[實用新型]分像素運動估計裝置

有效

• 申請號: 200920124190.2
• 申請日: 2009-07-09
• 公開（公告）號: CN201682589U
• 公開（公告）日: 2010-12-22
• 發明（設計）人: 李鑫錮
• 申請（專利權）人: 杭州士蘭微電子股份有限公司
• 主分類號: H04N7/26
• 分類號: H04N7/26;H04N7/32
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及數字視頻編碼中運動估計的實現，尤其是幀間預測中一種分像素運動估計的方法和裝置。

背景技術

在數字化視頻編碼中，基于運動估計算法的幀間預測可以消減視頻數據在時間上的冗余信息，該方法已廣泛應用于MPEG-x和H.26x等視頻編碼標準系列中。通常來講，幀間預測的運算量會占到整個編碼系統負載的60％-80％，因此，以專用ASIC架構實現的運動估計硬加速模塊被廣泛應用于編碼系統中。

目前存在的運動估計架構，大多數都是針對固定的宏塊分割模式，常見的固定宏塊分割模式有：水平方向和垂直方向上各有8個采樣點的8x8結構和各有16個采樣點的16x16結構。對細節豐富的視頻源，采用更小的宏塊分割模式，可以在幀間預測中獲得較小的預測誤差，從而節省編碼比特數。

在場景未切換時，對于視頻源中相鄰兩幀圖像而言，運動物體的采樣點坐標變化很小。當采樣點坐標間距小于單位像素點間距時，若采用整像素參考幀搜索的運動估計，以先前幀圖像作為參考幀不一定能夠獲得較小的預測誤差，而采用小(分)像素參考幀搜索的運動估計，通過對單位像素點插值得到更小精度的分像素點則更接近物體的運動軌跡。

針對視頻源特性，采用更小的宏塊分割模式以及更小精度的分像素點獲得參考幀，使運動估計獲得較小的預測誤差，從而節省編碼比特數。新一代視頻壓縮標準，如：H.264，VC-1，AVS都把可變的宏塊分割模式和更小精度預測作為標準單元部件。宏塊分割模式如圖1所示，包括16x16宏塊分割模式、16x8宏塊分割模式，8x16宏塊分割模式，8x8宏塊分割模式，8x4宏塊分割模式，4x8宏塊分割模式以及4x4宏塊分割模式。在16x8宏塊分割模式下，宏塊被分割為上、下兩個子塊，分別記作16x8_t和16x8_b；在8x16宏塊分割模式下，宏塊被分割為左、右兩個子塊，分別記作8x16_l和8x16_r；在8x4宏塊分割模式下，8x8塊被分割為上、下兩個子塊，分別記作8x4_t和8x4_b；在4x8宏塊分割模式下，宏塊被分割為左、右兩個子塊，分別記作4x8_l和4x8_r。

然而，采用可變的宏塊分割模式和更小精度的分像素點，運動估計在提升編碼系統壓縮率的同時，也導致運動估計的運算復雜度大幅增加，延長了整個搜索過程，如果將運動估計作為一級流水，它將是整個編碼系統的瓶頸，而目前能充分利用新特性并保持編碼系統實時性的硬加速模塊還很少，特別地，對于多參考幀而言，這種高密度的運算將導致編碼系統性能的下降，無法實現實時編碼。

為了保證編碼實時性，一些方案采用縮小搜索窗的范圍，這樣雖然能夠較大程度降低運動估計的復雜度，減輕該級流水對系統的制約，然而搜索窗的范圍從整像素搜索時就開始減小，降低了獲得最佳匹配的概率，影響編碼系統的壓縮效率。

發明內容

本實用新型旨在解決現有技術的不足，提出了適用于宏塊分割模式可變、分層級的分像素運動估計裝置，該裝置能夠降低運動估計的運算復雜度，縮短搜索時間，平衡搜索范圍和搜索精度，保證編碼系統的實時性，提高編碼系統的壓縮效率。

本實用新型還提供了分像素運動估計方法。

一種分像素運動估計裝置，包括待估計宏塊存儲單元、參考幀存儲單元、分像素預測塊產生單元、運算邏輯陣列單元、SAD累加單元、最優匹配判決單元以及模式判決單元：

所述待估計宏塊存儲單元存儲待估計宏塊，并從待估計宏塊中持續調出尺寸為NxN(4x4)的像素子塊作為當前塊，當前塊逐個輸入至運算邏輯陣列單元；

所述參考幀存儲單元存儲整像素或分像素的參考幀圖像，根據當前塊在待估計宏塊的位置，整像素或分像素參考幀圖像輸出給分像素預測塊產生單元；

所述分像素預測塊產生單元產生搜索點陣，所述搜索點陣由MxM個(3x3)預測塊構成，每個預測塊尺寸為NxN(4x4)的整像素或分像素參考幀圖像，所述搜索點陣輸出至運算邏輯陣列單元；

所述運算邏輯陣列單元分別將當前塊與搜索點陣同一行的M個預測塊進行SAD計算，輸出一行M個SAD1值，直到完成當前塊與搜索點陣中M行預測塊的SAD計算，共輸出M行，每行M個SAD1值；