搜索點進入中央全搜索區；

步驟3、在中央全搜索區，逐點搜索該區域內的所有點，直到當前搜索點為中央全搜索區中心，停止搜索；

步驟4、在兩路并行搜索完成后，比較各自存儲的最小SAD值，取兩者中較小值，保存此較小值所對應的坐標為最佳匹配塊所在點的坐標。

進一步的，所述的兩個搜索初始點關于中央全搜索區的中心對稱。

進一步的，所述的兩個搜索初始點設置在搜索區域兩側的中心位置。

在所述的一級搜索中，最相鄰的兩個搜索節點，如果位于同一水平方向上，則搜索路徑為經過最短距離的水平向移動搜索；如果位于同一豎直方向上，則搜索路徑為經過最短距離的豎直向移動搜索；如果既不是同一水平方向，也不是同一豎直方向，則每步搜索僅移動豎直或水平方向上一個搜索點的距離。

所述的二級搜索的路徑由搜索節點向外逆時針逐點移動。

所述步驟2.2中，當二級搜索結束時所在的點并非是移動向下一個搜索節點距離最近的點，即出口點時，那么首先移動到出口點，再從出口點繼續向下一個搜索節點移動。

所述的中央全搜索區的搜索路徑呈“S”形。

由于采用了以上的運動估計方法，與現有技術相比具有以下優點：(一)結合運動估計的統計特征，在中央區域進行全搜索，此外通過搜索高概率的搜索節點，減少了搜索點數，減少了計算資源的消耗，降低了功耗；而中央區域的全搜索以及搜索節點的二級搜索，卻又保證了運動估計的質量；(二)由于搜索逐點移動，在水平方向每移動一點，宏塊數據只更新最左或最右的一個像素列；在豎直方向每移動一點，宏塊數據只更新最上或最下的一個像素列，這樣保證了絕大多數數據可以被復用，提高了數據的重用性，節省了時鐘周期，可以更好的滿足編碼的實時性要求。

附圖說明

本發明的運動估計方法由以下的實施例及附圖詳細給出。

圖1為本發明實施例的搜索路徑示意圖；

圖2為本發明實施例的中央全搜索區域的搜索路徑示意圖；

圖3為本發明實施例中二級搜索向一級搜索移動的狀態控制示意圖；

圖4為本發明實施例中二級搜索的路徑示意圖；

圖5為本發明實施例中宏塊向上移動一個搜索點后的數據更新示意圖。