[發明專利]視頻壓縮1/2像素精度運動估計硬件實現方法

無效

• 申請號: 200910108169.8
• 申請日: 2009-07-03
• 公開（公告）號: CN101938644A
• 公開（公告）日: 2011-01-05
• 發明（設計）人: 王明江;顏琥;張愛平;魏志強;王超
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學深圳研究生院
• 主分類號: H04N7/26
• 分類號: H04N7/26;H04N7/50
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種視頻壓縮運動估計1/2像素精度硬件并行實現方法及架構。屬于數字圖像編解碼技術領域。

背景技術

在H.264/AVC視頻編碼系統中，運動估計、幀內預測、變換/量化等需要大量運算。目前市場對高清以上H.264/AVC視頻編碼需求不斷增加，而采用高端DSP方式實現H.264/AVC視頻編碼的方案不斷出現計算瓶頸。采用大容量FPGA或ASIC方式，利用硬件并行結構實現高清以上H.264/AVC視頻編碼系統是一些市場產品的很好選擇。

運動估計包括整數運動估計部分和小數運動估計部分。H.264協議支持1/2像素運動估計和1/2像素運動估計。分數運動估計插值及存儲部分需要大量運算。采用FPGA或ASIC方式實現視頻編碼，可以利用并行體系結構完成小數部分運動估計。

發明內容

本發明為視頻壓縮1/2像素精度運動估計模塊提供了一種硬件并行實現方法。1/2像素精度運動估計硬件并行結構主要包括九個并行的插值濾波器組、內部存儲器、計算殘差SATD模塊及代價比較模塊。數據首先進行橫向差值，外部輸入的數據直接進入并行的插值濾波器組，數據寬度為128bit，完成橫向濾波后，輸出暫時存儲在內部存儲器中。橫向濾波完成后，數據從內部存儲器中讀出，并輸出到并行的插值濾波器組進行垂直濾波，垂直濾波的結果直接輸出到計算殘差SATD模塊及代價比較模塊。

附圖說明

圖1是1/2像素插值示意圖。

圖2是8*8塊1/2像素運動搜索結構圖。

圖3是16*16塊1/2像素運動搜索結構圖。

圖4是6抽頭濾波器結構圖。(以h點為例)

具體實施方式

本發明基于以下方法實現。

對于宏塊1/2像素插值，需要上下左右各擴展3個像素，在參考幀的整數運動估計像素處周圍八點處做1/2像素的運動估計。對于16*16的插值，需要讀取22*22個點。對于8*8的插值，需要讀取14*14個點。

參見圖2，8*8塊1/2插值濾波過程如下，由前一級整數像素流水過來的數據包括整數像素最優搜索點及改點附近的參考幀數據，將這14*14個像素按行依次讀入到插值單元中，進行橫向插值。插完的值存入到內部存儲器中。將這17列14行數據讀回到插值單元中，再進行縱向插值。插值完后的值與當前幀8*8像素做殘差，得到的值進行SATD的計算，為以后進行的代價計算提供數據。將每個8*8塊計算的SATD值進行累加，與查表得到的R值相加計算宏塊代價。

16*16塊1/2插值濾波過程如下，由前一級整數像素流水過來的數據包括整數像素最優搜索點及改點附近的參考幀數據，將這22*22個像素按行依次讀入到插值單元中，進行橫向插值。插完的值存入到memory中。將這33列22行數據讀回到插值單元中，再進行縱向插值。插值完后的值與當前幀16*16像素做殘差，得到的值進行SATD的計算，為以后進行的代價計算提供數據。之后與查表得到R值進行相加，計算宏塊代價。

對于8*8塊1/2插值濾波過程，每一行或每一列數據需要一個周期完成插值；而對于16*16塊1/2插值濾波過程，每一行或每一列數據需要兩個周期完成。