[發(fā)明專利]視頻壓縮編碼算法中的運(yùn)動(dòng)估計(jì)裝置

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910095921.X
• 申請(qǐng)日: 2009-02-20
• 公開（公告）號(hào): CN101505427A
• 公開（公告）日: 2009-08-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳渝;秦興;陸金剛;江巧微
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 杭州愛威芯科技有限公司
• 主分類號(hào): H04N7/26
• 分類號(hào): H04N7/26;H04N7/32
• 代理公司: 杭州天正專利事務(wù)所有限公司
• 代理人: 王 兵;王利強(qiáng)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及數(shù)字視頻處理技術(shù)，特別設(shè)計(jì)利用運(yùn)動(dòng)估計(jì)來壓縮視頻序列的裝置。

技術(shù)背景

在視頻壓縮技術(shù)中，運(yùn)動(dòng)估計(jì)是體現(xiàn)壓縮性能好壞的最關(guān)鍵因素之一。運(yùn)動(dòng)估計(jì)時(shí)，將16*16的像素塊定義為宏塊(MB)，在編碼時(shí)均以宏塊為單位，每個(gè)宏塊都可以被劃分為16*16、16*8、8*16、8*8、8*4、4*8或者4*4等7種大小、形狀不同的子塊，將子塊的劃分方式稱為預(yù)測模式。在編碼時(shí)，從視頻序列中選取部分幀圖作為參考幀，并以宏塊為單位對(duì)這些參考幀的像素?cái)?shù)據(jù)完全編碼；編碼視頻圖像時(shí)，通過以下步驟實(shí)現(xiàn)：1、通過搜索、對(duì)比，確定各預(yù)測模式下當(dāng)前宏塊中各子塊在參考幀中對(duì)應(yīng)的最相似塊；2、求出各子塊在當(dāng)前幀的位置與其最相似塊在參考幀的位置之間的位移(運(yùn)動(dòng)向量MV)，以及當(dāng)前子塊與相似塊相同位置像素之間的差值(殘差)；3、根據(jù)各預(yù)測模式對(duì)應(yīng)的編碼代價(jià)選擇最佳預(yù)測模式及其對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)向量和殘差數(shù)據(jù)。將上述運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法配合整數(shù)離散余弦變換及熵編碼就能大大降低運(yùn)動(dòng)圖像的數(shù)據(jù)量。

運(yùn)動(dòng)估計(jì)時(shí)需要在參考幀中確定一個(gè)搜索當(dāng)前子塊最相似塊的搜索范圍，即搜索區(qū)域。最精確的運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法是全局搜索方法，通過以下步驟實(shí)現(xiàn)：

1、整數(shù)像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)，即在搜索區(qū)域內(nèi)以單位像素為搜索步長逐點(diǎn)計(jì)算當(dāng)前子塊與搜索區(qū)域子塊的相似度，確定相似度最大的塊為最相似子塊；

2、半像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)，即在搜索區(qū)域內(nèi)以1/2像素單位為搜索步長逐點(diǎn)計(jì)算當(dāng)前子塊與搜索區(qū)域子塊的相似度，確定最佳1/2像素相似塊；

3、1/4像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)，即在搜索區(qū)域內(nèi)以1/4像素單位為搜索步長逐點(diǎn)計(jì)算當(dāng)前子塊與搜索區(qū)域子塊的相似度，確定最佳1/4像素相似塊。

全局搜索方法雖然能夠得到最佳的運(yùn)動(dòng)估計(jì)結(jié)果，但是其計(jì)算量驚人，存在需要頻繁的訪問存放參考幀的存儲(chǔ)器、計(jì)算時(shí)間長的缺點(diǎn)，難以滿足視頻通信、數(shù)字廣播、網(wǎng)絡(luò)電視流媒體傳輸?shù)阮I(lǐng)域?qū)?shí)時(shí)性的要求。

中國專利200610113030.9號(hào)公布了一種“用于H.264/AVC編碼器的運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法”，為提高運(yùn)動(dòng)估計(jì)的計(jì)算速度，該方法將整數(shù)運(yùn)動(dòng)估計(jì)分為粗糙層整數(shù)像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)和精細(xì)層整數(shù)像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)兩層，兩層順序執(zhí)行；將分?jǐn)?shù)運(yùn)動(dòng)估計(jì)分為半像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)和1/4像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)兩層，兩層順序執(zhí)行；運(yùn)動(dòng)估計(jì)器首先執(zhí)行粗糙層整數(shù)像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)，然后并行執(zhí)行精細(xì)層整數(shù)像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)和半像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)中的半像素差值計(jì)算操作，最后執(zhí)行1/4像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)。

此方法在粗糙層搜索結(jié)束就得到預(yù)測模式，這樣做雖然提高了運(yùn)動(dòng)估計(jì)的計(jì)算速度，可以減輕后面搜索計(jì)算的壓力，但是也帶來一個(gè)問題：通過粗糙的搜索就確定后續(xù)搜索的像素范圍和最終的預(yù)測模式，使得整個(gè)搜索精度容易存在較大偏差，勢(shì)必使壓縮效果大打折扣。

發(fā)明內(nèi)容

為克服現(xiàn)有的運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法的搜索精度存在較大偏差、壓縮效果差的不足，本發(fā)明提供了一種搜索精度高、壓縮效果良好的視頻壓縮編碼算法中的運(yùn)動(dòng)估計(jì)裝置。

本發(fā)明為了解決其技術(shù)問題提供的技術(shù)方案：

一種視頻壓縮編碼算法中的運(yùn)動(dòng)估計(jì)裝置，包括整像素運(yùn)動(dòng)搜索模塊和分像素運(yùn)動(dòng)搜索模塊，在所述整像素運(yùn)動(dòng)搜索模塊中，從當(dāng)前宏塊存儲(chǔ)器中讀取當(dāng)前宏塊數(shù)據(jù)，從參考幀存儲(chǔ)器中讀取參考幀數(shù)據(jù)，在搜索區(qū)域內(nèi)以指定步長分別在多預(yù)測模式下逐點(diǎn)計(jì)算當(dāng)前子塊與搜索區(qū)域子塊的相似度，確定相似度最大的塊為最相似子塊，并確定最終的宏塊預(yù)測模式；在所述分像素運(yùn)動(dòng)搜索模塊中，讀取所述最相似子塊，從當(dāng)前宏塊存儲(chǔ)器讀取當(dāng)前宏塊數(shù)據(jù)，在宏塊預(yù)測模式下，以1/2像素單位為步長，搜索當(dāng)前子塊與確定的最相似子塊周圍的1/2像素搜索區(qū)域，確定最佳1/2像素相似塊；以1/4像素單位為步長，搜索當(dāng)前子塊于確定的最佳1/2像素相似塊周圍的1/4像素搜索區(qū)域，確定最佳1/4像素相似塊，并確定所述最佳1/4像素相似塊的運(yùn)動(dòng)向量和殘差數(shù)據(jù)；

該運(yùn)動(dòng)估計(jì)裝置還包括：

輸入模塊，用于在當(dāng)前幀存儲(chǔ)器中，以宏塊為單位把當(dāng)前宏塊輸入當(dāng)前宏塊存儲(chǔ)器，把H.264編碼重構(gòu)后的圖像數(shù)據(jù)以幀為單位按搜索窗的格式輸入?yún)⒖紟鎯?chǔ)器；

并行搜索執(zhí)行模塊，用于將所述的整像素運(yùn)動(dòng)搜索方法和分像素運(yùn)動(dòng)搜索方法并行流水線作業(yè)。

作為優(yōu)選的一種方案：在所述并行搜索執(zhí)行模塊中，所述的當(dāng)前宏塊進(jìn)行分像素運(yùn)動(dòng)搜索時(shí)，其相鄰的后一個(gè)宏塊同時(shí)進(jìn)行整像素運(yùn)動(dòng)搜索。